JP4751526B2

JP4751526B2 - 光走査装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4751526B2
Application number: JP2001125330A
Authority: JP
Inventors: 智宏中島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: JP2002318362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及び画像形成装置に関し、特にデジタル複写機及びレーザプリンタ等の画像形成装置の書込系に用いられる光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光走査装置にて感光体の広い範囲を露光しようとするとポリゴンミラーや走査レンズ等の光学部品が大型化され、また、高画質を維持するためには部品精度が要求される。そこで、特開平３−１６１７７８号公報（以下従来例１と称す）や特開２０００−１９４３８号公報（以下従来例２と称す）にも開示されるように、感光体の露光範囲を分割し、分割された各々に小型の光走査装置を設けて走査露光する方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の方式においては光走査装置を複数配備するために部品点数が多くなり生産効率が悪いうえ、光走査装置間の走査線位置を正確に合わせないと、分割境界が目立ちやすくなり、画像品質が劣化するという欠点がある。
【０００４】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、分割境界を目立ち難くして画像品質を向上できる光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明の光走査装置は、発光源及び該発光源からの光ビームを偏向する偏向器を有する光走査モジュールを複数、接地面上に、主走査方向に配列して支持する電装基板と、各光走査モジュールに対応して、偏向器で走査された光ビームを被走査面に結像する複数の結像手段を各々位置決めして支持するハウジングと、を備え、ハウジングを、電装基板の接地面に当接して固定するとともに、電装基板は、発光源及び偏向器を駆動する駆動回路の少なくとも一部が形成され、各光走査モジュールは、接地面において移動調節することで各光走査線の副走査位置や傾きを調節して電装基板に支持されていることに特徴がある。よって、各光走査モジュール及び各結像手段が共通に支持されるので、相対配置の精度が維持され、分割境界での走査位置ずれを低減でき、高品位な画像形成を行うことができる。また、部品点数が削減でき生産性が向上する。
【０００８】
また、別の発明としての画像形成装置は、上記光走査装置を備え、単色の画像形成を行う画像形成部に対して、１ライン分の画像データを単位モジュール数に分割して画像記録を行うことに特徴がある。
【０００９】
更に、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の各々に配備し、各色に対応した画像データにより個別に画像記録を行うことに特徴がある。
【００１０】
また、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行うことに特徴がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の光走査装置は、発光源及び該発光源からの光ビームを偏向する偏向器を有する光走査モジュールを複数、接地面上に、主走査方向に配列して支持する電装基板と、各光走査モジュールに対応して、偏向器で走査された光ビームを被走査面に結像する複数の結像手段を各々位置決めして支持するハウジングと、を備え、ハウジングを、電装基板の接地面に当接して固定するとともに、電装基板は、発光源及び偏向器を駆動する駆動回路の少なくとも一部が形成され、各光走査モジュールは、接地面において移動調節することで各光走査線の副走査位置や傾きを調節して電装基板に支持されている。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明に係る光走査装置における光走査モジュールの構成を示す分解斜視図である。