JP2014190993A - 光偏向装置及び該光偏向装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバーＩＣ８０からの発熱を効率良く放熱しつつ、基板５０に形成された軸受孔５１の軸心の倒れを抑制することができる光偏向装置、及び該光偏向装置を備えた画像形成装置を安価に提供する。
【解決手段】基板５０の下面におけるドライバーＩＣ８０に対応する部分は、ドライバーＩＣ８０からの発熱を逃がすための伝熱シート６０に当接するように構成され、上記基板５０における軸受孔５１とドライバーＩＣ８０が実装された領域５４との間には、該基板５０を被取付部材としての筐体３１に取付けるための少なくとも１つの取付孔５２ｃが形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光偏向装置及び該光偏向装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、レーザープリンター等の電子写真方式の画像形成装置に使用される光偏向装置として、光源から出射されるレーザー光を、高速で回転するポリゴンミラーにより反射させて偏向させるようにしたものが知られている。ポリゴンミラーにて反射したレーザー光は、光学レンズを通過した後、感光体ドラムの表面を走査することになる（例えば、特許文献１参照）。

この光偏向装置は、ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモーターと、ポリゴンモーターを駆動するためのドライバーＩＣと、該ドライバーＩＣが実装された基板とを備えている。基板には、ポリゴンモーターの回転シャフトを受入れる軸受孔が形成されている。

上記光偏向装置においてポリゴンモーターを高速化すると、該モーターのドライバーＩＣからの発熱が過大になり、この結果、光学レンズが熱変形して印刷画像の画質が低下するという問題がある。

これに対して、特許文献２及び特許文献３に示すものでは、基板と放熱部材との間に、弾性を有する伝熱部材を挟持させるようにしている。これにより、基板は伝熱部材を介して放熱部材に当接することとなる。したがって、ドライバーＩＣからの発熱を伝熱部材を介して放熱部材へと速やかに伝達可能になっている。

また、特許文献４に示すものでは、光偏向装置を密閉する金属製のカバーの端部を階段状に折曲げてドライバーＩＣに直接当接させるようにしている。これにより、カバーを放熱板として利用可能になっている。

特開２０１１−１５０００５号公報 特開２００７−３３３９１７号公報 特開２０１０−２２４０８３号公報 特開２００８−５５７９１号公報

しかしながら、上記特許文献２及び特許文献３に示す光走査装置では、基板と放熱部材と間の距離が伝熱部材の厚みに対して小さ過ぎると、伝熱部材の圧縮変形量が過大になり、この結果、伝熱部材からの反力により基板が変形する（反る）という問題がある。

そこで、基板と放熱部材との間に伝熱部材を配置するのではなく、上記特許文献４に示すように、ドライバーＩＣに放熱部材としてのカバーを直接、当接させることが考えられる。

しかしこの場合、カバーの端部の折り曲げ精度が低いと、カバーよりドライバーＩＣに作用する押付け力が必要以上に高くなってしまう。この結果、ドライバーＩＣからの押付け力が基板に作用して、基板が大きく変形してしまう。基板が変形すると、基板に形成された軸受孔の軸心が傾いてポリゴンミラーの回転精度が低下し、延いては、印刷画像の画質が低下するという問題がある。

このような問題を回避するために、基板の変形を生じさせる各部品（上記特許文献２及び特許文献３では、基板、放熱部材、及び伝熱部材であり、上記特許文献４では、放熱部材としてのカバー）の寸法精度を高めることが考えられる。しかし、この場合、各部品の製造コストが増加するという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ドライバーＩＣからの発熱を効率良く放熱しつつ、基板に形成された軸受孔の軸心の倒れを抑制することができる光偏向装置、及び該光偏向装置を備えた画像形成装置を安価に提供することにある。

本発明に係る光偏向装置は、光源から出射された光を偏向走査させるための回転多面鏡と、該回転多面鏡を軸部材を介して回転させるモーターと、上記軸部材を回転可能に受け入れる軸受孔が形成された基板と、上記基板の一側面に実装されて上記モーターの駆動を制御するドライバーＩＣと、を備えている。

