JP3566474B2

JP3566474B2 - 光ビーム走査装置

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Publication number: JP3566474B2
Application number: JP30649796A
Authority: JP
Inventors: 明人吉丸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2016-11-18
Also published as: JPH10148781A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光ビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源からの光ビームを光ビーム偏向器により偏向させて被走査面上に光スポットとして集光し、この光スポットの走査により画像情報を書き込む方式の画像形成装置は、デジタル複写機や光プリンタ等として知られている。
「光ビーム走査装置」は、このような画像形成装置において、光スポットによる走査を行なわしめる装置である。
【０００３】
上記のような画像形成装置の１種として、同一の回転多面鏡を光ビーム偏向器として用い、独立した２つの光源からの光ビームを回転多面鏡の異なる偏向反射面によりそれぞれ別個に偏向させ、各偏向光ビームを２組の走査結像光学系により、光導電性の感光体上に光スポットとして集光させ、感光体を走査することにより２種の静電潜像を書込み形成し、これら静電潜像を現像して得られるトナー画像を同一の転写シート上に転写定着して画像合成するものが意図され、その光ビーム走査装置として、各偏向光ビームの入射する走査結像光学系が、回転多面鏡の両側に、それぞれの光軸が互いに略平行になるように設けらるものが意図されている。
【０００４】
このような光ビーム走査装置では、その光学配置において２つの走査結像光学系の光軸が互いに略平行であるため、一方の走査結像光学系におけるレンズ面で反射された迷光成分（以下、「反射迷光」という）が他方の走査結像光学系に入射して、他方の走査結像光学系の光スポットによる書き込みに「ノイズ成分」として作用し易い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述のノイズ成分の有効な軽減やノイズ成分の影響の有効な防止を可能ならしめる光ビーム走査装置の実現を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の光ビーム走査装置は「同一の回転多面鏡を光ビーム偏向器として用い、独立した２つの光源からの光ビームを回転多面鏡の異なる偏向反射面によりそれぞれ別個に偏向させ、各偏向光ビームを２組の走査結像光学系により、光導電性の感光体上に光スポットとしてそれぞれ集光させ、上記感光体を走査することにより２種の静電潜像を書込み形成し、これら静電潜像を現像して得られるトナー画像を同一の転写シート上に転写定着して画像合成する画像形成装置の光ビーム走査装置」であって、各偏向光ビームが入射する走査結像光学系が、回転多面鏡の両側に、それぞれの光軸が互いに略平行になるように設けられ、上記２組の結像光学系の一方による反射迷光が、他方の結像光学系に入射するのを防止する遮光手段を有することを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
各光源から感光体に至る光路上に設けられ、光源からの光束を感光体上に光スポットとして集光させる「結像系」は、互いに異なる構成で各結像系が独自の結像機能を有するようにしても良いが、これら光学系を互いに「光学的に等価」なものとすることができ、各走査結像光学系は「互い光軸を共通にして、回転多面鏡に対して互いに光学的に対称に配備される」ことができる（請求項２）。
このように２組の結像系を光学的に等価なものとすると、別個の結像系を用いるよりもコスト的に有利である。
