(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成により、被記録材の幅方向における濃度ムラを解消させつつ除電放電跡やジャム等の発生を防止することを可能とする。【解決手段】除電手段１７の放電電極または除電ホルダと感光ドラムとの対向間隔を、感光ドラムの回転軸方向すなわち被記録材の幅方向に沿って異なるように設定して被記録材の濃度を幅方向に予め異ならせておき、定着装置通紙によって中央側領域と両端側領域との濃度バランスをとるように構成したもの。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される像担持体の表面に形成されたトナー像を被記録材に転写させる転写手段と、前記像担持体または被記録材に帯電した電荷を除電する複数の放電電極が前記像担持体の表面と適宜の間隔をなして対向するように配列された除電手段と、を備えた画像形成装置において、
前記除電手段の放電電極は、当該放電電極と前記像担持体との対向間隔が前記像担持体の回転軸方向に沿って異なるように配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記対向間隔は、前記像担持体の回転軸方向における中央側領域が両端側領域よりも狭くなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
回転駆動される像担持体の表面に形成されたトナー像を被記録材に転写させる転写手段と、前記像担持体または被記録材に帯電した電荷を除電する複数の放電電極が前記像担持体の表面と適宜の間隔をなして対向するように配列された除電手段と、を有し、
前記除電手段と前記転写手段との間を壁状に仕切るように配置された仕切板を備えた画像形成装置において、
前記仕切板における前記除電手段と前記転写手段との間を仕切る高さが、前記像担持体の回転軸方向に沿って異なるように配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記仕切板における前記除電手段と前記転写手段との間を仕切る高さは、前記像担持体の回転軸方向における中央側領域が両端側領域よりも低くなるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
加熱体と、一面側が加熱体に接触して摺動する耐熱フィルムと、加熱体を保持する支持体を有し、耐熱フィルムと他面側に被加熱材を接触させて耐熱フィルムと一緒に移動させることで加熱体の熱を被加熱体へ伝達する加熱装置を具備していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体または被記録材に帯電した電荷を除電する除電手段を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザービームプリンタ等の静電記録装置や電子写真装置を含む各種画像形成装置においては、被記録材上に形成されたトナー像を定着して最終画像を得るようにしているが、従来から広く行われている熱ローラ定着方式では、アルミ、鉄等からなる中空ローラ内部にハロゲンランプ等の発熱体を内包させた加熱定着ローラと弾性体層を有する加圧ローラとを圧接させること定着ニップを形成し、その定着ニップに被記録材を導いて挟持搬送させることでトナー像の定着を行なうようにしている。
【０００３】
また、最近では、アルミナ、窒化アルミ等の絶縁基板上に抵抗発熱体を形成し、通電制御により温度制御を行う加熱体を低熱容量の耐熱フィルムを介して定着ニップに圧接させるように配置しておくことにより加熱体から定着ニップまでの熱応答性を向上させることで、省電力化および通電加熱体への通電開始から定着可能温度に達するまでの時間短縮を実現させるようにしたフィルム加熱定着方式が採用されつつある（下記の特許文献１および２参照）。
【０００４】
このようなフィルム定着器の概要を図９を用いて説明しておく。図９は、電子写真装置に用いた場合のフィルム加熱定着器要部の断面図であって、ヒーターユニット１は、加熱ヒーター２、定着フィルム３、フィルムガイド４から構成されているとともに、加圧ローラ５は、芯金５ａ、シリコーンゴム５ｂ、ＰＦＡチューブ５ｃから形成されており、前記加熱ヒーター２の基板２ａの裏面にはチップサーミスター２ｂが接着配置され、その抵抗値はＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵ６に入力され、その入力値に応じて不図示のＤＣコントローラーからの制御信号によりトライアック６ａの制御が行われることで加熱ヒーター２への通電制御が行われる構成になされている。
【０００５】
