JP2011118325A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学ハウジング内の温度上昇を抑制することができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 光源からの光束を偏向する複数の偏向反射面を有し、該複数の偏向反射面により多角形が形成されているポリゴンミラー２１０４と、該ポリゴンミラーで偏向された光束を感光体ドラム表面に集光する走査光学系と、それらが収容されている光学ハウジング２３００とを備え、この光学ハウジングは、空気の流入口となる開口部が天板２３０１に設けられ、該開口部の形状は、複数の偏向反射面により形成されている多角形に外接する円の直径と等しい直径の円形状である。
【選択図】図８

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラム（感光体ドラム）の軸方向にポリゴンミラーを用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。

このような電子写真の分野では、操作性を向上させるために画像出力の高速化が画像形成装置に求められている。この高速化を実現させる方法の一つとして、ポリゴンミラーの回転の高速化が考えられる。

しかしながら、ポリゴンミラーの回転数を上げると、それに伴う発熱量の増加により、ポリゴンミラーの周辺を中心に温度上昇し、光学ハウジング内に不均一な温度分布（温度の高低差）が生じる。

光学ハウジング内の温度上昇及び不均一な温度分布は、走査レンズや折り返しミラー等の光学部品の形状あるいは位置の変動要因となり、感光体ドラム上での光ビームの位置ずれが生じる。この光ビームの位置ずれは、出力画像を劣化させる。

感光体ドラム上での光ビームの位置ずれは、光学ハウジング内の温度上昇が大きいほど、大きくなることから、光学ハウジングの周囲にダクトを設け、ファンによる気流で空冷する構成が開示されている。しかし、この構成は光学ハウジングの周囲にダクトを配置するためのスペースが必要であり、画像形成装置の小型化を阻害し、ファン駆動による消費電力の増加、環境負荷の増大を招く。

また、光学ハウジング内部の発熱源に対し光学ハウジングの外側から冷却するため、冷却効率が悪く、大型のファンモータを使用しないと十分な冷却効果が得られないという不都合があった。特に、樹脂材料を用いた光学ハウジングの場合は、樹脂の熱伝導率が低いため、外側に熱が伝わる間に光学ハウジング全体に熱が伝わり、光学ハウジングが変形するおそれがあった。

そこで、例えば、特許文献１には、軸受けに支持された回転軸に取り付けられたポリゴンミラーの回転によりポリゴンミラーの各反射鏡面から順次反射される光ビームを走査する光ビーム走査装置であって、回転軸の延長方向と対応する位置に設けられポリゴンミラーの回転時に内方へ空気を取り込む空気流入孔と回転軸の基部の半径方向と対応する位置に設けられポリゴンミラーの回転時に外方へ空気を排出する空気流出孔とを有するポリゴンミラー保護用カバーを具備する光ビーム走査装置が開示されている。

また、特許文献２には、モータにより回転するポリゴンミラーを収容すると共に排気口とフィルタ付きの空気流入口を備えた光学箱を有し、ポリゴンミラーの回転停止中は排気口を閉塞し回転中は光学箱内の空気圧により撓んで排気口を開く可撓性のシート弁を排気口に取り付けた光偏向器が開示されている。

また、特許文献３には、光源から射出される光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、偏向走査された光ビームを被照射面上に結像する結像レンズと、を有する光ビーム走査装置が開示されている。この光ビーム走査装置は、回転多面鏡の上面側に設けられ、上面と下面に夫々開口部を持つ気流案内手段を有し、該気流案内手段の下面開口部には、ポリゴンミラー全周方向に開口し、下面の開口部と上面の開口部の間で空気が流れる気流路が設けられている。

しかしながら、特許文献１及び特許文献３に開示されている光ビーム走査装置、及び特許文献２に開示されている光偏向器では、ポリゴンミラー周辺で循環流が発生し、十分な外気の流入が得られず、光学箱（光学ハウジング）内の圧力が高まらないため、空気の排出とそれに伴う冷却効果が十分に得られなかった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光学ハウジング内の温度上昇を抑制することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、光源からの光束を偏向する複数の偏向反射面を有し、該複数の偏向反射面により多角形が形成されているポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで偏向された光束を被走査面に集光する走査光学系と、前記ポリゴンミラー及び前記走査光学系がその中に収容されている光学ハウジングとを備える光走査装置において、前記光学ハウジングは、空気の流入口となる開口部が天板に設けられ、該開口部の形状は、前記多角形の外接円の直径と等しい円形状もしくは前記外接円が含まれる形状であることを特徴とする光走査装置である。

