JP6347332B2 - 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

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、筐体の底壁部に結像レンズを複数段に重ねて配置するようにした光走査装置は知られている。この光走査装置は、複数の光ビームを出射する光源部と、光源部から出射される複数の光ビームを主走査方向に偏向走査させる偏向部とを有している。偏向部にて偏向走査された複数の光ビームはそれぞれに対応する結像レンズを通過して被走査面に結像される。

例えば特許文献１には、結像レンズを上下二段に重ねて配置する例が開示されている。

２つの結像レンズは同じ形状を有しており、各結像レンズの下面には３つの円筒状のボスが形成されている。各ボスの両側にはそれぞれ接着剤からなる接着部が設けられている。そして、下側の結像レンズは接着部を介して筐体の底壁部に固定され、上側の結像レンズは接着部を介して下側の結像レンズの上面に固定されている。

特開２００７−３０４１６２号公報

上記特許文献１に示す光走査装置では、環境温度が変化した際、下側の結像レンズ（以下、第一結像レンズという）と筐体との線膨張係数が異なることに起因して、第一結像レンズに反りが生じるという問題がある。この反りは、第一結像レンズが接着部にて筐体に固定されているにも拘わらず、第一結像レンズが温度変化により主走査方向に伸長又は縮長することで生じる。第一結像レンズに反りが生じると、第一結像レンズの光学性能が低下して、被走査面上における光ビームの走査精度が低下するという問題がある。

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、環境温度が変化した場合に第一結像レンズと筐体との線膨張係数の違いに起因して該第一結像レンズに反りが生じるのを防止することにある。

本発明に係る光走査装置は、光源から出射された第一及び第二光ビームを主走査方向に偏向走査する偏向部と、上記偏向部にて偏向走査された第一光ビームを被走査面に結像させる第一結像レンズと、該第一結像レンズの下面と上記筐体との間に介在して該第一結像レンズを該筐体に接着固定する複数の筐体側接着部と、該第一結像レンズの上側に設けられ、上記偏向部にて偏向走査された第二光ビームを被走査面に結像させる第二結像レンズと、上記第一結像レンズの上面と上記第二結像レンズの下面との間に介在して該第二結像レンズを該第一結像レンズに接着固定する複数のレンズ間接着部と、を備えている。

そして、 上記複数の筐体側接着部は、該第一結像レンズの主走査方向の中央位置に対して間隔を空けて対称に配置されており、上記複数のレンズ間接着部は、上記第一結像レンズの主走査方向の中央位置に対して対称に配置されているとともに、上記複数の筐体側接着部よりも主走査方向の外側に配置され、上記各筐体側接着部は、上記各レンズ間接着部よりも高さ寸法が大きく設定されていることで該各レンズ間接着部よりも主走査方向に変形し易く構成されている。

本発明によれば、環境温度が変化した場合に第一結像レンズと筐体との線膨張係数の違いに起因して該第一結像レンズに反りが生じるのを防止し、延いては、被走査面上における光ビームの走査精度を向上させることができる。

図１は、実施形態における画像形成装置を示す概略構成図である。 図２は、光走査装置を示す概略の平面図である。 図３は、図２のIII方向矢視図である。 図４は、図２のIV方向矢視図である。 図５は、実施形態２を示す図４相当図である。 図６は、実施形態３を示す図４相当図である。 図７は、実施形態３の光走査装置において下側結像レンズの反り変形が抑制される過程を説明するための説明図である。 図８は、従来例の光走査装置において環境温度の変化により下側結像レンズが変形した状態を示す概略図である。 図９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１》
図１は、実施形態における画像形成装置１の概略構成図を示す。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に基づき画像を記録紙Ｐに転写形成する箇所である。画像形成部３の下方には、光ビーム（レーザー光）を照射する光走査装置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。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に基づく各色に対応したレーザー光が光走査装置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、マゼンタ、シアン、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に転写するようになっている。

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を挟持して加熱及び加圧し、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。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。

