JP2006150779A - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部材点数を増やさず安価な構成で防塵手段を施し、結像レンズ周りの強度を強くすることで、像担持体上に出射する走査線の精度を向上させること。
【解決手段】光源ユニット11、回転多面鏡13、結像レンズ16を光学箱20に配設し、光源ユニット11から出射される光束Ｌを、回転多面鏡13により偏向走査した後、結像レンズ16を透過させることで、感光体ドラム92上に結像させる走査光学装置１において、結像レンズ16は、光学箱20の光束Ｌの出射方向の壁面21に配設され、壁面21には光束Ｌの光路となる壁面開口部22が形成されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザービームプリンターやデジタル複写機等に用いる走査光学装置、及び該走査光学装置を有する画像形成装置に関する。

図８及び図９を用いて従来の走査光学装置について説明する。図８は蓋部材151を除いたときの走査光学装置100の斜視図であり、図９（ａ）は蓋部材151を配設したときの走査光学装置100の上面図であり、図９（ｂ）は密閉部材の説明図（図９（ａ）のＣ−Ｃ断面）である。

図８に、従来の走査光学装置100の一例を示す。走査光学装置100は、光源101と、回転多面鏡102と、結像レンズ103、104を筐体150内に有する。この構成により、光源101から発せられた光束Ｌを、回転多面鏡102により偏向走査し、結像レンズ103、104を通過させることで、画像形成装置の感光体ドラム（像担持体）120上に走査させる。こうして、光束Ｌが走査された感光体ドラム120上には静電潜像が形成される。

走査光学装置100においては、装置内部に塵や埃が進入すると、高速回転する回転多面鏡102の反射面102ａが汚れ、画像不良の原因になりうる。このため、塵や埃が装置内部に進入しないように、図９に示すように、走査光学装置100の筐体150の上面は、蓋部材151が覆っている。また、蓋部材151と結像レンズ104との間に防塵手段152が設けられており、内部を密閉し、更に塵や埃が進入しない構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

防塵手段152としては、例えば弾性のある軟質ウレタンフォーム（密度２０ｋｇ／ｍ³〜６０ｋｇ／ｍ³）等の弾性部材を結像レンズ104と蓋部材151との間で適度に圧縮して閉じている。更なる密閉が必要な場合は、蓋部材151と筐体150との間にも弾性部材を挟む場合もある。また、結像レンズ104と感光体ドラム120との間に防塵ガラスを設ける場合もある（例えば、特許文献２の図１参照）。

また、走査線（光束）を折り返さない走査光学装置においては、走査線を遮らないように、出射方向における壁面には、切欠部150ａが形成される（図９参照）。

特開２００３−１７７３４４ 特開２００２−６２５０３

しかしながら、上記従来例には次に示す課題があった。

まず、筐体150に防塵手段152を付帯する場合は、部材点数が増えるため、組み立ての際に手間がかかり、部材のコストや組み立てのコストもかかることになる。また、防塵ガラスを設ける場合は、更にコストがかかることになる。このため、部材点数を増やさずに装置筐体に塵や埃が進入しないようにすることが必要となる。

また、筐体150の出射方向側の壁面に切欠部150ａを設けると、結像レンズ104周りの強度が弱くなる。すると、強度が弱い結像レンズ104周りの切欠部150ａ付近に配置されている光学素子は振動の影響を受けやすくなる。このため、振動の影響により、画像の品質を低下させるおそれがある。

本発明の目的は、部材点数を増やさず安価な構成で防塵手段を施し、結像レンズ周りの強度を強くすることで、像担持体上に出射する走査線の精度を向上させることである。

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、光源、回転多面鏡、結像手段を光学箱に配設し、前記光源から出射される光束を、前記回転多面鏡により偏向走査した後、前記結像手段を透過させることで、像担持体上に結像させる走査光学装置において、前記結像手段は、前記光学箱の前記光束の出射方向の壁面に配設され、前記壁面には前記光束の光路となる壁面開口部が形成されることを特徴とする。

