JP2015025855A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、光学箱の変形を低減すること。【解決手段】光学箱１０５は、偏向器４３が設置される設置面と、複数の反射ミラー６２のうちの少なくとも一つの反射ミラーを支持する支持部が形成された、回転多面鏡４２よりも感光ドラム５０側に位置する支持面と、を備え、設置面と支持面との間に複数の段を有する段差部６８Ａ、６８Ｂが形成され、段差部６８Ａ、６８Ｂの裏面は光学箱内部側の段差部６８Ａ、６８Ｂの形状に沿う形状である。【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置、その画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる光走査装置としては、次のような構成を備える光走査装置が周知である。即ち、光源から出射される光ビームを回転多面鏡により偏向させ、偏向された光ビームをレンズやミラーなどの光学部品により感光体の感光面上に導くことによって、感光体上に潜像画像を形成する光走査装置である。結像光学系は、１枚以上のｆθレンズで構成される。ｆθレンズは、走査特性の向上を目的として、非球面に代表される特殊なレンズ有効面を有している。また、光学系の部材を支持固定するための筐体（以下、光学箱）は、形状の自由度確保や軽量化、価格低減などの利点から、樹脂性の成形品で構成される。特に、タンデム式の画像形成装置では、使用する光学部品の数が多く、更に、光学部品を支持固定するための取り付け方向及び取り付け手段が一様ではないことから、樹脂製の光学箱使用による利点は大きい。その反面、樹脂製の光学箱は、金属製の光学箱と比較して、温度が上昇した場合の膨張率が大きい。更に、樹脂製の光学箱は、金属製の光学箱と比較して、熱伝導率が低いため、熱源を内部に備える光走査装置では、温度分布が一様でなくなり、熱い箇所や冷たい箇所が部分的に発生する。これにより、光学箱のソリや局所的に方向が異なる歪みが発生してしまう。

ここで、光走査装置には、偏向反射面を回転させる回転多面鏡（ポリゴンミラー）等の偏向手段である偏向器が多く使われている。偏向器を駆動させる際に、そのモータ等の駆動部分の発熱で昇温し、光走査が長時間連続して行われるときには、回転多面鏡の回転軸受部や回転多面鏡を駆動するためモータ部に搭載されたＩＣチップ等は、高い温度まで昇温する。また、光走査が短い時間である場合でも、モータの回転開始直後は温度が対数関数的に変動して上昇する。このため、光走査装置内部の偏昇温により光学箱が大きく歪められ変形してしまう。光走査装置を構成するレンズや回転多面鏡、ミラー等は、光学箱の内部に収納されるため、光学箱が変形することで、レンズやミラーなどの光学部品の姿勢が変化し、結果として光線が通過する経路や、反射方向が時間とともに変化してしまう。

光学箱の変形は、主に次の２つの原因によって発生する。第一の原因としては熱風が、第二の原因としては輻射熱が挙げられる。第一の原因である熱風は、次のようにして発生する。回転多面鏡は高速で回転しているため風を発生させ、偏向器周囲で発生した熱を含んで熱風となる。偏向器周辺は、光学箱の強度を保つために光学箱の底面に垂直に設けられたリブで囲まれており、熱風はリブにより進路を阻まれて偏向器周辺に滞留する。これにより、光学箱の他の箇所よりも、偏向器周辺の温度上昇が大きくなる。その結果、光学箱が部分的に偏昇温し、光学箱にソリや歪み等の変形が生じてしまう。また、第二の原因である輻射熱は、次のようにして発生する。回転多面鏡は高速で回転しているため、偏向器の位置出しをするために光学箱に嵌合された回転多面鏡の回転軸受部が高温になる。また、モータ部に搭載されたＩＣチップも発熱する。そして、回転軸受部やＩＣチップの搭載箇所の直下が輻射熱によって局所的に温められ、光学箱が膨張変形してしまう。

このように、光学箱が変形することによって、各色のステーションの光線が異なる方向に、且つ、異なる量の変動をすることで、被走査面上への集光位置が変わってしまい、画像のラインの水平、垂直又は倍率を変動させ、画像劣化を発生させてしまう。特に、タンデム型の画像形成装置においては、各色の光線位置変動が起こることで、各色のトナー像を重畳する際に、色がずれてしまうといった課題が生じる。このような課題を解決するために、ハウジング本体の底部から垂直に設けられていたリブを、傾斜して構成し、回転多面鏡等から発生する熱風を傾斜面に沿わせて拡散させる光走査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１７０７３６号公報

しかしながら、従来の方法では、前述した光学箱の変形の第一の原因に対しては一定の効果が得られるが、第二の原因に対しては効果が得られないおそれがある。即ち、偏向器から発生する熱風は周囲に拡散させることができるが、光学箱の斜面部に熱風が吹きつけることで、斜面部そのものが膨張変形した歪みにより光学箱全体が大きく歪んでしまう。光学箱の斜面部は直線形状であるため、それ自身の膨張が光学箱全体を歪ませる力となって作用してしまう。また、回転多面鏡の回転軸受部の局所的な変形についても、更に回転軸受部中心から周囲へ広がるように膨張した変形についても直線状に構成された斜面部では、その変形を吸収できず、光学箱全体の変形につながってしまう。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、簡易な構成で、光学箱の変形を低減することを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）光ビームを出射する光源と、前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動ユニットと、前記モータおよび前記駆動ユニットが取り付けられた基板と、を備える偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームを反射することによって前記光ビームを前記感光体上に導く複数の反射ミラーと、前記偏向手段と前記複数の反射ミラーとを収容し、前記光源が取り付けられる光学箱と、を備え、前記光学箱は、前記偏向手段が設置される設置面と、前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも一つの反射ミラーを支持する支持部が形成された、前記回転多面鏡よりも前記感光体側に位置する支持面と、を備え、前記設置面と前記支持面との間に複数の段を有する段差部が形成され、前記段差部の裏面は前記光学箱内部側の前記段差部の形状に沿う形状であることを特徴とする光走査装置。

