(57)【要約】【課題】本発明は、放熱を効率良く促進でき、かつ画質劣化等を回避できる小型かつ高性能で安価な光走査装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の光走査装置は、光源と、光源から出射された光を偏向する光偏向手段と、光偏向手段を駆動する駆動手段と、駆動手段の制御を行う駆動制御手段とを密閉する密閉手段と、光源及び密閉手段を支持する支持手段とを有している。そして、本発明の光走査装置によれば、密閉手段の上部の密閉側の一部に凹部あるいは凸部を設けたことに特徴がある。【選択図】        図１
2008020589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射された光を偏向する光偏向手段と、該光偏向手段を駆動する駆動手段と、該駆動手段の制御を行う駆動制御手段とを密閉する密閉手段と、前記光源及び前記密閉手段を支持する支持手段とを有する光走査装置において、
前記密閉手段の上部の密閉側の一部に凹部あるいは凸部を設けたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光源と、該光源から出射された光を偏向する光偏向手段と、該光偏向手段を駆動する駆動手段と、該駆動手段の制御を行う駆動制御手段とを密閉する密閉手段と、前記光源及び前記密閉手段を支持する支持手段とを有する光走査装置において、
前記密閉手段の上部の密閉側及び該密閉側の対向側の一部に凹部あるいは凸部を設けたことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
前記密閉手段の上部は、前記光走査装置の一部を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記密閉手段の上部の材質の熱伝導率は、前記密閉手段の上部以外の部分及び前記支持手段の各材質の熱伝導率より高いことを特徴とする請求項１〜３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記密閉手段の上部の材質は金属であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記密閉手段の上部の肉厚が略一定であり、１つの部材より形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置を有す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】
本発明は光走査装置及び画像形成装置に関し、詳細にはレーザプリンタ、デジタルＰＰＣ複写機、ファクシミリ等の画像形成装置の光走査装置に関し、特に放熱効率の優れた密閉容器内に光偏向装置を収容し、光偏向装置の温度上昇を抑える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
カールソンプロセスといわれる電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、像担持体としての例えば感光体ドラムの回転に従って、感光体ドラム表面への均一な帯電、露光による潜像形成、現像、転写、定着、というようなプロセスが順に実行されて画像が形成される。感光体に潜像を形成させるために光走査装置が用いられるが、この光走査装置について図面を用いて以下に説明する。
【０００３】
図５は従来の光走査装置の構成を示す平面図である。同図に示す従来の光走査装置５０によれば、半導体レーザ５１から出射したレーザ光はカップリングレンズ５２によりカップリングされ、図示しないレーザ光を整形するためのアパーチャを通過し、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ５３に入射する。シリンドリカルレンズ５３を出射したレーザ光は光偏向装置の回転多面鏡５４の面近傍で主走査方向に長い線像として結像し、主走査方向にレーザ光が偏向走査される。偏向走査されたレーザ光は第１の走査レンズ５５、第２の走査レンズ５６を介して集光され、図示しない像担持体面上を略等速に走査する。なお、回転多面鏡５４を回転させるモータ（図示せず）の駆動を制御する集積回路５７が装填される基板５８は、光走査装置の光学ハウジング５９にビス６０で固定されている。
【０００４】
図６は図５のＡ−Ａ’線断面図である。同図において、図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。光偏向装置は、主に、回転多面鏡５４と、回転多面鏡５４を回転させるモータ６１と、モータ６１の駆動を制御する集積回路５７が装填される基板５８とを含んで構成されている。モータ６１はモータ軸受部６２において支持され、モータ軸受部６２を収納する軸受収納部６３が基板５８にカシメなどで一体的に締結されている。回転多面鏡５４は固定ばね６４により回転軸６５に固定され、回転軸６５の駆動によって回転多面鏡５４は回転する。なお、固定ばね６４を用いずに回転多面鏡５４が回転軸６５にカシメなどの手法で固定されたり、回転多面鏡５４と回転軸６５が一体的に加工されている場合もある。このような光偏向装置は、光学ハウジング５９にビス６０によって固定位置決めされている。光学ハウジング５９は通常は樹脂で構成されている。光学ハウジング５９は薄い板金や合成樹脂板等で造られた蓋６６により覆われ、光学ハウジング５９と蓋６６との間には、光学ハウジング５９の内部を密封するための図示しないガスケットが挟み込まれている場合もある。
