JP2018116230A - 光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により光学走査装置の筐体の外部かつ近傍の温度を安定して検知することを可能とする技術を提供する。【解決手段】光学部品が内部に固定された筐体４０と、筐体４０の外壁面に取り付けられた基板３５と、基板３５において筐体４０の外壁面と対向する対向面に実装された温度検知素子５０と、を備える光学走査装置３において、基板３５と筐体４０の外壁面との対向領域において、温度検知素子５０を対向領域の外部から遮蔽する遮蔽部５１を備えることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に備えられる光学走査装置に関する。

複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に備えられる光学走査装置は、偏向手段、レンズやミラー等の光学部品等を有し、それらは筺体（以下、光学箱）に精度良く支持固定されて配置される。この光学箱に支持されている偏向手段は、駆動する際、駆動部や駆動基板上のＩＣ等が発熱する。その熱は光学箱に伝わり、光学箱に熱変形を生じさせることがある。また、偏向手段の発熱以外にも、例えば画像形成装置内の定着装置の熱が、ファン等の風や、様々なユニット、部品等を伝導して光学箱の温度を上昇させる場合もある。これらの要因によって光学箱が昇温すると、光学箱に支持固定されているレンズやミラーなどの光学部品の姿勢が変化し、感光ドラム上に走査されるレーザ光線の位置（以下、照射位置）が変動する。照射位置が変動すると画像劣化につながり、特にカラー画像の場合は色ずれとなる。このような課題を解決するべく、例えば特許文献１、２には次のような構成が開示されている。
特許文献１には、光学箱内部や画像形成装置内部の温度を検知可能な場所に温度検知素子であるサーミスタを配置し、サーミスタの検知結果に基づいて、コントローラがレーザ照射位置を制御することで色ずれを抑制する構成が開示されている。特許文献２には、光学箱の外部に取り付けられたレーザを制御する基板（以下、レーザ基板）にサーミスタを配置し、導光路を形成すべく光学箱に設けられた開口部を介して、光学箱の温度をモニターできるようにした構成が開示されている。その他、サーミスタ用の小型基板を光学箱外に配置し、光学走査装置の外部温度をモニターする構成も一般的に知られている。

特開２０１３−２４２５３６号公報 特開２０１５−１９４６１３号公報

例えば、光学走査装置内の偏向手段の回転速度が遅く、光学走査装置自身の昇温よりも、定着装置などの光学走査装置外からの昇温要因の影響が大きい場合、光学箱の外部かつ、光学箱の近傍の温度を正しくモニターする必要がある。画像形成装置は、ファンの制御を変化させて、機内の様々な機能部品の昇温抑制を行っている。その場合、単に光学箱の外部にサーミスタを設置しただけの構成では、ファンによって機内の風の流れが変化する影響を受け、サーミスタの検知精度が不安定になる場合がある。また、風の影響を受けないようにするために、例えば、サーミスタ専用の小型基板を光学走査装置外に置き、さらにカバーを別途設けたりすると、部品点数が増加すると共に設置するための追加のスペースを必要とするため望ましくない。また光学箱外部に取り付けられているレーザ基板にサーミスタを実装した場合でも、機内の空気の流れの影響を低減するための何らかの対策が必要となる。

本発明の目的は、簡易な構成により光学走査装置の筐体の外部かつ近傍の温度を安定して検知することを可能とする技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の光学走査装置は、
光学部品が内部に固定された筐体と、
前記筐体の外壁面に取り付けられた基板と、
前記基板において前記外壁面と対向する対向面に実装された温度検知素子と、
を備える光学走査装置において、
前記基板と前記外壁面との対向領域において、前記温度検知素子を前記対向領域の外部から遮蔽する遮蔽部を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
上記光学走査装置を含み、記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材に形成された画像を加熱する加熱部と、
前記光学走査装置が備える温度検知素子の検知温度に基づいて前記光学走査装置に備えられた基板を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成により光学走査装置の筐体の外部かつ近傍の温度を安定して検知することが可能となる。

実施例１の画像形成装置を示す概略断面図 実施例１の光学走査装置を示す概略斜視図 実施例１の走査光学系を示す断面図 実施例１の特徴的な構成を示す分解斜視図 実施例１の特徴的な構成を示す分解斜視図 実施例１における温度変化量ΔＴと色ずれ量との相関図 実施例１の特徴的な構成を示す模式図 実施例２の特徴的な構成を示す分解斜視図及び模式図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
図１〜図７を用いて、本発明の実施例１に係る画像形成装置および光学走査装置の構成について説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置の模式的断面図である。図１に示す画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像剤（トナー）を備え、記録材１０上にトナー画像を形成する電子写真方式のカラー画像形成装置である。図１において、帯電手段となる帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより一様に帯電された像担持体となる感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面にはレーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ，ＬＫが照射される。レーザ光ＬＹ〜ＬＫは、それぞれに対応した露光手段となる光学走査装置３からコントローラ２０からの画像データに基づいて出射される。これにより感光ドラム１の表面に静電潜像が形成される。画像形成装置１００の各種動作は、制御部としてのコントローラ２０によって制御される。

