JP2009175295A - 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を招くことなく冷却効果を高めて高精度な光走査を行うことができる光走査装置を提供すること。
【解決手段】ポリゴンミラー２８及びこれを回転駆動するポリゴンモータ２９をフレーム２５の中央に配置して成るレーザースキャナユニット（光走査装置）１３において、前記フレーム２５の中央下部に下方が開口する凹部２５ａを形成し、該凹部２５ａに前記ポリゴンモータ２９を配置するとともに、該ポリゴンモータ２９を放熱部材３０を介して前記フレーム２５に取り付ける。又、前記凹部２５ａを略同一断面形状で横断するようフレーム２５に貫設する。更に、フレーム２５の凹部２５ａの横にファンモータを配置し、該ファンモータによってフレーム２５の凹部２５ａ（風路３１）に冷却風を流す。
【選択図】図４

Description

本発明は、感光体に静電潜像書き込み用の光を照射して該感光体上に静電潜像を形成するための光走査装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電手段によって一様に帯電された感光体に光走査装置から静電潜像書き込み用の光を照射して該感光体上に静電潜像を形成し、各静電潜像を現像装置によってトナーを用いて現像してトナー像として顕像化することが行われる。

ここで、前記光走査装置は、感光体に対して静電潜像書き込み用の光を出射する走査光学系を備えているが、この走査光学系には、光源からの光ビームを所定のスポットに形成するレンズ、感光体に対して光走査するポリゴンミラーとこれを回転駆動するポリゴンモータ等によって構成されている。

斯かる光走査装置においては、ポリゴンモータやハウジング内の発熱源に発生する熱によって樹脂製のハウジングやレンズが熱変形したり、光学素子の位置ずれが発生し、これらに起因して感光体上でのビームスポット位置が変化し、ドット位置ずれが生じたり、特にカラー画像形成装置においては色ずれ等の画像不良が発生する。

そこで、特許文献１には、光走査装置のハウジング内の不図示のポリゴンモータの設置位置中央を中心とする対称位置に複数の空気流通用のダクトを上下方向に貫設し、図７及び図８に示すように、ハウジング１２５の下部中央にファンモータ１３２を取り付け、このファンモータ１３２によって冷却風をハウジング１２５内のダクトに流してハウジング１２５内を冷却する冷却構造が提案されている。

又、特許文献２，３には、光走査装置の冷却構造が提案されている。
特開２００４−２４６０００６号公報 特開平１１−２４５４４２号公報 特開２０００−３３００６１号公報

ところが、特許文献１に記載された冷却構造では、ファンモータ１３２をハウジング１２５の下部に取り付けるために光走査装置の全高が高くなり、装置が大型化する他、外部の冷えた空気をハウジング１２５内に取り込むことができず、ファンモータ１３２の冷却効果を十分発揮することができないという問題がある。この構成において外部から冷えた空気を取り込もうとすると、新たにダクトスペースが必要になり、装置が大型化するとともに、装置のレイアウト上の制約が大きくなって設計の自由度が制限される。

又、特許文献１に記載された冷却構造では、ハウジング１２５に上下方向に貫設された不図示のダクトに冷却風を下方から上方に向かって流すため、ドラムユニットや現像ユニット側にも風の流れができてしまい、トナー飛散等の問題が発生し易くなるという問題もある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、大型化を招くことなく冷却効果を高めて高精度な光走査を行うことができる光走査装置と高質画像を安定的に得ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ポリゴンミラー及びこれを回転駆動するポリゴンモータをフレームの中央に配置して成る光走査装置において、前記フレームの中央下部に下方が開口する凹部を形成し、該凹部に前記ポリゴンモータを配置するとともに、該ポリゴンモータを放熱部材を介して前記フレームに取り付けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記凹部を略同一断面形状で横断するようフレームに貫設したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、略同一断面形状で横断するようフレームに貫設した前記凹部の開口部を前記放熱部材で覆ったことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記フレームの凹部に冷却風を流すことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記フレームの凹部の横にファンモータを配置したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記フレームの凹部を上下方向において像担持体及び現像装置とは逆側に開口させたことを特徴とする。

請求項７記載の画像形成装置は、請求項１〜６の何れかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、フレームの中央下部に下方が開口する凹部を形成し、該凹部にポリゴンモータを配置するとともに、該ポリゴンモータを放熱部材を介してフレームに取り付けたため、発熱源であるポリゴンモータがフレームと熱的に遮断されるとともに、ポリゴンモータからの熱は放熱部材によって放熱されるため、樹脂製のフレームやレンズの熱変形や光学素子の位置ずれが発生することがなく、高精度な光走査が可能になる。

