JP5264555B2 - 走査光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びそれらの複合機等の画像形成装置に搭載され、像担持体の面上をレーザ光で走査する走査光学装置に関する。

従来の、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びそれらの複合機等の画像形成装置に搭載される一般的な走査光学装置の一例を、図１３を用いて説明する。

本例にて、走査光学装置１Ａは、一般的に、半導体レーザやコリメータレンズをユニット化した光源ユニット３０ａと、これから発生された平行光束のレーザ光を副走査方向で収束光へと変えるシリンドリカルレンズ３０ｂと、を備えている。更に、走査光学装置１は、レーザ光を偏向走査する回転多面鏡（ポリゴンミラー）３３と、偏向走査されたレーザ光を像担時体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という。）１０の表面の感光体に結像させるレンズ３４、４１等を有している。これらポリゴンミラー３３、レンズ３４、４１、ミラー５１等の光学部品は、光学箱２に収容される。

光源ユニット３０ａの半導体レーザから発生されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ３０ｂによってポリゴンミラー３３の反射面に線状に集光され、レンズ３４、４１とミラー５１等を経て感光体ドラム１０に向かって照射される。

感光体ドラム１０の表面に結像するレーザ光は、ポリゴンミラー３３による主走査と感光体ドラム１０の回転による副走査に伴って静電潜像を形成する。

高品質な画像を得るためには、走査光学装置１内への塵埃の進入によって、ミラー５１などの光学部品に汚れが発生しないような工夫が重要であり、従来から様々な工夫がされている。

最も一般的なものは、光学箱２と、光学箱２の開口部を閉鎖する蓋３との接合部をスポンジ状の発泡性シール部材にて封止（シール）することであり、通常、光学箱２と蓋３の間に介在させて潰すようにして取付けられている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１における走査光学装置では、光学箱と蓋の間にシール部材を圧縮して取付けているためシール部材が圧縮されることによりシール部材の硬度が増す。シール部材の硬度が増すことにより、シール部材の硬度が高くなった部分により光学箱又は蓋が変形したり、あるいはシール部材の弾性により光学箱または蓋自体の変形が吸収されず、それにより光学箱または蓋を変形させるおそれがある。このような光学箱の変形により、走査するレーザビームが照射する感光体ドラム上で変位してしまう、といった問題が生じる。

そこでこの問題を解決する方法として、光学箱に取り付ける蓋から密着リブを立設させ、蓋を光学箱に取り付けた状態においてこの密着リブが弾性変形状態で光学箱の側壁に密着することによって防塵性能を確保するようにした提案がなされている（特許文献２参照）。

特許第３３５２３３２号公報 特開平６−２７３６８２号公報

しかしながら、特許文献２の偏向走査装置においては、密着リブは蓋に対して一体成型されている。蓋の材質には光学箱の剛性を高めるために変形し難い材質が用いられる。密着リブは蓋に対して一体成型されていることから、密着リブも変形し難い材質である。蓋が光学箱に取り付けられた状態において密着リブが弾性変形するが、密着リブは変形し難い材質のため側壁や蓋に力が加わることになる。側壁や蓋に力が加わることによって、光学箱が変形するおそれがある。

上記目的は本発明に係る走査光学装置にて達成される。要約すれば、本発明の走査光学装置は、光源から出射されるレーザ光を偏向する偏向器と前記レーザ光を感光体に導く光学部品とを内部に収納する光学箱と、前記光学箱に取り付けられる蓋と、前記蓋の材質とは異なり前記蓋よりも変形しやすい材質で形成され、前記蓋から立設したシール部材であって、前記蓋が前記光学箱に取り付けられた状態における前記光学箱の側壁と前記蓋との当接部から間隙を隔てた位置から立設し、前記蓋が前記光学箱に取り付けられることにより前記間隙を隔てた位置から先端部との間が撓んだ状態で前記光学箱の側壁に当接することによって前記光学箱の内部を防塵するシール部材と、を有することを特徴とする。

上記目的は本発明に係る走査光学装置にて達成される。要約すれば、本発明の走査光学装置は、レーザ光を出射する光源と前記レーザ光を偏向走査する偏向器と前記レーザ光を被走査体に導く光学部品とを収納する光学箱と、前記光学箱に取り付けられる蓋と、前記蓋から立設するシール部材と、を有し、前記シール部材は、前記蓋よりも変形しやすい材質で形成され、前記蓋を前記光学箱に取り付けた際に撓んだ状態で前記光学箱の側壁に当接することを特徴とする。

本発明の走査光学装置は、シール部材に蓋よりも変形しやすい材質を用い、蓋から立設させたシール部材を光学箱の側壁に当接させる構成とした。本発明によれば、走査光学装置の変形を防止して、かつ十分な気密作用を保つことができる。

本発明の走査光学装置を搭載することのできる画像形成装置の一例である電子写真フルカラープリンタの概略構成図である。 本発明の走査光学装置の一実施例の概略構成図である。 光学箱と蓋とシール部材の部分断面図である。 シール部材の変形量を示す模式図である。 光学箱を平面図で示し、下方向からみた蓋の構造を斜視図で示す。 インサート成型機の一実施例を示す断面構造図である。 上方から見た光学箱と蓋の斜視図である。 先端部が細いリブ形状とされるシール部材の断面図である。 シール部材による押圧力と変位の関係を示すグラフである。 シール部材の他の実施例の構造を示す斜視図である。 光学箱と蓋とシール部構造の変形例を示す図である。ここで、図１１（ａ−１）は間隙用弾性部の斜視図であり、図１１（ａ−２）は間隙部分弾性部の横断面図である。また、図１１（ｂ）は傾斜面用部分弾性部の横断面図である。 第３の実施例における屈曲型シール部材を示す図である。 従来の一般的な走査光学装置の概略図である。

