JP2006150687A - 光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 光学素子が取付けられているハウジングと、ハウジング上開口部を閉塞するカバー部材をもつ光書込装置において、周囲環境の熱変化が起こっても、ハウジングに対するカバーの引っ張り合いが生じることを回避して光学素子の姿勢や位置の変化を抑えることができる光書込装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 ハウジング及びカバー部材の2部材間の締結部が複数箇所あり、その締結手段が2部材間を全方位で完全に締結固定しない段付きねじ80やスナップフィット式の締結構成(31d、71d)とした。
【選択図】図10

Description

本発明は、カバー部材で覆われた光書込装置及び該光書込装置を備えた画像形成装置に関する。
プリンタや複写機等の画像形成装置においては、画像データに応じた光ビームを光源から出射し、その光ビームを回転多面鏡で回転反射させ、感光体上で所望の大きさに結像させる結像光学系や、光ビームを折り返して感光体に導くための折返しミラーを経て、感光体上においてライン状に照射し、一方では、光ビームの走査開始タイミングを検知する同期光学系を含む、光書込装置を備えたものが知られている。
この光書込装置から出射された光ビームにより感光体上に静電潜像が形成され、静電潜像が形成された感光体に対してトナーが供給されることにより静電潜像が現像されてトナー画像が形成され、感光体上に形成されたトナー画像は転写装置により記録媒体に転写される。トナー画像が転写された記録媒体は、定着装置で定着処理された後、画像形成装置外に排出される。
このような画像形成装置は、ユーザにより低温下あるいは高温下での使用も考えられ、周囲環境の温度変化が起こっても画像品質の劣化は避けなければならない。特に光書込装置では、光源から出射された光ビームが感光体上の所望の位置からずれる量を抑えることが重要となる。この方策として、線膨張係数の低い材料を用いたハウジングに多くの光学素子を配置し、周囲環境の温度変化による光学素子の姿勢や位置の変化は最小限に抑えるようにすることが一般的である。
例えば、偏向手段と結像手段と反射手段と走査手段とを収納する収納手段をカバーで密閉状態にしている光書込装置において、外部振動や熱変形により発生する走査線曲がりや走査線位置ズレを防止し、画像劣化を低減することを目的として、該カバー部材を前記収納手段を形成する材料の線膨張係数と同じかあるいは該線膨張係数よりも小さい材料で構成する光書込装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、実際には光書込装置の熱分布が一様でないことから、線膨張係数を同じにしても必ず熱変形が解消するわけではない。
また、例えば、上方が開口した光学箱と開口を塞ぐカバーの密閉構造に関し、カバーの密閉性を維持しながら着脱性を向上させることを目的として、カバーを樹脂で形成して光学箱を係合する係止片を形成し、係止片と光学箱との係止部に弾性部材を挿入した構成が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
この実施例の記載を本発明の実施例と区別するため括弧書きで符号を付して要約すると、カバー(30)は樹脂で形成され、複数の引っ掛け部(31)を持ち、この引っ掛け部(31)の先端を筐体(2)の被引っ掛け部(29)に引っ掛けると、カバー(30)が閉じられる状態では、引っ掛け部(31)と筐体(2)の間に空間(32)ができ、この空間を埋めることで引っ掛け部(31)が動くことができないようにし、カバー(30)を外れなくし、この空間を埋める手段として弾性体を用いたものである。
かかる構成では、カバー(30)の引っ掛け部(31)は複数個所でカバー(30)を筐体(2)に対して図中上方へのズレを許さない構成であり、熱変形を解消する手段として機能するものではないと考えられる。
そして、現状の光書込み装置では、ハウジングとカバーとは線膨張係数の異なる複数の部材により構成されており、部材間に引っ張り合いを生じる結果、光学素子の姿勢や位置を変化させていることも多い。特に、カバー部材においては、ハウジングの上開口部の強度が低下した部分に取付けられる構成となることが多いことから、対策が必要である。
特開2000−137184号公報 特開2002−277795号公報
本発明は、光書込装置の周囲環境の熱変化が起こっても、ハウジングに対するカバーの引っ張り合いが生じることを回避して光学素子の姿勢や位置の変化を抑えることができる光書込装置および画像形成装置を提供することを課題とする。
