JP5151899B2

JP5151899B2 - 走査装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP5151899B2
Application number: JP2008269687A
Authority: JP
Inventors: 吉田大輔; 村上知之; 今井久悦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-10-20
Also published as: JP2010097119A

Description

本発明は、像担持体の被走査面上光による書き込みを行う走査装置及び該装置を用いるデジタル複写機、レーザプリンタ、レーザＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。

近年の上記形式の画像形成装置は、高速プリント、高密度書き込みが求められている。かかる要求を満たすため、レーザー走査装置においては回転多面鏡の高速化や複数の発光点を有するＬＤＡ（レーザーダイオードアレイ）を使用したマルチビーム化がある。これらの手段は、高速プリント、高密度書き込みを達成するには有力な手段だが、同時にデューティ増大に比例して発熱量が増加する。

また、光学系において現在最も主流となっているのがプラスティックレンズを用いた走査光学系である。メリットとして、ガラスレンズに比べて安価であり、成形性も高いことが挙げられる。しかしながら、熱膨張がガラスのそれに比べて高いため、熱による走査線の曲がりや傾き、主走査倍率の変動を起こしやすく、画像品質を低下させる要因となる。

このような問題を解消するため、特許文献１には、回転多面鏡を樹脂製光学箱の内壁一周分で作られる気流流路内に設置し、回転多面鏡より発生する空気流により熱を循環させる構成が提案されている。この方法では、安価な構造で光学箱全体の発熱を低減できるが、樹脂製光学箱の熱膨張が大きく、各光学素子の配置に変動が生じるため、高速化、高密度化には不向きであるという欠点がある。

また、特許文献２には回転多面鏡の回転に伴い発生する熱により光学素子の不均一な温度上昇による走査線曲がり及びその変動を低減させるため、結像光学素子、回転多面鏡を樹脂製の筐体で保持し、結像光学系の少なくとも1つは断熱シートを介して筐体に配置されている構成が提案されている。

しかしながら、この方法においても上記特許文献１と同様に、高速化、高密度化には不向きであり、さらに、断熱部材を使用することから、コストアップとなる問題がある。

さらにまた、特許文献３には回転多面鏡を覆うケース部材と、ケース部材を収納する収納室との間に隙間を設け、そこへ換気手段を介して空気が流入・流出する構成が開示されている。

特許文献３の装置では、回転多面鏡から発生する熱を放熱することができるが、走査装置の熱発生源としては光源や回転多面鏡の制御基板等があり、これらの発熱を考慮せずに、回転多面鏡単体での放熱だけでは効果的な放熱が得られにくい。また、換気手段にはファンなどの駆動系が用いられ、ファンにより収納室内に空気を流入させるようした場合、光学部材にホコリやチリなど付着し、画像異常につながるおそれがあるため、定期的な清掃や侵入を防ぐ手段等を講じる必要があった。

さらにまた、特許文献４には装置内部を効率的に冷却できるレーザー走査装置を提供するために、回転反射部材制御手段は回転反射部材に対し透過レンズ側から見て回転反射部材が離れて回転する側に配置されている。そして、回転反射部材の回転によって発生した気流を回転反射部材制御手段の方向に反射する気流反射手段を持ち、その気流により制御手段を冷却する構成。しかしながら、密閉空間内において十分に駆動した場合、密閉空間内温度はある一定の温度まで上がってしまい、プラスティック光学素子の熱膨張により画像品質を低下させる恐れがある。
特開２０００−２６７０３７号公報特開２００８−７０６８１号公報特開２００５−２４８９４号公報特開２００８−１６８４７２号公報

本発明は、上記した問題点を鑑みて成されたものであり、熱による画像品質の低下を軽減させることができる走査装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、光源を搭載した光源ユニットと、該光源ユニットより発光された光を偏向走査する回転多面鏡を有する偏向手段と、該回転多面鏡の駆動を制御する制御基板と、これらの部材を支持する光学ハウジングとを有する走査装置において、前記光学ハウジングの外面側に沿って、熱源である前記光源ユニット、前記偏向手段及び回転多面鏡用の制御基板からの熱を放熱するための複数の気流流路が偏向手段側から光源側に向けて形成された放熱ダクト装置が設けられており、該放熱ダクト装置は、気流が入り込む１つの流入口下流に、前記複数の気流流路が前記光学ハウジングの外面上に立設した隔壁フィンによって３つの気流流路に区切られ、３つの気流流路はそれぞれ熱源である前記光源、前記偏向手段及び前記制御基板の直外側を空気が流れる流路であり、各々隔壁フィン以外の放熱フィンを含むことを特徴とする走査装置を提案する。

