JP3384108B2

JP3384108B2 - 光ビーム走査装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP3384108B2
Application number: JP10539894A
Authority: JP
Inventors: 和宣堀川; 元嗣東尾; 荘司大庭
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-05-19
Filing date: 1994-05-19
Publication date: 2003-03-10
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JPH07318834A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式にて画像
形成する複写機，ファクシミリ，及びレーザビームプリ
ンタ等の画像形成装置に利用される光ビーム走査装置に
関するものであり、樹脂製の光学ハウジング内の迷光対
策についてのものである。

【０００２】

【従来の技術】光ビーム走査装置における光学ハウジン
グ内の迷光には、様々なものがあり、その中のひとつ
に、レンズ入射面からの反射光がある。これは本来レン
ズを透過して感光体表面に結像するはずのビーム光の一
部がレンズの入射面で反射し、さらに反射光が光ビーム
走査装置の光学ハウジングの内壁で再反射して、再度レ
ンズに入射するために発生する。

【０００３】このレンズ表面での光ビームの反射による
迷光対策としては、従来結像レンズ表面に金属系の反射
防止膜をスパッタリングしてレンズ表面の反射光を少な
くしたり、あるいは、光学ハウジングの内壁に黒色フェ
ルト材のような反射防止材を張って防止していた。ま
た、光学ハウジングの寸法に余裕のある場合には、光学
ハウジングの内壁を光ビームの有効走査光路範囲の付近
あるいは結像レンズ付近に設けないようにして防止して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射防
止膜をスパッタリングする方法では、特に、レンズがプ
ラスティック成形品の場合、急速にスパッタリングする
とプラスティックレンズの温度上昇のためにレンズが変
形してしまうため、長時間かけてスパッタリングする必
要があった。また、反射防止膜に膜厚ムラがあると、レ
ンズ性能を悪化させてしまい、感光体ドラム上の光ビー
ムスポットを乱し、画像劣化をひきおこしてしまうなど
の問題もあり、したがってこの方法には、レンズの量産
性及び信頼性に欠けるという欠点を有していた。

【０００５】さらに、近年の画像形成装置本体の小型化
にともない、光学ハウジングが走査光路ぎりぎりの大き
さに設計されるため、従来以上にレンズ表面からの反射
光が、光学ハウジング内壁で再反射して再度レンズに入
射しやすい構造になっており、迷光対策が非常に重要な
課題となっている。

【０００６】なお、このレンズ表面からの反射光を迷光
と称しているが、この迷光が発生すると、画像形成装置
により形成されるドットは不鮮明なものとなり、画像は
ぼやけた帯状の筋となってあらわれる。

【０００７】この迷光により画像がぼやける現象を以
下、図面を用いて詳細に説明する。図４は従来の光ビー
ム走査装置の平面図であり、図４で、光学ハウジング１
の中央部に設けられた光源ユニット２は、レーザ光を発
生する光源部と、光源部からの光ビームを集束するレン
ズ３と、光ビームを整形するアパーチャとにより構成さ
れている。光学ハウジング１の一方の端部には、光源ユ
ニット２からの光を偏向走査させる偏向手段１１が設け
られ、他方の端部には、偏向手段１１により偏向走査さ
れた光ビームを感光体ドラム３０上へ結像させるレンズ
１４が配置されている。これらの構成部品は、樹脂製の
光学ハウジング１上に設けられた位置決め部材を基準と
して、精度良く取り付けられている。

【０００８】光源ユニット２を出射した光ビームは、偏
向手段１１により偏向走査されるが、このとき、光の偏
向走査面は光源ユニット２の上部に位置し、偏向走査面
と光源ユニット２とは干渉しないように構成されてい
る。

【０００９】したがって、光ビーム６０は光源ユニット
２の上部を通過し、レンズ１４に入射して感光ドラム３
０の表面６１に結像し、ドラム面上に潜像を形成する。
しかし、レンズ１４の入射面６５において、光ビーム６
０の一部は入射面で反射して光学ハウジング１内へもど
り迷光６２となる。

