JP6269955B2 - コリメータレンズの筐体への固定方法、光走査装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置に使用されるコリメータレンズの筐体への固定方法、光走査装置、及び画像形成装置に関する。

一般的に、レーザープリンター等の電子写真方式の画像形成装置には光走査装置が搭載
されている。光走査装置は、例えば、半導体レーザー等の光源から出射される光を、回転多面鏡に入射させ、該回転多面鏡により偏向された光を、結像レンズ（ｆθレンズ）によって感光体ドラムの周面に結像して走査させる。光源と回転多面鏡との間には、光源から出射された光を平行化するコリメータレンズが配置されている。

上記コリメータレンズの筐体に対する固定方法として接着剤を使用した方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、筐体のレンズ固定面に接着剤を塗布し、次いで、コリメータレンズをロボットハンドにより保持してレンズ固定面の上に載置するとともにその位置を調整し、その後、上記塗布済みの接着剤を硬化させることでコリメータレンズを筐体に固定する。

コリメータレンズの位置の調整に際しては、先ず、被結像面に対応する位置に、光ビームの光径を検出するための光径検出センサーを配置する。そして、この光径検出センサーにより検出される光ビームの光径が所定値になるように、ロボットハンドによりコリメータレンズの位置を調整する。

特開２００８−５１９７９号公報

ここで、上記特許文献１に示す画像形成装置では、コリメータレンズの位置調整の際、被結像面に対応する位置に配置した光径検出センサーと、位置調整用のロボットハンドとが干渉しないように予め、筐体を傾けてセット治具にセットしておく場合がある。しかし、筐体を傾けると、レンズ固定面に塗布しておいた接着剤がその傾斜に沿って垂れ落ちてしまう。接着剤を硬化させる前にこのような液垂れが生じると、コリメータレンズとレンズ固定面との間に介在する接着剤の量が製品間でばらついてしまう。この結果、接着剤の硬化時の収縮量等を適切に管理することができず、コリメータレンズの固定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、接着剤の液垂れを防止することによりコリメータレンズを筐体のレンズ固定面に精度良く固定することにある。

本発明では、光源から出射された光ビームを偏向して感光体ドラムの周面で走査させる回転多面鏡と、上記光源と上記回転多面鏡との間に配置されるコリメータレンズと、該回転多面鏡及びコリメータレンズを収容する筐体とを有する光走査装置における上記コリメータレンズの筐体への固定方法を対象とする。

そして、上記筐体がセットされるセット治具を予め準備しておく治具準備工程と、
上記感光体ドラムを配置する代わりに、光ビームの光径を検出する光径検出センサーを、当該感光体ドラムにおける光ビームが走査される部分に対応する位置に配置するセンサー配置工程と、 上記セット治具に筐体をセットするセット工程と、上記セット治具にセットされた筐体のレンズ固定面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、上記コリメータレンズを把持部材により把持して、上記レンズ固定面上に移動させた後、上記光径検出センサーにより検出される光ビームのビーム径が所定値になるように該コリメータレンズの位置を調整する位置調整工程と、上記接着剤塗布工程でレンズ固定面に塗布された接着剤を、上記位置調整工程後に硬化させる硬化工程と、を備え、上記セット工程は、上記センサー配置工程で配置される光径検出センサーが上記把持部材と干渉しないように、上記筐体を傾けて配置する工程であり、上記レンズ固定面は、上記セット工程で上記筐体を上記セット治具にセットした状態で水平になるように形成されている。

この方法によれば、セット工程でセット治具に筐体をセットした状態では、筐体のレンズ固定面が水平になる。したがって、その後の接着剤塗布工程で筐体のレンズ固定面に塗布された接着剤が垂れ落ちるのを防止することができる。よって、コリメータレンズとレンズ固定面との間に介在する接着剤の量を適切に管理することができる。延いては、接着剤の硬化時の収縮に伴うコリメータレンズの変位量を精度良く管理して、コリメータレンズの筐体への固定精度を向上させることができる。

