JP2022096860A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光走査装置の結像光学系が有する走査線湾曲を補正する走査線湾曲補正機構を備えた画像形成装置を提供することである。【解決手段】走査線湾曲補正機構は、光走査装置の主走査方向に沿って延在する、結像光学系に含まれる結像光学素子の主走査方向に沿った両端を自由端として保持する保持機構と、主走査方向に沿った結像光学素子の中央の近くに設けられ、光走査装置の副走査方向に沿って結像光学素子を押圧する押圧部材と、結像光学素子を間に介して押圧部材の反対側に設けられ、副走査方向に沿った結像光学素子の湾曲を段階的に調整可能な湾曲調整機構とを有する。湾曲調整機構は、結像光学素子の光軸に平行な回転軸の回りに回転可能であり、回転軸に対して外周面が偏心したカム部を有する偏心カムと、偏心カムの回転の角度位置を段階的に固定する固定機構とを有する。【選択図】図6
Description
本発明の実施形態は、画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、光ビームを走査して感光体に静電潜像を形成する。画像形成装置は、光ビームを走査する光走査装置を備える。光走査装置は、光ビームを感光体上に結像させる結像光学系を備える。結像光学系は、設計および構成部品に起因する走査線湾曲を有する。このため、画像形成装置は、結像光学系が有する走査線湾曲を補正する走査線湾曲補正機構を有することが望まれる。
本発明が解決しようとする課題は、光走査装置の結像光学系が有する走査線湾曲を補正する走査線湾曲補正機構を備えた画像形成装置を提供することである。
実施形態の画像形成装置は、感光体と、感光体に潜像を形成する光走査装置と、潜像を現像する現像装置とを有する。光走査装置は、光ビームを出射する光源と、光源から出射される光ビームを平面内で走査する光スキャナと、光スキャナによって走査される光ビームを結像させる結像光学系と、結像光学系の走査線湾曲を補正する走査線湾曲補正機構とを有する。走査線湾曲補正機構は、光走査装置の主走査方向に沿って延在する、結像光学系に含まれる結像光学素子の主走査方向に沿った両端を自由端として保持する保持機構と、主走査方向に沿った結像光学素子の中央の近くに設けられ、光走査装置の副走査方向に沿って結像光学素子を押圧する押圧部材と、結像光学素子を間に介して押圧部材の反対側に設けられ、副走査方向に沿った結像光学素子の湾曲を段階的に調整可能な湾曲調整機構とを有する。湾曲調整機構は、結像光学素子の光軸に平行な回転軸の回りに回転可能であり、回転軸に対して外周面が偏心したカム部を有する偏心カムと、偏心カムの回転の角度位置を段階的に固定する固定機構とを有する。
以下、実施形態に係る画像形成装置について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、各部の縮尺を適宜変更している場合がある。また、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、構成を省略して示している場合がある。
図1は、実施形態に係る画像形成装置100の概略構成を示す図である。画像形成装置100は、たとえば、MFP(multifunction peripheral)、コピー機、プリンターまたはファクシミリなどの、印刷機能を備える装置である。ただし、以下、画像形成装置100はMFPであるとして説明する。
画像形成装置100は、たとえば、印刷機能、スキャン機能、コピー機能、消色機能およびファクシミリ機能などを備える。印刷機能は、画像形成媒体Pなどに対してトナーなどの記録剤を用いて画像を形成する機能である。画像形成媒体Pは、たとえば、シート状の紙などである。スキャン機能は、画像が形成された原稿などから画像を読み取る機能である。コピー機能は、スキャン機能を用いて原稿などから読み取った画像を、印刷機能を用いて画像形成媒体Pに印刷する機能である。消色機能は、画像形成媒体P上に消色可能な記録剤で形成された画像を消色する機能である。
画像形成装置100は、プリンター101と、スキャナ102と、操作パネル103とを備える。
プリンター101は、印刷機能を有する装置である。プリンター101は、給紙トレイ111と、手差しトレイ112と、給紙ローラー113とを備える。
給紙トレイ111は、印刷に用いる画像形成媒体Pを収容する。手差しトレイ112は、画像形成媒体Pを手差しするための台である。
給紙ローラー113は、モーターによって回転されることにより、給紙トレイ111と手差しトレイ112のいずれかから選択的に画像形成媒体Pを搬出する。
給紙トレイ111と手差しトレイ112と給紙ローラー113は、画像形成媒体を供給する画像形成媒体供給装置を構成する。
プリンター101はまた、4つのトナーカートリッジ1141,1142,1143,1144と、4つの画像形成部1151,1152,1153,1154と、光走査装置116と、転写ベルト117と、2次転写ローラー118と、定着部119とを備える。
トナーカートリッジ1141~1144は、それぞれ、画像形成部1151~1154に供給する記録剤を蓄える。たとえば、記録剤は、トナーである。トナーカートリッジ1141は、黄(Y)色の記録剤を蓄える。トナーカートリッジ1142は、マゼンタ(M)色の記録剤を蓄える。トナーカートリッジ1143は、シアン(C)色の記録剤を蓄える。トナーカートリッジ1144は、黒(K)色の記録剤を蓄える。記録剤の色に組み合わせは、CMYKに限らず、その他の色の組み合わせであってもよい。また、記録剤は、所定の温度よりも高い温度で消色する記録剤であってもよい。
画像形成部1151~1154は、それぞれ、トナーカートリッジ1141~1144から記録剤の供給を受け、異なる色の画像を形成する。画像形成部1151は、黄(Y)色の画像を形成する。画像形成部1152は、マゼンタ(M)色の画像を形成する。画像形成部1153は、シアン(C)色の画像を形成する。画像形成部1154は、黒(K)色の画像を形成する。
画像形成部1151~1154は、記録剤の違いを除けば、同じ構成である。ここでは、図2を参照して、代表的に画像形成部1151について説明する。図2は、画像形成部1151の概略構成を示す模式図である。
画像形成部1151は、感光体ドラム11511と、帯電ユニット11521と、現像装置11531と、1次転写ローラー11541と、クリーナー11551と、除電ランプ11561とを備える。
感光体ドラム11511は、光走査装置116から照射される光ビームBYが照射される。これにより、感光体ドラム11511の表面に静電潜像が形成される。
帯電ユニット11521は、感光体ドラム11511の表面に所定の正電荷を帯電させる。
