JP2009002971A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で筐体の熱変形を抑えて該筐体上に配置された光学部品の相対位置のずれを防ぐことによって高精度な露光走査を行うことができる走査光学装置を提供すること。
【解決手段】筐体２内に各種光学部品から成る走査光学系と偏光手段であるポリゴンミラーとこれを回転駆動するポリゴンモータを配置するとともに、前記ポリゴンミラーに対して対称な２方向からレーザ光を入射させる走査光学装置１において、前記筐体２内に２つの走査光学系を対称に配置し、筐体２の画像形成装置本体への水平方向の位置決め箇所を前記ポリゴンミラーの中心Ｏを通る直線(中心線)Ｍ上のポリゴンミラーの両側２点Ｐ１，Ｐ２とし、締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３において筐体２を画像形成装置本体に対して上下方向及び水平方向に移動可能に締結する。
【選択図】図５

Description

本発明は、筐体内に各種光学部品から成る走査光学系と偏光手段であるポリゴンミラーとこれを回転駆動するポリゴンモータを配置して成る走査光学装置に関するものである。

電子写真方式によって画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置にはレーザスキャナユニット（ＬＳＵ）等の走査光学装置が備えられており、該走査光学装置によって感光ドラム等の像担持体上にレーザ光が走査されることによって該像担持体上に静電潜像が形成される。尚、像担持体上に形成された静電潜像は、現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は転写装置によって用紙等の記録材上に転写される。

ところで、走査光学装置は、筐体内に各種光学部品から成る走査光学系、偏光手段であるポリゴンミラーとこれを回転駆動するポリゴンモータ等を収納して構成されるが、発熱源であるポリゴンモータからの熱によって樹脂製の筐体が熱変形すると、該筐体上に配置された光学部品間の相対位置にずれが発生し、このずれのために像担持体上での露光走査が高精度になされないという問題が発生する。特に、４つの光ビームを走査させてフルカラーの画像を形成する４連タンデム型のカラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置には高精度な露光走査が要求される。

そこで、特許文献１には、複数の走査光学系の少なくとも１つに、走査光学系が固定された筐体とは熱膨張率が異なり、温度変化による膨張／収縮により平面ミラーを筐体に対して副走査方向に移動させる調整部材を設け、この調整部材によって、筐体の熱変形に基づく各感光ドラム上での走査線の副走査方向のずれを補正するよう平面ミラーを移動させるようにしたタンデム方式の走査光学装置が提案されている。
特開２０００−２５８７１５号公報

しかしながら、特許文献１において提案された走査光学装置は、筐体の熱変形自体を抑えるものではなく、平面ミラーを調整部材によって移動させることによって、筐体の熱変形による走査線の副走査方向のずれを補正するものであるため、平面ミラーの移動量の調整が複雑で容易ではないという問題を有している。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、簡易な構成で筐体の熱変形を抑えて該筐体上に配置された光学部品の相対位置のずれを防ぐことによって高精度な露光走査を行うことができる走査光学装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、筐体内に各種光学部品から成る走査光学系と偏光手段であるポリゴンミラーとこれを回転駆動するポリゴンモータを配置するとともに、前記ポリゴンミラーに対して対称な２方向からレーザ光を入射させる走査光学装置において、前記筐体内に２つの走査光学系を対称に配置し、筐体の画像形成装置本体への水平方向の位置決め箇所を前記ポリゴンミラーの中心を通る直線上のポリゴンミラーの両側２点としたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記筐体の画像形成装置に対する締結箇所を、前記ポリゴンミラーの中心を通る互いに直交する２直線で区画される４つの象限の少なくとも３つに配置される３点としたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記筐体の画像形成装置本体に締結する箇所において、前記筐体を画像形成装置本体に対して上下方向及び水平方向に移動可能に締結したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記筐体の画像形成装置本体に対する締結箇所の水平方向の位置決め箇所に最も近い締結箇所は上下方向及び水平方向に移動を制限することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記筐体の画像形成装置本体に対する上下方向の移動可能量を０．０１〜０．０５ｍｍに設定し、水平方向の移動可能量を０．２〜２ｍｍに設定したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、筐体は最も大きな熱源であるポリゴンモータを中心として熱膨張するが、走査光学装置の画像形成装置本体への水平方向の位置決め箇所をポリゴンミラーの中心を通る直線上のポリゴンミラーの両側２点としたため、２本のレーザ光の像担持体に対する出射位置を容易に位置決めすることが可能となる。金型製作時に位置精度がズレていた場合は、ポリゴンミラーに対する回転角度調整を行うのみで像担持体との平行度を出せ、書き出し位置に関しては、電気的に調整が行えることから走査光学装置と画像形成装置本体との位置関係を簡単に求めることができる。

