JP6600768B2 - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、走査光学装置及び画像形成装置、特に、ポリゴンミラーを用いた走査光学装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

スキャナーで読み込まれた画像データやＰＣ端末から送信された画像データは、レーザー光を用いて画像形成装置の感光体ドラム表面に画像として形成される。具体的には、画像データは画像形成装置に設けられた制御部でレーザー光のＯＮ／ＯＦＦ情報に変換され、走査光学装置に送られる。走査光学装置では、制御部から送られてきたレーザー光のＯＮ／ＯＦＦ情報を基に、該走査光学装置が備えるレーザー発振器からレーザー光を出射させる。出射されたレーザー光は、レンズを通して細く絞られた後に、高速で回転するポリゴンミラーで反射される。そして、ポリゴンミラーで反射されたレーザー光によって、感光体ドラム上に画像が形成される。

ところで、上述の通り、ポリゴンミラーは高速で回転している。従って、ポリゴンミラーを駆動するモーター部分の軸受けは高温になりやすい。また、ポリゴンミラー及びこれを駆動するモーター部分は防塵等を目的として気密性の高いハウジングに収められているため、該モーター部分から発生する熱が該ハウジング内に籠り、放熱されにくい状況となる。これに対応するため、例えば、特許文献１に記載されたような走査光学装置（以下で、従来の走査光学装置）では、ポリゴンミラー等が収まるハウジングに対して冷却を行うだけでなく、モーター部分の軸受け側にフィンを備えた熱伝導部材を取り付け、これに対しても冷却を行う。しかし、従来の走査光学装置では、ポリゴンミラー等が収まったハウジング及びフィンを備えた熱伝導部材それぞれに対して、冷却用の送風手段や流路の確保が必要となり、装置の大型化やコストの増大を招いていた。

特開２００１−２４２４０８号公報

本発明の目的は、ポリゴンミラー周辺の冷却に関し、従来の走査光学装置よりも、放熱部材の体積や冷却用の流路の体積を小さくすることができる走査光学装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

本発明の第１の形態である走査光学装置は、
ポリゴンミラー及び該ポリゴンミラーを駆動するモーター部を含むポリゴンモーターを用いた走査光学装置であって、
前記ポリゴンミラーが収められたハウジングを冷却するための送風手段と、
前記モーター部を冷却するための第１の放熱部品と、
を備え、
前記送風手段により発生する送風の流路の少なくとも一部は、前記モーター部の回転軸の延長線と交わる前記ハウジングの一方側の面を通過し、
前記第１の放熱部品は、前記モーター部の回転軸の延長線と交わる前記ハウジングの他方側の面に接触し、該他方側の面から前記流路に向かって延伸されており、
前記第１の放熱部品は、一枚の板金を曲げ加工により作製したものであり、
前記第１の放熱部品は、
前記他方側の面に接触する接触部と、
前記他方側の面から前記流路に向かって延伸され、前記送風手段と対向する冷却部と、
前記他方側の面から前記流路に向かって延伸され、前記接触部および前記冷却部の各々と接続された接続部であって、前記送風手段と対向しない接続部とを含み、
前記冷却部と前記ハウジングとの間には隙間が設けられており、
前記隙間には、前記送風が流入する第１の開口部と、該送風が流出する第２の開口部であって、前記冷却部と前記接続部との接続部分の側とは反対側に開口した第２の開口部とが設けられていること、
を特徴とする。

本発明の第２の形態である画像形成装置は、
前記走査光学装置を備えること、
を特徴とする。

本発明の第１の形態である走査光学装置では、モーター部を冷却するための第１の放熱部品が、ポリゴンミラーが収められたハウジングを冷却するための送風手段により発生する送風の流路に向かって延伸されている。これにより、ハウジングを冷却するための送風手段を、モーター部を冷却するための第１の放熱部品を冷却するための送風手段としても使用できる。従って、ポリゴンミラーが収められたハウジング及びモーター部を冷却するための第１の放熱部品それぞれに対して、冷却用の送風手段や流路を設ける必要がなくなる。結果として、本発明の第１の形態である走査光学装置では、従来の走査光学装置と比較して、放熱部材の体積や冷却用の流路の体積を小さくすることができる。

