JP6281399B2 - 光走査装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、露光走査により被走査面上に潜像を形成する光走査装置、及びそれを備えた複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関するものである。
従来、画像形成装置に用いられる光走査装置では、光源から射出されたビーム光はポリゴンミラー等の偏向器で偏向された後、レンズ等の光学部材を通過して感光体ドラム(像担持体)に導光され、感光体ドラム表面を露光走査して静電潜像を形成する。
このような光走査装置では、画像の書き出し位置(書き出しタイミング)を決定するための書き出し光線検知用のセンサーが配置されている。そして、書き出し光線が検知センサーに入射した後、所定時間(数μ秒)経過してから画像を書き出す、というように書き出し位置が制御されている。この書き出し光線は、ミラーによって検知センサーに向かって反射されるが、このときミラーの副走査方向の角度がずれていると、書き出し光線が検知センサーの上下方向(副走査方向)へ外れて書き出し光線が検知されないため、描画が開始されないことになる。
従来は、書き出し光線の副走査方向の位置を補正するために、補正レンズを搭載していた。しかしながら、補正レンズは一般的な樹脂部品に比べて高額であり、部品削減によるコストダウン効果を高めるために、補正レンズを使用しない構成が望ましい。そのため、特にミラーから検知センサーまでの光路長が長い場合、ミラー角度の精度が書き出し光線の副走査方向へのずれに与える影響が大きくなり、ミラー角度を調整する手段が必要となる場合がある。
そこで、簡易な構成でミラー角度を調整する種々の技術が知られている。例えば、特許文献1には、弾性部材によってミラーの一端を筐体側の支持点に圧接し、ミラーの他端を調整ネジによって直接押圧することでミラー角度を調整する構成が開示されている。
また、特許文献2には、ミラーをくさび形状のミラー保持部材に取り付け、ミラー保持部材を回転させることによりミラー角度を調整する構成が開示されている。
特開2007−139932号公報 特開2006−171562号公報
しかしながら、特許文献1のように調整ネジによってミラー角度を調整する方法では、調整ネジが振動によって緩まないように固定する必要があり、調整ネジの固定方法として接着剤による固定や、緩み防止機能が付いた専用ネジによる固定が考えられるが、これらは組み立て工数の増加や部品コストの増大を招いてしまうという不都合があった。
また、特許文献2のようにくさび形状のミラー保持部材を回転させる方法では、調整を必要とする方向(例えば副走査方向)と直交する方向(例えば主走査方向)の角度も同時に変化してしまうため、書き出し光線の検知センサーへの入射に影響する副走査方向の角度のみを調整することはできなかった。
本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成でミラー角度の調整を必要とする一方向のみの角度を高精度に調整可能な光走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、光源部と、ポリゴンミラーと、平面ミラーと、ミラー調整機構と、を備えた光走査装置である。光源部は、ビーム光を射出する。ポリゴンミラーは、光源部からのビーム光を被走査面に対して偏向走査する。平面ミラーは、ポリゴンミラーによって反射されたビーム光の光路を変更する。ミラー調整機構は、平面ミラーの角度を調整する。ミラー調整機構は、平面ミラーの反射面に対し同一直線上で点接触または線接触する1つ以上の第1支持突起が設けられた当接面と、平面ミラーの一端側を第1支持突起に押圧するミラー押さえ部と、平面ミラーの反射面の他端側に対向し、平面ミラーの反射面に点接触する1つの第2支持突起が設けられたミラー受け部と、を有するミラー保持部材と、を有する。当接面は、複数の第1支持突起と平面ミラーとの当接点を結ぶ直線に対し平行であり、且つ、平面ミラーと複数の第1支持突起及び第2支持突起との当接点を含む平面と平行ではない。平面ミラーと第1支持突起との接触状態、及びミラー受け部と当接面との接触状態を維持しながらミラー保持部材を回転させることにより、複数の第1支持突起と平面ミラーとの当接点を結ぶ直線を揺動軸として平面ミラーの角度を一方向にのみ調整可能である。
本発明の第1の構成によれば、ミラー保持部材の回転により平面ミラーと第2支持突起との接触点の位置が当接面の傾斜に沿って移動する際、平面ミラーと複数の第1支持突起との接触点の位置は変化しない。これにより、平面ミラーは複数の第1支持突起との接触点を結ぶ直線を揺動軸として揺動するため、一方向の角度のみを精度良く調整できる。
本発明の一実施形態に係る光走査装置19が搭載された画像形成装置1の概略構成を示す断面図 画像形成装置1に搭載される光走査装置19の内部構造を示す斜視図 検知ミラー37の角度を調整するミラー調整機構50付近の斜視図 図3に示すミラー調整機構50から検知ミラー37を取り外した状態を示す斜視図 図3に示すミラー調整機構50から検知ミラー37及びミラー保持部材51を取り外した状態を示す斜視図 ミラー調整機構50をミラー保持部材51の回転軸Oを通る垂直線で切断した側面断面図 ミラー調整機構50を第1支持突起61a、61b付近を通る水平線で切断した平面断面図
