JP5007604B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置、特に、電子写真法による画像形成装置に搭載され、感光体上に静電潜像を形成するための光走査装置に関する。

従来、この種の光走査装置においては、１ラインずつ書き込まれる画像の書出し位置を検出するために、偏向器にて主走査方向に偏向された光束を受光するセンサ（以下、ＳＯＳセンサとも記す）が配置されている。ＳＯＳセンサの構成や配置については、特許文献１〜４に記載されている。しかしながら、従来のＳＯＳセンサにあっては、光走査装置の大型化の原因となり、かつ、書込み位置情報の誤信号が生じるという問題点を有していた。以下、この問題点について説明する。

図８に従来の光走査装置を示す。レーザダイオード１０１から放射された光束は、コリメータレンズ１０２、アパーチャ１０３、シリンドリカルレンズ１０４を透過してポリゴンミラー１０５の反射面に入射する。光束はポリゴンミラー１０５の回転に伴って主走査方向Ｙに偏向され、走査レンズ１１１，１１２によって被走査面（感光体ドラム１２０）上に結像し、等速走査される。また、偏向された光束の一部は走査レンズ１１２を透過した後に、光路折曲げミラー１１５にて反射され、集光レンズ１１６を介してＳＯＳセンサ１１７の受光面上を走査する。ＳＯＳセンサ１１７からの信号に基づいて画像の書出し位置が決定される。

このような光走査装置において装置の小型化を図るには、ＳＯＳセンサ１１７やミラー１１５をポリゴンミラー１０５に近付け、ハウジングの光軸方向Ｘの寸法を短くすることが考えられる。この場合、走査レンズ１１１又は走査レンズ１１２の前面近くにＳＯＳセンサ１１７やミラー１１５を配置することになり、ミラー１１５からＳＯＳセンサ１１７に向かう光束が走査レンズ１１１又は走査レンズ１１２の前面近くを通過する。

また、書出し位置を検出するためには、光束がＳＯＳセンサ１１７に入射する瞬間だけレーザダイオード１０１から光束が放射されればよいという訳ではなく、入射前から光束が放射されており、ＳＯＳセンサ１１７上をポリゴンミラー１０５側から被走査面側に走査される。

従って、ミラー１１５やＳＯＳセンサ１１７を走査レンズ１１１，１１２に近付けると、ＳＯＳセンサ１１７に入射する前の光束が走査レンズ１１１，１１２の被走査面側の面から入射してポリゴンミラー１０５側の面の内面で反射された後、被走査面側の面から出射してＳＯＳセンサ１１７にゴースト光となって入射し、書出し位置情報の誤信号が生じる。
特開平５−９３８７７号公報 特開平７−２２８００４号公報 特開平８−１１０４９０号公報 特開２００６−３５４６８１号公報

そこで、本発明の目的は、装置の小型化を図るとともに、書込み位置情報の誤信号の発生を抑えることのできる光走査装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、
光源と、該光源からの光束を主走査方向に偏向する偏向器と、該偏向器にて偏向された光束を被走査面上に結像する少なくとも一つの走査レンズと、画像の書込み位置を検出するために前記偏向器からの光束を受光するセンサと、前記偏向器からの光束を前記センサに導くための光路折曲げ部材と、を備えた光走査装置において、
前記光路折曲げ部材は、光束の透過面と少なくとも二つの反射面とを有し、入射位置に対して出射位置を副走査方向に変更するように光束を反射し、
前記光路折曲げ部材から出射した光束は、平面視で前記走査レンズを横切った状態で該走査レンズの上方又は下方を通過すること、
を特徴とする。

本発明に係る光走査装置において、光路折曲げ部材は入射位置に対して出射位置を副走査方向に変更するように光束を反射し、該光束は平面視で走査レンズを横切った状態で該走査レンズの上方又は下方を通過する、即ち、走査レンズと干渉することなく副走査方向に離れて通過する。それゆえ、光路折曲げ部材から出射された光束が走査レンズに再入射することがなくなり、ゴースト光がＳＯＳセンサに入射されることはなく、書込み位置情報の誤信号を抑制できる。また、光路折曲げ部材やＳＯＳセンサは走査レンズに近接して配置できることから、装置自体の小型化を図ることができる。

本発明に係る光走査装置において、光路折曲げ部材に入射する光束の副走査方向の位置と出射する光束の副走査方向の位置の差は入射光束の幅寸法よりも大きいことが好ましい。

また、光路折曲げ部材の反射面の反射は全反射によるものであってもよく、この反射面がプリズムで構成されていてもよい。さらに、光路折曲げ部材は二つの透過面を有し、該透過面は副走査方向に配置されていてもよい。

また、ＳＯＳセンサと光源とが近接して配置されていてもよい。ＳＯＳセンサの回路基板と光源の回路基板とを一つにまとめることができ、ハーネスの引き回しが容易になるとともにスペース効率が向上する。

