JP2015191095A - 光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー光を出射する光源部と、該出射されたレーザー光を反射して主走査方向に偏向走査させる偏向体と、偏向走査されたレーザー光を被走査面上に結像させる結像レンズ４５と、偏向体及び結像レンズ４５を収容する筐体４３と、結像レンズ４５の副走査方向の撓みを補正する補正機構１５０を有するレンズ保持部材１００とを備えた光走査装置において、安価な構成で筐体４３に対する結像レンズ４５の位置決め精度を高める。
【解決手段】結像レンズ４５の副走査方向の一側面４５ａには筐体４３に直接当接する第１当接部４５ｃが形成され、結像レンズ４５の光軸方向の一側面４５ｂには筐体４３に直接当接する第２当接部４５ｄが形成され、結像レンズ４５は、第１及び第２当接部４５ｃ，４５ｄを筐体４３に直接当接させることにより、筐体４３に対する副走査方向及び光軸方向の位置決めがなされている。
【選択図】図７

Description

本発明は、光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、レーザープリンターや複写機等に用いられる光走査装置は知られている。この光走査装置は、光源から出射されたレーザー光を、ポリゴンミラーの回転により偏向して被走査面上で走査させるように構成されている。ポリゴンミラーと被走査面との間には結像レンズが配置されている。結像レンズは、ポリゴンミラーにより偏向された光を被走査面上に結像させる。ポリゴンミラー及びレンズは一つの筐体内に収容されている。
この種の光走査装置では、レンズが光軸方向から見て副走査方向に撓むことにより、走査光が湾曲するという問題がある。この問題を解決するべく、レンズの副走査方向の撓みを補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光走査装置では、レンズを保持するホルダーに撓み補正機構を設けるようにしている。ホルダーは、レンズをその座面側から支持していて、上記筐体に取付け固定されている。撓み補正機構は、３つのバネと位置決め用のネジとを有している。位置決め用のネジは、ホルダーの主走査方向の中央部に突設されている。該ネジの先端はレンズの座面に当接している。複数のバネは、レンズの座面とは反対側の面に当接していて、レンズをネジの先端に押し付けるように構成されている。レンズの撓みは、ネジの突出量を調整することにより補正される。

特開２０１３−８００４８号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す従来の光走査装置では、レンズがホルダー（レンズ保持部材）を介して筐体に取付けられているので、レンズ保持部材に対するレンズの組付け誤差と、筐体に対するレンズ保持部材の組付け誤差とが集積して、筐体に対するレンズ保持部材の組付け精度を確保し難いという問題がある。

これに対して、レンズ保持部材及びレンズの加工精度を高めることも考えられる。しかしこの場合、加工コストが増加するという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、結像レンズの撓み補正機構を有するレンズ保持部材を備えた光走査装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、安価な構成により、筐体に対する結像レンズの組付け精度を向上させることにある。

本発明に係る光走査装置は、レーザー光を出射する光源部と、該光源部から出射されるレーザー光を反射して主走査方向に偏向走査させる偏向体と、該偏向走査されたレーザー光を被走査面上に結像させる結像レンズと、上記偏向体及び上記結像レンズを収容する筐体と、上記結像レンズがその光軸方向から見て副走査方向に撓むのを補正する補正機構を有するレンズ保持部材と、を備えている。

そして、上記結像レンズの副走査方向の一側面には筐体に直接当接する第１当接部が形成され、上記結像レンズの光軸方向の一側面には筐体に直接当接する第２当接部が形成され、上記結像レンズは、上記第１及び第２当接部を筐体に直接当接させることにより、該筐体に対する副走査方向及び光軸方向の位置決めがなされている。

この構成によれば、レンズ保持部材に設けられた補正機構により、結像レンズの副走査方向の撓みが補正されるので、被走査面上における走査線の湾曲を防止することができる。

また、結像レンズに形成された第１及び第２当接部が直接筐体に当接することにより、結像レンズの副走査方向及び光軸方向の位置決めがなされる。このように、結像レンズを筐体に対して直接当接させてその位置決めを行うことにより、結像レンズ及び筐体の加工精度を上げずに、筐体に対する結像レンズの位置決め精度を向上させることができる。よって、安価な構成により被走査面上における走査光の位置ずれを抑制することができる。

