JP2009223148A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光偏向器を効率良く冷却して光走査装置における発熱を抑制する。
【解決手段】光学ハウジング１１内に収納されたポリゴンスキャナ１０は、ハウジング底面１１ａに設けられた開口１３部に配置される。ポリゴンスキャナの基板１５に対し、回転多面鏡１４とは反対側で、かつポリゴンスキャナ１０に対応する位置に温度調節装置１２が配置され、温度調節装置１２がポリゴンスキャナ１０を直接冷却する。温度調節装置１２はポリゴンスキャナ１０（及び光走査装置）と接触しないように保持され、振動や熱などの影響が低減される。
【選択図】図３

Description

本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の書込系に用いられる光走査装置とそれを搭載する画像形成装置に関する。

特開２００４−１６０７４７号公報

近年、画像形成装置においては、印刷速度の高速化や装置小型化が要求されている。しかし、高速化や小型化が進むことにより、機械の発熱量の増加、機械内部への蓄熱が問題になっている。発熱源の一つとしては、光走査装置の構成部品である偏向器の発熱が挙げられる。例えば、回転偏向器として広く用いられているポリゴンスキャナは、多面鏡（ポリゴンミラー）を高速で回転させることから発熱が起きやすい。

この偏向器の発熱に関しては、光走査装置のハウジングカバーの板金化や、冷却機構を設けて装置外部へ排熱するなどの対策が提案されている（例えば特許文献１）。

しかしながら、光走査装置のハウジング内に収納されている偏向器を効率良く冷却することは難しく、偏向器を間接的に冷却する構成では、冷却機構が供給する冷却剤の供給量や冷却機構の駆動が十分でないと装置外部に熱が放出されないのは当然であるが、冷却剤の供給量や駆動が十分であっても、その供給経路が確保されていない、供給経路が分散されている、また供給経路内での損失が大きい等により、狙った効果が期待できず、十分な放熱効果が得られない場合があるという問題があった。

本発明は、従来の光走査装置及び画像形成装置における上述の問題を解決し、偏向器を効率良く冷却することが可能で、光走査装置における発熱を抑制することのできる光走査装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、光学ハウジング内部に光偏向器を収納し、光源からの光ビームを前記光偏向器により偏向させ、光学系を介して像担持体の被走査面を走査する光走査装置において、前記光学ハウジングに設けた開口部に面して前記光偏向器を配置するとともに、前記光偏向器を直接冷却する温度調節手段を、前記光偏向器と接触しないように配設して設けたことにより解決される。

また、前記温度調節手段が、板状の支持部材に装着支持されて前記光偏向器に対応する位置で前記開口部に対向して配置されると好ましい。
また、前記板状の支持部材が、当該光走査装置と当該光走査装置が搭載される画像形成装置の給紙部とを仕切る仕切部材として機能すると好ましい。

また、前記板状の支持部材に、冷却媒体を通過させる媒体通過開口が形成されていると好ましい。
また、前記媒体通過開口が、前記温度調節手段を前記板状の支持部材に投影させた場合の投影範囲内に配置されると好ましい。

また、前記媒体通過開口が、直径２ｍｍ以下の円形または長辺部の長さが２ｍｍ以下の形状であると好ましい。
また、前記板状の支持部材に凸部が形成され、該凸部上に前記温度調節手段が載置されており、前記媒体通過開口が形成された支持部材面の上方に前記温度調節手段が支持されていると好ましい。

また、前記凸部の上面と前記温度調節手段とが密着されていると好ましい。
また、前記光偏向器が回転多面鏡と、該回転多面鏡を駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動回路を搭載する基板とを有し、前記基板が前記開口部に面するように配置されていると好ましい。

また、前記温度調節手段が、前記基板を挟んで前記回転多面鏡の反対側に位置して配設されると好ましい。
また、前記温度調節手段が冷却ファンであると好ましい。

また、前記冷却ファンから中継ダクトを介して冷却風を導入させると好ましい。
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光走査装置を備える画像形成装置により解決される。

本発明の光走査装置によれば、光学ハウジングに設けた開口部に面して光偏向器を配置するとともに、光偏向器を直接冷却する温度調節手段を光偏向器と接触しないように配設して設けたので、光偏向器を効率良く冷却できるとともに、光偏向器に対する温度調節手段からの熱や振動などの影響を抑制ないし防止することができる。

