(57)【要約】【課題】安価な構成で画像劣化、電磁音を低減しつつ、主にコギングに伴う振動による昇温を防ぐことが可能な光学走査装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】ステイ板金２８には回転軸２７を保持規制する軸受２９が固定され、電装基板３２にはステータコイル３４を設ける構成とし、軸受２９が電装基板３２と接触しないよう分離して配置する。【選択図】図１
2007232948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転多面鏡を回転可能に支持する回転軸と、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受部材と、
前記回転軸に連動して回転可能に設けられ磁石を有する回転体に対し、回転力を作用させるコイルと、
光学走査装置の電装部が配置される電装基板と、
を備えた光学走査装置において、
前記コイルは、前記電装基板に配設され、
前記軸受部材は、前記電装基板とは異なる基材に支持されていることを特徴とする光学走査装置。
【請求項２】
前記基材は、金属板金であることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
【請求項３】
前記軸受部材と前記電装基板とは、離間して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学走査装置。
【請求項４】
光学箱と、
像担持体上にレーザ光を照射するための光源と、
レーザ光を前記像担持体に結像する結像手段と、
走査光束の書き出し側の一部の光束を受け、前記像担持体上の画像書き出しタイミングの基準となる水平同期信号を発生する水平同期手段と、
をさらに備え、
前記光源、前記結像手段、及び前記水平同期手段のうち少なくとも一つが前記光学箱に設けられ、前記光学箱は前記基材に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学走査装置。
【請求項５】
回転多面鏡を回転可能に支持する回転軸と、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受部材と、
前記回転軸に連動して回転可能に設けられ磁石を有する回転体に対し、回転力を作用させるコイルと、
光学走査装置の電装部が配置される電装基板と、
を有する光学走査装置と、
装置本体を構成する枠体と、
を備えた画像形成装置において、
前記軸受部材は、前記枠体に支持され、
前記コイルは、前記電装基板に配設されてい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、光学走査装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ等に代表される画像形成装置のポリゴンミラー（回転多面鏡）を回転駆動するポリゴンスキャナモータは、印字速度の高速化と高精度印字といった観点から高速回転を要求されている。
【０００３】
初期においては、ポリゴンミラーの回転軸を受ける軸受はボールベアリングであった。しかし、ボールベアリングの場合には、振動や騒音が発生して高速回転が困難であったばかりか、ボールとそれを指示する内輪、外輪の間にガタがあり、ポリゴンミラーの鏡面が倒れる、いわゆる面倒れが生じてしまう可能性があった。
【０００４】
この現象は画像の悪化に直接関わる。この欠点を解決するため、特許文献１では、第１図に示すように、回転軸と軸受の間に流体を用いた動圧流体軸受の構成を施している。
【０００５】
しかしながら、２００００回転を超えるような更なる高速化が求められると、回転軸と軸受の間に発生する熱や、ポリゴンスキャナモータのアンバランスによる振動が問題となる可能性がある。また、この振動はスキャナモータのステータコイルの振動とともに、熱エネルギに変換され、発熱の一要因ともなり得る。
【０００６】
振動もさることながら、この発熱により、近傍に位置するレンズやミラーを代表とする光学部品の取り付け部の膨張による位置精度悪化、また、レンズの屈折率の変化に伴う画像の悪化が懸念される。また、この発熱は機内昇温にも悪影響を及ぼす。
【０００７】
そこで、特許文献２の第１図に示されるように、ポリゴンスキャナモータの振動を低減するため、振動の源を抑えるべく、バランスの修正を容易に行なうことが可能となるようにカップ型ロータフレームの外周部につばを設けた提案がなされている。
【０００８】
この特許文献２は近年のコスト低減にも寄与する構成を示すものでもあり、ポリゴンミラーおよびロータマグネットを有したカップ型ロータフレームを回転軸に固定して設けている。
