JP4366290B2 - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラーレザービームプリンタやカラーデジタル複写機等に使用される走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来、レーザービームプリンタやデジタル複写機等に用いられる走査光学装置においては、画像信号に応じて光源から光変調されて出射した光束を、例えば回転多面鏡等の光偏向器によって周期的に偏向走査させ、ｆθ特性を有する結像光学系によって感光体ドラム上の結像面にスポット状に集束させる。結像面上のスポットは、光偏向器による主走査と、感光体ドラムの回転による副走査によって静電潜像を形成し、画像形成を行っている。

具体的に説明すると、まず走査光学装置は、特許文献１の図２に示すように、回転多面鏡を備えた光偏向器、走査レンズ、折り返しミラー、１つ以上の発光点を有する半導体レーザ２つ、２本以上の光束を前記回転多面鏡に対して対称に偏向し、偏向された光束を前記回転多面鏡に対して対称に配置された２系統の前記折り返しミラー、前記走査レンズを経て像担持体に導光する走査光学系、を有し、前記複数の走査光学系等が、光学箱に一体的に内包される。

また、特許文献１の図２には走査線の書き出しタイミングを検知する手段と制御に関する記述がないが、半導体レーザ101ａ、101ｃの近傍に光センサが配設されている。光センサの位置に関して、図４に光センサ204として示す。即ち、前述の特許文献１の図２の走査光学装置で考えると半導体レーザ101ａ、101ｃ側で得られる水平同期信号を利用して半導体レーザ101ｂ、101ｄから出射される光束による走査線の書き出しタイミングを生成することとなる。

特開２００３−２９５０８６

しかしながら、従来は次のような問題があった。

特許文献１の図１に示される画像形成装置は、感光体ドラムが鉛直に並んで配設されているため、構成上装置の高さが高くなるという問題がある。このため、装置の高さを低くするように、感光体ドラムの間隔を狭く配置したり、一連の感光体ドラムを傾斜させる方法がある。

しかしながら、一連の感光体ドラムを傾斜させると、感光体ドラムに走査線を走査する走査光学装置も傾斜させる必要がある。すると、走査光学装置内の偏向器は下側を向いてしまう。

走査光学装置の偏向器には、オイル動圧軸受けを使用したものがある。このため、偏向器を下側に向けるとオイル漏れ等の不具合を生じることになりかねない。この不都合は、光学箱に対して偏向器の配設する向きを、偏向器の取り付け面に対し１８０°反転させれば解消される。即ち、従来の光学箱に対する取り付け面と反対側の面（走査線が走査される側の面）に配設するのである。しかし、次に挙げるように、新たなレイアウト上の問題が生じる。この問題を図４、図５を用いて説明する。

図４は偏向器を走査線の出射側の面に取り付けた場合の走査光学装置の上面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。

感光体ドラムの間隔を狭くすると、必然的に折り返しミラー104や、走査レンズ103、105を偏向器109に近づける必要が生じる。また、２つの偏向器109同士も互いに近づくことになる。これに伴って、走査レンズ105を受ける台座201の間隔も狭まることとなる。

ここで、コスト低減のため、台座201はハウジング部材153と一体的に構成されている。このため、台座201の根元部（図中Ｃで示す部分）が、半導体レーザ101からの光束を光センサ204上に導くアナモフィックレンズ203を配設する位置と干渉する。このため、アナモフィックレンズ203を配置できない場合や、水平同期信号を生成するための走査線を遮断する場合が発生する。これを回避するには、台座201を別部材で形成することも考えられるが、コストが高くなるという問題もあり、精度を維持するためには同一部材で構成したほうが好ましいため精度の観点から考えても適切ではない。

