JP7035386B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

画像形成装置において、装置の正面側と背面側とを結ぶ方向が主走査方向となっている構成が知られている。この主走査方向の両端すなわち、装置の正面側および背面側にそれぞれフレームを設けた構成が知られている。これら２つのフレームによって、光走査装置および像担持体を挟み込んで支持する構成が知られている。一般的に、画像形成装置は、平坦な床面に据え置かれるものであり、装置は床面から４点で支持される。床面は正確な平面であることが期待されているが、床面の平坦度が悪く、床面の形状が正確な平面から大きく外れている場合、装置の自重により２つのフレームに歪みが生じうる。

また、画像形成装置が稼働状態にある場合、装置内に配置されたモータ、定着器などが発熱するので、この熱によって、フレームが膨張する場合がある。このような熱膨張によってもフレームに歪みが生じうる。

一般的に、画像形成装置においては、装置正面側からメンテナンス、資材交換などの作業を行なうので、正面側のフレームには作業用の穴が多数設けられる。一方、背面側のフレームには装置駆動用のモータ、ギアボックスなどの構造体が多数取り付けられるので、正面側のフレームに比べて背面側のフレームの方が強度が高くなる傾向にある。したがって、上述の要因によって歪みが生じる場合、主として正面側のフレームが歪むこととなる。

光走査装置および像担持体を挟持するフレームに歪みが生じると、光走査装置と像担持体との相対位置が変化する。相対位置が変化すると、像担持体の表面において本来走査されるべき位置とは異なる場所に光が走査される、あるいは、像担持体の表面において本来のフォーカス位置とは異なる場所に光が走査されることになる。これにより、像担持体上に形成される潜像の位置もしくは形状が本来予定されているものとは異なったものとなってしまう。その結果、各像担持体により形成される画像を重ね合わせた際に、色ずれや濃度傾斜と呼ばれる画像劣化が生じるという問題がある。

この問題を解決するために、たとえば特開２０１１－５１１２８号公報（特許文献１）、特開２００７－７６３０５号公報（特許文献２）などに、いくつかの技術が提案されている。

特開２０１１－５１１２８号公報 特開２００７－７６３０５号公報

特許文献１に記載された技術では、光走査装置と像担持体との副走査方向の相対位置を補正することはできるが、フォーカス方向（光軸方向）の相対位置を補正することはできないので、画像劣化または濃度傾斜を十分に抑制することができない。さらに装置の大型化、コストアップにつながるおそれがある。

特許文献２に記載された技術では、光検知センサを用いている。このセンサにより副走査方向の光の位置を検出することで、光走査装置と像担持体との副走査方向の相対位置を補正することができるが、フォーカス方向（光軸方向）の相対位置を補正することはできないので、画像劣化または濃度傾斜を十分に抑制することができない。さらに光検知センサは一般的に高価であるので、装置の大幅なコストアップにつながるおそれがある。

そこで、本発明は、コストアップを避けつつ簡便な構成で画像劣化を抑制することができる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、本発明に基づく画像形成装置は、主走査方向を有する像担持体と、偏向器によって上記像担持体の表面に光ビームを走査させる光走査装置と、上記主走査方向に沿って上記像担持体および上記光走査装置を挟み込むように配置され、上記像担持体および上記光走査装置を間接的に支持する１対のフレームとを備え、上記１対のフレームは、第１フレームと、上記第１フレームに比べて歪みに対する強度が低い第２フレームとを含み、上記光走査装置は、高さを決める３点の支持部で直接支持され、上記３点の支持部のうち１点は、上記第１フレームに直接支持されるか、あるいは上記第２フレームよりも上記第１フレームに近い位置に配置され、上記３点の支持部のうち残りの２点は、上記第２フレームに直接支持されるか、あるいは上記第１フレームよりも上記第２フレームに近い位置に配置されている。

本発明によれば、像担持体の位置が変化した際に、光走査装置は歪みの少ない第１フレーム側の１つの支持部を支点として、第２フレーム側の２つの支持部が第２フレームの歪みに追従するので、光走査装置と像担持体との相対位置は、第２フレームの歪みの前後でほぼ変化しない。その結果、光走査装置と像担持体との相対位置ずれによる画像劣化は抑制され、コストアップを避けつつ簡便な構成で画像劣化を抑制することができる。

