JP2013186335A - Optical scanner, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被走査面に静電潜像を形成する光走査装置、該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device for forming an electrostatic latent image on a surface to be scanned, a copying machine having the optical scanning device, a printer, a facsimile machine, a plotter, and an image forming apparatus such as a multifunction machine provided with at least one of them. About.
電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラム(以下、「感光体ドラム」ともいう)の軸方向に光偏向器(例えば、ポリゴンミラー)を用いてレーザ光を走査しつつ、感光体ドラムを回転させ、感光体ドラムの表面に潜像を形成する方法が一般的である。
近年、画像形成装置において、カラー化、高速化が進み、感光性を有するドラムを複数(通常は4つ)有するタンデム方式の画像形成装置が普及してきている。
タンデム方式では感光体ドラム数の増加に伴い画像形成装置が大型化する傾向にあり、光走査装置を含め小型化が求められている。光走査装置の小型化(特に、薄型化)には、光偏向器から各感光体ドラムに向かう走査光の複数の光路を重ね合わせることが有効である。
In electrophotographic image recording, an image forming apparatus using a laser is widely used. In this case, the image forming apparatus includes an optical scanning device, and scans laser light using an optical deflector (for example, a polygon mirror) in the axial direction of a photosensitive drum (hereinafter also referred to as “photosensitive drum”). In general, a method of rotating the photosensitive drum to form a latent image on the surface of the photosensitive drum is common.
2. Description of the Related Art In recent years, tandem image forming apparatuses having a plurality of photosensitive drums (usually four) have become widespread as image forming apparatuses have become more colorized and faster.
In the tandem system, the image forming apparatus tends to increase in size as the number of photosensitive drums increases, and downsizing including an optical scanning apparatus is required. In order to reduce the size of the optical scanning device (in particular, to reduce the thickness), it is effective to superimpose a plurality of optical paths of scanning light from the optical deflector toward each photosensitive drum.
光走査装置の薄型化を達成するためには、装置内部における光偏向器から感光体ドラム表面までのレーザビームの光路レイアウト(副走査断面)を工夫する必要がある。
例えば、特許文献1では、偏光特性を利用して光路を分離したレーザビームを各々異なる感光体ドラムに導光する構成において、光路レイアウトを「2段構成」とする方法が提案されている。
In order to achieve thinning of the optical scanning device, it is necessary to devise the optical path layout (sub-scanning cross section) of the laser beam from the optical deflector to the surface of the photosensitive drum inside the device.
For example,
光走査装置を薄型化するためには、光学素子を収納する光学ハウジングを薄型化する必要がある。光学ハウジングを薄型化すると、例えば、光偏向器の駆動に伴う発熱の影響により光学ハウジングが熱変形する。
また、光学ハウジングの固有振動数が低くなったり振幅が大きくなる等の振動特性が劣化する。これらに伴い光学素子の相対位置関係にずれが生じる結果、感光体ドラム表面を走査するレーザビームの光学特性(ビームスポット位置、ビームスポット径等)が劣化する。その結果、画像形成装置による出力画像品質が劣化する。
In order to reduce the thickness of the optical scanning device, it is necessary to reduce the thickness of the optical housing that houses the optical element. When the optical housing is thinned, for example, the optical housing is thermally deformed due to the influence of heat generated by driving the optical deflector.
In addition, vibration characteristics such as a decrease in the natural frequency of the optical housing and an increase in the amplitude deteriorate. As a result, the relative positional relationship between the optical elements is shifted, and as a result, the optical characteristics (beam spot position, beam spot diameter, etc.) of the laser beam that scans the surface of the photosensitive drum deteriorate. As a result, the output image quality of the image forming apparatus deteriorates.
以下に、光学ハウジングを薄型化した場合の問題点を項目分けして検討してみる。
[光学ハウジングの熱変形]
光学ハウジングの熱変形に起因する光学素子間の相対位置ずれを低減する方法として、特許文献2に記載の方法が知られている。この方法では、温度変化に伴うレーザユニットからのレーザ光の光軸ずれを相殺するように、シリンドリカルレンズ及び走査レンズ系の取付部の熱膨張率を設定する構成となっている。
特許文献3には、偏向手段と被走査面との間の光路中に配備されたミラーの温度変化に伴う姿勢変化を、熱膨張により伸縮する伸縮部材により補正する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献2及び3に記載の構成では、熱膨張率の異なる材質を組み合わせる必要があり、光学ハウジングの構成が複雑化、高コスト化することを避けられない。
In the following, we will consider the problems when the optical housing is made thin.
[Thermal deformation of optical housing]
As a method for reducing the relative displacement between optical elements due to thermal deformation of the optical housing, a method described in
However, in the configurations described in
特許文献4には、偏向走査装置の光ビーム射出口に備えられた光ビーム検知手段の検出結果に基づき、ピエゾ素子又は発熱素子を駆動することにより、光源部の光軸を副走査方向に変化させる手段を備えた構成が開示されている。
しかしながら、特許文献4に記載の構成では、ビーム検知手段及びピエゾ素子や発熱素子を備える必要があるため、高コストを招き易い。
In
However, in the configuration described in
[光学ハウジングの振動]
特許文献5には、光学部品を搭載し、かつ構成部材の振動が伝搬する板金製ハウジングの底壁に、振動の節となる少なくとも二個以上の取り付け箇所が光学部品の長手方向に間隔を開けて設けられ、光学部品を保持する光学部品保持部材が取り付け箇所に取り付けられ、光学部品保持部材は底壁に対してその振動の節から節までの間が浮いている光走査装置が開示されている。
しかしながら、特許文献5に開示されている振動抑制構成を採用しようとしても、光学ハウジングの設計上、節の部分を任意の位置に設定することは容易でなく、また、光学設計上も、光学素子を節の位置に合わせて配置することは極めて困難であった。
特許文献6には、光学ハウジングの後側壁及び前側壁を繋ぐ一対のリブを備えることにより、光学ハウジングの剛性を確保し、対振動性を向上させる構成が開示されている。
すなわち、主走査方向に延びる帯状の板材(リブ)を後側壁と前側壁との間に架け渡して連結し、主走査方向と直交するハウジングの長手方向中央部での強度低下を抑制している。
ここでは、リブの高さは、単に、機械的強度(剛性)を高める観点からのみ認識され、後側壁及び前側壁と同じ高さに設定されている。
[Vibration of optical housing]
In
However, even if it is going to employ | adopt the vibration suppression structure currently disclosed by
Patent Document 6 discloses a configuration that secures the rigidity of the optical housing and improves vibration resistance by providing a pair of ribs that connect the rear side wall and the front side wall of the optical housing.
That is, a strip-shaped plate material (rib) extending in the main scanning direction is connected between the rear side wall and the front side wall so as to suppress a decrease in strength at the longitudinal center portion of the housing orthogonal to the main scanning direction. .
Here, the height of the rib is recognized only from the viewpoint of increasing the mechanical strength (rigidity), and is set to the same height as the rear side wall and the front side wall.
例えば、特許文献3の図5等に示すような薄型化を意識していない光走査装置の場合には、光学ハウジングの底板や側壁の形状を比較的自由に構成することにより、熱変形を防止したり、対振動性を高める対策を講じることが可能である。
しかしながら、薄型化した光走査装置の場合には、光学素子の配置やレーザビームの光路を確保するため、図5に示すように、光学ハウジング101を、フラットな底板206と、その周縁部(4辺)に垂直に形成された側壁201,202,203,204と、ポリゴンミラー近傍に配備されたリブ205とから構成する必要が生じる。
ポリゴンミラー近傍にリブを配備することにより、レーザビームが通過する開口部207を小さくすることが可能であり、その開口部の影響を極小化することができる。
熱変形防止や対振動性向上のためのリブをポリゴンミラー近傍以外の位置に配備しようとしても、図4から予測できるように、レーザビームと干渉しない位置に有効なリブを配備することは実質的に困難である。
For example, in the case of an optical scanning device that is not conscious of thinning as shown in FIG. 5 of
However, in the case of a thin optical scanning device, in order to secure the arrangement of optical elements and the optical path of the laser beam, as shown in FIG. 5, the
By providing ribs in the vicinity of the polygon mirror, the opening 207 through which the laser beam passes can be made small, and the influence of the opening can be minimized.
