JP2009061759A - レーザ露光装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内装体の入射窓にガラス等を貼り付けることなく偏向部をカバーし、レンズの配置や内装体の形状に対する制約を抑制したレーザ露光装置の提供を図る。
【解決手段】レーザ露光ユニット１１０は、第１ミラー５とアパーチャ４と第１シリンドリカルレンズ３とコリメートレンズ２と半導体レーザ１と回転多面鏡９とカバー本体６と筒状部８とＦθレンズ１１とを備える。第１ミラー５とアパーチャ４と第１シリンドリカルレンズ３とコリメートレンズ２と半導体レーザ１とにより照射するレーザを、回転多面鏡９は偏向走査する。カバー本体６と筒状部８とＦθレンズ１１とは、回転多面鏡９を内装する。入射開口部７は、第１ミラー５から照射されたレーザをカバー本体６に導入する。筒状部８は、入射開口部７から第１ミラー５に向かって延設される。
【選択図】図２

Description

この発明は、感光体ドラム等の露光対象物を露光するために、出射レーザを走査するレーザ露光装置と、そのレーザ露光装置と感光体ドラムとを備える画像形成装置とに関する。

感光体ドラムを露光することで、画像情報に基づく静電潜像を感光体ドラムの周面に形成するディジタル複写機等の画像形成装置には、感光体ドラムの露光のためのレーザ露光装置が設けられる。

レーザ露光装置は回転多面鏡や回転装置等から構成される走査ユニットを備える。回転多面鏡は、回転によりレーザを偏向走査する。この回転多面鏡は、防塵カバーや導電性カバーなどの内装体に覆われ、防塵や電磁シールドが施される。上記内装体には、レーザの入射のために入射開口が設けられる。入射開口はレンズやガラスによって覆われることもある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平３−９３１８号公報

内装体の入射開口にガラス等を貼り付ける場合、貼り付け工程が製造時に必要になる。また、ガラス等による反射や偏向によってレーザに迷光や不要偏向が生じることがある。また、レンズを内装体に貼り付ける場合、レンズと回転多面鏡との間は、レーザの収束のために所定の間隔だけ隔てる必要があり、内装体を大型化するなど、内装体の形状に制約が大きくなる場合がある。

この発明の目的は、内装体の入射開口にガラス等を貼り付けることなく、回転多面鏡のような、レーザを偏向する偏向部をカバーし、レンズの配置や内装体の形状に対する制約を抑制したレーザ露光装置を提供すること、およびそのレーザ露光装置を設けた画像形成装置を提供することにある。

この発明のレーザ露光装置は、照射部と偏向部と内装体とを備える。照射部は、レーザを照射する。偏向部は、照射部から入射する入射レーザを偏向し、出射レーザとして出射する。内装体は偏向部を内装する。内装体は、内装体本体と筒状部と透過部とを備える。内装体本体は、入射レーザの光路上に設けた入射開口と、前記出射レーザの光路上に設けた出射開口とを有する。筒状部は、両端が開放された中空のものであり、入射レーザの光路と平行に入射開口から照射部に向けて延設されている。透過部は、出射開口を遮蔽するものであり、出射レーザを透過する。

この構成では、内装体外部の照射部から照射された入射レーザが筒状部を通過する。また、内装体の透過部は、出射レーザを透過する。したがって、レーザの光路を遮蔽することなく、内装体により偏向部をカバーできる。筒状部は、その内壁が気体に及ぼす抵抗により、内部の通気を抑制する。また、透過部は、出射開口を遮蔽する。したがって、内装体内部は外部との通気が抑制される。

照射部は発光部とミラー部とを備えてもよい。発光部は、レーザを発光する。ミラー部は、発光部の発光したレーザを折り返す。この構成により、照射部の配置に関する制約がほとんど無くなる。

偏向部は、入射レーザを等角速度で偏向して出射レーザとして出射するものであり、透過部は、偏向部により等角速度で偏向されたレーザが、露光面にて等線速度で走査されるように偏向させる出射レンズであってもよい。この構成により、内装体の外部に設ける出射レンズの数を抑制できる。

