JP2004205786A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【目的】回転多面鏡の高速回転に対応した小型で安価な走査光学装置を提供すること。
【構成】光源ユニットから発生された光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転駆動する駆動手段と、前記回転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像手段と、該結像手段と前記光源ユニットと前記駆動手段を支持する光学箱を有し、該光学箱が、前記駆動手段の近傍に、コの字形の断面形状を有する側壁を含んで走査光学装置を構成する。ここで、前記コの字形の断面形状を有する側壁を補強するリブが少なくとも１箇所設けられている。又、前記コの字形断面を有する側壁の下側の面に、光学箱に対して移動可能に保持された位置決めピンを備えている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる走査光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームプリンタ等の画像形成装置に用いられる走査光学装置は、高速回転する回転多面鏡によってレーザビーム等の光ビームを反射させてこれを偏向走査し、得られた走査光を回転ドラム上の感光体に結像させて静電潜像を形成する。次いで、感光体の静電潜像を現像装置によってトナー像に顕像化し、これを記録紙等の記録媒体に転写して定着装置に送り、記録媒体上のトナーを加熱定着させることで印刷が行われる。
【０００３】
ところで、近年、画像形成装置の高速化・高精細化が進み、それに用いられる走査光学装置においても回転多面鏡の回転数が数万ｒｐｍにも達するようになってきている。
【０００４】
回転多面鏡の回転数が高くなると、回転多面鏡の振動が光学箱に伝播して、光ビームの結像位置がずれることによる画像不良等のトラブルが発生する。又、回転多面鏡の回転数が高くなると、光学箱内部の空気流により外気が光学箱内部に侵入し、回転多面鏡や走査レンズ等に汚れが付着し、画像不良等のトラブルが発生する。
【０００５】
回転多面鏡の高速回転に対応するため、例えば、特開平１１−０５２２６９号のような走査光学装置が提案されている。それは、回転多面鏡を回転させる駆動手段の近傍における光学箱の剛性を、逆Ｕ字型形の断面を有する側壁によって局所的に強化して、光学箱の耐振性を高めるというものであった。
【０００６】
図６及び図７に前記従来例の走査光学装置を示す。
【０００７】
モータ１０３ａの近傍において、光学箱１１０の側壁１１１の剛性を局所的に強化する２重壁１１２が設けられている。２重壁１１２は、図５に示すように、中空部１１２ａを有し、その上端部をフランジ部１１２ｂによって塞がれた逆Ｕ字形の断面を有する。２重壁１１２は、回転多面鏡１０３の周囲から光源ユニットＳ１０１にかけて配設され、加振部である回転多面鏡１０３のモータ１０３ａの周辺における光学箱１１０の剛性を強化して光学箱１１０自体の振動を抑制することで、結像レンズ系１０４や光源ユニットＳ１０１の振動を低減する。
【０００８】
又、蓋部材１２０の外周部の一部分は、側壁１１１の２重壁１１２のフランジ部１１２ｂに密着するため、蓋部材１２０と光学箱１１０の側壁１１１の間から外気の侵入を防ぐという別の効果もある。
【０００９】
一方、近年、印字精度に対する要求も高まってきており、感光体に精度良く光ビームを走査する手段として、例えば、特開平５−１０７４９１号のような走査光学装置が提案されている。それは、光学箱の外周部に光軸方向に移動可能に保持された第１のピンと、該第１のピンから光軸方向に所定距離離れた光学箱の外周部に、光軸方向と直角な方向に移動可能に保持された第２のピンが設けられ、前記２つのピンにより、感光体上での照射位置調整（光学箱の光軸方向の調整）及び走査線の傾き調整（光学箱の偏向面内での回転調整）を行うというものであった。
【００１０】
図８及び図９に従来の走査光学装置を示す。
【００１１】
光学箱２１０の照射位置調整は、光学箱２１０の外周部に設けられた位置決めピン２０８，２０９によって行われている。２１１は位置決めピン２０８のガイド穴、２１２は位置決めピン２０９のガイド穴である。
【００１２】
感光ドラム２２０上での光ビームの照射位置調整を行うときは、位置決めピン２０８をＸ方向に移動させると、感光ドラム２２０上での光ビームの走査線もＸ方向に移動する。このとき、位置決めピン２０９も光学台２３０に対してＸ方向に移動することになるが、ガイド穴２３２はＸ方向に長穴になっているため、移動を妨げることはない。又、ガイド穴２３１は丸穴である。
【００１３】
