JP2010066311A - 光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転多面鏡の近傍に遮光部材を配置して迷光の遮光を確実に行うとともに、近傍に配置したことによる高い振動音の発生を確実に防止する。
【解決手段】ポリゴンミラー74の反射面Sに近接して対向配置され、レーザ光の有効走査範囲を遮光せずに迷光を遮光する遮光部材80を備えた光学走査装置であって、遮光部材80は、ポリゴンミラー74の反射面Sに対向する対向面84を有する遮光板81と、遮光板81を支持する支持板82と、支持板82の下端部を支持部材60に固定する固定板83とからなり、遮光板81の対向面84が、ポリゴンミラー74の反射面Sに対して傾斜して設けられ、遮光板81の下部が開放されている。
【選択図】図5

Description

本発明は、レーザ光の有効走査範囲は遮光せずに他の光を遮光する遮光部材を備えた光学走査装置、及びそれを備える複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
この種の電子写真方式の画像形成装置においては、レーザ光により感光体表面を走査しつつ、レーザ光の強度を制御して、画像や文字等の潜像を感光体表面に1主走査ラインずつ書込み、感光体表面の潜像をトナーにより現像して、感光体表面にトナー像を形成し、感光体表面のトナー像を記録用紙に転写している。
レーザ光の投射には光学走査装置が用いられる。この光学走査装置は、レーザ光を出射する半導体レーザと、半導体レーザからのレーザ光を反射して偏向走査する回転多面鏡と、回転多面鏡により偏向走査されているレーザ光を屈折させる複数のレンズとを備え、偏向走査されているレーザ光を、各レンズを介して感光体表面上に集光投射する。感光体表面上ではレーザ光が主走査方向に繰り返し走査されつつ、感光体表面が副走査方向に移動されて、感光体表面上に潜像が形成される。
一般に、半導体レーザから感光体表面までのレーザ光の光路には複数のレンズが設けられており、これらのうちにはfθレンズやトロイダルレンズ等が含まれる。fθレンズは、回転多面鏡で反射されて等角速度で移動するレーザ光を感光体表面上で等速度で移動するように補正する。トロイダルレンズは、レーザ光の光束を副走査方向に補正する。
このような構成の光学走査装置において、回転多面鏡の1つの反射面(鏡面)で反射されたレーザ光は、複数のレンズを介して感光体表面上に集光投射されるが、このとき、レンズ表面で反射した一部の光が迷光となって再び回転多面鏡に入射するといった問題があった。
ところで、従来の光学走査装置は、回転多面鏡として6面体のものが多く使用されていた。6面体の回転多面鏡では、1つの反射面の接線方向に対する隣接する反射面の成す角度が60度と大きいため、回転多面鏡の1つの反射面で反射されたレーザ光がレンズ表面で反射し、迷光となって隣の反射面に入射しても、この反射面で反射された迷光は、走査レーザ光の有効走査範囲外の方向(すなわち、感光体表面以外の方向)に向かうため、迷光をあまり気にする必要がなかった。
しかし、最近では、同じ回転速度で走査できる回数を増やし、感光体表面への静電潜像の形成のスピードアップを図るため、8面体の回転多面鏡が使用されるようになってきている。この場合、8面体の回転多面鏡では、1つの反射面の接線方向に対する隣接する反射面の成す角度が45度となり、6面体の場合より15度小さいため、回転多面鏡の1つの反射面で反射されたレーザ光がレンズ表面で反射し、迷光となって隣の反射面に入射した場合、この反射面で反射された迷光は、走査レーザ光の有効走査範囲内の方向(すなわち、感光体表面の方向)に向かうこととなり、迷光が静電潜像の形成(露光)に影響を与えるといった問題が生じていた。
ここで、8面体の回転多面鏡を使用することによる迷光の問題について、図11及び図12を参照してさらに詳しく説明する。
図11は、このような迷光が8面体の回転多面鏡に入射する様子を示している。また、図12は、1つの光源から照射された1つのレーザ光が、8面体の回転多面鏡の一つの反射面によって反射され、偏向走査される様子を時系列的に示したものである。ただし、図12では、説明を容易とするため、時系列的に移動する3本の走査レーザ光L2a,L2b,L2cを例示している。
すなわち、回転多面鏡74の1つの反射面(鏡面)S1に入射した光源からの入射レーザ光L1は、反射面S1で反射されて走査レーザ光L2(L2a,L2b,L2c)となり、第1fθレンズ75及び第2fθレンズ77を通って感光体ドラム3の表面(像面)301上に集光(時系列の集光点をa,b,cで示す)投射される。一方、第2fθレンズ77表面で反射されたレーザ光はその一部が迷光L3(L3a,L3b,L3c)となって、回転多面鏡74の前記反射面(鏡面)S1に隣接する反射面(鏡面)S2に入射(時系列の入射点をa,b,cで示す)し、その反射面S2で再び反射されて反射レーザ光L4(L4a,L4b,L4c,・・・)となり、再び第1fθレンズ75及び第2fθレンズ77を通って感光体ドラム3の表面(以下、感光体表面と称する)301上に不要な迷光として集光(時系列の集光点をa′,b′,c′で示す)されることになる。すなわち、1つの入射レーザ光L1が、本来の走査位置(図12に示す感光体表面301上の集光点a,b,c)とは異なる別の走査位置(図12に示す感光体表面301上の別の集光点a′,b′,c′)も走査することになる。このときの迷光による感光体表面301上の走査位置は、像高で45〜50mm付近となる。因みに、感光体ドラム3全体の像高(すなわち、感光体表面301上の有効走査領域W0の幅)は約220mmである。
ここで、各レンズは透過率が90〜95%程度であるため、走査レーザ光L2(L2a,L2b,L2c)の最大で10%程度が迷光として回転多面鏡74の反射面S2に入射される可能性がある。この場合、迷光自体は光量が少ないものの、感光体表面301の有効走査領域W0内に集光されると、少なからず静電潜像の形成に影響を与えることになる。そのため、迷光は、静電潜像の形成に影響がでない程度に遮光する必要がある。そこで、回転多面鏡の近傍に迷光を遮光するための遮光部材を配置した光学走査装置が従来から提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の光学走査装置は、回転多面鏡と第1fθレンズとの間で、回転多面鏡に近接して遮光部材を垂直に配置したものであり、この遮光部材は、回転多面鏡の回転中心を中心とする平面視円弧形状に形成され、その両端部が、回転多面鏡の一つの反射面の両端角部に接近させて配置されている。また、この遮光部材は、特許文献1には記載されていないものの、回転多面鏡を回転可能に支持する支持部材に垂直に立設されて配置されている。
