JP2003248185A - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構造で、光源から出射した光束の光軸
のズレを発生せず、効率よく温度変化による光学箱の歪
みを吸収できる走査光学装置及び画像形成装置を提供す
る。 【解決手段】 光学箱12は、半導体レーザ1,シリンドリ
カルレンズ2,回転多面鏡3,結像光学系6等の光学部材を
収納する領域と、走査光学装置の外装や強度向上のため
の領域を有する。光学箱12は、光学部材を配置するための
領域以外に設けられた固定部(18A,18B,18C,18D)でビス1
3A,13B,13C,13Dを用いて本体フレーム11に固定される。
切欠部14A,14B,14C,14Dはビスで固定されている固定部
(18A,18B,18C,18D)の間で且つ、光学部材を配置するため
の領域以外で設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査光学装置、特に
光源から出射した光束を回転多面鏡で偏向させｆθレン
ズを介して被走査面上に光走査する走査光学装置及びこ
の走査光学装置を備えたレーザービームプリンターやデ
ジタル複写機等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザービームプリンター（Ｌ
ＢＰ）等の画像形成装置においては、画像信号に応じて
光源から出射した光束を光変調している。そして光変調
された光束を例えば回転多面鏡から成る光偏向器により
周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する結像光学系によっ
て感光性の記録媒体面上にスポット状に集束させたもの
を光走査して画像記録を行っている。

【０００３】図１３は、特開平9-184998に開示された従
来の光走査光学系の要部概略図である。

【０００４】光走査装置60では、半導体レーザ62から出
力されたレーザビームを光源光学系64を通してポリゴン
ミラー66へ入射させ、このポリゴンミラー66で偏向して
ｆθレンズ68を通過させ、感光ドラム70の表面に結像さ
せるようになっている。

【０００５】このような光走査装置60は、例えば特開平
10-327303で示すように本体フレームにビスで締結され
る。

【０００６】ところで、上述の特開平9-184998に開示さ
れた光走査光学系について示す図１４によれば、このよ
うな光学部材が収納された光学箱72と、光学箱72が取付
けられる本体フレーム74との熱膨張率が異なると、レー
ザープリンター内の温度の変化による膨張収縮によっ
て、光学箱72の底板72Aの中央部が撓み、レーザービー
ムの光軸（アライメント）にズレが生じる。

【０００７】図１４にはレーザビームの出射方向78の変
形例を示したが、光走査方向77の変形も同様に発生す
る。図１５に光走査方向77の変形例を示す。光学部材が
収納された光学箱72と光学箱72が取付けられる本体フレ
ーム74との熱膨張率が異なると、レーザープリンター内
の温度の変化による膨張収縮によって、本体フレーム74
と光学箱72を取り付けているビス76A,76Bを拘束点に光
学箱72の底板72Aが撓む。例えばｆθレンズ68を固定し
ている弾性部材75A,75Bのうち部品のばらつきにより75
Ａの弾性部材の押圧の方が強くなる場合、図１５のよう
になる。これは上記熱変形で発生した光学箱72の変形で
弾性部材75Ａに倣ってｆθレンズ68が傾いた場合を示し
ている。これにより、走査線の照射位置が傾く場合があ
る。

【０００８】この問題を解決するため、実開昭63-16051
9に示すように本体フレームの一部を切り欠く方法があ
る。

【０００９】また、この問題を解決するため、例えば、
特開平8-278670に開示されているような方法が提案され
ている。ここでは、図１６に示すように本体フレーム74
と光学箱72の間に弾性部材59a,59bを設けている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
63-160519に示す方法はレーザビームの出射方向及び光
走査方向に対して垂直な方向の変形となるため熱変形を
吸収するという効果は低い。

【００１１】また、特開平8-278670に示す方法では、弾
性部材の変形でレーザビームの照射位置が個々の走査光
学装置においてばらつく要因になる。また、弾性部材や
固定するための部材とネジが必要となりコストアップに
つながる。

【００１２】本発明は上記従来技術の課題を解決するた
めになされたものであって、その目的は、簡易な構造
で、光源から出射した光束の光軸のズレを発生すること
なく、効率よく温度変化による光学箱の歪みを吸収する
ことができる走査光学装置及び画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光源と、前記光源から出射した光束を偏
向走査する偏向手段と、前記偏向された光束を被走査面
上に結像させる結像手段とを含む光学部材を収容する光
学箱を有し、前記光学箱が、前記被走査面に対して所定
の位置関係に従って画像形成装置の本体枠の支持部に支
持される走査光学装置において、前記光学箱は、前記光
学部材を収容する領域と、前記支持部に対して光学箱を
取り付けるための取付部を形成する領域とを有し、前記
取付部を形成する領域に複数の位置決め部を設け、前記
位置決め部間で、且つ、前記支持部への取付部を形成す
る領域に光走査方向及び出射方向の少なくともいずれか
の方向の変形に対して周囲の領域よりも容易に変形する
領域を設けたことを特徴とする走査光学装置である。

