JP2005234166A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より簡単な構造でポリゴンモータの振動に起因する結像レンズ中央部の振動を低減させることを目的とする。これによってピッチムラ等の画像劣化及びレンズ振動による騒音の発生を防止した画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 画像形成装置に装備された露光手段の結像レンズに、その長軸方向の中央部であって前記長軸を含む水平面と垂直な方向に突起した係止部と、結像レンズの長軸方向の少なくとも一端部に押圧部材とを設け、前記係止部を露光手段のケーシングに設けられた溝に嵌合させ、押圧部材により結像レンズを長軸方向に押圧することにより、前記係止部の側面とケーシングの側面とを圧接して結像レンズの中央部をケーシングに固定する構造とする。
【選択図】図３

Description

本発明はプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関し、より詳しくは、読み取った画像データをもとにレーザ光を変調し、結像レンズを通して感光体上に画像の書込を行う露光手段を有する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には感光体への画像書込ユニットとして露光手段が装備されている。この露光手段は一般的な例として、レーザ光発振部、多面体反射鏡とポリゴンモータからなる光走査部（光偏向器ともいう）及びｆθレンズやシリンドリカルレンズの結像レンズを有する光学ユニットと、設計によっては折り返しミラーを備えて構成されている。

この露光手段は以下のようにして感光体上に静電画像を形成する。すなわち、電子画像信号によって変調されたレーザ光がポリゴンモータにより回転駆動される多面体反射鏡によって水平方向（副走査方向）に偏向走査され、ｆθレンズ等の結像レンズを通過して補整され、折り返しミラーによりその光路が変更されて帯電している感光体表面に走査線として記録される。また、感光体の回転により次の行の走査線となって静電潜像が形成されていく。

このような構成の露光手段を有する画像形成装置では、ポリゴンモータの回転振動に起因する画像劣化が問題となっており、この問題を解決するために結像レンズやミラーが衝撃を受けても画像形成に影響を与えない固定方法が種々提案されている。例えば、特開平８−９４８９７号公報には対向する二枚のレンズを形状加工して同時に上下方向から押圧し、さらに水平方向へのすべりを止める突起を設ける方法が示されている。

また特開平１０−２２１６２７号公報には折り返しミラーを３箇所以上で支持又は固定し、これにより折り返しミラーの共振周波数を両端で固定する場合と比較して高い周波数域にシフトさせて、折り返しミラーの振動を低減するとともに、画像に影響する周波数成分の低減を図る方法が示されている。
特開平８−９４８９７号公報（段落番号０００６） 特開平１０−２２１６２７号公報（段落番号０００８）

上記の例では走査光学系のレンズやミラーにその部品の両端又は中央部に板バネなどの押圧部材を取り付けることで、走査光学系のレンズや折り返しミラーの上下方向及び前奥方向に押圧力を加えて固定する方法が採用されている。

しかしながら、ポリゴンモータの振動などの外乱がある場合、レーザ光が偏向走査される水平方向（副走査方向）に合わせて載置される結像レンズの中央部はケーシングなどに固定されていないので、その振動の影響を受けやすくなっており、その振動によりピッチムラなどの画像劣化や騒音が発生することが知られている。また、従来技術として長尺状に形成された結像レンズの中央部を上下方向に押圧し振動を抑制するといった構造も提案されているが、結像レンズの中央部を上から押圧すると結像レンズのたわみ量が大きくなり、像面湾曲などの問題が新たに発生することも知られている。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、長尺状に形成された結像レンズの長軸方向に、当該結像レンズを押圧することにより、結像レンズ中央部を上下方向から押圧することなく、より簡単な構造でモータ振動に起因する結像レンズ中央部の振動を低減させることを目的とする。これによって安価で簡易な方法を用いてピッチムラ等の画像劣化や振動による騒音を防止した画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本願発明は画像形成装置の画像書込ユニットとしての露光手段において実現化される。この露光手段はレーザ発振器と、駆動モータにより回転駆動される多面体反射鏡と、長尺状に形成された結像レンズとを有して構成されている。この露光手段を有する画像形成装置では、画像電子信号をもとにレーザ光を変調し、変調されたレーザ光を多面体反射鏡の回転によって結像レンズの長軸方向に走査し、前記結像レンズにより補整されたレーザ光を感光体上に照射して静電潜像を形成する。

