(57)【要約】【課題】  光走査装置を収容するハウジングの分割にあたって、ハウジングの共通化を図って部品点数の削減を可能にする。【解決手段】ポリゴンミラー４を中心にして第１および第２の書き込み光学系Ｉ、IIを配置し繋ぎ合せることにより広幅の書き込みを行う光走査装置におけるハウジングにおいて、第１および第２書き込み光学系Ｉ、IIをそれぞれ独立して保持する２つのハウジングユニット３１ａ、３１ｂで構成し、それらハウジングユニット３１ａ、３１ｂを連結してハウジング３１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の書き込み光学系を有し、前記書き込み光学系の光ビームを主走査方向に繋ぎ合せて広幅の光書き込みを行う光学素子を保持する光学素子保持部材において、
前記光学素子保持部材が複数のユニットから構成され、当該複数のユニットを連結して１つのハウジングを構成することを特徴とする光学素子保持部材。
【請求項２】
前記複数のユニットが２つのユニットからなり、前記１つのハウジングを光学素子配置面の垂直上方から見て、前記２つのユニットの左右形状が点対称に設定されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子保持部材。
【請求項３】
前記２つのユニットが第１および第２の書き込み光学系をそれぞれ独立して保持することを特徴とする請求項２記載の光学素子保持部材。
【請求項４】
前記ハウジングが、前記偏向装置を保持する中央のユニットと、第１および第２の書き込み光学系をそれぞれ独立して保持する左右のユニットの３つに分割されていることを特徴する請求項１記載の光学素子保持部材。
【請求項５】
前記中央のユニットは前記左右のユニットより熱伝導率の高い材料で作られていることを特徴とする請求項４記載の光学素子保持部材。
【請求項６】
前記中央のユニットと前記左右のユニットは位置決め部材により各隣接するユニット間が連結されていることを特徴とする請求項４または５記載の光学素子保持部材。
【請求項７】
前記位置決め部材は弾性部材を介して前記中央のユニットと前記左右のユニットに取り付けられていることを特徴とする請求項６記載の光学素子保持部材。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学素子保持部材と、
前記光学素子保持部材に上に配置された偏向装置を含む第１および第２の書き込み光学系を有し、第１および第２の書き込み光学系を繋ぎ合せることにより広幅の書き込みを行う光走査手段と、
を備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光走査装置と、
前記光走査装置によって像担持体上に書き込まれた画像を記録媒体に可視画像として出力する画像形成手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号に応じて変調された複数の光ビームを偏向し、各偏向ビームを被走査面上に光スポットとして集光させる光走査装置を収容する光学素子保持部材、この光学素子保持部材を備えた光走査装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において、画像信号に応じて変調された光ビームを偏向して感光体などの被走査面上に光スポットとして集光させて被走査面上に潜像を形成し、その潜像を現像して記録用紙などの転写材に転写することが広く実施されている。複写機のデジタル化が進む中で、Ａ１、Ａ０のような広幅用紙に対応した複写機においてもデジタル化が進んでおり、高画質化の要求に従って、レーザなどの光ビームをポリゴンミラーのような偏向器で変更走査する光書き込み式が実用化されている。しかしながら、このような光書き込み方式にあっては、例えばＡ０幅での光ビーム走査による書き込みでは、走査幅が大きいため、レンズが大型化し、非常に高価なものになってしまう。更に、反射ミラーも長尺となり、レンズや反射ミラーなどを保持するためのハウジングも大型化し、部品のみならず、ハウジング製造用の型代も膨大なものとなってしまう。そこで、主走査方向（レーザ光の走査方向）に２つの書き込み系を繋ぎあわせて広幅の走査幅を得る方法が、例えば特許文献１ないし３に開示されている。
【０００３】
