JP4736966B2

JP4736966B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4736966B2
Application number: JP2006161145A
Authority: JP
Inventors: 俊治大類
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: JP2007328276A

Description

本発明は、光源から射出された光線を偏向して被走査体上を走査する光走査装置に関する。

光走査装置では、偏向器の発熱によって光学素子を支持する筐体が変形すると、光学素子の光学特性が低下するので、偏向器の発熱による筐体の変形を抑制又は防止する対策が種々考案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の光走査装置では、筐体の偏向器を支持する部分と光学素子を支持する部分とを熱伝導率が異なる部材で形成し、筐体の偏向器を支持する部分を筐体外に露出させることにより偏向器の発熱を筐体外へ放出している。また、筐体が固定されるフレーム（板金）に板バネ部を形成し、この板バネ部を筐体に接触させることにより筐体の熱を筐体外へ放出している。

しかしながら、筐体の偏向器を支持する部分における放熱が、大気への対流によるものなので、放熱効率が良くない。また、板バネ部によって筐体が押圧されることによって、筐体が変形して光学素子の光学特性が低下する可能性がある。

また、特許文献２に記載の光走査装置では、光学素子を支持する筐体の外側に偏向器を配設することにより偏向器の発熱が筐体に伝わらないようにしている。しかしながら、偏向器と光学素子との相対位置の調整を、偏向器と筐体とを画像形成装置のフレームに組付けた後で行わなければならないので、作業性が悪い。また、光学素子と偏向器との相対位置の精度を確保し難い。さらに、筐体又は偏向器をフレームから外す度に、光学素子と偏向器との相対位置の再調整が必要となるので、メンテナンス性が悪い。
特開平６−７５１８４号公報特開２０００−１３７１８３号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、偏向器の放熱効率を向上すると共に、組付け性、光学特性、メンテナンス性の低下を抑制することを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、被走査体と、フレームと、光走査装置と、を備え、前記光走査装置が、前記フレームに支持され、前記フレームと対向する面に貫通孔が空けられた筐体と、前記筐体内に配設され、光線を射出する光源と、前記筐体内に配設された光学素子と、前記筐体より熱伝導率が高い部材で形成され、前記貫通孔の全体と対面して前記貫通孔を塞ぐとともに前記筐体と前記フレームとの間に設けられるとともに、前記筐体の外面に固定された放熱部材と、前記筐体内において前記放熱部材の前記筐体側の面に固定され、前記光源から射出された光線を偏向し、前記被走査体上を走査する偏向手段と、を有し、前記偏向手段は、前記貫通孔の貫通方向に見て前記貫通孔内におさめられて、前記筐体と非接触とされ、前記放熱部材は、前記貫通方向に見て前記筐体の外側で前記フレームと固定され、この固定部位で前記フレームと接触して前記偏向手段の熱をフレームに伝えることで光走査装置の熱を放熱し、前記固定部位以外では前記フレームと非接触とされていることを特徴とする。

請求項１に記載の光走査装置では、被走査体を備える装置のフレームに支持された筐体内において、偏向手段が、光源から射出された光線を偏向し、被走査体上を走査する。ここで、筐体のフレームと対向する面には貫通孔が空けられており、筐体より熱伝導率が高い部材で形成された放熱部材が、筐体に貫通孔に面して固定されている。また、放熱部材がフレームに接触している。

このため、偏向手段の発熱が放熱部材を介して被走査体を備える装置のフレームに伝わることにより偏向手段の放熱が行われるので、大気への対流により偏向手段の放熱を行う場合と比して、偏向手段の放熱効率が向上する。

また、筐体に固定された放熱部材により偏向手段を支持するように構成したので、光走査装置を被走査体を備える装置に組付ける前に、筐体内に配設された光学素子と偏向手段との相対位置の調整を行うことができる。また、偏向手段を筐体外に配設する場合と比して、光学素子と偏向手段との相対位置の精度を確保し易い。さらに、筐体を装置本体のフレームから取外した際には、光学素子と偏向手段との位置関係が維持され、光学素子と偏向手段との相対位置の再調整が不要となる。

