JP5531143B2 - 光走査装置，画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，光源から照射される光を感光体上に走査させるポリゴンミラーと，そのポリゴンミラーを回転駆動させるポリゴンモータとを筐体内に収容する光走査装置及び画像形成装置に関するものである。

プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置には光走査装置が搭載される。この光走査装置の筐体内には，レーザ光源から照射されるレーザ光を感光体上に走査させるポリゴンミラー（回転多面鏡）や，ポリゴンミラーを回転駆動させるポリゴンモータ（駆動モータ），ポリゴンミラーで走査される光を感光体上で結像させるｆθレンズ等の光学機器，画像の書き出しタイミングを計るべくポリゴンミラーで走査される光を所定の位置で検出する光検出センサ（ＢＤセンサ）などが設けられる。
従来から，このように構成された光走査装置では，ポリゴンモータの駆動による発熱に起因して筐体が変形し，ポリゴンミラーや光学機器，ＢＤセンサなどの位置関係がずれて，レーザ光の照射位置の精度などの光学性能が悪化することが課題となっている。これに対し，例えば特許文献１では，筐体におけるポリゴンモータと光学機器との間に開口部を設けることでポリゴンモータから光学機器への熱伝達を抑制することが提案されている。また，特許文献２では，ポリゴンモータと光学機器との間に，ポリゴンモータで発生する熱を帯びた風を遮るための風防部材を設けることが提案されている。

特開２００１−２６４６６６号公報 特開２０１０−２６２３３号公報

ところで，光走査装置では，ポリゴンモータが基板に搭載され，その基板がネジなどによって筐体に締結固定されることにより，ポリゴンモータが筐体に固定されることがある。ここに，図５（ａ）は，そのような従来の光走査装置Ｙの構成例を示す模式図である。
図５（ａ）に示す光走査装置Ｙでは，ポリゴンミラー１０１に連結されたポリゴンモータ１０２は長方形の基板１０３に搭載されている。そして，その基板１０３が四隅でネジ２０１〜２０４によって筐体１００に締結固定されている。なお，筐体１００には，ポリゴンミラー１０１で走査される光を感光体上で結像させるｆθレンズ３０１〜３０４や，ポリゴンミラー１０１で走査されて反射ミラー４０１ａ，４０２ａで反射した光を所定位置で検出するＢＤセンサ４０１，４０２なども設けられている。
前記光走査装置Ｙでは，ポリゴンモータ１０２の駆動時の発熱によって基板１０３や筐体１００に熱膨張が生じるおそれがある。そして，その熱膨張による基板１０３と筐体１００との変形量が異なれば，基板１０３に応力（歪み）が生じてポリゴンミラー１０２の位置や向きにズレが生じるおそれがある。ここに，図５（ｂ）は，その状態を便宜上顕著に表したものである。筐体１００の熱膨張による変形量よりも，基板１０３の熱膨張による変形量が多い場合には，図５（ｂ）に示すように，基板１０３と筐体１００との締結箇所が外側に移動できなくなり，該基板１０３に反りが生じてポリゴンミラー１０１が傾くことになる。特に，光走査装置の筐体１００が樹脂製であるのに対し，ポリゴンモータ１０２が搭載される基板１０３には金属基板が用いられることが多く，熱膨張係数に差があるため，熱膨張による変形量に差が生じやすい。
しかしながら，前記特許文献１，２に記載された発明は，ポリゴンモータから光学機器の設置箇所への熱伝達を抑制することを目的としたものであって，ポリゴンモータの発熱に起因する該ポリゴンモータの搭載基板の熱変形を考慮したものではない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ポリゴンモータが搭載された基板の熱変形に起因するポリゴンミラーの位置変動を防止して光学性能を安定させることのできる光走査装置，画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，光源から照射された光を走査させる回転多面鏡を回転駆動させる駆動モータと，前記駆動モータが搭載される略長方形の基板と，前記回転多面鏡によって所定の位置に照射された光を検出する光検出手段とを備えてなり，前記基板が少なくとも該基板の長手方向の両端部で筐体に締結固定されてなる光走査装置であって，前記筐体が，前記基板と前記筐体との締結箇所の近傍であって前記基板の長手方向の外側に形成された開口部を有し，前記光検出手段が，前記駆動モータとの間に前記開口部が介在する位置に配置されていることを特徴とする光走査装置として構成される。
本発明によれば，前記駆動モータの発熱により前記基板が変形するときに，その変形量が前記筐体の前記開口部の変形によって吸収される。従って，前記基板と前記筐体との変形量が異なる場合であっても，該基板に生じる応力（歪み）が抑制されて前記回転多面鏡の位置ズレを防止することができ，光学性能を安定させることができる。また，前記駆動モータから前記光検出手段の設置箇所への熱伝達が前記開口部によって抑制されるため，前記光検出手段による光検出タイミングのズレを防止することができる。
特に，前記基板及び前記筐体の材質が異なるものである場合には，前記基板と前記筐体との熱膨張係数が異なり，熱膨張変化量の差が大きくなって基板に生じる応力（歪み）が大きくなるため，本発明が好適である。例えば，前記基板が金属製であって，前記筐体が樹脂製であることが考えられる。もちろん，前記基板と前記筐体との材質が同じであれば熱膨張係数も同じであるが，各々の変形量はその大きさや形状によって異なるため，本発明の効果を奏することは明らかである。
ここに，前記基板が該基板の四隅で前記筐体に締結固定されている場合，前記開口部は，前記基板の短手方向の両端部の締結箇所の間に対応する範囲を超える領域に亘って形成されたものであることが望ましい。これにより，前記筐体の前記締結箇所が前記開口部の開口内側に変形しやすく前記基板の応力（歪み）の抑制に好適である。なお，前記開口部は一又は複数の貫通孔（丸穴）であってもよい。
なお，本発明は，前記光走査装置を一つ又は複数備えてなる画像形成装置の発明として捉えてもよい。

