JP2010224268A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺機器へ熱の影響を与えることなく、冷却の必要な部位近傍に光学部品があったとしても熱偏分布を低減することが可能であり、当該熱偏分布の低減によって光学ハウジングの偏った熱変形を抑制することを目的とする光走査装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】光走査装置が、光学ハウジングに収容されると共に当該光学ハウジングに支持される光学系により像担持体へ光を走査させながら照射する光走査装置であって、光学ハウジング内部の空気を循環させる空気循環装置を、具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。

カラー複写機やカラープリンタなどのデジタル方式のカラー画像形成装置では、複数の感光体ドラムを備え、複数の光ビームを照射し、各光ビームによってそれぞれの光ビームに応じた感光ドラムを走査することによって潜像を形成し、当該潜像を現像することによって多色画像を形成する。そして、最近では、カラー複写機及びカラープリンタの高速化に伴って、光学走査装置の回転多面体を高速回転させる必要性が高まっている。

その為に回転多面体での発熱量が大きくなってしまい、当該発熱量によって回転多面体が配設されている光学ハウジング自体の温度分布の偏りが大きくなってしまう。そして、上記のように光学ハウジング自体の温度分布に偏りがあると、高温部では膨張が大きく、また低温部では高温部と比較して膨張が小さくなる為に、光学ハウジング初期の形状が、反る、捩れる等の不均一な変形になってしまう。このように光学ハウジングが不均一に変形すると、光学ハウジングに取り付けられているfθレンズ、ミラー等の部品群が所定の位置や角度を保てなくなる。特にfθレンズ及びミラーの長手方向の両端部で所定の位置や角度が保てなくなることで走査線に曲がりが発生したり、また左右で倍率が不一致になることで片倍率差が発生してしまうと、走査線の曲がりや片倍率差を十分小さくすることで色間の走査線のズレを小さくしているカラー画像形成に大きな問題が生じてしまう。

さらに、光学ハウジング自体に温度分布の偏りがあるということは、光学ハウジングに取り付けられているfθレンズ、ミラー等の光学部品自体にも温度分布に偏りがあるということである。これにより、光学部品の膨張に偏りがあり不均一に変形してしまう為に、上記と同様に走査線に曲がりが発生したり、また左右で倍率が不一致となる片倍率差が発生してしまう。

その為、このような問題を解決可能な発明として、特許文献１には、高温に発熱する回転多面体モータ制御基板を光学ハウジングの外側面に露出配置し、放熱ダクト内部の流体に直接触れるようにして冷却する光書込ユニットの冷却機構が開示されている。
また、特許文献２には、回転多面体の発熱による光学ハウジングの熱偏分布を低減するため、光学ハウジングを加熱熱する発熱手段を設け、光学ハウジングを暖め、光学ハウジングを一定温度し、光学ハウジングの偏った熱変形を減少させる光走査装置が開示されている。さらに、上記問題を解決するものとして、下記特許文献３及び４が開示されている。そして、その他に、光走査装置に関わる発明として、特許文献５には、光学ハウジングの外部から内部へファンによる加圧風の送風を行い、光学ハウジング内の光学素子への塵の付着を防止する走査光学系が開示されている。

特開２００１−３３７２９１号公報 特開２００４−１０９２３０号公報 特開２００３−３２２８１７号公報 特開２００７−２０３７０８号公報 特開平１１−８４２９３号公報

ところで、上記従来技術では、回転多面体モータ制御基板を光学ハウジングの外部に露出配置し、放熱ダクト内部の流体に触れさせ、発熱源である回転多面体の基板を冷却することによって、光学ハウジング自体の熱変形を抑制する手段が発明されている。しかしながら、このような手段では、冷却の必要な部位近傍に光学部品が配設されている場合に、スペースが確保できないなど問題が生じる。
さらに、上記従来技術として、光学ハウジングを逆に過熱し熱偏分布を減少する手段が発明されている。しかし、この手段では、光学ハウジング自体の熱偏分布は減少できるが、光学ハウジングが非常に高温となり、光学ハウジングの周辺機器に熱の影響を与える可能性がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、周辺機器へ熱の影響を与えることなく、冷却の必要な部位近傍に光学部品があったとしても熱偏分布を低減することが可能であり、当該熱偏分布の低減によって光学ハウジングの偏った熱変形を抑制することを目的とする光走査装置及び画像形成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、本発明では、光走査装置に係る第１の解決手段として、光学ハウジングに収容されると共に当該光学ハウジングに支持される光学系により像担持体へ光を走査させながら照射する光走査装置であって、前記光学ハウジング内部の空気を循環させる空気循環装置を、具備するという手段を採用する。