上記接着剤としては、例えば、光硬化性の樹脂や熱硬化性の樹脂を採用することができる。

ここで、接着剤として熱硬化性樹脂を採用した場合には、接着剤の近くに加熱装置を配置する必要があるので、加熱装置が把持部材や光径検出センサー等の他部品と干渉し易いという問題がる。

したがって、上記接着剤として光硬化性樹脂を採用することが好ましい。

これによれば、紫外線等の光を接着剤（光硬化性樹脂）に対して遠方から照射することで接着剤を硬化させることができる。よって、接着剤を硬化させるために使用する機器（光硬化性樹脂では光出射装置）が把持部材や光検出センサーと干渉するのを回避することができる。

本発明に係る光走査装置は、回転多面鏡と、主走査方向から見て該回転多面鏡を挟んで対称に配置された一対の光源と、該一対の光源と上記回転多面鏡との間にそれぞれ配置されたコリメータレンズと、該回転多面鏡及び該一対のコリメータレンズを収容する筐体とを備えている。そして、上記筐体は、上記一対のコリメータレンズに対応する箇所に設けられて、該各コリメータレンズが接着剤を介して固定されるレンズ固定面を有する一対の台座部を有し上記一対の台座部のレンズ固定面は、上記筐体を水平にセットした状態で、水平面に対して、互いに同じ傾斜角度で同じ向きに傾斜している。

この構成によれば、上記セット工程において筐体を傾けた際にレンズ固定面が水平になる。よって、レンズ固定面に塗布される接着剤の液垂れを防止して、コリメータレンズをレンズ固定面に精度良く固定することができる。

本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置と、上記光走査装置により光ビームが走査される感光体ドラムとを備え、上記コリメータレンズの筐体への固定方法を使用して組立てられる。そして、上記感光体ドラムは、回転多面鏡の軸心方向から見て上記コリメータレンズ全体を覆うように配置されている。

このようなレイアウトを採用した画像形成装置では、センサー配置工程で感光体ドラムに代えて配置される光径検出センサーと、位置調整工程でコリメータレンズを把持する把持部材と、が干渉し易い。この干渉を回避するためには、セット工程において筐体をセット治具にセットする際に筐体を大きく傾ける必要があり、この結果、接着剤の液垂れが生じ易くなる。本発明に係るコリメータレンズの固定方法は、このように接着剤の液垂れが生じ易いレイアウトを採用した画像形成装置に対して特に有用である。

本発明によれば、レンズ固定面に塗布される接着剤の液垂れを防止することができる。延いては、コリメータレンズを筐体に対して精度良く固定することができる。

図１は、実施形態におけるコリメータレンズの筐体への固定方法を使用して組立てた光走査装置を備えた画像形成装置の概略図である。 図２は、光走査装置を示す縦断面図である。 図３は、図２のIII−III線断面図である。 図４は、コリメータレンズを筐体に接着する方法を説明するための図である。 図５Ａは、ロボットハンドと光径検出センサーとが干渉した状態を示す模式図である。 図５Ｂは、ロボットハンドと光径検出センサーとの干渉を回避するべく筐体を傾けた状態を示す模式図である。 図６Ａは、図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図６Ｂは、セット工程にて筐体を傾けてセットしたときにレンズ固定面が水平になっている様子を示す図６Ａ相当図である。

以下、実施形態について図面に基づいて説明する。

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ー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、レーザー光を照射する２つの光走査装置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。２つの光走査装置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。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（以下、クリーニング装置という）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ー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に転写するようにしている。

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に定着させるようにしている。定着処理後の記録紙Ｐは、用紙排出部９に排出される。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。光走査装置は２つ設けられており、一方の光走査装置４は、イエロー及びマゼンタ用の感光体ドラム１１に対して光を照射し、他方の光走査装置４は、シアン及びブラック用の感光体ドラム１１に光を照射する。２つの光走査装置４の構造は同じであるため、以下では一方の光走査装置４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−III線断面図である。以下の説明では、図２の左右方向を光走査装置４の左右方向、図２の上下方向を光走査装置４の前後方向、図２の紙面に垂直方向を光走査装置４の上下方向と定義して説明を行う。

