JP6659123B2 - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる走査光学装置、及び、この走査光学装置を備える画像形成装置に関する。

従来のレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる走査光学装置は、画像信号に応じて光源から出射したレーザ光束を光変調し、光変調されたレーザ光束を例えば回転多面鏡からなる光偏向器で偏向走査している。偏向走査されたレーザ光束は、ｆθレンズなどの走査レンズによって感光ドラム上に結像させて静電潜像を形成する。次いで、感光ドラム上の静電潜像を現像装置によってトナー像に顕像化し、これを記録紙等の記録材に転写して定着装置へ送り、記録材上のトナーを加熱定着させることで印刷（プリント）が行われる。

走査レンズは、筐体である光学箱に保持されている。例えば特許文献１では、走査レンズは、別体の板ばねで固定されており、走査レンズの光軸方向とレンズ高さ方向に押圧されている。

また、特許文献２では、走査レンズを光学箱と一体で形成されたスナップフィットで固定している形態を示している。走査レンズにおいて、光軸方向への押圧はスナップフィットで行い、複合アナモフィックコリメータレンズ（以降、入射レンズと称す）は板ばねで固定されている。

また、特許文献３では、光学箱のスナップフィットの押圧方向を光軸方向と副走査方向との間にして、走査レンズをスナップフィット一つで光軸方向と副走査方向に押圧する形態が示されている。なお、この副走査方向とはレンズの高さ方向であるのは言うまでもない。

特開２００１−１００１３３号公報 特開２０１２−２５５９２４号公報 特許第４３２５４１９号公報

しかしながら、上記従来例ではそれぞれ以下のような課題があった。特許文献１のような走査レンズを別体の板バネで固定する形態は、光学箱に走査レンズを設置した後に板バネを組み付ける必要があり、作業工数を要する。また、板バネは走査レンズの固定のための別体の部品であり、部品点数が増える。

したがって、走査レンズの固定手段は光学箱に一体に形成されたスナップフィットが好ましく、特許文献２のような構成が用いられている。しかしながら、この構成では入射レンズは副走査方向に板ばねで押圧するのに対して、走査レンズはスナップフィットで光軸方向にのみ押圧し副走査方向には抜け止めを設けているのみの構成となっている。そのために、走査光学装置に副走査方向の何らかの衝撃が加わった場合、走査レンズのみが副走査方向に移動することになる。

また、特許文献３の構成においては、スナップフィットがレンズの凹部の斜面を押しているため、スナップフィットの押圧力が光軸方向と副走査方向に分かれている。仮にこの分力のバランスにおいて、副走査方向の力が大きくなった場合、レンズが光軸方向の基準面にしっかりと押圧されない懸念がある。また、レンズを光軸方向の基準面にしっかりと押圧するために光軸方向の押圧力を大きくした場合、副走査方向の押圧力は小さくなるため、走査光学装置に副走査方向の何らかの衝撃が加わった場合、レンズが副走査方向に外れる可能性がある。

本発明は、物流時等の物理的衝撃が加わって第１光学系と第２光学系の各々のレンズが同方向にずれたとしても光束の照射位置ずれが低減される走査光学装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の走査光学装置は、光源と、前記光源が出射した光束を偏向する回転多面鏡を有する偏向器と、前記光源が出射した前記光束を前記回転多面鏡の反射面上に焦線状に結像させる第１レンズと、前記偏向器が偏向した前記光束を被走査面に結像させる第２レンズと、前記光源と前記偏向器と前記第１レンズと前記第２レンズを保持する筐体と、を備える走査光学装置であって、前記筐体は、前記回転多面鏡による走査方向に対して直交する方向である副走査方向であって前記第１レンズの前記筐体への組み付け方向における第１レンズの位置を決めるための第１位置決め基準面と、前記組み付け方向とは逆方向への前記第１レンズの移動を規制する第１規制手段と、前記第１レンズの前記組み付け方向と組み付け方向が同じである前記第２レンズの前記副走査方向における位置を決めるための第２位置決め基準面と、前記組み付け方向とは逆方向への前記第２レンズの移動を規制する第２規制手段と、を有し、前記第１レンズが前記第１位置決め基準面から離れる方向に移動した場合の前記被走査面上の前記光束の結像位置の移動方向と、前記第２レンズが前記第２位置決め基準面から離れる方向に移動した場合の前記被走査面上の前記光束の結像位置の移動方向は互いに相殺する方向であり、前記第１レンズが前記第１位置決め基準面に接触している状態で前記第１レンズと前記第１規制手段の間には前記副走査方向にクリアランスβ１が設けられており、前記第２レンズが前記第２位置決め基準面に接触している状態で前記第２レンズと前記第２規制手段の間には前記副走査方向にクリアランスβ２が設けられており、前記第１レンズと前記第２レンズの前記副走査方向への移動量が等しい場合の前記被走査面上の前記光束の結像位置の前記副走査方向の移動量をそれぞれα１、α２とすると、α１＞α２かつβ２＞β１又はα２＞α１かつβ１＞β２を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、物流時等の物理的衝撃が加わって第１光学系と第２光学系の各々のレンズが同方向にずれたとしても光束の照射位置ずれが低減される。

