JP2018034456A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

光走査装置及び画像形成装置 Download PDF

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大輔 石原
Daisuke Ishihara
大輔 石原
近藤 隆幸
Takayuki Kondo
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Abstract

【課題】可動部材の振動による共振を抑制し、画像欠陥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。【解決手段】被走査面に対峙され、予め定めた走査方向に沿って配置された複数の発光素子を支持する支持部材と、支持部材を被走査面と対峙して保持する保持部材と、走査方向に沿って支持部材もしくは保持部材の少なくともいずれか一方に設けられ、他方の部材と接触する接触位置を変更可能な接触部材と、を備え、接触部材は、走査方向に沿って複数設けられ、支持部材もしくは保持部材の少なくともいずれかと接触する一つの接触位置を選択可能に配置される。【選択図】図2

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。
軸方向両端部の非画像領域に位置決め用ベース部材を有する回転自在に形成された静電潜像担持体と、静電潜像担持体と対向して、その長手方向が前記軸方向と略平行に延在するように配設され、静電潜像担持体上に光を照射して静電潜像を形成すると共に、位置決め用ベース部材のそれぞれと当接する当接部材を有する略箱体状に形成された書き込みヘッドと、書き込みヘッドと対向し、この書き込みヘッドを弾性部材を介して支持すると共に、書き込みヘッドに対して移動可能に形成された可動支持部材と、書き込みヘッドと可動支持部材とで形成される構造体の固有振動数を変更することにより、外乱による加振周波数との共振を回避して書き込みヘッドの振動を抑制する振動抑制手段とを備える画像形成装置が知られている(特許文献1)。
第1の方向に沿って配列された複数の発光部を有する光源と、光源から第1の方向に直交する第2の方向に射出された複数の光束をそれぞれ集光する光学系と、光学系を保持する天板と、第1の方向及び第2の方向のいずれにも直交する第3の方向に関して光源を挟んで対向し、第2の方向の一側端部近傍が天板に固定されている2つの側板とを有するハウジングと、2つの側板における第2の方向の他側端部の一部を架設する少なくとも1つの架設部材と、を備えるプリンタヘッドも知られている(特許文献2)。
特開2006−195129号公報 特開2012−254539号公報
本発明は、可動部材の振動による共振を抑制し、画像欠陥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。
前記課題を解決するために、請求項1に記載の光走査装置は、
被走査面に対峙され、予め定めた走査方向に沿って配置された複数の発光素子を支持する支持部材と、
前記支持部材を前記被走査面と対峙して保持する保持部材と、
前記走査方向に沿って前記支持部材もしくは前記保持部材の少なくともいずれか一方に設けられ、他方の部材と接触する接触位置を変更可能な接触部材と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の光走査装置において、
前記接触部材は、前記走査方向に沿って複数設けられ、前記支持部材もしくは前記保持部材の少なくともいずれかと接触する一つの接触位置を選択可能に配置される、
ことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の光走査装置において、
前記一つの接触位置は、前記複数の接触部材を折り取ることにより選択される、
ことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1又は2に記載の光走査装置において、
前記一つの接触位置は、前記複数の接触部材を折りたたむことにより選択される、
ことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項3又は4に記載の光走査装置において、
前記接触部材は、折り取る方向又は折りたたむ方向の強度が他の方向に比して弱く形成されている、
ことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5に記載の光走査装置において、
前記接触部材は、装着される画像形成装置の仕様に基づいて折り取る又は折りたたむための予め刻印された目印を有する、
ことを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の光走査装置において、
前記接触部材は、非接触部材に対して摩擦力が小さくなる接触面を有する、
ことを特徴とする。
前記課題を解決するために、請求項8に記載の画像形成装置は、
表面に静電潜像が形成される像保持体と、
前記像保持体の表面に前記静電潜像を形成する請求項1ないし7のいずれか1項に記載の光走査装置と、を含む、
