JP2005070536A - 電子写真式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体上に転写されたトナー像をレーザ光を用いて定着する際に定着性を向上させることができる電子写真式画像形成装置を提供する。
【解決手段】プリンタ部１０２は、感光体１１と、感光体１１へのレーザー光の露光を制御する露光制御部１２とを備える。露光制御部１２は、イメージセンサ９からの画像信号（潜像露光用画像データ）を受容して、この受容した画像信号に基づいて潜像露光レーザを出射する潜像露光制御部１３と、イメージセンサ９からの画像信号（潜像露光用画像データ）に対応する画像信号（定着露光用画像データ）に基づいて定着露光レーザを出射する定着露光制御部１４とを備える。プリンタ部１０２に設けられた制御ユニットは、定着露光レーザ光のスポット径を、画像解像度、転写部材の搬送速度、潜像露光レーザ光に対する定着露光レーザ光の走査速度比及び強度比の少なくとも１つに応じて設定するように定着露光制御部１４を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真式画像形成装置に関する。

電子写真式画像形成装置は、レーザ光を用いて記録媒体上に画像を定着させる電子写真プロセスを用いた画像形成装置であって、複写機、ファクシミリ、プリンタ等を含む。

このような画像形成装置は、スキャナで読み取った画像データやパソコン上からの画像データ等に基づいて感光体上に潜像を形成して現像し、その現像した画像を記録媒体（紙、ＯＨＰ等）に転写して定着装置により定着させている。また、この画像形成装置において、感光体上の現像画像を中間転写体に転写してから記録媒体に転写したり、感光体上の潜像画像を中間転写体に転写してから現像して記録媒体に転写したりするようにしたものなどがある。定着装置としては、ハロゲンヒータやＩＨ（誘導加熱）といった高温発熱源を用いた熱方式のものが一般的であり、実際に製品としても多く利用されている（例えば、特許文献１）。
特開平７−１９１５６０号公報

しかしながら、この高温発熱源を用いた熱方式の定着装置の中には、高温になるまでの所要時間が長いものが多く、また、高温発熱源の熱が必要な定着部のみを熱することができないため、消費電力が大きく、エネルギ効率が非常に悪い。

このような課題を解決する手段の１つとして、レーザ光により記録媒体上の画像を定着させる定着装置が考えられる。

レーザ光による画像の定着は、以前から行われているが、定着用のレーザ光の露光方式についての方式は確立されていない。半導体レーザ側での小型化、高出力化、ビーム合成等の技術向上に加えて、電子写真プロセスの画像形成装置側でのプロセススピード高速化、高解像度化、製品の多様化に伴い、最適な露光条件、またその露光実現方法が求められる。

本発明の目的は、記録媒体上に転写されたトナー像をレーザ光を用いて定着する際にエネルギ効率を向上させることができる電子写真式画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の電子写真式画像形成装置は、潜像露光レーザ光を感光体上に当該感光体の主走査方向に走査しつつ照射する潜像露光出射手段と、前記潜像露光レーザ光により前記感光体上に形成された潜像に基づいて記録媒体上にトナー像を転写する転写手段と、前記トナー像が転写された記録媒体を搬送する搬送手段と、定着露光レーザ光を前記搬送される記録媒体上に当該記録媒体の主走査方向に走査しつつ照射する定着露光出射手段とを備える電子写真式画像形成装置において、前記定着露光レーザ光のスポット径は、画像解像度、前記記録媒体の搬送速度、前記潜像露光レーザ光に対する前記定着露光レーザ光の走査速度比及び強度比の少なくとも１つに応じて設定されることを特徴とする。

請求項２記載の電子写真式画像形成装置は、請求項１記載の電子写真式画像形成装置において、前記潜像露光手段は、潜像露光用画像データに基づいて前記潜像露光レーザ光を照射すると共に、前記定着露光手段は、前記潜像露光用画像データに対応する定着露光用画像データに基づいて前記定着露光レーザ光を照射することを特徴とする。

請求項３記載の電子写真式画像形成装置は、請求項２記載の電子写真式画像形成装置において、前記定着露光手段は、前記トナー像が定着されない前記記録媒体の部分に前記定着露光レーザ光を照射しないか、当該記録媒体の部分への前記定着露光レーザ光の強度を減少させることを特徴とする。

請求項４記載の電子写真式画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子写真式画像形成装置において、前記定着露光手段は、前記定着露光レーザ光のスポット径を前記記録媒体の主走査方向に増大することを特徴とする。