以下、本発明に係る走査光学装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１は、本発明の走査光学装置を搭載することのできる画像形成装置の一例である電子写真フルカラープリンタの概略構成図である。図２は、本発明の走査光学装置の一実施例の概略構成を示している。

（画像形成装置の全体構成）
先ず、図１を参照して、本発明の走査光学装置を搭載することのできる画像形成装置の一例である電子写真フルカラープリンタについて説明する。

画像形成装置１００は、複数の、本例では４つの画像形成部Ｐ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）が直線上に整列されたタンデム型の電子写真フルカラープリンタとされる。

つまり、本実施例の画像形成装置１００は、イエロー色の画像を形成する画像形成部ＰＹと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部ＰＭと、シアン色の画像を形成する画像形成部ＰＣと、ブラック色の画像を形成する画像形成部ＰＫを備えている。これら４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、一定の間隔にて一列に配置される。

各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、記録材Ｓに画像を形成する画像形成手段を有している。つまり、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおける画像形成手段は、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）を有している。また、各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの周囲には、画像形成手段を構成する、一次帯電器１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）、現像装置１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）が配置される。更に、感光体ドラム１０の周囲には、転写ローラ１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）、ドラムクリーナ装置１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）がそれぞれ配置されている。一次帯電器１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの下方には、露光装置としての走査光学装置１が設置されている。

各現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋには、それぞれ、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。

各画像形成部Ｐにて、感光体ドラム１０、一次帯電器１１、現像装置１２、及び、ドラムクリーナ装置１３等は、一体に構成し、画像形成装置本体１００Ａに対して着脱自在なプロセスカートリッジとすることができる。

各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印方向（図１における時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。

一次帯電手段としての一次帯電器１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。

一様に帯電された感光体ドラム１０は、露光装置１から光像が照射される。露光装置１は、走査光学装置とされ、詳しくは後述する。

走査光学装置１は、レーザ光（光束）を偏向走査して各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを露光をする。これによって、各一次帯電器１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋで帯電された各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面に画像情報に応じた各色の静電像を形成する。

現像手段としての現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、トナーを内蔵し、それぞれ各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に形成される各静電像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。

一次転写手段としての転写ローラ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、それぞれ、各一次転写部Ｔ１（Ｔ１Ｙ、Ｔ１Ｍ、Ｔ１Ｃ、Ｔ１Ｋ）にて中間転写体としての中間転写ベルト１５を介して各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに当接可能に配置されている。

ドラムクリーニング手段としてのドラムクリーナ装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上で一次転写時の残留した転写残トナーを、該感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋから除去する。

中間転写ベルト１５は、各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの上面側に配置されて、駆動ローラ１６ａ、テンションローラ１６ｂ、二次転写対向ローラ１６ｃ間に張架されている。また、二次転写対向ローラ１６ｃは、二次転写部Ｔ２において、中間転写ベルト１５を介して二次転写ローラ１７と当接可能に配置されている。この中間転写ベルト１５は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。

また、二次転写部Ｔ２よりも記録材Ｓの搬送方向の下流側には、記録材Ｓに形成された画像を加熱定着する画像加熱手段としての定着装置２５が設置されている。

次に、上記構成の画像形成装置による画像形成動作について更に詳しく説明する。

画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれ一次帯電器１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋによって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置である走査光学装置１は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号を各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に照射して各色の静電像を形成する。

そして、先ず画像形成部ＰＹにて、感光体ドラム２０Ｙ上に形成された静電像に、感光体ドラム１０Ｙの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置１２Ｙにより、イエローのトナーを付着させてトナー像として可視像化する。このイエローのトナー像は、感光体ドラム１０Ｙと転写ローラ１４Ｙとの間の一次転写部Ｔ１Ｙにて、一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ１４Ｙにより、駆動されている中間転写ベルト１５上に一次転写される。

イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト１５は、画像形成部ＰＭ側に移動される。そして、画像形成部ＰＭにおいても、前記と同様にして、感光体ドラム１０Ｍに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト１５上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、一次転写部Ｔ１Ｍにて転写される。

以下、同様にして、中間転写ベルト１５上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に画像形成部ＰＣ、ＰＫの感光体ドラム１０Ｃ、１０Ｋで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各一次転写部Ｔ１Ｃ、Ｔ１Ｋにて順次重ね合わせる。これによって、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト１５上に形成される。

各感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に残留した転写残トナーは、ドラムクリーナ装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに設けられたクリーナブレード等により掻き落とされ、回収される。

一方、給紙カセット２６又は手差しトレイ（図示せず）から選択されて搬送パスを通して記録材としての転写紙（用紙）Ｓが、給紙される。

転写紙Ｓは、中間転写ベルト１５上のフルカラーのトナー像先端が二次転写対向ローラ１６ｃと二次転写ローラ１７間の二次転写部Ｔ２に移動されるタイミングに合わせて、レジストローラにより二次転写部Ｔ２に搬送される。二次転写部Ｔ２に搬送された転写紙Ｓに、二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ１７により、フルカラーのトナー像が一括して二次転写される。

