JP2016180891A - 光偏向装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポリゴンミラーの反射面が熱膨張により変形するのを抑制することができる光偏向装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光偏向装置100は、樹脂で作られ、複数の反射面111Aを有するポリゴンミラー110と、モータ120と、回転軸線Xと直交する基部122Aと、基部122Aから回転軸線方向に突出する円柱状の凸部122Bとを有するロータ122と、を備える。ポリゴンミラー110は、回転軸線Xの中心側を向き、凸部122Bの外周面に接触する内側面C2と、突出部112の先端面112Aとを有し、先端面112Aは、回転軸線方向から見て、回転軸線Xとポリゴンミラー110のいずれかの頂点を結ぶ線分L1と重なる位置において、基部122Aと接触し、回転軸線方向から見て、回転軸線Xから反射面111Aに下ろした垂線L2と重なる位置において、基部122Aと接触しない。
【選択図】図3

Description

本発明は、樹脂で作られたポリゴンミラーを備えた光偏向装置に関する。
従来、樹脂で作られたポリゴンミラーと、ポリゴンミラーを支持するロータを有するモータとを備えた光偏向装置が知られている(特許文献1参照)。ロータは、基部と、基部から突出する凸部とを備えている。ポリゴンミラーは、中心部分に形成された貫通孔に凸部を嵌り込ませ、底面をロータの基部に接触させることで、ロータに取り付けられている。
特開平8−118496号公報
しかしながら、特許文献1の構成では、ロータの基部における凸部の周囲の面全体がポリゴンミラーの底面に接触しているので、モータの熱がポリゴンミラーの底面に伝わりやすくなっていた。そのため、モータの熱が、底面からポリゴンミラーの反射面に伝わり、当該反射面が熱膨張により変形する可能性があった。
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、ポリゴンミラーの反射面が熱膨張により変形するのを抑制することができる光偏向装置を提供することを目的とする。
前記した目的を達成するため、本発明の光偏向装置は、樹脂で作られ、複数の反射面を有するポリゴンミラーと、モータと、前記モータによって回転し、回転軸線と直交する基部と、前記基部から前記回転軸線方向に突出する円柱状の凸部とを有するロータと、を備える。
前記ポリゴンミラーは、前記回転軸線側を向き、前記凸部の外周面に接触する内側面と、前記回転軸線方向において前記ロータ側の底面とを有し、前記底面は、前記回転軸線方向から見て、前記回転軸線と前記ポリゴンミラーのいずれかの頂点を結ぶ線分と重なる位置において、前記基部と接触し、前記回転軸線方向から見て、前記回転軸線から前記反射面に下ろした垂線と重なる位置において、前記基部と接触しない。
このような構成によれば、前記垂線と重なる位置において、ポリゴンミラーの底面がロータの基部と接触しないので、反射面にロータからの熱が伝わりにくくなる。そのため、当該反射面が熱膨張により変形するのを抑制することができる。
本発明によれば、ポリゴンミラーの反射面が熱膨張により変形するのを抑制することができる。
一実施形態に係るレーザプリンタの断面図である。 スキャナの平面図である。 光偏向装置を示す断面図である。 光偏向装置を上から見た平面図である。 図3のY−Y断面図である。
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、本発明の一実施形態に係るレーザプリンタ1の全体構成を説明した後、本発明の特徴部分を詳細に説明する。
以下の説明において、レーザプリンタ1の方向は、図1において、紙面に向かって左側を「前側」、紙面に向かって右側を「後側」とし、紙面に向かって奥側を「左側」、紙面に向かって手前側を「右側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。
図1に示すように、レーザプリンタ1は、本体筐体2と、フィーダ部3と、スキャナ4と、プロセスカートリッジ5と、定着装置8とを主に備えている。
本体筐体2は、本体筐体2に対して回動可能なフロントカバー23を備えている。このフロントカバー23を前側に開いて差込口21Bを開放することで、差込口21Bから本体筐体2に用紙33を挿入可能となっている。
フィーダ部3は、本体筐体2の下部に位置し、用紙33を載置するための給紙トレイ31と、給紙トレイ31上の用紙33を給紙する給紙機構32とを備えている。
給紙トレイ31は、本体筐体2の下部に配置される載置台31Aと、前述したフロントカバー23とによって構成されている。給紙機構32は、給紙ローラ32Aと、分離ローラ32Bと、分離パッド32Cとを主に備えている。
