JP4324345B2 - 光走査装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームによる走査機構を有し、例えばフルカラー型レーザプリンタなどの光学機器に搭載される光走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタル技術の発展に伴い、画像データの出力装置として多種の画像形成装置(プリンタ)が利用されている。その中でも、フルカラー型レーザプリンタは、例えば、画質性能や出力時間の観点において優れている。
【0003】
レーザプリンタは、主に、筐体の内部に、画像形成用の光学系ユニット、すなわち光走査装置が搭載された構成をなしている。この光走査装置では、主に、スキャンモータが回転駆動することにより回転多面鏡(ポリゴンミラー)が等速回転している状態において、光源からレーザ光が出射されると、レーザ光がポリゴンミラーで反射されることにより順次偏向され、その偏向されたレーザ光により感光ドラムが反復的に走査される。そして、レーザ光の走査により形成された静電潜像がトナーを利用して現像され、この現像画像が記録紙に転写される。これにより、記録紙上に、画像データに応じた所望の画像が形成される。フルカラー型レーザプリンタでは、フルカラー画像を再現するために、例えばYellow(Y;イエロー),Magenta (M;マゼンタ),Cyan(C;シアン),Black (B;ブラック)の4色に対応した4つの光源が光走査装置に搭載されており、これらの4つの光源に対応した4つの感光ドラムを利用して静電潜像が形成される。光偏向用のポリゴンミラーは、例えば、大気中の塵やゴミなどが反射ミラー面に付着することを防止するために、密閉箱状の収容室に収容されている場合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、フルカラー型レーザプリンタの出力時間をより短縮するために、その画像形成能力に関してより高速化が望まれている。これに伴い、スキャンモータの回転速度が益々上昇する傾向にある。
【0005】
しかしながら、スキャンモータの回転速度が上昇すると、その回転駆動時に発生する熱量が増大するため、収容室に収容されたポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用のモータおよびモータ用の駆動回路、ならびにそれらの周辺部分の温度が上昇する。ポリゴンミラー等の温度が上昇すると、主に、筐体内に温度差が生じ、この温度差に起因して筐体が歪んでしまう。この筐体の歪みに起因してレーザ光の走査特性に狂いが生じるため、画像データに基づいて画像を正確に形成することが困難となり、画質劣化を招いてしまう。
【0006】
この問題は、高品質なフルカラー型レーザプリンタを設計する上で解決しなければならない重要な事項であり、今後益々出力時間の短縮化が予想されることを考慮すれば、画質劣化を誘発するポリゴンミラーおよびその周辺部分の温度の上昇を可能な限り抑制する必要がある。
【0007】
なお、上記した問題を解決するための具体的な手法としては、既にいくつかの提案がなされている。例えば、特開2001−337290号公報では、小野等により、ポリゴンミラーおよびその周辺部分の温度の上昇を抑制するために、光学ハウジングの底面に放熱用の切欠き穴と放熱誘導用の案内通路とを設ける手法が開示されている。しかしながら、この手法は、ポリゴンミラーを収容する収容室が光学ハウジングの外面近傍に配置されている場合には適用可能であるが、光学ハウジング内の奥深い箇所に配置されている場合には適用が困難である。
【0008】
また、例えば、特開2001−337291号公報では、同じく小野等により、光学ハウジングの外側に放熱ダクトを設ける手法が開示されている。しかしながら、この手法を用いる場合には、放熱ダクトを別途設けなければならないため、装置構成が煩雑化すると共に、製造コストが高くなってしまう。
