JP2016139120A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品数を増やすことなく複数種類の偏向器を共通の光学箱に取り付けることができる走査光学装置を提供する。【解決手段】走査光学装置は、軸１２１と、軸１２１に対して回転可能に設けられた多面鏡からなる偏向器１１７と、軸１２１が嵌合する穴部１３２を有し、偏向器１１７を収容する光学箱１１３と、を有し、光学箱１１３には、穴部１３２よりも内径が大きな凹部１３３が設けられており、凹部１３３の中心は、穴部１３２の中心と一致するように構成される。【選択図】図６

Description

本発明は、シート等の記録媒体に画像を形成する複写機やプリンタやファクシミリ装置などの画像形成装置が有する走査光学装置に関するものである。

電子写真記録方式のレーザプリンタには、感光体を画像情報に応じたレーザ光で走査する走査光学装置が搭載されている。レーザ光を偏向するための偏向器としては、回転多面鏡を用いた構成が最も普及している。
回転多面鏡を回転させるモータ部の構成としては、固定された軸に対してロータが回転する軸固定型（スリーブ回転型）のモータと、回転軸にロータを固定した軸回転型のモータが知られている。回転多面鏡はロータに固定されるので、軸固定型のモータを採用した場合、回転多面鏡は軸に対して回転する。一方、軸回転型のモータを採用した場合、回転多面鏡は軸と共に回転する。一般に、軸固定型のモータは、軸回転型のモータより回転精度が高い。プリンタに求められる性能に応じて、これらのモータのどちらを採用するかが決まることもある。

回転多面鏡を有する偏向器は、走査光学装置の筐体である光学箱に固定される。軸固定型のモータを使った偏向器の場合は、軸を光学箱の穴に嵌合して固定する。軸回転型のモータを使った偏向器の場合は、軸を回転可能に保持する軸受を光学箱の穴に嵌合して固定する。軸の直径と軸受の直径は異なるので、軸固定型のモータを使った偏向器を採用する場合は、小さな嵌合穴を有する光学箱を設計する必要があり、軸回転型のモータを使った偏向器を採用する場合は、大きな嵌合穴を有する光学箱を設計する必要がある。

ところで、プリンタに掛るコストを抑えるために、実質的に同一の走査光学装置を、プリンタＡと、プリンタＡとは性能が異なるプリンタＢ、の両方で採用することが考えられる。しかしながら、プリンタＡに軸固定型の偏向器を採用する必要があり、プリンタＢに軸回転型の偏向器を採用する必要がある場合、プリンタＡ用とプリンタＢ用の光学箱を夫々設計する必要があり、コスト抑制効果が低減してしまう。

特許文献１では、光学箱に嵌合可能な接続板に偏向器を取り付けている。偏向器を取り付けた接続板を光学箱に取り付けることで、接続板を介して複数種類の偏向器を一種類の光学箱に取り付けることができる。
しかしながら、特許文献１では、複数種類の偏向器を一種類の光学箱に取り付けるために接続板を必要とするものであり、走査光学装置の部品数が増加し、装置のコスト、及び走査光学装置を組み立てる際の組立工程が増加してしまう。

