JP2013113956A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光走査装置の筐体のリブと底部との間の温度差による筐体の歪みを低減する。
【解決手段】 被走査面に光ビームＬを照射する光走査装置１００は、光ビームを射出する光源１０１と、光源から射出された光ビームが被走査面を走査するように光ビームを偏向する偏向器１５０と、偏向器によって偏向された光ビームを被走査面に導く光学素子１０３、１０４と、光源、偏向器、および光学素子を保持し、繊維を含有する筺体１０５と、筺体の底部１１１、１１２と一体的であり、光ビームが前記被走査面を走査する走査方向における前記筐体の変形を抑制するために、偏向器と光学素子との間において偏向器と光学素子が設置された底部から立設するリブ１１０（１１０ａ、１１０ｂ）と、を有し、リブの繊維は、走査方向に沿って配向され、底部の繊維は、底部に沿って且つ走査方向に垂直な方向に配向されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、繊維強化樹脂で成型された光走査装置および該光走査装置を有する画像形成装置に関する。

従来、電子写真画像形成装置において、繊維強化樹脂で成型された筐体を用いた光走査装置が多く用いられている。

光走査装置は、光源から射出された光ビームが被走査面を走査するように光ビームを偏向する偏向器を有する。偏向器は、光ビームを反射する複数の反射面を有する多角形状の反射部材、反射部材を回転させるためのモータ、およびモータを駆動するための集積回路が設けられた駆動基板を有する。モータおよび集積回路は、供給される電力により発熱する。筐体は、モータおよび集積回路から発生する熱により変形する。筐体の熱変形により、筐体により支持されているミラーおよびレンズの位置が変化するため、カラー画像形成装置においては、色ずれを生じることがある。

筐体を構成する繊維強化樹脂の繊維配向に沿った方向における平均線膨張係数は、繊維配向に沿っていない方向における平均線膨張係数よりも小さい。そのため、筐体の熱変形量は、繊維配向に依存する。繊維強化樹脂で成型された筐体における繊維配向は、筐体の成型方法に依存する。すなわち、筐体は、熱変形し易い方向と熱変形しにくい方向を有する。

特許文献１は、光走査装置以外の装置において、繊維強化樹脂で成型された部材の繊維配向を制御して熱変形量を低減する技術を開示している。特許文献１は、繊維強化樹脂で成型された部材に発熱部材を接着する場合に、繊維強化樹脂で成型された部材と発熱部材との間の熱変形量の差によって発生する発熱部材の剥離や破壊を抑えることを課題にしている。その課題を解決するために、特許文献１は、繊維強化樹脂で成型された部材の熱変形量を抑制したい方向に沿って繊維配向を一様に揃える。それによって、熱変形量を抑制したい方向において、繊維強化樹脂で成型された部材と発熱部材との間の平均線膨張係数の差を低減し、熱変形量の差を低減している。

特開２００８‐１６８６２２号公報

光走査装置は、筐体の剛性を確保するために筐体にリブが設けられている。発熱源からの熱により、筐体の底部材と、筐体の底部材と繊維強化樹脂で一体的に成型されたリブとの間に温度差が生じる。この温度差により、筐体が歪むことがある。
また、リブおよび底部材の繊維配向を単に一方向に揃えただけでは、筐体の熱変形量を増大させることがある。

そこで、本発明は、筐体のリブと底部材との間の温度差による筐体の歪みを低減することができる光走査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、被走査面に光ビームを照射する光走査装置は、光ビームを射出する光源と、前記光源から射出された光ビームが前記被走査面を走査するように前記光ビームを偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向された光ビームを前記被走査面に導く光学素子と、前記光源、前記偏向器、および前記光学素子を保持し、繊維を含有する筺体と、前記筺体の底部と一体的であり、前記光ビームが前記被走査面を走査する走査方向における前記筐体の変形を抑制するために、前記偏向器と前記光学素子との間において前記偏向器と前記光学素子が設置された前記底部から立設するリブと、を有し、前記リブの繊維は、前記走査方向に沿って配向され、前記底部の繊維は、前記底部に沿って且つ前記走査方向に垂直な方向に配向されている。

本発明によれば、筐体のリブおよび底部材の繊維配向を規定することにより、リブと底部材との間に温度差が生じたときのリブと底部材との間の変形量の差を低減して筐体の歪みを低減することができる。

本発明の実施形態に係る光走査装置を示す図。 本実施形態に係る光走査装置の断面図。 繊維強化樹脂における繊維配向を示す図。 本実施形態に係る光走査装置の筐体の繊維配向を示す図。 繊維配向を示す簡易筐体モデルの斜視図。 熱変形した簡易筐体モデルを示す図。 光源が取り付けられた前壁部材の傾きを示す図。 本実施形態に係る流入および流出ゲートと樹脂の流れを示す図。

添付図面を用いて、本発明の実施形態に係る光走査装置１００を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る光走査装置１００を示す図である。図１（ａ）は、上蓋１０６を装着した光走査装置１００を示す図である。図１（ｂ）は、光走査装置１００の内部を説明するために、上蓋１０６を取り外した光走査装置１００を示す図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の線ＩＣ−ＩＣに沿って取った光走査装置１００の縦断面図である。図１（ｄ）は、カラー画像形成装置２００に取り付けられた光走査装置１００を示す図である。

光走査装置１００は、画像形成装置２００に装着された感光体ドラム（照射対象）２０２（２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、および２０２Ｋ）の表面（被走査面）に光ビーム（レーザー光）を照射する。光走査装置１００は、画像情報に従って変調された光ビームを射出する光源１０１（１０１ａ、１０１ｂ）と、光源１０１から射出された光ビームを偏向する偏向器１５０を有する。

