JP2001242406A - 光学走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学ハウジングの形状を単純化し成形を容易
にして生産性を向上させると共に、光学ハウジングの熱
膨張による歪みを防止することを課題とする。 【解決手段】 折り返しミラー２４は、別体で成形され
た保持部材４０に保持され、本体フレームに固定される
光学ハウジング１２に装着される（後付けされる）。こ
のため、複雑な保持形状や押えばねの取付形状を光学ハ
ウジング１２に形成する必要がなくなるので、光学ハウ
ジング１２の形状を単純化できる。また、光学ハウジン
グ１２を本体フレームと同じ金属（線熱膨張率が略同
一）で成形することで、熱膨張による歪みを防止でき、
レーザー光の光路がシフトすることを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
技術を使用した画像形成装置等に搭載される光学走査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真プロセス技術を使用し
た画像形成装置においては、一様に帯電させた感光体上
に光学走査装置からの走査光により静電潜像を形成さ
せ、この静電潜像をトナーによって現像し、得られた感
光体上のトナー像を用紙に転写、定着させて画像を記録
している。

【０００３】図１９及び図２０に示すように、光学走査
装置１５０は、画像形成装置の本体フレーム１５２上に
複数の固定ねじ１５４によって取付け固定されるのが一
般的である。

【０００４】このような画像形成装置においては、動作
中に装置内部にあるモータ１５８や電気回路や摺動部分
から発生する熱により、装置内部全体の温度が上昇す
る。このとき光学走査装置１５０の光学ハウジング１５
６と画像形成装置の本体フレーム１５２とが異なる材質
であると、熱による膨張量に差が生じ、光学ハウジング
１５６がたわんだり変形したりして、光学走査装置１５
０から感光体１６０に向けて射出されるレーザ光Ｌの光
軸に狂いが生じ、画像品質が低下することがある。

【０００５】特に、固定ネジ１５４が光学ハウジング１
５６の底部近くに設けられ、画像形成装置の本体フレー
ム１５２の線膨張率よりも光学ハウジング１５６の線膨
張率の方が大きい場合は、図２１に示すように、温度が
上昇すると光学ハウジング１５６全体が上に凸の形に変
形し、光源１６２からの出射光軸が上方にシフトした
り、光学ハウジング１５６上にあるミラー１６４の角度
やレンズ１６６の位置が変化したりして、光路が上方に
シフトしてしまうことがある。

【０００６】これは光学ハウジング１５６の膨張が、光
学ハウジング１５６の底部では画像形成装置の本体フレ
ーム１５２によって規制されるのに対し、光学ハウジン
グ１５６の上部では比較的規制を受けないためだと考え
られる。

【０００７】この問題を解決するために、提案された技
術として特開平５-５３０６９がある。

【０００８】これは光走査装置の光学ハウジングと光走
査装置を支持する本体フレームとを同一素材にすること
により線膨張係数の差をなくし、温度上昇時に光学ハウ
ジングが歪まず光軸ずれが生じないようにするものであ
る。実施例では冷間圧延鋼製の本体フレームに鋳鉄製の
光学ハウジングがネジによって取付けられており、ネジ
間のピッチの熱膨張による伸び量が本体フレームと光学
ハウジングの両者共同一になるようにしている。

【０００９】また、本体フレームと光学ハウジングを両
者とも鉄板金で構成した例としては特開平４-２４６６
４がある。ここでは光学走査装置が複数の板金の組み合
わせによって構成されている。

【００１０】さらに鉄板金製の本体フレームとアルミダ
イキャスト製の光学ハウジングという、比較的線膨張係
数の差が小さい組み合わせによって、温昇時の光学ハウ
ジングの歪みを小さく抑えている装置もある。

【００１１】光学走査装置には結像光学系を構成するレ
ンズやミラー等の複数の光学部品が取付けられるが、光
学ハウジングにはこれらの光学部品を支持する支持部１
６８や、スプリング等の保持部材を係止する係止部が一
体形成されている。

