JP2008122615A - 走査光学装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴースト光の発生を防止することができる走査光学装置およびこの走査光学装置を備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】走査光学装置２は、半導体レーザ２１から出射されたレーザ光を複数の反射面２４ａを有する回転多面鏡２４で偏向することによって被走査体上に走査するものであり、アパーチャ４と、アパーチャ４を移動する移動手段６とを備えている。移動手段６は、半導体レーザ２１が水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときに、アパーチャ４で整形されたレーザ光が所定の向きになる反射面２４ａ以外の反射面２４ａに入射しなくなるようにアパーチャ４を移動する。
【選択図】図７

Description

本発明は、走査光学装置および画像形成装置に関するものである。

従来、走査光学装置としては、例えば画像形成装置に組み込まれて、半導体レーザから出射されたレーザ光を複数の反射面を有する回転多面鏡で偏向することによって被走査体である感光体ドラム上に走査するものが知られている。

このような走査光学装置は、通常は、半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光束にするコリメート光学素子と、平行光束にされたレーザ光を前記走査を行う方向である主走査方向に延びる長丸状に整形するアパーチャと、整形されたレーザ光を主走査方向と直交する副走査方向に集光して回転多面鏡上に線状に結像するシリンドリカル光学素子と、回転多面鏡で偏向されたレーザ光を感光体ドラム上に点状に結像するｆθ光学素子とを備えている。

さらに走査光学装置には、画像書き出しタイミングを決定する水平同期信号を取得するための構成として、前記走査が行われる画像領域に入る前に回転多面鏡で反射されるレーザ光を受光する光電素子が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

前記半導体レーザは、一般的に、回転多面鏡の隣り合う反射面同士の間のエッジ部がレーザ光の光線範囲を通過して、各反射面が所定の向きになるごとに、すなわち反射面で反射されるレーザ光が光電素子で受光され得る状態となる向きになるごとにレーザ光を出射するように制御される。そして、反射面で反射されたレーザ光が受光素子で受光されることにより水平同期信号が取得される。
特開２００４−２０５７４１号公報

前記のとおり、水平同期信号取得用のレーザ光は、回転多面鏡のエッジ部がレーザ光の光線範囲を通過した後に出射されることが好ましいが、回転多面鏡の小型化や反射面の数の減少または画像領域の拡大を図る場合には、回転多面鏡のエッジ部がレーザ光の光線範囲を通過する前に水平同期信号取得用のレーザ光を出射するようにせざるを得ない。

しかしながら、このようにすると、所定の向きになる反射面だけでなくその隣の反射面にもレーザ光が入射するようになるため、当該隣の反射面でレーザ光が反射されることによりゴースト光が発生する。そして、画像形成装置の場合には、ゴースト光が感光体ドラムに照射されると良好な画像が得られなくなるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑み、ゴースト光の発生を防止することができる走査光学装置およびこの走査光学装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、半導体レーザから出射されたレーザ光を複数の反射面を有する回転多面鏡で偏向することによって被走査体上に走査する走査光学装置であって、前記半導体レーザは、画像書き出しタイミングを決定する水平同期信号を取得するために、前記回転多面鏡の各反射面が所定の向きになるごとにレーザ光を出射するように制御されるものであり、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光束にするコリメート光学素子と、平行光束にされたレーザ光を整形するアパーチャと、このアパーチャを移動する移動手段とを備え、前記移動手段は、前記半導体レーザが水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときに、前記アパーチャで整形されたレーザ光が前記所定の向きになる反射面以外の反射面に入射しなくなるように当該アパーチャを移動するものであることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の走査光学装置において、前記移動手段は、前記走査を行う方向である主走査方向に前記アパーチャを移動するものであることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の走査光学装置と、前記被走査体である感光体ドラムとを備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、アパーチャを移動することにより、水平同期信号を取得するときのレーザ光を回転多面鏡の所定の向きになる反射面以外の反射面に入射しなくなるようにしたから、所定の向きになる反射面以外の反射面の反射によるゴースト光の発生を防止することができる。そして、このようにアパーチャを合理的に利用することで、安価かつ簡易な構成で前記効果を得ることができる。

