JP2006030731A - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化を図ると同時に電気ノイズを抑制し、光源から走査される光線の精度をより高めること。
【解決手段】複数の光源１から出射された光線を、回転多面鏡４の異なる面を用いて各光源１に対応する各像担持体方向102へ導き、該像担持体102上に光線を走査する走査光学装置101において、複数の光源１は、回転多面鏡４の近傍に配置されており、複数の光源１は回転多面鏡４から遠ざかる方向に光線を出射し、該光線が反射鏡２、14を介して回転多面鏡４へ導かれるように構成することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、像担持体に対して露光を行なう複数の走査光学装置、及び該走査光学装置を用いる画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電された像担持体上に、光学走査装置により画像情報に応じた光ビームを走査して潜像を形成し、この潜像を現像した現像像を紙等の転写材に転写して画像形成することが行われている。

近年、ドキュメントのカラー化が進むに従い、この電子写真方式によりブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色について現像像を形成し、これを順次転写してフルカラー画像を形成するフルカラー画像形成装置が開発されるようになってきた。

その中でも、特に高速な画像形成速度を必要とされる用途に向けて、複数の独立した画像形成装置を備え、ここで形成された現像像を単一の転写媒体上に連続的に転写し、１サイクルでフルカラー画像を形成する、所謂、タンデム方式のフルカラー画像形成装置が開発されている。

上記タンデム方式のフルカラー画像形成装置に用いられる走査光学装置には、複数の光源から出射された光ビームを、モータによって回転駆動される回転多面鏡の異なる面を用いて異なる方向に偏向走査し、光学部品を介して複数の像担持体上に光ビームを結像、走査する走査光学装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、１つの光源から出射される光線に対して１対の走査レンズ及び回転多面鏡を配置する構成であると、消費電力やコストがかかる。このため、特許文献１においては、装置筐体に設置された４つの光源に対して、走査レンズが２つ、回転多面鏡が１つ配置され、複数の反射鏡により前記光線を走査光学装置外の像担持体へ導く構成としている。４つの光源は、前記走査レンズ、回転多面鏡及び複数の反射鏡の設置されている光学箱の外部に、分散して配置されている（特許文献１の図１及び図２参照）。

特許第３２３３１１７号

しかしながら、次に示すような課題があった。

特許文献１のように、４つの光源を、前記走査レンズ、回転多面鏡及び複数の反射鏡の設置されている光学箱の外部に分散して配置すると、光源から回転多面鏡までの光路が長くなる。これによって装置が大型化するという問題があった。

また、回路から各光源までは、光線の出射信号を伝達するための信号線で繋がれているが、各光源が分散して配置されると、該分散して配置された光源に対して前記信号線を繋がなければならない。このため、信号線の取りまわしが悪くなるという問題があった。

また、各光源が分散して配置されると、信号線から発生する電気ノイズがより多く発生するというおそれがある。電気ノイズが発生すると、周辺に設置した電子機器に影響を与えるおそれがあるという問題があった。

また、光源や回転多面鏡を駆動させるモータは、連続で装置を動作させていると熱が発生し、該熱は光学部品を熱膨張させて露光品位を低下させるおそれがある。このため、熱を冷却するための冷却手段が必要となるが、各光源が分散して配置されると、前記冷却手段を複数必要としたり冷却手段が大型化したりして、装置の大型化を招くという問題があった。

本発明は、装置の小型化を図ると同時に電気ノイズを抑制し、光源から走査される光線の精度をより高めることを目的とする。

前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、複数の光源から出射された光線を、回転多面鏡の異なる面を用いて各光源に対応する各像担持体方向へ導き、該像担持体上に光線を走査する走査光学装置において、前記複数の光源は、前記回転多面鏡の近傍に配置されており、前記複数の光源は前記回転多面鏡から遠ざかる方向に光線を出射し、該光線が反射鏡を介して前記回転多面鏡へ導かれるように構成することを特徴とする。

このように、複数の光源は回転多面鏡の近傍に配置される。これにより、複数の光源を装置外に分散して配置した場合と比べて、複数の光源を小さいスペースに配置することができる。また、光源の制御回路からの信号線を、回転多面鏡の近傍にまとめて配置することができるため、光源を分散して配置したときと比較して、信号線から発生する電気ノイズの発生を抑制することができる。

