JP4951928B2 - レーザ走査光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ走査光学装置、特に、電子写真方式の複写機やプリンタなどカラー画像形成用の画像形成装置に搭載されるレーザ走査光学装置に関する。

近年、複写機やプリンタなどの電子写真方式によるフルカラーの画像形成装置にあっては、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応して四つの感光体ドラムを並置し、各感光体ドラム上に形成された各色の画像を中間転写体に転写して合成するタンデム方式が主流になっている。

この種のタンデム方式の画像成形装置に搭載されるレーザ走査光学装置として、従来、特許文献１に記載されているように、偏向器と該偏向器で偏向されたビームを被走査面に導く光学素子を筐体に取り付け、該光学素子の位置調整部材も同じ筐体に取り付けられていた。

しかしながら、偏向器を保持する筐体は偏向器の発熱（主にモータの発熱）によって加熱され、筐体とこれに取り付けられた位置調整部材との線膨張係数の差に基づいて筐体あるいは位置調整部材に歪みが発生し、被走査面上での露光位置が変化するという問題点を有していた。このように露光位置が変化すると、タンデム方式のカラー画像形成装置にあっては、色ずれとなって画像品質を著しく悪化させてしまう。
特開２００２−１４８５５１号公報

そこで、本発明の目的は、偏向器の発熱に起因する筐体の歪みの影響を極力排除して露光位置の変化を抑えることのできるレーザ走査光学装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、少なくとも単一の偏向器で偏向された複数のビームを、複数の光学素子からなる走査光学系を介してそれぞれ異なる被走査面上に露光するレーザ走査光学装置において、前記偏向器及び前記走査光学系を保持する筐体は、偏向器を保持する第１の筐体部分と光学素子を保持する第２の筐体部分とに分割されており、前記第２の筐体部分に前記光学素子の位置調整手段が設けられており、第１の形態では、第１及び第２の筐体部分は少なくとも前記偏向器に近い箇所が半球状又はかまぼこ状の突起にて接触している。第２の形態では、第１の筐体部分に対して第２の筐体部分は、主走査方向に直交する方向においてほぼ２等分した領域のうち偏向器から遠い領域で固定されている。第３の形態では、第２の筐体部分に保持された光学素子のうち偏向器に最も近い光学素子は位置調整手段を有していない。

本発明に係るレーザ走査光学装置においては、偏向器を保持する第１の筐体部分と光学素子を保持する第２の筐体部分とに分割されているため、偏向器の発熱によって生じた第１の筐体部分の熱や歪みが第２の筐体部分に影響を及ぼすことが極力回避され、位置調整手段にて調整された光学素子の位置ずれがなくなり、または極めて小さくなり、露光位置の変化を抑えることができ、ひいては色ずれのない高品質のカラー画像を得ることができる。

本発明に係るレーザ走査光学装置において、前記光学素子及び位置調整手段は第２の筐体部分の偏向器から離れた外側面に設けられていることが好ましい。偏向器の発熱からの影響を極力排除することができる。

また、前記光学素子の少なくとも一つが偏向器の回転軸のほぼ延長線上に設けられていてもよい。複数のビームを走査する光学装置はどうしても大型化するが、光学素子の少なくとも一つを偏向器の回転軸のほぼ延長線上に設けることで、筐体内のスペースを効率的に利用してレーザ走査光学装置の小型化を図ることができる。

また、第１及び第２の筐体部分を同じ材料から構成すれば、熱による線膨張係数が同じなので歪みが小さくなる。

また、第１の筐体部分に対して第２の筐体部分が弾性的に固定されていてもよく、あるいは、第１及び第２の筐体部分は第１の筐体部分よりも熱伝導率の低い材料を介して固定されていてもよい。前記第１の形態では、第１及び第２の筐体部分は少なくとも偏向器に近い箇所が半球状又はかまぼこ状の突起にて接触しているため、偏向器の発熱によって生じた第１の筐体部分の熱や歪みが第２の筐体部分に及ぼす影響を極力排除することができる。

さらに、前記第２の形態では、第１の筐体部分に対して第２の筐体部分は、主走査方向に直交する方向においてほぼ２等分した領域のうち偏向器から遠い領域で固定されているため、第２の筐体部分の偏向器に近い領域が第１の筐体部分に対してフリーとなっていることにより、第１の筐体部分の歪みの影響が小さくなる。