【0009】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ポリゴンミラーおよびその周辺部分の温度上昇を抑制し、画質劣化の抑制に寄与可能な光走査装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光走査装置は、被走査面を走査させるための光ビームを偏向する光偏向器と、機械的強度を高めるための複数の隔壁よりなるハニカム状の補強構造と光偏向器を収容する収容部とを内部に有する筐体と、を備えたものであり、収容部が、その外側に露出した露出面を有すると共に光偏向器を支持する支持体を備え、ハニカム状の補強構造における隔壁により囲まれた空間を、筐体の外側と内部との間を筐体の外面と直交する方向に繋ぐ導入用流路および排気用流路として利用することにより、支持体の露出面に外気を導くための外気導入路を形成するようにしたものである。ここで、「外気」とは、筐体中の大気のうち、収容部の外側のものをいう。
【0011】
本発明に係る光走査装置では、外気導入路が、前記筐体の外側と内部との間を前記筐体の外面と直交する方向に繋ぐ導入用流路および排気用流路と、筐体の内部において導入用流路および排気用流路の各一端同士を連通すると共に露出面に面する連通路を備えるようにすることもできる。
また、本発明に係る光走査装置では、筐体が、導入用流路および排気用流路の各他端側に対応した箇所にそれぞれ導入用開口および排気用開口が形成されたカバーを備えるようにすることもできる。
【0012】
さらに、本発明に係る光走査装置では、隔壁により囲まれた空間が多角形の断面形状を有するようにしてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0014】
まず、図1〜図5を参照して、本発明の一実施の形態に係る光走査装置の構成について説明する。図1は光走査装置の外観斜視構成を表し、図2〜図5は光走査装置の各部の平面構成を表している。ここで、図2は上カバー2,図3は下カバー3,図4は光学ベース1の上面側,図5は光学ベース1の下面側をそれぞれ表している。
【0015】
本実施の形態に係る光走査装置は、光ビームの走査機構を有するものであり、例えばフルカラー型レーザプリンタなどの画像形成装置に搭載されるものである。この光走査装置は、図1に示したように、例えば、光学ベース1と、この光学ベース1を覆う2つのカバー(上カバー2,下カバー3)とを含む筐体の内部に、後述する一連の構成要素(光学部品)が収容された構成をなしている。
【0016】
光学ベース1は、光走査装置の基礎をなす両面実装型の基盤である。この光学ベース1は、図4および図5に示したように、多角形、例えば略三角形状の開口を構成する複数のリブ1Rからなるハニカム状の補強用リブ構造1RGを備えている。この補強用リブ構造1RGは、主に、光学ベース1の機械的強度を高めるためのものであり、光学ベース1の両面(上面側および下面側)において多数のセル1Cを構成している。これらのセル1Cは、後述する導入口1Dおよび排気口1Hとして利用されるものを除き、例えば未貫通である。ここで、リブ1Rが本発明における「隔壁」の一具体例に対応し、セル1Cが本発明における「隔壁により囲まれた空間」の一具体例に対応し、補強用リブ構造1RGが本発明における「補強構造」の一具体例に対応する。
【0017】
光学ベース1には、例えば、所定の範囲に渡って補強用リブ構造1RGが除去されることにより構成された複数の実装スペース1Sが設けられており、そのうちの1つの実装スペース1Sに、後述するポリゴンミラー30を収容するための収容室130が設けられている。また、光学ベース1には、例えば、複数のセル1Cのうちの1つのセル1Cを導入口1Dとして利用すると共に、他の1つのセル1Cを排出口1Hとして利用することにより、これらの導入口1Dと排出口1Hとの間を連通させる後述する連通路1T(図4では図示せず,図6参照)が設けられている。なお、収容室130およびその周辺部分(連通路1Tを含む)の詳細な構成については後述する(図6参照)。ここで、収容室130が本発明における「収容部」の一具体例に対応する。
【0018】
上カバー2は、光学ベース1を上方から覆うものである。この上カバー2には、図1および図2に示したように、光学ベース1に設けられた導入口1Dおよび排出口1Hに対応する箇所に、導入用開口2Dおよび排出用開口2Hがそれぞれ設けられている。
【0019】
下カバー3は、光学ベース1を下方から覆うものである。この下カバー3には、図3に示したように、後述するシリンドリカルミラー90(90A,90B,90C,90D;図5参照)に対応する箇所に、筐体の外部にレーザ光を導出するための4つの光導出口3K(3KA,3KB,3KC,3KD)がそれぞれ設けられており、各光導出口3KA〜3KDに、防塵用の4枚のカバーガラス100(100A,100B,100C,100D)がそれぞれ配設されている。
