(57)【要約】【課題】本発明は、走査光学装置が高温になり固定部にクリープ変形が生じた場合にも、回転軸が傾くことを抑制できる。これにより、安定した光学特性が得られ、高精度な画像品質を得ることができる走査光学装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る走査光学装置の代表的な構成は、光源から出射された光ビームを偏向走査する回転多面鏡１を備えた偏向装置８と、偏向装置８を複数の固定部で取り付けた光学箱４と、を有する走査光学装置２００において、固定部１５は、回転多面鏡１の回転中心近傍の第一の固定部１５ａ、１５ｂと、回転多面鏡１の回転中心から離れた位置に設けられた第二の固定部１５ｃとを有し、第二の固定部１５ｃの近傍に他より強度が弱い領域１７を有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光ビームを偏向走査する回転多面鏡を備えた偏向装置と、該偏向装置を複数の固定部で取り付けた光学箱と、を有する走査光学装置において、
前記固定部は、前記回転多面鏡の回転中心近傍の第一の固定部と、前記回転多面鏡の回転中心から離れた位置に設けられた第二の固定部とを有し、
前記第二の固定部の近傍に他より強度が弱い領域を有することを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記強度が弱い領域は、前記第二の固定部と前記回転中心との間に設けられたことを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記強度が弱い領域は、前記光学箱に局所的に設けられた薄肉領域または凹部領域または貫通穴であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記第二の固定部は、２ヶ所設けられ、前記回転中心は前記２箇所の第二の固定部を結ぶ直線上にあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の走査光学装置と、
記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、を有す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、レーザビームプリンタやデジタル複写機、デジタルＦＡＸ等の画像形成装置及びこれらに使用される走査光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学系として用いられる走査光学装置はよりコンパクトで低価格な構成が要求されている。また、走査光学装置において偏向装置を光学箱へ取り付ける構成は、特許文献１（特開平１１−２１８７１８号公報）に示されている。特許文献１に記載の発明では、ネジ止めする位置によって不均一な荷重がかかることを防止している。
【０００３】
具体的には、図８に示すように、光学箱113に偏向装置114を固定するため固定部材115を取り付けるためのランド部116,117を設けている。固定部材115は、偏向装置の回路基板118を均一な荷重で押えるためのゴムなどの弾性部材119と金属板120から構成されており、ランド部116,117にネジ121で固定することにより、偏向装置114を押えて光学箱113に取り付けている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１８７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ゴムなどの弾性部材を用いるとコストアップになる。また、偏向装置の回路基板の小型化によって、回路基板の基板面積に対して駆動用ＩＣやコネクタなどを実装した制御部の占有面積が大きくなり、ランド部やネジを取り付ける固定部のスペースが制限され、偏向装置を偏向装置の回転中心に対して均一な押し付け力で光学箱に固定することが難しくなっている。
【０００６】
そして、回転中心に対する不均一な押し付け力により、偏向装置の回転軸が傾く恐れがある。回転軸が傾いて回転多面鏡の反射面が傾くと、レーザ光の位置が上下にずれて被照射体上で所望のビーム形状を形成しなくなり、画像不良を発生させることになる。
【０００７】
また、偏向装置を弾性部材による押し付け力によって光学箱に固定した場合でも、走査光学装置が高温になると、光学箱が熱膨張する。この際、樹脂製の光学箱では固定部の座面と偏向装置の駆動回路基板との線膨張係数の違いから、光学箱が不均一に熱膨張して固定部にクリープ変形を生じさせる。
【０００８】
クリープ変形が生じると、複数ある固定部の変形はそれぞれ異なった方向へ傾いて変形する。このため、固定部に取り付けた駆動回路基板は固定部に追従して不均一に変形し、偏向装置の回転軸が傾く恐れがある。回転軸が傾いて回転多面鏡の反射面が傾くと、レーザ光の位置が上下にずれて被照射体上で所望のビーム形状を形成しなくなり、画像不良を発生させることになる。