なお、本発明は、前記フィンの高さが熱源近傍での高さが高く形成されていると有利である。

また、上記目的を達成するため、本発明は、像担持体の被走査面上に前記請求項１または２に記載の走査装置により静電潜像を形成することを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明によれば、各熱源を、光学ハウジング裏面より各々冷却し、放熱効率を上げることにより、プラスティックレンズ等の光学素子の熱膨張を抑え、走査線曲がり、傾き、倍率変動などの画像変動を抑制できる。また、画像変動を抑えながらも高速プリント、高密度書き込みを達成することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、画像形成装置の一例を示す垂直断面図であって、ここに示した画像形成装置は装置本体１内のほぼ中央に作像部が設けられ、その上方には原稿情報を読み取る原稿読み取り装置２、下方には記録材を給紙する給紙部３がそれぞれ配置されている。

作像部には、ドラム状の感光体として構成された像担持体４が設けられ、像担持体４は画像形成動作時に、図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電装置５によって像担持体表面が所定の極性に均一に帯電される。この帯電部分には、原稿読み取り装置２によって読み取られた画像情報等に応じて光変調された信号のレーザ光Ｌがレーザー走査装置６から照射される。これにより、像担持体４上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置７によってトナー像として可視像化される。

一方、給紙部３には複数の給紙装置２０が設けられ、図示した例では４つの給紙装置が配置されている。給紙装置２０は、転写紙又は樹脂フィルムなどから成る記録材Ｐを収容した給紙トレイ２１と、給紙ローラ２２とを有し、複数の給紙装置２０のうちの１つの給紙装置が選択され、その選択された給紙装置の給紙トレイ２１に積載された記録材Ｐの最上位の記録材Ｐに給紙ローラ２２が当接して回転し、これによってその最上位の記録材Ｐが給紙トレイから送り出される。

送り出された記録材Ｐは図１における上方に搬送され、さらに搬送ローラ２３の送り作用により、レジストローラ対２４に送られ、このレジストローラ対２４に突き当たって一旦停止する。次いで、レジストローラ対２４が所定のタイミングで回転を開始することにより、記録材Ｐが像担持体４に向けて搬送され、転写装置８によって像担持体４上のトナー像が記録材Ｐに転写される。このように、レジスト装置は、像担持体に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写されるように所定のタイミングで記録材Ｐを像担持体に送り出す用をなす。

また、転写装置８は、上記レジストローラ対２４により送り出された記録材Ｐに、像担持体４に形成されたトナー像を転写する用をなす。かかる転写装置８として各種形式の装置を用いることができるが、図示した転写装置２４は、複数の支持ローラと、これらの支持ローラに巻き掛けられて走行駆動される転写ベルトを有している。

トナー像転写後の像担持体４上に残留する転写残トナーは、クリーニング装置９により除去され、像担持体表面の電位が図示していない除電器によって初期化される。

転写ベルトに搬送された記録材Ｐはその後定着装置１０を通り、このとき記録材Ｐに転写されたトナー像がその記録材Ｐに定着される。定着装置１０を通過した記録材Ｐは、排出部１１に排出され、ここにスタックされる。

上述のようにして、一方の面に画像の形成された記録材Ｐを得ることができるが、図示した画像形成装置は、記録材Ｐの他方の面にもトナー像を形成し、両面に画像の形成された記録材Ｐを得ることができるように構成されているが、両面の画像形成は本発明の要旨ではないのでその説明を省略する。