共通の回転多面鏡で偏向され、各走査結像光学系により形成される光スポットは、それぞれ別個の感光体上に集光するようにしてもよいが、これら２つの光スポットを「共通の感光体上に集光」することができる（請求項３）。このように２つの光スポットで共通の感光体を走査することにより、画像形成装置を小型化できる。
【０００８】
このように、２つの光スポットで共通の感光体を走査する場合、各光スポットの走査により書き込まれる静電潜像が「互いに独立して現像可能」であるように光スポットの走査領域を相互に分離することができ、このように各光スポットで書き込まれた静電潜像を独立に現像可能とする場合、各現像において異なる色のトナーを用い「２色画像」を形成するようにできる（請求項４）。
【０００９】
勿論、各走査結像光学系により光スポットが互いに異なる感光体を走査する場合には、各光スポットが書き込む静電潜像は当然に独立に現像可能であり、各現像に異なる色のトナーを用いることもできるから、２色画像を形成できることはいうまでもないが、請求項４記載の発明の場合は画像形成装置を小型化して尚且つ２色画像を得ることができる。勿論、感光体を別個にするか共通にするかに拘らず、各静電潜像を同一色のトナーで可視化してもよいことは言うまでもない。感光体を共通にする場合には、各光スポットで書き込まれた２種の静電潜像を同一の現像装置で現像するようにしてもよい。
【００１０】
上記「走査結像光学系」には、少なくともその一部に「プラスチックレンズ」を用いることができる（請求項５）。
【００１１】
請求項１記載の光ビーム走査装置は、上記「遮光手段」を「一方の走査結像光学系による反射迷光を、他方の走査結像光学系に対し、回転多面鏡のハウジング外において遮光する遮光部材」としたことを特徴とする。このように、回転多面鏡のハウジング外を通る「反射迷光」の影響を除去することにより、反射迷光の影響を有効に軽減させることができる。
【００１２】
また、回転多面鏡のハウジングにおける光ビーム入・射出用の窓の少なくとも一方における「副走査対応方向の窓幅を、光ビームの入・射出に必要な幅を確保しつつ、回転多面鏡の偏向反射面の上記副走査対応方向の幅よりも小さくする」ことにより遮光手段の一部を構成することができる（請求項６）。
【００１３】
上記「副走査対応方向」は、各光源から、この光源からの光ビームによる光スポットが走査する感光体に至る光路を光軸に沿って直線的に展開した仮想的な光路上で副走査方向に平行的に対応する方向を言い、上記仮想的な光路上で主走査方向に平行的に対応する方向を「主走査対応方向」という。
【００１４】
上記請求項６記載の光ビーム走査装置は、回転多面鏡におけるハウジング内部に「光ビーム入・射出用の一方の窓の主走査対応方向の端部側でハウジング内部へ入射する反射迷光を他方の窓に対して遮光する遮光部分」を遮光手段の一部として有する。
【００１５】
この請求項６記載の発明のようにすることにより、回転多面鏡のハウジング内を経由する反射迷光の影響を除去することができる。
【００１６】
なお、各光スポットが走査する感光体が共通するか別個であるかに拘らず、感光体から同一の記録シートへのトナー画像の転写は、感光体から直接に行なっても良いし、中間転写ベルト等の「中間転写媒体」を介して行なっても良い。「転写シート」は、転写紙やＯＨＰ用の透明シート等である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図４は「この発明を適用できる画像形成装置」の１例を示している。
共通の回転多面鏡１により互いに別方向に反射された一方の光ビームＢ１は、レンズ５−１，６−１を透過し、ミラー３−１ａにより反射されレンズ７−１を透過し、ミラー３−１ｂにより反射されて感光体４上に光スポットとして集光する。回転多面鏡１により反射された他方の光ビームＢ２は、レンズ５−２，６−２を透過し、ミラー３−２ａ，３−２ｂにより反射され、レンズ７−２を透過して光導電性の感光体４上に光スポットとして集光する。
【００１８】
レンズ５−１，６−１，７−１は、一方の光ビームＢ１に対する走査結像光学系２−１を構成し、レンズ５−２，６−２，７−２は、他方の光ビームＢ２に対する走査結像光学系２−２を構成している。ミラー３−１ａ，３−１ｂ，３−２ａ，３−２ｂは、各光ビームＢ１，Ｂ２の光路を屈曲させるものであり、光学系のレイアウトに応じて省略してもよいし別のミラーを付加してもよい。
