JP2014130314A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザダイオードアレイを用いて小型化が可能であると共にレーザダイオードアレイの回転方向調整であるビームピッチ調整の作業性を向上することが光走査装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】光源１４と、光源１４を保持するハウジング１０とを有する光走査装置１３において、ハウジング１０は光源１４の光軸垂直方向における位置決めを行う位置決め部１０ｃを有し、光源１４はその外周の一部に凹部１４ｂを有すると共に位置決め部１０ｃはその内周の一部に切欠部１０ｄを有し、光源１４は凹部１４ｂが切欠部１０ｄに位置するように位置決め部１０ｃに位置決めされた状態でハウジング１０に固定される構成とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、レーザダイオードアレイを備えた光走査装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

近年では、画像形成装置の高生産性及び高密度化に伴い、画像形成装置に用いられる光走査装置として光源の数とポリゴンスキャナ等の回転偏向器の回転数を増加したものを用いることにより、高生産性及び高画質化を実現している。回転偏向器としては、生産性向上のために高回転化を図ると軸受が発熱するため、その回転数の増加には限界がある。一方で光源に関しては、数を増加することにより高生産性及び高密度化を実現可能であることが既に知られている。

光源を増加させる方法として従来採用されてきた方法として、単一の光源を有するレーザダイオードを用いて回転偏向器上で複数の光束を交差させる技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。また、カップリングレンズ通過後に所定のビームピッチとなるように光束を合成する技術が、例えば「特許文献２」に開示されている。また、光源を取り付けるホルダを削除して部品点数の削減を図りながら、光源を容易に交換可能であると共に、光源取付後に光源を回転方向に調整可能とした光走査装置が、例えば「特許文献３」に開示されている。

「特許文献１」及び「特許文献２」に開示された技術では、複数の光源を１つのパッケージ内に有するレーザダイオードアレイを搭載した装置と比較すると大きさが大きくなってしまう。またレーザダイオードアレイは所望の書込密度となるよう回転調整して固定する必要があるが、レーザダイオードアレイが小さいために別途ホルダ等に装着してこのホルダを用いて回転調整を実施しているため、部品点数が増加して小型化が困難であるという問題点がある。また「特許文献３」に開示された技術では、レーザダイオードアレイの回転方向位置決め調整を行うためのビームピッチ調整の作業性が向上できないという問題点がある。

本発明は上述の問題点を解決し、レーザダイオードアレイを用いて小型化が可能であると共にレーザダイオードアレイの回転方向調整であるビームピッチ調整の作業性を向上することが光走査装置及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、光源と、前記光源を保持するハウジングとを有する光走査装置において、前記ハウジングは前記光源の光軸垂直方向における位置決めを行う位置決め部を有し、前記光源はその外周の一部に凹部を有すると共に前記位置決め部はその内周の一部に切欠部を有し、前記光源は前記凹部が前記切欠部に位置するように前記位置決め部に位置決めされた状態で前記ハウジングに固定されることを特徴とする。

本発明によれば、光源部がハウジングに取り付けられた状態であっても光源部の凹部に治具を接触でき、光源部の回転調整を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態を適用可能な光走査装置の概略斜視図である。 本発明の一実施形態を適用可能な光走査装置の概略正面図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の取付部を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の取付状態を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の取付部を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の取付部及び調整を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の取付部及び調整を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の取付部及びハウジングの内壁部を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の取付部及び露出した凹部を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の取付部及び調整を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源の調整及び各部の幅を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる他のハウジングを示す概略図である。 本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の要部概略図である。

図１及び図２は、本発明の一実施形態を採用した光走査装置を示している。同図において光走査装置１３は、レーザ光を射出する光源部１、発散光で射出されるレーザ光を平行光に変換するカップリングレンズ２、平行光を所望の形状に整形する図示しないアパーチャを有している。また光走査装置１３は、図示しないアパーチャにて整形されたレーザ光を線状に集光するシリンドリカルレンズ３、ポリゴンスキャナ設置部を密閉するための防音ガラス４を有している。