この場合、遮光部材は、回転多面鏡による反射レーザ光の有効走査範囲は遮光しないで迷光のみを遮光する必要があるため、回転多面鏡にできるだけ近接させて配置する必要がある。
図13は、遮光部材の最適な配置位置を説明する図である。
図12で説明したように、回転多面鏡74の反射面(鏡面)S2に入射される迷光L3a,L3b,L3cは、時間経過とともに入射点a,b,cのように移動する。ここで、図13中、実線で示す範囲Dは有効走査範囲(感光体表面301の主走査方向Xの有効走査領域W0を走査可能な範囲)であり、この有効走査範囲Dは遮光してはならない。従って、有効走査範囲Dを遮光せず、かつ、迷光を確実に遮光するためには、図13中W1離れた位置に遮光部材161を配置すればよい。しかし、この位置では、回転多面鏡74が図中二点鎖線で示す位置まで回転すると、回転多面鏡74の角部(隣接する反射面の境界部分)が遮光部材161に接触する可能性があるため、実質的にはW1離れた位置に配置することは困難である。
一方、迷光は、必ずしも100%遮光する必要はなく、多少の迷光が感光体表面301に到達したとしても、その光量が静電潜像の形成に影響を与えなければ問題はない。すなわち、50〜80%程度遮光できれば、静電潜像の形成には影響を与えない。このことを踏まえれば、有効走査範囲Dを遮光せず、かつ、迷光が静電潜像の形成に影響を与えない程度に遮光するためには、図13中W2離れた位置に遮光部材161を配置すればよい。この位置であれば、迷光を静電潜像の形成に影響を与えない程度に遮光でき、かつ、回転多面鏡74が回転しても、その角部が遮光部材161に接触する心配はない。なお、回転多面鏡74と遮光部材161との接触防止を考慮すれば、図13中W3離れた位置に遮光部材161を配置することも考えられるが、この位置に配置した場合には、迷光の遮光率が低下(例えば、30%程度に低下)してしまい、遮光されないで感光体表面301に到達する迷光の光量が増加するため、静電潜像の形成に影響を与えてしまう可能性がある。因みに、図13中のW2の距離は、約3〜5mm程度の距離である。
特開昭62−269925号公報
一方、上記のように遮光部材を回転多面鏡の反射面に近接して配置(図13中W2離れた位置に配置)すると、回転多面鏡が高速回転(具体的には、約40000rpm)しているため、回転多面鏡74に近接配置された遮光部材161が振動して高いノイズ音が発生するといった問題があった。
すなわち、回転多面鏡74は、図14(a)に示すように、回転中心Oから回転多面鏡74の反射面Sの各部位までの距離Tが異なっており、回転中心Oから隣接する反射面Sの境界部分である各角部までの距離T1が最も長く、回転中心Oから各反射面Sの中心点までの距離T2が最も短い距離となる。
そして、このような形状の回転多面鏡74が高速回転すると、その周辺の空気は、図14(a)に示すように、回転多面鏡74の回転に伴って、同方向に円を描くようにドーナツ状に回転する(図中、空気の流を矢印Rにより示す)。また、この空気の流(気流)Rは、垂直方向で見た場合、同図(b)に示すように、下方に流下するように流れ、回転多面鏡74の支持部材60の表面に沿って周囲に広がるように流れていく。
このような空気の流れを引き起こす回転多面鏡74の近傍に、上記特許文献1のように遮光部材161を立設した場合、図15(a)に示すように、遮光部材161の対向面161aに回転多面鏡74の反射面Sの角部が対向したときが、遮光部材161と回転多面鏡74との間の距離T11が最も近く、同図(b)に示すように、遮光部材161の対向面161aに回転多面鏡74の反射面Sが平行となるように対向したときが、遮光部材161と回転多面鏡74との間の距離T12が最も遠くなる。従って、回転多面鏡74が高速回転すると、遮光部材161の対向面161aと回転多面鏡74の反射面Sとの間の距離も、この高速回転に伴う周期でもって近接(距離T11)と離隔(距離T12)とを繰り返すことになる。そのため、この間を流れる空気(気流)Rは、遮光部材161に対する回転多面鏡74の反射面S部分の近接と離隔とによって疎密状態が繰り返されることになる。また、図15(c)に示すように、遮光部材161を支持部材60上に垂直に立設すると、外側下方に流れようとする空気を、遮光部材161の垂直面がまともに受け止めるため、空気の流れが完全に阻止され、遮光部材161に大きな空気圧力がかかることになる。そして、このような大きな空気圧力と、上記した気流の疎密状態の繰り返しとによって、遮光部材161が振動し、高い振動音が発生する原因となっている。
モータの回転音のような比較的低音の振動音は、人にとってあまり耳障りな音ではないが、キーンといった高い振動音は、人にとって非常に耳障りな音である。そのため、従来技術のように回転多面鏡の近傍に遮光部材を配置した光学走査装置を用いた場合には、高い振動音による不快感を使用者に与えてしまうといった問題があった。
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、回転多面鏡の近傍に遮光部材を配置して迷光の遮光を確実に行うとともに、近傍に配置したことによる高い振動音の発生を確実に防止することのできる光学走査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。
上記課題を解決するため、本発明の光学走査装置は、レーザ光を照射する光源と、前記光源からのレーザ光を偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の反射面に対向配置され、前記レーザ光の有効走査範囲を遮光せずに他の光を遮光する遮光部材とを備えた光学走査装置において、前記遮光部材は、前記回転多面鏡の反射面に対向する面が傾斜して設けられていることを特徴としている。
