JP2010139610A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で回転多面鏡の反射面の汚染を防止する。
【解決手段】モータ２０２の回転軸２０７に取り付けられ回転駆動され反射した光ビームを偏向走査するポリゴンミラー２０１を備える光走査装置２００において、ポリゴンミラー２０１にポリゴンミラー２０１と同軸で回転する板状部材２１４をポリゴンミラー２０１の反モータ２０２側に密着して配置し、板状部材２１４には張出部２０２ａに少なくとも１つの穴部２１２を開設すると共に前記ポリゴンミラー２０１の外接円半径から突出する張出部２０２ａを備えるものとした。
【選択図】図２

Description

本発明は光走査装置及び画像形成装置に係り、特に駆動手段の軸部に取り付けられ回転駆動され反射した光ビームを偏向走査する回転多面鏡を備える光走査装置及びこの光走査装置を備える画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、及びデジタル複写機、レーザＦＡＸ等における画像形成装置は、光源からの光ビームを偏向走査するため、正多角形に形成された回転多面鏡をなすポリゴンミラーと、このポリゴンミラーを回転駆動する駆動手段と、該ポリゴンミラーによって走査された光ビームを感光体面上に結像するための光学素子（走査レンズ、反射ミラー等）を備えると共に、書込み開始位置を決定するため有効露光領域外の走査開始側に光検知器が設けられている光走査装置を搭載している。

このような光走査装置のポリゴンミラーは、光源からのビームを偏向するため、高速回転しており、この回転により近傍の気流を大きく変化させる。特にポリゴンミラーの回転中心で気圧は低下し、回りの空気を吸い込んでしまい、このため、空気中の滞留物まで吸い込み、長い時間をかけてポリゴンミラー面が曇る現象が発生することがある。これにより、走査線に影響を与え、濃度むらなどの異常画像を導くことがある。

図７は従来の光走査装置を示す正面図である。光走査装置３００は、回転多面（６面）鏡であるポリゴンミラー３０１と、このポリゴンミラー３０１を回転させる駆動手段であるモータ３０２と、モータ３０２の回転制御を行う駆動制御回路基板３０３とを備えている。モータ３０２はモータ軸受部３０４で支持され、モータ軸受部３０４を収納する軸受収納部３０５は駆動制御回路基板３０３にカシメなどの固定手段で一体的に締結されている。ポリゴンミラー３０１は固定ばね３０６により回転軸３０７に固定され、回転軸３０７の回転駆動によって回転する。そして、このような光走査装置は、光学ハウジング３０９にビス３０８によって固定位置決めされている。

図８は従来の光走査装置における気流を示す正面図である。上述のような光走査装置３００において、ポリゴンミラー３０１が高速回転すると、ポリゴンミラー３０１はファンと同等の作用をなし、ポリゴンミラー３０１のモータ３０２の反対側においてポリゴンミラー３０１中心の上方から、ダウンブローを発生させる。その流れはポリゴンミラー３０１の上面に広がり、ポリゴンミラー３０１の反射面に回り込むように進む。図９は従来の光走査装置におけるポリゴンミラーを示す平面図、図１０は従来の光走査装置におけるポリゴンミラーの汚れの状態を示す正面図である。この例では、ポリゴンミラー３０１は正６角形であり、６面の反射面３０１ａを備えている。上述のような状態で、書込ユニット内の粉塵などの微小異物は、この高速回転に伴った高速の気流に巻き込まれ、反射面３０１ａ〜３０１ｆ付近で循環し、反射面３０１ａに叩きつけられ、反射面３０１ａの回転方向の後部分３１０に汚れ（曇り）を発生させることになる。

このような、ポリゴンミラー３０１で発生する気流による反射面の汚れを防止するため、ポリゴンミラーを収納している空間を密閉する、又は書込ユニット全体をシールなどを備えたカバー等で密閉する方法がある。これにより、例えばトナーなど書込ユニット外部からの異物がポリゴンミラーを曇らないようにできる。しかし、密閉は完璧にはできないことが多く、ごく微小な滞留物などは長い時間かけて、書込ユニット内に侵入しポリゴンミラーを曇らせることもあり、密閉対策ではこの問題の対処にはならない。

また、ポリゴンミラー付近にフィルターを配置し、ミラーに付着する前に滞留物を電気的にフィルターに吸着させることがある。この方法により、書込ユニット内部の滞留物によるミラー曇りは解消するが、このフィルターは高価なためコストが嵩み、代替法が求められていた。