【０００５】
ところで、近年の画像に対する高密度化や高速プリント化の要求から回転多面鏡の回転速度が高速になってきている。回転多面鏡を高速回転させると、風切り音による騒音が大きくなるため、回転多面鏡を密閉することで、運転中の騒音を低減するように工夫されている。すなわち、別の従来の光走査装置の構成を示す断面図である図７からわかるように、光学ハウジング５９に立設された側壁６７と、側壁６７の一部を構成し、光源から出射されたレーザ光と回転多面鏡５４にて偏向されたレーザ光を側壁外部に透過させる透過型光学素子６８と、側壁６７の上端縁に固定されることにより側壁６７内の空間を閉止する板状カバー６９とを備え、光偏向装置を包囲すること、すなわち密閉されたポリゴン室７０を構成することで、騒音を低減している。
【０００６】
また、回転多面鏡５４の回転速度を高速にした場合には、光偏向装置の基板５８上の集積回路５７に流れる電流が大きくなり集積回路５７の発熱量が増加し、また回転駆動部からの発熱量が増加して、密閉されたポリゴン室７０の内部の温度が著しく上昇する。密閉されたポリゴン室７０の内部の温度が上昇すると、集積回路５７やモータ軸受部６２（回転駆動部）の寿命が短くなったり、回転多面鏡５４の反射面の蒸着膜を酸化させたり、剥離を起こす等のトラブルを生じる。また、ポリゴン室７０内のハウジング底面が変形して、回転多面鏡５４の回転軸６５が倒れ（軸倒れ）レーザ光の反射方向が異なることによる感光体面の結像位置ずれによる画像異常が生じるなどの問題が生じていた。
【０００７】
更に、ポリゴン室７０の発熱がポリゴン室外に伝わり光走査装置内の各種の部品を位置決め・固定する光学ハウジング５９の変形を生じさせたり、熱が光学ハウジング５９内にこもり温度勾配を持った場合には、例えば結像光学手段（走査レンズ）がプラスチックの場合には、その膨張が一様ではなくなり、感光体上のビームスポット径の異常や、ビームスポットの位置の変動が経時的に起こり、カラー画像においては最終プリントでの所謂「色ずれ」がおこったり、モノクロ画像においては画像の濃度ムラなどといった画像の異常問題も有していた。
【０００８】
このような昇温による問題を解決するために、例えば特許文献１では放熱部材を取り付けてポリゴン室内の昇温を防ぎ、また特許文献２では冷却フィンが回転多面鏡のケーシング上部に設けて、ケーシング内部の昇温による問題を解決している。特許文献３では光偏向装置を搭載するベース部材を光学ハウジングとは別部材にし、ベース部材の熱伝導率を光学ハウジングの熱伝導率よりも高くし駆動用ＩＣが実装された金属基板の裏面をベース部材に接触させて放熱性を上げるとともに、ベース部材に放熱フィンを設けている。
【特許文献１】特開平１０−１２３４４７号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４５５２号公報
【特許文献３】特開２００３−１２７４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１によれば、カバーと放熱部材が別体となっており、かつ塵埃が光学箱に入らないようにするために放熱部材にフランジ部を設けており、組立工数が増大しコストアップになる。また、光走査装置が大型となり、かつ画像形成装置内でのレイアウトの自由度を下げている。更に、上記特許文献２，３によれば、駆動用ＩＣ周辺の空気は駆動用ＩＣの発熱によって暖められ比重が軽くなっているため上方に移動するので、下方に位置するベース部材からの放熱だけではポリゴン室内の昇温による問題解決に不十分な場合が多い。また、冷却フィンや放熱フィンを設けているために、光走査装置が大型となり、画像形成装置内でのレイアウトの自由度を下げている。
【００１０】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、放熱を効率良く促進でき、かつ画質劣化等を回避できる小型かつ高性能で安価な光走査装置及び画像形成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】
【００１１】
前記問題点を解決するために、本発明の光走査装置は、光源と、光源から出射された光を偏向する光偏向手段と、光偏向手段を駆動する駆動手段と、駆動手段の制御を行う駆動制御手段とを密閉する密閉手段と、光源及び密閉手段を支持する支持手段とを有している。そして、本発明の光走査装置によれば、密閉手段の上部の密閉側の一部に凹部あるいは凸部を設けたことに特徴がある。よって、駆動手段が光偏向手段を駆動させる際、又は駆動制御手段が駆動手段を制御する際に発生する熱を効率良く吸熱させて放熱することができる。
【００１２】
また、本発明の光走査装置によれば、密閉手段の上部の密閉側及び密閉側の対向側の一部に凹部あるいは凸部を設けたことに特徴がある。よって、熱を効率良く吸熱させて、かつより一層効率良く放熱することができる。
【００１３】
更に、密閉手段の上部は、光走査装置の一部を形成していることにより、小型化が図れる。
【００１４】
また、密閉手段の上部の材質の熱伝導率は、密閉手段の上部以外の部分及び支持手段の各材質の熱伝導率より高いことにより、また密閉手段の上部の材質は金属であることにより、空気を密閉された密閉手段の上方が更に高効率で吸熱でき、吸熱させたエネルギを外部に効率良く放熱できる。