そして、前記光源は前記回転多面鏡から遠ざかる方向に光線を出射し、該光線は反射鏡により前記回転多面鏡に導く。このように光線の経路を形成することで、光源から回転多面鏡までの光路を長くするときでも、走査光学装置の幅を広げることなく配置することができる。また、反射鏡を発熱源である光源や回転多面鏡を駆動するモータから離して配置することが可能となり、反射鏡の取り付け精度に与える熱の影響を低減することができる。

以上のように、装置の小型化を図ると同時に電気ノイズを抑制し、光源から走査される光線の精度をより高めることができる。

〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態について説明をする。説明は、画像形成装置の全体構成、走査光学装置の全体構成について説明した後、走査光学装置の筐体の詳細な説明を行う。

（画像形成装置）
まず、画像形成装置について説明する。本実施形態においては、複数の像担持体を有するカラー画像形成装置について説明する。図２は画像形成装置の概略説明図である。

画像形成装置100は、後述する走査光学装置101と、その他の部分（画像形成部）とから構成される。画像形成部は、複数の感光体ドラム（像担持体）102（102Ｃ、102Ｙ、102Ｍ、102ＢＫ）が配設される。ここで説明する４つの感光体ドラムは、それぞれ、現像される色に対応している。即ちシアンはＣ、イエローはＹ、マゼンタはＭ、ブラックはＢＫとなる。

感光体ドラム102の周辺には、感光体ドラム102を一様に帯電する一次帯電器103（103Ｃ、103Ｙ、103Ｍ、103ＢＫ）と、静電潜像にトナーを供給することにより現像を行なう現像器104（104Ｃ、104Ｙ、104Ｍ、104ＢＫ）と、紙等の転写材Ｐに対して現像されたトナー像の転写を行う転写ローラ105（105Ｃ、105Ｙ、105Ｍ、105ＢＫ）と、転写されずに残ったトナーをクリーニングするクリーナ106（106Ｃ、106Ｙ、106Ｍ、106ＢＫ）とが配設される。また、感光体ドラム102と転写ローラ105に挟まれる位置に、転写材Ｐを搬送するための搬送ベルト107が、駆動ローラ124等に張架されて配設される。

また、搬送ベルト107の下部には、紙等の転写材Ｐを積載保持する給送トレイ121と、給送トレイ121から転写材Ｐを繰り出すための給送ローラ122と、転写材Ｐの姿勢を整えつつタイミングを合わせて転写材Ｐを搬送ベルト107へ供給するレジストローラ123と、を有する。また、搬送ベルト107の転写材Ｐの搬送方向下流には、転写材Ｐ上に転写された現像されたトナー像を定着する定着器125と、装置外に転写材Ｐを排出する排出ローラ126が配設される。

この構成により、画像形成装置は、次のようにして画像を形成する。まず、一次帯電器103により一様に帯電された状態の感光体ドラム102に対して、走査光学装置101から光線（レーザビーム）Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が照射される。該光線は、画像情報に基づいて各々光変調されているため、各感光体ドラム102上には、所望の画像を形成するため静電潜像が形成されることになる。

前記静電潜像は、現像器104により、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックのトナーが供給されることにより、可視像化される。この後、感光体ドラム102の面上に残っている残留トナーはクリーナ106によりクリーニングされ、次のカラー画像を形成するために再度１次帯電器103によって一様に帯電される。

一方、給送トレイ121上に積載されている転写材Ｐは、給送ローラ122によって１枚ずつ順に給送され、レジストローラ123によって画像の書き出しタイミングに同期をとって転写ベルト107上に送り出される。転写ベルト107上を精度よく搬送されている間に、感光体ドラム102面上に形成されたシアンの画像、イエローの画像、マゼンダの画像、ブラックの画像が順に転写材Ｐ上に転写されてカラー画像が形成される。

駆動ローラ124は搬送ベルト107の送りを精度よく行っており、回転ムラの小さな駆動モータ（図示しない）と接続している。転写材Ｐ上に形成されたカラー画像は定着器125によって熱定着されたのち、排出ローラ126などによって搬送されて装置外に出力される。