フルカラーのトナー像が形成された転写紙Ｓは、定着装置２５に搬送されて、第１定着部材２５ａと第２定着部材２５ｂとの間の定着ニップ部Ｎでフルカラーのトナー像が加熱、加圧されて転写紙Ｓの表面に熱定着される。その後、転写紙Ｓは、排紙ローラによって本体上面の排紙トレイ２７上に排出されて、一連の画像形成動作を終了する。

なお、中間転写ベルト１５上に残った二次転写残トナー等は、ベルトクリーニング装置（図示せず）によって除去されて回収される。

（走査光学装置）
次に、本発明の走査光学装置の一実施例について説明する。図２は、図１を参照して説明したタンデム型カラー画像形成装置１００に使用されている走査光学装置１を拡大して示す概略構成断面図である。

図２を参照すると、走査光学装置１は、筐体として箱状の光学箱２を備えており、その開口部２Ａが蓋３にて閉鎖され、内部が密閉されている。また、蓋３は、感光体ドラム１０（被走査体）を露光するための細長矩形状の出射窓口８を有し、この細長出射窓口８に防塵ガラス１８が取り付けられている。

次に、本実施例の走査光学装置１の内部構造について説明する。

図２を参照すると、走査光学装置１は、ポリゴンミラー３３を備えたブラシレスモータ３２で構成される光偏向手段である偏向器３１を備えている。

光源（図示せず）からのレーザ光束は、コリメータレンズ（図示せず）、複合シリンドリカルレンズ（図示せず）を経て偏向器３１に投射される。偏向器３１は、ブラックＫ、シアンＣを偏向器３１の右側で走査し、マゼンタＭ、イエローＹを偏向器３１の左側で走査する。

図２に示すように、偏向器３１の後の光路上には、偏向器３１の右側にブラックＫ、シアンＣの光学系が、また、偏向器３１の左側にマゼンタＭ、イエローＹの光学系が独立して設けられている。偏向器３１にて偏向走査されたレーザ光束は、光学系により各色の感光体ドラム１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）上の所定の位置に結像される。

走査光学系は、第１結像レンズ３４、３５、第２結像レンズ４１、４２、４３、４４、１枚ないし３枚の折返しミラー５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８などの光学部品等を有している。第１結像レンズ３４、３５と、第２結像レンズ４１、４２、４３、４４で走査光のＦθ補正を行うが、副走査方向の結像は主に第２結像レンズ４１、４２、４３、４４によって行う。

そして、各色に向うレーザ光束が最後に折り返される折返しミラー５１、５４、５５、５８で反射し、所定の位置を走査することを確認し、その後防塵のための蓋３を、光学箱の開口部を閉鎖するべく光学箱に取付ける。

本実施例の構成では、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの４本のビームを同時に走査しているが、光学箱２にねじれ、曲げ等の変形が生じると、それぞれのビームの相対関係が変化することになる。それは画像上では色ずれとなって、画像不良の原因となる。

また、上記構成の走査光学装置１は、現像装置１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）の下部に位置して狭い空間に設置されるため、現像装置１２の下に漏れるトナーなどの粉塵に晒されており、それらの一部を吸引する可能性がある。

走査光学装置１は、光学箱２内のポリゴン偏向器３１が２００００ＲＰＭ〜３００００ＲＰＭ程度の回転であることにより、比較的高速な空気流を偏向器回りに発生させていて、光学箱２の隙間から空気の吸引作用がある。そのため、多くの光学部品を立体的に光学箱２内に収納する構成では、塵埃の進入による光学部品の汚れは広範囲に及ぶため汚れた空気の光学箱内への侵入は回避しなければならない。

（シール部材）
次に、図３〜図１０を参照して、本発明の特徴部を構成するシール部材について説明する。図３は光学箱と蓋とシール部材の部分断面図、図４はシール部材の変形量を示す模式図である。図５は、光学箱を平面図で示し、下方向からみた蓋を斜視図で示す。また、図６はインサート成型機の断面構造図であり、図７は上方から見た光学箱と蓋の斜視図である。図８は、先端部が細いリブ形状とされるシール部材の断面図である。図９はシール部材による押圧力と変位の関係を示すグラフである。図１０は、シール部材の他の実施例の構造を示す。

図２、図５などに示すように、本実施例にて、シール部材５は、蓋３にて閉鎖される光学箱２の上方に開放した開口部２Ａの周方向に対応して設置される。つまり、シール部材５は、本実施例にて略矩形状とされる光学箱２の外周辺に位置して周方向に連続した環状体とされる。

図２を参照すると、走査光学装置１の内部には、熱可塑性エラストマーでできたシール部材５が、蓋３の成型固着面２０に取付けられている。また、シール部材５は、成型固着面２０と略垂直に配置されている光学箱２の内壁面２１を押すように取り付けられ、光学箱２と蓋３との間をシールしている。

尚、ここで言う「熱可塑性エラストマー」とは、一般的に定義されるように、使用温度で加硫ゴム並みの弾性を有する弾性部材であり、高温では溶融して再成型できるポリマー全般のことを指す。例えば、それらはポリエステル系、オレフィン系、スチレン系等のものを指す。ただ、これら材料に限定するものではない。本実施例では、シール部材５としてこの熱可塑性エラストマーを用いる。即ち、シール部材５は蓋３よりも変形しやすい材質で形成される。また、シール部材５の弾性係数は、蓋３の弾性係数よりも小さい。シール部材５は蓋３にインサート成型されるが、詳しくは後述する。