現像装置11531は、トナーカートリッジ1141から供給される記録剤Dを用いて、感光体ドラム11511の表面の静電潜像を現像する。これにより、感光体ドラム11511の表面に、記録剤Dによる転写元画像が形成される。
1次転写ローラー11541は、転写ベルト117を間に挟んで、感光体ドラム11511に対向する位置に配置されている。1次転写ローラー11541は、感光体ドラム11511との間で転写電圧を生じさせる。これにより、1次転写ローラー11541は、感光体ドラム11511の表面に形成された転写元画像を、感光体ドラム11511と接触している転写ベルト117上に転写(1次転写)する。
クリーナー11551は、感光体ドラム11511の表面に残留した記録剤Dを除去する。
除電ランプ11561は、感光体ドラム11511の表面に残留した電荷を除去する。
図1において、光走査装置116は、LSU(laser scanning unit)などとも呼ばれる。光走査装置116は、入力される画像データに応じて、画像形成部1151,1152,1153,1154に、それぞれ、光ビームBY,BM,BC,BKを照射する。光ビームBY,BM,BC,BKは、それぞれ、Y,M,C,K色の画像を形成するためのものである。光走査装置116は、画像データのY成分に応じて、光ビームBYを制御して画像形成部1151の感光体ドラム11511の表面に静電潜像を形成する。同様に、光走査装置116は、画像データのM,C,K成分に応じて、光ビームBM,BC,BKを制御して画像形成部1152,1153,1154の感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する。
入力される画像データは、たとえば、スキャナ102によって原稿などから読み取られる画像データである。または、入力される画像データは、他の装置などから送信され、画像形成装置100によって受信される画像データである。
転写ベルト117は、たとえば無端状のベルトであり、ローラーの働きにより回転可能である。転写ベルト117は、回転することにより、画像形成部1151~1154から転写された転写元画像を2次転写ローラー118の位置に搬送する。
2次転写ローラー118は、互いに対向する2つのローラーを備える。2次転写ローラー118は、転写ベルト117上に形成された転写元画像を、2次転写ローラー118間を通過する画像形成媒体P上に転写(2次転写)する。
感光体ドラム11511と1次転写ローラー11541と転写ベルト117と2次転写ローラー118は、転写元画像を画像形成媒体に転写する転写装置を構成する。
プリンター101はまた、定着部119と、両面ユニット120と、排紙トレイ121とを備える。
定着部119は、画像形成媒体Pに対して加熱および加圧を行う。これにより、定着部119は、画像形成媒体P上に転写された画像を定着する。定着部119は、互いに対向する加熱部1191と加圧ローラー1192とを備える。
加熱部1191は、たとえば、加熱部1191を加熱するための熱源を備えるローラーである。熱源は、たとえばヒーターである。熱源によって加熱されたローラーは、画像形成媒体Pを加熱する。
加圧ローラー1192は、加圧ローラー1192と加熱部1191との間を通過する画像形成媒体Pを加圧する。
両面ユニット120は、画像形成媒体Pを、裏面への印刷が可能な状態にする。たとえば、両面ユニット120は、ローラーなどを用いて画像形成媒体Pをスイッチバックさせることによって画像形成媒体Pの表裏を反転させる。
排紙トレイ121は、印刷が終わった画像形成媒体Pが排出される台である。
スキャナ102は、スキャン機能を備える装置である。スキャナ102は、たとえば、CCD(charge-coupled device)イメージセンサーなどの撮像素子を備える光学縮小方式である。あるいは、スキャナ102は、CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor)イメージセンサーなどの撮像素子を備えるCIS(contact image sensor)方式である。あるいは、スキャナ102は、その他の公知の方式であってもよい。スキャナ102は、原稿などから画像を読み取る。スキャナ102は、読取モジュール131および原稿送り装置132を備える。
読取モジュール131は、入射した光をイメージセンサーによってデジタル信号に変換する。これにより、読取モジュール131は、原稿の表面から画像を読み取る。
原稿送り装置132は、たとえば、ADF(auto document feeder)などとも呼ばれる。原稿送り装置132は、原稿用のトレイに載せられた原稿を次々と搬送する。搬送された原稿は、スキャナ102によって画像が読み取られる。また、原稿送り装置132は、原稿の裏面から画像を読み取るためのスキャナを備えていても良い。なお、スキャナ102によって画像を読み取られる面が表面である。
操作パネル103は、画像形成装置100と画像形成装置100の操作者との間で入出力を行うマンマシンインターフェースなどを備える。操作パネル103は、たとえば、タッチパネル1031と入力デバイス1032などを備える。
タッチパネル1031は、たとえば、液晶ディスプレイまたは有機ELディスプレイなどのディスプレイとタッチ入力によるポインティングデバイスとが積層されたものである。タッチパネル1031が備えるディスプレイは、画像形成装置100の操作者に各種情報を通知するための画面を表示する表示デバイスとして機能する。また、タッチパネル1031は、操作者によるタッチ操作を受け付ける入力デバイスとして機能する。
入力デバイス1032は、画像形成装置100の操作者による操作を受け付ける。入力デバイス1032は、たとえば、キーボード、キーパッド、またはタッチパッドなどである。
図3と図4を参照して、光走査装置116についてさらに説明する。図3は、光走査装置116の一例を示す図である。図4は、光走査装置116の光学系の一例を平面上に展開した図である。
光走査装置116は、4つの光源1531,1532,1533,1534と、光スキャナ170とを備える。
光源1531,1532,1533,1534は、それぞれ、光ビームBY,BM,BC,BKを射出する。
光スキャナ170は、光源1531,1532,1533,1534から射出された光ビームBY,BM,BC,BKを動的に偏向して、光ビームBY,BM,BC,BKを平面内で走査する。
たとえば、光スキャナ170は、ポリゴンミラースキャナで構成され、ポリゴンミラー171と、モーター175とを備える。