請求項５記載の電子写真式画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子写真式画像形成装置において、前記潜像露光手段は第１の回転多面鏡を備えると共に、前記定着露光手段は、前記第１の回転多面鏡と同期して回転する第２の回転多面鏡を備えることを特徴とする。

請求項６記載の電子写真式画像形成装置は、請求項５記載の電子写真式画像形成装置において、前記第２の回転多面鏡の面数は、前記第１の回転多面鏡の面数の１／２又は１／４であることを特徴とする。

請求項７記載の電子写真式画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子写真式画像形成装置において、前記潜像露光手段及び前記定着露光手段は、共通の回転多面鏡を備えることを特徴とする。

請求項１記載の電子写真式画像形成装置によれば、定着露光レーザ光のスポット径は、画像解像度、転写部材の搬送速度、潜像露光レーザ光に対する定着露光レーザ光の走査速度比及び強度比の少なくとも１つに応じて設定されるので、記録媒体上に転写されたトナー像をレーザ光を用いて定着する際にエネルギ効率を向上させることができる。

また、請求項３記載の電子写真式画像形成装置によれば、記録媒体上に転写されたトナー像をレーザ光を用いて定着する際にエネルギ効率をより向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る電子写真式画像形成装置を図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電子写真式画像形成装置の概略構成を示す図である。

図１において、電子写真式画像形成装置１００は、スキャナ部１０１と、プリンタ部１０２とから成る。

スキャナ部１０１は、原稿を載置する原稿台１と、原稿台１に原稿を給紙する原稿給紙装置２と、原稿台１に載置された原稿の下方において原稿台１の長手方向（副走査方向）に沿って移動するスキャナユニット３と、スキャナユニット３に設けられ、原稿台１に載置された原稿にレーザ光を出射するランプ４と、スキャナユニット３に設けられ、原稿からの反射光を原稿台１の長手方向に反射するミラー５と、スキャナ部１０１本体に設けられ、ミラー５からの反射光を反対方向に反射する一対のミラー６，７と、ミラー７からの反射光をレンズ８を介して受容するイメージセンサ９とを備える。

プリンタ部１０２は、感光体１１と、感光体１１へのレーザー光の露光を制御する露光制御部１２と、各部の制御を行う図示しない制御ユニットを備える。

また、プリンタ部１０２に設けられた制御ユニットは、以下に述べるように、潜像露光用画像データを取得すると共に、潜像露光用画像データを定着露光用画像データに変換する。

露光制御部１２は、イメージセンサ９からの画像信号（潜像露光用画像データ）を直接的に、又は図示しないメモリを介して間接的に受容して、この受容した画像信号に基づいて潜像露光レーザを出射する潜像露光制御部１３と、イメージセンサ９からの画像信号（潜像露光用画像データ）に対応する画像信号（定着露光用画像データ）に基づいて定着露光レーザを出射する定着露光制御部１４と、潜像露光制御部１３から出射された潜像露光レーザをｆ−θレンズ１５及びミラー１６を介して感光体１１上に照射すると共に、定着露光制御部１４から出射された定着露光レーザを後述する定着搬送部４０上に出射する回転多面鏡１７とを備える。

プリンタ部１０２は、感光体１１の回りに、感光体１１に照射された潜像露光レーザによって形成された潜像により感光体１１上の電位が所望の値になっているか否かを監視する電位センサ１８と、感光体１１に照射された潜像露光レーザによって形成された潜像をトナー像に現像する現像器１９と、現像器１９によって現像されたトナー像を転写部材上に転写する転写部２０と、転写後の感光体１１の表面を清掃するクリーナ２１と、クリーナ２１によって清掃された感光体１１の表面を除電する補助帯電器２２と、感光体１１上の残留電荷を消去する前露光ランプ２３と、感光体１１の表面を帯電する１次帯電器２４とを備える。

プリンタ部１０２は、さらに、転写部材積層部２５，２６と、転写部材積層部２５，２６に積層された転写部材（記録媒体）を転写部２０に搬送する搬送ローラ対２７と、転写部２０によりトナー像が転写された転写部材を搬送する転写搬送部２１と、転写搬送部２１で搬送された転写部材を加圧する加圧部３０と、加圧部３０で加圧された転写部材を電子写真式画像形成装置１００の外部に排紙する排紙部２３とを備える。

