JP2018040991A - 光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、折返しミラーの回転振動が発生したとしても、結像面における光ビームの副走査方向の位置ずれを極力抑制する。
【解決手段】折返しミラーは、その反射面３８ａに垂直な方向から見て、副走査方向の一側が光ビームの入射側となり、他側が光ビームの出射側となるように構成されており、折返しミラーにおける光ビームの反射位置Ｒｐは、複数の支持ピンによる折返しミラーの支持位置によって決まる該折返しミラーの回転振動時の回転軸線Ｌｒに対して副走査方向の一側に離間している。
【選択図】図６

Description

本発明は、光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、画像データに対応する光ビームを感光体ドラムの表面に照射して主走査方向に走査させる光走査装置は知られている。

この光走査装置は、光源と、光源から出射された光ビームを反射して偏向走査させる回転多面鏡と、該回転多面鏡にて反射された光ビームを被走査面に結像させる結像レンズとを備えている。

上記光走査装置では、光路レイアウトの自由度を高めるために、回転多面鏡から被走査面に至る光路に折返しミラーを設ける場合がある（例えば、特許文献１参照）。

折返しミラーは、主走査方向に長い矩形柱状をなしている。折返しミラーは四つの支持ピンにより表面側（反射面側）から支持されている。折返しミラーは押さえバネによってこの四つの支持ピンに押付けられている。四つの支持ピンは、折返しミラーの表面の四隅に当接している。

光走査装置の作動に伴い回転多面鏡が回転すると、折返しミラーには回転多面鏡からの振動が伝わる。この結果、折返しミラーには撓み振動や回転振動が生じる。

撓み振動は、折返しミラーの主走査方向の中央部が両端部に対してミラー厚さ方向に往復変位する振動である。撓み振動が発生すると画像の主走査方向の中央部における濃度むらが顕著に発生する。

一方、回転振動は、折返しミラーを主走査方向から見たときに当該ミラーが時計回り方向及び反時計回り方向に交互に変位する振動である。折返しミラーの回転中心は、複数の支持ピンによる折返しミラーの支持位置によって決まる。折返しミラーの回転振動が発生すると、印刷画像の主走査方向の全域に亘って濃度むらが顕著に発生する。

ここで、撓み振動は折返しミラーの長手方向（主走査方向）の寸法が長いほど発生し易い。したがって、近年の光走査装置の小型化に伴い折返しミラーの主走査方向の長さが短くなるにつれて、上述の撓み振動は発生し難くなっている。一方、回転振動は、折返しミラーの主走査方向の寸法よりも支持ピンによる折返しミラーの支持位置に影響を受けるので、折返しミラーの主走査方向の寸法が減少しても抑制され難い。したがって、折返しミラーの回転振動を抑制することが、光走査装置の小型化を実現しつつ画像品質の向上を図る上で重要となる。

そこで、特許文献１に示す光走査装置では、折返しミラーに回転防止部材を当接させることで、折返しミラーの回転振動を防止するようにしている。

特開平０９−０１５５２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す光走査装置では、折返しミラー（光学素子）に対する回転防止部材の位置が適切でない場合には折返しミラー（光学素子）の回転振動が却って増幅され、印刷画像中にジッター等の画像不良が顕著に発生してしまう。したがって、折返しミラーの回転振動を完全に抑制することは困難である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、折返しミラーに回転振動が発生したとしても、結像面における光ビームの副走査方向の位置ずれを極力抑制しようとすることにある。

本発明に係る光走査装置は、光源と、該光源から出射された光ビームを反射して偏向走査させる回転多面鏡と、主走査方向に延びるように設けられ、上記回転多面鏡にて反射された光ビームを反射する折返しミラーと、該折返しミラーを厚さ方向の一側から支持する複数の支持ピンとを備えている。

そして、上記折返しミラーは、その反射面に垂直な方向から見て、副走査方向の一側が光ビームの入射側となり、他側が光ビームの出射側となるように構成されていて、上記折返しミラーにおける光ビームの反射位置は、上記複数の支持ピンによる上記折返しミラーの支持位置によって決まる該折返しミラーの回転振動時の回転軸線に対し副走査方向の一側に離間している。

本発明によれば、折返しミラーに回転振動が発生したとしても、結像面における光ビームの副走査方向の位置ずれを極力抑制することができる。延いては、印刷画像中にジッター等の画像不良が発生するのを抑制することができる。