同図において、アルミダイキャストより形成されているケーシング１０１は、ポリゴンモータのシャフトを軸支するスリーブが圧入された軸受１０２、半導体レーザ１０６からの光ビームを略平行光束とするカップリングレンズ１０３、及び副走査方向に曲率を有するシリンダレンズ１０４の円筒面を保持するＶ字状の溝１０５が一体的に形成されている。また、光源保持部材１１６の側壁には半導体レーザ１０６を圧入して保持する嵌合穴１１７が設けられている。カップリングレンズ１０３はＶ字溝１０５に当接されると半導体レーザ１０６の発光点を光軸に直交する面内で軸心に合わせることができ、溝の方向へ調節することで位置調節されて接着する。本実施例ではシリンダレンズ１０４についても外径を同じくすることで、同様に支持している。半導体レーザ１０６から射出した光ビームは、カップリングレンズ１０３及びシリンダレンズ１０４を介してケーシング１０１に位置決めされた三角柱状の反射ミラー１１８で反射され、ポリゴンミラー１０７上で副走査方向に線状に集束し偏向される。偏向された光ビームはケーシング１０１に位置決めされた三角柱状の反射ミラー１０８で反射され走査平面と所定角度をもって上方に射出される。ポリゴンモータを駆動するコイル部１０９は円環状の珪素合板を積層してなり、内側に突出した複数の凸部各々に巻き線を施してコイル１１０を形成し、軸受１０２と同心に設けられた凹部１１１に接合される。ポリゴンミラー１０７はアルミニウム板の端面を鏡面加工したもので、本実施例では５面で、ミラー保持部１１２に保持される。ミラー保持部１１２にはシャフト１１３が圧入され、円環状のマグネット１１４が接合されてロータ部を構成する。マグネット１１４は円周方向に交互にＳ極、Ｎ極が着磁されて複数のコイル１１０の内側に対向して配置され、コイル１１０に交流電圧を印加することでポリゴンミラー１０７が回転する。
【００１４】
図２は本発明に係る光走査装置における別の光走査モジュールの構成を示す分解斜視図である。同図において、電装基板２０１上に複数の軸受保持部材２０２を配列している。図１における結像手段やハウジングについては同様であるので、説明を省略する。軸受保持部材２０２はフランジ形状をなし、つば部の下面を基板面に当接して固定され、中心部にはポリゴンモータのシャフトを軸支するスリーブが圧入されて軸受２０４を形成する。ポリゴンモータを駆動するコイルは薄膜で形成した巻き線パターン２０３を電装基板２０１上に積層して回路配線され、軸受２０４と同心に配列している。Ｌ字状の光源保持部材２０５は樹脂により成形され、半導体レーザ２０９の光ビームを略平行光束とするカップリングレンズ２０６及び副走査方向に曲率を有するシリンダレンズ２０７の円筒面を保持するＶ字状の溝２０８が一体的に形成されている。また、光源保持部材２０５の側壁には半導体レーザ２０９を圧入して保持する嵌合穴２１９が設けられ、下面より突出した凸部２１６を電装基板２０１面の嵌合穴２１７に係合して支持される。半導体レーザ２０９から射出した光ビームはカップリングレンズ２０６、シリンダレンズ２０７を介してポリゴンミラー２１０に入射される。ポリゴンミラー２１０で偏向された光ビームは電装基板２０１上に直接接合された三角柱状の反射ミラー２１１で反射され走査平面と所定角度をもって上方に射出される。なお、反射ミラー２１１を上記接地面上で移動調節することで各走査線の副走査位置や傾きを調節することもできる。また、ポリゴンミラー２１０はアルミニウム板の端面を鏡面加工したもので、本実施例では５面で、ミラー保持部２１３に保持される。ミラー保持部２１３にはシャフト２１４が圧入され円環状のマグネット２１５が接合されてロータ部を構成する。マグネット２１５は円周方向に交互にＳ極、Ｎ極が着磁されて複数のコイルの上側に対向して配置され、コイルに交流電圧を印加することでポリゴンミラー２１０を回転する。図１の実施例と同様に電装基板には、複数の上記構成による光走査モジュールが配列され、半導体レーザ駆動回路、モータ駆動回路の一部を形成している。ケーブル２１８は半導体レーザ２０９のリード端子と電極とを配線するケーブルである。なお、いずれの実施例においても回転鏡としてポリゴンミラーを用いているが、ポリゴンミラーの代わりに単ミラーを往復回転するガルバノミラー等を用いてもよい。
【００１５】