図１の電子写真式画像形成装置１００は、以下のように作動する。

まず、原稿給紙装置２上に積載された原稿は、１枚づつ順次原稿台１の上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナユニット３のランプ４が点灯し、かつスキャナユニット３が移動して原稿にレーザ光を出射する。原稿の反射光はミラー５,６,７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサ９に入力される。イメージセンサ９に入力された画像信号は、直接、又は一旦図示しない画像メモリに記憶され、再び読み出された後、潜像露光制御部１３に入力される。潜像露光制御部１３が出射するレーザ光によって回転多面鏡部１７を介して感光体１１上に形成された潜像は、電位センサ１８によって、感光体１１上の電位が所望の値になっているか監視され、次いで、現像器１９によって現像される。上記潜像とタイミングを合わせて転写部材積載部２５, ２６より転写部材が搬送され、転写部２０において、上記現像されたトナー像が転写部材上に転写される。転写されたトナー像は、定着露光制御部１４から出射され且つ回転多面鏡部１７を介し転写部材上のトナー像に照射されたレーザ光により定着される。次いで、トナー像が定着した転写部材は、加圧部３０にて転写部材に加圧された後、排紙部２３より装置外部に排出される。
転写後の感光体１１の表面はクリーナ２１で清掃され、クリーナ２１で清掃された感光体１１の表面を補助帯電器２２で除電して１次帯電器２４において良好な帯電を得られるようにした上で、感光体１１上の残留電荷を前露光ランプ２７で消去し、１次帯電器２４で感光体１１の表面を帯電し、この工程を繰り返すことで複数枚の画像形成を行う。

図２は、図１における露光制御部１２の概略構成を示す図である。

図２において、回転多面鏡部１７は、断面正六角形の回転多面鏡３３と、回転多面鏡３３と同期して回転する断面正三角形の回転多面鏡１０７とから成る。

また、潜像露光制御部１３は、所定の潜像露光用画像データに基づいて回転多面鏡３３に向けて潜像露光レーザ光を所定の強度で出射する潜像露光用半導体レーザ４３を備える潜像露光用レーザ駆動装置３１と、潜像露光用半導体レーザ４３から出射されたレーザ光を所定のスポット径のほぼ平行光とする潜像露光用コリメータレンズ３５及び絞り３２とから成る。潜像露光用半導体レーザ４３は、内部にレーザ光の一部を検出するＰＤセンサを備え、ＰＤセンサの検出信号を用いてレーザダイオードのＡＰＣ制御を行う。

回転多面鏡３３は図中矢印の方向に等角速度で回転しており、回転多面鏡３３で反射したレーザ光は、連続的に角度を変える偏向ビームとなる。この偏向ビームとなったレーザ光はｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズは、同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行うために、潜像露光レーザ光は、像担持体としての感光体１１上に図の矢印の方向に所定の走査速度で走査される。

なお、感光体１１に隣接して、回転多面鏡３３で反射したレーザ光を検出するビームディテクト（以下「ＢＤ」と言う）センサ３６が配されており、ＢＤセンサ３６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期をとるための同期信号として用いられる。

定着露光制御部１４は、所定の定着露光用の画像データに基づいて回転多面鏡１０７に向けて定着露光レーザ光を出射する定着露光用半導体レーザ１０４を備える定着露光用レーザ駆動装置１０３と、定着露光用半導体レーザ１０４から出射されたレーザ光を所定スポット径のほぼ平行光とする定着露光用コリメータレンズ１０５及び絞り１１０とから成る。定着露光用半導体レーザ１０４は、内部にレーザ光の一部を検出するＰＤセンサを備え、ＰＤの検出信号を用いてレーザダイオードのＡＰＣ制御を行う。

回転多面鏡１０７は、回転多面鏡３３と同期して等角速度で回転しており、回転多面鏡１０７で反射したレーザ光は、連続的に角度を変える偏向ビームとなって転送搬送装置１９上に図の矢印の方向に所定の走査速度で走査され、記録媒体上に現像されたトナー像を露光により定着させる。

なお、転写搬送装置１９に隣接して、回転多面鏡１０７で反射したレーザ光を検出するＢＤセンサ１０６が配されており、ＢＤセンサ１０６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期をとるための同期信号として用いられる。

プリンタ部１０２に設けられた制御ユニットは、定着露光レーザ光のスポット径を、画像解像度、転写部材の搬送速度、潜像露光レーザ光に対する定着露光レーザ光の走査速度比及び強度比の少なくとも１つに応じて設定するように定着露光制御部１４を制御する。

