JP2020001192A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光走査装置から光線が出射する位置の光路窓の清掃を適切なタイミングで行う。【解決手段】 この光走査装置は、筐体２ａと、光源としてのレーザーダイオードと、光路窓２５ａと、光路窓２５ａに隣接して配置された埃センサー１２と、清掃部材２６と、清掃タイミング管理部とを備える。レーザーダイオードは、筐体２ａ内で光線を出射する光源である。光路窓２５ａは、筐体２ａ内から筐体２ａ外へ進行する際に光線が通過する光透過性部材を備える。清掃部材２６は、光路窓２５ａの光透過性部材を清掃する。清掃タイミング管理部は、埃センサー１２の出力値に基づいて、清掃部材２６による光透過性部材の清掃頻度を調節する。【選択図】 図３

Description

本発明は、光走査装置および画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、（ａ）露光装置（光走査装置）でレーザー光を感光体ドラムに照射して静電潜像を形成し、（ｂ）現像装置でその静電潜像にトナーを付着させて現像を行いトナー像を形成し、（ｃ）そのトナー像を直接的または間接的に印刷用紙に転写し、（ｄ）定着器でそのトナー像を印刷用紙に定着させる。

ある画像形成装置では、光走査装置からレーザー光が出射される位置の光路窓の光透過性部材が、定期的にまたは所定印刷枚数ごと清掃される（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２１５２９５号公報

上述の画像形成装置では、光路窓の光透過性部材が、定期的にまたは所定印刷枚数ごと清掃される。しかしながら、光路窓の光透過性部材の汚れの時間的な進行は、周囲の空気の汚れの度合いなど環境に応じて異なるため、不必要なタイミングで清掃が実行されたり、光路窓の光透過性部材の汚れが顕著でも清掃が実行されなかったりする可能性がある。なお、清掃時には、印刷動作を行うことができないため、清掃回数は少ないほうが好ましい。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、光走査装置から光線が出射する位置の光路窓の清掃を適切なタイミングで行う光走査装置および画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る光走査装置は、筐体と、前記筐体内で光線を出射する光源と、前記筐体内から前記筐体外へ進行する際に前記光線が通過する光透過性部材を備える光路窓と、前記光路窓に隣接して配置された埃センサーと、前記光路窓の前記光透過性部材を清掃する清掃部材と、前記埃センサーの出力値に基づいて、前記清掃部材による前記光透過性部材の清掃頻度を調節する清掃タイミング管理部とを備える。

本発明に係る画像形成装置は、上述の光走査装置と、前記光走査装置から出射された前記光線で照射される感光体ドラムと、前記感光体ドラム上で前記光線の照射で形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行い、トナー像を形成する現像装置と、印刷用紙に転写された前記トナー像を前記印刷用紙に定着させる定着器とを備える。

本発明によれば、光走査装置から光線が出射する位置の光路窓の清掃を適切なタイミングで行う光走査装置および画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、図１における光走査装置本体２の構成の一例を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る光走査装置の構成を示す斜視図である。 図４は、図３における埃センサー１２の構成を説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る光走査装置の電気的な構成を示すブロック図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、光走査装置本体２および現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。

光走査装置本体２は、レーザー光線を走査しつつ感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。光走査装置本体２は、レーザー光線の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を備える。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。

感光体ドラム１ａ、光走査装置本体２、および現像装置３ａにより、ブラックの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、光走査装置本体２、および現像装置３ｂにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、光走査装置本体２、および現像装置３ｃにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、光走査装置本体２、および現像装置３ｄにより、マゼンタの現像が行われる。

つまり、感光体ドラム１ａ〜１ｄは、光走査装置本体２から出射された光線で照射され、現像装置３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上で光線の照射で形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行い、トナー像を形成する。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、現像されたトナー像の濃度を測定する光学式センサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。例えば、トナー濃度調整の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定の領域に光線を照射しその反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

定着器９は、例えば加圧加熱方式で、印刷用紙に転写されたトナー像を印刷用紙に定着させる。

レジストローラー１０は、給紙トレイなどから１次給紙で搬送されてくる用紙を一時停止させ、２次給紙タイミングでその用紙を中間転写ベルト４および転写ローラー６による転写位置へ搬送する。２次給紙タイミングは、その用紙上の指定された位置に中間転写ベルト４上のトナー画像が転写されるように指定される。レジストセンサー１１は、レジストローラー１０の近傍に設置され、用紙がレジストローラー１０（レジストレーション位置）へ到達したことを光学的に検出するセンサーである。

