JPH04321071A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザー発光素子、ある
いはＬＥＤアレイ等の発光素子から射出された光ビーム
の反復走査により画像記録を行う記録装置を備えたデジ
タル複写機等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル複写機の普及につれて、
画像情報に応じてレーザービームを感光体に照射して画
像を静電写真プロセスで記録紙に記録するレーザー記録
装置が多用されるようになった。図５は原稿画像を走査
して画像情報を電気信号に変換する原稿読取装置Ｉ、作
像装置（感光体ドラム、現像装置等）を備えた光学記録
装置ＩＩおよび自動原稿供給装置（ＡＤＦ）ＩＩＩ　で
構成される従来例に係るデジタル複写機の構成図、図６
は上記光学記録装置ＩＩのレーザー走査装置の平面図で
ある。図において、１は半導体レーザー発光素子（ＬＤ
）を用いた光書込装置、２は光書込装置１によって感光
体上に形成された静電潜像を顕像化させ、転写紙上に原
稿画像を再現する作像装置、３０は原稿面に沿って露光
走査するスキャナー、３１は原稿を照明する照明ランプ
、３２は原稿の反射光を、その光路長が一定になるよう
に屈折させて導く複数のミラー、３３は原稿画像を感光
体上に結像させる結像レンズ、３４は光信号を電気信号
に変換する一次元固体撮像素子、３５はコンタクトガラ
スである。操作表示板３の図示しないテンキーを操作し
てコピー枚数等の複写データを入力した後、同じくコピ
ー開始釦を押下すると、ＡＤＦＩＩＩ　上に載置された
原稿は１枚毎に順次原稿読取装置Ｉのコンタクトガラス
３５上に供給される。原稿画像はスキャナー３０による
光学的走査を経て原稿読取装置Ｉで読み取られ、画像処
理部で多階調画像データに変換され、さらに２値画像デ
ータに変換されて画像メモリに格納される。次いで画像
データが読み出され光学記録装置ＩＩに出力される。光
学記録装置ＩＩでは２値画像データの記録信号が光書込
装置１のレーザー駆動部に入力され、画像記録信号に従
って変調制御されるレーザードライバーがＬＤ１０を点
滅、あるいは強弱発光駆動する。こうしてＬＤ１０は光
変調されたレーザービームＢＭを射出する。レーザービ
ームＢＭはコリメータレンズ１１、シリンドリカルレン
ズ１２を通り、偏向器１３のポリゴンモーター１３ｂに
駆動されるポリゴンミラー１３ａ面に入射し、ポリゴン
ミラー１３ａの定速回転により偏向され、ｆθレンズ１
４を通り、ミラー１５、防塵ガラス１６を経て、感光体
ドラム２０上に導かれ、感光体ドラム２０表面を感光体
ドラム２０の回転軸に平行に走査する。ポリゴンミラー
１３ａの回転により偏向されたレーザービームＢＭの一
部は光センサー１７に投射され、光センサー１７は入射
光を検知して検知信号を出力する。各感光体ドラム２０
のまわりには、帯電チヤージャ２１、現像装置２２、転
写チャージャ２３等の静電写真プロセスユニットがそれ
ぞれ付設されている。帯電チャージャ２１により一様に
帯電された感光体ドラム２０はレーザービームＢＭの露
光により記録画像の潜像が形成され、形成された潜像は
現像装置２２により現像され顕像と成る。給紙カセット
５０から給紙コロ５１で取り出された転写紙はレジスト
ローラ５２により、感光体ドラム２０に形成された顕像
の始端の移動とタイミングを合わせて先端が揃えられ転
写部に送られる。感光体ドラム２０に形成された顕像は
転写チャージャ２３の帯電作用下で、レジストローラ５
２により搬送される転写紙上に転写される。顕像が転写
された転写紙は搬送ベルト５３によりさらに搬送され、
定着ローラ５４により定着処理が施され、排紙ローラ５
５により排紙トレー５６上に排紙される。転写部で転写
が終了した後、感光体ドラム２０の表面はクリーニング
ユニット２４で清浄化される。

