JP4927481B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源から出射した光ビームを被走査体上に走査する光走査装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、画像形成装置の光書込系に用いられる光走査装置において、被走査体（像担持体）上への副走査方向の書込位置の精度を上げるため、光源を保持する光源保持部を回動可能に取り付ける技術が開示されている。

しかし、係る光走査装置は光源保持部に設けられた回動軸とハウジングに形成された開口部とが所定のギャップを持って勘合されているため、光源保持部が外部から力を受けると、光源保持部の位置がずれて、副走査方向の位置精度が落ちたり、被走査体上への書き込みピッチが変動すると言う問題があった。

一方、特許文献２には、光源保持部を所定軸回りに回動自在に取り付けた光走査装置において、ハウジングの開口内に挿入した光源保持部の両端を線材の押圧部材によってハウジングに押し付ける構成が開示されている。

特開２００３−３３０２４３号公報 特開２００２−１８２１４１号公報

しかし、特許文献２に記載の従来技術は、光源保持部の両端を線状の押圧部材によってハウジングに押し付けているので、光源保持部が回動すると光源保持部に対する押圧位置がずれて、押圧部材から受ける押圧力が光源保持部の両端において異なってしまうという問題があった。そのため、光源保持部の姿勢が傾いたりする場合があり、光源保持部の姿勢が崩れることで被走査体上に精度良く光ビームを照射でき難いという問題があった。

本発明は、被走査体上に精度良く光ビームを照射できる光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、光ビームを出射する光源と、光源を保持する光源保持部と、光源保持部が取り付けられるハウジングと、ハウジングに対して光源保持部を光ビームと略平行の方向に押圧する一方の押圧部とを備え、光源保持部はハウジングに対して所定の回動軸回りに回動自在であり、一方の押圧部は光源保持部に対して３以上の押圧点で押圧しており、各押圧点における光源保持部を押圧する荷重をＷn、回動軸から各押圧点までの距離をＬnとするとき、
Ｗ１×Ｌ１≒Ｗ２×Ｌ２≒Ｗ２×Ｌ２・・・≒Ｗn×Ｌnを満たしていることを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、一方の押圧部は長尺状の複数の脚部を有し、光源保持部には脚部が当接する当接部が形成されており、脚部は光源を避けた位置に備えていることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載の発明において、脚部には略半球状の突起が設けられており、突起が当接部に当接していることを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項２又は３に記載の発明において、当接部は脚部の長手方向に沿って設けられており、脚部の短手方向の長さは当接部の短手方向の長さよりも大きくなっていることを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項２又は３に記載の発明において、当接部は光源保持部の回転軸を中心とする円環状になっていることを特徴とする。

請求項６に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、光源保持部のハウジング側面にはハウジングとの接触部が設けられており、接触部は３以上の点でハウジングと接触しており、各接触点を結んでできる領域の内側に一方の押圧部と光源保持部との各押圧点が存在していることを特徴とする。

請求項７に記載された発明は、請求項６に記載の発明において、光源保持部の回動軸から各接触点までの距離がそれぞれ略同一であることを特徴とする。

請求項８に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、ハウジングに対して光源保持部を光ビームと略垂直の方向に押圧する他方の押圧部を備えていることを特徴とする。

請求項９に記載された発明は、請求項８に記載の発明において、光源保持部には他方の押圧部が当接する当接部が形成されており、当接部は光源保持部の回転軸を中心とした略円弧状に設けられていることを特徴とする。

請求項１０に記載された発明は、請求項８又は９に記載の発明において、他方の押圧部は当接部との接触部分が略半球状になっていることを特徴とする。

請求項１１に記載された発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、他方の押圧部は長尺状の脚部を有し、脚部の短手方向の長さは当接部の短手方向の長さよりも大きくなっていることを特徴とする。

請求項１２に記載された発明は、請求項８〜１１の何れか一項に記載の発明において、
一方の押圧部と他方の押圧部とが一体になっていることを特徴とする。

請求項１３に記載された発明は、請求項１〜１２の何れか一項に記載の光走査装置と、光走査装置の光源から出射された光ビームが照射される像担持体とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、一方の押圧部が３つ以上の点でホルダを押圧しており且つ各押圧点における力のモーメントがそれぞれ略等しくなるようになっているので、ホルダの姿勢を狙いの所定位置で確実に保持でき、被走査体上に精度良く光ビームを照射することができる。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図１は本発明の第１実施形態に係る光走査装置の要部を示す分解斜視図、図２は光走査装置の光源保持部周辺を光軸方向から見た正面図、図３は光源保持部がハウジングに保持された状態を示す横断面図、図４は光走査装置と光走査装置から出射される光ビームが照射される感光体ドラムを示す斜視図、図５は画像形成装置を概略的に示す断面図である。

