JP4503317B2

JP4503317B2 - 光走査装置、画像形成装置

Info

Publication number: JP4503317B2
Application number: JP2004067324A
Authority: JP
Inventors: 宣光寒川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: JP2005257882A

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いる画像形成装置に関し、さらに、詳しくは画像形成装置に配設された光走査装置に関する。

デジタル式の画像形成装置においては、原稿反射光をＣＣＤにより光電変換した画像データ、或はホストマシンからの画像データに対して所要の画像処理を施した後で、この画像データに基づいて半導体レーザからのレーザ光をポリゴンミラーの反射面に照射して偏向走査し、所要のレンズ等を経たレーザ光を光走査装置により、予め一様に帯電した像担持体である感光体上に照射して静電潜像を形成する。
光走査装置をコストダウンするために防音ガラスをなくす方法があるが、この場合、ポリゴンモータの回転駆動によって発生する風により、ｆθレンズを急激に暖めてしまい、ｆθレンズが熱膨張を起こし急激な倍率変動が起こってしまうという問題が生じる。
また、発生する風も場所毎に風量、風速及び風向きに違いがある他、発熱部品を装備したポリゴンモータの制御基板から発生した熱により、場所毎に風の温度にも違いが出てしまい、ｆθレンズの部位毎の温度に偏りが出るという問題も生じる。
また、ポリゴンモータの回転数によって発生した風の風向きも変化するため、回転数によってｆθレンズの部位毎の温度の偏りが変化するという問題も生じる。

温度対策という点では、特許文献１では、制御基板を光学ハウジングの外側面に露出配置し、発熱部品が、光学ハウジングの外側面に配設した放熱ダクトの周面に形成した穴を介して、流体に直接触れるような構成にしている。
ところで、複数色の画像を重ねてフルカラー画像形成するタンデム方式の画像形成装置では、各色の画像を形成する感光体毎に光走査装置を設ける必要がある。しかし、ポリゴンミラーやポリゴンモータ等は比較的高価な部品であるため感光体毎に光走査装置を設けることにより装置の大型化やコストアップが懸念される。このためポリゴンミラーやポリゴンモータ等によって構成される偏向器を複数の光源で共有して、複数の光源ユニットから出射された光を単一の偏向器で同時に偏向走査することにより、装置の小型化及び低コスト化を図ることを可能とした光走査装置がある。複数の光源ユニットから出射された光ビームを単一の偏向器で同時に偏向走査するようにした光走査装置では、一対のｆθレンズを、偏向器を介して対称的に配置し、光源から出射された光ビームを、偏向器を介して対照的な方向に振り分けるようにしたものもある。

このような光走査装置においてもコストダウンを行うために防音ガラスをなくす方法が用いられることがあるが、この場合、ポリゴンモータの回転駆動によって発生する風の方向がポリゴンモータの回転方向に寄与するため、対称的に配置したｆθレンズの部位毎に当たる風の方向や量が異なることになる。また、この時発熱部品を装備したポリゴンモータの制御基板から発生した熱により、場所毎に風の温度にも違いが出てしまい、対称的に配置したｆθレンズの部位毎に当たる風の温度が異なることになる。このためｆθレンズの部位毎に温度に偏りが出てしまい、ｆθレンズの部位毎に熱膨張による変化率に偏りが生じる。このような光走査装置を複数の画像を重ね合わせるカラープリンタに適用した場合、色毎に倍率の異なる画像が形成されることとなり、色ずれが生じると言う課題があった。

