JP2017076000A - 露光装置、及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光を透過する保護部材に結露の曇りが発生することを阻止できる露光装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】収納ケース3は、多面鏡101、fθレンズ10a、10b、及び防塵ガラス14が取り付けられている。カバー2は、収納ケース3に取り付けられて多面鏡101及びfθレンズ10a、10bを覆う。防塵ガラス14は、多面鏡101及びfθレンズ10a、10bの収容空間を、収納ケース3及びカバー2の外部空間から隔離する。壁部3kは、防塵ガラス14を取り囲むように配置されて、外部空間に連通しつつ空気の移動が規制された隣接空間14hを、防塵ガラス14の外側に形成する。
【選択図】図6

Description

レーザービームを用いて感光体を走査露光する露光装置、及び露光装置を装備した画像形成装置に関する。
レーザービームを用いて感光体を走査露光することによりシート等の材料に画像を形成する画像形成装置が広く用いられている。露光装置は精密光学機械であるため、露光装置のレーザービーム走査光の射出窓には光を透過させる保護部材が装着され、レーザービームの透過性を確保しつつ、露光装置内部の光学素子や発光素子基板に対する防塵、防湿性能を確保している。
このような画像形成装置を低温環境で使用すると、画像形成の開始直後に、保護部材に結露の曇りが発生して、露光装置内に配置される発光手段からのレーザービーム出力が低下することがある。画像形成装置の定着装置等で発生した暖かい空気に含まれる水蒸気が冷たい透明部材の表面で結露するためである。
特許文献1では、画像形成装置を低温環境で使用する際に前もって露光装置の内部空間の空気を攪拌して暖めておくことにより、画像形成開始後、透明な保護部材が装着された射出窓に結露の曇りが発生することを阻止している。
特開2006−259752号公報
露光装置の内部空間の空気を暖めておく場合、内部空間の空気を暖めるための電力消費、内部空間の空気を暖めるための運転騒音、画像形成の待ち時間等の新たな問題が発生してしまう。
本発明は、簡易な構成で、発光手段からの光を透過させる保護部材に結露の曇りが発生することを阻止できる露光装置を提供することを目的としている。
本発明の露光装置は、光を投射し、露光を行なう発光手段と、前記発光手段を収容する筐体と、前記筐体に設けられ、前記発光手段からの光を透過させる保護部材と、前記保護部材を透過した前記発光手段からの光を案内するように前記筐体に設けられた空間形成部と、を有するものである。
本発明の露光装置では、発光手段からの光を透過させる保護部材に結露の曇りが発生することを阻止できる。
画像形成装置の構成の説明図である。 垂直断面で見た露光装置の構成の説明図である。 水平断面で見た露光装置の構成の説明図である。 露光装置の制御系のブロック図である。 防塵ガラスのオフセット状態の説明図である。 防塵ガラスのオフセットによる効果の説明図である。 比較例の定着装置の構成の説明図である。 その他の実施の形態の例の説明図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
<実施の形態1>
(画像形成装置)
図1は画像形成装置の構成の説明図である。画像形成装置100は、装置本体400の上部に画像読取装置300を配置した電子写真方式のモノクロ複写機である。画像読取装置300は、フラットベッドスキャナである読取部303の上部に、自動原稿給送装置である原稿給送部200を装備している。
画像形成部430は、感光ドラム402にトナー像を形成してシートPに転写する。画像形成部430は、感光ドラム402の周りに、コロナ帯電器423、露光装置8、現像装置403、転写帯電器406、及びドラムクリーニング装置408を配置している。
感光ドラム402は、金属円筒の周面に感光層を有する。コロナ帯電器423は、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム402に照射して感光ドラム402を一様な電位に帯電させる。露光装置の一例である露光装置8は、感光体の一例である感光ドラム402を露光して感光ドラム402に画像の静電潜像を形成する。