請求項２〜４記載の発明によれば、凹部を略同一断面形状で横断するようフレームに貫設し、その横断する凹部の開口部を放熱部材で覆い、この凹部に外部の冷えた冷却風を流すようにしたため、凹部に配されたポリゴンモータが冷却風によって効果的に冷却され、フレームやレンズの熱変形や光学素子の位置ずれが一層効果的に防がれて高精度な光走査が可能になる。

請求項５記載の発明によれば、フレームの凹部の横にファンモータを配置したため、光走査装置の高さがファンモータによって高くなることがなく、装置の大型化を招くことなくファンモータによってフレームの凹部に冷却風を流して発熱源であるポリゴンモータを効果的に冷却することができる。

請求項６記載の発明によれば、冷却風が流れるフレームの凹部を上下方向において像担持体及び現像装置とは逆側に開口させたため、像担持体及び現像装置に向かって冷却風が流れることがなく、像担持体や現像装置でのトナーの飛散が防がれる。

請求項７記載の発明によれば、光走査装置によって高精度な光走査が可能となるため、高質画像を安定的に得ることができる。特に、カラー画像形成装置においては、画像の色ずれが発生することがなく、高品質のカラー画像を得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電ローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、可変速の不図示のステッピングモータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電ローラ３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、二次転写対向ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記二次転写対向ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。

ところで、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。

又、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方にはレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）１３が配置され、その下方の本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、給紙カセット１４から用紙を１枚ずつ取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を搬送パスＬへと送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。

又、装置本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＬには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＬの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＬ’が形成されており、この搬送パスＬ’には複数の搬送ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。

ところで、装置本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＬは、装置本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作を図１に基づいて説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図１の矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電ローラ３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、レーザースキャナユニット１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光を出射し、そのレーザー光を各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図１の矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＬへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。

［光走査装置］
次に、本発明に係る光走査装置としてのレーザースキャナユニット１３の構成の詳細を図２〜図６に基づいて説明する。

図２は本発明に係るレーザースキャナユニットを斜め上方から見た斜視図、図３は同光走査装置を斜め下方から見た斜視図、図４及び図５は図２のＡ−Ａ線断面図、図６は放熱部材上に取り付けられたポリゴンモータの斜視図である。尚、図４はポリゴンモータを取り外した状態を示し、図５はポリゴンモータを取り付けた状態を示す。

本実施の形態に係るレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光を出射し、そのレーザー光を図１に示すカラーレーザープリンタの各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成するものであって、その矩形ボックス状のフレーム２５内には、各感光ドラム２ａ〜２ｄに対して静電潜像書き込み用のレーザー光を出射する４つの走査光学系（不図示）が長手方向（図４及び図５の左右方向）にタンデムに並設されて収容されている。

又、図２に示すように、フレーム２５の上面を覆うカバー２６には、４つの前記走査光学系からそれぞれ出射されるレーザー光が通過するための矩形の細長い４つの出射口（不図示）が形成されており、これらの出射口は光を透過する透明な細長いカバーガラス２７によって覆われている。ここで、各出射口とこれを覆うカバーガラス２７は、レーザー光の各感光ドラム２ａ〜２ｄに対する主走査方向（図４及び図５の左右方向）に長い矩形を成しており、各カバーガラス２７の表面は不図示の自動清掃機構によって自動的に清掃される。

ところで、図４に示すように、フレーム２５の長手方向（レーザー光の主走査方向）中央下部には、下方が開口する凹部２５ａが形成されている。ここで、図１に示すように、レーザースキャナユニット１３は感光ドラム２ａ〜２ｄと現像装置４ａ〜４ｄの下方に配置されており、従って、このレーザースキャナユニット１３のフレーム２５に形成された凹部２５ａは、上下方向において感光ドラム２ａ〜２ｄ及び現像装置４ａ〜４ｄとは逆側（つまり、下方）に開口している。この凹部２５ａは、略同一断面形状でフレーム２５を横断するよう短手方向（図４の紙面垂直方向）に貫設されており、図５に示すように、この凹部２５ａにポリゴンミラー２８とこれを回転駆動するポリゴンモータ２９が配置されている。

ここで、上記ポリゴンモータ２９は、図６に示すように、熱伝導率の高い金属プレート等によって構成された放熱部材３０上に設置されており、この放熱部材３０を介してフレーム２５に取り付けられている（図３及び図５参照）。即ち、ポリゴンモータ２９が設置された放熱部材３０をフレーム２５の下部に前記凹部２５ａを下方から覆うように取り付けることによって、ポリゴンモータ２９が放熱部材３０を介してフレーム２５の下部に取り付けられている。

上述のようにフレーム２５の長手方向中央下部に形成された凹部２５ａの下面開口部が放熱部材３０によって覆われることによって、凹部２５ａ内には矩形ダクト状の風路３１が形成され（図５参照）、この風路３１にポリゴンミラー２８とポリゴンモータ２９が配置されている。

