JP2006243086A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 感光体と転写媒体とが近接する領域おける白部放電を防止する。
【解決手段】 除電部19としてライトガイドを備えたものを採用し、該ライトガイドを所定の回転軸O21回りに回転する感光体ドラム21に近接して対向配置させる。さらに、ライトガイドから射出される光束の中心光線105が該中心光線105の射出位置107と回転軸とを結ぶ第1仮想線101と、射出位置107と感光体回転方向D21におけるニップ部109の下流側端とを結ぶ第2仮想線103との間を通過するように、除電部19を配置した。これにより、感光体回転方向D21において、感光体ドラム21の表面にニップ部下流側端から下流側に進むにつれて照射される光量が増大するような感光体ドラム21の表面に光量分布を発生させた。
【選択図】 図5
【解決手段】 除電部19としてライトガイドを備えたものを採用し、該ライトガイドを所定の回転軸O21回りに回転する感光体ドラム21に近接して対向配置させる。さらに、ライトガイドから射出される光束の中心光線105が該中心光線105の射出位置107と回転軸とを結ぶ第1仮想線101と、射出位置107と感光体回転方向D21におけるニップ部109の下流側端とを結ぶ第2仮想線103との間を通過するように、除電部19を配置した。これにより、感光体回転方向D21において、感光体ドラム21の表面にニップ部下流側端から下流側に進むにつれて照射される光量が増大するような感光体ドラム21の表面に光量分布を発生させた。
【選択図】 図5
Description
本発明は、ライトガイドを備えた除電部を有する画像形成装置に関するものである。
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、潜像担持体としての感光体の周囲に除電部、帯電部、像書込み部、および現像部を配置している。このような画像形成装置では、特許文献1に記載されているような帯電前の感光体表面の電位が乱れることによる画像弊害を防止するため、除電部により一様な光を照射することで感光体表面の残留電位を取り除いた後、該感光体表面を帯電部により一様な電位(帯電電位)に帯電させる。次に、像書込み部から感光体表面に光を照射して潜像に対応する部分の電位を取り除くことで感光体表面に静電潜像を形成する。そして、特許文献2に記載されているように、先ほどの帯電電位と同極性に帯電されたトナーを現像部により静電潜像に付着させて可視像化する(トナー現像)。このように感光体表面に可視像化されたトナー像は、その表面がトナー電位と逆極性の電位にバイアスされた転写媒体に、感光体と該転写媒体とが当接して形成するニップ部およびその近傍を含む転写領域において転写される。
しかしながら、上述のような画像形成装置では、静電潜像が形成されず上述のような現像過程においてトナー現像されない部分(白部)の電位と転写媒体の表面電位との電位差が大きい場合、白部と転写媒体との間で放電(白部放電)が発生する場合がある。つまり、白部の電位はほぼ先ほどの帯電電位であるのに対して転写媒体の表面電位は該帯電電位と逆極性となる。このとき、これらの電位差が大きいとニップ部周辺の感光体と転写媒体とが近接している領域(近接領域)において白部放電が発生する場合がある。そして、このような白部放電は良好な画像形成の障害となる。
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、白部放電を防止することで良好な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的としている。
この発明は、上記目的を達成するために、その表面に静電潜像を担持しながら所定の回転軸回りに回転する感光体と、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、転写媒体を感光体と当接させてニップ部を形成するとともに感光体表面上のトナー像を転写媒体に転写する転写手段と、光を射出する除電用発光部材と、感光体表面に対向する対向面を有し除電用発光部材から射出された光を該対向面を介してトナー像を転写媒体に転写した後の感光体表面に照射するライトガイドとを備え、該ライトガイドは、対向面から射出される光束の中心光線が該中心光線の射出位置と回転軸とを結ぶ第1仮想線と、射出位置と感光体回転方向におけるニップ部の下流側端とを結ぶ第2仮想線との間を通過するように配置されたことを特徴とする画像形成装置である。
このように構成された画像形成装置では、除電用発光部材から射出される光がライトガイドを介して感光体表面に照射される。このため、ライトガイドからの光束は広がりを持った光束となる。そこで、本発明では、感光体表面に光を案内するライトガイドを、該ライトガイドの対向面から射出される光束の中心光線が上記した第1仮想線と第2仮想線との間を通過するように配置している。このため、ライトガイドから射出される光束の一部がニップ部周辺の感光体と転写媒体とが近接している領域(近接領域)にまで届く。これにより、該近接領域における転写媒体表面と感光体表面の白部との電位差を低減することができ、上述した白部放電の発生を抑制することができる。よって、良好な画像形成が可能となる。
また、本発明では、感光体へ光を照射する部材として、除電用発光部材からの光を感光体表面に導くライトガイドを採用している。かかるライトガイドは、LED(Light Emitting Diode)のような点光源を複数個配列したものと異なり、多数の光源を感光体に対向して配置する必要が無いため、感光体に近接して対向配置することが可能となる。これにより、ニップ部およびその近傍を含む転写領域から感光体回転方向の下流側に進むにつれて感光体表面に照射される光量が増大するような光量分布を設けることができる(なお、この点については、発明を実施するための最良の形態において詳述する)。このように光量分布を調整すると、転写領域においては、過度に強い光が照射されることで白部と潜像部との電位差が十分に確保できなくなることにより発生する画像弊害を防止しながら、転写領域から感光体回転方向の下流側に進むにつれて強い光を照射することで帯電前の残留電位を十分に取り除き帯電部における均一な帯電を可能にする。よって、帯電前の感光体表面の電位の乱れによる画像弊害を防止して良好な画像形成が可能となる。