各感光ドラム１Ｙ〜１Ｋの表面に形成された静電潜像に対して現像手段となる現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ内の現像ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋから各色のトナーが供給されて現像され、各感光ドラム１Ｙ〜１Ｋの表面に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム１Ｙ〜１Ｋに対向して中間転写ベルト８が張架して配置されている。各感光ドラム
１Ｙ〜１Ｋの表面に形成された各色毎のトナー像は中間転写ベルト８の外周面に順次に一次転写される。この一次転写は、中間転写ベルト８の内周面側に配置された一次転写手段となる一次転写ローラ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに一次転写バイアス電圧が印加されることにより行なわれる。

一方、給送カセット９には記録材１０が積載されており、給送ローラ１１により給送された後、搬送ローラ１２により搬送される。その後、所定のタイミングで中間転写ベルト８と、二次転写手段となる二次転写ローラ１３とのニップ部からなる二次転写部１４へ搬送される。そして、二次転写ローラ１３に二次転写バイアス電圧が印加されることで中間転写ベルト８の外周面上のトナー像が記録材１０に転写される。以上の、記録材１０にトナー像を転写（形成）するまでの構成が、本発明における画像形成部に対応する。その後、記録材１０は二次転写部１４の二次転写ローラ１３と、中間転写ベルト８とに挟持搬送されて加熱部としての定着装置１５に送られ、該定着装置１５により加熱及び加圧されてトナー像が記録材１０に定着され、排出ローラ１６によって搬送される。

図２、図３を参照して、光学走査装置３の全体構成について説明する。図２は、本実施例に係る光学走査装置３を示す斜視図である。図３は、走査光学系について説明するための図で、図２で示すＡ−Ａ断面方向から見た断面図である。レーザ基板３５に実装され駆動制御される光源としての半導体レーザ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋから出射された発散光のレーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ，ＬＫは、コリメータレンズ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋによって平行化されたレーザ光束に変換される。このレーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ，ＬＫは、シリンドリカルレンズ３２を透過することによって、副走査方向にのみ収束され回転多面鏡３３の反射面上に線像として結像する。ここまでの装置構成が入射光学系を構成する。

次に、回転多面鏡３３はスキャナモータ３４によって回転駆動され、レーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ，ＬＫをそれぞれ反射しつつ反射する方向を連続的に変化させるように偏向する。回転多面鏡３３によって偏向されたレーザ光ＬＹ、ＬＭは、第１の走査レンズ３６ａを透過後、ＬＹは第２の走査レンズ３７ｂを透過し、折り返しミラー３８ｃで反射された後、感光ドラム１Ｙの被照射面上にスポット像として結像する。一方、レーザ光ＬＭは、折り返しミラー３８ｂで反射された後、第２の走査レンズ３７ａを透過し、折り返しミラー３８ａで反射され、感光ドラム１Ｍに結像する。また、レーザ光ＬＹ、ＬＭが回転多面鏡３３で偏向される方向を＋Ｘとすると、レーザ光ＬＣ、ＬＫは−Ｘ側（対向側）に偏向される（対面走査系）ものとなっている。すなわち、レーザ光ＬＣは、第１の走査レンズ３６ｂ、第２の走査レンズ３７ｃを透過し、折り返しミラー３８ｄ、３８ｅで反射され、感光ドラム１Ｃに結像する。また、レーザ光ＬＫは、第１の走査レンズ３６ｂ、第２の走査レンズ３７ｄを透過し、折り返しミラー３８ｆで反射され、感光ドラム１Ｋに結像する。ここまでの装置構成が走査光学系を構成する。

このような走査光学系は、４つの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に走査光を導いて画像記録を行っている。具体的には、回転多面鏡３３の回転により、レーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ，ＬＫの偏向される角度が変化してレーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ，ＬＫが結像した各スポット像は感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ表面上を感光ドラムの軸方向に移動（主走査）する。また、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが回転することにより、各スポット像は感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ表面上を感光ドラムの軸方向に直交する方向に移動（副走査）する。これにより静電潜像を形成する。入射光学系および複数の走査光学系は、樹脂製の筐体である１つの光学箱４０の内部に精度良く収納、固定され、光学走査装置３を形成している。