本発明によれば，前記駆動モータの発熱により前記基板が変形するときに，その変形量が前記筐体の前記開口部の変形によって吸収される。従って，前記基板と前記筐体との変形量が異なる場合であっても，該基板に生じる応力（歪み）が抑制されて前記回転多面鏡の位置ズレを防止することができ，光学性能を安定させることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置Ｚの概略構成を示す模式断面図。 本発明の実施の形態に係る光走査装置Ｘの概略構成を示す要部模式図。 光走査装置Ｘの他の構成例を示す要部模式図。 光走査装置Ｘの他の構成例を示す要部模式図。 従来の光走査装置Ｙの構成例を示す要部模式図。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
まず，図１を参照しつつ，本発明の実施の形態に係る画像形成装置Ｚの概略構成について説明する。前記画像形成装置Ｚは，プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置であって，後述の光走査装置Ｘを一つ又は複数備えるものである。
図１に示すように，前記画像形成装置Ｚは，４つの画像形成ユニット５１，２つの前記光走査装置Ｘ１，Ｘ２，中間転写ベルト５２，二次転写装置５３，給紙装置５４，定着装置５５，及び排紙部５６などを備えて構成されている。
ここで，４つの前記画像形成ユニット５１は，それぞれブラック，イエロー，シアン，マゼンダの４色のトナー像を中間転写ベルト５２へ転写する画像形成プロセスを実行するものであり，図１の右（中間転写ベルト５２の移動方向下流側）からブラック，イエロー，シアン，マゼンダの順で配置されている。
前記画像形成ユニット５１各々は，一般的な画像形成装置に搭載される画像形成ユニットであって，トナー像を担持する感光体ドラム５９の他，その感光体ドラム５９の表面を帯電させる帯電装置や，帯電した感光体ドラム５９の表面にレーザ光の照射（露光）により書き込まれた静電潜像をトナーにより現像する現像装置，現像されて感光体ドラム５９上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５２に転写する一次転写装置，感光体ドラム５９上に残留するトナーを除去するクリーニング装置などを備えている。
２つの前記光走査装置Ｘ１，Ｘ２は，それぞれが二つの前記画像形成ユニット５１に対応しており，該画像形成ユニット５１各々の下方に並べて配置されている。具体的に，一方の前記光走査装置Ｘ１は，右から二つの前記画像形成ユニット５１に対応し，ブラック用及びイエロー用の感光体ドラム５９に静電潜像書込み用のレーザ光を出力するものである。また，他方の前記光走査装置Ｘ２は，左から二つの前記画像形成ユニット５１に対応し，シアン用及びマゼンダ用の感光体ドラム５９に静電潜像書込み用のレーザ光を出力するものである。ここに，前記光走査装置Ｘ１，Ｘ２は同様に構成されているため，以下では光走査装置Ｘと総称して説明する。なお，前記画像形成ユニット５１ごとに対応して一つの光走査装置が設けられる構成や，或いは四つの前記画像形成ユニット５１に対応して一つの光走査装置が設けられる構成も本発明に係る画像形成装置の他の実施例として考えられる。
前記中間転写ベルト５２は，例えばゴムやウレタン等の素材からなる無端状のベルトであり，駆動ローラ５７と従動ローラ５８とで張架されて支持されている。そして，前記駆動ローラ５７に駆動によって前記中間転写ベルト５２が回転駆動されると，該中間転写ベルト５２が前記感光体ドラム５９と前記一次転写装置との間を通過することにより該感光体ドラム５９各々のトナー像が該中間転写ベルト５２に順次重ね合わせて転写される。
前記二次転写装置５３は，前記中間転写ベルト５２上に形成されたフルカラーのトナー像を，前記給紙装置５４から１枚ずつ送られる記録紙に転写するものである。前記定着装置５５は，前記二次転写装置５３で転写された後の記録紙にそのトナー像を溶融定着するものである。そして，画像が形成された記録紙は前記排紙部５６へ排出される。
このように構成された前記画像形成装置Ｚは，前記光走査装置Ｘの構成に特徴を有している。以下，前記光走査装置Ｘの構成について説明する。

