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JP3789770B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

光走査装置及び画像形成装置 Download PDF

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JP3789770B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザービームプリンター、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像記録装置等の内部に備えられ、画像情報に応じてレーザービームで被走査体上を走査する光走査装置に係り、より詳しくは、該光走査装置の光学部品の支持機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
入力される画像情報に対応してレーザー光で被走査体(感光体ドラム)上を走査する光走査装置を具備した画像形成装置には、レーザー光を反射するためのミラーなどの反射部材が設けられるが、その支持機構は、例えば、特開平9−184963号公報、特開平11−223787号公報等に記載されているように、反射部材の姿勢を微調整できるように構成されている。
【0003】
これらの公報に記載の支持機構では、反射部材の非反射面側(反射面の反対側)に板バネ等の付勢部材を配置すると共に、反射面側に雄ねじ等の調整部材を設け、その両部材間に挟み付けた反射部材の姿勢を、その調整部材を操作することによって、調整できるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平9−184963号公報に記載の場合、反射部材(26)の姿勢調整は、光走査装置の内部側からしかおこなうことができない。そのため、調整に際しては、光走査装置の本体フレーム(30)にねじ(52)によって固定されている光学箱(ケーシング)(50)を取り外す必要があり、その作業が大変面倒であった。
【0005】
また、特開平11−223787号公報の場合では、光走査装置の上面又は側面からしか調整できない構造なので、光走査装置を画像形成装置の本体に取り付けたままの状態では、反射部材(24)の姿勢を調整するのは困難であった。
【0006】
これらの調整上の問題点を解消するために、例えば、図12及び図13に示すように、反射部材301の非反射面側(反射面の背面側)の両側部に調整部材302,302を配置し、その反射面側の両側部に板バネ等の付勢部材からなる前面押さえ部材303,304を配置し、光走査装置の側面側からの調整を可能とした構成が考えられる。
【0007】
より詳しくは、フレーム305の両側に支持部材306,306を固定状態に立設し、その支持部材306,306に、調整部材302,302、前面押さえ部材303,304、上部押さえ部材(付勢部材)307,307を取り付け、かつ、フレーム305の両側部に、反射部材301を摺動可能な状態に支持するための半球状の下部支持部材308,308を設ける。
【0008】
このような構成により、反射部材51の下部両側を、下部支持部材308,308に点接触状態(摺動可能な状態)に支持させると共に、上述のように、反射部材301の両側部を調整部材302,302と前面押さえ部材303,304によって挟持させ、かつ、反射部材301の上部両側部を上部押さえ部材(付勢部材)307,307によって下向きの付勢状態に押さえ付ける。
【0009】
その調整部材52は、図示を省略するが、例えば、反射部材301の背面側に螺進退自在に当接する一対のネジを上下方向に配設してなり、そのネジを調整することにより、半球状の下部支持部材308,308上に摺動可能な状態で支持されている反射部材301の姿勢を適宜に調整できるようにする。
【0010】
しかし、このような構成では、反射部材301の前面の両側部を前面押さえ部材303,304によって押さえ付けられるため、反射部材51の反射面側の両端部に比較的大きな(広い面積の)押さえ代を必要とする。
【0011】
従って、このような支持機構を、光走査装置の光ビーム折返し部材などに用いた場合には、反射部材301の有効反射面(反射部材301の反射面のうちの実際に反射に使用する領域)と前面押さえ部材303,304とが近接していると、照射される光ビームが前面押さえ部材303,304の表面で反射して迷光となり、鮮明な画像が得られなくなるという問題がある。