請求項１においては、結像レンズの長軸方向に、前記結像レンズを押圧する押圧部材の設けられた露光手段を備えた画像形成装置を提供する。

請求項２においては、結像レンズの長軸方向に押圧力をかけるほか、結像レンズの長軸を含む水平面上において長軸方向と直交する方向及び結像レンズの長軸を含む水平面と垂直な平面上において長軸方向と直交する方向のそれぞれに、前記レンズを押圧する押圧部材の設けられた露光手段を備えた画像形成装置を提供する。

請求項３においては、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置に装備された露光手段の結像レンズに、長軸方向の中央部であって前記長軸を含む水平面と垂直な方向に突起した係止部と、長軸方向の少なくとも一端部に押圧部材とを設け、係止部を露光手段のケーシングに設けられた溝に嵌合させ、押圧部材によりレンズを長軸方向に押圧することにより、係止部とケーシングとを圧接してレンズの中央部をケーシングに固定する構造とした画像形成装置を提供する。

請求項４においては、請求項３に記載の画像形成装置において、結像レンズの係止部と露光手段のケーシングとの圧接部分に摩擦力により互いに係合する部材を用いる構成とした画像形成装置を提供する。上記記載の画像形成装置によれば、以下のような作用効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の画像形成装置によれば、長尺状に形成された結像レンズの長軸方向に積極的に押圧力をかけているので、モータ振動などの外乱に対して、結像レンズ中央部の振動を低減させることができ、結果として安価でかつ簡単な構成で、ピッチムラ等の画像劣化及び振動による騒音を防止することが可能となる。

請求項２に記載の画像形成装置によれば、結像レンズの長軸を含む水平面と平行な平面上において長軸方向と直交する方向及び結像レンズの長軸を含む水平面と垂直な平面上において長軸方向と直交する方向のそれぞれに、同時に押圧力をかけているので、モータ振動、衝撃による結像レンズの位置ずれが起こりにくくなる。

請求項３に記載の画像形成装置によれば、結像レンズ中央部を上下方向に押圧することなく中央部を固定することができるので、モータ振動などの外乱に対して結像レンズ中央部の振動を低減させることができると同時に、結像レンズのたわみ等が生じることがないので像面湾曲等の画像劣化も防止することができる。

請求項４に記載の画像形成装置によれば、結像レンズの係止部と露光手段のケーシングとの圧接部分に摩擦力により互いに係合する部材を用いているので係合部分がすべることなく、モータ振動などの外乱に対して、結像レンズ中央部の上下方向の振動も確実に防止することができる。以上のように、本願発明によれば、安価で、かつ簡単な構成でピッチムラ、像面湾曲等の画像劣化を防止することができるという優れた効果を奏し得る。

以下、本願発明に係る画像形成装置１００の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置１００の全体構成図である。この画像形成装置１００は、自動原稿搬送装置２０、画像読取部３０、画像処理部３５、画像形成部４０、給紙部５０、定着装置６０、排紙部７０、自動両面コピーのための再搬送手段９０を備えて構成されている。画像形成装置１００の本体上部には画像読取部３０と、さらにその上に自動原稿搬送装置２０が搭載されている。

自動原稿搬送装置２０は、原稿台２２、排紙台２９、給紙機構２１並びに原稿搬送路から構成されている。原稿台２２には原稿を複数枚載置可能な給紙皿（図示しない）が設けられ、原稿台２２の下方に配置された排紙台２９には、給紙機構２１により原稿搬送路に送り出された原稿が、その画像が読み取られた後に、排紙されて載置される。

自動原稿搬送装置２０の給紙機構２１には、原稿押圧板２６のほか、ピックアップローラ２３、搬送ローラ２４及び分離ローラ２４Ａの３種類のローラが配置されている。原稿台２２上に記載面を上向きにして載置された原稿は、原稿押圧板２６により上方に付勢されてピックアップローラ２３に接触し、ピックアップローラ２３の回転により原稿台２２の給紙皿から排紙され、搬送ローラ２４及び分離ローラ２４Ａにより一枚ずつ分離されて原稿搬送路に送り込まれる。

