(57)【要約】【課題】半導体レーザを容易に精度良く取付けることができる半導体の取付構造を提供すること。【解決手段】画像形成装置のレーザスキャニングユニットに取付けられる半導体支持ブラケット４８には、半導体レーザ４２が支持されている。半導体支持ブラケット４８に形成したボルト貫通孔５３には、ボルトが半導体支持ブラケット４８への電気的接触を防止するためのボルト絶縁筒５０を設けるとともに、半導体支持ブラケット４８とレーザスキャニングユニットの基材（フレーム）との間に絶縁シート５１を配設し、半導体支持ブラケット４８と基材との間を絶縁状態にした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを支持する支持部を形成した導電性の半導体支持ブラケットと、該半導体支持ブラケットを支持する導電性の基材とを備え、前記半導体支持ブラケットを前記基材にボルトによって固定する半導体レーザの取付構造において、
前記ボルトが貫通する前記半導体支持ブラケットのネジ貫通孔に、前記ボルトが前記半導体支持ブラケットへの電気的接触を絶縁するための絶縁部材を設けるとともに、前記半導体支持ブラケットと前記基材との間には絶縁シートを配設してなり、
前記半導体支持ブラケットと前記基材との間を絶縁状態にしたことを特徴とする半導体レーザの取付構造。
【請求項２】
前記絶縁部材は、前記ボルトの軸部を絶縁する環状筒部を設け、該環状筒部と前記ネジ貫通孔との間に熱膨張差を吸収するクリアランスを形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの取付構造。
【請求項３】
前記環状筒部の先端部側には、該先端部から前記ボルトの軸方向にスリットを形成することによって該スリット間に形成された弾性板部が設けられ、該弾性板部の先端には環状筒部の半径方向外側へ突出する爪が形成され、
前記ボルト貫通孔の内周面には前記爪が対応する位置に該爪の係止部を形成し、前記爪を前記係止部に係止するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザの取付構造。
【請求項４】
前記半導体レーザを前記支持部と前記半導体支持ブラケットに取付けた板状の取付板との間に挟み込んで支持させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体レーザの取付構造。
【請求項５】
前記半導体レーザの取付構造を用いたレーザスキャニングユニットを内蔵したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの絶縁性と取付性を向上させることができる半導体レーザの取付構造及び該半導体レーザの取付構造を内蔵した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を光源として用いたレーザ光プリンタやレーザーファクシミリ等の走査光学装置が開発されており、複数のレーザ光を用いて複数のラインを同時に書き込むマルチ光型の走査光学装置が開発されている。特に、半導体レーザは制御が比較的容易であり、小型であるという利点があるため、半導体レーザを光源として用いた走査光学装置の開発が頻繁に行われている。このような走査光学装置においては、光源であるレーザ光から発生する光束を、ポリゴンミラー等の偏向手段により偏向し、感光体上に走査することにより静電潜像を形成している。
【０００３】
上述の半導体レーザの半導体支持ブラケットは一般に樹脂が多く、ブラケットを取り付けるフレーム（基材）が金属であっても、上述半導体支持ブラケットが非導電性樹脂を使用していれば、半導体レーザとフレームとは絶縁状態を保持できる。
しかしながら、半導体レーザが電流を流すことによって発熱すると、樹脂が変形し初期に調整した位置に対し、半導体レーザの光軸ズレが発生し画像劣化を引き起こすことになる。
【特許文献１】特開２００５−１８３６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体レーザのレーザ光の光軸ズレを防止するために特許文献１の技術では、半導体レーザを支持する支持部材をセラミックスで形成し該支持部材を支持する支持ブラケットを金属製にし、上述のセラミックスで半導体レーザを絶縁するようにしている。そして、半導体レーザによる熱の影響を緩和するため、支持部材と支持ブラケットとの接触面をテーパ形状に形成している。