請求項２の発明によれば、アパーチャを主走査方向に移動するようにしたから、移動手段を簡単な構成とすることができる。

請求項３の発明によれば、感光体ドラムにゴースト光が照射されることを防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る走査光学装置（レーザスキャナユニットまたはＬＳＵともいう）２が組み込まれたプリンタ１０の概略構成図である。なお、走査光学装置２は、プリンタ以外の他の画像形成装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置、複合機等）に組み込むことも可能である。

プリンタ１０は、用紙を搬送路Ｌに沿って搬送する途中で、端末等から送られた画像データに基づいて用紙に画像を形成するものであり、箱状の装置本体１の内部に、感光体ドラム１３１の表面にトナー像を形成した後にそのトナー像を用紙に転写する画像形成部１３と、画像形成部１３に用紙を供給する給紙部１２と、トナー像を用紙に定着させる定着部１４とを備えている。

前記搬送路Ｌは、前方から後方（図１の右側から左側）に略水平に延びる水平部Ｌ１と、水平部Ｌ１の後端部から略垂直に立上る垂直部Ｌ２とを有し、側面視で略Ｌ字状をなしている。

前記給紙部１２は、搬送路Ｌの水平部Ｌ１の下方に配設される給紙カセット１２１を有しており、給紙カセット１２１に収納された用紙をピックアップローラ１２ａによって取り出すとともに、その用紙を給紙ローラ１２ｂ〜１２ｅによって１枚ずつ搬送路Ｌの水平部Ｌ１に送り出し、さらに搬送路Ｌに送り出された用紙を、レジストローラ１２ｆによって一旦待機させ、所定のタイミングで画像形成部１３に供給するようになっている。

また、給紙部１２は、装置本体１の前面に設けられた開口１１内に配設された手差しユニット１２２をも有しており、手差しユニット１２２に載置された用紙をピックアップローラ１２ｇおよび給紙ローラ１２ｃ，１２ｅによって搬送路Ｌの水平部Ｌ１に送り出すことができるようになっている。なお、開口１１は、装置本体１に揺動可能に取り付けられた蓋部材１１ａによって開閉可能となっている。

前記画像形成部１３は、搬送路Ｌの水平部Ｌ１の前後方向の略中央に配設される感光体ドラム１３１と、感光体ドラム１３１の上方に配設される帯電部１３２と、感光体ドラム１３１の前方に配設される現像部１３３と、感光体ドラム１３１の下方に配設される転写部１３４と、感光体ドラム１３１の後方に配設されるクリーニング部１３５と、帯電部１３２およびクリーニング部１３５並びに前記定着部１４の上方に前側が持ち上げられた姿勢で配設される走査光学装置２とを有している。

前記感光体ドラム１３１は、図１において時計回りに回転するようになっており、その表面には、当該表面が帯電部１３２によって一様に帯電された後に、走査光学装置２によって画像データに基づくレーザ光が帯電部１３２と現像部１３３との間から照射されることにより静電潜像が形成され、さらに静電潜像が形成された表面に、現像部１３３からトナーが供給されることによってトナー像が形成されるようになっている。

そして、前記給紙部１２から供給された用紙は、転写部１３４の転写ローラ１３４ａによって感光体ドラム１３１に押し付けられながら搬送されることにより、その表面（転写面）に、感光体ドラム１３１の表面に形成されたトナー像が転写され、その後に定着部１４に送り込まれる。

なお、転写後の感光体ドラム１３１の表面に残留した残留電荷およびトナーは、クリーニング部１３５によって除去されるようになっている。

前記定着部１４は、熱ローラ１４ａと、圧力ローラ１４ｂとを有しており、これらのローラ１４ａ，１４ｂでトナー像が転写された用紙を挟み込むことにより、熱と圧力でトナー像を用紙に定着させるようになっている。

