JP3164684U - 光走査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】入射光学系で発生した迷光が感光体に到達することを十分に抑制する光走査装置を提供する。【解決手段】感光ドラム上にレーザ光を走査させて静電潜像を形成する光走査装置5であって、レーザ光を出射するレーザ光源31A〜31Dと、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を集光させるシリンドリカルレンズ33とを含む入射光学系30と、シリンドリカルレンズ33を通過したレーザ光を反射して主走査方向に偏向および走査させるポリゴンミラー41と、当該ポリゴンミラー41により偏向および走査されたレーザ光を感光ドラム上に結像させる走査レンズ42とを含む走査光学系40とを備え、入射光学系30と走査光学系40は、遮光壁21によって仕切られている。【選択図】図2
Description
本考案は、感光体上に光ビームを走査させて静電潜像を形成する光走査装置に関する。
一般に、レーザプリンタなどに使用される光走査装置は、入射光学系に半導体レーザやカップリングレンズ、折り返しミラー、シリンドリカルレンズなどを、走査光学系に偏向ミラーや走査レンズ、折り返しミラーなど、多様な光学素子を有している。このような光学素子のうち、レンズは入射面や出射面で光ビームを反射することで迷光を発生し、この迷光が感光体に到達してゴーストを発生させ、画像品質を低下させることがある。特に、入射光学系で発生して感光体に到達する迷光は、光ビームの光路が変化しないので、感光体上の同じ位置に照射され続けることになり微弱であっても問題となる。
そこで、例えば、特許文献1では、迷光を多く射出するレーザ光源(半導体レーザ)の光路上に制限手段、具体的には、光フィルターやハーフミラーを備える画像露光装置が開示されている。このような画像露光装置では、レーザ光源からのレーザ光を、露光に必要な光量となるように制限手段によって制限することで、迷光を多く射出するレーザ光源の迷光を抑制することができる。
特開2003−195209号公報(図3)
しかしながら、前記した従来の画像露光装置は、レーザ光源からのレーザ光が、制限手段の周囲を通過して折り返しミラーや、隣り合う光路上に配置されたシリンドリカルレンズなどへ入射可能な構成なので、入射光学系で発生した迷光が感光体に到達することを抑制するには不十分であった。また、他のレーザ光源からのレーザ光によって発生する迷光の抑制についてはさらに不十分であった。
そこで、本考案は、入射光学系で発生した迷光が感光体に到達することを十分に抑制す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、本考案の光走査装置は、感光体上に光ビームを走査させて静電潜像を形成する光走査装置であって、光ビームを出射する光ビーム出射手段と、当該光ビーム出射手段から出射された光ビームを集光させるシリンドリカルレンズとを含む入射光学系と、前記シリンドリカルレンズを通過した光ビームを反射して主走査方向に偏向および走査させる光偏向手段と、当該光偏向手段により偏向および走査された光ビームを前記感光体上に結像させる走査レンズとを含む走査光学系とを備え、前記入射光学系と前記走査光学系は、遮光壁によって仕切られてい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、光ビーム出射手段とシリンドリカルレンズとを含む入射光学系と、光偏向手段と走査レンズとを含む走査光学系が、遮光壁によって仕切られているので、光ビームの進行方向において走査光学系の下流側に配置される感光体と、入射光学系とを仕切ることができる。
なお、遮光壁は、少なくとも入射光学系で出射される光ビームの光軸よりも高いことが望ましく、入射光学系と走査光学系とを完全に仕切る高さ、例えば、入射光学系と走査光学系が収容される筐体の天井までの高さとすることが特に望ましい。また、遮光壁と筐体との間に隙間がある場合には、隙間をスポンジなどで埋めるとさらに望ましい。
本考案の光走査装置によれば、遮光壁により、光ビームの進行方向において走査光学系の下流側に配置される感光体と入射光学系とを仕切ることができるので、入射光学系で発生した迷光が感光体に到達することを十分に抑制することができる。
