JP2018120177A - 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】押圧部材により走査線湾曲を補正する補正手段を備えた光走査装置及び画像形成装置において、補正手段による走査線湾曲の補正完了後に走査レンズの撓み量が時間の経過と共に減少して走査線湾曲が再発するのを抑制する。
【解決手段】走査レンズ４４ａを保持するホルダー５０は、走査レンズ４４ａの副走査方向の一側面を支持する支持壁５１ａと、走査レンズ４４ａの副走査方向の他側面に対向して配置された対向壁５２ａとを含み、走査線湾曲補正手段６０は、ホルダー５０の対向壁５２ａに保持されて走査レンズ４４ａの副走査方向の他側面の所定箇所を押圧することで走査レンズを撓ませる押圧部材５５を含み、該所定箇所は、主走査方向から見て、走査レンズ４４ａの重心位置Ｇを通り且つ副走査方向に延びる直線Ｋに対して所定距離Ａだけオフセットしている。
【選択図】図３

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（偏向器）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。

この種の光走査装置では、反射ミラーの変形や走査レンズの熱変形等に起因して光ビームの走査線が湾曲するという問題がある。この問題を解決するべく、特許文献１に示す光走査装置では、走査レンズを保持するホルダーに走査線湾曲調整手段を設けるようにしている。

上記ホルダーは、走査レンズを副走査方向の一側面から支持する支持壁と、該支持壁に対向して設けられ、走査レンズの副走査方向の他側面に対向して配置された固定ブラケットとを有している。走査線湾曲調整手段は、固定ブラケットの主走査方向の中央部に形成されたネジ孔と、該ネジ孔に螺合して先端部が走査レンズの副走査方向の他側面に当接する調整ネジとを有している。この調整ネジをネジ孔に対して締め込むことで、走査レンズの主走査方向の中央部が初期状態とは反対側に凸状に撓む。これにより、走査線の湾曲量を補正することができる。

特開２００６−８４９７８号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す光走査装置では、調整ネジで走査レンズの撓み量を調整して走査線湾曲を補正したとしても、走査レンズには復元力が作用するため、調整した撓み量が時間の経過と共に減少してしまう。このため、光走査装置の組立時に調整ネジの締め込み量を調整して走査線湾曲を補正したとしても、時間が経過するにしたがって走査線湾曲が再度発生してしまうという問題がある。

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、押圧部材により走査線湾曲を補正する補正手段を備えた光走査装置及び画像形成装置において、補正手段による走査線湾曲の補正完了後に走査レンズの撓み量が時間の経過と共に減少して走査線湾曲が再発するのを抑制することにある。

本発明に係る光走査装置は、光源と、該光源から出射される光ビームを偏向走査させる偏向器と、主走査方向に延設されて該偏向器により偏向走査された光ビームを結像させる結像レンズと、該結像レンズを保持するホルダーと、該ホルダーに保持された走査レンズを押圧して撓ませることで光ビームの走査線湾曲を補正する走査線湾曲補正手段とを備えている。

そして、上記ホルダーは、上記走査レンズの副走査方向の一側面を支持する支持壁と、上記走査レンズの副走査方向の他側面に対向して配置された対向壁とを含み、上記走査線湾曲補正手段は、上記ホルダーの上記対向壁に保持されて上記走査レンズの副走査方向の他側面の所定箇所を押圧することで走査レンズを撓ませる押圧部材を含み、上記所定箇所は、主走査方向から見て、上記走査レンズの重心位置を通り且つ副走査方向に延びる直線に対して所定距離だけオフセットしている。

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。

本発明によれば、押圧部材により走査線湾曲を補正する補正手段を備えた光走査装置及び画像形成装置において、補正手段による走査線湾曲の補正完了後に走査レンズの撓み量が時間の経過と共に減少して走査線湾曲が再発するのを抑制することができる。

