JP2006027158A - 走査光学装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成により光学部品２、５、６、７、８を保持する筐体の熱膨張を防止し、感光体ドラム102に対して、より精度の高い露光を行なうこと。
【解決手段】光線を出射する複数のユニット１と、ユニット１からの複数の光線を偏向走査するポリゴンミラー４と、ポリゴンミラー４を回転駆動するモータ３と、偏向走査される前記複数の光線を感光体ドラム102上へ導く光学部品２、５、６、７、８と、を有する走査光学装置101において、前記複数の光源を保持する光源保持筐体10と、光学部品２、５、６、７、８を保持する光学部品保持筐体９ａ、９ｂと、光源保持筐体10、光学部品保持筐体９ａ、９ｂ及びモータ３を保持するモータ保持筐体11と、を有し、モータ保持筐体11又は光源保持筐体10のうち少なくとも一方の熱伝導率は、光学部品保持筐体９ａ、９ｂの熱伝導率よりも高いことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走査光学装置、及び該走査光学装置を用いるカラーレーザビームプリンタやカラーデジタル複写機等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電された像担持体上に、光学走査装置により画像情報に応じた光ビームを走査して潜像を形成し、この潜像を現像した現像像を紙等の転写材に転写して画像形成することが行われている。

近年、ドキュメントのカラー化が進むに従い、この電子写真方式によりブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色について現像像を形成し、これを順次転写してフルカラー画像を形成するフルカラー画像形成装置が開発されるようになってきた。

その中でも、特に高速な画像形成速度を必要とされる用途に向けて、複数の独立した画像形成装置を備え、ここで形成された現像像を単一の転写媒体上に連続的に転写し、１サイクルでフルカラー画像を形成する、所謂、タンデム方式のフルカラー画像形成装置が開発されている。

上記タンデム方式のフルカラー画像形成装置に用いられる走査光学装置には、複数の光源から出射された光ビームを、モータによって回転駆動される回転多面鏡の異なる面を用いて異なる方向に偏向走査し、光学部品を介して複数の像担持体上に光ビームを結像、走査する走査光学装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献２においては、光源、回転多面鏡、光学部品を一体に保持する筐体が示されている。

特許第３２３３１１７号 特開２００３−１４００７０

しかしながら、光源、回転多面鏡、光学部品を一体に保持する筐体に樹脂等を用いた場合、回転多面鏡を回転駆動した際にモータの発熱によって筐体が熱膨張し、光学部品の位置がずれることで像担持体上の走査線の位置がずれる。すると、カラー印刷において、連続印刷時に各色の重ね合わせる位置がずれていき、印刷物の色みが最初と最後で異なったものとなってしまうという問題になる。

これを回避するためには、筐体を、熱伝導率が高く線膨張率の低い金属ダイキャストで作成し、熱膨張の低減とモータの放熱をするという手段がある。しかし、金属ダイキャストの筐体を用いると高額となり、実用化が困難になるという問題があった。

本発明の目的は、安価な構成により光学部品を保持する筐体の熱膨張を防止し、像担持体に対して、より精度の高い露光を行なうことである。

前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、光線を出射する複数の光源と、該光源からの複数の光線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モータと、偏向走査される前記複数の光線を像担持体上へ導く光学部品と、を有する走査光学装置において、前記複数の光源を保持する光源保持筐体と、前記光学部品を保持する光学部品保持筐体と、前記光源保持筐体、前記光学部品保持筐体及び前記モータを保持するモータ保持筐体と、を有し、前記モータ保持筐体又は前記光源保持筐体のうち少なくとも一方の熱伝導率は、前記光学部品保持筐体の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。

以上のように、前記モータ保持筐体又は前記光源保持筐体のうち少なくとも一方の熱伝導率が、前記光学部品保持筐体の熱伝導率よりも高いことにより、走査光学装置の露光動作時に、前記モータ保持筐体又は前記光源保持筐体が熱を持っても、該熱がこれらの筐体から効率的に放熱される。このため、比較的熱伝導率の低い前記光学部品保持筐体への熱の伝達を抑制することができ、前記光学部品の位置ずれ等を防ぐことができる。また、筐体の全てを金属で構成する場合と比較して安価に構成することが可能である。

従って、安価な構成により光学部品を保持する筐体の熱膨張を防止し、像担持体に対して、より精度の高い露光を行なうことができる。

〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態について説明をする。説明は、画像形成装置の全体構成、走査光学装置の全体構成について説明した後、走査光学装置の筐体の詳細な説明を行う。

