JP3993190B2 - 光除電装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成プロセスにおいて、光照射によって感光体の残留電荷を除電する光除電装置、及び、それを備えた複写機等の画像形成装置に関する。

複写機などの電子写真方式の画像形成装置としては、白黒画像を形成するモノクロ画像形成装置と、カラー画像を形成するカラー画像形成装置がある。カラー画像形成装置としては、各色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）のトナー像形成手段を介して各成分色のトナー像を単一の感光体上に順次形成する多回転方式の画像形成装置と、各色成分のトナー像をそれぞれ個別の感光体上に略同時に形成する複数のトナー像形成手段を、中間転写材の搬送方向に沿って直列に配置したタンデム方式の画像形成装置がある。

このような電子写真方式の画像形成装置は、帯電・露光・現像・転写・定着の各プロセスにより画像を形成する装置であり、例えば複写機の場合には、上記各プロセスは以下のように行われる。

まず、帯電器チャージャにより均一な電荷を与えた感光体（感光体ドラム）の表面に、光学系を介して原画像の反射光を露光することにより静電潜像を作成し、この静電潜像にトナー（現像剤）を静電付着させて現像して、感光体上にトナー像を形成する。次に、転写体にトナー像と逆極性の静電気を印加してトナー像を記録紙上に転写し、転写されたトナーを加熱・加圧により定着して、記録紙上に原画像に応じた画像を固定化する。

以上のように構成された複写機の基本構成に対して、画像品質の向上及び複写画像形成の効率化を目的とする多くの機能要素が付加されている。例えば、光照射によって感光体上の電荷を除電する光除電装置がこれに該当する。光除電装置としては、現像処理の前に感光体上の非画像領域の不良潜像をイレースするイレーサ、転写処理前の感光体上の電位を光学的に低下させる転写前除電ランプ（ＰＴＬ）、クリーニング処理後において感光体上の残留電荷を除電する除電ランプ（ＱＬ）等が挙げられる。

このような光除電装置の照明用光源としては、蛍光管などの放電管が使用されている。また、図１５に示すように、基板５０１上にＬＥＤチップ５０２を多数配列したＬＥＤアレイ５００が用いられている。特に、近年では、より小型で低価格な製品が要求されているため、このようなＬＥＤアレイ５００を利用したものが多くなっている。

ＬＥＤアレイ５００は、図１６に示すように、ＬＥＤチップ（ＬＥＤランプ）５０２を密に配列することにより、被照明面である感光体ドラム４０１の表面に対して、実質的に均一化した高い照度を得ることができる。

しかしながら、この構成では、ＬＥＤチップ５０２の使用個数が多いため、コスト的には十分な低価格化を達成することが困難である。また、低コスト化を達成するために、ＬＥＤチップ５０２の使用個数を少なくした場合、ＬＥＤチップ５０２同士の間隔が大きくなり、感光体ドラム４０１の照度分布にむらが生じて均一な照度を得ることができない。

このような問題を解消する技術として、透光性材料からなる柱状の部材で、長手方向に沿う側面部に設けた光照射面と、この光照射面と対向する面に設けた切削加工や粗面加工による光拡散部とを有する導光体を備え、この導光体の端部に光源を設けた照明装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、画像形成装置本体に設けられた点光源と、画像形成装置本体に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジに搭載され、点光源からの光を感光体に導く導光体とを備えた光除電器が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平０８−０４３６３３号公報 特開２００２−２７８３９５号公報

しかしながら、上記した各特許文献に記載の構成によれば、導光体から感光体ドラムに光が照射される領域のうち、光源に近い領域では照射光量が多く、光源から遠く離れた領域では照射光量が少ないという問題が依然として残されている。そして、このような感光体ドラムの長手方向において照射光量の分布にばらつきがあると、画像むら等が生じて良好な画像を得ることができない。特に、光源から最も離れた導光体の後端部近傍では、照射光量の低下度合いが大きく、この点を改善することが要求されている。

本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、電子写真方式の画像形成装置において、感光体の電荷を除電するために感光体に照射する照射光の光量分布を、より均一にすることが可能な光除電装置を提供すること、及び、そのような特徴を有する光除電装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の光除電装置は、電子写真方式の画像形成装置において感光体の電荷を除電するのに用いられる光除電装置であって、前記感光体に対向して配置される導光体と、その導光体の光入射面に光を照射する光源とを有し、前記導光体には前記光源からの光を前記感光体に向けて反射する拡散反射面が形成されているとともに、当該導光体の後端面が光透過面となっている。そして、前記導光体の後端部を支持する支持部材に反射面を有する反射部材が一体形成されているとともに、その反射部材の反射面が前記導光体の後端面の後方に配置されていることによって特徴づけられる。

本発明の光除電装置によれば、導光体の後端面を光透過面とし、その導光体の後端面の後方に反射面を配置しているので、導光体の後端面を透過した光を導光体に向けて反射することができ、その反射面による光反射効果により、導光体の後端部近傍から感光体に照射される照射光の光量を増大させることができる。その結果として、感光体に照射される照射光の光量分布をより均一化することができる。しかも、導光体の後端部を支持する支持部材に、前記反射面を有する反射部材を一体形成しているので、導光体の後端面とその後方の反射面との位置関係を一定に保持することができ、これによって、ばらつきのない安定した反射率を確保することができる。

