(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏向器により偏向されたレーザー光を感光体上に結像させるレーザー走査光学装置であって、
前記偏向器と、
前記偏向器が配置される基板と、
前記偏向器を回転駆動するモータと、
前記基板に配置され、前記モータの回転駆動を制御する半導体素子と、
前記偏向器を防塵し収容する収容筐体と、を備え、
前記半導体素子は、前記収容筐体から露出するように配置され、
前記収容筐体の外表面に放熱部材がさらに設けられ、
前記放熱部材を通過する放熱用の空気が当たる位置に前記半導体素子が位置するように前記基板が配置されている、レーザー走査光学装置。
【請求項２】
前記基板は、前記収容筐体に取り囲まれる領域と、前記収容筐体から突出する領域とを有し、
前記半導体素子は、前記基板の前記収容筐体から突出する領域に配置されている、請求項１に記載のレーザー走査光学装置。
【請求項３】
前記モータは、前記基板の表面に形成されるコイル部を有し、
前記半導体素子は、前記コイル部が形成される前記基板の表面とは反対側の裏面に配置されている、請求項１に記載のレーザー走査光学装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザー走査光学装置を有する、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー走査光学装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザー走査光学装置の分野では、たとえば特開２００７−１７８５１１号公報（特許文献１）に示されるように、ハウジングの内部に配置されたポリゴンミラーがカバーで覆われている構成を有している。また、カバーには、ポリゴンモータの軸受け部が対向する部分に放熱用穴が設けられ、この放熱用穴を通じて、ポリゴンモータの軸受け部の放熱が行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７８５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、レーザープリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置において、印刷速度の高速化が進んでいる。この高速化に対応するために、レーザー走査光学装置では、レーザーを偏向走査するためのポリゴンミラーを高速で回転させることになる。
【０００５】
ポリゴンミラーを高速回転させると、これに伴いポリゴンモータの軸受け部およびコイル、ポリゴンモータの駆動半導体素子部での発熱量が多くなり、レーザー走査光学装置内の温度が上昇する。その結果、走査光学素子等の熱変形が発生し、感光体上でのビーム照射位置が変化して、画像形成装置における印刷画像の品質劣化が生じてしまうことが懸念される。
【０００６】
特に、最近では高画質を得るために高解像度化し、１２００ｄｐｉ等の高い走査密度が要求されており、ビーム照射位置を高精度に維持する必要がある。このため、レーザー走査光学装置内の温度上昇を抑制して所望のビーム照射位置を維持することは重要である。
【０００７】
上述した特許文献１に開示されるレーザー走査光学装置では、ポリゴンモータの軸受け部分において発生した熱は、放熱用穴を通じて外部に放熱される。しかし、ポリゴンモータの軸受け部分以外に、コイル、駆動半導体素子部おいても発熱する。しかし、コイルや駆動半導体素子部に対しては放熱に対する対策が施されていない。
【０００８】
また、同一基板上に駆動半導体素子部とポリゴンモータとが形成されるタイプ（基板一体型）のレーザー走査光学装置では、同一基板上において、ポリゴンモータのコイルと半導体素子部との２つが発熱源となる。コイルの上部にあるポリゴンミラーには防塵が必要なため、ポリゴンモータをカバーで覆う必要がある。そのため、同一基板上に配置される防塵が必要でない半導体素子部もカバーで覆われ、半導体素子部の放熱効率が落ちてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、レーザー走査光学装置および画像形成装置において、レーザー走査光学装置の内部で発生する熱の放熱効率を高めることにより、感光体上でのビーム照射位置の変化を防止し、また、画像形成装置における印刷画像の品質劣化の抑制を可能とする、レーザー走査光学装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に基づいたレーザー走査光学装置においては、偏向器により偏向されたレーザー光を感光体上に結像させるレーザー走査光学装置であって、上記偏向器と、上記偏向器が配置される基板と、上記偏向器を回転駆動するモータと、上記基板に配置され、上記モータの回転駆動を制御する半導体素子と、上記偏向器を防塵し収容する収容筐体とを備え、上記半導体素子は、上記収容筐体から露出するように配置されている。
【００１１】
