JP2005189577A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 別途放熱部材を設けることなくポリゴンモータの放熱効果を高めるとともに、ポリゴンモータと光学系との位置関係のずれを防止する走査光学装置を提供する。
【解決手段】 回路基板１は４本のビス２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄによりハウジング部１６ｂに固定されており、ポリゴンモータ１７は回路基板１を介してハウジング部１６ｂに固定されている。ビス２ａ〜２ｄはハウジング部１６ｂの内側から外側に向けて貫通しており、ビス２ａ及び２ｂ、ビス２ｃ及び２ｄは、それぞれ板ナット５によりハウジング部１６ｂの外側から締結されている。これにより、発生した摩擦熱は回路基板１及びビス２ａ〜２ｄを介して板ナット５より外部に放出されるため、別途放熱板等を設けることなく装置内部の温度上昇を抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、走査光学装置に関し、特に高速回転する偏向装置を搭載する走査光学装置の冷却に関するものである。

ポリゴンミラーをモータにより回転させ、その多角形の側面に設けられた反射面にレーザ光を照射してその反射光を走査させる走査光学装置が複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられている。このような走査光学装置の構成について図７を用いて説明する。

同図において、１０は複数のＬＤ素子を備えたＬＤユニットであり、画像信号に基づき光変調したレーザ光（光ビーム）を射出している。１１はコリメータレンズであり、ＬＤユニット１０から射出したレーザ光を略平行光束にしている。１２は副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズである。１３は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、ここでは側面に６つの偏向面（反射面）を有する正六角形の回転多面鏡から成っており、モータ等の駆動手段（図示せず）により矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。

１４はｆθ特性を有する走査レンズであり、ポリゴンミラー１３によって偏向反射されたレーザ光を感光体ドラム１５上に結像させている。尚、上述したポリゴンミラー１３、走査レンズ１４等の各要素は光走査手段の一要素を構成している。感光体ドラム１５はモータ等の駆動手段（図示せず）により矢印Ｃ方向（副走査方向）に所定の速度で回転しており、該感光体ドラム１５上に結像するレーザ光により画像情報が潜像として書き込まれる。また、感光体ドラム１５の周囲には電子写真プロセス手段としての帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット等（いずれも図示せず）が配設されている。

この例においてはＬＤユニット１０より射出したレーザ光をコリメータレンズ１１によって略平行光束とし、略平行光束となったレーザ光を副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ１２に入射させている。シリンドリカルレンズ１２に入射した平行光束のうち主走査断面においてはそのまま平行光束の状態で、副走査方向においては収束して射出し、ポリゴンミラー１３の偏向面１３ａに線像として結像している。そして偏向面１３ａで偏向反射されたレーザ光は走査レンズ１４を介して感光体ドラム１５上に導光（結像）され、該感光体ドラム１５上に所定の大きさのスポット径を形成している。そしてポリゴンミラー１３を図中矢印Ａ方向に回転させることによって感光体ドラム１５を図中矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行っている。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置の内部では。静電潜像の現像に用いるトナーや用紙の搬送に伴い発生する紙粉、画像形成装置外部から侵入してくる粉塵等が飛散、浮遊している。これらの粉塵が光学装置内に侵入してレンズ、ミラーなどの光学素子及び光学部材に付着すると走査光の光路が一部遮断され、画像品質が低下する原因となる。このため、光学装置の密閉性を高め、外部からの粉塵の侵入を防ぐ方策が採られてきた。

一方、近年の画像形成装置の高速化、高解像度化に伴い、走査システムの偏向装置であるポリゴンミラーを回転させるモータの高速回転化の要求も年々増してきている。このようにモータの高速回転化が進むにつれ、モータの回転子が回転することにより発生する熱とモータの回転を制御する回路基板から発せられる熱の放熱の必要性が高まっている。しかし、放熱処理は機密性の高い光学装置では困難であり、開放系での設計が必要となるが、前述した粉塵対策には密閉系が好ましく、発熱対策と粉塵対策の両方を兼ね備えた光学装置の設計が重要な課題となっている。

