JP5163584B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置に関し、より特定的には、画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。

従来の光走査装置としては、例えば、特許文献１に記載の画像形成装置に用いられている走査光学装置が知られている。以下に、図面を参照しながら該走査光学装置について説明する。図６は、特許文献１に記載の走査光学装置２００の構成図である。

走査光学装置２００は、図６に示すように、筐体２０２、偏向器２０４、走査レンズ２０６，２０８及びミラー２１０を備えている。偏向器２０４は、ビームＢを偏向する。走査レンズ２０６，２０８は、偏向されたビームＢの収差を補正する。ミラー２１０は、走査レンズ２０６，２０８を通過したビームＢを反射して、走査光学装置２００外へと導く。筐体２０２は、偏向器２０４、走査レンズ２０６，２０８及びミラー２１０を格納している。

また、筐体２０２には、空気の流路Ｒ１００が設けられている。流路Ｒ１００は、図６に示すように、偏向器２０４及び走査レンズ２０６，２０８の下において延在している。

以上のように構成された走査光学装置２００では、図６の矢印に示す方向に空気が流れる。この際、空気は、偏向器２０４から熱を奪うことにより、該偏向器２０４を冷却する。更に、該空気は、ミラー２１０の下を通過して、筐体２０２外へと流出する。

ところで、走査光学装置２００では、走査レンズ２０６，２０８等の光学素子が加熱されてしまうという問題を有する。より詳細には、偏向器２０４は、動作時において、その基板や軸受け部より熱を放出する。そのため、偏向器２０４下を通過した空気は、加熱されている。ここで、走査レンズ２０６，２０８は、流路Ｒ１００において、偏向器２０４よりも下流側に設けられている。よって、走査レンズ２０６，２０８は、偏向器２０４により加熱された空気により加熱されてしまうことにより膨張し、本来の光学特性を発揮することができない。その結果、形成される像において位置ずれやピントずれが発生するおそれがある。

特開２００４−２９４９４９号公報

そこで、本発明の目的は、熱によって光学素子の光学性能が劣化することを抑制できる光走査装置を提供することである。

本発明の一形態に係る光走査装置は、画像形成装置に用いられる光走査装置において、ビームを放射する光源、及び、該ビームを屈折又は反射させる光学素子を含む光源部と、前記ビームを偏向する偏向手段と、前記光源部及び前記偏向手段を格納している筐体と、を備え、空気が流れる流路であって、前記光源部が隣接している第１の流路と前記偏向手段が隣接している第２の流路とが直列に接続されてなる流路が、前記筐体内に設けられ、前記第１の流路は、前記第２の流路よりも上流側に設けられ、前記第１の流路における流速は、前記第２の流路における流速よりも大きいこと、を特徴とする。

本発明によれば、熱によって光学素子の光学性能が劣化することを抑制できる。

本発明の実施形態に係る光走査装置の概略斜視図である。 図１の光走査装置を平面視した図である。 図１の光走査装置の外観斜視図である。 図１の光走査装置の外観斜視図である。 図５（ａ）は、図１の光走査装置の流路を示したモデル図である。図５（ｂ）は、比較例に係る光走査装置の流路を示したモデル図である。 特許文献１に記載の走査光学装置の構成図である。

以下に、本発明の実施形態に係る光走査装置について説明する。

（光走査装置）
まず、本発明の実施形態に係る光走査装置の概要について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る光走査装置１０の概略斜視図である。光走査装置１０は、概略、筐体１２、光源１４Ｙ、コリメータレンズ１５Ｙ、シリンドリカルレンズ１６、偏向器１７、走査レンズ１８，２０Ｙ、折り返しミラー２２Ｙ及び防塵ガラス２４Ｙにより構成されており、画像形成装置に搭載される。図１では、光源１４Ｙ、コリメータレンズ１５Ｙ、折り返しミラー２２Ｙ及び防塵ガラス２４Ｙはそれぞれ、Ｙ（イエロー）の画像形成に用いられるものだけ記載してある。しかしながら、実際には、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色に対応する光源１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ、コリメータレンズ１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ、走査レンズ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋが設けられている。