而して、本実施の形態に係るレーザースキャナユニット１３においては、図２に示すように、フレーム２５の凹部２５ａの横にファンモータ３２が配置されており、このファンモータ３２によって誘起される冷却風は、フレーム２５の凹部２５ａとこれを覆う放熱部材３０によって形成された風路３１を図２の矢印方向に流れる。

以上のように構成されたレーザースキャナユニット１３によれば、フレーム２５の中央下部に下方が開口する凹部２５ａを形成し、該凹部２５ａにポリゴンモータ２９を配置するとともに、該ポリゴンモータ２９を放熱部材３０を介してフレーム２５に取り付けたため、発熱源であるポリゴンモータ２９がフレーム２５と熱的に遮断されるとともに、ポリゴンモータ２９からの熱は放熱部材３０によって放熱されるため、樹脂製のフレーム２５やレンズの熱変形や光学素子の位置ずれが発生することがなく、高精度な光走査が可能になる。

又、本実施の形態では、フレーム２５に形成された凹部２５ａを略同一断面形状で横断するよう貫設し、この凹部２５ａと放熱部材３０によって形成された風路３１にファンモータ３２によって外部の冷えた冷却風を流すようにしたため、凹部２５ａに配されたポリゴンモータ２９が冷却風によって効果的に冷却され、フレーム２５やレンズの熱変形や光学素子の位置ずれが一層効果的に防がれて高精度な光走査が可能になる。

そして、本実施の形態では、フレーム２５の凹部２５ａの横にファンモータ３２を配置したため、レーザースキャナユニット１３の高さがファンモータ３２によって高くなることがなく、装置の大型化を招くことなくファンモータ３２によって風路３１に冷却風を流して発熱源であるポリゴンモータ２９を効果的に冷却することができる。

更に、本実施の形態では、冷却風が流れるフレーム２５の凹部２５ａを上下方向において感光ドラム２ａ〜２ｄ及び現像装置４ａ〜４ｄとは逆側（下方）に開口させたため、感光ドラム２ａ〜２ｄ及び現像装置４ａ〜４ｄに向かって冷却風が流れることがなく、感光ドラム２ａ〜２ｄや現像装置４ａ〜４ｄでのトナーの飛散が防がれる。

以上のように、本実施の形態に係るレーザースキャナユニット１３によれば高精度な光走査が可能となるため、高質画像を安定的に得ることができ、特に本実施の形態に係るカラーレーザープリンタにおいては、画像の色ずれが発生することがなく、高品質のフルカラー画像を得ることができる。

尚、以上は複数の走査光学系を並設して成るレーザースキャナユニットとこれを備えたカラー画像形成装置に適用した形態について説明したが、本発明は、単一の走査光学系を有する光走査装置及びこれを備えたモノクロ画像形成装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係るカラーレーザープリンタの断面図である。 本発明に係るレーザースキャナユニットを斜め下方から見た斜視図である。 本発明に係るレーザースキャナユニットを斜め上方から見た斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図（ポリゴンモータを取り外した状態）である。 図１のＡ−Ａ線断面図（ポリゴンモータを取り付けた状態）である。 放熱部材上に取り付けられたポリゴンモータの斜視図である。 従来の光走査装置を斜め下方から見た斜視図である。 従来の光走査装置の側面図である。

符号の説明

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 帯電ローラ
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ａ〜５ｄ 転写ローラ
６ａ〜６ｄ クリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 二次転写対向ローラ
９ テンションローラ
１０ 二次転写ローラ
１１ ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄ トナーコンテナ
１３ レーザースキャナユニット（光走査装置）
１４ 給紙カセット
１５ ピックアップローラ
１６ フィートローラ
１７ リタードローラ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 搬送ローラ対
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２３，２４ 搬送ローラ対
２５ フレーム
２５ａ フレームの凹部
２６ カバー
２７ カバーガラス
２８ ポリゴンミラー
２９ ポリゴンモータ
３０ 放熱部材
３１ 風路
３２ ファンモータ

Claims (7)

1. ポリゴンミラー及びこれを回転駆動するポリゴンモータをフレームの中央に配置して成る光走査装置において、
   前記フレームの中央下部に下方が開口する凹部を形成し、該凹部に前記ポリゴンモータを配置するとともに、該ポリゴンモータを放熱部材を介して前記フレームに取り付けたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記凹部を略同一断面形状で横断するようフレームに貫設したことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 略同一断面形状で横断するようフレームに貫設した前記凹部の開口部を前記放熱部材で覆ったことを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
4. 前記フレームの凹部に冷却風を流すことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光走査装置。
5. 前記フレームの凹部の横にファンモータを配置したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光走査装置。
6. 前記フレームの凹部を上下方向において像担持体及び現像装置とは逆側に開口させたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光走査装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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