CN103176271A

CN103176271A - 光扫描装置

Info

Publication number: CN103176271A
Application number: CN2012105599566A
Authority: CN
Inventors: 冈田雄太
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-06-26
Also published as: DE102012223507A1; GB2498079A; JP2013134274A; US20130162745A1; KR20130079221A; GB201222872D0; US9091958B2

Abstract

一种光扫描装置，包括：配置成发射光束的光源；光偏转器，该光偏转器包括：旋转轴；配置成支撑旋转轴的轴承部；固定在旋转轴上的转子；固定在轴承部上的定子；驱动电路板，配置成支撑轴承部并驱动定子以使转子旋转；和固定在转子上的反射镜部，该光偏转器配置成通过反射镜部而把从光源发射的光束偏转；以及壳体，该壳体包括：轴承插入部，轴承部插入到轴承插入部中；配置成固定驱动电路板的固定部；和设置在轴承插入部和固定部之间的凹部。还涉及一种成像装置。

Description

光扫描装置

技术领域

本发明涉及在成像装置中用光束照射图像承载部件的光扫描装置。

背景技术

在传统的电子照相成像装置如复印机和打印机中，光扫描装置用光束照射图像承载部件的表面，以在图像承载部件上形成静电潜像。通过显影剂（调色剂）把所形成的静电潜像显影成调色剂图像，并将调色剂图像转印到记录介质上。通过这种方式，形成图像。

设置在传统电子照相成像装置中的光扫描装置包括配置成根据图像信息发射光束的光源和配置成使光束偏转以便扫描的光偏转器。此外，光扫描装置包括：配置成以恒定速度扫描由光偏转器偏转的光束并使光束在图像承载部件上成像的fθ透镜、配置成沿预定方向反射光束的反射镜，和配置成保持这些光学元件的壳体。

日本专利申请特开No.2000-298243中公开的成像装置用于减小由于光扫描装置内部的光偏转器的马达的激励声而产生的噪音等等。因此，日本专利申请特开No.2000-298243公开了一种结构，其中，反射激励声的对向壁面设置成使得激励声从定子线圈的外周部到壳体的盖部件的直接传播距离和经由对向壁面从定子线圈的外周部到盖部件的反射传播距离之间的差变成激励声的半波长。此外，日本专利申请特开No.2000-298243公开了一种结构，其中，凹部作为对向壁面设置在壳体底板中。日本专利申请特开No.2000-298243公开的成像装置的光扫描装置中，为了防止障碍物被置于光偏转器和对向壁面之间，将定子线圈的外周部布置在紧邻马达驱动电路板上方的区域外侧。也就是说，作为对向壁面的凹部布置在紧邻马达驱动电路板下方的区域外侧。

光偏转器旋转而产生热，所产生的热传递给光扫描装置的壳体。然而，如日本专利申请特开No.2000-298243所公开的传统技术没有考虑到由于构成壳体和马达驱动电路板的材料的线性膨胀系数的差异，所产生的热会导致在壳体中以及在安装于壳体上的光偏转器的马达驱动电路板（驱动电路板）中产生热应力。该热应力使壳体和马达驱动电路板发生热变形，结果，保持在壳体中的光学元件如光偏转器、透镜以及反射镜的姿态变得不稳定。这种不稳定导致在图像承载部件表面上的光束的光点直径增大和光束的照射位置移动。结果，在形成于片材上的图像中出现色彩失准，从而导致图像劣化。

通过把光偏转器的轴承部装配在壳体的轴承保持部中而使光偏转器相对于壳体定位。通过设置在壳体底板中的固定部而把光偏转器安装在壳体上。光偏转器的发热源是支撑马达旋转轴的轴承部。在光偏转器的轴承部产生的热沿着从轴承部到壳体的轴承保持部、再从轴承保持部到壳体底板以及再从底板到固定部的路径传递。该热传递导致壳体热变形。另一方面，轴承部还由光偏转器的驱动电路板支撑，驱动电路板固定在壳体的固定部上。在轴承部产生的热也传递给驱动电路板。该热传递会导致驱动电路板热变形。一般地，壳体和驱动电路板由不同的材料构成，因此由于壳体和驱动电路板之间的线性膨胀系数差异因而壳体的热变形量和驱动电路板的热变形量彼此不同。由于热变形量差异，因此在壳体和驱动电路板中产生热应力。因此，有必要抑制轴承保持部和固定部之间的热应力。

