JP2014228774A - 走査光学装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体１０２に対するレーザ光Ｌの照射位置変動を低減することができる。【解決手段】レーザ光Ｌを出射する光源１１と、ポリゴンモータ３によって回転駆動することにより光源１１から出射されたレーザ光Ｌを変更するポリゴンミラー４と、ポリゴンモータ４に対して略対称に設けられており、偏向されたレーザ光Ｌを反射し、感光体１０２上に走査する複数の折り返しミラー６と、折り返しミラー６によって反射されたレーザ光を感光体１０２に導くための開口２２を有し、光源１１、ポリゴンモータ３、折り返しミラー６を支持する複数のミラー支持部１７、を保持する底面部と、底面部の外縁において感光体１０２から遠ざかる方向に突出する側壁部２１と、を備える筐体２０と、を有しており、底面部は、側壁部２１からポリゴンモータ３に近接するに従い、感光体１０２から遠ざかるように湾曲した形状であることを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、走査光学装置、及び、走査光学装置を備える画像形成装置に関する。

複数色のトナー像を重ねてカラー画像を形成する画像形成装置では、印刷物上で各色が所定の位置に正確に印刷されていること、すなわち、色ずれを発生させない高い印字精度が、製品の品質上、重要視される。
印字精度悪化の要因としては、様々なものがあり得るものの、影響度の大きな要因の一つに、走査光学装置の熱変形に伴って生じる、感光体上でのレーザ照射位置の変動がある。従来、レーザ照射位置を変動させる要因として、画像形成装置の機内昇温と、ポリゴンミラーを駆動するポリゴンモータの発熱に起因した走査光学装置の自己昇温が知られている。
一般的に、走査光学装置は、光源から照射されるレーザ光を、回転するポリゴンミラーで反射させて走査する構成になっている。レーザ光は、光源から感光体に到達までの間に、折り返しミラーで反射されて進行方向を変えられ、レンズを介してスポットや感光体上でのレーザ照射位置が調整される。レーザの光路を決定するこれら光学部品は、走査光学装置を形成する筐体に固定されている。
画像形成装置の動作に伴う昇温によって筐体に熱変形が生じると、これら光学部品の姿勢も変化し、レーザ光の光路の方向に影響する。光路方向の変化は、感光体に到達するまでの光路長に比例して拡大されるため、走査光学装置の筐体変形が非常に微小であっても照射位置の変動として表れる。
また、従来は、カラー画像を形成する為に必要な走査光学装置を、色毎に専用に設ける構成が主流であった。しかし、昨今、画像形成装置に要求されている小型化と低コスト化を実現する上では、作像部の大幅なコンパクト化と部品点数の削減を図る必要があり、一つの走査光学装置が複数のレーザ光を走査可能な構成が主流となってきている。これにより、色間のレーザ照射位置のサーマルシフト（昇温による変動）が異なる傾向を示し、色間の相対差が大きくなり、色ずれが増大する。
従来の昇温によるレーザ照射位置のサーマルシフトの対策には、走査光学装置の露光動作時に、モータ保持筐体又は光源保持筐体が熱を持っても、熱がこれらの筐体から効率的に放熱される構成を施したものがある。例えば、特許文献１では、モータ保持筐体又は光源保持筐体のうち少なくとも一方の熱伝導率が、学部品保持筐体の熱伝導率よりも高い構成としている。このような構成により、光学部品を保持する筐体の熱膨張を抑制し、比較的熱伝導率の低い光学部品保持筐体への熱の伝達を抑制することで、光学部品を保持する筐体の熱変形を抑制し、感光体に対してより精度の高い露光を行うことが可能となっている。

特開２００６−２７１５８号公報

特許文献１の構成においては、レーザ照射位置を変動させる要因として認識されているポリゴンモータの発熱に起因する走査光学装置の自己昇温による筐体の熱変形は減少される。しかしながら、画像形成装置の機内昇温に起因する筐体の熱膨張を抑制することは困難である。すなわち、画像形成装置の機内昇温に起因するレーザ照射位置変動が発生してしまう虞がある。
これを回避するためには、冷却用のファンと風路を設け、機内昇温に起因する筐体周辺の熱を積極的に放熱するという手段がある。しかし、昨今、画像形成装置に要求されている小型化と低コスト化を実現する上では、風路を構成する領域を確保することや、冷却用のファンを設けることが困難である。

