JP4998592B2

JP4998592B2 - 光走査装置

Info

Publication number: JP4998592B2
Application number: JP2010123165A
Authority: JP
Inventors: 太造松浦; 淳三原
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: US20110292471A1; JP2011248229A; US8508813B2

Description

本発明は、光走査装置に関する。

一般に、レーザプリンタなどの画像形成装置には、感光体の表面を露光する光走査装置が設けられている。このような光走査装置としては、例えば、特許文献１に示すように、光源（半導体レーザ）や、光源からのレーザ光を偏向走査する偏向器（回転多面鏡）、偏向器で偏向されたレーザ光が通過する走査レンズ（ｆθレンズ）、画像の書き出しタイミングを決定するためにレーザ光を受光するビーム検出器（光電素子）、偏向器で反射されるレーザ光をビーム検出器に向けて反射するミラーなどを備えたものが知られている。

特許文献１のような構成では、走査レンズの光軸方向において、レーザ光をビーム検出器に向けて反射するミラーが走査レンズ（第２ｆθレンズ）と対向するように配置されているため、ミラーが走査レンズの長手方向外側に配置される構成と比較して、装置を小型化できるという利点がある。

特開２００８−１８５６８９号公報（図２）

しかしながら、特許文献１のような構成では、走査レンズの入射面や出射面で反射されたレーザ光（反射光）の一部が、ミラーの端面でさらに反射されることで走査レンズに入射し、最終的に感光体ドラムの表面（被走査面）に到達する可能性がある。そして、このようにして感光体ドラムの表面に到達した反射光は、いわゆるゴーストとなり、画像品質を低下させるおそれがある。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、画像品質の低下を抑制することができる光走査装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の光走査装置は、光源と、前記光源からの光ビームを主走査方向に偏向走査する偏向器と、前記偏向器により偏向走査された光ビームが通過する走査レンズと、光ビームを検出するビーム検出器と、前記走査レンズの光軸方向における前記偏向器と前記走査レンズの間に配置され、前記偏向器により偏向された光ビームを前記ビーム検出器に向けて反射するミラーとを備えた光走査装置であって、前記ミラーの端面のうち前記走査レンズ側を向く一の端面を覆う壁部をさらに備え、前記壁部は、前記走査レンズ側を向く面が、主走査方向に直交する副走査方向に対して傾斜していることを特徴とする。

このように構成された光走査装置によれば、ミラーの端面のうち走査レンズ側を向く一の端面を覆う壁部を備えるので、走査レンズからの反射光がミラーの端面で反射することを抑制することができる。また、壁部は、走査レンズ側を向く面が副走査方向に対して傾斜しているので、走査レンズからの反射光の一部が壁部で反射したとしても、壁部での反射光は走査レンズからの反射光とは異なる方向に進行することとなる。これにより、反射光が被走査面に到達することを抑制できるので、画像品質の低下を抑制することが可能となる。

本発明によれば、ミラーの端面のうち走査レンズ側を向く一の端面を覆う壁部を備え、さらに、壁部の走査レンズ側を向く面が副走査方向に対して傾斜しているので、反射光が被走査面に到達することを抑制でき、画像品質の低下を抑制することができる。

実施形態に係る光走査装置を備えたレーザプリンタの概略構成を示す図である。光走査装置の平面図である。蓋フレームを取り外した状態の光走査装置の斜視図である。ミラー取付部、反射鏡および板バネの斜視図である。ミラー取付部周辺の構成を示す平面図である。壁部の構成と作用を模式的に示す図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係る光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成について説明した後、光走査装置の詳細な構成について説明する。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１（画像形成装置）は、本体筐体２内に、用紙Ｓを給紙するための給紙部３と、用紙Ｓに画像を形成する画像形成部４とを主に備えている。

ここで、レーザプリンタ１の概略構成の説明において、方向は、レーザプリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前（手前）」、左側を「後（奥）」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３とを主に備えている。給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓは、用紙押圧板３２によって上方に寄せられ、給紙機構３３によって画像形成部４に供給される。

画像形成部４は、光走査装置５と、プロセスカートリッジ６と、定着装置７とから主に構成されている。

光走査装置５は、本体筐体２内の上部に配置され、画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）を出射し、感光体ドラム６１の表面を露光して静電潜像を形成するように構成されている。光走査装置５の詳細な構成については後述する。

プロセスカートリッジ６は、光走査装置５の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー（符号省略）を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３と、現像ローラ６４と、層厚規制ブレード６５と、供給ローラ６６と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部６７とを主に備えている。

