(57)【要約】【課題】像担持体上の軽微な汚染や傷等を効果的に検出する能力を持ち、且つ、画像形成装置に現実的に組み込み可能な走査型露光装置を提供すること。【解決手段】光源と、光源からの光で所定の範囲内の被露光体を走査する光学走査装置を含む走査型露光装置として、光源と光学走査装置の間に配設されたビームスプリッターと、該ビームスプリッターで取り出された被露光体からの散乱光を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光された散乱光を検出する光検出器と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2006267665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの光で所定の範囲内の被露光体を走査する光学走査装置を含む走査型露光装置であって、
光源と光学走査装置の間に配設されたビームスプリッターと、該ビームスプリッターで取り出された被露光体からの散乱光を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光された散乱光を検出する光検出器と、を有することを特徴とする走査型露光装置。
【請求項２】
像担持体として感光体を用い、これに対し所望の画像露光を行うことで静電潜像を形成し、現像行程で像担持体上の静電潜像に着色トナーを付着させてトナー像として顕像化し、このトナー像を転写材上に転写する行程を有する画像形成装置であって、
画像露光を行う手段として、光源と、光源からの光で所定の範囲内の感光体表面を走査する光学走査装置を含む走査型露光装置を有し、走査型露光装置は、光源と光学走査装置の間に設けたビームスプリッターと、該ビームスプリッターで取り出された感光体表面からの散乱光を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光された散乱光を検出する光検出器と、を有し、
光検出器の検出信号及び画像形成装置の動作情報に基づき感光体の光散乱に関する情報を記録する記録装置と、該記録装置の情報に基づいて画像形成装置の動作の変更、画像形成装置外部への警告を行う制御装置と、を有することを特徴とする画像形成装置
【請求項３】
前記記録装置は、光検出器の検出信号及び画像形成装置の動作情報に基づき感光体表面の光散乱に関する情報を時刻及び／又は動作履歴と対応付けて時系列的に保存する履歴記録装置であって、制御装置は履歴記録装置の情報に基づいて本体の動作の変更、画像形成装置外部への警告を行うことを特徴とする請求項２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、走査光の散乱状態を検出できる走査型露光装置、及び前記露光装置を有し画像に関連する或る種の不良を早い段階で検出し、不具合を未然に防ぐことのできる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体として感光体を用い、これに対し所望の画像露光を行うことで静電潜像を形成し、現像行程で像担持体上の静電潜像に着色トナーを付着させてトナー像として顕像化し、このトナー像を出力メディアである転写材上に転写する行程を通して最終出力を得る画像形成装置が、複写機、プリンタ、ファックス等として広く用いられている。
【０００３】
上記の画像形成装置で画像露光を行う露光装置には様々な方式があるが、画像の電子情報に従って強度変調された光源からの光を光学走査装置を用いて所望の範囲に振り、線状若しくは面状の走査範囲に対し画像露光を実現する走査型露光装置は、最も広く用いられている露光装置の１つである。
【０００４】
像担持体を用いた画像形成装置では、汚れや傷等像担持体表面の異常により画像不良を来す。従来の画像形成装置では像担持体表面の異常を検知する機構は一般的ではなく、実際に画像不良が起きるまで異常を検知することができないため、不具合の大きな原因の１つになっていた。
【０００５】
