JP2006227494A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 各々一の前記光源221が設けられ平面状の当接面が形成された複数の単光源ユニット22が,その当接面が平面状の被当接面211,212が面一に形成されたLDブロック21の被当接面211,212に当接された状態で取付ネジ23により,取り付け位置を微調整可能に保持される。複数の単光源ユニット22は,被当接面211,212に垂直な方向から見て相互に重ならない位置に保持される。単光源ユニット22各々における当接面と光源221のビーム光出力方向とが略垂直であり,被当接面211,212に垂直な方向から見て複数のビーム光各々の光軸が段違いに配列さている。さらに,ビーム光各々を透過させる複数のコリメータレンズが,その光軸方向に各々位置調節可能にLDブロック21に取り付けられる。
【選択図】図3
Description
このようなカラー画像形成装置には,特許文献1に示されるように,ポリゴンミラー等の一の光走査手段により,複数の光源から出射される複数のビーム光を一括反射させつつ,それら複数のビーム光を走査させる(その走査方向を主走査方向という)とともに,走査される複数のビーム光各々を反射ミラーで反射しつつ複数の感光体ドラム各々へ導くものがある。これにより,ビーム光を走査する光走査手段(ポリゴンミラー等)が1つで済む。
ここで,複数のビーム光は,前記光走査手段におけるビーム光の反射面において,前記主走査方向に直交する方向(副走査方向という)に一列に配列された状態で,定められた位置に到達するように予め調整がなされる。以下,このように複数のビーム光相互の位置関係を調整することを光軸調整という。この複数のビーム光相互の光軸調整の精度は,そのまま画質に直結するため,ミクロンオーダーでの高い精度が要求される。また,複数の光源のうちのいずれかの故障時に,その光源について個々に取り替え及び光軸調整を可能としたいという要求もある。
また,特許文献1の図16に示されるように,各々1つの光源が実装された複数の電子基板が重なり合うような配置とすると,複数の光源について,一の取付順序に従って光軸調整を行う必要があり,光軸調整の手順の自由度が低いという問題点があった。このため,複数の光源のうちのいずれか一つが故障した場合でも,全ての光源を取り外して一から光軸調整をやり直さなければならないといった不効率な状況も生じ得る。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,複数の光源の光軸調整を容易かつ高精度で,さらに高い自由度で行うことが可能な画像形成装置を提供することにある。
上記構成によれば,前記取付基材と複数の前記単光源ユニットとを各々に形成された平面(被当接面と当接面)で当接させて保持(位置決め)すれば,その当接面に垂直な方向については,特に調整を要さずに高精度で位置決めできる。さらに,複数の前記単光源ユニット各々の位置を当接面に沿った2次元方向にのみ微調整すればよいので,光軸調整が容易となる。しかも,上記構成のように面一(つらいち)の1又は複数の平面を高精度で加工形成することは比較的容易である。特に,前記被当接面を複数に分けて形成するものとすれば,高精度で平面加工しなればならない部分の面積が狭くなるので,その加工形成がより容易となる。
さらに,複数の前記単光源ユニットが相互に重ならないように保持される構成であるので,複数の光源のうちのいずれか一つが故障した場合でも,その一つの光源のみについて交換及び光軸調整をやり直すだけでよい。
また,前記単光源ユニット各々における前記当接面と前記光源のビーム光出力方向とが略垂直となるとともに,前記単光源ユニット保持手段により,前記取付基材の前記被当接面に垂直な方向から見て複数の前記光源の出力ビーム光各々の光軸が段違いに配列される位置に前記単光源ユニット各々が保持される構成のものが考えられる。
これにより,複数の前記光源から出射された複数のビーム光各々を,比較的単純な配置の反射ミラーに反射させるだけで,複数のビーム光を一列に配列させることができる。その結果,複数のビーム光を最終的にポリゴンミラー等の光走査手段に一列に配列した状態で入射させるよう導光する光学系の配置が,ビーム光ごとに異なる方向に偏向させつつ導光する場合に比べてシンプルとなり,それらの位置決め精度も向上する。
また,一般に,金属部材を高精度で平面加工することは容易であるので,前記単光源ユニットとして,前記当接面が形成された金属部材とその金属部材に取り付けられレーザダイオード等の前記光源が実装された電子基板とを有するものを用いれば好適である。さらに,この場合,前記金属部材が,主として前記光源から生じる熱の放熱部材として機能し,各構成要素が熱膨張することによりビーム光の位置決め精度が悪化することも防止できる。
