(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリゴンモーターの軸に直結されたポリゴンミラーによって光源からの光ビームを偏向する偏向装置と、
前記偏向装置からの光ビームを被走査面に導くレンズを含む走査光学系とを備え、
前記ポリゴンモーターの熱が、ポリゴンモーター軸の軸受となる熱伝導部材及び放熱部材を介して放熱板に伝導され、放熱板から外部に放熱されるように構成された走査光学装置であって、
前記放熱板は外周部の複数箇所でハウジングに固定され、前記放熱板が熱膨張して凸面状に変形するときに、変形前の放熱板の表面をＸＹ平面としたとき熱膨張変形によってＺ方向にのみ変位する位置の近傍において、前記放熱部材が前記放熱板に固定されていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記放熱板が熱膨張して凸面状に変形するときにＺ方向への変位が略ゼロである節点が複数設けられ、前記複数の節点が前記ポリゴンモーター軸に対して同心円状に、かつ、均等角度間隔で配置されていることを特徴とする
請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記複数の節点は、前記放熱板の外周部における前記ハウジングへの複数の固定点であることを特徴とする
請求項２に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記放熱板の外周部において、前記ハウジングへの複数の固定点の近傍に複数の屈曲部が形成され、前記複数の節点が前記複数の屈曲部に位置することを特徴とする
請求項２に記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記放熱板の外周部における前記ハウジングへの複数の固定点のうち、一部の固定点の近傍に屈曲部が形成され、前記屈曲部が形成された固定点の近傍の前記屈曲部と、近傍に屈曲部が形成されていない固定点とが前記複数の節点を構成することを特徴とする
請求項２に記載の走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置において感光体ドラムを露光する光ビームを偏向・走査する走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の走査光学装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。側面が反射面となる正多角形柱（例えば六角柱）状のポリゴンミラーをポリゴンモーターで回転駆動し、光源（レーザーダイオード）からの光ビームをポリゴンモーターの反射面で偏向することによって、感光体ドラムの主走査方向での走査と復帰を繰り返し、感光体ドラムの回転と相俟って感光体ドラムの表面を露光する。走査光学装置は、樹脂製のハウジングの中に偏向装置であるポリゴンミラーとポリゴンモーター、レンズやミラーを含む走査光学系等が収容された構造を有する。
【０００３】
近年、画像形成装置の高プリント密度化及び高速化の要求に対応するために、複数の光ビームで走査を行うマルチビーム走査やポリゴンミラーの回転速度の高速化が進んでいる。その結果、ポリゴンモーターの発熱が大きくなるので、その放熱を効果的に行うことが重要である。放熱が不十分であると、樹脂製のハウジングやレンズが熱膨張し、光学性能の悪化、ひいては露光位置精度の低下を招くおそれがある。
【０００４】
他方、画像形成装置の小型化及び低価格化に伴い、走査光学装置にも小型化とコスト低減が求められている。これに対応すべく、アルミダイキャスト等で形成された放熱フィンの代わりに、安価な放熱板を用いることが多い。特許文献１に記載された走査光学装置においても、アルミニウム等の金属板で形成した偏向装置取付板が放熱板を兼ねていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２１５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような走査光学装置におけるポリゴンモーターは、その駆動回路が実装された回路基板に直接固定され、回路基板がハウジングに固定されていることが多い。特許文献１の走査光学装置では、回路基板が偏向装置取付板（放熱板）を介してハウジングに固定される。この場合、ポリゴンモーターの発熱は、主に回路基板（の銅箔）を介して放熱板に伝わるので、放熱効率があまり良くない。
【０００７】
