JP2005004050A - 走査式光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転多面鏡に対して対称方向にそれぞれビームが偏向走査される光学系において発生するフレア光の影響を確実に防止する。
【解決手段】ポリゴンミラー１によって偏光走査されるレーザ光を結像させるための第一の結像レンズ２ａ，２ｂが、ポリゴンミラー１に対して対称に配置される。第一の結像レンズ２ａの突当基準面をなすリブ６が、第一の結像レンズ２ａのポリゴンミラー１側を覆うとともに、ポリゴンミラー１の厚みに等しい高さの開口部６ａを有する形状をなす。
【選択図】 図１
【解決手段】ポリゴンミラー１によって偏光走査されるレーザ光を結像させるための第一の結像レンズ２ａ，２ｂが、ポリゴンミラー１に対して対称に配置される。第一の結像レンズ２ａの突当基準面をなすリブ６が、第一の結像レンズ２ａのポリゴンミラー１側を覆うとともに、ポリゴンミラー１の厚みに等しい高さの開口部６ａを有する形状をなす。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の複写機及びプリンタ等の画像形成装置に関し、特に走査式光学装置におけるフレア光の遮光構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を、図１０〜図１２を用いて説明する。
【０００３】
図１０はカラー画像をプリントする画像形成装置であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して独立した像担持体（以下、感光ドラムと表記）を持つ。感光ドラムは導電体に感光層を塗布したもので、走査式光学装置から出射されたレーザ光により静電潜像を形成する。２１は図示しない画像読取装置もしくはパーソナルコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいてレーザ光を照射する走査式光学装置、２２は摩擦帯電されたトナーで感光ドラム上にトナー像を形成する現像器、２３は前記感光ドラム上のトナー像を転写用紙に搬送するための中間転写ベルト、２４はトナー像を形成する用紙を格納する給紙カセット、２５は用紙上に転写されたトナー像を熱により用紙に定着させる定着器、２６は定着された転写用紙を積載する排紙トレイ、２７は感光ドラムに残ったトナーを清掃するクリーナである。
【０００４】
画像形成は、走査式光学装置から画像情報に基づいてレーザ発光した光を感光ドラム上に照射することで、帯電器により帯電された感光ドラムに静電潜像を形成する。その後現像器内で摩擦帯電されたトナーを前記静電潜像に付着させることで前記感光ドラム上にトナー像が形成される。前記トナー像は前記感光ドラム上から中間転写ベルト上に転写され、本体下部に設けられた給紙カセットから搬送された用紙にトナー像を再度転写することで画像が用紙に形成される。用紙上に転写された画像は定着器によりトナーを定着され、排紙トレイ上に積載される。
【０００５】
図１１は図１０の走査式光学装置を示した図であり、左右対称形状であるため図中の記号は片側のみ示す。この走査式光学装置は１枚のポリゴンミラー２８に対して両側にそれぞれ２本のレーザ光が入射し、各々の感光ドラムを照射光Ｅ１〜Ｅ４で露光する方式であり、その光学配置は斜入射光学系であって、第二の結像レンズを、レーザ光を分離した後にそれぞれ配置した構成である。ここで斜入射光学系とは、レーザ光をポリゴンミラーから出射した後方で上下の各光路を分離するために、図１２に示すようにポリゴンミラー面の法線とポリゴンの回転方向で定義される平面（図中Ｘ−Ｙ平面）を基本平面とすると、図中の基本平面に対して互いに異なる角度で入射する光学系である（以後、この角度を斜入射角と記述する）。この走査式光学装置は、走査式光学装置を埃から保護するための防塵ガラス３２、各光学要素を組み付ける光学箱３３、前記防塵ガラスが取り付けられ前記光学箱を封鎖する上蓋３４によって外界から遮蔽されている。
【０００６】
ポリゴンミラー２８から出射した２本のレーザ光は第一の結像レンズ２９を透過し、感光ドラム側を通過するレーザ光は分離用折り返しミラー３１ｃで下方向に反射される。ここで第一の結像レンズ２９はレーザ光が互いに異なる角度で入射するためシリンダーレンズで構成しており、副走査方向へはそれぞれの光路に対して配置した第二の結像レンズ３０で結像させる。レーザ光Ｅ２は他方のレーザ光と交差して下方に向かい、途中に設けられた第二の結像レンズを透過した後に光学箱下面に配置された折り返しミラー３１ｂによって再反射され、第一の結像レンズ横を通過して感光ドラム上に照射される。ここで、両端部の感光ドラムを照射するレーザ光Ｅ１、Ｅ４は、分離用折り返しミラーの直下を通過し、第二の結像レンズを透過した後に折り返しミラー３１ａで感光ドラムへ照射され、分離用折り返しミラーは２本のレーザ光が各部品公差やポリゴンモータの面倒れ等によって光束のケラレが発生しない位置に配置されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような走査式光学装置においては、各光学部品がポリゴンミラーに対して対称に配置されるため、第一の結像レンズ入射面で反射されたフレア光がポリゴンミラーの上面、下面および近傍を通過し、対向面側の第一の結像レンズおよび折り返しミラーを経ることで、他の感光ドラムに光ビームが照射され、濃度変動等の画像不良が発生してしまうという構造上の問題点がある。ポリゴンミラーによって各ビームがそれぞれ偏向走査される際、約１０％以下の光量がレンズの表面で反射されてしまうため、従来はレンズ表面の反射率を抑制するためにレンズのコーティング等の処置が行なわれてきたが、この手法はコーティング費用が必要であり、また、確実な遮光では無い。
【０００８】
