JP7034652B2

JP7034652B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP7034652B2
Application number: JP2017189098A
Authority: JP
Inventors: 純弥阿左見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2022-03-14
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: JP2019066559A

Description

本発明は、電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。

電子写真技術を用いたカラー画像形成装置の一例として、図５に示すような構成が用いられてきた（特許文献１）。特許文献１には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応するように感光体と現像器との４セットを水平に並べた構成を開示している。また、これら４色に対応する走査光学装置として、２色分に対応した走査光学装置を２台搭載している。

一方、別の構成として特許文献２のようなカラー画像形成装置も提案されている（図６）。特許文献２は、１つで４色分に対応する走査光学装置を用いた画像形成装置が開示されている。また、カラー画像形成装置の横幅を狭くするために、複数の感光体を水平面に対して傾斜させて配列している。

特開２００３－１３１１５８号公報特開２０１２－２７３３５号公報

特許文献１のカラー画像形成装置では、走査光学装置の都合上、画像形成装置の装置本体が高くなってしまうという課題があった。特許文献１の画像形成装置に用いられている走査光学装置は、折り返しミラーの後にも走査レンズを配置する必要がある。もし、折り返しミラーの手前のみに走査レンズを配置した場合、副走査倍率（（ｉ）ポリゴンミラーと走査レンズとの間の距離と（ｉｉ）走査レンズと感光体との間の距離との比）が高くなる。その場合、熱変形や振動などで、像担持体である感光体上の走査線であるレーザ光の位置がずれる恐れがある。

一方、特許文献２の画像形成装置では、副走査倍率を下げることは可能である。また、複数の感光体を傾斜して配列したことによってできた空間を有効に使って装置の小型化にも成功している。しかし、長い光路を複数の折り返しミラーで何回も折り返しているため、各折り返しミラーの傾き誤差が積み重なり、像担持体である感光体上の走査線であるレーザ光の位置がばらつく恐れがあった。

そこで本発明は、水平面に対して傾斜した方向に並んだ第１像担持体と第２像担持体と、前記第１像担持体と第２像担持体とを第１レーザ光と第２レーザ光で夫々走査する走査光学装置であって鉛直方向において前記第１及び第２像担持体よりも下に配置されている走査光学装置と、を有し、記録材にトナー画像を形成する画像形成装置であって、前記第２像担持体は、鉛直方向において前記第１像担持体よりも低い位置に配置され、前記走査光学装置は、第１光源と、第２光源と、前記第１光源から発せられた前記第１レーザ光と第２光源から発せられた前記第２レーザ光を偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向された前記第１レーザ光で前記第１像担持体を走査するための第１光学系と、前記偏向器によって偏向された前記第２レーザ光で前記第２像担持体を走査するための第２光学系であって前記第１像担持体の回転軸方向に見たときに前記偏向器を基準に反対方向に配置されている第２光学系と、を有し、前記第１光学系が有するレンズとミラーの数と前記第２光学系が有するレンズとミラーの数は、共に、レンズが二つ、ミラーが一つであり、前記第１光学系の前記ミラーは、前記第１レーザ光の光路において、前記二つのレンズの間に配置され、前記二つのレンズのうちの一つであって前記ミラーで反射された前記第１レーザ光が通過するレンズは前記ミラーよりも前記第１像担持体に近い位置に配置されており、前記第２光学系の前記ミラーは、前記第２レーザ光が前記二つのレンズを通過した後の位置に配置され、前記偏向器から前記第１光学系のミラーまでの前記第１レーザ光の光路長は、前記偏向器から前記第２光学系のミラーまでの前記第２レーザ光の光路長よりも短いことを特徴とする。