ポリゴンミラー171は、各側面が反射面172である正多角柱状のミラーである。図3と図4に示すポリゴンミラー171は、7つの反射面172を有する正七角柱状のミラーである。ポリゴンミラー171は、各反射面172と平行な回転軸を中心に回転可能である。また、たとえば、モーター175の回転軸176は、感光体ドラム11511,11521,11531,11541の回転軸と直交する。
モーター175は、ポリゴンミラー171を回転方向CCWに所定の速度で回転させる。たとえば、モーター175の回転軸176は、ポリゴンミラー171の反射面172に平行である。
光走査装置116はまた、4つの偏向前光学系1601,1602,1603,1604と、4つの偏向後光学系1801,1802,1803,1804とを備える。
図3と図4において、偏向前光学系1601,1602と偏向後光学系1801,1802は、紙面の左側に配置され、偏向前光学系1603,1604と偏向後光学系1803,1804は、紙面の右側に配置されている。
図4に示されるように、偏向前光学系1601,1602,1603,1604は、それぞれ、光源1531,1532,1533,1534からそれぞれ射出された光ビームBY,BM,BC,BKを光スキャナ170に導く。
偏向前光学系1601は、コリメーターレンズ1621と、絞り1631と、シリンダーレンズ1641とを有する。同様に、偏向前光学系1602,1603,1604は、それぞれ、コリメーターレンズ1622,1623,1624と、絞り1632,1633,1634と、シリンダーレンズ1642,1643,1644とを有する。
コリメーターレンズ1621,1622,1623,1624は、それぞれ、光源1531,1532,1533,1534から出射された光ビームBY,BM,BC,BKを平行ビームに変える。
絞り1631,1632,1633,1634は、それぞれ、コリメーターレンズ1621,1622,1623,1624を通過した光ビームBY,BM,BC,BKの形状を整形する。
シリンダーレンズ1641,1642,1643,1644は、それぞれ、絞り1631,1632,1633,1634を通過した光ビームBY,BM,BC,BKを扁平な光ビームに変える。
図3に示されるように、偏向後光学系1801,1802,1803,1804は、それぞれ、光スキャナ170によって偏向された光ビームBY,BM,BC,BKを、それぞれ、画像形成部1151,1152,1153,1154に導く。
図3と図4に示されるように、偏向後光学系1801は、光ビームBYを感光体ドラム11511上に結像させる結像光学系である。偏向後光学系1801は、fθレンズ1811と、fθレンズ1821とを有する。fθレンズ1811とfθレンズ1821は、協働して、光ビームBYを結像させる結像光学素子である。同様に、偏向後光学系1802,1803,1804は、それぞれ、光ビームBM,BC,BKを感光体ドラム11521,11531,11541上に結像させる結像光学系である。偏向後光学系1802,1803,1804は、それぞれ、fθレンズ1812,1813,1814と、fθレンズ1822,1823,1824とを有する。fθレンズ1812,1813,1814とfθレンズ1822,1823,1824は、それぞれ、協働して、光ビームBM,BC,BKを結像させる結像光学素子である。
fθレンズ1811とfθレンズ1821は、協働して、光ビームBYが感光体ドラム11511の表面に垂直に入射するように偏向するとともに、光ビームBYを感光体ドラム11511の表面上に結像させる。同様に、fθレンズ1812,1813,1814とfθレンズ1822,1823,1824は、それぞれ、協働して、光ビームBM,BC,BKが感光体ドラム11521,11531,11541の表面に垂直に入射するように偏向するとともに、光ビームBM,BC,BKを感光体ドラム11521,11531,11541の表面上に結像させる。
図4において、便宜上、2つのfθレンズ1811,1812は、重ねて描かれ、2つのfθレンズ1813,1814は、重ねて描かれている。同様に、2つのfθレンズ1821,1822は、重ねて描かれ、2つのfθレンズ1823,1824は、重ねて描かれている。たとえば、図3に模式的に示されるように、2つのfθレンズ1811,1812は、1つの光学素子によって構成されてもよく、2つのfθレンズ1813,1814は、1つの光学素子によって構成されてもよい。
また、図3に示されるように、偏向後光学系1801は、2つのfθレンズ1811,1821の間において光路を折り曲げるために、3つの折り返しミラー1831,1841,1851を有する。偏向後光学系1802は、2つのfθレンズ1812,1822の間において光路を折り曲げるために、2つの折り返しミラー1832,1842を有する。偏向後光学系1803は、2つのfθレンズ1813,1823の間において光路を折り曲げるために、2つの折り返しミラー1833,1843を有する。偏向後光学系1804は、2つのfθレンズ1814,1824の間において光路を折り曲げるために、3つの折り返しミラー1834,1844,1854を有する。たとえば、2つの折り返しミラー1831,1832は、1つのミラーによって構成されてもよく、2つの折り返しミラー1833,1834は、1つのミラーによって構成されてもよい。
偏向後光学系1801はまた、光ビームBYの同期をとる同期光学系を有し、この同期光学系は、光検出器1861と、光路補正素子1871と、折り返しミラー1881とを有する。同様に、偏向後光学系1802,1803,1804は、それぞれ、光ビームBM,BC,BKの同期をとる同期光学系を有し、これらの同期光学系は、それぞれ、光検出器1862,1863,1864と、光路補正素子1872,1873,1874と、折り返しミラー1882,1883,1884とを有する。
図4において、便宜上、2つの光検出器1861,1862は、重ねて描かれ、2つの光検出器1863,1864は、重ねて描かれている。同様に、2つの光路補正素子1871,1872は、重ねて描かれ、2つの光路補正素子1873,1874は、重ねて描かれている。さらに、2つの折り返しミラー1881,1882は、重ねて描かれ、2つの折り返しミラー1883,1884は、重ねて描かれている。
言い換えれば、光走査装置116は、4つの走査光学系1501,1502,1503,1504を有している。4つの走査光学系1501,1502,1503,1504は、それぞれ、光ビームBY,BM,BC,BKを走査し、さらに画像形成部1151,1152,1153,1154に導く。
走査光学系1501,1502,1503,1504は、それぞれ、光源1531,1532,1533,1534と、偏向前光学系1601,1602,1603,1604と、光スキャナ170と、偏向後光学系1801,1802,1803,1804とを有している。つまり、4つの走査光学系1501~1504は、1つの光スキャナ170を共通に有している。
