JP2005084449A - 光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光書込装置により像担持体に照射する光ビームのスポット位置が温度変化によって変動する量を低減する。
【解決手段】 折返しミラー８０ｂにより光ビームを折返して最終的に像担持体に照射することにより像担持体への書き込みを行う構成とする。折返しミラー８０ｂを素子保持部材８５により保持して、これらにより素子ユニット８６を構成する。この素子ユニット８６を内部が略密閉された筐体６５の内部に保持し防塵する。素子保持部材８５の線膨張係数を筐体６５の線膨張係数よりも低くし、素子保持部材８５と筐体６５との結合部位を筐体６５の位置決め部６６ｂの近傍とする。これにより、折返しミラー８０ｂを直接筐体に取り付けた場合に比べて、温度変化による折返しミラー８０ｂの変位量が低減される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこの画像形成装置に用いられる光書込装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、感光体などの像担持体上に静電潜像を書き込むための光書込装置が設けられている（例えば、特許文献１，２）。光書込装置は、光源から出射した光ビームを、走査レンズや折返しミラーなどで像担持体上に導きスポット照射する。これらのレーザ光源や走査レンズや折返しミラーなどの光学素子は、防塵のために内部が略密閉された筐体内に保持されている。

特開平６−１４８５５３号公報 特開平１０−２３２３６０号公報

このような構造の光書込装置において、温度変化により筐体が膨張したり、収縮したり、あるいは、ねじれたりなどして変形した場合には、その変形により、筐体に直接保持されたレーザ光源、走査レンズ、折返しミラーなどの光学素子が変位してしまう。また、それらの光学素子の配置によっては、その筐体の変形よりも大きな変位が生じてしまう。このように、光学素子が変位してしまうことにより、光ビームの像担持面上のスポット位置が変動してしまうという問題がある。特に、折返しミラーが変位してしまうと、光ビームの像担持面上のスポット位置の変動が大きくなってしまう。

本発明の目的は、光書込装置により像担持体に照射する光ビームのスポット位置が温度変化によって変動する量を低減することである。

請求項１記載の発明は、像担持体に光ビームを照射して書き込みを行う過程で、折返しミラーにより光ビームを折り返す光書込装置において、位置決めされる位置決め部を有し内部が略密閉された筐体と、前記折返しミラーと当該折返しミラーを保持し前記筐体よりも線膨張係数が低い素子保持部材とを有し、この素子保持部材が前記筐体に結合されて前記筐体の内部に保持される素子ユニットと、を備え、前記素子保持部材と前記筐体との結合位置は、前記筐体の前記位置決め部の近傍である。

請求項２記載の発明は、像担持体に光ビームを照射して書き込みを行う過程で、折返しミラーにより光ビームを折り返す光書込装置において、内部が略密閉された筐体と、前記折返しミラーと当該折返しミラーを保持し前記筐体よりも線膨張係数が低い素子保持部材とを有し、この素子保持部材が前記筐体に結合されて前記筐体の内部に保持される素子ユニットと、を備え、前記素子保持部材が温度変化に伴う前記筐体の変形を抑える。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光書込装置において、光源部と、走査レンズ部と、同期光学系と、ポリンゴンミラーとを備え、前記素子ユニットは、前記光源部、前記走査レンズ部、前記同期光学系又は前記回転多面鏡を有し、前記素子保持部材は、前記素子ユニットが備える前記光源部、前記走査レンズ部、前記同期光学系又は前記回転多面鏡を保持する。

請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の光書込装置において、前記筐体は、樹脂により形成され、前記素子保持部材は、金属により形成されている。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の光書込装置において、前記金属は、鉄を含んだ材料である。

請求項６記載の発明は、光書込装置により像担持体に光を照射して書き込んだ画像を現像して記録媒体に転写する画像形成装置において、前記光書込装置を請求項１，２，３，４又は５記載の光書込装置とした。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体を保持する像担持体保持部材を備え、前記像担持体保持部材と前記素子保持部材とは、線膨張係数が略同じである。

請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の画像形成装置において、現像した画像を前記記録媒体に転写するための転写ベルトと、この転写ベルトを保持するベルト保持部材と、を備え、前記ベルト保持部材と前記素子保持部材とは、線膨張係数が略同じである。

本発明によれば、光書込装置により像担持体に照射する光ビームのスポット位置が温度変化によって変動する量を低減することができる。

本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、画像形成装置として電子写真方式のカラープリンタへの適用例である。ここで、図１は本実施の形態のカラープリンタを概略的に示す縦断側面図である。

