JP4029560B2

JP4029560B2 - Optical scanning device

Info

Publication number: JP4029560B2
Application number: JP2000342175A
Authority: JP
Inventors: 勝彦中家
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP2002148543A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体面上に光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置に関し、一層詳細には、温度上昇によって発生する筐体の変形を極力抑制して光学性能の向上を図った光走査装置、更には、複数の走査線によるカラー画像形成装置において、走査線による色ずれを極力抑制した光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なレーザプリンタの光走査装置の構成について説明する。図１０に示すように、光走査装置１００は、筐体１０２にレーザ光源１０４、コリメータメンズ１０６、回転多面鏡（ポリゴンミラー）１０８、ｆθレンズ１１０が配設されており、レーザ光源１０４から出射したレーザビームＬがコリメータレンズ１０６により平行光線とされた後、回転多面鏡１０８で偏向され、ｆθレンズ１１０を通して走査速度補正を行い、感光体１１２の表面を走査し画像信号に応じた潜像を形成する。
【０００３】
この筐体１０２は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように、装置フレーム１１４に固着されたアングル部材１１６に対して底面１０２Ａが締結されている。
【０００４】
ところで、このような光走査装置１００では、電源投入後に光走査装置を含む画像形成装置の内部で発生する熱、および回転多面鏡１０８を駆動させるモータ等で発生する熱により光走査装置１００の内部温度が徐々に上昇する。この結果、光走査装置１００を構成している筐体１０２が熱膨張する。すなわち、筐体１０２の底面１０２Ａで装置フレーム１１４（アングル部材１１６）と締結されている光走査装置では、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように筐体１０２の底面１０２Ａが凸状に変形し、感光体１１２上におけるレーザービームＬの走査位置が変動する。したがって、トナー像を重ねるカラー画像装置においては色ずれが発生し、画質が劣化してしまう。
【０００５】
上記問題点を解決するための従来技術として、特開平６−１２３８４９号公報（以下、従来例１という）には、図１３に示すように、筐体の底面１０２Ａにネジ部材１１８を挿通させる孔部１２０を設け、ネジ部材１１８を孔部１２０に挿通させて支持部材１２２と螺合させると共に、ネジ部材１１８に一端が支持されたスプリング１２４で底面１０２Ａを支持部材１２２に圧接させる構成が開示されている。このように構成することにより、筐体（底面１０２Ａ）は、走査平面に平行な面方向には移動可能（矢印参照）だが垂直方向には移動しないことになる。したがって、温度変化に伴う筐体の底面１０２Ａの伸び（面方向）を拘束しないため、筐体底面１０２Ａの凹凸変形を抑制でき、Ｂｅａｍ（アライメント）の変動を抑制できるとしている。
【０００６】
また、特開平４−１２７１１６号公報（以下、従来例２という）には、筐体内の温度を検知してヒータ等を制御することにより筐体の温度を所定範囲内に保ち、Ｂｅａｍ（アライメント）の変動を抑制する方法などが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１は、底面１０２Ａの垂直方向の保持をスプリング１２４で行うため、光走査装置内部のモータの振動や外部から加えられる振動に対しては筐体１０２が振動し易くなるという不都合がある。
【０００８】
また、従来例２では、筐体の温度を制御するために構成が複雑になり、部品点数が多くなる。したがって、光走査装置が大型化し、コストが高くなるという不都合があった。
【０００９】
本発明は、温度変動による筐体の変形を抑制して光学性能の向上を図った光走査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、光ビームを照射する光源と、入射された光ビームを反射して当該光ビームを被走査体の主走査方向に走査させる回転多面鏡と、光ビームを結像させる光学素子とを筐体に保持した光走査装置において、前記筐体が締結される装置フレームと、前記筐体の上側に開口した開口部を覆い、当該筐体と締結されるカバーと、前記筐体の側面に設けられ、前記装置フレームに取り付けられる係合部と、を備え、前記装置フレーム、前記筐体、前記カバーの各線膨張係数α１、α２、α３の関係がα１≦α２≦α３であって、前記カバーと前記筐体を締結しない状態で温度上昇によって当該筐体の底面が下に凸に変形するように、前記係合部は、前記側面の所定位置に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明の作用について説明する。
【００１２】
先ず、比較のために、筐体の底面で装置フレームと締結した場合について図９を参照して説明する。実線は熱が加わらない状態（イニシャル状態）の筐体１２を示し、点線は熱が加わって変形した筐体１２を示し、▲は装置フレームとの締結位置を示した図である。
【００１３】
図９（Ａ）において筐体１２の側面１２Ｂに注目して温度上昇による影響を見ると、筐体１２の上部が開口しているため高温になるに従って外側に広がろうとする。すなわち、側面１２Ｂの上部に行くに従って外側に広がる方向に変形し（矢印ａ参照）、その影響を受けて底面１２Ａが凸（上に凸）方向に変形する（矢印ａ’参照）。
【００１４】
一方、図９（Ｂ）で底面１２Ａに注目して温度上昇による影響を見ると、高温になるに従って、凹（下に凸）方向又は凸方向に変形するが、側面１２Ｂの影響を受けて凸方向に変形してしまう（矢印ｂ参照）。底面１２Ａが凸方向に変形することによって側面１２Ｂは更に影響を受けて外側に変形（矢印ｂ’参照）してしまう。