（２）光ビームを出射する光源と、前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動ユニットと、前記モータおよび前記駆動ユニットが取り付けられた基板と、を備える偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームを反射することによって前記光ビームを前記感光体上に導く複数の反射ミラーと、前記偏向手段と前記複数の反射ミラーとを収容し、前記光源が取り付けられる光学箱と、を備え、前記光学箱は、前記偏向手段が設置される設置面と、前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも一つの反射ミラーを支持する支持部が形成された、前記回転多面鏡よりも前記感光体側に位置する支持面と、を備え、前記設置面と前記支持面との間に複数の段を有する段差部が形成され、前記段差部の厚さは、前記設置面の厚さよりも薄いことを特徴とする光走査装置。

（３）光ビームを出射する光源と、前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動ユニットと、前記モータおよび前記駆動ユニットが取り付けられた基板と、を備える偏向手段と、前記回転多面鏡により偏向された光ビームを前記感光体に導く光学部材と、前記偏向手段と前記光学部材とを収納し、前記光源が取り付けられる光学箱と、を備え、前記光学箱は、前記偏向手段が設置される設置面と、前記光学部材を支持する支持部が形成された、前記回転多面鏡よりも前記感光体側に位置する支持面と、を備え、前記偏向手段の近傍に少なくとも２以上の段を有する段差部を備えることを特徴とする光走査装置。

（４）光ビームを出射する光源と、前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動ユニットと、前記モータおよび前記駆動ユニットが取り付けられた基板と、を備える偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームを反射することによって前記光ビームを前記感光体上に導く複数の反射ミラーと、前記偏向手段と前記複数の反射ミラーとを収容する光学箱と、を備え、前記光学箱は、前記偏向手段が設置される設置面と、前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも一つの反射ミラーを支持する支持部が形成された、前記回転多面鏡よりも前記感光体側に位置する支持面と、を備え、前記設置面と前記支持面との間に前記設置面から前記支持面に向かう方向における断面の形状が波形形状である波形形状部が形成されていることを特徴とする光走査装置。

（５）前記感光体と、前記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の光走査装置と、前記光走査装置により前記感光体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像することによって前記感光体上にトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段により形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、簡易な構成で、光学箱の変形を低減することができる。

実施例１の画像形成装置の構成を示す図 実施例１の光走査装置の構成を示す図 実施例１の光走査装置の段差部の構成を示す図 実施例１の熱風の流れを示す図、段差部の屈曲部を示す図 実施例１との比較のための段差部が１段の場合を示す図 実施例１と従来例の比較結果を示す図 実施例２の光走査装置の段差部の構成を示す図

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。

［画像形成装置の構成］
実施例１の画像形成装置の構成を説明する。図１は、本実施例のタンデム型のカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す概略構成図である。このレーザービームプリンタ（以下、単にプリンタという）は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の色毎にトナー像を形成する４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ（一点鎖線で図示）を備える。また、プリンタは、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋからトナー像が転写される中間転写ベルト２０を備えている。そして、中間転写ベルト２０に多重転写されたトナー像を記録媒体である記録シートＰに転写してフルカラー画像を形成するように構成されている。

中間転写ベルト２０は、無端状に形成され、一対のベルト搬送ローラ２１、２２にかけ回されており、矢線Ｈ方向に回転動作しながら各作像エンジン１０で形成されたトナー像が転写されるように構成されている。また、中間転写ベルト２０を挟んで一方のベルト搬送ローラ２１と対向する位置には、二次転写ローラ６５が配設されている。記録シートＰは、互いに圧接する二次転写ローラ６５と中間転写ベルト２０との間に挿通されて、中間転写ベルト２０からトナー像が転写される。中間転写ベルト２０の下側には前述した４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋが並列的に配設されており、各色の画像情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト２０に転写するようになっている（以下、一次転写という）。これら４基の作像エンジン１０は、中間転写ベルト２０の回動方向（矢印Ｈ方向）に沿って、イエロー用の作像エンジン１０Ｙ、マゼンタ用の作像エンジン１０Ｍ、シアン用の作像エンジン１０Ｃ及びブラック用の作像エンジン１０Ｂｋの順に配設されている。