本願発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、回転多面鏡に対して対称方向にそれぞれビームが偏向走査される光学系において発生するフレア光の影響を確実に防止することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転多面鏡に複数の光ビームを照射し、該回転多面鏡によって偏向された光ビームを複数の対象物上に結像させるための光学要素を該回転多面鏡に対して対称に配置し、該光ビームが該回転多面鏡の法線と該回転多面鏡の回転方向で定義される平面に対して角度を有する走査式光学装置において、前記回転多面鏡によって偏向された光ビームが入射する複数の第一の光学要素が、前記回転多面鏡に対して対称に設けられており、前記複数の第一の光学要素のうちの少なくともいずれかの第一の光学要素に前記回転多面鏡から入射し、該いずれかの第一の光学要素によって、前記複数の第一の光学要素のうちの他の第一の光学要素へ向けて反射された光ビームを遮蔽する遮光部材を備えた走査式光学装置である。
【００１０】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡の回転軸方向に対する上方および下方の少なくともいずれかを通り、前記他の第一の光学要素に向かう光ビームを遮蔽することが好適である。
【００１１】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡に対して対称に配置されていることが好適である。
【００１２】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡の外接円から少なくとも５ｍｍ以上離れた位置に設けられることが好適である。
【００１３】
前記遮光部材は、前記第一の光学要素の位置決め基準となる位置決め手段と一体に形成されていることが好適である。
【００１４】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡を回転方向に囲う環状をなすことが好適である。
【００１５】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡の軸方向の直上に設けられることがこうてきである。
【００１６】
前記遮光部材は、少なくとも前記回転多面鏡および第一の光学要素を収容する収容部材に設けられることが好適である。
【００１７】
前記収容部材は、前記回転多面鏡の軸方向の上方に位置する上側部と、該軸方向の下方に位置する下側部とを有し、前記遮光部材は、前記収容部材の上側部および下側部の少なくともいずれかに設けられていることが好適である。
【００１８】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡の軸方向に分割された複数の構成部材からなり、前記収容部材の上側部に設けられた第一の構成部材と、前記収容部材の下側部に設けられた第二の構成部材とを含むことが好適である。
【００１９】
また、本発明は、前記いずれかの走査式光学装置と、複数の感光体と、を備え、画像情報に基づく光ビームを、前記走査式光学装置の回転多面鏡によって偏向し、前記感光体上に結像させることにより、前記感光体上に潜像を形成する画像形成装置として構成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１に本発明第１の実施形態における走査式光学装置のポリゴンミラー近傍部を示す。本実施形態及び以下の実施形態において説明する本発明に係る走査式光学装置は、図１０に示すように画像形成装置に搭載し、画像情報に基づくレーザ光を感光ドラム上に照射することにより潜像を形成することができるものである。画像形成装置の他の構成については、従来の技術の説明と共通するので説明を省略する。本発明に係る走査式光学装置を適用し得る画像形成装置としては、電子写真式の複写機等があるが、これらに限られない。
【００２１】
１枚のポリゴンミラーに対して両側にそれぞれ各２本のレーザ光が入射し、異なる４本の感光ドラムを露光する方式である。図において、１はレーザ発光したビームを偏向走査するポリゴンミラー（回転多面鏡）、２ａ，２ｂはレーザ光を等速走査およびドラム上でスポット結像させる第一の結像レンズ、３ａは前記第一の結像レンズとともにドラム上でスポット結像させる第二の結像レンズであり、前記第一の結像レンズ２ａと合わせてｆθレンズと呼ばれている。また、第一の結像レンズ２ａ，２ｂは従来例と同様に、複数のビームを異なる角度で入射させるため、副走査方向に屈折力を持たないシリンダーレンズで構成される。４は前記第一の結像レンズを透過したレーザ光を所定の方向へ反射させる折り返しミラー、５は各光学要素を支持・固定する光学箱、６は前記第一の結像レンズを支持する光学箱に設けられたリブである。ここでは、光学要素として、第一の結像レンズ２ａ，２ｂ、第二の結像レンズ３ａ、折り返しミラー４を含み、第一の結像レンズ２ａ，２ｂが第一の光学要素に相当する。また、光学箱５が収容部材に相当する。
【００２２】
本実施形では、図中下部方向に配置された図示しない４本の光源からレーザ光が出射され、ポリゴンミラー１によって図中の左右方向にそれぞれ２本のビームが偏向走査される。また、それぞれのビームは斜入射角を有しており、ある一つのビームはポリゴンミラーで偏向走査された後に第一の結像レンズを透過し、折り返しミラー４によって第二の結像レンズ３の光軸方向へ反射される。また、もう一方のビームは第一の結像レンズを透過した後に折り返しミラー４の直下を通過し、図示しない他の折り返しミラーによって対応する感光ドラム方向へ反射される。
【００２３】
このような走査光学系では従来例で述べたように第一の結像レンズ入射面による反射光が、ポリゴンミラー１に対して対称に配置された他方の第一の結像レンズを透過し、他の感光ドラムへ照射されてしまう。
【００２４】
本実施形態では第一の結像レンズ２ａを支持する光学箱５のリブ６を図１に示すように開口部６ａを有する形状とすることにより、フレア光の遮光対策を図る。ここでは、リブ６が遮光部材に相当する。光学箱５において第一の結像レンズ２ａを突き当てる基準面（位置決め手段）として設けられたリブ６を利用することで、他のフレア光対策部品を必要としないだけでは無く、他の部品を介在させないため上下方向の寸法精度の向上を図ることができ、その結果、フレア光の遮光性能を確保しやすくなる。図中の開口部６ａの高さｈ１は、後述する検討結果によりポリゴンミラー１の厚さと同一に設定している。
【００２５】