上記結像レンズには第１係合部が形成され、上記ホルダーには、上記第１係合部に係合することにより上記結像レンズの主走査方向の位置決めを行う第２係合部が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、結像レンズに形成された第１係合部がホルダーに形成された第２係合部に係合することにより、結像レンズの主走査方向の位置決めがなされる。ここで第１係合部は結像レンズの主走査方向の中央部に形成されている。したがって、結像レンズの熱膨張特性を、主走査方向の中央部を挟んで対称にすることができる。延いては、結像レンズによって被走査面上に結像される走査光の湾曲及び位置ずれを抑制することができる。

本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置を備えている。

この構成によれば、安価な構成により画像品質を向上させることができる。

本発明によれば、結像レンズの補正機構を有するレンズホルダーを備えた光走査装置において、安価な構成により、筐体に対する結像レンズの組付け精度を向上させることができる。

図１は、実施形態における光走査装置を備えた画像形成装置を示す概略図である。 図２は、光走査装置を示す概略図である。 図３は、光源部からポリゴンミラーまでの光路を直線的に示す概略図である。 図４は、筐体に固定されたレンズホルダーを示す斜視図である。 図５は、図４のV−V線断面図である。 図６は、図４の主走査方向の中央部を示す拡大図である。 図７は、図４のVII−VII線断面図である。 図８は、図４のVIII−VIII線断面図である。 図９は、他の実施形態を示す図５相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《実施形態》
図１は、実施形態における画像形成装置１を示している。この画像形成装置１は、タンデム方式のカラープリンターであって、中間転写ベルト７と、１次転写部８及び２次転写部９と、定着部１１と、光走査装置１５と、４つの画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄと、第一〜第四用紙搬送部２１〜２４とを備えている。

画像形成装置１の本体２の内部下部には、給紙カセット３が配置されている。給紙カセット３は、その内部に印刷前のカットペーパー等の用紙（図示省略）を積載して収容している。そして、この用紙は、図１において給紙カセット３の左上方に向けて、１枚ずつ分離して送り出される。

第一用紙搬送部２１は、給紙カセット３の側方に設けられている。第一用紙搬送部２１は、本体２の左側面に沿って配置されている。そして、第一用紙搬送部２１は、給紙カセット３から送り出された用紙を受け取り、その用紙を本体２の左側面に沿って上方の２次転写部９へ搬送する。

給紙カセット３の右側方には、手差し給紙部５が設けられている。手差し給紙部５には、給紙カセット３に入っていないサイズの用紙や、厚紙、或いはＯＨＰシート等が載置される。そして、手差し給紙部５の左方には第二用紙搬送部２２が設けられている。第二用紙搬送部２２は、手差し給紙部５から第一用紙搬送部２１まで略水平に延びて第一用紙搬送部２１に合流している。そして、第二用紙搬送部２２は、手差し給紙部５から送り出された用紙等を受け取って第一用紙搬送部２１へ搬送する。

光走査装置１５は、第二用紙搬送部２２の上方に配置されている。ここで、画像形成装置１は、外部から送信された画像データを受信する。この画像データは一時記憶部（図示省略）に記憶された後、必要に応じて光走査装置１５に送られる。光走査装置１５は、画像データに基づいて制御されたレーザー光を画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄへ向けて照射する

画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄは、光走査装置１５の上方に設けられている。各画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄはそれぞれ、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄを有している。各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄのそれぞれに対して、帯電器２０ａ〜２０ｄ、現像装置３０ａ〜３０ｄ及びクリーニング装置４０ａ〜４０ｄが設けられている。クリーニング装置４０ａ〜４０ｄは、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの周面をクリーニングするために設けられている。

各画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄの上方には、無端状の中間転写ベルト７が設けられている。中間転写ベルト７は、複数のローラーに巻き掛けられており、図示しない駆動装置によって回転駆動されるようになっている。

４つの画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄは、図１に示すように、中間転写ベルト７に沿って一列に配置されており、イエロー、マゼンタ、シアン、又はブラックのトナー像をそれぞれ形成する。すなわち、各画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄでは、光走査装置１５によって感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの周面にレーザー光を照射して原稿画像の静電潜像を形成し、現像装置３０ａ〜３０ｄによってこの静電潜像を現像することによって各色のトナー像が形成される。

１次転写部８ａ〜８ｄは、各画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄの上方にそれぞれ配置されている。１次転写部８ａ〜８ｄは、画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄにより形成されたトナー像を中間転写ベルト７表面に１次転写する１次転写ローラー８０ａ〜８０ｄを有している。１次転写ローラー８０ａ〜８０ｄには、転写バイアス電源（図示省略）より転写バイアスが印加されている。各画像形成ユニット１６ａ〜１６ｄのトナー像は、１次転写ローラー８０ａ〜８０ｄに印加された転写バイアスによって、所定のタイミングで中間転写ベルト７に転写される。そうして、中間転写ベルト７の表面には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。

