JP2002072038A - レンズ保持機構およびレンズ保持機構を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査時などに鏡筒が確実に保持されるレンズ
保持機構および画像形成装置を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 鏡筒１０４は、ケーシング３０の丸孔１
０２の孔軸方向に変位自在とされている。鏡筒１０４
は、孔部１１０に挿入されたスプリング１１４に付勢さ
れたブッシュ１１２によって突起１０６Ｂ、１０６Ｃに
押し付けられている。したがって、突起１０６Ａと鏡筒
１０４の間にクリアランスがあっても走査時に鏡筒１０
４に作用する加速度によって鏡筒１０４が径方向に変位
して光軸がずれることを防止する。したがって、画像形
成を精度良く行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査部材上に設置
されたレンズ保持機構およびレンズ保持機構を備えた画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、画像形成装置では、ＬＥＤ等に
よる発光部と、所定位置に焦点を合せるためのレンズ保
持機構を備えた露光ヘッドが走査可能に構成されてい
る。レンズ保持機構は、複数のレンズが配置された鏡筒
と、鏡筒をレンズの光軸方向に移動可能に保持するケー
シングからなる。例えば、鏡筒を孔軸方向に移動させる
ことによってオートフォーカスなどの操作を行なう。

【０００３】オートフォーカスなどの調整を行なった
後、露光ヘッドを走査することによって、画像形成を行
なう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ケーシ
ングの孔部と鏡筒の間には所定のクリアランスが設けら
れているため、露光ヘッドが走査されると、その振動
（加減速）によって孔部内で鏡筒が振動して、光軸が所
定方向からずれてしまうおそれがあった。

【０００５】また、オートフォーカスなどを行なう場合
には、モータなどを駆動して鏡筒の一方の端面を押圧し
て行なうが、この動作振動によって鏡筒が光軸方向にず
れてしまうおそれがあった。

【０００６】この結果、画像形成精度が所定の画質レベ
ルに達しないという不都合があった。

【０００７】本発明は上記事実を考慮し、走査時などに
鏡筒が確実に保持されるレンズ保持機構およびレンズ保
持機構を備えた画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、レンズを保持する鏡筒を備えた走査ヘッドに用いら
れ、前記鏡筒を所定のクリアランスをとってスライド可
能に挿入させている孔部を有するケーシングと、前記鏡
筒の外周面を前記孔部壁面に押圧する第１付勢手段と、
を備えることを特徴とする。

【０００９】請求項１に記載の発明の作用について説明
する。

【００１０】第１付勢手段によって鏡筒の外周面を孔部
壁面に押圧してクリアランスをなくしている。このた
め、走査ヘッドの走査によって鏡筒に作用する慣性力に
よりレンズの光軸がずれることを防止する。すなわち、
走査によってレンズの光軸が所定位置からずれることを
確実に防止できる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記鏡筒の孔軸方向の一端面を支持するこ
とによって孔軸方向に変位させる調節手段と、前記鏡筒
の孔軸方向の他端面を前記一端面側に付勢する第２付勢
手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明について説明する。

【００１３】オートフォーカスのために、調節手段に一
端面が支持された鏡筒を孔軸方向に移動させる場合、モ
ータなどから伝達される振動によって鏡筒が孔部内で孔
軸方向にずれるおそれがある。しかしながら、第２付勢
手段が鏡筒の他端面を一端面側に付勢しているため、鏡
筒が振動等によって所定位置から光軸方向にずれること
はない。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記調節手段は、前記鏡筒の一端面に孔軸
方向に突出形成されたピン部材と、前記孔軸回りに回転
することにより孔軸方向に変位すると共に、孔軸方向端
面にピン部材を当接させている変位部材と、を備えるこ
とを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の発明の作用について説明す
る。

【００１６】鏡筒の孔軸方向に突出形成されたピンを介
して回転する変位部材の端面が鏡筒を支持するため、変
位部材から鏡筒への作用が一点を介して行なわれること
になる。これは、鏡筒の端面と回転する変位部材の孔軸
方向端面が当接していた場合と比較して、鏡筒の孔軸方
向変位量の精度が鏡筒の端面の平面性へ依存せず、変位
部材の孔軸方向端面の平面性にのみ影響されるため、鏡
筒の孔軸方向変位の繰り返し再現性が向上する。この結
果、鏡筒を所定位置に精度良く移動させることができ
る。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項記載のレンズ保持機構を備えた走査ヘッドに
よって画像記録媒体に画像形成を行うことを特徴とす
る。