光源１４Ｙは、レーザダイオードにより構成され、ビームＢを放射する。ビームＢは、コリメータレンズ１５Ｙにより平行光に変換され、シリンドリカルレンズ１６により偏向器１７の反射面上で線状となるように結像される。偏向器１７は、ポリゴンミラー及びモーターにより構成されており、ビームＢを主走査方向に等角速度で偏向する。走査レンズ１８，２０は、偏向されたビームＢの収差を補正する。折り返しミラー２２Ｙは、ビームＢを感光体ドラム５０Ｙ側に反射する。折り返しミラー２２Ｙにて反射したビームＢは、防塵ガラス２４Ｙを通過して感光体ドラム５０Ｙ上で結像する。感光体ドラム５０Ｙは所定速度で回転駆動される。そして、ビームＢによる主走査と感光体ドラム５０Ｙの回転による副走査にて２次元の画像（静電潜像）が形成される。筐体１２は、光源１４Ｙ、コリメータレンズ１５Ｙ，シリンドリカルレンズ１６、偏向器１７、走査レンズ１８，２０、折り返しミラー２２Ｙ及び防塵ガラス２４Ｙを格納している。

次に、光走査装置１０の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。図２は、光走査装置１０を平面視した図である。図２では、蓋が外された状態の光走査装置１０が示されている。図３及び図４は、光走査装置１０の外観斜視図である。図３では、光走査装置１０の一部がカットされて、該光走査装置１０の内部が示されている。図４では、蓋が外された状態の光走査装置１０が示されている。なお、図２ないし図４において、主走査方向をｙ軸方向、副走査方向をｚ軸方向と定義し、ｙ軸方向とｚ軸方向と直交する方向（ビームＢの進行方向）をｘ軸方向と定義する。

筐体１２は、図２ないし図４に示すように、本体１２ａ及び蓋１２ｂにより構成されており、図１に示すように、主面Ｓ１，Ｓ２及び側面Ｓ３〜Ｓ６（側面Ｓ６については図示せず）を備えている。本体１２ａは、図２及び図４に示すように、ｚ軸方向の正方向側が開口した直方体状の箱であり、主面Ｓ２及び側面Ｓ３〜Ｓ６により構成されている。また、蓋１２ｂは、本体１２ａの開口を塞ぎ、主面Ｓ１を構成している。本体１２ａは、例えば、樹脂により作製される。蓋１２ｂは、例えば、板金により作製される。なお、主面Ｓ１と主面Ｓ２とがｚ軸方向の両端に位置して対向しており、側面Ｓ３と側面Ｓ６とがｘ軸方向の両端に位置して対向しており、側面Ｓ４と側面Ｓ５とがｙ軸方向の両端に位置して対向している。

筐体１２は、図２及び図４に示すように、素子領域Ｅ及び流路Ｒの２つの領域に分けられている。具体的には、筐体１２は、隔壁４０を有している。隔壁４０は、図２ないし図４に示すように、側面Ｓ３から所定距離だけ離れた位置において、側面Ｓ３に平行にｙ軸方向に延在している。そして、隔壁４０は、側面Ｓ４と側面Ｓ５との間を繋ぐと共に、主面Ｓ１と主面Ｓ２との間も繋いでいる。これにより、図２及び図４に示すように、筐体１２内は素子領域Ｅと流路Ｒとに分割されている。なお、隔壁４０は、本体１２ａの主面Ｓ２に樹脂リブを立設することにより設けられている。

流路Ｒは、偏向器１７を冷却するための空気が流れる空間であり、図２ないし図４に示すように、筐体１２内において、側面Ｓ３に沿って延びるように設けられている。具体的には、流路Ｒは、主面Ｓ１、中間壁４２、側面Ｓ３及び隔壁４０により囲まれることにより、ｙ軸方向に延在するように形成されている。すなわち、主面Ｓ１、中間壁４２、側面Ｓ３及び隔壁４０は、流路Ｒの壁面を構成している。ここで、中間壁４２は、図３に示すように、主面Ｓ１と主面Ｓ２との間において、該主面Ｓ１，Ｓ２と平行に設けられた板状部材である。更に、側面Ｓ５の側面Ｓ３の近傍には、開口Ｏ１が設けられている。また、側面Ｓ４の側面Ｓ３の近傍には、開口Ｏ２が設けられている。

また、流路Ｒは、図２ないし図４に示すように、流路Ｒ１と流路Ｒ２とが直列に接続されてなる。流路Ｒ１は、流路Ｒ２の上流側（すなわち、ｙ軸方向の負方向側）に設けられている。流路Ｒ１のｚ軸方向における高さＨ１は、図３に示すように、流路Ｒ２のｚ軸方向における高さＨ２よりも低い。これにより、流路Ｒ１の断面積は、流路Ｒ２の断面積よりも小さくなっている。その結果、流路Ｒ１における流速は、流路Ｒ２における流速よりも大きくなっている。

