(57)【要約】【課題】径が異なる複数の感光体を備えた画像形成装置において、各感光体からの正反射光による戻り光ノイズの発生を抑制する。【解決手段】夫々の長手方向が同一の方向となるように配置された複数の感光体と、該複数の感光体の感光面の夫々を該長手方向に光走査する光走査装置と、を有する画像形成装置であって、前記長手方向に垂直な断面内において、前記複数の感光体のうちの少なくとも１つの感光体の径は、他の感光体の径とは異なっており、前記長手方向に垂直な断面内において、前記複数の感光体のうち、径が最小である第１の感光体に入射する光束の入射角の大きさをθ１、径が最大である第２の感光体に入射する光束の入射角の大きさをθ２、とするとき、θ１＞θ２＞０なる条件を満足する。【選択図】図１
2014142441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々の長手方向が同一の方向となるように配置された複数の感光体と、
該複数の感光体の感光面の夫々を該長手方向に光走査する光走査装置と、
を有する画像形成装置であって、
前記長手方向に垂直な断面内において、前記複数の感光体のうちの少なくとも１つの感光体の径は、他の感光体の径とは異なっており、
前記長手方向に垂直な断面内において、前記複数の感光体のうち、径が最小である第１の感光体に入射する光束の入射角の大きさをθ１、径が最大である第２の感光体に入射する光束の入射角の大きさをθ２、とするとき、
θ１＞θ２＞０
なる条件を満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記θ１の符合は前記θ２の符合とは異なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記長手方向に垂直な断面内において、前記第１の感光体の径をΦ１、前記第２の感光体の径をΦ２、前記第１の感光体及び前記第２の感光体の夫々に入射する光束の波長をλ、前記第１の感光体及び前記第２の感光体の夫々の感光面上における光束の副走査方向のスポット径をＳとするとき、
θ１≧３／Φ１＋１．６４λ／Ｓ
θ２≧３／Φ２＋１．６４λ／Ｓ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
０．４３＞θ１＞θ２≧３／Φ２＋１．６４λ／Ｓ
なる条件を満足することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の感光体の夫々に入射する光束の入射角同士の差の最大値をΔθとするとき、
０．３１≧Δθ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第２の感光体は、ブラックの画像を形成する感光体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記光走査装置は、ブラック用の光走査装置とカラー用の光走査装置とを含む複数の光走査装置で構成され、該ブラック用の光走査装置と該カラー用の光走査装置とは異なる構成であり、該カラー用の光走査装置の夫々は互いに同じ構成であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の感光体を有する画像形成装置に関し、特に径が異なる感光体を備えた画像形成装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置において、光走査装置により感光体の感光面上を走査する際に、レーザビームが感光面に対して垂直入射する（入射角度がゼロとなる）ことにより生じる正反射光（戻り光ノイズ）が問題となっている。すなわち、感光体の感光面からの正反射光が、入射光路と同じ光路をたどってレーザ光源に戻ることにより、レーザ光源の出力が不安定になって画像が劣化してしまう。この問題を解決するために、主走査方向に垂直な断面（副走査断面）において、レーザ光源からのレーザビームを、感光体の感光面の面法線に対して角度を付けて入射させる構成が知られている。
【０００３】
