JP2006259352A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の光走査装置内部の温度むら軽減し、良好な画像を形成することの可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ポリゴンミラー２８の取り付けられた制御基材部３４は、金属製の板状とされ、基材部内面３４Ａが筐体２１の内側に、基材部外面３４Ｂが筐体２１の上側で外部に露出するように、筐体２１に取り付けられている。基材部外面３４Ｂには、ポリゴンモータ３０を駆動制御する制御回路と駆動回路とが一体となった駆動制御ＩＣ４２が配置されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、光ビームを光偏向器で偏向しつつ像担持体に照射する複数の光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、これを現像して画像を形成する、いわゆるレーザープリンタが知られている。レーザープリンタには、光ビームを像担持体上で走査する光走査装置が備えられているが、通常、この光走査装置は図１０（Ａ）に示すように、筐体１０４を備えており、筐体１０４の内部に、光学部材１０６、１０７、走査レンズ１０８、光偏向器１１０などの各部材が配置されており、図１０（Ｂ）に示すように、蓋部材１０５で蓋をすると、これらの各部材は外部に露出されない状態となる。

ところで、光偏向器を駆動させるためのポリゴンモータや各種回路などからは熱が発生するため、筐体内部の温度は高くなってしまう。近年、光走査装置は、高速化、小型化が要求されており、かかる要求に応えるため、光偏向器の回転数を増加させると、発生する熱量も増加して、筐体内部の各部材に悪影響を及ぼしてしまう。特に、この熱によって樹脂成型された走査レンズが熱膨張を起こすと、走査光の倍率変動（位置ずれ）が発生してしまう。倍率変動量は、走査レンズに用いる樹脂、レンズ形状によっても異なるが、一般的に０．１５％／ｄｅｇ程度と言われている。

また、カラーの画像形成装置の場合、一般的に、使用頻度は白黒画像印刷の方がカラー画像印刷よりも高い。白黒画像を出力する際は、黒色に対応する光走査装置のみが稼動するので、黒色用の光走査装置の内部温度と、その他の色用の光走査装置の内部温度との間に差が生じてしまう。そのため、例えば、白黒画像出力直後にカラー画像の印刷を行なった場合、黒用の光走査装置とそれ以外の色の光走査装置では、温度による走査光の像担持体上への走査位置変動量も異なり、色ずれが発生してしまう。

さらに、画像形成装置の小型化の要求に応えるため、複数の光走査装置の配設間隔を近くすると、使用頻度の高い光走査装置が発する熱によって近傍に配置された光走査装置は暖められるが、使用頻度の高い光走査装置から最も遠い位置に配置された光走査装置は熱影響が少ない。このため、光走査装置の間で温度差がでるため、走査光の相対的な位置ずれ量が異なり、色むらがさらに発生し易くなってしまう。例えば、特許文献１に記載されているように、光走査装置を上下方向に並べて配置すると、１つの光走査装置の熱が他の光走査装置に伝わりやすい。図１１に示すように、４つの光走査装置１０２を上下方向に並べた画像形成装置１００で、使用頻度が高い光走査装置１０２Ｋ（この場合ブラック）を最下部に配置し、光走査装置１０２Ｋを連続使用し、熱源である光偏向器の消費電流を８Ｗ、画像範囲を１９０ｍｍとすると、各光走査装置１０２び走査レンズ１０８の表面温度に図１２のグラフに示すようにバラツキが生じるため、図１３の表に示すように、走査レンズ１０８の倍率変動率にバラツキが発生し、位置ずれ量の最悪値が０．８ｍｍとなってしまう。（光走査装置内外の熱伝導率は実験により求めた）
また、光走査装置の小型化を実現する上では、各光学部品の密集化が必至となるため、光偏向器と光学部品とが接近せざるを得なくなり、光学部品は光偏向器からの熱の影響を直接受けることになる。このような問題に対して、使用頻度の高い光走査装置のみに冷却手段等を設けるなどする方法もあるが、光走査装置の共通化が図れなくなりコスト高となってしまう。
特開２００２−１６９３５３号公報

本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、複数の光走査装置内部の温度むら軽減し、良好な画像を形成することの可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、光ビームを光偏向器で偏向しつつ像担持体に照射する複数の光走査装置が上下方向に配置された画像形成装置であって、前記各光走査装置に搭載され前記光偏向器の駆動制御を行なう駆動制御用部材の実装された基材部の少なくとも一部が、前記光走査装置外に露出されていることを特徴とする。

通常、光走査装置内で発生する熱の多くは、光偏向器の駆動制御を行なう駆動制御用部材からのものである。そこで、本発明では、熱源となる駆動制御用部材の実装された基材部の少なくとも一部を、光走査装置の外に露出させる。

