JP2010164772A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＤ光束によるフレア光の発生を防ぎ、装置の小型化及び高精細化を実現しながら、濃度ムラなどがない良好な画像を得ることのできる光走査装置を提供する。
【解決手段】光源１と偏向走査手段４の間に設けられ、光源１から出射した光束を第１の光束１１と第２の光束１２に分岐させる分岐光学系３ａを備え、第１の光束１１にて被走査面を走査するとともに第２の光束１２にて主走査方向の同期検知を行う光走査装置であって、走査光学系５の主走査方向端部側に設けられ、第１の光束１１が走査光学系５に入射することを妨げる遮光部１０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザビームプリンター等の画像形成装置に搭載される光走査装置に関する。

レーザビームプリンターやデジタル複写機と呼ばれる電子写真方式の画像形成装置では、光走査装置と呼ばれる露光装置によって像担持体であるドラム状の感光体（以下、「感光ドラム」という。）を走査し、感光ドラム上に潜像を形成する。図４に、このような光走査装置の一例を示す。

図４において、光源１から出射した光束は、コリメータレンズ２を通過して平行光束へと変換される。その後、副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ（結像光学系）３を通過して、光束を偏向走査させる偏向走査手段であるポリゴンミラー４の反射面上で一度結像する。そして、ポリゴンミラー４によって偏向走査された光束は、ｆθレンズ（走査光学系）５によって、被走査面である感光ドラム６上にスポット状に結像して潜像を形成する。

走査線の主走査方向の走査同期をとるための同期検知センサ９は、一般的に「ＢＤセンサ」と呼ばれる。書き出し側の光束がＢＤミラー７によって折り返され、ＢＤレンズ８によって集光してＢＤセンサ９に入射する。

ところで、近年、複写機やプリンターにおいては小型化や高精細化の要求が高まっている。装置を小型化するためには、光走査装置の光路長を短くすることが有効であり、そして、光路長を短くするには一回の走査の画角を広く取る必要がある。

しかし、その一方で装置を高精細化するためには、ポリゴンミラー４が一周する間に描ける走査線の数が多いほど有利であることから、ポリゴンミラー４の多面化が必要とされる。しかし、多面化に伴ってポリゴンミラー４の一反射面で走査出来る画角は減少してしまう。

また、光路長を短くすると、必然的に図４で示したｆθレンズ５はポリゴンミラー４に近接して配置されることになる。その結果、上記のポリゴンミラー４の多面化による画角減少と相まってＢＤミラー７を配置する自由度が極めて低くなる。場合によっては、図５に示すように、ＢＤミラー７の端面で光束を反射して不必要なフレア光Ｆ１が発生し、濃度ムラ等の深刻な画像不良を引き起こす恐れがある。

なお、図６に示すように、ｆθレンズ５とほぼ平行に光束を折り返せば上述のようなＢＤミラー７の端面の反射によるフレア光Ｆ１は発生しにくくなる。しかし、この場合、走査領域の外側にＢＤレンズ８を配置するほかなく、ＢＤミラー７からＢＤレンズ８までの距離Ｌが長くなる。ポリゴンミラー４より下流では光束は副走査方向に発散しているので、距離Ｌが長いほど光束は副走査方向に広がり、それに伴いＢＤレンズ８も副走査方向に大きくなりレンズのコストが高くなってしまう。

また、ＢＤレンズ８とＢＤセンサ９が近接して配置されるためＢＤレンズ８による集光が急激になり、ＢＤセンサ９上での焦点深度が著しく浅くなってしまう。

これらの理由により、図６に示したようなミラー７の配置は望ましくない。

先に述べたＢＤミラー７の配置に関する問題を回避するため、これまでに次のような提案がなされている。

まず、特許文献１では、本願添付の図７に示すように、ｆθレンズ５の端部を切り欠き、その切り欠き部５ａに光束を通すことによって、結果的にＢＤミラー配置の自由度を上げている。

また、特許文献２では、本願添付の図８に示すように、ＢＤミラー７をｆθレンズ５の下流に設置し、さらにその下流に遮光部１０を設けている。

さらに、図９に示すように、光源１から出射した光束がポリゴンミラー４に入射する前に、この光束を、シリンドリカルレンズ３の結像光学系３ｂと、結像光学系３ｂに一体に形成された分岐光学系３ａにより二つの光束１１、１２に分岐する。そして、ｆθレンズ５と近接しない側にＢＤ光路１３を設定する。これによってＢＤミラーを必要としなくする構成も考えられる。
特開２０００−２６７０３６号 特許第３１３７１９５号