次に上記光走査装置４の詳細について説明する。図２は光走査装置４の内部構造を示す平面図であり、図３は図２のIII方向矢視図である。光走査装置４は、内部に偏向部としてのポリゴンミラー４１を収容する筐体４４を有している。筐体４４は上側に開放しており、筐体４４の上側は不図示の蓋部材により閉塞されている。筐体４４の底壁部の中央部には、ポリゴンミラー４１が配置されている。ポリゴンミラー４１は、不図示のポリゴンモーターの駆動軸の先端部に固定されている。上記ポリゴンミラー４１は、側面に６つの反射面を有する正六角形状に形成されている。そして、ポリゴンミラー４１は、ポリゴンモーターにより所定の速度で回転駆動されることで、各光源部４３から出射される光ビームを反射して偏向走査させる。

筐体４４の底壁部には、一対の光学素子４２がポリゴンミラー４１を挟んで左右対称に配置されている。同様に、筐体４４の底壁部には、一対の光源部４３がポリゴンミラー４１を挟んで左右対称に配置されている。

図３に示すように、各光学素子４２は、上下二段に重ねて配置された下側結像レンズ（第一結像レンズ）４２ａ及び上側結像レンズ（第二結像レンズ）４２ｂからなる。各結像レンズ４２ａ，４２ｂは、主走査方向の中央部がポリゴンミラー４１側とは反対側に膨出するｆθレンズからなる。各結像レンズ４２ａ，４２ｂの高さは主走査方向において一定である。

図２に戻って、上記各光源部４３は、下側結像レンズ４２ａへと向かう光ビームをポリゴンミラー４１に向けて出射する下側光源部４３ａと、上側結像レンズ４２ｂへと向かう光ビームをポリゴンミラー４１に向けて出射する上側レーザー光源４３ｂとを含んでいる。各レーザー光源４３ａ，４３ｂとポリゴンミラー４１との間には不図示のコリメータレンズとシリンドリカルレンズ４５が配置されている。

図３に示すように、光走査装置４の作動時には、各光源部４３の下側光源部４３ａから出射された光ビームがそれぞれポリゴンミラー４１により偏向走査された後、各光学素子４２の下側結像レンズ４２ａを通過し、その後、反射ミラー４６，４７により反射されて感光体ドラム１１に結像されるとともに、各光源部４３の上側レーザー光源４３ｂから出射された光ビームがそれぞれポリゴンミラー４１により偏向走査された後、各光学素子４２の上側結像レンズ４２ｂを通過し、その後、反射ミラー４８，４９により反射されて感光体ドラム１１に結像される。感光体ドラム１１の表面が各光ビームの被走査面を構成している。

図４に示すように、各光学素子４２の下側結像レンズ４２ａは、筐体４４の底壁部から上側に突出する３つのボス５０ａ〜５０ｃにより下方から支持されている。各ボス５０ａ〜５０ｃは円柱状をなすとともに筐体４４に一体成形されている。３つのボス５０ａ〜５０ｃは、下側結像レンズ４２ａの主走査方向の中央部を支持する中央ボス５０ａと、下側結像レンズ４２ａの主走査方向の両端部をそれぞれ支持する一対の端部ボス５０ｂとからなる。中央ボス５０ａは、上側から見て、下側結像レンズ４２ａにおける主走査方向の中央部の膨出側の端部を支持している（図２参照）。中央ボス５０ａを挟んで主走査方向の両側にはそれぞれ、下側接着部５１が設けられている。下側接着部５１は、例えば光硬化性樹脂等の接着剤からなる。下側結像レンズ４２ａの下面は、この一対の下側接着部５１を介して筐体４４の底壁部に固定されている（図４参照）。一対の下側接着部５１は、レンズ厚さ方向（下側結像レンズ４２ａの高さ方向及び主走査方向に直交する方向であって図４の紙面垂直方向）から見て、下側結像レンズ４２ａの主走査方向の中央位置に対して対称に配置されている。一方の下側接着部５１と他方の下側接着部５１との体積及び質量は共に等しい。

