JP2007033975A - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、観察光学系センサのレイアウトを簡略化し、簡単な構成の組立調整工具で遮光板の位置や２枚の固定ミラーの位置を調整でき、組立コストをおさえることができる走査光学装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る走査光学装置の代表的な構成は、半導体レーザ１から出射された光ビームＬを偏向走査する回転多面鏡４と、回転多面鏡４により偏向された光ビームＬを所定の位置へ結像させる入射光学系２、結像レンズ８と、半導体レーザ１から出射された光ビームＬを所定光路に導く反射光学素子（反射ミラー３、固定ミラー６、７、ハーフミラー１０）と、を有する走査光学装置において、少なくとも１つの反射光学素子は、入射される光ビームＬを透過光Ｌ１と反射光Ｌ２に分離する分離手段であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は走査光学装置及びこれを備えたレーザプリンタやレーザファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

近年、画像の高品質化が求められており、例えば、特許文献１（特開平２００４−２０８９２号公報の図１参照）に示されるような走査光学装置が提案されている。この走査光学装置は、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に用いられる。

図10、図11は従来の走査光学装置の構成図である。図10に示すように、光源である半導体レーザ１０１から出射された光ビームは、入射光学系１０２を通過し、反射ミラー１０３で反射され、回転多面鏡１０４に設けられた複数の偏向反射面１０５に入射する。回転多面鏡１０４の近傍には、２枚の固定ミラー１０６、１０７が偏向反射面１０５に対して相互に角度をなして、かつ、間隔を設けられて配置されている。

図11で示されるように、偏向反射面１０５に入射した光ビームＬは、固定ミラー１０６、１０７を経て再度偏向反射面１０５に入射する。入射した光ビームＬは、回転多面鏡１０４の回転により偏向走査され、結像レンズ１０８を経て、折り返しミラー１１０で折り返されて回転ドラム状の感光体１０９に結像される。

偏向反射面１０５に一度目に入射する光ビームＬの近傍には、遮光板１１１が設けられている。この遮光板１１１は、入射光学系１０２で発生した回折光などの浮遊光ビームを遮光し、感光体上でのフレア光を防止する。遮光板１１１を上下方向に調整し、フレア光を確実に遮光できる。

ここで、遮光板１１１の位置調整においては、ＣＣＤカメラなどの観察光学系を用いて光ビームを直接観察するということが必要になる。観察光学系である観察光学系センサ１２１の配置に関して、図11に２点鎖線で示す位置に配置することが必要となる。すわなち、観察光学系センサ１２１を、走査光学装置全体の下側となる奥まった位置（折り返しミラー１１０と感光体１０９の間）１２１ａに配置する。もしくは、結像レンズ１０８の手前の位置１２１ｂに挿入可能なように可動式の観察光学系センサ１２１を配置する。

特開２００４−２０８９２号公報（図１）

しかしながら、従来の走査光学装置においては、組立工程において遮光板１１１の位置調整を行うために必要となるカメラ等の観察光学系センサ１２１のレイアウトが困難である。このため、組立調整工具の構成が複雑となり、走査光学装置の組立コストが上昇してしまうという問題がある。

また、２枚の固定ミラー１０６、１０７は、位置決め精度が厳しく要求されることも課題であった。これは、複雑に折り返した光路であるため小型化できる反面、最終的な結像位置がずれやすいためである。そして、従来、この部分で光ビームＬの光路を正確に観測する方法は提案されていなかった。

そこで、部品精度を向上させ、遮光板１１１の位置や２枚の固定ミラー１０６、１０７の位置を無調整とすることも考えられる。しかし、部品コストが上昇してしまうという問題がある。

そこで本発明は、観察光学系センサのレイアウトを簡略化し、簡単な構成の組立調整工具で遮光板の位置や２枚の固定ミラーの位置を調整でき、組立コストをおさえることができる走査光学装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る走査光学装置の代表的な構成は、光源から出射された光ビームを偏向走査する偏向器と、前記光ビームを所定の位置へ結像させる走査光学素子と、前記光ビームを所定光路に導く複数の反射光学素子と、を有する走査光学装置において、少なくとも１つの前記反射光学素子は、入射される光ビームを透過光と反射光に分離する分離手段であることを特徴とする。

本発明によれば、観察光学系センサのレイアウトを簡略化し、簡単な構成の組立調整工具で遮光板の位置や２枚の固定ミラーの位置を調整でき、組立コストをおさえることができる。

