JP2006177997A - 光書込装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏向器で発生する熱が不均一に光学素子に伝わり、プラスチックレンズ自身に生じる局部的な歪みを解消した光書込装置、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 光源ユニットからの光ビームを光偏向器により偏向走査し、該光偏向器からの光を少なくとも一つ以上のプラスチック製のレンズを通じて像担持体の被走査面上に導き結像する光学系を有し、当該光偏向器は光ビームを透過する開口部、及び開口部を塞ぐ透明板を有するカバーに覆われた密閉型光偏向器である光書込装置において、光偏向器の光学ハウジングに対する接触位置を、レンズの光軸に対して、略対称な位置に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込み、像担持体に形成された潜像を現像剤で現像した後、順次転写材に転写して定着手段により定着される光書込装置、及び画像形成装置に関する。

近年、光走査装置の印刷速度の向上が求められ、それに伴い光走査装置の構成部品である偏向器は、高速回転することが要求されている。

高速回転領域で用いられる光偏向器としては、ミラーの回転に伴う風切り音等により増大する騒音の静音化の目的で、あるいは風損を減らし、消費電力量を低下する目的で、光ビームを透過する開口部、及び開口部を塞ぐ透明板を有するカバーに覆われた密閉型光偏向器が使用される。

高速回転化にともない、偏向器を構成するモータへ供給する電力の電流値は大きくなり、このため、モータの構成部品であるステータの発熱量は極めて大きなものとなる。

ここで、光源からの光束を、光偏向器により偏向させオプティカルハウジングに取り付けられる走査レンズにより光導電性の感光体に光スポットとして集光し、感光体を走査する走査型の画像形成装置において、走査レンズを、レンズ接着台上に接着層の厚みを０．２ｍｍ以上確保して固定することによって、オプティカルハウジング周囲の環境変動の影響を受けにくく、高品位な画像を提供することができるレンズ保持機構を備える画像形成装置を実現する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２７９６１０号公報

しかしながら、上述した従来例においては次のような問題点があった。

偏向器で発生する熱量が極めて大きいため、この熱が偏向器を固定しているハウジングを通じて、プラスチックレンズに伝わりレンズ自身が歪んでしまい、画像に悪影響を及ぼすという課題がある。

また前述した密閉型光偏向器においては、その構成上、偏向ミラー周囲にカバーを有しない開放型光偏向器と比べて、発生した熱が密閉された内部にこもるため、その温度上昇量はより大きいものとなり、ハウジングを通じてのプラスチックレンズへの伝熱量も極めて大きいものとなる。

さらに、ハウジングを通じてのプラスチックレンズへの熱の伝わり方も通常では熱源を中心に同心円状に伝わるため、プラスチックレンズ上でも温度偏差が生じ、プラスチックレンズ内部各所における膨張率、或いは屈折率が異なり、局部的な倍率ズレ、一定長の倍率の偏差が異なるといった不具合が発生してしまう。

図９に従来例を示す。

偏向ミラー１０１の配置は、通常、入射光ビームの反射点がレンズ１０５ａ、１０５ｂの光軸上に設定されるため、偏向器１０２の回転中心はレンズ光軸と一致しない。

偏向器１０２のハウジングケース１０３、及び図示しない光学ハウジングへの取付け位置１０４ａ〜ｃは、偏向器１０２の回転中心に対称となるように設定されることが多く、この場合、光学ハウジングへの取付け位置は、レンズ光軸に対しては対称とならない。

プラスチックレンズへの光学ハウジングを通じての熱の伝導は、偏向器のハウジングケースと光学ハウジングが接触する取付け位置を中心として、同心円状に伝わるため、図中破線で示すように熱が伝わっていく。

同心円状に伝わる熱分布がレンズ光軸に対して非対称であるため、プラスチックレンズ内部に生じる温度分布もレンズ光軸に対して非対称となり、プラスチックレンズ片側の温度がもう片側の温度よりも高い（或いは低い）分布となり、局部的な倍率ズレ、一定長の倍率の偏差が画像の左右で異なるといった不具合が発生してしまう。