図１に示すように、カラープリンタ１の本体ケース２内部の略中央部には、４つの作像部３（３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ）と、光ビームを出射する光書込装置４と、転写ベルトである中間転写ベルト５とが配置されている。各作像部３はそれぞれ異なる色の画像（トナー像）を形成する部分であり、これらの作像部３及びその作像部３の構成部品等に関する本明細書及び図面の記載において、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの添え字は、各々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を示している。本体ケース２は、像担持体保持部材及びベルト保持部材であり金属である鉄製のフレームと、このフレームに取り付けられた樹脂製のカバーとから構成されており、作像部３、光書込装置４、中間転写ベルト５は、そのフレームに取り付けられている。

４つの作像部３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、使用するトナーの色が異なるために形成される画像の色が異なるものであり、基本的な構造は同じである。各作像部３は、矢印方向へ回転駆動される像担持体である感光体６（６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋ）、感光体６の周囲に配置された帯電部７、現像部８、クリーニング部９等により構成されている。

感光体６は、円筒状に形成され、駆動源（図示せず）により回転駆動される。感光体６の外周面部には感光層が設けられており、感光体６の表面である外周面６ａは被走査面とされている。光書込装置４から出射された光ビームが感光体６の外周面６ａにスポット照射されることにより、感光体６の外周面６ａには画像情報に応じた静電潜像が書き込まれる。

帯電部７は、感光体６の外周面６ａを一様に帯電するもので、感光体６に対して非接触方式のものが採用されている。

現像部８は、感光体６へのトナーの供給を行い、供給されたトナーが感光体６の外周面６ａに書き込まれた静電潜像に付着することにより感光体６上の静電潜像がトナー像として顕像化させるもので、感光体６に対して非接触方式のものが採用されている。

クリーニング部９は、感光体６の外周面６ａに付着している残留トナーをクリーニングするもので、感光体６の外周面６ａにブラシを接触させるブラシ接触方式のものが採用されている。

中間転写ベルト５は、樹脂フィルム又はゴムを基体として形成されたループ状のベルトで、感光体６上に形成されたトナー像が転写される。この中間転写ベルト５は、ローラ１１、１２、１３により支持されて矢印方向へ回転駆動される。これらのローラ１１，１２，１３が本体ケース２のフレームに取り付けられており、これにより、中間転写ベルト５は、ローラ１１，１２，１３を介して本体ケース２のフレームに取り付けられている。したがって、ローラ１１，１２，１３は、本体ケース２のフレームとともに、転写ベルトである中間転写ベルト５を保持するベルト保持部材とされる。ここで、これらのローラ１１，１２，１３の線膨張係数は、本体ケース２の線膨張係数と同じである。中間転写ベルト５の内周面側（ループの内側）には、各感光体６上のトナー像を中間転写ベルト５上に転写させるために中間転写ベルト５を感光体６に押圧する４個の転写ローラ１４が配置されている。中間転写ベルト５の外周面６ａ側（ループの外側）には、中間転写ベルト５の外周面６ａに付着した残留トナーや紙粉等をクリーニングするクリーニング部１５が配置されている。

本体ケース２内における４個の作像部３及び光書込装置４の下方には、記録媒体（用紙）が積層保持される給紙カセット１６が配置されている。給紙カセット１６内に積層保持されている記録媒体は、最上位のものから順に分離給紙される。

本体ケース２内には、給紙カセット１６内から分離給紙された記録媒体が搬送される搬送経路１７が形成されている。この搬送経路１７上には、給紙ローラ１８ａ、レジストローラ１８ｂ、転写ローラ１９、定着部２０、排紙ローラ２１等が配置されている。

レジストローラ１８ｂは、所定のタイミングで間欠的に回転駆動されるローラである。このレジストローラ１８ｂが間欠的に回転駆動されることにより、レジストローラ１８ｂの位置まで搬送されて停止していた記録媒体が、中間転写ベルト５と転写ローラ１９とにより挟まれる転写位置へ送り込まれ、この転写位置において中間転写ベルト５上のトナー像が記録媒体に転写される。ここに、中間転写ベルト５と転写ローラ１９とにより転写部が構成されている。

