JP4478554B2

JP4478554B2 - 光書込装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4478554B2
Application number: JP2004342846A
Authority: JP
Inventors: 嘉信坂上; 和典坂内; 宏三山崎; 巌松前; 登楠瀬; 康太竹中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: JP2006150687A

Description

本発明は、カバー部材で覆われた光書込装置及び該光書込装置を備えた画像形成装置に関する。

プリンタや複写機等の画像形成装置においては、画像データに応じた光ビームを光源から出射し、その光ビームを回転多面鏡で回転反射させ、感光体上で所望の大きさに結像させる結像光学系や、光ビームを折り返して感光体に導くための折返しミラーを経て、感光体上においてライン状に照射し、一方では、光ビームの走査開始タイミングを検知する同期光学系を含む、光書込装置を備えたものが知られている。

この光書込装置から出射された光ビームにより感光体上に静電潜像が形成され、静電潜像が形成された感光体に対してトナーが供給されることにより静電潜像が現像されてトナー画像が形成され、感光体上に形成されたトナー画像は転写装置により記録媒体に転写される。トナー画像が転写された記録媒体は、定着装置で定着処理された後、画像形成装置外に排出される。

このような画像形成装置は、ユーザにより低温下あるいは高温下での使用も考えられ、周囲環境の温度変化が起こっても画像品質の劣化は避けなければならない。特に光書込装置では、光源から出射された光ビームが感光体上の所望の位置からずれる量を抑えることが重要となる。この方策として、線膨張係数の低い材料を用いたハウジングに多くの光学素子を配置し、周囲環境の温度変化による光学素子の姿勢や位置の変化は最小限に抑えるようにすることが一般的である。

例えば、偏向手段と結像手段と反射手段と走査手段とを収納する収納手段をカバーで密閉状態にしている光書込装置において、外部振動や熱変形により発生する走査線曲がりや走査線位置ズレを防止し、画像劣化を低減することを目的として、該カバー部材を前記収納手段を形成する材料の線膨張係数と同じかあるいは該線膨張係数よりも小さい材料で構成する光書込装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、実際には光書込装置の熱分布が一様でないことから、線膨張係数を同じにしても必ず熱変形が解消するわけではない。

また、例えば、上方が開口した光学箱と開口を塞ぐカバーの密閉構造に関し、カバーの密閉性を維持しながら着脱性を向上させることを目的として、カバーを樹脂で形成して光学箱を係合する係止片を形成し、係止片と光学箱との係止部に弾性部材を挿入した構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この実施例の記載を本発明の実施例と区別するため括弧書きで符号を付して要約すると、カバー（３０）は樹脂で形成され、複数の引っ掛け部（３１）を持ち、この引っ掛け部（３１）の先端を筐体（２）の被引っ掛け部（２９）に引っ掛けると、カバー（３０）が閉じられる状態では、引っ掛け部（３１）と筐体（２）の間に空間（３２）ができ、この空間を埋めることで引っ掛け部（３１）が動くことができないようにし、カバー（３０）を外れなくし、この空間を埋める手段として弾性体を用いたものである。

かかる構成では、カバー（３０）の引っ掛け部（３１）は複数個所でカバー（３０）を筐体（２）に対して図中上方へのズレを許さない構成であり、熱変形を解消する手段として機能するものではないと考えられる。

そして、現状の光書込み装置では、ハウジングとカバーとは線膨張係数の異なる複数の部材により構成されており、部材間に引っ張り合いを生じる結果、光学素子の姿勢や位置を変化させていることも多い。特に、カバー部材においては、ハウジングの上開口部の強度が低下した部分に取付けられる構成となることが多いことから、対策が必要である。