そして、トナー像が定着された用紙は、排出ローラ１８によって装置本体１の上面に形成された排出部１９に排出される。

なお、本実施形態のプリンタ１０では、搬送路Ｌの水平部Ｌ１と給紙カセット１２１との間に、スイッチバック部１５が設けられており、用紙の両面に画像を形成できるようになっている。

前記走査光学装置２は、具体的には、図２および図３に示すように、光源である半導体レーザ２１から出射されたレーザ光を回転多面鏡（ポリゴンミラーともいう）２４で偏向することによって被走査体である感光体ドラム１３１上に走査するものであり（図２中の矢印Ａ参照）、半導体レーザ２１および回転多面鏡２４を収容する上方に開口する容器状のハウジング２Ａと、このハウジング２Ａの開口を塞ぐ蓋体２Ｂ（図１参照）とを備えている。なお、図２および図３では、蓋体２Ｂを省略している。

半導体レーザ２１は、ハウジング２Ａ内の右側略中央位置に配設されていて、ハウジング２Ａの底面２０と平行な面上で斜め後方に向かってレーザ光を出射するようになっている。

回転多面鏡２４は、正八角形の板状に形成されていて、周方向に並ぶ８つの反射面２４ａを有しており、ハウジング２Ａ内の後側位置に配設されている。この回転多面鏡２４は、ハウジング２Ａの底面２０に回転軸が直交する状態で固定されたモータにより図３において反時計回りに一定速度で回転させられるようになっている。すなわち、ハウジング２Ａ内では、底面２０に平行な方向が前記走査を行う方向である主走査方向となっており、底面２０に直交する方向が主走査方向と直交する副走査方向となっている。

また、ハウジング２Ａ内には、半導体レーザ２１および回転多面鏡２４に加え、半導体レーザ２１から出射されたレーザ光を平行光束にするコリメート光学素子２２と、平行光束にされたレーザ光を主走査方向に延びる長丸状（例えば、主走査方向の幅が３ｍｍで副走査方向の高さが１．５ｍｍ）に整形するアパーチャ４と、整形されたレーザ光を副走査方向に集光して回転多面鏡２４上に線状に結像するシリンドリカル光学素子２３と、回転多面鏡２４の前方に配設され、回転多面鏡２４で偏向されたレーザ光を感光体ドラム１３１上に点状に結像する２つのｆθ光学素子２５，２６と、ｆθ光学素子２５，２６を透過したレーザ光を感光体ドラム１３１に向かって反射する反射ミラー２７とが配設されている。そして、ハウジング２Ａには、反射ミラー２７で反射されたレーザ光が通る位置に開口が形成されているとともに、この開口を塞ぐように防塵ガラス２８が設けられており、レーザ光は防塵ガラス２８を透過してハウジング２Ａ外に放射されるようになっている。なお、アパーチャ４については後述にて詳細に説明する。

さらに、ハウジング２Ａ内には、画像書き出しタイミング、すなわち画像データに基づく半導体レーザ２１のＯＮ・ＯＦＦの切替を開始するタイミングを決定する水平同期信号を取得するための構成として、右側前方位置に配線基板３２に実装された光電素子３１が配設されているとともに、左側前方位置に前記走査が行われる画像領域に入る前に回転多面鏡２４で反射されるレーザ光を光電素子３１に向かって反射する反射ミラー３３が配設されている。また、反射ミラー３３と光電素子３１との間には、反射ミラー３３で反射されたレーザ光を集光する集光レンズ３４が配設されている。そして、反射ミラー３３で反射され集光レンズ３４で集光されたレーザ光を受光素子３１が受光することにより水平同期信号が取得される。

より詳しくは、図５に示すように、半導体レーザ２１は制御部７により制御されるようになっている。この制御部７は、半導体レーザ２１が接続される回路基板２１Ａや前記配線基板３２等で構成されている。