上記光走査装置４は、内部にポリゴンミラー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の上側は蓋部材４５により閉塞されている。図３に示すように、筐体４４と蓋部材４５とで形成される機器収容空間は、区画壁４４ａにより上下に分割されている。この区画壁４４ａは、筐体４４の側壁の高さ方向の中間部に接続されている。区画壁４４ａの中央部には、ポリゴンモーター４６が上下に貫通して配置されており、上記ポリゴンミラー４１は、ポリゴンモーター４６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４６により所定の速度で回転駆動されることで、一対の光源４２（図２参照）から出射される光を反射して偏向走査させる。

一対の光源４２は、筐体４４の前側壁に左右対称に配置されていて、例えばレーザーダイオードにより構成されている。各光源４２とポリゴンミラー４１との間には、コリメータレンズ５３と、コリメータレンズ５３を通過した光を所定の光路幅にするアパーチャーと、アパーチャーを通過した後の光が通過するシリンドリカルレンズとが配置されている。尚、アパーチャー及びシリンドリカルレンズについては図示を省略している。コリメータレンズ５３の上側には感光体ドラム１１（図３参照）が配置されている。換言すると、感光体ドラム１１は、ポリゴンミラー４１の回転軸心方向から見てコリメータレンズ５３を覆うように（コリメータレンズ５３と重なるように）配置されている。

上記筐体４４内におけるポリゴンミラー４１を挟んで左右両側にはそれぞれ光学系Ｌ（図２参照）が配置されている。各光学系Ｌは、ポリゴンミラー４１にて反射された光を感光体ドラム１１へと導く。具体的には、各光学系Ｌは、第１ｆθレンズ４７、第２ｆθレンズ４８、第１〜第３反射ミラー４９〜５１とを有している。第１ｆθレンズ４７、第２ｆθレンズ４８、及び第１反射ミラー４９は、区画壁４４ａの上面に左右方向の中央側から外側に向かって（光の進行方向に）この順に配置されている。第２反射ミラー５０は、第１反射ミラー４９に対して区画壁４４ａを挟んで下側に配置されている。区画壁４４ａには、第１反射ミラー４９から第２反射ミラー５０に向かう光が通過する矩形状の開口部４４ｂが形成されている。第３反射ミラー５１は、第２反射ミラー５０よりも左右方向の中央側に配置されている。区画壁４４ａには、第３反射ミラー５１にて反射されて上側へと向かう光が通過する矩形状の開口４４ｃが形成され、蓋部４５には、この上側へと向かう光が通過する開口部４５ａが形成されている。開口部４５ａは、カバーガラスにより閉塞されている。

上記のように構成された光走査装置４の動作について説明する。先ず、各光源４２からそれぞれ出射された光はコリメータレンズ５３によって略平行光束とされ、その後、アパーチャー及びシリンダーレンズを通過してポリゴンミラー４１に入射する。入射した光は、ポリゴンミラー４１により等角速度走査された後、第１及び第２ｆθレンズ４７，４８により等速度走査に変換される。該第１及び第２ｆθレンズ４７，４８を通過した光はそれぞれ、第１〜第３反射ミラー４９〜５１により反射された後、感光体ドラム１１の表面に導かれて走査される。

−コリメータレンズの固定方法−
上記コリメータレンズ５３は、筐体４４の区画壁４４ａの上面に形成された台座部４４ｄに接着剤により固定されている。以下、図４を参照しながら、コリメータレンズ５３の筐体４４への固定方法について詳細に説明する。この固定方法は、大別すると、治具準備工程、センサー配置工程、セット工程、接着剤塗布工程、位置調整工程、及び硬化工程の６つの工程を含んでいる。

治具準備工程（図４（ａ）参照）では、筐体４４を固定するためのセット治具６０を準備する。セット治具６０は、筐体４４の底壁部に当接するセット面６０ａを有している。セット面６０ａは、水平面に対して所定角度θだけ上側に傾斜している。

上記センサー配置工程（図４（ｂ）参照）では、感光体ドラム１１を配置する代わりに、光ビームの光径を検出する光径検出センサー６１を、該感光体ドラム１１における光ビームが走査される部分に対応する位置に配置する。光径検出センサー６１としては、例えばＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーを使用すればよい。

