JP2018036515A - 光偏向装置、光学走査装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化を図るとともに、簡易な構成で不要反射光による画像不良を抑制することができる光偏向装置を提供する。
【解決手段】回転して光束を偏向走査する回転多面鏡１８と、回転多面鏡１８の回転軸方向の位置を決める座面部３１ａを備え、回転多面鏡１８を保持するフランジ部材３１と、フランジ部材３１の一部をかしめたカシメ部３１ｂにおいてフランジ部材３１に固定され、回転多面鏡１８と一体で回転するロータフレーム３２と、を備え、カシメ部３１ｂと座面部３１ａは、フランジ部材３１の同一面上に配置され、カシメ部３１ｂと座面部３１ａとを連結する連結部３１ｃは、ロータフレーム３２の内部に配置される。
【選択図】図６

Description

本発明は、光束を偏向させる光偏向装置、及び、光偏向装置を備える光学走査装置に関する。また、光学走査装置を備える電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、画像信号に応じて光源から出射されたレーザ光束を光偏向装置により偏向走査し、その後に走査レンズにより感光体ドラム上に結像させて画像情報に応じた静電潜像を形成する走査光学装置が搭載されている。

図９は、特許文献１に記載された従来の光偏向装置の断面概略図である。図９に示す様に、従来の光偏向装置は、回転して光束を偏向走査する回転多面鏡５８、回転多面鏡５８を取り付けるフランジ部材５１、回転多面鏡５８と一体で回転するロータフレーム５２等を備える。回転多面鏡５８は、フランジ部材５１の座面部５１ａ（位置決め部）に取り付けられている。またロータフレーム５２は、フランジ部材５１の一部をかしめたカシメ部５１ｂにおいてフランジ部材５１に固定されている。

ここで、カシメ部５１ｂはロータフレーム５２の内部に配置されている。このため、カシメ部５１ｂと座面部５１ａとを連結する連結部５１ｃがロータフレーム５２の外側に配置される。また、連結部５１ｃの厚みが薄くなると座面部５１ａの平面精度が悪化しやすくなるため、連結部５１ｃは一定以上の厚みを持って形成される。このため、従来の光偏向装置では、回転多面鏡５８とロータフレーム５２の天面５２ｃとの隙間Ｈ１は大きくなる。

近年、光学走査装置の小型化等を目的として、複数の走査光学系を１つの光偏向装置を挟んで対向させて配置する構成が普及してきている。このような構成の場合、特許文献１に記載の光偏向装置では、光源から出射された光束の一部が光学素子表面等で反射して不要反射光となり、大きく開いた隙間Ｈ１を通過して相対向する走査光学系へと入射するおそれがある。この場合、画像の縦スジや二重画像などの画像不良が発生する。

そこで、このような不要反射光による画像不良を抑制するための構成が従来から提案されている。例えば特許文献２では、回転多面鏡と走査レンズとの間に遮光板を配置して不要反射光を遮光する構成が記載されている。

特開２００８−１４５９５１号公報 特開２００７−１７９１５号公報

しかしながら、特許文献２に記載の構成では、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る。特に回転多面鏡に対して副走査方向（回転多面鏡の回転軸方向）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不要反射光だけを遮光する必要がある。この場合、副走査方向の寸法精度や位置精度が非常に厳しくなる。

そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、装置の小型化を図るとともに、簡易な構成で不要反射光による画像不良を抑制することができる光偏向装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る光偏向装置の代表的な構成は、回転して光束を偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の回転軸方向の位置を決める位置決め部を備え、前記回転多面鏡を保持するフランジ部材と、前記フランジ部材の一部をかしめたカシメ部において前記フランジ部材に固定され、前記回転多面鏡と一体で回転するロータフレームと、を備え、前記カシメ部と前記位置決め部は、前記フランジ部材の同一面上に配置され、前記カシメ部と前記位置決め部とを連結する連結部は、前記ロータフレームの内部に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、装置の小型化を図るとともに、簡易な構成で不要反射光による画像不良を抑制することができる。

画像形成装置の断面概略図である。 光学走査装置の斜視概略図である。 光学走査装置の主走査断面図である。 光学走査装置の副走査断面図である。 光偏向装置の断面概略図である。 フランジ部材とロータフレームとの固定部の構成を示す光偏向装置の模式図と拡大断面図である。 光学走査装置の一部の主走査断面図である。 光学走査装置の一部の副走査断面図である。 従来の光偏向装置の断面概略図である。

（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に係る光偏向装置を備える画像形成装置Ｄの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

画像形成装置Ｄは、イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色のトナーにより記録媒体であるシートに画像を形成する電子写真方式のカラー画像形成装置である。