また、光路折曲げ部材の透過面は、光束を主走査方向及び／又は副走査方向に集光するための面形状をなしていてもよい。さらに、光路折曲げ部材の透過面は、一面が光束を主走査方向に集光するための面形状をなし、他面が光束を副走査方向に集光するための面形状をなしていてもよい。

以下、本発明に係る光走査装置の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る光走査装置の一実施例の概略構成を示す。この光走査装置は、光源部とポリゴンミラー５と第１走査レンズ１１と第２走査レンズ１２とウインド（防塵）ガラス１３とを備えている。光源部はレーザダイオード１とコリメータレンズ２とアパーチャ３とシリンドリカルレンズ４とで構成されている。さらに、光路折曲げ部材２１とＳＯＳセンサ２５とを備えている。

レーザダイオード１から放射された光束（拡散光）は、コリメータレンズ２でほぼ平行光に集光され、アパーチャ３からシリンドリカルレンズ４を経て、ポリゴンミラー５の反射面近傍で副走査方向Ｚに集光・結像する。この光束はポリゴンミラー５の回転に基づいて等角速度で主走査方向Ｙに偏向され、走査レンズ１１，１２によって感光体ドラム４０上に結像し、等速走査される。また、第１走査レンズ１１を透過した光束の一部は光路折曲げ部材２１で反射され、ＳＯＳセンサ２５の受光面上に集光する。

図２及び図３に本実施例におけるＳＯＳ光路を示す。本実施例において、光路折曲げ部材２１は、図４に示すように、第１透過面（レンズ）２２ａと第２透過面（レンズ）２２ｂと第１反射面２３ａと第２反射面２３ｂとで構成されている。第１走査レンズ１１から出射した光束は、主走査方向Ｙに走査されつつレンズ２２ａを透過し、第１及び第２反射面２３ａ，２３ｂで反射され、かつ、レンズ２２ｂを透過し、第１走査レンズ１１の上方を通過し、ＳＯＳセンサ２５の受光面に到達する。

即ち、光路折曲げ部材２１の反射面２３ａ，２３ｂは、光束を入射位置に対して出射位置を副走査方向Ｚに変更（上方に変位）するように反射し、光路折曲げ部材２１から出射した光束が第１走査レンズ１１と干渉することなく副走査方向Ｚに離れて通過させる。この場合、レンズ２２ａに入射する光束の副走査方向Ｚの位置とレンズ２２ｂから出射する光束の副走査方向Ｚの位置の差は、入射光束の幅寸法よりも大きい。

ここで、本実施例におけるポリゴンミラー５からＳＯＳセンサ２５の受光面までの光学系のコンストラクションデータを表１に示し、光路折曲げ部材２１（第４面〜第７面）とＳＯＳセンサ２５の受光面（第８面）の法線ベクトル（偏心データ）を表２に示す。第１走査レンズ１１（第３面）の面形状及び光路折曲げ部材２１のレンズ２２ａ（第４面）の面形状は、自由曲面であり、それらの非球面データを表３、表４に示す。自由曲面は式（１）に示す自由曲面式にて算出される。

比較のために、図５及び図６に光路折曲げミラー２１’が光束を主走査方向Ｙに走査する場合のＳＯＳ光路を示す。この比較例における光学系のコンストラクションデータを表５に示し、光路折曲げミラー２１’（第４面）とＳＯＳセンサ２５の受光面（第５面）の法線ベクトル（偏心データ）を表６に示す。光路折曲げミラー２１’（第４面）の面形状は自由曲面であり、その非球面データを表７に示す。なお、第１走査レンズ１１（第３面）の面形状は本実施例と同じである（表３参照）。

本実施例を示す図２及び比較例を示す図５は、いずれもＳＯＳセンサ２５の受光面の中央に光束が集光された偏向角６９°を示している。また、比較例を示す図６は、偏向角７２．３°の場合のＳＯＳ光路を示している。図６に示す偏向角７２．３°の場合、光路折曲げミラー２１’からの光束は、第１走査レンズ１１の第２面から入射して第１面の内面で反射した後、第２面から出射してＳＯＳセンサ２５に到達する。

図６に示す比較例の場合、光路折曲げミラー２１’から出射された光束は主走査方向Ｙに走査され、副走査方向Ｚには傾きを持っていないため、この光束は第１走査レンズ１１で屈折・反射しても副走査方向Ｚの角度が変わらないままＳＯＳセンサ２５の受光面に向かう。従って、図７に示すように、ＳＯＳセンサ２５の受光面２５ａ上で集光状態は正規の光束とは異なった大きな径となり、副走査方向Ｚの位置は正規の光束と同じ位置となる。即ち、正規の光束（偏向角６９°）よりも先にゴースト光Ｇ（偏向角７２．３°）がＳＯＳセンサ２５の受光部２５ｂに入射してしまい、誤った書出し位置情報を発生してしまう。

