JP5373210B2 - 光照射装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光照射装置、及びそれを用いたプリンタ、複写機、及びファクシミリなどの画像形成装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置では、感光体ドラムの周辺に帯電器、露光器、現像器、転写器、及びクリーニング装置等が設けられている。この帯電器によって感光体ドラムの表面が一様に帯電された後、露光器によって露光が行われて感光体ドラムの表面に静電潜像が形成され、現像器によって現像される。その後、現像されたトナー画像は転写器によって記録媒体上に転写され、定着装置によって定着された後、装置外へと排出される。一方、転写の際に、感光体ドラムに残留したトナーは、クリーニング装置によって除去される。

このような画像形成装置では、感光体ドラム上のトナー画像の転写直後、若しくはクリーニングの後に感光体ドラム上の残留電荷が除電され、感光体ドラムは再び帯電器によって帯電される。この帯電前の残留電化の除去によって、その後の感光体ドラム表面の均一な帯電を実現することが出来る。

残留電化の除去（以下、除電という）には、光による除電又はＡＣチャージ等の電気的な除電などが用いられるが、コストや安全性の点より光除電が主流となっており、光源としては安価なＬＥＤが一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

図９は、特許文献１に示す画像形成装置の除電装置１０００の部分拡大斜視図である。図９に示すように、感光体ドラム１００２の軸方向に沿って複数のＬＥＤ１００１が直線上に設けられており、ＬＥＤ１００１と感光体ドラム１００２の間には、ＬＥＤ１００１の光を感光体ドラム１００２に導くための導光路１００３が設けられている。この導光路１００３は、上側に設けられたフレーム部材１００４と下側に設けられた光路確保部材１００５によって形成されている。

このような点光源を複数用いた除電装置１０００では、光源に対向する位置における光量は大きくなり、その間の光量は小さくなるため、光源の輝点にムラが発生しやすい。このムラを回避するために光源１００１の数を増やし光源間の距離を短くした構成や、点光源自体の発光広がり角を大きくするとともに、光源１００１と感光体ドラム１００２間の距離を長くとることで輝点のムラを抑制し、感光体ドラム１００２上の除電光量のムラを低減させている。

特開２００６−２３４８８２号公報

しかしながら、従来の構成の画像形成装置では、以下のような課題が発生する。

図１０は、除電装置１０００の平面図と、感光体ドラム１００２における軸方向の位置と除電光量の関係を示す図である。図１０において、感光体ドラム１００２においてトナー画像が形成される画像形成領域１００２ｓが矢印で示されている。尚、光源１００１からの矢印は、光の広がりを示している。

図１０に示すように、光源１００１から感光体ドラム１００２までの距離を大きくすることで除電装置の長手方向の中心部１００２ｃでの感光体ドラム表面における光量は、対向位置に光源がない場合であっても、周辺の光源からの光も受け全体的に輝点ムラは平均化されている。例えば、光源１００１ａと光源１００１ｂの間の位置Ｘに対向する、感光体ドラム１００２上の位置１００２ｘは、光源に対向していないため光量が低くなるが、光源１００１ｃ、１００１ｄまでの周辺光源からも光を受けるため光量の低下が抑制されている（グラフ１０１０中の１０１０ｘ参照）。

しかしながら、感光体ドラム１００２の端部１００２ｅでは、端部より外側からの照射がないために、対向する位置に点光源があるにもかかわらず感光体ドラム１００２表面における光量は中心部１００２ｃより低下する場合がある。例えば、光源１００１ｃに対向する感光体ドラム１００２上の位置１００２ｙにおける光量は、中心部１００２ｃよりも低下している（グラフ１０１０中の１０１０ｙ参照）。

又、端部１００２ｅの光源に対向していない位置では感光体ドラム１００２上での除電光の低下は顕著となる。図１１は、除電光量と表面電位の相関を示す図である。除電光の光量が小さいと表面電位が高くなることがわかる。この特性は、アモルファスシリコン感光体でより顕著となり、グレー画像の濃度低下が発生する場合がある。

このように中央部１００２ｃと端部１００２ｅで除電光の光量が異なると、感光体ドラム１００２上における表面電位にも同様にムラが生じ、グレー画像の濃度にムラが発生する場合がある。