図１に示す様に、画像形成装置Ｄは、シートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部と、を備える。

画像形成部は、像担持体としての感光体ドラム９０（９０Ｙ、９０Ｍ、９０Ｃ、９０Ｋ）と、感光体ドラム９０を帯電させる帯電ローラ９１（９１Ｙ、９１Ｍ、９１Ｃ、９１Ｋ）を備える。また光学走査装置３、現像装置９２（９２Ｙ、９２Ｍ、９２Ｃ、９２Ｋ）、転写ローラ５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）を備える。

画像形成に際しては、不図示の制御部がプリント信号を発すると、シート積載部９に積載収納されたシートＰが給送ローラ９３、搬送ローラ９８、搬送ベルト９４によって画像形成部に搬送される。

一方、画像形成部においては、まず感光体ドラム９０が帯電ローラ９１によって表面を帯電させられる。その後、光学走査装置３が画像データに応じて感光体ドラム９０表面にレーザ光束Ｌ（ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫ）を照射して感光体ドラム９０表面に静電潜像を形成する。この静電潜像を現像装置９２によってトナーを付着させて現像することで感光体ドラム９０上にトナー像が形成される。

感光体ドラム９０上に形成されたトナー像は、感光体ドラム９０と転写ローラ５で形成される転写ニップ部において、転写ローラ５にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることでシートに転写される。

トナー像が転写されたシートは、定着装置９６に送られ、加熱、加圧されてトナー像がシートに定着された後、排出ローラ９７により画像形成装置Ｄの外側に排出される。

＜光学走査装置＞
次に、光学走査装置３の構成について説明する。

図２は光学走査装置３の斜視概略図である。図２に示す様に、光学走査装置３は、各色の感光体ドラム１に対してレーザ光束Ｌを出射する光源としての半導体レーザ１５（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）を備える。またコリメータレンズ１６（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）、シリンドリカルレンズ１７、回転多面鏡１８を有する光偏向装置１９を備える。また第１走査レンズ２０（２０ａ、２０ｂ）、第２走査レンズ２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）、ミラー２２（２２ａ〜２２ｆ）、同期レンズ２５、同期センサ２６等を備える。これらの部材は、ガラス強化樹脂などで成形された略四角形状の光学箱２３内に収容されている。

第１走査レンズ２０、第２走査レンズ２１は、本実施形態ではポリオレフィン系など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る。

また、光学箱２３には固定部１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）が形成されている。そして、これらの固定部１１によって光学走査装置３が画像形成装置Ｄの枠体（不図示）に固定される。

図３は光学走査装置３の主走査断面図であり、図４は副走査断面図である。ここで主走査断面とは光偏向装置１９の回転軸方向から見た断面であり、副走査断面とは主走査方向を法線とする断面である。また以下の説明において、主走査方向は感光体ドラム９０の回転軸方向を意味し、副走査方向は光偏向装置１９の回転軸方向であり、主走査方向と直交する方向を意味する。

図３、図４に示す様に、光学走査装置３において、光偏向装置１９の回転軸２４に対して一方側には第１走査光学系が配置され、他方側には第２走査光学系が配置される。つまり、第１走査レンズ２０ａ（第１の走査レンズ）を有する第１走査光学系と、第１走査レンズ２０ｂ（第２の走査レンズ）を有する第２走査光学系は、回転多面鏡１８を間に挟んで相対向するように配置されている。

第１走査光学系は、感光体ドラム９０Ｙに静電潜像を形成するためのＹステーション、感光体ドラム９０Ｍに静電潜像を形成するためのＭステーションを有する。また第２走査光学系は、感光体ドラム９０Ｃに静電潜像を形成するためのＣステーション、感光体ドラム９０Ｋに静電潜像を形成するためのＫステーションを有する。また、ＹステーションとＫステーション、並びに、ＭステーションとＣステーションは、回転多面鏡１８に対してそれぞれ略対称に配置されている。

次に、光学走査装置３の基本動作について説明する。

まず各々の半導体レーザ１５から出射されたレーザ光束Ｌは、コリメータレンズ１６により略平行化される。その後、シリンドリカルレンズ１７を透過することで、副走査方向にのみ収束されて回転多面鏡１８の反射面上に線像として結像する。なお、副走査断面において、レーザ光束Ｌは光偏向装置１９の回転軸２４に垂直な平面に対して斜めとなるように回転多面鏡１８の反射面に斜入射し、略反射面上で副走査方向に交差する。

