JP2014062954A

JP2014062954A - 画像形成装置

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Publication number: JP2014062954A
Application number: JP2012206689A
Authority: JP
Inventors: Hidenari Tatebe; 秀成立部; Atsushi Nagaoka; 敦長岡; Hajime Taniguchi; 元谷口; Hideaki Kusano; 秀昭草野; Takashi Yuasa; 崇史湯浅
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: JP6145689B2

Abstract

【課題】光走査装置の共振周波数を、複数の駆動周波数のそれぞれから離すことが可能であること。
【解決手段】画像形成装置は、本体２と、本体２内に設けられ、副走査方向に回転する少なくとも一つの感光体ドラムと、前記本体に少なくとも三点で固定されるハウジング２６に、モータ２１₂が生成した回転力で回転して、入射光ビームを偏向する偏光器２１、および偏光器２１で偏向された光ビームを感光体ドラム上に照射する光学系２２〜２４を、収容した光走査装置６と、前記モータ２１₂の駆動周波数に応じて、前記三点で囲まれた部分において、前記光走査装置６の光学的な性能に影響を与えない位置を押圧して、前記光走査装置６の共振周波数を変更する押圧部材２７と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、感光体ドラムに光ビームを走査する光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１において、光走査装置は、画像形成装置の本体内に設けられ、光源ユニットと、ポリゴンミラーと、モータと、光学系とをハウジング内に備えている。

光源ユニットは、複数の光ビームを出射する。複数の光ビームは、副走査方向に並んで配置された複数の感光体ドラムの周面上に照射されるべきものである。ポリゴンミラーは、モータから与えられた駆動力により回転して、光源ユニットから出射された複数の光ビームを同一面で反射偏向させる。光学系は、レンズやミラー等を含んでおり、各感光体ドラムに光ビームを照射する。

ここで、ポリゴンミラーおよび光学系は、ハウジングの底面に取り付けられる。光学系は、ポリゴンミラーにおいて光ビームが反射される方向に沿って配置される。ここで、モータの駆動周波数と、光走査装置の共振周波数とが離れるように、ハウジングにおける光学系の取り付け部分の厚さと、それ以外の部分との厚さは異なる。

特開２００７−１２７９６１号公報

近年の画像形成装置は、例えば印刷モード毎に、異なる回転速度でポリゴンミラーを回転させる場合がある。換言すると、互いに異なる複数の駆動周波数でモータが動作する場合がある。この場合、従来の光走査装置のように、ハウジングの厚さを変更する手法では、光走査装置の共振周波数を、全ての駆動周波数から離すことが難しいという問題点があった。

それゆえに、本発明の目的は、光走査装置の共振周波数を、複数の駆動周波数のそれぞれから離すことが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一局面は、画像形成装置であって、本体と、前記本体内に設けられ、副走査方向に回転する少なくとも一つの感光体ドラムと、前記本体に少なくとも三点で固定されるハウジングに、モータが生成した回転力で回転して入射光ビームを偏向する偏向器、および前記偏光器で偏向された光ビームを前記感光体ドラム上に照射する光学系を、収容した光走査装置と、前記モータの駆動周波数に応じて、前記三点で囲まれた部分において、前記光走査装置の光学的な性能に影響を与えない位置を押圧して、前記光走査装置の共振周波数を変更する押圧部材と、を備えている。

上記局面によれば、光走査装置の共振周波数を、複数の駆動周波数のそれぞれから離すことが可能な画像形成装置を提供することである。

一実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。図１の光走査装置の上面図である。図１の光走査装置の底面図である。図１の光走査装置の縦断面図である。押圧部材を示す模式図である。位置Ｐ₁の押圧時におけるハウジング２６の変形状態を示す図である。位置Ｐ₂の押圧時におけるハウジング２６の変形状態を示す図である。

