JP2004012546A - 光書込み装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置決め手段の熱膨張や衝撃等による過大な負荷が生じても安定した固定状態を持続させることができるようにする。
【解決手段】第１Ｆθレンズおよび第２Ｆθレンズの光軸方向、主走査方向および副走査方向に対する突き当て基準面とこれら３つの突き当て基準面方向に前記積層された結像レンズを押圧力ｆｘ、ｆｙ、ｆｚを調整可能に押圧する固定部材２３と爪部２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを備えた固定手段を備え、押圧力により発生する突き当て面に垂直な方向で第１Ｆθレンズおよび第２Ｆθレンズに加わる力の成分を、この方向の押圧力成分のみを除去した場合、除去した押圧力成分と逆方向にその内の一方のＦθレンズを動かすのに必要な最大静止摩擦力の合力よりも十分大きな値に調整している。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームを用いたデジタル複写機、プリンター、ＦＡＸ等における光書込み装置およびこの光書込み装置を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームを用いたデジタル複写機、プリンター、ＦＡＸ等における光書込み装置においては、ｆθレンズを構成する結像レンズは複数のレーザビームに応じて副走査方向に対応する方向に積層することで、ポリゴンスキャナを共通使用して、装置をコンパクト化することが提案されている。レンズを積み重ねて固定する方法としては、例えば特開２０００−７５２３０号公報や特開平１０−３０５２号公報に、結像レンズの少なくとも一方をプラスチックで構成するとともに、プラスチックレンズ側に柱状の突起や、光軸方向に延在するように突条を設け、もう一方の決像レンズに突起が嵌合される孔や溝を形成することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、結像レンズに突起や突条を設けることは、高精度なレンズ表面や、内部屈折率分布にひずみを生じるなどの不具合が生じてしまう。
【０００４】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、最も簡単な構成で結像レンズを積層し、共通の位置決め手段により位置決めし、位置決め手段の熱膨張や衝撃等による過大な負荷が生じても安定した固定状態を持続させることができる光書込み装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、複数の光源からの光ビームを個々に光偏向手段で主走査方向に偏向走査し、各偏向ビームを上下２段に積層した結像レンズに通過させ、それぞれ反射ミラーにより、１つ又は複数の感光体上に光スポットとしてそれぞれ集光させ、前記感光体上を走査することにより複数の静電潜像を書込む光書込み装置において、前記積層された結像レンズの光軸方向、主走査方向および副走査方向に対する突き当て基準面とこれら３つの突き当て基準面方向に前記積層された結像レンズを押圧力を調整可能に押圧する押し当て部とを備えた固定手段を備え、押圧力により発生する突き当て面に垂直な方向で前記積層された結像レンズに加わる力の成分を、この方向の押圧力成分のみを除去した場合、除去した押圧力成分と逆方向にその内の１枚の結像レンズを動かすのに必要な最大静止摩擦力の合力よりも十分大きな値に調整されていることを特徴としている。これにより、熱膨張、衝撃等により結像レンズの位置ずれが生じても、本来の位置に押し戻し、安定した固定状態を持続することができる。
【０００６】