２次転写部９は、中間転写ベルト７の左側方に配置された２次転写ローラー１８を有している。２次転写ローラー１８は、転写バイアス電源により転写バイアスが印加されている。２次転写ローラー１８は、中間転写ベルト７との間で用紙Ｐを挟持する。そうして、中間転写ベルト７上のトナー像は、２次転写ローラー１８に印加された転写バイアスによって用紙Ｐへ転写されるようになっている。

定着部１１は、２次転写部９の上方に設けられている。２次転写部９と定着部１１との間には、トナー像が２次転写された用紙Ｐを定着部１１へ搬送する第三用紙搬送部２３が形成されている。

定着部１１は、各々回転する加熱ローラー１８２と、加圧ローラー１８１とを有している。そして、定着部１１は、加熱ローラー１８２と加圧ローラー１８１とにより用紙Ｐを挟持することで、用紙Ｐに転写されたトナー像を加熱及び加圧して用紙Ｐに定着させるようになっている。

定着部１１の上方には、分岐部２７が設けられている。定着部１１から排出された用紙Ｐは、両面印刷を行わない場合、分岐部２７から画像形成装置１の上部に形成された用紙排出部２８に排出される。分岐部２７から用紙排出部２８に向かって用紙Ｐが排出されるその排出口部分は、スイッチバック部２９としての機能を果たす。両面印刷を行う場合には、このスイッチバック部２９において、定着部１１から排出された用紙Ｐの搬送方向が切り替えられる。

−光走査装置の詳細−
図２に示すように、光走査装置４は筐体４３を有している。筐体４３内にはポリゴンミラー４４が配置されている。本実施形態では、ポリゴンミラー４４は側面に６つの反射面４４ａを有する正六角形状をなしていて、モーター（図示省略）により所定の速度で回転される。

図３は、光走査装置４の光源部４０からポリゴンミラー４４の反射面４４ａまでの入射光学系７０を直線的に示した模式図である。光源部４０は、４つの光源４０ａ、４０ｂ、４０ｃ及び４０ｄを有している。４つの光源４０ａ〜４０ｄは、副走査方向（ポリゴンミラー４４の回転軸心方向であって図の上下方向）に間隔を空けて配置されている。光源４０ａ〜４０ｄはレーザダイオードで構成されていて、画像信号に基づき光変調したビーム光（レーザ光）Ｄ１〜Ｄ４を出射する。光源４０ａ〜４０ｄとポリゴンミラー４４との間には、各光源４０ａ〜４０ｄに対応して設けられた４つのコリメータレンズ４１ａ〜４１ｄと、コリメータレンズ４１ａ〜４１ｄを通過したビーム光Ｄ１〜Ｄ４を所定の光路幅とするアパーチャ６０ａ〜６０ｄと、アパーチャ６０ａ〜６０ｄを通過した後、ビーム光Ｄ１〜Ｄ４がそれぞれ通過するシリンダーレンズ４２とが配置されている。

図２に戻って、ポリゴンミラー４４から感光体ドラム１０ａ〜１０ｄまでの各ビーム光Ｄ１〜Ｄ４の光路上には、ｆθレンズ４５、第１ミラー４６ａ〜４６ｄ、第２ミラー４７〜４９、及び第３ミラー５０が配置されている。

上記のように構成された光走査装置４によるビーム光Ｄ１〜Ｄ４の走査動作について説明する。まず、光源部４０ａ〜４０ｄからそれぞれ射出されたビーム光Ｄ１〜Ｄ４は、コリメータレンズ４１ａ〜４１ｃによって略平行光束とされ、アパーチャ６０ａ〜６０ｄによって所定の光路幅とされる。次に、略平行光束となったビーム光Ｄ１〜Ｄ４は、シリンダーレンズ４２に入射される。シリンダーレンズ４２に入射したビーム光Ｄ１〜Ｄ４は、主走査断面（副走査方向を法線とする断面）においてはそのまま平行光束の状態で、副走査断面（主走査方向を法線とする断面）においては収束して射出され、ポリゴンミラー４４の反射面４４ａに線像として結像する。このとき、ポリゴンミラー４４によって偏向された４つのビーム光Ｄ１〜Ｄ４の光路分離を容易にするために、これらのビーム光Ｄ１〜Ｄ４は、副走査断面（図３参照）で見て、反射面４４ａに対しそれぞれ異なる角度で入射するようになっている。