上記課題に鑑みて、本発明の目的は、感光体に対するレーザ光の照射位置変動を低減することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る走査光学装置は、
感光体に対してレーザ光を照射する走査光学装置において、
前記レーザ光を出射する光源と、
モータによって回転駆動することにより、前記光源から出射された前記レーザ光を偏向する回転多面鏡と、
前記モータに対して略対称に設けられており、偏向された前記レーザ光を反射し、複数の感光体上にそれぞれ走査する複数の反射ミラーと、
前記複数の反射ミラーによって反射された前記レーザ光を前記複数の感光体上にそれぞれ導くために走査方向に延びる複数の開口を有し、前記光源、前記モータ、前記複数の反射ミラーをそれぞれ支持する複数の支持部、を保持する底面部と、前記底面部の外縁において前記感光体から遠ざかる方向に突出する側壁部と、を備える筐体と、
を有し、
前記底面部は、前記走査方向に平行な側壁部側から前記モータに近接するに従い、前記感光体から遠ざかるように湾曲又は傾斜した形状であることを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記複数の感光体と、上記走査光学装置と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、感光体に対するレーザ光の照射位置変動を低減することができる。

実施例１に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図 走査光学装置の固定方法を説明するための概略斜視図 走査光学装置の内部構成を示す概略斜視図 実施例１に係る走査光学装置の副走査方向における断面図 ポリゴンモータの発熱による筐体の温度分布を示す図 実施例１におけるレーザ照射位置の変動について説明する図 従来例におけるレーザ照射位置の変動について説明する図 湾曲面の変形について説明するための図 湾曲の曲率と、照射位置の変動量の関係を示すグラフ 実施例２におけるレーザ照射位置の変動について説明する図 実施例２の変形例におけるレーザ照射位置の変動について説明する図 各実施例におけるレーザ照射位置の変動量を比較するグラフ

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本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。

（実施例１）
以下、実施例１に係るカラー画像形成装置（以下、単に画像形成装置という）の全体構成、画像形成動作の概略、画像形成装置への走査光学装置の固定方法、走査光学装置の全体構成、筐体の詳細について説明を行う。

＜画像形成装置の全体構成＞
まず、図１を用いて、実施例１に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図について説明する。図１は、実施例１に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。

画像形成装置１００は、後述する走査光学装置１と、画像形成部とから構成される。画像形成部には、像担持体としての複数の感光体１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ）が配設される。ここで、符号に付したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、各画像形成部で現像される色であるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックにそれぞれ対応している。なお、以下の説明においては、特に区別を要しない場合、符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して説明を行う。

各感光体１０２の周辺には、一次帯電器１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ）、現像器１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）、中間転写ユニット１０５、クリーナ１０６（１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋ）が配設される。一次帯電器１０３は、感光体１０２の表面を一様に帯電する。現像器１０４は、感光体１０２の表面上に担持される静電潜像に現像剤としてのトナーを供給することにより、現像剤像としてのトナー像を形成する。中間転写ユニット１０５は、図１中の矢印Ｃ方向に回転可能に設けられており、各感光体１０２の表面に形成されたトナー像を紙等の転写材Ｐに転写する。クリーナ１０６は、転写されずに感光体１０２の上に残ったトナーをクリーニングする。

また、中間転写ユニット１０５と当接して二次転写ローラ１０７は設けられている。さらに、中間転写ユニット１０５の下部には、給送トレイ１２１と、給送ローラ１２２と、レジストローラ１２３と、が設けられている。給送トレイ１２１は、転写材Ｐを積載保持している。給送ローラ１２２は、給送トレイ１２１から転写材Ｐを繰り出し、レジストローラ１２３は、転写材Ｐの姿勢を整えつつタイミングを合わせて転写材Ｐを中間転写ユニット１０５へ供給する。

また、中間転写ユニット１０５の転写材Ｐ搬送方向下流には、転写材Ｐ上に転写された現像されたトナー像を定着する定着器１２５と、装置外に転写材Ｐを排出する排出ローラ１２６と、が配設される。