定着部２０は、記録媒体上に転写されたトナー像を熱と圧力とを加えて記録媒体に定着させる部分である。定着部２０内を通過する過程においてトナー像が定着された記録媒体は、排紙ローラ２１により本体ケース２の上面部に形成されている排紙トレイ２２上に排紙される。

次に、光書込装置４について詳しく説明する。図２は光書込装置４を示す水平断面図、図３は光書込装置４を示す縦断側面図、図４は素子ユニット８６の取り付け構造を示す斜視図である。なお、図４では一部の部材を省略している。

図２及び図３に示すように、光書込装置４は、所謂対向走査方式のものであり、光ビームを発振する光源部である４つのレーザ光源ユニット（ＬＤユニット）６１（６１Ｙ、６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｋ）と、各レーザ光源ユニット６１からの光ビームを対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器６２と、偏向走査した光ビームを感光体６上で所望の大きさに結像させる例えばｆθレンズから構成される走査レンズ部である結像光学系６３と、光ビームの走査開始タイミングを検知する同期光学系６４、光ビームを折り返して感光体６に導くための折返しミラー８０（８０ａ，８０ｂ）などを備えている。

レーザ光源ユニット６１は、半導体レーザ７０と、半導体レーザ７０から射出された発散光を略平行化するコリメートレンズ（図示せず）と、半導体レーザ駆動回路基板とが保持部材７１により保持されて構成されている。

光偏向器６２は、２段の回転多面鏡７２、この回転多面鏡７２を回転させる多面鏡モータ７３、回転多面鏡７２を覆う防音ガラス７４などから構成されている。

同期光学系６４は、結像レンズ７５と、光電素子７６を持つ電気回路基板７７と、それらを保持する保持部材（図示せず）から構成されている。

この光書込装置４では、図示しない原稿読取装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各レーザ光源ユニット６１内の半導体レーザ７０を駆動して光ビームを出射する。各レーザ光源ユニット６１から出射された光ビームは、面倒れ補正用のアパーチャ７８及びシリンダレンズ７９、折返しミラー８０ａ（但し、レーザ光源ユニット６１Ｙ，６１Ｋから出射された光ビームに関してのみ）を介して光偏向器６２に至り、多面鏡モータ７３で等速回転されている回転多面鏡７２で対称な２方向に偏向走査される。

光偏向器６２の回転多面鏡７２で２ビームずつ２方向に偏向走査された光ビームは、結像光学系６３をそれぞれ通過し、折返しミラー８０ｂにより折り返されて、防塵部材６９を介して各色用の感光体６の被走査面上にスポット照射され静電潜像を書き込む。このとき、４つの光ビームの感光体６に対する照射角度は、ほぼ同一である。

一方、書込み開始のタイミングを決定するための同期光学系６４は、結像光学系６３を通過した光ビームを同期検知用ミラー８１で折り返して受光し、走査開始の同期信号を出力する。ここで、同期検知の本来の意味は、走査光のタイミングを取ることであるので、同期光学系６４は、通常走査に先立って光ビームを受光するように設置されていれば良いが、更に、１走査の速度（あるいは時間）の変動を検知するために、走査後端にも検知手段を設置しても良い。図２には、そのような走査の前後で同期を取るような構成を示した。

この光書込装置４の各部の取付構造を説明する。光書込装置４の光学素子である、レーザ光源ユニット６１、光偏向器６２、結像光学系６３、同期光学系６４、折返しミラー８０（８０ａ，８０ｂ）、アパーチャ７８、シリンダレンズ７９等は、上面開口の筐体状の素子保持部材８５に取り付けられている。素子保持部材８５は、本体ケース２のフレームと同じ金属である鉄製であり、素子保持部材８５と本体ケース２のフレームとの線膨張係数は同じである。そして、この素子保持部材８５と、素子保持部材８５が保持している上記の光学素子とにより素子ユニット８６が構成されている。

素子ユニット８６は、内部が略密閉された筐体６５の内部に保持されている。この筐体６５により、素子ユニット８６は防塵される。筐体６５は、上面開口の筐体本体６６と、この筐体本体６６の上面を閉じるカバー６７とから構成されている。筐体本体６６及びカバー６７は、樹脂製であり、これらの線膨張係数は、素子保持部材８５の線膨張係数よりも高い。つまり、素子保持部材８５の線膨張係数は筐体６５の線膨張係数よりも低い。カバー６７には、光ビームが通過する開口６８が設けられており、これらの開口６８には防塵部材６９が取り付けられている。この防塵部材６９は平板ガラスである。図４に示すように、筐体６５は、筐体本体６６の一つの側壁６６ａの両端部に形成された２つの位置決め部６６ｂが本体ケース２のフレームに位置決めされて本体ケース２に取り付けられる。