（走査光学装置）
第１実施形態の走査光学装置101ａについて説明する。図１は走査光学装置101ａの斜視図である。

図１に示すように、走査光学装置101ａは、光学箱９に光学部品を配置した構造である。該光学部品としては、光学箱９の中央に配置されるポリゴンミラー（回転多面鏡）４と、ポリゴンミラー４から遠ざかる方向に光線を出射する複数の光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と、該光線の方向を変えるミラー（反射鏡）２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）と、ミラー２に反射された光線ｂ（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４）の方向にありポリゴンミラー４の方向へと光線ｂの方向を変えるミラー（反射鏡）14（14ａ、14ｂ）と、ポリゴンミラー４の異なる面において反射された光線を走査用の光線Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）に変換する走査レンズ５（５ａ、５ｂ）と、該走査用の光線Ｂを走査光学装置101ａの下に配置される感光体ドラム102（図２参照）に導くための折り返しミラー（反射鏡）６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、折り返しミラー７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）及び折り返しミラー８（８ａ、８ｂ）と、がある。尚、ポリゴンミラー４は、その下部に配置されるモータ３によって回転駆動される。

光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）は、ポリゴンミラー４の近傍にまとめて光学箱９の内部に配置されている。このため、従来のように光学箱の外部に複数の光源を分散して配置した場合と比較して、小さな空間内に配置することができ、装置全体の小型化を図ることができる。

また、ポリゴンミラー４から遠ざかる方向に光線を出射するように構成され、該光線は上述の反射鏡であるミラー２、14を介してポリゴンミラー４に到達するように構成されている。このように光線の経路を反射鏡で反射することで形成することで、光源から回転多面鏡までの光路が長く構成される場合でも、走査光学装置の光学箱９の主走査方向及び副走査方向（主走査方向と直交する方向）の幅を広げることなく、光源１等の光学部品を光学箱９内に配置することができる。従って、装置全体の小型化を図ることができる。また、反射鏡を発熱源である光源や回転多面鏡を駆動するモータから離して配置することが可能となり、反射鏡の取り付け精度に与える熱の影響を低減することができる。

光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）にはそれぞれ、回路基板15（15ａ、15ｂ、15ｃ、15ｄ）が付帯されている。このため、回路基板15上に配置されている半導体レーザ駆動回路によって、光源１からの光線の出射制御が行われる。また、回路基板15には、それぞれ出射信号が伝達される信号線16（16ａ、16ｂ、16ｃ、16ｄ）が付帯される。ここで、本実施形態においては、複数の回路基板15ａ、15ｂ、15ｃ、15ｄがまとまって配置されているため、信号線16もまとめて配置することができる。従って、信号線16の取り回しが良好になり、走査光学装置101ａの組立性も向上する。

また、従来のように信号線が光学箱の外部等に分散して配置されていると、これらをシールドすることは困難となり、その結果電気ノイズが発生することも考えられる。しかしながら、本実施形態のようにまとめて信号線16を配置すれば、信号線16に対して電気ノイズが起こらないようにシールドを施ることが容易になる。ここで、信号線16の周辺にシールドを構成すれば、電気ノイズの発生を抑制することができ、装置内部の光学部品等に対して電気ノイズが影響を与えることを防止することができる。この結果、光線の走査の精度の信頼性を維持することができる。尚、シールドの方法としては信号線16の周りを金属で覆ったり、信号線16をツイストするといったものが考えられる。

〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態について説明をする。前述と同様の構成については説明を省略する。また、図面においては同様の構成については同符号を付す。図３は走査光学装置101ｂの斜視図である。

図３に示すように、本実施形態においては、複数の光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）が、互いに略平行に配置されている。このため、光源１から出射される光線は、ポリゴンミラー４から遠ざかる方向（本実施形態においては反対方向）に向かって略平行に出射されることになる。

複数の光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を互いに略平行に配置したことにより、それらを保持する回路基板15は、１つの部材によって構成することができる。すると、回路基板15により４つの半導体レーザによる光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を１度に駆動制御することができる。本実施形態においては、光源１を同一平面に配置し、平坦な回路基板15にしたが、回路基板15の形状はこれに限るものではない。

回路基板15を１つの部材とすることで、回路基板15の副走査方向の幅Ｗをより狭くすることができる。特に、本実施形態の光源１ａと光源１ｂや、光源１ｃと光源１ｄのように、光学箱９の上下方向に位置をずらして配置すると、より回路基板15の幅Ｗを狭くすることができる。また、回路基板15を１つの部材とすることで基板をより安価なものとすることができる。