ポリゴンミラー４４に入射されたビーム光Ｄ１〜Ｄ４は、ポリゴンミラー４４によって等角速度走査された後、ｆθレンズ４５によって等速度走査に変換される。ｆθレンズ４５を通過したビーム光Ｄ１〜Ｄ４はそれぞれ、第１ミラー４６ａ〜４６ｄにより反射された後、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの表面１０ｐ〜１０ｓに導かれて走査される。

次に、筐体４３に対するｆθレンズ４５の取付け構造について説明する。ｆθレンズ４５は主走査方向に延びている。ｆθレンズ４５は、主走査方向から見て副走査方向に沿うように傾斜している（図５参照）。ｆθレンズ４５の両端部は筐体４３の底壁部に一体形成された一対の支持ブロック部４３ｋに支持されている（図４参照）。この支持ブロック部４３ｋは筐体４３の一部を構成している。ｆθレンズ４５は、レンズ保持部材としてのホルダー１００により保持されている。ホルダー１００は、主走査方向に延びてｆθレンズ４５を上側から覆うように配置されている。

図５に示すように、ホルダー１００は、第１縦壁部１００ａ、上側フランジ部１００ｂ、下側フランジ部１００ｃ及び第２縦壁部１００ｄを有している。第２縦壁部１００ｄは、ｆθレンズ４５の光軸方向の一側に配置され、第１縦壁部１００ａは、ｆθレンズ４５の光軸方向の他側に配置されている。両縦壁部は共に主走査方向に延びている。第１縦壁部１００ａには、主走査方向に延びる略矩形状の開口部１００ｆが形成されている。ｆθレンズ４５を通過した光はこの開口部１００ｆを通って各第１ミラー４６ａ〜４６ｄ（図４では、第１ミラー４６ａのみを示す）へと導かれる。第２縦壁部１００ｄの主走査方向の中央部には係合孔１００ｋ（図５及び図６参照）が形成されている。この係合孔１００ｋには、ｆθレンズ４５に形成された係合突部４５ｆが係合している。係合突部４５ｆは、ｆθレンズ４５の上端部に形成されていて、その主走査方向の中央部から光軸方向の一側に突出している。この係合突部４５ｆがホルダー１００の係合孔１００ｋに係合することによりｆθレンズ４５の主走査方向の位置決めがなされている。

上側フランジ部１００ｂは、第１縦壁部１００ａの上端部から上記光軸方向の一側に突出して第２縦壁部１００ｄの上端部に接続されている。上側フランジ部１００ｂの主走査方向の中央部にはセットスクリュー１０６が設けられている。セットスクリュー１０６は、上側フランジ部１００ｂを貫通してｆθレンズ４５側に突出している。セットスクリュー１０６の先端部は、ｆθレンズ４５の上端面に当接している。

下側フランジ部１００ｃは、第１縦壁部１００ａの下端部から上記光軸方向の他側に突出している。下側フランジ部１００ｃには、板バネ１０４がボルト１０５により固定されている。板バネ１０４は、ｆθレンズ４５の下面に当接して該レンズ４５をセットスクリュー１０６の先端部に押し付けるように構成されている。そして、セットスクリュー１０６を回転させてその突出量を調整することでｆθレンズ４５の副走査方向の撓み（光軸方向から見てｆθレンズ４５の主走査方向の中央部が副走査方向の一側に膨出する撓み）を補正可能になっている。上記セットスクリュー１０６及び板バネ１０４が、ｆθレンズ４５の副走査方向の撓みを補正する補正機構１５０を構成している。

図７に示すように、ｆθレンズ４５は、筐体４３に直接当接することにより位置決めされている。ｆθレンズ４５の副走査方向の一側面４５ａは、筐体４３の突出座部４３ｃに当接している。突出座部４３ｃは、筐体４３の支持ブロック部４３ｋのレンズ保持面４３ｂに形成されている。上記ｆθレンズ４５の一側面４５ａのうち突出座部４３に当接する部分４５ｃが第１当接部を構成している。

ｆθレンズ４５の光軸方向の一側面４５ｂには、副走査方向に間隔を空けて並ぶ一対の突出部４５ｄが形成されている。各突出部４５ｄの先端面は、筐体４３の傾斜面４３ａに当接している。傾斜面４３ａは、副走査方向に沿うように傾斜している。上記各突出部４５ｄが第２当接部を構成している。