特開２０００−１３７１８４号公報特開２００２−２７７７９５号公報

本発明は、光書込装置の周囲環境の熱変化が起こっても、ハウジングに対するカバーの引っ張り合いが生じることを回避して光学素子の姿勢や位置の変化を抑えることができる光書込装置および画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を達成するため、光学素子が取付けられているハウジングと、ハウジング上開口部を閉塞するカバー部材をもつ光書込装置において、前記ハウジング及びカバー部材の２部材間を締結する締結手段を複数箇所に有し、前記締結手段は、部材のたわみを利用する複数のスナップフィット形体を含み、前記締結手段を、前記カバーに設けられた防塵部材の短手方向に相当する該カバー及び前記ハウジングの各前後方向上での両端部に、略同形状を同数配置し、前記複数のスナップフィット形体は、前記ハウジングの前後方向の両端部に位置する各外壁部に設けられ、下へ行くほど外側に裾が広がる傾向の上下方向に対して傾いた斜面を有する三角柱状をした突起３１ｄと、前記カバーの前後方向の両端部に設けられ、前記突起３１ｄに対応する位置が部分的に下に凸の凸形状部７１ｅに形成された矩形状の孔７１ｄと、を有し、前記ハウジングに前記カバーを取付けた状態のもとで、前記突起３１ｄが前記孔７１ｄに入り、前記突起３１ｄの下端部と前記孔７１ｄの下端部との間には上下方向にΔ１の隙間が形成され、カバー７１０の前後方向端での各折り曲げ部の内壁とハウジング３１０の外壁との間にはそれぞれ前後方向にΔ２の隙間が形成されることとした。光学素子が取付けられているハウジングと、ハウジング上開口部を閉塞するカバー部材をもつ光書込装置において、前記ハウジング及びカバー部材の２部材間の締結部が複数箇所あり、その締結手段が２部材間を全方位で完全に締結固定しない構成とした（請求項１）。ここで、ハウジングとカバーとは線膨張係数が一致することを排除するものではない。前記締結手段として、弾性部材を挟んで螺合するネジで構成することができる。ここで、前記弾性部材としてスプリング或いはワッシャを用いることができる。また、ネジとして、段付ネジを用いることができる。前記締結手段として、部材のたわみを利用するスナップフィット形体で構成することができる。そして、かかる構成の光書込装置を用いて画像形成装置を構成するとよい。

この発明では、周囲環境の熱変化が起こっても、ハウジングに対するカバーの引っ張り合いが生じることを回避して光学素子の姿勢や位置の変化を抑えることができる光書込装置および画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態を説明する。
［１］画像形成装置
本発明の実施に適する画像形成装置の例を図１により説明する。画像形成装置としてのカラープリンタ１の本体ケース２内部の略中央部には、４つの作像部３（３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ）と、光ビームを出射する光書込装置４と、転写ベルトである中間転写ベルト５とが配置されている。各作像部３はそれぞれ異なる色の画像（トナー像）を形成する部分である。各作像部３の構成部品等に関し、本明細書及び図面の記載において、数字の後に付したＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの添え字は、各作像部に対応する各々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を示している。

本体ケース２は、感光体保持部材及びベルト保持部材であり金属である鉄製のフレームと、このフレームに取付けられた樹脂製のカバーとから構成されており、各作像部３、光書込装置４、中間転写ベルト５は、そのフレームに取付けられている。

４つの作像部３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、使用するトナーの色が異なるために形成される画像の色が異なるだけで、基本的な構造は同じである。各作像部３は、矢印方向へ回転駆動される感光体６（６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋ）、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、駆動源（図示せず）により回転駆動される。感光体６の外周面部には感光層が設けられており、感光体６の表面である外周面６ａは被走査面とされている。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６ａにスポット照射されることにより、感光体６の外周面６ａには画像情報に応じた静電潜像が書き込まれる。

帯電部７は、感光体６の外周面６ａを一様に帯電するもので、感光体６に対して非接触方式のものが採用されている。現像部８は、感光体６へのトナーの供給を行い、供給されたトナーが感光体６の外周面６ａ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上の静電潜像をトナー像として顕像化させるもので、感光体６に対して非接触方式のものが採用されている。

クリーニング部９は、感光体６の外周面６ａに付着している残留トナーをクリーニングするもので、感光体６の外周面６ａにブラシを接触させるブラシ接触方式のものが採用されている。

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、感光体６上に形成されたトナー像が転写される。この中間転写ベルト５は、ローラ１１、１２、１３により支持されて矢印方向へ回転駆動される。これらのローラ１１，１２，１３が本体ケース２のフレームに取付けられており、これにより、中間転写ベルト５は、ローラ１１，１２，１３を介して本体ケース２のフレームに取付けられている。

したがって、ローラ１１，１２，１３は、本体ケース２のフレームとともに、転写ベルトである中間転写ベルト５を保持するベルト保持部材とされる。ここで、これらのローラ１１，１２，１３の線膨張係数は、本体ケース２の線膨張係数と同じである。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上のトナー像を中間転写ベルト５上に転写させるために中間転写ベルト５を感光体６に押圧する４個の転写ローラ１４が配置されている。中間転写ベルト５の外周面６ａ側（ループの外側）には、中間転写ベルト５の外周面６ａ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１５が配置されている。

