JP2010224269A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送風装置及び冷却装置を新たに配設せずに、光学部品の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。
【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し、光学系が回転によって光を偏向走査する回転装置を備える光走査装置であって、回転装置の回転によって発生した気流によって、回転装置の動作によって生じた熱を制御する。
【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、高速回転により高温になるポリゴンユニットを密閉筐体内に収納することによって、ポリゴンユニットから発生する熱を閉じ込める光ビーム走査装置及び画像形成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３〜９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２００６−９８８６３号公報 特開２００２−１１６４０号公報 特開２００２−１９６２７２号公報 特開２００２−２１４５５８号公報 特開２００３−３２２８１７号公報 特開２００１−２６４６８８号公報 特開２００４−１０９２３０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、放熱ダクト及び放熱ダクト内に送風する送風装置が必要となり、その配設スペースの確保や余分なコストが必要など新たな問題が発生する。

さらに、上記従来技術として、回転多面体および回転多面体の基板を密閉筐体内に配設することによって、回転多面体から発生する気流の影響を限定する手段が発明されている。しかしながら、この手段では、密閉筐体自体が、非常に高温となり、回転多面体ユニットの動作保証温度範囲を超えることになる為、回転多面体の動作保証温度範囲を超えなくする為に冷却装置が必要となり、その配設スペースの確保や余分なコストが必要になるという問題が発生する。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、送風装置及び冷却装置を新たに配設せずに、光学部品の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し、前記光学系が回転によって光を偏向走査する回転装置を備える光走査装置であって、前記回転装置の回転によって発生した気流によって、前記回転装置の動作によって生じた熱を制御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、
前記回転装置の周囲を取り囲み、前記気流によって前記熱を排出する排出口が設けられている隔壁を、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３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記隔壁の前記排出口には、前記熱の排出先を制御する排出制御羽板が設けられていることを特徴と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４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、前記隔壁には、前記隔壁の外部から空気を吸入する吸入口が設けられてい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５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記隔壁の前記吸入口には、前記気流によって前記隔壁の内部の空気が前記吸入口から排出されることを防止する排出防止羽板が設けられてい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６の解決手段として、前記隔壁の前記排出口に排出用ダクトを接続し、前記隔壁の前記吸入口に吸入用ダクトを接続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７の解決手段として、上記第２〜第６のいずれかの解決手段において、前記隔壁には、前記回転装置への入射光を透過する第１透光窓と、前記回転装置の反射光を透過する第２透光窓が設けられてい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７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し、光学系が回転によって光を偏向走査する回転装置を備える光走査装置であって、回転装置の回転によって発生した気流によって、回転装置の動作によって生じた熱を制御する。

これにより、光走査装置では、回転装置の回転による気流によって熱を制御することによって、光学部品に向かう熱を減少することが出来る為、光学部品の変形を抑制することが出来る。また、複写機Ａでは、回転多面体４３３の回転によって発生する気流によって熱を移動しているだけである為、送風装置及び冷却装置を必要としない。

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４３１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。

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４３２ａ，４３２ｂ、回転多面体４３３、ｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ、反射ミラー４３５ａ，４３５ｂ、回転多面体駆動基板４３６、隔壁４３７、第１透光窓４３８ａ，４３８ｂ及び第２透光窓４３９ａ，４３９ｂを備える。
なお、回転多面体４３３及び回転多面体駆動基板４３６が、本実施形態における回転装置を構成している。

光学ハウジング４３１は、内部に光源４３２ａ，４３２ｂ、回転多面体４３３、ｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ、反射ミラー４３５ａ，４３５ｂ、回転多面体駆動基板４３６、隔壁４３７、第１透光窓４３８ａ，４３８ｂ及び第２透光窓４３９ａ，４３９ｂを収容するものであり、その内部に上記光源４３２ａ，４３２ｂ、回転多面体４３３、ｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ、反射ミラー４３５ａ，４３５ｂ、回転多面体駆動基板４３６、隔壁４３７、第１透光窓４３８ａ，４３８ｂ及び第２透光窓４３９ａ，４３９ｂが固定されている。

