(57)【要約】【課題】本発明の課題は、装置の小型化を図ることができる画像形成装置を得ることである。【解決手段】潜像担持体１と、潜像形成手段２０と、現像装置３１とを備え、潜像形成手段２０は、短波長の光を潜像担持体１に照射する照射部２１と、潜像担持体１に対向しかつ照射部２１からの光の少なくとも一部があたる箇所に配置された帯電電極３と、潜像担持体１と帯電電極３との間に電圧を印加する印加部１２とを備え、照射部２１が潜像担持体１に光を照射して空気を光エネルギーにより電離することによって、潜像担持体１と帯電電極３との間に電流経路を生じさせ、印加部１２が潜像担持体１と帯電電極３との間に電圧を印加して電流経路に電流を流すことにより潜像担持体１に静電潜像を直接形成する画像形成装置であって、照射部２１及び帯電電極３の少なくとも一方が、潜像担持体１の内側に配置されている【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される潜像担持体と、この潜像担持体に画像情報に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段と、帯電したトナーを静電潜像に応じて潜像担持体に付着させることによりトナー像を形成する現像装置とを備え、
潜像形成手段は、短波長の光を潜像担持体に照射する照射部と、潜像担持体に対向しかつ照射部からの光の少なくとも一部があたる箇所に配置された帯電電極と、潜像担持体と帯電電極との間に電圧を印加する印加部とを備え、照射部が潜像担持体に光を照射して空気を光エネルギーにより電離することによって、潜像担持体と帯電電極との間に電流経路を生じさせ、印加部が潜像担持体と帯電電極との間に電圧を印加して電流経路に電流を流すことにより潜像担持体に静電潜像を直接形成する画像形成装置であって、
照射部及び帯電電極の少なくとも一方が、潜像担持体の内側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】
照射部は、短波長の光を発生する光源と、この光源からの光を潜像担持体に導く導光部材とを備え、これらの光源及び導光部材の少なくとも一方が、潜像担持体の内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
導光部材は光源からの光を反射する鏡面を有し、潜像担持体は光源からの光を透過可能に形成され、潜像担持体の内側に光源が配置され、潜像担持体の外側に導光部材の鏡面及び帯電電極が一体化して配置されており、光源から潜像担持体を介して導光部材の鏡面に到達した光は、鏡面に反射されて潜像担持体の表面上に照射されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
照射部は短波長の光を発生する光源を備え、帯電電極は照射部からの光を透過可能に形成され、潜像担持体の内側に照射部と帯電電極とが配置されており、照射部からの光が帯電電極を透過して潜像担持体の裏面に照射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
潜像担持体は、絶縁体層の１層からなり、この絶縁体層の厚みが１μｍ以上で１００μｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
潜像担持体は、静電潜像が形成される絶縁体層とこの絶縁体層の内側に形成された導電性層とを備え、この絶縁体層の厚みが１μｍ以上で１００μｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項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、潜像担持体に静電潜像を形成し、帯電したトナーを静電潜像に応じて潜像担持体に付着させることによって画像を得る複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体表面を均一に帯電し、画像情報に基づき露光を行い、露光部の電荷を消失させて静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーによって現像するカールソンプロセスによる画像形成方法及びその装置が一般に広く採用されている。
【０００３】
ところがこの構成によると、潜像担持体として、光導電性材料による層を表面に有するものが用いられる為、潜像担持体の寿命が限られている。
【０００４】
