JP4669656B2

JP4669656B2 - 電子写真装置

Info

Publication number: JP4669656B2
Application number: JP2003273607A
Authority: JP
Inventors: 隆宏小島
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: JP2005031584A

Description

本発明は、電子写真装置、特に電子写真装置本体からの振動に対する防振対策を施した露光装置を有する電子写真装置に関する。

電子写真装置は、スキャナーにより原稿から画像情報を読み取り、この読み取られた画像情報に基づいて感光体ドラム上に潜像を形成し、トナーを用いて可視化した潜像を複写紙上に転写する装置である。このスキャナーによる画像情報の読取は、原稿の主走査方向に沿って配置された光源ランプおよび原稿からの反射光をＣＣＤに届けるためのミラーなどをキャリッジに乗せて原稿の副走査方向に機械的に移動させることで行われる。キャリッジは原稿読取毎に往復運動を行うため、これに伴って電子写真装置本体に振動が伝達される。電子写真本体を振動させる要因としては他にも感光体ドラムの回転、プリント用紙の搬送などもある。

このように電子写真装置本体が振動すると、露光装置の光学系にぶれが生じ、感光体ドラム上の主走査線の副走査線方向への位置ずれや主走査線の抜けなどの不都合が生じていた。

従来、このような振動に対処するために種々の対策が取られている。例えば、半導体レーザ光源装置をハウジングにねじ止めするとともに、このハウジングを貫通して光学台に直接ねじ止めするものがある。この構成によれば、ポリゴンモータの回転によりハウジングが振動しても、光学台に直接ねじ止めした半導体レーザ光源装置にはこの振動が伝達されにくく、振動を抑制することができる。（特許文献１の図３参照）。

また、像担持体と称される感光体ドラムをレーザ光で走査するためのレンズなどの光学部材を収容する光学箱の高さ方向の位置を複数のボスで固定するとともに、この高さ方向の押さえを弾性部材で行う構造が知られている。（特許文献２の図４参照）
特開２００２−２５８１９１特開平８−２７８６７０

特許文献１に記載された発明では、ねじ止めが光学台とハウジングと光源装置との３段階で行われているため、これらの部材の相対的な位置決めに高い精度が要求され、構造的に高価になるという欠点がある。

また、特許文献２に記載された発明では、弾性部材が向けられた方向の振動は減衰されるが、これと反対方向の振動は減衰できず、この方向に光学箱が振動した場合には像担持体上に形成される画像の品質が低下する問題があった。

この発明は、電子写真装置の内部、外部から電子写真装置本体に伝達された振動に対する防振対策を施すことにより、高品質の画像を形成することができる電子写真装置を提供することを目的とする。

この発明の一態様によれば、
電子写真装置本体に固定されたベースプレートと、
このベースプレート上に３点の固定点で固定され側壁を有する露光装置ハウジングと、
この露光装置ハウジングの内の、前記３点の固定点を結んで形成される三角形の外側でポリゴンミラーの回転軸である副走査軸の近傍に固定された取り付け部上に搭載されて露光ビームを発生させる半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子から発生された露光ビームを感光体ドラムの回転軸に沿った主走査軸方向に走査するとともに前記感光体ドラムの回転軸に沿った主走査軸方向に直交する副走査軸方向の回転軸を有し、前記回転軸が前記三角形の範囲内に位置するポリゴンミラーと、
前記ベースプレート上に取り付けられたブラケットにより、その振動吸収面が前記副走査軸に対面するように、前記露光装置ハウジングの外壁に圧接されたダンパーと、
を具備することを特徴とする電子写真装置が構成される。

この発明によれば、電子写真装置の内部、外部から電子写真装置本体に伝達された振動に対して、高品質の画像を形成することができる電子写真装置を提供することができる。

以下図面を参照して、この発明の電子写真装置をカラー画像の複写を行うカラーデジタル複写装置に適用した実施の形態を詳細に説明する。

図１はカラーデジタル複写装置の全体の構成を概略的に示す側面図である。図１において、カラーデジタル複写装置１００は，複写対象物Ｏが保持する画像情報を光の明暗として読み取って画像信号を生成するスキャナ（カラー画像読取装置）１０１、およびスキャナ１０１あるいは外部装置から供給される画像信号に対応する画像を形成する画像形成部、即ちＭＦＰ（ Multi Functional Pedestal）１０２からなる。