このようなフィルム定着器において、被記録材Ｐを搬送するための駆動力は、不図示のモーターおよび駆動ギヤ列から前記加圧ローラ５の芯金５ａに伝達され、加圧ローラ５の表面と定着フィルム３および被記録材Ｐとの間に作用する摩擦力により、被記録材Ｐおよび定着フィルム３の搬送が行われるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような加熱定着器を用いて定着を行った後には、被記録材の幅方向においてトナー像に濃度ムラが発生する傾向がある。例えば図１０には、フィルム定着装置を用いた場合における定着装置通過前後の画像濃度を測定した結果の一例が示されている。この場合の測定は、被記録材としてプリンタ用普通紙（坪量６４ｇ／ｍ２）を用い、試験環境は温度２５℃、湿度５５％の常温常湿環境で５．０ｍｍ平方サイズの面積濃度１００％のベタ黒をＡ３サイズの普通紙一面に均等配置させた画像を、分光濃度計（アムテック製）Ｘ−Ｌｉｔｅ  ５０４／５０８を用いて、２６箇所にわたって測定を行ったものである。本図から明らかなように、特に被記録材の幅方向（横軸；長手方向）における両端側領域において定着前後の濃度（縦軸）の低下が見られ、また、被記録材の幅方向における中央側領域と両端側領域とで定着後の濃度差を比較してみると、最大で０．１５程度の差があることが判る。
【０００８】
そこで本発明は、上記問題に鑑みて本体装置および加熱装置のメカ構成を追加および複雑化すること無く、被記録材の幅方向における定着後のトナー像濃度ムラを抑制し、濃度一様性を良化させることができるようにした画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明にかかる画像形成装置では、回転駆動される像担持体の表面に形成されたトナー像を被記録材に転写させる転写手段と、前記像担持体または被記録材に帯電した電荷を除電する複数の放電電極が前記像担持体の表面と適宜の間隔をなして対向するように配列された除電手段とを有し、前記除電手段が、当該除電手段と前記転写手段との間を壁状に仕切るように配置された除電ホルダに支持された画像形成装置において、前記除電手段の放電電極または除電ホルダは、当該放電電極または除電ホルダと前記像担持体との対向間隔が前記像担持体の回転軸方向に沿って異なるように配置されている。
【００１０】
このような構成を有する画像形成装置によれば、被記録材に対する転写効率が像担持体の長手方向である回転軸方向つまり紙幅方向に異なることによって、当該被記録材の濃度が紙幅方向に異なることとなり、例えば中央側領域の転写効率を低下させることにより定着前の未定着画像の時点で予め中央側領域の濃度を薄くして被記録材の紙幅方向に予め濃度差をつけておけば、定着装置通紙によって両端側領域の濃度が薄くなることで中央側領域と両端側領域との濃度バランスが結果的に均一化されるようになっている。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように本発明にかかる画像形成装置は、除電手段の放電電極または除電ホルダと像担持体との対向間隔を、像担持体の回転軸方向すなわち被記録材の幅方向に沿って異なるように設定して被記録材の濃度を幅方向に予め異ならせておき、定着装置通紙によって中央側領域と両端側領域との濃度バランスをとるように構成したものであるから、簡易な構成で被記録材の幅方向における濃度ムラを解消させることができるとともに、除電ホルダの壁状部分を高く設定することによって除電放電跡やジャム等の発生を防止することができ、画像形成装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［実施形態１］
まず、本願発明にかかる除電部材を用いた画像形成装置の全体的な構造を概略的に説明しておく。
【００１３】
図１に示されたレーザプリンタにおいて像担持体として設けられた電子写真感光ドラム１０は、現像スリーブ１１ａおよび現像容器１１ｂを有する現像装置１１、ならびにクリーニングブレード１２ａを内蔵した廃トナー容器１２ｂを有するクリーニング装置１２とともにプロセスカートリッジを構成するように一体化されており、当該プロセスカートリッジの全体が画像形成装置本体に対して着脱自在になされている。なお、プロセスカートリッジとしては、必ずしもこれらの要素全てを一体化する必要はなく、感光ドラム１０および現像装置１１を最少限の要素として一体化してプロセスカートリッジを構成したり、前記他の要素や帯電装置１３等を適宜一体化した構成を採用することもできる。
【００１４】