このため、潜像担持体の表面に照射部により短波長の光を照射し、光の少なくとも一部があたる位置に潜像担持体と対向して配置された帯電電極と潜像担持体との間に光束の経路上の空気を光エネルギーで電離することにより電流経路を生じさせ、帯電電極と潜像担持体の間に電圧を印加して電流を流して潜像担持体上に静電潜像を形成することにより、光電性材料を用いなくても潜像形成を可能とし、潜像担持体としてより耐久性の高い絶縁体を用いて構成して、潜像担持体の寿命を延ばす技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６２１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術においては、照射部及び帯電電極が潜像担持体の外側に設けられているので装置全体を大型化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、装置の小型化を図ることができる画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する為に、請求項１に記載された発明は、静電潜像が形成される潜像担持体と、この潜像担持体に画像情報に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段と、帯電したトナーを静電潜像に応じて潜像担持体に付着させることによりトナー像を形成する現像装置とを備え、潜像形成手段は、短波長の光を潜像担持体に照射する照射部と、潜像担持体に対向しかつ照射部からの光の少なくとも一部があたる箇所に配置された帯電電極と、潜像担持体と帯電電極との間に電圧を印加する印加部とを備え、照射部が潜像担持体に光を照射して空気を光エネルギーにより電離することによって、潜像担持体と帯電電極との間に電流経路を生じさせ、印加部が潜像担持体と帯電電極との間に電圧を印加して電流経路に電流を流すことにより潜像担持体に静電潜像を直接形成する画像形成装置であって、照射部及び帯電電極の少なくとも一方が、潜像担持体の内側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、照射部は、短波長の光を発生する光源と、この光源からの光を潜像担持体に導く導光部材とを備え、これらの光源及び導光部材の少なくとも一方が、潜像担持体の内側に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、導光部材は光源からの光を反射する鏡面を有し、潜像担持体は光源からの光を透過可能に形成され、潜像担持体の内側に光源が配置され、潜像担持体の外側に導光部材の鏡面及び帯電電極が一体化して配置されており、光源から潜像担持体を介して導光部材の鏡面に到達した光は、鏡面に反射されて潜像担持体の表面上に照射されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、照射部は短波長の光を発生する光源を備え、帯電電極は照射部からの光を透過可能に形成され、潜像担持体の内側に照射部と帯電電極とが配置されており、照射部からの光が帯電電極を透過して潜像担持体の裏面に照射されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載された発明において、潜像担持体は、絶縁体層の１層からなり、この絶縁体層の厚みが１μｍ以上で１００μｍ以下に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載された発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載された発明において、潜像担持体は、静電潜像が形成される絶縁体層とこの絶縁体層の内側に形成された導電性層とを備え、この絶縁体層の厚みが１μｍ以上で１００μｍ以下に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、照射部及び帯電電極の少なくとも一方が、潜像担持体の内側に配置されている為、潜像担持体の外側に照射部や帯電電極の少なくとも一方を配置するスペースを省略することができるので、装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置の主要部を概略的に示す断面図であり、図２は図１の潜像形成手段を概略的に示す平面図であり、図３は図１の潜像担持体の構造を示す断面図であり、図４及び図５は図１の照射部の構造を概略的に示す構成図である。
【００１６】
本実施の形態の画像形成装置は、原稿画像に対応した画像を形成する図１に示す画像形成部５０を備えている。尚、画像形成装置においては、画像形成部５０の他、この画像形成部５０に用紙を給紙する給紙装置、画像形成部５０によって画像を形成されて排紙された用紙をスタックする排紙トレイ等が設けられているがこれらの図示及び説明は省略する。
【００１７】