尚、端部における除電光量の低下を防ぐために、端部１００２ｅに光源１００１を密に設けることも考えられるが、コストアップ及び発熱体となる光源の増加により温度上昇の弊害を引き起こす場合がある。また、除電装置１０００の長手方向の長さを大きくする方法も考えられるが、装置の大型化につながり、近年の省スペース化の流れに反する。

本発明は、従来の画像形成装置の課題を考慮し、光量のムラを抑制することが可能な光照射装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の本発明は、
直線上に配列された複数の光源と、
前記光源から照射された光を照射対象に導くための板状の導光部材とを備え、
前記導光部材は、前記複数の光源からの光が入射される入射面と、前記入射された光を出射する出射面とを有し、
前記導光部材は、前記入射面について、その両端の幅の方が中央よりも大きくなるように形成されており、且つ、前記出射面について、その両端の幅と中央の幅は均一となるように形成されている、光照射装置である。

又、第２の本発明は、
前記入射面は上面であり、前記出射面は、それに対向する下面である、上記第１の本発明の光照射装置である。

又、第３の本発明は、
照射対象である、表面に静電潜像が形成される像担持体と、
前記光を照射することによって、前記像担持体上の残留電荷を除電するための除電装置として用いる上記第１、又は２のいずれかの本発明の光照射装置とを備えた、画像形成装置である。

本発明によれば、光量のムラを抑制することが可能な光照射装置、及び画像形成装置を提供することが出来る。

本発明にかかる実施の形態１における複写機の正面構成図 本発明にかかる実施の形態１における画像形成ユニット１１０の構成図 本発明にかかる実施の形態１における除電装置１の斜視構成図 本発明にかかる実施の形態１における除電装置１の平面図 （ａ）本発明にかかる実施の形態２における除電装置１０の斜視構成図、（ｂ）本発明にかかる実施の形態２における導光板５の斜視構成図 本発明の実施の形態２の変形例の導光板の斜視図 本発明の変形例における除電装置１１の斜視図 本発明の変形例の光照射装置１２の斜視図 従来の画像形成装置における除電装置の斜視図 従来の画像形成装置における除電装置の平面図 除電光量と感光体ドラムの表面電位の関係を示す図

以下、本発明にかかる画像形成装置の一例である複写機について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態１では、複写機の構成について説明するとともに、複写機に用いる本発明光照射装置の一例の構成についても述べる。

図１は、本発明にかかる実施の形態１の複写機１００の正面構成図である。この複写機１００は、モノクロ画像を形成する複写機であって、その上部に、露光ランプ、レンズ、ミラー等により原稿の画像を読み取る原稿読み取り装置１２０を備えており、その底部に、用紙を収納するための複数の給紙カセット１３０を備えている。

又、複写機１００は、その中央左よりに、原稿読み取り装置１２０によって読み取られた画像データに基づいて、トナー画像を作成する画像形成ユニット１１０を備えている。

図２は、画像形成ユニット１１０を模式的に示した正面図である。

図１及び図２に示すように、画像形成ユニット１１０は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）系の感光体ドラム１０１と、感光体ドラム１０１を帯電させる帯電装置１１１と、原稿読み取り装置１２０によって読み取られた画像データに基づいて、感光体ドラム１０１に静電潜像を形成する露光装置１１２（図１、図２矢印Ｔ参照）と、感光体ドラム１０１上の静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像装置１１３と、トナー画像を用紙に転写するための転写装置１１４と、感光体ドラム１０１の表面を研磨するためのクリーニング装置１１５と、感光体ドラム１０１の表面の残留電荷を除電するための除電装置１を備えている。尚、本発明の像担持体の一例は、本実施の形態の感光体ドラム１０１に相当する。

又、転写装置１１４は、感光体ドラム１０１を押圧する転写ローラ１１４ａと、転写ローラ１１４ａを感光体ドラム１０１に押圧する押圧機構１１４ｂを有している。又、現像装置１１３は、感光体ドラム１０１にトナーを供給する現像ローラ１１３ａと、トナータンクから現像ローラ１１３ａにトナーを撹拌しながら搬送する搬送スクリュー１１３ｂとを有している。