また、光源部３０は、流路Ｒ１に隣接している。具体的には、光源部３０は、図２に示すように、ｚ軸方向から平面視したときに、流路Ｒ１と重なるように中間壁４２のｚ軸方向の負方向側に設けられている。なお、光源部３０は、光源１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ、コリメータレンズ１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ、シリンドリカルレンズ１６及びビームＢを反射するミラー（図示せず）により構成されている。コリメータレンズ１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ、シリンドリカルレンズ１６及びビームＢを反射するミラー（図示せず）は、光学素子を構成している。

また、偏向器１７は、流路Ｒ２に隣接している。具体的には、偏向器１７は、図２に示すように、ｚ軸方向から平面視したときに、流路Ｒ２と重なるように中間壁４２のｚ軸方向の負方向側に設けられている。これにより、偏向器１７は、光源部３０よりも、流路Ｒにおいて下流側（すなわち、ｙ軸方向の正方向側）に位置している。

更に、流路Ｒ２には、放熱部材３２が設けられている。放熱部材３２は、図２ないし図４に示すように、１枚の金属板がコ字型に折り曲げられることにより作製されている。そして、放熱部材３２は、上流部３２ａ及び下流部３２ｂを有している。上流部３２ａは、下流部３２ｂの上流側（すなわち、ｙ軸方向の負方向側）に設けられている。また、上流部３２ａのｘ軸方向における幅Ｗ１は、下流部３２ｂのｘ軸方向における幅Ｗ２よりも狭い。

素子領域Ｅは、ｚ軸方向から平面視したときに、流路Ｒのｘ軸方向の正方向側に位置している。素子領域Ｅには、図２ないし図４に示すように、偏向器１７が偏向したビームＢを屈折、透過又は反射させる走査レンズ１８，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ（走査レンズ２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは図示せず）、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ（折り返しミラー２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋは図示せず）及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋが設けられている。これにより、図２に示すように、走査レンズ１８，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋは、筐体１２内において、側面Ｓ３と流路Ｒ１との間には設けられていない。すなわち、走査レンズ１８，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋは、筐体１２内において、流路Ｒ１に関して側面Ｓ３の反対側に位置している。

以上のような光走査装置１０では、開口Ｏ１から空気が流路Ｒに流入し、開口Ｏ２から空気が流路Ｒから流出する。このとき、流路Ｒ１を通過している空気が、中間壁４２に接触して、該中間壁４２の熱を奪うことにより、光源部３０が冷却される。更に、流路Ｒ２を通過している空気が、放熱部材３２に接触して、該放熱部材３２の熱を奪うことにより、偏向器１７が冷却される。なお、空気の流れは、画像形成装置に設けられた図示しないファン等によって発生させられる。

（効果）
以上のような光走査装置１０では、以下に説明するように、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６の光学性能が熱により劣化することを抑制できる。より詳細には、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６は、熱の影響を受けて膨張しやすい。そして、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６が膨張すると、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６の光学性能が劣化し、像の位置ずれやピントずれが発生する。

そこで、光走査装置１０では、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６が格納されている光源部３０を、流路Ｒにおいて、偏向器１７よりも上流側に設けている。これにより、偏向器１７により加熱される前の空気により、光源部３０が冷却されるようになる。その結果、光源部３０が効果的に冷却され、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６が加熱されることが抑制される。よって、光走査装置１０では、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６の光学性能が劣化することが抑制される。

また、光走査装置１０では、以下に説明する理由によっても、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６の光学性能が熱により劣化することを抑制できる。図５（ａ）は、光走査装置１０の流路Ｒを示したモデル図である。図５（ｂ）は、比較例に係る光走査装置の流路Ｒ'を示したモデル図である。

図５（ｂ）に示す光走査装置では、流路Ｒ'は、流路Ｒ１'及び流路Ｒ２'により構成されている。そして、流路Ｒ１'の断面積は、流路Ｒ２'の断面積と等しい。更に、流路Ｒ１'における流速Ｖ１'は、流路Ｒ２'における流速Ｖ２'と等しい。そのため、該光走査装置では、図５（ｂ）の点線で示す矢印のように、空気が逆流して、偏向器１７'の熱が、光源部３０'に伝わるおそれがある。

