JP6520000B2 - Light deflection apparatus and image forming apparatus having the light deflection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光偏向装置および当該光偏向装置を有する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus having an optical deflecting equipment Contact and the optical deflecting device.
レーザープリンターなどの電子写真方式の画像形成装置は、感光体に静電潜像を形成するための露光装置として、回転多面鏡(ポリゴンミラー)を有する光偏向装置を有する。光偏向装置は、画像情報を含むレーザー光を、高速で回転する回転多面鏡によって感光体の表面に反射するとともに感光体の軸方向に沿って走査し、感光体の表面に静電潜像を形成させる。近年では、より高速で画像を形成することが要求されており、この要求を実現するための光偏向装置として、動圧軸受を有する光偏向装置が知られている。 An electrophotographic image forming apparatus such as a laser printer has a light deflection device having a rotating polygon mirror (polygon mirror) as an exposure device for forming an electrostatic latent image on a photosensitive member. The light deflecting device reflects laser light including image information on the surface of the photosensitive member by a rotating polygon mirror rotating at high speed and scans it along the axial direction of the photosensitive member, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive member. Let it form. In recent years, it has been required to form an image at a higher speed, and a light deflection device having a dynamic pressure bearing is known as a light deflection device for realizing this demand.
一般的に、光偏向装置は、回転軸と、回転軸に回転可能に嵌合する軸受けと、軸受けに配置され、動圧溝を有し、回転軸を回転中心として回転する回転多面鏡と、回転多面鏡を回転させる永久磁石とを有する。このような光偏向装置では、永久磁石により回転多面鏡が回転するとともに、動圧溝に空気が導入することにより、回転多面鏡が僅かに浮上した状態で回転するようになっている。 Generally, the light deflection device includes a rotation shaft, a bearing rotatably fitted to the rotation shaft, and a rotary polygon mirror disposed on the bearing and having a dynamic pressure groove and rotating about the rotation shaft. And a permanent magnet for rotating the polygon mirror. In such an optical deflection apparatus, the rotary polygon mirror is rotated by the permanent magnet, and air is introduced into the dynamic pressure generating groove so that the rotary polygon mirror rotates in a slightly floating state.
近年、光偏向装置を有する画像形成装置は、待機電力の削減による省エネ性能の向上が要求されているため、画像を形成しない時には、回転多面鏡の回転数を少なくするか、または停止させている。このように、画像形成装置では、回転多面鏡の回転および停止が繰り返し行われている。このため、画像形成装置では、回転多面鏡が回転を開始した時および回転が停止する時に、回転軸および軸受けが接触して摩耗してしまうという問題がある。 In recent years, an image forming apparatus having a light deflection device is required to improve the energy saving performance by reducing standby power, so when the image is not formed, the number of rotations of the rotating polygon mirror is reduced or stopped. . Thus, in the image forming apparatus, rotation and stop of the rotary polygon mirror are repeatedly performed. For this reason, in the image forming apparatus, there is a problem that the rotary shaft and the bearing come into contact and wear when the rotary polygon mirror starts rotating and stops rotating.
特許文献1には、このような問題を解決するため、軸および軸受けの摩擦力を低減させたポリゴンスキャナモーター(光偏向装置)が開示されている。特許文献1に記載のポリゴンスキャナモーターは、軸部材と、軸部材に回転可能に嵌合する軸受け部材と、軸受け部材に配置され、動圧溝を有し、軸部材を回転軸として回転する多面鏡と、多面鏡を回転させる永久磁石とを有する。
In order to solve such a problem,
また、軸受け材の内面(軸部材側の面)には、樹脂皮膜が形成されている。特許文献1に記載のポリゴンスキャナモーターでは、軸受け部材の最表面のスキン層を切削加工や研磨加工などで除去している。これにより、特許文献1に記載のポリゴンスキャナモーターでは、樹脂内に含まれる潤滑剤を露出させることで、摩擦力を低減させて、耐久性を向上させている。
Further, a resin film is formed on the inner surface (the surface on the shaft member side) of the bearing material. In the polygon scanner motor described in
しかしながら、特許文献1に記載のポリゴンスキャナモーターでは、切削加工や研磨加工などによりスキン層を除去しているため、樹脂皮膜が破壊されてしまう場合がある。樹脂皮膜の破壊は、多面鏡の回転精度の低下を引き起こして、ポリゴンスキャナモーターの耐久性の低下を引き起こしてしまう。
However, in the polygon scanner motor described in
そこで、本発明の目的は、耐久性の高い光偏向装置およびその製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、当該光偏向装置を有する画像形成装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a highly durable light deflection device and a method of manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus having the light deflection device.
上記課題を解決するため、本発明に係る光偏向装置は、軸と、前記軸に回転自在に軸支される回転体と、前記軸および前記回転体の一方または両方に配置され、前記回転体の回転時に前記軸の軸方向に沿う方向の力を発生させ、回転する前記回転体を前記軸方向における所期の位置に維持するための動圧溝と、前記回転体の回転半径に沿う外方に向けて前記回転体に配置された複数の鏡と、前記軸および前記回転体の少なくとも一方に配置され、前記回転体および前記軸の他方に接触する接触部と、を有する光偏向装置であって、前記接触部は、ベース樹脂を含む樹脂組成物によって構成されており、前記接触部が形成された前記軸または前記回転体の表面には、オーバーハング部を含む凹部が形成されている。 In order to solve the above problems, the light deflection device according to the present invention is disposed on an axis, a rotating body rotatably supported on the axis, and one or both of the axis and the rotating body, the rotating body A dynamic pressure groove for generating a force in a direction along the axial direction of the shaft during rotation of the shaft to maintain the rotating body at a desired position in the axial direction, and an outer along the rotation radius of the rotating body A light deflecting device, comprising: a plurality of mirrors disposed on the rotating body, and a contact portion disposed on at least one of the shaft and the rotating body and in contact with the rotating body and the other of the shafts. And the contact portion is made of a resin composition containing a base resin, and a recess including an overhang portion is formed on the shaft on which the contact portion is formed or on the surface of the rotating body. .