【００１９】
感光体４は「光導電性」で円筒状であり図の如く時計方向へ回転可能である。感光体４は時計方向へ回転されつつ、帯電手段８０（コロナ式のものが例示されているが帯電ローラを用いる接触帯電式のものでも他の方式のものでも良い）により均一に帯電され、光ビームＢ１の光スポットによる走査により「黒色画像用の静電潜像」を書き込まれる。この静電潜像は、現像装置９０により黒色トナーを用いる反転現像で可視化される。
一方、他方の光ビームＢ２は「赤色画像用の静電潜像」を書き込む。この書き込みは、前記黒色画像用の静電潜像と位置関係を調整して行なわれる。形成された静電潜像は現像装置１００により赤色トナーを用いる反転現像で現像される。感光体４上に形成された「黒・赤２色のトナー画像」は転写搬送ベルト１１０により図示されない「転写シート」上に転写される。
２色のトナー画像を転写された「図示されない転写シート」は転写搬送ベルト１１０により、図示されない定着装置へ搬送され、同装置によりトナー画像を定着されて画像形成装置外へ排出される。
【００２０】
図５は、図４に示す画像形成装置における２つの光源から感光体４に至る光路上の光学配置を示すものであって、回転多面鏡１以後の光路は各走査結像光学系２−１，２−２の光軸に沿って仮想的に直線的に展開されている。
光源装置１０−１，１０−２は半導体レーザを光源とし、光源からの光束をカップリングする「カップリングレンズ」を一体化したものである。光源装置１０−１，１０−２から放射される光ビームは「平行光束」とすることも「弱い収束性の光束」とすることも「弱い発散性の光束」とすることもできるが、ここでは説明の具体性のために「平行光束」であるとする。
【００２１】
光源装置１０−１，１０−２から平行光束として放射された各光ビームは、それぞれシリンダレンズ９−１，９−２により副走査対応方向（図面に直交する方向）に集光され、回転多面鏡の異なる偏向反射面位置の近傍に「主走査対応方向に長い線像」として結像する。
走査結像光学系２−１，２−２は副走査対応方向に関して、各偏向反射面近傍と感光体４の表面とを共役な結像関係としており、従って、図４，５に示す装置は回転多面鏡１における「面倒れ」を補正する機能を有している。
【００２２】
光源装置１０−１に組み込まれたカップリングレンズおよびシリンダレンズ９−１と走査結像光学系２−１、光源装置１０−２に組み込まれたカップリングレンズおよびシリンダレンズ９−２と走査結像光学系２−２はそれぞれ「各光源装置からの光ビームを感光体上に集光する結像系」を構成する。これら結像系は互いに光学的に等価である。従って、走査結像光学系２−１，２−２は同一のものであって、図５に示すように「光軸を共通にして、回転多面鏡１に関して互いに光学的に対称的」に配備されている。
【００２３】
即ち、図４，５に示す画像形成装置は、同一の回転多面鏡１を光ビーム偏向器として用い、独立した２つの光源装置１０−１，１０−２からの光ビームを回転多面鏡１の異なる偏向反射面によりそれぞれ偏向させ、各偏向光ビームを２組の走査結像光学系２−１，２−２により、光導電性の感光体４上に光スポットとしてそれぞれ集光させ、感光体４を走査することにより２種の静電潜像を書込み形成し、これら静電潜像を現像して得られるトナー画像を同一の転写シート上に転写定着して画像合成する画像形成装置であり、各偏向光ビームが入射する走査結像光学系２−１，２−２は、回転多面鏡１の両側に、それぞれの光軸が互いに略平行になるように配備される（請求項１）。
【００２４】
各光源から感光体に至る光路上に設けられ、光源からの光束を上記感光体上に光スポットとして集光させる前記２つの「結像系」は光学的に等価であり、各走査結像光学系２−１，２−２は「互い光軸を共通にして、回転多面鏡に対して互いに光学的に対称に配備され」る（請求項２）。
【００２５】
また、各走査結像光学系２−１，２−２による光スポットは、共通の感光体４上に集光し（請求項３）、各光スポットの走査により書き込まれる静電潜像は、互いに独立して現像可能であり、各現像において異なる色のトナーが用いられる（請求項４）。
【００２６】