光源１０１ａは、イエロー（Ｙ）の画像を形成するための光源とマゼンタ（Ｍ）の画像を形成するための光源を含んでいる。光源１０１ｂは、シアン（Ｃ）の画像を形成するための光源とブラック（Ｋ）の画像を形成するための光源を含んでいる。

偏向器１５０は、光ビームを反射する複数の反射面を有する多角形状の反射部材（以下、ポリゴンミラーという。）１０２と、ポリゴンミラー１０２を回転させるモータ１０８とを有する。偏向器１５０は、モータ１０８を駆動するための集積回路（ＩＣ）が設けられた駆動基板１０９を有していてもよい。偏向器１５０は、光源１０１から射出された光ビームが感光体ドラム２０２の表面を走査するように光ビームを偏向する。

光走査装置１００は、偏向器１５０によって偏向された光ビームを感光体ドラム２０２の表面に導く光学素子を有する。光学素子は、光ビームを感光体ドラム２０２の表面上にスポット状に結像し等速走査する複数のレンズ１０３と、光ビームを所定の方向へ反射する複数のミラー１０４とを含む。光学素子は、光ビームを感光体ドラム２０２の表面上に結像する結像光学系を構成する。

レンズ１０３は、光ビームを感光体ドラム２０２の表面上で等速走査させる機能を有するｆθレンズであるとよい。本実施形態では、レンズ１０３は、図２に示されているように配置されているが、レンズ１０３の数はこれに限られるものではない。

ミラー１０４は、偏向器１５０によって偏向され走査された光ビームを感光体ドラム２０２の表面へ導くように、光ビームの光路上に配置されている。本実施形態では、ミラー１０４は、図２に示されているように配置されているが、ミラー１０４の数はこれに限られるものではない。

筐体（光学箱）１０５は、底部材（底部）１１１、１１２ａ、および１１２ｂと、前壁部材１２０と、後壁部材１２１と、側壁部材１２２および１２３とからなり、箱形状に形成されている。しかし、本発明において、箱形状は必須ではなく、筐体１０５は、箱形状に限定されるものではない。

筐体１０５は、光源１０１、偏向器１５０、および光学素子を保持する。光源１０１は、筐体１０５の前壁部材１２０に取り付けられている。偏向器１５０は、筐体１０５の底部材１１１により支持されている。レンズ１０３およびミラー１０４は、筐体１０５のそれぞれの取り付け部に固定され、位置決めされている。

光走査装置１００は、ポリゴンミラー１０２に対して、反対方向にそれぞれ光ビームを走査する方式を用いている。光走査装置１００のコンパクト化を実現するために、光走査装置１００内で光ビームをミラー１０４によって複数回折り返している。そのため、光走査装置１００内に配置される光学素子の数が多く、筐体１０５の剛性が不足気味となる。そこで、筐体１０５の剛性を高めるために、筐体１０５の底部材１１２ａおよび１１２ｂから上蓋（天井）１０６まで延在する高さを有するリブ１１０（１１０ａ、１１０ｂ）が筐体１０５と一体的に成型されている。
筐体１０５およびリブ１１０は、強化繊維３０１（図３）を含有する繊維強化樹脂３００で成型されている。

しかし、ポリゴンミラー１０２により偏向された光ビームの光路を確保するために、高さを有するリブ１１０を配置できる箇所には制限がある。通常、ポリゴンミラー１０２は、光走査装置１００の中央部に設けられる。そのため、筐体１０５の剛性を効果的に高めるためには、ポリゴンミラー１０２を挟むようにリブ１１０を設けることが好ましい。本実施形態の光走査装置１００では、ポリゴンミラー１０２を有する偏向器１５０を挟み偏向走査領域を除いた部分に、光走査装置１００の剛性を確保するためのリブ１１０を設けている。
リブ１１０は、光ビームが感光体ドラム２０２の表面を走査する走査方向（リブ１１０の長手方向Ｙ）における筐体１０５の変形を抑制する。リブ１１０は、偏向器１５０と光学素子との間において、偏向器１５０と光学素子が設置された底部材（１１１、１１２ａ、および１１２ｂ）から立設している。

図２に示すように、二つのリブ１１０（１１０ａ、１１０ｂ）は、偏向器１５０を間に挟んで筐体１０５に設けられている。リブ１１０ａおよび１１０ｂには、開口部１１０ａ１および１１０ｂ１がそれぞれ設けられている。イエローおよびマゼンタの画像用の光ビームＬ（ＬＹおよびＬＭ）は、リブ１１０ａの開口部１１０ａ１を通過してレンズ１０３へ向かう。シアンおよびブラックの画像用の光ビームＬ（ＬＣおよびＬＫ）は、リブ１１０ｂの開口部１１０ｂ１を通過してレンズ１０３へ向かう。

二つのリブ１１０は、偏向器１５０および光学素子を支持する筐体１０５の底部材１１１、１１２ａおよび１１２ｂと繊維強化樹脂で一体的に成型されている。リブ１１０ａは、偏向器１５０が設けられている底部材１１１と、リブ１１０ａに対して偏向器１５０と反対側の底部材１１２ａとの間に設けられている。リブ１１０ｂは、偏向器１５０が設けられている底部材１１１と、リブ１１０ｂに対して偏向器１５０と反対側の底部材１１２ｂとの間に設けられている。すなわち、二つのリブ１１０ａと１１０ｂは、偏向器１５０を間に挟んで対向して設けられている。二つのリブ１１０ａと１１０ｂは、筐体１０５の剛性を強化するために設けられている。また、二つのリブ１１０ａと１１０ｂは、フレア光を防止するために、偏向器１５０を間に挟んで設けられている。

