JP2017122804A - 軸受冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】光偏向器の光学性能に悪影響を与えることなく、かつ、装置の大型化を招くことがない構成を備える軸受冷却構造を提供する。
【解決手段】筐体１０５と、回転中心に回転軸２１０ａを有する光偏向器２１０と、回転軸２１０ａを回転可能に支持し、筐体１０５に固定された軸受２１０ｂと、軸受２１０ｂの側面を取り囲むように設けられた凹部領域２４０ａを有する熱伝達部材２４０と、熱伝達部材２４０および筐体１０５に接触するように設けられた放熱板２５０とを備え、筐体１０５は、熱伝達部材２４０の外周面に当接して熱伝達部材２４０を保持する位置決め壁１０５ｃを含む。
【選択図】図３

Description

この発明は、画像形成装置等に採用される画像書き込み装置に用いられる光偏向器の軸受を冷却するための軸受冷却構造に関する。

近年、画像形成装置等においては、画像書き込み装置の高速化に伴い、光偏向器の周りの雰囲気の冷却だけでなく、光偏向器に用いられる軸受も冷却する必要がある。また、画像書き込み装置の小型化が求められており、特に画像書き込み装置の高さ方向の省スペース化が求められている。

画像書き込み装置に用いられる光偏向器の軸受の冷却は、軸受下部の筐体に放熱フィンなどを設けて冷却する方法で行なわれていた。しかし、その方法では高さ方向に大きなスペースを要し、画像書き込み装置、および、画像形成装置の小型化の要求を満たすことはできない。

高さ方向において省スペースを図った軸受を冷却する構造が、特開２００１−２０８９９７号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２００１―２０８９９７号公報

特許文献１に開示される軸受の冷却構造においては、放熱フィンなど大型な放熱部品を用いずに光偏向器の軸受を冷却している。具体的には、伝熱部材を光偏向器の一部とカバー部材に接触させて光偏向器の熱をカバー部材に伝えて放熱する構成が採用されている。

しかし、この構成においては、伝熱部材を光偏向器の軸受とカバー部材とに接触させているが、伝熱部材の歪みが光偏向器の軸受に伝わって軸が歪み、光学性能を悪化させるおそれがある。

この発明は上記課題を解決することにあり、光偏向器の光学性能に悪影響を与えることなく、かつ、装置の大型化を招くことがない構成を備える軸受冷却構造を提供することを目的とする。

この発明に基づいた軸受冷却構造においては、筐体と、回転中心に回転軸を有する光偏向器と、上記回転軸を回転可能に支持し、上記筐体に固定された軸受と、上記軸受の側面を取り囲むように設けられた凹部領域を有する熱伝達部材と、上記熱伝達部材および上記筐体に接触するように設けられた放熱板と、を備える。

上記筐体は、上記熱伝達部材の外周面に当接して上記熱伝達部材を保持する位置決め壁を含む。

他の形態においては、上記熱伝達部材は、中心部に上記凹部領域を有する円柱形状であり、上記位置決め壁は、上記熱伝達部材を取り囲む円筒形状であり、上記熱伝達部材は、上記位置決め壁の内部に嵌め入れられた状態であり、上記熱伝達部材および上記放熱板の熱伝導率は、上記筐体の熱伝導率よりも大きい。

他の形態においては、上記軸受は、基板に固定されており、上記基板と上記熱伝達部材とが対向する領域には隙間が設けられている。

他の形態においては、上記軸受の底面と上記凹部領域の内壁の底面との間には隙間が設けられている。

他の形態においては、上記軸受の側面と上記凹部領域の内壁の側面との間には、上記筐体よりも熱伝導率が高い部材が設けられている。

他の形態においては、上記回転軸が延びる方向に沿って見た場合に、上記位置決め壁の長さは、上記熱伝達部材の長さよりも長い。

この発明によれば、光偏向器の光学性能に悪影響を与えることなく、かつ、装置の大型化を招くことがない構成を備える軸受冷却構造を提供することを可能とする。

実施の形態１における画像書き込み装置の内部の構成を示す模式図である。 実施の形態１における画像書き込み装置の筐体を底面側見た場合の斜視図である。 図１中のＩＩＩ線矢視断面図である。 図１中のＩＶ線矢視断面図である。 図１中のＩＶ線矢視断面に対応する断面図である。 図１中のＩＶ線矢視断面に対応する断面拡大図である。