（画像形成装置）
まず、画像形成装置について説明する。本実施形態においては、複数の像担持体を有するカラー画像形成装置について説明する。図２は画像形成装置の概略説明図である。

画像形成装置100は、後述する走査光学装置101と、その他の部分（画像形成部）とから構成される。画像形成部は、複数の感光体ドラム（像担持体）102（102Ｃ、102Ｙ、102Ｍ、102ＢＫ）が配設される。ここで説明する４つの感光体ドラムは、それぞれ、現像される色に対応している。即ちシアンはＣ、イエローはＹ、マゼンタはＭ、ブラックはＢＫとなる。

感光体ドラム102の周辺には、感光体ドラム102を一様に帯電する一次帯電器103（103Ｃ、103Ｙ、103Ｍ、103ＢＫ）と、静電潜像にトナーを供給することにより現像を行なう現像器104（104Ｃ、104Ｙ、104Ｍ、104ＢＫ）と、紙等の転写材Ｐに対して現像されたトナー像の転写を行う転写ローラ105（105Ｃ、105Ｙ、105Ｍ、105ＢＫ）と、転写されずに残ったトナーをクリーニングするクリーナ106（106Ｃ、106Ｙ、106Ｍ、106ＢＫ）とが配設される。また、感光体ドラム102と転写ローラ105に挟まれる位置に、転写材Ｐを搬送するための搬送ベルト107が、駆動ローラ124等に張架されて配設される。

また、搬送ベルト107の下部には、紙等の転写材Ｐを積載保持する給送トレイ121と、給送トレイ121から転写材Ｐを繰り出すための給送ローラ122と、転写材Ｐの姿勢を整えつつタイミングを合わせて転写材Ｐを搬送ベルト107へ供給するレジストローラ123と、を有する。また、搬送ベルト107の転写材Ｐの搬送方向下流には、転写材Ｐ上に転写された現像されたトナー像を定着する定着器125と、装置外に転写材Ｐを排出する排出ローラ126が配設される。

この構成により、画像形成装置は、次のようにして画像を形成する。まず、一次帯電器103により一様に帯電された状態の感光体ドラム102に対して、走査光学装置101から光線（レーザビーム）ＬＣ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＢＫが照射される。該光線は、画像情報に基づいて各々光変調されているため、各感光体ドラム102上には、所望の画像を形成するため静電潜像が形成されることになる。

前記静電潜像は、現像器104により、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックのトナーが供給されることにより、可視像化される。この後、感光体ドラム102の面上に残っている残留トナーはクリーナ106によりクリーニングされ、次のカラー画像を形成するために再度１次帯電器103によって一様に帯電される。

一方、給送トレイ121上に積載されている転写材Ｐは、給送ローラ122によって１枚ずつ順に給送され、レジストローラ123によって画像の書き出しタイミングに同期をとって転写ベルト107上に送り出される。転写ベルト107上を精度よく搬送されている間に、感光体ドラム102面上に形成されたシアンの画像、イエローの画像、マゼンダの画像、ブラックの画像が順に転写材Ｐ上に転写されてカラー画像が形成される。

駆動ローラ124は搬送ベルト107の送りを精度よく行っており、回転ムラの小さな駆動モータ（図示しない）と接続している。転写材Ｐ上に形成されたカラー画像は定着器125によって熱定着されたのち、排出ローラ126などによって搬送されて装置外に出力される。

（走査光学装置）
走査光学装置を説明する。図１は走査光学装置101のカバー13を取ったときの斜視図である。

図１に示すように、走査光学装置101において、半導体レーザを含むユニット（光源）１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）から出射された光線は、ミラー２（２ａ、２ｂ）によって方向を変えられて、モータ３によって回転駆動されているポリゴンミラー（回転多面鏡）４に入射し、ポリゴンミラー４によってそれぞれ異なる方向に走査される。ポリゴンミラー４によって走査された光線ＬＢＫ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＣは、それぞれ走査レンズ５（５ａ、５ｂ）を透過し、折り返しミラー６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、折り返しミラー７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）、折り返しミラー８（８ａ、８ｂ）等の光学部品によって方向を変えられて、感光体ドラム102上に結像する。