画像読取部３０は原稿を照射する光源Ｌとミラーからなる走査ユニット３１、反射光をガイドする二枚のルーフミラーからなる走行体３２、ｆθレンズやシリンドリカルレンズなどの結像レンズ３３及びＣＣＤイメージセンサ３４（以下、ＣＣＤセンサという）から構成されている。

画像読取部３０では、原稿が原稿搬送路中に設けられたスリットガラス２７上を通過する際に、走査ユニット３１の光源Ｌが原稿を照射することによりその画像データを読み取り、その反射光が二枚のルーフミラーからなる走行体３２および結像レンズ３３を経てＣＣＤセンサ３４上に導かれて光画像として記録される。

ＣＣＤセンサ３４では、読み取った光画像を電子画像データに変換して画像処理部３５に送る。画像処理部３５は、この電子画像データにアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、ディジタル化した画像情報のデータを画像形成部４０の露光装置４２へ搬送する。

画像形成部４０は、表面に潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム１を中央に有しており、感光体ドラム１の外周面に沿って動作順に、この感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電する帯電装置４１と、その表面上に静電潜像の書込を行う露光装置４２と、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像にトナーを転移させてトナー画像を形成する現像装置４３と、感光体ドラム１の表面上のトナー像を記録紙Ｐに転写する転写装置４４、及び転写後の感光体ドラム１の表面を清掃するクリーニング装置４５が配設されている。

画像形成部４０の露光装置４２では、図２に示すように、ディジタル化された画像情報データをもとに、コリメートされた半導体レーザを電気的に変調し、多面体反射鏡２（以下、ポリゴンミラーという）とｆθレンズ４等によって感光体ドラム１の表面に副走査を行う。さらに感光体ドラム１を回転させることで主走査が行われ、静電潜像を感光体ドラム１上に再現する。この露光装置４２の詳しい構成は後述する。

露光に先立ち、感光体ドラム１上には、帯電装置４１のコロナ放電により所定の表面電荷が付与されているが、レーザ光の照射により、露光部分の電荷が露光量に応じて減じられ，結果として画像情報データに応じた静電潜像がそれぞれの感光体ドラム１上に形成される。静電潜像は、現像装置４３から供給された現像剤トナーにより可視化されてトナー画像となる。

一方、画像形成装置１００本体の下部には給紙部５０が設けられている。記録紙Ｐを収容する給紙カセット５１には、板バネ等の付勢手段により常時その自由端が上方向に付勢される可動板５２が配置され、その上に配置される記録紙Ｐの最上位のものがピックアップローラ５３に接触するように構成されている。

ピックアップローラ５３に接触した記録紙Ｐは給紙カセット５１から排紙され、給紙ローラ５４、捌きローラ５４Ａによって一枚ずつ分離された後、複数の中間ローラ５５にガイドされてレジストローラ５６まで搬送される。

搬送された記録紙Ｐはレジストローラ５６により記録紙Ｐの曲がりが修正され、給紙タイミングがとられて転写装置４４に搬送される。転写装置４４において感光体ドラム１上に形成されたトナー画像が記録紙Ｐ上に一括転写される。トナー画像の転写された記録紙Ｐは、定着装置６０に搬送され定着ローラにより加熱定着処理される。図１に示すように、給紙カセット５１から送り出された記録紙Ｐは垂直方向に形成された搬送路Ａを通って定着装置６０まで搬送される。

定着処理のため加熱された記録紙Ｐは、図示しない冷却ファンにより冷却され、排紙ローラ７１に挟持されて機外に排紙されて記録紙排紙台７２上に載置される。あるいは排紙路切換板７３により再搬送手段９０に送り込まれた片面画像処理済みの記録紙Ｐは、装置最下部において搬送方向が反転されて再び画像形成部４０に送り込まれ両面画像処理された後、排紙部７０の排紙ローラ７１により排紙されて記録紙排紙台７２上に載置される。

図２は画像形成装置１００の走査光学系（スキャナ）を形成する露光装置４２の全体構成図である。図２に示すように、露光装置４２は半導体レーザ発振器６とポリゴンモータ５により定速回転されるポリゴンミラー２からなる光走査装置と、結像レンズであるｆθレンズ４とシリンドリカルレンズ３とを有する光学ユニットとから構成され、これら全体がケーシング７の中に固定されて納められている。