請求項２の構成により、温度調節手段が板状の支持部材に装着支持されて光偏向器に対応する位置で開口部に対向して配置されるので、光偏向器の効果的な冷却を簡単な構成で実現することができる。

請求項３の構成により、画像形成装置の給紙部と光走査装置とを板状の支持部材で仕切り、埃やトナーなどの落下を防止することができる。
請求項４の構成により、板状の支持部材に冷却媒体を通過させる媒体通過開口が形成されているので、簡単な構成で効率の良い冷却が可能となる。

請求項５の構成により、冷却媒体を効率良く取り込むことが可能となり、冷却効率を向上させることができる。
請求項６の構成により、工具や他の部材などの進入を防止して、光走査装置の精度低下や損傷などを防ぐことができる。

請求項７の構成により、媒体通過開口から取り込んだ冷却媒体を効率良く温度調節手段に送ることができる。
請求項８の構成により、温度調節手段と板状支持部材との間に冷却媒体の搬送路が形成され、冷却媒体をさらに効率良く温度調節手段に送ることができる。

請求項９の構成により、光偏向器の基板を効率良く冷却することができる。
請求項１０の構成により、回転多面鏡に影響されること無く光偏向器の基板を効率良く冷却することができる。

請求項１１の構成により、冷却ファンにより簡単な構成で低コストに光偏向器を冷却することができる。
請求項１２の構成により、装置外部の新鮮な空気を取り込んで光偏向器を効率良く冷却することができる。

請求項１３の画像形成装置によれば、光走査装置における発熱を抑制して画像形成装置内部の温度上昇を防ぎ、小型で生産性に優れた画像形成装置を実現することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る光走査装置の一例における偏向器付近を示す斜視図である。この図においては、光走査装置が備える光源ユニットやレンズ・ミラー等の光学素子は図示されていない。また、光学ハウジングの天板ないし上カバーを省略してハウジング内部が見える状態で示されている。図１に示すように、光学ハウジング１１内に光偏向器としてのポリゴンスキャナ１０が配備されている。光学ハウジング１１の底面には温度調節装置１２が装着されている。

図２に示すように、光学ハウジング１１の底板１１ａには開口１３が設けられており、該開口１３の上にポリゴンスキャナ１０の基板１５が位置するように、ポリゴンスキャナ１０が光学ハウジング１１に装着固定される。ポリゴンスキャナの駆動回路等を搭載する基板１５の底面は、開口１３部で光学ユニット外部に露出されている。

温度調節装置１２は、ポリゴンスキャナ１０の基板１５に対し、回転多面鏡（ポリゴンミラー）１４とは反対側で、かつポリゴンスキャナ１０に対応する位置に配置されており、光学ハウジング１１の内部に配置されたポリゴンスキャナ１０を直接冷却できるように設けられている。温度調節装置１２がポリゴンスキャナ１０を直接冷却することによって、効率良く温度調整を行なうことができる。

図３は、光走査装置の主走査方向の断面図である。この図に示すように、温度調節装置１２は板状部材１６上に支持装着されている。この板状部材１６は、例えば画像形成装置における作像部と給紙部を仕切る仕切板として構成することができる。本例の板状部材１６は、温度調節装置１２をポリゴンスキャナ１０（及び光走査装置）と接触しないように保持している。これにより、温度調節装置１２が光偏向器に影響を与える要因、例えば振動や熱など、を低減ないし防止するようにしている。

図４は、温度調節装置１２を支持する板状部材１６の模式図である。この図では板状部材１６は１枚の平板状部材として示してあるが、実機に用いる場合は図３に示されるように、実際の機械に対応する形状に形成される。さて、図４に模式的に示すように、温度調節装置１２を支持する板状部材１６には、多数の小さな開口１７が形成されている。図示例では、多数の開口１７は、「十字」状に並設されている。温度調節装置１２がファンである場合、上記開口１７から、冷却媒体としての空気を取り入れ、その取り入れた空気をファンによりポリゴンスキャナ１０（の基板１５の下面）に吹き付けることにより、光偏向器としてのポリゴンスキャナ１０の温度調節を行なう。