前記目的を達成するため、第２の手段は、第１の手段における前記結像レンズの有効範囲以外の表面全体、前記突き当て基準面や前記押し当て部、あるいは他方の前記結像レンズと接する面はそれ以外の部分より平滑性を高くして摩擦係数が低減されていることを特徴とし、第１の手段と同様な作用効果を発揮することができる。
【０００７】
前記目的を達成するため、第３の手段は、第１の手段における前記結像レンズの有効範囲以外の表面全体、前記突き当て基準面や前記押し当て部、あるいは他方の前記結像レンズと接する面には摩擦係数の低い皮膜材が塗布されていることを特徴としている。これにより、熱膨張、衝撃等によりレンズの位置ずれが生じても、小さな力で本来の位置に押し戻すことができ、結像レンズやそれを収容する光学箱の材質にかかわらず安定した固定状態を持続させることができる。
【０００８】
前記目的を達成するため、第４の手段は、第１の手段における前記結像レンズの前記突き当て基準面、前記押し当て部、あるいは他方の前記結像レンズと接する面には、摩擦係数の低い潤滑剤が塗布されていることを特徴とし、第３の手段と同様な作用効果を発揮することができる。
【０００９】
前記目的を達成するため、第５の手段は、第１の手段における前記結像レンズの前記突き当て基準面、前記押し当て部、あるいは他方の前記結像レンズと接する面の少なくとも一箇所には、摩擦係数の小さいシート部材を設置したことを特徴としており、第３の手段と同様な作用効果を発揮することができる。
【００１０】
前記目的を達成するため、第６の手段は、第１ないし第５の手段による光書込み装置によって、前記感光体上に複数の静電潜像を結像させて画像を形成することを特徴とする画像形成装置を提供している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。最初に、図１ないし図３により本発明の一実施の形態に係る光ビーム走査装置について説明する。図１は第１の実施の形態に係る光ビーム走査装置の概略断面図、図２は図１の結像レンズ部分を拡大して示す分解斜視図、図３は図２のレンズ固定手段によってレンズに加わる加圧力を説明するための図である。
【００１２】
図１に示す光ビーム走査装置においては、感光体ドラム１上の２箇所に黒、赤画像用のビームを入射するようになっている。図示していないが、感光体ドラム１のビームの入射位置の下流側には黒と赤の現像装置が設置され、これら現像装置で書き込まれたビームを現像することにより、２色画像を形成する。また、本来画像形成に必要な現像、転写、定着手段等は簡単のため省略して示してある。
【００１３】
本実施の形態では、感光体ドラム１の上流側に書込まれるビームを黒ビーム２０、下流側に書込まれるビームを赤ビーム２１とする。　この装置では、２つの光学系を上下に積み重ねた構成を持ち、ポリゴンモータ２の駆動軸２ａに２段に重ねて取り付けられた２つのポリゴンミラー２−１，２−２の前には下段に赤書込み用、上段に黒書込み用の光源装置（図示しない）が積み重ねられている。この光源装置より出射したレーザービームは、ポリゴンミラー２−１，２−２に一定の間隔を保って入射し走査される。　ポリゴンミラー２−１，２−２からのビームは、この後第１および第２のＦθレンズ３，４を通過する。第１および第２Ｆθレンズ３，４は、それぞれポリゴンミラー２−１，２−２から等距離となる位置に上下２段に積み重ねられて固定された２つのＦθレンズ３−１，３−２そして４−１，４−２から構成されている。そしてポリゴンミラー２−１からの黒ビームは、第１Ｆθレンズ３の上段のＦθレンズ３−１から第２Ｆθレンズ３の上段のＦθレンズ４−１を通り、ポリゴンミラー２−２からの赤のビームは、第１Ｆθレンズ３の下段のＦθレンズ３−２から第２Ｆθレンズ３の下段のＦθレンズ４−２を通過する。Ｆθレンズ４−１を通った黒ビームは、反射ミラー５，６からＢＴＬレンズ１０−１を通り反射ミラー７から感光体ドラム１に照射される。ポリゴンミラー２−２からの赤ビームは、第１Ｆθレンズ３の下段のＦθレンズ３−２から第２Ｆθレンズ３の下段のＦθレンズ４−２を通過する。Ｆθレンズ４−２を通った赤ビームは、反射ミラー８からＢＴＬレンズ１０−２を通り反射ミラー９から感光体ドラム１に照射される。