発明者らは、ポリゴンモーターの熱を回転軸（以下、ポリゴンモーター軸という）から放熱板へ伝導する方法について検討した。このときに問題となったことは、ポリゴンモーター軸から伝達された熱によって、放熱板が熱膨張して変形したときに、ポリゴンモーター軸がわずかに傾くと、ポリゴンモーター軸に直結されたポリゴンミラーも傾くので、光ビームによる走査の位置精度が悪くなることである。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決し、光ビームによる走査の位置精度の低下を伴うことなくポリゴンモーターの発熱を効果的に放熱することができる比較的簡単な構成の走査光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の走査光学装置は、ポリゴンモーターの軸に直結されたポリゴンミラーによって光源からの光ビームを偏向する偏向装置と、前記偏向装置からの光ビームを被走査面に導くレンズを含む走査光学系とを備え、前記ポリゴンモーターの熱が、ポリゴンモーター軸の軸受となる熱伝導部材及び放熱部材を介して放熱板に伝導され、放熱板から外部に放熱されるように構成された走査光学装置であって、前記放熱板は外周部の複数箇所でハウジングに固定され、前記放熱板が熱膨張して凸面状に変形するときに、変形前の放熱板の表面をＸＹ平面としたとき熱膨張変形によってＺ方向にのみ変位する位置の近傍において、前記放熱部材が前記放熱板に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の走査光学装置は、請求項１に記載の走査光学装置において、前記放熱板が熱膨張して凸面状に変形するときにＺ方向への変位が略ゼロである節点が複数設けられ、前記複数の節点が前記ポリゴンモーター軸に対して同心円状に、かつ、均等角度間隔で配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の走査光学装置は、請求項２に記載の走査光学装置において、前記複数の節点が、前記放熱板の外周部における前記ハウジングへの固定点であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の走査光学装置は、請求項２に記載の走査光学装置において、前記放熱板の外周部において、前記ハウジングへの複数の固定点の近傍に複数の屈曲部が形成され、前記複数の節点が前記複数の屈曲部に位置することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の走査光学装置は、請求項２に記載の走査光学装置において、前記放熱板の外周部における前記ハウジングへの複数の固定点のうち、一部の固定点の近傍に屈曲部が形成され、前記屈曲部が形成された固定点の近傍の前記屈曲部と、近傍に屈曲部が形成されていない固定点とが前記複数の節点を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の走査光学装置によれば、ポリゴンモーターの熱が、ポリゴンモーター軸からその軸受となる熱伝導部材及び放熱部材を介して放熱板に伝導され、放熱板から外部に放熱されるので、ポリゴンモーターの熱が効果的に放熱される。また、外周部の複数箇所でハウジングに固定された放熱板が熱膨張して凸面状に変形しても、放熱部材はＺ方向にのみ変位し、ＸＹ方向の変位成分を有さないので、ポリゴンモーター軸が傾くことがなく、ポリゴンミラーの回転平面が維持されるので、光ビームによる走査の位置精度が低下することはない。
【００１５】
請求項２に記載の走査光学装置によれば、放熱板が熱膨張して凸面状に変形するときにＺ方向への変位が略ゼロである節点が複数設けられ、複数の節点がポリゴンモーター軸に対して同心円状に、かつ、均等角度間隔で配置されているので、放熱板が熱膨張したとき、放熱板の厚みや密度が均一であれば、略球面の凸面状に変形し、その頂点がＺ方向にのみ変位する（ＸＹ方向の変位成分が無い）位置となる。この位置に放熱部材（ポリゴンモーター軸）が配置されているので、放熱板が熱膨張変形してもポリゴンモーター軸が傾くことがなく、光ビームによる走査の位置精度が低下することはない。
【００１６】
複数の節点は、請求項３のように、放熱板の外周部におけるハウジングへの固定点であってもよいし、請求項４のように、複数の固定点の近傍に複数の屈曲部が形成されている場合は、複数の屈曲部が複数の節点となり得る。あるいは、請求項５のように、複数の固定点のうちの一部の固定点の近傍に屈曲部が形成されている場合は、それらの屈曲部と、近傍に屈曲部が形成されていない固定点とが複数の節点を構成することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る走査光学装置が内蔵される画像形成装置の内部構成を示す概略構成図である。
【図２】走査光学装置に相当する露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】偏向装置の取付構造及び放熱構造を示す走査光学装置の部分断面図である。
【図４】放熱板のハウジングに対する複数の固定点を示す平面図である。
【図５】本実施形態の第１変形例における走査光学装置の部分展開断面図である。