【００１２】光学部品の位置や姿勢を正確に位置決めす
るためには、支持部の形状には高い精度が要求され、ま
た、係止部もスプリング等がスナップフィットで簡単に
取り付け可能とするために、複雑な形状となることが多
い。

【００１３】ここで、画像形成装置の本体フレームが金
属製の場合、熱膨張による光学走査装置の光学性能の低
下を防ぐためには上記従来技術のように光学ハウジング
も金属で構成することが有効である。

【００１４】しかし、金属製の光学ハウジング上に複雑
な形状の支持部等を高精度に形成するには、光学ハウジ
ングがダイキャスト成形品の場合、成形面のままでは精
度不足のため多方向からの機械加工が必要になる。ま
た、板金製の場合は複数の板金を複雑に組合せた構成が
必要となる。

【００１５】このため光学ハウジングが高価になった
り、生産能力が低下したりするという問題が生じてい
た。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光学ハウジ
ングの形状を単純化し成形を容易にして生産性を向上さ
せると共に、光学ハウジングの熱膨張による歪みを防止
することを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、光源から発生したレーザー光が光学部品を介して回
転多面鏡へ入射される。回転多面鏡はレーザー光を偏向
走査し、光学部品を介して感光体表面に結像させる。

【００１８】これらの光学部品は、別体で成形された保
持部材に保持され、本体フレームに固定される光学ハウ
ジングに装着される（後付けされる）。このように、光
学部品を光学ハウジングと別体で成形することで、複雑
な保持形状や押えばねの取付形状を光学ハウジングに形
成する必要がなくなるので、光学ハウジングの形状を単
純化できる。このため、光学ハウジングが高価になった
り、生産能力が低下するという問題が生じない。

【００１９】また、光学ハウジングを本体フレームと同
じ金属（線熱膨張率が略同一）で成形することで、熱膨
張による歪みを防止でき、レーザー光の光路がシフトす
ることを防止できる。

【００２０】なお、上述したように、光学ハウジングは
単純な形状でよいので、ダイキャスト成形した場合、成
形後に必要な加工箇所、加工方向を少なくすることがで
きる。このため、多方向から機械加工する必要がない。
また、板金製の場合では、複数の板金を複雑に組み合わ
せる必要がない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本形態に係
る光学走査装置を説明する。 （光学走査装置の概略構成）図１及び図２に示すよう
に、光学走査装置１０を構成するアルミダイキャスト製
の光学ハウジング１２が、４本のネジ１４で画像形成装
置の本体フレーム１６に固定されている。

【００２２】この本体フレーム１６は鉄板金製であり、
アルミダイキャスト製の光学ハウジング１２との線膨張
係数差は、従来多用されていたガラス繊維強化プラスチ
ック製の光学ハウジングと本体フレーム１６との線膨張
係数差より小さくなっている。

【００２３】このため、ネジ１４で締結されたスパンで
は、本体フレーム１６と光学ハウジング１２の熱膨張量
の差が小さく、また、アルミダイキャストの方がガラス
繊維強化プラスチックより剛性が高いので、温度上昇時
に光学ハウジング１２が歪まない。

【００２４】この光学ハウジング１２の周壁には、レー
ザーダイオード１８が取付けられている。レーザーダイ
オード１８から出射されたレーザー光は、コリメータレ
ンズ２０とシリンダーレンズ２２を通過して、折り返し
ミラー２４を経て回転多面鏡２６によって偏向走査され
る。

【００２５】偏向走査されたレーザー光は、第１ｆθレ
ンズ２８、第２ｆθレンズ３０及びシリンダーミラー３
２からなる結像光学系を通過して感光体３４の表面に結
像走査される。なお、偏向走査されたレーザー光の一部
は、ミラー３６で光検知手段３８へ反射される。

