JP2004286967A - Optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転多面鏡を用いた光走査装置、例えばレーザビームプリンタなどにおいて、レーザ光を画像坦持体に走査するための光走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8には、レーザビームプリンタに用いられている従来の光走査装置100が示されている(例えば、特許文献1等参照)。
【0003】
図8において、102はポリゴンミラー(回転多面鏡)、104はポリゴンミラー押え、106はポリゴンミラー台座、108は回転駆動用マグネット、110は回転体支持部材、112は回転シャフト、114は軸受スリーブ、116は固定子コイル、118は回転駆動基板ユニット、120はモータ固定ネジ、122は光学箱である。
【0004】
同図において、ポリゴンミラー102はポリゴンミラー押え104とポリゴンミラー台座106によって挟持され、またポリゴンミラー台座106と回転シャフト112は回転駆動用マグネット108が固着した回転体支持部材110に固定されている(以下、符号102〜118の全体をロータ124と記す)。
【0005】
また回転シャフト112は軸受スリーブ114に挿入され、前記ロータ124は軸受スリーブ114に対して回転自在となっている。
【0006】
さらに固定子コイル116は回転駆動基板ユニット118に固定され、回転駆動基板ユニット118は軸受スリーブ114に固定され、回転駆動基板ユニット118はモータ固定ネジ120などによって光学箱122に固定されている。
【0007】
なお、軸受スリーブ114、固定子コイル116、回転駆動基板ユニット118、及びロータ124などによって構成され、上記ポリゴンミラー102を回転させるための回転機構部全体を以下ではポリゴンモータ126と記す。
【0008】
次に同図従来例の光走査装置の動作について説明する。
【0009】
回転駆動基板ユニット118上の図示しないモータ駆動回路にスタート信号が入力されると、固定子コイル116には定められた順序で通電が行われる。
【0010】
すると固定子コイル116と回転駆動用マグネット108の間に働く電磁力によって前記ロータ124には回転トルクが発生し、前記ロータ124は回転シャフト112を軸中心にして回転する。
【0011】
このときモータ駆動回路は固定子コイル116に流す電流量を前記ロータ124の回転速度に応じて調整し、前記ロータ124の回転速度が常に設定回転速度になるように制御を行う。
【0012】
このとき図示しないレーザ光をポリゴンミラー102に照射し反射偏向させることで走査光が得られる。
【0013】
【発明が解決しようとしている課題】
上記従来例では、回転駆動基板ユニット118の4隅に穿ったネジ締結穴でポリゴンモータ126全体を光学箱122に締結している。
【0014】
その為、ポリゴンモータ126等の発熱で光学箱122内部の温度が上がってくると、回転駆動基板ユニット118と光学箱122の熱膨張率の違いにより、光学箱122や回転駆動基板ユニット118に撓みなど変形が生じ(例えば、光学箱122の底板が下側に凸状に湾曲する。)、その結果、軸受スリーブ114が設計された正しい位置からずれてしまったり、倒れが生じたりするという問題があった(なお、図8中の矢印は、部材の変形方向を示す。)。
【0015】
軸受スリーブ114の位置がズレたり倒れが生じた場合、ポリゴンミラー102も設計された位置からずれた位置で回転軸も倒れてしまうため、レーザ光が画像坦持体上の正しい位置に走査されなくなってしまい、正しい画像が出力されなくなってしまう。
【0016】
このような問題の解決方法としては(1)ポリゴンモータ126と光学箱122を固定する点の間隔を極力短くする(2)ポリゴンモータ126の発熱を光学箱122の外部に放熱するなどして、光学箱122の内部の温度上昇を極力抑える などが有効と考えられてきた。
【0017】
しかし回転駆動基板ユニット118上にはモータ駆動回路部品や固定子コイル116、およびこれらの配線パターンなどが存在するため、取付けネジ穴を十分な効果が得られるほど近接して配置することは困難であった。
【0018】
また、ポリゴンモータ126の発熱を光学箱122の外部に放熱するアプローチとしては、図9に示すように光学箱122の底板に大きな開口部128を設けて回転駆動基板ユニット118を外気に晒したり、さらには回転駆動基板ユニット118に取り付けた放熱器130を大きな開口部128から露出させるなどして放熱することなどが行われてきた(例えば、特許文献2等参照)。
【0019】
しかしながら光学箱122にこのような大きな開口部128を設けることは、光学箱122に対し軸受スリーブ114を直接位置決めする図8のようなシンプルな構造が取れなくなり、また大きな開口部128の存在で光学箱122の剛性が低下するなど、光学箱122の設計がより難しくなるという問題点があった(なお、図9中の矢印は、部材の変形方向を示す。)。
【0020】
さらに、通常、光学箱122は外部からの微細な粉塵が侵入しないよう完全に密閉する必要があり、この点でも大きな開口部128はデメリットとなる。
【0021】
【特許文献1】
特開平6−75184号公報
【特許文献2】
特開平11−160644号公報
【0022】
本発明は上記事実を考慮し、光学箱の剛性を低下させず、光学箱内部に設けたポリゴンモーターの熱を光学箱の外部に効率的に放熱することのできる光走査装置を提供することが目的である。
【0023】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の光走査装置は、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを偏向走査するための回転多面鏡と、前記回転多面鏡に連結される回転シャフト、前記回転シャフトに連結される回転駆動用マグネットと、軸方向一端部から前記回転シャフトを挿入し回転自在に保持する軸受、及び前記軸受と連結され前記回転体を回転させるための固定子コイルを有する回転駆動基板ユニットを備えたポリゴンモータと、前記光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、前記光源、前記ポリゴンモータ、及び前記光学系を収容する光学箱と、前記軸受の軸方向他端部に設けられた係合部と、前記光学箱に設けられ、前記軸受の他端部側の一部分を光学箱内側より挿入する貫通孔と、少なくとも一部が前記光学箱の外部に配置され、前記光学箱の外部から前記軸受の前記係合部と係合することで、前記ポリゴンモータを前記光学箱に位置決め固定する軸受固定部材と、を有することを特徴としている。