図４に示すように本実施の形態に係る光走査装置１は、２本の光ビーム２ａ、２ｂを出射する光源装置３と、シリンドリカルレンズ５と、シリンドリカルレンズ５を通過した光ビームを偏向するポリゴンミラー７と、ポリゴンミラー７で偏向された光ビーム２ａ、２ｂを感光体ドラム１５上に導くための走査レンズ群９、１０及び折り返しミラー１２を備えている。

次に光源装置３について説明する。図１に示すように、光源装置３は光源である２個の半導体レーザ１６、１７と、半導体レーザ１６、１７から出射された２本の光ビーム２ａ、２ｂを各々略平行の光束にするコリメートレンズ１８、１９と、ホルダ（光源保持部）２１と、ホルダ２１が取り付けられる画像形成装置の固定構造体に固定されたハウジング２３と、ホルダ２１を光軸方向に押圧する押圧板２７と、ホルダ２１を回動調整する回動調整部２９とを有しており、半導体レーザ１６、１７はホルダ２１の中央に設けられた円筒部２２に形成された２つの貫通孔２２ａ、２２ｂに圧入固定されており、コリメートレンズ１８、１９と各々光軸を一致させて設けられている。

また半導体レーザ１６、１７は、光駆動回路が形成された基板２４に一体的に固定されている。またコリメートレンズ１８、１９は接着によりホルダ２１の円筒部２２に固定される。そして、ホルダ２１の半導体レーザ１６側に基板２４をねじ等で固定することにより、これらの各部材が一体化して保持される。

ハウジング２３の側面には円筒状の挿入孔２５が形成されており、挿入孔２５の内径はホルダ２１の円筒部２２の外径よりも大きくなっており、円筒部２２が挿入孔２５の内部に遊びを持たせて挿入されている。そして、押圧板２７でホルダ２１をハウジング２３側に押圧させることにより、ハウジング２３の側面に押し付けられた状態で、ホルダ２１は円筒部２２を中心にして回動自在に支持されている。

回動調整部２９はホルダ２１の円筒部２３の半径方向外側に突出するアーム部３０と、アーム部３０を常時下方（矢印βの向き）に付勢しているスプリング３１と、アーム部３０の先端に設けられた上下動機構（ナット３２と調整用ねじ３３）とからなる。

上下動機構は調整用ねじ３３を回転させることにより、ホルダ２１との嵌合により回転が規制されたナット３２が上下方向に移動するようになっており、ナット３２を上方へ移動させることにより、ナット３２でアーム部３０を押し上げて上方（矢印γの向き）に回動させ、ナット３２を下方へ移動させることにより、スプリング３１の力でアーム部３０を下方（矢印βの向き）に回動させる。これによりホルダ２１は、光出射部である円筒部２２の中心である回動軸Ｏを軸にして回動する（図中矢印Ａで示す）。

ホルダ２１の基板側側面には複数の条状のリブ（当接部）４１ａ〜４１ｇが主走査方向（Ｓ方向）及び副走査方向（Ｔ方向）に沿って形成されている。また、ホルダ２１のハウジング側面には３箇所にハウジング方向に突出するボス（接触部）４５ａ、４５ｂ、４５ｃが設けられており、各ボス４５ａ、４５ｂ、４５ｃがハウジング２３側面に接触している。尚、各ボス４５ａ、４５ｂ、４５ｃとハウジング２３との接触点４６ａ、４６ｂ、４６ｃは回動軸Ｏからの距離が互いに等しく設けられている。

次に押圧板２７について説明する。押圧板２７はハウジング２３に固定された平板状の平板固定部３５と、平板固定部３５から略垂直方向に屈曲してホルダ２１を光軸方向から押圧する一方の押圧部３７と、平板固定部３５から略垂直方向に屈曲してホルダ２１を光軸方向と直交する方向から押圧する他方の押圧部３９とを備えている。

一方の押圧部３７は長尺状の３本の脚部（第１脚部３７ａ、第２脚部３７ｂ、第３脚部３７ｃ）を備えている。３本の脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃの先端部には略半球状の突起３８ａ、３８ｂ、３８ｃが設けられており（図２中、２点鎖線で抜き出して示す）、各突起がホルダ２１の副走査方向（Ｔ方向）に沿って形成されたリブ４１ａ、４１ｂ、４１ｃに当接して、ハウジング２２を押圧している。