Even if ribs for preventing thermal deformation and improving vibration resistance are arranged at positions other than the vicinity of the polygon mirror, it is substantially possible to deploy effective ribs at positions where they do not interfere with the laser beam, as can be predicted from FIG. It is difficult to.
上述の如く、光走査装置の薄型化に伴い、光学ハウジングの熱変形及び振動特性の劣化により光学性能(特に、走査線位置)が劣化する。
光学ハウジングの熱変形により走査線位置が変動した場合、画像出力装置による出力画像における色ずれ(複数のトナー像が重なり合わなくなる画像劣化)が生じる。
これを回避するため、従来より、転写ベルト上に形成した「色ずれ検知用のトナー像」を「色ずれ検知用のセンサ」を用いて検出し、その検出結果に基づき書き込み開始タイミングを補正することにより、色ずれの発生を低減することが行われている。
しかしながら、このような対応策の場合には、「色ずれ検知用のトナー像」を形成するため、出力画像には利用しないトナーを消費することになり、環境負荷を大きくする。また、補正動作は、例えば、100枚の画像を出力したとき、又は、装置内部の温度差が5℃以上になったとき等に、実行されるようにプログラムされることが多い。
そのため、補正動作が実行されるまでに色ずれが発生してしまう場合がある。また、補正動作を頻繁に行うと、その間画像出力動作が実行できなくなり、画像出力機としての生産性(単位時間当たりの出力枚数)の低下に繋がる。
As described above, with the thinning of the optical scanning device, the optical performance (particularly, the scanning line position) deteriorates due to the thermal deformation of the optical housing and the deterioration of the vibration characteristics.
When the scanning line position fluctuates due to thermal deformation of the optical housing, color misregistration (image deterioration in which a plurality of toner images do not overlap) occurs in the output image by the image output device.
In order to avoid this, conventionally, a “color misregistration detection toner image” formed on the transfer belt is detected using a “color misregistration detection sensor”, and the writing start timing is corrected based on the detection result. Thus, the occurrence of color misregistration is reduced.
However, in the case of such countermeasures, since a “toner image for color misregistration detection” is formed, toner that is not used for the output image is consumed, increasing the environmental load. Also, the correction operation is often programmed to be executed when, for example, 100 images are output or when the temperature difference inside the apparatus becomes 5 ° C. or more.
For this reason, color misregistration may occur before the correction operation is executed. Further, if the correction operation is frequently performed, the image output operation cannot be performed during that time, leading to a decrease in productivity (number of output sheets per unit time) as an image output machine.
本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、光学ハウジングの薄型化、ひいては画像形成装置の小型化に寄与できるとともに、像担持体上の光学性能(特に、走査線位置)の変動を低減することができ、色ずれ補正用の高コストな検出手段や補正手段を不要することによる低コスト化にも寄与できる光走査装置の提供を、その主な目的する。 The present invention was devised in view of such a current situation, and can contribute to a reduction in the thickness of the optical housing and, in turn, to a reduction in the size of the image forming apparatus, as well as the optical performance (especially the scanning line position) on the image carrier. The main object of the present invention is to provide an optical scanning device that can reduce fluctuations and contribute to cost reduction by eliminating expensive detection means and correction means for correcting color misregistration.
上記目的を達成するために、本発明は、光源手段と、該光源手段から出射されたレーザビームを偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向されたレーザビームを被走査面上に光スポットとして結像させる走査光学系と、を備え、前記偏向手段の回転軸の軸心方向を副走査方向としてのZ軸方向とし、主走査方向をY軸方向とし、Z軸方向とY軸方向とに直交する方向をX軸方向としたとき、Y軸方向とZ軸方向とを含むY-Z断面を挟んで+X軸方向側及び-X軸方向側の双方に各々前記走査光学系を備え、前記光源手段は、X軸方向に関して、+X軸方向側及び-X軸方向側の前記走査光学系の間に配備され、前記偏向手段と前記被走査面との間に、レーザビームの光路を折り曲げるための折り返しミラーを偶数枚各々備え、前記光源手段と偏向手段と走査光学系と折り返しミラーを収納する筐体を備え、前記筐体は、X軸方向とY軸方向とを含むX-Y平面に平行な略矩形形状の底板と、該底板の4辺にZ軸方向に延びるように形成された側壁と、から構成され、前記筐体のX軸方向の寸法は、Y軸方向の寸法より大きい光走査装置において、前記筐体は、Y-Z断面を挟んで+X軸方向側及び-X軸方向側にそれぞれ、該筐体の+Y軸方向側の前記側壁と-Y軸方向側の前記側壁とを連結するリブを備え、前記偏向手段の駆動に伴う前記筐体のY-Z断面内の熱変形モードと、X軸方向とZ軸方向とを含むX-Z断面内の変形モードとが、曲率の符号上、互いに逆向きになるように規制する熱変形モード規制部材を有していることを特徴とする In order to achieve the above object, the present invention provides a light source means, a deflection means for deflecting a laser beam emitted from the light source means, and a laser beam deflected by the deflection means as a light spot on a surface to be scanned. A scanning optical system that forms an image, the axial direction of the rotation axis of the deflecting unit is the Z-axis direction as the sub-scanning direction, the main scanning direction is the Y-axis direction, and the Z-axis direction and the Y-axis direction are When the orthogonal direction is the X axis direction, the scanning optical system is provided on both the + X axis direction side and the −X axis direction side across the YZ section including the Y axis direction and the Z axis direction, and the light source The means is arranged between the scanning optical system on the + X axis direction side and the −X axis direction side with respect to the X axis direction, and bends the optical path of the laser beam between the deflection means and the surface to be scanned. An even number of folding mirrors, and the light source means, the deflecting means, the scanning optical system and the folding mirror are provided. A housing for storing the return mirror is provided, and the housing extends in the Z-axis direction on the four sides of the bottom plate in a substantially rectangular shape parallel to the XY plane including the X-axis direction and the Y-axis direction. In the optical scanning device, the dimension of the casing in the X-axis direction is larger than the dimension in the Y-axis direction. In the optical scanning device, the casing has a + X-axis direction side and -X across the YZ section. Ribs that connect the side wall on the + Y axis direction side of the casing and the side wall on the −Y axis direction side of the casing on the axial direction side, respectively, in the YZ cross section of the casing accompanying the driving of the deflection means It has a thermal deformation mode regulating member that regulates the thermal deformation mode and the deformation mode in the XZ cross section including the X-axis direction and the Z-axis direction to be opposite to each other on the sign of curvature. Characterize
本発明によれば、筐体の構成要素の条件を設定することで、偏向手段の駆動に伴う筐体の熱変形モードを、走査線位置変動の発生を抑制できるように意図的に規制することができる。
これにより、コスト上昇を来たすことなく光学ハウジングの薄型化、ひいては画像形成装置の小型化に寄与できるとともに、像担持体上の光学性能(特に、走査線位置)の変動を低減することができ、色ずれ補正用の高コストな検出手段や補正手段を不要することによる低コスト化にも寄与できる。さらに、カラー画像形成装置において、色ずれの少ない高品位な出力画像の提供に寄与できる。
According to the present invention, by setting the conditions of the constituent elements of the casing, the thermal deformation mode of the casing accompanying the driving of the deflection unit is intentionally regulated so that the occurrence of the scanning line position fluctuation can be suppressed. Can do.