特開２０１３−０５４０８２号公報

本発明は、走査光学装置の部品数を増やすことなく複数種類の偏向器を共通の光学箱に取り付けることができる走査光学装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
入射光を偏向する偏向器であって、軸と、前記軸に対して回転可能に設けられた多面鏡とを有する偏向器と、
前記軸が嵌合する穴部を有し、前記偏向器を収容する光学箱と、を有し、
前記光学箱には、前記穴部よりも内径が大きな凹部が設けられており、
前記凹部の中心は、前記穴部の中心と一致していることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明は、
入射光を偏向する偏向器であって、回転軸と、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、前記回転軸と共に回転する多面鏡とを有する偏向器と、
前記偏向器を収容し、前記軸受が嵌合する凹部を有する光学箱と、を有し、
前記光学箱には、前記凹部よりも内径が小さな穴部が設けられており、
前記穴部の中心は、前記凹部の中心と一致していることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明は、
入射光を偏向する偏向器であって、軸と、前記軸に対して回転可能に設けられた多面鏡とを有する偏向器と、
前記偏向器を収容し、前記軸が嵌合する穴部を有する光学箱と、を有し、
前記光学箱には、前記穴部の周囲に環状溝が設けられており、
前記環状溝の中心は、前記穴部の中心と一致していることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明は、
入射光を偏向する偏向器であって、回転軸と、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、前記回転軸と共に回転する多面鏡とを有する偏向器と、
前記偏向器を収容する光学箱と、を有し、
前記軸受には環状の突出部が設けられており、
前記光学箱には、前記突出部が嵌合する環状溝と、前記環状溝よりも前記中心に近い側に設けられた穴部とが設けられ、
前記穴部の中心は、前記環状溝の中心と一致していることを特徴とする。

本発明の走査光学装置は、走査光学装置の部品数を増やすことなく複数種類の偏向器を共通の光学箱に取り付けることができる。

実施例１に係る走査光学装置が装着される画像形成装置の概略図 実施例１に係る走査光学装置を示す斜視図 実施例１に係る走査光学装置に取り付けられる偏向器の断面図 実施例１に係る走査光学装置に取り付けられる偏向器の断面図 実施例１に係る走査光学装置を組み立てる様子を示す斜視図 実施例１に係る光学箱における偏向器の位置決め部について説明する模式図 実施例１において偏向器が光学箱に取り付けられた状態を示す断面図 実施例２に係る光学箱における偏向器の位置決め部について説明する模式図 実施例２において偏向器が光学箱に取り付けられた状態を示す断面図

以下に図面を参照して、本発明の実施例を例示する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法や材質や形状やそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１は、実施例１に係る走査光学装置が装着される画像形成装置の概略図である。画像形成装置１０１は、走査光学装置１０２と光学台１０３と給紙部１０４と給紙ローラ１０５と転写ローラ１０６と定着器１０７とプロセスカートリッジ１０８とを有している。走査光学装置１０２は、プロセスカートリッジ１０８が有する感光体ドラム１０９（像担持体）における被走査面にレーザを照射（出射）することで、感光体ドラム１０９に静電潜像を形成する。光学台１０３は画像形成装置１０１における筐体の一部であり、走査光学装置１０２は光学台１０３に設置されている。

また、給紙部１０４は、画像が形成される記録媒体Ｐ（記録材）を積載している。給紙ローラ１０５は、給紙部１０４に積載された記録媒体Ｐを給紙する。転写ローラ１０６は、プロセスカートリッジ１０８が有する感光体ドラム１０９に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する。定着器１０７は、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を加熱しながら加圧することでトナー像を記録媒体Ｐに定着させる。

記録媒体に画像が形成される動作について説明する。画像形成動作が実行される場合、画像情報に基づいて走査光学装置１０２が感光体ドラム１０９にレーザを照射することで感光体ドラム１０９に静電潜像が形成される。感光体ドラム１０９に形成された静電潜像は、現像装置（不図示）によって現像されることでトナー像となる。感光体ドラム１０９に形成されたトナー像は、給紙部１０４から搬送された記録媒体Ｐに転写ローラ１０６によって転写される。

トナー像が転写された記録媒体Ｐは定着器１０７に搬送され、定着器１０７によって記録媒体Ｐが加熱されながら加圧されることで記録媒体Ｐにトナー像が定着する。トナー像が定着した記録媒体Ｐは、その後、排紙ローラ１１０によって画像形成装置１０１の外部に排紙される。

図２は、実施例１に係る走査光学装置を示す斜視図である。光源装置１１１から照射された入射光としてのレーザビームＬ（二点鎖線で示す）は、シリンドリカルレンズ１１２を通過することで副走査方向のみに集光される。シリンドリカルレンズ１１２を通過したレーザビームＬは、黒色樹脂で形成された光学箱１１３に配置された光学絞り１１４によって所定のビーム径に制限され、回転多面鏡１１５の反射面１１６に集光される。

