JP2006301315A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯電性能の低下による画質劣化に対応できる構成とした画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 感光体５に帯電器５１を配置し、オゾン対策で帯電器５１の周辺に吹込みファン５３により気流をダクト５２内に流通させる。また、光走査装置２０は回転多面鏡１を使用し、走査光学系１３を介して感光体５にＳ偏光入射の光ビームを走査する。（ｂ）は帯電器の経時汚染の度合いを示し、（ａ）は帯電能力でＤｘは初期値、Ｄｙは経時劣化の特性を示す。（ｃ）に示すように、走査光学系光軸に対して入射光線側のＡｃ（光量分布が弱い側）に、帯電器の帯電能力が低下する側（画像濃度が濃い側）が来るように光走査装置を配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、帯電器の汚染に起因する画像の濃淡むらや色むらの発生を抑制した画像形成装置に関するものである。

プリンターなどの画像形成装置においては、帯電手段として非接触帯電器を使用する場合がある。図７は、このような帯電器の例を示す説明図で、（ａ）は概略の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は他の構成の帯電器を示す概略の正面図である。図７（ａ）、（ｂ）において、５は感光体、５１は帯電器、５２はダクト、５３は吸出しファン、５５は感光体５に付着した不要のトナーを回収するクリーナ、５７は帯電器５１の周辺を流通する気流の流入側、５８は気流の流出側、２０は偏光光ビーム１６で感光体を走査する光走査装置である。

帯電器５１には高電圧が印加されるので、帯電器周辺にオゾンが生成されるという問題がある。このようなオゾン対策の例として、図７（ａ）に示されているような吸出しファン５３を動作させて、ダクト５２を通して帯電器５１の周辺に空気を流し、フィルターを通す等の処理を行なう。このように、吸出しファン５３は帯電器周辺を流れる気流の下流側に設けられて、帯電器周辺の気流を吸出す機能を有している。

図７（ｃ）は、吸出しファン５３に代えて吹込みファン５４を用いた例を示している。吹込みファン５４は、帯電器周辺を流れる気流の上流側に設けられて、帯電器周辺に気流を吹込む機能を有している。オゾン対策として、吸出しファン５３、吹込みファン５４のいずれを用いるかは、画像形成装置の部品配置のスペースなどを考慮して任意に選択できる。吸出しファン５３、または吹込みファン５４を動作させると、飛散トナー等の微小な粉塵がこの気流にのって帯電器５１に付着し、帯電能力を低下させる。帯電能力が低下すると、画像濃度が濃くなり濃度ムラが発生する。

図８は、このような帯電器の汚染に伴う帯電能力低下の状況を示す説明図である。図８（ａ）は図７（ａ）に対応している。図８（ｂ）は帯電器汚染の経時変化を示す特性図で、ＣＨ方向は汚染の度合いが大きく、ＣＬ方向は汚染の度合いが小さい。１８は像高を示している。図８（ｃ）は帯電能力の経時変化を示す特性図で、ＤＨ方向は帯電能力が高く、ＤＬ方向は帯電能力が低い。また、破線Ｄｘは初期帯電能力、Ｄｙは経時後帯電能力を示している。図８に示されているように、帯電器周辺を流通する気流の下流側で汚染の度合いが大きく、帯電能力が低下している。次に、その理由について説明する。

図８（ａ）において、感光体５のクリーナをすり抜けたトナーなどの微紛５９が感光体５の表面に付着しながら、オゾン対策等の目的で設けられたダクト５２内に侵入し、ダクト５２内の気流に乗って下流に運ばれる。ダクト５２内の微紛が帯電器５１に付着し汚染されると、帯電性能が低下する。特に、気流の下流側で汚染物質密度が上がり帯電器５１の汚染が進みやすい。すなわち、図８（ｃ）に示されているように、帯電器５１に対する気流の下流側Ａａは上流側Ａｂと比較すると、経時的な帯電能力の低下が大きくなっている。

また、この種の画像形成装置においては、露光装置として回転多面鏡（ポリゴンミラー）を有する光走査装置が用いられる。特許文献１には、このような光走査装置を設けた画像形成装置が記載されている。すなわち、特許文献１には、図７、図８で説明したような帯電器、および回転多面鏡を有する光走査装置が記載されている。

