JP2007241046A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査光学装置への振動による画像悪化の発生を低減できる画像形成装置の提供。
【解決手段】像担持体１と、前記像担持体に潜像を形成する走査光学装置５と、を有し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記走査光学装置５の光学箱５１が上カバー部材５２と反対側の面で画像形成装置に設置され、前記上カバー部材を設置面側に向かって押圧する押圧部材を有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。

複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置は、一連の画像形成動作として、まず感光ドラムの外周面（表面）を帯電装置により一様に帯電する。次に走査光学装置により感光ドラム表面をレーザビームによって走査して感光ドラム表面に静電潜像を形成する。次に静電潜像を現像装置によってトナー像に顕像化した後に、そのトナー像を転写装置により感光ドラムから記録紙に転写する。次にこの記録紙を定着装置により挟持搬送してトナー像に熱と圧力を加えることによって未定着のトナー像を記録紙に加熱定着する。最後にこの記録紙をプリント物（印刷物）として出力する。

上記画像形成装置の画像形成動作中において、走査光学装置には画像動作に伴う振動の影響を受けやすい。この振動としては、走査光学装置以外の構成ユニットが発生するものが挙げられる。

例えば、駆動ギヤの噛み合いや給紙ユニットの間欠動作等によるもの、現像装置として３色の現像器を回転移動させるロータリー方式の現像装置を備える場合には現像器の回転移動によるものなどがある。この他にも、走査光学装置内の回転多面鏡用の駆動モータが高速回転する時、この駆動モータと回転多面鏡の微小なアンバランス量に起因して発生する自己励起のものもある。

画像形成動作中において、レーザビームにより感光ドラムを走査するとき、走査光学装置に振動が印加されると、レーザビームの走査線と、感光ドラム間で位置ずれが生じる。これは感光ドラムにおいて画像上では印字ピッチの副走査方向のムラとして観測され、画像品質上問題となることが多い。特に、走査光学装置に対して外部から印加される振動で定常的なものは少なく、振動の多くは衝撃として印加される。その結果、レーザビームの走査が一時的にずれることで画像がその部分だけ乱れる。

また、画像形成装置において、走査光学装置に要求される性能として必須のものに印字精度がある。特に高解像度化（１２００ｄｐｉ化）、両面印字等、印字精度に対する要求は益々厳しくなっていく方向にある。走査光学装置に要求される印字精度を工場出荷時のレベルに保つには走査光学装置への振動を遮断することが望まれる。

特許文献１には、感光ドラムとこの感光ドラムに作用する帯電装置及び現像装置などのプロセス機器とを備える画像形成部と、この画像形成部上に配置される走査光学装置との間に防振材として粘弾性エラストマーを配設した画像形成装置が開示されている。
特開平１−１９５４１２号公報（図１参照）

画像形成装置において、防振材として粘弾性エラストマーを用いた場合、走査光学装置への振動による画像悪化の発生はかなり改善される。しかし、この場合でも走査光学装置の周囲で画像形成装置に固定している支持方法では、走査光学装置の一部に固定されている状態の上カバー部分は振動し易い状態となっている。そのため、上カバーが振動することで光学部品へ影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、上記従来技術をさらに改善して、走査光学装置への振動による画像悪化の発生を低減できるようにした画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体に潜像を形成する走査光学装置であって、前記像担持体を光ビームにより走査して前記像担持体に潜像を形成する走査光学系と、前記走査光学系組込み用の開口部を有するとともに前記走査光学系を保持する光学箱と、前記開口部を封止して前記光学箱に固定された上カバー部材と、を有する走査光学装置と、を有し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
前記走査光学装置の前記光学箱が前記上カバー部材と反対側の面で画像形成装置に設置され、前記上カバー部材を設置面側に向かって押圧する押圧部材を有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、走査光学装置への振動による上カバー部材の振動を小さくして、画像悪化の発生を低減できる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

（１）画像形成装置の全体構成
図１は本発明に係る画像形成装置の一例の構成模型図である。図１に示す画像形成装置は電子写真画像形成方式を用いて、記録材、ＯＨＰシートなどの記録媒体に画像を形成するカラーレーザープリンタである。

本実施例に示すプリンタは、プリンタ全体を制御する制御部（不図示）に記憶された所定の画像形成シーケンスに従って画像形成動作を行う。制御部に画像信号が送られてくると、像担持体としてドラム形状の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１が所定の周速度で矢印方向へ回転する。また、駆動ローラ、テンションローラ及び従動ローラなどの複数の巻き掛けローラ２ａ〜２ｃに巻き掛けた中間転写体としてのエンドレス状の中間転写ベルト３が感光ドラム１の回転周速度に対応した周速度で回転する。

