JP4425656B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、並設された複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込装置を備え、複数の像担持体に形成された潜像を異なる色の現像剤で現像した後、順次転写材に転写して定着手段により定着された多色画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の偏向器および画像形成装置に関する。

従来、偏向器の発熱対策として、書込ユニットの冷却、レンズの冷却には特許文献１で示されるように、ポリゴンモータ上部への蓋部材の追加やファンモータ、ダクトによる冷却で行われていた。これにより、別部材、ファンモータ、ダクトの余分なコストが発生し、コストアップとなることがあった。

また、特許文献２で示すような構成では放熱フィンが必要となりコストアップとなる。さらに、偏向ミラーとドライバが基板を挟んで逆側に配置されているため、基板は２層以上の基板とならなければならず、単層基板に比べてコストアップとなる。

さらに、温風がレンズにかからないようにするため部屋を壁により塞ぐ方式がある。しかし、光路をふさがないようにするためには一部にガラス部材（防音ガラス）を設けなければならず、その分、コストアップ、ガラスの透過率による特性ダウンが発生する。

ポリゴンモータはモータを駆動するための発熱源となるドライバをもっている。図１に示す光学系は従来技術である光学系であるが、ポリゴンモータ６２ｃが図中時計回り方向に回転した場合、ドライバから発生した熱を矢印方向に吹き付けることになる。

この温風によりＦΘレンズ６４の斜線部領域の温度が上昇し、温風があたらないレンズ６４の斜線部外とに温度差が生じる。また、対向に配置されたＦΘレンズ６３との温度差も発生してしまう。

このＦΘレンズの１枚の中での温度不均一と対向に配置されたレンズとの温度差により、倍率の偏差（ある区間での等倍性）、全体倍率の不一致をおこし、画像の劣化を引き起こすという問題がある。

特開平１０−２２１６３３号公報 特開平１０−１１１４６７号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、光書込装置内部及び光学素子への外的要因による熱の影響を低減させる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。
本発明の画像形成装置では、偏向器を中心にして２方向に対称に配置された光学系を介して、複数の光ビームをそれぞれ対応する潜像担持体の被走査面上に導き結像する光書込装置を有し、潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーで可視化する画像形成装置において、前記偏向器は、複数の光源ユニットからの光ビームを一つの偏向器により対称な２方向に振り分けて偏向走査する偏向器であって、駆動ドライバと偏向ミラーをひとつの基板で保持された構成を有し、偏向ミラー鉛直方向下面とモータドライバ上面との間に、オプチカルハウジングの壁の一部が配置可能となる距離で偏向ミラー下面とドライバ上面が離れている偏向器であり、前記画像形成装置は、前記オプチカルハウジングの壁の一部が、偏向ミラー下面とドライバ上面との間に配置され、前記偏向ミラー回転中心とＦΘレンズ端部を結んだエリア内部にモータドライバが配置されず、ＦΘレンズ配置面側に、裏側に配置されたモータドライバを囲むような壁が設けられていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、オプチカルハウジングの少なくとも偏向器取り付け部分の材質が、偏向器モータ基板よりも熱伝導率が低いものであることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、モータドライバを囲む壁はハウジングよりも熱伝導率が低い構成であることを特徴とする。

以上説明したように、本発明は、上記解決するための手段によって、本発明の偏向器では、ＦΘレンズ斜線部領域の温度が上昇がなくなり従来構成よりさらに安価で偏向器の熱による画像の劣化を防ぐことができる。
さらに、本発明の画像形成装置では、偏向ミラー面倒れ、ジターの悪化を防ぐことができる。
さらに、本発明の画像形成装置では、偏向ミラー回転時の風の温度上昇を抑えることができる。

以下、本発明に係る偏向器および画像形成装置の構成、動作及び作用について図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、光書込装置における偏向ミラー（以下ポリゴンミラーと記す。）の回転用の偏向器モータ（以下ポリゴンモータと記す。）のドライバから結像用レンズに吹き付ける温風の流れの模式図である。
図２は、本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図であり、図３は、図２に示す画像形成装置に具備される光書込装置の一例を示す図であって、光書込装置の基盤上面側の構成を示す平面図である。