【００１４】
ポリゴンモータ２、第１および第２のＦθレンズ３，４そして反射ミラー５，８は上部が上部蓋体１２ａで覆われた筐体１１の底板１１ａに支持されている。筐体１１の底板１１ａの下面には、反射ミラー６，７およびＢＴＬレンズ１０−１は、底板１１ａに間隔をおいて位置する下部蓋体１２ｂに支持されている。は暗射ミラー９とＢＴＬレンズ１０−２は、下部蓋体１２ｂの下面に取付けられた側部蓋体１４により開口部が覆われた下部筐体１３に支持されている。
【００１５】
ここで、図２および図３により、第２のＦθレンズ４であるＦθレンズ４−１，４−２を例にとってレンズ固定機構を説明する。第１のＦθレンズ３も同様な固定手段で固定されている。４Ｆθレンズ４−１，４−２の一端側、すなわちビームの光軸方向に直交する方向の一端側の端縁とこの端縁近傍の後面の２箇所は、底板１１ａに立設された柱状の位置決め部材２２ａに突き当てられている。この位置決め部材２２ａは、Ｆθレンズ４−１，４−２の光軸方向の突き当て基準面の一部と、主走査方向の突き当て基準面を構成している。Ｆθレンズ４−１，４−２の他端側の端縁は、板金製の固定部材２３に一体的に形成された爪部２３ａに突き当てられ、この端縁近傍の後側面は底板１１ａに立設された柱状の位置決め部材２２ｂに突き当てられている。この位置決め部材２２ｂはＦθレンズ４−１，４−２の光軸方向の突き当て基準面の一部を構成している。底板１１ａ上には、下方に位置するＦθレンズ４−２の下面に当接し，Ｆθレンズ４−１，４−２の副走査方向の突き当て基準面を構成する一対の下部位置決め部材２２ｃがビームの光軸に直交する方向に間隔を置いて配置されている。
【００１６】
固定部材２３は上方に位置するＦθレンズ４−１の上面を押えるためのもので、上記の爪部２３ａの外に、Ｆθレンズ４−１，４−２の一端側近傍の前面に突き当たるように形成された爪部２２ｂと、他端側近傍の前面に突き当たるように形成された爪部２２ｃが形成されている。また、固定部材２３とＦθレンズ４−１間には２枚のＦθレンズ４−１，４−２を押圧するための弾性部材２４がビームの光軸方向に直交する方向に間隔をおいて複数個貼り付けられている。なお、爪部２３ａ，２３ｂ，２３ｃとＦθレンズ４−１，４−２間にもそれぞれＦθレンズ４−１，４−２の端縁や前面部を押圧するための弾性部材２４が貼り付けられている。固定部材２３にはねじ２７のための孔２５が形成されており、この孔２５から挿入されたねじ２７を位置決め部材２２ａ，２２ｂの上部に形成されたねじ孔２６に螺入することにより、固定部材２３は固定される。
【００１７】
このように固定部材２３には２枚のレンズ４を押圧するための弾性部材２４が貼り付けられていて、この弾性力により、２枚のレンズは位置決め部材２２ａ，ｂに突き当てられて固定されているが、長期間の固定により弾性部材２４がクリープして押圧力が低下し、外部からの衝撃力や、熱膨張差によるレンズ位置のずれが生じる不具合が発生する可能性がある。さらに、Ｆθレンズ４−１，４−２の突き当て基準面を構成する筐体１１や固定部材２３の材質とレンズ材質には熱膨張率に差が有るため、環境変動や機内温度変動による膨張量の差からレンズ位置のずれが生じることが考えられる。
【００１８】
これを防止し、常にＦθレンズ４−１，４−２が突き当て基準面に当接された状態を維持するためには、Ｆθレンズ４−１，４−２の各基準面方向への押圧力成分を、固定状態でＦθレンズ４−１，４−２が外接する面から受ける最大静止摩擦力以上の力にあらかじめ設定しておく必要がある。また、外部からの衝撃力等によるＦθレンズ４−１，４−２の位置ズレを防止するためには、上述と同様な設定とするか、衝撃力によっても位置ズレしないさらに高い押圧力に設定すればよい。この時上下段のＦθレンズ４−１，４−２のズレ防止に必要な押圧力成分はそれぞれ次式で表わせる。なお、簡単のため、レンズ自体の重量は無視した。