【0012】
そこで、このような問題を解決するために、図示のように、前面押さえ部材303,304を、反射部材301の有効反射域(EL)の両側から所定の距離(L)だけ離間した位置に設けると、反射部材301の長さが、その分(2L)だけ余分に必要とされ、装置の大型化を招くという別の問題が発生する。
【0013】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、照射される光ビームの前面押さえ部材による迷光の発生を防止できる(有効反射域より反射部材を長くすることなく)コンパクトな光走査装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【0015】
(1) 読み取られた画像情報を静電潜像担持体に書き込むためにオーバーフィールド出射方式を用いるレーザ光走査装置において、
ポリゴンミラーを通過したレーザ光を感光体ドラムに導くための反射部材が、前面押さえ部材と後面支持部材とによって姿勢調整自在な挟持状態に支持され、
前記前面押さえ部材は、弾発力を有する板部材から構成されるとともに前記反射部材におけるレーザ光の走査方向の端部の反射面側に当接するように配置され、かつ、その表面に黒着色のフィルムが貼付された第1及び第2の前面押さえ部材であり、
第1及び第2の前面押さえ部材は、各先端部を前記反射部材の有効反射域の両端位置に一致させて配置したことを特徴とする。
【0019】
(2)前記反射部材が、光走査装置における出射折返し部材として用いられることを特徴とする。
この構成によれば、反射部材を光走査装置における出射折返し部材として用いるので、光走査装置の出射折返し部材の小型化を図ることができると共に、その出射折返し部材の姿勢調整が側面側から容易におこなうことができる。
【0020】
(3)請求項1または請求項2のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする。
【0021】
この構成によれば、画像形成装置内で、感光体ドラムに迷光の影響によるゴースト等の画像不良が生じなくなると共に、画像形成装置の光走査装置の収容部や姿勢調整のための空間を上下方向に設ける必要がなく、画像形成装置のコンパクト化が可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係る光走査装置及び画像形成装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0023】
図1は画像形成システムの構成図、図2は要部構成図、図3は光走査装置の構成を示す斜視図、図4は光走査装置の主要光学部品の配置及び光ビームの光路を示す斜視図、図5は光路の説明図である。
【0024】
(画像形成システム)
図1は、本発明に係る光走査装置を用いた画像形成システムの一例を示す断面構成図で、同図に示すように、本画像形成システムは、原稿読取部1、印刷部2、用紙供給部3および用紙後処理部4とからなる。
【0025】
まず、読み取るべき原稿があるときは、原稿読取部1の自動原稿搬送装置5の原稿セットトレイ6に原稿をセットして順次原稿をスキャナ7のプラテンガラス8上に搬送してスキャナ7によって原稿画像データを読み取る。読み取られた原稿は、原稿排出トレイ9に排出される。
【0026】
印刷部2としてのプリンタ11は、原稿読取部1で読み取られた原稿画像データ或いは外部機器(例えば、パソコンやFAX)から回線を介して送られた画像データに基づいて図2に示す光走査装置22からレーザ光を発光し、その光を走査光学系によって被走査体としての感光体(感光体ドラム)200上に走査して、感光体200上に静電潜像を形成する。
【0027】
感光体200上に形成された静電潜像は現像ユニット16からトナーの供給を受けて現像され、その後用紙供給部3の多段給紙ユニット17から用紙が供給されて、従来の電子写真現像プロセスにより、感光体200上の画像が用紙上に転写されて、画像データの顕像化が行われ、定着装置18によって画像が用紙に定着され印刷が終了する。
【0028】
その用紙供給部3の多段給紙ユニット17には複数種類の用紙が収納されており、ユーザの選択した用紙が収容されているトレイ171─に対応する用紙搬送機構171a─を作動させて用紙を印字部2へ搬送するようになっている。
【0029】