また、発熱を抑えるために従来から一般的にはファンモータを使用し、ダクトによりポリゴンモータ近傍、書込装置自体を冷却するといったような強制冷却を行い光学素子に伝熱しないようにしているが、書込装置が複雑化し、コストが掛かるという問題がある。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、書込装置を複雑化することなく、さらにコストをかけずに偏向器で発生する熱が不均一に光学素子に伝わる（レンズ全体に均一に温度を伝える）のを防ぐ構成とすることにより、プラスチックレンズ自身に生じる局部的な歪みという課題を解消した光書込装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、光源ユニットからの光ビームを光偏向器により偏向走査し、該光偏向器からの光を少なくとも一つ以上のプラスチック製のレンズを通じて像担持体の被走査面上に導き結像する光学系を有し、当該光偏向器は光ビームを透過する開口部、及び開口部を塞ぐ透明板を有するカバーに覆われた密閉型光偏向器である光書込装置において、光偏向器の光学ハウジングに対する接触位置を、レンズの光軸に対して、略対称な位置に配置した光書込装置である。

光源ユニットからの光ビームを光偏向器により偏向走査し、該光偏向器からの光を少なくとも一つ以上のプラスチック製のレンズを通じて像担持体の被走査面上に導き結像する光学系を有し、当該光偏向器は光ビームを透過する開口部、及び開口部を塞ぐ透明板を有するカバーに覆われた密閉型光偏向器である光書込装置において、当該密閉型光偏向器の光学ハウジングに対する接触位置を、当該密閉型光偏向器により偏向走査された光ビームが最初に透過するレンズの光軸に対して、略対称な位置に配置した構成としたため、熱の伝わり方をレンズの光軸に対して対称とすることができるため、該光偏向器で発生した熱を、レンズに対して左右均等に伝熱させることが可能となり、このことにより、プラスチックレンズ内部に温度偏差が生ずるのを抑制することができ、プラスチックレンズ内部に温度差が生ずることに起因する、レンズ内部各所における熱膨張率、屈折率の偏差を最低限に留めることが可能となるため、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光書込装置において、前記レンズの高さ方向の位置決めを行う複数のレンズ配置部を設け、該レンズを固定するように配置したものであり、該複数のレンズ配置部をリブでつなぐことを特徴とする。

レンズの高さ方向の位置決めを行うための複数のレンズ配置部を設け、該レンズを固定するようにしたものであり、当該複数のレンズ配置部をリブつないだ構成としたため、それぞれのレンズ配置部間に温度差が生じても、効果的な熱伝達が行われることにより、該レンズ２０３の温度分布をより均一にすることが可能となり、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光書込装置において、前記複数のレンズ配置部を前記レンズの光軸に対して、対称な位置に配置したことを特徴とする。

複数のレンズ配置部を該レンズの光軸に対して、略対称な位置に配置した構成としたため、該レンズに対して左右均等に伝熱させることが可能となり、プラスチックレンズ内部に温度偏差が生ずるのを抑制することができ、プラスチックレンズ内部に温度差が生ずることに起因する、レンズ内部各所における熱膨張率、屈折率の偏差を最低限に留めることが可能となるため、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の光書込装置において、前記密閉型光偏向器の光学ハウジングと接触する位置と、前記レンズ配置部をリブでつないだことを特徴とする。

密閉型光偏向器の光学ハウジングと接触する位置と、該レンズ配置部をリブでつないだ構成としたため、より積極的かつ効率的に、該偏向器で発生した熱を、リブでつながれた複数のレンズ配置部に伝熱することができるため、レンズの温度分布をより均一にすることが可能となり、プラスチックレンズ内部に温度差が生ずることに起因する、レンズ内部各所における熱膨張率、屈折率の偏差を最低限に留めることが可能となるため、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光書込装置において、前記レンズ下部にレンズ材質より熱伝導率の高い部材を配置したことを特徴とする。

レンズと該レンズが固定される光学ハウジングとの間に、レンズ材質より熱伝導率の高い部材を配置した構成としたため、レンズへ伝達する熱の温度分布を均一とすることができるため、プラスチックレンズ内部に温度差が生ずることに起因する、レンズ内部各所における熱膨張率、屈折率の偏差を最低限に留めることが可能となるため、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光書込装置を備えること特徴とする画像形成装置である。

