(57)【要約】【課題】レーザ駆動用のドライブＩＣの輻射熱によるレーザ光源の昇熱を抑制する。【解決手段】レーザ光源としての面発光レーザ３１は、電気回路基板３２に配設され、電気回路基板３２とは電気的に接続される。電気回路基板３２には、面発光レーザ３１の発光を制御するためのレーザ駆動回路ドライブＩＣ３３が配設される。面発光レーザ３１を保持するレーザホルダ４５の板状部４２における、ドライブＩＣ３３に対向する対向領域に、ドライブＩＣ３３の投影形状に略等しい形状の放熱用の貫通穴４６が形成される。ドライブＩＣ３３からの輻射熱は、貫通穴４６を通して放熱され、板状部４２に伝達されにくい。【選択図】図４
2014174382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出するレーザ光源と、
前記レーザ光源を駆動するドライブＩＣと、
前記レーザ光源と前記ドライブＩＣとが実装され、前記レーザ光源と前記ドライブＩＣとを電気的に接続する電気回路基板と、
前記電気回路基板が連結される複数の連結部と、前記複数の連結部に連結された前記電気回路基板の前記ドライブＩＣが実装された面の裏面に対向する対向部と、を備える保持部材とを有し、
前記保持部材の前記対向部のうち、前記電気回路基板上の前記ドライブＩＣが実装された領域の裏面に対向する領域に貫通穴が設けられることを特徴とするレーザ光射出装置。
【請求項２】
前記貫通穴の形状は、前記ドライブＩＣの投影形状に略等しいことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光射出装置。
【請求項３】
レーザ光を射出するレーザ光源と、
前記レーザ光源を駆動するドライブＩＣと、
前記レーザ光源と前記ドライブＩＣとが実装され、前記レーザ光源と前記ドライブＩＣとを電気的に接続する電気回路基板と、
前記電気回路基板が連結される複数の連結部と、前記複数の連結部に連結された前記電気回路基板の前記ドライブＩＣが実装された面の裏面に対向する対向部と、を備えるアルミニウムでなる保持部材とを有し、
前記保持部材の前記対向部のうち、前記電気回路基板上の前記ドライブＩＣが実装された領域の裏面に対向する領域以外の領域が黒色になるように処理され、且つ、前記保持部材の前記対向部のうち、前記電気回路基板上の前記ドライブＩＣが実装された領域の裏面に対向する領域は黒色に処理されていないことを特徴とするレーザ光射出装置。
【請求項４】
前記対向する領域の形状は、前記ドライブＩＣの投影形状に略等しいことを特徴とする請求項３に記載のレーザ光射出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか１項に記載のレーザ光射出装置と、
前記レーザ光が感光体上を走査するように前記レーザ光を偏向する偏向手段と、を備える光走査装置であって、
前記レーザ光源は、複数の発光点を備えた面発光レーザであることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
感光体と請求項５に記載の光走査装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置等において感光体を露光するレーザ光射出装置、当該レーザ光射出装置を備える光走査装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置の画像出力部は、一般に、画像データに応じて明滅するレーザ光束で感光体上を走査し、感光体上に形成される露光分布に応じて、静電的な電子写真プロセスによる画像形成を実現している。一般的に、レーザ光束での走査に光走査装置が用いられている。
【０００３】
この光走査装置では、光源である半導体レーザからの光束を略平行な光束に変換した後、偏向装置として回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）等で反射偏向する。その後、レンズ、ミラー等の結像光学素子で、移動するスポットとして感光体上に結像させ、直線に沿った光走査を繰り返し行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７８９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、光走査装置の高速化、走査の高密度化のため、レーザ光源には多数ビームを発光するＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）等が採用されることが多くなってきた。しかしながら、面発光レーザのような多数ビームのレーザ光源の駆動制御においては、レーザ発光を制御するためのドライブＩＣの発熱量が著しく増加する。そのため、レーザ光源の温度上昇による性能劣化に対して対策が必要になってきている。