クリーニング装置１１５は、感光体ドラム１０１を圧接する摺擦ローラ１１６と、摺擦ローラ１１６に当接するスクレーパ１１７を有している。また、感光体ドラム１０１の表面に当接して残留トナーを掻き取るゴムブレード１１８と、摺擦ローラ１１６、スクレーパ１１７、ゴムブレード１１８によって感光体ドラム１０１の表面から取り除かれたトナーを回収する回収ローラ１１９が設けられている。

また、図１に示すように、用紙搬送方向Ｖを基準として、上記感光体ドラム１０１の下流側には、転写されたトナー画像を用紙に定着するための定着ユニット１４０が設けられている。定着ユニット１４０の更に下流側には、排出ローラ１５０と、排出ローラ１５０によって排出された紙が載置される排出トレイ１６０が設けられている。

次に、本発明の光照射装置の一例である除電装置１の構成について説明する。

図３は、本実施の形態の除電装置１の斜視図である。又、図４は、本実施の形態の除電装置１の平面図と、感光体ドラム１０１における軸方向の位置と除電光量の関係を示す図である。尚、図３における矢印は、光の一例を示している。また、図４における光源２からの矢印は、光の広がりを示している。図３及び図４に示すように、除電装置１は、感光体ドラム１０１の軸１０１ａ方向に直線上にフレーム４に配列された複数の光源２と、複数の光源２と感光体ドラム１０１の間に配置された、本発明の導光部材の一例である導光板３を備えている。光源２はＬＥＤから構成された点光源である。

また、導光板３は、対向する側面の一方が直線上に配列されている光源２と対向し、他方が感光体ドラム１０１に対向するように配置されている。この光源２と対向している側面が、光源２からの光が入射する入射面３２であり、感光体ドラム１０１に対向する側面が光の出射する出射面３１である。この導光板３はアクリル樹脂等によって形成されている。また、感光体ドラム１０１の軸１０１ａ方向（除電装置１の光源２の配列方向）の両端の側面である側面３３には、アルミニウムや銀を蒸着することによる反射膜６が密着して形成されている。なお、導光板３の主面が、３４として図３、４に示されている。又、本発明の上面の一例は入射面３２に相当し、本発明の下面の一例は出射面３１に相当する。

尚、感光体ドラム１０１の軸１０１ａ方向においてトナー画像が形成される領域が１０１Ｓで示されている。また、図１０で示した中央部１００２ｃに対応する感光体ドラム１０１の中央部が１０１ｃで示されており、端部１００２ｅに対応する感光体ドラム１０１の端部が１０１ｅで示されている。

仮に、側面３３に反射膜６が形成されていない導光板３を配置した場合、導光板３を配置していない場合（図１０参照）と比較すると、側面３３において光が反射するため、感光体ドラム１０１の端部１０１ｅにおける光量低下は抑制されるが、側面３３を透過する光があるため、中央部１０１ｃよりは端部１０１ｅの方の光量が低下する傾向にある。

対して、本実施の形態の除電装置１では、導光板３を光源２と感光体ドラム１の間に配置し、更に導光板３の側面３３に反射膜６が形成されているため、側面３３に到達した除電光の多くは全反射され、端部１０１ｅにおける除電光の低下を補うことが出来る。

従って、感光体ドラム１０１の画像形成領域１０１ｓの全域に渡って出来るだけ一様に除電光を照射させ、除電を行うことが出来るため、除電光のムラによるグレー画像の濃度ムラを抑制出来る。

又、本実施の形態では、端部における光源の数の増加や、除電装置を長手方向へ延ばす必要もないため、発熱増大や装置の大型化の弊害を伴わずに端部における除電光の低下を抑制し、除電光量のムラを抑制することが可能となる。

尚、本実施の形態では、導光板３の側面３３に密着して反射膜６を形成したが、側面３３から間隔を空けて反射膜６を配置してもよい。この場合、側面３３で反射されず透過した光が反射膜６で反射され、再び導光板３内へ入射し、感光体ドラム１０１へと導かれ、光量の低下が抑制される。

又、反射膜６を形成せずに、側面３３に凹凸の加工を施してもよい。この凹凸加工を施すことによって、入射光の側面３３での反射角を調整し、全反射する割合を多くすることが出来る。

