JP2005262596A - オプチカルハウジング、光書込装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光書込装置内部及び光学素子への外的要因による熱が影響しにくいように構成したオプチカルハウジング、光書込装置および画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 ハウジング水平壁から半球状に突出したＦΘレンズ受け部と偏向器配置部の間に各１個の貫通穴を設けることで、強度の低下も防ぎつつ、接点面積低減と伝熱経路が長くなることによりＦΘレンズの温度上昇を抑えることができ、また、貫通穴近傍に配置されたリブとポリゴンモータ下側空間に気流流路を形成し、書込冷却ファンにより機械前面から後面へ冷却風が流れるように構成されているため、さらにＦΘレンズの冷却効果を高め、画像劣化の進行度を遅くすることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込装置を備え、像担持体に形成された潜像を現像剤で現像した後、順次転写材に転写して定着手段により定着された多色画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等のオプチカルハウジング、光書込装置および画像形成装置に関する。

従来、偏向器の発熱による書込ユニットの冷却、レンズの冷却には特許文献１で示されるように、ポリゴンモータ上部への蓋部材の追加、ファンモータ、ダクトによる冷却で行われていた。これにより、別部材、ファンモータ、ダクトの余分なコストが発生し、コストアップとなっていた。
また、特許文献２により偏向器とＦΘレンズの間に貫通穴を設け偏向器からの熱をハウジング部材の伝熱によりＦΘレンズに伝えないような構成とする考案がなされている。
この構成では貫通穴によりハウジングの強度が低下するまた、それを補うために貫通穴の一部に梁を設けているがこれは前述の熱を伝えにくくするのとは相反するものとなる。

偏向器の発熱によるＦΘレンズの温度変化の伝熱経路としては、図１の光書込装置の断面図に示すように以下のような流れがある。
偏向器の基板（モータドライバ、コイル等）→偏向器のハウジング取り付け部→ハウジング部材→ＦΘレンズ受け部→ＦΘレンズ自体
このような伝熱経路をへてＦΘレンズに温度変化を引き起こすが、ＦΘレンズの温度変化としては以下の２種類の温度変化が起こる。
１つは、ＦΘレンズ受け部のみがまず局所的に温まる変化である。
もう１つは、この局所的な温まりが広がり、ＦΘ全体の温度を上昇させる変化である。
この２種類の温度変化によりＦΘレンズの１枚の中での温度不均一とＦΘ全体の温度変化により、倍率の偏差（ある区間での等倍性）、全体倍率の不一致をおこし、画像の劣化を引き起こすという問題がある。

特開平１０−２２１６３３号公報 特開２００１−２６４６６６号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、光書込装置内部及び光学素子への外的要因による熱が影響しにくいように構成したオプチカルハウジング、光書込装置および画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の特徴を有している。
請求項１に記載のオプチカルハウジングでは、光源ユニットからの光ビームを一つの光偏向器により偏向走査し、光偏向器を中心にして配置された光学系を介して光ビームを像担持体の被走査面上に導き結像する構成の光書込装置のオプチカルハウジングにおいて、前記オプチカルハウジングは、ＦΘレンズ配置部と偏向器配置部の間に設けた貫通穴の穴部側面もしくは近傍にリブ形状を設けたことを特徴とする。
請求項２に記載のオプチカルハウジングでは、さらに、リブ形状が気流経路の一部を形成することを特徴とする。
請求項３に記載のオプチカルハウジングでは、さらに、リブ部もしくはその近傍をオプチカルハウジングの他の部分よりも熱伝導率が高い材質としたことを特徴とする。
請求項４に記載のオプチカルハウジングでは、さらに、ＦΘレンズ受け部の形状を球、もしくは円錐形状の頂点としたことを特徴とする。
請求項５に記載の光書込装置では、請求項１ないし４のいずれかに記載のオプチカルハウジングを備えることを特徴とする。
請求項６に記載の画像形成装置では、請求項５に記載の光書込装置を備えることを特徴とする。