上記課題を解決するため、本発明に係る光偏向装置の製造方法は、軸と、前記軸に回転自在に軸支される回転体と、前記軸および前記回転体の一方または両方に配置され、前記回転体の回転時に前記軸の軸方向に沿う方向の力を発生させ、回転する前記回転体を前記軸方向における所期の位置に維持するための動圧溝と、前記回転体の回転半径に沿う外方に向けて前記回転体に配置された複数の鏡と、前記軸および前記回転体の少なくとも一方に配置され、前記回転体および前記軸の他方に接触する接触部と、を有する光偏向装置の製造方法であって、前記軸および前記回転体の少なくとも一方の表面であって、前記接触部を形成すべき領域に対して、前記表面の法線に対して前記回転体の回転方向の前方または後方に傾けてブラスト粉を吹き付けてブラスト処理と行う工程と、前記ブラスト処理を行った前記軸または前記回転体の表面に樹脂組成物による接触部を形成する工程と、を有する。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a light deflection device according to the present invention is disposed on a shaft, a rotating body rotatably supported on the shaft, and one or both of the shaft and the rotating body A dynamic pressure groove for generating a force in a direction along the axial direction of the shaft at the time of rotation of the rotating body and maintaining the rotating body at a predetermined position in the axial direction, and a rotation radius of the rotating body Light having a plurality of mirrors disposed on the rotating body facing outward, and a contact portion disposed on at least one of the shaft and the rotating body and contacting the other of the rotating body and the other shaft A manufacturing method of a deflecting device, which is a surface of at least one of the shaft and the rotating body, and a rotational direction of the rotating body with respect to a normal of the surface with respect to a region where the contact portion is to be formed Of blast powder by tilting it forward or backward And a step of performing a blasting with, and forming a contact portion by the blasting the shaft or the surface in the resin composition of the rotator was performed.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、感光体と、前記感光体に静電潜像を形成するための露光装置とを有する画像形成装置であって、前記露光装置は、本発明に係る光偏向装置を含む。 Further, in order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus including a photosensitive body and an exposure device for forming an electrostatic latent image on the photosensitive body, the exposure device Includes the light deflection device according to the present invention.
本発明によれば、耐久性の高い光偏向装置を提供することができる。したがって、高画質の画像を高速で長期にわたり形成可能な画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, a highly durable light deflection device can be provided. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus capable of forming a high quality image at high speed for a long time.
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施の形態に係る光偏向装置について説明する。 An optical deflection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the attached drawings.
[光偏向装置の構成]
図1は、光偏向装置の一例を有する光走査装置の一例の構成を示す図である。図2は、光偏向装置4112の回転軸に沿う断面図である。なお、図1では、感光体ドラム413を破線で示している。
[Configuration of light deflection device]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an example of an optical scanning device having an example of a light deflection device. FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図1に示されるように、光走査装置411は、取り付け用の基台4111と、光偏向装置4112と、光偏向装置4112にレーザー光を照射するための照射機構4113と、光偏向装置4112で反射したレーザー光を感光体413の表面に導くための導光機構4114とを有する。
As shown in FIG. 1, the
照射機構4113は、光ビームを発生する半導体レーザー発光体4115、コリメータレンズ4116および第1シリンドリカルレンズ4117を有する。また、導光機構4114は、fθレンズ4118、第2シリンドリカルレンズ4119、反射ミラー4120、タイミング検出用のミラー4121および同期検知器4122を有する。
The
図2に示されるように、光偏向装置4112は、ステータ部201およびローター部(回転体)221を有する。ステータ部201は、基板202と、基板202に固定された固定軸(軸)203と、固定軸203の周囲に配置され、基板202に固定された巻回コイル204とを含む。
As shown in FIG. 2, the
図3Aは、固定軸203の正面図であり、図3Bは、固定軸203の図3AにおけるB−B線の断面図であり、図3Cは、固定軸203の平面図である。なお、図3A〜図3Cでは、ローター部221の回転移動方向を矢印W1で示している。
3A is a front view of the
図3A〜Cに示されるように、固定軸203は、基端側で基板202に固定されるとともに、ローター部221を回転可能に軸支する。固定軸203は、固定軸本体206およびフランジ部205を有する。固定軸本体206は、略円柱体である。フランジ部205は、固定軸本体206の軸方向における中央部から外側に向かって配置されている。固定軸203の材料は、特に限定されない。固定軸203の材料の例には、アルミニウム、真鍮などの銅合金、ステンレス鋼などの鉄合金が含まれる。なお、本実施の形態では、固定軸203の材料は、アルミニウムである。また、固定軸203の表面には、摺動性を高める観点から、ニッケルめっきやクロムめっきが施されていてもよい。本実施の形態では、固定軸203の表面には、ニッケルめっきが施されている。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
固定軸本体206のフランジ部205よりも先端側の周壁面には、第1動圧溝241および第2動圧溝242が形成されている。また、フランジ部205の上面には、第3動圧溝243が形成されている。
A first
第1動圧溝241は、先端側の固定軸本体206の中央部から先端面まで形成された溝である。第1動圧溝241は、正面視したときに、固定軸203の先端面からローター部221の回転移動方向に傾くように形成されている。
The first
第2動圧溝242は、先端側の固定軸203の中央部からフランジ部205まで形成された溝である。第2動圧溝242は、正面視したときに、フランジ部205からローター部221の回転移動方向に傾くように形成されている。
The second
第3動圧溝243は、平面視したときに、固定軸本体206の周辺からフランジ部205の縁に向けて延出する、湾曲した溝である。第3動圧溝243は、平面視したときに、固定軸本体206からフランジ部205の縁に向けて凸の、そしてその中央部で最も膨らむ、湾曲した形状に形成されていてもよいし、先端から中央部まで一定の幅で形成されていてもよい。第3動圧溝243は、例えば、ダイヤモンドを材料した切削バイトを使用する切削加工により形成される。