回転多面鏡１１５は、偏向器１１７の駆動によって回転し、入射したレーザビームＬを偏向する。偏向されたレーザビームＬがｆθレンズ１１８を通過して感光体ドラム１０９上に走査されることで、感光体ドラム１０９上に静電潜像が形成される。また、光学箱１１３の開口部分は、樹脂や板金などで形成された光学蓋１２０によって閉塞される。

図３は、実施例１に係る走査光学装置に取り付けられる偏向器の断面図である。偏向器１１７は、回転多面鏡１１５と軸１２１（嵌合部）と軸受１２２とロータ１２５と回路基板１２６とステータ１２９とを有する。また、偏向器１１７において、軸１２１と軸受１２２とロータ１２５とステータ１２９はモータを構成する。偏向器１１７は軸固定型のモータを使った偏向器である。

回転多面鏡１１５は、上述したように、入射したレーザビームＬを偏向する。また、軸１２１は、一端が光学箱１１３（図２を参照）に固定される部分であり、他端が軸受１２２に嵌め込まれている。ロータ１２５は、モータにおける回転する部分であり、軸受１２２にカシメなどで連結されたヨーク１２３とロータマグネット１２４とを有している。ヨーク１２３は、磁石であるロータマグネット１２４の磁界をモータ内に集める役割を果たしている。また、ステータ１２９は、モータにおける回転しない部分であって、ステータ
コア１２７とステータコイル１２８を有する。ステータコア１２７は、薄い環状の鉄板を重ね合わせたものであり、ステータコイル１２８を通すことができる溝が設けられている。ステータコイル１２８は、ステータコア１２７に設けられた溝に通されている。

ステータコイル１２８に電流が流れるとステータ１２９は磁化される。ロータ１２５の磁界内でステータ１２９が磁化されることで、磁気の性質によってロータ１２５は回転する。軸受１２２のフランジ部の座面１３０に回転多面鏡１１５が固定されており、軸受１２２とロータ１２５が連結されているため、ロータ１２５が回転することで回転多面鏡１１５が回転する。また、回路基板１２６におけるロータ１２５とステータ１２９とが配置される側の面とは反対側の面から軸１２１は突き出ている。

図４は、実施例１に係る走査光学装置に取り付けられる偏向器の断面図である。図４に示す偏向器２００は、図３に示す偏向器１１７とは光学箱１１３への嵌合部の形状が異なる構成の偏向器である。偏向器２００は、回転多面鏡２０１と軸受２１４（嵌合部）と軸２１５とロータ２１８と回路基板２１９とステータ２２２とを有する。偏向器１１７と同様に、偏向器２００において、軸受２１４と軸２１５とロータ２１８とステータ２２２はモータを構成する。偏向器２００は、軸回転型のモータを使った偏向器である。

軸受２１４は、軸２１５を回転可能に嵌め込むことができ、光学箱１１３に嵌め込まれる部分を有している。軸２１５は、軸受２１４に嵌め込まれており、ロータ２１８と回転多面鏡２０１を保持している。なお、回転多面鏡２０１は、軸２１５に取り付けられたフランジの座面２２３に取り付けられている。ロータ２１８は、ヨーク２１６とロータマグネット２１７とを有し、モータ内に磁界を発生させる。また、ステータ２２２は、ステータコア２２０とステータコイル２２１とを有しており、ステータコイル２２１に電流が流れることで磁気化する。

ステータコイル２２１に電流が流れると、ロータ２１８の磁界内でステータ２２２が磁気化することになるため、磁気の性質によってロータ２１８が回転する。回転多面鏡２０１とロータ２１８は軸２１５に保持されているため、ロータ２１８が回転することで回転多面鏡２０１が回転する。また、回路基板２１９におけるモータが構成される側の面とは反対側の面から、軸受２１４における光学箱１１３に嵌め込まれる部分が突き出している。