光書込装置を画像形成装置に搭載することにより、より良好な画像を得ることが可能になる。

本発明の光書込装置、及び画像形成装置によれば、書込装置を複雑化することなく、さらにコストをかけずに偏向器で発生する熱が不均一に光学素子に伝わる（レンズ全体に均一に温度を伝える）のを防ぐ構成とすることにより、プラスチックレンズ自身に生じる局部的な歪みを解消することができる。

以下に、一般的な画像形成装置の概略構成を示す。

図１に示す画像形成装置は、複数の像担持体として、複数のドラム状の光導電性感光体（以下、感光体ドラム）１、２、３、４を並置したフルカラー画像形成装置であり、この４つの感光体ドラム１、２、３、４は、例えば、図に対して右から順に、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色に対応した画像を形成するものである（尚、色の順はこの限りではなく任意に設定することが可能である）。その４つの感光体ドラム１、２、３、４の各々の周囲には、電子写真プロセスにより画像形成を行うための、帯電部（帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャ等）６、７、８、９と、光書込装置５からの光ビームの露光部と、現像部（Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色の現像装置）１３等と、転写搬送ベルト及びその裏面に配置された転写手段（転写ローラ、転写ブラシ等）１４等を備えた転写搬送装置と、クリーニング部（クリーニングブレード、クリーニングブラシ等）２１などが配設されており、それぞれの感光体ドラム１、２、３、４に各色の画像形成を行うことが可能となっている。

より詳しく述べると、図１において、図中のＺ方向を鉛直上方向、Ｘ、Ｙ方向を水平方向とした場合、４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向は水平面に対して傾斜しており（尚、図４の場合はＸ方向に対して傾斜している）、転写搬送装置は４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向と略平行となるように水平面に対して傾斜して配置され、転写材はその傾斜方向の下方側から給紙され転写搬送ベルトにより上方側に向けて４つの感光体ドラム１、２、３、４の転写部を順次搬送される構成であり、その転写材の搬送方向下流側で前記傾斜方向の上方側には定着装置２６が配設されている。また、光書込装置５は、４つの感光体ドラム１、２、３、４が並設された作像部の斜め上方に配置され、且つ光書込装置５のハウジング５０は、４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向と略平行となるように水平面（図中のＸ方向）に対して傾斜して配置されており、画像形成装置本体の傾斜したフレームに固定されている。

ここで、光書込装置５は、図２に構成例を示すように、４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５と、各光源ユニットからの光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器６２と、この光偏向器６２を中心にして前記２方向に対称に配置され光偏向器６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４をそれぞれ対応する感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に導き結像する光学系（結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２、光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等の光学部材からなる）を備えており、これらの構成部材は一つのハウジング５０内に収納されている。

より具体的には、図３の断面図でも示したようにハウジング５０は、光偏向器６２や光学系が配設される基盤５０Ａと、基盤５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂとを有すると共に、基盤５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられてハウジング５０を上下に仕切る構造であり、４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５はハウジング５０の側壁５０Ｂに配置され感光体の並設方向と略同方向に並設されており、光偏向器６２はハウジング５０の基盤５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２、光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等）は基盤５０Ａの両面（上面側と下面側）に分けて配設されている。また、ハウジング５０の上部と下部にはカバー８７、８８が設けられており、下部側のカバー８７には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス８３、８４、８５、８６が取り付けられている。

この光書込装置５では、図示しない原稿読み取り装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット５２、５３、５４、５５内の光源（半導体レーザ（ＬＤ））を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニット５２、５３、５４、５５から出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ５６、５７、５８、５９を通り直接またはミラー６０、６１を介して光偏向器６２に至り、ポリゴンモータ６２ｃで等速回転されている２段のポリゴンミラー６２ａ、６２ｂで対称な２方向に偏向走査される。

尚、図１、２、３の構成ではポリゴンミラーはＬ２、Ｌ３の光ビーム用と、Ｌ１、Ｌ４の光ビーム用の上下２段に分けた構成となっているが、１つの厚めのポリゴンミラーで偏向走査する構成としてもよい。

