JP2011197615A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図りつつ、防塵性を確保することができる光走査装置を提供する。
【解決手段】光走査装置１００は、光源と、光源からの光ビームを主走査方向に偏向および走査させる偏向器（ポリゴンミラー１３０）と、偏向器で偏向および走査された光ビームが通過するシリンドリカルレンズ１７０と、シリンドリカルレンズ１７０を支持する筐体１１０とを備えている。シリンドリカルレンズ１７０は、光ビームの入射面１７１と、筐体１１０の外部に露出した光ビームの出射面１７２と、入射面１７１と出射面１７２をつなぎ、主走査方向に延びる一対の側面１７３，１７４とを有し、筐体１１０は、筐体１１０の内外を仕切るようにシリンドリカルレンズ１７０の一対の側面１７３，１７４に沿って主走査方向に延びる一対の防塵壁２２３，２２４を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、光走査装置に関する。

一般に、レーザプリンタなどの画像形成装置には、感光体の表面を露光する光走査装置が設けられている。このような光走査装置としては、例えば、特許文献１に示すように、筐体内に、光源や、レーザ光を偏向・走査させる偏向器（回転多面鏡）、偏向・走査されたレーザ光が通過するレンズなどを備えたものが知られている。

特開２００７−３２８２７６号公報

ところで、前記したような従来の光走査装置では、筐体の開口（スリット）に取り付けられたカバーガラスを介してレーザ光が外部に出射されるため、筐体内への塵埃の侵入を抑制することができるが、レンズなどの部品のすべてが筐体内に収容されているので装置が大型化していた。

そこで、装置の小型化を達成するため、カバーガラスを設けずに、筐体の開口にレンズを配置してレンズの出射面を外部に露出させることで、筐体を小型化する構成が考えられる。しかしながら、レンズはその機能に応じて、例えば、出射面が曲面形状をなしていたり、全体が弓形状をなしていたりするので、カバーガラスのように筐体の開口を塞ぐことが難しく、筐体内への塵埃の侵入を抑制する機能（以下、防塵性という。）が低下するおそれがあった。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ、防塵性を確保することができる光走査装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の光走査装置は、光源と、前記光源からの光ビームを主走査方向に偏向および走査させる偏向器と、前記偏向器で偏向および走査された光ビームが通過するレンズと、前記レンズを支持する筐体とを備えた光走査装置であって、前記レンズは、光ビームの入射面と、前記筐体の外部に露出した光ビームの出射面と、前記入射面と前記出射面をつなぎ、主走査方向に延びる一対の側面とを有し、前記筐体は、当該筐体の内外を仕切るように前記レンズの前記一対の側面に沿って主走査方向に延びる一対の防塵壁を有することを特徴とする。

このように構成された光走査装置によれば、レンズの出射面が筐体の外部に露出した構成において、筐体がその内外を仕切るようにレンズの一対の側面に沿って主走査方向に延びる一対の防塵壁を有するので、筐体とレンズの間の隙間を小さくすることができる。これにより、小型化を図りつつ、防塵性を確保することができる。

本発明によれば、レンズの出射面が筐体の外部に露出した構成において、筐体がその内外を仕切るようにレンズの一対の側面に沿って主走査方向に延びる一対の防塵壁を有するので、小型化を図りつつ、防塵性を確保することができる。

本発明の実施形態に係る光走査装置を備えたレーザプリンタの概略構成を示す図である。 光走査装置の構成を示す平面図である。 光走査装置の構成を示す断面図である。 シリンドリカルレンズの斜視図である。 光走査装置の拡大断面図である。 シリンドリカルレンズ付近を内側から見た斜視図（ａ）と、外側から見た斜視図（ｂ）である。 シリンドリカルレンズを取り外した光走査装置の平面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係る光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成について説明した後、光走査装置の詳細な構成について説明する。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１（画像形成装置）は、本体ケーシング２内に、用紙Ｓを給紙するための給紙部３と、用紙Ｓに画像を形成する画像形成部４とを主に備えている。

ここで、レーザプリンタ１の概略構成の説明において、方向は、レーザプリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