図２は、本発明に係るレーザー走査装置６を上から見た横断面図である。
図２において、符号３０は光学ハウジング、符号３１はレーザーダイオードユニット（以下、ＬＤユニットという。）であり、光学ハウジング３０は熱伝導性の良いアルミ製のダイキャストで作られている。ＬＤユニット３１は図３及び図４に示すように、光源であり少なくとも１つ以上の発光点を持つＬＤアレイ３２ａ、３２ｂ、発散光を平行光へ変換する機能を持つコリメートレンズ３３及び点灯制御を行なうＬＤ制御基板３４（以下ＬＤＢ）を有しており、該ＬＤユニット３１はこれら部品をアセンブリして作られ、サブモジュールとして調整され完成する（図４）。ＬＤアレイ３２ａ、３２ｂより射出した光束は、コリメートレンズ３３を通過し、被走査面上で所望の大きさのビーム径にするために、アパーチャ３５Ａが光束を切り取る。切り取られた光束は、副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ３５Ｂにより、切り取られた光束を絞る。絞られた光束は、入射ミラーを介して偏向手段３６の回転多面鏡３７へと入射する。偏向手段３６は図５に示すように、モータ駆動基板３８に装着された回転多面鏡３７と、その回転多面鏡３７を覆うポリゴンカバー３９とを有し、回転多面鏡３７の駆動はモータ駆動基板３８に設けられたモータ（図示せず）により回転される。そして、その回転多面鏡３７を駆動するモータは偏向手段３６と別体で光学ハウジング３０に組み付けられた制御基板４０によって制御される。なお、本例の制御基板４０は鉄基板、すなわち、制御基板４０はその基体部を鉄製としているが、制御基板４０は熱伝導性が良いアルミ、銅等の金属製基板で構成してもよい。但し、鉄はアルミ、銅等に比べて安価である点が有利である。

回転多面鏡３７により偏向走査された光束は、被走査面上を等速走査させる機能を持つＦθレンズ４１を透過する。Ｆθレンズ４１を透過した光束は、副走査方向のビーム位置を補正する機能を持つ湾曲軸型トロイダルレンズ４２を透過し、折返しミラー、防塵ガラスを経て被走査面上で結像する。なお、Ｆθレンズ４１や湾曲軸型トロイダルレンズ４２の材質は任意であるが、本実施形態においてはプラスティックレンズである。また、これら光学素子は上記した光学ハウジング３０に全て組み付けられる。

このように構成されたレーザー走査装置６において、熱源となる部材はＬＤユニット３１、回転多面鏡３７を有する偏向手段３６及び回転多面鏡３７の回転制御を行なう制御基板４０の３点である。

本発明は、上記３点から発する熱を効率よく放熱し、熱による走査線の曲がりや傾き、主走査倍率の変動を起こしやすく、画像品質を低下させる等の不具合を抑制するものであり、次にその好ましい実施の形態を説明する。

図６は本発明のレーザー走査装置６を示す斜視図、図７はそのレーザー走査装置６を裏面側から見た説明図である。
図６及び図７において、レーザー走査装置６には装置本体１内に設けられたファン４３からの気流が流れる気流流路５４が形成された放熱ダクト装置５０が設けられている。この放熱ダクト装置５０は、ＬＤユニット３１、偏向手段３６及び制御基板４０や上記した光学部材を支持する光学ハウジング３０の裏面側（図１の下面側）に被せるように設けられ、その流入口５１はレーザー走査装置６の長手方向の一辺ほぼ中央に形成されている。また、放熱ダクト装置５０の流出口５２はレーザー走査装置６のＬＤユニット３１が設けらている側の短方向の一辺に設けられている。

放熱ダクト装置５０は、ファン４３からの気流が入り込む流入口５１が１つであるが、内部に形成される気流流路は図８の異なるトーンによって示されているように、３つの気流流路５４ａ，５４ｂ，５４ｃに分けられ、それぞれの気流流路５４ａ，５４ｂ，５４ｃを通った気流はそれぞれの流出口５２ａ，５２ｂ，５２ｃから排気されるように構成されている。また、放熱ダクト装置５０の流入口５１の気流流入方向に対して流出口５２が９０°ずれており、このため３つの気流流路５４ａ，５４ｂ，５４ｃその途中でほぼ９０°方向変換されている。このように気流流路を曲げることで、画像形成装置の肥大化によるコストアップの抑制及びレイアウトの余裕度を向上させることができる。さらに、その曲げ形状を図６に示すように、Ｒ形状にすると、渦の発生を無くし、流体のエネルギー損失を抑え、放熱効率の低減を抑制することができる。

