JP2014021157A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学箱の変形を軽減させること。
【解決手段】光束を照射する光源１０１と、光源１０１から照射された光束を走査方向に偏向する偏向器１０２と、偏向器１０２を駆動するモータコイル３０１と、偏向器１０２により偏向された光束を被走査体へ導く光学系と、光源１０１、偏向器１０２、モータコイル３０１及び光学系が配置される光学箱１０５と、光学箱１０５の剛性を強化するために設けられた走査方向を長手方向とする２本の第一リブ１０８と、２本の第一リブ１０８を繋ぐ２本の第二リブ１０９と、光学箱１０５の開放部を覆う上蓋１０６とを備える光走査装置であって、上蓋１０６と係合するための第一の係合部と、光学箱１０５、第一リブ１０８及び第二リブ１０９のいずれか一つと係合するための第二の係合部と、を有する連結部材を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特に電子写真プロセスを有するカラーレーザビームプリンタ、カラーデジタル複写機、カラーレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いて好適な光走査装置に関する。

従来の電子写真方式のカラー画像形成装置には、ポリゴンミラーが回転駆動する際にモータコイルで発生する熱により光学箱が熱変形し、走査線にずれ、曲がり、傾きが生じる場合がある。光学箱の熱変形や光走査装置内に配置されたレンズの熱変形による屈折率変化によって、感光ドラム上でのレーザ光の露光位置が変動し、照射位置や傾き等の諸特性が変化する。特に、カラー画像形成装置の場合、走査線のずれ、曲がり、傾きによって、各色の重なるべきラインが重ならない、所謂色ずれという現象が起こり、画質が低下するおそれがある。

ここで、図４を用いて光走査装置１００の熱変形による色ずれについて詳細を説明する。図４（ａ）は従来の光走査装置の上蓋を閉めた状態を示す図、図４（ｂ）は従来の光走査装置内部が見えるように上蓋を開けた図、図４（ｃ）はポリゴンミラーの中心を原点として第二リブを切る断面を表示した従来の光走査装置の断面図である。尚、光走査装置の詳細な構成は実施例において説明する。光走査装置１００により静電潜像を形成するには、ポリゴンミラー１０２を回転駆動させて光源１０１から照射されるレーザ光を偏向走査させる必要がある。このポリゴンミラー１０２はポリゴンモータに設置されているモータコイル３０１や基板に設置されたＩＣに電流が流れることにより回転駆動する。これらの電流の流れにより、モータコイル３０１やＩＣが発熱する。特にモータコイル３０１はポリゴンミラー１０２周辺に備え付けられており、ポリゴンミラー１０２の回転により発生する気流によって、発生した熱が光走査装置内に拡散してしまう。熱はレンズ１０３やミラー１０４まで拡散することもあるが、光走査装置１００では、ポリゴンミラー１０２周辺に第一リブ１０８と第二リブ１０９がポリゴンミラー１０２を取り囲むように光学箱１０５内部に設置されている。そのため、モータコイル３０１で発生した熱は第一リブ１０８、第二リブ１０９、光学箱１０５の底面、上蓋１０６が作る空間（以降、ポリゴンミラー設置空間）にこもり、ポリゴンミラー設置空間に関わる構造体に最も大きな熱変形が発生する。

ここで、第一リブ１０８、第二リブ１０９は光学箱１０５の剛性強化の目的があるため、光学箱１０５と一体成型ないしは強固に連結する。しかし、上蓋１０６は光学箱１０５内部の防塵が目的であり、組立の容易さを優先して、第一リブ１０８、第二リブ１０９、光学箱１０５とは強固に連結させない。そのため、上蓋１０６は熱変形を起こしたとしても光学箱１０５に対しては影響を与え難い。それを理由に上蓋１０６には安価な材料を用いてコストダウンを図る傾向がある。

また、ポリゴンミラー設置空間の光学箱底面側は、ポリゴンミラー設置空間と接する面の温度上昇は高いが、その周辺に関しては熱源が無いために比較的温度上昇は少ない。すなわち、ポリゴンミラー設置空間に面した部分が大きく熱変形を起こし、その周りは熱変形が少ない。よって、ポリゴンミラー設置空間と接する面の熱変形は周辺の面に熱歪が伝播するためにポリゴンミラー設置空間の光学箱側の面及び第一リブ１０８及び第二リブ１０９の熱変形量は少なくなる。一方、ポリゴンミラー設置空間の上蓋側は、上蓋１０６に温度差は生じるが、上蓋１０６に対して第一リブ１０８と第二リブ１０９は連結されていない。よって、上蓋１０６と第一リブ１０８と第二リブ１０９はそれぞれが独立して熱変形を起こすので、熱変形量の変動は無い。