【００１５】
側面１２Ｂと底面１２Ａの温度上昇による影響を整理すると、図９（Ｃ）に示すように、側面１２Ｂはａ＋ｂ’の影響を受けて、底面１２Ａはａ’＋ｂの影響を受けて相乗効果で変形する。
【００１６】
したがって、筐体１２の開口部に筐体１２よりも線膨張係数が大きいカバーを筐体に締結しても、カバーが筐体（側面）よりも外側に変形しようとし、筐体の側面の変形が更に進行して光ビームの照射位置のズレも増大してしまう。
【００１７】
これに対して、筐体の側面を装置フレームに締結させた場合について説明する。
【００１８】
図４は、筐体の側面において、当該筐体が温度上昇によって変形する際に筐体の底面が下に凸に変形する位置で装置フレームに締結した場合の筐体の変形を示した断面図である。図４（Ａ）は、カバーと筐体を締結しない場合の変形を示す。
【００１９】
筐体１２の側面１２Ｂに注目して温度上昇による影響を見ると、高温になるに従って筐体１２の底面１２Ａが下に凸方向に変形し、側面１２Ｂが内側に変形する（矢印Ａ参照）。一方、カバー２８に着目すると、カバー２８に筐体１２よりも線膨張係数の大きい材料を選択することによって底面１２Ａよりもカバー２８の変形（伸長）量が上回り、筐体１２の外側に変形する（矢印Ｂ参照）。
【００２０】
そこで、図４（Ｂ）に示すように、カバー２８と筐体１２を締結部材３８によって締結させると、底面１２Ｂの上端に作用する力（矢印ＦＡ）とカバー２８に作用する力（矢印ＦＢ）とが相殺され、筐体１２の熱変形を極力抑制できる。したがって、光走査装置に温度変動が生じても光ビームの照射位置ズレを極力少なくすることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記位置は、前記筐体の側面において当該筐体の底面から（筐体の側面高さ×０．４）の高さよりも前記開口部側の位置であることを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載の発明の作用について説明する。
【００２３】
筐体の側面を装置フレームに締結させる場合、高さ方向の位置によって筐体の底面の変形の向きが変わる。すなわち、底面から所定の高さまでは、筐体の底面が上に凸方向に変形し、所定高さから開口部（上端）側は筐体の底面が下に凸方向に変形する。この所定の高さは、筐体のサイズによって異なるが、底面から（筐体の側面高さ×０．４）の高さよりも開口部側にすれば、筐体のサイズに拘わらず確実に底面が下に凸方向に変位する。したがって、側面においてこの位置よりも高い位置でフレームに筐体を締結することにより、上述したようにカバーによって筐体の変形を確実に抑制することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記カバーに、回転多面鏡で反射された光ビームを被走査体に向かって通過させる窓部を設けたことを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明の作用について説明する。
【００２６】
筐体の側面に光ビームを被走査体に向かって通過させる窓部を設けていると、温度上昇によって側面が伸長して窓部の位置がずれる。しかしながら、本願発明のようにカバーに窓部を設けた場合には、上述の線膨張係数の関係を有する筐体とカバーを締結することによってカバーの変形が抑制されるため、窓部の位置のずれが極めて抑制される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態に係る光走査装置について説明する。光走査装置は一般的な構成であるので、図１および図２を参照して光学部品の構成を説明する。図１は光走査装置の概略斜視図であり、図２（Ａ）は光走査装置の正面断面図を示し、図２（Ｂ）は光走査装置の右側面断面図である。
【００２８】
図１に示すように、光走査装置１０は、筐体１２にレーザ光源１４、コリメータメンズ１６、回転多面鏡（ポリゴンミラー）１８、ｆθレンズ２０およびＳＯＳセンサ２２が配設されており、レーザ光源１４から出射したレーザビームＬがコリメータレンズ１６により平行光線とされた後、回転多面鏡１８で走査され、ｆθレンズ２０を通して走査速度補正を行い、筐体１２の外部に配設された感光体２４の表面を走査して画像信号に応じた潜像を形成する。なお、ＳＯＳセンサ２２は、レーザ光源１４の照射開始タイミングの基準とするものであり、レーザビームＬをＳＯＳセンサ２２が検知してから所定のクロック数又は時間を制御することによって主走査方向の画像書き出し位置を調整する。
【００２９】
上述の光学部品等を保持する筐体１２は、図１に示すように、上部が開口した形状であり、その開口部分を閉塞するように上部にカバー２８（図２（Ａ）参照）が締結されている。
【００３０】
また、筐体１２の側面１２Ｂには、図２（Ｃ）に示すように、底面１２Ａを基準として（筐体の側面高さ×０．４）より開口側（上側）の位置（高さＨ）に係合部３０を設け、装置フレーム３２Ａ、３２Ｂに固着されたアングル部材３４と締結部品３６によって締結することによって、装置フレーム３２Ａ、３２Ｂと筐体１２が締結されている。なお、装置フレーム３２Ａ、３２Ｂは、図示していないが一体的に連結されており、温度変化によって装置フレーム３２Ａ、３２Ｂ間の距離が変化する。
【００３１】
さらに、装置フレーム３２Ａ（３２Ｂ）、筐体１２、カバー２８を構成する各材料の線膨張係数α１、α２、α３の関係がα１≦α２≦α３となるように選択されている。
【００３２】
このように構成される光走査装置１０において、筐体１２の温度上昇による変形について図３を参照して説明する。図３は、筐体１２からカバー２８を取り外した状態で、筐体１２の温度が上昇した状態を示したものである。
【００３３】