フィーダ部3では、給紙トレイ31上に載置された用紙33は、給紙ローラ32Aにより送り出され、分離ローラ32Bと分離パッド32Cとの間で1枚ずつに分離され、プロセスカートリッジ5に向けて搬送される。
スキャナ4は、本体筐体2内の前側に設けられており、レーザ光を、後述する感光ドラム61の表面上に走査する。スキャナ4の構成の詳細は後述する。
プロセスカートリッジ5は、本体筐体2の後側中央部付近に位置しており、給紙機構32の上方に設けられている。プロセスカートリッジ5は、本体筐体2に回動可能に設けられたトップカバー24を開いたときに形成される開口21Aを通して本体筐体2に対して上側前方から着脱可能な構成となっており、ドラムユニット6と、現像カートリッジ7とを備えている。
ドラムユニット6は、感光ドラム61、帯電器62および転写ローラ63を備えている。現像カートリッジ7は、現像ローラ71および供給ローラ72を備えている。
現像カートリッジ7内では、トナー収容室内に収容されているトナーが、供給ローラ72により現像ローラ71に供給され、摩擦帯電されて、現像ローラ71上に担持される。ドラムユニット6内では、回転する感光ドラム61の表面が、帯電器62により一様に帯電された後、スキャナ4からのレーザ光の高速走査により露光される。これにより、感光ドラム61の表面に画像データに基づく静電潜像が形成される。
次いで、この静電潜像に現像カートリッジ7からのトナーが供給され、感光ドラム61の表面上にトナー像が形成される。その後、感光ドラム61と転写ローラ63の間で用紙33が搬送されることで、感光ドラム61の表面に担持されているトナー像が用紙33上に転写される。
定着装置8は、本体筐体2の上部後方に位置し、プロセスカートリッジ5の上方に配置されている。定着装置8は、主に、加熱ローラ81と、加圧ローラ82とを備えている。
そして、このように構成される定着装置8では、用紙33上に転写されたトナーを、用紙33が加熱ローラ81と加圧ローラ82との間を通過する間に熱定着している。なお、定着装置8で熱定着された用紙33は、定着装置8の下流側に配設される排出ローラ9に搬送され、この排出ローラ9からトップカバー24上に排出される。
図1および図2に示すように、スキャナ4は、筐体4Aの中に、半導体レーザ41、カップリングレンズ42、開口絞り43、シリンドリカルレンズ44、光偏向装置100、走査レンズ45などを備えている。半導体レーザ41から出射されるレーザ光は、鎖線で示すように、カップリングレンズ42、開口絞り43、シリンドリカルレンズ44、光偏向装置100、走査レンズ45の順に通過して感光ドラム61に結像される。
図2に示すように、半導体レーザ41は、拡散するレーザ光を発する装置である。半導体レーザ41は、図示しない制御装置により、感光ドラム61の表面に露光すべき画像に対応して明滅される。
カップリングレンズ42は、半導体レーザ41から出射されたレーザ光を光束に変換するレンズである。開口絞り43は、カップリングレンズ42により光束に変換されたレーザ光の径を規定する。シリンドリカルレンズ44は、開口絞り43を通過したレーザ光を後述するポリゴンミラー110上において副走査方向(図2の紙面に垂直な方向)に結像させるレンズである。
図1に示すように、光偏向装置100は、シリンドリカルレンズ44を通過したレーザ光を主走査方向に偏向するためのポリゴンミラー110と、当該ポリゴンミラー110を回転させるためのモータ120と、ポリゴンミラー110をモータ120に取り付けるための押圧部材130とを備えている。光偏向装置100の詳細については後述する。
図2に示すように、走査レンズ45は、ポリゴンミラー110に反射されることで偏向された光束を感光ドラム61の表面に結像させるレンズである。また、走査レンズ45は、ポリゴンミラー110で等角速度で偏向された光を、感光ドラム61の表面上に等速で走査するようなfθ特性を有している。
次に、光偏向装置100の詳細について説明する。
図3に示すように、モータ120は、回転力を発生させる駆動部120Aと、駆動部120Aによって回転されるシャフト121と、当該シャフト121と一体に回転するロータ122とを有している。
ロータ122は、ポリゴンミラー110を支持するための金属製の部品であり、シャフト121の回転軸線Xと直交する基部122Aと、基部122Aの中心部から上下方向(回転軸線X方向)に突出する凸部122Bとを有している。
基部122Aは、円板状の基部本体A1と、基部本体A1の上面から上側に向けて突出する環状の第2凸部A2とを有している。第2凸部A2は、凸部122Bの根元部分に隣接して設けられており、凸部122Bと同心円状になっている(図5も参照)。
凸部122Bは、円柱状に形成されており、その中心部には、シャフト121が貫通する孔122Cが形成されている。