本発明は、前記課題を達成するため、光学素子が取付けられているハウジングと、ハウジング上開口部を閉塞するカバー部材をもつ光書込装置において、前記ハウジング及びカバー部材の2部材間の締結部が複数箇所あり、その締結手段が2部材間を全方位で完全に締結固定しない構成とした(請求項1)。ここで、ハウジングとカバーとは線膨張係数が一致することを排除するものではない。前記締結手段として、弾性部材を挟んで螺合するネジで構成することができる。ここで、前記弾性部材としてスプリング或いはワッシャを用いることができる。また、ネジとして、段付ネジを用いることができる。前記締結手段として、部材のたわみを利用するスナップフィット形体で構成することができる。そして、かかる構成の光書込装置を用いて画像形成装置を構成するとよい。
この発明では、周囲環境の熱変化が起こっても、ハウジングに対するカバーの引っ張り合いが生じることを回避して光学素子の姿勢や位置の変化を抑えることができる光書込装置および画像形成装置を提供することができる。
以下に、この発明の実施の形態を説明する。
[1]画像形成装置
本発明の実施に適する画像形成装置の例を図1により説明する。画像形成装置としてのカラープリンタ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る。各作像部3の構成部品等に関し、本明細書及び図面の記載において、数字の後に付したY、C、M、Kの添え字は、各作像部に対応する各々イエロー、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、感光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、このフレームに取付けられた樹脂製のカバーとから構成されており、各作像部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だけで、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上の静電潜像を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、中間転写ローラ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と中間転写ローラ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と中間転写ローラ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。
[2]光書込装置
本発明の実施に適する光書込装置を説明する。図2は光書込装置4の水平断面図、図3は光書込装置4の縦断側面図である。これら図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であるLDユニット41(41Y、41C、41M、41K)と、各LDユニット41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偏向器42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43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44と、光ビームを折り返して感光体6に導くための折り返しミラー45(45a,45b)などの光学素子をハウジング71内に取り付け、該ハウジング71の上開口部をカバー71で閉塞している。
LDユニット41は、レーザ発光素子48と、レーザ発光素子48から出射された発散光を略平行化するコリメートレンズとレーザ発光素子駆動回路基板とが保持部材46により保持されて構成されている。偏向器42は、2段の回転多面鏡49、この回転多面鏡49を回転させる多面鏡モータ50、回転多面鏡49を覆う防音ガラス51などから構成されている。同期光学系44は、結像レンズ44bと、光電素子44cを持つ電気回路基板44d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)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LDユニット41内のレーザ発光素子48を駆動して光ビームを出射する。各LDユニット41から出射された光ビームは、面倒れ補正用のアパーチャ52及びシリンダレンズ53、折返しミラー45a(但し、LDユニット41Y、41Kから出射された光ビームに関してのみ)を介して偏向器42に至り、多面鏡モータ50で等速回転されている回転多面鏡49で対称な2方向に偏向走査される。