その後、回転多面鏡１８に入射したレーザ光束Ｌは、回転多面鏡１８が回転駆動することで反射面に反射されて偏向される。

偏向されたレーザ光束Ｌは、図４に示す様に、レーザ光束ＬＹに関しては、第１走査レンズ２０ａを透過後、第２走査レンズ２１ａを透過し、ミラー２２ａで反射された後に感光体ドラム９０Ｙにスポット像として結像して走査線が描画される。またレーザ光束ＬＭに関しては、第１走査レンズ２０ａを透過後、ミラー２２ｂで反射され、その後に第２走査レンズ２１ｂを透過し、ミラー２２ｃで反射されて感光体ドラム９０Ｍに結像して走査線が描画される。

またレーザ光束ＬＣ、ＬＫは、それぞれ第１走査レンズ２０ｂ、第２走査レンズ２１ｃ、２１ｄを透過した上で、ミラー２２ｄ、２２ｅ、２２ｆで反射されて感光体ドラム９０Ｃ、９０Ｋに結像して走査線が描画される。

このようにして光学走査装置３は、各々の感光体ドラム９０上にレーザ光束Ｌを走査して静電潜像を形成する。具体的には、回転多面鏡１８の回転によりレーザ光束Ｌの偏向される角度が変化してレーザ光束Ｌが結像したスポット像が主走査方向に走査される。また感光体ドラム９０が回転することによりレーザ光束Ｌが結像したスポット像が副走査方向に走査される。

なお、同期センサ２６は、回転多面鏡１８の反射面に入射するレーザ光束Ｌの光路と、反射面で偏向走査されて感光体ドラム９０上に入射する走査光束（実走査光束）の光路に挟まれた非有効領域に配置されている（図３）。同期センサ２６は、同期レンズ２５を通過したレーザ光束Ｌを検知し、４つの半導体レーザ１５Ｙ〜１５Ｋから出射される複数のレーザ光束Ｌに関する感光体ドラム９０上の書き出しタイミングを制御する。

＜光偏向装置＞
次に、光偏向装置１９について詳しく説明する。

図５は、光偏向装置１９の内部構成を示す断面概略図である。図５に示す様に、光偏向装置１９は、回転多面鏡１８、回転多面鏡１８を回転軸２４を中心に回転させる駆動モータ部２９を有する。また駆動モータ部２９は、フランジ部材３１、ロータ３４（回転体）、回路基板３５、ステータ３８を有する。

回転軸２４は、軸受３０に支承されており、フランジ部材３１、ロータ３４が備えるロータフレーム３２と一体的に結合されている。

回転多面鏡１８は、フランジ部材３１の上部に配置され、ロータフレーム３２の天面側からフランジ部材３１の座面部３１ａ（位置決め部）に取り付けられて保持される。回転多面鏡１８の円周方向の位置は、フランジ部材３１により精度よく位置決めされる。また回転軸方向の位置についても座面部３１ａにより精度よく位置決めされる。このように回転軸２４と係合するフランジ部材３１に座面部３１ａを一体的に設けることで、回転多面鏡１８の回転中心軸に対する倒れを精度良く保証することができる。

ロータ３４は、ロータフレーム３２、ロータマグネット３３を備える。ロータマグネット３３は、ロータフレーム３２の内側に配置されている。またロータフレーム３２は、フランジ部材３１の一部をかしめたカシメ部３１ｂにおいてフランジ部材３１に固定されている。なお、フランジ部材３１とロータフレーム３２との固定関係については後に詳しく説明する。

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。また軸受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。

ステータコイル３７に電流が供給されると、ロータマグネット３３との間で電磁力が発生し、回転軸２４を中心にロータ３４が回転する。このようにロータ３４が回転することで、回転多面鏡１８が、ロータフレーム３２、回転軸２４、フランジ部材３１と一体的に回転する。

次に、フランジ部材３１とロータフレーム３２との固定関係について説明する。図６（ａ）は、フランジ部材３１とロータフレーム３２との固定部を説明するための光偏向装置１９の模式断面図である。また図６（ｂ）は、この固定部の断面拡大図である。

図６（ａ）に示す様に、フランジ部材３１の３つの座面部３１ａ（突起部）は、ロータフレーム３２が備える３つの貫通穴３２ａ（孔部）を貫通してロータフレーム３２の外側（回転多面鏡１８側）に突出した状態で配置される。

またロータフレーム３２は、フランジ部材３１の一部をかしめたカシメ部３１ｂにおいてフランジ部材５１に固定されている。具体的には、まず座面部３１ａと同一平面上に配置されたカシメ部３１ｂが、ロータフレーム３２の固定穴３２ｂに係合する。その後にロータフレーム３２の天面側（回転多面鏡側）においてカシメ部３１ｂをかしめることで固定される。

このように座面部３１ａとカシメ部３１ｂを同一面上に配置し、ロータフレーム３２に対して座面部３１ａとカシメ部３１ｂを同じ側に配置することで、座面部３１ａとカシメ部３１ｂを連結する連結部３１ｃをロータフレーム３２の内部に配置可能になる。