そして、上記基板の他側面における上記ドライバーＩＣに対応する部分、又は、上記ドライバーＩＣの表面は、上記ドライバーＩＣからの発熱を逃がすための部材に当接するように構成され、上記基板における上記軸受孔と上記ドライバーＩＣが実装された実装領域との間には、該基板を被取付部材に取付けるための少なくとも１つの取付孔が形成されている。

この構成によれば、基板の他側面における上記ドライバーＩＣに対応する部分又はドライバーＩＣの表面は、ドライバーＩＣからの発熱を逃がすための部材（例えば、放熱部材や伝熱部材）に当接するように構成されている。したがって、ドライバーＩＣからの発熱を当該部材を介して効率よく放熱することができる。しかし、この部材の当接により、上記基板におけるドライバーＩＣの近傍部分には当該部材からの反力が作用する。この結果、基板が該反力により変形して軸受孔の軸心が傾く虞がある。

これに対して、上記構成によれば、上記基板における軸受孔とドライバーＩＣが実装される領域との間に少なくとも１つの取付孔を形成するようにしたので、この取付孔が形成された部分を被固定部材にしっかりと固定することができる。したがって、上記基板におけるドライバーＩＣの近傍部分から軸受孔へと伝わる変形を抑制することができる。よって、基板に形成された軸受孔の軸心の倒れを抑制することが可能となる。

上記取付孔は、上記軸受孔の軸心方向から見て、該軸受孔の軸心と上記実装領域の図心とを結ぶ線分上に形成されていることが好ましい。

この構成によると、上記基板におけるドライバーＩＣの近傍部分から軸受孔へと伝わる変形の伝播経路上（又はその近傍）に取付孔を配置することができる。これにより、軸受孔の周辺の基板の変形をより一層確実に抑制して、軸受孔の軸心の倒れを確実に抑制することができる。

上記基板は、該基板と放熱部材との間に伝熱部材を挟持するように構成され、上記基板の他側面における上記ドライバーＩＣに対応する部分は、上記ドライバーＩＣからの発熱を逃がすための部材としての上記伝熱部材に当接するように構成されていることが好ましい。

この構成によると、上記ドライバーＩＣからの発熱は、伝熱部材を介して放熱部材へと速やかに伝達される。したがって、ドライバーＩＣからの発熱をより一層効率的に放熱することができる。上記の構成において、基板と放熱部材と間の距離が伝熱部材の厚みに対して小さ過ぎると、伝熱部材の圧縮変形量が過大になる。このため、伝熱部材からの反力により基板が大きく変形して、上述した軸受孔の軸心の倒れの問題が特に生じ易い。本発明は、このように軸受孔の軸心の倒れが生じ易い構成に対して特に有用である。

本発明に係る画像形成装置は、上記光偏向装置を備えている。

この構成によれば、ＩＣドライバーの発熱に起因した光学レンズ等の変形を抑制しつつ、軸受孔の軸心の倒れに起因したポリゴンミラーの回転精度の低下を抑制することができる。よって、画像形成装置による印刷画像の画質を向上させることができる。

本発明によれば、ドライバーＩＣからの発熱を効率良く放熱しつつ、基板に形成された軸受孔の軸心の倒れを抑制することができる光偏向装置、及び該光偏向装置を備えた画像形成装置が安価に提供される。

本実施形態における光偏向装置を備えた画像形成装置を示す縦断面図である。 本実施形態における光偏向装置を備えたレーザースキャナーユニットを示す平面図である。 本実施形態における光偏向装置を示す斜視図である。 図２のＩＶ方向矢視図である。 回路基板を示す斜視図である。 放熱板を示す斜視図である。 本実施形態における回路基板の変形量を有限要素法により解析した結果を示す解析図である。 従来例１を示す図７相当図である。 従来例２を示す図７相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《実施形態》