【００２６】これら光学部品としての、折り返しミラー
２４、第１ｆθレンズ２８、第２ｆθレンズ３０、シリ
ンダーミラー３２、ミラー３６、及び光検知手段３８
は、ガラス繊維強化樹脂で成形された保持部材４０、４
２、４４、４６、４８、５０に取付けられる。

【００２７】ここで、基本的構造は何れの保持部材も同
じなので、折り返しミラー２４の保持部材４０を例に採
って説明する。

【００２８】図３及び図４に示すように、保持部材４０
は、ベース板５２を備えている。このベース板５２の略
中央部には、丸ボス５４が突出しており、この丸ボス５
４の遠心方向へ離れた位置に位置決めピン５６が突出し
ている。

【００２９】そして、丸ボス５４が光学ハウジング１２
の底板１２Ａに形成された円形の凹部５８に嵌合し、位
置決めピン５６が長溝６０に嵌合して、保持部材４０が
光学ハウジング１２に対して位置決めされるようになっ
ている。なお、長溝６０は、丸ボス５４と位置決めピン
５６とを結ぶ線上に長くなっており、後述するように、
保持部材４０の熱変形を許容する構成である。

【００３０】光学ハウジング１２の凹部５８及び長溝６
０は、底板１２Ａの上方から単一方向へ降ろされたエン
ドミルによって容易に機械加工することができ、また、
凹部５８の底面に精度のよい基準平面５８Ａを成形でき
る。このため、光学ハウジング１２の加工時間が短くな
り、安価に製作することができ、個々の複雑な光学部品
の保持形状を光学ハウジング側に加工するために、高額
な多軸型の切削機械を導入する必要もなくなる。このよ
うに、保持部材を光学ハウジングと別体とすることで、
形状が複雑な保持部を樹脂の成形品で精度よく安価に作
製することができる。

【００３１】また、凹部５８の底面には、雌ネジ穴６２
が形成されており、丸ボス５４の貫通孔６４を貫通した
ネジ６６が螺合し、１本のネジ６６で保持部材４０が光
学ハウジング１２に締結される。このとき、丸ボス５４
の先端面が凹部５８の基準平面５８Ａと面接し、ベース
板５２が若干浮いた状態で支持されている。

【００３２】このような構成を採ることで、装置内の温
度が上昇して保持部材４０が熱膨張するときは、図６に
示すように、ねじ６６を中心に放射状に膨張するので、
膨張が拘束されることがなく、保持部材４０が局部的な
変形を起こさない。このため、光路変動が小さい光学走
査装置１０とすることができる。また、凹部５８の基準
平面５８Ａは、上方から容易に加工することができるの
で、精度の高い位置決めができる。さらに、ベース板５
２と底板１２Ａとの間に隙間が生じる設計とすること
で、丸ボス５４の先端面が確実に基準平面５８Ａと面接
する。

【００３３】一方、保持部材４０のベース板５２から
は、先端部が球状の突起６８、７０が突設されている。
この突起６８、７０に折り返しミラー２４が載置される
構成である。また、ベース板５２の中央部からは折り返
しミラー２４の反射面中央を支持する支持部７２が立ち
上がり、両端部からは折り返しミラー２４の反射面端部
を支持する支持部７４が立ち上がっている。なお、支持
部７４は、ベース板５２から立設された補強壁７５で両
側から補強されている。

【００３４】さらに、ベース板５２の端面からは、掛止
爪７６が水平に張り出しており、板バネ７８の立壁７８
Ａに形成された止め孔８０が掛止されるようになってい
る。板バネ７８は、側面視にて略Ｕ字状をしており、両
端からはアーム７８Ｂが折り返しミラー２４を乗り越え
て非反射面に至り、屈曲された押え部７８Ｃが非反射面
を支持部７２、７４に向かって押圧する。