また、本発明は、
水平面に対して傾斜した方向に並んだ少なくとも２つの第１と第２像担持体とを有し、前記第１と第２像担持体とをレーザ光で走査する走査光学装置を有する画像形成装置であって、
前記第２像担持体は、前記第１像担持体よりも低い位置に配置され、
前記走査光学装置は、第１光源と、第２光源と、前記第１と第２光源から発せられたレーザ光を偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向されたレーザ光のうち前記第１光源から発せられた第１レーザ光で前記第１像担持体を走査するための第１光学系と、前記偏向器によって偏向されたレーザ光のうち前記第２光源から発せられた第２レーザ光で前記第２像担持体を走査するための第２光学系と、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光が通過するカバー部材と、を有し、
前記第１光学系は、第１１と第１２レンズと、第１ミラーと、を有し、
前記第１ミラーは、前記第１レーザ光の光路において、前記第１１と第１２レンズの間に配置され、
前記第２光学系は、第２レンズと、第２ミラーと、を有し、
前記第２ミラーは、前記第２レーザ光の光路において、前記第２像担持体と前記第２レンズとの間に配置され、
前記第１レーザ光が前記カバー部材を通過するカバー部材の第１部分は、前記第２レーザ光が前記カバー部材を通過するカバー部材の第２部分よりも高い位置に配置されている画像形成装置を提供するものである。

本発明により、像担持体を走査するレーザ光の位置のずれやばらつきを低減した画像形成装置を提供することが可能になる。

実施例に係る画像形成装置を説明する断面図である。実施例に係る走査光学装置を説明する斜視図である。実施例に係る走査光学装置を説明する断面図である。実施例に係る走査光学装置の光学系を説明する展開図である。従来の画像形成装置を説明する断面図である。従来の画像形成装置を説明する断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

図１は、画像形成装置の概略を示す図であり、一例として電子写真方式で画像を記録材に記録するカラーレーザプリンタを示している。本実施例の画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー画像形成装置である。

図１において、符号１ａ、１ｂは走査光学装置である第１走査光学装置、第２走査光学装置、符号２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、プロセスカートリッジであり、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの現像剤であるトナーを収容している。プロセスカートリッジは、各々が像担持体である感光ドラム（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）、帯電ローラ（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）を有する。さらに、本実施例のプロセスカートリッジは、現像剤担持体である現像ローラ（５Ｙ１、５Ｍ１、５Ｃ１、５Ｋ１）と現像剤であるトナーを有する現像器（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）等を内包している。本実施例では、カートリッジは４個であるが、カートリッジの数はこれに限定されるものではない。例えば、像担持体である感光ドラムと帯電ローラとを有するドラムカートリッジと、現像ローラとトナーを有する現像カートリッジとがそれぞれ独立して画像形成装置に着脱可能な構成でもよい。図１の画像形成装置で考えると、８個のカートリッジが存在することになる。

また、図１において、符号６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは１次転写ローラ、符号７は中間転写ベルト、符号８は２次転写ローラ、符号９は定着器、符号１０は給紙カセット、符号１１は給紙カセット１０上に載置された記録材である記録紙になる。さらに、符号１２はピックアップローラ、符号１３は排紙積載部になる。

また、本実施例の画像形成装置は、給紙カセット１０、走査光学装置１ａ、１ｂ、プロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、中間転写ベルト７、排紙積載部１３が縦に並べて配置されている。そして、本実施例の画像形成装置は、給紙カセット１０から排紙積載部１３までの紙パス１４がＣ字型をした構成をしている。

次に、画像形成装置の動作について説明する。

走査光学装置１ａ、１ｂはそれぞれが２色分の画像情報によって明滅するレーザ光からなる走査線を照射し、帯電ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋによって一様に帯電された感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ上に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに収容されるトナーによってトナー像に現像され、１次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋによって中間転写ベルト７上に転写される。

一方、給紙カセット１０上に載置された記録材である記録紙１１は、上述のプロセスとタイミングを合わせてピックアップローラ１２で給紙され、紙パス１４を辿って２次転写ローラ８に至り、中間転写ベルト７上のトナー像が記録紙１１上に転写される。その後、トナー像が転写された記録紙１１は、定着器を通過することで加熱、圧縮されてトナー像が定着される。最後に、記録紙１１は排紙積載部１３に排出され、積載される。