他の形態では、上記収容筐体の外表面に放熱部材がさらに設けられている。
他の形態では、上記放熱部材を通過する放熱用の空気が当たる位置に上記半導体素子が位置するように上記基板が配置される。
【００１２】
他の形態では、上記基板は、上記収容筐体に取り囲まれる領域と、上記収容筐体から突出する領域とを有し、上記半導体素子は、上記基板の上記収容筐体から突出する領域に配置されている。
【００１３】
他の形態では、上記モータは、上記基板の表面に形成されるコイルを有し、上記半導体素子は、上記コイルが形成される上記基板の表面とは反対側の裏面に配置される。
【００１４】
この発明に基づいた画像形成装置においては、上述のいずれかに記載のレーザー走査光学装置を有する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に基づいたレーザー走査光学装置および画像形成装置によれば、レーザー走査光学装置の内部で発生する熱の放熱効率を高めることにより、感光体上でのビーム照射位置の変化を防止し、また、画像形成装置における印刷画像の品質劣化の抑制を可能とする、レーザー走査光学装置および画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態におけるレーザー走査光学装置を備えたカラープリンタを示す概略構成図である。
【図２】レーザー走査光学装置の断面図である。
【図３】レーザー走査光学装置の平面図である。
【図４】レーザー走査光学装置の底面図である。
【図５】参考技術におけるポリゴンミラー収容筐体における基板の収容状態を示す断面図である。
【図６】実施の形態１におけるポリゴンミラー収容筐体における基板の収容状態を示す断面図である。
【図７】実施の形態１におけるポリゴンミラー収容筐体における基板の他の収容状態を示す断面図である。
【図８】実施の形態２におけるポリゴンミラー収容筐体における基板の収容状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に基づいた各実施の形態におけるレーザー走査光学装置および画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
【００１８】
なお、以下においては、画像形成装置の一例として、一般的なフルカラー電子写真方式を採用しているカラープリンタについて説明しているが、本発明は、フルカラー電子写真方式にのみ限定されるものではなく、モノクロ画像のみを形成する１種（ブラック等）のレーザー走査光学装置を採用しているプリンタへの適用も可能である。また、プリンタだけでなく、複写機、ＦＡＸ等の画像形成装置に対して、本発明に基づくレーザー走査光学装置を搭載することが可能である。
【００１９】
（カラープリンタ１の全体構成、図１参照）
図１に、本発明に係るレーザー走査光学装置２０を搭載したカラープリンタ１の概略構成を示す。このカラープリンタ１は、タンデム方式で４色の画像を合成するように構成されている。
【００２０】
４つの画像形成ステーション２（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ）の直上に中間転写ベルト１０が配置され、直下にレーザー走査光学装置２０が配置されている。各画像形成ステーション２には、それぞれ、感光体ドラム３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）、現像器４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）、図示しない帯電器、残留トナーのクリーナなどが配置されている。なお、黒色の画像を形成するための画像形成ステーション２Ｋは大型に構成され、使用頻度の高いモノクロ画像を高速で形成できるようにしている。
【００２１】
レーザー走査光学装置２０は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像データに基づいて放射される光束Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋによって各感光体ドラム３上に画像（静電潜像）を形成する。この潜像はトナーによって可視像化される。
【００２２】
中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１１および支持ローラ１２に無端状に張り渡されている。中間転写ベルト１０には、矢印Ｙ方向への回転に基づいて上述の各感光体ドラム３上に形成された各色のトナー画像が順次１次転写され、合成される。
【００２３】
記録用紙Ｐは、自動給紙カセット５に収納されており、１枚ずつ所定のタイミングで給紙される。記録用紙Ｐには、通紙経路６を経由して中間転写ベルト１０から２次転写位置１３にて合成トナー画像が２次転写される。２次転写された記録用紙Ｐは、定着装置１５でトナーの加熱定着を施された後、排出ローラ１６から排紙部９上に排出される。
【００２４】