上記多数の開口１７は、図５に示すように、温度調節装置１２の設置範囲内に収まるように配置されている。これにより、冷却媒体である空気を効率良く取り込むことが可能となり、冷却効率を良好にすることができる。開口が温度調節装置１２の設置範囲の外部にもある場合、その開口（設置範囲外の開口）から取り込まれた空気は開口周辺で循環してしまい、効率良く冷却対象（ポリゴンスキャナ１０）に送られず、冷却効率を低下させる現象が生じることがある。

また、本例では、開口１７は、各開口の大きさが直径２ｍｍ以下の円形であり、ドライバ等の工具類や他の部材などの進入を防止し、高精度な位置決めが要求される光走査装置への影響を防止することができる。また、それと同時に、画像形成装置作像部から異物が給紙部等へ落下することを防ぐこともできる。なお、開口１７の形状としては円形に限らず、楕円形状や多角形形状などでも良い。その場合、長辺部の長さが２ｍｍ以下の形状とするのが好ましい。

図６は、板状部材１６に温度調節装置１２を装着支持させた様子を示す斜視図である。図６及び図３に示されるように、板状部材１６には、上方に突き出して設けられた凸部１６ａが形成されており、その凸部１６ａ上に温度調節装置１２が載置されて支持される。なお、本例では、凸部１６ａは平面四角形形状で中央部が凹んでおり、その中央の凹部内に上記開口１７が形成されている。図３から判るように、凸部１６ａの上面は温度調節装置１２（の下面）と密着しており、開口１７と温度調節装置１２との間に空間が形成され、その空間が媒体伝達経路となっている。また、板状部材の凸部１６ａが上方に突き出して形成されているため、その凸部１６ａの下側にも空間１８が形成されることになり、板状部材１６の外部にも媒体伝達経路が形成される。これによって、効率良く冷却媒体である空気を取り込むことが可能となっている。なお、凸部１６ａの稜線部は、図示例のような角ばった形状に限らず、曲線形状でも良い。

図７は、温度調節装置１２の板状部材１６への位置決めと回転を規制する構成の一例を示すものである。図示例では、板状部材１６Ｂ上に、温度調節装置１２の外面に当接する位置に複数の突起１９を設け、該複数の突起１９により、温度調節装置１２の位置決めと回転規制とを行うように構成している。この複数の突起１９を、図３，６に示す板状部材１６の凸部１６ａ上に設けても良い。

図８は、光走査装置の第２実施例を示す斜視図である。また、図９は、その光走査装置を下方から見た斜視図である。この図に示す第２実施例は、温度調節装置１２から中継ダクト２０を介して光偏向器としてのポリゴンスキャナ１０の温度調節を行なうように構成したこと以外は、前記第１実施例と同様である。温度調節装置１２がファンである場合、冷却媒体である空気を中継ダクト２０を介して光学ハウジング１１の開口１３部に導き、光学ハウジング１１の外部に露出されているポリゴンスキャナ１０を底面から冷却する。

温度調節装置１２を例えば装置前面あるいは側面に配置して中継ダクト２０を介してポリゴンスキャナ１０を冷却することにより、装置外部のフレッシュエアを導入して効果的にポリゴンスキャナ１０を冷却することができる。

なお、中継ダクト２０（及び温度調節装置１２）は、第１実施例と同様板状部材（図示せず）上に支持装着することで、中継ダクト２０及び温度調節装置１２がポリゴンスキャナ１０と接触しないように保持される。これにより、温度調節装置１２が光偏向器に影響を与える要因、例えば振動や熱など、を低減ないし防止することができる。

上記のように、本発明による光走査装置は、光偏向器（の一部）が光学ハウジングの外部に露出するように設けられており、温度調節装置により光偏向器を直接に冷却することができるので、効率良く光偏向器の温度調節を行なうことが可能となり、偏向器の発熱を効果的に抑制することができる。

なお、ここまで、温度調節装置としては空冷式のもので説明してきたが、液冷式の温度調節装置を採用することも可能である。例えば、ヒートパイプを用いて、光偏向器の光学ハウジング外部に露出している部分を直接に冷却するように構成しても良い。

