JP2012150132A - 発光素子の調整固定構造及び光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調整時と固定時とにおいて発光素子の光軸やビームピッチが変化することを防止することが可能な発光素子の調整固定構造を提供する。
【解決手段】複数の発光点を有する発光素子を発光点の光軸周りに回転させることにより各発光点間の距離を調整して発光素子をハウジングに固定する発光素子の調整固定構造において、発光素子が保持部材２２により保持されると共にハウジングが発光素子を取り付ける基準面７ｂを有する取付穴１３及び発光素子が基準面７ｂに当接した状態で回転自在となるように保持部材２２を保持する保持部１１を有し、保持部１１により保持部材２２を保持した状態で発光素子を回転調整した後に発光素子をハウジングに固定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置の書込光学系に用いられる光走査装置に関し、特に複数の光ビームを有する発光素子の位置調整及び固定技術に関する。

従来、電子写真方式の画像形成においてレーザを光源に用いた画像形成装置が広く知られており、複数本のレーザダイオードから照射されるビームのピッチ調整を行う技術として、レーザダイオードを積載した光源ユニットを回転させて調整を行った後に光源ユニットを光源取付部に対してねじにより固定する技術が、例えば「特許文献１」、「特許文献２」に開示されている。

しかし上述の技術では、回転調整時において回転治具により光源取付部の基準面に対して光源ユニットを押し当てる必要があるが、このとき押し当てにより光源取付部に倒れが生じてしまう。このように倒れが生じた状態で調整及び固定を行うと、調整及び固定後に回転治具を外すと光源取付部の倒れが元の状態に戻るため、調整時と固定後とにおいて光源取付部の倒れ量が異なり、光軸に倒れが発生して投射される光の距離及び位置がずれてしまい、書き込み系であれば書き込み画質が低下してしまうという問題点があった。

そこで、光源取付部の倒れを防止する技術として、光源ユニットを取り付ける光学箱の側壁に設けられた開口の側傍に補強リブを配置し、これにより光学箱の側壁の剛性を局部的に強化する技術が、例えば「特許文献３」に開示されている。

しかし「特許文献３」に開示された技術では、剛性を局部的に強化するものであって倒れの影響を完全になくすものではなく、感光体上におけるビームピッチの精度は誤差の許容値が数μｍ以下と極めて厳しく管理しなければならないことから、十分な精度を達成することができなかった。

本発明は上述の問題点を解決し、調整時と固定時とにおいて発光素子の光軸やビームピッチが変化することを防止することが可能な発光素子の調整固定構造の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、複数の発光点を有する発光素子を前記発光点の光軸周りに回転させることにより前記各発光点間の距離を調整して前記発光素子をハウジングに固定する発光素子の調整固定構造において、前記発光素子が保持部材により保持されると共に前記ハウジングが前記発光素子を取り付ける基準面を有する取付穴及び前記発光素子が前記基準面に当接した状態で回転自在となるように前記保持部材を保持する保持部を有し、前記保持部により前記保持部材を保持した状態で前記発光素子を回転調整した後に前記発光素子を前記ハウジングに固定することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光素子の調整固定構造において、さらに前記保持部はその厚みが前記ハウジングの厚みに比して十分に薄く形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発光素子の調整固定構造において、さらに前記保持部材は曲折形成されたツバ部を有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の発光素子の調整固定構造において、さらに前記保持部材は調整時に用いられる回転治具が取り付けられる取付部を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の発光素子の調整固定構造において、さらに前記保持部材は前記発光素子が圧入されることにより前記発光素子を保持することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発光素子の調整固定構造において、さらに前記発光素子は画像ピッチに応じて所定角度傾いた状態で前記保持部材に圧入されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の発光素子の調整固定構造を有する光走査装置であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の光走査装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングの側壁の倒れに起因する走査光線の位置が変化することを防止できるので、光書き込み系であれば走査線の安定性が得られるため良好な画質を得ることができる。