走査光学装置101は、光源、モータ及び光学部品を保持する複数の筐体を組み合わせて構成される。次に各筐体の構成について説明する。

光学部品保持筐体９ａは、光学部品として、ミラー２ａ、走査レンズ５ａ、折り返しミラー６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、８ａを保持する。一方、光学部品保持筐体９ｂは、光学部品として、ミラー２ｂ、走査レンズ５ｂ、折り返しミラー６ｃ、６ｄ、７ｃ、７ｄ、８ｂを保持する。光学部品保持筐体９ａ、９ｂは、樹脂等の金属よりも熱伝導率の低い物質により構成される。樹脂の場合には射出成型により成型するのが好ましい。複雑な形状の製品を大量に生産するのに適しているからである。尚、光学部品保持筐体９ａと筐体９ｂとは図中左右方向において、ポリゴンミラー４を挟んで略対称形状に構成されている。

光源保持筐体10は、光源として、半導体レーザを含むユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを保持する。光源保持筐体10は板金やダイキャストといった金属材料を用いている。このため光源保持筐体10は、樹脂材料と比較して熱伝導率が高く、線膨張係数が小さい。

モータ保持筐体11は、中央にモータ３を保持するフレームである。モータ保持筐体11には、モータ３を挟んで左右に光学部品保持筐体９ａ、９ｂが固定配設され、光学部品保持筐体９ａ、９ｂに挟まれるモータ３以外の位置に光源保持筐体10が固定配設されている。モータ保持筐体11には、金属材料を用いている。このためモータ保持筐体11は、樹脂材料と比較して熱伝導率が高く、線膨張係数が小さい。

また、モータ保持筐体11に対するモータ３、光学部品保持筐体９ａ、９ｂ及び光源保持筐体10の取り付け座面高さは同じ高さである。このため、モータ保持筐体11の加工を容易にすることができる。また光学部品保持筐体９ａ、９ｂ、光源保持筐体10の取り付け座面精度をより高精度に保証することができる。同一高さであれば、プレス加工工程の面打ちや、フライス加工、研磨加工等の後加工することが容易にかつ精度よくできるからである。

走査光学装置101の動作時、モータ３やユニット１は連続駆動時に発熱する。仮に、光学部品保持筐体９ａ、９ｂ、光源保持筐体10、モータ保持筐体11一体の樹脂成型品であり、かつ該樹脂成型品上にモータ３が積載されていると、前記発熱により前記樹脂成型品が膨張する。すると、各筐体に保持されているミラー２ａ、２ｂ、走査レンズ５ａ、５ｂ、折り返しミラー６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、８ａ、８ｂの位置が変化してしまう。これによって走査される光線の位置が変化してしまい、精密な走査露光が行なえなくなってしまう。

一方、光学部品保持筐体９ａ、９ｂをも光源保持筐体10やモータ保持筐体11と一体の金属材料にすると、大型のダイキャストを用いなければならず、極めて高価なものとなってしまう。また、板金を曲げたり、絞ったりすることで作成しようとしても、光学部品の取り付け面を精度良く作成することは極めて困難である。

本実施形態においては、発熱源となるもユニット１やモータ３は、金属材料により構成される筐体10、11に保持されている。金属材料は熱伝導率が樹脂材料と比較して高い。このため、ユニット１やモータ３が走査露光動作中に熱を発生したとしても、該熱は筐体10、11内を効率よく伝わり、筐体10、11の外部に放熱することができる。また、金属材料は線膨張係数が樹脂材料と比較して小さい。すると、ユニット１やモータ３が熱を発生したとしても、筐体10、11が膨張して変形することを防止する。このため、筐体10、11は、ユニット１やモータ３を安定して保持し、走査光学装置101から感光体ドラム102上に照射する光線の精度を高く保つことができる。

このように、光源保持筐体10やモータ保持筐体11は金属材料を用いて効率よく放熱することで、光学部品保持筐体９ａ、９ｂに熱を伝達させないようにしている。このため、光学部品保持筐体９ａ、９ｂが熱により膨張することを防いでいる。また、モータ保持筐体11は金属材料により構成され線膨張係数が小さいため、熱による筐体の膨張を抑制することができる。このため、モータ保持筐体11上に保持する光学部品保持筐体９ａ、９ｂの位置を、筐体11の熱膨張により移動させることを抑制し、光線の走査を安定して行うことができる。

また、形状が複雑でかつ体積が大きい筐体９ａ、９ｂを樹脂成型品としている。これにより安価な構成で光学部品保持筐体９ａを作成することができ、実用化しやすい。また、射出成型等をすることにより、多くの光学部品を精度良く保持する筐体を、金属材料と比較して容易にかつ安価に構成することができる。