【００３５】このような構成により、折り返しミラー２
４が板バネ７８により、スナップフィットで簡単に保持
部材４０に固定される。なお、板バネ７８が装着された
とき、その下端部７８Ｄは底板１２Ａに形成された長穴
７９に位置する。

【００３６】ここで、図７に示す、保持部８２が一体に
成形されたアルミダイキャストの光学ハウジングＸ１
（成形後、機械加工されている）及びガラス繊維強化プ
ラスチック製の光学ハウジングＸ２と、本形態のように
保持部材４０を後付けしたアルミダイキャスト製の光学
ハウジング１２の寸法精度を比較した表を図８に示す。

【００３７】この表は、光学ハウジングの基準点Ｏに対
する折り返しミラー２４の支持部（８４、８６）、（７
２、７４）の距離を、位置度、基本寸法で比較し、
光学ハウジングの取付基準平面Ａに対して支持部が形成
する面の角度を、傾斜度、角度ノミナル寸法、熱変
形による角度変化で比較したものである。

【００３８】先ず、基準点Ｏに対する基本寸法である
が、アルミダイキャストを機械加工した光学ハウジング
Ｘ１では、誤差が±０．１ｍｍであった。なお、保持部
８２は光学ハウジングと一体成形され、本形態のよう
に、位置決め用の穴（凹部５８、長溝６０）は形成され
ていないので、位置度の誤差要因は当然存在しない。
また、ガラス繊維強化プラスチック製の光学ハウジング
Ｘ２も同様に、基準点Ｏに対する基本寸法は±０．１
ｍｍであった。

【００３９】一方、本形態に係るアルミダイキャスト製
の光学ハウジング１２では、基準点Ｏに対する位置度
では、凹部５８及び長溝６０の誤差が±０．１ｍｍであ
り、また、ガラス繊維強化プラスチック成形品の保持部
材４０に形成された丸ボス５４及び位置決めピン５６の
誤差が±０．０５ｍｍであった。また、保持部材４０の
基準点（ネジ６６の軸線と基準平面５８Ａが交わる点）
から支持部７２、７４までの距離の誤差が±０．０８ｍ
ｍであるので、光学ハウジング１２の累積誤差は±０．
１３ｍｍとなる。

【００４０】この結果から、従来の光学ハウジングＸ
１，Ｘ２と本形態の光学ハウジング１２は略同レベルの
精度といえる。

【００４１】また、取付基準平面Ａに対して、折り返し
ミラー２４の反射面の支持部が形成する平面の傾斜度
は、従来の光学ハウジングＸ１、Ｘ２では、０．０３ｍ
ｍである。

【００４２】これに対して、本形態では、取付基準平面
Ａに対する、凹部５８の基準平面５８Ａの傾斜度は
０．０２ｍｍ、そして、基準平面５８Ａに対し折り返し
ミラー２４の反射面の支持部７２、７４が形成する平面
の傾斜度は０．０３ｍｍであるため、累積されて０．
０３６ｍｍとなるが、従来の光学ハウジングと本形態の
光学ハウジングは略同レベルの精度といえる。

【００４３】なお、角度ノミナル寸法は、光学ハウジ
ングＸ１、Ｘ２では共に０．８１°であるが、光学ハウ
ジング１２では、基準平面５８Ａの角度ノミナル寸法を
０°とし、基準平面５８Ａに対する折り返しミラー２４
の反射面の支持部７２、７４が形成する平面の角度ノミ
ナル寸法を０．８１°に形成して、全体としては０．８
１°となるように構成している。

【００４４】また、熱変形による角度変化は、光学ハ
ウジングＸ１は本形態の光学ハウジング１２と同様に０
であり、ガラス繊維強化プラスチック製の光学ハウジン
グＸ２の±０．２°よりも小さくなっている。なお、保
持部材４０については、前述したように、ネジ６６を中
心として放射状に熱膨張するので、角度変化は０°とな
る。