发明内容

鉴于以上，本发明提供了一种光扫描装置，配置成通过抑制壳体和马达驱动电路板中产生的热应力而使光偏转器和光学元件的姿态稳定；并且提供了包括该光扫描装置的成像装置。

根据本发明的示例性实施例，提供一种光扫描装置，包括：配置成发射光束的光源；光偏转器，其包括：旋转轴；配置成支撑旋转轴的轴承部；固定在旋转轴上的转子；固定在轴承部上的定子；配置成支撑轴承部并驱动定子以使转子旋转的驱动电路板；和固定在转子上的反射镜部，该光偏转器配置成通过反射镜部而使从光源发射的光束偏转；以及壳体，其包括：轴承插入部，轴承部插入到轴承插入部中；配置成固定驱动电路板的固定部；和设置在轴承插入部和固定部之间的凹部。

通过下面参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是成像装置的示意性主视剖视图，成像装置上安装有根据本发明实施例的光扫描装置。

图2A是去除了盖的光扫描装置的透视图。

图2B是沿图2A的线IIB-IIB截开的剖视图，示出了具有盖的光扫描装置。

图3是用于示出根据本发明实施例的光扫描装置的光偏转器附近的放大剖视图。

图4A、4B、4C和4D是从根据本发明实施例的光偏转器的旋转轴的轴向方向（图3的Z方向）来看壳体的示意图。

图5是示出了壳体底板热变形量变化与自启动根据本发明实施例的光偏转器起经过时间的关系曲线。

图6是用于示出根据本发明实施例的光扫描装置的光偏转器附近的放大剖视图。

图7A、7B和7C是用于示出根据本发明实施例的光扫描装置的光偏转器附近的放大剖视图。

具体实施方式

图1是成像装置100的示意性主视剖视图，成像装置100上安装有根据本发明一实施例的光扫描装置20。根据该实施例的成像装置100配置成输出全色图像。

根据该实施例的成像装置100的成像部50包括分别对应于黄色（Y）、品红色（M）、青色（C）和黑色（Bk）的四组感光部件（下文称为“图像承载部件”）21和显影装置22、以及中间转印带23和转印部25。如图1所示，根据该实施例的成像装置100采用了曝光系统，其中，设置在成像部50下方的光扫描装置20根据图像信息而用光束9（9a、9b、9c和9d）照射成像部50的图像承载部件21。也就是说，根据该实施例的成像装置100配置成通过单个光扫描装置20用光束使四个图像承载部件21曝光。

来自光扫描装置20的光束9照射图像承载部件21的表面，以分别在各图像承载部件21上形成静电潜像。光扫描装置20的内部结构将在后面详细描述。从显影装置22供给的调色剂附着在所形成的潜像上，图像承载部件21上的潜像被显影成调色剂图像。调色剂图像被转印到中间转印带23上，然后在转印部25被转印到从片材盒24输送的片材上。当输出全色图像时，通过四个图像承载部件21使各个颜色的图像在中间转印带23上彼此重叠。转印有调色剂图像的片材由定影装置26定影，并经由输出辊27输出到成像装置外。

图2A是根据该实施例的整个光扫描装置20的视图。图2B是沿图2A中的线IIB-IIB截开的剖视图。

从光源6a和6b输出的每个光束（激光束）9通过准直透镜和柱面透镜引导到光偏转器1。

配置成使光束偏转以便扫描的光偏转器1布置在壳体5的大体上中央部。在横跨光偏转器1彼此相对的位置处，作为光学元件的第一透镜2a、2b和第二透镜3a、3b、3c和3d配置成把光束成像到图像承载部件21上，并以恒定速度扫描光束。

光束9a、9b、9c和9d分别对用于黄色、品红色、青色和黑色的图像承载部件21曝光。第一透镜2a布置在光束9a和9b的光路上，第一透镜2b布置在光束9c和9d的光路上。此外，第二透镜3a、3b、3c和3d分别布置在光束9a、9b、9c和9d的光路上。此外，反射镜4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g和4h布置在各光路上，作为配置成把被偏转用于扫描的光束9a、9b、9c和9d引导到各个图像承载部件21的光学元件。

作为光学元件的反射镜和透镜固定在壳体5上。

壳体5通过使用例如用混合到聚苯醚和聚苯乙烯的合成树脂中的玻璃纤维加强的材料注射成型而构成。

通过设置于盖8上的防尘玻璃板7a、7b、7c和7d，把通过各个透镜和反射镜的光束9a、9b、9c和9d引导到相应的图像承载部件21。为了描述内部元件，图2A省略了盖住壳体5的顶部用于防尘的盖8。