特許文献１には、回転可能に構成された、光源からの光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転駆動するための駆動手段と、前記回転多面鏡及び前記駆動手段を収容する筐体部とを備え、前記回転多面鏡を回転しながら前記光源からの光ビームを前記回転多面鏡に入射することにより前記回転多面鏡で偏向した光ビームを出射する光偏向走査装置において、前記回転多面鏡の周囲に対応する前記筐体部の所定箇所に、前記回転多面鏡の回転によって生じる剥離流を打ち消すためのフィン部材を設けた光偏向走査装置が記載されている。

また、特許文献２には、光源から出射されたレーザ光を偏向する回転多面鏡を備えたポリゴンスキャナと、偏向されたレーザ光を像担持体の所定位置に結像する結像光学素子と、光源とポリゴンスキャナと結像光学素子を支持する光学ハウジングを備えた光走査装置において、ポリゴンスキャナの上部を覆うように回転しない円筒状の遮蔽部材を光学ハウジングの上部開口部を塞ぐ蓋に設けた光走査装置が記載されている。
特開２００６‐１９５２１９号公報 特開２００８‐１８０９７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、剥離流を打ち消すためのフィンがポリゴンミラー面を覆うような格好で設置されるものであり、ビーム通過領域のフィンは光透過性材料もしくは設置しない構成となっており、光透過性のものを使用する場合、ビームの角度によって光透過性材料を通過する長さや角度が異なるため、ビームを正確に導くことは難しい。また、ビーム通過領域にフィンを設置しない場合、この領域だけフィンを配置しないため剥離流の発生は免れられず、気圧の低下を招きミラーを曇らせてしまう場合がある。

また、特許文献２に記載のものは、遮蔽部材をポリゴン上面にできるだけ近づけないと、その遮断効果を発揮できないため、配置する部品の部品公差の積み上げを考えると、遮蔽部材をポリゴン上面に近づけるには限界があり、その遮断効果が発揮できない場合がある。

そこで本発明は、簡単な構造で回転多面鏡の回転に影響を与えることなく回転多面鏡の反射面の汚染を防止することができる光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、駆動手段の軸部に取り付けられて回転駆動され、反射した光ビームを偏向走査する回転多面鏡を備える光走査装置において、前記回転多面鏡に回転多面鏡と同軸で回転する板状部材を回転多面鏡の反回転駆動手段側に密着して配置し、該板状部材には少なくとも１つの穴部を開設すると共に、前記多面鏡の外接円より外側に突出する張出部を配置したことを特徴とする光走査装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記板状部材の重心位置は、前記回転軸の位置としたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の光走査装置において、前記板状部材は、複数の穴部を前記回転中心に対し点対称に開設したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の光走査装置において、前記多面鏡は、前記板状部材に開設された穴部から露出する部分にバランス調整手段を配置したことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか記載の光走査装置において、前記板状部材は、前記張出部が多面鏡の角部に相当する位置に形成されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか記載の光走査装置において、前記板状部材は、円形状であることを特徴とする。

請求項７の発明は、駆動手段の軸部に取り付けられて回転駆動され、反射した光ビームを偏向走査する回転多面鏡を備える光走査装置において、前記回転多面鏡に回転多面鏡と同軸で回転する板状部材を回転多面鏡の反回転駆動手段側に密着して配置し、前記多面鏡の外接円より外側に突出する張出部を配置したことを特徴とする光走査装置である。

請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明に係る光走査装置によれば、回転多面鏡と同軸で回転する板状部材を回転多面鏡の反回転駆動手段側に密着して配置し、該板状部材には前記多面鏡の外接円半径から突出する張出部を備えるので、板状部材の張出部で回転多面鏡の回転に伴う気流を遮り、当該気流が反射面に直接当たるのを防止して反射面の汚染が防止される他、板状部材に穴部が開設されているので板状部材の軽量化が図れ、板状部材の付加による回転多面鏡の回転むらや、消費電力の増加を防止することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。

以下本発明の実施例に係る画像形成装置について説明する。まず、画像形成装置全体の構成及び動作について説明する。図１は画像形成装置としてのプリンタを示す全体構成図である。

図１に示すように、画像形成装置１の本体上方にあるトナー容器収容部３１には、各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））に対応した４つのトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
トナー容器収容部３１の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。

イエローに対応した作像部６Ｙは、感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電部４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部２Ｙ、除電部（不図示である。）等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われて、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。

なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明を行うことにする。

感光体ドラム１Ｙは、不図示の駆動モータによって図中時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４Ｙの位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光装置１００から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、現像装置５Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程）。次いで、感光体ドラム１Ｙの表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング部２Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム１Ｙ上で行われる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様に行われる。即ち、作像部の下方に配設された露光装置７から、画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光装置１００は、図示しない光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラー２０１を備える光走査装置２００で走査しながら、複数の光学素子、例えば反射鏡１０１,１０２,１０３,１０４、図示しない結像レンズを介して感光体ドラム上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

ここで、図１に示すように、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４、中間転写クリーニング部１０、等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ１２〜１４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。

そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。

次に実施例に係る光走査装置２００について説明する。図２は実施例に係る光走査装置を示す正面図、図３は実施例に係る光走査装置を示す平面図である。本例に係る光走査装置２００は前述した従来の光走査装置と同様の基本構造を備える。即ち、本例に係る光走査装置２００は、６面の反射面２０１ａを備える回転多面鏡であるポリゴンミラー２０１と、このポリゴンミラー２０１を回転させる駆動手段であるモータ２０２と、モータ２０２の回転制御を行う駆動制御回路基板２０３とを備えている。モータ２０２はモータ軸受部２０４で支持され、モータ軸受部２０４を収納する軸受収納部２０５は駆動制御回路基板２０３にカシメなどの固定手段で一体的に締結されている。ポリゴンミラー２０１は固定ばね２０６により回転軸２０７に固定され、回転軸２０７の回転駆動によって回転する。そして、このような光走査装置は、光学ハウジング２０９にビス２０８によって固定位置決めされている。

本例では、ポリゴンミラー２０１の上面、即ち反モータ２０２側の面に板状部材２１１が密着して配置されている。この板状部材２１１は、ポリゴンミラー２０１の外接円Ｃの半径より大きい半径を備える円形の部材である。この例では、板状部材２１１のうちポリゴンミラー２０１の外接円から突出する環状部が突出部２０１ａとなる。また、この板状部材２１１は、図３に示すように、穴部２１２が開設されている。この例では、穴部２１２は４個所に回転軸２０７に点対称に４個所開設されている。

本例に係る光走査装置２００では、図２に示すように、ポリゴンミラー２０１に伴い発生する気流は、板状部材２１１の突出部に遮られて反射面２０１ａに向かわず、下方に進んでいく。このため、塵埃等が反射面２０１ａに付着することが防止され、反射面２０１ａの汚染が防止される。また、本例では、板状部材２１１を円形とし、かつ４個所に穴部２１２を開設するようにしたので、ポリゴンミラー２０１と板状部材２１１からなる回転系の回転バランスを保つことができる他、軽量化を図ることができ、回転系の回転むらを防止することができる他、板状部材の設置に起因する消費電力の増加を少ないものとすることができる。

ここで、板状部材２１１は、回転時に撓んだり変形したりしない程度に強度があり、かつ軽い材料が好ましく、アルミや、鋼などを使用することができる。また、板状部材２１１の厚さはできるだけ薄いほうが良く、ポリゴンミラー２０１への固定方法としては、ポリゴンミラー２０１の回転軸２０７に圧入する方法や、ポリゴンミラー２０１を押さえている板ばねとミラーの間に入れることができる他、ポリゴンミラー２０１が小さい場合に接着してしまうこともできる。

ここで、板状部材２１１に開設する穴部２１２は、穴部２１２が偶数個の場合、図３のようにポリゴンミラー中心点に対し点対称に配置することが望ましい。また、穴部２１２が奇数個の場合、すべてを点対称に配置できないが、穴の開いた板状部材として重心がポリゴンミラーの中心とすることが好ましい。これにより、バランス調整剤の量を最小限に抑えることができる。

また、ポリゴンミラーは高速に回転するため、板状部材をポリゴンミラーからはみ出させると空気抵抗が増大し、回転に必要なエネルギーが増加するため、板状部材は空気抵抗がなるべく少ないものとする必要がある。本例では板状部材２１１を円形として空気抵抗を低減している。またこのように板状部材２１１を円形にすることにより高速の気流を切る風切音の発生が抑止でき静音化を図ることできる。

