JP2015105983A

JP2015105983A - レーザ走査装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2015105983A
Application number: JP2013246874A
Authority: JP
Inventors: 学松尾; Manabu Matsuo; 伸弘白井; Nobuhiro Shirai
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-06-08

Abstract

【課題】広角の走査領域を確保しつつ、装置の小型化を図るレーザ走査装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】レーザ走査装置は、筐体１Ａ内に、主走査方向と平行な方向にレーザ光束の射出方向が設定されたレーザ素子１１１，１２１を搭載する基板１００と、レーザ素子１１１，１２１から射出されたレーザ光束Ｌ１，Ｌ２を偏向させてポリゴンミラー１３１に入射させるミラー１１３，１２３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、射出されたレーザ光束をポリゴンミラーで走査するレーザ走査装置及び画像形成装置に関する。

近年の画像形成装置は、カラー画像の印字用として複数のレーザ素子を内蔵し、これらから同時に複数本のレーザ光束を射出するレーザ走査装置を備えている。レーザ走査装置には、各色分のレーザ光束を、定速回転するポリゴンミラーで反射させて、各色の感光体上を主走査方向に走査させることで各色の静電潜像を生成する。特許文献１には、４面構造のポリゴンミラーを中央位置に備えると共に、左右方向に各色の感光体を配置し、さらにポリゴンミラーに対して前記左右方向に直交する方向に各色のレーザ素子を配列した両側走査型の構成が記載されている。特許文献１では、各色のレーザ素子から射出されたレーザ光束が、ポリゴンミラーで左右に２本ずつ向かうように反射されて、光学系を介して各感光体上に導かれるようになっている（特許文献１の図６、図７参照）。なお、特許文献１に記載のポリゴンミラーは４面構造であるため走査領域をより広角化できる一方、所望の走査速度を得るためには回転速度を一層高速にする必要があり、モータ音や寿命等の点で汎用化には一定の限界がある。

ところで、特許文献１では、レーザ光束を左右方向に対して直角な方向からポリゴンミラーに向けて射出する構成であるが、走査領域をより広角にするために、レーザ光束を左右方向に直角な方向に対して斜め方向からポリゴンミラーに向けて射出する構成が提案されている。図２（Ｂ）は、かかる斜め方向射出タイプを示すレーザ走査装置の概略を示す平面図で、４面に側壁を有する直方体形状の筐体１１０Ａを備える。筐体１１０Ａの略中央にはポリゴンミラー１１３１が矢印方向に定速回転可能に配置されている。筐体１１０Ａの斜め横（図２（Ｂ）中、斜め下方）には、基板１１１０が配設され、この基板１１１０に、パッケージに収納されたレーザ素子１１１１及びその前方の集光用のレンズ部１１１２が取り付けられている。基板１１１０は、所定サイズを有し、レーザ素子１１１１の駆動を制御するＬＳＵ-ＡＳＩＣ（Laser scanning Unit Application Specific Integrated Circuit）やドライバを構成する各種回路部品が搭載されている。基板１１１０は、筐体１１０Ａの側壁に対して斜めに傾けて取り付けられて、レーザ素子１１１１からの光束をポリゴンミラー１１３１に対して斜め方向から入射するようにし、これによって広角の走査領域Ｓを得ている。なお、筐体１１０Ａの右側には、ポリゴンミラー１１３１を挟んで左右対称となるように、レーザ素子１１２１及びレンズ部１１２２を搭載した基板１１２０が逆向きに傾けて配置されて、より広角の走査領域Ｓが左右に形成されると共に、カラー印字が可能にされている。

特開２００８−３１０３４７号公報

図２（Ｂ）に示すレーザ走査装置は、より広角の走査領域Ｓを確保することが可能となる一方、基板１１１０，１１２０を傾けて配設する必要があることから、基板１１１０，１１２０の収容空間を確保するために前後方向（図２（Ｂ）中、上下方向）を長くする必要があり、サイズの大型化を招くこととなって小型化の要請下では好ましくない。また、基板１１１０，１１２０をそれぞれ異なる向きに傾けて配設するため、取り付けや調整作業におけるアクセスが容易ではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、射出されたレーザ光束をミラーで偏向して斜め方向からポリゴンミラーに導くことで広角の走査領域を確保しつつ、小型化を実現するレーザ走査装置及び画像形成装置を提供するものである。