【０００３】一方、走査駆動機構を有しないＬＥＤアレ
イ、液晶シャッターアレイ、螢光管ドットアレイ等の光
書込素子アレイと、セルフォックレンズ等を備えた光書
込装置を用いた画像形成装置は、その機構の簡素さが注
目され、盛んに開発が進められると共に、既に多くの出
願がなされている。図７および図８はかかる従来例の一
例としてのデジタル複写機の概略構成およびデジタル複
写機の光書込系の要部をそれぞれ示したものである。こ
のデジタル複写機の基本的な機構は前述したレーザー記
録装置を備えたデジタル複写機のものとさして変わらな
いが、上述のように、感光体表面を主走査方向に光走査
させる走査機構を有しない分だけ機構が簡素化され、小
型化されている。既述の従来例のものと同一、若しくは
同一と見做せる個所には同一の符号を付し、重複する説
明を省略する。以下の説明においても同様とする。図に
おいて、６１は光書込装置、６２はＬＥＤ（発光ダイオ
ード）アレイ、６３はセルフォックレンズであり、原稿
読取装置Ｉのコンタクトガラス上に載置された原稿画像
を読み取って、多階調画像データを得て、これを２値化
して画像メモリに書き込む。画像メモリから読み出され
た２値画像データは原稿読取装置Ｉのスキャナーの副走
査方向の読み取り回数だけ、ＬＥＤアレイ６２の駆動回
路に供給され、ＬＥＤアレイ６２からは供給された駆動
電流に応じた強弱、若しくは間歇光が射出され、セルフ
ォックレンズ６３により集光されて感光体ドラム２０上
に結像する。感光体ドラム２０上に形成された原稿画像
に対応した潜像は既知の静電写真プロセスを実行する作
像装置２によって、給紙カセット５０から供給搬送され
た転写紙上に記録画像として固定化され、原稿のコピー
が排紙ローラー５５に送り出されて排紙トレイ５６上に
排出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高機能化、
高品質化の要求に従って複写機においても高速で高画質
なコピーが得られる装置の開発が急がれている。そこで
、複写機の複写速度を速めたり、記録密度を向上させる
ために、例えば、上述のレーザー発光素子を用いた光学
記録装置ＩＩを備えたデジタル複写機においては、感光
体ドラム２０の回転線速度を速めた場合、ポリゴンモー
ター１３ｂの回転数も大きくしなければならない。とこ
ろがポリゴンモーター１３ｂの回転数ＲＰ　は軸受の種
類によって決まる一定の限界値があり、玉軸受を使用し
た時は１５，０００〜２０，０００（ｒｐｍ）　がその
限界値となる。それ以上の回転数を要求される時は動圧
軸受や静圧軸受を使用した高価なポリゴンモーター１３
ｂを用いなければならず、その場合でもポリゴンミラー
１３ａの内接円径や面数ｎによって異なるものの、約４
０，０００（ｒｐｍ）　が限界回転数になる。さらにそ
れ以上の回転数のポリゴンモーター１３ｂを用いたい場
合は、モーターが大型化すると共に極端に高価なものに
なる。一方、画像記録密度は現状では副走査線密度で約
　１６（本／ｍｍ）相当のものが主流であるが、　２４
（本／ｍｍ）や　３２（本／ｍｍ）相当等の高記録密度
化が求められている。例えば、画像記録密度として　２
４（本／ｍｍ）相当の高記録密度とし、感光体ドラム２
０の線速度を２４０（ｍｍ／ｓ）（複写速度＝４５〜５
０ｃｐｍ　〔Ａ４〕）　、ポリゴンミラー１３ａの面数
が８のものを使用した時は、ポリゴンモーター１３ｂの
回転数は４３，２００（ｒｐｍ）　となり、上記のよう
に特殊モーターを使用しなければならず、記録装置が非
常に高価になってしまう。感光体ドラム２０の線速度を
ｖｋ　（ｍｍ／ｓ）、記録密度をｌ（　本／ｍｍ）、ポ
リゴンミラー１３ａの面数をｎとした時、ポリゴンモー
ター１３ｂの回転数ＲＰ　（ｒｐｍ）は、 　　　　ＲＰ　＝（６０・ｖｋ　・ｌ）／ｎ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
……（１） となる。（１）　式より、ポリゴンミラー１３ａの面数
ｎを増やせばり、ポリゴンモーター１３ｂの回転数ＲＰ
　を下げることができるが、そうすると主走査期間内に
偏向できる角度が小さくなるため、焦点距離の長いｆθ
レンズ１４を用いなければならず、それにつれてレーザ
ービームＢＭの光路長も長くなる。また、ＬＥＤアレイ
を用いた光書込装置を備えた画像形成装置においては、
前述のように光学系に機械的駆動部を有しないため、機
構が簡素化され、信頼性が向上し、小型化が図れる等の
長所を有すると共に、上述のレーザー書込装置における
ポリゴンモーターの回転数の制約を受けない反面、レー
ザー発光素子に較べて限界駆動周波数が約１桁低く、例
えば数ＭＨｚ程度であり、やはり感光体ドラムの回転数
を大幅に上げることができない。本発明は上記事情に基
づいてなされたもので、ポリゴンミラー等の偏向装置を
高速回転させる駆動モーターを用いたレーザー書込装置
、若しくはＬＥＤアレイ等の限界駆動周波数が低い光書
込装置を備えた画像形成装置において、装置を大型化さ
せたり、高価なものにすることなく、形成画像の画質あ
るいは画像形成速度を高め得る画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、一定速度で副走査方向に移動する感光体と
、画像信号に従って変調され、前記感光体上を主走査方
向に露光走査する光ビームを射出する発光源と、露光に
よって前記感光体上に形成された潜像を静電写真プロセ
スに従って顕像化する複数の静電写真プロセス手段を備
えると共に、前記感光体上に露光走査される光ビームの
結像位置を画像形成動作に同期して前記感光体の移動方
向と同じ方向に、前記感光体の移動する移動速度より遅
い、好ましくは、その比が１／５以上で、かつ１／２以
下である一定速度で移動させる移動手段を有したもので
ある。移動手段は具体的には、レーザー発光源より射出
された光ビームを偏向する偏向器により偏向走査された
光ビームを折曲させると共にその光路長を一定に保つ複
数のミラーを副走査方向に定速移動させるミラー移動手
段や、光書込素子アレイを副走査方向に定速移動させる
移送手段で構成される。