従って、偏向器の放熱効率を向上すると共に、組付け性、光学特性、メンテナンス性の低下を抑制することが可能となる。

請求項２に記載の光走査装置は、請求項１に記載の光走査装置であって、前記偏向手段によって偏向された光線を通過させるスリットが前記筐体に形成されており、前記放熱部材を少なくとも前記スリットまで延在させたことを特徴とする。

請求項２に記載の光走査装置では、偏向手段によって偏向された光線が、筐体に形成されたスリットを通過する。ここで、通常、筐体のスリットの周囲では熱による線膨張が発生するので、筐体のスリットの周囲の熱変形は、筐体の他の部位の熱変形より大きくなる。

しかし、本発明の光走査装置では、放熱部材が少なくともスリットまで延在しており、放熱部材によって、筐体のスリットの周囲の剛性が強化され筐体のスリットの周囲の熱変形が抑制される。また、偏向手段を支持し放熱する放熱部材が筐体のスリットの周囲の剛性を強化する強化部材を兼ねることにより、筐体のスリットの周囲の剛性を強化するための専用の強化部材が不要となるので、部品点数を低減できる。

請求項３に記載の画像形成装置は、前記光走査装置が、前記偏向手段によって偏向された光線を通過させるスリットと、前記スリットの縁部において前記スリットの縁部に沿って延びるリブとが前記筐体に形成されており、前記放熱部材を少なくとも前記リブまで延在させたことを特徴とする。

請求項３に記載の光走査装置では、偏向手段によって偏向された光線が、筐体に形成されたスリットを通過する。ここで、スリットの縁部にはスリットに沿って延びるリブが形成されており、筐体のスリットの周囲の剛性が強化されている。また、放熱部材が少なくともリブまで延在しているので、放熱部材によっても筐体のスリットの周囲の剛性が強化される。また、偏向手段を支持し放熱する放熱部材が筐体のスリットの周囲の剛性を強化する強化部材を兼ねることにより、筐体のスリットの周囲の剛性を強化する専用の強化部材が不要となるので、部品点数を低減できる。

請求項４に記載の画像形成装置は、前記光走査装置が、前記放熱部材を前記スリットの反偏向手段側まで延在させると共に、前記放熱部材に前記スリットに面して開口を形成したことを特徴とする。

請求項４に記載の光走査装置では、放熱部材がスリットの反偏向手段側まで延在しているので、放熱部材をスリットまで延在させた場合と比して、筐体のスリットの周囲の熱変形を抑制できる。また、放熱部材には、筐体のスリットに面して開口が形成されているので、偏向手段によって偏向された光線が、筐体のスリットを通過できる。

請求項５に記載の画像形成装置は、前記光走査装置が、前記放熱部材を前記光源の支持部まで延在させたことを特徴とする。

請求項５に記載の光走査装置では、放熱部材が光源の支持部まで延在しているので、放熱部材によって光源の支持部の剛性が強化され、光源の支持部の熱による変形が抑制され、以って、光源の支持位置の変化が抑制される。

本発明は上記構成にしたので、偏向器の放熱効率を向上すると共に、光学特性、組付け性、メンテナンス性の低下を抑制することが可能となる。

以下に図１乃至図９を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、図中矢印Ａ方向は主走査方向を示している。

図１に示すように、本発明の第１実施形態の光走査装置１０を備えるレーザビームプリンタ１２では、感光体１４の周囲に、感光体１４の回転方向（図中時計回り方向）に順に帯電ユニット１６、現像ユニット１８、転写ユニット２０、クリーナユニット２２が配置されている。感光体１６と転写ユニット２０との間には中間転写ベルト２４が搬送される。また、帯電ユニット１６は感光体１４の上方に配置されている。光走査装置１０は、この帯電ユニット１６の上方に配置されており、帯電ユニット１６と現像ユニット１８との間から感光体１４へビームを射出する。