【００１８】請求項４記載の発明の作用について説明す
る。

【００１９】走査ヘッドの走査の際、レンズ保持機構が
所定の姿勢で鏡筒を保持するため、レンズの光軸が変化
せず、画質の高い画像が形成される。また、繰り返し再
現性も向上するため、一層画質の高い画像形成を行なう
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について詳細に説明する。 （画像形成装置の概略説明）先ず、本発明に係るレンズ
保持機構が用いられている画像形成装置の概略を説明す
る。

【００２１】図１に示すように、画像形成装置５４のハ
ウジング５６の下方に配置された感材マガジン５８に
は、供給リール６０に巻き取られた感光材料４０がセッ
トされている。この供給リール６０は、図示しない駆動
手段により回転して感光材料４０を巻き出すようになっ
ている。

【００２２】この感光材料４０の先端部は、感材マガジ
ン５８の取付口に設けられた引出しローラ６２にニップ
される。この引出しローラ６２は、所定の条件で感光材
料４０を引き出してガイド板６４へ送り出したり、或い
は、所定の条件下においてバッファ（２点鎖線で表示）
を形成する。

【００２３】ガイド板６４を通過した感光材料４０は、
露光ドラム１４に巻き掛けられ、走査ヘッド２８によっ
て、画像が露光される。このように、感光材料４０を露
光ドラム１４に巻き掛けて露光することで、感光材料４
０の幅方向に皺等が発生せず、露光面の平面性を確保で
きる。

【００２４】画像が露光された感光材料４０は、支持台
６５と圧着板６６で挟持され、塗布タンク６８に設けら
れた吸水性の塗布部材７０（スポンジ等）で水が塗布さ
れる。

【００２５】水塗布された感光材料４０は、ハロゲンラ
ンプが内蔵されたヒートドラム７２に、テンションロー
ラ７４、７６によって一定の圧力で巻き掛けられる。巻
き掛けられた感光材料４０は加熱されながら、後述する
受像紙７８に上面から重ね合わせられ、画像を転写す
る。

【００２６】次に、画像を転写した感光材料４０は、廃
棄リール８０に巻き取られる。このように、感光材料４
０をカットせずに、供給リール６０から廃棄リール８０
に受け渡すことで、感光材料４０自体が受像紙７８に一
定の圧力を付与するタイミングベルトとして機能する。

【００２７】一方、ハウジング５６の上方に配置された
受材マガジン８２には、供給リール８４に巻き取られた
受像紙７８がセットされている。この受像紙７８は、ニ
ップローラ８６で引き出され、所定の長さにカッタ８８
で切断された後、搬送ローラ９０及びガイド板９２に案
内され、感光材料４０と重ね合わせられながらヒートド
ラム７２に巻き掛けられる。

【００２８】そして、感光材料４０から画像が転写され
た受像紙７８は、ヒートドラム７２から図示しない剥離
爪で剥離され、搬送ローラ９４及びガイド板９６に案内
されて、受け皿９８の上に至る。 （露光部の説明）次に、上述の画像形成装置において、
レンズ保持機構を含む露光部について概略説明する。図
１及び図２には、走査ヘッドの駆動機構が設けられた露
光部１０が示されている。

【００２９】露光部１０には、回転可能な回転軸１２に
露光ドラム１４の両端部が支持されている。この露光ド
ラム１４は円筒形をしており、露光面は回転軸１２を中
心として一定の曲率を有している。

【００３０】また、露光ドラム１４の斜め左上には、回
転軸１２と平行に２本のシャフト１６、１８が配設され
ている。このシャフト１６、１８は、支持ブロック２
０、２２の貫通孔２４、２６に挿通され、後述する走査
ヘッド２８がシャフト１６、１８に沿ってスライドでき
るようになっている。なお、露光ドラム１４側の支持ブ
ロック２０は２つ、支持ブロック２２は１つ設けられ、
３つで平面を構成している。

【００３１】この支持ブロック２０、２２には、走査ヘ
ッド２８のケーシング３０が固定されている。このケー
シング３０の底板３２の内側には、画像信号が記憶され
た制御部３４からの信号によって点灯するＲＧＢの３枚
のＬＥＤチップ３６が配設されており、発光面は、ケー
シング３０の内側に向けられている。

【００３２】ＬＥＤチップ３６は、走査ヘッド２８の主
走査方向に沿って３枚並べられており、各チップは、副
走査方向に３１個の素子を備えている。ＬＥＤチップ３
６の発光面側には、スリット板３８が設けられており、
光の拡がりを制限している。