また、前記第３の形態では、第２の筐体部分に保持された光学素子のうち偏向器に最も近い光学素子は位置調整手段を有していないため、つまり、偏向器（熱源）に最も近い光学系を基準として他の光学系を調整することにより、他の光学系の調整幅を小さく抑えることができる。

以下、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（第１実施例、図１及び図２参照）
本発明の第１実施例であるレーザ走査光学装置１Ａは、図１及び図２に示すように、電子写真法によるタンデム方式の画像形成装置の画像露光用として構成され、並置された四つの感光体ドラム１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）に対してレーザビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫを走査する。

各感光体ドラム１０の周囲には帯電器、現像器、転写器などの周知の作像エレメントが配置され、四つの作像ユニットとして構成されている。レーザビームの走査によって各感光体ドラム１０上に形成された画像（静電潜像）は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーによって現像され、図示しない中間転写体上に１次転写／合成され、さらに転写材上に２次転写される。この種のタンデム方式による画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。

レーザ走査光学装置１Ａは、図示しない四つのレーザダイオードを含む光源ユニットと、単一のポリゴンミラー５と、該ポリゴンミラー５から各感光体ドラム１０までの光路を形成する走査光学系２０とで構成されて、これらの部材は筐体３０に保持されている。走査光学系２０は、四つの光路に共通な走査レンズ（以下、第１レンズ２１と記す）と、平面ミラー２３Ｙ，２３Ｍ，２４Ｍ，２３Ｃ，２４Ｃ，２３Ｋ，２４Ｋと、走査光学系２０の終端部に位置して四つの光路に個別に配置された走査レンズ（以下、第２レンズ２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）と記す）とで構成されている。

光源ユニットからはポリゴンミラー５に対して副走査方向Ｚに所定の角度を有するレーザビームが放射され、該レーザビームはポリゴンミラー５の回転に基づいて主走査方向Ｙに等角速度で偏向される。図１及び図２において、ＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫはポリゴンミラー５で偏向されたビームを示し、走査光学系２０の光軸を符号Ｐで示す。第１及び第２レンズ２１，２２は、各ビームにｆθ特性を与えるとともに収差を補正する機能を有している。

各レーザビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫは第１レンズ２１を透過した後、ビームＢＹは平面ミラー２３Ｙで反射され、第２レンズ２２Ｙを透過して感光体ドラム１０Ｙを露光する。ビームＢＭは平面ミラー２３Ｍ，２４Ｍで反射され、第２レンズ２２Ｍを透過して感光体ドラム１０Ｍを露光する。ビームＢＣは平面ミラー２３Ｃ，２４Ｃで反射され、第２レンズ２２Ｃを透過して感光体ドラム１０Ｃを露光する。ビームＢＫは平面ミラー２３Ｋ，２４Ｋで反射され、第２レンズ２２Ｋを透過して感光体ドラム１０Ｋを露光する。

筐体３０は、概略、第１の筐体部分３１と第２の筐体部分３５とに２分割されており、第２の筐体部分３５には各ビームが通過するウインドウ３６が形成されている。第１の筐体部分３１には、モータ６を備えたポリゴンミラー５と、第１レンズ２１と、平面ミラー２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋとが保持されている。また、第２の筐体部分３５には、内側に平面ミラー２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋと、ポリゴンミラー５から離れた外側に第２レンズ２２が保持されている。

ポリゴンミラー５は第１の筐体部分３１に形成された隔室３２内に収容され、他の光学素子への熱影響をできるだけ避けるように配置されている。また、隔室３２には偏向されたビームを通過させるスリット３３が形成されている。

第２の筐体部分３５には各第２レンズ２２の位置調整手段４０が、主走査方向Ｙに沿って図２での上部と中央部とに設けられている。この位置調整手段４０は、ブラケット４１に螺着した調整ねじ４２とＵ字形状の板ばね４３との間に第２レンズ２２を挟み込んだもので、調整ねじ４１の進退によって第２レンズ２２が主走査方向Ｙとは直交する方向に位置調整される。なお、第２レンズ２２の図２での下部は、板ばね４３と押圧部材４４とで弾性的に位置固定されている。

前記調整手段４０による第２レンズ２２の位置調整は、各ビームによる感光体ドラム１０上での走査ラインのスキュー（直線Ｓ１参照）やボウ（曲線Ｓ２参照）を補正するために行われる。なお、走査光学系２０を構成する各種光学素子の位置調整手段は第２レンズ２２に対してのみ設けられており、他の光学素子に対しては設けられていない。