上述した感光ドラム１０の外周表面は、矢印の方向に回転しながら帯電装置１３によって一様に帯電され、レーザ露光装置１４から発せられたレーザー光が反射ミラー１４ａで反射されて上記感光ドラム１０の外周表面に照射され、当該感光ドラム１０上に静電潜像が形成される。現像装置１１のトナー容器１１ｂ中にはトナー１１ｃが充填されており、現像スリーブ１１ａの回転に伴い、適量のトナー１１ｃが適度の帯電を受け、それによって上記現像スリーブ１１ａ上のトナーは感光ドラム１０の静電潜像に付着して潜像が現像されトナー像として可視化される。
【００１５】
また、カット紙などの被記録材の積載手段であるペーパーカセット１５は、給紙ローラ１５ａがタイミングをとって被記録材を１枚ずつ給紙する構成になされており、前記給紙ローラ１５ａと対応して配置された分離パッド１５ｂは、外周表面の摩擦係数、設置角度、形状が、前記被記録媒体を１度の給紙毎に１枚のみ送るように調整されている。
【００１６】
そして、前述したようにして可視化された感光ドラム１０上のトナー像が転写ローラ１６との接触部に移動すると、そのタイミングに合わせて感光ドラム１０と転写ローラ１６との間に被記録材が挿入されるとともに、正電圧印加電源１６ａによって転写ローラ１６に例えば正バイアス電圧が印加されることにより前記転写ローラ１６は正側に帯電され、それにより当該転写ローラ１６と接触した被記録材にトナーが引き付けられて前記感光ドラム１０上のトナー像が被記録材側に転写されるようになっている。
【００１７】
また、図２にも示されているように、前記転写ローラ１６の側部近傍であって前記感光ドラム１０の回転方向下流側（図示左方側）には、前記感光ドラム１０の回転軸の延在方向に沿って配置された板状部材からなる除電部材１７が設けられている。この除電部材１７には負電圧印加電源１７ａから負のバイアスが印加されるように構成されており、上述した転写後の被記録材に対して負の電荷を放電することによって被記録材の除電を行い、それによって感光ドラム１０から被記録材が分離されるようになっている。このような除電部材１７は、本願発明の要部を構成するものであり、後段において詳細な説明を行うこととする。
【００１８】
一方、転写されずに感光ドラム１０上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード１２ａの掻き落とし作用によって廃トナー容器１２ｂ内に収納され、表面をクリーニングされた感光ドラム１０は繰り返し次の画像形成プロセスに入る。また、定着されたトナー像を乗せた被記録材は、従来例で示したようなフィルム構成を持つ定着装置（図９参照）によって加熱・加圧作用を受けてトナー像が永久定着されるようになっている。
【００１９】
ところで、前述したように転写ローラ１６と除電部材１７とは互いに近接した位置に配置されているため、除電部材１７から放電された負電荷が転写ローラ１６に供給される正電荷に影響を与えることが考えられる。そのような影響を打ち消すために、上述した転写ローラ１６に印加する転写バイアス電圧は比較的高めに設定されているとともに、図２および図３にも示されているように、前記転写ローラ１６と除電部材１７との間を仕切るようにして除電ホルダ１８の立壁状部（仕切板）１８ａが配置されている。
【００２０】
その除電ホルダ１８は、前記除電部材１７の図示上端部分以外の本体側を取り囲むように配置されており、紙詰まり等の処理時における除電部材１７の変形や転写ローラ１６との接触を防ぐ構成になされている。当該除電ホルダ１８の全体は、ＰＰＳなどの樹脂で成形されており、上述した立壁状部（仕切板）１８ａは、図３中の矢印で示した通紙方向において前記除電部材１７を前後から挟むように配置された一対の板状部材から構成されている。
【００２１】
本実施形態における前記除電ホルダ１８の立壁状部（仕切板）１８ａは、転写部から定着装置に至るまでの被記録材を案内する本体フレーム１８ｂと一体構成をなすように形成されており、その本体フレーム１８ｂが、前記除電部材１７による転写ローラ１６への影響を回避する機能を兼用するようになされている。
【００２２】
また、特に図３に示されているように、前記除電ホルダ１８の立壁状部（仕切板）１８ａを構成している一対の板状部材どうしを記録材通紙方向に橋渡しする搬送リブ２０が、被記録材の幅方向における両端位置から５０ｍｍの位置Ｘにそれぞれ設けられている。それらの各搬送リブ２０は、前記除電部材１７の上端位置よりも高い位置に配置されており、それによって前記除電部材１７に被記録材が接触して搬送されたり、被記録材の搬送方向先端縁が下方側に向かって突入することによりジャム状態とならないようにしている。
【００２３】
ここで、上述したように本実施形態にかかる除電部材１７は、前記感光ドラム１０と転写ローラ１６との接触部分に形成される転写ニップに対して被記録材の搬送方向下流側に配置されているとともに、前記感光ドラム１０の回転軸の延在方向である紙幅方向に沿って設けられたものであるが、その除電部材１７は、例えばＳＵＳ板、アルスター鋼金、アルミ板など良好な導電性を持つ金属等からなる導電性材料を用いて、例えば図４に示されているような形状に形成されている。