（はじめに）
まず、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の説明に先立ち、用語の定義を行う。いくつかの図面には、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が示されている。Ｘ軸は画像形成装置の左右方向（横方向）を示し、Ｙ軸は画像形成装置の前後方向（奥行き方向）を示し、Ｚ軸は画像形成装置の上下方向（高さ方向）を示す。また、図中、いくつかの構成には、参照符号の後に、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの添え字が付加されている。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）を意味する。例えば、作像ユニット５Ａは、Ｙ用の作像ユニット５を意味する。また、上記添え字を付加可能ではあるが、参照符号に付加されていない場合、この参照符号は各色用を総称していることを意味する。例えば、作像ユニット５は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色用の作像ユニット５Ａ〜５Ｄを総称している。

（画像形成装置の構成・印刷動作）
まず、図１を参照して、画像形成装置の構成・印刷時の動作について説明する。図１において、画像形成装置は、電子写真方式を採用したＭＦＰ（ＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ）であり、大略的に、供給カセット１と、本体２と、排出トレイ３と、を備えている。

供給カセット１は、画像形成装置の下部に配置される。このカセット１の内部には、未印刷の記録媒体Ｓ１（例えば、用紙）が積載される。カセット１は、回転する供給ローラ等の作用により、積載された記録媒体Ｓ１を上から一枚ずつ取り出して、取り出した記録媒体Ｓ１を搬送経路４に送り出す。

本体２は、カセット１の上方に配置される。本体２の右側には、一点鎖線で示す搬送経路４が形成されている。搬送経路４には、カセット１から送り出された記録媒体Ｓ１が導入される。記録媒体Ｓ１は、搬送経路４内を排出トレイ３（つまり、下流）に向けて搬送される。

また、本体２は、搬送経路４内を搬送される記録媒体Ｓ１に画像を形成して、印刷物を作成する。より具体的には、本体２は、フルカラー印刷に対応するために、いわゆるタンデム方式を採用しており、四個の作像ユニット５Ａ〜５Ｄを備える。本体２は、他にも、光走査装置６、一次転写ローラ７Ａ〜７Ｄ、中間転写ベルト８、ローラ９，１０、二次転写ローラ１１、及び定着器１２、排出ローラ対１３、および、各構成を制御する制御回路１４を備える。

作像ユニット５Ａ〜５Ｄは横方向に並ぶように配置される。図示した例では、作像ユニット５Ａが搬送経路４から横方向に最も遠くに配置され、以下、作像ユニット５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの順番で搬送経路４に近接するように、これらは配置される。また、各作像ユニット５は、周知の通り、少なくとも感光体ドラム１５を備え、これ以外にも、電子写真方式による画像形成に必要な各種構成を備えている。この構成としては、典型的には、帯電器および現像ユニット等が含まれる。

感光体ドラム１５は、画像形成装置の奥行き方向に延在しており、図示しないモータにより生成された駆動力により回転する。

帯電器は、例えば、対応色の感光体ドラム１５と平行に延在する帯電ローラまたは帯電電極を有する。このような帯電器は、外部から帯電バイアス電圧が印加されると、回転する感光体ドラム１５の周面を帯電させる。

光走査装置６は、画像データに基づき変調された光ビームＢＡ〜ＢＤを生成する。その後、光走査装置６は、生成した光ビームＢＡ〜ＢＤを、帯電した感光体ドラム１５Ａ〜１５Ｄの表面に照射して、各表面に静電潜像を形成する。

各現像器は、現像ローラを備えている。現像ローラは、感光体ドラム１５における光ビームの照射位置と、後述の一次転写領域との間に、該感光体ドラム１５と平行に延在するよう配置される。現像器には、現像バイアス電圧が印加され、これによって、対応色の感光体ドラム１５との間に現像電界を形成する。現像器にはさらに、対応色のトナーが供給される。現像器は、感光体ドラムとの間に形成された現像電界により、現像ローラを介してトナーを感光体ドラム１５の表面に供給して、表面に形成された静電潜像を現像する。これによって、感光体ドラム１５の表面には、対応色のトナー画像が形成される。

中間転写ベルト８は、ローラ９，１０等に無端状に架け渡され、中間転写ベルト８の下端面が各感光体ドラム１５の表面に接するように配置される。この中間転写ベルト８は、図示しないモータから与えられる駆動力によって回転するローラ９，１０により、矢印αの方向に回転する。

