JP2010026115A - 走査光学装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強制発光領域での乱反射光を遮光して画質の低下を防ぐことができる走査光学装置を提供する。
【解決手段】ハウジング３１内に、第１及び第２結像レンズ３９，４０を含む各種光学部品から成る走査光学系と、ポリゴンミラー３２及びこれを回転駆動するポリゴンモータ３３を含む偏光手段と、ビーム検出用反射ミラー３４とＢＤセンサ（受光素子）３５を含む走査光ビーム検出手段を配置して成るレーザースキャナユニット（走査光学装置）３０において、前記ポリゴンモータ３２と前記第１結合レンズ３９との間に遮光用リブ（遮光部材）４２を設ける。ここで、前記遮光用リブ４２は画像領域外の強制発光領域に配置される。又、前記遮光用リブ４２の遮光範囲を、画像領域の走査光を遮ることなく強制発光領域の乱反射光を７０％以上遮光する領域とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式によって画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置に備えられる走査光学装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、画像信号によって変調された走査光が走査光学装置によって感光ドラム等の像担持体上に露光走査されて該像担持体上に静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置によってトナー像として顕画化される。そして、像担持体上のトナー像は、転写装置によって用紙上に転写され、定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着される。

ところで、走査光学装置の一形態としてのレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）は、ハウジングの内部に、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズ、ｆθ特性を有する結像レンズ、反射ミラー等の各種光学部品、偏光手段であるポリゴンミラーとこれを回転駆動するポリゴンモータの他、走査方向の水平同期信号を得るためのビーム検出用反射ミラーやＢＤセンサ等の受光素子等を収容して構成されている。

斯かるレーザースキャナユニットにおいては、光源であるレーザーダイオードから出射したレーザー光は、コリメータレンズによって平行光束とされた後にシリンドリカルレンズによってポリゴンミラーの反射面に集光される。そして、ポリゴンミラーに入射したレーザー光は、ポリゴンモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって偏光走査され、その反射光は走査光として結像レンズと反射ミラーを経て感光ドラム等の像担持体上に結像され、結像された走査光は、ポリゴンミラーの回転によって像担持体上を主走査方向に走査し、像担持体の回転によって副走査方向に走査して像担持体上に静電潜像を形成する。

又、ポリゴンミラーによって反射した走査光の一部は、ビーム検出用反射ミラーによって反射して受光素子に入射し、受光素子がこの走査光を検出すると走査開始信号をレーザーダイオードに対して出力し、レーザーダイオードは、この走査開始信号を受信して画像書き込みのための変調を開始する。

ところで、特許文献１には、ポリゴンミラーの最大走査幅を規制する遮光部材を設け、レーザー光の乱反射を防止して常に正常な画像を得るようにした画像形成装置が提案されている。

又、特許文献２には、走査光学装置の鏡筒内部で乱反射して射出された不要な反射光を開口部材でカットすることによって、鏡筒内の反射光が像担持体に達して画像品質の低下を招くという問題を解消する技術が提案されている。
特開平５−１１９２７８号公報 特開平６−０６７１０２号公報

従来、走査光学装置においては、画像領域への光路以外の光はリブで遮光することによって画像劣化を防ぐようにしているが、レンズの有効領域外を通る光は解析によっても分からず、このような目視によっても確認が困難な光が像担持体に達すると、得られる画像に不要なゴースト画像が現れて画質の低下を招くという問題があった。

又、ポリゴンミラーによって反射した走査光の一部は、画像領域外の強制発光領域の光路を通ってＢＤセンサ等の受光素子に入射するが、図６に示すように、この光Ｌが第１結像レンズ１３９でポリゴンミラー１３２側に反射し、ポリゴンミラー１３２で再び反射して乱反射光Ｌ１として画像領域の光路を通って感光ドラム等の不図示の像担持体へと抜けてしまい、像担持体上に不要な静電潜像を形成する結果、得られる画像に不要なゴースト画像が現れて画質の低下を招くという問題もあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、強制発光領域での乱反射光を遮光して画質の低下を防ぐことができる走査光学装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ハウジング内に、結像レンズを含む各種光学部品から成る走査光学系と、ポリゴンミラー及びこれを回転駆動するポリゴンモータを含む偏光手段と、ビーム検出用反射ミラーと受光素子を含む走査光ビーム検出手段を配置して成る走査光学装置において、前記ポリゴンモータと前記結合レンズとの間に遮光部材を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記遮光部材を画像領域外の強制発光領域に配置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記遮光部材の遮光範囲を、画像領域の走査光を遮ることなく強制発光領域の乱反射光を７０％以上遮光する領域としたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記遮光部材に、画像領域外の強制発光領域での乱反射光を反射させて画像領域外へ逃がすための傾斜反射面を設けたことを特徴とする。