この発明に基づいた実施の形態における軸受冷却構造について、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、以下の各図に示す光束は、各光源から出射される光の主光線を図示している。

（実施の形態１）
図１を参照して、画像形成装置等に採用される画像書き込み装置１００の概略構成について説明する。図１は、画像書き込み装置１００の内部の構成を示す模式図である。

画像書き込み装置１００は、光源１１０，１２０，１３０，１４０を有する。各光源１１０，１２０，１３０，１４０から出射される各光束は、それぞれミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４でミラーＭ５に向けて反射される。ミラーＭ５に照射された光束は、光偏向器（ポリゴンミラー）２１０の１つの反射面に斜入射する。光偏向器２１０により反射された複数の光束は走査レンズ１５０を通過し、分離反射部材１６０，１７０，１８０により光路が分離され各被走査面上に結像する。

光偏向器２１０は、回転中心として回転軸２１０ａを有している。光偏向器２１０は、光偏向器基板２２０に取り付けられ、光偏向器基板２２０は、スペーサ２３０を介して筐体１０５に固定されている。また、光偏向器２１０は、予め精度よく光偏向器基板２２０に固定されており、スペーサ２３０は、位置決めピンＰ１を用いて、精度よく筐体１０５に固定されている。

次に、図２から図４を参照して、光偏向器２１０の軸受冷却構造について説明する。図２は、筐体１０５を底面側見た場合の斜視図、図３は、図１中のＩＩＩ線矢視断面図、図４は、図１中のＩＶ線矢視断面図である。

図２を参照して、軸受２１０ｂは、回転軸２１０ａを回転可能に支持している。光偏向器２１０から発せられる熱は、樹脂製の筐体１０５の底面１０５ｂの外面に設けられた板金の放熱板２５０を伝わる。放熱板２５０は、底面部２５０ａと側面部２５０ｂとを含む。後述する回転軸２１０ａの軸受２１０ｂは、放熱板２５０に直接接するとともに、軸受２１０ｂに設けられたピン３４０ｂを用いて底面部２５０ａに対して位置決めされ、ビスＢ１を用いて軸受２１０ｂが放熱板２５０に固定されている。

光偏向器２１０から発せられる熱は、まず、底面部２５０ａに伝達し、その後側面部２５０ｂへと伝達する。側面部２５０ｂに伝達した熱は、図示しない冷却ファンを用いて側面部２５０ｂから放熱される。

図３および図４を参照して、光偏向器２１０は、筐体１０５の光偏向器位置決め部としての位置決めピンＰ１を用いて、精度よく筐体１０５に位置決めされている。本実施の形態では、軸受２１０ｂを位置決めには用いず、軸受２１０ｂの側面を大きく露出させている。

具体的には、筐体１０５は、熱伝達部材２４０の外周面に当接して熱伝達部材２４０を保持する位置決め壁１０５ｃを含む。本実施の形態では、この位置決め壁１０５ｃは、熱伝達部材２４０を取り囲む円筒形状である。

この位置決め壁１０５ｃの内部には、熱伝達部材２４０が、嵌め入れられた状態で位置決めされている。熱伝達部材２４０は、軸受２１０ｂの側面を取り囲むように設けられた凹部領域２４０ａを有する円柱形状である。軸受２１０ｂの側面および底面と、熱伝達部材２４０の凹部領域２４０ａの内壁の側面および底面との間には隙間が設けられている。

