(57)【要約】【課題】低コストでありながら昇温時の光軸高さ変動を抑制可能な構成をもつ走査光学装置を提供する。【解決手段】ビームを発する光源ユニット（１）と、ビームを反射、偏向、屈折等して感光体上に導くための走査光学系を構成する複数の光学部品（１０、１１、１２、１３）と、光学部品を収容する光学箱（２）と、光学箱を蓋う蓋部材と、を備える走査光学装置において、光学箱よりも熱膨張係数の小さい材料からなる補強部材（４）が、光源ユニットと光学部品の間の第１光路および光学部品間の第２光路のうち少なくとも１つの光路に沿って設けられている。【選択図】図２
2006259545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームを発する光源ユニットと、
前記ビームを感光体上に導くための走査光学系を構成する複数の光学部品と、
前記複数の光学部品を収容する光学箱と、
前記光学箱を蓋う蓋部材と、を備える走査光学装置において、
前記光学箱よりも熱膨張係数の小さい材料からなる補強部材が、前記光源ユニットと前記光学部品の間の第１光路および前記光学部品間の第２光路のうち少なくとも１つの光路に沿って設けられていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記補強部材は、光路に平行な方向における両端部にて装置本体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記補強部材は、前記第１光路に沿って延びる第１補強部位と、前記第２光路に沿って延びる第２補強部位と、を組み合わせた形状を呈することを特徴とする請求項１または２に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記補強部材は、光路に沿って延びる板状部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記補強部材は、光路に垂直な方向における端部に曲げ部または絞り部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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセス技術を使用した画像形成装置に実装される光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセス技術を使用した画像形成装置としては、レーザービームプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置、複合機等が知られている。この種の画像形成装置では、感光体を露光するための露光手段として走査光学装置が用いられている。
【０００３】
走査光学装置は、図７に示すように、半導体レーザーやコリメータレンズをユニット化した光源ユニット３５、光源ユニット３５から発生された平行光束のレーザー光を偏向走査する回転多面鏡３６、偏向走査されたレーザー光を回転ドラム３０の表面の感光体に結像させるレンズ３７、反射ミラー３８等を有する。回転多面鏡３６、レンズ３７、反射ミラー３８等の光学部品は樹脂材料からなる光学箱３１に収容され、光源ユニット３５は光学箱３１に取り付けられるのが一般的である。
【０００４】
このような走査光学装置においては、画像形成装置内の他のユニットとの配置上の物理的制約、および、光源ユニットや光学部品相互の光学的配置による制約などから、光学箱の形状を完全なる対称形状にできない。そのため、重量のアンバランスが生じ、昇温時の膨張（変形）に偏りが生じる。また、光学箱周囲における画像形成装置内部の温度分布の偏りや、樹脂成形上生ずる配向の不均一なども、光学箱の変形の偏り（歪み）を助長させることとなる。
【０００５】
このように、樹脂製の光学箱により構成される走査光学装置では、温度変化に伴う光学箱の歪みが避けられない。そして、光学箱の歪みは、光源ユニットと光学部品の間、あるいは、光学部品同士の間の光軸高さのズレを生み、画像品質を著しく低下させるという問題を招く。
【０００６】
かかる問題を解決するために、従来、ダイキャスト製の光学箱を採用したり、樹脂製の光学箱に光軸変化を抑える機構を付加したりする等の対策がなされてきた。また、特許文献１ではレーザーケースと光学箱間の上下に線膨張係数の異なる部材を設けて昇温時の光軸高さ変動に対応している。