本発明に係る走査光学装置によれば、従来の走査光学装置と比較して、放熱部材の体積や冷却用の流路の体積を小さくすることができる。

一実施例に係る画像形成装置の内部構造を示す概略図である。 一実施例に係る走査光学装置を示す斜視図であり、ハウジングの天面に位置する放熱部品を外した状態で該走査光学装置の内部を示す図である。 図２の破線で囲まれたレーザー光源の周辺を、ｚ軸方向の負方向側（下側）から見た斜視図である。 一実施例に係る走査光学装置の断面図である。 一実施例に係る走査光学装置及びその周囲を示す斜視図である。 モーター部を冷却する放熱部品のハウジングへの取り付け状態を示す斜視図である。 モーター部を冷却する放熱部品を冷却ファンの方向から見た正面図である。 モーター部を冷却する放熱部品及びその周囲を示す斜視図であって、冷却ファンによって形成される流路を示す図である。

以下、一実施例である画像形成装置１について、添付図面を参照して説明する。各図においては、同じ部材、部分について共通する符号を付し、重複する説明は省略する。図２乃至図８において、画像形成装置１の左右方向をｘ軸で表し、奥行き方向をｙ軸で表す。さらに、上下方向をｚ軸で表す。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
画像形成装置１は、図１に示すように、タンデム方式の電子写真プリンタであり、画像形成装置１の各部及び各手段を制御する制御部４、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成するためのイメージングユニット１０と、中間転写ユニット２０を備えている。

イメージングユニット１０は、それぞれ、感光体ドラム１１を中心として帯電チャージャ１２、現像装置１３などを配置したもので、走査光学装置１４から照射される光によってそれぞれの感光体ドラム１１上に描画される静電潜像を、マイナスに帯電したトナーを現像装置１３から感光体ドラム１１に移動させることにより、現像して各色のトナー画像を形成する。

中間転写ユニット２０は、矢印Ｗ方向に無端状に回転駆動される中間転写ベルト２１を備え、各感光体ドラム１１と対向する１次転写ローラ２２から付与される電界により、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２１上に１次転写して合成する。

装置本体の下部には、用紙を１枚ずつ給紙する自動給紙ユニット３０が配置され、用紙は給紙ローラ３１からタイミングローラ対３２を経て、中間転写ベルト２１と２次転写ローラ２５とのニップ部に搬送され、２次転写ローラ２５から付与される電界にてトナー画像（合成カラー画像）が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット３５に搬送されてトナーの加熱定着を施され、装置本体の上面に配置されたトレイ部２に排出される。

（走査光学装置の基本構造 図２乃至図４参照）
以下で、画像形成装置１に備えられた走査光学装置１４について説明する。上述のとおり、走査光学装置１４は、該走査光学装置１４から照射するレーザー光によってそれぞれの感光体ドラム１１上に静電潜像を描画する。また、走査光学装置１４は、図２及び図３に示すように、ユニットケース３７とこれに隣接するハウジング６０を含む筐体の内部に、レーザー光源４０、ポリゴンミラー４２及びモーター部４４から構成されるポリゴンモーター４１、並びに複数のレンズ及びミラーを備えている。

レーザー光源４０は、複数のＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザー）や端面発光型レーザーなどの半導体レーザーを含む光源である。また、レーザー光源４０から発振されたレーザー光は、図３に示すように、該レーザー光源４０の周囲に設けられたコリメータレンズ７２を通過した後に、ミラー７４，７６で反射され、さらにシリンドリカルレンズ７８を通過して、ポリゴンミラー４２に照射される。

ポリゴンミラー４２は、アルミニウム等から成り、レーザー光源４０から照射されるレーザー光を反射させる複数の反射面を持つ回転多面鏡である。そして、ポリゴンミラー４２は、その回転軸方向から平面視すると、正多角形を成している。

モーター部４４は、図４に示すように、ポリゴンミラー４２の下側に設けられ、鉛直上方へ延びる出力軸４６を有している。そして、出力軸４６にはポリゴンミラー４２が連結されている。従って、モーター部４４のロータ４５が回転すると、出力軸４６も回転し、結果としてポリゴンミラー４２が回転する。また、モーター部４４の下部には、出力軸４６のための軸受け４８が設けられている。軸受け４８は、ロータ４５が載置された基板５０を貫通し、その下端は、さらにハウジング６０の底面Ｓ１から突出している。

基板５０は、ロータ４５が載置される矩形状の板材である。また、基板５０には、ロータ４５を駆動する駆動回路が設けられている。さらに、基板５０の下面は、４本のボルトによりハウジング６０に固定されている。

ハウジング６０は、図２に示すように、ユニットケース３７と一体的に成形された箱型の部材であり、樹脂から成る。ハウジング６０の内部には、ポリゴンミラー４２及びモーター部４４を有するポリゴンモーター４１が収められている。また、ハウジング６０は、塵や埃などによって、ポリゴンミラー４２のミラー面が汚れること及びレーザー光が乱反射することを防ぐために、可能な限り気密を保つ構造になっている。ただし、ポリゴンミラーで反射されたレーザー光を感光体ドラム１１に導くために、ハウジング６０のユニットケース３７と隣接する面には、矩形状の窓Ｗ１が設けられている。また、レーザー光源４０から発振されたレーザー光がポリゴンミラー４２に至るまでの経路上にも、図３に示すように、レーザー光を通過させるための窓Ｗ２が設けられている。

