JP4476047B2 - 光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光書込装置及びその光書込装置を備えた画像形成装置に関する。

例えば、電子写真方式の画像形成装置であるレーザプリンタ，デジタル複写機，レーザファックス等は、レーザ光（光ビーム）を感光体の表面に照射してそのレーザ光を走査することにより感光体上に静電潜像を形成する光書込装置を備えている。このような光書込装置では、レーザ光源（光源）から出射されたレーザ光を回転するポリゴンミラーにより偏向して感光体上を走査するようにしており、通常、そのレーザ光の光路の途中に走査方向に沿って長く形成した板状のガラスを配置している。そして、このガラスは、断面内で角度α傾けて配置されおり、その角度αを変えたりガラスの厚みを変えたりすることにより、感光体上におけるレーザ光による走査線（レーザ走査線）の湾曲量を調整するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、長尺プラスチックレンズを副走査方向に撓ませることで走査線の湾曲量を調整する光書込装置が開示されている。

特開平１１−２８７９６６号公報 特開２００２−１８２１４５公報

しかしながら、特許文献１に開示された光書込装置の場合には、上述したようにポリゴンミラーと感光体との間の光路の途中に設けるガラスの傾き角度や、そのガラスの厚み寸法を変えることで走査線の湾曲量の調整を行うことができるが、光学ハウジング内に走査光学系に上記のようなガラスを設けるためにその分だけ光利用効率がダウンするという問題や、そのガラスの傾きを調整するためのメカ機構が必要となるためにその分だけコストアップになるという問題がある。

特許文献２に開示された光書込装置では、長尺プラスチックレンズを副走査方向に撓ませることで走査線の湾曲量の調整を行っているが、コストダウン等により光書込装置内の走査レンズを１枚に集約した場合には、レンズを撓ませることが困難になる。

本発明の目的は、光源から出射された光ビームによる走査線の湾曲量の調整を容易に行えるようにすることである。

請求項１記載の発明は、複数の光源から出射された光ビームによる走査線をそれぞれ対応する感光体に照射させる複数の光学部材が光学ハウジング内に配置されている光書込装置において、各光ビームの光路上に配置される前記光学部材の一つである反射ミラーを保持する保持部材と、前記反射ミラーの長手方向に沿った概略中央部に設けられ、前記反射ミラーの撓み量を調整する走査線湾曲調整手段と、を有し、前記走査線湾曲調整手段は、前記反射ミラーを光ビームの入射方向に対して凹又は凸のいずれか一方向に初期的に撓ませるように加圧する初期加圧手段と、前記反射ミラーを、前記初期加圧手段の加圧による撓みが凹形状の場合は凸方向に撓ませ、前記初期加圧手段の加圧による撓みが凸形状の場合は凹方向に撓ませるように調整する加圧調整手段とを備えたこと、と特徴とする。

請求項２記載の発明は、光書込装置により感光体に光ビームを照射して書き込んだ静電潜像を現像してトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を記録媒体に転写する画像形成装置において、前記光書込装置は請求項１記載の光書込装置であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、保持部材に保持されている反射ミラーを、反射ミラーの長手方向に沿った概略中央部に設けられた走査線湾曲調整手段で反射ミラーに入射される光ビームの入射方向に対して凹凸状に湾曲する向きに反射ミラーの撓み量を調整することにより、走査線の湾曲量を調整することができる。この走査線の湾曲量の調整は、光書込装置として既存の光学部材であって、かつ、撓ませることが容易な部材である反射ミラーを撓ませることにより行うので、部品点数の増加に伴うコストアップや光書込装置の大型化を最小に抑えることができ、しかも、一つの走査線湾曲調整手段の操作により凹凸のいずれの方向にも調整することができ、調整作業を容易に行える。
また、走査線湾曲調整手段を簡単な構成により実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を奏することができる。

本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置であるカラープリンタを概略的に示す縦断側面図、図２は光書込装置の内部構造を示す平面図、図３は光書込装置を示す縦断側面図、図４は走査線湾曲調整手段を示す平面図、図５は走査線湾曲調整手段を示す分解斜視図、図６は走査線湾曲調整手段における初期加圧手段の作用を説明する縦断側面図、図７は走査線湾曲調整手段における加圧調整手段の作用を説明する縦断断側面図である。