図５は、実施例１に係る走査光学装置を組み立てる様子を示す斜視図である。偏向器１１７または偏向器２００は、ビス１３７ａとビス１３７ｂとビス１３７ｃによって光学箱１１３に固定される。まず、偏向器１１７または偏向器２００に形成されたビス孔１３９ａ（１３９ｂ、１３９ｃ）にビス１３７ａ（１３７ｂ、１３７ｃ）を通す。そして、ビス孔１３９ａ（１３９ｂ、１３９ｃ）を通るビス１３７ａ（１３７ｂ、１３７ｃ）を座面１３８ａ（１３８ｂ、１３８ｃ）に差し込むことで、偏向器１１７または偏向器２００は光学箱１１３に固定・収容される。なお、ビス１３７ａはビス孔１３９ａを通って座面１３８ａに差し込まれ、ビス１３７ｂはビス孔１３９ｂを通って座面１３８ｂに差し込まれ、ビス１３７ｃはビス孔１３９ｃを通って座面１３８ｃに差し込まれる。

ここで、光学箱１１３は、樹脂などで形成されており、底面には被嵌合部１３１が形成されている。被嵌合部１３１は、偏向器１１７における軸１２１と偏向器２００における軸受２１４とを嵌め込むことができる。なお、偏向器１１７または偏向器２００は、ビス１３７ａ（１３７ｂ、１３７ｃ）以外の部材によって光学箱１１３に取り付けられてもよい。例えば、偏向器１１７または偏向器２００はネジによって光学箱１１３に固定されてもよい。

図６は、実施例１に係る光学箱における偏向器の位置決め部について説明する模式図である。また、図７は、実施例１において偏向器が光学箱に取り付けられた状態を示す断面図である。なお、図６において断面部分にはハッチングを施している。走査光学装置１０２における光学箱１１３は、偏向器１１７または偏向器２００を位置決めした状態で固定することができる。ここで、偏向器１１７または偏向器２００は、光学箱１１３に形成された被嵌合部１３１に嵌合させるための嵌合部の構成がそれぞれ異なる偏向器である。偏向器１１７における嵌合部は軸１２１であり、偏向器２００における嵌合部は軸受２１４となっている。そして、光学箱１１３に形成された被嵌合部１３１は、偏向器１１７における軸１２１と偏向器２００における軸受２１４との双方を嵌合することができる。

偏向器１１７の軸１２１における回路基板１２６から突き出している部分の長さＬ１は、偏向器２００の軸受２１４における回路基板２１９から突き出している部分の長さＬ２よりも長い。また、軸１２１の直径Ｄ１は、軸受２１４の直径Ｄ２よりも小さくなっている。

一方、光学箱に設けられた被嵌合部１３１は、偏向器１１７の軸１２１が嵌る小径部１３２（穴部）と偏向器２００の軸受２１４が嵌る大径部（凹部）１３３とを有している。大径部１３３は、光学箱１１３の底部に形成されており、軸受２１４の外径位置決め部２１４ａの外周面に対応した内周面を有する。また、小径部１３２は、大径部１３３の底部に形成されており、軸１２１の外周面に対応した内周面を有する。ここで、大径部１３３の直径Ｄ２２は小径部１３２の直径Ｄ１１よりも大きくなっており、小径部１３２の中心軸線と大径部１３３の中心軸線は同軸線上（同軸上）に位置している。つまり、小径部１３２の中心と大径部１３３の中心は一致している。小径部１３２と大径部１３３の中心軸線方向に関して、小径部１３２の方が大径部１３３よりも偏向器１１７の回転多面鏡１１５から離れた位置に配置されている。このように、光学箱１１３は、小径部（穴部）１３２と大径部（凹部）１３３を有する一体成型体である。大径部１３３の内径Ｄ２２は小径部の内径Ｄ１１の２倍〜４倍である（小径部１３２の内径は大径部の内径の１／２倍〜１／４倍である）。