【特許文献１】特開平１１−２１８７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光学箱をダイキャスト化する手法や光軸変化を抑える機構を付加する手法は、大幅なコストアップを招くという弊害がある。また、特許文献１の手法は、レーザーケースと光学箱とのズレを防止するものにすぎず、光源ユニットと光学部品の間や光学部品間のズレを根本的に解決することはできない。しかも、光学箱とレーザーケース間に部材を挟むため光路長方向の精度が悪くなるといった弊害がある。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、低コストでありながら昇温時の光軸高さ変動を抑制可能な構成をもつ走査光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明では、ビームを発する光源ユニットと、前記ビームを感光体上に導くための走査光学系を構成する複数の光学部品と、前記複数の光学部品を収容する光学箱と、前記光学箱を蓋う蓋部材と、を備える走査光学装置において、前記光学箱よりも熱膨張係数の小さい材料からなる補強部材が、前記光源ユニットと前記光学部品の間の第１光路および前記光学部品間の第２光路のうち少なくとも１つの光路に沿って設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低コストな構成で、走査光学装置における昇温時の光軸高さ変動を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（第１実施形態）
図１および図２を参照して、第１実施形態に係る走査光学装置について説明する。図１は走査光学装置の外観を示す斜視図であり、図２は走査光学装置の内部構成を概略的に示す透視図である。なお、図２では、補強部材と光学部品等の位置関係を分かりやすくするために、いくつかの部材の図示を省略している。
【００１３】
走査光学装置は、レーザービームプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置、複合機等の電子写真方式の画像形成装置において、感光体を露光するための露光手段として用いられるものである。走査光学装置は、概略、レーザービーム（レーザー光）を発する光源ユニット１と、走査光学系を構成する複数の光学部品と、それらの光学部品を収容する光学箱２と、光学箱上面を蓋う防塵蓋３と、補強部材４とを備えて構成される。
【００１４】
光源ユニット１は、レーザー光を発するレーザーチップ５１、レーザーチップ５１を制御するレーザー発光基板５２、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズなどからなり、これらの部品はレーザー支持ケース５０によって一体的に支持されている。この光源ユニット１は、レーザー支持ケース５０を光学箱２の壁面に固定することにより、装置本体に取り付けられる。なお、レーザー発光基板についてはケーブルを介して別な支持場所に設置してもよい。
【００１５】
走査光学系を構成する光学部品としては、折り返しミラー１０、回転多面鏡１１、レンズ１２、反射ミラー（不図示。反射ミラーの配置に関しては図７参照。）が設けられている。
【００１６】
レーザーチップ５１から発せられたレーザー光は、コリメータレンズによって平行化された後、シリンドリカルレンズによって集光されることで、線状のビームに成形される。このレーザー光は、折り返しミラー１０で折り返され（反射され）、回転多面鏡１１の反射面に導かれる。回転多面鏡１１で偏向されたレーザー光は、ｆθ特性を持つレンズ３７によって屈折された後、反射ミラーを介して光学箱底面の開口から照射され、回転ドラム（不図示。回転ドラムの配置に関しては図７参照。）の感光体上に結像する。回転多面鏡１１による主走査と回転ドラムの回転による副走査により、回転ドラム上の感光体に２次元の静電潜像が形成される。その後、現像、転写、定着などの画像形成プロセスを経て、シートへの画像形成が行われる。
【００１７】
光学箱２と防塵蓋３は、同じ熱膨張係数をもつ樹脂材から構成される。組立時には、光学箱内に上記光学部品を設置した後、光学箱上面の開口に防塵蓋３を被せ、その四方を光学箱２の側壁（もしくは側壁近傍）に設けられたボスにビス留めすることで、密閉容器が
構成される。これにより装置内部への塵埃の侵入が防止される。
【００１８】
さらに本実施形態の走査光学装置では、昇温時の光軸ズレを抑制するために、装置本体に（防塵蓋３の上に）補強部材４が取り付けられている。補強部材４は、光学箱２よりも熱膨張係数の小さい材料から構成された板状部材である。本実施形態ではＳＵＳ製の板金を用いている。ただし、光学箱よりも熱膨張係数の小さな材料であればＳＵＳ以外の材料を用いても同様の効果が得られる。
【００１９】
