(57)【要約】  【課題】  放熱板や冷却用ファンを設けることなくポリゴンモータの放熱効果を高めた偏向装置及びこれを備えた走査光学装置を提供する。  【解決手段】  回路基板１、固定軸２、モータ回転子３、及びポリゴンミラー１３で構成される偏向装置において、回路基板１には固定軸２が貫通固定されている。固定軸２にはリング状のモータ回転子３が、固定軸２を支軸として回転可能に嵌着されている。ポリゴンミラー１３は側面がミラーにより構成されており、中央部に開口する貫通孔によりモータ回転子３に嵌着され、さらにミラー押さえ４によりモータ回転子３に固定されている。この固定軸２は内部が中空のパイプ状構造を有しており、開口部２ａ、２ｂにより外部の空間と連通するようになっている。これにより、モータ回転子３の回転により発生する熱は固定軸２の内壁面から内部空間へ伝わり、さらに開口部２ａ、２ｂを介して外部空間へと放出される。【選択図】      図１
2005099326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるモータ回転子と、該モータ回転子の中央に設けられた貫通孔に挿入され前記モータ回転子を回転可能に貫通支持する固定軸と、を備えた偏向装置において、
前記固定軸は少なくとも一端が開口した中空構造であることを特徴とする偏向装置。
【請求項２】
前記固定軸は両端が開口したパイプ状構造であることを特徴とする請求項１に記載の偏向装置。
【請求項３】
請求項１に記載の偏向装置を搭載する走査光学装置であって、前記固定軸の開口端が走査光学装置の筺体の底面又は上面を貫通して固定されており、前記固定軸の内部と前記筺体の外部が連通することを特徴とする走査光学装置。
【請求項４】
請求項２に記載の偏向装置を搭載する走査光学装置であって、前記固定軸は走査光学装置の筺体の底面及び上面を貫通して固定されており、前記筺体の底面外側及び上面外側の空間が前記固定軸の内部を介して連通することを特徴とする走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向装置及び走査光学装置に関し、特に高速回転する偏向装置及び偏向装置を搭載する走査光学装置の冷却に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリゴンミラーをモータにより回転させ、その多角形の側面に設けられた反射面にレーザ光を照射してその反射光を走査させる走査光学装置が複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられている。このような走査光学装置の構成について図６を用いて説明する。
【０００３】
同図において、１０は複数のＬＤ素子を備えたＬＤユニットであり、画像信号に基づき光変調したレーザ光（光ビーム）を射出している。１１はコリメータレンズであり、ＬＤユニット１０から射出したレーザ光を略平行光束にしている。１２は副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシンドリカルレンズである。１３は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、ここでは側面に６つの偏向面（反射面）を有する正六角形の回転多面鏡から成っており、モータ等の駆動手段（図示せず）により矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。
【０００４】
１４はｆ−θ特性を有するｆθレンズであり、ポリゴンミラー１３によって偏向反射されたレーザ光を感光体ドラム１５上に結像させている。尚、上述したポリゴンミラー１３、ｆθレンズ１４等の各要素は光走査手段の一要素を構成している。感光体ドラム１５はモータ等の駆動手段（図示せず）により矢印Ｃ方向（副走査方向）に所定の速度で回転しており、該感光体ドラム１５上に結像するレーザ光により画像情報が潜像として書き込まれる。また、感光体ドラム１５の周囲には電子写真プロセス手段としての帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット等（いずれも図示せず）が配設されている。
【０００５】
この例においてはＬＤユニット１０より射出したレーザ光をコリメータレンズ１１によって略平行光束とし、略平行光束となったレーザ光を副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ１２に入射させている。シリンドリカルレンズ１２に入射した平行光束のうち主走査断面においてはそのまま平行光束の状態で、副走査方向においては収束して射出し、ポリゴンミラー１３の偏向面１３ａに線像として結像している。そして偏向面１３ａで偏向反射されたレーザ光はｆθレンズ１４を介して感光体ドラム１５上に導光（結像）され、該感光体ドラム１５上に所定の大きさのスポット径を形成している。そしてポリゴンミラー１３を図中矢印Ａ方向に回転させることによって感光体ドラム１５を図中矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００６】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置の内部では。静電潜像の現像に用いるトナーや用紙の搬送に伴い発生する紙粉、画像形成装置外部から侵入してくる粉塵等が飛散、浮遊している。これらの粉塵が光学装置内に侵入してレンズ、ミラーなどの光学素子及び光学部材に付着すると走査光の光路が一部遮断され、画像品質が低下する原因となる。このため、光学装置の密閉性を高め、外部からの粉塵の侵入を防ぐ方策が採られてきた。