[第一実施形態]
本発明に係る走査光学装置及び画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態の走査光学装置Ｓ１の構成図である。図２は走査光学装置での副走査方向の光ビームの様子を示す模式断面図である。図６は画像形成装置の構成図である。

（画像形成装置）
図１に示すように、画像形成装置は、レーザビームプリンタ本体２０１と走査光学装置Ｓ１を有している。

走査光学装置Ｓ１は、画像信号に基づいて変調されたレーザ光を像担持体である感光体９上に走査される。

本体２０１は、カセット２０２、給送ローラ２０５、レジストローラ対２０６、画像形成手段である感光体９、１次帯電ローラ２１９、現像器２２０、クリーナ２２２を有している。また、定着器２０９、排出ローラ２１１、積載トレイ２１２、転写ローラ２２１を有している。

カセット２０２に収納された記録シートＳは、給送ローラ２０５によってレジストローラ対２０６へ給送される。給送された記録シートＳは、レジストローラ対２０６によって感光体９と転写ローラ２２１とのニップ部へ同期搬送される。

感光体９は、走査光学装置Ｓ１からのレーザ光に基づいて記録シートＳ上にトナー像を形成する。１次帯電ローラ２１９は感光体９に電圧を印加し、一様に帯電する。この一様に帯電した２１７は、レーザ光を露光され、静電潜像を形成する。現像器２２０は静電潜像にトナーを塗布してトナー像を形成する。クリーナ２２２はトナー像を転写した後に、感光体９に残った残留トナーを除去し、感光体９をクリーニングする。ニップ部に搬送された記録シートＳは、トナー像を転写され、画像形成される。

感光体９で画像形成された記録シートＳは、定着器２０９に搬送される。定着器２０９に搬送された記録シートＳは、トナー像を加熱加圧定着される。トナー像を定着された記録シートＳは、排出ローラ２１１によって積載トレイ２１２に排出され、積載される。

（走査光学装置Ｓ１）
図１、図２に示すように、走査光学装置Ｓ１は、光源である半導体レーザ１、回転多面鏡４、走査光学素子、複数の反射光学素子を、図２中で点線で示す筐体１５により精度良く保持固定してユニット化している。回転多面鏡４は、光源から出射された光ビームを偏向走査する偏向器である。走査光学素子は、入射光学系２、結像レンズ８であり、光ビームＬを所定の位置へ結像させる。複数の反射光学素子は、反射ミラー３、固定ミラー６、７、ハーフミラー１０であり、光ビームＬを所定光路に導く。

半導体レーザ１から出射された光ビームＬは、入射光学系２を通過し、反射ミラー３で反射され、回転多面鏡４に設けられた複数の偏向反射面５に入射する。回転多面鏡４の近傍には、２枚の固定ミラー６、７が偏向反射面５に対して相互に角度をなして、かつ、間隔を設けられて配置されている。

偏向反射面５に入射した光ビームＬは、固定ミラー６、７を経て偏向反射面５に再度入射する。入射した光ビームＬは、回転多面鏡４の回転により偏向走査され、結像レンズ８を通過する。ここで、画像形成装置全体の構成に応じて、結像レンズ８と感光体９の間の所定の位置には、ハーフミラー１０が設けられている。ハーフミラー１０は、入射される光ビームを透過光と反射光に分離する分離手段である。

結像レンズ８を通過した光ビームＬは、ハーフミラー１０によって、透過光Ｌ１と反射光Ｌ２に分離される。反射光Ｌ２は、回転ドラム状の感光体９に結像される。回転多面鏡４の回転による主走査と、回転ドラム状の感光体９の回転による副走査の組み合わせにより、感光体９上に静電潜像が形成される。

偏向反射面５に一度目に入射する光ビームＬの近傍には、遮光板１１が図２中、上下方向に位置調整可能に配置されている。遮光板１１は、入射光学系２で発生した回折光などの浮遊光ビームを遮光し、感光体９上でのフレア光を防止する。

（遮光板１１の調整）
ここで、遮光板１１の調整について説明する。図３は遮光板１１の調整に用いる調整工具Ｔの構成図である。図４は遮光板１１の作用を説明する図である。図５は遮光板１１の調整時における光ビームの観察の様子を示す図である。