現像装置の一例である現像装置403は、静電潜像が形成された感光ドラム402にトナーを供給してトナー像を形成する。現像装置403は、現像スリーブ403aに現像剤(磁性トナー)を担持して、感光ドラム402の静電潜像をトナー像に現像する。転写帯電器406は、転写部Tへ搬送されて感光ドラム402に密着したシートPを帯電させて感光ドラム402のトナー像をシートPに転写させる。
装置本体400の下部に配置された給紙部404は、カセット405に記録媒体であるシートPを収容してシートPを転写部Tへ給送する。ピックアップローラ420は、カセット405からシートPを繰り出して分離ローラ421へ給送する。分離ローラ421は、重送シートを分離して最上位のシートPをレジストローラ424へ給送する。レジストローラ424は、感光ドラム402のトナー像にタイミングを合わせて転写部TへシートPを給送する。
転写部Tでトナー像を転写されたシートPは、搬送ベルトにより定着装置407へ搬送されて表面に画像を定着される。定着装置407により画像を加熱定着されたシートPは、排出ローラ428に搬送され、排出ローラ428によって排出トレイ426に排出される。
(両面印刷)
シートの両面に画像を形成する場合、定着装置407で第1面の画像を定着されたシートは、切替部材409、417、413に案内されて反転パス412に送り込まれる。その後、シートは、後端を先頭にして反転パス412から送り出され、切替部材413に案内されて帰還パス411に送り込まれる。この間にシートは、スイッチバック搬送されて、表裏が反転される。
シートは、帰還パス411を通じて表裏が反転された状態でレジストローラ424へ給送される。レジストローラ424は、シートを転写部Tへ給送して、感光ドラム402のトナー像をシートの第2面に転写させる。
第1面に続いて第2面にもトナー像が転写されたシートは、定着装置407で第2面のトナー像を定着され、排出ローラ428によって排出トレイ426に排出される。
(露光装置)
図2は垂直断面図で見た露光装置の構成の説明図である。図3は平面図で見た露光装置の構成の説明図である。図4は露光装置の制御系のブロック図である。図3中、(a)は外観図、(b)は断面図である。
図2に示すように、露光装置8は、レーザービームLにより感光ドラム402を走査露光する。露光装置8は、レーザービームLを回転する多面鏡101で反射させて連続的に偏向角度を変化させることにより、回転する感光ドラム402の周面を、円筒面の母線に沿って走査露光する。
コロナ帯電器423により暗部電位VD(−500V)に帯電された感光ドラム402の周面は、露光装置8の露光により明部電位VL(−100V)まで電位が低下して、感光ドラム402の周面に画像の静電潜像が形成される。
fθレンズ10a及びfθレンズ10bは、レーザービームLを収束させて、感光ドラム402の周面位置に、所定スポットサイズのビームスポットを結像させる。
図3の(a)に示すように、露光装置8は、ケーシングとしての収納ケース3、カバー2、レーザー発光ダイオードの駆動基板122の一部を外部空間に露出させている。収納ケース3の上面に、複数のビスを用いてカバー2が取り付けられ、内側の収容空間の天井を塞いでいる。
図3の(b)に示すように、露光装置8の収納ケース3は、光源ユニット12、アナモフィックレンズ11、開口絞り13、ポリゴンモータユニット1、fθレンズ10a、fθレンズ10b、防塵ガラス14が取り付けられている。
発光手段である光源ユニット12は、レーザー発光ダイオード121の駆動基板122上にレーザー発光ダイオード121を取り付けている。光源素子の一例であるレーザー発光ダイオード121は、レーザービームを発生して走査部材の一例である多面鏡101に入射させる。
アナモフィックレンズ11は、レーザー発光ダイオード121から円錐状に発散して射出されるレーザービームをほぼ平行光に収束させる。開口絞り13は、円形上の開口を用いて投射するレーザービームの断面形状を円形に整形する。
ポリゴンモータユニット1は、多面鏡101、ポリゴンモータ102、IC基板103、及びコネクタ104を一体に組み立てて、一体に交換可能に構成されている。多面鏡101は、レーザービームLを走査する。多面鏡101は、回転しつつ平坦な4面でレーザービームを反射して、レーザービームLを連続的に偏向させる。ポリゴンモータ102は、多面鏡101を回転させる。IC基板103は、ポリゴンモータ102を回転制御する。コネクタ104は、光源ユニット12の外部とIC基板103とを電気的に接続する。
