(57)【要約】【課題】仕様が異なる画像形成装置において、共通の光学部材を使用可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】回転可能な感光体ドラム１にレーザ光束Ｌを走査して静電潜像を形成し、静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置Ａにおいて、感光体ドラム１の回転軸方向に関して、被走査面上でＡ３サイズのシートの幅でレーザ光束Ｌを走査可能な走査光学装置５０を備え、感光体ドラム１表面の画像形成領域の最大幅は、Ａ３サイズのシートの幅よりも小さいレターサイズのシートの幅である。【選択図】図３
2017159538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な感光体に光束を走査して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、
前記感光体の回転軸方向に関して、被走査面上で第１のシートサイズに対応する幅で光束を走査可能な走査光学ユニットを備え、
前記感光体表面の画像形成領域の最大幅は、前記第１のシートサイズよりも小さい第２のシートサイズに対応する幅であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記シートサイズは、規格により定められたサイズであ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】
前記第２のシートサイズに対応する幅は、前記第１のシートサイズに対応する幅の７３％以下に設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記走査光学ユニットは、
光源と、
前記光源から出射された光束を偏向して走査する偏向走査手段と、
前記偏向走査手段により偏向された前記光束を被走査面上に結像させる走査レンズと、
を備え、
前記走査光学ユニットが前記光束を走査可能な幅とは、前記偏向走査手段が前記走査レンズを介して前記光束を被走査面上で走査可能な領域の幅であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記偏向走査手段により走査された前記光束が前記感光体に直交する位置は、前記感光体の回転軸方向に関し、前記画像形成領域の中央部からずれた位置であることを特徴する請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記走査レンズは樹脂により成形され、樹脂充填用のゲートを備え、
前記ゲートは、前記感光体の回転軸方向に関し、前記画像形成領域の中央部を基準として、前記光束が前記感光体に直交する位置がある側と反対側の端部に配置されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記光源から出射された光の光量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記光束の光量を調整する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記走査可能な領域の内側で、且つ、前記画像形成領域の外側において前記偏向走査手段が前記光束を走査するときに、前記光源の光量を調整することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段が前記光源の光量を調整するとき、前記偏向走査手段により走査された前記光束を遮光する遮光部材を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記光源、前記偏向走査手段、前記走査レンズを支持する筐体と、
前記筐体を覆うカバー部材を備え、
前記遮光部材は、前記カバー部材に設けられることを特徴とする請求項８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、例えば電子写真プロセスを用いて記録媒体に画像を形成する電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを有する画像形成装置においては、レーザ光を用いて光書き込みを行う走査光学装置が備えられている。この走査光学装置の多くは、ポリゴンミラー（偏向走査手段）、半導体レーザ（光源）、ｆθレンズ（走査レンズ）などの複数の光学部材を光学箱に収容している。
【０００３】
ここで、光学部材を画像形成装置に効率的に配置するための構成が従来から提案されている。例えば特許文献１では、感光体ドラムの回転軸方向に関して、走査光学装置の被走査面上の走査領域中央部に対して走査レンズの幅を非対称にする構成が記載されている。これにより、半導体レーザやコリメータレンズ等の光学部材を配置するための空間を確保して、光学部材を画像形成装置に効率的に配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―３１１７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ユーザニーズの多様化により、画像形成速度、画像形成可能なシートの最大サイズ（例えばＡ３、Ａ４、レターサイズ）、シートの排出方向などの仕様を細分化した画像形成装置をラインナップする事が求められている。