图2B示出了凹部30a和30b，它们将在后面描述。

图3是示出了光扫描装置20的光偏转器1附近的放大剖视图。

光扫描装置20包括至少一个光源6a、6b，光偏转器1，光学元件（透镜2a、2b和3a至3d以及反射镜4a至4h），和壳体5。在该实施例中，光扫描装置20包括作为光学元件的透镜2a、2b和3a至3d以及反射镜4a至4h，但是本发明不限于此。光扫描装置20不是必须包括反射镜，而是可以仅包括透镜作为配置成将光偏转器1偏转的光束引导到各图像承载部件21的光学元件。

光偏转器1包括马达驱动电路板10、旋转轴11、转子12、定子（未示出）、反射镜（多面镜）部13和轴承部15。反射镜部13固定在转子12上。转子12固定在旋转轴11上。旋转轴11由轴承部15可旋转地支撑。定子固定在轴承部15上。马达驱动电路板（支撑部件）10固定在轴承部15上，并支撑轴承部15。转子12和定子构成马达。马达驱动电路板10驱动定子以使转子12旋转。电力从连接器部14供给到马达驱动电路板10，转子12围绕旋转轴11旋转。通过转子12的旋转，反射镜部13以恒定速度旋转以使从光源6a、6b发出的光束偏转。

壳体5保持光源6a、6b和光偏转器1。在壳体5的底板5a中设置有轴承保持部（轴承插入部）16，它通过装配在光偏转器1的轴承部15上（也就是说，通过把轴承部15插入到轴承保持部16中）而保持光偏转器1。此外，在壳体5的底板5a中设置有多个固定部17（17a、17b、17c和17d），它们配置成固定光偏转器1的马达驱动电路板10。多个固定部17围绕轴承保持部16并与其相距一定间隔地布置。轴承保持部16和多个固定部17固定在壳体5的底板5a的内表面上。轴承保持部16和多个固定部17可以与壳体5的底板5a一体形成。可替代地，可以用固定件如粘合剂将轴承保持部16和多个固定部17固定在壳体5的底板5a上。

通过将轴承部15装配在设置于壳体5中的轴承保持部16中，将光偏转器1相对于壳体5定位。通过设置于马达驱动电路板10中的孔，将螺钉18a、18b、18c（未示出）和18d（未示出）分别紧固在设置于壳体5中的固定部17a、17b、17c（未示出）和17d（未示出）上。通过这种方式，将马达驱动电路板10固定在壳体5上。

转子12设置在紧邻马达驱动电路板10的上方。固定部17a至17d布置在转子12的径向外部（外径）的外侧。利用这种布置，可以容易地安装光偏转器1，此外，可抵抗振动和外力而使光偏转器1稳定。

壳体5和马达驱动电路板10由不同的材料构成。例如，壳体5由树脂构成。例如，马达驱动电路板10由铁构成。

当光偏转器1旋转时，轴承部15产生大量的热，所产生的热传递给壳体5。因此，在树脂制的壳体5中以及在通过固定部17a至17d而连接到壳体5上的铁制马达驱动电路板10中产生热应力。因此，所产生的热应力导致壳体5和马达驱动电路板10热变形，结果，光偏转器1的姿态变得不稳定。

此外，所产生的热应力导致整个壳体5扭曲，结果，安装在壳体5上的透镜和反射镜的姿态也发生变化。因而，光束在图像承载部件21上的照射位置偏离，在转印到片材上的图像中出现色彩失准，导致图像劣化。

具体地，在如本实施例中的全色成像系统的情况下，其中，单个光扫描装置20使四个图像承载部件21在四个光束下曝光，对应于各个颜色的光束的偏离照射位置彼此不匹配，因此色彩失准变得更加严重。

为了解决上述问题，如图3所示，在壳体5的底板5a中，在轴承保持部16和固定部17a至17d之间的区域中设置凹部30a和30b。固定部17a至17d设置在转子12的径向外部的外侧位置，因此凹部30a和30b设置在紧邻马达驱动电路板10的下方。也就是说，马达驱动电路板10布置在转子12和凹部30a、30b之间，并盖住凹部30a、30b。

图4A是从光偏转器1的旋转轴11的轴向方向（图3的Z方向）来看壳体5的示意图。旋转轴11的轴向方向是垂直于壳体5的底板5a的方向。

如上所述地，凹部30a、30b设置在紧邻马达驱动电路板10的下方，因此凹部30a、30b处于区域39内，该区域39是通过沿光偏转器1的旋转轴11的轴向方向把马达驱动电路板10投影到壳体5上而限定的。在该实施例中，凹部30a和30b具有围绕轴承保持部16的圆形形状。