＜画像形成動作の概略＞
さらに、実施例１に係る画像形成装置の画像形成動作の概略について説明する。まず、一次帯電器１０３により一様に帯電された状態の感光体１０２に対して、走査光学装置１からレーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが照射される。このレーザ光は、画像情報に基づいて光変調されているため、各感光体１０２上には、所望の画像を形成するため静電潜像が形成されることになる。静電潜像は、現像器１０４により、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが供給されることにより可視像化され、中間転写ユニット１０５上に順次重畳されて一次転写される。

その後、感光体１０２の表面上に残っている残留トナーはクリーナ１０６によりクリーニングされ、次のカラー画像を形成するために、感光体１０２は、再度１次帯電器１０３によって一様に帯電される。一方、給送トレイ１２１上に積載されている転写材Ｐは、給
送ローラ１２２によって１枚ずつ順に給送される。搬送されている間に、二次転写ローラ１０７と中間転写ユニット１０５とのニップ部（二次転写ニップ部）に導入される。これにより、用紙Ｐがニップ部を挟持搬送されていく過程で中間転写ユニット１０５上の４色重畳のトナー像が用紙Ｐの面に順次に一括転写されてカラー画像が形成される。転写材Ｐ上に形成されたカラー画像は定着器１２５によって熱定着されたのち、排出ローラ１２６などによって搬送されて装置外に出力される。以上のような動作によって一連の画像形成動作が完了する。

＜走査光学装置の固定方法＞
次に、図２を用いて、画像形成装置１００本体への走査光学装置１の固定方法を説明する。図２は、走査光学装置の固定方法を説明するための概略斜視図である。図２に示すように、走査光学装置１は、筐体２０が画像形成装置１００本体の本体ステー１１０に取り付けられることにより固定される。

図２に示すように、画像形成装置の本体ステー１１０には走査光学装置１を支持するための図２中Ｘ方向の取り付け基準となる３箇所の基準面が形成されている。また、図２中Ｚ方向の取り付け基準となる長穴１１１が形成されている。同様に、Ｙ方向とＺ方向の取り付け基準となる基準穴１１２が形成されている。

走査光学装置１は、筐体２０の３箇所の固定部７０、７１、７２に設けられた基準面を本体ステー１１０の基準面に突き当てることによって、Ｘ方向に位置決めされる。また、筐体２０の底面部に形成された２つの基準ボスと基準穴１１２、及び長穴１１１との嵌合によって、Ｙ方向とＺ方向に位置決めされる。すなわち、本体フレーム（本体ステー１１０）は、走査光学装置をＸ方向に３点、Ｙ方向に１点、Ｚ方向に２点で支持することになる。

このように本体ステー１１０に位置決めされた走査光学装置１の３箇所の固定部７０、７１、７２は、本体ステー１１０に図示しない固定手段により固定される。この際、ばね等の弾性部材で固定することで、画像形成装置の機内（画像形成装置内）昇温に起因する筐体の局部的な熱変形を低減させることが可能となり、光学部品の姿勢悪化が低減される。

＜走査光学装置の構成＞
さらに、図３を用いて、実施例１に係る走査光学装置１について説明する。図３は、走査光学装置の内部構成を示す概略斜視図である。実施例１に係る走査光学装置１は、半導体レーザを含む光源１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）、回転多面鏡としてのポリゴンミラー４を備えている。さらに、走査レンズ５（５ａ、５ｂ）、反射ミラーとしての折り返しミラー６（６Ｍ、６Ｃ）、７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）を備えている。

折り返しミラー６Ｍと、折り返しミラー６Ｃとは、ポリゴンミラー４の回転軸に対して略対称に配置されている。また、折り返しミラー７Ｙと、折り返しミラー７Ｋとは、ポリゴンミラー４の回転軸に対して略対称に配置されており、折り返しミラー７Ｍと、折り返しミラー７Ｃとは、ポリゴンミラー４の回転軸に対して略対称に配置されている。そして、図３に示すように、これら各光学部品は、樹脂性の筐体２０内に保持されて収容されている。また、筐体２０の上部開口は不図示のカバーによって閉塞される。

