JP5063170B2 - 光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いるプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に用いられる光学走査装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。

従来より、複数のレーザ光源からレーザ光を射出して、各々のレーザ光源に対応して設けられる像担持体としての感光体の表面を偏向走査し、感光体の表面に静電潜像を形成する光学走査装置、またはこれを備える画像形成装置が知られている。

このような光学走査装置には、光源、レンズ、ミラー等から構成される光学部品と、それら光学部品を内部に有する光学箱と、光学箱をカバーするカバー部材と、が備えられることが一般的である。

特許文献１は、従来例に係る光学走査装置の構成を開示するものである。特許文献１に開示される光学走査装置は、光学部品を内部に有する光学箱に対してそのカバー部材がスライドして光学箱を覆い、スナップフィットでカバー部を固定するものである。さらにカバー部材が光学箱に対してスライドする方向は、カバー部材のスライド動作によって光学部品の走査精度に影響が生じない方向に設定されている。

また、特許文献２及び３に開示される光学走査装置は、光学箱とカバー部材の間の隙間に弾性部材を設けることで光学箱とカバー部材の隙間を封止して、光学箱の内部に粉塵が侵入することを防ぐ構成である。
特開２００４−５４０１９号公報 特開平１０−１２３４４４号公報 特開２００２−２７７７９５号公報

しかしながら上記従来例に係る光学走査装置においては以下に示す問題を生じる。

特許文献１に開示される光学走査装置は、カバー部材を光学箱に対してスライドさせる構成であるので、光学箱とカバー部材の間に隙間が生じてしまう。また、カバー部材がスライドする構成であるため、光学箱とカバー部材の間の隙間を封止するための弾性部材を設けることが困難である。その結果、光学箱の内部に粉塵が侵入し、光学部品を汚染する恐れがある。

また、特許文献２、３に開示される光学走査装置は、光学箱とカバー部材の間に弾性部材を設け、光学箱の内部に粉塵が侵入することを防ぐ構成である。しかし、弾性部材からの反力により光学箱が変形してしまい、それに伴い光学部品の配置にズレが生じ、光学部品の感光体への照射位置ずれて、色ずれなどの画像不良が生じてしまう。

すなわち、従来例に係る光学走査装置においては、光学箱とカバー部材の間の隙間を弾性部材によって封止しつつ、弾性部材の反力によって光学箱が変形することで生じる色ずれ等の画像不良を防ぐ構成については開示されていない。

以上より、本発明は、光学箱とカバー部材の間の隙間を弾性部材によって封止しつつ、弾性部材の反力によって光学箱が変形することで生じる色ずれ等の画像不良を防ぐ光学走
査装置、及びこれを備え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に本発明にあっては、レーザ光を偏向して像担持体の表面で走査するためのレーザ偏向走査手段と、前記レーザ偏向走査手段によって偏向されるレーザ光を前記像担持体の表面に結像する結像部材と、底板と前記底板を囲む側壁とを有する箱状の筐体であって、前記レーザ偏向走査手段及び前記結像部材を収容する光学箱と、前記光学箱の側壁の外側面に沿う側壁を有し、前記光学箱に取り付けられて前記光学箱内を覆うカバー部材と、前記光学箱に取り付けられた前記カバー部材と前記光学箱の側壁との間に形成される隙間を経路とする粉塵の前記光学箱内への侵入を防ぐ為に前記経路に設けられる弾性部材と、を備える光学走査装置において、前記弾性部材は、前記カバー部材が前記光学箱に取り付けられた状態で、前記光学箱の側壁と前記カバー部材の側壁とに当接することで前記経路を塞ぎ、前記光学箱の側壁の外側面に垂直な方向から見ると、少なくとも一部が前記底板に重なって配置されていることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、上記の光学走査装置と、前記像担持体と、を備え、前記光学走査装置から射出されるレーザ光によって前記像担持体を走査することで該像担持体上に潜像を形成し、画像形成を行うことを特徴とする。

