JP4188154B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、並設された複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込装置を備え、複数の像担持体に形成された潜像を異なる色の現像剤で現像した後、順次転写材に転写して定着手段により定着された多色画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等に適用される画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は画像形成装置の一例を示す構成図、図３は、従来における光書込装置の一例を示す概略断面図、図４は図３に示す光書込装置の構成から光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示した概略構成図である。
【０００３】
図２に示す画像形成装置は、複数の像担持体として、複数のドラム状の光導電性感光体（以下、感光体ドラム）１，２，３，４を並置したフルカラー画像形成装置であり、この４つの感光体ドラム１，２，３，４は、例えば図に対して右から順に、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色に対応した画像を形成するものである（尚、色の順はこの限りではなく任意に設定することが可能である）。その４つの感光体ドラム１，２，３，４の各々の周囲には、電子写真プロセスにより画像形成を行うための、帯電部（帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャ等）６，７，８，９と、光書込装置５からの光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の露光部と、現像部（Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色の現像装置）１０，１１，１２，１３と、転写搬送ベルト２２ａ及びその裏面に配置された転写手段（転写ローラ、転写ブラシ等）１４，１５，１６，１７を備えた転写搬送装置２２と、クリーニング部（クリーニングブレード、クリーニングブラシ等）１８，１９，２０，２１などが配設されており、それぞれの感光体ドラム１，２，３，４に各色の画像形成を行うことが可能となっている。
【０００４】
より詳しく述べると、４つの感光体ドラム１，２，３，４の並設方向は水平面に対して傾斜しており、転写搬送装置２２は４つの感光体ドラム１，２，３，４の並設方向と略平行となるように水平面に対して傾斜して配置され、転写材はその傾斜方向の下方側から給紙され転写搬送ベルト２２ａにより上方側に向けて４つの感光体ドラム１，２，３，４の転写部を順次搬送される構成であり、その転写材の搬送方向下流側で前記傾斜方向の上方側には定着装置２６が配設されている。また、光書込装置５は、４つの感光体ドラム１，２，３，４が並設された作像部の斜め上方に配置され、且つ光書込装置５のハウジング５０は、４つの感光体ドラム１，２，３，４の並設方向と略平行となるように水平面に対して傾斜して配置されており、画像形成装置本体の傾斜したフレーム２９，３０に固定されている。
【０００５】
光書込装置５は、図３，図４に示すように、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５と、各光源ユニットからの光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器６２と、この光偏向器６２を中心にして前記２方向に対称に配置され、光偏向器６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ対応する感光体ドラム１，２，３，４の被走査面上に導き結像する光学系、すなわち、第１の結像用レンズ６３，６４，第２の結像用６９，７０，７１，７２、光路折返用ミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等の光学部材を備えており、これらの部材は一つのハウジング５０内に収納されている。
【０００６】
より具体的には、ハウジング５０は、光偏向器６２や光学系が配設される基盤５０Ａと、基盤５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂとを有すると共に、基盤５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられてハウジング５０を上下に仕切る構造であり、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５はハウジング５０の側壁５０Ｂに配置され、光偏向器６２はハウジング５０の基盤５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（第１の結像用レンズ６３，６４，第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２、光路折返用ミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等）は基盤５０Ａの両面（上面側と下面側）に分けて配設されている。また、ハウジング５０の上部と下部にはカバー８７，８８が設けられており、下部側のカバー８７には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス８３，８４，８５，８６が取り付けられている。