以上、説明したように上記実施形態では、ｆθレンズ４５の副走査方向の一側面４５ａの一部４５ｃ（第１当接部）、及び光軸方向の一側面４５ｂに形成された突出部４５ｄ（第２当接部）が筐体４３に直接当接することにより、筐体４３に対するｆθレンズ４５の副走査方向及び光軸方向の位置決めがなされる。

このように、ｆθレンズ４５を筐体４３に対して直接当接させてその位置決めを行うことにより、ｆθレンズ４５及び筐体４３の加工精度を上げずに、筐体４３に対するｆθレンズ４５の位置決め精度を向上させることができる。よって、安価な構成により感光体ドラム１０a〜１０ｄ表面における走査光の位置ずれを抑制することができる。

また、上記実施形態では、ｆθレンズ４５における主走査方向の中央部には第１係合部としての係合突部４５ｆが形成されており、この係合突部４５ｆがホルダー１００に形成された第２係合部としての係合孔１００ｋに係合することで、ｆθレンズ４５の主走査方向の位置決めがなされている。

この構成によれば、ｆθレンズ４５の主走査方向の両端を筐体４３に当接させるようにした場合に比べて、ｆθレンズ４５の膨張特性を改善することができる。すなわち、ｆθレンズ４５の熱膨張特性は主走査方向の中央部を基準として対称となる。よって、ｆθレンズ４５によって感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ表面に結像される走査光の湾曲や位置ずれを抑制することができる。延いては、画像形成装置１による印刷画像の画質を向上させることが可能となる。

《他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
すなわち、上記実施形態では、板バネ１０３はホルダー１００を介してｆθレンズ４５を押圧するように構成されているが（図７参照）、これに限ったものではなく、例えば、図９に示すように、板バネ１０３がｆθレンズ４５を直接押圧するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、ｆθレンズ４５に形成された係合突起４５ｆが、ホルダー１００に形成された係合孔１００ｋに係合することで、ｆθレンズ４５の主走査方向の位置決めがなされているが、これに限ったものではない。すなわち、ｆθレンズ４５の両端部を直接筐体４３に当接させることで、ｆθレンズ４５の主走査方向の位置決めを行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、画像形成装置１の一例としてタンデム式のカラープリンターについて説明したが、これに限ったものではなく、例えば、画像形成装置１はモノクロ式のプリンターであってもよい。また、画像形成装置１は、プリンターに限らず、複写機や複合機であってもよいことは言うまでもない。

以上説明したように、本発明は、光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に有用であり、特に、レンズの副走査方向の撓みを補正する補正機構を有するレンズ保持部材を備えた光走査装置及び画像形成装置に有用である。

１ 画像形成装置
１０ａ 感光体ドラム
１０ｂ 感光体ドラム
１０ｃ 感光体ドラム
１０ｄ 感光体ドラム
１０ｐ 感光体ドラムの周面（被走査面）
１０ｑ 感光体ドラムの周面（被走査面）
１０ｒ 感光体ドラムの周面（被走査面）
１０ｓ 感光体ドラムの周面（被走査面）
４０ 光源部
４３ 筐体
４４ ポリゴンミラー（偏向体）
４５ ｆθレンズ（結像レンズ）
４３ 筐体
４５ａ 副走査方向の一側面
４５ｂ 光軸方向の一側面
４５ｃ 副走査方向の一側面の一部（第１当接部）
４５ｄ 突出部（第２当接部）
４５ｆ 係合突部（第１係合部）
１００ ホルダー（レンズ保持部材）
１００ｋ係合孔（第２係合部）
１５０ 補正機構

Claims (3)

1. レーザー光を出射する光源部と、該光源部から出射されるレーザー光を反射して主走査方向に偏向走査させる偏向体と、該偏向走査されたレーザー光を被走査面上に結像させる結像レンズと、上記偏向体及び上記結像レンズを収容する筐体と、上記結像レンズがその光軸方向から見て副走査方向に撓むのを補正する補正機構を有するレンズ保持部材と、を備えた光走査装置であって、
   上記結像レンズの副走査方向の一側面には筐体に直接当接する第１当接部が形成され、
   上記結像レンズの光軸方向の一側面には筐体に直接当接する第２当接部が形成され、
   上記結像レンズは、上記第１及び第２当接部を筐体に直接当接させることにより、該筐体に対する副走査方向及び光軸方向の位置決めがなされている、光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記結像レンズにおける主走査方向の中央部には第１係合部が形成され、
   上記ホルダーには、上記第１係合部に係合することにより上記結像レンズの主走査方向の位置決めを行う第２係合部が形成されている、光走査装置。
3. 請求項１又は２記載の光走査装置を備えた画像形成装置。

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