(57)【要約】【課題】  電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラムの電荷を除電するための光除電装置のスペースを小さくする。それにより画像形成装置を小型化する。【解決手段】  ＬＥＤとライトガイドからなる光除電装置であって、ライトガイドは、ＬＥＤの発光を取込み長手方向に導光させる主導光部と、光を感光体ドラム側へ照射させる副導光部と、両者を連結し主導光部側から副導光部側へ導光させる連結部とからなる構造とする。副導光部は主導光部よりも薄く、連結部は副導光部よりもさらに薄くなっている。副導光部と連結部との段差部分には反射パターンが形成されており、狭い出射面から効率的に光を出射できる構造になっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置に搭載され、光照射により感光体ドラム上の残留電荷を除去する光除電装置であって、感光体ドラムに対向して配置される長尺状のライトガイドと、該ライトガイドの入射面に向けて光を照射するＬＥＤ光源とを有し、該ライトガイドは、入射面から入射された光を長手方向に導光させる主導光部と感光体ドラムに近接する側に配置され主導光部よりも薄い副導光部と両者を連結する連結部とからなり、副導光部の感光体ドラムに対向する面は光を出射させる出射面となっており、連結部は副導光部よりもさらに薄くて連結部と副導光部との段差部分には反射パターンが形成されていることを特徴とする光除電装置。
【請求項２】
主導光部の最大厚さは２．５ｍｍから５ｍｍの範囲であり、副導光部の厚さは、主導光部の最大厚さに対して１／３から２／３の範囲であることを特徴とする請求項１記載の光除電装置。
【請求項３】
ＬＥＤ光源がライトガイドの片側のみに配置され、ライトガイドの前記主導光部と連結部の断面積は入射面からの距離に応じて縮小し、その縮小率は終端部に近づくほど大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の光除電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電子写真方式の画像形成プロセスに用いられ、光照射によって感光体の残留電荷を除去する光除電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラムの表面を一様に帯電した後、画像情報を担持した光をその感光体表面に照射することによりその感光体表面上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像して直接的もしくは間接的に用紙に転写することによってプリント（またはコピー）画像を得る方法である。感光体表面から転写されずに残存したトナーは、クリーニングブレード等のクリーニング手段で除去される。【０００３】  これらの画像形成にかかわる部分のうち、感光体ドラム、帯電手段、現像手段、クリーニング手段を一体的に構成し、画像形成装置本体から着脱可能なカートリッジとする方法があり、このカートリッジはプロセスカートリッジと呼ばれる。プロセスカートリッジを備えた構成とすることによって画像形成装置は、サービスマン、あるいはユーザー自身が容易に感光体ドラムや現像剤等の消耗部品を交換することができるようになる。【０００４】  ところでクリーニング装置に到達した感光体ドラムの表面は、剥離放電等の影響により不均一な帯電状態となっている。一方で残存するトナーの電荷も、転写の際の剥離放電により逆の極性に帯電している。このため、クリーニング装置で一旦は除去されたトナーが、非画像部に静電的に再付着してしまいクリーニング不良が発生しやすいという問題がある。この問題を解決するために、転写後の残存トナーをクリーニングブレードによって除去する前工程で、光除電装置によって光を照射して表面の除電を行う方法が広く行われている（例：特許文献１）。【０００５】  プロセスカートリッジを用いる方式では、プロセスカートリッジの交換の際に光除電装置全体を交換することは無駄なコストが発生するため、画像形成装置本体側にＬＥＤなどの光源を設置し、プロセスカートリッジ側には、該ＬＥＤ光源からの入射光を該感光ドラムへと導く光路を構成するライトガイドのみを設置する構成が提案されている。提案されているライトガイドの形状としては、先端にいくに従い奥行が小さくなる長尺板状（例：特許文献２）や、円柱形状（例：特許文献３）などがあるが、これらはいずれも以前より知られている一般的なライトガイド形状であって、光除電装置用として特別な断面形状のものが提案されているわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】  特開平８−７６６６２号公報
【特許文献２】  特開２００２−２７８３９５号公報