＜レーザープリンター＞

図１は、本実施形態における画像形成装置としてのレーザープリンター１の概略構成を示す断面図である。

レーザープリンター１は、図１に示すように、箱状のプリンター本体２と、手差し給紙部６と、カセット給紙部７と、画像形成部８と、定着部９と、排紙部１０とを備えている。そうして、レーザープリンター１は、プリンター本体２内の搬送路Ｌに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するように構成されている。

手差し給紙部６は、プリンター本体２の１つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ４と、プリンター本体２の内部に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラー５とを有している。

カセット給紙部７は、プリンター本体２の底部に設けられている。カセット給紙部７は、互いに重ねられた複数の用紙を収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックローラー１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラー１３及びリタードローラー１４とを備えている。

画像形成部８は、プリンター本体２内におけるカセット給紙部７の上方に設けられている。画像形成部８は、プリンター本体２内に回転可能に設けられた像担持体である感光ドラム１６と、感光ドラム１６の周囲に配置された帯電器１７と、現像部１８と、転写ローラー１９及びクリーニング部２０と、感光ドラム１６の上方に配置されたレーザースキャナーユニットであるレーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）３０と、トナーホッパー２１とを備えている。そうして、画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙に画像を形成するようになっている。

尚、搬送路Ｌには、送り出された用紙を、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８に供給する一対のレジストローラー１５が設けられている。

定着部９は、画像形成部８の側方に配置されている。定着部９は、互いに圧接されて回転する定着ローラー２２及び加圧ローラー２３を備えている。そうして、定着部９は、画像形成部８で用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるように構成されている。

排紙部１０は、定着部９の上方に設けられている。排紙部１０は、排紙トレイ３と、排紙トレイ３へ用紙を搬送するための一対の排紙ローラー２４と、排紙ローラー対２４へ用紙を案内する複数の搬送ガイドリブ２５とを備えている。排紙トレイ３は、プリンター本体２の上部に凹状に形成されている。

レーザープリンター１が画像データを受信すると、画像形成部８において、感光ドラム１６が回転駆動されると共に、帯電器１７が感光ドラム１６の表面を帯電させる。

そして、画像データに基づいて、レーザー光がレーザースキャナーユニット３０から感光ドラム１６へ出射される。感光ドラム１６の表面には、レーザー光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像部１８で現像されることにより、トナー像として可視像となる。

その後、用紙は、転写ローラー１９により感光ドラム１６の表面に押し付けられる。そのことにより、用紙に感光ドラム１６のトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部９において定着ローラー２３と加圧ローラー２４とにより加熱及び加圧される。その結果、トナー像が用紙に定着する。

＜レーザースキャナーユニット＞

図２は、本実施形態における光偏向装置１００を備えたレーザースキャナーユニット３０の外観を示す平面図である。

レーザースキャナーユニット３０は、光源からの光を偏光する光偏向装置１００と、光偏光装置１００にて偏光された光の光路に設けられる結像レンズ３６と、該光偏向装置１００及び結像レンズ３６を内部に収容する筐体３１とを備えている。

上記光源３２は、図２に示すように、筐体３１の側部に配置されている。光源３２は、例えばレーザダイオードを有するレーザー光源である。そして、光源３２は、後述するポリゴンミラー３５へ向けてレーザー光を出射するようになっている。尚、図示を省略するが、光源３２とポリゴンミラー３５との間には、例えばコリメータレンズ及びシリンドリカルレンズが配置されている。

上記光偏向装置１００は、図３に示すように、ポリゴンミラー３５とポリゴンモーター４１と回路基板５０とを備えている。

上記ポリゴンミラー３５は多角形状をなしている。そして、ポリゴンミラー３５の周壁面は、光源３２からのレーザー光を感光体ドラム１６に向けて反射して走査させるための複数の反射面３５ａを形成している。ポリゴンミラー３５は、回路基板５０に設けられたポリゴンモーター４１により回転駆動される。