装置フレーム３２Ａ（３２Ｂ）よりも筐体１２を構成する材料の線膨張係数が大きい（α１≦α２）ため、装置フレーム３２Ａ、３２Ｂ間の変形量（筐体１２の両側に位置するアングル部材３４間の距離の伸び）よりも筐体１２の底面１２Ａの変形量（伸び）が大きくなる。この結果、側面１２Ｂで装置フレーム３２Ａ、３２Ｂに締結されている筐体１２の底面１２Ａが凹方向（下に凸方向）に変形し、側面１２Ｂの開口側端部（以下、上端という）が内側に変形する。
【００３４】
これに対して、線膨張係数が筐体よりも大きい材料から構成されたカバー２８を開口側で筐体１２と締結することによって温度上昇による変形を抑制する。その作用について図４（Ａ）、図４（Ｂ）の模式図を参照して説明する。
【００３５】
なお、図４において、実線は熱が加わらない状態（イニシャル状態）の筐体１２を示し、点線は熱が加わって変形した筐体１２を示し、▲は装置フレーム３２Ａ、３２Ｂとの締結位置を示した図である。
【００３６】
カバー２８と筐体１２を締結していない場合には、上述の通り、筐体１２の底面１２Ａが下に凸方向に変形し、側面１２Ｂの上端が内側に変形する（矢印Ａ参照）（図４（Ａ）実線→二点鎖線）。一方、カバー２８は筐体１２よりも構成する材料の線膨張係数が大きい（α２≦α３）ため、カバー２８の変形量が底面１２Ａよりも大きくなる。したがって、カバー２８が筐体１２の外側に伸長する（矢印Ｂ参照）。
【００３７】
そこで、図４（Ｂ）に示すように、カバー２８と筐体１２を締結部材３８で締結することにより、温度上昇によりカバー２８を伸長させる力ＦＢと筐体１２の変形によって側面１２Ｂの上端を内側に変形させる力ＦＡが相殺され、側面１２Ｂ（筐体１２）の変形が抑制される。
【００３８】
したがって、光走査装置１０に温度変動が生じても筐体１２の変形を極力小さくでき、レーザビームＬの感光体２４に対する照射位置のズレを抑制することができる。
【００３９】
なお、筐体１２とカバー２８を構成する材料の線膨張係数の関係が逆（α２＞α３）の場合には、カバー２８の変形量よりも底面１２Ａの変形量の方が大きくなり、底面１２Ａの下に凸方向の変形を十分に抑制することができない。
【００４０】
次に、装置フレーム３２Ａ、３２Ｂに対する筐体１２の締結位置と筐体１２の変形量との関係を図５と表１を参照して説明する。
【００４１】
【表１】

【００４２】
表１は、筐体１２の形状（縦、横、高さ及び底面・側面の板厚）を変更した実施例ａ〜ｈのデータを示す。なお、いずれの数値の単位もｍｍである。
【００４３】
このような各実施例ａ〜ｈの筐体に対してカバーを取り付けない状態についてシミュレーションを行い、装置フレームに対する筐体の側面上の締結位置（高さ）と底面変形量（撓み量）の関係を求めた。その結果を図５に示す。
【００４４】
図５において、横軸は、筐体の側面高さを１とした時の比率で示した側面における締結位置（高さ）である。なお、０が側面の下端、１が側面の上端である。縦軸は、底面の変形（撓み）量（単位ｍｍ）を示しており、＋が凸（上に凸）方向の変形、−が凹（下に凸）方向の変形を示している。
【００４５】
図５から分かるように、装置フレームに対する筐体の締結位置を、底面から（筐体の側面高さ×０．４）の高さよりも上端側に設定すると、いずれの実施例の筐体の底面も凹方向に変形している。したがって、装置フレームに対する筐体の側面上の締結位置を底面から（筐体の側面高さ×０．４）の高さより上端側に設けることによって、筐体の底面が確実に凹方向に変形して側面の上端を内側に変形させることになる。このような側面上の位置で装置フレームに対して筐体を締結した状態で、カバーと筐体を締結することによって、筐体のサイズに拘わらず上述の作用を達成することができる。
【００４６】
また、筐体とカバーのバラツキに対して、筐体の変形を極力小さく、且つ、信頼性を高くするのであれば、各曲線の極小値となる位置を筐体の締結位置を設定するのが望ましい。例えば、ケースｂの場合は、底面を基準に、（筐体の側面高さ×０．５）近傍の位置に、ケースｆの場合は、底面を基準に、（筐体の側面高さ×０．７）近傍の位置に、設定するのが望ましい。
【００４７】
上記説明から分かるように、本体と筐体の取付け位置は、底面から（筐体の側面高さ×０．４）より開口側に取付けられている状態において、装置フレーム３２Ａ、３２Ｂ、筐体１２、カバー２８それぞれの各線膨張係数α１、α２、α３の関係を、α１≦α２≦α３とすることによって、筐体の変形を最小限に抑制することができる。
【００４８】
さらに、装置フレーム３２Ａ、３２Ｂと筐体１２、筐体１２とカバー２８とをそれぞれ締結することによって固定しているため、回転多面鏡１８の駆動等によって筐体１２が振動することが良好に抑制される。すなわち、光走査装置１０は通常の固定手段以外に何ら部品点数を増加させることなく、筐体１２の熱変形を抑制すると共に、所定の耐振動性を確保している。
【００４９】
次に、本発明の第２実施形態について、図６および図７を参照して説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
図６は、本発明の実施形態に係る光走査装置を含む画像形成装置を示したものである。図７は、光走査装置の斜視図（カバー除く）である。
なお、図中の番号に添えられるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの記号はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の露光を行うレーザービーム及びそのレーザービームの通過する光学部品を示す。
【００５１】
画像形成装置４０は、偏向装置である１ケの回転多面鏡１８に入射して走査光とされるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４本のレーザビームＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫ（以下、ＬＹ〜ＬＫという。他の番号も同様である）で構成されており、各レーザビームが各感光体２４Ｙ〜２４Ｋに照射され多重転写することでカラー画像形成装置として構成されている。
【００５２】
画像形成装置４０の構成の詳細をブラック（Ｋ）の場合について説明する。
【００５３】