図4に示されるように、走査光学系1501,1502は、それぞれ、光源1531,1532から射出された光ビームBY,BMを、画像領域IAの範囲内において、矢印SAに示される方向に走査する。走査光学系1501,1502はまた、図3に示されるように、光ビームBY,BMを、画像形成部1151,1152の感光体ドラム11511,11521の表面上に結像させる。これによって、光ビームBY,BMは、感光体ドラム11511,11521の表面上を直線的に移動する。また、感光体ドラム11511,11521の表面は、感光体ドラム11511,11521の回転によって、移動される。その結果、感光体ドラム11511,11521の表面上に静電潜像が形成される。
また、走査光学系1503,1504は、それぞれ、光源1533,1534から射出された光ビームBC,BKを、画像領域IBの範囲内において、矢印SBに示される方向に走査する。走査光学系1503,1504はまた、図3に示されるように、光ビームBC,BKを、画像形成部1153,1154の感光体ドラム11531,11541の表面上に結像させる。これによって、光ビームBC,BKは、感光体ドラム11531,11541の表面上を直線的に移動する。また、感光体ドラム11531,11541の表面は、感光体ドラム11531,11541の回転によって、移動される。その結果、感光体ドラム11531,11541の表面上に静電潜像が形成される。
光ビームBY,BMの走査方向すなわち矢印SAで示される方向は、感光体ドラム11511,11521の回転軸に平行である。したがって、感光体ドラム11511,11521の表面の移動方向は、光ビームBY,BMの走査方向に垂直である。同様に、光ビームBC,BKの走査方向すなわち矢印SBで示される方向は、感光体ドラム11531,11541の回転軸に平行である。また、したがって、感光体ドラム11531,11541の表面の移動方向は、光ビームBC,BKの走査方向に垂直である。
以下では、光ビームBY,BMの走査方向および光ビームBC,BKの走査方向を主走査方向と称し、光ビームBY,BMの走査方向および光ビームBC,BKの走査方向に垂直な方向を副走査方向と称する。
また、光走査装置116は、第1のカバーガラス1911,1912,1913,1914と、第2のカバーガラス1921,1922,1923,1924と、第3のカバーガラス1931,1932,1933,1934とを備える。
第1のカバーガラス1911~1914は、それぞれ、偏向前光学系1601~1604の光路上に配置されている。第2のカバーガラス1921~1924と第3のカバーガラス1931~1934は、それぞれ、偏向後光学系1801~1804の光路上に配置されている。
第1のカバーガラス1911~1914は、それぞれ、シリンダーレンズ1641~1644と光スキャナ170との間に配置されている。第2のカバーガラス1921~1924は、それぞれ、光スキャナ170とfθレンズ1811~1814との間に配置されている。第3のカバーガラス1931~1934は、それぞれ、fθレンズ1821~1824と画像形成部1151~1154との間に配置されている。
第1のカバーガラス1911~1914と第2のカバーガラス1921~1924は、ポリゴンミラー171が回転する際の風切り音の漏れ防止のために設けられる。第3のカバーガラス1931~1934は、光走査装置116の筐体において、光ビームBY,BM,BC,BKが出射する出口をカバーする。
fθレンズ1811~1814とfθレンズ1821~1824は、長尺の光学素子であり、主走査方向に延在している。また、第2のカバーガラス1921~1924と第3のカバーガラス1931~1934は、長尺の光学素子であり、主走査方向に延在している。
fθレンズ1821~1824は、fθレンズホルダ機構にそれぞれ取り付けられ、それらのfθレンズホルダ機構が光走査装置116に取り付けられることによって、光走査装置116に搭載される。fθレンズ1821~1824がそれぞれ取り付けられるfθレンズホルダ機構はいずれも、同じ構造体である。言い換えれば、fθレンズ1821~1824に対して、同一構成のfθレンズホルダ機構が使用される。
以下では、図5~図8を参照して、代表的に、fθレンズ1821と、そのfθレンズホルダ機構200について説明する。すなわち、以下において、fθレンズ1821についての説明は、他のfθレンズ1822,1823,1824についても同様にあてはまり、fθレンズ1821のfθレンズホルダ機構200についての説明は、他のfθレンズ1822,1823,1824のfθレンズホルダ機構200についても同様にあてはまる。
図5は、fθレンズ1821のfθレンズホルダ機構200の斜視図である。図6は、fθレンズホルダ機構200の分解斜視図である。図7は、fθレンズホルダ機構200の平面図である。図8は、図7に示されたA-A線に沿って破断されたfθレンズホルダ機構200の断面図である。
fθレンズホルダ機構200は、fθレンズ1821の光軸方向の反りを矯正する反り矯正機構と、結像光学系である偏向後光学系1801の走査線湾曲を補正する走査線湾曲補正機構とを備えている。
fθレンズ1821は、長尺な光学素子であり、樹脂成形によって製造される。このため、fθレンズ1821は、反りが発生しやすい。反り矯正機構は、fθレンズ1821が有する光軸方向の反りを矯正するものである。
fθレンズ1821は、偏向後光学系1801の下流に存在する。詳しくは、偏向後光学系1801の最も下流に位置する光学素子は第3のカバーガラス1931であり、fθレンズ1821は第3のカバーガラス1931の手前に位置している。このため、偏向後光学系1801の走査線湾曲は、fθレンズ1821で補正することが望ましい。
走査線湾曲補正機構は、fθレンズ1821を副走査方向に湾曲させることによって、偏向後光学系1801の走査線湾曲を補正するものである。ここで、偏向後光学系1801の走査線湾曲は、偏向後光学系1801が設計上において有する走査線湾曲と、偏向後光学系1801に含まれる折り返しミラー1831,1841,1851の製造上において有する長手方向の湾曲に起因する走査線湾曲との合算で決まる。
前述したように、偏向後光学系1801は3つの折り返しミラー1831,1841,1851を有し、偏向後光学系1802は2つの折り返しミラー1832,1842を有し、偏向後光学系1803は2つの折り返しミラー1833,1843を有し、偏向後光学系1804は3つの折り返しミラー1834,1844,1854を有する。