上述のように、印刷部2で印刷された用紙は用紙後処理部4のシート後処理装置19に搬送され、ステープル処理、ソート処理等が行われる。以上の作業により、本画像形成システムの一連の画像形成作業が終了する。
【0030】
(光走査装置)
次いで、図3〜図5により、光走査装置22について詳細に説明する。
前記光走査装置22は、ビーム出射手段としての半導体レーザー112から回転方向に複数の反射面l20aを有した回転多面鏡120に向かって照射される光ビーム103(以後、入射ビーム103という)を、回転多面鏡120の反射面120aで反射して形成した光ビーム104(以後、出射ビーム104という)により、被走査体である感光体200を走査する装置である。
【0031】
半導体レーザー112から回転多面鏡120までの光路(以後、入射ビーム光路という)と、回転多面鏡120から感光体200までの光路(以後、出射ビーム光路という)には、種々の光学部品が配置されている。いま、入射ビーム光路に配置されている光学部品を入射光学系101と呼び、出射ビーム光路に配置されている光学部品を出射光学系102と呼ぶことし、これらが筐体221に組み込まれている。
【0032】
入射光学系101は、半導体レーザー112から射出された入射ビーム103を回転多面鏡120に導くと共に、入射ビーム103の断面形状が回転多面鏡120の反射面l20aの幅よりも広い幅の矩形状となるように、入射ビーム103を成形する。
【0033】
入射ビーム光路の半導体レーザー112から回転多面鏡120に向かう順に、射出された光ビームを平行ビームに変換するコリメータレンズ113、入射された光ビームを走査方向に拡大する凹レンズ114、略中央部に矩形状の開口115aが設けられた板状部材により構成された開口板115、シリンドリカルレンズ116、折返し手段としての入射折返しミラー117及びfθレンズ123が順に配設されている。なお、前記半導体レーザー112、コリメータレンズ113、凹レンズ114及び開口板115によって、ビームユニット111を構成している。
【0034】
次いで、出射光学系102は、回転多面鏡120の反射面120aにより反射された出射ビーム104を回転多面鏡120から感光体200に導くと共に、入射ビーム103が感光体200上を照射した際のビームスボット108が、所定の大きさとなり、感光体200上を等速度で走査するように作用する。出射ビーム光路の回転多面鏡120から感光体200に向かう順に、収束レンズとしてレンズ121及びレンズ122のl対のレンズで構成されたfθレンズ123、折返し手段としての出射折返しミラー(反射部材)124及び回転多面鏡120の面倒れ補正を行なうシリンドリカルミラー125が配設されている。
【0035】
入射ビーム103は、入射折返しミラー117により進行方向を変えられて、fθレンズ123の端部に、斜め下方から上方に向かって通過し、回転多面鏡120の反射面120aの高さ方向中央域に照射される。
【0036】
出射ビーム104は、fθレンズ123に斜め下方から上方に向かって通過し、出射折返しミラー124とシリンドリカルミラー125を介して、感光体200に導かれる。出射ビーム104は、回転多面鏡120の反射面120aの回転方向の位置により、異なる光路を通って感光体200に至る。
【0037】
いま、出射ビーム104のうちで、感光体200の画像形成に使用される幅、すなわち、主走査ライン107を走査するために出射ビーム104(以後、この出射ビームを主走査ビーム105という)が走査される際に通過する空間領域を主走査ビーム域と呼ぶことにする。
【0038】
出射ビーム104が感光体200を走査する仕方は、出射ビーム104は主走査ライン107を定期的に走査する一方で、感光体200が回転するので、感光体200上は一定期間毎に異なる場所を走査することになる。
【0039】
また、前記出射ビーム104が感光体200を走査する毎に、主走査ライン107の書き始め点l07aが同一となるように、各走査毎に同期させるための同期検出装置129が設けられている。
【0040】
前記同期検出装置129には、同期をとるための信号として、主走査ビーム域以外の出射ビーム104(以後、同期検出ビーム106という)を検出するための同期検出センサ127が設けられている。
【0041】
前記同期検出センサ127は、同期検出ビーム106が、fθレンズ123を通過した後に、前記出射光学系102の出射折返しミラー124の端部124aにより折り返され、さらに、同期ビーム折返し手段としての折返しミラー126により折り返された同期ビームを検出するようになっている。
