(57)【要約】【課題】トナー粒子が結露で発生した水滴に吸着しない光学素子の構成にすることにより、結露で発生した水滴を原因とするトナーによる汚れを防止する光学素子を有する光学装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】像を透過又は反射する光学素子３８を有し、光により像を投影しかつ光により被走査面に潜像を形成する光学装置において、前記光学素子３８は少なくとも像の透過面及び反射面の表面に所定のインピーダンスを有する導電部４７を有している。【選択図】図１０
2007304349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過又は反射する光学素子を有した光学装置において、前記光学素子は少なくとも光の透過面及び反射面の表面に所定のインピーダンスを有する導電部を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記導電部に所定の電流を供給する電流供給手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記光学素子は少なくとも光の透過面及び反射面の表面に導電部を有し、この導電部に所定のバイアスを印加するバイアス印加手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＤやＬＥＤ等の発光素子を有して被照射面を照らす光学装置、発光素子により照らされた被照射面からの像を異なる位置に投影する光学装置、及びそれら光学装置を用いた複写機、プリンタ、スキャナ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＤ（レーザダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有して、被照射面を照らす光学装置や、発光素子により照らされた被照射面からの像を異なる位置に投影する光学装置、及びそれら光学装置を用いた複写機、プリンタ、スキャナ、ファクシミリ等の画像形成装置において、光学素子の表面が汚れることより性能が劣化する場合、通常、汚れないもしくは汚れにくくなるようにするかもしくは汚れても性能劣化が少なくなるように構成するのが通例である。それが達成できない場合は汚れを除去するか、光学素子自体を交換することになる。
【０００３】
光学素子表面が汚れないもしくは汚れにくくする方法としては、汚れ発生に至る経路を遮断する方法、汚れが付着しにくくなるように重力の影響を小さくするレイアウト（水平にレイアウトしない）、付着しにくいコーティング等を施す方法がある。
光学素子表面が汚れても性能劣化を小さくする方法としては、光路において像を拡大しかつ被照射面において結像する方法、汚れ具合によって光量を上げる方法、画像処理を施す方法等があり、汚れを除去する方法については多数存在するが、性能劣化が発生しない範囲で汚れを防止すれば必要のない機能といえる。
【０００４】
通常温度の低い素子がそれより高い温度の外気に触れた場合に外気に含まれている水分によって素子表面に結露現象が発生する。一方、画像形成装置としては生産性及びハンドリング性に優位な電子写真が一般的に普及しているが、電子部品から画像品質向上に大きく影響するトナー粒子の微小化が進んでおり、トナー粒子が結露で発生した水滴に吸着し易い。このため光学素子が結露した場合のトナーによる汚れ対策は重要な技術の１つである。
このため、チャージワイヤの汚れ防止に有効な電源装置や静電吸着を利用して浮遊するトナーを吸着する技術により光学系の汚れを防止する技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のトナー画像形成装置では、光学素子の周囲に浮遊して存在するトナーを、静電吸着を利用して吸着する技術により光学系の汚れを防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−２４４２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の従来技術では、トナー粒子が結露で発生した水滴に吸着し易く、このために生じる光学素子のトナーによる汚れ対策がなされていないという問題がある。