給紙部３は、本体ケーシング２内の下部に設けられ、給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３とを主に備えている。給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓは、用紙押圧板３２によって上方に寄せられ、給紙機構３３によって画像形成部４に供給される。

画像形成部４は、光走査装置１００と、プロセスカートリッジ６と、定着装置７とから主に構成されている。

光走査装置１００は、本体ケーシング２内の上部に配置され、画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）を出射し、感光体ドラム６１の表面を露光して静電潜像を形成するように構成されている。光走査装置１００の詳細な構成については後述する。

プロセスカートリッジ６は、光走査装置１００の下方に配置され、本体ケーシング２に設けられたフロントカバー（符号省略）を開いたときにできる開口から本体ケーシング２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３と、現像ローラ６４と、層厚規制ブレード６５と、供給ローラ６６と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部６７とを主に備えている。

プロセスカートリッジ６では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、光走査装置１００からのレーザ光によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部６７内のトナーは、供給ローラ６６を介して現像ローラ６４に供給され、現像ローラ６４と層厚規制ブレード６５との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ６４上に担持される。

現像ローラ６４上に担持されたトナーは、現像ローラ６４から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間を用紙Ｓが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｓ上に転写される。

定着装置７は、プロセスカートリッジ６の後方に設けられ、加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１と対向配置されて加熱ローラ７１を押圧する加圧ローラ７２とを主に備えている。この定着装置７では、用紙Ｓ上に転写されたトナー像を、用紙Ｓが加熱ローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過する間に熱定着させる。トナー像が熱定着された用紙Ｓは、搬送ローラ７３によって搬送経路２３を搬送され、搬送経路２３から排出ローラ２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜光走査装置の詳細構成＞
次に、光走査装置１００の詳細な構成について説明する。なお、以下の説明においては、光源装置１２０から出射されるレーザ光の進行方向の下流側を単に「下流側」という。

図２，３に示すように、光走査装置１００は、筐体１１０内に、光源装置１２０と、シリンドリカルレンズ１２７と、偏向器の一例としてのポリゴンミラー１３０と、ポリゴンモータ１４０と、ｆθレンズ１５０と、反射鏡１６０と、レンズの一例としてのシリンドリカルレンズ１７０とを主に備えている。

光源装置１２０は、レーザ光（光ビーム）を出射する光源の一例としての半導体レーザ光源１２１や、半導体レーザ光源１２１から出射されたレーザ光を集光させて平行な光束に変換するカップリングレンズ１２２などを備えて構成された公知の装置である。

シリンドリカルレンズ１２７は、光源装置１２０の下流側に配置されており、光源装置１２０から出射されたレーザ光が通過する走査レンズである。このシリンドリカルレンズ１２７は、光源装置１２０から出射されたレーザ光をポリゴンミラー１３０（反射面）上で副走査方向（主走査方向に直交する方向）にのみ結像するように変換する機能を有する。

ポリゴンミラー１３０は、シリンドリカルレンズ１２７の下流側に配置されており、六角柱の６つの側面が反射面となっている。このポリゴンミラー１３０は、高速回転しながら光源装置１２０からのレーザ光（シリンドリカルレンズ１２７を通過したレーザ光）を反射して主走査方向（図２の略左右方向）に偏向および等角速度で走査させる。ポリゴンモータ１４０は、ポリゴンミラー１３０を回転駆動するための公知のモータである。

ｆθレンズ１５０は、ポリゴンミラー１３０の下流側に配置されており、ポリゴンミラー１３０で偏向および走査されたレーザ光が通過する走査レンズである。このｆθレンズ１５０は、ポリゴンミラー１３０により等角速度で走査されたレーザ光を感光体ドラム６１の表面に集光し、かつ、等速度で走査するように変換する機能を有する。

反射鏡１６０は、ｆθレンズ１５０の下流側に配置されており、ポリゴンミラー１３０で偏向および走査され、ｆθレンズ１５０を通過したレーザ光を反射してその光路を折り返すことで、レーザ光をシリンドリカルレンズ１７０に向けるものである。

