JP5962186B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、一般に光走査装置により感光体上を光走査して静電潜像を形成し、トナー等の現像剤で現像している。光走査装置は、光源からの光束をポリゴンミラーにより偏向して感光体上を光走査するが、レンズの成形誤差や部品の組み立て誤差、環境温度変化等により走査線が傾き、副走査方向の位置がずれることがある。

このような走査線の傾きに対し、ポリゴンミラーから被走査面へとレーザー光を導くミラーを傾斜させることにより、走査線の傾きを補正することができる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、ミラーの一端を支点として、他端をアジャスターで副走査方向に昇降させることにより、ミラーを傾斜させている。ミラーではなく、ポリゴンミラーからの光束を被走査面上に結像するレンズを傾斜させることによっても、走査線の傾きを補正することができる。

特開２０１０−３９１７９号公報

レンズの傾斜は、レンズの保持部材を回動可能に構成することにより、実現することができるが、保持部材の可動範囲を規制し、必要以上に可動させないことが好ましい。保持部材が無制限に可動できると、外部衝撃が加わった際、衝撃による保持部材の動き及びレンズに伝わる衝撃が大きく、保持部材におけるレンズの位置が変化して、所望の光学特性が得られなくなる場合がある。また、保持部材が変形し、レンズの姿勢（傾斜角度）が変化して、所望の光学特性が得られなくなる場合もある。

本発明の課題は、光学素子の光学特性の劣化を抑制することである。

請求項１に記載の発明によれば、
通過する光束を結像する光学素子と、
前記光学素子の保持部材と、
前記保持部材に設けられた回動軸を中心に、前記光学素子を通過する光束の光軸に対し略垂直な面内で、前記保持部材を回動させる回動手段と、
前記保持部材の回動による可動範囲を規制する規制部材と、を備え、
前記保持部材は、
前記光学素子を収容する第１の部材と、前記第１の部材を収容する第２の部材と、を備えて、前記光学素子を保持する本体部と、
前記第２の部材において前記規制部材と当接する位置に設けられたストッパー部と、を備え、
前記規制部材は、前記保持部材が回動するときの前記ストッパー部の軌道上に配置されて、前記ストッパー部のみと当接し、
前記ストッパー部は、前記ストッパー部と前記第１の部材との間に空隙が介在するように、前記第２の部材に設けられている光走査装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、断面形状がＵ字状の部材であり、互いの開口部を合わせて、前記第１の部材より大きい前記第２の部材が前記第１の部材を収容することにより、筐体を形成する請求項１に記載の光走査装置が提供される。

請求項３に記載の発明によれば、
前記光学素子の可動範囲が、光学素子の有効領域を光束が通過するときの猶予域と略一致している請求項１又は２に記載の光走査装置が提供される。

請求項４に記載の発明によれば、
光源と、
前記光源からの光束を偏向する偏向素子と、を備え、
前記光学素子は、副走査方向に屈折力を有し、前記偏向された光束を被走査面上で結像する請求項１〜３の何れか一項に記載の光走査装置が提供される。

本発明によれば、保持部材の過剰な動きを規制することができる。規制により、外部衝撃を受けたときの保持部材の変形、光学素子の位置や姿勢の変化を抑制することができ、光学素子の光学特性の劣化を抑制することができる。

画像形成装置の主な構成を示す図である。 本実施の形態に係る光走査装置の上面図である。 図２の光走査装置の斜視図である。 保持部材の正面図である。 保持部材の断面図である。 規制部材周辺を拡大した斜視図である。 光学素子の可動範囲を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の光走査装置の実施の形態について説明する。

図１は、画像形成装置Ｇを示している。
画像形成装置Ｇは、Ｃ（シアン）、Ｍ（マジェンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（黒）の４色によってカラー画像を形成することができる。
画像形成装置Ｇは、図１に示すように、画像読取部１、中間転写ベルト２１、画像形成ユニット２２ｃ、２２ｍ、２２ｙ、２２ｋ、２次転写ローラー２３、定着装置２４、給紙部２５、反転機構２６を備えて構成されている。