光源４３２ａ，４３２ｂ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４３４ａ，４３４ｂ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４３４ａ，４３４ｂ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４３５ａ，４３５ｂ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。

回転多面体駆動基板４３６は、回転多面体４３３の回転駆動モータを回転駆動するモータ駆動回路を備えたものである。
隔壁４３７は、回転多面体４３３の動作時に、回転多面体４３３及び回転多面体駆動基板４３６から生じる熱の無作為な拡散を防ぐ為に、回転多面体４３３及び回転多面体駆動基板４３６の周囲を取り囲むように設けられ、第１透光窓４３８ａ，４３８ｂ及び第２透光窓４３９ａ，４３９ｂが嵌設されている。

そして、隔壁４３７には、吸入口４３７ａ及び排出口４３７ｂが設けられている。吸入口４３７ａは、隔壁４３７の外部の空気を吸入する開口である。また、排出口４３７ｂは、隔壁４３７の内部の熱を排出する開口であり、光源４３２ａ，４３２ｂ、ｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ及び反射ミラー４３５ａ，４３５ｂ等の光学素子に熱を吹き付けたくない為に、当該光学素子から離れて設けられている。なお、吸入口４３７ａと排出口４３７ｂとは、隔壁４３７の内部の熱の排出を促進する為に、隔壁４３７において略対向する位置関係であることが好ましい。

そして、上記吸入口４３７ａには、回転によって生じる回転多面体４３３の周囲の反時計回りの気流の上流側の側縁部に、隔壁４３７の内部の空気が吸入口４３７ａから排出しないように、排出防止羽板４３７ａ‐１が設けられている。
この排出防止羽板４３７ａ‐１は、回転多面体４３３が設けられた隔壁４３７の内部に向くように取り付けられ、多角形形状である回転多面体４３３の外接円の接線を回転多面体の回転方向に沿って吸入口４３７ａに向かって伸ばした線と略直交する角度、すなわち回転多面体４３３の回転によって生じた気流が略直角に衝突する角度に設定されている。

また、排出口４３７ｂには、熱の排出先を制御する為の熱の流路を構成する排出制御羽板４３７ｂ‐１が設けられている。排出制御羽板４３７ｂ‐１は、熱の流路を構成する為に、隔壁４３７の外側に向けて排出口４３７ｂの両側縁部に取り付けられており、回転多面体４３３の外接円の接線を回転多面体の回転方向に沿って排出口４３７ｂに向かって伸ばした線と直交しない角度に設定されている。

第１透光窓４３８ａ，４３８ｂは、プラスチックまたはガラス等の透明部材から構成されており、光源４３２ａ，４３２ｂが照射したレーザ光Ｌを隔壁４３７内の回転多面体４３３へ導入する為に、光源４３２ａ，４３２ｂ側の隔壁４３７に、光源４３２ａ，４３２ｂのそれぞれが射出するレーザ光に応じて設けられた窓である。
第２透光窓４３９ａ，４３９ｂは、第１透光窓４３８ａ，４３８ｂと同様に、プラスチックまたはガラス等の透明部材から構成されており、隔壁４３７内の回転多面体４３３が反射したレーザ光Ｌを隔壁外のｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂへ導出する為に、ｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂのそれぞれの側の隔壁に設けられた窓である。

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４３２ａ，４３２ｂに照射させ、レーザ光Ｌをｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ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４３４ａ，４３４ｂを透過し、反射ミラー４３５ａ，４３５ｂ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及び回転多面体駆動基板４３６は、回転動作に伴って、熱を発生する。

そして、隔壁４３７の内部では、回転多面体４３３の反時計回りの回転によって発生した反時計回りの気流によって、熱が排出口４３７ｂから排出される。そして、吸入口４３７ａから隔壁４３７の外部の空気が吸入されるが、その際に、反時計回りの気流が排出防止羽板４３７ａ‐１に衝突してしまう為に、隔壁４３７の内部の空気の吸入口４３７ａからの排出が抑えられる。

