JP3483949B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，結像レンズと光学系の
光路を形成する複数のミラー位置を移動させて拡大／縮
小変倍を行うミラーズーム方式の光学系を採用した画像
形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来，カールソンプロセスを用いたアナ
ログ複写機（画像形成装置）は，セットされた原稿を露
光ランプにより照射し，その照射により得られた反射光
を原稿を照射しながら，結像レンズを介して予め帯電さ
せた感光体に露光し，該感光体上に静電潜像を形成す
る。この静電潜像は，現像工程によりトナーが付着され
トナー像となる。この感光体上のトナー像は転写工程に
より記録紙に転写され，さらに定着装置を通って記録紙
に定着処理され，最終的なコピー画像となる。

【０００３】また，上記のアナログ複写機における光学
系には，一般的に，原稿に対して拡大や縮小コピーを得
るとき，結像レンズと光学系の光路を形成する複数のミ
ラー位置を移動させて希望する倍率で感光体上に結像さ
せるミラーズーム方式が採用されている。また，この光
学系では，感光体上の露光量を確保するために原稿面上
で走査方向に一定距離（スリット幅）を有したスリット
を形成しながら露光する。したがって，変倍時にはスリ
ット幅方向にも同様に倍率が変化するため，原稿の走査
速度と感光体の周速比を倍率の逆数倍に設定する必要が
ある。このため，通常は，感光体の周速を一定にし，原
稿の走査速度を倍率の逆数倍に設定して変倍コピーを得
ていた。

【０００４】また，上記における変倍範囲は５０〜２０
０％が一般的であるため，光学系の原稿走査比は４００
％の可変速度範囲をカバーする必要がある。また，この
駆動モータとして，ステッピングモータがコスト面から
も多く採用されている。

【０００５】また，上記感光体には，感光層を有したシ
ートをループ上にしたベルト状感光体と円筒ドラム上に
感光層を蒸着したドラム感光体とがあるが，機構面にお
ける簡素化やコスト等の理由により，ドラム感光体が用
いられることが多い。また，このドラム感光体を用いた
場合には，光学系は走査方向に曲率を持った曲面状に結
像する。また，上記ドラム径は，６０〜１２０ｍｍ程度
のものが一般的であるが，装置の小型軽量化およびコス
ト低減によりさらに小径の感光体ドラムが採用されてき
ている。

【０００６】また，画像形成装置の変倍に関連する参考
技術文献として，例えば，以下の装置や方法が開示され
ている。 特開昭６０−１０２３４号公報の「投影装置」に
は，片変倍方式として，光路上にアナモフイツクな補助
レンズ系を出し入れ自在に設け，走査速度あるいは感光
体の回転速度を変化させてコピーを得るものが開示され
ている。

【０００７】 特開昭６０−１１２０２５号公報の
「アナモフイツク変倍複写方法」には，スリット幅方向
に屈折率を有するプリズムを設け，原稿画像の速度と感
光体の速度を一致させる片変倍方法が開示されている。 特開昭６１−５２３９号公報の「複写機の変倍装
置」には，片変倍時にスリット幅を狭くする手段が開示
されている。 特開昭６３−３１４５２８号公報の「偏倍結像系」
には，偏倍レンズとしてシリンドリカルレンズを用いた
ものが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記に
示されるような従来の画像形成装置にあっては，光学系
を駆動する駆動モータとしてステッピングモータを採用
した場合，ステッピングモータ自体が振動しながら回転
するために，その駆動部分における共振が生じ，該共振
による画像への影響，すなわち，解像力低下，倍率不
良，ジター（周期的な縞模様）や騒音等が発生する。こ
のためモータ自体のパワー特性やモータを固定する構造
体等を強化する対策が必要となり，そのコストが嵩むと
いう問題点があった。

【０００９】また，小径の感光体ドラムを用いてスリッ
ト露光を行う場合，結像面でスリット幅方向に焦点等の
結像ズレ等を生じさせるという問題点があった。なお，
この場合，原稿面上のスリット幅をドラム径に適応させ
て小さくする方法もあるが，その場合，露光量を確保す
るため照明光源の光量を上げたり，コピースピードを遅
くして対応しなければならない等の問題点を招来させ
る。