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の概略図である。 図２は、光走査装置内の走査光学系を示す概略の側面図である。 図３は、第二走査レンズの保持構造を示す、光軸方向から見た平面図である。 図４は、図３のIV−IV線断面図である。 図５Ａは、第二走査レンズが調整ネジより作用する副走査方向の押圧力に反発して元の状態に戻ろうとする様子を示す模式図である。 図５Ｂは、第二走査レンズが調整ネジより作用する捻りモーメントに反発して元の状態に戻ろうとする様子を示す模式図である。 図６は、他の実施形態を示す図４相当図である。 図７は、他の実施形態を示す図４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、この発明の実施形態に係る光走査装置４を備えた画像形成装置１の概略構成図を示している。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、箱形のケーシング２内に画像形成部３を備えている。この画像形成部３は、ネットワーク接続等がされたコンピューター等の外部機器から伝送されてくる画像データーに基づき画像を記録紙Ｐに転写形成する。画像形成部３の下方には、レーザー光を照射する２つの光走査装置４が配置され、画像形成部３の上方には、転写ベルト５が配置されている。２つの光走査装置４の下方には、記録紙Ｐを貯留する用紙貯留部６が配置され、用紙貯留部６の側方には、手差し給紙部７が配置されている。転写ベルト５の側方上部には、記録紙Ｐに転写形成された画像に定着処理を施す定着部８が配置されている。符号９は、ケーシング２上部に配置され、定着部８で定着処理が施された記録紙Ｐを排出する用紙排出部である。

画像形成部３は、転写ベルト５に沿って一列に配置された４つの画像形成ユニット１０を備えている。これら画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１を有している。各感光体ドラム１１の直下には、帯電器１２が配置され、各感光体ドラム１１の一側方には、現像装置１３が配置され、各感光体ドラム１１の直上には、１次転写ローラー１４が配置され、各感光体ドラム１１の他側方には、感光体ドラム１１の周面をクリーニングするクリーニング部（以下、クリーニング装置という）１５が配置されている。

そして、各感光体ドラム１１は、帯電器１２によって周面が一様に帯電され、当該帯電後の感光体ドラム１１の周面に対して、上記コンピューター等から入力された画像データーに基づく各色に対応したレーザー光が各光走査装置４から照射され、各感光体ドラム１１の周面に静電潜像が形成される。かかる静電潜像に現像装置１３から現像剤が供給されて、各感光体ドラム１１の周面にイエロー、シアン、マゼンタ、又はブラックのトナー像が形成される。これらトナー像は、１次転写ローラー１４に印加された転写バイアスにより転写ベルト５にそれぞれ重ねて転写される。

符号１６は、定着部８の下方に転写ベルト５と当接した状態で配置された２次転写ローラーであり、用紙貯留部６又は手差し給紙部７から用紙搬送路１７を搬送される記録紙Ｐを２次転写ローラー１６と転写ベルト５とで挟持し、２次転写ローラー１６に印加された転写バイアスにより転写ベルト５上のトナー像を記録紙Ｐに転写するようにしている。

定着部８は、加熱ローラー１８と加圧ローラー１９とを備え、これら加熱ローラー１８と加圧ローラー１９とにより記録紙Ｐを挟持して加熱加圧し、記録紙Ｐに転写されたトナー像を記録紙Ｐに定着させるようにしている。定着処理後の記録紙Ｐは、用紙排出部９に排出される。符号２０は、両面印刷時に定着部８から排出された記録紙Ｐを反転させるための反転搬送路である。

−光走査装置の詳細−
上記２つの光走査装置４は図１の左右方向に並んで配置されている。左側の光走査装置４は、ブラック及びマゼンタに対応する感光体ドラム１１に向けて光を照射し、右側の光走査装置４は、シアン及びイエローに対応する感光体ドラム１１に向けて光を照射する。２つの光走査装置４の構成は同じであるため、以下では、両者を区別せずに説明を行う。

図２に示すように、光走査装置４は、光源部(図示省略)、モーター４１、ポリゴンミラー４２、第一結像レンズ４３、２つの第二結像レンズ４４ａ，４４ｂ及び３つの折返しミラー４５〜４６を有している。

ポリゴンミラー４２は、多角形状の回転多面鏡であってモーター４１により回転駆動される。上記光源部は、ポリゴンミラー４２に向けて一対の光ビームＬ１，Ｌ２を異なる入射角度で照射する。ポリゴンミラー４２は、光源部からの光ビームＬ１，Ｌ２を偏向走査するとともに異なる光路に分離する。

折返しミラー４５〜４７は、主走査方向に長い反射ミラーからなる。折返しミラー４５〜４７は、ポリゴンミラー４２により偏向走査された光ビームＬ１，Ｌ２を反射して各色に対応する感光体ドラム１１に導く。

第一結像レンズ４３は、ポリゴンミラー４２の側方に設けられている。第一結像レンズ４３は、例えばｆθレンズにより構成されていて主走査方向に延設されている。第一結像レンズ４３は、一対の光ビームＬ１，Ｌ２の双方が通過する共通レンズである。