本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置の一部の構成要素のみを取り出した模式図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置の主な構成を側方から見たときの模式図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置の光走査装置近傍の平面図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置の像担持体近傍の平面図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置の動作の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置において、光走査装置の姿勢が第２フレームの歪みに追従する様子の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における画像形成装置の光走査装置近傍の平面図である。 本発明に基づく実施の形態２における画像形成装置の主な構成を側方から見たときの模式図である。 本発明に基づく実施の形態２における画像形成装置の動作の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における画像形成装置において、光走査装置の姿勢が第２フレームの歪みに追従する様子の説明図である。 本発明に基づく実施の形態３における画像形成装置の光走査装置近傍の平面図である。 本発明に基づく実施の形態４における画像形成装置の光走査装置近傍の平面図である。 本発明に基づく実施の形態４における画像形成装置の光走査装置の姿勢がフレームの副走査方向のずれに追従する様子の説明図である。 ２つの位置決め部が保持部材に設けられた孔である例の説明図である。 ２つの位置決め部が保持部材に設けられた突出部材である例の説明図である。 本発明に基づく各実施の形態における画像形成装置に備わる光走査装置の内部構造の断面図である。 本発明に基づく各実施の形態における画像形成装置に備わる光走査装置の内部にある偏向器と、この光走査装置を支持する３点の支持部との位置関係を示す説明図である。

（実施の形態１）
（構成）
図１～図６を参照して、本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置について説明する。本実施の形態における画像形成装置１０１の外観を図１に示す。画像形成装置１０１は、筐体１を備える。筐体１の下面には複数の車輪１１が配置されていてよい。筐体１は正面側８１と背面側８２とを有する。筐体１の背面側８２には、モータ、ギアボックスなどが収納された部分１２が配置されている。部分１２は他の部分に比べて重量がある。部分１２は動作時に発熱する装置を含む。画像形成装置１０１の一部の構成要素のみを取り出したところを図２に示す。画像形成装置１０１の主な構成を矢印９４の向きに見たところを図３に示す。

本実施の形態における画像形成装置１０１は、主走査方向９１を有する像担持体４と、偏向器によって像担持体４の表面に光ビームを走査させる光走査装置２と、主走査方向９１に沿って像担持体４および光走査装置２を挟み込むように配置され、像担持体４および光走査装置２を間接的に支持する１対のフレームとを備える。前記１対のフレームは、第１フレーム３１と、第１フレーム３１に比べて歪みに対する強度が低い第２フレーム３２とを含む。１つの光走査装置２およびその近傍を真上から見たところを図４に示す。２つの像担持体４およびその近傍を真上から見たところを図５に示す。光走査装置２は、高さを決める３点の支持部５ａ，５ｂ，５ｃで直接支持されている。前記３点の支持部のうち１点は、第１フレーム３１に直接支持されるか、あるいは第２フレーム３２よりも第１フレーム３１に近い位置に配置されている。前記３点の支持部５ａ，５ｂ，５ｃのうち残りの２点は、第２フレーム３２に直接支持されるか、あるいは第１フレーム３１よりも第２フレーム３２に近い位置に配置されている。本実施の形態では、支持部５ａは第１フレーム３１に支持されている。支持部５ｂ，５ｃは第２フレーム３２に支持されている。

画像形成装置１０１の動作を図６に示す。光走査装置２からは下方に向けて走査光１３が発せられる。走査光１３は、像担持体４の外周表面に照射される。図６には、副走査方向９２およびフォーカス方向９３も示されている。

（作用・効果）
本実施の形態では、光走査装置２は、高さを決める３点の支持部５ａ，５ｂ，５ｃで支持されており、３点の支持部のうち１点は、第１フレーム３１に依存するように支持され、残りの２点は、第２フレーム３２に依存するように支持されているので、像担持体４の位置が変化した際に、光走査装置２は歪みの少ない第１フレーム３１側の１つの支持部を支点として、第２フレーム３２側の２つの支持部が第２フレーム３２の歪みに追従する。すなわち、図７に示すように、光走査装置２の姿勢は、第２フレーム３２の副走査方向９２およびフォーカス方向９３の両方の歪みについて追従する。したがって、光走査装置２と像担持体４との相対位置は、第２フレーム３２の歪みの前後でほぼ変化しない。その結果、光走査装置２と像担持体４との相対位置ずれによる画像劣化は抑制される。以上のようにして本実施の形態では、コストアップを避けつつ簡便な構成で画像劣化を抑制することができる。