本発明では、光走査装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記光学ハウジングに２つ以上の空気孔を設け、当該空気孔を空気循環ダクトによって連結し、当該空気循環ダクト内に前記空気循環装置を取り付け、当該空気循環装置が動作することによって空気循環ダクトを介して前記光学ハウジング内の空気が循環するという手段を採用する。

本発明では、光走査装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記光学ハウジングと前記空気循環ダクトとの接続部分に、振動を吸収する振動吸収部材を取り付けるという手段を採用する。

本発明では、光走査装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前記光学ハウジング内の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記空気循環装置を動作させる制御部とを具備するという手段を採用する。

また、本発明では、画像形成装置に係る第１の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段を採用する光走査装置を具備するという手段を採用する。

本発明によれば、光走査装置が、光学ハウジングに収容されると共に当該光学ハウジングに支持される光学系により像担持体へ光を走査させながら照射する光走査装置であって、光学ハウジング内部の空気を循環させる空気循環装置を、具備する。

これにより、光走査装置では、光学ハウジング内部の熱偏分布を低減することが可能になる為に、光学ハウジングの偏った熱変形を抑制することが出来る。また、光走査装置では、冷却の必要な部位近傍に光学部品があったとしても、当該光学部品を避けて空気循環装置を設けることで効果を得ることが出来る。さらに、光走査装置では、光学ハウジング内の温度分布を均一化するだけである為、光走査装置の周辺に設置されている機器に熱の影響を与えることはない。

本発明の一実施形態に係る複写機Ａの機能ブロック図であり、 本発明の一実施形態に係る複写機Ａの概略構成を示す透視正面図である。 本発明の一実施形態に係る複写機Ａの光走査装置４３の概略構成を模式的に示す平面図である。 従来の複写機の回転多面体の動作時の光学ハウジングの温度分布と、本発明の一実施形態に係る複写機Ａの回転多面体４３３の動作時の光学ハウジング４３１の温度分分布を示す図である。 本発明の一実施形態に係る写機Ａの光走査装置４３の概略構成の変形例を模式的に示す平面図である。の結果を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、本発明の画像形成装置の一つである複写機に関する。
まず、本実施形態に係る複写機Ａの構成について、図１及び図２を参照して、説明する。図１は、本実施形態に係る複写機Ａの機能ブロック図であり、図２は、本実施形態に係る複写機Ａの概略構成を示す透視正面図である。

本実施形態の複写機Ａは、図１に示すように、画像読取部１、画像データ記憶部２、画像処理部３、用紙搬送／画像形成部４、操作表示部５及び制御部６を備えている。
画像読取部１は、ＡＤＦ（自動原稿送り装置）とＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ等を備え、制御部６の制御の下、ＡＤＦによって順次給紙される原稿の画像をＣＣＤセンサに読み取らせ、原稿画像に基づく原稿画像データを出力する。なお、画像読取部１は、原稿画像データを制御部６へ出力し、一方、制御部６は、原稿画像データを画像データ記憶部２に記憶させる。

画像データ記憶部２は、ハードディスク等の外部記憶装置または／及びフラッシュメモリ等の半導体メモリから構成されており、制御部６の制御の下、画像読取部１が読み取った原稿画像データを記憶する。
画像処理部３は、制御部６の制御の下、画像データ記憶部２が記憶する原稿画像データへ必要に応じて各種画像処理を施すことによって印刷形式の画像データ（印刷形式画像データ）へ変換し、当該印刷形式画像データを出力する。

例えば、画像読取部１がカラーの原稿画像を読み取った場合には、画像データ記憶部２が記憶する原稿画像データはＲＧＢ（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）画像データとなる為、画像処理部３は、このＲＧＢ画像データを、例えばＹＭＣＫ画像データ（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックを基準色とする画像データ）へ変換し、当該印刷形式画像データを出力する。