プロセスカートリッジ６では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、光走査装置５からのレーザ光によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部６７内のトナーは、供給ローラ６６を介して現像ローラ６４に供給され、現像ローラ６４と層厚規制ブレード６５との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ６４上に担持される。

現像ローラ６４上に担持されたトナーは、現像ローラ６４から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間を用紙Ｓが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｓ上に転写される。

定着装置７は、プロセスカートリッジ６の後方に設けられ、加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１と対向配置されて加熱ローラ７１を押圧する加圧ローラ７２とを主に備えている。この定着装置７では、用紙Ｓ上に転写されたトナー像を、用紙Ｓが加熱ローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過する間に熱定着させる。トナー像が熱定着された用紙Ｓは、搬送ローラ７３によって搬送経路２３を搬送され、搬送経路２３から排出ローラ２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜光走査装置の詳細構成＞
図２，３に示すように、光走査装置５は、スキャナ筐体５０内に、光源装置５１と、シリンドリカルレンズ５２と、偏向器の一例としてのポリゴンミラー５３と、走査レンズ５４と、反射鏡５５，５６と、集光レンズ５７と、ビーム検出器５８とを主に備えている。

光源装置５１は、レーザ光（光ビーム）を出射する光源の一例としての半導体レーザ５１Ａや、半導体レーザ５１Ａから出射されたレーザ光を集光させて平行な光束に変換する図示しないカップリングレンズなどを備えて構成されている。

シリンドリカルレンズ５２は、光源装置５１から出射されてポリゴンミラー５３に向かうレーザ光が通過するレンズである。このシリンドリカルレンズ５２は、光源装置５１から出射されたレーザ光を屈折させて副走査方向（主走査方向に直交する方向）に収束し、ポリゴンミラー５３（反射面）上に集光する。

ポリゴンミラー５３は、六角柱の６つの側面が反射面となっており、高速回転しながら光源装置５１からのレーザ光を反射して主走査方向（図２の上下方向）に偏向および等角速度で走査する。

走査レンズ５４は、ポリゴンミラー５３により偏向走査されたレーザ光が通過するレンズである。この走査レンズ５４は、ポリゴンミラー５３により等角速度で走査されたレーザ光を等速度で走査するように変換するとともに、ポリゴンミラー５３で反射されたレーザ光を屈折させて副走査方向に収束し、感光体ドラム６１の表面に集光することで、ポリゴンミラー５３の面倒れを補正する。

反射鏡５５は、走査レンズ５４を通過したレーザ光を感光体ドラム６１に向けて反射する（図１も参照）。

反射鏡５６（ミラー）は、走査レンズ５４の光軸方向（図２において一点鎖線で示す直線が延びる方向）におけるポリゴンミラー５３と走査レンズ５４の間に配置されており、ポリゴンミラー５３により反射（偏向）されたレーザ光をビーム検出器５８に向けて反射する。

集光レンズ５７は、反射鏡５６からビーム検出器５８に向かうレーザ光が通過するレンズである。この集光レンズ５７は、反射鏡５６で反射されたレーザ光を屈折させて主走査方向および副走査方向に収束し、ビーム検出器５８の検出面に集光する。

ビーム検出器５８は、レーザ光を検出するセンサである。光走査装置５では、ビーム検出器５８でレーザ光が検出されてから所定時間経過した後に、光源装置５１（半導体レーザ５１Ａ）を画像データに基づいて適宜明滅させる。これにより、感光体ドラム６１の表面（被走査面）における画像の書き出し位置を一定に揃えることが可能となっている。なお、被走査面における書き出し位置を揃える構成や制御などは公知なので、本明細書では詳細な説明を省略する。

光走査装置５では、光源装置５１から出射された画像データに基づくレーザ光が、シリンドリカルレンズ５２、ポリゴンミラー５３、走査レンズ５４および反射鏡５５の順に反射または通過して、感光体ドラム６１（図１参照）の表面で高速走査される。これにより、感光体ドラム６１の表面が露光され、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。

スキャナ筐体５０は、光源装置５１やポリゴンミラー５３、走査レンズ５４、反射鏡５６、ビーム検出器５８などを収容する筐体である。このスキャナ筐体５０は、図１における上方が開放された箱状のベースフレーム５０Ａと、ベースフレーム５０Ａを覆うように取り付けられる蓋フレーム５０Ｂとから主に構成されている。