特開平５−２３６２１４号公報

図８で説明したように、非接触帯電器を使用する画像形成装置は、オゾン対策のために帯電器周辺に気流を流通させているが、気流に混在するトナーなどの微紛によって帯電器の汚れ方が不均一となる。図８（ｂ）の例では、気流の下流側で汚染の度合いが大きくなっている。このように帯電器の汚染の度合いが不均一となることに伴い、印字画像に濃度ムラが発生する。すなわち、帯電器が汚れると帯電性能が下がり、印字の濃度が濃くなりやすい傾向があり、気流の下流側で帯電性能が低下する。前記特許文献１に記載の画像形成装置は、このような帯電性能の低下による画質劣化に対応できないという問題があった。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯電器の汚染に起因する帯電性能の低下による画質劣化を抑制した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本発明の画像形成装置は、感光体の周囲に帯電器、光走査装置を用いた露光手段、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも１つ以上設け、前記画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写媒体に転写させる画像形成装置において、
前記帯電器周辺の気流が前記感光体軸方向に流れており、前記光走査装置の主走査方向光量分布の光量が低下する側が前記帯電器周辺の気流の下流に配置されていることを特徴とする。この画像形成装置は、前記光走査装置は回転多面鏡を有し、当該回転多面鏡による偏光光ビームで前記感光体を走査することが望ましい。

本発明の他の画像形成装置は、感光体の周囲に帯電器、光走査装置を用いた露光手段、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも１つ以上設け、前記画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写媒体に転写させる画像形成装置において、
前記帯電器周辺の気流が前記感光体軸方向に流れており、前記光走査装置はＳ偏光の入射光線を回転多面鏡により偏向して光走査を行うものであって、前記入射光線は、走査光学系光軸に対し前記帯電器周りの気流の下流側から前記回転多面鏡へ入射していることを特徴とする。

本発明の他の画像形成装置は、感光体の周囲に帯電器、光走査装置を用いた露光手段、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも１つ以上設け、前記画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写媒体に転写させる画像形成装置において、
前記帯電器周辺の気流が前記感光体軸方向に流れており、前記光走査装置はＰ偏光の入射光線を回転多面鏡により偏向して光走査を行うものであって、前記入射光線は、走査光学系光軸に対し前記帯電器周りの気流の上流側から前記回転多面鏡に入射していることを特徴とする。

本発明においては、光走査装置の主走査方向光量分布の光量が低下する側が帯電器周辺の気流の下流に配置されている。このような構成により、微粉などにより帯電器の帯電能力が低下して画像濃度が濃くなる側の光量を少なくして、
印字画像濃度ムラを軽減して画質劣化を抑制した画像形成装置を提供することができる。また、帯電器周辺の気流の方向、すなわち、帯電能力の高低を考慮して、回転多面鏡に入射するＳ偏光、Ｐ偏光の入射光線側レイアウトを設定することにより、画質劣化を抑制した画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態にかかる画像形成装置を説明する。本発明の画像形成装置に適用される光走査装置は、回転多面鏡を有しているが、この回転多面鏡に入射する光ビームは、互いに直交するＳ偏光とＰ偏光に分割される。図３は、Ｓ偏光およびＰ偏光の入射角に対する反射率の関係を示す特性図である。図３の横軸は回転多面鏡に対する入射角、縦軸は反射率を示している。回転多面鏡１の反射面には、保護膜をコーティングしたものとする。

この場合には、図３に示すように、Ｓ偏光で入射する場合は、入射角（法線に対する角度）が大きくなる程反射率が上がり、Ｐ偏光では反射率が下がる。すなわち、Ｓ偏光で入射する場合は、走査光学系光軸に対して入射光線側で光量が弱くなり、Ｐ偏光では走査光学系光軸に対して入射光線側で光量が強くなる。この傾向は、保護膜をコーティングしていない金属反射鏡で反射面２を構成する場合も同じである。本発明の実施形態においては、このような回転多面鏡に入射するＳ偏光およびＰ偏光の光量分布の特性を考慮して、帯電器周辺を流通する気流の方向（上流側か下流側か）に対する光走査装置の配置を設定している。

図４は、Ｓ偏光入射光線における光学系のレイアウトと光量分布の例を示す説明図である。図４において、回転多面鏡１は矢印ＲａまたはＲｂ方向に回転する。１３は走査光学系、１４は被走査面、１８は像高、Ａは感光体の画像形成範囲である。図４（ｃ）は、光量分布と感光体の軸方向（主走査方向）位置との関係を示す特性図である。図４の例では、画像形成範囲の入射光線側となるＡｃ側では光量が弱く、Ａｄ側では光量が強く分布している。すなわち、感光体の主走査方向の光量分布は、一端（Ａｄ）で強く他端（入射光線側Ａｃ）では弱くなっている。

ここで、感光体の主走査方向は、帯電器周辺の気流の流通方向に対応している。したがって、図４に示されたような感光体の主走査方向の光量分布の特性は、帯電器周辺の気流の流通方向の光量分布に相当する。すなわち、図４（ｃ）の感光体の主走査方向における光量分布の特性は、帯電器周辺の気流の流通方向の光量分布に置き換えることができる。本発明の実施形態においては、このような帯電器周辺の気流の流通方向における光量分布の特性を用いて画像の濃度ムラを解消している。図４の例では、帯電器の周辺を流通する気流と光量分布の関係では、気流の下流側で光量分布が弱く気流の上流側で光量分布が強くなるように、Ｓ偏光入射の光走査装置を配置する。