図１に示すように、画像形成装置であるカラープリンタ１の本体ケース２内部の略中央部には、４つのプリンタエンジン３（３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ）、光ビームを出射して光ビームによる走査線を後述する感光体に照射させる光書込装置４、中間転写ベルト５等が配置されている。各プリンタエンジン３はそれぞれトナー画像を形成する部分であり、同じ構造に形成されている。そして、各プリンタエンジン３では異なる色のトナーが使用されることにより、異なる色のトナー画像が形成される。これらのプリンタエンジン３及びそのプリンタエンジン３の構成部品等に関する本明細書及び図面の記載において、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの添え字は、各々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を示しており、これらの添え字は必要に応じて割愛する。

４つのプリンタエンジン３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの機械的構造は同じであり、各プリンタエンジン３は、矢印方向へ回転駆動される感光体６、感光体６の周囲に配置された帯電部７、現像部８、クリーニング部９等により構成されている。

感光体６は、円筒状に形成されて駆動モータ（図示せず）により回転駆動され、外周面には感光層が設けられている。光書込装置４から出射された光ビームが感光体６の外周面に照射されることにより、感光体６の外周面には画像データに応じた静電潜像が書き込まれる。

帯電部７は、ローラ状に形成された導電性ローラ部材であり、この帯電部７に帯電バイアス電圧が電源装置（図示せず）から供給されることにより感光体６の外周面が一様に帯電される。

現像部８は、感光体６へのトナー供給を行う。供給されたトナーが感光体６の外周面に書き込まれた静電潜像に付着することにより、感光体６上の静電潜像がトナー画像として顕像化される。

クリーニング部９は、感光体６上に形成されたトナー画像が中間転写ベルト５に転写された後、感光体６の外周面に付着している残留トナーをクリーニングする。

中間転写ベルト５は、樹脂フィルム又はゴムを基体として形成されたループ状のベルトであり、感光体６上に形成されたトナー画像が転写される。この中間転写ベルト５は、ローラ１０、１１、１２により支持されて矢印方向へ回転駆動される。中間転写ベルト５の内周面側（ループの内側）には、各感光体６上のトナー画像を中間転写ベルト５上に転写させる４個の転写ローラ１３が配置されている。各感光体６上に形成されたトナー画像が中間転写ベルト５上に順次転写されることにより、中間転写ベルト５上にはカラーのトナー画像が担持される。中間転写ベルト５の外周面側（ループの外側）には、中間転写ベルト５の外周面に付着した残留トナーや紙粉等をクリーニングするクリーニング部１４が配置されている。

本体ケース２内における４個のプリンタエンジン３及び光書込装置４の下方には、記録媒体Ｐが積層保持される給紙カセット１５が配置されている。給紙カセット１５内に積層保持されている記録媒体Ｐは、給紙ローラ１６により最上位のものから順に分離給紙される。

本体ケース２内には、給紙カセット１５内から分離給紙された記録媒体Ｐが搬送される搬送経路１７が形成されている。この搬送経路１７上には、レジストローラ１８、転写ローラ１９、定着部２０、排紙ローラ２１等が配置されている。

レジストローラ１８は、所定のタイミングで間欠的に回転駆動されるローラである。レジストローラ１８が間欠的に回転駆動されることにより、レジストローラ１８の位置まで搬送されて停止していた記録媒体Ｐが、中間転写ベルト５と転写ローラ１９とにより挟まれる転写位置へ送り込まれ、記録媒体Ｐがこの転写位置を通過する過程において中間転写ベルト５上のトナー画像が記録媒体Ｐに転写される。

定着部２０は、トナー画像が転写された記録媒体Ｐに対して熱と圧力とを加えてトナーを溶融し、トナー画像を記録媒体Ｐに定着させる部分である。定着部２０を通過することによりトナー画像を定着処理された記録媒体Ｐは、排紙ローラ２１により本体ケース２の上面部に形成されている排紙トレイ２２上に排紙される。