本発明の目的は、コストを高くせず、精度を落とすことなく、走査光学装置の小型化を図ることである。

前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、複数の光源から出射された複数の光束をそれぞれ異なる方向に偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の回転軸に対して光学的に対称に配置された複数の反射鏡及び複数の走査レンズと、を有する走査光学系を２組有し、更に、前記２組の走査光学系を備えるハウジング部材を有し、前記ハウジング部材には前記複数の走査レンズをそれぞれ保持するための複数の台座が設けられている走査光学装置において、
前記走査光学系の少なくとも１組において、前記回転多面鏡によって偏向された光束が入射することにより走査線の書き出しタイミングの基準となる信号を発する光検出手段を有し、
前記回転多面鏡の回転軸に対して光学的に対称に配置された２つの反射鏡に入射する光束と反射する光束とがなす角度をそれぞれθ１、θ２とする時、前記θ１とθ２との関係がθ１＞θ２となるように前記２つの反射鏡が配置されており、
前記光検出手段は、前記角度がθ２となる反射鏡によって反射された後の光束を透過する走査レンズを保持する台座よりも、前記角度がθ１となる反射鏡によって反射された後の光束を透過する走査レンズを保持する台座の近くに配置されることを特徴とする。

上記構成により、反射鏡の光束の反射角度を互いに異なる構成としたことにより、反射角度が大きい側の反射鏡と回転多面鏡との間には間隔が空く。このため、この間隔に走査光学系の部品を配置すれば、当該部品の分だけ小型化を図ることができる。また、従来からある反射鏡の角度を異ならせることのみで小型化を図ることができるため、コストや精度を維持することができる。このように、コストを高くせず、精度を落とすことなく、走査光学装置の小型化を図ることができる。

図を用いて本発明の実施形態を説明する。説明にあたり、画像形成装置の説明、走査光学装置の説明をした後、本発明の特徴部分である走査光学系及び走査レンズの台座の配置について説明する。図１は画像形成装置の構成を説明するための断面図であり、図２は走査光学装置の構成を説明するための上面図であり、図３は走査光学装置の構成を説明するための断面図である。

（画像形成装置）
図１に示すように、画像形成装置は、後述する構成よりなる走査光学装置300と、走査光学装置300から走査線を受けて静電潜像を形成する感光体ドラム（像担持体）１（１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ）を有する。感光体ドラム１は等間隔に配置されている。

また、図２には走査光学装置の模式上面図、図３は図２のＢ−Ｂ断面図を示している。続いて図１、図２を用いて画像形成手段について説明する。

まず、一次帯電器２（２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２ＢＫ）によって一様に帯電された感光体ドラム１（１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ）面上に、走査光学装置300から走査線が照射されて静電潜像が形成される。ここで、前記走査線は、画像情報に基づいて各々光変調された各光束（レーザビーム）Ｌ（ＬＣ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＢＫ）によって形成される。

次に、感光体ドラム１上の静電潜像に対して、現像器４（４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ、４ＢＫ）が、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックのトナーを供給する。これにより静電潜像はトナー画像となって、シアンの画像、マゼンダの画像、イエローの画像、ブラックの画像に可視像化される。

一方、給送トレイ７上に積載されている転写材Ｐは、給送ローラ８によって１枚ずつ順に給送される。その後、レジストローラ９によって画像の書き出しタイミングに同期をとって転写ベルト10上に送り出される。

転写材Ｐには、転写ベルト10上を精度よく搬送されている間に、感光体ドラム１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ面上に形成された、シアンの画像、マゼンダの画像、イエローの画像、ブラックの画像が、転写ローラ５（５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、５ＢＫ）によって順に転写される。

転写ベルト10の駆動ローラ11は、転写ベルト10の送りを精度よく行っており、回転ムラの小さな駆動モータ（図示しない）と接続している。カラー画像が形成された転写材Ｐは、定着器12によって加圧、加熱定着されたのち、排出ローラ13などによって搬送されて、装置外に出力される。

この後、感光体ドラム１（１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ）面上に残っている残留トナーはクリーナー６（６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ、６ＢＫ）によって除去され、感光体ドラム１は次のカラー画像を形成するために、再度一次帯電器２によって一様に帯電される。

（走査光学装置）
まず、走査光学装置300の構成について、詳細に説明する。図２及び図３に示すように、走査光学装置300は、光源として光束を出射する半導体レーザ301ａ、301ｂと、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ302ａ、302ｂと、光偏向器304によって回転されつつ前記光束を偏向走査する回転多面鏡303とを有する。また、回転走査される光束を導く走査光学系として、走査レンズ305ａ、305ｂ、及び折り返しミラー（反射鏡）306ａ、306ｂを有する。更に、前記走査光学系から導かれる光束を感光体ドラム１上で結像させる走査レンズ307ａ、307ｂを有する。