また、カラー画像を形成するために、各色に対応する複数の感光体（像担持体）を備えた画像形成装置が知られている。特許文献１では、複数の感光体をアーチ上に配列し、副走査断面におけるレーザビームの入射角を感光体毎に異なる角度に設定した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６２１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、各色に対応する複数の感光体のうち、一般的にブラック用の感光体の使用頻度が最も高いため、ブラック用の感光体の径（直径）を他の感光体の径よりも大きくすることにより、ブラック用の感光体の寿命を長くすることができる構成が知られている。正反射光がレーザ光源に戻ってくることを回避するための入射角の最小値は感光体の径に依存するため、各感光体の径が異なる構成の場合は、各感光体に対するレーザビームの入射角を適切に設定する必要がある。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の画像形成装置は、各感光体の径が全て同一の構成であるため、径が異なる複数の感光体の夫々に対して適切な入射角を設定することについては開示されていない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、径が異なる複数の感光体を備えた画像形成装置において、各感光体からの正反射光による戻り光ノイズの発生を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための、本発明に係る画像形成装置は、夫々の長手方向が同一の方向となるように配置された複数の感光体と、該複数の感光体の感光面の夫々を該長手方向に光走査する光走査装置と、を有する画像形成装置であって、前記長手方向に垂直な断面内において、前記複数の感光体のうちの少なくとも１つの感光体の径は、他の感光体の径とは異なっており、前記長手方向に垂直な断面内において、前記複数の感光体のうち、径が最小である第１の感光体に入射する光束の入射角の大きさをθ１、径が最大である第２の感光体に入射する光束の入射角の大きさをθ２、とするとき、θ１＞θ２＞０なる条件を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、径が異なる複数の感光体を備えた画像形成装置において、各感光体からの正反射光による戻り光ノイズの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】正反射光回避条件を説明するための図である。
【図２】入射角とスポット肥大率との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略図である。
【図４】光走査装置と感光体との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図３に示す本発明の実施形態に係る画像形成装置は、夫々の長手方向が同一の方向となるように配置された、少なくとも１つが異なる径（直径）を有する複数の感光体（像担持体）を備える構成である。
【００１３】
具体的には、カラー用光走査装置１、ブラック用光走査装置２、カラー用感光体（第１の感光体）３、ブラック用感光体（第２の感光体）４を備えており、各光走査装置により対応する感光体を長手方向（主走査方向）に走査する構成である。複数の感光体のうち、カラー用感光体３は直径３０ｍｍの感光ドラムであり、ブラック用感光体４は直径８４ｍｍの感光ドラムである。このように、使用頻度を鑑みてブラック用感光体４の径をカラー用感光体３の径よりも大きくしている。
【００１４】
各感光体の下面は、等間隔で転写ベルト５と接しており、各光走査装置で夫々の感光体面に描画された画像が転写ベルト５に１次転写され、画像が合成された状態で記録紙に２次転写される。トナー容器６及び６’は、各色に対応する感光体の夫々の脇に配置されており、特にブラック色の印字頻度が高いため、ブラック用のトナー容器６’をカラー用のトナー容器６よりも大きくしている。
【００１５】
このようなカラー画像形成装置では、カラーとブラックの感光体の径やトナー容器の大きさの違いから、光走査装置のスペースにも制限があるため、各光走査装置から感光体に照射される光線の位置は同じように構成できない。感光体での正反射光を回避（防止）するため、所定の入射角を設定しなければならないが、感光体の大きさが異なることを考慮して、以下に述べるように入射角を決めなければならない。
【００１６】
（正反射光回避条件）
先ず、感光体の平行偏心などの設置誤差による入射位置ずれ（いわば平行偏心）を考慮した時の、正反射を回避するための条件（正反射光回避条件）について説明する。感光体の直径をΦ（半径ｒ＝Φ／２）、入射角の大きさ（絶対値）をθ（ｒａｄ）、とした時、正反射光を回避するためには、図１（ａ）に示すように、走査光束の感光面上の入射位置を副走査方向（感光体の回転方向）にシフトする必要がある。
【００１７】
この時、光走査装置や感光体の設置誤差などを考慮すると、入射位置のシフト量Ｚ（ｍｍ）が以下の式（１）、（１’）を満たすように構成する必要がある。式（１）の右辺に関しては、感光体に入射する入射光束の位置を正反射の入射位置から感光体の周方向に少なくとも１．５ｍｍ以上シフトして入射させる必要があることを示している。