【０００６】
ところで特許文献１には、レーザ光源の発熱対策として、レーザ光源の筺体部を基板の銅箔面に接地して放熱する技術が開示されている。たしかに、シングル若しくはダブルビーム程度のレーザ光源の場合は、発熱源の主たる構成要素はレーザ光源であるので、レーザ光源そのものの放熱性を高めることが対策として有効である。
【０００７】
ところが、ビーム数が十数ビームもあるようなＶＣＳＥＬ等のマルチビーム光源では、レーザ光源自体の発熱よりもドライブＩＣの発熱の方がはるかに大きい。そのため、ドライブＩＣからの輻射熱によるレーザ光源の昇熱が大きくなり、光学性能や寿命の低下が懸念される。特に、同一基板上に両者がある場合は放熱効果もあまり期待できない。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、レーザ駆動用のドライブＩＣの輻射熱によるレーザ光源の昇熱を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明のレーザ射出装置は、レーザ光を射出するレーザ光源と、前記レーザ光源を駆動するドライブＩＣと、前記レーザ光源と前記ドライブＩＣとが実装され、前記レーザ光源と前記ドライブＩＣとを電気的に接続する電気回路基板と、前記電気回路基板が連結される複数の連結部と、前記複数の連結部に連結された前記電気回路基板の前記ドライブＩＣが実装された面の裏面に対向する対向部と、を備える保持部材とを有し、前記保持部材の前記対向部のうち、前記電気回路基板上の前記ドライブＩＣが実装された領域の裏面に対向する領域に貫通穴が設けられることを特徴とする。
【００１０】
また、レーザ光を射出するレーザ光源と、前記レーザ光源を駆動するドライブＩＣと、前記レーザ光源と前記ドライブＩＣとが実装され、前記レーザ光源と前記ドライブＩＣとを電気的に接続する電気回路基板と、前記電気回路基板が連結される複数の連結部と、前記複数の連結部に連結された前記電気回路基板の前記ドライブＩＣが実装された面の裏面に対向する対向部と、を備えるアルミニウムでなる保持部材とを有し、前記保持部材の前記対向部のうち、前記電気回路基板上の前記ドライブＩＣが実装された領域の裏面に対向する領域以外の領域が黒色になるように処理され、且つ、前記保持部材の前記対向部のうち、前記電気回路基板上の前記ドライブＩＣが実装された領域の裏面に対向する領域は黒色に処理されていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザ駆動用のドライブＩＣの輻射熱によるレーザ光源の昇熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ光射出装置を備える光走査装置を含んだ画像形成装置の断面図である。
【図２】光走査装置の斜視図である。
【図３】レーザユニットの分解斜視図である。
【図４】レーザユニットの断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る光走査装置のレーザユニットの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ光射出装置を備える光走査装置を含んだ画像形成装置の断面図である。
【００１５】
この画像形成装置はフルカラープリンタとして構成される。この画像形成装置は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の色光別に画像情報を形成する４つの画像形成ステーションを備え、画像形成ステーションは、それぞれ感光体ドラム２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）を有する。
【００１６】
感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周りには、専用の帯電装置３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、光走査装置１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）、現像装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）がそれぞれ配置されている。感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周りにはさらに、ドラムクリーニング装置５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、転写装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）がそれぞれ配置されている。