また、作像エンジン１０の下方には、各作像エンジン１０に具備された感光体である感光ドラム５０を画像情報に応じて露光する光走査装置４０が配設されている。尚、図１では光走査装置４０の詳細な図示及び説明は省略し、図２（ｂ）を用いて後述する。光走査装置４０は全ての作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋに共用されており、各色の画像情報に応じて変調された光ビームを出射する図示しない４基の半導体レーザーを備えている。また、光走査装置４０は、高速回転してこれら４光路の光ビームを感光ドラム５０の回転軸方向（Ｙ軸方向）に沿って走査するように各光ビームを偏向する回転多面鏡４２及び回転多面鏡４２を回転させるモータユニットからなる偏向器４３を備えている。偏向器４３は、回転多面鏡４２と、回転多面鏡４２を回転させるモータと、モータを駆動する駆動ユニットであるモータユニット４１と、モータ及びモータユニット４１が取り付けられた基板６４（図３等参照）と、を備える。偏向器４３によって走査された各光ビームは、光走査装置４０内に設置された光学部材に案内されながら所定の経路を進む。そして、所定の経路を進んだ各光ビームは、光走査装置４０の上部に設けられた不図示の各照射口を通して、各作像エンジン１０の各感光ドラム５０を露光する。

また、各作像エンジン１０は、感光ドラム５０と、感光ドラム５０を一様な背景部電位にまで帯電させる帯電ローラ１２と、を備える。更に、各作像エンジン１０は、光ビームの露光によって感光ドラム５０上（感光体上）に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１３を備えている。現像器１３は、感光体である感光ドラム５０上に各色の画像情報に応じたトナー像を形成する。

各作像エンジン１０の感光ドラム５０に対向する位置には、中間転写ベルト２０を挟むようにして一次転写ローラ１５が配設されている。一次転写ローラ１５は、所定の転写電圧が印加されることにより、感光ドラム５０上のトナー像が中間転写ベルト２０に転写される。

一方、記録シートＰはプリンタ筐体１の下部に収納される給紙カセット２からプリンタの内部、具体的には中間転写ベルト２０と二次転写ローラ６５とが当接する二次転写位置へ供給される。給紙カセット２の上部には、給紙カセット２内に収容された記録シートＰを引き出すためのピックアップローラ２４及び給紙ローラ２５が並設されている。また、給紙ローラ２５と対向する位置には、記録シートＰの重送を防止するリタードローラ２６が配設されている。プリンタの内部における記録シートＰの搬送経路２７は、プリンタ筐体１の右側面に沿って略垂直に設けられている。プリンタ筐体１の底部に位置する給紙カセット２から引き出された記録シートＰは、搬送経路２７を上昇し、二次転写位置に対する記録シートＰの突入タイミングを制御するレジストレーションローラ２９へと送られる。その後、記録シートＰは、二次転写位置においてトナー像が転写された後、搬送方向の下流側に設けられた定着器３（破線で図示）へと送られる。そして、定着器３によってトナー像が定着された記録シートＰは、排出ローラ２８を経て、プリンタ筐体１の上部に設けられた排紙トレイ１ａに排出される。

このように構成されたカラーレーザービームプリンタによるフルカラー画像の形成に当たっては、まず、各色の画像情報に応じて光走査装置４０が各作像エンジン１０の感光ドラム５０を所定のタイミングで露光する。これによって各作像エンジン１０の感光ドラム５０上には画像情報に応じたトナー像が形成される。ここで、良質な画質を得るためには、光走査装置４０によって形成される潜像画像は、高精度に位置を再現したものでなければならない。

［光走査装置の構成］
図１（ｂ）は光学部品取付けの全体像を示した概略図、図２は、本実施例の光走査装置４０の構成を示す図である。尚、光走査装置４０は、光学箱１０５と、光学箱１０５の上部の開口を覆うカバー７０とを備える。光走査装置４０の内部及び外周部には、光ビームを射出する光源が搭載された光源ユニット６１と、光ビームを偏向する回転多面鏡４２及びモータユニット４１を有する偏向器４３とが設置されている。更に光走査装置４０には、各光ビームを感光ドラム５０上へ案内し、結像させるための光学レンズ６０（６０ａ〜６０ｄ）、反射ミラー６２（６２ａ〜６２ｈ）が設置されている。光学箱１０５は、偏向器４３が設置される設置面と、反射ミラー６２ａ〜６２ｈのうちの少なくとも一つの反射ミラーを支持する支持部が形成された、回転多面鏡４２よりも感光ドラム５０側（感光体側）に位置する支持面と、を有する。

光源ユニット６１から出射された感光ドラム５０Ｙに対応する光ビームＬＹは、回転多面鏡４２によって偏向され、光学レンズ６０ａに入射する。光学レンズ６０ａを通過した光ビームＬＹは、光学レンズ６０ｂに入射し、光学レンズ６０ｂを通過した後、反射ミラー６２ａによって反射される。反射ミラー６２ａによって反射された光ビームＬＹは、不図示の透明窓を通過して感光ドラム５０Ｙを走査する。

光源ユニット６１から出射された感光ドラム５０Ｍに対応する光ビームＬＭは、回転多面鏡４２によって偏向され、光学レンズ６０ａに入射する。光学レンズ６０ａを通過した光ビームＬＭは、光学レンズ６０ｂに入射し、光学レンズ６０ｂを通過した後、反射ミラー６２ｂ、反射ミラー６２ｃ、反射ミラー６２ｄによって反射される。反射ミラー６２ｄによって反射された光ビームＬＭは、不図示の透明窓を通過して感光ドラム５０Ｍを走査する。

光源ユニット６１から出射された感光ドラム５０Ｃに対応する光ビームＬＣは、回転多面鏡４２によって偏向され、光学レンズ６０ｃに入射する。光学レンズ６０ｃを通過した光ビームＬＣは、光学レンズ６０ｄに入射し、光学レンズ６０ｄを通過した光ビームＬＣは、反射ミラー６２ｅ、反射ミラー６２ｆ、反射ミラー６２ｇによって反射される。反射ミラー６２ｇによって反射された光ビームＬＣは、不図示の透明窓を通過して感光ドラム５０Ｃを走査する。