これによれば、光学ハウジング内の温度上昇を抑制することができる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体を画像情報に応じて変調された光束により走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その１）である。 光走査装置の概略構成を説明するための図（その２）である。 Ｋステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。 Ｍステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。 Ｃステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。 Ｙステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。 図２におけるポリゴンミラーの近傍を拡大した図である。 天板に設けられた開口部とポリゴンミラーとの位置関係を説明するための図である。 防塵フィルタの特性を説明するための図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれシミュレーション計算に用いたモデルを説明するための図である。 流量ＱとＤ／Ｄ１との関係の計算結果を説明するための図である。 圧力差ΔＰとＤ／Ｄ１との関係の計算結果を説明するための図である。 Ｄ／Ｄ１＝０．６のときの圧力分布の計算結果を説明するための図である。 Ｄ／Ｄ１＝１．０のときの圧力分布の計算結果を説明するための図である。 Ｄ／Ｄ１＝１．４のときの圧力分布の計算結果を説明するための図である。 流量ＱとＧ／Ｄ１との関係の計算結果を説明するための図である。 圧力差ΔＰとＧ／Ｄ１との関係の計算結果を説明するための図である。 Ｇ／Ｄ１＝０．２のときの圧力分布の計算結果を説明するための図である。 Ｇ／Ｄ１＝０．５のときの圧力分布の計算結果を説明するための図である。 Ｇ／Ｄ１＝０．６のときの圧力分布の計算結果を説明するための図である。 防塵フィルタが開口部から離れた位置にあるときの圧力分布の計算結果を説明するための図である。 防塵フィルタが天板に直付けされた状態を説明するための図である。 ダクト部の変形例を説明するための図である。 ポリゴンミラーがポリゴン室に収容されている例を説明するための図（その１）である。 ポリゴンミラーがポリゴン室に収容されている例を説明するための図（その２）である。 ポリゴンミラーがポリゴン室に収容されているときの、シミュレーション計算に用いたモデルを説明するための図である。 図２７のモデルでの、第１の開口部から流入する空気の流量ＱとＤ／Ｄ１との関係の計算結果を説明するための図である。 図２７のモデルでの、圧力差ΔＰとＤ／Ｄ１との関係の計算結果を説明するための図である。 図２７のモデルでの、ポリゴン室内部の空気全体の平均温度及びポリゴンミラー全体の平均温度の上昇分ΔＴとＤ／Ｄ１との関係を説明するための図である。 図３１（Ａ）は、図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝０．６のときの流速分布を説明するためのベクトル図であり、図３１（Ｂ）は、図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝０．８のときの流速分布を説明するためのベクトル図である。 図３２（Ａ）は、図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝１．０のときの流速分布を説明するためのベクトル図であり、図３２（Ｂ）は、図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝１．４のときの流速分布を説明するためのベクトル図である。 図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝１．６のときの流速分布を説明するためのベクトル図である。 図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝０．６のときの圧力分布を説明するための等高線図である。 図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝０．８のときの圧力分布を説明するための等高線図である。 図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝１．０のときの圧力分布を説明するための等高線図である。 図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝１．４のときの圧力分布を説明するための等高線図である。 図２７のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝１．６のときの圧力分布を説明するための等高線図である。 第２の開口部の設置位置の変形例を説明するための図である。 二体ハウジング構成の例１を説明するための図である。 二体ハウジング構成の例２を説明するための図である。 ポリゴン室を有しながら、第２の開口部を備えていない場合のシミュレーション計算に用いたモデルを説明するための図である。 図４２のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝１．０のときの流速分布を説明するためのベクトル図である。 図４２のモデルでの、Ｄ／Ｄ１＝１．０のときの圧力分布を説明するための等高線図である。 図４５（Ａ）は、図２７のモデルでの、温度上昇ΔＴとＤとの関係を説明するための図であり、図４５（Ｂ）は、図４２のモデルでの、温度上昇ΔＴとＤとの関係を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２３に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのドラムクリーニング装置（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像装置（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ベルトクリーニング装置２０８５、転写ローラ２０４９、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

感光体ドラム２０３０ａの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ａの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ａ、現像装置２０３３ａ、ドラムクリーニング装置２０３１ａが配置されている。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像装置２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びドラムクリーニング装置２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｂ、現像装置２０３３ｂ、ドラムクリーニング装置２０３１ｂが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像装置２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｂは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｃ、現像装置２０３３ｃ、ドラムクリーニング装置２０３１ｃが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像装置２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｃは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄの表面近傍には、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向に沿って、帯電装置２０３２ｄ、現像装置２０３３ｄ、ドラムクリーニング装置２０３１ｄが配置されている。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像装置２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｄに供給される。

各現像装置は現像ローラを有し、該現像ローラの回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像装置は、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（以下、便宜上「トナー画像」という）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚づつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４９との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。なお、画像形成が行われているとき、カラープリンタ２０００内では、この定着装置２０５０が最も温度が高くなる。ここでは、定着装置２０５０は、光走査装置２０１０の−Ｘ側で、かつ＋Ｚ側に配置されている。

各ドラムクリーニング装置は、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

転写ベルトクリーニング装置２０８５は、記録紙へのカラー画像の転写後に転写ベルト２０４０上に残っているトナーを除去する。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図７に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング２３００（図４〜図７では図示省略）の所定位置に組み付けられている。図３は、光学ハウジング２３００の天板２３０１を取り外したときの平面図である。なお、煩雑さを避けるため、図３では、一部の折り返しミラーのみを図示している。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

また、カップリングレンズ２２０１ａの光軸に沿った方向を「ｗａ方向」、光源２２００ａにおける主走査対応方向を「ｍａ方向」とする。そして、カップリングレンズ２２０１ｂの光軸に沿った方向を「ｗｂ方向」、光源２２００ｂにおける主走査対応方向を「ｍｂ方向」とする。また、カップリングレンズ２２０１ｃの光軸に沿った方向を「ｗｃ方向」、光源２２００ｃにおける主走査対応方向を「ｍｃ方向」とする。さらに、カップリングレンズ２２０１ｄの光軸に沿った方向を「ｗｄ方向」、光源２２００ｄにおける主走査対応方向を「ｍｄ方向」とする。なお、各光源における副走査対応方向は、いずれもＺ軸方向と同じ方向である。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００ｃから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００ｄから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

開口板２２０２ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束を整形する。

開口板２２０２ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束を整形する。

開口板２２０２ｃは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光束を整形する。

開口板２２０２ｄは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束を整形する。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、開口板２２０２ｃの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

カップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａとからなる光学系は、Ｋステーションの偏向器前光学系１０２Ａである。

カップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂとからなる光学系は、Ｍステーションの偏向器前光学系１０２Ｂである。

カップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃとからなる光学系は、Ｃステーションの偏向器前光学系１０２Ｃである。

カップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄとからなる光学系は、Ｙステーションの偏向器前光学系１０２Ｄである。

ポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸に平行な軸回りに回転する２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の４面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目の４面鏡及び２段目の４面鏡は、互いに位相が４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。

なお、一例として、４面鏡に外接する円の直径Ｄ１を２０［ｍｍ］、４面鏡に内接する円の直径ｄを１４［ｍｍ］、各４面鏡の厚さ（Ｚ方向の高さ）ｔ１を２．０［ｍｍ］としている（図８参照）。

ここでは、シリンドリカルレンズ２２０４ａ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。

各走査レンズはそれぞれ、光束を対応する感光体ドラム近傍に集光するパワー、及びポリゴンミラー２１０４の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有している。

走査レンズ２１０５ａ及び走査レンズ２１０５ｂは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に配置され、走査レンズ２１０５ｃ及び走査レンズ２１０５ｄは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に配置されている。

そして、走査レンズ２１０５ａと走査レンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、走査レンズ２１０５ａは１段目の４面鏡に対向し、走査レンズ２１０５ｂは２段目の４面鏡に対向している。また、走査レンズ２１０５ｃと走査レンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、走査レンズ２１０５ｃは２段目の４面鏡に対向し、走査レンズ２１０５ｄは１段目の４面鏡に対向している。

そこで、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、走査レンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６ａ及び折り返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ａ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ及び折り返しミラー２１０８ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ及び折り返しミラー２１０８ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｃ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、走査レンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ及び折り返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。

ポリゴンミラー２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査レンズ２１０５ａと２枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０８ａ）とからＫステーションの走査光学系が構成されている。また、走査レンズ２１０５ｂと２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）とからＭステーションの走査光学系が構成されている。そして、走査レンズ２１０５ｃと２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）とからＣステーションの走査光学系が構成されている。さらに、走査レンズ２１０５ｄと２枚の折り返しミラー（２１０６ｄ、２１０８ｄ）とからＹステーションの走査光学系が構成されている。

図２の一部を拡大した図８、及び図９に示されるように、光学ハウジング２３００の天板２３０１におけるポリゴンミラー２１０４の直上（＋Ｚ側）には、円形状の開口部が設けられている。この開口部の直径Ｄは、ポリゴンミラー２１０４の４面鏡に外接する円の直径Ｄ１とほぼ同じである。また、開口部の中心軸と、ポリゴンミラー２１０４の４面鏡に外接する円の中心軸は、一致している。

さらに、天板２３０１には、開口部の周囲から＋Ｚ側に突出している円筒状のダクト部２３０２が設けられている。このダクト部２３０２の内部空間が、光学ハウジング２３００内への空気の流入路（以下、「空気流入路」と略述する）となる。

そして、ダクト部２３０２の空気流入路に、防塵フィルタ２３１０が装着されている。

ポリゴンミラー２１０４が回転すると、ダクト部２３０２の空気流入路を通り、防塵フィルタ２３１０を介して、光学ハウジング２３００の外気が光学ハウジング２３００内に流入する。なお、ここでは、光学ハウジング２３００の外気の温度は、光学ハウジング２３００内の温度よりも低い。

ところで、トナーはワックスでコーティングされており、このワックスは、定着装置等の発熱により気化し、カラープリンタ２０００の筐体内部の気流にのって光走査装置内に侵入するおそれがある。この気化したワックスが光走査装置内に侵入し、光学素子に付着すると、感光体ドラム表面上を走査するビームスポットの光学性能、特に、光パワーが変化する。なお、ワックスは、回転駆動しているポリゴンミラーの偏向反射面に付着しやすい。

ここでは、防塵フィルタ２３１０は、静電気力を利用した捕集機能を有しており、気化したワックスが光学ハウジング２３００内に侵入するのを防いでいる。

この防塵フィルタ２３１０における圧力損失ΔＰと空気の流速ｖとの関係が図１０に示されている。圧力損失ΔＰと流速ｖとの間には、次の（１）式の関係がある。なお、Ａ及びＢは定数である。

ΔＰ＝Ａ・ｖ^２＋Ｂ・ｖ ……（１）

ここで、ポリゴンミラーの回転に伴って、光学ハウジング２３００の外部から開口部を通って光学ハウジング２３００内に流入する空気の流量Ｑについて検討するため、ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）を適用した流体解析を行った。

ここでは、図１１（Ａ）に示されるように、天板の厚さｔ２、及びダクト部の厚さｔ３はいずれも２［ｍｍ］とし、天板の内面（−Ｚ側の面）から防塵フィルタまでの距離Ｓを２．０［ｍｍ］とした。なお、計算上は、防塵フィルタの厚さは０とした。

そして、ポリゴンミラーに関しては、図１１（Ｂ）に示されるように、偏向反射面の数Ｆを４、４枚の偏向反射面の外接円の直径Ｄ１を２０［ｍｍ］、４枚の偏向反射面の内接円の直径ｄを１４［ｍｍ］、ポリゴンミラーの回転数Ｒを６００００［ｒｐｍ］、ポリゴンミラーの厚さ（Ｚ方向の高さ）ｔ１を２．０［ｍｍ］とした。防塵フィルタの圧力損失特性は、図１０を適用した。

また、開口部の直径Ｄの影響が明確に現れるように、光学ハウジングの内部側の解析領域は、光学ハウジングの側壁の影響を受けない程度に十分に広い領域とし、開口部から流入した空気は天板以外の部分から解析領域外に流出可能とした。