ここで、本実施例の画像形成装置では、画像形成装置が設置されている状態で、第１から第４像担持体である第１から第４感光ドラム（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）が水平面に対して傾斜する方向に一列に配置されている。像担持体である４つの感光ドラム（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）の配列方向は、２次転写ローラ８側が低くなるように水平面に対して傾斜している方向である。本実施例では、一番２次転写ローラ８側に配置されている第４像担持体である第４感光ドラム３Ｋが、一番低い位置に配置され、その次に２次転写ローラ８側に配置されている第３像担持体である第３感光ドラム３Ｃが二番目に低い位置に配置されている。また、１つの直線上に４つの感光ドラムの軸線を配置した場合に、この直線と水平線とを比べると、直線が傾斜するように配置していることが好ましい。ただし、４つの感光ドラムの軸線が１つの直線上に配置した装置だけに限定されず、各感光ドラムの配置が水平面に対して相対的に傾斜していればよい。これにより、感光ドラムを有するプロセスカートリッジ（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）同士の間隔を保ちつつ、画像形成装置の装置本体の幅を狭め、接地面積を小さくしている。さらに、小型ながら大容量のプロセスカートリッジの搭載を可能にしている。

また、排紙積載部１３は、排出された記録紙の整列性を良くするために水平面に対して排紙口１３ａ側が下がる方向の傾斜がつけられている。この排紙積載部１３の傾斜に沿うような角度に中間転写ベルト７を配置している。また、第１像担持体から第４像担持体である第１感光ドラムから第４感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋも同様の向きに傾斜して配置している。また、それぞれの感光ドラムの軸線を通る重力方向の直線上において、各感光ドラムは、中間転写ベルト７より低い位置に配置されている。本実施例では、第１像担持体上の潜像を現像剤で現像する第１現像器は、重力方向において、中間転写ベルトと走査光学装置との間に配置される。同様に、第２像担持体上の潜像を現像剤で現像する第２現像器は、重力方向において、中間転写ベルトと走査光学装置との間に配置される。このように配置させることで内部の空間を有効に活用し、上述の画像形成装置の装置本体の幅を減少させるとともに、装置の高さも低くすることができる。

次に、図２、図３を用いて走査光学装置である第１走査光学装置１ａと第２走査光学装置１ｂについて説明する。なお、本実施例の画像形成装置には、第１走査光学装置１ａと第２走査光学装置１ｂとは同じ物を搭載している。

図２において、符号２１ａ、２１ｂはレーザ光源、符号２２はシリンドリカルレンズ、符号２３は偏向器の一部であるポリゴンミラー、符号２４は偏向器の一部であるスキャナモータである。また、符号２５ａ、２５ｂは、第１走査レンズである第１１レンズ２５ａと第２１レンズ２５ｂである。符号２６ａ、２６ｂは、第２走査レンズである第１２レンズ２６ａと第２２レンズ２６ｂである。また、符号２７ａ、２７ｂは折り返しミラーである第１ミラー２７ａと第２ミラー２７ｂ、符号２８はレーザ駆動基板、符号２９は上記構成部品が搭載されているハウジング部材、符号３０はカバー部材である。さらに、符号３１ａ、３１ｂは、カバー部材の一部分であるカバーガラス、符号３２ａ、３２ｂは感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ上を走査し、静電潜像を形成するレーザ光である走査線である。なお、図２では説明の為にカバー部材３０、カバーガラス３１ａ、３１ｂは不図示としている。

ここで、本実施例の第１と第２走査光学装置１ａ、１ｂは、図１に示すように、各々が２色分の画像データに対応するレーザ光である走査線３２ａ、３２ｂで感光ドラム上を走査する構成となっている。また、第２走査光学装置は、画像形成装置内において前記第１走査光学装置よりも低い位置に配置されている。

すなわち、第１レーザ光である走査線３２ａは、レーザ第１光源２１ａ、第１走査レンズである第１１レンズ２５ａ、第２走査レンズである第１２レンズ２６ａ、折り返しミラー２７ａで構成される第１光学系４１ａで形成される。また、第２レーザ光である走査線３２ｂは、レーザ第２光源１ｂ、第１走査レンズである第２１レンズ２５ｂ、第２走査レンズである第２２レンズ２６ｂ、折り返しミラー２７ｂで構成される第２光学系４１ｂで形成される。

そして、第１走査光学装置１ａから発するレーザ光である走査線３２ａ、３２ｂがそれぞれの第１像担持体である第１感光ドラム３Ｙと第２像担持体である第２感光ドラム３Ｍ上を走査する。同様に、第２走査光学装置１ｂから発するレーザ光である走査線３２ａ、３２ｂがそれぞれの第３像担持体である第３感光ドラム３Ｃと第４像担持体である第４感光ドラム３Ｋ上を走査する。