【０００６】

【作用】移動手段は画像形成動作に同期して、感光体上
の光ビームの結像位置を、副走査方向に定速移動する感
光体の移動速度より遅い一定速度で同じ方向に移動させ
ることにより、感光体上の光ビームの見掛け上の副走査
速度を低下させる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。まず、発光素子としてレーザーダイオード
を用いた光学記録装置を備えた本発明の第１の実施例を
説明する。本実施例は従来例における感光体ドラムに換
えて感光体ベルトを用い、ＬＤから射出されたレーザー
ビームを副走査方向にも走査可能な２次元走査機構を備
えており、その副走査方向へのレーザービームの走査と
、感光体ベルトの周回移動を同期させて駆動することに
より、感光体ベルト上での副走査方向のレーザービーム
の走査速度を見掛け上、低下せしめたものである。そこ
で、従来例のデジタル複写機のレーザー発光素子を用い
た光学記録装置と異なる構成と動作を有する第１の実施
例の光学記録装置ＩＩについて以下に説明する。図１は
第１の実施例に係る光学記録装置ＩＩの正面から見た内
部の構成を示す構成図、図２は光学書込装置１の内部の
ミラー光学系の構成およびそれらの駆動系を示す斜視図
である。図において、１５１，１５２および１５３はポ
リゴンミラー１３ａの回転に同期して水平方向に移動す
る第１ないし第３ミラー、１７は第１および第２ミラー
１５１，１５２を支持する第１ブラケット、１８は第３
ミラー１５３および防塵ガラス１６を支持する第２ブラ
ケット、４１は駆動モーター４０の回転軸に取り付けら
れ回転駆動される駆動プーリ、４２は第１ブラケット１
７の側面に回転可能に止着された可動プーリ、４３はレ
ーザー走査装置１の筐体に固定された固定プーリ、４４
は駆動プーリ４１と固定プーリ４３間に掛け渡され第２
ブラケット１８の側面に止着されたワイヤであり、これ
らはレーザー走査装置１の前側および後側にそれぞれ対
称の位置に配設されている。本実施例では従来例と異な
り、感光体ベルト２０上のレーザービーム走査位置Ｐは
第１ないし第３ミラー１５１〜１５３の移動に伴って、
感光体ベルト２０の移動方向に画像形成タイミングに同
期して一定速度で移動する。即ち、第２ブラケット１８
にはワイヤ４４が止着されているので、駆動モーター４
０が正逆回転すると駆動プーリ４１を介してワイヤ４４
に駆動力が伝達され、第１、第２ミラー１５１，１５２
および第３ミラー１５３と防塵ガラス１６はそれぞれ第
１ブラケット１７および第２ブラケット１８に支持され
て矢印ｈ方向に往復移動する。ミラー光学系の駆動機構
の上記動作により、ＬＤ１０から感光体ベルト２０上の
レーザービーム走査位置Ｐまでの距離が常に一定に保た
れると共に、駆動機構に駆動されて移動する移動体の移
動速度は第１、第２ミラー１５１，１５２の速度が第３
ミラー１５３と防塵ガラス１６のそれの１／２となる。 レーザービーム走査位置Ｐは画像形成動作に同期して移
動を開始し、画像形成終了後、初期位置（ホームポジシ
ョン）に復帰する。