本体ケース２内における４個の作像部３及び光書込装置４の下方には、記録媒体（用紙）が積層保持される給紙カセット１６が配置されている。給紙カセット１６内に積層保持されている記録媒体は、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１６内から分離給紙された記録媒体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、給紙ローラ１８ａ、レジストローラ１８ｂ、中間転写ローラ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１８ｂ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。このレジストローラ１８ｂが間欠的に回転駆動されることにより、レジストローラ１８ｂの位置まで搬送されて停止していた記録媒体が、中間転写ベルト５と中間転写ローラ１９とにより挟まれる転写位置へ送り込まれ、この転写位置において中間転写ベルト５上のトナー像が記録媒体に転写される。ここに、中間転写ベルト５と中間転写ローラ１９とにより転写部が構成されている。

定着部２０は、記録媒体上に転写されたトナー像を熱と圧力とを加えて記録媒体に定着させる部分である。定着部２０内を通過する過程においてトナー像が定着された記録媒体は、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。
［２］光書込装置
本発明の実施に適する光書込装置を説明する。図２は光書込装置４の水平断面図、図３は光書込装置４の縦断側面図である。これら図２及び図３に示すように、光書込装置４は、所謂対向走査方式のものであり、光ビームを発振する光源部である４つのレーザ光源ユニットであるＬＤユニット４１（４１Ｙ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｋ）と、各ＬＤユニット４１からの光ビームを対称な２方向に振り分けて偏向走査する偏向器４２と、偏向走査した光ビームを感光体６上で所望の大きさに結像させる例えばｆθレンズから構成される走査レンズ部である結像光学系４３と、光ビームの走査開始タイミングを検知する同期光学系４４と、光ビームを折り返して感光体６に導くための折り返しミラー４５（４５ａ，４５ｂ）などの光学素子をハウジング７１内に取り付け、該ハウジング７１の上開口部をカバー７１で閉塞している。

ＬＤユニット４１は、レーザ発光素子４８と、レーザ発光素子４８から出射された発散光を略平行化するコリメートレンズとレーザ発光素子駆動回路基板とが保持部材４６により保持されて構成されている。偏向器４２は、２段の回転多面鏡４９、この回転多面鏡４９を回転させる多面鏡モータ５０、回転多面鏡４９を覆う防音ガラス５１などから構成されている。同期光学系４４は、結像レンズ４４ｂと、光電素子４４ｃを持つ電気回路基板４４ｄと、それらを保持する保持部材（図示せず）から構成されている。

この光書込装置４では、図示しない原稿読取装置（スキャナ）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）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各ＬＤユニット４１内のレーザ発光素子４８を駆動して光ビームを出射する。各ＬＤユニット４１から出射された光ビームは、面倒れ補正用のアパーチャ５２及びシリンダレンズ５３、折返しミラー４５ａ（但し、ＬＤユニット４１Ｙ、４１Ｋから出射された光ビームに関してのみ）を介して偏向器４２に至り、多面鏡モータ５０で等速回転されている回転多面鏡４９で対称な２方向に偏向走査される。

偏向器４２の回転多面鏡４９で２ビームずつ２方向に偏向走査された光ビームは、結像光学系４３をそれぞれ通過し、折返しミラー４５ｂにより折り返されて、ガラスなど透明部材からなる防塵部材３４を介して各色用の感光体６の被走査面上にスポット照射され静電潜像を書き込む。このとき、４つの光ビームの感光体６に対する照射角度は、ほぼ同一である。

一方、書込み開始のタイミングを決定するための同期光学系４４は、結像光学系４３を通過した光ビームを同期検知用ミラー４４ａで折り返して受光し、走査開始の同期信号を出力する。ここで、同期検知の本来の意味は、走査光のタイミングを取ることであるので、同期光学系４４は、通常走査に先立って光ビームを受光するように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、走査後端にも検知手段を設置しても良い。図２には、そのような走査の前後で同期を取るような構成を示した。なお、図２で回転多面鏡４９近傍の折り返しミラー４５ｂは、図が煩雑になるので図示を省略してある。
［３］本発明の光書込装置
図４〜図１４は、図２、３に示した光書込装置４とは部材の配置、構成などが若干異なるが、画像形成装置における感光体への光書き込み機能を備えた光書込装置４０の全体を示すほか、光学素子が取り付けられるハウジング３１０、該ハウジング３１０の上開口部を閉塞するカバー７１０、ハウジング３１０に対するカバーの取り付け部の詳細などを示す。光書込装置４０について前記した光書込装置４における部材と機能が共通する部材については同じ符号を付し説明は省略する。