このため、偏向後光学系1801,1802,1803,1804における光ビームの折り返し回数は、奇数と偶数が混在する。このため、折り返しミラー1831~1834,1841~1844,1851,1854に起因する走査線湾曲は、副走査方向において、正側と負側の両方に起こる可能性がある。このため、fθレンズ1821,1822,1823,1824に対して共通に使用されるfθレンズホルダ機構200は、正側と負側のどちら側にも補正可能であることが必要である。
図5~図8に示されるように、fθレンズホルダ機構200は、ホルダフレーム201を有する。ホルダフレーム201は、fθレンズホルダ機構200のフレームとなる部材である。ホルダフレーム201は、fθレンズ1821の反りに負けないように鋼板などで作製される。ホルダフレーム201は、主走査方向から見て、U字状の形状を有している。
図6に示されるように、fθレンズ1821は、ホルダフレーム201と向き合う面に、2つの中央突起18211と、2つの端部ボス18212とを有する。2つの端部ボス18212は、主走査方向に沿った両端部に1つずつ設けられている。2つの中央突起18211は、主走査方向に沿った中央部に設けられており、また、副走査方向に沿った両端部に1つずつ設けられている。
ホルダフレーム201は、fθレンズ1821の2つの中央突起18211とそれぞれ係合する2つの中央溝2011と、fθレンズ1821の2つの端部ボス18212とそれぞれ係合する2つの端部長穴2012とを有する。
主走査方向に沿った中央溝2011の寸法は、主走査方向に沿った中央突起18211の寸法に実質的に等しい。詳しくは、fθレンズ1821の中央突起18211とホルダフレーム201の中央溝2011は、主走査方向に関して、中央突起18211が中央溝2011に嵌合するように設計されている。このため、中央突起18211が中央溝2011に係合されたとき、fθレンズ1821の中央部は、主走査方向に関して、位置決めされる。
副走査方向に沿った2つの中央溝2011の間隔は、副走査方向に沿った2つの中央突起18211の間隔よりも大きい。このため、中央突起18211が中央溝2011に係合されたとき、fθレンズ1821の中央部は、副走査方向に関して、移動可能である。
副走査方向に沿った端部長穴2012の寸法は、副走査方向に沿った端部ボス18212の寸法に実質的に等しい。詳しくは、fθレンズ1821の端部ボス18212とホルダフレーム201の端部長穴2012は、副走査方向に関して、端部ボス18212が端部長穴2012に嵌合するように設計されている。このため、端部ボス18212が端部長穴2012に係合されたとき、fθレンズ1821の端部は、副走査方向に関して、位置決めされる。
主走査方向に沿った端部長穴2012の寸法は、主走査方向に沿った端部ボス18212の寸法よりも大きい。このため、端部ボス18212が端部長穴2012に係合されたとき、fθレンズ1821の端部は、主走査方向に関して、移動可能である。
したがって、fθレンズ1821の中央突起18211と端部ボス182が、それぞれ、ホルダフレーム201の中央溝2011と端部長穴2012に係合された状態では、fθレンズ1821は、副走査方向に湾曲可能である。
fθレンズホルダ機構200はまた、2つの端部押圧部材204を有する。端部押圧部材204は、主走査方向におけるfθレンズ1821の両端部に対して1つずつ設けられる。端部押圧部材204は、副走査方向に沿った両端部の各々に、1対の足部2041を有する。1対の足部2041は、ホルダフレーム201に向かって光軸方向に延出している。このため、端部押圧部材204は、主走査方向から見て、逆U字状の形状を有している。1対の足部2041は、主走査方向に弾性変形可能である。また、1対の足部2041は、先端部の主走査方向の外側に、抜け止めのツメを有している。
ホルダフレーム201は、主走査方向に沿った両端部の各々に、端部押圧部材204の足部2041と係合する1対の端部穴2013を有する。図6には、1対の端部穴2013の一方だけが描かれており、他方はホルダフレーム201の側壁部2014の後ろに位置するために描かれていない。
端部押圧部材204は、fθレンズ1821の端部を跨ぐように配置され、2対の足部2041の先端部が、それぞれ、ホルダフレーム201の2つの端部穴2013に挿入されることによって、ホルダフレーム201に取り付けられる。1対の足部2041は、間隔を狭めるようにして、1つの端部穴2013に挿入され、挿入後、元の形状に戻る。これにより、足部2041の先端部に形成されたツメがホルダフレーム201に引っかかるようになり、ホルダフレーム201からの端部押圧部材204の脱落が防止される。
これにより、主走査方向に沿ったfθレンズ1821の両端部は、ホルダフレーム201と1対の端部押圧部材204によって、主走査方向に移動可能に保持される。言い換えれば、ホルダフレーム201と1対の端部押圧部材204は、協働して、主走査方向に沿ったfθレンズ1821の両端部を、主走査方向に自由端として保持する保持機構を構成する。
端部押圧部材204は、2対の足部2041の間に、fθレンズ1821の端部が実質的にすき間なく、配置される設計されている。このため、端部押圧部材204がホルダフレーム201に取り付けられたとき、fθレンズ1821の端部は、副走査方向に関して、位置決めされる。
図5~図8に示されるように、fθレンズホルダ機構200はまた、走査線湾曲補正機構として、主走査方向に沿ったfθレンズ1821の中央の近くに設けられた中央押圧部材203と、fθレンズ1821を間に介して中央押圧部材203の反対側に設けられた湾曲調整機構を有する。
中央押圧部材203は、fθレンズ1821を副走査方向に沿って押圧するものである。中央押圧部材203は、弾性変形可能な部材で構成され、主走査方向に沿って弓状に構成されている。すなわち、中央押圧部材203は、副走査方向に弾性変形可能である。
中央押圧部材203は、弾性変形された状態で、fθレンズ1821とホルダフレーム201の側壁部2014との間に配置される。これにより、中央押圧部材203は、fθレンズ1821の中央部を副走査方向に押圧する。
図17に示されるように、中央押圧部材203は、1つの反り抑制部2031と、1対の反り抑制部2032とを有する。反り抑制部2031と反り抑制部2032はいずれも、fθレンズ1821の内側に向かって副走査方向に沿って延出している。反り抑制部2031と反り抑制部2032は、それぞれ、fθレンズ1821の周縁部の上面と下面に当接する。ここで、上面と下面は、それぞれ、光ビームBYの進行経路(図3参照)において、上流側と下流側に位置する面である。また、中央押圧部材203に設けられた突起2033とホルダフレーム201に設けられた溝部2015が嵌合することで、副走査方向に移動可能となっている。突起部2033の端部に設けられた段部2034が溝部2015の裏側に引っかかることで、上反りを抑制する。下反り時はホルダフレーム201の上面に、中央押圧部材203の底面2035が突き当たることで下反りを抑制する。以上の作用で反り抑制部2031と反り抑制部2032は、fθレンズ1821の中央部における光軸方向に沿ったfθレンズ1821の上反りと下反りの両方を抑制する。