【００１４】これにより、光学箱と本体枠の材質の違い
（線膨張係数の違い）により発生する変形を低減するこ
とができ、温度変化に対して安定した走査光学装置を提
供することができる。

【００１５】前記取付部として、さらに、前記光学箱を
前記支持部に対して弾性部材で固定する固定部を有する
ことが好適である。

【００１６】これにより、本体枠に対し、ネジ等で締結
する位置決め部と弾性部材で固定する固定部を併用する
ことで、外部からの加振力に対しても適度な拘束力を有
し、且つ線膨張率の差による応力に対しても柔軟に対応
することができる。

【００１７】前記位置決め部及び固定部が光軸に対して
線対称に配置され、該位置決め部が光走査方向と略平行
な直線上に配置されたことが好適である。

【００１８】これにより、ネジ等で締結する位置決め部
と弾性部材で固定する固定部を併用することと、配置を
光軸に対して線対称にすることで、外部からの加振力に
対しても適度な拘束力を有し、且つ線膨張率の差による
応力に対しても柔軟に対応することが出来、且つ変形の
ばらつきを抑えることができる。

【００１９】前記支持部は、前記画像形成装置の本体枠
に取り付けられ、且つ、前記光学箱と異なる線膨張率を
有する支持部材を含み、前記位置決め部が設けられた取
付部は、前記支持部材を介して前記画像形成装置の本体
枠に取り付けられ、前記固定部は前記画像形成装置の本
体枠に取付けられることが好適である。

【００２０】前記光走査方向及び出射方向の少なくとも
いずれかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易に
変形する領域は、周囲の領域から切り欠かれた切欠部で
あることが好適である。

【００２１】これにより、コストアップが発生しない簡
易的な手段で温度変化に対して安定した走査光学装置を
提供することができる。

【００２２】前記光走査方向及び出射方向の少なくとも
いずれかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易に
変形する領域は、取付部を貫通して開設された孔部であ
ることが好適である。

【００２３】前記光走査方向及び出射方向の少なくとも
いずれかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易に
変形する領域は、周囲の領域よりも薄肉に形成された薄
肉部であることが好適である。

【００２４】前記光走査方向及び出射方向の少なくとも
いずれかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易に
変形する領域は、周囲の領域よりも容易に変形する部材
にて形成されていることが好適である。

【００２５】また、本発明は、光導電層を有する像担持
体と、光源と、前記光源から出射した光束を偏向走査す
る偏向手段と、前記偏向された光束を前記像担持体上に
結像させる結像手段とを含む光学部材を収容する光学箱
とを備えた画像形成装置において、前記光学箱が、前記
被走査面に対して所定の位置関係に従って前記画像形成
装置の本体枠の支持部に支持され、前記光学箱は、前記
光学部材を収容する領域と前記支持部に対して光学箱を
取り付けるための取付部を形成する領域とを有し、前記
取付部を形成する領域に複数の位置決め部を設け、前記
位置決め部間で、且つ、前記支持部への取付部を形成す
る領域に光走査方向及び出射方向の少なくともいずれか
の方向の変形に対して周囲の領域よりも容易に変形する
領域を設けたことを特徴とする画像形成装置である。

【００２６】このように、光学箱は光学部材を収納する
領域と強度や外装を担う領域で構成され、光学部材を収
納する領域と強度や外装を担う領域との間に出射方向及
び光走査方向に変形可能な領域を設けることで、光学部
材を収納する領域の熱変形を軽減することができ、簡易
で安定した画像形成装置を提供することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の走査光学装置の上面図である。

【００２８】同図において、1は光源を示し、例えば半
導体レーザーによって成り立っている。2はシリンドリ
カルレンズを示し、光軸を含み主走査方向に直交する副
走査方向のみ所定の屈折力を有している。

【００２９】偏向手段としての光偏向器５は回転多面鏡
3より成っておりモーター等の駆動手段により矢印方向
に回転している。結像手段としてのｆθ特性を有する結
像光学系（ｆθレンズ）6は主走査方向と副走査方向と
で互いに異なる曲率を持つレンズにより構成されてい
る。またこのレンズは光学用プラスッチク材料により成
型されている。7はレーザーを同期検知手段向けて反射
させるミラー（BDミラー）、8は同期検知手段（ＢＤセ
ンサー）をそれぞれ示す。