【００１７】
光走査装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、各色光別の画像情報に応じた光を感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに照射するためのものである。感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄでは、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの画像が形成される。
【００１８】
一方、各画像形成ステーションを通過するように、感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの下方に無端ベルト状の中間転写ベルト９が配置される。中間転写ベルト９は駆動ローラ６２と従動ローラ６３、６５に張架されている。また、中間転写ベルト９の表面を清掃するクリーニング装置１０が設けられている。
【００１９】
上記構成において、帯電装置３ａ、光走査装置１ａによる露光により感光体ドラム２ａ上に画像情報のシアン成分の潜像が形成される。その後、潜像は現像装置４ａでシアントナーを有する現像剤によりシアントナー像となり、転写装置６ａでシアントナー像が中間転写ベルト９の表面に転写される。
【００２０】
感光体ドラム２ｂ、２ｃ、２ｄにおいても、感光体ドラム２ａと同様に、マゼンタ像、イエロー像、ブラック像についても同様な方法で画像形成が行われ、これらが中間転写ベルト９に精度よく重ねて転写される。そして、中間転写ベルト９に４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、中間転写ベルト９上の４色トナー像は２次転写ローラ８によりシート材Ｓ上に転写（２次転写）される。
【００２１】
シート材Ｓは、手差し給送カセット１１内、及び給送カセット１２、１３に収容されており、画像形成にタイミングを合せて搬送される。そして、２次転写が終了したシート材Ｓには、転写されたトナー像が定着ローラ対７４にて加熱定着され、画像が得られる。２次転写が終了した感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々は、ドラムクリーニング装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄで残留トナーを除去され、引き続き行われる像形成に備える。また、クリーニング装置１０によって中間転写ベルト９上の残留トナーが除去される。
【００２２】
図２は、光走査装置１ａの斜視図である。
【００２３】
光走査装置１ａは、レーザユニット２０、入射光学系である集光レンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２、回転する回転多面鏡２３のほか、結像光学系であるトーリックレンズ２４、折り返しミラー２７及び結像レンズ２５を備える。
【００２４】
以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡２３の回転軸及び結像光学系の光軸の双方に対して垂直な方向である。副走査方向とは結像光学系の光軸及び主走査方向の双方に対して垂直な方向（回転多面鏡２３の回転軸に平行な方向）である。
【００２５】
被走査体である感光体ドラム２ａの表面上を走査する光束は、次のような経路を辿る。レーザユニット２０から出射されるレーザ光は、集光レンズ２１、副走査方向に所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２２を通過する。その後レーザ光は、回転多面鏡２３の偏向面に線状に集光され、回転多面鏡２３により偏向されてトーリックレンズ２４、折り返しミラー２７及び結像レンズ２５を経て感光体ドラム２ａの表面上に照射される。
【００２６】
光走査装置１ａにおける各種の光学部品は、図示しない筐体に保持されている。光走査装置１ａについて説明したが、光走査装置１ｂ〜１ｄについても同様に構成される。
【００２７】
図３は、レーザユニット２０の分解斜視図である。図４は、レーザユニット２０の断面図である。
【００２８】
レーザユニット２０は、主に、レーザ光を射出するレーザ光源としての面発光レーザ３１、電気回路基板３２、基板取り付け部材３５、面発光レーザ３１を保持する保持部材としてのレーザホルダ４５、コリメータレンズ５１、鏡筒５０を備える。
【００２９】
