JP5437162B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、走査線曲がりを少なくすることができる光走査装置およびこの光走査装置を備える画像形成装置に関する。
電子写真式の画像形成装置においては、光走査装置を用いて感光体上に走査線を照射して静電潜像を形成している。この光走査装置には、複数の光学素子(fθレンズ)が備えられており、走査線は、当該複数のfθレンズを通過して感光体上に到達する。
したがって、走査線を感光体上の所定の位置に正確に照射するために、fθレンズには、高精度に走査線を通過させる機能が要求される。
しかし、fθレンズは、成型後の冷却過程においてその内部構造が変化してしまうため、走査線が通過する際に走査線曲がりが生じる問題があった。
そこで、fθレンズの長手方向における中央部に調整ネジを設け、調整ネジの押し込み量を調整することでfθレンズを変形させて走査線曲がりを低減させる技術が開示されている。
しかし、fθレンズの長手方向における中央部にのみ調整ネジを設けた場合、調整ネジを押し込んでfθレンズを変形させても、fθレンズが中央部においてのみ湾曲するだけであるため、走査線曲がりを低減させる効果は低かった。
そこで、fθレンズの長手方向に沿って、中央部付近を含めて、合計3箇所に調整ネジを設け、各々の調整ネジの押し込み量を調整してfθレンズを変形させて走査線曲がりを低減させる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2007−065500号公報
特許文献1に開示された技術は、fθレンズが3箇所において湾曲するため、fθレンズの長手方向における中央部にのみ調整ネジを設けた場合に比べて、走査線曲がりを低減させる効果が大きい。
しかし、特許文献1に記載された構成では、3箇所の調整ネジを各々調整する必要があるため、走査線曲がりが最も低減するようにfθレンズを変形させることが困難であった。
そこで本発明の目的は、上記課題に鑑み、光学素子の変形量を容易に調整することができる光走査装置を提供することにある。
本発明の光走査装置は、光学素子、調整部、押圧部および移動規制部を備える。光学素子は、光源から感光体に至る光路間に配置され、光源から放射された走査線を補正する。調整部は、光学素子の長手方向における一側面に対して平行に配置され、光学素子の長手方向における複数個所において光学素子を押圧可能な複数の凸部を有する。押圧部は、光学素子の長手方向に対して平行方向に移動可能であり、調整部を調整部の長手方向の一つの位置で押圧することにより、調整部の複数の凸部のそれぞれの押圧力を所定の大きさにして調整部の全体を前記光学素子に向けて押圧する。移動規制部は、押圧部の移動を規制する。
この構成では、光学素子の複数個所を押圧可能な調整部を、一つの押圧部を用いて押圧することで光学素子を変形させることが可能であるため、光学素子の変形量を容易に調整することができる。具体的には、押圧部を光学素子の長手方向に対して平行方向に移動させることで、調整部に対する押圧部の力点の位置を変位させることができるため、各凸部における光学素子に対する押圧力を容易に調整することができる。
また、この構成では、光学素子の複数個所を押圧可能であるため、光学素子が複数個所において湾曲する。したがって、この構成は、走査線曲がりを効果的に低減することができる構成であって光学素子の変形量を容易に調整することができる構成である。
本発明における光走査装置は、光学素子の変形量を容易に調整することができる。
本発明の第1実施形態に係る光走査装置を備える画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の第1実施形態に係る光走査装置の構成を示す平面図である。 本発明の第1実施形態に係る光走査装置の構成を示す側面図である。 本発明の第1実施形態に係る光走査装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る光走査装置の構成の要部を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る光走査装置の構成の要部を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る光走査装置の構成の要部を示す図である。 本発明の第4実施形態に係る光走査装置の構成の要部を示す図である。
以下、本発明の実施形態に係る光走査装置を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る光走査装置30を備える画像形成装置100の構成を示す図である。
画像形成装置100は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート(記録用紙)に対して多色または単色の画像を形成するものである。画像形成装置100は、原稿処理装置120、給紙部80、画像形成部110および排紙部90から構成されている。
