JP2011095458A - 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置に組み付けられた状態でＭＥＭＳミラーの取付角度を外部から調整することができる光走査装置を提供すること。
【解決手段】光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラー２８をハウジング２６に収容して成る光走査装置において、前記ＭＥＭＳミラー２８を支持部３４と板バネ３５によって前記ハウジング２６に傾動可能に保持させるとともに、前記ハウジング２６に螺合挿通する複数の調整ビス３６，３７の先端を前記ＭＥＭＳミラー２８の筐体３０に当接させ、該調整ビス３６，３７を前記ハウジング２６の外部から回転させることによって前記ＭＥＭＳミラー２８の取付角度を調整可能とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、偏向手段としてＭＥＭＳミラーを用いた光走査装置とこれを備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された像担持体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。

ところで、従来、光走査装置には、光ビームを走査する偏向器としてポリゴンミラーやガルバノミラーが専ら用いられているが、より高解像度の画像や高速プリントを達成するためには、これらのポリゴンミラーやガルバノミラーを更に高速で回転させる必要がある。

しかしながら、ポリゴンミラーやガルバノミラーを高速で回転させると軸受の耐久性や風損による発熱や騒音の問題が発生し、高速走査には限界がある。

そこで、近年、シリコンマイクロマシニング（ＭＥＭＳ）技術を利用した偏向器の開発が進められており、例えばマイクロミラー（以下、「ＭＥＭＳミラー」と称する）とこれを軸支する捩り梁をＳｉ基板に一体に形成し、ＭＥＭＳミラー側の可動電極と固定側の固定電極との間に交流電圧を印加し、両電極間に発生する静電引力によって捩り梁を捩りながらＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動させる方式が提案されている。

上記方式によれば、ＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動（正弦振動）させるために高速動作が可能であり、騒音と消費電力を低く抑えることができるという利点が得られる。

ところで、ＭＥＭＳミラーは、それ自体の製造誤差や取付誤差等に起因して反射面が傾斜する可能性があり、反射面が傾斜すると、光ビームが被走査面上に主走査方向に走査される際に走査線の曲がりや傾き、副走査方向への位置ずれ等が発生し、高質画像を安定的に得ることができない。

そこで、例えば特許文献１には、走査線の湾曲からＭＥＭＳミラーの姿勢をミラー面の法線軸とこれに垂直な軸において回転調整することによって、画像形成装置において走査ビーム軌跡の補正を行う提案がなされている。

又、特許文献２には、反射ミラーと共振型光偏向器が装着された走査ユニット内で反射ミラーを一軸方向に傾動調整するための第１調整機構と、走査ユニット内で共振型光偏向器を二軸方向に傾動調整するための第２調整機構を設ける構成が提案されている。

更に、特許文献３には、筐体に設けられた回転支持部によって簡便に光軸調整を行うことができる構成が提案されている。

特開平２−０６４５２１号公報 特開平７−２８１１１５号公報 特開平９−１７９０５３号公報

しかしながら、特許文献１において提案された調整手段では、調整の回転軸がミラー中心若しくは入射光線の中心を通らないため、副走査方向のオフセットが必要となり、特許文献２において提案された構成では、偏向ユニットが大型化するという問題がある。又、特許文献３において提案された構成では、従来の光偏向器に対する小型化の効果は小さく、高い密封性が必要な光走査装置において調整手段を装置の外部に設けることは難しいという問題がある。そして、特許文献１〜３には、光走査装置を画像形成装置に組み付けた状態でＭＥＭＳミラーの取付角度を調整することができる構成は提案されていない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、画像形成装置に組み付けられた状態でＭＥＭＳミラーの取付角度を外部から調整することができる光走査装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーをハウジングに収容して成る光走査装置において、前記ＭＥＭＳミラーを支持部と板バネによって前記ハウジング又はこれに回動可能に挿通支持された円筒形のミラー台座に傾動可能に保持させるとともに、前記ハウジングに螺合挿通する複数の調整ビスの先端を前記ＭＥＭＳミラーに当接させ、該調整ビスを前記ハウジングの外部から回転させることによって前記ＭＥＭＳミラーの取付角度を調整可能としたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記調整ビスの少なくとも１つは前記ＭＥＭＳミラーの取付角度を主走査軸回転方向に調整することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記調整ビスの少なくとも１つは前記ＭＥＭＳミラーの取付角度を副走査軸回転方向に調整することを特徴とする。

請求項４記載の画像形成装置は、請求項１〜３の何れかに記載の光走査装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光走査装置を画像形成装置に組み付けた状態で、調整ビスをハウジングの外部から回転させることによってＭＥＭＳミラーの取付角度を調整することができ、カラー画像形成装置においては色ズレの調整を外部から行うことができる。尚、ハウジングに回動可能に挿通支持された円筒形のミラー台座をハウジングの外部から回動させれば、ＭＥＭＳミラーのミラー法線軸の回転調整も可能となる。