フレア光の遮光原理を図２に示す図１の断面図を用いて説明する。図中７は回転多面鏡による偏向走査光、８は第一の結像レンズ２ｂによるフレア光を表している。図２では図中右方向への偏向走査光および第一の結像レンズ２ａによるフレア光を省略して示している。本実施形態において第一の結像レンズ２ａのレンズ入射面で反射されたフレア光は、ポリゴンミラー１に対して対称配置された他方の第一の結像レンズ２ａの支持部に設けられた上下のリブ部６によって遮光される。ここで、図２からも分かるようにレーザ光の斜入射角を大きく設定するとレンズへの入射を防止することが可能ではあるが、結像性能の観点から斜入射角を大きく設定することは困難である。フレア光は図２に示すように、第一の結像レンズ２ｂで反射された後に対向側の第一の結像レンズ２ａに向かうため、偏向走査光と略同一角度であって高さが異なる。そのため遮光リブ６は、偏向走査光を通過させ、フレア光を遮光できる高さに設定すればよい。
【００２６】
しかし、ポリゴンミラー１の近傍にリブを設ける場合には風切音の騒音増加に注意する必要がある。ポリゴンミラー１は多角形形状で高速に回転するため、近傍にリブ等の壁が存在すると、ポリゴンミラー１の角部とリブ６との間に生じる圧力変動によって騒音が増加する傾向にある。図３にポリゴンミラーの外接円からリブまでの距離とポリゴンミラーによる風切音との相関を示す。このときリブは図２の下側リブと同様にポリゴンミラーの下面部と同一の高さとしている。リブがポリゴンに近い場合、騒音レベルが大きく増加することが分かるとともに、約５ｍｍ以上ポリゴンミラーから離れた位置にリブを設けることで騒音に影響が無いことが分かる。
【００２７】
また、開口部６ａの高さがポリゴンミラー１の厚さ以上である場合、風切音に与える影響は小さくなる。そのため、フレア光の遮光が可能であれば、開口部６ａの高さはポリゴンミラーの厚さ以上であってもよく、また、ポリゴンミラー１に対して対称の位置に同様の形状のリブを設ける必要も無い。
【００２８】
また、斜入射角が本実施形態のようにレンズ光軸に対して対称な構成を用いず、どちらか片側で角度が異なるように光ビームを配置した構成においては、遮光リブ６は上下部のどちらか一方が構成されていればよい。
【００２９】
他の例として、第一の結像レンズがポリゴンミラーに対して非常に近い、もしくは形状的に図１の位置に開口部を設けることが困難である場合においては、図４に示すように第一の結像レンズ２ｂの後方に開口部９ａを有する板状の遮光リブ９を配置した構成であっても同様の効果を得る（図４では、説明の便宜のために、第一の結像レンズ２ｂ側に遮光リブ９を設けた例を示しているが、図１と同様に第一の結像レンズ２ａ側に設けてもよいことは当然である。）。この場合、開口部９ａの高さはポリゴンミラーの厚さによる制限を受けることは無く、開口部９ａの高さｇは自由に設定することが可能である。上記に述べたように、本発明によってポリゴンミラー１の騒音に影響を与えること無く、フレア光の遮光を行うことができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図５から図７に本発明第２の実施形態を説明する図を示す。本発明第１の実施形態と同様の部分については説明を省略する。１０は走査式光学装置を遮蔽する図示しない蓋に設けられた円環状リブであり、円環状リブには光源からポリゴンミラー１への入射部および第一の結像レンズ２ａへの出射部のみ開口部１０ａ，１０ｂを有する。１１は図中右側に配置された第一の結像レンズ２ｂの入射面で反射されたフレア光である。先の第１の実施形態と同様、図５から図７においても図中右側のレンズによるフレア光のみを示し、偏向走査光および図中左側のレンズによるフレア光は図示しない。また、本実施形態における円環状リブ１０の開口部１０ａ，１０ｂの高さｈ２はポリゴンミラー１の厚さと等しく、また、円環状リブ１０は、ポリゴンミラー１の回転軸と同心の円環形状をなす。ここでは、円環状リブ１０が遮光部材に相当する。
【００３１】
図６および図７に示すように図中右側の第一の結像レンズ２ｂの入射面で反射されたフレア光は、円環状リブ１０の開口部１０ｂを通過し、対向面側の壁１０ｃで遮光されている。また、レンズ端部で反射されたフレア光はポリゴンミラー１から大きく離れた位置を通過するため、円環状リブ１０で遮光するためには円環状リブ１０の直径を大きくするか、図に示すように円環状リブ１０から径方向に延びる直線状のリブ１０ｄを別途設けて遮光すればよい。本実施形態における円環状リブ１０は先に述べたように開口部１０ａ，１０ｂがポリゴンミラー１の厚みと等しく、円環状の形状で構成されており、結果、ポリゴンミラー１の回転時に角部に発生する圧力変動が小さくなり、風切音が低減される。
【００３２】
また、円環状リブを構成する上下のリブは、上部を蓋のリブとして構成し、下部を光学箱５に立設されたリブで構成した場合においても、同様の効果を得る。すなわち、光学箱５と蓋とによって収容部材が構成され、それぞれ下側部、上側部に相当し、蓋に設けられたリブが遮光部材の第一の構成部材であり、光学箱５に設けられたリブが遮光部材の第二の構成部材に相当する。この場合、同心であれば上下のリブの直径は異なっていても効果は変わらない。また、前記円環状リブを蓋と異なる別部材で構成し、光学箱５に固定した構成においても同様の効果を得ることは明らかである。上記に述べたように、本実施形態によりポリゴンミラー１の風切音を抑制するとともにフレア光を抑制することができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図８および図９に本発明第３の実施形態を説明する図を示す。本発明の第１および第２の実施形態と同様の部分については説明を省略する。１２は走査式光学装置を遮蔽する図示しない蓋に設けられたリブ（遮光部材）であり、ポリゴンミラー１の直上に配置している。また、前記リブ１２はモータの回転軸等のモータ部品を回避しつつ、ポリゴンミラー１の上面に近接させて配置している。
【００３４】
一般的に斜入射角を有する光学系では、第一の結像レンズ２ａ，２ｂが副走査方向に屈折力を持たないシリンダーレンズで構成されるため、副走査断面での光束は第二の結像レンズ３ａ，３ｂに入射するまで拡大し続ける。そのため、遮光リブがポリゴンミラー１から離れて配置される場合、遮光リブまでに偏向走査光とフレア光の光束が重なってしまい、フレア光のみを遮光することが不可能となる場合がある。また、斜入射角が比較的大きい場合、もしくは第一の結像レンズ２ａ，２ｂがポリゴンミラー１から離れている場合においても、ポリゴンミラー１の風切音増加の懸念が少なく、かつフレア光の遮光が可能な構成として、本実施形態の形状が提案される。