用紙搬送／画像形成部４は、制御部６の制御の下、画像処理部３から入力された印刷形式画像データに基づいて、用紙トレイから搬送した印刷用紙にトナーを転写し、当該トナーの定着処理を行うことによって、印刷用紙に画像を形成するものであり、図２に示すように、感光ドラム４１、帯電装置４２、光走査装置４３、現像装置４４、クリーニングユニット４５、定着装置４６等を備える構成となっている。なお、感光ドラム４１は、本実施形態における像担持体である。

感光ドラム４１は、表面に静電潜像が形成される円筒部材であり、図２の奥行き方向に延在して配置され、その周面に静電潜像及び当該静電潜像に基づくトナーから成る画像が形成されるものである。
帯電装置４２は、感光ドラム４１に対して対向配置されており、感光ドラム４１の周面を帯電状態にする。

光走査装置４３は、感光ドラム４１の上方に配置されており、照射したレーザ光Ｌによって感光ドラム４１の表面を走査することで感光ドラム４１の表面に静電潜像を形成するものである。
図３は、本実施形態に係る複写機Ａの光走査装置４３の概略構成を模式的に示す平面図である。光走査装置４３は、図３に示すように、光学ハウジング４３１、光源４３２、回転多面体４３３、ｆθレンズ４３４、反射ミラー４３５、空気循環ファン４３６、温度センサ４３７ａ，４３７ｂ及び制御部６を備える。
なお、空気循環ファン４３６が、本実施形態における空気循環装置である。また、温度センサ４３７ａ，４３７ｂが、本実施形態における温度検出手段である。

光学ハウジング４３１は、内部に光源４３２、回転多面体４３３、ｆθレンズ４３４、反射ミラー４３５、空気循環ファン４３６及び温度センサ４３７ａ，４３７ｂを収容するものであり、その内部に上記光源４３２、回転多面体４３３、ｆθレンズ４３４、反射ミラー４３５、空気循環ファン４３６及び温度センサ４３７ａ，４３７ｂが固定されている。

光源４３２は、制御部６の制御の下、印刷形式画像データに基づいてレーザ光Ｌを射出するものであり、回転多面体４３３の周面に向けて略水平方向にレーザ光Ｌを射出する。
回転多面体４３３は、平面視が多角形形状で周面が反射面とされたミラーであり、制御部６の制御の下、自身の下方に配置された回転駆動モータによって垂直方向を回転軸として回転駆動される。なお、回転多面体４３３は、図３の矢印で示すように、反時計回りに回転する。
ｆθレンズ４３４は、回転多面体４３３によって反射されたレーザ光Ｌの走査における走査速度を一定とするものである。すなわち、ｆθレンズ４３４は、レーザ光Ｌが感光ドラム４１の周面において等速に走査されるように光学的に作用する。
反射ミラー４３５は、レーザ光Ｌを反射する矩形状の反射面を有する板材である。

空気循環ファン４３６は、光学ハウジング４３１内の空気を循環させることによって回転多面体４３３の回転によって発生する熱の循環を行う為ののファンであり、回転多面体４３３の熱が滞留してしまう箇所または熱が滞留してしまう箇所の近傍に設けられている。そして、この空気循環ファン４３６は、制御部６の制御の下、図３に示す一点鎖線の矢印方向へ向かって送風する、すなわち回転多面体４３３近傍の回転多面体４３３の回転によって生じる回転気流上流の温度の上昇の激しい場所から、回転多面体４３３から離れている回転多面体４３３の回転気流下流の温度の上昇が少ない場所へ向かって送風することで、光学ハウジング４３１内の空気を循環させる。

温度センサ４３７ａ，４３７ｂは、光学ハウジング４３１内の温度を検出し、検出した温度に応じた温度信号を制御部６へ出力するものである。そして、温度センサ４３７ａ，４３７ｂは、光学ハウジング４３１内の温度が同等になって欲しい箇所にそれぞれ取り付けられている。例えば、図３に示すように、温度センサ４３７ａは、光学ハウジング４３１の左側面の奥側に取り付けられ、温度センサ４３７ｂは、光学ハウジング４３１の左側面の手前側に取り付けられている。なお、この温度センサ４３７ａ，４３７ｂは、例えばサーミスタである。
制御部６は、光走査装置４３の制御だけではなく、複写機Ａの全体動作の制御を行うものである。制御部６の詳細については、後述する。