しかしながら、このような両者のテーパ形状のテーパ角を合わせる加工は、高精度を要し生産性が低くなる。材料もセラミックスを使用することでコストアップとなり、量産性のメリットは低い。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、半導体レーザを容易に精度良く取付けることができる半導体の取付構造及び該半導体レーザの取付構造を用いたレーザスキャニングユニットを内蔵した画像形成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】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、半導体レーザを支持する支持部を形成した導電性の半導体支持ブラケットと、該半導体支持ブラケットを支持する導電性の基材とを備え、前記半導体支持ブラケットを前記基材にボルトによって固定する半導体レーザの取付構造において、前記ボルトが貫通する前記半導体支持ブラケットのネジ貫通孔に、前記ボルトが前記半導体支持ブラケットへの電気的接触を絶縁するための絶縁部材を設けるとともに、前記半導体支持ブラケットと前記基材との間には絶縁シートを配設してなり、前記半導体支持ブラケットと前記基材との間を絶縁状態にした。
上記半導体レーザの取付構造の前記絶縁部材は、前記ボルトの軸部を絶縁する環状筒部を設け、該環状筒部と前記ネジ貫通孔との間に熱膨張差を吸収するクリアランスを形成することが望ましい。
前記半導体レーザの取付構造の前記環状筒部の先端部側には、該先端部から前記ボルトの軸方向にスリットを形成することによって該スリット間に形成された弾性板部が設けられ、該弾性板部の先端には環状筒部の半径方向外側へ突出する爪が形成され、前記ボルト貫通孔の内周面には前記爪が対応する位置に該爪の係止部を形成し、前記爪を前記係止部に係止することができる。
前記半導体レーザの取付構造の前記半導体レーザを前記支持部と前記半導体支持ブラケットに取付けた板状の取付板との間に挟み込んで支持させることができる。
前記半導体レーザの取付構造は、レーザスキャニングユニットを内蔵した画像形成装置に適用が可能である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、半導体支持ブラケットに形成した該半導体支持ブラケットの取付用のボルトが貫通するネジ貫通孔に、前記ボルトが前記半導体支持ブラケットへの電気的接触を防止するための絶縁部材を設けるとともに、前記半導体支持ブラケットと前記半導体支持ブラケットを取付けるための基材との間に絶縁シートを配設したので、前記半導体支持ブラケットと前記基材との間を絶縁状態にすることができ、半導体支持ブラケットと前記基材との直接的な電気的な接触はなく、半導体支持ブラケットとともに、半導体レーザは電気的な絶縁を確保することができる。
また、上記半導体レーザの取付構造の前記絶縁部材は、前記ボルトの軸部を絶縁する環状筒部を設け、該環状筒部と前記ネジ貫通孔との間に熱膨張差を吸収するクリアランスを形成したので、半導体支持ブラケットと絶縁部材との熱膨張差の相違があっても、これらの間にクリアランスを形成しており、半導体支持ブラケットの位置ズレを防止でき、半導体レーザが精度よく感光体ドラム面を走査することができ、品質の良い印刷をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態の半導体取付構造を用いている画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、画像形成装置としてのレーザプリンタ１（以下、単に「プリンタ１」と略称する）を示す。レーザプリンタ１は、ほぼ直方体形状の装置本体であるプリンタ本体２を備えている。プリンタ本体２は図１中の右側を装置の前方（矢印Ｆ参照）とし、プリンタ本体２の上面には、印刷された後の印刷用紙が載置される排紙トレイ４が形成されている。プリンタ本体２の、前面には、手差し用給紙トレイ蓋６が配設され、上端側が前方に開くように構成されている。
【０００８】
プリンタ本体２内のほぼ中央領域には、像担持体である感光体ドラム７が図１において時計方向に回転駆動されるよう配設されている。感光体ドラム７の周囲には、主帯電ローラ８、現像装置９の現像ローラ１３、転写ローラ１０、クリーニングローラ１１及びクリーニングブレード１２、図示しない除電器などが備えられている。感光体ドラム７の感光体としては、ａ−Ｓｉ系又はＯＰＣ等が使用される。図示しない帯電バイアス電源装置により主帯電ローラ８に帯電バイアスが印加されると、感光体ドラム７の表面が一様に帯電させられる。本実施形態においては正極性の帯電バイアスが印加され、感光体ドラム７の表面は一様に正帯電させられる。
【０００９】