シリンドリカルレンズ１７０は、反射鏡１６０の下流側に配置されており、ポリゴンミラー１３０で偏向および走査され、ｆθレンズ１５０を通過し、反射鏡１６０で反射されたレーザ光が通過する走査レンズである。このシリンドリカルレンズ１７０は、レーザ光を屈折させて副走査方向に収束することで、ポリゴンミラー１３０の面倒れを補正する機能を有する。また、シリンドリカルレンズ１７０は、シリンドリカルレンズ１２７と対をなして光束に変換されたレーザ光の面倒れを補正する機能を有する。

図４に示すように、シリンドリカルレンズ１７０は、主走査方向に長い一対のレンズ面、具体的には、レーザ光の入射面１７１および出射面１７２と、入射面１７１と出射面１７２をつなぎ、主走査方向に延びる一対の側面１７３，１７４とを有している。入射面１７１および出射面１７２は、副走査方向から見て、弓形状をなしている（図２参照）。このようなシリンドリカルレンズ１７０は、図５に示すように、出射面１７２を筐体１１０の外部に露出した状態で、筐体１１０（ベースフレーム２００）に支持されている。

なお、以下においては、説明の便宜のため、一対の側面１７３，１７４のうち、シリンドリカルレンズ１７０が筐体１１０に支持された状態において、筐体１１０内を向く面を内側面１７３といい、内側面１７３とは反対側の面を外側面１７４というものとする。

図２，３に戻り、光走査装置１００では、光源装置１２０から出射された画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）が、シリンドリカルレンズ１２７、ポリゴンミラー１３０、ｆθレンズ１５０、反射鏡１６０およびシリンドリカルレンズ１７０の順に反射または通過して、感光体ドラム６１（図１参照）の表面（被走査面）で高速走査される。これにより、感光体ドラム６１の表面が露光され、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。

筐体１１０は、光源装置１２０やポリゴンモータ１４０、シリンドリカルレンズ１７０などを支持する箱状の部材である。より詳細に、筐体１１０は、図３に示すように、上部（図３における上部）が開放された箱状（器状）のベースフレーム２００と、ベースフレーム２００の開放された部分を覆うように取り付けられる蓋フレーム３００とを有している。

ベースフレーム２００は、箱（器）の底壁部２１０に、ポリゴンミラー１３０を支持する支持面２１２と、シリンドリカルレンズ１７０に沿うように設けられた一対の防塵壁２２３，２２４とを有している。

支持面２１２には、ポリゴンモータ１４０の取付板１４１が複数のネジＮによって固定されている。このような構成により、ポリゴンミラー１３０が、ポリゴンモータ１４０を介して支持面２１２に支持されている。

図５，６に示すように、一対の防塵壁２２３，２２４は、ベースフレーム２００の一部として一体成形されており、筐体１１０の内外（底壁部２１０の内側と外側）を仕切るように、シリンドリカルレンズ１７０の内側面１７３または外側面１７４に沿って主走査方向（長手方向）に延びるように設けられている。

より詳細に、防塵壁２２３は、図６（ａ）に示すように、底壁部２１０とシリンドリカルレンズ１７０の内側面１７３の間の隙間を塞ぐように、内側面１７３に沿って主走査方向に延びている。さらに述べると、防塵壁２２３は、端部２２３Ａが出射面１７２の弓形状に沿った湾曲形状をなしている。

また、防塵壁２２４は、図６（ｂ）に示すように、底壁部２１０とシリンドリカルレンズ１７０の外側面１７４の間の隙間を塞ぐように、外側面１７４に沿って主走査方向に延びている。さらに述べると、防塵壁２２４は、端部２２４Ａが入射面１７１の弓形状に沿った湾曲形状をなしている。

図５に示すように、本実施形態において、シリンドリカルレンズ１７０は、その光軸（一点鎖線参照）が支持面２１２（支持面２１２の延長面２１２’（二点鎖線参照））に対して傾斜した状態でベースフレーム２００（筐体１１０）に支持されている。これに対応して、一対の防塵壁２２３，２２４は、シリンドリカルレンズ１７０の内側面１７３と外側面１７４を挟むように支持面２１２（延長面２１２’）に対して傾斜している。