リブ１１０ａに対して偏向器１５０と反対側の底部材１１２ａは、イエロー画像を形成するための感光体ドラム２０２Ｙとマゼンタ画像を形成するための感光体ドラム２０２Ｍに光ビームを照射する光学素子（レンズ１０３およびミラー１０４）を支持している。リブ１１０ｂに対して偏向器１５０と反対側の底部材１１２ｂは、シアン画像を形成するための感光体ドラム２０２Ｃとブラック画像を形成するための感光体ドラム２０２Ｋに光ビームを照射する光学素子（レンズ１０３およびミラー１０４）を支持している。底部材１１１、１１２ａ、および１１２ｂは、偏向器１５０または光学素子（レンズ１０３およびミラー１０４）を支持する支持部材である。底部材１１１、１１２ａ、および１１２ｂは、画像形成装置２００に装着される光走査装置１００の向きに従って、光走査装置１００の下部または上部になり、あるいは、鉛直方向に沿って配置されることがある。

リブ１１０ａは、底部材１１２ａにより支持されたレンズ１０３の入射面または射出面からの反射光が、偏向器１５０の方向へ戻り反対側の底部材１１２ｂにより支持されたレンズ１０３へ入射してしまう所謂フレア光を防止する。
同様に、リブ１１０ｂは、底部材１１２ｂにより支持されたレンズ１０３の入射面または射出面からの反射光が、偏向器１５０の方向へ戻り反対側の底部材１１２ａにより支持されたレンズ１０３へ入射してしまう所謂フレア光を防止する。

筐体１０５の上部に上蓋１０６が取り付けられている。筐体１０５の上部の開口部１０５ａは、上蓋１０６により覆われている。上蓋１０６は、筐体１０５の内部を外部光から遮蔽するとともに、筐体１０５の内部への異物の侵入を防止する。上蓋１０６には、光ビームを光走査装置１００の外へ出す穴１０６ａが設けられている。穴１０６ａから光走査装置１００の内部へ異物が侵入することを防ぐために、穴１０６ａは、防塵ガラス１０７（１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、および１０７Ｋ）により覆われている。

光走査装置１００は、光源１０１、偏向器１５０、および光学素子１０３および１０４を支持して画像形成装置２００に取り付けられる。これによって、光源１０１、偏向器１５０、および光学素子１０３および１０４は、画像形成装置２００の感光体ドラム２０２に対して位置決めされる。

図１（ｄ）および図２を用いて、光走査装置１００が設けられた画像形成装置２００における画像形成過程を説明する。
図２は、本実施形態に係る光走査装置１００の断面図である。図２は、光走査装置１００と画像形成装置２００の画像形成部２２０との関係を示している。

画像形成部２２０は、光走査装置１００の上方に配置されている。画像形成部２２０には、４つの感光体ドラム２０２（２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、および２０２Ｋ）が一列に並んで配置されている。それぞれの感光体ドラム２０２の周りには、帯電ローラ２０９、現像装置２０３（２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、および２０３Ｋ）、および一次転写ローラ２０１が配置されている。感光体ドラム２０２は、図１（ｄ）の矢印Ｄで示す方向に回転する。中間転写ベルト２０４は、感光体ドラム２０２と一次転写ローラ２０１との間に配置されて、矢印Ｒで示す方向に回転する。
帯電ローラ２０９（２０９Ｙ、２０９Ｍ、２０９Ｃ、および２０９Ｋ）は、それぞれの感光体ドラム２０２（２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、および２０２Ｋ）の表面を均一に帯電する。

本実施形態の画像形成装置２００に設けられた光走査装置１００は、感光体ドラム２０２の下部の表面に光ビームＬ（ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、およびＬＫ）をそれぞれ照射する。光走査装置１００は、帯電ローラ２０９によって均一に帯電された感光体ドラム２０２の表面の上に、画像情報に従って変調された光ビームＬを走査して感光体ドラム２０２の表面の上に静電潜像を形成する。

現像装置２０３Ｙは、現像剤（イエロートナー）で感光体ドラム２０２Ｙの上の静電潜像を現像して、感光体ドラム２０２Ｙの上にイエロートナー像を形成する。現像装置２０３Ｍは、現像剤（マゼンタトナー）で感光体ドラム２０２Ｍの上の静電潜像を現像して、感光体ドラム２０２Ｍの上にマゼンタトナー像を形成する。現像装置２０３Ｃは、現像剤（シアントナー）で感光体ドラム２０２Ｃの上の静電潜像を現像して、感光体ドラム２０２Ｃの上にシアントナー像を形成する。現像装置２０３Ｋは、現像剤（ブラックトナー）で感光体ドラム２０２Ｋの上の静電潜像を現像して、感光体ドラム２０２Ｋの上にブラックトナー像を形成する。

それぞれの色のトナー像は、一次転写ローラ２０１（２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、および２０１Ｋ）により中間転写ベルト２０４の上に転写されて重ね合わされる。中間転写ベルト２０４の上に重ね合わされたトナー像は、画像形成装置２００の下部に設けられた記録材収納部２０６から給送された記録材に、二次転写ローラ２０５によって一括して転写される。トナー像が転写された記録材は、定着装置２０７へ搬送される。定着装置２０７において、記録材およびトナー像に熱及び圧力が付与されてトナーが溶融混色して記録材の表面にフルカラー画像が定着される。定着装置２０７を通過した記録材は、排出部２０８へ排出される。このようにして、カラー画像形成が完了する。