図４は、第１と第２走査光学装置１ａ、１ｂの光学系の展開図である。図４を用いて、走査光学装置の動作について説明する。

まず、レーザ第１と第２光源２１ａ、２１ｂそれぞれから発した第１と第２レーザ光４２ａ、４２ｂは、偏向器の一部であるポリゴンミラー２３の対向する反射面４３ａ、４３ｂに入射する。偏向器の一部であるポリゴンミラー２３は、偏向器の一部であるスキャナモータ２４によって矢印Ａの方向に回転駆動され、第１と第２レーザ光４２ａ、４２ｂを互いに反対の方向に偏向する。この後、第１レーザ光４２ａは、第１光学系４１ａの第１走査レンズ２５ａ、第２走査レンズ２６ａによって結像され、折り返しミラー２７ａで反射して方向が変えられる。そして、第１走査光学装置の第１レーザ光は、第１感光ドラム３Ｙの表面上を、矢印Ｂの方向に等速で走査するレーザ光である走査線３２ａを形成する。また、第２走査光学装置の第１レーザ光は、第３感光ドラム３Ｃの表面上を、矢印Ｂの方向に等速で走査するレーザ光である走査線３２ａを形成する。

同様に、第２レーザ光４２ｂは、第２光学系４１ｂによって結像しつつ方向を変えられて、第１走査光学装置では感光ドラム３Ｍ、第２走査光学装置では感光ドラム３Ｋの表面上を矢印Ｃの方向に等速で走査するレーザ光で走査線３２ｂを形成する。

ここで、本実施例の画像形成装置に搭載されている走査光学装置は、第１光学系４１ａでは折り返しミラー２７ａが第１走査レンズ２５ａと第２走査レンズ２６ａの間に配置されている。また、本実施例の画像形成装置に搭載されている走査光学装置は、第２光学系４１ｂでは折り返しミラー２７ｂが第２走査レンズ２６ｂの後に配置されている。

これにより、折り返しミラーが第２走査レンズの後に配置されている第２光学系４１ｂでは、第２レーザ光が折り返しミラー２７ｂで偏向された後にレンズを通過せずに直接感光ドラムに到達する。また、第２レーザ光は、折り返しミラー２７ｂで反射された後に、レンズを通過せず、カバー部材の一部分であるカバーガラスに到達し、カバーガラスを通過・経由して、他のレンズを通過することなく感光ドラムを走査する。装置の構成によっては、カバー部材の一部分であるカバーガラスでなくカバー部材が開口を有する構成でもよい。この場合は、第２レーザ光は、カバー部材の開口を通過することになる。このように、折り返しミラー２７ｂと感光ドラムとの間にレンズを配置していないため、画像形成装置の高さを低くすることができる。また、本実施例では、偏向器の一部であるポリゴンミラー２３が、図３に示すように、走査光学装置内で左側に寄って配置されている。これにより、ポリゴンミラー２３から第２走査レンズ２６ｂまでの距離を十分に稼ぐことができ、倍率を低く抑えた光学系が実現できる。また、左側に寄って配置されているとは、偏向器の一部であるポリゴンミラー２３が、水平方向において、第２レーザ光が通過するカバーガラス３１ｂよりも第１レーザ光が通過するカバーガラス３１ａに近い側に配置されていることでもある。

それに対し、反対側の第１光学系４１ａ側は、折り返しミラー２７ａを第１走査レンズ２５ａと第２走査レンズ２６ａの間に配置している。つまり、第１レーザ光は、折り返しミラー２７ａで反射されたあとにレンズを通過・経由して感光ドラムに到達する。また、第１レーザ光は、折り返しミラー２７ａで反射されたあとにレンズを通過・経由してカバー部材のカバーガラスに到達し、カバーガラスを通過し、他のレンズを通過・経由することなく感光ドラムを走査する。このような構成のため、第１光学系４１ａ側は、横幅を狭く保つことが出来ている。

これによって、第１と第２走査光学装置１ａ、１ｂ同士の間隔を狭めることができ、さらにプロセスカートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ同士の間隔も狭く保つことが出来る。また、このように配置することで、偏向器の一部であるポリゴンの反射面から第１ミラー２７ａまでの第１レーザ光の光路長Ｌａ１は、偏向器の一部であるポリゴンの反射面から第２ミラー２７ｂまでの第２レーザ光の光路長Ｌａ２よりも短くできる。