定着露光用半導体レーザ１０４から出射された定着露光レーザ光のスポット径は、画像解像度Ｎｄｐｉ、記録媒体の搬送速度Ｐｍｍ／ｓｅｃ、前記潜像露光レーザ光に対する前記定着露光レーザ光の走査速度比及び強度比の少なくとも１つに応じて設定される。例えば、図３に示すように、定着露光レーザ光スポットは、マトリックス状に配列された潜像露光レーザ光スポットに対して、主走査方向の走査位置が一致しており、また、レーザ光の強度比が１/３倍となる場合、スポット径が潜像露光レーザ光スポット３つ分である。これにより、定着露光レーザ光スポット１回の主走査で潜像露光レーザ光スポットの主走査３回分を露光することができる。

潜像露光レーザ光は、図４に示すように、画像部のトナー像転写部には照射されるが、トナー像が転写されていない非画像部には、強度を弱くした上で照射するのが好ましい。また、潜像露光レーザ光は、トナー像が転写されていない非画像部に照射されないようにしてもよい。

また、潜像露光レーザ光は、図５に示すように、そのスポット径を主走査方向に増大しているのが好ましい。これは、回転多面鏡１０７の面数を回転多面鏡３３の面数より少なくすることにより実現でき、その面数比は、具体的には１／２や１／４であってもよい。スポット径を主走査方向に増大させることにより、レーザの単位面積当たり照射時間を延ばすことできる。

図５は、当該面数比が１／２の場合を示す。この場合、副走査方向のスポット径を潜像露光レーザ光スポット３つ分まで大きくしている(２ライン毎に走査する場合)。また、当該面数比が１／２の場合、回転多面鏡１０７は、回転多面鏡３３の１つおき３つの面を共用することにより構成されてもよい。

本発明の実施の形態に係る電子写真式画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１における露光制御部１２の概略構成を示す図である。 図２の露光制御部１２の作用を説明する図である。 図２の露光制御部１２の変形例の作用を説明する図である。 図２の露光制御部１２の他の変形例の作用を説明する図である。

符号の説明

３ スキャナユニット
６ ミラー
７ ミラー
８ レンズ
９ イメージセンサ
１１ 感光体
１２ 露光制御部
１３ 潜像露光制御部
１４ 定着露光制御部
３３ 回転多面鏡
１０７ 回転多面鏡

Claims (7)

1. 潜像露光レーザ光を感光体上に当該感光体の主走査方向に走査しつつ照射する潜像露光出射手段と、前記潜像露光レーザ光により前記感光体上に形成された潜像に基づいて記録媒体上にトナー像を転写する転写手段と、前記トナー像が転写された記録媒体を搬送する搬送手段と、定着露光レーザ光を前記搬送される記録媒体上に当該記録媒体の主走査方向に走査しつつ照射する定着露光出射手段とを備える電子写真式画像形成装置において、前記定着露光レーザ光のスポット径は、画像解像度、前記記録媒体の搬送速度、前記潜像露光レーザ光に対する前記定着露光レーザ光の走査速度比及び強度比の少なくとも１つに応じて設定されることを特徴とする電子写真式画像形成装置。
2. 前記潜像露光手段は、潜像露光用画像データに基づいて前記潜像露光レーザ光を照射すると共に、前記定着露光手段は、前記潜像露光用画像データに対応する定着露光用画像データに基づいて前記定着露光レーザ光を照射することを特徴とする請求項１記載の電子写真式画像形成装置。
3. 前記定着露光手段は、前記トナー像が定着されない前記記録媒体の部分に前記定着露光レーザ光を照射しないか、当該記録媒体の部分への前記定着露光レーザ光の強度を減少させることを特徴とする請求項２記載の電子写真式画像形成装置。
4. 前記定着露光手段は、前記定着露光レーザ光のスポット径を前記記録媒体の主走査方向に増大することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子写真式画像形成装置。
5. 前記潜像露光手段は第１の回転多面鏡を備えると共に、前記定着露光手段は、前記第１の回転多面鏡と同期して回転する第２の回転多面鏡を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子写真式画像形成装置。
6. 前記第２の回転多面鏡の面数は、前記第１の回転多面鏡の面数の１／２又は１／４であることを特徴とする請求項５記載の電子写真式画像形成装置。
7. 前記潜像露光手段及び前記定着露光手段は、共通の回転多面鏡を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子写真式画像形成装置。

Images