また、本実施の形態では、導光板３の材料としてアクリル樹脂を用いて形成されているが、更に屈折率の大きな材料、例えばガラスを用いても良く、空気との屈折率の差を大きくすることにより側面３３において全反射する割合を大きくすることが出来る。

（実施の形態２）
以下に、本発明にかかる実施の形態２の複写機について説明する。

本実施の形態２における複写機は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、導光板の構成が異なっている。そのため本相違点を中心に説明する。

図５（ａ）は、本実施の形態２の除電装置１０の斜視図である。又、図５（ｂ）は、本実施の形態２の導光板５の斜視図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の導光部材の一例である導光板５は、実施の形態１と同様に、光源２と対向する入射面５２と、光が感光体ドラム１０１に向けて出射される出射面５１とを備えているが、実施の形態１と異なり長手方向の厚みが均一に形成されていない。なお、導光板５の主面が、５４として図５（ａ）、（ｂ）に示されている。又、本発明の上面の一例は、本実施の形態の入射面５２に相当し、本発明の下面の一例は、本実施の形態の出射面５１に相当する。

本実施の形態２の導光板５は、長手方向（感光体ドラム１０１の軸１０１ａ方向）における厚み５ｗが、その端部５ｅの方が、中央部５ｃよりも厚くなるように形成されている。中央部５ｃでは厚み５ｗが一定となっているが、端部５ｅでは両端に向かって厚みが大きくなるように傾斜している。尚、本実施の形態２の導光板５では、実施の形態１と異なり、その側面５３には反射膜が形成されていない。

尚、導光板５の中央部５ｃは、感光体ドラム１０１の中央部１０１ｃに対応し、端部５ｅは、中央部１０１ｃよりも外側の領域に対応する（図４参照）。

本実施の形態２の導光板５では、反射膜が形成されていない代わりに、中央部５ｃよりも端部５ｅにおける受光面積が大きくなっているため、厚み方向の光を多く受光することが出来、感光体ドラム１０１の表面における端部１０１ｅと中央部１０１ｃでの除電光量のムラを抑制することが出来る。

尚、本実施の形態２では、入射面５２から出射面５１の方向における端部５ｅの厚みは一定であるが、少なくとも入射面５２について、厚み５ｗが、端部５ｅの方が中央部５ｃよりも大きければよい。このような構成の一例の導光板８の斜視図を図６に示す。導光板８は、板状の部材であり、主面８４と垂直に設けられている入射面８２と、入射面８２に対向した出斜面８１と、両端の側面８３とを有している。この入射面８２について、中央部８ｃの幅よりも端部８ｅの方が大きく形成されており、出射面８１については、中央部８ｃと端部８ｅの幅は均一になるように形成されている。このような構成であっても、中央部８ｃよりも端部８ｅにおける受光面積が大きくなっているため、厚み方向の光を多く受光することが出来るため、除電光量のムラを抑制することが出来る。尚、導光板５については、入射面５２における厚み５ｗが、本発明の入射面の幅の一例に相当し、導光板８については入射面８２における厚み８ｗが、本発明の入射面の幅の一例に相当する。

尚、本実施の形態では、側面５３に反射膜が形成されていないが、反射膜を設けても良い。但し、端部における除電光量が中央部よりも大きくならないように反射率及び受光面積を調整する必要がある。要するに、感光体ドラム１０１の表面の長手方向における中央部と端部の除電光量のムラが低減されればよい。

又、本実施の形態の導光板では、端部にのみ傾斜が設けられていたが、長手方向全体に渡って傾斜が設けられていても良い。また、長手方向における端部の厚みが均一であってもよい。

又、本実施の形態２では、中央部よりも端部において受光面積を大きくすることによって、除電光量のムラを低減していたが、導光板の主面における反射率を、中央部よりも端部の方が大きくなるようにしても良い。このようにすることで、感光体ドラムの表面の端部と中央部に到達する除電光量のムラを低減することが出来る。尚、このような構成は、例えば、実施の形態１の導光板３の２つの主面３４の端部に反射膜を密着して形成することで実現できる。又、中央部とは、図４における中央部１０１ｃと対応する領域のことであり、端部は中央部より外側の領域のことである。また、端部に限らず、端に向かうに従って反射率が大きくなるように主面３４の全体に渡って反射膜が形成されていても良い。更に、導光板の端部を形成する材料を、中央部を形成する材料よりも屈折率の大きい材料を用いても良い。尚、これらのように端部における反射率を中央部よりも大きくする際、側面３３に反射膜６を配置してもよく、要するに、感光体ドラム１０１の表面に到達する除電光量のムラを低減出来さえすればよい。また、反射膜としては、例えば、アルミ蒸着に代表される鏡面、酸化チタンに代表される白色顔料を含む白色膜を用いることが出来る。

