(57)【要約】    【課題】  ハウジング内の無用な空きスペースを削減し、また冷却手段や防塵手段を簡略化して、レーザ走査装置全体の小型化及び製造コストの削減を図る。    【解決手段】  ハウジング２８を構成するボトムカバー部材３２の底壁３４に、ポリゴンモータユニット２５を個別に保持する取付部３５を直接形成する。特にポリゴンモータユニットの取付部に、ポリゴンモータユニットにおけるポリゴンミラー２３と相反する側の軸受け部を保持させる。さらにポリゴンモータユニットが取り付けられるボトムカバー部材の底壁をリブ５１により凹凸状に形成する。またボトムカバー部材の底壁に、半導体レーザパッケージ２１を個別に保持する取付部３６を直接形成する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、これが発するレーザ光を偏向するポリゴンミラー及びこれを保持して回転させる駆動モータからなるポリゴンモータユニットと、前記レーザ光源及び駆動モータを制御する制御部品と、これらを収容するハウジングとを有し、このハウジングの周壁には、前記ポリゴンモータユニットを個別に保持する取付部が直接形成されたことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項２】
前記ポリゴンモータユニットの取付部は、前記駆動モータの回転軸に対して直交する向きに延在する底壁に形成され、前記ポリゴンモータユニットにおける前記ポリゴンミラーと相反する側の軸受け部を保持することを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
【請求項３】
前記ハウジングは、少なくとも前記ポリゴンモータユニットの取付部の周辺において外面を凹凸状に形成されたことを特徴とする請求項２に記載のレーザ走査装置。
【請求項４】
レーザ光源を備えた光源モジュールと、前記レーザ光源が発するレーザ光を偏向するポリゴンミラー及びこれを回転させる駆動モータと、前記レーザ光源及び駆動モータを制御する制御部品と、これらを収容するハウジングとを有し、このハウジングの周壁には、前記光源モジュールを個別に保持する取付部が直接形成されたことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項５】
前記光源モジュールは、前記レーザ光源とポリゴンミラーとの間に配置される第１の光学系の光学素子が一体的に設けられたことを特徴とする請求項４に記載のレーザ走査装置。
【請求項６】
前記光源モジュールの取付部は、当該光源モジュールのケーシングを受容する凹部が形成された支持片からなることを特徴とする請求項４に記載のレーザ走査装置。
【請求項７】
前記ポリゴンミラーと被走査媒体との間に配置される第２の光学系の光学素子が前記ハウジング内に収容され、このハウジングの周壁には、前記第２の光学系の光学素子を個別に保持する取付部が直接形成されたことを特徴とする請求項１若しくは請求項４に記載のレーザ走査装置。
【請求項８】
前記光学素子は、前記ポリゴンミラーにより偏向されたレーザ光を被走査媒体上に結像させるｆθレンズであり、その外面が外部に露出して防塵手段としてのカバーガラスを兼用することを特徴とする請求項７に記載のレーザ走査装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレーザ走査装置を備えた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、レーザ光源が発するレーザ光を走査するレーザ走査装置及びこれを備えたプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体レーザ等を光源とするレーザ走査装置において、レーザ光源、これが発するレーザ光の走査に要する光学系部品、及びこれらを動作させるのに要する制御部品を全て同一の基板上に配置して、レーザ走査装置の小型化、低コスト、高精度化、信頼性の向上を図る技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、レーザ光源及び光偏向器、並びにこれらを動作させるのに要する制御部品を１枚のメタル基板上に配置して、装置の組立性の向上、コネクタの接触不良の解消、耐ノイズ性能の向上を図る技術も知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平３−２８９６１３号公報