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４３１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、隔壁４３７が存在しない為に、図４の（ａ）に示すように、回転多面体４３３から生じた熱は、回転多面体４３３の回転によって生じた気流によって、無作為にｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ等の光学部品に向かって熱が移動する為に、光学部品の変形が発生してしまう

しかし、複写機Ａでは、図４の（ｂ）に示すように、排出口４３７ｂが、排出制御羽板４３７ｂ‐１によってｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ等の光学部品から離れた場所へ熱を排出するようになっている。その為、複写機Ａでは、従来の複写機よりも、光学部品に向かう熱が減少する。

以上のように、本実施形態に係る複写機Ａでは、隔壁４３７によって回転多面体４３３及び回転多面体駆動基板４３６の周囲を取り囲み、ｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ等の光学部品から離れた場所へ熱を排出する排出口４３７ｂを隔壁４３７に設ける。
これにより、複写機Ａでは、ｆθレンズ４３４ａ，４３４ｂ等の光学部品から離れた場所へ熱を排出することによって、光学部品に向かう熱を減少することが出来る為、光学部品の変形を抑制することが出来る。また、複写機Ａでは、回転多面体４３３の回転によって発生する気流によって熱を移動しているだけである為、送風装置及び冷却装置を必要としない。

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、回転多面体４３３の周囲に隔壁４３７を設けたが、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。
さらに、図５に示すように、隔壁４３７の吸入口４３７ａ及び排出口４３７ｂのそれぞれに吸入用ダクト５１及び排出用ダクト５２を接続するようにしてもよい。これにより、隔壁４３７内の回転多面体４３３および回転多面体駆動基板４３６によって暖められた空気を光学ハウジング４３１内の自由な場所、たとえば熱の影響を非常に受ける光学素子が配設されていない場所へ排出することが可能であり、隔壁４３７の外部の空気を自由な場所、例えば、光学ハウジング４３１内で最も温度の低い場所である回転多面体４３３から離れた光学ハウジング４３１の側壁付近から吸入することができる。

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、４３２ａ，４３２ｂ…光源、４３３…回転多面体、４３４ａ，４３４ｂ…ｆθレンズ、４３５ａ，４３５ｂ…反射ミラー、４３６…回転多面体駆動基板、４３７…隔壁、４３７ａ…吸入口、４３７ａ‐１…排出防止羽板、４３７ｂ…排出口、４３７ｂ‐１…排出制御羽板、４３８ａ，４３８ｂ…第１透光窓、４３９ａ，４３９ｂ…第２透光窓、４４…現像装置、４５…クリーニングユニット、４６…定着装置、５１…吸入用ダクト、５２…排出用ダクト

Claims (8)

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し、前記光学系が回転によって光を偏向走査する回転装置を備える光走査装置であって、
   前記回転装置の回転によって発生した気流によって、前記回転装置の動作によって生じた熱を制御する光走査装置。
2. 前記回転装置の周囲を取り囲み、前記気流によって前記熱を排出する排出口が設けられている隔壁を、
   具備することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記隔壁の前記排出口には、前記熱の排出先を制御する排出制御羽板が設けられていることを特徴とする請求項請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記隔壁には、前記隔壁の外部から空気を吸入する吸入口が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の光走査装置。
5. 前記隔壁の前記吸入口には、前記気流によって前記隔壁の内部の空気が前記吸入口から排出されることを防止する排出防止羽板が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記隔壁の前記排出口に排出用ダクトを接続し、前記隔壁の前記吸入口に吸入用ダクトを接続することを特徴とする請求項４または５いずれかに記載の光走査装置。
7. 前記隔壁には、前記回転装置への入射光を透過する第１透光窓と、前記回転装置の反射光を透過する第２透光窓が設けられていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の光走査装置。
8. 請求項１〜７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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