本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。 本発明の一実施形態に用いられる光走査装置を説明する概略図である。 本発明の一実施形態における発光素子の調整を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる発光素子の調整固定構造を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる光源ユニットを説明する概略図である。 本発明の一実施形態における発光素子の調整固定手順を説明する概略図である。 本発明の一実施形態における発光素子の調整固定手順を説明する概略図である。 本発明の一実施形態における発光素子の調整固定手順を説明する概略図である。 本発明の一実施形態における発光素子の調整固定手順を説明する概略図である。 従来技術の問題点を示す概略図である。 本発明の一実施形態の変形例に用いられる光源ユニットの取り付けを説明する概略図である。 本発明の一実施形態の変形例に用いられる光源ユニットの取り付けを説明する概略図である。 本発明の一実施形態の他の変形例に用いられる光源ユニットの取り付けを説明する概略図である。 本発明の一実施形態の他の変形例に用いられる光源ユニットの取り付けを説明する概略図である。 本発明の一実施形態のさらに他の変形例に用いられる光源ユニットを説明する概略図である。 本発明の一実施形態の他の変形例に用いられる保持部を説明する概略図である。

図１は本発明の一実施形態を採用した画像形成装置を示している。同図において画像形成装置５００は、光走査装置１００、４個の感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ、中間転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙ローラ５４、レジストローラ対５２，５６、定着手段５０、排紙ローラ対５８、図示しない制御手段、装置本体５０１等を有している。装置本体５０１の上面には、印刷後の用紙が排出される排紙トレイ５０１ａが設けられており、排紙トレイ５０１ａの下方に光走査装置１００が配設されている。光走査装置１００は、図示しない画像読取装置あるいは外部装置より送られた画像情報に基づき、感光体ドラム３０Ａに対して黒色画像成分のレーザ光を、感光体ドラム３０Ｂに対してシアン画像成分のレーザ光を、感光体ドラム３０Ｃに対してマゼンタ画像成分のレーザ光を、感光体ドラム３０Ｄに対してイエロ画像成分のレーザ光をそれぞれ走査する。

各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは光走査装置１００の下方に並設されており、それぞれ図示しない駆動手段により図１において時計回り方向に回転駆動される。感光体ドラム３０Ａの周囲には、感光体ドラム３０Ａの表面を所定の電圧で帯電させる帯電手段３２Ａ、黒色成分のトナーが充填されたカートリッジ及び現像ローラ等を有する現像手段３３Ａ、感光体ドラム３０Ａの表面に接するクリーニングブレードを有し感光体ドラム３０Ａの表面をクリーニングするクリーニング手段３１Ａが配置されている。他の感光体ドラム３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの周囲にも現像手段に貯容されたトナーの色を除いて同様の構成が配置されており、現像手段３３Ｂにはシアン成分のトナーが、現像手段３３Ｃにはマゼンタ成分のトナーが、現像手段３３Ｄにはイエロ成分のトナーがそれぞれ貯容されている。

無端ベルト状の中間転写ベルト４０は従動ローラ４０ａ，４０ｃ及び駆動ローラ４０ｂに掛け渡されており、その上面が各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄと接するように配置されていて、駆動ローラ４０ｂが回転駆動することにより図１の矢印方向に走行駆動される。中間転写ベルト４０を介して従動ローラ４０ｃと対向する位置には、帯電手段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄとは逆極性の電圧を中間転写ベルト４０に対して印加する転写手段としての転写チャージャ４８が、中間転写ベルト４０と所定の距離をおいて近接配置されている。

中間転写ベルト４０の下方には複数枚の用紙６１を貯容する給紙トレイ６０が配設されており、給紙トレイの図１において右側上方には用紙６１を１枚ずつ分離給送する給紙ローラ５４が配設されている。給紙ローラ５４により給紙トレイ６０内より給送された用紙６１は、レジストローラ対５６を介して転写ベルト４０と転写チャージャ４８との隙間に向けて給送される。

転写ベルト４０と転写チャージャ４８との近接部の用紙搬送方向下流側には、加圧ローラと加熱ローラとのローラ対からなる定着手段５０が配設されている。定着手段５０は熱と圧力とにより用紙６１上に転写されたトナー像を定着させ、定着後の用紙６１はレジストローラ対５２を介して一対のローラ対からなる排紙ローラ対５８へと送られ、排紙トレイ５０１ａ上に順次排出される。

