JP4541044B2

JP4541044B2 - 光書込装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4541044B2
Application number: JP2004184766A
Authority: JP
Inventors: 嘉信坂上; 和典坂内; 宏三山崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: JP2006010814A

Description

本発明は、光源から出射された後に回転多面鏡で反射された光ビームを像担持体に照射して静電潜像の書込を行う光書込装置及びこの光書込装置を用いた画像形成装置に関する。

従来、プリンタや複写機等の画像形成装置においては、画像データに応じた光ビーム（例えば、レーザー光）を光源から出射し、その光ビームを回転多面鏡で反射させることにより像担持体上にライン状に照射する光書込装置を備えたものが知られている。回転多面鏡で反射された光ビームが像担持体上に照射されることにより像担持体上に静電潜像が形成され、静電潜像が形成された像担持体に対してトナーが供給されることにより静電潜像が現像されてトナー画像が形成され、像担持体上に形成されたトナー画像は転写装置により記録媒体に転写される。トナー画像が転写された記録媒体は、定着装置で定着処理された後に画像形成装置外に排出される。

このような画像形成装置において、画像形成作業の高速化、記録密度の高密度化を図るためには、回転多面鏡の回転速度を上げることが必要である。

しかし、回転多面鏡の回転速度を上げると、回転多面鏡の回転に伴って発生する騒音（風切り音）が大きくなる。そこで、回転多面鏡の周囲を密閉性の高い防音ハウジングで囲み、回転多面鏡の回転に伴って発生する騒音が防音ハウジング外に漏れ出さないようにすることが提案され、実用化されている。

一方、回転多面鏡の回転数を上げると、それに伴って回転多面鏡の軸受部での発熱量が増加する。さらに、回転多面鏡を防音ハウジングで囲んだ場合には、軸受部で発生した熱が防音ハウジング内にこもることになり、防音ハウジング内の温度が上昇する。

防音ハウジング内の温度が上昇してある温度に達すると、軸受部の潤滑剤が熱で変質して潤滑性能が低下し、焼き付き等の発生原因となる。

回転多面鏡の回転数を上げた場合に防音ハウジング内の温度上昇を抑制するためには、防音ハウジング内の熱を防音ハウジング外に放出する放熱機構を設ける必要がある。防音ハウジング内の熱を防音ハウジング外に放出する放熱機構を設けた発明としては、例えば、特許文献１に記載された発明が知られている。特許文献１に記載された発明では、一部が防音ハウジング内に位置して他の一部が防音ハウジング外に突出したヒートシンクを設け、回転多面鏡、回転多面鏡を支軸する軸受部等からなる回転多面鏡ユニットを防音ハウジング内に取り付け、回転多面鏡ユニットとヒートシンクとを圧接させている。

特開平１１−１６０６４４号公報

特許文献１に記載された発明では、防音ハウジング内の熱をヒートシンクを介して防音ハウジング外に良好に放熱することができる。また、ヒートシンクと防音ハウジングとの間にシール部材を介装することにより、防音ハウジングの防音効果を維持することができる。

しかし、特許文献１に記載された発明では、防音ハウジング内での回転多面鏡ユニットの取り付けを、防音ハウジングの一部である底板に形成した貫通孔にヒートシンクを嵌合し、ヒートシンクに形成された支持穴に回転多面鏡ユニットの軸受部を嵌挿することにより行っている。このため、防音ハウジングに対する回転多面鏡ユニットの取付位置がバラツキを生じやすい。

回転多面鏡ユニットの取付位置がバラツキを生じると、回転多面鏡との位置関係を高精度に維持する必要がある他の光学部品、例えば、回転多面鏡で反射された光を像担持体に向けて案内する走査レンズ、折返しミラー等と回転多面鏡ユニットとの位置精度が低下する。そして、回転多面鏡ユニットと他の光学部品との位置精度が低下することにより、像担持体上での光ビームの照射位置が目的とする位置から位置ズレし、形成される画像品質が低下することになる。

本発明の目的は、回転多面鏡ユニットをハウジング内に設けた防音ハウジングで囲んで防音した場合において、防音ハウジング内に熱がこもることを防止することができ、しかも、回転多面鏡ユニットとハウジング内に取り付けられる他の光学部品との位置関係を高精度に維持することである。