【０００６】
ここで、例えばシートの排出方向が変わる場合、感光体ドラムやモータ、ギアの駆動列などの各種ユニットの配置が変わるため、画像形成装置内において走査光学装置の配置可能なスペースが変わる。この場合、特許文献１に記載の構成では、スペースに応じて走査光学装置の配置を変える自由度が低く、新たにレンズや走査光学装置を製造しなければならないことがある。
【０００７】
また、画像形成可能なシートの最大サイズが変わる場合、感光体ドラム上で画像形成が行われる画像形成領域の幅が変わる。このため、同じ焦点距離のレンズであっても走査レンズ上での必要な走査幅が異なる。従って、各々の仕様に合わせて、例えば画像形成可能なシートの最大サイズがＡ３シートとレターシートの画像形成装置では、幅の異なる走査レンズを採用していた。
【０００８】
このように、シートの排出方向や感光体ドラム上の画像形成領域に応じて走査レンズや走査光学装置を新規に製作する場合、部品成形用の金型や生産設備などもそれに合わせて新規で製作しなければならない。従って、設備投資が増大し、光学部材、走査光学装置、画像形成装置のコストアップにつながる。
【０００９】
そこで、本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、仕様が異なる画像形成装置において、共通の光学部材を使用可能な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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、回転可能な感光体に光束を走査して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、前記感光体の回転軸方向に関して、被走査面上で第１のシートサイズに対応する幅で光束を走査可能な走査光学ユニットを備え、前記感光体表面の画像形成領域の最大幅は、前記第１のシートサイズよりも小さい第２のシートサイズに対応する幅であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成によれば、仕様が異なる画像形成装置において、共通の光学部材を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の断面概略図である。
【図２】走査光学装置の斜視図である。
【図３】カバーを取り外した状態の走査光学装置の上面図である。
【図４】図３におけるｆθレンズ近傍の拡大図である。
【図５】ＡＰＣ調整が適さないタイミングを説明するための図である。
【図６】カバーを装着した状態の走査光学装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に係る画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示す様に、画像形成装置Ａはシートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部と、を備える。
【００１５】
画像形成部は、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジＰ、走査光学装置５０、転写ローラ５などを備える。またプロセスカートリッジＰは、回転可能な感光体ドラム１（感光体）、帯電ローラ２、現像装置４などを備える。また、プロセスカートリッジＰの対向部には画像形成装置Ａの筐体の一部として光学台３が設けられ、走査光学装置５０は光学台３の上に設置されている。
【００１６】
画像形成に際しては、不図示の制御部がプリント信号を発すると、給送ローラ７、搬送ローラ８によってシート積載部６に積載収納されたシート１４が画像形成部に送り出される。
【００１７】
一方、画像形成部においては、帯電ローラ２に帯電バイアスが印加されることにより、帯電ローラ２と接触する感光体ドラム１の表面が帯電させられる。そして、走査光学装置５０が内部に備える半導体レーザ５２（光源）からレーザ光束Ｌを出射し、不図示の画像読取部などから取得した画像情報に応じてレーザ光束Ｌを走査して感光体ドラム１に照射する。これにより、感光体ドラム１の電位が部分的に低下して画像情報に応じた静電潜像が感光体ドラム１の表面上に形成される。
【００１８】