【００４５】このように、本形態では、光学ハウジング
と保持部材の必要な寸法精度を確保しつつ熱による歪み
を抑えることができる。

【００４６】次に、シリンダーミラー３２の保持部材４
８について説明する。

【００４７】基本的な構造は、折り返しミラー２４の保
持部材４０と同一であるが、図１に示すように、２つの
保持部材４８でシリンダーミラー３２の両端部を保持し
ている点で異なる。また、図９〜図１３に示すように、
保持部材４８のベース板８８には、台座９０が形成され
ており、階段状の壁体の角部９２、９４、９６でシリン
ダーミラー３２の反射面を支持するようになっている。

【００４８】さらに、台座９０の踏み面９０Ａには、２
つのピン９８が突設されており、このピン９８に板バネ
１００の位置決め孔１０２を挿入することで、板バネ１
００が保持部材４８に対して位置決めされ、ネジ１０４
で固定される。

【００４９】このような保持部材４８においても、光学
ハウジングと保持部材の必要な寸法精度を確保しつつ熱
による歪みを抑えることができる。

【００５０】次に、上記の保持部材４８が取付けられる
光学ハウジングの変形例を説明する。

【００５１】図１４〜図１６に示すように、光学ハウジ
ング１０６は、鉄板の４辺を曲げ起こして箱状に形成さ
れており、底板１０６Ａが４箇所ネジ１０８で本体フレ
ーム１６に固定されている。その他の構造は、図１に示
す光学ハウジング１２と同一であるので割愛する。

【００５２】ここで、保持部材４８の取付部分を説明す
る。

【００５３】光学ハウジング１０６の底板１０６Ａに
は、位置決め用の丸穴１１０と長穴１１２が打ち抜き加
工されている。この丸穴１１０と長穴１１２には、底板
１０６Ａの裏側から板金プレート１１４が溶接されてお
り、この板金プレート１１４に雌ネジ孔１１６が形成さ
れている。

【００５４】そして、丸穴１１０と長穴１１２には、保
持部材４８の丸ボス５４と位置決めピン５６が挿入さ
れ、保持部材４８が位置決めされた後、１本のネジ６６
を丸ボス５４へ挿通させ、雌ネジ孔１１６へ螺合させる
ことで、保持部材４８が光学ハウジング１０６に取付け
られる。

【００５５】上記の構成では、本体フレーム１６と光学
ハウジング１０６が鉄製なので、両者の間に熱膨張量の
差が生じない。このため、昇温時に光学ハウジング１０
６が歪まない。さらに、光学ハウジング１０６には、丸
穴１１０、長穴１１２、及び雌ネジ孔１１６のように単
純な加工を施せばよいので、複数の板金を組み合わせた
光学ハウジングと比較して、安価に製作できる。

【００５６】次に、第２形態に係る保持部材を説明す
る。

【００５７】図１７及び図１８に示すように、保持部材
１２０の基本的な構成は、図５に示す保持部材４０と同
じであるが、ベース板５２にミラー３６が載置される突
起１２２、１２４とミラー３６の反射面を支持する支持
部１２６、１２８が形成されている。そして、ミラー３
６は、板ばね１３０で保持部材１２０に取付けられる。

【００５８】図１８では、折り返しミラー２４とミラー
３６の双方がセットされた状態を表しているが、実際に
は、折り返しミラー２４かミラー３６のどちらか一方が
セットされる。

【００５９】このように、１つの保持部材に複数の支持
構造を形成することで、部品が共通化され部品点数が削
減できる。

【００６０】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、光学ハウ
ジングの形状を単純化し成形を容易にして生産性を向上
させると共に、光学ハウジングの熱膨張による歪みを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本形態に係る光学走査装置を示す平面図であ
る。