本発明の実施例１に係る走査光学装置を備える画像形成装置の断面図である。 （ａ）は、走査光学装置の斜視図である。（ｂ）は、走査光学装置の平面図である。 、図２（ｂ）の断面Ａ−Ａ線に沿うｆθレンズとスナップフィットの関係を示す断面図である。 図２（ａ）における矢印Ｃの方向から見たｆθレンズを外した状態の光学箱のＺ基準面とスナップフィットの位置関係を示す図である。 図２（ｂ）の断面Ｂ−Ｂ線に沿うｆθレンズとスナップフィットの関係を示す断面図である。 （ａ）は、アナモコリメータレンズを光学箱に組み付ける前の斜視図、（ｂ）は、アナモコリメータレンズを光学箱に組み付けた後の斜視図である。 図６（ｂ）の断面Ｄ−Ｄ線に沿うスナップフィットとアナモコリメータレンズが組付けられている部分の断面図である。 スナップフィットとｆθレンズの移動量に伴う照射位置の移動量の関係を示す概念図である。 実施例２に係るスナップフィットとｆθレンズが組付けられている部分の断面図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、後の実施例の構成に関して、前の実施例と同一の構成に関しては前の実施例と同一の符号を付して、前の実施例中の説明が援用されるものとする。

［画像形成装置］
図１は、本発明の実施例１に係る走査光学装置１０１を備える画像形成装置１１０の断面図である。画像形成装置１１０は、走査光学装置１０１を具備し、走査光学装置１０１により『像担持体』としての感光ドラム１０３を走査し、この走査された画像に基づいて記録紙等の記録材Ｐに画像形成を行う画像形成手段を備える画像形成装置である。ここでは、画像形成装置１１０としてプリンタを例示して説明する。

図１に示すように、画像形成装置１１０（プリンタ）は、得られた画像情報に基づいたレーザ光束を、露光手段としての走査光学装置１０１によって出射し、プロセスカートリッジ１０２に内蔵された像担持体としての感光ドラム１０３上に照射する。すると感光ドラム１０３上に潜像が形成され、プロセスカートリッジ１０２によってこの潜像が現像剤としてのトナーによりトナー像として顕像化される。なお、プロセスカートリッジ１０２とは、感光ドラム１０３と、感光ドラム１０３に作用するプロセス手段として、帯電手段や現像手段等を一体的に有するものである。

一方、記録材Ｐを積載する積載板１０４上に積載された記録材Ｐは、給送ローラ１０５によって１枚ずつ分離されながら給送され、次に中間ローラ１０６によって、さらに下流側に搬送される。搬送された記録材Ｐ上には、感光ドラム１０３上に形成されたトナー像が転写ローラ１０７によって転写される。この未定着のトナー像が形成された記録材Ｐは、さらに下流側に搬送され、内部に加熱体を有する定着器１０８により、トナー像が記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは、排出ローラ１０９によって機外に排出される。