面発光レーザ３１は、複数の光源（発光点）を有するＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ＬＡＳＥＲ）であり、正方形のパッケージ形状をしている。面発光レーザ３１は、弾性部材を介して電気回路基板３２に配設され、電気回路基板３２とは電気的に接続される。電気回路基板３２には、面発光レーザ３１の発光を制御するためのレーザ駆動回路ドライブＩＣ３３（以下、「ドライブＩＣ３３」と略記する）が実装されている。
【００３０】
レーザホルダ４５は、板状部４２及び筒状部４８を有する。筒状部４８は、板状部４２から、レーザ光の出射方向である集光レンズ２１（図２）の方向に向かって突出している。板状部４２には、筒状部４８と反対の方向に３箇所のＶＣＳＥＬ当接部４９が突出形成されている。
【００３１】
レーザユニット２０の組み付け状態においては、面発光レーザ３１における筒状部４８の側を向いたＶＣＳＥＬ基準面がＶＣＳＥＬ当接部４９に当接し、光走査装置１の光軸と面発光レーザ３１の垂直度とが規制される。付勢機能を備える基板取り付け部材３５は、ＶＣＳＥＬ当接部４９に、面発光レーザ３１のＶＣＳＥＬ基準面が確実に当接するように、電気回路基板３２をレーザホルダ４５側に付勢している。ＶＣＳＥＬ当接部４９は、レーザホルダ４５と電気回路基板３２とを連結する連結部となる。
【００３２】
すなわち、基板取り付け部材３５は、板状部４２に対して固定され、電気回路基板３２は、基板取り付け部材３５に対してボルト３７（図４）にて３箇所で固定される。基板取り付け部材３５は、板状部４２と電気回路基板３２との間に介在し、面発光レーザ３１は、電気回路基板３２とＶＣＳＥＬ当接部４９との間に保持される。ボルト３７の締め付けと弾性部材の弾性とによって、ＶＣＳＥＬ当接部４９に対して面発光レーザ３１のＶＣＳＥＬ基準面がＶＣＳＥＬ当接部４９に適切に押し付けられる。
【００３３】
筒状部４８の根元付近には、面発光レーザ３１に対応する副走査絞り部４７が設けられ（図４参照）、面発光レーザ３１から射出される光束の副走査方向におけるビーム形状が最適な形状に形成される。
【００３４】
コリメータレンズ５１は、副走査絞り部４７を通過した各光束を略平行光束に変換する。鏡筒５０は、コリメータレンズ５１を保持すると共に、筒状部４８の先端部４８ａに固定される。鏡筒５０については、レーザユニット２０において、照射位置やピントをレーザ光の光学特性を検出しながら調整を行い、適切な位置が定められる。そしてその位置で、紫外線硬化形の接着剤を紫外線照射することで鏡筒５０が先端部４８ａに接着固定される。
【００３５】
レーザホルダ４５の板状部４２には放熱用の貫通穴４６が形成されている。板状部４２は、電気回路基板３２のうちドライブＩＣ３３が実装された面（実装面）の裏面に対向する対向部となる。貫通穴４６は、板状部４２のうち、電気回路基板３２上におけるドライブＩＣ３３の実装領域の裏面に対向する領域（対向領域）に形成される。貫通穴４６の形状は、ドライブＩＣ３３の投影形状に略等しい。
【００３６】
レーザホルダ４５は、面発光レーザ３１や鏡筒５０を安定して精度良く保持する役割があるため、アルミ合金製の材質でダイカスト成形されている。ところが、アルミダイカストは素材面では光反射率が高いため、内部の反射光によってフレアが発生する。その対策として、素材表面に黒アルマイト処理、もしくは、反射防止黒塗装を施すのが一般的であり、本実施の形態でもいずれかが採用される。
【００３７】
次にレーザユニット２０における発熱の問題について考察する。面発光レーザ３１は一般のシングルビームレーザと呼ばれるレーザ光源と比べると発光ビーム数が多いため、面発光レーザ３１そのものの発熱量が大きい。さらに、レーザチップに電流を供給するドライブＩＣ３３についても、消費電流が大きいことに比例して発熱量が大きく、面発光レーザ３１が多数ビームであることから、ドライブＩＣ３３の発熱量は著しく大きくなる。ドライブＩＣ３３の表面温度が７５℃から８０℃にも及ぶため、面発光レーザ３１の昇温対策として、ドライブＩＣ３３からの熱量がレーザチップに伝達されるのを抑制することが有効である。
【００３８】
ドライブＩＣ３３と面発光レーザ３１とは、同じ電気回路基板３２に装着されているが、電気回路基板３２はガラスエポキシ材であって熱伝導率が低く、影響度が小さい。
【００３９】
一方、レーザホルダ４５は、アルミニウム材でダイカスト成形されていて、特に板状部４２は電気回路基板３２に対して積層状態で近接配置される。アルミ素材は熱伝導性が良く、しかもドライブＩＣ３３が（厳密にはその裏側が）板状部４２に面対向していることから、板状部４２はドライブＩＣ３３からの熱輻射を受けやすい。しかも、上述したように、フレア防止対策としてレーザホルダ４５の表面が黒色に処理されているため、表面の熱吸収性が良い。これらのことから、ドライブＩＣ３３の輻射熱が大きく、且つそれが面発光レーザ３１に伝達されやすい状況となっている。
