JP2016161896A - 走査光学装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はポリゴンミラーに起因して発生する熱を、効率よくかつ低コストで放熱する。
【解決手段】ビームレーザー光源から出射したレーザー光束を偏向するポリゴンミラー１と、ポリゴンミラー１を回転駆動するポリゴンスキャナ１４と、ポリゴンスキャナ１４を設けた基板部２０と、基板部２０と一体的に固定されたベース部材２２と、ベース部材２２を保持するハウジング１５と、ハウジング１５を覆う放熱板部材１９と、を備え、ベース部材２２は、金属板材を折り曲げ加工して形成されてなり、基板部２０の平面方向に平行に延び、基板にカシメ加工により固定される基板取付板部２３と、ポリゴンミラー１の上方に位置して外部に臨んで配置される放熱板部２５と、基板取付板部２３と放熱板部２５とを接続する接続板部２４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、走査光学装置、および画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置では、光学走査装置から書込光としてレーザー光を走査して感光体ドラムに照射するものがある。このレーザー光は、レーザー光源からのレーザー光ビームを回転駆動されるポリゴンミラー（多面鏡）を備える走査光学装置で走査される。このような走査光学装置は、内部においてポリゴンミラーを高速回転させており、ポリゴンミラーの軸受や駆動源等からの発熱が多い。このため、発生した熱によってポリゴンミラー軸受や駆動源の近傍に配置された部品の温度を上昇させてしまう。これに対処するため、ポリゴンミラーの上側を金属製のカバー部材で覆って放熱性を上げたり、光学走査装置に冷却用のフィンを配置したりして温度上昇を防止している。

図１０は従来の走査光学装置を示す断面図である。レーザーダイオード等の光源からのレーザー光Ｌは高速回転するポリゴンミラー１とこのポリゴンミラー１を回転駆動する駆動源とを備えるポリゴンスキャナ１４により偏向走査され、走査レンズ１７へと導かれる。そして、このレーザー光Ｌは下流の光学素子を経て感光体へ到達する。ポリゴンスキャナ１４、走査レンズ１７等はハウジング１５により保持され、更に、ハウジング１５は、カバー部材１８で覆われている。光源からのレーザー光を高速に偏向走査するため、ポリゴンスキャナ１４は毎分数万回転させており、この高速回転に伴って、軸受部や基板部の制御電子部品などが発熱する。これらから発せられた熱はポリゴンスキャナ１４の回転に伴う気流によって移動して内部を加熱することになる。ここで、ポリゴンスキャナ１４と走査レンズ１７の間には防音ガラス１６を配置している。

また、ポリゴンスキャナ１４は、ポリゴンミラー１が高速回転していることから、内部雰囲気中に漂っている塵埃、例えばトナー粉等の異物がポリゴンミラー１の反射面に衝突してしまい、ポリゴンミラー１の反射面に曇りが発生してしまうことがある。この対策として、ポリゴンスキャナ１４を格納している空間部を外部に対して密閉構造とし、外部からの塵埃の侵入を防ぐ。すると、上述した防音ガラス１６とこの密閉構造により、ポリゴンスキャナ１４と防音ガラス１６の間の空間に熱がたまりやすくなり、温度上昇によりポリゴンスキャナ１４の使用ができなくなることがある。このため、ポリゴンスキャナ１４の上方に放熱性のよい金属板製の放熱板部材１９を配置してポリゴンスキャナ１４の温度上昇を防ぐようにしている。

ここで、走査レンズ１７にポリゴンスキャナ１４からの熱風が当たらないようにする気流変更部材などを使うことや、ポリゴンスキャナ１４の格納空間を密閉せず、走査光学装置自体を密閉する場合もあるが、プラスチックモールド製のハウジングやカバーでは放熱性が悪く、結果的に走査光学装置の内部に熱がたまることになる。このため、ポリゴンミラーを高速回転させる中速・高速画像形成装置の走査光学装置は、ポリゴンミラーの上方に金属板製のカバー部材を配置することが多い。

また、コストダウンのため、ポリゴンスキャナ１４の基板部として、電子部品を載せる特殊な鋼板に代えて、電子部品が載置されたフェルト材を用いた基板と、金属板製のベース部をカシメ固定した構造を採用したものもある。