次に、図３を参照して、本実施例での基本的な光学箱２と蓋３の取付けについて説明する。

蓋３は、締結手段であるところの固定ネジ２３等によって光学箱２に直接に取り付けられる。しかし、基本的には、光学箱２と蓋３の隙間に、熱可塑性エラストマーで作製された高い弾性率のシール部材５を介在させて、ネジ２３の押圧力そのもので押し潰すことはない。

このとき、蓋３を固定ネジ２３等によって光学箱２に直接に取り付ける際には、次のようにして行われる。

つまり、図３、図５に示すように、光学箱２のシール部材５が配置された外周位置より内方に位置して、適所に光学箱構造体の一部として、例えば、光学箱底面２２より上方へと立設された柱状体とされるような支持部２ｆを設ける。そして、この支持部２ｆを利用して、蓋３に開けたねじ通過用の穴２７に固定ネジ２３を挿通して蓋３を取付ける。

この時、図４に示すように、蓋３を光学箱２に設置する前のシール部材５の状態から、設置後のシール部材５の状態への変形量を△Ｋとする。本実施例によれば、シール部材５は、シール部材５の△Ｋに応じた自己変形分の圧力（押圧力）のみでしか、光学箱内壁２１を押していない。つまり、シール部材５の内壁面２１に対する押圧力は、シール部材５の弾性変形に依存している。

従来のように光学箱２と蓋３の間にエラストマーを置く構成では、ネジの締め付け力がシール部材を押し潰し、結果として光学箱２が変形してしまう、といった問題があった。

これに対して、上述したように本実施例では、シール部材５が、従来例でみられるように押し潰されることはなく、従来に見られた光学箱２の変形はない。

更に、シール部材５の変形量△Ｋは、図面寸法としても、シール部材５の変形量を管理し易いため、過多な押圧力の発生を回避でき、光学箱２の変形をさせない弱い圧力で設置できる。

また、図５にて、蓋３は、蓋３の下方向からみた斜視図にて示されている。図５に示すように、蓋３の下側の成型固着面２０に固着されたシール部材５は、光学箱２の内壁面２１全域を密閉（シール）するように、断面形状が略三角形状をしたリブ状形態（以下、「リブ５Ａ」という。）とされる（図３、図４参照）。また、蓋３の周囲長さ方向においてほぼ同様な断面形状にて、即ち、同じ厚みと長さ（垂れ量）にて作製される。ここで言う長さ（垂れ量）とは、シール部材が内壁に向かって延びる方向の長さを指す。

また、シール部材５は、成型固着面２０から光学箱２の内壁面２１の方へと、この内壁面２１に対して傾斜した姿勢（内壁面に対して鋭角）で、蓋から内壁面に向かって延びるように設けられている。即ち、リブ５Ａの断面における中心線Ｏｘ（図４、図８参照）は、内壁面２１に対して角度αにて傾斜して形成されている。通常、角度αは、１０〜６０°とされる。角度αが１０°より小さくなると十分な密閉性が得られない。また６０°を超えると内壁に対する押圧力が大きくなり、光学箱の過度な変形を招くおそれがある。

このように、シール部材５を内壁面２１に対して斜めに配置したリブ形状にする理由は、シール部材５の変形量△Ｋに多少の違いがあっても、シール部材５に長さがあるため、シール部材５が内壁面２１に確実に当接することができるようにするためである。シール部材５の形状、寸法等については後で詳述する。

次に、図６、図７を用いて、シール部材５の製造方法について説明する。特に、シール部材５を成型精度よく作り、しかも、設置強度を確実に取るための手段について説明する。

ここで、図６は、インサート成型機の断面構造図である。本実施例にて、インサート成型機は、シール部材を成型する金型６０、蓋３を保持した金型６１、及び、熱可塑性エラストマー材料を充填するゲートが形成された金型６２、金型６３を備えている。本実施例にて最も大きな特徴は、次の点にある。

つまり、幾つかの構造を選び得るインサート成型において、本実施例では、図６に示すように、インサート成型用のゲート流路２５を蓋３の一部に複数形成し、インサート成型によってシール部材５を作り込むことである。ここで言うゲート流路２５とはエラストマー材料が成型機内で通過する流入口のことを言う。

勿論、蓋３の内部をゲート流路２５が通らないようにするインサート成型方法も考えられるが、その場合は蓋３の表面とエラストマー材料の設置界面は、単に面接触になり、以下に述べる効果は得られない。また、ここで蓋３の内部のゲート流路２５を便宜上、流路穴２６と呼ぶことにする。

本実施例では、成型加工の過程で金型６０、金型６１、金型６２、金型６３を移動させて合体させる中で、作為的に、熱可塑性エラストマー材料が取付けられる蓋３の内部を通過するようにする。しかし、これらゲート流路２５は、成型終了時に成型機の中で蓋３の表面で切断される。そのため、ゲート流路２５を切断したゲート跡が流路穴２６表面として、蓋３の表面に残り、その反対面側に形成されるシール部材５の先端側にはそれらの跡は発生せず、全面がなめらかでシール性を阻害する形状は出来ない。

そして、これらの構成では金型の構造上、成型圧力を蓋３側とシール部材５側で十分に密着する方向に加えることが出来るため、成型時の転写性が向上する。そして、蓋３を通してシール部材５を設置することで、流路穴２６の材料もシール部材５の構造体の一部を構成することとなり、完成後のシール部材５の密着強度を上げることができる。また、流路穴２６は、多くの根が生えた形態となるので、成型したシール部材５の形の安定につながる。