本発明は以上のように、前記結像手段が前記光学箱の前記光束の出射方向の壁面に配設され、前記壁面には前記光束の光路となる壁面開口部が形成される。

このように前記壁面が前記結像手段の周りにあるため、結像手段周りの強度を強くすることができる。また、前記壁面に壁面開口部を形成し、該壁面開口部を前記結像手段で塞ぐように構成すれば、前記結像手段を防塵手段の役割を兼ね備えることができ、結像手段の他に防塵手段の部材を必要としない。このため、部材点数を増やすことがない。

したがって、部材点数を増やさず安価な構成で防塵手段を施し、結像レンズ周りの強度を強くすることで、像担持体上に出射する走査線の精度を向上させることができる。

〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態を説明する。説明にあたり、画像形成装置、走査光学装置、の概略説明をした後、本願発明の特徴部分である、結像レンズ16の配設位置と、結像レンズ16周りの壁面の構成の説明を行う。

図１は走査光学装置１の概略説明図であり、図２（ａ）は走査光学装置１の断面図（図１のＡ−Ａ断面）であり、図２（ｂ）は壁面開口部22の拡大断面図であり、図３は走査光学装置１の断面図（図２のＢ−Ｂ断面）であり、図４は固有振動数に係る説明図であり、図５は画像形成装置90の概略説明図である。

（画像形成装置90）
図５を用いて画像形成装置90の概略説明をする。

図５に示すように、画像形成装置90は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色のトナー像を形成するための像担持体としての感光体ドラム92（92ａ、92ｂ、92ｃ、92ｄ）を有する。

感光体ドラム92の周りには、感光体ドラム92上に走査線としての光束Ｌを照射することにより静電潜像を形成する走査光学装置１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と、前記静電潜像にトナーを供給することによりトナー像を形成する現像装置93（93ａ、93ｂ、93ｃ、93ｄ）とを有する。

画像形成の際には、転写材Ｐが、給送カートリッジ95ａや給送トレイ95ｂからなる給送部95から搬送ベルト94上へ給送される。そして、搬送ベルト94上にて搬送される転写材Ｐに対して、感光体ドラム92に形成された前記トナー像が順次重畳転写される。これによりトナー像が転写材Ｐ上に形成される。最後に、定着器96により転写材Ｐ上にトナー像が定着され、転写材Ｐは排出トレイ97に排出される。

（走査光学装置）
図１を用いて走査光学装置１の概略説明をする。走査光学装置１は、光束Ｌを出射する光源ユニット11と、副走査方向のみ屈折率をもつシリンドリカルレンズ12と、光束Ｌを偏向走査する回転多面鏡13と、回転多面鏡13を回転させる偏向走査器14と、偏向走査される光束Ｌを感光体ドラム92上に結像させる結像レンズ（結像手段）15、16と、を有する。ここで、結像レンズ15は屈折光学素子からなり、光束Ｌを屈折させ、結像レンズ（結像手段）16は回折光学素子からなり、光束Ｌを回折させる。ここで、前記回折光学素子は、ｆθレンズを構成する他の非球面レンズに置き換えることが可能である。

上述した光学部品は光学箱（走査光学装置の装置筐体）20に位置決め固定され、蓋部材30を光学箱20方向に組み付けて光学箱20内を密閉する。これにより、上方からの塵や埃が装置内に進入することを防止することができる。

この構成により走査光学装置１は次のように感光体ドラム92に対してレーザ光（光束）Ｌを照射する。まず、光源ユニット11から発生される光束Ｌを、シリンドリカルレンズ12によって回転多面鏡13の反射面13ａに線状に集光させる。偏向走査器14は回転多面鏡13を回転駆動して、光束Ｌを矢印方向に偏向走査する。偏向走査器14により偏向走査された光束Ｌは、結像レンズ15、16を透過し、感光体ドラム92上に結像させられる。これにより、感光体ドラム92上には静電潜像が形成される。