レーザ光を偏向走査するための光走査装置としては、通常はポリゴンミラー２が使用される。鏡の材質として当初は光学ガラスが使われていたが、最近は金属ミラーが主流である。駆動用のポリゴンモータ５としては、モータ自身の回転から生じる振動を極力押さえるために空気軸受け付きのモータが使用されることがある。

光学ユニットを構成するｆθレンズ４は等角速度走査されたポリゴンミラー２からの反射光を感光体ドラム１の表面上で等速度走査に直す機能を有するもので、シリンドリカルレンズ３はポリゴンミラー２の加工精度に起因する行ピッチ補正機能を有するものである。通常これら結像レンズは振動などの外乱に対しても安定するようにケーシング７に納められて固定されている。

以下、この露光装置４２の作動を説明する。半導体レーザ発振器６から送り出され、画像処理部３５で生成された電子画像信号により変調された平行レーザ光は光走査装置のポリゴンミラー２に入射される。等角速度回転するポリゴンミラー２で反射されたレーザ光は、その回転により水平方向（副走査方向）に偏向走査され、ｆθレンズ４により感光体ドラム１の表面上に一本の走査線として記録される。

ｆθレンズ４を一次元走査で使用し書込面である感光体ドラム１を、この走査方向と垂直な方向に機械的に移動させ、順に行を変えていくと感光体ドラム１の表面には二次元画像が形成される。便宜上、ポリゴンミラー２による走査方向をＨ方向（副走査方向）、それに垂直なドラム回転方向をＶ方向（主走査方向）と呼ぶ。

Ｖ方向にはスキャンがないのでポリゴン面の垂直度が完全なものであればｆθレンズ４以外は必要がないが、ポリゴンミラー２の反射面の垂直度が僅かに倒れれば、その面による走査線が感光体ドラム１の表面ではＶ方向にずれて行間隔が不揃いとなる。これを防止するためＶ方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズ３が使用されている。

以下、本願発明にかかる画像形成装置１００に使用される結像レンズの押圧部材の最適な実施形態として、このシリンドリカルレンズ３を例にして説明する。本願発明はこの実施態様に限定するものではなく、他の結像レンズであるｆθレンズ４に対しても適用が可能である。また、ｆθレンズ４とシリンドリカルレンズ３が一体として一つのレンズで構成されることもある。

図２に示すように、このシリンドリカルレンズ３はポリゴンミラー２によるＨ方向走査（副走査方向）の最終段に設けられており、ケーシング幅いっぱいの長尺状に形成されている。そして、その両端が固定部材８によりケーシング７に弾性部材で固定されている。しかし、通常、シリンドリカルレンズ３の中央部はたわみによる像面湾曲の問題の発生を防止するため、レンズ上面から押圧されることなくケーシング７から開放されている。

ところで、このポリゴンモータ５の回転動バランスが崩れると振動が生じ、この振動が外乱となってケーシング７から開放されているシリンドリカルレンズ３の中央部が振動を起こす場合がある。このシリンドリカルレンズ３の中央部が振動すると、走査線のＶ方向のピッチが等間隔にならず画像の劣化をもたらすことになる。このピッチムラを解消するため、本願発明ではシリンドリカルレンズ３の中央部を上部より押圧力をかけることなく、長軸方向に押圧することによりケーシング７に固定する。

図３は本願発明に係る押圧部材８２を有する固定部材８を設けたシリンドリカルレンズ３の構成図である。図３（ａ）は上面図であり、（ｂ）は正面図である。図４は係止部８１とケーシング７の溝８６との係合を示す図である。また図５は従来方法による固定部材８を有するシリンドリカルレンズ３の構成図である。変更のない同一部分については同一符号を使用して表示する。

従来構成図である図５（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ３はレーザ光の透過出口側に凸面状に形成され、直方体状の枠体８５に収められて構成されている。枠体８５は底部中央に開口部分を有している。シリンドリカルレンズ３の中央下部にはＶ方向に突起した係止部８１が設けられており、この係止部８１は枠体８５の開口部分からＶ方向下部に突出して、ケーシング７に設けられた溝８６と嵌合する。

図３に示すように、枠体８５の両端には金属体で構成される固定部材８が設けられている。この固定部材８には、枠体８５をＶ方向に押圧するスプリング８４と、レーザ光の走査方向であるＨ方向と水平面上で直角の方向に押圧する板バネ８３が設けられている。さらに本発明の特徴であるＨ方向へのシリンドリカルレンズ３の押圧部材である板バネ８２が設けられ、全体としてシリンドリカルレンズ３を直角座標軸系の３軸方向へ押圧できるように構成されている。