ここで、導光体の後端部近傍の照射光量を高める方法として、導光体の後端面に反射テープを直接接着したり、後端面にアルミニウム蒸着等を施すという方法が考えられるが、これらの方法では、導光体が長尺物であるため、反射テープの接着やアルミニウム蒸着などの加工を行う際の作業性が悪いという問題がある。また、導光体の後端面の表面状態のばらつきや、後端面への接着層の存在等によって反射率が低くなるという問題もある。これに対し、本発明のように、導光体の後端面に後方に反射面を分離した状態で配置することにより、導光体自体を加工する必要がなくなるので作業性が良好となる。さらに、反射面を導光体から分離することにより、導光体の後端面の表面状態に左右されずに、高い反射率を確保することが可能になる。

本発明の光除電装置において、導光体の後端面の後方に配置する反射面は、例えば金属の蒸着による金属薄膜で形成してもよい。また、この場合、金属薄膜の材料としては、アルミニウムであってもよいが、帯電器等で発生するオゾンに対する耐食性等の観点から、ニッケル、クロム、ニッケル−クロム合金または金を用いることが好ましい。

なお、本発明の光除電装置において、導光体の拡散反射面は、当該導光体の感光体への光出射面に対する高さ、及び、当該拡散反射面の幅が光源からの距離に応じて変化するような形状とすることが好ましい。このように、導光体の拡散反射面の感光体への光出射面に対する高さ及び当該拡散反射面の幅を光源からの距離に応じて変化させて光量補正を行うことで、感光体に照射される照射光の光量分布をより均一化することができる。

本発明の光除電装置において、前記支持部材に一体形成した帯電部材の導光体の後端面と対向する対向面（後端面と接触する面も含む）に反射フィルム（例えばポリカーボネートフィルム＋ニッケル蒸着）を貼り付けることによって、導光体の後端面後方に反射面を形成するようにしてもよいし、前記支持部材の対向面にニッケル、クロム、ニッケル−クロム合金または金などの金属を直に蒸着することにより反射面（金属薄膜）を形成するようにしてもよい。また、反射部材を金属で構成する場合、導光体の後端面と対向する対向面に鏡面加工を施して反射面を形成してもよい。

本発明の画像形成装置は、上記した特徴を有する光除電装置を備えていることを特徴としている。

本発明の画像形成装置において、感光体の表面を帯電する帯電器としてコロナ帯電器を備えている場合、そのコロナ帯電器のケースに前記導光体を支持部材を介して支持することが好ましい。このようにコロナ帯電器のケースに導光体を支持する構造とすると、導光体の設置スペースを小さくすることができる。特に、画像形成装置がカラータンデム方式である場合、従来では導光体の設置スペース（占有スペース）が小型化をはかる上での妨げになっていたが、コロナ帯電器のケースに導光体を支持すると、各色に対応する画像形成部（画像ステーション）において導光体の設置スペースをそれぞれ小さくすることができるので、装置全体として大幅な小型化を達成することができる。

本発明の画像形成装置において、前記コロナ帯電器のケースに空気抜き用の開口部を設け、その開口部よりも高い位置に導光体を支持するように構成すれば、帯電器のケース内で発生したオゾンによる導光体への悪影響を防止することができる。すなわち、コロナ放電で発生したオゾンは、自重により開口部を通じて下方に排出されるので、導光体をケースの開口部よりも高い位置に配置することで、導光体の拡散反射面及び反射部材の反射面などがオゾンによって劣化（腐食等）することを防止することができる。

また、この場合、コロナ帯電器のケース内に発生したオゾンを含む空気を排気するための排気ダクト及び排気ファンなどの排気手段を設けて、オゾンを含む空気を強制的に排気するようにしてもよい。

本発明の光除電装置によれば、光源からの光を感光体に向けて拡散反射する拡散反射面が形成された導光体を備え、その導光体の後端面を光透過面とするとともに、導光体の後端面の後方に反射面を配置しているので、導光体の後端部近傍から感光体に照射される照射光の光量を増大させることができ、その結果として、感光体に照射される照射光の光量分布をより均一化することができる。

しかも、本発明の光除電装置では、導光体の後端部を支持する支持部材に、前記反射面を有する反射部材を一体形成するという構成を採用しているので、導光体の後端面とその後方の反射面との位置関係を一定に保持することができ、ばらつきのない安定した反射率を確保することができる。また、支持部材に反射部材を一体形成することで、部品点数を削減することができる。

本発明の画像形成装置によれば、前記した特徴をもつ光除電装置を備えているので、良好な画像を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜実施形態１＞
−画像形成装置−
図１は本発明の画像形成装置の一例を示す図である。

この例の画像形成装置２００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の記録用紙（シート）に対して多色及び単色の画像を形成するカラータンデム方式の画像形成装置であって、露光ユニット１、現像器２ａ〜２ｄ、感光体ドラム３ａ〜３ｄ、帯電器５ａ〜５ｄ、光除電装置１００ａ〜１００ｄ、クリーナユニット４ａ〜４ｄ、中間転写ベルト７、中間転写ベルトユニット８、定着ユニット１２、用紙搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５などによって構成されている。

画像形成装置２００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、図１に示すように、現像器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、帯電器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、光除電装置１００ａ，１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、クリーナユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、各色（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられており、各色（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に対応する４つの画像ステーションＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄが構成されている。なお、各符号の「ａ」がブラック、「ｂ」がシアン、「ｃ」がマゼンタ、「ｄ」がイエローにそれぞれ対応している。