このレーザプリンタ１２では、まず、感光体１４が帯電ユニット１６によって一様に帯電され、感光体１４の帯電面が光走査装置１０によってビームで走査されて潜像が形成される。そして、感光体１４の潜像が現像ユニット１８によってトナーで現像され、感光体１４上のトナー像が転写ユニット２０によって中間転写ベルト２４に転写される。そして、中間転写ベルト２４に転写されずに感光体１４に残留した未転写残留トナーがクリーナユニット２２によって感光体１４から除去される。

また、図２乃至図４に示すように、光走査装置１０の筐体５０内には、レーザダイオード等の光源２６と、光源２６から射出されたビームを平行光に変換する光学素子としてのコリメータレンズ２８と、コリメータレンズ２８を通過したビームを折返す光学素子としてのミラー２９と、ミラー２９によって折返されたビームを副走査方向に収束させる光学素子としてのシリンドリカルレンズ３０と、シリンドリカルレンズ３０を通過したビームを偏向する偏向手段としての偏向器３２と、偏向器３２によって偏向されたビームを主走査方向に収束させる光学素子としての球面レンズ３３と、球面レンズ３３を通過したビームを２回折返す光学素子としてのミラー３４と、ミラー３４によって折返されたビームを主走査方向及び副走査方向に収束させる光学素子としてのトロイダルレンズ３５と、トロイダルレンズ３５を通過したビームを折返して感光体１４に入射させる光学素子としてのミラー３６と、ミラー３６と感光体１４との間に配置され、ミラー３６で折返されたビームが通過するカバーガラス３８と、が備えられている。

ミラー２９やシリンドリカルレンズ３０等の光学素子は、図示しない支持部材を介して筐体５０の底板５０Ａ上に支持されている。底板５０Ａの主走査方向と直交する方向の一端部（図３中左側端部）の両端には、フランジ部５２が形成されており、このフランジ部５２が装置本体１１のフレーム５４にネジ止めされる。これによって、筐体５０が、底板５０Ａをフレーム５４に対向させた状態でフレーム５４に固定される。ここで、底板５０Ａは、光学素子を位置決めするための基準面（データム面）となっている。

また、底面５０Ａの主走査方向と直交する方向の他端側（図３中右側）の部分（以下、第１部という）５０Ｂと、図中左側の部分（以下、第２部という）５０Ｃとは、段違いになっており、第１部５０Ｂには矩形状の貫通孔５６が空けられている。また、第１部５０Ｂの外側（フレーム５４側）には、放熱部材としての放熱板５８がネジ止めされている。この放熱板５４は、主走査方向の幅、主走査方向と直交する方向の幅が、それぞれ、第１部５０Ｂの主走査方向の幅、第１部５０Ｂの主走査方向と直交する方向の幅よりも広くなっており、主走査方向両端部、主走査方向と直交する方向の両端部が第１部５０Ｂの外側へ食み出した状態で、筐体５０の第１部５０Ｂに固定されている。このため、放熱板５８は、貫通孔５６全体と対面し、貫通孔５６を塞いでいる。

また、放熱板５８の主走査方向の上流端部に１箇所、下流端部に２箇所、フランジ部６０が形成されており、このフランジ部５２がフレーム５４にネジ止めされることで、放熱板５８がフレーム５４に対向した状態で固定されている。

また、放熱板５８の筐体５０側の面の貫通孔５６の内側には偏向器３２がネジ止めされている。偏向器３２は、放熱板５８にネジ止めされた基板６２と、基板６２に取付けられたモータ６４と、モータ６４の回転軸６４Ａに取付けられた回転多面鏡６６とを備えている。

また、光源２６とコリメータレンズ２８とはユニット化されて共に筐体５０の側壁５０Ｄに取付けられている。また、ミラー２９、シリンドリカルレンズ３０、球面レンズ３３、２個のミラーの内のビーム進行方向上流側に配設された一方のミラー３４、トロイダルレンズ３５、ミラー３６は、図示しない支持部材によって底面５０Ａの第２部５０Ｃに支持されている。また、２個のミラー３６の内の他方のミラー３４は、図示しない支持部材によって底面５０Ａの第１部５０Ｂに支持されている。さらに、第２部５０Ｃには主走査方向に延びるスリット５０Ｅが形成されており、カバーガラス３８は、このスリット５０Ｅに面してカバーガラス３８に取付けられてスリット５０Ｅを塞いでいる。