光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、レーザ光を出射する。出射されたレーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、ポリゴンモータ３によって回転駆動されるポリゴンミラー４に入射し、それぞれ異なる方向に偏向される。ポリゴンミラー４によって偏向されたレーザ光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、それぞれ走査レンズ５を透過し、折り返しミラー６Ｍ、６
Ｃ、折り返しミラー７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによって方向を変えられて、感光体１０２Ｙ〜１０２Ｋ上に結像する。

＜走査光学装置の筐体の詳細な説明＞
次に、図４を用いて、走査光学装置１の筐体２０の詳細について説明する。以下、感光体１０２の回転方向を主走査方向とし、感光体１０２の回転軸方向を副走査方向（走査方向）とする。図４は、実施例１に係る走査光学装置の副走査方向における断面図である。

図４に示すように、筐体２０は、内壁面２０ａ、及び内壁面２０ａに略沿って形成された外壁面２０ｂで底面部を構成している。そして、筐体２０の底面部には、複数の感光体１０２Ｙ〜１０２Ｋに対応する複数の開口２２Ｙ〜２２Ｋが設けられており、レーザ光ＬＹ〜ＬＫは、開口２２Ｙ〜２２Ｋを通過して感光体１０２Ｙ〜１０２Ｋ上に照射される。

また、筐体２０の底面部（内壁面２０ａ）には、開口２２Ｙ〜２２Ｋへレーザ光ＬＹ〜ＬＫを導く光学部品（実施例１では折り返しミラー７）を支持するためのミラー支持部１７（１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ）が保持されている。さらに、熱発生源となるポリゴンモータ３が底面部（内壁面２０ａ）に保持されている。

実施例１において、筐体２０は、内壁面２０ａ側の外縁から感光体１０２から遠ざかる方向に突出した側壁部としての外周側壁２１が、副走査方向（走査方向）に平行又は垂直に形成され、箱形状になっている。そして、図４に示すように、内壁面２０ａ及び外壁面２０ｂは、外周側壁２１側（側壁部側）から熱発生源であるポリゴンモータ３へ近接するに従い、感光体１０２から遠ざかる方向に湾曲しており、熱発生源となるポリゴンモータ３に対称な形状になっている。

ここで、図５は、熱発生源の熱（ポリゴンモータの発熱）による筐体の温度分布を示す図である。図５に示すように、内壁面２０ａ及び外壁面２０ｂの熱発生源付近の温度が高く、熱発生源から遠い外周側壁２１の温度は筐体２０の外気と同じ温度で低いことが分かる。また、筐体２０の形状は、熱発生源に対称な形状であるため、温度分布も熱発生源に対称になっている。

次に、図６、図７を用いて、筐体２０の撓みと、筐体２０の撓みによるレーザ照射位置のサーマルシフト（昇温による変動）について説明する。図６は、実施例１におけるレーザ照射位置の変動について説明する図である。図６（ａ）は、熱発生源の熱に起因する筐体２０の撓みによるレーザ照射位置の変動について示す図である。図６（ｂ）は、機内昇温に起因するレーザ照射位置の変動について示す図である。図７は、従来例におけるレーザ照射位置の変動について説明する図である。図７（ａ）は、熱発生源の熱に起因する筐体３０の撓みによるレーザ照射位置の変動について示す図である。図７（ｂ）は、機内昇温に起因するレーザ照射位置の変動について示す図である。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｂ）は、副走査方向における概略断面図である。

ここで、Ｘ＝筐体の長さ、ΔＸ＝変形量、Ｓ＝筐体の線膨張係数、Δｔ＝温度上昇量とすると、一般的にΔＸ＝Ｓ・Δｔ・Ｘという関係式で表される。

図７（ａ）に示すように、従来通り筐体３０の内壁面３０ａ及び外壁面３０ｂで構成される底面部が平面形状になっていると、熱発生源であるポリゴンモータ３の発熱により筐体３０の内壁面３０ａ及び外壁面３０ｂの長さはＸからＸ+ΔＸに熱膨張する。その一方
、外周側壁２１の温度は筐体外気と同じ温度のためＸから変化がない。