【０００９】
そこで本発明は、走査光学装置が高温になり固定部にクリープ変形が生じた場合にも、回転軸が傾くことを抑制できる。これにより、安定した光学特性が得られ、高精度な画像品質を得ることができる走査光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る走査光学装置の代表的な構成は、光源から出射された光ビームを偏向走査する回転多面鏡を備えた偏向装置と、該偏向装置を複数の固定部で取り付けた光学箱と、を有する走査光学装置において、前記固定部は、前記回転多面鏡の回転中心近傍の第一の固定部と、前記回転多面鏡の回転中心から離れた位置に設けられた第二の固定部とを有し、前記第二の固定部の近傍に他より強度が弱い領域を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、走査光学装置が高温になり偏向装置固定部に変形が生じた場合にも、偏向装置の回転軸が傾くことを抑制できる。これにより、高温時にも被照射体上で所望のビーム形状を形成する安定した光学特性が得られ、高精度な画像品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
［第一実施形態］
本発明に係る走査光学装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態にかかる走査光学装置の構成図である。
【００１４】
（走査光学装置）
走査光学装置２００は、光源である半導体レーザ（不図示）と、回転多面鏡１、結像レンズ２、３、光源ユニット５、コリメータレンズ６、シリンドリカルレンズ７を有している。回転多面鏡１、結像レンズ２、３、レンズ６、７は、筐体である光学箱４に収容されている。また、半導体レーザを保持した光源ユニット５は、光学箱４の側壁等に組み付けられる。
【００１５】
光源ユニット５の半導体レーザから発生されたレーザ光は、コリメータレンズ６によって平行化される。そして、シリンドリカルレンズ７によって回転多面鏡１の反射面に線状に集光され、回転多面鏡１により偏向走査される。偏向走査されたレーザ光は、結像レンズ２、３を経て、光学箱４の窓を通って、感光体２１３（図７参照）に結像する。感光体２１３に結像する走査光は、回転多面鏡１による主走査と感光体２１３の回転による副走査に伴なって静電潜像を形成する。
【００１６】
回転多面鏡１を回転させる駆動部であるモータ８は、回転軸９、ロータ１０、座金３１、ステータコイル３４を有している。
【００１７】
図４（ａ）に示すように、回転軸９は、光学箱４にオイルベアリング等の軸受３０を介して支承されている。座金３１は、回転軸９と一体である。ロータ１０は、座金３１に結合されたヨーク３２およびロータマグネット３３からなる。ステータコイル３４は、軸受ハウジングと一体である回路基板１１に固定されている。
【００１８】
回転多面鏡１は、弾性部材（不図示）によって座金３１に押圧され、座金３１を介して回転軸９やロータ１０と一体化している。回路基板１１上には、ステータコイル３４に供給される駆動電流を制御する制御回路等が搭載されている。ステータコイル３４が励磁されると、ロータ１０が回転多面鏡１とともに高速度で回転し、回転多面鏡１に照射されたレーザ光を偏向走査する。
【００１９】
回路基板１１は、略長方形の板状体であり、ステータコイル３４を実装したモータ部と、その回転を制御するための駆動用ＩＣ１３やコネクタ１４等を実装する制御部とを有している。
【００２０】
回路基板１１は、光学箱４の底部に設けた固定部１５ａ、１５ｂ、１５ｃにビス１６ａ、１６ｂ、１６ｃで止められる。固定部１５ａ、１５ｂはロータ１０近傍に設けられ、固定部１５ｃはロータ１０近傍から離れた位置に設けられている。固定部１５ａ〜１５ｃは、光学箱４に円形の座面として設けられている。固定部１５ｃは、その近傍に他より強度が弱い領域１７を有する。
【００２１】
なお、本実施形態では、ロータ近傍に有した固定部が２箇所、ロータ１０から離れた位置に設けた固定部が１箇所の場合について説明した。しかし、本発明は固定部の個数について限定されるものではない。
【００２２】
（光学箱の熱変形）
図２は従来の光学箱の熱変形を示す図である。図２に示すように、光学箱５４には、他より強度が弱い領域１７を設けていない。光学箱５４が高温になり熱膨張して熱変形すると、光学箱５４の底部が凹形状に変形する。そして、固定部１５ａ〜１５ｃはそれぞれ異なった矢印ａ方向、矢印ｂ方向、矢印ｃ方向へ傾く。
【００２３】
光学箱５４の底部の凹形状に最大に変形する位置５４ａは、固定部１５ａ〜１５ｃの間であり、回転中心１８に対して位置ずれする。そして、固定部１５ａ〜１５ｃに取り付けた回路基板１１は、固定部１５ａ〜１５ｃの熱変形に追従して不均一に変形する。
【００２４】
すなわち、ロータ近傍の固定部１５ａ〜１５ｃは矢印ａ、ｂ、ｃ方向に傾く。固定部１５ｃに対応する回転中心１８から離れた位置が最も大きく変形しようとし、回路基板１１の固定部１５ｃに対応する位置に大きな応力Ｃがかかる。