この構成によれば、駆動制御用部材で発生した熱が光走査装置外に放出されやすくなり、放熱装置を取り付けることなく光走査装置内の温度の上昇を抑制することができる。その結果、複数の光走査装置間の温度むらも軽減することができる。

なお、本発明の画像形成装置は、請求項２に記載のように、前記駆動制御用部材が、前記光偏向器を駆動させるモータ、及び、このモータの駆動制御を行なうための駆動制御回路、の少なくとも一方を含んで構成されていることを特徴とすることができる。

特に、ポリゴンミラーを回転駆動させるモータ、このモータの駆動制御を行なうための駆動制御ＩＣから多くの熱が発せられるため、これらの実装された基材部を光走査装置の外部に露出させることにより、効果的に放熱することができ、温度上昇を抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置は、請求項３に記載のように、前記駆動制御回路に実装された駆動制御ＩＣが、前記光走査装置の外側に配置されていることを特徴とすることもできる。

この構成によれば、熱源となる駆動制御ＩＣが光走査装置の外側に配置されているので、外部に熱が発散され、より効果的に光走査装置内の温度の上昇を抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置は、請求項４に記載のように、前記基材部の少なくとも一部は、搭載された前記光走査装置の上側から露出されていることを特徴とすることもできる。

熱は特に空気中で上方向に伝達されやすいため、上記のように、熱源の実装された基材部が光走査装置の上側から露出されていることにより、効率的に放熱を行なうことができる。

また、本発明の画像形成装置は、請求項５に記載のように、前記複数の光走査装置の前記駆動制御ＩＣの各々が他の光走査装置の前記基材部と鉛直方向に見て重ならない位置に配置されていることを特徴とすることもできる。

前述のように、熱は特に空気中で上方向に伝達されやすいため、複数の光走査装置の各々に備えられた熱源である駆動制御ＩＣが鉛直方向にみて基材部と重ならない位置に配置されていれば、熱が分散され、温度上昇を抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置は、請求項６に記載のように、前記基材部の各々が鉛直方向に見て重ならない位置に配置されていることを特徴とすることもできる。

複数の光走査装置の各々に備えられた熱源となる基材部が鉛直方向にみて重ならない位置に配置されていれば、熱が分散され、温度上昇を抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置は、請求項７に記載のように、前記複数の光走査装置のうち黒色用の光走査装置が最上部に配設されていることを特徴とすることもできる。

黒色用の光走査装置は、一般的に、他の色用の光走査装置よりも使用頻度が高く、発生される熱量も多い。したがって、黒色用の光走査装置を最上部に配設することにより、他の色用の光走査装置への影響を少なくできると共に、効率よく放熱させることができる。

また、本発明の画像形成装置は、請求項８に記載のように、黒色用の前記光走査装置の筐体の熱伝導率が、他の色用の前記光走査装置の筐体の熱伝導率よりも大きいことを特徴とすることもできる。

前述のように、黒色用の光走査装置は、一般的に、他の色用の光走査装置よりも使用頻度が高く発生される熱量も多いが、筐体の熱伝導率を大きくすることにより放熱されやすくすることができる。これにより、他の色用の光走査装置との温度差を小さくすることができ、温度差に起因する色ずれ等が抑制される。

また、本発明の画像形成装置は、請求項９に記載のように、前記光走査装置の筐体の熱伝導率は、上部の光走査装置ほど大きいことを特徴とすることもできる。

上部に配置された光走査装置ほど、下側の光走査装置から放出される熱の影響を受けて筐体内部の温度が上昇しやすい。上記構成によれば、上部の光走査装置ほど、筐体の熱伝導率が大きく放熱しやすいので、下側の光走査装置からの熱の影響を受けても温度上昇を抑制することができ、複数の光走査装置間の温度差を小さくすることができる。

ここで、駆動制御用部材には、光偏向器を駆動させる駆動回路、制御用の制御回路、モータ、などがあり、駆動回路と制御回路とが一体として構成されていてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、駆動制御用部材で発生した熱が光走査装置外に放出されやすくなるので、光走査装置内の温度の上昇を抑制することができる。その結果、複数の光走査装置間の温度むらも軽減することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の実施形態について説明する。

図１には、本実施形態の画像形成装置１０の概略構成が示されている。画像形成装置１０は、カラープリント可能ないわゆるカラーレーザープリンタであり、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ、の４色に各々対応する４つの光走査装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ（以下これらをまとめて「光走査装置１２」という）を備える。４つの光走査装置１２は、図２に示すように、鉛直方向に重なり合うように配置されており、下側から順に光走査装置１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋとされている。

図１に示すように、画像形成装置１０には、４つの光走査装置１２の各々に対応して、感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋ（以下これらをまとめて「感光体ドラム１４」という）が設けられている。光走査装置１２の各々は、対応する感光体ドラム１４上で光ビームを走査し、感光体ドラム１４上に静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、図示しない現像器で現像され、搬送ローラ１６で搬送される用紙１８へ転写され、定着部２０で定着されて画像形成が行なわれる。