画像読取部１は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）１１、スキャナー１２等を備え、ＡＤＦ１１によって搬送された原稿をスキャナー１２により光走査して読み取る。この読取信号は、図示しない画像処理部により信号処理された後、Ａ／Ｄ変換され、画像データが生成される。画像データは、色変換処理やスクリーン処理等が施された後、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変換され、各画像形成ユニット２２ｃ、２２ｍ、２２ｙ、２２ｋに出力される。

画像形成ユニット２２ｃ、２２ｍ、２２ｙ、２２ｋは、ＰＷＭ変換された画像データに基づき、それぞれＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの色のトナーを用いて、中間転写ベルト２１上にトナー画像を形成する。
各画像形成ユニット２２ｃ、２２ｍ、２２ｙ、２２ｋは、それぞれ構成が同じであり、光走査装置ｕ１、現像装置ｕ２、感光体ｕ３、帯電装置ｕ４、クリーニング装置ｕ５、１次転写ローラーｕ６を備えている。

画像形成ユニット２２ｃ、２２ｍ、２２ｙ、２２ｋは、光走査装置ｕ１により感光体ｕ３上を光走査して静電潜像を形成する。感光体ｕ３はドラム状に形成され、帯電装置ｕ４によってトナーと逆極性に帯電している。現像装置ｕ２により、感光体ｕ３上の静電潜像をトナーで現像し、１次転写ローラーｕ６により、感光体ｕ３から中間転写ベルト２１上にトナー画像を転写する。転写後、クリーニング装置ｕ５により感光体ｕ３上に残留するトナーを回収する。

中間転写ベルト２１上のトナー画像は、２次転写ローラー２３により、給紙部２５から給紙された用紙上に転写される。定着装置２４は、トナー画像が転写された用紙を定着処理する。
両面印刷の場合、定着処理後の用紙が反転機構２６に搬送され、反転機構２６により用紙の表裏が反転された後、再度２次転写ローラー２３の位置まで搬送される。

図２は、本実施の形態に係る光走査装置ｕ１の上面図であり、図３は斜視図である。
光走査装置ｕ１は、図２及び図３に示すように、光源３１、第１光学系３２、ミラー３３、第２光学系３４、偏向素子３５、第３光学系３６、光学素子５、ミラー群３７、３８、センサー３９等を備えて構成されている。

光源３１は、特に限定されないが、半導体レーザー等を用いることができ、レーザー光を照射する。
第１光学系３２は、例えばコリメーターレンズ等であり、光源３１からの光束を平行光に変換する。第１光学系３２により平行光に変換された光束は、ミラー群３７の下方を通過してミラー３３により、第２光学系３４に導かれる。
第２光学系３４は、シリンドリカルレンズであり、入射した光束を偏向素子３５のミラー面上で線状に結像し、偏向素子３５の面倒れを補正する。

偏向素子３５は、複数のミラーを側面として回転するポリゴンミラーであり、第２光学系３４によって結像された光束を、等角速度で偏向する。偏向による光束の走査方向が主走査方向ｘであり、感光体ｕ３の被走査面ｕ３１上で主走査方向ｘと直交する方向が副走査方向ｙである。

第３光学系３６は、１又は複数のｆθレンズを備え、偏向素子３５により偏向された光束が、被走査面ｕ３１上で等速走査されるように収差補正する。その後、光束は光学素子５の下方を通過して、ミラー群３７へと入射する。

ミラー群３７は、入射した光束を３枚のミラーにより順次反射して進行方向を逆転させ、偏向素子３５より配置位置が高い光学素子５へと導く。
ミラー群３８は、ミラー群３７により導かれた画像領域外の光束を順次反射して、センサー３９に導く。センサー３９は、入射した光束に応じたパルス信号を出力する。このパルス信号によって、主走査方向ｘにおける書き出し位置が検出され、主走査方向ｘの同期がとられる。