このような問題に対する解答になり得る技術として、像担持体近傍にライン型受光素子を配置し、ライン型受光素子を光学走査装置の走査位置に同期して読み出すことで像担持体上で反射された光を検出し、その強度から像担持体表面の凹凸について判定する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平２００２−１６８６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された構成では、反射光を検出しているため、像担持体表面のごく軽微な汚染や傷に対する感度が低く、又、画像形成装置に適用しようとすれば像担持体の近傍に走査幅の全域に亘ってライン型受光素子を配するスペースが必要になり、近年の小型化した画像形成装置に適用することは極めて難しい。
【０００８】
本発明は、像担持体上の軽微な汚染や傷等を効果的に検出する能力を持ち、且つ、画像形成装置に現実的に組み込み可能な走査型露光装置、及びこれを組み込むことで像担持体表面の汚れや傷を画像不良が顕在化する前に検知して対処を可能にする画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、光源からの光で所定の範囲内の被露光体を走査する光学走査装置を含む走査型露光装置として、光源と光学走査装置の間に配設されたビームスプリッターと、該ビームスプリッターで取り出された被露光体からの散乱光を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光された散乱光を検出する光検出器と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、像担持体として感光体を用い、これに対し所望の画像露光を行うことで静電潜像を形成し、現像行程で像担持体上の静電潜像に着色トナーを付着させてトナー像として顕像化し、このトナー像を転写材上に転写する行程を有する画像形成装置として、画像露光を行う手段として、光源と、光源からの光で所定の範囲内の感光体表面を走査する光学走査装置を含む走査型露光装置を有し、走査型露光装置は、光源と光学走査装置の間に設けたビームスプリッターと、該ビームスプリッターで取り出された感光体表面からの散乱光を集光する集光レンズと、該集光レンズで集光された散乱光を検出する光検出器と、を有し、
光検出器の検出信号及び画像形成装置の動作情報に基づき感光体の光散乱に関する情報を記録する記録装置と、該記録装置の情報に基づいて画像形成装置の動作の変更、画像形成装置外部への警告を行う制御装置と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記記録装置は、光検出器の検出信号及び画像形成装置の動作情報に基づき感光体表面の光散乱に関する情報を時刻及び／又は動作履歴と対応付けて時系列的に保存する履歴記録装置であって、制御装置は履歴記録装置の情報に基づいて本体の動作の変更、画像形成装置外部への警告を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、光源からの光は、通常の走査型露光装置と同様に光学走査装置により振られ、所定の位置に配設された被露光体上を走査する。被露光体上に到達した光は、到達点の被露光体の表面状態に応じ、反射、散乱される。ここで、走査光の入射方向は被露光体からの正反射光が走査型露光装置に戻らない向きに設定されているものとする。
【００１３】
すると、被露光体の正常な表面、即ち平滑で極めて正反射し易い表面に入射した場合、走査型露光装置へ戻る光は極めて少ない。ところが、表面に不均一な汚染物や傷がある異常表面では汚染物や傷による散乱が起こり、散乱光の一部は走査型露光装置からの入射経路上を逆に辿って、光源に向かい遡る。更に、一部は光学走査装置と光源の間に配設されたビームスプリッターにより光源への光路から折り曲げられ、集光レンズを介して光検出器上に達する。
【００１４】
以上より、正常表面と異常表面で光検出器に達する光の強度が大きな比率で変化し、異常の検出は走査光学系の空間分解能に準じることが分かる。尚、光源と光検出器とが光学的に共役な条件になるように設置し共焦点光学系とすることで、光検出器に到達する露光位置からの散乱光と露光位置外からの多重散乱光や外乱光との比を最大にすることができ、検出感度、実効空間分解能の点で非常に有利になる。
【００１５】