As a result, the optical housing can be reduced in thickness without causing an increase in cost, and consequently, the image forming apparatus can be reduced in size, and fluctuations in the optical performance (particularly the scanning line position) on the image carrier can be reduced. This also contributes to cost reduction by eliminating the need for expensive detection means and correction means for color misregistration correction. Further, the color image forming apparatus can contribute to providing a high-quality output image with little color misregistration.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図1乃至図15に基づいて第1の実施形態を説明する。まず、図1に基づいて、本実施形態に係るフルカラー画像形成が可能な画像形成装置の構成の概要を説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、像担持体ユニットまたはプロセスユニットとしての4色分の作像装置15Y(イエロー)、15M(マゼンタ)、15C(シアン)、15K(黒)を有しており、各ステーションとしての作像装置15は装置本体80に対して着脱自在に設けられている。
各作像装置15の他に、レーザ光を照射可能な露光手段としての光走査装置20、中間転写体ユニット30、給紙ユニット60、及び定着手段としての定着ユニット50等を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The first embodiment will be described with reference to FIGS. First, an outline of the configuration of an image forming apparatus capable of full color image formation according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus according to the present embodiment includes
In addition to each image forming device 15, an
各作像装置15Y、15C、15M、15Kの構造は現像色が異なるだけで同一である。イエローの作像装置15Yを代表して説明すると、それぞれ像担持体としての感光体ドラム9Yと、感光体ドラムを帯電する帯電装置13Yと、感光体ドラムに残留した現像剤等を除去するクリーニング装置14Yと、感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像装置16Yとを一体に備えている。
また、各作像装置は、装置本体の操作面側に設けられた図示しない開閉式面板の開閉方向、すなわち感光体ドラムの回転軸方向に装置本体に対して着脱自在な構成になっている。
The structures of the
Each image forming apparatus is configured to be detachable from the apparatus main body in the opening / closing direction of an openable / closable face plate (not shown) provided on the operation surface side of the apparatus main body, that is, the rotation axis direction of the photosensitive drum.
中間転写体ユニット30は、中間転写体としての無端状の転写ベルト31と、各感光体ドラム9に形成されたトナー像を転写ベルト31に転写する一次転写手段としての4本の一次転写ローラ35と、転写ベルト31上に転写されたトナー像を更に記録媒体としての記録紙Pに転写する二次転写手段としての二次転写ローラ36とを備えている。
転写ベルト31は、支持ローラ32、33、34、37間に掛け回されており、支持ローラ32は転写ベルト31を挟んで二次転写ローラ36と対向し、二次転写ローラ36との間で二次転写ニップ部を形成している。
支持ローラ33に対向する部位には、転写後の転写ベルト31の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置38が設けられている。
The intermediate
The
A
給紙ユニット60は、図示しない上昇モータにて給紙カセット41内部に設置したアーム48を稼動させてトレイ底板47を上昇させることで、記録紙Pの束を呼び出しコロ61に当接させる構成を有している。
呼び出しコロ61を回転させることによって記録紙Pの束を給紙方向下流にずらし、給紙コロ62と逆転コロ63とによって最上紙の一枚を分離し、搬送コロ対64、レジストローラ対65によって二次転写領域に搬送する。
定着ユニット50は、定着ローラ51及び加圧ローラ52を備え、記録紙P上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う。
The
By rotating the calling
The fixing
上記構成において、まず1色目のイエローの作像装置15Yにおいて、感光体ドラム9が帯電装置13によって一様に帯電された後、光走査装置20から照射されたレーザ光によって潜像が形成され、該潜像は現像装置16によってトナー像として可視像化される。
感光体ドラム9上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ35の作用によって転写ベルト31上に転写される。一次転写が終了した感光体ドラム12はクリーニング装置14によってクリーニングされ、次の画像形成に備える。
クリーニング装置14によって回収された残留トナーは、作像装置の取り出し方向に設置された図示しない廃トナー回収ボトルに貯蔵される。この廃トナー回収ボトルは満杯になると交換できるように装置本体に対し着脱自在になっている。
In the above configuration, first, in the first color yellow
The toner image formed on the photosensitive drum 9 is transferred onto the
The residual toner collected by the
同様の画像形成工程が作像装置15M、15C、15Kにおいても行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねて転写される。
一方、記録紙Pが給紙カセット41から二次転写領域に搬送され、二次転写ローラ36の作用によって転写ベルト31上に形成されたトナー像が記録紙Pに二次転写される。
トナー像を転写された記録紙Pは定着ユニット50に搬送され、該定着ユニット50の定着ローラ51と加圧ローラ52とのニップ部にてトナー像が定着され、排紙ローラ対55によって排紙トレイ56に排紙される。
手差しトレイ59にも記録紙Pがセットされており、給紙ローラ58にて同様に給紙・搬送されるとともに、転写、定着され、排紙トレイ56に排出される。
画像形成によって各作像装置15Y、15M、15C、15Kのトナーは消費される。これに応じて新しいトナーがトナーボトル57Y、57M、57C、57Kから補給される。トナー補給時には、トナーボトル57Y、57M、57C、57Kが回転され、図示しないパイプを通してトナーが各作像装置に搬送される。
A similar image forming process is performed in the
On the other hand, the recording paper P is conveyed from the
The recording paper P to which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing
The recording paper P is also set on the
The toner of each
以下に、光走査装置20の構成を詳細に説明する。
図2は、図3のカバー部材101-1を外した状態の斜視図を、図4は副走査断面図を、図5は筐体のみの構成を示している。
本実施形態では、偏向手段としてのポリゴンスキャナ214の回転軸、厳密にはポリゴンミラー214-1の回転軸の軸心方向をZ軸方向(副走査方向)とし、各感光体ドラム9の長手方向(回転軸方向)をY軸方向(主走査方向)とし、Z軸方向とY軸方向とに直交する方向(各感光体ドラム9の配列方向)をX軸方向とする。
Hereinafter, the configuration of the
2 is a perspective view with the cover member 101-1 of FIG. 3 removed, FIG. 4 is a sub-scan sectional view, and FIG. 5 is a configuration of only the housing.