ことを特徴とする。
請求項1、8に記載の発明によれば、接触位置が変更可能な接触部材を設けない場合に比べて、可動部材の振動による共振を抑制し、画像欠陥を防止することができる。
請求項2に記載の発明によれば、構成部品を増加させることなく固有振動数を変化させることができる。
請求項3、4、5に記載の発明によれば、安価な構成で固有振動数を変化させることができる。
請求項6に記載の発明によれば、折り取る又は折りたたむ接触部材を確実に特定することができる。
請求項7に記載の発明によれば、支持部材と保持部材の間の摩擦力を低減することができる。
画像形成装置の内部構成を示す断面模式図である。 (a)はLEDプリントヘッドの平面図、(b)は(a)におけるA−A矢視の断面模式図、(c)は接触部材を示す部分平面拡大図である。 LEDプリントヘッドを取り付けた状態の画像形成装置の筐体を示す斜視図である。 感光体ユニットにLEDプリントヘッドが当接した状態を示す断面模式図である。 (a)、(b)はそれぞれ接触部材を折り取った状態のLEDプリントヘッドを示す平面図である。 (a)は変形例に係るLEDプリントヘッドの平面図、(b)は(a)におけるA−A矢視の断面模式図、(c)は接触部材を示す部分平面拡大図である。
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とする。
(1)画像形成装置の全体構成及び動作
図1は本実施形態に係る画像形成装置1の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置1の全体構成及び動作を説明する。
画像形成装置1は、制御装置10、給紙装置20、感光体ユニット30、現像装置40、転写装置50、定着装置60、電源装置70、光走査装置であるLEDプリントヘッド100を備えて構成されている。画像形成装置1の上面(Z方向)には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ1aが形成されている。
制御装置10は、画像形成装置1の動作を制御する画像形成装置制御部11と、印刷処理要求に応じた画像データを準備するコントローラ部12、LEDプリントヘッド100の点灯を制御する露光制御部13等を有する。
コントローラ部12は、外部の情報送信装置(例えばパーソナルコンピュータ等)から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を光走査装置の一例としてのLEDプリントヘッド100に出力する。本実施形態のLEDプリントヘッド100は、複数の発光素子(LED:Light Emitting Diode)が主走査方向に沿って線状に配列されたLEDヘッドにより構成されている。
画像形成装置1の底部には、給紙装置20が設けられている。給紙装置20は、用紙積載板21を備え、用紙積載板21の上面には多数の記録媒体としての用紙Pが積載される。用紙積載板21に積載され、規制板(不図示)で幅方向位置が決められた用紙Pは、上側から1枚ずつ用紙引き出し部22により前方(X方向)に引き出された後、レジストローラ対23のニップ部まで搬送される。
感光体ユニット30は、給紙装置20の上方(Z方向)に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム31を備えている。感光体ドラム31の回転方向にそって、帯電ローラ32、LEDプリントヘッド100、現像装置40、一次転写ローラ52、クリーニングブレード34が配置されている。帯電ローラ32には、帯電ローラ32の表面をクリーニングするクリーニングローラ33が対向、接触して配置されている。
現像装置40は、内部にトナーとキャリアからなる現像剤が収容される現像ハウジング41を有する。現像ハウジング41内には、感光体ドラム31に対向して配置された現像剤保持体としての現像ローラ42と、この現像ローラ42の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ42側へ撹拌搬送する一対のオーガ44、45が配設されている。現像ローラ42には、現像剤の層厚を規制する層規制部材46が近接配置されている。
現像装置40各々は、現像ハウジング41に収容される現像剤を除いて同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
回転する感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により帯電され、LEDプリントヘッド100から出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム31上に形成された静電潜像は現像ローラ42によりトナー像として現像される。
転写装置50は、各感光体ユニット30の感光体ドラム31にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト51、各感光体ユニット30にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト51に順次転写(一次転写)する一次転写ローラ52、中間転写ベルト51上に重畳して転写された各色トナー像を用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写ローラ53から構成されている。