ベースフレーム５０Ａおよび蓋フレーム５０Ｂ（スキャナ筐体５０）は、それぞれ、射出成形など、金型に溶融した樹脂を注入し、この樹脂を硬化させた後に金型から取り出すことで成形される。このような成形方法（製造方法）は公知なので、本明細書では詳細な説明を省略する。

図３に示すように、ベースフレーム５０Ａの底壁部５０Ｃには、底壁部５０Ｃ（ベースフレーム５０Ａ）と一体に成形されるミラー取付部１００が設けられている。図４に示すように、反射鏡５６は、ミラー取付部１００に係合することでベースフレーム５０Ａ（スキャナ筐体５０）に取り付けられている。さらに、反射鏡５６は、板バネ１２０がミラー取付部１００に取り付けられることで、図示前方に付勢された状態で、ミラー取付部１００（スキャナ筐体５０）に保持（固定）されている（図３参照）。

図５に示すように、ミラー取付部１００に取り付けられた反射鏡５６は、その端面のうち走査レンズ５４側を向く（走査レンズ５４に対面する）端面５６Ａ（一の端面）が走査レンズ５４（レーザ光の入射面５４Ａ）の有効走査領域の両端部から光軸方向に平行に延びる面ＰＬ１，ＰＬ２の内側の領域に重なるように配置されている。ここで、「有効走査領域」とは、ポリゴンミラー５３により偏向されたレーザ光の走査範囲のうち、画像形成に利用される範囲（ハッチングで示す範囲）をいうものとする。

以上のように反射鏡５６が配置されることで、反射鏡５６全体が面ＰＬ１，ＰＬ２の外側の領域に配置される構成と比較して、スキャナ筐体５０（光走査装置５）を小型化することができる。一方、以上のように反射鏡５６が配置されることで、走査レンズ５４で反射されたレーザ光（以下、反射光ＲＬ１という。）の一部が反射鏡５６の端面５６Ａに向かうこととなる。

ミラー取付部１００は、反射鏡５６の反射面の裏側付近から端面５６Ａと走査レンズ５４の間に向けて延び、走査レンズ５４側から見て、反射鏡５６の端面５６Ａを覆う壁部１１０を備えている（図３，４も参照）。図６に模式的に示すように、壁部１１０は、走査レンズ５４側を向く（走査レンズ５４に対面する）対向面１１１が、副走査方向（図６の上下方向）に対して上向きに傾斜している。

本実施形態において、対向面１１１の傾斜角度θは、ベースフレーム５０Ａ（壁部１１０）を成形するときの金型の抜き勾配よりも大きくなっている。具体的には、例えば、抜き勾配が０．５〜１°である場合、傾斜角度は２°程度となっている。

また、図５に示すように、壁部１１０の対向面１１１は、副走査方向から見て、反射鏡５６の近傍を通過するレーザ光Ｌ１の軌跡に沿うように延びている。言い換えると、壁部１１０の対向面１１１は、副走査方向から見て、反射鏡５６の端面５６Ａに対し走査レンズ５４に近づく方向に向けて傾斜している。これにより、壁部１１０の集光レンズ５７側（図５の下側）の端部は、副走査方向から見て、鋭角形状をなしている。

以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
反射鏡５６の端面のうち走査レンズ５４側を向く端面５６Ａを覆う壁部１１０を備えるので、走査レンズ５４からの反射光ＲＬ１が端面５６Ａで反射することを抑制することができる。

また、壁部１１０は、走査レンズ５４側を向く対向面１１１が副走査方向に対して上向きに傾斜しているので、図６に示すように、走査レンズ５４からの反射光ＲＬ１の一部が壁部１１０（対向面１１１）で反射したとしても、壁部１１０での反射光ＲＬ２は走査レンズ５４からの反射光ＲＬ１とは異なる方向（図６の右斜め上方）に進行することとなる。

なお、仮に、壁部１１０の対向面１１１が副走査方向に対して平行である場合、壁部１１０での反射光ＲＬ２’は主走査面ＰＬ３に戻るように（図６では反射光ＲＬ１の進行経路を戻るように）進行し、走査レンズ５４を通過して反射鏡５５で反射し、感光体ドラム６１の表面（被走査面）に到達する可能性がある。

以上説明したように、本実施形態の構成によれば、反射鏡５６の端面５６Ａを壁部１１０で覆ったり、壁部１１０の対向面１１１を上向きに傾斜させたりすることで、走査レンズ５４での反射光ＲＬ１が感光体ドラム６１に到達することを抑制することができる。これにより、ゴーストの発生を抑制できるので、画像品質の低下を抑制することが可能となる。