図２に示す画像形成装置は、複数の像担持体として、複数のドラム状の光導電性感光体（以下、感光体ドラム）１、２、３、４を並置したフルカラー画像形成装置であり、この４つの感光体ドラム１、２、３、４は、例えば図に対して右から順に、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色に対応した画像を形成するものである（なお、色の順はこの限りではなく任意に設定することが可能である）。その４つの感光体ドラム１、２、３、４の各々の周囲には、電子写真プロセスにより画像形成を行うための、帯電部（帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャ等）６、７、８、９と、光書込装置５からの光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の露光部と、現像部（Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色の現像装置）１０、１１、１２、１３と、転写搬送ベルト２２ａ及びその裏面に配置された転写手段（転写ローラ、転写ブラシ等）１４、１５、１６、１７を備えた転写搬送装置２２と、クリーニング部（クリーニングブレード、クリーニングブラシ等）１８、１９、２０、２１などが配設されており、それぞれの感光体ドラム１、２、３、４に各色の画像形成を行うことが可能となっている。

より詳しく述べると、図４において、図中のＺ方向を鉛直上方向、Ｘ、Ｙ方向を水平方向とした場合、４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向は水平面に対して傾斜しており（尚、図４の場合はＸ方向に対して傾斜している）転写搬送装置２２は４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向と略平行となるように水平面に対して傾斜して配置され、転写材はその傾斜方向の下方側から給紙され転写搬送ベルト２２ａにより上方側に向けて４つの感光体ドラム１、２、３、４の転写部を順次搬送される構成であり、その転写材の搬送方向下流側で前記傾斜方向の上方側には定着装置２６が配設されている。また、光書込装置５は、４つの感光体ドラム１、２、３、４が並設された作像部の斜め上方に配置され、且つ光書込装置５
のハウジング５０は、４つの感光体ドラム１、２、３、４の並設方向と略平行となるように水平面（図中のＸ方向）に対して傾斜して配置されており、画像形成装置本体の傾斜したフレーム２９、３０に固定されている。

ここで、光書込装置５は、図1、３、４に構成例を示すように、４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５と、各光源ユニットからの光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する偏向器６２と、この偏向器６２を中心にして前記２方向に対称に配置され偏向器６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４をそれぞれ対応する感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に導き結像する光学系（結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２、光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等の光学部材からなる）を備えており、これらの構成部材は一つのハウジング５０
内に収納されている。

より具体的には、ハウジング５０は、偏向器６２や光学系が配設される基盤５０Ａと、基盤５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂ
とを有すると共に、基盤５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられてハウジング５０を上下に仕切る構造であり、４つの光源ユニット５２、５３、５４、５５はハウジング５０の側壁５０Ｂに配置され感光体の並設方向と略同方向に並設されており、偏向器６２はハウジング５０の基盤５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（結像用レンズ６３、６４、６９、７０、７１、７２、光路折り返し用ミラー６５、６６、６７、６８、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０等）は基盤５０Ａの両面（上面側と下面側）に分けて配設されている。また、ハウジング５０の上部と下部にはカバー８７、８８が設けられており、下部側のカバー８７には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス８３、８４、８５、８６が取り付けられている。

この光書込装置５では、図示しない原稿読み取り装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット５２、５３、５４、５５内の光源（半導体レーザ（ＬＤ））を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニット５２、５３、５４、５５から出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ５６、５７、５８、５９を通り直接またはミラー６０、６１を介して偏向器６２に至り、ポリゴンモータ６２ｃで等速回転されている２段のポリゴンミラー６２ａ、６２ｂで対称な２方向に偏向走査される。
尚、図1、３、４の構成ではポリゴンミラーはＬ２、Ｌ３の光ビーム用と、Ｌ１、Ｌ４の光ビーム用の上下２段に分けた構成となっているが、１つの厚めのポリゴンミラーで偏向走査する構成としてもよい。

偏向器６２のポリゴンミラー６２ａ、６２ｂで２ビームづつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下２層構成のFΘレンズ等からなる結像用レンズ６３、６４をそれぞれ通過し、第１折り返しミラー６５、６６、６７、６８により折り返されて基盤５１の開口部を通過した後、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる第２の結像用レンズ６９、７０、７１、７２を通過し、第２折り返しミラー７３、７５、７７、７９、第３折り返しミラー７４、７６、７８、８０、防塵ガラス８３、８４、８５、８６を介して各色用の感光体ドラム１、２、３、４の被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。