各感光体ユニット30の感光体ドラム31に形成された各色トナー像は、画像形成装置制御部11により制御される電源装置70から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ52により中間転写ベルト51上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。
中間転写ベルト51上の重畳トナー像は、中間転写ベルト51の移動に伴って二次転写ローラ53が配置された領域(二次転写部T)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Tに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置20から用紙Pが二次転写部Tに供給される。そして、二次転写ローラ53には、画像形成装置制御部11により制御される電源装置70から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対23から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Pに中間転写ベルト51上の多重トナー像が一括転写される。
感光体ドラム31表面の残留トナーは、クリーニングブレード34により除去され、廃現像剤収容部に回収される。感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により再帯電される。尚、クリーニングブレード34で除去しきれず帯電ローラ32に付着した残留物は、帯電ローラ32に接触して回転するクリーニングローラ33表面に捕捉され、蓄積される。
定着装置60は、加熱モジュール61と加圧モジュール62を有し、加熱モジュール61と加圧モジュール62の圧接領域によって定着ニップ部N(定着領域)が形成される。
転写装置50においてトナー像が転写された用紙Pは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置60に搬送される。定着装置60に搬送された用紙Pは、一対の加熱モジュール61と加圧モジュール62により、加熱と圧着の作用でトナー像が定着される。
定着トナー像が形成された用紙Pは、搬送ローラ対68を介して排出ローラ対69から画像形成装置1上面の排出トレイ1aに排出される。
(2)LEDプリントヘッド
図2(a)はLEDプリントヘッド100の平面図、(b)は(a)におけるA−A矢視の断面模式図、(c)は接触部材140を示す部分平面拡大図、図3はLEDプリントヘッド100を取り付けた状態の画像形成装置1の筐体Fを示す斜視図模、図4は感光体ユニット30にLEDプリントヘッド100が当接した状態を示す断面模式図、図5(a)、(b)はそれぞれ接触部材140を折り取った状態のLEDプリントヘッド100を示す平面図である。
以下、図面を参照しながらLEDプリントヘッド100の構成ついて説明する。
(2.1)LEDプリントヘッドの全体構成
LEDプリントヘッド100は、図2に示すように、発光部110、発光部110を支持する支持部材120、支持部材120を被走査面としての感光体ドラム31と対峙して保持する保持部材130、支持部材120と保持部材130の間に位置し保持部材130に接触する複数の接触部材140から構成され、図3に示すように、筐体Fに取り付けられている。
発光部110は、LEDプリントヘッド100の駆動を制御する各種信号を供給するための回路が形成された駆動基板(不図示)に、多数(画像の幅方向の最大画素数に対応する数)の発光素子(LED)がライン状に配列されたLEDチップとレンズが複数配置されて構成されている。駆動基板は、ASICまたはFPGAで構成される制御回路、EEPROM等の不揮発性メモリ及び不揮発メモリ内のデータを展開して保持するRAMで構成されるメモリが設けられ、LEDプリントヘッド100内における発光素子毎の光量むらを補正する補正値情報およびLEDプリントヘッド100に関する情報を格納する。
支持部材120は、発光部110の光出射面111を露出させた状態で感光体ドラム31に対向して支持する長尺ハウジングであり、全体が液晶ポリマー等のガラス繊維を含む配向性の高い樹脂で形成され、光軸方向(感光体ドラム31の軸方向)は環境変動に対して伸び縮みが抑制されている。
保持部材130は、アルミニウムやSUS等の金属材料等により構成され、感光体ドラム31の軸方向(Y方向)に沿って支持部材120を保持する本体部131と、LEDプリントヘッド100の一端側(基端側)を筐体Fに固定する固定部132と、他端側(先端側)を筐体Fに固定する固定部133(図3に図示)から構成される。
本体部131は、図2(b)に示すように、断面がコの字のチャンネル構造を有し、支持部材120全体を感光体ドラム31に向けてスプリングSを介して付勢するように保持している(図4 参照)。
接触部材140は、支持部材120の側面120aから光軸方向と交差する方向に突出して形成されたリブであり、光軸方向に所定の間隔を有して複数設けられている(図2(a)においては3個)。