特許文献１には、走査光学装置の発熱を防止するため、ポリゴンスキャナの横側ユニット外部にＬ字状のフィンを配置し、フィンの他端がユニット内部に入り込みポリゴン近傍に接するように配置されたものが開示されている。

しかし、従来の走査光学装置では、金属板製のカバー部材はプラスチックモールド製のハウジングに取り付けられているし、またカバー部材とポリゴンミラーとの間には空気層が存在している。このため、熱の伝達が良好に行われず、ポリゴンカバーからポリゴンスキャナの熱を効率よく放出できないという問題があった。またポリゴンミラーにフィンを取り付ける特許文献１に記載の装置は、熱伝導のよいアルミ等の金属製部品を取り付けなければならず、コストが増すという問題がある。

そこで、本発明は回転するポリゴンミラーに回転駆動に起因して発生する熱を効率よくかつ低コストで放熱することを目的とする。

本発明に係る走査光学装置は、光源と、前記光源から出射した光束を偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を配置した基板部と、前記基板部と一体的に固定されたベース部材と、前記ベース部材を保持するハウジングと、前記ハウジングを覆うカバー部材と、を備える走査光学装置において、前記ベース部材は、金属板材で形成されており、前記基板部に固定される基板取付板部と、前記ポリゴンミラーの上方に位置し、前記カバー部材の外側に露出して配置される放熱板部と、前記基板取付板部と前記放熱板部とを接続する接続板部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、回転するポリゴンミラーの回転駆動に起因して発生する熱を効率よくかつ低コストで放熱することができる。

本発明の実施形態に係る走査光学装置の概略構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る走査光学装置を示す断面図である。 図３に示した走査光学装置における接続板部の形状を示す断面図である。 同じく走査光学装置における接続板部の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る走査光学装置を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る走査光学装置を示す断面図である。 本発明の実施形態４に係る走査光学装置を示す断面図である。 本発明の実施形態５に係る走査光学装置を示す断面図である。 従来の走査光学装置を示す断面図である。

本発明を実施するための形態に係る走査光学装置、および画像形成装置について説明する。まず、走査光学装置の概略構造について説明する。図１は本発明の実施形態に係る走査光学装置の概略構造を示す図である。走査光学装置４０は、ポリゴンスキャナ１４、ｆ−θレンズ２ａ、２ｃ、ミラー３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ｂ、４ｃ、副走査方向に絞る第２のレンズ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、防塵ガラス６ａ、６ｂを備える。ポリゴンスキャナ１４は、ポリゴンミラー１およびポリゴンミラー１を回転駆動するモータ等の駆動手段を備える。ポリゴンミラー１は、正多角形の側面に反射ミラーを有して駆動手段によって高速回転され、入射するレーザー光を偏向走査する。レーザー光は、レーザー光源から射出され、レーザー光源は、1つ、または複数の発光点を持つ１つ以上の光束としてレーザービームを発生する。

ｆ−θレンズ２ａ、２ｃは、ポリゴンミラー１による走査ビームの等角度運動を等速直線運動へと変換する。ミラー３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ｂ、４ｃは、画像形成部を構成する感光体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄへとレーザー光を導く。第２のレンズ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、走査光を副走査方向に絞る。防塵ガラス６ａ、６ｂは、走査光学装置４０のハウジング内への塵埃等の落下を防止する。これらの光学素子は、光学ハウジング８に配置され、上カバー９が光学ハウジング８を密閉する。なお、それぞれのレーザー光の光路を、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄで示した。

図２は本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。画像形成装置５０は、カラー画像形成装置であり、画像形成部５５において、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のカラートナーを重ねて記録媒体に形成する。画像形成装置５０は、装置本体５１内に、走査光学装置４０、感光体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、中間転写ベルト５２、給紙トレイ５３、定着装置５４等を備える。中間転写ベルト５２は、矢印Ａに示す方向に駆動される。感光体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄには、それぞれ現像器、感光体除電器、帯電器が配置される。走査光学装置４０からの書込レーザー光が光路１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに沿って感光体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに走査される。静電潜像が形成された感光体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、各色の現像器で現像される。これにより各感光体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄには各色のトナー像が形成される。これら各色のトナー像は中間転写ベルト５２に重ね合わせて転写され、更に記録媒体に未定着カラートナー像として転写される。そして、記録媒体は定着装置５４で熱および圧力で定着されて排出される。

