JP5066224B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、複数の光源から照射された光のそれぞれについて個別の光路を構成するミラー及びレンズ等の光学素子を備えた光走査装置、及びこの光走査装置から露光を受ける複数の潜像担持体を備えたプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成処理を行う画像形成装置には、走査対象である潜像担持体としての感光体を画像光で走査して露光する光走査装置が備えられている。光走査装置は、光源、走査手段及び光学素子を備えている。光源は、画像データによって変調された画像光を照射する。走査手段は、ビーム光である画像光を感光体の主走査方向に沿って走査する。光学素子は、レンズ及びミラー等である。光走査装置は、外部光の影響を防止するために、遮光性の筐体内に収納されている。画像光は、筐体の一部に構成された窓部から感光体に配光される。
このような光走査装置として、複数の光源を備えたものがある。例えば、カラー画像形成装置に用いられる光走査装置は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の画像光を照射するために少なくとも4つの光源を備えている。カラー画像形成装置に用いられる光走査装置は、4つの光源から照射された光のそれぞれを、カラー画像形成装置が備える4つの感光体のそれぞれに導くための個別の光路を構成する。部品点数の削減による小型化及び低コスト化のため、4つの光源から照射された光は、単一の走査手段によって走査される。
ところが、複数の画像光を単一の走査手段で走査するためには、各画像光を互いに近接させる必要がある。このため、一部の画像光が、筐体の内側面又は部品で反射し、他の画像光の光路内に迷光として進入することがある。例えば、イエローの画像光の光路内にマゼンタの迷光が進入すると、マゼンタの迷光がイエローの画像光とともに感光体に配光されて不要な露光が行われる結果、イエローの画像を感光体に正確に書き込むことができなくなる。
そこで、走査手段であるポリゴンミラーの周辺部に配置されている平板を傾斜させ、平板で反射した画像光が他の画像光の光路内に進入しないようにしたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開平09−274134号公報
しかし、迷光は、ポリゴンミラーの周辺部に配置された平板以外の部分でも発生する。このため、特許文献1に記載された構成では、迷光が他の画像光の光路内に進入することを確実に防止することができない。
また迷光の発生を防止しようとすると、迷光の発生箇所に低反射率部材を貼付するか、又は角度を調整するために、迷光の発生箇所を特定する必要がある。ところが、単一の走査手段を備えた光走査装置では複数の画像光が同一のタイミングで走査されるため、迷光の発生箇所の特定は容易でない。
この発明の目的は、迷光の影響を受ける画像光の光量を上昇させた上で、迷光が進入した後の光路内の光量を減少させ、迷光の発生箇所の特定作業や迷光の発生箇所に対する調整等の作業を必要とすることなく、迷光による不要な露光を容易かつ確実に防止できる光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。
この発明の光走査装置は、筐体、複数の光源、走査手段、光学素子、光量減衰手段、スイッチ、駆動手段を備えている。筐体は、透光部材で被覆された複数の窓部を有する。複数の光源は、走査手段、光学素子及び光量減衰手段とともに筐体内に収納されている。走査手段は、複数の光源から射された複数の光のそれぞれを、主走査方向に沿って等角速度偏向する。光学素子は、複数の光のそれぞれについて、走査手段から複数の窓部のそれぞれに至る個別の光路を構成する。光量減衰手段は、複数の光源のうちで他の光源の光が迷光として進入する光源の光路における光の進入位置よりも下流側の位置に選択的に配置されて光量を減衰させる。スイッチは、光量減衰手段が配置された光路に対応する光源の選択を受け付ける。駆動手段は、スイッチで選択された光源を、光量減衰手段で減衰された光量を補うように駆動する。
この発明では、の光源の光が迷光として進入する特定の光源の光路における全体の光量が、の光源の光の進入位置よりも下流側で光量減衰手段によって減衰される。特定の光源は、光量減衰手段による減衰量を補うように駆動される。したがって、特定の光源の光路中では、迷光であるの光源の光の光量が低下し、特定の光源の光のみが所定の光量を維持した状態で、走査対象に配光される。
この構成において、光量減衰手段は、光の透過率を低下させる透過系光学素子とすることができる。特定の光源の光路内で、特定の光源の光及びの光源の光が例えばNDフィルタ(Neutral Density Filter)等の透過系光学素子を通過する際に、これらの光の光量を低下させることができる。
また、光量減衰手段は、光の反射率を低下させる反射系光学素子とすることもできる。特定の光源の光路内の特定の光源の光及びの光源の光が例えば表面をコーティングされたミラーで反射する際に、これらの光の光量を低下させることができる。