【００１０】本発明は，上記に鑑みてなされたものであ
って，変倍時における原稿走査速度の可変速度範囲を小
さくし，駆動モータおよびその関連部品のコスト低減を
行うと共に，画質向上を図ることを第１の目的とする。

【００１１】また，小径の感光体ドラムを用いてスリッ
ト露光を行っても，結像性能を損なわず，かつ，十分な
露光量を確保して，経済性および画質向上を図ることを
第２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに，請求項１に係る画像形成装置にあっては，原稿面
をスリット走査し，そのスリットからの反射光を感光体
にスリット露光し，さらに結像レンズと光学系の光路を
形成する複数のミラー位置を移動させて拡大／縮小変倍
し，片変倍時にシリンドリカルレンズを光路内に進入さ
せる変倍光学系を有する画像形成装置において，拡大
時，前記結像レンズで設定される倍率をＭｙ，前記シリ
ンドリカルレンズで設定されるミラーの移動方向である
走査方向の倍率をＭｔとした場合，感光体上の結像部分
におけるスリット長手方向にＭｙ倍，スリット幅方向に
Ｍｙ×Ｍｔ倍で結像し，さらに，感光体の周速をＶｄ，
転写部の記録紙線速をＶｐとしたとき，Ｖｐ＝Ｖｄ／Ｍ
ｔに設定し，記録紙上で走査方向にＭｙ倍で転写させる
ものである。

【００１３】また，請求項２に係る画像形成装置にあっ
ては，原稿面をスリット走査し，そのスリットからの反
射光を感光体にスリット露光し，さらに結像レンズと光
学系の光路を形成する複数のミラー位置を移動させて拡
大／縮小変倍し，片変倍時にシリンドリカルレンズを光
路内に進入させる変倍光学系を有する画像形成装置にお
いて，前記結像レンズで設定される倍率をＭｙ，前記シ
リンドリカルレンズで設定されるミラーの移動方向であ
る走査方向の倍率をＭｔとした場合，感光体上の結像部
分におけるスリット長手方向にＭｙ倍，スリット幅方向
にＭｙ×Ｍｔ倍で結像し，片変倍時の原稿走査速度およ
び感光体周速を、片変倍時以外のときと同じ一定速度に
設定するものである。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】本発明の画像形成装置（請求項１）は，拡大時
に，感光体の結像部分におけるスリット内の横倍率を変
化させずに縦倍率（走査方向の倍率）を結像レンズで設
定された倍率から変化させ，転写時の感光体と記録紙と
の速度差で縦倍率を補正する。

【００２０】また，本発明の画像形成装置（請求項２）
は，変倍時に，感光体の結像部分におけるスリット内の
横倍率を変化させずに縦倍率（走査方向の倍率）を結像
レンズで設定された倍率とは別に一定値に設定すること
により，片変倍時でも光学系の走査速度と感光体の周速
を一定値に設定する。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【実施例】以下，本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図１は，本発明に係る画像形成装置の構成
を示す説明図である。図において，１０１は原稿Ｐを載
置する透明ガラスからなるコンタクトガラス，１０２は
コンタクトガラス１０２上の原稿Ｐを照明する蛍光灯や
ハロゲンランプ等を用いた露光ランプ，１０３は原稿Ｐ
を照明して得た反射光をスリット孔を通して次の第１ミ
ラー１０４に導くスリット板，１０４はスリット孔を通
過してきた原稿Ｐの反射光を屈折して次に第２ミラー１
０５に導く第１ミラー，１０５は第１ミラー１０４から
の反射光を次の第３ミラー１０６に導く第２ミラー，１
０６は第２ミラー１０５からの反射光を結像レンズ１０
７に導く第３ミラー，１０７は原稿Ｐと平行移動して所
定の倍率を決定する結像レンズ，１０８は第４ミラー，
１０９は第５ミラー，１１０は第６ミラー，１１１は，
例えば，共に短径方向だけが曲面のシリンドリカル凸レ
ンズとシリンドリカル凹レンズとを組み合わせたシリン
ドリカルレンズユニットである。このシリンドリカルレ
ンズユニット１１１は，光学系光路中の特定位置に挿脱
可能に配置したり，あるいは光路中を光学性能を維持し
ながら移動可能に設け，連続的な片変倍を行う構成であ
ってもよい。