図１に示したカラーデジタル複写装置１においては、読取対象物Ｏの画像情報の複写に際して、先ず読取対象物Ｏがスキャナ１０１内の原稿テーブル１１の所定の位置に位置される。

図示しない操作パネルから複写開始が指示されることで、照明ランプ１２が所定の光強度の照明光を提供可能に点灯される。

第１および第２のキャリッジ１３、１４が、複写倍率に応じた所定の速度で原稿テーブル１１に沿って移動されることで、原稿テーブル１１にセットされた読取対象物Ｏの画像情報が照明ランプ１２からの照明光により順に照明される。

これにより、読取対象物Ｏから画像情報を光の明暗として含んだ反射光が生成される。以下この反射光を画像光と呼称する。

画像光は、第１キャリッジ１３に固定されている画像取出ミラー１３ａにより第２キャリッジ１４に向けて反射され、第２キャリッジ１４の第１ミラー１４ａおよび第２のミラー１４ｂでさらに反射されて、結像レンズ１５に入射される。

結像レンズ１５に入射された画像光は、ＣＣＤセンサ１６の受光面に結像される。

ＣＣＤセンサ１６に結像された画像光は、例えばＣ（Cyan）、Ｍ（Magenta）、Ｙ（Yellow）のそれぞれの補色であるＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）画像に対応される３つのラインセンサで順に光電変換され、所定のタイミングで出力される。白黒画像も形成する場合にはＲ、Ｇ、Ｂの他にＢｋのラインセンサを含む４つのラインセンサが用いられる。

ＣＣＤセンサ１６により光電変換された出力、すなわち画像信号は、画像形成部１０２内の図示しない増幅器で所定のレベルまで増幅され、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換され、１ライン分ずつ画像処理部に出力される。

画像処理部に入力された画像データは、画像処理部において予め決められているルーチンに従って画像処理され，画像形成部１０２内の所定の記憶領域、例えば図２に示した画像メモリ５３に格納される。

なお，上記の図示しない増幅器、Ａ／Ｄ変換回路および画像処理部等は、画像メモリ５３とともにＣＰＵ５１により制御される。また、図１に示した帯電装置４、露光装置５、現像装置１０、２１等の独立したユニットや以下に説明する現像装置に用いられる個々のモータ等も、ＣＰＵ５１の制御の下で動作される。

次に，図１においてスキャナ１０１により読み取られ、画像メモリ５３に記憶されている画像データをもとに強度変調された露光光が、露光装置５から画像担持体としての感光体ドラム３の所定の位置に照射される。これにより、感光体ドラム３に露光光の強度に応じた静電潜像が形成される。

感光体ドラム３に形成された静電潜像は、単色黒すなわちＢｋ画像を現像するための黒（Ｂｋ）現像装置１０、またはカラー画像を構成するＣ（Cyan）、Ｍ（Magenta）、Ｙ（Yellow）の３色の単色画像を現像するためのカラー現像装置２１のいずれかから対応する色のトナーが選択的に供給されることで、トナー像として可視化（現像）される。

感光体ドラム３上のトナー像は，感光体ドラム３が回転されることにより、転写ベルト（中間転写体）６と感光体ドラム３とが対向されている中間転写位置に搬送される。

中間転写位置に搬送された感光体ドラム３上のトナー像は、中間転写装置７から提供される中間転写電圧により、転写ベルト６に転写される。

転写ベルト６に転写されたトナー像は、出力媒体であるプリント用紙Ｐへのトナー像の転写位置である転写装置８と転写ベルト６とが対向される領域に搬送される。所定のタイミングでカセット１７ａまたは１７ｂから取り出されたプリント用紙Ｐは、アライニングローラ１８により、感光体ドラム３上のトナー像の位置とタイミングが整合されて転写位置に搬送され、転写装置８から所定の転写電圧が出力されることでトナー像が転写される。なお、プリント用紙Ｐは、ユーザの要求に従って、例えば着色された用紙や透明な耐熱性の樹脂シートに置き換えられてもよい。

トナー像が転写されたプリント用紙Ｐは、定着装置９に搬送され、定着装置９から所定の熱が供給される。これにより、トナー像を構成するトナーが溶融され、プリント用紙Ｐに定着される。