次に、位置決めピン２０９をＹ方向に移動させると、感光ドラム２２０上での光ビームの走査線は図のθ方向に回転移動する。このとき、位置決めピン２０９も光学台２３０に対してＹ方向に移動することになるが、ガイド穴２３２はＹ方向に長穴になっているため、移動を妨げることはない。
【００１４】
このように、光学箱２１０にはｆθレンズの２５０の光軸近傍（光軸延長線の近傍も含む）に２本の位置決めピンが設けられ、所定面（感光体）から近いピンはＸ方向にのみ移動可能であり、所定面（感光体）から遠いピンはＹ方向にのみ移動可能である。
【００１５】
以上説明した操作により、感光体２２０上での照射位置調整（光学箱２１０の光軸方向の調整）及び走査線の傾き調整（光学箱２１０の偏向面内での回転調整）を行うことができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の走査光学装置によれば、回転多面鏡の高速回転に対応した走査光学装置を用いて感光体に精度良く光ビームを走査しようとする場合、走査光学装置の光学箱が大型化してしまうという問題が発生する。
【００１７】
図１０を用いて上記問題点を簡単に説明する。尚、図１０は従来の走査光学装置の断面図である。
【００１８】
回転多面鏡の高速回転に対応するため、モータ３０３ａの近傍において、光学箱３１０の側壁３１１の剛性を強化するための２重壁３１２が設けられている。２重壁３１２は、回転多面鏡３０３の周囲から光源ユニットＳ３０１にかけて配設され、加振部である回転多面鏡３０３のモータ３０３ａの周辺における光学箱３１０の剛性を強化して光学箱３１０自体の振動を抑制することで、結像レンズ系や光源ユニットＳ３０１の振動を低減する。
【００１９】
又、前記従来例で説明したように、感光体上に光ビームを精度良く走査するため、光学箱３１０の外周部にはガイド穴３１３が設けられており、位置決めピン３０９を取り付けられるようになっている。そして、位置決めピン３０９を移動することにより、走査線の傾き調整を行う。
【００２０】
図示のように、モータ３０３ａの近傍において、光学箱外壁に２重壁部分と位置決めピン取り付け部を設ける必要があるため、回転多面鏡３０３の回転軸から光学箱３１０の後端までの距離Ｌ１が長くなってしまい、その結果、光学箱３１０が光軸方向に大型化してしまうという問題が生じる。
【００２１】
又、光学箱の回転多面鏡近傍の剛性を更に高めるために、図１１のように光学箱外壁を３重壁（或は４重壁）の構造にするという手段も考えられるが、回転多面鏡の回転軸から光学箱後端までの距離Ｌ２が更に長くなってしまうという問題が生じる。
【００２２】
更に、光学箱の成型に使用する金型３３０の観点からも、前記従来の走査光学装置では、光学箱に設けた２重壁の部分が、光学箱底面側から見て深くて細長い凹形状になり易く、金型ピン３３１も細長い形状になってしまい、金型の耐久性が低下するという問題がある。又、成型時の放熱性も悪いため、成型タクトが長くなり、部品コストも上昇してしまう。
【００２３】
上記問題を解決するために、光学箱側面に補強板金等を取り付けることにより、２重壁を設けることなく光学箱の剛性を高めるという手段があるが、部品点数の増加及び組立作業の煩雑化により、走査光学装置のコストが上昇してしまうという別の問題が発生する。
【００２４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、回転多面鏡の高速回転に対応した小型で安価な走査光学装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る走査光学装置は、光源ユニットから発生された光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転駆動する駆動手段と、前記回転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像手段と、該結像手段と前記光源ユニットと前記駆動手段を支持する光学箱を有し、該光学箱が、前記駆動手段の近傍に、コの字形の断面形状を有する側壁を備えていることを特徴とする。
【００２６】
又、前記コの字形の断面形状を有する側壁を補強するリブが少なくとも１箇所設けられていると良い。
【００２７】
又、前記コの字形断面を有する側壁の下側の面に、光学箱に対して移動可能に保持された位置決めピンを備えていると良い。
【００２８】
更に、前記コの字形断面を有する側壁の上側の面に、切り欠き部を有していると良い。
【００２９】
又、前記駆動手段の近傍の、前記コの字型断面を有する側壁とは異なる光学箱の側面が、逆Ｕの字形の断面形状を有していると尚良い。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３１】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１を図１〜図４に従って説明する。
