JP2011107388A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus.
従来の画像形成装置において、レーザビームを感光体ドラム上に照射して画像を形成する光走査装置において、光路折り曲げの為に反射ミラー(折り返しミラー)を用いるものが多い。この折り返しミラーは角度精度を十分高くしておかないと、感光体ドラムに照射するビームスポットが副走査方向にばらつき、用紙に対する画像位置のばらつきとなる。このばらつきを補正するためには機械ごとに調整が必要となり、量産効率の低下となる。また、感光体ドラムに照射する位置が変化することによって、光路長が変化してビームスポット径が変化して画質低下にも影響する。 In a conventional image forming apparatus, many optical scanning apparatuses that form an image by irradiating a photosensitive drum with a laser beam use a reflection mirror (folding mirror) for bending an optical path. If the angle accuracy of the folding mirror is not sufficiently high, the beam spot applied to the photosensitive drum varies in the sub-scanning direction, and the image position varies with respect to the paper. In order to correct this variation, adjustment is required for each machine, resulting in a decrease in mass production efficiency. In addition, when the position irradiated on the photosensitive drum is changed, the optical path length is changed and the beam spot diameter is changed, which also affects the image quality degradation.
従来から、光学箱内においてミラー保持座面が非常に高い位置精度で形成されてきたが、該ミラー保持座面による折り返しミラーの保持が十分でないと折り返しミラーを取り付けた際にミラー角度がずれる場合があった。 Conventionally, the mirror holding seat surface has been formed with very high positional accuracy in the optical box. However, if the mirror holding seat surface is not sufficiently held by the mirror holding seat surface, the mirror angle will shift when the folding mirror is attached. was there.
そういった問題に対し、特許文献1では、折り返しミラー保持部分でのミラー角度ばらつきを抑えるため、折り返しミラー支持位置や方向、押圧力を工夫し、折り返しミラーの回転モーメントも抑える技術が開示されている。 To deal with such problems, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing the rotational moment of the folding mirror by devising the folding mirror support position, direction, and pressing force in order to suppress the mirror angle variation in the folding mirror holding portion.
また、特許文献2では、折り返しミラーの振動を抑制するための折り返しミラー支持部の押圧力と折り返しミラーの質量との関係式が開示されている。 Patent Document 2 discloses a relational expression between the pressing force of the folding mirror support portion and the mass of the folding mirror for suppressing the vibration of the folding mirror.
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、折り返しミラーが撓むように振動する曲げ振動に起因する副走査方向ビームスポット位置変動を抑制することはできなかった。また、特許文献2に記載の発明では、折り返しミラー支持部の押圧力が十分でない場合の振動を抑制することは可能であるが、折り返しミラーが支持部で十分な押圧力で支持された場合の折り返しミラーの曲げ振動を抑制するものではなかった。 However, in the invention described in Patent Document 1, fluctuations in the beam spot position in the sub-scanning direction due to bending vibration that vibrates so that the folding mirror bends cannot be suppressed. Further, in the invention described in Patent Document 2, it is possible to suppress vibration when the pressing force of the folding mirror support portion is not sufficient, but when the folding mirror is supported by the supporting portion with sufficient pressing force. It did not suppress the bending vibration of the folding mirror.
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、折り返しミラーの曲げ振動を抑制してビームスポット位置の変化量を小さくし、画質を向上させる光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and an optical scanning device and an optical scanning device that improve the image quality by suppressing the bending vibration of the folding mirror to reduce the change amount of the beam spot position. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus including the above.