【００１５】
更に、密閉手段の上部の肉厚が略一定であり、１つの部材より形成されていることが好ましい。
【００１６】
また、別の発明としての画像形成装置は、上記光走査装置を有することに特徴がある。よって、画質劣化等を回避できる小型かつ高性能で安価な画像形成装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光走査装置は、密閉された密閉手段であるポリゴン室のカバーからの放熱を促進し、密閉されたポリゴン室を発熱源による画質劣化等を回避できるので、小型かつ高性能で安価なものを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態例に係る光走査装置の構成を示す断面図である。同図において、図７と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の光走査装置１０において、蓋１１は蓋部材１１−ａ、１１−ｂ、１１ｃに分かれており、蓋１１−ｂは光走査装置の蓋の一部を形成している。蓋１１−ｂは密閉されたポリゴン室７０の内面の表面積を増加させるように、内側の一部が凹部あるいは凸部となって１つの部材によって形成されており、集積回路及び回転駆動部からの発熱により比重が軽くなった暖められた空気の吸熱を促進している。吸熱された熱エネルギは蓋１１−ｂの上部より光走査装置の外部に放熱される。
【００１９】
ここで、蓋１１−ｂは密閉手段の他の部分及び支持手段である光学ハウジング５９や側壁６７の材質よりよりも熱伝導率が高いものとなっている。例えば光学ハウジング５９や側壁６７がガラス繊維入り樹脂、蓋１１−ｂが金属となっており、このことにより蓋１１−ｂへの吸熱が光学ハウジング５９や側壁６７よりも高くなり、放熱が促進される。更に具体的には蓋１１−ｂはアルミダイキャストで作られたり、アルミ板材の押出加工などによって形成される。
【００２０】
図２は本発明の第２の実施の形態例に係る光走査装置の構成を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の光走査装置２０において、蓋１１−ｂの内側の一部であって、密閉されたポリゴン室７０の内側の一部及びその対向側（外側）の一部が凹部あるいは凸部となっている。このような構成を有する本実施の形態例の光走査装置によれば、ポリゴン室７０の内側の凹部あるいは凸部で吸熱した熱が、その対向側の凹部あるいは凸部からより放熱し易くなる。なお、蓋１１−ｂは図２に示したように一体的に形成されてもよいし、図１に示した片側に凹部あるいは凸部がある蓋を反転させて密着させるように重ねてもよい。
【００２１】
このように、本実施の形態例の放熱構造は蓋と放熱部材が別体となっており、かつ塵埃が光学箱に入らないために放熱部材にフランジ部を設けているために組立工数が増大したりコストアップになるという課題があったが、本実施の形態例ではそれが解消される。
【００２２】
図３は本発明の第３の実施の形態例に係る光走査装置の構成を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の光走査装置３０において、蓋１１−ｂは密閉されたポリゴン室７０の表面積を増加させるように、内側の一部が凸部となって１つの部材によって形成されており、集積回路および回転駆動部からの発熱により比重が軽くなった暖められた空気の吸熱を促進している。本実施の形態例では、蓋１１−ｂはプレス加工によって金属の板材で形成されており、プレス加工時の塑性変形部での板厚減少はあるものの、第１の実施の形態例と比較して略一定の板厚であることを特徴としている。第１の実施の形態例に比較して、ポリゴン室７０の表面積を増加させるような内側の凸部が少ないものの、平板に比べて表面積が増加しており、密閉されたポリゴン室７０内の温度問題を解消できる。更に、本実施の形態例では第１の実施の形態例に比べて蓋１１−ｂの加工がプレス加工で行えるので、加工が容易かつ安価にできる。
【００２３】
なお、本実施の形態例ではポリゴン室７０の表面積を増加させるように、一段の凸部となっているが、これに限ることではなく、数段であってもよい。また、凸部はポリゴン室内側に凸となっているが、ポリゴン室外側に向かって凸となっていても、あるいは、ポリゴン室内側に凸とポリゴン室外側に向かって凸となっていても、表面積が増加できるのでよい。
【００２４】
次に、上記第１〜第３の実施の形態例の光走査装置を用いた画像形成装置について説明する。図４は別の発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す画像形成装置４０は、吸熱による密閉されたポリゴン室内の冷却効果を高めた上記各実施の形態例の光走査装置４１を有している。この光走査装置４１は画像形成装置４０に対して着脱可能となっている。また、光走査装置４１は画像形成装置本体内に傾斜して配置され、４つの像担持体の感光体ドラム４２〜４５が光走査装置４１の斜め下方に光走査装置４１と平行をなすように配列されている。感光体ドラム４２〜４５はそれぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｓ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の画像を形成するもので、光走査装置４１から出射されかつそれぞれの色に対応した画像信号で変調されたレーザ光で走査されることにより、各感光体ドラム表面に各色に対応する静電潜像が形成される。