JP5793488B2 - 画像形成装置及び光走査装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、レーザ走査ユニットすなわち光走査装置を使った電子写真方式の画像形成装置及び光走査装置に関する。

レーザ走査ユニットすなわち光走査装置を用いる電子写真方式の画像形成装置においては、光偏向器（Polygonal Mirror Unit，ポリゴンミラー）により偏向したレーザ光のビームスポット径をレーザ光の偏向角θにかかわりなく一定の径とするため、ｆθレンズを用いる。

ｆθレンズは、一般に、ハウジングあるいはレンズ固定ベースなどに接着剤により固定する。

特開２０１２−５３２５９号公報 特開２００８−２５７１９４号公報

ｆθレンズの材質がプラスチックであり、ハウジングあるいはレンズ固定ベースの材質もプラスチックである場合には、両者の線膨張係数は、大きく異なる。

このため、ｆθレンズの長さが長い場合には、光走査装置を組み込んだ装置の輸送時や保管時の温度変化により、接着面の剥離や接着剤の破断すなわちｆθレンズの脱落や固定位置の変化等が生じることがある。

本発明の目的は、光走査装置を組み込んだ装置において、内部部品の脱落や位置変化を防止する画像形成装置及び光走査装置を提供することである。

実施形態において、光走査装置は、レンズと、レンズ固定部と、固定ベースと、を具備する。レンズは、画像光を偏向する偏向器が前記画像光を偏向する方向と平行な第１の方向に長い。レンズ固定部は、前記第１の方向の両端部において、前記レンズの端面と対向する面を有する片持ち薄板形状の壁部を有し、前記レンズの温度変化に起因する変形を弾性変形により吸収する。固定ベースは、前記レンズ固定部と一体であり、前記レンズと前記偏向器とを、所定の位置関係で支持する。前記固定ベースは、前記第１の方向の中央において、前記レンズを、前記第１の方向と直交する第２の方向における出射面側と入射面側とから挟持する状態で前記ベースの所定位置に接着固定する一対の第２の固定部を有する。前記レンズ固定部は、前記壁部の上面に一段薄くした段差と、その壁部上面の中央に形成され、前記壁部を分ける溝部とからなり、前記レンズの端部と前記レンズ固定部との接着に用いる接着剤を収容し、前記接着剤が前記固定ベースに垂れ落ちないで保持する接着剤収容部を有する。

実施形態の画像形成装置の一例を示す。 実施形態の画像形成装置が含む露光装置(光入射側)の一例を示す。 実施形態の画像形成装置が含む露光装置(光出射側)の一例を示す。 実施形態の画像形成装置が含む露光装置(光出射側)の一例を示す。 実施形態の画像形成装置が含む露光装置のレンズの固定の一例を示す。 実施形態の画像形成装置が含む露光装置のミラーの固定の一例を示す。 実施形態の画像形成装置が含む露光装置のレンズの固定の一例を示す。 実施形態の画像形成装置が含む露光装置のレンズの固定の一例を示す。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示す画像形成装置（ＭＦＰ、Multi-Functional Peripheral，マルチファンクショナルプリフェラル）１は、画像読取部１０、画像形成部２０及び制御ブロック５１を備える。

画像読取部１０は、シート原稿およびブック原稿の画像をスキャンして読み取る。画像読取部１０は、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ、Automatically Document Feeder，オートマティカリードキュメントフィーダ）１１及び原稿台（透明ガラス等）１２を備える。

画像読取部１０は、自動原稿搬送装置１１が搬送するシート原稿が含む情報や、原稿台１２上の読取対象（ブック原稿）が含む画像を、光の明暗及び色情報として読み取る。

自動原稿搬送装置１１が搬送する原稿の画像は、第１のセンサ（例えばラインＣＣＤ）１３が、原稿台１２上のブック原稿の画像は、第２のセンサ（例えばＣＭＯＳセンサ）１４が、読み取る。それぞれのセンサは、読み取った原稿の画像に対応する画像信号を生成する。