そこで、本発明の目的は、トナー粒子が結露で発生した水滴に吸着しない光学素子の構成にすることにより、結露で発生した水滴を原因とするトナーによる汚れを防止する光学素子を有する光学装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る光学装置は、光を透過又は反射する光学素子を有した光学装置において、前記光学素子は少なくとも光の透過面及び反射面の表面に所定のインピーダンスを有する導電部を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記導電部に所定の電流を供給する電流供給手段を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記光学素子は少なくとも光の透過面及び反射面の表面に導電部を有し、この導電部に所定のバイアスを印加するバイアス印加手段を有することを特徴とする。
請求項４の発明に係る画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置を備えたことを特徴とする。
また、浮遊物が光学素子に吸着することを防ぐことができ、定期的にメンテナンスを必要としていた光学装置においてメンテナンス間隔を大幅に広げるばかりでなく、メンテナンスフリーやクリーニング機構レスを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明は浮遊物が結露した光学装置の光学素子表面に付着することを防ぐための技術であるが、画像形成装置においては汚れの原因となる主な浮遊物がトナーであると特定されることから、画像形成装置で用いられる光学系の内、代表的な４つの光学装置について構成例を述べる。
図１は一般的なレーザダイオードユニットの構造を一部切り欠いて示す概略斜視図である。このレーザダイオード（以下、ＬＤ）ユニットＡはキャップ１内の上面にガラス板２、ヒートシンク３にレーザ（ＬＤ）チップ４を配置し、キャップ１で囲まれたステム５上にＰＩＮチップ６を配置した構成となっている。
【０００９】
図１に示すように、ＬＤユニットＡは、クラッド層と活性層からなり、クラッド層に接続された電極からの電荷によりＬＤチップからガラス板２を透過してレーザ光が出射される（これをフロントビームａと呼ぶ）。
また、この時、フロントビームａと対になるバックビームｂがＬＤユニットＡ内の図示してないフォトダイオード（以下、ＰＤ）に出射され、電極からＰＤ出力を得ることができる。これにより、ビーム光量をモニタでき、モニタ出力に応じた制御を実施することで所定の光パワーで安定した出力が可能となる。
【００１０】
図２は画像形成装置システムを示す概略斜視図である。図３は図２の画像形成装置に搭載される光走査装置を示す概略斜視図である。図４は図２の画像形成装置に搭載される画像形成部を示す概略図である。図２の画像形成装置システムＢは画像形成装置７、これにパソコン８、及びファクシミリ９が接続されて構成されている。
【００１１】
図３に基づいてレーザダイオード（以下、ＬＤ）を用いた光走査装置について説明する。光走査装置ＣはＬＤユニットＡとこのＬＤユニットＡから出射されたレーザ光のビーム径を成形して被走査面に導く光学素子とＬＤ光を制御する制御部から構成されている。
図３において、光走査装置Ｃの露光部の書き込みユニットは、図１のＬＤユニットＡの発光素子（ＬＤチップ４）、光学素子であるポリゴンミラー１０、ｆθレンズ１１、折り返しミラー１２、ミラー１３、１３ａ及びシリンドリカルレンズ１４、ＬＤ発光タイミングを生成するために同期検知を行なう同期検知センサ１５、及び被走査面である感光体ドラム１６面上に複数のビームを所定の間隔で露光する走査光学系として示されている。
【００１２】
図２の一般的な画像形成装置７の図４に示す画像形成部Ｄは、潜像を形成する感光体ドラム１６の周囲に、帯電・露光・現像・転写・クリーニングといったプロセスを行なう、帯電装置１７、現像装置１８、転写装置１９、クリーニング装置２０、除電装置２１を有している。
図２の画像形成装置７は、図示していないが画像を形成する転写紙を給紙するための給紙部と転写された画像を定着する定着部と定着された転写紙を排紙する排紙部を備えている。
画像形成装置７は、スキャナ２１、デジタルカメラ等で読み取った画像データやパソコン（ＰＣ）８上で作成した画像データや電話回線等で受信したファクシミリ９の画像データにより画像を形成するために、画像データを入力する画像Ｉ／Ｆ部、及び入力した画像データを蓄積もしくは編集・画像処理を施す画像処理部を経てＬＤ制御部により潜像を形成している。複数の発光素子を有する画像形成装置としてはＬＤユニットを複数有する構成のものとＬＤアレイを用いたＬＤユニットで構成するものが存在する。
【００１３】
図５はＬＥＤプリンタヘッドを用いる画像形成装置を示す概略図である。図６は図５の画像形成装置に搭載される光走査装置であるＬＥＤプリンタヘッドを示す概略斜視図である。図７は図５の画像形成装置に搭載されるセルフォックレンズ例を示す概略部分斜視図である。