図３には、光走査装置１２の概略構成図が示されている。光走査装置１２は、筐体２１、光源としての半導体レーザーユニット２２、を備えている。筐体２１は、コストの安さから熱伝導率の低い樹脂性とされている。半導体レーザーユニット２２は、筐体２１の外側に配置され、図示しない光透過口から筐体２１の内部へ光ビームＬＢを出射している。筐体２１内部には、コリメータレンズ２４、シリンドリカルレンズ２６、ポリゴンミラー２８を回転駆動するポリゴンモータ３０、走査レンズ３２、が配置されている。コリメータレンズ２４は、半導体レーザーユニット２２から射出された光ビームＬＢの進行方向下流側に配置され、光ビームＬＢを拡散光線から平行光線に変換する。シリンドリカルレンズ２６は、コリメータレンズ２４を透過した光ビームＬＢの進行方向下流側に配置され、コリメータレンズ２４で平行光線に変換された光ビームＬＢを整形し、ポリゴンミラー２８の反射面２８Ａに結像させる。ポリゴンミラー２８を搭載したポリゴンモータ３０は、シリンドリカルレンズ２６を透過した光ビームＬＢの進行方向下流側に配置されている。また、ポリゴンミラー２８は、側面に複数の反射面が設けられた正多角形状（本実施の形態では正六角形）とされ、ポリゴンモータ３０の駆動力により、所定の回転速度で回転される。反射面２８Ａで反射された光ビームＬＢは、感光体ドラム１４の軸線方向に走査される。

ポリゴンミラー２８により反射された光ビームＬＢの進行方向には、走査レンズ３２が配置されている。走査レンズ３２により、感光体ドラム１４に光ビームＬＢを照射するときの走査速度が等速度になるとともに、感光体ドラム１４の周面上に結像点が結ばれる
走査レンズ３２を透過した光ビームＬＢは、感光体ドラム１４上で走査される。

図４及び図５に示すように、ポリゴンミラー２８を搭載したポリゴンモータ３０の制御基材部３４は、金属製の板状とされ、ポリゴンミラー２８の取り付けられた面（以下「基材部内面３４Ａ」という）が筐体２１の内側に、他の面（以下「基材部外面３４Ｂ」という）が筐体２１の上側で外部に露出するように、筐体２１に取り付けられている。

基材部内面３４Ａには、図５に示すように、ポリゴンミラー２８、ポリゴンミラー２８を固定するロータ３６、ロータ３６を回転可能に支持するステータ３８、が配設されている。図４に示すように、ステータ３８の一部が、基材部外面３４Ｂ側に配置されている。また、基材部外面３４Ｂには、ポリゴンモータ３０を駆動制御する制御回路と駆動回路とが一体となった駆動制御ＩＣ４２が配置されている。

ポリゴンミラー２８は、出力画像密度に応じて定速で回転されるが、一般的に、１００００〜４００００ｒｐｍの範囲で回転される。

図６には、光走査装置１２を上面からみた概略図が示されている。図６に示すように、半導体レーザーユニット２２、基材部外面３４Ｂ、駆動制御ＩＣ４２は、筐体２１の外側に露出されているが、その他の部材については、筐体２１内部に格納され、外部に露出されていない。

上記構成の光走査装置１２において、ポリゴンミラー２８が回転されて光ビームＬＢが走査されると、ポリゴンモータ３０の駆動制御ＩＣ４２及び回転機構部（ポリゴンミラー２８を搭載したロータ３６及びステータ３８）から熱が発生される。回転機構部からの熱は筐体２１内で発生されるが、回転機構部の取り付けられた金属製の制御基材部３４が筐体２１の外側に露出されているので、制御基材部３４を介して熱が筐体２１の外に放出されやすくなっている。また、駆動制御ＩＣ４２は、筐体２１の外側に配置されているので、発生した熱は筐体２１の外に発散され、筐体２１内の温度の上昇を抑制することができる。

その結果、筐体２１内に配置された走査レンズ３２などの光学部材の温度上昇が抑制され、熱による倍率変動も小さくなる。したがって、上下方向に配置された光走査装置１２間の光ビームの走査位置の相対位置ズレも抑制され、形成されるカラー画像の色むらも抑制することができる。

なお、本実施形態では、制御基材部３４が筐体２１の上側から露出されている例について説明したが、制御基材部３４の筐体２１の外側への露出は、側方からでもよい。特に、熱は上方に移動しやすいことから、上側からの露出とすることにより、効果的に温度上昇を抑制することができる。

また、駆動制御ＩＣ４２以外の回路やポリゴンモータ３０の制御回路を構成する部品は、基材部内面３４Ａ、基材部外面３４Bのどちらに配設されていても良い事は言うまでも無い。