【図６】本実施形態の第１変形例における放熱板の平面図である。
【図７】本実施形態の第２変形例における走査光学装置の部分展開断面図である。
【図８】本実施形態の第２変形例における放熱板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態に係る走査光学装置を図面に基づいて説明する。まず、実施形態に係る走査光学装置が内蔵される画像形成装置を図１に基づいて簡単に説明する。この画像形成装置１は、タンデム方式のカラーデジタルプリンターであり、正面から見たときの画像形成装置１の内部構成の概略が図１に示されている。
【００１９】
画像形成装置１は、その筐体２の内部に画像プロセス装置３、給紙装置４、定着装置５等を備えている。筐体２内の下部に位置する給紙装置４は、記録材Ｐを収容する給紙カセット２１、記録材Ｐを順次繰り出すピックアップローラー２２、繰り出された記録材Ｐを１枚ずつに分離して用紙搬送路３０に送り出す一対の分離ローラー２３、記録材Ｐを所定のタイミングで画像プロセス装置３に搬送する一対のタイミングローラー２４等を備えている。用紙搬送路３０は、給紙装置４の給紙カセット２１から、タイミングローラー対２４のニップ部、画像プロセス装置３の二次転写ニップ部、及び定着装置５の定着ニップ部を経て、筐体２上部にある排出ローラー対２６に至る。
【００２０】
給紙装置４の上方に位置する画像プロセス装置３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する計４つの作像部７（７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ）と、中間転写ベルト６等を備えている。中間転写ベルト６は、図１で右側に位置する駆動ローラー８と、左側に位置する従動ローラー９とに巻き掛けられている。駆動ローラー８に巻き掛けられた中間転写ベルト部分の外側に二次転写ローラー１０が配置されている。駆動ローラー８を図１で反時計方向に回転させることにより、中間転写ベルト６は反時計方向に周回する。
【００２１】
４つの作像部７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、中間転写ベルト６の下方において、図１の左から順に、中間転写ベルト６に沿って並べて配置されている。各作像部７は図１の時計方向に回転する感光体ドラム１３を備えている。感光体ドラム１３の周囲には、時計回り順に、帯電装置１４、露光装置１９、現像装置１５、一次転写ローラー１６及び感光体クリーナー１７が配置されている。
【００２２】
帯電装置１４は、感光体ドラム１３の表面を一様に帯電させる。露光装置１９は、本発明の走査光学装置に相当し、外部端末等からのプリント指令に含まれる画像データに基づいて発生したレーザー光で感光体ドラム１３を走査し、その表面に静電潜像を形成する。現像装置１５は、負極性のトナーを用いて静電潜像を現像し、感光体ドラム１３上にトナー像を形成する。
【００２３】
一次転写ローラー１６は中間転写ベルト６の内周側に位置していて、中間転写ベルト６を挟んで感光体ドラム１３に対峙している。一次転写ローラー１６は、中間転写ベルト６の回転に伴って図１で反時計方向に回転する。中間転写ベルト６が一次転写ローラー１６と感光体ドラム１３とで挟まれた部分（一次転写ニップ部）において、感光体ドラム１３上のトナー像が中間転写ベルト６に転写される。感光体クリーナー１７は、感光体ドラム１３上に残留する未転写トナーを除去する。
【００２４】
各作像部７において感光体ドラム１３上に形成された各色のトナー像は、それぞれの一次転写ニップ部において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、中間転写ベルト６の外周面に転写され重ねられる。そして、重ね合わせられた４色のトナー像は、中間転写ベルト６と二次転写ローラー１０との当接部（二次転写ニップ部）において、記録材Ｐに一括して転写される。中間転写ベルト６に残った未転写トナーは転写ベルトクリーナー１２にて掻き取られ、中間転写ベルト６上から取り除かれる。
【００２５】
トナー像が転写された記録材Ｐは、二次転写ローラー１０の上方に位置する定着装置５の定着ニップ部、つまり定着ローラー３１と加圧ローラー３２との当接部分を通過する際に加熱・加圧され、未定着トナー像が記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは、排出ローラー対２６の回転によって排紙トレイ２７上に排出される。
【００２６】