光源ユニット６１から出射された感光ドラム５０Ｂｋに対応する光ビームＬＢｋは、回転多面鏡４２によって偏向され、光学レンズ６０ｃに入射する。光学レンズ６０ｃを通過した光ビームＬＢｋは、光学レンズ６０ｄに入射し、光学レンズ６０ｄを通過した後、反射ミラー６２ｈによって反射される。反射ミラー６２ｈによって反射された光ビームＬＢｋは、不図示の透明窓を通過して感光ドラム５０Ｂｋを走査する。

図２は、カバー７０を取り外して光学箱１０５の内部が見えるように図示したものであり、昇温による光線の位置変動を低減するための本実施例の構成を説明するための図である。光走査装置４０の内部及び外周部には、光ビームを出射する光源が搭載された光源ユニット６１、光ビームを反射、偏向する偏向器４３が設置されている。また、光走査装置４０の内部には、光ビームを感光ドラム５０面上へ案内し、結像するために必要な光学レンズ６０（６０ａ、６０ｂ）及び反射ミラー６２が設置されている。尚、以下の説明において、偏向器４３の回転多面鏡４２の回転軸方向をＺ軸方向、光ビームの走査方向である主走査方向又は光学レンズ６０や反射ミラー６２の長手方向をＹ軸方向、Ｙ軸及びＺ軸に直交する方向をＸ軸方向とする。

偏向器４３により偏向走査された光ビームは、主走査方向（Ｙ軸方向）に強くパワーを有する第一の光学レンズ６０ａを通過した後、副走査方向（Ｘ軸方向）に強くパワーを有する第二の光学レンズ６０ｂに案内されるよう構成されている。第一の光学レンズ６０ａ及び第二の光学レンズ６０ｂを通過した光ビームは、反射ミラー６２により少なくとも１回反射され、被走査面である感光ドラム５０へと案内され、結像される。

（段差部）
本実施例の光学箱１０５には、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂが、光学箱１０５に一体に形成されている。例えば、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂは、複数の面が折曲がり連なるように構成（蛇腹状あるいは三角波形状の波形形状部）された、少なくとも２以上の段からなる複数段の階段状に構成されている。言い換えれば、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂは、偏向器４３から遠ざかるほど高さが高くなるような、少なくとも２以上の段から構成されている。段差部６８Ａ、６８Ｂの厚さは、上述した偏向器４３が設置される設置面の厚さよりも薄く、例えば段差部６８Ａ、６８Ｂの厚さは２．５ｍｍであり、設置面の厚さは３ｍｍとなっている。段差部６８Ａ、６８Ｂが波形形状部である場合にも、同様である。尚、図３（ａ）、図３（ｂ）は、図２の一点鎖線で示す切断線Ｃ−Ｃにおける断面図であり、後述する図５、図７も同様である。

ここで、段差部６８Ａを構成している複数の段の１つに着目する。そうすると、図３（ｂ）に示すように、１つの段は、ＸＹ平面に平行な面である光学箱１０５の底面に略垂直な第一面６８Ａ１と、第一面６８Ａ１に略垂直で光学箱１０５の底面に略平行な第二面６８Ａ２とから構成されている。第一面６８Ａ１と第二面６８Ａ２により構成される１つの段が、少なくとも２以上連続して構成されることにより、本実施例の段差部６８Ａが構成されている。段差部６８Ｂについても同様に、第一面６８Ｂ１と第二面６８Ｂ２により構成される１つの段が、少なくとも２以上連続して構成されることにより、段差部６８Ｂが構成されている。ここで、第一面６８Ｂ１は、ＸＹ平面に平行な面である光学箱１０５の底面に略垂直な面であり、第二面６８Ｂ２は、第一面６８Ｂ１に略垂直で光学箱１０５の底面に略平行な面である。また、段差部６８Ａ、６８Ｂの外部側の面（裏面でもある）６８Ａ＿ｂ、６８Ｂ＿ｂ（図３（ｃ）参照）は、段差部６８Ａ、６８Ｂが熱変形することができるように、段差部６８Ａ、６８Ｂの光学箱内部側の面６８Ａ＿ｆ、６８Ｂ＿ｆに沿う形状となっている。

尚、本実施例では、第一の段差部である段差部６８Ａは、偏向器４３と光源ユニット６１の間に設けられており、２つの段により構成されている。一方、第二の段差部である段差部６８Ｂは、偏向器４３を挟んで、段差部６８Ａの反対側に設けられており、４つの段により構成されている。具体的には、段差部６８Ｂは、偏向器４３と、偏向器４３に対して光源ユニット６１の側とは反対側の光学箱１０５の外壁と、の間に設けられる。尚、段差部６８Ａの段数が、段差部６８Ｂの段数よりも少ない理由については後述する。