光走査装置１００は、図２に示すように、発光素子１から複数の発光点である２本のレーザビームＰ１，Ｐ２を発生させ、各ビームＰ１，Ｐ２をそれぞれコリメートレンズ２によって並行化した上で、シリンドリカルレンズ３を経由して走査手段であるポリゴンミラー４の反射面に照射し、ｆθレンズ５及び出射窓６を経由して感光体ドラム３０に結像させている。このとき感光体ドラム３０上に導かれたレーザビームＰは、ポリゴンミラー４の回転により主走査方向Ｑ１直交する副走査方向Ｑ２に所定ピッチＸ１を有する状態で主走査方向Ｑ１に走査される。発光素子１を用いたレーザ走査光学装置では、感光体ドラム３０上を多数行にわたって同時走査することにより書き込みが行われる。

コリメートレンズ２、シリンドリカルレンズ３、ポリゴンミラー４、ｆθレンズ５等は、装置本体５０１に取り付けられたオプチカルハウジング７の底壁に取り付けられ、発光素子１はオプチカルハウジング７の側壁７ａに取り付けられる。各光学部品をオプチカルハウジング７に取り付けた上で、オプチカルハウジング７の上部開口を図示しない蓋部材によって閉塞する。なお、側壁７ａに対する発光素子１の取り付けに関しては後述する。

上述した光走査装置１００を備えた画像形成装置５００の動作を以下に説明する。
外部装置等より画像情報が送られると、発光素子１より射出されたレーザビームＰ１，Ｐ２はコリメートレンズ２、シリンドリカルレンズ３によってポリゴンミラー４の反射面に集光される。ポリゴンミラー４にて偏向されたレーザビームＰ１，Ｐ２は、ｆθレンズ５を介して感光体ドラム３０Ａの表面に集光される。同様に、図示しない他の発光素子より射出されたレーザビームがそれぞれポリゴンミラーにより偏向され、他の感光体ドラム３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの表面にそれぞれ集光される。このとき、光走査装置１００からのレーザ光は、予め設定された強度に調整された状態で各感光体ドラム３０Ａ〜３０Ｄの書込領域に入射する。

各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄのそれぞれの表面に設けられた感光層は、帯電手段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄによって所定の電圧で帯電されることにより電荷が一定の密度で分布している。そして、各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄが上述のようにそれぞれ走査されると、レーザ光が集光した部位の感光層が導電性を有するようになり、その部分では電位がほぼゼロとなる。これにより、各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄが図１に矢印で示す方向に回転しつつその表面がレーザ光によって走査されると、各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの表面には静電潜像がそれぞれ形成される。

各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの表面にそれぞれ静電潜像が形成されると、各現像手段３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄが有する現像ローラにより各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの表面にそれぞれトナーが供給される。供給されたトナーは各感光体ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ上の静電潜像にそれぞれ静電的に付着し、各静電潜像が各色トナーによって可視像化される。可視像化された各トナー像は中間転写ベルト４０の表面に重畳転写され、中間転写ベルト４０上にはフルカラートナー像が形成される。形成されたフルカラートナー像は、転写チャージャ４８の作動により給紙トレイ６０より給送された用紙６１の表面に一括転写され、画像が転写された用紙６１は定着手段５０に送られて転写された画像を定着された後、排紙ローラ対５８により排紙トレイ５０１ａ上に排出される。

ここで、本発明の特徴部である発光素子１の取り付け構成について説明する。上述した光走査装置１００では、感光体ドラム３０上に多数行同時に書き込みを行うため、感光体ドラム３０上における所定ピッチＸ１を満たすように発光素子１の回転調整を行う必要がある。この回転調整は、光軸方向を軸として発光素子１を回転させ、これにより発光点間隔を調整する。

図３に、２ビームの発光素子１を示す。発光素子１は、２つの発光点Ｐ１，Ｐ２を有するレーザアレイ１ａをパッケージングしたものであり、パッケージにはフランジ１ｂを有しており、フランジ部１ｂには各発光点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線状に２つの切欠部１ｃが設けられている。この発光素子１を図３に示す矢印Ｒ方向に回転調整することにより、所定ピッチＸ１を満足するように各発光点Ｐ１，Ｐ２の副走査方向Ｑ２における間隔ΔＰを調整する。