【００１９】
上段のＦθレンズ４−１
２μ１ｆｚ＋２μ２ｆｚ＋μ３ｆｙ＋μ１ｆｙ　　　≪　２ｆｘ
２μ１ｆｚ＋２μ２ｆｚ＋２μ３ｆｘ＋２μ１ｆｘ　≪　ｆｙ
２μ１ｆｘ＋２μ３ｆｘ＋μ１ｆｙ＋μ３ｆｙ　　　≪　２ｆｚ
下段のＦθレンズ４−２
２μ３ｆｚ＋２μ２ｆｚ＋μ３ｆｙ＋μ１ｆｙ　　　≪　２ｆｘ
２μ３ｆｚ＋２μ２ｆｚ＋２μ３ｆｘ＋２μ１ｆｘ　≪　ｆｙ
２μ１ｆｘ＋２μ３ｆｘ＋μ１ｆｙ＋μ３ｆｙ　　　≪　２ｆｚ
但し、ｆは押圧手段による加圧力を表わし、ｘ，ｙ，ｚは力の働く方向で、それぞれビームの光軸方向、主走査方向、副走査方向を示す。また、μは摩擦係数を表わし、μ１，μ２，μ３はそれぞれＦθレンズ４−１，４−２と弾性部材２４間、Ｆθレンズ４−１と４−２間、Ｆθレンズ４−１，４−２と筐体１１（位置決め部材２２ａ，ｂ，ｃ）間の摩擦係数である。
【００２０】
加圧力ｆは、ねじ２７の締め付け力や爪部２３ａ，ｂ，ｃの曲げ角度を調整することにより設定できる。すなわち、図３の加圧力ｆｚは、ねじ２７の締め付け力を調整することで、固定部材２３のＦθレンズ４−１，４−２に対する押し圧力を調整することができる。加圧力ｆｘは、固定部材２３の爪部２３ｂ，ｃの曲げ角度を調整することにより、Ｆθレンズ４−１，４−２の位置決め部材２２ａ，ｂに対する押圧力を調整できる。また、加圧力ｆｙは、固定部材２３の爪部２３ａの曲げ角度を調整することで、Ｆθレンズ４−１，４−２の位置決め部材２２ａに対する押圧力を調整できる。なお、図３において、２２ａの位置決め部材は２個示しているが、これは位置決め部材２２ａのＦθレンズ４−１，４−２との当接箇所を模式的に示すものである。
【００２１】
これらの関係がくずれた場合、Ｆθレンズ４−１，４−２の位置ずれによる光学性能の低下や、上下段のＦθレンズ４−１と４−２の位置のズレによる２色画像の位置ズレといった画像上の不具合が起こりうる。
上述したように弾性部材２４は長時間の圧縮によりクリープを生じ、押圧力が低下する。このため、押圧力はさらにクリープによる低下を見込んだ値に設定する必要が有る。Ｆθレンズ４−１，４−２の位置ずれを防止するためには、押圧力を高くすればよいが、上述の式に示されたように押圧力の増加に伴い最大静止摩擦力も増加する。このため、それぞれの摩擦係数の組み合わせがある値以上の場合、この式は成り立たない。
【００２２】
逆に、弱い押圧力でも静止摩擦係数μを下げてやればＦθレンズ４−１，４−２を基準面に安定して突き当てた状態に保つことができる。弾性部材２４に関しては上述したクリープ現象が起こるため、大きな押圧力を長時間に渡って持続させることは難しいと言える。
【００２３】
一般的に静止摩擦係数はその面の荒さに影響される。そこで、Ｆθレンズ４−１，４−２の突き当て基準面すなわち位置決め部材２２ｃや、Ｆθレンズ４−１と４−２との接触面に関して、ガラスレンズに関しては研磨により、プラスチックレンズに関しては、金型表面の面精度を向上させることにより平滑性を増し、静止摩擦係数を低減して上述の式が成り立つようにする。
【００２４】
また、Ｆθレンズ４−１，４−２に対向する側の突き当て基準面、すなわち位置決め部材２２ａと２２ｂの平滑性を向上させことによっても同様な効果を得ることができる。　突き当て基準面を構成するこれら部材としては、通常アルミダイキャストや樹脂成形品が用いられる。これらＦθレンズ４−１と４−２間又はこれらレンズと突き当て基準間の静止摩擦係数は材質の組み合わせによっては表面の平滑性を向上させても、その値を抑えることは難しい。そこで、静止摩擦係数μを低減する目的で、レンズ表面の突き当て基準面や他のレンズと接触する面に静止摩擦係数μの小さい表面コート皮膜を形成したものである。表面コート皮膜としては、テフロン（登録商標）皮膜や、ワックス等を用いればよい。また、この表面コート皮膜は、基準面側に施しても同じ効果が得ることができる。