さらに、ポリゴンミラーの回転軸方向をＺ軸方向、ポリゴンミラーの回転方向をθ方向、ポリゴンミラーの回転軸に直交し、偏向反射面に向かう方向をｒ方向とした。

先ず、ポリゴンミラーと天板との間隙Ｇを一定（Ｇ＝２．０［ｍｍ］）とし、Ｄ／Ｄ１と流量Ｑとの関係を計算した。その計算結果が図１２に示されている。これによると、流量Ｑは、Ｄ／Ｄ１＝１、すなわち、Ｄ＝２０［ｍｍ］近傍で、最大となった。

次に、ポリゴンミラーと天板との間隙Ｇを一定（Ｇ＝２．０［ｍｍ］）とし、Ｄ／Ｄ１と防塵フィルタ前後での圧力差（断面全体での平均値）ΔＰとの関係を計算した。その計算結果が図１３に示されている。これによると、圧力差ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜は、Ｄ／Ｄ１が小さいほど大きくなる傾向を示した。

また、圧力（静圧）分布の計算結果の例が、図１４〜図１６に示されている。図１４は、Ｄ／Ｄ１＝０．６の場合であり、図１５は、Ｄ／Ｄ１＝１．０の場合であり、図１６は、Ｄ／Ｄ１＝１．４の場合である。防塵フィルタの前（＋Ｚ側）での静圧は０［Ｐａ］（大気圧）である。

図１４に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝０．６、すなわち、Ｄ＝１２［ｍｍ］の場合には、ポリゴンミラー直上の領域全体において静圧は−２００［Ｐａ］以下であり、防塵フィルタ前後での圧力差（断面全体での平均値）ΔＰは、−２１５［Ｐａ］であった。

図１５に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝１．０、すなわち、Ｄ＝２０［ｍｍ］の場合には、ポリゴンミラー直上の領域の中心部（ｒ＝０付近）の静圧は−１５０〜−２００［Ｐａ］であるが、周辺に向かうにつれて静圧が０［Ｐａ］程度の領域が現れた。防塵フィルタ前後での圧力差ΔＰは、−１２０［Ｐａ］であった。

図１６に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝１．４、すなわち、Ｄ＝２８［ｍｍ］の場合には、ポリゴンミラー直上の領域の中心部（ｒ＝０付近）でも静圧は−１００〜−１５０［Ｐａ］であり、防塵フィルタ前後での圧力差ΔＰは、−４７［Ｐａ］程度であった。

これらの計算結果から考察すると、Ｄ／Ｄ１が１．０よりも小さい場合は、Ｄ／Ｄ１が小さくなるにつれて、ΔＰの絶対値は大きくなるが、ポリゴンミラーの上面が開口部（流入口）を塞ぐ部分が大きくなり、空気の流入が妨げられる結果、流量Ｑが低下したものと考えられる。また、Ｄ／Ｄ１が１．０よりも大きい場合は、Ｄ／Ｄ１が大きくなるにつれて、ΔＰの絶対値が小さくなるため、流量Ｑが低下したものと考えられる。そこで、Ｄ／Ｄ１が１．０近傍の場合に、流量Ｑが最大となったものと考えられる。

このように、開口部（流入口）の直径Ｄを適切に設定することにより、冷却用ファン等を追加配備することなく、ポリゴンミラーの回転による気流のみで、効果的に光学ハウジングの外部から光学ハウジング内に空気を流入させることが可能となる。なお、開口部（流入口）の中心軸が、ポリゴンミラーの回転軸中心からずれていても、同様の効果を得ることはできるが、両者を一致させておくことが好ましい。

ところで、一般的に、（ａ）防塵フィルタでの抵抗を小さくする、（ｂ）内接円の直径ｄを大きくする、（ｃ）ポリゴンミラーの面数Ｆを少なくする、（ｄ）ポリゴンミラーの厚さｔ１を大きくする、（ｅ）回転数Ｒを大きくする、ことにより、流量Ｑを全体的に大きくすることができる。但し、いずれの場合でも、開口部（流入口）の直径Ｄがポリゴンミラーの外接円の直径Ｄ１と略等しいときに、流量Ｑは最大となる。

光走査装置を備えた画像形成装置では、画像を出力する際、特に連続して複数枚の画像を出力する際に、ポリゴンミラーの回転により発生する熱を光走査装置から排出するには、光学ハウジング内の空気より冷たい空気を光学ハウジングの外部から吸気し、光学ハウジング内で温められた空気を排出することが有効である。

そのためには、流量Ｑが大きいほど効果的である。従って、開口部（流入口）の直径Ｄをポリゴンミラーの外接円の直径Ｄ１と略等しい値に設定することで、流量Ｑを最大とすることができ、結果として、光走査装置内部の温度上昇を最も効果的に抑制することができる。

また、定着装置はトナーを加熱するため、定着装置近傍の温度は、光学ハウジング内の温度よりも高い。そこで、定着装置からできるだけ離れた位置に、開口部を設けることが望ましい。

次に、ポリゴンミラーと天板との間隙Ｇについて検討するため、Ｄ／Ｄ１を１．０に固定し、Ｇの値を変えながら、流量Ｑ、圧力差（防塵フィルタ前後の圧力差）ΔＰ、及び圧力（静圧）分布を計算した。ここでは、上記計算の場合と同様に、十分に広い領域にて計算を行った。

図１７には、Ｇ／Ｄ１と流量Ｑとの関係の計算結果が示されている。これによると、Ｇ／Ｄ１が０．５を超えると、流量Ｑが急激に低下する傾向を示した。

図１８には、Ｇ／Ｄ１と圧力差ΔＰとの関係の計算結果が示されている。これによると、Ｇ／Ｄ１が０．５を超えると、圧力差ΔＰの絶対値が急激に低下する傾向を示した。

図１９には、Ｇ／Ｄ１が０．２の場合の圧力（静圧）分布の計算結果が示されている。図２０には、Ｇ／Ｄ１が０．５の場合の圧力（静圧）分布の計算結果が示されている。図２１には、Ｇ／Ｄ１が０．６の場合の圧力（静圧）分布の計算結果が示されている。