図１は、実施形態１における光走査装置を備えた画像形成装置である。 図２は、光走査装置を示す斜視図である。 図３は、光走査装置内の走査光学系を示すポリゴンミラーの回転軸方向から見た概略図である。 図４は、複数の支持ピンによる折返しミラーの支持構造の概略を示す斜視図である。 図５は、図４の支持構造を折返しミラーの反射面側から見た平面図である。 図６は、折返しミラーの反射面にて光ビームが反射される際の入射角及び反射角等の関係を示す主走査方向から見た幾何学図である。 図７は、比較例１を示す図６相当像である。 図８は、比較例２を示す図６相当図である。 図９は、実施形態１の変形例を示す図６相当図である。 図１０は、実施形態２を示す図４相当図である。 図１１は、図１０のXI方向矢視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《実施形態１》

図１は、本実施形態における画像形成装置としてのレーザープリンター１の概略構成を示す断面図である。

レーザープリンター１は、図１に示すように、箱状のプリンター本体２と、手差し給紙部６と、カセット給紙部７と、画像形成部８と、定着部９と、排紙部１０とを備えている。そうして、レーザープリンター１は、プリンター本体２内の搬送路Ｔに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するように構成されている。

手差し給紙部６は、プリンター本体２の１つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ４と、プリンター本体２の内部に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラー５とを有している。

カセット給紙部７は、プリンター本体２の底部に設けられている。カセット給紙部７は、互いに重ねられた複数の用紙を収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックローラ１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｔへと送り出すフィードローラ１３及びリタードローラ１４とを備えている。

画像形成部８は、プリンター本体２内におけるカセット給紙部７の上方に設けられている。画像形成部８は、感光体ドラム１６、帯電器１７、現像部１８、転写ローラー１９、クリーニング部２０、トナーホッパー２１、及び光走査装置３０を備えている。画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙にトナー画像を形成する。

尚、搬送路Ｔには、送り出された用紙を、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８に供給する一対のレジストローラ１５が設けられている。

定着部９は、画像形成部８の側方に配置されている。定着部９は、互いに圧接されて回転する定着ローラー２２及び加圧ローラー２３を備えている。定着部９は、画像形成部８で用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させる。

排紙部１０は、定着部９の上方に設けられている。排紙部１０は、排紙トレイ３と、排紙トレイ３へ用紙を搬送するための排紙ローラー対２４と、排紙ローラー対２４へ用紙を案内する複数の搬送ガイドリブ２５とを備えている。排紙トレイ３は、プリンター本体２の上部に凹状に形成されている。

レーザープリンター１が画像データを受信すると、画像形成部８において、感光体ドラム１６が回転駆動されると共に、帯電器１７がドラム表面１６ａを帯電させる。

そして、画像データに基づいて、光ビームが光走査装置３０から感光体ドラム１６へ出射される。ドラム表面１６ａには、光ビームが照射されることによって静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像部１８にて帯電されたトナーにより現像されることでトナー像として可視化される。

その後、給紙カセット１１から供給された用紙が、転写ローラー１９と感光体ドラム１６との間を通過する。その際、ドラム表面１６ａに担持されたトナー像が、転写ローラー１９からの静電引力を受けて用紙の印刷面に移動する。そのことにより、用紙に感光体ドラム１６のトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部９において定着ローラー２２と加圧ローラー２３とにより加熱及び加圧される。その結果、トナー像が用紙に定着する。

次に、図２及び図３を参照して光走査装置３０の詳細について説明する。光走査装置３０は、筐体３１（図２にのみ示す）と、筐体３１の内部に収容されて光源３２からの光ビームを偏向走査するポリゴンミラー３５と、ポリゴンミラー３５により偏向走査されて光ビームを結像させる結像レンズ３６と、結像レンズ３６を通過した光ビームを反射してドラム表面１６ａに導く折返しミラー３８と、筐体３１に装着された蓋部材（図示省略）とを備えている。

ポリゴンミラー３５は、ポリゴンモーター４０を介して筐体３１の底部に設けられている。ポリゴンミラー３５は、回転多面鏡であってポリゴンモーター４０により回転駆動される。

光源３２は、図２に示すように、筐体３１の側壁部に配置されている。光源３２は、例えばレーザダイオードを有するレーザー光源である。そして、光源３２は、ポリゴンミラー３５へ向けてレーザビーム（光ビーム）を出射するようになっている。光源３２とポリゴンミラー３５との間には、コリメータレンズ３３（図３参照）及びシリンドリカルレンズ３４が配置されている。