図３に示すように、調整工具Ｔは、ベースＴ１、カメラ２０を有している。走査光学装置Ｓ１は、ベースＴ１の上に保持される。カメラ２０は、透過光Ｌ１を直接観察する観察光学系であり、結像レンズ８の光軸延長線上に配置されている。カメラ２０を用いて透過光Ｌ１を直接観察し、フレア光の様子を観察しながら遮光板１１の位置調整を行うことができる。

ここで、図４を用いて遮光板１１の作用を簡単に説明する。図４に示すように、正規の光ビームＬａ１の近傍に、入射光学系２で発生する回折光などによる浮遊光ビームＬａ２が存在する。

遮光板１１で遮光できず、偏向反射面５で反射した浮遊光ビームＬａ２は、固定ミラー６、７に入射せずに、フレア光となって感光体９近傍に到達してしまう可能性がある。そこで、遮光板１１を入射光ビームＬａ１の近傍に配置し、浮遊光ビームＬａ２を遮光する。また、入射光学系２の調整誤差等により、偏向反射面５に入射する光ビームＬａ１および浮遊光ビームＬａ２の位置は変動するため、確実に浮遊光ビームＬａ２を遮光するために、遮光板１１の高さ方向の位置調整を行う。

図５に示すように、カメラ２０の視野２１内でハーフミラー１０を透過した正規の光ビームＬａ１の透過光Ｌ１のスポットＰ１を観察する。浮遊光ビームＬａ２が発生していると、浮遊光ビームＬａ２に起因するフレア光の透過光によるスポットＰ２も同時に観察される。そこで、遮光板１１の調整工程では、カメラ２０の出力を観察しながら、視野２１内からフレア光によるスポットＰ２が完全に見えなくなるよう、遮光板１１の高さ方向の位置を調整する。これにより、遮光板１１によって、浮遊光ビームＬａ２を確実に遮光でき、フレア光の発生を抑制できる。

これにより、複雑な構成の調整工具を用いる必要はなく、簡単な構成（単純な形状）の調整工具Ｔ上に走査光学装置Ｓ１を設置するだけで遮光板１１の調整を行うことができる。また、カメラ２０も調整工具Ｔ上の所定の位置に固定しておくだけで済み、カメラ２０のレイアウトを簡略化できる。また、カメラ２０を移動させて調整を行う必要もないため、組立工程の簡略化を図ることができる。以上より、走査光学装置Ｓ１の組立コストをおさえることができる。

なお、分離手段はハーフミラー１０に限定されるものではなく、例えば、プリズムやビームスプリッタ等の光学素子でも同様な効果を得ることができる。

[第二実施形態]
次に本発明に係る走査光学装置及び画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図７は本実施形態にかかる走査光学装置の構成図である。図８は走査光学装置での副走査方向の光ビームの様子を示す模式断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７、図８に示すように、本実施形態にかかる走査光学装置Ｓ２は、上記第一実施形態の固定ミラー７に変えてハーフミラー５１を設け、ハーフミラー１０に変えて折り返しミラー５２を設けたものである。ハーフミラー５１は、入射される光ビームＬを透過光Ｌ５と反射光Ｌ６に分離する分離手段である。

回転多面鏡４の近傍には、固定ミラー（平面鏡）６、精度良く位置決め固定されたハーフミラー５１が偏向反射面５に対して相互に角度をなして、かつ、間隔を設けられて配置されている。偏向反射面５に入射した光ビームＬは、固定ミラー６で反射し、ハーフミラー５１に入射される。

ハーフミラー５１に入射した光ビームＬは、透過光Ｌ５と反射光Ｌ６に分離される。反射光Ｌ６は、偏向反射面５に再度入射し、反射光Ｌ４は回転多面鏡４の回転により偏向走査され、結像レンズ８を経て、折り返しミラー５２で折り返されて感光体９に結像される。

ハーフミラー５１を透過した透過光Ｌ５の光路の延長線上に、観察光学系センサ５３が配置されている。ハーフミラー５１に入射した光ビームの一部分は、透過光Ｌ５としてセンサ５３に入射する。センサ５３には、ＣＣＤラインセンサ等を用いる。

（固定ミラー６の調整）
ここで、固定ミラー６の調整について説明する。図９は固定ミラー６の角度ずれに起因する光ビームＬの位置ずれを説明する図である。センサ５３で、ハーフミラー５１を透過した透過光Ｌ５を観察する。ハーフミラー５１を精度良く位置決め固定しておき、固定ミラー６の角度調整を行うことにより、結像レンズ８に入射する光ビームＬの位置を正確に調整する。