シリンドリカルレンズ１７０と防塵壁２２３，２２４の間には、隙間が形成されている。より詳細に、シリンドリカルレンズ１７０と防塵壁２２３の間には、防塵壁２２３の厚さＴ３よりも小さい隙間Ｄ３が形成されている。また、シリンドリカルレンズ１７０と防塵壁２２４の間には、防塵壁２２４の厚さＴ４（本実施形態においては、Ｔ３＝Ｔ４）よりも小さい隙間Ｄ４が形成されている。

これにより、ポリゴンモータ１４０が回転駆動したときの振動などで筐体１１０（ベースフレーム２００）が共振した場合におけるシリンドリカルレンズ１７０と防塵壁２２３，２２４の接触を抑制することができる。その結果、シリンドリカルレンズ１７０に対して外部から力がかかりにくくなるので、シリンドリカルレンズ１７０の変形や位置ずれなどを抑制することができる。

また、図５，７に示すように、一対の防塵壁２２３，２２４は、その端部２２３Ａ，２２４Ａが支持面２１２（延長面２１２’）に直交する方向（図５の上方向）から見て互いに重ならないように形成されている。これによれば、２分割で構成した金型を、図５の上下方向に抜くことが可能となるので、防塵壁２２３，２２４を一体に有するベースフレーム２００（筐体１１０）を射出成形などで容易に成形することが可能となる。

以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
シリンドリカルレンズ１７０の一部（出射面１７２）が筐体１１０の外部に露出しているので、カバーガラスを有し、すべてのレンズが筐体１１０内に収容される構成と比較して、筐体１１０を小型化することができる。これにより、光走査装置１００を小型化することができる。

そして、筐体１１０がその内外を仕切るようにシリンドリカルレンズ１７０の内側面１７３または外側面１７４に沿って主走査方向に延びる一対の防塵壁２２３，２２４を有するので、筐体１１０とシリンドリカルレンズ１７０の間の隙間を小さくすることができる。これにより、光走査装置１００の防塵性を確保することができる。

このように、本実施形態の光走査装置１００によれば、装置の小型化を図りつつ、防塵性を確保することができる。

シリンドリカルレンズ１７０は、光軸が支持面２１２に対して傾斜した状態で支持されているので、シリンドリカルレンズ１７０の光軸が支持面２１２に対して直交した状態で支持される構成と比較して、光走査装置１００の配置の自由度を高めることができる。これにより、光走査装置１００が適用されるレーザプリンタ１などの小型化が可能となる。

なお、シリンドリカルレンズ１７０の光軸が傾斜した状態で支持される構成では、筐体１１０とシリンドリカルレンズ１７０の間に大きな隙間ができやすくなる。しかし、本実施形態では、一対の防塵壁２２３，２２４が、シリンドリカルレンズ１７０の内側面１７３と外側面１７４を挟むように支持面２１２に対して傾斜しているので、大きな隙間ができやすい構成においても、より確実に防塵性を確保することができる。

一対の防塵壁２２３，２２４は、一体成形されているので、防塵壁２２３，２２４を精度よく成形することができ、防塵性を向上させることが可能となる。

シリンドリカルレンズ１７０の入射面１７１および出射面１７２が弓形状をなし、防塵壁２２３，２２４の端部２２３Ａ，２２４Ａが、入射面１７１または出射面１７２の弓形状に沿って湾曲しているので、筐体１１０とシリンドリカルレンズ１７０の間の隙間をより小さくすることができる。これにより、より確実に防塵性を確保することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、シリンドリカルレンズ１７０（レンズ）の入射面１７１および出射面１７２の両方が弓形状をなしている構成を例示したが、これに限定されず、例えば、入射面および出射面のうちのいずれか一方だけが弓形状をなしている構成であってもよい。

前記実施形態では、シリンドリカルレンズ１７０（レンズ）と防塵壁２２３，２２４の間に隙間Ｄ３，Ｄ４が形成されている構成を例示したが、これに限定されず、例えば、レンズと防塵壁の間にシール部材などを設けてもよい。これによれば、防塵性をより向上させることができる。なお、前実施形態では、一対の防塵壁の厚さが互いに等しい場合（Ｔ３＝Ｔ４）を例示したが、一対の防塵壁の厚さは互いに異なっていてもよい。