さらに、回路基板15の幅Ｗを狭くすることによって、ポリゴンミラー４の近傍に設けられる折り返しミラー７ａ、７ｃの間隔をさらに狭くすることができ、また光学箱９の副走査方向の幅をも狭くすることができ、この結果、光学箱９の小型化を図ることができる。また、光学箱９の副走査方向の幅を狭くすることに伴い、走査光学装置101ｂから露光走査される感光体ドラム102（102ａ、102ｂ、102ｃ、102ｄ）の互いの間隔を狭くすることができる。

〔第３実施形態〕
図を用いて本発明の第３実施形態について説明をする。前述と同様の構成については説明を省略する。また、図面においては同様の構成については同符号を付す。図４は走査光学装置101ｃの斜視図である。

図４に示すように、本実施形態の走査光学装置101ｃにおいては、複数の光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）及びポリゴンミラー４の近傍（特に発熱しやすいモータ３の周辺）を冷却するための冷却ファン17（冷却手段）が設けられている。冷却ファン17は、空冷式であり、ファンを回すことで空気Ｆを光学箱９に送り、冷却するものである。

冷却ファン17は、図４に示すように、複数の光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）、モータ３及び冷却ファン17が一直線上になるように配置される。このように、光源１がまとまって配置され、かつ前述のように直線上に配置されているため、冷却ファン17からは、発熱源である半導体レーザを含む光源１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）のユニットやモータ３に対して、直接的に空気Ｆが供給される。このため、光源１やモータ３に空気Ｆを供給するために複雑な経路で流さずとも効果的に発熱源を冷却することができる。

尚、通常、半導体レーザよりもモータの方が発熱量が多い。このため、図４に示すように、空気Ｆは最初に半導体レーザを含む光源１の近傍を流れ、その後、モータ３の近傍を流れるようにすることが好ましい。これにより、光源１とモータ３とを効果的に冷却することができる。

このように、光源１とモータ３とを効果的に冷却することで、走査光学装置101ｃの連続運転時においても、光学部品や光学箱９の熱膨張を防止することができる。このため、熱膨張による光線の位置ズレを抑制し、感光体ドラム102上に露光される走査光線の精度を維持することができる。このため、感光体ドラム102上に形成されるトナー像の品位も高いものとなり、各色のトナー像を重ね合わせた時にも互いに確実に重ね合わされることができるため、画像形成の品位も、高い品位に維持することができる。このため、連続運転時の運転開始時と運転終了時の画像の色みが異なるといった問題を回避することができる。

本発明は、像担持体に対して露光を行なう複数の走査光学装置、及び該走査光学装置を用いる画像形成装置全般に利用することができる。

走査光学装置101ａの斜視図である。 画像形成装置の概略説明図である。 走査光学装置101ｂの斜視図である。 走査光学装置101ｃの斜視図である。

符号の説明

１ …光源、
２ …ミラー（反射鏡）、
14 …ミラー（反射鏡）、
101 …走査光学装置、
102 …感光体ドラム（像担持体）

Claims (5)

1. 複数の光源から出射された光線を、回転多面鏡の異なる面を用いて各光源に対応する各像担持体方向へ導き、該像担持体上に光線を走査する走査光学装置において、
   前記複数の光源は、前記回転多面鏡の近傍に配置されており、
   前記複数の光源は前記回転多面鏡から遠ざかる方向に光線を出射し、該光線が反射鏡を介して前記回転多面鏡へ導かれるように構成することを特徴とする走査光学装置。
2. 請求項１に記載の走査光学装置において、
   前記複数の光源から出射される光線の方向は、互いに略平行であることを特徴とする走査光学装置。
3. 請求項１又は２に記載の走査光学装置において、
   前記複数の光源は、回路基板に一体的に構成されることを特徴とする走査光学装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の走査光学装置において、
   前記複数の光源及び前記回転多面鏡の近傍を冷却するための冷却手段が設けられていることを特徴とする走査光学装置。
5. 像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成するために露光を行なう走査光学装置と、を有する画像形成装置において、
   前記走査光学装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。

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