JP4934948B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置に関する。

従来よりプリンタや複写機等の画像形成装置においては光走査装置による走査露光が一般に用いられているが、ビームを偏向する偏向器にポリゴンミラーを使用して被走査面を主走査方向にビームで走査する方法が一般的である。

図６（ａ）のように、光源１００から発せられポリゴンミラー１０２によって偏向されたビームは主走査方向にレンズパワーを持つ走査レンズ（ｆθレンズ）１０４を通過して感光体１０６の被走査面上に結像する。ポリゴンミラー１０２の偏向面近傍に略線状に結像されたビームは、ポリゴンミラー１０２によって等角速度的に偏向され、ｆθレンズ１０４を透過して感光体１０６の被走査面上に光スポットとして結像され、ポリゴンミラー１０２の回転によって被走査面上を白矢印のように光走査することで感光体１０６の被走査面上に画像を記録する。

このとき、上記ｆθレンズ１０４を透過したビームの一部は同期検知のための光束としてピックアップミラー１０８によって有効書込領域の外方に向かって折り返し反射され、ＳＯＳレンズ１１０を透過することによって略線像に結像されて、ＳＯＳセンサ１１２の受光面に入射する。これによって、ＳＯＳセンサ１１２は同期検知信号を発生し、ビームの主走査方向における書込タイミングが決定される。

上記のような画像形成装置において、画像の書き込みに要求される最大の用紙幅に応じて、走査用レンズ系やポリゴンミラー等のサイズが設定され、書込ユニット（ＲＯＳ）の最小サイズは決まってしまうが、従来はＳＯＳセンサが設けられている位置が画像の有効書込領域外であるために、有効書込領域のほかに、同期検知用の領域が必要となり、画像形成装置の小型化を図るのが困難であった。

ＳＯＳセンサを、副走査方向において有効書込領域と重なる位置で、かつ、画像データを有する書込ビームの光路を遮らない位置に配置することにより、画像形成装置の小型化を図る画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし特許文献１の例では図６（ａ）のようにピックアップミラー１０８を走査領域の端に置き、ＳＯＳセンサ１１２を図６（ｂ）のように副走査方向に（図中では下に）オフセットして置いたため、副走査方向の（図中では上下方向）寸法が大きくなってしまう。つまり光軸方向および主走査方向の寸法は小さくできるが、副走査方向に分厚いＲＯＳとなってしまう。光路をミラーで折り返した光学系を採用していれば、この傾向は更に顕著となる。
特開２００１―１６６２３１号公報 （図２、第３〜４頁）

本発明は上記事実を考慮し、副走査方向の寸法を抑えた小型の光走査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光走査装置は、光ビームを射出する光源と、前記光ビームを主走査方向に偏向させる偏向装置と、偏向された光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、前記偏向装置と被走査面の間の光路上に設けられた複数の反射鏡と、偏向された光ビームの一部をＳＯＳセンサに導く光学部材と、を備えた光走査装置であって、前記光学部材から前記ＳＯＳセンサに向かう光ビームが、前記偏向された光ビームが形成する面を少なくとも一回通過し、前記ＳＯＳセンサは、前記偏向装置と前記複数の反射鏡の、副走査方向における設置間隔の最大幅内で、前記複数の反射鏡の主走査方向における最大寸法内、且つ前記複数の反射鏡の光軸方向における設置間隔の最大範囲の外側に設けられたことを特徴とする。

上記構成の発明では、ＳＯＳセンサを偏向装置と反射鏡および反射鏡同士の、設置間隔と外形寸法の最大幅内で、複数の反射鏡の主走査方向における最大寸法内、且つ複数の反射鏡の光軸方向における設置間隔の最大範囲の外側に設け、反射鏡からＳＯＳセンサに向かう光ビームが、偏向された光ビームが形成する面を少なくとも一回通過する構成としたことで、偏向装置と反射鏡が占める最大寸法の枠外にＳＯＳセンサの設置場所をほとんど必要とせず、光走査装置を小型化することが可能で、ＳＯＳセンサを壁面に設置できるので配線の引き回しが容易になり、また光ビームが走査面を回避する必要がないので装置の小型化が可能となる。

請求項２に記載の光走査装置は、前記ＳＯＳセンサは、主走査方向において、偏向装置よりも光ビームを射出する光源側に設けられたことを特徴とする。

上記構成の発明では、SOSセンサと光源を近くすることによって、同期検知信号の配線引回しが更に容易になる。

請求項３に記載の光走査装置は、前記光学部材は、走査線の傾きを調整する機構を備えた反射鏡の入射側に設けられたことを特徴とする。

上記構成の発明では、走査線の傾きを調整する機構を備えた反射鏡の入射側に光学部材を設けたことで、反射鏡で走査線の傾きを調整しても光学部材への入射光に変動はないのでＳＯＳのタイミングが変動せず、安定した検出が行える。