次に、図２を参照して感光体ドラム３上に静電潜像を形成する為の露光装置５の構成、動作を説明する。図２において、図１に示したデジタル複写装置に組み込まれた露光装置５は，デジタル複写装置本体であるハウジング（本体フレーム）上に固定されたベースプレート上に後で説明するように防振構造の保持機構を用いて保持されるが、図２ではこれらの保持機構を取り除いて示してある。又、レーザから発生されたレーザビームを感光体ドラム３上に導く光路上の一部ミラーを省略し、レーザビームの光路を同一平面上に展開した状態で露光装置５の構成を概略的に示している。

露光装置５は、図２に示されるように光ビーム発生源として、半導体レーザ素子４１を設けている。

半導体レーザ素子４１から放射された所定波長のレーザビームＬは、偏向前光学系４２ａを通過して、ポリゴンミラー４３ａを有する偏向装置４３に案内される。半導体レーザ素子４１からのレーザビームＬの断面スポット形状は，偏向前光学系４２ａにより所定の形状に整えられる。偏向前光学系４２ａは、半導体レーザ素子４１からの発散性のレーザビームに、所定の収束性を与える有限焦点のコリメータレンズ４４、この有限焦点のコリメータレンズ４４を通過したレーザビームＬを折り曲げてポリゴンミラー４３ａに案内するミラー４２ｂとを備えている。

なお，有限焦点のコリメータレンズ４４としては，例えば，非球面ガラスレンズ，または球面ガラスレンズに紫外線硬化プラスチック非球面レンズを貼り合わせた単レンズが利用できる。

偏向装置４３は、例えば、外周に８面の平面反射鏡が形成された正多面形のポリゴンミラー４３ａが、後で説明する副走査軸Ｓｘに沿って設けられた回転軸を有するモータ４３ｂによって所定の速度で回転される回転多面鏡である．
偏向装置４３と像面すなわち感光体ドラム３の外周の露光位置に対応する位置であって、設計上の焦点面との間には，偏向装置４３のポリゴンミラー４３ａの各反射面により所定の方向に偏向（走査）されたレーザビームＬに所定の光学特性を与える第１および第２の結像レンズ４７ａ、４７ｂを含む２枚組みレンズ系を含む偏向後光学系４７と、偏向後光学系４７の第２の結像レンズ４７ｂを出射されたレーザビームＬが、画像が書き込まれる感光体ドラム３の表面領域より前の所定の位置（ここではポリゴンミラー４３ａの反射面）に到達したこと（通過タイミング）およびその位置を検出するためのビーム位置検出センサ４８と、偏向後光学系４７とビーム位置検出センサ４８との間に配置され、偏向後光学系４７を通過された２本のレーザビームＬをビーム位置検出センサ４８に向かって反射させる反射ミラー４９等が配列されている。図２において、感光体ドラム３の回転軸は主走査軸Ｍｘであり、この主走査軸Ｍｘに沿ってレーザビームＬが感光体ドラム３の表面を走査して静電潜像が形成される。この主走査軸Ｍｘに垂直な方向が副走査方向であり、この副走査方向がポリゴンミラー４３ａの回転軸に平行な副走査軸Ｓｘの方向となる。

次に、図２の残りの部分を用いて、露光装置５の制御系の一例を説明する。図２に示されるように、ＣＰＵ５１の制御により、不揮発性メモリ５２及び画像メモリ５３は、データが書き込まれ、または読み出される。モータ駆動回路５４により、偏向装置４３のモータ４３ｂが所定の速度で回転される。ビーム位置検出回路５５により、ビーム位置検出センサ４８からの検出信号に基づいてレーザビームの位置が検出される。

一方、レーザ駆動回路５７により、半導体レーザ素子４１から所定波長のレーザビームが出力される。半導体レーザ素子４１からは、画像メモリ５３に記憶されている画像データに対応して光強度が変化されたレーザビームＬが出射される。

なお、ＣＰＵ５１の制御に対応するレーザ駆動回路５７からのレーザ駆動電流の大きさは、ポリゴンミラー４３ａの回転数が所定の回転数に達するまでの間は低く抑えられている。従って、この間は半導体レーザ素子４１から出射されるレーザビームの強度は感光体ドラム３に潜像を形成できる強度よりも低くなっている。