【００３５】
本実施形態では遮光リブ１２がポリゴンミラー１の直上であるため、ポリゴンミラー１の回転時に遮光リブ１２との間に圧力変動が発生する構成ではなく、風切音の騒音増加が懸念されることは無い。図９において、１３は偏向走査光であり、１４は図中右側の第一の結像レンズ２ｂによるフレア光を表す。図９では、図中右方向への偏向走査光および第一の結像レンズ２ａによるフレア光を省略して示している。本構成では上方に向かうフレア光がポリゴンミラー１の直上の遮光リブ１２で遮光され、下方に向かうフレア光が第一の結像レンズ２ａの支持部１５で遮光される。
【００３６】
ここで、前記下方に向かうフレア光は偏向走査光と合成されない位置であれば、遮光リブの位置は制限されず、遮光リブの位置もポリゴンミラー１に対称に構成する必要も無い。また、前記遮光リブを蓋と異なる別部材で構成し、光学箱５に固定した構成においても同様の効果を得ることは明らかである。上述したように、本実施形態によりポリゴンミラー１の風切音に影響を及ぼすことなく、フレア光を抑制することができる。
【００３７】
本発明は、以下の各実施態様を含む。
【００３８】
（実施態様１） 回転多面鏡に複数の光ビームを照射し、該回転多面鏡によって偏向された光ビームを複数の対象物上に結像させるための光学要素を該回転多面鏡に対して対称に配置し、該光ビームが該回転多面鏡の法線と該回転多面鏡の回転方向で定義される平面に対して角度を有する走査式光学装置において、
前記回転多面鏡によって偏向された光ビームが入射する複数の第一の光学要素が、前記回転多面鏡に対して対称に設けられており、
前記複数の第一の光学要素のうちの少なくともいずれかの第一の光学要素に前記回転多面鏡から入射し、該いずれかの第一の光学要素によって、前記複数の第一の光学要素のうちの他の第一の光学要素へ向けて反射された光ビームを遮蔽する遮光部材を備えた走査式光学装置。
【００３９】
（実施態様２） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡の回転軸方向に対する上方および下方の少なくともいずれかを通り、前記他の第一の光学要素に向かう光ビームを遮蔽する実施態様１に記載の走査式光学装置。
【００４０】
（実施態様３） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡に対して対称に配置されている実施態様１又は２に記載の走査式光学装置。
【００４１】
（実施態様４） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡の外接円から少なくとも５ｍｍ以上離れた位置に設けられる実施態様１乃至３のいずれかに記載の走査式光学装置。
【００４２】
（実施態様５） 前記遮光部材は、前記第一の光学要素の位置決め基準となる位置決め手段と一体に形成されている実施態様１乃至４のいずれかに記載の走査式光学装置。
【００４３】
（実施態様６） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡を回転方向に囲う環状をなす実施態様１乃至４のいずれかに記載の走査式光学装置。
【００４４】
（実施態様７） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡の軸方向の直上に設けられる実施態様１又は２に記載の走査式光学装置。
【００４５】
（実施態様８） 前記遮光部材は、少なくとも前記回転多面鏡および第一の光学要素を収容する収容部材に設けられる実施態様１乃至７のいずれかに記載の走査式光学装置。
【００４６】
（実施態様９） 前記収容部材は、前記回転多面鏡の軸方向の上方に位置する上側部と、該軸方向の下方に位置する下側部とを有し、
前記遮光部材は、前記収容部材の上側部および下側部の少なくともいずれかに設けられている実施態様８に記載の走査式光学装置。
【００４７】
（実施態様１０） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡の軸方向に分割された複数の構成部材からなり、前記収容部材の上側部に設けられた第一の構成部材と、前記収容部材の下側部に設けられた第二の構成部材とを含む請求項９に記載の走査式光学装置。
【００４８】
（実施態様１１） 実施態様１乃至１０のいずれかに記載の走査式光学装置と、
複数の感光体と、
を備え、
画像情報に基づく光ビームを、前記走査式光学装置の回転多面鏡によって偏向し、前記感光体上に結像させることにより、前記感光体上に潜像を形成する画像形成装置。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、回転多面鏡に対して対称方向にそれぞれビームが偏向走査される光学系において発生するフレア光の影響を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明第１の実施形態の走査式光学装置を説明する図である。
【図２】図２は本発明第１の実施形態の走査式光学装置の断面図である。
【図３】図３は本発明第１の実施形態における騒音特性を説明する図である。
【図４】図４は本発明第２の実施形態の走査式光学装置を説明する図である。
【図５】図５は本発明第２の実施形態におけるフレア光を説明する図である。
【図６】図６は本発明第２の実施形態におけるフレア光を説明する図である。
【図７】図７は本発明第２の実施形態の走査式光学装置の断面図である。
【図８】図８は本発明第３の実施形態の走査式光学装置を説明する図である。
【図９】図９は本発明第３の実施形態におけるフレア光を説明する図である。
【図１０】図１０は従来例の画像形成装置を説明する図である。
【図１１】図１１は従来例の走査式光学装置を説明する図である。
【図１２】図１２は走査式光学装置の基本平面を説明する図である。
【符号の説明】
１，２８，３５ ポリゴンミラー
２ａ，２ｂ 第一の結像レンズ
３ａ，３ｂ 第二の結像レンズ
４ 折り返しミラー
５ 光学箱
６ 遮光リブ
７ 偏向走査光
８，１１，１４， フレア光
９ 遮光リブ
１０ 円環状リブ
１２ 遮光リブ
１３ 偏向走査光
２１ 走査式光学装置
２２ 現像器