In the present embodiment, the rotational axis of the
図5に示すように、筐体としての光学ハウジング101は、X軸方向とY軸方向とを含むX-Y平面に平行な略矩形形状の底板206と、底板206の4辺から+Z軸方向に延びる側壁としての後側壁201、前側壁202、右側壁203、左側壁204と、後側壁201と前側壁202とを連繋する一対のリブ205右及び205左とから構成されている。
対になるリブを、Y軸方向とZ軸方向とを含むY-Z断面から等距離に形成することで、X軸方向とZ軸方向とを含むX-Z断面における光学ハウジング101の「熱変形モード」がY-Z断面に対して左右対称になるため、好ましい。変形モードについては、後述する。
図5において、光学ハウジング101の外形寸法は、X軸方向の幅m1=400mm、Y軸方向の奥行きm2=320mm、Z軸方向の高さm3=34mmである。
側壁及び底板206の厚さは4mmである。
As shown in FIG. 5, an
By forming the ribs to be paired at an equal distance from the YZ cross section including the Y axis direction and the Z axis direction, the “thermal deformation mode” of the
In FIG. 5, the outer dimensions of the
The thickness of the side wall and
図2に示すように、光学ハウジング101のX軸方向における中央部、すなわち、一対のリブ205右及び205左の間の領域にポリゴンスキャナ214が配備されている。後側壁201の左右方向(X軸方向)の中央部には、2つの円形状の穴201aが形成されており、これらの穴には各々光源としての半導体レーザ211右及び211左が挿入される。
リブ205右及び205左のY軸方向(主走査方向)中央部には開口部207右及び207左が形成されており、図示しないポリゴンミラーの偏向反射面を反射したレーザビームの射出窓となる。
As shown in FIG. 2, a
Openings 207 right and 207 left are formed at the center of the Y axis direction (main scanning direction) of the
半導体レーザ211右から出射されたレーザビーム219C及び219Kは、カップリングレンズ212右の作用により以降の光学系の特性に応じて平行光束又は弱い発散光束又は弱い収束光束に変換される。カップリングレンズ212右を出射したレーザビーム219C及び219Kは各々シリンドリカルレンズ214右の作用により、ポリゴンスキャナ214のポリゴンミラー214-1の偏向反射面上に主走査に長い線像として副走査方向に結像される。
半導体レーザ211(右、左)、カップリングレンズ212(右、左)、シリンドリカルレンズ214(右、左)は、光源手段210を構成し、光源手段210は2枚のリブ205右及び205左の間の領域に配備されている。
The
The semiconductor laser 211 (right and left), the coupling lens 212 (right and left), and the cylindrical lens 214 (right and left) constitute the light source means 210. The light source means 210 includes two
半導体レーザ211右は、互いに直交する偏光面を有する2本のレーザビーム(直線偏光)を出射し、ポリゴンミラー214-1の偏向反射面に対して、各々S偏光及びP偏光となるように、光軸回りの回転角度が設定されている。直線偏光のレーザビームを出射する2つの半導体レーザからの出射ビームを、ポリゴンミラーの偏向反射面に対して各々S偏光及びP偏光になるように合成しても構わない。
また、S偏光及びP偏光のレーザビームは各々1本ずつではなく、複数本であっても構わない。
図4に示すように、ポリゴンミラー214-1の偏向反射面を反射したレーザビーム219C及び219Kは、走査光学系215右を介し、リブ205右に形成された開口部207右を通過した後、光束分離手段217右に入射する。
光束分離手段217右では、レーザビーム219C及び219Kの偏光特性に応じて、レーザビーム219Cを反射し、レーザビーム219Kを透過する機能を有する。光束分離手段217右により光路を分離された2本のレーザビーム219C及び219Kは、各々折り返しミラー218C及び218K1、218K2で光路を折り返された後、感光体ドラム9C及び9K上をビームスポットとして走査する。
The right side of the
Further, the number of S-polarized and P-polarized laser beams is not limited to one, but may be plural.
As shown in FIG. 4, the
The light beam separation means 217 has a function of reflecting the
走査光学系215右及び215左は、光束分離手段217右及び217左を反射したレーザビーム219C及び219Mと干渉しないために、また、光学ハウジング101の熱変形の影響を受けづらくするために、カバー部材101-1に装着されている。
カバー部材101-1を光学ハウジングに対して段付ねじ等を利用して組み付けることにより、光学ハウジングの熱変形の影響を低減することが可能である。この場合、光走査装置(光学ハウジング101)内部への塵埃の侵入を防止するためには、発砲ウレタン製等の図示しない防塵部材を、光学ハウジング101とカバー部材101-1の間に装着すればよい。
図3に示すように、カバー部材101-1には、各感光体ドラムに対応して、レーザビームの通過窓101-2が形成されている。各通過窓101-2には図示しない防塵ガラスが設けられている。
The scanning
By assembling the cover member 101-1 to the optical housing using a stepped screw or the like, it is possible to reduce the influence of thermal deformation of the optical housing. In this case, in order to prevent dust from entering the inside of the optical scanning device (optical housing 101), a dustproof member (not shown) made of foamed urethane or the like is attached between the
As shown in FIG. 3, a laser beam passage window 101-2 is formed in the cover member 101-1 corresponding to each photosensitive drum. Each passage window 101-2 is provided with a dustproof glass (not shown).
ポリゴンスキャナ214は、図6に示すように、ベース部材(PCB基板)224上にポリゴンミラー214-1が装着された構成を有している。ポリゴンミラー214-1は、側壁223、カバー部材100-2及び3枚の平行平板ガラス222a、222b、222cにより囲まれた状態で密閉されている。これにより、ポリゴンミラー214-1の回転による気流(強制対流)の発生を防止することができ、ポリゴンスキャナ214の駆動に伴う発熱の伝熱は、光学ハウジング101の部材内部の熱伝導、及び、自然対流による熱伝達が支配的となる。
特に、光学ハウジング101が金属等の熱伝導率が高い材質で構成されている場合には、熱伝導の影響が支配的である。
As shown in FIG. 6, the
In particular, when the
本実施形態では、図2に示すように、折り返しミラー218C、218K1、218K2は、前側壁202及び後側壁201に形成された略矩形形状の開口部に端部を挿入し、架け渡されて支持されているが、底板206上に形成した支持部により支持する構成としても構わない。同様に、走査光学系215右及び215左もカバー部材101-1に装着するのではなく、前側壁202及び後側壁201間に架け渡して支持されたステー部材上に装着する構成としても構わない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the folding mirrors 218C, 218K1, and 218K2 are supported by inserting end portions into substantially rectangular openings formed in the
図4に示すように、光束分離手段217右は、レーザビーム219Cを反射しており、レーザビーム219Cに対しては「折り返しミラー」として機能している。そのため、本実施形態では、全てのステーションにおける折り返しミラーの枚数は偶数(2枚)である。
このように、光路分離手段を用いて光路を分離する構成を採用することにより、光学ハウジング(光走査装置)の薄型化、すなわちZ軸方向の寸法を小さくすることが可能である。
ここで、「ステーション」とは、光源(半導体レーザ)から感光体ドラムまでの光路や光学素子、それらを支持する光学ハウジングの構成要素等を示し、現像色別に存在する。
As shown in FIG. 4, the right beam separation means 217 reflects the
In this way, by adopting a configuration in which the optical path is separated using the optical path separating means, it is possible to make the optical housing (optical scanning device) thinner, that is, to reduce the dimension in the Z-axis direction.
Here, the “station” indicates an optical path from the light source (semiconductor laser) to the photosensitive drum, optical elements, components of the optical housing that supports them, and the like, and exists for each development color.
比較として、光路分離手段を用いない場合の例を、図7に示す。ポリゴンミラーが2段構成となるため、2つのポリゴンミラーの間隔(Z軸方向の距離)の分だけ、光学ハウジングの厚さ(Z軸方向の寸法)が大きくなっている。
図4に示すように、半導体レーザ211左から出射したレーザビーム219M及び219Yも、上記と同様に感光体ドラム9M及び9Y上をビームスポットとして走査する。
As a comparison, an example in which the optical path separation means is not used is shown in FIG. Since the polygon mirror has a two-stage configuration, the thickness of the optical housing (dimension in the Z-axis direction) is increased by the distance between the two polygon mirrors (distance in the Z-axis direction).
As shown in FIG. 4, the
以下に、光学ハウジングの熱変形について説明する。
[光学ハウジングの熱変形の変形モード]
図8に示すシミュレーション用モデルを対象として有限要素法を利用したシミュレーションを行い、ポリゴンスキャナ回転駆動時の光学ハウジングの熱変形を計算した。
その結果の一例を、図9及び図10に示す。リブの高さHが20mm(光学ハウジングの高さ30mmで規格化すると、20mm/30mm=2/3)の場合の例である。本シミュレーションにおいては、シミュレーションを行う際に不要な形状、すなわち計算結果に影響を及ぼさない形状(穴部等)を削除した。
光学ハウジングの材質は工業的に汎用的なアルミニウム製とした。熱源は、図6に示す「密閉タイプ」のポリゴンスキャナを想定し、光学ハウジング表面と雰囲気との間に、自然対流による放熱を想定した熱伝達率を設定した。ポリゴンスキャナの発熱条件として、光学ハウジング中央部に60℃の温度を設定した。雰囲気温度は32℃とした。光学ハウジング底面の4角を拘束した。
Hereinafter, thermal deformation of the optical housing will be described.
[Deformation mode of thermal deformation of optical housing]
A simulation using the finite element method was performed on the simulation model shown in FIG. 8 to calculate the thermal deformation of the optical housing when the polygon scanner was rotated.
