JP2011197616A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の誤組みを防止することができる光走査装置を提供する。
【解決手段】光走査装置１００は、光源と、光源からの光ビームを主走査方向に偏向および走査させる偏向器（ポリゴンミラー１３０）と、偏向器で偏向および走査された光ビームが通過する光学素子（ｆθレンズ１５０）と、光学素子を支持する筐体とを備えている。筐体は、光学素子を支持するベースフレーム２００と、当該ベースフレーム２００を覆うように取り付けられる蓋フレーム３００とを有するとともに、光学素子は、ベースフレーム２００（係合凹部２０２）に係合する係合部１５３を有する。光走査装置１００は、係合部１５３をベースフレーム２００とは反対側に向けた状態で、ベースフレーム２００に蓋フレーム３００を取り付けると、係合部１５３と蓋フレーム３００が干渉するように構成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、光走査装置に関する。

一般に、レーザプリンタなどの画像形成装置には、感光体の表面を露光する光走査装置が設けられている。このような光走査装置としては、例えば、特許文献１に示すように、筐体（スキャナケースと上蓋）内に、光源（レーザダイオード）や、レーザ光を偏向・走査させる偏向器（ポリゴンミラー）、偏向・走査されたレーザ光が通過する光学素子（ｆθレンズ）などを備えたものが知られている。

特開２００７−２３３２７９号公報

ところで、前記したような従来の光走査装置では、光学素子を上下逆向きに組み付けた場合であっても、スキャナフレームに対して上蓋を取り付けることができるので、組立者が光学素子の向きが間違っていることに気付かないおそれがあった。光学素子が誤って組み付けられた光走査装置は、検査段階で不良と判定されて無駄となったり、仮に画像形成装置で使用された場合には感光体を正常に露光できないので画像品質を低下させたりするおそれがある。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、光学素子の誤組みを防止することができる光走査装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の光走査装置は、光源と、前記光源からの光ビームを主走査方向に偏向および走査させる偏向器と、前記偏向器で偏向および走査された光ビームが通過する光学素子と、前記光学素子を支持する筐体とを備えた光走査装置であって、前記筐体は、前記光学素子を支持するベースフレームと、当該ベースフレームを覆うように取り付けられる蓋フレームとを有するとともに、前記光学素子は、前記ベースフレームに係合する係合部を有し、前記係合部を前記ベースフレームとは反対側に向けた状態で、前記ベースフレームに前記蓋フレームを取り付けると、前記係合部と前記蓋フレームが干渉するように構成されたことを特徴とする。

このように構成された光走査装置によれば、光学素子の係合部をベースフレームとは反対側に向けた状態、すなわち、光学素子を誤組みした状態で、ベースフレームに蓋フレームを取り付けると、係合部と蓋フレームが干渉するので、組立者は光学素子の向きが間違っていることに気付くことができる。これにより、光学素子の誤組みを防止することができる。

本発明によれば、光学素子の係合部をベースフレームとは反対側に向けた状態で、ベースフレームに蓋フレームを取り付けると、係合部と蓋フレームが干渉するように構成されているので、光学素子の誤組みを防止することができる。

本発明の実施形態に係る光走査装置を備えたレーザプリンタの概略構成を示す図である。 光走査装置の構成を示す平面図である。 光走査装置の構成を示す断面図である。 ｆθレンズの構成とｆθレンズを支持するための構成を示す斜視図である。 光走査装置の拡大断面図である。 蓋フレームを内側から見た図（ａ）と、蓋フレームをベースフレームに取り付けた状態を示す図（ｂ）である。 ｆθレンズを誤組みしたときの状態を示す斜視図（ａ）と、図（ａ）に示す状態において蓋フレームを取り付けたときの断面図（ｂ）である。 変形例に係る光走査装置の断面図であり、ｆθレンズを正しく組み付けたときの状態を示す図（ａ）と、ｆθレンズを誤組みしたときの状態を示す図（ｂ）である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係る光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成について説明した後、光走査装置の詳細な構成について説明する。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１（画像形成装置）は、本体ケーシング２内に、用紙Ｓを給紙するための給紙部３と、用紙Ｓに画像を形成する画像形成部４とを主に備えている。