図２に示すように，前記光走査装置Ｘは，二つの画像形成ユニット５１に対応するレーザ光を照射する不図示のレーザ光源から照射されたレーザ光を走査させるポリゴンミラー１１（回転多面鏡の一例）と，前記ポリゴンミラー１１を回転駆動させるポリゴンモータ１２（駆動モータの一例）と，前記ポリゴンモータ１２が搭載された基板１３と，前記ポリゴンミラー１１で走査されるレーザ光を図外の前記感光体ドラム５９（図１参照）の表面上に結像するためのｆθレンズ２１〜２４と，前記ポリゴンミラー１１で走査されるレーザ光を検出するＢＤセンサ３１，３２と，これらの各構成要素を収容する樹脂製の筐体１とを備えている。なお，前記光走査装置Ｘで前記ｆθレンズ２３，２４を通過した光は，不図示の反射ミラーで反射され，それぞれが対応する前記感光体ドラム５９上に結像される。

前記ＢＤセンサ３１，３２は，前記画像形成ユニット５１における画像の書き出しタイミングを図るために，前記ポリゴンミラー１１で走査されたレーザ光が予め定められた位置に照射されたことを検出する光検出手段の一例である。具体的に，前記ＢＤセンサ３１，３２は，前記ポリゴンミラー１１によるレーザ光の走査経路上の所定の位置に設けられた反射ミラー３１ａ，３２ａで反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。前記反射ミラー３１ａ，３２ａは前記ｆθレンズ２３，２４の一端の外側近傍に配置されている。
このように構成された前記光走査装置Ｘでは，前記ポリゴンミラー１１と，前記ｆθレンズ２１〜２４と，前記ＢＤセンサ３１，３２との位置精度が，高い光学性能を得るために重要である。本実施の形態に係る前記光走査装置Ｘは，その高い位置精度を維持することにより高い光学性能を得ることのできる構成に特徴を有している。