感光体ドラム３ａ〜３ｄは、画像形成装置２００の上部に配置されている。

帯電器５ａ〜５ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、この例では、図４、図６及び図７に示すように、鋸刃形状の放電電極５１、網状のグリッド５２、及び、放電電極５１を覆う帯電ケース５０を有するコロナ帯電器が使用されている。光除電装置１００ａ〜１００ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面の電荷を除電するものである。なお、光除電装置１００ａ〜１００ｄの詳細は後述する。

露光ユニット１は、入力される画像データに応じて、帯電された感光体ドラム３ａ〜３ｄを露光することにより、その各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。露光ユニット１には、レーザ照射部１ａ及び反射ミラー１ｂなどを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）が用いられている。なお、露光ユニット１としては、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドなどを用いてもよい。

現像器２ａ〜２ｄは、それぞれの感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された静電潜像を、各色（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）のトナーにより顕像化するものである。クリーナユニット４ａ〜４ｄは、現像・画像転写後における感光体ドラム３ａ〜３ｄ上の表面に残留したトナーを除去・回収するものである。

中間転写ベルトユニット８は感光体ドラム３ａ〜３ｄの上方に配置されている。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンション機構７３、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、及び、中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。これら中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンション機構７３、中間転写ローラ６ａ〜６ｄ、及び、中間転写ベルト従動ローラ７２等は、中間転写ベルト７を張架し、中間転写ベルト７を矢印Ｚ方向に回転駆動させるものである。

中間転写ローラ６ａ〜６ｄは、転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３の中間転写ローラ取付部（図示せず）に回転可能に支持されており、感光体ドラム３ａ〜３ｄ上のトナー像を、中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスを与えるものである。

中間転写ベルト７は、それぞれの感光体ドラム３ａ〜３ｄに接触するように設けられており、各感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成された各色のトナー像を中間転写ベルト７に順次重ねて転写することによって、中間転写ベルト７上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する。中間転写ベルト７は、厚さ１００〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。なお、モノクロ印刷の際には、ブラック（Ｋ）の感光体ドラム３ａのみが中間転写ベルト７に接触する。

感光体ドラム３ａ〜３ｄから中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６ａ〜６ｄによって行われる。中間転写ローラ６ａ〜６ｄには、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

中間転写ローラ６ａ〜６ｄは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）にて覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。なお、この例では、転写電極として中間転写ローラ６ａ〜６ｄを使用しているが、それ以外にブラシなどを用いてもよい。

以上のように、各感光体ドラム３ａ〜３ｄ上で各色相に応じた顕像化された静電像は中間転写ベルト７で積層され、装置に入力された画像情報となる。このようにして積層された画像情報は中間転写ベルト７の回転によって、後述の記録用紙と中間転写ベルト７の接触位置に配置される転写ローラ１１によって記録用紙上に転写される。

このとき、中間転写ベルト７と転写ローラ１１とは所定ニップで圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナーを記録用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ１１は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（例えば弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）とすることが好ましい。

また、上記のように、感光体ドラム３ａ〜３ｄとの接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、もしくは、転写ローラ１１によって記録用紙上に転写が行われず中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるので、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収されるように構成されている。

中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触する部材、例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードを備えており、そのクリーニングブレードが接触する中間転写ベルト７は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２によって支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用する記録用紙（記録シート）を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成装置２００の露光ユニット１の下側に設けられている。また、画像形成装置２００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。

また、画像形成装置２００には、給紙トレイ１０の記録用紙を転写部１１や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、転写ローラ１１、定着ユニット１２、記録用紙を搬送する搬送ローラ２１〜２８が配置されている。

搬送ローラ２１〜２６は、記録用紙の搬送を促進・補助するために使用される小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。

ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０から、記録用紙を１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されている記録用紙を一旦保持するものであり、中間転写ベルト７上のトナー像の先端と記録用紙の先端とを合わせるタイミングで記録用紙を転写ローラ１１に搬送する。

定着ユニット１２は、ヒートローラ１２ａ及び加圧ローラ１２ｂなどを備えている。それらヒートローラ１２ａ及び加圧ローラ１２ｂは、記録用紙を挟んで回転するようになっている。

また、ヒートローラ１２ａは、図示しない温度検出器からの信号に基づく制御によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ１２ｂとともに記録用紙を熱圧着することにより、記録用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、記録用紙に対して熱定着させる。

なお、多色トナー像の定着後の記録用紙は、搬送ローラ２２，２３によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。

次に、用紙搬送経路を詳細に説明する。

まず、この例の画像形成装置２００には予め記録用紙を収納する給紙カセット１０と、ユーザが少数枚の印字を行う時に、給紙カセット１０の開閉動作を行わなくても良い手差しトレイ２０とが配置されている。これら給紙カセット１０及び手差しトレイ２０の給紙は、各トレイ１０，２０の端部にそれぞれ配置されたピックアップローラ１６，１７によって記録用紙の１枚ずつを搬送路に送り出すという方法で行なわれる。

給紙カセット１０から搬送される記録用紙は、搬送路中の搬送ローラ２１によってレジストローラ１４まで搬送され、記録用紙の先端と中間転写ベルト７上の画像情報の先端とを整合するタイミングで転写ローラ１１に搬送され、記録用紙上に画像情報が書き込まれる。その後、記録用紙は，定着ユニット１２を通過することによって記録用紙上の未定着トナーが熱で溶融・固着され搬送ローラ２２を経て排紙ローラ２３から排紙トレイ１５上に排出される（片面印字要求の時）。