尚、上記実施の形態では、除電装置１は、クリーニング装置１１５と帯電装置１１１の間に配置されているが、転写装置１１４とクリーニング装置１１５の間に配置されていても良い。

又、上記実施の形態では、モノクロの複写機について説明したが、１ドラム方式やタンデム方式のカラーの複写機に対して上記除電装置を適用しても良い。尚、本発明の転写ユニットの一例は、本実施の形態の転写装置１１４に相当するが、カラーの複写機に用いられるような中間転写ベルトを備えた構成であってもよい。

又、上記実施の形態の除電装置１では、実施の形態１の場合、導光板３の対向する側面の一方が入射面３２、他方が出射面３１とされ、出射面３１に対向する位置に感光体ドラム１０１が配置された構成であるが、主面から出射される構成であってもよい。このような構成の除電装置１１を図７に示す。図７に示す除電装置１１では、フレーム４に直線上に配列された光源２から入射面７２を介して導光板７に入射された光が主面７４ｂから出射し、感光体ドラム１０１に照射される。このような構成の導光板７の長手方向両端の側面７３に反射膜６が密着して形成されている。この場合、主面７４ｂが、本発明の出射面が主面であることの一例に相当する。尚、このような構成では、導光板７の入射面７２と対向する面７１から光が透過しないように反射膜などを設ける必要があり、主面７４ａには、光が散乱するように凹凸などを設ける必要がある。このような構成においても側面７３に反射膜を設けることで、感光体ドラム１０１の端部の除電光量低下を抑制することが出来る。

又、上記実施の形態では、本発明の光照射装置を画像形成装置の除電装置に適用した例について説明したが、例えば、液晶表示装置における液晶のバックライトとして用いることも出来る。このような構成について図８に示す。図８は、除電装置１１と同様の構成の光照射装置１２である。この光照射装置１２の主面７４ｂに対応して液晶パネル１３が設けられている。このような液晶表示装置においても、複数配列された光源の端部分における光量の低下を抑制出来るため、全体的に均一な明るさで液晶パネル１３を照らすことが可能となる。尚、図７、８に示す導光板７として、実施の形態２で説明した導光板５又は導光板８を用いても良い。

また、上記実施の形態では、光源は一列に設けられていたが、複数列に設けられていても良い。

本発明の光照射装置及び画像形成装置によれば、光量のムラを抑制することが可能な効果を有し、プリンタ、ファクシミリ、複写機などとして有用である。

１、１０ 除電装置
２ 光源
３、５ 導光板
４ フレーム
１００ 複写機
１０１ 感光体ドラム
１１０ 画像形成ユニット
１１１ 帯電装置
１１２ 露光装置
１１３ 現像装置
１１４ 転写装置
１１５ クリーニング装置
１１６ 感光体ドラム
１２０ 原稿読み取り装置
１３０ 給紙カセット
１４０ 定着ユニット
１５０ 排出ローラ
１６０ 排出トレイ

Claims (3)

1. 直線上に配列された複数の光源と、
   前記光源から照射された光を照射対象に導くための板状の導光部材とを備え、
   前記導光部材は、前記複数の光源からの光が入射される入射面と、前記入射された光を出射する出射面とを有し、
   前記導光部材は、前記入射面について、その両端の幅の方が中央よりも大きくなるように形成されており、且つ、前記出射面について、その両端の幅と中央の幅は均一となるように形成されている、光照射装置。
2. 前記入射面は上面であり、前記出射面は、それに対向する下面である、請求項１記載の光照射装置。
3. 照射対象である、表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記光を照射することによって、前記像担持体上の残留電荷を除電するための除電装置として用いる請求項１、又は２に記載の光照射装置とを備えた、画像形成装置。

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