同様に,前記取付基材が金属製であれば,高精度の前記被当接面を容易に加工形成することができるので好適である。
これら金属の種類としては,熱膨張しにくいマグネシウム合金やアルミニウムを用いることが考えられる。
また,当該画像形成装置が,複数の前記光源の出力ビーム光各々を一括して走査させるポリゴンミラー等の光走査手段と,複数の前記光源の出力ビーム光各々をその光走査手段,或いはそれに向けて前記出力ビーム光各々を一括反射させる反射ミラーのいずれかに導く光学機器等である走査前導光手段を有する場合に,その走査前導光手段が,一体成型された前記取付基材に取り付けられたユニット構造を有するものであれば,そのユニット全体として高精度での光軸調整が可能となる。
また,複数の前記単光源ユニットが,前記被当接面に垂直な方向から見て相互に重ならない位置に保持される構成であるので,調整手順の制約が少なく,自由度が高い。その結果,複数の光源のうちのいずれか一つが故障した場合でも,その一つの光源のみについて交換及び光軸調整をやり直すだけでよく無駄がない。
また,前記単光源ユニット各々における前記当接面と前記光源のビーム光出力方向とが略垂直となるとともに,前記取付基材の前記被当接面に垂直な方向から見て複数の前記光源の出力ビーム光各々の光軸が段違いに配列される位置に前記単光源ユニット各々が保持される構成であれば,複数のビーム光各々を比較的単純な配置の反射ミラーに反射させるだけで,それらビーム光を一列に配列させることができる。その結果,複数のビーム光を最終的に光走査手段に一列に配列した状態で入射させるよう導光する光学系の配置がシンプルとなり,それらの位置決め精度も向上する。
また,前記光源各々の出力ビーム光各々を透過させる複数のコリメータレンズを,前記出力ビーム光の光軸方向に各々位置調節可能に前記取付基材に取り付ければ,最終的に像担持体に到達する複数のビーム光各々のスポット径の調節が容易となる。
ここに,図1は本発明の実施形態に係る画像形成装置Aの概略断面図,図2は画像形成装置Aが備える光走査ユニットYの斜視図,図3は画像形成装置Aが備える複数光源ユニットXの光軸調整方向側の斜視図,図4は複数光源ユニットXのビーム光出射方向側の斜視図,図5は複数光源ユニットXに取り付けられる光学機器の平面配置図,図6は複数光源ユニットXの側面図,図7は複数光源ユニットXから出射されるビーム光の光路を表す斜視図である。
画像形成装置Aは,静電潜像書き込み用のビーム光を出射するレーザダイオード等の光源を複数備えるものであり,その特徴点は,各々一のレーザダイオードが設けられ平面状の当接面が形成された複数の単光源ユニットを有し,その当接面と,取付基材の面一(つらいち)に形成された平面状の被当接面に当接された状態で,その保持位置が個別に微調整可能な状態で保持された複数光源ユニットを具備する点である。
まず,図1の概略断面図を用いて,本発明の実施形態に係る画像形成装置A全体の概略構成について説明する。
図1に示す画像形成装置Aは,電子写真方式の画像形成装置の一例であるプリンタ(カラープリンタ)であるが,本発明は,複写機,ファクシミリ装置等,他の画像形成装置への適用も同様に可能である。
図1に示すように,画像形成装置Aは,その回転軸に直交する方向に直列に配列され,複数のトナー色(ブラック,マゼンタ,イエロー,シアン)各々に対応する複数の感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C(像担持体)に対し,静電潜像書き込み用のビーム光(レーザ光)の出力及び走査を行なう光学機器(光源,偏向ミラー,ポリゴンミラー,fθレンズ等)が,樹脂成型等により一体成型された筐体30(以下,ユニット筐体30という)に組み込まれてユニット化された光学ユニットYを具備している。
さらに,画像形成装置Aは,トナー像の形成及び記録シートへの転写(印字)を行う印字部α1,記録シートを前記印字部α1に供給する給紙部α2,トナー像が転写された記録シートが排出される排紙部α3等を具備している。
そして,画像形成装置Aは,不図示の画像処理制御部により,外部機器(典型的にはパーソナルコンピュータ)から不図示の外部入力インターフェースを通じて受信された印字ジョブ(印刷ジョブ)に基づいて,ブラック,マゼンダ,イエロー,シアン,の4色各々に対する濃淡値情報を取得し,これに基づいて画像形成を行う。
前記画像処理制御部は,外部機器からの印字ジョブに基づき得られた前記濃淡値情報に対応するビーム光(静電潜像書き込み用のビーム光)が出射されるよう4色各々に対応した前記光源(不図示)を制御するとともに,そのビーム光が前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々の軸方向(ほぼ水平方向)に走査されるよう前記ポリゴンミラー9を制御する。これにより,前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々の表面に静電潜像が形成される。