図４に示すように、筐体６５に対する素子ユニット８６の取り付けは、ネジ８７によるネジ止めにより行われ、素子保持部材８５と筐体６５との結合部位は、筐体６５の位置決め部６６ｂの近傍である。具体的には、筐体６５側には、筐体本体６６の位置決め部６６ｂが形成された側壁６６ａの両端部にネジ８７の挿入可能な２つの貫通孔６６ｃが形成されている。これらの貫通孔６６ｃは、各位置決め部６６ｂの近傍にそれぞれ配置されている。一方、素子ユニット８６側には、筐体本体６６の側壁６６ａに対向する素子保持部材８５の側壁８５ａの両端部に、貫通孔６６ｃに対向する２つの雌ネジ部８５ｂが形成されている。そして、貫通孔６６ｃを貫通させたネジ８７を雌ネジ部８５ｂに螺合させることにより、素子ユニット８６が筐体６５に取り付けられる（図２参照）。この状態では、素子ユニット８６の上部、下部、４方の側部のうち筐体６５に当接しているのは、側壁８５ａが構成する一つの側部だけであり、他の部位と筐体６５との間には、間隔があけられている。

このような構成において、光書込装置４により各感光体６に形成された各潜像は、各現像部８のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナーで現像されて顕像化され、その顕像化されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナー画像は、転写部により転写材に転写される。そして、４色の画像が転写された転写材は定着部２０に搬送され、定着部２０で画像が定着された後、排紙ローラ２１により排紙トレイ２２上に排出される。

また、光書込装置４が備える各光学素子は、筐体６５により防塵されており、性能が保たれる。

光書込装置４において温度変化があった場合には、筐体６５がその温度変化により、膨張、収縮、ねじれるように変形することがあるが、本実施の形態では、素子保持部材８５と筐体６５との結合部位が、筐体６５の位置決め部６６ｂの近傍であるので、素子保持部材８５における筐体６５の変形の影響がほとんど作用しない。また、素子保持部材８５の線膨張係数が筐体６５の線膨張係数よりも低いことから、素子保持部材８５は、筐体６５よりも温度変化による変形量が小さくなる。これらから、素子保持部材８５は、筐体６５よりも温度変化の影響を受けないので、従来の光書込装置に比べて、光学素子である、レーザ光源ユニット６１、光偏向器６２の回転多面鏡７２、結像光学系６３、同期光学系６４、折返しミラー８０（８０ａ，８０ｂ）、アパーチャ７８、シリンダレンズ７９等の温度変化に伴う位置ずれ量が低減される。これにより、感光体６に照射する光ビームのスポット位置の温度変化によって変動する量が、従来よりも低減される。ここで、折返しミラー８０（８０ａ，８０ｂ）の位置ずれは、光ビームのスポット位置ずれに大きく影響するので、折返しミラー８０（８０ａ，８０ｂ）の位置ずれが低減されることが、感光体６に照射する光ビームのスポット位置の位置ずれの低減に大きく貢献する。

また、素子保持部材８５の線膨張係数が筐体６５の線膨張係数よりも低いので、折返しミラー８０（８０ａ，８０ｂ）などの素子保持部材８５が保持している光学素子間の相対位置のずれが、それらを筐体に直接取り付けた従来のものに比べ低減される。

また、素子保持部材８５の線膨張係数は、筐体６５の線膨張係数よりも低いので、素子保持部材８５は、筐体６５よりも温度変化による変形がしにくい。そして、本実施の形態では、素子保持部材８５が筐体６５に対して２箇所で結合されているので、それらの２箇所の結合部の間の筐体６５の変形が素子保持部材８５により抑えられる。つまり、素子保持部材８５が筐体６５に対する補強部材として機能する。さらに、この場合、素子保持部材８５が樹脂製の筐体６５よりも高剛性の金属の鉄製であるので、さらに筐体６５の変形を抑えることができる。これらにより、感光体６に照射する光ビームのスポット位置の温度変化によって変動する量が、従来よりも低減される。なお、筐体６５の変形を抑える構成としては、これに限るものではなく、例えば、素子保持部材８５の側部を全て筐体６５に結合させる構成や、素子保持部材８５の対向する一対の側部を筐体６５に結合させる構成などを例示することができる。