［輻射熱について］
上述したように、偏向器４３の偏向器軸受部６９は、偏向器４３の回転多面鏡４２が高速で回転することにより熱を発生する。また、偏向器４３の回転多面鏡４２を駆動するモータユニット４１に搭載されたＩＣチップ６７も発熱する。このため、図３（ａ）に示すように、偏向器軸受部６９が光学箱１０５と嵌合する箇所である軸受部近傍Ｎ１及びＩＣチップ６７が搭載された位置の直下Ｎ２では、輻射熱により光学箱１０５が局所的に熱せられる。偏向器軸受部６９及びＩＣチップ６７が搭載された位置の直下の光学箱１０５が熱せられると、光学箱１０５の局所的な膨張によって、図３（ａ）の矢印Ｌの方向へと応力が働き、光学箱１０５は、周りの部材を押しのけるように変形する。尚、このような応力を膨張変形応力ともいう。

本実施例では、光学箱１０５に段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂを設ける構成とすることで、矢印Ｌの方向に働く応力によって発生する光学箱１０５の変形を、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂにより、吸収することが可能となる。具体的には、段差部６８Ａでは、段を構成する第一面６８Ａ１が矢印Ｌの方向に働く応力によって光学箱１０５の底面に対して略垂直でなくなり、第二面６８Ａ２が矢印Ｌの方向に働く応力によって第一面６８Ａ１に対して略垂直でなくなる（図３（ａ）参照）。一方、段差部６８Ｂにおいても同様に、段を構成する第一面６８Ｂ１が矢印Ｌの方向に働く応力によって光学箱１０５の底面に対して略垂直でなくなり、第二面６８Ｂ２が矢印Ｌの方向に働く応力によって第一面６８Ｂ１に対して略垂直でなくなる。このように、矢印Ｌの方向に応力が働くことで、本実施例の段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂが変形する。そして、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂが矢印Ｌの方向に働く応力を受けて変形することで、矢印Ｌの方向に働く応力によって光学箱１０５全体が変形しないようにしている。このため、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂは、矢印Ｌの方向に働く応力による光学箱１０５全体の変形を吸収しているといえる。

特に、段差部６８Ａの側に設けられる光源ユニット６１は、光学箱１０５の変形により光源ユニット６１の姿勢が変動してしまうと、光学特性が変化してしまうため、段差部６８Ａが光学箱１０５の変形を吸収することによる効果が大きい。このように、段差部６８Ａが光学箱１０５の変形を吸収することによって、光学箱１０５全体の変形を低減でき、光源ユニット６１から出射された光ビームの照射位置の変動を小さくすることが可能となる。

また、上述したように、段差部６８Ｂは、偏向器４３に対して、光源ユニット６１と反対方向に設けられている。段差部６８Ｂも、段差部６８Ａと同様に、偏向器軸受部６９等の熱により発生した膨張変形応力を、より広く周囲へ伝えないようにすることができる。光源ユニット６１が設けられた側の光学箱１０５の外壁とは異なり、偏向器４３を挟んで反対側の光学箱１０５の外壁には、穴などが設けられていない。このため、剛性が高く、逆にこの外壁が昇温変形してしまうと、光学箱１０５全体のソリ、歪みを引き起こしてしまう。しかし、段差部６８Ａとは偏向器４３を挟んで反対側の場所に段差部６８Ｂを設けることにより、光学箱１０５の全体的な歪みを抑え、更に光ビームの照射位置の変動などを低減することが可能となる。

このように、画像形成装置の光走査装置が動作を開始すると、光学箱１０５の軸受部近傍Ｎ１及びＩＣチップ６７の直下Ｎ２が最も熱くなり、軸受部近傍Ｎ１、ＩＣチップ６７の直下Ｎ２が、大きく膨張し始める。軸受部近傍Ｎ１、ＩＣチップ６７の直下Ｎ２の膨張による変形は、周りの光学箱材料を押圧し、周囲に広がるように膨張するため、図３（ａ）に示す矢印Ｌの方向へと応力が働く。段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂは、矢印Ｌの方向に働く応力を受けた際、変形することで応力を吸収し、光学箱１０５のその他の箇所、例えば、光ビームの照射位置の変動に大きく影響するミラー座面などが変形するのを防止している。

［熱風について］
図３（ｂ）に示すように、本実施例の段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂは、偏向器４３に近い側Ｆよりも、遠い側Ｇの方が高い位置にくるよう構成されている。このように構成することで、偏向器４３が高速回転することで、矢印Ｗで示すように、その中心から外部へと吹き出す風をスムーズに偏向器４３の周辺から外側へと案内することができる。偏向器４３の高速回転により発生する風は、偏向器軸受部６９やＩＣチップ６７から放出された熱を含む熱風である。このため、従来のように、光学箱１０５の底面に垂直に設けられた補強のためのリブによって、偏向器４３が囲まれている場合、熱風が偏向器４３周囲に滞留し、風が流れず淀んだ状態が発生する。このため、従来の構成では、光学箱１０５の局所的な変形を助長してしまう。

しかし、本実施例のように、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂを設けることによって、発生した熱風を段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂにより形成された傾斜に沿ってスムーズに広範囲に拡散させることができる。これにより、光走査装置４０内部に生じる温度差を低減することが可能となる。尚、段差部６８Ｂの一番高い段と、光学箱１０５のカバー７０との間には間隙があり、矢印Ｗで示す熱風の流れをその間隙から光学箱１０５の他の部分へと拡散させることができる。従って、熱風が偏向器４３近傍に滞留することで生じる光学箱１０５の熱変形も低減でき、光ビームの照射位置変動などにより発生する色ずれを大きく低減することができる。

