(57)【要約】【課題】  温度上昇に伴う光学素子保持構成により発生する不均一な応力により、走査線が湾曲し、色ずれが発生する。【解決手段】  電子写真方式の画像形成装置に備えられる光走査装置において、感光ドラムに静電潜像を形成するための光ビームを出射する光源と、光ビームが感光ドラムを走査するように光源から出射された光ビームを偏向する偏向走査手段と、感光ドラム上における前記光ビームの走査速度が前記感光体ドラム上における光ビームの走査位置に関わらず等速になるように、偏向走査手段と感光ドラムとの間に設けられる光学レンズと、光学レンズの長手方向に少なくとも２箇所の光学レンズに当接する当接部を有する保持部材と、光学レンズを介して複数の当接部に対向する位置において押圧手段によって光学レンズに押圧される補強部材と、補強部材と保持台とを結合するばねと、を有することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置に備えられる光走査装置において、
感光ドラム上に静電潜像を形成するための光ビームを出射する光源と、
前記光ビームが前記感光ドラム上を走査するように前記光源から出射された光ビームを偏向する偏向走査手段と、
前記光ビームを前記感光ドラムに結像させるために前記偏向走査手段と前記感光ドラムとの間に設けられる光学レンズと、
前記光学レンズの長手方向に少なくとも２箇所の前記光学レンズに当接する当接部を有し、前記光学レンズを保持する保持部材と、
前記光学レンズを介して複数の前記当接部に対向する位置において前記光学レンズに取り付けられる補強部材と、
前記補強部材と前記保持部材とを結合するばねと、を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記保持部材は前記光学レンズの長手方向に長い板状の部材であり、前記補強部材は前記保持部材と同一の材料によって構成され、前記保持部材と前記補強部材の厚さが同一であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等に備えられる光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源手段から光変調され出射した光束を回転多面鏡より成る光偏向器で偏向反射させた後、被走査面上を走査する光走査装置は、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に関連して広く知られている。こうした画像形成装置においてカラー画像を形成するには、例えば互いに異なる４基本色（例えばＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）の画像を順に単一の感光体上に重なり合うように形成することで実現できる。
【０００３】
このような画像形成装置は、複数の感光体を備え、複数本の光ビームによって各感光体を同時に走査露光して各感光体に互いに異なる基本色の画像を形成する。その後に各感光体から各基本色の画像を同一の転写体上に転写して重ね合わせ、これによってカラー画像を形成するようにしている。
【０００４】
このような画像形成方式の場合、各光走査装置の走査線の曲がり具合や傾きが異なると、形成されたカラー画像には色重ねズレが発生しカラー画像の画質を劣化させる。光束を感光体上に結像させるために光学系の一部にトーリックレンズが用いられる。トーリックレンズは形状が複雑なため、加工しやすい樹脂材料が用いられる。樹脂材料の光学素子は、温度や湿度の変化の影響を受けて光学特性が変化しやすい。
【０００５】
また、光走査装置は光を走査するため、走査方向に長い長尺レンズが用いられる。長尺レンズを保持するために、従来は特許文献１に示すように、板バネで保持台にレンズを押し付けるということが行われていた。
【０００６】
長尺レンズを板バネで保持する場合、輸送時の衝撃でレンズがずれることを防ぐためにある程度押し付け力を大きくする必要があった。そのため、レンズが保持台に拘束されてしまう。保持台は金属性であり、レンズが樹脂の場合、レンズの線膨張係数のほうがかなり大きいので、温度上昇とともにレンズの伸び量が大きくなり、バイメタルの状態になる。その結果レンズは温度上昇とともに湾曲する。
