JP4557358B2

JP4557358B2 - スキャナーユニットおよび画像形成装置

Info

Publication number: JP4557358B2
Application number: JP2000096678A
Authority: JP
Inventors: 岩田　　兵衛; 昭弘柏原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001281585A; ID29727A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光を走査するためのスキャナーユニット、および、このスキャナーユニットを備えた、例えば、レーザー複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置としては、たとえば、レーザービームプリンタやデジタル複写機（レーザー複写機）等がある。
【０００３】
これらの画像形成装置に用いられるレーザー走査光学系の構成は、一般にレーザー光源を、入射光学系を通して回転多面鏡に照射し、回転多面鏡の反射面による反射光束を走査レンズで感光体ドラム面上に結像し、主走査方向に略等速度で走査して画像を形成するものである。
【０００４】
さらに近年では、高速化、高解像度化を図る技術として、特開平９−９６７６９号公報に開示されるオーバーフィルド（Ｏｖｅｒｆｉｌｌｅｄ）光学系が知られている。
【０００５】
この技術では、回転多面鏡の反射面の数を増やし、反射面に幅の広い光束を照射することを特徴としている。
【０００６】
回転多面鏡は、その反射面が広い入射光束の中で実質的に偏向走査するに必要な光束幅を備えていれば良いので、小径で面数を増やすことが可能になり高速化に適している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【０００８】
上述のように回転多面鏡を利用すると高速化に適しているが、その反面、オーバーフィルド（Ｏｖｅｒｆｉｌｌｅｄ）光学系は焦点距離が長くなることは避けがたく、それゆえ装置の大型化が必須となる。
【０００９】
ところで、レーザースキャナー装置を構成する、半導体レーザー，シリンドリカルレンズ，ポリゴンミラー，折り返しミラー，ｆθレンズ等の光学部品における、相対位置及び相対角度等は、高精度での組付けが要求されるのはもちろんのこと、スキャナーユニット内のモーター振動や、装置本体等の外部から受ける振動によって起こる数ミクロンの振動によっても画像にピッチムラ等の悪影響を及ぼすため、高剛性に支持される必要がある。
【００１０】
今、振動系の質量ｍにインパルスの外力を与えた時の応答をｘ（ｔ）は下記の式で与えられる。尚、振動のエネルギー解析モデルを図５に示す（機械設計便覧、丸善）。
【００１１】
【数１】

【００１２】
上述した式からわかるように、質量ｍが大きいほど、またバネ定数ｋが大きいほど振幅ｘ（ｔ）は小さくなる。すなわち質量ｍが大きいほど、またバネ定数ｋが大きく剛性の高い構成とするほど振動しにくいことがわかる。
【００１３】
また、近年では、装置全体の小型化が叫ばれているため、スキャナーユニット全体の大きさもコンパクトに収める必要がある。
【００１４】
しかしながら、従来のスキャナーユニットでは、スキャナーケース自体が大型化であり、そのため画像形成装置などの装置全体のサイズにも影響をおよぼしかねない。
【００１５】
また、大型のため、スキャナーケース自体の成形時の反り等も懸念され、反りが生じた場合には光学部位を高精度に保持することが難しくなり、そのため画像に悪影響を及ぼすことも考えられる。
【００１６】
さらには、スキャナーケースの全体の形状が、平板に近づき、スキャナーケースそのものの剛性が低くなることから、スキャナーユニット内のモーター振動や、装置本体等の外部から受ける振動を受け易くなり、画像にピッチムラ等の悪影響を及ぼすことも十分考えられる。
【００１７】
本発明は、上記の如き事情に鑑み、光学部品の効率的な配置を可能とし、高剛性に構成できるスキャナーユニットのハウジング構造の提供を目的とする。
【００１８】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、剛性の向上を図り、また、小型化を図ったスキャナーユニットおよび画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