以上説明したように、本発明は、光学箱とカバー部材の間の隙間を弾性部材によって封止しつつ、弾性部材の反力によって光学箱が変形することで生じる色ずれ等の画像不良を防ぐ光学走査装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１の実施の形態）
図１〜図８を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る光学走査装置について説明する。

［画像形成装置の構成］
図２に本実施の形態に係る画像形成装置１５の概略構成を示す。図２に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１５は、第１の光学走査装置１６ａと、第２の光学走査装置１６ｂと、を備える。なお、これらの光学走査装置の構成については後述する。

第１の光学走査装置１６ａ、第２の光学走査装置１６ｂは、入力された画像情報を基に変調されたレーザ光を射出し、それぞれのレーザ光に対応して設けられる像担持体としての感光体１（１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ）の表面上に静電潜像を形成する。なお、第１の光学走査装置１６ａからは第１のレーザ光３Ｙ、第２のレーザ光３Ｃが射出され、第２の光学走査装置１６ｂからは第１のレーザ光３Ｋ、第２のレーザ光３Ｍが射出される。

また、本実施の形態に係る画像形成装置１５は、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー剤を用いて所望の色調を得る多重現像方式を採用するものである。すなわち、これら４色のトナー剤のそれぞれに対応して、画像形成プロセスに関わる各部材が設けられており、各部材には対応するトナー剤の符号（シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ））を付して以下説明を行うものとする。

第１の光学走査装置１６ａ、第２の光学走査装置１６ｂから射出されたレーザ光３（３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｋ）は、それぞれのレーザ光に対応して設けられる像担持体としての感光体１（１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ）の表面を走査し、その表面に静電潜像を形成する。なお、それぞれの感光体１（１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ）は、対応するレーザ光３（３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｋ）に走査される前に、１次帯電器２（２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｋ）によって表面が一様に帯電されている。

感光体１（１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ）の表面に静電潜像が形成されると、それぞれの静電潜像に対し、現像器４（４Ｃ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｋ）からトナー剤（シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ））が供給される。そして感光体１（１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ）の表面には、それぞれシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、のトナー像が現像される。

一方で画像形成装置１５の下方には、複数のシート材が積載される給送トレイ９が備えられる。そして給送トレイ９に積載されるシート材８に給送ローラ１０が当接し、給送ローラ１０の駆動に伴いシート材８が１枚ずつ給送される。

給送されたシート材８は、レジストローラ１１を通過する際に、画像の書き出しタイミングと同期をとって転写ベルト７上に順次搬送される。そして転写ベルト７に搬送されたシート材８は、感光体１（１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ）と転写ローラ５（５Ｃ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｋ）のニップへ搬送される。

感光体１（１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ）と転写ローラ５（５Ｃ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｋ）のニップにおいて、シート材８にシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のトナー像が順次転写され、シート材８上に所望のカラー画像が形成される。なお、転写ベルト７を駆動する駆動ローラ１２は、転写ベルト７の送り動作を精度良く行うことが可能であり、回転ムラの小さな駆動モータ（不図示）に接続される。

所望のカラー画像が転写されたシート材８は、定着器１３に搬送される。そして定着器１３においてカラー画像がシート材８上に熱定着され、排出ローラ１４によって画像形成装置外へシート材８が排出される。

［光学走査装置の構成］
図１を参照して、本実施の形態に係る光学走査装置の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係る光学走査装置として、第２の光学走査装置１６ｂの概略構成を示すものである。なお、本実施の形態において、第２の光学走査装置１６ｂと第１の光学走査装置１６ａの構成、動作は同一であるので、ここでは第２の光学走査装置１６ｂについてのみ説明を行うものとする。