【００３０】光源1である半導体レーザーから出射した
レーザ光はシリンドリカルレンズ2に入射する。このう
ち主走査方向の光束はそのまま光偏向器である回転多面
鏡3に入射するが、副走査方向の光束はシリンドリカル
レンズ4によって回転多面鏡3の反射面付近に結像され
る。したがって回転多面鏡3に入射する光束は主走査方
向に長手の線像となる。

【００３１】光偏向器である回転多面鏡3に入射した光
束は、モーターによる回転多面鏡3の矢印方向の回動に
よって偏向される。回転多面鏡3により偏向された光束
はｆθレンズ6に入射する。本実施形態に於いてｆθレ
ンズ6の面形状は非球面である。ｆθレンズ6に入射した
光束は折返しミラー9で折り返され、感光体（被走査
面）10上に結像して、回転多面鏡3の回動により感光体
上を該光束で光走査する。

【００３２】ここで、感光体は光導電層を有する画像形
成装置は、感光体上に画像信号に従って変調された走査
光によって画像情報を記録し、トナー等の現像剤により
可視像化された画像を記録材上に転写・定着する公知の
画像形成装置である。

【００３３】光学箱12は上記光学部材を収納している。
破線で図示している領域は光学部材を配置するために必
要な領域を示している。それ以外の光学箱の形状は走査
光学装置の外装や強度向上のために設けられた形状であ
る。

【００３４】本発明に係る実施形態が従来例と異なるの
は以下の点である。

【００３５】すなわち、この光学箱12は本体フレーム11
の支持部に光学部材を配置するために必要な形状が設け
られている領域以外に設けられた固定部（18A,18B,18C,
18D）でビス13A,13B,13C,13Dを用いて固定される。切欠
部14A,14B,14C,14Dはビスで固定されている固定部（18
A,18B,18C,18D）の間で且つ、光学部材を配置するため
に必要な形状が施されている領域以外で設けられてい
る。切欠部に関して具体的な説明を図２で行う。図２は
図１中の矢印15から見た図である。

【００３６】固定部18A、18Dはビス13Ａ、13Ｄにより光
走査方向で本体フレーム11に光学箱12を固定している。
ここで本体フレーム11と光学箱12の線膨張係数は異な
り、変形16が発生したとき、切欠部14A,14Dで17A,17D方
向の変形により光学箱12の変形を吸収する。図２（a）
は熱変形を起こす前の状態で、図２（b）は熱変形を切
り欠き14A,14Bで吸収している例を示している。

【００３７】この効果を図3に示す。図３は走査光学装
置を本体ステーに取り付け、温度変化により、走査線の
傾き変化量を示したものである。切り欠きを入れること
により、従来より略1/2に変動量を低減することが出来
た。

【００３８】これにより、切欠部をビス固定部間で且
つ、光学部材を配置するために必要な形状が設けられて
いる領域以外に設けることで、安価で簡単な構造で、線
膨張係数の相違により発生する熱変形を緩和することが
できる。

【００３９】（変形例）光走査方向及び出射方向に周囲
より変形し易くしてある領域について切り欠きを例に説
明したが、弾性変形する形状は切り欠きに限定するもの
ではない。

【００４０】例えば図４に示すような長孔形状の貫通孔
部30でもかまわない。

【００４１】また、図５に示すように光学箱12の肉厚が
薄くなっている形状の薄肉部31でもかまわない。

【００４２】また、図６に示すように光学箱12の一部が
別材質からなる部材32で成形され、別材質32の曲げ弾性
率が光学箱12の材質より低い場合でもかまわない。

【００４３】上述した変形例は、以下の第２及び第３の
実施形態に係る光走査装置にも同様に適用できるもので
ある。

【００４４】（第２の実施形態）図７及び図８に本発明
の第２の実施形態に係る走査光学装置を示す。第１の実
施形態と同様の構成については同様の符号を用いて説明
を省略する。図７は斜視図を示し、図８は上面図を示し
ている。

【００４５】光学箱12は第１の実施形態と同様の光学部
材を収納している。破線で図示している領域は光学部材
を配置するために必要な形状（領域）を示している。そ
れ以外の光学箱の形状は走査光学装置の外装や強度向上
のために設けられた形状（領域）である。