（段差部のリブについて）
本実施例の段差部６８Ｂの傾斜は、光ビームを偏向する偏向点を通り、偏向面（Ｚ軸に平行な面）に対して垂直な面（ＸＹ平面に平行な面）と、下方から上方へ向かって交差するように構成されている。このように構成することで、偏向器４３の回転多面鏡の高速回転により吹き出した熱風を確実に案内し、スムーズに周囲へ送るとともに、段差の高低差により生まれた空間Ｒを利用してリブを形成することで、光学箱１０５の剛性を上げることが可能となる。

例えば、本実施例の段差部６８Ｂのリブ６８Ｃは、図３（ｃ）に示すように設けられている。ここで、図３（ｃ）は、光学箱１０５を、光学箱１０５の底部から、即ち光学箱１０５の裏面から見た図である。また、図３（ｃ）では、図２の切断線Ｃ−Ｃによる断面にリブ６８Ｃが設けられている。ここで、段差部６８が矢印Ｌの方向に働く応力を効率よく吸収するためには、空間Ｒに設けられるリブの数は少ない方が望ましい。一方、光学箱１０５の剛性を高くするためには、空間Ｒに設けられるリブの数は多い方が望ましい。従って、空間Ｒに設けられる補強のためのリブの数は、各々の光学箱について、段差部による応力の吸収の効果とリブによる剛性を高める効果とのバランスに基づいて決定される。

更に、本実施例の段差部６８は、偏向器４３と光源ユニット６１の間にある段差部６８Ａよりも、偏向器４３に対して光源ユニット６１と反対方向にある段差部６８Ｂの方が、光学箱１０５の底面からの高さが高くなるように構成される。即ち、光ビームの入射光側で高さ制限のある方向に設けられた段差部６８Ａより、その反対側に設けられた段差部６８Ｂを高くする構成とする。これにより、光ビームが通過しない空間（断面スペースともいう）を有効に使うことが可能となり、光学箱１０５の剛性を更に高くすることができる。

（遮光壁について）
ここで、偏向器４３と第一の光学レンズ６０ａとの間には、各レンズ表面により反射した意図しない光（以下、フレア光）が、他の作像エンジンへと入射し、他の感光ドラム５０上に照射されないように、フレア光を防止するための遮光壁６６が設けられている。遮光壁６６は、図２に示すように、ＹＺ平面に平行に設けられている。遮光壁６６の一部には、第一の光学レンズ６０ａの光軸方向の位置を決めるための座面が設けられている。一般的には、このように構成することで走査画角を広くとり、光走査装置４０の小型化を可能にするよう設計される。

図４（ａ）に示すように、遮光壁６６が偏向器４３の近傍に存在することで、光学箱１０５を上方からみた場合に偏向器４３が時計回り方向（図中、白抜きの矢印方向）に回転することで発生した気流は、矢印Ｊの方向へ強く吹き出す。即ち、本実施例の光走査装置のように、対向方向に光ビームを偏向するタイプの装置では、段差部６８方向へ熱風が多く流れるため、熱変形の吸収効率が良くなる。ここで、遮光壁６６は、Ｚ軸方向への立ち壁形状であるため、それ自体が変形しても光学箱１０５全体のソリ等には影響しない。

［段差部の湾曲部又は屈曲部］
また、図４（ｂ）に示すように、段差部６８Ｂが、偏向器４３の回転軸方向（Ｚ軸方向）において、光学箱１０５を上方から見た状態で、段差部６８Ｂの形状が湾曲部又は屈曲部６８Ｂｃ（図中、破線で囲った部分）を有するように構成されている。即ち、図４（ｂ）の濃い両矢印で示すように、段差部６８Ｂは、Ｚ軸方向からみた場合に、弓状又はコの字形状となる。尚、図４（ｂ）では、段差部６８Ｂの形状を見易くするために、偏向器４３は省略している。この様に、偏向器４３周囲においては、光学レンズなどの光学部品が無く段差形状を設けられる箇所で、かつ、偏向器４３を囲うように段差部６８Ｂを設ける構成とする。これにより、更にミラー座面などの変形を抑えることが可能となり、昇温時の照射位置変動を低減することができる。尚、段差部６８Ａについても、Ｚ軸方向からみた場合に、湾曲部又は屈曲部を有する構成としてもよい。

ここで、図３（ａ）に示す矢印Ｌの方向に働く応力は、光学箱１０５の底面において、偏向器４３を中心に放射状に働く力である。言い換えれば、矢印Ｌの方向に働く応力は、ＸＹ平面に平行な光学箱１０５の底面内で、偏向器４３を中心として全方向に働く力である。そのため、理想的には、矢印Ｌの方向に働く応力を吸収するための段差部を、偏向器４３を取り囲む全周囲に設けることが望ましい。しかし、実際には、光源ユニット６１から偏向器４３までの光ビームの光路や、偏向器４３から光学レンズ６０までの光ビームの光路に影響を与えないようにするために、偏向器４３の周囲に段差部を設けることができる範囲に制限が生じる。本実施例では、一例として、図４（ｂ）のように段差部を構成しているが、光ビームの光路に影響を与えない範囲で、できる限り偏向器４３の周囲を取り囲むように段差部を設ける構成とすればよい。