すなわち、図９に示すように、固定ミラー６が図９中、２点鎖線の位置６ｂの様に角度がずれると、結像レンズ８に入射する光ビームＬａ５は、光ビームＬａ６（図９中、２点鎖線）の様にずれる。光ビームＬａ６は、結像レンズ８の端部に入射してしまい、感光体９上で所望の結像性能を得ることができなくなってしまう。

そこで、センサ５３で透過光Ｌ５を観察しながら、固定ミラー６の角度調整を行うことで、結像レンズ８に入射する光ビームＬの位置を正確に調整する。なお、センサ５３は、調整工具Ｔの上に配置してもよい。

これにより、複雑な構成の調整工具を用いる必要はなく、簡単な構成（単純な形状）の調整工具Ｔ上に走査光学装置Ｓ１を設置するだけで固定ミラー６の調整を行うことができる。また、センサ５３も調整工具Ｔ上の所定の位置に固定しておくだけで済み、観察光学系センサ５３のレイアウトを簡略化できる。また、観察光学系センサ５３を移動させて調整を行う必要もないため、組立工程の簡略化を図ることができる。以上より、走査光学装置Ｓ２の組立コストをおさえることができる。

なお、上記第一実施形態と同様に、折り返しミラー５２をハーフミラー１０に置き換えてもよい。この場合には、浮遊光ビームに起因するフレア光の発生も防止できる。

また、回転多面鏡４の近傍に配置する２枚の固定ミラー６、７のうち、下側の固定ミラー７をハーフミラー５１とする構成について説明した。しかし、本発明はかかる構成に限定されるものではなく、上側の固定ミラー６をハーフミラーとしたり、あるいは、両側の固定ミラー６、７をハーフミラーとしてもよい。

また、上記第一及び第二実施形態において、カメラ２０に変えてセンサ５３を用いてもよく、またセンサ５３に変えてカメラ２０を用いてもよい。

第一実施形態にかかる走査光学装置の構成図である。 走査光学装置での副走査方向の光ビームの様子を示す模式断面図である。 遮光板の調整に用いる調整工具の構成図である。 遮光板の作用を説明する図である。 遮光板の調整時における光ビームの観察の様子を示す図である。 画像形成装置の構成図である。 第二実施形態にかかる走査光学装置の構成図である。 第二実施形態にかかる走査光学装置での副走査方向の光ビームの様子を示す模式断面図である。 固定ミラーの角度ずれに起因する光ビームの位置ずれを説明する図である。 従来の走査光学装置の概略図である。 従来の走査光学装置の概略図である。

符号の説明

Ｌ、Ｌａ１、Ｌａ５、Ｌａ６…光ビーム、Ｌ１、Ｌ５…透過光、Ｌ２、Ｌ６…反射光、Ｌａ２…浮遊光ビーム、Ｐ１、Ｐ２…スポット、Ｓ…記録シート、Ｓ１、Ｓ２…走査光学装置、Ｔ…調整工具、Ｔ１…ベース、１…半導体レーザ、２…入射光学系、３…反射ミラー、４…回転多面鏡（偏向器に対応）、５…偏向反射面、６、７…固定ミラー、６ｂ…位置、８…結像レンズ、９…感光体、１０、５１…ハーフミラー（分離手段に対応）、１１…遮光板、２０…カメラ、２１…視野、５２…折り返しミラー、５３…観察光学系センサ、２０１…レーザビームプリンタ本体、２０２…カセット、２０５…給送ローラ、２０６…レジストローラ対、２０９…定着器、２１１…排出ローラ、２１２…積載トレイ、２１９…１次帯電ローラ、２２０…現像器、２２１…転写ローラ、２２２…クリーナ

Claims (6)

1. 光源から出射された光ビームを偏向走査する偏向器と、前記光ビームを所定の位置へ結像させる走査光学素子と、前記光ビームを所定光路に導く複数の反射光学素子と、を有する走査光学装置において、
   少なくとも１つの前記反射光学素子は、入射される光ビームを透過光と反射光に分離する分離手段であることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記分離手段は、前記偏向器の偏向反射面で最後に反射された光ビームを所定の光路に導くことを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記分離手段は、前記光ビームを前記偏向器の偏向反射面に少なくとも１回以上入射させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走査光学装置。
4. 前記分離手段が、ハーフミラーであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
5. 前記光源から前記偏向器の偏向反射面に入射する光ビームのフレア光を遮光する遮光板を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の走査光学装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の走査光学装置と、
   記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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