JP2006178130A - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑制しながら、走査レンズ５ａ表面で反射した光線がポリゴンミラー４ａへ戻る現象を抑制すること。
【解決手段】光束を出射する半導体レーザー２ａと、前記光束をポリゴンミラー４ａにより偏向走査する偏向走査ユニット４と、偏向走査ユニット４により偏向走査された光束を感光体ドラム51上に結像させる走査レンズ５ａと、を有し、これらを装置枠体１ａに取り付けられる走査光学装置１において、偏向走査ユニット４は、走査レンズ５ａから反射した光線を遮断する遮光板41を、モーター基板４ｃ上に一体的に形成していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、偏向走査ユニットを有する走査光学装置、及び該走査光学装置を有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装置に関するものである。

レーザービームプリンターやデジタル複写機等で画像形成装置に用いられる走査光学装置100は、次のような構成である。図１４（ａ）に示すように、まず、光源101から出射される光束が、偏向走査器103に駆動される回転多面鏡102に導かれる。回転多面鏡102により走査された光束は、走査レンズ104、105を通過し、折り返しミラー106に反射されることによって、不図示の像担持体に導かれる。これにより像担持体上に静電潜像が形成されることになる。

走査レンズ104、105は、コスト面で低価格であること、また自由曲面を比較的容易に形成できることから、プラスチック成型品が多く用いられている。

しかしながら、プラスチック成型レンズは表面反射がガラスレンズより多い。このため、偏向走査されたビームが走査レンズ表面で反射し、回転多面鏡の方向に戻る光束が発生する。すると、図１４（ｂ）に示すように、回転多面鏡で再反射して像担持体に向かう現象（迷光）が発生することがある。迷光が像担持体上で結像すると、画像にゴースト（縦スジ）を発生させ、画質を劣化させるという問題がある。

表面にコーティングを施すことで反射を低減できるが、表面コーティングは高価であるため通常は実施していない。このため、従来は次のような方法で、迷光を防止した。

まず、レンズ面曲率や、回転多面鏡とレンズ間距離の関係式を規定することで、迷光を防止する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、走査レンズへの迷光に対して、遮光部材を回転多面鏡近くで装置の枠体（ハウジング基板）あるいはカバー部材に設ける方法がある（例えば、特許文献２参照）。

また、図１５に示すように、装置枠体に壁面110を設けて迷光を遮断する方法がある。

特開２００１−３０５４５９ 特開２００２−１９６２６９

しかしながら、特許文献１のように、レンズ面曲率や、回転多面鏡とレンズ間距離の関係式を規定する方法は、光学設計の自由度を制限し、要求される光学性能が出せないおそれがある。

また、特許文献２のように、遮光部材を回転多面鏡近くで装置枠体あるいはカバー部材に設ける方法においては、まず、装置枠体に設ける場合、モーター基板との干渉を避ける必要がある。また、モータ基板と一体で形成すると、大きく張り出した形状となって組み立て作業性が低下する。モータ基板と別部品とすると、位置精度のばらつきが発生し、かつコストアップするおそれがある。カバーに設ける場合は、一体であっても装置枠体とカバーとの取り付け誤差によって遮光の精度が低下するおそれがある。

また、装置枠体に壁面110を設けて反射光を遮断しようとする場合、図１５に示すように、回転多面鏡から一定の距離を離す必要がある。壁面を回転多面鏡に極端に接近させて設置すると、組み立てる時に衝突するおそれがあるからである。このため、壁面110は、回転多面鏡102から一定の距離を離して配設し、かつ書き出しタイミングを決めるための光束Ｌ１（ＢＤ光線：図１４参照）を遮らない場所にする必要があるが、そうすると、図１４に示した迷光を遮断できなくなってしまう。

本発明の目的は、コストアップを抑制しながら、走査レンズ表面で反射した光線が回転多面鏡へ戻る現象を抑制することである。

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、光束を出射する光源と、前記光束を回転多面鏡により偏向走査する偏向走査手段と、該偏向走査手段により偏向走査された光束を像担持体上に結像させる結像光学手段（走査レンズ）と、を有し、これらを装置枠体に取り付けられる走査光学装置において、前記偏向走査手段は、前記結像光学手段から反射した光線を遮断する遮光手段を、該偏向走査手段の基板上に一体的に形成していることを特徴とする。