現像装置４４は、感光ドラム４１の周面へトナーを供給することによって感光ドラム４１の周面上に静電潜像に基づく画像を現像するものであり、感光ドラム４１に対して設けられている。
クリーニングユニット４５は、感光ドラム４１から印刷用紙へ画像が転写された後に、感光ドラム４１に残存するトナーを除去するクリーニングローラやクリーニングブレード等を有するものであって、感光ドラム４１に対向配置されている。
定着装置４６は、熱及び圧力を加えることによって、感光ドラム４１から印刷用紙へ転写されたトナーを印刷用紙に定着させるものであり、印刷用紙の搬送経路に配置されている。

操作表示部５は、スタートキー、ストップ／クリアキー、電源キー、テンキー（数値入力キー）、タッチパネル９ａ及びその他の各種操作キーを備えており、それぞれのキーの操作指示を制御部６へ出力すると共に、制御部６の制御の下、タッチパネルへ種々の画面を表示する。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される並びに上記画像読取部１、画像データ記憶部２、画像処理部３、用紙搬送／画像形成部４及び操作表示部５と信号の入出力をそれぞれ行うインタフェース回路等から構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラムと、操作表示部５が受け付ける操作指示とに基づいて複写機Ａの全体動作を制御する。

次に、上記構成の本実施形態に係る複写機Ａの動作について、説明する。
まず、複写機Ａによって原稿を複写しようとするユーザは、画像読取部１のＡＤＦに原稿をセットする。そして、ユーザは、操作表示部５が有するスタートキーを押下することによって、複写機Ａにコピー処理を開始させる。

制御部６は、スタートキーの押下によってコピー処理開始指示を操作表示部５が受け付けると、回転多面体４３３へ対してレーザ光Ｌを光源４３２に照射させ、レーザ光Ｌをｆθレンズ４３４へ向けて回転多面体４３３に回転させることによって反射させる。
そして、レーザ光Ｌは、回転多面体４３３の周面において反射され、ｆθレンズ４３４を透過し、反射ミラー４３５及び第２反射ミラー（図示略）によって反射され、集光レンズ（図示略）によって集光され、さらに第３反射ミラー３８によって反射されることによって感光ドラム４１へ導光される。そして、上記動作において、回転多面体４３３は、回転動作に伴って、熱を発生する。

温度センサ４３７ａは、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度を検出すると共に、該検出結果を制御部６へ出力する。また、温度センサ４３７ｂは、光学ハウジング４３１の左側面手前側の温度を検出すると共に、該検出結果を制御部６へ出力する。
制御部６は、温度センサ４３７ａ及び温度センサ４３７ｂの検出結果に基づいて、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度と、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度との差が所定のしきい値を超えるか否か判定する。

制御部６は、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度と、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度との差が所定のしきい値を超えると判定した場合に、空気循環ファンに送風を開始させる。

図４は、従来の複写機の回転多面体の動作時の光学ハウジング４３１の温度分布と、本実施形態に係る複写機Ａの回転多面体４３３の動作時の光学ハウジング４３１の温度分分布を示す図である。図４の（ａ）は、従来の複写機の光学ハウジング内の温度分布を示し、図４の（ｂ）は、複写機Ａの光学ハウジング４３１内の温度分布を示す。
従来の複写機では、図４の（ａ）に示すように、回転多面体の回転によって、回転体多面体の周囲のみが高温になり、回転多面体から離れるほど温度が下がり、高温部と低温部では１０度以上の温度差が生じる。なお、この際、従来の複写機では、回転体多面体が反時計回り方向に回転することによって、当該回転による気流が発生し、当該気流によって熱が移動する為に、光学ハウジング４３１の奥側が高温になる。

しかし、複写機Ａでは、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度と、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度との差が所定のしきい値を超える場合に、空気循環ファンによって光学ハウジング４３１内の空気を循環させる為に、図４の（ｂ）に示すように、図４の（ａ）に示す従来の複写機よりも、温度分布の偏りが少なくなる。

そして、制御部６は、コピー処理が終了すると、回転多面体４３３の回転が停止して、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度と、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度との差が所定のしきい値を超えなくなると、空気循環ファンに送風を停止させる。