【特許文献３】  特開２００１−１４２３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  タンデム方式のカラー画像形成装置においては、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色ごとの画像形成ユニットを装置内に収める必要があるため、個々のユニットを小さくする必要性が高い。感光体ドラムを小さくするには、図１に示すように、クリーニングブレード１２と転写ベルト３とを接近させる必要があり、光除電装置を設置するスペースが限られてしまうという制約が生じる。とりわけ、図１からわかるように、光除電装置の先端部分は、狭い帯状の空間から出射させた光を感光体ドラムに照射させなければならない。さもなければ、導光体の出射面を感光体ドラムから離れた位置（図１で右側）に設置する必要があるため、照射光の効率が非常に悪くなってしまうためである。【０００８】  しかしながら、特許文献２で示されているような長尺板状のライトガイドでは、光の出射面を狭い帯状とするために薄くしようとすると、以下のようなデメリットが生じる。【０００９】  ＬＥＤの発光をライトガイド内に取り込む入射面が小さくなる。このためライトガイド内部への入射効率が悪化する。特にＬＥＤを装置本体側に配置してライトガイドをプロセスカートリッジ側に配置する構成の場合、ＬＥＤとライトガイド入射面との位置合わせ精度を高く保つことが機構的に困難である。薄型の入射面である場合には、位置ずれによって入射光にロスを引き起こす現象が顕著に引き起こされることになり、大きなデメリットとなる。【００１０】  ライトガイドをインジェクション成形する際に板厚を薄くしようとすればするほどキャビティ（鋳型）への樹脂充填が困難となるため、加工プロセス上の制約がある。【００１１】  ライトガイドを薄くすればするほど剛性や機械強度が低下するために、組み立てや取り扱い上の難点が発生する。【００１２】  本発明は、上記のような状況に鑑み、狭い帯状の空間から出射させた光を感光体ドラムに効率良く照射させられ、機械強度や組み立て性も良好で低コストな光除電装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明の光除電装置は、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、光照射により感光体ドラム上の残留電荷を除去する光除電装置であって、感光体ドラムに対向して配置される長尺状のライトガイドと、該ライトガイドの入射面に向けて光を照射するＬＥＤ光源とを有し、該ライトガイドは、入射面から入射された光を長手方向に導光させる主導光部と、感光体ドラムに近接する側に配置され主導光部よりも薄い副導光部と、両者を連結する連結部とからなり、副導光部の感光体ドラムに対向する面は光を出射させる出射面となっており、連結部は副導光部よりも厚さがさらに薄くて連結部と副導光部との段差部分には反射パターンが形成されていることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。【００１５】  図１は、本発明の光除電装置を配備した画像形成装置におけるクリーニングユニット１、感光体ドラム２、中間転写ベルト３の構成を示した図である。クリーニングユニット１は、光除電装置１１、クリーニングブレード１２、トナー搬送部材１３、筐体１４、遮光部材１５とを備える。光除電装置１１は、ＬＥＤ光源１１１、ライトガイド１１２とを備える。【００１６】  光除電装置は筐体に支持され、感光体ドラムに向かって光を照射する。感光体ドラムの表面は光除電装置からの照射光により、電位状態が均一になる。光除電装置と中間転写ベルトの間には遮光部材が配備され、光除電装置からの光が中間転写ベルトに照射されることを防いでいる。除電光が中間転写ベルト側に照射されると、ベルト上のトナーの有無により感光体ドラム方向へと反射される光量が変動し、除電ムラが発生するためである。【００１７】  クリーニングブレードは感光体ドラム上の残留トナーを掻き、筐体とクリーニングブレードとの隙間から下方へ落とされ除去される。除去されたトナーはトナー搬送部材によりトナー貯留部（不図示）へと搬送される。【００１８】  筐体はクリーニングユニットの構成機能部品である光除電装置、遮光部材、クリーニングブレード、トナー搬送部材を、それぞれ所定の位置に固定する。【００１９】  図２は、光除電装置の構造を示した図である。【００２０】  ライトガイドは主導光部４と副導光部５と両者を連結する連結部６により構成されている。副導光部の厚さは主導光部よりも小さく、これにより感光体ドラムに面する側の薄いスペースに配置されることが可能となっている。連結部は副導光部よりもさらに薄く、副導光部と連結部との段差部には反射パターン７が形成されている。ライトガイドの片側端部は入射面８となっており、反対側が終端部９となっている。副導光部の感光体ドラムに臨む面が出射面１０となっている。ＬＥＤ光源１１１はライトガイド１１２の入射面側に発光面を向け、主導光部の端部に配置されている。