図４に示すように、側壁７ａには発光素子１が取り付けられる取付穴１３、取付穴１３に一体的に形成され発光素子１を取り付ける際に発光素子１を光軸方向に位置決めするための基準面７ｂ、及び側壁７ａに一体的に形成された保持部１１、円形凹部１２、図示しないねじ穴が設けられており、保持部１１には図９に示す固定用ねじ１０を挿通するための孔１１ａが穿設されている。円形凹部１２は、後述する保持部材２１が取付穴１３を中心として回転可能となる外径を有しており、保持部１１は側壁７ａの厚みに比して十分に薄く形成されていて円形凹部１２を覆う形状に形成されている。保持部１１と円形凹部１２との間には、後述する保持部材２１のツバ部２１ｂの厚みよりも僅かに大きな隙間が設けられており、保持部１１と円形凹部１２との間において保持部材２１がしっくりと移動可能となるように構成されている。上述した孔１１ａ、図示しないねじ穴、取付穴１３は、それぞれ主走査方向Ｑ１と平行する一直線上に位置するように配置されている。

図５に示すように、発光素子１はそのフランジ部１ｂを、保持孔２１ａ、２つのツバ部２１ｂ、各ツバ部２１ｂに穿設された孔２１ｃを有する保持部材２１の保持孔２１ａに圧入保持されており、発光素子１と保持部材２１とにより図４に示す光源ユニット２５が構成されている。発光素子１は、フランジ部１ｂにおける発光側端面（図５において奥側の面）が、保持部材２１よりも突出する態様で保持部材２１に保持されており、この突出量は円形凹部１２と基準面７ｂとの段差と対応するように構成されている。圧入時において、所定ピッチＸ１が２０μｍとなるように、本実施形態では各孔２１ｃの中心を結ぶ直線と各切欠部１ｃとを結ぶ直線とのなす角度が６〜７°となるように圧入を行う。本形態では６〜７°であるが、所定ピッチＸ１の設定値によりこの角度は変更される。

次に、側壁７ａに対する発光素子１を含む光源ユニット２５の取付調整手順を説明する。先ず、光源ユニット２５を取付穴１３に挿入する。次に、図６に示すように光軸を中心に光源ユニット２５を回転させ、図７に示すように各保持部１１と円形凹部１２との隙間に各ツバ部２１ｂを潜り込ませる。このとき、各保持部１１によって各ツバ部２１ｂが押さえられ、フランジ部１ｂが基準面７ｂに接触した状態で光源ユニット２５が光軸方向に固定される。そして、図８に示すように光源ユニット２５を回転治具Ｊによりチャッキングし、光軸を中心に光源ユニット２５を回転させてビーム間隔の調整を行い、調整後に図９に示すように固定用ねじ１０によって保持部材２１を側壁７ａに固定する。固定時において、保持部１１の厚みが側壁７ａの厚みに対して十分に薄いため、剛性が低いことから固定時における側壁７ａの変形が抑制され、固定時に側壁７ａが変形することにより光軸が傾くことが防止される。

上述の構成により、保持部１１によって光源ユニット２５が基準面７ｂに当接して位置決めされるため、図１０に示す従来のように回転治具によって発光素子１または回転治具自体を側壁７ａに押し当てる必要がなく、側壁７ａが不要な外力を受けないことから弾性変形せず、ビーム間隔調整時と固定後とにおいて側壁７ａの弾性変形がビーム間隔の調整に影響を及ぼすという不具合の発生を防止することができる。

上述の構成により、オプチカルハウジングの側壁の倒れに起因する走査光線の位置が変化することを防止できるので、光書き込み系であれば走査線の安定性が得られるため良好な画質を得ることができる。また、発光素子を保持するための治具の機能を回転調整のみに限定できるため、治具の構成を簡易化できコストダウンを図ることができる。

図１１は、本発明の上記実施形態の変形例を示している。この変形例では、保持部材２１に代えて、折り返されるように曲折形成された２箇所のツバ部２２ａを有する保持部材２２を用い、保持部１１と円形凹部１２との間の隙間をツバ部２２ａの厚み（基部と自由端との厚み）よりも小さくなるように形成した点において上記実施形態と相違している。各ツバ部２２ａには、固定用ねじ１０が挿通される孔が各２箇所ずつ形成されている。この変形例によれば、保持部材２２を保持部１１と円形凹部１２との間に潜り込ませた際に、図１２に示すように各ツバ部２２ａによって各保持部１１を与圧する機能を有しているため、上記実施例に比して発光素子１を基準面７ｂに対して確実に押圧することができ、位置決め精度を向上することができる。