他方、手差し給紙トレイ２０に積載される記録用紙はピックアップローラ１７によって給紙され、複数の搬送ローラ２６，２５，２４を経てレジストローラ１４に到達し、それ以降は、給紙カセット１０から給紙される記録用紙と同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される（片面印字要求の時）。

ここで、印字要求内容が両面印字要求であるときは、上記のようにして片面印字が終了した後、定着ユニット１２を通過した記録用紙の後端が排紙ローラ２３でチャックされ、排紙ローラ２３が逆回転することによって搬送ローラ２７，２８に導かれる。そして、レジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ１５に排出される。

−光除電装置−
次に、光除電装置１００ａ〜１００ｄ（以下、「光除電装置１００」という）について説明する。なお、以下の説明では、各感光体ドラム３ａ〜３ｄを「感光体ドラム３」という。

光除電装置１００は、図２〜図７に示すように、点光源であるＬＥＤランプ１０１と導光体（透光性材料製）１０２とを備えている。

導光体１０２は、図５に示すように、感光体ドラム３と平行な方向に延びる帯状の部材で、感光体ドラム３と対向する面が光出射面１０２ｂとなっている。導光体１０２の長手方向の一端面（先端面）が光入射面１０２ａとなっており、この光入射面１０２ａにＬＥＤランプ１０１が対向している。

導光体１０２は、図２に示すように、ＬＥＤランプ１０１からの光の導光路となる導光路部Ｘ１と、除電領域を構成する反射部Ｘ２及び反射部Ｘ３とが形成されている。反射部Ｘ２は、光出射面１０２ｂとその裏面１０２ｄとが平行な形状に加工されている。反射部Ｘ３は、光出射面１０２ｂに対して裏面１０２ｄが傾斜する形状に加工されており、導光体１０２の後端面１０２ｅに向うに従って裏面１０２ｄが光出射面１０２ｂに近づく形状となっている。なお、導光体１０２の後端面１０２ｅは、端部処理により光の透過が可能な光透過面となっている。

そして、導光体１０２の裏面１０２ｄには、反射部Ｘ２及び反射部Ｘ３に対応する領域に、ＬＥＤランプ１０１からの光を感光体ドラム３に向けて反射する拡散反射面（プリズム面）１０２ｃが形成されている。この拡散反射面１０２ｃの光出射面１０２ｂに対する高さＨは反射部Ｘ２において一定である。また、反射部Ｘ３における拡散反射面１０２ｃの光出射面１０２ｂに対する高さＨは、反射部Ｘ３の後端部（導光体１０２の後端面１０２ｅ）に向うに従って小さくなっている。さらに、拡散反射面１０２ｃの幅Ｗ（感光体ドラム３の軸方向と直交する方向の長さ）は一定ではなく、図２（Ｂ）に示すように、反射部Ｘ２の光入射側の端部から反射部Ｘ３に向うに従って幅が小さくなり、反射部Ｘ２の途中から、反射部Ｘ３の後端部（導光体１０２の後端面１０２ｅ）に向うに従って幅が大きくなるパターンで形成されている。

以上のように、この例の導光体１０２は、ＬＥＤランプ１０１からの光を感光体ドラム３に向けて反射する拡散反射面１０２ｃの光出射面１０２ｂに対する高さＨ（Ｙ方向の長さ）が、ＬＥＤランプ１０１に対する位置（Ｘ方向における位置）に対応して変化しており、さらに拡散反射面１０２ｃの幅ＷもＬＥＤランプ１０１に対する位置（Ｘ方向における位置）に対応して変化しているので、感光体ドラム３への照射光の光強度分布を、感光体ドラム３の軸方向（長手方向）に全域にわたって均一にすることができる。従って、画像むら等のない良質な画像を得ることができる。

ここで、この例の光除電装置１００に用いる導光体１０２は、プリズム面などの凹凸が形成された拡散反射面１０２ｃ以外の全表面が平滑な面である。導光体１０２は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂またはガラスなどの透明材料をインジェクション成形法や押し出し法で成形され、必要に応じて研磨等の処理を行って作製する。あるいは、導光体１０２の全表面を平滑面として、拡散反射面１０２ｃとする部分のみに白濁の拡散テープを貼着して作製してもよい。

この例の光除電装置１００に用いるＬＥＤランプ１０１は、例えばＬＥＤチップを金属製のリード上にボンディングし、その部分を透明な樹脂でレンズ状に封止することにより作製され、上記導光体１０２の光入射面１０２ａに近接配置される。ＬＥＤランプ１０１としては、例えば、波長が６１８ｎｍ、実験抵抗値２００Ωである超高輝度ＬＥＤランプ（シャープ社、製品番；ＧＬ５ＺＪ４３）を挙げることができる。

−導光体の取付構造等−
次に、導光体１０２の取付構造等について説明する。

導光体１０２は、図４〜図７に示すように、帯電器５ａ〜５ｄ（以下、「コロナ帯電器５」という）の帯電ケース５０の側面に前部支持部材１０４及び後部支持部材１０５を介して支持される。前部支持部材１０４及び後部支持部材１０５はそれぞれ帯電ケース５０の側面に固着されている。

導光体１０２には、図３に示すように、前端部の下部及び後端部の下部に、それぞれ、前部支持片１２１及び後部支持片１２２が一体形成されている。前部支持片１２１及び後部支持片１２２の中央部にはそれぞれ位置決め固定用の貫通孔１２１ａ，１２２ａが設けられている。

