JP2006078903A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置内部の熱源で発生した熱による弊害が小さく、防塵性に優れた光ビーム走査装置を提供する。
【解決手段】 光源装置１６が発する光ビームを回転多面鏡２の偏向反射面に入射して偏向させた後に、偏向した光ビームをｆθレンズ３及び４、折り返しミラー５〜９及びＢＬＴレンズ１０を介して感光体１上に光スポットとして集光し、光源装置１６と回転多面鏡２とｆθレンズ３、４とがハウジング１１内に収納され、ハウジング１１の開口部がカバー１２で塞がれた光ビーム走査装置であって、ハウジング１１に、光源装置１６、回転多面鏡２及びｆθレンズ３、４とがそれぞれ独立した空間に密閉して収納されるように仕切壁２０−１〜２０−３を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置の感光体に静電潜像を形成するための光書き込み装置に関する。

図９及び図１０に、従来の光ビーム走査装置の構成を示す。光源１６から出射した光ビームは、回転多面鏡２によって偏向走査され、Ｆθレンズ３及び４並びにＢＬＴレンズ１０を透過し、折り返しミラー５〜９で折り返されて不図示の感光体ドラムへと導かれる。これらの光学素子は、全てハウジング１１、１３に高い位置精度を保って固定されている。
ハウジング１１は、底面の両面に側壁が形成されており、２面が開口した略箱状の構成となっている。一方の面の側壁には、これと近接して仕切１１ａが形成されており、側壁との隙間にハーネス１８（１８−１〜１８−５）などが引き回される他、ハウジング１１の機械的強度も高めている。

光ビーム走査装置は、ゴミや埃を嫌う。すなわち、防塵性が必要なため、カバー１２、１４で埃の進入を防いでいる。

回転多面鏡（＝ポリゴンモータ＋ポリゴンミラー）２内のポリゴンミラー（多面鏡）は、高速で回転するため、連続運転時高温の熱源となる。
また、ＬＤ素子やそのドライバボード自体も連続点灯によって熱を発生させる。
これら光ビーム走査装置内で発生した熱の弊害として、樹脂レンズの熱膨張による倍率誤差変動や、ＬＤ素子の波長飛び、コリメートずれによる倍率誤差、ビーム径の変化などがあり、その結果として画質の低下を招く。

また、高速回転タイプの回転多面鏡２は、振動・騒音を発生しやすく、ミラーの振動によって画質の低下を招いたり、画像形成装置の稼働時の騒音として問題となる。

さらに、連続して高速回転する回転多面鏡内のポリゴンモータ及び長時間連続点灯するＬＤ素子は、しばしば画像形成装置自体の寿命が来る前に故障したり劣化したりする。このような場合には、回転多面鏡やＬＤ素子を交換する必要があるが、交換の際にはカバー１２を開く必要があり、ハウジング内にゴミや埃が侵入して画質を低下させることがあった。

また、カバー１２や１４でゴミや埃の侵入を防いではいるものの、経時的には光ビーム走査装置内に徐々にゴミや埃が侵入する。これが装置内に蓄積されレンズやミラーなどの光学素子に付着すると、画質に悪影響を与える。

回転多面鏡の発熱による温度上昇を抑えるための従来技術としては、特許文献１に開示される「光走査装置」がある。
特開平９−２８８２４６号公報

特許文献１に開示される発明は、ハウジングに設けた通過窓に防塵性のフィルタを配置することで、ハウジング内に埃などが侵入することを防止している。このため、集塵フィルで除去しきれない微小な埃はハウジング内に侵入してしまう。
また、経時的には防塵フィルタが目詰まりを起こすため、回転多面鏡の発熱による温度上昇を抑える効果が低下してしまう。特に、防塵フィルタの目を細かくして微細な埃がハウジング内に侵入しないようにした場合は、防塵フィルタがすぐに目詰まりを起こしてしまう。