<レーザプリンタの構成>
次に、本考案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。参照する図面において、図1は画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの全体構成を示す断面図である。
次に、本考案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。参照する図面において、図1は画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの全体構成を示す断面図である。
ここで、以下の説明において、方向は、カラーレーザプリンタ使用時のユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図1に示すカラーレーザプリンタの左側を「手前側」、右側を「奥側」とし、紙面奥側を「左側」、紙面手前側を「右側」とする。なお、上下方向については、図示方向とカラーレーザプリンタ使用時のユーザの方向とが一致するので、そのまま「上下方向」とする。
図1に示すように、カラーレーザプリンタ1は、本体2内に、手前・奥側方向(以下、前後方向という)に平行に配置された複数の感光体の一例としての4つの感光ドラム3A〜3Dを備えている。感光ドラム3A〜3Dは、その表面がスコロトロン型帯電器4A〜4Dにより一様に帯電された後、光走査装置5からレーザ光(光ビーム)が走査されて画像データに基づく静電潜像が形成される。各静電潜像は、現像ローラ6A〜6Dに担持されるトナー(現像剤)が供給されて可視像化され、感光ドラム3A〜3D上にトナー像が形成される。
用紙Pは、本体2内の給紙カセット7に収容されており、給紙部8に設けられた各種ローラにより、手前側から奥側に方向を変えて搬送ベルト9に搬送される。搬送ベルト9は、感光ドラム3A〜3Dに対向配置されている。感光ドラム3A〜3D上の各色のトナー像は、転写バイアスが印加された転写ローラ10A〜10Dの作用により、搬送ベルト9に搬送された用紙P上に順次重ね合わせて転写される。4色のトナー像が転写された用紙Pは、定着装置11に搬送される。用紙P上に転写されたトナー像が定着装置11で熱定着された後、用紙Pは各種ローラにより、奥側から手前側に方向を変えて排出トレイ12に排出される。
プロセスカートリッジ13A〜13Dは、本体2内の給紙カセット7と光走査装置5との間に設けられ、前後方向に4つ並んで配置されている。プロセスカートリッジ13A〜13Dは、本体2に対して着脱自在に装着されるフレーム14に着脱可能に収納された上で、本体2内に配置されている。
プロセスカートリッジ13A〜13Dは、外枠を構成する筐体15A〜15D、感光ドラム3A〜3D、スコロトロン型帯電器4A〜4Dおよび筐体15A〜15Dに着脱自在に装着される現像カートリッジ16A〜16Dを主に備えている。さらに、現像カートリッジ16A〜16Dは、現像ローラ6A〜6D、供給ローラ17A〜17Dおよびトナーホッパ18A〜18Dを主に備えている。なお、各プロセスカートリッジ13A〜13Dは、現像カートリッジ16A〜16Dのトナーホッパ18A〜18Dに収容されるトナーの色が相違するのみであり、構成については同一である。
<光走査装置の全体構成>
次に、光走査装置5の詳細な構成について説明する。参照する図面において、図2は光走査装置の構成を示す平面図であり、図3は図2のIII−III断面図である。また、図4はレーザ光源の構成を示す斜視図であり、図5は光走査装置の光路を示す斜視図である。
次に、光走査装置5の詳細な構成について説明する。参照する図面において、図2は光走査装置の構成を示す平面図であり、図3は図2のIII−III断面図である。また、図4はレーザ光源の構成を示す斜視図であり、図5は光走査装置の光路を示す斜視図である。
図2に示すように、光走査装置5は、中空の筐体20内に設けられた入射光学系30と走査光学系40とから主に構成されている。入射光学系30と走査光学系40は、筐体20内で、筐体20と一体に成形された遮光壁21によって仕切られている。より具体的には、遮光壁21は、筐体20の底壁、側壁(図2の左側側壁)および天井(上壁。図示せず)と一体に成形されており、筐体20内の空間を2つに完全に仕切っている。そして、入射光学系30は遮光壁21によって仕切られた一方の空間内に設けられ、走査光学系40は遮光壁21によって仕切られた他方の空間内に設けられている。