このため、筐体３０の内壁面３０ａ側の外周が拘束された状態に近くなり、熱膨張によ
る変形量ΔＸ分が変形する方向は、拘束されていない筐体３０の外壁面３０ｂ側になる。この時、ミラー支持部１７Ｙ、１７Ｍは図７中矢印Ａの方向に回転し、ミラー支持部１７Ｃ、１７Ｋは図７中矢印Ｂの方向に回転する。そして、感光体１０２上の照射位置変動の符号を、Ｚ方向プラス側（上側）を＋方向、Ｘ方向マイナス側（下側）を−方向とすると、レーザ光ＬＹ、ＬＭは＋方向に変動し、レーザ光ＬＣ、ＬＫは−方向に変動する。また、筐体３０の形状を熱発生源に対称な形状にしたため、変動量がレーザ光ＬＹ、ＬＫで同量に、レーザ光ＬＭ、ＬＣで同量になっている。

なお、図７（ａ）では筐体の熱膨張（変形）後の形状を実線、熱膨張（変形）前の形状を点線で示している。また、筐体の熱膨張（変形）後のレーザ光を実線、熱膨張（変形）前のレーザ光を点線で示している。以降、同様な図での筐体の形状及び、レーザ光の実線、点線の関係は図７（ａ）と同様である。

次に、図６（ａ）に示すように、実施例１のように筐体２０の内壁面２０ａ及び外壁面２０ｂが湾曲していると、従来例と同様に、ポリゴンモータ３の発熱により筐体２０の内壁面２０ａ及び外壁面２０ｂの長さはＸからＸ+ΔＸに熱膨張する。その一方、外周側壁
２１の温度は筐体外気と同じ温度のためＸから変化がない。このため、従来例と同様に、筐体２０の内壁面２０ａ側の外周が拘束された状態に近くなる。しかし、熱膨張による変形量ΔＸ分の変形は、拘束されていない筐体２０の外壁面２０ｂ側ではなく、筐体２０の内壁面２０ａ側になる。この理由を、以下、図８を用いて説明する。

図８は、湾曲面の変形について説明するための図である。湾曲した面に外部から作用する荷重Ｆを与えると仮定した場合、図８（ａ）に示すように、外壁面２０ｂ側から与えると、内部では圧縮応力と引張応力が発生し、筐体２０の内壁面２０ａ側が引張り応力により開き、撓みが発生する（Ｃ部拡大図参照）。一方、図８（ｂ）に示すように、内壁面２０ａ側から荷重Ｆを与えると、内部において全て圧縮応力に変換され両端の支点へ伝達され、断面内はほぼ一様な圧縮応力のみの発生にとどまり、撓みが発生しにくい（Ｄ部拡大図参照）。このため、熱膨張により変形する方向は、より撓みが発生し易い筐体の内壁面２０ａ側になる。

この時、図６（ａ）に示すように、ミラー支持部１７Ｙ、１７Ｍは矢印Ｂの方向に回転し、ミラー支持部１７Ｃ、１７Ｋは矢印Ａの方向に回転する。そして、感光体１０２上では、レーザ光ＬＹ、ＬＭは−側に変動し、レーザ光ＬＣ、ＬＫは＋側に変動し、従来例で示した図７（ａ）の逆方向になる。

図７（ｂ）は、図７（ａ）で示したポリゴンモータ３の発熱による筐体３０の撓みに、機内昇温起因の熱膨張による筐体３０の広がりが重ね合わされた、実質的な感光体１０２上の照射位置変動（サーマルシフト）を示している。図７（ｂ）に示すように、ポリゴンモータ３の発熱による筐体３０の撓みによる照射位置変動方向と、熱膨張による筐体３０の広がりにより照射位置変動方向が各色で同方向になり、感光体１０２上での照射位置変動が増幅されている。

一方、図６（ｂ）は、図６（ａ）で示したポリゴンモータ３の発熱による筐体２０の撓みに、機内昇温起因の熱膨張による筐体２０の広がりが重なり合わされた、実質的な感光体１０２上の照射位置変動を示している。図６（ｂ）に示すように、ポリゴンモータ３の発熱による筐体２０の撓みによる照射位置変動方向と、熱膨張による筐体２０の広がりによる照射位置変動方向が各色で逆方向になる。そのため、感光体１０２上での照射位置変動がキャンセルされ変動が抑制されている。