以上の構成により、前記結像光学手段から反射される光線を前記遮光手段により遮光することができる。また、遮光手段は偏向走査手段の基板上に一体的に構成されるため、部品点数が増えず、コストアップをしない。

このように、コストアップを抑制しながら、走査レンズ表面で反射した光線が回転多面鏡へ戻る現象を抑制することができる。このため、迷光による光線が回転多面鏡に再び走査され、像担持体上で走査線を結像させることを抑制することができる。

〔第１実施形態〕
図を用いて第１実施形態を説明する。まず、画像形成装置の概略構成、走査光学装置の概略構成を説明した後、本実施形態の特徴である偏向走査ユニット４について説明する。図１は第１実施形態に係る偏向走査ユニットの斜視図であり、図２は第１実施形態に係る遮光板の側面図であり、図３は第１実施形態における遮光の説明図であり、図４は第１実施形態に係る遮光板を傾けた場合の側面図であり、図５は第１実施形態に係る遮光板に粗面加工をした場合の説明図であり、図６は画像形成装置の説明図であり、図７は走査光学装置の説明図である。

（画像形成装置50）
図６に示すように、画像形成装置50は、感光体ドラム（像担持体）51にトナー像を形成する。感光体ドラム51の周囲には、感光体ドラム51を一様に帯電する帯電手段52、感光体ドラム51に光束Ｌを照射して静電潜像を形成する走査光学装置１、前記静電潜像にトナーＴを供給してトナー像とするための現像手段53、前記トナー像を搬送される転写材Ｓに対して転写する転写手段54、トナー像を転写した後に感光体ドラム51上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段55が配設される。また、感光体ドラム51よりも転写材Ｓの搬送方向下流側には、転写されたトナー像を転写材Ｓに対して定着する定着手段56が配設される。

この構成により、画像形成装置50は、走査光学装置１から出射される光束Ｌによって感光体ドラム51上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段53によってトナー像とし、該トナー像を転写手段54によって転写材Ｓに転写し、転写されたトナー像を定着手段56によって定着し、転写材Ｓ上に画像を形成する。

尚、本実施形態は、走査光学装置１を１つ有する単色の画像形成装置50を例示したが、これに限るものではなく、走査光学装置１や感光体ドラム51を複数（通常のカラーなら４つ）有し、カラー画像形成装置としてもよい。

（走査光学装置１）
図７に示すように、走査光学装置１は、半導体レーザー（光源）２ａやコリメーターレンズ２ｂ等をホルダー２ｃに組み付けてユニット化した光源ユニット２、光源ユニット２から発せられたレーザービーム等の光束Ｌ０を、偏向走査平面と垂直な副走査方向について集光し、ポリゴンミラー（回転多面鏡）４ａ上で結像させるシリンドリカルレンズ３、光源ユニット２から発せられた光束Ｌ０を偏向走査するポリゴンミラー４ａ、及びポリゴンミラー４ａを回転駆動させるモーター４ｂ等をユニット化した偏向走査ユニット（偏向走査手段）４、偏向走査された光束を感光体ドラム51（図６参照）の表面に結像させ、また感光体ドラム51表面での光束の走査速度を一定にするための走査レンズ（結像光学手段）５ａ、５ｂ、折り返しミラー６、光束を検出するための光検出センサーユニット８、光束を光検出センサーユニット８に導くための反射ミラー７等を有する。

シリンドリカルレンズ３、偏向走査ユニット４、走査レンズ５ａ、５ｂ、折り返しミラー６、反射ミラー７は、走査光学装置１の枠体１ａ内部に組み付けされ、ビスあるいはそれ以外の部品固定手段によって係止される。枠体１ａの上側開口は、枠体１ａ内部に必要部品を全て組み込んだ後、図示しないフタによって閉じられる。