記録用紙Ｐへ両面プリントを行なう場合には、記録用紙Ｐは、スイッチバックローラ１７からカラープリンタ１の外方に搬送され、スイッチバックされて反転経路７を経由して２次転写位置１３に戻される。ここで裏面にトナー画像を２次転写された記録用紙Ｐは排出ローラ１６から排紙部９上に排出される。
【００２５】
（レーザー走査光学装置２０の概略構成、図２〜図４参照）
図２は、レーザー走査光学装置２０の断面図、図３は平面図、図４は底面図である。このレーザー走査光学装置２０は、光源部２１と、偏向器の一例としてポリゴンミラー４０と第１および第２結像レンズ３１，３２と、各光路ごとに設けた折返しミラー３４，３５，３６および第３結像レンズ３３と、これらの部材を保持する筐体２７とを有する。筐体２７は、ポリゴンミラー４０を防塵するポリゴンミラー収容筐体２７Ａと、第１および第２結像レンズ３１，３２、折返しミラー３４，３５，３６、および第３結像レンズ３３等を収容する光学系収容筐体２７Ｂとを有する。
【００２６】
光源部２１は、レーザーダイオード２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）と、合成ミラー２３（２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ）と、折返しミラー２４と、シリンドリカルレンズ２５とで構成され、プレート２６に搭載されている。
【００２７】
レーザーダイオード２２Ｋから放射された光束は折返しミラー２４に導かれる。また、レーザーダイオード２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙからそれぞれ放射された光束は、合成ミラー２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙでそれぞれ反射し、折返しミラー２４に導かれる。折返しミラー２４で反射された各光束はシリンドリカルレンズ２５で副走査方向Ｚ（図２参照）に集光され、ポリゴンミラー４０の同一面に副走査方向Ｚに所定の角度を有して導かれる。
【００２８】
これらの光束はポリゴンミラー４０の回転に基づいて主走査方向Ｘ（図３参照）に等角速度で偏向され、第１および第２結像レンズ３１，３２を透過する。光束Ｂｋは第３結像レンズ３３Ｋを透過して折返しミラー３４Ｋで反射され、感光体ドラム３Ｋ上を露光および走査する。光束Ｂｃは折返しミラー３４Ｃ，３５Ｃで反射されて第３結像レンズ３３Ｃを透過し、さらに折返しミラー３６Ｃで反射され、感光体ドラム３Ｃ上を露光および走査する。
【００２９】
光束Ｂｍは折返しミラー３４Ｍで反射されて第３結像レンズ３３Ｍを透過し、さらに折返しミラー３５Ｍで反射され、感光体ドラム３Ｍ上を露光および走査する。光束Ｂｙは折返しミラー３４Ｙで反射されて第３結像レンズ３３Ｙを透過し、さらに折返しミラー３５Ｙで反射され、感光体ドラム３Ｙ上を露光および走査する。
【００３０】
図２に示すように、ポリゴンミラー４０は、基板４１に固定したモータ４２の回転軸に取り付けられている。また、モータ４２のコイル４２ｃは基板４１上に形成されている。また、基板４１には、駆動用の半導体素子も配置されている。なお、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａのモータ４２の上部位置には、放熱部材の一例として放熱フィン４３が取り付けられている。
【００３１】
各感光体ドラム３上での各走査線の書出し位置を検出するため、即ち、主走査同期信号を得るため、ポリゴンミラー４０で偏向された光束Ｂｋの主走査方向上流側光束は、図３に示すように、検出用ミラー３７で反射されてレンズ３８で集光され、同期信号検出用受光センサ３９に入射する。
【００３２】
なお、筐体２７は、カラープリンタ１の図示しないフレームに、３箇所の固定点Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３により、たとえば、ねじ止めにより固定されている（図３参照）。
【００３３】
さらに、色ずれ調整（レジスト調整）として、図３に示すように、部分倍率調整機構４５とスキュー調整機構５０が設置されている。スキュー調整機構５０は駆動源としてブラケット５９を介して筐体２７に固定されたステッピングモータ５１を備えている。なお、部分倍率調整機構４５およびスキュー調整機構５０の詳細な説明は省略する。
【００３４】
ここで、図５を参照して、参考技術として、基板４１上における放熱構造について説明する。なお、図５は、参考技術におけるポリゴンミラー収容筐体における基板の収容状態を示す断面図であり、図２中のＶ−Ｖ線矢視断面に対応している。基板４１上には、ポリゴンミラー４０を駆動するためのモータ４２が配置されている。基板４１上には、モータ４２のコイル４２ｃが直接配置されている。また、同じ基板４１上には駆動用の半導体素子６０が配置されている。
【００３５】