本実施の形態に係る光学走査装置（第２の光学走査装置１６ｂ）は、レーザ光源として設けられる半導体レーザ３０Ｋ、３０Ｍと、コリメータレンズ３１Ｋ、３１Ｍと、シリンドリカルレンズ３２と、偏向ユニットとしての回転多面鏡２１と、を備える。さらに、第１ｆΘレンズ２０と、反射ミラー２５，２６，２７と、第２ｆΘレンズ２４（２４Ｋ、２４Ｍ）と、受光素子３４と、を備える。なお、第１ｆΘレンズ２０、第２ｆΘレンズ２４は、レーザ光を像担持体の表面に結像するための結像ユニットを構成するものである。

そして、これらの光学部品が光学箱２９に収容され、カバー部材１９によって光学箱２９の開口部が覆われる。

上記構成で半導体レーザ３０Ｋ、３０Ｍから射出したレーザ光３（第１のレーザ光３Ｋ
、第２のレーザ光３Ｍ）は、まずコリメータレンズ３１Ｋ、３１Ｍ、シリンドリカルレンズ３２を透過する。

そして、レーザ光３の偏向ユニットとして設けられる回転多面鏡２１の同一反射面２２にレーザ光３（第１のレーザ光３Ｋ、第２のレーザ光３Ｍ）が集光される。回転多面鏡２１はスキャナモータ２３によって回転駆動され、反射面２２に入射したレーザ光３（第１のレーザ光３Ｋ、第２のレーザ光３Ｍ）を偏向する。

偏向された第１のレーザ光３Ｋは第１ｆΘレンズ２０を透過し、反射ミラー２５で反射された後、第２のｆΘレンズ２４Ｋを透過し、反射ミラー２６によって感光体１Ｋの表面に照射される。そして回転多面鏡２１が回転駆動することで、感光体１Ｋの表面が走査される。

また、受光素子３４は、２つのレーザ光３（第１のレーザ光３Ｋ、第２のレーザ光３Ｍ）の一方のレーザ光を受光可能な位置に配置される。そして、受光素子３４において得られる同期信号が不図示のレーザ駆動基板に伝達されることによって、半導体レーザ３０Ｋ、３０Ｍの変調のタイミングが決定され、感光体１（１Ｋ、１Ｍ）の所望の位置に静電潜像が形成される。

［光学箱に対するカバー部材の取り付け］
図３，４を参照して、本実施の形態においてカバー部材１９を光学箱２９に取り付ける際のカバー部材１９の取り付け状態について説明する。図３、図４は、図１に示す光学走査装置のＡ−Ａ断面の一部を示すものであり、図３は光学箱２９にカバー部材１９を取り付ける前の状態であり、図４は光学箱２９にカバー部材１９を取り付けた状態を示すものである。また、図３、図４中における４３は、第２ｆΘレンズ２４Ｍを支持する受け面を示すものである。

光学箱２９には、側壁４１が形成され、ポリウレタンフォームやエラストマーなどの弾性部材５４が、側壁４１の外側面であって、弾性部材５４の下端部が光学箱２９の底板４２の上面よりも下方にくるように配置される。なお、弾性部材５４を側壁４１の外側面上に取り付ける際は、接着等の手段によって取り付けられる。

また、カバー部材１９には光学箱２９の側壁面に沿って側壁４９が形成され、側壁４９は、カバー部材１９を光学箱２９に覆い被せた状態で側壁４９の先端が光学箱２９の底板４２の位置まで到達可能な長さに設計される。また、カバー部材１９を光学箱２９に覆い被せた状態では、カバー部材１９の側壁４９と光学箱２９の側壁４１との間に隙間が形成される。

また、弾性部材５４における光学箱２９の側壁４１の法線方向の厚さは、カバー部材１９の側壁４９と光学箱２９の側壁４１が形成する隙間の幅よりも大きくなるように構成される。