＜実施形態１＞
次に本発明の実施形態に係る走査光学装置について説明する。図３は本発明の実施形態１に係る走査光学装置を示す断面図である。ポリゴンスキャナ１４は、ポリゴンミラー１とこのポリゴンミラー１を回転駆動する駆動源と備える。駆動源は基板部２０に配置されており、基板部２０は、金属板材で形成されたベース部材２２に配置されている。ベース部材２２は、基板取付板部２３と、接続板部２４と、放熱板部２５とで構成される。基板取付板部２３は、平板状であり基板部２０にカシメ加工で一体的に固定され水平方向に沿って配置される。なお、例えば溶接や接着剤によって固定してもよい。接続板部２４は、基板取付板部２３に対し９０度の角度で上側に折り曲げられ形成され、レーザー光Ｌを透過する。放熱板部２５は、接続板部２４に対して９０度の角度をなして水平方向に折り曲げ形成され、ポリゴンミラー１の上方に位置する。放熱板部２５は、更にカバー部材１８の開口１８ａを覆って、カバー部材１８の外側に露出して、ポリゴンミラー１の上方を覆っている。また、ハウジング１５は、ベース部材２２の基板取付板部２３を保持している。

ポリゴンスキャナ１４の回転によって発生する熱は、軸受部と基板部の電子部品から発生するものが多い。ここで、ポリゴンスキャナ１４の近傍に配置される部材に使用される素材の熱伝導率は、プラスチック製モールド：０．２〜０．４〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕、ガラス：１．０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕、鋼板：５０〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕、ＳＵＳ：１６〜２６〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕、空気：０．０２３〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕である。これから、鋼板を含め金属が他に比べ非常に高い値となっていることが分かる。

従来においては、ポリゴンスキャナ１４の軸受部と電子部品で発生する熱は、空気を伝わって放熱板部材１９に達していた。また、ポリゴンスキャナ１４からの熱は、プラスチック製モールドのハウジング１５および防音ガラス１６、カバー部材１８を伝って放熱板部材１９まで至ることになる。このため、放熱板部材１９にまで熱が伝わるには時間がかかり、ポリゴンスキャナ１４近傍の空気の温度が上昇してしまっていた。

これに対して、本実施形態では、ベース部材２２の基板取付板部２３をポリゴンスキャナ１４の基板部２０にカシメ加工で結合し、放熱板部２５を接続板部２４で基板取付板部２３に連結している。このため、熱は、基板取付板部２３から接続板部２４を経て放熱板部２５に伝達されて外部に放出される。

ベース部材２２としては、熱伝導が高い部材が好ましく、熱伝導率がガラス以上である熱伝導率が２〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上のものを選定する。これにより、効率よく放熱できる。ベース部材２２の素材としては熱伝導率が良好で、安価かつ強度の高いＳＥＣＣ等の鋼板が最適である。また、本例では、ベース部材２２は、基板取付板部２３、接続板部２４、放熱板部２５を備えているとしたが、ベース部材２２にその他の板部を配置してもよく、ベース部材２２の途中に曲げ部や絞り部を形成してもよい。

図４は図３に示した走査光学装置における接続板部の形状を示す断面図、図５は同じく走査光学装置における接続板部の変形例を示す断面図である。両図は、図３中のＡ方向から矢視図である。図４に示した例は、ベース部材２２の接続板部２４に防音ガラス１６を配置するための開口窓３３を形成している。また、図５に示した例は、防音ガラス１６を配置するため、放熱板部２５に切欠部３４を形成している。これにより、レーザー光Ｌを透過させることができる。

なお、図３に示した例ではベース部材２２の接続板部２４をポリゴンスキャナ１４の図中左側に立ち上げて配置した。しかし、接続板部２４は、図３中においてポリゴンスキャナ１４の右側、手前側、もしくは奥側から立ち上げて放熱板部２５に接続する構成としてもよい。これによっても、同様にポリゴンスキャナ１４で発生した熱を放熱板部２５に伝達して良好に放熱を行うことができる。