ここで、レーザプリンタ１の概略構成の説明において、方向は、レーザプリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

給紙部３は、本体ケーシング２内の下部に設けられ、給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３とを主に備えている。給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓは、用紙押圧板３２によって上方に寄せられ、給紙機構３３によって画像形成部４に供給される。

画像形成部４は、光走査装置１００と、プロセスカートリッジ６と、定着装置７とから主に構成されている。

光走査装置１００は、本体ケーシング２内の上部に配置され、画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）を出射し、感光体ドラム６１の表面を露光して静電潜像を形成するように構成されている。光走査装置１００の詳細な構成については後述する。

プロセスカートリッジ６は、光走査装置１００の下方に配置され、本体ケーシング２に設けられたフロントカバー（符号省略）を開いたときにできる開口から本体ケーシング２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３と、現像ローラ６４と、層厚規制ブレード６５と、供給ローラ６６と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部６７とを主に備えている。

プロセスカートリッジ６では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、光走査装置１００からのレーザ光によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部６７内のトナーは、供給ローラ６６を介して現像ローラ６４に供給され、現像ローラ６４と層厚規制ブレード６５との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ６４上に担持される。

現像ローラ６４上に担持されたトナーは、現像ローラ６４から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間を用紙Ｓが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｓ上に転写される。

定着装置７は、プロセスカートリッジ６の後方に設けられ、加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１と対向配置されて加熱ローラ７１を押圧する加圧ローラ７２とを主に備えている。この定着装置７では、用紙Ｓ上に転写されたトナー像を、用紙Ｓが加熱ローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過する間に熱定着させる。トナー像が熱定着された用紙Ｓは、搬送ローラ７３によって搬送経路２３を搬送され、搬送経路２３から排出ローラ２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜光走査装置の詳細構成＞
次に、光走査装置１００の詳細な構成について説明する。なお、以下の説明においては、光源装置１２０から出射されるレーザ光の進行方向の下流側を単に「下流側」という。

図２，３に示すように、光走査装置１００は、筐体１１０内に、光源装置１２０と、シリンドリカルレンズ１２７と、偏向器の一例としてのポリゴンミラー１３０と、ポリゴンモータ１４０と、光学素子の一例としてのｆθレンズ１５０と、反射鏡１６０と、シリンドリカルレンズ１７０とを主に備えている。

光源装置１２０は、レーザ光（光ビーム）を出射する光源の一例としての半導体レーザ光源１２１や、半導体レーザ光源１２１から出射されたレーザ光を集光させて平行な光束に変換するカップリングレンズ１２２などを備えて構成された公知の装置である。

シリンドリカルレンズ１２７は、光源装置１２０の下流側に配置されており、光源装置１２０から出射されたレーザ光が通過する走査レンズである。このシリンドリカルレンズ１２７は、光源装置１２０から出射されたレーザ光をポリゴンミラー１３０（反射面）上で副走査方向（主走査方向に直交する方向）にのみ結像するように変換する機能を有する。

ポリゴンミラー１３０は、シリンドリカルレンズ１２７の下流側に配置されており、六角柱の６つの側面が反射面となっている。このポリゴンミラー１３０は、高速回転しながら光源装置１２０からのレーザ光（シリンドリカルレンズ１２７を通過したレーザ光）を反射して主走査方向（図２の略左右方向）に偏向および等角速度で走査させる。ポリゴンモータ１４０は、ポリゴンミラー１３０を回転駆動するための公知のモータである。

ｆθレンズ１５０は、ポリゴンミラー１３０の下流側に配置されており、ポリゴンミラー１３０で偏向および走査されたレーザ光が通過する走査レンズである。このｆθレンズ１５０は、ポリゴンミラー１３０により等角速度で走査されたレーザ光を感光体ドラム６１の表面に集光し、かつ、等速度で走査するように変換する機能を有する。

ｆθレンズ１５０は、射出成形などによって製造される、樹脂を成形してなるレンズである。図４に示すように、ｆθレンズ１５０は、主走査方向に長い一対のレンズ面（入射面１５１Ａおよび出射面１５１Ｂ）を有するレンズ部１５１と、レンズ部１５１の副走査方向（図４の略上下方向）に突出し、主走査方向に沿うように延びる一対のリブ１５２とを有している。