その後、現像装置４が備える現像スリーブ４ｘに現像バイアスが印加されることにより、現像スリーブ４ｘから感光体ドラム１表面に形成された静電潜像にトナー（現像剤）を付着させてトナー像が形成される。感光体ドラム１表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と転写ローラ５との間に形成された転写ニップ部に送り込まれる。トナー像が転写ニップ部に到着すると、転写ローラ５にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されてトナー像がシートに転写される。
【００１９】
その後、トナー像が転写されたシートは定着装置９に送られ、定着装置９の加熱部と加圧部との間に形成された定着ニップ部において加熱・加圧され、トナー像がシートに定着される。その後、シートは排出ローラ１０によって画像形成装置Ａの外側に排出される。
【００２０】
＜走査光学装置＞
次に、走査光学装置５０（走査光学ユニット）の構成について説明する。走査光学装置５０は、図２に示す様に、半導体レーザ５２、コリメータレンズとシリンドリカルレンズとＢＤレンズ５８（同期信号検知用レンズ）とが一体に成形された複合アナモフィックコリメータレンズ５３を有する。また開口絞り５４、ポリゴンミラー５５、ポリゴンミラー５５を回転駆動させる偏向器６１、ｆθレンズ５６、５７、ＢＤセンサ５９（同期信号検出手段）を有する。これらの部材は、光学箱５１（筐体）に支持されて収容されている。また画像形成装置Ａに組み込む際には、カバー６０（カバー部材）により光学箱５１の上面を覆うことで防塵性能を高めている。
【００２１】
なお、本実施形態の半導体レーザ５２は複数の発光点から複数のレーザ光束Ｌを出射するマルチビームレーザである。但し説明の便宜上、以下では半導体レーザ５２から出射されるレーザ光束Ｌを一本の線として説明する。また本発明はマルチビームレーザに限らず、シングルレーザを使用してもよい。
【００２２】
また、本実施形態のｆθレンズ５６、５７は樹脂成形品であるものの、本発明はこれに限らず、ガラス材料を使用したものでもよい。
【００２３】
次に走査光学装置５０の基本動作について説明する。
【００２４】
まず半導体レーザ５２がレーザ光束Ｌを出射すると、レーザ光束Ｌは複合アナモフィックコリメータレンズ５３によって感光体ドラム１の回転軸方向である主走査方向では略平行光または収束光とされ、回転軸方向に直交する副走査方向では収束光とされる。
【００２５】
次にレーザ光束Ｌは、開口絞り５４を通って光束幅が制限されて、ポリゴンミラー５５の反射面５５ｘ上において主走査方向に長く伸びた焦線状に結像する。そして、偏向器６１によってポリゴンミラー５５を回転させて、レーザ光束Ｌが反射されながら偏向走査される。
【００２６】
ポリゴンミラー５５によって偏向走査されたレーザ光束Ｌは、まずＢＤレンズ５８を通過した後にＢＤセンサ５９に入射する。このとき、ＢＤセンサ５９で信号を検知し、このタイミングを基に感光体ドラム１に対する画像の書き出しタイミングを決定する。
【００２７】
次に、偏向走査されたレーザ光束Ｌは、走査レンズとしてのｆθレンズ５６、５７に入射する。このｆθレンズ５６、５７は、レーザ光束Ｌを感光体ドラム１上に結像させるためのレンズであり、レーザ光束Ｌを感光体ドラム１上でスポットを形成するように集光し、且つ、スポットの走査速度が等速に保たれるように設計されている。このような特性を得るために、ｆθレンズ５６、５７は非球面レンズで形成されている。ｆθレンズ５６、５７を通過したレーザ光束Ｌは、感光体ドラム１上に結像走査される。
【００２８】
なお、ポリゴンミラー５５の回転によって感光体ドラム１上でレーザ光束Ｌによる主走査が行われ、また感光体ドラム１がその円筒の軸線まわりに回転駆動することによって副走査が行われる。このようにして感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００２９】
＜画像形成領域と走査可能領域＞
次に、感光体ドラム１表面（感光体表面）の画像形成領域と走査光学装置５０の走査可能領域との関係について説明する。ここで走査可能領域とは、ポリゴンミラー５５がｆθレンズ５６、５７のレンズ面を介してレーザ光束Ｌを被走査上で走査可能な領域をいう。また被走査面上とは、感光体ドラム１の被走査面と同一平面上という意味である。また画像形成領域は、感光体ドラム１表面の画像形成が行われる領域であって、装置本体が搬送可能なシートの最大幅などに基づいて設定される。
【００３０】
図３は、走査光学装置５０が画像形成装置Ａ内に設置されたときの走査光学装置５０の上面図である。なお、図３においては説明の便宜上、カバー６０を省略している。また、ポリゴンミラー５５により偏向され、ｆθレンズ５６、５７を通過したレーザ光束Ｌが感光体ドラム１と直交するときのレーザ光束Ｌの光路を基準線Ｓとし、直交する位置を基準点Ｋとする。また、感光体ドラム１の回転軸方向において、画像形成領域の中央部を中央部Ｃとし、中央部Ｃから回転軸方向と直交する方向に延長した線を線Ｑとする。また、ポリゴンミラー５５は矢印Ｘ方向に回転する。
【００３１】