発熱源となる、モータ軸受け部４２ｊ、コイル４２ｃおよび半導体素子６０から放射される熱は、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａの上部に設けられた、ポリゴンカバーを兼ねた放熱フィン４３に熱伝達される。放熱フィン４３には、外部に設けられた放熱用ファンからのエアーフロー（ＡＦ）が吹き付けられ、放熱が促される。
【００３６】
しかし、半導体素子６０と、放熱フィン４３との間の距離は、モータ４２に比べると大きくなるため、半導体素子６０と、放熱フィン４３との間には何ら配置されず、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａの内部に熱がこもり易い状態となっている。
【００３７】
（実施の形態１：図６、図７参照）
本発明に基づいた実施の形態１におけるレーザー走査光学装置について、図６および図７を参照して以下説明する。なお、図６は、ポリゴンミラー収容筐体における基板の収容状態を示す断面図であり、図７は、ポリゴンミラー収容筐体における基板の他の収容状態を示す断面図である。図６および図７はいずれも、図２中のＶ−Ｖ線矢視断面に対応している。なお、参考技術と同一または相当部分については、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００３８】
本実施の形態においては、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａにおける基板４１の収容状態に特徴を有し、半導体素子６０は、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａから露出するように配置されている。具体的には、基板４１は、モータ４２が配置されポリゴンミラー収容筐体２７Ａに取り囲まれる領域４１Ａと、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａから突出する領域４１Ｂとを有し、半導体素子６０は、基板４１のポリゴンミラー収容筐体２７Ａから突出する領域４１Ｂに配置されている。
【００３９】
なお、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａは、ポリゴンミラー４０に埃が付着しないように機密性を高める必要がある。そこで、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａから突出する基板４１とポリゴンミラー収容筐体２７Ａとの間に生じる隙間は、図示しないシール部材より気密性が確保されている。
【００４０】
さらに、本実施の形態における基板４１は、ポリゴンミラー４０が配置される基板４１の領域４１Ａに対して、半導体素子６０が配置される基板４１の領域４１Ｂの方が上方に位置するように折り曲げられている。具体的には、基板４１の領域４１Ｂが、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａの上面よりも上側に位置するように、基板４１の領域４１Ｂが折り曲げられている。これにより、半導体素子６０は、放熱フィン４３を通過する放熱用の空気ＡＦが当たる位置に配置されることになる。その結果、一つの送風経路で放熱フィン４３および半導体素子６０の両方の放熱を効率良く行なうことが可能となる。
【００４１】
以上、上述した実施の形態におけるレーザー走査光学装置２０、およびこのレーザー走査光学装置２０を採用したカラープリンタ１によれば、半導体素子６０がポリゴンミラー収容筐体２７Ａから露出する位置に配置されているため、半導体素子６０が筐体で覆われている場合に比べて、効果的に放熱が可能となる。
【００４２】
また、モータ４２からの放熱（主にコイル４２ｃおよび軸受け部）を促す放熱フィン４３の位置と半導体素子６０の高さ位置が略合うように基板４１に段差が設けられている。これにより、１つのエアーフロー（ＡＦ）で効果的に放熱することが可能となる。
【００４３】
また、モータ４２と半導体素子６０とは空間的に分離されており、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａの体積を小さくすることができるため、放熱フィン４３への熱伝達の効率を高め、放熱し易くすることができる。
【００４４】
その結果、レーザー走査光学装置２０の内部で発生する熱の放熱効率を高め、感光体上でのビーム照射位置の変化を防止し、また、カラープリンタにおける印刷画像の品質劣化の抑制が可能となる。
【００４５】
なお、半導体素子６０を、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａから露出させる場合において、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａから突出する領域４１Ｂに半導体素子６０を配置することで、半導体素子６０の放熱が十分確保できる場合には、基板４１を折り曲げることなく、図７に示すように、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａから基板４１を平板状態のまま突出させることも可能である。