一方、図５（ａ）に示す光走査装置１０では、流路Ｒは、流路Ｒ１及び流路Ｒ２により構成されている。そして、流路Ｒ１の断面積は、流路Ｒ２の断面積よりも小さい。更に、流路Ｒ１における流速Ｖ１は、流路Ｒ２における流速Ｖ２よりも大きい。そのため、光走査装置１０では、流路Ｒ２から流路Ｒ１へと空気が逆流しにくい。その結果、偏向器１７の熱は、光源部３０に伝わりにくい。よって、光走査装置１０では、コリメータレンズ１５Ｙ及びシリンドリカルレンズ１６の光学性能が熱により劣化することを効果的に抑制できる。

また、光走査装置１０は、走査レンズ１８，２０、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋの光学性能が熱によって劣化することを抑制できる。より詳細には、光走査装置１０では、流路Ｒと側面Ｓ３との間には、走査レンズ１８，２０、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋが存在しない。これにより、流路Ｒに対してｘ軸方向の正方向側にのみ、走査レンズ１８，２０、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋが存在するようになる。よって、光走査装置１０では、走査レンズ１８，２０、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋは、主に、中間壁４２から放出された熱によって加熱される。光走査装置１０では、走査レンズ１８，２０、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋの光学性能が熱によって劣化することを抑制できる。

更に、光走査装置１０では、以下の理由によっても、走査レンズ１８，２０、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋの光学性能が熱によって劣化することを抑制できる。より詳細には、光走査装置１０では、流路Ｒは、主面Ｓ１、中間壁４２、側面Ｓ３及び隔壁４０により構成されている。よって、流路Ｒを形成する４つの壁面の内、２つの壁面（主面Ｓ１及び側面Ｓ３）は、筐体１２の一部であり、外部に露出している。これにより、流路Ｒから放出される熱の内、主面Ｓ１及び側面Ｓ３を介して放出される熱が、直接に光走査装置１０外へと放出される。よって、光走査装置１０内に滞留する熱量は、比較的に少なくなる。その結果、光走査装置１０では、走査レンズ１８，２０、折り返しミラー２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ及び防塵ガラス２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋの光学性能が熱によって劣化することを抑制できる。

なお、光走査装置１０では、流路Ｒ１，Ｒ２の断面積は、高さＨ１，Ｈ２により調整されている。しかしながら、流路の断面積Ｒ１，Ｒ２の断面積は、ｘ軸方向の幅によって調整されてもよい。

なお、光走査装置１０において、放熱部材３２が設けられていなくてもよい。

本発明は、光走査装置に有用であり、特に、熱によって光学素子の光学性能が劣化することを抑制できる点において優れている。

Ｅ 素子領域
Ｏ１，Ｏ２ 開口
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２ 流路
Ｓ１，Ｓ２ 主面
Ｓ３〜Ｓ６ 側面
１０ 光走査装置
１２ 筐体
１２ａ 本体
１２ｂ 蓋
１４Ｃ，１４Ｋ，１４Ｍ，１４Ｙ 光源
１５Ｃ，１５Ｋ，１５Ｍ，１５Ｙ コリメータレンズ
１６ シリンドリカルレンズ
１７ 偏向器
１８，２０Ｃ，２０Ｋ，２０Ｍ，２０Ｙ 走査レンズ
２２Ｃ，２２Ｋ，２２Ｍ，２２Ｙ 折り返しミラー
２４Ｃ，２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｙ 防塵ガラス
３０ 光源部
３２ 放熱部材
３２ａ 上流部
３２ｂ 下流部
４０ 隔壁
４２ 中間壁

Claims (2)

1. 画像形成装置に用いられる光走査装置において、
   ビームを放射する光源、及び、該ビームを屈折又は反射させる光学素子を含む光源部と、
   前記ビームを偏向する偏向手段と、
   前記光源部及び前記偏向手段を格納している筐体と、
   を備え、
   空気が流れる流路であって、前記光源部が隣接している第１の流路と前記偏向手段が隣接している第２の流路とが直列に接続されてなる流路が、前記筐体内に設けられ、
   前記第１の流路は、前記第２の流路よりも上流側に設けられ、
   前記第１の流路における流速は、前記第２の流路における流速よりも大きいこと、
   を特徴とする光走査装置。
2. 前記第１の流路の断面積は、前記第２の流路の断面積よりも小さいこと、
   を特徴とする請求項１に記載の光走査装置。

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