JP5899964B2 - 光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
この種の画像形成装置は、各潜像担持体である感光体面上に画像情報に応じた光ビームを光書込装置より照射することにより潜像を形成し、この潜像をトナー等の現像剤により現像して可視画像を得て、転写体に転写する。
転写体には、ベルト状の転写体や、感光体に直接対向当接する記録シートなどがある。ベルトを中間転写体として用いる場合には、ベルト表面に各感光体上に形成された色毎の画像を順次転写する1次転写工程と、順次転写されて重畳された画像を記録シートに一括転写する2次転写工程とが用いられる。
転写後、加熱定着することにより記録シートに画像が定着され、画像形成装置外に排出される。
この種の画像形成装置において、近年は装置の小型化や低コスト化が重要視される一方で、高画質化も要求されている。
高画質化には、その画像の重ね合わせのずれ(色ずれ)を、光書込装置から感光体面上に到達する光ビームの位置を調整することで解消する技術が一般的に用いられている。
画像形成装置内部に搭載されている色ずれ検出センサによって、画像の色ずれを検出し、色ずれ量に応じて、光書込装置内に搭載されているモータに信号を送り、モータの駆動により、物理的に長尺レンズの姿勢を変動させ、感光体面上に到達する光ビーム位置を調整することができる。
モータではなく、手動で長尺レンズの姿勢を変動させる方式もある。
一方で、光書込装置の製造工程にて偏向ミラーあるいは長尺レンズの姿勢を治具にて調整し、その後は偏向ミラーあるいは長尺レンズを光書込装置に固定する方式がある。
このような方式では、調整するための部品を搭載する必要が無く小型化が容易で、低コストに装置を構成することができるが、一旦、色ずれが発生した場合は、調整方法がなくなってしまい、画質の低下は避けられない。
コントローラや電気制御などによるソフトウェア調整による画像処理も実施されている。
そのため、レンズ単体での性能は満足するが、外力がかかると容易に変形し、感光体上でのビーム径を悪化させてしまう。
光書込装置内で固定されたレンズである場合は性能が良いが、色ずれ調整のために、レンズ姿勢を変動させて、感光体面上での光ビーム位置を調整すると、逆にレンズの変形により、ビーム径を悪化させてしまう。
長尺レンズの調整は、特許文献1に開示されているように、調整モータにより長尺レンズの接点をシフトさせ、板バネやスプリング等により、長尺レンズが接点に追従するように押し付けている。長尺レンズに補強用の保持部材を取り付け、保持部材ごとシフトさせる構成も知られている。
このような要因による変動が生じた場合、速やかに接点に追従するように、筐体内においてより安定した状態、位置にて結像レンズが配置されることが望ましい。
しかしながら、従来においてはこのような観点からの配慮はなされていなかった。
図1は、潜像担持体としての複数(ここでは4つ)のドラム状をなす感光体10Y、10C、10M、10Kをタンデム配列したフルカラー画像形成装置の一例を示している。
これらの感光体は画像形成手段としての各作像装置7Y、7C、7M、7Kの一部として構成されている。
これらの作像装置7Y、7C、7M、7Kは順に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応し、これらの色の画像を作る。
画像形成装置1は、3つの支持ローラ15a、15b、15cなどに支持されて回転する表面移動部材としての中間転写ベルト14を有している。中間転写ベルト14の下側の張設ラインに沿って、矢印で示す中間転写ベルト14の移動方向に、上流側から順に、作像装置7Y、7C、7M、7Kが間隔をおいて配置されている。
これら異なる色のトナー画像は、中間転写ベルト14を間にして各感光体に対向して配置されている転写手段としての一次転写ローラ16により中間転写ベルト14の移動とともに、中間転写ベルト14上に順次重ね転写される。
中間転写ベルト14上の一次転写ローラ16が接している箇所は転写位置であり、この転写位置で一次転写が行われる。
4つの重ね転写トナー像は最終記録媒体である記録材Pに、支持ローラ15aと二次転写ローラ9とのニップ部で一括転写される。その後定着装置6の定着対ローラ6a、6b間に通紙され、搬送ローラを経て、排紙ローラ対より画像形成装置上面に形成された排紙トレイ19上に排紙される。こうして、記録材上にフルカラー画像を得る。