ここで、図９は、底面部（内壁面及び外壁面）の湾曲の曲率と、照射位置サーマルシフ
ト量の関係を示すグラフである。図９において、横軸が湾曲の曲率、縦軸が照射位置サーマルシフト量である。曲率が大きくなると照射位置サーマルシフト量が多くなる関係（およそ比例の関係）があるため、曲率の調整により照射位置サーマルシフト量をコントロールすることが可能である。そして、ポリゴンモータの発熱に起因する筐体の撓みによる照射位置サーマルシフト量をコントロールし、熱膨張による筐体の広がりに起因する照射位置サーマルシフトをキャンセルする量を調整できる。

上述したように、実施例１においては、内壁面２０ａ（底面部）にミラー支持部１７とポリゴンモータ３を保持する。そして、内壁面２０ａ（底面部）の外周側壁２１側からポリゴンモータ３へ近接するに従い、感光体１０２から遠ざかるように内壁面２０ａ及び外壁面２０ｂが湾曲する構成とした。このような構成を採用することにより、追加部品を用いることなく、筐体２０の熱変形量を低減することができ、レーザ照射位置のサーマルシフトを抑制し、感光体１０２に対して精度の高い露光を行うことが可能となる。

なお、本実施例ではポリゴンモータ３をＺ方向基準付近に配置し、感光体１０２に対しての照射位置サーマルシフトと色ずれを防止した。仮に、ポリゴンモータ３をＺ方向基準付近に配置しない場合、上下対称に熱膨張しないため、ポリゴンモータをＺ方向基準付近に配置した場合に比べ、感光体１０２に対しての照射位置サーマルシフト量は大きくなってしまう。しかし、内壁面２０ａ及び外壁面２０ｂを湾曲させたことで、ポリゴンモータ３の発熱に起因する筐体の撓みによる照射位置変動（サーマルシフト）と、熱膨張による筐体２０の広がりによる照射位置変動は、各色の照射位置の相対差という観点ではキャンセルされる。そのため、照射位置の相対差で現れる色ずれを抑制する効果はある。

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。実施例１の構成と同様の構成については同じ符号を用いて、その説明は省略する。画像形成装置１００に要求されている小型化等の理由で、筐体４０の内壁面４０ａ及び外壁面４０ｂの熱発生源に近い２つのミラー支持部１７の間を実質的な湾曲形状にすることができずに平面形状にする必要がある場合がある。この場合、筐体４０の内壁面４０ａ及び外壁面４０ｂの形状のうち、熱発生源に近いミラー支持部１７と熱発生源に遠いミラー支持部１７との間の形状によって、効果の現れ方に差がでてくる。この点に関し、本発明の実施例２として詳細な説明を行う。

図１０、図１１を用いて、筐体の撓みと、筐体の撓みによるレーザ照射位置のサーマルシフト（昇温による変動）について説明する。図１０は、実施例２におけるレーザ照射位置の変動について説明する図である。図１０（ａ）は、レーザ照射位置の変動がない状態における、実施例２の係る走査光学装置を示す図である。図１０（ｂ）は、レーザ照射位置が発生した状態における、実施例２の走査光学装置を示す図である。図１１は、実施例２の変形例におけるレーザ照射位置の変動について説明する図である。図１１（ａ）は、レーザ照射位置の変動がない状態における、変形例の走査光学装置を示す図である。図１１（ｂ）は、レーザ照射位置が発生した状態における、変形例の走査光学装置を示す図である。なお、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、副走査方向における概略断面図である。

以下、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、筐体を、筐体α、β、γの３つに分割して考える。図１０、図１１に示すように、実施例２及びその変形例においては、筐体のうち、ポリゴンモータ３に近い側のミラー支持部１７Ｍとミラー支持部１７Ｃとの間付近の部分を筐体αとする。また、ミラー支持部１７Ｍとミラー支持部１７Ｙとの間付近の部分を筐体γとし、ミラー支持部１７Ｃとミラー支持部１７Ｋとの間付近の部分を筐体βとする。