次に、本発明の筐体と比較するために、繊維配向を規定しない場合の筐体の熱変形について説明する。比較のための筐体の外観形状は、本実施形態の筐体１０５と同様であるので、図１および図２に示した参照符号を使用して、以下に、繊維配向を規定しない場合の筐体の熱変形を説明する。
光走査装置１００に搭載されているモータ１０８および駆動基板１０９上の集積回路は、これらに供給される電力により発熱している。モータ１０８および駆動基板１０９上の集積回路は、光走査装置１００内の主な発熱源である。モータ１０８および駆動基板１０９の集積回路から発生した熱は、筐体１０５へ伝達される。筐体１０５へ伝達された熱は、筐体１０５の温度を上昇させ、筐体１０５を熱変形させる。筐体１０５の変形により、筐体１０５に取り付けられた光源１０１は、傾く。傾いた光源１０１から射出される光ビームＬは、感光体ドラム２０２の表面上の所定の走査位置からずれた位置を走査する。この走査位置のずれは、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの光ビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、およびＬＫの走査によって画像を形成するカラー画像形成装置において、各色の画像の重なりがずれてしまう色ずれの主な原因となっていた。

次に、筐体１０５の熱変形の仕方と熱変形の主な発生原因を詳細に述べる。
リブ１１０ａおよび１１０ｂは、光走査装置１００内の主な発熱源であるモータ１０８および駆動基板１０９の集積回路に隣接している。発熱源で熱せられた気体、発熱源から筐体１０５を介してリブ１１０ａおよび１１０ｂへの熱伝達、または発熱源からの輻射によって、リブ１１０ａおよび１１０ｂの温度は、上昇する。一方、リブ１１０ａおよび１１０ｂを境界としてモータ１０８と反対側の光学素子１０３および１０４が配置された底部材１１２ａおよび１１２ｂは、リブ１１０ａおよび１１０ｂと比較して低温である。したがって、底部材１１２ａおよび１１２ｂの熱膨張量は、リブ１１０ａおよび１１０ｂの熱膨張量よりも小さい。そのため、底部材１１２ａおよび１１２ｂにそれぞれ接続しているリブ１１０ａおよび１１０ｂの下部の熱膨張は、底部材１１２ａおよび１１２ｂにより阻害される。しかし、リブ１１０ａおよび１１０ｂの上部に対する拘束力は、小さいので、リブ１１０ａおよび１１０ｂの上部と下部とで熱膨張量は、異なる。この熱膨張量の差により、リブ１１０は、図１（ｃ）の矢印Ｗで示すように、上凸の湾曲変形を引き起こす。

ここで、防塵を目的とする上蓋１０６は、組み立てやすさを考慮して筐体１０５に強固に連結されていない。そのため、上蓋１０６によるリブ１１０の上部の拘束力は、小さい。
リブ１１０の長手方向は、図１（ｂ）の矢印Ｙで示されている。リブ１１０の湾曲変形に伴い、リブ１１０の長手方向Ｙの延長上に存在する、光源１０１が取り付けられた筐体１０５の前壁部材１２０は、傾きを生じる。その結果、光ビームＬの走査位置ずれが生じる。
リブ１１０の湾曲変形は、リブ１１０の熱膨張量とリブ１１０が接続されている底部材１１２の熱膨張量との差が主な原因となっている。
筐体１０５におけるリブ１１０と底部材１１２との間の熱膨張量の差を低減するために、本実施形態においては、筐体１０５のリブ１１０と底部材１１２の繊維配向を規定する。

次に、筐体１０５を形成する繊維強化樹脂における繊維配向について述べる。
図３は、繊維強化樹脂３００における繊維配向を示す図である。繊維強化樹脂３００は、成型方法に依存した繊維配向を有する。繊維強化樹脂３００の平均線膨張係数は、繊維配向に依存する。つまり、繊維配向に対する方向に従って繊維強化樹脂３００の平均線膨張係数は、異なる。

繊維強化樹脂３００の樹脂３０２は、強化繊維３０１を含有している。強化繊維３０１の平均線膨張係数は、樹脂３０２の平均線膨張係数よりも小さいため、強化繊維３０１の繊維配向に沿う矢印Ｖで示す方向の平均線膨張係数は、矢印Ｖで示す方向に垂直な矢印Ｈで示す方向の平均線膨張係数よりも小さい。矢印Ｖで示す方向の平均線膨張係数に対する矢印Ｈで示す方向の平均線膨張係数の比は、１．４倍〜５倍程度である。

本実施形態では、強化繊維３０１の繊維配向に対する方向の違いに応じて繊維強化樹脂３００の平均線膨張係数が異なることを利用して、リブ１１０の熱変形による湾曲を抑制する。本実施形態によれば、光走査装置１００の構造を変えることなく成型方法の変更のみによって、筐体１０５の熱変形を抑制することができる。

上述したように、リブ１１０を湾曲変形させる主な原因は、温度の高いリブ１１０の熱膨張量と温度の低い底部材１１２の熱膨張量との間の大きな差である。そこで、リブ１１０と底部材１１２の繊維配向を規定することで、温度の高いリブ１１０の熱膨張量と温度の低い底部材１１２の熱膨張量との間の差を低減して、リブ１１０の湾曲変形を低減する。

図４は、本実施形態に係る光走査装置１００の筐体１０５の繊維配向ＦＯ１およびＦＯ２を示す図である。図４（ａ）は、リブ１１０ａを示す光走査装置１００の縦断面図である。図４（ｂ）は、底部材１１１および１１２を示す光走査装置１００の横断面図である。