【０００７】
このようにして、印刷開始とともに温度が上昇し、結像光学系の光学特性の変化が大きくなり、結果として、４色間での色ずれが大きくなる。そのため、前記走査線の湾曲を補正するための手段が提案されている。特許文献２に示すように、４本の走査線の走査直線性を維持するために、長尺レンズを囲むように保持する形状矯正手段がある。前記形状矯正手段は、複数の当接突起を主走査方向に配列して、突起を樹脂製結像素子の副走査方向の両面に当接させて樹脂製結像素子を挟持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−７８７２５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、長尺レンズの周囲を囲むような保持手段でレンズを保持すると、レンズを保持する突起方向のレンズ押し付け力の管理を、突起の加工精度により行うので、突起の加工精度が厳しくなり、コストがかかってしまう。また、レンズとレンズ形状矯正手段の線膨張係数が異なるため、上下の保持部材が一体となっていることで温度上昇に伴ってレンズ押し当て部分の押し付け力が変化する。そのため、温度上昇に伴ってレンズ内の応力分布、レンズ形状が変化してしまう。また、レンズを突起で抑えているため、レンズを抑えている個所の変形が大きくなるため、レンズ変形が複雑な変形となってしまい、走査線湾曲が複雑な湾曲となってしまう。走査線の単純な変形（傾きや均等な伸び）の場合、リアルタイムで補正することが可能であるが、複雑な走査線湾曲の場合、リアルタイムで補正することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光走査装置は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる光走査装置において、感光ドラム上に静電潜像を形成するための光ビームを出射する光源と、前記光ビームが前記感光ドラム上を走査するように前記光源から出射された光ビームを偏向する偏向走査手段と、前記光ビームを前記感光ドラムに結像させるために前記偏向走査手段と前記感光ドラムとの間に設けられる光学レンズと、前記光学レンズの長手方向に少なくとも２箇所の前記光学レンズに当接する当接部を有し、前記光学レンズを保持する保持部材と、前記光学レンズを介して複数の前記当接部に対向する位置において前記光学レンズに取り付けられる補強部材と、前記補強部材と前記保持部材とを結合するばねと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
レンズの押し付け力の管理を容易に行うことができ、低コストでレンズ保持機構を構成することができる。また、バネにより高さ方向の力をかわしているため、温度上昇とともにレンズ内に発生する不均一な応力分布の変化をなくし、補正のできない複雑な走査線湾曲を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光走査装置の概略図。
【図２】実施例１に係る光走査装置における光学素子保持構成を示す図。
【図３】実施例２に係る光走査装置における光学素子保持構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施例１）
電子写真方式の画像形成装置は、レーザー光などの光ビームのよって感光ドラム上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーによって現像する。そして、現像されたトナー像を記録媒体であるところの紙に転写し、そのトナー像を定着することによって画像が形成される。
【００１４】
図１は電子写真方式の画像形成装置に備えられる光走査装置の概略図である。不図示の光源から出射されたレーザー光は偏向走査手段であるところのポリゴンミラー３４で反射（偏向）される。ポリゴンミラー３４は高速で回転しており、反射されたレーザー光３７は高速で感光ドラム３６上を走査する。ポリゴンミラー３４で反射された光３７は光学系１１２、１１３を通り、ミラー３９で反射されて、トーリックレンズである光学レンズ１１１を通る。光学レンズ１１１を通過したレーザー光３７は、最終的に感光ドラム３６上に結像する。感光ドラム３６はレーザー光３７により感光された部分にトナーが載ることにより、画像が形成される。光学レンズ１１１はトーリックレンズであり主走査方向、副走査方向にパワーを持っている。光学レンズ１１１は後述する補正を行うレンズであるため、筐体３１に対して可動な保持台１２１を介して取り付けられている。