内装体は透過部への伝導熱を抑制する断熱材を有してもよい。この構成により、透過部の熱膨張と熱収縮の変化速度を緩やかにできる。

筒状部は、内周面に凹部および凸部を備えてもよい。この構成により、粘性流体である気体の筒状部内壁との抵抗がさらに高まり、筒状部の通気をさらに抑制できる。

この発明の画像形成装置は、上記レーザ露光装置と、出射レーザにより露光される感光体ドラムと、を備える。この画像形成装置は、回転多面鏡等の偏向部がカバーされているために、偏向部が汚染されることが無く、偏向走査するレーザによる感光体ドラムの露光精度が高いものになる。

この発明によれば、内装体に筒状部を設けたことにより、内装体内部の外部との通気を抑制でき、内装体内部の防塵性能を高め、回転多面鏡等の偏向部の汚染によるレーザ反射率の低下等を防止できる。さらには、筒状部にはガラス等を貼り付ける必要がなく、その部品コスト、製造コストを低減でき、このガラス等によってレーザに迷光や不要偏向が生じることも無くなる。さらには、内装体の形状や照射部の構成の自由度を高めることができる。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成例を説明する。

図１は、画像形成装置１００の正面側から見た断面図である。画像形成装置１００は、外部から受け取った画像データや、原稿から読み取った画像データに応じて、記録用紙にモノクロ画像を形成する。

画像形成装置１００は、自動原稿搬送ユニット１２０と原稿読取ユニット１３０とレーザ露光ユニット１１０と画像形成ユニット１４０と定着ユニット１５０と多段給紙ユニット１７０と大容量カセット１８０とを備えている。レーザ露光ユニット１１０が、レーザ露光装置に相当する。

多段給紙ユニット１７０は画像形成装置１００の最下部に配置されている。画像形成ユニット１４０および定着ユニット１５０は多段給紙ユニット１７０の上部に配置されている。レーザ露光ユニット１１０は画像形成ユニット１４０の上部に配置されている。原稿読取ユニット１３０はレーザ露光ユニット１１０の上部に配置されている。自動原稿搬送ユニット１２０は原稿読取部１２０の上部に配置されている。

大容量カセット１８０は、定型サイズの記録用紙を積載して収納する。多段給紙ユニット１７０は、複数の給紙トレイ１７１を内装する。各給紙トレイ１７１は、それぞれ定型サイズの記録用紙を積層して収納する。画像形成ユニット１４０の筐体右側面には手差しトレイ１４２が設けられている。手差しトレイ１４２は、不定型サイズの記録用紙を堆積する。これらの堆積保持された用紙は、定型サイズまたは不定型サイズの指示に従って、画像形成ユニット１４０に給紙される。

原稿読取部１３０の上面には透明ガラス体の原稿台（不図示）が配置されている。自動原稿搬送ユニット１２０は、原稿セットトレイ（不図示）にセットされた複数枚の原稿を１枚ずつ自動的に原稿台上へ給送する。原稿読取部１３０は、自動原稿搬送ユニット１２０との関連した動作により、原稿台上に載置された原稿の画像を所定の露光位置において相対的に走査して電子データとして読み取る。

画像形成ユニット１４０は、感光体ドラム１４１を備えている。感光体ドラム１４１は回転駆動され、給紙される記録用紙に画像を形成する。感光体ドラム１４１の周囲には、回転方向に順に、帯電器と現像器と転写ローラとクリーニングユニットとが配置されている。

帯電器は感光体ドラム１４１の周面を所定の電位に帯電させる。感光体ドラム１４１は、帯電器の次にレーザ露光ユニット１１０からレーザが照射される。このレーザは、原稿読取部１２０又は外部装置から転送された画像データに応じて照射され、これにより感光体ドラム１４１の周面に静電潜像が形成される。現像器は、感光体ドラム１４１上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を顕像化する。転写ローラは、感光体ドラム１４１上に形成されたトナー像を、給紙される記録用紙に転写する。クリーニングユニットは、感光体ドラム１４１の周面に残存するトナーを回収する。