原稿処理装置120は、原稿載置台121、原稿搬送装置122および原稿読取部123を有する。原稿載置台121は、透明ガラスからなり、原稿が載置可能な構成となっている。原稿搬送装置122は、原稿トレイに積載された原稿を1枚ずつ搬送する。また、原稿搬送装置122は、矢印124方向に回動自在に構成され、原稿載置台121の上を開放することにより原稿載置台121に原稿を置くことができるようになっている。原稿読取部123は、原稿搬送装置122で搬送中の原稿または原稿載置台122に載置された原稿を読み取る。
給紙部80は、給紙カセット81、手差し給紙カセット82、ピックアップローラ83およびピックアップローラ84が設けられている。給紙カセット81は、定形シートを蓄積しておくためのトレイである。手差し給紙カセット82は、不定形シートを載置することができるトレイである。ピックアップローラ83は、給紙カセット81の端部近傍に備えられ、給紙カセット81からシートを1枚ずつピックアップして用紙搬送路101に供給する。同様にピックアップローラ84は、手差し給紙カセット82の端部近傍に設けられ、手差し給紙カセット82からシートを1枚ずつピックアップして用紙搬送路101に供給する。
画像形成部110は、画像形成ステーション31,32,33,34、光走査装置30、中間転写ベルトユニット50および定着ユニット70から構成されている。画像形成ステーション31,32,33,34は、それぞれ感光体ドラム10、帯電器20、現像器40およびクリーナユニット60が設けられており、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたものである。本実施形態では、画像形成ステーション31について説明する。
感光体ドラム10は、画像形成時に回転し、現像剤像を担持するためのものである。感光体ドラム10の周囲には、回転方向上流から帯電器20、光走査装置30、現像器40、中間転写ベルトユニット50、クリーナユニット60の順に配置されている。定着ユニット70は、搬送路101上において画像形成部110の最も下流に位置する。
帯電器20は、感光体ドラム10の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図1に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。
光走査装置30は、帯電された感光体ドラム10を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。光走査装置30は、レーザ射出部および反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット(LSU)として構成される。光走査装置30は、レーザ光を走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム10に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。これらの光学要素については後述する。光走査装置30としては、この他発光素子をアレイ状に並べた例えばELやLED書き込みヘッドを用いる手法も採用できる。
現像器40は、感光体ドラム10上に形成された静電潜像をトナーにより顕像化するものである。
中間転写ベルトユニット50は、中間転写ベルト51、中間転写ベルト駆動ローラ52、中間転写ベルト従動ローラ53、中間転写ローラ54および中間転写ベルトクリーニングユニット55を備えている。
中間転写ベルト駆動ローラ52、中間転写ベルト従動ローラ53および中間転写ローラ54は、中間転写ベルト51を張架して回転駆動させる。また、中間転写ローラ54は、感光体ドラム10のトナー像を、中間転写ベルト51上に転写するための転写バイアスを与える。
中間転写ベルト51は、感光体ドラム10に接触するように設けられている。そして、感光体ドラム10に形成されたトナー像を中間転写ベルト51に転写することによって、中間転写ベルト51上にトナー像を形成する機能を有している。中間転写ベルト51は、例えば厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
感光体ドラム10から中間転写ベルト51へのトナー像の転写は、中間転写ベルト51の裏側に接触している中間転写ローラ54によって行われる。中間転写ローラ54には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されている。中間転写ローラ54は、直径8mm〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材(例えばEPDM、発泡ウレタン等)により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト51に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。
上述のように感光体ドラム10上で顕像化された静電像は中間転写ベルト51で積層される。このように積層された画像情報は、中間転写ベルト51の回転によって、用紙と中間転写ベルト51との接触位置に配置される転写ローラ56によって用紙上に転写される。