Ｇ／Ｄ１が０．５以下の場合には、ポリゴンミラー直上において静圧が−１５０［Ｐａ］以下の領域が認められた。一方、Ｇ／Ｄ１が０．５より大きいと、静圧が−１５０［Ｐａ］以下となる領域がなくなり、すなわち、負圧の絶対値がより小さくなり、防塵フィルタを通って吸入される空気の流量Ｑが少なくなった。

そこで、ポリゴンミラーと天板との間隙Ｇは、０＜Ｇ／Ｄ１≦０．５の範囲に設定することが、さらに好ましい。

ところで、ダクト部を延伸し、流入路の上流部（Ｓ＞２．０［ｍｍ］の領域）に防塵フィルタを装着しても良い。この場合には、Ｄ／Ｄ１＝０．８〜１．０程度であれば、ポリゴンミラーの回転により発生する負圧は、一例として図２２に示されるように、ポリゴンミラー上面から防塵フィルタまでの領域にも波及する。そのため、Ｇ／Ｄ１＞０．５で急激にＱが低下するという傾向は、距離Ｓには依存しない。なお、図２２では、天板の上面から防塵フィルタまでの距離Ｌを１００［ｍｍ］としている。

また、一例として図２３に示されるように、防塵フィルタ２３１０は、開口部を覆うように光学ハウジングの天板２３０１に取り付けられていても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、４つの光源、４つの偏向器前光学系、光源からの光束を偏向する複数の偏向反射面を有し、該複数の偏向反射面により多角形が形成されているポリゴンミラー２１０４、４つの走査光学系などを備えている。そして、各偏向器前光学系、ポリゴンミラー２１０４、及び各走査光学系は、光学ハウジング２３００内に収容されている。

そして、光学ハウジング２３００は、空気の流入口となる開口部が天板２３０１に設けられ、該開口部の形状は、複数の偏向反射面により形成されている多角形に外接する円の直径と等しい直径の円形状である。

この場合には、冷却用ファンを用いることなく、光学ハウジング内部の温度上昇を抑制することができる。そして、光学ハウジング内部の不均一な温度分布を低減することができる。その結果、感光体ドラム上での光ビームの位置ずれを低減することが可能となる。

また、定着装置近傍の空気が流入しないように、定着装置から離れた位置に開口部が設けられているため、光学ハウジング２３００内の空気の温度よりも低い温度の空気が流入し、効果的に、光学ハウジング内部の温度上昇を抑制することができる。

また、開口部には、防塵フィルタ２３１０を介した空気が流入するようになっている。この場合には、防塵フィルタにより塵埃、ガス状の汚染物質を除去することができるため、ポリゴンミラー２１０４の周りには常に清浄化された空気が供給され、偏向反射面の曇り、汚染を防止することができる。その結果、偏向反射面の反射率の低下やばらつきを抑制することができる。従って、高精度の光走査を安定して行うことが可能となる。

そして、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。

なお、上記実施形態では、ダクト部２３０２の内径、すなわち、流入路の直径が一様である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図２４に示されるように、ダクト部２３０２の内径が部分的に異なっていても良い。そして、防塵フィルタ２３１０は、流入路のいずれの位置に装着されても良い。

ところで、ポリゴンミラーの回転により発生する騒音を低減するため、一例として図２５及び図２６に示されるように、光学ハウジング内にポリゴン室２１４０を設け、このポリゴン室内部にポリゴンミラーを収容することも多い。この場合、ポリゴン室２１４０の一部を透明な平行平板ガラスとして、ポリゴンミラーへの入射光及びポリゴンミラーからの反射光を透過させる必要がある。なお、煩雑さを避けるため、図２６では、一部の折り返しミラーのみを図示している。

このように、ポリゴンミラーを比較的狭い領域（ポリゴン室）に収納した場合、ポリゴンミラーの回転駆動に伴う発熱により、ポリゴン室内部の温度が上昇しやすくなり、ポリゴンミラーの性能に影響を及ぼす恐れがある。

そこで、ポリゴン室内部の温度上昇を抑制するため、ポリゴン室上面（光学ハウジングの天板と共用しても構わない）に防塵フィルタを備えた開口部（流入口）を設けるとともに、ポリゴンミラー下面側にも別の開口部（流出口）を設けた。これにより効果的に外部の空気を流入／流出させ、ポリゴン室内部の温度上昇を抑制する効果を得ることができる。なお、以下では、ポリゴンミラーの＋Ｚ側の開口部を「第１の開口部」といい、−Ｚ側の開口部を「第２の開口部」という。

この場合の、ポリゴンミラーの回転に伴うポリゴン室内の気流の状態について検討するため、図２７に示されるようにモデリングし、ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）を適用した流体解析を行った。

ここでは、天板の厚さｔ２、及びダクト部の厚さｔ３はいずれも２［ｍｍ］とし、天板の内面（−Ｚ側の面）から防塵フィルタまでの距離Ｓを２．０［ｍｍ］、ポリゴンミラーと天板との間隙Ｇを２．０［ｍｍ］とした。なお、計算上、防塵フィルタの厚さは０とした。また、符号ｄ１０はφ１０［ｍｍ］、符号ｄ１１はφ４８［ｍｍ］、符号ｄ１２は３２［ｍｍ］、符号ｔ４は２［ｍｍ］である。