補強部材４は、図２に示すように、光源ユニット１と折り返しミラー１０の間の光路（第１光路）に沿って（光源ユニット１と折り返しミラー１０とを結ぶ直線に略平行に）設けられており、光路に平行な方向（補強部材の長手方向）における両端部４０，４１にて装置本体に固定されている。本実施形態では、折り返しミラー１０側の端部４０が光学箱２の側壁（もしくは側壁近傍）に設けられたボスに２箇所４０ａ，４０ｂでビス留めされ、光源ユニット１側の端部４１がレーザー支持ケース５０に２箇所４１ａ，４１ｂでビス留めされている。これにより、光源ユニット１とそれに対向する光学箱側壁とが補強部材４によって連結される。なお、補強部材の固定はビス締結に限らず他の固定方法を採用してもよい。また、光源ユニット側の端部を、レーザー支持ケース５０ではなく、光学箱２の側壁（もしくは側壁近傍）に固定するようにしても構わない。
【００２０】
上記構成の走査光学装置は次のような利点をもつ。
【００２１】
補強部材４は光学箱２に比べて熱膨張係数が小さい（つまり、熱膨張による変形量が少ない）ため、画像形成装置内部や走査光学装置内部の温度が上昇して光学箱２が膨張したとしても、補強部材４の規制力が作用することによって光学箱２の変形が抑制される。しかも、補強部材４は光源ユニット１と折り返しミラー１０の間の光路に沿って設けられていることから、光源ユニット１と折り返しミラー１０の倒れや光路長の変動などの光路周辺の光学箱歪みを好適に抑えることができる。したがって、昇温時の光軸高さ変動を抑制し、画像品質の低下を防ぐことが可能となる。
【００２２】
また本実施形態では、光路に平行な方向における両端部４０，４１にて補強部材４が固定されているため、補強部材４の規制力が光路に平行な方向に作用し、光軸倒れや光路長変動が効果的に抑制される。特に本実施形態では、補強部材４で光源ユニット１と光学箱２とを連結固定しているので、抑制効果はさらに大きくなる。また従来のように光学箱と光源ユニットの間に部材をはさむことなく上記効果が得られるため光路長方向の精度が悪くなるといった問題も回避できる。
【００２３】
さらに、光路に沿って延びる板状部材からなる補強部材４を設けるという簡易な構成のため低コストに実現可能であるし、装置本体の外側から取付可能であるため組立も容易である。加えて、板状部材であることから、防塵蓋３に重ねて取り付けることができ、装置の大型化を招くこともない。
【００２４】
なお、補強部材を追加する代わりに、防塵蓋の材質を光学箱よりも熱膨張係数の小さいものにしたとしても、上記のような作用効果は得られない。防塵蓋はその防塵性能を満足するために光学箱全周に固定箇所を設けなければならない。よって、仮に光学箱と防塵蓋の熱膨張係数を異ならせてしまうと、昇温時に光学箱の膨張により生じる力の逃げ場がなくなり、かえって光学箱内部の形状が歪んでしまうからである。その点、本実施形態では、光学箱変形を抑えたい箇所（つまり、光路周辺）にのみ防塵蓋３とは別体の補強部材４を設けるとともに、補強部材４の固定箇所を光路に平行な方向における両端部４０，４１のみに限定したことで、力の逃げ場が確保され、その結果として光路周辺の変形を最小限に抑えることができるのである。
【００２５】
＜比較実験＞
補強部材４による効果を実証するために、補強部材４を取り付けていない状態の走査光学装置と取り付けた状態の走査光学装置とで比較実験を行った。ここでは、材料：ＰＣ−ＡＢＳ、熱膨張係数：２．６×１０−５Ｋ−１の光学箱と、材料：ＳＵＳ３０４、熱膨張係数：１．７×１０−５Ｋ−１の補強部材とを用いた。
【００２６】
補強部材４のない状態では、画像形成装置内部の温度が２６℃から５０℃に上昇すると、樹脂製光学箱２が大きな熱膨張変形を起こし、光軸のズレが生じていた。具体的には、レーザーチップ５１と折り返しミラー１０と回転多面鏡１１の角度変化量の合計が、５．７１′（分）であった。
【００２７】
これに比べて、補強部材４を取り付けた状態では、同じ温度変化に対して、レーザーチップ５１と折り返しミラー１０と回転多面鏡１１の角度変化量の合計が０．３′（分）と改善された。
【００２８】
なお、光学箱よりも熱膨張係数の小さい材料で補強部材を構成すれば、上記実験に準じた効果を得ることができる。好ましくは、補強部材として熱膨張係数が１．１〜２．３×１０−５Ｋ−１の範囲の材料を用いるとよい。
【００２９】
（第２実施形態）
図３および図４を参照して、第２実施形態に係る走査光学装置について説明する。図３は走査光学装置の外観を示す斜視図であり、図４は走査光学装置の内部構成を概略的に示す透視図である。なお、図４では、補強部材と光学部品等の位置関係を分かりやすくするために、いくつかの部材の図示を省略している。また、図３および図４において、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付してある。