さらに、図４，５記載の画像形成装置において、走査結像光学系２−１，２−２のレンズ５−１，５−２，６−１，６−２，７−１，７−２の少なくとも一部はプラスチックレンズで構成されている（請求項５）。
プラスチックレンズはガラスレンズに比して「光の吸収率」が高いので、プラスチックレンズが走査結像光学系に用いられると、感光体４上に所望の光強度をもった光スポットを得るのに光源装置１０−１，１０−２における光出力を大きくする必要があり、このため、走査結像光学系のレンズ面による反射迷光の強度も大きくなり、迷光の影響を助長する原因になる。この発明では反射迷光の影響を有効に軽減ないし除去するので、ガラスレンズに比して安価なプラスチックレンズを用いて走査結像光学系を構成しても反射迷光の問題がなく、従って、光ビーム走査装置のコストを低減化できる。
【００２７】
図５の光学配置のように、走査結像光学系２−１，２−２は回転多面鏡１に関して対称的で、各走査結像光学系のレンズ面が「互いに向き合っている」ため、一方の走査結像光学系のレンズ面で反射された反射迷光が、他方の走査結像光学系に入射しやすい。
【００２８】
図１において、符号１３，１４は、回転多面鏡１により偏向され、走査結像光学系２−２におけるレンズ５−２に入射して、その入射側面で反射された反射迷光を光線として示している。反射迷光１３は、回転多面鏡１のハウジング１Ａの外側を通って走査結像光学系２−１に向かう。
【００２９】
そこで、図１の実施の形態においては「遮光手段」として、一方の走査結像光学系による反射迷光を、他方の走査結像光学系に対して回転多面鏡１のハウジング１Ａ外において遮光する遮光部材１５を設けて、反射迷光１３が走査結像光学系２−１に入射するのを防止した（請求項１）。遮光部材１５は勿論、走査結像光学系２−１による反射迷光がハウジング１Ａ外を通って走査結像光学系２−２に入射するのも防止する。
【００３０】
遮光部材１５は図１の形態では板状である。遮光部材１５は、上記反射迷光１３を遮光できる位置であれば特に配備位置に制限はない。また、必ずしも「独立した部材」である必要もなく、例えば、レンズ等を固定するハウジングのリブ等として形成してもよい。
【００３１】
遮光部材１５を用いることにより、ハウジング１Ａの外側を通る反射迷光１３の影響を除去できるが、反射迷光にはハウジング１Ａの外部を通るものの他に、ハウジング１Ａの内部を経由するものがある。
即ち図１に示す反射迷光１４がそれで、レンズ５−２により反射され、ハウジング１Ａの窓１ｂからハウジング１Ａの内部に入り込み、ハウジング１Ａの内部を通過して窓１ａから射出して走査結像光学系２−１に入射し、光ビームＢ１による走査に迷光として影響する。
【００３２】
このように、ハウジング１Ａの内部を通過する反射迷光１４において、ハウジング１Ａ内部を通過する通過の仕方としては、図３（ａ）に例示するように、窓１ｂから入射して、回転多面鏡１の副走査対応方向、即ち回転多面鏡１の厚み方向において、回転多面鏡１の上下部分を通過して窓１ａから射出する通過の仕方と、図３（ｂ）に例示するように、窓１ｂにおける主走査対応方向の端部から入射し、ハウジング１Ａと偏向反射面との隙間を通過して窓１ａから射出する通過の仕方とがある。なお、図３（ｂ）において符号１Ｂは回転多面鏡１を回転させる駆動モータを示す。
【００３３】
回転多面鏡１の上下を通る反射迷光に関しては、図２（ａ）に示すように、ハウジング１Ａ’における窓１ａ’，１ｂ’の「副走査対応方向の窓幅」を光ビームの入・射出に必要な幅を確保しつつ、回転多面鏡の偏向反射面の副走査対応方向の幅（回転多面鏡１の厚み）よりも小さくすることにより、除去することができる。即ち、窓１ｂ側からの反射迷光１４は副走査対応方向の両側の部分が窓１ｂ’の窓枠によりケラれてハウジング１Ａ’内に入射できず、ハウジング１Ａ’内に入射した反射迷光１４は回転多面鏡１に遮られて窓１ａに到達できない。
図２（ａ）の形態では、窓１ａ’，１ｂ’共に副走査対応方向の窓幅を回転多面鏡１の厚みよりも小さくしたが、窓１ａ’，１ｂ’の一方のみを回転多面鏡１の厚みより小さくするのみでも同様の効果を得ることができる（請求項６）。
【００３４】