つぎに、光書込装置４について説明する。光書込装置４は、下部ケース２３ａに上部カバー２３ｂを固定した光学ハウジング２３を有し、光学ハウジング２３内には、それぞれ異なる色（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）の画像データに応じた光ビーム（レーザー光）を出射する光源である光源ユニット２４（２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋ）と、光ビームによる走査線を感光体６に照射させるための各種の光学部材とが収容されている。光学ハウジング２３内に収容されている光学部材としては、面倒れ補正用のアパーチャ２５、シリンダレンズ２６、ミラー２７、ポリゴンミラー２８、結像レンズ２９、反射ミラー３０、３１（３０Ｙ、３１Ｙ、３０Ｃ、３１Ｃ、３０Ｍ、３１Ｍ、３０Ｋ、３１Ｋ）、同期検知用ミラー３２、結像レンズ３３、回路基板３４上に取り付けられた光電素子３５等が含まれる。光源ユニット２４は、発散光を射出する半導体レーザ、半導体レーザから射出された発散光を略平行化するコリメートレンズ、半導体レーザ駆動回路基板等により構成されている。ポリゴンミラー２８はポリゴンモータ３６に連結されて高速回転する。ポリゴンミラー２８の回転数は様々であるが、例えば、３００００ｒｐｍを超えるものもある。

このカラープリンタ１では、図示しない原稿読取装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力された画像データが色分解され、色分解された各色の画像データが各光源ユニット２４を駆動する信号に変換され、その信号に従い各光源ユニット２４から光ビームが出射される。各光源ユニット２４から出射された光ビームは、面倒れ補正用のアパーチャ２５、シリンダレンズ２６、ミラー２７（但し、光源ユニット２４Ｙ、２４Ｋから出射された光ビームに関してのみ）を介してポリゴンミラー２８に至り、ポリゴンミラー２８で２つの光ビームずつ対称な２方向に偏向走査される。

ポリゴンミラー２８で対称な２方向に偏向走査された光ビームは、結像レンズ２９をそれぞれ通過し、２枚の反射ミラー３０、３１で折り返され、各プリンタエンジン３の感光体６に向けて進行する。そして、感光体６に向けて進行した光ビームが走査線として感光体６の外周面に照射されることにより、感光体６の外周面に静電潜像の書込が行われる。

光学ハウジング２３の上部カバー２３ｂには、各プリンタエンジン３の感光体６に対向する位置に位置付けられ、感光体６の中心線方向に沿って細長く延出した形状の開口部３７が形成されている。これらの開口部３７には光ビームの透過を許容して光学ハウジング２３内への塵埃の侵入を防止する透光性防塵部材３８が取り付けられ、感光体６に向かう光ビームは透光性防塵部材３８を透過して進行する。透光性防塵部材３８としては、例えば、平板ガラスが用いられている。

結像レンズ２９を通過した光ビームのうち結像レンズ２９の両端部を通過した光ビームは同期検知用ミラー３２で折り返され、結像レンズ３３を通過して光電素子３５で受光される。この光電素子３５での受光により光電素子３５から走査開始の同期信号が出力される。ここで、同期検知の本来の意味は、走査のタイミングを取ることであるので、走査に先立って光ビームを受光する位置に光電素子３５が設置されていれば良いが、更に、１走査の速度（あるいは時間）の変動を検知するために、走査の後端側にも光電素子３５を設置しても良い。本実施の形態では、結像レンズ２９の両端側に同期検知用ミラー３２と光電素子３５とを配置し、走査の前後で同期を取る構成を示している。

つぎに、本発明の特徴部分である走査線湾曲調整手段５０について説明する。走査線湾曲調整手段５０は、感光体６上での走査線の湾曲量を調整するための機構であり、Ｙ、Ｃ、Ｍの光路上に位置する反射ミラー３０Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍに設けられている。本実施の形態では、各色（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）の走査線の湾曲を合わせる際に基準色となるＫの光路上の反射ミラーには走査線湾曲調整手段は設けられておらず、Ｋの走査線の湾曲に合わせるようにＹ、Ｃ、Ｍの走査線の湾曲量を調整する構成をとっている。各反射ミラー３０Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍに設けられている走査線湾曲調整手段５０の構造は同じであり、図４ないし図７では、反射ミラー３１Ｃに設けられた走査線湾曲調整手段５０を例に挙げて説明する。