まず、制御部７は、回転多面鏡２４が回転を開始すると、半導体レーザ２１からレーザ光を出射し、そのレーザ光が回転多面鏡２４のいずれかの反射面２４ａで反射されて光電素子３１で受光された時に、第１回目の水平同期信号を取得する。

その後は、制御部７は、回転多面鏡２４の各反射面２４ａが所定の向きになるごとに、すなわち図７に破線で示すように反射面２４ａで反射されるレーザ光が光電素子３１で受光され得る状態となる向きになるごとにレーザ光を出射するように半導体レーザ２１を制御する。なお、本実施形態では、画像領域を大きく設定したためにこのときの隣り合う反射面２４ａ同士の間のエッジ部２４ｂは、レーザ光の光軸を通過しているもののその光軸を中心とするレーザ光の光線範囲内に留まっている。

具体的には、制御部７には、図６に示すように、水平同期信号を取得してから次に水平同期信号を取得するためにレーザ光の出射を開始するまでの回転多面鏡２４の回転数に応じた時間ｔ_２が予め記憶されていて、制御部７は、水平同期信号を取得してから時間ｔ_２が経過するたびに半導体レーザ２１をＯＮにし、水平同期信号を所得した時に半導体レーザ２１をＯＦＦにする。なお、時間ｔ_２は、例えば次に水平同期信号を取得する予定の１５μｓ程度前の時間である。

また、制御部７には、水平同期信号を取得してから画像領域に至るまでの回転多面鏡２４の回転数に応じた時間ｔ_１も記憶されており、水平同期信号を取得してから時間ｔ_１経過後が画像書き出しタイミングとなる。

前記アパーチャ４は、図４に示すように、レーザ光の光軸方向に扁平でかつ主走査方向に延びる長方形板状をなしており、レーザ光を上述した形状に整形するための整形口４１を有している。なお、図４では、＋Ｘ方向がレーザ光の進行方向、−Ｘ方向がその反対方向となっている。そして、アパーチャ４は、図７に実線で示すように整形口４１の中心がレーザ光の光軸と合致する正規位置と、図７に破線で示すように整形口４１の中心がレーザ光の光軸に対して進行方向の左側にシフトするシフト位置とに選択的に移動させられるようになっている。

具体的には、ハウジング２Ａの床面２０には、アパーチャ４を主走査方向に移動可能に支持する支持部５と、レーザ光の光軸に対して進行方向の右側からアパーチャ４を主走査方向に移動する移動手段としてのアクチュエータ６とが設けられている。

前記支持部５は、主走査方向から見たときに上方に開口する略コ字状をなしており、遮光板４をレーザ光の光軸方向の両側から挟持して支持するようになっている。また、この支持部５には、レーザ光を通すために、アパーチャ４の整形口４１よりも一回り大きな窓５１が設けられている。

前記アクチュエータ６は、リニアモータの先端に回転力を推進力に変換する機構が設けられたものであり、主走査方向にピストン移動する可動軸６１を有している。そして、アクチュエータ６は、ハウジング２Ａの床面２０に取り付けられたブラケット６５に可動軸６１が貫通する状態で取り付けられていて、可動軸６１の先端が遮光板４に連結されている。

アクチュエータ６は、水平同期信号に基づいて、制御部７によって制御されるようになっている（図５参照）。

制御部７は、まず、第１回目の水平同期信号を取得したときには、可動軸６１がレーザ光の光軸から遠ざかる方向に移動するようにアクチュエータ６を制御して、アパーチャ４を正規位置に移動させる。

その後、制御部７は、半導体レーザ２１が水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するのに同期させて、すなわち水平同期信号を取得してから所定時間経過するたびに一定時間だけ可動軸６１がレーザ光の光軸に近づく方向に移動するようにアクチュエータ６を制御して、アパーチャ４をシフト位置に移動させる。アパーチャ４がシフト位置に移動すると、図７に破線で示すように、レーザ光の光線範囲が回転多面鏡２４のエッジ部２４ｂを回避するまで左方に偏心し、アパーチャ４で整形されたレーザ光が所定の向きになる反射面２４ａ以外の反射面２４ａに入射しなくなるようになる。ここで、所定の向きになる反射面２４ａとは、レーザ光を反射ミラー３３に向けて反射する反射面２４ａのことである。