次にＬＥＤプリンタヘッド（以下、ＬＰＨ）を用いた光書き込み装置を搭載する画像形成装置について構成例を説明する。図５乃至図７において、まず、図５の画像形成装置７は帯電装置１７、現像装置１８、転写装置１９、クリーニング装置２０、除電装置２１、現像装置１８内のトナー２２、分離装置２３、定着装置２４、及びスタッカ２５を有している。
【００１４】
また、画像形成装置７は、図６に示すように、集積されたＬＥＤチップを複数並べたＬＰＨ２６を備えている。このＬＰＨ２６は、基板２８の裏側のＬＥＤアレイ素子２９、等倍レンズ３０、放熱板３１、基板２８上面のドライバ素子３２及びＩ／Ｆ部３３から構成されている。
さらに、画像形成装置７は、図７に示すセルフォックレンズアレイ２７を備えている。図５の画像形成装置７のＬＰＨ２６は、集積されたＬＥＤチップ２９を複数並べ、セルフォックレンズ２７により結像する構成であるので、図３の光走査装置と比較すると構成が簡素であり、省スペースが容易なことから従来からファクシミリやプリンタで使用されている。
しかし、ＬＥＤ自体の光量が小さいことや集積度を上げにくいことから、近年の高密度化に対応が遅れ気味である。また、個々のＬＥＤにはバラツキがあることから光量補正が必要である。
【００１５】
発光方式は大きく分類するとストローブ方式とダイナミック方式がある。ストローブ方式は各ＬＥＤへの発光データを転送後、ストローブ信号により一斉にＬＥＤが点灯するものである。
データ転送速度を遅くするためとＬＥＤ点灯時の入力電流変化が大きくならないようにするために分割してストローブを実施するのが一般的である。これに対してダイナミック方式は制御回路が複雑になるが個々のＬＥＤがダイナミックに点灯するため、入力電流変化が少ないメリットがある。
【００１６】
図８は縮小光学系を用いた画像読み取り装置を搭載する画像形成装置を示す概略図である。次に、図８を参照して、縮小光学系を用いた画像読み取り装置についての構成例を説明する。
図８に示すように、画像形成装置７の画像読み取り部は、走査部に光源３５とこの光源からの光を収束する反射鏡とからの光をコンタクトガラス３６上の原稿３７に照射し、この原稿３７からの反射光像を折り返す第１のミラー３８とを備えている。
さらに、画像読み取り部は、この第１のミラー３８からの像を第２のミラー３９および第３のミラー４０と折り返して、レンズ４１を透過して読み取りセンサ４２に結像する構成である。
【００１７】
読み取りセンサ４２は一般的にＣＣＤセンサが用いられ、モノクロで使用する１ラインセンサとカラーで使用する３ラインセンサがある。光源３５の波長を変えて複数回走査することで１ラインセンサを用いてカラー読み取りを行うことも多い。現在ではＰＣへ画像を取り込む用途が進んだためＲＧＢの情報として読み取る。光源３５としてはキセノンや蛍光灯を使用する。
３ラインセンサの場合は、画像処理部４３で、その各センサ間の距離を補正するためのメモリ（図示せず）を必要とする。また、基本とする読み取り条件（走査速度・読み取り密度）により、その条件で各センサ間の距離が所定の距離（センサ上での画素サイズの整数倍等）になるようにする。
１ラインセンサで光源３６を切り換えてカラーを実現する場合は、各センサ間の距離は補正する必要はないが、読み取り領域全域を少なくとも２つ分蓄積する画像メモリが必要である。
【００１８】
図８の画像形成装置では、画像処理部４３からの電気信号はプリンタ部で、光書き込み光学系４４に入り、感光体ドラム１６を露光し、感光体ドラム１６上の静電潜像を現像装置１８で現像し、転写装置１９で転写紙に転写し、画像が転写された転写紙は定着装置２４で熱定着されて機外へ排出される。
図９は画像形成装置に搭載する等倍光学系を用いた画像読み取り装置を示す概略図である。図９に示すように、画像読み取り装置は、コンタクトガラス３６上の原稿３７を照射する白色光源３５、等倍センサ４５と等倍レンズ４６から構成される。等倍レンズとしてはセルフォックレンズが一般的に使用される。
この構成の画像読み取り装置は、縮小光学系と比較して、センサの画素サイズが大きいことからＣＣＤセンサ以外にもＭＯＳセンサが一般的に使用可能である。さらに、画素サイズが大きいことからセンサの感度が高くでき、等倍レンズ４６により光路長も短いことから光源３５の光量を少なくすることが可能で、光源３５としてキセノンや蛍光灯以外にもＬＥＤや有機ＥＬなども使用される。
【００１９】
図１０は光学装置のミラーの１部分を示す概略斜視図である。図１１はバイアス印加を説明する概略回路図である。図１０及び図１１を参照して、上述した光学装置例の光学素子にバイアスを印加する方法について説明する。
バイアスを印加する光学素子として、光学装置のミラー、例えば、図８の第１ミラー３８は、その鏡面にアルミ蒸着にて構成されたアルミ蒸着層（導電部）４７を有している。
