JP2015215529A - 光偏向器、光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光学走査装置、画像形成装置の小型化を図りつつ、高精度な寸法管理を必要とせずにフレア光を低減することができ、高精度な画像を得ることができる光偏向器、光学走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る光偏向器、光学走査装置及び画像形成装置の代表的な構成は、光束を偏向する回転多面鏡１８と、回転多面鏡１８を支持し、回転多面鏡１８と一体的に回転するロータ３４と、を有し、ロータ３４は、回転多面鏡１８の反射面よりも回転多面鏡１８の回転軸から離れた位置に設けられ、ロータ３４の天面よりも回転多面鏡１８側に突出した凸部３９を備えることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置およびこれに用いられる光偏向器、光学走査装置に関する。

従来の光学走査装置は、小型化が要求されており、複数の走査光学系をひとつの光偏向手段を挟んで対向にして配置したものがある。この光学走査装置では、ポリゴンミラーの両側にレンズ等が配置されており、一方の走査光学系の光源から出射された光線はレンズを透過後、ミラー等によって感光ドラムへと走査される。

この際、光線の一部が光学走査装置内の光学素子の表面やメカ部材で反射してフレア光（表面反射光）となり、相対向する走査光学系へと入射することにより画像の縦スジや二重画像といった画像品位の低下が課題となっている。特に、結像レンズやシリンドリカルレンズ等のプラスチック化に伴い、反射防止コートを行っていないレンズが主流となっていることから、レンズ表面にてフレア光が発生しやすい。そこで、特許文献１、２の光学走査装置では、ポリゴンミラーとレンズとの間に遮光板を設けてフレア光を遮光している。

特開２００７−１７９１５ 特開２００６−３０７０６

しかしながら、特許文献１、２のような構成では、遮光板における光線を通す穴と遮光部の精度管理が厳しくなってしまう。例えば、ポリゴンミラーに対して副走査方向に角度をもって入射、偏向する斜入射光学系においては、走査光線だけを通し、レンズから反射する反射光だけを遮光する必要がある。このため、副走査方向（ポリゴンミラーの回転軸方向）の寸法精度や位置精度が非常に厳しくなる。

そこで本発明は、光学走査装置、画像形成装置の小型化を図りつつ、高精度な寸法管理を必要とせずにフレア光を低減することができ、高精度な画像を得ることができる光偏向器、光学走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る光偏向器、光学走査装置及び画像形成装置の代表的な構成は、光束を偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を支持し、前記回転多面鏡と一体的に回転する回転体と、を有し、前記回転体は、前記回転多面鏡の反射面よりも前記回転多面鏡の回転軸から離れた位置に設けられ、前記回転体の天面よりも前記回転多面鏡側に突出した突出部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光学走査装置、画像形成装置の小型化を図りつつ、高精度な寸法管理を必要とせずにフレア光を低減することができ、高精度な画像を得ることができる。

第１実施形態に係る光学走査装置の斜視図である。 第１実施形態に係る光学走査装置の主走査断面図である。 第１実施形態に係る光学走査装置の副走査断面図である。 従来の光学走査装置主走査方向の部分断面図である。 従来の光学走査装置の副走査方向の部分断面図である。 第１実施形態の光偏向器の内部構成を示す模式断面図である。 第１実施形態に係るフレア光の光路を説明する主走査断面図である。 第１実施形態に係るフレア光の光路を説明する副走査断面図である。 図８の副走査方向の部分断面図である。 第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 第２実施形態に係る光偏向器の斜視図である。 第２実施形態に係る光学走査装置の副走査方向の部分断面図である。

[第１実施形態]
本発明に係る光偏向器、光学走査装置及び画像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。図１０は本実施形態に係る画像形成装置Ｄの構成図である。図１０に示すように、本実施形態の画像形成装置Ｄにおいて、光学走査装置Ｓ１が画像情報に基づいて光束Ｌｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋを出射する。光束Ｌｙ〜Ｌｋは、一次帯電器９１ｙ、９１ｍ、９１ｃ、９１ｋによって一様に帯電した感光ドラム（像担持体）９０ｙ、９０ｍ、９０ｃ、９０ｋの表面上を照射し、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器９２ｙ、９２ｍ、９２ｃ、９２ｋによってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像として可視像化される。