【００１５】
ここで、主走査方向とは、光走査方向のことであり、副走査方向とは光走査方向と光の進行方向に対して垂直な方向のことである。トーリックレンズは形状が複雑なため、加工しやすい樹脂材料が用いられる。樹脂材料の光学素子は、温度や湿度の変化の影響を受けて光学特性が変化しやすい。
【００１６】
図２に本発明の光学素子保持方法を示す。図２（ａ）は正面から見た図であり、図２（ｂ）は下側から見た図である。保持部材であるところの保持台１２１は保持台支持部３３を介して筐体３１に回転自由に支持されている。保持台１２１は不図示のばねにより調整機構３２に押し付けられて姿勢を保っている。走査線が傾いていることが分かると、調整機構３２に対して信号を送ることで、調整機構３２が保持台１２１を押し上げたり、押し下げたりすることで、光学レンズ１１１の姿勢を調整し、走査線の傾きを補正することができる。
【００１７】
保持台１２１には長手方向において２箇所の突起１３１（複数の当接部）が設けられており、突起１３１と光学レンズ１１１が接触している。保持台１２１の反対側には補強部材１４１が配置されており、補強部材１４１はその突起１５１が光学レンズ１１１に当接している。突起１３１と突起１５１はそれぞれ２個あり、レンズ中心から長手方向に等距離になるように位置している。突起１３１と突起１５１は対向するように配置されている。保持台１２１と補強部材１４１は板ばね２１１で結合されている。締結個所はレンズ中心から長手方向に等距離の位置である。板バネは輸送時の衝撃にも耐えうる程度の結合力で光学レンズ１１１を抑え、光学レンズ１１１を拘束する。
【００１８】
印刷を開始したとき、不図示の定着器の発熱や、各種モーター、回路基板の発熱により光走査装置の温度が上昇し、内部にある光学レンズ１１１や保持台１２１、補強部材１４１の温度も上昇する。
【００１９】
保持台１２１は剛性、加工精度が必要となるため金属からなる。対向する位置にある補強部材１４１は保持台１２１と同じ材料からなる。光学レンズ１１１は樹脂製であるため保持台１２１、補強部材１４１よりも線膨張係数が大きい。また、保持台１２１は光学レンズ１１１の長手方向に長い板状部材である。
【００２０】
保持台の突起１３１は光学レンズ１１１の上側の面に接触しており、昇温した時に光学レンズ１１１の上側の面に対して長手方向に圧縮の応力を与える。この状態では光学レンズ１１１は下側に凸になるような弓なりの湾曲が発生する。光学レンズ１１１の弓なりの湾曲は走査線湾曲を発生させる。
【００２１】
補強部材の突起１５１は光学レンズ１１１の下側の面に接触しており、光学レンズ１１１の下側の面に対して長手方向の圧縮の応力を与える。この応力が光学レンズ１１１に対して上側に凸になるような湾曲を発生させようとして、光学レンズ１１１の上側の圧縮の応力を打ち消す働きをする。保持台１２１と補強部材１４１の材料、厚さを同一にすることで、光学レンズ１１１の上側の圧縮力と、下側の圧縮力が同じになり、光学レンズ１１１の湾曲をなくすことができる。
【００２２】
また、保持台１２１と補強部材１４１の温度が異なっていると、保持台１２１の伸びと補強部材１４１の伸びが異なり、光学レンズ１１１の上下に与える圧縮力が異なってしまう。そこで、保持台１２１と補強部材１４１をフレキシブルな熱伝導部材２２で結合することにより、保持台１２１と補強部材１４１を等しい温度に保つ。フレキシブルな熱伝導部材２２はたとえば、グラファイトシートやフレキシブルなヒートパイプなどを用いることができる。
【００２３】