【００２７】また，上記の光学系において，露光ランプ
１０２，スリット板１０３および第１ミラー１０４は一
体的に構成され，一定の速度で移動する第１キャリッジ
である。また，第２ミラー１０５および第３ミラー１０
６は第２キャリッジと呼ばれ，第１キャリッジの１／２
の走査速度で第１キャリッジに追従して移動するように
構成されている。

【００２８】また，１２０は画像光に対応した静電潜像
が形成される感光体ドラム，１２１は感光体ドラム１２
０の表面を一様にコロナ放電するための帯電チャージ
ャ，１２２は感光体ドラム１２０上に形成された静電潜
像にトナーを付着させる現像装置，１２３は感光体ドラ
ム１２０上のトナー像を電気的に記録紙に転写する転写
チャージャ，１２４は転写処理後の記録紙を感光体ドラ
ム１２０から分離する分離チャージャ，１２５は転写処
理後の感光体ドラム１２０の残留トナーを除去・回収す
るクリーニング装置，１２６は感光体ドラム１２０の残
留電位を消去するためのクエンチングランプである。

【００２９】また，１３０は記録紙を給紙搬送するため
の給紙部，１３１は感光体ドラム１２０上の画像とタイ
ミングをとって記録紙を搬送するレジストローラ，１３
２は分離処理後の記録紙を搬送するための搬送装置，１
３３は記録紙上の未定着画像を定着処理するための定着
装置である。

【００３０】次に，以上のように構成された画像形成装
置の基本的な動作について説明する。第１キャリッジお
よび第２キャリッジによりコンタクトガラス１０１上に
セットされた原稿Ｐを露光ランプ１０２で照射しながら
走査し，その反射光をスリット板１０３のスリット孔を
通して第１ミラー１０４〜第３ミラー１０６により光路
を屈折して，結像レンズ１０７に導く。結像レンズ１０
７を経た反射光は，第４ミラー１０８，第５ミラー１０
９，シリンドリカルレンズユニット１１１（拡大コピー
時に光路内に進入させる），第６ミラー１１０により屈
折されて，最終的に感光体ドラム１２０面に照射され
る。

【００３１】さらに，感光体ドラム１２０の表面を，帯
電チャージャ１２１に対してＤＣ電圧をパワーパックか
ら給電することよって一様に高電位に帯電する。その直
後，感光体ドラム１２０面に反射光が照射されると，照
射された部分は電位が低下する。反射光は，画像の黒／
白に応じた光量の分布であるため，反射光の照射によっ
て感光体ドラム１２０面に記録画像に対応する電位分
布，すなわち，静電潜像が形成される。

【００３２】静電潜像が形成された部分が現像装置１２
２を通過すると，その電位の高低に応じてトナーが付着
し，静電潜像を可視像化したトナー像が形成される。ト
ナー像が形成された部分に所定のタイミングでレジスト
ローラ１３１により記録紙が搬送され，上記トナー像に
重なる。このトナー像が転写チャージャ１２３によって
記録紙に転写された後，該記録紙は感光体ドラム１２０
から分離チャージャ１２４により分離される。分離され
た記録紙は搬送装置１３２で搬送され，定着装置１３３
によって熱定着された後，機外へ排出される。また，上
記転写処理終了後，感光体ドラム１２０の表面はクリー
ニング装置１２５によりクリーニング処理され，さら
に，クエンチングランプ１２６により残留電荷が消去さ
れ，次回の作像処理に備える。