【特許文献２】特開平６−２３４２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、前記従来の技術では、レーザ光源、光学系部品及び制御部品が搭載される基板が、最終的に外光及び塵埃を遮断するハウジング内に収容され、このハウジングによりレーザ走査装置全体の大きさが決定されるが、ハウジング内に大きく延在する基板によって、ハウジング内の無用な空きスペースの削減が制約されるため、レーザ走査装置全体の小型化を図るのに限界があり、必ずしも満足のいくものではなかった。
【０００５】
また、前記従来の技術では、必要な部品が実装された基板をハウジングの取付部に固定するため、ハウジングの周壁に部品を密着させて冷却効率を高めることが難しく、このため、発熱が大きい場合にはファンなどの強制的な冷却手段を設ける必要が生じ、さらにレンズ部品をハウジングの周壁に密着させることが難しいため、カバーガラスなどの防塵手段を別に設ける必要があり、レーザ走査装置の大型化及びコストアップを招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、ハウジング内の無用な空きスペースを削減し、また冷却手段や防塵手段を簡略化して、レーザ走査装置全体の小型化及び製造コストの削減を図ることができるように構成されたレーザ走査装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、レーザ光源と、これが発するレーザ光を偏向するポリゴンミラー及びこれを保持して回転させる駆動モータからなるポリゴンモータユニットと、前記レーザ光源及び駆動モータを制御する制御部品と、これらを収容するハウジングとを有し、このハウジングの周壁には、前記ポリゴンモータユニットを個別に保持する取付部が直接形成されたものとした。
【０００８】
これによると、ポリゴンモータユニットがハウジングに直接取り付けられることから、ポリゴンモータユニット周りに無用な空きスペースが生じないため、レーザ走査装置全体の小型化を図り、製造コストを削減することができる。また、ポリゴンモータユニットがハウジングの周壁に直接固定されるため、ポリゴンモータユニットの発熱がハウジングの周壁から効率良く放熱されるため、冷却の効率化を図ることができる。
【０００９】
この場合、前記ハウジングは、金属材料からなるものとすると良い。これによると、高い剛性を確保する上で優れているため、ポリゴンモータユニットを高精度に且つ安定に保持することができ、信頼性の向上を図ることができる。さらに熱伝導性に優れているため、冷却効率をより一層高めることができる。なお、ハウジングを金属製とした場合には、ハウジングの周壁の内面に電気的な絶縁層を形成すると良い。
【００１０】
特に請求項２に示すとおり、前記ポリゴンモータユニットの取付部は、前記駆動モータの回転軸に対して直交する向きに延在する底壁に形成され、前記ポリゴンモータユニットにおける前記ポリゴンミラーと相反する側の軸受け部を保持する構成とすると良い。これによると、ハウジングの底壁に対して駆動モータの回転軸を正確に位置決め固定することができるため、高い取付精度を確保することができる。
【００１１】
この場合、ポリゴンモータユニットの軸受け部が嵌合する取付孔をハウジングの底壁に貫設し、取付孔の開口縁部をかしめるなどの方法でハウジングの底壁にポリゴンモータユニットを固定するようにすると良い。
【００１２】
さらに請求項３に示すとおり、前記ハウジングは、少なくとも前記ポリゴンモータユニットの取付部の周辺において外面を凹凸状に形成された構成とすると良い。これによると、放熱面積を増大して放熱を促進することができるため、冷却効率をより一層高めることができる。さらに、ハウジングの剛性を向上させてポリゴンモータユニットの取付精度を高めることができる。
【００１３】
この場合、ハウジングは、鋼板のプレス加工により波形状断面に形成することが簡易である。
【００１４】
また本発明においては、請求項４に示すとおり、レーザ光源を備えた光源モジュールと、前記レーザ光源が発するレーザ光を偏向するポリゴンミラー及びこれを回転させる駆動モータと、前記レーザ光源及び駆動モータを制御する制御部品と、これらを収容するハウジングとを有し、このハウジングの周壁には、前記光源モジュールを個別に保持する取付部が直接形成されたものとした。
【００１５】
これによると、光源モジュールがハウジングに直接取り付けられることから、光源モジュール周りに無用な空きスペースが生じないため、レーザ走査装置全体の小型化を図り、製造コストを削減することができる。また、光源モジュールがハウジングの周壁に直接固定されるため、光源モジュールの発熱がハウジングの周壁から効率良く放熱されるため、冷却の効率化を図ることができる。