カバー部材１９を光学箱２９に対して取り付ける際は、まずカバー部材１９を光学箱２９の開口部側から光学箱２９の底板４２側に向かって覆い被せる。そして図３中Ｚ方向（光学箱２９の開口部から底板４２に向かう方向）にカバー部材１９を被せていき、図４の状態とする。

図４に示す取り付け完了の状態においては、弾性部材５４は、光学箱２９の側壁４１とカバー部材１９の側壁４９によって押し縮められ、弾性変形した状態で側壁４１と側壁４９の隙間に保持される。そして不図示のビス等により、カバー部材１９が光学箱２９に固
定される。すなわち弾性部材５４は、光学箱２９の側壁４１の外側面とカバー部材１９の側壁の内側面に確実に密着した状態で保持される。

この構成によれば、光学箱２９の側壁４１とカバー部材１９の側壁４９との間に形成される隙間を弾性部材５４によって封止することが可能になるので、隙間から光学箱２９の内部に粉塵が侵入することを防ぐことが可能になる。

さらに本実施の形態においては、光学箱２９の側壁４１の外側面上であって、弾性部材５４の下端部が光学箱２９の底板４２の上面よりも下方にくるように弾性部材５４を取り付ける構成とした。この構成によると、弾性部材５４によって光学箱２９の内部に粉塵が侵入することを防ぎつつ、弾性部材５４の反力が光学箱２９に及ぼす影響を低減させることが可能になる。

すなわち弾性部材５４は、光学箱２９の側壁４１とカバー部材１９の側壁４９に押し縮められた状態で側壁４１と側壁４９の間の隙間に保持される。よって、側壁４１に対しては弾性部材５４からの反力が働き、その結果、弾性部材５４が及ぼす反力によって光学箱２９が変形することが考えられる。

図５，６は、弾性部材５４が及ぼす反力によって光学箱２９が変形する様子を示すものである。

図５は、光学箱２９の側壁４１の上端部に弾性部材５４を設ける場合のカバー部材１９の取り付け状態を示すものである。図５に示すように、光学箱２９の側壁４１が弾性部材５４から図５中Ａ方向に反力を受ける。その結果、光学箱２９の底板４２が撓み、底板４２に取り付けられる第２ｆΘレンズ２４Ｍの受け面４３が変形する。

また、図６は、光学箱２９の側壁４１の上端部の外側面に弾性部材５４を設ける場合のカバー部材１９の取り付け状態を示すものである。この場合は、光学箱２９の側壁４１が弾性部材５４から図６中Ｂ方向に反力を受ける。その結果、光学箱２９の底板４２が撓み、底板４２に取り付けられる第２ｆΘレンズ２４Ｍの受け面４３が変形する。

図５、図６に示すように、光学箱２９の変形に伴い、光学部品として設けられる第２ｆΘレンズ２４Ｍの受け面４３が変形すると、レーザ光３の感光体１上への照射位置がずれ、最終的に色ずれ等の画像不良が生じてしまう。また、ここでは第２ｆΘレンズ２４Ｍの受け面４３が変形した場合を示したが、光学箱２９が変形すると、第２ｆΘレンズ２４Ｍ以外の光学部品も変形する可能性もあり、その結果、色ずれ等の画像不良が生じてしまう。

これに対して本実施の形態においては、光学箱２９の側壁４１の外側面であって、弾性部材５４の下端部が光学箱２９の底板４２の上面よりも下方にくるように弾性部材５４を取り付ける構成とした（図４参照）。この構成では、光学箱２９の側壁４１の根元近傍で弾性部材５４の反力を受ける構成であるので、光学箱２９が変形しにくい。

よって、光学箱２９に取り付けられる複数の光学部品、またはそれらを支持する受け面等の変形量を少量に抑制することが可能になるので、色ずれ等の画像不良が生じる可能性が低くなる。

［弾性部材の配置ごとの光学部品の受け面の変形量］
図８は、本実施の形態において、弾性部材５４の配置を変えた場合の、それぞれの配置において計測された光学部品の変形量を表す実験結果である。