【００３０】
本実施形態の走査光学装置では、昇温時の光軸ズレを抑制するために、装置本体に（防塵蓋３の上に）補強部材６が取り付けられている。補強部材６は、樹脂製の光学箱２よりも熱膨張係数の小さい材料（例えばＳＵＳ材）で構成される。
【００３１】
補強部材６は、図４に示すように、光源ユニット１と折り返しミラー１０の間の光路（第１光路）に沿って延びる第１補強部位６０と、折り返しミラー１０〜回転多面鏡１１〜レンズ１２に至る光学部品間の光路（第２光路）に沿って延びる第２補強部位６１とを組み合わせた形状を呈する。なお、本実施形態では、第１光路と第２光路とがＶ字状に配置されているため補強部材６の平面形状もＶ字状を呈するが、補強部材の形状はこれに限るものではなく、第１光路と第２光路の配置に応じてＬ字状、Ｘ字状、Ｔ字状など適宜変形可能である。また、本実施形態では、折り返しミラー１０と回転多面鏡１１の間の光路と回転多面鏡１１とレンズ１２の間の光路とが近接しているため、一つの第２補強部位６１が２つの光路部分の補強を担っているが、それぞれの光路の位置や方向が全く異なる場合にはそれに応じて第２補強部位の形状を変形することが好ましい。
【００３２】
補強部材６は、第１光路に平行な方向における両端部と、第２光路に平行な方向における両端部にて装置本体に固定されている。具体的には、第１補強部位６０が、第１実施形態と同様、光源ユニット１とそれに対向する光学箱側壁とを連結するようにビス締結されており、第２補強部位６１は、光学箱２の対向する側壁同士を連結するようにビス締結されている。
【００３３】
上記構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。しかも、補強部材６の規制力によって、光源ユニット１と折り返しミラー１０の間の第１光路だけ
でなく、折り返しミラー１０〜回転多面鏡１１〜レンズ１２の間の第２光路の周辺の光学箱歪みも抑制できるため、昇温時の光軸高さ変動および画像品質の低下を一層抑えることが可能となる。
【００３４】
（第３実施形態）
図５および図６を参照して、第３実施形態に係る走査光学装置について説明する。図５は走査光学装置の外観を示す斜視図であり、図６は走査光学装置の内部構成を概略的に示す透視図である。なお、図６では、補強部材と光学部品等の位置関係を分かりやすくするために、いくつかの部材の図示を省略している。また、図５および図６において、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付してある。
【００３５】
本実施形態の補強部材７は、図５および図６に示すように、光路に垂直な方向（補強部材の短手方向）における両端部に曲げ部７０，７１を有している。曲げ部７０，７１は、光路に沿って（補強部材の長手方向に沿って）延び、かつ、補強部材７（の板状部）から略垂直に起立するように形成されている。
【００３６】
かかる曲げ部７０，７１を設けたことにより、光路に平行な面内（特には、光路に平行で且つ補強部材７に垂直な面内）に作用する曲げモーメントに対する耐力を向上することができる。よって、曲げ部が無い場合（第１実施形態のような構成）に比べて、さらに光学箱２の変形を抑えることが可能となり、光軸高さや光路長の変動を防止することができる。
【００３７】
なお、曲げ部の代わりに、補強部材に絞り部を設けても同様の作用効果を奏することができる。また、第２実施形態のような形状の補強部材に対しても曲げ部もしくは絞り部を設ければ、より一層の変形抑制効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態に係る走査光学装置の外観を示す斜視図。
【図２】第１実施形態に係る走査光学装置の内部構成を示す透視図。
【図３】第２実施形態に係る走査光学装置の外観を示す斜視図。
【図４】第２実施形態に係る走査光学装置の内部構成を示す透視図。
【図５】第３実施形態に係る走査光学装置の外観を示す斜視図。
【図６】第３実施形態に係る走査光学装置の内部構成を示す透視図。
【図７】従来の走査光学装置の内部構成を示す透視図。
【符号の説明】
【００３９】
１  光源ユニット
２  光学箱
３  防塵蓋（蓋部材）
４、６、７  補強部材
１０  折り返しミラー（光学部品）
１１  回転多面鏡（光学部品）
１２  レンズ（光学部品）
５０  レーザー支持ケース
５１  レーザーチップ
５２  レーザー発光基板
６０  第１補強部位
６１  第２補強部位
７０，７１  曲げ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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