次に、露光装置（走査光学装置）１９について図２に基づいて説明する。図２は、走査光学装置１９の概略構成を示す斜視図である。走査光学装置１９は、そのハウジング内に光源（レーザーダイオード）４１、コリメーターレンズ４２、シリンドリカルレンズ４３、ポリゴンミラー４４、走査レンズ４５、走査ミラー４６等が設けられている。ポリゴンミラー４４は、ポリゴンモーターによって垂直方向の軸心ＡＸ１周りに回転駆動され、光源４１からの光ビーム（レーザー光）を偏向する偏向装置を構成している。走査レンズ４５及び走査ミラー４６は偏向装置（ポリゴンミラー４４）からの光ビームを被走査面（感光体ドラム１３の表面）に導く走査光学系を構成している。
【００２７】
光源４１から射出された光ビームは、コリメーターレンズ４２及びシリンドリカルレンズ４３を通ってポリゴンミラー４４の外周面で反射し、走査レンズ４５を通って走査ミラー４６で光路を曲げられ、走査光学装置１９のハウジングに形成された光出射窓から出射して被走査面（感光体ドラム１３の表面）に導かれる。図２において、ポリゴンミラー４４が矢印方向に回転すると、光ビームは感光体ドラム１３の表面において、矢印方向（主走査方向）の走査と復帰を繰り返す。そして、感光体ドラム１３が回転することにより、感光体ドラム１３の表面全体が（主走査方向及び副走査方向に）走査される。光ビームは画像データに基づいて変調されており、光ビームが感光体ドラム１３の表面を走査することによって感光体ドラム１３の表面に静電潜像が形成される。
【００２８】
次に、走査光学装置１９のうち、偏向装置を構成するポリゴンミラー４４とその駆動手段であるポリゴンモーターの取付構造と、ポリゴンモーターの熱を放熱させるための構造を図３等に基づいて説明する。図３は、偏向装置の取付構造及び放熱構造を示す走査光学装置の部分断面図である。
【００２９】
走査光学装置１９のハウジング５０は樹脂成形品であり、上ハウジング５０Ａと下ハウジング５０Ｂからなる。下ハウジング５０Ｂの底面に、ポリゴンミラー４４を回転駆動するポリゴンモーター５１が実装された回路基板５２が複数のネジ５３を用いて取り付けられている。回路基板５２には、ポリゴンモーター５１の駆動回路も実装され、ポリゴンモーター５１の回転軸（ポリゴンモーター軸）５１１を逃げる貫通孔５２１が形成されている。ポリゴンモーター５１から上方へ延びるポリゴンモーター軸５１１にポリゴンミラー４４が直結されている。
【００３０】
ポリゴンモーター軸５１１の上端部の外周面は断面Ｕ字状の放熱部材５４とその内側に固着された熱伝導部材５５によって回転自在に支持されている。上ハウジング５０Ａの開口部５０１にアルミニウム製の放熱板５６が固定され、放熱板５６の中央部にアルミニウム製の放熱部材５４がろう付け、接着等の手段で固定されている。放熱板５６は、図４に示すように、その周辺部の３個所でネジ５７を用いて上ハウジング５０Ａに固定されている。
【００３１】
断面Ｕ字状の放熱部材５４とその内側に固定されたスリーブ状の熱伝導部材５５は、ポリゴンモーター軸５１１の軸受を構成すると共に、ポリゴンモーター５１の熱をポリゴンモーター軸５１１から放熱板５６へ伝導する働きを有する。放熱部材５４は熱伝導率の高いアルミニウムで作られ、熱伝導部材５５は表面摩擦係数が小さく、かつ、熱伝導に優れている樹脂又は金属（焼結合金等）で作られている。
【００３２】
ポリゴンモーター５１で発生した熱は、ポリゴンモーター軸５１１から熱伝導部材５５と放熱部材５４を通って放熱板５６へ伝導され、放熱板５６から外部（空気中）に放熱される。このようにして、ポリゴンモーター５１の熱が効果的に放熱される。
【００３３】
このとき、放熱板５６は、その周辺部複数個所（図４では３箇所）でハウジング５０（上ハウジング５０Ａ）に固定されているので、放熱板５６が熱膨張すると、図３に矢印と破線で誇張して示すように、中央部が持ち上がるように凸面状に変形する。つまり、変形前の放熱板５６の表面をＸＹ平面としたとき熱膨張変形によって放熱板５６の中央部はＺ方向に変位する。
【００３４】
しかし、放熱板５６の中央部から外れた箇所では、放熱板５６の熱膨張変形によってＺ方向の変位成分だけでなく、Ｘ方向及びＹ方向の変位成分も生じる。仮に、放熱部材５４が放熱板５６の中央部から外れた箇所に固着されていると、放熱板５６の熱膨張変形に伴って、放熱部材５４にもＸ方向及びＹ方向の変位成分が生ずる。図３の断面図から分かるように、ポリゴンモーター軸５１１の軸受を構成する放熱部材５４及び熱伝導部材５５がＸ方向又はＹ方向に変位すると、ポリゴンモーター軸５１１が傾くことになる。わずかな傾きであっても、ポリゴンモーター軸５１１が傾くと、それに直結されたポリゴンミラー４４の反射面も傾くので、図２から分かるように、光ビームによる走査の位置精度が悪くなる。具体的には副走査方向にずれが生じる。
【００３５】
本実施形態の走査光学装置１９では、放熱部材５４が放熱板５６の中央部、つまり熱膨張変形によってＺ方向にのみ変位する位置に固着されているので、ポリゴンモーター軸５１１からの熱伝導によって放熱板５６が熱膨張変形しても、ポリゴンモーター軸５１１が傾くことはなく、光ビームによる走査の位置精度が維持される。
【００３６】