レーザ光源１４Ｋから照射されたレーザビームＬＫは、コリメータレンズ１６Ｋを透過してゆるい発散光にされ、シリンダーレンズ４２Ｋを透過して、ミラー４４Ｋ、４６ＣＫによって反射され、偏向装置である回転多面鏡１８に副走査方向に絞って入射される。回転多面鏡１８によって反射されたビームは結像光学系であるｆθレンズ２０ＣＫを透過し、ミラー４８Ｋ、シリンドリカルミラー５０Ｋ、ミラー５２Ｋにて反射されて、カバー２８の窓５４Ｋに取付けられている平板ガラスを透過後、感光体２４Ｋを露光する。
【００５４】
カバー２８の窓５４Ｋに平板ガラスを取付け、そのカバー２８と筐体１２とを締結することによって、光走査装置４１（筐体１２）内部の密閉状態を保ち防塵を行っている。
【００５５】
シリンドリカルミラー５０Ｋの反射面は、副走査方向にＲ面を構成し、回転多面鏡１８の面倒れが生じても、副走査方向への走査線ずれが生じさせない働きをする。
【００５６】
感光体２４Ｋ〜２４Ｙの上部には、４本のローラ６０Ａ〜６０Ｄに架け渡された中間転写ベルト６２を備えている。中間転写ベルト６２は図示しない駆動モータによって矢印Ｃ方向に定速で搬送されるようになっている。
【００５７】
したがって、中間転写ベルト６２が各感光体２４Ｙ〜２４Ｋ上を通過することによって中間転写ベルト６２上にトナー像が重ねて転写され、図示しない供給トレイから送られてきた用紙６４にローラ６０Ａの近傍でトナー像の転写が行われ、図示しない定着装置で定着された後、同じく図示しない排紙トレー上に排出されることになる。
【００５８】
光走査装置４１は、筐体１２の対向する一対の側面１２Ｃ、１２Ｄにおいて略中央高さ（０．５×側面高さ）の位置に係合部６６を３箇所設け、係合部６６を介して装置フレーム３２Ａ、３２Ｂと締結されている。また、レーザビームＬＹ〜ＬＫを通過させるための窓５４Ｋ〜５４Ｙを設けたカバー２８が筐体１２に締結されている。本体フレーム３２Ａ（３２Ｂ）、筐体１２、カバー２８にそれぞれＦｅ、Ａｌ、樹脂を使うことで第１実施形態で説明した線膨張係数の関係を満たすことができ、第１実施形態と同様に筐体１２の熱変形を抑制することができる。
【００５９】
なお、筐体と本体との締結位置は、第１、第２実施形態に示すように筐体１２の対向する側面に係合部３０を設け装置フレームと締結するものに限定されるものではない。図８（Ａ）〜（Ｄ）に例示するように、その他の位置で締結しても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、光走査装置内部の温度が上昇しても、振動に対しても強い保持構成で筐体の変動を極力抑制できるため、走査線の変動（色ずれ）を極力小さくでき、高品質の光走査装置を提供できる。また、筐体の熱変動を抑制するための特別な制御が不要となり、部品点数を増大させることなく、簡単な構成で安価な高品質な光走査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光走査装置の概略斜視図である。
【図２】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る光走査装置の側面断面図であり、（Ｂ）は正面断面図であり、（Ｃ）は本発明の第１実施形態に係る筐体の要部説明図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る光走査装置の熱変形状態を示す側面断面図であり、（Ｂ）は正面断面図である。
【図４】本発明に係る筐体に対する熱変形を示す概念図であり、（Ａ）は筐体とカバーを締結しない場合、（Ｂ）は筐体とカバーを締結した場合の熱変形状態を示す概念図である
【図５】装置フレームに対する筐体の側面取付位置と筐体の底面の変形量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概略側面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の斜視図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）は、筐体に対する装置フレームの締結位置（フランジ位置）のバリエーションを示す平面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、筐体が底面で装置フレームに締結された場合の熱変形についての説明図である。
【図１０】従来技術に係る光走査装置の概略斜視図である。
【図１１】（Ａ）は従来技術に係る光走査装置の側面断面図であり、（Ｂ）は正面断面図である。
【図１２】（Ａ）は従来技術に係る光走査装置の熱変形状態を示す側面断面図であり、（Ｂ）は正面断面図である。
【図１３】従来技術に係る光走査装置の装置フレームに対する締結部分の要部断面図である。
【符号の説明】
１０、４１…光走査装置
１２…筐体
１４…レーザ光源（光源）
１８…回転多面鏡
２４…感光体（被走査体）
２８…カバー
３２…装置フレーム
５４…窓（窓部）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device that scans a photoconductor surface with a light beam in a main scanning direction, and more specifically, optical scanning that improves optical performance by suppressing deformation of a casing caused by temperature rise as much as possible. The present invention also relates to an optical scanning device that suppresses color misregistration caused by scanning lines as much as possible in a color image forming apparatus using a plurality of scanning lines.