請求項４に記載の光走査装置は、前記光学部材は、副走査方向に光ビームを収束させる反射鏡の反射側に設けられたことを特徴とする。

上記構成の発明では、副走査方向に光ビームを収束させる反射鏡の反射側に光学部材を設けたことで、光路長を調節するだけでＳＯＳセンサ上に光ビームを結像させることができるため、ＳＯＳセンサ前の結像用のＳＯＳレンズ設置を不要とすることができる。

請求項５に記載の光走査装置は、光ビームを射出する光源と、前記光ビームを主走査方向に偏向させる偏向装置と、偏向された光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、前記偏向装置と被走査面の間の光路上に設けられた複数の反射鏡と、偏向された光ビームの一部をＳＯＳセンサに導く光学部材と、を備えた光走査装置であって、前記光学部材から前記ＳＯＳセンサに向かう光ビームが、前記偏向された光ビームが形成する面を少なくとも一回通過し、前記ＳＯＳセンサは、前記偏向装置と前記複数の反射鏡の、副走査方向における設置間隔の最大幅内で、前記複数の反射鏡の主走査方向における最大寸法内に設けられたことを特徴とする。

上記構成の発明では、ＳＯＳセンサを偏向装置と反射鏡および反射鏡同士の、設置間隔と外形寸法の最大幅内に設けたことで、偏向装置と反射鏡が占める最大寸法の枠外にＳＯＳセンサの設置場所を必要とせず、光走査装置を小型化することができる。またＳＯＳセンサに向かう光ビームを、走査面を少なくとも一回通過させるように光学部材と反射鏡を配置したことで光ビームが走査面を回避する必要がなく、ＳＯＳセンサに向かう光ビームが走査面を透してＳＯＳセンサに至るので、光走査装置を小型化することが容易になる。

本発明は上記構成としたので、副走査方向の寸法を抑えた小型の光走査装置とすることができた。

図１には本発明の第１実施形態に係る光走査装置が示されている。

図１に示すように、光走査装置１０はポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１４、第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０、感光体２２、光源２４から構成されている。

ポリゴンミラー１２が光源２４から照射されたビームを偏向し、ｆθレンズ１４によって主走査方向に走査するビームとして整形され、第１シリンダミラー１６で副走査方向に整形しつつ光走査装置１０全体を小型化するためにビームを折り曲げ、ミラー１８で再度ビームを折り曲げ、第２シリンダミラー２０で更に副走査方向にビームを整形し、感光体２２の被走査面上に結像させ、ポリゴンミラー１２の回転によってａ〜ｂまで白矢印のように被走査面を走査する。また、第２シリンダミラー２０は走査線の副走査方向の傾き（スキュー）を調整するために第２シリンダミラー２０自体を副走査方向に傾け、補正する機能を備えている。

上記のようにビームを複数のミラーで反射させているため光走査装置１０全体の小型化が可能となるが、各光学部材の光軸、設置位置を厳密に調整・維持する必要がある。

ポリゴンミラー１２が回転し、入射したビームを等角速度で偏向し、感光体２２の被走査面にビームによる書込みを開始するためには、偏向されたビームが感光体２２の被走査面上に達した時、正しいタイミングで主走査方向の走査開始を検知する必要がある。そのため、走査開始位置直前すなわち走査位置ａの外側、ａ’の位置のビームを検出し、規定のタイミングで主走査方向の書き込みを開始する。

図１のミラー１８で反射されたａ’のビームすなわち走査開始を検出するビーム（以下ＳＯＳビーム）は走査面から外れた位置にあるピックアップミラー３０で反射され、ＳＯＳレンズ３２によって整形され、ＳＯＳセンサ３４上に結像する。ＳＯＳセンサ３４でＳＯＳビームを検出することでポリゴンミラー１２の回転位置が走査開始位置に来たことを検知し、光走査装置１０は感光体２２の被走査面上に光ビームによる画像書き込みを開始する。

ここで、ピックアップミラー３０あるいはＳＯＳセンサ３４はＳＯＳビームを拾うためにビームによる走査面と同一平面上に配置されている必要があり、従来例の図５のように走査面方向の寸法増大を避けるためピックアップミラー１０８でＳＯＳビームを折り返し、ＳＯＳセンサ１１２を副走査方向（図中では上下方向）にオフセットさせた位置に配置したとしても、ＳＯＳセンサ１１２が副走査方向に突出しているため装置は副走査方向すなわち上下に大きくなり、十分な小型化がなされていなかった。