感光ドラム１の回転中において、帯電手段としての帯電器４は感光ドラム１の外周面（表面）を所定の電位・極性に一様に帯電する。この感光ドラム１表面の帯電面を走査光学装置としてのレーザースキャナユニット５が画像信号に応じたレーザービーム（光ビーム）Ｌにより走査露光する。これによって画像信号に応じた静電潜像が感光ドラム１表面に形成される。

感光ドラム１表面に形成した潜像を現像する現像装置６は、マゼンタＭ・シアンＳ・イエローＹの各色のトナーを内蔵する３つの現像器６Ｍ・６Ｓ・６Ｙを回転円盤６ａ上に備えるロータリー式の現像装置である。マゼンタＭの画像形成プロセスでは、回転円盤６ａが回転して現像器６Ｍを感光ドラム１表面と対向させ、この現像器６Ｍから感光ドラム１表面にトナーを転移させて潜像をマゼンタＭのトナー像に顕像化する。

中間転写ベルト３の内側には感光ドラム１表面と対向するように１次転写手段として１次転写ローラ７を配設している。それによって中間転写ベルト３の外周面（表面）と感光ドラム１表面との間に１次転写部Ｔ１を形成している。この１次転写部Ｔ１において転写ローラ７により感光ドラム１表面のマゼンタのトナー像が中間転写ベルト３表面に転写される。

マゼンタのトナー像が中間転写ベルト３表面に転写された後、感光ドラム１表面はクリーニング装置８によって残トナーなどの付着物が除去されてクリーニングされる。

クリーニング後、感光ドラム１表面は再び帯電され、その後シアンＳ・イエローＹについても、同様な画像形成プロセスを繰り返し行う。シアンＳの画像形成プロセスでは、現像装置６の現像器６Ｓが感光ドラム１表面と対向して感光ドラム１表面の潜像をシアンＳのトナー像に顕像化し、そのトナー像が中間転写ベルト３表面に転写される。イエローＹの画像形成プロセスでは、現像装置６の現像器６Ｙが感光ドラム１表面と対向して感光ドラム１表面の潜像をイエローＹのトナー像に顕像化し、そのトナー像が中間転写ベルト３表面に転写される。これによって、中間転写ベルト３表面にマゼンタＭ・シアンＳ・イエローＹの３色のトナー像が重ね合わせて形成される。

一方、給紙カセット９または手差し給紙ユニット１０から記録材Ｐが給送ローラ９ａ・１０ａにより１枚ずつ繰り出される。この記録材Ｐは搬送ローラ１０及レジストローラ１２により中間転写ベルト３表面と２次転写手段としての２次転写ローラ１３の外周面（表面）との間の２次転写ニップ部Ｔ２に搬送される。記録材Ｐは２次転写ニップ部Ｔ２において中間転写ベルト３と二次転写ローラ１３とで挟持搬送される。そしてこの搬送過程で二次転写ローラ１３により中間転写ベルト３表面の３色のトナー像が記録材Ｐ面に転写される。

３色のトナー像が転写された記録材Ｐは搬送ベルト１４により定着器１５に搬送される。定着器１５では、加熱定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間の定着ニップ部Ｎで記録材Ｐを挟持搬送してトナー像に熱と圧力を加えることによりトナー像を記録材Ｐ面に加熱定着する。その記録材Ｐは排出ローラ１６によって排出トレー（不図示）上に排出される。

上記の各部材１〜１６は、所定の断面形状の複数の板金部材により画像形成装置の筐体として組み立てられたフレーム２０によって所定の位置に保持されている。３０はフレーム２０を覆う外装カバーである。

（２）スキャナユニット５の構成
図２はスキャナユニット５の一例の平面図である。図３はスキャナユニット５の横断面側面図である。図４は光学箱５１内の走査光学系５０の平面図である。図５は光学箱の上カバー部材５２の平面図である。

図３および図４に示すように、スキャナユニット５は、走査光学系５０と、この走査光学系５０を保持する光学箱５１と、この光学箱５１に固定された上カバー部材５２と、を有する。光学箱５１は、枠部５１ａと、枠部５１ａの上面と下面の間で枠部５１ａに設けられた保持部５１ｂと、枠部５１ａの上面側および下面側に設けられた走査光学系組込み用の開口部５１ｃ・５１ｄと、を備えている。この開口部５１ｃ・５１ｄを利用して光学系５０の各部材が枠部５１ａおよび保持部５１ｂに保持される。