図２は、図１における光走査装置本体２の構成の一例を示す図である。なお、図２に示す光走査装置本体２は、感光体ドラム１ａ用の部分を示し、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の部分は省略している。

図２において、レーザーダイオード２１は、レーザー光線を出射する光源である。光学系２２は、レーザーダイオード２１からポリゴンミラー２３までの間、および／またはポリゴンミラー２３から感光体ドラム１ａおよびＰＤセンサー２４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系２２には、ｆθレンズなどが使用される。

また、ポリゴンミラー２３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー２３は、その軸を中心に回転し、レーザーダイオード２１から出射したレーザー光線を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。このレーザー光線は、光路窓２５ａから出射し、感光体ドラム１ａに入射する。

ポリゴンモーターユニット２３ａは、ドライバー回路３１からの制御信号に従ってポリゴンミラー２３を回転させる。

また、ＰＤセンサー２４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー２３により走査されているレーザー光線を所定位置で受光するセンサーである。ＰＤセンサー２４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。ＰＤセンサー２４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出し、そのタイミングで形成されるパルスを主走査同期信号として出力する。

ドライバー回路３１は、レーザーダイオード２１を制御してレーザー光線を出射させるとともに、ポリゴンモーターユニット２３ａを制御してポリゴンミラー２３を所定の回転数で回転させる。なお、ドライバー回路３１は、主走査同期信号に同期して形成すべき画像に応じたパターンでレーザー光線によって露光されるようにレーザーダイオード２１を制御する。

図３は、本発明の実施の形態に係る光走査装置の構成を示す斜視図である。

図３に示すように、この光走査装置は、光走査装置本体２の筐体２ａと、光路窓２５ａ〜２５ｄと、光路窓２５ａに隣接して配置された埃センサー１２と、光路窓２５ａ〜２５ｄの光透過性部材を清掃する清掃部材２６とを備える。

光路窓２５ａ〜２５ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対応して設けられ、筐体２ａ内のレーザーダイオード２１が発したレーザー光線が上述のように筐体２ａ内から筐体２ａ外へ進行する際にレーザー光線が通過する光透過性部材（ガラス板、樹脂板など）を備える。

この実施の形態では、複数のトナー色ＣＭＹＫに対応する複数の光路窓２５ａ〜２５ｄが設けられており、埃センサー１２は、例えば、複数の光路窓２５ａ〜２５ｄのうちの、ブラックのトナー色に対応する光路窓２５ａに隣接して配置されており、残りのトナー色に対応する光路窓２５ｂ〜２５ｄに隣接して配置されていない。つまり、この実施の形態では、複数の光路窓２５ａ〜２５ｄに対して、１つのみ、埃センサー１２が設けられている。

また、この実施の形態では、レーザー光線は、筐体２ａ内から筐体２ａ外へ略垂直に進行し、光路窓２５ａ〜２５ｄは、略水平に配置されており、埃センサー１２は、筐体２ａの上面上に配置されている。つまり、光路窓２５ａ〜２５ｄの光透過性部材には、埃検知対象空間において上方から落下してくる埃がたまりやすい構造となっており、埃センサー１２は、筐体２ａの上面上で、上方から落下してくる埃を検出している。

図４は、図３における埃センサー１２の構成を説明する図である。図４に示す埃センサー１２は、発光素子４１および受光素子４２を備える。発光素子４１は、測定領域４３に光を照射し、受光素子４２は、測定領域を通過する埃からの反射光を受光し、その反射光の光量に応じた電気信号（埃センサー１２のセンサー出力信号）を出力する。発光素子４１は発光ダイオードなどであり、受光素子４２は、フォトダイオードやフォトトランジスターなどである。つまり、埃が測定領域を通過すると、反射光によって受光素子４２の受光光量が大きくなるので、センサー出力信号のレベルが増加する。

図５は、本発明の実施の形態に係る光走査装置の電気的な構成を示すブロック図である。図５に示すように、この光走査装置は、上述の光走査装置本体２および埃センサー１２の他に、清掃部材駆動装置５１、コントローラー５２、および記憶装置５３を備える。

清掃部材駆動装置５１は、清掃部材２６を、光路窓２５ａ〜２５ｄの長手方向に沿って直線的に移動させ、清掃部材２６の清掃パッドを光路窓２５ａ〜２５ｄの光透過性部材に接触させて、光路窓２５ａ〜２５ｄの光透過性部材の清掃を実行する。清掃部材２６は、光路窓２５ａ〜２５ｄの光透過性部材を清掃し、光透過性部材の表面に付着した埃を除去する。なお、埃センサー１２は、清掃部材２６の移動時（つまり、清掃時）に、清掃部材２６に接触しないようなサイズ（例えば高さ）とされる。