従来技術で説明したように、遮光部材を支持部材に垂直に立設した場合には、外側下方に流れようとする空気を、遮光部材の垂直面が完全に受け止めるため、気流の流れが完全に阻止されることになるが、本発明のように、回転多面鏡の反射面に対向する遮光部材の対向面を傾斜して設けることで、気流はこの傾斜面に沿って流れ、完全に阻止されることがないため、遮光部材に大きな空気圧力はかからなる。そのため、遮光部材と回転多面鏡の反射面との間で空気の疎密状態が発生したとしても、遮光部材への空気圧力が低減されているため、遮光部材の振動を軽減することができる。そのため、振動音が発生したとしても、その音は比較的低音であり、なおかつ、従来技術の場合よりは小さな振動音となるため、使用者に不快感を与えることはない。
この場合、前記回転多面鏡を回転可能に取り付け支持する支持部材側を下、この支持部材に対して前記回転多面鏡が配置されている側を上とすると、前記遮光部材の対向面は、上端部が前記回転多面鏡の反射面に近く、下方に行くに従って前記反射面から離れる方向に傾斜するように設けるのが良い。上記従来技術で説明したように、回転多面鏡の高速回転によって発生する気流は、下方に流下する。そのため、遮光部材の対向面を、この気流の流れに沿うように傾斜させることで、気流の流れを大きく変えることがないため、気流から受ける圧力を最小限に抑えることができる。
また、本発明によれば、前記遮光部材は、前記対向面を有する遮光板と、前記遮光板を支持する支持板と、前記支持板の下端部を前記支持部材に固定する固定板とからなり、前記遮光板は、前記支持板によって片持ち状に支持されることによって、前記遮光板の下部側が開放されているように構成されている。すなわち、前記遮光部材の支持板は、前記回転多面鏡の回転中心を通り、感光体表面の主走査方向中央部にレーザ光を照射するときのレーザ照射方向に平行な平行軸に対して、回転方向にずれた位置に設けられている。上記従来技術で説明したように、回転多面鏡の高速回転によって発生する気流は、下方に流下し、支持部材に沿って周囲に広がるように流れていく。そのため、本発明のように遮光板の下部側を開放しておくことで、遮光板に沿って下方に流下した空気は、その後、遮光板に邪魔されることなく、下部の開放部分を通って外方にスムーズに流れていくことができる。これにより、遮光部材が気流から受ける圧力をさらに抑えることができる。
また、本発明によれば、前記回転多面鏡の回転によって生じる気流の受け側である前記遮光板の側方先端部が、気流の抵抗を低減するように薄く形成されていてもよい。具体的には、遮光板の側方先端部の外側面を気流の流れに対して傾斜して設けたいわゆる楔形状に形成すればよい。これにより、回転多面鏡の高速回転に伴って回転方向に発生する気流を、遮光板の側方先端部で切るようにして逃がすことができるので、回転方向に発生する気流によって遮光板に大きな空気圧力がかかることはない。
また、本発明によれば、前記遮光部材は、外力により塑性変形しない材料で形成されていることが好ましい。遮光部材自体を頑丈な構成とすることで、回転多面鏡の高速回転によって発生する高速の気流を受けても大きく振動することがないので、発生する振動音も低く、小さくすることがで、使用者にとって違和感の無い程度まで抑えることが可能となる。
また、本発明によれば、前記遮光板の前記対向面とは反対側の面(外側面)も傾斜して設けた構成としてもよい。外側面も傾斜させることで、回転多面鏡の反射面に向かって戻ってきた迷光が遮光板の外側面で反射されたとき、その方向を走査レーザ光の方向とは全く違った方向に反射させることができるので、この反射された迷光が再び回転多面鏡の反射面に戻ってくる確率を大幅に低減することができる。つまり、遮光効果をより高めることが可能となる。
また、本発明によれば、前記遮光部材は、反射率の低い色彩の材料で形成されていてもよい。遮光部材を反射率の低い材料で形成することで、回転多面鏡の反射面に向かって戻ってきた迷光の大部分を、遮光部材で吸収(消滅)させることができる。これにより、一部が反射されたとしても、その反射された迷光が再び回転多面鏡の反射面に戻ってくる確率を大幅に低減することができる。つまり、遮光効果をより高めることが可能となる。
また、本発明によれば、前記遮光部材の前記対向面とは反対側の面(外側面)は、前記レーザ光を拡散させる表面粗さに形成してもよい。遮光部材の外側面をレーザ光を拡散させる表面粗さに形成することで、回転多面鏡の反射面に向かって戻ってきた迷光を遮光板の外側面で拡散反射させることができる。これにより、拡散反射された迷光が再び回転多面鏡の反射面に戻ってくる確率を大幅に低減することができる。つまり、遮光効果をより高めることが可能となる。
また、上記構成の光学走査装置によれば、遮光部材を、回転多面鏡の反射面に対向する対向面を有する遮光板と、遮光板を支持する支持板と、支持板の下端部を支持部材に固定する固定板とで構成している。すなわち、遮光部材を回転多面鏡の支持部材に取り付け固定する構造としている。しかし、光学走査装置には、回転多面鏡の全体を上方から被覆するカバー部材を備えているものがある。従って、このようなカバー部材を備えている光学走査装置においては、前記遮光部材を、回転多面鏡の反射面に対向する対向面を有する遮光板と、前記遮光板を前記カバー部材に支持固定する支持板とからなる構成としてもよい。このように、遮光部材を回転多面鏡の上方から支持固定する構造とすることで、遮光部材の下部全体を開放することが可能となり、回転多面鏡の高速回転によって生じる気流の下方向への流れを全く阻止することなく逃がすことができる。これにより、遮光部材が振動することによる振動音の発生をより低減することが可能となる。また、遮光部材をカバー部材と一体形成することにより、部品点数を削減することができ、製造コストを低減することも可能となる。
本発明は上記のように構成したので、遮光部材によって有効走査範囲を遮光せずに走査レーザ光以外の他の光を確実に遮光するとともに、遮光部材を回転多面鏡の近傍に配置することによる高い振動音の発生を防止することができる。これにより、使用者に高い振動音による不快感を与えることがない。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る光学走査装置を適用した画像形成装置を示す概略断面図である。この画像形成装置は、原稿の画像を読取る原稿読取り装置Bと、原稿読取り装置Bにより読取られた原稿の画像または外部から受信した画像をカラーもしくは単色で記録用紙に記録形成する画像形成装置Aとを備えている。