請求項１記載の発明は、回転多面鏡で反射された光ビームを像担持体に照射して静電潜像を形成する光書込装置において、前記回転多面鏡とこの回転多面鏡を回転可能に支持する軸受部とを有する回転多面鏡ユニットと、前記回転多面鏡ユニットの前記軸受部が嵌合される軸受凹部が形成されたハウジングと、前記回転多面鏡ユニットに対して伝熱可能に当接され、一部が前記ハウジングに形成された貫通孔から前記ハウジング外に突出する突出部を有するヒートシンクと、前記ハウジング内に設けられ、前記回転多面鏡ユニットと前記ヒートシンクの前記ハウジング内に位置する部分とを囲む防音ハウジングと、前記防音ハウジングと前記ヒートシンクとの間に介装され、前記防音ハウジングの内部と外部との間をシールするシール部材と、を具備し、前記回転多面鏡の前記軸受部は、前記ハウジングに形成された前記軸受凹部に嵌合されて水平方向を位置決めされ、前記ハウジングにおける前記軸受凹部の周囲に前記ヒートシンクの前記突出部よりも開口面積が大きい前記貫通孔が形成され、前記回転多面鏡の前記軸受部を前記軸受凹部に嵌合させることに伴い、前記ヒートシンクの前記突出部が前記貫通孔を貫通して前記ハウジングの外部に突出され、このときに前記突出部は前記ハウジングに接触しないことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光書込装置において、前記ヒートシンクは、熱伝導性を有する粘着性シール部材で前記回転多面鏡ユニットに接着固定されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の光書込装置において、前記ヒートシンクは、接着剤で前記回転多面鏡ユニットに接着固定されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載の光書込装置において、前記ヒートシンクの前記ハウジング外に突出した部分には、送風ファンにより送風される空気の流れ方向に沿った切り欠きが形成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の光書込装置において、前記ヒートシンクは、銅、亜鉛、アルミ合金のいずれかを用いてダイカスト法により形成されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、光書込装置により像担持体に光ビームを照射して形成した静電潜像を現像してトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を記録媒体に転写する画像形成装置において、前記光書込装置は請求項１ないし５のいずれか一記載の光書込装置であることを特徴とする。

請求項１記載の発明の光書込装置によれば、回転多面鏡を高速回転させることにより軸受部などで発生した熱は、ヒートシンクを介して防音ハウジング外に放熱され、防音ハウジング内に熱がこもることを防止できる。また、回転多面鏡ユニットは軸受部をハウジングの軸受凹部に嵌合させることにより取り付けられているため、回転多面鏡ユニットの取付位置を安定させることができ、回転多面鏡ユニットとハウジング内に取り付けられる他の光学部品との位置関係を高精度に維持することができ、回転多面鏡ユニットと光学部品との位置精度が低下することが原因となる画像品質の低下を防止することができる。特に、回転多面鏡の軸受部は、ハウジングに形成された軸受凹部に嵌合されて水平方向を位置決めされ、ハウジングにおける軸受凹部の周囲にヒートシンクの突出部よりも開口面積が大きい貫通孔が形成され、回転多面鏡の軸受部を軸受凹部に嵌合させることに伴い、ヒートシンクの突出部が貫通孔を貫通してハウジングの外部に突出され、このときに突出部はハウジングに接触しないとする構成としたので、ポリゴン基板、ヒートシンク、ハウジングの材料が異なることに起因して各部品が熱膨張で部品間に応力がかかるという不具合が解消されるので、光学素子の熱膨張による位置精度のズレを防止することができるという効果を奏する。

請求項２記載の発明の光書込装置によれば、回転多面鏡ユニットからヒートシンクへの伝熱を良好に行わせることができ、ヒートシンクによる放熱効果を高めることができる。

請求項３記載の発明の光書込装置によれば、回転多面鏡ユニットとヒートシンクとの固定を強固に行うことができ、回転多面鏡ユニットからヒートシンクへの伝熱を良好に行わせることができ、しかも、回転多面鏡ユニットとヒートシンクとを固定するコストを抑えることができる。

請求項４記載の発明の光書込装置によれば、ヒートシンクからの放熱を促進することができ、シートシンクを用いた放熱効果を高めることができる。

請求項５記載の発明の光書込装置によれば、ヒートシンクの形成コストを抑えることができ、しかも、放熱効果の高いヒートシンクを得ることができる。

請求項６記載の発明の画像形成装置によれば、請求項１ないし５のいずれか一記載の発明と同じ効果を奏することができる。

本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置であるカラープリンタの内部の概略構造を示す側面図、図２は光書込装置の概略構造を示す側面図、図３はその平面図、図４は回転多面鏡ユニットとヒートシンクとの取付構造を示す分解斜視図、図５はその縦断側面図、図６はその縦断正面図である。