また、ライトガイドを、該ライトガイドから射出される光束の一部の光線が感光体の回転方向におけるニップ部の下流側端に届くように配置しても良い。このようにライトガイドを配置することで、ニップ部の下流端直近においても上述した白部放電の発生を抑制することができる。よって、良好な画像形成が可能となる。
また、ライトガイドを、第1仮想線上での射出位置と感光体との距離が、感光体表面のうち光が照射される領域の感光体回転方向における両端間の周長より短くなるように配置しても良い。このようにライトガイドを配置することで、上述したような感光体表面における光量分布が発生する。よって、転写領域においては、過度に強い光が照射されることで白部と潜像部との電位差が十分に確保できなくなることにより発生する画像弊害を防止しながら、転写領域から感光体回転方向の下流側に進むにつれて強い光を照射することで帯電前の残留電位を十分に取り除き帯電部における均一な帯電を可能にする。よって、帯電前の感光体表面の電位の乱れによる画像弊害を防止して良好な画像形成が可能となる。
また、所定の回転軸回りに回転する感光体をそれぞれが有し該感光体の表面に形成された静電潜像をそれぞれが互いに異なる色のトナー像に現像する複数の画像形成ステーションを、転写ベルトの移動方向に沿って配置し、複数の感光体の表面に形成されたトナー像を転写ベルトの表面に重ね合わせて転写してカラー画像を形成し、さらに複数の画像形成ステーションの各々が、光を射出する除電用発光部材とライトガイドとを備える画像形成装置にあっては、上記目的を達成するために、ライトガイドは、感光体表面に対向する対向面を有し除電用発光部材から射出された光を該対向面を介してトナー像を転写ベルトに転写した後の感光体表面に照射するとともに、対向面から射出される光束の中心光線が該中心光線の射出位置と回転軸とを結ぶ第1仮想線と、射出位置と感光体回転方向におけるニップ部の下流側端とを結ぶ第2仮想線との間を通過し且つ転写ベルトの移動方向と略平行となるように配置されるように構成しても良い。
このように構成された画像形成装置では、上記したようにライトガイドの対向面から射出される光束の中心光線が第1仮想線と第2仮想線との間を通過し且つ転写ベルトの移動方向と略平行となるように、ライトガイドを配置しているため、ライトガイドから照射された光がニップ部周辺の感光体と転写媒体とが近接している領域(近接領域)にまで届く。これにより、該近接領域における転写媒体表面と感光体表面の白部との電位差を低減することができ上述した白部放電の発生を抑制することができる。さらに、上述の通り、ライトガイドは感光体に近接して対向配置することができる。よって、転写位置から感光体回転方向の下流側に進むにつれて感光体表面に照射される光量が増大するような光量分布を感光体表面に設けることができる。したがって、転写領域においては、過度に強い光が照射されることで白部と潜像部との電位差が十分に確保できなくなることにより発生する画像弊害を防止しながら、転写領域から感光体回転方向の下流側に進むにつれて強い光を照射することで帯電前の残留電位を十分に取り除き帯電部における均一な帯電を可能にする。よって、帯電前の感光体表面の電位の乱れによる画像弊害を防止して良好な画像形成が可能となる。
図1は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の4色のトナー(現像剤)を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印字処理、およびブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印字処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピューターなどの外部装置から画像形成指令(印字指令)がメインコントローラ510に与えられると、このメインコントローラ510からの指令に応じてエンジンコントローラ520がエンジン部EG各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシート(記録材)Sに画像形成指令に対応する画像を形成する。
本実施形態の画像形成装置が有するハウジング本体3内には、電源回路基板、メインコントローラ510およびエンジンコントローラ520を内蔵する電装品ボックス5が設けられている。また、画像形成ユニット7、転写ベルトユニット9および給紙ユニット11もハウジング本体3内に配設されている。また、図1においてハウジング本体3内右側には、2次転写ユニット12、定着ユニット13、シート搬送機構15が配設されている。なお、給紙ユニット11は、装置本体1に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット11および転写ベルトユニット9については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