原稿読取り装置Bでは、原稿が原稿セットトレイ41にセットされると、ピックアップローラ44が原稿表面に押し付けられて回転することで、原稿がトレイ41から引き出され、次のサバキローラ45と分離パッド46間を通過して1枚ずつに分離されてから、搬送経路47へと搬送されるようになっている。
搬送経路47では、原稿の先端がレジストローラ49に当接することで、原稿の先端がレジストローラ49と平行に揃えられ、この後に原稿がレジストローラ49により搬送されて原稿ガイド51と読取りガラス52間を通過する。このとき、第1走査部53の光源の光が読取りガラス52を介して原稿表面に照射され、その反射光が読取りガラス52を介して第1走査部53に入射し、この反射光が第1及び第2走査部53、54のミラーで反射されて結像レンズ55へと導かれ、結像レンズ55によって原稿の画像がCCD(Char ge Coupled Device)56上に結像される。CCD56は、原稿の画像を読取り、原稿の画像を示す画像データを出力する。さらに、原稿は、搬送ローラ57により搬送され、排紙ローラ58を介して原稿排紙トレイ59に排出されるようになっている。
また、原稿台ガラス50上に載置された原稿を読取ることができる。レジストローラ49、原稿ガイド51、原稿排紙トレイ59等とそれらよりも上側の部材とは、一体化されて、原稿読取り装置Bの背面側で開閉可能に枢支されたカバー体となっている。このカバー体が開かれると、原稿台ガラス50が解放されて、原稿台ガラス50上に原稿を載置することができる。原稿が載置されて、カバー体が閉じられると、第1及び第2走査部53,54が副走査方向に移動されつつ、第1走査部53によって原稿台ガラス50上の原稿表面が露光され、第1及び第2走査部53,54によって原稿表面からの反射光が結像レンズ55へと導かれ、結像レンズ55によって原稿の画像がCCD56上に結像される。このとき、第1及び第2走査部53,54が相互に所定の速度関係を維持しつつ移動されて、原稿表面、第1及び第2走査部53,54、結像レンズ55、CCD56という反射光の光路の長さが変化しないように、第1及び第2走査部53,54の位置関係が常に維持され、これによりCCD56上での原稿の画像のピントが常に正確に維持されるようになっている。
こうして読取られた原稿の画像全体は、画像データとして画像形成装置Aへと送受され、画像形成装置Aにおいて画像が記録用紙に記録される。
一方、画像形成装置Aは、光学走査装置1、現像装置2、感光体ドラム3、帯電器5、クリーナ装置4、中間転写ベルト装置8、定着装置12、用紙搬送装置18、給紙トレイ10、及び用紙排紙トレイ15等により構成されている。
画像形成装置Aにおいて扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたもの、または単色(例えばブラック)を用いたモノクロ画像に応じたものである。従って、現像装置2(2a,2b,2c,2d)、感光体ドラム3(3a,3b,3c,3d)、帯電器5(5a,5b,5c,5d)、クリーナ装置4(4a,4b,4c,4d)は各色に応じた4種類の潜像を形成するようにそれぞれ4個ずつ設けられ、それぞれaがブラックに、bがシアンに、cがマゼンタに、dがイエローに対応付けられて、4つの画像ステーションが構成されている。
感光体ドラム3は、画像形成装置Aのほぼ中央に配置されている。帯電器5は、感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、接触型であるローラ型やブラシ型の帯電器のほか、チャージャー型の帯電器が用いられる。
光学走査装置1は、レーザダイオード及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)であり、帯電された感光体ドラム3表面を画像データに応じて露光して、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
現像装置2は、感光体ドラム3上に形成された静電潜像を(K,C,M,Y)のトナーにより現像する。クリーナ装置4は、現像及び画像転写後に感光体ドラム3表面に残留したトナーを除去及び回収する。
感光体ドラム3の上方に配置されている中間転写ベルト装置8は、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラ21、従動ローラ22、中間転写ローラ6(6a,6b,6c,6d)、及び中間転写ベルトクリーニング装置9を備えている。
中間転写ベルト駆動ローラ21、中間転写ローラ6、従動ローラ22等は、中間転写ベルト7を張架して支持し、中間転写ベルト7を矢印C方向に周回移動させる。
中間転写ローラ6は、中間転写ベルト7近傍に回転可能に支持され、中間転写ベルト7を介して感光体ドラム3に圧接され、感光体ドラム3のトナー像を中間転写ベルト7に転写するための転写バイアスを印加されている。
中間転写ベルト7は、各感光体ドラム3a,3b,3c,3dに接触するように設けられており、各感光体ドラム3a,3b,3c,3d表面のトナー像を中間転写ベルト7に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像(各色のトナー像)を形成する。この転写ベルトは、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端ベルト状に形成されている。
感光体ドラム3から中間転写ベルト7へのトナー像の転写は、中間転写ベルト7裏面に圧接されている中間転写ローラ6によって行われる。中間転写ローラ6には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されている。中間転写ローラ6は、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材(例えばEPDM、発泡ウレタン等)により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、記録用紙に対して均一に高電圧を印加することができる。