一方、前部支持部材１０４及び後部支持部材１０５はともに樹脂成形品である。前部支持部材１０４には、図６に示すように、導光体１０２の前部支持片１２１を嵌め込むことが可能な嵌合凹部１０４ａが設けられており、その嵌合凹部１０４ａの内面中央に係止突起１０４ｂ，１０４ｂが設けられている。また、図７に示すように、後部支持部材１０５にも導光体１０２の後部支持片１２２を嵌め込むことが可能な嵌合凹部１０５ａが設けられており、その嵌合凹部１０５ａの内面中央に係止突起１０５ｂ，１０５ｂが設けられている。

そして、導光体１０２の前部支持片１２１及び後部支持片１２２を、それぞれ、前部支持部材１０４の嵌合凹部１０４ａ及び後部支持部材１０５の嵌合凹部１０５ａに嵌め込むとともに、前部支持片１２１の貫通孔１２１ａ内に係止突起１０４ｂ，１０４ｂを嵌め込み、さらに後部支持片１２２の貫通孔１２２ａ内に係止突起１０５ｂ，１０５ｂを嵌め込むことにより、導光体１０２の前端部及び後端部をそれぞれ前部支持部材１０４及び後部支持部材１０５によって支持することができ、導光体１０２の全体を帯電ケース５０の側面に位置決め固定することができる。

なお、このようにして導光体１０２を帯電ケース５０に固定した状態で、図４及び図５に示すように、導光体１０２の光出射面１０２ｂが帯電ケース５０の上面よりも低い位置となるように前部支持部材１０４及び後部支持部材１０５などの各部の形状・寸法が設定されている。また、ＬＥＤランプ１０１は、帯電ケース５０に固定した状態の導光体１０２の光入射面１０２ａに対向する位置に設置されている。このＬＥＤランプ１０１は画像形成装置のリヤ側サイドフレーム板金（図示せず）の側面に支持部材１０３を介して支持されている。

以上のように、コロナ帯電器５の帯電ケース５０に導光体１０２を支持する構造とすることにより、導光体１０２の設置スペースを小さくすることができる。特に、画像形成装置がカラータンデム方式の画像形成装置２００である場合、従来では導光体１０２の設置スペース（占有スペース）が小型化をはかる上での妨げになっていたが、この例では、各色に対応する画像ステーションＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄごとに、導光体１０２の設置スペースをそれぞれ小さくすることが可能になるので、装置全体として大幅な小型化を達成することができる。

さらに、この例では、前記したように導光体１０２の後端面１０２ｅを光透過面としている点、及び、導光体１０２の後端面１０２ｅの後方に反射面１５１ａを配置している点に特徴がある。その具体的な構成を以下に説明する。

まず、この例では、図４及び図５に示すように、導光体１０２の後端部を支持する後部支持部材１０５に反射部材１５０を一体形成している。反射部材１５０は、上下方向に沿って、導光体１０２の後端面１０２ｅの下方から上方位置まで延びる四角柱の部材であって、導光体１０２の後端面１０２ｅの後方に配置されている。反射部材１５０には、導光体１０２の後端面１０２ｅと対向する対向面１５０ａに反射フィルム１５１が貼り付けられており、その反射フィルム１５１の前面が反射面１５１ａとなっている。反射部材１５０の反射面１５１ａは、感光体ドラム３の中心軸と直交する平面と平行な面であり、導光体１０２の後端面１０２ｅに対して反射面１５１ａが所定の間隔（例えば０．５ｍｍ）をあけた位置に配置されている。なお、反射フィルム１５１としては、例えば、ポリカーボネートフィルムの表面に、アルミニウム、クロム、ニッケル、クロム−ニッケル合金または金などの金属薄膜を蒸着等により形成したものを用いる。

以上のように、導光体１０２の後端面１０２ｅを光透過面とし、この導光体１０２の後端面１０２ｅの後方に反射面１５１ａを分離した状態で配置することにより、上記した拡散反射面１０２ｃの形状（高さ・幅の工夫）による照射光の均一効果に加えて、導光体１０２の後端部近傍から感光体ドラム３に照射される照射光の光量を増大させることができるので、感光体ドラム３に照射される照射光の光量分布を更に均一化することができる。

さらに、導光体１０２の後端部を支持する後部支持部材１０５に反射部材１５０を一体形成しているので、導光体１０２の後端面１０２ｅとその後方の反射面１５１ａとの位置関係を一定に保持することができ、これにより、ばらつきのない安定した反射率を確保することができる。

なお、以上の例では、導光体１０２の後端面１０２ｅに対して反射面１５１ａを間隔をあけて配置しているが、導光体１０２の後端面１０２ｅに反射面１５１ａが接触するように配置（間隔＝０ｍｍ）してもよい。

また、反射部材１５０の対向面１５０ａに反射フィルム１５１を貼着して反射面１５１ａを形成しているが、反射部材１５０の対向面１５０ａに、クロム、ニッケル、クロム−ニッケル合金または金などの金属薄膜を直に形成して反射面１５１ａを形成するようにしてもよい。さらに、後部支持部材１０５（反射部材１５０）を金属で構成する場合、導光体１０２の後端面１０２ｅと対向する対向面１５０ａに鏡面加工を施して反射面１５１ａを形成するようにしてもよい。