An example of the result is shown in FIG. 9 and FIG. This is an example in the case where the height H of the rib is 20 mm (20 mm / 30 mm = 2/3 when normalized with the height of the optical housing being 30 mm). In this simulation, unnecessary shapes for the simulation, that is, shapes that do not affect the calculation results (holes, etc.) were deleted.
The material of the optical housing was made of industrially general-purpose aluminum. As a heat source, a “sealed type” polygon scanner shown in FIG. 6 is assumed, and a heat transfer coefficient assuming heat radiation by natural convection is set between the optical housing surface and the atmosphere. As a heat generation condition of the polygon scanner, a temperature of 60 ° C. was set at the center of the optical housing. The ambient temperature was 32 ° C. The four corners of the bottom of the optical housing were restrained.
図9に示すように、熱源を中心とした略同心円形状の温度分布となった。
熱変形は、図10に示すように、X-Z断面では正(プラス)の曲率になり、Y-Z断面では負(マイナス)の曲率になるような変形モードを示した。曲率の符号は図14を参照。
As shown in FIG. 9, the temperature distribution has a substantially concentric shape centered on the heat source.
As shown in FIG. 10, the thermal deformation showed a deformation mode in which the XZ section had a positive (plus) curvature and the YZ section had a negative (minus) curvature. See FIG. 14 for the sign of curvature.
光学ハウジングの熱変形に伴う走査線位置(副走査ビームスポット位置)の変動について説明する。
[光学ハウジングがX-Z断面にて正の曲率になる変形モードを示した場合]
光学ハウジングがX-Z断面にて正の曲率になる変形モードを示した場合、図10に示すZ軸方向変位の等高線から分かるように、折り返しミラー219K1及び219K2等を支持する後側壁201及び前側壁202は、X-Z断面内の変形モードと同じ向きに変形している。
そのため、図11に示すように、感光体ドラム9Y、9M上の走査線は+X方向(右向き)に移動し、感光体ドラム9C、9K上の走査線は-X方向(左向き)に移動する。
Variations in the scanning line position (sub-scanning beam spot position) accompanying thermal deformation of the optical housing will be described.
[When optical housing shows deformation mode with positive curvature in XZ section]
When the optical housing shows a deformation mode having a positive curvature in the XZ section, as can be seen from the contour lines of the displacement in the Z-axis direction shown in FIG. 10, the
Therefore, as shown in FIG. 11, the scanning lines on the
[光学ハウジングがY-Z断面にて負の曲率になる変形モードを示した場合]
光学ハウジングがY-Z断面にて負の曲率になる変形モードを示した場合について、ステーションKを対象として、図12の模式図を用いて説明する。
図12(a)は、折り返しミラー218K1及び218K2を削除して、光路を展開して表示した光路図である。光学ハウジングがX-Z断面にて正の曲率になる変形モードを示しているため、半導体レーザ211右が固定されている後側壁201は、その上端側が+Y側に傾くように変形する。その結果、光源手段(半導体レーザ、カップリングレンズ、シリンドリカルレンズ)からの出射光軸は、副走査断面(ここでは、Y-Z断面)において上向きに変化する。
この場合、感光体ドラム9K上の走査線位置は図中に矢印で示すように下向きに移動する。
[When optical housing shows deformation mode with negative curvature in YZ section]
The case where the optical housing shows a deformation mode in which the curvature is negative in the YZ section will be described with reference to the schematic diagram of FIG.
FIG. 12A is an optical path diagram in which the optical path is expanded and displayed by removing the folding mirrors 218K1 and 218K2. Since the optical housing shows a deformation mode in which the XZ cross section has a positive curvature, the
In this case, the scanning line position on the
図12(b)は、図2及び図4に示す本実施形態のレイアウトに対応する光路図である。2枚(偶数枚)の折り返しミラー218K1及び218K2によりレーザビームの光路は折り返され、感光体ドラム9K上の走査線位置は図中の矢印で示すように、右向き(+X方向)に移動する。
すなわち、光学ハウジングがX-Z断面にて正の曲率になる変形モードを示した場合の効果、すなわち走査線位置を-X軸方向へ移動させる効果と、光学ハウジングがY-Z断面にて負の曲率になる変形モードを示した場合の効果、すなわち走査線位置を+X軸方向へ移動させる効果とが互いにキャンセルし合い、走査線位置変動を低減することができる。
FIG. 12B is an optical path diagram corresponding to the layout of the present embodiment shown in FIGS. The optical path of the laser beam is folded by the two (even number) folding mirrors 218K1 and 218K2, and the scanning line position on the
In other words, the effect when the optical housing shows a deformation mode with a positive curvature in the XZ section, that is, the effect of moving the scanning line position in the -X axis direction, and the optical housing has a negative curvature in the YZ section. The effect when the deformation mode is shown, that is, the effect of moving the scanning line position in the + X-axis direction cancel each other, and the scanning line position fluctuation can be reduced.
特許文献2及び3に記載の構成では、熱膨張率の異なる材質を組み合わせているため、光学ハウジングの構成が複雑化し、高コスト化を避けられなかった。
これに対し、本実施形態の構成を採用することにより、複数の材質を組み合わせることなく、単一の材質から構成される光学ハウジングの熱変形のみの影響により、走査線位置変動を低減することが可能である。
図12(c)に示すように、折り返しミラーの枚数が奇数の場合には、感光体ドラム9K上の走査線位置は図中の矢印で示すように、左向き(-X軸方向)に移動する。そのため、両者の効果が加算されることになり、走査線位置変動は大きくなってしまい、望ましくない。
In the configurations described in
On the other hand, by adopting the configuration of the present embodiment, it is possible to reduce the scanning line position fluctuation due to the influence of only the thermal deformation of the optical housing made of a single material without combining a plurality of materials. Is possible.
As shown in FIG. 12C, when the number of folding mirrors is an odd number, the scanning line position on the
リブの高さHと光学ハウジングの熱変形との関係について説明する。
図8に示す光学ハウジング101におけるリブ205右及び205左の高さHを変化させたときの光学ハウジングの変形量を算出した。ここでは、リブ205右及び205左の高さはY軸方向において一定値とした。その結果を図13(a)に示す。
横軸(リブの高さH)は、光学ハウジングの側壁の高さ(30mm)で規格化した。光学ハウジングの変形量及び曲率の符号は、図14に示すように定義した。
図13(a)における凡例の「光源側」はY-Z断面での変形量を表し、「走査光学系側」はX-Z断面での変形量を表す。リブの高さHを規制することにより、光学ハウジングの「熱変形モード」を規制することができることがわかる。
このように、光学ハウジングの熱変形モードを規制(調整、制御の概念を含む)するための部材を、「熱変形モード規制部材」と呼ぶことにする。
The relationship between the height H of the rib and the thermal deformation of the optical housing will be described.
The deformation amount of the optical housing when the height H of the
The horizontal axis (rib height H) was standardized by the height (30 mm) of the side wall of the optical housing. The deformation of the optical housing and the sign of the curvature were defined as shown in FIG.
The legend “light source side” in FIG. 13A represents the deformation amount in the YZ section, and “scanning optical system side” represents the deformation amount in the XZ section. It can be seen that by regulating the rib height H, the “thermal deformation mode” of the optical housing can be regulated.
Thus, a member for restricting the thermal deformation mode of the optical housing (including the concept of adjustment and control) will be referred to as a “thermal deformation mode restricting member”.