コントローラー５２は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やコンピューターなどを備え、当該画像形成装置の内部装置の制御やデータ処理などを行い、上述のドライバー回路３１などを制御し、画像形成のためにレーザー光線で感光体ドラム１ａ〜１ｄを露光する。

記憶装置５３は、例えばフラッシュメモリーなどといった、各種データを記憶するための不揮発性の記憶装置である。

また、コントローラー５２は、清掃タイミング管理部６１として動作する。清掃タイミング管理部６１は、埃センサー１２の出力値に基づいて、清掃部材２６による光透過性部材の清掃頻度を調節する。つまり、埃センサー１２のセンサー出力信号のレベルに基づいて各時点での埃の量が測定される。

例えば、清掃タイミング管理部６１は、所定長の測定時間における埃センサー１２の出力値の積算値（つまり、測定時間内に埃センサー１２により検出された埃の総量に相当する値）に対応して、清掃部材２６による光透過性部材の清掃頻度を決定し、決定した清掃頻度に基づいて次回の清掃タイミングを特定し、その清掃タイミングが到来すると、清掃部材駆動装置５１を制御して、清掃部材２６で光路窓２５ａ〜２５ｄの光透過性部材の清掃を実行する。

例えば、清掃タイミング管理部６１は、積算値を複数の閾値で複数の範囲のいずれかに分類し、積算値が分類された範囲に対応する清掃頻度を適用する。

その際、具体的には、清掃タイミング管理部６１は、その積算値に基づき埃が多く検出された場合ほど、清掃部材２６による光透過性部材の清掃頻度を多くし、その積算値に基づき埃が少なく検出された場合ほど、清掃部材２６による光透過性部材の清掃頻度を少なくする。なお、清掃頻度を多くする場合、清掃タイミングの間隔が短くされ、清掃頻度を少なくする場合、清掃タイミングの間隔が長くされる。

また、清掃タイミング管理部６１は、上述の清掃を実行したタイミングを示す清掃履歴データを記憶装置５３に記憶するとともに、決定した清掃頻度を示す清掃頻度データを記憶装置５３に記憶し、画像形成装置（または光走査装置）の起動時に、清掃頻度データが記憶装置５３に記憶されている場合には、その清掃頻度データを読み出し、その清掃頻度データが示す清掃頻度で、次回の清掃タイミングを決定する。具体的には、清掃タイミング管理部６１は、清掃履歴データにおける最新の清掃タイミングを特定し、その清掃タイミングから、清掃頻度データが示す清掃頻度に対応する清掃間隔が経過したタイミングを、上述の次回の清掃タイミングとする。

また、清掃タイミング管理部６１は、定期的に、埃センサー１２の出力値の積算値を導出し、清掃部材２６による光透過性部材の清掃頻度を更新する。

なお、光透過性部材の清掃頻度は、光透過性部材の前回の清掃からの経過時間または光透過性部材の前回の清掃からの印刷枚数で指定される。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

コントローラー５２は、ハーフトーニング、色変換などの印刷用の所定の画像処理後の画像データに基づいて、副走査方向における各走査位置のレーザーダイオード２１の発光光量パターンを特定し、光走査装置本体２により照射位置が主走査方向に繰り返し走査される状態で、ドライバー回路３１に、その発光光量パターンでレーザー光を発光させる。

これにより、レーザー光が感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に静電潜像が形成される。そして、現像装置３ａ〜３ｄは、その静電潜像にトナーを付着させて現像を行いトナー像を形成する。各トナー色のトナー像は、中間転写ベルト４に１次転写され、中間転写ベルト４から印刷用紙へ２次転写される。そして、定着器９で、転写されたトナー画像が印刷用紙に定着する。

次に、上記光走査装置の清掃動作について説明する。

上述のように、画像形成装置（あるいは光走査装置）の起動時に、清掃タイミング管理部６１は、記憶装置５３に清掃頻度データが記憶されているか否かを判定する。

記憶装置５３に清掃頻度データが記憶されていない場合には、清掃タイミング管理部６１は、デフォルトの清掃頻度を適用して次回の清掃タイミングを決定し、記憶装置５３に清掃頻度データが記憶されている場合には、清掃タイミング管理部６１は、清掃頻度データを記憶装置５３から読み出し、その清掃頻度データに基づいて次回の清掃タイミングを決定する。