前記基板１３は，長方形状に形成された鉄などの金属製の基板であり，放熱性に優れている。即ち，前記基板１３は金属製であり，前記筐体１は樹脂製であるため，これらの材質は異なるものである。前記基板１３は，その長手方向の両端部において短手方向の二箇所で前記筐体１にネジ４１〜４４で締結固定されている。即ち，前記基板１３は四隅で前記筐体１に締結固定されている。なお，前記基板１３の固定手法はネジの螺合によるものに限らない。また，前記基板１３は長方形に限らず，長尺状に形成された略長方形のものであればよい。
前記基板１３には，前記ポリゴンモータ１２が搭載されており，該ポリゴンモータ１２の駆動による発熱で熱変形が生じるおそれがある。そこで，前記光走査装置Ｘでは，前記筐体１が，前記基板１３と前記筐体１との締結箇所（前記ネジ４１〜４４の螺合箇所）の近傍であって，前記基板１３の長手方向の外側に形成された開口部２，３を有している。具体的に，前記開口部２，３各々は，図２（ａ）に示すように，前記基板１３の短手方向を長手方向とする長尺状の開口であって，前記基板１３の短手方向の両端部の締結箇所の間に対応する範囲を超える領域に亘って形成されたものである。
これにより，前記駆動モータ１２の発熱に起因して前記基板１３が熱膨張により長手方向に伸びた場合であっても，その変形量が前記筐体１の前記開口部２，３の変形によって吸収される。具体的には，図２（ｂ）に示すように，前記ネジ４１〜４４の締結箇所が，前記開口部２，３の変形により該開口部２，３の内側に向けて移動することが可能である。なお，図２（ｂ）は，図２（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。このとき，前記筐体１において前記開口部２，３は，例えば内側に湾曲するように変形する。
このように，前記光走査装置Ｘにおいては前記開口部２，３によって前記基板１３に生じる応力（歪み）が低減される。特に，前記開口部２，３各々は，前記基板１３の短手方向の両端の前記締結箇所の間隔よりも長く形成されたものであるため，該基板１３の長手方向の変形を吸収しやすくなっており，該基板１３の応力（歪み）の抑制に好適である。

以上説明したように，本発明の実施の形態に係る前記画像形成装置Ｚ及び前記光走査装置Ｘでは，前記筐体１に設けられた前記開口部２，３によって，前記基板１３の熱膨張時に該基板１３に作用する応力を低減して反りを防止し，前記ポリゴンモータ１２に連結された前記ポリゴンミラー１１によるレーザ光の走査方向のズレ等を防止することで安定した光学性能を得ることができる。
もちろん，前記基板１３と前記筐体１との締結箇所の近傍であって前記基板１３の短手方向の外側にも開口部が更に形成されていることも考えられる。また，前記開口部２，３各々は，一つの開口に限らず一つ又は複数の開口や切り欠きによって構成されたものであってもよい。なお，図２において，前記ポリゴンミラー１１及び前記ポリゴンモータ１２は，前記基板１３の長手方向の中心よりも右側の位置に配置されているが，これに限らない。例えば，前記ポリゴンミラー１１及び前記ポリゴンモータ１２が前記基板１３の中央に設けられる構成であってもよい。

