JP2009063785A - 光学走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学走査装置の振動低減と、光学箱の歪による光学素子の位置ずれ抑制を両立し、画像品位を向上させること。
【解決手段】画像情報に応じて変調されたレーザ光を対応する像担持体に照射するための複数の光源と、光源から出射された前記レーザ光を偏向走査する偏向器と、前記偏向器によって走査された光束を結像する結像レンズと、前記偏向器によって走査された光束を結像面に導く反射ミラーと、それらを保持すると共に画像形成装置を構成する枠体に支持される支持部及び開口部を有する光学箱と、前記光学箱の開口部を覆うカバーと、を有する光学走査装置において、前記光学箱の開口部側には、前記枠体に固定される締結部の近傍の２点で締結される板状のはりが具備されていることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数のレーザ光を走査して複数の感光体を同時に露光するいわゆるタンデム方式の画像形成装置に好適な光学走査装置に関する。

従来、４つの感光体上に、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの画像を形成し、中間転写体や記録紙上で重ね合わせてフルカラー画像を形成するタンデム方式のカラー画像形成装置に用いられる光学走査装置がある。この光学走査装置は、感光体上の所望の位置にレーザ光を精度良く露光することにより、高品位のカラー画像が得られる。ここで、色ずれやピッチムラの低減を目的として、例えば下記のような構成が提案されている。

特許文献１においては、光学箱に対するカバーの引っ張り合いで光学素子の姿勢、位置の変化を抑えることが提案されている。

特許文献２においては、光学箱に対し、カバーを複数箇所で締結することで、光学走査装置の振動を低減することが提案されている。

特許文献３においては、光学箱よりも線膨張係数の小さい材料からなる補強部材を光源と光路に沿って設けることで、昇温時の光軸高さ変動を抑制することが提案されている。

特開2006-150687 特開2000-258712 特開2006-259545

しかしながら、光学走査装置の振動を低減することと、カバーの締結による光学走査装置の光学箱の歪みを抑制し、光学素子の位置ずれを抑制すること、の両立が求められていた。

本発明の目的は、光学走査装置の振動低減と、光学箱の歪による光学素子の位置ずれ抑制を両立し、画像品位を向上させることを目的とする。

前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、
画像情報に応じて変調されたレーザ光を対応する像担持体に照射するための複数の光源と、光源から出射された前記レーザ光を偏向走査する偏向器と、
前記偏向器によって走査された光束を結像する結像レンズと、前記偏向器によって走査された光束を結像面に導く反射ミラーと、
それらを保持すると共に画像形成装置を構成する枠体に支持される支持部及び開口部を有する光学箱と、前記光学箱の開口部を覆うカバーと、を有する光学走査装置において、
前記光学箱の開口部の側には、前記枠体に固定される締結部の近傍の２点で締結される板状のはりが具備されていることを特徴とする。

本発明は、上述の如き構成を有するので、カバーを光学箱に締結する際にカバーの剛性によって光学箱を歪ませてしまい結像レンズや反射ミラーの姿勢を変化させてしまうことを回避し、色ずれの少ないカラー画像を提供することに寄与している。また同時に、光学箱の剛性を上げて固有振動数を上昇させている。これによって、光学箱の厚みを増やしたり、光学箱の材料をより強度の高い材料に変更したりするなどのコストアップする手段を用いることがない。また、光学箱の振動を低減しつつ、感光体面上の走査位置がずれて画像ムラが発生することを防止し、画像品位を向上させることができる。

また、カバーは該カバー外周から突出した板状の部位を有しており、該板状の部位は、光学走査装置の開口部をまたいで、かつ画像形成装置に固定する任意の２点の近傍に締結され、独立して締結方向にたわむ部位を形成している。これにより、上記と同様の効果を部品の追加なしに実現している。

また、板状の部材またはカバーは光学箱と同一の線膨張係数を持つことで上記効果を維持しつつ、周囲温度が変化した際にも線膨張係数の差によって光学箱を歪ませてしまい結像レンズや反射ミラーの姿勢を変化させてしまうことを回避している。

〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態を説明する。

（画像形成装置）
図１を用いて画像形成装置１５の概略構成を説明する。図１は画像形成装置１５の構成を説明する断面図であり、（ａ）が画像形成装置の全体断面図で、（ｂ）が支持部５２周辺の拡大図である。