結像レンズ３６は、図２に示すように、ポリゴンミラー３５の側方において筐体３１の底部に設置されている。結像レンズ３６は、筐体３１の底部に沿って主走査方向に延びている。

筐体３１の内部における、結像レンズ３６のポリゴンミラー３５側と反対側には折返しミラー３８が配置されている。折返しミラー３８は、主走査方向に長い矩形柱状をなしている。

筐体３１の側壁部における折返しミラー３８の主走査方向の一側端部に対向する箇所には同期検知センサー５０（図３参照）が配置されている。折返しミラー３８の主走査方向の他側端部の近傍には同期検知ミラー５３が設けられている。同期検知ミラー５３は、ポリゴンミラー３５により偏向されて有効走査範囲（実際に画像データの書き込みが行われる範囲）を外れた光路を進む光ビームを反射して同期検知センサー５０に入射させる。

同期検知センサー５０は、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ等によって構成されている。同期検知センサー５０は、光ビームを検知したときに、そのことを示す検知信号を制御部１００に出力する。

制御部１００は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピューターからなり、同期検知信号を受信した時から所定時間が経過後に、光源３２により画像データに対応する光ビームの出射を開始する。

光源３２から出射されたレーザー光は、コリメータレンズ３３によって平行光束とされた後にシリンドリカルレンズ３４によってポリゴンミラー３５の反射面に集光される。ポリゴンミラー３５に集光された光は、ポリゴンミラー３５の反射面により反射され、走査光として結像レンズ３６に入射する。結像レンズ３６を通過した走査光は、折返しミラー３８により開口部３９を介して筐体３１の外部の感光体ドラム１６へ向けて反射される。こうして、走査光は、ドラム表面（被走査面に相当）１６ａに結像する。ドラム表面１６ａに結像された走査光は、ポリゴンミラー３５の回転によってドラム表面１６ａを主走査方向に走査し、感光体ドラム１６の回転によって副走査方向に走査してドラム表面１６ａに静電潜像を形成する。

図４に示すように、折返しミラー３８は、光ビームを反射する反射面３８ａと該反射面３８ａに対向する背面３８ｂとを有している。折返しミラー３８は、反射面３８ａに垂直方向から見て、副走査方向の一側から入射した光ビームを反射して他側に出射するように構成されている。折返しミラー３８は、第一支持ピン４１、第二支持ピン４２及び第三支持ピン４３によって反射面３８ａ側から支持されている。尚、本実施形態１並びに下記の変形例及び実施形態２において、折返しミラー３８の副走査方向の寸法は例えば１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とされ、主走査方向の寸法は例えば２００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下とされている。

各支持ピン４１〜４３の先端部は球面状をなしていて折返しミラー３８の反射面３８ａの主走査方向の両端部に点接触している。折返しミラー３８の背面３８ｂにおける主走査方向の両端部にはそれぞれ板バネ４９が設けられている。そして、この一対の板バネ４９によって折返しミラー３８が各支持ピン４１〜４３の先端部に押し付けられている。

図５に示すように、第一支持ピン４１は、折返しミラー３８の反射面３８ａの主走査方向の一側端部を支持している。第二支持ピン４２及び第三支持ピン４３は、折返しミラー３８の反射面３８ａの主走査方向の他側端部を支持している。第二支持ピン４２及び第三支持ピン４３の主走査方向の位置は同じである。第二支持ピン４２及び第三支持ピン４３は副走査方向に間隔を空けて配置されている。

ここで、光走査装置３０の作動時にはポリゴンミラー３５の回転振動が折返しミラー３８に伝達されることにより、折返しミラー３８が主走査方向にから見て時計回り方向及び反時計回り方向に交互に変位する回転振動が生じる場合がある。折返しミラー３８の回転振動時の回転軸線Ｌｒは、各支持ピン４１〜４３による折返しミラー３８の支持位置によって決まる。すなわち、第二支持ピン４２に折返しミラー３８の支持位置と第三支持ピン４３による折返しミラー３８の支持位置との中点をＭとしたとき、この中点Ｍと第一支持ピン４１による折返しミラー３８の支持位置とを通る直線が折返しミラー３８の回転振動時の回転軸線Ｌｒとなる。回転軸線Ｌｒは、折返しミラー３８を厚さ方向から見たときに各支持ピン４１〜４３による折返しミラー３８の支持位置を結んで出来る三角形の図心を通り且つ主走査方向に延びる直線である。本実施形態では、回転軸線Lｒは、折返しミラー３８を反射面３８ａ側から見たときにその副走査方向の中央位置を通る中央線に一致している。