画像形成部５０は、矢印Ａ方向に回転駆動される中空のドラム状に形成され、静電潜像が形成される潜像担持体１と、この潜像担持体１の内側に配置されていると共に、潜像担持体１に原稿画像に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段２０と、潜像担持体１の静電潜像に帯電したトナーを供給してトナー像を形成する現像装置３１と、潜像担持体１のトナー像を用紙やＯＨＰシート等の記録紙３０に転写する転写装置３２と、記録紙３０のトナー像を定着する定着装置３３と、交流電圧が印加されるコロナ放電器からなり、転写後に潜像担持体１に残留した電荷を除去する除電装置４０と、転写後に潜像担持体１に残留したトナーを除去して潜像担持体１表面をクリーニングするクリーニング装置３４とを備えている。
【００１８】
即ち、画像形成部５０においては、矢印Ａ方向に回転している潜像担持体１に対し、潜像形成手段２０からの光束４（以後、「光４」と言うこともある。）が潜像担持体１の裏面に向けて（矢印Ｃ参照）照射され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像が現像装置３１を通るとき、帯電したトナーが静電潜像に応じて潜像担持体１に付着し、これによって潜像担持体１表面上にトナー像からなる画像が形成される。このトナー像は、矢印Ｂ方向に搬送されている記録紙３０に転写装置３２の作用によって転写される。トナー像を担持した記録紙３０が定着装置３３を通るとき、そのトナー像が熱と圧力とによって記録紙３０上に定着される。トナー像を転写した後の潜像担持体１に残る電荷は除電装置４０によって除去され、潜像担持体上の転写残トナーはクリーニング装置３４によって除去されてその表面が清掃される。
【００１９】
図３に示すように、潜像担持体１は、絶縁体層１ａの１層で構成されている。この潜像担持体１は、現像電界の空間周波数を高め、画像の解像度を向上させる為、言い換えれば現像装置３１による現像能力を高める為に、絶縁体層１ａの厚みを１００μｍ以下とすることが好ましく、且つ、繰り返し放電の衝撃を受け続けて絶縁体が絶縁破壊を起こすことを防ぐ為、その絶縁体層１ａの厚みを１μｍ以上とすることが望ましい。更に好適な絶縁体層１ａの厚みは、２μｍ以上で５０μｍ以下である。
【００２０】
図１に示すように、潜像担持体１の裏面において、潜像担持体１の表面側に配置されている現像装置３１に対向する箇所には、潜像担持体１の裏面と間隔をあけて導電体３１ａが配置されている。現像電界の空間周波数を高め、画像の解像度を向上させる為に、潜像担持体１と導電体３１ａとの間隔は概ね１μｍ以上で１００μｍ以下とすることが好ましい。また、潜像担持体１の裏面において、潜像担持体１の表面側に配置された転写装置３２に対向する箇所には、導電体３２ａが配置されている。これらの各導電体３１ａ、３２ａはグラウンドに接地されている。
【００２１】
図２に示すように、潜像形成手段２０は、短波長の光束４を潜像担持体１の裏面に照射する照射部２１と、潜像担持体１の裏面に対向しかつ照射部２１からの光の少なくとも一部があたる箇所に配置された帯電電極３と、潜像担持体１と帯電電極３との間に電圧を印加する直流電源（印加部）１２とを備えている。この潜像形成手段２０は、空気中で紫外線やＸ線などの短波長の光束４が通過している領域においては、その光束４の光エネルギーによって、光束４内の空気は電離するので、画像情報（原稿画像）に基づいて短波長の光束４を発生させ、その光束４を通じて後述する帯電電極３と潜像担持体１との間を電気的に導通させるか、或いは帯電電極３と潜像担持体１との間でパッシェンの法則で規定される電圧よりも低い電圧で光束４に沿った放電を行わせることにより、潜像担持体１への静電潜像の直接描画を可能としたものである。
【００２２】
即ち、照射部２１から照射された短波長の光束４は、少なくとも一部が帯電電極３にあたった後、潜像担持体１に照射される。この光束４の経路上の空気を光エネルギーにより電離することによって、帯電電極３と潜像担持体１との間に電流経路を生じさせ、帯電電極３と潜像担持体１との間に直流電源１２により電圧を印加して電流経路に電流を流すことにより、潜像担持体１に静電潜像を形成するようになっている。尚、このときの光束４による走査方向は、レーザープリンタなどで一般的に行われているのと同じく、潜像担持体１表面の移動方向に対して直交する方向、言い換えれば、潜像担持体１の回転軸線に沿う方向となる主走査方向（図２において上下方向）である。また、本実施の形態では、潜像担持体１の内側に帯電電極３を設けており、転写後の効率的な除電を行う為に、除電装置４０が潜像担持体１の内側に配置されている。
【００２３】
照射部２１は、図４及び図５に示すように、短波長の光４を発生する複数のＬＥＤアレイ（光源）２と、このＬＥＤアレイ２からの光を集光して光束４としこの光束４を潜像担持体１の裏面に導く集光部材（導光部材）６とを備えている。各ＬＥＤアレイ２は、主走査方向（図５において上下方向）に１列に並べられている。これらのＬＥＤアレイ２は図５において上又は下のＬＥＤアレイ２から順に発光することによって光束４が、潜像担持体１の裏面における主走査方向に照射されるようになっている。本実施の形態では、ＬＥＤアレイ２の発光方法は、消費電力を抑えることができると共にＬＥＤアレイ２からの熱の排出量を抑えることができるようにポジ現像としている。