如上所述地，在树脂制的壳体5和铁制的马达驱动电路板10中产生热应力，这两个部件的线性膨胀系数不同。然而，在本实施例中，设置了凹部30a和30b，因此能够通过凹部30a和30b的敞口部的变形来抑制热应力的产生。

具体地，通过以下方式能够抑制热应力的产生。在轴承部15中产生的热沿凹部30a和30b传递，并且壳体5的热变形沿凹部30a和30b发生。凹部30a和30b包括Z方向分量，因此在凹部30a和30b中发生沿Z方向的热变形。凹部30a和30b在Z方向不受约束，因此凹部30a和30b在Z方向自由膨胀，从而不会产生热应力。即使在设置了凹部30a和30b时，在光偏转器1中产生的热量也不会变化，也就是说总的热变形量不会变化。这样，在垂直于Z方向的方向（图3的X-Y平面的方向）的热变形量减少了相应于在Z方向发生的热变形量。

树脂制的壳体5的线性膨胀系数是铁制的马达驱动电路板10的线性膨胀系数的三至五倍，因此热变形更容易在壳体5中发生。然而，壳体5在垂直于Z方向的方向上的热变形量减小，因此在垂直于Z方向的方向上在壳体5和马达驱动电路板10之间的热变形量之差在轴承保持部16和固定部17a-17d之间的区域中减小。这样，由于马达驱动电路板10固定在壳体5上而产生的热应力被抑制，结果，能够抑制光偏转器1的姿态的变化。

根据本实施例，即使形成光扫描装置20的壳体5的材料的线性膨胀系数与形成光扫描装置20的马达驱动电路板10的材料的线性膨胀系数不同，也不需要增加新的元件或改变构成光扫描装置20的部件的材料。

在该实施例中，设置了多个凹部30a和30b，凹部30a和凹部30b之间的中间区域31自由膨胀地变形。因此，能够更加有效地抑制热应力的产生。但是，即使在单个凹部的情况下也能够抑制热应力。

此外，壳体5的底板5a中形成凹部30a和30b的部分的厚度设定成比底板5a中除凹部30a和30b之外的部分的厚度小，因此热变形容易在凹部30a和30b发生。具体地，为了减小壳体5的底板5a中形成凹部30a和30b的部分的厚度，例如，在壳体5的底板5a中设置图3的凹部70a和70b。当在中间区域31发生沿X-Y方向的热变形时，凹部30a和凹部70b之间的薄壁部以及凹部30b和凹部70b之间的薄壁部能够沿X-Y方向弯曲。中间区域31的热变形量被凹部之间薄壁部的弯曲所吸收，因此能够减小壳体5的底板5a的热变形量。

此外，设置了凹部30a和30b，因此壳体5与外部空气的接触面积增大，使得能够在处于凹部30a和30b外侧的部分中抑制温度升高。因而，能够抑制光偏转器1的姿态变化。

图5是示出了壳体5的底板5a的热变形量变化与从启动光偏转器1起所经时间的关系曲线。图6是示出了光扫描装置20的光偏转器1附近的放大剖视图。图5所示的热变形量是在图6所示的测量点45测得。此外，作为热变形量，测量底板5a的倾角的变化量，其显著地影响光偏转器1的姿态变化。

参考图5，发现以下情形。在经过10分钟后，在未设置凹部30a和30b的常规情况下，随着热变形，底板5a的倾角变化量为大约180秒。另一方面，在设置了凹部30a和30b的本实施例的情况下，随着热变形，底板5a的倾角变化量减小到大约90秒。

如上所述地，如图4A所示，从光偏转器1的旋转轴11的轴向方向（图3的Z方向）来看，根据本实施例凹部30a和30b的形状为圆形形状。但是，本发明不限于此，凹部可以为多边形，只要凹部设置在轴承保持部16和固定部17a至17d之间的区域中即可。例如，可以想到如图4B所示具有八边形形状的单个凹部32或如图4C所示具有矩形形状的单个凹部33。

此外，凹部不是必须具有连续的形状，可以采用如图4D所示的凹部40a和40b。凹部40a和40b具有断续的形状，其中，多个凹部分段38借助用于防振目的的多个连接部37而彼此相连。在这种情况下，为了抑制在轴承保持部16和固定部17a至17d之间产生热应力，期望的是避免把连接部37置于连接轴承保持部16的中心和固定部17a、17b、17c或17d的中心的直线上。此外，期望的是连接轴承保持部16的中心和凹部40a的每个连接部37的直线避免与连接轴承保持部16的中心和凹部40b的每个连接部37的直线共线。