このような主走査方向に２つの書き込み系を繋ぎあわせた光走査装置を、図３により説明する。図３は広幅に対応した光走査走査装置の一例を示す概略構成図である。光走査装置の光出射側には、光ビームを出射する光源として２つの半導体レーザ（ＬＤ）で構成された光源１−１，１−２、これら光源１−１、１−２の出射ビームに対してそれぞれコリメートレンズ２−１，２−２、及びシリンドリカルレンズ３−１，３−２が配設されている。その光照射方向下流側には、コリメートレンズ２−１、２−２とシリンドリカルレンズ３−１、３−２を介してそれぞれ導光された２つの光ビームを偏向する複数の偏向面を有する偏向手段としての１つのポリゴンミラー４が設けられている。
【０００４】
ポリゴンミラー４の光照射方向下流側には、さらに、このポリゴンミラー４で偏向された２つの光ビームを被走査面である感光体ドラム１０上にそれぞれ結像する結像手段として、第１のＦθレンズ５−１、５−２と第２のＦθレンズ６−１、６−２がぞれぞれ設けられており、更に走査方向変更手段として、２系統の光路の夫々に２枚の反射ミラーすなわち第１のミラー７−１、７−２と第２のミラー８−１、８−２が配設されている。さらに、結像光学系の光路上には、第１のミラー７−１、７−２と第２のミラー８−１、８−２により走査方向が変更された走査光を感光体ドラム１０に導くための第３のミラー９−１、９−２が配設されている。
【０００５】
このように広幅の光走査装置（光書き込み装置）においては、例えば２系統の光書き込み系を備えており、ポリゴンミラー４は２系統の光書き込み系で共用される構成になっている。なお、ここでは、ポリゴンミラー４より左側半分の光書き込み系を第１書き込み系Ｉ、右側半分の光書き込み系を第２書き込み系IIと称するものとする。
【０００６】
第１書き込み系Ｉにおいて、図示しない駆動装置に制御されて光源１−１は画像信号に応じて変調されたレーザ光を発光し、このレーザ光はコリメートレンズ２−１で平行光とされる。コリメートレンズ２−１で平行光とされたレーザビームはシリンドリカルレンズ３−１を経てポリゴンミラー４に入射する。ポリゴンミラー４は図示しないモータにより回転させられており、ポリゴンミラー４に入射したレーザビームは偏向面で反射され偏向走査される。そして、ポリゴンミラー４で変更走査された光ビームは第１、第２のＦθレンズ５−１、６−１によってそれぞれ等角速度偏向から等速度偏向に変更された後、第３のミラー９−１により反射され、感光体ドラム１０の方向に導かれ、感光体ドラム１０上の所定の走査位置の中央から一方側の端部に向かって走査する。
【０００７】
第２書き込み系IIは、第１書き込み系Ｉと同様な構成であり、第１書き込み系Ｉをポリゴンミラー４を中心に１８０°回転させた位置に配置されている。そして、光源１−２から出射したレーザ光は、コリメートレンズ２−２で平行光とされた後、シリンドリカルレンズ３−２を経てポリゴンミラー４に入射し、ポリゴンミラー４で変更走査され、第１、第２のＦθレンズ５−２、６−２、第３のミラー９−２により反射され、感光体ドラム１０の方向に導かれ、感光体ドラム１０上の所定の走査位置の中央から、第１書き込み系Ｉとは逆方向の端部に向かって走査される。なお、図中、１１−１、１１−２はそれぞれ第１、代２書き込み系Ｉ、IIの同期検知ユニットで、各同期検知ユニット１１−１、１１−２はレーザビームの走査タイミングを検知する。また、図示しない書き込み制御回路によって同期検知ユニット１１−１、１１−２で検知したタイミングに応じて第１、第２書き込み系Ｉ、IIのレーザビームの走査タイミングと書き込み開始位置との同期を取るように構成されている。このように、図３の光走査装置では、１つの偏向装置で、汎用の小レンズを複数個使用して、走査線を繋ぎあわせ、低コストでコンパクトな広幅光学系が構成され、１つのレンズで広幅光学系を構成する方式に対してかなりの省スペ−ス化を図ることが可能になった。
【０００８】
しかしながら、上述にように構成された光走査装置を納めるハウジングについてみると、ハウジングのサイズは、Ａ２機のレンズを２個使用してＡ０機を構成した場合、紙サイズが９１４ｍｍ程度は必要であることから、ハウジングの形状を図示する図４に示すように、ハウジング２１は横幅が９７０ｍｍ、奥行き４５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍは最低必要となり、ハウジングの大きさは一般のＡ３機など比較すれば桁違いに大きくなってしまう欠点がある。そのため、部品代もさることながら、型代が膨大なものになりコスト高になってしまう。なお、２２は位置決めピン、２３は位置調整用の偏心カムで、この偏心カム２３を回転させてハウジング２１の最適位置を調整する。
【０００９】
一方、ハウジングを複数のユニットに分割することが、例えば特許文献４に開示されている。特許文献４では光学中心に対して直角な方向に複数個のハウジングに分割し、これらのハウジングを感光体ドラムに対して直角な方向に位置決めされた案内部材に倣って結合させている。