【００４６】
（実施の形態２：図８参照）
本発明に基づいた実施の形態２におけるレーザー走査光学装置について、図８参照して以下説明する。なお、図８は、ポリゴンミラー収容筐体における基板の収容状態を示す断面図であり、図２中のＶ−Ｖ線矢視断面に対応している。
【００４７】
上記実施の形態においては、半導体素子６０は、基板４１のポリゴンミラー収容筐体２７Ａから突出する領域４１Ｂに配置されていたが、本実施の形態においては、基板４１は、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａの内部に収容された状態で、半導体素子６０は、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａに設けられた開口部２７ｈから露出する形態を有している。
【００４８】
具体的には、基板４１は、モータ４２が配置される領域４１Ａと、半導体素子６０が配置される領域４１Ｃとを有している。領域４１Ａにおいて基板４１の表面上には、モータ４２のコイル４２ｃが形成されており、半導体素子６０は、コイル４２ｃが形成される基板４１の表面とは反対側の裏面に配置されている。さらに、領域４１Ｃは、領域４１Ａからみて裏面側に折り曲げられるとともに、領域４１Ｃが、開口部２７ｈを塞ぐように配置されている。
【００４９】
これにより、半導体素子６０がポリゴンミラー収容筐体２７Ａが露出する状態となり、半導体素子６０の放熱を促すことが可能となる。また、必要に応じて、半導体素子６０の放熱をさらに促すために、半導体素子６０に対して、放熱用の空気が当たるようにしても良い。この放熱用の空気は、放熱フィン４３を通過する放熱用の空気ＡＦと同一であっても良いし、別途、半導体素子６０に対して専用に設けた空気流れであっても良い。
【００５０】
以上、本実施の形態におけるレーザー走査光学装置２０、およびこのレーザー走査光学装置２０を採用したカラープリンタ１によっても、実施の形態１の場合と同様に、半導体素子６０がポリゴンミラー収容筐体２７Ａから露出する位置に配置されているため、半導体素子６０が筐体で覆われている場合に比べて、効果的に放熱が可能となる。
【００５１】
また、基板４１の領域４１Ｃが、開口部２７ｈを塞ぐように配置されていることから、ポリゴンミラー収容筐体２７Ａの気密性を容易に維持しながら、半導体素子６０の放熱が効果的に可能となる。
【００５２】
その結果、レーザー走査光学装置２０の内部で発生する熱の放熱効率を高め、感光体上でのビーム照射位置の変化を防止し、また、カラープリンタにおける印刷画像の品質劣化の抑制が可能となる。
【００５３】
なお、上記各実施の形態において、偏向器の一例としてポリゴンミラー４０を用いた場合について説明したが、ポリゴンミラー４０に代わり、レゾナントスキャナやガルバノミラー等を用いることも可能である。
【００５４】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５５】
１  カラープリンタ、２，２Ｋ  画像形成ステーション、３，３Ｃ，３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ  感光体ドラム、４  現像器、５  自動給紙カセット、６  通紙経路、７  反転経路、９  排紙部、１０  中間転写ベルト、１１  駆動ローラ、１２  支持ローラ、１３  次転写位置、１５  定着装置、１６  排出ローラ、１７  スイッチバックローラ、２０  レーザー走査光学装置、２１  光源部、２２，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙ，２２Ｋ  レーザーダイオード、２３，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙ  合成ミラー、２４，３４，３５，３６，３４Ｃ，３５Ｃ，３４Ｍ，３４Ｙ  折返しミラー、２５  シリンドリカルレンズ、２６  プレート、２７  筐体、２７Ａ  ポリゴンミラー収容筐体、２７Ｂ  光学系収容筐体、２７ｈ  開口部、３１  第１結像レンズ、３２  第２結像レンズ、３３，３３Ｃ，３３Ｋ，３３Ｍ，３３Ｙ  第３結像レンズ、３４Ｋ，３５Ｍ，３５Ｙ，３６Ｃ  ミラー、３７  検出用ミラー、３８  レンズ、３９  同期信号検出用受光センサ、４０  ポリゴンミラー、４１  基板、４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ  領域、４２  モータ、４２ｃ  コイル、４２ｊ  モータ軸受け部、４３  放熱フィン、４５  部分倍率調整機構、５０  スキュー調整機構、５１  ステッピングモータ、５９  ブラケット、６０  半導体素子。
【図１】
0005605257.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005605257.tif 000009