光学素子５は、副走査方向ｙにパワー（屈折力）を有し、偏向素子３５により偏向された光束を被走査面ｕ３１上で結像する。そのような光学特性を有する光学素子５としては、例えばシリンドリカルレンズ等を用いることができる。光学素子５は、主走査方向ｘに対して傾斜することにより、光束の走査線の傾きを補正する。光学素子５を傾斜させるため、光学素子５を保持する保持部材６は、一端を支点として他端が回動可能に構成されている。

図４は、光学素子５とその保持部材６を、光束が入射する方向（図２に示すＡ方向）から見た正面図である。図５は、図４の断面線Ｂにおける断面図を示している。
図４及び図５に示すように、保持部材６は、光学素子５を保持する本体部６１を備えて構成されている。本体部６１は、断面形状がＵ字状の大きさが異なる２つの部材を組み合わせることにより筐体を形成し、筐体の内部に光学素子５を収容している。本体部６１は、光学素子５を板バネ６３によって副走査方向ｙに付勢するとともに、アジャスターボルト６４によって光軸方向ｚに付勢し、光学素子５の位置を固定している。

本体部６１は、図４に示すように光軸方向ｚと略垂直な側面に開口を有している。この開口は、偏向素子３５からの光束を光学素子５へと通過させる窓であり、光学素子５の光学特性が良好に発揮される有効領域の位置に対応して形成されている。

図３及び図４に示すように、保持部材６は、その一端に回動軸７１１が設けられ、光走査装置ｕ１の基板に固定されたアーム７１２により回動軸７１１が軸支されている。また、保持部材６の他端は、カム７２上に乗せられて支持され、カム７２からの浮き防止のため、引張コイルバネ７７が取り付けられている。

カム７２は、回動軸７１１を支点として保持部材６を回動させる回動手段である。図４及び図５に示すように、モーター７３の駆動力が、モーター軸に取り付けられたウォームギア７３１からギア７４、７５を介してカム７２に伝達されると、カム７２が回転運動し、この回転運動に従動して、保持部材６の他端が副走査方向ｙに上下移動する。他端が上下移動することにより、保持部材６は光軸方向ｚに対し略垂直な面上で、回動軸７１１を中心に円弧を描く方向ｗに回動する。

保持部材６の回動による可動範囲は、図５に示すように規制部材８によって規制されている。図６は、規制部材８周辺を拡大した斜視図である。
図５及び図６に示すように、規制部材８は断面形状が逆Ｌ字状であり、保持部材６が回動するときの軌道上に配置されている。保持部材６は、本体部６１の規制部材８と当接する位置にストッパー部６２を備え、このストッパー部６２が規制部材８に当接して保持部材６の回動が規制される。

図７は、光学素子５の有効領域を通過する光束を光軸方向ｚから見た図である。
光学素子５が走査線の傾きを補正するのに必要な可動範囲は、光学素子５を通過する光束の幅Ｌ３と光学素子５の有効領域Ｌ１によって決められ、この必要な可動範囲と、規制部材８によって規制される光学素子５の可動範囲Ｌ２との差が、最小限となるように規制部材８の配置位置が調整されている。これにより、光学素子５の可動範囲Ｌ２は、図７に示すように、光学素子５の有効領域Ｌ１を光束が通過するときの猶予域（Ｌ２１＋Ｌ２２）と略一致している。すなわち、可動範囲Ｌ２は、有効領域Ｌ１から光束の幅Ｌ３を差し引いた残りの猶予域（Ｌ２１＋Ｌ２２）と略一致している。

以上のように、本実施の形態に係る光走査装置ｕ１によれば、通過する光束を結像する光学素子５と、光学素子５の保持部材６と、保持部材６の一端に設けられた回動軸７１１を中心に、光学素子５を通過する光束の光軸に対し略垂直な面内で、保持部材６を回動させるカム７２と、保持部材６の回動による可動範囲を規制する規制部材８と、を備えている。