請求項２記載の発明によれば、筐体の画像形成装置に対する締結箇所を、ポリゴンミラーの中心を通る互いに直交する２直線で区画される４つの象限の少なくとも３つに配置される３点としたため、筐体を少なくとも３点で均等に支持して上下方向及び水平方向の位置決めを高精度に行うことができ、筐体上に配置された光学部品の相対位置のずれを防いで高精度な露光走査を行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、筐体を画像形成装置本体に締結するときに、筐体を画像形成装置本体に対して上下方向及び水平方向に移動可能に締結したため、各位置決め箇所において筐体の上下方向及び水平方向の熱変形を開放させることができ、該筐体の熱変形を抑えることができる。この結果、筐体上に配置された光学部品の相対位置のずれを簡単な構成で防ぐことができ、像担持体上において高精度な露光走査を行うことができる。ここで、各位置決め箇所のポリゴンモータの中心からの距離を略等しく設定すれば、各位置決め箇所での筐体の熱変形量が略等しくなり、筐体の各締結箇所での上下及び水平方向の移動可能量を略同等に設定することができる。

請求項４記載の発明によれば、筐体の画像形成装置本体に対する締結箇所の水平方向の位置決め箇所に最も近い締結箇所は上下方向及び水平方向に移動を不可能としても、この締結箇所を起点として熱変形が行われ、輸送時の振動や落下から位置精度を守ることができる。

請求項５記載の発明によれば、各位置決め箇所において筐体を画像形成装置本体に対して上下方向及び水平方向に微小量（上下方向に０．０１〜０．０５ｍｍ、水平方向に０．２〜２ｍｍ）だけ移動可能に締結したため、各位置決め箇所において筐体の上下方向及び水平方向の熱変形を開放させることができ、該筐体の熱変形を抑えることができる。

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。

図１は本発明に係る走査光学装置の内部構造を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１の矢視Ｂ方向の図、図４は図３のＣ部拡大断面図、図５は同走査光学装置の底面を示す斜視図、図６（ａ），（ｂ）は筐体の熱変形を模式的に示す断面図である。

図１〜図３に示す走査光学装置１は、樹脂にて矩形ボックス状に成形された筐体２内の中心部に偏光手段であるポリゴンミラー３とこれを回転駆動するポリゴンモータ４を配置し、これらの両側に２つの走査光学系２０，３０を対称に配置して構成されている。尚、図２及び図３に示すように、筐体２の上部にはカバー５が被着されているが、図１では筐体２の内部構造を示すためにカバー５を取り外した状態を図示している。

ここで、各走査光学系２０，３０は、光源であるレーザダイオード６、コリメータレンズ７、シリンドリカルレンズ８、走査レンズである２つのｆθレンズ９，１０及び３つの折り返しミラー１１，１２，１３をそれぞれ備えており、各走査光学系２０，３０のレーザダイオード６から出射したレーザ光は、コリメータレンズ７とシリンドリカルレンズ８によって線状の光束に集光された後、ポリゴンモータ４によって回転駆動されるポリゴンミラー３に対して対称な２方向から入射する。

上述のようにポリゴンミラー３に入射したレーザ光は、ポリゴンミラー３によって偏光走査され、その反射光は２つのｆθレンズ９，１０と３つの折り返しミラー１１，１２，１３を経て図２に示す感光ドラム５０上に結像され、結像された光束は、ポリゴンミラー３の回転によって感光ドラム５０上を主走査方向に走査し、感光ドラム５０の回転によって副走査方向に走査して感光ドラム５０上に静電潜像を形成する。尚、本実施の形態に係る走査光学装置１は、２つのレーザ光によって２つの感光ドラム５０を露光走査するが、フルカラーレーザプリンタ等には斯かる走査光学装置１が２つ備えられ、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック画像に対応したレーザ光によって４つの感光ドラム５０を露光走査する。