２つの第二結像レンズ４４ａ，４４ｂはそれぞれ、ポリゴンミラー４２により偏向走査された各光ビームＬ１，Ｌ２の光路に設けられている。各第二結像レンズ４４ａ，４４ｂは、例えばｆθレンズにより構成されていて主走査方向に延設されている。各第二結像レンズ４４ａ，４４ｂはそれぞれホルダー５０Ａ，５０Ａにより保持されている。一方のホルダー５０Ａには、後述する走査線湾曲補正手段６０が設けられている。走査線湾曲補正手段６０は、第二結像レンズ４４ａの熱変形等に起因して生じる光ビームＬ１の走査線湾曲を補正するための手段である。当該手段により走査線湾曲を補正することにより、感光体ドラム１１上における両光ビームＬ１，Ｌ２の走査線形状の差異を低減して色ずれ等の画像不良を抑制することができる。両ホルダー５０Ａ，５０Ｂの構成は、一方のホルダー５０Ａが走査線湾曲補正手段６０を有する点の除いて同じであるため、以下では一方のホルダー５０Ａについてのみ説明を行う。

図３及び図４に示すように、一方のホルダー５０Ａは、第二結像レンズ４４ａを支持するレンズ支持部材５１と、レンズ支持部材５１に対して第二結像レンズ４４ａを押さえるレンズ押さえ部材５２と、走査線湾曲を補正するための走査線湾曲補正手段６０とを備えている。

レンズ支持部材５１は、第二結像レンズ４４ａの下端面（副走査方向の一側面）４４ｂを支持する矩形板状の第一支持壁５１ａと、第二結像レンズ４４ａの光入射側面を支持する一対の第二支持壁５１ｂとを有している。

第一支持壁５１ａは、第二結像レンズ４４ａの下端面に沿って主走査方向に延びる矩形板状をなしている。第二結像レンズ４４ａと第一支持壁５１ａとの間には板バネ５４が設けられている。第二結像レンズ４４ａは板バネ５４によって上方に（副走査方向の一側から他側に）付勢されている。

一対の第二支持壁５１ｂはそれぞれ、第一支持壁５１ａの主走査方向の両端部に接続されている。一対の第二支持壁５１ｂは、第一支持壁５１ａの支持面に対して直角に形成されている。一対の第二支持壁５１ｂの支持面にはそれぞれ矩形板状の突出部５１ｃが形成されている。各突出部５１ｃの突出側の端面５１ｄは、第二結像レンズ４４ａの光入射側面に当接して該第二結像レンズ４４ａの光軸方向の位置決めを行う。

第二結像レンズ４４ａの光入射側面と一対の第二支持壁５１ｂとの間には接着剤５６が充填されている。第二結像レンズ４４ａはこの接着剤５６を介して一対の第二支持壁５１ｂに固定されている。

上記レンズ押さえ部材５２は、レンズ支持部材５１の第一支持壁５１ａに対向して主走査方向に延びる対向壁５２ａと、対向壁５２ａにおける光出射側の端縁部から第一支持壁５１ａ側に延びて第二結像レンズ４４ａの光出射側面を覆う出射側壁５２ｂと、出射側壁５２ｂの下端部から光出射側に突出する突出壁５２ｃとを有している。

出射側壁５２ｂには、第二結像レンズ４４ａの出射側面から出射される光が通過する光通過開口５２ｄが形成されている。光通過開口５２ｄは主走査方向に延びる矩形状をなしている。

レンズ押さえ部材５２の対向壁５２ａは、光走査装置４内の固定ブラケットに設けられた第一付勢バネ５３によりレンズ支持部材５１の第一支持壁５１ａ側（つまり、副走査方向の他側から一側）に向かって押圧されている。対向壁５２ａの主走査方向の中央部で且つ光軸方向の中央部には、厚さ方向に貫通するネジ孔５２ｅが形成されている。

ネジ孔５２ｅには、走査線湾曲補正手段６０としての調整ネジ５５が螺合されている。ネジ孔５２ｅは、図４の直線Ｋに対して光軸方向の光入射側に所定距離Ａだけオフセットした位置に形成されている。直線Ｋは、主走査方向から見て、第二結像レンズ４４ａの重心Ｇを通り且つ副走査方向に延びる直線である。ネジ孔５２ｅの軸線は直線Ｋと平行に延びている。