【００４６】本体フレームは例えば金属からなり、光学
箱とは線膨張係数が異なる場合がある。光学箱12は３箇
所のネジ固定部22A,22B,22Cと１箇所の弾性部材20で本
体フレーム11の支持部に固定される。ネジ固定部22A,22
B,22Cは主走査方向23に略直線上に配置され、且つ、ネ
ジ固定部22Ｂは画像中心軸26付近に配置されている。弾
性部材20は画像中心軸26と略一致して配置されている。
切り欠き21Ａはネジ固定部22Ａと22Ｂの間で光学部材を
配置するために必要な領域（破線で図示している領域）
以外に設けられている。切り欠き21Ｂはネジ固定部22Ｂ
と22Ｃの間で光学部材を配置するために必要な領域（破
線で図示している領域）以外に設けられている。このよ
うに、ネジ固定部22A,22B,22C及び弾性部材20は光軸に
対して線対称に配置されている。

【００４７】これにより、主走査方向23の変形はネジ固
定部22Ｂを拘束点に広がり、ネジ固定部22Ａと22Ｂの間
の変形を切欠部21Ａが、ネジ固定部22Ｂと22Ｃの間の変
形を切欠部21Ｂが、吸収することとなる。

【００４８】図９に弾性部材20を用いて固定する手段の
説明を行う。例えば線バネのような弾性部材20は矢印25
方向で光学箱12を本体フレーム11に固定する。そのた
め、矢印24の出射方向に対しての伸縮はある程度許容で
き、特に本体フレームに設置、固定部の距離が長い場合
に有利である。

【００４９】これにより、出射方向24の変形は、ネジ固
定部22Bを拘束点に変形が起きても弾性部材20で固定さ
れている箇所で変形を吸収することができる。

【００５０】（第３の実施形態）図１０に本発明の第３
の実施形態に係る光走査装置を示す。

【００５１】上述の実施形態では本体フレームに光学箱
を取り付ける場合で説明を行ったが、本実施形態では本
体フレームの一部に走査光学装置を搭載している。

【００５２】画像形成装置の本体フレーム11には、支持
部材としてのフレーム50が主走査方向に平行に組み付け
られている。光学箱12は、ネジ固定部22Ａ,22B,22Ｃに
よってフレーム50に取り付けられ、このフレーム50を介
して本体フレーム11に組み付けられる。ネジ固定部22
Ａ,22B,22Ｃは、主走査方向に沿って略直線上に配置さ
れている。また、光学箱12は、弾性部材20によって本体
フレームに固定されている。弾性部材20は、画像中心軸
に略一致する位置に配置されている。

【００５３】図１１は、ネジ固定部22Ａ及び切欠部21Ａ
を示す図である。主走査方向に対称に設けられたネジ固
定部22Ｃ及び切欠部21Bも同様に構成されている。この
ように、切欠部21Ａ,21Bは、ネジ固定部22Ａ,22Ｃ間で
あり、且つ光学部材を配置するために必要な形状が施さ
れている領域以外に形成されている。

【００５４】本実施形態に係る構成の効果としては上述
の実施形態と同様である。

【００５５】ここで仮に固定部22Ａ、22Ｃもネジ固定部
ではなく弾性部材20による固定であった場合には次のよ
うなことがおこってしまう。その説明を振動特性のシミ
ュレーションを用いて図１２（a）,１２（b）に示す。
図１２（a）はネジ固定部22Ａ、22Ｃが弾性部材で固定
されているときの共振周波数であり、図１２（b）は本
実施形態の共振周波数である。一般的には共振周波数が
高いほど振動に強い形態であると言える。

【００５６】これにより、拘束点が短い場合に関しては
切り欠きで変形を吸収し、拘束点が長い場合には弾性部
材で固定することで、外部からの加振力によっても適度
な拘束力を有し、且つ線膨張率の差による応力に対して
も柔軟に対応することができる。上述の解析は、第２の
実施形態として説明した光走査装置に対しても当然成り
立つものであり、第２の実施形態に係る光走査装置にお
いても同様にここで説明した効果が得られる。

【００５７】このように、走査光学装置を固定する部材
が本体フレームであることに限定したものではなく、光
学箱と本体フレームの間に中間の構造物を有していても
良い。要は走査光学装置（近年、光学箱はモールドが一
般的）の材質とは線膨張率の異なる構造体にネジ固定す
る場合において、本発明が有利なのは言うまでもなく、
それらは本発明の範疇に含まれる。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡易な構造で、光源から出射した光束の光軸のズレを発
生することなく、効率よく温度変化による光学箱の歪み
を吸収することができる走査光学装置及び画像形成装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る走査光学装置を説
明する図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る走査光学装置を説
明する図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る走査光学装置を説
明する図である。