【0042】
図5は、入射ビーム103及び出射ビーム104の光軸(ビームの中心)を直線上に展開して表した場合の図3及び図4に示した入射光学系と出射光学系の作用を示す図である。図5(a)は、出射ビーム104の光軸が走査の際に形成する平面(以後、走査平面という)に垂直な方向から見た平面図であり、図5(b)は、走査平面に平行な方向から見た側面図である。
【0043】
尚、出射ビーム104は、回転多面鏡120の反射面120aの回転方向の位置により反射方向が異なるので、その光軸も反射面l20aの回転に伴って変わるが、本図中の出射ビーム104の光軸は、fθレンズ123の中央を通って感光体200の主走査ライン107のセンターに至る主走査ビーム105の光軸を表現している。
【0044】
図5(a)及び図5(b)に示すように、半導体レーザー112から略円錐状に出射された入射ビーム103は、コリメータレンズ113により平行ビームに変換される(平行ビームとなった入射ビーム103の光軸に垂直な方向の断面は、略円形である)。この後、入射ビーム103は、凹レンズ114を通過し、凹レンズ114によって拡散されて、光軸に垂直な方向の断面が略円形状の拡散ビームになる。次に、凹レンズ114を通過した入射ビーム103は、開口板115に設けた開口ll5aを通過し、光軸に垂直な方向の断面が矩形状の拡散ビームになる。
【0045】
この後、入射ビーム103は、シリンドリカルレンズ116に入射する。シリンドリカルレンズ116により、図5(a)のように、入射ビーム103のシリンドリカルレンズ116の母線に平行な方向は、そのまま拡散を続け、入射ビーム103のシリンドリカルレンズ116の母線に垂直な方向は、収束するように変えられる。
【0046】
その後、図5(a)のように、入射ビーム103は、fθレンズ123の端部を通過して、fθレンズ123により走査平面に平行なビームとされて回転多面鏡120の反射面l20aに、走査平面に平行なビームとして入射する。
【0047】
また、図5(b)のように、入射ビーム103は、fθンズ123に斜め下方から斜め上方に向かって入射して、回転多面鏡120の反射面120aに、収束ビームのままで入射する。入射ビーム103が収束する収束線は、回転多面鏡120の反射面120aの高さ方向中央の近傍となる。
【0048】
入射ビーム103は、その光軸に垂直な形状が、回転多面鏡120の反射面l20aの回転方向の幅よりも大きく、細長い矩形状に成形されたビームとなっており、反射面120aの1つが回転するにつれて、入射ビーム103の異なる部分を反射して、異なる方向に向かう出射ビーム104を形成する。
【0049】
前記回転多面鏡120の反射面l20aにより反射されて形成された出射ビーム104は、走査平面に平行な方向では平行ビームのままで、走査面に垂直な方向では収束線を通過後に拡散ビームとなって、fθレンズ123に向かう。出射ビーム104は、斜め下方から斜め上方に向かってfθレンズ123を通過し、走査面に平行な方向では、感光体200表面で収束するように収束ビームとされ、走査面に垂直な方向では、拡散ビームのままである。
【0050】
その後、出射ビーム104の内の主走査ビームにあたるビームは、出射折返しミラー124により折り返されて、シリンドリカルミラー125に反射されて、感光体200に向かう。シリンドリカルミラー125により反射後の入射ビーム104は、走査面に平行な方向では、収束ビームのままであり、走査面に垂直な方向では、感光体200上で収束するような収束ビームに変えられる。
【0051】
以上のようにして、出射ビーム104は、感光体200上に、所定の大きさのビームスボット108を結ぶことになる。
【0052】
尚、fθレンズ123は、上述した役割の他に、回転多面鏡120の等角速度運動により等角速度で移動する出射ビーム104が、感光体200上に照射された際に、ビームスボット108が主走査ライン上で等線速度で移動するように変換する役割も担っている。
【0053】
(オーバーフィールド出射光学系)
ところで、レーザビームを用いて感光体等の静電潜像担持体に画像情報を書き込む手法として、従来はアンダーフィールド出射光学系と呼ばれる方法が多く用いられていた。しかし、近年、光学系のコンパクト化並びに光学系内のポリゴンミラーの回転負荷の低減化を目的として、オーバーフィールド出射光学系と呼ばれる方法が開発された。
【0054】