ここで、本発明の光除電装置には、以上説明した前部支持部材１０４及び後部支持部材１０５（反射部材１５０も含む）等の支持部材なども構成要件として含まれる。

−他の特徴部分−
この例に用いるコロナ帯電器５の帯電ケース５０には、図６及び図７に示すように、ケース底板５０ｂに、空気抜き用の開口部５０ａ，５０ａが開口されている。各開口部５０ａ，５０ａは、帯電ケース５０の長手方向に沿って延びるスリット状の開口である。このように帯電ケース５０のケース底板５０ｂに空気抜き用の開口部５０ａ，５０ａを設けるとともに、それら開口部５０ａ，５０ａよりも高い位置に導光体１０２を配置することにより、帯電ケース５０内で発生したオゾンを含む空気による導光体１０２への悪影響を防止することができる。すなわち、コロナ放電で発生したオゾンは自重で帯電ケース５０の底部に滞留するが、その滞留オゾンは、開口部５０ａ，５０ａを通じて下方に排出されるので、導光体１０２を開口部５０ａ，５０ａよりも高い位置に配置することで、導光体１０２の拡散反射面１０２ｃ及び反射部材１５０の反射面１５１ａなどがオゾンによって劣化（腐食等）することを防止することができる。

また、図８に示すように、帯電ケース５０の下方部にオゾンを含む空気を排気するための排気ダクト１０６、排気ファン１０７及びオゾン除去フィルタ１０８を設け、排気ファン１０７の駆動により、帯電ケース５０内で発生したオゾンを含んだ空気を帯電ケース５０の底部の開口部５０ａ，５０ａを通じて排気ダクト１０６内に導いて強制的に排気するように構成すれば、導光体１０２及び反射部材１５０の劣化をより効果的に防止することができる。さらに、このような強制排気を行う場合、各色に対応する画像ステーションＳａ〜Ｓｄに配置されたコロナ帯電器５（５ａ〜５ｄ）のそれぞれに設けた４つの排気ダクトを１つの収集ダクトに接続して、その収集ダクトに集められた空気を、排気ファンにてオゾン除去フィルタを介して排気するように構成してもよく、この構成を採用すると、装置全体の更に小型化することができるので好ましい。

ここで、以上の例では、導光体１０２の拡散反射面１０２ｃの幅を変化させているが、本発明は、これに限られることなく、拡散反射面の幅が一定で高さ（導光体高さ）のみを変化させた導光体を用いた光除電装置及び画像形成装置にも適用可能である。

以上の例では、本発明をカラータンデム方式の画像形成装置に適用した例を示しているが、モノクロ画像を形成する画像形成装置にも本発明は適用可能である。

以下、本発明の実施例を参考例及び比較例とともに説明する。

＜実施例及び比較例＞
図２に示す導光体１０２において、厚みを３ｍｍ、拡散反射面１０２ｃの長さを３００ｍｍとし、光出射面１０２ｂに対する拡散反射面１０２ｃの高さ（導光体高さ）Ｈを、図９（Ａ）に示すように、拡散反射面１０２ｃの前端部（Ｘ＝０）からＸ＝１２５ｍｍまでを一定（Ｈ＝８ｍｍ）とし、Ｘ＝１２５ｍｍの位置から拡散反射面１０２ｃの後端部（Ｘ＝３００ｍｍ）までの間を８ｍｍ〜４．２ｍｍの範囲で一定の比率で変化（減少）させた。さらに、拡散反射面１０２ｃの幅Ｗを、図９（Ｂ）に示すように、拡散反射面１０２ｃの前端部（Ｘ＝０）からＸ＝５０ｍｍまでの間を４．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲で一定の比率で変化（減少）させ、Ｘ＝５０ｍｍの位置から拡散反射面１０２ｃの後端部（Ｘ＝３００ｍｍ）までの間を３ｍｍ〜４ｍｍの範囲で図９（Ｂ）に示すようなパターンで変化（増大）させた。

以上の導光体１０２において、後端面１０２ｅを光透過面とし、その導光体１０２、図４及び図５に示すような形態でセットして、導光体１０２の後端面１０２ｅの後方に反射面１５１ａを配置した。そして、導光体１０２の後端面１０２ｅに反射部材１５０の反射面１５１ａを接触（間隔＝０ｍｍ）させた形態を実施例１とし、導光体１０２の後端面１０２ｅと反射面１５１ａとの間隔を、それぞれ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍとした形態を、実施例２（間隔＝０．５ｍｍ）、実施例３（間隔＝１ｍｍ）、実施例４（間隔＝２ｍｍ）とした。ただし、反射面１５１ａは、反射部材１５０の対向面１５０ａに反射フィルム（ポリカーボネートフィルム＋アルミニウム蒸着）１５１を貼り付けて形成した。

一方、以上の導光体１０２において、後端部近傍の加工を全く施していないものを比較例１とした。また、以上の導光体１０２について後端部の端部処理（端部カット）を行い、その処理後の後端面に反射フィルムとしてマイラー（テトロンフィルム＋アルミニウム蒸着）を貼り付けたものを比較例２とした。

以上の実施例１〜４並びに比較例１、２の各導光体について、ＬＥＤランプから導光体の光入射面に光を照射したときの出射光の光強度分布を測定した。その結果を図１１のグラフに示す。なお、光強度分布の測定は、ＬＥＤランプ、導光体及び計測器を図１０に示す位置関係で配置して行った。また、図１１のグラフには距離２４０ｍｍ〜３１０ｍｍの範囲のみを記載している。

図１１のグラフにおいて、横軸の３００ｍｍまでの範囲が感光体ドラム３の画像形成領域に対応し、距離３００ｍｍの付近が導光体の後端部近傍に対応している。そして、感光体ドラム３の画像形成領域において、導光体からの照射光の光強度が閾値ｋ以上であれば、感光体ドラム３を十分に除電することができ、画像むら等のない良質な画像を得ることができる。