【００３２】
図１〜図３は本実施の形態に係る走査光学装置を示すものである。半導体レーザ１から発生されたレーザ光をコリメータレンズ１ａによって平行化し、アパーチャによってビーム形状を整えた上でシリンドリカルレンズ２によって線状の光束に集光し、回転多面鏡３によってその回転軸に沿った方向（Ｚ軸方向）に垂直な所定の方向（Ｙ軸方向）に偏向走査し、結像レンズ４及び折り返しミラー５を経て回転ドラム状の感光体Ｄに結像させる。
【００３３】
ここで、感光体Ｄに結像する光束は、回転多面鏡３の回転によるＹ軸方向の主走査と、回転ドラムの回転によるＹ軸方向の副走査に伴って静電潜像を形成する。又、回転多面鏡３によって走査されたレーザ光の一部分は検出ミラー６によって水平同期信号検出器７に導入され、水平同期信号検出器７の出力信号によって半導体レーザ１が書き込み変調を開始する。
【００３４】
結像レンズ４は、球面レンズ部とトーリックレンズ部から成り、回転多面鏡３によって等角速度で走査される走査光を、回転ドラム上でＹ軸方向に等速度で走査する走査光に変換する、所謂ｆθ機能を有している。
【００３５】
半導体レーザ１、シリンドリカルレンズ２、回転多面鏡３、結像レンズ４、折り返しミラー５、検出ミラー６及び水平同期信号検出器７は、光学箱１０に取り付けられる。又、光学箱１０の上部の開口は、蓋部材２０によって閉塞される。
【００３６】
回転多面鏡３を回転駆動させるモータ３ａは、光学箱１０の底面に支持されたモータハウジングと、これと一体であるモータ基板３ｂに実装されるステータ及びこれに対向するロータ等から成る磁気回路によって構成される。ステータは、モータ基板３ｂに立設されたステータコアと、これに巻き付けられたステータコイルを有し、又、ロータは回転軸と一体である座金に固着され、回転多面鏡３は押さえバネ等を有する弾性押圧機構によって座金に押圧され、該座金を介してロータに一体的に結合される。前述のようにステータが励磁されると、ロータと回転多面鏡３が一体となって回転する。
【００３７】
光学箱１０の回転多面鏡から見て光軸と直角方向に対向した側壁１１には、光学箱１０の剛性を局所的に強化する２重壁１２が設けられている。該２重壁１２は、図３に示すように、中空部１２ａを有し、その上端をフランジ部１２ｂによって塞がれた逆Ｕ字型の断面を有する。２重壁１２は、回転多面鏡の近傍から光源ユニットＳ１にかけて配設され、加振部であるモータ３ａの周辺における光学箱１０の剛性を強化して光学箱１０自体の振動を抑制することで、結像レンズ系４や光源ユニットＳ１の振動を低減する。
【００３８】
ここで、図１を用いて感光体Ｄ上での走査線の調整について説明する。
【００３９】
感光体Ｄ上での照射位置調整（光学箱１０の光軸方向（Ｘ方向）の調整）及び走査線傾き調整（光学箱１０の偏向面内でのθ方向の回転調整）を行うため、光学箱１０には、照射位置調整部Ｐと走査線傾き調整部Ｑが設けられている。尚、従来の走査光学装置と同様、照射位置調整部Ｐと走査線傾き調整部Ｑは、結像レンズ４の光軸及びその延長線の近傍に配置されており、位置決めピン３１，３２が取り付けられるようになっている。
【００４０】
位置決めピン３１は、照射位置調整部Ｐのガイド穴により、結像レンズ４の光軸方向（Ｘ方向）にのみ移動可能に保持され、又、位置決めピン３２は、走査線傾き調整部Ｑのガイド穴により、結像レンズ４の光軸方向と直角方向（Ｙ方向）にのみ移動可能に保持されている。尚、位置決めピン３１，３２は、ビス３３，３４を用いて光学箱１０に固定される。
【００４１】
感光体である感光ドラム上での光ビームの照射位置調整を行うときは、位置決めピン３１をＸ方向に移動すると、感光ドラム上での光ビームの走査線もＸ方向に移動する。次に、位置決めピン３２をＹ方向に移動すると、感光ドラム上での光ビームの走査線は、図のθ方向に回転移動する。
【００４２】
このように、光学箱１０には結像レンズ４の光軸近傍（光軸の延長線の近傍も含む）に２本の位置決めピン３２，３３が設けられ、所定面（感光体）から近いピン（位置決めピン３２）はＸ方向にのみ移動可能であり、所定面（感光体）から遠いピン（位置決めピン３３）はＹ方向にのみ移動可能である。
【００４３】
以上説明した操作により、感光体上での照射位置調整（光学箱１０の光軸方向の調整）及び走査線傾き調整（光学箱１０の偏向面内での回転調整）を行うことができる。
【００４４】
光学箱１０の回転多面鏡に対して結像レンズ系４の反対側の後端部１３は、図２に示すように、コの字型の断面を有しており、蓋部材２０に近い側の上面１３ａと光学箱底面に近い側の下面１３ｂから成る。後壁１３には、上面１３ａと下面１３ｂを接続するリブ１３ｃが設けられている。該リブ１３ｃは、前述の２重壁１２と同様、加振部であるモータ３ａの周辺における光学箱１０の剛性を強化して光学箱１０自体の振動を抑制することで、結像レンズ系４や光源ユニットＳ１の振動を低減する。