また、ポリゴンミラーに関しては、偏向反射面の数Ｆを４、４枚の偏向反射面の外接円の直径Ｄ１を２０［ｍｍ］、４枚の偏向反射面の内接円の直径ｄを１４［ｍｍ］、ポリゴンミラーの回転数Ｒを６００００［ｒｐｍ］、ポリゴンミラーの厚さ（Ｚ方向の高さ）ｔ１を２．０［ｍｍ］とした。防塵フィルタは第１の開口部のみに配備し、その圧力損失特性は、図１０を適用した。

さらに、ポリゴンミラーの回転軸方向をＺ軸方向、ポリゴンミラーの回転方向をθ方向、ポリゴンミラーの回転軸に直交し、偏向反射面に向かう方向をｒ方向とした。

流体解析の結果が図２８〜図３８に示されている。

図２８には、「第１の開口部から流入する空気の流量（体積流量）Ｑ」と「Ｄ／Ｄ１」との関係が示されている。なお、図２８における流量Ｑは、第１の開口部から流入出する空気の総計（流入量と流出量の差）を示し、流入量が多い場合を正号（＋）で示している。

これによると、Ｄ／Ｄ１が大きくなるに従い流量Ｑが大きくなり、Ｄ／Ｄ１＝０．８付近で流量Ｑが最大（Ｑ＝１４０［ｃｍ３／ｓ］）となっている。さらに、Ｄ／Ｄ１が大きくなるに従い流量Ｑは小さくなり、Ｄ／Ｄ１＝１．４付近で流量Ｑ＝０［ｃｍ３／ｓ］）となる。さらに、Ｄ／Ｄ１＝１．６では、流量Ｑ＝−８６［ｃｍ３／ｓ］のように負値となり、第１の開口部からの流入量より流出量のほうが多くなる。

図２９には、「防塵フィルタ前後での圧力差ΔＰ」と「Ｄ／Ｄ１」との関係が示されている。

図３０には、「ポリゴン室内部の空気全体の平均温度及びポリゴンミラー全体の平均温度の上昇分ΔＴ」と「Ｄ／Ｄ１」との関係が示されている。

これによると、Ｄ／Ｄ１が大きくなるに従い、ポリゴンミラー及びポリゴン室内の空気の温度は低下する傾向がある。特に、Ｄ／Ｄ１＝１．０が変曲点であり、Ｄ／Ｄ１＞１．０の領域で高い冷却効果を得ることが可能であるため、Ｄ／Ｄ１＞１．０となるように、第１の開口部の直径を設定することが望ましい。

図３１（Ａ）〜図３３には、Ｄ／Ｄ１＝０．６〜１．６のときの、ポリゴンミラーの中心軸を通る縦断面（Ｙ＝０）における流速分布（ベクトル図）が示されている。なお、図３１（Ａ）〜図３３では、流速の大きさは示さず、流速の向きのみが矢印で示されている。

図３１（Ａ）に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝０．６のときは、第１の開口部（防塵フィルタ）での流速分布（矢印の向き）は、すべて−Ｚ側（ポリゴン室内部の向き）を向いており、流入のみが生じている。

図３１（Ｂ）に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝０．８のときは、第１の開口部（防塵フィルタ）での流速分布（矢印の向き）は、すべて−Ｚ側（ポリゴン室内部の向き）を向いており、流入のみが生じている。

図３２（Ａ）に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝１．０のときは、第１の開口部の断面の中央部では矢印が−Ｚ側を向き、周辺部で矢印が＋Ｚ側を向いており、流入だけではなく流出（逆流）が生じている。

図３２（Ｂ）に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝１．４のときは、第１の開口部の断面の中央部では矢印が−Ｚ側を向き、周辺部で矢印が＋Ｚ側を向いており、流入だけではなく流出（逆流）が生じている。

図３３に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝１．６のときは、第１の開口部の断面の中央部では矢印が−Ｚ側を向き、周辺部で矢印が＋Ｚ側を向いており、流入だけではなく流出（逆流）が生じている。

また、Ｄ／Ｄ１≦１．４（第１の開口部からの流量Ｑ≧０）の範囲では、第２の開口部の断面の周辺部（ｒ＝５［ｍｍ］側）では矢印が−Ｚ側を向き、中央部（ｒ＝０［ｍｍ］側）では矢印が＋Ｚ側を向いており、流入及び流出が生じている。一方、Ｄ／Ｄ１＞１．４（例えば、Ｄ／Ｄ１＝１．６）では、第２の開口部での矢印はすべて＋Ｚ側向きであり、流入のみ生じている。

図３４〜図３８には、Ｄ／Ｄ１＝０．６〜１．６のときの、ポリゴンミラーの中心軸を通る縦断面（Ｙ＝０）における圧力分布（等高線図）が示されている。

図３４に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝０．６、すなわち、Ｄ＝１２［ｍｍ］の場合には、ポリゴンミラー直上の領域全体において静圧は−１５０［Ｐａ］以下であり、防塵フィルタ前後での圧力差（断面全体での平均値）ΔＰは、−１６３［Ｐａ］であった。防塵フィルタ前後の圧力差は負であるため、第１の開口部では、流入量のほうが流出量より多くなる。

図３５に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝０．８、すなわち、Ｄ＝１６［ｍｍ］の場合には、ポリゴンミラー直上の中央部（ｒ＝０側）で、静圧は−１５０〜−１００［Ｐａ］であり、周辺部（ｒ＝８［ｍｍ］側）で、静圧は−１００〜−５０［Ｐａ］であった。また、防塵フィルタ前後の圧力差（断面全体での平均値）は、−１１２［Ｐａ］であった。防塵フィルタ前後の圧力差は負であるため、第１の開口部では、流入量のほうが流出量より多くなる。