[0002]
[Prior art]
The configuration of a general laser printer optical scanning device will be described. As shown in FIG. 10, the optical scanning apparatus 100 includes a housing 102 in which a laser light source 104, a collimator mens 106, a rotating polygon mirror (polygon mirror) 108, and an fθ lens 110 are disposed. After the laser beam L is collimated by the collimator lens 106, the laser beam L is deflected by the rotary polygon mirror 108, the scanning speed is corrected through the fθ lens 110, and the surface of the photoconductor 112 is scanned to form a latent image corresponding to the image signal. To do.
[0003]
As shown in FIGS. 11A and 11B, the housing 102 has a bottom surface 102 </ b> A fastened to an angle member 116 fixed to the apparatus frame 114.
[0004]
By the way, in such an optical scanning device 100, the heat generated in the image forming apparatus including the optical scanning device after the power is turned on and the heat generated by the motor or the like for driving the rotary polygon mirror 108 are used. The temperature rises gradually. As a result, the housing 102 constituting the optical scanning device 100 is thermally expanded. That is, in the optical scanning device that is fastened to the apparatus frame 114 (angle member 116) on the bottom surface 102A of the housing 102, the bottom surface 102A of the housing 102 is convex as shown in FIGS. 12A and 12B. The scanning position of the laser beam L on the photoconductor 112 changes. Therefore, color misregistration occurs in a color image device that superimposes toner images, and image quality deteriorates.
[0005]
As a prior art for solving the above problems, Japanese Patent Laid-Open No. 6-123849 (hereinafter referred to as Conventional Example 1) discloses a hole through which the screw member 118 is inserted into the bottom surface 102A of the housing as shown in FIG. A configuration is disclosed in which a portion 120 is provided, the screw member 118 is inserted into the hole portion 120 and screwed into the support member 122, and the bottom surface 102 </ b> A is pressed against the support member 122 with a spring 124 supported at one end by the screw member 118. ing. With this configuration, the housing (bottom surface 102A) can move in the plane direction parallel to the scanning plane (see the arrow) but does not move in the vertical direction. Therefore, the expansion (surface direction) of the bottom surface 102A of the housing accompanying the temperature change is not constrained, so that the uneven deformation of the bottom surface 102A of the housing can be suppressed, and the variation in Beam (alignment) can be suppressed.
[0006]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-127116 (hereinafter referred to as Conventional Example 2) keeps the temperature of the casing within a predetermined range by detecting the temperature in the casing and controlling a heater or the like. For example, a method for suppressing the fluctuation is disclosed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example 1, since the bottom surface 102A is held in the vertical direction by the spring 124, the housing 102 is liable to vibrate against the vibration of the motor inside the optical scanning device or the vibration applied from the outside. is there.
[0008]
Further, in Conventional Example 2, the configuration is complicated to control the temperature of the casing, and the number of parts increases. Therefore, there is a disadvantage that the optical scanning device is increased in size and cost.
[0009]
An object of the present invention is to provide an optical scanning device that improves optical performance by suppressing deformation of a casing due to temperature fluctuations.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a light source that irradiates a light beam, a rotating polygon mirror that reflects the incident light beam and scans the light beam in the main scanning direction of the scanning object, and forms an image of the light beam In an optical scanning device that holds an optical element in a housing, a device frame to which the housing is fastened, a cover that covers an opening that is open to the upper side of the housing and is fastened to the housing, and the housing An engagement portion that is provided on a side surface of the body and is attached to the device frame. The relationship between the linear expansion coefficients α1, α2, and α3 of the device frame, the housing, and the cover is α1 ≦ α2 ≦ α3. The engagement portion is provided at a predetermined position on the side surface so that the bottom surface of the housing is deformed downward by a temperature rise without fastening the cover and the housing. And
[0011]
The operation of the first aspect of the invention will be described.
[0012]
First, the case where it fastens with an apparatus frame on the bottom face of a housing | casing for a comparison is demonstrated with reference to FIG. The solid line shows the housing 12 in a state where the heat is not applied (initial state), the dotted line shows the housing 12 which is deformed by the application of heat, and the ▲ shows the fastening position with the apparatus frame.
[0013]
In FIG. 9A, when attention is paid to the side surface 12B of the housing 12 and the influence of the temperature rise is seen, the upper portion of the housing 12 is open, so that it tends to spread outward as the temperature rises. That is, it deform | transforms in the direction which spreads outside as it goes to the upper part of the side surface 12B (refer arrow a), and the bottom face 12A deform | transforms in a convex (convex upward) direction under the influence (refer arrow a ').
[0014]
On the other hand, when attention is paid to the bottom surface 12A in FIG. 9B and the influence due to the temperature rise is seen, it is deformed in the concave (convex downward) direction or the convex direction as the temperature rises, but the convex is affected by the side surface 12B. It will be deformed in the direction (see arrow b). When the bottom surface 12A is deformed in the convex direction, the side surface 12B is further influenced and deformed outward (see arrow b ′).
[0015]
When the influence of the temperature rise of the side surface 12B and the bottom surface 12A is arranged, as shown in FIG. 9C, the side surface 12B is influenced by a + b ′, and the bottom surface 12A is deformed by a synergistic effect under the influence of a ′ + b. To do.
[0016]
Therefore, even if a cover having a linear expansion coefficient larger than that of the housing 12 is fastened to the opening of the housing 12, the cover tends to deform outward from the housing (side surface), and the side surface of the housing is deformed. Further progresses and the deviation of the irradiation position of the light beam also increases.
[0017]
On the other hand, the case where the side surface of the housing is fastened to the apparatus frame will be described.