光学部品を支持するベースと、
前記ベースの周囲に設けられる側板と、を備えるスキャナーユニットにおいて、
前記ベースは、前記側板の高さ方向の略中央付近で固定されており、前記ベースに略平行に設けられ、前記スキャナーユニット内部を閉塞する蓋部と、前記ベースを囲う前記側板よりも内側において前記蓋部と前記ベースとを締結するための中間壁と、を有し、
前記ベースを介して一方の面側には、レーザー光源からの光を走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡から走査される光路に配置された第１光学群と、が配置され、前記ベースを介して他方の面側には、前記回転多面鏡から走査される光路に配置された第２光学群と、該回転多面鏡を回転させるモータと、が配置され、
前記蓋部は、前記第１光学群を覆う第１の蓋部と、前記モータがユニット外部に開口するように前記中間壁を介して前記第２光学群を覆う第２の蓋部と、を有することを特徴とする。
光学部品を支持するベースと、
前記ベースの周囲に設けられる側板と、を備えるスキャナーユニットにおいて、
前記ベースは、前記側板の高さ方向の略中央付近で固定されており、前記ベースに略平行に設けられ、ユニット内の光学部品を覆う蓋部と、前記側板とは別に設けられ、前記蓋部と前記ベースとを締結する締結部と、を有し、
前記ベースを介して一方の面側には、レーザー光源からの光を走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡から走査される光路に配置された第１光学群と、が配置され、
前記ベースを介して他方の面側には、前記回転多面鏡から走査される光路に配置された第２光学群と、該回転多面鏡を回転させるモータと、が配置され、
前記蓋部は、前記第１光学群を覆う第１の蓋部と、前記モータがユニット外部に開口するように前記締結部を介して前記第２光学群を覆う第２の蓋部と、を有することを特徴とする。
【００２０】
従って、基板が側板の高さ方向の略中央付近で固定されるため、フレームの剛性が高められる。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置にあっては、上記のスキャナーユニットと、該スキャナーユニットにより露光走査されるレーザー光によって、その表面上に静電潜像が形成される像担持体と、を備えることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３２】
図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態に係るレーザースキャナーユニットのフレーム構造およびレーザースキャナーユニットおよび画像形成装置について説明する。
【００３３】
図１は本発明の実施の形態に係るレーザースキャナーユニット（一部画像形成装置の構成部であって、レーザースキャナーユニット以外の構成を含む）の模式的断面図（図２、図３におけるＡＡ断面図）であり、図２は本発明の実施の形態に係るレーザースキャナーユニットの上面からみた内部構成図であり、図３は本発明の実施の形態に係るレーザースキャナーユニットの下面からみた内部構成図である。
【００３４】
レーザースキャナーユニット１００は、概略、メインフレームとしてのスキャナーケース２０と、このスキャナーケース２０に支持される複数の光学部品と、から構成される。
【００３５】
ここで、スキャナーケース２０は、主として、基板としてのベース２８と、このベース２８の周囲に設けられる複数の側壁２１，２２，２３，２４，２５，２６と、ベース２８の裏面側に設けられる締結部としての中間壁２７とから構成されている。
【００３６】
ベース２８は、側壁２１，２２，２３，２４，２５，２６の高さ方向の略中央付近で固定されており、フレーム全体の断面形状は図１で示すが如く、略Ｈ形状を為している。
【００３７】
そして、複数の光学部品のうち、シリンドリカルレンズ５、折り返しミラー６、ｆθレンズ７，８（以上、第１光学群）及び、折り返しミラー（第１反射鏡）１１は、ベース２８を介して一方の面２８ａ側に取り付けられる。
【００３８】
これに対して、複数の光学部品のうち、折り返しミラー（第２反射鏡）１２、長尺トーリックレンズ（第２光学群）１３、折り返しミラー（第３反射鏡）１４は、ベース２８を介して他方の面２８ｂ側に取り付けられる。