図6と図8に示されるように、湾曲調整機構は、具体的には、偏心カム202とストッパ205とを有する。偏心カム202とストッパ205は、ホルダフレーム201に立てて設けられた回転軸206に設けられる。回転軸206は、fθレンズ1821の光軸に平行に立てられている。回転軸206の先端部には、Eリング207が取り付けられる。これにより、偏心カム202とストッパ205は、回転軸206からの脱落が防止される。
ストッパ205は、回転軸206に対して回転不能に、ホルダフレーム201に取り付けられる。一方、偏心カム202は、回転軸206の回りに回転可能に支持される。
湾曲調整機構は、光走査装置116の外部から挿入される調整用ツール302(図16参照)によって操作される。このため、ホルダフレーム201は、調整用ツール302が挿入される穴2018を有する。調整用ツール302については後述する。
以下、図9~図11を参照して、偏心カム202について説明する。図9は、偏心カム202の側面図である。図10は、偏心カム202の斜視図である。図10では、理解し易いように、偏心カム202は、図5~図9に対して上下を逆にして描かれている。図11は、偏心カム202の平面図である。図11では、偏心カム202は、偏心カム202の下側を図面の上側にして描かれている。
偏心カム202は、歯車部2021と、歯車部2022と、カム部2023と、ツバ部2024と、軸穴2025とを有する。
軸穴2025は、回転軸206が通される貫通孔である。軸穴2025に回転軸206が通されることにより、偏心カム202は、回転軸206の回りに回転可能に支持される。
歯車部2021は、軸穴2025と同中心の円板部であり、円板部の円周面に複数の歯を有する。円板部の円周面は、偏心カム202の構成部分のうちで、軸穴2025の中心軸から最も遠くに位置している。たとえば、複数の歯は、軸穴2025の中心軸回りの角度方向に関して、等しい角度間隔で形成されている。歯車部2021は、fθレンズ1821の湾曲量の調整のための調整用ツール302と係合する部分である。調整用ツール302については後述する。
歯車部2022は、軸穴2025と同中心の円筒部であり、円筒部の円周面に複数の溝を有する。たとえば、複数の溝は、軸穴2025の中心軸回りの角度方向に関して、等しい角度間隔で形成されている。しかし、複数の溝は、限らずしも、軸穴2025の中心軸回りの角度方向に関して、等しい角度間隔で形成されている必要はない。歯車部2022は、角度位置の規制のために、ストッパ205と係合する部分である。
カム部2023は、軸穴2025の中心軸に対して偏心した外周面を有する。つまり、カム部2023の外周面は、回転軸206の回りの角度位置に応じて半径が変化する。たとえば、カム部2023の外周面は、所定の角度範囲において、角度位置の増加に比例して半径が変化する。
また、カム部2023の外周面は、軸穴2025の中心軸に平行ではなく、軸穴2025の中心軸に対して傾斜している。カム部2023の外周面の傾斜角度は、fθレンズ1821の傾斜角度(抜き勾配角度)と同等に設定されている。
ツバ部2024は、歯車部2021の下面に設けられている。ここで、歯車部2021の下面とは、たとえばカム部2023が位置する側の面である。ツバ部2024はまた、カム部2023の周囲に位置している。ツバ部2024は、fθレンズ1821の周縁部の上面に当接して(図8を参照)、fθレンズ1821の上反りを抑制する。
次に、図12と図13を参照して、ストッパ205について説明する。図12は、ストッパ205の斜視図である。図13は、ストッパ205の平面図である。ストッパ205は、偏心カム202の歯車部2022と協働して、回転軸206を中心とする偏心カム202の回転の角度位置を段階的に固定する固定機構を構成する。
ストッパ205は、回転軸206に対して回転不能に、ホルダフレーム201に取り付けられる。ストッパ205は、一対の反り抑制部2051と、レバー部2052とを有する。
反り抑制部2051は、fθレンズ1821の周縁部の下面に当接して(図6と図8を参照)、fθレンズ1821の下反りを抑制する。
レバー部2052は、一端が固定されており、他端は自由端となっている。レバー部2052は、弾性変形可能であり、半円状に延びている。レバー部2052は、自由端にツメ部2053を有している。ツメ部2053は、偏心カム202の歯車部2022の複数の溝のひとつに進入して偏心カム202の回転を規制するものである。
続いて、図14~図16を参照して、fθレンズ1821の湾曲量の調整について説明する。図14は、光走査装置116の斜視図である。図15は、光走査装置筐体303に対するfθレンズホルダ機構200の取り付け状態を示す図である。図16は、光走査装置116の外部から実施されるfθレンズ1821の湾曲量の調整時における断面図である。図15は、図8に示されたfθレンズホルダ機構200の断面に対応する光走査装置116の断面を示している。
図14に示されるように、光走査装置116は、その構成部品を収容する筐体として、光走査装置筐体303と上カバー300を有している。
上カバー300には、第3のカバーガラス1931~1934が装着されている。このため、上カバー300を光走査装置筐体303から外した状態では、第3のカバーガラス1931~1934に起因する走査線湾曲の補正を行うことができない。このため、走査線湾曲の補正は、第3のカバーガラス1931~1934が存在する状態で行う必要がある。
このため、上カバー300には、fθレンズホルダ機構200を操作するための調整用ツール302が挿入される調整用穴3011,3012,3013,3014が形成されている。調整用穴3011は、fθレンズ1821の湾曲量の調整のために、調整用ツール302が挿入される貫通穴である。同様に、調整用穴3012,3013,3014は、それぞれ、fθレンズ1822,1823,1824の湾曲量の調整のために、調整用ツール302が挿入される貫通穴である。
調整用穴3011,3012,3013,3014は、fθレンズ1821,1822,1823,1824の湾曲量の調整の終了後に、粘着剤付きシート等によって塞がれる。これによって、光走査装置116の内部空間は密閉される。