このとき、中間転写ベルト51と転写ローラ56は所定ニップで圧接されるとともに、転写ローラ56にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)。さらに、転写ローラ56は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ56もしくは中間転写ベルト駆動ローラ52のいずれか一方を硬質材料(金属等)とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等)としている。
また、上記のように、感光体ドラム10に接触することにより中間転写ベルト51に付着したトナーもしくは転写ローラ56によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト51上に残存したトナーは、中間転写ベルトクリーニングユニット55によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット55には、中間転写ベルト51に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト51は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ53で支持されている。
クリーナユニット60は、現像・画像転写後における感光体ドラム10上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
定着ユニット70は、加熱ローラ71および加圧ローラ72を備えており、加熱ローラ71および加圧ローラ72は、シートを挟んで回転するようになっている。また加熱ローラ71は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ72とともにトナーをシートに熱圧着することにより、シートに転写されたトナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。また、加熱ローラ71を外部から加熱するための外部加熱ベルト73が設けられている。
排紙部90は、排紙トレイ91および排紙ローラ92を有する。定着ユニット70を通過した用紙は、排紙ローラ92を経て排紙トレイ91に排出される。排紙トレイ91は、印刷済みのシートを集積するためのトレイである。
また、両面印字要求のときは、上記のように片面印字が終了し定着ユニット70を通過したシートの後端が排紙ローラ92で把持されたときに、排紙ローラ92が逆回転することによってシートを搬送ローラ102,103に導く。そしてその後レジストローラ104を経てシート裏面に印字が行われた後にシートが排紙トレイ91に排出される。
図2は、本発明の第1実施形態に係る光走査装置30の構成を示す平面図である。図3は、本発明の第1実施形態に係る光走査装置30の構成を示す側面図である。図4は、本発明の第1実施形態に係る光走査装置30の構成を示す斜視図である。
光走査装置30は、レーザダイオード310、ミラー320、ミラー330、ポリゴンミラー340、第1fθレンズ350、第2fθレンズ360、ミラー370、ミラー380および第3fθレンズ390を備えている。第3fθレンズ390は、本発明の光学素子に相当する。図2〜図4において、ミラー370、ミラー380および第3fθレンズ390にはY、M、CおよびKの符号を付しているが、これらの符号は、感光体ドラム10におけるイエロー(10Y)、マゼンタ(10M)、シアン(10C)およびブラック(10K)に対応することを示している。
レーザダイオード310は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色に対応するレーザ光を射出する。ミラー320は、レーザダイオード310から射出されたレーザ光をミラー330に向けて反射する。ミラー330は、ミラー320において反射されたレーザ光をポリゴンミラー340に向けて反射する。
ポリゴンミラー340は、正多角形柱状のものであって、画像形成時において高速回転駆動されており、その各面のミラーによってミラー330において反射されたレーザ光を反射しつつ主走査方向に等角度走査する。第1fθレンズ350および第2fθレンズ360は、ポリゴンミラー340において等角度走査されたレーザ光を感光体10上で等速度走査されるようにレーザ光の主走査速度を変換する機能を有する。また、第1fθレンズ350および第2fθレンズ360は、レーザ光の主走査方向の径をしぼる機能を有する。
ミラー370は、第1fθレンズ350および第2fθレンズ360を通過したレーザ光をミラー380に向けて反射する。ミラー380は、ミラー370において反射されたレーザ光を第3fθレンズ390に向けて反射する。第3fθレンズ390は、ミラー380において反射されたレーザ光が感光体ドラム10の所定の位置に照射されるように調整する機能を有する。また、第3fθレンズ390は、レーザ光の副走査方向の径をしぼる機能を有する。
図5は、本発明の第1実施形態に係る光走査装置30の構成の要部を示す図である。
図5(A)は、光走査装置30の構成の要部を平面視した図である。図5(B)は、光走査装置30の構成の要部を右側面視した図である。光走査装置30は、第3fθレンズ390、調整バー391、押圧部395および移動規制部397を備える。