画像形成ユニット7は、複数の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションY(イエロー用)、M(マゼンダ用)、C(シアン用)、K(ブラック用)を備えている。各画像形成ステーションY,M,C,Kには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム21が設けられている。各感光体ドラム21はそれぞれ専用の駆動モータに接続され回転軸O21を中心に図中矢印D21の方向に所定速度で回転駆動される。また、感光体ドラム21の周囲には、回転方向に沿って帯電部23、像書込部29、現像部25、除電部19および感光体クリーナ27が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作、トナー現像動作および除電動作が実行される。なお、図1において、画像形成ユニット7の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号をつけて、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
帯電部23は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム21の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム21の回転動作に伴って感光体ドラム21に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部5270(図2)に接続されており、帯電バイアス発生部5270からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部23と感光体ドラム21が当接する帯電位置で感光体ドラム21の表面を一様に帯電させる。
像書込部29は、発光ダイオードやバックライトを備えた液晶シャッタ等の素子を感光体ドラム21の軸方向(図1の紙面に対して垂直な方向)に列状に配列したアレイ状書込ヘッドを用いており、感光体ドラム21から離間配置されている。また、像書込部29は、露光制御部5260(図2)に電気的に接続されており、該露光制御部5260からの信号に基づいて感光体ドラム21の表面に光を照射して静電潜像を形成する。また、アレイ状書込ヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトである。そのため、感光体ドラム21に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。
そして、本実施形態においては、各画像形成ステーションY,M,C,Kの感光体ドラム21、帯電部23、現像部25および感光体クリーナ27を感光体カートリッジ17Y,17M,17C,17K(図2)としてユニット化している。また、各感光体カートリッジ17Y,17M,17C,17Kには、該感光体カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリ910,920,930,940がそれぞれ設けられている。そして、各感光体カートリッジに設けられた送受信部530Y,530M,530C,530Kと、本体側に設けられた送受信部5220Y,5220M,5220C,5220Kとがそれぞれ互いに近接配置され、エンジンコントローラ520のCPU5210とメモリ910,920,930,940との間で無線通信が行われる。こうすることで、各感光体カートリッジに関する情報がCPU5210に伝達されるとともに、各メモリ910,920,930,940内の情報が更新記憶される。
次に、現像部25(本発明における「現像手段」に相当する)の詳細について、画像形成ステーションKを代表して説明する。この現像部25は、トナーを貯留するトナー貯留容器31と、このトナー貯留容器31内に配置された2つのトナー撹拌供給部材33,35と、トナー攪拌供給部材35に近接配置された仕切部材37と、仕切部材37の上方に配設されたトナー供給ローラ39と、トナー供給ローラ39および感光体ドラム21に当接して所定の周速で図示矢印方向に回転する現像ローラ41と現像ローラ41に当接される規制ブレード43とから構成されている。
そして、各現像部25では、トナー攪拌供給部材35により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材37の上面に沿ってトナー供給ローラ39に供給される。また、こうして供給されたトナーはトナー供給ローラ39を介して現像ローラ41の表面に供給される。そして、現像ローラ41に供給されたトナーは規制ブレード43により所定厚さの層厚に規制され、感光体ドラム21へと搬送される。そして、現像ローラ41と電気的に接続された現像バイアス発生部5280(図2)から現像ローラ41に印加される現像バイアスによって、現像ローラ41と感光体ドラム21とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ41から感光体ドラム21に移動して像書込部29により形成された静電潜像が可視像化される。
そして、上記現像位置において可視像化されたトナー像は、感光体ドラム21の回転方向D21に搬送された後、後述する転写ベルト53と各感光体ドラム21が当接して形成するニップ部109(図5)とその近傍を含む1次転写領域TR1において転写ベルト53に1次転写される。このように、本実施形態における画像形成装置では、帯電部23により一様に帯電された感光体ドラム21の表面に像書込部29により静電潜像を形成する。そして、該静電潜像を現像部25によりトナー像として現像した後、該トナー像を転写ベルト53の表面に転写する。かかる一連の過程の原理については、後に詳述する。
除電部19は、トナー像を転写ベルト53に1次転写した後の感光体ドラム21の表面を露光して感光体ドラム表面上の残留電位を取り除くため、感光体ドラムの回転方向D21において1次転写領域TR1より下流側に、感光体ドラム21の表面に対向して配設されている。なお、除電部19と感光体ドラム21との位置関係については後に詳述することとする。