【０００８】レーザービーム走査位置Ｐの移動速度ｖＢ
　を感光体ベルト２０の移動速度ｖＫの１／ｍとした時
のポリゴンモーター１３ｂの回転数ＲＰ　（ｒｐｍ）　
は、　　　　　　ＲＰ　＝（ｖＫ　−ｖＢ　）・ｌ・６
０／ｎ　　　　　　　　　　＝（ｍ−１）／ｍ×（６０
・ｖＫ　・ｌ）／ｎ　　　　　　　　　　＝（ｍ−１）
／ｍ×ＲＰ０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　……（２）　 　　　　（ただし、ＲＰ０；ｖＢ　＝０とした時のポリ
ゴンモーター１３ｂの回転数）となり、レーザービーム
走査位置Ｐを移動させないものと較べて（ｍ−１）／ｍ
倍となる。例えば、画像記録密度として　２４（本／ｍ
ｍ）相当の高記録密度、感光体ベルト２０の線速度ｖＫ
　を２４０（ｍｍ／ｓ）　、レーザービーム走査位置Ｐ
の移動速度ｖＢ　を１／３・ｖＫ　（ｍ＝３）とし、ポ
リゴンミラー１３ａの面数が８のものを使用した時は、
ポリゴンモーター１３ｂの回転数は２８，８００（ｒｐ
ｍ）　となる。（２）　式より、ｍの値を小さくする（
１に近づける）と回転数ＲＰ　は小さくなり、安価なポ
リゴンモーターの使用に好都合であるが、レーザービー
ム走査位置Ｐの移動距離が長くなるため、ミラー光学系
をその初期位置に復帰させるのに時間がかかる。さらに
、実質的な画像形成速度が低下するので、光学記録装置
ＩＩの画像形成速度も低下する。逆にｍの値を大きくす
ると、ポリゴンモーターの回転数ＲＰ　は余り下がらず
、本実施例の効果が期待できなくなる。従って、ｍの値
は連続記録時の転写紙の間隔や、原稿読取装置の原稿読
み取り後のスキャナー３０の初期位置復帰に要する時間
等を考慮して最適値を決定すれば良い。本願の発明者の
実験結果ではｍの値としては、２ないし５が適当な値で
あった。

【０００９】次に光学記録装置の発光素子としてＬＥＤ
アレイを備えた第２の実施例を説明する。本実施例にお
いても光書込装置を副走査方向に移送させる移送機構を
備えており、感光体ベルト上での副走査方向への光ビー
ムの走査速度と、感光体ベルトの周回移動速度を異なら
しめている。図３は光学記録装置ＩＩの正面から見た内
部の構成を示す構成図、図４は光学記録装置ＩＩの光書
込装置６１の搬送駆動系を示す斜視図である。図におい
て、４５は光学記録装置ＩＩの図示しないフレームに一
端が止着されたばね４６の他端に回転可能に取り付けら
れ、駆動プーリ４１間にワイヤ４４を張架する架設プー
リであり、ワイヤ４４の一部が光書込装置６１の前後の
側面に固定され、駆動モーター４０の回転駆動により、
ワイヤ４４が周回移動して光書込装置６１を図示しない
ガイドレールに沿って矢印ｈ方向に水平移動可能になっ
ており、画像形成動作時は感光体ベルト２０の周回移動
と同期させて、その速度より遅い速度で同じ方向に移動
させるように制御されている。画像形成動作時の光書込
装置６１の移動速度をｖＡ　、感光体ベルト２０の周回
移動速度をｖＫ　（ｖＡ　＜ｖＫ　）とすると、ＬＥＤ
アレイ６２の駆動周波数Ｈは、 　　　　Ｈ＝〔（ｖＫ　−ｖＡ　）／ｖＫ　〕×Ｈ０　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……（３）
　（ただし、Ｈ０　；ｖＡ　＝０の時のＬＥＤアレイ６
２の駆動周波数）となり、ｖＡ　＞０とすると、（ｖＫ
　−ｖＡ）／ｖＫ　＜１であるから、この場合、Ｈ＜Ｈ
０　となり、光書込装置６１を感光体ベルト２０の周回
移動方向により遅い速度で移動させて、ＬＥＤアレイ６
２から射出された光ビームＢＭの感光体ベルト２０上で
の見掛け上の移動速度、即ち、副走査速度を遅くするこ
とにより、ＬＥＤアレイ６２の駆動周波数Ｈを低下させ
ることができる。逆に、ＬＥＤアレイ６２の駆動周波数
Ｈを固定すると、感光体ベルト２０の周回移動速度ｖＫ
　を増加させることができるから、光学記録装置ＩＩの
記録速度または記録密度も増加させることができる。図
３に示す光書込装置６１の走査開始点ＰＳ　および走査
終了点ＰＥ　間の走査移動距離ＬＡ　は、 　　　　ＬＡ　＝〔ｖＡ　／（ｖＫ　−ｖＡ　）〕×Ｌ
０　　　　　　　　　　　　　　　　　……（４） 　　（ただし、Ｌ０　；スキャナーの原稿走査距離）と
なり、ｖＡ　の値がｖＫ　の値に近づくと、（３）　式
よりＬＥＤアレイ６２の駆動周波数Ｈは低下するが、（
４）　式より光書込装置６１の走査移動距離ＬＡ　は増
大してしまい、その結果、光書込装置６１による副走査
方向の書き込みが終了して、走査開始点ＰＳ　（ホーム
ポジション）位置まで戻るのに要する時間も増大してし
まい、複数枚の原稿のコピーに要する時間が却って増大
してしまう。従って、光書込装置６１の移動速度ｖＡ　
は連続複写時の紙間隔やスキャナーのホームポジション
への復帰時間等を考慮して最適値に設定する。