プリンタ本体２内の上部位置には、入力された画像情報をレーザ光に変換し、感光体ドラム７の表面に照射するレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）１４が配設されている。
図２に示すように、レーザスキャニングユニット１４は、主として筐体４１、半導体レーザ４２、コリメータレンズユニット４３、シリンドリカルレンズ４４、回転多面鏡４５、結像レンズ４６，４７等を備え、半導体レーザ（図９参照）４２のレーザ光を回転体ドラム７の副走査方向への回転により回転ドラム７上の周面上の結像面である感光体に結像させて静電潜像を形成するものである。
【００１０】
図３は、半導体レーザ４２を組み付けている組立ブロック４０の取付部の断面図、図４はその取付部の斜視図、図５は図４に示す取付部の分解斜視図である。
組立ブロック４０は、半導体レーザ４２，半導体支持ブラケット４８、レーザ押し付け板４９，ボルト絶縁筒５０及び絶縁シート５１を備えている。
半導体支持ブラケット４８は、金属などの導電性材料で形成され、半導体支持ブラケット４８の一端（表面）側から側壁４１ａのある他端（裏面）側を貫通し、横断面形状が円形のレーザ取付貫通孔５２が形成され、レーザ取付貫通孔５２の一端側に形成された突出面４８ａには、貫通孔５２を拡径した半導体レーザ４２の環状の支持座５２ａが形成されている。
ほぼ矩形の半導体支持ブラケット４８の一対角線上の両端部には、半導体支持ブラケット４８の表面から裏面を貫くボルト貫通孔５３が形成されている。
【００１１】
ボルト貫通孔５３には、ほぼ円筒形状のボルト絶縁筒５０が配設される。ボルト絶縁筒５０は、合成樹脂材料で電気的な絶縁材料によって形成される。ボルト絶縁筒５０の軸方向一端側には、金属製（導電性）ボルト５５の頭部の受け部５０ａが形成され、ボルト５５の頭部の底面が当接する。ボルト絶縁筒５０の他端側は受け部５０ａよりも小径の環状筒部５０ｂが設けられ、環状筒部５０ｂには、ボルト５５の軸部が挿通される。
ボルト絶縁筒５０の受け部５０ａは、ボルト貫通孔５３の開口周囲に形成された段差部４８ａに配設され、環状の受け部５０ａの周囲から間隔を空けて面上に立ち上がる段差面４８ｂとの間には、図６の断面図に示すようにクリアランスｃ１が形成されている。
【００１２】
ボルト絶縁筒５０の環状筒部５０ｂには、図５に示すように、ボルト絶縁筒５０の軸方向に複数のスリット５０ｃが形成され、上下に位置するスリット５０ｃ間には帯状円弧断面の弾性板部５０ｄが設けられている。上下の弾性板部５０ｄの先端部には、ボルト絶縁筒５０の半径方向外側へ突出する係止爪５０ｅが形成されている。本実施形態では対向する一組の弾性板部５０ｄに係止爪５０ｅを形成した弾性板部５０ｄの数は任意に変更が可能である。
ボルト貫通孔５３の内径は、環状筒部５０ｂの外径よりも大きく形成され、これらの間には、クリアランスｃ２が形成されている。また、ボルト貫通孔５３には、ボルト絶縁筒５０がセットされた状態で、上述の弾性板部５０ｄの係止爪５０ｅの位置に対応させて、拡径部５３ａを形成し、この拡径部５３ａに形成された段差部５３ｂに係止爪５０ｅが係止され、ボルト絶縁筒５０のボルト貫通孔５３に対する抜け止めの役割を果たす。したがって、係止爪５０ｅの突出高さは、上述のクリアランスｃ２よりも大きく形成する必要がある。
【００１３】
図３に示すように、半導体支持ブラケット４８の突出面４８ａには、矩形のレーザ押し付け板４９が取付けられる。レーザ押し付け板４９は、半導体レーザ４２がレーザ取付貫通孔５２の支持座５２ａに装着されたときに、レーザ押し付け板４９を突出面４８ａに取付けることによって、半導体レーザ４２をそれらの間に挟持するようにして固定することができる。なお、半導体支持ブラケット４８への半導体レーザ４２の取付けは、レーザ取付貫通孔５２への圧入や板バネなどで圧着固定してもよい。
レーザ押し付け板４９の中心部には、半導体レーザ４２の端子を引き出す孔４９ａと、レーザ押し付け板４９を半導体支持ブラケット４８に組み付けるためのボルト用の孔４９ｂが一対角線上に配置されている。このレーザ押し付け板４９の材質は、本実施形態では導電性を有する金属製板材を使用しているが、合成樹脂も使用することができ、電気的に電導体であっても非電導体であってもよい。
【００１４】
半導体支持ブラケット４８の裏面と筐体４１の側壁４１ａとの間には、合成樹脂製の絶縁シート５１が配設され、絶縁シート５１には、図５に示すように、半導体レーザ４２のレーザ光を通過させる通過孔５１ａと、ボルト５５を通す通過孔５１ｂが形成されている。