図3(a)は、各画像形成ステーションにおける1次転写領域TR1のそれぞれを結んだ直線と略平行方向である図中矢印D19に対して垂直方向から見た除電部19の構成を表した図である。また、図3(b)は、これの斜視図である。本実施形態においては、除電部19は2つの除電用発光部材191a,191bとライトガイド193とで構成されており、ライトガイド193の両端に発光部材191a,191bがそれぞれ取り付けられた一体構造を有している。また、その構造は、図3に示すように、Y軸方向およびZ軸方向において対称軸19X(破線)を中心として対称となるように構成されている。
ライトガイド193は、感光体ドラム21に近接して対向配置できるよう薄い板状に構成されている。そして、ライトガイド193は、その長軸方向(同図(a)の左右方向)の両端に、除電用発光部材191a,191bからの光が入射される2つの光入射面194a,194bを有するとともに、それぞれの入射光を反射する2つの光反射面195a,195bと、感光体ドラム21に対向し光反射面195a,195bそれぞれで反射された光を感光体ドラム表面に照射する光照射面196(本発明における「対向面」に相当する)とを備える。また、上述の対称軸19Xは光照射面196の重心点を通過する。さらに、光反射面195aおよび195bは、ライトガイド193の長軸方向において、ライトガイド193の各両端からライトガイド193の内部に進むにしたがって光照射面196に接近するよう伸びるとともに、対称軸19Xにおいて相互に接続されるように構成されている。
除電用発光部材191a,191bは、ライトガイド193の長軸方向における各両端にそれぞれ配設されるとともに、ライトガイド193の長軸方向における各両端に設けられた光入射面194a,194bそれぞれに対向するよう配置されライトガイド193内部に向けて光を照射するLED192a,192bをその内部に有する。
図3(c)は、光反射面195a,195bの拡大図である。このように、各光反射面の表面は、ライトガイド193の長軸方向においてライトガイド193の各両端からライトガイド193の内部に進むにつれて多くのステップ形状を有するように構成されている。このように光反射面195a,195bの表面を構成する理由は、次の通りである。一般に、光源から照射される光は、光源からの距離が遠くなるほど減衰する。よって、光反射面195aおよび195bの表面の光反射率を一様に構成した場合、それぞれに光を入射する光源であるLED192a,192bからの距離が遠くなるほど光反射面195a,195bで反射される光が少なくなり、光照射面196から照射される光にムラが生じることとなる。そこで、光反射面195a,195bの表面に上述のステップ形状を設け、それぞれに光を入射する光源であるLED192a,192bからの距離が遠い部分ほど、より高い反射率を有するよう光反射面195a,195bの表面を構成した。このように構成することで、光照射面196から一様な光が照射されることとなり、感光体ドラム21表面の残留電位を良好に取り除くことができる。さらに、本実施形態では、対称軸19Xを中心として対象となるように除電部19を構成している。よって、光照射面196から射出される光束の中心光線は、対称軸19Xとほぼ一致することとなる。
このように、本実施形態における除電部19は、除電用発光部材191a,191bから入射する光を、光反射面195a,195bにより感光体ドラム21の表面に対向する光照射面196に向けて反射することで、感光体ドラム21の軸方向(図3の左右方向)に一様な光を感光体ドラム21の表面に照射し該表面の電位を取り除くように構成されたライトガイド193を採用している。このように構成されたライトガイド193は、感光体ドラム21に対向して多数のLEDを並べて構成されたものと比較して小型化が可能であり、感光体ドラム21に近接して対向配置することができる。
また、この実施形態では、感光体ドラム21の回転方向D21において除電部19の下流側に、感光体ドラム21の表面に当接して感光体クリーナ27が設けられている。この感光体クリーナ27は、感光体ドラムの表面に当接することで1次転写後に感光体ドラム21の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
転写ベルトユニット9は、ハウジング本体3の下方に配設された駆動ローラ49と、駆動ローラ49の斜め上方に配設される従動ローラ51と、これらのローラに張架され図示矢印D53の方向へ循環駆動される転写ベルト53と、該転写ベルト53を張る方向に付勢されたテンションローラ55とを備えている。さらに、転写ベルトユニット9は、転写ベルト53の内側に、感光体カートリッジ装着時において各画像形成ステーションY,M,C,Kが有する感光体ドラム21それぞれに対向して配置された1次転写ローラ57Y,57M,57C,57Kを備えている。これらの1次転写ローラ(本発明における「転写手段」に相当する)は、それぞれ1次転写バイアス発生部5290と電気的に接続されている。そして、これらの1次転写ローラを、それぞれが対向する感光体ドラム21に転写ベルト53を挟んで当接させるとともに、適当なタイミングで前記1次転写バイアス発生部5290から1次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム21の表面上に形成されたトナー像を、各感光体ドラムと転写ベルト53とが当接して形成するニップ部109(図5)およびその近傍を含む1次転写領域TR1において転写ベルト53上に転写することができる。