The third
図2に示されるように、ローター部221は、固定軸203の先端部が内嵌する筒部222と、筒部222の外周面から外側に広がる第1フランジ部223と、筒部222の外周面から外側に広がる円環板状の第2フランジ部224とを有する。第2フランジ部224の外周縁の平面視形状は、例えば正八角形であり、第2フランジ部224の当該正八角形の各辺に対応する壁面は、鏡となっている。第2フランジ部224は、筒部222に対して固定されるとともに、支持部225を介して第1フランジ部223上に支持されている。なお、筒部222の内周面と固定軸203の外周面との間には、5μm程度の隙間が設定されている。
As shown in FIG. 2, the
第1フランジ部223の基板220側の下面には、磁石226が配置されている。また、筒部222の先端は、蓋227によって塞がれている。
A
ローター部221は、筒部222が固定軸203の先端部に外嵌することによって、固定軸203に着座している。ローター部221における固定軸203と接触する部分、すなわち、固定軸本体206の外周面に対向する筒部222の内周面の少なくとも一部、およびフランジ部205の上面に対向する第1フランジ部223の内面の少なくとも一部には、接触部228が形成されている(図4A参照)。磁石226は、ローター部221が固定軸203に着座したときに、巻回コイル204に対応する位置であって、巻回コイル204に接触しない位置に配置されている。
The
ローター部221は、金属もしくは樹脂製である。ローター部221は、熱硬化性樹脂製であってもよいし、熱可塑性樹脂製であってもよい。また、ローター部221が樹脂製の場合、金属部材との複合化した、例えばインサート成形品であってもよい。
The
図4は、図2に示されるB部の部分拡大断面図である。図4Bは、ローター部221の接触部228を形成すべき領域(たとえば、図4Aに示されるA部)の部分拡大断面図である。なお、図4Bでは、説明を簡略化するため、接触部228を形成すべき領域(筒部222の内周面および第1フランジ部223の内面)を上側に向けて図示している。
FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view of a portion B shown in FIG. FIG. 4B is a partially enlarged cross-sectional view of a region (for example, a portion A shown in FIG. 4A) in which the
図4Aに示されるように、ローター部221の接触部228を形成すべき領域には、接触部228との密着性を向上させる観点から、オーバーハング部229を含む凹部230が形成されている。前述したように、接触部228は、固定軸本体206の外周面に対向する筒部222の内周面の少なくとも一部、およびフランジ部205の上面に対向する第1フランジ部223の内面の少なくとも一部に形成される。すなわち、凹部230を含む凹凸形状は、固定軸本体206の外周面に対向する筒部222の内周面の少なくとも一部、およびフランジ部205に対向する第1フランジ部223の内面の少なくとも一部に形成されている。
As shown in FIG. 4A, in the region where the
図4Bに示されるように、凹部(凹凸形状)230は、オーバーハング部229を有する。ここで、「オーバーハング部」とは、接触部228を形成すべき領域(筒部222の内周面および第1フランジ部223の内面)を平面視した場合に、凹部230の開口部の一部を覆うように張り出している部分をいう。接触部228を形成すべき領域および接触部228の密着性を向上させる観点から、オーバーハング部229の数は、複数であることが好ましい。また、オーバーハング部229は、開口部および開口部に対してローター部221の回転方向の前方または後方に配置された底部を有する。凹部230の底部は、開口部よりローター部221の回転方向の前方に配置されていることが好ましい。底部がローター部221の回転方向の前方に配置されていることで、接触部228を形成すべき領域から接触部228が剥離しにくくなるため、光偏向装置4112の耐久性が向上する。なお、凹部230を含む凹凸形状のRaは、0.2〜5.0程度であることが好ましい。
As shown in FIG. 4B, the recess (concave and convex shape) 230 has an
次に、オーバーハング部229の大きさについて説明する。図4Bに示されるように、接触部228の厚さ方向に垂直な方向において、接触部228を形成すべき領域の距離(たとえば、筒部222の内周面に形成されたオーバーハング部229の大きさを測定する場合には、筒部222の内周面の距離)をL1とした場合、接触部228の厚さ方向に垂直な方向におけるオーバーハング部229の合計長さL2は、接触部228の長さの2%以上の長さであることが好ましい。以下の説明では、L1に対するL2の割合を「断面係数」ともいう。なお、断面係数は、機材の強度が不足することおよび加工面での困難さの観点から、15%以下であることが好ましい。
Next, the size of the
断面係数の測定方法は、特に限定されない。断面係数は、接触部228を形成すべき領域の厚さ方向にクロスセクションポリッシャー、ファインカッター、FIBなどで切断する。次いで、SEMや光学顕微鏡で接触部228を形成すべき領域の断面プロファイルを撮影する。撮影後、L1およびL2を測定して断面係数を求める。
The method of measuring the cross-sectional coefficient is not particularly limited. The cross section coefficient is cut by a cross section polisher, a fine cutter, FIB or the like in the thickness direction of the area where the
接触部228は、樹脂組成物によって構成されており、固定軸本体206の外周面の一部に対応する筒部222の内周面と、フランジ部205の上面に対応する第1フランジ部223の内面とに形成されている。接触部228の厚さTは、10〜1000μmの範囲内であることが好ましい。
The
樹脂組成物は、例えば、ベース樹脂および摺動補助剤を有する。なお、樹脂組成物は、無機フィラーを含んでいてもよい。ベース樹脂の種類は、特に限定されず、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂の例には、ポリスチレン・アクリル共重合体、ポリアセタール、PEEK、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリカーボネートなどが含まれる。また、熱硬化性樹脂の例には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステルなどが含まれる。なお、ベース樹脂は、耐熱性および寸法安定性の観点から、フェノール樹脂であることが好ましい。フェノール樹脂の数平均分子量は、特に限定されないが、20万以上であることが好ましい。 The resin composition has, for example, a base resin and a sliding aid. The resin composition may contain an inorganic filler. The type of base resin is not particularly limited, and may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples of the thermoplastic resin include polystyrene-acrylic copolymer, polyacetal, PEEK, polyethylene, polyester, polypropylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, vinyl chloride-acetic acid acetate Included are vinyl copolymers, styrene-acrylic acid copolymers, straight silicone resins comprising organosiloxane bonds or modified products thereof, fluoro resins, polycarbonates and the like. Moreover, a phenol resin, an epoxy resin, a silicone resin, a urea resin, a melamine resin, unsaturated polyester etc. are contained in the example of a thermosetting resin. The base resin is preferably a phenol resin from the viewpoint of heat resistance and dimensional stability. The number average molecular weight of the phenol resin is not particularly limited, but is preferably 200,000 or more.