【００３３】スリット板３８の内側には、結像レンズ４
２が配置されている。この結像レンズ４２は、複数枚の
レンズと絞りで構成されており、ＬＥＤチップ３６から
の光を集光し、露光ドラム１４に巻き掛けられた感光材
料４０の上に画像を結像させる役目を果たしている。な
お、ピントは、後述するオートフォーカス機構によって
自動的に調整される。

【００３４】一方、底板３２外面には、連結板４４が取
付けられている。この連結板４４には、無端のタイミン
グベルト４６が固定されている。タイミングベルト４６
の両端は、それぞれシャフト１６、１８の両端近傍に設
けられたスプロケット４８、５０に巻き掛けられてい
る。スプロケット４８には、減速機を介してステッピン
グモータ５２の回転力が伝達され、走査ヘッド２８がシ
ャフト１６、１８に沿って往復移動する。

【００３５】ステッピングモータ５２の駆動は、制御部
３４によって制御され、感光材料４０のステップ駆動と
同期が取られている。すなわち、感光材料４０がステッ
プ移動して停止した状態で、ステッピングモータ５２が
正転し、走査ヘッド２８がシャフト１６、１８に沿っ
て、感光材料４０の幅方向（主走査方向）に移動する。

【００３６】そして、所定パルスを確認した後、さら
に、感光材料４０がステップ移動して停止した状態で、
ステッピングモータ５２を逆転させることで、往復の主
走査が行われる。 （レンズ保持機構の説明）上述したケーシング３０およ
びケーシング内部に保持される結像レンズ４２は、以下
のように保持されている。

【００３７】ケーシング３０は、図３に示すように、貫
通孔１００を有しており、その露光ドラム側（矢印Ａ１
側、以下、Ａ１側という）に断面一定の丸孔１０２を形
成している。丸孔１０２には、複数のレンズ（結像レン
ズ）４２を保持した略円筒形の鏡筒１０４が収納されて
いる。すなわち、図４に示すように、ケーシング３０の
丸孔１０２を構成する壁面には、孔軸方向に延在する３
本の突起１０６Ａ〜１０６Ｃが円周方向において１２０
度ずつ間隔をおいて形成されており、その３本の突起１
０６Ａ〜１０６Ｃによって鏡筒１０４が支持されてい
る。

【００３８】なお、３本の突起１０６Ａ〜１０６Ｃと鏡
筒１０４の間には、所定のクリアランスが設けられてお
り、本実施形態では、重力方向上側となっている突起１
０６Ａと鏡筒１０４の間に所定のクリアランス１０７が
あいている（図６参照）。

【００３９】ケーシング３０の上部には、凸部１０８
Ａ、１０８Ｂが孔軸方向に沿って所定間隔をおいて２個
所形成されている。凸部１０８Ａ、１０８Ｂには、丸孔
１０２に直交する方向に孔部１１０が形成されている。
孔部１１０には、ブッシュ１１２およびスプリング１１
４が挿入されており、ケーシング３０の外側からネジ１
１６によって固定された係止部材１１８によってスプリ
ング１１４が与圧されることにより、ブッシュ１１２を
丸孔１０２内部に付勢している（図７参照）。本実施形
態では、ブッシュ１１２が上部から鏡筒１０４を下方に
付勢している。なお、突起１０６Ａと孔部１１０が形成
されている位置は、周方向において同一位置であるが、
孔部１１０が形成される部分については、突起１０６Ａ
が形成されていない（当該部分で切れている）。

【００４０】ケーシング３０のＡ１側先端には、外周に
螺旋状の雄ネジ１２０が形成されており、鏡筒調節ギア
１２２の内周面に形成された雌ネジ１２２Ａと螺合して
いる。

【００４１】鏡筒調節ギア１２２には、駆動ギア１２
６、伝達ギア１２８、外周面に形成された歯１２２Ｂを
介してモータ１２４の駆動力が伝達される。したがっ
て、鏡筒調節ギア１２２は、モータ１２４の駆動力によ
って回転しながら雄ネジ１２０に案内されて孔軸方向
（矢印Ａ方向）に移動可能とされている。

【００４２】一方、鏡筒１０４のＡ１側先端は一段縮径
しており、これによって形成された周回する段差部１３
０の１ヶ所（本実施形態では下側）にピン１３２が突出
形成されている。

【００４３】したがって、鏡筒調節ギア１２２の内周側
に形成されたフランジ１３４が、鏡筒調節ギア１２２の
孔軸方向の移動によってピン１３２を支持して光源側
（矢印Ａ２側、以下、Ａ２側という）に押圧することに
よって、鏡筒１０４をＡ２側に移動可能としている。