ここで、本実施形態のｆθレンズ５６、５７は、Ａ３サイズのシートの幅（第１のシートサイズに対応した幅）である２９７ｍｍの範囲を最大走査幅としたレンズである。すなわち、ポリゴンミラー５５がｆθレンズ５６、５７を介して被走査面上で走査可能な領域の幅は、感光体ドラム１の回転軸方向に関して、Ａ３サイズのシートの幅（２９７ｍｍ）と同じに設定されている。
【００３２】
これに対して、感光体ドラム１表面の同方向の画像形成領域の最大幅は、Ａ３サイズのシートよりも小さいレターサイズのシートの幅（第２のシートサイズに対応した幅）の２１５．９ｍｍである。すなわち、走査可能領域の幅である２９７ｍｍからみて、画像形成領域の最大幅は７３％以下の２１５．９ｍｍとなっている。
【００３３】
これを図３に示す画角で示すと、走査可能領域の幅の画角はθａ×２の範囲であり、画像形成領域の最大幅の画角は基準線Ｓを中心としてθｂ＋θｃの範囲である。なお、θｂは基準線Ｓを基準として走査方向上流側の画角、θｃは基準線Ｓを基準として走査方向下流側の画角を示す。
【００３４】
このように、あるシートサイズに対応した幅の走査可能領域を持つ走査光学装置を、画像形成領域の最大幅がそれよりも小さいシートサイズに対応した幅の画像形成装置に組み込むことで、仕様の異なる画像形成装置間で共通のｆθレンズが使用できる。すなわち、例えば本実施形態の場合では、画像形成領域の最大幅がＡ３サイズのシートに対応した幅の画像形成装置と、レターサイズのシートに対応した幅の画像形成装置とで、共通の走査光学装置やｆθレンズを使用することができる。このため、レンズ成形用の金型や生産設備などの設備投資を抑制でき、コストを削減することができる。
【００３５】
また上記構成により、画角θａ×２の範囲内で画像形成領域に使用する画角を選択することができる。このため、画像形成装置Ａのスペース上の制約に合わせて、基準点Ｋの位置が画像形成領域の中央部Ｃからずれるように走査光学装置５０を配置することができ、走査光学装置５０の配置の自由度が向上する。つまり、感光体ドラム１の回転軸方向に関して、走査光学装置５０や他の部材を配置する自由度が向上する。
【００３６】
例えば本実施形態では、画像形成領域の中央部Ｃに対して基準点Ｋの位置が走査方向下流側に位置するように走査光学装置５０を配置している。これにより、基準点Ｋに対して走査方向上流側の画角を広く使う（θｂ＞θｃ）ことができ、走査光学装置５０と画像形成装置Ａ筐体の一部である側板１２との間にダクト１１を配置するためのスペースを確保することができる。
【００３７】
また、走査光学装置５０と側板１３との間に部材を配置するためのスペースを確保したい場合には、画像形成領域の中央部Ｃに対して基準点Ｋが走査方向上流側に位置するように走査光学装置５０を配置すればよい。
【００３８】
なお、本実施形態では走査可能領域をＡ３サイズのシートの幅とし、画像形成領域をレターサイズのシートの幅としているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、Ａ４サイズやＢ５サイズ等、ＪＩＳ、ＩＳＯ、ＡＮＳＩ、写真サイズ、新聞サイズ等の規格により定められたシートサイズのシート幅に対応する走査可能領域や画像形成領域の幅のものであればよい。また各国のディファクトスタンダードに対応するものでもよい。
【００３９】
＜ｆθレンズのゲートの配置＞
次に、ｆθレンズ５６、５７のゲートの配置について説明する。前述した通り、本実施形態に係るｆθレンズ５６、５７は樹脂で成形されているため、図４に示す様に、樹脂充填用のゲート５６ｘ、５７ｘを備えている。
【００４０】
走査光学装置５０の基準点Ｋを画像形成領域の中央部Ｃに対してずらす場合、感光体ドラム１の回転軸方向に関して、ゲート５６ｘ、５７ｘを、画像形成領域の中央部Ｃを基準として、基準点Ｋがある側と反対側の端部に配置するのが好ましい。すなわち、本実施形態では、画像形成領域の中央部Ｃを基準として基準点Ｋがポリゴンミラー５５の走査方向の下流側にある。従って、ゲート５６ｘ、５７ｘは、感光体ドラム１の回転軸方向に関して、ポリゴンミラー５５の走査方向上流側の端部に配置されるのが好ましい。
【００４１】
これを画角で表すと、基準点Ｋを基準として、画像可能領域に使う画角が広い側の端部にｆθレンズ５６、５７のゲート５６ｘ、５７ｘを配置するのが好ましい。すなわち、本実施形態では画像可能領域に使う画角がθｂ＞θｃであるため、ゲート５６ｘ、５７ｘの位置はレーザ光束Ｌの走査方向上流側の端部に配置されるのが好ましい。
【００４２】
これにより、画像形成に際して、ｆθレンズ５６、５７のゲート５６ｘ、５７ｘに近い側の走査可能領域を広く使うことができる。一般的に樹脂の充填の関係上、成形されたｆθレンズはゲート側から遠くなるにつれて複屈折などが発生して光学性能が出にくくなる。従って、画像形成に際してｆθレンズ５６、５７のゲート５６ｘ、５７ｘに近い側の走査可能領域を広く使うことで、光学性能が出にくい領域を避けてレンズを使用することができ、良好なスポット性能を得やすくなる。
【００４３】
＜ＡＰＣ調整＞