【0020】
光学ベース1の上面側に設けられた実装スペース1Sには、図4に示したように、主に、光源装置10と、この光源装置10に対応して設けられた反射ミラー20と、ポリゴンミラー30と、fθレンズ40と、このfθレンズ40に対応して設けられた反射ミラー50と、回路基板60とが配設されている。
【0021】
光源装置10は、走査用のレーザ光(光ビーム)を出射するものであり、出射方向が反射ミラー20の配設位置と対応するように配設されている。この光源装置10は、例えば、レーザダイオード(LD;laser diode )などよりなるものであり、Yellow(Y;イエロー),Magenta (M;マゼンタ),Cyan(C;シアン),Black (B;ブラック)の4色に対応した4つの光源を一体構成化したものである。なお、光源装置10は、例えば、4つの光源に対応して、図示しないコリメーターレンズ、絞りおよびシリンドリカルレンズよりなる組み合わせを4組含んで構成されている。
【0022】
反射ミラー20は、光源装置10から出射されたレーザ光をポリゴンミラー30に向けて反射させるためのものである。
【0023】
ポリゴンミラー30は、例えば6つの反射面30Mを有する略六角形状の構造体であり、回転軸31を中心として回転可能なものである。このポリゴンミラー30は、回転動作に伴い、各反射面30Mにおいてレーザ光を反射ミラー50に向けて偏向するようになっている。ここで、ポリゴンミラー30が本発明における「光偏向器」の一具体例に対応する。
【0024】
fθレンズ40は、主走査方向に対応する方向にレーザ光を集光させると共に、後述する感光ドラム110(図8参照)における主走査方向の走査速度を等速化するための複数のレンズ群であり、レーザ光の光路に沿って配設された例えば2つのレンズ41,42を含んで構成されている。
【0025】
反射ミラー50は、レーザ光を下方に向けて反射させることにより、光学ベース1に設けられた開口1Kを通じて光学ベース1の下面側にレーザ光を導くためのものであり、例えば2つの反射ミラー50X,50Yを含んで構成されている。これらの反射ミラー50X,50Yは、例えば、高さ方向(図中のZ軸方向)において互いに異なる高さ位置に配設されている(後述する図8参照)。
【0026】
回路基板60は、光源装置10やポリゴンミラー30を駆動させるためのものであり、コネクタケーブル60Eを介して光源装置10やポリゴンミラー30と接続されている。
【0027】
光学ベース1の下面には、図5に示したように、主に、反射ミラー50に対応して設けられた反射ミラー70と、この反射ミラー70に対応して設けられた反射ミラー80と、シリンドリカルミラー90とが配設されている。
【0028】
反射ミラー70,80は、反射ミラー50により光学ベース1の下面側に導かれたレーザ光をシリンドリカルミラー90に向けて反射させるためのものである。反射ミラー70は、例えば、反射ミラー50X,50Yの配設位置に対応して配設された2つの反射ミラー70X,70Yを含んで構成されており、反射ミラー80は、例えば、反射ミラー70X,70Yに対応して配設された2つの反射ミラー80X,80Yを含んで構成されている。
【0029】
シリンドリカルミラー90は、副走査方向に対応する方向に集光させながらレーザ光を感光ドラム110(図8参照)に向けて反射させるためのものである。このシリンドリカルミラー90は、例えば、各感光ドラム110A,110B,110C,110Dに対応して互いに離間配置された4つのシリンドリカルミラー90A,90B,90C,90Dを含んで構成されている。
【0030】
次に、図4および図6を参照して、光学ベース1に設けられた収容室130およびその周辺部分の詳細な構成について説明する。図6は、収容室130およびその周辺部分の詳細な構成を表すものであり、図4に示したA−A線に沿った断面構成を示している。なお、図6では、コネクタケーブル60Eの図示を省略している。
【0031】