また、最も使用頻度が高く温度上昇しやすい黒色用の光走査装置１２Ｋが最上部に配置されているので、他の光走査装置１２への影響を少なくすることができる。

また、本実施形態では、４つの光走査装置１２を鉛直方向に重なり合うように配置したが、図７に示すように、各光走査装置１２の筐体２１の外側に露出された基材部３４が互いに重なり合わないように、鉛直方向から傾けて配置してもよい。このように配置することにより、重ねて配置した場合と比較して、下側の基材部３４からの熱の影響を上側に配置された光走査装置１２が受けにくくなり、各光走査装置１２の温度上昇をより効果的に抑制することができる。

また、図８、図９に示すように、４つの光走査装置１２は鉛直方向に重なり合うように配置し、各光走査装置１２の基材部３４の配置を変えて、各駆動制御回路４２が鉛直方向から見て、他の光走査装置１２の基材部３４と重なり合わないように配置してもよい。このように配置することにより、各駆動制御回路４２からの熱の影響を上側に配置された基材部３４が受けにくくなり、各光走査装置１２の温度上昇をより効果的に抑制することができる。また、各光走査装置１２は鉛直方向に重なり合うように配置できるので、省スペースを実現することができる。

また、図７、図８に示すように、最上部の光走査装置１２Ｋの駆動制御ＩＣ４２を除いた、光走査装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃの駆動制御ＩＣ４２を、鉛直方向からみた筐体２１の外側に配置してもよい。このように配置することにより、各駆動制御ＩＣ４２からの熱の影響を上側に配置された光走査装置１２が受けにくくなり、各光走査装置１２の温度上昇をより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、コストの関係上、４つの光走査装置１２の筐体２１を熱伝導率の小さい樹脂で構成したが、温度上昇の大きい黒色用の光走査装置１２Ｋの筐体２１のみ熱伝導率の大きい材料で構成してもよい。黒色用の光走査装置１２Ｋは最も使用頻度が高く温度上昇が大きいため、より多くの熱を筐体２１の外側に放出する必要があるが、熱伝導率の大きい筐体２１とすることにより、内部の熱を筐体２１の外側により多く放出することができる。

また、４つの光走査装置１２は上部に配置されたもの程、下側の光走査装置１２からの熱の影響を受けて温度上昇し易いため、筐体２１の熱伝導率を上部の光走査装置ほど大きくしてもよい。

本実施形態の画像形成装置の概略構成を示す側面図である。 本実施形態の画像形成装置の光走査装置部分の斜視図である。 本実施形態の光走査装置の構成を示す平面図である。 本実施形態の光走査装置の斜視図である。 本実施形態の基材部と基材部に取り付けられた部材を示す図である。 本実施形態の光走査装置の上面を筐体の外側からみた図である。 本実施形態の４つの光学走査装置の配置の変形例を示す斜視図である。 本実施形態の４つの光学走査装置に取り付けられた基材部の配置の変形例を示す斜視図である。 本実施形態の４つの光学走査装置に取り付けられた基材部の配置の変形例を示す上面図である。 従来の光走査装置の構成を示す平面図である。 従来の画像形成装置の構成を示す斜視図である。 図１１のように配置された光走査装置内の走査レンズの温度のバラツキを示すグラフである。 図１１のように配置された光走査装置内の走査レンズの温度差、倍率変動率、変動量を示す表である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 光走査装置
１４ 感光体ドラム
２１ 筐体
２２ 半導体レーザー
２４ コリメータレンズ
２６ シリンドリカルレンズ
２８ ポリゴンミラー
２８Ａ 反射面
３０ ポリゴンモータ
３２ 走査レンズ
３４ 制御基材部
４２ 駆動制御ＩＣ
ＬＢ 光ビーム

Claims (9)

1. 光ビームを光偏向器で偏向しつつ像担持体に照射する複数の光走査装置が上下方向に配置された画像形成装置であって、
   前記各光走査装置に搭載され前記光偏向器の駆動制御を行なう駆動制御用部材の実装された基材部の少なくとも一部が、前記光走査装置外に露出されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動制御用部材は、前記光偏向器を駆動させるモータ、及び、このモータの駆動制御を行なうための駆動制御回路、の少なくとも一方を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記駆動制御回路に実装された駆動制御ＩＣが、前記光走査装置の外側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記基材部の少なくとも一部は、搭載された前記光走査装置の上側から露出されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記複数の光走査装置の前記駆動制御ＩＣの各々が他の光走査装置の前記基材部と鉛直方向に見て重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記基材部の各々が鉛直方向に見て重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の光走査装置のうち黒色用の光走査装置が最上部に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 黒色用の前記光走査装置の筐体の熱伝導率が、他の色用の前記光走査装置の筐体の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記光走査装置の筐体の熱伝導率は、上部の光走査装置ほど大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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