さらに光走査装置１３は、正多角形の側面に反射ミラーを有し、高速回転によりレーザ光を偏向及び走査させる光偏向器としてのポリゴンスキャナ５、ｆθ補正機能と面倒れ補正機能とを併せ持つ走査レンズ６を有している。さらに光走査装置１３は、像を形成する感光体９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄへとレーザ光を導くミラー７ａ、７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈを有している。さらに光走査装置１３は、オプティカルハウジング内への塵埃等の落下を防止する防塵ガラス８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、上記光学素子が配置されるハウジング１０、ハウジング１０を密閉する上段蓋１１ａ及び下段蓋１１ｂを有している。

また図２における１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、それぞれ光路を示している。上述したカップリングレンズ２及びシリンドリカルレンズ３は、位置調整後において紫外線硬化型接着剤によりハウジング１０に対して接着固定される。

図３は、ハウジング１０における光源部１の取付部を示している。ハウジング１０には、光源部１を構成するレーザダイオードアレイ１４（図４参照）を取り付けるための円筒状の取付穴１０ａが垂直方向に２個形成されており、各取付穴１０ａにそれぞれレーザダイオードアレイ１４が取り付けられる。各取付穴１０ａの直径はレーザダイオードアレイ１４の直径よりも僅かに大きく形成されており、各取付穴１０ａは各レーザダイオードアレイ１４をしっくりと嵌入すると共に、各レーザダイオードアレイ１４の回転を許容している。

各取付穴１０ａの周囲には、レーザダイオードアレイ１４が有する鍔部が突き当てられる突き当て面１０ｂが形成されている。各突き当て面１０ｂの周囲には、レーザダイオードアレイ１４の鍔部がしっくりと嵌入すると共に各レーザダイオードアレイ１４の回転を許容する大きさの径を有する位置決め部１０ｃが、突き当て面１０ｂから突出形成されている。位置決め部１０ｃは、その内周の一部である上方の取付穴１０ａの上側及び下方の取付穴１０ａの下側がそれぞれ突き当て面１０ｂと同一面となるように形成されており、各部位をそれぞれ切欠部１０ｄとされている。また、各取付穴１０ａの３時方向及び９時方向には、レーザダイオードアレイ１４の鍔部を位置決め部１０ｃに嵌合させる際にレーザダイオードアレイ１４の嵌合を案内する案内部１０ｅがそれぞれ配設されている。

レーザダイオードアレイ１４の位置調整は、被走査面上にて所望のビームピッチとなるように回転調整して回転角度を決定する。回転角度決定後、レーザダイオードアレイ１４を後側からハウジング１０の方向へと押し付ける固定部材１５がねじ１６によってハウジングに固定される。これにより、図４に示すように固定部材１５の押圧力によってレーザダイオードアレイ１４がハウジング１０に固定される。この取付状態においてレーザダイオードアレイ１４には光軸方向の押圧力しか作用しないため、調整固定後の回転変動は所望のビームピッチ（２１．１ｕｍ、４２．３ｕｍ等）に対して十分に小さく、画像品質を長期間保つことができる。

図５は、各取付穴１０ａにそれぞれレーザダイオードアレイ１４を嵌合させ、各鍔部を位置決め部１０ｃにそれぞれ嵌合させた状態を示している。各鍔部にはそれぞれ２箇所のＶ字溝部１４ａが対向して設けられており、各Ｖ字溝部１４ａの中間位置には底面が平坦状に形成された凹部１４ｂが形成されている。各レーザダイオードアレイ１４は、その凹部１４ｂがそれぞれ切欠部１０ｄに位置するようにハウジング１０に取り付けられる。

レーザダイオードアレイ１４の回転調整には凹部１４ｂが用いられ、図６に示すように凹部１４ｂにピン１７を差し込んで左右に動かし、これによってレーザダイオードアレイ１４を回転させる。レーザダイオードアレイ１４の鍔部の厚みは図７に示すように１ｍｍ程度であるため、ピン１７の剛性を確保するためにはその直径を凹部１４ｂの全域に接合する径とする必要がある。また、ピン１７の凹部１４ｂに接合する先端部の直径は１ｍｍ程度より大きくできないが、ピン１７の先端部以外の部分１７ａはこれよりも太くすることができる。このため、図３、図４に示すようにハウジング１０の切欠部１０ｄ後方の内壁部１０ｆは、その幅が切欠部１０ｄの幅よりも大きく、かつそのハウジング表面からの奥行きがその厚みと等しい分だけ装置内側に位置するように形成されている。内壁部１０ｆを上方から見た状態を図８に示す。内壁部１０ｆの奥行きを厚みと等しくしているため、ハウジング１０が偏肉となって成型の安定性（樹脂の流動性）が損なわれることを防止している。