２３ 転写ベルト
２４ 給紙カセット
２５ 定着器
２６ 排紙トレイ
２７ クリーナ
３２ 防塵ガラス
３３ 光学箱
３４ 蓋
Ｅ１〜Ｅ４：照射光
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の複写機及びプリンタ等の画像形成装置に関し、特に走査式光学装置におけるフレア光の遮光構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を、図１０〜図１２を用いて説明する。
【０００３】
図１０はカラー画像をプリントする画像形成装置であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して独立した像担持体（以下、感光ドラムと表記）を持つ。感光ドラムは導電体に感光層を塗布したもので、走査式光学装置から出射されたレーザ光により静電潜像を形成する。２１は図示しない画像読取装置もしくはパーソナルコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいてレーザ光を照射する走査式光学装置、２２は摩擦帯電されたトナーで感光ドラム上にトナー像を形成する現像器、２３は前記感光ドラム上のトナー像を転写用紙に搬送するための中間転写ベルト、２４はトナー像を形成する用紙を格納する給紙カセット、２５は用紙上に転写されたトナー像を熱により用紙に定着させる定着器、２６は定着された転写用紙を積載する排紙トレイ、２７は感光ドラムに残ったトナーを清掃するクリーナである。
【０００４】
画像形成は、走査式光学装置から画像情報に基づいてレーザ発光した光を感光ドラム上に照射することで、帯電器により帯電された感光ドラムに静電潜像を形成する。その後現像器内で摩擦帯電されたトナーを前記静電潜像に付着させることで前記感光ドラム上にトナー像が形成される。前記トナー像は前記感光ドラム上から中間転写ベルト上に転写され、本体下部に設けられた給紙カセットから搬送された用紙にトナー像を再度転写することで画像が用紙に形成される。用紙上に転写された画像は定着器によりトナーを定着され、排紙トレイ上に積載される。
【０００５】
図１１は図１０の走査式光学装置を示した図であり、左右対称形状であるため図中の記号は片側のみ示す。この走査式光学装置は１枚のポリゴンミラー２８に対して両側にそれぞれ２本のレーザ光が入射し、各々の感光ドラムを照射光Ｅ１〜Ｅ４で露光する方式であり、その光学配置は斜入射光学系であって、第二の結像レンズを、レーザ光を分離した後にそれぞれ配置した構成である。ここで斜入射光学系とは、レーザ光をポリゴンミラーから出射した後方で上下の各光路を分離するために、図１２に示すようにポリゴンミラー面の法線とポリゴンの回転方向で定義される平面（図中Ｘ−Ｙ平面）を基本平面とすると、図中の基本平面に対して互いに異なる角度で入射する光学系である（以後、この角度を斜入射角と記述する）。この走査式光学装置は、走査式光学装置を埃から保護するための防塵ガラス３２、各光学要素を組み付ける光学箱３３、前記防塵ガラスが取り付けられ前記光学箱を封鎖する上蓋３４によって外界から遮蔽されている。
【０００６】
ポリゴンミラー２８から出射した２本のレーザ光は第一の結像レンズ２９を透過し、感光ドラム側を通過するレーザ光は分離用折り返しミラー３１ｃで下方向に反射される。ここで第一の結像レンズ２９はレーザ光が互いに異なる角度で入射するためシリンダーレンズで構成しており、副走査方向へはそれぞれの光路に対して配置した第二の結像レンズ３０で結像させる。レーザ光Ｅ２は他方のレーザ光と交差して下方に向かい、途中に設けられた第二の結像レンズを透過した後に光学箱下面に配置された折り返しミラー３１ｂによって再反射され、第一の結像レンズ横を通過して感光ドラム上に照射される。ここで、両端部の感光ドラムを照射するレーザ光Ｅ１、Ｅ４は、分離用折り返しミラーの直下を通過し、第二の結像レンズを透過した後に折り返しミラー３１ａで感光ドラムへ照射され、分離用折り返しミラーは２本のレーザ光が各部品公差やポリゴンモータの面倒れ等によって光束のケラレが発生しない位置に配置されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような走査式光学装置においては、各光学部品がポリゴンミラーに対して対称に配置されるため、第一の結像レンズ入射面で反射されたフレア光がポリゴンミラーの上面、下面および近傍を通過し、対向面側の第一の結像レンズおよび折り返しミラーを経ることで、他の感光ドラムに光ビームが照射され、濃度変動等の画像不良が発生してしまうという構造上の問題点がある。ポリゴンミラーによって各ビームがそれぞれ偏向走査される際、約１０％以下の光量がレンズの表面で反射されてしまうため、従来はレンズ表面の反射率を抑制するためにレンズのコーティング等の処置が行なわれてきたが、この手法はコーティング費用が必要であり、また、確実な遮光では無い。
【０００８】
本願発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、回転多面鏡に対して対称方向にそれぞれビームが偏向走査される光学系において発生するフレア光の影響を確実に防止することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転多面鏡に複数の光ビームを照射し、該回転多面鏡によって偏向された光ビームを複数の対象物上に結像させるための光学要素を該回転多面鏡に対して対称に配置し、該光ビームが該回転多面鏡の法線と該回転多面鏡の回転方向で定義される平面に対して角度を有する走査式光学装置において、前記回転多面鏡によって偏向された光ビームが入射する複数の第一の光学要素が、前記回転多面鏡に対して対称に設けられており、前記複数の第一の光学要素のうちの少なくともいずれかの第一の光学要素に前記回転多面鏡から入射し、該いずれかの第一の光学要素によって、前記複数の第一の光学要素のうちの他の第一の光学要素へ向けて反射された光ビームを遮蔽する遮光部材を備えた走査式光学装置である。
【００１０】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡の回転軸方向に対する上方および下方の少なくともいずれかを通り、前記他の第一の光学要素に向かう光ビームを遮蔽することが好適である。