本発明は、筐体内に配置されたレーザ素子から射出されたレーザ光束をポリゴンミラーで反射させて主走査方向に走査させるレーザ走査装置において、前記主走査方向と平行な方向にレーザ光束の射出方向が設定された前記レーザ素子を搭載する基板と、前記レーザ素子から射出されたレーザ光束を偏向させて前記ポリゴンミラーに入射させるミラーとを備えたものである。本発明によれば、主走査方向と平行な方向に射出されたレーザ光束はミラーで偏向され、斜め方向からポリゴンミラーに入射される。従って、斜め入射によって広角の走査領域が確保されつつ、レーザ素子を搭載する基板が筐体の側壁に沿って配設されるので、基板を斜めに配設した場合に比して筐体は小型化される。

また、前記レーザ素子は、フルカラー用の４個を備え、各レーザ素子からのレーザ光束は、前記ポリゴンミラーで２本ずつ対称方向に反射されて互いに平行な主走査方向に走査されることを特徴とする。この構成によれば、フルカラーで、いわゆる両側走査型の小型化されたレーザ走査装置が実現される。

また、前記基板は、１枚であることを特徴とする。この構成によれば、基板の取付作業等が容易となる。

また、前記ミラーは基板に搭載されていることを特徴とする。この構成によれば、基板を含めたユニット化が図れるので、取り扱いさや調整がより容易となる。

また、前記ポリゴンミラーは６面構造であることを特徴とする。この構成によれば、４面構造の場合に比して、広角を確保しながら高精細な画像が印画可能となる。

また、かかるレーザ走査装置を備えた画像形成装置である。小型化されたレーザ走査装置でありながら、より大サイズの用紙への印字が可能となる。

本発明によれば、広角の走査領域を確保しつつ、装置の小型化が可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るレーザ走査装置が適用される画像形成装置の全体概略構成図である。本発明と従来装置とを対比するための両者の概略構成図で、（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係るレーザ走査装置の平面図であり、（Ｂ）は従来のレーザ走査装置の平面図である。

本発明の第１の実施形態に係るレーザ走査装置が適用される画像形成装置の全体概略構成を、図１を用いて説明する。画像形成装置は、画像形成部１０、中間転写部２０、二次転写部３０、定着部４０、給紙部５０、用紙搬送路６０、画像読取部７０、及び自動原稿搬送装置８０を備える。画像形成装置は、画像データを用紙に多色又は単色の画像形成処理を行う。

画像形成部１０は、レーザ出力装置であるレーザ走査装置１及びそれぞれ同様な構造を有する各色の画像形成部１０Ａ〜１０Ｄを備えている。レーザ走査装置１は、例えばユニット構成をなし、本実施形態では所要高さの側壁で囲繞された直方体形状の筐体１Ａを有する。筐体１Ａの内部には、色毎に必要な光学部品、電気部品等が配置されている。筐体１Ａ内における配置の詳細は、図２（Ａ）で後述する。レーザ走査装置１は、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ色に変換された各色の画像データによって変調された各レーザ光束を画像形成部１０Ａ〜１０Ｄの感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面の軸方向（主走査方向）に沿って露光走査して、それぞれの静電潜像を形成する。代表して説明する画像形成部１０Ａは、感光体ドラム２Ａを備え、その周囲に回転方向（副走査方向）に沿って帯電器３Ａ、現像器４Ａ及びクリーナ部５Ａを備えている。

なお、中間転写部２０は、中間転写ベルト２１、駆動ローラ２２、従動ローラ２３、一次転写ローラ２４Ａ〜２４Ｄを備え、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１の表面に一次転写する。二次転写部３０は、中間転写ベルト２１の表面のトナー像を用紙へ二次転写する。定着部４０は、給紙部５０から用紙搬送路６０を経て給紙される用紙に、転写されたトナー像を加熱して定着し排紙トレイに排出する。

次に、図１及び図２（Ａ）の平面図に示すように、レーザ走査装置１を収納する筐体１Ａは、略中央にポリゴンミラー１３１が矢印方向に定速回転可能に配置されている。ポリゴンミラー１３１は、ここでは偏向反射面として６面構成を有し、高速印字を可能にしている。

筐体１Ａの前後方向の一方となる前側（図２（Ａ）中の下方）には、取付作業性や価格面から好ましくは１枚物の基板１００採用されて、側壁に沿って立設されている。この基板１００に、ポリゴンミラー１３１を挟んで左右対称となるように、パッケージに収納された各色分のレーザ素子１１１，１２１が搭載されている。基板１００は、ここでは左右に長尺で所定サイズをなし、４個のレーザ素子１１１，１２１（後述するように、紙面奥側の２個は見えていない）の駆動を制御するＬＳＵ-ＡＳＩＣ（Laser scanning Unit Application Specific Integrated Circuit）や各ドライバを構成する各種回路部品が搭載されている。