図３に示すように、側壁４１ａには、ボルト５を螺着させるネジ孔５６を形成している。筐体４１の側壁４１ａの材質は金属製材料であり、プリンタ本体２とはボディアースがとれるように構成されている。
なお、この半導体支持ブラケット４８、レーザ押し付け板４９及び絶縁シート５１の形状は、レーザ取付貫通孔５２の中心に対して点対称形状に形成されている。
【００１５】
図１に戻って、現像装置９は、現像バイアス電源装置により、現像ローラ１３に現像バイアスが印加されると、感光体ドラム７がレーザスキャニングユニット１４によって露光されることにより、感光体ドラム７の表面に形成された静電潜像が現像される。
実施形態においては、帯電バイアスの極性と同じ正極性の現像バイアスが印加され、磁性を有する一成分現像剤であるトナーが、感光体ドラム７の表面に形成された静電潜像に対し反転現像させられるように構成されている。
【００１６】
プリンタ本体２内における上下方向のほぼ中央部には用紙を搬送するための搬送路１５が配設され、下端部には給紙カセット１６が装着されている。搬送路１５は、感光体ドラム７と転写ローラ１０との間を通ってそれらの接線方向にほぼ水平に延在している。搬送路１５の上流端領域は、下方に反転して上記給紙カセット１６に接続されている。搬送路１５における、感光体ドラム７の上流側には、分離ローラ対１８、搬送ローラ対１９及びレジストローラ対２０が搬送路１５に沿ってかつ、上流から下流に向ってその順に配設されている。
給紙カセット１６内には、一端が軸２１まわりに回動自在に支持された用紙載置板である底板２２、底板２２の他端を上方に押し上げる圧縮コイルばね２８などが配設されている。底板２２上に積層・収容された用紙の先端部における上面は、プリンタ本体２内に配設されたピックアップローラ２３に圧接される。
【００１７】
搬送路１５における感光体ドラム７の下流側には、定着装置２４が配設されている。定着装置２４は、熱ローラ２５と、熱ローラ２５に下方から圧接された圧ローラ２６とを備えている。
搬送路１５における定着装置２４の下流側は、プリンタ本体２の後部側で上方に延びる排出搬送路２９に接続されている。この排出搬送路２９は両面印刷用の反転搬送路も兼ね、排出搬送路２９のほぼ中間位置には搬送ローラ対３２が配設され、上端部においてプリンタ本体２の前方側にカーブして用紙の排出口５に接続されている。排出口５には、排出ローラ対３３が配設されている。
【００１８】
このようなレーザスキャニングユニット１４が装着されているプリンタ１は、プリンタ１にプリント信号が送信されると、給紙カセット１６からピックアップローラ２３によって用紙が引き出される。そして、用紙は、搬送路１５に搬送され、感光体ドラム７まで搬送される。
一方、レーザスキャニングユニット１４では、半導体レーザから発生したレーザ光が、コリメータレンズにより平行光束とされる。コリメータレンズにより平行光束とされたレーザ光はアパーチャ板５１の幅広スリットによって絞られ、シリンドリカルレンズにより、回転多面鏡の反射面に線状に集光される。
【００１９】
回転多面鏡４５は、多面体（本実施形態では六角形）のミラーであり、中心軸に取り付けられた回転モータ（図示せず）により一定の角速度で高速回転を行う。シリンドリカルレンズ４４により集光されたレーザ光は、回転多面鏡により角度を変えて、一定角度範囲を放射状に反射され、回転ドラムの軸方向（主走査方向）にレーザ光を走査することが可能となる。
結像レンズ４６，４７は、シリンドリカルレンズ４４と同様に感光体上の点像の歪を防ぐ機能を有するとともに、点像が感光体上で主走査方向に等速度で走査されるように補正する機能を有する。
また、レーザ光が光センサ５４に導入されると、図示しないコントローラにおいて書き込み開始信号に変換されて半導体レーザの制御部に送信される。制御部は書き込み開始信号を受けてレーザ光の書き込み変調を開始し、感光体ドラム７にトナー像が潜像される。この様に、レーザ光の書き込みタイミングを調節することで、回転体ドラム上の感光体に形成される静電潜像の書き込み開始位置を制御する。
【００２０】
このように、半導体レーザ４２が連続的に照射されると、半導体レーザ４２内を通る電流によって、半導体レーザ４２自身が発熱する。半導体レーザ４２から発熱した熱は、半導体支持ブラケット４８及びレーザ押し付け板４９に伝導するが、これらの部材が放熱効果のよい金属製材料であるので、その一部が放熱され、半導体レーザ４２の放熱効果としては好ましい。しかしながら、残った熱は、次第に放射状に伝導しボルト５５の締結部を含めて半導体支持ブラケット４８の全体にわたって伝導される。