これにより、外部衝撃を受けた保持部材６の過剰な動きを抑制し、光学素子５に外部衝撃が大きく伝わることを防ぐことができる。外部衝撃による光学素子５の位置や姿勢の変化を抑制して、光学素子５の光学特性の劣化を抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、光学素子５の可動範囲は、光学素子５の有効領域を光束が通過するときの猶予域と略一致している。
遊びの領域を排除し、光学素子５を必要最小限の範囲内で可動させることにより、光学素子５に伝わる外部衝撃を最小限に抑えることができる。

また、保持部材６は、光学素子５を保持する本体部６１と、本体部６１の規制部材８と当接する位置に設けられたストッパー部６２と、を備えている。
規制部材８を本体部６１と当接させるのではなく、別に設けたストッパー部６２と当接させることにより、光学素子５を直接保持する本体部６１の変形を抑制し、光学素子５に伝わる外部衝撃を緩和することができる。

また、光走査装置ｕ１は、光源３１と、光源３１からの光束を偏向する偏向素子３５と、を備え、光学素子５は、副走査方向に屈折力を有し、偏向された光束を被走査面ｕ３１上で結像する。
最終的に被走査面ｕ３１上に結像する光学素子５によって走査線の傾き補正を行うことができ、補正の精度が向上する。

上記実施の形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、保持部材６のストッパー部６２を係止し、保持部材６の回動による可動範囲を規制できるのであれば、規制部材８は、図５及び図６に示す形状に限らない。

また、上述したカム７２は回動手段の一例であり、保持部材６を回動させるのであれば、カム７２に限定されない。例えば、回動手段として直動モーターを用いて、副走査方向ｙに昇降する直動モーターのモーター軸により、保持部材６の他端を副走査方向ｙに移動させることもできる。また、特開２０１０−３９１７９号公報に開示されているように、モーターの回転駆動により、モーター軸と摺動してアジャスターを押し出し、保持部材６を押し上げる機構や、同様にモーター軸との摺動により保持部材６の他端の支持体を昇降させる昇降機構等も、回動手段として用いることができる。

また、回動軸の位置も保持部材６の一端に限らず、例えば保持部材６の主走査方向ｘの中心位置等に回動軸を設けて、回動させることもできる。

Ｇ 画像形成装置
ｕ１ 光走査装置
３１ 光源
３５ 偏向素子
５ 光学素子
６ 保持部材
６１ 本体部
６２ ストッパー部
７２ カム
８ 規制部材

Claims (4)

1. 通過する光束を結像する光学素子と、
   前記光学素子の保持部材と、
   前記保持部材に設けられた回動軸を中心に、前記光学素子を通過する光束の光軸に対し略垂直な面内で、前記保持部材を回動させる回動手段と、
   前記保持部材の回動による可動範囲を規制する規制部材と、を備え、
   前記保持部材は、
   前記光学素子を収容する第１の部材と、前記第１の部材を収容する第２の部材と、を備えて、前記光学素子を保持する本体部と、
   前記第２の部材において前記規制部材と当接する位置に設けられたストッパー部と、を備え、
   前記規制部材は、前記保持部材が回動するときの前記ストッパー部の軌道上に配置されて、前記ストッパー部のみと当接し、
   前記ストッパー部は、前記ストッパー部と前記第１の部材との間に空隙が介在するように、前記第２の部材に設けられている光走査装置。
2. 前記第１の部材及び前記第２の部材は、断面形状がＵ字状の部材であり、互いの開口部を合わせて、前記第１の部材より大きい前記第２の部材が前記第１の部材を収容することにより、筐体を形成する請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光学素子の可動範囲が、光学素子の有効領域を光束が通過するときの猶予域と略一致している請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 光源と、
   前記光源からの光束を偏向する偏向素子と、を備え、
   前記光学素子は、副走査方向に屈折力を有し、前記偏向された光束を被走査面上で結像する請求項１〜３の何れか一項に記載の光走査装置。

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