ここでは、弾性部材５４を図７（１）〜図７（４）に示す計４種類のパターンに配置し、それぞれの配置パターンにおける各光学部品の受け面（計６箇所）の変位量の測定結果を示す。なお、弾性部材５４の配置パターンはグラフの色によって区別した。すなわち、図７（１）に示す配置パターンを黒色、図７（２）に示す配置パターンを細斜線、図７（３）に示す配置パターンを太斜線、図７（４）に示す配置パターンを白色、で示すものとした。また、変形量を計測した光学部品の受け面を、その位置ごとにグラフの横軸に配列した。さらにグラフの縦軸は、各々の受け面の変形量（ｍ）を表すものとした。

図８に示すように、弾性部材５４を光学箱２９の側壁４１の上面に取り付ける場合（図７（１））と比較して、弾性部材５４を光学箱２９の側壁４１の外側面に取り付けた場合の方が各光学部品の受け面の変形量が少なくなることがわかる。

また、弾性部材５４を光学箱２９の側壁４１の外側面に取り付ける場合は、外側面の上方に取り付ける場合よりも下方に取り付ける場合の方が各受け面の変形量（ｍ）が小さくなることがわかる（図７（２）〜（４）を比較）。

これらの実験結果からも、本実施の形態のように光学箱２９の側壁４１の外側面上であって、さらに側壁４１の根元近傍に弾性部材５４を取り付けることで光学部品の変形量を小さくすることが可能になることがわかる。

以上より、本実施の形態によれば、カバー部材１９を光学箱２９に取り付けた際に生じる弾性部材５４の反力を光学箱２９の側壁４１の根元近傍で受けることで、光学箱２９が有する光学部品、及びそれらの受け面の変形量を小さく抑制することができる。

よって、感光体１表面に対するレーザ光３の照射ズレ等に起因する画像不良が生じる可能性が低くなる。特に複数の光学走査装置を用いるタンデム式のカラー画像形成装置においては、感光体１表面に対する照射ズレを少量に抑制することが重要になる。

また、本実施の形態によれば、弾性部材５４によって光学箱２９とカバー部材１９の間に形成される隙間を確実に封止することが可能になるので、粉塵が光学箱２９の内部に侵入することを防ぐことが可能になる。よって光学箱２９の内部に粉塵が侵入し、光学部品を汚染する可能性が低くなる。

また、本実施の形態によれば、光学箱２９の側壁４１の外側面に弾性部材５４を取り付け、カバー部材１９を光学箱２９の外側に覆い被せる構成である。この構成によると、例えば光学箱２９の側壁４１の内側面に弾性部材５４を取り付ける場合と比較して、比較的広いスペースで弾性部材５４を取り付けることができる。

よって、弾性部材５４を取り付ける際の作業を簡易化することができるので、取り付け時間の短縮、製造コストの低減、高品質化を達成することが可能になる。

（第２の実施の形態）
図９、図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、第２の実施の形態におけるカバー部材１９の光学箱２９への取り付け状態を示す図である。

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、光学箱２９の側壁４１の外側面上であって、さらに弾性部材５４の下端部が光学箱２９の底板４２の上面よりも下方にくるように弾性部材５４を設ける構成とした。すなわち、弾性部材５４の配置については第１の実施の形態と異なるものではない。また、画像形成装置の構成、光学走査装置の構成、
光学箱に対するカバー部材の取り付け、については第１の実施の形態と異なるものではないので説明を省略し、ここでは、本実施の形態の特徴である弾性部材５４の構成についてのみ説明を行う。

図１０に示すように、カバー部材１９を光学箱２９に対して取り付ける際は、カバー部材１９の側壁４９の内側面と、弾性部材５４が摺擦する構成である。その結果、弾性部材５４が図１０に示すように変形してしまい、弾性部材５４が光学箱２９から剥離してしまう恐れがある。