以上のように構成された走査光学装置１４では、制御部４から送られてきたレーザー光のＯＮ／ＯＦＦ情報を基に、レーザー光源４０からレーザー光が出射される。出射されたレーザー光は、高速で回転するポリゴンミラー４２で反射される。そして、ポリゴンミラー４２で反射されたレーザー光は、ハウジング６０に設けられた窓Ｗ１を通過した後、図示しない複数のレンズ及びミラーを経て、感光体ドラム１１上で結像される。

（走査光学装置の冷却機構 図４乃至図８参照）
走査光学装置１４は、高速で回転するポリゴンミラー４２を用いて、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成している。このとき、ポリゴンミラー４２を駆動するモーター部４４のロータ４５は高速で回転するため、モーター部４４の軸受け４８が熱を持ち高温になりやすい。また、これに伴い、モーター部４４から発生する熱がハウジング６０内に籠り、ポリゴンミラー４２の周囲の雰囲気温度を上昇させる。このような温度上昇が続くことは、ポリゴンモーター４１の使用における適正な温度範囲を超える原因となるため、好ましくない状況である。従って、走査光学装置１４は、２つの放熱部品７０，８０、及び冷却ファン９０をさらに備えている。

放熱部品７０は、図４及び図５に示すように、ハウジング６０の上面を構成する板状の部材であり、アルミから成る。また、放熱部品７０は、ハウジング６０内の雰囲気温度の冷却を目的として設けられている。

冷却ファン９０は、図４に示すように、ハウジング６０と水平方向で並ぶように設けられ、該ハウジング６０の一側面である側面Ｓ２側から送風を吹き付けるファンである。冷却ファン９０によって吹き付けられた送風は、放熱部品７０の上面Ｓ３を通過して、画像形成装置１の外部へと排出される。これにより、放熱部品７０を介して、ハウジング６０が冷却される。なお、以下で、図５に示される冷却ファン９０から放熱部品７０の上面Ｓ３を通過して、画像形成装置１の外部へと向かう流路を流路Ａと称す。

放熱部品８０は、主として、モーター部４４の軸受け４８の冷却を目的として設けられている。また、放熱部品８０は、アルミから成る板状の部材であり、図６に示すように、ハウジング６０の底面Ｓ１から側面Ｓ２に掛けて設けられている。

放熱部品８０におけるハウジング６０の底面Ｓ１側の部分である底面部８２は、略正方形状の板材であり、その中心部は、図４に示すように、ハウジング６０の底面Ｓ１から突出したモーター部４４の軸受け４８と接触している。なお、図６に示すように、底面部８２からは水平方向に向かって２本の腕が延びており、これらがユニットケース３７及びハウジング６０を含む筐体と締結されることで、放熱部品８０はハウジング６０の底面Ｓ１に固定されている。

放熱部品８０におけるハウジング６０の側面Ｓ２側の部分は、底面部８２から流路Ａに向かって延伸している。また、放熱部品８０におけるハウジング６０の側面Ｓ２側の部分は、さらに２つの部分に分けることができる。

一つは、図４に示すように、冷却ファン９０からハウジング６０に至るまでの流路を形成するダクト１００内に位置する冷却部８６である。冷却部８６は、図６に示すように、長方形状を成す板状の部材であり、ハウジング６０の側面Ｓ２に沿うように設けられている。ただし、冷却部８６とハウジング６０との間には、図４に示すように、隙間Ｖが設けられている。この隙間Ｖにおける下側と左側の部分は、ハウジング６０の側面Ｓ２から張り出したビードによって閉じられている。一方、上側と右側の部分には、ビードが設けられていない。これにより、図６に示すように、隙間Ｖにおける上側の部分には開口部Ｍ１が、右側の部分には開口部Ｍ２が形成されている。ここで、冷却部８６は、冷却ファン９０からハウジング６０に至るまでの流路において下側に位置し、図７に示すように、流路Ａが通過する側面Ｓ２に設けられた窓Ｗ３を塞いでいない。つまり、流路Ａの一部である、冷却ファン９０からハウジング６０に至るまでの流路の上側の部分を遮っていない。その結果、図８に示すように、冷却ファン９０によって発生させられる送風の流路には、冷却ファン９０から窓Ｗ３及び放熱部品７０の上面Ｓ３を通過して、画像形成装置１の外部へと向かう流路Ａと、冷却ファン９０から開口部Ｍ１，Ｍ２を経由して画像形成装置１の外部へと向かう流路Ｂとが存在する。また、開口部Ｍ２は装置の右側を向いているのに対して、冷却ファン９０から放熱部品７０の上面Ｓ３を通過した送風は、図５に示すように、装置の左側に排出される。なお、ユニットケース３７及びハウジング６０を構成する筐体における冷却ファン９０側の側面は、冷却ファン９０からの送風を通過させる部分を除いて板金部材９３により覆われている。従って、流路Ｂは、該側面と板金部材９３との間に形成される。また、ハウジング６０とダクト１００とを接続する部分には、冷却ファン９０からの送風の漏れを防止するためのシール材９５が、板金部材９３及びダクト１００に挟まれるように設けられている。