【００１０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項３記載の発明によれば、光ビームの感光体上の結像位
置を、画像形成動作に同期させて感光体の移動方向と同
じ方向に一定速度で移動させる移動手段を有しているか
ら、画像形成動作時に、感光体上の光ビームの見掛け上
の副走査速度が低下するので、装置を大型化させたり、
高価なものにすることなく、形成画像の画質あるいは画
像形成速度を高めることができる。請求項４記載の発明
によれば、移動手段としてレーザー光ビームを折曲させ
ると共にその光路長を一定に保つ複数のミラーを副走査
方向に定速移動させるミラー移動手段を有しているから
、レーザー記録装置を大型化させることなく、安価な装
置で上記効果を得ることができる。また、請求項５記載
の発明によれば、光書込素子アレイを副走査方向に定速
移動させる移送手段を有しているから、安価な装置で画
像形成速度、または画像形成密度を高めることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る光学記録装置を示
す概略構成図である。

【図２】同じく光書込装置のミラー光学系およびそれら
の駆動系を示す斜視図である。

【図３】第２の実施例に係る光学記録装置の内部の構成
を示す概略構成図である。

【図４】同じく光書込装置の搬送駆動系を示す斜視図で
ある。

【図５】従来例に係るデジタル複写機の構成図である。

【図６】同じくレーザー走査装置の平面図である。

【図７】他の従来例に係るデジタル複写機の概略構成図
である。

【図８】同じく光書込系の要部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，６１　　光書込装置 １３ａ　　ポリゴンミラー １３ｂ　　ポリゴンモーター １４　　ｆθレンズ １５，１５１，１５２，１５３　　ミラー２０　　感光
体ベルト（ドラム） ２２　　現像器 ４０　　駆動モーター ６２　　ＬＥＤアレイ ６３　　セルフォックレンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一定速度で副走査方向に移動する感光
   体と、画像信号に従って変調され、前記感光体上を主走
   査方向に露光走査する光ビームを射出する発光源と、露
   光によって前記感光体上に形成された潜像を静電写真プ
   ロセスに従って顕像化する複数の静電写真プロセス手段
   を備えた画像形成装置において、前記感光体上に露光走
   査される光ビームの結像位置を画像形成動作に同期して
   前記感光体の移動方向と同じ方向に一定速度で移動させ
   る移動手段を有したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】　　請求項１の記載において、前記光ビー
   ムの結像位置の移動速度は前記感光体の移動する移動速
   度より遅い速度に設定されていることを特徴とする画像
   形成装置。
3. 【請求項３】　　請求項２の記載において、前記光ビー
   ムの結像位置の移動速度と前記感光体の移動速度の比は
   １／５以上で、かつ１／２以下であることを特徴とする
   画像形成装置。
4. 【請求項４】　　請求項１の記載において、前記発光源
   より射出された光ビームを偏向する偏向器と、該偏向器
   により偏向走査された前記光ビームを焦点に収斂させる
   レンズ群と、前記光ビームを折曲させると共にその光路
   長を一定に保つ複数のミラーから成る光学系を備え、前
   記発光源はレーザー光を射出するレーザー発光源であり
   、前記移動手段は少なくとも一部の前記複数のミラーを
   副走査方向に定速移動させるミラー移動手段であること
   を特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】　　請求項１の記載において、前記発光源
   は主走査方向に多数配列された発光素子列からなる光書
   込素子アレイであり、前記移動手段は該光書込素子アレ
   イを副走査方向に定速移動させる移送手段であることを
   特徴とする画像形成装置。