【0024】
次に、請求項1に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0025】
請求項1に記載の光走査装置によれば、ポリゴンモータの軸受は、軸受の他端部側の一部分が光学箱内側より貫通孔へ挿入され、光学箱の外部に配置された軸受固定部材が軸受の係合部と係合することで、ポリゴンモータが光学箱に位置決め固定される。
【0026】
したがって、光学箱に大きな開口部を設けることなく、簡単な構造で光学箱にポリゴンモータを1点で固定することができ、また同時にポリゴンモータで発生した熱は、軸受、軸受固定部材を介して光学箱の外部へ効率良く放熱されるため、光学箱の温度上昇を小さくでき、光学箱や回転駆動基板ユニットの撓み(光学箱と回転駆動基板ユニットの熱膨張率が違っている場合に生ずる)により光ビームが画像坦持体上に正しく走査されなくなってしまうという問題を防止することができる。
【0027】
なお、光源から出射された光ビームは、ポリゴンモータで回転される回転多面鏡で偏向走査され、光学系により被走査面上に結像される。
【0028】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光走査装置において、前記軸受の前記係合部は凹部であり、前記凹部に前記軸受固定部材の一部分を圧入することにより前記軸受と前記軸受固定部材とが固定されている、ことを特徴としている。
【0029】
次に、請求項2に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0030】
請求項2に記載の光走査装置では、軸受の凹部に軸受固定部材の一部分が圧入されることで軸受と軸受固定部材とが固定される。
【0031】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の光走査装置において、前記軸受の前記係合部は凹部であり、前記凹部に前記軸受固定部材の一部分を挿入接着することにより前記軸受と前記軸受固定部材とが固定されている、ことを特徴としている。
【0032】
次に、請求項3に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0033】
請求項3に記載の光走査装置では、軸受の凹部に軸受固定部材の一部が挿入されて接着されることで軸受と軸受固定部材とが固定される。
【0034】
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の光走査装置において、前記軸受の前記係合部は内側面に第1の螺旋溝が設けられた孔であり、前記軸受固定部材の外側面には第2の螺旋溝が設けられており、
前記第1の螺旋溝と前記第2の螺旋溝とを螺合させることにより前記軸受と前記軸受固定部材とが固定されている、ことを特徴としている。
【0035】
次に、請求項4に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0036】
請求項4に記載の光走査装置では、軸受の孔に設けた第1の螺旋溝に、軸受固定部材に設けられた第2の螺旋溝が螺合することで軸受と軸受固定部材とが固定される。
【0037】
請求項5に記載の光走査装置は、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを偏向走査するための回転多面鏡と、前記回転多面鏡に連結される回転シャフト、前記回転シャフトに連結される回転駆動用マグネットと、軸方向一端部から前記回転シャフトを挿入し回転自在に保持する軸受、及び前記軸受と連結され前記回転体を回転させるための固定子コイルを有する回転駆動基板ユニットを備えたポリゴンモータと、前記光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、前記光源、前記ポリゴンモータ、及び前記光学系を収容する光学箱と、前記軸受と一体的に連結され、一端部に係合部を有する軸受支持部材と、前記光学箱に設けられ、前記軸受支持部材の一部分を光学箱内側より挿入する貫通孔と、少なくとも一部が前記光学箱の外部に配置され、前記光学箱の外部から前記軸受支持部材の前記係合部と係合することで、前記ポリゴンモータを前記光学箱に位置決め固定する軸受固定部材と、を有することを特徴としている。
【0038】
次に、請求項5に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0039】
請求項5に記載の光走査装置によれば、ポリゴンモータの軸受は、軸受支持部材に対して一体的に連結されている。
【0040】
ポリゴンモータと連結された軸受支持部材が光学箱内側より貫通孔へ挿入され、光学箱の外部に配置された軸受固定部材が軸受支持部材の係合部と係合することで、ポリゴンモータが軸受支持部材を介して光学箱に位置決め固定される。
【0041】
したがって、光学箱に大きな開口部を設けることなく、簡単な構造で光学箱にポリゴンモータを1点で固定することができ、また同時にポリゴンモータで発生した熱は、軸受、軸受支持部材、及び軸受固定部材を介して光学箱の外部へ効率良く放熱されるため、光学箱の温度上昇を小さくでき、光学箱や回転駆動基板ユニットの撓み(光学箱と回転駆動基板ユニットの熱膨張率が違っている場合に生ずる)により光ビームが画像坦持体上に正しく走査されなくなってしまうという問題を防止することができる。
【0042】
なお、光源から出射された光ビームは、ポリゴンモータで回転される回転多面鏡で偏向走査され、光学系により被走査面上に結像される。
【0043】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の光走査装置において、前記軸受支持部材の前記係合部は凹部であり、前記凹部に前記軸受固定部材の一部分を圧入することにより前記軸受支持部材と前記軸受固定部材とが固定されている、ことを特徴としている。
【0044】
次に、請求項6に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0045】
請求項6に記載の光走査装置では、軸受支持部材の凹部に軸受固定部材の一部分が圧入されることで軸受支持部材と軸受固定部材とが固定される。