図15に示されるように、fθレンズホルダ機構200は、主走査方向に沿った両端部が、1対の押圧部材304を介して、光走査装置筐体303に固定されている。すなわち、fθレンズホルダ機構200は、主走査方向に沿った両端部が支持された状態で、光走査装置筐体303に取り付けられている。
図16に示されるように、fθレンズホルダ機構200は、上カバー300の上面に対して傾斜して配置されている。また、調整用穴3011は、その中心軸が、fθレンズホルダ機構200に支持されたfθレンズ1821の光軸に平行となるように、上カバー300に形成されている。また、調整用穴3011は、ホルダフレーム201に形成された穴2018に対して、同軸の位置関係となるように形成されている。
調整用穴3011は、段付きの円形の貫通穴であり、小径部30111と大径部30112を有している。調整用穴3011はまた、小径部30111と大径部30112をつなぐ段差面30113を有している。段差面30113は、調整用穴3011の中心軸に対して垂直となっている。すなわち、段差面30113は、fθレンズホルダ機構200に支持されたfθレンズ1821の光軸に垂直となっている。
調整用ツール302は、段付きの円柱の軸構造体であり、先端から順に、先端軸部3021と歯車部3022と中間軸部3023と大径軸部3024とを有している。
先端軸部3021は、fθレンズホルダ機構200のホルダフレーム201に形成された穴2018に挿入される部分である。
歯車部3022は、偏心カム202の歯車部2021と噛み合う複数の歯を円周面に有している。
中間軸部3023は、歯車部3022の外径よりも大きい外径を有している。調整用穴3011の小径部30111に挿入される部分である。
大径軸部3024は、中間軸部3023の外径よりも大きい外径を有している。このため、調整用ツール302は、歯車部3022の後方に段部3025を有している。詳しくは、調整用ツール302は、中間軸部3023と大径軸部3024の境界に段部3025を有している。段部3025は、調整用穴3011の段差面30113に当たることにより、調整用ツール302の挿入量を規制する。段部3025が、調整用穴3011の段差面30113に当たることにより、調整用ツール302の歯車部3022が偏心カム202の歯車部2021と噛み合う位置より先へ進むのを規制する。
調整用ツール302が上カバー300の調整用穴3011に挿入されるとき、調整用ツール302の中心軸回りの角度位置を調整することにより、調整用ツール302の歯車部3022が偏心カム202の歯車部2021と噛み合わされる。
調整用ツール302において、中間軸部3023の外径は歯車部3022の外径よりも大きいので、調整用ツール302は、調整用穴3011に干渉することなく、調整用穴3011に挿入することが可能である。
調整用ツール302の段部3025は、調整用穴3011の段差面30113に当たることによって、それ以上の調整用ツール302の挿入を阻止する。これにより、調整用ツール302は、中心軸に沿って位置決めされる。
位置決めされた状態において、調整用ツール302の先端軸部3021は、ホルダフレーム201の穴2018に実質的にすき間なく挿入されており、また、調整用ツール302の中間軸部3023は、調整用穴3011の小径部30111に実質的にすき間なく挿入されている。このため、調整用ツール302は、正確かつ安定に中心軸回りに回転可能に支持される。これにより、調整用ツール302の回転は、歯車部3022と歯車部2021を介して、歯とびすることなく、偏心カム202に良好に伝達される。
また、位置決めされた状態において、先端軸部3021の元に存在する段部3026は、ホルダフレーム201から離れている。これにより、段部3026がホルダフレーム201に突き当たり、ホルダフレーム201にモーメントが加わって、fθレンズホルダ機構200の位置がずれるといった不具合を引き起こすことが回避される。
fθレンズホルダ機構200の位置がずれることは、それに搭載されたfθレンズ1821の位置がずれることを意味する。これは、光学性能の劣化を引き起こす原因となる。光学性能の劣化としては、副走査方向の光ビームの位置ずれや、光ビームの径の変動などがあげられる。
調整用ツール302が回転されることによって、偏心カム202が回転される。偏心カム202の回転に伴って、fθレンズ1821に接触する偏心カム202のカム部2023の位置が変化する。前述したように、カム部2023の外周面の半径は、回転軸206の回りの角度位置に応じて変化する。これは、副走査方向に沿ったfθレンズ1821の中央部の位置を変化させる。
たとえば、カム部2023の外周面の半径が大きくなるにつれて、カム部2023がfθレンズ1821の中央部を押す量が増え、このため、fθレンズ1821の中央部は、中央押圧部材203の側に近づく。反対に、カム部2023の外周面の半径が小さくなるにつれて、カム部2023がfθレンズ1821の中央部を押す量が減り、このため、fθレンズ1821の中央部は、偏心カム202の側に近づく。
ストッパ205は、レバー部2052に自由端に形成されたツメ部2053が、偏心カム202の歯車部2022の外周面に設けられた複数の溝のひとつに進入することによって、偏心カム202の回転を規制する。
また、調整用ツール302によって偏心カム202が回転されたあいだ、レバー部2052が弾性変形することにより、ツメ部2053は、歯車部2022のひとつの溝からの離脱と、続く隣の溝への進入とを繰り返す。
調整用ツール302による偏心カム202の回転の終了後、すなわち、調整終了後、ツメ部2053は、歯車部2022のひとつの溝に進入して、偏心カム202の角度位置を決める。
このように、偏心カム202の角度位置は、歯車部2022の円周面に形成された複数の溝の角度間隔を基準にして、段階的に調整される。これにより、副走査方向に沿ったfθレンズ1821の湾曲量が段階的に調整される。つまり、偏心カム202とストッパ205を有する湾曲調整機構は、副走査方向に沿ったfθレンズ1821の湾曲を段階的に調整可能である。
言い換えれば、歯車部2022の円周面に設けられた溝の角度間隔に基づいて、偏心カム202のカム部2023の外径の変化量を分割することができる。つまり、副走査方向に沿ったfθレンズ1821の湾曲の調整量を分割することができる。
fθレンズ1821の湾曲量の調整は、すなわち、偏向後光学系1801の走査線湾曲の補正は、次のようにしておこなわれる。
まず、光走査装置116が組み立てられた状態において、像面すなわち感光体ドラム11511の表面における偏向後光学系1801の走査線湾曲量を測定する。次に、測定した走査線湾曲量に基づいて補正量を計算し、補正量の指標を調整者に示す。補正量の指標は、偏心カム202を、どの方向に、歯車部2022の溝の何個分、回転させるかといった情報である。調整者は、示された補正量の指標に従って、fθレンズ1821の湾曲量を調整する。