反射ミラー３１Ｃは、断面形状が略コの字型に形成された長尺状の保持部材であるミラーホルダ５１により保持されている。ミラーホルダ５１の長手方向の両端部には、それぞれ保持用ブラケット５２と板バネ５３とがカシメ止めされている。保持用ブラケット５２は略コの字型に形成された部材であり、両端部に爪部５２ａが形成されている。板バネ５３は、反射ミラー３１Ｃの一方の面に弾発的に当接され、この当接力により反射ミラー３１Ｃの他方の面の上下両端が爪部５２ａに押し付けられ、これにより、反射ミラー３１Ｃがミラーホルダ５１に保持される。

走査線湾曲調整手段５０は、ミラーホルダ５１の長手方向の略中央部に位置付けられた初期加圧手段である加圧板バネ５４と、加圧調整手段５５とにより構成されている。

加圧板バネ５４は、断面形状が略コの字型に形成されて上下両端に爪部５４ａが形成され、その爪部５４ａが反射ミラー３１Ｃにおける光ビームが入射される面の上下両端に係止され、反射ミラー３１Ｃの長手方向の略中央部を図４及び図６に示す矢印Ａ方向に加圧している。この加圧により反射ミラー３１Ｃは、反射ミラー３１への光ビームの入射方向に対して凹となる向きに初期的に撓んでいる。

加圧調整手段５５は、加圧板バネ５４の加圧による撓み方向と逆方向に反射ミラー３１Ｃを撓ませるように反射ミラー３１Ｃを加圧調整する機構であり、略Ｍ字形に形成された加圧調整板バネ５５ａと、板ナット５５ｂと、調整ネジ５５ｃとにより構成されている。調整ネジ５５ｃは、ミラーホルダ５１と加圧調整板バネ５５ａとを貫通し、板ナット５５ｂに螺合されている。調整ネジ５５ｃを回転させると、調整ネジ５５ｃに螺合されている板ナット５５ｂが調整ネジ５５ｃに沿って昇降する。

ここで、図６及び図７の実線で示す状態は、反射ミラー３１Ｃに対して加圧板バネ５４の加圧力のみが作用し、加圧調整手段５５の加圧力が反射ミラー３１Ｃに対して作用していない場合を示している。反射ミラー３１に加圧板バネ５４の加圧力のみが作用することにより、反射ミラー３１Ｃは、反射ミラー３１Ｃへの光ビームの入射方向に対して凹となる向き、即ち、反射ミラー３１Ｃの両端部に対して反射ミラー３１Ｃの中央部が光ビームの入射方向に対して後退する位置に撓ませた状態に初期的に維持されている。この場合において、加圧調整板バネ５５ａは実線で示すように反射ミラー３１Ｃに対して離反している。

走査線の湾曲量を調整する場合には、図６及び図７の実線で示した状態から調整ネジ５５ｃを回し、調整ネジ５５ｃに螺合されている板ナット５５ｂを上昇させる。すると、加圧調整板バネ５５ａは中央部分が反射ミラー３１Ｃ側に向けて張り出すように撓み、やがて、図７の仮想線で示すように反射ミラー３１Ｃに当接し、反射ミラー３１Ｃの長手方向の略中央部分を矢印Ｂ方向に押圧する。これにより、反射ミラー３１Ｃを加圧板バネ５４の加圧による撓み方向と逆方向（反射ミラー３１Ｃに対する光ビームの入射方向に対して凸となる方向）に撓ませることができる。そして、調整ネジ５５ｃを回す量を調整し、いたナット５５ｂの上昇位置を変えることにより反射ミラー３１Ｃの撓み量を調整することができ、走査線の湾曲量を調整することができる。

したがって、この走査線湾曲調整手段５０により、反射ミラー３１Ｃを反射ミラー３１Ｃに対して入射される光ビームの入射方向に対して凹凸となるいずれの方向にも撓ませることができる。そして、反射ミラー３１Ｃをこの反射ミラー３１Ｃに入射される光ビームの入射方向に対して凹又は凸となる向き撓ませることにより、その光ビームによる感光体６上の走査線の湾曲の向き及び量を任意に調整することができる。

ここで、走査線の湾曲量を調整するために撓ませる反射ミラー３１Ｃは、光書込装置４を構成する光学部材として既存の部材であり、この反射ミラー３１Ｃを撓ませるための部材としてミラーホルダ５１や走査線湾曲調整手段５０を追加するだけでよく、部品点数の増加に伴うコストアップや光書込装置の大型化を最小に抑えることができる。また、部品点数の増加に伴って光書込装置４が大型化することを抑制できる。さらに、反射ミラー３１Ｃは板状の部材であって撓ませることが容易な部材であり、走査線の湾曲量の調整を容易に行える。