【００１１】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡に対して対称に配置されていることが好適である。
【００１２】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡の外接円から少なくとも５ｍｍ以上離れた位置に設けられることが好適である。
【００１３】
前記遮光部材は、前記第一の光学要素の位置決め基準となる位置決め手段と一体に形成されていることが好適である。
【００１４】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡を回転方向に囲う環状をなすことが好適である。
【００１５】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡の軸方向の直上に設けられることがこうてきである。
【００１６】
前記遮光部材は、少なくとも前記回転多面鏡および第一の光学要素を収容する収容部材に設けられることが好適である。
【００１７】
前記収容部材は、前記回転多面鏡の軸方向の上方に位置する上側部と、該軸方向の下方に位置する下側部とを有し、前記遮光部材は、前記収容部材の上側部および下側部の少なくともいずれかに設けられていることが好適である。
【００１８】
前記遮光部材は、前記回転多面鏡の軸方向に分割された複数の構成部材からなり、前記収容部材の上側部に設けられた第一の構成部材と、前記収容部材の下側部に設けられた第二の構成部材とを含むことが好適である。
【００１９】
また、本発明は、前記いずれかの走査式光学装置と、複数の感光体と、を備え、画像情報に基づく光ビームを、前記走査式光学装置の回転多面鏡によって偏向し、前記感光体上に結像させることにより、前記感光体上に潜像を形成する画像形成装置として構成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１に本発明第１の実施形態における走査式光学装置のポリゴンミラー近傍部を示す。本実施形態及び以下の実施形態において説明する本発明に係る走査式光学装置は、図１０に示すように画像形成装置に搭載し、画像情報に基づくレーザ光を感光ドラム上に照射することにより潜像を形成することができるものである。画像形成装置の他の構成については、従来の技術の説明と共通するので説明を省略する。本発明に係る走査式光学装置を適用し得る画像形成装置としては、電子写真式の複写機等があるが、これらに限られない。
【００２１】
１枚のポリゴンミラーに対して両側にそれぞれ各２本のレーザ光が入射し、異なる４本の感光ドラムを露光する方式である。図において、１はレーザ発光したビームを偏向走査するポリゴンミラー（回転多面鏡）、２ａ，２ｂはレーザ光を等速走査およびドラム上でスポット結像させる第一の結像レンズ、３ａは前記第一の結像レンズとともにドラム上でスポット結像させる第二の結像レンズであり、前記第一の結像レンズ２ａと合わせてｆθレンズと呼ばれている。また、第一の結像レンズ２ａ，２ｂは従来例と同様に、複数のビームを異なる角度で入射させるため、副走査方向に屈折力を持たないシリンダーレンズで構成される。４は前記第一の結像レンズを透過したレーザ光を所定の方向へ反射させる折り返しミラー、５は各光学要素を支持・固定する光学箱、６は前記第一の結像レンズを支持する光学箱に設けられたリブである。ここでは、光学要素として、第一の結像レンズ２ａ，２ｂ、第二の結像レンズ３ａ、折り返しミラー４を含み、第一の結像レンズ２ａ，２ｂが第一の光学要素に相当する。また、光学箱５が収容部材に相当する。
【００２２】
本実施形では、図中下部方向に配置された図示しない４本の光源からレーザ光が出射され、ポリゴンミラー１によって図中の左右方向にそれぞれ２本のビームが偏向走査される。また、それぞれのビームは斜入射角を有しており、ある一つのビームはポリゴンミラーで偏向走査された後に第一の結像レンズを透過し、折り返しミラー４によって第二の結像レンズ３の光軸方向へ反射される。また、もう一方のビームは第一の結像レンズを透過した後に折り返しミラー４の直下を通過し、図示しない他の折り返しミラーによって対応する感光ドラム方向へ反射される。
【００２３】
このような走査光学系では従来例で述べたように第一の結像レンズ入射面による反射光が、ポリゴンミラー１に対して対称に配置された他方の第一の結像レンズを透過し、他の感光ドラムへ照射されてしまう。
【００２４】
本実施形態では第一の結像レンズ２ａを支持する光学箱５のリブ６を図１に示すように開口部６ａを有する形状とすることにより、フレア光の遮光対策を図る。ここでは、リブ６が遮光部材に相当する。光学箱５において第一の結像レンズ２ａを突き当てる基準面（位置決め手段）として設けられたリブ６を利用することで、他のフレア光対策部品を必要としないだけでは無く、他の部品を介在させないため上下方向の寸法精度の向上を図ることができ、その結果、フレア光の遮光性能を確保しやすくなる。図中の開口部６ａの高さｈ１は、後述する検討結果によりポリゴンミラー１の厚さと同一に設定している。
【００２５】
フレア光の遮光原理を図２に示す図１の断面図を用いて説明する。図中７は回転多面鏡による偏向走査光、８は第一の結像レンズ２ｂによるフレア光を表している。図２では図中右方向への偏向走査光および第一の結像レンズ２ａによるフレア光を省略して示している。本実施形態において第一の結像レンズ２ａのレンズ入射面で反射されたフレア光は、ポリゴンミラー１に対して対称配置された他方の第一の結像レンズ２ａの支持部に設けられた上下のリブ部６によって遮光される。ここで、図２からも分かるようにレーザ光の斜入射角を大きく設定するとレンズへの入射を防止することが可能ではあるが、結像性能の観点から斜入射角を大きく設定することは困難である。フレア光は図２に示すように、第一の結像レンズ２ｂで反射された後に対向側の第一の結像レンズ２ａに向かうため、偏向走査光と略同一角度であって高さが異なる。そのため遮光リブ６は、偏向走査光を通過させ、フレア光を遮光できる高さに設定すればよい。
【００２６】