また,前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々に対応する現像装置2BK,2M,2Y,2Cに設けられた現像ローラにより,各色のトナーが前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々の表面に供給され,これにより,前記静電潜像は,前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々と前記現像ローラ各々との電位ギャップ(現像バイアス)に応じてトナー像として顕像化される。
ほぼ鉛直方向に形成された前記シート搬送経路40には,複数の搬送ローラ4や前記定着装置5を構成する定着ローラ等のシート搬送手段が複数配置されており,これらによって記録シートが前記シート搬送経路40に沿って搬送される。
一方,前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々上で形成(顕像化)されたトナー像は,前記中間転写ベルト3に転写され,その中間転写ベルト3が駆動されることにより,転写部50において前記シート搬送経路40に沿って搬送される記録シートに転写される。さらに,トナー像が転写された記録シートは,前記シート搬送経路40に沿って前記定着装置5に搬送され,例えば加熱ローラ等によりトナー像の定着が行われた後,前記排紙部α3に排出される。
前記光学ユニットYは,前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々に静電潜像書き込み用の複数のビーム光を出力する複数のレーザダイオード等の光源(後述)が組み込まれた複数光源ユニットXと,その複数光源ユニットXから出力された複数のビーム光(ビーム光の束)を前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々の軸方向(図1の奥行き方向,即ち,主走査方向)に走査させるポリゴンミラー9,そのポリゴンミラー9により走査されるビーム光各々を反射し,前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々に導く複数の偏向ミラー8(反射ミラー),同じく前記ポリゴンミラー9により走査されるビーム光のfθ補正を行なう複数のfθレンズ10等の光学機器が,樹脂成型等により一体成型された前記ユニット筐体30に組み込まれてユニット化されたものである。
この光学ユニットYにより,前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々に対する4つのビーム光の光路がそれぞれ形成される。
さらに,前記光学ユニットYは,その一の端部β1の側壁に突設された位置決め軸14が当該画像形成装置Aの本体側の構造体(本体構造体)の一部である鉛直位置決め板6aに設けられた開口部に対して水平方向に所定間隔を隔てた2箇所で嵌合するとともに,その反対側端部γ1の下面の突起部(不図示)が同じく本体構造体の一部である水平位置決め板7aに当接することにより支持される。即ち,本体構造体に対して3点支持される。
これにより,光学系全体と本体側に支持される前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々との位置関係も高精度で位置決めされる。
以上の結果,前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C上におけるビーム光の走査位置が高い精度で定められ,高い画像品質を確保できる。
また,図5の平面図は,前記複数光源ユニットXに組み込まれている光学機器の配置図である。
前記複数光源ユニットXは,複数の前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C(像担持体)各々に対する静電潜像書き込み用のビーム光を出力する複数の光源221(ここでは,レーザダイオード)が一体に組み込まれたユニットであり,図3に示すように,レーザダイオードブロック21(以下,LDブロック)と,複数(ここでは4つ)の単光源ユニット22と,取付ネジ23とを備え,さらに,図4に示すように,コリメータレンズ筒24と,複数の反射ミラー25,26,27と,シリンドリカルレンズ28とを備えている。
ここで,前記被当接面211,212は,前記単光源ユニット22各々の取り付け基準面となるため,高精度で面一に平面加工がなされている。このように,前記被当接面211,212について高精度での平面加工が要求されるため,加工の容易性の面から,前記LDブロック21は金属製であることが望ましい。
また,前記LDブロック21は,前記光源221の発熱により熱膨張して位置精度が悪化しないよう,熱膨張係数の低いマグネシウム合金やアルミニウム製等の金属製とすることがなお好適である。