ここでポリゴンミラー設置空間の光学箱底面側と上蓋側で熱変形量に差が生じる（以降、熱変形差という）。更に、第一リブ１０８は光学箱内部で光源１０１を取付ける側壁とその対向する側壁を繋いでいるために、この熱変形差によって、光学箱全体を上蓋側に凸型にする変形を起こす（以後、上凸弓形変形と呼ぶ；図４（ｃ）参照）。この上凸弓形変形によって、光源１０１を取付ける側壁が倒れて光源１０１も傾いてしまう。この光源１０１の傾きが副走査方向のビーム位置ずれの主要因となり問題視されている。この様な光学箱の変形を解決するべく、例えば特許文献１では、局所的な熱変形が光学箱全体に伝わるのを防ぐスリットを設ける発明が開示されている。ポリゴンミラー設置空間を構成するリブ近傍にスリットを設けることで、ポリゴンミラー設置空間で発生する熱歪が光学箱に伝わることを防ぎ、光学箱の上凸弓形変形を低減させている。

特開２００９−１９８８８８号公報

例えば特許文献１の光走査装置は、ポリゴンミラー設置空間を構成するリブと光学箱の間にスリットを設けて構造的に分離し、熱歪を伝えない方法で光学箱の熱変形を防止している。この方法は有効な手段であるが、スリットを設けたことにより、光学箱の剛性が低下するおそれがあり、光学箱の更なる高性能化を目指して光学箱の変形をより効果的に軽減させることが望まれる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、光学箱の変形を軽減させることを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。

（１）光束を照射する光源と、前記光源から照射された光束を走査方向に偏向する偏向器と、前記偏向器を駆動するモータと、前記偏向器により偏向された光束を被走査体へ導く光学系と、前記光源、前記偏向器、前記モータ及び前記光学系が配置される光学箱と、前記光学箱の剛性を強化するために設けられた前記走査方向を長手方向とする２本の第一リブと、前記２本の第一リブを繋ぐ２本の第二リブと、前記光学箱の開放部を覆う上蓋と、を備える光走査装置であって、前記上蓋と係合するための第一の係合部と、前記光学箱、前記第一リブ及び前記第二リブのいずれか一つと係合するための第二の係合部と、を有する連結部材を備えることを特徴とする光走査装置。

（２）前記（１）に記載の光走査装置を備え、前記被走査体は、前記光源から照射した光束によって潜像が形成される像担持体であり、前記像担持体に形成された潜像を現像してトナー画像を形成し、形成したトナー画像を記録材に転写して定着することにより画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、光学箱の変形を軽減させることができる。

実施例１の光走査装置を示す図 実施例１の光走査装置を備える画像形成装置の断面図 実施例１の光走査装置のポリゴンミラー設置空間周辺の断面図 従来例の光走査装置を示す図

以下本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。

［光走査装置］
図１に実施例１の光走査装置を示す。図１（ａ）、図１（ｂ）は光走査装置内部が見えるように上蓋を開けた図である。ここで、後述する感光ドラムの回転方向や記録材の搬送方向である副走査方向をｘ軸、後述するポリゴンミラーがレーザ光を走査する方向である主走査方向をｙ軸、ポリゴンミラーの回転軸方向に平行な方向をｚ軸とする。図１（ｃ）は光走査装置の上蓋を閉めた状態を示す図である。

図１を用いて、本実施例の光走査装置を説明する。この光走査装置１００は、入力された画像情報に基づいてレーザ光を発光する光源１０１、光源１０１から照射されるレーザ光を偏向走査する偏向器（以下、ポリゴンミラー）１０２を備える。尚、光源１０１は、イエロー（Ｙ）色及びマゼンタ（Ｍ）色用の光源１０１ａと、シアン（Ｃ）色及びブラック（Ｋ）色用の光源１０１ｂとがある。ポリゴンミラー１０２は、光学箱１０５の中央部に設置され、モータコイル３０１（図３（ａ）参照）により回転駆動する。ポリゴンミラー１０２は、光源１０１ａから照射されたレーザ光を図の左側へ偏向し、光源１０１ｂから照射されたレーザ光を図の右側へ偏向する構成となっている。また、レーザ光を等速走査及び目標位置でスポット結像させる複数のレンズ１０３、レーザ光を所定の方向へ反射する複数のミラー１０４を備える。光学箱１０５は、前述した各部品を格納し、搭載する装置例えば画像形成装置に位置決めする。光学箱１０５の内部と外部とを遮蔽するために光学箱１０５の開放部には上蓋１０６が取付けられる。