上述のように、各感光体ドラム3a,3b,3c,3d表面のトナー像は、中間転写ベルト7で積層され、画像データによって示されるカラーのトナー像となる。このように積層された各色のトナー像は、中間転写ベルト7と共に搬送され、中間転写ベルト7と接触する2次転写装置11によって記録用紙上に転写される。
中間転写ベルト7と2次転写装置11の転写ローラ11aとは、相互に圧接されてニップ域を形成する。また、2次転写装置11の転写ローラ11aには、中間転写ベルト7上の各色のトナー像を記録用紙に転写させるための電圧(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加される。さらに、そのニップ域を定常的に得るために、2次転写装置11の転写ローラ11aもしくは中間転写ベルト駆動ローラ21の何れか一方を硬質材料(金属等)とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々)としている。
また、2次転写装置11によって中間転写ベルト7上のトナー像が記録用紙上に完全に転写されず、中間転写ベルト7上にトナーが残留することがあり、この残留トナーが次工程でトナーの混色を発生させる原因となる。このため、中間転写ベルトクリーニング装置9によって残留トナーを除去及び回収する。中間転写ベルトクリーニング装置9には、例えばクリーニング部材として中間転写ベルト7に接触するクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する部位で、従動ローラ22により中間転写ベルト7裏側が支持されている。
給紙トレイ10は、記録用紙を格納しておくためのトレイであり、画像形成装置Aの画像形成部の下側に設けられている。また、画像形成部の上側に設けられている用紙排紙トレイ15は、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
また、画像形成装置Aには、給紙トレイ10の記録用紙を2次転写装置11や定着装置12を経由させて用紙排紙トレイ15に送るための用紙搬送装置18が設けられている。この用紙搬送装置18は、Sの字形状の用紙搬送経路25を有し、この用紙搬送経路25に沿って、ピックアップローラ16、レジスト前ローラ19、レジストローラ14、定着装置12、各搬送ローラ13、及び排紙ローラ17等を配置したものである。
ピックアップローラ16は、給紙トレイ10の端部に設けられ、給紙トレイ10から記録用紙を1枚ずつ用紙搬送経路25に供給する呼び込みローラである。各搬送ローラ13及びレジスト前ローラ19は、記録用紙の搬送を促進補助するための小型のローラであり、用紙搬送経路25に沿って複数箇所に設けられている。
レジストローラ14は、搬送されて来た記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、中間転写ベルト7と2次転写装置11間のニップ域で中間転写ベルト7上のカラーのトナー像が記録用紙に転写されるように、感光体ドラム3及び中間転写ベルト7の回転にあわせて、記録用紙をタイミングよく搬送する。例えば、レジストローラ14は、中間転写ベルト7と2次転写装置11間のニップ域で中間転写ベルト7上のカラーのトナー像の先端が記録用紙における画像形成範囲の先端に合うように、記録用紙を搬送する。
定着装置12は、トナー像が転写された記録用紙を受け取り、この記録用紙をヒートローラ31及び加圧ローラ32間に挟み込んで搬送する。ヒートローラ31は、所定の定着温度となるように制御されており、加圧ローラ32とともに記録用紙を熱圧着することにより、記録用紙に転写されたトナー像を溶融、混合、圧接し、記録用紙に対して熱定着させる機能を有している。
各色のトナー像の定着後の記録用紙は、排紙ローラ17によって用紙排紙トレイ15上に排出される。
なお、画像形成ステーションPaだけを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルト装置8の中間転写ベルト7に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト7から記録用紙に転写され、記録用紙上に定着される。
また、記録用紙の表面だけではなく、両面の印字を行なう場合は、記録用紙の表面の画像を定着装置12により定着した後に、記録用紙を用紙搬送経路25の排紙ローラ17により搬送する途中で、排紙ローラ17を停止させてから逆回転させ、記録用紙を反転経路Srに通して、記録用紙の表裏を反転させてから、記録用紙をレジストローラ14へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を用紙排紙トレイ15に排出する。
<実施形態1>
図2及び図3(a),(b)は、本実施形態1に係る光学走査装置1を詳細に示す斜視図、概略平面図、及び概略断面図である。
本実施形態の光学走査装置1では、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色に対応するそれぞれのレーザダイオード71(71a,71b,71c,71d)と、各レーザダイオード71a〜71dのレーザ光を反射するミラー72(72a,72b,72c,72d)と、ミラー72a〜72dからの各レーザ光を反射するミラー73と、ミラー73からの各レーザ光を反射する回転多面鏡(以下、ポリゴンミラーと称する)74と、ポリゴンミラー74からの各レーザ光を屈折させる第1fθレンズ75と、第1fθレンズ75を透過した各レーザ光を個別に反射する複数のミラー76(76a,76b,76c,76d)と、各ミラー76a〜76dからの各レーザ光をそれぞれ個別に屈折させる4つの第2fθレンズ77(77a,77b,77c,77d)とが、筐体1a内の所定位置に配置されている。
ポリゴンミラー74は、8面体の正多角形柱状のものであって、高速回転駆動されており、その各周面のミラー(反射面)により各レーザ光を反射しつつ主走査方向Xに繰り返し走査する。このポリゴンミラー74は、後述する図4及び図5に示すように、ミラー載置台61上に回転可能に支持固定されており、このミラー載置台61が、筐体1a内に載置固定された支持部材60上にネジ等(図示省略)によって支持固定されている。