レンズ部材の一例であるfθレンズ10a、10bは、多面鏡101により走査されたレーザービームを感光ドラム402の周面に結像させる。fθレンズ10a、10bは、多面鏡101により走査されたレーザービームを走査範囲の全域で収束させて、図2に示す感光ドラム402の円筒面上に等しいスポットサイズのビームスポットを形成する。
筐体の一例である収納ケース3及びカバー2は、両者の間に、多面鏡101、fθレンズ10a、10b、及びレーザー発光ダイオード121を収容する収容空間を形成する。本体部材の一例である収納ケース3には、多面鏡101、fθレンズ10a、10b、及び防塵ガラス14が取り付けられている。蓋部材の一例であるカバー2は、収納ケース3に取り付けられて多面鏡101及びfθレンズ10a、10bを覆う。
収納ケース3のレーザービームLが射出するレーザー開口部に防塵ガラス14が設けられている。保護部材の一例である防塵ガラス14は、収納ケース3に取り付けられ、fθレンズ10a、10bから射出したレーザービームを透過させる。
防塵ガラス14は、多面鏡101及びfθレンズ10a、10bの収容空間と、収納ケース3及びカバー2の外部空間と、を隔離する。防塵ガラス14は、露光装置8の防塵対策として、収納ケース3のレーザー開口部に設けられ、露光装置8の内部の収容空間への塵埃侵入を阻止する。
図2に示すように、防塵ガラス14は、下方へ向かってレンズ部材側の一例であるfθレンズ10b側へ次第に位置するように傾斜している。付着したほこりやごみが重力によって自然に落下し易いからである。
図4に示すように、画像読取装置300は、原稿給送部200によって給送された原稿をフラットベッドスキャナによって流し読みして、原稿の画像の画像データを生成する。
装置本体400は、露光装置8を制御する画像コントローラ部504を有する。画像コントローラ部504は、画像読取装置300又は外部装置のデータ出力部502から画像形成を行う画像の画像データを取得する。
信号処理部503は、画像データを展開して走査線に沿った濃度分布の走査線データを生成し、走査線データをON−OFF変調して画像信号を生成する。
制御部501は、装置本体400の各ユニットの動作に連係させて露光装置8を制御する。制御部501は、ポリゴンモータ102を一定速度で回転させ、所定のタイミングでポリゴンモータ102の回転/停止を制御する。制御部501は、所定のタイミングで光源ユニット12に画像信号を送出する。
光源ユニット12は、画像データを展開した走査線データをON−OFF変調した画像信号でレーザー発光ダイオード121を駆動してレーザービームLを発生する。
(結露の問題)
図1に示すように、低温環境で画像形成装置100をユーザーが使用し、画像形成を実行すると、画像形成装置100の内部で水蒸気が発生することがある。その原因のひとつとして、吸湿度の高い紙のシートが高温になった定着装置407によって温められることにより、紙組織に含まれる水分が蒸発することが挙げられる。
ユーザーが吸湿したシートを印刷したとき、画像形成装置100では、吸湿したシートが高温の定着装置407を通過する際にシートから大量の水分が蒸発し、画像形成装置100の内部の湿度が急激に上昇することがある。
定着装置407で発生した水蒸気は、定着装置407等のユニットを冷却するために設けられた冷却ファン440の送風によって、露光装置8の近傍の空間へと導かれる。
図2に示すように、防塵ガラス14の温度が周辺部品よりも低くて、防塵ガラス14と画像形成装置100の内部空間の温度差が大きい場合、防塵ガラス14の表面に水蒸気が結露して防塵ガラス14が曇ることがある。画像形成装置100で発生した水蒸気は、露光装置8の側面に設けられた防塵ガラス14を結露させることがある。
防塵ガラス14が結露した場合、露光装置8から照射されたレーザービームLの光量が低下し、シートに形成された画像の濃度低下が発生し、画像不良として観察される。このため、画像形成装置100で発生した水蒸気は、画像不良を発生させることがある。
(防塵ガラスのオフセット)
図5は防塵ガラスのオフセット状態の説明図である。図6は防塵ガラスのオフセットによる効果の説明図である。