ポリゴンミラー110は、樹脂成形によって形成されており、モータ120のロータ122に取り付けられている。ポリゴンミラー110は、4つの反射面111A(図2も参照)を有する本体部111と、本体部111のロータ122側の下面111Bからロータ122に向けて突出する突出部112とを一体に有している。
本体部111は、略正方形状の角柱形状をなしており、4つの側面が反射面111Aとなっている。反射面111Aは、アルミ等の反射膜が蒸着されている。本体部111には、底面の一例としての突出部112の先端面112Aよりも上側に凹む凹部111Cが形成されている。
凹部111Cは、回転軸線Xが中心を通る矩形の第2底面C1と、第2底面C1の各辺から下方に延び、回転軸線X側を向く内側面C2とから形成されている。第2底面C1の中心には、上下方向に貫通する貫通孔111Dが形成されている。
凹部111C内には、ロータ122の凸部122Bが嵌り込んでおり、内側面C2が、凸部122Bの外周面122Dに接触している。貫通孔111D内には、モータ120のシャフト121が下から上に貫通するように挿入されている。
図3および図4に示すように、貫通孔111Dは、回転軸線Xを中心とした円形の輪郭を有しており、モータ120のシャフト121の外周より径が大きく、凸部122Bの外周より径が小さくなっている。
図4に示すように、内側面C2は、平面からなり、反射面111Aと同数である4つ設けられている。4つの内側面C2は、モータ120の回転軸線Xが中心を通る略正方形状(四角形状)をなしている。そのため、突出部112は、回転軸線Xを囲む略正方形状に形成されている。
内側面C2は、上下方向から見て各反射面111Aに対して45度傾斜している。つまり、内側面C2の延長面C3と、当該延長面C3と交差する反射面111Aとのなす角αは、45度となっている。
ここで、前述した凸部122Bは、四角形状をなす4つの内側面C2の内接円となっており、各内側面C2に1点ずつの、計4点で接触している。
突出部112は、本体部111の下面111Bから突出することで、径方向から見て、反射面111Aとは重ならない位置に配置されている。突出部112は、その先端面112Aがロータ122の基部122Aの第2凸部A2に上下方向で接触している。突出部112の幅は、第2凸部A2の幅よりも大きくなっている(図5も参照)。
図3および図4に示すように、押圧部材130は、ポリゴンミラー110をロータ122に向けて押圧するためのバネ性を有する部材である。押圧部材130は、シャフト121に係合する係合部131と、ポリゴンミラー110の上面111Eに接触する押圧部132と、係合部131と押圧部132との間に設けられる中間部133とを有している。
係合部131は、円筒状に形成されており、シャフト121に嵌合され、当該シャフト121を径方向内側に押圧するように構成されている。係合部131は、押圧部材130をシャフト121に取り付けた状態において、押圧部132よりも下側に配置されるようになっている。係合部131の上端には、当該上端から径方向外側に延出する環状フランジ部134が形成されている。
環状フランジ部134の周縁には、当該周縁から径方向外側に延びる4つのアーム部135が周方向に等間隔に並んで設けられている。アーム部135は、環状フランジ部134の周縁から径方向外側に向かうにつれて徐々に幅狭となり、その後徐々に幅広となるくびれ部135Aと、くびれ部135Aから径方向外側に同じ幅で延びる先端側部135Bとを有している。
くびれ部135Aの最も幅狭の部分は、中間部133となっている。つまり、中間部133は、押圧部132よりも幅が狭くなっている。これにより、押圧部材130をシャフト121に取り付けたときに、アーム部135が中間部133を中心に変形するようになっている。
先端側部135Bは、図3に2点鎖線で示すように押圧部材130をシャフト121に取り付ける前の状態において、くびれ部135Aから径方向外側に延びる第1部分B11と、第1部分B11の先端から径方向外側および下方に向けて斜めに延びる第2部分B12と、第2部分B12の先端から径方向外側に延びる第3部分B13とを有している。そして、第2部分B12と第3部分B13との境界部分(屈曲部分)が、押圧部材130をシャフト121に取り付けたときに、ポリゴンミラー110の上面111Eに接触して、当該上面111Eを押圧する押圧部132となっている。
図4に示すように、押圧部132は、径方向において、前述した突出部112が設けられた範囲に位置している。図5に示すように、ポリゴンミラー110の押圧部132によって押圧される部分は、被押圧部113となっており、被押圧部113は、径方向において、突出部112の先端面112Aと第2凸部A2が接触する部分に位置している。つまり、押圧部132は、上下方向から見て、ポリゴンミラー110とロータ122が接触する部分と重なる位置を押圧している。なお、図5においては、ポリゴンミラー110の上面111Eの一部である被押圧部113を、図面の見易さを考慮して太線で図示している。