しかしながら、上記構成では次に述べる問題がある。

特許文献１のようにｆθレンズ５の端部を切り欠いてしまうと、レンズを位置決めして固定する部分の形状が複雑になり、レンズの精度及び強度が不足して、レンズの配置精度に悪影響を及ぼす可能性がある。

また、図８に示す特許文献２のように、ｆθレンズ５よりも下流に遮光部１０を設けた場合、図９に示したような、ｆθレンズ端部の側壁に光束が反射して画像領域に戻ってくるフレア光Ｆ２が発生することがある。この場合、画像領域まで遮光部１０を張り出すことは不可能なため、それらのフレア光Ｆ２を完全に遮ることは難しい。

同じく、図９に示す分岐光学系３ｂにより入射光を分岐してＢＤ（走査同期信号）を検知する構成においても、分岐されたもう一方の光束１１はそのままポリゴンミラー４によって走査される。そのため、ｆθレンズ５の側面や、ｆθレンズ５の鏡面と非鏡面との境目などでフレア光Ｆ２となる可能性が高い。また、ＢＤを検出するために分岐した光束１２が走査されて画像領域に侵入してくることも考えられる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＢＤ光束によるフレア光の発生を防ぎ、装置の小型化及び高精細化を実現しながら、濃度ムラなどがない良好な画像を得ることのできる光走査装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る光走査装置にて達成される。要約すれば、本発明の第一の態様によれば、
光源と、
前記光源より出射した光束を偏向走査させる偏向走査手段と、
前記偏向走査手段によって偏向された光束を被走査面に結像させる走査光学系と、
前記被走査面における主走査方向の走査同期を取るための同期検知センサを備える光走査装置において、
前記光源と前記偏向走査手段の間に設けられ、前記光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束に分岐させる分岐光学系を備え、前記第１の光束にて前記被走査面を走査するとともに前記第２の光束にて主走査方向の同期検知を行う光走査装置であって、
前記走査光学系の主走査方向端部側に設けられ、前記第１の光束が前記走査光学系に入射することを妨げる遮光部が設けられていることを特徴とする光走査装置が提供される。

本発明の第二の態様によれば、
光源と、
前記光源より出射した光束を偏向走査させる偏向走査手段と、
前記偏向走査手段によって偏向された光束を被走査面に結像させる走査光学系と、
前記被走査面における主走査方向の走査同期を取るための同期検知センサを備える光走査装置において、
前記光源と前記偏向走査手段の間に設けられ、前記光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束に分岐させる分岐光学系を備え、前記第１の光束にて前記被走査面を走査するとともに前記第２の光束にて主走査方向の同期検知を行う光走査装置であって、
前記走査光学系の主走査方向端部側に設けられ、前記第２の光束が前記走査光学系に入射することを妨げる遮光部が設けられていることを特徴とする光走査装置が提供される。

本発明の第三の態様によれば、
光源と、
前記光源より出射した光束を偏向走査させる偏向走査手段と、
前記偏向走査手段によって偏向された光束を被走査面に結像させる走査光学系と、
前記被走査面における主走査方向の走査同期を取るための同期検知センサを備える光走査装置において、
前記光源と前記偏向走査手段の間に設けられ、前記光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束に分岐させる分岐光学系を備え、前記第１の光束にて前記被走査面を走査するとともに前記第２の光束にて主走査方向の同期検知を行う光走査装置であって、
前記走査光学系の主走査方向端部側に設けられ、前記第１の光束及び第２の光束が前記走査光学系に入射することを妨げる遮光部が設けられていることを特徴とする光走査装置が提供される。

本発明によれば、以下に挙げる効果を得ることができる。
１．光源から出射した光束を分岐させてＢＤ検知を行っているため、ＢＤ光路を従来よりも自由に配置することが可能となり、短光路長及び、偏向走査手段として多面ポリゴンミラーを用いた光走査装置においても、高い走査効率で走査を行うことが可能となる。
２．分岐光束によるＢＤ検知と合わせて、走査光学系（ｆθレンズ）の手前にＢＤ像高に相当する主ビームを遮るための遮光部を設けているため、ｆθレンズの側面反射などによるフレア光の発生を防ぐことができ、良好な画像を得ることができる。
３．遮光部の形状や材質を最適にすることにより、ｆθレンズの手前であっても画像領域の光束と非画像領域の光束を安定して分離することが可能となり、ｆθレンズの側面反射などによるフレア光の発生を防ぐことができ、良好な画像を得ることができる。