上側結像レンズ４２ｂは、下側結像レンズ４２ａと同じ大きさ及び同じ形状を有している。上側結像レンズ４２ｂの下面は、一対の上側接着部５２を介して下側結像レンズ４２ａの上面に接着固定されている。一対の上側接着部５２は、下側接着部５１と同様に、例えば光硬化性樹脂等の接着剤からなる。一対の上側接着部５２は、レンズ厚さ方向から見て、下側結像レンズ４２ａの主走査方向の中央位置に対して対称に配置されている。一方の上側接着部５２と他方の上側接着部５２との体積及び質量は共に等しい。一対の上側接着部５２は、一対の下側接着部５１（図４の二点鎖線）よりも主走査方向の外側に位置している。上側接着部５２の高さ（つまり下側結像レンズ４２ａの上面と上側結像レンズ４２ｂの下面との間隔ｈ１）は、下側接着部５１の高さ（下側結像レンズ４２ａの下面と筐体４４の底壁部との間隔ｈ２）に等しい。一対の上側接着部５２の総質量は、一対の下側接着部５１の総質量に等しい。

ここで、従来の光走査装置４（図８参照）では、レンズ厚さ方向から見て、下側接着部５１と上側接着部５２とが主走査方向において同じ位置に形成されている。このため、例えばポリゴンミラー４１の回転時の摩擦熱等により環境温度が変化した際に、筐体４４と下側結像レンズ４２ａとの線膨張係数の違いに起因して、下側結像レンズ４２ａに反りが生じるという問題がある。図８の例では、下側結像レンズ４２ａの中央部が両端部よりも上側に反り上がった例を示している。この反り変形は、下側結像レンズ４２ａが下側接着部５１により筐体４４の底壁部に固定されているにも拘わらず、下側結像レンズ４２ａが温度変化により主走査方向に伸長又は縮長することで生じる。下側結像レンズ４２ａにこのような反り変形が生じると、下側結像レンズ４２ａの光学性能が低下して、感光体ドラム１１上における光ビームの走査精度が低下するという問題がある。

これに対して上記実施形態では、下側結像レンズ４２ａと上側結像レンズ４２ｂとを接着する一対の上側接着部５２を、下側結像レンズ４２ａと筐体４４とを接着する下側接着部５１よりも主走査方向の外側に配置するようにしたことで、下側結像レンズ４２ａの反り変形を上側接着部５２によって抑制することができる。よって、下側結像レンズ４２ａの反り変形に起因する光ビームの走査精度の低下を抑制することが可能となる。

しかも上記実施形態では、一対の下側接着部５１及び一対の上側接着部５２は共に、下側結像レンズ４２ａの主走査方向の中央位置に対して対称に配置されている。したがって、下側結像レンズ４２ａに作用する接着固定力を左右均等にして、環境温度変化により下側結像レンズ４２ａに反り変形が生じるのをより一層確実に抑制することができる。

《実施形態２》
図５は、実施形態２を示している。この実施形態は、各上側接着部５２の下側結像レンズ４２ａとの接着面積が上記実施形態１とは異なる。尚、この点を除いて、本実施形態の構成は実施形態１と同様である。以下の実施形態において、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、各上側接着部５２の下側結像レンズ４２ａとの接触面積が各下側接着部５１の下側結像レンズ４２ａとの接触面積よりも広く設定されている。これにより、一対の上側接着部５２による両結像レンズ４２ａ，４２ｂの接着力を強化して、環境温度変化に起因する下側結像レンズ４２ａの反り変形を確実に抑制することができる。よって、実施形態１と同様の作用効果をより一層確実に得ることができる。

《実施形態３》
図６は、実施形態３を示している。この実施形態では、下側接着部５１が、主走査方向において上側接着部５２よりも変形し易くなっている点が上記各実施形態とは異なる。尚、この点を除いて、本実施形態の構成は実施形態１と同様である。