画像形成装置50に組み込まれた後、回転するポリゴンミラー４ａによって偏向走査される光束は、矢印Ａの向きに移動し、図示しない感光体ドラム51表面において、光束Ｌ２から光束Ｌ３まで、決められた画像書き込み範囲Ｗを走査する。

図７では折り返しミラー６で反射しない場合の、仮想位置での書き込み範囲を示している。折り返しミラー６がある場合は、そこで光束が反射して、走査光学装置１の枠体１ａ下部に設けられた出射口９から感光体ドラム51に向かって照射される。出射口９から照射された光束Ｌは、感光体ドラム51表面で結像し、感光体ドラム51上に静電潜像を形成する。

一方、画像書き込み範囲の外において、光束Ｌ１は、反射ミラー７から光検出センサーユニット８へ入る。これにより、書き出しタイミングを決める信号が出力される。

（偏向走査ユニット４）
本実施形態の特徴的な構成である偏向走査ユニット４について、図１乃至図５を用いて詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、偏向走査ユニット４は、ポリゴンミラー４ａと、ポリゴンミラー４ａを取り付けたモーター４ｂと、モーターを支え回路パターンを設けているモーター基板４ｃ等から構成されている。

ポリゴンミラー４ａは、回転軸４ｆに対して穴嵌合で精度良く位置決めされている。また、モーター（駆動手段）４ｂは、ポリゴンミラーを取り付けるローター（回転体）４ｅと、内部の電磁コイルから成り立っている。

ローター４ｅは、回転軸４ｆに固定され、回転ジッターを抑制するために直径を大きくしてイナーシャを確保している。回転軸４ｆはローター４ｅと共に、回転軸方向に挿抜可能に構成されている。尚、ローター４ｅの下端は、モーター基板４ｃに別体として取り付けられる抜け止め部材（不図示）により、抜け止めがなされている。

モーター基板４ｃは、駆動制御のためのＩＣや画像形成装置と接続するためのコネクタ等を表面に実装している。またモーター基板は強度を持たせるために、かつ放熱性を持たせるために鉄板等の板金状の部材であることが好ましい。

モーター基板４ｃの端部付近には、遮光板（遮光手段）41が、モーター基板４ｃの曲げ起こしによって形成されている。基板４ｃからの曲げ起こしによる遮光板41は、偏向走査面Ｈよりも高い位置まで立てられる。これにより確実な遮光が可能となる。次にこの構成により、迷光を遮光する様子を説明する。

図３に示すように、遮光板41は、走査画角の外側で、書き出しタイミングを決める光束（ＢＤ光線）Ｌ１も遮らない場所に、ポリゴンミラーに接近させて配置している。具体的に本実施形態では、遮光板41の端部が、ポリゴンミラー４ａの回転軸４ｆから走査レンズ５ａ方向に垂直（光軸と平行）に引いた線の位置にあるように構成される。

また、遮光板41はモーター基板４ｃと一体である。このため、回転軸４ｆに対する位置精度が高い。すなわちポリゴンミラー４ａに対する位置精度を高く構成することができる。このため、ポリゴンミラー４ａに対してできる限り接近させることが可能である。

また遮光板41は、走査レンズ５ａの第２面（走査レンズ５ｂに近い側の面）で反射して戻る光線を、ポリゴンミラー４ａに届く前に遮光することができる。これにより、ポリゴンミラー４ａで再反射して感光体ドラム51に向かう迷光を防止することができる。

次に本実施形態の変形例を示す。図４は第１実施形態に係る遮光板を傾けた場合の側面図であり、図５は第１実施形態に係る遮光板に粗面加工をした場合の説明図である。

まず、図４に示すように、遮光板41平面を、偏向走査面Ｈの法線方向に対して角度θをつけた遮光板41としてもよい。このように構成すれば、遮光板41で再反射した光線は、２θの角度のついた方向へ進む。このため、偏向走査面内で迷光となることを防止することができる。また、曲げ加工の角度設定を変えるだけの構成であるので、コストアップすることは無い。

