JP5701243B2 - 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子を接着剤で光学ベースに接着固定した光走査装置とこれを備える画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙等の記録材に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された像担持体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、像担持体上に形成された静電潜像は、現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって記録材上に転写される。このようにトナー像が転写された記録材は、定着装置へと搬送され、該定着装置によって加熱及び加圧されてトナー像の定着を受けた後に機外に排出され、これによって一連の画像形成動作が終了する。

ところで、光走査装置は、レーザーダイオード（ＬＤ）等の光源から出射される光をコリメータレンズやシリンドリカルレンズを経てポリゴンミラー等の偏向手段に入射させ、該偏向手段によって偏向された光をｆθレンズによって結像させて感光ドラム等の像担持体を露光走査するものである。斯かる光走査装置においては、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズ、ｆθレンズ等の光学素子は、省部品化等のために接着剤によって光学ベースに直接固定されている。

而して、光走査装置に高い走査性能を確保するためには、ｆθレンズ等の光学素子を光学ベースに高い精度で接着固定する必要がある。

しかしながら、長尺のｆθレンズ等の光学素子を光学ベースに接着剤によって接着固定すると、光走査装置の駆動等による温度変化によって光学素子や光学ベースが熱膨張した場合、両者の線膨張係数が違うこと等のために接着箇所に過剰な力が加わり、光学素子に変形や歪みが発生したり、光学素子が剥がれる等の問題が発生する。

そこで、特許文献１には、レンズ又は光学ベースの何れか一方に弾性変形可能な部位を形成し、この部位を介してレンズを光学ベースに固定する構成が提案されている、この構成によれば、レンズと光学ベースの線膨張係数の違いによって接着箇所に発生する応力を弾性変形可能な部位によって吸収し、レンズの変形や剥がれを防ぐことができる。

特開２００７−１２７７９２号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、レンズの高さ方向の位置決めがなされていないため、像担持体上に結像される光ビームに湾曲やスポット崩れ等の異常が生じて画像品質が低下する可能性がある。

又、特許文献１において提案された構成において、レンズ横方向の突き当て基準を弾性変形可能にするためには、複雑な形状の光学ベース又はレンズが必要になるという問題もある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、簡単な構成で光学素子を高精度に接着固定してその変形や剥がれを防ぐことができる光走査装置と高質画像を安定的に形成することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、一の局面に係る発明は、光学素子を接着剤で光学ベースに接着固定して成る光走査装置において、前記光学ベースに複数の第１位置決めボスを突設するとともに、上下に弾性変形可能な接着部を形成し、前記光学ベースの前記第１位置決めボス上に前記光学素子を載置し、前記光学素子の長手方向中心部を前記光学ベースの接着部に接着固定したことを特徴とする。

さらに、一の局面に係る発明は、前記光学ベースの接着部に長穴状の嵌合溝を形成し、該嵌合溝に前記光学素子の長手方向中心部に突設された第２位置決めボスを嵌合させて接着剤によって接着することによって、該光学素子を水平方向に位置決めして前記光学ベースの接着部に固定したことを特徴とする。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、上記の光走査装置を備えることを特徴とする。

請求項１及び２記載の発明によれば、光学ベース又は光学素子に突設された複数の高さ位置決めボスによって光学素子の上下方向の位置決めを行うことができ、接着剤の硬化時の収縮による応力を光学ベース又は光学素子の接着部の上下の弾性変形によって吸収することができるため、光学ベース又は光学素子の高さ位置決めボス部分に必要以上の応力が発生することがなく、簡単な構成で光学素子の上下方向の位置決めを高精度に行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、光学ベースの接着部に形成された嵌合溝に光学素子の長手方向中心部に突設された位置決めボスを嵌合させることによって、光学素子の水平方向の位置決めを簡単な構成で高精度に行うことができる。又、光学素子の長手方向中心部の１点を光学ベースの接着部に接着固定するようにしたため、該光学素子と光学ベースの熱膨張係数の違いによって接着箇所に発生する剪断応力を小さく抑えることができ、光学素子の変形や剥がれを防ぐことができる。