【００３９】
また、回転多面鏡としてのポリゴンミラー１０を回転駆動するためのモーター９は、ポリゴンミラー１０の部分がベース２８を介して一方の面２８ａ側になるようにベース２８に取り付けられる。
【００４０】
回路基板１、レーザー光源２、コリメーターレンズ３はレーザーユニット１６として、ユニット化された後、ベース２８を介して一方の面２８ａ側となるように、側壁２１に取り付けられている。
【００４１】
また、３０，３１は下蓋、上蓋であり、スキャナーケース２０の下面、上面にそれぞれビス等で取り付けられる。
【００４２】
ベース２８と下蓋３０は、中間壁２７によって締結されている。
【００４３】
次に上記のように構成されたレーザースキャナユニットにおける光路の説明を行う。
【００４４】
まず、回路基板１により駆動された半導体レーザー等のレーザー光源２から出射された光線は、レーザー光を平行光にするためのコリメーターレンズ３、光束の形状を決定する開口を有する絞り板４、平行光を偏平化するシリンドリカルレンズ５を通り、折り返しミラー６で折り返された後、ｆθレンズ７，８を通過する。
【００４５】
その後、ｆθレンズ７，８を通過した光線はモーター９により回転するポリゴンミラー１０に偏向され、再びｆθレンズ８，７を逆方向に通過した後に、折り返しミラー１１で折り返され、スキャナーケース２０のベース２８に設けられた開口部としての貫通孔１５を通過した後、再び折り返しミラー１２で折り返され、長尺トーリックレンズ１３を通過し、再び折り返しミラー１４で折り返され、被走査部に走査される。
【００４６】
なお、上記レーザースキャナーユニットを画像形成装置に適用する場合には、画像形成装置において電子写真プロセスを行うための主要部材である、像担持体としての感光ドラム５０に、露光走査が行われる。
【００４７】
そして、露光によって形成された感光ドラム５０上の静電潜像に対してトナー像が形成され、このトナー像が被記録体搬送路（図示せず）上に搬送される被記録体としての紙等の表面に転写させられることによって、所望の画像形成を行う。なお、画像形成装置については公知技術であるので、その他の詳しい説明は省略する。
【００４８】
以上のようにフレーム構造（スキャナーケース２０）について、その全体の断面形状が略Ｈ形状をしているため、剛性が高くなり、例えばモーター振動によるスキャナー内部の振動、あるいは本体駆動等による外部からの振動を光学素子に伝えにくくすることが可能となった。
【００４９】
従って、このように剛性の高いスキャナーユニットを画像形成装置に適用することで、振動等に対しても安定性に優れた画像を形成することができ、高解像度の画像を得ることができる。
【００５０】
このようにＨ型形状とすることにより剛性が高くなることは、例えば有限要素法を使ったシミュレーションなどで証明できるが、より簡単には断面形状の違いによる断面二次モーメントを比較することによっても容易に推測できる。
【００５１】
図４（ａ）に従来のスキャナーケースの概略断面図、図４（ｂ）に本発明の実施の形態に係るスキャナーケースの概略断面図を示すが、図４（ａ）に対し図４（ｂ）は光路を折り返しているため、スキャナーケースの幅Ｂと高さＨの関係は、Ｂ２＜Ｂ１、Ｈ２＞Ｈ１となっている。
【００５２】
たとえば、ここで従来のスキャナーケースの大きさを、肉厚ｔ＝３ｍｍ、Ｂ１＝４００ｍｍ、Ｈ１＝２５ｍｍ、本発明のスキャナーケースの大きさを、ｔ＝３ｍｍ、Ｂ２＝２５０ｍｍ、Ｈ２＝５０ｍｍとした場合、おのおのｙ軸まわりの断面二次モーメントは、
従来Ｉ＝２．４×１０⁴ｍｍ⁴
本実施の形態Ｉ＝６．３×１０⁴ｍｍ⁴
となり、このことからも断面Ｈ形のスキャナーケースは従来に比べ剛性が高いことが分かる。
【００５３】
また、ケースの上面、下面を蓋で覆うことにより、さらに断面係数が高くなり、より高剛性に光学素子を支持することができる。
【００５４】
また、折り返しミラー１１、折り返しミラー１２、折り返しミラー１４といった画像にピッチムラ等の影響を起こしやすい光学素子を側壁および中間壁付近に配置させたことにより、より振動に強い配置構成となり、さらに高解像度の画像が得られることになる。
【００５５】