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔1〕 光源(光源ユニット12)と、前記光源から出射された光ビームを走査するための光偏向器(偏向走査ユニット14)と、前記光偏向器により偏向走査された光ビームを被走査面に露光・走査するための単一若しくは複数の長尺の折り返しミラー(折り返しミラー101)を有し、前記光源、前記光偏向器および前記折り返しミラーを光学箱(光学箱11)内に載置した光走査装置であって、前記折り返しミラーの両端部が、前記光学箱の底面に設けられた2つの支持部材(座面部材102a,102b)で該折り返しミラーの反射面を傾斜させて支持した状態で(板ばね103a,103bにより)固定されており、前記折り返しミラーの前記2つの支持部材間の長手方向所定箇所で該折り返しミラーを前記光学箱の底面方向に押える振動抑制治具(振動抑制治具104)を有することを特徴とする光走査装置(図1)。
〔2〕 前記振動抑制治具は、前記光学箱内に取り外し可能に載置されていることを特徴とする前記〔1〕に記載の光走査装置。
〔3〕 前記振動抑制治具は、前記折り返しミラーとの接触部分に弾性部材(弾性層105b)を有することを特徴とする前記〔1〕または〔2〕に記載の光走査装置(図4)。
〔4〕 前記振動抑制治具の折り返しミラーを押える力は可変であることを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の光走査装置。
〔5〕 前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置(画像形成装置200、図5)。
The present invention provided to solve the above problems is as follows.
[1] A light source (light source unit 12), a light deflector (deflection scanning unit 14) for scanning a light beam emitted from the light source, and a light beam deflected and scanned by the light deflector The light source, the optical deflector, and the folding mirror are mounted in an optical box (optical box 11) having a single or a plurality of long folding mirrors (folding mirror 101) for exposure and scanning. In the optical scanning device, both end portions of the folding mirror are supported with two reflecting members (
[2] The optical scanning device according to [1], wherein the vibration suppression jig is detachably mounted in the optical box.
[3] The optical scanning device according to [1] or [2], wherein the vibration suppressing jig includes an elastic member (
[4] The optical scanning device according to any one of [1] to [3], wherein a force for pressing the folding mirror of the vibration suppression jig is variable.
[5] An image forming apparatus (
本発明の光走査装置によれば、振動抑制治具が両端部で支持固定された折り返しミラーの長手方向の所定位置を押えて、該折り返しミラーの短手方向と厚み方向の見かけ上の剛性を向上させることにより、折り返しミラーの曲げ振動に関する固有振動数が高くなり、ミラー曲げ振動によるビームスポット位置の変化量が小さくなるため、出力される画質を向上させることが可能となる。
また、本発明の画像形成装置によれば、本発明の光走査装置を用いることにより、折り返しミラーの曲げ振動によるビームスポット位置変動を低減することができ、従来より高画質な画像を得ることができる。
According to the optical scanning device of the present invention, the vibration suppression jig presses a predetermined position in the longitudinal direction of the folding mirror supported and fixed at both ends, and the apparent rigidity in the short side direction and the thickness direction of the folding mirror is obtained. By improving, the natural frequency related to the bending vibration of the folding mirror is increased, and the amount of change in the beam spot position due to the mirror bending vibration is reduced, so that the output image quality can be improved.
Further, according to the image forming apparatus of the present invention, by using the optical scanning apparatus of the present invention, it is possible to reduce the beam spot position fluctuation due to the bending vibration of the folding mirror, and to obtain a higher quality image than before. it can.
以下に、本発明に係る光走査装置について、図1〜図4を用いて説明する。
図1は、本発明に係る光走査装置の構成を示す上面図である。
図1において、11は光学箱、12はレーザビームを出射する光源ユニット、13は光源12からのレーザビームを副走査方向に集光するシリンダレンズ、14はレーザビームを偏向走査する偏向走査ユニットであり、14aはレーザビームを反射するポリゴンミラー、14bはポリゴンミラー14aを回転駆動する駆動モータ、15a,15bはfθレンズや面倒れ補正レンズなどからなる走査レンズ、16は感光体ドラムに照射する前のレーザビームL2を反射する光検出ミラー、17は光検出ミラー16からのレーザビームL2を検出する光検出ユニット、101はポリゴンミラー14aからのレーザビームL1を反射して感光体ドラムに照射する折り返しミラー、104は折り返しミラー101の長手方向所定箇所(例えば、長手方向中央部)を押えて折り返しミラー101の見かけ上の剛性を向上させ曲げ振動を抑制する振動抑制治具(ダンパーともいう)である。
The optical scanning device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a top view showing a configuration of an optical scanning device according to the present invention.