特開２００１−３３７２９１号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、ポリゴンモータの制御基板が発する熱からｆθレンズの膨張を抑制することにより、高品質の画像を印刷することのできる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、光ビームを出射する複数の光源と、複数の偏向面を有し、回転することにより前記複数の光源から出射された光ビームを偏向走査する１つの光偏向器と、前記１つの光偏向器を中心にして２方向に対称に配置され、前記光偏向器により偏向された光ビームを結像する２つのｆθレンズと、前記光偏向器を回転させるポリゴンモータと、前記ポリゴンモータの回転を制御する横長形状のドライバーＩＣと、前記光偏向器、前記ポリゴンモータ、及び前記ドライバーＩＣが設置された制御基板と、前記光源、前記制御基板、及び前記ｆθレンズを収容する光学ハウジングとを備え、前記制御基板及び前記ドライバーＩＣは、光偏向器の回転軸を中心とした前記ドライバーＩＣ上を通過する円を描いた場合に、横長形状の前記ドライバーＩＣの長手方向の接線における光偏向器の回転方向に走査レンズが存在しない位置に配置されることを特徴とする光走査装置である。

本発明は、さらに、前記制御基板は、光学ハウジングまたは制御基板と一体若しくは別体で設けられた回転止め部材により、回転が抑制されることを特徴とする光走査装置である。
本発明は、少なくとも、潜像を担持する像担持体と、帯電部材を像担持体表面に接触又は近接させて像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、潜像担持体に形成されたトナー像を、表面移動部材との間に挟持される記録材上又は表面移動部材上に転写する転写手段と、潜像担持体上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、前記光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置である。

本発明により、簡易な構成で、ポリゴンモータの制御基板が発する熱からｆθレンズの膨張を抑制することが可能となり、高品質の画像を印刷する画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係るカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４つの画像形成ユニット１４、１５、１６、１７を備える。尚、１４、１５、１６、１７の色順は、これに限るものでなく、他の並び順であっても構わない。
画像形成ユニット１４、１５、１６、１７は、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム１、２、３、４と、帯電手段６、７、８、９と、現像手段１０、１１、１２、１３と、クリーニング手段１８、１９、２０、２１とを備えている。また、各画像形成ユニット１４、１５、１６、１７の配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
画像形成ユニット１４、１５、１６、１７の上方には、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム１、２、３、４の表面にレーザ光を走査しながら照射する光書込ユニット５が、下方には転写紙を担持して各画像形成ユニットの転写部を通過するように搬送する転写搬送ベルト２２ａを有するベルト駆動装置としての転写ユニット２２が配置されている。
転写ユニット２２の側方にはベルト定着方式の定着ユニット２６、排紙トレイ２８等が備えられている。画像形成装置下部には、転写紙が載置された給紙カセット２３、２４を備えている。また、画像形成装置側面から手差しで給紙を行う手差しトレイが備えられている。
この他、トナー補給容器ＴＣが備えられ、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども備えられている。

図２は、本発明に係るモノクロ画像形成装置に用いられる光走査装置であって、シングルビーム光書込ユニット５の光路を示す上面図である。光源（ＬＤ）部１０１（簡略図示）から発したレーザ光は、光偏向器１０４で反射した後、例えばｆθレンズ等からなる第1の結像用レンズ１０５を通過し、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる第２の結像用レンズを経て感光体１０７上に結像される。同期ミラー１０８で反射された端部光は、同期検知板１１０のフォトダイオード上に結像され走査ラインの同期に用いられる。各構成素子の機能は広く周知のため省略する。この構成で電子写真プロセスによる作像が行われることで画像が作成される。
この光偏向器１０４は、半導体レーザから出射した光ビームを偏向する手段であり、回転多面鏡であるポリゴンミラー１０４ａと、ポリゴンミラー１０４ａを回転させるための駆動手段であるモータ(不図示)などからなる。また、制御基板１０４ｂには、光偏向器１０４の回転を制御するドライバーＩＣ１０４ｃが、光偏向器１０４を設けた側とは反対側に設けられている。このドライバーＩＣ１０４ｃは、ポリゴンミラー１０４ａを回転させるためのモータにパルス等を与え、その回転数を制御するための半導体回路である。ポリゴンミラー１０４ａの回転速度が速くなると、ドライバーＩＣ１０４ｃの発熱量が多くなる。そのため、ポリゴンミラー１０４ａの回転によって起こる風がドライバーＩＣ１０４ｃから発生する熱をｆθレンズ側へ流さないように、図２に示すように、ドライバーＩＣ１０４ｃが搭載されている制御基板１０４ｂは、ポリゴンミラー１０４ｂの回転軸を軸として回転させて生ずる２以上の角度のうち選択されたいずれか１つの角度で固定して配置されている。この角度は、光偏向器１０４の回転数に合わせて、あらかじめ光学ハウジング１１１上に設けられた回転止め部材であるリブ１１１ａ、１１１ｂにより規定され、また前記リブ１１１ａ、１１１ｂは制御基板１０４ｂの回転止めの役割も果たしている。このようにして、制御基板１０４ｂは、ポリゴンミラー１０４ａ近傍の形状とポリゴンモータの回転数に対して最適な取り付け角度を選択することにより、ドライバーＩＣ１０４ｃの熱からｆθレンズ等を保護している。