【００２５】
ここで、回路基板１１の固定部１５ａ、１５ｂに対応する位置に生じる応力Ａ、Ｂにより、回転軸９にかかる回転モーメントは打ち消しあう。従って、応力Ｃによって偏向装置の回転軸９に不均一な回転モーメントがかかり、回転軸９が傾く。
【００２６】
図３は本実施形態の光学箱４の熱変形を示す図である。図３に示すように、光学箱４には、他より強度が弱い領域１７を設けている。領域１７は、回転中心１８と固定部１５ｃを結ぶ方向と交差する方向を長手方向とする長方形の貫通穴であり、固定部１５ｃ近傍に設けられている。
【００２７】
光学箱４が高温になり熱膨張して熱変形すると、光学箱４の底部が凹形状に変形する。そして、固定部１５ａ〜１５ｃはそれぞれ異なった矢印ａ〜ｃ方向へ傾く。
【００２８】
領域１７を設けたことにより、領域１７近傍の強度は弱くなる。このため、固定部１５ｃにおけるクリープ変形は小さくなり、固定部１５ｃの傾きは小さくなる。従って、回路基板１１の固定部１５ｃに対応する位置にかかる応力Ｃは、従来の光学箱５４に比べて小さくなる。
【００２９】
一方、回路基板１１の固定部１５ａ、１５ｂに対応する位置にも同様にして応力Ａ、Ｂがかかるが、固定部１５ａ、１５ｂは、回転中心１８を中心として点対称となる位置に設けられている。そして、この２つの応力Ａ、Ｂに比べて、固定部１５ｃに対応する位置にかかる応力Ｃは小さい。
【００３０】
従って、応力Ｃにより回転軸９に生じる回転モーメントは小さくなり、応力Ａ、Ｂにより回転軸に生じる回転モーメントは打ち消しあう。このため、偏向装置の回転軸９に発生させる傾きを低減することができる。本実施形態についてシミュレーションを用いて効果を検証すると、回転軸９の傾きは１／３程度減少することが証明された。
【００３１】
なお、他より強度が弱い領域は、領域１７に限定されるものではなく、ロータ１０から離れた位置かつ、固定部１５ｃ近傍に設けられていればよい。また、ロータ１０から離れた位置に設けた固定部が複数ある場合には、他より強度が弱い領域は、ロータ１０から離れた位置かつ、ロータ１０から離れた位置に設けた固定部のうち少なくとも１つの固定部近傍に設けられていればよい。
【００３２】
（他より強度が弱い領域の他の形態）
図４は偏向装置の固定部を示した断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）に、他より強度が弱い領域の他の形態を示す。図４（ａ）に示すように、他より強度が弱い領域は、固定部１５ｃの周囲に局所的に設けられた薄肉領域１９であってもよい。また、図４（ｂ）に示すように、他より強度が弱い領域は、固定部１５ｃの周囲に局所的に設けられた凹部領域２０であってもよい。
【００３３】
また、図４（ｃ）に示すように、他より強度が弱い領域は、貫通穴２１によってロータ１０近傍から離れた位置に設けられた固定部１５ｃと偏向装置８の回転中心１８とを遮断されていてもよい。
【００３４】
なお、他より強度が弱い領域は、かかる形状に限定されるものではなく、複数の穴を明けた形状や、複数の凹みを設けた形状等様々な形状とすることができる。
【００３５】
（薄肉領域１９の肉厚と回転軸の傾き量との関係の測定）
図５は薄肉領域１９の肉厚と回転軸の傾き量との関係を示す図である。図４（ｄ）は図４（ａ）の薄肉領域１９周辺の拡大図である。
【００３６】
回路基板１１を図４（ｄ）に示した光学箱４にネジで固定した走査光学装置２００を６０℃〜８０℃まで温度上昇させ、発生した偏向装置の回転軸９の傾き量［μｍ］を測定した。回路基板は鉄製であり、光学箱は変性ポリフェニレンエーテル製である。薄肉領域１９の肉厚は、０ｍｍ〜ｔｍｍまで変更して測定を行った。
【００３７】
図５に示すように、この測定によって、薄肉領域１９の肉厚ｔ［ｍｍ］が薄くなるにつれて、偏向装置の回転軸９に発生する傾き量が小さくなることが確かめられた。
【００３８】
［第二実施形態］
次に本発明に係る走査光学装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図６は本実施形態にかかる走査光学装置の構成図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図６に示すように、本実施形態にかかる走査光学装置３００は、上記第一実施形態の領域１７に変えて、領域２３を設け、さらに固定部１５ｄを追加したものである。
【００４０】
他より強度が弱い領域２３は、偏向装置８の回転中心１８までの距離Ｌが最も長くなる固定部１５ｃ近傍に設けられている。領域２３は、回転中心１８と固定部１５ｃを結ぶ方向と交差する方向を長手方向とする長方形の貫通穴であり、固定部１５ｃ近傍に設けられている。領域２３は、領域１７の位置をずらしたものであり、光学箱４の側壁から光学箱４の底部の中央まで穿孔されている。
【００４１】