In FIG. 1, 11 is an optical box, 12 is a light source unit that emits a laser beam, 13 is a cylinder lens that condenses the laser beam from the
図2は、本発明の光走査装置の折り返しミラーの設置に関する部材構成を示した斜視図、図3は、図2における振動抑制治具と折り返しミラーの構成例を示す断面図である。
102a,102bは光学箱11と一体に設けられ、その上に戴置される折り返しミラー101の両端部を支持するとともに傾斜した座面102cに折り返しミラー101の反射面を当接させて折り返しミラー101の傾斜角度を決定する座面部材、103a,103bは座面部材102a,102bにねじで取り付けられ折り返しミラー101が座面部材102a,102bに固定されるように押し付け力を与える板ばね、105は折り返しミラー101を直接押し付ける押え部材、106は押え部材105に押し付け力を与えるねじ、107は光学箱11の底面に取り外し可能に固定されるとともに押え部材105がねじ106を介して取り付けられる取り付け部材である。
FIG. 2 is a perspective view showing a member configuration relating to the installation of the folding mirror of the optical scanning device of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of the vibration suppressing jig and the folding mirror in FIG.
なお、振動抑制治具104は、押え部材105,ねじ106,取り付け部材107から構成されている。取り付け部材107は、光学箱11と同じ材質の板材を板金加工したY字型の部品であり、Y字の3箇所の端部のうち2箇所が光学箱11の底面にねじで固定され、残り1箇所にねじ106を介して押え部材105が取り付けられている。取り付け部材107は、振動抑制治具104の構成部材として取り付けたときに、板ばねのように弾性変形して押え部材105を折り返しミラー101に押し付けるようにしてもよいし、弾性変形することのない高剛性の部材としてもよい。
Note that the
図4は、図3における押え部材105及びねじ106のより詳細な構成を示した断面図である。押え部材105は、折り返しミラー101よりも剛性が高い直方体であって、折り返しミラー101と当接する側の面にV字溝部を設けた金属部材105aと、該金属部材のV字溝表面に剛性が無視できる程度に弾性体が薄く層状に設けられた弾性層105bと、からなっている。振動抑制治具104として光学箱11の底面に取り付けられたとき、押え部材105のV字溝が折り返しミラー101の角に当接するようになるが、弾性層105bが折り返しミラー101に接触するため、該折り返しミラー101が損傷することを防ぐことができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a more detailed configuration of the
また、108はねじ106の先端に取り付けられた皿状の円盤である。ねじ106は取り付け部材107のねじ溝が設けられた貫通穴を該ねじ溝と螺合した状態で貫通して下方(光学箱11の底面側)に突き出ており、その先端が金属部材105aのV字溝とは反対側の面に差し込まれ、さらにねじ106のその先端に金属部材105a内で回転可能に円盤108が設けられている。これにより、取り付け部材107からの円盤108の突出量は、ねじ106を回転させて調整することができ、引いては円盤108を介して押え部材105が折り返しミラー101を光学箱11の底面方向に押える力を調整することが可能となっている。
ここで、折り返しミラー101は、座面部材102a,102bに傾斜角度を決定され、板ばね103a,103bによって座面部材102a,102bで固定されているが、それだけの構成では、折り返しミラー101の曲げ振動を抑制するための支持力は与えていないため、前述したように折り返しミラー101で反射されたレーザビームL1は図示していない感光体ドラムに照射される際に曲げ振動の影響を大いに受けてしまう。
Here, the
そこで、本発明では、振動抑制治具104を用いて、折り返しミラー101の2つの座面部材102a,102b間の長手方向所定箇所で該折り返しミラー101を光学箱11の底面方向に押えるようにする。
Therefore, in the present invention, the
折り返しミラー101及び振動抑制治具104の詳しい取り付け手順は次の通りである(図2,図3参照)。すなわち、まず折り返しミラー101の両端部それぞれにおいて、光学箱11の底面に設けられた2つの座面部材102a,102bの傾斜した座面102cに該折り返しミラー101の反射面を当接させて支持して、折り返しミラー101の反射面の傾斜角度を決定し、ついでその状態で座面部材102a,102bとの間で折り返しミラー101の両端部を挟むように板ばね103a,103bを配置してねじ止めし、該板ばね103a,103bのバネ弾性力が折り返しミラー101を座面部材102a,102b側へ押圧するように作用させて折り返しミラー101を固定する。つぎに、押え部材105,ねじ106,取り付け部材107からなる振動抑制治具104を折り返しミラー101の2つの座面部材102a,102b間の長手方向所定箇所に配置し、押え部材105のV字溝を折り返しミラー101の角に当接させながら、取り付け部材107を光学箱11の底面にねじ止めして固定する。ついで、ねじ106を回転させることにより、取り付け部材107からの円盤108の突出量を調整して、押え部材105が折り返しミラー101を光学箱11の底面方向に所定の力で押えるようにする。