折返しミラー３８が回転軸線Ｌｒ回りに回転振動すると、図６の破線で示すように、ドラム表面（光ビームの結像面であって、以下ではドラム表面という）１６ａにおける光ビームの走査位置が回転振動が生じる前に比べて副走査方向にΔＺｂだけずれてしまう。この結果、印刷画像中にジッター等の画像不良が生じる虞がある。

この問題を解決するべく、本実施形態では、折返しミラー３８の反射面３８ａにおける光ビームの反射位置Ｒｐを折返しミラー３８の回転軸線Ｌｒに対して副走査方向の一側、つまり光ビームの入射側であってドラム表面１６ａから遠い側に所定距離だけ離間させるようにしている（図５及び図６参照）。これにより、折返しミラー３８に回転振動が生じたとしてもドラム表面１６ａで光ビームが振動するのを極力抑制することができる。

次に図７〜図９を参照してドラム表面１６ａにて光ビームの振動が抑制される理由を説明する。 図７は、本実施形態の光走査装置３０において折返しミラー３８の反射面３８ａにて光ビームが反射される様子を示す主走査方向から見た概略図であり、図８は、反射面３８ａにおける光ビームの反射位置Ｒｐと折返しミラー３８の回転軸線Ｌｒとが一致する比較例１を示す図６相当図であり、図９は、反射面３８ａおける光ビームの反射位置Ｒｐが折返しミラー３８の回転軸線Ｌｒに対して副走査方向の他側（本実施形態とは逆側であって光ビームの出射側）に離間した比較例２を示す図６相当図である。

各図中の実線は、折返しミラー３８に回転振動が生じていない基準状態を示し、θは該基準状態における光ビームの入射角度及び反射角度を示している。図中の破線は折返しミラー３８が回転振動により上記基準状態に対して図の時計回り方向に回転した状態を示し、θ’は、該回転状態における光ビームの入射角度及び反射角度を示している。ΔＺａ,ΔＺｂ,ΔＺｃは、ドラム表面１６ａにおける光ビームの副走査方向の位置ずれ量を表し、ΔＸｂ,ΔＸｃは、折返しミラー３８の反射面３８ａに入射する光ビームの光路長の変化量を表している。

図７〜図９によれば、ドラム表面１６ａにおける光ビームの位置ずれ量はΔＺｂ＜ΔＺａ＜ΔＺｃであることがかわる。すなわち、本実施形態の光走査装置３０では、ドラム表面１６ａにおける光ビームの位置ずれ量ΔＺｂが、比較例１及び比較例２における光ビームの位置ずれ量ΔＺａ、ΔＺｃに比べて低減されている。したがって、ドラム表面（結像面）１６ａにおける光ビームの位置ずれに起因して印刷画像中にジッター等の画像不良が発生するのを抑制することができる。

尚、図６を参照すると、折返しミラー３８が回転した際にポリゴンミラー３５の反射面から折返しミラー３８の反射面３８ａまでの光路長がΔＸｂだけ変化しているが、この光路長の変化量ΔＸｂは、ドラム表面１６ａにおける光ビームの位置ずれ量ΔＺａよりも小いので数μｍ程度のオーダーに収まる。したがって、焦点深度が数ｍｍオーダーである本実施形態の光走査装置３０において、この光路長の変化量ΔＸｂが光学特性に与える影響は軽微である。

《変形例》
図９は、実施形態１の変形例であって、折返しミラー３８に回転振動が生じた状態と回転振動が生じる前の状態とでドラム表面１６ａにおける光ビームのの副走査方向の位置ずれ量がほぼ０になる例を示している。この例において、折返しミラー３８の反射面３８ａにおける光ビームの反射位置Ｒｐと光ビームの結像位置との距離Ｌに対して、光ビームの光路長の変化量Δｘｂが十分に小さい場合には、図中の寸法Ｘｃは入射角θが変化したとしても距離Ｌと略等しくなり、折返しミラー３８の反射面３８ａにおける光ビームの反射位置Ｒｐと折返しミラー３８の回転軸線Ｌｒとの距離ｄはＬ／sinθに略等しくなる。逆にいうと距離ｄ＝Ｌ／sinθを満たすように光学系の設定を行うことで、ドラム表面１６ａにおける光ビームの副走査方向の位置ずれ量を最小にすることができる。距離ｄ＝Ｌ／sinθの関係を満たすには、折返しミラー３８における光ビームの反射位置Ｒｐとドラム表面１６ａとの距離Ｌが、折返しミラー３８の副走査方向の長さに近い値であることが前提となり、したがって距離Ｌは５０ｍｍ以下であることが好ましい。