そこで、図８に示すようにポリゴンモータの下部に放熱用のフィンを設けて空冷する走査光学装置が種々提案されている。図８において、走査光学装置の筺体１６にはポリゴンモータ１７が設置されている。ポリゴンモータ１７にはポリゴンミラー１３が固定されており、ポリゴンモータ１７が回転することによりポリゴンミラー１３も高速回転し、図示しないＬＤ素子から射出されたレーザ光を偏向する。

１４はポリゴンミラー１３により偏向されたレーザ光を走査対象物上に結像させるための走査レンズである。走査レンズ１４を通過したレーザ光は折り返しミラー１８により光路を変更され、カバーガラス１９を通過して感光体などの走査対象物を走査する。２０はポリゴンモータ１７より発生する熱を放出するための放熱板であり、筺体１６の外部に露出するようにポリゴンモータ１７の下部に設けられている。

上記の冷却方法においては、いずれも走査光学装置の密閉性を保持しながらポリゴンモータの熱放出を行う点で粉塵対策がなされてはいるが、モータに大型の放熱板を取り付けた場合、放熱効果は期待できる反面、別途放熱板及び放熱板取り付けのためのスペースが必要となり、部品点数や組み立て工程数も多くなるため走査光学装置の大型化及び高コスト化が問題となる。

また、特許文献１には、走査光学装置の底面に開口部を設け、ポリゴンモータが固定されるベース部材を開口部より外部に露出して冷却する方法が開示されている。特許文献２には、筐体底面の材質を熱伝導率の高いアルミニウムとして放熱効率を高める方法が開示されている。さらに、特許文献３には、筐体底面のポリゴンモータ固定部分と光学系固定部分とで熱伝導率の異なる材質を用いた走査光学装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１〜３の方法では、ポリゴンモータの固定される部材は、その熱伝導率が高く、且つ、寸法精度が高いことが要求される。即ち、ポリゴンモータが直接熱伝導率の高い部材に固定されている場合、その熱伝導率が高くなるほど冷却効果は高くなるが、同時にポリゴンミラーの偏向精度を確保するためには熱による寸法変化の少ない材質である必要が生じ、使用できる材質が制限されるために高コスト化を招くという問題点があった。また、特許文献３の方法においては、ポリゴンモータ固定部分と光学系固定部分とで筐体の材質が異なるため、筐体の構成が複雑になってしまう。
特開平４−１６６９６１号公報 特開２００３−１２７４５７号公報 特許第３０７５４９７号

本発明は上記問題点に鑑み、ポリゴンモータと光学系との位置関係のずれを防止するとともに、放熱板等の部材を別途設けることなくポリゴンモータの放熱効果を高めた走査光学装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータと、を筐体内部に備え、前記ポリゴンミラーを回転駆動することにより光ビームを偏向走査する走査光学装置において、前記ポリゴンモータを前記筐体に固定するビスを、前記筐体の内側から外側へ貫通させ、表面に放熱フィンを設けたナットを用いて前記ビスを前記筐体の外側から締結することにより、前記ナットを放熱部材と兼用したことを特徴としている。

また本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータと、を筐体内部に備え、前記ポリゴンミラーを回転駆動することにより光ビームを偏向走査する走査光学装置において、前記ポリゴンモータを前記筐体に固定するビスを、前記筐体の内側から外側へ貫通させ、板ナットを用いて前記ビスを前記筐体の外側から締結することにより、前記板ナットを放熱部材と兼用したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の走査光学装置において、前記板ナットは、一枚で複数のビスを締結可能であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の走査光学装置において、前記板ナットは、前記筐体と所定の間隔を隔てて締結されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の走査光学装置において、前記板ナットは、前記ポリゴンモータの一部と接触することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の走査光学装置において、前記板ナットは、表面に放熱フィンが設けられることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の走査光学装置において、前記ナット若しくは前記板ナットは、アルミニウムで形成されることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、ポリゴンモータを固定するビスを筐体の内側から外側へ貫通させ、表面に放熱フィンを設けたナットを用いてビスを筐体の外側から締結してナットを放熱部材と兼用させることにより、ポリゴンモータの回転により発生した熱をビス及びナットを介して外部に放出することができ、ナットを利用して別途放熱部材を用いずにポリゴンモータの放熱効果を高めることができる。