以上により、ポリゴンモータの制御基板１０４ｂから発せられた熱を、ポリゴンモータの回転駆動によって発生する風により、ｆθレンズと略対称方向へと流すことができるためｆθレンズの急激な熱膨張を抑制でき、また、ｆθレンズの各部位で熱膨張率の偏りを抑制することが出来る。これによって、ｆθレンズで補正された光の倍率変化速度を低減でき、またｆθレンズで補正された光の主走査方向の部位毎の倍率のばらつきを抑制することが出来る。また、ポリゴンモータの回転数に合わせて、ポリゴンモータの制御基板１０４ｂを簡単に最適な位置に配置することができる。

図３は、本発明に係るカラー画像形成装置に用いる光走査装置、即ち、光書き込みユニットの上面図である。図４は、図３の断面図である。
４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５と、各光源ユニットからの光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器６２と、この光偏向器６２を中心にして前記２方向に対称に配置され光偏向器６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４をそれぞれ対応する感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に導き結像する光学系の結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２及び光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等の光学部材を備えており、これらの構成部材は一つのハウジング５０内に収納されている。

光偏向器６２のポリゴンミラー６２ａで２ビームづつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば、上下２層構成のｆθレンズ等からなる第1の結像用レンズ６３、６４をそれぞれ通過し、第１光路折り返しミラー６５、６６、６７、６８により折り返されて基盤５１の開口部を通過した後、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる第２の結像用レンズ６９、７０、７１、７２を通過し、第２折り返しミラー７３、７５、７７、７９、第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０、防塵ガラス８３、８４、８５、８６を介して各色用の感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に照射され静電潜像を書き込み、電子写真プロセスによる作像が行われることでフルカラー画像が作成される。
この光偏向器６２は、半導体レーザから出射した光ビームを偏向する手段であり、回転多面鏡であるポリゴンミラー６２aと、ポリゴンミラー６２aを回転させるための駆動手段であるモータ(不図示)などからなる。また、制御基板６２ｂには、光偏向器６２の回転を制御するドライバーＩＣ６２ｃが、光偏向器６２を設けた側とは反対側に設けられている。このドライバーＩＣ６２ｃは、ポリゴンミラー６２aを回転させるためのモータにパルス等を与え、その回転数を制御するための半導体回路である。ポリゴンミラー６２aの回転速度が速くなると、ドライバーＩＣ６２ｃの発熱量が多くなる。そのため、ポリゴンミラー６２aの回転によって起こる風が、ドライバーＩＣ６２ｃから発生する熱を左右のｆθレンズへ直接流さないように、また、左右のｆθレンズに均等に流れるように、図３に示すように、ドライバーＩＣ６２ｃが搭載されている制御基板１０４ｂは、ポリゴンミラー６２ａの回転軸を軸として回転させて生ずる２以上の角度のうち選択されたいずれか１つの角度で固定して配置されている。この角度は光偏向器６２の回転数に合わせて、あらかじめ光学ハウジング５０上に設けられた回転止め部材であるリブ５０ａ、５０ｂにより規定され、また前記リブ５０ａ、５０ｂは制御基板６２ｂの回転止めの役割も果たしている。このようにして、制御基板６２ｂは、ポリゴンミラー６２ａ近傍の形状とポリゴンモータの回転数に対して最適な取り付け角度を選択することにより、ドライバーＩＣ６２ｃの熱からｆθレンズを保護している。