【特許文献１】特開平１１−９５１５２号公報
【特許文献２】特開２０００−１８１７１号公報
【特許文献３】特開２００１−３４１３４８号公報
【特許文献４】特開平４−１１０９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献４記載の発明では、書き込み光学系は単数であり、このようにハウジングを分割すると、各ハウジングを作るための型は小さくなるが、支持する構成部材の大きさによって分割されたハウジングの大きさは異なり、多種の大きさのハウジングを作らなければならず、それに伴い型も多種用意する必要があり、製造コストの上昇を招いてしまう。また、複数の書き込み光学系のものに適用すると、連結するときの調整に手間がかかり、型を小さくしたメリットが製造コスト上相殺されてしまうことになる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、光走査装置を収容するハウジングの分割にあたってハウジングの共通化を図って部品点数の削減を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、第１の手段は、複数の書き込み光学系を有し、前記書き込み光学系の光ビームを主走査方向に繋ぎ合せて広幅の光書き込みを行う光学素子を保持する光学素子保持部材において、前記光学素子保持部材が複数のユニットから構成され、当該複数のユニットを連結して１つのハウジングを構成することを特徴とする。
【００１３】
第２の手段は、第１の手段において、前記複数のユニットが２つのユニットからなり、前記１つのハウジングを光学素子配置面の垂直上方から見て、前記２つのユニットの左右形状が点対称に設定されていることを特徴とする。
【００１４】
第３の手段は、第２の手段において、前記２つのユニットが第１および第２の書き込み光学系をそれぞれ独立して保持することを特徴とする。
【００１５】
第４の手段は、第１の手段において、前記ハウジングが、前記偏向装置を保持する中央のユニットと、前記第１および第２の書き込み光学系をそれぞれ独立して保持する左右のユニットの３つに分割されていることを特徴する。
【００１６】
第５の手段は、第４の手段において、前記中央のユニットは前記左右のユニットより熱伝導率の高い材料で作られていることを特徴とする。
【００１７】
第６の手段は、第４または第５の手段において、前記中央のユニットと前記左右のユニットは位置決め部材により各隣接するユニット間が連結されていることを特徴とする。
【００１８】
第７の手段は、第６の手段において、前記位置決め部材は弾性部材を介して前記中央のユニットと前記左右のユニットに取り付けられていることを特徴とする。
【００１９】
第８の手段に係る光操作装置は、第１ないし第７の手段に係る光学素子保持部材と、前記光学素子保持部材に上に配置された偏向装置を含む第１および第２の書き込み光学系を有し、第１および第２の書き込み光学系を繋ぎ合せることにより広幅の書き込みを行う光走査手段とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
第９の手段は、第８の手段に係る光走査装置と、該光走査装置によって像担持体上に書き込まれた画像を記録媒体に可視画像として出力する画像形成手段とを備えていることを特徴とする。  
上述の記載において、偏向装置はポリゴンミラー４、第１および第２の書き込み光学系は第１および第２の書き込み光学系Ｉ、II、２つのユニットはハウジングユニット３１ａ、３１ｂ、中央のユニットは中央ユニット５１、左右のユニットは左ユニット６１および右ユニット６２、位置決め部材は板金７１，８１に、弾性部材はゴムシート７２、８２にそれぞれ対応する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、大型の型を制作することなく、小型の型で複数の書き込み光学系を搭載したハウジングを形成することができ、型を小型化し得ることによって、成型時の電力、型材料費など環境負荷の低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。ここで使用する光走査装置は、上述した図３の光走査装置が使用される。なお、上述した従来技術と実質的に同じ構成要素には同一参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施の形態を概略的に示す斜視図である。