図７を用いて説明すれば、蓋３に流路穴２６を開けてシール部材５を一体化させることで、外観上では蓋３の上部に流路穴２６とシール部材５の一部が見える形態となる。また本実施例のインサート成型方式では、蓋３の材質はプラスチックでもいいが、それ以外の種々の金属とすることもできる。この場合でも、同様に流量穴２６があることで、しっかりしたシール部材５の固着が出来る。そのためシール部材５の取付け部材の材質を限定しないことも本実施例の大きな特徴であり、以上述べてきたような多くのメリットを有している。従来の蓋３にシール部材５を単に接して成型するものとは、その性能も外観も異なっている。

補足であるが、流路穴２６はゲート流路２５の延長として樹脂を流すように作られるものであることは述べたが、ゲート用の流量穴２６以外に、新たに同様の形態の穴を蓋３に追加して、シール部材５の固着力を上げることもできる。

上記説明では、シール部材５は、基本的には、内壁面２１に対してシール部材５の長さがあるため、シール部材５は確実に内壁面２１に触れるとした。図８を参照して、更に詳しく説明する。

図８に示すように、本実施例にて、シール部材５は、その先端部５ａを細くかつ根元部５ｂが太いことが大きな特徴である。斯かる特徴を備えていない場合には、次のような問題が発生する。

つまり、シール部材５で発生させる押圧力がバラツクことである。押圧力のバラツキは、シール部材５の変形量△Ｋの変化に対して大きく変化することを意味する。

図９をも参照して説明すれば、図９は、シール部材５による押圧力と変位の関係を示すグラフであって実験結果を示すものである。図９の押圧力とは、開口部に沿って配置されたシール部材の周方向の長さ１ｃｍあたりに生じる力のことである。この実験結果から次のことが分かった。

なお、図８を参照すると、本実験にて、シール部材５の厚さ、即ち、押圧する内壁２１に垂直なシール部材５の厚さとしては、シール部材５の根元部のリブ厚Ｔ０（成型固着面２０に隣接した位置での厚さ）を１．６ｍｍ、リブ５Ａの長さＤｓ（リブ５Ａの中心線Ｏｘ上にて成型固着面２０に隣接した位置から先端部５ａまでの長さ）を５ｍｍとした。このとき、リブ５Ａの長さ方向でリブ先端部５ａから、全長Ｄｓの１／３のところでのリブ厚Ｔ１を、根元部のリブ厚Ｔ０の１／２以下（Ｔ１≦（１／２）Ｔ０）、即ち、本実施例では０．８ｍｍとした。また、ここからリブの先端部５ａへとそのまま細くなり、先端部５ａの厚さＴ２を約０．５ｍｍ程度とした。つまり、本実施例では、先端部５ａは、半径０．５ｍｍの丸みを有するものとされた。

これにより、シール部材５は、光学箱２の内壁２１との距離が０．１ｍｍ違う（０．５ｍｍから０．６ｍｍに変化したとした）場合の押圧力の変化△Ｐ２は、図９のグラフから読み取れるように、シール部材５の設置された周方向にて約１２ｇｆ程度の変化である。この値は、許容範囲にあることを確認した。

これに比べて、リブ厚Ｔ０と同じ厚みのままのものは（Ｔ１＝Ｔ０の場合）、押圧力の変化△Ｐ１は、同様の条件で２倍以上の３０ｇｆ程度変わってしまうことが分った。

このように、これらの実験結果から言えば、リブ５Ａの長さ方向で同じ厚みでは（Ｔ１＝Ｔ０の場合）、振れ巾が大き過ぎ、光学箱２の内壁２１を過剰に押圧するおそれがある。またもし、これらの厚いリブ厚のままで押圧力を小さく管理しようとすれば、かなり厳密な寸法管理が必要であり、現実的にはプラスチックで作られる光学箱２では製造上の寸法が出しにくい。また場合によっては、装置の大幅なコスト上昇の懸念がある。

そこで、本実施例では、シール部材５の変形量△Ｋは、リブ５Ａの形状を考慮して、リブ５Ａの長さＤｓに対してそれらの１／６以下にすることとした。また、光学箱２の剛性から、シール部材により受ける押圧力は、周方向の長さ１ｃｍ当たり１００ｇｆ以下が変形を起こさない目安とした。更に、ここに使用したシール部材５の硬度は６１である。ここで言う硬度は、「ＪＩＳ Ｋ７２１５ ＨＤＡ（１５秒後）の硬度」である。

図１０に、本実施例の他の変更例を示す。

図１０に示すように、シール部材５は、シール部材５を設置する蓋３の表面、つまり成型固着面２０にシール部材５の根元部５ｂが落とし込まれることが好ましい。そのため、成型固着面２０のシール部材設置周方向に沿って細長い溝４５を有することが重要である。

この構成は、シール部材５の機械的安定性を確保し、押圧力のバラツキを低減するものである。

本発明者らの実験によれば、溝４５の深さｄは、リブ５Ａの根元厚さＴ０の１／２以上の深さでリブ５Ａを保持することが好ましいことが分かった。このように、シール部材５の根元部５ｂを溝４５内へと挿入することにより、押圧力のバラツキを低減することができ、極めて有用であった。また、リブ５Ａの根元厚さＴ０は、リブ溝４５よりも外に出ている領域（蓋の表面と同じ深さ位置）での値である（図８参照）。