そして、連結部３１ｃをロータフレーム３２の内部に配置することで、図６（ｂ）に示す様に、回転多面鏡１８とロータフレーム３２の天面３２ｃとの間の隙間Ｈ２を小さくすることができる。

次に、不要反射光の光路について説明する。図７は、光学走査装置３の一部の主走査断面図である。また図８は光学走査装置３の一部の副走査断面図である。ここで図７、図８において、感光体ドラム９０Ｙ、９０Ｃ上で結像するレーザ光束ＬＹ、ＬＣを一点鎖線で示し、不要反射光Ｌｆを破線で示す。

図７、図８に示すように、半導体レーザ１５Ｃから出射され、回転多面鏡１８の反射面で偏向走査されたレーザ光束ＬＣは、第１走査レンズ２０ａの入射面でその一部が反射して不要反射光Ｌｆとなる。この不要反射光Ｌｆの一部は、光偏向装置１９の主走査平面内において光偏向装置１９に向かって反射する。なお、ここではレーザ光束ＬＣに関する不要反射光Ｌｆについて説明しているが、他のレーザ光束ＬＹ、ＬＭ、ＬＫにおいても同様に不要反射光Ｌｆが発生し得る。

ここで前述した通り、光偏向装置１９において、回転多面鏡１８とロータフレーム３２の天面３２ｃとの隙間Ｈ２が小さくなっている。このため、第１走査レンズ２０ｂで反射された不要反射光Ｌｆが隙間Ｈ２に侵入することが抑制され、ロータフレーム３２の側面３２ｄで反射されやすくなる。従って、対向する第１走査光学系を介して感光体ドラム９０Ｙ、９０Ｍに不要反射光Ｌｆが到達することを抑制でき、不要反射光Ｌｆによる画像不良を抑制することができる。

なお、ロータフレーム３２は、外周面（ここでは側面３２ｄ）にシボ加工などの凹凸処理を施し、細かな凹凸を有する構成にすると好ましい。これにより不要反射光Ｌｆを散乱させることができ、対向する感光体ドラム９０へ到達する不要反射光Ｌｆを大幅に低減することができる。

また、ロータフレーム３２の外周面（ここでは側面３２ｄ）を黒色にするとより好ましい。これにより不要反射光Ｌｆを吸収し、不要反射光Ｌｆの反射を抑制して不要反射光Ｌｆが感光体ドラム９０に到達することをさらに抑制することができる。

このように本発明によれば、遮光板の精度管理を必要とせず、簡易な構成で不要反射光を遮光することができる。従って、装置の小型化を図りつつ、簡易な構成で不要反射光による画像不良を抑制することができる。

３…光学走査装置
１８…回転多面鏡
２０ａ…第１走査レンズ（第１の走査レンズ）
２０ｂ…第１走査レンズ（第２の走査レンズ）
３１…フランジ部材
３１ａ…座面部（突起部）
３１ｂ…カシメ部
３１ｃ…連結部
３２…ロータフレーム
３２ａ…貫通孔（孔部）
３０…半導体レーザ（光源）
３３…回転多面鏡
９０…感光体ドラム（像担持体）
Ｄ…画像形成装置

Claims (6)

1. 回転して光束を偏向走査する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡の回転軸方向の位置を決める位置決め部を備え、前記回転多面鏡を保持するフランジ部材と、
   前記フランジ部材の一部をかしめたカシメ部において前記フランジ部材に固定され、前記回転多面鏡と一体で回転するロータフレームと、
   を備え、
   前記カシメ部と前記位置決め部は、前記フランジ部材の同一面上に配置され、
   前記カシメ部と前記位置決め部とを連結する連結部は、前記ロータフレームの内部に配置されることを特徴とする光偏向装置。
2. 前記ロータフレームは孔部を備え、
   前記位置決め部は、前記孔部を貫通して配置される突起部であることを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。
3. 前記ロータフレームの外周面には、凹凸処理が施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光偏向装置。
4. 前記ロータフレームの外周面は、黒色であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光偏向装置。
5. 複数の光源と、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光偏向装置と、
   第１の走査レンズと、前記光偏向装置を挟んで前記第１の走査レンズと対向して配置された第２の走査レンズと、
   を備え、
   前記複数の光源のうちの一部の光源から出射された光束は前記光偏向装置に偏向されて前記第１の走査レンズに入射し、他の光源から出射された光束は前記第２の走査レンズに入射することを特徴とする光学走査装置。
6. 像担持体と、
   前記像担持体に光束を走査して静電潜像を形成する請求項５に記載の光学走査装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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