ポリゴンモーター４１は、回転シャフト４２（図４参照）と、回転シャフト４２を回動可能に支持する円環状の空気軸受（図示省略）を有している。回転シャフト４２は、上下方向に延びて上記回路基板５０に対して垂直に配置されている。上記ポリゴンミラー３５は、回転シャフト４２の上端部に回転一体に取付けられている。

上記回路基板５０は略矩形状の板材で構成されている（図５参照）。上記回路基板５０の上面には、ポリゴンモーター４１を駆動するためのドライバーＩＣ８０が実装されている。ドライバーＩＣ８０は、回路基板５０の幅方向に長い薄型矩形ブロック状をなしている。ドライバーＩＣ８０は、不図示のコントローラーに電気的に接続されている。コントローラーは、パソコン等の外部端末からの命令を受けて、ドライバーＩＣ８０に対してポリゴンモーター４１の制御を行うよう必要な信号を出力する。

上記回路基板５０には、ポリゴンモーター４１の回転シャフト（軸部材）４２を回転可能に受け入れる軸受孔５１が形成されている。回転シャフト４２の空気軸受は、回路基板５０の上面に該軸受孔５１と同軸に配置されている。

上記回路基板５０にはさらに、該回路基板５０を筐体３１に取付けるための３つの取付孔５２ａ〜５２ｃが形成されている。第１及び第２の取付孔５２ａ，５２ｂは、回路基板５０の四つの隅部のうち軸受孔５１に近い側の二つの隅部にそれぞれ形成されている。第３の取付孔５２ｃは、回路基板５０における上記軸受孔５１と上記ドライバーＩＣ８０が実装される実装領域５４との間に形成されている。

詳しくは、第３の取付孔５２ｃは、回路基板５０におけるドライバーＩＣ８０が実装される実装領域５４の軸受孔５１に近い側の２つの頂点から軸受孔５１に向けて引いた２つの接線５５の間の領域５６に形成されている。本実施形態では、第３の取付孔５２ｃの全体が領域５６内に位置している。第３の取付孔５２ｃは、上記軸受孔５１の軸心方向から見て、該軸受孔５１の軸心と上記実装領域５４の図心とを結ぶ線分上に形成されていることが好ましい。

上記回路基板５０は、３つの取付孔５２ａ〜５２ｃに挿通された螺子５３によって、後述する伝熱シート６０及び放熱板７０と共に共締めで筐体３１に固定されている（図４参照）。

放熱板７０は、ドライバーＩＣ８０からの発熱を放熱するための部材である。図６に示すように、放熱板７０は、回路基板５０よりも厚肉の板状をなしている。回路基板５０は放熱板７０の上側に載置されている。放熱板７０は、例えばアルミ等の熱伝導性に優れた金属部材で構成することが好ましい。

放熱板７０の上面には円柱状の３つのボス部７１ａ〜７１ｃが形成されている。この各ボス部７１ａ〜７１ｃは、上記回路基板５０の３つの取付孔５２ａ〜５２ｃに対応する箇所にそれぞれ配置されている。各ボス部７１ａ〜７１ｃには共締め用の貫通孔７３ａ〜７３ｃが形成されている。各ボス部７１ａ〜７１ｃの上面は、比較的、高精度に成形されていて、上記回路基板５０の座面として機能する。

放熱板７０の周縁部にはさら４つの貫通孔７４が形成されている。そして、放熱板７０の周縁部は、貫通孔７４に挿通された螺子７７（図４参照）によって、筐体３１設けられた水平支持板３１ａに固定される。また、放熱板７０における上記回路基板５０の軸受孔５１に対応する箇所には、ポリゴンモーター４１の回転シャフト４２を受け入れる貫通孔７５が形成されている。

放熱板７０の上面には、矩形薄板状の伝熱シート取付部７６が形成されている。伝熱シート取付部７６の上面は、比較的、高精度に成形されていて、伝熱シート６０の当接面として機能する。