上蓋１０６にはレーザ光を光走査装置外に出す穴が設けられており、その穴から異物が混入するのを防ぐ防塵ガラス１０７を備えている。尚、防塵ガラス１０７には、図１（ｃ）に示すように、Ｙ色用のレーザ光を出す穴のための防塵ガラス１０７Ｙ、Ｍ色用のレーザ光を出す穴のための防塵ガラス１０７Ｍがある。また防塵ガラス１０７には、Ｃ色用のレーザ光を出す穴のための防塵ガラス１０７Ｃ、Ｋ色用のレーザ光を出す穴のための防塵ガラス１０７Ｋがある。また、光学箱内には剛性強化及びフレア光を遮断するために、第一リブ１０８（１０８ａ、１０８ｂ）及び第二リブ１０９（１０９ａ、１０９ｂ）がポリゴンミラー１０２の周囲に配置されている。尚、支持部３０２ａ、３０２ｂについては後述する。

［画像形成動作］
図２（ａ）は本実施例の光走査装置１００をカラー画像形成装置に設置した図である。また、図２（ｂ）は、ポリゴンミラー１０２を原点として第一リブ１０８を切る断面を示した図であり、レーザ光の照射対象である一次転写部２０１周辺までを示している。図２を用いて画像形成装置に設けられた光走査装置１００を用いた画像形成過程を説明する。光走査装置１００を備えたカラー画像形成装置２００では、光走査装置１００の上部に各色に対応する複数の一次転写部２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｋが設けられている。図２のカラー画像形成装置２００では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応したモデルとするが、例えば６色等、複数色に対応したカラー画像形成装置等であってもよい。以降、必要な場合を除き、色を表す符号ＹＭＣＫは省略する。４色の各一次転写部２０１近傍には、像担持体である感光ドラム２０２、現像装置２０３が併設されている。本実施例の光走査装置１００を備えるカラー画像形成装置２００は、一次転写部２０１の下面側から感光ドラム２０２を露光する方式を採用しており、光走査装置１００は上方の被走査体である感光ドラム２０２に向けてビームを照射する構成となる。尚、本実施例の光走査装置１００は、図２（ｂ）に示すように、レンズ１０３やミラー１０４の長手方向が感光ドラム２０２等の長手方向即ち主走査方向（ｙ軸方向）に平行になるように、カラー画像形成装置２００に搭載されている。

光走査装置１００によって偏向されたレーザ光は、不図示の帯電装置によって均一に帯電された感光ドラム２０２上を走査して、入力画像データに基づいた画像パターンである静電潜像を形成する。現像装置２０３は感光ドラム２０２上に形成された静電潜像に対してトナーを供給し、感光ドラム２０２上に可視化されたトナー画像が形成される。感光ドラム２０２上のトナー画像は、一次転写部２０１で中間転写ベルト２０４上に転写される。この工程を４箇所の一次転写部２０１で行い、最終的に中間転写ベルト２０４にフルカラーに対応したトナー画像が形成される。

中間転写ベルト２０４上のトナー画像は、給紙部２０６から供給された記録材に、二次転写部２０５において転写される。トナー画像が転写された記録材は定着部２０７に搬送され、記録材上のトナーが熱と圧力により溶融混色されて記録材の表面に固着像として形成される。定着部２０７を通過した記録材は排紙部２０８に排紙されて、カラー画像形成動作が完了する。

［光走査装置の詳細］
図２（ｂ）の光走査装置１００には、複数色に対応する光源１０１が色の数設けられ、画像データに応じて光源１０１からレーザ光が放射される。光源１０１から放射されるレーザ光はポリゴンミラー１０２により偏向走査される。このポリゴンミラー１０２は、モータコイル３０１によって駆動される。このポリゴンミラー１０２の反射面に対向するように、感光ドラム２０２上にレーザ光を案内するレンズ１０３が配置される。このレンズ１０３には、例えば結像させつつ等速走査を行う光学レンズが設けられる。本実施例では、レンズ１０３は図２（ｂ）記載の構成であるが、光学系を形成する光学素子の数はこれに限られるものではない。また、偏向走査したレーザ光を各感光ドラム２０２へ導く折り返しミラー１０４を各ビームの光路上に配置している。本実施例では、ミラー１０４は図２（ｂ）記載の構成であるが、光学系を形成する光学素子の数はこれに限られるものではない。そしてレンズ１０３及びミラー１０４は光学箱１０５の各取付け部に固定され、位置決めされている。