又、調整手段は支持部と板バネ及び調整ビスで簡単に構成され、その設置スペースが小さくて済むため、光走査装置の小型化とコストダウンを図ることができる。

更に、光走査装置のハウジング内に高い密封性を保ったまま、ＭＥＭＳミラーの取付角度（光軸）を調整することができる。

本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンタ）の側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光走査装置の平面図である。 図２のＡ部拡大詳細図である。 図３の矢視Ｂ方向の図である。 本発明の実施の形態２に係る光走査装置の平面図である。 図５のＣ部拡大詳細図である。 図６の矢視Ｄ方向の図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。

ところで、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。

又、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに対応して本発明に係る計４つの光走査装置１３がそれぞれ配置され、これらの下方のプリンタ本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、該給紙カセット１４から用紙を取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を分離して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。

又、プリンタ本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＳの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＳ’が形成されており、この搬送パスＳ’には複数の反転ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。

ところで、プリンタ本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各光走査装置１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。

［光走査装置］
次に、本発明に係る前記光走査装置１３の実施の形態について説明する。尚、４つの光走査装置１３の構成は全て同じであるため、以下、１つの光走査装置１３についてのみ説明する。

＜実施の形態１＞
図２は本発明の実施の形態１に係る光走査装置の主走査断面図、図３は図２のＡ部拡大詳細図、図４は図３の矢視Ｂ方向の図である。

図２に示すように、光走査装置１３の上面開口部が透明なカバーガラス２５で覆われたハウジング２６にはレーザー光源２７が設けられており、カバーガラス２５で密閉されたハウジング２６内にはＭＥＭＳミラー２８と走査レンズ２９が収容されている。

ここで、上記ＭＥＭＳミラー２８の構成の概要を図４に基づいて説明する。

ＭＥＭＳミラー２８は、筐体３０上に接合されたＳｉ基板３１にエッチングや成膜等のマイクロマシニング技術（ＭＥＭＳ技術）を利用して長楕円状のミラー部３２とこれを支持する捩り梁３３を一体に形成することによって構成されており、ミラー部３２は捩り梁３３（Ｙ軸）を中心として往復振動（正弦振動）する。尚、図示しないが、捩り梁３３には可動電極が形成されており、Ｓｉ基板３１のミラー部３２と捩り梁３３を除く本体部３１ａには固定電極が形成されている。

以上のように構成されたＭＥＭＳミラー２８において、不図示の交流電源から可動電極と固定電極に交流電圧がそれぞれ印加されると、これらの可動電極と固定電極との間に静電引力が発生し、この静電引力によってミラー部３２捩り梁３３（Ｙ軸）を中心として所定角度（偏向角）だけ往復振動（正弦振動）する。尚、ミラー部３２の駆動周波数は共振周波数に設定されており、これによってミラー部３２の振幅（偏向角）が拡大される。又、ミラー部３２の表面（反射面）にはアルミニウム膜等が成膜されてその反射率が高められている。

而して、レーザー光源２７が画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されると、該レーザー光源から画像データに対応して変調された光ビームＬが出射され、この光ビームＬは、不図示のコリメータレンズ２によって適当な大きさのコリメート光に整形された後、副走査方向（Ｙ軸方向）にのみパワーを有する不図示のシリンドリカルレンズにそれぞれ入射される。そして、シリンドリカルレンズを通過した各光ビームＬは、ＭＥＭＳミラー２８に入射して結像される。

ＭＥＭＳミラー２８に入射した光ビームＬは、ＭＥＭＳミラー２８のミラー部３２が前述のように往復振動（正弦振動）することによって主走査方向（Ｘ軸方向）に走査され、走査レンズ２９を通過することによって図１に示す各画像形成ユニット１Ｍ（１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ）の感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上に結像され、感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上を主走査方向（Ｘ軸方向）に露光走査する。これによって光ビームＬによる感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上には画像情報に応じた潜像が形成される。

而して、ＭＥＭＳミラー２８は以下に説明する調整手段によってその取付角度がハウジング２６の外部から調整される。

即ち、ＭＥＭＳミラー２８は、筐体の３０の中心部（ミラー部３２の中心）が球体状の支持部３４によってハウジング２６に傾動可能に支持されるとともに、その四辺の各中央部（ミラー部３２の中心を通る直交軸であるＸ軸とＹ軸上の箇所）が金属製の板バネ３５によってハウジング２６に弾性支持されている。