第3fθレンズ390については、上述したため、説明を省略する。調整バー391は、第3fθレンズ390の長手方向に対して平行に配置され、第3fθレンズ390の長手方向における2箇所において第3fθレンズ390を押圧可能な凸部392,393を有する。押圧部395は、第3fθレンズ390の長手方向に対して平行方向に移動可能であり、調整バー391の全体を第3fθレンズ390に向けて押圧する。移動規制部397は、押圧部395の移動を規制する。
調整バー391は、長孔394を軸として、凸部392,293に対向する第3fθレンズ390の面と直交する方向に移動可能となっている。また、調整バー391は、後述する押圧部395の移動により、凸部392,393と第3fθレンズ390との間に生じる押圧力を容易に調整することができる。さらに、調整バー391は、2つの凸部392,393を有するため、走査線曲がりを効果的に低減するように第3fθレンズ390を変形させることができる。
なお、本実施形態では、調整バー391の凸部を2箇所設ける構成を採用しているが、これに限るものではない。2箇所以上であれば、ほぼ同様の走査線曲がりの低減の効果を奏することができるため、何箇所設けてもかまわない。
押圧部395は、移動規制部397の溝398に嵌合されている。押圧部395は、ローラ等の移動手段を有しており、溝398に沿って移動可能に構成されている。また、押圧部材395は、円柱部材396を取り付けるためのネジ穴が形成されている。円柱部材396は、押圧部395に取り付ける側にネジ部が形成されているため、押圧部395のネジ穴と螺合可能な構成をしている。
円柱部材396の上面中心部には、十字溝が形成されており、プラスドライバを当該十字溝に嵌合して回転させることで、円柱部材396を押圧部395に連結することができる。なお、円柱部材396のネジ部と十字溝の中心部は位置がずれていない。円柱部材396は、押圧部395の押圧力を調整バー391に伝達する機能を有する。
移動規制部397は、ラックギア状に形成された面399を有する。面399は、溝398における第3fθレンズ390の長手方向と平行に位置する。そして、面399に対向する押圧部395の面は、面399と噛合するようにギア状に形成されている。また、押圧部395は、溝398における面399と反対側の面と接触する円弧状部材がバネ性を有しているため、面399と噛合する。
押圧部395は、通常の状態においては面399と噛合しているため、位置が固定されている。押圧部395を移動させる際には、押圧部395を円弧状部材に対向する面に向けて押し込んで面399との噛合を解除させ、その押し込んだ状態を維持して溝398に沿って動かせばよい。そしてその押し込んだ状態を解除すれば、押圧部395は面399と噛合し、その位置で固定される。
なお、押圧部395の移動方法は、上記に限定されることはない。例えば、押圧部395をステッピングモータ等の駆動手段を用いて押圧位置を制御してもよい。
図5(C)は、図5(A)の状態から押圧部395を移動した図である。図5(C)では、押圧部395が調整バー391の中央部よりも凸部392側に移動している。この状態では、押圧部395の押圧力は凸部393よりも凸部392に重点的に伝達される。したがって、第3fθレンズ390は、凸部393側よりも凸部392側の方が変形量が大きくなる。
逆に、押圧部395が調整バー391の中央部よりも凸部393側に移動している状態では、押圧部395の押圧力は凸部392よりも凸部393に重点的に伝達される。したがって、第3fθレンズ390は、凸部392側よりも凸部393側の方が変形量が大きくなる。
本実施形態の構成では、第3fθレンズ390の2個所を押圧可能な調整バー391を、一つの押圧部395を用いて押圧することで第3fθレンズ390を変形させることが可能であるため、第3fθレンズ390の変形量を容易に調整することができる。具体的には、押圧部395を第3fθレンズ390の長手方向に対して平行方向に移動させることで、調整バー391に対する押圧部395の力点の位置を変位させることができるため、凸部392,393における第3fθレンズ390に対する押圧力を容易に調整することができる。
また、この構成では、第3fθレンズ390の2個所を押圧可能であるため、第3fθレンズ390が2個所において湾曲する。したがって、この構成は、走査線曲がりを効果的に低減することができる構成であって第3fθレンズ390の変形量を容易に調整することができる構成である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る光走査装置30の構成の要部を示す図である。
第2実施形態以降の各実施形態においては、第1実施形態において説明した内容と重複する部分の説明は省略する。
図6(A)は、光走査装置30の構成の要部を平面視した図である。図6(B)は、光走査装置30の構成の要部を右側面視した図である。本実施形態では、押圧部395は、円柱部材396の代わりにカム部400と連結している。押圧部材395は、カム部400を取り付けるためのネジ穴が形成されている。
カム部400は、押圧部395に取り付ける側にネジ部が形成されているため、押圧部395のネジ穴と螺合可能な構成をしている。カム部400の上面中心部には、十字溝が形成されており、カム部400のネジ部と十字溝の中心部は位置がずれているため、プラスドライバを当該十字溝に嵌合して回転させることによって、調整バー391に対する押圧部395の押圧力を調整可能である。
