JP2020038263A

JP2020038263A - 光走査装置

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Publication number: JP2020038263A
Application number: JP2018164728A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎今井; Yuichiro Imai; 乙黒　康明; Yasuaki Otoguro; 康明乙黒; 雄太岡田; Yuta Okada; 慶貴大坪; Yoshitaka Otsubo; 斉文後久; Saimon Gokyu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2038-09-03
Also published as: JP7114410B2

Abstract

【課題】半導体レーザを保持する光源ホルダが副走査方向に振動しないように防止すること。【解決手段】レーザ光を出射するレーザチップ１１２を装着した光源ホルダ１１１を支持する入射部ホルダ１０３が取り付けられる光走査装置４０であって、入射部ホルダ１０３は、光源ホルダ１１１を所定の位置に固定するための位置決め面１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、入射部ホルダ１０３に設置され、光源ホルダ１１１を位置決め面１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに押圧する光源押圧部材１１３と、を有し、位置決め面１１５ａ、１１５ｂは、入射部ホルダ１０３に形成された２つの平面であり、２つの平面がなす角度は鋭角であり、２つの平面のうち、位置決め面１１５ｂは、レーザ光が被走査面を走査する主走査方向と直交する副走査方向に垂直な平面である。【選択図】図３

Description

本発明は複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる光走査装置は、次のような構成を有していることが周知である。すなわち、光走査装置は、光源から射出される光ビームを光偏向手段により偏向させ、偏向した光ビームを走査結像光学系により被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットで被走査面を走査して被走査面上に静電潜像を形成する。光走査装置内部には、回転多面鏡など、半導体レーザから案内されたレーザ光を偏向するための偏向器が設けられている。偏向されたレーザ光で感光ドラム上を走査するとともに、感光ドラムの動作に合わせて、半導体レーザの発光、消灯を行うことにより、感光ドラム上に所望の静電潜像が形成される仕組みとなっている。

偏向器には、回転部材が設けられており、回転部材が回転する際に振動が発生する。この振動が半導体レーザに伝播して、半導体レーザを振動させる場合があり、半導体レーザが所定以上に振動すると、感光ドラム上に形成される静電潜像に不良が発生する。そこで、例えば特許文献１では、組付状態の不良や偏荷重があっても常に光源を内蔵する光源保持部の適正な位置決めを可能にし、光走査装置本体からの振動による光源保持部の位置ずれを抑制し、異常画像の発生を防ぐ画像形成装置が提案されている。

特開２００３−６６３５７号公報

しかしながら、光走査装置では、画像形成時には、偏向器の回転多面鏡を駆動するためにモータユニットが駆動され、モータの回転により振動が発生し、光走査装置に設けられている各光学部品にその振動が伝搬する。この振動が光源である半導体レーザに伝搬すると、半導体レーザから発したレーザ光の光軸が副走査方向に周期的に変動する場合があり、この副走査方向の周期的な変動により、画像不良が生じるという課題がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、半導体レーザを保持する光源ホルダが副走査方向に振動しないように防止することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。

（１）レーザ光を出射するレーザチップを装着した光源ホルダを支持する支持部材が取り付けられる光走査装置であって、前記支持部材は、前記光源ホルダを所定の位置に固定するための位置決め面と、前記支持部材に設置され、前記光源ホルダを前記位置決め面に押圧する押圧部材と、を有し、前記位置決め面は、前記支持部材に形成された２つの平面であり、前記２つの平面がなす角度は鋭角であり、前記２つの平面のうち、１つの平面は、前記レーザ光が被走査面を走査する主走査方向と直交する副走査方向に垂直な平面であることを特徴とする光走査装置。

本発明によれば、半導体レーザを保持する光源ホルダが副走査方向に振動しないように防止することができる。

実施例の画像形成装置の構成を示す概略断面図実施例の光走査装置の構成を示す概略斜視図入射部ホルダ、光源ホルダの構成を説明する斜視図入射部ホルダにかかる力を説明する図

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

以下の説明において、後述する偏向器４３の回転多面鏡４２の回転軸方向をＺ軸方向、光ビームの走査方向である主走査方向又は光学部材の長手方向をＹ軸方向、Ｙ軸及びＺ軸に直交する方向をＸ軸方向とする。なお、光学部材の光軸方向は、Ｘ軸に略平行な方向である。また、Ｚ軸方向は、後述する感光ドラムの回転方向である副走査方向でもある。