【００２４】
尚、ＬＥＤアレイ２の光４は、波長が３８０ｎｍ以下で０．１ｎｍ以上であることが望ましい。３８０ｎｍ以下とするのは、同じ出力の光でも波長が短いほど電離するイオンの量が増え、帯電電極３と潜像担持体１との間に有効な電流経路を形成できるからである。光内の温湿度等により変動はあるが、概ね３８０ｎｍ以下の波長でなければ有効な電離は生じない。また、０．１ｎｍ以上とするのは、実用性を考慮し、Ｘ線領域である０．１ｎｍ以上とした。
【００２５】
また、集光部材６は、主走査方向に延びており、本実施の形態では、既存のＬＥＤアレイで一般的に用いられているセルフォックレンズが用いられている。尚、集光部材６としては、セルフォックレンズの他、凹面鏡等を用いることができ、屈折式・反射式を問わず潜像担持体１に光束の微小スポットを形成することができるものであれば特に限定しない。
【００２６】
帯電電極３は、透明の材料でなる基体１９にＩＴＯ（インジウム−錫複合酸化物）等の透明導電性材料の皮膜１８を形成したもので構成されており、照射部２１からの光束４を透過できるようになっている。
【００２７】
上述した構成の本実施の形態においては、次のようにして潜像担持体１に静電潜像を形成する。即ち、図１及び図２に示すように、照射部２１が光束４を潜像担持対１の裏面に向けて照射すると、この光束４は帯電電極３を透過して、潜像担持体１の裏面を照射する。このとき、光束４の経路上の空気が光エネルギーにより電離されて、帯電電極３と潜像担持体１との間に電流経路が生じる。この状態で、帯電電極３と潜像担持体１との間に直流電流１２により電流を印加して電流経路に電流を流すことにより、潜像担持体１に静電潜像を形成する。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態では、潜像形成手段２０の照射部２１及び帯電電極３を潜像担持体１の内側に配置しているので、画像形成装置内において、潜像担持体１の外側に照射部２１及び帯電電極３を配置するスペースを省略することができ、画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、照射部２１からの光束４を潜像担持体１の裏面に照射しているので、複数色のトナー像を潜像担持体１の表面に重ね合わせるカラー画像を形成する場合等、潜像担持体１上にトナーが付着した部分に静電潜像を形成する場合であっても、トナーの影響を受けずに静電潜像を形成することができる。更に、潜像担持体１の表面に付着したトナーが飛散しても、照射部２１や帯電電極３の汚れを防止することができ、汚れによる照射部２１や帯電電極３の機能低下を防止することができる。この結果、照射部２１や帯電電極３の機能低下に起因する画質の低下を防止することができる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施の形態を説明するが、その説明にあたり上述した構成要素と同様な部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を簡略化すると共に、主に第１実施の形態との相違点を説明することとする。図６は、本発明の第２実施の形態に係る画像形成装置の主要部を概略的に示す断面図であり、図７は図６の潜像形成手段を概略的に示す平面図であり、図８は図６の潜像担持体の構造を示す断面図である。
【００３１】
図６及び図７に示すように、本実施の形態では、潜像形成手段２０の帯電電極３が潜像担持体１の外側でかつ潜像担持体１の表面に対向して配置されている。また、照射部２１は、ＬＥＤアレイ２と集光部材６と、帯電電極３の潜像担持体１側の面に一体的に形成された鏡面（導光部材）２１ａとを備えている。
【００３２】
更に、本実施の形態の潜像担持体１は、図８に示すように、静電潜像が形成される絶縁体層１ａとこの層１ａの内側に形成された導電性層１ｂとの２層からなっている。また、絶縁体層１ａと導電性層１ｂは共に透明な材料で構成されており、導電性層１ｂがグラウンドに接地されている。尚、本実施の形態では、潜像担持体１の外側に帯電電極３を設けているので、転写後の効率的な除電を行う為に、図６に示すように、除電装置４０が潜像担持体１の外側に配置されている。
【００３３】
本実施の形態においても、第１実施の形態と同様に、現像電界の空間周波数を高め、画像の解像度を向上させる為に、絶縁体層１ａの厚みを１００μｍ以下とすることが好ましく、且つ、繰り返し放電の衝撃を受け続けて絶縁体が絶縁破壊を起こすことを防ぐ為、その絶縁体層１ａの厚みを１μｍ以上とすることが好ましい。更に好適な絶縁体層１ａの厚みは、２μｍ以上で５０μｍ以下であるのも第１実施の形態と同様である。
【００３４】