アルミ蒸着にて構成されたミラーの鏡面であるアルミ蒸着層４７は導電性があるので、押さえの板ばね４８等で電極を形成するとともに筐体（図示せず）などでＧＮＤに接地されている部材（図示せず）との絶縁を保持することで、電源（バイアス印加手段、電流供給手段）５１からのバイアス印加（電流供給）により所望のバイアス（電流）を光学素子の表面に印加して発熱させることができる。この発熱により浮遊するトナー粒子等の付着を阻止することができる。
【００２０】
図１１に略示するように、光学素子（第１ミラー）３８は筐体（図示せず）などを介してＧＮＤに接地され、バイアス電源（バイアス印加手段）５１から所望のバイアスをその表面、すなわち、アルミ蒸着層４７（１０）に印加する。
ガラスやプラスチックで構成されたレンズのごとき光学素子についても、表面に導電性ポリマ（ポリエチレンジオキシチオフェン等）などによりコーティングを施すことで同様にバイアスを表面に印加することができる。
コーティング部（アルミ蒸着層）の厚みと材質によりその表面に形成される導電部４７のインピーダンスは異なる。しかしながら、本発明の場合は、所定のインピーダンス特性を備えかつバイアス電源５１からのバイアス供給により、結露に至らない温度を保持する所望の発熱を得ることができる範囲とする。
【００２１】
図示してないが、この結露に至らない温度範囲は供給するバイアス電源５１を切り換える切り換え機能とＧＮＤ電極を絶縁する絶縁機能を追加することで容易に実現することができる。
発熱量はインピーダンス特性と電流値により制御することができ、結露に至らない温度を保持することができる。安全のため、サーミスタ、温度ヒューズ、サーモスタット等により加熱保護を実現することも可能である。
バイアスを供給するバイアス電源５１については、安全性を考慮すると、１次側電源を避け、一般的なトランスを用いたコンバータ電源により供給することで実現するのが好適である。
【００２２】
ここまで説明した構成により、所望の光学素子に結露に至らない温度を発生することで、浮遊物が光学素子に吸着することを防ぐことができ、定期的にメンテナンスを必要としていた光学装置においてメンテナンス間隔を大幅に広げるばかりでなく、メンテナンスフリーやクリーニング機構レスを実現することができる。
とくに、かかる構成は、近年、省スペース化と小型化によりメンテナンスしにくい構成やクリーニング機構を設けることができない構成においては有効な技術である。
また、通常問題のないシステムにおいて、設置環境や設置用途により汚れが問題となり、汚れ防止機能として追加する場合などにも構成が単純であることからクイックアクションが容易であり、ユーザーのダウンタイム（給紙時間）を小さくできる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一般的なレーザダイオードユニットの構造を切り欠いて示す概略斜視図である。
【図２】画像形成装置システムを示す概略斜視図である。
【図３】図２の画像形成装置に搭載される光走査装置を示す概略斜視図である。
【図４】図２の画像形成装置に搭載される画像形成部を示す概略図である。
【図５】ＬＥＤプリンタヘッドを用いる画像形成装置を示す概略図である。
【図６】図５の画像形成装置に搭載される光走査装置であるＬＥＤプリンタヘッドを示す概略斜視図である。
【図７】図５の画像形成装置に搭載されるセルフォックレンズ例を示す概略部分斜視図である。
【図８】縮小光学系を用いた画像読み取り装置を搭載する画像形成装置を示す概略図である。
【図９】画像形成装置に搭載する等倍光学系を用いた画像読み取り装置を示す概略図である。
【図１０】光学装置のミラーの１部分を示す概略斜視図である。
【図１１】バイアス印加を説明する概略回路図である。
【符号の説明】
【００２４】
７  画像形成装置、１３  光学素子（ミラー）、１３ａ  光学素子（ミラー）、２６  ＬＰＨ（ＬＥＤプリンタヘッド）、２７  光学素子（セルフォックレンズ）、３８  光学素子（第１ミラー）、３９  光学素子（第２ミラー）、４０  光学素子（第３ミラー）、４６  光学素子（等倍結像素子）、４７  導電部（透過面及び反射面上のアルミ蒸着層）、５１  バイアス電源、５２  光学素子（ミラー）、５３  光学素子（ミラー）、Ａ  ＬＤユニット、Ｃ  光走査装置
【図１】
2007304349.tif 000003
【図２】
2007304349.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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