図３は本発明に係る光走査装置における別の光走査モジュールの構成を示す分解斜視図である。同図に示す実施例は、ガルバノミラーを用いた実施例として半導体共振ミラーを用いたものである。同図において、電装基板２０１上に複数の半導体共振ミラー保持部材４０５を配列している。図１における結像手段やハウジングについては同様であるので、説明を省略する。半導体共振ミラー保持部材４０５はセラミック等で箱状に形成され底面を貫通してリード線４０７が設けられ、その中央部に半導体共振ミラーが実装されている。半導体共振ミラーはシリコン基板４０３をエッチングによって貫通し一対のトーションバー４０４で支持された振動子４０２を形成してなる。振動子の中央部には金属被膜によりミラーが形成され、ミラーを取り巻くように巻き線がパターンニングされる。リード線４０７の一端は電装基板２０１のスルーホールに半田付けされ、もう一端はシリコン基板４０３に形成されたランド部とワイヤーボンディングにより接続され、巻き線パターンにはトーションバー４０４を通して交流電流が印加される。半導体共振ミラーの外側にはトーションバー４０４を挟んで対称に永久磁石４０６が配置される。振動子４０２はこの磁界と巻き線パターンに流れる電流によりローレンツ力を発生しトーションバー４０４を回転軸として捩じって往復回転する。そして、交流電流の周波数を振動子の固有振動数に近づけると振動子は共振状態となり回転角が拡大され安定した振幅がえられる。Ｌ字状の光源保持部材４０５は樹脂により成形され、半導体レーザ４０９の光ビームを略平行光束とするカップリングレンズ４０６及び副走査方向に曲率を有するシリンダレンズ４０７の円筒面を保持する溝４０８が一体的に形成されている。また、光源保持部材４０５の側壁には半導体レーザ４０９を圧入して保持する嵌合穴が設けられ、下面より突出した凸部４１６を電装基板４０１面の嵌合穴４１７に係合して支持される。半導体レーザ４０９から射出した光ビームはカップリングレンズ４０６、シリンダレンズ４０７を介し、シリコン基板４０３の枠部に接合されたプリズム側面より入射され斜面４１１で下側に反射され半導体共振ミラーに入射される。半導体共振ミラーで偏向、走査された光ビームは上方に反射されプリズム内を上下に通過して上面４１２から射出される。本実施例では往復走査の内、一方向のみで画像記録を行うことで上記ポリゴンミラーを用いた実施例と同様に書込制御を行うことことができる。
【００１６】
図４の（ａ）は本発明の一実施例の光走査装置の概略外観図であり、図４の（ｂ）は本実施例の光走査装置の概略透視図である。また、図５は断面図である。図４及び図５において、図１及び図２に示すような構成による光走査モジュールは、ケーシング下面に走査平面と平行に形成した当接面を、支持基板である電装基板３０２上に接地して裏側よりネジにて固定される。電装基板３０２には、図１に示す光走査モジュールが複数配列されるが、固定の際上記接地面上で移動調節することで各走査線の副走査位置や傾きを調節することもできる。電装基板３０２には半導体レーザ１０６のリード端子を配線する電極及び巻き線を配線する電極が設けられ、半導体レーザ駆動回路、モータ駆動回路の一部を形成しており、長手方向の一端に設けられたコネクタ３０９で全ての光走査モジュールへの配線接続を集約して行えられるようにしている。ケーブルは半導体レーザ１０６のリード端子と電極とを配線するケーブルである。なお、本実施例では主走査を複数領域に分割し各領域に対して各々光走査モジュールを割り当てているが、各光走査モジュールの構成は上記と同様であるので説明を省略する。また、本実施例では配列数を３としたが、これに限らず、主走査の記録幅(用紙幅)に応じて配列数を増減することができる。更に、反射ミラーを用い走査平面と所定角度を有して光ビームを射出しているが、反射ミラーを用いず直接射出してもよい。
【００１７】
このように設置した光走査モジュールから射出した光ビームは２枚構成の走査レンズ３０４、３０６を介して例えば感光体ドラム面等の被走査面上３００に結像する。本実施例ではこの内、走査レンズ３０６を各々のモジュール用のレンズ部が一体的に樹脂成形することでハウジングのビーム射出窓に保持している。一方、走査レンズ３０４は副走査方向に短冊状をなし、ハウジング３０１に設けた基準面３０７に各々接合して配列し固定される。複数の光走査モジュールを配備した電装基板３０２はハウジング３０１の上記射出窓と反対側の開口に設けられた位置決め面３０８にその上面を当接し、光走査モジュールをハウジング内部に収容するように裏側よりネジにて固定する。各走査開始側にはミラー３０５が配備され、ミラー３０５により反射された光ビームは電装基板３０２上に実装された同期検知センサ３０９に入射し、同期検知信号を発生し、走査ライン毎にこの信号から一定時間経過後に記録を開始するようにしている。