全長に亘って出射面と感光体ドラムとの位置は同一で、全長に亘って出射面の高さが同一の長尺帯状で副導光部の幅も同一となっている。一方で、主導光部と連結部は入射側より終端方向に向かって断面が徐々に小さくなっていく。主導光部断面は徐々に小さくなりながら副導光部側へと近づいていく形状となっている。本発明の光除電装置においてはＬＥＤ光源を画像形成装置本体に固定設置し、ライドガイド部分を着脱可能なプロセスカートリッジに設置して利用することも好ましい。【００２１】  従来の長尺板状のライトガイドにおいては、板厚が薄くなると、光入射面がＬＥＤの発光面よりも小さくなってしまうため、ＬＥＤの発光を十分に内部に取り込むことができなくなる。これに対して本発明のライトガイドでは、入射面はＬＥＤ発光面よりも広いため、効率良く光を取り込むことが可能である。また本発明のライトガイドでは、薄い副導光部側の側面が出射面となっているため、狭い帯状の空間から出射させた光を感光体ドラムに照射することができる。【００２２】  主導光部の厚さは入射面側で最大となっているが、その最大厚さは２．５ｍｍから５ｍｍの範囲が好ましい。２．５ｍｍよりも小さい場合には、以下で説明するようなインジェクション成形での量産性に難が発生する。一方で５ｍｍ以上の場合には、成形サイクルが長くなることによる加工コストの上昇や、成形材料コストや梱包輸送コストの上昇などが生じるため、コスト的なデメリットが大きくなり不適切である。副導光部の好ましい厚さは、主導光部の最大板厚さに対して１／３から２／３の範囲である。１／３よりも小さい場合には感光体ドラムに照射する効率が低下するため望ましくない。一方で２／３よりも大きい場合には、従来型の単純な長尺板状の導光体と比較した場合の効率向上効果が発揮されない。【００２３】  図６は本発明のライトガイドを転写ベルト方向から見た図である。本発明のライトガイドはインジェクション成形法によって安価に量産できる。インジェクション成形は、製品形状に対応するキャビティ内部に熱可塑化された樹脂を充填することにより成形する方法であるが、充填長さ（Ｌ）と板厚（Ｔ）の比（Ｌ／Ｔ）のアスペクト比が大きくなると、成形が困難となる。従来の長尺板状のライトガイドでは、板厚を薄くするとキャビティの端部まで充填することが困難となるため薄型化に限界があった。しかし本発明のライトガイドでは、樹脂を充填するためのゲート（導入口）１６を、主導光部の図６で示した位置付近に設けることによって、入射面及び終端部まで主導光部に相当するキャビティ内部を長尺方向に沿って樹脂が流れるため、隅々まで容易に樹脂を充填でき、金型形状を正確に転写した成形品を成形することが可能となる。ここで図６の矢印は充填時の樹脂の流れを模式的に示したものである。【００２４】  また、長尺板状のライトガイドでは薄くなると機械的強度が低下する問題が生じるのに対して、本発明のライトガイドでは、厚みのある主導光部が該ライトガイド全体の機械的強度を保つため、問題が回避される。【００２５】  次に光除電装置の光学的な挙動について、本発明のライトガイドの断面図を示す図３により詳細に説明する。【００２６】  ＬＥＤ光源１１１からの発光は入射面８よりライトガイドの主導光部側に取り込まれる。図３（ａ）に示すように、取り込まれた光のうち主導光部の空気界面２０に到達した光は内面反射されて主導光部内を終端方向に向かって長手方向に導光される。一方で図３（ｂ）に示すように、連結部に入った光は連結部の空気界面２１での内面反射を繰り返して副導光部側へと導光される。主導光部の空気界面２０での反射を繰り返して主導光部内を導光する光は、界面２０での反射を繰り返すと共に連結部にも導かれ、主導光部から副導光部側へと光は移動していく。副導光部に移動した光のうち副導光部の空気界面２２及び出射面１０に到達した光は、図３（ｃ）に示すように内面反射されて副導光部内を終端方向に向かって長手方向に導光される。図３（ｄ）に示すように、副導光部内を導光する光のうち、連結部と副導光部との段差部分に設けられた反射パターン７に到達した光の一部は出射面側へと反射されて出射面より出射され照射光２３となる。一方で反射パターンに到達した光の一部は反射パターンより外部へと出射されてしまい、この光は除電には利用されないロス光２４となる。ここで、連���部の厚さは、副導光部の厚さから反射パターンの形成高さを除いた厚さとなるため、連結部は副導光部の厚さより必ず薄い必要がある。【００２７】  ライトガイド内に取り込まれた光をできるだけ効率よく感光体表面に照射することが好ましい。主導光部内と連結部内で終端部まで導光された光は、利用されず終端部から出射されてしまうロス光となってしまうため、できるだけ小さくすることが望ましい。その為に主導光部及び連結部を光入射面から終端部に向けて順次その断面積を小さく構成することが好ましい。図４はライトガイドの入射面（ａ）、終端手前（ｂ：終端より全長の約１／１０手前位置）、終端（ｃ）の、それぞれの断面形状を示した図である。主導光部４と連結部６の断面が入射側から終端側に向かって縮小するため、このロス成分を小さくすることができる。