【００１０】ここで光学ハウジング１は樹脂成形品であ
るために金型の抜き方向となる壁面４１，４２は、成形
時の離形抵抗を小さくするために表面が平滑で光沢を有
したものとなっている。また、前記迷光６２は単レンズ
３によって集束されている集束光のため、光路が長くな
っても光エネルギーが減衰しないものとなっている。

【００１１】そのため迷光６２は、光学ハウジング内壁
の側面４２および４１にて反射を繰り返し、再びレンズ
１４へ入射することになり、レンズ１４を通過した迷光
６３は感光ドラム３０へ入射し、本来の記録位置６１と
は異なる位置６４に不要な潜像を作ることになる。位置
６４に入射する光ビームは正規な光ビーム６０の一部の
反射成分であるので、光エネルギーは小さく、しかも正
規な光路を経て入射したものでないのでビーム形状はぼ
やけたものとなり、したがって、鮮明なドットを形成す
るものでなく、迷光画像はぼやけた帯状の筋となってあ
らわれることになる。

【００１２】ここで光学ハウジングを黒色等、光を吸収
する色彩とすれば、迷光は多少光学ハウジング１内壁で
吸収されるが、後述するように光学ハウジングに用いら
れる材料として、寸法精度，寸法安定性，剛性，熱膨脹
特性，吸水特性の優れたバルク・モウルディング・コン
パウンド（以下、ＢＭＣと略す）を使用するのが一般的
である。しかしＢＭＣは不飽和ポリエステル樹脂に充填
材，着色材やガラス繊維などを加えた塊状の材料で熱硬
化性樹脂であり、また成形収縮率がほとんど０なので、
成形品と金型との離型性が悪く、金型の表面を平滑にし
て離型性を良くする必要があった。そのためＢＭＣの成
形品の表面は、迷光の発生しやすい平滑で光沢があるも
のにならざるを得なく、特に成形品において金型から成
形品を抜き出す方向（以下、金型の抜き方向という）に
平行な成形面は、離型抵抗が大きいために特に平滑にす
る必要があった。なお図１の光学ハウジング１の例で示
せば、４０，４１，４２などの光学ハウジング１の壁に
相当する部分が、金型の抜き方向に平行な成形面であ
る。

【００１３】よって、製作上の困難性より、光学ハウジ
ングの内壁は光沢を有するものとなり、光学ハウジング
１の内壁を黒色としても、迷光を十分防止することはで
きなかった。

【００１４】また、光学ハウジングの内壁面４０，４
１，４２が平滑になると、以下のような問題があった。
すなわち、レンズ１４の入射面近くの光ビームは、まだ
十分に集束されておらず、感光体３０の感光面の光ビー
ム径の約２０倍（φ２ｍｍ程度）の大きさを有してい
る。この反射光が迷光となり、光学ハウジング１の内壁
面４０，４１，４２に入射し、さらにこれらの面から再
反射する工程を何回か経て長尺レンズ１４に再入射し、
感光体ドラム３０に到達する。図４に示すような偏向手
段１１の前後にレンズ３，１４を有するポストオブジェ
クティブ型の走査光学系である場合、レンズ１４に入射
する光ビームは、レンズ３によって拡散ビーム光が集束
ビーム光となる。したがって、この集束ビーム光が平滑
なレンズ面で反射される反射光もまた集束ビーム光とな
り、同様に、この集束ビーム光が平滑な内壁面によって
反射された反射光も集束ビーム光となり、反射径路が多
少長くとも光拡散によってこれらの光ビームは減衰する
ことはない。したがって、光学ハウジングの内壁面４
０，４１，４２が平滑な場合には、レンズ１４の走査ビ
ームの入射面からの弱い反射光であっても迷光となり、
画像に悪影響を与えることとなる。