駆動ローラ49は、転写ベルト53を図示矢印D53の方向に循環駆動するとともに、2次転写ローラ75のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ49の周面には、厚さ3mm程度、体積抵抗率が1000kΩ・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する2次転写バイアス発生部から2次転写ローラ19を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ49に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、駆動ローラ49と2次転写ローラ75との当接部分(2次転写位置TR2)へのシートSが進入する際の衝撃が転写ベルト53に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。
1次転写ローラ57Y,57M,57Cは、カラー回動軸59を中心として図中矢印D59の方向に回動可能であるとともに該方向に付勢されているカラーローラ支持フレーム61に回転自在に軸支されている。また、カラーローラ支持フレーム61は、画像形成ステーションY,M,Cそれぞれが有する複数の除電部19を固定支持する。さらに、カラーローラ支持フレーム61は、アクチュエータ67により回転駆動されるカム回転軸63に固定されたカラーフレーム用カム65の円弧面を該カラーローラ支持フレーム61に当接させた場合に、1次転写ローラ57Y,57M,57Cが転写ベルト53を挟んで各画像形成ステーションY,M,Cの有する感光体ドラム21それぞれに当接するとともに、該カラーローラ支持フレーム61により固定支持される複数の除電部19それぞれが有する光照射面196が、各画像形成ステーションY,M,Cの有する感光体ドラム21それぞれに近接するように構成されている。また、上記カラーフレーム用カム65の円弧面を上記カラーローラ支持フレーム61から外した場合は、上記カラーローラ支持フレーム61の付勢方向D59に各1次転写ローラ57Y,57M,57Cはそれぞれが対向する感光体ドラム21から離間するとともに、カラーローラ支持フレーム61により固定支持される複数の除電部19もそれぞれが対向する感光体ドラム21から離間することとなる。また、アクチュエータ67はアクチュエータ制御部5250(図2)と電気的に接続されており、CPU5210からの指令に対応する該アクチュエータ制御部5250からの信号によりアクチュエータ67の回転角度が調整されるよう構成されている。
1次転写ローラ57Kは、モノクロ回動軸69を中心として図中矢印D69方向に回動可能であるとともに該方向に付勢されているモノクロローラ支持フレーム71に回転自在に軸支されている。また、モノクロローラ支持フレーム71は、画像形成ステーションKが有する除電部19を固定支持する。また、モノクロローラ支持フレーム71は、アクチュエータ67により回転駆動されるカム回転軸63に固定されたモノクロフレーム用カム73の円弧面を、該モノクロローラ支持フレーム71に当接させた場合に、1次転写ローラ57Kが転写ベルト53を挟んで画像形成ステーションKの有する感光体ドラム21に当接するとともに、該モノクロローラ支持フレーム71により固定支持される除電部19が有する光照射面196が、画像形成ステーションKの有する感光体ドラム21に近接するように構成されている。また、上記モノクロフレーム用カム73の円弧面を上記モノクロローラ支持フレーム71から外した場合は、上記モノクロローラ支持フレーム71の付勢方向D69に、1次転写ローラ57Kはそれが対向する感光体ドラム21から離間するとともに、モノクロローラ支持フレーム71により固定支持される除電部19もそれが対向する感光体ドラム21から離間することとなる。
さらに本実施形態においては、カラーフレーム用カム65の円弧面はモノクロフレーム用カム73の円弧面と重なるとともに、モノクロフレーム用カム73の円弧面よりも短く構成されている。したがって、アクチュエータ制御部5250によりアクチュエータ67の回転角度を調整することで、1次転写ローラ57Kを画像形成ステーションKの有する感光体ドラム21に当接させたまま、1次転写ローラ57Y,57M,57Cをそれぞれが対向する感光体ドラム21から離間または当接することができる。また、1次転写ローラ57Y,57M,57Cがそれぞれが対向する感光体ドラム21から離間された際には、該離間動作に連動して上述のテンションローラ55が転写ベルト53を張る方向に移動することで転写ベルト53にテンションを与えるため、転写ベルト53も画像形成ステーションY,M,Cそれぞれが有する感光体ドラム21から離間することとなる。したがって、アクチュエータの回転角度を適当に調整することで、転写ベルト53を画像形成ステーションY,M,C,Kの有する感光体ドラム21全てに当接させて行うカラー印字処理と、転写ベルト53を画像形成ステーションKの有する感光体ドラム21にのみ当接させるとともに画像形成ステーションY,M,Cの有する感光体ドラム21から離間させて行う単色印字処理とを選択的に実行可能となる。また、アクチュエータ制御部5250はCPU5210からの指令に応じてアクチュエータ67を調整するよう構成しているため、CPU5210から適当な指令を出すことで上述のカラー印字処理または単色印字処理を選択的に実行できる。
また、単色印字処理を実行している状態からカム回転軸63を回転させることでモノクロフレーム用カム73の円弧面をモノクロローラ支持フレーム71から離間させた場合は、1次転写ローラ57Kが、それが対向する感光体ドラム21から離間するため、全ての1次転写ローラがそれぞれ対向する感光体ドラム21から離間することとなる。また、この際、上述のテンションローラ55が1次転写ローラ57Kの離間動作に連動して転写ベルト53を張る方向に移動することで転写ベルト53にテンションを与えるため、転写ベルト53も画像形成ステーションKが有する感光体ドラム21から離間することとなる。