熱伝達部材２４０としては、アルミ、鉄、樹脂（ＰＣベース）等が用いられる。アルミの熱伝導率［Ｗ／ｍＫ］は、２２６〜２３７［Ｗ／ｍＫ］程度、鉄の熱伝導率［Ｗ／ｍＫ］は、７２〜８０［Ｗ／ｍＫ］程度である。なお、筐体１０５を構成する樹脂（ＰＣベース）の熱伝導率［Ｗ／ｍＫ］は、０．１５〜０．２２［Ｗ／ｍＫ］程度である。

このように、筐体１０５の底面１０５ｂから突出した位置決め壁１０５ｃに熱伝達部材２４０の外面を狭合させ横方向（回転軸２１０ａの延びる方向に対して交差する方向）の位置決めを行ない、光偏向器２１０および熱伝達部材２４０を同基準で位置決めすることで両者の位置関係を高精度に合わせすることを可能としている。

高さ方向（回転軸２１０ａの延びる方向）には、熱伝達部材２４０の下面に放熱板２５０がビスＢ１により締結され、放熱板２５０は、位置決め壁１０５ｃの先端部により規制されている。

放熱板２５０は、筐体１０５への締結のストレスや熱変形により歪むが、歪みのうち横方向の歪みは熱伝達部材２４０が位置決め壁１０５ｃに狭合されて規制されているため軸受２１０ｂには伝わることはない。

また、本実施の形態においては、熱伝達部材２４０および放熱板２５０の熱伝導率は、筐体１０５の熱伝導率よりも大きく設けられている。これにより、熱がスムーズに熱伝達部材２４０を通って放熱板２５０に伝わることから、放熱効率を上げるとともに筐体１０５への熱伝達を低減して筐体１０５の熱変形の低減を可能としている。

このように、光偏向器２１０の軸受２１０ｂの側面を露出させて熱伝達部材２４０で周囲を覆って軸受２１０ｂから熱を奪い、熱伝達部材２４０を位置決め壁１０５ｃで狭合して横方向の位置決め行ない、かつ、位置決め壁１０５ｃの内部に熱伝達部材２４０を収める構成を採用していることから、熱伝達部材２４０が接触している放熱板２５０が歪んでも、位置決め壁１０５ｃで熱伝達部材２４０が位置決めされているため、横方向の歪みが軸受２１０ｂに伝わるのを防ぎ、光偏向器２１０の光学性能の悪化を防止している。

また、光偏向器２１０が位置決めされた筐体１０５で位置決め壁１０５ｃを構成することで、光偏向器２１０および熱伝達部材２４０の位置決めの基準を同じにして光偏向器２１０と熱伝達部材２４０の位置関係を高精度に合わせることができる。さらに、熱伝達部材２４０と放熱板２５０の熱伝導率を筐体１０５よりも高くすることで筐体１０５に伝わる熱量を低減して筐体１０５の熱変形を防ぐとともに放熱を効率よく行なうことを可能としている。

さらに、熱伝達部材２４０を位置決め壁１０５ｃの内部に嵌め入れられた状態にすることで、熱伝達部材２４０の側面全体が壁で囲われ、放熱板２５０の横方向の歪みに対し光偏向器２１０の軸受２１０ｂに伝える危険をより低減することを可能としている。

さらに、少なくとも軸受２１０ｂの底面と熱伝達部材２４０の内壁側との間に隙間を設けることで、放熱板２５０の高さ方向の歪みが熱伝達部材２４０に伝わっても軸受２１０ｂの底面と熱伝達部材２４０とが接触してしまうことを防止することができる。

（実施の形態２）
図５を参照して、実施の形態２における光偏向器２１０の軸受冷却構造について説明する。図５は、図１中のＩＶ線矢視断面に対応する断面図である。

本実施の形態における光偏向器２１０の軸受冷却構造は、基本的には上記実施の形態１に示した軸受冷却構造と同じであり、相違点は、軸受２１０ｂの側面と熱伝達部材２４０の凹部領域２４０ａの内壁の側面との間は、筐体１０５よりも熱伝導率が高い、熱伝導シリコーン等の熱伝導部材３００が設けられている点にある。この熱伝導部材３００は、軸受２１０ｂの全周に設けても良いし、部分的に設けてもよい。