換言すれば、アパーチャ４は、アクチュエータ６が制御部７で制御されることにより、通常は正規位置に留まっていて、半導体レーザ２１が水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射する間だけシフト位置に移動するようになっている。

このように、本実施形態の走査光学装置２では、アパーチャ４を移動することにより、水平同期信号を取得するときのレーザ光を回転多面鏡２４の所定の向きになる反射面２４ａ以外の反射面２４ａに入射しなくなるようにしたから、所定の向きになる反射面２４ａ以外の反射面２４ａの反射（図７の二点鎖線参照）によるゴースト光の発生を防止することができ、感光体ドラム１３１にゴースト光が照射されることを防止することができる。そして、このようにアパーチャ４を合理的に利用することで、安価かつ簡易な構成で前記効果を得ることができる。

なお、アパーチャ４を移動する移動手段としては、アクチュエータ６以外にも、例えばアパーチャ４に当接させたカムを回転多面鏡２４に同期して回転させる構成のもの等を採用することができる。

さらに、アパーチャ４を主走査方向に対して斜めの方向に移動するようにしてもよいが、前記実施形態のように、遮光板４が主走査方向に移動するようになっていれば、移動手段を簡単な構成とすることができる。

また、図８に示すように、回転多面鏡２４の回転方向が前記実施形態とは反対の時計回りであり、水平同期信号を取得するためのレーザ光を反射する方向が鋭角になっている場合には、アパーチャ４のシフト位置をレーザ光の光軸に対して進行方向の右側に設定すればよい。

さらに、回転多面鏡２４は、八角形板状である必要はなく、他の多角形板状であってもよい。

また、走査光学装置２は、画像形成装置だけでなく、レーザ光を用紙上に直接走査して焼付けする印刷機に組み込んでもよい。

本発明の一実施形態に係る走査光学装置が組み込まれたプリンタの概略構成図である。 走査光学装置の斜視図である。 走査光学装置の平面図である。 走査光学装置のアパーチャが配設される部分の斜視図である。 走査光学装置のブロック図である。 走査光学装置のタイミングチャートである。 アパーチャが移動したときの状態を説明する説明図である。 変形例の走査光学装置における図７に対応する図である。

符号の説明

１０ プリンタ（画像形成装置）
１３１ 感光体ドラム（被走査体）
２ 走査光学装置
２１ 半導体レーザ
２２ コリメート光学素子
２３ シリンドリカル光学素子
２４ 回転多面鏡
２４ａ 反射面
２４ｂ エッジ部
４ アパーチャ
６ アクチュエータ（移動手段）

Claims (3)

1. 半導体レーザから出射されたレーザ光を複数の反射面を有する回転多面鏡で偏向することによって被走査体上に走査する走査光学装置であって、
   前記半導体レーザは、画像書き出しタイミングを決定する水平同期信号を取得するために、前記回転多面鏡の各反射面が所定の向きになるごとにレーザ光を出射するように制御されるものであり、
   前記半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光束にするコリメート光学素子と、平行光束にされたレーザ光を整形するアパーチャと、このアパーチャを移動する移動手段とを備え、前記移動手段は、前記半導体レーザが水平同期信号を取得するためにレーザ光を出射するときに、前記アパーチャで整形されたレーザ光が前記所定の向きになる反射面以外の反射面に入射しなくなるように当該アパーチャを移動するものであることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記移動手段は、前記走査を行う方向である主走査方向に前記アパーチャを移動するものであることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 請求項１または２に記載の走査光学装置と、前記被走査体である感光体ドラムとを備えることを特徴とする画像形成装置。

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