給紙ユニット11は、シートSが積層保持されている給紙カセット77と、給紙カセット77からシートSを一枚ずつ給紙するピックアップローラ79とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ79により給紙部から給紙されたシートSは、レジストローラ対81において給紙タイミングが調整された後、2次転写位置TR2に給紙される。
2次転写ローラ75は、転写ベルト53に対して離当接自在に設けられ、2次転写ローラ駆動機構(図示省略)により離当接駆動される。定着ユニット13は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ83と、この加熱ローラ83を押圧付勢する加圧ローラ85とを有している。そして、シートSに2次転写された画像は、加熱ローラ83と加圧ローラ85との当接部で所定の温度でシートSに定着される。本実施形態においては、転写ベルト53の斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルト16に対して画像形成ユニット7と反対側の空間に定着ユニット13を配設することが可能となり、電装品ボックス5、画像形成ユニット7および転写ベルト53への熱伝導が低減することができ、これらに対する温度変動の影響を低減することができる。また、こうして定着処理を受けたシートSは排紙ローラ対87を経由してハウジング本体3の上面部に設けられた排紙トレイ4に搬送される。
また、この装置では、図2に示すように、メインコントローラ510のCPU5110により制御される表示部540が備えられている。この表示部540は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、CPU5110からの制御指令に応じて、ユーザーへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
なお、図2において、符号5130はホストコンピューターなどの外部装置よりインターフェース5120を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ510に設けられた画像メモリである。また、符号5230はCPU5210が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号5240はCPU5210における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。
図4は、帯電部23による帯電から感光体ドラム21の表面に形成されてトナー像を転写ベルト53に転写するまでの過程の原理を示す図である。以下、これら一連の過程の原理について詳述する。まず、帯電部23により感光体ドラム21の表面を帯電電位VCに一様に帯電する。そして、一様に帯電電位VCに帯電された感光体ドラム21の表面に、像書込部29により光を照射して感光体ドラム21の表面の電荷を取り除くことにより静電潜像を形成する。このとき、感光体ドラム21の表面の静電潜像が形成された部分の電位は、静電潜像電位VPとなる。
次に、トナーを担持するとともに帯電電位と同極性である現像バイアス電位VDにバイアスされた現像ローラ41を感光体ドラム21に当接させる。このとき、現像ローラ41に担持されるトナーは、帯電電位VCと同極性に帯電しているため、図4に示すように、現像ローラ41から感光体ドラム21の表面のうち静電潜像が形成された部分に移動することとなる。こうして、感光体ドラム21の表面に静電潜像が可視像化される。
次に、かかる可視像化されたトナー像を担持する感光体ドラム21の表面を、転写ベルト53を挟んで1次転写ローラ53に当接させる。このとき、図5に示すように、転写ベルト53は感光体ドラム21との当接位置においてニップ部109を形成する。そして、1次転写ローラ57を、トナーの帯電電位と逆極性である1次転写バイアス電位VTにバイアスすることで、ニップ部109およびその近傍(1次転写領域TR1)において、感光体ドラム21の表面に担持されるトナー像を転写ベルト53の表面に転写する。また、本実施形態では、感光体ドラム21の表面のうち静電潜像が形成されない部分(白部)の電位は帯電電位VCとなる。一方、転写ベルト53の表面電位は、1次転写バイアス電位VTとなる。したがって、感光体ドラム21表面の白部と転写ベルト53の間には電位差ΔVが発生することとなる。そして、「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、ΔVが大きいとニップ部109周辺の感光体ドラム21と転写ベルト53とが近接する領域(近接領域)において、白部放電が発生する場合があり画像弊害の原因となる。
図5は、除電部19と感光体ドラム21との位置関係を示した図である。このように、本実施形態では、除電部19を感光体ドラム21に近接して対向配置するとともに、ライトガイド193の光照射面196から照射される光束の中心光線105が、該中心光線の射出位置107と回転軸O21とを結ぶ第1仮想線101と、射出位置107と感光体ドラム21の回転方向におけるニップ部109の下流側端とを結ぶ第2仮想線103との間を通過するように配置している。これにより、感光体ドラム21の回転方向において、ニップ部109の下流端近傍から下流側に進むにつれて照射される光量が増大するような光量分布を、感光体ドラム21の表面に発生させることが可能となる。この理由は、次の通りである。
本実施形態では、除電部19から照射される光束の中心光線が、感光体ドラム21の回転軸O21よりもニップ部側を通過することとなる。よって、除電部19から照射される光束の一部の光は、ニップ部109の周辺にまで届く。さらに、除電部19は、感光体ドラム21に近接して対向配置されいる。これにより、次に示すような効果が発生する。