そのオーバーフィールド出射光学系は、従来のアンダーフィールド出射光学系とは、大きく異なる。すなわち、光学系の内で高速回転しているポリゴンミラーへの画像情報の照射(以降は入射光学系と呼ぶ)を行う時の照射光(平行光)のポリゴンミラーへの照射領域が、アンダーフィールド出射光学系では特定された領域(1つの面に相当する)に照射されるのに対し、オーバーフィールド出射光学系では前記領域(1つの面に相当する)以外の隣接する面にも照射する照射幅を有している点が相違する。
【0055】
このことから、オーバーフィールド出射光学系を用いた時に前記特定された領域(1つの面に相当する)からの出射光が結像する前記静電潜像担持体上に前記ポリゴンミラーの隣接する面からの不要画像情報がノイズとして含まれる虞がある。
【0056】
そのため、本実施形態では、前記ノイズを除去するために光学系の迷光対策を万全にすることで、オーバーフィールド出射光学系の実使用上の問題点を解決し、光走査装置中のポリゴンミラー120のコンパクト化、高速化、および精度の向上(ポリゴンミラー120の面精度の向上)を図るようにしている。
【0057】
(反射部材の支持構造)
次いで、そのような迷光対策(迷光防止処置)が施された出射折返ミラー124の支持構造について説明する。
図6乃至図9に示すように、出射折返ミラー(以下、単にミラーという)124の下部を支持するための半球状の下部支持部材221が、光走査装置22のフレーム222上に設けられている。その下部支持部材221は、ミラー124の下部と点接触し、後述するように、ミラー124の角度を微調整するとき、ミラー124の下面が、その下部支持部材221の表面上で摺動するようになっている。
【0058】
しかして、その下部支持部材221の半球状の上面に、ミラー124を垂直状に載置し、該ミラー124の両端部の上面が、フレーム222の両側に固定状態に立設した支持部材223,223の上部に取り付けた上部押さえ部材224,224によって下方に向けて弾発的に付勢された状態でミラー124が支持される。
【0059】
その上部押さえ部材224は、薄い金属板などから形成され、図示のように、その先端をやや下方に向けて折曲させ、これにより、ミラー124に対して常時下向きの付勢力を作用させるようになっている。
【0060】
さらに、ミラー124の背面(反射面でない側)には、図7に示すように、後面支持部材225,226が、フレーム222に立設した支持部材223,223に固定して設けられている。
【0061】
すなわち、ミラー124の一端側(図の右側)に対応する後面支持部材225には、支点部材227および第1調整部材(ねじ)228が設けられ、また、ミラー124の他端側(図の左側)に対応する後面支持部材226には、第2調整部材(ねじ)229が設けられ、ミラー124の背面は、支点部材227、第1調整部材228及び第2調整部材229によって、3点で支持される。
【0062】
一方、ミラー124の前面(反射面側)には、図6に示すように、(背面側の支持(3点支持)に対応して、)ミラー124の両端部を背面側に向けて付勢(押圧)するための前面押さえ部材230,231が設けられている。すなわち、ミラー124の一端側(図6において左側)は、その背面側の支点部材227と第1調整部材228と、横向きに略U字状に形成された弾発力のある板部材からなる前面側の第1の前面押さえ部材230によって挟持され、他端側(図6において右側)は、その背面側の第2調整部材229と、前面側の弾発力のある板部材からなる第2の前面押さえ部材231によって挟持されている。
【0063】
前記第1及び第2調整部材228,229は、ねじ(螺子)からなり、前面押さえ部材230,231の付勢力に対応して、該ねじを螺進退操作することによって、ミラー124の角度を微調整することができるようになっている。
【0064】
すなわち、ミラー124の前面を支持する第1および第2の前面押さえ部材230,231と、ミラー124の背面を支持する支点部材227、第1調整部材228及び第2調整部材229とによって3点で支持された状態にて、前記第1調整部材228のねじを螺進退操作すると、ミラー124は、図10に示すように、支点部材227の先端部を支点(A)として、ミラー124の垂直方向における角度(α)を微調整することができる。
【0065】
また、前記第2の調整部材229のねじを螺進退操作すると、ミラー124は、図11に示すように、支点部材227の先端部と第1調整部材228の先端剖を支点(B)として、ミラー124の長手方向における角度(β)を微調整することができる。