なお,前記被当接面は,前記LDブロック21の一面全体を面一に形成したものとしてもよいが,図3(b)に示すように複数に分けて形成すれば,高精度で平面加工しなればならない部分の面積が狭くなるので,その加工形成がより容易となる。但し,前記単光源ユニット22取り付けの安定性を確保するため,1組の前記被当接面211,212をつないで形成される領域(図3(b)に示す破線内の領域)の面積は十分に確保する必要がある。図3(b)に示す例では,前記被当接面211,212各々が横長形状とされ,それらが縦方向に隔てて配置されることにより十分な領域が確保されている。
また,前記ブラケット223は,熱膨張係数の小さいアルミニウム或いはマグネシウム合金等の金属部材であり,前記LDブロック21の前記被当接面211,212に当接する前記当接面223aが形成された位置決め部材として機能するとともに,前記光源221からの熱を放熱する放熱部材としても機能するものである。
これら単光源ユニット22各々は,前記取付ネジ23が,前記単光源ユニット22に設けられた開口223b(図7参照)に挿通されるとともに,前記LDブロック21の前記被当接面211,212に設けられたネジ穴211a,212aに螺着されて取り付けられる。これにより,前記単光源ユニット22各々は,図6に示すように,前記LDブロック21(取付基材)の前記被当接面211,212に垂直な方向から見て相互に重ならない位置に,前記当接面223aが前記LDブロック21の前記被当接面211,212に当接した状態で保持される。また,前記単光源ユニット22の開口223bは,前記取付ネジ23の外径に対して若干のあそびが生じる大きさに形成されており,これにより,前記取付ネジ23による保持位置が,前記単光源ユニット22各々について個別に微調整可能となっている(取付ネジ23,ネジ穴211a,212a及び開口223bが単光源ユニット保持手段の一例)。
このように,面一の平面である前記被当接面211,212に平面状の前記当接面223aが当接された状態で前記単光源ユニット22が前記LDブロック21に保持され,さらに,それら単光源ユニット22各々が個別に保持位置が微調整可能な状態で保持されるので,前記被当接面211,212に垂直な方向については,特に調整を要さずに高精度で位置決めできる。さらに,複数の前記単光源ユニット22各々の位置を前記被当接面211,212に沿った2次元方向にのみ微調整すればよいので,光軸調整が容易となる。
また,複数の前記単光源ユニット22各々が,前記被当接面211,212に垂直な方向から見て相互に重ならない位置に保持される構成であるので,特にいずれの前記単光源ユニット22から取り付け及び光軸調整を行わなければならない,といった制約がなく自由度が高い。その結果,複数の前記LD基板222のうちのいずれか一つが故障した場合でも,その一つのLD基板222のみについて交換及び光軸調整をやり直すだけでよく無駄がない。
また,前記コリメータレンズ筒24は,図5に示すように,その内部に前記光源221各々の出力ビーム光各々を透過させるコリメータレンズ241が装着されており,さらにそのビーム光の出口には,図4に示すようにアパーチャ242が設けられている。図4に示すように,前記コリメータレンズ筒24各々は,前記LDブロック21(取付基材)に形成された溝部215に嵌合され,不図示の留め金で前記溝部215に対して押圧されることにより固定されている。そして,前記留め金を緩めて,或いは前記留め金及び前記溝部215との間の摩擦抵抗に抗じて前記コリメータレンズ筒24をその軸方向に前記溝部215に対して摺動させることにより,複数の前記コリメータレンズ241の前記LDブロック21に対する取り付け位置を,出力ビーム光の光軸方向(図4及び図5に両矢印で表す)に各々調節可能に構成されている。
これにより,最終的に前記感光体ドラム1BK,1M,1Y,1C各々に到達する複数のビーム光各々のスポット径の調節が容易となる。
前記光源221各々から出射されたビーム光は,前記コリメータレンズ241及び前記アパーチャ242を通過した後,反射ミラー25〜27により反射される。図7に示す例では,4つのビーム光のうち,3つのビーム光は,各々同じ方向に向けて配置された3つの反射ミラー25各々により反射されることにより,ほぼ水平面内において90°偏向された後,さらに,共通の反射ミラー26により各々ほぼ水平面内において90°反射され,4つのビーム光について共通の反射ミラー27に到達する。一方,残りの1つのビーム光は,直接,共通の反射ミラー27に到達する。この共通の反射ミラー27に到達した段階で,4つのビーム光は,ほぼ鉛直方向に1列に並んだ状態となっている。