図8に示す光学ハウジング101のように、X軸方向の寸法(m1=400mm)とY軸方向の寸法(m2=320mm)との比を、400/320=1.25>1とし、後側壁201と前側壁202を連結するようにY-Z断面に平行な2つのリブ205右及び205左を形成することにより、リブの高さHによらず、図10に示す変形モードを得ることができる。図8において、Z軸方向の寸法m3=34mmである。
As in the
走査線位置に及ぼす影響について説明する。
Kステーションにおいて、感度R1=1.2程度、R2=2.0程度の場合における、走査線位置変動に及ぼすリブ205右及び205左の高さHの影響を、図13(b)に示す。「感度」については、後述する。
図中の「全系」は実際の走査線位置変動を表し、「光源側」は走査線位置変動に対する光源手段の偏心による寄与(成分)を表し、「走査光学系」は走査線位置変動に対する走査光学系の偏心による寄与(成分)を表す。
リブの高さHを10mm〜20mm(基準化:側壁の高さに対して1/3〜2/3)の範囲に設定することにより、走査線位置変動を12μm程度以下に抑制することができる。
The influence on the scanning line position will be described.
FIG. 13B shows the influence of the height H of the
“Entire system” in the figure represents actual scanning line position fluctuation, “Light source side” represents contribution (component) due to eccentricity of light source means to scanning line position fluctuation, and “Scanning optical system” represents scanning line position fluctuation. It represents the contribution (component) due to the eccentricity of the scanning optical system.
By setting the height H of the rib within a range of 10 mm to 20 mm (standardized: 1/3 to 2/3 with respect to the height of the side wall), the scanning line position fluctuation can be suppressed to about 12 μm or less. .
走査線位置変動に及ぼす「感度」の影響について説明する。
光学ハウジングのY-Z断面内の変形量をN1とし、変形量N1による感光体ドラム上の走査線位置(副走査ビームスポット位置)の変動量をS1とし、変動量S1と変形量N1との比を感度R1とする。
また、光学ハウジングのX-Z断面内の変形量をN2とし、変形量N2による感光体ドラム上の走査線位置の変動量をS2とし、変動量S2と変形量N1の比を感度R2とする。
感度R1及びR2はいずれもプラスの数値である。変形量N1及びN2については、図14に示す通りである。
The effect of “sensitivity” on scanning line position fluctuation will be described.
The deformation amount in the YZ section of the optical housing is N1, the variation amount of the scanning line position (sub-scanning beam spot position) on the photosensitive drum due to the deformation amount N1 is S1, and the ratio between the variation amount S1 and the deformation amount N1 is The sensitivity is R1.
Further, the deformation amount in the XZ section of the optical housing is N2, the variation amount of the scanning line position on the photosensitive drum due to the deformation amount N2 is S2, and the ratio of the variation amount S2 and the deformation amount N1 is sensitivity R2.
Sensitivity R1 and R2 are both positive numbers. The deformation amounts N1 and N2 are as shown in FIG.
光源手段の光学系及び走査光学系の諸元(倍率、焦点距離等)や光路レイアウトにより、感度R1及びR2は異なる。すなわち、例えば、感度R1が非常に大きい場合、変形量N1が比較的小さくても、変動量S1は大きくなりやすい。
そのため、変動量S1とS2とを互いにキャンセルさせるためには、感度R1及びR2に応じて、変形量N1及びN2を適宜設定する必要がある。
この際、少なくとも、「N1×N2<0」となるように、変形量N1及びN2を適宜設定することにより、上記「光学ハウジングの熱変形に伴う走査線位置(副走査ビームスポット位置)変動」で示したように、ビーム進行方向におけるポリゴン前光学系による寄与と、ポリゴン後光学系による寄与とが互いにキャンセルされるため、走査線位置変動の発生量を小さくすることができる。換言すれば、光源手段の偏心(光軸ずれ)による走査線位置変動を、折り返しミラー(及び走査光学系)の偏心でキャンセルすることができる。
一方、「N1×N2>0」の場合には、走査線位置変動の発生量が大きくなる。
さらに、R1・N1の絶対値と、R2・N2の絶対値とが略等しくなるようにすれば、走査線位置変動の発生量を略0とすることができるため、より望ましい。
The sensitivities R1 and R2 differ depending on the specifications (magnification, focal length, etc.) of the optical system and scanning optical system of the light source means and the optical path layout. That is, for example, when the sensitivity R1 is very large, the fluctuation amount S1 tends to be large even if the deformation amount N1 is relatively small.
Therefore, in order to cancel the fluctuation amounts S1 and S2, it is necessary to appropriately set the deformation amounts N1 and N2 according to the sensitivities R1 and R2.
At this time, by appropriately setting the deformation amounts N1 and N2 so that at least “N1 × N2 <0”, the above “scanning line position (sub-scanning beam spot position) variation due to thermal deformation of the optical housing” As shown in FIG. 6, since the contribution by the pre-polygon optical system and the contribution by the post-polygon optical system in the beam traveling direction are canceled with each other, the generation amount of the scanning line position variation can be reduced. In other words, the scanning line position fluctuation due to the eccentricity (optical axis deviation) of the light source means can be canceled by the eccentricity of the folding mirror (and the scanning optical system).
On the other hand, in the case of “N1 × N2> 0”, the amount of occurrence of the scanning line position fluctuation becomes large.
Further, it is more desirable that the absolute value of R1 · N1 and the absolute value of R2 · N2 be substantially equal, because the amount of occurrence of the scanning line position fluctuation can be made substantially zero.
リブの高さHの適正化について説明する。
「リブの高さHと光学ハウジングの熱変形との関係」において図13(a)を用いて説明したように、リブの高さHにより光学ハウジングの変形量(すなわち、偏心量N1及びN2)を設定することが可能である。
このように、リブの高さHを適正化することにより、感光体ドラム上の走査線位置変動を低減することが可能となる。
図13(a)に示すように、光学ハウジングの変形量は、規格化したリブの高さHが1/3(=0.333)において、最小値となっている。この点では、リブの高さHを、1/3以下の値に設定しても、1/3以上の値に設定しても、走査線位置変動低減の適正化を図ることが可能である。
一方、光学ハウジングの振動特性もリブの高さHにより変化する。共振周波数に及ぼすリブの高さHの影響をモーダル解析を利用して算出した。その結果を図15に示す。
リブの高さHを高くするに従い、一次共振周波数は高くなる傾向を示す。
従って、光学ハウジングの熱変形に起因する走査線位置変動の低減と振動特性(一次共振周波数)の好適化を両立するためには、規格化したリブの高さを1/3以上に設定することが望ましい。
本実施形態において、リブ205右及び205が熱変形モード規制部材であり、それによる規制は、リブ205右及び205のZ軸方向の高さを所定の寸法(側壁の高さに対して1/3〜2/3)に設定することである。
The optimization of the rib height H will be described.
As described with reference to FIG. 13A in “Relationship Between Rib Height H and Thermal Deformation of Optical Housing”, the deformation amount of the optical housing (ie, the eccentric amounts N1 and N2) depends on the rib height H. Can be set.
As described above, by optimizing the height H of the rib, it is possible to reduce the variation in the scanning line position on the photosensitive drum.
As shown in FIG. 13A, the deformation amount of the optical housing is the minimum value when the standardized rib height H is 1/3 (= 0.333). In this respect, it is possible to optimize the reduction of the scanning line position fluctuation regardless of whether the rib height H is set to a value of 1/3 or less or to a value of 1/3 or more. .
On the other hand, the vibration characteristics of the optical housing also change depending on the height H of the rib. The influence of the rib height H on the resonance frequency was calculated using modal analysis. The result is shown in FIG.
As the height H of the rib is increased, the primary resonance frequency tends to increase.
Therefore, the standardized rib height should be set to 1/3 or higher in order to achieve both the reduction in scanning line position variation due to thermal deformation of the optical housing and the optimization of vibration characteristics (primary resonance frequency). Is desirable.