[0018]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing deformation of the housing when the housing is fastened to the apparatus frame at a position where the bottom surface of the housing is deformed downward when the housing is deformed due to a temperature rise. It is. FIG. 4A shows a modification when the cover and the housing are not fastened.
[0019]
When attention is paid to the side surface 12B of the housing 12 and the influence of the temperature rise is observed, the bottom surface 12A of the housing 12 is deformed downward in a convex direction and the side surface 12B is deformed inward as the temperature becomes higher (see arrow A). On the other hand, paying attention to the cover 28, by selecting a material having a linear expansion coefficient larger than that of the housing 12 for the cover 28, the deformation (extension) amount of the cover 28 exceeds the bottom surface 12 </ b> A, and the cover 28 is deformed to the outside of the housing 12. (See arrow B).
[0020]
Therefore, as shown in FIG. 4B, when the cover 28 and the housing 12 are fastened by the fastening member 38, the force acting on the upper end of the bottom surface 12B (arrow FA) and the force acting on the cover 28 (arrow FB). And the thermal deformation of the housing 12 can be suppressed as much as possible. Therefore, even if the temperature variation occurs in the optical scanning device, the deviation of the irradiation position of the light beam can be minimized.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the position is the opening of the side surface of the casing from the bottom surface of the casing (the height of the side face of the casing × 0.4). It is a position on the part side.
[0022]
The operation of the second aspect of the invention will be described.
[0023]
When the side surface of the housing is fastened to the apparatus frame, the deformation direction of the bottom surface of the housing changes depending on the position in the height direction. That is, at the predetermined height from the bottom surface, the bottom surface of the housing is deformed upward in the convex direction, and from the predetermined height, the bottom surface of the housing is deformed in the convex direction downward from the opening (upper end) side. This predetermined height varies depending on the size of the housing, but if it is located closer to the opening than the height of the housing (side wall height x 0.4), the bottom surface is surely secured regardless of the housing size. Is displaced downward in a convex direction. Therefore, by fastening the housing to the frame at a position higher than this position on the side surface, deformation of the housing can be reliably suppressed by the cover as described above.
[0024]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the cover is provided with a window portion that allows the light beam reflected by the rotary polygon mirror to pass toward the body to be scanned. .
[0025]
The operation of the third aspect of the invention will be described.
[0026]
When a window portion that allows the light beam to pass toward the body to be scanned is provided on the side surface of the housing, the side surface expands due to a temperature rise, and the position of the window portion is shifted. However, when the cover is provided with a window as in the present invention, the deformation of the cover is suppressed by fastening the casing and the cover having the relationship of the above-described linear expansion coefficient. Deviation is extremely suppressed.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An optical scanning device according to a first embodiment of the present invention will be described. Since the optical scanning device has a general configuration, the configuration of the optical component will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic perspective view of the optical scanning device, FIG. 2A is a front sectional view of the optical scanning device, and FIG. 2B is a right side sectional view of the optical scanning device.
[0028]
As shown in FIG. 1, the optical scanning device 10 includes a housing 12 in which a laser light source 14, a collimator mens 16, a rotary polygon mirror (polygon mirror) 18, an fθ lens 20, and an SOS sensor 22 are disposed. After the laser beam L emitted from 14 is converted into parallel rays by the collimator lens 16, it is scanned by the rotary polygon mirror 18, the scanning speed is corrected through the fθ lens 20, and the photoconductor 24 disposed outside the housing 12. The latent image corresponding to the image signal is formed by scanning the surface. The SOS sensor 22 is used as a reference for the irradiation start timing of the laser light source 14, and an image in the main scanning direction is controlled by controlling a predetermined number of clocks or time after the SOS sensor 22 detects the laser beam L. Adjust the export position.
[0029]
As shown in FIG. 1, the casing 12 holding the above-described optical components has a shape with an open top, and a cover 28 (see FIG. 2A) is fastened to the top so as to close the opening. Has been.
[0030]
Further, as shown in FIG. 2C, the side surface 12B of the housing 12 has a position (height H) on the opening side (upper side) with respect to the bottom surface 12A (side surface height x 0.4). ) Is provided with the engaging portion 30 and fastened by the angle member 34 fixed to the device frames 32A and 32B and the fastening component 36, whereby the device frames 32A and 32B and the housing 12 are fastened. The device frames 32A and 32B are integrally connected although not shown, and the distance between the device frames 32A and 32B changes due to a temperature change.
[0031]
Furthermore, the relationship between the linear expansion coefficients α1, α2, and α3 of the materials constituting the apparatus frame 32A (32B), the housing 12, and the cover 28 is selected so that α1 ≦ α2 ≦ α3.
[0032]
In the optical scanning device 10 configured as described above, deformation due to a temperature rise of the housing 12 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a state in which the temperature of the housing 12 rises with the cover 28 removed from the housing 12.
[0033]
Since the linear expansion coefficient of the material constituting the housing 12 is larger than the device frame 32A (32B) (α1 ≦ α2), the deformation amount between the device frames 32A and 32B (between the angle members 34 located on both sides of the housing 12) The deformation amount (elongation) of the bottom surface 12A of the housing 12 becomes larger than the (elongation of distance). As a result, the bottom surface 12A of the housing 12 fastened to the apparatus frames 32A and 32B on the side surface 12B is deformed in the concave direction (the convex direction downward), and the opening side end portion (hereinafter referred to as the upper end) of the side surface 12B is the inner side. Transforms into
[0034]
On the other hand, the deformation | transformation by a temperature rise is suppressed by fastening the cover 28 comprised from the material whose linear expansion coefficient is larger than a housing | casing with the housing | casing 12 by the opening side. The operation will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. 4 (A) and 4 (B).