以上の図１１のグラフから明らかなように、比較例１の光強度分布は、距離３００ｍｍの付近つまり導光体の後端部近傍において光強度が閾値ｋ未満になるまで低下している。従って、比較例１の構成では、距離３００ｍｍの付近では感光体ドラム３を十分に除電することができず、画像むら等が発生する。

これに対し、実施例４の光強度分布は、距離３００ｍｍの付近つまり導光体１０２の後端部近傍においても光強度が閾値ｋを僅かに超えている。従って、実施例４の構成を採用することにより、距離３００ｍｍの付近でも感光体ドラム３を除電することができ、画像むら等が発生しない。さらに、実施例１〜３の光強度分布についても、距離３００ｍｍの付近つまり導光体１０２の後端部近傍において光強度が閾値ｋを十分に超えている。従って、実施例１〜３の構成を採用することにより、距離３００ｍｍの付近でも感光体ドラム３を確実に除電することができ、画像むら等が発生しない。

また、実施例１〜３において、距離３００ｍｍ付近での光強度は、比較例２の光強度（距離３００ｍｍ付近）よりも大きくなっており、このことから、導光体の後端面に反射フィルムを貼り付ける方法よりも、導光体の後端面の後方に反射面を分離した状態で配置する方法の方が、高い反射率を得ることが可能になることがわかる。

＜参考例＞
図２に示す導光体１０２において、厚みを３ｍｍ、拡散反射面１０２ｃの長さを３００ｍｍとし、光出射面１０２ｂに対する拡散反射面１０２ｃの高さ（導光体高さ）Ｈを、図９（Ａ）に示すように、拡散反射面１０２ｃの前端部（Ｘ＝０）からＸ＝１２５ｍｍまでを一定（Ｈ＝８ｍｍ）とし、Ｘ＝１２５ｍｍの位置から拡散反射面１０２ｃの後端部（Ｘ＝３００ｍｍ）までの間を８ｍｍ〜４．２ｍｍの範囲で一定の比率で変化（減少）させた。さらに、拡散反射面１０２ｃの幅Ｗを、図９（Ｂ）に示すように、拡散反射面１０２ｃの前端部（Ｘ＝０）からＸ＝５０ｍｍまでの間を４．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲で一定の比率で変化（減少）させ、Ｘ＝５０ｍｍの位置から拡散反射面１０２ｃの後端部（Ｘ＝３００ｍｍ）までの間を３ｍｍ〜４ｍｍの範囲で図９（Ｂ）に示すようなパターンで変化（増大）させた。

そして、図１２（Ａ）に示すように、後端部近傍下面に反射フィルム（マイラー）Ｆ１を貼り付けた導光体Ｔ２１を参考例１とし、図１２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、後端部近傍下面にＶ型溝Ｃ１を形成し、反射フィルムＦ１を後端部近傍下面に貼り付けた導光体Ｔ２２，Ｆ２３，Ｆ２４をそれぞれ参考例２、参考例３、参考例４とした。さらに、図１２（Ｅ）に示すように、後端部に傾斜面Ｄ１を形成し、反射フィルムＦ１を後端部近傍下面に貼り付けた導光体Ｔ２５を参考例５とした。

なお、図１３に示すように、参考例２〜４において、Ｖ型溝Ｃ１の内面Ｃ２の傾斜角度θは、導光体Ｔ２０の上面に対して斜め下方に向く角度であり、参考例２では傾斜角度θを７５度、参考例３では傾斜角度θを４５度、参考例４では傾斜角度θを１５度としている。さらに、参考例２〜４においては、いずれもＶ型溝Ｃ１の深さを１ｍｍとしている。また、実施例５においては、傾斜面Ｄ１の角度θを４５度に設定している。

以上の参考例１〜５の各導光体の後端部近傍の仕様を下記の表１にまとめて示す。

以上の参考例１〜５の各導光体について、ＬＥＤランプから導光体の光入射面に光を照射したときの出射光の光強度分布を測定した。その結果を図１４のグラフに示す。なお、光強度分布の測定は、ＬＥＤランプ、導光体及び計測器を図１０に示す位置関係で配置して行った。また、図１４のグラフには、前記した比較例１の光強度分布も記載している。

図１４のグラフにおいて、横軸の距離１０ｍｍ〜３００ｍｍまでの範囲が感光体ドラム３の画像形成領域に対応しており、距離３００ｍｍの付近が導光体の後端部近傍に対応している。そして、感光体ドラム３の画像形成領域において、導光体からの照射光の光強度が閾値ｋ以上であれば、感光体ドラム３を十分に除電することができ、画像むら等のない良質な画像を得ることができる。

以上の図１４のグラフからわかるように、参考例１の光強度分布は、距離３００ｍｍの付近つまり導光体Ｔ２１の後端部近傍において光強度が閾値ｋを僅かに超えている。従って、参考例１の導光体Ｔ２１を用いた場合は、距離３００ｍｍの付近でも感光体ドラム３を除電することができ、画像むら等が発生しない。さらに、参考例２〜５の光強度分布についても、距離３００ｍｍの付近つまり導光体Ｔ２２〜Ｔ２５の後端部近傍において光強度が閾値ｋを十分に超えている。従って、参考例２〜５の導光体Ｔ２２〜Ｔ２５を用いた場合は、距離３００ｍｍの付近でも感光体ドラム３を確実に除電することができ、画像むら等が発生しない。