In the present embodiment, the
図16及び図17に基づいて第2の実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する(以下の他の実施形態において同じ)。
図16に示すように、本実施形態におけるリブは、主走査方向端部から中央部に向って高さが減少する形状を有している。換言すれば、Z軸方向上部において三角形状を除去した形状としている。
後側壁201及び前側壁202に接続している箇所おけるリブ205右及び205左の高さは、後側壁201及び前側壁202と同じ(D0=30mm)としたが、適宜高さを異ならせても構わない。リブの幅Wは4mmとした。
後側壁201及び前側壁202に連結している箇所から中央部にかけて高さが直線的に変化するように、リブ205右及び205左はそのZ軸方向上部が三角形状にカットされている。
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
Note that the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and unless otherwise specified, description of the configuration and functions already described is omitted, and only the main part will be described (the same applies to other embodiments below).
As shown in FIG. 16, the rib in the present embodiment has a shape whose height decreases from the end portion in the main scanning direction toward the center portion. In other words, the triangle shape is removed from the upper part in the Z-axis direction.
The heights of the right and left
The upper part in the Z-axis direction of the
中央部における三角形状の高さ(カットされた形状の深さ)Dを変化させたときの光学ハウジングの変形量を算出した。その結果を図17(a)に示す。横軸(深さD)は、光学ハウジングの側壁の高さ(D0=30mm)で規格化した。カットされた形状の深さDを調整することにより、光学ハウジングの「熱変形モード」を規制することができることがわかる。
すなわち、本実施形態における熱変形モード規制部材としてのリブ205右及び205による規制は、Dを所定の寸法に設定することである。
Kステーションにおいて、感度R1=1.9程度、R2=2.7程度の場合における、走査線位置変動に及ぼすカットされた形状の深さDの影響を、図17(b)に示す。
本実施形態の場合には、D/D0=0.44〜0.89、すなわち、D=13.2mm〜26.7mmに設定することにより、走査線位置変動を±10μm程度以下に抑制することができた。より望ましくは、リブのD/D0=0.56(D=16.8mm)とすることで、走査線位置変動をほぼ0μmとすることができる。
なお、本実施形態では、リブ205右及び205左の端部(後側壁201及び前側壁202との接続部)から中央部にかけて直線的に変化するようにカットしたが、曲線でカットした形状としても構わない。
The amount of deformation of the optical housing when the triangular height (depth of the cut shape) D at the center was changed was calculated. The result is shown in FIG. The horizontal axis (depth D) was normalized by the height of the side wall of the optical housing (D0 = 30 mm). It can be seen that the “thermal deformation mode” of the optical housing can be regulated by adjusting the depth D of the cut shape.
That is, the restriction by the
FIG. 17B shows the influence of the cut shape depth D on the scanning line position fluctuation when the sensitivity is about R1 = 1.9 and R2 = 2.7 in the K station.
In the case of the present embodiment, by setting D / D0 = 0.44-0.89, that is, D = 13.2 mm-26.7 mm, the scanning line position variation can be suppressed to about ± 10 μm or less. More preferably, by setting D / D0 = 0.56 (D = 16.8 mm) of the rib, the scanning line position variation can be made substantially 0 μm.
In the present embodiment, the
図18及び図19に基づいて、第3の実施形態を説明する。
本実施形態では、リブ205右及び205左は、中央部の高さを後側壁201及び前側壁202と同じ高さ(D0=30mm)に設定され、後側壁201及び前側壁202に向かうに連れて直線的に高さが低くなるような形状となっている。
後側壁201及び前側壁202に連結している箇所におけるリブ205右及び205左の高さと、後側壁201及び前側壁202の高さとの差(深さ)をEとした。リブの幅Wは4mmとした。
A third embodiment will be described based on FIGS. 18 and 19.
In the present embodiment, the
A difference (depth) between the heights of the right and left
Eを変化させたときの光学ハウジングの変形量を算出した。その結果を図19(a)に示す。
横軸(深さE)は、光学ハウジングの側壁の高さ(D0=30mm)で規格化した。カットされた形状の深さEを調整することにより、光学ハウジングの「熱変形モード」を規制することができることがわかる。
すなわち、本実施形態における熱変形モード規制部材としてのリブ205右及び205による規制は、Eを所定の寸法に設定することである。
Kステーションにおいて、感度R1=4.0程度、R2=3.0程度の場合における、走査線位置変動に及ぼすカットされた形状の深さEの影響を、図19(b)に示す。
本実施形態の場合には、E/D0=0.37〜0.72(すなわち、E=11.1mm〜21.6mm)に設定することにより、走査線位置変動を±10μm程度以下に抑制することができる。
上記したように、第2の実施形態では、本実施形態より広い範囲(D/D0=0.44〜0.89)で走査線位置変動を±10μm程度以下に抑制できており、第2の実施形態のほうがより好ましい構成といえる。
The amount of deformation of the optical housing when E was changed was calculated. The result is shown in FIG.
The horizontal axis (depth E) was normalized by the height of the side wall of the optical housing (D0 = 30 mm). It can be seen that the “thermal deformation mode” of the optical housing can be regulated by adjusting the depth E of the cut shape.
That is, the restriction by the
FIG. 19B shows the influence of the depth E of the cut shape on the scanning line position fluctuation when the sensitivity is about R1 = 4.0 and R2 = 3.0 in the K station.
In the case of the present embodiment, by setting E / D0 = 0.37 to 0.72 (that is, E = 11.1 mm to 21.6 mm), the scanning line position fluctuation can be suppressed to about ± 10 μm or less.
As described above, in the second embodiment, the scanning line position fluctuation can be suppressed to about ± 10 μm or less in a wider range (D / D0 = 0.44 to 0.89) than in the present embodiment, and the second embodiment is better. It can be said that this is a more preferable configuration.
図5及び図20に基づいて、第4の実施形態を説明する。
本実施形態では、リブのX軸方向における幅(厚み)を規定することを特徴としている。
図5に示す光学ハウジング101におけるリブ205右及び205左の幅Wを変化させたときの光学ハウジングの変形量を算出した。本実施形態ではリブ205右及び205左の高さをH=20mmとした。リブ205右及び205左は後側壁201と前側壁202を繋いでいる。
その結果を図20(a)に示す。リブの幅Wを調整することにより、光学ハウジングの「熱変形モード」を規制することができることがわかる。すなわち、本実施形態では、熱変形モード規制部材としてのリブ205右及び205による規制は、幅Wを所定の寸法に設定することである。
Based on FIG.5 and FIG.20, 4th Embodiment is described.
This embodiment is characterized in that the width (thickness) of the rib in the X-axis direction is defined.
The deformation amount of the optical housing when the width W of the
The result is shown in FIG. It can be seen that the “thermal deformation mode” of the optical housing can be regulated by adjusting the rib width W. That is, in the present embodiment, the restriction by the
Kステーションにおいて、感度R1=4.0程度、R2=4.9程度の場合における、走査線位置変動に及ぼすリブ205右及び205左の幅Wの影響を、図20(b)に示す。
本実施形態の場合には、リブの幅Wを2.0mm以上に設定することにより、走査線位置変動を3〜10μm程度に安定化させることができるため、望ましい構成である。
FIG. 20B shows the effect of the width W of the
In the case of this embodiment, setting the rib width W to 2.0 mm or more can stabilize the scanning line position variation to about 3 to 10 μm, which is a desirable configuration.
図21及び図22に基づいて、第5の実施形態を説明する。
本実施形態では、リブの配置数を所定の数に設定することにより規制することを特徴とする。
複数対のリブを備えた光学ハウジング101を図21に示す。図21はリブを3対備えた光学ハウジング101の例である。リブの高さHは20mm、幅Wは3mmとした。
リブ205右及び205左は後側壁201と前側壁202とを繋いでいる。このように、リブの配置数Mを変化させたときの光学ハウジングの変形量を算出した。その結果を図22(a)に示す。
リブの配置数Mを調整することにより、光学ハウジングの「熱変形モード」を規制することができることがわかる。
すなわち、本実施形態では、熱変形モード規制部材としてのリブ205右及び205による規制は、リブの配置数を所定の数に設定することである。
The fifth embodiment will be described based on FIGS. 21 and 22.