またレーザダイオードアレイ１４は、固定部材１５によってハウジング１０に取り付けられた際にも凹部１４ｂにピン１７を差し込むことが可能となるように、図９に示すように凹部１４ｂが露出するように構成されている。この構成と上述した図８に示す構成とにより、例えば図１０に示すようにピン１７に代えて大径の偏心ピン１８を用いても、偏心ピン１８を左右に移動可能となる動作領域が確保されている。また、凹部１４ｂの幅は偏心ピン１８による移動量を考慮したものであり、その幅の大小関係は図１１に示すように、凹部１４ｂの幅＜切欠部１０ｄの幅＜位置決め部１０ｃの幅となるように設定されている。

本実施形態において、レーザダイオードアレイ１４は上下に２個並設されている。これは、上下の光源部１において互いに別の色の静電潜像を形成するためであり、接続される図示しないレーザダイオードアレイ回路基板は一体のものを用いている。各レーザダイオードアレイ１４は上下の位置が異なることのみ相違し、図１に示すようにポリゴンスキャナ５への前側光学系の構成や偏向された光束が透過するｆθレンズの構成は全く同じである。ポリゴンスキャナ５への入射角が各レーザダイオードアレイ１４で同じであるため、ポリゴンスキャナ５のミラー面上での有効範囲も同じとなり、画角を大きく取ることができる。このように２個のレーザダイオードアレイ１４が上下に並んだ場合には、下側のレーザダイオードアレイ１４はハウジング１０の下側から凹部１４ｂにアクセス可能となるように配置されている。具体的には図５に示すように、凹部１４ｂの底面が上側のレーザダイオードアレイ１４の凹部１４ｂの底面と互いに平行して対向するように配置される。

レーザダイオードアレイ１４の回転調整方法は上下共に同様であり、レーザダイオードアレイ１４から射出された光束はポリゴンスキャナ５への前側光学系からｆθレンズを透過し、被走査面上でＣＣＤカメラ等により位置を計測する。この計測結果に基づき偏心ピン１８を用いてレーザダイオードアレイ１４を回転させ、ＣＣＤによる計測結果を見ながら所望のビームピッチとなるまで調整を行う。調整時はレーザダイオードアレイ１４が回転可能となるまでねじ１６を緩めておき、調整完了後にねじ１６によって完全に固定する。なお、上述した調整方法や治具構成等は一例であり、本発明の構成はこれに限られない。

凹部１４ｂを調整に用いない場合には、レーザダイオードアレイ１４を点灯させるために接続するソケットを回転させることでレーザダイオードアレイ１４を回転させたり、固定部材１５と共に回転させたりする方法がある。しかし、前者はレーザダイオードアレイ１４の給電部に力が作用して接続不良による給電不良が発生する場合があり、後者では本実施形態で示すように上下に並んだ場合には固定部材１５同士が接触して調整できない場合がある。本発明の方式ではレーザダイオードアレイ１４の鍔部に力が作用するだけであるので、上述した不具合は発生しない。本発明は、上述した従来方式に比して歩留まり改善による生産性の向上を図ることができる。

上述したように本発明によれば、光源部１を構成するレーザダイオードアレイ１４がハウジング１０に取り付けられた状態であってもレーザダイオードアレイ１４の凹部１４ｂに治具を接触でき、回転調整を容易に行うことができる。また、固定部材１５とねじ１６とによる最小の部品点数であるため、光走査装置１３の小型化を図ることができる。

図１に示した構成は光源部１から走査レンズ６までの光路であり、感光体９まで光路を導くためには第２図上での走査レンズ６以降、折り返しミラーにより光路を折り曲げる必要がある。そこで、図１２に示すように折り返しミラーを搭載した他のハウジングとしての第２のハウジング１９を用意する。そして、折り返しミラーと光走査装置１３とを第２のハウジング１９に搭載することにより感光体９に光線を導くことが可能な第２の光走査装置２０となる。この構成により光走査装置１３においてビームピッチ調整が行えるため、調整用治具を小さくできコストダウンを図ることができる。