以下、本発明に係る光走査装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１に、本発明に係る光走査装置１００の一実施例を示す。図１は、本実施例の光走査装置１００を示す上視図である。光走査装置内部の各部品については既に、背景技術の説明において、図４〜図９を参照して説明しているので、ここで重複して説明はしない。

本発明の光走査装置１００は、先に図９を参照して説明したように、光源１から出射した光束を偏向走査させる偏向走査手段としてのポリゴンミラー４の手前で分岐光学系３ａにより二つの光束１１、１２に分岐し、その一方の光束１２で主走査方向のＢＤ（走査同期信号）を検知する構成とされる。

図２は、その分岐光学系３ａに用いる光学部品を示す詳細図である。本実施例では、分岐光学部品をシリンドリカルレンズ３と一体的に成形する構成としている。

シリンドリカルレンズ３は、図２に示すように、２階建て構造になっている。本実施例では、シリンドリカルレンズ３の上側がくさび形状によって入射光束を分岐する分岐部（分岐光学系）３ａとされ、下側が、被走査面である感光ドラムを走査する主光束をポリゴンミラー４に結像させるシリンドリカルレンズ部（結像光学系）３ｂとされる。

図１にて、光源１から放射状に出射した光束は、コリメータレンズ２によって並行光化された後シリンドリカルレンズ３に入射する。入射光は、シリンドリカルレンズ３のシリンドリカルレンズ部（結像光学系）３ｂをそのまま真っ直ぐポリゴンミラー４に向かう第１の光束１１と、上記分岐部３ａによって分岐された第２の光束１２とに分岐される。第２の光束１２は、第１の光束１１から反れてポリゴンミラー４において第１の光束１１とは異なる場所で反射する。

この第２の光束１２は、第１の光束１１と同じようにポリゴンミラー４によって走査され、光路１３によりｆθレンズ５とは反対側に設けられたＢＤレンズ８に入射した後、同期検知センサ（ＢＤセンサ）９へと集光する。このときの第２の光束１２が走査される範囲を図３にωで示す。図３から分かるように、第２の光束１２が最も画像領域に向かって走査されたとしても、詳しくは後述するが、主走査方向端部側に設けられた遮光部１０で遮られるため、第２の光束１２が画像領域に侵入してフレア光となることはない。

一方、図１に示すように、シリンドリカルレンズ部（結像光学系）３ｂに入射した第１の光束１１は、通常通りポリゴンミラー４によって走査される。この光束１１は、ＢＤ発光時には従来と同じように画像書き出し側の非画像領域で発光しているため、ｆθレンズ５の端部付近へと向かう。従って、途中に遮るものが何もなければ、この光束は、図９に示したように、ｆθレンズ５の側面や、鏡面と非鏡面の境目などで有害なフレア光Ｆ２を発生させ、濃度ムラ等の画像不良を発生させる恐れがある。

そこで、本実施例では、ポリゴンミラー４とｆθレンズ５との間に位置して、上記ＢＤ発光に相当する像高に遮光部１０が設けられている。そのため、この光束は、ｆθレンズ５に入射することなく遮られる。よって、ｆθレンズ側壁の反射によるフレア光や、ｆθレンズ端部の鏡面と非鏡面との境界部分の乱反射などによるフレア光は発生しない。

また、この遮光部１０の更なる利点は、これが従来同じような位置にあったＢＤミラーとは異なり、形状や材質に自由度があるという点である。

例えば図１に示すように、遮光部１０の端面１０ａの形状を光束ＯＰに合わせたくさび形状とすれば、基本的に反射そのものを発生しにくくできる。仮にこのような形状をミラーで実施しようとした場合、ミラーは通常ガラスであるので、研磨等に多大な手間とコストが必要であった。また、遮光部１０の材質を、反射率が極めて低くかつ鏡面反射が起きにくい材質にするなどして、上に述べた形状と合わせてフレア光の発生を完全に防ぐことが可能である。

なお、本実施例では、コスト及び位置精度の保証という観点から、最も望ましい形態としてこの遮光部１０を光走査装置１００のハウジング（筐体）１０１に一体的に設けることができる。しかし、当然のことながら、通常、金属製とされるハウジング１０１とは異なる材質で成型したいなどの理由によって、遮光部１０をハウジング１０１と別体にして取り付ける形態であっても、上で述べた効果に何ら影響があるものではない。

（変更実施例）
上記実施例においては、第２の光束１２によって主走査方向の同期検知を行うとともに、同期検知のための発光における第１の光束１１がｆθレンズ（走査光学系）５に入射するのを妨げる領域に遮光部１０が配置された。