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置1の前方側として図示している。画像形成装置1(ここではモノクロプリンター)の装置本体1aの下部には、積載された用紙を収容する給紙カセット2が配置されている。この給紙カセット2の上方には、装置本体1aの前方から後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて装置本体1aの上面に形成された排紙部3に至る用紙搬送路4が形成されている。この用紙搬送路4に沿って上流側から順に、ピックアップローラー5、フィードローラー6、中間搬送ローラー7、レジストローラー対8、画像形成部9、定着部10及び排出ローラー対11が配置されている。
給紙カセット2には、給紙カセット2に対して回動可能に支持された用紙積載板12が設けられている。用紙積載板12上に積載された用紙がピックアップローラー5によって用紙搬送路4に向けて送出され、ピックアップローラー5によって複数枚の用紙が同時に送出された場合には、フィードローラー6とリタードローラー13とによって用紙が捌かれ、最上位の1枚のみが搬送されるように構成されている。用紙搬送路4に送出された用紙は、中間搬送ローラー7によって装置本体1aの後方へと搬送方向を変えられてレジストローラー対8へと搬送され、レジストローラー対8によってタイミングを調整されて画像形成部9へと供給される。
画像形成部9は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図1において時計回りに回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム14と、この感光体ドラム14の周囲に配置される帯電装置15、現像装置16、クリーニング装置17、用紙搬送路4を挟んで感光体ドラム14に対向するように配置される転写ローラー18、及び感光体ドラム14の上方に配置される光走査装置19から構成されており、現像装置16の上方には、現像装置16へトナーを補給するトナーコンテナ20が配置されている。
帯電装置15には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラー15aが備えられており、この導電性ゴムローラー15aが感光体ドラム14に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム14が回転すると、導電性ゴムローラー15aが感光体ドラム14の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラー15aに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム14の表面が均一に帯電されることになる。
次いで、光走査装置19から射出されるビーム光により、入力された画像データに基づく静電潜像が感光体ドラム14上に形成され、現像装置16により静電潜像にトナーが付着して感光体ドラム14の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラー対8から感光体ドラム14と転写ローラー18とのニップ部(転写位置)に用紙が所定のタイミングで供給され、転写ローラー18により用紙上に感光体ドラム14の表面のトナー像が転写される。
トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム14から分離されて定着部10に向けて搬送される。この定着部10は、用紙搬送方向に対し画像形成部9の下流側に配置されており、画像形成部9においてトナー像が転写された用紙は、定着部10に備えられた加熱ローラー21、及びこの加熱ローラー21に圧接される加圧ローラー22によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。
画像形成された用紙は、排出ローラー対11によって排紙部3に排出される。一方、転写後に感光体ドラム14の表面に残留しているトナーはクリーニング装置17により除去される。感光体ドラム14は帯電装置15によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
図2は、画像形成装置1に搭載される光走査装置19の斜視図である。なお、図2では、光走査装置19の内部構造を示すためにハウジングの上蓋を取り除いた状態を示している。
光走査装置19は、光源部33と、回転多面鏡であるポリゴンミラー34と、ポリゴンミラー34を回転駆動させるポリゴンモーター39と、走査光学系35と、折り返しミラー36と、検知ミラー37と、検知センサー38とを備える。光源部33、ポリゴンミラー34、ポリゴンモーター39、走査光学系35、折り返しミラー36は、ハウジング31内に配設される。