【0066】
そこで、本実施形態では、fθレンズ123(121+122)を通過して、ミラー124に、副走査方向に拡げられるように照射される光ビームが、該ミラー124の反射面側に設けられた第1及び第2の前面押さえ部材230,231によって反射され、それによって迷光が生じないようにしている。
【0067】
すなわち、前記第1および第2の前面押さえ部材230,231の表面を、図6に示すように、光を吸収しやすい黒色の塗装を施したり、あるいは、黒着色のフィルムなどを貼り付けたりすることにより、照射される光ビームの第1および第2の前面押さえ部材230,231の表面での迷光の発生を効果的に防止することができる。
【0068】
これにより、第1および第2の前面押さえ部材230,231の先端部をミラー124の有効反射域ELに近接した位置(すなわち、従来例を示す図12及び図13において、L=0)に配置しても画像へ支障を来たすことがなく、したがって、従来のように、ミラー124を長くする必要がなく、光走査装置22の小型化を達成することができる。
【0069】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。
【0070】
請求項1によれば、反射部材の前面側を支持する前面押さえ部材の表面に、迷光防止措置を施しているので、前面押さえ部材を反射部材の有効反射域に近接させて設けることができる。従って、従来のように反射部材を余分に長くする必要がなく、光走査装置の小型化を図ることができると共に、被走査体上に迷光が投影して光走査した被走査体上の情報が攪乱されるような弊害を防止することができ、画像品位の向上を図ることもできる。
また、迷光防止措置として、黒色の塗装を施すので、前面押さえ部材を、簡単な表面処理によって迷光を防止できる。
【0072】
請求項によれば、反射部材を光走査装置における出射折返し部材として用いるので、光走査装置の出射折返し部材の小型化を図ることができると共に、その出射折返し部材の姿勢調整が側面側から容易におこなうことができる。
【0073】
請求項によれば、画像形成装置内で、感光体ドラムに迷光の影響によるゴースト等の画像不良が生じなくなると共に、画像形成装置の光走査装置の収容部や姿勢調整のための空間を上下方向に設ける必要がなく、画像形成装置のコンパクト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る画像形成システムの構成図である。
【図2】同要部構成図である。
【図3】同光走査装置の構成を示す斜視図である。
【図4】同部品配置と光路を示す斜視図である。
【図5】同光路の説明図である。
【図6】同反射部材の支持構造を示す正面図である。
【図7】同背面図である。
【図8】同平面図である。
【図9】同底面相当図である。
【図10】同反射部材の姿勢調整の説明図である。
【図11】同別の説明図である。
【図12】従来の反射部材の支持構造を示す正面図である。
【図13】同平面図である。
【符号の説明】
22−光走査装置
124−反射部材
225,226−後面支持部材
230,231−前面押さえ部材

Claims (3)

  1. 読み取られた画像情報を静電潜像担持体に書き込むためにオーバーフィールド出射方式を用いるレーザ光走査装置において、
    ポリゴンミラーを通過したレーザ光を感光体ドラムに導くための反射部材が、前面押さえ部材と後面支持部材とによって姿勢調整自在な挟持状態に支持され、
    前記前面押さえ部材は、弾発力を有する板部材から構成されるとともに前記反射部材におけるレーザ光の走査方向の端部の反射面側に当接するように配置され、かつ、その表面に黒着色のフィルムが貼付された第1及び第2の前面押さえ部材であり、
    第1及び第2の前面押さえ部材は、各先端部を前記反射部材の有効反射域の両端位置に一致させて配置したことを特徴とする光走査装置。
  2. 前記反射部材が、光走査装置における出射折返し部材として用いられることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 請求項1または2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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