一方、溝４５を形成することなく、図１０（ｂ）のようにシール部材の側面の一部を支持する支持壁４６だけを付加するものであっても効果がある。しかし、押圧力のバラツキはその都度測定して壁の高さ（ｈ）は決められるのがよい。

以上、説明したように、本実施例によれば、上記種々の特徴ある構成とすることにより、シール部材５によって発生する押圧力のバラツキを少なくすることができた。

更に、シール部材５のリブ５Ａの厚さ、長さ、硬度などを適正に組み合わせることによって、密着性の更なる向上を図り得ることを見出した。

上記構成において、上述したように、押圧力は、１ｃｍ当たり１００ｇｆ以下を適正とした。このように押圧力を規定する理由は、次の理由による。

つまり、もし押圧力が大きくて光学箱２が変形した場合、感光体ドラム１０に向かってレーザビームが照射される中では、それらのレーザビームが感光体ドラム１０上で数μｍ〜数十μｍ程度の微少量変位する場合がある。そのため、感光体ドラム１０上での潜像位置不良を発生することがある。

また、光学箱２の変形は、上述のように非常に微少であって、レーザビームの変位は測定されても、光学箱２内の内壁やその他の機械寸法の測定は更に微少量であり、かつ複雑でほぼ事実上測定することは出来なかった。そのため、直接に押圧力とレーザビームの変位を観察し、それらの押圧力の限界を決めている。

本発明者らの従来からの検討によれば、一般的な箱型の光学箱２においては１ｃｍ当たり１００ｇｆ以下が光線を変位させない範囲であった。

他方、本発明は、図１１のシール部構造の変形例も想定される。これは、振動防止やその他の付加的な目的で、シール部材５の周方向における一部の領域から延長した部分が、光学箱２と蓋３の間に部分的に僅かだけかかるものである。これら延長した部材は、図１１（ａ−１）、（ａ−２）における間隙用弾性部３７とする。

間隙用弾性部３７は、光学箱２と蓋３の間に生じる隙間に介在することになる。しかし、隙間の寸法を例えば１ｍｍ程度とし、かつそれらの寸法管理を厳密にすることによって、間隙用弾性部３７の変形で発生する応力は最小限となる。よって、間隙用弾性部３７の変形による押圧力は、周方向の長さ１ｃｍ当たり１０ｇｆ以下となり、シール部材により生じる押圧力よりも１桁以上小さい値となる。よって、間隙用弾性部３７の変形による光学箱の変形という問題は生じることはない。

また、図１１（ｂ）の断面図のように、光学箱２の内壁の周方向の一部が傾斜する場合において、シール部材５の周方向における、傾斜した内壁面３９に対応する領域に、傾斜面用部分弾性部３８を用いる例を示す。この例は、光学箱２内部の部品配置などに対する設計の自由度向上等から、シール部材５を部分的にそれらの形態に変更し使用しようとするものである。この例も上述の間隙用弾性部３７と同様に微少な圧力で接触することは同様であり、光学箱の変形を招くことはない。

以上、２つの変形例を示したが、このような例以外の変形例であっても光学箱の変形をもたらさないことが明らかであれば、本発明の変形例と考えられ、本発明の範囲にあることは明らかである。

さて、本実施例に戻り、以下に、本発明者らが行った検討結果について説明する。

本実験では、条件としてリブ５Ａの長さＤｓが３〜１０ｍｍの範囲とし、リブ５Ａの形状は長さ方向で先端側から１／３のところでのリブ厚さＴ１を１／２のものとした。シール部材５の変形量△Ｋは、リブの長さＤｓの１／６以下の範囲とした。また、シール部材５の硬度は、２５、４０、６１、７５、９０のものを評価した。

そして、押圧力が１ｃｍ当たり１００ｇｆ以下となるものを妥当なものとして判定した。その結果、リブ５Ａの根元部の厚さＴ０別にて、下記の硬度が好ましい範囲内であった。
Ｔ０＝０．７〜１．８ｍｍ・・・・・硬度が４０、６１、７５、９０のもの。
Ｔ０＝１．９〜３ｍｍ・・・・・・・硬度が２５、４０、６１、７５のもの。
Ｔ０＝３．１〜３．８ｍｍ・・・・・硬度が２５、４０、６１のもの。

以上説明した中で、通常使われるリブ５Ａの根元部厚さＴ０は、ほぼ３ｍｍ以下であるとする。このとき、押圧力の公差的に十分な余裕を含めて考えると、リブ５Ａの根元部厚さ（Ｔ０）３ｍｍ以下ではシール部材５の硬度は４０〜７５が余裕を持って使えると判断できる。また、ここで言う硬度は、上述したように、「ＪＩＳ Ｋ７２１５ ＨＤＡ（１５秒後）の硬度」を意味する。

以上、述べてきた構成とすることにより、シール部材５に熱可塑性エラストマー材料を用いたものとして、走査性能を阻害する走査光学装置１の変形を抑えながら、かつ十分な防塵性能を確保した走査光学装置が達成される。

実施例２
次に、実施例１で述べた内容を前提としながら、走査光学装置１の組立て上の課題を中心に説明する。

組立て上の課題とは、熱可塑性エラストマー製のシール部材を具備した蓋３を、光学箱２に組付ける過程で判明した塵埃の問題である。以下に、この問題を説明しながら、更に防塵性を確保する手段について述べる。

さて、光学箱２を組付ける過程で、インサート成型でシール部材５が設置された蓋３で、組立場所に搬送されたものを見ると、まれに細かな塵埃がシール部材５に付着していることが確認された。