図３６に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝１．０、すなわち、Ｄ＝２０［ｍｍ］の場合には、ポリゴンミラー直上の中央部（ｒ＝０側）で、静圧は−１００〜−１５０［Ｐａ］であり、周辺部（ｒ＝１０［ｍｍ］側）で、静圧は０〜＋５０［Ｐａ］であり、正値となる領域が現れた。また、防塵フィルタ前後の圧力差（断面全体での平均値）は、−６５［Ｐａ］であった。防塵フィルタ前後の圧力差は負であるため、第１の開口部では、流入量のほうが流出量より多くなる。

図３７に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝１．４、すなわち、Ｄ＝２８［ｍｍ］の場合には、ポリゴンミラー直上の中央部（ｒ＝０側）で、静圧は−１００〜−１５０［Ｐａ］であり、周辺部（ｒ＝１４［ｍｍ］側）で、静圧は＋１００〜＋１５０［Ｐａ］であり、正値となる領域が拡大した。また、防塵フィルタ前後の圧力差（断面全体での平均値）は、＋２［Ｐａ］であった。防塵フィルタ前後で圧力差はほとんど発生しておらず、図２８に示されるように、第１の開口部からは流入も流出もほぼ発生しない状態である。

図３８に示されるように、Ｄ／Ｄ１＝１．６、すなわち、Ｄ＝３２［ｍｍ］の場合には、ポリゴンミラー直上において、静圧が正値となる領域がさらに拡大した。また、防塵フィルタ前後の圧力差（断面全体での平均値）は、＋１６［Ｐａ］であり、第１の開口部では、流入量より流出量の方が大きくなる。

ところで、一般的に、（ａ）防塵フィルタでの抵抗を小さくする、（ｂ）内接円の直径ｄを大きくする、（ｃ）ポリゴンミラーの面数Ｆを少なくする、（ｄ）ポリゴンミラーの厚さｔ１を大きくする、（ｅ）回転数Ｒを大きくする、ことにより、ポリゴン室内部の冷却効果をさらに向上することができる。但し、いずれの場合でも、温度上昇ΔＴとＤ／Ｄ１との関係（図３０参照）において変曲点となるＤ／Ｄ１の値は同様になるため、開口部の直径Ｄをポリゴンミラーの外接円の直径Ｄ１より大きくする、すなわち、Ｄ／Ｄ１＞１．０とすることが効果的である。

Ｄ／Ｄ１が大きくなるに従い、第１の開口部に逆流（流出）が生じるとともに、第２の開口部からもポリゴン室内部に空気を流入させることが可能となる。そのため、冷却用ファン等を追加配備することなく、より効果的にポリゴン室内部を冷却することが可能となる。

なお、第１の開口部の中心軸が、ポリゴンミラーの回転軸中心からずれていても、同様の効果を得ることはできるが、第１の開口部を、ポリゴンミラーの回転軸と同軸の円形状とすることで、開口部を必要以上に大きくすることなく、ポリゴン室内部を冷却することが可能である。

また、ここでは、第１の開口部の形状を円形状としたが、ポリゴンミラーの外接円が含まれる形状であれば、どのような形状でも構わない。例えば、第１の開口部を、ポリゴンミラーの回転軸と一致する中心をもつ正方形とすれば、防塵フィルタの形状も正方形とすることができる。この場合、シート状の定尺物から切り出す際に、円形状と比較して、無駄を少なくすることが可能となり、低コスト化を促進することができる。

光走査装置を備えた画像形成装置では、画像を出力する際、特に連続して複数枚の画像を出力する際に、ポリゴンミラーの回転により発生する熱を光走査装置から排出するには、光学ハウジング内の空気より冷たい空気を光学ハウジングの外部から吸気し、光学ハウジング内で温められた空気を排出することが有効である。

また、定着装置はトナーを加熱するため、定着装置近傍の温度は、光学ハウジング内の温度よりも高い。そこで、定着装置からできるだけ離れた位置に、開口部を設けることが好ましい。

また、ここでは、流路の直径が一様である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図２４に示されるように、流路の内径が部分的に異なっていても良い。そして、防塵フィルタは、流路のいずれの位置に装着されても良い。

また、図２７のモデルでは、第２の開口部には防塵フィルタを配備しなかったが、第１の開口部と同様に、第２の開口部にも防塵フィルタを配備することで、ポリゴン室内に気化したワックスや塵埃等の侵入を回避することが可能となる。その際、第１の開口部における通気抵抗より、第２の開口部における通気抵抗を小さくすることで、図２７のモデルと同様の効果を得ることができる。

なお、図２５及び図２６では、第２の開口部は、ポリゴンミラーの下側、すなわち、ポリゴン室の底面（−Ｚ側の壁面）に形成されているが、一例として図３９に示されるように、第２の開口部が、ポリゴン室の側壁（図３９では、＋Ｙ側の壁面）に形成されても良い。この場合には、画像形成装置において、光走査装置の下側（−Ｚ側）に、定着装置等の発熱量が多い装置が配備されていても、第２の開口部から熱せられた空気が光走査装置内に流入することを抑制することができる。

また、光源、ポリゴンミラー及び走査レンズ（の一部又は全部）等を「コアハウジング」に装着し、折り返しミラー（及び、走査レンズの残り）等を「サブハウジング」に装着し、サブハウジング内部にコアハウジングを収納した、いわゆる「二体ハウジング構成」の光学ハウジングの場合について説明する。

この場合には、一例として図４０に示されるように、コアハウジングの上部及び下部に、サブハウジングの外部と繋がる第１の開口部及び第２の開口部を各々設けることで、光走査装置の外部の空気をコアハウジング内部に流入／流出させることができる。