一方、給送トレイに載置された転写材Ｐは、給送ローラ９３ａ、９３ｂにより給送され、転写ベルト９４と感光ドラム９０ｙ〜９０ｋとのニップ部へ搬送され、各色のトナー像を重ねて転写される。トナー像を転写された転写材Ｐは、定着器９６によって加熱、加圧されてトナー像を定着され、排出ローラ９７によって装置外に排出される。

（光学走査装置Ｓ１）
図１は本実施形態に係る光学走査装置Ｓ１の斜視図である。図２は本実施形態に係る光学走査装置Ｓ１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図３は本実施形態に係る光学走査装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。副走査方向とは、光偏向器の回転軸と平行な方向である。副走査断面とは、副走査方向（光偏向器の回転軸と平行な方向）を法線とする断面図である。主走査方向とは、光偏向器で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。主走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。

図１〜図３に示すように、光学走査装置Ｓ１は、固定部１１、１２、１３によって、画像形成装置Ｄの枠体に固定されている。光学走査装置Ｓ１は、光偏向器１９を略四角形を呈したハウジング部材２３の略中央に設け、光偏向器１９の回転軸２４に対して左側に第１走査光学系、右側に第２走査光学系を有する。第１走査光学系は、イエローのＹステーション、マゼンタのＭステーションを有する。第２走査光学系は、シアンのＣステーション、ブラックのＫステーションを有する。ＹステーションとＫステーションは、回転多面鏡１８（光偏向器１９）に対し略対称に配置されている。ＭステーションとＣステーションは、回転多面鏡１８（光偏向器１９）に対し略対称に配置されている。

Ｙステーションにおいて、半導体レーザ（光源）１５ｙから出射された光束Ｌｙは、コリメータレンズ１６ｙにより略平行光化され、シリンドリカルレンズ１７を通過し、回転多面鏡１８を備えた光偏向器１９により偏向される。偏向された光束Ｌｙは、第１走査レンズ２０ｙｍ、第２走査レンズ２１ｙを通過した後、平面鏡の折り返しミラー２２ｙ１によって感光ドラム９０ｙに導かれ、走査線を描画する。

同様にして、Ｍ〜Ｋステーションにおいても、半導体レーザ（光源）１５ｍ〜１５ｋから出射された光束Ｌｙ〜Ｌｋは、コリメータレンズ１６ｍ〜１６ｋ、シリンドリカルレンズ１７、光偏向器１９と走査される。そして、第１走査レンズ２０ｙｍ、２０ｃｋ、第２走査レンズ２１ｍ〜２１ｋ、折り返しミラー２２ｍ１〜２２ｋ１を介して、感光ドラム９０ｍ〜９０ｋに走査線が描画される。

光学走査装置Ｓ１は、偏向面への入射光束の光路と、該偏向面で偏向走査され、被走査面上に入射する走査光束（実走査光束）の光路とに挟まれた非有効領域に、同期検出用センサ２６を配している。同期検出用センサ２６は、書き出し位置検知用レンズ２５を通過した光束を検知し、４つの半導体レーザ１５ｙ〜１５ｋから放射される複数の光束の書き出しタイミングを制御している。上述の光学部品は、ガラス強化樹脂などで成形されたハウジング部材２３に収納されている。

なお、図３に示す副走査断面においては、光束Ｌｙ、Ｌｍ（光束Ｌｃ、Ｌｋ）は、光偏向器１９の回転軸２４に垂直な平面に対し斜めとなるように回転多面鏡１８の反射面へ斜入射されており、略偏向面上で副走査方向に交差する。

（フレア光の課題）
ここで、第１走査レンズ２０ｙｍ、２０ｃｋは、ポリオレフィン系の樹脂材料を用いた射出成形により製作したプラスチックレンズであり、反射防止コート等は行っていない。そのため表面反射光がフレア光（表面反射光）となる。フレア光とは、光偏向器に対して対向側の結像レンズ系のレンズ面で反射した光束が感光ドラムに入射する不要な光のことを言う。