このように、従来は、装置内部の熱源で発生した熱の弊害が小さく、防塵性に優れた光ビーム走査装置は提供されていなかった。

本発明はかかる問題員鑑みてなされたものであり、装置内部の熱源で発生した熱による弊害が小さく、防塵性に優れた光ビーム走査装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、光偏向手段としての回転多面鏡を備え、ＬＤ光源が発する光ビームを回転多面鏡の偏向反射面に入射して偏向させた後に、偏向した光ビームを少なくとも一つの光学素子を介して感光体上に光スポットとして集光し、ＬＤ光源と回転多面鏡と光学素子とがハウジング内に収納され、該ハウジングの開口部がカバーで塞がれた光ビーム走査装置であって、ハウジングに、ＬＤ光源、回転多面鏡及び少なくとも一つの光学素子とがそれぞれ独立した空間に密閉して収納されるように仕切壁を設けたことを特徴とする光ビーム走査装置を提供するものである。
このようにすることで、回転多面鏡から発生する熱が結像レンズなどの光学素子やＬＤ光源に影響を及ぼしたり、ＬＤ光源が発する熱が光学素子に影響を及ぼしたりして画質劣化を招くことがない。また、回転多面鏡の騒音を装置外部へ伝わることを防止できる。

以上の構成においては、カバーは、複数箇所で仕切壁に固定されることが好ましい。このようにすれば、光ビーム走査装置全体としての剛性が向上するため、振動などの影響を受けにくくなり、画質が向上する。

上記のいずれの構成においても、光学素子が収納された空間は、カバーの内側に取り付けられたインナーカバーによって、密閉されていることが好ましい。このようにすれば、ＬＤ光源や回転多面鏡を交換する場合でも、光学素子が収納された空間の防塵性を損なうことがない。また、防塵性が長期的に保たれ、画質の低下を長期間防ぐことができる。

本発明によれば、装置内部の熱源で発生した熱による弊害が小さく、防塵性に優れた光ビーム走査装置を提供できる。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１、図２及び図３に本実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す。この光ビーム走査装置は、感光体ドラム１の二箇所に黒画像用及び赤画像用のビームをそれぞれ入射し、各ビームの入射位置下流側に設置された不図示の現像装置でこれを現像することによって、二色画像を形成する装置である。

感光体ドラム１の上流側には黒画像用の静電潜像を書き込むための黒ビーム３０が、下流側には赤画像用の静電潜像を書き込むための赤ビーム３１が照射される。ビームの間隔は、ステッピングモータ１７によって調整される。

本実施形態にかかる光ビーム走査装置は、黒及び赤の二つの光学系を上下に積み重ねた構成であり、回転多面鏡２の前には、赤書き込み用の光源装置１６−１が上段に、黒書き込み用の光源装置１６−２が下段にそれぞれ配置されている。

光源装置１６−１、１６−２から出射したレーザビームは、２層構成の回転多面鏡２（２−１、２−２）に一定の間隔を保って入射し走査される。

回転多面鏡２で反射されたレーザビームは、Ｆθレンズ３（３−１、３−２）及びｆθレンズ４（４−１、４−２）を通過して、折り返しミラー５〜９でそれぞれ折り返され、感光体ドラム１の周面の異なる位置へ導かれる。なお、折り返しミラー同士の間には、ＢＴＬレンズ１０（１０−１、１０−２）が設置されている。

なお、書き始め及び書き終わり（主走査開始時及び終了時）には、回転多面鏡２で反射されたレーザビームは同期検知板１５へと導かれ、この検出結果に基づいて光源装置１６（１６−１、１６−２）内の光源の点灯タイミングが制御され、倍率補正がなされる。すなわち、本実施形態にかかる光ビーム走査装置は２点同期方式の装置である。

ハウジング１１には、仕切壁２０（２０−１、２０−２、２０−３）が設けられている。仕切壁２０−１〜２０−３は、ハウジング１１と一体に構成されており、カバー１２との間に微小隙間が形成される高さとなっている。仕切壁２０−１〜２０−３の先端部にはシール材（モルトプレンなど）が配置されており、ハウジング１１にカバー１２を取り付けた際には、仕切壁２０−１〜２０−３とカバー１２との隙間が塞がれる。