【００１５】本発明の光ビーム走査装置は、上記迷光を
防止する光ビーム装置の提供を目的とするものであり、
簡単な構成なので小型で、コストが安く、しかも効果的
に迷光を除去することができる。本発明の光ビーム走査
装置を搭載した画像形成装置は、迷光による画像劣化の
ない鮮明な画像の印字物を得ることができる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の光ビーム走査装置は、光源からの光束を所定
の区間走査する光走査手段と、光源からの光束を所定位
置に結像する結像手段と備え、前記光走査手段と前記結
像手段とを内部に設けた筐体と、前記筐体内部の側壁に
光束を拡散する柱形状をした光拡散手段を備えた構成と
した。

【００１７】

【作用】以上のような構成によって本発明の光ビーム走
査装置は、光学ハウジング内の迷光を拡散させ、実質的
に迷光が画像劣化を起こさないようにすることができ、
光ビームの有効走査光路範囲の近くに光学ハウジングの
側壁を設けることが可能となり、光ビーム走査装置のコ
ンパクト化をも可能にできる。また、本発明の光拡散手
段を光学ハウジングに一体成形することにより、コスト
が安く、場所を取らず、また取付けのための手数も必要
としない光ビーム走査装置を提供できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面を参照
しながら説明する。なお、従来と同一構成については各
図面とも同一符号を付し、その説明は省略する。

【００１９】図１で、１は光学ハウジングであり、レー
ザ光源ユニット２，偏向手段１１，レンズ１４などの光
学要素部品を保持する筐体である。筺体はこれらの光学
要素部品の取付けにおける位置精度によって光ビーム走
査装置の光学特性が決定されるために、光学ハウジング
に用いられる材料として寸法精度，寸法安定性，剛性，
熱膨脹特性，吸水特性の優れたＢＭＣを使用するのが一
般的であり、本実施例でも光学ハウジング１にはＢＭＣ
の成形品を使用した。

【００２０】また、本実施例では光学暗箱として使用す
る目的なので、黒色顔料を充填材として添加したＢＭＣ
を使用しているが、表面が平滑のために暗箱としては十
分に迷光対策されたものではない。

【００２１】光学ハウジング１の中央に設けられた凹部
には、光源ユニット２が配置されている。光源ユニット
２は、第１結像光学系であるレンズ３と、半導体レーザ
４と、アパーチャ５と、レンズ保持部材６よりなる。こ
れらの要素部品は、あらかじめ専用治具によって所定の
光学特性になるようにレンズ保持部材６上に取付けられ
ている。光源ユニット２は、光源ハウジング１上の位置
決め部材７，８，９で位置決めされ、ビス１０によって
光学ハウジング１に固定されている。

【００２２】偏向手段１１は光学ハウジング１の一方の
端に設けられた回転多面鏡であり、高速回転する駆動モ
ータ１２の回転軸１３に対し直角方向に高精度に取付け
られており、矢印方向に回転する。駆動モータ本体は、
光学ハウジング１に設けたモータ位置決め部材（図示し
ていない）を基準として光学ハウジング１に固定されて
いる。

【００２３】光学ハウジング１の他方の端部には、第２
結像光学系である長尺状のレンズ１４が、光学ハウジン
グ１に設けた位置決め部材１５，１６に沿ってばね１
７，１８によって押圧，固定されている。ばね１７，１
８は、ビス１９，２０によって固定される。長尺レンズ
１４をばねを介して固定するのは、固定時の応力によっ
てレンズが歪むのを防止するためである。

【００２４】光ビーム検知器２１はレンズ１４の左端部
前方に設けられており、入射光を規制するスリット２２
と、光センサー上に入射光を結像させるための結像レン
ズ２３と、光検知センサー２４とより構成されている。
スリット２２は、光学ハウジング１に一体成形されてい
る。