Detailed attachment procedures of the
これにより、折り返しミラー101は、その両端部で座面部材102a,102bで支持されつつ、その長手方向所定箇所で光学箱11の底面方向に所定の力で押えられる状態となり、その結果、折り返しミラー101の短手方向と厚み方向の見かけ上の剛性が向上し、折り返しミラー101の曲げ振動に関する固有振動数が高くなり(曲げ振動の振幅が小さくなり)、光走査装置において感光体ドラムに照射するレーザビームのミラー曲げ振動による副走査方向ビームスポット位置変動を抑制することができる。よって、後述する画像形成装置において、出力される画質を向上させることが可能となる。また、振動抑制治具104は、折り返しミラー101に対し、座面部材102a,102bと対角方向から押し付け力を付加するため、折り返しミラー101の回転モーメントを抑制する作用も有する。
As a result, the
なお、折り返しミラー101に対する振動抑制治具104の配置位置は、2つの座面部材102a,102b間の長手方向中央部が好ましいが、折り返しミラー101が共振しないように、座面部材102a,102b間の長手方向の任意の位置として該折り返しミラー101の固有振動数(共振周波数)を調整するようにしてもよい。
The arrangement position of the
つぎに、本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。
図5は、本発明に係る画像形成装置の構成を示すものであり、本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の全体側面図である。
図5において、電子写真装置である画像形成装置200は、各色の画像形成ユニット110,120,130,140を中間転写ベルト151上に配置し、中間転写ベルト151上にトナーによるカラー像を形成し、そのカラー像を給紙装置170から搬送される記録媒体である用紙171に転写し、定着装置160で熱と圧力でトナーを溶融定着してカラー画像を形成する。
Next, the configuration of the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 5 shows the configuration of the image forming apparatus according to the present invention, and is an overall side view of the image forming apparatus using the optical scanning device of the present invention.
In FIG. 5, an
画像形成ユニット110,120,130,140は4式あり、それぞれ黒色トナーを有するK現像ユニット110、シアン色トナーを有するC現像ユニット120、マゼンタ色トナーを有するM現像ユニット130、イエロー色トナーを有するY現像ユニット140である。そして、例えば画像形成ユニット110は、トナーを貯めるトナーホッパ、トナー層を形成し感光体ドラム111にトナーを接触させる現像ローラを含む現像装置114、感光体ドラム111上をクリーニングするドラムクリーナ115、感光体ドラム111上を帯電させる帯電器112、感光体ドラム111上に静電潜像を書き込む光走査装置113で構成されている。画像形成ユニット110に含まれる上記のトナーホッパ、現像ローラ、ドラムクリーナ115、帯電器112などはフレーム(図5には示されていない)に取り付けられ、画像形成装置200本体から引き出し可能に構成されている。なお、光走査装置113には、前述した振動抑制治具104を有する本発明の光走査装置(図1)が用いられている。
There are four types of
中間転写ベルト151は、複数のローラに張架され、二次転写ローラ150で搬送される。ベルトクリーナ152は中間転写ベルト151上の残留トナーを除去する。一次転写ローラは、感光体ドラム111などに対向して中間転写ベルト151内側に感光体ドラム111等に対向して配置される。
The
用紙171は、用紙を堆積した給紙装置170からピックローラで1枚ずつ引き出され、分離ローラを経て、二次転写ローラ150とその対向ローラにより押し付けられながら中間転写ベルト151と接触して画像が転写され、搬送ベルトを介して定着装置160へ至る。
The
定着装置160は、バックアップローラ163、弾性ローラ162、加熱ローラ、定着ベルト161などを有する。定着ベルト161は、弾性ローラ162と加熱ローラに掛け渡され、加熱ローラあるいは他のローラの回転により搬送される。また、加熱ローラは、金属の中空シャフト内にハロゲンヒータ等の加熱手段を有し、定着ベルト161を加熱する。弾性ローラ162表面は、シリコンゴムなどの弾性材で形成され、バックアップローラ163の押し付けにより、ニップ部を弾性ローラ162側に凸とし、用紙171が定着ベルト161に巻きつくのを防止する。用紙171は、定着装置160を通過する際、ニップ部でバックアップローラ163により弾性ローラ162側に所定の圧力で押し付けられながら加熱されるようになる。