次に、光束が感光体ドラム１に導かれる順序を説明する。
半導体レーザ301ａ、301ｂから出射された光束は、シリンドリカルレンズ302ａ、302ｂを通過し、回転多面鏡303によってそれぞれ異なる方向に走査される。回転多面鏡303によって走査された光束Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ１枚目の走査レンズ305ａ、305ｂを透過し、折り返しミラー306ａ、306ｂによって方向を変えられ、２枚目の走査レンズ307ａ、307ｂを透過し、感光体ドラム１上に結像する。

このように回転多面鏡303に対して１対の走査光学系を有するものを１組と考え、これを２組並列に並べることで走査光学装置300を形成し、４つの感光体ドラム１上に走査光を導いている。このような２組の走査光学系は、１つのハウジング308に一体的に配設されている。

また、半導体レーザ301ａから出射された光束Ｌ１は、回転多面鏡303により走査レンズ305ａに偏向入射する位置より主走査方向上流側で、アナモフィックレンズ（導光レンズ）309を通過する。この後、光束Ｌ１は、アナモフィックレンズ309により画像書き出しタイミングを計るべく、光センサ（光検出手段）310に導光される。尚、このアナモフィックレンズ309及び光センサ310は半導体レーザ301ａのある側にしか配設されていない。

（走査光学系の配置について）
続いて、図２及び図３を用いて折り返しミラー及びレンズ等の配置について説明する。

図２に示すように、回転多面鏡303の回転軸303ａ、シリンドリカルレンズ302ａ、302ｂ、走査レンズ305ａ、305ｂ、折り返しミラー306ａ、306ｂは全て、ハウジング部材308の床部の面に対して、略水平に配設されている。

また、シリンドリカルレンズ302ａとシリンドリカルレンズ302ｂとは互いに回転多面鏡303の回転軸303ａに対称に配置されており、走査レンズ305ａと305ｂ、及び折り返しミラー306ａと306ｂも同様に、回転軸303ａに対して光学的に対称に配置されている。このため、回転軸303ａからシリンドリカルレンズ302ａまでの距離と、回転軸303ａから回転軸303ａまでの距離とは同じであり、走査レンズ305ａと305ｂ、折り返しミラー306ａと306ｂに関しても同様に、回転軸303ａからの距離が同じである。

ここで、折り返しミラー306ａと306ｂとの間隔は、感光体ドラム１の間隔で決まっている。このため、ハウジング部材308の床部の面に配設されている、回転多面鏡303の回転軸303ａ、シリンドリカルレンズ302ａ、302ｂ、走査レンズ305ａ、305ｂ、折り返しミラー306ａ、306ｂは全て、感光体ドラム１の間隔が決まれば配置が決定される。

図３に示すように、走査レンズ307ａ、307ｂは、折り返しミラー306ａが配設されるハウジング部材308の床部から距離をおいて固定配設する必要がある。このため、走査レンズ307ａ、307ｂは、ハウジング部材308と一体的に形成された台座308ａ、308ｂの上に配設されることで保持される。ここで、台座308ａのシリンドリカルレンズ302ａ側の根元部をＣで示し、台座308ｂのシリンドリカルレンズ302ｂ側の根元部をＤで示す。

ここで、本実施形態においては、折り返しミラー306ａ、306ｂに入射する光束と反射した光束によってなされる角度をそれぞれ異ならせている。即ち、折り返しミラー306ａ、306ｂに入射する光束と反射した光束によってなされる角度をθとする時、アナモフィックレンズ309を有する側は角度θ１で、有しない側は角度θ２とすると、θ１とθ２の角度は互いに異なり、本実施形態ではθ１＞θ２である。

前述のように、走査レンズ307ａ、307ｂは、ハウジング部材308の床部と距離をおいて配設される必要があるため、台座308ａ、308ｂの先端部において固定保持されている。ここで、台座308ａ、308ｂはハウジング部材308の床部に対して略垂直方向に伸びて走査レンズ307ａ、307ｂを保持している。このため、上述した角度θ１とθ２とが異なる場合、台座308ａ、308ｂは、その根元部Ｃ、Ｄにおいて、ハウジング部材308の床部に配設されるシリンドリカルレンズ302ａ、302ｂとの距離が異なってくる。