また、図５に示すように、遮光板41の必要な範囲に粗面加工41ａを施した構成としてもよい。このように粗面加工を施せば、遮光板41で再反射した光線は拡散する。このため、偏向走査面での迷光が感光体ドラム51面で結像して画像に現れることを防止することができる。ここで、粗面加工は、基板のプレス加工の中で鍛造加工ができる。このため、粗面加工を施すことによるコストアップは無い。

このように、モーター基板４ｃ上に、基板を曲げ起こして遮光板41を一体に形成することにより、コストアップを抑制しながら、走査レンズ５ａで反射して発生する迷光を防止することができる。

〔第２実施形態〕
図を用いて第２実施形態を説明する。前述の実施形態と同様の構成については図面には同符号を付し、説明を省略する。図８は第２実施形態に係る偏向走査ユニットの斜視図であり、図９は第２実施形態に係る遮光板の側面図であり、図１０は第２実施形態に係る遮光板を傾けた場合の側面図である。

（偏向走査ユニット４）
本実施形態の特徴である偏向走査ユニット４について説明する。図８及び図９に示すように、まず第１実施形態と同様にモーター基板４ｃの端部付近において曲げ起こすことで遮光板41とする。モーター基板４ｃからの曲げ起こしによる遮光板41は、偏向走査面Ｈよりも高い位置まで立てられる。これにより確実な遮光が可能となる。遮光板41は走査画角の外側で、ＢＤ光線も遮らない場所に配置され、走査レンズ５ａから戻る光線を遮断し、該光線による迷光を遮断することができる。

本実施形態では、遮光板41のローター４ｅと対向する高さにおいて、ローター４ｅの抜けを防ぐためのローター抜け止め部42が形成される。ローター抜け止め部42は、遮光板41の端部の側面から、ローターに干渉しない隙間を設けて形成される。

従来、小型化と低コスト化に有利なことからオイル動圧軸受が多く使われるようになってきているが、輸送時におけるスラスト方向の変位を規制するために、ローター抜け止め部材が別体として備えられている。しかし近年、モーター基板４ｃに抜け止めの機能を持たせる場合がある。例えば、基板を曲げ起こしてローター抜け止めとする形態がある（例えば、特開平１１−１８３８２９）。

本実施形態のローター抜け止め部42は、モーター基板４ｃと一体である。このため、回転軸４ｆに対するローター抜け止め部42は、位置精度を高く形成することができる。即ち、ローター４ｅに対する位置精度を高くすることができる。このため、ローター４ｅに対して必要な距離まで接近させることができる。遮光板41の側面端部に形成したローター抜け止め部42によってローター４ｅを保持することができる。このため、ローター４ｅの抜け止め部42を付帯したことにより部品点数を増加させることはない。

次に本実施形態の変形例を示す。図１０は第２実施形態に係る遮光板を傾けた場合の側面図である。

図１０に示すように、本実施形態のローター抜け止め部42を付帯した遮光板41平面を偏向走査面Ｈの法線方向に対して角度θをつけることで、走査レンズ５ａで反射される光線を遮光し、偏向走査面における迷光を防止することができる。また、第１実施形態で示した構成と同様に、遮光板41の面に粗面加工41ａを施してもよい。

このように、モーター基板４ｃ上に遮光板41及びローター抜け止め部42を一体的に形成する。これにより、コストアップを抑制しながら、走査レンズ５ａで反射して発生する迷光を防止することができる。加えて、ローター４ｅの抜け止めをもすることができる。

〔第３実施形態〕
図を用いて第３実施形態を説明する。前述の実施形態と同様の構成については図面には同符号を付し、説明を省略する。図１１は第３実施形態に係る偏向走査ユニットの斜視図であり、図１２は第３実施形態に係る遮光板の側面図であり、図１３は第３実施形態における遮光の説明図である。

（偏向走査ユニット４）
本実施形態の特徴である偏向走査ユニット４について説明する。図１１及び図１２に示すように、モーター基板４ｃの端部付近を曲げ起こすことによって遮光板43を形成する。遮光板43は、偏向走査面Ｈよりも高い位置まで立てられる。