ところで、本発明に係る走査光学装置１においては、図５に示すように、筐体２の底部には、画像形成装置本体（図４に示す本体フレーム５１）への水平方向の位置決め箇所として、ポリゴンミラー３の中心Ｏを通る直線（中心線）Ｍ上のポリゴンミラー３の両側２点Ｐ１，Ｐ２が設定されている。ここで、水平方向の２つの位置決め箇所Ｐ１とＰ２は、中心線Ｍ上においてポリゴンミラー３の中心Ｏから略等距離の位置に設けられており、各位置決め箇所Ｐ１，Ｐ２には位置決め用のボス２Ａがそれぞれ突設されている。

而して、筐体２は、２つの位置決め箇所Ｐ１，Ｐ２においてボス２Ａが本体フレーム５１に形成された不図示の位置決め孔に嵌合することによって画像形成装置本体（本体フレーム５１）に対して水平方向に位置決めされる。

又、筐体２の底部には、図５に示すように、本体フレーム５１に対する締結箇所として図示の３点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３が設定されており、各締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３には他の面よりも約０．５ｍｍ以上突出した円筒状のボス２Ｂが形成されている。ここで、締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、ポリゴンミラー３の中心Ｏを通って互いに直交する中心線Ｍ，Ｎによって区画される４つの象限のうちの３つにそれぞれ配置されている。具体的には、締結箇所Ｑ１は水平方向の位置決め箇所Ｐ１の近傍に配され、他の２つの締結箇所Ｑ２，Ｑ３は、水平方向の位置決め箇所Ｐ２を境としてこれの両側（中心線Ｍに直交する方向の２箇所）に配されている。

ところで、筐体２は本体フレーム５１に対して上下方向及び水平方向に微小量だけ移動可能に締結されている。ここで、１つの締結箇所Ｑ１での筐体２の締結構造を図４に基づいて説明する。尚、他の２つの締結箇所Ｑ２，Ｑ３での筐体２の締結構造は締結箇所Ｑ１での締結構造と同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。

筐体２の底面の締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に形成されたボス部２Ｂには円孔２ａが貫設されており、本体フレーム５１の締結箇所Ｑ１に突設されたボス部５１Ａの前記円孔２ａに対応する位置にはネジ孔５１ａが刻設されている。そして、筐体２は、ポス部２Ｂの円孔２ａに上方から挿通するスタッドスクリュー１４を本体フレーム５１のボス部５１Ａに形成されたネジ孔５１ａにネジ込むことによって締結箇所Ｑ１が本体フレーム５１に締結されるが、スタッドスクリュー１４の頭部と筐体２との間には０．０１〜０．０５ｍｍの上下方向の微小隙間δ１が形成され、筐体２の円孔２ａとスタッドスクリュー１４との間には０．２〜２ｍｍの径方向の微小隙間δ２が形成されている。尚、筐体２は他の２つの締結箇所Ｑ２，Ｑ３においても同様に本体フレーム５１に締結されている。

従って、筐体２は、本体フレーム５１に対して微小隙間δ１の範囲で上下方向に移動可能で、且つ、微小隙間δ２の範囲で水平方向に移動可能に締結されている。

而して、筐体２は、位置決め箇所Ｐ１，Ｐ２に突設された計２つのボス２Ａによって本体フレーム５１上に載置されて水平方向の位置決めがなされ、位置決め箇所Ｐ１，Ｐ２において水平方向に位置決めされた状態で、３つの締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３においてスタッドスクリュー１４によって本体フレーム５１に対して微小隙間δ１，δ２の範囲でそれぞれ上下及び水平方向に移動可能に締結されている。

而して、本発明に係る走査光学装置１においては、筐体２は最も大きな熱源であるポリゴンモータ４を中心として熱膨張するが、筐体２の本体フレーム５１への水平方向の位置決め箇所をポリゴンミラー５の中心Ｏを通る中心線Ｍ上のポリゴンミラー３の両側２点Ｐ１，Ｐ２とするとともに、各締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３において筐体２を本体フレーム５１に対して上下方向及び水平方向にそれぞれ微小隙間δ１（＝０．０１〜０．０５ｍｍ）、δ２（０．２〜２ｍｍ）だけ移動可能に締結したため、各締結Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３において筐体２の上下方向及び水平方向の熱変形を開放させることができ、該筐体２の熱変形を抑えることができる。