＜実施形態２＞
図６は本発明の実施形態２に係る走査光学装置を示す断面図である。本実施形態に係る走査光学装置４０Ａでは、ベース部材２２Ａは、基板取付板部２３Ａから２枚の接続板部２４Ａａ、２４Ａｂをポリゴンスキャナ１４の両側に立ち上げるように配置している。そして、接続板部２４Ａａ、２４Ａｂの先端に放熱板部２５Ａａ、２５Ａｂを配置し、先端において重ね合わせている。本例では、２枚の接続板部２４Ａａ、２４Ａｂを備えるため更に放熱効率を上げることができる。なお、図６に示した例ではベース部材２２Ａの接続板部２４Ａａ、２４Ａｂを、ポリゴンスキャナ１４を挟んで図６中の左右に立ち上げて配置した。しかし、接続板部２４Ａａ、２４Ａｂは、図６中のポリゴンスキャナ１４を挟んで手前側および奥側から立ち上げて放熱板部２５Ａａ、２５Ａｂに接続する構成としてもよい。これにより同様にポリゴンスキャナ１４で発生した熱を放熱板部２５Ａａ、２５Ａｂに伝達して良好に放熱を行うことができる。

＜実施形態３＞
図７は本発明の実施形態３に係る走査光学装置を示す断面図である。本実施形態に係る走査光学装置４０Ｂでは、ベース部材２２Ｂの放熱板部２５Ｂの長さ寸法（図中矢印Ｃ）を基板取付板部２３Ｂの長さ寸法（図中矢印Ｂ）より大きくしている。これにより、放熱板部２５Ｂがハウジング１５から立ち上げた取付柱部１５ａ、１５ａにかぶさるようにしている。そして、放熱板部２５Ｂを両端部において、取付柱部１５ａ、１５ａに、ねじ２６、２７で固定している。これにより、ベース部材２２Ｂの放熱板部２５Ｂは、ハウジング１５に走査レンズ１７の回転軸方向に固定される。なお、基板取付板部２３Ｂおよび接続板部２４Ｂの構成は、実施形態１と同一である。

本実施形態によれば、放熱板部２５Ｂの長さ寸法を基板取付板部２３Ｂの長さ寸法より大きくでき、矢印βで示した放熱板部２５Ｂの回転方向に対して高い位置決め精度を出すことができる。また、本実施形態では、外部にねじ２６、２７を配置しているので、ねじ２６、２７を外すことにより、簡単にポリゴンスキャナ１４を取り外すことができるようになる。ポリゴンスキャナ１４は、重要なパーツであり、かつ駆動されるパーツであるため、交換対象部品としていることが多い。このため、交換を容易にしてサービス性を向上させることができる。

＜実施形態４＞
図８は本発明の実施形態４に係る走査光学装置を示す断面図である。本実施形態に係る走査光学装置４０Ｃは、ポリゴンスキャナ１４交換を更に容易にしてサービス性を向上させたものである。走査光学装置として片側走査光学系、またはモノクロ光学系を用いたものがある。このような走査光学装置では、図６に示すように、ポリゴンスキャナ１４を、走査光学装置の端部であって走査光学装置外部に面している箇所に配置している。本実施形態では、ベース部材２２Ｃには、基板取付板部２３Ｃの端部から上下方向に接続板部２４Ｃを設けている。そして、接続板部２４Ｃの上端に放熱板部２５Ｃを形成し、接続板部２４Ｃの下端部にハウジング１５との固定部２８を形成し、ねじ２９で接続板部２４Ｃをハウジング１５に固定している。また、放熱板部２５Ｃの先端には折曲部２５Ｃａを形成し、この折曲部２５Ｃａをカバー部材１８の穴部１８ｂに引っかけ、放熱板部２５Ｃをカバー部材１８に取付け、全体としてベース部材２２Ｃを固定している。