また、３本の脚部の内、第１脚部３７ａ及び第３脚部３７ｃは半導体レーザ１６、１７を挟んだ対向位置に設けられており、第１脚部３７ａ及び第３脚部３７ｃの副走査方向の下端位置は半導体レーザ１６、１７の設置位置よりも下方位置になっている。また、第２脚部３７ｂの副走査方向長さは第１脚部３７ａ及び第３脚部３７ｃよりも短く、半導体レーザ１６、１７の設置位置よりも上方位置になっている。このように、３本の脚部は、半導体レーザ１６、１７の設置位置を避けた位置に設けられている。

各脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃの主走査方向の幅（ｂ１、ｂ２、ｂ３）は、リブの主走査方向の幅（ｔ１、ｔ２、ｔ３）よりも大きくなっている（ｂ１＞ｔ１、ｂ２＞ｔ２、ｂ３＞ｔ３）。

一方の押圧部３７は３本の脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃの突起３８ａ、３８ｂ、３８ｃでホルダ２１のリブ４１を３点で押圧している。各押圧点４７ａ、４７ｂ、４７ｃは、ホルダ２１とハウジング２３の接触点４６ａ、４６ｂ、４６ｃ同士を結んだ直線でできる三角形で囲まれる領域内に位置する。

ここで、一方の押圧部３７の３本の脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃがホルダ２１のリブを押圧する荷重をそれぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、回動軸から押圧点までの距離をＬ１、Ｌ２、Ｌ３とすると、式（１）が成り立つように３本の脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃが作られている。
Ｗ１×Ｌ１≒Ｗ２×Ｌ２≒Ｗ３×Ｌ３・・・（１）
リブを押圧する荷重Ｗは、一方の押圧部３７の各脚部の幅をｂn、脚部の厚みをｈ、各脚部の副走査方向の長さをＵn、押圧板２７のたわみ量をδn、弾性係数をＥとすると、式（２）で表される。
Ｗ＝（ｂ×ｈ³×Ｅ×δ）／（４×Ｕ³)・・・（２）
よって、式（３）を満たすように３本の脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃの形状等を作成する。
（ｂ１×δ１×Ｌ１）／（Ｕ１）³≒（ｂ２×δ２×Ｌ２）／（Ｕ２）³
≒（ｂ３×δ３×Ｌ３）／（Ｕ３）³・・・（３）
尚、本実施の形態では、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３であり、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３となるように押圧板２７は作られている。

他方の押圧部３９はホルダ２１を主走査方向から押圧しており、他方の押圧部３９は端部３９ａが湾曲した形状になっている。また、他方の押圧部３９が当接するホルダ２１の外壁には回動軸Ｏと同軸となる円弧状のリブ（当接部）４９が設けられており、他方の押圧部３９の端部３９ａが円弧のリブ４９を押圧している。尚、他方の押圧部３９の光軸方向の幅Ｂ１はホルダ２１上のリブ４９の光軸方向の幅Ｔ１よりも大きくなっている。

尚、上述の光走査装置１が組み込まれた画像形成装置８０は、装置本体の上部に設けた読取部８４と、装置本体に設けられた給紙部８１、画像形成部８２及び定着部８３等を備えている。そして、自動原稿搬送装置７０で搬送されてくる原稿画像を読取部８４で読取って、感光体８５に静電潜像を形成し、現像装置８６で現像した後、給紙部８１から給紙された用紙に対して画像形成を行い、定着部８３で未定着トナーを定着させて用紙を機外に排出している。

次に、本発明の実施形態における光走査装置の作用及び効果について説明する。光源装置３から出射された２本の光ビーム２ａ、２ｂを、シリンドリカルレンズ１４を介して、高速回転するポリゴンミラー７に入射させ、回転に伴って角度が変化するミラー面で反射させることにより偏向させて、主走査方向に繰り返し走査するようになっている。ポリゴンミラー７で偏向された光ビーム２ａ、２ｂは、更に走査レンズ群９、１０を介して、感光体ドラム１５に沿って設けられた折り返しミラー１２に入射し、このミラー１２で反射されて感光体ドラム１５上に走査される。

このとき光ビーム２ａ、２ｂは光源装置３から画像データに応じて変調されて出射され、感光体ドラム１５の回転方向（副走査方向）に予め設定されている距離だけ隔てて感光体ドラム１５上に同時にスポット照射されて静電潜像を形成するようになっている。このように画像データを２ラインずつ記録することで記録速度の高速化が実現される。