一般的に、光は光源で最も強く、光源から離れるにつれて減衰し無限遠方で0になると考えられる。したがって、例えば、図6における位置P1に光源をおいた場合は、位置P2に光源を置いた場合に比べて点Aと点Bとにおける光量に差を生じさせることができる。なぜなら、位置P2は感光体ドラム21から十分離れているため、点Aと点Bとで多少光源からの距離に差があったとしても、それぞれの点での光量に大きな差は生じない。一方で、位置P1は感光体ドラム21に近接しているため、点Aと点Bとでの光源からの距離の差がそれぞれの点での光量の差に影響するからである。つまり、点Aでは点Bより強い光が照射されることとなる。かかる効果により、ライトガイド193を感光体ドラム21に近接して配置することで、点Bから点Aに向かうにつれて照射される光量が増大するような光量分布を発生させることができる。
より具体的には、図7に示すように構成された装置では、以下のような顕著な作用効果が得られた。ここでは、具体例を示しながら詳述する。図7に示す装置では、除電部19を中心光線105が転写ベルト53と平行且つこれらの距離が5[mm]となるように配置している。また、中心光線105の方向成分における射出位置107とニップ部下流側端(点A)との距離が15[mm]となるように除電部19を配置している。このように除電部19を配置することで、除電部19より照射される光は、ニップ部下流端(点A)にまで届くこととなる。そして、かかる配置条件で帯電電位VCを−600[V]として、点Aおよび中心光線105の方向成分における射出位置107からの距離が7[mm]となる感光体ドラム21表面上の点(点B)のそれぞれにおける照射光量を測定したところ、点Aでは0.1[μJ/cm2]であるのに対し点Bでは0.3[μJ/cm2]であった。また、点Aでの白部における表面電位を測定したところ−300[V]であった。これは、露光により静電潜像が形成される部分の表面電位が−50[V]であるのに対し、静電潜像を可視像化するにあたり十分な電位である。よって、ニップ部109の近傍の転写領域に過度に強い光が照射されることで白部と潜像部との電位差が十分に確保できなくなることで発生する画像弊害が防止されている。さらに、白部の電位を−600[V]から−300[V]にまで上昇させることで1次転写バイアス電位VTとの電位差ΔV(図4)を減少させて白部放電を抑制することが可能となる。
このように、本実施形態におけるように除電部19を配置することで、感光体ドラム21の回転方向D21において、ニップ部下流側端から下流側に進むにつれて照射される光量が増大するような光量分布を発生させることが可能となる。これにより、1次転写領域の周辺では比較的弱い光を照射して、過度な光が照射されることによる画像弊害を防止しつつニップ部109周辺の感光体ドラム21と転写ベルト53とが近接している領域(近接領域)での白部放電を防止するとともに、1次転写領域から離れた領域では比較的強い光を照射することができ、帯電部23による帯電前に感光体ドラム21の表面の残留電位を取り除くことができることが確認された。
以上のように、本実施形態においては、除電部19としてライトガイド193を備えたものを採用している。これにより、ライトガイド193を感光体ドラム21に近接して対向配置することが可能となる。さらに、除電部19を、ライトガイド193の光照射面196から照射される光束の中心光線105が、該中心光線の射出位置107と回転軸O21とを結ぶ第1仮想線101と、射出位置107と感光体ドラム21の回転方向におけるニップ部109の下流側端とを結ぶ第2仮想線103との間を通過するように配置している。これにより、感光体ドラム21の回転方向D21において、ニップ部下流側端から下流側に進むにつれて照射される光量が増大するような光量分布を発生させることが可能となる。よって、1次転写領域では比較的弱い光を照射して、過度な光が照射されることによる画像弊害を防止しつつニップ部109周辺の感光体ドラム21と転写ベルト53とが近接している領域での白部放電を防止するとともに、1次転写領域から離れた領域では比較的強い光を照射することができ、帯電部23による帯電前に感光体ドラム21の表面電位の乱れを取り除くことができる。よって、良好な画像形成が可能となる。
また、上述のように、本実施形態では、除電部19は本願発明の目的である白部放電の防止を達成するとともに、帯電部23による帯電前に感光体ドラム21の表面電位の乱れを取り除いて該表面電位の乱れによる画像弊害を防止するという二つの機能を兼ね備える。しかしながら、装置構成としては、これらの機能を別々の機能部に分担させても良い。つまり、白部放電の防止を目的として上記実施形態と同一の基本構成を有する除電部とは別に、帯電前の感光体ドラム21の表面電位の乱れを取り除くことを目的とした機能部を別途設けても良い。この場合、白部放電を目的とした除電部により1次転写領域周辺に比較的弱い光を照射して白部放電を防止するとともに、別途設けられた機能部により1次転写領域から離れた領域に比較的強い光を照射することで帯電前に感光体ドラム21の表面電位の乱れを取り除いて該表面電位の乱れによる画像弊害を防止することができる。よって、本実施形態と同様に良好な画像形成を行うことができる。但し、装置構成の簡素化という観点からは、本実施形態における装置構成がより好適といえる。また、帯電前の感光体ドラム21の表面電位の乱れを取り除くために感光体ドラム21の表面に光を照射する必要の無い装置の場合は、白部放電の防止のみを目的とした除電を行えば良い。つまり、本願発明にかかる除電用発光部材とライトガイドにより、1次転写領域の周辺に比較的弱い光を照射することで白部放電を防止することができ、良好な画像形成が可能となる。この際、本実施形態にかかる除電部19を用いて、白部放電の防止のみを目的とした除電を達成できることは言うまでも無い。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。上記実施形態では、除電部19を中心光線が転写ベルト53と平行になるように配置した。しかしながら、例えば、第1仮想線101上での射出位置107と感光体ドラム21との距離(面間距離)が、感光体ドラム21の表面のうち光が照射される領域の感光体回転方向における両端間の周長(除電幅)より短くなることを、除電部19の配置位置を決めるにあたっての条件としてもよい。このように、除電部19を配置した場合も、上述したような光量分布を感光体ドラム21の表面に発生させることができる。この理由を図8を参照しつつ詳述する。