【図４】本発明の第１実施形態の変形例を示す図であ
る。

【図５】本発明の第２実施形態の他の変形例を示す図で
ある。

【図６】本発明の第２実施形態の他の変形例を示す図で
ある。

【図７】本発明の第２実施形態に係る走査光学装置を説
明する図である。

【図８】本発明の第２実施形態に係る走査光学装置を説
明する図である。

【図９】本発明の第２実施形態に係る走査光学装置を説
明する図である。

【図１０】本発明の第３実施形態に係る走査光学装置を
説明する図である。

【図１１】本発明の第３実施形態に係る走査光学装置の
切欠部を示す図である。

【図１２】本発明の第３実施形態における効果を説明す
る図である。

【図１３】従来例の走査光学装置を説明する図である。

【図１４】従来例の走査光学装置を説明する図である。

【図１５】従来例の走査光学装置を説明する図である。

【図１６】従来例の走査光学装置を説明する図である。

【符号の説明】 １ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３ 回転多面鏡 ４ 偏向面 ５ 光偏向器 ６ ｆθレンズ ７ ＢＤミラー ８ ＢＤセンサ ９ 折返しミラー １０ 被走査面 １１ 本体フレーム １２ 光学箱 １３,２２ ネジ １４,２１ 切欠部 ２０ 弾性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 AA45 AA48 DA02 2H045 AA01 BA02 DA02 DA04 5C051 AA02 CA07 DB02 DB04 DB22 DB24 DB30 DC02 DC04 DC05 DC07 FA01 5C072 AA03 BA02 BA12 HA02 HA09 HA13 HA20 XA01 XA05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、前記光源から出射した光束を偏
   向走査する偏向手段と、前記偏向された光束を被走査面
   上に結像させる結像手段とを含む光学部材を収容する光
   学箱を有し、 前記光学箱が、前記被走査面に対して所定の位置関係に
   従って画像形成装置の本体枠の支持部に支持される走査
   光学装置において、 前記光学箱は、前記光学部材を収容する領域と、前記支
   持部に対して光学箱を取り付けるための取付部を形成す
   る領域とを有し、 前記取付部を形成する領域に複数の位置決め部を設け、 前記位置決め部間で、且つ、前記支持部への取付部を形
   成する領域に光走査方向及び出射方向の少なくともいず
   れかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易に変形
   する領域を設けたことを特徴とする走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記取付部として、さらに、前記光学箱
   を前記支持部に対して弾性部材で固定する固定部を有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記位置決め部及び固定部が光軸に対し
   て線対称に配置され、該位置決め部が光走査方向と略平
   行な直線上に配置されたことを特徴とする請求項２に記
   載の走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記支持部は、前記画像形成装置の本体
   枠に取り付けられ、且つ、前記光学箱と異なる線膨張率
   を有する支持部材を含み、 前記位置決め部が設けられた取付部は、前記支持部材を
   介して前記画像形成装置の本体枠に取り付けられ、 前記固定部は前記画像形成装置の本体枠に取付けられる
   ことを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 【請求項５】 前記光走査方向及び出射方向の少なくと
   もいずれかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易
   に変形する領域は、周囲の領域から切り欠かれた切欠部
   であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載の走査光学装置。
6. 【請求項６】 前記光走査方向及び出射方向の少なくと
   もいずれかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易
   に変形する領域は、取付部を貫通して開設された孔部で
   あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
   の走査光学装置。
7. 【請求項７】 前記光走査方向及び出射方向の少なくと
   もいずれかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易
   に変形する領域は、周囲の領域よりも薄肉に形成された
   薄肉部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載の走査光学装置。
8. 【請求項８】 前記光走査方向及び出射方向の少なくと
   もいずれかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易
   に変形する領域は、周囲の領域よりも容易に変形する部
   材にて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４
   のいずれかに記載の走査光学装置。
9. 【請求項９】 光導電層を有する像担持体と、 光源と、前記光源から出射した光束を偏向走査する偏向
   手段と、前記偏向された光束を前記像担持体上に結像さ
   せる結像手段とを含む光学部材を収容する光学箱とを備
   えた画像形成装置において、 前記光学箱が、前記被走査面に対して所定の位置関係に
   従って前記画像形成装置の本体枠の支持部に支持され、 前記光学箱は、前記光学部材を収容する領域と前記支持
   部に対して光学箱を取り付けるための取付部を形成する
   領域とを有し、 前記取付部を形成する領域に複数の位置決め部を設け、 前記位置決め部間で、且つ、前記支持部への取付部を形
   成する領域に光走査方向及び出射方向の少なくともいず
   れかの方向の変形に対して周囲の領域よりも容易に変形
   する領域を設けたことを特徴とする画像形成装置。