次に、図３を参照して図１に示された露光装置５の平面構成を説明するとともに、図４を参照して図３のダンパー取り付け部の構成を詳細に説明する。

図３において、露光装置５全体はベースプレート６１により、図１に示すようにデジタル複写装置１００のベースフレーム１１０上に例えば図示しない複数のねじにより固定される。図２に示した半導体レーザ素子４１、変更前光学系素子４２ａ、４２ｂ、ポリゴンミラー４３ａ、偏向後光学系素子４７ａ、４７ｂなどの露光装置５の各構成部品は、全体が略矩形状に形成された露光装置ハウジング６２上に取りつけられるが、図３、図４ではこの発明の一実施形態のダンパー６３の構成を明確に示す為に、これらの構成部品は省略してある。

露光装置ハウジング６２は、底板６２ａと、この底板６２ａ上に垂直に立てられた側壁６２ｂとにより、一体的に組み立てられた立体構造体であり、全体として底板６２ａに垂直な方向から加えられる外力、および底板６２ａの表面に平行な方向に加えられる外力に対して所定の剛性を持つように、例えば金属板で形成される。

露光装置ハウジング６２は略矩形状の平面形状を有し、その対向する２つの短辺の一方側の端部の２ヶ所は、ねじ６４ａ、６４ｂによりベースプレート６１上に固定される。これに対向する他方側の短辺の中央部もねじ６４ｃによりベースプレート６１上に固定される。この結果、露光装置５はベースプレート６１上に、略２等辺三角形の頂点において３本のねじ６４ａ〜６４ｃにより固定される。この場合、ポリゴンミラー４３ａの回転軸、即ち副走査軸Ｓｘは、３本のねじ６４ａ〜６４ｃにより固定される、略２等辺三角形の頂点を結ぶ三角形の範囲内に位置するように、３本のねじ６４ａ〜６４ｃによる固定位置が選定される。これにより、ベースプレート６１を介して露光装置５に伝達される外部からの振動による影響が、三角形の範囲の外部に位置する部分よりは少なくなる。この結果、ポリゴンミラー４３ａ以外の露光装置５の構成素子、例えば半導体レーザ素子４１や変更前光学系素子を構成するコリメータレンズ４４などが、設計の都合でこの三角形の外側に配置される場合が生じる。図３の実施形態の場合は、ポリゴンミラー４３ａの回転軸である副走査軸Ｓｘの近傍で、且つ三角形の範囲外である取り付け板６２ｃ上に搭載される。

半導体レーザ素子４１などの光源ユニットがこの三角形の外側にある取り付け板６２ｃ上に搭載された場合、振動が加わるとこの三角形の外側部分の露光装置ハウジング６２の振動の振幅が、三角形の内側に比べて特に大きくなることが発明者等の観察により確認されている。従って、この実施形態では、感光体ドラム３上のレーザビームＬの走査方向（主走査軸Ｍｘ）と直交する方向、即ち副走査軸Ｓｘに沿った方向の振動を吸収するようにダンパー６３を設けている。

即ち、このダンパー６３は、その振動吸収面をポリゴンミラー４３ａの回転軸である副走査軸Ｓｘに対面するように、露光装置ハウジング６２の外壁６２ｂに圧接される。ダンパー６３は例えば厚みが３ｍｍ乃至５ｍｍの弾性を有するゴム板などで形成され、ダンパー保持用のブラケット６５の保持面上に両面テープなどの接着材を用いて保持される。ダンパー６３は、硬度が例えばＪＩＳＡ−３０乃至３５度の弾性ゴムを材料として形成される。

このブラケット６５は露光装置ハウジング６２上ではなく、ベースプレート６１上にねじなどで移動可能に固定される。例えば、ブラケット６５に形成されるねじ孔をスライド孔とすれば、ブラケット６５の取り付け位置が副走査軸Ｓｘに対して前後するように取り付けられる。この取り付け位置調節機構を用いて、ダンパー６３による振動緩和効果を大きくするために、例えばダンパー６３が露光装置ハウジング６２の壁６２ｂに対して０．５ｍｍ乃至１．５ｍｍ程度食い込むようにブラケット６５の位置を調節して圧接させることが望ましい。

図６はこの実施形態のダンパー６３による振動緩和効果を図５の従来と比較して説明するための振動スペクトル特性図を示す。図５では丸で囲んで示した露光装置ハウジング６２の個有振動数に近い５５Ｈｚの振動数において、振動のエネルギーが大きくなっていることが明らかに分かる。これに対して、ダンパー６３を用いた図６の場合では、この５５Ｈｚの振動数における振動のエネルギーが丸で囲んで示したように大きく減衰していることが分かる。実際の印字では、図５の場合に発生していた副走査軸Ｓｘ方向の印字のぶれが図６の場合には発生せず、印字品質が向上された。