また、基板１００には、集光用のレンズ部１１２，１２２が、対応するレーザ素子１１１，１２１のレーザ射出面に対向して配設されている。レーザ素子１１１，１２１及びレンズ部１１２，１２２は、レーザ光束Ｌ１，Ｌ２を前後方向（主走査方向に平行な方向）に射出する向きに設定された状態で基板１００に取り付けられている。

さらに、筐体１Ａ内には、レーザ光束Ｌ１，Ｌ２を途中で偏向させてポリゴンミラー１３１に導くミラー１１３，１２３が配設されている。ミラー１１３，１２３は、レーザ光束Ｌ１，Ｌ２を途中で、図２（Ｂ）と同一角度となる斜め方向からポリゴンミラー１３１に導き、図２（Ｂ）と同一の光路長を維持し、かつ、同一の広角の走査領域Ｓを確保している。そして、ポリゴンミラー１３１で左右に偏向反射されたレーザ光束Ｌ１，Ｌ２は、主走査方向に沿った各走査領域Ｓを走査する。なお、図２（Ａ）では、紙面の手前側の２色分のレーザ光束形成用の構造を説明したが、紙面奥行方向に配設されている他の２色分のレーザ光束形成用の構造は、作図上、図示を省略している。しかし、省略した２色分の構造も副走査方向に僅かに偏向させて（図１参照）、それぞれ共役関係を有する走査領域Ｓが生成されて、対応する感光体ドラム２に導かれている。

図２（Ａ）の構成によれば、ミラー１１３，１２３を介在することで、レーザ素子１１１，１２１からのレーザ光束Ｌ１，Ｌ２を主走査方向と平行に射出できるため、かかるレーザ素子１１１，１２１を搭載する基板１００を筐体１ａの側壁に平行配置が可能となる分、図２（Ｂ）と同一光路長を実現しつつ、前後方向の長さ寸法Ｗ１を、従来の図２（Ｂ）の長さ寸法Ｗ１１に比して、ｗｄだけ短縮できる。その結果、筐体１Ａのサイズを前後方向に対して小型化できる。なお、短縮寸法ｗｄは、図２（Ｂ）の基板１１１０，１１２０の長さ及び傾きから概算可能である。

また、図２（Ａ）では、小型化の程度を理解する上で、ポリゴンミラー１３１へ入射されるレーザ光束Ｌ１，Ｌ２を図２（Ｂ）と同一角度として説明したが、本発明は、上述したように主走査方向に射出したレーザ光束を途中で偏向してポリゴンミラー１３１へ斜め入射させる構造にしたことで、広角の走査領域と小型化とを実現したものである。また、基板１００を筐体１Ａの側壁に平行に配置する態様では、基板１００に対する作業時等のアクセス方向が矢印Ｘで示すように一方向側からで済むので、その分、作業が容易となる。

なお、ミラー１１３，１２３は筐体１Ａに配設する構成に限定されず、第２の実施形態として基板１００に取り付ける構成とし、基板、レーザ素子、レンズ部及びミラーでユニット化することで、取り扱いや調整がより容易となる。

また、基板１００は１枚物に限定されず、第３の実施形態として、各レーザ素子毎に、あるいは例えば左右の対毎に個別の基板１００として設けてもよい。

また、本発明は、両側走査型のレーザ走査装置の他、モノクロ式のレーザ走査装置にも適用可能である。

また、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及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。

１レーザ走査装置
１Ａ筐体
１００基板
１１１，１２１レーザ素子
１１３，１２３ミラー
１３１ポリゴンミラー

Claims

筐体内に配置されたレーザ素子から射出されたレーザ光束をポリゴンミラーで反射させて主走査方向に走査させるレーザ走査装置において、
前記主走査方向と平行な方向にレーザ光束の射出方向が設定された前記レーザ素子を搭載する基板と、
前記レーザ素子から射出されたレーザ光束を偏向させて前記ポリゴンミラーに入射させるミラーとを備えたレーザ走査装置。
前記レーザ素子は、フルカラー用の４個を備え、各レーザ素子からのレーザ光束は、前記ポリゴンミラーで２本ずつ対称方向に反射されて互いに平行な主走査方向に走査されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
前記基板は、１枚であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ走査装置。
前記ミラーは基板に搭載されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ走査装置。
前記ポリゴンミラーは６面構造であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ走査装置。
請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ走査装置を備えた画像形成装置。