遮光壁21には、入射光学系30から出射されたレーザ光(光ビーム)を通過させるための2つの開口部22が形成されている。補足すれば、本考案の遮光壁21には、開口はレーザ光を通過させるための開口部22しか形成されていない。すなわち、入射光学系30は、開口部22を除けば、筐体20内において走査光学系40とは完全に隔離されている。この開口部22の出射側端部には後述するスリット部材34が取り付けられている。
一体に形成された筐体20と遮光壁21(少なくとも遮光壁21)は、半導体レーザ35(図4参照)から出射される固有の波長を有するレーザ光を透過しない樹脂、例えば、透過率が10%以下の樹脂によって形成されている。例えば、780nm付近の波長に対して低い透過率を有する樹脂で成形することで、遮光壁21は近赤外光の透過を抑制することが可能となる。
また、図3に示すように、筐体20の下部には、入射光学系30から出射されて走査光学系40で走査、偏向などされたレーザ光(光ビーム)を、外部へ出射して感光ドラム3A〜3Dを走査するための4つ(複数)の開口部23(23A〜23D)が形成されている。以下、入射光学系30および走査光学系40の詳細な構成について説明する。
<入射光学系の構成>
図2に示すように、入射光学系30は、複数の光ビーム出射手段の一例としての4つのレーザ光源31(31A〜31D)、2つの反射ミラー32、2つのシリンドリカルレンズ33および2つのスリット部材34を主に備えている。
図2に示すように、入射光学系30は、複数の光ビーム出射手段の一例としての4つのレーザ光源31(31A〜31D)、2つの反射ミラー32、2つのシリンドリカルレンズ33および2つのスリット部材34を主に備えている。
なお、以下の説明において、レーザ光源31から出射されるレーザ光の進行方向の上流側を単に「上流側」といい、レーザ光の進行方向の下流側を単に「下流側」ということがある。
図4に示すように、レーザ光源31は、発光素子の一例としての半導体レーザ35、カップリングレンズ36およびホルダ37を備えている。なお、各レーザ光源31A〜31Dの構成は同一である。
カップリングレンズ36は、例えば、樹脂やガラスなどから形成された凸レンズであり、半導体レーザ35から出射されたレーザ光を集光させて平行光束に変換する。
ホルダ37は、例えば、アルミニウム合金からなる板材を板金加工してなる部材である。このホルダ37は、レーザ保持壁37Aと、レーザ保持壁37Aの下端から下流側に延びた底壁37Bと、底壁37Bの下流側端部から上方に延びた接続部(符号省略)と、接続部の上端から下流側に延びたレンズ保持部37Cとから構成されている。
レーザ保持壁37Aには、貫通孔(符号省略)が形成され、この貫通孔に半導体レーザ35が圧入などにより固定されている。また、レーザ保持壁37Aおよび底壁37Bには、それぞれ取付孔37Dが形成され、筐体20または筐体20内に設けられた固定部分にネジ止めにより固定可能されている(図2参照)。
レンズ保持部37Cには、レーザ光の進行方向に沿って溝37Eが形成され、この溝37Eにカップリングレンズ36が、半導体レーザ35と適宜な間隔を保って接着などにより固定されている。本実施形態では、半導体レーザ35とカップリングレンズ36との間は鏡筒などが設けられることなく開放されている。
図2に示すように、レーザ光源31Aとレーザ光源31Bとは、出射するレーザ光の光路が互いに直交するように配置されている。より具体的には、レーザ光源31Aは、後述するポリゴンミラー41と向かい合うように配置されており、レーザ光源31Bは、出射するレーザ光の光路がレーザ光源31Aとポリゴンミラー41とを結んだ直線に対して略直交するように配置されている。レーザ光源31Cとレーザ光源31Dとは、レーザ光源31A,31Bと対称に配置されている。