最後に、本発明による光走査装置を備える画像形成装置について図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明による光走査装置を備える画像形成装置の一例を示す断面構成図である。ここでは、光走査装置として上記説明した第１実施例を搭載するものとして示すが、中継ダクト２０を用いる第２実施例の光走査装置も搭載可能である。また、液冷式の温度調節装置を採用することも可能である。

図１０に示す画像形成装置は、中間転写方式のタンデム型フルカラープリンタとして構成されたもので、装置本体のほぼ中央部に、複数のローラに巻き掛けられた中間転写ベルト５を配設しており、その中間転写ベルト５の下側走行辺に沿って４個の作像ユニット２（Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋ）を配設している。

各作像ユニット２は像担持体としての感光体ドラム１を具備している。この感光体ドラム１の周りには、帯電手段、現像装置、クリーニング手段等が配置され、さらに各感光体ドラム１に対向する位置において中間転写ベルト５の内側に一次転写手段としての転写ローラが設けられている。本例の場合、４個の作像ユニット２は同一構造に構成されているが、各作像ユニットの現像装置で扱う現像剤の色がマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色に異なっている。本例の場合、４個の作像ユニット２は、図において左からマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの色順に配置されている。各作像ユニット２はプロセスカートリッジとして装置本体に着脱可能に設けられている。

そして、作像ユニット２の下方には光走査装置１００が設けられている。この光走査装置１００は中央に１つの偏向器１０を有し、４つの光源からの光束を１つの偏向器１０で４系統に振り分けて偏向走査し、４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋに潜像を書込むものであり、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、光源から出射されたレーザ光束をコリメートする光学系と、ポリゴンミラー（回転多面鏡）とポリゴンモータから構成される回転偏向器（ポリゴンスキャナ）１０と、各光源の光路に配置されたｆθレンズ等の走査・結像用のレンズや補正用レンズ、ミラー等からなる光学系とで構成されている。そして、各色の画像情報に応じてレーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナ１０により偏向走査され、各色の感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋに照射される。

また、装置内部の最上部には、各画像形成ユニットの現像装置に補給するためのトナーを収容したトナーボトル３が設けられている。各トナーボトル３には、図中左からイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）のトナーが充填されており、ここから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色作像ユニットの現像装置に各色のトナーが補給される。

装置本体下部の給紙部９には、記録材としての転写紙が収納された２段の給紙カセットが設置されており、いずれか一方の給紙カセットから選択的に転写紙が給紙され、搬送ローラを介してレジストローラ７に向けて給紙されるようになっている。また、レジストローラ７に給紙された転写紙は、転写対向ローラ４と二次転写ローラ６とが対向する二次転写部に向けて所定のタイミングで送り出される。二次転写ローラ６の上方には、定着ユニット８が設置されている。この定着ユニット８内には、例えば定着ローラと加圧ローラが設けられている。装置本体の上面は排紙トレイとして構成されている。

上記のように構成された本例のフルカラープリンタにおける画像形成動作について簡単に説明する。
上記作像ユニット２の感光体ドラム１が図示しない駆動手段によって図中時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム１の表面が帯電手段によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、光走査装置１００からのレーザ光が照射され、これによって感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に現像装置から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。

また、中間転写ベルト５が矢印で示すように図中反時計回りに走行駆動され、各作像ユニット２において一次転写ローラの作用により感光体ドラム１から中間転写ベルト５に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト５はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。

なお、各色作像ユニット２のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、複数の作像ユニットを用いて２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニットのうち、図の一番右側のＢｋユニットを用いて画像形成を行う。

そして、トナー像を転写した後の感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、クリーニング手段によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が除電器の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。

一方、給紙部９から転写紙が選択的に給送され、レジストローラ対７によって、中間転写ベルト５上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送出される。本例では転写ローラ６には中間転写ベルト表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面のトナー像が用紙上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置８を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が用紙に熔融定着される。トナー像が定着された転写紙は、排紙ローラにより装置本体の上面に構成された排紙トレイに排出される。

