JP2008181029A - 光偏向器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポリゴンミラーへの埃の付着と、ポリゴンミラーの回転中の風切り音による騒音を防止するために、ポリゴンミラーの周囲をカバーで覆った光偏向器において、ポリゴンミラーの回転により生じる空気流は、ブラシレスモータ等の一部の部品のみ冷却するにとどまっていた。このため、その他の部品は、他に冷却手段を設けなければならないという問題があった。
【解決手段】 基板に実装されている複数の電子部品、固定軸、スリーブおよびポリゴンミラーを覆って、ベースにカバーを固定し、カバーには、光束を入出射させる部位に透明プラスチック製またはガラス製の窓と、ポリゴンミラーを覆う部位に空気吸引穴と、複数の電子部品を覆う部位に空気排出穴を設け、空気吸引穴に粉塵補足フィルタを設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる光偏向器に関するものである。

従来、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる光偏向器としては、図１１に示されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この光偏向器は、ハウジング１００に固定配設される円柱状の固定軸１０１と、この固定軸１０１に回転自在に支持される回転体１１０とを有している。
この回転体１１０は、固定軸１０１との間にわずかの隙間をもって配設される回転軸１１１と、この回転軸１１１の上部内側に固定配設されるリング状のマグネット１１２と、回転軸１１１の中央部外側に固定配設されるポリゴンミラー１１３と、回転軸１１１の下部外側にフランジ１１４を介して固定配設されるリング状の駆動マグネット１１５とを備えている。
尚、符号１１６は、回転体１１０の重量の偏心を修正するためのバランスウェイト（図示せず）が取り付けられる溝である。

また、固定軸１０１の上部外側には、回転体１１０に設けられたリング状マグネット１１２と対向するようにリング状マグネット１０２が固定配設されており、これらリング状マグネット１０２及び１１２によって回転体１１０をスラスト方向に軸受けするスラスト磁気軸受Ｓが構成されている。

更に、ハウジング１００には、回転体１１０に設けられたリング状の駆動マグネット１１５と対向するように鉄心コイル１０３が固定配設されており、これら駆動マグネット１１５及び鉄心コイル１０３によって回転体１１０を回転させるブラシレスモータＭが構成されている。

また、回転体１１０の回転軸１１１のうち、固定軸１０１と対向する内周面１１１ａは、軸受面仕上げが施される一方、この回転軸１１１の内周面１１１ａと対向する固定軸１０１の外周面１０１ａには図中破線で示すようにヘリングボーン状の溝１０４が形成されており、これら回転軸１１１の内周面１１１ａ及び固定軸１０１の外周面１０１ａに設けられた溝１０４によって、回転体１１０をラジアル方向に支持するラジアル動圧軸受Ｒが構成されている。

この光偏向器では、ブラシレスモータＭにより回転体１１０を回転させると、回転体１１０が、ラジアル動圧軸受Ｒにより固定軸１０１に対して一定距離（隙間）をもって非接触に支持されると共に、スラスト磁気軸受Ｓにより固定軸１０１に対して一定高さに支持されることとなる。これにより、スラスト方向の軸受として動圧軸受を用いるタイプのものより、光偏向器の高さを低くできるという利点がある。
また、回転体１１０の重心の位置を回転体１１０の略中心の位置にすることができるので、回転体１１０を安定して回転させることができる。

前記した光偏向器は、近年、高速化が進み、回転中の風切り音による騒音が問題となってきた。そこで、かかる問題を解決するため、ポリゴンミラー１１３の周囲をカバーで覆う技術が採用されている（例えば、特許文献２、３参照）。

特開平０５−０７１５３２号公報 特開平１１−２６４９４９号公報 特開平１１−１８３８３６号公報

しかし、前記した光偏向器は、ポリゴンミラーおよびブラシレスモータ等の光偏向器の一部のみがカバーによって覆わるものであるため、ポリゴンミラーの回転により生じる空気流によって、ブラシレスモータ等の一部の部品のみが冷却されるにとどまっていた。

このため、近年のポリゴンミラーの回転速度の高速化に伴なう発熱量の増大に対して、カバー内のポリゴンミラーおよびブラシレスモータ等以外の基板上の電子部品（例えば、ドライバＩＣ等の駆動素子）は、ファン、ヒートシンク等の放熱手段を別に設ける必要があるという問題があった。