光源部33は、レーザー光を出力するレーザーダイオード等の光源と、レーザー光のビーム径を整形するシリンドリカルレンズやコリメートレンズ等を有し、図示しないパソコン等から入力される画像データに基づいて変調されたビーム光を出力する。
ポリゴンミラー34は、ポリゴンモーター39によって所定の速度で回転しており、側面に有する反射ミラー面によって光源部33から出力されたビーム光を偏向させる。ポリゴンモーター39は回路基板40に設けたドライバー回路によって駆動制御される。
走査光学系35は、複数のレンズから構成され、ポリゴンミラー34で反射したビーム光が一定の速度で走査されるように変換するとともに、被走査面にビーム光を結像させる。折り返しミラー36は、走査光学系35を通過したビーム光を走査光学系35の下側に向けて反射し、感光体ドラム14(図1参照)に導く。
検知センサー38は、主走査方向の露光範囲(書き出しタイミング)を制御するための信号を出力するものであり、露光範囲外に配置された検知ミラー37を介して走査光学系35を通過したビーム光(書き出し光線)を受光する。
上記の構成において、光源部33は画像データに基づいて変調されたビーム光をポリゴンミラー34に向けて出力する。ポリゴンミラー34は光源部33からのビーム光を反射させ、その回転によって反射光を偏向走査する。走査光学系35はポリゴンミラー34で反射したビーム光を等速走査光に変換し、折り返しミラー36を介して被走査面である感光体ドラム14(図1参照)上に結像させる。このようにして、光走査装置19は均一に帯電された感光体ドラム14上の走査方向の所定の範囲を露光走査し、感光体ドラム14上に帯電が減衰された静電潜像が形成される。
ハウジング31は、底面部31aと、底面部31aの周縁から立ち上がる側壁部31bと、側壁部31bの上縁に取り付けられる図示しない上蓋とを有して、所定の形状に樹脂にて成形される。底面部31aと側壁部31b及び上蓋によって形成される空間内には、光源部33と、ポリゴンミラー34と、ポリゴンモーター39と、走査光学系35と、折り返しミラー36が収納される。折り返しミラー36は、底面部31aに形成された射出口(図示せず)を介してビーム光を感光体ドラム14(図1参照)に向けて反射させるために、底面部31aに対して所定の角度だけ傾斜して底面部31aに固定されている。
検知ミラー37及び検知センサー38は、側壁部31bの所定位置に取り付けられている。検知ミラー37の詳細な取り付け構造については後述する。
ポリゴンミラー34は、ポリゴンモーター39の回転軸に取り付けられ、ポリゴンモーター39は回路基板40を介在させて底面部31aに固定されている。回路基板40は、ポリゴンモーター39の回転駆動を制御するドライバーIC等を搭載し、底面部31aに固定される。なお、回路基板40は底面部31aの他の部分に配設してもよく、また上蓋等のハウジング31の上部に配設してもよい。
図3は、検知ミラー37の角度を調整するミラー調整機構50付近(図2の破線円内)の斜視図であり、図4は、図3に示すミラー調整機構50から検知ミラー37を取り外した状態を示す斜視図、図5は、図3に示すミラー調整機構50から検知ミラー37及びミラー保持部材51を取り外した状態を示す斜視図である。図3〜図5を参照しながらミラー調整機構50の詳細な構成について説明する。なお、図3において矢印XX′方向が主走査方向、矢印YY′方向が副走査方向である。
ミラー調整機構50は、検知ミラー37と、検知ミラー37を保持するミラー保持部材51と、ミラー保持部材51を回動可能に支持するミラー保持部材支持部55a〜55cとを含む。
ミラー保持部材支持部55a〜55cは、ハウジング31の側壁部31bの外側に突出するように一体形成されている。側壁部31bのミラー保持部材支持部55a〜55cで囲まれた部分は、ミラー保持部材51が当接する当接面57であり、当接面57の略中央部には開口部60が形成されている。ポリゴンミラー34で反射されたビーム光は開口部60を介して検知ミラー37に入射し、検知ミラーで反射されたビーム光は開口部60を介して検知センサー38(図2参照)に入射する。また、開口部60の下方には、当接面57から外向きに突出する第1支持突起61a、61bが形成されている。ミラー保持部材支持部55cの内側面(上面)には、凹部と凸部とが交互に連続するラック部63が形成されている。
ミラー保持部材51は、バネ性(復元性)を有する金属で形成された略円筒状の部材であり、ミラー保持部材支持部55a〜55cに内側から圧接される圧接片65a〜65cを有する。ミラー保持部材支持部55cに圧接される圧接片65cには、ミラー保持部材支持部55cのラック部63に係合する係合突起67が形成されている。また、圧接片65aと圧接片65cとの間、及び圧接片65bと圧接片65cとの間には、押圧部69a、69bが形成されている。
圧接片65cの上方直近にはミラー押さえ部70が形成されている。ミラー押さえ部70は、検知ミラー37の裏面(図4の紙面手前側の面)下部を押圧して検知ミラー37の反射面(図4の紙面奥側の面)下部を当接面57の第1支持突起61a、61bに押し当てる。また、圧接片65a、65bの間には、検知ミラー37の反射面上部を保持するミラー受け部71が形成されている。ミラー受け部71の内面側には半球状の第2支持突起72が突設されている。