制御ブロック５１の画像処理部が、上記センサが生成する画像信号を、後段に説明する光走査装置３０において画像露光光（以下画像光とする）として利用可能な画像データに変換する。

画像形成部２０は、給紙カセット２１、現像器２２、感光体ドラム２３、転写器２４、定着器２５、光走査装置３０、排紙トレイ２６、反転搬送路２７及び給紙トレイ（手差し給紙部）２８を備える。

画像形成部２０は、画像読取部１０からの上記画像データあるいは外部機器が画像形成装置１に送信する画像データ等に基づく光走査装置３０の画像光の走査（出力）により、感光体ドラム２３に潜像（静電像）を形成する。感光体ドラム２３は、ｙ軸方向に延びる軸線を回転中心として回転する円筒状であって、光走査装置３０が走査する画像光に対応する（ｙ軸方向に延びる）１ライン毎の潜像を生起する。

光走査装置３０の走査に従い、感光体ドラム２３が生起する潜像は、現像器２２が供給する現像剤による現像により現像剤像となる。

給紙カセット２１が保持するシートＰは、給紙カセット２１から１枚ずつ移動する。

シートＰは、感光体ドラム２３に位置する現像剤像のシートＰ上の位置がシートＰ上において一致する所定タイミングで、転写器２４と感光体ドラム２３が接する転写位置に、移動する。以下、転写位置において、感光体ドラム２３上の現像剤像が、シートＰに移動する。

定着器２５は、シートＰが保持する（移動によりシートＰ上に位置する）現像剤像を、シートＰに固着（定着）する。定着器２５が現像剤像固定（定着）後のシートＰは、出力画像すなわちプリントアウトとして、排紙トレイ２６に移動する。なお、給紙トレイ２８が保持するシートＰに現像剤像を移動する場合においては、シートＰが所定のタイミングで転写位置に移動し、転写位置において、感光体ドラム２３上の現像剤像が、シートＰに移動する。

シートＰの両面に現像剤像を移動する両面画像出力時は、シートＰが反転搬送路２７を移動することで表裏が反転するシートＰの既に現像剤像が存在する面と異なる他の一方の面（裏面）に、転写位置において、現像剤像が移動する。移動により、シートＰ上に位置する現像剤像は、定着器２５がシートＰに固定する。以下、シートＰは、上述した通り、プリントアウトとして、排紙トレイ２６に移動する。

光走査装置３０は、レンズ固定ベース１３０を有する。レンズ固定ベース１３０の所定の位置に、光偏向器３１、第１レンズ３２、第１ミラー３３、第２ミラー３４、第２レンズ３５及びカバー（防塵）ガラス３６を含み、発光ユニット（半導体レーザブロック）３７が出力するレーザ光すなわち画像光を、感光体ドラム２３の所定の位置に、走査する。なお、第１レンズ３２及び第１ミラー３３と第２ミラー３４及び第２レンズ３５とカバー（防塵）ガラス３６は、図２ならびに図３を用いて以下に詳述する通り、レンズ固定ベース１３０の表裏に位置する。

図２は、光走査装置３０における光偏向器３１、第１レンズ３２、第１ミラー３３、発光ユニット（半導体レーザブロック）３７及びビーム成型光学部３８の配列の一例を、図３は、光走査装置３０における第２ミラー３４、第２レンズ３５及びカバーガラス３６の配列の一例を、それぞれ示す。図２、図３の図の上下方向をｙ軸方向とし、ｙ軸に直交で光偏向器３１（ポリゴンミラー）の回転軸中心をとおる軸をｘ軸とする。

光偏向器３１は、ｘ軸およびｙ軸のそれぞれと直交するｚ軸方向に延びる回転軸を回転中心として回転する任意数の反射面を含む多面体すなわちポリゴンミラーを有する。画像光は、光偏向器３１の任意の反射面の反射（走査）により、感光体ドラム２３の所定の位置に、向かう。