《実施形態２》
図１０及び図１１は実施形態２を示している。この実施形態では、各支持ピン４１〜４３により折返しミラー３８を直接支持するのではなく一対の保持板４６を介して間接的に支持するようにしている点が上記実施形態１とは異なる。

一対の保持板４６は副走査方向に延びる矩形板状をなしていて主走査方向に間隔を空けて配置されている。各保持板４６は、折返しミラー３８の反射面３８ａの主走査方向の両端部に設けられている。折返しミラー３８は、保持板４６と該保持板４６に対向する対向板４７との間に挟持されて固定ボルト４８で固定されている。固定ボルト４８は保持板４６及び折返しミラー３８を貫通して対向板４７の螺子孔に螺合している。

一方の保持板４６の基端部は、第一支持ピン４１により支持されている。他方の保持板４６の基端部は、第二支持ピン４２及び第三支持ピン４３により支持されている。各保持板４６は、板バネ４９によって各支持ピン４１〜４３に押し付けられている。

折返しミラー３８の厚さ方向から見て、第二支持ピン４２による折返しミラー３８の支持位置と第三支持ピン４３による折返しミラー３８の支持位置との中点Ｍとしたとき、該中点Ｍと第一支持ピン４１による折返しミラー３８の支持位置とを通る直線が折返しミラー３８の回転軸線Ｌｒとなる。

この構成によれば、保持板４６を用いることで、折返しミラー３８の回転軸線Ｌｒに対する反射位置Ｒｐの調整自由度を高めることができる。

《他の実施形態》
上記各実施形態では、折返しミラー３８を３つの支持ピン４１〜４３により支持するようにしているが、支持ピンの数は３つに限ったものではなく、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。例えば、支持ピンが４つである場合には、折返しミラー３８の主走査方向の両端部をそれぞれ２つの支持ピンで支持するようにすればよい。この場合、折返しミラー３８の主走査方向の一端部に設けられた２つの支持ピンによる支持位置の中点と、主走査方向の他端部に設けられた２つの支持ピンによる支持位置の中点とを結ぶ直線が回転軸線Ｌｒとなる。

上記実施形態では、画像形成装置がレーザープリンター１である例について説明したが、これに限ったものではなく、画像形成装置は複写機、複合機、又はＭＦＰ等であってもよい。

また、本発明には上記各実施形態及び変形例の任意の組み合わせが含まれる

以上説明したように、本発明は、光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置について有用である。

Ｌ 距離
Ｌｒ 回転軸線
Ｒｐ 反射位置
ｄ 距離（離間量）
１ レーザープリンター（画像形成装置）
３０ 光走査装置
３２ 光源
３５ ポリゴンミラー（回転多面鏡）
３８ 折返しミラー
３８ａ 反射面
４１ 第一支持ピン
４２ 第二支持ピン
４３ 第三支持ピン

Claims (3)

1. 光源と、該光源から出射された光ビームを反射して偏向走査させる回転多面鏡と、主走査方向に延びるように設けられ、上記回転多面鏡にて反射された光ビームを反射して結像面に導く折返しミラーと、該折返しミラーを厚さ方向の一側から支持する複数の支持ピンとを備えた光走査装置であって、
   上記折返しミラーは、その反射面に垂直な方向から見て、副走査方向の一側が光ビームの入射側となり、他側が光ビームの出射側となるように構成されており、
   上記折返しミラーにおける光ビームの反射位置は、上記複数の支持ピンによる上記折返しミラーの支持位置によって決まる該折返しミラーの回転振動時の回転軸線に対して副走査方向の一側に離間している、光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記折返しミラーの反射面における光ビームの反射位置と上記結像面との距離をＬとし、上記折返しミラーの反射面への光ビームの入射角をθと、
   上記光ビームの反射位置及び上記回転軸線の副走査方向における離間量ｄとしたとき、ｄ＝Ｌ／sinθの関係を満たしている、光走査装置。
3. 請求項１又は２記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
   
   
   

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