ここで、突出部112の先端面112Aは、4つの押圧部132がポリゴンミラー110を押圧する4箇所において、第2凸部A2と接触している。より詳細に、突出部112の先端面112Aは、上下方向から見て、回転軸線Xとポリゴンミラー110のいずれかの頂点を結ぶ線分L1と重なる位置において、第2凸部A2と接触している。
また、第2凸部A2の外径は、各内側面C2で形成される四角形の対角線よりも小さくなっている。このため、第2凸部A2は、回転軸線Xから反射面111Aに下ろした垂線L2上において、突出部112と離れた位置に位置している。言い換えると、突出部112の先端面112Aは、上下方向から見て、垂線L2と重なる位置において、第2凸部A2と接触していない。
また、前述した凹部111Cの各内側面C2は、4つの線分L1上における4点のみで、ロータ122の凸部122Bの外周面122Dと接触している。言い換えると、内側面C2は、上下方向から見て、線分L1と重なる位置において、凸部122Bの外周面122Dに接触している。そして、内側面C2は、上下方向から見て、垂線L2と重なる位置において、凸部122Bの外周面122Dに接触していない。
以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
垂線L2と重なる位置において、突出部112の先端面112Aがロータ122の第2凸部A2と接触しないので、反射面111Aにロータ122からの熱が伝わりにくくなる。特に、本実施形態では、突出部112の先端面112Aが各線分L1上における4箇所以外では、第2凸部A2と接触しないので、反射面111Aへの伝熱が顕著に抑制される。そのため、ポリゴンミラー110の反射面111Aが熱膨張により変形するのを抑制することができる。また、ポリゴンミラー110の反射面111Aに対して両端側から熱が伝わることで、ポリゴンミラー110に熱が伝わった状態でも反射面111Aの平面度が損なわれるのを抑制することができる。
垂線L2と重なる位置において、凹部111Cの内側面C2が凸部122Bの外周面122Dと接触しないので、反射面111Aにロータ122からの熱がさらに伝わりにくくなる。特に、本実施形態では、凹部111Cの内側面C2が各線分L1上における4点以外では、凸部122Bの外周面122Dに接触しないので、反射面111Aへの伝熱が顕著に抑制される。そのため、ポリゴンミラー110の反射面111Aが熱膨張により変形するのをさらに抑制することができる。
ポリゴンミラー110が突出部112を有するので、ポリゴンミラー110の下面111Bと、基部本体A1との距離を離すことができる。そのため、ポリゴンミラー110にモータ120の熱が伝わりにくい。
突出部112が回転軸線Xを囲む略正方形状をなすので、第2凸部と接触する部分にのみ突出部がある構成と比較して、ポリゴンミラー110の剛性を高めるとともに、ポリゴンミラー110における放熱効果を高めることができる。
押圧部132がポリゴンミラー110とロータ122が接触する部分と重なる位置を押圧するので、押圧部材130の押圧により、ポリゴンミラー110が変形するのを抑制することができる。
第2凸部A2が設けられることで、垂線L2上において、ポリゴンミラー110の下面111Bと基部本体A1を離すことができるので、簡易な構成でポリゴンミラー110にモータ120の熱を伝わりにくくすることができる。
また、第2凸部A2の幅が突出部112の幅より小さいので、第2凸部の幅が突出部の幅より大きい構成と比較して、突出部112と第2凸部A2の接触面積を小さくすることができる。
凹部111Cの第2底面C1に、凸部122Bの外周より小さな貫通孔111Dが形成されているので、凸部の外周と略同じ大きさの貫通孔が形成される構成と比較して、ポリゴンミラー110の剛性を高くすることができる。そのため、遠心力によりポリゴンミラー110が変形するのを抑制することができる。
貫通孔111Dが円形なので、ポリゴンミラー110の剛性をさらに高くすることができる。
各内側面C2が四角形状をなすので、各内側面が六角形をなす構成等と比較して、第2凸部A2と突出部112の間の距離を大きくすることができる。また、内側面C2と反射面111Aとのなす角αが45度なので、当該角が45度でない構成と比較して、垂線L2に対してポリゴンミラー110とロータ122の接触部分を遠ざけることができる。すなわち、反射面111Aからポリゴンミラー110とロータ122の接触部分を遠ざけることができるので、反射面111Aにモータ120からの熱がより伝わりにくい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、ポリゴンミラー110に、凸部122Bが嵌り込む四角形状の凹部111Cが形成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、凸部が嵌り込む四角形状の貫通孔が形成されていてもよい。