図１に示すように、画像形成装置１５は、光学走査装置１６（１６ａ、１６ｂ）を有する。本実施形態においては、画像情報に基づいて各々光変調された各光束（レーザ光）３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｋが、光学走査装置１６ａ、１６ｂから出射される。各光束３は、各々対応する像担持体としての感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ面上を照射して、感光体１上に潜像を形成する。この潜像は、現像器４Ｃ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｋによって各々、シアンＣ、イエローＹ、マゼンダＭ、ブラックＫのトナー画像に可視像化される。これらの像を重ね合わせることによってカラー画像を得る。このカラー画像を普通紙等の記録材に転写して定着器で定着することで、感光体１上に形成されたカラー画像を記録材に定着させる。

（光学走査装置）
図２を用いて光学走査装置１６の概略構成を説明する。図２は光学走査装置１６の内部構成を説明した図である。Ｚ方向上下に配設された光源１０から出射した光束３は、回転多面鏡（偏向器）２１の光束反射面２２に集光される。回転多面鏡２１は、偏向器２３を構成する駆動モータによって回転駆動され、入射した光束３を偏向走査する。偏向された第１の光束３Ｃは、第１ｆθレンズ２０を通過し、反射ミラー２４に反射された後、第２ｆθレンズ２５を通過し、感光体１Ｃ上に集光、走査し、静電潜像を所定の結像面に形成する。また、偏向された第２の光束３Ｙは、第１ｆθレンズ２０を通過し、反射ミラー２６及び反射ミラー２７に反射された後、第２ｆθレンズ２８を通過し、感光体１Ｙ上に集光、走査し、静電潜像を形成する。上述した偏向器、反射ミラー、ｆθレンズ（結像レンズ）などの光学部品は樹脂製の光学箱２９に保持される。光学箱２９の上部開口はカバー１９（図１、図３等参照）によって閉塞される。

（画像形成装置に対する光学走査装置の固定）
図３、図４、図５を用いて画像形成装置１５への光学走査装置１６の固定方法について説明する。図３は本実施形態の光学走査装置を画像形成装置１５に搭載した状態を示す図である。図４は画像形成装置１５に形成された開口穴３４、３５の拡大図である。図５は画像形成装置１５に形成された長穴３６の拡大図である。

図３に示すように、画像形成装置１５のフレーム（枠体）は、左側板３０、右側板３１、スキャナステイ３２、中板３３によって構成される。左側板３０、右側板３１には光学走査装置１６を固定支持するための開口穴３４、３５が各々設けられている。

本実施形態では、光学走査装置は、画像形成装置に対し３点で固定されている。具体的には、２つの開口穴と、１つのスキャナステイにおいて固定されている。このように３点にて固定されることで、画像形成装置に光学走査装置搭載した際に光学走査装置を歪ませないようにしている。

図４に示すように、開口穴３４、３５には、Ｘ方向の取り付け基準となる基準面３４ｘ、３５ｘが形成されている。同様に開口穴３４、３５には、Ｚ方向の取り付け基準となる基準面３４ｚ、３５ｚが形成されている。スキャナステイ３２にはＺ方向の取り付け基準となる基準面３２ｚ（図１（ｂ）参照）が形成されている。光学走査装置１６は、光学箱２９に設けられた支持部５０、５１、５２の各基準面５０ｘ、５０ｚ、５１ｘ、５１ｚ、５２ｚを、フレームの基準面３４ｘ、３４ｚ、３５ｘ、３５ｚ、３２ｚに突き当てる。具体的には、図４に示すように、基準面５０ｘを、フレームの基準面３４ｘ及び基準面３５ｘに突き当て、基準面５０ｚを、フレームの左側板３０の基準面３４ｚ及び基準面３５ｚに突き当てる。また、不図示の５１ｘ、５１ｚを、フレームの右側板３１の基準面３４ｘ、３５ｘ、３４ｘ、３４ｚに突き当てる。そして、図１（ｂ）に示すように、基準面５２ｚを、フレームのスキャナステイ３２の基準面３２ｚに突き当てる。これによって、Ｘ、Ｚ方向に位置決めされる。すなわち光学走査装置１６は、本体フレームによって、Ｘ方向には２点で、Ｚ方向には３点で支持されることになる。