【０００９】
そのうえで、この回転軸を保持する軸受を、ステータコイルが実装されている基板に固定することで、安価な構成を施している。この安価な回転軸構成をとることで、回転軸と軸受との間に発生する熱が問題となるが、軸受が固定される基板を鉄製等の熱伝導性の良い材質とすることで放熱作用も同時に行なっている。
【００１０】
図４は従来の光学走査装置の概略断面図である。
【００１１】
従来のポリゴンスキャナモータ１０１は、図４に示すように構成されている。
【００１２】
ポリゴンミラー１０２およびロータフレーム１０３はロータボス１０４を介して、回転軸１０５に固定されており、基板１０６に固定して設けられた軸受１０７に回転支持される。軸受１０７の底面には、板金１０８がカシメされており、摺動部材１０９を介して回転軸１０５の軸受側端部を支持している。回転軸１０５と軸受１０７の間で発生する摺動による熱は、軸受１０７を介し、基板１０６によって放熱される。
【００１３】
一方で、基板１０６には絶縁コイルホルダ１１０が固定されており、絶縁コイルホルダ１１０にはステータコイル１１１が巻かれ、複数設けられている。各ステータコイル１１１の巻端は、はんだ１１２によって基板１０６に実装されている。また、絶縁コイルホルダ１１０には、ロータフレーム内周に環状のマグネット１１３に面するように鋼板部材１１４が設けられている。
【００１４】
この構成のもと、スキャナモータドライバ（不図示）によってポリゴンモータが回転する。
【特許文献１】特開平２−３０８１１９号公報（第１図）
【特許文献２】特開平１０−２１０７２４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献２のように安価かつ高速回転に対応するために、ポリゴンミラーおよびロータフレームを回転軸に固定し、基板に固定された軸受で回動軸を回転支持するよう構成されたポリゴンスキャナモータにおいては、いわゆる、コギングの問題がある。これは、相の切換時の電磁力によるステータコイルの振動が問題となるものである。この振動が生じた場合には、振動が熱エネルギに変換されることにより、昇温が問題となることが懸念される。
【００１６】
また、図４に示すようなポリゴンスキャナモータ１０１の振動要因は、主として２つ挙げることができる。
【００１７】
第一の振動は、ポリゴンミラー１０２やロータフレーム１０３のアンバランスによる回転振動であり、このときの回転周波数をｆｎ１とする。また、第二の振動は、相切換時のステータコイル１１１の振動、いわゆるコギングであり、この振動周波数をｆｎ２とする。回転周波数ｆｎ１と振動周波数ｆｎ２との間には相関関係があり、以下の式で表せる。
【００１８】
（ステータコイルの振動周波数：ｆｎ２）
＝（ポリゴン回転周波数：ｆｎ１）×（マグネットの極数）
もしくは、
＝（ポリゴン回転周波数：ｆｎ１）×（マグネットの極数）×（相数）
【００１９】
ここで、図４に示すように、回転軸１０５を支持する軸受１０７は、ステータコイル１１１を保持している絶縁コイルホルダ１１０と、直接基板１０６を介し、互いに近傍で固定されている。このため、ポリゴン回転周波数ｆｎ１によるステータコイルの振動周波数ｆｎ２の振動増幅を招く。
【００２０】
このステータコイル１１１の振動エネルギは熱エネルギに変換され、昇温するといった可能性があった。また、この振動は再び回転軸１０５を経由してポリゴンミラー１０２に伝達されるため、画像の悪化を招くことが懸念される。また、このコギングは、振動そのものによる電磁音を伴うおそれがあった。
【００２１】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、安価な構成で画像劣化、電磁音を低減しつつ、主にコギングに伴う振動による昇温を防ぐことが可能な光学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】
【００２２】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
回転多面鏡を回転可能に支持する回転軸と、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受部材と、
前記回転軸に連動して回転可能に設けられ磁石を有する回転体に対し、回転力を作用させるコイルと、
光学走査装置の電装部が配置される電装基板と、
を備えた光学走査装置において、
前記コイルは、前記電装基板に配設され、
前記軸受部材は、前記電装基板とは異なる基材に支持されていることを特徴とする。