ところで、放熱板５８は、樹脂製の筐体５０よりも熱伝導率が高い部材（鉄やアルミ等の金属等）で形成され、また、フランジ部６０を金属製のフレーム５４に面接触させている。このため、偏向器３２の発熱が放熱板５８を介してフレーム５４に伝わることにより、偏向器３２の放熱が行われるので、大気への対流により偏向器３２の放熱を行う場合と比して、偏向器３２の放熱効率が向上する。

また、筐体５０に固定された放熱板５８により偏向器３２を支持するように、光走査装置１０を構成したので、光走査装置１０を装置本体１１に組付ける前に、筐体５０内に配設された光学素子と回転多面鏡６６との相対位置の調整を行うことができる。また、筐体５０内に配設された光学素子と回転多面鏡６６との位置調整を、同一の面を基準にして行うことができるので、偏向器３２を筐体５０外に配設する場合と比して、光学素子と回転多面鏡６６との相対位置の精度を確保し易い。さらに、筐体５０をフレーム５４から取外しても、光学素子と回転多面鏡６６との位置関係が維持されるので、光学素子と回転多面鏡６６との相対位置の再調整が不要となる。

従って、偏向器３２の放熱効率を向上すると共に、光走査装置１０を装置本体１１に組付ける際の作業性、光学素子や回転多面鏡６６の光学特性、光走査装置１０のメンテナンス性の低下を抑制することが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図５及び図６に示すように、本発明の第２実施形態の光走査装置１００では、まず、第１実施形態の筐体５０に替えて形状が異なる筐体７０が備えられている点、光源２６が回転多面鏡６６向きに配設され、光源２６から射出されたビームが回転多面鏡６６へ直進するようになっている点、及び、第１実施形態で用いられているミラー２９が配設されていない点が、まず、第１実施形態の光走査装置１０と相違する。

また、本実施形態の光走査装置１００では、トロイダルレンズ３５、ミラー３６、カバーガラス３８が第１実施形態よりも偏向器３２に近付けて配設されており、ミラー３６で折返されたビームが通過するスリット７０Ｅが第１実施形態のスリット５０Ｅよりも偏向器３２に近付けて配設されている。

ここで、放熱板５８は、スリット７０Ｅの偏向器３２側の縁部まで延在しており、筐体７０のスリット７０Ｅの縁部の剛性を強化している。このため、筐体７０のスリット７０Ｅの縁部で熱により発生する線膨張を抑制でき、筐体７０のスリット７０Ｅの縁部における熱変形を抑制できる。

また、偏向器３２を支持し放熱する放熱板５８が筐体７０のスリット７０Ｅの縁部の剛性を強化する強化部材を兼ねることにより、筐体７０のスリット７０Ｅの縁部の剛性を強化するための専用の強化部材が不要となるので、部品点数を低減できる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図７に示すように、本発明の第３実施形態の光走査装置２００では、まず、筐体７０のスリット７０Ｅの縁部にスリット７０Ｅに沿って延びるリブ７０Ｆが形成されており、筐体７０のスリット７０Ｅの縁部の剛性が強化されている点が、第２実施形態の光走査装置１００と相違する。また、本実施形態の光走査装置２００では、放熱板５８が、偏向器３２側のリブ７０Ｆまで延在しており、放熱板５８によっても筐体７０のスリット７０Ｅの縁部の剛性が強化されている。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、第１乃至第３実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図８に示すように、本発明の第４実施形態の光走査装置３００では、まず、第２実施形態の放熱板５８に替えて放熱板７２が備えられている点が、第２実施形態の光走査装置１００と相違する。この放熱板７２は、スリット７０Ｅの反偏向器３２側まで延在しており、筐体７０のスリット７０Ｅの偏向器３２側の縁部の剛性のみならず、反偏向器３２側の縁部の剛性までも強化している。このため、第２実施形態の光走査装置１００と比して、筐体７０のスリット７０Ｅの周囲の熱変形を抑制できる。