図５に示すように、光学走査装置１６の下部の中板３３には長穴３６が設けられている。光学走査装置１６は、光学箱２９の底部に形成された基準ボス５７を長穴３６に嵌合させることによって、Ｙ方向に位置決めされる。

このようにして、本体フレームに位置決めされた光学走査装置１６は、開口穴３４、３５と基準面３２ｚの３点において固定手段により固定される。このように、２本の走査線を出射する光学走査装置１６を２台配置することで４本の走査線を出射し、感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋに対応する走査線を得る。

（はりの構成）
図６を用いて本実施形態の特徴である板状のはり（梁）１００について説明する。図６は光学走査装置１６にはり１００を取り付けた状態を示した図である。

図６に示すように、板状のはり１００は、光学箱２９上の開口側（開口部Ｕのある側）に配置される。そしてはり１００は、光学箱２９の開口部Ｕをまたぎ、光学走査装置１６の支持部５０の近傍と支持部５１の近傍との２点の締結部１００ａ、１００ｂにおいて、ネジによって締結されている。板状のはり１００は、曲げ方向Ｂに弱いため、板状のはり１００を締結した際に光学箱２９の変形を抑制する効果がある。例えば板状のはり１００の締結部１００ａ、１００ｂの平面度と光学箱２９の締結部２９ｃ、２９ｄの平面度が一致しない場合、板状のはり１００が曲がる（またはねじれる）ことで平面度の不一致を吸収する。この結果、光学箱２９の変形が抑えられる。これによって、光学箱２９内部の光学素子の姿勢が変化することが少なくなり、感光体上における走査線の位置の変化を抑え、色ずれの少ないカラー画像を提供することができる。また、長手方向のたわみ強度が締結方向のたわみ強度の１．５倍以上である。このため、板状のはりは長手方向のたわみを抑制し、締結方向にたわみやすい形状となっている。

（光学箱における振動）
図７を用いて光学箱における振動について説明する。図７は光学箱２９における最も低い周波数の固有振動数（１次モード）の振動を生じた際の変形を模式化した図である。

光学箱２９の１次モードの振動は、図示の通り開口部Ｕ（図２参照）が開いたり閉じたりする方向に振動する。つまり、光学走査装置１６の支持部５０、５１が近づいたり、遠ざかったりする変形を生じている。

図７に示すように、板状のはり１００は矢印Ｂ方向（曲げ方向、締結方向）には弱く、矢印Ｔ方向（張力方向、長手方向）には強い。はり１００の張力方向Ｔのたわみ強度がＢ方向のたわみ強度より強いことで、板状のはり１００を光学走査装置１６の支持部５０、５１の近傍にネジによって締結すると、光学走査装置１６の支持部５０、５１が近づいたり、遠ざかったりする変形を抑制できる。これによって、光学箱２９の１次モードの振動周波数をおよそ10〜30Ｈｚ上昇させることができる。光学箱２９を振動させる原因は、主に用紙等の記録材の搬送や像担持体の駆動に用いられるギアのかみ合いで発生する振動である。10〜30Ｈｚ周波数を変化させることは、振動の原因となる周波数を避けるために有効である。

また、板状のはり１００の固定間隔を移動することで、共振周波数の変化量をコントロールすることができる。これを図８を用いて説明する。図８は板状のはり１００の固定間隔と周波数の変化量の関係を示すグラフである。図８において、横軸が共振周波数の変化量、縦軸が板状のはり１００の固定間隔である。

図８に示すように、はり１００の固定間隔を短くすると、共振周波数の変化量が増加することが分かる。このように、板状のはり１００を光学箱２９に締結する間隔を複数選択し得るように光学箱２９の固定部２９ａ、２９ｂを広く形成した。また、はり１００の締結部１００ａにて締結する部分と締結部１００ｂにて締結する部分との間隔を変更可能な構成にした。これにより、より最適な周波数を選択できるようになる。

尚、本実施形態におけるはりの線膨張係数は、光学箱２９と同一の線膨張係数であることが好ましい。環境によって、光学箱が伸縮したとしても、それに追随してはりも伸縮するため、はりの作用効果を維持しつつ、光学箱の歪みを抑制し、光学素子の姿勢変化を回避している。

〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態を説明する。前述した実施形態と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。図９は第２実施形態に係る光学走査装置１６の構成を説明した図である。

図９に示すように、光学箱２９を覆うカバー１９の外周部には、突出した板状の締結部１９ａ、１９ｂが設けられている。締結部１９ａ、１９ｂは光学箱２９の締結部２９ａ、２９ｂに第１実施形態と同様に締結される。即ち、カバー１９は、光学走査装置１６の開口部Ｕをまたいで、且つ画像形成装置１５に固定する任意の２点の近傍に締結される。このようにして、独立して締結方向にたわむ部位を形成している。

突出した板状の締結部１９ａ、１９ｂは、第１実施形態の板状のはり１００と同様に、矢印Ｂ方向（曲げ方向、締結方向）には弱く、矢印Ｔ方向（張力方向、長手方向）には強い。よって、カバー１９に突出した板状の締結部１９ａ、１９ｂを設けることでも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。カバー１９の締結部１９ａ、１９ｂは突出量が多いほど光学箱２９を変形させにくい。

尚、本実施形態におけるカバー１９の線膨張係数は、光学箱２９と同一の線膨張係数であることが好ましい。環境によって、光学箱が伸縮したとしても、それに追随してカバー１９も伸縮するため、カバー１９の作用効果を維持しつつ、光学箱の歪みを抑制し、光学素子の姿勢変化を回避している。

画像形成装置１５の構成を説明する断面図。 光学走査装置１６の内部構成を説明した図。 光学走査装置を画像形成装置１５に搭載した状態を示す図。 画像形成装置１５に形成された開口穴３４、３５の拡大図。 画像形成装置１５に形成された長穴３６の拡大図。 光学走査装置１６にはり１００を取り付けた状態を示した図。 光学箱２９における最も低い周波数の固有振動数（１次モード）の振動を生じた際の変形を模式化した図。 板状のはり１００の固定間隔と周波数の変化量の関係を示すグラフ。 第２実施形態に係る光学走査装置１６の構成を説明した図。

符号の説明

Ｕ…開口部、１…感光体、３…光束、１０…光源、１６…光学走査装置、１９…カバー、１９ａ…締結部、１９ｂ…締結部、２０…ｆθレンズ、２１…回転多面鏡、２２…光束反射面、２３…偏向器、２５…ｆθレンズ、２６…反射ミラー、２７…反射ミラー、２８…ｆθレンズ、２９…光学箱、５０…支持部、５１…支持部、１００…はり、１００ａ…締結部、１００ｂ…締結部

Claims (6)

1. 画像情報に応じて変調されたレーザ光を対応する像担持体に照射するための複数の光源と、光源から出射された前記レーザ光を偏向走査する偏向器と、前記偏向器によって走査された光束を結像する結像レンズと、前記偏向器によって走査された光束を結像面に導く反射ミラーと、それらを保持すると共に画像形成装置を構成する枠体に支持される支持部及び開口部を有する光学箱と、前記光学箱の開口部を覆うカバーと、を有する光学走査装置において、
   前記光学箱の開口部の側には、前記枠体に固定される締結部の近傍の２点で締結される板状のはりが具備されていることを特徴とする光学走査装置。
2. 長手方向のたわみ強度は、締結方向のたわみ強度の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 画像情報に応じて変調されたレーザ光を対応する像担持体に照射するための複数の光源と、光源から出射された前記レーザ光を偏向走査する偏向器と、前記偏向器によって走査された光束を結像する結像レンズと、前記偏向器によって走査された光束を結像面に導く反射ミラーと、それらを保持すると共に画像形成装置を構成する枠体に支持される支持部及び開口部を有する光学箱と、前記光学箱の開口部を覆うカバーと、を有する光学走査装置において、
   前記カバーは前記光学走査装置の開口部をまたいで、かつ画像形成装置に固定する任意の２点の近傍に締結され、独立して締結方向にたわむ部位を形成していることを特徴とする光学走査装置。
4. 前記たわむ部位は、前記カバーの外周から突出した板状の部位であることを特徴とする請求項３に記載の光学走査装置。
5. 前記はり又は前記カバーは前記光学箱と同一の線膨張係数を持つことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光学走査装置。
6. 前記はり又は前記カバーの締結部は、前記光学箱に締結する間隔を複数選択し得るように形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光学走査装置。