本実施例ではＳＯＳセンサ３４を副走査方向に突出させることなく配置し、光走査装置１０の小型化を実現している。このために本実施例ではピックアップミラー３０からＳＯＳセンサ３４に向かうＳＯＳビームを、走査面を少なくとも一回通過させるようにピックアップミラー３０、ミラー１８とＳＯＳセンサ３４を配置した。

これによりＳＯＳビームが走査面を回避する必要がなく、ＳＯＳセンサ３４に向かうＳＯＳビームが走査面を透してＳＯＳセンサ３４に至るので、従来例のようにＳＯＳビームを走査面から離れる方向に折り返す必要がないため、ＳＯＳセンサ３４の位置をポリゴンミラー１２と第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０同士の、設置間隔と外形寸法の最大幅内に置くことが容易になる。

図２には本発明の第１実施形態に係る光走査装置の側面図が示されている。

図２に示すように、光走査装置１０の内部構造を主走査方向から見たとき、ＳＯＳセンサ３４はポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１４、第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０の占める副走査方向の最大寸法すなわち上下幅の中に収まっている。

ポリゴンミラー１２で偏向されたビームはｆθレンズ１４で主走査方向に等速度で走査するビームとなり、第１シリンダミラー１６で副走査方向に整形されると同時に副走査方向に角度をつけて反射される。これによりミラー１８を副走査方向（図中では上下方向）にオフセットした場所に配置できる。このためミラー１８から第２シリンダミラー２０へビームを反射する際にも副走査方向にビームを振ることができるので、結果として第１シリンダミラー１６およびミラー１８で２回折り返されたビームの光路は主走査方向から見て略Ｚ字型の光路となり、光走査装置１０全体の光路方向の長さを大幅に小さくすることができる。

このとき、ピックアップミラー３０によって反射され、折り返されるＳＯＳビームを従来例のように走査面から離れる方向ではなく、走査面に近づける方向に折り返すことで、ＳＯＳセンサ３４をポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１４、第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０の占める副走査方向の最大寸法（図中ａの範囲）に収めることができる。これによりＳＯＳセンサ３４が副走査方向に突出することがなく、光走査装置１０の副走査方向の幅すなわち上下方向の寸法を小さくすることができる。

また、走査線の傾きを調整する機構を備えた第２シリンダミラー２０の入射側、つまりミラー１８と第２シリンダミラー２０の間にピックアップミラー３０を設けたことで、第２シリンダミラー２０で走査線の傾きを調整してもピックアップミラー３０への入射光に変動はないので、ＳＯＳのタイミングが変動せず、安定した走査開始の検出が行える。

図３には従来の光走査装置の平面図が示されている。

図３に示すように、光走査装置１０の内部構造を副走査方向から見たとき、ＳＯＳセンサ３４はポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１４、第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０の占める主走査方向の最大寸法、すなわち幅ｃの中に収まっている。この場合、幅ｃは感光体２２に最も近い第２シリンダミラー２０の主走査方向幅であり、これより外側にＳＯＳセンサ３４を置かないことで光走査装置１０の主走査方向の幅を抑え、装置全体の小型化を実現できる。ＳＯＳセンサ３４近傍のミラー１８の内側（主走査方向）に、ＳＯＳセンサ３４を配置することで、更に主走査方向の小型化が可能である。

さらに、ＳＯＳセンサ３４は、主走査方向において光源２４側に配置することで同期検知信号の配線引回しを容易にすることが実現できる。

またＳＯＳセンサ３４はポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１４、第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０の占める光路方向の最大寸法、すなわち幅ｂの中に収まっている。この場合、幅ｂは光路方向に最も離れている第１シリンダミラー１６とミラー１８との間隔であり、これより外側にＳＯＳセンサ３４を置かないことで光走査装置１０の光路方向の幅を抑え、装置全体の小型化を実現できる。

このとき、ＳＯＳビームは走査面と交差するが、両者は照射タイミングが時間軸方向にずれている、つまり同時に照射されることはないので、ＳＯＳビームの反射光が迷光となって感光体２２に影響を与えなければ光学性能的には問題はない。

図４には本発明の第１実施形態に係る光走査装置の平面図が示されている。

図４に示すように、ＳＯＳセンサ３４をポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１４、第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０の占める光路方向の最大寸法、すなわち幅ｂの中から多少突出しても、ミラー１８の外側すなわちポリゴンミラー１２から遠い側には光走査装置１０の側壁３６が存在するので、この側壁３６にＳＯＳセンサ３４を設置するようにすれば事実上光走査装置１０の外形寸法は増大しない。加えてＳＯＳセンサ３４を側壁３６に設置することでＳＯＳセンサ３４の設置・位置決めが容易になり、配線を直接、光走査装置１０の外側から引き込むことが可能となるので、光走査装置１０の中で配線を引き回す必要がなく、組立工数と部品点数の削減が可能である。