【0046】
請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の光走査装置において、前記軸受支持部材の前記係合部は凹部であり、前記凹部に前記軸受固定部材の一部分を挿入接着することにより前記軸受支持部材と前記軸受固定部材とが固定されている、ことを特徴としている。
【0047】
次に、請求項7に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0048】
請求項7に記載の光走査装置では、軸受支持部材の凹部に軸受固定部材の一部が挿入されて接着されることで軸受支持部材と軸受固定部材とが固定される。
【0049】
請求項8に記載の発明は、請求項5に記載の光走査装置において、前記軸受支持部材の前記係合部は内側面に第1の螺旋溝が設けられた孔であり、前記軸受固定部材の外側面には第2の螺旋溝が設けられており、前記第1の螺旋溝と前記第2の螺旋溝とを螺合させることにより前記軸受支持部材と前記軸受固定部材とが固定されている、ことを特徴としている。
【0050】
次に、請求項8に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0051】
請求項8に記載の光走査装置では、軸受支持部材の孔に設けた第1の螺旋溝に、軸受固定部材に設けられた第2の螺旋溝が螺合することで軸受支持部材と軸受固定部材とが固定される。
【0052】
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の光走査装置において、前記軸受固定部材と前記光学箱の間に、前記軸受固定部材と前記光学箱との間に反発力を発生させる弾性部材を配置した、ことを特徴としている。
【0053】
次に、請求項9に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0054】
軸受固定部材と光学箱の間に軸受固定部材と光学箱との間に反発力を発生させる弾性部材を配置したので、軸受固定部材を光学箱から引き離す方向の力を発生し、この作用によってポリゴンモータ全体が光学箱内部に押し当てられ固定される。
【0055】
請求項10に記載の発明は、請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の光走査装置において、前記軸受固定部材と前記軸受とが係合した際に、前記軸受固定部材と前記光学箱との間に反発力を有するように前記軸受固定部材の一部もしくは全部が弾性材料で構成されている、ことを特徴としている。
【0056】
次に、請求項10に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0057】
軸受固定部材と軸受とが係合すると、軸受固定部材を構成する弾性材料の弾性力により軸受固定部材と光学箱との間に反発力が発生し、これによってポリゴンモータが光学箱内部に押し当てられ固定される。
【0058】
請求項11に記載の発明は、請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の光走査装置において、前記軸受固定部材の一部もしくは全部が、前記光学箱よりも熱伝導率の大きい材料で構成されている、ことを特徴としている。
【0059】
次に、請求項11に記載の光走査装置の作用を説明する。
【0060】
軸受固定部材の一部もしくは全部を、光学箱よりも熱伝導率の大きい材料で構成することにより、ポリゴンモータで発生した熱を軸受固定部材を介してより効率的に光学箱の外部へ伝達することができるようになる。
【0061】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態]
図1には本発明の第1の実施形態に係る光走査装置10が断面図にて示されている。
【0062】
図1において、符号12はポリゴンミラー、符号14はポリゴンミラー押え、符号16はポリゴンミラー台座、符号18は回転駆動用マグネット、符号20は回転体支持部材、符号22は回転シャフト、符号24は軸受スリーブ、符号26は固定子コイル、符号27は固定子コイル26を取り付けるヨーク、符号28は回転駆動基板ユニット、符号30は軸受固定部材、符号32は光学箱を示している。
【0063】
本実施形態の光学箱32は、合成樹脂で形成されている。
【0064】
ポリゴンミラー押え14、ポリゴンミラー台座16、及び回転体支持部材20は、回転シャフト22に固定されている。
【0065】
ポリゴンミラー12は、ポリゴンミラー押え14とポリゴンミラー台座16との間に位置しており、ポリゴンミラー押え14の弾性力によって挟持されている。
【0066】
また、回転駆動用マグネット18は、回転体支持部材20に固定されている。
【0067】
以上のポリゴンミラー12、ポリゴンミラー押え14、ポリゴンミラー台座16、回転駆動用マグネット18、回転体支持部材20、回転シャフト22などで構成される回転体部全体を以下ではロータ34と記す。
【0068】
固定子コイル26を取り付けたヨーク27は、回転駆動基板ユニット28に固定されている。
【0069】
軸受スリーブ24は、上側が大径に形成された大径部分24A、下側が小径に形成された小径部分24Bとされている。
【0070】
本実施形態の軸受スリーブ24は、真鍮製であるが、真鍮以外の金属や他の材料から形成することもできる。
【0071】
軸受スリーブ24の小径部分24Bは、回転駆動基板ユニット28に形成された孔36を挿通している。
【0072】
回転駆動基板ユニット28の下方に突出した小径部分24Bには、環状の溝38が形成されており、この溝38に嵌め込まれたリング40と大径部分24Aの下端面との間に回転駆動基板ユニット28が位置している。
【0073】
以上の軸受スリーブ24、固定子コイル26、ヨーク27、回転駆動基板ユニット28、及びロータ34などによって構成され、上記ポリゴンミラー12を回転させるための回転機構部全体を以下ではポリゴンモータ42と記す。
【0074】
軸受スリーブ24には、上側にロータ34の回転シャフト22を回転自在に挿入する孔44が形成されており、この孔44の下側には下端に開口する大径の大径孔46が形成されている。
【0075】
なお、孔44の下端付近には、回転シャフト22を支持するスラスト板48が固定されている。
【0076】