上述した構成の本実施の形態においては、次のようにして潜像担持体１に静電潜像を形成する。即ち、図６及び図７に示すように、照射部２１が光束４を潜像担持対１の裏面に向けて照射すると、この光束４は潜像担持体１を透過して、帯電電極３に形成された照射部２１の鏡面２１ａに到達する。この光束４は鏡面２１ａによって反射されて、潜像担持体１の表面に照射される。このとき、光束４の経路上の空気が光エネルギーにより電離されて、帯電電極３と潜像担持体１との間に電流経路が生じる。この状態で、帯電電極３と潜像担持体１との間に直流電流１２により電流を印加して電流経路に電流を流すことにより、潜像担持体１に静電潜像を形成する。本実施の形態のように構成しても、第１実施の形態と同様な作用効果を奏する。
【００３５】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。
【００３６】
例えば、上述した第１実施の形態の照射部２１に代えて、図９に示す照射部２３を用いるようにしても良い。すなわち、図９に示すように、照射部２３は、潜像担持体１の外側に配置された短波長の光を発生する光源であるレーザーダイオード２Ａと、潜像担持体１の内側に配置された導光部材であるポリゴンミラー５とレンズ６とを備えている。レーザーダイオード２Ａよって発せられる短波長の光束４は、走査の為に回転するポリゴンミラー５で反射し、次いで光束４をレンズ７により潜像担持体１の裏面上に集光させるようになっている。このように構成しても、第１実施の形態と同様な作用効果を奏する。
【００３７】
尚、レンズ７はレーザープリンタにおけるｆ・θレンズと同様の機能を果たすものである。また、レーザーダイオード２Ａが必要なビーム径になる為に、ポリゴンミラー５と潜像担持体１とを１８０ｍｍ以上離しておき、１８０ｍｍ以上の航路が形成される要にするのが望ましい。更に、限られたスペースを有効に使用する為に、本変形例では潜像担持体１は無端ベルトの形状が適している。
【００３８】
また、光源２としては、上述したＬＥＤアレイ２やレーザーダイオード２Ａのみならず、短波長の光を発生するものであれば、適宜適用することができる。
【００３９】
更に、上述の各実施の形態及び変形例の潜像形成手段２０の各構成要素及び帯電電極３の配置位置は、上述の各実施の形態及び変形例に限定されず、それらの少なくとも１つが潜像担持体１の内側に配置されていれば、上述した各実施の形態及び変形例と同様な作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は本発明の第１実施の形態に係る画像形成装置の主要部を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の潜像形成手段を概略的に示す平面図である。
【図３】図１の潜像担持体の構造を示す断面図である。
【図４】図１の照射部の構造を概略的に示す構成図である。
【図５】図１の照射部の構造を概略的に示す構成図である。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る画像形成装置の主要部を概略的に示す断面図である。
【図７】図６の潜像形成手段を概略的に示す平面図である。
【図８】図６の潜像担持体の構造を示す断面図である。
【図９】変形例に係る照射部を模式的に示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１                      潜像担持体
１ａ                    絶縁体層
１ｂ                    導電性層
２                      ＬＥＤアレイ（光源）
２Ａ                    レーザーダイオード（光源）
３                      帯電電極
４                      光束（光）
５                      ポリゴンミラー（導光部材）
６                      集光部材（導光部材）
７                      レンズ（導光部材）
１２                    直流電流（印加部）
２０                    潜像形成手段
２１、２３              照射部
２１ａ                  鏡面（導光部材）
３１                    現像装置
【図１】
2009115934.tif 000003
【図２】
2009115934.tif 000004
【図３】
2009115934.tif 000005
【図４】
2009115934.tif 000006
【図５】
2009115934.tif 000007
【図６】
2009115934.tif 000008
【図７】
2009115934.tif 000009
【図８】
2009115934.tif 000010
【図９】
2009115934.tif 000011