これは、シール部材５が浮遊する塵埃を付着したと思われるが、走査光学装置１を組立てる上で、それらを無視することは出来ない。つまり、塵埃を防止する作用を有するシール部材５が、塵埃を持ち込む結果になり兼ねないことが分った。

他方、一般的には埃の付着は、静電気に帯電した部材がある場合に、最も起こり易いと考えられており、埃の多さを測る代用特性としては、静電気の帯電量の大小を測ることが行なわれている。また、従来から組立時にイオナイザーなどの除電装置で、部材の帯電電位を下げることが有効であることが知られている。その意味では、シール部材５についても、上記方法を採用することは有効であると思われる。

しかしながら、除電装置で除電しても、時間の経過とともに帯電電位は変わってしまい元に戻る場合がある。更に、除電を組立直前に行なうのでは、既に付着している埃は除去できないため、埃は別に用意した風を出すブロアーなどを使用して除去することになり、手間がかかることになる。

そこで、本発明者らは熱可塑性エラストマーのインサート成型後に付着する埃を減らすことを検討し、インサート材料として、下記の６種類のものを検討した。これらは、基材となる実施例１で示した樹脂材料に対して、導電材として例えばカーボンを分散させたものである。
Ａ：体積抵抗率Ｒが５×１０¹³Ω・ｃｍのもの、
Ｂ：体積抵抗率Ｒが５×１０¹⁰Ω・ｃｍのもの、
Ｃ：体積抵抗率Ｒが１×１０¹⁰Ω・ｃｍのもの、
Ｄ：体積抵抗率Ｒが５×１０⁸Ω・ｃｍのもの、
Ｅ：体積抵抗率Ｒが１×１０⁶Ω・ｃｍのもの、
Ｆ：体積抵抗率Ｒが５×１０⁵Ω・ｃｍのもの、

その結果、それぞれの熱可塑性エラストマー表面の帯電電位を測ると、ＡとＢは１００〜１ＫＶ程度でバラツキ、Ｃ〜Ｆは５０〜１００Ｖ程度であった。この測定は、インサート成型後の部品を数分間放置してから測定したものである。

これらの結果から、Ｃ〜Ｆでは帯電量が少ないため、静電気的には埃を呼び難いと考えられる。但し、Ｆについては含有するカーボン量が多くなり、シール部材の弾性性が劣り、十分なシール機能を発揮できなくなってしまった。

従って、シール機能を発揮しつつ帯電量を抑える体積抵抗率Ｒの適正範囲としては、１×１０⁶Ω・ｃｍ≦Ｒ≦１×１０¹⁰Ω・ｃｍとなる。

尚、更に低い体積抵抗率Ｒのものも存在したが、走査光学装置は、内部にモータや半導体レーザ及び回路群を具備する電気機器であるので、不必要な漏電を危惧して、それ以下のものの使用は考慮しなかった。

また、上記材料は一般的にも入手可能であるし、また、比較的安定に体積抵抗率Ｒを保つことができるものである。このことは、例えば、特開２００３−２０４１１号公報（発明の名称：熱可塑性樹脂組成物）や特開２００３−２７７６２２号公報（発明の名称：制電性組成物およびその製造方法）等にも開示されている。

以上のことから、十分なマージンをとっても体積抵抗率Ｒが１×１０⁶Ω・ｃｍ≦Ｒ≦１×１０¹⁰Ω・ｃｍ程度であれば、帯電電位が目安の１００Ｖ以下であり、塵埃の吸着が少ないと考えられる。従って、このような特性のエラストマー材料を使用するのが好ましい。

このようなシール材を備えた蓋を使用することにより、走査光学装置１の組付け時に進入する塵埃を減らすことができる。これは、走査光学装置１の書込み性能の維持に寄与する。

実施例３
図１２（Ａ）から（Ｃ）に本発明の更なる実施例を示す。これらの図において、図１２（Ａ）は、蓋３と屈曲形態が異なる屈曲型シール部材１３１の部分断面図である。図１２（Ｂ）は、屈曲型シール部材１３１の部分的な斜視図である。図１２（Ｃ）は、屈曲型シール部材１３１が光学箱内壁２１（側壁２１）に当接したときの形状を示す部分断面図である。また、仮想線２１ａは内壁２１がより内側にある場合の内壁面の位置を示している。

本実施例で示す屈曲型シール部材１３１は、第１の実施例同様に熱可塑性エラストマーを使用してインサート成型され、蓋３に対して異なる材質や硬度を有する点で第１の実施例と同様である。本実施例の屈曲型シール部材１３１は、第１の実施例におけるシール部材と断面形状が異なる。図１２（Ａ）に示すように、屈曲型シール部材１３１は蓋３から立設する根元部１３２と根元部１３２から光学箱２の内壁２１側（側壁側）に屈曲して設けられた当接部１３３とから構成される。即ち、屈曲型シール部材１３１の断面は、根元部１３２と当接部１３３とでＬ字が形成される。図１２（Ｃ）に示すように、当接部１３３は蓋３を光学箱２に設置した際に内壁２１に当接する。

上記の当接部１３３は第１の実施例のシール部材６の先端部よりも更に薄くかつ長くなっているため、撓み易くなっている。当接部１３３を撓み易い構成とすることによって、折り曲げられる位置が多少異なっても屈曲時に発生する曲げ力に大きな差が生じない。つまり、側壁２１を押す力が弱いため内壁２１が変化し難い。