また、この遮光部１０が、図３に示すように、同期検知のための発光により、主走査方向の同期検知を行う第２の光束１２がｆθレンズ（走査光学系）５に入射するのを妨げる遮光部としても機能するものとして説明した。

しかし、必要に応じては、同期検知のための発光により、主走査方向の同期検知を行う第２の光束１２がｆθレンズ（走査光学系）５に入射するのを妨げる領域には、上記遮光部（第１の遮光部）１０とは異なる遮光部（第２の遮光部）１４（図３参照）を設けることも可能である。

本発明にて、遮光部を複数設ける理由は、第１の光束と第２の光束のそれぞれに最適な遮光壁を設けることができるという点にある。従って、上記第１の遮光部１０と第２の遮光部１４は、それぞれ明確に第１の光束と第２の光束を遮るように役割を分けて考えることができ、複数設置の利点がある。

第１の遮光部１０と第２の遮光部１４とは、一体に形成しても良い。また、場合によっては、いずれか一方の遮光部を省略することもできる。

本発明に係る光走査装置の一実施例を示す上視図である。 光走査装置のシリンドリカルレンズの一実施例を示す詳細図である。 本発明に係る光走査装置の一実施例を示す詳細図である。 従来の光走査装置の一例を示す図である。 従来の光走査装置の一例を示す詳細図である。 従来の光走査装置の他の例を示す図である。 従来の光走査装置におけるｆθレンズの一例を示す詳細図である。 従来の光走査装置の他の例を示す図である。 光走査装置の参考例を示す図である。

１ 光源
３ シリンドリカルレンズ
３ａ 分岐部（分岐光学系）
３ｂ シリンドリカルレンズ部（結像光学系）
４ ポリゴンミラー（偏向走査手段）
５ ｆθレンズ（走査光学系）
６ 感光ドラム（被走査面）
７ ＢＤミラー
９ ＢＤセンサ（同期検知センサ）
１０、１４ 遮光部
１００ 光走査装置
１０１ ハウジング

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源より出射した光束を偏向走査させる偏向走査手段と、
   前記偏向走査手段によって偏向された光束を被走査面に結像させる走査光学系と、
   前記被走査面における主走査方向の走査同期を取るための同期検知センサを備える光走査装置において、
   前記光源と前記偏向走査手段の間に設けられ、前記光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束に分岐させる分岐光学系を備え、前記第１の光束にて前記被走査面を走査するとともに前記第２の光束にて主走査方向の同期検知を行う光走査装置であって、
   前記走査光学系の主走査方向端部側に設けられ、前記第１の光束が前記走査光学系に入射することを妨げる遮光部が設けられていることを特徴とする光走査装置。
2. 光源と、
   前記光源より出射した光束を偏向走査させる偏向走査手段と、
   前記偏向走査手段によって偏向された光束を被走査面に結像させる走査光学系と、
   前記被走査面における主走査方向の走査同期を取るための同期検知センサを備える光走査装置において、
   前記光源と前記偏向走査手段の間に設けられ、前記光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束に分岐させる分岐光学系を備え、前記第１の光束にて前記被走査面を走査するとともに前記第２の光束にて主走査方向の同期検知を行う光走査装置であって、
   前記走査光学系の主走査方向端部側に設けられ、前記第２の光束が前記走査光学系に入射することを妨げる遮光部が設けられていることを特徴とする光走査装置。
3. 光源と、
   前記光源より出射した光束を偏向走査させる偏向走査手段と、
   前記偏向走査手段によって偏向された光束を被走査面に結像させる走査光学系と、
   前記被走査面における主走査方向の走査同期を取るための同期検知センサを備える光走査装置において、
   前記光源と前記偏向走査手段の間に設けられ、前記光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束に分岐させる分岐光学系を備え、前記第１の光束にて前記被走査面を走査するとともに前記第２の光束にて主走査方向の同期検知を行う光走査装置であって、
   前記走査光学系の主走査方向端部側に設けられ、前記第１の光束及び第２の光束が前記走査光学系に入射することを妨げる遮光部が設けられていることを特徴とする光走査装置。
4. 前記第１の光束の遮光部と前記第２の光束の遮光部とが一体的に形成されていること
   を特徴とする請求項３の光走査装置。
5. 前記光源より出射した光束を前記偏向走査手段に結像させる結像光学系を有し、前記結像光学系と前記分岐光学系が一体的に成形されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の光走査装置。
6. 前記遮光部が前記光走査装置のハウジングに一体的に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の光走査装置。