中間転写ベルト14上の残トナーを除去するためのクリーニング装置17がローラ15bに対向して設けられている。
各作像装置7Y、7C、7M、7Kは扱うトナーの色が異なるだけであり、機械的な構成及び作像プロセスは共通であるので、感光体以外の各構成部材は同一の符号を付し、任意の一つの作像装置、例えば作像装置7Yについて構成及び作像のプロセスを説明する。
光ビームLは、光走査手段としての光書込装置4から出射される。光書込装置4の内部には、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、fθレンズ、トロイダルレンズ、ミラー、偏向器などが装備されている。各感光体に向けて各色用の光ビームLを出射し、感光体10Y上の書込位置に光ビームLを照射して静電潜像を形成する。なお、詳細については、後述する。
他の作像装置についても、それぞれの色の現像剤が収納されていて、その収納されている現像剤の色で潜像を可視像化する。
画像形成に際しては、感光体10Yが回転して帯電ローラ11により一様に帯電され、書込位置でイエロー画像の情報を含む光ビームLの照射を受けて静電潜像が形成され、この潜像が現像装置を通過する間にイエロートナーにより顕像化される。
感光体10Y上のイエロートナー像は、一次転写ローラ16により中間転写ベルト14に転写される。中間転写ベルト14上のイエロートナー画像上に、作像装置7Cで形成されたシアントナー画像、作像装置7Mで形成されたマゼンタトナー画像、作像装置7Kで形成されたブラックトナー画像が順次重ねて転写される。これにより、フルカラートナーー画像が形成される。
前記したように、中間転写ベルト14上の重ね画像は支持ローラ15aと二次転写ローラ9との間の二次転写ニップ部で記録材Pに一括転写される。
転写後の感光体はクリーニング装置13により残留トナーが除去された後、除電ランプにより除電されて次の画像形成に備えられる。同様に、中間転写ベルト14についても、残留トナーなどがクリーニング装置17により除去される。
すなわち、中間転写ベルトに代えて表面移動部材としての記録紙搬送ベルトを設け、この記録紙搬送ベルトに記録材を載せて搬送し、搬送の過程で、各感光体から順次カラートナー像を記録材上に重ね転写することにより、フルカラー画像を合成する。
図1において、符号28は光ビームの透過窓を示している。
図2は、光学系K、Mを図1の画像形成装置本体2の下側から見たときの概略図である。
図3は、光学系Y、C、M、Kを同方向から見たときの概略図である。
図1、図3から明らかなように、光書込装置4は、2つの感光体を同時に走査する片側走査構成の光書込装置を2つ並べた構成を有している。偏向器50のミラー部(ポリゴンミラー)49は各装置に1段で構成されており、副走査方向に間隔をおいて配置された、後述する2つの光源からのビームが斜めに入射する方式となっている。図1ではミラー部49のみ表示している。
図4は、光学系Y、C、M、Kの副走査断面における概略構成図である。
図5は、光学系Y、CあるいはM、Kを保持する光書込装置4を図1の画像形成装置本体2の下側から見たときの概略図である。
本実施形態に係る光学系はタンデム式の走査光学系であり、走査レンズ方式を採用しているが、走査レンズ、走査ミラー方式のいずれにも対応可能である。
光書込装置4は、主走査線偏向手段たる偏向器50、各種の反射ミラー、各種のレンズ等の光学素子を備えている。
光源41から偏向器50のミラー部49までの光ビームの光路上には、コリメートレンズ52やシリンダレンズ53が、偏向器50のミラー部49から感光体10までの光ビームの光路上には、結像レンズのうちの1つである第1走査レンズ(fθレンズ)25、折返しミラー45、結像レンズのうちの他方をなす第2走査レンズ(以下、「長尺レンズ」ともいう)26が、それぞれ対応した光源41に対して配設されている。
光源41から発射された光ビームは、図示しないアパーチャを通過して、所定の形状の光ビームLに形成される。このアパーチャを通過した光ビームLは、シリンダレンズ53に入射して光ビームの面倒れを補正される。
シリンダレンズ53を通過した光ビームLは、偏向器50のミラー部49の側面に入射する。偏向器50のミラー部49の側面に光ビームLが入射すると、この光ビームLが主走査線方向に偏向走査される。