［画像形成装置の構成］
実施例の画像形成装置の構成を説明する。図１は、本実施例のタンデム型のカラーレーザビームプリンタの全体構成を示す概略構成図である。このレーザビームプリンタ（以下、単にプリンタという）は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の色ごとにトナー像を形成する４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ（一点鎖線で図示）を備える。また、プリンタは、作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋからトナー像が転写される中間転写ベルト２０を備えている。そして、中間転写ベルト２０に多重転写されたトナー像を記録媒体である記録シートＰに転写してフルカラー画像を形成するように構成されている。以降、各色を表す符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、必要な場合を除き省略する。

中間転写ベルト２０は、無端状に形成され、一対のベルト搬送ローラ２１、２２にかけ回されており、矢印Ｈ方向に回転動作しながら作像エンジン１０で形成されたトナー像が転写されるように構成されている。また、中間転写ベルト２０を挟んで一方のベルト搬送ローラ２１と対向する位置には、二次転写ローラ６５が配設されている。記録シートＰは、互いに圧接する二次転写ローラ６５と中間転写ベルト２０との間に挿通されて、中間転写ベルト２０からトナー像が転写される。中間転写ベルト２０の下側には前述した４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋが並列的に配設されており、各色の画像情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト２０に転写するようになっている（以下、一次転写という）。これら４基の作像エンジン１０は、中間転写ベルト２０の回動方向（矢印Ｈ方向）に沿って、イエロー用の作像エンジン１０Ｙ、マゼンタ用の作像エンジン１０Ｍ、シアン用の作像エンジン１０Ｃ及びブラック用の作像エンジン１０Ｂｋの順に配設されている。

また、作像エンジン１０の下方には、各作像エンジン１０に具備された感光体である感光ドラム５０を画像情報に応じて露光する光走査装置４０が配設されている。なお、図１では光走査装置４０の詳細な図示及び説明は省略し、図２を用いて後述する。光走査装置４０は全ての作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋに共用されており、各色の画像情報に応じて変調された光ビームを出射する図示しない４基の半導体レーザを備えている。また、光走査装置４０は、高速回転してこれら４光路の光ビームを感光ドラム５０の回転軸方向（Ｙ軸方向）に沿って走査するように各光ビームを偏向する回転多面鏡４２及び回転多面鏡４２を回転させるモータユニットからなる偏向器４３を備えている。偏向器４３によって走査された各光ビームは、光走査装置４０内に設置された光学部材に案内されながら所定の経路を進む。そして、所定の経路を進んだ各光ビームは、光走査装置４０の上部に設けられた不図示の各照射口を通して、各作像エンジン１０の各感光ドラム５０を露光する。

また、各作像エンジン１０は、感光ドラム５０と、感光ドラム５０を一様な背景部電位にまで帯電させる帯電ローラ１２と、を備える。更に、各作像エンジン１０は、光ビームの露光によって感光ドラム５０上（感光体上）に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１３を備えている。現像器１３は、感光体である感光ドラム５０上に各色の画像情報に応じたトナー像を形成する。

各作像エンジン１０の感光ドラム５０に対向する位置には、中間転写ベルト２０を挟むようにして一次転写ローラ１５が配設されている。一次転写ローラ１５は、所定の転写電圧が印加されることにより、感光ドラム５０上のトナー像が中間転写ベルト２０に転写される。

一方、記録シートＰはプリンタ筐体１の下部に収納される給紙カセット２からプリンタの内部、具体的には中間転写ベルト２０と二次転写ローラ６５とが当接する二次転写位置へ供給される。給紙カセット２の上部には、給紙カセット２内に収容された記録シートＰを引き出すためのピックアップローラ２４及び給紙ローラ２５が並設されている。また、給紙ローラ２５と対向する位置には、記録シートＰの重送を防止するリタードローラ２６が配設されている。プリンタの内部における記録シートＰの搬送経路２７は、プリンタ筐体１の右側面に沿って略垂直に設けられている。プリンタ筐体１の底部に位置する給紙カセット２から引き出された記録シートＰは、搬送経路２７を上昇し、二次転写位置に対する記録シートＰの突入タイミングを制御するレジストレーションローラ２９へと送られる。その後、記録シートＰは、二次転写位置においてトナー像が転写された後、搬送方向の下流側に設けられた定着器３（破線で図示）へと送られる。そして、定着器３によってトナー像が定着された記録シートＰは、排出ローラ２８を経て、プリンタ筐体１の上部に設けられた排出トレイ１ａに排出される。