（結像レンズ16の配設位置及び結像レンズ16周りの壁面21の構成）
本願発明の特徴部分である構成及び作用を図２乃至図４を用いて説明する。

感光体ドラム92に近い側の結像レンズ16は、図２に示すように光学箱20の光束Ｌの出射方向の壁面21に外側から固定されている。また、結像レンズ16が配設されている光学箱20の壁面21は、結像レンズ15を透過した光束Ｌが装置外部に出射するため、壁面開口部22が設けられている。

結像レンズ16は、壁面開口部22の光束Ｌの出口側の開口22ｂよりも大きい。このため、結像レンズ16を、壁面開口部22の出口側開口22ｂ側に取り付けると、出口側開口22ｂ全体を覆う。したがって、結像レンズ16は塵や埃が装置内に進入することを防止する防塵手段の役割をも果たす。

尚、出口側開口22ｂの形状は、結像レンズ16を出口側開口22ｂに取り付ける場合に対向する結像レンズ16が有するコバ形状の部分が嵌まり込む形状となっている。このため、結像レンズ16が出口側開口22ｂに密着し、装置内を密閉することができる。尚、コバ形状でなくとも、結像レンズ16が出口側開口22ｂを密閉できる構成であればよい。

壁面開口部22は光束Ｌが出射する方向に壁面21を貫通するように構成されている。ここで、壁面開口部22の形状について、詳細に説明する。まず、回転多面鏡13の回転軸と同方向（図２における上下方向：転写材Ｐの搬送方向）の形状について図２（ｂ）を用いて説明する。

図２（ｂ）に示すように、光束Ｌは中心の光束Ｌ１を通るように設計されているが、上方に光束Ｌ２のように、下方に光束Ｌ３のようにばらつく。ここで、光束Ｌのばらつきについて、壁面開口部22の入口側の公差をｎ１、出口側の公差をｎ２とする。

また、壁面開口部22の図２の上下方向の側面（上側の側面22Ａ、下側の側面22Ｂ）は、入口から出口にかけて開口が大きくなるように、光束Ｌの光路に対して傾斜がついている。この傾斜角をθ１とする。このとき、壁面開口部22の光束Ｌの入口側の開口22ａの長さをｈ１、光束Ｌの出口側の開口22ｂの長さをｈ２とする。

ここで、結像レンズ16の図中上下方向の幅をｍとすると、壁面開口部22は、
ｈ１＞ｎ１、ｈ２＞ｎ２、
（ｈ１−ｈ２）／２＝ｔａｎ^-1θ１、
ｍ＞ｈ２、
の関係式を満たす。

これらの式を満たすように壁面開口部22の入口と出口の上下方向の長さを決定する。即ち、壁面開口部22の上下方向の幅を、これらの式を満たす最小の大きさに設定する。これにより、必要最小限の壁面開口部22を形成することができる。壁面開口部22を必要最小限の大きさにすることで、光学箱20の壁面21における強度を強く保つことができる。

更に、壁面開口部22の転写材Ｐの搬送方向と同方向大きさを必要最小限にすることにより、従来、切欠部となっていた箇所に、強度向上のためのリブ23（図１参照）を配置することができる。これにより、光学箱20の剛性を向上させ、更に強度を強くすることができる。

次に、回転多面鏡13により光束Ｌが走査される方向（主走査方向）の壁面開口部22の形状について図３を用いて説明する。

壁面開口部22の主走査方向の側面（走査線の書き始め側の側面22Ｃ、走査線の書き終わり側の側面22Ｄ）は、入口から出口にかけて開口が大きくなるように、光束Ｌの光路に対して傾斜がついている。ここで、この傾斜角をθ２とする。

このように、光学箱20の壁面21の壁面開口部22を、結像レンズ16の幅よりも小さく形成する。これにより、壁面開口部22の大きさを必要最小限の大きさとすることができる。このため、上記と同様に光学箱20の壁面21における強度を強く保つことができる。