光学系５０は、半導体レーザ５０ａと、第１反射鏡５０ｂと、回転多面鏡５０ｃと、第１レンズ５０ｅと、第２レンズ５０ｆと、第２反射鏡５０ｇと、第３反射鏡５０ｈと、第４反射鏡５０ｉと、を有する。これらの部材のうち、半導体レーザ５０ａは光学箱５１の枠部５１ａに保持されている。第１反射鏡５０ｂと、回転多面鏡５０ｃと、回転多面鏡５０ｃの駆動モータ５０ｄと、第１レンズ５０ｅと、第２レンズ５０ｆは、それぞれ保持部５１ｂ上面の所定位置に保持されている。第３反射鏡５０ｈと、第４反射鏡５０ｉは、それぞれ保持部５１ｂ下面の所定位置に保持されている。

光学箱５１の枠部５１ａは、光学系５０の第２反射鏡５０ｇ側の外側面に一対の第１位置決め片５３を有する。この第１位置決め片５３の下面５３ａはスキャナユニット５をフレーム２０に装着する場合の取り付け基準面となる。また、光学箱５１の枠部５１ａは、光学系５０の回転多面鏡５０ｃ側の下面にＬ字形状の固定部材５４を有する。この固定部材５４には第２位置決め片５４ａとビス孔５４ｂが形成してある。

光学箱５１において、枠部５１ａ上面側の開口部５１ｃは上カバー部材５２により密閉状態に閉塞される。すなわち、上カバー部材５２は開口部５１ｃの平面形状と同じ形状、同じ大きさに形成してある。そしてこの上カバー部材５２の周縁部および枠部５１ａの周縁部において対応する位置にそれぞれ設けたビス穴５２ａ・５１ａ１（図４および図５参照）にビスＢ１をねじ込むことによって枠部５１ａの周縁部に上カバー部材５２を取り付けている（図２）。

（３）フレーム２０のスキャナユニット装着部２１の構成
図６はフレーム２０のスキャナユニット装着部２１の平面図である。図７はスキャナユニット装着部２１の横断面側面図である。

フレーム２０はスキャナユニット５を装着するスキャナユニット装着部２１を有する。スキャナユニット装着部２１は、スキャナユニット５を収納するためのユニット収納部２２と、ユニット収納部２２にスキャナユニット５を挿入するためのユニット挿入部２３と、を備えている。

感光ドラム１の上方に設けられたユニット収納部２２は、スキャナユニット５の取り付け基準となる床フレーム（設置面）２０ａと、この床フレーム２０ａと平行に配設された収納側上フレーム２０ｂと、を有する。収納側上フレーム２０ｂには、スキャナユニット５の上カバー部材５２を押圧する押圧部材として、弾力性を有する金属部材２５が対をなして設けてある。本実施例では金属部材２５として押さえバネを用いている。押さえバネ２５は、バネ板部２５ａの先端にスプーン型に湾曲した押圧部２５ｂを備えている。そしてバネ板部２５ａが収納側上フレーム２０ｂの裏面に固定ビスＢ２により取り付けられている。また、ユニット収納部２２は、床フレーム２０ａと収納側上フレーム２０ｂとの間にスキャナユニット５を位置決めするための位置決めフレーム２０ｃを有する。これらの各フレーム２０ａ〜２０ｃは感光ドラム１の両端部側に配設された前側フレーム２０ｄおよび後側フレーム２０ｅに保持されている。

定着器１５の上方に設けられたユニット挿入部２３はスキャナユニット挿入口２３ａを有する。ユニット挿入口２３ａは、上記の前側・後側フレーム２０ｄ・２０ｅと、これらのフレーム２０ｄ・２０ｅに保持された挿入側下フレーム２０ｆおよび挿入側上フレーム２０ｇとによって形成されている。

（４）スキャナユニット５の装着手順
図８はスキャナユニット５をユニット収納部２２に収納する場合の説明図である。図９はユニット収納部２２に収納されたスキャナユニット５の説明図である。

スキャナユニット５をユニット収納部２２に収納する場合、まず、外装カバー３０においてユニット挿入口２３ａを閉じている開閉カバー３１（図１）を開く。次に、スキャナユニット５を第１位置決め片５３側からユニット挿入口２３ａに挿入する（図８）。その際に、第１位置決め片５３の下面５３ａをユニット収納部２２の床フレーム２０ａ面上に摺接させながらスキャナユニット５を挿入する。