軸受スリーブ24の小径部分24Bは、光学箱32の底板50のボス52に形成された貫通孔54に挿入されており、ポリゴンモータ42の光学箱32に対する水平方向の位置決め、及び回転軸方向(回転軸の傾き)の角度決めがなされている。
【0077】
したがって、貫通孔54の内径は、軸受スリーブ24の小径部分24Bの外径よりも僅かに大きいだけである。
【0078】
軸受スリーブ24の大径孔46には、雌ねじ(図示せず)が形成されている。
【0079】
軸受固定部材30は、光学箱32よりも熱伝導率の高い部材から形成されており、軸受スリーブ24の雌ねじに螺合する雄ねじ58の形成された円柱部60と、円柱部60から放射方向に延びる複数の放射状突起62とを備えている。
【0080】
なお、軸受固定部材30を形成する材料としては、真鍮、鋼、ステンレス、アルミニューム等の金属でも良く、少なくとも光学箱32よりも熱伝導率の高い材料であれば、セラミックス等の金属以外の材料であっても良い。
【0081】
放射状突起62は、弾性を有する板ばね状に形成されている。
【0082】
軸受固定部材30の雄ねじ58は、光学箱32の外部から軸受スリーブ24の雌ねじに螺合されている。
【0083】
軸受固定部材30の放射状突起62は、先端部が光学箱32の底板50に押し当てられることで弾性変形し、軸受固定部材30を光学箱32から引き離す方向の力を発生している。
【0084】
このため、ポリゴンモータ42は、軸受スリーブ24が下方に引っ張られ、軸受スリーブ24の大径部分24Aが回転駆動基板ユニット28を光学箱32のボス52に押し付けられることで固定されている。
【0085】
なお、この回転駆動基板ユニット28は、光学箱32に対して、ボス52の部分1点でのみ固定されている。
【0086】
図2には、光走査装置10の内部構成の概略が示されている。
【0087】
図2に示すように光学箱32の内部には、ポリゴンミラー12、ポリゴンモータ42の他に、レーザ光を出射する光源74、光学レンズ76、78、光学ミラー80等が搭載されている。
【0088】
この光走査装置10では光源74から出射されたレーザ光がポリゴンミラー12により偏向され、光学レンズ76、及び光学ミラー80を介して後述する感光体ドラム82の表面を走査露光するようになっている。
【0089】
図3に示すように、この光走査装置10を備えた画像形成装置84においては、光走査装置10の下方に配置された感光体ドラム82が図3の矢印Q方向に所定の角速度で回転する。
【0090】
感光体ドラム82の外周部近傍には、帯電装置86、現像装置88、転写装置90及びクリーニング装置92が外周に沿って順に設置されている。
【0091】
なお、光走査装置10によるレーザ光の走査位置は、帯電装置86による帯電位置と現像装置88による現像位置との間に設定されている。
【0092】
帯電装置86により帯電された感光体ドラム82の表面は、デジタル画像データに応じて変調された光走査装置10からのレーザ光により走査露光され、静電潜像が形成される。
【0093】
さらに、この静電潜像は現像装置88により現像され、感光体ドラム82の表面に静電潜像に対応したトナー像が形成される。
【0094】
一方、用紙Pは、上記トナー像の形成と同期して、所定経路に沿って感光体ドラム82と転写装置90とのニップ部に搬送される。
【0095】
用紙Pが該ニップ部に搬送されるタイミングで所定の転写バイアス電圧が転写装置90に印加され、この転写バイアス電圧の印加及び転写装置90による用紙Pの感光体ドラム82に対する押圧作用によって、感光体ドラム82上のトナー像は用紙Pに転写される。
【0096】
転写後の用紙Pは定着器94に搬送され、用紙P上に形成されたトナー像が用紙Pに定着される。
【0097】
定着された用紙Pは矢印W方向に搬送され、図示しない排紙トレイへ排出される。
(作用)
次に、本実施形態の光走査装置10の作用を説明する。
【0098】
本実施形態の光走査装置10では、ポリゴンモータ42の発熱は、軸受スリーブ24から光学箱32よりも熱伝導率の高い金属製の軸受固定部材30を伝わり光学箱32の外部の軸受固定部材表面、特に放射状突起62の表面から大量に光学箱32の外部へと放熱されるため、光学箱32の内部の温度上昇を極めて小さくすることができる。
【0099】
しかも、光学箱32の底板50に形成する貫通孔54の内径は、軸受スリーブ24の外径と同等以下で良く、光学箱32の底板50に従来技術で説明した放熱のための大きな開口部を必要としないので、光学箱32の剛性が低下することがない。
【0100】
また、光学箱32の防塵のための施策も、光学箱32の貫通孔54をシーリングするだけで良く、大きな開口部をシーリングするのに比べて遥かに容易となる。
【0101】
さらに、本実施例の光走査装置10では、ポリゴンモータ42が軸受スリーブ24の近傍のみで光学箱32に固定されるため、光学箱32の内部の温度上昇、及び回転駆動基板ユニット28と光学箱32との熱膨張率差に起因する光学箱32の変形が生じず、軸受スリーブ24が設計された正しい位置からずれてしまったり、倒れが生じてしまうという問題が発生しない。
【0102】
したがって、光ビームを感光体ドラム82の所定の位置で最適に走査することができる。
【0103】
また、光学箱32に対する軸受スリーブ24の位置決めを軸受スリーブ24と貫通孔54との嵌合によって行うというシンプルな構造であるため、光学箱32の設計が容易であり、コスト上も有利である。
【0104】
上述したように、ポリゴンモータ42の熱は、光学箱32に形成された貫通孔54を介して外部に放熱されるたが、光学箱32の外部で熱を放熱する面積は大きい方が好ましい。
【0105】
ここで、貫通孔54の断面積に対して、光学箱32の外部で熱を放熱する面積は3倍以上が好ましい。即ち、光学箱32の外部での軸受固定部材30の表面積は、貫通孔54の断面積の3倍以上が好ましい。
【0106】
なお、本実施形態では、軸受固定部材30の雄ねじ58が、軸受スリーブ24の雌ねじ(図示せず)に螺合されて、軸受固定部材30と軸受スリーブ24とが固定されているが、図4に示すように、雄ねじ58及び雌ねじを形成せず、軸受固定部材30を軸受スリーブ24に圧入しても良く、軸受固定部材30と軸受スリーブ24とを接着剤を用いて固定しても良い。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る光走査装置10を図5にしたがって説明する。なお、第1の実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【0107】