定着ユニット２１７は、トナー像が転写された記録用紙を加熱及び加圧して記録用紙上にトナー像を定着させる。

また画像形成装置１００は、図示しない制御部を備える。制御部は、画像形成装置１００の動作を制御する。たとえば、制御部は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、入力回路、および出力回路などから構成される。ＲＯＭは制御プログラムを格納する。ＲＡＭは作業用のワークエリアを提供する。不揮発性メモリは制御に必要なデータをバックアップして保持する。入力回路は、センサーやスイッチからの入力信号が接続され、入力バッファやＡ／Ｄ変換回路を含む。出力回路はモータやソレノイド、ランプなどの負荷を駆動するためのドライバを含む。

図２はレーザ露光ユニット１１０の上面図である。

レーザ露光ユニット１１０は、ユニット筐体１５を備える。ユニット筐体１５の内部には、複数の光学部品を収めている。ここでは、複数の光学部品として、第２ミラー１４と第２シリンドリカルレンズ１３とＦθレンズ１１と回転多面鏡９と第１ミラー５とアパーチャ４と第１シリンドリカルレンズ３とコリメートレンズ２と半導体レーザ１とをユニット筐体１５の内部に収めている。第１ミラー５とアパーチャ４と第１シリンドリカルレンズ３とコリメートレンズ２と半導体レーザ１とが、照射部を構成する。回転多面鏡９が偏向部に相当する。

半導体レーザ１は、図示しないレーザ駆動回路によって駆動され、略楕円形状の拡散光を画像データによって変調してコリメートレンズ２に照射する。この半導体レーザ１が発光部に相当する。コリメートレンズ２は、半導体レーザ１から照射される拡散光をコリメートして、光軸が平行なレーザ光を照射する。第１シリンドリカルレンズ３は、図面に垂直な副走査方向にレンズパワーを有しており、コリメートレンズ２から照射されたレーザ光を、回転多面鏡９の反射面近傍で副走査方向に収束するように設定される。アパーチャ４は、第１シリンドリカルレンズ３から照射されるレーザ光の図中左右方向である主走査方向の径を規制する。第１ミラー５は、アパーチャ４を通過したレーザ光を折り返し、筒状部８に照射する。この第１ミラー５が、ミラー部に相当する。

筒状部８は、軸部分が中空であり、一端が第１ミラー５に対向し、他端がカバー本体６に接続されている。カバー本体６は内部が中空な箱状であり、内部に回転多面鏡９が内装されている。カバー本体６の図中上側の面には出射開口部１０が開口し、図中右側の面には入射開口部７が開口する。筒状部８とカバー本体６とは、入射開口部７を介してそれぞれの中空部分が連通している。カバー部材６の出射開口部１０には、出射開口部１０の縁に設けられた断熱材１２を介してＦθレンズ１１が貼り付けられている。これにより、カバー本体６の内部は、入射開口部７を除いて外気から隔絶され、入射開口部７を介して外気と通気する。筒状部８とカバー本体６と断熱材１２とＦθレンズ１１とが、内装体を構成する。Ｆθレンズ１１が透過部および出射レンズに相当する。なお、Ｆθレンズを内装体とは別体に設けても良い。その場合、出射開口部にガラス板等のＦθレンズ１１の代わりになる透過部を設けると良い。

回転多面鏡９の回転に伴い、カバー本体６の内部で空気流が生じる。この空気流は、入射開口部７に気圧の変動を及ぼす。仮に筒状部８が存在しなければ、気圧変動により入射開口部７を介して内装体内部と外部とを通気する空気流が生じる。しかし筒状部８を設けているため、筒状部８内面での空気抵抗により、入射開口部７を介した空気流が抑制される。したがって、内装体の内部に外部からのほこりの入り込みが防止され、回転多面鏡９へのほこりの付着が抑えられる。

第１ミラー５から照射されたレーザ光は、筒状部８および入射開口部７を介して回転多面鏡９の反射面に照射される。ここでは、第１シリンドリカルレンズ３と回転多面鏡９との間が所定の光路長となるようにしていて、第１ミラーで光経路を折り返すことで、光路長を確保しながら、照射部がユニット筐体１５から突出しないように配置している。回転多面鏡９は、図示しないモータにより駆動され等角速度で回転する。この回転により、レーザ光は、主走査方向に走査される。回転多面鏡９で反射されたレーザ光は、Ｆθレンズ１１に入射する。Ｆθレンズ１１は主走査方向にレンズパワーを有している。これにより主走査方向において、回転多面鏡９から出射したレーザ光を、感光体ドラム１４１の表面で所定のビーム径となるように収束させる。またＦθレンズ１１は、副走査方向にもレンズパワーを有している。これにより副走査方向において、回転多面鏡９から出射した拡散光の光ビームを平行光に変換する。回転多面鏡９とＦθレンズ１１とは、感光体ドラム１４１上の走査ラインで、レーザ光の軌跡を等線速度で移動させる。