副導光部５は一定幅を維持したままとなっている。【００２８】  本ライトガイドにおいて、照射光を全長に亘って一定となるようにコントロールする因子としては、大きく分けると、断面の縮小率と、後述する反射パターンの密度との二つある。ここで、導光方向に断面の縮小を伴う形状の場合、内面反射が操り返される毎に反射角度が小さくなり臨界角よりも小さくなって外部に漏れる現象が発生する。この漏れ光はロスとなるため、ロスを押さえ込むためには、長手中間位置よりも入射面側では、断面積はほとんど変化させずに反射パターンの密度により均一性をコントロールし、終端部側で断面の縮小を伴う均一性コントロールを行うことが得策である。このようにすることにより、中間部までは断面縮小に伴う光ロスは発生せずに効率的に照射光を発生させることができる。中間部で既にライトガイド内部の光束密度が小さくなってから断面縮小が起きれば、全体としてロスの割合は小さくできる。漏れは断面の縮小率が大きくなるほど顕著に発生するため、断面縮小率は終端部に近くなるほど大きくなるように設計されることが望ましい。【００２９】  反射パターンは、主導光部から導光された光の一部が副導光部の出射面と反対方向に向かった場合にこれを出射面に反射誘導させて光の有効利用を図るもので、成形品の表面に微細なプリズムを形成して鏡面反射を利用する方式と、白色（もしくは光拡散性）のインクを印刷塗布してインクによる拡散反射を利用する方式とがある。本発明では、反射パターンを形成する面への印刷は形状的に困難であるため、微細プリズムによる鏡面反射を利用する方式が低コストで好適に用いられる。微細プリズムを形成する方法では、光を反射する方向に指向性が付与できるため、効率的に出射させて感光体ドラム上に照明でき、照明効率の観点から有利である。【００３０】  図５は副導光部内を導光している光が、微細プリズムに到達して出射されるまでの光の挙動を模式的に示した図である。図で左側が入射面側、右側が終端部側、上が感光体ドラム側を示している。光量を長手全長に渡り一定にするためには、光源に近い位置での微細プリズムは間隔を空ける。終端方向に向かってプリズムのピッチを徐々に小さくするか、プリズムのサイズを徐々に大きくする、もしくは両者を組み合わせることで、プリズムの密度を終端方向に向かって徐々に高くしていく。これによって全長によ��均一な光量分布を得ることができる。微細プリズムで反射され上方向に出射されている光は照射光２３であるが、一部の光は微細プリズムより下方向に出射されてしまい、この光はロス光２４となる。【００３１】  微細プリズム形状は、金型上に対応する先端形状の刃物（バイト）を使用して引き切り加工することで平滑性に優れた凹凸面を金型上に高精度に加工でき、インジェクション成形法によって金型上の凹凸の反転した凹凸形状が転写され形成できる。【００３２】  ライトガイドの材質としては、用いるＬＥＤの発光波長において高い透過率を持つものが望ましく、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系樹脂、などが好適に用いられる。【００３３】  ライトガイドには筐体に保持されるための構造物が適宜形成される。
【発明の効果】
【００３４】  この発明によれば、ライトガイドへの入射効率もライトガイドからの出射効率も犠牲にすることなく、感光体ドラム上の全幅に亘り均一な光量でＬＥＤからの発光を狭い出射面から効率的に照射することができるようになる。このため、クリーニングブレードと転写ベルトとを接近させることができるようになり、画像形成装置を小型化することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】  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ドラム上の残留電荷を除去する光除電装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の光除電装置と、その配置を示す図
【図２】本発明の光除電装置の構造を示す斜視図
【図３】ライトガイド内の光の挙動を説明する断面図
【図４】ライトガイドの形状を説明する断面図
【図５】副導光部内の光の挙動を説明する図
【図６】ライトガイドの形状と成形時の樹脂の流れを説明する図
【符号の説明】
【００３７】１  クリーニングユニット
２  感光体ドラム
３  中間転写ベルト
４  主導光部
５  副導光部
６  連結部
７  反射パターン
８  入射面
９  終端部
１０  出射面
１１  光除電装置
１２  クリーニングブレード
１３  トナー搬送部材
１４  筐体
１５  遮光部材
１１１  ＬＥＤ光源
１１２  ライトガイド
【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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