【００１８】
Ｚ＝Φ／２・θ≧１．５    ・・・（１）
θ≧３／Φ    ・・・（１’）
式（１’）から分かるように、正反射光を回避するための最小の入射角θｍｉｎ（＝３／Φ）は、感光体の直径Φが大きい程小さくて済む。
【００１９】
さらに、正反射光回避条件としては、走査光束の主光線に対するマージナル光線の角度（いわば傾き偏心）を考慮して入射角を設定する必要がある。図１（ｂ）で、感光体の上における走査光束を考えるとき、その光束のＦナンバーをＦ、主光線に対するマージナル光線の角度をα（ｒａｄ）とすると、α＝１／（２Ｆ）となる。マージナル光線が戻り光ノイズとなることを回避するためには、図１（ａ）のように、マージナル光線が面法線に合致しないように構成する必要がある。すなわち、以下の式（２）を満たす必要がある。
【００２０】
θ＞２α    ・・・（２）
以上より、正反射を回避する入射角として設定すべきθの値は、式（１’）、（２）の最小値の和に基づく以下の式（３）で記述できる。
【００２１】
θ≧３／Φ＋２α    ・・・（３）
よって、式（３）より、感光体の直径Φが小さくなる程、大きな入射角θを与えなければならないことが分かる。即ち、径が最大の第２の感光体に合わせて最小の入射角を設定すると、径が最小の第１の感光体においては正反射を回避するのに十分な角度にならない。したがって、感光体３の感光面に対する入射角の大きさ（絶対値）をθ１、感光体４の感光面に対する入射角の大きさ（絶対値）をθ２とする時、正反射光を回避するには、θ１＞θ２＞０なる条件を満足する構成する必要がある。
【００２２】
なお、第１の感光体に合わせて入射角を設定すると、第２の感光体においては必要以上に大きな入射角を与えることになる。そこで、第１の感光体に対する入射角の上限値を、感光体面に射影したスポット径の肥大が１０％以下に抑えるための条件に基づいて決定することを考える。これは、スポット径の肥大を１０％以下に抑えないと、形成画像の劣化が大きくなり、より良好な画像が得られなくなるためである。
【００２３】
（カラー用光走査装置における正反射光回避条件）
感光体３の感光面に入射する光束の入射角の大きさ（絶対値）をθ１、感光体３の直径をΦ１とした時、本実施形態においてはΦ１＝３０ｍｍより、式（１’）は以下の式（１’ａ）で記述できる。
【００２４】
θ１≧３／Φ＝０．１（ｒａｄ）      ・・・（１’ａ）
さらに、感光体３の感光面に入射する光束の波長をλ、感光面上の副走査方向のスポット径をＳとするとき、スポット径Ｓ＝ｋＦλ（ｋ＝１．６４）、およびα＝１／（２Ｆ）より、α＝０．５・ｋλ／Ｓとなる。このことから、上述した式（２）は以下の式（２ａ）で記述できる。なお、本実施形態においては、波長λ=０．６７μｍにおいてスポット径Ｓ＝５０μｍとしている。
【００２５】
θ１＞２α＝１．６４λ／Ｓ＝０．０２２（ｒａｄ）  ・・・（２ａ）
以上より、感光体３におけるスポット径を考慮した正反射光回避条件は、式（１’ａ）、（２ａ）の最小値の和に基づいて以下の式（３ａ）で記述できる。
【００２６】
θ１≧３／Φ１＋１．６４λ／Ｓ＝０．１２２（ｒａｄ）  ・・・（３ａ）
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、光束７の入射角θ１＝０．１２２ｒａｄであり、上述の式（３ａ）を満足しているため。正反射光を回避できている。
【００２７】
また、感光体３に入射する角度θ１において、射影によりスポット径が肥大する比率は、図２に示すように１／ｃｏｓθで表すことができる。本実施形態では、１／ｃｏｓθ１＝１．００７より、スポット肥大は高々０．７％であるため、スポット径の肥大を１０％以下に抑えることができている。
【００２８】
（ブラック用光走査装置における正反射光回避条件）
一方、感光体４の感光面に入射する光束の入射角の大きさ（絶対値）をθ２、感光体４の直径をΦ２とした時、本実施形態においてはΦ２＝８４ｍｍより、式（１’）は以下の式（１’ｂ）で記述できる。
【００２９】
θ２≧３／Φ２＝０．０３６（ｒａｄ）      ・・・（１’ｂ）
更に、上述した式（２）は、式（２ａ）と同様に以下の式（２ｂ）で記述できる。
【００３０】
θ２＞２α＝１．６４λ／Ｓ＝０．０２２・・・（２ｂ）
式（１’ｂ）、（２ｂ）より、感光体４におけるスポット径を考慮した正反射光回避条件は以下の式（３ｂ）で記述できる。
【００３１】
θ２≧３／Φ２＋１．６４λ／Ｓ＝０．０５８（ｒａｄ）  ・・・（３ｂ）
本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、光束８の入射角θ２＝０．０８７（ｒａｄ）としており、上述の式（３ｂ）を満たしているため、正反射光を回避できている。また、１／ｃｏｓθ２＝１．００４より、スポット肥大は高々０．４％であり、スポット径の肥大を１０％以下に抑えることができている。