また、像担持体保持部材である本体ケース２のフレームと素子保持部材８５との線膨張係数が略同じであることにより、温度変化が有った場合には、本体ケース２のフレームに保持された感光体６と、素子保持部材８５に保持された各光学素子とは、同方向に変動するので、それらの間の相対的な位置変動が小さくなり、光ビームの感光体６上のスポット位置の変動が低減される。また、各色間のずれも低減される。

また、転写ベルトである中間転写ベルト５を保持するベルト保持部材である本体ケース２のフレーム及びローラ１１，１２，と、素子保持部材８５との線膨張係数が略同じであることにより、温度変化が有った場合には、素子保持部材８５に保持された光学素子と中間転写ベルト５とは、同方向に変動するので、それらの間の相対的な位置変動が小さくなり、光ビームの感光体６上のスポット位置の変動を低減できる。また、各色間のずれも低減される。

なお、本実施の形態では、転写ベルトとして中間転写ベルト５を使用する画像形成装置の例を説明したが、これに限るものではなく、画像形成装置としては、転写ベルトとして直接転写ベルトを使用するものであっても良い。

本発明の一実施の形態のカラープリンタを概略的に示す縦断側面図である。 光書込装置を示す水平断面図である。 光書込装置を示す縦断側面図である。 素子ユニットの取り付け構造を示す斜視図である。

符号の説明

１ カラープリンタ（画像形成装置）
４ 光書込装置
５ 中間転写ベルト（転写ベルト）
６ 感光体（像担持体）
１１，１２，１３ ローラ（ベルト保持部材）
６５ 筐体
６１ レーザ光源ユニット（光源部）
６３ 結像光学系（走査レンズ部）
６４ 同期光学系
６６ｂ 位置決め部
７２ 回転多面鏡
８０（８０ａ，８０ｂ） 折返しミラー
８５ 素子保持部材
８６ 素子ユニット

Claims (8)

1. 像担持体に光ビームを照射して書き込みを行う過程で、折返しミラーにより光ビームを折り返す光書込装置において、
   位置決めされる位置決め部を有し内部が略密閉された筐体と、
   前記折返しミラーと当該折返しミラーを保持し前記筐体よりも線膨張係数が低い素子保持部材とを有し、この素子保持部材が前記筐体に結合されて前記筐体の内部に保持される素子ユニットと、
   を備え、
   前記素子保持部材と前記筐体との結合位置は、前記筐体の前記位置決め部の近傍である、ことを特徴とする光書込装置。
2. 像担持体に光ビームを照射して書き込みを行う過程で、折返しミラーにより光ビームを折り返す光書込装置において、
   内部が略密閉された筐体と、
   前記折返しミラーと当該折返しミラーを保持し前記筐体よりも線膨張係数が低い素子保持部材とを有し、この素子保持部材が前記筐体に結合されて前記筐体の内部に保持される素子ユニットと、
   を備え、
   前記素子保持部材が温度変化に伴う前記筐体の変形を抑える、ことを特徴とする光書込装置。
3. 光源部と、走査レンズ部と、同期光学系と、回転多面鏡とを備え、
   前記素子ユニットは、前記光源部、前記走査レンズ部、前記同期光学系又は前記回転多面鏡を有し、
   前記素子保持部材は、前記素子ユニットが備える前記光源部、前記走査レンズ部、前記同期光学系又は前記回転多面鏡を保持する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の光書込装置。
4. 前記筐体は、樹脂により形成され、
   前記素子保持部材は、金属により形成されている、ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の光書込装置。
5. 前記金属は、鉄を含んだ材料である、ことを特徴とする請求項４記載の光書込装置。
6. 光書込装置により像担持体に光を照射して書き込んだ画像を現像して記録媒体に転写する画像形成装置において、
   前記光書込装置を請求項１，２，３，４又は５記載の光書込装置としたことを特徴とする画像形成装置。
7. 前記像担持体を保持する像担持体保持部材を備え、
   前記像担持体保持部材と前記素子保持部材とは、線膨張係数が略同じである、ことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 現像した画像を前記記録媒体に転写するための転写ベルトと、
   この転写ベルトを保持するベルト保持部材と、
   を備え、
   前記ベルト保持部材と前記素子保持部材とは、線膨張係数が略同じである、ことを特徴とする請求項６又は７記載の画像形成装置。
   
   

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