図5に示すように、本実施形態では、軸受スリーブ24が、光学箱32よりも熱伝導率の高い部材、本実施形態では金属からなる軸受支持部材64に挿入されている。
【0108】
軸受支持部材64は、円筒部66と、円筒部66の上端に形成されたフランジ部68とを備えており、円筒部66が光学箱32の貫通孔54に挿入され、フランジ部68がボス52の上面に当接している。
【0109】
本実施形態の軸受スリーブ24は、小径部分24Bの下端側の下側に更に小径の細径部分24Cが形成されている。
【0110】
軸受支持部材64の円筒部66には、軸受スリーブ24の細径部分24Cが圧入され、軸受スリーブ24の小径部分24Bの下端面が、軸受支持部材64のフランジ部68の上面に当接している。
【0111】
なお、回転駆動基板ユニット28は、軸受スリーブ24の大径部分24Aの下端面と、軸受支持部材64のフランジ部68の上面との間に挟持固定されている。
【0112】
円筒部66の内面には、下端側の一部分に雌ねじ(図示せず)が形成されており、本実施形態では、この雌ねじに軸受固定部材30の雄ねじ58が螺合している。
【0113】
このため、ポリゴンモータ42は、軸受支持部材64が下方に引っ張られ、軸受支持部材64のフランジ部68が光学箱32のボス52に押し付けられることで固定されている。
【0114】
本実施形態では、ポリゴンモータ42の発熱は、軸受スリーブ24から光学箱32よりも熱伝導率の高い金属製の軸受支持部材64、及び軸受固定部材30を伝わり光学箱32の外部の軸受固定部材表面、特に放射状突起62の表面から大量に光学箱32の外部へと放熱されるため、光学箱32の内部の温度上昇を極めて小さくすることができる。
【0115】
なお、その他の作用効果は第1の実施形態と同様である。
【0116】
また、本実施形態では、軸受固定部材30の雄ねじ58が、軸受支持部材64の雌ねじ(図示せず)に螺合されて、軸受固定部材30と軸受支持部材64とが固定されているが、図6に示すように、雄ねじ58及び雌ねじを形成せず、軸受固定部材30を軸受支持部材64に圧入しても良く、軸受固定部材30と軸受支持部材64とを接着剤を用いて固定しても良い。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係る光走査装置10を図7にしたがって説明する。なお、本実施形態の光走査装置10は、第1の実施形態の変形例であり、第1の実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【0117】
図7に示すように、本実施形態の光走査装置10では、軸受固定部材30の円柱部60の下端に、金属の平板からなる放熱板72が溶接またはロー付け等で固着されている。
【0118】
本実施形態では、表面積の広い放熱板72を軸受固定部材30に固着したので、放熱効果が向上する。
【0119】
なお、放熱板72に更に多数のフィンを設けても良い。
[第4の実施形態]
なお、上記第1の実施形態では、軸受スリーブ24の大径孔46に軸受固定部材30を係合したが、本発明はこれに限らず、図示は省略するが、軸受スリーブ24の下端部分を雄ねじ形状として光学箱32の底板50から突出させ、この軸受スリーブ24の雄ねじ部分にナット形状とした軸受固定部材30を螺合させて軸受スリーブ24、光学箱32、及び軸受固定部材30を一体的に固定しても良い。
【0120】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光走査装置は上記の構成としたので、光学箱の剛性を低下させず、光学箱内部に設けたポリゴンモーターの熱を光学箱の外部に効率的に放熱することができ、光ビームを像担持体上の所定の位置に適正に走査させ、高品質の画像を形成させることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の断面図であり、(B)は軸受固定部材を示す光走査装置の底面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の平面図であ。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る光走査装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図4】第1の実施形態の変形例に係る光走査装置の断面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る光走査装置の断面図である。
【図6】第2の実施形態の変形例に係る光走査装置の断面図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る光走査装置の断面図である。
【図8】従来例に係る光走査装置の断面図である。
【図9】他の従来例に係る光走査装置の断面図である。
【符号の説明】
10 光走査装置
12 ポリゴンミラー(回転多面鏡)
18 回転駆動用マグネット
22 回転シャフト
24 軸受スリーブ(軸受)
26 固定子コイル
28 回転駆動基板ユニット
30 軸受固定部材
32 光学箱
42 ポリゴンモータ
46 大径孔(係合部、凹部、第1の螺旋溝)
54 貫通孔
58 雄ねじ(第2の螺旋溝)
64 軸受支持部材
66 円筒部(係合部、第1の螺旋溝)
74 光源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device using a rotating polygon mirror, for example, an optical scanning device for scanning a laser beam onto an image carrier in a laser beam printer or the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows a conventional
[0003]
8,
[0004]
In the figure, the
[0005]
The rotating
[0006]
Further, the
[0007]
The entire rotation mechanism for rotating the
[0008]
Next, the operation of the conventional optical scanning device will be described.