【００２４】
すなわち、図４に示されているように前記除電部材１７は、被記録材の幅方向に沿って延在する細長板状の基板部１７ｂを有しているとともに、その基板部１７ｂの図示上縁部分、つまり被記録材の搬送側の縁部に、多数の針状または鋸歯状をなす尖塔状放電電極１７ｃが周期的な突出形状をなすようにして設けられている。
【００２５】
この尖塔状放電電極１７ｃの具体的寸法例としては、例えば隣接ピッチｐが１．０ｍｍ、板厚が０．５ｍｍになされており、当該各尖塔状放電電極１７ｃの先鋭度が高いと電極先端の電界集中が強まり、被記録材と電極先端の間に介在する気体分子が電離してイオンになる。いったん気体分子がイオン化するとその電気極性に応じて電界から力を受けて電極または被記録材へと加速され衝突する。つまり、イオンを介在して被記録材と尖塔状放電電極１７ｃとの間に電流が流れることで被記録材の除電が行われるように構成されたものである。
【００２６】
このように前記尖塔状放電電極１７ｃの隣接ピッチｐまたは電極高さ（深さ）ｄは、電極の有効除電範囲を決める重要な要素となるものであり、被記録材と除電部材１７との距離と必要な除電能力に応じて決められることとなる。その除電部材１７を備えた除電器の有効除電範囲は、１つの尖塔状放電電極１７ｃの除電能力が及ぶおよその範囲であり、例えば図５に示されているように尖塔状放電電極１７ｃの上端を中心にして延長した点線で示される領域で表される。
【００２７】
すなわち、前記除電部材１７の尖塔状放電電極１７ｃの上端位置に対して非常に近い図中Ａの位置に被記録材がある場合には、隣り合う２つの尖塔状放電電極１７ｃの除電範囲は繋がらずにオーバラップしないので除電が十分に行われない範囲Ｆが存在することとなる。これに対して、被記録材を図示のＢの位置まで離間させると、個々の尖塔状放電電極１７ｃの有効除電範囲が重なり合うこととなるため、被記録材の表面を余すところ無く除電することが可能となる。しかしながら、被記録材を尖塔状放電電極１７ｃから離せば離すほど被記録材と尖塔状放電電極１７ｃとの間の電界が弱くなるために除電効果が薄れることとなる。もし、距離を離した状態で良好な除電効果を得ようとするのであれば、尖塔状放電電極１７ｃにさらに高電圧のバイアスを印加して、距離があっても除電効果を発揮させるようにすることも可能であると考えられるが、高出力を行わせるためには負電圧印加電源の容量を必要とするために大幅なコストアップとなる。
【００２８】
このような除電部材１７の尖塔状放電電極１７ｃの構造に関して本実施形態では、当該尖塔状放電電極１７ｃの上端の位置である電極高さが、被記録材の幅方向つまり前記感光ドラム１０の回転軸方向における中央側領域が両端側領域よりも高くなるように形成されており、当該除電部材１７の尖塔状放電電極１７ｃは、その尖塔状放電電極１７ｃと前記感光ドラム１０との対向間隔が前記幅方向に沿って異なるように配置され、中央側領域における対向間隔が両端側領域より狭くなるように設定されている。
【００２９】
より具体的には、被記録材の通紙最大幅の両端位置から紙幅方向の内側に向かって約５０ｍｍの位置（例えば図３中の符号Ｘ参照）に至るまでの両端側領域における前記除電部材１７の尖塔状放電電極１７ｃの電極高さに対して、その両端側領域より内側の中央側領域における電極高さが０．８ｍｍだけ高くなるように形成されている。
【００３０】
図６は、従来の除電部材の構成を用いた画像形成装置で出力した画像濃度と、上述した本実施形態のように除電部材１７の尖塔状放電電極１７ｃを高くなるように構成した場合における画像濃度との関係を示した線図ある。従来構造においては、被記録材と除電部材の放電電極との距離関係が除電能力の最適値、例えば図５中の符号Ｂの位置となるように設定されている。放電電極の先端高さを徐々に高く設定していくと（図示横軸）、被記録材と除電部先端との距離は縮まるため、前述した除電が十分でない範囲Ｆの位置に近づいていくために被記録材に対する除電能力が低下する傾向となり、その結果、画像濃度（図示縦軸）も低下するという結果を得た。
【００３１】
さらに、上述した本実施形態のように除電部材１７の尖塔状放電電極１７ｃの電極高さを、当該尖塔状放電電極１７ｃの配列方向において両端側領域よりも中央側領域の方を高くしておくと、中央側領域における尖塔状放電電極１７ｃが除電ホルダ１８の立壁状部（仕切板）１８ａ，１８ａ上で行われる転写ローラ１６からの正電荷と除電部材１７からの負電荷の中和量が増加することとなり、転写ローラ１６からの正帯電量が減少して被記録紙へのトナー転写効率が両端領域よりも低下する。このため、定着装置挿入前における被記録材上の未定着画像は中央側領域よりも両端側領域における画像濃度が濃くなり、定着装置通過後においては両端側領域の画像濃度が低下し、その結果、中央側領域と両端側領域との濃度ムラがほぼ均一に抑えられることが可能となる。