［１段だけの段を有する場合］
ここで、図５に示すように、大きく１段だけを有する段差部が設けられた光学箱について説明する。段数が１段のみの段差部は、偏向器軸受部６９やＩＣチップ６７直下の変形に対しては、ある程度周囲に影響を与えないよう、変形を吸収する効果が得られる。しかし、図５に示した通り、偏向器４３により発生する熱風に関しては、淀み箇所Ｎ３が発生してしまい、熱風を光走査装置内全体にスムーズに流すことができない。このため、１段だけの段差を有する段差部では、偏向器軸受部６９やＩＣチップ６７直下だけでなく、偏向器周辺が光学箱１０５の外周部と比べ温度差が大きくなり、光ビームの照射位置の変動が大きくなってしまうおそれがある。従って、本実施例のように、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂは、少なくとも２以上の段を有する構成とする。

［本実施例の効果］
本実施例の効果を確認するため、本実施例の複数段の段差部６８を有する光学箱１０５と、複数段の段差部６８を有しない光学箱との変位量を測定し比較した。また、熱源をＩＣチップ６７と偏向器軸受部６９とし、伝熱、輻射、風の流れ等を考慮して、シミュレーション解析を実施した。

図６（ａ）は、光学箱１０５において、光ビームの照射位置の変動に大きく影響を与える、ミラー座面の変位量（μｍ（マイクロメートル））を示す図である。図６（ａ）中、左側には、段差部６８を有しない、単に傾斜を有するのみの従来の壁面とした光学箱（ナナメスロープと図示）の変位量を示し、右側には本実施例の段差部６８を有する光学箱１０５（階段スロープと図示）の変位量を示す。図６（ａ）に示すように、従来の光学箱の変位量は約５０μｍであるのに対し、本実施例の光学箱１０５の変位量は約３０μｍである。

また、図６（ｂ）は、段差部を有しない従来の光学箱の熱変形解析結果を示し、図６（ｃ）は、本実施例の段差部６８を有する光学箱１０５の熱変形解析結果を示す。図６（ｂ）に示す従来の構成の光学箱では、特に破線で囲った部分Ａ’の変形が顕著である。これに対し、図６（ｃ）に示す本実施例の光学箱１０５では、従来の部分Ａ’に相当する破線で囲った部分Ａの変形が、従来に比較して低減されていることがわかる。また、従来の図６（ｂ）では、本実施例の図６（ｃ）に比較して、遮光壁６６の変形が大きいことから、発生した熱風が偏向器４３付近に停滞していることがわかる。

このように、段差部を有しない従来の光学箱と、本実施例の段差部６８を有する光学箱１０５とを比較すると、本実施例では、変位量が、従来例に比較して、約４０％程度、低減されていることがわかる。また、シミュレーションを受けての実物検討においても同様に、低減効果が確認されている。

以上、本実施例によれば、簡易な構成で、光学箱の変形を低減することができる。

［段差部の構成］
図７は、実施例２の段差部６８の構成を説明する図である。本実施例の段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂは、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂを構成する各面の厚みが均一にならないよう構成されている。本実施例では、段差部６８Ｂにおいて、光学箱１０５の底面に垂直な箇所６８ａは、光学箱１０５の底面に平行な箇所６８ｂよりも、厚みが薄く構成されている。尚、箇所６８ａは、実施例１の第一面６８Ｂ１に相当し、箇所６８ｂは、実施例１の第二面６８Ｂ２に相当する。段差部６８Ａについても同様に、実施例１の第一面６８Ａ１に相当する第一面の厚さが、実施例１の第二面６８Ａ２に相当する第二面の厚さよりも薄く構成される。このように構成することにより、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂに矢印Ｌの方向に働く応力がかかった際に、段差部６８Ａ及び段差部６８Ｂにおいて変形が生じやすくなる。これにより、偏昇温時の光学箱１０５の変形による、光ビームの照射位置変動をより低減することが可能となる。

また、段差部６８の厚みに差をつける箇所については、段差部６８Ａ又は段差部６８Ｂ内のどこでも効果が得られる。例えば、箇所６８ａと箇所６８ｂの厚さを逆にしてもよい。即ち、光学箱１０５の底面に垂直な面である箇所６８ａの厚さを、光学箱１０５の底面に平行な面である箇所６８ｂの厚さよりも厚い構成としてもよい。このような場合でも、光学箱１０５の変形を低減できる。尚、本実施例では、熱の影響が大きい偏向器軸受部６９の軸受部近傍Ｎ１とＩＣチップ６７の直下Ｎ２に生じる変形応力が、図３（ａ）に示すように矢印Ｌの方向、言い換えれば、光学箱１０５の底面に平行である。このため、上述したように、応力が働く矢印Ｌの方向に垂直な箇所６８ａは薄く、応力が働く矢印Ｌの方向に平行な箇所６８ｂは厚く構成している。このように構成することによって、段差部による変形の吸収という効果をより発揮することができる。

以上、本実施例によれば、簡易な構成で、光学箱の変形を低減することができる。

［その他の実施例］
上述した実施例では、段差部６８が樹脂製の光学箱１０５と一体に形成される場合について説明したが、段差部６８を光学箱１０５とは別部材として構成し、光学箱１０５に取り付ける構成とすることができる。この場合は、偏向器４３を取り付ける光学箱１０５の底面に相当する部分（以下、偏向器４３の取り付け部分という）も含めて別部材として構成する。上述したように、偏向器軸受部６９及びＩＣチップ６７から発生される熱により、偏向器４３を中心として光学箱１０５の底面に放射状に応力が働き、光学箱１０５が変形する。そして、偏向器４３の取り付け部分に生じた変形を段差部６８により吸収するためには、偏向器４３の取り付け部分と段差部とが一体に形成されている必要がある。このため、段差部６８を別部材として形成する場合には、輻射熱の影響を受ける偏向器４３の取り付け部分も含めて別部材として構成する。即ち、光学箱１０５とは異なる部材で偏向器４３の取り付け部を形成し、この取り付け部と一体に段差部６８を形成する構成としてもよい。