[0009]
When a start signal is input to a motor drive circuit (not shown) on the rotary
[0010]
Then, a rotating torque is generated in the rotor 124 by an electromagnetic force acting between the
[0011]
At this time, the motor drive circuit adjusts the amount of current flowing through the
[0012]
At this time, scanning light is obtained by irradiating the
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional example, the
[0014]
Therefore, when the temperature inside the
[0015]
If the position of the bearing sleeve 114 shifts or falls, the
[0016]
As a solution to such a problem, (1) the interval between the points at which the
[0017]
However, since the motor drive circuit components, the
[0018]
Further, as an approach of dissipating the heat generated by the
[0019]
However, providing such a
[0020]
Further, usually, the
[0021]
[Patent Document 1]
JP-A-6-75184
[Patent Document 2]
JP-A-11-160644
[0022]
In view of the above, the present invention provides an optical scanning device capable of efficiently dissipating heat of a polygon motor provided inside an optical box to the outside of the optical box without reducing the rigidity of the optical box. Is the purpose.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The optical scanning device according to claim 1, wherein the light source emits a light beam, a rotating polygon mirror for deflecting and scanning the light beam, a rotating shaft connected to the rotating polygon mirror, and a rotating shaft connected to the rotating shaft. A rotating drive magnet, a bearing for inserting the rotating shaft from one end in the axial direction and rotatably holding the rotating shaft, and a rotating drive board unit having a stator coil connected to the bearing for rotating the rotating body. A polygon motor, an optical system that forms an image of the light beam on the surface to be scanned, an optical box that houses the light source, the polygon motor, and the optical system, and an axial other end of the bearing. An engaging portion, a through hole provided in the optical box, for inserting a part of the other end side of the bearing from the inside of the optical box, at least a part of the through hole is arranged outside the optical box, By engaging the engagement portion of the bearing from parts, it is characterized by having a bearing fixing member for positioning and fixing the polygon motor in the optical box.
[0024]
Next, the operation of the optical scanning device according to the first aspect will be described.
[0025]
According to the optical scanning device of the first aspect, in the bearing of the polygon motor, a part on the other end side of the bearing is inserted into the through hole from the inside of the optical box, and the bearing fixing member disposed outside the optical box is provided. The polygon motor is positioned and fixed to the optical box by engaging with the engaging portion of the bearing.
[0026]
Therefore, the polygon motor can be fixed to the optical box at a single point with a simple structure without providing a large opening in the optical box, and at the same time, the heat generated by the polygon motor is transmitted through the bearing and the bearing fixing member. Since the heat is efficiently radiated to the outside of the optical box, the temperature rise of the optical box can be reduced, and the optical box and the rotational drive substrate unit are bent (occurs when the optical expansion coefficient of the optical box and the rotational drive substrate unit are different). Accordingly, it is possible to prevent a problem that the light beam is not correctly scanned on the image carrier.
[0027]
The light beam emitted from the light source is deflected and scanned by a rotating polygon mirror rotated by a polygon motor, and is imaged on a surface to be scanned by an optical system.
[0028]
According to a second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the engaging portion of the bearing is a concave portion, and the bearing and the bearing are fixed by pressing a part of the bearing fixing member into the concave portion. The bearing fixing member is fixed.
[0029]
Next, the operation of the optical scanning device according to the second aspect will be described.
[0030]
In the optical scanning device according to the second aspect, the bearing and the bearing fixing member are fixed by partially press-fitting the bearing fixing member into the recess of the bearing.
[0031]
According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the engaging portion of the bearing is a concave portion, and a part of the bearing fixing member is inserted and adhered to the concave portion to form a contact with the bearing. The bearing fixing member is fixed.
[0032]
Next, the operation of the optical scanning device according to the third aspect will be described.
[0033]
In the optical scanning device according to the third aspect, the bearing and the bearing fixing member are fixed by inserting and bonding a part of the bearing fixing member into the recess of the bearing.
[0034]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the engaging portion of the bearing is a hole provided with a first spiral groove on an inner surface, and the outer portion of the bearing fixing member. A second spiral groove is provided on the side surface,
The bearing and the bearing fixing member are fixed by screwing the first spiral groove and the second spiral groove.
[0035]
Next, the operation of the optical scanning device according to the fourth aspect will be described.
[0036]
In the optical scanning device according to the fourth aspect, the bearing and the bearing fixing member are fixed by the second helical groove provided in the bearing fixing member screwing into the first helical groove provided in the hole of the bearing. Is done.
[0037]
An optical scanning device according to claim 5, wherein the light source emits a light beam, a rotating polygon mirror for deflecting and scanning the light beam, a rotating shaft connected to the rotating polygon mirror, and a rotating shaft connected to the rotating shaft. A rotating drive magnet, a bearing for inserting the rotating shaft from one end in the axial direction and rotatably holding the rotating shaft, and a rotating drive board unit having a stator coil connected to the bearing for rotating the rotating body. A polygon motor, an optical system that forms an image of the light beam on the surface to be scanned, an optical box that houses the light source, the polygon motor, and the optical system, and one end that is integrally connected to the bearing. A bearing support member having an engaging portion, a through hole provided in the optical box, for inserting a part of the bearing support member from the inside of the optical box, and at least a part disposed outside the optical box. It is, by engaging the engagement portion of the bearing support member from the outside of the optical box, is characterized by having a bearing fixing member for positioning and fixing the polygon motor in the optical box.
[0038]
Next, the operation of the optical scanning device according to the fifth aspect will be described.
[0039]
According to the optical scanning device of the fifth aspect, the bearing of the polygon motor is integrally connected to the bearing support member.
[0040]
A bearing support member connected to the polygon motor is inserted into the through-hole from the inside of the optical box, and a bearing fixing member arranged outside the optical box engages with an engagement portion of the bearing support member, so that the polygon motor can receive a bearing. It is positioned and fixed to the optical box via the support member.
[0041]
Therefore, the polygon motor can be fixed to the optical box at a single point with a simple structure without providing a large opening in the optical box. At the same time, the heat generated by the polygon motor is transferred to the bearing, the bearing support member, and the bearing. Since the heat is efficiently radiated to the outside of the optical box via the fixing member, the temperature rise of the optical box can be reduced, and the optical box and the rotation drive board unit are bent (the optical box and the rotation drive board unit have different thermal expansion coefficients. Can be prevented from being incorrectly scanned by the light beam on the image carrier.