なお、本実施例の光学走査装置３はレーザ基板３５を１枚で構成することができ、対面
走査系であることによりレーザ基板３５の位置は、図３で示す光学走査装置３の断面図の略中央に設置することができる。レーザ基板３５は光学箱４０にビス４１で締結される構成であり、図４はビス締結前の状態を示している。本実施例の特徴的な構成は、温度検知手段であるサーミスタ５０が、レーザ基板３５における光学箱４０に取り付けられる側の面（レーザ基板３５において光学箱４０の外壁面と対向する対向面）に実装されている点である。また図５に示すように、光学箱４０には、サーミスタ５０をその内部に収容可能な空間５３を形成する突出部５１が設けられている。突出部５１は、光学箱４０の外壁面とレーザ基板３５との対向領域において、該外壁面からレーザ基板３５の上記対向面に向かって突出している。レーザ基板３５を光学箱４０に取り付けると、サーミスタ５０（図５において鎖線で表示）が空間部５３に入り込む、すなわちサーミスタ５０の周囲が突出部５１によって囲まれる構成となっている。

ここで、色ずれの補正方法について説明する。サーミスタ５０は、光学走査装置３の外部かつ近傍の昇温を検知し、色ずれの補正を行うための情報を得る機能を有する。画像形成がスタートすると、画像形成装置１００の機内は昇温する。特に、定着装置１５や、高圧基板（図示せず）などは機内昇温の大きな要因となる。また、光学箱４０内部にあるスキャナモータ３４は回転軸受部や駆動ＩＣなどが発熱するため昇温する。サーミスタ５０は常に温度を検知しており、画像形成中の検知温度と画像形成前の検知温度との差（以下、温度変化量ΔＴとする）を計算する。この温度変化量ΔＴに予め決めた係数ｐを乗じ、色ずれ補正量を算出する。この算出された色ずれ補正量をコントローラ２０に通知し、画像データを副走査方向に１画素単位でずらして画像を形成することによって色ずれ補正を行う。このように、実際の色ずれ量自体を測定するのではなく、温度変化量ΔＴに応じた色ずれ量予測による補正する方法を、ここでは、色ずれ予測制御という。

図６で示すグラフは、横軸をサーミスタ５０で検知した温度変化量ΔＴ、縦軸をイエローに対する色ずれ量を示している。マゼンタ、シアン、ブラックは、それぞれグラフの傾きが異なるものの相関が取れていることが分かる。つまり、温度変化量ΔＴの１℃あたりの色ずれ量は色毎に異なっていることを示しており、色毎にこの傾きを考慮して係数ｐを設定すればよい。図６で示すグラフのように、温度変化量ΔＴに対する色ずれ量の相関が取れるような位置にサーミスタを置くことによって、正確に色ずれ予測制御を行うことができる。

例えばスキャナモータ３４の回転速度が２００００ｒｐｍ程度と比較的低速であるのに対して、プロセス速度が３００ｍｍ／ｓｅｃと高速になる場合がある。この場合は、スキャナモータ３４から発生する熱よりも、定着装置１５や高圧基板など光学走査装置３の外部からの熱によって光学走査装置３が昇温し、色ずれが発生することが多い。このような場合は、光学箱４０の外部かつ近傍にサーミスタ５０を置いた方が、温度変化量ΔＴと色ずれ量の相関が取れる。

ところで、図１で示すように、画像形成装置１００にはファン１８が設置されており、ファン１８は画像形成時および停止時など、機内の状態に応じて、オン、オフまたは速度の制御を行うことで、様々なユニットを効率よく冷却するものである。このファンは適宜切り替わる制御のために、ファンからの直接の風または画像形成装置内のダクトや穴等を通じて光学走査装置３に向けて風が流れてくることがあり、サーミスタに直接風が当たらないように覆うことで正確に温度検知を行うことができる。

本実施例では、サーミスタ５０は、空間５３に入り込み、光学箱４０の外壁面とレーザ基板３５との対向領域の外部に対し、遮蔽部としての突出部５１によって遮蔽される構成となっている。突出部５１が風除けとして機能することで、サーミスタ５０は、送風手段としてのファン１８などからの風の影響を受けにくく、光学箱４０の外部かつ近傍の温度
を測定できる。結果として、正確に温度検知を行えることから、温度変化量ΔＴと色ずれ量との相関が取りやすい。また、レーザ基板にサーミスタを実装することにより、サーミスタ用の基板を追加することなく、追加した基板に実装されたサーミスタをカバーする部品なども必要無いため省スペースになる。

なお、突出部５１による遮蔽構造は、光学箱４０の外壁面の一部をその内部にサーミスタ５０を収容できるように凹ませた凹部構造と見ることもできる。要は、サーミスタ５０が光学箱４０とレーザ基板３５との対向領域において、該対向領域の外部から遮蔽される構成であればよい。また、突出部５１の先端（凹部の開口縁）は、レーザ基板３５と接触するのが風除けの観点からは好ましいが、基板配線の関係で接触させることができない場合は、レーザ基板３５に対して僅かに隙間を有していてもよい。