In this embodiment, the number of ribs is restricted by setting to a predetermined number.
An
The
It can be seen that the “thermal deformation mode” of the optical housing can be regulated by adjusting the number M of ribs arranged.
That is, in the present embodiment, the restriction by the
Kステーションにおいて、感度R1=3.0程度、R2=2.6程度の場合における、走査線位置変動に及ぼすリブ205右及び205左の配置数Mの影響を、図22(b)に示す。
本実施形態の場合には、リブの配置数をM=1〜3対に設定することにより、走査線位置変動を18μm程度以下に抑制することができた。より望ましくは、リブの配置数をM=2対とすることで、走査線位置変動をほぼ0μmとすることができる。
FIG. 22B shows the influence of the arrangement number M of the
In the case of the present embodiment, by setting the number of ribs to be M = 1 to 3 pairs, the scanning line position variation can be suppressed to about 18 μm or less. More desirably, by setting the number of ribs to be M = 2 pairs, the scanning line position variation can be made substantially 0 μm.
9 被走査面としての感光体ドラム
101 筐体としての光学ハウジング
201、202、203、204 側壁
205 熱変形モード規制部材としてのリブ
206 底板
210 光源手段
214 偏向手段としてのポリゴンスキャナ
215 走査光学系
218 折り返しミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Photosensitive drum as a to-
Claims (8)
前記偏向手段の回転軸の軸心方向を副走査方向としてのZ軸方向とし、主走査方向をY軸方向とし、Z軸方向とY軸方向とに直交する方向をX軸方向としたとき、
Y軸方向とZ軸方向とを含むY-Z断面を挟んで+X軸方向側及び-X軸方向側の双方に各々前記走査光学系を備え、前記光源手段は、X軸方向に関して、+X軸方向側及び-X軸方向側の前記走査光学系の間に配備され、
前記偏向手段と前記被走査面との間に、レーザビームの光路を折り曲げるための折り返しミラーを偶数枚各々備え、
前記光源手段と偏向手段と走査光学系と折り返しミラーを収納する筐体を備え、
前記筐体は、X軸方向とY軸方向とを含むX-Y平面に平行な略矩形形状の底板と、該底板の4辺にZ軸方向に延びるように形成された側壁と、から構成され、
前記筐体のX軸方向の寸法は、Y軸方向の寸法より大きい光走査装置において、
前記筐体は、Y-Z断面を挟んで+X軸方向側及び-X軸方向側にそれぞれ、該筐体の+Y軸方向側の前記側壁と-Y軸方向側の前記側壁とを連結するリブを備え、
前記偏向手段の駆動に伴う前記筐体のY-Z断面内の熱変形モードと、X軸方向とZ軸方向とを含むX-Z断面内の変形モードとが、曲率の符号上、互いに逆向きになるように規制する熱変形モード規制部材を有していることを特徴とする光走査装置。 A light source means, a deflecting means for deflecting the laser beam emitted from the light source means, and a scanning optical system for forming an image of the laser beam deflected by the deflecting means on the surface to be scanned as a light spot,
When the axis direction of the rotation axis of the deflecting means is the Z-axis direction as the sub-scanning direction, the main scanning direction is the Y-axis direction, and the direction orthogonal to the Z-axis direction and the Y-axis direction is the X-axis direction,
The scanning optical system is provided on both the + X-axis direction side and the −X-axis direction side across the YZ cross section including the Y-axis direction and the Z-axis direction, and the light source means includes the + X-axis with respect to the X-axis direction. Arranged between the scanning optical system on the direction side and the -X axis direction side,
An even number of folding mirrors for folding the optical path of the laser beam are provided between the deflecting means and the surface to be scanned,
A housing for housing the light source means, the deflecting means, the scanning optical system, and the folding mirror;
The housing is composed of a substantially rectangular bottom plate parallel to the XY plane including the X-axis direction and the Y-axis direction, and side walls formed to extend in the Z-axis direction on the four sides of the bottom plate.
In the optical scanning device, the dimension in the X-axis direction of the housing is larger than the dimension in the Y-axis direction.
The casing has ribs that connect the side wall on the + Y axis direction side and the side wall on the −Y axis direction side of the casing on the + X axis direction side and the −X axis direction side, respectively, across the YZ section. Prepared,
The thermal deformation mode in the YZ cross section of the housing accompanying the driving of the deflection means and the deformation mode in the XZ cross section including the X axis direction and the Z axis direction are opposite to each other in terms of the sign of curvature. An optical scanning device having a thermal deformation mode restricting member for restricting to the above.
前記熱変形モード規制部材が前記リブであり、該リブの高さを所定の寸法に設定することにより規制することを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the thermal deformation mode regulating member is the rib, and the rib is regulated by setting a height of the rib to a predetermined dimension.
前記リブは、+Y軸方向側の前記側壁と、-Y軸方向側の前記側壁付近では高く、Y軸方向の中央部では低くなるような形状であり、前記リブのY軸方向の中央部における高さを所定の寸法に設定することにより規制することを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 2,
The rib is shaped so as to be higher in the vicinity of the side wall on the + Y axis direction side and on the side wall on the −Y axis direction side and lower in the center part in the Y axis direction. An optical scanning device characterized in that the height is regulated by setting the height at a predetermined dimension.
前記熱変形モード規制部材が前記リブであり、該リブのX軸方向の幅である厚さを所定の寸法に設定することにより規制することを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
An optical scanning device characterized in that the thermal deformation mode restricting member is the rib, and the thickness, which is the width of the rib in the X-axis direction, is set to a predetermined dimension.
前記熱変形モード規制部材が前記リブであり、該リブの配置数を所定の数に設定することにより規制することを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the thermal deformation mode regulating member is the rib, and the number of the ribs arranged is regulated to a predetermined number.
前記偏向手段の駆動に伴う前記筐体のY-Z断面内の変形量をN1とし、変形量N1による被走査面上の副走査方向におけるビームスポット位置の変動量をS1とし、該変動量S1と変形量N1との比を感度R1とし、
前記偏向手段の駆動に伴う前記筐体のX-Z断面内の変形量をN2とし、変形量N2による被走査面上の副走査方向におけるビームスポット位置の変動量をS2とし、該変動量S2と変形量N2との比を感度R2としたとき、
R1・N1の絶対値と、R2・N2の絶対値とが略等しくなるように、前記リブの形状又は配置数を設定することにより規制することを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
The deformation amount in the YZ cross section of the housing due to the driving of the deflection means is N1, and the variation amount of the beam spot position in the sub-scanning direction on the scanned surface due to the deformation amount N1 is S1, and the variation amount S1 and the deformation amount The ratio to the quantity N1 is the sensitivity R1,
The deformation amount in the XZ cross section of the casing due to the driving of the deflection means is N2, and the variation amount of the beam spot position in the sub-scanning direction on the scanning surface due to the deformation amount N2 is S2, and the variation amount S2 and the deformation amount When the ratio to the quantity N2 is the sensitivity R2,
An optical scanning device characterized in that regulation is performed by setting the shape or number of the ribs so that the absolute value of R1 · N1 and the absolute value of R2 · N2 are substantially equal.
前記折り返しミラーの少なくとも1つは、入射した複数のレーザビームの少なくとも1つを反射し、残りを透過させる光路分離手段であることを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 6,
At least one of the folding mirrors is an optical path separating unit that reflects at least one of a plurality of incident laser beams and transmits the remaining laser beams.
前記光走査装置が請求項1〜7のいずれか1つに記載のものであることを特徴とする画像形成装置。 An electrostatic latent image is formed on the image carrier by an optical scanning device based on the image information, the electrostatic latent image is visualized by a developing device, and the visible image is transferred to a recording medium indirectly or directly. In an image forming apparatus that forms an image,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the optical scanning device is the one according to claim 1.
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