摺動補助剤は、固定軸本体206の外周面および筒部222の内面と、フランジ部205の上面および第1フランジ部223の下面と、のそれぞれの間での摩擦力を低くする。摺動補助剤の含有量は、樹脂組成物におけるフェノール樹脂100質量部に対して、例えば1〜10質量部の範囲内であることが好ましく、2〜7質量部であることがさらに好ましい。摺動補助剤の種類は特に限定されない。摺動補助剤には、環状化合物およびワックスなどが含まれる。摺動補助剤の例には、PTFE・グラファイト・ポリエチレン・2硫化モリブデン、2硫化タングステン窒化ホウ素、フッ化グラファイト、雲母、セリサイト、フッ化カルシウム、カーボンナノチューブ、C60、ジンクステアレート、マグネシウムステアレートなど脂肪酸金属石鹸類、カーボンブラックなどが含まれる。
The sliding aid lowers the frictional force between the outer peripheral surface of the fixed shaft
無機フィラーは、摺動補助剤とともに、使用する樹脂の特性を改善させる。無機フィラーは、無機酸化物で構成され、接触部の曲げ強度および硬度を向上させる。無機フィラーの例には、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化モリブデン、酸化鉄およびこれらの複合酸化物が含まれる。 The inorganic filler, together with the sliding aid, improves the properties of the resin used. The inorganic filler is composed of an inorganic oxide and improves the bending strength and hardness of the contact portion. Examples of the inorganic filler include silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, aluminum oxide, indium oxide, magnesium oxide, barium oxide, molybdenum oxide, iron oxide and complex oxides thereof.
光偏向装置4112は、ローター部221が磁力によって高速で回転し、照射機構4113からのレーザー光を上記鏡によって導光機構4114に向けて反射する。こうして、レーザー光は線状に展開(偏向)され、感光体ドラム413の軸方向に沿って感光体ドラム413の周面に照射される。
In the
ローター部221が高速で回転すると、ローター部221には、第2動圧溝242への空気の導入により、フランジ部205から浮き上がる力と、第1動圧溝241への空気の導入により、フランジ部205に向けて抑えられる力とが作用する。また、ローター部221が高速で回転すると、第2動圧溝242に導入されるべき空気の一部が、第3動圧溝243を介して外部に排出され、ローター部221が浮き上がる力が低減される。ローター部221に作用するこれらの力により、ローター部221は、フランジ部205から浮き上がるが、フランジ部205から特定の位置で、安定して高速で回転する。
When the
[光偏向装置の製造方法]
本発明に係る光偏向装置の製造方法は、ローター部221の接触部228を形成すべき領域に対して、ブラスト処理する工程と、ブラスト処理した後、接触部228を形成する工程とを有する。
[Method of manufacturing light deflection apparatus]
The method of manufacturing the light deflection device according to the present invention includes the steps of blasting the area where the
ブラスト処理する工程では、接触部228を形成すべき領域(筒部222の内周面および第1フランジ部223の内面)に凹凸形状を形成する。ブラスト処理に使用するブラスト粉の種類は、特に限定されない。ブラスト粉の種類には、アルミナやガラスビーズなどが含まれる。なお、断面係数を向上させる観点から、ブラスト粉は、不定形の形状を有するものであって、最長径が6〜70μmの範囲内であるものが好ましい。このようなブラスト粉の例には、アルミナ#200、フジランダムWA(不二製作所)などが含まれる。また、ブラスト処理は、ローター部221の回転方向の前方または後方にノズルを傾けた状態でブラスト粉を吹き付けて行う。ブラスト粉は、接触部228を形成すべき領域の法線に対して、5〜85°傾斜して入射させることが好ましく、15〜80°であることがより好ましい。ブラスト処理は、例えば、ブロワブラスト手動機(LDQ−2;不二製作所)などを用いて行うことができる。これにより、前述したオーバーハング部229が適切に形成される。
In the step of blasting, an uneven shape is formed in the region where the
接触部228を形成する工程では、接触部228を形成すべき領域に所定の接触部228を形成する。具体的には、前述した樹脂組成物を凹凸形状が形成された接触部228を形成すべき領域に塗布して、樹脂組成物を硬化させればよい。樹脂組成物の硬化条件は、使用する樹脂組成物によって、適宜調整される。
In the step of forming the
なお、本実施の形態では、ローター部221に接触部228を配置した例について説明したが、接触部228は、固定軸203に配置されていてもよいし、ローター部221および固定軸203に配置してもよい。これらの場合であっても、凹部230は、ローター部221の回転方向に沿って、かつ、所定の角度で形成されたオーバーハング部229を有するため、アンカー効果により接触部228が剥離することがなく耐久性を向上させることができる。
In the present embodiment, although the example in which the
[画像形成装置の構成]
本発明の一実施の形態に係る画像形成装置は、感光体に静電潜像を形成するための露光装置に上記光偏向装置を含む。上記画像形成装置は、上記露光装置が上記光偏向装置を含む以外は、電子写真方式の公知の画像形成装置と同様に構成されうる。
[Configuration of image forming apparatus]
An image forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes the light deflection device in an exposure device for forming an electrostatic latent image on a photosensitive member. The image forming apparatus may be configured in the same manner as a known image forming apparatus of the electrophotographic type except that the exposure device includes the light deflection device.