すなわち、本実施形態では、各下側接着部５１の下側結像レンズ４２ａとの接触面積と各上側接着部５２の下側結像レンズ４２ａとの接触面積とを等しくしつつ、下側結像レンズ４２ａと筐体４４の底壁部との間隔ｈ２を、下側結像レンズ４２ａと上側結像レンズとの間隔ｈ１よりも十分に広く（例えば２倍以上）にとるようにしている。これにより、下側接着部５１が、主走査方向において上側接着部５２よりも変形し易くなっている。したがって、環境温度が変化した際、図７に示すように下側接着部５２が主走査方向に変形することで、下側接着部５２の反り変形が抑制される。よって、実施形態１と同様の作用効果をより一層確実に得ることができる。尚、本実施形態３において、各下側接着部５１の下側結像レンズ４２ａとの接触面積を、各上側接着部５２の下側結像レンズ４２ａとの接触面積よりも小さくするようにしてもよい。これにより、下側接着部５１の主走査方向の変形容易性をより一層高めることができて好ましい。

《他の実施形態》
上記各実施形態において、例えば下側結像レンズ４２ａの上面に突出座部４２ｃ（図９参照）を形成するようにしてもよい。この突出座部４２ｃは例えば円柱状をなしていて、下側結像レンズ４２ａと一体成形される。

この構成によれば、下側結像レンズ４２ａと上側結像レンズ４２ｂとの間隔を突出座部４２ａにより精度良く規制することができる。延いては、上側接着部５２の高さ及び接着面積を精度良く管理することが可能となる。尚、突出座部４２ｃを上側結像レンズ４２ｂの下面に形成するようにしてもよい。

上記各実施形態では、光走査装置４をプリンターに適用した例について説明したが、これに限ったものではなく、例えばファクシミリやプロジェクターに適用するようにしてもよい。

また、本発明は上記実施形態１〜３に限定されるものでなく、本発明には、これらの実施形態１〜３を適宜組み合わせた構成が含まれる。

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。

Ｐ 記録紙
ｈ１ 高さ
ｈ２ 高さ
１ 画像形成装置
４ 光走査装置
４１ ポリゴンミラー
４２ 光学素子
４２ａ 下側結像レンズ
４２ｂ 上側結像レンズ
４３ 光源部
４３ａ 下側レーザー光源
４３ｂ 上側レーザー光源
４４ 筐体
５１ 接着部（筐体側接着部）
５２ 接着部（レンズ間接着部）

Claims (4)

1. 光源から出射された第一及び第二光ビームを主走査方向に偏向走査する偏向部と、上記偏向部にて偏向走査された第一光ビームを被走査面に結像させる第一結像レンズと、該第一結像レンズの下面と上記筐体との間に介在して該第一結像レンズを該筐体に接着固定する複数の筐体側接着部と、該第一結像レンズの上側に設けられ、上記偏向部にて偏向走査された第二光ビームを被走査面に結像させる第二結像レンズと、上記第一結像レンズの上面と上記第二結像レンズの下面との間に介在して該第二結像レンズを該第一結像レンズに接着固定する複数のレンズ間接着部と、を備えた光走査装置であって、
   上記複数の筐体側接着部は、該第一結像レンズの主走査方向の中央位置に対して間隔を空けて対称に配置されており、
   上記複数のレンズ間接着部は、上記第一結像レンズの主走査方向の中央位置に対して対称に配置されているとともに、上記複数の筐体側接着部よりも主走査方向の外側に配置され、
   上記各筐体側接着部は、上記各レンズ間接着部よりも高さ寸法が大きく設定されていることで該各レンズ間接着部よりも主走査方向に変形し易く構成されている、光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   上記各レンズ間接着部の接着面積は、上記各筐体側接着部の接着面積よりも大きい、光走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   上記筐体には、上側に突出して上記第一結像レンズを下方から支持するボスが形成され、
   上記第一結像レンズの上面には、上側に突出して上記第二結像レンズを下方から支持する突出座部が形成されている、光走査装置。
4. 請求項１乃至３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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