領域２３を設けたことにより、領域２３近傍の強度は弱くなる。このため、固定部１５ｃにおけるクリープ変形は小さくなり、固定部１５ｃの傾きは小さくなる。従って、回路基板１１の固定部１５ｃに対応する位置にかかる応力Ｃは、従来の光学箱５４に比べて小さくなる。
【００４２】
固定部１５ｄは、固定部１５ｃと偏向装置８の回転中心１８とを結んでできる直線Ｔの延長線上に設けられている。回路基板１１の固定部１５ｄに対応する位置に、応力Ｄが生じる。
【００４３】
ここで、応力Ｄにより回転軸９に生じるモーメントが、応力Ｃにより回転軸９に生じるモーメントを打ち消す値となるように構成されている。これにより、回転軸９に均一な回転モーメントが働くことになり、回転軸９が傾くことを抑制できる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、固定部１５ｃ近傍のみに他より強度が弱い領域１７を有する構成について説明したが本発明はかかる構成に限定されるものではない。すなわち、他より強度が弱い領域は、少なくとも回転中心までの距離Ｌが最も長くなる固定部を含んでいればよく、他の固定部１５ｄなどの近傍に設けてもよい。
【００４５】
[第三実施形態]
次に本発明に係る画像形成装置の実施形態について図を用いて説明する。図７は画像形成装置の構成図である。
【００４６】
図７に示すように、画像形成装置は、レーザビームプリンタ本体２０１と走査光学装置２００を有している。走査光学装置２００は、画像信号に基づいて変調されたレーザ光を像担持体である感光体２１３上に走査される。
【００４７】
本体２０１は、カセット２０２、給送ローラ２０５、レジストローラ対２０６、画像形成手段である感光体２１３、１次帯電ローラ２１９、現像器２２０、クリーナ２２２を有している。また、定着器２０９、排出ローラ２１１、積載トレイ２１２、転写ローラ２２１を有している。
【００４８】
カセット２０２に収納された記録シートＳは、給送ローラ２０５によってレジストローラ対２０６へ給送される。給送された記録シートＳは、レジストローラ対２０６によって感光体２１３と転写ローラ２２１とのニップ部へ同期搬送される。
【００４９】
感光体２１３は、走査光学装置２００からのレーザ光に基づいて記録シートＳ上にトナー像を形成する。１次帯電ローラ２１９は感光体２１３に電圧を印加し、一様に帯電する。この一様に帯電した１次帯電ローラ２１９は、レーザ光を露光され、静電潜像を形成する。現像器２２０は静電潜像にトナーを塗布してトナー像を形成する。クリーナ２２２はトナー像を転写した後に、感光体２１３に残った残留トナーを除去し、感光体２１３をクリーニングする。ニップ部に搬送された記録シートＳは、トナー像を転写され、画像形成される。
【００５０】
感光体２１３で画像形成された記録シートＳは、定着器２０９に搬送される。定着器２０９に搬送された記録シートＳは、トナー像を加熱加圧定着される。トナー像を定着された記録シートＳは、排出ローラ２１１によって積載トレイ２１２に排出され、積載される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第一実施形態にかかる走査光学装置の構成図である。
【図２】従来の光学箱の熱変形を示す図である。
【図３】第一実施形態の光学箱の熱変形を示す図である。
【図４】第一実施形態の偏向装置の固定部を示した断面図である。
【図５】第一実施形態の薄肉領域の肉厚と回転軸の傾き量との関係を示す図である。
【図６】第二実施形態にかかる走査光学装置の構成図である。
【図７】第三実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。
【図８】従来の技術を説明した図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ…記録シート、Ｔ…直線、１…回転多面鏡、２、３…結像レンズ、４…光学箱、５…光源ユニット、６…コリメータレンズ、７…シリンドリカルレンズ、８…偏向装置、９…回転軸、１０…ロータ、１１…回路基板、１３…駆動用ＩＣ、１４…コネクタ、１５…固定部、１７…領域、１８…回転中心、１９…薄肉領域、２０…凹部領域、２３…領域、３０…軸受、３１…座金、３２…ヨーク、３３…ロータマグネット、３４…ステータコイル、５４…光学箱、２００…走査光学装置、２０１…レーザビームプリンタ本体、２０２…カセット、２０５…給送ローラ、２０６…レジストローラ対、２１１…排出ローラ、２１２…積載トレイ、２１３…感光体、２１９…１次帯電ローラ、２２０…現像器、２２１…転写ローラ、２２２…クリーナ、３００…走査光学装置
【図１】
2007183492.tif 000003
【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】
2007183492.tif 000009
【図８】
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