光学レンズ１１１の線膨張係数が保持台１２１、補強部材１４１よりも大きい場合、温度上昇すると、光学レンズ１１１には長手方向に圧縮力がかかるため、圧縮力が大きくなると座屈をする可能性がある。そこで、光学レンズ１１１にあらかじめ長手方向に引っ張りの応力を与えた状態で光学レンズ１１１を保持する。光学レンズ１１１のほうが保持台１２１、補強部材１４１のよりも伸びが大きいので、温度上昇とともに光学レンズ１１１にかかっている引っ張り力が緩和される。想定される最も高い温度よりも高い温度で、長手方向の力がほぼ０になるように光学レンズ１１１の初期引っ張り力を決めておくことで、想定される最も高い温度になったとしても光学レンズ１１１に圧縮力がかかることはなく、座屈することはない。
【００２４】
また、初期温度と想定される最も高い温度の中間程度で長手方向の力がほぼ０になるように光学レンズ１１１の初期引張り力あたえることで、光学レンズ１１１の長手方向の最大応力は半分にすることができる。
【００２５】
あらかじめ長手方向に引っ張りの応力を与える方法としては、光学レンズ１１１を長手方向に引っ張った状態で保持台１２１、補強部材１４１で挟み込み、板バネ２１１で止めるという方法がある。また、光学レンズ１１１の長手方向の応力を０にしたい温度で保持台１２１、補強部材１４１、光学レンズ１１１を組み立てるという方法もある。
【００２６】
光学素子が樹脂ではなく、ガラスの場合は、光学素子の線膨張係数が保持台１２１、補強部材１４１よりも小さくなる。この場合でも、初期温度と想定される最も高い温度の中間程度で長手方向の力がほぼ０になるようにミラーの初期引張り力をすることで、光学素子の長手方向の最大応力は半分にすることができる。
【００２７】
光学レンズ１１１は長手方向に圧縮力がかかるように拘束しているため、温度とともに長手方向の圧縮力が変化する。しかし、光学レンズ１１１の長手方向の圧縮力は長手方向のレンズ曲率Ｒに対して影響を与えるのみである。レンズ長手方向の局率Ｒは主走査倍率を変化させるが、このような単純な変化は補正が可能であるため、許容される。
【００２８】
保持台１２１と補強部材１４１を板バネ２１１で結合すると、突起１３１、１５１の押し付け力を板バネ２１１の板厚や、板ばね２１１の曲げ量を調整することで管理することができ、簡単な構成で低コストでレンズ押し付け力を管理することができる。
【００２９】
光学レンズ１１１は保持台突起１４１、補強部材突起１５１で保持されているため、光学レンズ１１１に対する押し付け力が変化すると、突起で保持している部分のレンズへこみ量が変化する。上述のような複雑なレンズ形状変化は、複雑な走査線湾曲（走査線が波打つなど）を引き起こす。複雑な走査線湾曲はリアルタイムで補正することが難しく、色ずれに繋がる。
【００３０】
本実施例では、レンズ押さえ方向に関しては板バネ２１１で押し付けているため、温度上昇により光学レンズ１１１がレンズ押さえ方向に伸びたとしても、板バネ２１１がかわすことができる。光学レンズ１１１に対する押し付け力は温度上昇したとしてもほとんど変わらない。その結果、光学レンズ１１１の、複雑なレンズ形状変化が温度上昇とともにほとんど発生することがなく、補正のできない走査線湾曲を抑制することができる。
（実施例２）
【００３１】
本発明の第２の実施例を図３に示す。本実施例では、保持台の突起１３２、補強部材の突起１５２が各３箇所で対向するように光学レンズ１１１を保持している。突起１３２、１５２はレンズ長手方向の中心１箇所、および、中心から両側に等距離の点２箇所の計３箇所にある。このとき、レンズ中心の突起と両側の突起は光進行方向にずれて配置されている。こうすることで、光学レンズ１１１の位置決めが３点でなされることにより、位置決めが容易になる。
【００３２】
このとき、レンズ中心の突起１３２、１５２がレンズ長手方向のレンズ変形の中心となる。そのため、レンズ中心の突起１３２、１５２がレンズ長手方向に応力を発生することはなく、実施例１と同様にレンズ湾曲を抑制することができ、色ずれの抑制をすることができる。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
２２  熱伝導部材
１１１  光学レンズ
１２１  保持台
１４１  補強部材
１３１  保持台突起
１５１  補強部材突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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