〔走査光学装置の固有振動数の従来例との比較〕
従来例の走査光学装置と本発明の走査光学装置との固有振動数の比較を図４を用いて説明する。

従来の走査光学装置の固有振動数はグラフ31であり、１次のモードは約２６０Ｈｚである。一方、本実施形態の固有振動数はグラフ32であり、１次のモードは３４０Ｈｚである。このように、従来の走査光学装置の固有振動数が上がっている。このように、光学箱20の強度は向上している。

〔第２実施形態〕
図を用いて本発明の第２実施形態を説明する。説明にあたり、前述の実施形態と同様の構成については説明を省略する。また、同様の部材には同符号を付す。

図６は（ａ）は走査光学装置２の断面図であり、図６（ｂ）は壁面開口部22の拡大断面図であり、図７は走査光学装置２の正面図（図６（ａ）の矢印Ｄから見た図）である。

図６に示すように、本実施形態の走査光学装置２は、光学箱20を覆う蓋部材40を有する。蓋部材40は、光学箱20の壁面21の外側に配設されている結像レンズ16を覆うように構成される。

図６（ｂ）及び図７に示すように、壁面開口部22を通過する光束Ｌは、光束Ｌ４を通るように設計されているが、上方に光束Ｌ５のように、下方に光束Ｌ６のようにばらつく。ここで、光束Ｌのばらつきについて、壁面開口部22での公差をｎ３とする。

蓋部材40には、光束Ｌが出射する方向に開口部41を有する。開口部41は、転写材Ｐの搬送方向の長さをｈ３とする。また、結像レンズ16の出射面から開口部41までの長さをｋとする。この場合、ｈ３とｋとの間には、
ｈ３／ｋ≦０．７５（但し、ｈ３＜７ｍｍ）、
の関係式を満たす。

この関係式を満たすことにより、開口部41の大きさを最小限の大きさに構成することが可能となる。これにより、光学箱20及び蓋部材40の強度を強く保つことができる。

また、蓋部材40は結像レンズ16を覆うように構成される。また、開口部41の大きさを最小限の大きさに構成される。このため、走査光学装置２を取り扱う際に、作業者が結像レンズ16に誤って触れることを防ぐことができる。

第１実施形態に係る走査光学装置１の概略説明図。 （ａ）第１実施形態に係る走査光学装置１の断面図（図１のＡ−Ａ断面）、（ｂ）第１実施形態に係る壁面開口部22の拡大断面図。 第１実施形態に係る走査光学装置１の断面図（図２のＢ−Ｂ断面）。 固有振動数に係る説明図。 画像形成装置の概略説明図。 （ａ）第２実施形態に係る走査光学装置１の断面図、（ｂ）第２実施形態に係る壁面開口部22の拡大断面図。 第２実施形態に係る走査光学装置２の正面図（図６（ａ）の矢印Ｄから見た図）。 従来の、蓋部材151を除いたときの走査光学装置100の斜視図。 （ａ）従来の、蓋部材151を配設したときの走査光学装置100の上面図、（ｂ）従来の、密閉部材の説明図。

符号の説明

Ｌ …光束、
１ …走査光学装置、
２ …走査光学装置、
11 …光源ユニット（光源）、
13 …回転多面鏡、
16 …結像レンズ（結像手段）、
20 …光学箱、
21 …壁面、
22 …壁面開口部、
30 …蓋部材、
40 …蓋部材、
90 …画像形成装置、
92 …感光体ドラム（像担持体）

Claims (4)

1. 光源、回転多面鏡、結像手段を光学箱に配設し、前記光源から出射される光束を、前記回転多面鏡により偏向走査した後、前記結像手段を透過させることで、像担持体上に結像させる走査光学装置において、
   前記結像手段は、前記光学箱の前記光束の出射方向の壁面に配設され、
   前記壁面には前記光束の光路となる壁面開口部が形成されることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記結像手段は、前記壁面開口部を塞ぐことを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記光学箱を密閉する蓋部材を有し、
   前記蓋部材と前記光学箱は、前記結像手段の外部を覆うことを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。
4. 像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する走査光学装置と、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３のいずれかに記載した走査光学装置であることを特徴とする画像形成装置。

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