単一の光偏向器の両側に走査光学系をそれぞれ配し、複数の光束を偏向走査する光学走査装置の場合、光偏向器５に対して対抗するフレア光が対向する走査光学系へと入射することにより画像の縦スジや二重画像といった画像品位の低下が課題となっている。

（従来のフレア光対策）
図４は従来の光学走査装置Ｓ１００の主走査方向の部分断面図である。図５は従来の光学走査装置Ｓ１００の副走査方向の部分断面図である。本実施形態の光学走査装置Ｓ１と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態の光学走査装置Ｓ１００は、本実施形態の光学走査装置Ｓ１と同様に、Ｙ〜Ｋステーションを有している。

図４、図５に示すように、Ｃステーションにおいて、回転多面鏡１８の反射面に対して副走査方向に角度を持って入射した光束Ｌｃは、第１走査レンズ２０ｃｋの入射面を透過する際に、その一部が反射してフレア光Ｌｆとなる。反射したフレア光Ｌｆは、回転多面鏡１８と光偏向器１９のロータフレーム３２との間を通過し、金属製のロータフレーム３２の天面上に反射して第１走査レンズ２０ｙｍ方向へと向かう。第１走査レンズ２０ｙｍを透過したフレア光Ｌｆはそのまま第２走査レンズ２１ｙを透過し、折り返しミラー２２ｙ１で反射され、感光ドラム９０ｙへと到達する。

尚、第１走査レンズ２０ｃｋに入射する光束Ｌｃのうち、ロータフレーム３２の天面で反射しないフレア光Ｌｆにおいては、対向する走査光学系（Ｙステーション）に至らないため、問題とはならない。つまり、対向する走査光学系に影響を及ぼすフレア光Ｌｆを遮光できなかった場合、画像不良が発生してしまう。

そこで、従来は、遮光板を設けてフレア光Ｌｆを遮光している。しかし、副走査方向においてフレア光Ｌｆと光束Ｌｙは近接しているため、遮光板によりフレア光Ｌｆのみを遮光することは高精度な寸法管理が必要となり、非常に困難である。また、フレア光Ｌｆは装置全体の小型化を目的として結像レンズを光偏向器１９に近接させた場合に発生することが多く、画像劣化の抑制とダウンサイジングを両立させる障害となっている。

（本実施形態のフレア光対策）
図６は本実施形態の光学走査装置Ｓ１の光偏向器１９の内部構成を示す模式断面図である。図６に示すように、回転多面鏡１８は、駆動モータ２９により、回転軸２４を中心に回転する。回転軸２４は、軸受３０に支承されている。駆動モータ２９は、フランジ部３１、ロータ（回転体）３４、回路基板３５、ステータ３８を有している。回転軸２４は、フランジ部３１、ロータ３４のロータフレーム３２と一体的に結合されている。

フランジ部３１は、回転多面鏡１８の下部に設けられ、回転多面鏡１８を精度良く配設している。フランジ部３１の厚みが一定以上薄くなると、フランジ部３１の平面精度や剛性が低くなってしまい、結果として回転多面鏡１８の倒れなどを引き起こす恐れがあるため、フランジ部３１は一定以上の厚みが必要となる。

ロータ３４は、ロータフレーム３２、ロータマグネット３３を有し、回転多面鏡１８を支持している。ロータマグネット３３は、ロータフレーム３２の内側に設けられている。ステータ３８は、鉄製の回路基板３５にステータコア３６、ステータコイル３７を固定している。軸受３０は回路基板３５に対して垂直に一体的に結合されている。回転多面鏡１８はフランジ部３１に固定され、ロータ３４が回転することで、回転軸２４及びロータ３４と一体的に回転する。

ロータフレーム３２は、板金の絞りによって形成されており、円盤状の天面３２ａと略円筒状の側面３２ｂとを有している。天面３２ａの最外周部には、回転軸方向に突出した環状の凸部（突出部）３９がプレス等によって形成されている。凸部３９は、天面３２ａよりも回転多面鏡側に突出している。