このように構成されたカラーレーザビームプリンタによるフルカラー画像の形成に当たっては、まず、各色の画像情報に応じて光走査装置４０が各作像エンジン１０の感光ドラム５０を所定のタイミングで露光する。

［光走査装置の構成］
図２は、本実施例の光走査装置４０の構成を示す斜視図である。光走査装置４０の筐体である光学箱１０１は、ＸＹ平面に平行な面である底面（底部）と、その底面から立設し且つＺ軸方向に略平行な外壁（側壁、以下外周部ともいう）と、を有する。光走査装置４０の光学箱１０１の外周部（側壁）には、光ビームを出射するレーザ発光源（光源）が搭載された入射部ホルダ１０３が取り付けられている。更に、入射部ホルダ１０３の外側には、レーザ発光源を駆動する回路基板１１０が取り付けられている。また、光走査装置４０の内部には、光ビームを反射、偏向する回転多面鏡４２、光ビームを感光ドラム５０上へ案内し、結像するために必要な光学レンズ６０（６０ａ〜６０ｄ）、反射ミラー６２（６２ａ〜６２ｅ）等が設置されている。反射ミラー６２は、長手方向（Ｙ軸方向）の両端部において、固定バネにより光学箱１０１に固定されている。回転多面鏡４２により偏向された光ビームは主走査方向（Ｙ軸方向）に強くパワーを有する光学レンズ６０ａ、６０ｃを通過した後、副走査方向（Ｘ軸方向）に強くパワーを有する光学レンズ６０ｂ、６０ｄに案内されるよう構成されている。光学レンズ６０を通過した光ビームは、反射ミラー６２により少なくとも１回反射され、感光ドラム５０へと案内、結像される。

［入射部ホルダの構成］
図３は、光源であるレーザチップ１１２を保持する光源ホルダ１１１、及び光源ホルダを支持する支持部材である入射部ホルダ１０３を説明する図である。図３（ａ）は、光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂを入射部ホルダ１０３に取付け、光源押圧部材１１３が光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂを押圧して支持している状態を示す斜視図である。光源ホルダ１１１には、レーザチップ１１２ａ、１１２ｂが装着され、光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂにより保持されている。光源押圧部材１１３は、板バネで作られており、入射部ホルダ１０３にネジ止めされている。入射部ホルダ１０３には、レーザチップ１１２ａ、１１２ｂを保持した光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂが装着されている。各々の光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂは、図３（ａ）では不図示の光源押圧部材１１３の押圧部１１３ａ、１１３ｂ（図４（ａ）参照）により、入射部ホルダ１０３との当接面に押圧されることで、入射部ホルダ１０３に支持されている。また、入射部ホルダ１０３は、光走査装置４０の光学箱１０１の側壁に、ネジ止めにより締結される。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態から、光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂ、光源押圧部材１１３を取り外した入射部ホルダ１０３の形状を示した斜視図であり、図の上下方向は、副走査方向である。光源ホルダ１１１を入射部ホルダ１０３の所望の位置に固定するために、光源ホルダ１１１が入射部ホルダ１０３に装着されたときに、光源ホルダ１１１が当接する位置決め面が、入射部ホルダ１０３に形成されている。図３（ｂ）には、図３（ａ）に示した光源ホルダ１１１ａが入射部ホルダ１０３に装着された際に、光源ホルダ１１１ａが当接する４つの位置決め面１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄが示されており、各位置決め面は、平面で構成されている。また、位置決め面１１５ｂ、１１５ｄは、副走査方向に垂直な面である。更に、位置決め面１１５ａと位置決め面１１５ｃは、平行であり、位置決め面１１５ｂと位置決め面１１５ｄも平行である。更に、位置決め面１１５ａと位置決め面１１５ｂをそれぞれ延長したときに２つの位置決め面が交差する角度は、鋭角を構成し、本実施例では６０度となっている。同様に、位置決め面１１５ｃと位置決め面１１５ｄをそれぞれ延長したときに２つの位置決め面が交差する角度も鋭角を構成し、本実施例では６０度となっている。また、図３（ｂ）では、光源ホルダ１１１ａに対する位置決め面を示しているが、入射部ホルダ１０３には、後述するように、光源ホルダ１１１ｂに対しても、同様の位置決め面が形成されている。また、入射部ホルダ１０３には、光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂを入射部ホルダ１０３に接着剤で固定するための接着固定部１１６を有している。なお、入射部ホルダ１０３の２つの光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂが挿入される凹部は、次のように形成されている。すなわち、凹部はそれぞれの光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂのレーザチップ１１２ａ、１１２ｂから発するレーザ光の進行方向が、副走査方向と、副走査方向と直交する主走査方向の両方向に角度差を有するように形成されている。