（ポリゴンミラー周辺）
図３（ａ）はポリゴンミラー１０２の中心を原点として第二リブ１０９を切る断面図であり、ポリゴンミラー設置空間近傍を拡大した斜視図を示す。ポリゴンミラー１０２の周囲には第一リブ１０８が設けられている。また、第一リブ１０８は光走査装置１００の剛性を確保するために、光学箱１０５に一体成型されている。本実施例のようにポリゴンミラー１０２に対して対向方向に走査する方式を用いた光走査装置１００は、一般的に製品のコンパクト化を実現するためにミラー１０４によって光走査装置１００内で複数回光束を折り返す構成を用いている。そのため、光走査装置１００内に配置される光学部品が多く、光学箱１０５の剛性が低下するおそれがある。その対策として、光学箱１０５の底面から上蓋１０６まで伸びるような高さのある第一リブ１０８を光学箱１０５に対して一体成型し、光学箱１０５の剛性を高めている。

しかし、ポリゴンミラー１０２により偏向された光の光路を確保するためには、高さを有するリブ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、光学箱１０５の剛性を効果的に高めるためには、ポリゴンミラー１０２の周囲にリブ状の壁を設けるのが好ましい。本実施例の光走査装置１００では、ポリゴンミラー１０２の周囲に偏向走査領域を除いた部分に強度を確保するための第一リブ１０８を設け剛性を確保する。第一リブ１０８には開口部が設けられ、この開口部からは、ポリゴンミラー１０２により偏向されたレーザ光がレンズ１０３へ向けて通過する。この第一リブ１０８はレンズ１０３の入射面又は出射面からの反射光がポリゴンミラー１０２の方向へ戻り、対向するレンズへその反射光が入射してしまう、所謂フレア光防止の効果を有している。

また、本実施例の光走査装置１００には、光源１０１とポリゴンミラー１０２の間にも剛性強化を目的とした第二リブ１０９を設けている。第二リブ１０９は、第一リブ１０８の長手方向（ｙ軸方向）に直交する方向（ｘ軸方向）を長手方向とする。第二リブ１０９の長さに関しては第二リブ１０９の長手方向（ｘ軸方向）には、レンズ１０３やミラー１０４等の光学素子を設置する空間があり、光学箱１０５の外壁まで延長させてしまうと光学素子に干渉してしまう。このため、第二リブ１０９を長手方向に伸ばすことはできない。よって、本実施例の第二リブ１０９は、２本の第一リブ１０８の間を繋ぐように設置されている。

光学箱１０５は上蓋１０６側が開放になっている。これは、ポリゴンミラー１０２、レンズ１０３、ミラー１０４を光学箱１０５に対して設置するためである。しかし、このままの状態でカラー画像形成装置２００に設置してしまうと、次のようなことが発生するおそれがある。即ち、転写の際に転写されずに感光ドラム２０２や中間転写ベルト２０４に残ったトナー（残トナー）や外部から流入したごみなどによって、ポリゴンミラー１０２、レンズ１０３、ミラー１０４が汚れてしまうおそれがある。よって、光学箱１０５の内部と外界を遮断するために、上蓋１０６を設けている。そして、レーザ光が通る光路は開放して、開放部から前述したごみが入り込むことを防ぐ防塵ガラス１０７を設けている。本実施例においては４色に対応するように、４枚の防塵ガラス１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、１０７Ｋが上蓋１０６に備え付けられている。

（上凸弓型変形）
しかしながら、以上のような第一リブ１０８、第二リブ１０９及び上蓋１０６を光学箱１０５に設けることによって、ポリゴンミラー１０２を回転させる駆動装置（例えばモータやＩＣ）の発熱により、ポリゴンミラー１０２の周囲に熱が集中しやすくなる。よって、第一リブ１０８、第二リブ１０９、上蓋１０６及び光学箱１０５で構成された空間（以後、ポリゴンミラー設置空間）に熱がこもり、光学箱のその他の部位よりも温度上昇が大きくなる。

この温度上昇により、ポリゴンミラー設置空間を構成している構造体が大きく熱変形する。尚、第一リブ１０８を、ポリゴンミラー設置空間を構成する部位と、ポリゴンミラー設置空間を構成しない部位とに分けて考えることとする。同様に、光学箱１０５の底面を、ポリゴンミラー設置空間を構成する部位と、ポリゴンミラー設置空間を構成しない部位とに分けて考えることとする。このとき、第一リブ１０８と光学箱１０５は第一リブ１０８の長手方向（ｙ軸方向）へ熱により伸びようとする。一方、第一リブ１０８と光学箱１０５のポリゴンミラー設置空間を構成していないそれぞれの部位は、ポリゴンミラー設置空間を構成しているそれぞれの部位と比べたときに、温度上昇量が低くなる。即ち、第一リブ１０８の長手方向では、温度上昇量が一定とはなっていない。同様に、光学箱１０５の底面のポリゴンミラー１０２を原点とする主走査方向でも、温度上昇量が一定とはなっていない。