請求項４記載の発明によれば、光走査装置の光学素子が高精度に位置決めされるとともに、その剥がれが防がれるため、光走査装置に高い走査性能が確保され、高質画像が常に安定的に得られる。

本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンター）の側断面図である。 本発明に係る光走査装置の斜視図である。 本発明に係る光走査装置のｆθレンズの固定構造を示す断面図である。 図３のＡ部拡大詳細図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る光走査装置の光学ベースの接着部の平面図である。 図６のＣ−Ｃ線断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンターの側断面図であり、図示のカラーレーザープリンターはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラー５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モーターによって図示矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記転写ローラー５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラー８とテンションローラー９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラー８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラー１０に当接可能に配置されている。又、駆動ローラ８の近傍の中間転写ベルト７に対向する位置には光学式濃度センサー１１が配置されている。

更に、プリンター本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに対応して本発明に係る計４つの光走査装置１２がそれぞれ配置され、これらの下方のプリンター本体１００の底部には給紙カセット１３が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１３には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１３の近傍には、該給紙カセット１３から用紙を取り出して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出す搬送ローラー対１４が設けられている。

又、プリンター本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記駆動ローラー８と二次転写ローラー１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラー対１５が設けられている。

ところで、プリンター本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ１６まで延びており、その途中には定着装置１７と排紙ローラー対１８が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンターによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各光走査装置１２は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラー５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラー５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各クリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラー８と二次転写ローラー１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１３から搬送ローラー対１４によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラー対１５によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラー１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置１７へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラー対１８によって排紙トレイ１６上に排出されて一連の画像形成動作が終了する。

［光走査装置］
次に、本発明に係る前記光走査装置１２の基本構成と作用を図２に基づいて以下に説明する。尚、４つの光走査装置１２の構成は全て同じであるため、以下、１つの光走査装置１２についてのみ説明する。

図２は本発明に係る光走査装置の斜視図であり、図示の光走査装置１２の筐体である光学ベース１９の垂直に起立する壁１９ａには光源であるレーザーダイオード（ＬＤ）２０が備えられており、光学ベース１９内には、レーザーダイオード２０からの光ビームＬの出射方向に沿ってコリメータレンズ２１とシリンドリカルレンズ２２及び偏向器としてのポリゴンミラー２３が一直線上に配置されている。

又、光学ベース１９内には、ポリゴンミラー２３によって偏向される光ビームＬの進行方向に沿って２つのｆθレンズ２４，２５と折り返しミラー２６が配設されている。更に、ｆθレンズ２５と折り返しミラー２６の間であって、光ビームＬの有効走査範囲（実際にプリント幅として使用する走査範囲）Ｒを外れた位置の左右には、同期検知センサー２７と、光ビームＬ１を反射させて前記同期検知センサー２７へと導くＰＤ前ミラー２８がそれぞれ配置されている。

上記同期検知センサー２７は、ポリゴンミラー２３によって偏向されて有効走査範囲Ｒを外れた光路を進む光ビームＬ１を検知することによって同期信号を出力するものであって、これにはフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ等の各種の光センサーが使用される。

又、本実施の形態では、前記ＰＤ前ミラー２８は水平面（主走査面）に対して所定角度傾斜した状態で取り付けられており、ポリゴンミラー２３によって偏向されて有効走査範囲Ｒを外れた光路を進む光ビームＬ１は、ＰＤ前ミラー２８によって反射して同期検知センサー２７に副走査方向に入射させる。これに対して、ポリゴンミラー２３によって偏向されて有効走査範囲Ｒ内の光路を進む光ビームＬは、折り返しミラー２６を水平に進んで感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上を主走査方向に露光走査する。