尚、光学部品保持筐体９ａ、９ｂ、光源保持筐体10は、モータ保持筐体11に対して、直接締結するように固定配設している。例えば、光学部品保持筐体９ａ、９ｂのモータ保持筐体11に対する固定される部分をフックの形状の係合部とし、モータ保持筐体11側に前記フック形状の係合部が係合されるように係合穴を形成することにより、光学部品保持筐体９ａ、９ｂとモータ保持筐体11とが係合する構成にしてもよい。このように構成すれば、他に固定するための固定部材を必要とすることがなく、安価に走査光学装置101を構成することができる。光源保持筐体10についても同様である。

図３に示すように、走査光学装置101は、モータ保持筐体11の上部にカバー13を有する。カバー13は、モータ保持筐体11のある光線の出射側を除く全方向を覆う。このため、走査される光線、及び、半導体レーザを含むユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、光源保持筐体10、走査レンズ５ａ、５ｂ、折り返しミラー６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、８ａ、８ｂ、光学部品保持筐体９ａ、９ｂは、光線ＬＢＫ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＣの出射窓11ａ、11ｂ、11ｃ、11ｄ（図３（ｂ）参照）を除いて覆われる。このように、カバー13を用いることにより、外部からチリやホコリが入ることを防止し、かつ内部からの音を外部に聞こえないようにする。また、防塵、防音の機能の他、カバー13は平板形状よりも強度が強く、破損防止や振動抑制といった効果もある。

〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態について説明をする。前述した構成と同様の構成については同符号を付すことにより説明を省略する。図４は第２実施形態に係る走査光学装置のモータ保持筐体の平面図である。

本実施形態の構成においては、樹脂成型品である光学部品保持筐体９ａ、９ｂと金属材料であるモータ保持筐体11は熱膨張に差がある。このため、走査光学装置101の周囲の外気温度が変化したときに、金属材料で一体で形成された構成に対し、熱膨張差による筐体９ａ、９ｂの変形が問題になる。筐体の変形により、光軸ずれの発生要因になるからである。その際、光学部品保持筐体９ａ、９ｂがポリゴンミラー４の回転軸に対し対称に膨張すれば、上記の問題を回避することができる。

本実施形態においては、図４に示すように、光学部品保持筐体９ａが、ねじ等の締結手段12（12ａ、12ｂ、12ｃ）で固定されている。固定される位置は、ポリゴンミラー４の回転軸に対し、主走査方向（図中上下方向）の中央部の位置Ａ、及び主走査方向に対称になるような位置Ｂ、Ｃである（図において、ポリゴンミラー４と位置Ａとを結ぶ線が、位置ＢとＣとを結ぶ線により距離Ｌで２等分される）。光学部品保持筐体９ｂについても同様に３つの締結手段により固定されている（不図示）。

このように、ポリゴンミラー４の回転軸に対し、主走査方向に対称になる位置で光学部品保持筐体９ａを固定すると、外気温度が変化等することにより筐体が膨張したとしても、ポリゴンミラー４の回転軸に対し対称に膨張させることができる。光学部品保持筐体９ａ、９ｂをポリゴンミラー４の回転軸に対して対称に膨張させることで、ポリゴンミラー４と光学部品保持筐体９ａ、９ｂとの光軸がずれることを抑制し、光学特性を悪化させることを防止することができる。

〔第３実施形態〕
図を用いて本発明の第３実施形態について説明をする。前述した構成と同様の構成については同符号を付すことにより説明を省略する。図５は第３実施形態に係る走査光学装置の斜視図である。

近年、印刷速度の向上や印刷解像度の向上が求められているが、印刷速度の向上や印刷解像度の向上を行うと、光源に対して、高速の信号を与えることが必要になる。その際、信号線から発生する電気ノイズが多く発生してしまい、信号線の近傍に設置された電子機器に影響を与え、所望の動作を得られない場合があった。本実施形態においては、走査光学装置101のカバー13又はモータ保持筐体11を接地させることで、この問題を解決している。

図５に示すように、走査光学装置101のカバー13は、板金を絞り加工することで形成されている。そして、カバー13はモータ保持筐体11に接することで、電気的に導通している。カバー13とモータ保持筐体11によって、半導体レーザを含むユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、光源保持筐体10、走査レンズ５ａ、５ｂ、折り返しミラー６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、８ａ、８ｂ、光学部品保持筐体９ａ、９ｂは、光線ＬＢＫ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＣの出射窓11ａ、11ｂ、11ｃ、11ｄ（図３（ｂ）参照）を除いて覆われる。ここで、モータ保持筐体11又はカバー13の少なくとも一方は接地する。これにより、電気的に内部の光学部品等がシールドされた状態を作り出す。

