JP2723151B2 - 光除電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機，レーザプリンタ等の電子
写真法を使用した画像形成装置に関し、特に、不要部分
の電荷を除去する光除電装置に関する。 〔従来の技術〕 電子写真法を使用した画像形成装置においては、帯電
された感光体等の像担持体を原稿の画像に対応した光で
露光することにより露光部分の電荷を放電させ像担持体
上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナ
ー等により現像することにより顕像を得ている。 上述の静電潜像の際には、像担持体の全面が露光され
る訳ではなく、原稿の大きさに対応した領域のみが露光
される。したがって、露光領域以外の領域すなわち非画
像領域には帯電電荷がそのまま残っている。このような
状態のまま、現像を行うと非画像領域にもトナーが付着
し、トナーが無駄になると共に複写画像の汚れを招くこ
とになる。そこで、露光装置の下流側に除電装置を設
け、非画像領域の電荷を除去することにより、非画像領
域にトナーが付着しないようにする、いわゆる、画像の
消し込みが行われている。また、変倍複写を行うような
場合には、倍率によって画像領域と非画像領域の割合が
変わるのでこれに応じて、消し込みを行う必要がある。 この除電装置としては種々のものが知られているが、
その一つとして複数のLED（発光ダイオード）を像担持
体に対向して直線状に配置し、これらのLEDを選択的に
点灯することにより、像担持体を照射する光除電装置が
ある。この光除電装置においては、LEDの発光チップを
モールドする筒状の透明樹脂体の先端部が凸状に形成さ
れて凸レンズとされ、発光チップからの光を像担持体の
表面に集束するようになっている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記構造の光除電装置にあっては、凸
レンズが発光チップのモールド部分と一体成形されてお
り、その焦点距離はLEDの極近傍に設定されている。ま
た、発光チップからの光が筒状部から漏れて散乱光とな
る。このため、本来の除電すべき領域に隣接する領域に
光が回り込み、境界部分が不鮮明となったり、必要以上
に除電されることがある。 そこで、正確な位置に光を照射するために、光除電装
置を像担持体に近接して配置することが考えられるが、
このように両者を近接して配置すると、像担持体の表面
に乗っている或いは表面近傍に浮遊しているトナー粒子
等が光除電装置のレンズ面に付着してしまう。このた
め、照射光量が不足したり不均一になったりして、除電
が不完全になるという問題があった。 本発明は、上述の問題点を解決するために案出された
ものであって、像担持体から離れた位置から像担持体の
所定個所を正確に照射して除電することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の光除電装置は、共通の基板上に複数の発光素
子を直線状に配置すると共に、前記基板上に前記複数の
発光素子をそれぞれ光学的に遮蔽する複数の隔壁とこれ
らの複数の隔壁の両端を一体的に連結する一対の側壁と
からなり全体として平面断面が格子状の遮光部材を設
け、更に、前記複数の発光素子のそれぞれに対応してそ
の上方に前記複数の発光素子の配列方向及びこの配列方
向と直交する方向に曲率を有する上下に凸構造となった
複数のレンズ部を有する一体構造のレンズアレイを設
け、前記レンズアレイの各レンズ部の境界部に前記レン
ズアレイの最大厚みの中心線を超して切欠を形成すると
ともに、前記隔壁の上端部に前記レンズアレイの最大厚
みの中心線よりも喰い込む突起を形成し、前記切欠を前
記突起に係合したことを特徴とする。 〔作用〕 本発明においては、各発光素子チップからの光は、複
数の発光素子の配列方向及びこの配列方向と直交する方
向に曲率を有する上下に凸構造となった各レンズ部によ
り内側に向けられ、更に、レンズアレイの最大厚みの中
心線よりも喰い込む突起を上端部に有する複数の隔壁に
より隣接するレンズ部への光の回り込みが防止される。
また、これらの複数の隔壁の両端は、一対の側壁により
一体的に連結されて全体として平面断面が格子状の遮光
部材が構成されているので、像担持体の軸方向に関して
のみでなく、軸方向に直交する方向に関しても複数の発
光素子に対するレンズアレイの各レンズの位置を正確に
規制することができる。したがって、像担持体から離れ
た位置からでも、像担持体の表面の所定領域に正確に照
射される。 〔実施例〕 以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の
特徴を具体的に説明する。 第１図は本発明実施例の光除電装置の使用状態を示す
正面断面図である。また、第２図は同光除電装置のＩ−
Ｉ線断面図、第３図は同II−II線断面図である。 図において、１は除電の対象となるドラム状の像担持
体を示しており、この像担持体１の表面Ａに対向して光
除電装置２が配置されている。この光除電装置２は、像
担持体１の軸方向に沿って伸延する長手状のプリント基
板３上に、発光素子として128チップのLEDチップ４を2.