【００２３】
回転多面鏡を回転可能に支持する回転軸と、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受部材と、
前記回転軸に連動して回転可能に設けられ磁石を有する回転体に対し、回転力を作用させるコイルと、
光学走査装置の電装部が配置される電装基板と、
を有する光学走査装置と、
装置本体を構成する枠体と、
を備えた画像形成装置において、
前記軸受部材は、前記枠体に支持され、
前記コイルは、前記電装基板に配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、安価な構成で画像劣化、電磁音を低減しつつ、主にコギングに伴う振動による昇温を防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２６】
本発明は、光学走査装置及びこれを備えた画像形成装置に関し、特に、ポリゴンスキャナモータの振動とこれに伴う熱の低減を実現する手段および構成に関するものである。
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施例１について図面を用いて説明する。
【００２８】
図２は、本実施例に係る光学走査装置を備えた画像形成装置の一例であるレーザビームプリンタ１を示す概略断面図である。
【００２９】
以下、本実施例のレーザビームプリンタ１の画像形成動作について説明する。
【００３０】
制御部１１からプリント信号が発せられると、シート給送装置４に着脱自在に装着された給送カセット５に積載されたシートＰはピックアップローラ６により給送される。その後、フィードローラ１４及びリタードローラ１５により構成されるシート分離給送部によって１枚ずつ分離され、画像形成部２におけるプロセスカートリッジ７内の感光ドラム８と転写ローラ９とのニップに送られる。
【００３１】
一方、このプリント命令と共に画像情報に基づき光学走査装置としてのレーザスキャナユニット１２からはレーザ光（画像情報）が像担持体としての感光ドラム８上に照射され、この画像情報に従って感光ドラム８の表面上に潜像が形成される。さらに、この潜像が
現像されることにより、感光ドラム上にトナー画像が形成される。そして、このようにして感光ドラム８上に形成されたトナー画像は、その後、感光ドラム８と転写ローラ９とのニップに送り込まれたシートＰに転写される。
【００３２】
さらに、トナー画像が転写されたシートＰは、定着ユニット１０に送られ、定着ユニット１０によって加熱加圧されることにより、トナー画像が半永久的に定着される。さらに、この後、トナー画像が定着されたシートＰは排出ローラ１３によりシート排出積載台１６に排出される。
【００３３】
ここで、レーザビームプリンタ本体（装置本体）に対して着脱可能なプロセスカートリッジ７、転写ローラ９等により、画像形成部２が構成されている。また、プロセスカートリッジ７は、感光ドラム８、帯電ローラ２０、現像手段２２、不図示のクリーニング手段等を備えている。
【００３４】
次に、本実施例のレーザビームプリンタ１に備えられたレーザスキャナユニット１２の構成について説明する。
【００３５】
図１は、本実施例に係るポリゴンスキャナモータ２３の概略断面図である。
【００３６】
レーザスキャナユニット１２を構成するポリゴンスキャナモータ２３は、以下のように構成されている。
【００３７】
回転多面鏡としてのポリゴンミラー２４、及び回転体としてのカップ型のロータフレーム２５は、ロータボス２６を介して、回転軸２７に固定されており、基材としてのステイ板金（金属板金）２８に固定して設けられた軸受（軸受部材）２９に回転支持される。軸受２９の底面には、板金３０がカシメられており、摺動部材３１を介して回転軸２７の軸受側端部を支持している。ここで、摺動側の回転軸端部２７ａは、摺動熱を極小化するために球面形状をしており、摺動部材３１とは点接触する。
【００３８】
回転軸２７と軸受２９の間で発生する摺動による熱は、軸受２９を介し、ステイ板金２８によって放熱される。ここでの回転摺動に伴う熱を効率よく放熱するために、軸受２９の材質は真ちゅうなど、金属材で構成されることが望ましい。また、摺動部材３１は、常時回転摺動を受けるため、ＰＯＭなどの摺動性の高い材質であるが、上述熱伝導の観点から薄く形成されていることが望ましい。
【００３９】