また、光学素子をケースの両面に配置させたことにより、光路をコンパクトに折りたたむことができ、それゆえ小型スキャナーケースも実現できる。これにより画像形成装置などの小型化にも寄与し得る。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、基板を側板の高さ方向の略中央付近で固定することで、フレームの剛性を高めることができ、光学部品への振動等の影響を低減することができる。
【００５７】
基板の両面側に、複数の光学部品を分けて支持させることで、基板の大きさを小さくすることができ、スキャナーユニットあるいはこれを備えた画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００５８】
画像形成装置に、上記のような剛性の高いレーザースキャナーユニットを備えることで、安定性に優れ、高解像度の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザースキャナーユニットの模式的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレーザースキャナーユニットの上面からみた内部構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレーザースキャナーユニットの下面からみた内部構成図である。
【図４】従来技術と本発明の実施の形態との剛性の比較を行うための模式的断面図である。
【図５】振動のエネルギー解析モデルである。
【符号の説明】
１回転基板
２レーザー光源
３コリメーターレンズ
４絞り板
５シリンドリカルレンズ
６折り返しミラー
７，８ｆθレンズ
９モーター
１０ポリゴンミラー
１１折り返しミラー
１２折り返しミラー
１３長尺トーリックレンズ
１４折り返しミラー
１６レーザーユニット
２０スキャナーケース
２１，２２，２３，２４，２５，２６ベース
２７中間壁
２８ベース
２８ａ一方の面
２８ｂ他方の面
３０下蓋
３１上蓋
５０感光ドラム
１００レーザースキャナーユニット

Claims

光学部品を支持するベースと、
前記ベースの周囲に設けられる側板と、を備えるスキャナーユニットにおいて、
前記ベースは、前記側板の高さ方向の略中央付近で固定されており、前記ベースに略平行に設けられ、前記スキャナーユニット内部を閉塞する蓋部と、前記ベースを囲う前記側板よりも内側において前記蓋部と前記ベースとを締結するための中間壁と、を有し、
前記ベースを介して一方の面側には、レーザー光源からの光を走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡から走査される光路に配置された第１光学群と、が配置され、前記ベースを介して他方の面側には、前記回転多面鏡から走査される光路に配置された第２光学群と、該回転多面鏡を回転させるモータと、が配置され、
前記蓋部は、前記第１光学群を覆う第１の蓋部と、前記モータがユニット外部に開口するように前記中間壁を介して前記第２光学群を覆う第２の蓋部と、を有することを特徴とするスキャナーユニット。
光学部品を支持するベースと、
前記ベースの周囲に設けられる側板と、を備えるスキャナーユニットにおいて、
前記ベースは、前記側板の高さ方向の略中央付近で固定されており、前記ベースに略平行に設けられ、ユニット内の光学部品を覆う蓋部と、前記側板とは別に設けられ、前記蓋部と前記ベースとを締結する締結部と、を有し、
前記ベースを介して一方の面側には、レーザー光源からの光を走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡から走査される光路に配置された第１光学群と、が配置され、
前記ベースを介して他方の面側には、前記回転多面鏡から走査される光路に配置された第２光学群と、該回転多面鏡を回転させるモータと、が配置され、
前記蓋部は、前記第１光学群を覆う第１の蓋部と、前記モータがユニット外部に開口するように前記締結部を介して前記第２光学群を覆う第２の蓋部と、を有することを特徴とするスキャナーユニット。
前記中間壁と前記側板とが繋がっていることを特徴とする請求項１に記載のスキャナーユニット。
請求項１乃至３いずれか１項に記載のスキャナーユニットと、
該スキャナーユニットにより露光走査されるレーザー光によって、その表面上に静電潜像が形成される像担持体と、を備えることを特徴とする画像形成装置。