請求項１及び２記載の発明によれば、ポリゴンミラーによって反射して強制発光領域の光路を通って受光素子に入射すべき光が結像レンズでポリゴンミラー側に乱反射しても、この乱反射光はポリゴンモータと結合レンズとの間に設けられた遮光部材によって遮られてポリゴンミラー側に到達せず、画像領域の光路を通って像担持体へと抜けることがない。従って、この乱反射光によって像担持体上に不要な静電潜像が形成されることがなく、得られる画像に不要なゴースト画像が現れて画質の低下を招くという問題の発生が防がれる。

請求項３記載の発明によれば、遮光部材の遮光範囲を、画像領域の走査光を遮ることなく強制発光領域の乱反射光を７０％以上遮光する領域としたため、ゴースト画像の発生原因となる強制発光領域の乱反射光の大部分（７０％以上）が遮光部材によって遮光されることとなり、この乱反射光に起因するゴースト画像の発生が抑えられて画質の低下が防がれる。

請求項４記載の発明によれば、画像領域外の強制発光領域での乱反射光が遮光部材に形成された傾斜反射面で反射して画像領域外へ逃げるため、乱反射光が像担持体に達して該像担持体上に不要な潜像を形成することがなく、得られる画像に不要なゴースト画像が現れて画質の低下を招くという問題の発生が一層確実に防がれる。

請求項５記載の発明によれば、高質画像を安定的に得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのレーザープリンタの側断面図であり、図示のレーザープリンタ１においては、箱状の本体（筐体）２の上面の中央部に、傾斜した凹状の排紙トレイ３が設けられている。そして、本体２の前面（図１の右側が前方）上部には開閉可能な手差しトレイ４が設けられており、この手差しトレイ４とその奥の本体２内に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラ５は手差し給紙部６を構成している。

而して、レーザープリンタ１は、本体２内に設けられた搬送路Ｓに沿って記録材である用紙Ｐを搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙Ｐに画像を形成するものであって、前記搬送路Ｓは、側面視略Ｌ字状を成して前記排紙トレイ３へと延びている。

又、レーザープリンタ１は、本体２の下部に設けられたカセット給紙部７と、該カセット給紙部７上方の本体２内の略中央部に設けられた画像形成部８と、該画像形成部８の後方に配された定着装置９と、該定着装置９の上方の本体２上面に設けられた凹状の排紙部１０を備えている。

上記カセット給紙部７は、上面が開放された矩形箱状の給紙カセット１１内に複数枚の用紙Ｐを積層収容するとともに、給紙カセット１１内の用紙Ｐを１枚ずつ取り出すピックローラ１２と、取り出された用紙Ｐを１枚ずつ分離して搬送路Ｓへと送り出すフィードローラ１３とリタードローラ１４を備えており、搬送路Ｓには、送り出された用紙Ｐを一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８へと供給するレジストローラ対１５が設けられている。

前記画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙Ｐに画像を形成するものであって、本体２内の略中央部に回転可能に配された像担持体としての感光ドラム１６と、その周囲に配置された帯電器１７、現像手段である現像装置１８、転写手段である転写ローラ１９及びクリーニング装置２０と、これらの上方に配置された走査光学装置であるレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）３０、トナーホッパー２１等を備えている。

又、前記定着装置９は、画像形成部８において用紙Ｐに転写されたトナー像を当該用紙Ｐに定着させるためのものであって、互いに圧接されて回転する定着ローラ２２と加圧ローラ２３を備えている。

更に、前記排紙部１０は、定着装置９においてトナー像が定着された用紙Ｐを本体２外へと排出するためのものであって、搬送路Ｓの末端に設けられた排紙ローラ対２４と、搬送路Ｓを搬送される用紙Ｐを前記排紙ローラ対２４へと案内する縦リブ状の複数の搬送ガイドリブ２５及び本体２外へと排出される用紙を積載するための前記排紙トレイ３を備えている。

次に、以上の構成を有するレーザープリンタ１の画像形成動作について説明する。

例えばパーソナルコンピュータ（パソコン）等の端末から当該レーザープリンタ１にプリント開始信号が送信されると、画像形成部８においては、感光ドラム１６が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その表面が帯電器１７によって所定の電位に一様に帯電される。そして、端末から送信された画像データに基づくレーザー光がレーザースキャナユニット３０から出力されて感光ドラム１６上に照射されると、該感光ドラム１６上には静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像装置１８によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。

ところで、カセット給紙を行う場合、カセット給紙部７の給紙カセット１１内に収容された用紙Ｐは、ピックローラ１２によって最上位のものから１枚ずつピックアップされ、フィードローラ１３とリタードローラ１４によって１枚ずつ分離されてレジストローラ対１５へと搬送される。