一方で、レーザスキャナユニット１２の電装部が配置される電装基板３２には絶縁コイルホルダ３３が固定されており、絶縁コイルホルダ３３にはステータコイル（コイル）３４が巻かれ、複数設けられている。各ステータコイル３４の巻端は、はんだ３５によって電装基板３２に実装されている。また、絶縁コイルホルダ３３には、ロータフレーム２５内周に備えられた環状のマグネット（磁石）３６に対面するように鋼板部材３７が設けられている。回転軸２７とともにこれを保持する軸受２９は、電装基板３２に接触しないように電装基板３２に設けられた穴３２ａを貫通している。
【００４０】
この構成のもと、スキャナモータドライバ（不図示）によってポリゴンミラー２４やロータフレーム２５が回転軸２７とともに矢印Ａ方向に回転する。また、電装基板３２にはホール素子が実装されており、モータの位置検出をするとともにフィードバックをかけて回転スピードを制御している。
【００４１】
この系のポリゴンスキャナモータ２３の振動要因は、主として２つ挙げることができる。第一の振動は、ポリゴンミラー２４やロータフレーム２５のアンバランスによる回転振
動であり、このときの回転周波数をｆｎ１とする。また第二の振動は、相切換時のステータコイル３４の振動、いわゆるコギングであり、この振動周波数をｆｎ２とする。回転周波数ｆｎ１と振動周波数ｆｎ２との間には相関関係があり、以下の式で表すことができる。
【００４２】
（ステータコイルの振動周波数：ｆｎ２）
＝（ポリゴン回転周波数：ｆｎ１）×（マグネットの極数）
もしくは、
＝（ポリゴン回転周波数：ｆｎ１）×（マグネットの極数）×（相数）
【００４３】
ここで、図１に示すように、ポリゴン回転周波数：ｆｎ１による主たる振動は、軸受２９を経由してステイ板金２８に伝達される。また、ステータコイル３４の振動周波数：ｆｎ２による振動は絶縁コイルホルダ３３を介して電装基板３２に伝達される。
【００４４】
このように、それぞれの振動要因の被伝達対象を分離して構成することで、それぞれの振動要因の相互作用による共振振動を防ぐことが可能となる。また、振動要因の被伝達対象を分離することは、ポリゴン回転周波数：ｆｎ１および、ステータコイル３４の振動周波数：ｆｎ２の共振周波数に対する対応を個別に施すことが可能となる。
【００４５】
例えば、ポリゴン回転周波数：ｆｎ１に伴う振動が大きい場合は、この振動周波数に特化して、軸受２９近傍の金属ステイに穴を空けて重量を変化させたり、形状を変更することで、軸受２９近傍のポリゴン回転周波数：ｆｎ１の共振周波数をずらすことが出来る。
【００４６】
また、ステータコイル３４の振動周波数：ｆｎ２に伴う振動が大きい場合は、この振動周波数に特化して、ステータコイル３４近傍の電装基板３２に穴を空けるなど、重量変化させることで、ステータコイル近傍の系の共振周波数をずらすことが出来る。そして、この対応により、回転軸２７と軸受２９近傍のポリゴン回転周波数：ｆｎ１に伴う振動の共振周波数に逆に近づいてしまうといった悪循環を防ぐことができる。
【００４７】
ステータコイル３４の振動を抑えるということは、ステータコイル３４の振動エネルギが熱エネルギに変換されることによる、昇温を防止することにつながるうえ、コギング振動そのものによる電磁音を低減することが可能となる。また、ポリゴンミラー２４に伝達される振動を抑えることにもなり、画像の悪化を防ぐことが可能となる。
【００４８】
ここで、電装基板３２は安価な紙フェノール材の基板であり、紙フェノール基板の特性上、ガラスエポキシ製基板や鉄基板に対して振動の減衰効果が高い。また上述の、回転軸２７と軸受２９との間で発生する摺動による熱は、安価なステイ板金２８で放熱機能を分離している。したがって、高価なガラスエポキシ製基板や鉄製電装基板を使用せずに済む構成となっている。
【００４９】
以上説明したように、本実施例によれば、ステイ板金２８に軸受２９を固定することにより、ステイ板金２８が大型ヒートシンクともなり、軸受２９部分の熱を効率よく放熱し、軸受２９部分の昇温を抑制する。
【００５０】
そして、電装基板３２にはステータコイル３４を設け、ステイ板金２８には軸受２９を設け、ステータコイル３４が配置される電装基板３２と軸受２９とが互いに分離されるよう構成している。
【００５１】
これにより、ポリゴンミラー２４やロータフレーム２５のアンバランスに伴う振動と、ステータコイル３４のコギング振動とを構成上分離することが出来る。つまり、上述の主
たる振動源であるポリゴン回転周波数ｆｎ１とステータコイルの振動周波数ｆｎ２の被振動体を切り分けることで、相互作用による共振振動を軽減することができる。
【００５２】
したがって、安価かつ高速回転に対応した回動軸構成のポリゴンスキャナモータを備えたレーザスキャナユニット１２において、コギングに伴う振動を抑え、コギングに起因する昇温、画像劣化、電磁音を防ぐことが可能となる。
【００５３】