【００２５】レンズ１４近辺の光学ハウジング１の内
壁、４０，４１，４２の内面には光学ハウジング１と一
体成形した、半円柱状の光拡散手段４９が設けられてい
る。この光拡散手段４９の断面拡大図を図２に示す。

【００２６】ここで、４５は光学ハウジング１の内側壁
面、４６は光学ハウジング１の外側壁面、４３は光学ハ
ウジング１の底面である。内側壁面４５には、図２に示
すような半円柱状の光拡散手段が内側壁面４５に沿って
並べて設けられている。本実施例の場合、半円柱状の光
拡散手段４９の配列のピッチは２ｍｍ、円柱の直径はφ
６ｍｍである。また、光学ハウジング１の底面４３と内
側壁面４５とのなす角度は、９５度である。これに対し
て、底面４３と外側壁面４６とのなす角度は、９０度で
ある。なお、本実施例の光学ハウジング１の金型は、成
形品の寸法精度を第一として、基本的に平滑面であり、
かつ抜き勾配０で作られている。

【００２７】なお、図示していないが図１に図示してい
る光ビーム走査装置の上部には防塵のための蓋が取付け
られている。この光ビーム走査装置は、画像記録装置本
体の所定位置に固定され、画像記録装置として完成す
る。

【００２８】また、上述したように、すべての要素部品
は光学ハウジング１上に設けられた位置決め基準部材を
基準として取付けられている。このため、光学ハウジン
グに用いられる材料が、寸法精度，寸法安定性，剛性，
熱膨脹特性，吸水特性の優れた材料を使用することが必
要とされる。

【００２９】すなわち、光源たる光源ユニット２からの
光束を所定の区間走査する光走査手段たる偏向手段１１
と、光源ユニット２からの光束を所定位置である感光体
ドラム３０上に結像する結像手段たるレンズ１４と備
え、偏向手段１１とレンズ１４とを内部に設けた筐体た
る光学ハウジング１と、光学ハウジング１内部の側壁に
光束を拡散する光拡散手段４９を備えた光ビーム走査装
置としたものである。

【００３０】次に、上記のように構成された光ビーム走
査装置の動作について、以下に説明する。

【００３１】光源ユニット２に取付けられた半導体レー
ザ４にレーザ点灯信号が入力すると、半導体レーザ４は
拡散光束のレーザ光（以下、拡散ビームという）を発光
する。この拡散ビームは、第１レンズ３により集光され
集束ビームに変換される。さらにこの集束ビームは横長
のスリットであるアパーチャ５によって、横長の集束ビ
ームに整形され、回転多面鏡１１に入射する。

【００３２】回転多面鏡である偏向手段１１に入射する
ビーム光は、一方向のみに進む光（以下、静止ビームと
いう）であるが、偏向手段１１によって左から右方向に
走査する走査ビームに変換される。左方向より走査する
走査ビームは、はじめに光ビーム検出器２１のスリット
２２を通過する。通過光は、結像レンズ２３で集光され
て、光センサー２４に到達する。これに対応して光セン
サー２４は、同期信号を画像形成装置本体の画像信号発
生回路に送る。画像信号発生回路は、同期信号を受けて
から後述する所定時間後に画像信号を半導体レーザ４に
送るように構成されている。

【００３３】光ビーム走査装置内部において、走査ビー
ムの最終出口であるレンズ１４を出た走査ビームは、画
像記録装置本体に導入される。画像記録装置本体には、
光ビーム走査装置と同期して回転する感光体３０が取付
けられている。光ビーム走査装置は、感光体３０の表面
に走査ビームが結像する位置に配置されている。

【００３４】光センサー２４に光が到達してから所定時
間後に、走査ビームは感光体３０の左端部３１に到達す
る。これと同時に、本体の画像信号発生回路から送られ
た画像信号に対応した点滅する光信号が感光体３０の表
面に到達し、画像模様に対応した静電潜像を感光体３０
上に形成する。感光体の左端部３１と右端部３２の間が
印字可能範囲であり、この間に画像信号が半導体レーザ
４に送られる。静電潜像は、画像形成装置本体に設けら
れた電子写真記録部によって、ハードコピー化される。