根据本实施例的凹部30a和30b设置在通过把马达驱动电路板10投影到底板5a上而限定的区域39内。但是，凹部的一部分可以设置在投影区域39外。

也就是说，凹部仅需设置在底板5a的处于壳体5的轴承保持部16和固定部17a至17d之间的部分中。利用这种结构，能够获得抑制产生热应力的效果。

根据本实施例凹部30a和30b的沿包括光偏转器1的旋转轴11的轴线的平面（例如图3的Y-Z平面）截开的横截面形状是如图3所示的矩形波形状。包括旋转轴11的轴线的平面是垂直于壳体5的底板5a的平面。

但是，本发明不限于此。例如，可以采用如图7A所示具有三角波形状的凹部34或如图7B所示具有曲率的形状的凹部35。此外，凹部不是必须具有充足的深度，当由于布置上的限制而不能确保设置凹部的足够空间时，如图7C所示可以在壳体5的底板5a中设置凹部36a和36b。

也就是说，唯一必要的是，处于设置在壳体5中的轴承保持部16和固定部17a至17d之间区域中的凹部包括Z方向的分量。利用这种结构，能够获得抑制产生热应力的效果。

在根据本实施例的成像装置100中，布置了四个用于形成全色图像的图像承载部件21，光扫描装置20设置在包括四个图像承载部件21的成像部50的下方。但是，本发明不限于这种结构。光扫描装置可以设置在成像部的上方，本发明也可以应用于包括单个图像承载部件的成像装置，该单个图像承载部件布置在成像部中例如用以形成黑色单色图像。

利用上述结构，能够在轴承保持部16和固定部17a至17d之间的区域中抑制在壳体5和马达驱动电路板10中产生热应力。

这样，根据本实施例，在设置于壳体5的底板5a中的轴承保持部16和固定部17a至17d之间的区域中设置了凹部，因此抑制了在壳体5和马达驱动电路板10中产生热应力。因此，安装在光扫描装置20的壳体5上的光学元件如透镜2a、2b和3a至3d、反射镜4a至4h以及光偏转器1的姿态得以稳定，因而能够防止随着在成像时出现的色彩失准而发生的图像劣化。

根据本实施例，即使在形成光扫描装置的壳体的材料的线性膨胀系数与形成光扫描装置的驱动电路板的材料的线性膨胀系数不同，由于在设置于壳体底板中的轴承保持部和固定部之间的区域中设置了凹部，因此能够抑制在壳体和驱动电路板中产生的热应力。因此，光偏转器和光学元件的姿态被稳定，从而能够防止随着在片材上形成的图像中出现色彩失准而发生的图像劣化。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解本发明不限于公开的示例性实施例。随附权利要求的范围应给予最宽泛的解释，以涵盖所有修改和等同的结构和功能。

Claims

1.一种光扫描装置，包括：

配置成发射光束的光源；

光偏转器，该光偏转器包括：旋转轴；配置成支撑旋转轴的轴承部；固定在旋转轴上的转子；固定在轴承部上的定子；驱动电路板，配置成支撑轴承部并驱动定子以使转子旋转；和固定在转子上的反射镜部，该光偏转器配置成通过反射镜部而把从光源发射的光束偏转；以及

壳体，该壳体包括：轴承插入部，轴承部插入到轴承插入部中；配置成固定驱动电路板的固定部；和设置在轴承插入部和固定部之间的凹部。

2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，固定部设置的位置在光偏转器的转子的径向外部的外侧。

3.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，壳体的底板中形成所述凹部的部分的厚度比壳体的底板中除形成所述凹部的部分之外的部分的厚度小。

4.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，从垂直于壳体的底板的方向来看，所述凹部具有围绕所述轴承插入部的圆形形状。

5.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，从垂直于壳体的底板的方向来看，所述凹部具有围绕所述轴承插入部的多边形形状。

6.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，从垂直于壳体的底板的方向来看，所述凹部包括设置在壳体中的多个凹部并且具有断续的形状，所述多个凹部通过多个连接部彼此相连从而围绕所述轴承插入部。

7.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，所述凹部的沿垂直于壳体底板的平面截开的横截面形状是矩形波形状。

8.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，所述凹部的沿垂直于壳体底板的平面截开的横截面形状是三角波形状。

9.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，所述凹部的沿垂直于壳体底板的平面截开的横截面形状是具有曲率的形状。

10.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，所述凹部设置在通过把驱动电路板投影到壳体的底板上而限定的区域内。

11.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，壳体和驱动电路板由不同的材料制成。

12.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，壳体由树脂制成，驱动电路板由铁制成。

13.一种成像装置，包括根据权利要求1至12中的任何一项所述的光扫描装置。