【００１８】
次に、上述した本実施例に係る光走査装置を搭載した電子写真プロセスを用いた画像形成装置として、図６にデジタル複写機、図７にレーザプリンタ、図８に普通紙ファクシミリの例を示す。図６において、デジタル複写機本体５００は、光走査装置５０１と、用紙を収容するカセット５０２，５０２’と、カセット５０２，５０２’から用紙を１枚ずつ取り出す給紙ローラ５０３，５０３’と、搬送タイミングをコントロールするレジストローラ５０４と、転写帯電器５０５と、感光体ドラム５０６及び現像ローラ５０７並びに帯電ローラ５０８等が一体化されているプロセスカートリッジ５０９と、ハロゲンヒータが内蔵された定着ローラ５１０と、加圧ローラで構成する定着器５１１と、搬送ローラ５１２と、排紙ローラ５１３とを含んで構成されている。このような構成を有するデジタル複写機における光走査装置５０１は画像信号に応じて半導体レーザが変調され、帯電ローラ５０８によって一様に帯電された感光体ドラム５０６上に潜像を形成し、現像ローラ５０７から供給されるトナーによって顕像化される。一方、給紙ローラ５０３，５０３’によって取り出された用紙はレジストローラ５０４によって光走査装置の画像書き出しのタイミングに合わせて搬送されトナー像が転写される。転写された画像は定着ローラ５１０及び定着器５１１により定着されて搬送ローラ５１２、そして排紙ローラ５１３によって排紙される。
【００１９】
また、図６において、原稿読取装置本体６００では、原稿台に固定された原稿の読み取り部６０１における画像を結像レンズ６０２を介してＣＣＤ等の光電変換素子６０３上に結像させ、ミラー群６０４を移動して順次、電子データに変換する。なお、図６に示すデジタル複写機はモノクロ複写機であるが、これに限定する必要はなく、フルカラー複写機の場合、各色毎のプロセスカートリッジ毎に本発明の光走査装置を設けるタイプ、フルカラー画像形成を行う単一の画像形成部に対して設けるタイプや複数の画像形成部からなるタイプの画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。
【００２０】
図７において、レーザプリンタ７００は、光走査装置７０１と、用紙を収容するカセット７０２と、カセット７０２から用紙を１枚ずつ取り出す給紙ローラ７０３と、搬送タイミングをコントロールするレジストローラ７０４と、転写帯電器７０５と、感光体ドラム７０６、現像ローラ７０７及び帯電ローラ７０８等が一体化されているプロセスカートリッジ７０９と、ハロゲンヒータが内蔵された定着ローラ７１０と、加圧ローラで構成する定着器７１１と、排紙ローラ７１２とを含んで構成されている。このような構成を有するレーザプリンタ７００における光走査装置７０１は上位装置からの画像信号に応じて半導体レーザが変調され、帯電ローラ７０８によって一様に帯電された感光体ドラム７０６上に潜像を形成し、現像ローラ７０８から供給されるトナーによって顕像化される。一方、給紙ローラ７０３によって取り出された用紙はレジストローラ７０４によって光走査装置の画像書き出しのタイミングに合わせて搬送されトナー像が転写される。転写された画像は定着ローラ７１０及び定着器７１１により定着されて排紙ローラ７１２によって排紙される。
【００２１】
図８において、普通紙ファクシミリ８００は、光走査装置８０１と、用紙を収容するカセット８０２と、カセット８０２から用紙を１枚ずつ取り出す給紙ローラ８０３と、搬送タイミングをコントロールするレジストローラ８０４と、転写帯電器８０５と、感光体ドラム８０６、現像ローラ８０７及び帯電ローラ８０８等が一体化されているプロセスカートリッジ８０９と、ハロゲンヒータが内蔵された定着ローラ８１０と、加圧ローラで構成する定着器８１１と、原稿台８１２から原稿を取り出す給紙ローラ８１３と、原稿を副走査方向に搬送する搬送ローラ対８１４，８１５と、原稿の画像を光学的に読み取る読み取り部８１６とを含んで構成されている。原稿台８１２から給紙ローラ８１３によって送り出された原稿の画像は搬送ローラ対８１４，８１５により搬送されながら順次、読み取り部８１６によって電子データに変換する。普通紙ファクシミリ８００は上述のように読み取った読み取り部８１６からの画像信号を図示していない通信部によって送信し、また通信部を介して受信した画像信号に応じて光走査装置８０１における半導体レーザが変調され、帯電ローラ８０８によって一様に帯電された感光体ドラム８０６上に潜像を形成し、現像ローラ８０７から供給されるトナーによって顕像化される。一方、給紙ローラ８０３によって取り出された用紙はレジストローラ８０４によって光走査装置の画像書き出しのタイミングに合わせて搬送されトナー像が転写される。転写された画像は定着ローラ８１０及び定着器８１１により定着されて排紙される。