各感光体ドラムの周辺には、電子写真プロセスを実行するための、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置が配置され、また、転写紙に形成されたトナー像を定着する定着装置が配置されている。上記光走査装置４１は、均一に帯電された各感光体ドラムの表面を光走査することによって露光装置として機能し、各感光体ドラムの表面に各色に対応した潜像を形成する。これらの潜像は、現像装置により対応した色のトナーで現像される。画像形成装置本体の下部には転写紙を重ねて収納するカセット４６が装填可能となっていて、カセット４６から１枚ずつ引き出された転写紙が、各感光体ドラムの表面に形成されたトナー像と位置合わせされて搬送されることにより、各色のトナー像が転写装置により転写紙に重ねて転写され、カラー画像が形成される。転写紙上のカラー画像は定着装置４７で定着され、排紙コロによって排紙トレイ上に排出されるようになっている。
【００２５】
このように、図７に示すカラー画像形成装置の光走査装置として、上記各実施の形態例に係る光走査装置を採用することにより、画像形成装置の稼動時の光偏向装置からの発熱によって光走査装置のハウジングが稼動初期時に比べて高温になってもハウジングにひずみが生じず、画像上の色ずれの要因となるビームスポット位置ずれを少なくすることや、画像上の筋などの要因となるビームスポット径の太りを抑えることが経時においても安定的に維持できる。
【００２６】
以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、密閉されたポリゴン室の中の集積回路及び回転駆動部が熱源となり、それによって暖められたことによって比重が軽くなった空気が重力方向と逆の上方に向かうが、その熱エネルギを表面積を増やした蓋によって効率的に吸熱し、その蓋が光走査装置の蓋の一部を兼ねているので、蓋の表面から光走査装置外（又は画像形成装置内）に放熱される。すなわち、蓋からの放熱が促進され、密閉されたポリゴン室の内部の温度上昇による、光偏向装置の集積回路やモータ軸受部（回転駆動部）の寿命が短くなったり、回転多面鏡の反射面の蒸着膜を酸化させたり、剥離を起こす等のトラブルを少なくしたり防いだりすることができる。このことは、光偏向装置の劣化による光偏向装置や光走査装置の交換の必要性を減らし、省資源化に寄与する。
【００２７】
また、ポリゴン室内のハウジング底面が変形して、回転多面鏡の回転軸が倒れ（軸倒れ）レーザ光の反射方向が異なることによる感光体面の結像位置ずれによる画像異常が生じることがなくなり、画像品質が向上する。
【００２８】
更に、ポリゴン室の発熱がポリゴン室外に伝わり光走査装置内の各種の部品を位置決め・固定する光学ハウジング１の変形を生じさせたり、又は、熱が光学ハウジング１内にこもり温度勾配を有し、例えば、結像光学手段（走査レンズ）がプラスチックの場合にはその膨張が一様ではなくなってしまうといった事態も解消される。それゆえ、感光体上のビームスポット径の異常や、ビームスポットの位置の経時的な変動に由来するカラー画像における最終プリントでの所謂「色ずれ」や、モノクロ画像での画像の濃度ムラなどといった画像の異常問題も解消することができる。発明は従来のモノクロ用の光走査装置でも用いることができるが、それのみならず、カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置に用いる光走査装置にも適用できる。
【００２９】
なお、本発明は上記各実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態例に係る光走査装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態例に係る光走査装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態例に係る光走査装置の構成を示す断面図である。
【図４】別の発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】従来の光走査装置の構成を示す平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ’線断面図である。
【図７】別の従来の光走査装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０，２０，３０；光走査装置、１１−ａ，１１−ｂ，１１−ｃ；蓋、
４０；画像形成装置、５４；回転多面鏡、５８；基板、
５９；光学ハウジング、６０；ビス、６１；モータ、
６２；モータ軸受部、６３；軸受収納部、６４；固定ばね、
６５；回転軸、７０；ポリゴン室。
【図１】
2008020589.tif 000003
【図２】
2008020589.tif 000004
【図３】
2008020589.tif 000005
【図４】
2008020589.tif 000006
【図５】
2008020589.tif 000007
【図６】
2008020589.tif 000008
【図７】
2008020589.tif 000009