ところで、ポリゴンミラー５を駆動することによるモータ６の発熱は第１の筐体部分３１を加熱し、かつ、歪ませる。そして、この発熱や歪みが第２の筐体部分３５に影響を及ぼし、調整された第２レンズ２２の位置が変化する。このような不具合を防止するため、本第１実施例では、筐体３０を、ポリゴンミラー５を保持する第１の筐体部分３１と第２レンズ２２を保持する第２の筐体部分３５とに分割している。このような分割によって、モータ６の発熱によって生じた第１の筐体部分３１の熱や歪みが第２の筐体部分３５に影響を及ぼすことが極力回避され、第２レンズ２２の位置ずれが防止される。

特に、第２レンズ２２とその位置調整手段４０が第２の筐体部分３５のポリゴンミラー５から離れた外側面に設けられているため、モータ６の発熱からの影響を極力排除することができる。

また、本第１実施例においては、平面ミラー２４Ｋ及び第２レンズ２２Ｋをポリゴンミラー５の下方（即ち、ポリゴンミラー５の回転軸５ａのほぼ延長線上）に配置した。これにて、筐体３０内のスペースを効率的に利用してレーザ走査光学装置１Ａの小型化を図ることができる。

また、筐体部分３１，３５は同じ材料又は異なる材料であってもよいが、同じ材料から構成すれば熱による線膨張係数が同じなので歪みが小さくなる利点を有する。

第２の筐体部分３５は第１の筐体部分３１に対してねじ止めなどで固定されるが、第１の筐体部分３１に対して第２の筐体部分３５が弾性的に固定されていてもよい。具体的には、図１のａ点やｂ点をスプリングなどの弾性材で押圧する構成を採用することができる。これにて、第１の筐体部分３１の歪みが第２の筐体部分３５に及ぼす影響を極力排除することができる。

（第２実施例、図３参照）
本発明の第２実施例であるレーザ走査光学装置１Ｂは、図３に示すように、第１の筐体部分３１と第２の筐体部分３５とを熱伝導率の低い部材３７を介して固定したものである。他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、図３において図１と同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

部材３７としては、熱伝導率が第１及び第２の筐体部分３１，３５よりも低い材料を使用することができ、少なくとも第１の筐体部分３１よりも低ければよい。これにて、第１の筐体部分３１から第２の筐体部分３５に熱が伝導されにくくなる。

（第３実施例、図４参照）
本発明の第３実施例であるレーザ走査光学装置１Ｃは、図４に示すように、第１の筐体部分３１の下端３４に丸みを設け、第２の筐体部分３５に対して点接触させたものである。他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、図４において図１と同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

第１及び第２の筐体部分３１，３５が点接触することによって、第１の筐体部分３１から第２の筐体部分３５に熱が伝導されにくくなる。なお、点接触部分は少なくとも１箇所であればよく、発熱源（ポリゴンミラー５）に近い部分、即ち、図４の左側のみが点接触していてもよい。また、第２の筐体部分３５に半球状あるいはかまぼこ状の突起を形成して点接触する構成としてもよい。

（第４実施例、図５参照）
本発明の第４実施例であるレーザ走査光学装置１Ｄは、図５に示すように、第１の筐体部分３１に対して第２の筐体部分３５を、主走査方向Ｙに直交する方向においてほぼ２等分した領域Ａ，Ｂのうちポリゴンミラー５から遠い領域Ｂで固定したもので、ポリゴンミラー５に近い領域Ａは第１の筐体部分３１に対してフリーとなっている。固定位置は例えば図５に示すｃ点〜ｆ点の４箇所である。他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、図５において図１と同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

本第４実施例の如く、第２の筐体部分３５のポリゴンミラー５に近い領域Ａが第１の筐体部分３１に対してフリーとなっていることにより、第１の筐体部分３１の歪みの影響が小さくなり、熱の伝導も少なくなる。

（第５実施例、図６参照）
本発明の第５実施例であるレーザ走査光学装置１Ｅは、図６に示すように、二つのポリゴンミラー５，５の両側でレーザビームＢＹ，ＢＭ及びＢＣ，ＢＫを偏向する方式を採用したものである。四つの光路のそれぞれに対して、第１レンズ２１（２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ）、平面ミラー２３（２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ）、第２レンズ２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）が配置されている。