ハウジング31に検知ミラー37を取り付ける際は、検知ミラー37の反射面上部をミラー保持部材51のミラー受け部71に当接させ、検知ミラー37の裏面下部をミラー保持部材51のミラー押さえ部70に当接させて、検知ミラー37をミラー保持部材51にセットする。
そして、圧接片65a〜65cを、それぞれミラー保持部材支持部55a〜55cに対向させた状態で、押圧部69a、69bを指で押しながらミラー保持部材51をミラー保持部材支持部55a〜55cで囲まれた部分に挿入する。ミラー保持部材51が当接面57に当接し、検知ミラー37の反射面下部が第1支持突起61a、61bに当接するまでミラー保持部材51を挿入することにより、ハウジング31への検知ミラー37の取り付けが完了する。
ハウジング31から検知ミラー37を取り外す際は、圧接片65a、65bを内側に撓ませてミラー保持部材支持部55a、55bへの圧接を解除した状態で、ミラー保持部材51をミラー保持部材支持部55a〜55cから引き抜くことにより、ハウジング31からミラー保持部材51と共に検知ミラー37を取り外すことができる。
図6は、ミラー調整機構50をミラー保持部材51の回転軸Oを通る垂直線で切断した側面断面図(図3のAA′矢視断面図)であり、図7は、ミラー調整機構50を第1支持突起61a、61b付近を通る水平線で切断した平面断面図(図3のBB′矢視断面図)である。必要に応じて図2〜図4を参照しながら、図6及び図7を用いて検知ミラー37の角度を調整する方法について説明する。なお、図3と同様に、矢印XX′方向が主走査方向、矢印YY′方向が副走査方向である。
図6及び図7に示すように、検知ミラー37は、ハウジング31に対し、当接面57に形成された第1支持突起61a、61bと、当接面57に接触するミラー保持部材51のミラー受け部71に形成された第2支持突起72の3点で位置決めされている。当接面57は、検知ミラー37の反射面と第1支持突起61a、61bとの接触点P1、P2を結ぶ直線L(主走査方向に延びる直線)と平行である。また、図6に示すように、当接面57は、ハウジング31の下方から上方に向かって外側に傾斜しており、接触点P1、P2、及び検知ミラー37の反射面と第2支持突起72との接触点P3を含む平面Qとは平行ではない。即ち、当接面57は、主走査方向に対して平行状態を保ちながら副走査方向にのみ傾斜する傾斜面である。
図3の状態から、ミラー受け部71と当接面57との接触状態を維持しながらミラー保持部材51を反時計回り方向に回転させると、ミラー保持部材51のミラー受け部71も回転軸Oを中心として反時計回り方向に回転し、当接面57の下方に移動する。その結果、検知ミラー37の反射面上部を支持する第2支持突起72は当接面57の傾斜に沿ってハウジング31の内側方向(図6、図7の破線位置)に移動する。
一方、検知ミラー37の下部を支持する第1支持突起61a、61bは当接面57に固定されているため、ミラー保持部材51の回転によって接触点P1、P2の位置は変化しない。従って、検知ミラー37の角度は、図6に破線で示すようにハウジング31の内側に倒れ込むように変化する。即ち、検知ミラー37は接触点P1、P2を結ぶ主走査方向の直線Lを揺動軸として揺動し、主走査方向における検知ミラー37の角度は変化しないため、副走査方向の角度のみが変化する。
本実施形態のミラー調整機構50によれば、検知ミラー37の主走査方向の角度は変化させずに、副走査方向の角度のみを変化させることができる。そのため、検知センサー38へのビーム光の入射タイミングを変化させることなく副走査方向にのみビーム光の光路調整が可能となる。
また、バネ性を有する金属で形成されたミラー保持部材51を、ハウジング31の側壁部31bの外側面に形成されたミラー保持部材支持部55a〜55cに嵌め込むだけの構成としたので、ハウジング31の上蓋を取り外すことなく検知ミラー37の角度調整、或いは検知ミラー37やミラー保持部材51の交換等のメンテナンスを行うことができる。
また、ミラー保持部材51の回転に伴い、圧接片65cに形成された係合突起67がラック部63に噛み合いながら移動することにより、作業者に引っ掛かり感(クリック感)を与えてミラー保持部材51が所定角度だけ回転したことを認識させることができる。さらに、調整後のミラー保持部材51が容易に移動しないように保持することができる。
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、2つの第1支持突起61a、61bを検知ミラー37の反射面に当接させているが、第1支持突起は検知ミラー37との当接点が同一直線上に並ぶように3つ以上設けることもでき、リブ状に連続した第1支持突起を設けることもできる。但し、第1支持突起と検知ミラー37との接触点が増加する(或いは線接触する)と、検知ミラー37の位置決めを高精度に行うために第1支持突起の寸法精度が要求される。従って、本実施形態のように第1支持突起61a、61bの2点で検知ミラー37を支持する構成が好ましい。