ボルト貫通孔５３では、該貫通孔５３の内周壁を伝わってからボルト絶縁筒５０に伝導される。ボルト絶縁筒５０は合成樹脂で形成されているので、金属製の半導体支持ブラケット４８に対して熱膨張差が大きく、互いが熱膨張差の相違によって接触して、半導体支持ブラケット４８が位置ズレを生じるおそれがある。これについては、ボルト絶縁筒５０と段差部４８ｂとの間にクリアランスｃ１を形成し、ボルト絶縁筒５０とボルト貫通孔５３との間にクリアランスｃ２を形成しているので問題は生じない。したがって、クリアランスｃ１，ｃ２の大きさは、ボルト絶縁筒５０と半導体支持ブラケット４８との熱膨張差を考慮して、両者が接触しない程度の大きさにすればよい。
このように、半導体支持ブラケット４８が位置ズレするのを防止しているので、半導体レーザ４２のレーザ光が精度よく感光体ドラム面を走査することができ、品質の良い印刷をすることができる。
【００２１】
本実施形態では、半導体レーザ４２を金属製の半導体支持ブラケット４８を支持させるようにしているが、半導体支持ブラケット４８は、筐体４１の側壁４１ａとの間に絶縁シート５１を配設しているので、側壁４１ａに対して直接接触するような個所はない。
また、半導体支持ブラケット４８は、ボルト５５によって固定されるが、ボルト５５と半導体支持ブラケット４８との間にはボルト絶縁筒５０が配設されているので、半導体支持ブラケット４８との直接的な電気的な接触はなく、半導体支持ブラケット４８とともに、半導体レーザ４２は電気的な絶縁を確保することができる。
【００２２】
図１に戻って、レーザスキャニングユニット１４の半導体レーザ４２により、帯電ローラ８により一様に帯電された感光体ドラム７の表面が露光されることにより静電潜像が形成され、このように感光体ドラム７に潜像されたトナー像は、転写ローラ１０によって、給紙カセット１６から所定のタイミングで搬送された用紙の片面に、トナー像として転写される。
トナー像が転写された用紙は、搬送路１５にガイドされて定着装置２４に搬送され、定着装置２４を通過する間に熱定着される。トナー像が定着された用紙は、搬送ローラ対２７、搬送ローラ対３２により、排出搬送路２９を通って排出口５から排紙トレイ４にフェイスダウンの状態で、１枚若しくは連続的に２枚以上が排紙トレイ４上に排出される。
このように、本実施形態によるプリンタ１は、熱による半導体レーザ４２の位置ズレを防止することができ、半導体レーザ４２の半導体支持ブラケット４８への組み付けについても平面同士の当接によって取付けるので容易に組み付けができる。さらに、ボルト絶縁筒５０のボルト貫通孔５３の取付けについては、スナップフィットのように実質的に差し込むだけで取付けできるので手間がかかることがない。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的思想に基づいて、勿論、本発明は種々の変形又は変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、プリンタを実施形態として説明したが、コピー、ＦＡＸ、その他複合機などの画像形成装置に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態における半導体レーザの取付構造に係わる画像形成装置（プリンタ）の概略断面図である。
【図２】図１の画像形成装置のレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）の斜視図である。
【図３】図２のレーザスキャニングユニットに配設されている半導体レーザの取付部の平面方向から見た断面図である。
【図４】図２のレーザスキャニングユニットに配設されている半導体支持ブラケットの斜視図である。
【図５】図４の半導体支持ブラケットの分解斜視図である。
【図６】図４のＸ−Ｘ方向における断面図である。
【図７】図４の半導体支持ブラケットのボルト貫通孔を裏面側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  プリンタ
２  プリンタ本体
１４  レーザスキャニングユニット
４０  組立ブロック
４１  筐体
４１ａ  側壁
４２  半導体レーザ
４８  半導体支持ブラケット
４９  レーザ押し付け板
５０  ボルト絶縁筒
５０ｃ  スリット
５０ｄ  弾性板部
５０ｅ  係止爪
５１  絶縁シート
５２  レーザ取付貫通孔
５３  ボルト貫通孔
【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】
2009182044.tif 000008
【図７】
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