【００３２】
図７は、本発明を用いた画像形成装置の定着装置通過前後における幅方向（長手方向）の画像濃度を測定した結果を示した線図である。上述したように除電部材１７の放電電極１７ｂを幅方向において変えることで中央側領域の濃度が低下することとなり、両端側領域の濃度との差は０．０７程度まで改善された。また、中央側領域の除電能力は低下傾向ではあるが、幅狭紙を用いた場合には、紙のコシが比較的強く、従来の分離最適設定でなくとも十分に分離可能である。なお、除電部材１７の中央側領域の高さを上げた場合における中央側領域の濃度低下については、濃度規格を十分に満たしたものとなっており、問題がないことが判明した。
【００３３】
［実施形態２］
図８に示されている本発明の第２の実施形態においては、前述した実施形態１において記述した除電ホルダ１８の立壁状部（仕切板）１８ａの高さを、幅方向において中央側領域よりも両端側領域において高く設定することによって、前記立壁状部（仕切板）１８ａが前述した転写ローラ１６と除電部材１７との間を仕切る高さを、両端側領域よりも中央側領域において低くなるように設定したものであって、同図の（ａ）では両端側領域において階段状に高くしており、（ｂ）では中央側領域から両端側領域にかけて連続的に高くしたものである。このような第２の実施形態においても、除電部材１７と転写ローラ１６との電荷中和量を中央側領域のみで増加させて転写効率を落とすことが可能となるため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３４】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００３５】
例えば、上述した各実施形態は、プリンタに本発明を適用したものであるが、本発明はそれに限定されることなく、その他の画像形成装置に対しても同様に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上述べたように本発明にかかるプリンタなどをはじめとした多種多様な画像形成装置に対して広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの全体構造を表した縦断面説明図である。
【図２】図１に表されたレーザプリンタに用いられている除電部材およびそれを支持する除電ホルダの概略構造を拡大して表した縦断面説明図である。
【図３】図２に示された除電部材の放電電極部分を拡大して表した外観斜視説明図である。
【図４】図２および図３に示された除電部材の全体形状を表した側面説明図である。
【図５】除電部材と被記録紙との位置関係に基づく被記録材に対する除電範囲を模式的に表した正面説明図である。
【図６】除電部材の放電電極の先端高さと画像濃度との関係を表した線図である。
【図７】フィルム定着装置に対して本発明にかかる除電部材を用いた場合の定着装置通過前後における画像濃度を測定した結果の一例を表した線図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における除電ホルダの立壁状部（仕切板）の構造を表した正面説明図である。
【図９】電子写真記録装置に用いられるフィルム加熱定着器の要部構造を表した縦断面説明図である。
【図１０】フィルム定着装置に対して従来の除電部材を用いた場合の定着装置通過前後における画像濃度を測定した結果の一例を表した線図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電子写真感光ドラム（像担持体）
１１  現像装置
１１ａ  現像スリーブ
１１ｂ  現像容器
１１ｃ  トナー
１２  クリーニング装置
１２ａ  クリーニングブレード
１２ｂ  廃トナー容器
１３  帯電装置
１４  レーザ露光装置
１４ａ  反射ミラー
１５  ペーパーカセット
１５ａ  給紙ローラ
１５ｂ  分離パッド
１６  転写ローラ
１６ａ  正電圧印加電源
１７  除電部材
１７ａ  負電圧印加電源
１７ｂ  基板部
１７ｃ  尖塔状放電電極
１８  除電ホルダ
１８ａ  立壁状部（仕切板）
１８ｂ  本体フレーム
２０  搬送リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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