仕切壁２０−１及び２０−２には、防塵ガラス２１−１及び２１−２がそれぞれ設けられており、光ビームが通過できるようになっている。

ここで、仕切壁２０−１〜２０−３で隔てられたハウジング１１内の空間のうち、回転多面鏡２が設置されている空間を「回転多面鏡空間」、光源１６が設置されている空間を「光源空間」、ｆθレンズ３及び４が設置されている空間を「レンズ空間」と定義する。

仕切壁２０−１〜２０−３を設けたことにより、従来構成では、伝導、輻射及び対流によって光ビーム照射装置内で拡散していた熱は、ほとんど伝導のみによって伝播するようになり、ハウジング１１内で熱が拡散しにくくなる。
すなわち、レンズ空間には回転多面鏡空間や光源空間からの熱が伝わりにくくなり、光源空間には回転多面鏡空間からの熱が伝わりにくくなる。これにより、各空間間の熱の移動が低減され、各空間の温度の変動を小さく保つことが可能となる。これにより、樹脂レンズの熱膨張による倍率誤差変動、ＬＤ素子の波長飛び、コリメートずれによる倍率誤差変動、ビーム径の変化等による画質の低下が低減される。

仕切壁２０―１及び２０−２は、回転多面鏡２で発生した騒音を遮断する防音壁としても作用するため、光ビーム走査装置の駆動時の騒音も低減される。

従来のハウジングは、大きな箱状であり、光学素子が設置されている底面は一枚の平板であった。すなわち、ハウジングの底面は、両端部が固定端、中央部が腹となって振動できる構造であるため、回転多面鏡２の振動の影響を受けやすい。
これに対し、本実施形態にかかる光ビーム走査装置は、仕切壁２０−１〜２０−３がハウジングの底面の振動を抑える補強材としても作用し、ハウジング１１は小さな箱を連結した構成となるため、振動の影響を受けにくい。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図４及び図５に、本実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す。本実施形態にかかる光ビーム走査装置は、第１の実施形態とほぼ同様の構成であるが、ハウジング１１にはボス２２が、カバー１２には固定用穴２３がそれぞれ設けられている。ボス２２は、仕切壁２０−１〜２０−３と一体に構成されている。

固定用穴２３を貫通させた位置決め部材（ピン、ネジなど）をボス２２に取り付ける（嵌着、ネジ止め）ことによって、カバー１２と仕切壁２０とが固定される。カバー１２を仕切壁２０に固定することにより、各仕切壁の変形が抑制され、ハウジング１１の剛性が向上する。
また、カバー１２と仕切壁２０との密着性が向上するため、装置内での熱の拡散が一層抑制される。

〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。
上記のように、光ビーム走査装置は、ゴミや光を嫌うため、通常はクリーンルームで組み付けられる。
しかし、上記第１の実施形態や第２の実施形態に示した構成の場合は、一枚のカバーでハウジング１１内の各空間を密閉しているため、回転多面鏡２又は光源装置１６のいずれか一方のみを交換しても、全ての空間の密閉性が失われてしまう。

レンズ空間内に配置される光学素子は、故障しないため交換の必要がない部品であるが、最も汚れを嫌う部品でもある。

図６及び図７に、本実施形態かかる光ビーム走査装置の構成を示す。本実施形態にかかる光ビーム走査装置は、レンズ空間を覆うインナーカバー２３を備えている。また、ハウジング１１にはインターカバー２３を取り付けるためのボス２２’が設けられている。仕切壁２０−３はレンズ空間となる領域の全周を取り囲んでおり、その高さは仕切壁２０−１及び２０−２よりも低くなっている。

本実施形態にかかる光ビーム走査装置おいては、インナーカバー２３を仕切壁２０−３’に固定してからカバー１２を装着することよって、レンズ空間は二重に密閉される。

ハウジング１１内部の防塵性はカバー１２によって保たれるが、ハウジング１１とカバー１２とはネジやピンを用いて何箇所かが加圧固定されるため、実際には完全に密着させることは困難である。すなわち、ハウジング１１とカバー１２との間には、僅かに隙間が生じる。
したがって、モルトプレンなどのシール材を用いて密閉性を上げた場合でも、完全な機密性を保つことは困難である。