感光体ドラム１５上における光スポットの間隔Ｘを変える場合には、光源装置３のホルダ２１を所定量だけ回転させる。上下動機構の調整用ねじ３３を回転させ、ナット３２を上方へ移動させることによりアーム部３０を押し上げて上方（矢印γの向き）に回動させ、ナット３２を下方へ移動させることによりアーム部３０を下方（矢印βの向き）に回動させる。これによりホルダ２１は光出射部である円筒部２２の中心を軸にして回動する。

本実施の形態では、一方の押圧部３７の３つの押圧点でホルダ２１を押圧しており、各押圧点における力のモーメントが略等しくなるので、ホルダ２１の姿勢を所定の狙い位置で保持でき、感光体ドラム１５上に精度良く光ビームを照射することができる。

一方の押圧部３７の３つの脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃは半導体レーザ１６、１７の設置位置を避けた位置に設けられているので、脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃが光ビームを照射する際に邪魔になることを防止できる。

３本の脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃの先端部の略半球状の突起３８ａ、３８ｂ、３８ｃがリブ４１ａ、４１ｂ、４１ｃに当接しているので、ホルダ２１が回動する際に脚部３７とリブ４１との間の摩擦を低減でき、ホルダ２１がスムーズな動きで回動できる。

各脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃの主走査方向の幅（ｂ１、ｂ２、ｂ３）は、リブの主走査方向の幅（ｔ１、ｔ２、ｔ３）よりも大きくなっているので、ホルダ２１の回動によりリブ４１の位置がずれても各脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃをリブ４１に当接させることができ、押圧板２７でしっかりとホルダ２１を押さえることができる。

ホルダ２１のリブを押圧している各押圧点４７ａ、４７ｂ、４７ｃは、ホルダ２１とハウジング２３の接触点４６ａ、４６ｂ、４６ｃ同士を結んでできる三角形で囲まれる領域内にあるので、各押圧点４７ａ、４７ｂ、４７ｃにかかる荷重が全く同一でなくてもホルダ２１の姿勢を安定して保つことができる。更に各ボス４５ａ、４５ｂ、４５ｃとハウジング２３との接触点４６ａ、４６ｂ、４６ｃは回動軸Ｏからの距離が互いに等しく設けられているので、ホルダ２１の姿勢を更に安定して保つことができる。

他方の押圧部３９はホルダ２１を主走査方向から押圧しているので、ホルダ２１を複数の方向から押圧することができ、ホルダ２１の姿勢を更に安定して保つことができる。

他方の押圧部３９が当接するホルダ２１の外壁には回動軸Ｏと同軸となる円弧状のリブ（当接部）４９が設けられているので、ホルダ２１が回動する際に他方の押圧部３９の端部３９ａが円弧のリブ４９上をスムーズに移動でき、ホルダ２１のスムーズな回動が可能となる。

一方の押圧部３７及び他方の押圧部３９とが一体形成されているので、部品点数を増やすことなく、ホルダ２１を安定して保持できる。調整用ねじ３３を回転させることにより、ホルダ２１を回動さことができるので複雑な構成を持つことなく、簡単に副走査方向の書込位置の調整を行うことができる。

次に、他の実施の形態を説明するが、以下の説明において、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では上述の第１実施の形態と異なる点を主に説明する。図５は第２実施形態に係る光走査装置のホルダ周辺を光軸方向から見た正面図である。

第２実施の形態では、押圧板２７を上下の２つに分割しており、副走査方向の上部に設けた上側押圧板５１ａと、副走査方向の下部に設けた下側押圧板５１ｂとでホルダ２１を光軸方向に押圧している。

上側押圧板５１ａには上述の第１実施形態で説明した第２脚部３７ｂと他方の押圧部３９とが設けられており、下側押圧板５１ｂには上述の第１実施形態で説明した第１脚部３７ａ及び第３脚部３７ｃとが設けられている。

また上側押圧板５１ａの他方の押圧部３９の先端部には略半球状の突起３９ｂが形成されており、ホルダ２１が回動する際に突起３９ｂが円弧状のリブ４９上をスムーズに移動でき、ホルダ２１のスムーズな回動が可能となる。

第２実施の形態では、押圧板２７を上側押圧板５１ａと下側押圧板５１ｂとの２つに分割しているので、押圧板２７をホルダ２１の上部側のみから押圧する場合に比べて、押圧板２７の脚部３７の形状や取り付け位置の制約が少なくなり、押圧板２７の設計自由度が高くなる。