本発明に係る画像形成装置は、例えば、感光体、感光体を帯電させる帯電装置、帯電した感光体に光を照射して静電潜像を形成する露光装置、静電潜像が形成された感光体にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する現像装置、静電潜像に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための中間転写体を含む転写装置、および、トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置、を有する。「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。 The image forming apparatus according to the present invention includes, for example, a photosensitive member, a charging device for charging the photosensitive member, an exposure device for irradiating light to the charged photosensitive member to form an electrostatic latent image, and an electrostatic latent image is formed. A developing device that supplies toner to the photosensitive member to form a toner image according to the electrostatic latent image; a transfer device that includes an intermediate transfer body for transferring the toner image formed on the electrostatic latent image onto a recording medium; And a fixing device for fixing the toner image to the recording medium. The "toner image" refers to a state in which toner is gathered in the form of an image.
図5は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。図5に示されるように、画像形成装置1は、画像読取部110、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50および定着装置60を有する。
FIG. 5 is a view schematically showing the configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the
画像形成部40は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニット41Y、41M、41Cおよび41Kを有する。これらは、収容されるトナー以外はいずれも同じ構成を有するので、以後、色を表す記号を省略することがある。画像形成部40は、さらに、中間転写ユニット42および二次転写ユニット43を有する。これらは、転写装置に相当する。
The image forming unit 40 includes
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、感光体ドラム413、帯電装置414、およびドラムクリーニング装置415を有する。感光体ドラム413は、例えば負帯電型の有機感光体である。感光体ドラム413の表面は、光導電性を有する。感光体ドラム413は、感光体に相当する。帯電装置414は、例えばコロナ帯電器である。帯電装置414は、帯電ローラーや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム413に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置411は、例えば、前述した光走査装置であり、光源としての半導体レーザーと、形成すべき画像に応じたレーザー光を感光体ドラム413に向けて照射する上記の光偏向装置とを含む。現像装置412は、例えば二成分現像方式の現像装置である。
The
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト421、中間転写ベルト421を感光体ドラム413に圧接させる一次転写ローラー422、バックアップローラー423Aを含む複数の支持ローラー423、およびベルトクリーニング装置426を有する。中間転写ベルト421は、複数の支持ローラー423にループ状に張架される。複数の支持ローラー423のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト421は矢印A方向に一定速度で走行する。
The
二次転写ユニット43は、無端状の二次転写ベルト432、および二次転写ローラー431Aを含む複数の支持ローラー431を有する。二次転写ベルト432は、二次転写ローラー431Aおよび支持ローラー431によってループ状に張架される。
The
定着装置60は、定着ローラー62と、定着ローラー62の外周面を覆い、用紙S上のトナー画像を構成するトナーを加熱、融解するための無端状の発熱ベルト63と、用紙Sを定着ローラー62および発熱ベルト63に向けて押圧する加圧ローラー64と、を有する。用紙Sは、記録媒体に相当する。
The fixing
画像形成装置1は、さらに、画像読取部110、画像処理部30および用紙搬送部50を有する。画像読取部110は、給紙装置111およびスキャナー112を有する。用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52、および搬送経路部53を有する。給紙部51を構成する三つの給紙トレイユニット51a〜51cには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部53は、レジストローラー対53aなどの複数の搬送ローラー対を有する。
The
画像形成装置1による画像の形成を説明する。
スキャナー112は、コンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。原稿Dからの反射光がCCDセンサー112aにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部30において所定の画像処理が施され、露光装置411に送られる。
The formation of an image by the
The scanner 112 optically scans and reads the document D on the contact glass. Reflected light from the document D is read by the
感光体ドラム413は一定の周速度で回転する。帯電装置414は、感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置411は、上記ポリゴンミラーが高速で回転し、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光を感光体ドラム413の軸方向に沿って展開し、当該軸方向に沿って感光体ドラム413の外周面に照射する。こうして感光体ドラム413の表面には、静電潜像が形成される。