他の構成、特に、筐体３０が第１の筐体部分３１と第２の筐体部分３５に２分割されている点、第１の筐体部分３１の隔室３２にポリゴンミラー５が保持されている点、第２の筐体部分３５に第２レンズ２２、位置調整手段４０が設けられている点などは、前記第１実施例と同様である。従って、図６において図１と同じ部材には同じ符号が付されている。また、第１及び第２の筐体部分３１，３５の固定部分の構造は第１実施例の構造が適用されるのみならず、前記第２又は第３実施例の構造を適用してもよい。

（第６実施例、図７参照）
本発明の第６実施例であるレーザ走査光学装置１Ｆは、図７に示すように、感光体ドラム１０との配置関係を前記第１〜第５実施例とは逆にしたものであり、かつ、ポリゴンミラー５は隔室ではなく第１の筐体部分３１の平板状の床面に保持されている。

他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、図７において図１と同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。また、第１及び第２の筐体部分３１，３５の固定部分の構造は第１実施例の構造が適用されるのみならず、前記第２、第３又は第４実施例の構造を適用してもよい。
（他の実施例）
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

特に、位置調整手段４０は種々の構成を採用できる。走査光学系を構成する第１レンズ２１及び第２レンズ２２はそれぞれ複数のレンズで構成されていてもよい。各光路を折り返す平面ミラー２３，２４の配置、構成は任意である。平面ミラー２４は第１の筐体部分３１に保持されていてもよい。また、熱源であるポリゴンミラー５のモータ６に最も近い第２レンズ２２Ｋは位置調整手段４０を有していなくてもよい。

本発明の第１実施例の概略構成を示す断面図である。 前記第１実施例を示す底面図である。 本発明の第２実施例の概略構成を示す断面図である。 本発明の第３実施例の概略構成を示す断面図である。 本発明の第４実施例を示す底面図である。 本発明の第５実施例の概略構成を示す断面図である。 本発明の第６実施例の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｆ…レーザ走査光学装置
５…ポリゴンミラー
１０…感光体ドラム
２０…走査光学系
２１…第１レンズ
２２…第２レンズ
３０…筐体
３１…第１の筐体部分
３５…第２の筐体部分
４０…位置調整手段
ＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫ…レーザビーム

Claims (8)

1. 少なくとも単一の偏向器で偏向された複数のビームを、複数の光学素子からなる走査光学系を介してそれぞれ異なる被走査面上に露光するレーザ走査光学装置において、
   前記偏向器及び前記走査光学系を保持する筐体は、偏向器を保持する第１の筐体部分と光学素子を保持する第２の筐体部分とに分割されており、
   前記第２の筐体部分に前記光学素子の位置調整手段が設けられており、
   前記第１及び第２の筐体部分は少なくとも前記偏向器に近い箇所が半球状又はかまぼこ状の突起にて接触していること、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
2. 少なくとも単一の偏向器で偏向された複数のビームを、複数の光学素子からなる走査光学系を介してそれぞれ異なる被走査面上に露光するレーザ走査光学装置において、
   前記偏向器及び前記走査光学系を保持する筐体は、偏向器を保持する第１の筐体部分と光学素子を保持する第２の筐体部分とに分割されており、
   前記第２の筐体部分に前記光学素子の位置調整手段が設けられており、
   前記第１の筐体部分に対して前記第２の筐体部分は、主走査方向に直交する方向においてほぼ２等分した領域のうち前記偏向器から遠い領域で固定されていること、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
3. 少なくとも単一の偏向器で偏向された複数のビームを、複数の光学素子からなる走査光学系を介してそれぞれ異なる被走査面上に露光するレーザ走査光学装置において、
   前記偏向器及び前記走査光学系を保持する筐体は、偏向器を保持する第１の筐体部分と光学素子を保持する第２の筐体部分とに分割されており、
   前記第２の筐体部分に前記光学素子の位置調整手段が設けられており、
   前記第２の筐体部分に保持された光学素子のうち前記偏向器に最も近い光学素子は位置調整手段を有していないこと、
   を特徴とするレーザ走査光学装置。
4. 前記光学素子及び前記位置調整手段は前記第２の筐体部分の前記偏向器から離れた外側面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
5. 前記光学素子の少なくとも一つは前記偏向器の回転軸のほぼ延長線上に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
6. 前記第１及び第２の筐体部分が同じ材料から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
7. 前記第１の筐体部分に対して前記第２の筐体部分が弾性的に固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
8. 前記第１及び第２の筐体部分は第１の筐体部分よりも熱伝導率の低い材料を介して固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。

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