次に、半導体レーザ５２の光量を調整するＡＰＣ調整（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）について説明する。半導体レーザ５２は、画像形成領域内でのレーザ光束Ｌの発光を定電流制御で行っており、発光する時間が長いほどレーザの自己昇温によって発光効率が下がって光量が低下する。従って、ポリゴンミラー５５の１面でレーザ光束Ｌを走査する度に、画像形成領域の外側で半導体レーザ５２の光量を調整する制御を実行する。
【００４４】
具体的には、不図示のフォトダイオート（検出手段）によりレーザ光束Ｌを受光し、そのレーザ光束Ｌの光量を検出する。そして、その検出結果に基づいて、不図示の制御部（制御手段）が半導体レーザ５２に流す電流を制御して所定の光量に制御する。
【００４５】
ここで、ＡＰＣ調整を画像形成領域外で行う場合、ＡＰＣ調整を実行するタイミングとして適さないタイミングがある。このタイミングについて、図５を用いて説明する。なお、ここまではレーザ光束Ｌを線として図示したが、実際にはある幅を持った光束となるので、図５においてはレーザ光束Ｌを幅を持った線として図示する。
【００４６】
まず１つ目のタイミングは、出射されたレーザ光束Ｌがポリゴンミラー５５の反射面５５ｘと対向して反射光が半導体レーザ５２に戻るタイミングである。この場合、光ノイズが発生して光量調整を正常に行えず、異常画像を発生させてしまうおそれがある。
【００４７】
２つ目のタイミングは、図５（ａ）に示す様に、ポリゴンミラー５５のエッジ部５５ａにレーザ光束Ｌが当たるタイミングである。このようにエッジ部５５ａにレーザ光束Ｌが当たると、その後の反射光の予測が難しくなる。このため、反射光が不要な光として感光体ドラム１に到達するゴースト光が発生し、不要な画像が形成されてしまうおそれがある。なお、書き終わり側のエッジ部５５ｂでも同様である。
【００４８】
３つ目のタイミングは、図５（ｂ）に示す様に、ポリゴンミラー５５の反射面５５ｘで反射したレーザ光束Ｌがｆθレンズ５６の非レンズ面であるコバ部５６ａに当たるタイミングである。この場合、ポリゴンミラー５５のエッジ部５５ａ、５５ｂと同様に、透過したレーザ光束Ｌの予測が難しく、ゴースト光が発生して不要な画像が形成されてしまうおそれがある。なお、走査方向下流側のコバ部５６ｂにおいても同様である。
【００４９】
このような３つのタイミングを避ける場合、ＡＰＣ調整に必要な時間を確保しにくくなる。またＡＰＣ調整はビーム毎に行うため、マルチビームレーザを使用する場合にはビーム数が増えてＡＰＣ調整に必要な時間の確保がより難しくなる。
【００５０】
なお、遮光部材によりゴースト光を遮光する構成も不可能ではないものの、ゴースト光の挙動を正確に見積もることは難しい。またポリゴンミラー５５に入射する光やＢＤセンサ５９に入射する光など、レーザ光束Ｌが近接しているところも多く、それらを遮らずに対策する事は難しい。
【００５１】
これに対し、本実施形態の画像形成装置Ａは、走査可能領域の内側で、且つ、画像形成領域の外側でポリゴンミラー５５がレーザ光束Ｌを走査するときに、ＡＰＣ調整を実行する。画角で示すと、例えば図３に示す画角θｄの領域をＡＰＣ調整で使用する。これにより、上記したタイミングを避けて十分なＡＰＣ調整を行う時間が確保することができ、画像形成領域内で安定した光量で走査することが可能となる。
【００５２】
また、ＡＰＣ調整を実行する場合に、一部の光がｆθレンズ５６、５７を通過して感光体ドラム１に入射するおそれがある。このため本実施形態では、図６に示す様に、カバー６０に遮光部材としての遮光リブ６０ａ、６０ｂを設ける構成とした。これにより、ＡＰＣ調整時に感光体ドラム１に不要な光が入射して不要な画像が形成されることを防止することができる。なお、走査可能領域内でＡＰＣ調整を実行するため、レーザ光束Ｌはｆθレンズ５６、５７を透過しており、挙動が把握しやすいため遮光対策が取りやすい。
【００５３】
なお、遮光部材は光学箱５１に設ける構成も考えられるものの、カバー６０に設ける構成がより好ましい。これにより、画像形成装置Ａ上の制約によって走査光学装置５０の配置を変えてＡＰＣ調整に使用される領域が変わる場合でも、カバー６０のみを変更すればよく、多くの部材をそのまま使用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…感光体ドラム
５０…走査光学装置
５１…光学箱
５２…半導体レーザ
５５…ポリゴンミラー
５６、５７…ｆθレンズ
５６ｘ、５７ｘ…ゲート
６０…カバー
６０ａ、６０ｂ…遮光リブ
Ａ…画像形成装置
Ｃ…画像形成領域の中央部
Ｋ…基準点（光束が感光体に直交する位置）
Ｌ…レーザ光束
【図１】
2017159538.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017159538.tif 000005
【図４】
2017159538.tif 000006
【図５】
2017159538.tif 000007
【図６】
2017159538.tif 000008