以上のように、本実施形態に係る複写機Ａでは、空気循環ファン４３６を光学ハウジング４３１内の回転多面体４３３の熱が滞留してしまう箇所または熱が滞留してしまう箇所の近傍に設け、制御部６は、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度と、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度との差が所定のしきい値を超えると、空気循環ファンに送風を開始させることによって、光学ハウジング４３１内の空気を循環させる。

これにより、複写機Ａでは、光学ハウジング４３１内部の熱偏分布を低減することが可能になる為に、光学ハウジングの内部の偏った熱変形を抑制することが出来る。また、複写機Ａでは、冷却の必要な部位近傍に光学部品があったとしても、当該光学部品を避けて空気循環ファンを設けることで効果得ることが出来る。さらに、複写機Ａでは、光学ハウジング４３１内の温度分布を均一化するだけである為、光走査装置４３の周辺に設置されている機器に熱の影響を与えることはない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、光学ハウジング４３１内に空気循環ファン４３６を設けただけであるが、本発明はこれに限定されない。
図５は、本実施形態に係る複写機Ａの光走査装置４３の概略構成の変形例を模式的に示す平面図である。
例えば、図５に示すように、回転多面体４３３近傍の回転多面体４３３の回転気流上流の温度の上昇の激しい場所付近の光学ハウジング４３１の側壁に空気吸入口５１ａ（空気孔）を設け、回転多面体４３３から離れている回転多面体４３３の回転気流下流の温度の上昇が少ない場所付近の光学ハウジング４３１の側壁に空気排出口５１ｂ（空気孔）を設け、当該空気吸入口５１ａと空気排出口５１ｂとを空気循環ダクト５２によって接続し、空気吸入口５１ａから空気排出口５１ｂへの方向（図５の１点鎖線の矢印方向）に向かって送風する空気循環ファン４３６を空気循環ダクト内に設ける。なお、空気吸入口５１ａ及び空気排出口５１ｂが、本実施形態における空気孔を構成する。

そして、制御部６は、光学ハウジング４３１の左側面奥側の温度との差が所定のしきい値を超えると判定した場合に、空気循環ファン４３６に送風を開始させる。これにより、光学ハウジング４３１内の空気が循環し、全体の温度分布が均一化される。さらに、空気吸入口５１ａ，空気排出口５１ｂと空気循環ダクト５２との接続部分には、空気循環ファン４３６から発生する振動によって光学ハウジングの変形を引き起こさないようにする為に、スポンジ等から構成される振動吸収部材５３を取り付ける。

（２）上記実施形態では、光学ハウジング４３１内に、空気循環ファン４３６を１つ取り付けたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、光学ハウジング４３１内に、空気循環ファン４３６を複数取り付けてもよい。また、温度センサ４３７ａ，ｂも２つに限らず、いくつであってもよい。

Ａ…複写機、１…画像読取部、２…画像データ記憶部、３…画像処理部、４…用紙搬送／画像形成部、５…操作表示部、６…制御部、４１…感光ドラム、４２…帯電装置、４３…光走査装置、４３１…光学ハウジング、４３２…光源、４３３…回転多面体、４３４…ｆθレンズ、４３５…反射ミラー、４３６…空気循環ファン、４３７ａ，４３７ｂ…温度センサ、４４…現像装置、４５…クリーニングユニット、４６…定着装置、５１ａ…空気吸入口，５１ｂ…空気排出口、５２…空気循環ダクト、５３…振動吸収部材

Claims (5)

1. 光学ハウジングに収容されると共に当該光学ハウジングに支持される光学系により像担持体へ光を走査させながら照射する光走査装置であって、
   前記光学ハウジング内部の空気を循環させる空気循環装置を、
   具備することを特徴とする光走査装置。
2. 前記光学ハウジングに２つ以上の空気孔を設け、当該空気孔を空気循環ダクトによって連結し、当該空気循環ダクト内に前記空気循環装置を取り付け、当該空気循環装置が動作することによって空気循環ダクトを介して前記光学ハウジング内の空気が循環することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光学ハウジングと前記空気循環ダクトとの接続部分に、振動を吸収する振動吸収部材を取り付けることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記光学ハウジング内の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記空気循環装置を動作させる制御部とを、
   具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに光走査装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の光走査装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
   

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