透過系光学素子は、窓部を被覆する透光部材の透過率を低下させるものとすることが好ましい。窓部は特定の光源の光路における最も下流側に位置するため、特定の光源の光路における迷光の進入位置を考慮する必要がない。また、装置に既存の透光部材をNDフィルタとすればよく、部品点数の増加による装置の大型化及びコストの上昇を招くことがない。
反射系光学素子は、光路を構成するミラーとすることが好ましい。装置に既存のミラーの表面コーティング若しくはシート貼付、又は角度変更によって光量を減衰させることができ、部品点数の増加による装置の大型化及びコストの上昇を招くことがない。
上記の何れかの光走査装置を、複数の光源から照射された光のそれぞれの走査対象である複数の感光体を備えた画像形成装置に適用することで、複数の感光体のそれぞれに迷光の影響を受けない画像光を適正な光量で配光することができる。
この発明によれば、迷光の発生箇所の特定作業や迷光の発生箇所に対する調整等の作業を必要とすることなく、迷光による不要な露光を容易かつ確実に防止できる。
この発明の実施形態に係る光走査装置を備えた画像形成装置の概略図である。 この発明が適用される光走査装置の内部の平面図である。 同光走査装置の内部の正面図である。 同光走査装置の開蓋状態の外観図である。 この発明の第1の実施形態に係る同光走査装置の内部の正面図である。 この発明の第2の実施形態に係る同光走査装置の内部の正面図である。 この発明の第3の実施形態に係る同光走査装置の内部の正面図である。 同光走査装置の制御部のブロック図である。 (A)〜(C)は、同光走査装置における光量を減衰させる前の迷光のみの露光状態、光量を減衰させた迷光のみの露光状態、及び画像光と迷光との露光状態のそれぞれ一例を示す図である。
以下に、本発明の実施形態に係る帯電装置を備えた画像形成装置を例に説明する。
図1に示すように、この発明の実施形態に係る光走査装置を備えた画像形成装置100は、画像データに応じて、所定のシート(記録用紙)に対して多色及び単色の画像を形成する。装置本体110は、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色相のトナー像を形成する画像形成部60A〜60Dを備えている。画像形成部60Aは、光走査装置1、現像器2、感光体ドラム3A、クリーナユニット4、帯電器5、中間転写ベルトユニット6、定着ユニット7、給紙カセット81、排紙トレイ91等を有して構成されている。画像形成部60B〜60Dは、それぞれ画像形成部60Aと同様に構成されている。なお、画像形成部60A〜60Dのそれぞれにおいて、この発明の潜像担持体である感光体ドラムには、便宜上3A〜3Dの符号を付している。
装置本体110の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台92が設けられ、原稿載置台92の上側には自動原稿処理装置120が取り付けられている。自動原稿処理装置120は、原稿載置台92の上に自動で原稿を搬送する。また原稿処理装置120は矢印M方向に回動自在に構成され、原稿載置台92の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができる。
帯電器5は、感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図1に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。
光走査装置1は、本発明に関わる画像書込み装置に該当するものであり、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット(LSU)として構成される。光走査装置1は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム3に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。光走査装置1を構成する光走査装置の構成は、後述する。また光走査装置1としては、この他発光素子をアレイ状に並べた例えばELやLED書込みヘッドを用いる手法も採用できる。
光走査装置1は、帯電された感光体ドラム3を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像器2はそれぞれの感光体ドラム3上に形成された静電潜像を4色(YMCK)のトナーにより顕像化するものである。またクリーナユニット4は、現像・画像転写後における感光体ドラム3上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。
感光体ドラム3の上方に配置されている中間転写ベルトユニット6は、中間転写ベルト61、駆動ローラ62、従動ローラ63、中間転写ローラ64を備えている。中間転写ローラ64は、YMCK用の各色に対応して4本設けられている。
中間転写ベルト駆動ローラ62、中間転写ベルト従動ローラ63、及び中間転写ローラ64は、中間転写ベルト61を張架して回転駆動させる。また各中間転写ローラ64は、感光体ドラム3A〜3Dのトナー像を、中間転写ベルト61上に転写するための転写バイアスを与える。