光走査装置３０が走査する画像光（レーザ光）は、感光体ドラム２３の回転中心である軸線すなわちｙ軸に沿う感光体ドラム２３の外周の所定位置Ｓに概ね直線状に移動する。従って、画像光は、ｙ軸に実質的に平行となる。このため、第１ミラー３３、第２ミラー３４及びカバーガラス３６は、ｙ軸に平行に配置、かつ一方向（ｙ軸）に沿って延びる。また、第１レンズ３２及び第２レンズ３５は、ｙ軸にほぼ平行に配置、かつ一方向（ｙ軸）に沿って延びるとともに、長さ方向の中心部分がｘ軸上に位置する。

すなわち、任意の反射面が反射する画像光は、第１レンズ３２を通り、第１ミラー３３及び第２ミラー３４で概ね９０度ずつ曲がり、感光体ドラム２３側に向かう。なお、第２ミラー３４からの画像光は、第２レンズ３５及びカバーガラス３６を通過する。ここで、上述の画像光は、反射面の回転方向の上流（起点）側から下流（終点）側までの間の偏向角θの区間において、第１レンズ３２及び第２レンズ３５の作用により、所定の断面ビーム形状となり、感光体ドラム２３上をｙ軸に平行、かつ実質的に直線で走査する。

図４、図５(ａ)及び図５(ｂ)ならびに図６(ａ)及び図６(ｂ)は、レンズ固定ベース１３０に第２ミラー及び第２レンズを固定するための突起である固定部（支持構造）の特徴の一例を示す。なお、第１ミラー及び第１レンズもレンズ固定ベース１３０に固定されるが、レンズあるいはミラーにおいて、第１の方向である長手方向（ｙ軸方向）の長さがより長い第２ミラー及び第２レンズを例に説明する。

第２ミラー３４はガラスが用いられているが、第２レンズ３５の材質は、形状自由度を生かすとともに今日軽量化の要求に従い、プラスチックである場合が多い。また、レンズをレンズ固定ベースに固定する方法としても、接着剤を用いる固定方法（接着固定）が、広く採用される。

レンズ固定ベースは、光学素子の位置精度が重要なので高い形状精度と剛性が必要であし、ガラスフィラやその他で強化された材料が用いられる。他方レンズは光学特性を重視した材料が用いられる。このため、レンズ固定ベースとレンズもしくはミラーの線膨張係数は、大きく異なる。一例であるが、レンズの材料の線膨張係数は、レンズ固定ベースの材料の線膨張係数に比較して数倍以上大きい。また、ガラスとレンズ固定ベースの線膨張係数は１桁以上大きい。

このことは、例えばレンズもしくはミラーをレンズ固定ベースに接着剤により固定した場合において、輸送時や保管時の温度変化により接着面の剥離や接着剤の破談が生じて、レンズもしくはミラーの脱落や固定位置の変化を引き起こす。

このような背景に基づき、長手方向（ｙ軸方向）に長いレンズもしくはミラーをレンズ固定ベースに接着剤により固定するため、レンズ固定ベース１３０にレンズ固定ベース１３０と一体に、レンズ３５を支持する固定部１３１Ｒ及び１３１Ｌ、及びミラーを支持する固定部１３２Ｒ及び１３２Ｌを設ける。なお、接着部あるいは位置決め部以外でレンズ３５とレンズ固定ベース１３０との間には、接着剤が無い。すなわち、レンズ３５のレンズ固定ベース１３０側の面（外形部）とレンズ固定ベース１３０とは、部品較差等に起因して接する場合があるものの、相互に独立している。また、レンズ３５については短手方向（ｘ軸方向）に第２の固定部１３１Ｆ及び１３１Ｔ、を設けている。