図１０に示すように、実施例２においては、筐体αが平面形状で、筐体β及び筐体γが湾曲した形状となっている。すなわち、筐体４０の内壁面４０ａ及び外壁面４０ｂは実質的に湾曲している。ここでいう実質的に湾曲とは、内壁面４０ａ及び外壁面４０ｂで構成される断面が複数の要素の集合体で構成されていると仮定した場合、各要素の重心位置を近似した線が湾曲しているということを意味する。

一方、図１１に示すように、変形例においては、筐体αが平面形状で、筐体β及び筐体γが平面部と傾斜部で形成される形状となっており、この場合においても、筐体５０の第１面及び第２面は実質的に湾曲しているといえる。ここで、筐体β及び筐体γの傾斜部は、外周側壁２１側（側壁部側）から、平面形状である筐体αに近接するに従い、感光体１０２から遠ざかる方向に傾斜した形状となっている。

図１０（ｂ）に示すように、筐体αが平面形状になっていると、ポリゴンモータ３の発熱により筐体４０の内壁面４０ａ及び外壁面４０ｂの長さは熱膨張する一方、外周側壁２１の温度は筐体外気と同じ温度のため変化がない。このため、筐体αの内壁面４０ａ側の外周側壁２１が拘束された状態に近くなり、熱膨張により変形する方向は、拘束されていない筐体の外壁面４０ｂ側になる。

この変形により発生した力は外周側壁２１等を介して、筐体β及び筐体γの湾曲形状部の内壁面４０ａ側に加わる。実施例１で説明した通り、湾曲した面の内壁面側に外部から作用する荷重を与えると、内部において全て圧縮応力に変換され両端の支点へ伝達され、断面内はほぼ一様な圧縮応力のみの発生にとどまり、撓みが発生しにくい。このため、外周側壁２１等を介して伝わる力による外壁面４０ｂ側への撓みは抑制される。

次に、筐体β及び筐体γの熱膨張による変形は撓みが発生し易い筐体の内壁面４０ａ側に撓もうとする。しかし、熱発生源に近い筐体αに比べ、筐体β及び筐体γの温度上昇は少ないため、前記力により筐体β及び筐体γは内壁面側に撓むことができない。

そのため、次に撓みが発生し易い筐体β及び筐体γの両端の支点がＺ方向外側に変形する。この結果、ミラー支持部１７Ｙ、１７Ｍは矢印Ａの方向に回転し、ミラー支持部１７Ｃ、１７Ｋは矢印Ｂの方向に回転する。そして、感光体１０２上では、レーザ光ＬＹ、ＬＭは＋側に変動し、レーザ光ＬＣ、ＬＫは−側に変動する。この照射位置サーマルシフト量は、筐体の内壁面と外壁面の湾曲形状の違いによりそれぞれ異なってくるため、図６、図７、図１０、図１１で示すそれぞれの照射位置サーマルシフト量の比較とその説明は図１２でまとめて後述する。

図１１（ｂ）に示すように、筐体αが平面形状になっていると、図１０（ｂ）と同様に、熱膨張により変形する方向は、筐体５０の外壁面５０ｂ側になる。この変形により発生した力は、外周側壁２１等を介して、筐体β及び筐体γの平面部と傾斜部の内壁面５０ａ側に加わる。

平面部の内壁面５０ａ側に外部から作用する荷重を与えると、そのまま外壁面５０ｂ側に撓む。平面部と傾斜部の結合部５５付近に内壁面５０ａ側に外部から作用する荷重を与えると、結合部５５内部において全て圧縮応力に変換され傾斜部端部の支点へ伝達され、断面内はほぼ一様な圧縮応力のみの発生にとどまり、撓みが発生しにくい。このため、外周側壁２１等を介して伝わる力による外壁面５０ｂ側への撓みは平面部のみで発生し、傾斜部での発生は抑制される。