図5に示すように、実施の形態1では、空間形成部の一例である壁部3kは、空洞の一例である隣接空間14hを防塵ガラス14の外側に形成する。隣接空間14hは、防塵ガラス14に接する空気の移動が規制された外部空間に連通する空間である。上下の壁部3kは、庇のように突出して、防塵ガラス14から射出するレーザービームを、多面鏡101によるレーザービームの走査方向と直角な方向に挟み込む。
壁部3kは、保護部材の一例である防塵ガラス14の周囲に配置して、収納ケース3に根元を固定されている。壁部3kは、収納ケース3の一部をなして、収納ケース3と一体に形成されている。壁部3kは、一周の全体が一様な高さに形成される。
露光装置8は、防塵ガラス14を収納ケース3の側面よりもfθレンズ10b側に後退させて(オフセットさせて)配置している。全体が金属で形成された収納ケース3の側面の一部分を内側へ後退させ、後退した部分に防塵ガラス14を取り付けている。防塵ガラス14をfθレンズ10bの近傍に設けて、従来よりも防塵ガラス14を、収納ケース3の中心側へ後退させた位置に配置している。これにより、防塵ガラス14の周りを囲む壁部3kが、筐体外部から湿った空気が流れ込みにくい隣接空間14hを収納ケース3に形成する。防塵ガラス14は、下方へ向かってfθレンズ10a、10b側へ次第に位置するように傾斜している。
防塵ガラス14のオフセット距離Dは、収納ケース3の側面3eから防塵ガラス14の表面までの距離である。防塵ガラス14のオフセット距離Dは、筐体外部である収納ケース3の外側を流れるエアが防塵ガラス14に直接触れることがないようにするための距離である。防塵ガラス14のオフセット距離Dは、収納ケース3に形成された壁部3kの先端から防塵ガラス14の中央表面までの距離に等しい。防塵ガラス14のオフセット距離Dは、防塵ガラス14に隣接する隣接空間14hの深さに等しい。
隣接空間14hの入口の防塵ガラス14の高さ方向の長さhは、多面鏡101によるレーザービームLの走査方向と直角な方向における防塵ガラス14の長さとほぼ同じである。そして、防塵ガラス14のオフセット距離Dは、隣接空間14hの入口の高さ方向の長さhよりも大きい。
D ≧ h
また、多面鏡101によるレーザービームの走査方向と直角な方向におけるfθレンズ10bの長さ(高さ)をh’とするとき、防塵ガラス14のオフセット距離Dは、高さh’よりも大きい。
D ≧ h’
表1に示すように、防塵ガラス14のオフセット距離Dは、大きいほど防塵ガラス14に対する結露防止効果が高いことが確認されている。一方、レーザービームの走査方向である防塵ガラス14の幅方向の長さは結露防止効果にあまり関与しないことが確認されている。
Figure 2017076000
ここで、隣接空間14hの入口の防塵ガラス14の高さ方向の長さhは13mm、防塵ガラス14の高さは13mm、fθレンズ10bの高さは12mm、である。露光装置8の外形寸法は、L135mm×W270mm×H30mmである。
図6に示すように、壁部3kは、防塵ガラス14の外側に湿った空気が流れ込みにくい空間14hを形成して、防塵ガラス14が結露することを防止している。壁部3kで囲まれた防塵ガラス14に隣接する空間14hは、露光装置8の外側空間を流れる高温の水蒸気を含む空気Fが防塵ガラス14に直接吹き付けることを回避させる。空間14hは、高温の水蒸気を含む空気Fを防塵ガラス14の手前で滞留させて、空気Fが防塵ガラス14へ到達する時期を遅らせることができる。
(比較例)
図7は比較例の露光装置の構成の説明図である。図7に示すように、比較例の露光装置8Hは、防塵ガラス14を収納ケース3の側面位置に設けている。
このため、比較例の露光装置8Hは、画像形成装置100の内部で発生した高温の水蒸気を含む空気Fが防塵ガラス14の外側面に接触して結露を発生し易く、防塵ガラス14が曇り易い。
そこで、比較例の露光装置8Hでは、特許文献1に示されるように、画像形成装置100の電源投入時にポリゴンモータ102を画像形成時よりも高速で強制的に回転させる。高速回転によってポリゴンモータ102を昇温させ、昇温の発熱と空気の攪拌によって収納ケース3内の空気を暖め、露光装置8Hの全体を温めることにより、防塵ガラス14の結露を防止している。