以上のように構成された図２に示す光走査装置１２において、レーザーダイオード２０が画像信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されると、該レーザーダイオード２０から画像データに対応して変調された光ビームＬが出射され、この光ビームＬは、コリメータレンズ２１によって平行光束とされ、この平行光束Ｌは、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ２２によってポリゴンミラー２３の反射面に結像され、高速で回転するポリゴンミラー２３によって偏向される。そして、偏向された光ビームＬは、ｆθレンズ２４，２５によって等速度で集光され、折り返しミラー２６によって折り返されて被走査面である感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上に集光スポットを形成し、これによって感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上が主走査方向に露光走査され、各感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上には各色のカラー画像信号に応じた静電潜像が形成される。

又、有効走査範囲Ｒ外に配置された同期検知センサー２７には光ビームＬ１がＰＤ前ミラー２８によって反射し、この光ビームＬ１が同期検知センサー２７に副走査方向に入射する。すると、同期検知センサー２７が光ビームＬ１を検知して同期信号を出力し、この同期信号によって光ビームＬによる感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上への露光走査（書き出し）開始タイミングが決定される。

次に、ｆθレンズ２４の固定構造を図３〜図７に基づいて以下に説明する。

図３はｆθレンズの固定構造を示す断面図、図４は図３のＡ部拡大詳細図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図、図６は光学ベースの接着部の平面図、図７は図６のＣ−Ｃ線断面図である。

図３に示すように、光学ベース１９の２箇所（ｆθレンズ２４の長手方向（図３の左右方向（Ｙ方向））の２箇所には高さ位置決めボス１９Ａが垂直に突設されている。又、光学ベース１９の前記２つの高さ位置決めボス１９Ａの間（ｆθレンズ２４の長手方向中心部に対応する位置）には上下に弾性変形可能な接着部１９Ｂが形成されている。

ここで、光学ベース１９に形成された上記接着部１９Ｂは、図６及び図７に示すように基端部１９ｂを中心として上下に弾性変形可能な円形状の舌片で構成されており、該接着部１９Ｂの基端部１９ａを除く周囲にはＣリング状の貫通孔１９ｃが形成されている。又、光学ベース１９の接着部１９Ｂの基端部１９ｂの裏面には、図７に示すように円弧状の溝１９ｄが形成されており、この溝１９ｄによって基端部１９ｂの厚さが薄くなっているために接着部１９Ｂは基端部１９ｂを中心として上下に弾性変形することができる。

そして、光学ベース１９の接着部１９Ｂの中心には、ｆθレンズ２４の幅方向（Ｙ方向に直交する方向（図６の上下方向））に長い長穴状の嵌合溝１９ｅが形成されている。

他方、図３及び図４に示すように、ｆθレンズ２４の長手方向中心の下面には角柱状の位置決めボス２４Ａが垂直下方に向かって一体に突設されている。

而して、ｆθレンズ２４は以下の要領で位置決めされて光学ベース１９に接着固定される。

即ち、図３に示すようにｆθレンズ２４を光学ベース１９の２つの高さ位置決めボス１９Ａ上に載置し、図４及び図５に示すようにｆθレンズ２４の長手方向中心部に突設された位置決めボス２４Ａを光学ベース１９の接着部１９Ｂに形成された嵌合溝１９ｅに嵌合させる。すると、ｆθレンズ２４の高さ方向（Ｘ方向）の位置決めと長手方向（Ｙ方向）の位置決めがなされ、図５に示すように光学ベース１９の接着部１９Ｂに形成された嵌合溝１９ｅに嵌合するｆθレンズ２４の位置決めボス２４Ａの周囲を接着剤２９によって接着することによって、ｆθレンズ２４の長手方向中心部の１点が光学ベース１９の接着部１９Ｂに接着固定される。尚、接着剤２９にはＵＶ（紫外線）硬化型のものが使用される。