ここでは、破線位置に除電部19を配置した場合と、実線位置に除電部19を配置した場合とを比較しながら説明する。なお、二つの位置は、除電部19から照射される光束の中心光線の射出位置を共通としている。よって、面間距離は、二つの位置において同じL0となる。一方、同図の破線で示すように、除電部19を配置した場合の除電幅はL1となる。このときL1はL0よりも短い。逆に、面間距離より大きい除電幅(L2)を取るために、除電部19を実線位置に配置すると、除電部19から照射される光は、より遠くの感光体ドラム21の表面にまで届くこととなる。つまり、除電幅を大きく取るように配置することにより、感光体ドラム21の表面の光が照射される領域のうち除電部19と該除電部19からの距離が最も近い点との距離(L3)と、除電部19と該除電部19から最も遠い点との距離(L4)とで、破線位置に除電部を置いた場合と比べてより大きな距離の差を設けることができる。そして、このような距離の差は光量分布を発生させる。よって、白部放電を防止するとともに、帯電部23による帯電前に感光体ドラム21の表面電位の乱れを取り除くことができる。したがって、良好な画像形成が可能となる。また、上記実施形態での現像方式は、負帯電トナーを用いたものであったが、現像方式はこれに限られるものではなく、正帯電トナーを用いたものについても本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、2つの発光部材を用いて除電処理を実行しているが、発光部材の個数、種類および配設位置などについては任意であり、発光部材とライトガイドとを組み合わせた光除電方式を採用している画像形成装置全般に本発明を適用することができる。さらに、上記実施形態では、カラー画像形成装置に本発明を適用しているが、その適用対象はこれに限定されず、モノクロ画像形成装置にも適用可能である。要は転写位置の下流側近傍にライトガイドを配置して除電処理を実行する画像形成装置全般に本発明を適用することができる。
1…装置本体、17…感光体カートリッジ、19…除電部、21…感光体ドラム、53…転写ベルト、57Y,57M,57C,57K…1次転写ローラ、101…第1仮想線、103…第2仮想線、105…中心光線、107…射出位置、109…ニップ部、191a,191b…除電用発光部材、193…ライトガイド、196…光照射面、5260…露光制御部、5270…帯電バイアス発生部、5280…現像バイアス発生部、5290…1次転写バイアス発生部、Y,M,C,K…画像形成ステーション
Claims (4)
- その表面に静電潜像を担持しながら所定の回転軸回りに回転する感光体と、
前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
転写媒体を前記感光体と当接させてニップ部を形成するとともに前記感光体表面上の前記トナー像を前記転写媒体に転写する転写手段と、
光を射出する除電用発光部材と、
前記感光体表面に対向する対向面を有し前記除電用発光部材から射出された光を該対向面を介して前記トナー像を前記転写媒体に転写した後の前記感光体表面に照射するライトガイドとを備え、
前記ライトガイドは、前記対向面から射出される光束の中心光線が該中心光線の射出位置と前記回転軸とを結ぶ第1仮想線と、前記射出位置と前記感光体回転方向における前記ニップ部の下流側端とを結ぶ第2仮想線との間を通過するように配置されたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記ライトガイドは、該ライトガイドから射出される光束の一部の光線が前記感光体の回転方向における前記ニップ部の下流側端に届くように配置された請求項1記載の画像形成装置。
- 前記ライトガイドは、前記第1仮想線上での前記射出位置と前記感光体との距離が、前記感光体表面のうち光が照射される領域の前記感光体回転方向における両端間の周長より短くなるように配置された請求項1記載の画像形成装置。
- 所定の回転軸回りに回転する感光体をそれぞれが有し該感光体の表面に形成された静電潜像をそれぞれが互いに異なる色のトナー像に現像する複数の画像形成ステーションを、転写ベルトの移動方向に沿って配置し、前記複数の感光体の表面に形成されたトナー像を前記転写ベルトの表面に重ね合わせて転写してカラー画像を形成し、さらに前記複数の画像形成ステーションの各々が、光を射出する除電用発光部材とライトガイドとを備える画像形成装置において、
前記ライトガイドは、前記感光体表面に対向する対向面を有し前記除電用発光部材から射出された光を該対向面を介して前記トナー像を前記転写ベルトに転写した後の前記感光体表面に照射するとともに、前記対向面から射出される光束の中心光線が該中心光線の射出位置と前記回転軸とを結ぶ第1仮想線と、前記射出位置と前記感光体回転方向における前記ニップ部の下流側端とを結ぶ第2仮想線との間を通過し且つ前記転写ベルトの移動方向と略平行となるように配置されたことを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
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