[0035]
In FIG. 4, the solid line indicates the housing 12 in an initial state where heat is not applied, the dotted line indicates the housing 12 that is deformed by heat, and ▲ indicates the fastening position with the apparatus frames 32A and 32B. FIG.
[0036]
When the cover 28 and the housing 12 are not fastened, as described above, the bottom surface 12A of the housing 12 is deformed downward in a convex direction, and the upper end of the side surface 12B is deformed inward (see arrow A) (FIG. 4 (A) solid line → two-dot chain line). On the other hand, since the cover 28 has a larger coefficient of linear expansion than the casing 12 (α2 ≦ α3), the amount of deformation of the cover 28 is larger than that of the bottom surface 12A. Accordingly, the cover 28 extends to the outside of the housing 12 (see arrow B).
[0037]
Therefore, as shown in FIG. 4B, by fastening the cover 28 and the housing 12 with the fastening member 38, the upper end of the side surface 12B is deformed by the force FB for extending the cover 28 due to the temperature rise and the deformation of the housing 12. The force FA to be deformed inward is canceled, and deformation of the side surface 12B (housing 12) is suppressed.
[0038]
Therefore, even if temperature fluctuation occurs in the optical scanning device 10, the deformation of the housing 12 can be minimized, and the deviation of the irradiation position of the laser beam L on the photosensitive member 24 can be suppressed.
[0039]
When the relationship between the linear expansion coefficients of the materials constituting the housing 12 and the cover 28 is reversed (α2> α3), the deformation amount of the bottom surface 12A is larger than the deformation amount of the cover 28, and the bottom surface 12A. The deformation in the convex direction cannot be sufficiently suppressed.
[0040]
Next, the relationship between the fastening position of the housing 12 with respect to the device frames 32A and 32B and the deformation amount of the housing 12 will be described with reference to FIG.
[0041]
[Table 1]

[0042]
Table 1 shows data of Examples a to h in which the shape of the casing 12 (vertical, horizontal, height, and thickness of the bottom and side surfaces) is changed. The unit of any numerical value is mm.
[0043]
A simulation is performed for a state in which the cover is not attached to the housing of each of the embodiments a to h, and the relationship between the fastening position (height) on the side surface of the housing with respect to the apparatus frame and the deformation amount of the bottom surface (deflection amount). Asked. The result is shown in FIG.
[0044]
In FIG. 5, the horizontal axis represents the fastening position (height) on the side surface expressed as a ratio when the side surface height of the housing is 1. Here, 0 is the lower end of the side surface, and 1 is the upper end of the side surface. The vertical axis indicates the deformation (deflection) amount (unit: mm) of the bottom surface, + indicates deformation in the convex (convex upward) direction, and − indicates deformation in the concave (convex downward) direction.
[0045]
As can be seen from FIG. 5, when the fastening position of the housing with respect to the apparatus frame is set to the upper end side from the bottom surface (height of the housing side surface × 0.4), the bottom surface of the housing of any embodiment Is also deformed in the concave direction. Therefore, by providing the fastening position on the side surface of the housing with respect to the device frame on the upper end side from the bottom surface (height of the side surface of the housing × 0.4), the bottom surface of the housing is reliably deformed in the concave direction. Therefore, the upper end of the side surface is deformed inward. By fastening the cover and the housing in a state where the housing is fastened to the apparatus frame at such a position on the side surface, the above-described operation can be achieved regardless of the size of the housing.
[0046]
Also, if the deformation of the housing is as small as possible and the reliability is high with respect to the variation between the housing and the cover, the position where the minimum value of each curve is set is set as the fastening position of the housing. desirable. For example, in the case of the case b, the position is in the vicinity of the (side wall height x 0.5) with respect to the bottom surface, and in the case of the case f, the height of the side wall of the housing x 0 based on the bottom surface. .7) It is desirable to set a position in the vicinity.
[0047]
As can be seen from the above description, the attachment positions of the main body and the housing are the apparatus frames 32A, 32B, and the housing 12 in a state where they are attached to the opening side from the bottom surface (side wall height x 0.4). By making the relationship between the linear expansion coefficients α1, α2, and α3 of each cover 28 satisfy α1 ≦ α2 ≦ α3, deformation of the housing can be suppressed to a minimum.
[0048]
Furthermore, since the apparatus frames 32A and 32B are fixed by fastening the casing 12, and the casing 12 and the cover 28 are fastened, vibration of the casing 12 due to driving of the rotary polygon mirror 18 and the like is well suppressed. Is done. That is, the optical scanning device 10 suppresses thermal deformation of the housing 12 and secures predetermined vibration resistance without increasing the number of components other than the normal fixing means.
[0049]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0050]
FIG. 6 shows an image forming apparatus including an optical scanning device according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view of the optical scanning device (excluding the cover).
Note that the symbols Y, M, C, and K attached to the numbers in the drawing indicate a laser beam that performs exposure of each color of yellow, magenta, cyan, and black, and an optical component through which the laser beam passes.
[0051]
The image forming apparatus 40 includes four lasers of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) that are incident on one rotating polygonal mirror 18 that is a deflecting device and used as scanning light. It is composed of beams LY, LM, LC, and LK (hereinafter referred to as LY to LK; the other numbers are also the same), and each laser beam is irradiated onto each of the photoconductors 24Y to 24K to perform multiple transfer so that a color image is obtained. It is configured as a forming device.
[0052]
Details of the configuration of the image forming apparatus 40 will be described for black (K).