図３（ｃ）は、レーザチップ１１２が装着された光源ホルダ１１１の形状を示す斜視図である。光源ホルダ１１１は、それぞれ直径及び長さが異なるが、中心軸が同じ３つの円筒部１１７、１１８、１１９を有している。円筒部の直径は、円筒部１１７が最も大きく、円筒部１１９、１１８の順で小さくなる。光源ホルダ１１１を入射部ホルダ１０３に装着した際に、光源ホルダ１１１の入射部ホルダ１０３に対する位置決め面である円筒部１１７、１１９は、上述した入射部ホルダ１０３に形成された位置決め面１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに当接する。すなわち、光源ホルダ１１１の円筒部１１７は、図３（ｂ）に示す入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ａ、１１５ｂと当接し、光源ホルダ１１１の円筒部１１９は、入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ｃ、１１５ｄと当接する。これにより、光源ホルダ１１１は、入射部ホルダ１０３に位置決めされた状態で固定される。また、光源ホルダ１１１は、光源押圧部材１１３による押圧だけではなく、入射部ホルダ１０３に接着剤により固定される。すなわち、入射部ホルダ１０３の接着固定部１１６（図３（ｂ））に接着剤を塗布し、光源ホルダ１１１を入射部ホルダ１０３に設置した後に、接着剤を硬化させる。これにより、接着固定部１１６と当接する光源ホルダ１１１の面１２０とが接着剤により固定される（図３（ａ））。

［光源押圧部材］
図４は、光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂが、光源押圧部材１１３から受ける押圧力、入射部ホルダ１０３から受ける反力を説明する図である。図４（ａ）は、光源押圧部材１１３が入射部ホルダ１０３に装着された光源ホルダ１１１を押圧する様子を説明する図である。光源押圧部材１１３は、入射部ホルダ１０３にネジ止めされている。光源押圧部材１１３は、装着された光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂを入射部ホルダ１０３に押圧するための押圧部１１３ａ、１１３ｂを有している。図４（ａ）では、押圧部１１３ａが、装着された光源ホルダ１１１ａの円筒部１１８ａを入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ａ、１１５ｃ、及び位置決め面１１５ｂ、１１５ｄの方向に押圧している。同様に、押圧部１１３ｂは、装着された光源ホルダ１１１ｂの円筒部１１８ｂを入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ａ、１１５ｃ、及び位置決め面１１５ｂ、１１５ｄの方向に押圧している。図４（ａ）では、光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂの円筒部１１８ａ、１１８ｂが、光源押圧部材１１３から受ける力Ｆａ、Ｆｂを示している。光源押圧部材１１３は、２つの光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂを、入射部ホルダ１０３へと押圧しており、押圧する方向は、位置決め面１１５ａと、位置決め面１１５ｂの略中間となるようにしている。

図４（ｂ）は、光源ホルダ１１１が、光源押圧部材１１３から受ける押圧力Ｆにより、入射部ホルダ１０３から受ける反力を説明する図である。光源ホルダ１１１ａは、光源押圧部材１１３から力Ｆａを受ける。そのため、光源ホルダ１１１ａの円筒部１１７ａと入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ｂ、１１５ａが接触する箇所で、位置決め面１１５ｂ、１１５ａと垂直な方向に、反力Ｈ１ａ、Ｈ２ａを受ける。同様に、光源ホルダ１１１ａの円筒部１１９ａと入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ｄ、１１５ｃが接触する箇所で、位置決め面１１５ｄ、１１５ｃと垂直な方向に、反力Ｈ１ａ、Ｈ２ａを受ける。