以上により、ポリゴンモータの制御基板から発せられた熱を、ポリゴンモータの回転駆動により発生する風により、ｆθレンズのない方向へと流すことが出来るため、個々のｆθレンズの急激な熱膨張を抑制でき、また、個々のｆθレンズでの熱膨張率に偏りおよびｆθレンズ毎の熱膨張率の偏りを抑制することができる。これにより、個々のｆθレンズで補正された光の倍率変化速度を低減でき、個々のｆθレンズで補正された各光の主走査方向の部位毎の倍率のばらつきやｆθレンズ毎の倍率のばらつきを抑制することができる。また、ポリゴンモータの回転数に合わせて、ポリゴンモータの制御基板６２ｂを簡単に最適な位置に配置することができる。

本発明に係るカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。本発明に係るモノクロ画像形成装置に用いられる光書込ユニットの光路を示す上面図である。本発明に係るカラー画像形成装置に用いる光書き込みユニットの光路を示す上面図である。図３の断面図である。

符号の説明

１、２、３、４感光体
５光書き込みユニット（光走査装置）
５０光学ハウジング
５０ａ、５０ｂリブ
５１基板
５２、５３、５４、５５光源ユニット
６２光偏向器
６２ａポリゴンミラー
６２ｂ制御基板
６２ｃドライバーＩＣ
６３、６４第１結像用レンズ
６９、７０、７１、７２第２結像用レンズ
６５、６６、６７、６８第１光路折り返しミラー
７３、７５、７７、７９第２光路折り返し用ミラー
７４、７６、７８、８０第３光路折り返し用ミラー
８３、８４、８５、８６防塵ガラス
６、７、８、９帯電装置
１０、１１、１２、１３現像装置
１４、１５、１６、１７画像形成ユニット
１８、１９、２０、２１クリーニング装置
２２転写ユニット
２２ａ転写搬送ベルト
２３、２４給紙カセット
２６定着装置
２８排紙トレイ
１００光書き込みユニット（光走査装置）
１０１光源
１０４光偏光器
１０４ａポリゴンミラー
１０４ｂ制御基板
１０４ｃドライバーＩＣ
１０５第１結像レンズ
１０７感光体
１０８同期ミラー
１１０フォトダイオード
１１１光学ハウジング
１１１ａ、１１１ｂリブ

Claims

光ビームを出射する複数の光源と、
複数の偏向面を有し、回転することにより前記複数の光源から出射された光ビームを偏向走査する１つの光偏向器と、
前記１つの光偏向器を中心にして２方向に対称に配置され、前記光偏向器により偏向された光ビームを結像する２つのｆθレンズと、
前記光偏向器を回転させるポリゴンモータと、
前記ポリゴンモータの回転を制御する横長形状のドライバーＩＣと、
前記光偏向器、前記ポリゴンモータ、及び前記ドライバーＩＣが設置された制御基板と、
前記光源、前記制御基板、及び前記ｆθレンズを収容する光学ハウジングとを備え、
前記制御基板及び前記ドライバーＩＣは、光偏向器の回転軸を中心とした前記ドライバーＩＣ上を通過する円を描いた場合に、
横長形状の前記ドライバーＩＣの長手方向の接線における光偏向器の回転方向に走査レンズが存在しない位置に配置される
ことを特徴とする光走査装置。
請求項１に記載の光走査装置において、
前記制御基板は、光学ハウジングまたは制御基板と一体若しくは別体で設けられた回転止め部材により、回転が抑制される
ことを特徴とする光走査装置。
少なくとも、潜像を担持する像担持体と、
帯電部材を像担持体表面に接触又は近接させて像担持体を帯電する帯電手段と、
像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、潜像担持体に形成されたトナー像を、表面移動部材との間に挟持される記録材上又は表面移動部材上に転写する転写手段と、潜像担持体上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
請求項１又は２に記載の光走査装置を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。