収容室130は、光学ベース1に設けられた複数の実装スペース1Sのうち、導入口1Dと排気口1Hとの間に位置し、かつ連通路1Tの附設位置に対応する特定の実装スペース1S内に設けられている。この収容室130は、例えば、ポリゴンミラー30を収容可能な箱状構造をなすものであり、ポリゴンミラー30と連結された回転軸31を回転可能に支持する駆動基板131と、この駆動基板131と共にポリゴンミラー30を周囲から隔離し、レーザ光を透過させるための透過部分132Lを有する収容ケース132とを含んで構成されている。収容室130にポリゴンミラー30を収容して周囲から隔離することにより、大気中の塵やゴミなどがポリゴンミラー30に付着することを防止可能になっている。駆動基板131は、ポリゴンミラー30を回転させるためのモータやモータ用駆動回路等(図示せず)を含んで構成され、収容室130の外壁の一部をなすものであり、その下面(露出面)131Mは連通路1Tに露出している。導入口1D、連通路1Tおよび排気口1Hにより、外気(エアー)Rの流路1Fが構成されており、上カバー1に設けられた導入用開口2Dを通じて外部から光学ベース1の導入口1Dに流入したエアーRは、駆動基板131の下面131Mに沿って連通路1Tを通過したのち、排気口1Hから排気用開口2Hを通じて外部に流出するようになっている。なお、上記「外部」とは、光学ベース1、上カバー2および下カバー3よりなる筐体の外側であり、かつ本実施の形態に係る光走査装置を搭載するプリンタ本体の内側を意味する。したがって、流路1Fを流れるエアーRとしては、例えば、フルカラー型レーザプリンタに搭載された冷却用ファン等の駆動時に生じる循環エアーなどが挙げられる。ここで、駆動基板131が本発明における「支持体」の一具体例に対応し、流路1F(導入口1D,連通路1T,排気口1H)が本発明における「外気導入路」の一具体例に対応する。
【0032】
次に、図1〜図8を参照して、光走査装置の動作について説明する。図7および図8は光走査装置の動作時におけるレーザ光の光路を表すものであり、図7は上方から見た状態,図8は側方から見た状態をそれぞれ示している。なお、図7および図8では、図4および図5に示した一連の構成要素のうち、レーザ光の走査機構に関わる主要な構成要素のみを示している。
【0033】
この光走査装置では、駆動基板131に設けられたモータ用駆動回路によりポリゴンミラー30が等速回転されている状態において、まず、光学ベース1の上面側に配設された光源装置10から、Y,M,C,Bの4色に対応した4つのレーザ光LA〜LDが出射される。続いて、光源装置10から出射されたレーザ光LA〜LDが反射ミラー20で反射されてポリゴンミラー30に導かれたのち、ポリゴンミラー30の各反射面30Mにおいて反復的に反射偏向される。続いて、ポリゴンミラー30により反射偏向されたレーザ光LA〜LDが、fθレンズ40(41,42)を透過する。
【0034】
fθレンズ40を透過したレーザ光LA〜LDのうち、レーザ光LB,LDは、反射ミラー50Xで反射されることにより開口1Kを通じて光学ベース1の下面側に導かれたのち、さらに反射ミラー70Xで反射される。反射ミラー70Xで反射されたレーザ光LB,LDのうち、レーザ光LBは、シリンドリカルミラー90Bで反射されたのち、カバーガラス100Bを透過することにより感光ドラム110B上を走査し、一方、レーザ光LDは、反射ミラー80Xおよびシリンドリカルミラー90Dで順次反射されたのち、カバーガラス100Dを透過することにより感光ドラム110D上を走査する。
【0035】
また、fθレンズ40を透過したレーザ光LA,LCは、反射ミラー50Yで反射されることにより開口1Kを通じて光学ベース1の下面側に導かれたのち、さらに反射ミラー70Yで反射される。反射ミラー70Yで反射されたレーザ光LA,LCのうち、レーザ光LAは、反射ミラー80Yおよびシリンドリカルミラー90Aで順次反射されたのち、カバーガラス100Aを透過することにより感光ドラム110A上を走査し、一方、レーザ光LCは、シリンドリカルミラー90Cで反射されたのち、カバーガラス100Cを透過することにより感光ドラム110C上を走査する。
【0036】
以上説明した一連の走査機構に基づき、光源装置10から出射された4つのレーザ光LA〜LDにより、走査対象としての4つの感光ドラム110A,110B,110C,110D上の被走査面がそれぞれ走査される。
【0037】