次に第３実施の形態について図７を用いて説明する。図７に示すように第３実施の形態ではホルダ２１に形成するリブ４１を回動軸Ｏから半径方向外側に向けて放射状に設けている。第１リブ４１ｈは回動軸Ｏからアーム部３０に向けて形成されており、押圧板２７の第１脚部３７ａの先端が第１リブ４１ｈに当接している。第２リブ４１ｉは回動軸Ｏから副走査方向の上部に向けて形成されており、第２脚部３７ｂは第２リブ４１ｉの長手方向に沿って当接している。更に第２リブ４１ｉを対称軸として第１リブ４１ｈと左右対称に第３リブ４１ｊが形成されており、押圧板２７の第３脚部３７ｃの先端が第３リブ４１ｊに当接している。

第３実施の形態では押圧板２７は、各脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃがそれぞれに対応する１つのリブ４１のみに当接するので、各脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃに不要な摩擦がかからず、ホルダ２１のスムーズな回動が可能となる。

次に第４実施の形態について図８を用いて説明する。図８に示すように第４実施の形態ではホルダ２１に形成されるリブ４１ｋが回動軸Ｏを中心とした円環状になっている。各脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃは円環状のリブ４１ｋと当接している。

第４実施の形態では、ホルダ２１に形成されるリブ４１ｋが回動軸Ｏを中心とした円環状なので、ホルダ２１が回動した際、常に各脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃの同じ位置にリブ４１ｋが当接するので、ホルダ２１の姿勢を安定して保持できる。

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。上述の第１実施の形態では、押圧板２７は３本の脚部３７ａ、３７ｂ、３７ｃを備えたが、これに限定されず、４本以上であっても良い。また、このときホルダ２１を４箇所以上の点で押圧するようにしても良い。

本発明の第１実施形態に係る光走査装置の要部を示す分解斜視図である。 光走査装置のホルダ周辺を光軸方向から見た正面図である。 ホルダがハウジングに保持された状態を示す横断面図である。 光走査装置と光走査装置から出射される光ビームが照射される感光体ドラムを示す斜視図である。 画像形成装置を概略的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る光走査装置のホルダ周辺を光軸方向から見た正面図である。 本発明の第３実施形態に係る光走査装置のホルダを光軸方向から見た正面図である。 本発明の第４実施形態に係る光走査装置のホルダを光軸方向から見た正面図である。

符号の説明

１ 光走査装置
２ａ、２ｂ 光ビーム
１６、１７ 半導体レーザ（光源）
２１ ホルダ（光源保持部）
２３ ハウジング
２７ 押圧板（押圧部）
３７ 一方の押圧部
３９ 他方の押圧部
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ リブ（当接部）
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ ボス（接触部）
８０ 画像形成装置

Claims (13)

1. 光ビームを出射する光源と、光源を保持する光源保持部と、光源保持部が取り付けられるハウジングと、ハウジングに対して光源保持部を光ビームと略平行の方向に押圧する一方の押圧部とを備え、光源保持部はハウジングに対して所定の回動軸回りに回動自在であり、一方の押圧部は光源保持部に対して３以上の押圧点で押圧しており、各押圧点における光源保持部を押圧する荷重をＷn、回動軸から各押圧点までの距離をＬnとするとき、
   Ｗ1×Ｌ1≒Ｗ2×Ｌ2≒Ｗ2×Ｌ2・・・≒Ｗn×Ｌnを満たしていることを特徴とする光走査装置。
2. 一方の押圧部は長尺状の複数の脚部を有し、光源保持部には脚部が当接する当接部が形成されており、脚部は光源を避けた位置に備え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. 脚部には略半球状の突起が設けられており、突起が当接部に当接していることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 当接部は脚部の長手方向に沿って設けられており、脚部の短手方向の長さは当接部の短手方向の長さよりも大きくなっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
5. 当接部は光源保持部の回転軸を中心とする円環状になっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
6. 光源保持部のハウジング側面にはハウジングとの接触部が設けられており、接触部は３以上の点でハウジングと接触しており、各接触点を結んでできる領域の内側に一方の押圧部と光源保持部との各押圧点が存在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。
7. 光源保持部の回動軸から各接触点までの距離がそれぞれ略同一であることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. ハウジングに対して光源保持部を光ビームと略垂直の方向に押圧する他方の押圧部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
9. 光源保持部には他方の押圧部が当接する当接部が形成されており、当接部は光源保持部の回転軸を中心とした略円弧状に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
10. 他方の押圧部は当接部との接触部分が略半球状になっていることを特徴とする請求項８又は９に記載の光走査装置。
11. 他方の押圧部は長尺状の脚部を有し、脚部の短手方向の長さは当接部の短手方向の長さよりも大きくなっていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の光走査装置。
12. 一方の押圧部と他方の押圧部とが一体になっていることを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の光走査装置。
13. 請求項１〜１２の何れか一項に記載の光走査装置と、光走査装置の光源から出射された光ビームが照射される像担持体とを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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