JP2007183492A - Scanning optical apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a laser beam printer, a digital copying machine, and a digital FAX, and a scanning optical apparatus used for these.
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。 In recent years, a scanning optical device used as an optical system is required to have a more compact and low-cost configuration. A configuration in which a deflection device is attached to an optical box in a scanning optical device is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-218718). In the invention described in Patent Document 1, uneven load is prevented from being applied depending on the screwing position.
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。
Specifically, as shown in FIG. 8,
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。 However, the use of an elastic member such as rubber increases the cost. In addition, due to the downsizing of the circuit board of the deflection device, the area occupied by the control unit on which the driving ICs and connectors are mounted is larger than the circuit board area, and the space for the land and screw fixing parts is limited. Therefore, it is difficult to fix the deflection device to the optical box with a uniform pressing force against the rotation center of the deflection device.
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。 And there exists a possibility that the rotating shaft of a deflection | deviation apparatus may incline by the uneven pressing force with respect to a rotation center. When the rotation axis is tilted and the reflecting surface of the rotating polygon mirror is tilted, the position of the laser beam is shifted up and down, and a desired beam shape is not formed on the irradiated body, resulting in an image defect.
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。 Even when the deflecting device is fixed to the optical box by the pressing force of the elastic member, the optical box is thermally expanded when the scanning optical device is at a high temperature. At this time, in the optical box made of resin, due to the difference in linear expansion coefficient between the seating surface of the fixed part and the drive circuit board of the deflecting device, the optical box is thermally expanded non-uniformly to cause creep deformation in the fixed part.
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。 When creep deformation occurs, the deformation of the plurality of fixing portions is inclined in different directions. For this reason, there is a possibility that the drive circuit board attached to the fixed part deforms unevenly following the fixed part, and the rotation shaft of the deflecting device is inclined. When the rotation axis is tilted and the reflecting surface of the rotating polygon mirror is tilted, the position of the laser beam is shifted up and down, and a desired beam shape is not formed on the irradiated body, resulting in an image defect.
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。 Therefore, the present invention can prevent the rotation shaft from tilting even when the scanning optical device becomes high temperature and creep deformation occurs in the fixed portion. Accordingly, an object of the present invention is to provide a scanning optical device that can obtain stable optical characteristics and can obtain highly accurate image quality.
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。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a scanning optical device according to the present invention includes a deflection device including a rotating polygon mirror that deflects and scans a light beam emitted from a light source, and a plurality of fixing units. In the scanning optical device having the optical box attached at the position, the fixed portion is provided at a position apart from the first fixed portion near the rotation center of the rotary polygon mirror and the rotation center of the rotary polygon mirror. And a second fixing portion, and a region having a weaker strength than others is provided in the vicinity of the second fixing portion.
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。 According to the present invention, even when the scanning optical device becomes high temperature and the deflection device fixing portion is deformed, it is possible to suppress the tilt of the rotation shaft of the deflection device. Thereby, stable optical characteristics for forming a desired beam shape on the irradiated object can be obtained even at high temperatures, and highly accurate image quality can be obtained.
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。 An embodiment of the present invention will be described. However, the dimensions, materials, relative arrangements, and the like of the component parts described in the following embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.
[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。
[First embodiment]
A first embodiment of a scanning optical device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a scanning optical device according to the present embodiment.
(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。
(Scanning optical device)
The scanning
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。
Laser light generated from the semiconductor laser of the
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。
A
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。
As shown in FIG. 4A, the rotating
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。
The rotary polygon mirror 1 is pressed against a
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。
The
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。
The
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。
In the present embodiment, the description has been given of the case where there are two fixing portions in the vicinity of the rotor and one fixing portion provided at a position away from the
(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。
(Thermal deformation of optical box)
FIG. 2 is a diagram showing thermal deformation of a conventional optical box. As shown in FIG. 2, the
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。
A position 54 a that is deformed to a concave shape at the bottom of the
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。
That is, the fixing portions 15a to 15c in the vicinity of the rotor are inclined in the directions of arrows a, b, and c. The position away from the
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。
Here, due to the stresses A and B generated at the positions corresponding to the
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。
FIG. 3 is a diagram showing thermal deformation of the
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。
When the
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。
By providing the
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。
On the other hand, the stresses A and B are similarly applied to the positions corresponding to the fixing
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。
Accordingly, the rotational moment generated on the
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。
In addition, the area | region where intensity | strength is weaker than others is not limited to the area |
(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。
(Other forms of weaker areas than others)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fixed portion of the deflection apparatus. 4 (a) to 4 (d) show other forms of regions where the strength is weaker than others. As shown in FIG. 4A, the region having a lower strength than the others may be a
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。
Further, as shown in FIG. 4C, in the weaker region than the others, the fixing
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。 In addition, the area | region where intensity | strength is weaker than others is not limited to this shape, It can be set as various shapes, such as the shape which opened several holes, and the shape which provided the several dent.
(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。
(Measurement of the relation between the thickness of the
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the thickness of the
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。
The temperature of the scanning
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。
As shown in FIG. 5, it was confirmed by this measurement that the amount of inclination generated in the
[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。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the scanning optical device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a configuration diagram of the scanning optical device according to the present embodiment. About the part which overlaps with said 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
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。
As shown in FIG. 6, the scanning optical device 300 according to the present embodiment is provided with a
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。
The
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。
By providing the
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。
The fixed
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。
Here, the moment generated in the
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。
In addition, in this embodiment, although the structure which has the area |
[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。
[Third embodiment]
Next, an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a configuration diagram of the image forming apparatus.
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。
As shown in FIG. 7, the image forming apparatus includes a laser beam printer
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。
The
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。
The recording sheet S stored in the
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。
The photoconductor 213 forms a toner image on the recording sheet S based on the laser light from the scanning
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。
The recording sheet S on which an image is formed by the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS S ... Recording sheet, T ... Straight line, 1 ... Rotary polygon mirror, 2, 3 ... Imaging lens, 4 ... Optical box, 5 ... Light source unit, 6 ... Collimator lens, 7 ... Cylindrical lens, 8 ... Deflection device, 9 ... Rotating shaft, 10 ... rotor, 11 ... circuit board, 13 ... driving IC, 14 ... connector, 15 ... fixed part, 17 ... area, 18 ... center of rotation, 19 ... thin area, 20 ... recessed area, 23 ... area, DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。
In a scanning optical device comprising: a deflection device comprising a rotating polygon mirror that deflects and scans a light beam emitted from a light source; and an optical box having the deflection device attached thereto by a plurality of fixed portions.
The fixed portion has a first fixed portion near the rotation center of the rotary polygon mirror, and a second fixed portion provided at a position away from the rotation center of the rotary polygon mirror,
A scanning optical device comprising a region having a weaker strength than the other in the vicinity of the second fixing portion.
The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the low-strength region is provided between the second fixed portion and the rotation center.
3. The scanning optical device according to claim 1, wherein the weak region is a thin region, a concave region, or a through hole locally provided in the optical box.
The said 2nd fixing | fixed part is provided in two places, The said rotation center exists on the straight line which connects the said 2nd 2nd fixing | fixed part, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The scanning optical device described.
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。 A scanning optical device according to any one of claims 1 to 4,
An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms a toner image on a recording medium.
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Cited By (2)
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JP2012242786A (en) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Canon Inc | Scanning optical device |
JP2013029651A (en) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Kyocera Document Solutions Inc | Optical scanning device and image forming apparatus including the same |
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2006
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