【０００７】
このように構成された光書込装置５では、図示しない原稿読み取り装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット５２，５３，５４，５５内の光源（半導体レーザ（ＬＤ））を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニット５２，５３，５４，５５から出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ５６，５７，５８，５９を通り、直接あるいはミラー６０，６１を介して光偏向器６２に至り、ポリゴンモータ６２ｃで等速回転されている２段のポリゴンミラー６２ａ，６２ｂで対称な２方向に偏向走査される。
【０００８】
光偏向器６２のポリゴンミラー６２ａ，６２ｂで２ビームずつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下２層構成のｆθレンズからなる第１の結像用レンズ６３，６４をそれぞれ通過し、第１折り返しミラー６５，６６，６７，６８により折り返されて基盤５１の開口部を通過した後、例えば長尺トロイダルレンズ（ＷＴＬ）からなる第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２を通過し、第２折り返しミラー７３，７５，７７，７９、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０、防塵ガラス８３，８４，８５，８６を介して各色用の感光体ドラム１，２，３，４の被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。
【０００９】
次に図２に示すように、並設された４つの感光体ドラム１ ，２ ，３ ，４の下には駆動ローラと複数の従動ローラに張架された転写搬送ベルト２２ａが配設されており、駆動ローラにより図中に矢印で示す方向に搬送されている。また、画像形成装置の本体下部には記録用紙等の転写材を収納した複数の給紙部２３ ，２４が設置されており、この給紙部２３，２４に収納された転写材が、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ２５を介して転写搬送ベルト２２ａに給紙され、転写搬送ベルト２２ａにより担持され搬送される。
【００１０】
前記光書込装置５により各感光体１，２，３，４に形成された各潜像は、各現像部１０，１１，１２，１３のＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色のトナーで現像されて顕像化され、その顕像化されたＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色のトナー画像は、転写搬送装置２２の各転写手段１４，１５，１６，１７により転写搬送ベルト２２ａ上に担持された転写材に順次重ね合わせて転写される。そして、４色の画像が転写された転写材は定着装置２６に搬送され、定着装置２６で画像が定着された後、排紙ローラ２７により排紙トレイ２８上に排出される。
【００１１】
ところで、従来より、光書込装置内部の光学系あるいは電子部品に対する熱による悪影響を防止するために、特許文献１〜４に記載されたような、熱対策が提案されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２６７０３７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３３７２９１号公報
【特許文献３】
特開２００２−０７２１２４号公報
【特許文献４】
特開２００２−１２７４９７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構成の光書込装置を備えた画像形成装置においては、光書込装置のハウジングは、並設された複数の像担持体の上方に配設されるが、像担持体の並設方向で転写材搬送方向下流側には定着装置が配置されているため、光書込装置のハウジングの一端側（図４に示す斜線部分）は定着装置の近傍に位置することになる。そして定着装置が通常の加熱定着方式の場合には、定着装置の放熱によりハウジングの一端側が加熱されることになる。このハウジングの一端側からハウジング内部に熱が伝わり、ハウジング本体およびハウジング内部では定着装置に近い方から遠い方へと温度勾配が発生する。
【００１４】
また、図４に示す定着装置側の第１の結像用レンズ６３の方が第２の結像用レンズ６４より温度が高くなるといったように熱の影響を受けることになるため、レンズの変形を小さく抑えるように線膨張係数の小さいガラス材のレンズを使用しなければならなかった。
【００１５】
ここで、線膨張係数が小さいガラス材のレンズの代わりに、線膨張係数が高いモールドを使用することができればコストダウンを図ることができる。しかし、前述のようにハウジング本体およびハウジング内部に温度勾配ができ、また、２個のｆθレンズに温度差ができることによりハウジング、ｆθレンズの線膨張係数による伸びにも勾配（差）ができ、定着側近傍の方が大きく伸びることになり、伸びの少ない方と比較すると、レジスト位置、倍率誤差等の光学特性に差が出てきて色ずれ等の画像不良が発生してしまうおそれがある。