The fixing
画像を形成する場合、感光体ドラム111上を帯電装置112で帯電させ、光走査装置113で画像に応じた光をあてて、感光体ドラム111上の電位を落とす。その部位が感光体ドラム111の回転により、現像装置114に達し、現像装置114上のトナー層と接すると帯電しているトナーが画像位置に付着する。
When an image is formed, the surface of the
感光体ドラム111上のトナー画像は、一次転写ローラが中間転写ベルト151を感光体ドラム111に向かって押し付ける部位で、中間転写ベルト151上に転写される。各画像形成ユニット110、120、130、140の感光体ドラム111上のトナー画像は、中間転写ベルト151上に転写され、カラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト151の搬送により、二次転写ローラ150の部位で搬送されてきた用紙171上にトナー画像は転写される。トナー画像が転写された用紙171は、搬送ベルトにより定着装置160に搬送され、熱と圧力により、トナーが溶融定着されカラー画像が形成される。
The toner image on the
本発明の画像形成装置200では、本発明の光走査装置113において折り返しミラー101の曲げ振動によるビームスポット位置変動を低減することができるため、色ずれの少ない高画質な画像を得ることができる。
In the
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described with the embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and other embodiments, additions, modifications, deletions, etc. Can be changed within the range that can be conceived, and any embodiment is included in the scope of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited.
11 光学箱
12 光源ユニット
13 シリンダレンズ
14 偏向走査ユニット
14a ポリゴンミラー
14b 駆動モータ
15a,15b 走査レンズ
16 光検出ミラー
17 光検出ユニット
101 折り返しミラー
102a,102b 座面部材
102c 座面
103a,103b 板ばね
104 振動抑制治具
105 押え部材
106 ねじ
107 取り付け部材
108 円盤
110,120,130,140 画像形成ユニット
111 感光体ドラム
112 帯電器
113 光走査装置(潜像形成装置)
114 現像装置
115 像担持体クリーナ
150 二次転写ローラ
151 中間転写ベルト
152 ベルトクリーナ
160 定着装置
161 定着ベルト
162 弾性ローラ
163 バックアップローラ
170 給紙装置
171 用紙(記録媒体)
DESCRIPTION OF
114
Claims (5)
前記折り返しミラーの両端部が、前記光学箱の底面に設けられた2つの支持部材で該折り返しミラーの反射面を傾斜させて支持した状態で固定されており、
前記折り返しミラーの前記2つの支持部材間の長手方向所定箇所で該折り返しミラーを前記光学箱の底面方向に押える振動抑制治具を有することを特徴とする光走査装置。 A light source, a light deflector for scanning the light beam emitted from the light source, and a single or a plurality of long lengths for exposing and scanning the surface to be scanned with the light beam deflected and scanned by the light deflector An optical scanning device comprising the light source, the light deflector, and the folding mirror mounted in an optical box,
Both ends of the folding mirror are fixed in a state where the reflecting surface of the folding mirror is inclined and supported by two support members provided on the bottom surface of the optical box,
An optical scanning device comprising: a vibration suppressing jig for pressing the folding mirror toward the bottom surface of the optical box at a predetermined position in the longitudinal direction between the two support members of the folding mirror.
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