偏向走査された光ビームLは、第1走査レンズ25を通過し、折返しミラー45により反射され、第2走査レンズ26を通過し、対応する感光体面上に照射される。
なお、同期検知用の光ビームLは、マゼンタ用の光学系の光ビームLを用いてもよい。
図3に示すように、イエロー、シアンの感光体10Y、10Cに対応した光学系Y、Cも同様である。
図4に示すように、感光体10に向かう各々の光ビームLは略等間隔に平行であり、長尺レンズ26も同様に平行に配設されている。
図5に示すように、光源41、制御基板42、コリメートレンズ52およびシリンダレンズ53は保持部材71により保持されており、保持部材71、偏向器50、第1走査レンズ25、長尺レンズ26、折返しミラー45、同期ミラー61および同期レンズ62は、筐体70に保持されている。
図6は、筐体70における長尺レンズ26の支持構成を示している。図7は、長尺レンズ26の長手方向中央部の詳細図である。
図6、7に示すように、長尺レンズ26は長手方向中央部に突出部26aが一体に形成されており、突出部26aは、筐体70に形成された円弧状の対の長手方向規制部70a、70aにより挟まれ、長手方向(主走査方向)の移動が規制されている。
図8乃至図10に示すように、長尺レンズ26は補強部材としてのレンズ保持部材80に保持されており、調整時にはレンズ保持部材80を含めた一体物として位置調整される。
レンズ保持部材80には、主走査方向に2箇所ずつ位置決め部80bと、弾性部80aとが形成されており、長尺レンズ26は弾性部80aの付勢力で位置決め部80bに押し付けるように保持されている。弾性部80aは板バネ等を用いても良い。
調整ネジ83を回転させることで、調整ネジ先端が移動し、レンズ保持部材に形成された当接部80cが移動する。
一方、レンズ保持部材80の当接部と反対側は、筐体70に取り付けられた板バネ81で押圧されている。
長尺レンズ26の偏向器から見て遠い側の側面の長手方向中央部には、筐体70に形成された円弧状の回転支点70bが当接している。
しかしながら、偏向器からの距離を遠くすることで、筐体の変形の影響を小さくすることができる。
すなわち、回転支点70bを介した筐体との接触を、長尺レンズ26の偏向器から見て遠い側の側面とすることで、筐体からの熱伝導が遅くなり、影響を受けにくい。
また、偏向器の回転により発生する気流による熱伝達に対しても同様である。
また、図4に示すように、感光体10に向かう各々の光ビームLは略等間隔に平行であり、長尺レンズ26も同様に平行に配設されているので、複数の長尺レンズの回転支点が同じ方向に移動し、長尺レンズが同様に移動すると、それぞれ対応する感光体面上での光ビームが移動するが、相対的なズレは相殺されるため少なくなる。
当接部80c、調整ネジ保持部材82、調整ネジ83及び板バネ81は、結像レンズ調整機構を構成している。
なお、光ビームが進行する方向に略垂直な平面における長尺レンズ26の位置規制は、図6に示すように、筐体70に形成された円弧状のリブ70c、70dにより高さ方向が規制されている。
図14に示すように、筐体70の回転支点70bは、偏向器50から距離が遠い側の長尺レンズ26側面に当接しており、近い側では筐体70と長尺レンズ26との間に空隙ができるように、筐体70に開口部70eが設けられている。
開口部70eは、光線Lが通過するように、主走査方向に長い形状となっている。これにより、偏向器周辺で発生した熱変形が、開口部があるために、回転支点70bまで伝わりにくくなり、長尺レンズ26の熱変動を抑えることができる。
図15に示すように、筐体70には、補強リブ70f、70gが筐体70を、主走査方向と直交する方向に横断するように配設されている。
長尺レンズ26は、補強リブ70f、70gの近傍あるいは外側に位置する上記リブ70c、70dにより架橋され、接している(図6参照)。
偏向器周辺で発生した熱変形が、開口部70eで遮断され、開口部周囲を介して回転支点70bに伝わるが、開口部周囲に補強用のリブ70f、70gが存在するために、リブの内側で変形が大きくても、リブ周辺では変形を小さくすることができ、そのリブ近傍に配置された位置決め部、および回転支点の変形も小さくなる。よって、回転支点まで熱が伝わりにくくなり、長尺レンズ26の熱変動を抑えることができる。
図示しないが、光書込装置4と画像形成装置本体2との位置決めは、補強リブ70f、70gの外側に位置する部材70h、70i、70jにより保持されている。