【００１６】
また、特許文献１、特許文献２、特許文献３で示されるように、ユニット内部の冷却、レンズの冷却にはファンモータ、ダクトを組み合わせた形で行われていた。これにより、ファンモータ、ダクトの余分なコストが発生し、コストアップとなることがあった。
【００１７】
また、特許文献４であげられているように、例えばプリンタシステムとしては書込ユニットの近傍に定着手段が存在し、定着手段の熱が光学素子や書込ユニットに悪影響を与えることがあった。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、光書込装置内部及び光書込装置内部の光学素子への外的要因による熱が影響しにくいように構成した画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、並設された複数の像担持体と、その複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込手段と、各像担持体に形成された潜像を異なる色の現像剤で現像して可視像化する現像手段と、各像担持体の位置に順次転写材を搬送し各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写する転写搬送手段と、転写材上に転写された画像を定着する定着手段を備え、前記光書込手段として、複数の光源ユニットからの光ビームを一つの光偏向器によって対称な２方向に振り分けて偏向走査し、前記光偏向器を中心にして前記２方向に対称に配置された光学系を介して複数の光ビームをそれぞれ対応する像担持体の被走査面上に導き結像する構成の光書込装置を備えた画像形成装置において、前記光書込装置の内部に、前記偏向器のミラーの回転によって発生する気流を、前記光書込装置における前記定着手段側の部位に導くガイド手段を設けた構成としたものである。このように構成したことにより、光書込装置の内部において、偏向器のミラーの回転によって発生した気流が光書込装置における定着手段側の部位に当たり、冷却する。その結果、光書込装置における定着装置側とその反対側とにおける温度勾配の発生を防止することが可能になる。
【００２０】
さらに本発明は、上述の構成の画像形成装置において、ｆθレンズをモールド成形によって構成したものである。このように構成したしたことにより、定着装置側に配置されたｆθレンズとその反対側に配置されたｆθレンズとの温度差が低減されることにより、ｆθレンズの材質としてモールド（ガラスより線膨張係数が大きく熱により変形し易い）構成とすることが可能になり、コストダウンを図ることが可能になる。
【００２１】
さらに本発明は、上述の構成の画像形成装置において、偏向器のミラー面数を１１枚以下の構成としたものである。このように構成したことにより、気流発生効果を大きくすることが可能になり、さらなる冷却効果を得ることができ、より安定した画像を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態の装置における光書込装置を示す平面図であり、５０Ｃは円弧面を有する第１ガイド部、５０Ｄは平面状を有する第２ガイド部を示す。なお、図２〜４に示す従来技術における部材と、同一の部材あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２４】
本実施形態の画像形成装置は、図２に示す構成における光書込装置５の代わりに図１に示す光書込装置１００を設けたものであり、図２に示す光書込装置５と図１に示す光書込装置１００を比較すると、ハウジング５０の構造が異なり、図１に示す光書込装置１００には、ハウジング５０の内部に第１ガイド部５０Ｃと第２ガイド部５０Ｄとが設けられており、この第１ガイド部５０Ｃおよび第２ガイド部５０Ｄは、ハウジング５０内部における気流の流路を形成するとともに、ハウジング５０の補強リブとなる。
【００２５】
以下、説明の便宜上、図１において、光偏向器６２を基準として、図中Ｘで示す第２の結像用レンズ６４，光路折返用ミラー６６，６８が配置されている側をＸ側、第１の結像用レンズ６３，図中Ｙで示す光路折返用ミラー６５，６７が配置されている側をＹ側と称する。ここで、光学系を構成する光学部材の位置は図２，３に示すものと同一であるため、図２に示す転写搬送ベルト２２ａにおける感光体ドラム１，２，３，４が対向する領域の移動方向に対し、図１に示すＸ側が上流、Ｙ側は下流となる。したがって、定着装置２６はＹ側に配置されるようになる。
【００２６】
第１ガイド部５０Ｃのガイド面は円弧状の凹面であり、第２ガイド部５０Ｄのガイド面は平面であり、第１ガイド部５０Ｃのガイド面との間に第２ガイド部５０Ｄのガイド面との間に光偏向器６２が配置される。
【００２７】
また、第１ガイド部５０Ｃは、第１の結像用レンズ６３と第２の結像用レンズ６４との間でかつポリゴンミラー６２ａ，６２ｂにおけるＹ側からＸ側に移動する領域の面に、ガイド面が対向するように配置されている。ここで、光偏向器６２をハウジング５０に取り付けた際、第１ガイド部５０Ｃの円弧の中心が光偏向器６２の回転軸上に位置するように、ガイド面が設計されている。また、第２ガイド部５０Ｄは第１ガイド部５０Ｃの対向位置に配置されており、一端部がハウジング５０のＸ側の側壁５０ｂ近傍に、他端部がハウジング５０のＹ側の側壁５０ｂ近傍に位置する。
