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技術 光偏向装置、当該光偏向装置の製造方法および当該光偏向装置を有する画像形成装置

出願人 コニカミノルタ株式会社
発明者 松本好康細谷幸夫雨宮泰樹松原政治
出願日 2014年7月22日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2014-148793
公開日 2016年2月8日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2016-024361
状態 特許登録済
技術分野 機械的光走査系 レーザービームプリンタ すべり軸受 電動機,発電機と機械的装置等との結合 永久磁石型同期機
主要キーワード 軸受け材 導光機構 ブラスト粉 ポイント間距離 略円柱体 巻回コイル 熱硬化性樹脂製 fθレンズ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

耐久性の高い光偏向装置を提供すること。

解決手段

本発明に係る光偏向装置は、軸と、軸に回転自在に軸支される回転体と、軸および回転体の一方または両方に配置され、回転体の回転時に軸の軸方向に沿う方向の力を発生させ、回転する回転体を軸方向における所期の位置に維持するための動圧溝と、回転体の回転半径に沿う外方に向けて回転体に配置された複数の鏡と、軸および回転体の少なくとも一方に配置され、回転体および軸の他方に接触する接触部と、を有する。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いる。接触部が形成された軸または回転体の表面には、オーバーハング部を含む凹部が形成されている。

概要

背景

レーザープリンターなどの電子写真方式画像形成装置は、感光体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。

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。

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。

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。

また、軸受け材内面(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切削加工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。

概要

耐久性の高い光偏向装置を提供すること。本発明に係る光偏向装置は、軸と、軸に回転自在に軸支される回転体と、軸および回転体の一方または両方に配置され、回転体の回転時に軸の軸方向に沿う方向の力を発生させ、回転する回転体を軸方向における所期の位置に維持するための動圧溝と、回転体の回転半径に沿う外方に向けて回転体に配置された複数の鏡と、軸および回転体の少なくとも一方に配置され、回転体および軸の他方に接触する接触部と、を有する。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いる。接触部が形成された軸または回転体の表面には、オーバーハング部を含む凹部が形成されている。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

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、光偏向装置。

請求項2

前記オーバーハング部は、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配置されている、請求項1に記載の光偏向装置。

請求項3

前記回転体の回転方向に沿う前記接触部の厚さ方向の断面において、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または請求項2に記載の光偏向装置。

請求項4

前記樹脂組成物は、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1〜3のいずれか一項に記載の光偏向装置。

請求項5

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、光偏向装置の製造方法。

請求項6

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、請求項1〜4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。

技術分野

0001

本発明は、光偏向装置、当該光偏向装置の製造方法および当該光偏向装置を有する画像形成装置に関する。

背景技術

0002

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。

0003

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。

0004

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。

0005

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。

0006

また、軸受け材内面(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切削加工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。

先行技術

0007

特開2007−162843号公報

発明が解決しようとする課題

0008

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。

0009

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。

課題を解決するための手段

0010

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。

0011

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。

0012

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。

発明の効果

0013

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。

図面の簡単な説明

0014

図1は、本発明の一実施の形態に係る光偏向装置を有する光走査装置の一例の構成を模式的に示した図である。
図2は、光偏向装置の断面図である。
図3Aは、固定軸の正面図であり、図3Bは、図3Aに示されるB−B線の断面図であり、図3Cは、固定軸の平面図である。
図4Aは、図2に示されるB部の部分拡大断面図であり、図4Bは、図4Aに示されるA部の部分拡大断面図である。
図5は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示した図である。

0015

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。

0016

[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。

0017

図1に示されるように、光走査装置411は、取り付け用基台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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

[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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

[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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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)。

0066

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。

0067

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。

0068

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。

0069

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。

0070

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。

0071

0072

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。

0073

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。

実施例

0074

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。

0075

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。

0076

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
112aCCDセンサー
141ハロゲン化処理
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
4118fθ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

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