ところで、画像形成装置内部のメカレイアウトの制約により、図４０の構成が採用できない場合には、一例として図４１に示されるように、第２の開口部のみをサブハウジングの外部と繋げてもよいし、逆に、第１の開口部のみをサブハウジングの外部と繋げる構成（図示省略）を採用しても良い。

なお、二体ハウジング構成の場合には、コアハウジング内にポリゴン室を別途形成する必要はない。

ここで、ポリゴン室を有しながら、第２の開口部を備えていない場合について説明する。

第２の開口部を備えることにより、ポリゴン室内の温度上昇を低減することが可能になるが、防塵性を確保するには防塵フィルタ等の部品を追加配備することが必要となるため、高コストになりやすい。そこで、ポリゴン室上面に防塵フィルタを備えた第１の開口部のみを設けた場合を想定した熱気流解析を行った。解析用モデルの概要が図４２に示されている。ｔ１〜ｔ４、Ｓ、ｄ１１〜ｄ１２、Ｇは、図２７のモデルと同じ数値を用いた。

解析結果が図４３〜図４５（Ｂ）に示されている。

図４３には、Ｄ／Ｄ１＝１．０のときのポリゴンミラーの中心軸を通る縦断面（Ｙ＝０）における流速分布（ベクトル図）が示されている。図３２（Ａ）と比較すると、ポリゴンミラー下側（−Ｚ側の面）から第２の開口部までの間の領域での流速ベクトルの挙動に差異があるが、それ以外の領域では大きな差異は認められない。

図４４には、Ｄ／Ｄ１＝１．０のときの、ポリゴンミラーの中心軸を通る縦断面（Ｙ＝０）における圧力分布（等高線図）が示されている。図３６と比較すると、いずれも、概ねポリゴンミラーの回転軸（Ｚ軸）を中心とする同心円柱状の圧力分布を呈する。但し、第２の開口部を備えた図３６では、第２の開口部（出入口）付近の圧力が略ゼロとなっている。一方、図４４の場合には、第２の開口部が備えられておらず、流路は第１の開口部のみである。そのため、ポリゴン室内部の圧力は、ポリゴンミラー近傍を除き全体的に１００〜１５０［Ｐａ］以上となっている。

図４５（Ａ）には、第２の開口部があるときの「ポリゴン室内部の空気全体の平均温度及びポリゴンミラー全体の平均温度の上昇分ΔＴ」と「直径Ｄ」との関係が示され、図４５（Ｂ）には、第２の開口部がないときの「ポリゴン室内部の空気全体の平均温度及びポリゴンミラー全体の平均温度の上昇分ΔＴ」と「直径Ｄ」との関係が示されている。いずれも、直径Ｄが大きいほど、温度上昇ΔＴは小さくなる傾向を示した。直径Ｄが小さい領域では両者の差は大きいが、直径Ｄが大きくなるに従い、その差は小さくなる。第２の開口部を備えている場合でも、直径Ｄが大きくなるにつれて、第２の開口部からの空気の流入／流出量と比較して、第１の開口部からの流入／流出量の割合が大きくなるためである。なお、図４５（Ｂ）の場合には、直径Ｄ＝１６［ｍｍ］付近で変曲点をもつが、図４５（Ａ）を含めて考えると、第１の開口部の直径ＤをＤ１＝２０［ｍｍ］（すなわち、ポリゴンミラーの外接円の直径）より大きく設定することが最も好ましい。

また、上記実施形態では、感光体ドラムの数が４つの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムの数が１つで、単色の画像を形成するプリンタであっても良い。

また、上記実施形態では、光走査装置２０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、光学ハウジング内の温度上昇を抑制するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…ポリゴンミラー、２１４０…ポリゴン室、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、２１０５ａ〜２１０５ｄ…走査レンズ（走査光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１０８ａ〜２１０８ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２３００…光学ハウジング、２３０１…天板、２３０２…ダクト部、２３１０…防塵フィルタ。

特開平１−１９６０１８号公報 特許第３１９２２７１号公報 特開２００７−０７８９９９号公報

Claims (12)

1. 光源からの光束を偏向する複数の偏向反射面を有し、該複数の偏向反射面により多角形が形成されているポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで偏向された光束を被走査面に集光する走査光学系と、前記ポリゴンミラー及び前記走査光学系がその中に収容されている光学ハウジングとを備える光走査装置において、
   前記光学ハウジングは、空気の流入口となる開口部が天板に設けられ、
   該開口部の形状は、前記多角形の外接円の直径と等しい円形状もしくは前記外接円が含まれる形状であることを特徴とする光走査装置。
2. 前記外接円が含まれる形状は円形状であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記開口部の中心は、前記多角形に外接する円の中心と一致していることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記多角形に外接する円の直径Ｄ１、前記光学ハウジングの天板と前記ポリゴンミラーとの間隙Ｇを用いて、Ｇ／Ｄ１≦０．５の関係が満足されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記ポリゴンミラーが回転したときに、前記開口部を介して、前記光学ハウジングの外部から内部に空気が流入することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記光学ハウジングに流入する空気の温度は、前記光学ハウジング内の温度より低いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記開口部には、フィルタを介した空気が流入することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記フィルタは、前記開口部を覆うように前記光学ハウジングの天板に取り付けら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. 前記光学ハウジングの天板は、前記開口部の周囲から突出している円筒状のダクト部を有し、
   前記フィルタは、前記ダクト部内に装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。
10. 前記フィルタは、静電気力を利用した捕集機能を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の光走査装置
11. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体を画像情報に応じて変調された光束により走査する少なくとも１つの請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
12. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。