なお、本実施例では感光ドラム１０３に作用するプロセス手段としての帯電手段及び現像手段をプロセスカートリッジ１０２中に感光ドラム１０３と一体的に有することとしたが、各プロセス手段を感光ドラム１０３と別体に構成することとしてもよい。

［走査光学装置］
図２（ａ）は、走査光学装置１０１の斜視図である。図２（ｂ）は、走査光学装置１０１の平面図である。走査光学装置１０１は、『筐体』としての光学箱８を備える。光学箱８は、少なくともアナモコリメータレンズ２とｆθレンズ７（走査レンズ）を保持する。ここでは、光学箱８の内部には、『光源』としてのレーザユニット１、アナモコリメータレンズ２、レーザユニット１が照射した光束を偏光走査する回転多面鏡３を有する偏向装置４が配置される。レーザユニット１（半導体レーザユニット）は、レーザ光束を出射する半導体レーザユニットと光束を所望の形状に整形する開口を有するユニットである。

『第１光学系』としてのアナモコリメータレンズ２は、少なくとも１つのレンズを含み、光束を回転多面鏡３の反射面上に焦線状に結像させるレンズである。ここでは、アナモコリメータレンズ２は、コリメータレンズとシリンドリカルレンズとを一体にしたレンズである。偏向装置４は、回転多面鏡３を回転駆動させる装置である。また、走査光学装置１０１は、ＢＤレンズ５、信号検知センサ６を備える。『第２光学系』としてのｆθレンズ７は、少なくとも１つのレンズを含み、偏向装置４が偏向走査した光束を被走査面に結像させる。

レーザユニット１から出射したレーザ光束は所望の形状に整形された後、アナモコリメータレンズ２によって主走査方向では略平行光または収束光に変換され、副走査方向では収束光に変換される。次に、レーザ光束は、回転多面鏡３の反射面上において主走査方向に長く伸びる焦線状に結像する。そして、このレーザ光束は回転多面鏡３を回転させることによって偏向走査され、ＢＤレンズ５に入射する。ＢＤレンズ５を通過したレーザ光束は、信号検知センサ６に入射する。このとき、信号検知センサ６で信号を検知し、このタイミングを主走査方向の書き出し位置の同期検知タイミングとする。

次にレーザ光束は、ｆθレンズ７に入射する。ｆθレンズ７は、レーザ光束を感光ドラム１０３上にスポットを形成するように集光し、かつスポットの走査速度が等速に保たれるように設計されている。このようなｆθレンズ７の特性を得るために、ｆθレンズ７は非球面レンズで形成されている。ｆθレンズ７を通過したレーザ光束は、光学箱８から出射し、感光ドラム１０３上に結像走査される。

回転多面鏡３の回転によってレーザ光束を偏向走査し、感光ドラム１０３上でレーザ光束による主走査方向の走査が行われ、また感光ドラム１０３がその円筒の軸線まわりに回転駆動することによって副走査方向の走査が行われる。このようにして感光ドラム１０３の表面には静電潜像が形成される。

次に、図３と図４を用いて、ｆθレンズ７を光学箱８に組み付ける構成について説明する。図３は、図２（ｂ）の断面Ａ−Ａ線に沿うｆθレンズ７とスナップフィット８ａ１、８ａ２の関係を示す断面図である。図４は、図２（ａ）における矢印Ｃの方向から見たｆθレンズ７を外した状態の光学箱８のＺ基準面８ｅ１、８ｅ２とスナップフィット８ａ１、８ａ２の位置関係を示す図である。

ｆθレンズ７は、光学箱８に一体に形成されたスナップフィット８ａ１とスナップフィット８ａ２とで、光学箱８に対して矢印Ｘ方向（図２参照、図３中では紙面の表から裏への方向）へ押圧されて固定されている。図４に示されるように、ｆθレンズ７は、スナップフィット８ａ１とスナップフィット８ａ２によって光学箱８のＸ基準面８ｄ１およびＸ基準面８ｄ２へ押圧されている。Ｘ基準面８ｄ１及びＸ基準面８ｄ２は矢印Ｚ方向にて段差がなく平面で形成されている。またｆθレンズ７のＺ方向位置は、光学箱８に設けられたＺ基準面８ｅ１およびＺ基準面８ｅ２に突き当てて位置決めされている。