また、ｆθレンズ１５０は、筐体１１０（ベースフレーム２００の係合凹部２０２）に係合する係合部１５３を有している。係合部１５３は、ｆθレンズ１５０、より詳細には、一方のリブ１５２の主走査方向における中心部に設けられており、副走査方向に突出する凸形状をなしている。なお、本実施形態では、係合部１５３が２つ設けられているが、１つであってもよい。

図２，３に戻り、反射鏡１６０は、ｆθレンズ１５０の下流側に配置されており、ポリゴンミラー１３０で偏向および走査され、ｆθレンズ１５０を通過したレーザ光を反射してその光路を折り返すことで、レーザ光をシリンドリカルレンズ１７０に向けるものである。

シリンドリカルレンズ１７０は、反射鏡１６０の下流側に配置されており、ポリゴンミラー１３０で偏向および走査され、ｆθレンズ１５０を通過し、反射鏡１６０で反射されたレーザ光が通過する走査レンズである。このシリンドリカルレンズ１７０は、レーザ光を屈折させて副走査方向に収束することで、ポリゴンミラー１３０の面倒れを補正する機能を有する。また、シリンドリカルレンズ１７０は、シリンドリカルレンズ１２７と対をなして光束に変換されたレーザ光の面倒れを補正する機能を有する。

光走査装置１００では、光源装置１２０から出射された画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）が、シリンドリカルレンズ１２７、ポリゴンミラー１３０、ｆθレンズ１５０、反射鏡１６０およびシリンドリカルレンズ１７０の順に反射または通過して、感光体ドラム６１（図１参照）の表面（被走査面）で高速走査される。これにより、感光体ドラム６１の表面が露光され、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。

筐体１１０は、光源装置１２０やポリゴンモータ１４０、ｆθレンズ１５０などを支持する箱状の部材である。より詳細に、筐体１１０は、図３に示すように、上部（図３における上部）が開放された箱状（器状）のベースフレーム２００と、ベースフレーム２００の開放された部分を覆うように取り付けられる蓋フレーム３００とを有している。

ベースフレーム２００は、光源装置１２０、ポリゴンモータ１４０、ｆθレンズ１５０、反射鏡１６０およびシリンドリカルレンズ１７０を直接支持する部材であり、樹脂から成形されている。図４に示すように、ベースフレーム２００には、ｆθレンズ１５０の主走査方向（長手方向）における両端部を挟持する一対のレンズ保持部２０１が設けられている。

また、ベースフレーム２００には、一対のレンズ保持部２０１の間に、ｆθレンズ１５０の係合部１５３と係合する（係合部１５３が挿入される）係合凹部２０２が設けられている。ｆθレンズ１５０は、係合部１５３が係合凹部２０２に挿入され、その両端部がレンズ保持部２０１に挟持されることで、ベースフレーム２００（筐体１１０）に対して位置決めされた状態で支持される。

蓋フレーム３００は、金型に樹脂を注入すること、具体的には、射出成形などにより成形されている。図５に示すように、蓋フレーム３００は、ｆθレンズ１５０の係合部１５３と対応する位置、より詳細には、係合部１５３をベースフレーム２００とは反対側に向けた状態（図７参照）でベースフレーム２００に蓋フレーム３００を取り付けようとした場合における係合部１５３と対応する位置に、ベースフレーム２００に向けて突出する突出部３０１を有している。

なお、正しく組み立てられた光走査装置１００（図３，５参照）において、突出部３０１とｆθレンズ１５０（リブ１５２）の副走査方向における間隔Ｄは、ｆθレンズ１５０の係合部１５３の副走査方向における高さＨよりも小さくなっている。

蓋フレーム３００の突出部３０１の裏側となる部位は、蓋フレーム３００を成形するための金型のゲート（樹脂の注入口）に対応したゲート痕Ｇとなっている。ゲート痕Ｇおよびその周囲（突出部３０１の裏側となる部位）は、断面視において、蓋フレーム３００の天面３００Ａよりも凹んだ凹形状をなす凹部３０２となっている。

このような構成により、凹部３０２を除く蓋フレーム３００の外面（天面３００Ａ）を凹凸のない平面状、特に凸部分のない平面状に成形することが可能となる。なお、ゲート痕Ｇは、その周囲の部分よりは突出しているが、蓋フレーム３００の天面３００Ａよりは凹んだ位置にある。