放熱部品８０におけるハウジング６０の側面Ｓ２側の部分のもう一つは、図６に示すように、底面部８２と冷却部８６とを接続する接続部８８である。接続部８８はＬ字に似た形状をなし、ハウジング６０の側面Ｓ２における左半分に沿うように設けられている。そして、接続部８８の下側部分が底面部８２と接続され、右側部分が冷却部８６と接続されている。なお、上記において、放熱部品８０を底面部８２と冷却部８６と接続部８８とに分けて説明したが、これらは一枚のアルミ製の板金を曲げ加工により作製したものである。

（効果）
一実施例である走査光学装置１４及びこれを備える画像形成装置１では、モーター部４４の出力軸４６の軸受け４８を冷却するための放熱部品８０が、ポリゴンミラー４２が収められたハウジング６０を冷却するための冷却ファン９０により発生させられる送風の流路Ａに向かって延伸されている。これにより、ポリゴンミラー４２が収められたハウジング６０を冷却するための冷却ファン９０を、モーター部４４の出力軸４６の軸受け４８を冷却するための放熱部品８０を冷却するための送風手段としても使用できる。これにより、ポリゴンミラー４４が収められたハウジン６０を冷却するための放熱部品７０、及びモーター部４４の出力軸４６の軸受け４８を冷却するための放熱部品８０それぞれに対して、冷却用の送風手段や流路を設ける必要がなくなる。結果として、一実施例である走査光学装置１４及びこれを備える画像形成装置１では、従来の走査光学装置と比較して、放熱部材の体積や冷却用の流路の体積を小さくすることができる。

また、放熱部品８０の延伸された部分である冷却部８６とハウジング６０との間には、隙間Ｖが設けられている。これに加え、隙間Ｖにおける上側の部分には開口部Ｍ１が、右側の部分には開口部Ｍ２が形成されている。これにより、冷却ファン９０によって発生させられた送風は、冷却部８６の該冷却ファン９０と対向する一方側の主面に当たるだけでなく、開口部Ｍ１から隙間Ｖに入り込み、冷却部８６の他方側の主面に接触して開口部Ｍ２から画像形成装置１の外部へと向かう流路Ｂを形成する。従って、放熱部品８０の冷却部８６は、両主面に冷却ファン９０からの送風が当たるため、効率よく冷却される。

さらに、冷却部８６は、冷却ファン９０からハウジング６０に至るまでの流路において下側に位置し、流路Ａの一部を構成する冷却ファン９０からハウジング６０に至るまでの流路の上側の部分を遮っていない。これにより、流路Ａを遮る物がある場合と比較して、冷却ファン９０からの送風が放熱部品７０により直接的に当てられる。従って、冷却部８６が流路Ａを遮らないように配置されていることで、放熱部品７０は効率よく冷却され、結果として、ハウジング６０内の雰囲気温度の上昇を抑制する効果を高めることができる。

しかも、隙間Ｖの開口部Ｍ２は右方向を向いているため、冷却ファン９０からの送風のうち流路Ｂを形成する送風のほとんどは、放熱部品７０に向かうことなく画像形成装置１の外部へと排出されることになる。その結果、放熱部品７０には、冷却部８６を通過して温められた送風がほとんど当たらないため、放熱部品７０はさらに効率よく冷却され、ハウジング６０内の雰囲気温度の上昇を抑制する効果をさらに高めることができる。また、冷却部８６を通過して温められた送風はレーザー光源４０にも当たらない。