中間転写ベルト61は、各感光体ドラム3A〜3Dに接触するように設けられている、そして、感光体ドラム3A〜3Dに形成された各色のトナー像を中間転写ベルト61に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト61上にカラーのトナー像(多色トナー像)を形成する機能を有している。中間転写ベルト61は、例えば厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
感光体ドラム3A〜3Dから中間転写ベルト61へのトナー像の転写は、中間転写ベルト61の裏側に接触している中間転写ローラ64によって行われる。中間転写ローラ64には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されている。中間転写ローラ64は、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト61に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。
上述の様に各感光体ドラム3A〜3D上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト61で積層される。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト61の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト61の接触位置に配置される転写ローラ10によって用紙上に転写される。
このとき、中間転写ベルト61と転写ローラ10は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ10にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)。さらに、転写ローラ10は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ10もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ62の何れか一方を硬質材料(金属等)とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々)が用いられる。
また、上記のように、感光体ドラム3に接触することにより中間転写ベルト61に付着したトナー、もしくは転写ローラ10によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト61上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット65によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット65には、中間転写ベルト61に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト61は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ63で支持されている。
給紙カセット81は、画像形成に使用するシート(記録用紙)を蓄積しておくためのトレイであり、装置本体110の光走査装置1の下側に設けられている。また手差し給紙カセット82にも画像形成に使用するシートを置くことができる。また、装置本体110の上方に設けられている排紙トレイ91は、印刷済みのシートをフェイスダウンで集積するためのトレイである。
また装置本体110には、給紙カセット81及び手差し給紙カセット82のシートを転写ローラ10や定着ユニット7を経由させて排紙トレイ91に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Sが設けられている。給紙カセット81ないし手差し給紙カセット82から排紙トレイ91までの用紙搬送路Sの近傍には、ピックアップローラ11A,11B、複数の搬送ローラ12A〜12D,レジストローラ13、転写ローラ10、定着ユニット7等が配されている。
搬送ローラ12A〜12Dは、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Sに沿って複数設けられている。またピックアップローラ11Aは、給紙カセット81の端部近傍に備えられ、給紙カセット81からシートを1枚ずつピックアップして用紙搬送路Sに供給する。同様にまたピックアップローラ11Bは、手差し給紙カセット82の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット82からシートを1枚ずつピックアップして用紙搬送路Sに供給する。
また、レジストローラ13は、用紙搬送路Sを搬送されているシートを一旦保持するものである。そして、感光体ドラム3上のトナー像の先端とシートの先端を合わせるタイミングでシートを転写ローラ10に搬送する機能を有している。
定着ユニット7は、ヒートローラ71及び加圧ローラ72を備えており、ヒートローラ71及び加圧ローラ72は、シートを挟んで回転するようになっている。またヒートローラ71は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ72とともにトナーをシートに熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ71を外部から加熱するための外部加熱ベルト73が設けられている。