なお、ダンパー６３は露光装置ハウジング６２に圧接されているだけで、ねじ止めされていないので、修理やメインテナンスなどで露光装置５をベースプレート６１から取り外すときにダンパー６３まで取り外す必要がない。

図７はこの発明の他の実施形態の露光装置５の保持状態を示す斜視図である。この図７の場合はダンパー６３およびブラケット６５の取り付け位置が図３、図４の実施形態と異なるのみで、他の構成は同じであり、同一の参照符号を付して説明を省略する。

図７の実施形態では、図４の実施形態における側壁６６上にダンパー６３を取り付けたもので、この側壁６６は丁度ポリゴンミラーの回転軸である副走査軸Ｓｘに対面した向きを持っている。図３、図４の実施形態と同様に、この副走査軸ＳｘはレーザビームＬの進行方向と直交するポリゴンミラー４３ａの反射面と平行であるから、結局、レーザビームＬの進行方向と直交する方向、即ち副走査方向に対する印字のぶれを防止して印字品質を高めることができる。

なお、図３、図４の実施形態、および図７の実施形態のいずれの場合も、ダンパー６３の振動吸収面が丁度副走査軸Ｓｘを向くように取り付けられたが、例えば設計の都合などでこのような向きの取り付けが難しい場合には、ダンパー６３の圧接の方向における副走査軸Ｓｘ方向の分力がある程度あるように取り付けてもよい。この場合でも同様の防振効果が得られることは勿論である。また、上記の実施形態はいずれもカラーデジタル複写機として説明したが、感光体ドラム上に露光ビームにより画像を形成する機構を持った電子写真装置全般にこの発明を適用できる。

本発明の電子写真装置の一実施形態であるカラーデジタル複写機の全体の構成を概略的に示す側面図。図１に示したカラーデジタル複写機の露光装置の光学系およびその制御装置のブロック構成を概略的に示すブロック図。図１に示した露光装置のハウジングがベースプレート上に搭載された状態を示す平面図。図３に示したダンパーがハウジングに圧接された部分を拡大して示す斜視図。従来の露光装置のハウジングにおける振動のスペクトル特性を示すグラフ。図３、図４に示した実施形態のダンパーを圧接した状態の露光装置のハウジングにおける振動のスペクトル特性を示すグラフ。この発明の他の実施形態の露光装置ハウジングにダンパーが圧接された状態を示す斜視図。

符号の説明

３…感光体ドラム、５…露光装置、主走査軸…Ｍｘ、４３ａ…ポリゴンミラー、副走査軸…Ｓｘ、６１…ベースプレート、６２…露光装置ハウジング、６２ａ…底板、６２ｂ、６６…ハウジング壁、６２ｃ…レンズ系搭載部、６３…ダンパー、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ…取り付けねじ、６５…ダンパーブラケット、１００…カラーデジタル複写機、１０１…スキャナ、１０２…画像形成部。

Claims

電子写真装置本体に固定されたベースプレートと、
このベースプレート上に３点の固定点で固定され側壁を有する露光装置ハウジングと、
この露光装置ハウジングの内の、前記３点の固定点を結んで形成される三角形の外側でポリゴンミラーの回転軸である副走査軸の近傍に固定された取り付け部上に搭載されて露光ビームを発生させる半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子から発生された露光ビームを感光体ドラムの回転軸に沿った主走査軸方向に走査するとともに前記感光体ドラムの回転軸に沿った主走査軸方向に直交する副走査軸方向の回転軸を有し、前記回転軸が前記三角形の範囲内に位置するポリゴンミラーと、
前記ベースプレート上に取り付けられたブラケットにより、その振動吸収面が前記副走査軸に対面するように、前記露光装置ハウジングの外壁に圧接されたダンパーと、
を具備することを特徴とする電子写真装置。
更に、前記半導体レーザ素子から発生された露光ビームを前記ポリゴンミラーの反射面に導くためのコリメータレンズを含む光学系を含み、
前記ポリゴンミラーは前記３点の固定点を結ぶ三角形の範囲内において前記露光装置ハウジング上に搭載される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置。
前記ダンパーは、前記露光装置ハウジングの固有振動数に対応する振動成分を少なくとも吸収する特性を有する請求項１または請求項２に記載の電子写真装置。