よって、ポリゴンミラー設置空間を構成している部位とポリゴンミラー設置空間を構成していない部位の両方を含む、第一リブ１０８及び光学箱１０５には、熱変形差が生じる。この熱変形差により、ポリゴンミラー設置空間の光学箱底面側は、ポリゴンミラー設置空間の部位は伸びようとする。しかし、周囲の第一リブ１０８や光学箱１０５、即ち第一リブ１０８や光学箱１０５のポリゴンミラー設置空間を構成していない部位が、ポリゴンミラー設置空間の部位の変形を押さえ込んでしまう。一方、ポリゴンミラー設置空間の上蓋側は、光学箱底面側に比べて熱変形を妨げる要素が少ないため、光学箱底面側と比べて熱変形量が大きくなる。この膨張量の差によって光学箱１０５が上に凸になるように熱変形（以降、上凸弓形変形）する。

光学箱１０５の上凸弓形変形により、光学箱１０５に取付けられている光源１０１が傾き、光源１０１から照射させるレーザ光のポリゴンミラー１０２への入射角が変わってしまう。それが原因となり、各色を重ね合わせたときに副走査方向への位置ずれが生じてしまう。

（支持部）
そこで本実施例では、光学箱１０５が上凸弓形変形を起こす原因であるポリゴンミラー設置空間の熱変形差を解消する手段として、上蓋１０６が光学箱１０５や第一リブ１０８又は第二リブ１０９よりも線膨張係数が高いことを利用する。本実施例では、上蓋１０６と光学箱１０５や第一リブ１０８又は第二リブ１０９を支持部３０２（連結部材）で結合する。支持部３０２の長手方向は、主走査方向即ち上凸弓型変形が発生する方向（ｙ軸方向）に平行になるように設置する。支持部３０２の上蓋１０６との係合部（以下、第一の係合部とする）と、支持部３０２の第二リブ１０９との係合部（以下、第二の係合部とする）は、ポリゴンミラー１０２を挟む位置となるようにする。尚、本実施例（図３（ａ））では、支持部３０２を第二リブ１０９に結合させているが、例えば、支持部３０２の第二リブ１０９との結合部を、第一リブ１０８側に曲げて第一リブ１０８に結合させてもよい。また例えば、支持部３０２の第二リブ１０９との結合部を、そのままｚ軸方向下側に延長して光学箱１０５に結合させてもよい。これらの場合も、支持部３０２の上蓋１０６との結合部と、支持部３０２の第一リブ１０８又は光学箱１０５との結合部は、ポリゴンミラー１０２を挟む位置となるように構成する。

支持部３０２は、例えば図１（ｂ）に示すように、ポリゴンミラー１０２の中心を通り主走査方向（ｙ軸方向）に平行な線に対して対称となるように設置される。このようにすることで、モーメントの発生を抑えることができる。また、ポリゴンミラー１０２の中心を通り主走査方向（ｙ軸方向）に平行な線に対して図面右側又は左側には、それぞれ支持部３０２ａ、３０２ｂが設置されている。支持部３０２ａは第二リブ１０９ａと結合しており、支持部３０２ｂは第二リブ１０９ｂと結合している。１つの支持部３０２は、一方の結合部は必ず上蓋１０６と結合するが、他方の結合部は第二リブ１０９ａ及び第二リブ１０９ｂのいずれか一方とのみ結合する。従って、本実施例のように、第二リブ１０９ａと結合する支持部３０２ａと、第二リブ１０９ｂと結合する支持部３０２ｂとが一組となるように設置し、主走査方向における両方向から上蓋１０６に変形を抑える力を加えることができる。このように、ポリゴンミラー１０２の中心を通り副走査方向（ｘ軸方向）に平行な線を中心として、一方の側に第二リブ１０９ａとの結合部が位置する支持部３０２ａと、他方の側に第二リブ１０９ｂとの結合部が位置する支持部３０２ｂとを一組として設置する。尚、本実施例では、図１（ｂ）に示すように図面左右に１組ずつ計４本の支持部３０２を設置しているが、例えば２組ずつ計８本設置するようにしてもよい。

ポリゴンミラー設置空間が温度上昇すると、上蓋１０６の線膨張係数が、光学箱１０５や第一リブ１０８又は第二リブ１０９の線膨張係数よりも大きいために、上蓋１０６の方がより大きく熱変形を起こす。しかし、本実施例では支持部３０２を介してポリゴンミラー設置空間の上蓋側に変形を抑える力を加える。このように本実施例の支持部３０２を用いることによって、アクチュエータを使うことなく単純な構造部材の追加によってポリゴンミラー設置空間の上蓋側と光学箱底面側の熱変形差を抑え、光学箱１０５の上凸弓形変形を低減することができる。