偏向器42の回転多面鏡49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43をそれぞれ通過し、折返しミラー45bにより折り返されて、ガラスなど透明部材からなる防塵部材34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44は、結像光学系43を通過した光ビームを同期検知用ミラー44a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44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。なお、図2で回転多面鏡49近傍の折り返しミラー45bは、図が煩雑になるので図示を省略してある。
[3]本発明の光書込装置
図4〜図14は、図2、3に示した光書込装置4とは部材の配置、構成などが若干異なるが、画像形成装置における感光体への光書き込み機能を備えた光書込装置40の全体を示すほか、光学素子が取り付けられるハウジング310、該ハウジング310の上開口部を閉塞するカバー710、ハウジング310に対するカバーの取り付け部の詳細などを示す。光書込装置40について前記した光書込装置4における部材と機能が共通する部材については同じ符号を付し説明は省略する。
ハウジング310はその平面図を図4、斜視図を図5に示すように、略矩形をした筐体で上方が開口している。内部には光学素子が取り付けられている。図4において2つの結像光学系43が対向する方向を前後方向とし、この前後方向に直交する方向を左右方向とする。また、紙面を貫く方向を上下方向とし紙面の裏側に向かう向きを下向き、その反対を上向きとする。他の図でも同様とする。
図4、図5において、ハウジング310の矩形の輪郭をした上面部であって、その左側の部位には前後方向に3つのネジ孔31cが形成され、また、右側の上面にも同様に前後方向に間隔をおいて2つのネジ孔31cが形成されている。
また、図4、図5において、ハウジング310の前後方向の外壁部にはそれぞれ三角柱状をした突起31dが突出している。該突起31dは前側の側縁に2つ、後側の側縁に2つ形成されている。該突起31dの詳細形状は図6に拡大して示すとおりであり、突起31dは上下方向に対して傾いた斜面Kを有している。斜面Kは下へ行くほど外側に裾が広がる傾向の斜面である。
図7にハウジング310の上開口部を閉塞するカバー部材710を示す。カバー部材710は略矩形の板状をしていて、ハウジング310の上から重なり覆うことができるように形状、大きさが定めてある。カバー部材710には4つのレーザ光源ユニットであるLDユニット41から出射し光学素子を経由したレーザ光を通す左右方向に長い防塵部材34が前後方向に4つ配置されている。
防塵部材34の長手方向(左右方向)の左側の部位には前後方向に3つのネジ用の単なる孔71cが形成され、また、右側の上面にも同様に前後方向に間隔をおいて2つのネジ用の単なる孔71cが、ハウジングに形成されたネジ孔31cと重なるように形成されている。また、図7において、カバー710の前後方向の各端部は下向きに折り曲げられた如きL字状の形状になっていて、前記した突起71dに対応する位置が部分的に下に凸に形成されていて該凸形状部71eには、矩形状の孔71dが形成されている。図8に孔71dを拡大して示す。
カバー710をハウジング310に装着する工程を説明する。
ハウジング310の上方からカバー710を被せる。その際、孔71dの内縁がハウジング310に形成された突起31dの斜面Kと摺動して凸形状部71eが弾性変形し、斜面Kが乗り越えたところで突起31dの先端部が孔71dを貫通し、上記弾性変形していた凸形状部71eが原状に復帰することでカバー710はハウジング310に取り付けられる。突起31dの先端部が孔71dを貫通した状態を図9〜図12に示す。こうして、ハウジング310に形成された合計4つの突起31dがカバー710に形成された4つの孔71cに入り、カバー710はハウジング310に対して保持される。
図10に示したように、4つの突起31dがそれぞれ孔71dに入ることでカバー710がハウジング310に略位置決めされた状態となり、このとき、ハウジング310のネジ孔31cとカバー710に形成された孔71cとが略合致している。そこで、図10、図13に示すようにカバー710の上方からスプリング85を介して段付きネジ80を、孔71c、ネジ孔31cの順に通して螺合させ締め付ける。段付きネジ80で締め付けた状態を図14に示す。