即ち、図６に示すように、筐体２を締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３においてネジ１５で移動不能に固定すると、筐体２が熱変形によって（ａ）に示すようにネジ１５の間で突っ張って凸状に湾曲したり、逆にネジ１５の間で引き合って凹状に反り返るが、本発明のように各締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３において筐体２の上下方向及び水平方向の熱変形を開放させるようにすれば、筐体２の熱変形を抑えることができる。この結果、筐体２上に配置されたＦθレンズ９，１０や折り返しミラー１１，１２，１３等の光学部品の相対位置のずれを簡易な構成で防ぐことができ、感光ドラム５０上において高精度な露光走査を行うことができる。ここで、本実施の形態では、各位置決め箇所Ｐ１，Ｐ２のポリゴンモータ３の中心Ｏからの距離が略等しく設定されているため、各位置決め箇所Ｐ１，Ｐ２での筐体２の熱変形量が略等しくなり、筐体２の締結箇所でＱ１，Ｑ２，Ｑ３の上下及び水平方向の移動可能量（微小隙間δ１，δ２）を略同等に設定することができる。

又、本発明によれば、筐体２の本体フレーム５１に対する締結箇所Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を、ポリゴンミラー３の中心Ｏを通る互いに直交する２直線Ｍ，Ｎで区画される４つの象限の３つに配置される３点としたため、筐体２を本体フレーム５１に対して３点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３で均等に締結して上下方向及び水平方向の位置決めを高精度に行うことができ、筐体２上に配置されたｆθレンズ９，１０や折り返しミラー１１，１２，１３等の光学部品の相対位置のずれを防いで高精度な露光走査を行うことができる。

本発明に係る走査光学装置の内部構造を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１の矢視Ｂ方向の図である。 図３のＣ部拡大断面図である。 本発明に係る走査光学装置の底面を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は筐体の熱変形を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 光走査装置
２ 筐体
２Ａ，２Ｂ 筐体のボス
２ａ 筐体の円孔
３ ポリゴンミラー
４ ポリゴンモータ
５ カバー
６ レーザダイオード
７ コリメータレンズ
８ シリンドリカルレンズ
９，１０ ｆθレンズ
１１〜１３ 折り返しミラー
１４ スタッドスクリュー
１５ ネジ
２０，３０ 走査光学系
５０ 感光ドラム
５１ 本体フレーム
５１Ａ 本体フレームのボス部
５１ａ 本体フレームのネジ孔
Ｍ，Ｎ 中心線
Ｏ ポリゴンミラーの中心
Ｐ１，Ｐ２ 筐体の水平方向の位置決め箇所
Ｑ１〜Ｑ３ 筐体の締結箇所
δ１ 上下方向の微小隙間
δ２ 水平方向（径方向）の微小隙間

Claims (5)

1. 筐体内に各種光学部品から成る走査光学系と偏光手段であるポリゴンミラーとこれを回転駆動するポリゴンモータを配置するとともに、前記ポリゴンミラーに対して対称な２方向からレーザ光を入射させる走査光学装置において、
   前記筐体内に２つの走査光学系を対称に配置し、筐体の画像形成装置本体への水平方向の位置決め箇所を前記ポリゴンミラーの中心を通る直線上のポリゴンミラーの両側２点としたことを特徴とする走査光学装置。
2. 前記筐体の画像形成装置に対する締結箇所を、前記ポリゴンミラーの中心を通る互いに直交する２直線で区画される４つの象限の少なくとも３つに配置される３点としたことを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
3. 前記筐体の画像形成装置本体に締結する箇所において、前記筐体を画像形成装置本体に対して上下方向及び水平方向に移動可能に締結したことを特徴とする請求項２記載の走査光学装置。
4. 前記筐体の画像形成装置本体に対する締結箇所の水平方向の位置決め箇所に最も近い締結箇所は上下方向及び水平方向に移動を制限することを特徴とする請求項３記載の走査光学装置。
5. 前記筐体の画像形成装置本体に対する上下方向の移動可能量を０．０１〜０．０５ｍｍに設定し、水平方向の移動可能量を０．２〜２ｍｍに設定したことを特徴とする請求項３又は４記載の走査光学装置。

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