また、蓋フレーム３００は、突出部３０１付近からベースフレーム２００に向けて突出し、ｆθレンズ１５０のリブ１５２に沿うように主走査方向に延びる蓋側リブ３０３を有している（図６も参照）。

さらに、蓋フレーム３００は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、ｆθレンズ１５０とともにポリゴンミラー１３０を配置するためのスペース２００Ａを囲むベースフレーム２００の壁２０３（図６（ｂ）においてハッチングを付した部位）に沿うように設けられた略Ｕ形状の蓋側リブ３０４を有している。

ベースフレーム２００に蓋フレーム３００を取り付けることで、壁２０３およびｆθレンズ１５０のリブ１５２と、蓋側リブ３０３，３０４とは、ｆθレンズ１５０の光軸方向（図５の略左右方向）や主走査方向などで互いに重なり合う。これにより、ポリゴンミラー１３０が配置されるスペース２００Ａ内への塵埃の侵入を抑制することが可能となる。

＜作用効果＞
次に、以上のように構成された光走査装置１００の作用効果について説明する。
図７（ａ），（ｂ）に示すように、係合部１５３をベースフレーム２００とは反対側（図示上方）に向けた状態でｆθレンズ１５０をベースフレーム２００に組み付けた場合（誤組みした場合）に、ベースフレーム２００に蓋フレーム３００を取り付けようとすると、係合部１５３と蓋フレーム３００が干渉する。

図５に示したように、正しく組み立てられた光走査装置１００では、突出部３０１とｆθレンズ１５０の間隔Ｄが係合部１５３の高さＨよりも小さくなっているので、係合部１５３をベースフレーム２００とは反対側に向けた状態で蓋フレーム３００を取り付けようとすると、突出部３０１がｆθレンズ１５０（係合部１５３）に当接することとなる。

その結果、ベースフレーム２００に蓋フレーム３００を取り付けることができない（蓋フレーム３００が閉まらない）ので、組立者は、ｆθレンズ１５０の上下の向きが間違っていることに気付くことができる。すなわち、光走査装置１００によれば、ｆθレンズ１５０の誤組みを防止することができる。

係合部１５３は、副走査方向に突出しているので、ｆθレンズ１５０を誤組みした場合に、確実に蓋フレーム３００と当接（干渉）させることができる。これにより、ｆθレンズ１５０の誤組みをより確実に防止することができる。

蓋フレーム３００は、係合部１５３と対応する位置にベースフレーム２００に向けて突出する突出部３０１を有するので、ｆθレンズ１５０が誤組みされた場合に、確実にｆθレンズ１５０と当接（干渉）することができる。これにより、ｆθレンズ１５０の誤組みをより確実に防止することができる。

なお、ｆθレンズ１５０は、樹脂を成形してなるレンズであるから、容易に製造することができるとともに、安価に製造することができる。

また、係合部１５３は、ｆθレンズ１５０の主走査方向における中心部に設けられているので、ｆθレンズ１５０を成形するための金型を主走査方向において対称形状とすることができる。これにより、成形時に主走査方向においてひずみが生じにくいので、レンズ精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、係合部１５３がｆθレンズ１５０（光学素子）の主走査方向における中心部に設けられた構成を例示したが、これに限定されず、例えば、係合部が光学素子の主走査方向における端部付近などに設けられていてもよい。

前記実施形態では、ｆθレンズ１５０の係合部１５３が副走査方向に突出している構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、図８（ａ）に示すように、ｆθレンズ１５０’の係合部１５３’は、ベースフレーム２００に設けられた係合凸部２０２’に係合する凹形状をなしていてもよい。

なお、図８に示す形態では、ｆθレンズ１５０’は、係合部１５３’が設けられた側とは反対側のリブ１５２に、光走査装置１００が正しく組み立てられたとき（図８（ａ）参照）に蓋フレーム３００の突出部３０１と係合する凹部１５４が設けられている。係合部１５３’と凹部１５４とは、光軸方向（図８の左右方向）における大きさが異なっている。具体的には、係合部１５３’は断面視において穴状をなし、凹部１５４は断面視においてリブ１５２の一部が切り欠かれたような形状をなしているので、光軸方向における大きさは、係合部１５３’の方が凹部１５４よりも小さくなっている。