以上、その他の実施例においても、簡易な構成で、光学箱の変形を低減することができる。

４３ 偏向器
６０ 光学レンズ
６１ 光源ユニット
６２ ミラー
６８ 段差部
１０５ 光学箱

Claims (16)

1. 光ビームを出射する光源と、
   前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動ユニットと、前記モータおよび前記駆動ユニットが取り付けられた基板と、を備える偏向手段と、
   前記偏向手段によって偏向された光ビームを反射することによって前記光ビームを前記感光体上に導く複数の反射ミラーと、
   前記偏向手段と前記複数の反射ミラーとを収容し、前記光源が取り付けられる光学箱と、を備え、
   前記光学箱は、前記偏向手段が設置される設置面と、前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも一つの反射ミラーを支持する支持部が形成された、前記回転多面鏡よりも前記感光体側に位置する支持面と、を備え、前記設置面と前記支持面との間に複数の段を有する段差部が形成され、前記段差部の裏面は前記光学箱内部側の前記段差部の形状に沿う形状であることを特徴とする光走査装置。
2. 光ビームを出射する光源と、
   前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動ユニットと、前記モータおよび前記駆動ユニットが取り付けられた基板と、を備える偏向手段と、
   前記偏向手段によって偏向された光ビームを反射することによって前記光ビームを前記感光体上に導く複数の反射ミラーと、
   前記偏向手段と前記複数の反射ミラーとを収容し、前記光源が取り付けられる光学箱と、を備え、
   前記光学箱は、前記偏向手段が設置される設置面と、前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも一つの反射ミラーを支持する支持部が形成された、前記回転多面鏡よりも前記感光体側に位置する支持面と、を備え、前記設置面と前記支持面との間に複数の段を有する段差部が形成され、前記段差部の厚さは、前記設置面の厚さよりも薄いことを特徴とする光走査装置。
3. 光ビームを出射する光源と、
   前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動ユニットと、前記モータおよび前記駆動ユニットが取り付けられた基板と、を備える偏向手段と、
   前記回転多面鏡により偏向された光ビームを前記感光体に導く光学部材と、
   前記偏向手段と前記光学部材とを収納し、前記光源が取り付けられる光学箱と、を備え、
   前記光学箱は、前記偏向手段が設置される設置面と、前記光学部材を支持する支持部が形成された、前記回転多面鏡よりも前記感光体側に位置する支持面と、を備え、前記偏向手段の近傍に少なくとも２以上の段を有する段差部を備えることを特徴とする光走査装置。
4. 前記段差部の複数の段は、前記設置面から前記支持面に向かうほど前記設置面からの高さが高くなることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記段差部は、湾曲部又は屈曲部を有す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. 前記段差部は、前記光ビームの光路を避けて設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記段差部の段は、前記設置面に垂直な第一面と、前記設置面に平行な第二面とを有し、
   前記第一面の厚さは、前記第二面の厚さよりも薄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. 前記光学箱は、樹脂製であり、前記段差部は、前記光学箱と一体に形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置。
9. 前記段差部の裏面と、前記偏向手段に対して前記光源が取り付けられる側とは反対側の前記光学箱の外壁との間に、前記光学箱を補強するためのリブが設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光走査装置。
10. 光ビームを出射する光源と、
    前記光ビームが感光体を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動ユニットと、前記モータおよび前記駆動ユニットが取り付けられた基板と、を備える偏向手段と、
    前記偏向手段によって偏向された光ビームを反射することによって前記光ビームを前記感光体上に導く複数の反射ミラーと、
    前記偏向手段と前記複数の反射ミラーとを収容する光学箱と、を備え、
    前記光学箱は、前記偏向手段が設置される設置面と、前記複数の反射ミラーのうちの少なくとも一つの反射ミラーを支持する支持部が形成された、前記回転多面鏡よりも前記感光体側に位置する支持面と、を備え、前記設置面と前記支持面との間に前記設置面から前記支持面に向かう方向における断面の形状が波形形状である波形形状部が形成されていることを特徴とする光走査装置。
11. 前記波形形状部の厚さは、前記設置面の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１０に記載の光走査装置。
12. 前記波形形状部は、三角波形状であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の光走査装置。
13. 前記波形形状部の裏面と、前記偏向手段に対して前記光源が取り付けられる側とは反対側の前記光学箱の外壁との間に、前記光学箱を補強するためのリブが設けられることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の光走査装置。
14. 前記波形形状部は、湾曲部又は屈曲部を有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の光走査装置。
15. 前記光学箱は、樹脂製であり、前記波形形状部は、前記光学箱と一体に形成されることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の光走査装置。
16. 前記感光体と、
    請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光走査装置と、
    前記光走査装置により前記感光体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像することによって前記感光体上にトナー像を形成する現像手段と、
    前記現像手段により形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images