次に、図５を用いてｆθレンズ７とスナップフィット８ａ１、８ａ２との関係を説明する。図５は、図２（ｂ）の断面Ｂ−Ｂ線に沿うｆθレンズ７とスナップフィット８ａ１の関係を示す断面図である。スナップフィットには、スナップフィット８ａ１とスナップフィット８ａ２の２ヶ所あるが、形状ならびにｆθレンズ７との位置関係も同じなので、ここではスナップフィット８ａ１とｆθレンズ７との関係を説明する。

ｆθレンズ７は、矢印Ｘ方向と逆方向に突出する凸部７ａ１と、矢印Ｚ方向と逆方向に突出する凸部７Ｚ１と、を有する。

光学箱８は、矢印Ｚ方向に突出する凸部８Ｚ１を有する。『位置決め手段』としての凸部８Ｚ１は、ｆθレンズ７の組み付け方向Ｊにレンズを位置決めする。凸部８Ｚ１の上面がＺ基準面８ｅ１とされる。

光学箱８はスナップフィット８ａ１を有する。スナップフィット８ａ１は矢印Ｘ方向に突出する凸部８ｂ１を有する。光学箱８に設けられた『規制手段』としての凸部８ｂ１は、組み付け方向Ｊとは逆方向にアナモコリメータレンズ２とｆθレンズ７の各々レンズが移動する移動量を規制する。

その際に、ｆθレンズ７に設けられた凸部７ａ１は、スナップフィット８ａ１の凸部８ｂ１と係合する。凸部８ｂ１により移動が規制される方向は、副走査方向Ｍである。ｆθレンズ７の矢印Ｚ方向の抜け止めは、ｆθレンズ７の『係合部』としての凸部７ａ１とスナップフィット８ａ１の凸部８ｂ１とが係合することで行われる。

ｆθレンズ７のＺ基準面７ｂ１が光学箱８に設けられた基準面８ｅ１に突き当てられた状態において、両者の間（ｆθレンズ７の凸部７ａ１とスナップフィット８ａ１の凸部８ｂ１との間）には矢印Ｚ方向において０．２ｍｍのクリアランスβ２を有している。つまり、スナップフィット８ａ１の凸部８ｂ１の押圧力は、ｆθレンズ７に対して矢印Ｘ方向のみに働いており、ｆθレンズ７のＸ基準面７Ｘを光学箱８のＸ基準面８ｄ１へ確実に突き当てることができ、ｆθレンズ７を所望の位置へ精度良く位置決めできる。

また、ｆθレンズ７は、Ｘ基準面７Ｘと反対側の面に、下方から上方に向かうに従って、かつ、矢印Ｘ方向とは逆方向に凸状に傾斜する被導入斜面７ｇ１を有する。また、スナップフィット８ａ１は、先端に、上方から下方に向かうに従って矢印Ｘ方向に凸状に傾斜する導入斜面８ｇ１を有する。これにより、ｆθレンズ７を光学箱８に組み付ける際に、被導入斜面７ｇ１が導入斜面８ｇ１と滑らかに接触するため、ｆθレンズ７がスナップフィット８ａ１に引っ掛かることなくスムーズに光学箱８に組付けられる。

次に、図６を用いて、アナモコリメータレンズ２の光学箱８への組み付けについて説明する。図６（ａ）は、アナモコリメータレンズ２を光学箱８に組み付ける前の斜視図、図６（ｂ）は、アナモコリメータレンズ２を光学箱８に組み付けた後の斜視図である。アナモコリメータレンズ２は、光学箱８から一体的に形成されたスナップフィット８ａ３、８ａ４によって矢印Ｙ方向へ押圧されて固定されている。

図７は、図６（ｂ）の断面Ｄ−Ｄ線に沿うスナップフィット８ａ３とアナモコリメータレンズ２が組付けられている部分の断面図である。アナモコリメータレンズ２は、矢印Ｙ方向と逆方向に突出する凸部２ａ１と、矢印Ｚ方向と逆方向に突出する凸部２Ｚ１と、を有する。光学箱８は、矢印Ｚ方向に突出する凸部８Ｚ２を有する。『位置決め手段』としての凸部８Ｚ２は、アナモコリメータレンズ２の組み付け方向Ｊにレンズを位置決めする。凸部８Ｚ２の上面がＺ基準面８ｆ１とされる。