4mmピッチ（図中、L₁で示す）で直線状に一列にチップ
ボンディングにより固定している。なお、LEDチップ４
間のピッチL₁のバラツキは±75μｍに収めている。各LE
Dチップ４間には、隣接するLEDチップ４を光学的に遮蔽
する複数の隔壁５を設けている。これらの複数の隔壁５
の両端は一対の側壁6,7（第２図参照）により一体的に
連結されており、全体として平面断面が梯子状の遮光部
材８となっている。すなわち、各LEDチップ４に対応し
て開口部が形成されている。この遮光部材８は、熱可塑
性の合成樹脂から構成され、たとえば、側壁6,7の底部
には下方に突出する複数の突起が一体に形成されてい
る。そして、これらの突起を、NC加工により形成したプ
リント基板３の透孔に挿入し、前記突起の先端を溶かし
て熱カシメすることによりプリント基板３に対して遮光
部材８を位置決めすると共に固定している。 この遮光部材８の上方にはレンズアレイ９が配設され
ている。このレンズアレイ９は、前記各LEDチップ４に
対応した光軸を有する複数のレンズ部9aが一体的に形成
されたものである。各レンズ部9aは、上下に凸構造とな
っており、各レンズ部9aの境界部分には下方に向けて切
欠9bが形成されている。この切欠9bは、レンズアレイ９
の最大厚みの中心線Ｘよりも上方まで形成されている。 前記遮光部材８は、このレンズアレイ９の保持機能を
も兼ね備えている。すなわち、隔壁５の中央部は第３図
に示すようにレンズアレイ９の切欠9bに喰込む突起5aを
有している。なお、第３図においては、像担持体１及び
レンズアレイ９の図示は省略している。この突起5aは、
レンズアレイ９の最大厚みの中心線Ｘよりも喰込む形状
とされ、LEDチップ４間の光の廻り込みを防止する。な
お、第１図中、L₂はプリント基板３から突起5aまでの高
さを示す。 遮光部材８に形成された前記の開口部は、たとえば、
１チップ分毎に1.9mm角の大きさとなっており、レンズ
アレイ９のレンズ下部、すなわち、中心線Ｘより下部が
嵌合する構造となっている。 ここで、本実施例では、LEDチップ４からの光を像担
持体１上の所定領域に集光するために、レンズ部9aとLE
Dチップ４との関係は、概念的に第４図のようになって
いる。すなわち、レンズの焦点距離ｆよりもレンズ中心
側に近い点ＢにLEDチップ４を配置している。したがっ
て、LEDチップ４からレンズ部9aに入射した光は、内側
に向けられるが、平行光よりは若干広がりながら像担持
体１の到達する。なお、図中の点線で示す光路は、レン
ズの焦点距離ｆにLEDチップ４を配置したと仮定した場
合の光路を示している。 このとき、LEDチップ４からの光は、レンズアレイ９
の内部を通って隣接するレンズ部9aに廻り込もうとする
が（第１図参照）、本実施例においては、各レンズ部9a
の境界部分に遮光用の隔壁５を設けているので、この光
の廻り込みはなくなる。したがって、点灯されたLEDチ
ップ４に対応する像担持体１の領域のみを正確に照射す
ることができる。したがって、像担持体１の表面とレン
ズアレイ９の表面との間隔を広くとることができる。 本実施例では、像担持体１の表面Ａとレンズアレイ９
の表面Ｃとの間隔を5mmとしたときに、１個のLEDチップ
４により得られる像担持体１の軸方向の照射幅L₃,これ
と直角方向の照射幅L₄が両方共３〜3.5mm幅、つまり３
〜3.5mm角になるように、各レンズ部9aの曲率，厚み，
隔壁５の高さ等を設定している。LEDチップ４間のピッ
チは2.4mmであるので、隣接するLEDチップ４による像担
持体１の表面における照射幅の重なりは、0.6〜0.7mmと
なり、照射漏れが起きることがなく、しかも、余分な領
域を照射することもない。 更に、レンズアレイ９と、LEDチップ４が取りつけら
れたプリント基板３とは遮光部材８により正確に位置決
めされているので、振動等により光学条件が変化して照
射位置がずれる等の不都合が生じることもない。 このとき、各レンズ部9aの曲率，隔壁５の高さ等は最
適な照射条件が得られるような値に独立に設定すること
ができるので、像担持体１の表面Ａとレンズアレイ９の
表面Ｃとを5mm程度に離した状態で目的領域のみを照射
することができる。したがって、複写中に浮遊するトナ
ー粒子等によりレンズアレイ９の表面Ｃが汚れることが
少なくなる。 第５図は上述の光除電装置２を装備した電子写真複写
機の一例を示す概略側面図である。 像担持体１の周囲には、通常の電子写真複写機と同様