【００１６】
さらに請求項５に示すとおり、前記光源モジュールは、前記レーザ光源とポリゴンミラーとの間に配置される第１の光学系の光学素子が一体的に設けられた構成とすると良い。これによると、レーザ走査装置の組み立て工数を削減すると共に、取付精度を高めることができる。
【００１７】
この場合、第１の光学系の光学素子は、例えばレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ、レーザ光を副走査方向に集光するシリンドリカルレンズ、並びにこれらと同等の機能を有するミラーであり、コリメータレンズのみを光源モジュールに一体化する他、両方のレンズを光源モジュールに一体化する構成としても良い。また、光源モジュールは、外部の同期ミラーにより反射された戻り光を検出する受光素子（同期センサ）をケーシング内に収容する構成としても良い。さらに、第１の光学系のレンズを保護カバーと兼用する構成とすると、光源モジュールの構成が簡略化されるため、製造コストを削減することができる。
【００１８】
さらに請求項６に示すとおり、前記光源モジュールの取付部は、当該光源モジュールのケーシングを受容する凹部が形成された支持片からなる構成とすると良い。これによると、光源モジュールを確実に保持することができ、光源モジュールの取付精度を高めることができる。
【００１９】
この場合、支持片は、ハウジングの周壁の一部を切り起こして内向きに突出させた構成が簡易である。
【００２０】
さらに請求項７に示すとおり、前記ポリゴンミラーと被走査媒体との間に配置される第２の光学系の光学素子が前記ハウジング内に収容され、このハウジングの周壁には、前記第２の光学系の光学素子を個別に保持する取付部が直接形成された構成とすると良い。これによると、第２の光学系の光学素子がハウジングに直接保持されることから、光学素子周りに無用な空きスペースが生じないため、レーザ走査装置全体をより一層小型化して、製造コストを削減することができる。
【００２１】
特に請求項８に示すとおり、前記光学素子は、前記ポリゴンミラーにより偏向されたレーザ光を被走査媒体上に結像させるｆθレンズであり、その外面が外部に露出して防塵手段としてのカバーガラスを兼用する構成とすると良い。これによると、レーザ光出射部に設けられるカバーガラスを省略してｆθレンズで兼用させるため、レーザ走査装置のより一層の小型化を図ると共に、部品点数及び製造工数を削減して製造コストを低減することができる。
【００２２】
なお、この他にコリメータレンズ、シリンドリカルレンズ、同期センサを光源モジュールに収容しない場合には、これらの部品をそれぞれ個別に保持する取付部をハウジングの周壁に直接形成する構成も可能である。
【００２３】
また、前記のハウジングは、副走査方向に対して直交する向き、すなわち偏向されたレーザ光の光軸が通過する面に対して略平行な分割線に沿って分割された分割体（トップカバー部材及びボトムカバー部材）からなるものとすると良い。これによると、ポリゴンモータユニットや光源モジュールなどの部品の組み付けが容易になる。
【００２４】
この場合、ハウジングの分割体の各々に設けられたｆθレンズの取付部でｆθレンズを挟み込んで挟持する構成とすると良い。さらに、ハウジングの分割体の少なくとも一方を金属材料で高精度に成形してこれに形成された位置決め基準面に対してｆθレンズを固定するようにすると、高精度な組み付けが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
このように本発明によれば、基板を介してハウジングに固定する従来の構成と比較して、ハウジング内の余分なスペースを容易に削減することができるため、またポリゴンモータユニットや光源モジュールがハウジングの周壁に直接固定されることから、冷却の効率化を図ることができるため、またレーザ光出射部に設けられるカバーガラスをｆθレンズで兼用させて省略することができるため、レーザ走査装置全体の小型化を図り、製造コストを削減する上で大きな効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明が適用された画像形成装置を示す模式的な断面図である。この画像形成装置は、感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の作像面を均一に帯電させる帯電ローラ２と、感光体ドラム１の作像面に対して露光用のレーザ光を照射して静電潜像を形成するＬＳＵ３と、感光体ドラム１の作像面上の静電潜像をトナーで現像する現像ローラ４を備えた現像プロセスユニット５と、感光体ドラム１の作像面上に形成されたトナー像を記録紙上に転写する転写ローラ６と、感光体ドラム１の作像面を清掃するクリーニングユニット７とが設けられており、給紙部８の記録紙が感光体ドラム１と転写ローラ６との間に送り込まれた後、定着部９を経て排紙部１０に排出される。さらにこの画像形成装置は、上部に複写やファクシミリ送信のための原稿読取部１１を備えている。