伝熱シート６０は、ドライバーＩＣ８０からの発熱を放熱板７０へと伝達する（逃がす）ための部材である。伝熱シート６０は、弾性を有する薄いシート状部材（例えば、ゴム）で構成されている。伝熱シート６０は、回路基板５０及び放熱板７０を筐体３１に固定した状態で両者の間に挟まれて圧縮変形される。伝熱シート６０は、回路基板５０の下面におけるドライバーＩＣ８０に対応する部分（ドライバーＩＣ８０の直下に位置する部分）に当接する。

以上のように構成されたレーザースキャナーユニット３０において、光源３２から出射したレーザー光は、例えばコリメータレンズによって平行光束とされた後にシリンドリカルレンズによってポリゴンミラー３５の反射面に集光される。ポリゴンミラー３５に集光された光は、ポリゴンミラー３５の反射面により反射され、走査光として結像レンズ３６に入射する。結像レンズ３６を通過した走査光は、折り返しミラー３８により不図示の開口部を介して筐体３１の外部の感光ドラム１６へ向けて反射される。こうして、走査光は、感光ドラム１６の表面に結像する。感光ドラム１６の表面に結像された走査光は、ポリゴンミラー３５の回転によって感光ドラム１６の表面を主走査方向に走査し、感光ドラム１６の回転によって副走査方向に走査して感光ドラム１６の表面に静電潜像を形成する。

ここで、上記レーザープリンター１による画像形成の高速化を図るためには、ポリゴンモーター４１の回転速度を高める必要がある。ポリゴンモーター４１の高速化を図ると、ポリゴンモーター４１を駆動するための駆動電流が増加するので、ドライバーＩＣ８０からの発熱量が増加する。

これに対して上記実施形態では、ドライバーＩＣ８０が実装された回路基板５０は、伝熱シート６０を介して放熱板７０に固定されているので、ドライバーＩＣ８０からの発熱は、伝熱シート６０を介して放熱板７０へと速やかに伝達される。したがって、ドライバーＩＣ８０からの発熱により筐体３１内の光学レンズ（例えば、結像レンズ３６）が熱変形するのを防止することができる。

しかし、例えば、加工誤差や組立て誤差等により、回路基板５０の下面と放熱板７０の伝熱シート取付部７６の上面との距離Ｈ（図４参照）が伝熱シート６０の厚みに対して過度に小さくなった場合には、伝熱シート６０の圧縮変形量が過大になる。この伝熱シート６０は、回路基板６０の下面におけるドライバーＩＣ８０に対応する部分（ドライバーＩＣ８０の直下）に当接しているので、回路基板５０におけるドライバーＩＣ８０の近傍部分が、伝熱シート６０からの反力により大きく変形する。この結果、回路基板５０に形成された軸受孔５１の軸心が傾く虞がある。

これに対して、上記実施形態では、回路基板５０における軸受孔５１とドライバーＩＣ８０が実装される領域５４との間に第３の取付孔５２ｃを形成するようにしたので、この取付孔５２ｃが形成された部分を筐体３１の縦壁部３１ｂ（被固定部材）に固定することができる。したがって、回路基板５０におけるドライバーＩＣ８０の近傍部分から軸受孔５１へと伝わる変形を抑制することができる。よって、回路基板５０に形成された軸受孔５１の軸心の倒れを抑制することが可能となる。

図７〜図９は、回路基板５０の変形量を有限要素法により解析した解析結果を示している。図７では、本実施形態における回路基板５０を解析対象とし、図８及び図９は、従来例１及び従来例２における回路基板５０を解析対象としている。

従来例１では、第３の取付孔５２ｃは回路基板５０における幅方向の一側辺部に形成され（図８参照）、従来例２では、第３の取付孔５２ｃは、回路基板５０の幅方向の他側辺部に形成されている（図９参照）。すなわち、従来例１及び従来例２では、第３の取付孔５２ｃは、回路基板５０における軸受孔５１とドライバーＩＣ８０の実装領域５４との間の領域５５よりも外側に形成されている。このため、回路基板５０におけるドライバーＩＣ８０の近傍部分で生じた変形が軸受孔５１まで伝播していることがわかる。