本実施の形態に係る光走査装置では、収容室130が、その外側に露出した下面131Mを有すると共にポリゴンミラー30を支持する駆動基板131を備え、補強用リブ構造1RGの一部を利用して、駆動基板131の下面131Mに外気を導くための流路1Fが形成されている。より具体的には、光学ベース1に、2つのセル1C(導入口1D,排気口1H)間を連通させる連通路1Tを設けることにより、導入口1Dから連通路1Tを経由して排気口1Hに流れるエアーRの流路1Fを形成すると共に、収容室130の外壁の一部をなすと共にポリゴンミラー30を支持する駆動基板131の下面131Mを流路1F(連通路1T)に露出させている。この場合には、ポリゴンミラー30を回転させるために駆動基板131に設けられたモータやモータ用の駆動回路が発熱しても、流路1Fを流れるエアーRにより駆動基板131が直接冷却されるため、ポリゴンミラー30およびその周辺部分の温度上昇が抑制される。しかも、本実施の形態では、光学ベース1に設けられた補強用リブ構造1RGのセル1Cを利用して流路1Fを形成するようにしたので、導入口1Dや排気口1Hを別途新たに形成する必要がない。この流路1Fを利用した冷却機構は、特に、両面実装型の光学ベース1について有効である。したがって、本実施の形態では、ポリゴンミラー30およびその周辺部分の温度上昇の抑制に基づき、上記「発明が解決しようとする課題」の項において説明した発熱時の温度差に起因した筐体の歪みによるレーザ光の走査特性の劣化が抑制されるため、本光走査装置を搭載したフルカラー型レーザプリンタの画質劣化を抑制することができる。
【0038】
特に、本実施の形態では、図6に示したように、両面実装型の光学ベース1を用いたことにより、収容室130が下カバー3の近傍に配置されず、光学ベース1内の奥深い箇所に配置された場合においても、流路1Fを流れるエアーRにより、収容室130に収容されたポリゴンミラー30およびその周辺部分を効率的に冷却することができる。
【0039】
なお、本実施の形態では、補強用リブ構造1RGのうちの1つのセル1Cを利用して導入口1Dを構成すると共に、他の1つのセル1Cを利用して排気口1Hを構成するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、2つ以上のセル1Cを利用して導入口1Dおよび排気口1Hをそれぞれ構成するようにしてもよい。この場合には、セル1Cの利用個数の増加に伴い、導入口1Dや排気口1Hの開口面積が大きくなるため、エアーRの導入量および排気量が増大する。したがって、エアーRによる冷却能力を向上させることが可能となり、これによりポリゴンミラー30およびその周辺部分の温度上昇抑制効果をさらに高めることができる。
【0040】
また、本実施の形態では、補強用リブ構造1RGのセル1Cが略三角形状の開口を有するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、円形状、略四角形状または略六角形状の開口を有するようにしてもよい。この場合においても、略三角形状の開口を有する上記実施の形態の場合と同様に、補強用リブ構造1RGを利用して光学ベース1の機械的強度を確保することができる。
【0041】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【0042】
具体的には、例えば、上記実施の形態では、本発明の光走査装置を「フルカラー型レーザプリンタ」に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、単一のレーザ光を利用したシングルビーム方式や複数のレーザ光を利用したマルチビーム方式のモノクロ型レーザプリンタにも適用可能である。また、本発明を、光ビームの走査機構を利用して画像を形成可能なレーザプリンタ以外の他のプリンタに適用してもよいし、あるいはプリンタ以外の他の光学機器に適用してもよい。「他の光学機器」の具体例としては、例えば、ファクシミリ、複写機またはこれらの複合機などが挙げられる。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光走査装置によれば、ハニカム状の補強構造における隔壁により囲まれた空間を、筐体の外側と内部との間を筐体の外面と直交する方向に繋ぐ導入用流路および排気用流路として利用して、外気導入路を形成し、この外気導入路に、収容部の一部をなすと共に光偏向器を支持する支持体を露出させるようにしたので、外気導入路を通じて支持体の露出面まで外気が導かれる。