また、前記した光偏向器は、ポリゴンミラーおよびブラシレスモータ等の光偏向器の一部のみがカバーによって覆わるものであるため、基板上にカバーを設置するためのスペースが必要であるという問題があった。すなわち、基板に電子部品を実装しないスペースを設ける必要があるので、基板自体が大きくなり、光偏向器全体が大型化し、コストアップを招くという問題があった。

さらに、前記した光偏向器は、ポリゴンミラーの回転により吸引する空気の排出口として、光束を入出射させるためにカバーに形成した窓を用いているので、この窓を開口しておく必要がある。そうすると、この開口した窓から静止時に粉塵が入り、ポリゴンミラーの反射面を汚すという問題があった。
これに加えて、ポリゴンミラーの回転に伴う騒音が開口した窓から漏れるという問題もあった。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、ポリゴンミラーおよびブラシレスモータのみならず、その駆動素子（電子部品）をカバーで覆うことにより、ポリゴンミラーの回転に伴い発生する空気流を効率的に利用し、ポリゴンミラーおよび電子部品等を放熱する光偏向器を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載した光偏向器は、複数の電子部品を実装し、貫通穴を設けた基板と、この基板を固定したベースと、この基板の貫通穴を貫いてベースに固定した固定軸と、この固定軸に外挿したスリーブと、このスリーブに固定したポリゴンミラーとを有する光偏向器において、基板に実装されている複数の電子部品、固定軸、スリーブおよびポリゴンミラーを覆って、ベースにカバーを固定し、このカバーには、光束を入出射させる部位に透明プラスチック製またはガラス製の窓と、ポリゴンミラーを覆う部位に空気吸引穴と、複数の電子部品を覆う部位に空気排出穴とを設け、この空気吸引穴に粉塵補足フィルタを設けたものである。

かかる構成により、カバー外の空気は、ポリゴンミラーの回転により、カバーにおけるポリゴンミラーを覆う部位に設けられた穴のみからカバー内に吸引される。そして、この吸引した空気は、基板に実装された電子部品を通って、電子部品を覆う部位に設けられた穴から排出されるので、ポリゴンミラーの回転により発生する空気流を用いて、ポリゴンミラー、ブラシレスモータのみならず、電子部品をも効率的に冷却することができる。

また、光束を入出射させる窓は、透明なプラスチック製または透明なガラス製であるので、ポリゴンミラーの回転により、この窓から粉塵を含んだ空気が流入することがない。このため、カバー内に粉塵が溜まることがないので、粉塵によりポリゴンミラーの鏡面が汚されることがない。

さらに、ポリゴンミラーの停止時には、電子部品を覆う部位に設けられた空気排出穴からカバー内に粉塵が入り込むことが考えられるが、この空気排出穴は、ポリゴンミラーの回転時においては、空気の排出口となるため、ポリゴンミラーの停止時にカバー内に入り込んだ粉塵をポリゴンミラーの回転時に排出することができる。

また、請求項２に記載の光偏向器は、請求項１に記載の光偏向器において、ベースの表面に複数の突起を設け、ベースと基板との間に、突起を介して空気流通空間を設けたものである。

また、請求項３に記載の光偏向器は、請求項１に記載の光偏向器において、ベースに凹部を設け、ベースと基板との間に、凹部による空気流通空間を設けたものである。

かかる構成により、ポリゴンミラーの回転により生じる空気流が、ベースと基板の間の空気流通空間にも流れ込むため、発熱した電子部品を、基板の上面だけではなく下面からも、すなわち、基板の両面から冷却できるという効果を奏する。

また、請求項４に記載の光偏向器は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の光偏向器において、空気排出穴は、ポリゴンミラーから離れた基板の端部に位置する電子部品を覆う部位に設けたものである。

かかる構成により、ポリゴンミラーの回転により生じる空気の流れを、基板に実装されたほとんどすべての電子部品に当てることができるので、電子部品の冷却効率を高めることができるという効果を奏する。

また、請求項５に記載の光偏向器は、請求項４に記載の光偏向器において、ポリゴンミラーから離れた基板の端部に位置する電子部品がコネクタであり、空気排出穴から、基板のケーブルを引き出したものである。