【０００７】
一方、近年の画像形成装置の高速化、高解像度化に伴い、走査システムの偏向装置であるポリゴンミラーを回転させるモータの高速回転化の要求も年々増してきている。このようにモータの高速回転化が進むにつれ、モータの回転子が回転することにより発生する熱とモータの回転を制御する回路基板から発せられる熱の放熱の必要性が高まっている。しかし、放熱処理は機密性の高い光学装置では困難であり、開放系での設計が必要となるが、前述した粉塵対策には密閉系が好ましく、発熱対策と粉塵対策の両方を兼ね備えた光学装置の設計が重要な課題となっている。
【０００８】
そこで、モータの一部に放熱板を設けて強制的に空冷する方法が提案されており、特許文献１には、スキャナモータの軸部を別途設けた通風路に露出し、ファンにより空冷する方法が開示されている。特許文献２には、図７に示すようにポリゴンモータの下部に放熱用のフィンを設け、これにファンからの風を吹き付けて空冷する走査光学装置が開示されている。
【０００９】
図７において、走査光学装置の筺体１６にはモータ１７が設置されている。モータ１７にはポリゴンミラー１３が固定されており、モータ１７の回転子が回転することによりポリゴンミラー１３も高速回転し、図示しないＬＤ素子から射出されたレーザ光を偏向する。１４はポリゴンミラー１３により偏向されたレーザ光を走査対象物上に結像させるためのｆθレンズである。ｆθレンズ１４を通過したレーザ光は折り返しミラー１８により光路を変更され、カバーガラス１９を通過して感光体などの走査対象物を走査する。
【００１０】
２０はモータ１７より発生する熱を放出するための放熱板であり、筺体１６の外部に露出するようにモータ１７の下部に設けられている。この放熱板２０の周囲には図示しない通風路が設けられ、図示しない冷却用ファンで強制空冷することによりモータ１７の回転による発熱を外部に放出する。
【００１１】
また、特許文献３には、モータ下部に放熱用のフィンを設け、さらにモータに取り付けられるカバー又はハウジングと走査光学装置の筺体との間を熱伝導性の部材で接続し、モータの回転により発生した熱を筺体に伝達して放出する方法が開示されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１、２の方法においては、いずれも走査光学装置の密閉性を保持しながらポリゴンモータの熱放出を行う点で粉塵対策がなされてはいるが、放熱のための通風路及び冷風を吹き込むファンが別途必要となる。さらにモータに大型の放熱板を取り付けた場合、放熱効果は期待できる反面、放熱板取り付けのため及び通風路を設けるためのスペースが必要となり、走査光学装置の大型化及び高コスト化が問題となる。また、特許文献３の方法では熱伝導性の接続部材が別途必要となり、部品点数の増加による高コスト化を招いてしまう。
【特許文献１】特開平９−９０８５４号公報
【特許文献２】特開２００２−７２１２４号公報
【特許文献３】特開２００２−３５０７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑み、放熱板や冷却用ファンを設けることなくポリゴンモータの放熱効果を高めた偏向装置及びそれを備えた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】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転させるモータ回転子と、該モータ回転子の中央に設けられた貫通孔に挿入され前記モータ回転子を回転可能に貫通支持する固定軸と、を備えた偏向装置において、前記固定軸は少なくとも一端が開口した中空構造であることを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の偏向装置において、前記固定軸は両端が開口したパイプ状構造であることを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の偏向装置を搭載する走査光学装置であって、前記固定軸の開口端が走査光学装置の筺体の底面又は上面を貫通して固定されており、前記固定軸の内部と前記筺体の外部が連通することを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の偏向装置を搭載する走査光学装置であって、前記固