なお、本実施例においては、軸受２９が支持されるステイ板金（金属板金）２８を有する光学走査装置について説明してきたが、図２に示すようにステイ板金２８を枠体として画像形成装置本体が有する構成であってもよい。
【実施例２】
【００５４】
図３を用いて本発明の実施例２について説明する。図３は、本実施例のレーザスキャナユニット１２の構成を示す概略断面図であり、電装部とその保持構成を説明するための図である。なお、上述した実施例１の構成と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５５】
光学箱３８は、ポリゴンミラー２４、レーザ素子３９、水平同期手段としてのＢＤ素子４０、結像手段としての結像レンズ４１及び折り返しミラー４２を防塵する。なお、レーザ素子３９は、レーザ光を照射するための光源となるものである。また、ＢＤ素子４０は、走査光束書き出し側の一部の光束を受け、水平同期させる（感光ドラム８上の画像書き出しタイミングの基準となる水平同期信号を発生させる）ためのものである。ＢＤ素子４０に集光された光束は、感光ドラム８上の画像書き出しタイミングの基準となる走査開始信号に変換されてレーザ素子３９に送信される。また、結像レンズ４１は、レーザ光を集光するためのものである。また、折り返しミラー４２は、レーザ光を感光ドラム８上に導光するためのものである。
【００５６】
ここで、感光ドラム８までの光路を確保するために、電装基板３２、ステイ板金２８にはそれぞれ、穴３２ｂ，２８ａが設けられている。
【００５７】
この光学箱３８にはレーザ素子３９、ＢＤ素子４０、結像レンズ４１、折り返しミラー４２の全てが光学箱３８上方に固定して設けられている。この光学箱３８は電装基板３２を内包しつつ、直接、ステイ板金２８に位置決めされるとともに固定されている。
【００５８】
ポリゴンミラー２４の上下方向を決める軸受２９もこのステイ板金２８によって直接、固定されているためポリゴンミラー２４に対するレーザ素子３９、結像レンズ４１、折り返しミラー４２の相対位置精度が確保されるような構造となっている。
【００５９】
また、配置上、レーザ素子３９、ＢＤ素子４０、結像レンズ４１の下方には電装基板３２上に、回路パターンやジャンパ線、チップセラミックコンデンサ、その他の回路素子４９を実装できるので、スペース効率の良い構成となっている。
【００６０】
このように各光学系部品は防塵が必要となるため光学箱３８で覆われている。その一方で、光学箱３８内の熱こもりに伴う熱膨張により、レーザ素子３９、ＢＤ素子４０、結像レンズ４１、折り返しミラー４２の取り付け位置の変化や、結像レンズ４１の屈折率の変化に対して影響を与えることが懸念される。
【００６１】
そこで、本実施例においても、実施例１で述べた構成を適用することにより、この懸念点を解決することが可能となる。
【００６２】
なお、本実施例においては、レーザ素子３９、ＢＤ素子４０、結像レンズ４１、折り返しミラー４２の全てを光学箱３８に固定して設けているが、これに限るものではない。すなわち、レーザ素子３９、ＢＤ素子４０、結像レンズ４１、折り返しミラー４２のうち少なくとも一つが光学箱３８に固定して設けられるものであればよい。
【００６３】
また、図３においては、電装基板３２は、ステイ板金２８に取り付けられ固定された状態を示しているが、これに限るものではない。電装基板３２が軸受２９から離間して設けられ、かつ、電装基板３２のうち少なくとも絶縁コイルホルダ３３が設けられる部分が、ステイ板金２８から離間して設けられるものであれば、実施例１，２で説明した効果が良好に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例１に係る光学走査装置を説明するための概略断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る光学走査装置を備えた画像形成装置の一例であるレーザビームプリンタを示す概略断面図。
【図３】本発明の実施例２に係る光学走査装置を説明するための概略断面図。
【図４】従来の光学走査装置を説明するための概略断面図。
【符号の説明】
【００６５】
１  レーザビームプリンタ
１２  レーザスキャナユニット
２３  ポリゴンスキャナモータ
２４  ポリゴンミラー
２５  ロータフレーム
２７  回転軸
２８  ステイ板金
２９  軸受
３２  電装基板
３４  ステータコイル
【図１】
2007232948.tif 000003
【図２】
2007232948.tif 000004
【図３】
2007232948.tif 000005
【図４】
2007232948.tif 000006