このように熱伝導部材３００を設けることで、軸受２１０ｂに密着して熱を奪うことができるため放熱効率を上げることができる。さらに、熱伝導シリコーンの場合は、樹脂製の筐体１０５よりもヤング率が低いことから、熱伝導部材３００が変形することで、軸受２１０ｂに歪みを伝えるリスクを低減することもできる。

（実施の形態３）
図６を参照して、実施の形態３における光偏向器２１０の軸受冷却構造について説明する。図６は、図１中のＩＶ線矢視断面に対応する断面拡大図である。

本実施の形態における光偏向器２１０の軸受冷却構造は、基本的には上記実施の形態１に示した軸受冷却構造と同じであり、相違点は、回転軸２１０ａが延びる方向に沿って見た場合に、位置決め壁１０５ｃの長さ（ｈ２）は、熱伝達部材２４０の長さ（ｈ１）よりも長く設けられている。

これにより、熱伝達部材２４０は、位置決め壁１０５ｃの中に埋め込まれた状態となり、熱伝達部材２４０の側面全体が位置決め壁１０５ｃで囲われ、放熱板２５０の横方向の歪みに対し光偏向器２１０の軸受２１０ｂに伝える危険をより低減することを可能とする。

また、光偏向器基板２２０の一部となるスペーサ２３０の下面と熱伝達部材２４０の上面との間に隙間Ｓを設けるようにすることで、放熱板２５０の高さ方向の歪みや熱伝達部材２４０の熱変形などが起こっても、スペーサ２３０（光偏向器基板２２０）に熱伝達部材２４０が触れて回転軸２１０ａを歪めてしまうことを防止できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 画像書き込み装置、１０５ 筐体、１０５ｂ 底面、１０５ｃ 位置決め壁、１１０，１２０，１３０，１４０ 光源、１５０ 走査レンズ、１６０，１７０，１８０ 分離反射部材、２１０ 光偏向器（ポリゴンミラー）、２１０ａ 回転軸、２１０ｂ 軸受、２２０ 光偏向器基板、２３０ スペーサ、２４０ 熱伝達部材、２４０ａ 凹部領域、３４０ｂ ピン、２５０ 放熱板、２５０ａ 底面部、２５０ｂ 側面部、３００ 熱伝導部材、Ｂ１ ビス、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５ ミラー、Ｐ１ 位置決めピン。

Claims (6)

1. 筐体と、
   回転中心に回転軸を有する光偏向器と、
   前記回転軸を回転可能に支持し、前記筐体に固定された軸受と、
   前記軸受の側面を取り囲むように設けられた凹部領域を有する熱伝達部材と、
   前記熱伝達部材および前記筐体に接触するように設けられた放熱板と、
   を備え、
   前記筐体は、前記熱伝達部材の外周面に当接して前記熱伝達部材を保持する位置決め壁を含む、軸受冷却構造。
2. 前記熱伝達部材は、中心部に前記凹部領域を有する円柱形状であり、
   前記位置決め壁は、前記熱伝達部材を取り囲む円筒形状であり、
   前記熱伝達部材は、前記位置決め壁の内部に嵌め入れられた状態であり、
   前記熱伝達部材および前記放熱板の熱伝導率は、前記筐体の熱伝導率よりも大きい、請求項１に記載の軸受冷却構造。
3. 前記軸受は、基板に固定されており、
   前記基板と前記熱伝達部材とが対向する領域には隙間が設けられている、請求項１または請求項２に記載の軸受冷却構造。
4. 前記軸受の底面と前記凹部領域の内壁の底面との間には隙間が設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の軸受冷却構造。
5. 前記軸受の側面と前記凹部領域の内壁の側面との間には、前記筐体よりも熱伝導率が高い部材が設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の軸受冷却構造。
6. 前記回転軸が延びる方向に沿って見た場合に、前記位置決め壁の長さは、前記熱伝達部材の長さよりも長い、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の軸受冷却構造。

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