この場合には、収容部が筐体の外面近傍に配置されず、筐体内の奥深い箇所に配置された場合においても、外気導入路を流れる外気により、収容部に収容された光偏向器およびその周辺部分が効率的に冷却されるため、光偏向器およびその周辺部分の温度上昇が抑制されることにより、光ビームの走査特性が維持される。しかも、外気導入路は、筐体に設けられた補強構造の一部を利用して形成されるため、外気導入路全体を別途新たに形成する必要がなく、外気導入路を容易に形成可能となる。したがって、本光走査装置を搭載した例えばフルカラー型レーザプリンタに関して、画質劣化の抑制に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る光走査装置の外観斜視構成を表す斜視図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る光走査装置における上カバーの平面構成を表す平面図である。
【図3】本発明の一実施の形態に係る光走査装置における下カバーの平面構成を表す平面図である。
【図4】本発明の一実施の形態に係る光走査装置における光学ベースの上面構成を表す上面図である。
【図5】本発明の一実施の形態に係る光走査装置における光学ベースの下面構成を表す下面図である。
【図6】図4に示した光走査装置における収容室およびその周辺部分の断面構成を表す断面図である。
【図7】本発明の一実施の形態に係る光走査装置の動作時におけるレーザ光の光路を上方から見た状態を表す図である。
【図8】本発明の一実施の形態に係る光走査装置の動作時におけるレーザ光の光路を側方から見た状態を表す図である。
【符号の説明】
1…光学ベース、1C…セル、1D…導入口、1H…排気口、1K…開口、1R…リブ、1RG…補強用リブ構造、1S…実装スペース、1T…連通路、2…上カバー、2D…導入用開口、2H…排気用開口、3…下カバー、3K(3KA〜3KD)…光導出口、10…光源装置、20,50(50X,50Y),70(70X,70Y),80(80X,80Y)…反射ミラー、30…ポリゴンミラー、31…回転軸、30M…反射面、40(41,42)…fθレンズ、60…回路基板、60E…コネクタケーブル、90(90A〜9D)…シリンドリカルミラー、100(100A〜100D)…カバーガラス、110(110A〜110D)…感光ドラム、130…収容室、131…駆動基板、131M…下面、132…収納ケース、LA〜LD…レーザ光、R…エアー。

Claims (4)

  1. 被走査面を走査させるための光ビームを偏向する光偏向器と、機械的強度を高めるための複数の隔壁よりなるハニカム状の補強構造と前記光偏向器を収容する収容部とを内部に有する筐体と、を備えた光走査装置であって、
    前記収容部は、その外側に露出した露出面を有すると共に前記光偏向器を支持する支持体を備え、
    前記ハニカム状の補強構造における隔壁により囲まれた空間を、前記筐体の外側と内部との間を前記筐体の外面と直交する方向に繋ぐ流路として利用することにより、前記支持体の前記露出面に外気を導くための外気導入路が形成されている
    ことを特徴とする光走査装置。
  2. 前記外気導入路は、
    前記筐体の外側と内部との間を前記筐体の外面と直交する方向に繋ぐ導入用流路および排気用流路と、
    前記筐体の内部において前記導入用流路および前記排気用流路の各一端同士を連通すると共に、前記露出面に面する連通路と
    を含むことを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
  3. 前記筐体は、前記導入用流路および前記排気用流路の各他端側に対応した箇所にそれぞれ導入用開口および排気用開口が形成されたカバーを備えている
    ことを特徴とする請求項1または2記載の光走査装置。
  4. 前記隔壁により囲まれた空間は多角形の断面形状を有する
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1記載の光走査装置。
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