また、本発明の第２の構成によれば、ナットとして表面積の広い板ナットを用いてビスを筐体の外側から締結して板ナットを放熱部材と兼用させることにより、ナットの放熱効果をより高めることができる。さらに通常のナットに比べ薄く形成しても表面積を大きくすることができ、ナット取り付けのためのスペースが少なくて済む。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の走査光学装置において、ポリゴンモータを固定する複数のビスを一枚の板ナットにより締結することで、板ナットの面積が大きくなり発生した熱を効率的に外部に放出することができるとともに、部品点数も少なくなる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の走査光学装置において、板ナットと筐体との間に隙間を設けることにより、板ナットの表裏両面からの放熱が可能となるので放熱効率が良くなる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第２乃至第４のいずれかの構成の走査光学装置において、板ナットがポリゴンモータの一部と接触することにより、ポリゴンモータの回転により発生した摩擦熱は直接板ナットに伝達され、より効率的に外部に放出することができる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第２乃至第５のいずれかの構成の走査光学装置において、板ナットの表面に放熱フィンが設けられるため、板ナットの表面積がさらに大きくなり、一層放熱効果の高い走査光学装置とすることができる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の走査光学装置において、ナット若しくは板ナットを熱伝導率の高いアルミニウムで形成したことにより、放熱効果をさらに向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る走査光学装置の構成を示す概略断面図であり、図１（ｂ）は走査光学装置の裏面図である。従来例の図６、図７と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図１においては、走査光学装置の一部である偏向装置付近の構成についてのみ示している。１はポリゴンミラー１３を回転させるポリゴンモータ１７の駆動を制御する回路基板であり、ポリゴンモータ１７が回路基板１を貫通するように固定されている。筺体１６はカバー部１６ａ及びハウジング部１６ｂによって内部の密閉性が保持されるように構成され、外部からの粉塵等の侵入を防止する。

４本のビス２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、回路基板１及びハウジング部１６ｂを貫通して先端がハウジング部１６ｂの外側に突出する。これにより、ポリゴンモータ１７は回路基板１を介してハウジング部１６ｂ内に固定されている。ビス２ａ〜２ｄは、それぞれナット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによりハウジング部１６ｂの外側から締結されている。ナット３ａ〜３ｄの表面にはひだ状の放熱フィン４が形成されている。

本発明においては、ポリゴンモータ１７の固定用ビス２ａ〜２ｄを締結するナットを放熱部材として利用したことを特徴とするものである。ポリゴンモータ１７が高速回転すると、ポリゴンモータ１７の摩擦熱及び回路基板１から発せられる熱により装置内の温度が上昇し、ポリゴンモータ１７の寿命が短くなるが、放熱フィン４を備えたナット３ａ〜３ｄをハウジング部１６ｂの外側から締結することにより、ポリゴンモータ１７及び回路基板１から発生した熱はビス２ａ〜２ｄを介してナット３ａ〜３ｄより外部に放出される。即ち、ナット３ａ〜３ｄが放熱部材の役割を果たすため、別途放熱板等を設けることなく装置内部の温度上昇を抑制することができる。

次に、本発明の第２実施形態を図面を参照して説明する。図２（ａ）は本実施形態の走査光学装置の構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は走査光学装置の裏面図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。図２においては、ビス２ａ及び２ｂ、ビス２ｃ及び２ｄは、それぞれ板ナット５によりハウジング部１６ｂの外側から締結されている。通常のナットに比べ表面積が広い板ナット５を用いてビス２ａ〜２ｄを締結することにより、ナットの放熱効果をより高めることができる。また、板ナットの場合、厚みを薄くしても放熱に必要な表面積を確保することができるため、ナット取り付けのためのスペースを考慮する必要がなく、装置の薄型化、コンパクト化にも貢献する。