図17は図16の矢印C方向から見た図、図18は同矢印A方向から見た図、図19は同矢印B方向から見た図である。
図17乃至図19に示すように、長尺レンズ26は、連続的なレンズ面を形成しており、長手方向においては略左右対称な形状である。
短手方向においては、図16に示すように、左右非対称な形状である。図16は、長尺レンズ26の長手方向中央部の副走査断面図である。
図16に示すように、長尺レンズ26の中心線26Lに対して、長尺レンズ26は左右非対称な断面形状となっており、重心26Gは中心線26L上には無く、筐体70に形成された回転支点70b側に位置する。
これにより、回転支点70bとの接点を基準にした長尺レンズ26の自重によるトルクm1は、重心26Gが中心線26L上にある場合のトルクm2よりも小さくなる。
このため、例えば輸送時の垂直、水平方向の衝撃や振動、場合によっては製品が転倒した場合に意図しない方向からの衝撃が加わった際に、回転支点からみて、長尺レンズに加わる力や回転による遠心力は小さくなるので、より安定して回転支点に対する長尺レンズの位置や状態を維持することができる。
また、本実施形態によれば、回転支点70bを筐体70に設けることができ、筐体70と一体で成型するので、筐体が保持している他の光学素子との位置関係精度を容易に良くすることができる。
10 被走査面としての感光体
26 結像レンズとしての長尺レンズ(トロイダルレンズ)
26G 重心
26L 結像レンズ中心線
41 光源
45 反射ミラー
50 偏向器
70 筐体
70b 支点としての回転支点
70e 空隙部
L 光ビーム
Claims (7)
- 光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射された光ビームを偏向走査する偏向器と、
前記偏向器により偏向走査された光ビームを被走査面上で結像させる結像レンズと、
光ビームが進行する方向に垂直な平面上において、前記結像レンズを回転させて、前記被走査面上に照射される光ビームの位置を調整する結像レンズ調整機構と、これらを支持する筐体と、
を有する光書込装置において、
前記結像レンズが主走査方向に延びる長尺の形状を有し、
前記結像レンズ調整機構は、前記結像レンズの長手方向略中央を支点として、前記結像レンズを回転させる構成を有し、
前記結像レンズは、副走査断面において光ビームが進行する方向の結像レンズ中心線に対して、重心が片側に寄った非対称の偏心形状を有し、前記重心は、前記結像レンズ中心線より前記支点側に位置し、
前記結像レンズは前記支点側へ弾性部材で押圧され、
前記結像レンズと前記支点とが当接する方向と、前記結像レンズに作用する重力方向とが異なっていることを特徴とする光書込装置。 - 請求項1に記載の光書込装置において、
前記支点は前記筐体に一体に形成されていることを特徴とする光書込装置。 - 請求項1又は2に記載の光書込装置において、
前記偏向器により偏向走査された光ビームは、反射ミラーにより偏向され、前記反射ミラーにより偏向された光ビームは、前記結像レンズに到達し、前記支点は、副走査断面における前記結像レンズの前記偏向器から遠い側の側面に当接していることを特徴とする光書込装置。 - 請求項3に記載の光書込装置において、
前記被走査面が複数設けられ、これに対応して前記結像レンズが複数設けられ、各結像レンズは副走査断面において略平行に配置されていることを特徴とする光書込装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の光書込装置において、
前記筐体と、副走査断面における前記結像レンズの前記偏向器から近い側の側面との間に前記結像レンズの長手方向に延びる空隙部が設けられていることを特徴とする光書込装置。 - 請求項5に記載の光書込装置において、
前記空隙部の長手方向と直交する方向に前記筐体を横断するリブが形成され、前記結像レンズの長手方向の端部と前記筐体との位置決め部は、前記長手方向における前記リブの外側に配置されていることを特徴とする光書込装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の光書込装置を搭載してなる画像形成装置。
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