【００２２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光走査装置は、発光源及び該発光源からの光ビームを偏向する偏向器を有する光走査モジュールを複数、接地面上に、主走査方向に配列して支持する電装基板と、各光走査モジュールに対応して、偏向器で走査された光ビームを被走査面に結像する複数の結像手段を各々位置決めして支持するハウジングと、を備え、ハウジングを、電装基板の接地面に当接して固定するとともに、電装基板は、発光源及び偏向器を駆動する駆動回路の少なくとも一部が形成され、各光走査モジュールは、接地面において移動調節することで各光走査線の副走査位置や傾きを調節して電装基板に支持されていることに特徴がある。よって、各光走査モジュール及び各結像手段が共通に支持されるので、相対配置の精度が維持され、分割境界での走査位置ずれを低減でき、高品位な画像形成を行うことができる。また、部品点数が削減でき生産性が向上する。
【００２６】
また、別の発明としての画像形成装置は、上記光走査装置を備え、単色の画像形成を行う画像形成部に対して、１ライン分の画像データを単位モジュール数に分割して画像記録を行うことに特徴がある。
【００２７】
更に、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の各々に配備し、各色に対応した画像データにより個別に画像記録を行うことに特徴がある。
【００２８】
また、別の発明としての画像形成装置は、フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行うことに特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光走査装置における光走査モジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る光走査装置における別の光走査モジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明に係る光走査装置における別の光走査モジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施例に係る光走査装置の概略図である。
【図５】本実施例の光走査装置の断面図である。
【図６】本発明の光走査装置を搭載したデジタル複写機の構成を示す概略断面図である。
【図７】本発明の光走査装置を搭載したレーザプリンタの構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の光走査装置を搭載した普通紙ファクシミリの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
３０１；ハウジング、３０２；電装基板。

Claims

発光源及び該発光源からの光ビームを偏向する偏向器を有する光走査モジュールを複数、接地面上に、主走査方向に配列して支持する電装基板と、
前記各光走査モジュールに対応して、前記偏向器で走査された光ビームを被走査面に結像する複数の結像手段を各々位置決めして支持するハウジングと、
を備え、
前記ハウジングを、前記電装基板の接地面に当接して固定するとともに、
前記電装基板は、前記発光源及び前記偏向器を駆動する駆動回路の少なくとも一部が形成され、
前記各光走査モジュールは、前記接地面において移動調節することで各光走査線の副走査位置や傾きを調節して前記電装基板に支持されていることを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置を備え、単色の画像形成を行う画像形成部に対して、１ライン分の画像データを単位モジュール数に分割して画像記録を行うことを特徴とする画像形成装置。
フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部の各々に配備し、各色に対応した画像データにより個別に画像記録を行う請求項２記載の画像形成装置。
フルカラー画像を形成する各色毎の画像形成部に対して共用配備し、各色に対応した画像データにより時系列に画像記録を行う請求項２記載の画像形成装置。