The
現像装置412は、感光体ドラム413の表面にトナーを付着させることにより静電潜像が可視化される。こうして感光体ドラム413の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。
In the developing device 412, the electrostatic latent image is visualized by depositing toner on the surface of the
感光体ドラム413の表面のトナー画像は、中間転写ユニット42によって中間転写ベルト421に転写される。転写後に感光体ドラム413の表面に残存する転写残トナーは、感光体ドラム413の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング装置415によって除去される。
The toner image on the surface of the
一次転写ローラー422によって中間転写ベルト421が感光体ドラム413に圧接することにより、感光体ドラム413と中間転写ベルト421とによって、一次転写ニップが感光体ドラムごとに形成される。当該一次転写ニップにおいて、各色のトナー画像が中間転写ベルト421に順次重なって転写される。
When the
一方、二次転写ローラー431Aは、中間転写ベルト421および二次転写ベルト432を介して、バックアップローラー423Aに圧接される。それにより、中間転写ベルト421と二次転写ベルト432とによって、二次転写ニップが形成される。当該二次転写ニップを用紙Sが通過する。用紙Sは、用紙搬送部50によって二次転写ニップへ搬送される。用紙Sの傾きの補正および搬送のタイミングの調整は、レジストローラー対53aが配設されたレジストローラー部により行われる。
On the other hand, the
上記二次転写ニップに用紙Sが搬送されると、二次転写ローラー431Aへ転写バイアスが印加される。この転写バイアスの印加によって、中間転写ベルト421に担持されているトナー画像が用紙Sに転写される。トナー画像が転写された用紙Sは、二次転写ベルト432によって、定着装置60に向けて搬送される。
When the sheet S is conveyed to the secondary transfer nip, a transfer bias is applied to the
定着装置60は、発熱ベルト63と加圧ローラー64とによって、定着ニップを形成し、搬送されてきた用紙Sを当該定着ニップ部で加熱、加圧する。こうしてトナー画像が用紙Sに定着する。トナー像が定着された用紙Sは、排紙ローラー52aを備えた排紙部52により機外に排紙される。
The fixing
なお、二次転写後に中間転写ベルト421の表面に残存する転写残トナーは、中間転写ベルト421の表面に摺接されるベルトクリーニングブレードを有するベルトクリーニング装置426によって除去される。
The transfer residual toner remaining on the surface of the
以上より明らかなように、画像形成装置1は、上記光偏向装置を含む露光装置411を有する。このため、上記光偏向装置の軸と回転体との接触部では、回転体の高速回転に伴う熱による変形が十分に抑制される。よって、光偏向装置の軸または回転体を樹脂で構成できるので、安価に製造することが可能であり、かつ、上記接触部における摩耗や変形などによる上記レーザー光の揺らぎ(ジッター)が防止される。このため、高画質の画像を高速で長期にわたり形成することが可能となる。
As apparent from the above, the
以上のように、本実施の形態に係る光偏向装置4112では、ローター部221または回転軸203の少なくとも一方に、オーバーハング部229を有する凹部230が形成されているため、接触部228が接触部228を形成すべき領域から剥離しにくく耐久性を向上させることができる。
As described above, in the
1.回転体の作製
熱硬化性樹脂用射出成形機(75F−36K;株式会社松田製作所)を用いて、回転体を前述したフェノール樹脂で成形した。射出成形の条件は、金型温度:180℃、シリンダ温度:90℃、射出出力:260kg/cm2(25.5MPa)とした。
2.凹凸形状の形成
ブラスト処理は、フジランダムA#220をブラスト粉として、ブロワブラスト手動機(LDQ−2;不二製作所)を用いて行った。ブラスト処理は、筒部の内面および第1フランジ部の上面に対して、回転体の回転方向に沿い、かつ所定の角度傾けた状態で行った(No.1〜7)。その他のブラスト処理の条件は、吐出圧;0.06MPa/cm2、処理時間;60秒、試料との距離10cmとした。また、比較例として、ブラスト処理を行わなかった回転体(No.8〜10)と、ブラスト処理の角度が90°(ブラスト処理する面に対して垂直)の回転体も作製した(No.11)。
1. Preparation of Rotor Using an injection molding machine for thermosetting resin (75F-36K; Matsuda Mfg. Co., Ltd.), the rotor was molded with the above-mentioned phenol resin. The injection molding conditions were as follows: mold temperature: 180 ° C., cylinder temperature: 90 ° C., and injection power: 260 kg / cm 2 (25.5 MPa).
2. Formation of asperity shape The blast process was performed using a blower blast manual machine (LDQ-2; Fuji Manufacturing Co., Ltd.) using Fuji random A # 220 as a blast powder. The blasting was performed with the inner surface of the cylindrical portion and the upper surface of the first flange portion being inclined along the rotation direction of the rotating body and at a predetermined angle (Nos. 1 to 7). The other conditions for the blasting treatment were: discharge pressure: 0.06 MPa / cm 2 , treatment time: 60 seconds, distance to the sample 10 cm. In addition, as comparative examples, rotating bodies (Nos. 8 to 10) not subjected to the blasting treatment and rotating bodies having a blasting angle of 90 ° (perpendicular to the surface to be subjected to the blasting treatment) were also produced (No. 11). ).