一方、根元部１３２は、当接部１３３に対して相対的に厚みがあり、当接部１３３よりも撓み難くなっている。根元部１３２の断面の厚さが当接部１３３の断面の厚さよりも厚いことによって、光学箱２に蓋３を取り付けるために蓋３を光学箱２側に押し込んだ際に当接部１３３が撓み、当接部１３３の先端が蓋３側に向く。これによって、屈曲型シール部材１３１によって光学箱２の防塵性能が確保される。

さらに、シール部材として屈曲型シール部材１３３を用いることによって次のような効果も得られる。光学箱２は樹脂で成形されるため、金属の製造バラツキが大きい。即ち、図１２（Ｃ）に示すように、内壁２１の位置が製作精度のバラツキなどで仮想線２１ａのように変位する。そのような場合でも、屈曲型シール部材１３１の先端側がそれに広い範囲で対応して点線のように屈曲して適応することができる。更に具体的に言えば、内壁２１の位置が±０．７ｍｍ程度でバラツイたり、また組み合わせる相手の蓋の製造バラツキも加味してトータルで±１．５ｍｍ程度あるような場合でも、このような形態にすることで寸法公差を吸収し易くなり、屈曲型シール部材１３１は内壁２１に確実に接する。

また一部、設計事項に属するが先端側に延びる薄く長い部分は、長さが２〜１０ｍｍ程度で厚さが０．２〜０．８ｍｍ程度にすることが性能上重要である。

尚、補足であるがそれらの当接部１３３が内壁２１に当接する時に撓む部分が限定されるように、当接部１３３の厚みを部分的に変化させるようにしても良い。

以上本実施例の効果は、設置すべき内壁２１との相対位置がバラついた場合でも、屈曲型シール部材１３１が広範囲で自由度高く屈曲することで、そこで発生する押圧力の変化を一定にできる。また、内壁２１に確実に密着し、結果的に精度のバラツキの影響を受けず防塵シール効果が得られる。

１ 走査光学装置
２ 光学箱
３ 蓋
５ シール部材
３１ 偏向器

Claims (13)

1. 光源から出射されるレーザ光を偏向する偏向器と前記レーザ光を感光体に導く光学部品とを内部に収納する光学箱と、
   前記光学箱に取り付けられる蓋と、
   前記蓋の材質とは異なり前記蓋よりも変形しやすい材質で形成され、前記蓋から立設したシール部材であって、前記蓋が前記光学箱に取り付けられた状態における前記光学箱の側壁と前記蓋との当接部から間隙を隔てた位置から立設し、前記蓋が前記光学箱に取り付けられることにより前記間隙を隔てた位置から先端部との間が撓んだ状態で前記光学箱の側壁に当接することによって前記光学箱の内部を防塵するシール部材と、
   を有することを特徴とする走査光学装置。
2. 前記蓋が前記光学箱に取り付けられることにより前記シール部材の先端部が前記当接部側に向いた状態で前記シール部材は前記光学箱の側壁の内側に当接することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記蓋が前記光学箱に取り付けられることにより前記シール部材の先端部が前記当接部側とは反対側を向いた状態で前記シール部材は前記光学箱の側壁の内側に当接することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記シール部材は、前記蓋の成型固着面にインサート成型により設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
5. 前記シール部材は熱可塑性の弾性部材であって、前記蓋は、前記シール部材を前記インサート成型する際に溶融した前記熱可塑性の弾性部材を流入させる流入口と、前記蓋が前記光学箱に取り付けられた状態において前記光学箱の側壁に当接する位置に前記シール部材が形成されるように前記流入口から流入される前記熱可塑性の弾性部材を導く流路と、を有することを特徴とする請求項４に記載の走査光学装置。
6. 前記シール部材は、前記蓋を前記光学箱に取り付けた状態において前記側壁に対して鋭角になるように前記蓋に設けられることを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載の走査光学装置。
7. 前記シール部材は、前記蓋が前記光学箱に取り付けられた状態における前記光学箱の側壁と前記蓋との当接部から間隙を隔てた位置の前記シール部材の根元部の厚さよりも先端部の厚さの方が薄いことを特徴とする請求項１、３、４、５、６のいずれか１項に記載の走査光学装置。
8. 前記シール部材は、前記先端部から全長の１／３の位置の厚さが、前記根元部の厚さの１／２以下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。
9. 前記シール部材が前記側壁に当接して変形した状態において前記シール部材が前記側壁を押圧する力は、前記シール部材が設置された周方向の長さ１ｃｍ当り１００ｇｆ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の走査光学装置。
10. 前記シール部材の体積抵抗率Ｒは、１×１０⁶Ω・ｃｍ≦Ｒ≦１×１０¹⁰Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の走査光学装置。
11. 前記シール部材は、前記蓋が前記光学箱に取り付けられた状態における前記光学箱の側壁と前記蓋との当接部から間隙を隔てた位置の前記シール部材の根元部と、前記蓋を前記光学箱に取り付けた状態において前記側壁に当接する当接部と、を有し、前記当接部は前記根元部から前記側壁側に屈曲して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の走査光学装置。
12. 前記シール部材は、前記根元部から前記当接部に向かうにつれて前記シール部材の厚さが薄くなることを特徴とする請求項１１に記載の走査光学装置。
13. 前記シール部材の体積抵抗率Ｒは、１×１０⁶Ω・ｃｍ≦Ｒ≦１×１０¹⁰Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の走査光学装置。

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