まず、カラープリンタ１の内部構造について説明する。このカラープリンタ１の装置本体２内には、画像形成部３、光書込装置４、給紙カセット５、定着装置６等が設けられている。

画像形成部３は、それぞれ異なる色のトナー画像を形成する４つのプロセスカートリッジ７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの添え字はそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を意味する。また、これらの添え字は必要に応じて割愛する。）、これらのプロセスカートリッジ７の上側に位置する中間転写ユニット８、二次転写ローラ９等から構成されている。

４つのプロセスカートリッジ７の構造は同じであり、矢印方向に回転駆動される像担持体である感光体ドラム１０、この感光体ドラム１０の周囲に静電写真プロセスの順に配置された帯電ローラ１１、現像器１２、クリーニング器１３、これらの画像形成用の各部材１０〜１３を収容するカートリッジケース（図示せず）等により構成され、各プロセスカートリッジ７ごとに装置本体２に対して着脱可能に取り付けられている。

中間転写ユニット８は、中間転写ベルト１４、中間転写ベルト１４を回転可能に支持する複数のローラ１５、中間転写ベルト１４の内周側に配置された４つの一次転写ローラ１６、中間転写ベルト１４の外周側に配置されたクリーニング器１７等により構成されている。中間転写ベルト１４は、例えば、基体の厚さが５０〜６００μｍの樹脂フィルム或いはゴムを基体とするベルトであって、感光体ドラム１０上のトナー画像を転写可能とする抵抗値を有している。

光書込装置４は、画像形成部３の下側に配置され、各色ごとの画像データに対応するレーザー光を感光体ドラム１０の表面に向けて照射し、感光体ドラム１０の表面に静電潜像を形成する。この光書込装置４については、後から詳しく説明する。

給紙カセット５内には記録媒体Ｐが収容され、この記録媒体Ｐは給紙ローラ１８により一枚ずつ分離して給紙される。

定着装置６は、定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとを備え、トナー画像が転写された記録媒体Ｐに熱と圧力とを加えることによりそのトナー画像を記録媒体Ｐに定着する。

このような構成において、このカラープリンタ１の基本的な動作について説明する。光書込装置４から画像データに応じたレーザー光が出射され、このレーザー光が各感光体ドラム１０の表面に照射されることにより各感光体ドラム１０上に静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像器１２からトナーが供給され、静電潜像がトナーで現像されることによりトナー画像が形成される。感光体ドラム１０上の各色のトナー画像は、感光体ドラム１０と同期して進行する中間転写ベルト１４上に一次転写ローラ１６の転写作用で転写される。そして、各感光体ドラム１０上に形成された異なる色のトナー画像が中間転写ベルト１４上に順次転写されることにより、中間転写ベルト１４上にはカラートナー画像が形成される。

中間転写ベルト１４上のカラートナー画像は、給紙カセット５から給紙されて二次転写ローラ９と中間転写ベルト１４との間の転写位置に送り込まれた記録媒体Ｐに二次転写ローラ９の転写作用で転写される。カラートナー画像が転写された記録媒体Ｐは定着装置６で定着処理され、定着処理後に装置本体２の上面部に形成されている排紙トレイ１９上に排紙される。

つぎに、光書込装置４について説明する。光書込装置４は、ハウジング２０とハウジング２０を囲む外装ケース２１とを有し、ハウジング２０と外装ケース２１との間の空間部分に空気を送風する送風ファン２２を有している。

ハウジング２０内には、レーザー光を出射する４つの半導体レーザー（図示せず）、半導体レーザーから出射されたレーザー光（光ビーム）を反射させる回転多面鏡２３を含む回転多面鏡ユニット２４、回転多面鏡２３で反射されたレーザー光を感光体ドラム１０に向けて順次反射させる複数のミラー２５等の光学部品が収納されている。これらの光学部品にトナーや紙粉等の異物が付着すると、レーザー光を遮光して形成される画像品質が低下することになるので、ハウジング２０は異物が入り込まない防塵構造とされている。ハウジング２０には、回転多面鏡２３やミラー２５で反射されたレーザー光をハウジング２０外に出射させるための４つのスリット２６が形成され、各スリット２６にはレーザー光の透過を許容するとともに異物がハウジング２０内に入り込むことを防止するための防塵ガラス２７が取り付けられている。