第1fθレンズ75、各ミラー76、及び各第2fθレンズ77は、主走査方向Xに繰り返し走査されるそれぞれのレーザ光を反射したり屈折させるため、主走査方向Xに長くされ、かつ主走査方向Xに直交する方向で短くされた棒状に形成されており、それらの両端が筐体1aに支持固定されている。
ブラックに対応するレーザダイオード71cから出射されたレーザ光は、ミラー72c、ミラー72a及びミラー73で順次反射され、ポリゴンミラー74で反射されて主走査方向Xに走査され、さらに第1fθレンズ75を透過して、ミラー76aで反射され、第2fθレンズ77aを透過して、ブラックに対応する感光体ドラム3aに入射する。
シアンに対応するレーザダイオード71dから出射されたレーザ光は、ミラー72d、ミラー72a及びミラー73で順次反射され、ポリゴンミラー74で反射されて主走査方向Xに走査され、さらに第1fθレンズ75を透過して、2個のミラー76bで反射され、第2fθレンズ77bを透過して、シアンに対応する感光体ドラム3bに入射する。
イエローに対応するレーザダイオード71bから出射されたレーザ光は、ミラー72b、72a及びミラー73で順次反射され、ポリゴンミラー74で反射されて主走査方向Xに走査され、さらに第1fθレンズ75を透過して、2個のミラー76dで反射され、第2fθレンズ77dを透過して、イエローに対応する感光体ドラム3dに入射する。
マゼンタに対応するレーザダイオード71aから出射されたレーザ光は、ミラー73で反射され、ポリゴンミラー74で反射されて主走査方向Xに走査され、さらに第1fθレンズ75を透過して、2個のミラー76cで反射され、第2fθレンズ77cを透過して、マゼンタに対応する感光体ドラム3cに入射する。
各感光体ドラム3a〜3dは、図3(b)に示す矢印方向に回転駆動されており、主走査方向Xに繰り返し走査されるそれぞれのレーザ光を照射されて、各感光体ドラム3a〜3dの表面にそれぞれの静電潜像が形成される。各感光体ドラム3a〜3d表面の静電潜像は、それぞれ現像されてトナー像となり、これらのトナー像が中間転写ベルト7を介して記録用紙に重ねて転写され、記録用紙上でカラーのトナー像となる。
上記構成において、図4及び図5に示すように、本実施形態においても、上記従来技術と同様、有効走査範囲Dを遮光せず、かつ、迷光を確実に遮光できる位置(すなわち、図13に示すW1またはW2近傍位置)に、ポリゴンミラー74の周面である反射面Sに対向させて遮光部材80を近接配置しているが、本実施形態では、上記従来技術の問題点である、ポリゴンミラー74に近接配置することによって生じる高い振動音を低減する工夫がされている。なお、図4は、ポリゴンミラー74の周辺を示す斜視図、図5は断面図である。
すなわち、この遮光部材80は、ポリゴンミラー74の反射面Sに対向する対向面84を有する遮光板81と、遮光板81を支持する支持板82と、支持板82の下端部を支持部材60に固定する固定板83とからなり、遮光板81の対向面84が傾斜して設けられている。具体的には、遮光板81の対向面84は、上端部がポリゴンミラー74の反射面Sに近く、下方に行くに従って反射面Sから離れる方向に傾斜している。この傾斜角度(すなわち、ポリゴンミラー74の反射面Sに対する遮光板81の対向面84の傾斜角度)θ1は、30度〜45度程度の範囲内で任意に設定すればよいが、ポリゴンミラー74との距離を考慮すると(すなわち、ポリゴンミラー74に近づき過ぎないようにするためには)、45度前後の傾斜角度が好適である。
因みに、遮光板81の対向面84とポリゴンミラー74の反射面Sの上端部との間の最短距離(水平方向の距離)T21(図5参照)は、約4mmである。また、遮光板81の垂直方向の高さは、最低限、ポリゴンミラー74の反射面Sを水平方向に遮光できる高さであればよい。従って、遮光板81の下端部の高さ位置とポリゴンミラー74の反射面Sの下端部の高さ位置とは同じ高さとするのがよい。これにより、下部の開口部をより広くとることかでき、気流の抵抗も受けにくくなる。ここで、ポリゴンミラー74の反射面Sの下端部から支持部材60までの距離(高さ)は約12mmであり、遮光部材80の固定板83の厚みが約3mmであるので、遮光板81の下端部から固定板83までの開口部の高さ幅は約9mmとなる。
一方、遮光板81の上端部の高さ位置は、ポリゴンミラー74の反射面Sの上端部より若干上方まで延設されていてもよい。この延設長さは、約1.4mm程度がよい。ここで、ポリゴンミラー74の反射面Sの厚みを約2mmとすると、遮光板81の幅は約5mmとなる。また、この遮光板81を支持する支持板82の幅は約6mm(図6参照)である。さらに、遮光板81及び支持板82の厚みは約2mmであり、補強用に形成されているリブ片の高さも含めると約3.5mmである。
また、本実施形態では、遮光板81は、支持板82によって片持ち状に支持されている。すなわち、図4中、矢符Y1方向から見た場合には全体がコの字形状に形成されており、遮光板81の下部が開口された形状となっている。より具体的に説明すると、図7に示すように、遮光板81の対向面84は、ポリゴンミラー74の回転中心Oを通り、感光体ドラム表面の有効走査領域の中央部にレーザ光を照射するときのレーザ照射方向E1に平行な平行軸E2に対して直交するように配置されており、このように配置された遮光板81を支持する支持板82は、この平行軸E2に対して水平方向に所定距離T22だけずれた位置(図7では、図面中下側にずれた位置)に設けられている。因みに、ポリゴンミラー74の各反射面に接する円の直径を約φ42mmとすると、所定距離T22は約7.5mmである。
従来技術で説明したように、遮光部材を支持部材に垂直に立設した場合には、外側下方に流れようとする空気を、遮光部材の垂直面が完全に受け止めるため、気流の流れが完全に阻止されることになるが、本実施形態のように、ポリゴンミラー74の反射面Sに対向する遮光板81の対向面84を傾斜して設けることで、図8に示すように、気流Rはこの傾斜面84に沿って下方に流れ、気流の流れを大きく変えることがないため、遮光板81に大きな空気圧力がかかることはない。また、遮光板81とポリゴンミラー74の反射面Sとの間で空気(気流)の疎密状態が発生したとしても、上記したように遮光板81への空気圧力が低減されているため、気流の疎密状態が高速で繰り返されることによる遮光部材80への振動(より具体的には、支持板82を含む遮光板81への振動)の影響を軽減することができる。