次に図２に示すように、並設された４つの感光体ドラム１、２、３、４の下には駆動ローラと複数の従動ローラに張架された転写搬送ベルト２２ａが配設されており、駆動ローラにより図中に矢印で示す方向に搬送されている。また、画像形成装置の本体下部には記録用紙等の転写材を収納した複数の給紙部２３、２４が設置されており、この給紙部２３、２４に収納された転写材が、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ２５を介して転写搬送ベルト２２ａに給紙され、転写搬送ベルト２２ａにより担持され搬送される。

前記光書込装置５により各感光体１、２、３、４に形成された各潜像は、各現像部１０、１１、１２、１３のＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色のトナーで現像されて顕像化され、その顕像化されたＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色のトナー画像は、転写搬送装置２２の各転写手段１４、１５、１６、１７により転写搬送ベルト２２ａ上に担持された転写材に順次重ね合わせて転写される。そして、４色の画像が転写された転写材は定着装置２６に搬送され、定着装置２６で画像が定着された後、排紙ローラ２７により排紙トレイ２８上に排出される。

ところで、上記のような構成の画像形成装置においては、偏光器６２はポリゴンモータ６２ｃを駆動するために、発熱源となるモータドライバ６２ｆをもっている。ポリゴンモータ６２ｃが図中時計回り方向に回転した場合、モータドライバ６２ｆから発生した熱を矢印方向に吹き付けることになる。

この温風によりＦΘレンズ６４の斜線部領域の温度が上昇し、温風があたらない斜線部外領域との間に温度差が生じる。また、対向に配置されたＦΘレンズ６３との温度差も発生してしまう。

本発明の場合、例えば図６に示すような構成では、駆動ドライバ６２ｆとポリゴンミラー６２ｈをひとつの基板６２ｇ（基板別体ではない）で保持された構成であり、ポリゴンミラー６２ｈ鉛直方向下面とポリゴンモータドライバ６２ｆ上面の間にオプチカルハウジング５０の壁の一部５０Ｃが配置されるような距離ｔでポリゴンミラー下面とドライバ上面が離れている。このｔはハウジング５０の肉厚にもよるが一般的には３ｍｍ以上である。

この場合、発熱源であるモータドライバ６２ｆがポリゴンミラー６２ｈ回転面とはハウジングの壁の一部５０Ｃにより仕切られているため、ポリゴンミラー６２ｈの回転による風がドライバ６２ｆの熱の影響を受けにくく風自体が温風にならないので、図１で示したようなＦΘレンズ６４斜線部領域の温度の上昇がなくなる。

さらに、従来構成のポリゴンモータでは、図５に示すようにポリゴンミラー６２ｈ配置側とドライバ６２ｆ配置側を基板６２ｇを挟んで変えるため基板６２ｇは少なくとも２層基板にしなければならないのに対し、本発明では単層基板にできるためコストアップという問題も解決できる。

本発明の場合、ポリゴンモータ６２ｃ側を図６に示すような構成にしたが、ポリゴンモータ６２ｃの構成を変えずにポリゴンミラー６２ｈ鉛直方向下面とモータドライバ６２ｆ上面の間にオプチカルハウジング５０の壁の一部５０Ｃを配置する。

本発明では、図６においてポリゴンミラー６２ｈ下面とドライバ６２ｆ上面の距離ｔを、前記ハウジングの一部５０Ｃの肉厚分だけ確保すれば足りるためポリゴンミラー６２ｈの回転のためのシャフト軸６２ｅを短縮できる。この場合、シャフト軸６２ｅが長くなって、ポリゴンミラー６２ｈの重心が高くなる場合に発生するポリゴンミラー面倒れ、ジターの悪化を防ぐことができる。

本発明の場合、図６の★印で示した個所にドライバの熱が滞留してしまう。この場合、ハウジング５０の熱伝導率が高ければ、結局、その滞留部の熱で、ポリゴンミラー６２ｈによる風は暖められてしまう。そこで、本発明では、少なくとも偏向器取り付け部のオプチカルハウジング５０Ｃの材質を偏向器基板６２ｇよりも熱伝導率が低いものとする。例えばポリゴンモータが熱伝導率大の鉄基板の場合、ハウジング５０を、鉄基板に比べ熱伝導率小の鋳鉄製とすれば、ハウジング５０Ｃ側に熱が伝わる前にポリゴンモータ基板６２ｇ全体に熱が伝わりその分だけハウジング５０Ｃの温度上昇が抑えられるため、ポリゴンミラー６２ｈの回転による風の温度上昇を抑えることができる。