図４、図５(ａ)及び図５(ｂ)においては、レンズ３５は、例えばＵＶ（紫外線）硬化型接着剤ＡＤによりその長手方向（ｙ軸方向）の両端部が固定部１３１Ｒ及び１３１Ｌと、接着固定する。また、同レンズ３５は、画像光が通過するｘ軸方向であって感光体ドラム２３に近い側すなわち出射面側が第２の固定部１３１Ｆと、ミラー３４に近い側すなわち入射面側が第２の固定部１３１Ｔと、それぞれ接着剤ＡＤにより接着固定する。

従って、温度変化によりレンズ３５及びレンズ固定ベース１３０がそれぞれ延びるあるいは縮む場合においては、レンズ３５の長手方向の中央の固定位置は、第２の固定部１３１Ｆと第２の固定部１３１Ｔとによる接着固定により、ｘ軸上からほとんど移動しない。一方で、延びまたは縮みが生じた場合は、長手方向の両端部と接着する固定部１３１Ｒ及び／または１３１Ｌが撓む（弾性変形する）ことにより、接着剤ＡＤが破損（破断）することや（レンズとの）接着面が剥離することが防止できる。なお、レンズ３５の長手方向の中央の固定位置が移動しないことにより、第１レンズ３２と第２レンズ３５とが提供する画像光の偏向角θに対応する断面ビーム形が変動することが無い。

また、図４、図６(ａ)及び図６(ｂ)において、ミラー３４は、レンズ３５と同様にＵＶ硬化型接着剤ＡＤにより、その長手方向（ｙ軸方向）の両端部が固定部１３２Ｒ及び１３２Ｌと、接着固定する。接着剤の固定部にはミラー端面と対向する面を有する。対向面間でも接着することで低温でレンズ固定ベースがより収縮した場合に強度を増すことができる。なお、ミラーについては、両端部が固定部１３２Ｒ及び１３２Ｌとの接着固定を除いて、偏向角θの範囲内のいずれの位置においても、接着固定しない。これにより硬化時には接着剤が収縮してもミラーが湾曲するのを防止できる。

すなわち、温度変化によりミラー３４及びレンズ固定ベース１３０に、延びあるいは縮みが生じた場合、ミラー３４の長手方向の両端部と接着する固定部１３２Ｒ及び／または１３２Ｌが撓む（弾性変形する）ことで、接着剤ＡＤが破損（破断）することあるいは（ミラーとの）接着面が剥離することが防止できる。

図７(ａ)及び図７(ｂ)は、図４、図５(ａ)及び図５(ｂ)ならびに図６(ａ)及び図６(ｂ)が示すレンズ固定ベース１３０と一体の固定部（支持構造）の形状の特徴の一例を示す。

図７(ａ)は、レンズ３５の長手方向の端部のうちの一方と接着剤が接着固定する固定部１３１Ｒの形状を示し、図７(ｂ)は、レンズ３５の端部との間の固定部１３１Ｒに接着剤ＡＤが位置する例を示す。

図７(ａ)が示すように、固定部１３１Ｒは、第２レンズ３５の端面と対向する面を有し、レンズ３５の端部と固定部１３１Ｒとの接着に用いる接着剤ＡＤを保持する（接着剤ＡＤがレンズ固定ベース１３０に流れ込むことを低減する）接着剤収容部（切り欠きあるいは厚みが薄い部分）１３１Ｃを有する。

接着剤と固定部とが面で接着するだけでなく、硬化した接着材と固定部が機械的にかみ合うことで、固定力を増すことができる。また、対向面間でも接着することで、伸縮時の力を対向面で受けられるので、接着強度が増す。