ところで、放熱部品８０の冷却部８６は、モーター部４４の軸受け４８が位置する底面部８２から延伸された部分であるため、放熱部品８０が冷却を目的としている軸受け４８から、少し離れた位置にある。従って、冷却ファン９０からの送風をハウジング６０の天面を成す放熱部品７０と同じように冷却部８６に当てても、放熱部品７０によるハウジング６０内の雰囲気温度を冷却する効果と同等の冷却効果を得ることは難しい。しかし、放熱部品８０の冷却部８６は、冷却ファン９０からハウジング６０に至るまでの流路を形成するダクト１００内に位置している。つまり、冷却部８６は、冷却ファン９０により発生させられる送風の流路において、ハウジング６０よりも上流側に位置している。これにより、冷却部８６には、冷却ファン９０によって発生したばかりの送風が、放熱部品７０よりも優先して吹き付けることになる。その結果、放熱部品８０の冷却部８６には、放熱部品７０よりもより冷たい送風が吹き付けられるため、放熱部品８０による軸受け４８を冷却する効果と、放熱部品７０によるハウジング６０内の雰囲気温度を冷却する効果とのバランスを程よく保つことができる。

また、ハウジング６０とダクト１００とを接続する部分には、シール材９５が板金部材９３及びダクト１００に挟まれるように設けられている。これにより、冷却ファン９０からの送風の漏れを防止され、放熱部品７０，８０を冷却する効果がさらに高まる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る走査光学装置及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、各部材の具体的な寸法や形状は任意である。

以上のように、本発明は、従来の走査光学装置と比較して、放熱部材の体積や冷却用の流路の体積を小さくすることができる点で優れている。

Ｓ１ 底面（他方側の面）
Ｓ３ 上面（一方側の面）
Ｍ１ 開口部（第１の開口部）
Ｍ２ 開口部（第２の開口部）
Ｖ 隙間
１ 画像形成装置
１４ 走査光学装置
４０ レーザー光源
４１ ポリゴンモーター
４２ ポリゴンミラー
４４ モーター部
４６ 出力軸（回転軸）
６０ ハウジング
７０ 放熱部品（第２の放熱部品）
８０ 放熱部品（第１の放熱部品）
９０ 冷却ファン（送風手段）
９５ シール材

Claims (9)

1. ポリゴンミラー及び該ポリゴンミラーを駆動するモーター部を含むポリゴンモーターを用いた走査光学装置であって、
   前記ポリゴンミラーが収められたハウジングを冷却するための送風手段と、
   前記モーター部を冷却するための第１の放熱部品と、
   を備え、
   前記送風手段により発生する送風の流路の少なくとも一部は、前記モーター部の回転軸の延長線と交わる前記ハウジングの一方側の面を通過し、
   前記第１の放熱部品は、前記モーター部の回転軸の延長線と交わる前記ハウジングの他方側の面に接触し、該他方側の面から前記流路に向かって延伸されており、
   前記第１の放熱部品は、一枚の板金を曲げ加工により作製したものであり、
   前記第１の放熱部品は、
   前記他方側の面に接触する接触部と、
   前記他方側の面から前記流路に向かって延伸され、前記送風手段と対向する冷却部と、
   前記他方側の面から前記流路に向かって延伸され、前記接触部および前記冷却部の各々と接続された接続部であって、前記送風手段と対向しない接続部とを含み、
   前記冷却部と前記ハウジングとの間には隙間が設けられており、
   前記隙間には、前記送風が流入する第１の開口部と、該送風が流出する第２の開口部であって、前記冷却部と前記接続部との接続部分の側とは反対側に開口した第２の開口部とが設けられていること、
   を特徴とする走査光学装置。
2. 前記第２の開口部は、前記ハウジングに向かう方向を向いていないこと、
   を特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記冷却部は、前記送風手段により発生させられる送風の流路において、前記ハウジングよりも上流側に位置していること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。
4. 前記送風手段から前記ハウジングに向かう流路には、前記送風の漏れを防止するためのシール材が設けられていること、
   を特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 前記送風手段により発生させられる送風の流路には、前記ハウジングの一方側の面を通過する第１の流路、及び前記冷却部を通る第２の流路があり、
   前記第２の流路は、前記ポリゴンミラーにレーザー光を照射するレーザー光源上を通過しないこと、
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の走査光学装置。
6. 前記一方側の面には、第２の放熱部品が取り付けられていること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の走査光学装置。
7. 前記送風手段は、前記ハウジングと水平方向に並ぶように配置され、
   前記冷却部は、前記送風手段と前記ハウジングとの間に位置すること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の走査光学装置。
8. 前記冷却部は、前記送風手段から前記ハウジングの一方側の面に向かう流路を遮らない位置に配置されていること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の走査光学装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の走査光学装置を備えること、
   を特徴とする画像形成装置。

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