以上説明したように、上記解決するための手段によって、本発明のオプチカルハウジングでは、貫通穴部側面もしくは近傍にリブ形状を設けることにより、貫通穴部近傍に伝えられた熱をこの部分で放熱することができ、リブ追加による断面形状追加により貫通穴をあけたための強度低下を防ぐことができる。
さらに、本発明のオプチカルハウジングでは、貫通穴近傍に配置されたリブとポリゴンモータ下側空間に気流流路を形成しているため、さらに冷却効果が高まりＦΘレンズの温度上昇を抑えることができ、画像劣化を防ぎかつ、進行度を遅くすることができる。
さらに、本発明のオプチカルハウジングでは、リブ部もしくはその近傍をオプチカルハウジングの他の部分よりも熱伝導率が高い材質としたことにより、放熱、冷却効果がさらに高まり、ＦΘレンズの温度上昇を抑えることができ、画像劣化を防ぎかつ、進行度をさらに遅くすることができる。
さらに、本発明のオプチカルハウジングでは、ＦΘレンズ受け部形状を半球状もしくは円錐状の点受け形状にすることにより、ハウジングとＦΘレンズの接点面積が減り熱の伝わりが低減されるためＦΘレンズの温度上昇を抑えることができ、画像劣化を防ぎかつ、進行度をさらに遅くすることができる。
本発明の光書込装置および画像形成装置では、ＦΘレンズの温度上昇を抑えることができ、良好な画像を提供することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置の構成、動作及び作用について図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図であり、図３は図２に示す画像形成装置に具備される光書込装置の一例を示す図であって、光書込装置の基盤上面側の構成を示す平面図である。
図２に示す画像形成装置は、複数の像担持体として、複数のドラム状の光導電性感光体（以下、感光体ドラム）１、２、３、４を並置したフルカラー画像形成装置であり、この４つの感光体ドラム１、２、３、４は、例えば図２に対して左から順に、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色に対応した画像を形成するものである（尚、色の順はこの限りではなく任意に設定することが可能である）。その４つの感光体ドラム１、２、３、４の各々の周囲には、電子写真プロセスにより画像形成を行うための、帯電部（帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャ等）６、７、８、９と、光書込装置５からの光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の露光部と、現像部（Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色の現像装置）１０、１１、１２、１３と、転写搬送ベルト２２ａ及びその裏面に配置された転写手段（転写ローラ、転写ブラシ等）１４、１５、１６、１７を備えた転写搬送装置２２と、クリーニング部（クリーニングブレード、クリーニングブラシ等）１８、１９、２０、２１などが配設されており、それぞれの感光体ドラム１ 、２ 、３ 、４に各色の画像形成を行うことが可能となっている。

より詳しく述べると、図２において、図中のＺ方向を鉛直上方向、Ｘ、Ｙ方向を水平方向とした場合、４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向は水平面に対して傾斜しており（尚、図２の場合はＸ方向に対して傾斜している）、転写搬送装置２２は４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向と略平行となるように水平面に対して傾斜して配置され、転写材はその傾斜方向の下方側から給紙され転写搬送ベルト２２ａにより上方側に向けて４つの感光体ドラム１、２、３、４の転写部を順次搬送される構成であり、その転写材の搬送方向下流側で前記傾斜方向の上方側には定着装置２６が配設されている。また、光書込装置５は、４つの感光体ドラム１、２、３、４が並設された作像部の斜め上方に配置され、且つ光書込装置５のハウジング５０は、４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向と略平行となるように水平面（図中のＸ方向）に対して傾斜して配置されており、画像形成装置本体の傾斜したフレーム２９、３０に固定されている。

ここで、光書込装置５は、図２、３、４、６に構成例を示すように、４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５と、各光源ユニットからの光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器６２と、この光偏向器６２を中心にして前記２方向に対称に配置され光偏向器６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４をそれぞれ対応する感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に導き結像する光学系（結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２、光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等の光学部材からなる）を備えており、これらの構成部材は一つのハウジング５０内に収納されている。

より具体的には、ハウジング５０は、光偏向器６２や光学系が配設される基盤５０Ａと、基盤５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂとを有すると共に、基盤５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられてハウジング５０を上下に仕切る構造であり、４つの光源ユニット５２、５３、５５、５５はハウジング５０の側壁５０Ｂに配置され感光体の並設方向と略同方向に並設されており、光偏向器６２はハウジング５０の基盤５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２、光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等）は基盤５０Ａの両面（上面側と下面側）に分けて配設されている。また、ハウジング５０の上部と下部にはカバー８７、８８が設けられており、下部側のカバー８７には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス８３、８４、８５、８６が取り付けられている。

この光書込装置５では、図示しない原稿読み取り装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット５２、５３、５４、５５内の光源（半導体レーザ（ＬＤ））を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニット５２、５３、５４、５５から出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ５６、５７、５８、５９を通り直接またはミラー６０、６１を介して光偏向器６２に至り、ポリゴンモータ６２ｃで等速回転されている２段のポリゴンミラー６２ａ、６２ｂで対称な２方向に偏向走査される。