図３（ａ）に本実施例の支持部３０２を示す。本実施例では光学箱１０５内部の第二リブ１０９と上蓋１０６を４本の支持部３０２（切断線に対して対称となる２本の支持部は不図示）で発熱源であるポリゴンミラー１０２を挟んで位置させる。このように上蓋１０６と第二リブ１０９を支持部３０２によって繋ぐことで、上蓋１０６の熱変形を第二リブ１０９に伝えて、ポリゴンミラー設置空間の上蓋１０６側に力を加える構成とする。ここで、上蓋１０６には、支持部３０２の一端側の第一の係合部（後述するスナップフィット部）が係合する第一の被係合部（例えば開口や凹部など）が設けられる。また、第二リブ１０９には、支持部３０２の他端側の第二の係合部（後述するスナップフィット部）が係合する第二の被係合部（例えば開口や凹部など）が設けられる。第一の係合部と第二の係合部とを連結する支持部３０２の連結部の長さは、第一の被係合部と第二の被係合部との間の距離に略等しい。支持部３０２の連結部の長さは、以下で詳細に規定される。

ポリゴンミラー設置空間近傍を示す図３（ｂ）を用いて、支持部３０２の連結部の長さｌ（以下、単に支持部３０２の長さとする）について説明する。支持部３０２を設計する際は、使用する材料の線膨張係数をα_ｓとすると、第二リブ１０９ａ、第二リブ１０９ｂに挟まれる支持部３０２の長さｌに制限がある。即ち、ポリゴンミラー設置空間での、光学箱１０５及び上蓋１０６の熱変形差よりも支持部３０２の熱変形が大きくなってはいけないという制限である。ここで、上蓋１０６の線膨張係数をα_ｈ、光学箱１０５の線膨張係数をα_ｋとする。尚、上述したように、上蓋１０６の線膨張係数α_ｈは、光学箱１０５の線膨張係数α_ｋよりも大きい（α_ｈ＞α_ｋ）。更に、ポリゴンミラー設置空間を構成する第一リブ１０８側の長さ（第二リブ１０９ａと第二リブ１０９ｂとの間の、第一リブ１０８に沿ったｙ軸方向の長さ）をＬ、ポリゴンミラー設置空間の温度上昇をΔＴとする。支持部３０２は、一方の結合部が第二リブ１０９と、他方の結合部が上蓋１０６と、それぞれ結合している。従って、長さＬ／２に対する伸び量（膨張量）が第一リブ１０８に起因する伸び量（α_ｋ×Ｌ／２×ΔＴ）であり、長さＬ／２に対する伸び量が上蓋１０６に起因する伸び量（α_ｈ×Ｌ／２×ΔＴ）であると考えることができる。そして、支持部３０２の伸び量（α_ｓ×ｌ×ΔＴ）が、第一リブ１０８に起因する伸び量と上蓋１０６に起因する伸び量の和よりも小さくなければならない。即ち、以下の式が成り立たねばならない（以下、「×」を省略）。
α_ｓｌΔＴ＜α_ｈＬ／２ΔＴ＋α_ｋＬ／２ΔＴ
α_ｓｌ＜（α_ｈ＋α_ｋ）Ｌ／２・・・（１）
式（１）を満たせば支持部３０２は第二リブ１０９に力を加えることができる。このように、支持部３０２は、長手方向（ｙ軸方向）の両端部に結合部を有し、一方の結合部は上蓋１０６と結合する。また、支持部３０２の他方の結合部は、上蓋１０６よりも線膨張係数が小さい光学箱１０５と一体に形成される第二リブ１０９と結合する。

本実施例で支持部３０２の結合部に第二リブ１０９を選んだ理由としては、支持部３０２の形状を簡単にでき、第二リブ１０９がポリゴンミラー設置空間を構成している要素であるからである。ポリゴンミラー設置空間から離れた場所を結合部にすると、結合部とポリゴンミラー設置空間の間にも力の影響がおよぶため、設置場所が困難な場合以外は避ける方が良い。

本実施例では支持部３０２の結合部を、例えばフック式のスナップフィット（以降、スナップフィット）で構成し、上蓋１０６と第二リブ１０９に凹部を設け、支持部３０２の両端に凸部を設けることで、スナップフィットを形成し簡単な構成で結合部としている。しかし、他にもボルトによる締結や接着等様々な取付け方法があり、そのどれを用いても構わない。

また本実施例では４本の支持部３０２を用いているが、支持部３０２の数はこれに限られるものではない。尚、支持部３０２は、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、モーメントが発生しないように、ポリゴンミラー１０２を基準として対称に設けられていることが好適である。更に、支持部３０２の本数としては４の倍数とすることが好適である。尚、支持部３０２が対称に設けられていない場合は、モーメントが発生してしまうが、回転防止のガイドやストッパーを設けることで本発明を適用することも可能である。