調整ネジ５５は、ネジ孔５２ｅに螺合することによりレンズ押さえ部材５２の対向壁５２ａに保持されている。調整ネジ５５の先端は、第二結像レンズ４４ａの上端面（副走査方向の他側面）の所定箇所に点接触している。上述したようにネジ孔５２ｅが直線Ｋに対して光軸方向にオフセットした位置に配置されているので、調整ネジ５５による第二結像レンズ４４ａの押圧箇所（上記所定箇所）も、直線Ｋに対して光軸方向の光入射側に所定距離Ａだけオフセットしている。

調整ネジ５５は、第二結像レンズ４４ａの上端面を押圧することにより第二結像レンズ４４ａを撓ませる。第二結像レンズ４４ａの撓み変形は主に曲げ変形と捻れ変形とからなる。曲げ変形は、第二結像レンズ４４ａの主走査方向の中央部が両端部に対してレンズ支持部材５１の第一支持壁５１ａ側（副走査方向の他側から一側）に撓むような変形であり、捻れ変形は、第二結像レンズ４４ａが主走査方向から見て重心Ｇ回りに図４の時計回り方向に捻れるような変形である。この二つの変形の組み合わせによって第二結像レンズ４４ａの母線位置を補正して光ビームの走査線湾曲を補正している。調整ネジ５５の締込み量の調整はユーザーが手動で行ってもよいし、モーター等を用いた自動調整機構により行ってもよい。

ところで、従来の光走査装置では、調整ネジで走査レンズの撓み量を調整して走査線湾曲を補正したとしても、走査レンズには復元力が作用するため、調整した撓み量が時間の経過と共に減少してしまう。このため、光走査装置の組立時に調整ネジの締め込み量を調整して走査線湾曲を補正したとしても、時間が経過するに伴って母線位置が変化して走査線湾曲が再度発生する虞がある。

これに対して本実施形態の光走査装置４では、調整ネジ５５による第二結像レンズ４４ａの押圧位置が直線Ｋに対して光軸方向にオフセットしているので、時間経過に伴う母線の位置変化を抑制することができる。その理由を図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら説明する。

図５Ａは第二結像レンズ４４ａの曲げ変形による撓み量が時間の経過と共に減少する様子を示した模式図であり、図５Ｂは第二結像レンズ４４ａの捻れ変形による撓み量が時間の経過と共に減少する様子を示した模式図である。各図の実線は調整ネジ５５による初期調整完了時における第二結像レンズ４４ａの状態を示し、二点鎖線は調整ネジ５５による初期調整完了後、所定時間が経過した状態を示している。

図５Ａに示すように、第二結像レンズ４４ａの曲げ変形に起因する撓み量は、初期調整完了後、調整ネジ５５による押圧方向（実線の矢印方向）とは逆向き（二点鎖線の矢印方向）の復元力が生じることで減少する。この結果、第二結像レンズ４４ａの母線の位置は図の斜め上向きに所定量ｄ１だけ移動しようとする。一方、図５Ｂに示すように、第二結像レンズ４４ａの捻り変形に起因する撓み量は、初期調整完了後、調整ネジ５５による第二結像レンズ４４ａの捻り方向（実線の矢印方向）とは逆向きの復元力が生じることで減少する。この結果、第二結像レンズ４４ａの母線の位置は初期調整完了時よりも図の斜め下向きに所定量ｄ２だけ移動しようとする。

したがって、第二結像レンズ４４ａの曲げ変形が復元力により減少することで生じる母線位置の斜め上向きの変位量（上記所定量ｄ１）と、第二結像レンズ４４ａの捻り変形が復元力により減少することで生じる母線位置の斜め下向きの変位量（上記所定量ｄ２）とが相殺することで母線位置の経時変位を極力、抑制することができる。ここで、母線位置の経時変位を最小化するためには、曲げ変形の減少により生じる変位量（所定量ｄ１）と捻り変形の減少により生じる変位量（上記所定量ｄ２）とが等しくなるように直線Ｋに対する調整ネジ５５の押圧箇所のオフセット量（上記所定距離Ａ）を設定することが好ましい。