この第１の実施の形態においては、図３に示すように、第１書き込み系Ｉの光源１−１、コリメートレンズ２−１、シリンドリカルレンズ３−１、第１および第２のＦθレンズ５−１、６−１、第１、第２および第３のミラー７−１、８−１、９−１と、第２書き込み系IIの光源１−２、コリメートレンズ２−２、シリンドリカルレンズ３−２、第１および第２のＦθレンズ５−２、６−２、第１、第２および第３のミラー７−２、８−２、９−２などの各光学素子は、光走査装置はポリゴンミラー４を中心にして、点対称に配置されている点に着目し、この特徴を利用して、ポリゴンミラー４を中心としてハウジングを左右に分割し、２つの同じ形状のハウジングユニット３１ａと３１ｂとを連結することにより１つのハウジング３１になるようにしている。このように、左右のハウジングユニット３１ａ、３１ｂを共通の部品で構成しているので、成形型のサイズを１／２にすることができ、型投資を大幅に減少させることができる。
【００２４】
図２は本発明の第２の実施の形態におけるハウジングのみを分解して示す斜視図である。この第２の実施の形態においては、ハウジングを、発熱体であるポリゴンミラー４のモータ（図示しない）を積載する部分である中央ユニット５１と、左右ユニット６１、６２の３部品の構成となっている。
【００２５】
中央ユニット５１は、底板部５２と、その両端部に直交するように形成された正面側板部５３と後面側板部５４、そして底板部５２と側板部５３との四隅交差部を補強するためのリブ５５とが一体に形成されている。底板部５２のほぼ中央にはポリゴンミラー４のための開口５６が穿孔されている。中央ユニット５１は、ポリゴンモータからの発熱を効率良く外部に放出させるために、熱伝導率の高いＡＬ等の材質で構成されている。又、中央ユニット５１はハウジングの外壁までせり出しており、効率良く熱を外部に放出させることができる。
【００２６】
左右ユニット６１、６２は、それぞれ底板部６３ａ、６３ｂと、これら底板部６３ａ、６３ｂの正面側に位置する正面側板部６４ａ、６４ｂと、底板部６３ａ、６３ｂの後面側に位置する後面側板部６５ａ、６５ｂと、底板部６３ａ、６３ｂの側面側に位置する側面側板部６６ａ、６６ｂが一体に形成され、ポリゴンミラー４を中心にしてほぼ点対称の形状となっており、同一の型で成形されている。部分的な形状の違いは図示していないが入れ子等により対応している。左右ユニット６１、６２の材質は、低コスト化のためにＭｏのようなモ−ルドで成形される。
【００２７】
左右ユニット６１、６２の底板部６３ａ、６３ｂの残り１辺である中央ユニット５１の底板部５２の側縁に当接する端縁部には中央ユニット５１に対するＹＺ方向の位置合わせ用の規準ピン６７ａ、６７ｂがほぼ水平に突出しており、中央ユニット５１の底板部５２の両側縁の対応する位置にはこれら規準ピン６７ａ、６７ｂが挿入される受け孔６８ａ（図２では見えないため、省略されている）が設けられている。また、中央ユニット５１と左右ユニット６１、６２とを突き当てることにより、Ｙ方向の位置精度を得るため、中央ユニット５１の両側板部５３の端縁部にそれぞれ上下２箇所に基準ピン６９ａ、６９ｂ（図２では見えないため、省略されている）がほぼ水平に突出しており、左右ユニット６１、６２の正面側板部６４ａ、６４ｂと後面側板部６５ａ、６５ｂの側端縁部の対応する位置にはこれら規準ピン６９ａ、６９ｂが挿入される受け孔７０ａ（図２では見えないため、省略されている）、７０ｂが設けられている。これら規準ピン６９ａ、６９ｂはまた、左右ユニット６１，６２のγおよびαの回転方向の位置精度も確保している。
【００２８】
中央ユニット５２と左右ユニット６１、６２とを精度良く連結するため、中央ユニット５２の後面側板部５４と左右ユニット６１，６２の後面側板部６５ａ、６５ｂには、鉄製の板金７１がゴムシート７２を介して取り付けられている。後面側板部５４、６５ａ、６５ｂには、前面側板部５３、６４ａ、６４ｂに設けられた基準ピン７３、７４ａ、７４ｂと同様な位置に規準ピン（図２では見えないため、ともに省略されている）がほぼ水平に突出するように設けられ、これら規準ピンが挿入される受け孔７５、７６ａ、７６ｂが設けられている。これら規準ピン７４、７５ａ、７５ｂにより板金７１が中央ユニット５２と左右ユニット６１，６２の３つを正確に連結し、外枠全体の強度を確保しながら、連結時の全体のＹ方向の位置決めを行う。また、ゴムシート７２は板金７１と中央ユニット５２の材質差による線膨張係数の差で、温度上昇に伴ってＸ方向に歪むのを防止している。なお、ゴムシート７２に規準ピン７４、７５ａ、７５ｂを挿通するための孔を穿孔してもよい。このような板金７１やゴムシート７２は正面側板部５３、６４ａ、６４ｂ側にも設けられる。