次にシート搬送経路を詳細に説明する。上述のように、画像形成装置には予めシートを収納する給紙カセット81、及び手差し給紙カセット82が設けられている。これら給紙カセット81,82からシートを給紙するために、各々ピックアップローラ11A,11Bが配置され、シートを1枚ずつ搬送路Sに導くようになっている。
各給紙カセット81,82から搬送されるシートは用紙搬送路Sの搬送ローラ12Aによってレジストローラ13まで搬送され、シートの先端と中間転写ベルト61上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ10に搬送され、シート上に画像情報が書き込まれる。その後、シートは定着ユニット7を通過することによってシート上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、その後に配された搬送ローラ12Bを経て排紙トレイ91上に排出される。
上記の搬送経路は、シートに対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着ユニット7を通過したシートの後端が最終の搬送ローラ12Bで把持されたときに、搬送ローラ12Bが逆回転することによってシートを搬送ローラ12C,12Dに導く。そしてその後レジストローラ13を経てシート裏面に印字が行われた後にシートが排紙トレイ91に排出される。
図2〜図4に示すように、光走査装置1は、熱可塑性樹脂材料の成形品である筐体20内に、レーザダイオード21A〜21D、ミラー22〜26、ポリゴンミラー27、第1〜第3fθレンズ28,29,30A〜30D、ミラー31〜38を収納している。
レーザダイオード21A〜21Dは、この発明の光源に相当する。レーザダイオード21A〜21Dは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応し、各色の画像データで変調された画像光を照射する。
ミラー22〜25は、レーザダイオード21A〜21Dから照射された画像光をミラー26に向けて偏向する。ミラー26は、レーザダイオード21A〜21Dで偏向された画像光をポリゴンミラー27に向けて偏向する。ミラー22〜26は、レーザダイオード21A〜21Dとポリゴンミラー27との間に配置されている。
ポリゴンミラー27は、この発明の走査手段であり、画像光を等角速度偏向して主走査方向に沿って走査する。このため、ポリゴンミラー27は、周面に沿って複数の反射面を備え、所定方向に等速回転する。
第1fθレンズ28及び第2fθレンズ29は、ポリゴンミラー27で等角速度偏向された画像光を等速度偏向する。第3fθレンズ30A〜30Dは、各画像光の形状を整えて筐体20の外部の各感光体ドラム3A〜3Dに配光する。ミラー31〜38は、第1及び第2fθレンズ28,29で偏向された各画像光をそれぞれ第3fθレンズ30A〜30Dに導く。
このようにして、筐体20の内部には、レーザダイオード21A〜21Dから照射された画像光の光路が形成される。
ここで、ブラックの画像光の一部が、第3fθレンズ30Dで反射した後に、第2fθレンズ29及び第1fθレンズ28を通過してポリゴンミラー27の反射面に入射し、その反射光が迷光としてイエローの光路内に進入する場合を考える。
この発明の第1の実施形態に係る光走査装置1では、図5に示すように、イエローの画像光の光路内に配置される防塵ガラス51Aとして光の透過率が70〜80%であるガラスで構成する。他の防塵ガラス51B,51C,51Dは、光の透過率が92%程度のガラスで構成する。防塵ガラス51A〜51Dは、筐体20の上面を構成する蓋体に形成された窓部を被覆し、光走査装置1内への塵埃の進入を防ぐ。防塵ガラス51Aがこの発明の光量減衰手段(透過系光学素子)であり、防塵ガラス51B,51C,51Dを構成するものと同じガラスの表面に対するフィルタの貼付、コーティング剤の塗布、又は粗化処理によって光の透過率を低下させたものである。
貼付するフィルタとしては、例えばNDフィルタを用いることができる。塗布するコーティング剤としては、例えば、SiO2 等の酸化物又はMgF2 等のフッ化物を用いることができる。粗化処理としては、例えば粒子の粗い研磨剤での研磨処理が挙げられる。
この発明の第2の実施形態に係る光走査装置1では、図6に示すように、イエローの画像光の光路内に含まれるミラー311及び/又はミラー381の光の反射率を、他のミラー32〜37の光の反射率である92%程度よりも低い70〜80%とする。ミラー311,381の光の反射率を低下させるためには、反射材料の蒸着時間を他のミラー32〜37に比較して短くする。また、表面に対するフィルタの貼付、コーティング剤の塗布、又は粗化処理によって光の透過率を低下させることもできる。ミラー311及び/又はミラー381が、この発明の光量減衰手段(反射系光学素子)に相当する。
この発明の第3の実施形態に係る光走査装置1では、図7に示すように、イエローの画像光の光路内におけるブラックの迷光の進入位置よりも下流側に、光の透過率が70〜80%のNDフィルタ52を配置する。NDフィルタ52が、この発明の光量減衰手段(透過系光学素子)である。