また、上記実施形態においては、ハウジング31の下方から上方に向かって外側に傾斜した当接面57に沿ってミラー保持部材51を回転させる構成としたが、ハウジング31の下方から上方に向かって内側に傾斜した当接面57を用いても良い。当接面57の傾斜する方向は、ハウジング31を成形する際の金型の抜き方向を考慮して決定すれば良い。
また、上記実施形態では、検知センサー38にビーム光を導く検知ミラー37の角度を調整するミラー調整機構50について説明したが、本発明はこれに限らず、ポリゴンミラー34から被走査面(感光体ドラム14)までの間に配置される他のミラーの調整機構として用いることもできる。
また本発明は、図1に示したようなモノクロプリンターに限らず、モノクロ複写機、デジタル複合機、タンデム式或いはロータリー式のカラープリンターやカラー複写機、或いはファクシミリ等、光走査装置を備えた種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
本発明は、ポリゴンモーターを用いた露光走査により被走査面上に静電潜像を形成する光走査装置、及びそれを備えた複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、簡単な構成でミラー角度の調整を必要とする一方向のみの角度を高精度に調整可能な光走査装置を提供することができる。
1 画像形成装置
14 感光体ドラム(像担持体)
19 光走査装置
31 ハウジング
31a 底壁部
31b 側壁部
33 光源部
34 ポリゴンミラー
35 走査光学系
36 折り返しミラー
37 検知ミラー(平面ミラー)
38 検知センサー
50 ミラー調整機構
51 ミラー保持部材
55a〜55c ミラー保持部材支持部
57 当接面
61a、61b 第1支持突起
65a〜65c 圧接片
63 ラック部
67 係合突起
70 ミラー押さえ部
71 ミラー受け部
72 第2支持突起

Claims (6)

  1. ビーム光を射出する光源部と、
    該光源部からのビーム光を被走査面に対して偏向走査するポリゴンミラーと、
    該ポリゴンミラーによって反射されたビーム光の光路を変更する平面ミラーと、
    該平面ミラーの角度を調整するミラー調整機構と、
    を備えた光走査装置において、
    前記ミラー調整機構は、
    前記平面ミラーの反射面に対し同一直線上で点接触する複数の第1支持突起が設けられた当接面と、
    前記平面ミラーの一端側を前記第1支持突起に押圧するミラー押さえ部と、前記平面ミラーの反射面の他端側に対向し、前記平面ミラーの反射面に点接触する1つの第2支持突起が設けられたミラー受け部と、を有するミラー保持部材と、
    前記ミラー保持部材を回転可能に支持するミラー保持部材支持部と、
    を有し、
    前記当接面は、前記複数の第1支持突起と前記平面ミラーとの接触点を結ぶ直線に対し平行であり、且つ、前記平面ミラーと前記複数の第1支持突起及び前記第2支持突起との接触点を含む平面と平行ではなく、
    前記平面ミラーと前記第1支持突起との接触状態、及び前記ミラー受け部と前記当接面との接触状態を維持しながら前記ミラー保持部材支持部に支持された前記ミラー保持部材を回転させることにより、前記平面ミラーの反射面に対し垂直な方向から見て前記第2支持突起が円軌道で移動し、前記複数の第1支持突起と前記平面ミラーとの接触点を結ぶ直線を揺動軸として前記平面ミラーの角度を一方向にのみ調整可能であることを特徴とする光走査装置。
  2. 前記当接面と、前記ミラー保持部材支持部とが前記ポリゴンミラーを収納するハウジングの外側面に形成されることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記ミラー保持部材は弾性変形可能な圧接片を有しており、前記圧接片は、前記当接面を囲むように形成される前記ミラー保持部材支持部に内側から圧接されることを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。
  4. 前記圧接片と前記ミラー保持部材支持部のいずれか一方には、複数の凹部と凸部とが交互に連続するラック部が形成され、他方には前記ラック部に係合する係合突起が形成されることを特徴とする請求項3に記載の光走査装置
  5. 前記平面ミラーは、主走査方向の露光範囲を制御するための信号を出力する検知センサーにビーム光を導光する検知ミラーであり、前記ミラー調整機構は、前記検知ミラーの角度を副走査方向にのみ調整可能であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光走査装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の光走査装置と、該光走査装置からのビーム光によって走査される被走査面を有する像担持体と、を備えた画像形成装置。
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