しかし、ポリゴンミラー１の近傍にリブを設ける場合には風切音の騒音増加に注意する必要がある。ポリゴンミラー１は多角形形状で高速に回転するため、近傍にリブ等の壁が存在すると、ポリゴンミラー１の角部とリブ６との間に生じる圧力変動によって騒音が増加する傾向にある。図３にポリゴンミラーの外接円からリブまでの距離とポリゴンミラーによる風切音との相関を示す。このときリブは図２の下側リブと同様にポリゴンミラーの下面部と同一の高さとしている。リブがポリゴンに近い場合、騒音レベルが大きく増加することが分かるとともに、約５ｍｍ以上ポリゴンミラーから離れた位置にリブを設けることで騒音に影響が無いことが分かる。
【００２７】
また、開口部６ａの高さがポリゴンミラー１の厚さ以上である場合、風切音に与える影響は小さくなる。そのため、フレア光の遮光が可能であれば、開口部６ａの高さはポリゴンミラーの厚さ以上であってもよく、また、ポリゴンミラー１に対して対称の位置に同様の形状のリブを設ける必要も無い。
【００２８】
また、斜入射角が本実施形態のようにレンズ光軸に対して対称な構成を用いず、どちらか片側で角度が異なるように光ビームを配置した構成においては、遮光リブ６は上下部のどちらか一方が構成されていればよい。
【００２９】
他の例として、第一の結像レンズがポリゴンミラーに対して非常に近い、もしくは形状的に図１の位置に開口部を設けることが困難である場合においては、図４に示すように第一の結像レンズ２ｂの後方に開口部９ａを有する板状の遮光リブ９を配置した構成であっても同様の効果を得る（図４では、説明の便宜のために、第一の結像レンズ２ｂ側に遮光リブ９を設けた例を示しているが、図１と同様に第一の結像レンズ２ａ側に設けてもよいことは当然である。）。この場合、開口部９ａの高さはポリゴンミラーの厚さによる制限を受けることは無く、開口部９ａの高さｇは自由に設定することが可能である。上記に述べたように、本発明によってポリゴンミラー１の騒音に影響を与えること無く、フレア光の遮光を行うことができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図５から図７に本発明第２の実施形態を説明する図を示す。本発明第１の実施形態と同様の部分については説明を省略する。１０は走査式光学装置を遮蔽する図示しない蓋に設けられた円環状リブであり、円環状リブには光源からポリゴンミラー１への入射部および第一の結像レンズ２ａへの出射部のみ開口部１０ａ，１０ｂを有する。１１は図中右側に配置された第一の結像レンズ２ｂの入射面で反射されたフレア光である。先の第１の実施形態と同様、図５から図７においても図中右側のレンズによるフレア光のみを示し、偏向走査光および図中左側のレンズによるフレア光は図示しない。また、本実施形態における円環状リブ１０の開口部１０ａ，１０ｂの高さｈ２はポリゴンミラー１の厚さと等しく、また、円環状リブ１０は、ポリゴンミラー１の回転軸と同心の円環形状をなす。ここでは、円環状リブ１０が遮光部材に相当する。
【００３１】
図６および図７に示すように図中右側の第一の結像レンズ２ｂの入射面で反射されたフレア光は、円環状リブ１０の開口部１０ｂを通過し、対向面側の壁１０ｃで遮光されている。また、レンズ端部で反射されたフレア光はポリゴンミラー１から大きく離れた位置を通過するため、円環状リブ１０で遮光するためには円環状リブ１０の直径を大きくするか、図に示すように円環状リブ１０から径方向に延びる直線状のリブ１０ｄを別途設けて遮光すればよい。本実施形態における円環状リブ１０は先に述べたように開口部１０ａ，１０ｂがポリゴンミラー１の厚みと等しく、円環状の形状で構成されており、結果、ポリゴンミラー１の回転時に角部に発生する圧力変動が小さくなり、風切音が低減される。
【００３２】
また、円環状リブを構成する上下のリブは、上部を蓋のリブとして構成し、下部を光学箱５に立設されたリブで構成した場合においても、同様の効果を得る。すなわち、光学箱５と蓋とによって収容部材が構成され、それぞれ下側部、上側部に相当し、蓋に設けられたリブが遮光部材の第一の構成部材であり、光学箱５に設けられたリブが遮光部材の第二の構成部材に相当する。この場合、同心であれば上下のリブの直径は異なっていても効果は変わらない。また、前記円環状リブを蓋と異なる別部材で構成し、光学箱５に固定した構成においても同様の効果を得ることは明らかである。上記に述べたように、本実施形態によりポリゴンミラー１の風切音を抑制するとともにフレア光を抑制することができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図８および図９に本発明第３の実施形態を説明する図を示す。本発明の第１および第２の実施形態と同様の部分については説明を省略する。１２は走査式光学装置を遮蔽する図示しない蓋に設けられたリブ（遮光部材）であり、ポリゴンミラー１の直上に配置している。また、前記リブ１２はモータの回転軸等のモータ部品を回避しつつ、ポリゴンミラー１の上面に近接させて配置している。
【００３４】
一般的に斜入射角を有する光学系では、第一の結像レンズ２ａ，２ｂが副走査方向に屈折力を持たないシリンダーレンズで構成されるため、副走査断面での光束は第二の結像レンズ３ａ，３ｂに入射するまで拡大し続ける。そのため、遮光リブがポリゴンミラー１から離れて配置される場合、遮光リブまでに偏向走査光とフレア光の光束が重なってしまい、フレア光のみを遮光することが不可能となる場合がある。また、斜入射角が比較的大きい場合、もしくは第一の結像レンズ２ａ，２ｂがポリゴンミラー１から離れている場合においても、ポリゴンミラー１の風切音増加の懸念が少なく、かつフレア光の遮光が可能な構成として、本実施形態の形状が提案される。
【００３５】
本実施形態では遮光リブ１２がポリゴンミラー１の直上であるため、ポリゴンミラー１の回転時に遮光リブ１２との間に圧力変動が発生する構成ではなく、風切音の騒音増加が懸念されることは無い。図９において、１３は偏向走査光であり、１４は図中右側の第一の結像レンズ２ｂによるフレア光を表す。図９では、図中右方向への偏向走査光および第一の結像レンズ２ａによるフレア光を省略して示している。本構成では上方に向かうフレア光がポリゴンミラー１の直上の遮光リブ１２で遮光され、下方に向かうフレア光が第一の結像レンズ２ａの支持部１５で遮光される。
【００３６】