【００２８】
図２は、図１に示したＬＳＵを一部破断して示す斜視図である。ＬＳＵ３（レーザ走査装置）は、半導体レーザチップ（レーザ光源）を内蔵する半導体レーザパッケージ（光源モジュール）２１と、これから出射されたレーザ光を集光するシリンドリカルレンズ２２と、これを通過したレーザ光を偏向するポリゴンミラー２３並びにこれを保持して回転させる駆動モータ２４からなるポリゴンモータユニット２５と、ポリゴンミラー２３により偏向されたレーザ光を感光体ドラム（被走査媒体）１上に結像させるｆθレンズ２６と、半導体レーザパッケージ２１並びにポリゴンモータユニット２５を制御する制御部品２７と、これらを収容するハウジング２８とを有している。
【００２９】
ハウジング２８は、副走査方向に対して直交する向き、すなわちポリゴンミラー２３により偏向されたレーザ光の光軸が通過する面に対して略平行な分割線に沿って分割されたハウジング２８の分割体であるトップカバー部材３１及びボトムカバー部材３２からなっている。ボトムカバー部材３２は、熱伝導性及び剛性の面で有利な金属材料からなり、例えば鋼板のプレス加工により得ることができる。他方、トップカバー部材３１は、金属材料でも良いが、合成樹脂材料も可能である。金属製のボトムカバー部材３２の内面には、電気的な絶縁層が形成されている。
【００３０】
ボトムカバー部材３２の底壁３４には、ポリゴンモータユニット２５を個別に保持する取付部３５が直接形成されている。またボトムカバー部材３２の底壁３４には、半導体レーザパッケージ２１を個別に保持する取付部３６が直接形成されている。さらにボトムカバー部材３２の底壁３４には、制御部品２７が直接実装される制御部品実装エリア３７が設けられている。
【００３１】
図３は、図２に示したポリゴンモータユニットの断面図である。ポリゴンモータユニット２５は、中心の回転軸４１が軸受け部４２に回転自在に保持され、回転軸４１にはロータフレーム４３が相対回転不能に連結され、ロータフレーム４３にはポリゴンミラー２３が相対回転不能に結合されている。ロータフレーム４３の内周面にはマグネット４４が固着され、その内側には、ステータコアと巻線とからなるステータ４５が軸受け部４２に相対回転不能に結合されている。
【００３２】
このポリゴンモータユニット２５は、ボトムカバー部材３２の底壁３４に対して回転軸４１が直交する向きに配置されるように底壁３４の取付部３５に取り付けられる。すなわち、ボトムカバー部材３２の底壁３４には、ポリゴンモータユニット２５におけるロータフレーム４３より下方に突出する軸受け部４２が嵌合する取付孔４７が開設されており、この取付孔４７の開口縁部をかしめるなどの方法で軸受け部４２が底壁３４に固定される。
【００３３】
図４は、図２に示したボトムカバー部材を示す斜視図である。ポリゴンモータユニット２５の取付部３５が形成されるボトムカバー部材３２の底壁３４には、リブ５１による凹凸が形成されている。特にここでは、鋼板のプレス加工により底壁３４が波形状断面に形成されている（図７参照）。これにより、放熱面積が増大して冷却効率を高めると共に、底壁３４の剛性を向上させてポリゴンモータユニット２５の取付精度を高めることができる。この他、底壁３４の外面に薄肉なフィンを突出形成する態様も可能である。
【００３４】
図５は、図２に示した半導体レーザパッケージ及びその取付部の断面図である。半導体レーザパッケージ２１では、半導体レーザチップ６１が筒状のホルダ（ケーシング）６２に収容され、このホルダ６２の一端に設けられた開口部６３には、レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと保護カバーとが複合化されたレンズ部材６４が設けられている。ホルダ６２の他端側には、半導体レーザチップ６１の駆動信号が導通されるピンコンタクト６５が突出形成されている。
【００３５】