上記説明したように、光走査装置１００の偏向器１０は温度調節装置１２により直接冷却されるので、ポリゴンミラーを高速回転させる回転偏向器であっても効率良く冷却されるため、光走査装置における発熱が効果的に抑制される。また、温度調節装置１２は板状部材１６に支持されており、偏向器１０と接触しないように保持されているため、温度調節装置１２からの熱や振動など、光偏向器への影響が低減ないし防止される。さらに、板状部材１６が作像部と給紙部９とを仕切ることによって作像部がエンクロージャー化され、埃やトナーなどが給紙部９に落下することを防止できる。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
光走査装置の偏向器としては１枚の多面鏡を有するものでも良い。また、マルチビーム方式に限らず、シングルビームで走査するものでも良い。光走査装置が備える光学素子の配置や光学ハウジングの形状なども任意である。また、温度調節装置も適宜な構成のものを使用可能である。温度調節装置を支持する板状部材の形状や大きさなども適宜設定可能である。ダクトを用いる場合には、ダクトの形状や大きさあるいは材質等は任意であり、本発明に従い適宜構成できるものである。

さらに、光走査装置を備える画像形成装置は図示例のプリンタに限らず、複写機やファクシミリあるいは複数の機能を備えた複合機であっても良い。中間転写方式に限らず、直接転写方式の装置も可能である。また、タンデム型に限らず、作像方式や色数等も任意である。

本発明に係る光走査装置の一例における偏向器付近を示す斜視図である。 光走査装置を下方から見た斜視図である。 光走査装置の主走査方向の断面図である。 温度調節装置を支持する板状部材の模式図である。 その板状部材に設けられた開口の配置を示す平面図である。 板状部材に温度調節装置を装着支持させた様子を示す斜視図である。 温度調節装置の板状部材への位置決めと回転を規制する構成の一例を示すものである。 光走査装置の第２実施例を示す斜視図である。 その光走査装置を下方から見た斜視図である。 本発明による光走査装置を備える画像形成装置の一例を示す断面構成図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 作像ユニット
５ 中間転写ベルト
８ 定着ユニット
９ 給紙部
１０ ポリゴンスキャナ（光偏向器）
１１ 光学ハウジング
１２ 温度調節装置
１３ 開口
１４ 回転多面鏡（ポリゴンミラー）
１５ 基板
１６ 板状部材
１６ａ 凸部
１７ 開口（媒体通過開口）
２０ 中継ダクト
１００ 光走査装置

Claims (13)

1. 光学ハウジング内部に光偏向器を収納し、光源からの光ビームを前記光偏向器により偏向させ、光学系を介して像担持体の被走査面を走査する光走査装置において、
   前記光学ハウジングに設けた開口部に面して前記光偏向器を配置するとともに、
   前記光偏向器を直接冷却する温度調節手段を、前記光偏向器と接触しないように配設して設けたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記温度調節手段が、板状の支持部材に装着支持されて前記光偏向器に対応する位置で前記開口部に対向して配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記板状の支持部材が、当該光走査装置と当該光走査装置が搭載される画像形成装置の給紙部とを仕切る仕切部材として機能することを特徴とする、請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記板状の支持部材に、冷却媒体を通過させる媒体通過開口が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の光走査装置。
5. 前記媒体通過開口が、前記温度調節手段を前記板状の支持部材に投影させた場合の投影範囲内に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記媒体通過開口が、直径２ｍｍ以下の円形または長辺部の長さが２ｍｍ以下の形状であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の光走査装置。
7. 前記板状の支持部材に凸部が形成され、該凸部上に前記温度調節手段が載置されており、前記媒体通過開口が形成された支持部材面の上方に前記温度調節手段が支持されていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 前記凸部の上面と前記温度調節手段とが密着されていることを特徴とする、請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記光偏向器が回転多面鏡と、該回転多面鏡を駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動回路を搭載する基板とを有し、前記基板が前記開口部に面するように配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光走査装置。
10. 前記温度調節手段が、前記基板を挟んで前記回転多面鏡の反対側に位置して配設されることを特徴とする、請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記温度調節手段が冷却ファンであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光走査装置。
12. 前記冷却ファンから中継ダクトを介して冷却風を導入させることを特徴とする、請求項１１に記載の光走査装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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