ここで、一般的な電子写真プロセスの概要について説明する。電子写真プロセスは帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着の各工程により行われる。現像は暗所において帯電器を用い、光半導体である感光体の表面を帯電させる。露光は帯電させた感光体に光照射を行い、光が照射された部分の電荷が除去されてこれにより静電潜像を形成する。現在、デジタル機器においてはネガが主流である。現像は静電潜像とは逆極性に帯電させた微小粒子であるトナーを静電潜像に対して静電的に付着させる。転写は記録媒体である記録紙を現像後のトナー像に重ね、記録紙の裏側に配置された帯電器によりトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を記録紙に与え、静電力によりトナーを記録紙に転写する。クリーニングは転写されずに感光体に残った残留トナーをブレードや磁気ブラシ等のクリーナを用いて除去する。定着は熱ローラ定着機に記録紙を送り、熱と圧力とにより記録紙に付着しているトナーを定着させる。上述の帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着の各工程を行う画像形成装置である複写装置の一例を図１３に示す。

図１３に示す複写装置３０において、符号２１は感光体、符号２２は帯電チャージャ、符号２３は露光用光源、符号２４はトナー、符号２５は記録紙、符号２６は転写チャージャ、符号２７は定着ローラをそれぞれ示している。また、符号２８はクリーニングブレード、符号２９は除電用光源をそれぞれ示している。上述した電子写真プロセスと対応させると、帯電チャージャ２２により感光体２１の帯電が行われた後、本発明の光走査装置から発せられた露光用光源２３により露光が行われ、形成された静電潜像にトナー２４を静電的に付着させることにより現像が行われる。現像後、感光体２１上のトナー像を転写チャージャ２６により記録紙２５に転写させることにより転写が行われ、感光体２１上の残留トナーがクリーニングブレード２８によって除去されることによりクリーニングが行われる。そして、トナー像が転写された記録紙２５が定着ローラ２７に送られることにより定着が行われる。定着工程において、トナーは主として記録紙２５等の紙に定着されるが、オーバヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）シート等の高分子材料に対して定着を行う場合もある。

上記実施形態では画像形成装置として複写を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限られず、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、これ等の複合機等の画像形成装置にも本発明は適用可能である。

１ 光源（光源部）
５ 光偏向器（ポリゴンスキャナ）
１０ ハウジング
１０ｃ 位置決め部
１０ｄ 切欠部
１０ｆ 内壁部
１３ 光走査装置
１４ 光源（レーザダイオードアレイ）
１４ｂ 凹部
１９ 他のハウジング（第２のハウジング）
３０ 画像形成装置（複写装置）

特許第３６８１５５５号公報 特許第３４５１４６７号公報 特開２００９−２９４２３８号公報

Claims (9)

1. 光源と、前記光源を保持するハウジングとを有する光走査装置において、
   前記ハウジングは前記光源の光軸垂直方向における位置決めを行う位置決め部を有し、前記光源はその外周の一部に凹部を有すると共に前記位置決め部はその内周の一部に切欠部を有し、前記光源は前記凹部が前記切欠部に位置するように前記位置決め部に位置決めされた状態で前記ハウジングに固定されることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   前記切欠部の幅は前記凹部の幅よりも大きく形成されていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１または２記載の光走査装置において、
   前記ハウジングは前記切欠部よりも前記光源の光軸方向における装置内側に位置する内壁部を有することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項３記載の光走査装置において、
   前記内壁部はその幅が前記切欠部の幅よりも大きく形成されていることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項３または４記載の光走査装置において、
   前記内壁部はその奥行きがその厚みと等しくなるように形成されていることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１ないし５の何れか１つに記載の光走査装置において、
   前記光源は前記ハウジングに固定された状態で前記凹部が外部に露出することを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１ないし６の何れか１つに記載の光走査装置において、
   前記光源を２個有すると共に光偏向器を有し、前記各光源は前記ハウジングの垂直方向に並列されかつ前記光偏向器への光束入射角が互いに同一となる位置に配置され、前記各凹部がそれぞれの底面を互いに対向させた状態で前記ハウジングに固定されることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１ないし７の何れか１つに記載の光走査装置において、
   前記ハウジングは前記光源からの光を反射するためのミラーを保持する他のハウジングに対して固定されることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１ないし８の何れか１つに記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。

Images