比較例の露光装置8Hは、ポリゴンモータ102の発熱と攪拌によって、露光装置8Hの全体を温めるには時間がかかる。また、ポリゴンモータ102の高速回転時の風切音の発生が問題となる。更にポリゴンモータ102の空回転によって露光装置8Hの寿命が短くなる。
これに対して実施の形態1では、ポリゴンモータ102を高速で空回転させることなく、露光装置8の防塵ガラス14の結露を防止することができる。
(実施の形態1の効果)
実施の形態1では、壁部3kは、防塵ガラス14に接する空気の移動が規制された外部空間に連通する空間形成部である隣接空間14hを防塵ガラス14の外側に形成する。このため、外部空間から防塵ガラス14に流れ込む湿った空気の量を規制して結露を回避することができる。そして、防塵ガラス14の結露を回避することで、防塵ガラス14におけるレーザービームの損失が発生することを回避して、画像濃度の再現性の高い良質な画像を形成できる。
実施の形態1では、壁部3kは、防塵ガラス14から射出するレーザービームをレーザービームの走査方向と直角な方向に挟み込む。このため、防塵ガラス14のレーザービーム走査方向の広い範囲で防塵ガラス14に吹き付ける湿った空気量を規制できる。
実施の形態1では、壁部3kは、防塵ガラス14の周りを取り囲むように配置されている。このため、防塵ガラス14の周りのどの方向から防塵ガラス14へ向かって湿った空気が吹き付けても、防塵ガラス14へ向かう湿った空気の流れを規制できる。
実施の形態1では、壁部3kの防塵ガラス14からの高さ(距離)は、レーザービームLの走査方向と直角な方向における防塵ガラス14の長さよりも大きい。このため、防塵ガラス14へ向かって湿った空気が吹き付けた際に、防塵ガラス14の中央に到達する湿った空気量が少なくて済む。
実施の形態1では、壁部3kは、収納ケース3に固定されている。このため、壁部3kを支持する部材が不要である。壁部3kと露光装置8とを一体に交換できる。
実施の形態1では、壁部3kは、収納ケース3の一部である。壁部3kは、収納ケース3と一体に形成されている。このため、別部材の壁部3kを製造して収納ケース3に取り付ける必要が無い。装置本体400の内部の湿度が高い場合の防塵ガラス14の結露を、簡易的な方法で部品追加等のコストアップ無く防止できる。
実施の形態1では、防塵ガラス14は、下方へ向かってfθレンズ10a、10b側へ次第に位置するように傾斜している。このため、結露に作用する重力が防塵ガラス14から結露を引き離す方向に作用して結露の蒸発を助ける。
実施の形態1では、水分を大量に吸湿した吸湿紙に対して画像形成を行って装置本体400内の湿度が大幅に上昇した場合でも、防塵ガラス14に水蒸気が付着しにくい。ユーザーが吸湿した用紙を大量に印刷しても、定着装置407を用紙が通過のする際に発生する水蒸気による防塵ガラス14の結露を防止することが可能となる。
実施の形態1では、防塵ガラス14を側面から内側にオフセットすることで防塵ガラス14の結露を防止して良好な画像を得ることができる。このため、防塵ガラス14の結露防止の為のヒータを設けることや、新たな部品を追加することが無く、露光装置8のコストアップの要因を少なくすることができる。
<その他の実施の形態>
図8はその他の実施の形態の例の説明図である。本発明の露光装置は、実施の形態1で説明した具体的な構成には限定されない。構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本発明は、実施の形態1の構成の一部又は全部を等価な部材に置き換えた別の実施の形態でも実施可能である。
実施の形態1では、複写機の画像形成装置における実施の形態を説明した。しかし、画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ、複合機等であってもよい。シートに白黒画像を形成する画像形成装置には限らず、シートにフルカラー画像を形成する画像形成装置において実施してもよい。
図8の(a)に示すように、防塵ガラス14の表面に、接着剤15を用いて、庇状の上下一対の防風カバー3m、3nを直接取り付けてもよい。
図8の(b)に示すように、溝3iを形成した上収納ケース3Uと溝3jを形成した下収納ケース3Lとの間に防塵ガラス14を挟み込んで、防塵ガラス14の外側に壁部3kを形成してもよい。
2 カバー、3 収納ケース、3k 壁部、8 露光装置
10a、10b fθレンズ、12 光源ユニット
14 防塵ガラス(保護部材)