外装ケース２１には、防塵ガラス２７を透過したレーザー光の進行方向前方に位置して４つのスリット２８が形成されている。防塵ガラス２７を透過したレーザー光はスリット２８を通過して感光体ドラム１０の外周面に照射される。

送風ファン２２は、装置本体２外の空気をフィルタ２９を介して吸入し、吸入した空気をハウジング２０と外装ケース２１との間の空間部分に送風するように配置されている。送風ファン２２により送風された空気は、ハウジング２０と外装ケース２１との間の空間部分を送風された後にスリット２８から外装ケース２１外に吹き出す。そして、この吹き出しにより、装置本体２内に浮遊しているトナーや紙粉等の異物が外装ケース２１内に入り込むことを防止している。このようにして外装ケース２１内に異物が入り込むことが防止されるため、異物が防塵ガラス２７の外側面に付着することが防止され、防塵ガラス２７の外側面に付着した異物によりレーザー光が遮光されるということが防止される。なお、各スリット２８は、各スリット２８から吹き出す空気の風速が略一定となるように開口面積が設定され、各スリット２８からの異物の入り込みが同様に防止されている。

回転多面鏡ユニット２４は、回転多面鏡２３、回転多面鏡２３を回転可能に支持する軸受部３０、軸受部３０の上下方向の取付位置を規制するベース部３１等により形成されている。ベース部３１は、軸受部３０の上側の細径部３２に嵌合され、軸受部３０に対して水平方向への移動が許容されている。

なお、図示を省略しているが、軸受部３０の周囲には、軸受部３０と回転多面鏡２３とを回転させるためのマグネット、巻線部等からなる周知構造のモータが構成されている。

回転多面鏡ユニット２４は、軸受部３０をハウジング２０に形成された軸受凹部３３に嵌合されて水平方向を位置決めされ、ベース部３１の四隅に形成された穴３４に挿通したネジ３５をハウジング２０に形成されたネジ穴３６に螺合させることにより上下方向を位置固定されている。

回転多面鏡ユニット２４には、回転多面鏡ユニット２４の軸受部３０で発生した熱を放熱するためのヒートシンク３７が取り付けられている。ヒートシンク３７は、平滑面部３７ａと、突出部３７ｂとを有し、平滑面部３７ａが熱伝導性を有する粘着性シール部材４０でベース部３１の下面に接着固定されている。ハウジング２０における軸受凹部３３の周囲には貫通孔４１が形成され、ヒートシンク３７を接着固定した回転多面鏡ユニット２４の軸受部３０を軸受凹部３３に嵌合させることに伴い、突出部３７ｂが貫通孔４１を貫通してハウジング２０の外部に突出される。ヒートシンク３７は、銅、亜鉛、アルミ合金のいずれかを用いてダイカスト法により形成されている。

突出部３７ｂには、送風ファン２２に送風される空気の流れ方向に沿った切り欠き４２が形成されている。送風ファン２２に送風された空気はこの切り欠き４２内を流れ、切り欠き４２内を流れるときに突出部３７ｂの表面との接触面積を大きく確保でき、しかも、突出部３７ｂの表面と接触するときの流速を維持することができ、突出部３７ｂからの放熱を促進できる。

ハウジング２０内には、回転多面鏡ユニット２４とヒートシンク３７におけるハウジング２０内に位置する部分を囲む防音ハウジング４３が設けられている。この防音ハウジング４３は、ハウジング２０の一部である底面部４３ａ、この底面部４３ａを囲む位置で立ち上がった側壁部４３ｂ、側壁部４３ｂの上端開口を閉止するカバー部材４３ｃ、側壁部４３ｂに嵌め込まれてレーザー光の透過を許容する防音ガラス４３ｄ等により形成されている。防音ハウジング４３における底面部４３ａとヒートシンク３７との間にはシール部材４４が介装され、防音ハウジング４３の内部と外部との間がシールされている。