反射ミラー32は、レーザ光源31A(または31C)の下流側に配置されており、レーザ光源31A,31B(または31C,31D)から出射されるレーザ光の各光路に対して略45度に傾斜するように設けられている。この反射ミラー32では、図5に示すように、レーザ光源31Bからのレーザ光を略90度反射して略直角に屈折させて光路をレーザ光源31Aからのレーザ光の光路と略一致させる。なお、レーザ光源31Aからのレーザ光は反射ミラー32の上方を通過する。
シリンドリカルレンズ33は、反射ミラー32の下流側において遮光壁21に形成された開口部22の入射側端部に配置されており、ポリゴンミラー41の面倒れを補正するため、各レーザ光源31A,31B(または31C,31D)からのレーザ光を副走査方向Y(図5参照)に絞ってポリゴンミラー41に入射させる。このシリンドリカルレンズ33は、例えば、樹脂やガラスなどから形成され、入射面側が凸曲面を有し、出射面側が平面となっている。このシリンドリカルレンズ33では、レーザ光源31A,31B(または31C,31D)からのレーザ光を、副走査方向Yに収束するように屈折させてポリゴンミラー41上に集光させる。
スリット部材34は、略矩形状の板材(板金)からなり、シリンドリカルレンズ33の下流側に配置され、遮光壁21に形成された開口部22の出射側端部に取り付けられている。図5に示すように、スリット部材34には、絞り開口部の一例としての開口部34A,34Bが各レーザ光源31A,31B(または31C,31D)に対応した間隔で副走査方向Yに並んで形成されている。各開口部34A,34Bは、主走査方向Xを長手方向とする長孔形状の開口である。このスリット部材34では、シリンドリカルレンズ33から出射されたレーザ光が開口部34Aまたは34Bを通過することで副走査方向Yの幅が規制される。
このようなスリット部材34が遮光壁21の開口部22に取り付けられることで、遮光壁21のレーザ光を通過させる部分は開口部34A,34Bのみとなるため、その遮光性がより高くなる。
<走査光学系の構成>
図2および図3に示すように、走査光学系40は、光偏向手段の一例としてのポリゴンミラー41、ポリゴンミラー41を挟んで両側に設けられた2つの走査レンズ42、複数の反射ミラー43〜46および4つのトロイダルレンズ47を主に備えている。
図2および図3に示すように、走査光学系40は、光偏向手段の一例としてのポリゴンミラー41、ポリゴンミラー41を挟んで両側に設けられた2つの走査レンズ42、複数の反射ミラー43〜46および4つのトロイダルレンズ47を主に備えている。
ポリゴンミラー41は、入射光学系30(スリット部材34)の下流側であって、走査光学系40(筐体20)のほぼ中央に配置され、六角形の各辺(六角柱の各側面)の部分に反射ミラーが形成されたものである。このポリゴンミラー41は、図5に示すように、自身が高速回転することで、スリット部材34の開口部34A,34Bを通過したレーザ光を反射ミラーで反射して主走査方向Xに偏向および走査する。入射光学系30から照射される各レーザ光は、ポリゴンミラー41の反射ミラーに対して異なる角度で入射されるので、反射ミラーからは副走査方向Yに互いに異なる角度で反射される。
走査レンズ42は、ポリゴンミラー41の下流側に配置され、ポリゴンミラー41により等角速度で走査された各レーザ光を、等速度で走査するように変換するものである。図3に示すように、一方(図3の左側)の走査レンズ42を通過した2つのレーザ光のうち、下のレーザ光は、反射ミラー43A,43Bで反射されて進行方向を変え、トロイダルレンズ47を通過して開口部23Aから感光ドラム3A上で結像され、走査される。また、上のレーザ光は、反射ミラー44A,44B,44Cで反射されて進行方向を変え、トロイダルレンズ47を通過して開口部23Bから感光ドラム3B上で結像され、走査される。
同様に、他方(図3の右側)の走査レンズ42を通過した2つのレーザ光のうち、下のレーザ光は、反射ミラー45A,45B,45Cで反射されて進行方向を変え、トロイダルレンズ47を通過して開口部23Cから感光ドラム3C上で結像され、走査される。また、上のレーザ光は、反射ミラー46A,46Bで反射されて進行方向を変え、トロイダルレンズ47を通過して開口部23Dから感光ドラム3D上で結像され、走査される。
以上のように構成された光走査装置5の作用効果について説明する。