また、本実施形態では、上記したように、遮光板81の下部が開口されている。従って、遮光板81に沿って下方に流下した空気は、その後、遮光板81に邪魔されることなく、下部の開口部を通って外方にスムーズに流れていくことができる。これにより、遮光部材80が気流から受ける圧力をさらに低減することができる。
すなわち、遮光部材80の下部を開口することと、遮光板81の対向面84を傾斜して設けることによって、遮光部材80をポリゴンミラー74に近接配置した場合でも、ポリゴンミラー74の高速回転により発生する気流Rの流れをほとんど阻止することがなく、スムーズに外方に流すことができる。従って、ポリゴンミラー74の高速回転によって、ポリゴンミラー74の反射面Sと遮光部材80の遮光板81の対向面84との間に気流の疎密状態の高速での繰り返しが生じたとしても、その疎密状態は、上記従来技術の場合に比べて疎密の差の極めて小さいものとなり、遮光板81を振動させるほどの圧力を生じるものではない。仮に、遮光板81が振動して振動音が発生したとしても、その音は比較的低音であり、なおかつ、従来技術の場合よりは小さな微小振動音であるため、使用者に不快感を与えることはない。
さらに、本実施形態では、図6に示すように、ポリゴンミラー74の回転によって生じる気流Rの受け側である遮光板81の側方先端部81aが、気流Rの抵抗を低減するように薄く形成されている。具体的には、遮光板81の側方先端部81aの外側面81a1を、気流Rの流れに対して傾斜して設けたいわゆる楔形状に形成している。これにより、ポリゴンミラー74の高速回転に伴って回転方向に発生する気流Rを、遮光板81の側方先端部81aで切るようにして外側に逃がすことができるので、回転方向に発生する気流Rによって遮光板81に大きな空気圧力がかかることがない。因みに、遮光板81の外側面(傾斜面)81a1の傾斜角度θ2は約17度であり、外側面(傾斜面)81a1の水平方向の幅は約5mmである。
また、本実施形態では、遮光部材80は、外力を受けても塑性変形しにくい十分な剛性を持った材料(例えば、ポリカーボネート(PC)やPCABS、ABS等の樹脂)で形成するのが良い。遮光部材自体を頑丈な構成とすることで、ポリゴンミラー74の高速回転によっ発生する高速の気流を受け止めて、振動が発生したとしても、その振動は低く、かつ、小さな振動音となるので、使用者にとって違和感の無い程度まで振動音を抑えることが可能となる。
また、上記したように遮光板81の側方先端部81aの外側面81a1を傾斜面に形成することで、図6に示すように、ポリゴンミラー74の反射面Sに向かって戻ってきた迷光L41を、遮光板81の外側面(傾斜面)81a1で、走査レーザ光L2の方向とは全く違った方向に反射させることができる。従って、この反射された迷光L42が再びポリゴンミラー74の反射面Sに戻ってくる確率を大幅に低減することができる。つまり、遮光効果をより高めることが可能となる。
また、遮光効果の観点からすれば、遮光部材80は、反射率の低い色彩(例えば、黒や灰色等)の材料で形成されているのが良い。遮光部材80を反射率の低い材料で形成することで、ポリゴンミラー74の反射面Sに向かって戻ってきた迷光の大部分を、遮光部材80自体で吸収(消滅)させることができる。これにより、戻ってきた迷光の一部が遮光部材80で反射されたとしても、その反射された迷光が再びポリゴンミラー74の反射面Sに戻ってくる確率を大幅に低減することができる。
さらに、遮光効果の観点からすれば、ポリゴンミラー74の反射面Sと対向する対向面84の反対側の面(傾斜面81a1が形成されている外側面)を、レーザ光を拡散させる表面粗さに形成しても良い。遮光部材80の外側面をレーザ光を拡散させる表面粗さに形成することで、ポリゴンミラー74の反射面Sに向かって戻ってきた迷光を、遮光板80の外側面で拡散反射させることができる。これにより、拡散反射された迷光が再びポリゴンミラー74の反射面Sに戻ってくる確率を大幅に低減することができる。
<実施形態2>
上記実施形態1の光学走査装置によれば、遮光部材80を支持部材60に固定する構造としている。しかし、光学走査装置には、図9に示すように、外乱光や埃の進入防止、及びモータ音の遮音等を目的として、ポリゴンミラー74の全体を上方から被覆する略円筒形状のカバー部材(ハウジング)90を備えているものがある。このカバー部材90には、走査レーザの出射方向の側面部に横長の開口部92が設けられている。この開口部92は、ポリゴンミラー74で反射された走査レーザ光の有効走査範囲より若干広い幅に形成されている。このようなカバー部材90を備えている光学走査装置においては、遮光部材をカバー部材90に支持固定する構造とすることができる。本実施形態2は、遮光部材をカバー部材90に設けた場合の実施形態である。
すなわち、図10に示すように、本実施形態の遮光部材80Aは、ポリゴンミラー74の反射面Sに対向する対向面84を有する遮光板81と、遮光板81をカバー部材90の内部天面91に支持固定する支持板82とで構成されている。なお、遮光板81の形状、寸法、及びポリゴンミラー74に対する配置位置関係は、上記実施形態1の場合と全く同じである。また、支持板82の形状、寸法等も上記実施形態1の場合とほぼ同様である。
このように、遮光部材80Aをポリゴンミラー74の上方から支持固定する構造とすることで、遮光部材80Aの下部全体を開口することが可能となり、ポリゴンミラー74の高速回転によって生じる気流の下方向への流れを全く阻止することなく逃がすことができる。これにより、遮光部材80Aが振動することによる振動音の発生をより低減することが可能となる。また、遮光部材80Aをカバー部材90と一体形成することにより、部品点数を削減することができ、製造コストを低減することも可能となる。
なお、本発明では、遮光部材は、迷光がポリゴンミラー74に入射することを防止することを目的としているが、別の使用形態として、ポリゴンミラー74で反射された走査レーザ光が、感光体表面の有効走査領域からはみ出ないように、走査レーザ光を遮光するように配置して使用することも可能である。このように、走査レーザ光を感光体表面の有効走査領域からはみ出ないように遮光することで、感光体表面の有効走査領域からはみ出して露光されないので、その後のクリーナ装置4によるクリーニング範囲も広くとる必要がなく、その分、クリーナ装置4を小型化等することが可能となる。