また、ベースフレーム５０Ａと一体に成形される壁部１１０に傾斜を設けたので、反射鏡５６の端面５６Ａに傾斜を形成する構成、言い換えると、反射鏡５６自体を斜めに加工する場合と比較して、容易に、かつ、低コストで光走査装置５を製造することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態のように、反射鏡５６の端面５６Ａが走査レンズ５４の有効走査領域の両端部から光軸方向に平行に延びる面ＰＬ１，ＰＬ２の内側の領域に重なるように配置されるような構成において特に有効である。このような構成では、前記したように、走査レンズ５４での反射光ＲＬ１の一部が端面５６Ａに向かうからである。

ちなみに、上記実施形態のように、反射鏡５６をその端面５６Ａが面ＰＬ１，ＰＬ２の内側の領域に重なるように配置することで、光走査装置５の小型化を図ることが可能となる。

また、反射鏡５６の端面５６Ａが面ＰＬ１，ＰＬ２の内側の領域に重なるように配置される構成において、壁部１１０の対向面１１１が反射鏡５６の近傍を通過するレーザ光Ｌ１の軌跡に沿うように延びているので、光走査装置５を小型化しつつ、ポリゴンミラー５３により偏向された画像データに基づくレーザ光を確実に感光体ドラム６１の表面に到達させることができるようになっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、壁部１１０が副走査方向に対して上向きに傾斜している構成を例示したが、これに限定されず、例えば、壁部が副走査方向に対して下向きに傾斜する構成としてもよい。

前記実施形態では、壁部１１０がミラー取付部１００の一部として設けられた構成を例示したが、これに限定されず、例えば、ミラーを取り付ける部分とは独立して設けられる構成としてもよい。

なお、走査レンズでの反射光が壁部で反射することを抑制するため、壁部のうち、少なくとも走査レンズ側を向く面に、光ビームを吸収する塗装を施したり、光ビームを吸収する部材を設けたりしてもよい。

前記実施形態では、反射鏡５６（ミラー）の端面５６Ａ（一の端面）が走査レンズ５４の有効走査領域の両端部から光軸方向に平行に延びる面ＰＬ１，ＰＬ２の内側の領域に重なるように配置された構成を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、ミラーの一の端面が走査レンズの有効走査領域の両端部から光軸方向に平行に延びる面の外側の領域に配置される構成としてもよい。この場合、壁部の走査レンズ側を向く面は、副走査方向から見てミラーの一の端面に対して傾斜していなくてもよい。

前記実施形態では、光源装置５１から平行な光束に変換されたレーザ光（光ビーム）が出射される構成を例示したが、これに限定されず、例えば、収束光や発散光束が出射される構成としてもよい。

前記実施形態では、偏向器として、反射面が回転することでレーザ光（光ビーム）を偏向走査するポリゴンミラー５３を例示したが、これに限定されず、例えば、反射面が揺動することで光ビームを偏向走査する振動ミラーなどを採用してもよい。

前記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１を例示したが、これに限定されず、例えば、複写機や複合機などであってもよい。また、前記実施形態では、本発明の光走査装置を画像形成装置（レーザプリンタ１）に適用した例を示したが、これに限定されず、例えば、反射光の被走査面への到達を抑制したい測定装置や検査装置などに適用してもよい。

５光走査装置
５１光源装置
５１Ａ半導体レーザ
５３ポリゴンミラー
５４走査レンズ
５６反射鏡
５６Ａ端面
５８ビーム検出器
１００ミラー取付部
１１０壁部
１１１対向面
Ｌ１レーザ光
ＰＬ１面
ＰＬ２面

Claims

光源と、前記光源からの光ビームを主走査方向に偏向走査する偏向器と、前記偏向器により偏向走査された光ビームが通過する走査レンズと、光ビームを検出するビーム検出器と、前記走査レンズの光軸方向における前記偏向器と前記走査レンズの間に配置され、前記偏向器により偏向された光ビームを前記ビーム検出器に向けて反射するミラーとを備えた光走査装置であって、
前記ミラーの端面のうち前記走査レンズ側を向く一の端面を覆う壁部をさらに備え、
前記壁部は、前記走査レンズ側を向く面が、主走査方向に直交する副走査方向に対して傾斜していることを特徴とする光走査装置。
前記ミラーは、前記一の端面が前記走査レンズの有効走査領域の両端部から前記光軸方向に平行に延びる面の内側の領域に重なるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
前記壁部は、前記走査レンズ側を向く面が、副走査方向から見て、前記ミラーの近傍を通過する光ビームの軌跡に沿うように延びていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。