ハウジング３１０はその平面図を図４、斜視図を図５に示すように、略矩形をした筐体で上方が開口している。内部には光学素子が取り付けられている。図４において２つの結像光学系４３が対向する方向を前後方向とし、この前後方向に直交する方向を左右方向とする。また、紙面を貫く方向を上下方向とし紙面の裏側に向かう向きを下向き、その反対を上向きとする。他の図でも同様とする。

図４、図５において、ハウジング３１０の矩形の輪郭をした上面部であって、その左側の部位には前後方向に３つのネジ孔３１ｃが形成され、また、右側の上面にも同様に前後方向に間隔をおいて２つのネジ孔３１ｃが形成されている。

また、図４、図５において、ハウジング３１０の前後方向の外壁部にはそれぞれ三角柱状をした突起３１ｄが突出している。該突起３１ｄは前側の側縁に２つ、後側の側縁に２つ形成されている。該突起３１ｄの詳細形状は図６に拡大して示すとおりであり、突起３１ｄは上下方向に対して傾いた斜面Ｋを有している。斜面Ｋは下へ行くほど外側に裾が広がる傾向の斜面である。

図７にハウジング３１０の上開口部を閉塞するカバー部材７１０を示す。カバー部材７１０は略矩形の板状をしていて、ハウジング３１０の上から重なり覆うことができるように形状、大きさが定めてある。カバー部材７１０には４つのレーザ光源ユニットであるＬＤユニット４１から出射し光学素子を経由したレーザ光を通す左右方向に長い防塵部材３４が前後方向に４つ配置されている。

防塵部材３４の長手方向（左右方向）の左側の部位には前後方向に３つのネジ用の単なる孔７１ｃが形成され、また、右側の上面にも同様に前後方向に間隔をおいて２つのネジ用の単なる孔７１ｃが、ハウジングに形成されたネジ孔３１ｃと重なるように形成されている。また、図７において、カバー７１０の前後方向の各端部は下向きに折り曲げられた如きＬ字状の形状になっていて、前記した突起７１ｄに対応する位置が部分的に下に凸に形成されていて該凸形状部７１ｅには、矩形状の孔７１ｄが形成されている。図８に孔７１ｄを拡大して示す。

カバー７１０をハウジング３１０に装着する工程を説明する。

ハウジング３１０の上方からカバー７１０を被せる。その際、孔７１ｄの内縁がハウジング３１０に形成された突起３１ｄの斜面Ｋと摺動して凸形状部７１ｅが弾性変形し、斜面Ｋが乗り越えたところで突起３１ｄの先端部が孔７１ｄを貫通し、上記弾性変形していた凸形状部７１ｅが原状に復帰することでカバー７１０はハウジング３１０に取り付けられる。突起３１ｄの先端部が孔７１ｄを貫通した状態を図９〜図１２に示す。こうして、ハウジング３１０に形成された合計４つの突起３１ｄがカバー７１０に形成された４つの孔７１ｃに入り、カバー７１０はハウジング３１０に対して保持される。

図１０に示したように、４つの突起３１ｄがそれぞれ孔７１ｄに入ることでカバー７１０がハウジング３１０に略位置決めされた状態となり、このとき、ハウジング３１０のネジ孔３１ｃとカバー７１０に形成された孔７１ｃとが略合致している。そこで、図１０、図１３に示すようにカバー７１０の上方からスプリング８５を介して段付きネジ８０を、孔７１ｃ、ネジ孔３１ｃの順に通して螺合させ締め付ける。段付きネジ８０で締め付けた状態を図１４に示す。

かかる取り付け状態において、突起３１ｄと孔７１ｄとの寸法関係及び取り付け状態を図１１、図１２を参照しつつ説明する。上下方向については、ハウジング３１０の上面にカバー７１０が乗っていて、突起３１ｄの下端部と孔７１ｄの下端部との間にはΔ１の隙間が形成される。カバー７１０の前後方向端での各折り曲げ部の内壁とハウジング３１０の外壁との間にはそれぞれΔ２の隙間が形成される。次に左右方向については、孔７１ｄの幅Ｗ１よりも突起３１ｄの幅Ｗ２を小さくしてある。