アナモコリメータレンズ２のＺ方向位置は、組み付け時に、アナモコリメータレンズ２の基準面２ｂ１を光学箱８の基準面８ｆ１に突き当てることで定まる。スナップフィット８ａ３の押圧力で発生するアナモコリメータレンズ２と光学箱８との摩擦力により通常の使用では基準面２ｂ１、８ｆ１に位置決めされている。

スナップフィット８ａ３は、矢印Ｙ方向に突出する凸部８ｂ３を有する。光学箱８に設けられた『規制手段』としての凸部８ｂ３は、組み付け方向Ｊとは逆方向にアナモコリメータレンズ２が移動する移動量を規制する。その際に、アナモコリメータレンズ２の凸部２ａ１は、スナップフィット８ａ３の凸部８ｂ３と係合する。凸部８ｂ３により移動が規制される方向は、副走査方向Ｍである。

このように、アナモコリメータレンズ２の矢印Ｚ方向の抜け止めは、アナモコリメータレンズ２の凸部２ａ１とスナップフィット８ａ３の凸部８ｂ３とで行われる。アナモコリメータレンズ２の凸部２ａ１とスナップフィット８ａ３の凸部８ｂ３との間には、Ｚ方向において０．１．ｍｍのクリアランスβ１が設けられている。

アナモコリメータレンズ２と光学箱８との間に設けられたクリアランスβ１とｆθレンズ７と光学箱８との間に設けられたクリアランスβ２は異なっており、アナモコリメータレンズ２と光学箱８の間に設けられたクリアランス量β１の方が小さくなっている。これは、本実施例に用いている光学系ではそれぞれのレンズ移動量が同じであった場合、アナモコリメータレンズ２の方が感光ドラム１０３面上での照射位置の移動量が大きくなるためである。

また、クリアランスにより生じるアナモコリメータレンズ２の移動可能な方向とｆθレンズ７の移動可能な方向は、それぞれのレンズが移動した場合に感光ドラム１０３の面上での照射位置の移動方向が逆方向になるように設定されている。例えば、図８のように、アナモコリメータレンズ２とｆθレンズ７が凸部８Ｚ２、８Ｚ１から離れる方向に移動した場合を想定する。この場合に、アナモコリメータレンズ２とｆθレンズ７が『被走査面』としての感光ドラム１０３の表面上に結像する光束の結像位置の移動方向は、互いに相殺する方向である。

本実施例では、それぞれのレンズは光学箱８に設けられた基準面から同じ方向に移動可能に保持されている。そして、アナモコリメータレンズ２とｆθレンズ７の移動量が等しいと仮定した場合の感光ドラム１０３の面上の光束の結像位置の移動量をそれぞれα１、α２とする。こうした場合に、アナモコリメータレンズ２とｆθレンズ７が凸部８ｂ３、８ｂ１により移動を規制される規制量をそれぞれβ１、β２（図７、図５参照）とすると、α１＞α２かつβ２＞β１、もしくは、α２＞α１かつβ１＞β２、を満たす。

通常、走査光学装置が何らかの衝撃を受けた場合、一方のレンズのみが移動することは少なく、それぞれのレンズが同方向に移動する。しかしながら、本実施例の構成を用いた走査光学装置においては、それぞれのレンズが移動した場合でもレンズが移動することによる感光ドラム１０３面上での照射位置の移動は互いに逆方向であるため、照射位置の移動が相殺される。

図９は、実施例２に係るスナップフィット８ａ１とｆθレンズ７が組付けられている部分の断面図である。実施例１ではスナップフィット８ａ１を抜け止めとしているが、実施例２では、スナップフィット８ａ１ではなく、光学箱８に設けられた突起８ｈ１（規制手段）を抜け止めとしている。この場合に、ｆθレンズ７が係合部に相当する。