図１３は、上記実施形態の他の変形例を示している。この例では、曲折形成された２箇所のツバ部２３ａと、各ツバ部２３ａとは別に形成された２箇所の突起部２３ｂとを有し、各突起部２３ｂに固定用ねじ１０を挿通するための孔２３ｃ及び回転治具Ｊを取り付けるための取付部２３ｄを形成した保持部材２３を用いている。この場合、保持部１１は図１４に示すような形状とする。この構成とすることにより、曲折形成されたツバ部２３ａを介することなく光源ユニット２５を側壁７ａに固定できるため、固定時におけるビーム間隔の変動をより一層低減することができる。

図１５は、上記実施形態のさらに他の変形例を示している。この例では、曲折形成された２箇所のツバ部２４ａと、各ツバ部２４ａとは別に曲折形成された２箇所の突起部２４ｂとを有し、各突起部２４ｂに固定用ねじ１０を挿通するための孔２４ｃ及び回転治具との連結部２４ｄを形成した保持部材２４を用いている。この構成により、より簡易な回転治具によるビーム幅の調整が可能となる。

上記実施形態及び各変形例ではレーザビームの数を２としたが３以上であってもよく、また、保持部１１及びこれに対応したツバ部２１ｂ，２２ａ，２３ａ，２４ａの数を２としたが３以上または１でもよい。また、上記実施形態及び各変形例では側壁７ａと一体で保持部１１を形成したが、図１６に示すように保持部の機能を有する板部材１５を側壁７ａに固定する構成としてもよい。さらに、本実施形態及び各変形例では保持部材２１，２２，２３，２４に対して発光素子１を圧入によって固定しているが、圧入に代えて接着、蝋付け、溶接等の方法によって固定してもよい。さらに、本実施形態及び各変形例では側壁７ａに対して光源ユニット２５を固定用ねじ１０によって固定しているが、これに代えて接着、蝋付け、溶接等の方法によって固定してもよい。

１ 発光素子
７ ハウジング（オプチカルハウジング）
７ｂ 基準面
７ｃ，７ｄ，７ｅ 取付穴
１１ 保持部
１３ 取付穴
２１，２２，２３，２４ 保持部材
２１ｂ，２２ａ，２３ａ，２４ａ ツバ部
２３ｄ 取付部
１００ 光走査装置
５００ 画像形成装置
Ｐ１，Ｐ２ 発光点（レーザビーム）

特開平１０−１０４４７号公報 特開平１０−３１９３３８号公報 特開平１１−７２７２８号公報

Claims (8)

1. 複数の発光点を有する発光素子を前記発光点の光軸周りに回転させることにより前記各発光点間の距離を調整して前記発光素子をハウジングに固定する発光素子の調整固定構造において、
   前記発光素子が保持部材により保持されると共に前記ハウジングが前記発光素子を取り付ける基準面を有する取付穴及び前記発光素子が前記基準面に当接した状態で回転自在となるように前記保持部材を保持する保持部を有し、前記保持部により前記保持部材を保持した状態で前記発光素子を回転調整した後に前記発光素子を前記ハウジングに固定することを特徴とする発光素子の調整固定構造。
2. 請求項１記載の発光素子の調整固定構造において、
   前記保持部はその厚みが前記ハウジングの厚みに比して十分に薄く形成されていることを特徴とする発光素子の調整固定構造。
3. 請求項１または２記載の発光素子の調整固定構造において、
   前記保持部材は曲折形成されたツバ部を有することを特徴とする発光素子の調整固定構造。
4. 請求項１ないし３の何れか１つに記載の発光素子の調整固定構造において、
   前記保持部材は調整時に用いられる回転治具が取り付けられる取付部を有することを特徴とする発光素子の調整固定構造。
5. 請求項１ないし４の何れか１つに記載の発光素子の調整固定構造において、
   前記保持部材は前記発光素子が圧入されることにより前記発光素子を保持することを特徴とする発光素子の調整固定構造。
6. 請求項５記載の発光素子の調整固定構造において、
   前記発光素子は画像ピッチに応じて所定角度傾いた状態で前記保持部材に圧入されることを特徴とする発光素子の調整固定構造。
7. 請求項１ないし６の何れか１つに記載の発光素子の調整固定構造を有することを特徴とする光走査装置。
8. 請求項７記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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