ボトムカバー部材３２に設けられる半導体レーザパッケージ２１の取付部３６は、ボトムカバー部材３２の底壁３４の一部を切り起こして内向きに突出させる、すなわち底壁３４に所要の形状の切れ目を入れて内向きに折り曲げて形成される支持片６７で構成され、この支持片６７に半導体レーザパッケージ２１が保持されている。半導体レーザパッケージ２１のホルダ６２には、支持片６７に対する取付位置の位置決めのためのリング６８が外装されている。なお、図２に示すように、シリンドリカルレンズ２２の取付部３８も、同様の切り起こしによる支持片６８で構成される。
【００３６】
図６は、図２に示した半導体レーザパッケージ及びその取付部の分解状態の斜視図である。半導体レーザパッケージ２１の取付部３６を構成する支持片６７には、半導体レーザパッケージ２１を受容する凹部７１が形成されており、この凹部７１の両側の保持部７２・７３が半導体レーザパッケージ２１のホルダ６２を挟み込んで固定するようになっている。ここで支持片６７の凹部７１の内周縁部７４は、ホルダ６２の外周に形成された環状溝７５と密接に嵌合するように相互補完的な形状に形成され、半導体レーザパッケージ２１を確実に位置決め固定して精度良く保持することができる。
【００３７】
図７は、図２に示したＬＳＵの断面図である。ハウジング２８を構成するトップカバー部材３１及びボトムカバー部材３２にはそれぞれ、ｆθレンズ２６を個別に保持する取付部８１・８２が直接形成されており、この取付部８１・８２は、ｆθレンズ２６を副走査方向、すなわちレーザ光の光軸が通過する面に対して直交する向きに挟み込んでｆθレンズ２６を挟持するようになっている。
【００３８】
各カバー部材３１・３２の取付部８１・８２は、ポリゴンミラー２３からのレーザ光に対する所定の相対位置にｆθレンズ２６を保持するように、ｆθレンズ２６の厚さに応じて、各カバー部材３１・３２におけるポリゴンモータユニット２５が配置された中心部８３・８４から断面がＬ字形状をなすように段部８５・８６を介して延出され、中心部８３・８４から底上げされた形態となっている。
【００３９】
また各カバー部材３１・３２の取付部８１・８２は、ｆθレンズ２６におけるレーザ光の光軸に平行な上下の端面８７・８８に沿って平板状に平坦に形成され、各々の内面が、ｆθレンズ２６の端面８７・８８に密接する。ここでｆθレンズ２６は、金属材料で高精度に成形されたボトムカバー部材３２の取付部８２の内面を位置決め基準面として固定すれば、高精度に組み付けることができる。
【００４０】
さらにここでは両カバー部材３１・３２間に画成されるレーザ光出射部８９では、ｆθレンズ２６の外面が外部に露出して防塵手段としてのカバーガラスが省略され、ｆθレンズ２６がカバーガラスを兼用する形態となっている。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかるレーザ走査装置及びこれを備えた画像形成装置は、レーザ走査装置全体の小型化を図り、さらに冷却の効率化を図ることができる利点を有し、レーザ光源が発するレーザ光を走査するレーザ走査装置及びこれを備えたプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明が適用された画像形成装置を示す模式的な断面図
【図２】図１に示したＬＳＵを一部破断して示す斜視図
【図３】図２に示したポリゴンモータユニットの断面図
【図４】図２に示したボトムカバー部材を示す斜視図
【図５】図２に示した半導体レーザパッケージ及びその取付部の断面図
【図６】図２に示した半導体レーザパッケージ及びその取付部の分解状態の斜視図
【図７】図２に示したＬＳＵの断面図
【符号の説明】
【００４３】
３  光走査装置
２１  半導体レーザパッケージ
２３  ポリゴンミラー
２４  駆動モータ
２５  ポリゴンモータユニット
２６  ｆθレンズ
２７  制御部品
２８  ハウジング
３１  トップカバー部材
３２  ボトムカバー部材
３４  底壁
３５  ポリゴンモータユニットの取付部
３６  半導体レーザパッケージの取付部
３７  制御部品実装エリア
４１  回転軸
４２  軸受け部
４７  取付孔
５１  リブ
６１  半導体レーザチップ
６２  ホルダ
６３  開口部
６４  レンズ部材
６７  支持片
７１  凹部
８１・８２  ｆθレンズの取付部
【図１】
2005250190.tif 000003
【図２】
2005250190.tif 000004
【図３】
2005250190.tif 000005
【図４】
2005250190.tif 000006
【図５】
2005250190.tif 000007
【図６】
2005250190.tif 000008
【図７】
2005250190.tif 000009