上記セット工程（図４（ｃ）参照）では、治具準備工程で準備したセット治具６０に対して筐体４４をセットする。具体的には、例えば筐体４４の底壁部をセット治具６０のセット面６０ａに当接させた状態で、筐体４４をセット治具６０に対してクランパー等により固定する。

上記接着剤塗布工程（図４（ｄ）参照）では、セット治具６０にセットされた筐体４４のレンズ固定面４４ｅに接着剤Ｓを塗布する。接着剤Ｓは、本実施形態では、光硬化性樹脂で構成されている。このレンズ固定面４４ｅは、筐体４４の区画壁４４ａに突設された台座部４４ｄに形成されている。レンズ固定面４４ｅは、筐体４４ａの上面に対して、右側に向かって斜め上側に傾斜している（図６Ａ参照）。この傾斜角度θは、上記セット治具６０のセット面６０ａの傾斜角度θに等しく設定されており、こうすることで、図６Ｂに示すように、セット治具６０に筐体４４をセットした状態ではレンズ固定面４４ｅを水平にすることができる。尚、接着剤Ｓは、光硬化性樹脂に限らず、例えば熱硬化性樹脂で構成するようにしてもよい。

上記位置調整工程（図４（ｅ）参照）では、コリメータレンズ５３をロボットハンド６２により把持して上記レンズ固定面４４ｅ上に移動させた後、光径検出センサー６１により検出される光ビームのビーム径が所定値になるように該コリメータレンズ５３の位置を調整する。尚、所定値とは、一定の幅を持った数値範囲であってもよく、感光体ドラム１１の表面における光の走査精度が設計要求を満たすように予め作業者等により設定される値である。

上記硬化工程（図４（ｆ）参照）では、レンズ固定面４４ｅに塗布された接着剤Ｓを硬化させる。具体的には、光硬化性樹脂である接着剤Ｓに向けて、紫外線等の所定周波数の光を照射することで該接着剤を硬化させる。尚、硬化工程が終了した後は、蓋部材４５を筐体４４の開放側に装着してボルト等により固定することで、光走査装置４の組立てが完了する。

以上説明したように、上記実施形態では、セット治具６０のセット面６０ａが水平面に対して所定角度θで上側に傾斜している。これにより、光径検出センサー６１とロボットハンド６２との干渉を避けることができる。すなわち、セット面６０ａが水平である場合には、図５Ａに示すように、光径検出センサー６１とロボットハンド６２とが干渉してしまう。これに対して、上記実施形態では、セット治具６０に対して、筐体４４が水平面に対して傾けてセットされるため、図５Ｂに示すように、位置調整工程において、光径検出センサー６１と光径検出センサー６１とが干渉することもない。すなわち、上記セット工程は、光径検出センサー６１が把持部材としてのロボットハンド６２と干渉しないように、筐体４４を傾けて配置する工程であると言える。

そして、上記レンズ固定面４４ｅは、セット工程にて筐体４４をセット治具６０に傾けてセットした状態で水平になるように形成される（図６Ｂ参照）。したがって、その後の接着剤塗布工程でレンズ固定面４４ｅに塗布された接着剤Ｓが垂れ落ちるのを防止することができる。よって、コリメータレンズ５３とレンズ固定面４４ｅとの間に介在する接着剤Ｓの量を適切に管理することができる。延いては、接着剤Ｓの硬化時の収縮に伴うコリメータレンズ５３の変位量を精度良く管理して、コリメータレンズ５３の筐体への固定精度を向上させることができる。

また、上記実施形態では、上記接着剤Ｓとしては、光硬化性の樹脂を使用するようにしている。これによれば、紫外線等の光を接着剤Ｓ（光硬化性樹脂）に対して遠方から照射することで接着剤Ｓを硬化させることができる。よって、接着剤Ｓを硬化させるために使用する機器（光硬化性樹脂では光出射装置）がロボットハンド６２や光径検出センサー６１と干渉するのを回避することができる。