以上のように、本実施形態においては、モータ保持筐体11又はカバー13の少なくとも一方は接地する。このため、モータ保持筐体11やカバー13により、光源に高速の信号を与えた際に信号線から発生する電気ノイズを効果的に遮断することができ、内部の電子機器に電子的な影響を与えることを防止し、所望の動作を得ることができる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態において、走査光学系の偏向走査方式は図１に示すようなオーバーフィルド光学系を用いている。即ち、ユニット１から発せられる略平行光束の光束幅は、主走査方向において、ポリゴンミラー４の偏向面のファセット幅に対し十分広くなるように設定している。しかしながら、本発明はこれにのみ適用できるものではなく、アンダーフィルド光学系にも用いることができる。即ち、光源と回転多面鏡との間にアパーチャを設けるなどして、該アパーチャ出射後の光束よりも前記回転多面鏡の偏向面の幅を広く構成したものにも用いることができる。

また、前述実施態様実施形態においては、ポリゴンミラー４をモータ保持筐体11に一つだけ固定配設したが、これに限るものではない。即ち、例えば特開２００３−１４００７０号公報に開示の走査光学装置のように、複数のポリゴンミラーとモータを持つ走査光学装置にも用いることができる。

は走査光学装置101のカバー13を取ったときの斜視図。 画像形成装置の概略説明図。 カバー13の説明図。 第２実施形態に係る走査光学装置のモータ保持筐体の平面図。 第３実施形態に係る走査光学装置の斜視図。

符号の説明

ＬＢＫ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＹ…光線
１ …ユニット（光源）、２ …ミラー（光学部品）、
３ …モータ、４ …ポリゴンミラー（回転多面鏡）、
５ …走査レンズ（光学部品）、６ …折り返しミラー（光学部品）、
７ …折り返しミラー（光学部品）、８ …折り返しミラー（光学部品）、
９ａ …光学部品保持筐体、９ｂ …光学部品保持筐体、
10 …光源保持筐体、11 …モータ保持筐体、101 …走査光学装置

Claims (7)

1. 光線を出射する複数の光源と、該光源からの複数の光線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モータと、偏向走査される前記複数の光線を像担持体上へ導く光学部品と、を有する走査光学装置において、
   前記複数の光源を保持する光源保持筐体と、
   前記光学部品を保持する光学部品保持筐体と、
   前記光源保持筐体、前記光学部品保持筐体及び前記モータを保持するモータ保持筐体と、を有し、
   前記モータ保持筐体又は前記光源保持筐体のうち少なくとも一方の熱伝導率は、前記光学部品保持筐体の熱伝導率よりも高いことを特徴とする走査光学装置。
2. 請求項１に記載の走査光学装置において、
   前記光源保持筐体又は前記光学部品保持筐体のうち少なくとも一方は、前記モータ保持筐体上に直接締結されることを特徴とする走査光学装置。
3. 請求項２に記載の走査光学装置において、
   前記モータ保持筐体は、前記モータが保持される座面の高さと、前記複数の光源又は前記光学部品のうち少なくとも一方が保持される座面の高さとが同一の高さになるように構成されることを特徴とする走査光学装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の走査光学装置において、
   前記光学部品保持筐体は、前記回転多面鏡の回転軸に対して、主走査方向に対称になるように固定配設されることを特徴とする走査光学装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の走査光学装置において、
   前記モータ保持筐体に対して一体となり、前記モータ、前記複数の光源及び前記光学部品を覆うカバー部材を有し、
   前記カバー部材は、前記像担持体に導かれる光線が出射する方向を除く全方向を覆うことを特徴とする走査光学装置。
6. 請求項５に記載の走査光学装置において、
   前記モータ保持筐体及び前記カバー部材は、導電性を有しかつ電気的に導通する構成であり、
   前記モータ保持筐体又は前記カバー部材の少なくとも一方は、接地していることを特徴とする走査光学装置。
7. 複数の像担持体上に走査光学装置からの露光を行なうことで潜像を形成し、該潜像を現像することで画像を形成する画像形成装置において、
   前記走査光学装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の走査光学装置であることを特徴とする画像形成装置。

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