このようなfθレンズ1821の湾曲量の調整によって、偏向後光学系1801の走査線湾曲の補正を行うため、調整者の個人差の影響を受けることなく、偏向後光学系1801の走査線湾曲の補正を高い精度で行うことができる。
実施形態では、調整用ツール302は、歯車部3022の後方に段部3025を有する構成例について説明したが、調整用ツール302の構成は、これに限定されるものではない。調整用ツール302は、調整用ツール302の歯車部3022の後方部分が、調整用穴3011の段差面30113に当たることによって、それ以上の挿入が阻止される構成のものであればよい。たとえば、調整用ツール302は、円錐やその変形形状、角錐やその変形形状、三叉槍やその変形形状、ホールカッターに似た形状のものなどであってもよい。
また、調整用ツール302を上カバー300の上面に垂直に挿入して湾曲調整機構の操作をおこなっても弊害が生じない場合には、調整用穴3011の周囲の段差面30113は必要なく、調整用ツール302の歯車部3022の後方部分が調整用穴3011の周囲の上カバー300の上面に当たる構成であってもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
100…画像形成装置、101…プリンター、102…スキャナ、103…操作パネル、111…給紙トレイ、112…手差しトレイ、113…給紙ローラー、116…光走査装置、117…転写ベルト、118…次転写ローラー、119…定着部、120…両面ユニット、121…排紙トレイ、131…読取モジュール、132…原稿送り装置、170…光スキャナ、171…ポリゴンミラー、172…反射面、175…モーター、176…回転軸、182…端部ボス、200…fθレンズホルダ機構、201…ホルダフレーム、202…偏心カム、203…中央押圧部材、204…端部押圧部材、205…ストッパ、206…回転軸、207…Eリング、300…上カバー、302…調整用ツール、303…光走査装置筐体、304…押圧部材、1031…タッチパネル、1032…入力デバイス、1141~1144…トナーカートリッジ、1151~1154…画像形成部、1191…加熱部、1192…加圧ローラー、1501~1504…走査光学系、1531~1534…光源、1601~1604…偏向前光学系、1621~1624…コリメーターレンズ、1631~1634…絞り、1641~1644…シリンダーレンズ、1801~1804…偏向後光学系、1811~1814…fθレンズ、1821~1824…fθレンズ、1831~1834…折り返しミラー、1841~1844…折り返しミラー、1851,1854…折り返しミラー、1861~1864…光検出器、1871~1874…光路補正素子、1881~1884…折り返しミラー、1911~1914…第1のカバーガラス、1921~1924…第2のカバーガラス、1931~1934…第3のカバーガラス、2011…中央溝、2012…端部長穴、2013…端部穴、2014…側壁部、2018…穴、2021…歯車部、2022…歯車部、2023…カム部、2024…ツバ部、2025…軸穴、2031…反り抑制部、2032…反り抑制部、2041…足部、2051…反り抑制部、2052…レバー部、2053…ツメ部、3011~3014…調整用穴、3021…先端軸部、3022…歯車部、3023…中間軸部、3024…大径軸部、3025…段部、3026…段部、11511…感光体ドラム、11521…帯電ユニット、11531…現像装置、11541…次転写ローラー、11551…クリーナー、11561…除電ランプ、11521,11531,11541…感光体ドラム、18211…中央突起、18212…端部ボス、30111…小径部、30112…大径部、30113…段差面。
Claims (5)
- 画像形成媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と、
前記感光体に潜像を形成する光走査装置であって、
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射される前記光ビームを平面内で走査する光スキャナと、
前記光スキャナによって走査される前記光ビームを結像させる結像光学系と、
前記結像光学系の走査線湾曲を補正する走査線湾曲補正機構であって、
前記光走査装置の主走査方向に沿って延在する、前記結像光学系に含まれる結像光学素子の前記主走査方向に沿った両端を自由端として保持する保持機構と、
前記主走査方向に沿った前記結像光学素子の中央の近くに設けられ、前記光走査装置の副走査方向に沿って前記結像光学素子を押圧する押圧部材と、
前記結像光学素子を間に介して前記押圧部材の反対側に設けられ、前記副走査方向に沿った前記結像光学素子の湾曲を段階的に調整可能な湾曲調整機構であって、
前記結像光学素子の光軸に平行な回転軸の回りに回転可能であり、前記回転軸に対して外周面が偏心したカム部を有する偏心カムと、
前記偏心カムの回転の角度位置を段階的に固定する固定機構と
を有する湾曲調整機構と
を有する走査線湾曲補正機構と
を有する光走査装置と、
前記潜像を現像する現像装置と
を有する画像形成装置。 - 前記固定機構は、
前記偏心カムに設けられた、前記回転軸を中心とする円周面に沿って形成された複数の溝を有する歯車部と、
前記回転軸が設けられたフレームに固定されたストッパであって、前記フレームに保持された弾性変形可能なレバー部と、前記レバー部に形成された、前記歯車部の前記複数の溝のひとつに進入して前記偏心カムの回転を規制するツメ部とを有するストッパと
を有する、請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記複数の溝は、前記回転軸を中心とする角度方向に関して、前記歯車部の前記円周面に等しい角度間隔で形成されている、
請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記光走査装置は、前記光源と前記光スキャナと前記結像光学系と前記走査線湾曲補正機構とを収容する筐体を有し、
前記筐体は、前記偏心カムの歯車部と噛み合う歯車部を有する調整用ツールが挿入される調整用穴を有する、
請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記調整用穴は、前記調整用ツールに当接して、前記調整用ツールの前記歯車部が前記偏心カムの前記歯車部と噛み合う位置より先へ進むのを規制する、
請求項4に記載の画像形成装置。
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