この挿入過程において、スキャナユニット５の上カバー部材５２上面に押さえバネ２５の押圧部２５ｂが接触し、押さえバネ２５は上方に弾性変形する。押さえバネ２５はその弾性変形の反力で上カバー部材５２を押圧する。スキャナユニット５をさらに挿入すると、光学箱５１の第１位置決め片５３が位置決めフレーム２０ｃに設けられた第１位置決め孔２０ｃ１に係合する（図９）。また光学箱５１の固定部材５４の第２位置決め片５４ａが床フレーム２０ａに設けられた第２位置決め孔２０ａ１に係合する（図９）。これによりスキャナユニット５はユニット収納部２２の位置決めフレーム２０ｃおよび床フレーム２０ａに位置決めされる。そして、固定部材５４のビス孔５４ｂ（図４）と、このビス孔５４ｂと対応させて床フレーム２０ａに設けられたビス孔（図示せず）に固定ビスＢ３をねじ込む。これによってスキャナユニット５は、光学箱５１が床フレーム２０ａに固定され、上カバー部材５２が押さえバネ２５により押圧された状態に、ユニット収納部２２に収納される。ユニット収納部２２にスキャナユニット５を収納した後に開閉カバー３１を閉じる。

図示していないが、ユニット収納部２２からスキャナユニット５を取り出す場合には、開閉カバー３１を開き、固定ビスＢ３を緩めてスキャナユニット５の固定部材５４から外す。そしてスキャナユニット５の第１位置決め片５３の下面５３ａをユニット収納部２２の床フレーム２０ａ面上に摺接させながらスキャナユニット５をユニット挿入口２３ａから引き出す。

したがって、スキャナユニット５は、光学箱５１が固定される床フレーム２０ａと平行な方向で該床フレーム２０ａに対して着脱可能である。

（５）スキャナユニット５の走査露光の説明
図９および図１０を参照してスキャナユニット５の走査露光について説明する。図１０は光学系５０の半導体レーザ５０ａから第２反射鏡５０ｇに至る光路の説明図である。

半導体レーザ５０ａが第１反射鏡５０ｂにレーザービームＬを出射する。第１反射鏡５０ｂはそのビームＬを回転中の回転多面鏡５０ｃ外周の偏向反射面５０ｃ１に入射させる。回転多面鏡５０ｃでは偏向反射面５０ｃ１の回転変位に応じてビームＬを感光ドラム１の軸方向に偏向走査しながら第１レンズ５０ｅおよび第２レンズ５０ｆを介して第２反射鏡５０ｇに入射させる。第１レンズ５０ｅおよび第２レンズ５０ｆではビームＬのｆθ補正を行う。第２反射鏡５０ｇはビームＬを第３反射鏡５０ｈに入射させる（図９）。第３反射鏡５０ｈはそのビームＬを第４反射鏡５０ｉに入射させる。第４反射鏡５０ｉはそのビームＬを床フレーム２０ａに設けられたビーム通過窓２０ａ２を通じて回転中の感光ドラム１表面に入射させる。これによりビームＬは感光ドラム１表面を主走査方向（軸方向）および副走査方向（周方向）に露光走査される。これによって感光ドラム１表面に画像信号に応じた静電潜像が形成される。

（６）スキャナユニット５への振動を低減できる理由
本実施例のプリンタにおいて、画像形成を行う時、ロータリー式現像装置６は現像器６Ｍ・６Ｓ・６Ｙの回転移動に伴い起動、停止を繰り返す。各現像器６Ｍ・６Ｓ・６Ｙは、現像用のローラの他、トナーも積載されている為、慣性質量が大きく、起動、停止時には回転円盤６ａ用の駆動モータのピニオンと回転円盤ギヤとの間に衝撃的な振動が発生する。この振動はフレーム２０を通して感光ドラム１や、スキャナユニット５にも伝達される。感光ドラム１に伝達する振動とスキャナユニット５に伝達する振動は伝達経路が違う為、それぞれの振動の位相が異なる。その為、感光ドラム１とスキャナユニット５の設定位置が相対的に変化してピッチムラとなることが予想される。すなわち、前述のように感光ドラム１において画像上では印字ピッチの副走査方向のムラとして観測される。

図１１にユニット収納部２２に収納されたスキャナユニット５の平面図を示す。図９および図１１に示すように、スキャナユニット５において、光学箱５１は床フレーム２０ａに固定され、上カバー部材５２は押さえバネ２５により押圧されている。この為、スキャナユニット５に伝達される振動の経路は全く異質なものが２系統あることになる。１つは床フレーム２０ａを介してスキャナユニット５に伝達される振動伝達経路であり、他の１つは上カバー部材５２を介してスキャナユニット５に伝達される振動伝達経路である。特に上カバー部材５２は面積の大きい平板である為、多様な振動モードをもっている。その上カバー部材５２の面の一部を押さえバネ２５により押圧（支持）することで、特定の振動モードを選択することが出来る。よって、上カバー部材５２において押さえバネ２５による押圧位置を適切に変化させて適当な振動モードを選択すれば、床フレーム２０ａからの振動と干渉して、振動を小さく押さえることができる。