【００２９】
側面側板部６６ａにも板金７１と同様な板金８１がその両端を板金７１の両端にねじ止めなどにより固定されている。板金７１と８１により外枠強度の補強と連結時の精度を確保している。板金８１はまた直接側面側板部６６にもゴムシート７２と同様なゴムシート８２を介してねじ止めされている。ゴムシート７２は、板金７１と左右ユニット６１、６２の材質差による線膨張係数の差で、温度上昇に伴ってＹ方向に歪むのを防止している。
【００３０】
このように第２の実施の形態においては、１つの中央ユニット５２と２つの左右ユニット６１、６２から構成し、左右ユニット６１、６２はポリゴンミラー４を中心にしてほぼ点対称の形状となっているので、同じ型で作ることができ、小型化と型の共通を同時に行い、低コスト化をはかることができる。また、中央ユニット５２は放熱性の良い材料で構成することで、ポリゴンモータの放熱を効率良く行うことができ、各ユニットと連結部材との間にゴムシートのような弾性部材を介して締結しているので、材質の違いによる線膨張係数の差によって生じるハウジングのひずみを防止し、画像形成装置に使用すれば、常に安定した画像を得ることができる。
【００３１】
図５は上述した光走査装置を使用したデジタル複写機全体構成を示す概略構成図である。このデジタル複写機は、大別すると複写機本体５００と画像読み取りユニット６００の２つに分けられる。複写機本体５００は、光走査装置５０１と、用紙を収容するカセット５０２、５０２’と、これらカセット５０２、５０２’から用紙を１枚ずつ取り出す給紙ローラ５０３，５０３’と、搬送タイミングを制御するレジストローラ５０４と、転写帯電器５０５と、感光体ドラム１０、現像ローラ５０７、帯電ローラ５０８などを一体化したプロセスカートリッジ５０９と、ハロゲンヒータが内蔵された定着ローラ５１０と、加圧ローラ５１１と、、搬送ローラ５１２と、排紙ローラ５１３とを含んだ構成になっている。画像読み取りユニット６００は、原稿台に固定された原稿の読み取り部６０１における画像を結像レンズ６０２を介してＣＣＤなどの光電変換素子６０３上に結像させ、ミラー群６０４を移動して、順次電子データに変換する。このような構成のデジタル複写機においては、先ず光走査装置５０１によって画像信号に応じて半導体レーザが変調され、帯電ローラ５０８によって一様に帯電された感光体ドラム１０上に潜像を形成し、現像ローラ５０７から供給されるトナーによって顕像化される。一方、給紙ローラ５０３又は５０３’によって取り出された用紙はレジストローラ５０４によって光走査装置５０１の画像書き出しのタイミングに合わせて搬送され、トナー像が転写される。転写された画像は定着ローラ５１０によって定着され、排紙される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるハウジングのみを分解して示す斜視図である。
【図３】光走査走査装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】図３の光走査装置を収容するハウジングを示す概略斜視図である。
【図５】上述した光走査装置を使用したデジタル複写機全体構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
５００  複写機本体
５０１  光走査装置
５０９  プロセスカートリッジ
５１０  定着ローラ
６００  画像読み取りユニット
６０１  読み取り部
６０３  光電変換素子
１−１、１−２  光源
２−１，２−２  コリメートレンズ
３−１，３−２  シリンドリカルレンズ
４  ポリゴンミラー
５−１、５−２  第１のＦθレンズ
６−１、６−２  第２のＦθレンズ
７−１，７−２  第１のミラー
８−１，８−２  第２のミラー
９−１，９−２  第３のミラー
１０  感光体ドラム
３１  ハウジング
３１ａ、３１ｂ  ハウジングユニット
５１  中央ユニット
５３、６４ａ、６４ｂ  正面側板部
５４、６５ａ、６５ｂ  後面側板部
５２、６３ａ、６３ｂ  底板部
６１  左ユニット
６２  右ユニット
６７ａ、６７ｂ、６９ａ  規準ピン
６８ａ、７０ｂ、７５、７６ａ、７６ｂ  受け孔
７１、８１  板金
７２、８２  ゴムシート
Ｉ  第１書き込み系
II  第２書き込み系
【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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