図４（ａ）の矢印ＦＯ１は、リブ１１０ａ（１１０ｂ）を形成する繊維強化樹脂に含有されている強化繊維の繊維配向を示す。図４（ｂ）の矢印ＦＯ２は、底部材１１２ａおよび１１２ｂを形成する繊維強化樹脂に含有されている強化繊維の繊維配向を示す。
図４（ａ）に示すように、リブ１１０の繊維配向ＦＯ１は、リブ１１０の長手方向Ｙ（光走査装置１００のレーザー走査方向）に沿って揃えられている。図４（ｂ）に示すように、底部材１１２の繊維配向ＦＯ２は、リブ１１０の長手方向Ｙ（繊維配向ＦＯ１）に垂直な方向Ｘに沿って揃えられている。リブ１１０の繊維配向ＦＯ１は、底部材１１２の繊維配向ＦＯ２に対して垂直である。このようにリブ１１０と底部材１１２の繊維配向を規定することにより、リブ１１０の長手方向Ｙに沿った方向の平均線膨張係数は、底部材１１２の長手方向Ｙに沿った方向の平均線膨張係数よりも小さくなる。すなわち、リブ１１０の長手方向Ｙに沿った方向の平均線膨張係数が、底部材１１２の長手方向Ｙに沿った方向の平均線膨張係数よりも小さくなるように、リブ１１０の繊維配向ＦＯ１と底部材１１２の繊維配向ＦＯ２とを異ならせている。

リブ１１０は、光走査装置１００の主な発熱源であるモータ１０８および駆動基板１０９の集積回路に隣接して配置されている。したがって、リブ１１０の温度は、リブ１１０に対して発熱源と反対側の底部材１１２の温度よりも高い。しかし、温度の高いリブ１１０の長手方向Ｙの熱膨張量は、リブ１１０の繊維配向ＦＯ１により、繊維配向を規定しない場合のリブ１１０の長手方向Ｙの熱膨張量よりも低減される。また、温度の低い底部材１１２の長手方向Ｙの熱膨張量は、底部材１１２の繊維配向ＦＯ２により、繊維配向を規定しない場合の底部材１１２の長手方向Ｙの熱膨張量よりも増大される。この結果、長手方向Ｙにおけるリブ１１０と底部材１１２の線膨張係数が同じ場合と比較して、長手方向Ｙにおけるリブ１１０と底部材１１２との間の熱膨張量の差を手減することができる。よって、リブ１１０の湾曲変形および光源１０１の傾きを抑制することができる。

本実施形態では、リブ１１０の繊維配向ＦＯ１が底部材１１２の繊維配向ＦＯ２に直交しているが、本発明は、これに限定されるものではない。熱膨張によるリブ１１０の湾曲変形を抑制するために、リブ１１０の繊維配向ＦＯ１と底部材１１２の繊維配向ＦＯ２は、必ずしも直交している必要はない。熱膨張によるリブ１１０の湾曲変形を抑制するためには、高温のリブ１１０の長手方向Ｙに沿った方向の平均線膨張係数が、低温の底部材１１２の長手方向Ｙに沿った方向の平均線膨張係数よりも小さいとよい。すなわち、リブ１１０の長手方向Ｙの平均線膨張係数が、リブ１１０に対して偏向器１５０と反対側の底部材１１２の長手方向Ｙの平均線膨張係数よりも小さくなるように、リブの繊維配向ＦＯ１を、底部材１１２の繊維配向ＦＯ２と異ならせればよい。
リブ１１０と底部材１１２の前述の繊維配向の効果をよりよく理解するために、簡易的なモデルを使用して筐体１０５の熱変形を以下に説明する。

図５は、繊維配向を示す簡易筐体モデル４０５の斜視図である。図５において、筐体１０５は、箱形状の簡易筐体モデル４０５として示されている。図５において、熱変形にもっとも寄与するリブ１１０（１１０ａ、１１０ｂ）をリブ４１０（４１０ａ、４１０ｂ）として模擬している。また、簡易筐体モデル４０５の前壁部材４０１は、筐体１０５の光源１０１が取り付けられた前壁部材１２０に対応している。

筐体１０５のリブ１１０は、図１（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、異なる角度のリブにそれぞれ接続されている。しかし、簡易筐体モデル４０５のリブ４１０は、図５に示すように、簡易筐体モデル４０５を横断してまっすぐに延在している。筐体１０５のリブ１１０と簡易筐体モデル４０５のリブ４１０は、湾曲変形の仕方や湾曲変形の原因に、本質的な相違はない。

図５（ａ）は、比較例１を示す。比較例１において、リブ４１０の繊維配向ＦＯ３は、リブ４１０の長手方向Ｙに垂直な方向Ｚに沿って揃っている。底部材４１２（４１２ａ、４１２ｂ）の繊維配向ＦＯ２は、リブ４１０の長手方向Ｙに垂直な方向Ｘに沿って揃っている。すなわち、リブ４１０の繊維配向ＦＯ３および底部材４１２の繊維配向ＦＯ２は、それぞれ、リブ４１０の長手方向Ｙに垂直な方向ＺおよびＸに沿って揃っている。これによって、リブ４１０の平均線膨張係数が最も大きい方向と底部材４１２の平均線膨張係数が最も大きい方向とが、ともに、リブ４１０の長手方向Ｙに平行である。すなわち、リブ４１０の長手方向Ｙにおける平均線膨張係数は、底部材４１２の長手方向Ｙにおける平均線膨張係数と同じである。