図５には本発明の第２実施形態に係る光走査装置の側面図が示されている。

図５に示すように、光走査装置の内部構造を主走査方向から見たとき、ＳＯＳセンサ３４はポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１４、第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０の占める副走査方向の最大寸法すなわち上下幅の中に収まっている。

第１実施形態と同様、ポリゴンミラー１２で偏向されたビームはｆθレンズ１４で主走査方向に等速度で走査するビームとなり、第１シリンダミラー１６で副走査方向に整形されると同時に副走査方向に角度をつけて反射される。これによりミラー１８を副走査方向（図中では上下方向）にオフセットした場所に配置できる。このためミラー１８から第２シリンダミラー２０へビームを反射する際にも副走査方向にビームを振ることができるので、結果として第１シリンダミラー１６およびミラー１８で２回折り返されたビームの光路は主走査方向から見て略Ｚ字型の光路となり、光走査装置１０全体の光路方向の長さを大幅に小さくすることができる。

このとき、ピックアップミラー３０によって反射され、折り返されるＳＯＳビームを従来例のように走査面から離れる方向ではなく、走査面に近づける方向に折り返すことで、ＳＯＳセンサ３４をポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１４、第１シリンダミラー１６、ミラー１８、第２シリンダミラー２０の占める副走査方向の最大寸法に収めることができる。これによりＳＯＳセンサ３４が副走査方向に突出することがなく、光走査装置１０の副走査方向の幅すなわち上下方向の寸法を小さくすることができる点も第１実施形態と同様である。

本実施形態ではピックアップミラー３０を第２シリンダミラー２０の反射側、すなわち第２シリンダミラー２０と感光体２２の間に置くことでＳＯＳレンズを不要とした。第１実施形態のように第２シリンダミラー２０の入射側、すなわちミラー１８と第２シリンダミラー２０の間にピックアップミラー３０を置けば、ＳＯＳセンサ３４上にビームスポットを結像させるには第２シリンダミラー２０の分だけ副走査方向にビームを収束させるパワーが不足するので、この不足を補うためにＳＯＳレンズ３２が必要となってくる。このＳＯＳレンズ３２もまたＳＯＳセンサ３４上にビームスポットを結像させるには、設置位置や設置角度など厳密な調整が必要であり、組み立て工数の増加や故障発生の原因となっている。

本実施形態ではピックアップミラー３０を第２シリンダミラー２０の反射側、すなわち第２シリンダミラー２０と感光体２２の間に置くことで、ＳＯＳセンサ３４上にビームスポットを結像させるパワーが不足することはないので、この不足を補うためのＳＯＳレンズ３２は不要となる。つまり感光体２２の被走査面上にビームが結像するのと同様、ＳＯＳビームも光路長を調節するだけでＳＯＳレンズなしでＳＯＳセンサ３４上に結像する。

これにより部品点数を削減できるのみならず、ＳＯＳレンズの位置調整・角度調整に要する組み立て工数も削減可能であり、またＳＯＳレンズに起因する故障の発生も防ぐことができる。

本発明の第１形態に係る光走査装置を示す斜視図である。 本発明の第１形態に係る光走査装置を示す断面図である。 従来の光走査装置を示す平面図である。 本発明の第１形態に係る光走査装置を示す平面図である。 本発明の第２形態に係る光走査装置を示す断面図である。 従来の光走査装置を示す斜視図および側面図である。

符号の説明

１０ 光走査装置
１２ ポリゴンミラー
１４ ｆθレンズ
１６ 第１シリンダミラー
１８ ミラー
２０ 第２シリンダミラー
２２ 感光体
３０ ピックアップミラー
３２ ＳＯＳレンズ
３４ ＳＯＳセンサ

Claims (4)

1. 光ビームを射出する光源と、
   前記光ビームを主走査方向に偏向させる偏向装置と、
   偏向された光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、
   前記偏向装置と被走査面の間の光路上に設けられた複数の反射鏡と、
   偏向された光ビームの一部をＳＯＳセンサに導く光学部材と、
   を備えた光走査装置であって、
   前記光学部材から前記ＳＯＳセンサに向かう光ビームが、前記偏向された光ビームが形成する面を少なくとも一回通過し、
   前記ＳＯＳセンサは、前記偏向装置と前記複数の反射鏡の、副走査方向における設置間隔の最大幅内で、前記複数の反射鏡の主走査方向における最大寸法内、且つ前記複数の反射鏡の光軸方向における設置間隔の最大範囲の外側に設けられたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記ＳＯＳセンサは、主走査方向において、偏向装置よりも光ビームを射出する光源側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光学部材は、走査線の傾きを調整する機構を備えた反射鏡の入射側に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記光学部材は、副走査方向に光ビームを収束させる反射鏡の反射側に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。

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