（実施の形態２）
（構成）
図８～図１０を参照して、本発明に基づく実施の形態２における画像形成装置について説明する。本実施の形態における画像形成装置の基本的な構成は、実施の形態１で説明したものと共通する。本実施の形態における画像形成装置の光走査装置２近傍を上から見たところを図８に示す。内部構造を模式的に側方から見たところを図９に示す。本実施の形態における画像形成装置は、以下の構成を備える。

本実施の形態における画像形成装置は、図８および図９に示すように、光走査装置２を保持する保持部材１０を備える。保持部材１０は前記１対のフレームによって挟み込まれて支持されている。３点の支持部７ａ，７ｂ，７ｃは保持部材１０上に配置されている。前記１対のフレームは、第１フレーム３１および第２フレーム３２である。図９に示すように、光走査装置２は下方に配置された像担持体４に向けて走査光１３を照射する。照射時の様子を正面から見たところを図１０に示す。この画像形成装置は、２つの光走査装置２と４つの像担持体４とを備える。１つの光走査装置２から２つの像担持体４に向けて走査光１３が照射される。

本実施の形態では、保持部材１０は板状の部材であるが、これはあくまで一例であって、保持部材は板状の部材以外であってもよい。たとえば保持部材は、フレーム状の部材であってもよい。保持部材は、光走査装置２を保持することができ、前記１対のフレームによって挟み込まれて支持されうる構造の部材であればよい。３点の支持部７ａ，７ｂ，７ｃは、保持部材１０上において光走査装置２の高さを決めるものである。３点の支持部７ａ，７ｂ，７ｃのうち１点である支持部７ａは、第２フレーム３２よりも第１フレーム３１に近い位置に配置されている。残りの２点である支持部７ｂ，７ｃは、第１フレーム３１よりも第２フレーム３２に近い位置に配置されている。

（作用・効果）
本実施の形態では、光走査装置２は保持部材１０に保持されているので、光走査装置２を安定的に支持することができる。支持部は１対のフレームに対して直接設置しなくてよく、保持部材１０に配置すればよいので、支持部の位置関係の設計の自由度が高まる。光走査装置２の３つの支持部のうちの２つの支持部７ｂ，７ｃが保持部材１０の中で第２フレーム３２に近い位置に配置されているので、図１１に示すように、光走査装置２の姿勢は、第２フレーム３２の副走査方向９２およびフォーカス方向９３の両方の歪みについて追従する。こうして、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
（構成）
図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態３における画像形成装置について説明する。本実施の形態における画像形成装置の基本的な構成は、実施の形態２で説明したものと共通する。本実施の形態における画像形成装置の光走査装置２近傍を上から見たところを図１２に示す。本実施の形態における画像形成装置は、以下の構成を備える。

本実施の形態における画像形成装置では、図１２に示すように、保持部材１０は、前記１対のフレームと接合する３点の接合部８ａ，８ｂ，８ｃを備える。前記３点の接合部のうち１点である接合部８ａは、第１フレーム３１に接合しており、前記３点の接合部のうち残り２点である接合部８ｂ，８ｃは、第２フレーム３２に接合している。

（作用・効果）
本実施の形態では、保持部材１０が３点の接合部８ａ，８ｂ，８ｃを介して１対のフレームに接合されており、これらのうち１点が第１フレーム３１に接合され、残り２点が第２フレーム３２に接合されているので、保持部材１０の歪み追従性が上がる。保持部材１０は、第２フレーム３２の副走査方向９２およびフォーカス方向９３の両方の歪みについて追従する。光走査装置２の追従性に加えて保持部材１０の追従性も上がるので、実施の形態１で説明したのと同様の効果をより効率良く得ることができる。