図５（ｂ）は、比較例２を示す。比較例２において、リブ４１０の繊維配向ＦＯ１と底部材４１２の繊維配向ＦＯ４は、ともに、リブ４１０の長手方向Ｙに沿って揃っている。これによって、リブ４１０の平均線膨張係数が最も小さい方向と底部材の平均線膨張係数が最も小さい方向とが、ともに、リブ４１０の長手方向Ｙに平行である。すなわち、リブ４１０の長手方向Ｙにおける平均線膨張係数は、底部材４１２の長手方向Ｙにおける平均線膨張係数と同じである。

図５（ｃ）は、本実施形態を示す。本実施形態において、リブ４１０の繊維配向ＦＯ１は、長手方向Ｙに沿って揃っており、底部材４１２の繊維配向ＦＯ２は、長手方向Ｙに垂直な方向Ｘに沿って揃っている。これによって、リブ４１０の平均線膨張係数が最も小さい方向と底部材の平均線膨張係数が最も大きい方向とが、ともに、リブ４１０の長手方向Ｙに平行である。すなわち、リブ４１０の長手方向Ｙにおける平均線膨張係数は、底部材４１２の長手方向Ｙにおける平均線膨張係数と異なる。具体的には、リブ４１０の長手方向Ｙにおける平均線膨張係数は、底部材４１２の長手方向Ｙにおける平均線膨張係数よりも小さい。

図６は、熱変形した簡易筐体モデル４０５を示す図である。図６は、モータ１０８および駆動基板１０９の集積回路から簡易筐体モデル４０５への伝熱によりリブ４１０の温度が底部材４１２の温度よりも高くなるという条件で求めた簡易筐体モデル４０５の熱変形の計算結果を示す。

図６（ａ１）は、図５（ａ）に示す比較例１の簡易筐体モデル４０５の熱変形の計算結果を示す斜視図である。図６（ａ２）は、比較例１の簡易筐体モデル４０５の熱変形の計算結果を側方（図５（ａ）の矢印Ａにより示す方向）から見た図である。
図６（ｂ１）は、図５（ｂ）に示す比較例２の簡易筐体モデル４０５の熱変形の計算結果を示す斜視図である。図６（ｂ２）は、比較例２の簡易筐体モデル４０５の熱変形の計算結果を側方（図５（ｂ）の矢印Ａにより示す方向）から見た図である。
図６（ｃ１）は、図５（ｃ）に示す本実施形態の簡易筐体モデル４０５の熱変形の計算結果を示す斜視図である。図６（ｃ２）は、本実施形態の簡易筐体モデル４０５の熱変形の計算結果を側方（図５（ｃ）の矢印Ａにより示す方向）から見た図である。

図６から、それぞれの簡易筐体モデル４０５において、リブ４１０は上凸に湾曲変形し、その結果、光源１０１が取り付けられている前壁部材４０１の上部が外側へ開くように、前壁部材４０１が傾いていることがわかる。しかし、リブ４１０と底部材４１２の強化繊維３０１の配向方向を一方向に揃えた比較例１（図６（ａ２））および比較例２（図６（ｂ２））のモデルよりも、異なる繊維配向を規定した本実施形態のモデル（図６（ｃ２））の方が前壁部材４０１の傾きが小さい。

図７は、光源１０１が取り付けられた前壁部材４０１の傾きを示す図である。図７において、横軸は、前壁部材４０１のＸ方向の位置を示す。縦軸は、Ｘ方向の軸線に対する前壁部材４０１傾き量を示す。
図７から、本実施形態における前壁部材４０１の傾き量が、比較例１および比較例２の前壁部材４０１の傾き量よりも小さいことが分かる。

本実施形態においては、リブ１１０の繊維配向ＦＯ１を、偏向器１５０と反対側の底部材１１２の繊維配向ＦＯ２と異ならせている。その結果、リブ１１０の長手方向Ｙの平均線膨張係数は、リブ１１０に対して偏向器１５０と反対側の底部材１１２の長手方向Ｙの平均線膨張係数よりも小さい。したがって、リブ１１０と底部材１１２の長手方向Ｙの熱膨張量の差を低減して筐体１０５の歪みを低減できる。よって、熱変形による筐体１０５の前壁部材１２０に取り付けられた光源１０１の傾きは、低減されて、光源１０１からの光ビームＬの走査位置のずれを低減できる。

本実施形態によれば、筺体１０５に含有される強化繊維の配向を規定することにより、熱源の近傍に配置されたリブ１１０の熱変形による上凸湾曲変形を抑制することができる。よって、光源１０１からの光ビームＬの走査位置のずれを低減できる。

本実施形態においては、リブ１１０の繊維配向ＦＯ１の方向と底部材１１２の繊維配向ＦＯ２の方向が平行ではなく、交差していればよい。
本実施形態によれば、リブ１１０の繊維配向ＦＯ１と底部材１１２の繊維配向ＦＯ２を異ならせることにより、温度の高いリブ１１０と温度の低い底部材１１２との間の熱膨張量の差を低減している。しかし、リブ１１０ａとリブ１１０ｂに挟まれた底部材１１１の繊維配向を規定することにより、さらに筐体１０５の歪みを低減することができる。

光走査装置１００内の主な熱源は、底部材１１１に設けられているので、底部材１１１の温度は、底部材１１２の温度よりも高い。従って、底部材１１１の熱膨張量は、底部材１１２の熱膨張量よりも大きい。そこで、リブ１１０の長手方向Ｙに沿った方向の平均線膨張係数を小さくとともに、底部材１１１の長手方向Ｙに沿った方向の平均線膨張係数を小さくすることにより、リブ１１０の熱膨張量を低減して、筐体１０５の歪みをさらに低減することができる。