【００４４】さらに、ケーシング３０における丸孔１０
２のＡ２側端部に形成されたフランジ１３５と、鏡筒１
０４のＡ２側端面１０４Ａの間には、スプリング１３６
が配設されている。具体的には、係合部材１３８の一端
がフランジ１３５に設けられた孔部１４０に挿入され、
他端が鏡筒１０４のＡ２側端面１０４Ａに形成された孔
部１４２に挿入されており、係合部材１３８のフランジ
１４４に係止されたスプリング１３６によって鏡筒１０
４が常時Ａ１側に付勢されている。

【００４５】また、鏡筒１０４の外周面には、ピン部材
１４６が取りつけられており、ケーシング３０において
孔軸方向に延在する長孔１４８に挿入されることによっ
て、鏡筒１０４が孔軸方向に変位する際に鏡筒１０４が
回転することを防止している（図５参照）。

【００４６】このように構成されるレンズ保持機構の作
用について説明する。

【００４７】先ず、画像形成開始にあたって、オートフ
ォーカスなどが行なわれる。この場合、モータ１２４が
所定量駆動されることにより鏡筒調節ギア１２２が回転
し、ケーシング３０の雄ネジ１２０にガイドされて孔軸
方向に所定量移動する。鏡筒調節ギア１２２がＡ２側に
移動すると、フランジ１３４が鏡筒１０４の段差部１３
０に突出形成されたピン１３２を押圧し、スプリング１
３６の付勢力に抗して鏡筒１０４をＡ２側に所定量移動
させる。また、鏡筒調節ギア１２２がＡ１側に移動する
と、フランジ１３４に支持された鏡筒１０４が、スプリ
ング１３６の付勢力によってＡ１側に所定量移動する。

【００４８】なお、鏡筒１０４の外周面に取りつけられ
たピン部材１４６がケーシング３０の長孔１４８に挿入
されているため、鏡筒１０４が回転することなく孔軸方
向（矢印Ａ方向）に移動する。

【００４９】この場合、鏡筒１０４は、鏡筒調節ギア１
２２のフランジ１３４に支持されると共にスプリング１
３６でＡ１方向に付勢されているため、モータ１２４か
ら伝達される振動等によって鏡筒１０４が所定位置から
孔軸方向にずれてしまうことを防止する。

【００５０】また、鏡筒１０４は、鏡筒調節ギア１２２
のフランジ１３４と略一点（ピン１３２）で当接してい
るため、鏡筒調節ギア１２２の回転角度と鏡筒１０４の
移動量の関係は繰り返し再現性に優れる。すなわち、段
差部１３０とフランジ１３４が当接する場合のように面
と面が接触している場合には、鏡筒１０４の移動量が双
方の面の平面性によって左右されて繰り返し再現性が低
いが、本実施形態ではフランジ１３４の平面性のみに依
存するため精度良く制御することができる。したがっ
て、鏡筒１０４を精度良くオートフォーカスすることが
できる。

【００５１】また、露光時には、ケーシング３０自体が
主走査方向（矢印Ｘ方向）に走査されるが、鏡筒１０４
とケーシング３０の突起１０６Ａの間に形成されたクリ
アランス（隙間）１０７によって、鏡筒１０４が径方向
に変位して、レンズ４２の光軸方向が変化するおそれが
あった。例えば、図６に示すように、ケーシング３０が
矢印Ｘ１方向に加速される（鏡筒１０４に慣性力が作用
する）と、鏡筒１０４が突起１０６Ｂから浮き上がる
（離間する）おそれがあった。しかしながら、上部から
スプリング１１４で付勢されたブッシュ１１２によって
鏡筒１０４を突起１０６Ｂ、１０６Ｃに押し付けている
（図７参照）ため、鏡筒１０４が突起１０６Ｂから浮き
上がり、レンズ４２の光軸が変位することを防止でき
る。すなわち、走査中にも精度良く画像形成することが
できる。

【００５２】なお、鏡筒１０４が突起１０６Ｂから浮き
上がらない条件は、以下の通りである。すなわち、図８
に示すように、２個所のスプリング１１４によって鏡筒
１０４に付勢される力をＦ１、突起１０６Ｂ、１０６Ｃ
から鏡筒１０４に作用する反力をＦ２、Ｆ３、光軸に直
交する鏡筒１０４の断面においてＦ１が作用する外周面
上の点から中心を通る直線と、突起１０６Ｂ、１０６Ｃ
と当接する点と鏡筒１０４の中心を結ぶ線がなす角度を
θ１、鏡筒１０４の半径をＲ、鏡筒１０４に作用する加
速度をａ、重力をｇ、鏡筒１０４に作用する慣性力をＭ
ａ、突起１０６Ｃ回りで鏡筒１０４が浮き上がる方向の
回転モーメントＭ１を考えると、浮き上がる寸前におい
て、 Ｍ１＝ＭａＲｃｏｓθ１ となる。