図5に示すように、半導体レーザ35から出射されたレーザ光は、一部がカップリングレンズ36やシリンドリカルレンズ33の入射面や出射面で反射されて迷光となる。特に本実施形態のように、複数のレーザ光源31を有する場合には、半導体レーザ35、カップリングレンズ36およびシリンドリカルレンズ33の数が多くなるので、無数の迷光が発生する。
また、半導体レーザ35から出射されたレーザ光は、発光点から徐々に広がっていくので、特に本実施形態のように、半導体レーザ35とカップリングレンズ36との間が開放されている場合には、半導体レーザ35から出射されたレーザ光は、一部がカップリングレンズ36に入らずに迷光となる。
このようにして発生した無数の迷光は、遮光壁21によって遮られるので、走査光学系40にはほとんど入り込まない。特に本実施形態では、入射光学系30から走査光学系40へレーザ光が通過する部分が、遮光壁21の開口部22に取り付けられたスリット部材34の開口部34A,34Bなので、遮光壁21の開口部分が最小限となっており、迷光の通過を最小限に抑えられる。また、本実施形態では、筐体20と遮光壁21とが一体に成形されているため、筐体20と遮光壁21との間に隙間が生じないので、迷光が隙間を通過して走査光学系40に漏れ出すことを抑制できる。
遮光壁21で遮られた迷光は、遮光壁21や筐体20の壁面で反射しながら徐々に吸収されて消えていく。本実施形態では、筐体20および遮光壁21が、半導体レーザ35から出射される固有の波長を有するレーザ光を透過しない樹脂で形成されているので、迷光が遮光壁21を透過して走査光学系40に漏れ出すこともない。
このようにして本実施形態の光走査装置5では、入射光学系30で発生した迷光は、感光ドラム3A〜3Dにはほとんど到達しない。補足すると、本実施形態のような、いわゆるタンデムカラーレーザスキャナでは、複雑に配置された反射ミラー43〜46を複数有するとともに、出射口である開口部23が複数形成されているので、入射光学系30で発生した迷光が感光ドラム3A〜3Dに到達する可能性が高い。
本実施形態では、入射光学系30を構成する全ての部材が、遮光壁21によって仕切られた一方側に配置されているので、入射光学系30で発生する迷光を遮光壁21で確実に遮ることができ、感光ドラム3A〜3Dに到達することを抑制できる。これによれば、感光ドラム3A〜3Dの同じ位置に迷光が照射され続けることで発生するゴーストを抑制することができるので、画像品質を向上させることが可能となる。
また、複数のレーザ光源31が、遮光壁21によってまとめて仕切られているので、筐体20の構造を簡略化することができ、低コスト化、小型化を図ることができる。また、半導体レーザ35とカップリングレンズ36との間が開放されているので、レーザ光源31の低コスト化、小型化を図ることができるとともに、半導体レーザ35とカップリングレンズ36の間隔の調整自由度を向上させることができる。さらに、筐体20と遮光壁21とが一体に成形されているので、遮光壁21が補強部材となって筐体20の強度を向上させることができる。
以上、本考案の実施形態について説明したが、本考案は前記した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、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記した実施形態では、筐体20内の空間が遮光壁21によって完全に仕切られた構成を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、遮光壁(例えば、遮光壁の上端など)と筐体との間に隙間があったとしても、入射光学系30で発生した迷光が走査光学系40に入り込まない構成であればよい。
前記した実施形態では、シリンドリカルレンズ33を、遮光壁21の開口部22の入射側端部に配置した構成を示したが、これに限定されず、例えば、反射ミラー32と遮光壁21との間に配置してもよい。
前記した実施形態では、絞り開口部の一例として、遮光壁21の開口部22の出射側端部に取り付けたスリット部材34の開口部34A,34Bを採用した例を示したが、これに限定されず、例えば、絞り開口部を遮光壁に直接形成してもよい。
前記した実施形態では、光ビーム出射手段の一例としてのレーザ光源31は、半導体レーザ35とカップリングレンズ36との間が開放されているが、これに限定されず、例えば、半導体レーザとカップリングレンズとの間に鏡筒を備えてもよい。