かかる取り付け状態において、突起31dと孔71dとの寸法関係及び取り付け状態を図11、図12を参照しつつ説明する。上下方向については、ハウジング310の上面にカバー710が乗っていて、突起31dの下端部と孔71dの下端部との間にはΔ1の隙間が形成される。カバー710の前後方向端での各折り曲げ部の内壁とハウジング310の外壁との間にはそれぞれΔ2の隙間が形成される。次に左右方向については、孔71dの幅W1よりも突起31dの幅W2を小さくしてある。
図14における段付きネジ80による取り付け部では、段付きネジ80のネジ頭の下面とカバー710の上面との間にΔ3の隙間をつくり、この隙間Δ3に伸長性のスプリング85を介在させてカバー710の位置を弾性力で保持をしている。また、前後左右方向については、段付きネジ80の外径を孔71の径よりも小さく形成してハウジング310やカバー710が熱変形しても段付きネジ80に対してカバー710がずれることを可能にしている。
以上において、ハウジング310に対するカバー710の取り付け状態は、ハウジング310に対して、カバー710が上下方向にも、弾性による保持力以上の外力が作用したとき前後左右方向にもカバー710がハウジング310に対してずれることができるようになっている。ずれ許容量はカバーが熱膨張による変形を吸収可能な量を考慮して定める。
このように、ハウジング310及びカバー710の2部材間の締結部が、段付きネジ80の部位で5箇所、突起31dの部位で4箇所と複数箇所あり、その締結手段(段付きねじ80、突起31dと孔71d)がハウジング310とカバー710の2部材間を全方位(上下及び前後左右)で寸法に余裕を持たせることで完全に締結固定しない構成としたので、光書込装置の周囲環境の熱変化が起こっても、ハウジングに対するカバーの引っ張り合いが生じることを回避して光学素子の姿勢や位置の変化を抑えることができる。
前記締結手段は、弾性部材であるスプリング85を挟んで螺合する段付きネジ80の例が好ましいが、これに限定されるわけではなく、弾性部材としてスプリングワッシャを使用してもよいし、或いは、耐熱ゴムなどの材料を用いてもよい。また、段付きネジに限らず、通常のボルトを使用することもできる。
本例では、突起31dと組み合わされる開口71dを設けた凸形状部のたわみ(弾性変形)を利用した所謂スナップフィット形態を利用したが、同様の原理を用いる他の形態、例えばカバーの端部をL字状の弾性材で構成し、該L字状片をハウジングの縁部に引っ掛ける構成などでもよい。
なお、かかる構成のもとにおいても、ハウジング310とカバー710を同一材料とすることを排除するものではない。また、段付きネジによる締結部の位置は図示する位置に限らない。同様に、部材のたわみを利用して2部材が離れないように固定するスナップフィット形体、例えば、突起31dと孔71dとの係合関係は図示した位置に限らない。
画像形成装置の概略構成図である。 光書込装置の平面図である。 画像形成装置の中、光書込装置及び感光体などを示した図である。 本発明の第2の実施の形態に係る搬送装置の要部を説明した斜視図である。 ハウジングの斜視図である。 突起の斜視図である。 カバーの斜視図である。 凸部及び孔の斜視図である。 光書込装置の側面図である。 光書込装置の斜視図である。 突起と孔との係合状態を説明した断面図である。 突起と孔との係合状態を説明した斜視図である。 段付きネジによる取り付け工程を説明した斜視図である。 段付きネジによる取り付け状態を説明した断面図である。
符号の説明
31d 突起
71d 開口
80 段付きネジ
310 ハウジング
710 カバー

Claims (6)

  1. 光学素子が取付けられているハウジングと、ハウジング上開口部を閉塞するカバー部材をもつ光書込装置において、
    前記ハウジング及びカバー部材の2部材間の締結部が複数箇所あり、その締結手段が2部材間を全方位で完全に締結固定しないことを特徴とする光書込装置。
  2. 請求項1記載の光書込装置において、
    前記締結手段が、弾性部材を挟んで螺合するネジを含むことを特徴とする光書込装置。
  3. 請求項2記載の光書込装置において、
    前記弾性部材がスプリング或いはワッシャであることを特徴とする光書込装置。
  4. 請求項2又は3記載の光書込装置において、
    前記ネジが段付ネジであることを特徴とする光書込装置。
  5. 請求項1又は2記載の光書込装置において、
    前記締結手段が部材のたわみを利用するスナップフィット形体を含むことを特徴とする光書込装置。
  6. 請求項1乃至6に記載の光書込装置を有することを特徴とする画像形成装置。
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