かかる構成により、基板をベースとケースの間に設けられた空間に完全に納めることができ、基板からの配線を容易に引き出すことができるという効果を奏する。

また、請求項６に記載の光偏向器は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の光偏向器において、カバーは、固定軸、スリーブおよびポリゴンミラーを覆う大部屋と、基板に実装されている複数の電子部品を覆う小部屋とを有し、大部屋と小部屋の接続部における角部は、Ｒ面取りまたはＣ面取りされているものである。

かかる構成により、ポリゴンミラーの回転により大部屋内で生じた空気流が小部屋に移動（流入）する際に、大部屋と小部屋の接続部における角部に空気流が衝突することによる乱流を少なくし、空気の流れをスムーズにして電子部品を冷却できるという効果を奏する。

本発明により、ポリゴンミラーの回転によりカバー内に吸引された空気は、基板に実装された電子部品を通って、電子部品を覆う部位に設けられた穴から排出されるので、ポリゴンミラーの回転により発生する空気流を用いて、ポリゴンミラー、ブラシレスモータのみならず、電子部品をも効率的に冷却することが可能となる。

以下に実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

本発明に係る第１実施例を、図１および図２を用いて説明する。
図１は、光偏向器の側部断面図である。そして、図２は、図１に示した光偏向器の斜視図である。

光偏向器１は、アルミニウム製のベース２と、複数の電子部品１２〜１４が実装され、このベース２に固定された基板１５と、この基板１５の貫通穴１６を貫くようにしてネジ等で固定された円柱形状でかつ金属製の固定軸３と、この固定軸３に回転自在に支持された回転体４と、複数の電子部品１２〜１４、固定軸３、および回転体４を覆い、ベース２に固定されたカバー１９とから構成されている。

この回転体４は、固定軸３との間に僅かの隙間をもって外挿された円筒形状で、かつ、金属製のスリーブ５と、このスリーブ５に固定されたアルミニウム製のフランジ６と、このフランジ６の上に置かれ、外周面に多数の鏡面が形成されたアルミニウム製のポリゴンミラー７と、このポリゴンミラー７の上に置かれたリング状の板バネ等の弾性部材８と、この弾性部材８の上に置かれ、ポリゴンミラー７をフランジ６に押し付けるようにしてスリーブ５の上部で圧入又は焼嵌め等により強制的に嵌入されたアルミニウム製の押圧部材９と、フランジ６の内周面に接着剤等で固定された駆動マグネット１０と、スリーブ５の上端に固定された蓋２５から構成されている。

また、ベース２には、電子部品１２〜１４が実装され、貫通穴１６があけられた基板１５が固定されている。そして、この基板１５には、駆動マグネット１０に対向する位置にコイル１７が固定され、駆動マグネット１０とコイル１７によりブラシレスモータ１８が形成されている。

前記したポリゴンミラー７およびブラシレスモータ１８等は、回転により生じる騒音の発生の防止と、防塵のため、カバー１９によりその全体が覆われている。

このカバー１９には、光束が入出射する部位に穴２０が設けられ、この穴にはプラスチック製またはガラス製の透明部品がはめ込まれ、窓２１が形成されている。

また、カバー１９には、ポリゴンミラー７を覆う部位であるポリゴンミラー７の上部に空気吸引穴２２と、電子部品１２〜１４を覆う部位に空気排出穴２３が設けられている。そして、空気吸引穴２２には、粉塵補足フィルタ２４が設けられ、ポリゴンミラー７の回転によりカバー１９内に吸引される空気に含まれる粉塵を除去している。

以下に、前記した構成の光偏向器１の作用を説明する。
ブラシレスモータ１８によりポリゴンミラー７が回転すると、空気吸引穴２２に設けられた粉塵補足フィルタ２４からカバー１９の外側にある空気がカバー１９の内部に流入する。そして、空気流は、ポリゴンミラー７の上方から下方に向かって流れ、電子部品１２、電子部品１３、電子部品１４の順に、基板１５に実装された複数の電子部品に当たる、またはその近傍を通ってカバー１９内を流れ、空気排出穴２３から排出される。

このため、ポリゴンミラー７の回転により生じた空気流は、必ず電子部品１２〜１４に当たるまたはその近傍を通るので、電子部品１２〜１４は、ヒートシンク等の放熱部材を設けることなく、効率的に冷却される。