【００２５】
また、静止摩擦係数μを低減する目的では、Ｆθレンズ４−１，４−２の表面の突き当て基準面やＦθレンズ４−１と４−２との接触する面にグリス等の潤滑剤を塗布してもよい。
【００２６】
さらにまた、静止摩擦係数μを低減する目的としては、Ｆθレンズ４−１，４−２の表面の突き当て基準面やＦθレンズ４−１と４−２との接触する面の少なくとも１箇所に摩擦係数μの小さいシート部材を設置してもよい。このシート材としては、不飽和ポリエステルフイルム等を用いればよい。
【００２７】
上述した実施の形態においては、１つの感光体ドラム上に複数のビームを間隔をおいて走査するようにしているが、１つのポリゴン装置によって複数の感光体ドラムを走査するようにしてもよい。その一例を図４により説明する。図４は本発明の光ビーム走査装置が装着される画像形成装置の別の例を示す概略断面図である。各色の画像データは、画像処理部（図示しない）においてで、Ｂｋ（プラック）、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）及びＭ（マゼンタ）各々の、カラー記録用の画像データに変換した後、画像形成装置の露光装置である書込みユニット１００へと送られる。書込みユニット１００は、ポリゴンミラー１０１と、４色の書込みを行う４つの光源装置１０２と、ポリゴンミラー１０１からのビームを収束する複数個のＦθレンズ１０２と、反射して各色の感光体ドラム１０６ａ，ｂ，ｃ，ｄに導くための複数個の反射ミラー１０４とを備えている。なお、Ｆθレンズ１０２は、ビームの流れを明確にするため、上下２段のＦθレンズを分離して示している。Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋのデータが静電潜像の形で書込まれたＭ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋの感光体ドラム１０６ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれの現像器１０５７ａ，ｂ，ｃ，ｄにより、Ｍ，Ｃ，Ｙ及びＢｋトナーのそれぞれで現像され、各色のトナー像（顕像）が形成される。
【００２８】
一方、転写紙は、給紙カセット１０７より転写ベルトユニットの転写ベルト１０８上に搬送され、各感光体ドラム上に現像形成された各色画像（顕像）が、転写器１０９ａ，ｂ，ｃ，ｄによって転写紙上に順に転写され、重ね合わされた後に、定着装置１１０によって定着される。定着を終えた転写紙は機外に排出される。転写ベルト１０８は、駆動ローラ１１０、テンションローラ１１２および従動ローラ１１３で支持されたエンドレスベルトであり、テンションローラ１３ａが図示しないばねによってベルト１０を押し下げて、ベルト１０の張力を略一定している。
【００２９】
このようにポリゴンミラー１０１を挟んで左右に位置する４つの第１のＦθレンズそしてこれら第１のＦθレンズと反射ミラー１０４との間に位置する４つの第２のＦθレンズは、上述したように上下２段に積み重ね、筐体内に固定すればよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、積層された結像レンズの光軸方向、主走査方向および副走査方向に対する突き当て基準面とこれら３つの突き当て基準面方向に積層された結像レンズを押圧力を調整可能に押圧する押し当て部とを備えた固定手段をもうけるとともに、押圧力により発生する突き当て面に垂直な方向で積層された結像レンズに加わる力の成分を、この方向の押圧力成分のみを除去した場合、除去した押圧力成分と逆方向にその内の１枚の結像レンズを動かすのに必要な最大静止摩擦力の合力よりも十分大きな値に調整されているので、熱膨張や衝撃等により結像レンズの位置ずれが生じても、本来の位置に押し戻し、安定した固定状態を持続することができる。