また，前記光走査装置Ｘにおいて，前記ＢＤセンサ３１，３２各々は，前記ポリゴンモータ１２との間に前記開口部２，３が介在する位置に配置されている。これにより，前記ポリゴンモータ１２から前記ＢＤセンサ３１，３２への熱伝達を，前記開口部２，３によって低減することができる。従って，前記ＢＤセンサ３１，３２近傍における前記筐体１の変形が抑制され，該ＢＤセンサ３１，３２によるレーザ光の検出タイミング，即ち画像の書き出しタイミングの変化を防止することができる。例えば，複数の前記光走査装置Ｘで複数色のトナー像を形成するカラー対応の画像形成装置における色ズレ，色味の変化，色ムラなどの画像不具合を防止することができる。
なお，前記開口部２，３によって熱伝達が抑制されているため，前記ＢＤセンサ３１，３２を前記ポリゴンモータ１２に近づけて，前記光走査装置Ｘのサイズをコンパクトにすることも可能である。
また，図２（ｃ）に示すように，前記ポリゴンミラー１１から前記ｆθレンズ２３，２４の近傍の反射ミラー３１ａ，３２ａで反射されたレーザ光をさらに前記ＢＤセンサ３１，３２に向けて反射させる反射ミラー３１ｂ，３２ｂが前記ポリゴンモータ１２の近くに配置される構成も考えられる。この場合には，図２（ｃ）に示すように前記反射ミラー３１ｂ，３２ｂと前記ポリゴンモータ１２との間に前記開口部２，３が介在するように該反射ミラー３１ｂ，３２ｂを配置して該反射ミラー３１ｂ，３２ｂに対する熱の影響を抑制することが望ましい。

ところで，図３に示すように，前記ポリゴンモータ１２が搭載された基板１３が，該基板１３よりもサイズの大きい鉄などの金属板１４にネジ４１〜４４で締結固定され，更にその金属板１４が前記筐体１にネジ４５〜４８で締結固定される構成も考えられる。即ち，本発明に係る基板が前記基板１３及び前記金属板１４によって構成されたものである。これにより，前記ポリゴンモータ１２の放熱特性を更に高めることができる。
本発明は，このような構成に適用することも可能であって，具体的には，前記基板１３が固定された前記金属板１４と前記筐体１との締結箇所の近傍であって前記金属板１４の長手方向の外側に前記開口部２，３が形成されていればよい。これにより，前記ポリゴンモータ１２からの熱による前記金属板１４の変形時に，前記筐体１の変形が前記開口部２，３で吸収され，前記金属板１４の反りなどを防止することができる。
なお，前記実施の形態や本実施例では，図２，図３に示したように前記開口部２，３が矩形状に形成された一連の開口である場合について説明したが，例えば図４に示すように，前記開口部２，３各々が複数の貫通孔（丸穴）を有する構成であることも考えられる。もちろん，前記開口部２，３各々が一つの貫通孔であってもよい。

１ ：筐体
２，３：開口部
１１：ポリゴンミラー
１２：ポリゴンモータ
１３：基板
１４：金属板
２１〜２４：ｆθレンズ
３１，３２：ＢＤセンサ
４１〜４８：ネジ
Ｘ ：光走査装置

Claims (7)

1. 光源から照射された光を走査させる回転多面鏡を回転駆動させる駆動モータと，前記駆動モータが搭載される略長方形の基板と，前記回転多面鏡によって所定の位置に照射された光を検出する光検出手段とを備えてなり，前記基板が少なくとも該基板の長手方向の両端部で筐体に締結固定されてなる光走査装置であって，
   前記筐体が，前記基板と前記筐体との締結箇所の近傍であって前記基板の長手方向の外側に形成された開口部を有し，
   前記光検出手段が，前記駆動モータとの間に前記開口部が介在する位置に配置されていることを特徴とする光走査装置。
2. 二つの前記光検出手段を備え，
   前記開口部が，前記基板の長手方向の両外側に形成されており，
   前記光検出手段が，前記基板の長手方向の両外側に配置されている請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記基板及び前記筐体の材質が異なるものである請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記基板が金属製であって，前記筐体が樹脂製である請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記基板が該基板の四隅で前記筐体に締結固定されてなり，
   前記開口部が，前記基板の短手方向の両端部の締結箇所の間に対応する範囲を超える領域に亘って形成されたものである請求項１〜４のいずれかに記載の光走査装置。
6. 前記開口部が，一又は複数の貫通孔である請求項１〜４のいずれかに記載の光走査装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の光走査装置を一つ又は複数備えてなる画像形成装置。

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