尚、図２、３、４、６の構成ではポリゴンミラーはＬ２、Ｌ３の光ビーム用と、Ｌ１、Ｌ４の光ビーム用の上下２段に分けた構成となっているが、１つの厚めのポリゴンミラーで偏向走査する構成としてもよい。
光偏向器６２のポリゴンミラー６２ａ、６２ｂで２ビームづつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下２層構成のＦΘレンズ等からなる結像用レンズ６３ 、６４をそれぞれ通過し、第１折り返しミラー６５、６６、６７、６８により折り返されて基盤５１の開口部を通過した後、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる第２の結像用レンズ６９、７０、７１、７２を通過し、第２折り返しミラー７３、７５、７７、７９、第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０、防塵ガラス８３、８４、８５、８６を介して各色用の感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。

次に図２に示すように、並設された４つの感光体ドラム１、２、３、４の下には駆動ローラと複数の従動ローラに張架された転写搬送ベルト２２ａが配設されており、駆動ローラにより図中に矢印で示す方向に搬送されている。また、画像形成装置の本体下部には記録用紙等の転写材を収納した複数の給紙部２３、２４が設置されており、この給紙部２３ 、２４に収納された転写材が、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ２５を介して転写搬送ベルト２２ａに給紙され、転写搬送ベルト２２ａにより担持され搬送される。
前記光書込装置５により各感光体１、２、３、４に形成された各潜像は、各現像部１０、１１、１２、１３のＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色のトナーで現像されて顕像化され、その顕像化されたＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色のトナー画像は、転写搬送装置２２の各転写手段１４、１５、１６、１７により転写搬送ベルト２２ａ上に担持された転写材に順次重ね合わせて転写される。そして、４色の画像が転写された転写材は定着装置２６に搬送され、定着装置２６で画像が定着された後、排紙ローラ２７により排紙トレイ２８上に排出される。

ところで、図１に示すような構成の画像形成装置においては、偏向器からの熱は
断面で示した経路を経てＦΘレンズに伝わる。
まず、偏向器の基板上に配置されているモータドライバ、ステータコイル、モータ軸受けが発熱し、その熱は図１のＡ部の偏向器ハウジング取り付け部（４箇所）に伝わり、続いて図１のＢ部のハウジングの水平壁に伝わり、そこから図１のＣ部のＦΘレンズ受け部（片側３点上面図では点線部）によりＦΘレンズへと伝えられる。
一方、ＦΘレンズは、まずレンズ受け部近傍が温められそれから徐々にレンズ全体に熱が伝えられていく。このＦΘレンズの１枚の中での温度不均一と温度変化により、倍率の偏差（ある区間での等倍性）、全体倍率の不一致をおこし、画像の劣化を引き起こす。

例えば図３に示すような構成では、ＦΘレンズ配置部と偏向器配置部の間にＦΘレンズと略同サイズ斜線部のような貫通穴を設ける。
この場合、発熱源であるモータからハウジングを通じてＦΘレンズに伝えられる熱は、点線で示したような直線的伝熱経路はいったん貫通穴で遮断される。熱の伝わりが緩やかになり変化度が低くなることにより、前述の画像劣化の進行度が遅くなる。また、時間的に長い間ポリゴンモータが回転した場合、図の矢印のような遠回り経路でハウジングのつながり部から熱が伝えられるがこの場合でも、経路が長くなる分放熱される時間が長くなり直接伝わるよりも温度の伝わり方は緩やかとなる。

本発明では図５の断面図で示したように貫通穴部側面もしくは近傍にリブ形状を設けている。このリブにより、貫通穴部近傍に伝えられた熱をこの部分で放熱することができるためＦΘレンズに伝わる熱をさらに低減できる。また、リブ追加による断面形状追加により貫通穴による強度の低下も防ぎつつ、従来技術で指摘した梁を設けることによる不具合を防ぐことができる。
また、本発明では、ＦΘレンズが後述するように３点で受けられている場合、図４に示すように、ＦΘレンズ受け部と偏向器配置部の間に各１個の貫通穴を設けることで、強度の低下も防ぎつつ、上記と同様に、経路が長くなることによる効果を得られる。

また、本発明では図２、図４に示す書込冷却ファンにより機械前面から後面へ冷却風が流れるように構成されている。図６ではその断面図を示すが貫通穴近傍に配置されたリブとポリゴンモータ下側空間に気流流路を形成している。気流流路は図４の２点鎖線で示したように書込ユニットのハウジング水平壁より下側（リブとポリゴンモータ下側空間）で縦方向には全域で形成されている。このため、さらに冷却効果が高まりＦΘレンズの温度上昇を抑えることができる。