各一次転写ローラ７は、上記中間転写ベルト８を挟んで、対応色の感光体ドラム１５の表面と対向するように配置されている。ここで、上記一次転写領域は、中間転写ベルト８において各感光体ドラム１５と対向する領域である。一次転写ローラ７は、対応色の感光体ドラム１５に担持されているトナー画像が一次転写領域に搬送されてくると、該トナー画像を矢印αの方向に回転する中間転写ベルト８の略同一位置に転写する（一次転写）。これにより、中間転写ベルト８の表面上には、各色のトナー画像が重ね合わせられた合成トナー画像が生成される。また、合成トナー画像は、中間転写ベルト８に担持された状態で転写ニップ（後述）の位置まで搬送される。

また、二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト８を挟んで、ローラ１０と対向するように配置されている。二次転写ローラ１１と中間転写ベルト８とは互いに当接し、これによって、転写ニップが形成される。この転写ニップには、カセット１によって搬送経路４に導入された記録媒体Ｓ１が送り込まれる。また、二次転写ローラ１１には、転写バイアス電圧が印加されており、合成トナー画像は、該転写バイアス電圧により二次転写ローラ１１側へと引き寄せられ、転写ニップに導入された記録媒体Ｓ１に転写される（二次転写）。二次転写済みの記録媒体Ｓ１は、転写ニップから定着器１２に向けて送り出される。

定着器１２は、転写ニップから送り出された記録媒体Ｓ１を加熱および加圧して、合成トナー画像を記録媒体Ｓ１に定着させる。定着済みの記録媒体Ｓ１は、印刷物として、排出ローラ対１３によって排出トレイ３に排出される。

（光走査装置の構成）
光走査装置６は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、偏向器２１、少なくとも一つの共通走査レンズ２２、第一ミラー２３Ａ〜２３Ｄおよび第二ミラー２４Ｂ〜２４Ｄおよび防塵用ウインドウ２５Ａ〜２５Ｄを、ハウジング２６内に備えている。また、ハウジング２６の下面には押圧部材２７が取り付けられている。ここで、少なくとも一つの共通走査レンズ２２、第一ミラー２３Ａ〜２３Ｄおよび第二ミラー２４Ｂ〜２４Ｄは、光学系の構成要素の一例である。

ハウジング２６の下面には、少なくとも三個の固定点２６₁〜２６₃が設けられている。
この固定点２６₁〜２６₃において、光走査装置６は、ネジ等の部材により本体２に固定される。固定点２６₁〜２６₃は、下面に一直線上に設けられるのではない。以下、ハウジング２６の下面で固定点２６₁〜２６₃で囲まれる領域を、拘束域βと称する。

偏向器２１は、ポリゴンミラー２１₁及びモータ２１₂により構成されており、ポリゴンミラー２１₁の回転軸および反射面がＺ軸に平行になるように、ハウジング２６内の底面に取り付けられている。そのために、偏向器２１は、好ましくは、補強板やネジ等を用いてハウジング２６に強固に取り付けられる。

偏向器２１の上流には、各色用の光源が設けられている。各光源からは、対応色の光ビームＢＡ，ＢＢ，ＢＣ，ＢＤが出射される。偏向器２１において、モータ２１₂は、制御回路１４の制御下で、所定速度で回転して、ポリゴンミラー２１１を回転させる。ポリゴンミラー２１₁の反射面には、Ｚ軸方向に並んだ光ビームＢＡ，ＢＢ，ＢＣ，ＢＤが入射される。このような光ビームＢＡ，ＢＢ，ＢＣ，ＢＤは、ポリゴンミラー２１₁の反射面で反射され、Ｙ軸方向（主走査方向）に偏向される。