図8に示すように、光走査装置1は、駆動手段としての駆動部60を備えている。駆動部60は、CPU61、インタフェース62、メモリ63、スイッチ64、ドライバ65〜68を備えている。CPU61は、画像形成装置100の制御部200からインタフェース62に入力されるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色相の画像データに基づいて、レーザダイオード21A〜21Dをドライバ65〜68を介して駆動する。メモリ63は、レーザダイオード21A〜21Dの補正状態を記憶する。スイッチ64は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色相のうち、光量減衰手段によって光路中の光量が減衰されている色相について光量の補正指示の入力を受け付ける。
上記のように、ブラックの迷光がイエローの光路中に進入し、イエローの光路中に光量減衰手段を配置した場合、作業者はスイッチ64の操作により、イエローの色相について光量の補正指示を入力する。CPU61は、スイッチ64の操作内容に基づいて、イエローのレーザダイオード21Aを補正対象としてメモリ63に保存する。CPU61は、レーザダイオード21A〜21Dの駆動時に、メモリ63の記憶内容を参照し、レーザダイオード21Aの光量が所定の補正量だけ増加するように、ドライバ65に駆動データを出力する。この補正量は、光量減衰手段によって減衰した光量を補う量である。
図9(A)は、イエローのレーザダイオードは駆動されず、ブラックのレーザダイオードが駆動されたときに、ブラックの迷光がイエローの光路内に進入した場合のイエローの感光体ドラム3Aにおける受光量を示す図である。光量L0は、感光体ドラム3Aにおいて可視像(トナー像)化される静電潜像を形成できる受光量の範囲の下限値である。
この場合、ブラックの迷光の光量L1が光量L0を超えるので、迷光により感光体に不要な露光が行われる結果、不要なブラックの画像を感光体ドラム3Aに書き込むことになる。
図9(B)は、光量減衰手段によって、ブラックの迷光を、光量L0未満に減衰した図である。これにより、図9(A)で発生した不要なブラックの画像を感光体ドラム3Aに書き込むことはなくなる。
図9(C)において、光量L2は、光量減衰手段を使用した場合のイエローの光量であるが、迷光対策のための光量減衰手段により、減衰させた分、感光体ドラム3Aの受光量が光量L2′となるようにイエローのレーザダイオード21Aの発光光量を制御する。
ブラックのレーザダイオード21Dの発光光量は増加されないため、感光体ドラム3Aに入射するブラックの迷光は光量L1′のままである。このため、ブラックの迷光は、イエローの光量(L2′)に対して無視できる程度の光量であり、イエローの画像に大きな影響を与えることがない。
このようにして、イエローの画像光に迷光が進入する場合でも、迷光の影響を受けることなく感光体ドラム3A上に正確にイエローの潜像を形成することができる。
しかも、迷光の発生箇所の特定作業や迷光の発生箇所に対する調整等の作業を必要としないため、迷光による不要な露光を容易かつ確実に防止することができる。
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1−光走査装置
20−筐体
21A〜21D−レーザダイオード(光源)
51A−防塵ガラス(光量減衰手段)
60−駆動部(駆動手段)
100−画像形成装置

Claims (6)

  1. 透光部材で被覆された複数の窓部を有する筐体と、
    前記筐体内に収納された複数の光源と、
    前記複数の光源から射された複数の光のそれぞれを、主走査方向に沿って等角速度偏向する走査手段と、
    前記複数の光のそれぞれについて、前記走査手段から前記複数の窓部のそれぞれに至る個別の光路を構成する光学素子と、
    前記複数の光源のうちで他の光源から照射された光が迷光として進入する光源の光路における前記迷光の進入位置よりも下流側の位置に選択的に配置されて光量を減衰させる光量減衰手段と、
    前記光量減衰手段が配置された光路に対応する光源の選択を受け付けるスイッチと、
    前記スイッチで選択された光源を前記光量減衰手段で減衰された光量を補うように駆動する駆動手段と、
    を備えた光走査装置。
  2. 前記光量減衰手段は、光の透過率を低下させる透過系光学素子である請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記光量減衰手段は、光の反射率を低下させる反射系光学素子である請求項1に記載の光走査装置。
  4. 前記透過系光学素子は、前記窓部の透過率を低下させる請求項2に記載の光走査装置。
  5. 前記反射系光学素子は、前記光路を構成する請求項3に記載の光走査装置。
  6. 請求項1乃至5の何れかに記載の光走査装置と、前記複数の光源から照射された光のそれぞれの走査対象である複数の感光体と、を備えた画像形成装置。
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