ここで、以上の実施例１〜４の測定結果のうち、距離３００ｍｍの光強度を比較例１の光強度（距離３００ｍｍ）にて正規化した値Ｒを下記の表２に示す。また、参考例１〜５の測定結果のうち、距離３００ｍｍの光強度を比較例１（距離３００ｍｍ）の光強度にて正規化した値Ｒを下記の表３に示す。

以上の表２及び表３において、実施例１〜４と参考例１〜５とを比較すると、実施例１〜４は、参考例１〜５と同等もしくはそれ以上の効果（後端部の光強度増大効果）を達成できることがわかる。従って、参考例１〜５のように、導光体の後端部近上面に反射フィルムを貼り付ける処理、導光体の後端部近傍にＶ型溝を形成して反射フィルムを貼り付ける処理あるいは導光体の後端部に傾斜面を形成して反射フィルムを貼り付ける処理などの後端部加工を長尺の導光体自体に行わなくても、本発明のように、導光体の後端面の後方に反射面を分離して配置する構造とすることにより、導光体の後端部近傍から感光体ドラムに照射される照射光の光量を増大させることができ、感光体ドラムに照射される照射光の光量分布をより均一化することが可能になることがわかる。

本発明は、電子写真方式の画像形成プロセスにおいて光照射によって感光体の残留電荷を除電する光除電装置、及び、それを備えた複写機等の画像形成装置において、感光体の電荷を除電するために感光体に照射する照射光の光量分布を均一化するのに有効に利用することができる。

本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の光除電装置の一例を模式的に示す側面図（Ａ）及び底面図（Ｂ）を併記して示す図である。 図２の光除電装置に用いる導光体の側面図である。 図２の光除電装置をコロナ帯電器に取り付けた状態を示す斜視図である。 図２の光除電装置をコロナ帯電器に取り付けた状態を示す側面図である。 図５のＭ−Ｍ断面図である。 図５のＮ−Ｎ断面図である。 コロナ帯電器の強制排気機構の構成を模式的に示す図である。 本発明の実施例の説明図である。 光強度分布測定系の構成を示す図で、ＬＥＤランプ及び計測器の配置を示す図である。 本発明の実施例及び比較例について光強度分布を測定した結果を示すグラフである。 本発明の参考例に用いた導光体の後端部近傍の構成を模式的に示す図である。 本発明の参考例に用いた導光体の後端部の説明図である。 本発明の参考例について光強度分布を測定した結果を示すグラフである。 従来の光除電装置に使用されるＬＥＤアレイの構成を示す斜視図である。 従来の光除電装置の構成を示す側面図である。

符号の説明

２００ 画像形成装置
１ 露光ユニット
２ａ〜２ｄ 現像器
３ａ〜３ｄ，３ 感光体ドラム
４ａ〜４ｄ クリーナユニット
５ａ〜５ｄ，５ 帯電器（コロナ帯電器）
５０ 帯電ケース
５０ａ 開口部
５１ 放電電極
５２ グリッド
６ａ〜６ｄ 中間転写ローラ
７ 中間転写ベルト
８ 中間転写ベルトユニット
９ 中間転写ベルトクリーニングユニット
１０ 給紙トレイ
１１ 転写ローラ
１２ 定着ユニット
１５ 排紙トレイ
１００ 光除電装置
１０１ ＬＥＤランプ
１０２ 導光体
１０２ａ 導光体の光入射面
１０２ｂ 導光体の光出射面
１０２ｃ 拡散反射面
１０２ｄ 導光体の裏面
１０２ｅ 導光体の後端面
１２１ 前部支持片
１２２ 後部支持片
１０３ 支持部材（ＬＥＤランプ用）
１０４ 前部支持部材
１０５ 後部支持部材
１５０ 反射部材
１５０ａ 対向面
１５１ 反射フィルム
１５１ａ 反射面
１０６ 排気ダクト
１０７ 排気ファン
１０８ オゾン除去フィルタ

Claims (9)

1. 電子写真方式の画像形成装置において感光体の電荷を除電するのに用いられる光除電装置であって、前記感光体に対向して配置される導光体と、その導光体の光入射面に光を照射する光源とを有し、前記導光体には前記光源からの光を前記感光体に向けて反射する拡散反射面が形成されているとともに、当該導光体の後端面が光透過面となっており、
   前記導光体の後端部を支持する支持部材に反射面を有する反射部材が一体形成され、その反射部材の反射面が前記導光体の後端面の後方に配置されていることを特徴とする光除電装置。
2. 前記反射面が金属薄膜によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の光除電装置。
3. 前記反射面を形成する金属薄膜の材料が、ニッケル、クロム、ニッケル−クロム合金または金であることを特徴とする請求項２記載の光除電装置。
4. 前記拡散反射面は、当該導光体の前記感光体への光出射面に対する高さ、及び、当該拡散反射面の幅が前記光源からの距離に応じて変化していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光除電装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の光除電装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５記載の画像形成装置において、感光体の表面を帯電するコロナ帯電器を有し、そのコロナ帯電器のケースに前記導光体が支持部材を介して支持されていることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記コロナ帯電器のケースに空気抜き用の開口部が設けられており、その開口部よりも高い位置に前記導光体が支持されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記コロナ帯電器のケース内に発生したオゾンを含む空気を排気する排気手段が設けられていることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 当該画像形成装置が、各色成分のトナー像をそれぞれ個別の感光体上に形成する複数のトナー像形成手段を、中間転写材の搬送方向に沿って直列に配置したタンデム方式の画像形成装置であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の画像形成装置。

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