本実施例では、スキャナユニット５の上カバー部材５２を一対の押さえバネ２５により２箇所で押圧している。上カバー部材５２を押圧する位置は、特にピッチムラに対する影響が大きい第４反射鏡５０iの振動が最小となるように振動シミュレーションを行い、実際にスキャナユニット５をユニット収納部２２に収納し確認して決定した。上カバー部材５２を加圧する荷重は４．９Ｎ（約５００gｆ）から９．８Ｎ（約１Ｋｇｆ）が適正値である。また、加圧部材となる押さえバネ２５は硬度が高い物質が良好で、プラスチック等は不適当である。

又、押さえバネ２５が上カバー部材５２を押圧する位置は、上カバー部材５２を光学箱５１に固定する位置で囲まれる領域Ａ（図１１）内で選択するとよい。押さえバネ２５のよる上カバー部材５２の押圧位置が領域Ａ外である場合、押さえバネ２５が間接的に光学箱５１を押圧することになり、所期の効果を得られない。

したがって、本実施例のプリンタにおいては、スキャナユニット５において光学箱５１を床フレーム２０ａに固定し、上カバー部材５２を押さえバネ２５により押圧するという簡単な構成で、振動が衝撃として印加される場合の画像悪化の発生を効果的に防止できる。

また、スキャナユニット５はフレーム２０の床フレーム２０ａに対してリジッドに取り付けられているため、防振材として粘弾性エラストマーを用いる場合に比べ、経時的な粘弾性エラストマーの弾性劣化による印字精度の変化は発生しない。

また、スキャナユニット５をフレーム収納部２２に収納するとき、押さえバネ２５は上カバー部材５２と接触して上方に弾性変形する為、フレーム収納部２２に対するスキャナユニット５の着脱作業について良好な作業性を維持できる。

本実施例のプリンタでは、収納側上フレーム２０ｂに固定された押さえバネ２５によって上カバー部材５２を押圧する構成としたが、この構成に限るものではない。例えば上カバー部材５２側に突き当て部を有する収納側上フレーム２０ｂにおいて該突き当て部により直接上カバー部材５２を押圧する構成としても、同様の効果が得られる。また、押さえバネ２５による上カバー部材５２の押圧箇所は２箇所に限られず、１箇所、或いは３箇所以上であってもよい。

画像形成装置の一例の構成模型図 スキャナユニットの一例の平面図 スキャナユニットの横断面側面図 光学箱内の走査光学系の平面図 光学箱の上カバー部材の平面図 フレームのスキャナユニット装着部の平面図 スキャナユニット装着部の横断面側面図 スキャナユニットをユニット収納部に収納する場合の説明図 ユニット収納部に収納されたスキャナユニットの説明図 光学系の半導体レーザから第２反射鏡に至る光路の説明図 ユニット収納部に収納されたスキャナユニットの平面図

符号の説明

１：感光ドラム、５：レーザースキャナユニット、５０：走査光学系、５１：光学箱、
５０ｃ・５１ｄ：開口部、５２：上カバー部材、２０：フレーム、２０ａ：床フレーム、
２１：スキャナユニット装着部、２２：ユニット収納部、２３：ユニット挿入部、
２５：押さえバネ、Ｐ：記録材

Claims (7)

1. 像担持体と、前記像担持体に潜像を形成する走査光学装置であって、前記像担持体を光ビームにより走査して前記像担持体に潜像を形成する走査光学系と、前記走査光学系組込み用の開口部を有するとともに前記走査光学系を保持する光学箱と、前記開口部を封止して前記光学箱に固定された上カバー部材と、を有する走査光学装置と、を有し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
   前記走査光学装置の前記光学箱が前記上カバー部材と反対側の面で画像形成装置に設置され、前記上カバー部材を設置面側に向かって押圧する押圧部材を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記押圧部材は、光ビームを像担持体に反射する反射板に相当する位置で前記上カバー部材を押圧し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. 前記上カバー部材が前記押圧部材により押圧されている位置は、前記上カバー部材を前記光学箱に固定する位置で囲まれる領域内の位置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記上カバー部材が前記押圧部材により押圧されている箇所は、前記上カバー部材を前記光学箱に固定する位置で囲まれる領域内の複数箇所であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記走査光学装置は、前記光学箱が設置される設置面と平行な方向で前記設置面に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記押圧部材は金属部材であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の画像形成装置。
7. 前記金属部材が金属板バネであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。