反射ミラー３１Ｃと走査線湾曲調整手段５０とは同じミラーホルダ５１に保持されているので、光学ハウジング２３が経時で変形、歪みが発生した場合でも、反射ミラー３１Ｃと走査線湾曲調整手段５０との相対位置を長期間に亘って安定して維持することができる。このため、走査線の湾曲調整を経時的に安定して行うことができる。

本実施の形態では、基準色（Ｋ）の走査線の湾曲に他の色（Ｙ、Ｃ、Ｍ）の走査線の湾曲を合わせることにより各色の走査線の湾曲調整を行うことができ、基準色の走査線の湾曲調整を行うための走査線湾曲調整手段を不要としたことにより部品コストの削減を図ることができる。

なお、全ての色（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）の光ビームの光路上に走査線湾曲調整手段を設け、全ての色の走査線を直線状となるように湾曲量を調整してもよい。

各光ビームの光路上には反射ミラー３０、３１が２つずつ配置されており、そのうちの一方の反射ミラー（第２の反射ミラー３１Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３１Ｋ）には、走査線全体の傾きを調整する走査線傾き調整手段（図示せず）が設けられている。この走査線傾き調整手段は周知のものであり図示を省略するが、例えば、第２の反射ミラー３１Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３１Ｋを保持するホルダと、そのホルダに設けられて第２の反射ミラー３１Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３１Ｋの長手方向の両端の高さ位置を調整する調整ネジとにより構成することができる。そして、調整ネジを回すことにより反射ミラー３１Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３１Ｋの傾きを調整することができ、それにより走査線の傾きを調整することができる。

ここで、Ｙ、Ｃ、Ｍの光ビームによる走査線の湾曲量の調整と傾きの調整とに関し、湾曲量を調整するための走査線湾曲調整手段５０を反射ミラー３０Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍに設け、走査線傾き調整手段を各光ビームの光路上に位置する第２の反射ミラー３１Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍに設けているので、走査線の湾曲調整と傾き調整とを、互いに影響しあうことなく高精度に行うことができる。

本発明の一実施の形態の画像形成装置であるカラープリンタを概略的に示す縦断側面図である。 光書込装置の内部構造を示す平面図である。 光書込装置を示す縦断側面図である。 走査線湾曲調整手段を示す平面図である。 走査線湾曲調整手段を示す分解斜視図である。 走査線湾曲調整手段における初期加圧手段の作用を説明する縦断側面図である。 走査線湾曲調整手段における加圧調整手段の作用を説明する縦断断側面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
４ 光書込装置
６ 感光体
２３ 光学ハウジング
２４ 光源
３０Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ 反射ミラー、光学部材
３１Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３１Ｋ 第２の反射ミラー、光学部材
５０ 走査線湾曲調整手段
５１ 保持部材
５３ 初期加圧手段
５５ 加圧調整手段

Claims (2)

1. 複数の光源から出射された光ビームによる走査線をそれぞれ対応する感光体に照射させる複数の光学部材が光学ハウジング内に配置されている光書込装置において、
   各光ビームの光路上に配置される前記光学部材の一つである反射ミラーを保持する保持部材と、
   前記反射ミラーの長手方向に沿った概略中央部に設けられ、前記反射ミラーの撓み量を調整する走査線湾曲調整手段と、
   を有し、
   前記走査線湾曲調整手段は、前記反射ミラーを光ビームの入射方向に対して凹又は凸のいずれか一方向に初期的に撓ませるように加圧する初期加圧手段と、前記反射ミラーを、前記初期加圧手段の加圧による撓みが凹形状の場合は凸方向に撓ませ、前記初期加圧手段の加圧による撓みが凸形状の場合は凹方向に撓ませるように調整する加圧調整手段とを備えたこと、
   を特徴とする光書込装置。
2. 光書込装置により感光体に光ビームを照射して書き込んだ静電潜像を現像してトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を記録媒体に転写する画像形成装置において、
   前記光書込装置は請求項１記載の光書込装置であることを特徴とする画像形成装置。

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