本実施形態では、凸部３９の高さは、回転多面鏡１８の底面と同一の高さとなっている。しかし、凸部３９の高さは、図７に示すように、回転多面鏡１８の反射有効領域（光束が入射する副走査方向の領域）の下端より低く、回転多面鏡１８の下端よりも高ければよい。

図８は本実施形態のフレア光の光路を説明する主走査方向の部分断面図である。図９は図８の副走査方向の部分断面図である。図８、図９において、本来潜像を形成するために感光ドラム９０ｙ、９０ｃへ到達すべき光束Ｌｙ、Ｌｃを実線で示し、不要光であるフレア光Ｌｆを点線で示す。

図８、図９に示すように、半導体レーザ１５ｃから出射された光束Ｌｃは、回転多面鏡１８の偏向面で偏向走査される。偏向走査された光束Ｌｃは第１走査レンズ２０ｃｋの入射面でその一部が反射し、フレア光Ｌｆとなる。フレア光Ｌｆの一部は、光偏向器１９の主走査平面内において光偏向器１９に向かって反射する。ここで、光偏向器１９は、ロータフレーム３２の天面３２ａの最外周部に凸部３９が設けられていることにより、ロータフレーム３２の側面３２ｂが回転多面鏡１８の底面と略同位置までせり出していることになる。このため、側面３２ｂは、第１走査レンズ（第１のレンズ）２０ｃｋで反射し、第１走査レンズ２０ｙｍ（第２のレンズ側）へ向かうフレア光Ｌｆが遮ることができる。これにより、第１走査レンズ２０ｃｋで反射したフレア光Ｌｆは、光偏向器１９のロータフレーム３２の側面３２ｂで反射され、対向する第１走査光学系の感光ドラム９０に到達することを抑制できる。

この構成によれば、光学走査装置内に精度良く遮光板を設ける必要が無く、画像形成装置の小型化を図りつつ、高精度な寸法管理を必要とせずにフレア光を低減することができ、高精度な画像を得ることができる。また、光偏向器１９の構成や斜入射角度によって異なるフレア光が発生したとしても、フレア光が他方の走査光学系の感光ドラムに到達することを抑制できる。

また、一般に、光偏向器１９のように高速回転する駆動モータ２９を用いる場合、回転体のバランスを修正することが必要である。バランスの修正には一般に紫外線硬化樹脂等が多く用いられる。図６，図７に示すように、紫外線硬化樹脂４０を凸部３９の内周側に沿って塗布することで、高速回転時の遠心力に対してアンカー効果が働く。このため、従来の形態に比べ紫外線硬化樹脂４０が剥離しにくくなる。

また、凸部３９は、外周表面にシボなどの細かな凹凸を設けることで、フレア光Ｌｆを散乱させることができ、被走査面へ到達するフレア光を大幅に低減することができる。また、凸部３９を黒色とすることで、フレア光を吸収し、フレア光Ｌｆの反射をさらに抑制できる。

[第２実施形態]
次に本発明に係る光偏向器、光学走査装置及び画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図１１は本実施形態の光偏向器１９の斜視図である。図１１に示すように、本実施形態の画像形成装置Ｄは、上記第１実施形態の画像形成装置Ｄの光偏向器１９に変えて、光偏向器４１を設けたものである。光偏向器４１は、上記第１実施形態の光偏向器１９のロータフレーム３２に変えて、ロータフレーム４３、円筒状の遮光部材（突出部）４２を設けたものである。

ロータフレーム４３は、ロータフレーム３２に凸部３９を省略したものである。遮光部材４２は、フレームの側面（外径）に圧入または接着されている。遮光部材４２の上端は、回転多面鏡１８の有効領域に掛からないよう、高さを管理して挿入されている。遮光部材４２の上端は、回転多面鏡１８の反射有効領域の下端より低く、回転多面鏡１８の下端よりも高ければよい。