また、走査光学装置１ａ、１ｂを画像形成装置内部に配置する際に、傾斜して配列された複数の感光ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋのうち、低い位置に配置されている感光ドラム３Ｍ、３Ｋに対応する側に第２光学系４１ｂ側が来るように設置している。（図１参照）
これによって、プロセスカートリッジ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと給紙カセット１０との間にできた三角形の空間に合うように第１と第２走査光学装置１ａ、１ｂを配置できる。そのため、第１走査レンズ２５ａと第２走査レンズ２６ｂとの間に折り返しミラー２７ａを配置し、高さの高い第１光学系４１ａ側においても、走査光学装置１ａ、１ｂの高さが画像形成装置の装置本体の高さの制約になることはない。

なお、本実施例では、第１光学系４１ａの光路長Ｌａに対し、第２光学系４１ｂの光路長Ｌｂを短く設定し、上記効果を更に高めている。ただし、この場合は、第１光学系４１ａと第２光学系４１ｂとで感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上を走査する走査速度が異なるので、レーザ第１と第２光源２１ａと２１ｂとで画像の書き込み周波数を変えることで対応できる。

また、本実施例では、第１光学系４１ａ、第２光学系４１ｂはそれぞれ２つの走査レンズを有しているが、走査レンズの数はそれよりも多くてもよい。、好ましくは、第１光学系４１ａは走査レンズ同士の間に折り返しミラーを配置し、第２光学系４１ｂは、全ての走査レンズの後に折り返しミラーを配置していれば良い。

１ａ、１ｂ走査光学装置
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ感光ドラム
２１ａ、２１ｂ光源
２３ポリゴンミラー（偏向器）
２４スキャナモータ（偏向器）
２５ａ、２５ｂ第１走査レンズ
２６ａ、２６ｂ第２走査レンズ
２７ａ、２７ｂ折り返しミラー
３２ａ、３２ｂレーザ光
４１ａ第１光学系
４１ｂ第２光学系

Claims

水平面に対して傾斜した方向に並んだ第１像担持体と第２像担持体と、前記第１像担持体と第２像担持体とを第１レーザ光と第２レーザ光で夫々走査する走査光学装置であって鉛直方向において前記第１及び第２像担持体よりも下に配置されている走査光学装置と、を有し、記録材にトナー画像を形成する画像形成装置であって、
前記第２像担持体は、鉛直方向において前記第１像担持体よりも低い位置に配置され、
前記走査光学装置は、第１光源と、第２光源と、前記第１光源から発せられた前記第１レーザ光と第２光源から発せられた前記第２レーザ光を偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向された前記第１レーザ光で前記第１像担持体を走査するための第１光学系と、前記偏向器によって偏向された前記第２レーザ光で前記第２像担持体を走査するための第２光学系であって前記第１像担持体の回転軸方向に見たときに前記偏向器を基準に反対方向に配置されている第２光学系と、を有し、
前記第１光学系が有するレンズとミラーの数と前記第２光学系が有するレンズとミラーの数は、共に、レンズが二つ、ミラーが一つであり、
前記第１光学系の前記ミラーは、前記第１レーザ光の光路において、前記二つのレンズの間に配置され、前記二つのレンズのうちの一つであって前記ミラーで反射された前記第１レーザ光が通過するレンズは前記ミラーよりも前記第１像担持体に近い位置に配置されており、
前記第２光学系の前記ミラーは、前記第２レーザ光が前記二つのレンズを通過した後の位置に配置され、
前記偏向器から前記第１光学系のミラーまでの前記第１レーザ光の光路長は、前記偏向器から前記第２光学系のミラーまでの前記第２レーザ光の光路長よりも短いことを特徴とする画像形成装置。
前記走査光学装置は、前記第１光学系と前記第２光学系を収容する光学箱と、前記光学箱の開口を覆うカバー部材であって前記第１レーザ光が通過する第１部分と前記第２レーザ光が通過する第２部分を有するカバー部材と、を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも鉛直方向において高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第２光源から前記第２像担持体までの前記第２レーザ光の光路長は、前記第１光源から前記第１像担持体までの前記第１レーザ光の光路長よりも短いことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。