[0053]
The laser beam LK emitted from the laser light source 14K is transmitted through the collimator lens 16K to be loosely divergent light, is transmitted through the cylinder lens 42K, is reflected by the mirrors 44K and 46CK, and is reflected on the rotary polygon mirror 18 which is a deflecting device. Incident light enters in the sub-scanning direction. The beam reflected by the rotary polygon mirror 18 passes through the fθ lens 20CK, which is an imaging optical system, is reflected by the mirror 48K, the cylindrical mirror 50K, and the mirror 52K, and is attached to the window 54K of the cover 28. Then, the photosensitive member 24K is exposed.
[0054]
A flat glass is attached to the window 54K of the cover 28, and the cover 28 and the housing 12 are fastened to keep the inside of the optical scanning device 41 (housing 12) sealed to prevent dust.
[0055]
The reflection surface of the cylindrical mirror 50K forms an R surface in the sub-scanning direction, and functions to prevent a scanning line shift in the sub-scanning direction even when the rotary polygon mirror 18 is tilted.
[0056]
Above the photoreceptors 24K to 24Y, an intermediate transfer belt 62 is provided between four rollers 60A to 60D. The intermediate transfer belt 62 is conveyed at a constant speed in the direction of arrow C by a drive motor (not shown).
[0057]
Therefore, when the intermediate transfer belt 62 passes over each of the photoconductors 24Y to 24K, the toner image is transferred onto the intermediate transfer belt 62 so as to be superimposed on the sheet 64 fed from a supply tray (not shown) near the roller 60A. The toner image is transferred, fixed by a fixing device (not shown), and then discharged onto a paper discharge tray (not shown).
[0058]
The optical scanning device 41 is provided with three engaging portions 66 at approximately the center height (0.5 × side surface height) on the pair of opposing

side surfaces

12C and 12D of the housing 12, and through the engaging portions 66. Are fastened to the apparatus frames 32A and 32B. A cover 28 provided with windows 54K to 54Y for allowing the laser beams LY to LK to pass therethrough is fastened to the housing 12. By using Fe, Al, and resin for the main body frame 32A (32B), the casing 12, and the cover 28, respectively, the relationship of the linear expansion coefficients described in the first embodiment can be satisfied. Thermal deformation of the body 12 can be suppressed.
[0059]
Note that the fastening position between the housing and the main body is not limited to the one where the engaging portion 30 is provided on the opposite side surface of the housing 12 and fastened to the apparatus frame as shown in the first and second embodiments. . As illustrated in FIGS. 8A to 8D, it may be fastened at other positions.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, even if the temperature inside the optical scanning device rises, the variation in the housing can be suppressed as much as possible with the holding structure that is strong against vibrations, so that the variation (color shift) in the scanning line can be minimized. A high-quality optical scanning device can be provided. In addition, special control for suppressing the thermal fluctuation of the housing is not required, and an inexpensive and high-quality optical scanning device with a simple configuration can be provided without increasing the number of parts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention.
2A is a side sectional view of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2B is a front sectional view, and FIG. 2C is a first embodiment of the present invention. It is principal part explanatory drawing of a housing | casing.
3A is a side cross-sectional view showing a thermal deformation state of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a front cross-sectional view.
FIGS. 4A and 4B are conceptual diagrams showing thermal deformation of the casing according to the present invention, in which FIG. 4A shows the state of thermal deformation when the casing and the cover are not fastened, and FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the side surface mounting position of the housing relative to the apparatus frame and the deformation amount of the bottom surface of the housing.
FIG. 6 is a schematic side view showing a color image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 8A to 8D are plan views showing variations in the fastening position (flange position) of the apparatus frame with respect to the housing. FIGS.
FIGS. 9A to 9C are explanatory views of thermal deformation when the casing is fastened to the apparatus frame on the bottom surface. FIGS.
FIG. 10 is a schematic perspective view of an optical scanning device according to a conventional technique.
11A is a side cross-sectional view of a conventional optical scanning device, and FIG. 11B is a front cross-sectional view.
12A is a side cross-sectional view showing a thermal deformation state of an optical scanning device according to the prior art, and FIG. 12B is a front cross-sectional view.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of a fastening portion with respect to an apparatus frame of an optical scanning device according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF

SYMBOLS

10, 41 ... Optical scanning device 12 ... Case 14 ... Laser light source (light source)
18 ... Rotating polygon mirror 24 ... Photoconductor (scanned body)
28 ... Cover 32 ... Device frame 54 ... Window (window)

Claims

A housing holds a light source that irradiates a light beam, a rotating polygon mirror that reflects the incident light beam and scans the light beam in the main scanning direction of the scanned object, and an optical element that forms an image of the light beam. In the optical scanning device,
A device frame to which the housing is fastened;
A cover that covers an opening that is open on the upper side of the casing and is fastened to the casing;
An engaging portion provided on a side surface of the housing and attached to the device frame;
And the relationship between the linear expansion coefficients α1, α2, α3 of the device frame, the casing, and the cover is α1 ≦ α2 ≦ α3, and the casing and the casing are not fastened to each other due to a rise in temperature. The optical scanning device according to claim 1, wherein the engaging portion is provided at a predetermined position on the side surface so that the bottom surface of the body is deformed downward.

2. The position according to claim 1, wherein the position is a position closer to the opening side than a height of a side surface of the housing from a bottom surface of the housing (side surface height × 0.4). Optical scanning device.

3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the cover is provided with a window for allowing the light beam reflected by the rotary polygon mirror to pass toward the scanning target.