なお、Ｆθレンズ１１とカバー本体６との間には、発泡樹脂等の断熱材１２を設けている。断熱材１２により、カバー本体６の熱変化が急激にＦθレンズ１１に伝達して、Ｆθレンズ１１が急激に熱膨張や熱収縮することを防止している。また、Ｆθレンズ１１の近傍には、図示しない温度センサを設けている。この温度センサは、ユニット筐体１５内部の雰囲気温度を検知する。温度センサによる検出温度を制御部にフィードバックすることにより、Ｆθレンズ１１の熱膨張や熱収縮を補正するようにしている。上記のように断熱材を設けることで、レンズの急激な膨張を低減させ、レンズの温度を温度センサで検出した温度に近づけることができ、レンズの温度とセンサで検出した温度との乖離による不適正な補正が行われる危険性を低減している。

第２シリンドリカルレンズ１３は、副走査方向にレンズパワーを有している。これにより副走査方向について、平行光で入射するレーザ光を感光体ドラム１４１上で所定のビーム径となるように収束させる。

第２ミラー１４は、第２シリンドリカルレンズ１３から照射されたレーザ光を感光体ドラム１４１の方向に偏向させる。

図５は筒状部８の内部構造を説明する断面図である。筒状部８は内壁に凹部８１および凸部８２を備えている。筒状部８の内部に空気流が生じた場合、凹部８１および凸部８２により、筒状部８の内部には渦状空気流が生じる。そのため、筒状部８内部の空気抵抗が増大し、カバー本体６内部へ外気が入り込むことが抑制できる。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

画像形成装置の構成例を示す断面図である。 同画像形成装置に備えるレーザ露光装置の構成例を示す上面図である。 同レーザ露光装置の筒状部の構成例を示す断面図である。

符号の説明

１…半導体レーザ
２…コリメートレンズ
３…第１シリンドリカルレンズ
４…アパーチャ
５…第１ミラー
６…カバー本体
７…入射開口部
８…筒状部
９…回転多面鏡
１０…出射開口部
１１…Ｆθレンズ
１２…断熱材
１３…第２シリンドリカルレンズ
１４…第２ミラー
１５…ユニット筐体
８１…凹部
８２…凸部
１００…画像形成装置
１１０…レーザ露光ユニット
１４１…感光体ドラム

Claims (6)

1. レーザを照射する照射部と、
   前記照射部から入射する入射レーザを偏向し、出射レーザとして出射する偏向部と、
   前記偏向部を内装する内装体と、を備え、
   前記内装体は、
   前記入射レーザの光路上に設けられた入射開口と、前記出射レーザの光路上に設けられた出射開口と、を有する前記内装体本体と、
   前記入射開口から前記照射部に向けて前記入射レーザの光路と平行に延設され、両端が開放された中空の筒状部と、
   前記出射開口で、前記出射レーザを透過しながら、当該開口を遮蔽する透過部と、
   を備えるレーザ露光装置。
2. 前記照射部は、前記レーザを発光する発光部と、前記発光部の発光したレーザを折り返すミラー部と、を備える請求項１に記載のレーザ露光装置。
3. 前記偏向部は、入射レーザを等角速度で偏向して出射レーザとして出射するものであり、
   前記透過部は、前記偏向部により等角速度で偏向された出射レーザが、露光面にて等線速度で走査されるように偏向させる出射レンズである請求項１または２に記載のレーザ露光装置。
4. 前記内装体は、前記透過部への伝導熱を抑制する断熱材を有する請求項３に記載のレーザ露光装置。
5. 前記筒状部は、内周面に凹部および凸部を備える請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ露光装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ露光装置と、前記出射レーザにより露光される感光体ドラムと、を備える画像形成装置。

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