【図２】 本形態に係る光学走査装置を示す側断面図で
ある。

【図３】 本形態に係る光学走査装置の保持部材を示す
分解斜視図である。

【図４】 本形態に係る光学走査装置の保持部材を示す
斜視図である。

【図５】 本形態に係る光学走査装置の保持部材を示す
断面図である。

【図６】 本形態に係る光学走査装置の保持部材を示す
平面図である。

【図７】 従来の光学走査装置の保持部材を示す断面図
である。

【図８】 ハウジングの寸法精度を比較した表である。

【図９】 本形態に係る光学走査装置の他の保持部材を
示す斜視図である。

【図１０】 本形態に係る光学走査装置の他の保持部材
を示す平面図である。

【図１１】 本形態に係る光学走査装置の他の保持部材
を示す側面図である。

【図１２】 本形態に係る光学走査装置の他の保持部材
を示す正面図である。

【図１３】 本形態に係る光学走査装置の他の保持部材
にシリンダーミラーが取付けられた状態を示す側断面図
である。

【図１４】 本形態に係る光学走査装置が取付けられる
ハウジングの変形例を示す側断面図である。

【図１５】 本形態に係る光学走査装置が取付けられる
ハウジングの変形例を示す平面図である。

【図１６】 本形態に係る光学走査装置が取付けられる
ハウジングの変形例を示す側面図である。

【図１７】 本形態に係る光学走査装置の第２形態の保
持部材を示す正面図である。

【図１８】 本形態に係る光学走査装置の第２形態の保
持部材を示す正面図である。

【図１９】 従来の光学走査装置を示す平面図である。

【図２０】 従来の光学走査装置を示す側断面図であ
る。

【図２１】 従来の光学走査装置が熱変形した状態を示
す側断面図である。

【符号の説明】

１２ ハウジング ４０ 保持部材 ４２ 保持部材 ４４ 保持部材 ４６ 保持部材 ４８ 保持部材 ５０ 保持部材 ５４ 丸ボス（位置決め部、凸部） ５６ 位置決めピン（位置決め部） ５８ 凹部（被位置決め部） ５８Ａ 基準平面 ６０ 長溝（被位置決め部） ６６ ねじ １０６ ハウジング

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光を発生する光源と、前記レー
   ザー光を偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡へ
   レーザー光を入射させ又は回転多面鏡で偏向走査された
   レーザー光を感光体表面に結像させる複数の光学部品
   と、前記光学部品を収納し本体フレームに固定される光
   学ハウジングと、を備えた光学走査装置において、 別体で成形され前記光学部品を保持する保持部材が、前
   記光学ハウジングに装着されることを特徴とする光学走
   査装置。
2. 【請求項２】 前記光学ハウジングに形成された位置決
   め部と、前記保持部材に形成され前記位置決め部と嵌合
   して位置決めされる被位置決め部と、を有することを特
   徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 【請求項３】 前記位置決め部が、長溝と、底面に基準
   平面を持つ凹部とで構成され、 前記被位置決め部が、前記長溝にスイライド可能に係合
   する位置決めピンと、前記凹部の基準平面と面接して嵌
   合する凸部とで構成されていることを特徴とする請求項
   ２に記載の光学走査装置。
4. 【請求項４】 前記保持部材が１本のねじで前記光学ハ
   ウジングに固定されることを特徴とする請求項１〜請求
   項３の何れかに記載の光学走査装置。
5. 【請求項５】 前記保持部材に、複数の光学部品が搭載
   可能な支持部が形成されたことを特徴とする請求項１〜
   請求項４の何れかに記載の光学走査装置。
6. 【請求項６】 前記本体フレームと前記光学ハウジング
   を成形する部材が略同一の線膨張係数を持つことを特徴
   とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の光学走査装
   置。
7. 【請求項７】 前記本体フレーム及び前記光学ハウジン
   グが金属製であることを特徴とする請求項１〜請求項６
   の何れかに記載の光学走査装置。
8. 【請求項８】 前記保持部材が樹脂製であることを特徴
   とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の光学走査装
   置。