共通走査レンズ２２および第一ミラー２３Ａは、偏向器２１により偏向された光ビームＢＡを感光体ドラム１５Ａの周面（つまり被走査面）に結像させる。同様に、共通走査レンズ２２と、第一ミラー２３Ｂ〜２３Ｄおよび第二ミラー２４Ｂ〜２４Ｄは、偏向器２１により偏向された光ビームＢＢ〜ＢＤを感光体ドラム１５Ｂ〜１５Ｄの周面（被走査面）に結像させる。より詳細には、共通走査レンズ２２は、感光体ドラム１５Ａ〜１５Ｄ上での光ビームＢＡ〜ＢＤの走査速度が一定となり、光ビームＢＡ〜ＢＤのビーム径が均一となる光学特性を有している。

共通走査レンズ２２を通過した光ビームＢＡは、第一ミラー２３Ａで反射された後、防塵用ウインドウ２５Ａを通過して、感光体ドラム１５Ａの周面上で結像する。光ビームＢＢ〜ＢＤは、共通走査レンズ２２を通過後、第一ミラー２３Ｂ〜２３Ｄおよび第二ミラー２４Ｂ〜２４Ｄのそれぞれで反射され、防塵用ウインドウ２５Ｂ〜２５Ｄを通過して、感光体ドラム１５Ｂ〜１５Ｄの周面上で結像する。

ここで、押圧部材２７は、図３に示すように、例えば圧電素子からなり、本体２とハウジング２６の下面の間であって、Ｚ軸方向からの平面視で、拘束域βの範囲内に取り付けられる。ここで、拘束域βの中でも、副走査方向にパワーを持つ光学素子（共通走査レンズ２２、第一ミラー２３Ａ〜２３Ｄ、第二ミラー２４Ｂ〜２４Ｄ）の真下に、押圧部材２７は取り付けられない。また、拘束域βの中でも、ポリゴンミラー２１₁の回転軸の真下の位置Ｐ₁に、押圧部材２７は取り付けられることが好ましい。また、押圧部材２７は、制御回路１４からの制御信号によりＺ軸方向に伸縮して、ハウジング２６の下面を押圧する。これによって、光走査装置６の共振周波数が変わる。

ここで、モータ２１₂の回転速度は、例えば印刷モードで変わる。この回転速度に起因して、ハウジング２６には振動が加わる。この振動の周波数がハウジング２６の共振周波数と一致すると、画像ノイズが発生する等の悪影響がある。したがって、制御信号は、モータ２１₂の動作周波数がハウジング２６の共振周波数から元々離れているのであれば、出力されない。それに対し、モータ２１₂の動作周波数がハウジング２６の共振周波数に一致するか十分に近ければ、圧電素子でハウジング２６を押圧して、その共振周波数を変更するために出力される。この制御信号によって、光走査装置の共振周波数を、モータ２１₂の駆動周波数から離すことが可能となる。

モーダル解析の結果、元々（つまり、押圧無し時）は共振周波数が８６Ｈｚだったものが、位置Ｐ₁を押圧することで９４Ｈｚになることが判明した。また、元々は３０２Ｈｚの共振周波数が３２６Ｈｚに、さらに、元々は４０１Ｈｚの共振周波数が４４４Ｈｚに変わることが判明した。このように、位置Ｐ₁を押圧することで、共振周波数を８Ｈｚ〜４３Ｈｚ変化させることができた。

ここで、位置Ｐ₁が好ましい理由について説明する。押圧部材２７を位置Ｐ₁にてＺ軸方向に伸縮させると、ポリゴンミラー２１₁の反射面が実質的にＺ軸方向に変位することになる。しかしながら、この変位によって、光ビームＢＡ〜ＢＤの反射面への入射角および反射角は変わらない。換言すると、光走査装置６の光学的な性能に影響を与えずに、光ビームＢＡ〜ＢＤの光路には実質的な影響がない。

それに対し、押圧部材２７を例えば位置Ｐ₂にてＺ軸方向に伸縮させる場合を考える。位置Ｐ₂は、ハウジング２６の下面の略中央部であり、いずれかの光学素子の真下である。ハウジング２６内において、位置Ｐ₂の上方には、共通走査レンズ２２および第一ミラー２３Ａは、偏向器２１により偏向された光ビームＢＡを感光体ドラム１５Ａの周面（つまり被走査面）に結像させる。同様に、共通走査レンズ２２や、第一ミラー２３Ａ〜２３Ｄおよび第二ミラー２４Ｂ〜２４Ｄが精密に配置されている。このような場所を押圧部材２７で押圧すると、これら光学素子の姿勢が変化して、光走査装置６の光学的な性能に影響を与えてしまう。その結果、光ビームＢＡ〜ＢＤの光路に影響がでて、印刷物において色ずれが発生する可能性がある。