なお、記憶装置５３に清掃頻度データが記憶されていない場合には、清掃タイミング管理部６１は、ただちに、埃センサー１２のセンサー出力信号に基づいて埃の量を上述のように測定し、所定測定時間の経過後、測定された埃の量に基づく清掃頻度を特定し、特定した清掃頻度で現時点の清掃頻度を更新するとともに、特定した清掃頻度を示す清掃頻度データを生成し、記憶装置５３に記憶するようにしてもよい。

また、埃センサー１２に基づく埃の量の測定タイミングが到来すると、清掃タイミング管理部６１は、所定測定時間で測定された埃の量に基づく清掃頻度を特定し、特定した清掃頻度で現時点の清掃頻度を更新するとともに、特定した清掃頻度を示す清掃頻度データを生成し、記憶装置５３に記憶する。このとき、清掃タイミング管理部６１は、記憶装置５３に清掃頻度データが記憶されていれば、新たに生成した清掃頻度データで、記憶装置５３に記憶されている清掃頻度データを更新する。

以上のように、上記実施の形態に係る光走査装置は、筐体２ａと、レーザーダイオード２１と、光路窓２５ａと、光路窓２５ａに隣接して配置された埃センサー１２と、清掃部材２６と、清掃タイミング管理部６１とを備える。レーザーダイオード２１は、筐体２ａ内で光線を出射する光源である。光路窓２５ａは、筐体２ａ内から筐体２ａ外へ進行する際に光線が通過する光透過性部材を備える。清掃部材２６は、光路窓２５ａの光透過性部材を清掃する。清掃タイミング管理部６１は、埃センサー１２の出力値に基づいて、清掃部材２６による光透過性部材の清掃頻度を調節する。

これにより、光走査装置から光線が出射する位置の光路窓２５ａの清掃が適切なタイミングで行われる。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態において、清掃タイミング管理部６１は、複数の光路窓２５ａ〜２５ｄのそれぞれに対して複数の埃センサー１２を設け、それらの埃センサー１２のセンサー出力信号に基づきそれぞれ導出される複数の清掃頻度のうち、最も多い清掃頻度を選択し、選択した清掃頻度を適用して清掃タイミングを特定するようにしてもよい。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ 光走査装置本体
２ａ 筐体
３ａ〜３ｄ 現像装置
１２ 埃センサー
２１ レーザーダイオード（光源の一例）
２５ａ〜２５ｄ 光路窓
２６ 清掃部材
６１ 清掃タイミング管理部

Claims (7)

1. 筐体と、
   前記筐体内で光線を出射する光源と、
   前記筐体内から前記筐体外へ進行する際に前記光線が通過する光透過性部材を備える光路窓と、
   前記光路窓に隣接して配置された埃センサーと、
   前記光路窓の前記光透過性部材を清掃する清掃部材と、
   前記埃センサーの出力値に基づいて、前記清掃部材による前記光透過性部材の清掃頻度を調節する清掃タイミング管理部と、
   を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 前記清掃タイミング管理部は、所定長の測定時間における前記埃センサーの出力値の積算値に対応して、前記清掃部材による前記光透過性部材の清掃頻度を決定し、前記積算値に基づき埃が多く検出された場合ほど、前記清掃部材による前記光透過性部材の清掃頻度を多くし、前記積算値に基づき埃が少なく検出された場合ほど、前記清掃部材による前記光透過性部材の清掃頻度を少なくすることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記清掃タイミング管理部は、定期的に、前記埃センサーの出力値の前記積算値を導出し、前記清掃部材による前記光透過性部材の清掃頻度を更新することを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
4. 前記光路窓として、複数のトナー色に対応する複数の光路窓を備え、
   前記埃センサーは、前記複数の光路窓のうちの、ブラックのトナー色に対応する光路窓に隣接して配置されており、残りのトナー色に対応する光路窓に隣接して配置されていないこと、
   を特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の光走査装置。
5. 前記光線は、前記筐体内から前記筐体外へ略垂直に進行し、
   前記光路窓は、略水平に配置されており、
   前記埃センサーは、前記筐体の上面上に配置されていること、
   を特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の光走査装置。
6. 前記光透過性部材の清掃頻度は、前記光透過性部材の前回の清掃からの経過時間または前記光透過性部材の前回の清掃からの印刷枚数で指定されることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の光走査装置。
7. 請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の光走査装置と、
   前記光走査装置から出射された前記光線で照射される感光体ドラムと、
   前記感光体ドラム上で前記光線の照射で形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行い、トナー像を形成する現像装置と、
   印刷用紙に転写された前記トナー像を前記印刷用紙に定着させる定着器と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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