これに対し、本実施の形態では、弾性部材５４におけるカバー部材１９の側壁４９の内側面に密着する面に、弾性部材５４よりも摩擦抵抗の低いスキン部材５６を接着等によって設ける構成とした。この構成によると、カバー部材１９の側壁４９の内側面とスキン部材５６との間で生じる摩擦は、弾性部材５４とカバー部材１９の側壁４９の内側面との間で生じる摩擦よりも小さくなるので、弾性部材５４の変形量を少なくすることができる。すなわち、弾性部材５４が光学箱２９から剥離してしまう可能性を低くすることが可能になる。

また、本実施の形態においては、弾性部材５４におけるカバー部材１９の側壁４９の内側面に密着する面に、弾性部材５４よりも摩擦抵抗の低いスキン部材５６を接着等によって設ける構成とした。しかしながら、スキン部材５６以外の材質であって、弾性部材５４よりも摩擦抵抗の低い部材を用いる構成であっても良い。

以上より、本実施の形態によれば、光学箱２９とカバー部材１９の間の隙間を弾性部材５４によって封止しつつ、弾性部材５４の反力によって光学箱２９が変形することで生じる色ずれ等の画像不良を防ぐことが可能になる。

第１の実施の形態に係る光学走査装置の概略構成図 第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図 図１におけるＡ−Ａ断面（カバー部材を取り付ける前の状態） 図１におけるＡ−Ａ断面（カバー部材を取り付けた状態） 弾性部材の反力によって生じる光学箱の変形を示す図 弾性部材の反力によって生じる光学箱の変形を示す図 弾性部材の配置パターン 弾性部材の配置ごとの光学部品の受け面の変形量を示す図 第２の実施の形態におけるカバー部材の取り付け状態を示す図 カバー部材の取り付け状態を示す図

符号の説明

１ 感光体
３Ｋ 第１のレーザ光
３Ｍ 第２のレーザ光
１５ 画像形成装置
１６ａ 第１の光学走査装置
１６ｂ 第２の光学走査装置
１９ カバー部材
２９ 光学箱
４１ （光学箱の）側壁
４２ （光学箱の）底板
４９ （カバー部材の）側壁
５４ 弾性部材
５６ スキン層

Claims (3)

1. レーザ光を偏向して像担持体の表面で走査するためのレーザ偏向走査手段と、
   前記レーザ偏向走査手段によって偏向されるレーザ光を前記像担持体の表面に結像する結像部材と、
   底板と前記底板を囲む側壁とを有する箱状の筐体であって、前記レーザ偏向走査手段及び前記結像部材を収容する光学箱と、
   前記光学箱の側壁の外側面に沿う側壁を有し、前記光学箱に取り付けられて前記光学箱内を覆うカバー部材と、
   前記光学箱に取り付けられた前記カバー部材と前記光学箱の側壁との間に形成される隙間を経路とする粉塵の前記光学箱内への侵入を防ぐ為に前記経路に設けられる弾性部材と、
   を備える光学走査装置において、
   前記弾性部材は、前記カバー部材が前記光学箱に取り付けられた状態で、前記光学箱の側壁と前記カバー部材の側壁とに当接することで前記経路を塞ぎ、前記光学箱の側壁の外側面に垂直な方向から見ると、少なくとも一部が前記底板に重なって配置されていることを特徴とする光学走査装置。
2. 前記カバー部材を前記光学箱に取り付ける際、前記弾性部材と前記カバー部材の側壁とが摺擦する構成であり、
   前記弾性部材は、前記カバー部材の側壁に当接する部分に前記弾性部材本体よりも摩擦抵抗の低い部分を有することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光学走査装置と、
   前記像担持体と、
   を備え、
   前記光学走査装置から射出されるレーザ光によって前記像担持体を走査することで該像担持体上に潜像を形成し、画像形成を行う画像形成装置。

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