図2(b)に示すように、先端部141はR形状を有し、保持部材130の本体部131の内面131aと点接触している。そのために、被接触部材である保持部材130との摩擦力が小さく、支持部材120の感光体ドラム31に向かう方向の移動をスムーズにしている。
接触部材140は、図2(c)に示すように、光軸方向は薄板状に支持部材120と一体に形成され、基端部142には、切り欠き部143を有する。そのために、切り欠き部を基点として光軸方向に折り曲げることで、容易に切り取ることができる。
また、それぞれの接触部材140の基端部近傍には、予め刻印された目印(不図示)が付されている。目印は、画像形成装置の仕様構成であるプロセススピード(画像形成のための感光体ドラム31の回転速度)を区別することができる態様で付されている。そのために、後述するように、LEDプリントヘッド100が組み込まれる画像形成装置1の仕様構成に応じて、予め必要な接触部材140を残して、他の接触部材140を折り取ることができる。
(2.2)LEDプリントヘッドの感光体ユニットへの位置決め
図4に示すように、筐体Fに感光体ユニット30が装着された状態では、感光体ユニット30の感光体ドラム31の表面にLEDプリントヘッド100が対向して近接している。
LEDプリントヘッド100は保持部材130の固定部132が筐体Fに嵌め合わされて支持され、先端側は固定部133が筐体Fにネジ固定されて感光体ユニット30に対向するように配置されている。
支持部材120は、保持部材130に対してスプリングSで感光体ユニット30に向けて付勢され、当接面121、122が感光体ユニット30に当接して発光部110が感光体ドラム31に対して所定の間隙を保つように当接している。
このように、保持部材130に保持された支持部材120を感光体ユニット30に当接させることで、感光体ドラム31とLEDプリントヘッド100の発光部110との間隙を高精度で設定している。
一方、画像形成装置1においては、感光体ユニット30の感光体ドラム31、現像装置40の現像ローラ42等を回転駆動する歯車輪列機構からなる駆動装置(不図示)を備えており、駆動装置の有する噛み合い周波数に基づく振動が発生している。
駆動装置からの振動は感光体ユニット30を介して、LEDプリントヘッド100に伝達され、LEDプリントヘッド100が有する固有振動数と近接し又は一致して支持部材120が駆動装置の振動と共振する虞があった。
LEDプリントヘッド100の支持部材120に共振が発生した場合には、感光体ドラム31上に形成される静電潜像に副走査方向(回転方向)の疎密(バンディング)が発生し画像の劣化を引き起こす。
特に、画像形成装置1の仕様構成として、駆動装置を予め定められた複数の回転数に設定して、それぞれプロセススピードが異なる画像形成装置の群として構成する場合には、駆動装置の噛み合い周波数が複数存在することになり、それぞれの噛み合い周波数に応じてLEDプリントヘッド100の固有振動数を変化させ、共振を回避する必要がある。
本実施形態に係るLEDプリントヘッド100は、画像形成装置1の噛み合い周波数に応じて、保持部材130に接触する複数の接触部材140の接触位置を変化させることにより固有振動数を変化させて、バンディングを防止するように構成している。
LEDプリントヘッド100は、発光部110が支持された支持部材120は画像形成装置1の筐体Fに固定された保持部材130に基端側Aと先端側B(図5 参照)で保持された梁であると仮定できる。そのために、基端側Aと先端側Bの間で支持部材120と保持部材130の間に接触部材140を介在させると、接触部材140の接触点Q(図5 参照)が支持部材120の固有振動モードの節となり、固有振動数を変化させることができる。
一例として、図5(a)に示すように、接触部材140B、140Cを折り取って、接触部材140Aを残す場合には、固有振動数は低い周波数領域にシフトする。一方、図5(b)に示すように、接触部材140A、140Bを折り取って、接触部材140Cを残す場合には、固有振動数は高い周波数領域にシフトする。
画像形成装置1においては、速いプロセススピードに設定した場合には、駆動装置の歯車輪列の構成を変更しない限り、噛み合い周波数は高くなる。そのために、例えば、図5(a)に示すように、接触部材140B、140Cを折り取って、接触部材140Aを残して固有振動数を低い周波数領域にシフトすることで、画像形成装置1の噛み合い周波数とLEDプリントヘッド100の固有振動数が近接することなく共振を回避することができる。
画像形成装置1における駆動装置の噛み合い周波数は、設定されるプロセススピードによって予め確認されている。また、LEDプリントヘッド100の固有振動数は、接触部材140の接触位置によって予め確認されている。
そのために、本実施形態においては、画像形成装置1の仕様構成に応じてプロセススピードを区別することができる態様で予め目印を付しておくことにより、LEDプリントヘッド100が組み込まれる画像形成装置1の仕様構成に応じて、折り取る接触部材140を特定することができる構成となっている。