また、空気排出穴２３は、ポリゴンミラー７から離れた基板１５の端部１１に位置する電子部品１４を覆う部位である電子部品１４の上部に設けられているので、ポリゴンミラー７の停止時には、粉塵が空気排出穴２３からカバー１９内に入り込み、粉塵が電子部品１４に積もることが考えられる。しかし、ポリゴンミラー７の回転によりカバー１５内の空気は、空気排出穴２３から排出されるので、空気排出穴２３に特に粉塵補足フィルタを設ける必要はない。

尚、回転体４の回転により、ポリゴンミラー７等の部品も発熱するが、これらの部品もポリゴンミラー７の回転により生じた空気流により冷却されることは言うまでもない。

本発明の他の実施例を図３および図４を用いて詳細に説明する。
図３は、光偏向器の側部断面図である。また、図４は、図３の光偏向器のベースおよび基板を示す斜視図である。
尚、第１実施例に係る光偏向器と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例２に係る光偏向器１の第１実施例との相違点は、ベース２の表面に複数の突起２６を設け、ベース２と基板１５との間に空気流通空間を設けた点のみである。

かかる構成により、ポリゴンミラー７の回転によりカバー１９内で発生した空気流の一部は、ベース２と基板１５の隙間２７から空気流通空間３６に入り込み、ベース２と基板１５の隙間２８から排出される。このため、基板１５は、空気流により表面と裏面の両面から、冷却されることになるので、電子部品１２〜１４の熱を効率的に冷却できるという効果を奏する。

尚、突起２６は、ベース２を切削加工等して一体的に形成しても良く、ベース２の表面を切削加工した後、スペーサ等の別部材をベース２に接着等して固定して形成しても良い。

本発明の他の実施例を図５を用いて詳細に説明する。
図５は、光偏向器の側部断面図である。
尚、第１実施例に係る光偏向器と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例３に係る光偏向器１の第１実施例との相違点は、ポリゴンミラー７から離れた基板１５の端部１１に位置する電子部品がコネクタ２９であり、空気排出穴２３から、基板１５のケーブル３０を引き出した点のみである。

かかる構成により、基板１５をベース２とケース１９の間に設けられた空間に完全に納めることができ、基板１５からの配線を容易にカバー１９の外に引き出すことができるという効果を奏する。

すなわち、空気排出穴２３を、ポリゴンミラー７の回転により生じる空気流の排出口として用い、かつ、基板１５の信号線等の配線の引き出し口として用いることにより、安価に光偏向器を製造することができる。

本発明の他の実施例を図６を用いて詳細に説明する。
図６は、光偏向器の側部断面図である。
尚、第１実施例に係る光偏向器と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例４に係る光偏向器１の第１実施例との相違点は、カバー１５の内部が固定軸３、スリーブ５およびポリゴンミラー７等を覆う大部屋３０と、基板１５に実装されている電子部品１３および電子部品１４を覆う小部屋３１を有し、大部屋３０と小部屋３１の接続部３３における角部３２は、Ｒ面取りされている点のみである。

かかる構成により、ポリゴンミラー７の回転により大部屋３０内で生じた空気流が小部屋３１に移動（流入）する際に、大部屋３１と小部屋３０の接続部３３における角部３２に空気が衝突することにより発生する乱流が少なくなり、空気の流れをスムーズにして電子部品１２〜１４を効率的に冷却できるという効果を奏する。

尚、図６に示した角部３２におけるＲ面取りは、図１０に示すようにＣ面取りであっても良い。

本発明の他の実施例を図７および図８を用いて詳細に説明する。
図７は、光偏向器の側部断面図である。また、図８は、図７に示した光偏向器の斜視図である。
尚、第１実施例に係る光偏向器と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例５に係る光偏向器１の第１実施例との相違点は、空気排出穴３４がポリゴンミラー７から離れた基板１５の位置における電子部品１４を覆う位置であって、カバー１９の側面にあけられている点のみである。

かかる構成により、空気排出穴３４は、前記した空気排出穴２３のように上向きにあいているのではないので、ポリゴンミラー７の停止時に粉塵がカバー１９内に入り難くなるという効果を奏する。また、ポリゴンミラー７の停止時に空気排出穴３４からカバー１９内に侵入した粉塵は、ポリゴンミラー７により生じる空気流によって、空気排出穴３４から排出することができる。