このように構成されたシリンドリカルレンズ３とその固定部材８は以下のようにしてケーシング７に固定される。枠体８５に納められたシリンドリカルレンズ３は、その係止部８１を下方向にしてケーシング７の底部に設けられた溝８６と嵌合し位置決めされる。枠体８５と固定部材８は同時にケーシング７の底部上に載置され固定されるとともに、ケーシング７の両側板に挟持されて固定される。

この状態で、シリンドリカルレンズ３はスプリング８４によってＶ方向へ押圧され、板バネ８３によってＨＶ平面に対して垂直な方向（上下方向）へ押圧される。さらにシリンドリカルレンズ３は板バネ８２によってＨ方向にも押圧される結果、シリンドリカルレンズ３の係止部８１も押圧方向に移動し、その側面部がケーシング７の溝８６の側面部と圧接して係合することによりシリンドリカルレンズ３の中央部がケーシング７に固定される。

係止部８１の側面部及びケーシング７の底部に形成された溝８６の側面部に摩擦係数の大きな部材を使用すれば、圧接によって摩擦力は増大し、相互の部材の係合による固定効果はさらに増大する。これによりポリゴンモータ５の回転動バランスの乱れによる振動が生じてもシリンドリカルレンズ３の中央部の振動を抑えることができ、画像劣化の原因を排除することができる。

以上、本発明は露光装置４２のシリンドリカルレンズ３を最適な適用例として説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。同時に使用されるｆθレンズ４についても同様に適用可能である。また固定方法も本願実施形態に限定するものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更を加え得ることは勿論である。

本願発明は長尺状に形成された結像レンズについて適用しているが、半導体レーザ光を感光体ドラム１へ導く光路を変更する反射ミラーが使用されている場合には、このミラーについても同様に適用が可能な場合もある。

本願発明の実施の形態である画像形成装置の全体構成図である。 走査光学系を形成する露光装置の全体構成図である。 本願発明に係る押圧部材を有する長尺状に形成された結像レンズの構成図である。 結像レンズの係止部とケーシングの溝との係合を示す図である。 従来方法の固定部材を有する結像レンズの構成図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 多面体反射鏡（ポリゴンミラー）
３ シリンドリカルレンズ（結像レンズ）
４ ｆθレンズ（結像レンズ）
５ ポリゴンモータ（駆動モータ）
６ 半導体レーザ発振器
７ ケーシング
８ 固定部材
３０ 画像読取部
４０ 画像形成部
４２ 露光装置（露光手段）
８１ 係止部
８２ 板バネ（押圧部材）
８５ 枠体
８６ 溝
１００ 画像形成装置
Ｐ 記録紙

Claims (4)

1. レーザ発振器と、駆動モータにより回転駆動される多面体反射鏡と、長尺状に形成された結像レンズとを有して構成される露光手段であって、前記レーザ発振器の発するレーザ光を画像電子情報によって変調し、変調された前記レーザ光を前記多面体反射鏡の回転によって前記結像レンズの長軸方向に走査し、前記結像レンズにより補整された前記レーザ光を感光体上に照射して静電潜像を形成する露光手段を有する画像形成装置において、
   前記結像レンズの長軸方向に、前記結像レンズを押圧する押圧部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記結像レンズの前記長軸を含む水平面上において前記長軸方向と直交する方向及び前記水平面と垂直な平面上において前記長軸方向と直交する方向のそれぞれに、前記結像レンズを押圧する押圧部材を設け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。
3. 前記結像レンズはケーシングに納められており、
   前記結像レンズに、前記長軸方向の中央部であって前記水平面と垂直な方向に突起した係止部と前記長軸方向の少なくとも一端部に押圧部材とを設け、
   前記係止部を前記ケーシングに設けられた溝に嵌合させ、前記押圧部材により前記結像レンズを前記長軸方向に押圧することにより、前記係止部と前記ケーシングとを圧接して前記結像レンズの中央部を前記ケーシングに固定す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。
4. 前記係止部と前記ケーシングとの圧接する部分に摩擦力により互いに係合する部材を用いることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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