次に、筐体β及び筐体γの熱膨張による変形は撓みが発生し易い筐体５０の内壁面５０ａ側に撓もうとする。しかし、熱発生源に近い筐体αに比べ、筐体β及び筐体γの温度上
昇は少ないため、上記力により筐体β及び筐体γは内壁面５０ａ側に撓むことができない。そのため、傾斜部では次に撓みが発生し易い筐体β及び筐体γの端部の支点がＺ方向外側に変形し、平面部は外壁面５０ｂ側に変形する。この結果、ミラー支持部１７Ｙ、１７Ｍは矢印Ａの方向に回転し、ミラー支持部１７Ｃ、１７Ｋは矢印Ｂの方向に回転する。そして、感光体１０２上では、レーザ光ＬＹ、ＬＭは＋側に変動し、レーザ光ＬＣ、ＬＫは−側に変動する。

ここで、図１２は、図６、図７、図１０、図１１で示した各実施例におけるレーザ照射位置変動量（サーマルシフト量）を比較するグラフである。横軸が筐体の内壁面及び外壁面の形状の違い、縦軸が照射位置サーマルシフト量である。また、実線がポリゴンモータの発熱による照射位置サーマルシフト量、点線がポリゴンモータの発熱による筐体の撓みと、機内昇温起因の熱膨張による筐体の広がりとが重ね合わされた、実質的な感光体上の照射位置サーマルシフトを示す。

図１２に示すように、筐体αが平面形状の場合、ポリゴンモータの発熱による筐体の撓みによる照射位置変動方向と、熱膨張による筐体の広がりにより照射位置変動方向が同方向になって感光体上での照射位置変動が増幅されている。しかし、筐体β及び筐体γの形状を工夫し、筐体の内壁面及び外壁面を実質的に湾曲させることで、ポリゴンモータの発熱による筐体の撓みによる照射位置サーマルシフト量を大幅に抑制することが可能となる。その結果、機内昇温起因の熱膨張による筐体の広がりとが重ね合わされた、実質的な感光体上の照射位置サーマルシフトが改善される。

以上説明したように、実施例２の構成及び実施例２の変形例の構成においても、追加部品の必要なく、光学部品を支持する筐体の熱変形を抑制することが可能となり、感光体１０２に対して精度の高い露光を行うこと可能となる。

上記実施例において、図１に示すように、中間転写ユニット１０５として中間転写ドラムを用いたことで各色に対応する各感光体ドラム１０２の中心位置が中間転写ドラムの同心円上になっている。しかしながら、本発明はこのような構成の画像形成装置のみに適用できるものではなく、中間転写ユニットとして中間転写ベルトを用い、各色に対応する各感光体中心位置が略直線となっている構成のものにも適用することができる。

１…走査光学装置、３…ポリゴンモータ（モータ）、４…ポリゴンミラー（回転多面鏡）、６…折り返しミラー（反射ミラー）、１１…光源、１７…ミラー支持部（支持部）、２０…筐体

Claims (4)

1. 感光体に対してレーザ光を照射する走査光学装置において、
   前記レーザ光を出射する光源と、
   モータによって回転駆動することにより、前記光源から出射された前記レーザ光を偏向する回転多面鏡と、
   前記モータに対して略対称に設けられており、偏向された前記レーザ光を反射し、複数の感光体上にそれぞれ走査する複数の反射ミラーと、
   前記複数の反射ミラーによって反射された前記レーザ光を前記複数の感光体上にそれぞれ導くために走査方向に延びる複数の開口を有し、前記光源、前記モータ、前記複数の反射ミラーをそれぞれ支持する複数の支持部、を保持する底面部と、前記底面部の外縁において前記感光体から遠ざかる方向に突出する側壁部と、を備える筐体と、
   を有し、
   前記底面部は、前記走査方向に平行な側壁部側から前記モータに近接するに従い、前記感光体から遠ざかるように湾曲又は傾斜した形状であることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記モータから発生する熱による前記筐体の変形による前記感光体への前記レーザ光の照射位置変動方向と、画像形成装置内の昇温による前記筐体の変形による前記感光体への前記レーザ光の照射位置変動方向と、が逆方向であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記底面部は、
   前記モータに対して略対称に設けられた２つの前記支持部のうち、前記モータに最も近くに設けられる２つの支持部の間の部分が平面形状であって、
   前記平行な側壁部側から前記平面形状の部分に近接するに従い、前記感光体から遠ざかるように湾曲又は傾斜した形状であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
4. 前記複数の感光体と、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の走査光学装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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