本実施の形態における画像形成装置では、図１２に示したように、３点の接合部８ａ，８ｂ，８ｃの各々は、３点の支持部７ａ，７ｂ，７ｃの各々から見て、主走査方向９１の延長線上に位置することが好ましい。この構成を採用することにより、保持部材１０の歪み量を光走査装置２により的確に伝えることができ、光走査装置２の追従を適切なものとすることができる。

（実施の形態４）
（構成）
図１３を参照して、本発明に基づく実施の形態４における画像形成装置について説明する。本実施の形態における画像形成装置の基本的な構成は、実施の形態３で説明したものと共通する。本実施の形態における画像形成装置の光走査装置２近傍を上から見たところを図１３に示す。本実施の形態における画像形成装置は、以下の構成を備える。

本実施の形態における画像形成装置では、図１３に示したように、保持部材１０は、２つの位置決め部１４ａ，１４ｂを有し、２つの位置決め部１４ａ，１４ｂの各々は、光走査装置２の主走査方向９１に関する位置および主走査方向９１に垂直な方向に関する位置を決めるものである。２つの位置決め部１４ａ，１４ｂは、主走査方向９１に沿って並んでいる。

（作用・効果）
本実施の形態では、保持部材１０が２つの位置決め部１４ａ，１４ｂを有しているので、第１フレーム３１と第２フレーム３２との間で副走査方向９２に相対的にずれが生じたとき、そのずれに対する光走査装置２の追従性が向上する。その様子を図１４に示す。２つの位置決め部１４ａ，１４ｂによって光走査装置２の上から見たときの姿勢が定まる。

なお、前記２つの位置決め部の各々は、保持部材１０に設けられた孔または保持部材１０から突出する円柱状の外形を有する部材であり、光走査装置２に設けられた円柱状の外形を有する突出部材または孔と嵌合するものであることが好ましい。すなわち、回転成分の動きは許容するものであることが好ましい。

たとえば図１５に示す例では、２つの位置決め部１４ａ，１４ｂは保持部材１０に設けられた孔である。光走査装置２は２つの突出部材１５ａ，１５ｂを備える。突出部材１５ａ，１５ｂはそれぞれ円柱形である。突出部材１５ａ，１５ｂの内部は中実であっても中空であってもよい。突出部材１５ａは位置決め部１４ａとしての孔に挿入される。突出部材１５ｂは位置決め部１４ｂとしての孔に挿入される。

もうひとつの例を図１６に示す。この例では、２つの位置決め部１４ｉａ，１４ｉｂは保持部材１０に設けられた突出部材である。位置決め部１４ｉａ，１４ｉｂはそれぞれ円柱形である。光走査装置２は２つの孔１６ａ，１６ｂを有する。突出部材である位置決め部１４ｉａは、孔１６ａに挿入される。突出部材である位置決め部１４ｉｂは、孔１６ｂに挿入される。

図１５または図１６に示したように、円柱形状と円形の孔とを組み合わせた構造を採用すれば、円柱形状の突出部材は円形の孔の中で円滑に回転することができるので、保持部材１０の歪みに応じて光走査装置２の姿勢が変化しやすくなり、光走査装置２の適切な追従が容易になる。

（偏向器）
図２、図６などで示したように、１つの光走査装置２が複数の像担持体に光を照射するものであってよい。これまで述べてきた各実施の形態の画像形成装置に共通する話として光走査装置２の内部構造について説明する。光走査装置２の内部構造の一例を図１７に示す。光走査装置２は、筐体２５と、上板２６と、下板２７とを備える。筐体２５の上側の開口部は、上板２６で塞がれている。筐体２５の下側の開口部は、下板２７で塞がれている。筐体２５、上板２６、下板２７で囲まれた空間の内部には、筐体２８に収められた偏向器２０と、光学レンズ２１，２２と、ミラー４１，４２，４３とが配置されている。下板２７は開口部２７ａ，２７ｂを有する。筐体２８は放熱フィン２８ａを備える。偏向器２０から出射した走査光１３は、光学レンズ２１を透過してミラー４１，４２でそれぞれ反射して、光学レンズ２２を透過し、ミラー４３で反射して開口部２７ａ，２７ｂから外に出る。開口部２７ａから出射した走査光１３と、開口部２７ｂから出射した走査光１３とは、別々の像担持体４に向かって照射される。ここで示したように、光走査装置２は、単一の偏向器２０で複数の像担持体４に対して偏向走査するものであることが好ましい。この構成を採用することにより、像担持体４ごとに光走査装置２の位置を調整することができないので、これまでの実施の形態で説明したような構成により光走査装置２の追従性を上げることによる有利な効果は顕著となる。