これにより、ベース部材２２Ｃの接続板部２４Ｃは、カバー部材１８で構成される装置本体の側壁の一部をなし、装置本体の外壁面を構成する。本実施形態では、係る構成により、ベース部材２２Ｃの位置決めを走査光学装置の外部で行えるものとし、かつベース部材２２Ｃを走査光学装置の端部に配置することができる。それ故、画像形成装置の本体側板３１を外した後、固定部２８に取り付けられたねじ２９を取り外すだけでポリゴンスキャナ１４を交換できる。

なお、本実施形態に係る走査光学装置では、走査光学装置の本体配置位置によっては本体側板を外した後、書込モジュールを引き出す作業が発生する場合がある。この場合には、書込モジュールの配置位置に応じて固定位置を決めればよい。

＜実施形態５＞
図９は本発明の実施形態５に係る走査光学装置を示す断面図である。本実施形態に係る走査光学装置４０Ｄは、基本的には、実施形態１に係る走査光学装置４０と同じである。本実施形態に係る走査光学装置４０Ｄでは、ベース部材２２Ｄの放熱板部２５Ｄに絞り部３２を設けて異形部を形成したものである。本実施形態では、絞り部３２を設けた分だけ放熱板部２５Ｄの表面積を増すことができ、放熱性を向上させることができる。また、絞り部３２を設けることにより放熱板部２５Ｄの強度を増すことができる。なお、絞り部３２の形状は、表面積を増すような凹凸形状であれば図示した形状に限らない。また、ベース部材２２Ｄは接続板部２４Ｄに関しても表面積が大きいほうがよいが、ビームレーザー光源からの光やポリゴンからの走査光があるため、この光を避ける形状とする必要がある。

以上のように、本発明の各実施形態によれば、ポリゴンスキャナの駆動部品、制御電子部品を配置している基板部に基板取付板部、接続板部、放熱板部を一体に形成した金属板製のベース部材を配置している。このため、ポリゴンスキャナで発生した熱を、接続板部で放熱板部まで効率よく伝熱して、放熱板部から効率よく放出できる。このため、走査線位置変動を抑えられ、連続通紙時の色ずれを低減させることができる。また、フィン等の別部品を使わずに効率よく冷却できるため走査光学装置のコストダウンを図ることができ、更にポリゴンスキャナの最高温度を下げることができるため、ポリゴンスキャナの耐久性向上にも貢献することができる。

１：ポリゴンミラー
１４：ポリゴンスキャナ
１５：ハウジング
１６：防音ガラス
１７：走査レンズ
１８：カバー部材
２０：基板部
２１：ベース部
２２：ベース部材
２３：基板取付板部
２４：接続板部
２５：放熱板部
２８：固定部
３１：本体側板
３２：絞り部
３３：開口窓

特許４５９１１４４号公報

Claims (10)

1. 光源と、前記光源から射出した光束を偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段を配置した基板部と、前記基板部と一体的に固定されたベース部材と、前記ベース部材を保持するハウジングと、前記ハウジングを覆うカバー部材と、を備える走査光学装置において、
   前記ベース部材は、金属板材で形成されており、
   前記基板部に固定される基板取付板部と、
   前記ポリゴンミラーの上方に位置し、前記カバー部材の外側に露出して配置される放熱板部と、
   前記基板取付板部と前記放熱板部とを接続する接続板部と、
   を備えることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記ベース部材は、前記放熱板部において前記ハウジングに位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記ベース部材の前記接続板部は、装置本体の側壁の一部を形成しており、前記装置本体の外壁面を形成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査光学装置。
4. 前記接続板部の一部が前記ポリゴンミラーの回転軸方向において前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 前記ベース部材は、熱伝導率が２〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕以上であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の走査光学装置。
6. 前記放熱板部は、１つ以上の絞り形成した異形部を備えることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の走査光学装置。
7. 前記ベース部材は、装置本体の外部に面している箇所において固定されていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の走査光学装置。
8. 前記ベース部材には１つ以上の開口窓が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の走査光学装置。
9. 前記ベース部材と前記カバー部材とは一体の部材として構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の走査光学装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の走査光学装置と、該走査光学装置で静電潜像を形成する画像形成部とを備えることを特徴とする画像形成装置。