100 画像形成装置、101 多面鏡、102 ポリゴンモータ
121 レーザー発光ダイオード
400 装置本体、402 感光ドラム、403 現像装置
406 転写帯電器、407 定着装置、423 コロナ帯電器
430 画像形成部、440 冷却ファン
D オフセット距離、F 空気(エア)、L レーザービーム、P シート

Claims (12)

  1. 光を投射し、露光を行なう発光手段と、
    前記発光手段を収容する筐体と、
    前記筐体に設けられ、前記発光手段からの光を透過させる保護部材と、
    前記保護部材を透過した前記発光手段からの光を案内するように前記筐体に設けられた空間形成部と、を有することを特徴とする露光装置。
  2. 前記空間形成部は、前記筐体外部を流れるエアが前記保護部材に直接触れることがないようにするための空洞を形成していることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
  3. 前記空間形成部は、前記筐体外部を流れるエアが前記保護部材に直接触れることがないようにするための距離となるような空洞を形成していることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
  4. 前記空間形成部の空洞は、前記保護部材を透過した光を上下に挟み込むように配置された壁部であることを特徴とする請求項3に記載の露光装置。
  5. 前記空間形成部の空洞は、前記保護部材の周りを囲むように配置された壁部であることを特徴とする請求項3に記載の露光装置。
  6. 前記距離をDとし、前記保護部材の高さをhとするとき、
    D ≧ h であることを特徴とする請求項4又は5に記載の露光装置。
  7. 前記壁部は、前記筐体に固定されていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の露光装置。
  8. 前記壁部は、前記筐体の一部であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の露光装置。
  9. 前記壁部は、前記筐体と一体に形成されていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の露光装置。
  10. 前記保護部材は、下方へ向かって前記発光手段側へ次第に位置するように傾斜させて前記筐体に取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の露光装置。
  11. 感光体と、
    前記感光体を露光して前記感光体に静電潜像を形成する請求項1乃至10のいずれか1項に記載の露光装置と、
    静電潜像が形成された前記感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、を備え、記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
  12. 感光体と、
    前記感光体を露光して前記感光体に静電潜像を形成する請求項1乃至10のいずれか1項に記載の露光装置と、
    静電潜像が形成された前記感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、
    前記トナー像を記録媒体に加熱定着する定着装置と、を備え、
    前記筐体外部を流れるエアは少なくとも前記定着装置から発生するエアであることを特徴とする画像形成装置。
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JP (1) JP2017076000A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11086248B2 (en) 2019-08-09 2021-08-10 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus with fan configured for dust-resistant cooling of optical scanning unit

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