[0042]
The light beam emitted from the light source is deflected and scanned by a rotating polygon mirror rotated by a polygon motor, and is imaged on a surface to be scanned by an optical system.
[0043]
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the fifth aspect, the engagement portion of the bearing support member is a concave portion, and the bearing is formed by press-fitting a part of the bearing fixing member into the concave portion. A support member and the bearing fixing member are fixed.
[0044]
Next, the operation of the optical scanning device according to claim 6 will be described.
[0045]
In the optical scanning device according to the sixth aspect, the bearing supporting member and the bearing fixing member are fixed by partially press-fitting the bearing fixing member into the concave portion of the bearing supporting member.
[0046]
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the fifth aspect, the engaging portion of the bearing support member is a concave portion, and a part of the bearing fixing member is inserted and adhered to the concave portion. The bearing support member and the bearing fixing member are fixed.
[0047]
Next, the operation of the optical scanning device according to claim 7 will be described.
[0048]
In the optical scanning device according to the seventh aspect, the bearing support member and the bearing fixing member are fixed by inserting a part of the bearing fixing member into the concave portion of the bearing support member and bonding it.
[0049]
The invention according to claim 8 is the optical scanning device according to claim 5, wherein the engagement portion of the bearing support member is a hole provided with a first spiral groove on an inner surface, and the bearing fixing member. A second helical groove is provided on an outer surface of the bearing, and the bearing support member and the bearing fixing member are fixed by screwing the first helical groove and the second helical groove. Is characterized by the fact that
[0050]
Next, the operation of the optical scanning device according to claim 8 will be described.
[0051]
In the optical scanning device according to the eighth aspect, the first helical groove provided in the hole of the bearing support member is screwed with the second helical groove provided in the bearing fixing member to fix the bearing support member and the bearing. The member is fixed.
[0052]
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to eighth aspects, the bearing fixing member and the optical box are disposed between the bearing fixing member and the optical box. An elastic member that generates a repulsive force is disposed between the elastic members.
[0053]
Next, the operation of the optical scanning device according to the ninth aspect will be described.
[0054]
Since an elastic member that generates a repulsive force is arranged between the bearing fixing member and the optical box between the bearing fixing member and the optical box, a force is generated in a direction in which the bearing fixing member is separated from the optical box. The entire motor is pressed and fixed inside the optical box.
[0055]
According to a tenth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to ninth aspects, when the bearing fixing member and the bearing are engaged, the bearing fixing member and the bearing A part or all of the bearing fixing member is made of an elastic material so as to have a repulsive force between the bearing box and the optical box.
[0056]
Next, the operation of the optical scanning device according to the tenth aspect will be described.
[0057]
When the bearing fixing member and the bearing engage, a repulsive force is generated between the bearing fixing member and the optical box due to the elastic force of the elastic material constituting the bearing fixing member, and the polygon motor is pressed against the inside of the optical box. Is fixed.
[0058]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to tenth aspects, a part or all of the bearing fixing member has a higher thermal conductivity than the optical box. It is characterized by being composed of a material.
[0059]
Next, the operation of the optical scanning device according to the eleventh aspect will be described.
[0060]
By configuring a part or all of the bearing fixing member with a material having higher thermal conductivity than the optical box, heat generated by the polygon motor is more efficiently transmitted to the outside of the optical box via the bearing fixing member. Will be able to do it.
[0061]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view showing an
[0062]
1,
[0063]
The
[0064]
The
[0065]
The
[0066]
Further, the
[0067]
Hereinafter, the entire rotating body portion including the
[0068]
The
[0069]
The bearing
[0070]
Although the bearing
[0071]
The small-
[0072]
An
[0073]
The entire rotation mechanism for rotating the
[0074]
The bearing
[0075]
A
[0076]
The small-
[0077]
Therefore, the inner diameter of the through
[0078]
A female screw (not shown) is formed in the
[0079]
The
[0080]
The material for forming the
[0081]
The
[0082]
The
[0083]
The
[0084]
For this reason, the
[0085]
The rotation
[0086]
FIG. 2 shows an outline of the internal configuration of the
[0087]
As shown in FIG. 2, inside the
[0088]
In the
[0089]
As shown in FIG. 3, in the
[0090]
In the vicinity of the outer peripheral portion of the
[0091]
The scanning position of the laser beam by the
[0092]
The surface of the
[0093]
Further, the electrostatic latent image is developed by the developing
[0094]
On the other hand, the sheet P is conveyed along a predetermined path to a nip portion between the
[0095]
A predetermined transfer bias voltage is applied to the
[0096]
The sheet P after the transfer is conveyed to the fixing
[0097]
The fixed sheet P is conveyed in the direction of arrow W and discharged to a discharge tray (not shown).
(Action)
Next, the operation of the
[0098]
In the
[0099]
In addition, the inner diameter of the through
[0100]
Further, the measure for dustproofing the
[0101]
Further, in the
[0102]
Therefore, the light beam can be optimally scanned at a predetermined position on the
[0103]
Further, since the bearing
[0104]
As described above, the heat of the
[0105]
Here, the area for radiating heat outside the
[0106]
In the present embodiment, the
[Second embodiment]
Next, an
[0107]
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the bearing
[0108]
The
[0109]
In the bearing
[0110]
The
[0111]
The rotation
[0112]
On the inner surface of the
[0113]
Therefore, the
[0114]
In the present embodiment, the heat generated by the
[0115]
The other operation and effects are the same as those of the first embodiment.