に、帯電器11,現像器12,転写器13,クリーナ14等が順次
配設されている。 また、原稿が載置されるプラテンガラス15の下方に、
光源16,複数のミラー17及びレンズ18等から構成される
走査光学系が設けられ、原稿からの反射光が像担持体１
上に結像する。像担持体１は予め帯電器11により帯電し
ているので、この露光により原稿の画像に対応した静電
潜像が形成される。このとき、露光されない部分すなわ
ち非画像領域の電荷はそのまま残留する。この状態のま
ま現像すると、先に述べたようにトナーの消耗，画像の
汚れ等の不都合を生じる。そこで、本実施例において
は、帯電器11と現像器12との間に像担持体１に対して5m
mの距離をもって光除電装置２を配置している。光除電
装置２には各LEDチップ４を独立に駆動可能なドライバ
回路（図示せず）が接続されており、非画像領域Ｐ（第
１図参照）に対応する部分のLEDチップ４のみを点灯
し、画像領域Ｑに対応する部分のLEDチップ４は消灯し
たままとする。 これにより、像担持体１の非画像領域Ｐの電荷が除去
される。この非画像領域Ｐの電荷が除去されたあとの像
担持体１は現像器12により現像され画像領域Ｑの帯電部
分に対してのみトナーが付着する。このトナーは転写器
13により用紙に転写され、搬送装置19により定着装置
（図示せず）に送られ、複写が終了する。 この複写の際に、前述の第１図〜第３図に示される構
成を有する光除電装置２により除電したところ、非画像
領域Ｐに対してのみ正確に画像の消し込みを行うことが
でき、しかも消し込み画像の端部はシャープなものであ
った。 なお、光除電装置２の光学的条件は上述の実施例に限
られるものではなく、像担持体１における照射幅は、LE
Dチップ４のピッチの1.2〜２倍とすることができる。ま
た、像担持体１の表面Ａとレンズ部9aの表面Ｃの間隔
は、LEDチップ４のピッチの１〜３倍とすることができ
る。 〔発明の効果〕 以上述べたように、各発光素子チップからの光は、複
数の発光素子の配列方向及びこの配列方向と直交する方
向に曲率を有する上下に凸構造となった各レンズ部によ
り内側に向けられ、更に、レンズアレイの最大厚みの中
心線よりも喰い込む突起を上端部に有する複数の隔壁に
より隣接するレンズ部への光の回り込みが防止される。
また、これらの複数の隔壁の両端は、一対の側壁により
一体的に連結されて全体として平面断面が格子状の遮光
部材が構成されているので、像担持体の軸方向に関して
のみでなく、軸方向に直交する方向に関しても複数の発
光素子に対するレンズアレイの各レンズの位置を正確に
規制することができる。 したがって、像担持体から離れた位置からでも、像担
持体の表面の所定領域に正確に照射することができる。
このようにレンズ部を像担持体から離して配置できるこ
とにより、レンズ部が複写中に浮遊するトナー粒子等で
汚れることがなくなり、確実な除電が可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の光除電装置の使用状態を示す正
面断面図、第２図は同光除電装置のＩ−Ｉ線断面図、第
３図は同II−II線断面図、第４図はレンズの焦点とLED
チップとの配置関係を示す説明図、第５図は光除電装置
を装備した電子写真複写機の概略断面図である。 1:像担持体、2:光除電装置 3:プリント基板、4:LEDチップ 5:隔壁、5a:突起 6,7:側壁、8:遮光部材 9:レンズアレイ、9a:レンズ部 9b:切欠

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．共通の基板上に複数の発光素子を直線状に配置する
   と共に、前記基板上に前記複数の発光素子をそれぞれ光
   学的に遮蔽する複数の隔壁とこれらの複数の隔壁の両端
   を一体的に連結する一対の側壁とからなり全体として平
   面断面が格子状の遮光部材を設け、更に、前記複数の発
   光素子のそれぞれに対応してその上方に前記複数の発光
   素子の配列方向及びこの配列方向と直交する方向に曲率
   を有する上下に凸構造となった複数のレンズ部を有する
   一体構造のレンズアレイを設け、前記レンズアレイの各
   レンズ部の境界部に前記レンズアレイの最大厚みの中心
   線を超して切欠を形成するとともに、前記隔壁の上端部
   に前記レンズアレイの最大厚みの中心線よりも喰い込む
   突起を形成し、前記切欠を前記突起に係合したことを特
   徴とする光除電装置。