遮光板43には、光束を通過させるため、光束が通る面に開口44が形成される。開口44の大きさは、偏向走査面Ｈの高さにおいて、ポリゴンミラー４ａから走査レンズ５ａに向けて副走査方向（主走査方向と直交する方向）に広がる光束を通過させることができる大きさである。

図１３を用いて迷光を減衰させる様子を説明する。遮光板43の開口44は、ポリゴンミラー４ａから走査レンズ５ａに向かう副走査方向に広がる光束を全て通過させる。走査レンズ５ａで反射した光線は、走査レンズ面の副走査方向の曲率によって集光又は拡散がなされて、ポリゴンミラー４ａの方向へ戻る。該光線の一部は、開口44を通ってポリゴンミラー４ａへ達するが、該光線の大部分は遮光板43で遮光される。

このように、走査レンズ５ａで反射してポリゴンミラー４ａに戻る光線を、モーター基板４ｃ上に形成した遮光板43が大幅に減衰させる。このため、ポリゴンミラー４ａで再反射して感光体ドラム51に向かう迷光を、大幅に少なくすることができる。

尚、本実施形態においても遮光板43平面の方向を偏向走査面Ｈの法線方向に対して角度θをつけておけば、遮光性能が向上する。更に、遮光板43の面に粗面加工を施してもよい。

第１実施形態に係る偏向走査ユニットの斜視図。 第１実施形態に係る遮光板の側面図。 第１実施形態における遮光の説明図。 第１実施形態に係る遮光板を傾けた場合の側面図。 第１実施形態に係る遮光板に粗面加工をした場合の説明図。 画像形成装置の説明図。 走査光学装置の説明図。 第２実施形態に係る偏向走査ユニットの斜視図。 第２実施形態に係る遮光板の側面図。 第２実施形態に係る遮光板を傾けた場合の側面図。 第３実施形態に係る偏向走査ユニットの斜視図。 第３実施形態に係る遮光板の側面図。 第３実施形態における遮光の説明図である。 従来の走査光学装置及び迷光の説明図。 従来の遮光板の配置の説明図。

符号の説明

Ｈ …偏向走査面、
１ …走査光学装置、
１ａ …枠体、
２ａ …半導体レーザー（光源）、
４ …偏向走査ユニット（偏向走査手段）、
４ａ …ポリゴンミラー（回転多面鏡）、
４ｂ …モーター（駆動手段）、
４ｃ …モーター基板、
４ｅ …ローター（回転体）、
４ｆ …回転軸、
５ａ …走査レンズ（結像光学手段）、
41 …遮光板（遮光手段）、
41ａ …粗面加工、
42 …ローター抜け止め部、
43 …遮光板（遮光手段）、
44 …開口、
50 …画像形成装置、
51 …感光体ドラム（像担持体）

Claims (6)

1. 光束を出射する光源と、前記光束を回転多面鏡により偏向走査する偏向走査手段と、該偏向走査手段により偏向走査された光束を像担持体上に結像させる結像光学手段と、を有し、これらを装置枠体に取り付けられる走査光学装置において、
   前記偏向走査手段は、前記結像光学手段から反射した光線を遮断する遮光手段を、該偏向走査手段の基板上に一体的に形成していることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記偏向走査手段の基板は板金状の基板であり、前記遮光手段は、前記板金状の基板の一部を曲げ起こして形成されることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記回転多面鏡を駆動する駆動手段の回転体は、回転軸方向に挿抜可能であり、
   前記遮光手段には、一体的に前記回転体の抜け止め部が形成される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. 前記遮光手段は、該遮光手段の面を前記偏向走査手段の偏向走査面の法線方向に対して傾けて構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の走査光学装置。
5. 前記遮光手段は、前記回転多面鏡に走査される光束を遮断することなく通過させるように開いた開口が形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の走査光学装置。
6. 像担持体と、該像担持体に光束を走査することにより静電潜像を形成する走査光学装置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５のいずれかに記載の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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