前記実施形態では、一対の防塵壁２２３，２２４が一体成形されている構成を例示したが、これに限定されず、例えば、一対の防塵壁をそれぞれ個別に成形し、組立工程で筐体に取り付ける構成としてもよい。なお、このような構成においては、一対の防塵壁の端部が支持面に直交する方向から見て互いに重なり合っていてもよい。

前記実施形態では、光軸が支持面２１２に対して傾斜した状態でシリンドリカルレンズ１７０（レンズ）が支持され、一対の防塵壁２２３，２２４が内側面１７３と外側面１７４を挟むように支持面２１２に対して傾斜している構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、光軸が支持面に対して直交した状態でレンズが支持され、一対の防塵壁がレンズの一対の側面を挟むように支持面に対して直交する構成であってもよい。

前記実施形態では、光源として半導体レーザ光源１２１を例示したが、これに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ光源を採用してもよい。
また、前記実施形態では、光源装置１２０から平行な光束に変換されたレーザ光（光ビーム）が出射される構成を例示したが、これに限定されず、例えば、収束光や発散光束が出射される構成としてもよい。

前記実施形態では、偏向器として、反射面が回転することでレーザ光（光ビーム）を偏向および走査するポリゴンミラー１３０を例示したが、これに限定されず、例えば、反射面が揺動することで光ビームを偏向および走査する振動ミラーなどを採用してもよい。

前記実施形態では、レンズとしてシリンドリカルレンズ１７０を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明のレンズは、光ビームの出射面が筐体の外部に露出するように配置されるレンズであれば特に限定されるものではない。

なお、前記実施形態のシリンドリカルレンズ１７０は、ポリゴンミラー１３０の面倒れを補正する機能を有するので、出射面１７２を通過するレーザ光の通過面積が大きくなっている。そのため、出射面１７２に多少の塵埃が付着しても像特性に影響を及ぼしにくいので、出射面を筐体の外部に露出させるレンズとして好適に用いることができる。

前記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１を例示したが、これに限定されず、例えば、複写機や複合機などであってもよい。また、前記実施形態では、本発明の光走査装置を画像形成装置（レーザプリンタ１）に適用した例を示したが、これに限定されず、例えば、測定装置や検査装置などに適用してもよい。

１００ 光走査装置
１１０ 筐体
１２０ 光源装置
１２１ 半導体レーザ光源
１３０ ポリゴンミラー
１７０ シリンドリカルレンズ
１７１ 入射面
１７２ 出射面
１７３ 内側面
１７４ 外側面
２００ ベースフレーム
２１０ 底壁部
２１２ 支持面
２２３ 防塵壁
２２３Ａ 端部
２２４ 防塵壁
２２４Ａ 端部
Ｄ３ 隙間
Ｄ４ 隙間
Ｔ３ 厚さ
Ｔ４ 厚さ

Claims (7)

1. 光源と、前記光源からの光ビームを主走査方向に偏向および走査させる偏向器と、前記偏向器で偏向および走査された光ビームが通過するレンズと、前記レンズを支持する筐体とを備えた光走査装置であって、
   前記レンズは、光ビームの入射面と、前記筐体の外部に露出した光ビームの出射面と、前記入射面と前記出射面をつなぎ、主走査方向に延びる一対の側面とを有し、
   前記筐体は、当該筐体の内外を仕切るように前記レンズの前記一対の側面に沿って主走査方向に延びる一対の防塵壁を有することを特徴とする光走査装置。
2. 前記筐体は、前記偏向器を支持する支持面を有し、
   前記レンズは、光軸が前記支持面に対して傾斜した状態で支持されており、
   前記一対の防塵壁は、前記レンズの前記一対の側面を挟むように前記支持面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記一対の防塵壁の端部は、前記支持面に直交する方向から見て互いに重ならないことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記一対の防塵壁は、一体成形されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記レンズと前記防塵壁の間には、前記防塵壁の厚さよりも小さい隙間が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記レンズは、前記偏向器の面倒れを補正する機能を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記レンズは、前記入射面および前記出射面のうち少なくとも一方が弓形状をなし、
   前記防塵壁の端部は、前記入射面または前記出射面の弓形状に沿った湾曲形状をなしていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光走査装置。

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