また本実施例では、支持部３０２ａにより第二リブ１０９ａを繋ぐ位置は、ポリゴンミラー設置空間の外側、即ちポリゴンミラー１０２よりも第一リブ１０８に近い側である。一方、支持部３０２ｂにより第二リブ１０９ｂを繋ぐ位置は、ポリゴンミラー設置空間の内側、即ち第一リブ１０８よりもポリゴンミラー１０２に近い側である。この場合の位置は対称となればよいので、上述した位置関係とは逆の位置関係となっていてもよい。即ち、第二リブ１０９ａとの結合部が内側で、第二リブ１０９ｂとの結合部は外側でも構わない。

尚、本実施例においては、支持部３０２を設置するために第二リブ１０９の上蓋１０６側に切り込みを入れている。支持部３０２の配置が困難な場合は、この様に周辺を加工して支持部３０２を配置できるスペースを設ける。

本実施例では、光学箱１０５と第一リブ１０８及び第二リブ１０９は一体成型されているものとする。よって、光学箱１０５と第一リブ１０８及び第二リブ１０９の材料はいずれも同じ材料とする。上蓋１０６及び光学箱１０５を樹脂材で形成する場合、上蓋１０６の材料は光学箱１０５の材質よりも安価なものを用いる。樹脂材料の場合、安価な材料であるほど線膨張係数は高い傾向にあり、本実施例でも光学箱１０５と比べて上蓋１０６の線膨張係数は高くなる。ここで、支持部３０２の材料の線膨張係数の上限値は、上蓋１０６の線膨張係数よりも低くなくてはならない（α_ｈ＞α_ｓ）。一方、支持部３０２の材料の線膨張係数の下限値はできるだけ低い方が好適であるが、線膨張係数が低い材料を選択するとコストが高くなる問題が発生するため、本実施例での支持部３０２の材料は、例えば光学箱１０５と同じ材料とする（α_ｓ＝α_ｋ）。また、異なる実施例としては、複数の支持部３０２ａ、３０２ｂの材質（線膨張係数）及び長さ（結合部間の長さ）を変えて引っ張る力を調整して支持部３０２を構成することも有効である。

上蓋１０６の剛性が光学箱１０５に対して低い場合は、熱変形差によって発生する力の比率が、上蓋１０６側が大きくなってしまう。よって、上蓋１０６の剛性を上げることで第二リブ１０９を引っ張る力は増える。尚、支持部３０２を設けることにより上蓋１０６が変形したとしても、防塵ガラス１０７の色ずれに対する敏感度は低いため、色ずれに影響を与えることは無い。

［組立手順］
次に本実施例を光走査装置１００に適用する組立手順を述べる。図１（ａ）は本実施例の光走査装置１００の上蓋１０６を閉める前の状態であり、支持部３０２を適用する前の図である。図１（ｂ）は本実施例の光走査装置１００の上蓋１０６を閉める前の状態であり、支持部３０２（３０２ａ、３０２ｂ）を第二リブ１０９に設置した図である。図１（ｃ）は本実施例の光走査装置１００の上蓋１０６を閉めた斜視図であり、支持部３０２を上蓋１０６に結合させた図である。

組立工程において従来例と本実施例の違いは、上蓋１０６を閉じるときの工程に違いがある。光源１０１、ポリゴンミラー１０２、レンズ１０３及びミラー１０４の設置においては従来例と同等であり、ここでの説明は省略する。

図１（ａ）に示すように、光学箱１０５に光源１０１、ポリゴンミラー１０２、レンズ１０３及びミラー１０４の設置を完了させる。次に、図１（ｂ）に示すように、支持部３０２（３０２ａ、３０２ｂ）を第二リブ１０９のくぼみに置き、第二リブ１０９に設けられた凹部と支持部３０２に設けられた凸部が引っ掛かるようにスライドさせる。この作業を４本分行う。図１（ｃ）に示すように、上蓋１０６を光学箱１０５の上部に持ってきて、支持部３０２に設けてある凸部に上蓋１０６に設けてある凹部をはめ込む。その後に従来と同じ光学箱１０５と上蓋１０６の設置手順を行えば光走査装置１００の組立が完了する。尚、組立完了後は上蓋１０６と支持部３０２との結合部の隙間からゴミ等が混入する可能性があるので、シール処理を行い光学箱１０５の内部へのごみの侵入を防ぐ構成とすればよい。

この構成においてポリゴンミラー設置空間が温度上昇を起すと、ポリゴンミラー設置空間を構成する構造体が熱変形を起す。このとき、ポリゴンミラー設置空間の温度上昇値が均一であると仮定すると、ポリゴンミラー設置空間を構成する構造体の中で、線膨張係数の高い上蓋１０６が大きく変形を起こす。一方、光学箱１０５は上蓋１０６よりも線膨張係数が低いために熱変形量は上蓋１０６よりも少ない。

