JP2006243086A - 画像形成装置 - Google Patents

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

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。

特開平１３−１４２３６５号公報（段落番号［０００８］［０００９］［００１５］［００１８］） 特開平９−１２７８０４号公報（段落番号［００１３］）

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／ｃｍ^２］であるのに対し点Ｂでは０．３［μＪ／ｃｍ^２］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。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 除電部の構成を示す図。 帯電から転写までの過程の原理を示す図。 除電部と感光体ドラムとの位置関係を示す図。 光量分布の発生理由を示す図。 除電部と感光体ドラムとの位置関係を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の別の実施形態を示す図。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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