[0116]
In the present embodiment, the
[Third Embodiment]
Next, an
[0117]
As shown in FIG. 7, in the
[0118]
In the present embodiment, since the
[0119]
Note that a larger number of fins may be provided on the
[Fourth embodiment]
In the first embodiment, the
[0120]
【The invention's effect】
As described above, since the optical scanning device of the present invention has the above-described configuration, the heat of the polygon motor provided inside the optical box is efficiently radiated to the outside of the optical box without reducing the rigidity of the optical box. This makes it possible to appropriately scan a predetermined position on the image carrier with the light beam and form a high quality image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a sectional view of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a bottom view of the optical scanning device showing a bearing fixing member.
FIG. 2 is a plan view of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical scanning device according to a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a sectional view of an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical scanning device according to a modification of the second embodiment.
FIG. 7 is a sectional view of an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical scanning device according to a conventional example.
FIG. 9 is a sectional view of an optical scanning device according to another conventional example.
[Explanation of symbols]
10 Optical scanning device
12. Polygon mirror (rotating polygon mirror)
18 Rotation drive magnet
22 rotating shaft
24 Bearing sleeve (bearing)
26 Stator coil
28 Rotary drive board unit
30 Bearing fixing member
32 optical box
42 polygon motor
46 Large diameter hole (engagement part, concave part, first spiral groove)
54 Through hole
58 Male thread (second spiral groove)
64 Bearing support member
66 cylindrical part (engagement part, first spiral groove)
74 light source
Claims (11)
前記光ビームを偏向走査するための回転多面鏡と、
前記回転多面鏡に連結される回転シャフト、前記回転シャフトに連結される回転駆動用マグネットと、軸方向一端部から前記回転シャフトを挿入し回転自在に保持する軸受、及び前記軸受と連結され前記回転体を回転させるための固定子コイルを有する回転駆動基板ユニットを備えたポリゴンモータと、
前記光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、
前記光源、前記ポリゴンモータ、及び前記光学系を収容する光学箱と、
前記軸受の軸方向他端部に設けられた係合部と、
前記光学箱に設けられ、前記軸受の他端部側の一部分を光学箱内側より挿入する貫通孔と、
少なくとも一部が前記光学箱の外部に配置され、前記光学箱の外部から前記軸受の前記係合部と係合することで、前記ポリゴンモータを前記光学箱に位置決め固定する軸受固定部材と、
を有することを特徴とする光走査装置。A light source for emitting a light beam;
A rotating polygon mirror for deflecting and scanning the light beam,
A rotary shaft connected to the rotary polygon mirror, a rotary driving magnet connected to the rotary shaft, a bearing for inserting the rotary shaft from one end in the axial direction and rotatably holding the rotary shaft, and the rotary connected to the bearing; A polygon motor having a rotary drive board unit having a stator coil for rotating the body,
An optical system for imaging the light beam on the surface to be scanned,
An optical box that houses the light source, the polygon motor, and the optical system;
An engaging portion provided at the other axial end of the bearing,
A through-hole provided in the optical box, for inserting a part of the other end of the bearing from the inside of the optical box,
A bearing fixing member for positioning and fixing the polygon motor to the optical box by at least a part disposed outside the optical box and engaging with the engaging portion of the bearing from outside the optical box,
An optical scanning device comprising:
前記第1の螺旋溝と前記第2の螺旋溝とを螺合させることにより前記軸受と前記軸受固定部材とが固定されている、ことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。The engagement portion of the bearing is a hole provided with a first spiral groove on an inner surface, and a second spiral groove is provided on an outer surface of the bearing fixing member,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the bearing and the bearing fixing member are fixed by screwing the first spiral groove and the second spiral groove.
前記光ビームを偏向走査するための回転多面鏡と、
前記回転多面鏡に連結される回転シャフト、前記回転シャフトに連結される回転駆動用マグネットと、軸方向一端部から前記回転シャフトを挿入し回転自在に保持する軸受、及び前記軸受と連結され前記回転体を回転させるための固定子コイルを有する回転駆動基板ユニットを備えたポリゴンモータと、
前記光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、
前記光源、前記ポリゴンモータ、及び前記光学系を収容する光学箱と、
前記軸受と一体的に連結され、一端部に係合部を有する軸受支持部材と、
前記光学箱に設けられ、前記軸受支持部材の一部分を光学箱内側より挿入する貫通孔と、
少なくとも一部が前記光学箱の外部に配置され、前記光学箱の外部から前記軸受支持部材の前記係合部と係合することで、前記ポリゴンモータを前記光学箱に位置決め固定する軸受固定部材と、
を有することを特徴とする光走査装置。A light source for emitting a light beam;
A rotating polygon mirror for deflecting and scanning the light beam,
A rotary shaft connected to the rotary polygon mirror, a rotary driving magnet connected to the rotary shaft, a bearing for inserting the rotary shaft from one end in the axial direction and rotatably holding the rotary shaft, and the rotary connected to the bearing; A polygon motor having a rotary drive board unit having a stator coil for rotating the body,
An optical system for imaging the light beam on the surface to be scanned,
An optical box that houses the light source, the polygon motor, and the optical system;
A bearing support member integrally connected to the bearing and having an engagement portion at one end;
A through hole provided in the optical box, for inserting a part of the bearing support member from the inside of the optical box,
A bearing fixing member that positions and fixes the polygon motor to the optical box by being at least partially disposed outside the optical box and engaging with the engaging portion of the bearing support member from outside the optical box. ,
An optical scanning device comprising:
前記第1の螺旋溝と前記第2の螺旋溝とを螺合させることにより前記軸受支持部材と前記軸受固定部材とが固定されている、ことを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。The engagement portion of the bearing support member is a hole provided with a first spiral groove on an inner surface, and a second spiral groove is provided on an outer surface of the bearing fixing member,
The optical scanning device according to claim 5, wherein the bearing support member and the bearing fixing member are fixed by screwing the first spiral groove and the second spiral groove. .
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- 2003-03-20 JP JP2003077401A patent/JP2004286967A/en active Pending
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