このような形態では、図８（ｂ）に示すように、係合部１５３’をベースフレーム２００（係合凸部２０２’）とは反対側に向けた状態で蓋フレーム３００を取り付けようとした場合、蓋フレーム３００の突出部３０１が係合部１５３’と係合できず、係合部１５３’（ｆθレンズ１５０’）と蓋フレーム３００が干渉する。これによれば、前記実施形態と同様にｆθレンズ１５０’の誤組みを防止することができる。

前記実施形態では、蓋フレーム３００が、ｆθレンズ１５０の係合部１５３と対応する位置にベースフレーム２００に向けて突出する突出部３０１を有する構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、蓋フレームの内面は、突出部を有しない平面状をなしていてもよい。

前記実施形態では、金型に樹脂を注入することで成形された蓋フレーム３００を例示したが、これに限定されず、例えば、蓋フレームはアルミニウム板や鋼板などから成形されていてもよい。

前記実施形態では、樹脂を成形してなるｆθレンズ１５０（光学素子）を例示したが、これに限定されず、例えば、光学素子はガラスなどから成形されていてもよい。

前記実施形態では、光源として半導体レーザ光源１２１を例示したが、これに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ光源を採用してもよい。
また、前記実施形態では、光源装置１２０から平行な光束に変換されたレーザ光（光ビーム）が出射される構成を例示したが、これに限定されず、例えば、収束光や発散光束が出射される構成としてもよい。

前記実施形態では、偏向器として、反射面が回転することでレーザ光（光ビーム）を偏向および走査するポリゴンミラー１３０を例示したが、これに限定されず、例えば、反射面が揺動することで光ビームを偏向および走査する振動ミラーなどを採用してもよい。

前記実施形態では、光学素子としてｆθレンズ１５０を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明の光学素子は、筐体に支持される光学素子であれば特に限定されず、例えば、シリンドリカルレンズなどであってもよい。

前記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１を例示したが、これに限定されず、例えば、複写機や複合機などであってもよい。また、前記実施形態では、本発明の光走査装置を画像形成装置（レーザプリンタ１）に適用した例を示したが、これに限定されず、例えば、測定装置や検査装置などに適用してもよい。

１００ 光走査装置
１１０ 筐体
１２０ 光源装置
１２１ 半導体レーザ光源
１３０ ポリゴンミラー
１５０ ｆθレンズ
１５２ リブ
１５３ 係合部
２００ ベースフレーム
３００ 蓋フレーム
３０１ 突出部
３０２ 凹部
３０３ 蓋側リブ

Claims (7)

1. 光源と、前記光源からの光ビームを主走査方向に偏向および走査させる偏向器と、前記偏向器で偏向および走査された光ビームが通過する光学素子と、前記光学素子を支持する筐体とを備えた光走査装置であって、
   前記筐体は、前記光学素子を支持するベースフレームと、当該ベースフレームを覆うように取り付けられる蓋フレームとを有するとともに、
   前記光学素子は、前記ベースフレームに係合する係合部を有し、
   前記係合部を前記ベースフレームとは反対側に向けた状態で、前記ベースフレームに前記蓋フレームを取り付けると、前記係合部と前記蓋フレームが干渉するように構成されたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記係合部は、主走査方向に直交する副走査方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記蓋フレームは、前記係合部を前記ベースフレームとは反対側に向けた状態で前記蓋フレームを取り付けようとした場合における前記係合部と対応する位置に、前記ベースフレームに向けて突出する突出部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記蓋フレームは、金型に樹脂を注入することで成形され、前記突出部の裏側となる部位が前記金型のゲートに対応しており、
   前記突出部の裏側となる部位は、凹形状をなしていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記光学素子は、樹脂を成形してなるレンズであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記係合部は、前記光学素子の主走査方向における中心部に設けられたことを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記光学素子は、主走査方向に直交する副走査方向に突出し、主走査方向に沿うように延びるリブを有し、
   前記蓋フレームは、前記ベースフレームに向けて突出し、前記リブに沿うように延びる蓋側リブを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光走査装置。

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