光ビーム走査装置内部には回転多面鏡や光源装置、画像形成装置内部には定着ユニットや回路基盤などの熱源が存在しているため、マシン稼働後の機内雰囲気温度は場所と時間とで大きく変動する。

図８に示すように、画像形成装置内部では、機内で発生した熱を機外に放出するための排気風の流れ、機外から取り込んだ冷却風の流れの他にも、機内各所で発生した温度差によっていたる所で空気の流れが生じている。
光ビーム走査装置内には冷却風の流れはないが、各所の温度差によって空気が膨張・収縮し、カバーとハウジングとの隙間やシール材を通して僅かに空気の出入りが生じる。

このため、画像形成装置内で生じる飛散トナーなどの粉塵や、冷却風として機外から取り込まれる空気に含まれる微細な埃などは、画像形成装置を長時間運転すると経時的には光ビーム走査装置内部に侵入する。

こういった微小な粉塵や埃などがレンズやミラーなどに徐々に付着し、画像品質を劣化させることは好ましいことではない。特に、近年結像レンズとして多用されている樹脂レンズは、空気中の微細な埃がレンズ面に静電付着して白濁し、画像品質を低下させる。

本実施形態にかかる光ビーム走査装置は、レンズ空間を二重に密閉しているため、レンズ空間内に汚れた空気が流れ込み難く、長期に亘ってクリーンな状態に保つことが可能である。

なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記各実施形態においては、ハウジングにボスを、カバーに固定用穴を設け、ネジやピンを用いてこれらを固定する構成を示したが、ハウジングの壁（側壁や仕切壁）及びカバーの一方に凹部を設け、他方に突起を設けてこれらを嵌合させることにより固定する方式、すなわちスナップフィット方式で固定する構成であっても良い。
このように本発明は様々な変形が可能である。

本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる光ビーム走査装置の構成を示す図である。 本発明にかかる光ビーム走査装置の装置内外での熱及び空気の移動を示す図である。 従来の光ビーム走査装置の構成を示す図である。 従来の光ビーム走査装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 感光体
２（２−１、２−２） 回転多面鏡
３（３−１、３−２）、４（４−１、４−２） ｆθレンズ
５、６、７、８、９ 折り返しミラー
１０（１０−１、１０−２） ＢＬＴレンズ
１１、１３ ハウジング
１２、１４ カバー
１５ 同期検知板
１６（１６−１、１６−２） 光源装置
１７ ステッピングモータ
１８（１８−１、１８−２、１８−３、１８−４、１８−５） ハーネス
２０（２０−１、２０−２、２０−３） 仕切壁
２１（２１−１、２１−２） 防塵ガラス
２２、２２’ ボス
２３ 固定用穴
２４ インナーカバー
３０ 赤ビーム
３１ 黒ビーム

Claims (3)

1. 光偏向手段としての回転多面鏡を備え、ＬＤ光源が発する光ビームを前記回転多面鏡の偏向反射面に入射して偏向させた後に、偏向した光ビームを少なくとも一つの光学素子を介して感光体上に光スポットとして集光し、前記ＬＤ光源と前記回転多面鏡と前記光学素子とがハウジング内に収納され、該ハウジングの開口部がカバーで塞がれた光ビーム走査装置であって、
   前記ハウジングに、前記ＬＤ光源、前記回転多面鏡及び前記少なくとも一つの光学素子とがそれぞれ独立した空間に密閉して収納されるように仕切壁を設けたことを特徴とする光ビーム走査装置。
2. 前記カバーは、複数箇所で前記仕切壁に固定されることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
3. 前記光学素子が収納された空間は、前記カバーの内側に取り付けられたインナーカバーによって、密閉されていることを特徴とする背請求項１又は２記載の光ビーム走査装置。

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