上述のように調整ネジ５５による第二結像レンズ４４ａの押圧箇所を直線Ｋに対してオフセットさせた場合、第二結像レンズ４４ａに対して重心Ｇ回りの捻り力が作用する。このため、結像レンズ４４ａがこの捻り力により突出部５１ｃの端面５１ｄから浮き上がってしまう虞がある。これに対して、本実施形態では、結像レンズ４４ａの光入射側面の両端部を接着剤５６により一対の第二支持壁５１ｂに固定するようにしたので、結像レンズ４４ａが捻り力により浮き上がるのを防止することができる。ここで、第二結像レンズ４４ａの光出射側面を板バネ等で押圧することも考えられるが、この場合、第二結像レンズ４４ａに対して重心Ｇ回りの不要な捻り力が作用する虞がある。本実施形態では接着剤５６を使用することでこのような不要な捻り力の発生を防止して、調整ネジ５５による調整を容易化することができる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、調整ネジ５５による第二結像レンズ４４ａの押圧方向が走査レンズの副走査方向（直線Ｋの延びる方向）に一致する例について説明したが、これに限ったものではない。すなわち、例えば図６に示すようにネジ孔５２ｅの軸線が直線Ｋに対して傾けることによって、調整ネジ５５による第二結像レンズ４４ａの押圧方向を副走査方向に対して傾斜させるようにしてもよい。これにより、第二結像レンズ４４ａに対して重心Ｇ回りの捻り力を効率的に作用させることができる。直線Ｋに対するネジ孔５２ｅの傾斜角度θは、曲げ変形の減少により生じる変位量ｄ１と捻り変形の減少により生じる変位量ｄ２とを等しくする観点から適度の大きさであることが好ましく、具体的には２５°以上３０°以下であることが好ましい。

また、上記実施形態では、第二結像レンズ４４ａの光入射側面を接着剤５６を介してレンズ支持部材５１の第二支持壁５１ｂに固定するようにしているが、これに限ったものではない。すなわち、例えば図７に示すように、レンズ押さえ部材５２の出射側壁５２ｂと第二結像レンズ４４ａとの間に板バネ５７を配置して、板バネ５７の付勢力により第二結像レンズ４４ａをレンズ支持部材５１の第二支持壁５１ｂ側に付勢して固定するようにしてもよい。
上記実施形態では、走査線湾曲補正手段６０を一方のホルダー５０Ａにのみ設けるようにしているが、両ホルダー５０Ａ，５０Ｂの双方に設けるようにしてもよい。

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ついて有用である。

１ 画像形成装置
４ 光走査装置
１１ 感光体ドラム
４１ モーター（偏向器）
４２ ポリゴンミラー（偏向器）
４４ａ 第二結像レンズ（結像レンズ）
５０ ホルダー
５１ａ 第一支持壁（支持壁）
５１ｃ 突出部（当接部）
５２ａ 対向壁
５５ 調整ネジ（走査湾曲補正手段）
５６ 接着剤（固定手段）
５７ 板バネ（固定手段）
６０ 走査線湾曲補正手段

Claims (5)

1. 光源と、該光源から出射される光ビームを偏向走査させる偏向器と、主走査方向に延設されて該偏向器により偏向走査された光ビームを結像させる結像レンズと、該結像レンズを保持するホルダーと、該ホルダーに保持された走査レンズを押圧して撓ませることで光ビームの走査線湾曲を補正する走査線湾曲補正手段とを備えた光走査装置であって、
   上記ホルダーは、上記走査レンズの副走査方向の一側面を支持する支持壁と、上記走査レンズの副走査方向の他側面に対向して配置された対向壁とを含み、
   上記走査線湾曲補正手段は、上記ホルダーの上記対向壁に保持されて上記走査レンズの副走査方向の他側面の所定箇所を押圧することで走査レンズを撓ませる押圧部材を含み、
   上記所定箇所は、主走査方向から見て、上記走査レンズの重心位置を通り且つ副走査方向に延びる直線に対して所定距離だけオフセットしている、光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置おいて、
   上記押圧部材による上記走査レンズの押圧方向は、該走査レンズの副走査方向に対して傾斜している光走査装置。
3. 請求項１又は２記載の光走査装置において、
   上記ホルダーは、上記走査レンズの光軸方向の一側面に当接して該光軸方向の位置決めを行う当接部を有し、
   上記押圧部材より上記走査レンズに作用する押圧力によって走査レンズが上記当接部から浮き上がらないように該走査レンズを固定する固定手段をさらに備えている光走査装置。
4. 請求項３記載の光走査装置において、
   上記固定手段は接着剤からなる光走査装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
   
   

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