具体的には、例えば、底部材１１１の繊維配向をリブ１１０の繊維配向と同様に長手方向Ｙと平行に揃えることにより、底部材１１１と底部材１１２との間の熱膨張量の差を低減することができる。この場合も、前述したように、底部材１１１の繊維は、リブ１１０の長手方向に配向していなくてもよい。底部材１１２の長手方向Ｙの平均線膨張係数よりも底部材１１１の長手方向Ｙの平均線膨張係数が小さくなるように、底部材１１１の繊維配向が規定されていれば、本実施例の効果を得られる。

また、リブ１１０の温度に比べて、側壁部材１２２および１２３の温度は低い。そこで、リブ１１０の長手方向Ｙの平均線膨張係数が、筺体１０５の側壁部材１２２および１２３の平均線膨係数よりも小さくなるように、リブ１１０の繊維配向を側壁部材１２２および１２３の繊維配向と異ならせる。これによって、筐体１０５の歪みを低減することができる。
次に、本実施形態によるリブ１１０と底部材１１２の繊維配向を規定するための樹脂成型方法を述べる。
強化繊維３０１の繊維配向は、流れている樹脂３０２の内部に発生するせん断力の方向によって決定される。強化繊維３０１の繊維配向は、樹脂３０２の流れる方向と同じである。従って、強化繊維３０１を配向したい方向への樹脂３０２の流れを作るように、金型（不図示）における樹脂３０２の流入ゲートおよび流出ゲートの位置を設定する。

図８は、本実施形態に係る流入ゲート５０１（５０１ａ、５０１ｂ）、５０２（５０２ａ、５０２ｂ）および流出ゲート５０３、５０４（５０４ａ、５０４ｂ）と繊維強化樹脂の流れを示す図である。流入ゲート５０１、５０２は、金型（不図示）へ流れ込む樹脂の入口である。流出ゲート５０３、５０４は、金型（不図示）から流れ出す樹脂の出口である。本実施形態では、リブ１１０と底部材１１２は、異なる繊維配向を有するので、リブ１１０と底部材１１２とのそれぞれのための異なる流入および流出ゲートが設けられている。

図８（ａ）は、筐体１０５の斜視図であり、流入ゲート５０１、５０２および流出ゲート５０３、５０４の一例を示す。
円形の流入ゲート５０１（５０１ａ、５０１ｂ）は、筐体１０５の前壁部材１２０に設けられている。流入ゲート５０１ａは、リブ１１０ａと前壁部材１２０との接続部分またはその近傍で前壁部材１２０に設けられている。流入ゲート５０１ｂは、リブ１１０ｂと前壁部材１２０との接続部分またはその近傍で前壁部材１２０に設けられている。円形の流出ゲート５０４（５０４ａ、５０４ｂ）は、筐体１０５の後壁部材１２１に設けられている。流出ゲート５０４ａは、リブ１１０ａと後壁部材１２１との接続部分またはその近傍で後壁部材１２１に設けられている。流出ゲート５０４ｂは、リブ１１０ｂと後壁部材１２１との接続部分またはその近傍で後壁部材１２１に設けられている。

図８（ａ）に示すように、流入ゲート５０１と流出ゲート５０４は、繊維強化樹脂がリブ１１０の長手方向Ｙに沿ってリブ１１０を流れるように配置されている。
円形の流入ゲート５０２（５０２ａ、５０２ｂ）は、筐体１０５の底部材１１２に設けられている。複数（本実施形態において４つ）の流入ゲート５０２ａは、筐体１０５の側壁部材１２２の近傍で底部材１１２ａに長手方向Ｙに沿って一列に並んで設けられている。複数（本実施形態において４つ）の流入ゲート５０２ｂは、筐体１０５の側壁部材１２３の近傍で底部材１１２ｂに長手方向Ｙに沿って一列に並んで設けられている。複数（本実施形態において４つ）の円形の流出ゲート５０３は、リブ１１０ａとリブ１１０ｂとの間で底部材１１１に長手方向Ｙに沿って一列に並んで設けられている。ここで、一列に並んで複数の流入ゲート５０２および流出ゲート５０３を設けた理由は、長手方向Ｙと垂直な方向へ繊維強化樹脂の一様な流れを形成するためである。

図８（ａ）に示すように、流入ゲート５０２と流出ゲート５０３は、繊維強化樹脂がリブ１１０の長手方向Ｙに垂直な方向に沿って底部材１１２および１１１を流れるように配置されている。
図８（ｂ）は、筐体１０５の平面図であり、繊維強化樹脂の流れを示す。

流入ゲート５０１からの繊維強化樹脂の一部は、リブ１１０および前壁部材１２０へ流れる。リブ１１０へ流れた繊維強化樹脂の一部は、流出ゲート５０４へ流れる。これによって、リブ１１０の繊維配向は、長手方向Ｙに沿って揃えられる。

流入ゲート５０２からの繊維強化樹脂の一部は、底部材１１２へ流れる。底部材１１２へ流れた繊維強化樹脂の一部は、リブ１１０の下を通り、底部材１１１に設けられた流出ゲート５０３へ流れる。これによって、底部材１１２の繊維配向は、長手方向Ｙに垂直な方向に沿って揃えられる。
従って、リブ１１０の繊維配向と底部材１１２の繊維配向とを異ならせることができる。
なお、流入ゲート５０１と流出ゲート５０４の繊維強化樹脂の流入出を逆にしたり、流入ゲート５０２と流出ゲート５０３の繊維強化樹脂の流入出を逆にしたりしても、同様の繊維配向を得ることができる。