【００５３】一方、反対向きの回転モーメントＭ２を考
えると、 Ｍ２＝（Ｍｇ＋Ｆ１）Ｒｓｉｎθ１ となる。

【００５４】したがって、鏡筒１０４が突起１０６Ｂか
ら浮き上がらない条件は、Ｍ２≧Ｍ１であるため、スプ
リング１１４によって付勢する力Ｆ１は、 Ｆ１≧Ｍ（ａｃｏｔθ１−ｇ） であればよいことがわかる。

【００５５】さらに、オートフォーカス時にスプリング
１３６によって鏡筒１０４を確実にＡ１側に移動させる
ための条件は、以下の通りである（図９参照）。ここ
で、鏡筒１０４と丸孔１０２（突起１０６Ｂ、１０６Ｃ
およびブッシュ１１２）との摩擦係数をμ、孔軸が水平
となす角度をθ２、スプリング１３６によって付勢され
る力をＦ４とする。

【００５６】したがって、図９に示すように、スプリン
グ１３６の付勢力で鏡筒１０４がＡ１側に移動可能な条
件は、 Ｆ４＞（Ｆ１＋Ｍｇｃｏｓθ２）×μ−Ｍｇｓｉｎθ２ となる。

【００５７】なお、スプリング１３６が鏡筒１０４を付
勢する位置と、鏡筒調節ギア１２２のフランジ１３４が
鏡筒１０４のピン１３２を支持する位置が径方向におい
てオフセットされている場合には、Ｆ４によって発生す
るモーメントＭ３によって鏡筒１０４がＦ１の力に逆ら
って突起１０６Ｂ、１０６Ｃから浮き上がらないように
配慮することが必要である。

【００５８】また、孔部１１０をケーシング３０に２個
所設け、孔軸方向に所定間隔をおいてスプリング１１４
によって付勢する構成としたため、鏡筒１０４が孔軸に
対して平行な状態を維持することができる。

【００５９】なお、本実施形態では、レンズ保持機構を
画像形成装置に用いた場合について説明したが、これに
限定されず、走査部材上などにおいてレンズの光軸を一
定に保つ必要のある装置に用いることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明した如く本発明では、レンズ系
を保持している鏡筒を振動による変位などにも拘わら
ず、所定の姿勢で確実に保持できる。したがって、本発
明の係るレンズ保持機構が画像形成装置の走査部材上に
配置された場合には、精度良く画像形成を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る走査ヘッドの駆動機
構を備えた画像形成装置の概略図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る走査ヘッドの駆動機
構を示す正面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るレンズ保持機構を示
す側面図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るレンズ保持機構を示
す分解斜視図である。

【図５】本発明の一実施形態に係るレンズ保持機構を示
す側面図である。

【図６】図３における６−６線断面図である。

【図７】図３における７−７線断面図である。

【図８】鏡筒に作用する力の関係を示す説明図である。

【図９】鏡筒に作用する力の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 画像形成装置 ２８ 走査ヘッド １０２ 丸孔（孔部） １０４ 鏡筒 １１２ ブッシュ（第１付勢手段） １１４ スプリング（第１付勢手段） １２２ 鏡筒調節ギア（調節手段、変位部材） １２２ 鏡筒調節ギア（調節手段） １３２ ピン（ピン部材） １３６ スプリング（第２付勢手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズを保持する鏡筒を備えた走査ヘッ
   ドに用いられ、 前記鏡筒を所定のクリアランスをとってスライド可能に
   挿入させている孔部を有するケーシングと、 前記鏡筒の外周面を前記孔部壁面に押圧する第１付勢手
   段と、 を備えることを特徴とするレンズ保持機構。
2. 【請求項２】 前記鏡筒の孔軸方向の一端面を支持する
   ことによって孔軸方向に変位させる調節手段と、 前記鏡筒の孔軸方向の他端面を前記一端面側に付勢する
   第２付勢手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１記載のレンズ保持機
   構。
3. 【請求項３】 前記調節手段は、前記鏡筒の一端面に孔
   軸方向に突出形成されたピン部材と、 前記孔軸回りに回転することにより孔軸方向に変位する
   と共に、孔軸方向端面にピン部材を当接させている変位
   部材と、 を備えることを特徴とする請求項２記載のレンズ保持機
   構。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載のレン
   ズ保持機構を備えた走査ヘッドによって画像記録媒体に
   画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。