【００４５】
又、モータ基板３ａは、図１に示すように、Ｘ方向の長さと比較してＹ方向の長さの方が大きい略長方形の形状をしていることが一般的である。従って、光学箱１０も、モータ基板３ａの近傍で、Ｙ方向の長さが大きくなってしまう。
【００４６】
本実施の形態に係る走査光学装置では、前述のように、光学箱１０の後端部１３がコの字型の断面を有している。この構造においては、上面１３ａと下面１３ｂが光学箱の壁面を補強する補強リブとしての機能も有しており、モータ近傍において、Ｙ方向に対しての光学箱１０の剛性を格段に向上させることができるため、光学箱１０を伝播する振動を抑制し、結像レンズ系４や光源ユニットＳ１の振動を低減することができる。
【００４７】
ここで、上述の走査線傾き調整部Ｑは、後壁１３の下面１３ｂに設けられている。従って、図８で説明した従来の走査光学装置のように、位置決めピンを実装するスペースを確保するために、光学箱１０を結像レンズ４の光軸方向に大型化する必要はない。
【００４８】
又、前記上面１３ａには、切り欠き部１３ｄが設けられている。切り欠き部１３ｄは、位置決めピン３３を固定するビス３４のほぼ真上の位置に設けられている。従って、前述のように走査線傾きを調整するに当たり、調整後に位置決めピン３２を光学箱１０に固定するときにドライバー等の工具が光学箱１０に干渉することもなく、作業性を悪化させることもない。
【００４９】
又、本実施の形態に係る走査光学装置では、従来例の走査光学装置と同様、光学箱の密閉度を高めるという効果もある。
【００５０】
蓋部材２０の外周部の一部分、特にモータ３ａの付近では、側壁１１の２重壁１２のフランジ部ｂ及び後壁１３の上面１３ａに密着するため、蓋部材２０と光学箱１０の間から外気が侵入するのを防ぐ効果もある。このような防塵効果により、走査光学装置の長寿命化やメンテナンスのコストの低減に貢献できる。
【００５１】
又、本実施の形態に係る走査光学装置では、光学箱の成型に関しても以下のような効果を有する。図４は光学箱後端部１３付近の金型構造を説明する概略図である。
【００５２】
前述のように光学箱１０の後端部１３はコの字型の断面形状になっているため、必然的に、成型に用いる金型はスライド部５０を有する構造になる。後端部１３付近の形状は、スライド部５０に設けられたスライドピン５０ａにより形成され、成型時には、スライド部５０は、図中に示す矢印Ｓ方向にスライド移動する。
【００５３】
本実施の形態に係る走査光学装置では、光学箱１０の高さ寸法の分、後端部１３の上面１３ａと下面１３ｂの間の距離を取ることができるため、スライドピン５０ａも十分な幅を持たせることができ、スライドピン５０ａの強度が確保できる。従って、従来の走査光学装置のように、金型ピンが細長い形状になり、金型の耐久性が低下するという問題もない。
【００５４】
更に、前述のように光学箱後端部１３の上面１３ａと下面１３ｂとの空間が確保できるため、成型時における光学箱の放熱性も良く、成型タクトが短縮できるという別の効果もある。
【００５５】
上述のように、本実施の形態に係る走査光学装置においては、光学箱の後端部がコの字型の断面形状をしており、且つ、リブで補強されているため、光学箱の剛性を高めるために走査レンズの光軸方向に光学箱を大きくすることなく、走査線傾き調整のための位置決めピンを実装するスペースを確保することができる。
【００５６】
又、蓋部材と光学箱の外周部が密着する面積も増やすことができるため、走査光学装置の防塵性能を高めることもできる。そして、光学箱後端部の上面には調整ピンを固定するビスの位置に応じて切り欠きを設けてあるため、走査光学装置の組立性を悪化させることもない。更に、光学箱の成型に関しても、金型スライド部の強度を確保して金型の寿命を延ばすことができ、又、光学箱の放熱性が高いため、成型タクトを短縮することもできる。
【００５７】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００５８】
図５は本実施の形態に係る走査光学装置を示すものである。本実施例においても、走査光学装置の基本的な構造は前記実施の形態１のそれと同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。図中の符号も実施の形態１で説明したものを用いている。
【００５９】
光学箱１０の後端部１３は、図５に示すように、上面１３ａ、下面１３ｂ及び中段１３ｅを有する３段構造になっている。つまり、後端部１３は、コの字形を２段重ねにした断面形状を有している。又、実施の形態１と同様、補強リブ１３ｃも設けられている 。
【００６０】