図７に本発明の実施例を示す。図７の一点鎖線はＦΘレンズ６３、６４の両端部とポリゴンモータ回転中心を結んだ線であるが、この線で挟まれたＸ、Ｙ領域にポリゴンモータドライバが配置されないようにする。

この場合、ハウジング側に熱が伝わったとしてもＦΘレンズを直接暖める側にないためＸ、Ｙ領域にドライバを配置した場合に比べＦΘレンズの温度上昇を低く抑えることができる。

図８に本発明の実施例を示す。図８の斜線部の壁にてハウジング肉下側に配置されているモータドライバ部を上から見てＦΘレンズ側から隔離するように囲む壁を新たに設ける。これにより、ハウジング５０Ｃ側に伝わってきたモータドライバの熱をさらにそこから遮断できる。

本発明では、図８の壁の熱伝導率をハウジング５０Ｃよりも低くする。これにより、ハウジング側に伝わってきたモータドライバの熱をさらに遮断してポリゴンミラー回転時の風の温度を低下させ、ＦΘレンズ６４の温度上昇を低く抑えることができる。

光書込装置のモータドライバから結像用レンズに吹き付ける温風の流れの模式図である。 本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置に具備される光書込装置の一例を示す図である。 上記の光書込装置の断面図である。 従来の構成に係る光書込装置の偏向器の断面図である。 本発明の偏向器の断面図である。 本発明の一実施例であるモータドライバの設置範囲を示す光書込装置の概略構成図である。 本発明の一実施例であるモータドライブを囲む壁の位置を示す光書込装置の概略構成図である。

１、２、３、４ 感光体ドラム
５ 光走査装置
６、７、８、９ 帯電部
１０、１１、１２、１３ 現像部
１４、１５、１６、１７ 転写手段
１８、１９、２０、２１ クリーニング部
２２ 転写搬送装置
２２ａ 転写搬送ベルト
２３、２４ 給紙部
２５ レジストローラ
２６ 定着装置
２７ 排紙ローラ
２８ 排紙トレイ
２９、３０ 本体フレーム
５０ ハウジング
５０Ａ 基盤
５０Ｂ 枠状側壁
５０Ｃ 壁の一部
５２、５３、５４、５５ 光源ユニット
５６、５７、５８、５９ シリンドリカルレンズ
６０、６１ ミラー
６２ 偏向器
６２ａ、６２ｂ、６２ｈ ポリゴンミラー
６２ｃ ポリゴンモータ
６２ｄ モータ軸受
６２ｅ シャフト軸
６２ｆ モータドライバ
６２ｇ モータ基板
６３、６４ 結像用レンズ
６５、６６、６７、６８ 第１折り返しミラー
６９、７０、７１、７２ 第２結像用レンズ（光学素子）
７３、７５、７７、７９ 第２折り返しミラー
７４、７６、７８、８０ 第３折り返しミラー
８３、８４、８５、８６ 防塵ガラス
８７、８８ カバー
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 光ビーム

Claims (3)

1. 偏向器を中心にして２方向に対称に配置された光学系を介して、
   複数の光ビームをそれぞれ対応する潜像担持体の被走査面上に導き結像する光書込装置を有し、
   潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーで可視化する画像形成装置において、
   前記偏向器は、
   複数の光源ユニットからの光ビームを一つの偏向器により対称な２方向に振り分けて偏向走査する偏向器であって、
   駆動ドライバと偏向ミラーをひとつの基板で保持された構成を有し、
   偏向ミラー鉛直方向下面とモータドライバ上面との間に、オプチカルハウジングの壁の一部が配置可能となる距離で偏向ミラー下面とドライバ上面が離れている偏向器であり、
   前記画像形成装置は、
   前記オプチカルハウジングの壁の一部が、偏向ミラー下面とドライバ上面との間に配置され、
   前記偏向ミラー回転中心とＦΘレンズ端部を結んだエリア内部にモータドライバが配置されず、
   ＦΘレンズ配置面側に、裏側に配置されたモータドライバを囲むような壁が設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、オプチカルハウジングの少なくとも偏向器取り付け部分の材質が、偏向器モータ基板よりも熱伝導率が低いものである
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、モータドライバを囲む壁はハウジングよりも熱伝導率が低いものである
   ことを特徴とする画像形成装置。

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