【００３３】上記において，光学系のシリンドリカルレ
ンズユニット１１１は，移動機構（図２参照）により光
路中に進入され，光学系の走査速度を走査方向の倍率に
合わせることにより，結像部分における走査方向の倍率
を変更することができる。ここで，結像レンズ１０７で
設定される倍率をＭｙ，シリンドリカルレンズユニット
１１１で設定される走査方向の倍率をＭｔとすると，結
像部分ではスリット長手方向にはＭｙ倍，スリット幅方
向にはＭｙ×Ｍｔ倍で結像する。また，感光体ドラム１
２０の周速をＶｄとすると，原稿Ｐの走査速度は，Ｖｄ
／（Ｍｙ×Ｍｔ）となる。また，スリット幅は，スリッ
ト板１０３により規制されるが，このとき必然的にスリ
ット幅も倍率に合わせて変更される。

【００３４】図２は，シリンドリカルレンズユニット１
１１の移動機構部の構成を示す説明図である。図におい
て，２０１はシリンドリカルレンズユニット１１１を支
持する支持板，２０２は支持板２０１を上方向に吸引動
作させるソレノイド，２０３は支持板２０１を下方方向
に付勢するためのスプリング，２０４は支持板２０１の
回動支点となる回動軸である。

【００３５】以上の移動機構において，ソレノイド２０
２への通電がＯＦＦの場合，支持板２０１はスプリング
２０３により下方に移動した状態となり，シリンドリカ
ルレンズユニット１１１は光路から退避する。一方，ソ
レノイド２０２への通電をＯＮすると，ソレノイド２０
２のプランジャーが吸引し，支持板２０１を上方に引き
シリンドリカルレンズユニット１１１を光路内に進入さ
せる動作が行われる。

【００３６】図３は，光学系の光路中にシリンドリカル
レンズユニット１１１を挿入した状態を示す説明図であ
る。すなわち，拡大時にシリンドリカルレンズユニット
１１１を挿入したものである。ここでは，縦倍率を１０
０％にし，結像部分におけるスリット幅は，原稿読取部
分のスリット幅と同じになっている。感光体ドラム１２
０の周速をＶｄ，転写部での記録紙の線速をＶｐとした
とき，Ｖｐ＝Ｖｄ／Ｍｔに設定すると，記録紙上では走
査方向にＭｙ倍で転写されることになる。すなわち，結
像部分では片変倍された感光体ドラム１２０上の潜像の
走査方向の倍率（縦倍率）が修正されることになる。

【００３７】また，図４，図５は従来の光学系における
結像部分のスリット幅を示す説明図であり，図４は等倍
時，図５は１４１％の拡大時を各々示している。また，
図５では結像部分のスリット幅は読取部のスリット幅に
対して１４１％になっている。

【００３８】ところで，感光体ドラム１２０は円筒形状
であるため結像部分は必然的に曲面となる。しかし，光
学系の結像部分は，平面を前提とした結像特性であるた
めスリット幅の長さが大きくなると曲率が大きい部分に
及んで結像させてしまい，スリット幅の両端部では結像
特性が劣化することになる。また，感光体ドラム１２０
の径が小さくなっても，その曲率が大きくなるので同様
の現象が発生する。

【００３９】図６は，感光体ドラム１２０の結像状態を
示す拡大図である。図において，理想結像面６０１に対
して，露光光スリット６０２の端部（スリット両端部）
ではａの結像位置ずれが生じる。すなわち， ａ＝ｒ−ｒ・ｃｏｓθ ｌ：露光光スリット６０２の幅 ｒ：感光体ドラム１２０の半径 θ＝ｓｉｎ^-1ｌ／２ｒ で表される値となる。

【００４０】したがって，画像形成装置の小型化を図る
ために，感光体ドラム１２０を小径化する場合には，上
記の如くスリット幅に限界が生じることになる。これ
は，特に，拡大コピー時には，スリット幅が等倍コピー
時よりも大きくなるので結像部分の劣化が顕著となる。

【００４１】このため本発明では，前述の如く，結像部
分で片変倍した潜像を形成しながら，転写部で片変倍し
た倍率を修正して所望の倍率を作成できるようにし，ス
リット幅を感光体ドラム１２０の径に応じて結像特性を
損なうことなく自由に設定可能にするものである。ま
た，スリット幅が等倍時よりも大きくなる拡大時にシリ
ンドリカルレンズユニット１１１を光路内に挿入するよ
うにすれば，拡大時のスリット幅を大きくすることなく
拡大コピーを行うことができる。