図１２は本実施形態の光学走査装置Ｓ２におけるフレア光Ｌｆの光路を説明する副走査方向の部分断面図である。図１３は図１２の光偏向器近傍の主要部拡大図である。図１２に示すように、第１走査レンズ２０ｃｋの入射面で反射したフレア光Ｌｆの一部は、光偏向器４１のロータフレーム４３の側面４３ｂへ向かう。そして、図１３に示すように、ロータフレーム４３の天面４３ａと回転多面鏡１８との間へ向かうフレア光Ｌｆは、遮光部材４２の側面で乱反射され、対向する第１走査光学系の感光ドラム９０に到達することを抑制できる。

本実施形態によれば、遮光部材４２は、上記第１実施形態の凸部３９と同様に、第１走査レンズ２０ｃｋで反射したフレア光Ｌｆが、対向する第１走査光学系の感光ドラム９０に到達することを抑制できる。また、遮光部材４２は樹脂などで形成され、外周表面にシボなどの細かな凹凸を設けることで、フレア光Ｌｆを散乱させることができ、被走査面へ到達するフレア光を大幅に低減することができる。また、遮光部材４２を、光吸収部材、黒色とすることで、フレア光を吸収し、フレア光Ｌｆの反射をさらに抑制できる。

Ｄ …画像形成装置
Ｌｆ …フレア光
Ｌｙ〜Ｌｋ …光束
Ｓ１、Ｓ２ …光学走査装置
１５ｙ〜１５ｋ …半導体レーザ（光源）
１６ｙ〜１６ｋ …コリメータレンズ
１７ …シリンドリカルレンズ
１８ …回転多面鏡
１９、４１ …光偏向器
２０ｙｍ〜２０ｋｍ …第１走査レンズ
２１ｙ〜２１ｋ …第２走査レンズ
２２ｙ１〜２２ｋ１ …折り返しミラー
２４ …回転軸
３１ …フランジ部
３２、４３ …ロータフレーム
３２ａ …天面
３２ｂ …側面
３４ …ロータ（回転体）
３９ …凸部（突出部）
４２ …遮光部材（突出部）
９０ｙ〜９０ｋ …感光ドラム（像担持体）

Claims (11)

1. 光束を偏向する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡を支持し、前記回転多面鏡と一体的に回転する回転体と、を有し、
   前記回転体は、前記回転多面鏡の反射面よりも前記回転多面鏡の回転軸から離れた位置に設けられ、前記回転体の天面よりも前記回転多面鏡側に突出した突出部を備えることを特徴とする光偏向器。
   
2. 前記突出部の前記回転多面鏡の回転軸方向の高さは、前記回転多面鏡の光束が入射する副走査方向の領域の下端より低く、前記回転多面鏡の下端よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
   
3. 前記突出部は、前記回転体のフレームに形成された環状の部分であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。
   
4. 前記突出部は、前記回転体のフレームに嵌められた円筒状の部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光偏向器。
   
5. 前記突出部の外周表面は、細かな凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光偏向器。
   
6. 前記突出部の外周表面は、黒色であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光偏向器。
   
7. 前記突出は光吸収部材であることを特徴とする請求項３に記載の光偏向器。
   
8. 前記突出の内周に、前記回転体のバランスを修正する紫外線硬化樹脂を塗布することを特徴とする請求項３に記載の光偏向器。
   
9. 複数の光源と、
   請求項１〜８のいずれかの光偏向器と、
   前記光偏向器を間に挟んで配置された第１、第２のレンズと、
   を有し、前記複数の光源から出射された複数の光束のうちの一方は、前記光偏向器の前記回転多面鏡で反射されて前記第１のレンズへ入射し、前記複数の光源から出射された複数の光束のうちの他方は、前記光偏向器の前記回転多面鏡で反射されて前記第２のレンズへ入射することを特徴とする光学走査装置。
   
10. 前記突出部は、前記第１のレンズで反射して前記第２のレンズ側へ向かう光束を遮ることを特徴とする請求項９に記載の光学走査装置。
    
11. 像担持体と、
    前記像担持体に光束を照射し、静電潜像を形成する請求項９又は１０に記載の光学走査装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

Images