【００４０】
そこで本実施の形態では、レーザホルダ４５への、ドライブＩＣ３３からの輻射熱の吸収を低減するための低減手段として、板状部４２におけるドライブＩＣ３３に対向する対向領域にドライブＩＣ３３の略投影形状の貫通穴４６を設けている。ドライブＩＣ３３からの輻射熱は、貫通穴４６を通して放熱されるので、板状部４２に伝達されにくくなる。
【００４１】
本実施の形態によれば、ドライブＩＣ３３の輻射熱による面発光レーザ３１の昇熱を抑制することができる。従って、レーザチップのモード変動による光学性能の低下、さらには寿命の低下が抑制される。
【００４２】
また、貫通穴４６の形状は、ドライブＩＣ３３の投影形状に略等しいので、板状部４２の剛性を不必要に低下させることなく、輻射熱の放熱効果を高めることができる。
【００４３】
なお、貫通穴４６は完結した開口として形成したが、板状部４２の縁部に繋がる切り欠きとして形成してもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では１つの貫通穴４６を採用したが、輻射熱を通過させて放熱性を確保する観点からは、例えば複数に分けた貫通穴の集合でなる網状領域をドライブＩＣ３３の略投影形状に設けてもよい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る光走査装置のレーザユニット２０の分解斜視図である。
【００４６】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対して、レーザホルダ４５への、ドライブＩＣ３３からの輻射熱の吸収を低減するための低減手段が異なり、その他の構成は同様である。
【００４７】
本実施の形態では、低減手段として、レーザホルダ４５の板状部４２に貫通穴４６を形成する代わりに、熱反射率がレーザホルダ４５の他の表面と比べて高い部分を、板状部４２におけるドライブＩＣ３３に対向する対向領域に設ける。
【００４８】
上述したように、レーザホルダ４５の表面は、黒アルマイトまたは黒塗装により、熱反射率が低くなる。そこで、黒アルマイトまたは黒塗装の処理工程において、上記対向領域をマスキング処理し、黒色に処理されないようにする。それにより、マスキング処理された部分は、アルミニウム材の素材面のままの地肌部４１となる。レーザホルダ４５の、上記対向領域以外の領域は黒色に処理されている。
【００４９】
地肌部４１は、熱反射性が良いので、ドライブＩＣの輻射熱が反射し、板状部４２への熱の伝達が抑制され、熱輻射の面発光レーザ３１への影響が小さくなる。
【００５０】
本実施の形態によれば、黒色処理されるレーザホルダ４５においてドライブＩＣ３３に対向する対向領域に素材面の地肌部４１を設けたので、フレア防止効果を確保しつつ、ドライブＩＣ３３の輻射熱による面発光レーザ３１の昇熱を抑制することができる。
【００５１】
また、地肌部４１の形状は、ドライブＩＣ３３の投影形状に略等しいので、フレア防止に影響しない範囲で輻射熱の伝達抑制効果を高めることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では熱反射率が他の面より高い領域として黒色処理を施さない地肌部４１を設けたが、熱反射率を高めるような処理を別途施してもよい。例えば、熱反射性の高い反射シート材を、板状部４２におけるドライブＩＣ３３に対向する対向領域に配設してもよい。
【００５３】
なお、第１、第２の実施の形態において、低減手段が設けられる、板状部４２におけるドライブＩＣ３３に対向する対向領域の形状は、必ずしもドライブＩＣ３３の投影形状と一致しなくてもよい。
【００５４】
また、昇熱抑制の対象となるレーザ光源は、面発光レーザ３１に限定されない。駆動によるドライブＩＣの発熱が大きくなるようなレーザ光源を昇熱抑制の対象にできる。
【００５５】
なお、本発明の光走査装置１が適用される画像形成装置の種類は限定されず、また、画像形成装置と呼ばれるものへの適用に限定されるものでもない。
【００５６】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１  光走査装置
３１  面発光レーザ
３２  電気回路基板
３３  レーザ駆動回路ドライブＩＣ
４１  地肌部
４５  レーザホルダ
４６  貫通穴
【図１】
2014174382.tif 000003
【図２】
2014174382.tif 000004
【図３】
2014174382.tif 000005
【図４】
2014174382.tif 000006
【図５】
2014174382.tif 000007