JP2006301316A - 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５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５（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５（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５（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６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６（ａ）は図５（ａ）に対応している。図６（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６（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６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６（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６（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５、図６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６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６（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、前記光走査装置は回転多面鏡により光偏向して光走査を行うものであって、帯電器周辺の気流の流れ方向と光走査方向が逆向きであることを特徴とする。この画像形成装置は、前記気流の下流側が前記感光体を走査する際の書き始め側となるように前記光走査装置を配置することが望ましい。

本発明のこれらの画像形成装置は、前記転写媒体として、中間転写媒体を用いることが望ましい。

本発明においては、帯電器周辺の気流の流れ方向と光走査方向が逆向きである構成としている。このような構成により、回転多面鏡の経時劣化による光量分布が弱くなる特性を利用して、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傾向を打ち消して、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。

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。この回転多面鏡は、使用時間の経過に伴い、偏光面の汚れに起因して感光体上の光線走査方向、すなわち、帯電器周辺に流通している気流方向に対する光量分布が経時劣化する。本発明の実施形態は、このような気流方向に対する光量分布が不均一となる特性を利用して、帯電能力の低下に伴う画像の濃度ムラを打ち消すことを基本的な構成としている。

図２は、回転多面鏡１が汚染される状況を説明する説明図である。図２に示すように、回転多面鏡１が矢印Ｒｂで示した方向に回転すると、周囲の空気が各反射面２に対して相対的に反射面回転方向と逆方向に流れて、空気流４となる。この空気流４は、相互に隣り合う反射面２、２の境界のエッジ部３より下流側では乱流となる。このような乱流が発生することにより、空気流４中に含まれる塵や埃を巻き込んで各反射面２に衝突する。

このため、回転多面鏡１の各反射面２において、主として境界エッジ部３の下流側（反射面２の回転方向先端側）２'のエッジ部３に近い部分が顕著に汚染される。境界エッジ部３の下流側２'のエッジ部３に近い部分が汚染されると言うことは、換言すると、光ビーム偏向の上流側、すなわち、光ビームの主走査方向の書き始め側が汚れると言うことであり、レーザープリンターを継続的に使用する中に、書き始め側の光ビームスポットの光パワーが低下することとなる。

図３は、回転多面鏡の反射面汚れによる反射光量低下の特性を示す特性図である。図３の横軸は反射面上位置を示しており、書き始め位置を０、書き終わり位置を１で表示している。また、縦軸は反射光量の相対値を示しており１が正常値である。図３に示されているように、一定時間稼働した回転多面鏡１の各反射面２の汚れによる反射光量は、回転多面鏡の反射面上の位置に依存して低下することがわかる。なお、測定は同一入射角で行った。

図４は、光ビームの走査方向、すなわち、ポリゴンミラー回転方向と経時的な偏光反射面汚れに起因する光量分布変化の例を示す説明図である。図４（ａ）は光量分布の特性図である。横軸は感光体の位置を示しており、Ａは画像形成範囲、Ａｘは書き始め側を、また、Ａｙは書き終わり側に対応している。縦軸は光量分布を示しており、ＶＨは光量が強い方向を、ＶＬは光量が弱い方向を示している。Ｖａは初期光量分布の特性、Ｖｂは経時後の光量分布の特性である。回転多面鏡１が矢印Ｒａ方向に回転し、光ビームを走査光学系１３により矢視Ｄ方向に走査する。感光体の被走査面１４には、Ａの範囲に画像が形成され、光量分布は時間の経過とともに低下していく。この光量分布の低下は、書き始め側のＡｘ側が書き終わり側のＡｙよりも大きくなっている。

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（ａ）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、気流の下流側は書き始め側に対応し、気流の上流側が書き終わり側に対応している。したがって、気流の下流側で帯電能力が低下し、画像濃度が濃くなる側では光量分布を弱くして画像ムラの発生を打ち消す構成とすることができる。

図１は、本発明の実施形態を示す説明図である。感光体５と帯電器５１の位置関係は、図６（ａ）と対応し、帯電器５１の周辺に気流を流通させるために吸出しファン５３を設けている。Ｄは感光体５に対する走査線１７の走査方向である。図１（ａ）は図６（ｃ）の帯電能力の特性図に対応し、図１（ｂ）は図６（ｂ）の帯電器汚染度合いの特性図に対応している。また、図１（ｃ）は図４（ａ）の光量分布の特性図に対応している。

図１の例では、感光体５に対する書き始め側Ａｘは帯電能力が低下する気流の下流側、書き終わり側Ａｙは気流の上流側となるように光学装置を配置している。このような構成とすることにより、気流の下流側で帯電能力が低下して画像濃度が濃くなる傾向を、光量分布が弱くなる特性で打ち消して画像の濃度ムラを抑制している。

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おり、回転多面鏡により光偏向して光走査を行う光走査装置を有する画像形成装置において、帯電器周辺の気流の流れ方向と光走査方向が逆向きであることを特徴とする。このように、回転多面鏡の汚れによる光量分布の経時劣化の特性を利用して、帯電能力の低下に伴う画像濃度のムラを打ち消している。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７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。

本発明の実施形態を示す説明図である。 回転多面鏡の汚れを示す説明図である。 反射光量低下の例を示す特性図である。 書き始め側、書き終わり側の光量分布を示す説明図である。 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。 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。

符号の説明

１・・・回転多面鏡、５・・・感光体、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 (3)

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、前記光走査装置は回転多面鏡により光偏向して光走査を行うものであって、帯電器周辺の気流の流れ方向と光走査方向が逆向きであることを特徴とする。
2. 前記気流の下流側が前記感光体を走査する際の書き始め側となるように前記光走査装置を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写媒体として、中間転写媒体を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

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