光学箱１１３に偏向器１１７が位置決めされる場合、軸１２１の軸線方向における回転多面鏡１１５が配置される側とは反対側の軸１２１の端部近傍の部分である位置決め部１２１ａが、被嵌合部１３１における小径部１３２と嵌合される。また、光学箱１１３に偏向器２００が位置決めされる場合、軸受２１４の軸線方向における回転多面鏡２０１が配置される側とは反対側の軸受２１４の端部近傍の部分である位置決め部２１４ａが大径部１３３と嵌合される。このような構成により、偏向器１１７用、偏向器２００用にそれぞれ異なる形状の光学箱を用いる必要は無く、同形状の光学箱を用いて偏向器１１７を有する走査光学装置、偏向器２００を有する走査光学装置を提供することができる。同形状の光学箱とは、例えば光学箱が樹脂成形物である場合、実質的に同じ型により樹脂成型されたものを指す。
本実施例によれば、偏向器の種類に合わせて複数種類の光学箱を製造する必要が無く、その分、製造コストを下げることができる。

（実施例２）
実施例２について説明する。実施例２では、偏向器における嵌合部の形状と光学箱における被嵌合部の形状とが実施例１とは異なる。実施例２において、実施例１と同一の機能を有する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。図８は、実施例２に係る光学箱における偏向器の位置決め部について説明する模式図である。また、図９は、実施例２において偏向器が光学箱に取り付けられた状態を示す断面図である。なお、図８において断面部分にはハッチングを施している。

実施例２の光学箱２１３には、軸３０１（嵌合部）を有する偏向器３００（第３偏向器）と、環状の突出部である軸受４０１（嵌合部）を有する偏向器４００（第４偏向器）と、のどちらであっても取り付けることができる。光学箱２１３には、偏向器３００の軸３０１が嵌る嵌合穴１４２（穴部）と、偏向器４００の軸受４０１が嵌る環状溝１４３とが形成されている。

偏向器３００の軸３０１における回路基板１２６から突き出している部分は、偏向器４００の軸受４０１における回路基板２１９から突き出している部分と、回路基板１２６（２１９）と直交する方向における長さが同程度となっている。また、軸３０１の外径Ｄ３は、軸受４０１における円筒状の位置決め部４０１ａの内径Ｄ４よりも小さくなっている。

また、被嵌合部１４１は、偏向器３００の軸３０１が嵌る嵌合穴（穴部）１４２と偏向器４００の軸受４０１が嵌る環状溝１４３とから構成されている。環状溝１４３は光学箱２１３の底部に形成される環状の溝であり、嵌合穴１４２は環状溝１４３の内側に形成される凹部である。嵌合穴１４２は軸３０１の外周面に対応した内周面を有しており、環状溝１４３は位置決め部４０１ａの内周面に対応した外周面を有している。環状溝１４３の中心側の壁の外径Ｄ４４は嵌合穴１４２の内径Ｄ３３よりも大きくなっており、嵌合穴１４２の中心軸線と環状溝１４３の中心軸線は同軸線上（同軸上）に位置している。つまり、環状溝１４３は、嵌合穴１４２の周囲に同心的に設けられている。環状溝の中心側の壁の外径Ｄ４４は、嵌合穴１４２の内径Ｄ３３の２倍〜４倍である（嵌合穴１４２の内径Ｄ３３は、環状溝の中心側の壁の外径Ｄ４４の１／２倍〜１／４倍である）。

光学箱２１３に偏向器３００が位置決めされる場合、軸３０１における位置決め部３０１ａが、被嵌合部１４１における嵌合穴１４２と嵌合される。ここで、位置決め部３０１ａは、軸３０１の軸線方向における回転多面鏡１１５が配置される側とは反対側の軸３０１の端部近傍の部分である。また、光学箱２１３に偏向器４００が位置決めされる場合、軸受４０１の軸線方向における回転多面鏡２０１が配置される側とは反対側の軸受４０１の端部近傍の部分である位置決め部４０１ａが環状溝１４３と嵌合される。