上記のように、放熱板５６の中央部が、熱膨張変形によってＺ方向にのみ変位する位置となるのは、図４に示したように、放熱板５６の外周部におけるハウジング５０への複数（３箇所）の固定点（ネジ５７の位置）が中心（ポリゴンモーター軸５１１）から等距離であり、かつ、均等角度間隔（θ＝１２０度）で配置されているからである。もちろん、放熱板５６の厚みや密度が均一であることが前提である。これらの固定点は、放熱板５６が熱膨張して凸面状に変形するときにＺ方向への変位が略ゼロである節点に相当する。
【００３７】
上記の節点は、放熱板５６の外周部におけるハウジング５０への固定点に限るわけではなく、例えば、固定点の近傍に放熱板５６の屈曲部が形成されている場合は、その屈曲部が節点となる。そのような場合を第１変形例として図５及び図６に示す。図５は、第１変形例における走査光学装置の部分展開断面図であり、図６は第１変形例における放熱板の平面図である。
【００３８】
第１変形例では、放熱板５６の外周部３箇所にハウジング５０への固定のための断面Ｌ字状の脚部５６１が形成され、各脚部がネジ５７を用いて上ハウジング５０Ａに固定されている。この場合に、ポリゴンモーター軸５１１からの熱伝導によって放熱板５６が熱膨張すると、放熱板５６は、図５に矢印及び破線で示すように、各脚部５６１と円板状の本体部との境の屈曲部５６２を節点として凸面状に変形する。この場合も、図６に示す３箇所の節点（屈曲部）５６２と放熱板５６の中心（ポリゴンモーター軸５１１）との位置関係は図４に示した位置関係と実質的に同じであり、図５に示すように、ポリゴンモーター軸５１１の軸受を構成する放熱部材５４は、放熱板５６の熱膨張変形によってＺ方向にのみ変位する位置に固着されている。
【００３９】
次に、本実施形態の第２変形例を図７及び図８に示す。図７は、第２変形例における走査光学装置の部分展開断面図であり、図８は第２変形例における放熱板の平面図である。第２変形例では、放熱板５６の外周部３箇所のうちの２箇所にハウジング５０への固定のための断面Ｌ字状の脚部５６１と屈曲部５６２が形成され、残り１箇所にはそれらが形成されず、円板状の本体部の外周部がネジ５７を用いて直接上ハウジング５０Ａに固定されている。この場合は、屈曲部５６２が形成された２箇所については屈曲部５６２が節点となり、屈曲部が形成されていない１箇所は、ネジ５７による固定点が節点となって、放熱板５６は、図７に矢印及び破線で示すように凸面状に変形する。
【００４０】
この場合も、図８に示すように、３箇所の節点（屈曲部５６２及び固定点５７）と放熱板５６の中心（ポリゴンモーター軸５１１）との位置関係は図４に示した位置関係と実質的に同じであり、図７に示すように、ポリゴンモーター軸５１１の軸受を構成する放熱部材５４は、放熱板５６の熱膨張変形によってＺ方向にのみ変位する位置に固着されている。
【００４１】
なお、別の変形例として、放熱板５６の外周部３箇所のうちの１箇所にハウジング５０への固定のための断面Ｌ字状の脚部５６１と屈曲部５６２が形成され、残り２箇所にはそれらが形成されていない構成も可能である。この場合は、１箇所の屈曲部と２箇所の固定点５７で３箇所の節点が構成されることになり、３箇所の節点と放熱板５６の中心（ポリゴンモーター軸５１１）との位置関係等は上記と同様にすることができる。
【００４２】
また、上記の実施形態及び各変形例において、放熱板５６の外周部に設けられる節点の数は３箇所に限らず、２箇所でもよいし、４箇所以上でもよい。要は、複数の節点がポリゴンモーター軸５１１（放熱部材５４の固着点）の中心に対して同心円状に、かつ、均等角度間隔で配置されていればよい。また、第２変形例では複数の節点のうちの一部（任意の数）が屈曲部で、他が固定点であればよい。言い換えれば、複数の固定点のうちの一部（任意の数）の近傍に屈曲部が形成され、他の固定点には形成されていない構成であればよい。
【００４３】
以上に本発明の実施形態とその変形例について説明したが、各部材や部分の形状、材質、構造等は図面を参照しながら説明した具体的なものに限定されるわけではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１３  感光体ドラム（被走査面）
１９  露光装置（走査光学装置）
４１  光源
４４  ポリゴンミラー（偏向装置）
４５  走査レンズ（走査光学系）
５０  ハウジング
５１  ポリゴンモーター
５１１  ポリゴンモーター軸
５４  放熱部材
５５  熱伝導部材
５６  放熱板
５６２  屈曲部
５７  ネジ（固定点）
【図１】
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【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】
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