ここで、図３に示すように、筐体３０の底面の中心部とこれに対応するハウジング２６の内面には球面の一部を成す凹部３０ａ，２６ａがそれぞれ形成され、これらの凹部３０ａ，２６ａに球体状の前記支持部３４が係合することによって位置決めされ、ＭＥＭＳミラー２８は支持部３４を中心として傾動することができる。尚、支持体３４（凹部３０ａ，２６ａ）の中心とミラー部３２の中心を結ぶ直線は、ミラー法線にほぼ一致している。

又、ハウジング２６のＸ軸上とＹ軸上の各１点（筐体３０の板バネ３５による支持部）に対応する箇所には調整ビス３６，３７が進退可能に螺合挿通しており、各調整ビス３６，３７の先端はＭＥＭＳミラー２８の筐体３０の底面にそれぞれ当接している。

以上の調整手段を備えた光走査装置１３においては、当該光走査装置１３を図１に示すカラーレーザープリンタに組み付けた状態で、調整ビス３６，３７をハウジング２６の外部から回すことによってＭＥＭＳミラー２８の取付角度を調整することができる。即ち、一方の調整ビス３６を回せば、該調整ビス３６の先端に当接するＭＥＭＳミラー２８の取付角度が主走査軸回転方向（Ｘ軸回転方向）に調整され、他方の調整ビス３７を回せば、ＭＥＭＳミラー２８の取付角度が副走査軸回転方向（Ｙ軸回転方向）に調整される。このようにしてＭＥＭＳミラー２８の取付角度を調整することによって、図１に示すカラーレーザープリンタにおいて色ズレの調整を外部から容易に行うことができる。

又、調整手段は支持部３４と板パネ３５及び調整ビス３６，３７で簡単に構成され、その設置スペースが小さくて済むため、光走査装置１３の小型化とコストダウンを図ることができる。

更に、本実施の形態では、ハウジング２６内に高い密封性を保ったまま、ＭＥＭＳミラー２８の取付角度（光軸）を調整することができるため、ハウジング２６内にトナーや紙粉等が侵入することがなく、ハウジング２６内に収容されたＭＥＭＳミラー２８や走査レンズ２９が常に高い機能を発揮することができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係る光走査装置を図５〜図７に基づいて説明する。

図５は本発明の実施の形態２に係る光走査装置の走査断面図、図６は図５のＣ部拡大詳細図、図７は図６の矢視Ｄ方向の図であり、これらの図においては図２〜図４において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態においては、円筒形のハウジングに円筒形のミラー台座３８を回動可能に挿通支持させ、この台座ミラー３８にＭＥＭＳミラー２８を前記実施の形態１と同様の構成によって傾動可能に支持するとともに、その取付角度を調整ビス３６，３７を回すことによってハウジング２６の外部から調整することができるよう構成している。

従って、本実施の形態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られる他、円筒形のミラー台座３８をハウジング２６の外部から回動させれば、ＭＥＭＳミラー２８のミラー法線軸の回転調整も可能となるという効果が得られる。

尚、以上は本発明をカラーレーザープリンタとこれに備えられた光走査装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた光走査装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 帯電器
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ａ〜５ｄ 転写ローラ
６ａ〜６ｄ ドラムクリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 駆動ローラ
９ テンションローラ
１０ 二次転写ローラ
１１ ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄ トナーコンテナ
１３ 光走査装置
１４ 給紙カセット
１５ ピックアップローラ
１６ フィードローラ
１７ リタードローラ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 搬送ローラ対
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２３，２４ 排紙ローラ対
２５ カバーガラス
２６ ハウジング
２６ａ ハウジングの凹部
２７ レーザー光源（光源）
２８ ＭＥＭＳミラー
２９ 走査レンズ
３０ ＭＥＭＳミラーの筐体
３１ Ｓｉ基板
３１ａ Ｓｉ基板本体
３２ ＭＥＭＳミラーのミラー部
３３ ＭＥＭＳミラーの捩り梁
３４ 支持部
３５ 板バネ
３６，３７ 調整ビス
３８ 台座ミラー
Ｌ１ 光ビーム
Ｓ，Ｓ’ 搬送パス

Claims (4)

1. 光源から出射される光ビームを偏向するＭＥＭＳミラーをハウジングに収容して成る光走査装置において、
   前記ＭＥＭＳミラーを支持部と板バネによって前記ハウジング又はこれに回動可能に挿通支持された円筒形のミラー台座に傾動可能に保持させるとともに、前記ハウジングに螺合挿通する複数の調整ビスの先端を前記ＭＥＭＳミラーに当接させ、該調整ビスを前記ハウジングの外部から回転させることによって前記ＭＥＭＳミラーの取付角度を調整可能としたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記調整ビスの少なくとも１つは前記ＭＥＭＳミラーの取付角度を主走査軸回転方向に調整することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記調整ビスの少なくとも１つは前記ＭＥＭＳミラーの取付角度を副走査軸回転方向に調整することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
4. 請求項１〜３の何れかに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。
   
   

Images