前述したように,複数の前記単光源ユニット22各々が,前記光源221の出力ビーム光各々の光軸が鉛直方向において段違いに配列される位置に保持されているので,複数のビーム光を,図7に示すような比較的単純な配置の反射ミラー25,26に反射させるだけで,それらビーム光を一列に配列させることができる。その結果,各反射ミラー25,26の位置決め精度が向上し,複数のビーム光の位置決め精度(光軸調整の精度)も向上する。
なお,本実施形態では設けていないが,各ビーム光の光路を平行移動させる光学機器である平行平板ガラスやウェッジプリズム等を光路中に配置し,光学的に光軸の微小な位置合わせを可能とする構成とすることも考えられる。
ここで,前記可調節反射ミラー29は,複数のビーム光をほぼ水平方向に一括して走査させる前記ポリゴンミラー9(光走査手段)に向けて複数のビーム光各々を一括反射させるものであり,ほぼ鉛直方向に,即ち,複数のビーム光の配列方向にその向き(反射方向)を調節可能に支持されている。この可調節反射ミラー29により,複数のビーム光全体の最終的な副走査方向の光路調整がなされる。
また,前記反射ミラー25〜27及び前記シリンドリカルレンズ28は,複数の前記光源221の出力ビーム光各々を,前記ポリゴンミラー9(光走査手段の一例)に向けてそれらを一括反射させる前記可調節反射ミラー29に導くもの(走査前導光手段の一例,場合によっては,前記平行平板ガラス等も含む)であるが,こららは,図4に示すように,一体成型された前記LDブロック21の一部214に取り付けられているので,前記複数光源ユニットX全体として,複数のビーム光相互間の光路の位置決め精度が向上する。
なお,例えば前記可調節反射ミラー29も前記LDブロック21に取り付けること等により,前記LDブロック21に取り付けられた光学機器を経由した複数のビーム光が,直接的に前記ポリゴンミラー9に向けて出力されるよう構成することも考えられる。この場合,前記可調節反射ミラー29も走査前導光手段の構成要素の一例となる。
X…複数光源ユニット
Y…光学ユニット
1BK,1M,1Y,1C…感光体ドラム
2BK,2M,2Y,2C…現像装置
3…中間転写ベルト
4…搬送ローラ
5…定着装置
6a…鉛直位置決め板
7a…水平位置決め板
9…ポリゴンミラー
12…給紙ローラ
14…位置決め軸
21…レーザダイオードブロック(取付基材)
22…単光源ユニット
23…取付ネジ
25〜27…反射ミラー
28…シリンドリカルレンズ
29…可調節反射ミラー
221…光源
222…レーザダイオード基板
223…ブラケット
241…コリメータレンズ
242…アパーチャ
Claims (6)
- 像担持体に対する静電潜像書き込み用のビーム光を出力する複数の光源を備えた画像形成装置であって,
1又は複数の平面状の被当接面が面一に形成された取付基材と,
各々一の前記光源が設けられ平面状の当接面が形成された複数の単光源ユニットと,
前記単光源ユニット各々を,前記取付基材の前記被当接面に垂直な方向から見て相互に重ならない位置に前記当接面が前記取付基材の前記被当接面に当接した状態で保持するとともにその保持位置を個別に微調整可能な単光源ユニット保持手段と,
を具備してなることを特徴とする画像形成装置。 - 前記単光源ユニット各々における前記当接面と前記光源のビーム光出力方向とが略垂直であり,
前記単光源ユニット保持手段が,前記取付基材の前記被当接面に垂直な方向から見て複数の前記光源の出力ビーム光各々の光軸が段違いに配列される位置に前記単光源ユニット各々を保持してなる請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記光源各々の出力ビーム光各々を透過させるとともに,前記取付基材に対し前記出力ビーム光の光軸方向に各々位置調節可能に取り付けられた複数のコリメータレンズを具備してなる請求項1又は2のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記単光源ユニット各々が,前記当接面が形成された金属部材と該金属部材に取り付けられ前記光源が実装された電子基板とを具備してなる請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記取付基材が金属製である請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 複数の前記光源の出力ビーム光各々を一括して走査させる光走査手段と,
複数の前記光源の出力ビーム光各々を前記光走査手段若しくは該光走査手段に向けて前記出力ビーム光各々を一括反射させる反射ミラーのいずれかに導く走査前導光手段と,を具備し,
前記走査前導光手段が,一体成型された前記取付基材に取り付けられてなる請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成装置。
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