レジストローラ対１５においては、用紙Ｐは、一時待機状態とされた後、感光ドラム１６上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部８へと供給される。

画像形成部８においては、感光ドラム１６と転写ローラ１９との間の転写ニップへと供給された用紙Ｐは、転写ローラ１９によって感光ドラム１６に押し付けられながら搬送されることによって、その表面（転写面）に感光ドラム１６上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、この定着装置９において定着ローラ２２と加圧ローラ２３によって挟み込まれて搬送される過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙Ｐへのトナー像の転写後に感光ドラム１６の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置２０によって除去される。

而して、定着装置９にて表面にトナー像が定着された用紙Ｐは、搬送路Ｓを上方へと搬送され、搬送ガイドリブ２５に沿って排紙ローラ対２４へと導かれ、排紙ローラ対２４によって本体２上部の排紙トレイ３に排出されて積載され、一連の画像形成動作が完了する。

尚、ユーザーが手差しで給紙する場合には、手差し給紙部６の手差しトレイ４上にセットされた用紙Ｐが給紙ローラ５によってレジストローラ対１５へと供給され、以後は前述と同様のプロセスを経て用紙に画像が形成される。

［走査光学装置］
次に、本発明に係る走査光学装置としての前記レーザースキャナユニット３０の実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図２は本発明の実施の形態１に係るレーザースキャナユニットの内部構造を示す平面図、図３は図２のＡ部拡大詳細図であり、図示のレーザースキャナユニット３０は、樹脂にて矩形ボックス状に成形されたハウジング３１内に、各種光学部品から成る走査光学系と、ポリゴンミラー３２及びこれを回転駆動する不図示のポリゴンモータ３３を含む偏光手段と、ビーム検出用反射ミラー３４と受光素子であるＢＤセンサ３５を含む走査光ビーム検出手段を配置して構成されている。

ここで、上記走査光学系は、光源であるレーザーダイオード３６、コリメータレンズ３７、シリンドリカルレンズ３８、ｆθ特性を有する第１結像レンズ３９と第２結像レンズ４０及び折り返しミラー４１を備えており、該走査光学系のレーザーダイオード３６から出射したレーザー光は、コリメータレンズ３７によって平行光束とされた後にシリンドリカルレンズ３８によってポリゴンミラー３２の反射面に集光される。

上述のようにポリゴンミラー３２に入射したレーザー光は、ポリゴンモータ３３によって回転駆動されるポリゴンミラー３２によって偏光走査され、その反射光は走査光として第１結合レンズ３９と第２結合レンズ４０及び折り返しミラー４１を経て画像領域内を前記感光ドラム１６（図１参照）に達して該感光ドラム１６上に結像され、結像された走査光は、ポリゴンミラー３２の回転によって感光ドラム１６上を主走査方向に走査し、感光ドラム１６の回転によって副走査方向に走査して感光ドラム１６上に静電潜像を形成する。

又、ポリゴンミラー３２によって反射した走査光の一部Ｌは、ビーム検出用の光として画像領域外の強制発光領域をビーム検出用反射ミラー３４に向かって進み、ビーム検出用反射ミラー３４で反射してＢＤセンサ３５に入射する。そして、ＢＤセンサ３５がこの走査光Ｌを検出すると走査開始信号をレーザーダイオード３６に対して出力し、レーザーダイオード３６は、この走査開始信号を受信して画像書き込みのための変調を開始する。

而して、本実施の形態では、ポリゴンモータ３３（ポリゴンミラー３２）と第１結合レンズ３９との間の強制発光領域に遮光部材としての遮光用リブ４２が設けられている。この遮光用リブ４２は、平板状の部材であって、樹脂製のハウジング３１に一体且つ垂直に立設されており、その遮光範囲は、静電潜像の形成に供せられる画像領域の走査光を遮ることなく強制発光領域の乱反射光を７０％以上遮光する領域に設定されている。

本実施の形態では、上述のようにポリゴンモータ３３（ポリゴンミラー３２）と第１結合レンズ３９との間の強制発光領域に遮光用リブ４２を設けたため、ポリゴンミラー３２によって反射して強制発光領域の光路を通ってＢＤセンサ３５に入射すべき走査光Ｌが図３に示すように第１結像レンズ３９でポリゴンミラー３２側に乱反射しても、この乱反射光Ｌ１は遮光用リブ４２によって遮られ、乱反射光Ｌ１がポリゴンミラー３２側に到達することがない。従って、乱反射光Ｌ１が画像領域の光路を通って感光ドラム１６へと抜けることがなく、この乱反射光Ｌ１によって感光ドラム１６上に不要な静電潜像が形成されることもなく、得られる画像に不要なゴースト画像が現れて画質の低下を招くという問題の発生が防がれる。