3.断面係数の測定
まず、ブラスト処理後の回転体を厚さ方向にクロスセクションポリッシャーで切断したあと、その断面を200倍の倍率の電子光学顕微鏡(JSM−7401F;日本電子株式会社)で撮像した(本実施例では、回転体の回転方向に100μm)。そして、接触部を形成すべき領域の厚さ方向の仮想直線と、接触すべき領域の表面とが2回以上交差するポイントを抽出した。最後に、接触部228を形成すべき領域(100μm)に対する当該ポイント間距離を求めた。
3. Measurement of section modulus First, after cutting the rotating body after blasting in the thickness direction with a cross section polisher, the cross section was imaged with an electron optical microscope (JSM-7401F; JEOL Ltd.) with a magnification of 200 times (JSM In the present embodiment, the rotational direction of the rotating body is 100 μm). And the virtual straight line of the thickness direction of a field which should form a contact part, and the surface of the field which should be contacted extracted the point which intersects twice or more. Finally, the distance between the points with respect to the area (100 μm) where the
4.樹脂組成物の調製
100質量部のフェノール樹脂またはフッ素樹脂と、10質量部の摺動補助剤とをヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社)を用いて混合して、樹脂組成物を得た。当該混合は、回転翼の周速を35m/秒、処理温度を32℃、混合時間を20分間として行った。なお、摺動補助剤としてグラファイトおよびPTFEを使用した場合には、それぞれ5質量部とした。フェノール樹脂には、DIC社製「PR-51794」(軟化点:98℃)を用いた。フッ素樹脂には、ダイキン工業社製「F−201」(個数平均粒径:500μm)を用いた。また、PTFEには、喜多村社製「KTL−2N」(個数平均粒径:2μm)を用いた。グラファイトには、日立化成製「GP−60S」(個数平均粒径:2μm)を用いた。
4. Preparation of Resin Composition A resin composition was obtained by mixing 100 parts by mass of a phenol resin or fluorocarbon resin and 10 parts by mass of a sliding aid with a Henschel mixer (Nippon Coke Industry Co., Ltd.). The mixing was carried out at a circumferential speed of 35 m / sec, a processing temperature of 32 ° C. and a mixing time of 20 minutes. In addition, when graphite and PTFE were used as a sliding adjuvant, they were 5 mass parts, respectively. As the phenol resin, “PR-51794” (softening point: 98 ° C.) manufactured by DIC was used. As the fluorine resin, “F-201” (number average particle diameter: 500 μm) manufactured by Daikin Industries, Ltd. was used. Moreover, "KTL-2N" (number average particle diameter: 2 micrometers) by the Kitamura company was used for PTFE. For graphite, “GP-60S” (number average particle diameter: 2 μm) manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. was used.
5.接触部の作製
得られた回転体の凹凸が形成された領域に調製した樹脂組成物を塗布して乾燥させることで、乾燥膜厚400μmの接触部を得た。No.1〜6、8〜11の光偏向装置では、ベース樹脂として、フェノール樹脂を使用した。また、No.7の光偏向装置では、ベース樹脂としてフッ素樹脂を使用した。
5. Preparation of Contact Portion The obtained resin composition was applied to a region where the unevenness of the obtained rotor was formed and dried, to obtain a contact portion with a dry film thickness of 400 μm. No. In 1 to 6 and 8 to 11 light deflectors, phenol resin was used as a base resin. Also, no. In the light deflecting device of No. 7, fluorine resin was used as the base resin.
6.光偏向装置の作製
回転体に、図2に示されるように、回転軸に対して外方に向けて等間隔に8枚の鏡を有するポリゴンミラーを配置し、回転体の軸受け穴に軸を嵌合して、光偏向装置を作製した。回転体の軸受け穴の周面と、それに対向する軸の表面とのクリアランスは、いずれも5μmである。当該軸は、アルミニウム製である。
6. Production of Light Deflection Device As shown in FIG. 2, a polygon mirror having eight mirrors at equal intervals is disposed outward from the rotation axis on the rotation body, and the shaft is inserted into the bearing hole of the rotation body. It fitted and produced the light deflection device. The clearance between the circumferential surface of the bearing hole of the rotating body and the surface of the shaft opposite thereto is 5 μm. The shaft is made of aluminum.
7.評価
耐久性の評価
前述した回転体と接触部との密着の耐久性の評価を画像形成装置における画像濃度の安定性により調べた。各光偏向装置を、50,000rev/minの回転速度まで1分間かけて加速させ、50,000rev/minで30秒間維持した後、1分間かけて回転を停止させる操作を、5,000回繰り返して行った。そして、光偏向装置のそれぞれを、コニカミノルタ株式会社製の画像形成装置「bizhubC754」(「bizhub」は同社の登録商標)の改造機に、当該装置のポリゴンミラーに代えて搭載した。当該改造機でハーフトーン画像出力し、A4紙面内の任意の10点の画像濃度を、反射濃度計(RD−918;エックスライト社)で測定し、10点の平均値のばらつきを評価の基準とした。画像濃度のばらつきが1%超の場合を「C」と評価し、画像濃度のばらつきが0.5%超であって1.0%以下の場合を「B」と評価し、画像濃度のばらつきが0.5%以下の場合を「A」と評価した。なお、繰り返し工程中に破壊され回転しなくなるものについては評価を中断した。また、切削途中で接触部が破損し、回転体が回転しなくなったものについても評価を中断した。結果を表1に示す。
7. Evaluation Evaluation of Durability The above-described evaluation of the durability of the adhesion between the rotating body and the contact portion was examined by the stability of the image density in the image forming apparatus. Each light deflector is accelerated to a rotational speed of 50,000 rev / min for 1 minute, maintained at 50,000 rev / min for 30 seconds, and then the operation for stopping the rotation for 1 minute is repeated 5,000 times. I went. Then, each of the light deflection devices was mounted on a modified machine of an image forming device “bizhub C 754” (“bizhub” is a registered trademark of the company) manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. instead of the polygon mirror of the device. A halftone image is output by the modified machine, the image density of any 10 points in the A4 sheet is measured with a reflection densitometer (RD-918; X-Rite Co., Ltd.), and the standard of evaluating the variation of the average value of 10 points And If the variation in image density is more than 1%, it is evaluated as "C", and if the variation in image density is more than 0.5% and 1.0% or less is evaluated as "B", the variation in image density is The case where 0.5% or less was evaluated as "A". In addition, evaluation was interrupted about what was destroyed and did not rotate in a repetition process. Moreover, evaluation was interrupted also about what the contact part damaged in the middle of cutting and the rotary body stopped rotating. The results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、No.1〜7の光偏向装置は、十分な耐久性を有していた。これは、回転体の回転方向に沿う方向において、所定の角度傾斜したオーバーハング部を有するため、アンカー効果により接触部が回転体の表面からの剥離が抑制され、接触部と軸との低摩擦を長期間維持することができるためと考えられる。
As apparent from Table 1, No. The
さらに、No.1、5の光偏向装置は、No.2〜4、6、7の5光偏向装置に比べて、耐久性に一層優れていた。これは、No.1、5の光偏向装置のいずれもが、ベース樹脂として、フェノール樹脂を使用しており、かつ所定の角度傾斜したオーバーハング部を有するためと考えられる。
Furthermore, no. No. 1 and 5 light deflection devices are used. The durability was further improved as compared with 2 to 4, 6 and 5 light deflectors. This is no. It is considered that each of the
一方、No.8〜11の光偏向装置は、耐久性が不十分であった。No.8〜10の光偏向装置については、ブラスト処理を行っていないためと考えられた。No.11の光偏向装置は、耐久性の評価を200サイクル行った時点で樹脂層が破損してしまった。これは、ブラスト処理を回転体の表面に対して垂直に行ったためと考えられた。 On the other hand, no. The light deflectors 8 to 11 have insufficient durability. No. It was considered that the light deflection devices of 8 to 10 were not subjected to the blasting treatment. No. In the light deflection device No. 11, the resin layer was broken when the durability evaluation was performed for 200 cycles. This is considered to be because the blasting was performed perpendicular to the surface of the rotating body.