【００４２】また，シリンドリカルレンズユニット１１
１を光路中で移動可能に設置することにより，結像部分
の走査方向における設定倍率範囲を結像レンズ１０７で
設定される倍率範囲よりも小さくすることができる。さ
らに，走査方向の倍率を一定にすることも可能である。
走査方向の設定倍率範囲が小さくなることにより，走査
速度の可変幅は狭くなるので光学系の走査駆動モータ
（図示せず）を形状的および駆動特性面において小さく
することが実現し，そのコストダウンを図ることができ
る。また，走査方向の倍率を一定にすることで感光体ド
ラム１２０上での結像面を変倍率に関わらず一定にする
ことができるので，変倍率に関わらず結像条件を一定に
することができる。

【００４３】次に，以上の動作およびその効果について
まとめて説明する。第１に，上述したように変倍時に感
光体ドラム１２０上の結像部分において，横倍率は変化
させずに，縦倍率（走査方向の倍率）を結像レンズ１０
７で設定された倍率から変化させる。したがって，変倍
時も横倍率設定範囲よりも縦倍率設定範囲を小さく設定
することができるため，原稿走査速度範囲を小さくする
ことが可能となる。そのため，走査駆動モータの仕様や
特性面における制約条件が少なくなり，コストダウンが
実現し，さらにその信頼性も向上する。

【００４４】第２に，変倍時に感光体ドラム１２０の結
像部分において，横倍率は変化させずに縦倍率（走査方
向の倍率）を結像レンズ１０７で設定された倍率とは別
に一定値に設定することができる。したがって，変倍時
でも原稿走査速度と感光体ドラム１２０の周速を一定値
に設定することができ，原稿走査部分の可変速度範囲が
不要となり，信頼性および経済性が向上する。

【００４５】第３に，感光体ドラム１２０の結像部分に
おいて，横倍率は変化させずに縦倍率（走査方向の倍
率）を結像レンズ１０７で設定された倍率から変化さ
せ，転写部で縦倍率を補正することにより所望とする倍
率のコピーが得られる。したがって，小径の感光体ドラ
ム１２０を用いてもドラム径に適応したスリット幅を自
由に設定することができ，その結像性能を確保すること
ができる。

【００４６】第４に，変倍時に感光体ドラム１２０の結
像部分において，横倍率は変化させずに縦倍率（走査方
向の倍率）を結像レンズ１０７で設定された倍率から変
化させることができるので，小径の感光体ドラム１２０
を用いた場合の変倍時，特に拡大時においてもドラム径
に適応したスリット幅を自由に設定することができ，そ
の結像性能を確保することができる。そのため，変倍
時，スリット幅の変化による画像特性の変化を抑制する
ことができる。また，原稿面上のスリット幅に対応した
光束は全て結像されるため，露光量を十分に確保するこ
とができる。

【００４７】第５に，変倍時に感光体ドラム１２０の結
像部分において，横倍率は変化させずに縦倍率（走査方
向の倍率）を結像レンズ１０７で設定された倍率から変
化させることができるので，小径の感光体ドラム１２０
を用いた場合の拡大時でも，感光体ドラム１２０の径に
適応したスリット幅を設定することにより，結像特性を
確保することができる。また，原稿面上のスリット幅に
対応した光束は全て結像されるため，露光量を十分に確
保することができる。

【００４８】第６に，感光体ドラム１２０の結像部分に
おいて，変倍時でも横倍率は変化させずに縦倍率（走査
方向の倍率）を一定倍率に設定できるため，小径の感光
ドラム１２０を用いた場合であっても，変倍率に関わら
ずスリット幅を一定幅に設定することができ，変倍時に
おけるスリット幅変化による結像性能の変化を排除し，
同一条件での結像性能を確保することができる。また，
原稿面上のスリット幅に対応した光束は全て結像される
ため，露光量を十分に確保することができる。