【００２８】
このように構成した本実施形態において、ポリゴンミラー６２ａ，６２ｂを回転させると、ポリゴンミラー６２ａ，６２ｂの周囲に、図１において黒塗りの矢印に示すような気流が部分的に発生する。すなわち、Ｘ側からＹ側に向かう気流の一部は第２ガイド部５０ＤによってＹ側の側壁５０ｂに向かい、Ｙ側からＸ側に向かう気流の一部は第１ガイド部５０Ｃによってガイドされて、Ｘ側からＹ側に向かう気流に合流する。
【００２９】
このような部分的な気流により、光書込装置１００内には図１において１点鎖線で示したようなＸ側からＹ側へ向かって発生する全体的な風の流れができる。
【００３０】
この全体的な流れにより、図中斜線で示した側壁５０Ｂにおける定着装置２６側の部位に風が当たり定着装置からの熱を側壁５０Ｂで冷却して熱を遮断するため、ハウジング５０内部における温度勾配を低減することが可能になり、定着装置による熱の影響を受けにくくすることが可能になる。
【００３１】
また、本実施形態においては、ｆθレンズからなる第１の結像用レンズ６３，６４として、例えばプラスチックのような樹脂部材をモールド成形してなるモールドレンズが採用されている。すなわち、ハウジング５０内部における温度勾配の発生がなくなるため、ガラスレンズからモールドレンズに変更することが可能になり、その結果、ｆθレンズにかかるコストを低減することが可能となる。
【００３２】
また、図１に示す本実施形態におけるポリゴンミラー６２ａ，６２ｂは６面であるが、偏向面の数は６面に限るものではなく、１１面以下とすることによりポリゴンミラーの風切りによる前述の気流を発生させることができる。実験的にはミラーが１２面のときにはミラー形状は円柱形に近くなり風切りがほとんどなく気流は発生しなかった。ミラー面数を減らせば減らす程、風切り（風損）は多くなり気流が発生することになる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置においては、光書込装置内部において、偏向器のミラーの回転によって定着手段が配置されている側に向かう気流を形成することにより、定着装置からの熱をハウジング壁部で冷却、遮断し、定着装置による熱の影響を、コストをかけずに受けにくくすることができる。また、熱的影響が減ることにより色ずれ、倍率変化といった画像不良を低減できる。
【００３４】
また、気流発生効果を大きくするために偏向器のミラー面数を１１面以下とする構成により、さらなる冷却効果が発生してより安定した画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の装置における光書込装置を示す平面図
【図２】画像形成装置の一例を示す構成図
【図３】従来における光書込装置の一例を示す概略断面図
【図４】図３に示す光書込装置の構成から光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示した概略構成図
【符号の説明】
１，２，３，４ 感光体ドラム
５，１００ 光書込装置
６，７，８，９ 帯電部
１４，１５，１６，１７ 転写手段
２２ 転写搬送装置
２２ａ 転写搬送ベルト
２６ 定着装置
５０ ハウジング
５０Ａ 基盤
５０Ｂ 側壁
５０Ｃ 第１ガイド
５０Ｄ 第２ガイド
５１ 基盤
５２，５３，５４，５５ 光源ユニット
５６，５７，５８，５９ シリンドリカルレンズ
６０，６１ ミラー
６２ 光偏向器
６２ａ，６２ｂ ポリゴンミラー
６２ｃ ポリゴンモータ
６３，６４ 第１の結像用レンズ
６９，７０，７１，７２ 第２の結像用レンズ
６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０ 光路折返用ミラー

Claims (3)

1. 並設された複数の像担持体と、その複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込手段と、各像担持体に形成された潜像を異なる色の現像剤で現像して可視像化する現像手段と、各像担持体の位置に順次転写材を搬送し各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写する転写搬送手段と、転写材上に転写された画像を定着する定着手段を備え、前記光書込手段として、複数の光源ユニットからの光ビームを一つの光偏向器によって対称な２方向に振り分けて偏向走査し、ｆθレンズを含みかつ前記光偏向器を中心にして前記２方向に対称に配置される光学系を介して、複数の光ビームをそれぞれ対応する像担持体の被走査面上に導き結像する構成の光書込装置を備えた画像形成装置において、
   前記光書込装置の内部に、前記光偏向器のミラーの回転によって発生する気流を、前記光書込装置における前記定着手段側の部位に導くガイド手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ｆθレンズをモールド成形によって構成したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記光偏向器のミラー面数を１１面以下としたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。

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