なお、光走査装置２の内部に偏向器２０と設置する際には、図１８に示すような構成とすることが好ましい。図１８に示す例では、３点の支持部７ａ，７ｂ，７ｃを頂点とする三角形の範囲内に偏向器２０が配置されている。この構成を採用することにより、光走査装置２の内部で特に重量物である偏向器２０が３点の支持部７ａ，７ｂ，７ｃを頂点とする三角形の範囲内に収まっているので、各支持部にかかる力のバランスを良くすることができる。これにより、光走査装置２のフレームまたは保持部材１０に対する追従性を向上することができる。

なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、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を含むものである。

１ 筐体、２ 光走査装置、４ 像担持体、５ａ，５ｂ，５ｃ （光走査装置の）支持部、６ａ，６ｂ （像担持体の）支持部、７ａ，７ｂ，７ｃ （保持部材上に配置された光走査装置の）支持部、８ａ，８ｂ，８ｃ 接合部、１０ 保持部材、１１ 車輪、１２ 部分、１３ 走査光、１４ａ，１４ｂ，１４ｉａ，１４ｉｂ 位置決め部、１５ａ，１５ｂ 突出部材、１６ａ，１６ｂ 孔、２０ 偏向器、２１，２２ 光学レンズ、２５ （光走査装置の）筐体、２６ 上板、２７ 下板、２７ａ，２７ｂ 開口部、２８ （偏向器の）筐体、２８ａ 放熱フィン、３１ 第１フレーム、３２ 第２フレーム、４１，４２，４３ ミラー、８１ 正面側、８２ 背面側、９１ 主走査方向、９２ 副走査方向、９３ フォーカス方向、９４ 矢印、１０１ 画像形成装置。

Claims (6)

1. 主走査方向を有する像担持体と、
   偏向器によって前記像担持体の表面に光ビームを走査させる光走査装置と、
   前記主走査方向に沿って前記像担持体および前記光走査装置を挟み込むように配置され、前記像担持体および前記光走査装置を間接的に支持する１対のフレームと、
   前記光走査装置を保持する保持部材とを備え、
   前記１対のフレームは、第１フレームと、前記第１フレームに比べて歪みに対する強度が低い第２フレームとを含み、
   前記光走査装置は、高さを決める３点の支持部で直接支持され、
   前記３点の支持部のうち１点は、前記第１フレームに直接支持されるか、あるいは前記第２フレームよりも前記第１フレームに近い位置に配置され、
   前記３点の支持部のうち残りの２点は、前記第２フレームに直接支持されるか、あるいは前記第１フレームよりも前記第２フレームに近い位置に配置されており、
   前記保持部材は前記１対のフレームによって挟み込まれて支持されており、前記３点の支持部は前記保持部材上に配置されており、
   前記保持部材は、前記１対のフレームと接合する３点の接合部を備え、前記３点の接合部のうち１点は、前記第１フレームに接合しており、前記３点の接合部のうち残り２点は、前記第２フレームに接合している、画像形成装置。
2. 前記３点の接合部の各々は、前記３点の支持部の各々から見て、前記主走査方向の延長線上に位置する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記保持部材は、２つの位置決め部を有し、前記２つの位置決め部の各々は、前記光走査装置の前記主走査方向に関する位置および前記主走査方向に垂直な方向に関する位置を決めるものであり、前記２つの位置決め部は、前記主走査方向に沿って並んでいる、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記２つの位置決め部の各々は、前記保持部材に設けられた孔または前記保持部材から突出する円柱状の外形を有する部材であり、前記光走査装置に設けられた円柱状の外形を有する突出部材または孔と嵌合するものである、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記光走査装置は、単一の偏向器で複数の像担持体に対して偏向走査するものである、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記３点の支持部を頂点とする三角形の範囲内に前記偏向器が配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。

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