また、上記実施形態において、感光体ドラム１１は、ポリゴンミラー４１の軸心方向から見てコリメータレンズ５３全体を覆うように配置されている。

このようなレイアウトを採用した光走査装置４では、感光体ドラム１１に代えて配置される光径検出センサー６１と、位置調整工程でコリメータレンズ５３を把持するロボットハンド６２とが干渉し易い。この干渉を回避するためには、セット工程において筐体４４をセット治具６０にセットする際に筐体４４を大きく傾ける必要があり、この結果、接着剤Ｓの液垂れが生じ易くなる。上記実施形態で説明したコリメータレンズ５３の固定方法は、このように接着剤Ｓの液垂れが生じ易いレイアウトを採用した光走査装置４に対して特に有用である。

《他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、コリメータレンズ５３の位置を調整する際に、ロボットハンド６２を使用するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、チャックシリンダー等を採用するようにしてもよい。

上記実施形態では、光走査装置４が搭載される画像形成装置１として、タンデム方式のカラープリンターを挙げて説明したが、これに限ったものではなく、例えば、モノクロ方式のプリンターであってもよい。また、画像形成装置１は、プリンターに限らず、複写機、複合機、又はスキャナー等であってもよい。

以上説明したように、本発明は、コリメータレンズの筐体への固定方法、及び光走査装置について有用である。

１ 画像形成装置
４ 光走査装置
１１ 感光体ドラム
４１ ポリゴンミラー（回転多面鏡）
４２ 光源
４４ 筐体
４４ｄ 台座部
４４ｅ レンズ固定面
５３ コリメータレンズ
６０ セット治具
６１ 光径検出センサー
６２ ロボットハンド（把持部材）

Claims (4)

1. 光源から出射された光ビームを偏向して感光体ドラムの周面で走査させる回転多面鏡と、上記光源と上記回転多面鏡との間に配置されるコリメータレンズと、該回転多面鏡及びコリメータレンズを収容する筐体とを有する光走査装置における上記コリメータレンズの筐体への固定方法であって、
   上記筐体がセットされるセット治具を予め準備しておく治具準備工程と、
   上記感光体ドラムを配置する代わりに、光ビームの光径を検出する光径検出センサーを、当該感光体ドラムにおける光ビームが走査される部分に対応する位置に配置するセンサー配置工程と、
   上記セット治具に筐体をセットするセット工程と、
   上記セット治具にセットされた筐体のレンズ固定面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   上記コリメータレンズを把持部材により把持して、上記レンズ固定面上に移動させた後、上記光径検出センサーにより検出される光ビームのビーム径が所定値になるように該コリメータレンズの位置を調整する位置調整工程と、
   上記接着剤塗布工程でレンズ固定面に塗布された接着剤を、上記位置調整工程後に硬化させる硬化工程と、を備え、
   上記セット工程は、上記センサー配置工程で配置される光径検出センサーが上記把持部材と干渉しないように、上記筐体を傾けて配置する工程であり、
   上記レンズ固定面は、上記セット工程で上記筐体を上記セット治具にセットした状態で水平になるように形成されている、コリメータレンズの筐体への固定方法。
2. 請求項１記載のコリメータレンズの筐体への固定方法において、
   上記接着剤は、光硬化性の樹脂である、コリメータレンズの筐体への固定方法。
3. 回転多面鏡と、主走査方向から見て該回転多面鏡を挟んで対称に配置された一対の光源と、該一対の光源と上記回転多面鏡との間にそれぞれ配置されたコリメータレンズと、該回転多面鏡及び該一対のコリメータレンズを収容する筐体とを備えた光走査装置であって、
   上記筐体は、上記一対のコリメータレンズに対応する箇所に設けられて、該各コリメータレンズが接着剤を介して固定されるレンズ固定面を有する一対の台座部を有し、
   上記一対の台座部のレンズ固定面は、上記筐体を水平にセットした状態で、水平面に対して、互いに同じ傾斜角度で同じ向きに傾斜している、光走査装置。
4. 請求項３記載の光走査装置と、
   上記光走査装置により光ビームが走査される感光体ドラムと、を備え、
   上記感光体ドラムは、上記回転多面鏡の軸心方向から見て上記コリメータレンズ全体を覆うように配置されている、画像形成装置。

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