【００３５】上記実施例のように構成した光ビーム走査
装置を画像記録装置本体に搭載して得た印字物は、鮮明
で美しいものであった。

【００３６】一方、従来の光ビーム走査装置において、
光学ハウジング１の内壁面４０，４１，４２の部分に光
拡散手段４９を設けないものでは、迷光のためと思われ
る部分的なかぶりが印字物に見られた。また、かぶりが
ない部分の文字も迷光のために不鮮明であった。

【００３７】また、従来の光ビーム走査装置において、
この光学ハウジング１の内壁面４０，４１，４２に相当
する部分に、黒色のフェルト材を貼ったところ迷光が除
去されて、内壁面４０，４１，４２にフェルト材を貼ら
ない光ビーム走査装置を使用して得られた印字物に比べ
美しい印字物が得られた。しかし、フェルト材の厚みの
ために、フェルト材の貼り方が悪いと印字画面の両端部
分が、けられる場合があった。

【００３８】次に、本発明の光拡散手段による迷光防止
の機能を説明する。図３において、４８はレンズ１４の
入射面からの反射光であり、上述したように直径２ｍｍ
程度の集束ビーム光であり、５０は集束ビーム光が光拡
散手段４９で反射され拡散された反射拡散ビームであ
る。本実施例では、内側壁面４１に入射する光ビーム径
と内壁面４１に設けられた光拡散手段４９の円柱のピッ
チ（直径）とは同程度の大きさとしており、これにより
十分に反射光４８の光拡散効果が得られる。光拡散手段
４９によって拡散反射した光の一部はレンズを通過して
感光体ドラム３０に到達するが、拡散によって光強度が
減衰しているので画像に悪影響を与えることはない。

【００３９】また、図２に示すように、内側壁面４５と
底面４３とのなす角度を９０度より大きな角度にしてお
けば、光拡散手段４９からの反射拡散ビームの拡散方向
が底面すなわち走査ビームを偏向走査する偏向走査面と
ずれるため、より効果的な光拡散効果が得られる。

【００４０】光拡散手段４９の形状は、円柱，楕円柱，
三角柱，四角柱，半球などが利用できるが、金型の作り
やすさ、離型抵抗などの点で円柱がよく、光の拡散の度
合から考慮すると、上下左右の全方向に光を拡散する半
球がよい。光拡散手段４９のピッチは、離型抵抗の点か
らは大きな方が好ましいが、ピッチが大きいと光拡散性
が悪くなるので、レンズの入射面での光ビームのビーム
径に対して、０．２倍から１．５倍の範囲が実用的であ
る。円柱の場合の直径も、ピッチと同様に離型抵抗と光
拡散性とのバランスであるが、実用的な範囲はレンズの
入射面での光ビームのビーム径に対して、０．５倍から
５倍の範囲が実用的である。

【００４１】なお、本実施例ではレンズの入射面により
反射される光による迷光対策として、光学ハウジングの
内壁側面に光拡散手段４９を設けた。しかし、本発明の
光拡散手段４９は、レンズ入射面からの反射光に限ら
ず、例えばレンズの出射面，感光体表面，または他の部
分からの反射成分による迷光に対して効果があることは
いうまでもない。

【００４２】また、金型の抜き方向と垂直な成形面、図
１の例で示せば４３，４４などの成形面は、金型の離型
抵抗にさほど影響を及ぼさないので、シボ加工等の粗面
化処理も可能な面であり、これにより有効に迷光を拡散
することができる。

【００４３】また、本発明の光拡散手段の凹凸の形状
を、金型の抜き方向と平行にすることによって、光学ハ
ウジングを金型から取り出すときの離型抵抗を小さくす
ることができる。