ここで、前記下方に向かうフレア光は偏向走査光と合成されない位置であれば、遮光リブの位置は制限されず、遮光リブの位置もポリゴンミラー１に対称に構成する必要も無い。また、前記遮光リブを蓋と異なる別部材で構成し、光学箱５に固定した構成においても同様の効果を得ることは明らかである。上述したように、本実施形態によりポリゴンミラー１の風切音に影響を及ぼすことなく、フレア光を抑制することができる。
【００３７】
本発明は、以下の各実施態様を含む。
【００３８】
（実施態様１） 回転多面鏡に複数の光ビームを照射し、該回転多面鏡によって偏向された光ビームを複数の対象物上に結像させるための光学要素を該回転多面鏡に対して対称に配置し、該光ビームが該回転多面鏡の法線と該回転多面鏡の回転方向で定義される平面に対して角度を有する走査式光学装置において、
前記回転多面鏡によって偏向された光ビームが入射する複数の第一の光学要素が、前記回転多面鏡に対して対称に設けられており、
前記複数の第一の光学要素のうちの少なくともいずれかの第一の光学要素に前記回転多面鏡から入射し、該いずれかの第一の光学要素によって、前記複数の第一の光学要素のうちの他の第一の光学要素へ向けて反射された光ビームを遮蔽する遮光部材を備えた走査式光学装置。
【００３９】
（実施態様２） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡の回転軸方向に対する上方および下方の少なくともいずれかを通り、前記他の第一の光学要素に向かう光ビームを遮蔽する実施態様１に記載の走査式光学装置。
【００４０】
（実施態様３） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡に対して対称に配置されている実施態様１又は２に記載の走査式光学装置。
【００４１】
（実施態様４） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡の外接円から少なくとも５ｍｍ以上離れた位置に設けられる実施態様１乃至３のいずれかに記載の走査式光学装置。
【００４２】
（実施態様５） 前記遮光部材は、前記第一の光学要素の位置決め基準となる位置決め手段と一体に形成されている実施態様１乃至４のいずれかに記載の走査式光学装置。
【００４３】
（実施態様６） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡を回転方向に囲う環状をなす実施態様１乃至４のいずれかに記載の走査式光学装置。
【００４４】
（実施態様７） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡の軸方向の直上に設けられる実施態様１又は２に記載の走査式光学装置。
【００４５】
（実施態様８） 前記遮光部材は、少なくとも前記回転多面鏡および第一の光学要素を収容する収容部材に設けられる実施態様１乃至７のいずれかに記載の走査式光学装置。
【００４６】
（実施態様９） 前記収容部材は、前記回転多面鏡の軸方向の上方に位置する上側部と、該軸方向の下方に位置する下側部とを有し、
前記遮光部材は、前記収容部材の上側部および下側部の少なくともいずれかに設けられている実施態様８に記載の走査式光学装置。
【００４７】
（実施態様１０） 前記遮光部材は、前記回転多面鏡の軸方向に分割された複数の構成部材からなり、前記収容部材の上側部に設けられた第一の構成部材と、前記収容部材の下側部に設けられた第二の構成部材とを含む請求項９に記載の走査式光学装置。
【００４８】
（実施態様１１） 実施態様１乃至１０のいずれかに記載の走査式光学装置と、
複数の感光体と、
を備え、
画像情報に基づく光ビームを、前記走査式光学装置の回転多面鏡によって偏向し、前記感光体上に結像させることにより、前記感光体上に潜像を形成する画像形成装置。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、回転多面鏡に対して対称方向にそれぞれビームが偏向走査される光学系において発生するフレア光の影響を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明第１の実施形態の走査式光学装置を説明する図である。
【図２】図２は本発明第１の実施形態の走査式光学装置の断面図である。
【図３】図３は本発明第１の実施形態における騒音特性を説明する図である。
【図４】図４は本発明第２の実施形態の走査式光学装置を説明する図である。
【図５】図５は本発明第２の実施形態におけるフレア光を説明する図である。
【図６】図６は本発明第２の実施形態におけるフレア光を説明する図である。
【図７】図７は本発明第２の実施形態の走査式光学装置の断面図である。
【図８】図８は本発明第３の実施形態の走査式光学装置を説明する図である。
【図９】図９は本発明第３の実施形態におけるフレア光を説明する図である。
【図１０】図１０は従来例の画像形成装置を説明する図である。
【図１１】図１１は従来例の走査式光学装置を説明する図である。
【図１２】図１２は走査式光学装置の基本平面を説明する図である。
【符号の説明】
１，２８，３５ ポリゴンミラー
２ａ，２ｂ 第一の結像レンズ
３ａ，３ｂ 第二の結像レンズ
４ 折り返しミラー
５ 光学箱
６ 遮光リブ
７ 偏向走査光
８，１１，１４， フレア光
９ 遮光リブ
１０ 円環状リブ
１２ 遮光リブ
１３ 偏向走査光
２１ 走査式光学装置
２２ 現像器
２３ 転写ベルト
２４ 給紙カセット
２５ 定着器
２６ 排紙トレイ
２７ クリーナ
３２ 防塵ガラス
３３ 光学箱
３４ 蓋
Ｅ１〜Ｅ４：照射光
Claims (1)
- 回転多面鏡に複数の光ビームを照射し、該回転多面鏡によって偏向された光ビームを複数の対象物上に結像させるための光学要素を該回転多面鏡に対して対称に配置し、該光ビームが該回転多面鏡の法線と該回転多面鏡の回転方向で定義される平面に対して角度を有する走査式光学装置において、
前記回転多面鏡によって偏向された光ビームが入射する複数の第一の光学要素が、前記回転多面鏡に対して対称に設けられており、
前記複数の第一の光学要素のうちの少なくともいずれかの第一の光学要素に前記回転多面鏡から入射し、該いずれかの第一の光学要素によって、前記複数の第一の光学要素のうちの他の第一の光学要素へ向けて反射された光ビームを遮蔽する遮光部材を備えた走査式光学装置。
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