前記実施形態では、内側面C2が平面で構成されていたが、本発明はこれに限定されず、平面で構成されていなくてもよい。
前記実施形態では、複数の内側面C2が略正方形状をなしていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ポリゴンミラーが正六角形状である場合には、正六角形状をなしていてもよい。
前記実施形態では、基部122Aが第2凸部A2を有していたが、本発明はこれに
限定されず、第2凸部を有していなくてもよい。この場合、基部を、前記実施形態における第2凸部と同じ外径を有するように構成するとよい。
前記実施形態では、レーザプリンタ1に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
100 光偏向装置
110 ポリゴンミラー
111A 反射面
111B 底面
111C 凹部
111D 貫通孔
111E 上面
112 突出部
120 モータ
122 ロータ
122B 凸部
130 押圧部材
A2 第2凸部
C1 第2底面
C2 内側面
L1 線分
L2 垂線
X 回転軸線

Claims (12)

  1. 樹脂で作られ、複数の反射面を有するポリゴンミラーと、
    モータと、
    前記モータによって回転し、回転軸線と直交する基部と、前記基部から前記回転軸線方向に突出する円柱状の凸部とを有するロータと、を備え、
    前記ポリゴンミラーは、前記回転軸線側を向き、前記凸部の外周面に接触する内側面と、前記回転軸線方向において前記ロータ側の底面とを有し、
    前記底面は、
    前記回転軸線方向から見て、前記回転軸線と前記ポリゴンミラーのいずれかの頂点を結ぶ線分と重なる位置において、前記基部と接触し、
    前記回転軸線方向から見て、前記回転軸線から前記反射面に下ろした垂線と重なる位置において、前記基部と接触しないことを特徴とする光偏向装置。
  2. 前記ポリゴンミラーは、前記回転軸線方向において、前記ロータに向けて突出する突出部を有し、
    前記突出部の先端面は、前記底面であることを特徴とする請求項1に記載の光偏向装置。
  3. 前記突出部は、前記回転軸線を囲む形状をなすことを特徴とする請求項2に記載の光偏向装置。
  4. 前記ポリゴンミラーの前記ロータとは反対側の上面を、前記ロータに向けて押圧する押圧部材を備え、
    前記押圧部材は、前記回転軸線方向から見て、前記ポリゴンミラーと前記ロータが接触する部分と重なる位置を押圧することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光偏向装置。
  5. 前記基部は、前記ポリゴンミラーに向けて突出し、前記底面と接触する第2凸部を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光偏向装置。
  6. 前記第2凸部は、前記凸部と同心円状であることを特徴とする請求項5に記載の光偏向装置。
  7. 前記ポリゴンミラーは、前記底面から凹む凹部を有し、
    前記凹部は、
    前記内側面と、第2底面とを有し、
    前記第2底面に、前記モータのシャフトが通り、前記凸部の外周よりも小さな貫通孔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6のいずれか1項に記載の光偏向装置。
  8. 前記貫通孔は、円形であることを特徴とする請求項7に記載の光偏向装置。
  9. 前記内側面は、
    前記回転軸線方向から見て、前記線分と重なる位置において、前記外周面に接触し、
    前記回転軸線方向から見て、前記垂線と重なる位置において、前記外周面に接触しないことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光偏向装置。
  10. 前記内側面は、平面からなることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光偏向装置。
  11. 前記内側面は、前記複数の反射面と同数あることを特徴とする請求項10に記載の光偏向装置。
  12. 複数の前記内側面は、四角形状をなし、
    前記内側面は、前記反射面に対して45度傾斜していることを特徴とする請求項11に記載の光偏向装置。
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