従い、図７(ｂ)が示すように、レンズ３５の端部と固定部１３１Ｒとの接着に用いる接着剤ＡＤは、接着剤収容部１３１Ｃに集約する。

すなわち、接着剤ＡＤがレンズ３５と固定部１３１Ｒとの間から不所望に、レンズ固定ベース１３０部材に流れ込むことが抑止できる。

図８は、図４が示すレンズ固定ベース１３０と一体の固定部（支持構造）うちの画像光が通過するｘ軸方向の出射面側の固定部及び入射面側の固定部の形状の特徴の一例を示す。

なお、接着剤については、上述した固定部の構造の特徴により、引っ張り弾性率や硬度が比較的高いもの、例えば上述のＵＶ硬化タイプで引っ張り弾性率が１８０ＭＰａ、硬度（ショアＤ）が８０程度のもの、を使用できるので、大型で質量の大きなレンズであっても、接着剤の変形による位置ずれを防止できる。

以上説明したように、画像光の走査方向（ｙ軸方向）である一方向に長いレンズの両端と接着固定するレンズ固定ベースの固定部（接着部）の形状を、レンズの長手方向に弾性変形して、長手方向に垂直な方向（ｚ軸方向）とｘ軸方向に変形しにくい形状とすることにより、光走査装置（レーザ走査ユニット）を組み込んだ装置の輸送や保存時の温度変化に対して、プラスチックレンズとハウジングあるいはベースとの線膨張係数の差を吸収できる。

また、レンズ接着部を片持ち薄板形状とし、接着剤がレンズ固定ベースに垂れ落ちないで保持できる一段薄くした段差を設けた接着剤収容部（壁）とし、さらにその壁の中央に壁を分ける溝部（切り欠きあるいは厚みが薄い部分）を設けることで接着剤がレンズ固定ベースとレンズとの間に流れ込むことを防止するとともに、接着面の接合力だけでなく機械的なかみ合い力で強度を増す構造とすることにより、接着剤がレンズと固定部との間から不所望に固定ベース１３０に流れ込むことが抑止できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…画像形成装置、２３…感光体ドラム、２４…転写器、２５…定着器、３０…光走査装置、３１…光偏向器、３２…第１レンズ、３３…第１ミラー、３４…第２ミラー、３５…第２レンズ、３６…カバー（防塵）ガラス、５１…制御ブロック、１３０…レンズ固定ベース、１３１Ｒ、１３１Ｌ…固定部（レンズ固定部）、１３１Ｆ、１３１Ｔ…第２の固定部、１３１Ｃ…接着剤保持部、１３２Ｒ、１３２Ｌ…第２ミラー固定部。

Claims (2)

1. 画像光を偏向する偏向器が前記画像光を偏向する方向と平行な第１の方向に長いレンズと、
   前記第１の方向の両端部において、前記レンズの端面と対向する面を有する片持ち薄板形状の壁部を有し、前記レンズの温度変化に起因する変形を弾性変形により吸収するレンズ固定部と、
   前記レンズ固定部と一体であり、前記レンズと前記偏向器とを、所定の位置関係で支持する固定ベースと、
   を具備し、
   前記固定ベースは、前記第１の方向の中央において、前記レンズを、前記第１の方向と直交する第２の方向における出射面側と入射面側とから挟持する状態で前記ベースの所定位置に接着固定する一対の第２の固定部を有し、
   前記レンズ固定部は、前記壁部の上面に一段薄くした段差と、その壁部上面の中央に形成され、前記壁部を分ける溝部とからなり、前記レンズの端部と前記レンズ固定部との接着に用いる接着剤を収容し、前記接着剤が前記固定ベースに垂れ落ちないで保持する接着剤収容部を有する光走査装置。
2. 前記偏向器及び前記レンズが提供する前記画像光に対応する静電像を保持する感光体と、
   前記感光体が保持する前記静電像を現像して現像剤像を形成する現像器と、
   前記現像器が形成した前記現像剤像を、シートに移動する転写器と、
   前記転写器が前記現像剤像を移動する前記シートを保持するシート保持部と、を有する請求項１の光走査装置を含む画像形成装置。

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