この状態で支持部３０２も膨張するが、支持部３０２の線膨張係数は上蓋１０６の線膨張係数よりも低いため、これらの熱変形量の差により支持部３０２が第二リブ１０９をポリゴンミラー設置空間側に引っ張る。また上蓋１０６も支持部３０２によってポリゴンミラー１０２側へ引っ張られる。この引っ張り力により、ポリゴンミラー設置空間の上蓋側の熱変形量を軽減してポリゴンミラー設置空間の上蓋側の熱変形を抑え、光学箱１０５の上凸弓形変形を抑えることができる。本実施例の構成ではアクチュエータを用いないでポリゴンミラー設置空間に力を加えられるため、新たな発熱源を作らずに、簡単な構成で従来の課題を解決することができる。

以上、本実施例によれば、光学箱の剛性を維持しつつ、光学箱全体が上蓋側に凸型に変形することを軽減させることができる。即ち、本実施例では、上蓋と光学箱や第一リブ又は第二リブと連結する複数本の支持部を有し、支持部の上蓋との結合部と支持部の光学箱や第一リブ又は第二リブとの結合部の位置は、ポリゴンミラーを挟む位置で構成する。以上の構成にすることで、ポリゴンミラー設置空間の上蓋側に対して圧縮方向の外力を加えて、上凸弓形変形の発生原因であるポリゴンミラー設置空間の上蓋側及び光学箱底面の熱変形差を軽減させる。これにより、光源の倒れを防ぎ、副走査方向の照射位置ずれを軽減させる。本実施例では、リブと光学箱の間にスリットを設けていないので、より高い剛性を維持したまま、光源の傾きを誘発する光学箱の熱変形を軽減できる。

尚、本発明は、上述した光走査装置に限定されない。本発明は、ポリゴンミラーが光学箱の中心部に設置され、光学箱、第一リブ、第二リブ及び上蓋によって構成されるポリゴンミラー設置空間にポリゴンミラーの熱が閉じ込められ、且つ、光学箱と上蓋の線膨張係数が異なるような光走査装置であれば適用可能である。ここで、ポリゴンミラーが光学箱の中心部に設置されている構成とは、１のポリゴンミラーに対して２以上の光路がポリゴンミラーの左右両側にあるような構成となっている光走査装置であるともいえる。

また、画像形成装置についても、本発明の光走査装置を搭載する画像形成装置であれば、上述した画像形成装置に限定されない。

１０２ ポリゴンミラー
１０５ 光学箱
１０６ 上蓋
１０８ 第一リブ
１０９ 第二リブ
３０２ 支持部

Claims (8)

1. 光束を照射する光源と、
   前記光源から照射された光束を走査方向に偏向する偏向器と、
   前記偏向器を駆動するモータと、
   前記偏向器により偏向された光束を被走査体へ導く光学系と、
   前記光源、前記偏向器、前記モータ及び前記光学系が配置される光学箱と、
   前記光学箱の剛性を強化するために設けられた前記走査方向を長手方向とする２本の第一リブと、
   前記２本の第一リブを繋ぐ２本の第二リブと、
   前記光学箱の開放部を覆う上蓋と、
   を備える光走査装置であって、
   前記上蓋と係合するための第一の係合部と、前記光学箱、前記第一リブ及び前記第二リブのいずれか一つと係合するための第二の係合部と、を有する連結部材を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 前記連結部材は、前記走査方向に平行に、且つ、前記第一の係合部と前記第二の係合部とが、前記偏向器を挟む位置となるように、前記光学箱内に設置されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記上蓋は、前記第一の係合部が係合する第一の被係合部を有し、
   前記光学箱、前記第一リブ及び前記第二リブのいずれか一つは、前記第二の係合部が係合する第二の被係合部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記第一の係合部と前記第二の係合部とを連結する前記連結部材の連結部の長さは、前記第一の被係合部と前記第二の被係合部との間の距離に等しいことを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. ４の倍数の前記連結部材を備え、
   前記４の倍数の前記連結部材は、前記偏向器の中心を通り前記走査方向に平行な線に対して対称となるよう設置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記偏向器の中心を通り前記走査方向に直交する方向に平行な線を中心として、一方の側に第二の係合部が位置する連結部材と、他方の側に第二の係合部が位置する連結部材と、を一組として設置することを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記連結部材の線膨張係数は、前記上蓋の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置を備え、
   前記被走査体は、前記光源から照射した光束によって潜像が形成される像担持体であり、
   前記像担持体に形成された潜像を現像してトナー画像を形成し、形成したトナー画像を記録材に転写して定着することにより画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。

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