図８（ｃ）は、筐体１０５の斜視図であり、流入ゲート５１１、５１２および流出ゲート５１３、５１４、５１５の別の一例を示す。
矩形の流入ゲート５１１（５１１ａ、５１１ｂ）は、リブ１１０（１１０ａ、１１０ｂ）の中央部にそれぞれ設けられている。流出ゲート５１４および５１５は、筐体１０５の後壁部材１２１および前壁部材１２０にそれぞれ設けられている。矩形の流出ゲート５１４（５１４ａ、５１４ｂ）は、筐体１０５の後壁部材１２１に設けられている。流出ゲート５１４ａは、リブ１１０ａと後壁部材１２１との接続部分またはその近傍で後壁部材１２１に設けられている。流出ゲート５１４ｂは、リブ１１０ｂと後壁部材１２１との接続部分またはその近傍で後壁部材１２１に設けられている。矩形の流出ゲート５１５（５１５ａ、５１５ｂ）は、筐体１０５の前壁部材１２０に設けられている。流出ゲート５１５ａは、リブ１１０ａと前壁部材１２０との接続部分またはその近傍で前壁部材１２０に設けられている。流出ゲート５１５ｂは、リブ１１０ｂと前壁部材１２０との接続部分またはその近傍で前壁部材１２０に設けられている。

図８（ｃ）に示すように、流入ゲート５１１、流出ゲート５１４、および流出ゲート５１５は、繊維強化樹脂がリブ１１０の長手方向Ｙに沿ってリブ１１０を流れるように配置されている。
矩形の流入ゲート５１２（５１２ａ、５１２ｂ）は、筐体１０５の底部材１１２に設けられている。矩形の流入ゲート５１２ａは、筐体１０５の側壁部材１２２の近傍で底部材１１２ａに設けられ、長手方向Ｙに沿って延在している。矩形の流入ゲート５１２ｂは、筐体１０５の側壁部材１２３の近傍で底部材１１２ｂに設けられ、長手方向Ｙに沿って延在している。矩形の流出ゲート５１３は、リブ１１０ａとリブ１１０ｂとの間で底部材１１１に設けられ、長手方向Ｙに沿って延在している。ここで、長手方向Ｙに延在する矩形の流入ゲート５１２および流出ゲート５１３を設けた理由は、長手方向Ｙと垂直な方向へ繊維強化樹脂の一様な流れを形成するためである。
図８（ｃ）に示すように、流入ゲート５１２と流出ゲート５１３は、繊維強化樹脂がリブ１１０の長手方向Ｙに垂直な方向に沿って底部材１１２および１１１を流れるように配置されている。

流入ゲート５１１からの繊維強化樹脂の一部は、リブ１１０を通り流出ゲート５１４へ流れる。また、流入ゲート５１１からの繊維強化樹脂の一部は、リブ１１０を通り流出ゲート５１５へ流れる。これによって、リブ１１０の繊維配向は、長手方向Ｙに沿って揃えられる。
流入ゲート５１２からの繊維強化樹脂の一部は、底部材１１２へ流れる。底部材１１２へ流れた繊維強化樹脂の一部は、リブ１１０の下を通り、底部材１１１に設けられた流出ゲート５１３へ流れる。これによって、底部材１１２の繊維配向は、長手方向Ｙに垂直な方向に沿って揃えられる。
従って、リブ１１０の繊維配向と底部材１１２の繊維配向とを異ならせることができる。

なお、流入ゲート５１１と流出ゲート５１４、５１５の繊維強化樹脂の流入出を逆にしたり、流入ゲート５１２と流出ゲート５１３の繊維強化樹脂の流入出を逆にしたりしても、同様の繊維配向を得ることができる。
また、本実施形態のような繊維配向を実現するための樹脂成型方法として、二色成型を用いて各箇所の繊維配向を異ならせてもよい。

１００ 光走査装置
１０１ 光源
１０３ レンズ（光学素子）
１０４ ミラー（光学素子）
１０５ 筐体
１１０（１１０ａ、１１０ｂ） リブ
１１２（１１２ａ、１１２ｂ） 底部材
１５０ 偏向器
ＦＯ１、ＦＯ２、ＦＯ３、ＦＯ４ 繊維配向
Ｌ 光ビーム

Claims (7)

1. 被走査面に光ビームを照射する光走査装置であって、
   光ビームを射出する光源と、
   前記光源から射出された光ビームが前記被走査面を走査するように前記光ビームを偏向する偏向器と、
   前記偏向器によって偏向された光ビームを前記被走査面に導く光学素子と、
   前記光源、前記偏向器、および前記光学素子を保持し、繊維を含有する筺体と、
   前記筺体の底部と一体的であり、前記光ビームが前記被走査面を走査する走査方向における前記筺体の変形を抑制するために、前記偏向器と前記光学素子との間において前記偏向器と前記光学素子が設置された前記底部から立設するリブと、
   を有し、
   前記リブの繊維は、前記走査方向に沿って配向され、前記底部の繊維は、前記底部に沿って且つ前記走査方向に垂直な方向に配向されていることを特徴とする光走査装置。
2. 前記リブの前記走査方向の平均線膨張係数は、前記底部の前記走査方向の平均線膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記リブは、前記偏向器を間に挟んで二つ設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 前記二つのリブの間の前記底部の繊維は、前記走査方向に沿って配向されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記筺体は、箱形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記箱形状の前記筺体の側壁部材の繊維は、前記側壁部材に沿って且つ前記走査方向に垂直な方向に配向されていることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 画像形成装置であって、
   画像形成部と、
   前記画像形成部の被走査面に光ビームを照射する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

Images