又、上記構成は、被露光体近傍に光検出器等を配設する必要がなく、被露光体周辺には従来の走査型露光装置同様光路だけ確保できれば良い。即ち、被露光体近傍の構成を従来と変えることなく、軽微な傷や汚染を高感度且つ高空間分解能で検出可能な走査型露光装置が実現できる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、像担持体として感光体を用い、これに対し所望の画像露光を行うことで静電潜像を形成し、現像行程で像担持体上の静電潜像に着色トナーを付着させてトナー像として顕像化し、このトナー像を出力メディアである転写材上に転写する行程を通して最終出力を得る画像形成装置の画像露光手段として請求項１に基づく走査型露光装置を用いる。従って、請求項２に基づく画像形成装置は、画像形成動作を繰り返すうちに感光体表面が傷付く、或はトナーが付着して汚染される等した場合、そのごく初期の軽微な段階で光検出器の入射光量が変化し、検出が可能である。又、感光体の近傍には散乱光を検出する機構を配置する必要はなく、装置の小型化を妨げない。
【００１７】
更に、本発明に係る画像形成装置では、光検出器の検出信号及び画像形成装置の動作情報に基づき感光体表面の光散乱に関する情報を記録する記録装置を持ち、制御装置では光検出器の出力を本体の動作を加味して適切に解釈することが可能である。例えば、走査光が適切な露光条件で感光体表面の要評価領域を露光している期間のみ記録を有効にする、若しくは前記期間の記録のみ評価することで、不適切な記録や検査不要な領域の散乱情報を除外して評価することができ、又、光散乱に関する情報として光検出器の出力信号と光学系の走査位置情報と共に記録することで、光検出器の出力信号に対するシェーディング補正を行い評価精度の向上を図ることが可能になる。或は、光検出器の出力信号と感光体上の走査位置情報を合わせて記録することで、制御装置は光散乱に関する情報とその分布から感光体上の異常個所及びその状態を分析することが可能になり、異常の悪化の予測精度を上げることができる。
【００１８】
上記の構成により、制御装置は感光体表面上の異常を不具合として顕在化する前に検出することができ、これに基づいて本体の動作の変更、例えば調整動作や設定変更、画像信号の修正で異常の悪化や画像への影響を抑えたり、画像形成装置外部への異常の存在やその原因、対策、不具合顕在化の時期等の警告を行うことで不具合の顕在化を未然に回避することができる。
【００１９】
即ち、本請求項に基づく構成により、小型且つ低コストで感光体表面の異常による不具合を未然に防いだり、異常へ対処項目を事前に通告することができる画像形成装置を実現できる。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、光散乱に関する情報を時刻や動作履歴等と共に時系列的に記録することで、制御装置は光散乱強度の位置、分布に加えその推移を加味して原因と状況を判定することができ、更に精度の高い不具合の予測が可能になり、より的確な本体動作の変更、画像形成装置外部への警告が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
本発明に係る走査型露光装置を図１に示す。
【００２３】
レーザーダイオード１１１は、図示しない制御装置からのビデオ信号に従い図示しないレーザードライバにより駆動される。レーザーダイオード１１１からのレーザー光は、コリメーターレンズ１１２により収束されてビームスプリッターを通過し、モータにより等速回転駆動されるポリゴンミラー１４１により反射され、ポリゴンミラー１４１の回転角によって変化する光路１０１上を進んでｆ−θレンズ１４２を通り、所定の位置に設置された被露光体１５１に合焦して入射する。
【００２４】
ポリゴンミラー１４１の回転に従い、光路１０１は変化し、ｆ−θレンズ１４２により入射位置は被露光体１５１表面の所定の直線上を等速で移動する。一部は吸収され、残りが正反射光１０２ａと乱反射光１０２ｂとして出射する。乱反射光１０２ｂの一部は、光路１０１上を入射時と逆に辿ってｆ−θレンズ１４２を通りポリゴンミラー１４１に反射されてビームスプリッター１３１に達する。そして、ビームスプリッター１３１で反射された光は、集光レンズ１２２により収束され、レーザーダイオード１１１と共焦点位置にあるアパーチャー１２１ａとフォトダイオード１２１ｂより成る光センサー１２１により検出される。
【００２５】
被露光体を所定の経路上を動かすことで、２次元的な領域に走査露光することができ、同時に、散乱光の変化を反映した光センサー１２１の出力信号が得られる。被露光体の表面状態によって正反射光１０２a と乱反射光１０２b の比率は大きく変わるので、光センサー１２１の検出光量は被露光体の表面状態に依って大きく変わることになる。即ち、光センサーの出力をモニターすることで被露光体の走査位置での表面状態の変化を知ることができる。