ハウジング１Ａと偏向反射面との隙間を通過する反射迷光（図３（ｂ）参照）に対しては、図２（ｂ）に示すように、一方の窓１ｂ’の「主走査対応方向の端部側」で、ハウジング内部へ入射する反射迷光を他方の窓に対して遮光する遮光部分１Ｃをハウジング１Ａ’の内壁の一部として形成することにより、その影響を除去することができる（請求項６）。
【００３５】
図２（ａ）に示す方策と図２（ｂ）に示す方策とを共に用い、これらと図１の遮光部材１５とを「遮光手段」とすることにより、回転多面鏡のハウジング内を通過する反射迷光の影響と、ハウジング外部を通る反射迷光の影響とを共に除去することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な光ビーム走査装置を実現できる。この発明の光ビーム走査装置は上記の如き構成となっているから、２つの走査結像光学系の一方における反射により生じた反射迷光が他方の走査結像光学系の光スポットによる走査にノイズとして作用するのを有効に軽減し、あるいは防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の実施の１形態を特徴部分のみ示す図である。
【図２】請求項６記載の発明の実施の形態を説明するための図である。
【図３】回転多面鏡のハウジング内部を通過する反射迷光を説明するための図である。
【図４】この発明を適用できる画像形成装置の１例を説明するための図である。
【図５】図５に示す画像形成装置における光ビーム走査装置の光学配置を説明するため
の図である。
【符号の説明】
１回転多面鏡
１Ａ回転多面鏡のハウジング
５−１，５−２，６−１，６−２，７−１，７−２レンズ
９−１，９−２シリンダレンズ
１０−１，１０−２光源装置
１５遮光部材

Claims

同一の回転多面鏡を光ビーム偏向器として用い、独立した２つの光源からの光ビームを上記回転多面鏡の異なる偏向反射面により、それぞれ別個に偏向させ、各偏向光ビームを２組の走査結像光学系により、光導電性の感光体上に光スポットとしてそれぞれ集光させ、上記感光体を走査することにより２種の静電潜像を書込み形成し、これら静電潜像を現像して得られるトナー画像を同一の転写シート上に転写・定着して画像合成する画像形成装置において、上記２つの光スポットによる走査を行なう光ビーム走査装置であって、
各偏向光ビームが入射する走査結像光学系が、回転多面鏡の両側に、それぞれの光軸が互いに略平行になるように設けられ、
上記２組の走査結像光学系の一方による反射迷光が、他方の走査結像光学系に入射するのを防止する遮光手段を有し、
この遮光手段が、一方の走査結像光学系による反射迷光を、他方の走査結像光学系に対して、回転多面鏡のハウジング外において遮光する遮光部材であることを特徴とする光ビーム走査装置。
請求項１記載の光ビーム走査装置において、
各光源から感光体に至る光路上に設けられ、光源からの光束を上記感光体上に光スポットとして集光させる結像系が光学的に等価なものであり、各走査結像光学系が、互い光軸を共通にして、回転多面鏡に対して互いに光学的に対称に配備されることを特徴とする光ビーム走査装置。
請求項１または２記載の光ビーム走査装置において、
各走査結像光学系による光スポットが、共通の感光体上に集光することを特徴とする光ビーム走査装置。
請求項３記載の光ビーム走査装置において、
各光スポットの走査により書き込まれる静電潜像が、互いに独立して現像可能であり、各現像において異なる色のトナーが用いられることを特徴とする光ビーム走査装置。
請求項１または２または３または４記載の光ビーム走査装置において、
走査結像光学系に、プラスチックレンズが用いられていることを特徴とする光ビーム走査装置。
請求項１〜５の任意の１に記載の光ビーム走査装置において、
回転多面鏡のハウジングにおける光ビーム入・射出用の窓の少なくとも一方における副走査対応方向の窓幅を、光ビームの入・射出に必要な幅を確保しつつ、回転多面鏡の偏向反射面の上記副走査対応方向の幅よりも小さくするとともに、
回転多面鏡におけるハウジング内部に、光ビーム入・射出用の一方の窓の主走査対応方向の端部側でハウジング内部へ入射する反射迷光を他方の窓に対して遮光する遮光部分を有することを特徴とする光ビーム走査装置。