定軸は走査光学装置の筺体の底面及び上面を貫通して固定されており、前記筺体の底面外側及び上面外側の空間が前記固定軸の内部を介して連通することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の構成によれば、ポリゴンミラーを回転させるモータの回転子の支軸となる固定軸を少なくとも一端が開口した中空構造とすることで、通風路や冷却ファンを用いることなくモータの回転子の回転により熱せられた固定軸の熱を外部に放出することができ、コンパクトで低コストな偏向装置を提供することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の構成によれば、固定軸を両端が開口したパイプ状構造とすることで、固定軸の熱をより効率的に外部に放出することができる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、走査光学装置の機密性を確保しながら通風路や冷却ファンを用いることなくモータの放熱を効率良く行うことができ、粉塵対策と発熱対策を兼備した走査光学装置を提供する。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、回転軸の内部と走査光学装置の筺体の上側及び下側とが連通するため、回転軸内の空気の流れが更に効率良く、一層放熱効果の高い走査光学装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の偏向装置の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は本発明の偏向装置の概略断面図（図１（ａ）のＡ−Ａ断面図）である。図１（ａ）、（ｂ）に示された偏向装置において、１はポリゴンミラー１３を回転させるモータ（図示せず）の駆動を制御する回路基板であり、ポリゴンミラー１３の回転の支軸となる固定軸２が回路基板１を貫通して固定されている。３は筒状部３ａと大径部３ｂから成り、中央に貫通孔３ｃが設けられたリング状のモータ回転子であり、固定軸２を支軸として回転可能に貫通支持されている。
【００２３】
ポリゴンミラー１３は平面形状が正多角形（ここでは正八角形）で、側面にはミラーにより構成される偏向面１３ａが設けられており、中央部に設けられた嵌合孔１３ｂによりモータ回転子３の筒状部３ａに嵌着され、筒状部３ａと大径部３ｂとの間の段付面に当接してモータ回転子３上に水平に支持される。４はポリゴンミラー１３を固定するミラー押さえであり、筒状部３ａに設けられた係止部（図示せず）により係止されてモータ回転子３方向に付勢され、ポリゴンミラー１３をモータ回転子３に圧着固定する。
【００２４】
固定軸２は内部が中空のパイプ状構造を有しており、開口部２ａ、２ｂにより外部の空間と連通するようになっている。これにより、モータ回転子３の回転により発生する熱は固定軸２の内壁面から内部空間へ伝わり、さらに開口部２ａ、２ｂを介して外部空間へと放出される。固定軸２の材質としては、熱伝導率が高く、耐久性にも優れた金属製とすることが好ましい。また、固定軸２の厚みについては特に制限はないが、内壁面の厚さが薄いほど熱が内部空間へ伝わり易いため、放熱効率は高くなる反面、固定軸としての強度は低下する。従って、モータ回転子３の回転支軸としての強度を維持できる範囲で可能な限り薄くすることが好ましい。
【００２５】
なお、本実施形態においては、固定軸２は両端に開口部２ａ、２ｂを有するパイプ状構造としたが、固定軸２の内部空間と外部の空間とを連通するためには、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、固定軸２のいずれか一端のみが開口するような構成とすることもできる。しかし、固定軸２を両端が開口したパイプ状とする図１の構成とすることにより、熱せられた固定軸内部の空気をより効率的に外部に放出可能となる。
【００２６】
図３は、図１に示した偏向装置を搭載した走査光学装置の構成を示す概略図である。従来例の図６、図７と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図３においては、走査光学装置の一部である偏向装置付近の構成についてのみ示している。図に示すように、モータ回転子３の支軸となる固定軸２は、その両端に開口部２ａ、２ｂが設けられ、走査光学装置の筺体１６のカバー部１６ａ及びハウジング部１６ｂを貫通して固定されており、固定軸２の内部空間と筺体１６の上側及び下側の空間とが連通する構造となっている。これにより、筺体１６の内部の密閉性を保持しながら固定軸２の内部を外部に露出させることが可能となる。
【００２７】
モータの発熱のほとんどは軸受け部での摩擦による発熱であり、軸受け部を外部に直接露出することで高い放熱効果が得られることは明らかである。前述したように、従来、軸受け部自体を筺体１６から外部に突出させたり、軸受け部に取り付けるか若しくは一体構成された放熱板を外部に突出させたりすることで空冷効果を得ることが行われている。