図３に示すように、本実施形態においてはθ１＞θ２とした。このため、台座308ａの根元部Ｃとシリンドリカルレンズ302ａとの距離は、台座308ｂの根元部Ｄとシリンドリカルレンズ302ｂとの距離よりも長くなる。

すると、図２に示すように、折り返しミラー306での光束の反射角度の大きい方の台座308ａの根元部Ｃとシリンドリカルレンズ302ａとの間に空間ができる。このため、この空間にアナモフィックレンズ309を配設することができる。アナモフィックレンズ309は、光束Ｌ１のみを検出することによって、光束Ｌ１、Ｌ２の双方の走査線の書き出し位置を決定する。このため、台座308ａ、308ｂの根元部において、配設するための空間のある一方のみに配設すれば足りる。

以上のように、折り返しミラー306ａ、306ｂにおいて、光束が入射角と反射角のなす角度をθ１、θ２とし、これらを異なる角度（θ１＞θ２）とすれば、θ１側にアナモフィックレンズ309を配置するスペースが確保される。このため、折り返しミラー306ａ、306ｂの間隔をつめても、アナモフィックレンズ309のスペースを確保することができ、走査光学装置の小型化が可能となる。また、折り返しミラー306ａ、306ｂの間隔を詰めることができる結果、感光体ドラム１の間隔をつめることができるので画像形成装置の小型化を図ることもできる。

また、更なる小型化のために像担持体略一直線上でかつ鉛直方向に対し若干傾斜して配置したカラー画像形成装置にも対応可能となる。

画像形成装置の構成を説明するための断面図。 走査光学装置の構成を説明するための上面図。 走査光学装置の構成を説明するための断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）。 従来の走査光学装置の構成を説明するための上面図。 従来の走査光学装置の構成を説明するための断面図（図４のＡ−Ａ断面図）。

符号の説明

Ｃ …根元部、Ｄ …根元部、
Ｌ …光束、Ｌ１ …光束、Ｌ２ …光束、
１ …感光体ドラム（像担持体）、
300 …走査光学装置、
301ａ …半導体レーザ（光源）、301ｂ …半導体レーザ（光源）、
302ａ …シリンドリカルレンズ、302ｂ …シリンドリカルレンズ、
303 …回転多面鏡、303ａ …回転軸、
304 …光偏向器、
305ａ …走査レンズ、305ｂ …走査レンズ、
306ａ …折り返しミラー（反射鏡）、
306ｂ …折り返しミラー（反射鏡）、
307ａ …走査レンズ、307ｂ …走査レンズ、
308 …ハウジング部材、308ａ …台座、308ｂ …台座、
309 …アナモフィックレンズ（導光レンズ）、
310 …光センサ（光検出手段）

Claims (2)

1. 複数の光源から出射された複数の光束をそれぞれ異なる方向に偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の回転軸に対して光学的に対称に配置された複数の反射鏡及び複数の走査レンズと、を有する走査光学系を２組有し、更に、前記２組の走査光学系を備えるハウジング部材を有し、前記ハウジング部材には前記複数の走査レンズをそれぞれ保持するための複数の台座が設けられている走査光学装置において、
   前記走査光学系の少なくとも１組において、前記回転多面鏡によって偏向された光束が入射することにより走査線の書き出しタイミングの基準となる信号を発する光検出手段を有し、
   前記回転多面鏡の回転軸に対して光学的に対称に配置された２つの反射鏡に入射する光束と反射する光束とがなす角度をそれぞれθ１、θ２とする時、前記θ１とθ２との関係がθ１＞θ２となるように前記２つの反射鏡が配置されており、
   前記光検出手段は、前記角度がθ２となる反射鏡によって反射された後の光束を透過する走査レンズを保持する台座よりも、前記角度がθ１となる反射鏡によって反射された後の光束を透過する走査レンズを保持する台座の近くに配置されることを特徴とする走査光学装置。
2. 複数の像担持体と、前記複数の像担持体上に走査線をそれぞれ走査することにより静電潜像を形成する走査光学装置と、を有し、前記走査光学装置は、請求項１に記載の走査光学装置である画像形成装置において、
   前記複数の像担持体は、鉛直方向に対して傾斜した略一直線上に配置されていることを特徴とする画像形成装置。

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