【００２６】
即ち、本実施の形態に示す操作型露光装置を用いることにより、光センサー１２１の出力信号を図示しない制御装置で読み取ることで、被露光体の表面状態を極めて高感度且つほぼ走査型露光装置の空間分解能で知ることができる。
【００２７】
＜実施の形態２＞
本発明に係る画像形成装置の本発明に関する部分を図２に示す。
【００２８】
画像露光を行う露光装置として実施の形態１に示した走査型露光装置２００は、その走査光が反射鏡２１４を介して感光体２１０上に合焦して入射するように設置される。ここで、任意の走査位置に対し、走査光は感光体２１０表面に垂直入射しないように設定してある。
【００２９】
感光体２１０の周囲には、帯電ローラ２１１、現像装置２１２、図示しない転写装置、クリーニング装置２１３が配設され、走査型露光装置２００も併せ画像形成機構を構成している。画像形成機構は以下のように機能する。
【００３０】
即ち、感光体は感光体駆動モータ２１５により回転駆動され、帯電ローラ２１１との接触部近傍で所定の表面電位に帯電され、走査型露光装置２００の走査光により画像露光されて静電潜像が形成され、次いで現像器２１２で着色トナーによりトナー像が形成される。このトナー像が図示しない転写装置により転写材上に転写され、所望の画像を得る。トナー像が転写された後の感光体２１０表面はクリーニング装置２１３に到達して清掃され、再び帯電ローラー２１１との接触部に向かい、次の画像形成が行われる。
【００３１】
上記の画像形成装置の駆動機構、即ち感光体駆動モータ２１５、走査型露光装置２００のポリゴンミラー駆動モータ及び画像形成装置のその他の部分を駆動する図示しないモータ、アクチュエータ、その他の動力制御機構は制御装置２２０の本体制御部により適切なシーケンスで制御される。尚、感光体駆動モータ２１５は、感光体２１０の回転角度情報を出力することができ、これを記録装置２２１に送っている。
【００３２】
画像形成動作に際しては、図示しない外部のホストからの画像データが通信装置２２５により受信され、制御装置はこれを検知して画像形成機構をはじめとする画像形成装置各部のシーケンス制御を開始すると共に本体制御部のデータ転送機構により画像データをラスタライザー２２３に送る。ラスタライザー２２３は画像データを本画像形成装置に適したラスタ情報に変換し、制御装置２２０の画像制御部に送る。
【００３３】
制御装置２２０の画像制御部は、ラスタ情報を本体制御部からの本体の制御情報、動作情報に従い調整してビデオ信号とし、レーザードライバー２２２に送る。レーザードライバー２２２は、ビデオ信号に従い走査型露光装置２００のレーザーダイオードを駆動する。ビデオ信号に従い変調されたレーザー光により、制御装置２２０で制御、駆動される画像形成機構の感光体２１０上に画像露光が成される。
【００３４】
制御装置は、本体の動作履歴、外部からの設定により、感光体検査シーケンスを実施する。感光体検査シーケンスでは少なくとも感光体２１０が回転駆動され、且つ、走査型露光装置２００により感光体２１０の被検査領域の全面を走査露光する。このとき、記録装置は感光体駆動モータ２１５からの感光体回転角度情報及び制御装置２２０の画像制御部からの走査位置情報に従い、走査型露光装置２２０の光センサー出力を感光体２１０の全周に亘って時系列的に記録する。結果、記録装置２２１には感光体２１０の被検査領域の全表面の光の散乱状況に関わる光センサー出力を感光体２１０表面での位置と対応付けて記録することができる。
【００３５】
記録装置２２１による光センサー出力の読み取り／記録レートを画像書き込み時のレーザーダイオードを駆動するビデオレートと一致させることで、画像書き込みに準じる空間分解能で感光体２１０の表面状態分布に因る光センサー出力を記録することができる。
【００３６】
感光体検査シーケンスに伴い、制御装置２２０の本体制御部は、、記録装置２２１に記録された光センサーの出力情報を分析して感光体２１０表面の異常の位置、状態を抽出し、その状態、分布形状等から異常のタイプを分類し、位置情報と共に記録する。その上で各々の異常の画像への影響度と将来の悪化度合いを推定し、対策方法を決定、実施する。以下に上記過程の処理例を示す。
【００３７】
先ず、走査位置により同じ表面状態に対する光センサー出力が異なることを考慮してシェーディング補正を行い、散乱強度分布を得る。
【００３８】