【００２８】
本発明においては、モータ回転子の固定軸を中空のパイプ構造としたことを特徴とするものである。図３においてモータ回転子３が高速回転することにより固定軸２との間に摩擦熱が発生し、固定軸２の外面から内面に向かって熱が放出されると、固定軸内部の空気の温度が上昇する。このときの固定軸２周辺の空気の流れを図４に示す。
【００２９】
モータ回転子３の回転により発生した熱は、固定軸２の外面から内面へと伝わる（図中の黒い矢印）。固定軸２の内面から放出される熱により熱せられた固定軸２内の空気は上昇気流により筺体１６の上面の開口部２ａから外部に放出されるとともに、外部の空気が筺体１６の底面の開口部２ｂより固定軸２の内部に流入してくる（図中の白い矢印）。このように自然対流の空気の流れが発生することにより、冷却用のファンを別途設けることなく効率的な空冷効果を得ることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態においては、図１に示す偏向装置を搭載して走査光学装置の上面及び底面に開口部を設けた構造としたが、図２（ａ）、（ｂ）に示したような偏向装置を搭載し、走査光学装置の上面及び底面のいずれか一方にのみ開口部を設ける構成としてもよい。このような走査光学装置の構成を図５（ａ）、（ｂ）に示す。図５のような構成においても、固定軸２の内部を外部と連通させることができるため、ある程度の冷却効果は期待できる。しかし、この場合は図４で示したような空気の対流が効率良く発生しないため、上面及び底面の両方に開口部を設けた本実施形態の構成とすることがより好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、側面がミラーで構成される正多角形のポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーを回転するモータ回転子と、該モータ回転子の中央に設けられた貫通孔に挿入され前記モータ回転子を回転可能に貫通支持する固定軸と、を備えた偏向装置において、固定軸は少なくとも一端が開口した中空構造であることを特徴とするものである。これにより、冷却用のファンを用いることなく空気の流れと放熱効果を確保することができ、コンパクトで低コストな偏向装置を提供することができる。
【００３２】
また、上記偏向装置を搭載する走査光学装置であって、固定軸の開口端が走査光学装置の筺体の底面又は上面を貫通して固定されており、筺体の内部は密閉性を保持するとともに、固定軸の内部と筺体の外部が連通することとしているので、走査光学装置内部の密閉性を確保しながらモータの放熱を効率良く行うことができ、粉塵対策と発熱対策を兼備した走査光学装置を提供する。
【００３３】
また、固定軸の両端が開口したパイプ状構造であり、走査光学装置の筺体の底面及び上面を貫通して固定されていることとしたので、熱せられた空気は上昇気流により上面の開口部から外部に放出されるとともに、外部の空気が底面の開口部より固定軸の内部に流入してくる。このように自然対流の空気の流れが発生することにより、通風路や冷却用のファンを別途設けることなく一層効率的な空冷効果を得ることができる。従って、粉塵による画像の劣化を抑制し、且つ、放熱効果の高い優れた走査光学装置を提供することができ、さらに装置のコンパクト化及び低コスト化にも貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】は、本発明の第１実施形態に係る偏向装置の構成を示す概略図である。
【図２】は、本発明の他の実施形態に係る偏向装置の構成を示す断面図である。
【図３】は、第１実施形態に係る偏向装置を搭載した走査光学装置の構成を示す断面図である。
【図４】は、本実施形態の走査光学装置における固定軸付近の空気の流れを示す模式図である。
【図５】は、本発明の他の実施形態に係る走査光学装置の構成を示す断面図である。
【図６】は、従来の走査光学装置の構成を示す概略図である。
【図７】は、従来の他の走査光学装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    回路基板
２    固定軸
２ａ、２ｂ  開口部
３    モータ回転子
４    ミラー押さえ
１０  ＬＤユニット
１１  コリメータレンズ
１２  シリンドリカルレンズ
１３  ポリゴンミラー
１４  ｆθレンズ
１５  感光体ドラム
１６  筺体
１６ａ  カバー部
１６ｂ  ハウジング部
１７  モータ
１８  折り返しミラー
１９  カバーガラス
２０  放熱板
【図１】
2005099326.tif 000003
【図２】
2005099326.tif 000004
【図３】
2005099326.tif 000005
【図４】
2005099326.tif 000006
【図５】
2005099326.tif 000007
【図６】
2005099326.tif 000008
【図７】
2005099326.tif 000009