図１４における段付きネジ８０による取り付け部では、段付きネジ８０のネジ頭の下面とカバー７１０の上面との間にΔ３の隙間をつくり、この隙間Δ３に伸長性のスプリング８５を介在させてカバー７１０の位置を弾性力で保持をしている。また、前後左右方向については、段付きネジ８０の外径を孔７１の径よりも小さく形成してハウジング３１０やカバー７１０が熱変形しても段付きネジ８０に対してカバー７１０がずれることを可能にしている。

以上において、ハウジング３１０に対するカバー７１０の取り付け状態は、ハウジング３１０に対して、カバー７１０が上下方向にも、弾性による保持力以上の外力が作用したとき前後左右方向にもカバー７１０がハウジング３１０に対してずれることができるようになっている。ずれ許容量はカバーが熱膨張による変形を吸収可能な量を考慮して定める。

このように、ハウジング３１０及びカバー７１０の２部材間の締結部が、段付きネジ８０の部位で５箇所、突起３１ｄの部位で４箇所と複数箇所あり、その締結手段（段付きねじ８０、突起３１ｄと孔７１ｄ）がハウジング３１０とカバー７１０の２部材間を全方位（上下及び前後左右）で寸法に余裕を持たせることで完全に締結固定しない構成としたので、光書込装置の周囲環境の熱変化が起こっても、ハウジングに対するカバーの引っ張り合いが生じることを回避して光学素子の姿勢や位置の変化を抑えることができる。

前記締結手段は、弾性部材であるスプリング８５を挟んで螺合する段付きネジ８０の例が好ましいが、これに限定されるわけではなく、弾性部材としてスプリングワッシャを使用してもよいし、或いは、耐熱ゴムなどの材料を用いてもよい。また、段付きネジに限らず、通常のボルトを使用することもできる。

本例では、突起３１ｄと組み合わされる開口７１ｄを設けた凸形状部のたわみ（弾性変形）を利用した所謂スナップフィット形体を利用したが、同様の原理を用いる他の形体、例えばカバーの端部をＬ字状の弾性材で構成し、該Ｌ字状片をハウジングの縁部に引っ掛ける構成などでもよい。

なお、かかる構成のもとにおいても、ハウジング３１０とカバー７１０を同一材料とすることを排除するものではない。また、段付きネジによる締結部の位置は図示する位置に限らない。同様に、部材のたわみを利用して２部材が離れないように固定するスナップフィット形体、例えば、突起３１ｄと孔７１ｄとの係合関係は図示した位置に限らない。

画像形成装置の概略構成図である。光書込装置の平面図である。画像形成装置の中、光書込装置及び感光体などを示した図である。本発明の第２の実施の形態に係る搬送装置の要部を説明した斜視図である。ハウジングの斜視図である。突起の斜視図である。カバーの斜視図である。凸部及び孔の斜視図である。光書込装置の側面図である。光書込装置の斜視図である。突起と孔との係合状態を説明した断面図である。突起と孔との係合状態を説明した斜視図である。段付きネジによる取り付け工程を説明した斜視図である。段付きネジによる取り付け状態を説明した断面図である。

符号の説明

３１ｄ突起
７１ｄ開口
８０段付きネジ
３１０ハウジング
７１０カバー

Claims

光学素子が取付けられているハウジングと、ハウジング上開口部を閉塞するカバー部材をもつ光書込装置において、
前記ハウジング及びカバー部材の２部材間を締結する締結手段を複数箇所に有し、前記締結手段は、部材のたわみを利用する複数のスナップフィット形体を含み、前記締結手段を、前記カバーに設けられた防塵部材の短手方向に相当する該カバー及び前記ハウジングの各前後方向上での両端部に、略同形状を同数配置し、
前記複数のスナップフィット形体は、
前記ハウジングの前後方向の両端部に位置する各外壁部に設けられ、下へ行くほど外側に裾が広がる傾向の上下方向に対して傾いた斜面を有する三角柱状をした突起と、
前記カバーの前後方向の両端部に設けられ、前記突起に対応する位置が部分的に下に凸の凸形状部に形成された矩形状の孔と、を有し、
前記ハウジングに前記カバーを取付けた状態のもとで、前記突起が前記孔に入り、
前記突起の下端部と前記孔の下端部との間には上下方向にΔ１の隙間が形成され、カバーの前後方向端での各折り曲げ部の内壁とハウジングの外壁との間にはそれぞれ前後方向にΔ２の隙間が形成されることを特徴とする光書込装置。
請求項１記載の光書込装置を有することを特徴とする画像形成装置。