以上から明らかなように、押圧部材２７は、位置Ｐ₂のように、光走査装置６の光学的性能に影響を及ぼしてしまう位置に取り付けられるよりも、位置Ｐ₁のように、光走査装置６の光学的性能に影響を及ぼしてしまわない位置に取り付けられることが好ましい。

ここで、図４Ａおよび図４Ｂは、位置Ｐ₁およびＰ₂を押圧した時のハウジング２６の変形状態をＣＡＥ解析した結果を示す図である。図４Ａに示すように、位置Ｐ₁を押圧すると、この部分が上下に変形しているが、この部分以外の変形は小さい。これは、偏向器２１のモータ２１₂が固定点２６₃の近くに配置されていること、モータ２１₂の振動の影響を小さくするために、偏向器２１の周辺に補強用リブが設けられていたり、偏向器２１が補強板を介してハウジング２６に取り付けられていたりすることに起因する。それに対し、図４Ｂに示すように、位置Ｐ₂、つまりハウジング２６の下面の腹の部分を押圧すると、この押圧部分は、いずれの固定点からも遠く、かつ光学素子周辺の精度を確保するために補強板やリブも設けられていないことから、大きく上下に変形すると共に、この部分以外の変形も大きくなる。

なお、上記では、一つの押圧部材２７が画像形成装置に備わるとして説明した。しかし、これに限らず、複数の押圧部材２７が画像形成装置に備わっていても構わない。この場合であっても、各押圧部材２７は、拘束域β内で異なる位置に取り付けられる。これにより、ハウジング２６の共振周波数を複数レベルに変更することが可能となる。

なお、上記では、押圧部材２７は、圧電素子からなるとして説明した。しかし、これに限らず、押圧部材２７はバネ等の弾性部材からなっても構わない。他にも、ピン等の部材をモータ等により上下方向に駆動することで、押圧部材２７を実現しても構わない。

本発明に係る画像形成装置は、光走査装置の共振周波数を、複数の駆動周波数のそれぞれから離すことが可能であり、複合機等に有用である。

１供給カセット
２本体
６光走査装置
１４制御回路
１５感光体ドラム
２１偏向器
２１₁ ポリゴンミラー
２１₂ モータ
２２共通走査レンズ
２３Ａ〜２３Ｄ第一ミラー
２４Ｂ〜２４Ｄ第二ミラー
２７押圧部材
３排出トレイ

Claims

本体と、
前記本体内に設けられ、副走査方向に回転する少なくとも一つの感光体ドラムと、
前記本体に少なくとも三点で固定されるハウジングに、モータが生成した回転力で回転して入射光ビームを偏向する偏向器、および前記偏光器で偏向された光ビームを前記感光体ドラム上に照射する光学系を、収容した光走査装置と、
前記モータの駆動周波数に応じて、前記三点で囲まれた部分において、前記光走査装置の光学的な性能に影響を与えない位置を押圧して、前記光走査装置の共振周波数を変更する押圧部材と、を備えた画像形成装置。
前記偏光器は、前記ハウジングの底面に固定されており、
前記押圧部材は、前記偏光器の固定されている部分を、前記ハウジングの外部から押圧する、請求項１に記載の画像形成装置。
前記光学系は、前記副走査方向に光学的パワーを持つ光学素子を含み、
前記押圧部材は、前記光学素子が固定されている部分以外を、前記ハウジングの外部から押圧する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記押圧部材は、前記モータの回転速度により異なる力で押圧する、請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記押圧部材は圧電素子または弾性部材を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記押圧部材は複数備わり、各押圧部材は互いに異なる複数の位置を押圧する、請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。