【００４４】また、光拡散手段を設けた壁に角度を付け
て反射光の拡散方向を変えれば、より効果的に画像を劣
化させる迷光を除去することができる。

【００４５】また、壁に角度を付けることによって、、
離型抵抗を小さくすることができるので、高精度で安定
した光学ハウジングを得ることができる。

【００４６】さらに、本発明の光ビーム走査装置の光学
ハウジングに用いる樹脂を寸法の安定性に優れるＢＭＣ
とした場合、離型抵抗が大きいために成形面が平滑にな
り、光学ハウジング内の迷光を拾いやすいため、本願発
明を用いることが適している。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明は、光学ハウジング
の内壁側面に柱形状をした光拡散手段を設けることで光
学ハウジング内の迷光を有効に拡散することができ、光
ビームの有効走査光路範囲近くに光学ハウジングの側壁
を設けることが可能となり、光ビーム走査装置のコンパ
クト化をも可能にするものである。

【００４８】また、光学ハウジングに光拡散手段を一体
成形することで、コストが安く、場所を取らず、また取
付けのための手数も必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光ビーム走査装置の
斜視図

【図２】本発明の一実施例における光ビーム走査装置の
光拡散手段の形状を示す斜視図

【図３】本発明の一実施例における迷光の拡散反射状態
を示す概念図

【図４】従来例における光ビーム走査装置の平面図

【符号の説明】

１光学ハウジング２光源ユニット１１偏向手段１４結像レンズ３０感光体ドラム４１，４２光学ハウジング内壁４９光拡散手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−371910（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−273822（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光束を所定の区間走査する光
走査手段と、光源からの光束を所定位置に結像する結像
手段と備え、前記光走査手段と前記結像手段とを内部に
設けた筐体と、前記筐体内部の側壁に光束を拡散する柱
形状をした光拡散手段とを備えた光ビーム走査装置。
【請求項２】光源からの光束を所定の区間走査する光
走査手段と、光源からの光束を所定位置に結像する結像
手段と備え、前記光走査手段と前記結像手段とを内部に
設けた筐体と、前記筐体内部の側壁に光束を拡散する円
柱形状をした光拡散手段とを備えた光ビーム走査装置。
【請求項３】円柱の直径を光源からの光束の径とほぼ
同一とした請求項２記載の光ビーム走査装置。
【請求項４】隣接する円柱の間隔を光源からの光束の
径とほぼ同一とした請求項２又は請求項３記載の光ビー
ム走査装置。
【請求項５】光源からの光束を所定の区間走査する光
走査手段と、光源からの光束を所定位置に結像する結像
手段と備え、前記光走査手段と前記結像手段とを内部に
設けた筐体と、前記筐体内部の側壁に光束を拡散する半
球形状をした光拡散手段とを備えた光ビーム走査装置。
【請求項６】球の直径を光源からの光束の径とほぼ同
一とした請求項５記載の光ビーム走査装置。
【請求項７】隣接する半球の間隔を光源からの光束の
径とほぼ同一とした請求項５又は請求項６記載の光ビー
ム走査装置。
【請求項８】光拡散手段が設けられた筐体の側壁と、
光走査手段により走査される光束の走査面とが垂直でな
い構成とした請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の
光ビーム走査装置。
【請求項９】筐体がバルク・モウルディング・コンパ
ウンドで形成した請求項１乃至請求項８のいずれかに記
載の光ビーム走査装置。
【請求項１０】筐体内部を光を吸収する色彩で構成し
た請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の光ビーム走
査装置。
【請求項１１】光源からの光束を所定の区間走査する
光走査手段と光源からの光束を所定位置に結像する結像
手段とを内部に装着可能な筐体と、筐体内部の側壁に光
束を拡散する光拡散手段とを一体成形するとともに、筐
体を金型から抜き取る方向と平行な方向を光拡散手段の
柱形状の中心軸の方向とした光ビーム走査装置の筐体の
製造方法。