【００３２】
（カラー用感光体への入射光とブラック用感光体への入射光との方向性の違い）
図４（ａ）、（ｂ）に示す通り、カラー用感光体３及びブラック用感光体４の夫々に対する入射光束７及び８は、正反射光を回避するための入射角度θ１とθ２と成しているが、入射光束７及び８は面法線に対して互いに異なる側から入射させている。即ち、θ１とθ２とは、各感光体の面法線に対して異なる向きの角度（符合が異なる角度）となる。この理由について、図３に示したカラー用光走査装置１とブラック用光走査装置２とが隣接して配置される部分を用いて説明する。
【００３３】
カラー用感光体３及びブラック用感光体４の夫々は、下面が転写ベルト５に接して同じ高さになっている。よって、大口径のブラック用感光体４の上面は、ブラック用光走査装置２における光学系に近づき、夫々の間のスペースが小さくなってしまう。したがって、図のようにミラーによって光路を折りたたんだとしても、光束を感光体４に斜めから入射する必要がある。このため、図４（ｂ）に示したように、入射光束８はブラック用感光体４の面法線に対して左側から入射することになる。
【００３４】
一方、カラー用感光体３は小径であるため、夫々を配列する間隔を狭くして、装置全体の小型化を図っている。よって、カラー用感光体３の中心軸は、カラー用光走査装置１における光学系から鉛直下方に入射する光束に対して右側（ブラック用感光体４側）に寄せられる。このため、図４（ａ）に示したように、入射光束７はカラー用感光体３の面法線に対して右側から入射することになる。このように、異なる径の複数の感光体を有する構成において、各感光体に対する光束の入射角の向きが異なるように設計することで、各光走査装置において同一の光学系を用いた場合にも、装置全体を小型化することができる。
【００３５】
なお、第１の感光体の径をΦ１、第２の感光体の径をΦ２とするとき、以下の式（５）を満足することがさらに好ましい。
【００３６】
０．４３＞θ１＞θ２≧３／Φ２＋１．６４λ／Ｓ    ・・・（５）
式（５）のように、入射角θ１が上限０．４３（ｒａｄ）を超えないように設定することにより、第１の感光体に入射するスポットの肥大を１０％以下に抑えることができる。なお、下限値は式（３ａ）と同様の理由に基づく。
【００３７】
また、第１の感光体と第２の感光体とにおける画質の均一性を確保する上では、各感光体間でのスポット径肥大量を５％以下に揃えることがより好ましい。すなわち各感光体に入射する光束の入射角同士の差の最大値をΔθとするとき、以下の式（６）を満たすように構成することがより好ましい。
【００３８】
０．３１≧Δθ・・・（６）
以上、本実施形態に係る画像形成装置は、各感光体の長手方向に垂直な断面内において、径が最小である第１の感光体に入射する光束の入射角と、径が最大である第２の感光体に入射する光束の入射角とを適切に設定している。これにより、径が異なる複数の感光体を備えた構成においても、適切に正反射光の発生を抑制できる。更に、入射角が大きくなる第１の感光体の感光面上のスポット肥大を１０％以下に抑えるように設定することで、より良好な画像を得ることができる。
【００３９】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００４０】
上述した実施形態では最小の径を備える第１の感光体、最大の径を備える第２の感光体を有する複数の感光体として、カラー画像形成のためのブラック用の感光体を含む４個の感光体で、第２の感光体は、ブラックの画像を形成する感光体とした。しかしながら、本発明はこれに限られず、例えばブラック用の感光体を含む２個の感光体としても良いし、第２の感光体は、ブラック以外の画像を形成する感光体としても良い。
【００４１】
また、上述した実施形態では、光走査装置は、４つの独立した光走査装置で構成され、ブラック用の光走査装置とブラック以外のカラー用の光走査装置とは異なる構成であり、前記ブラック以外のカラー用の光走査装置は互いに同じ構成であるとした。しかし、本発明はこれに限られない。例えば、ブラック以外のカラー用の光走査装置を、互いに異なる構成としても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１・・カラー用光走査装置、２・・ブラック用光走査装置、３・・第１の感光体、４・・第２の感光体
【図１】
2014142441.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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