前記した実施形態では、筐体20と遮光壁21とを一体に成形した例を示したが、これに限定されず、例えば、筐体と遮光壁とを別個に成形して組み立てる構成としてもよい。
前記した実施形態では、遮光壁21を樹脂によって形成した例を示したが、これに限定されず、例えば、金属から形成してもよい。これによれば、迷光の透過を効果的に抑制することができる。特に、光ビームとして近赤外光を使用した場合でも、その透過率をほぼ0とすることができる。なお、金属製の遮光壁を使用する場合には、その表面を、例えば、黒色などで着色することが望ましい。これによれば、光ビームの反射を抑制することができる。
前記した実施形態では、光偏向手段の一例としてポリゴンミラー41、発光素子の一例として半導体レーザ35を採用した例を示したが、これに限定されず、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で材料や構造などは適宜変更が可能である。例えば、光偏向手段としてガルバノミラー(振動ミラー)を使用することができる。
5 光走査装置
20 筐体
21 遮光壁
23 開口部
30 入射光学系
31 レーザ光源
33 シリンドリカルレンズ
34A,34B 開口部
35 半導体レーザ
36 カップリングレンズ
40 走査光学系
41 ポリゴンミラー
42 走査レンズ
X 主走査方向
20 筐体
21 遮光壁
23 開口部
30 入射光学系
31 レーザ光源
33 シリンドリカルレンズ
34A,34B 開口部
35 半導体レーザ
36 カップリングレンズ
40 走査光学系
41 ポリゴンミラー
42 走査レンズ
X 主走査方向
Claims (9)
- 感光体上に光ビームを走査させて静電潜像を形成する光走査装置であって、
光ビームを出射する光ビーム出射手段と、当該光ビーム出射手段から出射された光ビームを集光させるシリンドリカルレンズとを含む入射光学系と、
前記シリンドリカルレンズを通過した光ビームを反射して主走査方向に偏向および走査させる光偏向手段と、当該光偏向手段により偏向および走査された光ビームを前記感光体上に結像させる走査レンズとを含む走査光学系とを備え、
前記入射光学系と前記走査光学系は、遮光壁によって仕切られていることを特徴とする光走査装置。 - 前記入射光学系は、複数の前記光ビーム出射手段を有することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記入射光学系および前記走査光学系が収容される筐体を備え、
前記筐体は、前記入射光学系から前記走査光学系へ出射された複数の光ビームを外部へ出射してそれぞれ異なる感光体上に走査させるための複数の開口部を有することを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。 - 前記遮光壁は、前記入射光学系から前記走査光学系へ光ビームが通過する部分が、光ビームの幅を規定する絞り開口部となっ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。
- 前記光ビーム出射手段は、レーザ光を出射する発光素子と、当該発光素子からのレーザ光を光束に変換するカップリングレンズとを含み、
前記発光素子と前記カップリングレンズとの間は、開放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。 - 前記遮光壁は、金属から形成されてい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。
- 前記遮光壁は、光ビームの反射を抑制する着色がなされていることを特徴とする請求項6に記載の光走査装置。
- 前記遮光壁は、前記光ビーム出射手段から出射される光ビームを透過しない樹脂から形成されてい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。
- 前記遮光壁は、前記入射光学系および前記走査光学系が収容される筐体と一体に成形されていることを特徴とする請求項8に記載の光走査装置。
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