尚、本実施例５に記載した光偏向器は、ポリゴンミラー７の回転により大部屋３０から小部屋３１に流入した空気が、その後、進路を変更されることなく、一直線に空気排出穴３４に向かって進み、そのまま排出されるので、実施例１の光偏向器１よりも電子部品１２〜１４等の放熱効率が向上させることができる。

上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてそれに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び図面の記載から当事者が認識する事ができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

例えば、前記した実施例においては、ポリゴンミラー３をフランジ５に固定したものを示したが、ポリゴンミラー３は、回転軸１０に対して圧入等により直接固定したものであっても良い。

また、図９に示すように、実施例２においてベース２の表面に設けた凸部２６は、ベース２の表面を切削加工等して設けた凹部３５であっても良い。かかる構成であっても、基板１５とベース２との間に空気流通空間３６を形成することができるので、ポリゴンミラーの回転により生じる空気流が、ベースと基板の間の空気流通空間に流れ込み、発熱した電子部品を、基板の下面からも冷却することができる。

さらに、前記した実施例においては、ベース２の材質としてアルニミウムを用いたが、アルミニウム以外の金属、例えば、亜鉛合金を用いても良い。その理由は、亜鉛合金はアルミニウムに対して高比重であり制振性があり、かつ、亜鉛合金はアルミニウムと熱伝導率がほぼ同じであり放熱性も良いからである。

本発明は、画像形成装置等に使用される光偏向器に適用される。

本発明に係る光偏向器の側部断面図である（実施例１） 本発明に係る光偏向器の斜視図である（実施例１） 本発明に係る光偏向器の側部断面図である（実施例２） 本発明に係る光偏向器のベースおよび基板の斜視図である（実施例２） 本発明に係る光偏向器の側部断面図である（実施例３） 本発明に係る光偏向器の斜視図である（実施例４） 本発明に係る光偏向器の側部断面図である（実施例５） 本発明に係る光偏向器の斜視図である（実施例５） 本発明に係る光偏向器のベースの斜視図である 本発明に係る光偏向器の側部断面図である 従来の光偏向器を説明する側部断面図である

符号の説明

１ 光偏向器
２ ベース
３ 固定軸
５ スリーブ
７ ポリゴンミラー
１２ 電子部品
１３ 電子部品
１４ 電子部品
１５ 基板
１８ ブラシレスモータ
１９ カバー
２１ 窓
２２ 空気吸引穴
２３ 空気排出穴
２４ 粉塵補足フィルタ
２６ 突起

Claims (6)

1. 複数の電子部品を実装し、貫通穴を設けた基板と、
   該基板を固定したベースと、
   前記基板の前記貫通穴を貫いて前記ベースに固定した固定軸と、
   該固定軸に外挿したスリーブと、
   該スリーブに固定したポリゴンミラーとを有する光偏向器において、
   前記基板に実装されている前記複数の電子部品、前記固定軸、前記スリーブおよび前記ポリゴンミラーを覆って、前記ベースにカバーを固定し、
   該カバーには、光束を入出射させる部位に透明プラスチック製またはガラス製の窓と、前記ポリゴンミラーを覆う部位に空気吸引穴と、前記複数の電子部品を覆う部位に空気排出穴を設け、
   前記空気吸引穴に粉塵補足フィルタを設けたことを特徴とする光偏向器
2. 前記ベースの表面に複数の突起を設け、
   前記ベースと前記基板との間に、前記突起を介して空気流通空間を設けた請求項１に記載の光偏向器
3. 前記ベースに凹部を設け、
   前記ベースと前記基板との間に、前記凹部による空気流通空間を設けた請求項１に記載の光偏向器
4. 前記空気排出穴は、前記ポリゴンミラーから離れた前記基板の端部に位置する前記電子部品を覆う部位に設けた請求項１〜３のいずれか一つに記載の光偏向器
5. 前記ポリゴンミラーから離れた前記基板の端部に位置する前記電子部品がコネクタであり、
   前記空気排出穴から、前記基板のケーブルを引き出した請求項４に記載の光偏向器
6. 前記カバーは、前記固定軸、前記スリーブおよび前記ポリゴンミラーを覆う大部屋と、前記基板に実装されている前記複数の電子部品を覆う小部屋を有し、
   前記大部屋と前記小部屋の接続部における角部は、Ｒ面取りまたはＣ面取りされている請求項１〜５のいずれか一つに記載の光偏向器

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