以上のように、本実施の形態では、光学ベース１９に突設された２つの高さ位置決めボス１９Ａによってｆθレンズ２４の上下方向の位置決めを行うことができ、接着剤２９の硬化時の収縮による応力を光学ベース１９の接着部１９Ｂの上下の弾性変形によって吸収することができるため、光学ベース１９の高さ位置決めボス１９Ａ部分に必要以上の応力が発生することがなく、ｆθレンズ２４の上下方向の位置決めを簡単な構成で高精度に行うことができる。

又、本実施の形態では、光学ベース１９の接着部１９Ｂに形成された嵌合溝１９ｅにｆθレンズ２４の長手方向中心部に突設された位置決めボス２４Ａを嵌合させることによって、ｆθレンズ２４の水平方向の位置決めを簡単な構成で高精度に行うことができる。そして、本実施の形態では、ｆθレンズ２４の長手方向中心部の１点を光学ベース１９の接着部１９Ｂに接着固定するようにしたため、該ｆθレンズ２４と光学ベース１９の熱膨張係数の違いによって接着箇所に発生する剪断応力を小さく抑えることができ、ｆθレンズ２４の変形や剥がれを防ぐことができる。

而して、以上のように光走査装置１２のｆθレンズ２４が高精度に位置決めされるとともに、その剥がれが防がれるため、光走査装置１２に高い走査性能が確保され、図１に示すカラーレーザープリンターによって高質画像が常に安定的に得られる。

尚、以上は一方のｆθレンズ２４の取付構造についてのみ説明したが、他方のｆθレンズ２５やコリメータレンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２等の他の光学素子も同様の固定構造によって光学ベース１９に接着固定することができる。

又、以上の実施の形態では、高さ位置決めボス１９Ａと接着部１９Ｂを光学ベース１９に設けたが、光学素子であるｆθレンズ２４側に高さ位置決めボスと弾性変形可能な接着部を設け、ｆθレンズ２４の高さ位置決めボスを光学ベース１９に載置し、ｆθレンズ２４の長手方向中心部に形成された前記接着部を光学ベースに接着固定しても良い。

更に、以上は本発明をカラーレーザープリンターとこれに備えられた光走査装置１２に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンターや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた光走査装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム
３ａ〜３ｄ 帯電器
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ａ〜５ｄ 転写ローラー
６ａ〜６ｄ クリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 駆動ローラー
９ テンションローラー
１０ 二次転写ローラー
１１ 光学式濃度センサー
１２ 光走査装置
１３ 給紙カセット
１４ 搬送ローラー対
１５ レジストローラー対
１６ 排紙トレイ
１７ 定着装置
１８ 排紙ローラー対
１９ 光走査装置の光学ベース
１９Ａ 光学ベースの高さ位置決めボス
１９Ｂ 光学ベースの接着部
１９ａ 光学ベースの壁
１９ｂ 接着部の基端部
１９ｃ 光学ベースの貫通孔
１９ｄ 光学ベースの溝
１９ｅ 接着部の嵌合溝
２０ レーザーダイオード（光源）
２１ コリメータレンズ（光学素子）
２２ シリンドリカルレンズ（光学素子）
２３ ポリゴンミラー
２４，２５ ｆθレンズ（光学素子）
２４Ａ ｆθレンズの位置決めボス
２６ 折り返しミラー
２７ 同期検知センサー
２８ ＰＤ前ミラー（反射ミラー）
２９ 接着剤
１００ プリンター本体
Ｌ，Ｌ１ 光ビーム
Ｒ 有効走査範囲
Ｓ 搬送パス

Claims (2)

1. 光学素子を接着剤で光学ベースに接着固定して成る光走査装置において、
   前記光学ベースに複数の第１位置決めボスを突設するとともに、上下に弾性変形可能な接着部を形成し、前記光学ベースの前記第１位置決めボス上に前記光学素子を載置し、
   前記光学ベースの前記接着部に長穴状の嵌合溝を形成し、該嵌合溝に前記光学素子の長手方向中心部に突設された第２位置決めボスを嵌合させて接着剤で接着することによって、該光学素子を水平方向に位置決めしつつ前記光学ベースの前記接着部に固定したことを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

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