本実施形態において、接触部材140は、光軸方向が薄板状に支持部材120と一体に形成され、基端部142には切り欠き部143を有する。そのために、切り欠き部を基点として光軸方向に折り曲げることで、容易に切り取り接触位置を変更可能な構造となっている。
「変形例」
図6(a)は変形例に係るLEDプリントヘッド100Aの平面図、(b)は(a)におけるA−A矢視の断面模式図、(c)は接触部材を示す部分平面拡大図である。
LEDプリントヘッド100Aは、発光部110、発光部110を支持する支持部材120、支持部材120を被走査面としての感光体ドラム31と対峙して保持する保持部材130A、支持部材120と保持部材130Aの間に位置し支持部材120に接触する複数の接触部材140Aから構成されている。
接触部材140Aは、保持部材130Aの内面130Aaから光軸方向と交差する方向に突出して形成されたリブであり、光軸方向に所定の間隔を有して複数設けられている(図6(a)においては3個)。
図6(b)に示すように、先端部141AはR形状を有し、支持部材120の側面120aと点接触している。そのために、被接触部材である支持部材120との摩擦力が小さく、支持部材120の感光体ドラム31に向かう方向の移動をスムーズにしている。
接触部材140Aは、図6(c)に示すように、保持部材130Aの内面130Aaの一部を切り起こして一体に形成されている。そのために、切り起こしの基端部142Aを基点として光軸方向に折りたたむことで、支持部材120との接触を解除することができる。
また、接触部材140Aは、保持部材130Aとは分離して、保持部材130Aの内面130Aaに直接着脱可能に設けてもよい。
このように構成されたLEDプリントヘッド100Aにおいては、LEDプリントヘッド100Aが組み込まれる画像形成装置1の仕様構成に応じて、特定の接触部材140Aを折りたたむことで、接触部材140Aの支持部材120に対する光軸方向の接触位置を変更して固有振動数を変化させて、バンディングを防止することができる。
接触部材140Aが、保持部材130Aとは分離して、保持部材130Aの内面130Aaに直接着脱可能に設けられている場合には、特定の接触部材140Aを取り外すことで、接触部材140Aの支持部材120に対する光軸方向の接触位置を変更することができる。
尚、本実施形態におけるLEDプリントヘッド100、100Aにおいては、支持部材120と保持部材130、130Aの間に位置し保持部材130、130A又は支持部材120と接触する複数の接触部材140、140Aは、それぞれを適宜組み合わせて備えてもよい。
1・・・画像形成装置
10・・・制御装置
20・・・給紙装置
30・・・感光体ユニット
31・・・感光体ドラム
40・・・現像装置
50・・・転写装置
60・・・定着装置
100、100A・・・LEDプリントヘッド
110・・・発光部
120・・・支持部材
130、130A・・・保持部材
140、140A・・・接触部材

Claims (8)

  1. 被走査面に対峙され、予め定めた走査方向に沿って配置された複数の発光素子を支持する支持部材と、
    前記支持部材を前記被走査面と対峙して保持する保持部材と、
    前記走査方向に沿って前記支持部材もしくは前記保持部材の少なくともいずれか一方に設けられ、他方の部材と接触する接触位置を変更可能な接触部材と、を備えた、
    ことを特徴とする光走査装置。
  2. 前記接触部材は、前記走査方向に沿って複数設けられ、前記支持部材もしくは前記保持部材の少なくともいずれかと接触する一つの接触位置を選択可能に配置される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記一つの接触位置は、前記複数の接触部材を折り取ることにより選択される、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。
  4. 前記一つの接触位置は、前記複数の接触部材を折りたたむことにより選択される、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。
  5. 前記接触部材は、折り取る方向又は折りたたむ方向の強度が他の方向に比して弱く形成されている、
    ことを特徴とする請求項3又は4に記載の光走査装置。
  6. 前記接触部材は、装着される画像形成装置の仕様に基づいて折り取る又は折りたたむための予め刻印された目印を有する、
    ことを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
  7. 前記接触部材は、非接触部材に対して摩擦力が小さくなる接触面を有する、
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の光走査装置。
  8. 表面に静電潜像が形成される像保持体と、
    前記像保持体の表面に前記静電潜像を形成する請求項1ないし7のいずれか1項に記載光走査装置と、を含む、
    ことを特徴とする画像形成装置。
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Citations (7)

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