光源ホルダ１１１ｂも、同様に、光源押圧部材１１３から力Ｆｂを受ける。そのため、光源ホルダ１１１ｂの円筒部１１７ｂと入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ｂ、１１５ａが接触する箇所で、位置決め面１１５ｂ、１１５ａと垂直な方向に、反力Ｈ１ｂ、Ｈ２ｂを受ける。同様に、光源ホルダ１１１ｂの円筒部１１９ｂと入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ｄ、１１５ｃが接触する箇所で、位置決め面１１５ｄ、１１５ｃと垂直な方向に、反力Ｈ１ｂ、Ｈ２ｂを受ける。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）で光源ホルダ１１１が入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ａから受ける反力Ｈ２を説明する図である。図４（ｃ）では、反力Ｈ２を、主走査方向と、副走査方向に分けて示している。すなわち、光源ホルダ１１１ａが入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ａから受ける反力Ｈ２ａは、主走査方向に分けた力Ｈ２ａｂと、副走査方向に分けた力Ｈ２ａａに分けられる。同様に、光源ホルダ１１１ｂが入射部ホルダ１０３の位置決め面１１５ａから受ける反力Ｈ２ｂは、主走査方向に分けた力Ｈ２ｂｂと、副走査方向に分けた力Ｈ２ｂａに分けられる。

図４（ｂ）に示すように、反力Ｈ１ａ、Ｈ１ｂは、位置決め面１１５ｂ、１１５ｄが副走査方向と垂直なので、副走査方向に向いている。そのため、光源ホルダ１１１ａは、反力Ｈ１ａと、反力Ｈ２ａａによって、副走査方向において、力が加わる方向が互いに逆方向の力を受けている。同様に、光源ホルダ１１１ｂについても、反力Ｈ１ｂと、反力Ｈ２ｂａによって、副走査方向において、力が加わる方向が互いに逆方向の力を受けている。これにより、回転多面鏡４２を駆動する偏向器４３のモータユニットの回転などにより発生する振動が、光学箱１０１などを伝わって、光源ホルダ１１１に到達したとしても、光源ホルダ１１１ａ、１１１ｂが副走査方向に振動することを防げることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、半導体レーザを保持する光源ホルダが副走査方向に振動しないように防止することができる。特に、本実施例では、光源ホルダの中心軸（レーザの光軸）が、副走査方向に振動しない光源ホルダ保持構成を、光源ホルダと勘合する部材を用いずに、弾性部材のみで構成している。そして、光源ホルダが位置決め面から副走査方向に反力を受けられるような位置決め面となる構成にすることで、光源ホルダの中心軸が、副走査方向に振動するのを防ぐことができる。また、入射部ホルダを筐体に位置決めしているので、光走査装置をコンパクトなものとすることができる。

４０光走査装置
１０３入射部ホルダ
１１１光源ホルダ
１１２レーザチップ
１１３光源押圧部材
１１５位置決め面

Claims

レーザ光を出射するレーザチップを装着した光源ホルダを支持する支持部材が取り付けられる光走査装置であって、
前記支持部材は、前記光源ホルダを所定の位置に固定するための位置決め面と、前記支持部材に設置され、前記光源ホルダを前記位置決め面に押圧する押圧部材と、を有し、
前記位置決め面は、前記支持部材に形成された２つの平面であり、
前記２つの平面がなす角度は鋭角であり、
前記２つの平面のうち、１つの平面は、前記レーザ光が被走査面を走査する主走査方向と直交する副走査方向に垂直な平面であることを特徴とする光走査装置。
前記支持部材は、前記レーザ光の光軸が前記副走査方向及び前記主走査方向に角度差を有するように、前記位置決め面が前記光源ホルダを位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
前記光源ホルダは、前記支持部材に接着剤により固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
前記押圧部材は、板バネであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光走査装置。