基板内におけるサーミスタの実装位置は、本実施例で示した位置に限定されるものではない。図７は、画像形成装置１００を簡易的に示し、説明に必要のないユニット等は省略している。機内昇温の大きな要因である定着装置１５に近い側、つまり図７で図示したＸ軸の方向の定着装置１５に近い側にサーミスタ５０を置くと、温度変化量ΔＴを検知しやすく、色ずれ量との相関が取りやすい。特にレーザ基板３５の最縁部にサーミスタ５０を実装することにより、基板内のパターンの配線をしやすいなどのメリットもある。

［実施例２］
図８を参照して、本発明の実施例に係る画像形成装置及び光学走査装置について説明する。実施例２において実施例１と共通する構成については実施例１と同じ符号を付し、再度の説明は省略する。実施例２では、レーザ基板３５における光学箱４０に取り付けられる側の面にサーミスタ５０を設け、光学箱４０の一部にリブ５２が設けられている。

図８（ｂ）に示すように、遮蔽部としてのリブ５２は、光学箱４０とレーザ基板３５との対向領域において、サーミスタ５０の周囲の一部を囲むように光学箱４０の外壁面から突出する構成となっている。より具体的には、サーミスタ５０は、レーザ基板３５における光学箱４０との対向面の四隅の一つに近接した位置に配置されており、リブ５２は、上記四隅の一つを形成する上記対向面の二辺に沿ってＬ字状にサーミスタ５０の周囲の一部を囲む。リブ５２がサーミスタ５０の周囲を囲む領域は、光学箱４０とレーザ基板３５との対向領域においてその外部とサーミスタ５０との間の距離が相対的に短い領域を含んだ領域となり、リブ５２による風除け効果が得られる範囲で適宜設定される。

実施例２によれば、光学箱４０とレーザ基板３５との間に、サーミスタ５０の全周囲を遮蔽できない場合などに有効である。サーミスタ５０の周りにリブ５２を設けてサーミスタ５０の一部を覆うことで、ファンなどからの風の影響を受けにくく、光学箱４０の外部かつ近傍の温度を測定できる。結果として、正確に温度検知を行えることから、温度変化量ΔＴと色ずれ量との相関が取りやすい。また、レーザ基板にサーミスタを実装することにより、サーミスタ用の基板を追加することなく、追加した基板に実装されたサーミスタをカバーする部品なども必要無いため省スペースになる。

３…光学走査装置、１５…定着装置、１８…ファン、３０…半導体レーザ、３１…コリメータレンズ、３２…シリンドリカルレンズ、３３…回転多面鏡、４０…光学箱、５０…サーミスタ

Claims (11)

1. 光学部品が内部に固定された筐体と、
   前記筐体の外壁面に取り付けられた基板と、
   前記基板において前記外壁面と対向する対向面に実装された温度検知素子と、
   を備える光学走査装置において、
   前記基板と前記外壁面との対向領域において、前記温度検知素子を前記対向領域の外部から遮蔽する遮蔽部を備えることを特徴とする光学走査装置。
2. 前記遮蔽部は、前記対向領域において、前記外壁面から前記対向面に向かって突出する突出部であることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記突出部は、前記対向領域において、前記温度検知素子の周囲を囲むように突出することを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
4. 前記突出部は、前記対向領域において、前記温度検知素子の周囲の一部を囲むように突出することを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
5. 前記突出部は、前記温度検知素子の周囲のうち、少なくとも、前記対向領域において前記外部と前記温度検知素子との間の距離が相対的に短い領域において、前記温度検知素子を囲むように突出することを特徴とする請求項４に記載の光学走査装置。
6. 前記温度検知素子は、前記対向面の四隅の一つに近接した位置に配置されており、
   前記突出部は、前記四隅の一つを形成する前記対向面の二辺に沿ってＬ字状に前記温度検知素子の周囲の一部を囲むことを特徴とする請求項４または５に記載の光学走査装置。
7. 前記遮蔽部は、前記温度検知素子をその内部に収容できるように前記外壁面の一部を凹ませた凹部であることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
8. 前記温度検知素子は、前記対向面における、光学走査装置が備えられる画像形成装置において記録材に形成された画像を加熱する加熱部に近い領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学走査装置。
9. 前記基板は、前記筐体の内部へレーザ光を照射する光源が実装された基板であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学走査装置。
10. 前記光学部品には、前記光源から出射された光を反射しつつ反射する方向を連続的に変化させる偏向を行う偏向手段を構成する光学部品と、前記偏向手段により反射されたレーザ光を被照射面上へ導く光学部品と、が含まれることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学走査装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学走査装置を含み、記録材に画像を形成する画像形成部と、
    記録材に形成された画像を加熱する加熱部と、
    前記光学走査装置が備える温度検知素子の検知温度に基づいて前記光学走査装置に備えられた基板を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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