次に第２の実施例について説明する。図４は第２の実施例に係る光走査装置を示す平面図である。ポリゴンミラーの回転バランスをとるバランス調整材はポリゴンミラーに付着させることで、そのバランスを修正することができる。この例では板状部材２１１はポリゴンミラー２０１の外接円の半径より大きいものとして形成しているから、ポリゴンミラー２０１にバランス調整材を取り付けるのは難しい。また、板状部材２１１にバランス調整材を付着させることはできるものの、質量の大きいポリゴンミラー２０１にバランス調整材を取り付けなければ回転系のバランス調整をしにくい。そのため、図４に示すように、板状部材２１１の穴部２１２からポリゴンミラー２０１に直接バランス調整材２１３を取り付けるようにする。

次に第３の実施例について説明する。図５は第３の実施例に係る光走査装置を示す平面図である。ポリゴンミラー及び板状部材からなる回転系の質量は消費電力等の観点から、最小に抑えることが望ましい。また、ポリゴンミラー２０１の反射面２０１ａの汚染を防止するためには、ポリゴンミラー２０１の外接円半径より大きい突出部を形成すればたりる。そこで、多面鏡形状で一番飛び出ているのは角部であることに鑑み、板状部材２１４を図５に示すように、ポリゴンミラー２０１の角部に対応する頂部２１４ａを備えるものとした。この例ではポリゴンミラー２０１は６角形であるので板状部材２１４を６個所に頂部２１４ａを備える六芒星形状としている。これにより、板状部材２１４の質量を小さくでき、回転系の質量を小さくすることができる。

次に第３の実施例の変形例について説明する。図６は第３の実施例の変形例に係る光走査装置を示す平面図である。本例では、板状部材２１５を２つの頂部２１５ａを備える形状として更に板状部材の質量を小さいものとして、回転系の質量の軽減を図ることができる。

実施例に係る画像形成装置を示す断面図である。 実施例に係る光走査装置を示す正面図である。 実施例に係る光走査装置を示す平面図である。 第２の実施例に係る光走査装置を示す平面図である。 第３の実施例に係る光走査装置を示す平面図である。 第３の実施例の変形例に係る光走査装置を示す平面図である。 従来の光走査装置を示す正面図である。 従来の光走査装置における気流を示す正面図である。 従来の光走査装置におけるポリゴンミラーを示す平面図である。 従来の光走査装置におけるポリゴンミラーの汚れの状態を示す正面図である。

符号の説明

１…画像形成装置
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ…感光体ドラム
２Ｙ…クリーニング部
４Ｙ…帯電部
５Ｙ…現像装置
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ…作像部
７…露光装置
８…中間転写ベルト
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ…１次転写バイアスローラ
１０…中間転写クリーニング部
１２…２次転写バックアップローラ
１３…クリーニングバックアップローラ
１４…テンションローラ
１５…中間転写ユニット
１９…２次転写ローラ
３１…トナー容器収容部
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ…トナー容器
１００…露光装置
１０４…反射鏡１０１,１０２,１０３,
２００…光走査装置
２０１…ポリゴンミラー
２０１ａ…反射面
２０２…モータ
２０３…駆動制御回路基板
２０４…モータ軸受部
２０５…軸受収納部
２０６…固定ばね
２０７…回転軸
２０８…ビス
２０９…光学ハウジング
２１１…板状部材
２１２…穴部
２１３…バランス調整材
２１４…板状部材
２１４ａ…頂部
２１５…板状部材
２１５ａ…頂部

Claims (8)

1. 駆動手段の軸部に取り付けられて回転駆動され、反射した光ビームを偏向走査する回転多面鏡を備える光走査装置において、
   前記回転多面鏡に回転多面鏡と同軸で回転する板状部材を回転多面鏡の反回転駆動手段側に密着して配置し、該板状部材には少なくとも１つの穴部を開設すると共に、前記多面鏡の外接円より外側に突出する張出部を配置したことを特徴とする光走査装置。
2. 前記板状部材の重心位置は、前記回転軸の位置としたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記板状部材は、複数の穴部を前記回転中心に対し点対称に開設したことを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装置。
4. 前記多面鏡は、前記板状部材に開設された穴部から露出する部分にバランス調整手段を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の光走査装置。
5. 前記板状部材は、前記張出部が多面鏡の角部に相当する位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の光走査装置。
6. 前記板状部材は、円形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の光走査装置。
7. 駆動手段の軸部に取り付けられて回転駆動され、反射した光ビームを偏向走査する回転多面鏡を備える光走査装置において、
   前記回転多面鏡に回転多面鏡と同軸で回転する板状部材を回転多面鏡の反回転駆動手段側に密着して配置し、前記多面鏡の外接円より外側に突出する張出部を配置したことを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。