また、ハウジングの材質を例えばモールドとすると、一般的にモールドよりもアルミニウムの方が熱伝導率が高く熱を伝えやすい。本発明では、図７に示すハウジングをモールドで製作し、点線で示した領域の部分の材質をアルミニウムとすることにより放熱、冷却効果をさらに高めることができる。図８は図７の点線で示した領域の部分の断面形状である。図８に示すリブが前記の気流流路を形成していると、さらに冷却効果が高まりＦΘレンズの温度上昇を抑えることができる。

また、本発明では、図９に示すようにハウジングのＦΘレンズ受け部（本実施例では３点）がハウジング水平壁から半球状に突出してＦΘレンズを受けるようにする。この構成の場合、ＦΘレンズとハウジングの接点面積が円柱状等に比べ低減され熱の伝わりが低減される。そのため、ＦΘレンズを円柱形状で受けていた場合に比べ、同温度に上昇させる時間が遅れ、画像劣化の進行度を遅くすることができる。

画像形成装置に具備される光書込装置の一例を示す図であって、断面図で光書込装置の偏向器からＦΘレンズへの伝熱経路を示す。 本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置に具備される光書込装置の一例を示す図であって、オプチカルハウジングの貫通穴位置および伝熱経路を示す。 本発明の一実施例を示す光書込装置の構成概略図であって、冷却風を機械前面から後面へ流す書込冷却ファンの配設位置を示す。 本発明の一実施例を示す貫通穴部側面もしくは近傍にリブ形状を設けたオプチカルハウジングの断面図である。 書込冷却ファンの配設位置および気流流路を示す光書き込み装置の断面図である。 オプチカルハウジングの材質をアルミニウムとする部分を示す光書込装置の構成概略図である。 図８のアルミニウムのハウジング部分の断面図である。 オプチカルハウジングのＦΘレンズ受け部の形状を示す図である。

符号の説明

１、２、３、４ 感光体
５ 光書込装置
６、７、８、９ 帯電部
１０、１１、１２、１３ 現像部
１４、１５、１６、１７ 転写手段
１８、１９、２０、２１ クリーニング手段
２２ 転写搬送装置
２２ａ 転写搬送ベルト
２３、２４ 給紙部
２５ レジストローラ
２６ 定着装置
２７ 排紙ローラ
２８ 排紙トレイ
２９、３０ 本体フレーム
５０ ハウジング
５０Ａ 基盤
５０Ｂ 側壁
５２、５３、５４、５５ 光源ユニット
５６、５７、５８、５９ シリンドリカルレンズ
６０、６１ ミラー
６２ 光偏光器
６２ａ、６２ｂ ポリゴンミラー
６３、６４ 結像用レンズ
６５、６６、６７、６８ 第１折り返しミラー
６９、７０、７１、７２ 第２結像用レンズ
７３、７５、７７、７９ 第２折り返しミラー
７４、７６、７８、８０ 第３折り返しミラー
８３、８４、８５、８６ 防塵ガラス
８７、８８ カバー
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 光ビーム

Claims (6)

1. 光源ユニットからの光ビームを一つの光偏向器により偏向走査し、
   光偏向器を中心にして配置された光学系を介して光ビームを像担持体の被走査面上に導き結像する構成の光書込装置のオプチカルハウジングにおいて
   前記オプチカルハウジングは、ＦΘレンズ配置部と偏向器配置部の間に設けた貫通穴の
   穴部側面もしくは近傍にリブ形状を設けている
   ことを特徴とするオプチカルハウジング。
2. 請求項１に記載のオプチカルハウジングにおいて、
   前記オプチカルハウジングは、そのリブ形状が気流経路の一部を形成している
   ことを特徴とするオプチカルハウジング。
3. 請求項１または２に記載のオプチカルハウジングにおいて、
   前記オプチカルハウジングは、リブ部もしくはその近傍がオプチカルハウジングよりも熱伝導率が高い材質である
   ことを特徴とするオプチカルハウジング。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のオプチカルハウジングにおいて、
   前記オプチカルハウジングは、ＦΘレンズ受け部の形状を球、もしくは円錐形状の頂点とした
   ことを特徴とするオプチカルハウジング。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のオプチカルハウジングを備える
   ことを特徴とする光書込装置。
6. 請求項５に記載の光書込装置を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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