図５は、Ｐ偏光入射光線における光学系のレイアウトと光量分布の例を示す説明図である。図５において、図４と同じところには同一の符号を付しており、図４と相違するところを説明する。図５（ｃ）の光量分布と感光体の軸方向位置との関係を示す特性図の例では、画像形成範囲の入射光線側となるＡｅ側では光量が強く、Ａｆ側では光量が弱く分布している。図５においても、感光体の主走査方向の光量分布は、帯電器の周辺を流通する気流と光量分布の関係に対応している。このため、帯電器の周辺を流通する気流と光量分布の関係は、図４と同様に、気流の下流側で光量分布が弱く気流の上流側で光量分布が強くなるように、Ｐ偏光入射の光走査装置を配置する。

図４、図５で説明したＳ偏光入射、Ｐ偏光入射のそれぞれの例において、帯電器周辺の気流の流通方向と光量分布との関係を、図１、図２で説明する。図１は、本発明のＳ偏光入射を用いた実施形態を示す説明図である。図１において、光走査装置２０は、回転多面鏡１、走査光学系１３を有しており、感光体５に光ビームを走査線１７で走査する。帯電器５１の配置は図８（ａ）と同じである。また、図１（ａ）は、図８（ｃ）で説明した帯電能力を示す特性図、図１（ｂ）は、図８（ｃ）で説明した帯電器の汚染の度合いを示す特性図、図１（ｃ）は図４で説明した光量分布の特性図と対応している。

図１の例では、回転多面鏡にＳ偏光で入射する光走査装置を示しており、走査光学系光軸に対して入射光線側のＡｃに、帯電器の帯電能力が低下する側が来るように、光走査装置と帯電器が配置されている。このように、図１では、走査光学系光軸に対し帯電器周りの気流の下流側から前記回転多面鏡へＳ偏光の入射光線を入射している。すなわち、Ｓ偏光で入射する際の入射光線側の光量分布の弱い側が、帯電能力が低下して印字濃度が濃くなる側に対応するようにして、濃度ムラの発生を補償している。

図２は、本発明のＰ偏光入射の実施形態を示す説明図である。図１と異なるところを主として説明する。図２（ｃ）は、図８（ｃ）と同様の光量分布と感光体５の軸方向位置との関係を示す特性図に対応している。図２の例では、光走査装置は回転多面鏡にＰ偏光で入射し、走査光学系光軸に対して入射光線側のＡｅに、帯電器の帯電能力が低下しない側が配置される。この場合には、帯電器周辺の気流の上流側からＰ偏光の入射光線が回転多面鏡１に入射される。

図２の例では、回転多面鏡にＰ偏光入射光線を用いる場合に、帯電器周辺の気流の方向を考慮して光走査装置を配置する例を示している。すなわち、回転多面鏡への入射光線は、走査光学系光軸に対し前記帯電器周りの気流の上流側から入射させている。このような構成とすることにより、Ｐ偏光で入射する際の光量分布の特性で、帯電器の帯電能力の不均一に起因する濃度ムラの発生を抑制している。

図１、図２に示されているように、本発明の実施形態にかかる光走査装置においては、感光体の主走査方向の光量分布、すなわち、帯電器周辺に流通する気流の方向に対する光量分布は、上流側で強く下流側では弱くなるように走査光学系がレイアウトされている。すなわち、図８（ｂ）で説明したような帯電器汚染度合いの不均一の特性と、図８（ｃ）で説明したような帯電能力不均一の特性を考慮して、図４、図５に示した光走査装置の配置とすることにより、印字画像の濃度ムラなどの画質劣化を防止している。

すなわち、本発明の画像形成装置は、帯電器周辺の気流が感光体軸方向に流れている画像形成装置において、光走査装置の主走査方向光量分布の光量が低下する側が帯電器周辺の気流の下流に配置することにより、帯電器の汚染に起因する画質劣化を抑制することを特徴とする。また、本発明の画像形成装置は、光走査装置は回転多面鏡を有していることを特徴とする。

このように、図４、図５に示された光走査装置のレイアウトで、帯電能力不均一に起因する濃度ムラなどの画質劣化を抑制している。すなわち、Ｓ偏光入射、またはＰ偏光入射それぞれの回転多面鏡に対する入射光線側を、帯電器周辺の気流方向の上流、または下流のいずれの方向と対応させるか、各偏光入射の光量分布の特性を考慮して、選定している。

したがって、オゾン対策のために帯電器周辺に流通させている気流方向（上流側か下流側か）に対応して、回転多面鏡のＳ偏光、またはＰ偏光の入射光線側の配置を設定するだけで、印字画像の濃度ムラなどの画質劣化を防止できる。このため、帯電能力の低下に起因する画質劣化を防止するための特別な部品や制御は不要であるから、簡単にしかも低コストで印字品質を高めることができる。