本実施例では、ｆθレンズ７は、矢印Ｘ方向と逆方向に突出する凸部７ａ１を有しない一方で、矢印Ｚ方向と逆方向に突出する凸部７Ｚ１を有する。また、光学箱８は矢印Ｚ方向に突出する凸部８Ｚ１を有し、凸部８Ｚ１の上面がＺ基準面８ｅ１とされる。スナップフィット８ａ１は、矢印Ｘ方向に突出する凸部８ｂ１を有する。

このスナップフィット８ａ１の凸部８ｂ１はｆθレンズ７の押圧のみを行い、衝撃を受けた際の抜け止めは突起８ｈ１で行うように機能を分離することで、衝撃を受けた際にスナップフィット８ａ１に対して無理な荷重が加わらないようになっている。また、スナップフィット８ａ１はｆθレンズ７を押圧する際に撓んでいるため、クリアランス量もその撓み量に影響を受ける。しかし、スナップフィット８ａ１と別に抜け止めを設けた場合には、スナップフィット８ａ１の撓みの影響を受けないためにより正確なクリアランス量の確保が可能となる。

本発明によれば、物流時等の物理的衝撃が加わってアナモコリメータレンズ２とｆθレンズ７の各々のレンズが同方向にずれたとしても光束の照射位置ずれが低減される。すなわち、こうした走査光学装置１０１により、物流などにより入射系と走査系それぞれのレンズが一様に同じ方向にずれたとしても光束の照射位置ずれを極力低減することができ、画像品質の劣化が少ない画像を形成できる。

１ レーザユニット（光源）
２ アナモコリメータレンズ（第１光学系）
３ 回転多面鏡
４ 偏向装置（偏向器）
７ ｆθレンズ（第２光学系）
７ａ１ 凸部（係合部）
８ 光学箱（筐体）
８ｂ１ 凸部（規制手段）
８Ｚ１ 凸部（位置決め手段）
１０１ 走査光学装置
Ｊ 組み付け方向

Claims (2)

1. 光源と、
   前記光源が出射した光束を偏向する回転多面鏡を有する偏向器と、
   前記光源が出射した前記光束を前記回転多面鏡の反射面上に焦線状に結像させる第１レンズと、
   前記偏向器が偏向した前記光束を被走査面に結像させる第２レンズと、
   前記光源と前記偏向器と前記第１レンズと前記第２レンズを保持する筐体と、
   を備える走査光学装置であって、
   前記筐体は、
   前記回転多面鏡による走査方向に対して直交する方向である副走査方向であって前記第１レンズの前記筐体への組み付け方向における第１レンズの位置を決めるための第１位置決め基準面と、
   前記組み付け方向とは逆方向への前記第１レンズの移動を規制する第１規制手段と、
   前記第１レンズの前記組み付け方向と組み付け方向が同じである前記第２レンズの前記副走査方向における位置を決めるための第２位置決め基準面と、
   前記組み付け方向とは逆方向への前記第２レンズの移動を規制する第２規制手段と、
   を有し、
   前記第１レンズが前記第１位置決め基準面から離れる方向に移動した場合の前記被走査面上の前記光束の結像位置の移動方向と、前記第２レンズが前記第２位置決め基準面から離れる方向に移動した場合の前記被走査面上の前記光束の結像位置の移動方向は互いに相殺する方向であり、
   前記第１レンズが前記第１位置決め基準面に接触している状態で前記第１レンズと前記第１規制手段の間には前記副走査方向にクリアランスβ１が設けられており、
   前記第２レンズが前記第２位置決め基準面に接触している状態で前記第２レンズと前記第２規制手段の間には前記副走査方向にクリアランスβ２が設けられており、
   前記第１レンズと前記第２レンズの前記副走査方向への移動量が等しい場合の前記被走査面上の前記光束の結像位置の前記副走査方向の移動量をそれぞれα１、α２とすると、
   α１＞α２かつβ２＞β１
   又は
   α２＞α１かつβ１＞β２
   を満たすことを特徴とする走査光学装置。
2. 像担持体と、
   請求項１に記載の走査光学装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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