実施の形態１に係る走査光学装置と同様、下面１３には位置決めピン３２を設けられるようになっており、これを用いて走査線傾きの調整を行うことが可能である。又、位置決めピン３２の固定時に、工具との干渉を避けるため、上面１３ａ及び中段１３ｅには、実施の形態１で説明したような切り欠き部１３ｄが設けられている。
【００６１】
本実施の形態に係る走査光学装置では、上述したように光学箱１０の後端部１３がコの字形を２段重ねにした、所謂３段構造になっているため、実施の形態１に係る走査光学装置と比較して、回転多面鏡近傍の光学箱の剛性を更に向上させることができる。従って、更に回転多面鏡の高速回転に対応した、振動による画像劣化の少ない走査光学装置を提供することができる。
【００６２】
又、従来の走査光学装置と比較して、光学箱を小型化できること、光学箱の防塵性能を高められること、組立性の悪化を伴わないこと、金型の耐久性を高められること等の効果に関しては、実施の形態１で説明したものと全く同等の効果が得られる。
【００６３】
尚、本実施の形態では、光学箱後端部が３段構造になっているものとして説明したが、本発明の主旨としては３段に限定する必要はなく、４段以上の構造になっていても同等な効果が得られることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、走査光学装置の光学箱を大型化することなく、光学箱の剛性を高め、走査線の調整機構を設けるスペースを確保し、且つ、走査光学装置の防塵性能も高めることができ、これによって、回転多面鏡の高速回転に対応した小型で安価な走査光学装置を提供することができる。
【００６５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る走査光学装置の上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る走査光学装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る走査光学装置の断面図である。
【図４】光学箱を成型する金型の構造を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る走査光学装置の断面図である。
【図６】従来の走査光学装置を示す図である。
【図７】従来の走査光学装置を示す図である。
【図８】従来の走査光学装置を示す図である。
【図９】従来の走査光学装置を示す図である。
【図１０】従来の走査光学装置の問題点を示す図である。
【図１１】従来の走査光学装置の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ シリンドリカルレンズ
３ 回転多面鏡
４ 結像レンズ
５ 折り返しミラー
６ 検出ミラー
７ 水平同期信号検出器
１０ 光学箱
１１ 側壁
１２ ２重壁
１３ 光学箱後端部
１３ａ 上面
１３ｂ 下面
１３ｃ 補強リブ
１３ｄ 切り欠き
２０ 蓋部材
３１，３２ 位置決めピン
３３，３４ 固定ビス
Ｐ 照射位置調整部
Ｑ 走査線傾き調整部

Claims (6)

1. 光源ユニットから発生された光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転駆動する駆動手段と、前記回転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像手段と、該結像手段と前記光源ユニットと前記駆動手段を支持する光学箱を有し、該光学箱が、前記駆動手段の近傍に、コの字形の断面形状を有する側壁を備えていることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記コの字形の断面形状を有する側壁を補強するリブが少なくとも１箇所設けられていることを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
3. 前記コの字形断面を有する側壁の下側の面に、光学箱に対して移動可能に保持された位置決めピンを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学装置。
4. 前記コの字形断面を有する側壁の上側の面に、切り欠き部を有することを特徴とする請求項３記載の走査光学装置。
5. 前記駆動手段の近傍の、前記コの字型断面を有する側壁とは異なる光学箱の側壁が逆Ｕの字形の断面形状を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の走査光学装置。
6. 前記光学箱が、前記駆動手段の近傍に、コの字形を複数段重ね合わせた断面形状を有する側壁を備えていることを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。

Images