また、放熱板７２には、スリット７０Ｅに面してスリット７０Ｅと同じ形状、大きさのスリット７２Ｅが形成されており、ミラー３６により折返されたビームが、スリット７０Ｅを通過できるようになっている。

次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、第１乃至第４実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図９に示すように、本発明の第５実施形態の光走査装置４００では、まず、第１実施形態の放熱板５８に替えて放熱板７４が備えられている点が、第１実施形態の光走査装置１０と相違する。この放熱板７４は、筐体５０の側壁５０Ｄの光源２６を支持している部分（以下、支持壁という）５０Ｇの下部まで延在しており、壁部５０Ｇの下部の剛性を強化している。このため、壁部５０Ｇの下部の熱変形を抑制でき、光源２６の支持位置の変化を抑制できる。

以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、本実施形態は、本発明の光走査装置をレーザビームプリンタに適用したが、医療機器等にも適用可能である。

第１実施形態の光走査装置を備えるレーザビームプリンタの概略構成を示す図である。第１実施形態の光走査装置を示す斜視図である。第１実施形態の光走査装置を示す平面図である。図３の４−４断面図である。第２実施形態の光走査装置を示す平面図である。図５の６−６断面図である。第３実施形態の光走査装置を下側から示す平面図である。第４実施形態の光走査装置を下側から示す平面図である。第５実施形態の光走査装置を下側から示す平面図である。

符号の説明

１０光走査装置
１２レーザプリンタ（装置）
１４感光体（被走査体）
２６光源
２８コリメータレンズ（光学素子）
２９ミラー（光学素子）
３０コリメータレンズ（光学素子）
３２偏向器（偏向手段）
３３球面レンズ（光学素子）
３４ミラー（光学素子）
３５トロイダルレンズ（光学素子）
３６ミラー（光学素子）
５０筐体
５０Ａ底面（フレームと対向する面）
５０Ｅスリット
５０Ｇ支持壁（支持部）
５４フレーム
５６貫通孔
５８放熱板（放熱部材）
７０筐体
７０Ｅスリット
７２放熱板（放熱部材）
７２Ｅスリット（開口）
７４放熱板（放熱部材）
１００光走査装置
２００光走査装置
３００光走査装置
４００光走査装置

Claims

被走査体と、フレームと、光走査装置と、を備え、
前記光走査装置が、
前記フレームに支持され、前記フレームと対向する面に貫通孔が空けられた筐体と、
前記筐体内に配設され、光線を射出する光源と、
前記筐体内に配設された光学素子と、
前記筐体より熱伝導率が高い部材で形成され、前記貫通孔の全体と対面して前記貫通孔を塞ぐとともに前記筐体と前記フレームとの間に設けられるとともに、前記筐体の外面に固定された放熱部材と、
前記筐体内において前記放熱部材の前記筐体側の面に固定され、前記光源から射出された光線を偏向し、前記被走査体上を走査する偏向手段と、
を有し、
前記偏向手段は、前記貫通孔の貫通方向に見て前記貫通孔内におさめられて、前記筐体と非接触とされ、
前記放熱部材は、前記貫通方向に見て前記筐体の外側で前記フレームと固定され、この固定部位で前記フレームと接触して前記偏向手段の熱をフレームに伝えることで光走査装置の熱を放熱し、前記固定部位以外では前記フレームと非接触とされていることを特徴とする画像形成装置。
前記光走査装置が、
前記偏向手段によって偏向された光線を通過させるスリットが前記筐体に形成されており、
前記放熱部材を少なくとも前記スリットまで延在させたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記光走査装置が、
前記偏向手段によって偏向された光線を通過させるスリットと、前記スリットの縁部において前記スリットの縁部に沿って延びるリブとが前記筐体に形成されており、
前記放熱部材を少なくとも前記リブまで延在させたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記光走査装置が、
前記放熱部材を前記スリットの反偏向手段側まで延在させると共に、前記放熱部材に前記スリットに面して開口を形成したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
前記光走査装置が、
前記放熱部材を前記光源の支持部まで延在させたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の画像形成装置。