以上のような本発明による光走査装置は、特に、画像形成装置の汚れやすい環境に配置する場合に特に有効なものである。図６は、本発明による光走査装置を適用するに好適な本発明の電子写真プロセスを用いた画像形成装置（電子写真レーザープリンター）３０の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。この実施例の画像形成装置３０は、単一の像担持体（感光体ドラム）３１を用い、その像担持体３１の周囲にその回転方向の上流から下流にかけて配設された、単一のコロナ帯電手段からなる帯電手段３２と、像担持体（感光体ドラム）３１の母線方向に繰り返し偏向光ビーム１６を偏向走査させる本発明の光走査装置２０と、イエロー用現像器３３Ｙ、マゼンタ用現像器３３Ｍ、シアン用現像器３３Ｃ、ブラック用現像器３３Ｋを回転中心の周りで回転切り換え可能に配置したロータリー現像装置３４とを配置してなるものである。

このような構成とすることにより、像担持体３１に帯電手段３２によって一様に帯電され、光走査装置２０からの偏向光ビーム１６で露光放電されて形成された静電潜像は、ロータリー現像装置３４の順に選択した何れかの現像器３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋでトナー像として現像される。このようにして順に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各トナー像は、一次転写部材（転写ローラ）３５に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト（中間転写媒体）３６上に順次一次転写が繰り返され、中間転写ベルト３６上で順次重ね合わされて、トナー像はフルカラーとなる。

フルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ３７において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、定着ユニット３８の定着ローラ対を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、排紙ローラ対３９によって、装置上部に形成された排紙トレイ４０上へ排出される。なお、図中、符号４１は給紙ユニットであり、記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット４２と、給紙カセット４２から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ４３とからなる給紙部を備えている。本発明の実施形態にかかる画像形成装置は、転写媒体として中間転写媒体を用いる構成としている。

以上、本発明の光走査装置とそれを用いた画像形成装置をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明のＳ偏光入射の実施形態を示す説明図である。 本発明のＰ偏光入射の実施形態を示す説明図である。 Ｓ偏光およびＰ偏光の入射角に対する反射率の関係を示す特性図である。 本発明のＳ偏光入射の光量分布を示す説明図である。 本発明のＰ偏光入射の光量分布を示す説明図である。 本発明の電子写真プロセスを用いた画像形成装置（電子写真レーザープリンター）の１実施例の全体構成を示す模式的断面図である。 感光体と帯電器の配置例を示す図である。 帯電器の気流方向に対する汚染度合いと帯電能力の関係を示す説明図である。

符号の説明

１・・・回転多面鏡、５・・・感光体、６・・・光線射出窓、１３・・・走査光学系、１６・・・偏光光ビーム、１７・・・走査線、１８・・・像高、２０・・・光走査装置、３０・・・画像形成装置（電子写真レーザープリンター）、３１・・・像担持体（感光体ドラム）、３２・・・帯電手段、３５・・・一次転写部材（転写ローラ）、３６・・・中間転写ベルト（中間転写媒体）、３７・・・二次転写ローラ、５１・・・帯電器、５２・・・ダクト、５３・・・吸出しファン、５４・・・吹込みファン、５５・・・クリーナ、５９・・・微紛

Claims (4)

1. 感光体の周囲に帯電器、光走査装置を用いた露光手段、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも１つ以上設け、前記画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写媒体に転写させる画像形成装置において、
   前記帯電器周辺の気流が前記感光体軸方向に流れており、前記光走査装置の主走査方向光量分布の光量が低下する側が前記帯電器周辺の気流の下流に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光走査装置は回転多面鏡を有し、当該回転多面鏡による偏光光ビームで前記感光体を走査することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 感光体の周囲に帯電器、光走査装置を用いた露光手段、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも１つ以上設け、前記画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写媒体に転写させる画像形成装置において、
   前記帯電器周辺の気流が前記感光体軸方向に流れており、前記光走査装置はＳ偏光の入射光線を回転多面鏡により偏向して光走査を行うものであって、前記入射光線は、走査光学系光軸に対し前記帯電器周りの気流の下流側から前記回転多面鏡へ入射していることを特徴とする画像形成装置。
4. 感光体の周囲に帯電器、光走査装置を用いた露光手段、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも１つ以上設け、前記画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写媒体に転写させる画像形成装置において、
   前記帯電器周辺の気流が前記感光体軸方向に流れており、前記光走査装置はＰ偏光の入射光線を回転多面鏡により偏向して光走査を行うものであって、前記入射光線は、走査光学系光軸に対し前記帯電器周りの気流の上流側から前記回転多面鏡に入射していることを特徴とする画像形成装置。
   
   

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