又、本実施の形態では、遮光用リブ４２の遮光範囲を、画像領域の走査光を遮ることなく強制発光領域の乱反射光Ｌ１を７０％以上遮光する領域としたため、ゴースト画像の発生原因となる強制発光領域の乱反射光Ｌ１の大部分（７０％以上）が遮光用リブ４２によって遮光されることとなり、この乱反射光Ｌ１に起因するゴースト画像の発生が抑えられて画質の低下が防がれる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係るレーザースキャナユニットを図４及び図５に基づいて説明する。

図４は本発明の実施の形態２に係るレーザースキャナユニットの内部構造を示す平面図、図５は図４のＢ−Ｂ線拡大断面図であり、これらの図においては図２及び図３に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態は、ポリゴンモータ３３（ポリゴンミラー３２）と第１結合レンズ３９との間の強制発光領域に設けられた遮光用リブ４２に、図５に示すように画像領域外の強制発光領域での乱反射光Ｌ１を反射させて画像領域外の斜め上方へ逃がすための傾斜反射面４２ａを設けたことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１に係るレーザースキャナユニット３０のそれと同じである。

而して、本実施の形態に係るレーザースキャナユニットト３０においては、画像領域外の強制発光領域での乱反射光Ｌ１が遮光用リブ４２に形成された傾斜反射面４２ａで反射して画像領域外へと逃げるため、乱反射光Ｌ１が感光ドラム１６に達して該感光ドラム１６上に不要な潜像を形成することがなく、得られる画像に不要なゴースト画像が現れて画質の低下を招くという問題の発生が一層確実に防がれるという効果が得られる。

尚、以上は走査光学装置の一形態としてのレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）に対して本発明を適用した形態について説明したが、本発明はそれ以外の他の任意の走査光学装置及びこれを備えたレーザープリンタ以外の任意の画像形成装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係る画像形成装置（レーザープリンタ）の側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る走査光学装置（レーザースキャナユニット）の内部構造を示す平面図である。 図２のＡ部拡大詳細図である。 本発明の実施の形態２に係る走査光学装置（レーザースキャナユニット）の内部構造を示す平面図である。 図４のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 従来の走査光学装置のポリゴンミラー周辺の部分平面図である。

符号の説明

１ レーザープリンタ（画像形成装置）
２ 画像形成装置本体
３ 排紙トレイ
４ 手差しトレイ
５ 給紙ローラ
６ 手差し給紙部
７ カセット給紙部
８ 画像形成部
９ 定着装置
１０ 排紙部
１１ 給紙カセット
１２ ピックローラ
１３ フィードローラ
１４ リタードローラ
１５ レジストローラ
１６ 感光ドラム（像担持体）
１７ 帯電器
１８ 現像装置
１９ 転写ローラ
２０ クリーニング装置
２１ トナーホッパー
２２ 定着ローラ
２３ 加圧ローラ
２４ 排紙ローラ対
２５ 搬送ガイドリブ
３０ レーザースキャナユニット（走査光学装置）
３１ レーザースキャナユニットのハウジング
３２ ポリゴンミラー
３３ ポリゴンモータ
３４ ビーム検出用反射ミラー
３５ ＢＤセンサ（受光素子）
３６ レーザーダイオード
３７ コリメータレンズ
３８ シリンドリカルレンズ
３９ 第１結合レンズ
４０ 第２結合レンズ
４１ 折り返しミラー
４２ 遮光用リブ（遮光部材）
４２ａ 遮光用リブに傾斜反射面
Ｌ 走査光（ビーム検出用の光）
Ｌ１ 乱反射光
Ｐ 用紙
Ｓ 搬送路

Claims (5)

1. ハウジング内に、結像レンズを含む各種光学部品から成る走査光学系と、ポリゴンミラー及びこれを回転駆動するポリゴンモータを含む偏光手段と、ビーム検出用反射ミラーと受光素子を含む走査光ビーム検出手段を配置して成る走査光学装置において、
   前記ポリゴンモータと前記結合レンズとの間に遮光部材を設けたことを特徴とする走査光学装置。
2. 前記遮光部材を画像領域外の強制発光領域に配置したことを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
3. 前記遮光部材の遮光範囲を、画像領域の走査光を遮ることなく強制発光領域の乱反射光を７０％以上遮光する領域としたことを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学装置。
4. 前記遮光部材に、画像領域外の強制発光領域での乱反射光を反射させて画像領域外へ逃がすための傾斜反射面を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の走査光学装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の走査光学装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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