この３つの気流流路５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、光学ハウジング３０と一体に成形された、すなわち光学ハウジング３０の裏面側に立設された隔壁フィン５５によって区切られることにより形成されている。そして、３つの気流流路５４ａ，５４ｂ，５４ｃはＬＤユニット３１、偏向手段３６及び制御基板４０を個別に放熱するように配置されている。すなわち、気流流路５４ａはＬＤユニット３１の、気流流路５４ｂは偏向手段３６の、そして気流流路５４ｃは制御基板３６の、それぞれ真下を通るように配置され、ＬＤユニット３１、偏向手段３６及び制御基板４０を個別に放熱するように構成されている。

このように構成されたレーザー走査装置６は、３つの熱源に対してそれぞれ個別の気流流路５４ａ，５４ｂ，５４ｃを設けているので、各熱源に対してフレッシュエアを供給することで、各熱源を効率よく冷却することができる。さらに、各気流流路５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、光学ハウジング３０と一体な熱伝導性の良いアルミ製のダイキャストの隔壁フィン５５によって形成されているので、隔壁フィン５５からの放熱が得られる。さらに、各気流流路５４ａ，５４ｂ，５４ｃ内には隔壁以外でも光学ハウジング３０と一体に成形されたいくつかの放熱フィン５６を設けており、冷却効率がより高められる構造になっている。さらにまた、隔壁フィン５５及び放熱フィン５６は図９に示すように、熱源近傍においてフィンの高さＨを高くするように形成されており、このように構成することによって、熱源近傍での気流接触面積を増やし冷却効果をより高めることができる。

かくして、本発明のレーザー走査装置６は発生する熱を効率よく冷却することができるので、放熱効率を上げプラスティックレンズ等の光学素子の熱膨張を抑え、走査線曲がり、傾き、倍率変動などの画像変動を抑制できる。さらに、被走査面を複数の光束が同時に走査するマルチビーム走査装置であっても、画像変動を抑えながらも高速プリント、高密度書き込みが得られる。

なお、上記実施形態で説明した画像形成装置はモノクロ用であるが、本発明はカラー画像形成装置にも当然適用することができ、その際、レーザー走査装置はそれ自体公知の１つの筐体で４つの像担持体に書き込み可能な装置であってもよい。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す垂直断面図である。本発明の一実施形態を示すレーザー走査装置の構成図である。そのレーザー走査装置のＬＤユニットを示す分解斜視図である。ＬＤユニットの完成斜視図である。レーザー走査装置の偏向手段を示す分解斜視図である。放熱ダクト装置を備えたレーザー走査装置を示す斜視図である。そのレーザー走査装置を裏面側から見た説明図である。放熱ダクト装置の気流流路を示す説明図である。放熱ダクト装置のフィンを示す側面図である。

符号の説明

４像担持体
６レーザー走査装置
３０光学ハウジング
３１ＬＤユニット
３６偏向手段
３７回転多面鏡
４０制御基板
５０放熱ダクト装置
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ気流流路
５５隔壁フィン
５６放熱フィン

Claims

光源を搭載した光源ユニットと、該光源ユニットより発光された光を偏向走査する回転多面鏡を有する偏向手段と、該回転多面鏡の駆動を制御する制御基板と、これらの部材を支持する光学ハウジングとを有する走査装置において、
前記光学ハウジングの外面側に沿って、熱源である前記光源ユニット、前記偏向手段及び回転多面鏡用の制御基板からの熱を放熱するための複数の気流流路が偏向手段側から光源側に向けて形成された放熱ダクト装置が設けられており、
該放熱ダクト装置は、気流が入り込む１つの流入口下流に、前記複数の気流流路が前記光学ハウジングの外面上に立設した隔壁フィンによって３つの気流流路に区切られ、
３つの気流流路はそれぞれ熱源である前記光源、前記偏向手段及び前記制御基板の直外側を空気が流れる流路であり、各々隔壁フィン以外の放熱フィンを含むことを特徴とする走査装置。
請求項１に記載の走査装置において、前記フィンの高さが熱源近傍での高さが高く形成されていることを特徴とする走査装置。
像担持体の被走査面上に前記請求項１または２に記載の走査装置により静電潜像を形成することを特徴とする画像形成装置。