【００３１】
本発明の画像形成装置は、熱膨張や衝撃等に対しても結像レンズを安定した固定状態に保持する光書込み装置を備えているので、安定した画像を常に提供するすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光ビーム走査装置の概略断面図である。
【図２】図１の結像レンズ部分を拡大して示す分解斜視図である。
【図３】図２のレンズ固定手段によってレンズに加わる加圧力を説明するための図である。
【図４】本発明の光ビーム走査装置が装着される画像形成装置の別の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　感光体ドラム
２　ポリゴンモータ
２−１，２−２　ポリゴンミラー
３−１，３−２　第１Ｆθレンズ
４−１，４−２　第２Ｆθレンズ
５〜９　反射ミラー
１１　筐体
１１ａ　底板
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ　位置決め部材
２３　固定部材
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ　爪部
２４　弾性部材
２７　ねじ
ｆｘ　光軸方向加圧力
ｆｙ　主走査方向加圧力
ｆｚ　副走査方加圧力向

Claims (6)

1. 複数の光源からの光ビームを個々に光偏向手段で主走査方向に偏向走査し、各偏向ビームを上下２段に積層した結像レンズに通過させ、それぞれ反射ミラーにより、１つ又は複数の感光体上に光スポットとしてそれぞれ集光させ、前記感光体上を走査することにより複数の静電潜像を書込む光書込み装置において、
   前記積層された結像レンズの光軸方向、主走査方向および副走査方向に対する突き当て基準面とこれら３つの突き当て基準面方向に前記積層された結像レンズを押圧力を調整可能に押圧する押し当て部とを備えた固定手段を備え、
   押圧力により発生する突き当て面に垂直な方向で前記積層された結像レンズに加わる力の成分を、この方向の押圧力成分のみを除去した場合、除去した押圧力成分と逆方向にその内の１枚の結像レンズを動かすのに必要な最大静止摩擦力の合力よりも十分大きな値に調整されていることを特徴とする光書込み装置。
2. 前記結像レンズの有効範囲以外の表面全体、前記突き当て基準面や前記押し当て部、あるいは他方の前記結像レンズと接する面はそれ以外の部分より平滑性を高くして摩擦係数が低減されていることを特徴とする請求項１記載の光書込み装置。
3. 前記結像レンズの有効範囲以外の表面全体、前記突き当て基準面や前記押し当て部、あるいは他方の前記結像レンズと接する面には摩擦係数の低い皮膜材が塗布されていることを特徴とする請求項１記載の光書込み装置。
4. 前記結像レンズの前記突き当て基準面、前記押し当て部、あるいは他方の前記結像レンズと接する面には、摩擦係数の低い潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１記載の光書込み装置。
5. 前記結像レンズの前記突き当て基準面、前記押し当て部、あるいは他方の前記結像レンズと接する面の少なくとも一箇所には、摩擦係数の小さいシート部材を設置したことを特徴とする請求項１記載の光書込み装置。
6. 請求項１ないし５に記載の光書込み装置によって、前記感光体上に複数の静電潜像を結像させて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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