次いで、散乱強度分布から、異常散乱の分布状況に基づき異常の検出と種類の判定、状態の把握を行い、記録する。例えば、感光体の周方向に細線状の分布を持つ異常は傷と判定し、散乱強度のピーク値を記録する。周方向全周に亘って太めでブロードな線状の分布を持つ異常はクリーニング不良と判定し、散乱強度のピーク値、幅を記録する。不定形の異常は付着物と判定し、散乱強度のピーク値を記録する。円形の異常は球状突起と判定し、直径を記録する。
【００３９】
次いで、不具合の顕在化の状況、時期を評価する。傷の場合は、散乱強度のピーク値からテーブルに基づき画像欠陥発生時期の推定を行う。クリーニング不良の場合、散乱強度のピーク値と幅からテーブルに基づき画像欠陥発生時期の推定を行う。付着物は散乱強度のピーク値からテーブルの基づき画像欠陥深刻、画像欠陥軽微、画像欠陥発生無しの３つに分類する。球状突起は直径からテーブルに基づき画像欠陥深刻、画像欠陥軽微、画像欠陥無しの３つに分類する。
【００４０】
上記の評価結果に基づき、制御装置は以下の異常対策を実施する。
【００４１】
第１は対策動作である。画像欠陥深刻、画像欠陥軽微の付着物が存在した場合、感光体２１０上にトナー帯を現像しながら転写を行わず所定の時間感光体を回転動作させる感光体クリーニングシーケンスを１度だけ実行し、再度検査を行う。又、同じ走査方向位置に球状突起が存在し画像欠陥発生時期が所定の期間より近く推定されているクリーニング不良が有れば、クリーニング不良の原因は球状突起によるブレードの傷と考えて良く、クリーニング不良対策機構として図示しないアクチュエーターによりクリーニング装置を感光体の軸方向にずらすことができる構成を有する系であれば、クリーニング装置２１３の長手位置を僅かにずらすクリーニング不良悪化防止動作を実行する。
【００４２】
第２はメンテナンス要求である。メンテナンス要求は、画像欠陥発生時期が所定のある期間より近く推定されている、若しくは画像欠陥深刻に分類されている異常がある場合に行われ、本体上及び通信回線を介して行われる。本体上では、表示装置上にメンテナンスが必要である旨警告表示が行われ、所定の操作を行うことで異常のリストと必要な対策時期及びその対策方法が示される。通信回線を介して行う警告は、予め設定された通信回線上の連絡先に異常のリストと必要な対策時期及びその対策方法を通知する。
【００４３】
第３は画像形成動作時の異常対策である。画像欠陥深刻の突起若しくは付着物が有った場合、画像形成動作の際に記録装置２２１を参照し、可能な限り突起なら着色部に、付着物なら白地部になるよう画像形成開始位置を決定し、画像不良顕在化の回避を図る。
【００４４】
尚、上記構成において、記録装置２２１として過去の複数の検査動作の結果を、検査動作が行われた時刻又は／及び本体の動作履歴と共に時系列的に保存する履歴記録装置を用いることが推奨される。これにより、検出された異常の時系列的な推移を評価することができ、より詳細な原因の判定、より精度の高い不具合発生推定が可能になる。
【００４５】
以上の構成を採ることで、感光体２１０表面の異常を不具合が発生する前若しくは速やかに発見し、可能な限り異常の解消を図り、最適なメンテナンスを可能にし、不具合の顕在化を最大限回避することが可能な画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る走査型露光装置の簡略図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の簡略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０１    走査型露光装置の光路
１０２    被走査体に当たった走査光の反射、散乱光
１１１    レーザーダイオード
１１２    コリメーターレンズ
１２１    光検出器
１２２    集光レンズ
１３１    ビームスプリッター
１４１    ポリゴンミラー
１４２    ｆ−θレンズ
２００    走査型露光装置
２１１    帯電ローラ
２１２    現像装置
２１３    クリーニング装置
２１４    ミラー
２１５    感光体駆動モータ
２２０    制御装置
２２１    記録装置
２２２    レーザードライバー
２２３    ラスタライザー
２２４    表示装置
２２５    通信装置
【図１】
2006267665.tif 000003
【図２】
2006267665.tif 000004