光偏向器６２のポリゴンミラー６２ａ、６２ｂで２ビームづつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下２層構成のＦＯレンズ等からなる結像用レンズ６３、６４をそれぞれ通過し、第１折り返しミラー６５、６６、６７、６８により折り返されて基盤５１の開口部を通過した後、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる第２の結像用レンズ６９、７０、７１、７２を通過し、第２ 折り返しミラー７３、７５、７７、７９、第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０防塵ガラス８３、８４、８５、８６を介して各色用の感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。

次に、図１に示すように、並設された４つの感光体ドラム１、２、３、４の下には駆動ローラと複数の従動ローラに張架された転写搬送ベルト２２ａが配設されており、駆動ローラにより図中に矢印で示す方向に搬送されている。また、画像形成装置の本体下部には記録用紙等の転写材を収納した複数の給紙部２３、２４が設置されており、この給紙部２３ 、２４に収納された転写材が、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ２５を介して転写搬送ベルト２２ａに給紙され、転写搬送ベルト２２ａにより担持され搬送される。

前記光書込装置５により各感光体１、２、３、４に形成された各潜像は、各現像部１０、１１、１２、１３のＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色のトナーで現像されて顕像化され、その顕像化されたＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色のトナー画像は、転写搬送装置２２の各転写手段１４、１５、１６、１７により転写搬送ベルト２２ａ上に担持された転写材に順次重ね合わせて転写される。そして、４色の画像が転写された転写材は定着装置２６に搬送され、定着装置２６で画像が定着された後、排紙ローラ２７により排紙トレイ２８上に排出される。

以下に、本実施の形態の詳細な構成を説明する。

図４は、本発明の第１の実施例の主要部を示す図である。

光源２０１から出射された光ビームは、偏向器２０２により偏向走査され、偏向走査された光ビームが最初に透過するレンズ２０３を透過した後、図示しない光学素子を透過し、或いは反射され、図示しない感光体ドラムに潜像を形成する。

該偏向器２０２は、多角形形状である偏向ミラー２０４、光ビームを透過する開口部を有し該偏向ミラー近傍の空間を覆うハウジングケース２０５、該開口部を塞ぐ防音ガラス２０６、及び図示しないモータ部により構成されている。

該ハウジングケース２０５は、締結個所２０７ａ〜ｄにて、図示しない光学ハウジングに接触し、ネジ止め固定される。

該締結個所２０７ａ〜ｄを、該レンズ２０３の光軸と、略対称に配置しているため、図中破線で示すように、熱の伝わり方も該レンズ２０３の光軸と略対称となり、該偏向器２０２にて発生した熱を、該レンズ２０３に対して左右均等に伝熱させることが可能となる。

このことにより、プラスチックレンズ内部に温度偏差が生ずるのを抑制することができ、プラスチックレンズ内部に温度差が生ずることに起因する、レンズ内部各所における熱膨張率、屈折率の偏差を最低限に留めることが可能となるため、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

図５は、本発明の第２の実施例の主要部を示す図である。

プラスチックレンズ２０３は、高さ方向の位置決めを行う複数のレンズ配置部２０８を介して、光学ハウジング２１０に固定されている。

該複数のレンズ配置部２０８は、該レンズ２０３の光軸に対して略対称に配置され、また該複数のレンズ配置部２０８はリブ２０９でつながれている。

該複数のレンズ配置部２０８がリプ２０９で互いにつながれているため、それぞれのレンズ配置部間に温度差が生じても、効果的な熱伝達が行われることにより、該レンズ２０３の温度分布をより均一にすることが可能となり、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

また、該複数のレンズ配置部２０８が、該レンズ２０３の光軸に対して略対称に配置されているため、該レンズ２０３に対して左右均等に伝熱させることが可能となる。

このことにより、プラスチックレンズ内部に温度偏差が生ずるのを抑制することができ、プラスチックレンズ内部に温度差が生ずることに起因する、レンズ内部各所における熱膨張率、屈折率の偏差を最低限に留めることが可能となるため、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

図６は、本発明の第３の実施例の主要部を示す図である。

前述した第１の実施例、及び第２の実施例の構成に加えて、リブ２０９でつながれた複数のレンズ配置部２０８を、さらに偏向器２０２の締結個所２０７とリプ２１１によってつないでいる。

リブ２１１を設けることにより、より積極的かつ効率的に、偏向器２０２で発生した熱を、リブ２０９でつながれた複数のレンズ配置部２０８に伝熱することができるため、レンズ２０３の温度分布をより均一にすることが可能となる。