次に、本発明の第３実施形態を図面を参照して説明する。図３は本実施形態の走査光学装置の構成を示す裏面図であり、図２と共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。図３においては、回路基板１を固定する４本のビス２ａ〜２ｄを一枚の板ナット５で締結している。これにより、第２実施形態に比べて板ナット５の面積がより大きくなり、放熱効率が向上する。また、板ナット５が一枚で足りるので、部品点数を少なくすることができる。

次に、本発明の第４実施形態を図面を参照して説明する。図４（ａ）は本実施形態の走査光学装置の構成を示す概略断面図であり、図４（ｂ）は走査光学装置の裏面図である。図２と共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。本実施形態においては、図２の構成に加えて、４本のビス２ａ〜２ｄと板ナット５の間にワッシャ６ａ〜６ｄを介在させ、ハウジング部１６ｂと板ナット５との間に隙間を設けている。これにより、板ナット５の表裏両面からの放熱が可能となるため第２実施形態に比べて放熱効率が向上する。なお、ワッシャ６ａ〜６ｄを介在させる代わりに、図４（ｃ）のように板ナット５を予め断面凹字型に形成しておいても良い。

次に、本発明の第５実施形態を図面を参照して説明する。図５は本実施形態に係る走査光学装置の構成を示す概略断面図であり、図２と共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。本実施形態においては、図３の構成に加えて、板ナット５の中央部に凸部５ａを設け、ハウジング部１６ｂ内で凸部５ａをポリゴンモータ１７の軸受け部１７ａに接触させている。これにより、ポリゴンモータ１７及び回路基板１から発せられる熱がビス２ａ〜２ｄを介して板ナット５に伝達されるのみでなく、ポリゴンモータ１７の回転による摩擦熱の発生が最も顕著な軸受け部１７ａから熱が直接板ナット５に伝達されるため、第３実施形態に比べて発生した熱をより効率良く外部に放出することができる。

次に、本発明の第６実施形態を図面を参照して説明する。図６は本実施形態に係る走査光学装置の構成を示す概略断面図であり、図５と共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。本実施形態においては、図５の構成に加えて、板ナット５の表面に放熱フィン４を設けている。これにより、板ナット５の表面積が大きくなり、放熱板としてより好ましい形状となるため、第５実施形態に比べて一層放熱効果を高めることができる。

上記各実施形態においては、いずれも４本のビス２ａ〜２ｄを用いて回路基板１をハウジング部１６ｂに固定し、ナット３或いは板ナット５によりビス２ａ〜２ｄを締結しているが、回路基板１の固定に用いるビスの径及び本数は適宜設定することができ、ビス径を太くする程、またビスの本数を多くする程放熱効果を高めることができる。一枚の板ナット５により締結可能なビスの本数についても同様に適宜設定が可能である。

ナット３及び板ナット５の材質は、金属製であれば特に制限はないが、例えばアルミニウムのような熱伝導率の高い金属を用いて形成した場合はより放熱効果を高めることができる。この場合、アルマイト処理等の表面処理を行うことにより、放熱効果を高めながらナットとしての強度も確保されるためより好ましい。

なお、以上の各実施形態は用途及び目的に応じて適宜組み合わせて使用できるのはもちろんである。

本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータとを筐体内部に備え、ポリゴンミラーを回転駆動することにより光ビームを偏向走査する走査光学装置において、ポリゴンモータを筐体に固定するビスを、筐体の内側から外側へ貫通させ、表面に放熱フィンを設けたナットを用いてビスを筐体の外側から締結することにより、ナットを放熱部材と兼用したものである。