以上のように、各実施例において、複数種類の偏向器に対応させた被嵌合部を一つの光学箱に設けることで、複数種類の偏向器を共通の光学箱に取り付けることができる。これにより、走査光学装置の部品数を増やすことなく複数種類の偏向器を共通の光学箱に取り付けることができる。また、走査光学装置の組立工程数を増やすことなく、複数種類の偏向器を共通の光学箱に取り付けることができる。
このような構成により、偏向器３００用、偏向器４００用にそれぞれ異なる形状の光学箱を用いる必要は無く、同形状の光学箱を用いて偏向器３００を有する走査光学装置、偏向器４００を有する走査光学装置を提供することができる。同形状の光学箱とは、例えば光学箱が樹脂成形物である場合、実質的に同じ型により樹脂成型されたものを指す。
本実施例によれば、偏向器の種類に合わせて複数種類の光学箱を製造する必要が無く、その分製造コストを下げることができる。

また、実施例２において、光学箱における嵌合穴と環状溝とが、嵌合穴と環状溝の径方向において異なる位置に形成されていることで、嵌合穴と環状溝の深さを同程度にすることができる。これにより、嵌合穴と環状溝の深さを小さくすることができ、光学箱の底面と直交する方向における走査光学装置の高さが低くなり、走査光学装置を小型化することができる。

１０２…走査光学装置、１１３…光学箱、１１５…回転多面鏡、１１７…偏向器、
１２１…軸、１３２…小径部、１３３…大径部

Claims (8)

1. 入射光を偏向する偏向器であって、軸と、前記軸に対して回転可能に設けられた多面鏡とを有する偏向器と、
   前記軸が嵌合する穴部を有し、前記偏向器を収容する光学箱と、を有し、
   前記光学箱には、前記穴部よりも内径が大きな凹部が設けられており、
   前記凹部の中心は、前記穴部の中心と一致していることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記凹部の内径は、前記穴部の内径の２倍〜４倍であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 入射光を偏向する偏向器であって、回転軸と、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、前記回転軸と共に回転する多面鏡とを有する偏向器と、
   前記偏向器を収容し、前記軸受が嵌合する凹部を有する光学箱と、を有し、
   前記光学箱には、前記凹部よりも内径が小さな穴部が設けられており、
   前記穴部の中心は、前記凹部の中心と一致していることを特徴とする走査光学装置。
4. 前記穴部の内径は、前記凹部の内径の１／２倍〜１／４倍であることを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 入射光を偏向する偏向器であって、軸と、前記軸に対して回転可能に設けられた多面鏡とを有する偏向器と、
   前記偏向器を収容し、前記軸が嵌合する穴部を有する光学箱と、を有し、
   前記光学箱には、前記穴部の周囲に環状溝が設けられており、
   前記環状溝の中心は、前記穴部の中心と一致していることを特徴とする走査光学装置。
6. 前記環状溝の前記中心の側の壁の外径は、前記穴部の内径の２倍〜４倍であることを特徴とする請求項５に記載の走査光学装置。
7. 入射光を偏向する偏向器であって、回転軸と、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、前記回転軸と共に回転する多面鏡とを有する偏向器と、
   前記偏向器を収容する光学箱と、を有し、
   前記軸受には環状の突出部が設けられており、
   前記光学箱には、前記突出部が嵌合する環状溝と、前記環状溝よりも前記中心に近い側に設けられた穴部とが設けられ、
   前記穴部の中心は、前記環状溝の中心と一致していることを特徴とする走査光学装置。
8. 前記穴部の内径は、前記環状溝の前記中心の側の壁の外径の１／２倍〜１／４倍であることを特徴とする請求項７に記載の走査光学装置。

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