これに対して、上記実施形態における回路基板５０では、図７に示すように、回路基板５０における上記変形の伝播経路にボルト固定部（取付孔５２）が形成されているので、この変形が軸受孔５１まで伝播せずに、軸受孔５１の周辺部における基板５０の変形が抑制されていることがわかる。そして、上記実施形態５０における回路基板５０では、軸受孔５１の周辺部の変形が抑制された結果、軸受孔５１の軸心の傾きが、従来例１及び従来例２と比較して略半分の０．０７１４°に抑制されていることがわかる。

したがって、上記実施形態では、軸受孔５５の軸心の倒れに起因したポリゴンミラー３５の回転精度の低下を抑制しつつ、ＩＣドライバー８０の発熱に起因した光学レンズ（結像レンズ３６等）の熱変形を抑制することができる。よって、レーザープリンター１（ポリゴンモーター４１）の高速化を図りながら、印刷画像の画質を向上させることができる。

《他の実施形態》

上記実施形態では、回路基板５０と放熱板７０との間に伝熱シート６０を挟持させるようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、伝熱シート６０を設けずに、回路基板５０を放熱板７０に直接当接させるようにしてもよい。また、例えば、特開２００８−５５７９１号公報（特許文献４）に示すように、ドライバーＩＣ８０の表面を直接、放熱部材に当接させるようにしてもよい。

上記実施形態では、回路基板５０に形成される取付孔５２の数は３つとされているが、これに限ったものではなく、取付孔５２の数は２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよいことは言うまでもない。

上記実施形態では、回路基板５０における軸受孔５１とドライバーＩＣ８０が実装される領域５４との間に１つの取付孔５２ｃを形成するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、２つ以上の取付孔５２を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、画像形成装置の一例として、レーザープリンター１について説明したが、本発明に係る画像形成装置は、これに限らず、例えば複写機、スキャナ装置、又は複合機等の他の画像形成装置としてもよい。

以上説明したように、本発明は、光偏向装置及び光偏向装置を備えた画像形成装置に有用である。

１ レーザープリンター（画像形成装置）
３１ 筐体（被取付部材）
３１ｂ 縦壁部（被取付部材）
３２ 光源
３５ ポリゴンミラー（回転多面鏡）
４１ ポリゴンモーター
４２ 回転シャフト（軸部材）
５０ 回路基板
５１ 軸受孔
５２ｃ 取付孔（少なくとも１つの取付孔）
５４ 実装領域
６０ 伝熱シート（ドライバーＩＣからの発熱を逃がすための部材）
７０ 放熱板（ドライバーＩＣからの発熱を逃がすための部材）
８０ ドライバーＩＣ
１００ 光偏向装置

Claims (4)

1. 光源から出射された光を偏向走査させるための回転多面鏡と、該回転多面鏡を軸部材を介して回転させるモーターと、上記軸部材を回転可能に受け入れる軸受孔が形成された基板と、上記基板の一側面に実装されて上記モーターの駆動を制御するドライバーＩＣと、を備えた光偏向装置であって、
   上記基板の他側面における上記ドライバーＩＣに対応する部分、又は、上記ドライバーＩＣの表面は、上記ドライバーＩＣからの発熱を逃がすための部材に当接するように構成され、
   上記基板における上記軸受孔と上記ドライバーＩＣが実装された実装領域との間には、該基板を被取付部材に取付けるための少なくとも１つの取付孔が形成されている、光偏向装置。
2. 請求項１記載の光偏向装置において、
   上記取付孔は、上記軸受孔の軸心方向から見て、該軸受孔の軸心と上記実装領域の図心とを結ぶ線分上に形成されている光偏向装置。
3. 請求項１又は２記載の光偏向装置において、
   上記基板は、該基板と放熱部材との間に伝熱部材を挟持するように構成され、
   上記基板の他側面における上記ドライバーＩＣに対応する部分は、上記ドライバーＩＣからの発熱を逃がすための部材としての上記伝熱部材に当接するように構成されている光偏向装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光偏向装置を備えた画像形成装置。
   
   

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