これにより、ポリゴンモータの回転により発生した熱をビス及びナットを介して外部に放出できるため、別途放熱板等を用いることなくポリゴンモータより発生する摩擦熱の放熱効果を高めることができ、部品点数や組み立て工程数の少ないコンパクトで低コストな走査光学装置を提供することができる。

また、ナットを厚みが薄く表面積の大きい板ナットとすることにより、ナットの放熱効果をより高めるとともに装置の高密度化、コンパクト化を図ることができる。さらに、一枚の板ナットにより複数のビスを締結することにより、板ナットの面積がより大きくなり放熱効率が向上するとともに部品点数もより少なくすることができる。

また、板ナットと筐体底面との間に隙間を設けたり、或いは板ナットをポリゴンモータの一部と接触させたりすることにより、ポリゴンモータからの放熱を一層効率良く行うことができる。また、板ナットの表面にフィン構造を設けることにより、板ナットの表面積をさらに大きくして放熱板としての効果を高めることができる。

また、ナットや板ナットを熱伝導率の大きいアルミニウムで形成することにより、より放熱効果の高い優れた走査光学装置を提供することができ、さらに装置の軽量化、コンパクト化及び低コスト化にも貢献する。

は、本発明の第１実施形態に係る走査光学装置のポリゴンモータ付近の構成を示す概略図である。 は、本発明の第２実施形態に係る走査光学装置のポリゴンモータ付近の構成を示す裏面図である。 は、本発明の第３実施形態に係る走査光学装置のポリゴンモータ付近の構成を示す概略図である。 は、本発明の第４実施形態に係る走査光学装置のポリゴンモータ付近の構成を示す概略図及び板ナットの一例を示す概略図である。 は、本発明の第５実施形態に係る走査光学装置のポリゴンモータ付近の構成を示す断面図である。 は、本発明の第６実施形態に係る走査光学装置のポリゴンモータ付近の構成を示す断面図である。 は、従来の走査光学装置の構成を示す概略図である。 は、従来の他の走査光学装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 回路基板
２ａ〜２ｄ ビス
３ａ〜３ｄ ナット
４ 放熱フィン
５ 板ナット
５ａ 凸部
６ａ〜６ｄ ワッシャ
１０ ＬＤユニット
１１ コリメータレンズ
１２ シリンドリカルレンズ
１３ ポリゴンミラー
１４ 走査レンズ
１５ 感光体ドラム
１６ 筺体
１６ａ カバー部
１６ｂ ハウジング部
１７ ポリゴンモータ
１７ａ 軸受け部
２０ 放熱板

Claims (7)

1. 側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータと、を筐体内部に備え、前記ポリゴンミラーを回転駆動することにより光ビームを偏向走査する走査光学装置において、
   前記ポリゴンモータを前記筐体に固定するビスを、前記筐体の内側から外側へ貫通させ、表面に放熱フィンを設けたナットを用いて前記ビスを前記筐体の外側から締結することにより、前記ナットを放熱部材と兼用したことを特徴とする走査光学装置。
2. 側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータと、を筐体内部に備え、前記ポリゴンミラーを回転駆動することにより光ビームを偏向走査する走査光学装置において、
   前記ポリゴンモータを前記筐体に固定するビスを、前記筐体の内側から外側へ貫通させ、板ナットを用いて前記ビスを前記筐体の外側から締結することにより、前記板ナットを放熱部材と兼用したことを特徴とする走査光学装置。
3. 前記板ナットは、一枚で複数のビスを締結可能であることを特徴とする請求項２に記載の走査光学装置。
4. 前記板ナットは、前記筐体と所定の間隔を隔てて締結されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の走査光学装置。
5. 前記板ナットは、前記ポリゴンモータの一部と接触することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の走査光学装置。
6. 前記板ナットは、表面に放熱フィンが設けられることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の走査光学装置。
7. 前記ナット若しくは前記板ナットは、アルミニウムで形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の走査光学装置。

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