このような構成において、画像形成作業時に回転多面鏡２３が高速回転することにより軸受部３０から熱が発生し、発生した熱は回転多面鏡ユニット２４の一部であるベース部３１に接着固定されているヒートシンク３７に伝わる。ヒートシンク３７に伝わった熱は、ハウジング２０の外部に突出して送風ファン２２により送風される空気に曝されている突出部３７ｂから放熱される。このため、軸受部３０から発生した熱が狭い空間である防音ハウジング４３内にこもるということを防止でき、防音ハウジング４３内の温度が上昇することにより軸受部３０の潤滑剤が熱で変質して潤滑性能が低下することの発生を防止でき、軸受部３０での焼き付きを防止できる。

また、ハウジング２０への回転多面鏡ユニット２４の取り付けは、軸受部３０をハウジング２０に形成した軸受凹部３３に嵌合することにより行っているので、ハウジング２０における回転多面鏡ユニット２４の取付位置を安定させることができる。このため、ハウジング２０内に取り付けられる他の光学部品、例えばミラー２５と回転多面鏡ユニット２４との位置関係を高精度に維持することができ、回転多面鏡ユニット２４と光学部品との位置精度が低下することが原因となる画像品質の低下を防止することができる。

なお、本実施の形態では、ヒートシンク３７の平滑面部３７ａを回転多面鏡ユニット２４のベース部３１に粘着性シール部材４０を用いて接着固定した場合を例に挙げて説明したが、ヒートシンク３７の平滑面部３７ａをベース部３１に接着剤を用いて接着固定してもよい。その場合には、ベース部３１と平滑面部３７ａとを強固に固定することができ、回転多面鏡ユニット２４からヒートシンク３７への伝熱を良好に行わせることができ、回転多面鏡ユニット２４とヒートシンク３７とを固定するコストを抑えることができる。

本発明の一実施の形態の画像形成装置であるカラープリンタの内部の概略構造を示す側面図である。図２は光書込装置の概略構造を示す側面図である。その平面図である。回転多面鏡ユニットとヒートシンクとの取付構造を示す分解斜視図である。その縦断側面図である。その縦断正面図である。

符号の説明

４光書込装置
１０像担持体
２０ハウジング
２２送風ファン
２３回転多面鏡
２４回転多面鏡ユニット
３０軸受部
３３軸受凹部
３７ヒートシンク
４０
４１貫通孔
４２切り欠き
４３防音ハウジング
４４シール部材

Claims

回転多面鏡で反射された光ビームを像担持体に照射して静電潜像を形成する光書込装置において、
前記回転多面鏡とこの回転多面鏡を回転可能に支持する軸受部とを有する回転多面鏡ユニットと、
前記回転多面鏡ユニットの前記軸受部が嵌合される軸受凹部が形成されたハウジングと、
前記回転多面鏡ユニットに対して伝熱可能に当接され、一部が前記ハウジングに形成された貫通孔から前記ハウジング外に突出する突出部を有するヒートシンクと、
前記ハウジング内に設けられ、前記回転多面鏡ユニットと前記ヒートシンクの前記ハウジング内に位置する部分とを囲む防音ハウジングと、
前記防音ハウジングと前記ヒートシンクとの間に介装され、前記防音ハウジングの内部と外部との間をシールするシール部材と、
を具備し、
前記回転多面鏡の前記軸受部は、前記ハウジングに形成された前記軸受凹部に嵌合されて水平方向を位置決めされ、
前記ハウジングにおける前記軸受凹部の周囲に前記ヒートシンクの前記突出部よりも開口面積が大きい前記貫通孔が形成され、
前記回転多面鏡の前記軸受部を前記軸受凹部に嵌合させることに伴い、前記ヒートシンクの前記突出部が前記貫通孔を貫通して前記ハウジングの外部に突出され、このときに前記突出部は前記ハウジングに接触しないことを特徴とする光書込装置。
前記ヒートシンクは、熱伝導性を有する粘着性シール部材で前記回転多面鏡ユニットに接着固定されていることを特徴とする請求項１記載の光書込装置。
前記ヒートシンクは、接着剤で前記回転多面鏡ユニットに接着固定されていることを特徴とする請求項１記載の光書込装置。
前記ヒートシンクの前記ハウジング外に突出した部分には、送風ファンにより送風される空気の流れ方向に沿った切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の光書込装置。
前記ヒートシンクは、銅、亜鉛、アルミ合金のいずれかを用いてダイカスト法により形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の光書込装置。
光書込装置により像担持体に光ビームを照射して書き込んだ静電潜像を現像してトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を記録媒体に転写する画像形成装置において、
前記光書込装置は請求項１ないし５のいずれか一記載の光書込装置であることを特徴とする画像形成装置。