本発明によれば、接触部に所定の角度でオーバーハング部が配置されているため、アンカー効果により回転体または回転軸から接触部を剥離することを抑制することができる。よって、光偏向装置の耐久性を向上させることができる。よって、本発明は、画像形成装置に好適な光偏向装置を安価に提供できることに留まらず、高速かつ高画質の画像を長期にわたって安定して形成する画像形成装置をも安価に提供することが可能となり、当該画像形成装置のさらなる発展およびさらなる普及に寄与することが期待される。 According to the present invention, since the overhang portion is disposed at the contact portion at a predetermined angle, it is possible to suppress peeling of the contact portion from the rotating body or the rotation shaft by the anchor effect. Therefore, the durability of the light deflection device can be improved. Therefore, the present invention can not only provide the light deflection device suitable for the image forming apparatus at low cost but also provide the image forming apparatus which stably forms high-speed and high-quality images over a long period of time. And is expected to contribute to the further development and further spread of the image forming apparatus.
1 画像形成装置
30 画像処理部
40 画像形成部
41Y、41M、41C、41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a、51b、51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
52a 排紙ローラー
53 搬送経路部
53a レジストローラー対
60 定着装置
62 定着ローラー
63 発熱ベルト
64 加圧ローラー
110 画像読取部
111 給紙装置
112 スキャナー
112a CCDセンサー
141 ハロゲン化処理部
201 ステータ部
202 基板
203 固定軸
204 巻回コイル
205 フランジ部
206 固定軸本体
221 ローター部
222 筒部
223 第1フランジ部
224 第2フランジ部
225 支持部
226 磁石
227 蓋
228 接触部
229 オーバーハング部
230 凹部
241 第1動圧溝
242 第2動圧溝
243 第3動圧溝
411 光走査装置(露光装置)
412 現像装置
413 感光体ドラム
414 帯電装置
415 ドラムクリーニング装置
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラー
423、431 支持ローラー
423A バックアップローラー
426 ベルトクリーニング装置
431A 二次転写ローラー
432 二次転写ベルト
4111 基台
4112 光偏向装置
4113 照射機構
4114 導光機構
4115 半導体レーザー発光体
4116 コリメータレンズ
4117 第1シリンドリカルレンズ
4118 fθレンズ
4119 第2シリンドリカルレンズ
4120 反射ミラー
4121 ミラー
4122 同期検知器
D 原稿
S 用紙
412 developing
Claims (4)
前記接触部は、ベース樹脂を含む樹脂組成物によって構成されており、
前記接触部が形成された前記軸または前記回転体の表面には、オーバーハング部を含む凹部が形成されており、
前記オーバーハング部の底部は、前記凹部の開口部に対して前記回転体の回転方向の前方にのみ配置されている、
光偏向装置。 A shaft, a rotating body rotatably supported on the shaft, and one or both of the shaft and the rotating body, which generates a force in a direction along the axial direction of the shaft when the rotating body rotates A dynamic pressure groove for maintaining the rotating body at a desired position in the axial direction, and a plurality of mirrors disposed on the rotating body outward along the rotation radius of the rotating body; A light deflection device comprising: a contact portion disposed on at least one of the shaft and the rotating body and contacting the other of the rotating body and the other of the shaft,
The contact portion is made of a resin composition containing a base resin,
A recess including an overhanging portion is formed on the shaft on which the contact portion is formed or on the surface of the rotating body,
The bottom portion of the overhang portion is disposed only forward of the opening of the recess in the rotational direction of the rotating body.
Light deflection device.
前記回転方向における前記オーバーハング部の合計長さは、前記接触部の厚さ方向に垂直な方向における前記接触部の長さの2%以上の長さである、
請求項1に記載の光偏向装置。 In the cross section in the thickness direction of the contact portion along the rotation direction of the rotating body,
The total length of the overhanging portion in the rotational direction is 2% or more of the length of the contact portion in a direction perpendicular to the thickness direction of the contact portion.
The light deflection device according to claim 1.
ベース樹脂と、
潤滑剤として、PTFE、グラファイトまたはこれらの組み合わせとを含む、
請求項1または請求項2に記載の光偏向装置。 The resin composition is
Base resin,
Lubricants comprising PTFE, graphite or combinations thereof
The light deflection device according to claim 1.
前記露光装置は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光偏向装置を含む、画像形成装置。 An image forming apparatus comprising: a photosensitive member; and an exposure device for forming an electrostatic latent image on the photosensitive member,
The image forming apparatus, wherein the exposure device includes the light deflection device according to any one of claims 1 to 3.
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