本発明の実施形態に係る光学走査装置を適用した画像形成装置を示す概略断面図である。 実施形態1に係る光学走査装置を詳細に示す斜視図である。 (a)は実施形態1に係る光学走査装置の概略平面図、(b)は同概略断面図である。 実施形態1に係る遮光部材を設けたポリゴンミラーの周辺部を示す斜視図である。 実施形態1に係る遮光部材を設けたポリゴンミラーの周辺を示す断面図である。 実施形態1に係る遮光部材を設けたポリゴンミラーの周辺を示す平面図である。 実施形態1に係る遮光部材を設けたポリゴンミラーの周辺を示す平面図である。 実施形態1に係る遮光部材を設けたポリゴンミラーの周辺を示す断面図である。 実施形態2に係る光学走査装置を示す斜視図である。 実施形態2に係る遮光部材を設けたポリゴンミラーの周辺を示す断面図であり、(a)は図9の矢符m方向から見た断面図、(b)は図9の矢符n方向から見た断面図である。 8面体のポリゴンミラーによる入射レーザ光と反射レーザ光と迷光との関係を示す平面図である。 8面体のポリゴンミラーから各レンズを通って感光体表面までの光路における、入射レーザ光と反射レーザ光と迷光との関係を示す説明図である。 遮光部材の配置位置を説明する図である。 ポリゴンミラーの高速回転により発生する空気の流れ(気流)を示す説明図である。 ポリゴンミラーと従来の遮光部材との間の空気の流れを示す説明図である。
符号の説明
A 画像形成装置
B 原稿読取り装置
S 反射面
1 光学走査装置
1a 筐体
2(2a、2b、2c、2d) 現像装置
3(3a、3b、3c、3d) 感光体ドラム
4(4a、4b、4c、4d) クリーナ装置
5(5a、5b、5c、5d) 帯電器
7 中間転写ベルト
8 中間転写ベルト装置
10 給紙トレイ
11 2次転写装置
12 定着装置
15 用紙排紙トレイ
25 搬送経路
41 原稿セットトレイ
44 ピックアップローラ
51 原稿ガイド
52 読取りガラス
53 第1走査部
54 第2走査部
55 結像レンズ
56 CCD
60 支持部材
71a〜71d レーザダイオード
72a〜72d ミラー
73 ミラー
74 ポリゴンミラー(回転多面鏡)
75 第1fθレンズ
76a〜76d ミラー
77(77a〜77d) 第2fθレンズ
80,80A 遮光部材
81 遮光板
82 支持板
83 固定板
84 対向面
301 感光体表面

Claims (11)

  1. レーザ光を照射する光源と、前記光源からのレーザ光を偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の反射面に対向配置され、前記レーザ光の有効走査範囲を遮光せずに他の光を遮光する遮光部材とを備えた光学走査装置において、
    前記遮光部材は、前記回転多面鏡の反射面に対向する面が傾斜して設けられていることを特徴とする光学走査装置。
  2. 請求項1に記載の光学走査装置において、
    前記回転多面鏡を回転可能に取り付け支持する支持部材側を下、この支持部材に対して前記回転多面鏡が配置されている側を上とすると、
    前記遮光部材の対向面は、上端部が前記回転多面鏡の反射面に近く、下方に行くに従って前記反射面から離れる方向に傾斜していることを特徴とする光学走査装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の光学走査装置において、
    前記遮光部材は、前記対向面を有する遮光板と、前記遮光板を支持する支持板と、前記支持板の下端部を前記支持部材に固定する固定板とからなり、前記遮光板は、前記支持板によって片持ち状に支持されることによって、前記遮光板の下部側が開放されていることを特徴とする光学走査装置。
  4. 請求項3に記載の光学走査装置において、
    前記遮光部材の支持板は、前記回転多面鏡の回転中心を通り、感光体表面の主走査方向中央部にレーザ光を照射するときのレーザ照射方向に平行な平行軸に対して回転方向にずれた位置に設けられていることを特徴とする光学走査装置。
  5. 請求項1または請求項2に記載の光学走査装置において、
    前記回転多面鏡の全体を上方から被覆するカバー部材を備えており、
    前記遮光部材は、前記対向面を有する遮光板と、前記遮光板を前記カバー部材に支持固定する支持板とからなることを特徴とする光学走査装置。
  6. 請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の光学走査装置において、
    前記遮光板の前記対向面とは反対側の面も傾斜して設けられていることを特徴とする光学走査装置。
  7. 請求項3から請求項6までのいずれか1項に記載の光学走査装置において、
    前記回転多面鏡の回転によって生じる気流の受け側である前記遮光板の側方先端部が、気流の抵抗を低減するように薄く形成されていることを特徴とする光学走査装置。
  8. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の光学走査装置において、
    前記遮光部材は、外力により塑性変形しない材料で形成されていることを特徴とする光学走査装置。
  9. 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の光学走査装置において、
    前記遮光部材は、反射率の低い色彩の材料で形成されていることを特徴とする光学走査装置。
  10. 請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の光学走査装置において、
    前記遮光部材の前記対向面とは反対側の面は、前記レーザ光を拡散させる表面粗さとすることを特徴とする光学走査装置。
  11. 請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の光学走査装置を備えた画像形成装置。
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