したがって、本実施形態の構成では、凸部392,393に伝達される押圧部395からの押圧力を微調整することができる。例えば、第3fθレンズ390における凸部392側を凸部393側よりも大きく変形させたい場合には、図6(C)に示された位置に押圧部395を位置させ、カム部400を回転させることにより、第3fθレンズ390の変形量を微調整することができる。よって、第3fθレンズ390をユーザの所望する量だけ変形させることができるため、走査線曲がりを効果的に低減することができる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図7は、本発明の第3実施形態に係る光走査装置30の構成の要部を示す図である。
図7(A)は、光走査装置30の構成の要部を平面視した図である。図7(B)は、光走査装置30の構成の要部を右側面視した図である。本実施形態では、光走査装置30は、第3fθレンズ390、調整バー391、押圧部395および移動規制部397を一体的に保持し、光走査装置30から着脱可能なホルダー401を備える。
したがって、本実施形態の構成では、第3fθレンズ390を変形させるための部材を1つのホルダー401に設けることで、ホルダー401と第3fθレンズ390を変形させるための部材とを1つのユニットとして扱うことができる。よって、当該ユニットを光走査装置30から取り外した状態で、例えば図7(C)に示すように第3fθレンズ390の変形量を調整することができるため、容易に走査線曲がりを低減させることができる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図8は、本発明の第4実施形態に係る光走査装置30の構成の要部を示す図である。
図8(A)は、光走査装置30の構成の要部を平面視した図である。図8(B)は、光走査装置30の構成の要部を右側面視した図である。本実施形態では、調整バー391A,391B、押圧部395A,395Bおよび移動規制部397A,397Bは、第3fθレンズ390を挟んで対称に配置されている。そして、調整バー391Bの両最端に配置される凸部392B,393Bの間隔は、調整バー391Aの両最端に配置される凸部392A,393Aの間隔よりも狭い。
本実施形態の構成では、第3fθレンズ390に対する凸部392A,393Aの接触点の間隔と凸部392B,393Bの接触点の間隔が相違した構成で第3fθレンズ390の両側面から第3fθレンズ390を押圧することができ、さらに、図8(C)に示すように押圧部395A,395Bをそれぞれ任意の位置に移動させることができるため、第3fθレンズ390の片面から第3fθレンズ390を押圧するよりも第3fθレンズ390の変形量を微調整することができる。したがって、この構成は、走査線曲がりを効果的に低減することができる。
なお、第1実施形態〜第4実施形態の構成は、任意に組み合わせることができる。したがって、実施の態様に応じて構成の組み合わせを変更すればよい。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10−感光体ドラム
30−光走査装置
100−画像形成装置
310−レーザダイオード
390−第3fθレンズ
391−調整バー
392−凸部
393−凸部
395−押圧部
397−移動規制部
400−カム部
401−ホルダー

Claims (5)

  1. 光源から感光体に至る光路間に配置される光学素子であって前記光源から放射された走査線を補正するための光学素子と、
    前記光学素子の長手方向における一側面に対して平行に配置される調整部であって、前記光学素子の長手方向における複数個所において前記光学素子を押圧可能な複数の凸部を有する調整部と、
    前記光学素子の長手方向に対して平行方向に移動可能な押圧部であって、前記調整部を前記調整部の長手方向の一つの位置で押圧することにより、前記調整部の複数の凸部のそれぞれの押圧力を所定の大きさにして、前記調整部の全体を前記光学素子に向けて押圧する押圧部と、
    前記押圧部の移動を規制するための移動規制部と、
    を備える光走査装置。
  2. 前記押圧部は、回転させることによって前記調整部に対する該押圧部の押圧力を調整可能なカム部と連結している請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記光学素子、前記調整部、前記押圧部および前記移動規制部を一体的に保持するホルダーであって光走査装置本体から着脱可能なホルダーを備える請求項1または2に記載の光走査装置。
  4. 前記調整部、前記押圧部および前記移動規制部は、前記光学素子を挟んで対称に配置され、
    一方の前記調整部の両最端の凸部の間隔は、他方の前記調整部の両最端の凸部の間隔よりも狭い請求項1〜3のいずれか1項に記載の光走査装置。
  5. 感光体と、
    前記感光体に向けて、画像情報に基づいて変調された走査線を照射する請求項1〜4のいずれか1項に記載の光走査装置と、
    を備える画像形成装置。
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