【００４９】第７に，感光体ドラム１２０の結像部分に
おいて，横倍率は変化させずに縦倍率（走査方向の倍
率）を結像レンズ１０７で設定された倍率から変化させ
ることができるので，小径の感光体ドラム１２０を用い
てもそのドラム径に適応したスリット幅を設定すること
により，その結像性能を確保することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の画像形成
装置（請求項１）は，拡大時に，感光体の結像部分にお
けるスリット内の横倍率を変化させずに縦倍率（走査方
向の倍率）を結像レンズで設定された倍率から変化さ
せ，転写時の感光体と記録紙との速度差で縦倍率を補正
するため，小径の感光体を用いた場合にも，その感光体
径に適応したスリット幅を自由に設定することができ，
その結像性能が向上し，拡大時，スリット幅の変化によ
る画質特性の変化を抑制することができる。また，原稿
面上のスリット幅に対応した光束は全て結像させるので
露光量も十分に確保することができる。

【００５１】また，本発明の画像形成装置（請求項２）
は，変倍時に，感光体の結像部分におけるスリット内の
横倍率を変化させずに縦倍率（走査方向の倍率）を結像
レンズで設定された倍率とは別に一定値に設定すること
により，片変倍時でも光学系の走査速度と感光体の周速
を一定値に設定するため，走査部の可変速度範囲を不要
とし，モータおよびその関連部品のコスト低減が実現す
ると共に，モータ自体の振動が小さくなり，信頼性を向
上させることができる。

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【００５５】

【００５６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を示す説明図
である。

【図２】本発明に係るシリンドリカルレンズユニットの
移動機構部の構成を示す説明図である。

【図３】本発明に係る光学系の光路中にシリンドリカル
レンズユニットを挿入した状態を示す説明図である。

【図４】従来の光学系における等倍時の結像部分のスリ
ット幅を示す説明図である。

【図５】従来の光学系における拡大時の結像部分のスリ
ット幅を示す説明図である。

【図６】感光体ドラムの結像状態を示す拡大図である。

【符号の説明】

１０３ スリット板 １０４〜１０６ 第１ミラー〜第３ミラー １０７ 結像レンズ １０８〜１１０ 第４ミラー〜第６ミラー １１１ シリンドリカルレンズユニット １２０ 感光体ドラム

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 27/34 - 27/50

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿面をスリット走査し，そのスリット
   からの反射光を感光体にスリット露光し，さらに結像レ
   ンズと光学系の光路を形成する複数のミラー位置を移動
   させて拡大／縮小変倍し，片変倍時にシリンドリカルレ
   ンズを光路内に進入させる変倍光学系を有する画像形成
   装置において，拡大時，前記結像レンズで設定される倍
   率をＭｙ，前記シリンドリカルレンズで設定されるミラ
   ーの移動方向である走査方向の倍率をＭｔとした場合，
   感光体上の結像部分におけるスリット長手方向にＭｙ
   倍，スリット幅方向にＭｙ×Ｍｔ倍で結像し，さらに，
   感光体の周速をＶｄ，転写部の記録紙線速をＶｐとした
   とき，Ｖｐ＝Ｖｄ／Ｍｔに設定し，記録紙上で走査方向
   にＭｙ倍で転写させることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 原稿面をスリット走査し，そのスリット
   からの反射光を感光体にスリット露光し，さらに結像レ
   ンズと光学系の光路を形成する複数のミラー位置を移動
   させて拡大／縮小変倍し，片変倍時にシリンドリカルレ
   ンズを光路内に進入させる変倍光学系を有する画像形成
   装置において，前記結像レンズで設定される倍率をＭ
   ｙ，前記シリンドリカルレンズで設定されるミラーの移
   動方向である走査方向の倍率をＭｔとした場合，感光体
   上の結像部分におけるスリット長手方向にＭｙ倍，スリ
   ット幅方向にＭｙ×Ｍｔ倍で結像し，片変倍時の原稿走
   査速度および感光体周速を、片変倍時以外のときと同じ
   一定速度に設定することを特徴とする画像形成装置。