このことにより、プラスチックレンズ内部に温度偏差が生ずるのを抑制することができ、プラスチックレンズ内部に温度差が生ずることに起因する、レンズ内部各所における熱膨張率、屈折率の偏差を最低限に留めることが可能となるため、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

図７、８は、本発明の第４の実施例の主要部を示す図である。

プラスチックレンズ２０３は、高さ方向の位置決めを行う複数のレンズ配置部２０８を介して、光学ハウジング２１０に固定されている。

さらに、光学ハウジング２１０の基盤部より距離を設けて固定されるプラスチックレンズ２０３と、光学ハウジング２１０との間に、伝熱部材２１２を配置する構成としている。

伝熱部材２１２は、プラスチックレンズ２０３より熱伝導率の高い材質、例えばアルミや銅から成るものであり、光学ハウジング２１０に図示しない接着層、或いはネジ締結等による固定方法で光学ハウジング２１０に固定されている。

本実施例では、該伝熱部材２１２は、光学ハウジング２１０に接して固定されており、プラスチックレンズ２０３とはある間隙をもって対する構成としているが、プラスチックレンズ２０３と接触する構成としてもよい。

該伝熱部材２１２は、プラスチックレンズ２０３より熱伝導率の高い材質から成るものであるから、複数のレンズ配置部２０８間の熱伝達を効率的に行えるため、該レンズ配置部２０８間の温度分布をより均一にすることが可能であり、これに固定されるレンズ２０３が受ける熱影響を均一とすることができる。

また、該伝熱部材２１２内部の温度分布は略一定となるため、その輻射熱を受けているプラスチックレンズ２０３の温度分布も均一とすることができる。（該伝熱部材２１２とプラスチックレンズ２０３を接触させる構成とした場合には、さらに効果が期待される。）
このことにより、プラスチックレンズ内部に温度偏差が生ずるのを抑制することができ、プラスチックレンズ内部に温度差が生ずることに起因する、レンズ内部各所における熱膨張率、屈折率の偏差を最低限に留めることが可能となるため、局所的な倍率ずれや、一定長の倍率が異なるといった問題を低減することができる。

なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、第１〜第４の実施例に係る光書込装置を、画像形成装置に搭載することにより、良好な画像を得ることができる。

本発明の実施の形態における画像形成装置の構成図である。 光書込装置の構成図である。 ハウジングの内部構成図である。 本発明の第１の実施例における主要部の構成を示す図である。 本発明の第２の実施例における主要部の構成を示す図である。 本発明の第３の実施例における主要部の構成を示す図である。 本発明の第４の実施例における主要部の構成を示す図である。 本発明の第５の実施例における主要部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態における光書込装置の構成図である。

符号の説明

１、２、３、４ 感光体ドラム
５ 光書込装置
６、７、８、９ 帯電部
１３ 現像部
１４ 転写手段
２１ クリーニング部
５０ ハウジング

Claims (6)

1. 光源ユニットからの光ビームを光偏向器により偏向走査し、該光偏向器からの光を少なくとも一つ以上のプラスチック製のレンズを通じて像担持体の被走査面上に導き結像する光学系を有し、当該光偏向器は光ビームを透過する開口部、及び開口部を塞ぐ透明板を有するカバーに覆われた密閉型光偏向器である光書込装置において、
   光偏向器の光学ハウジングに対する接触位置を、レンズの光軸に対して、略対称な位置に配置した光書込装置。
2. 前記レンズの高さ方向の位置決めを行う複数のレンズ配置部を設け、該レンズを固定するように配置したものであり、該複数のレンズ配置部をリブでつなぐことを特徴とする請求項１記載の光書込装置。
3. 前記複数のレンズ配置部を前記レンズの光軸に対して、対称な位置に配置したことを特徴とする請求項１または２記載の光書込装置。
4. 前記密閉型光偏向器の光学ハウジングと接触する位置と、前記レンズ配置部をリブでつないだことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光書込装置。
5. 前記レンズ下部にレンズ材質より熱伝導率の高い部材を配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光書込装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光書込装置を備えること特徴とする画像形成装置。

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