これに対して、本実施例においては、光路折曲げ部材２１のレンズ２２ａに入射した光束の出射位置を、第１及び第２反射面２３ａ，２３ｂでの反射で、光束が第１走査レンズ１１と干渉しないように副走査方向Ｚに変更する。従って、光路折曲げ部材２１から出射した光束が第１走査レンズ１１に再入射することはなく、ＳＯＳセンサ２５の受光部にゴースト光が入射することはなく、誤った書出し位置情報を発生することはない。

また、本実施例においては、図３に示すように、レーザダイオード１とＳＯＳセンサ２５とが近接して基板２６上に配置されている。レーザダイオード１の回路基板とＳＯＳセンサ２５の回路基板とが一つにまとめられ、ハーネスの引き回しが容易になるとともにスペース効率が向上する。

（他の実施例）
なお、本発明に係る光走査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することができる。

特に、光源部の構成や走査レンズの構成、形状などは任意である。また、実施例で示した各種データは一例であることは勿論である。さらに、光路折曲げ部材２１から出射される光束は第１走査レンズ１１の下方を通過するようにしてもよい。また、本発明は、書出し位置を検出するＳＯＳセンサのみならず、走査ラインの書き終わり位置を検出するＥＯＳセンサに対しても適用することができる。

また、前記実施例で示した光路折曲げ部材２１は、レンズ２２ａ，２２ｂと反射面２３ａ，２３ｂとで構成したが、二つの反射面２３ａ，２３ｂを一体成形し、反射膜を蒸着したものであってもよい。あるいは、反射面２３ａ，２３ｂをプリズムで構成してもよい。プリズムでは、個々の反射面の誤差感度がある程度高くなるが、ユニットとしてハウジングに組み込まれる場合の誤差感度が緩いため、金型を高精度化して樹脂成形すれば、組立て工程を高精度に行う必要がなくなる。さらに、反射面２３ａ，２３ｂによる２回の反射はいずれも全反射であるので、金属の蒸着を必要とせず、低コストでプリズムを製作することができる。

また、光路折曲げ部材２１の透過面（レンズ２２ａ，２２ｂ）はそれぞれ光束を主走査方向Ｙ及び副走査方向Ｚの少なくともいずれかに集光する曲面を有していればよい。レンズ２２ａ，２２ｂの一面が光束を主走査方向に集光する面形状をなし、他面が光束を副走査方向Ｚに集光する面形状をなしていてもよい。

本発明に係る光走査装置の一実施例を示す概略構成図である。 前記光走査装置におけるＳＯＳ光路を示す斜視図である。 前記光走査装置におけるＳＯＳ光路を示す平面図である。 光路折曲げ部材を示す斜視図である。 比較例におけるＳＯＳ光路を示す斜視図である。 比較例におけるゴースト光を示す斜視図である。 比較例におけるＳＯＳセンサの受光面上でのゴースト光の集光状態を示す説明図である。 従来の光走査装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１…レーザダイオード
５…ポリゴンミラー
１１，１２…走査レンズ
２１…光路折曲げ部材
２２ａ，２２ｂ…透過面（レンズ）
２３ａ，２３ｂ…反射面
４０…感光体ドラム（被走査面）
Ｙ…主走査方向
Ｚ…副走査方向

Claims (10)

1. 光源と、該光源からの光束を主走査方向に偏向する偏向器と、該偏向器にて偏向された光束を被走査面上に結像する少なくとも一つの走査レンズと、画像の書込み位置を検出するために前記偏向器からの光束を受光するセンサと、前記偏向器からの光束を前記センサに導くための光路折曲げ部材と、を備えた光走査装置において、
   前記光路折曲げ部材は、光束の透過面と少なくとも二つの反射面とを有し、入射位置に対して出射位置を副走査方向に変更するように光束を反射し、
   前記光路折曲げ部材から出射した光束は、平面視で前記走査レンズを横切った状態で該走査レンズの上方又は下方を通過すること、
   を特徴とする光走査装置。
2. 前記光路折曲げ部材に入射する光束の副走査方向の位置と出射する光束の副走査方向の位置の差は入射光束の幅寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光路折曲げ部材の反射面の反射は全反射によるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記反射面はプリズムで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記光路折曲げ部材は二つの透過面を有し、該透過面は副走査方向に配置されていること、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光走査装置。
6. 前記センサと前記光源とが近接して配置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光走査装置。
7. 前記光路折曲げ部材の透過面は光束を主走査方向に集光するための面形状をなし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光走査装置。
8. 前記光路折曲げ部材の透過面は光束を副走査方向に集光するための面形状をなし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光走査装置。
9. 前記光路折曲げ部材の透過面は光束を主走査方向及び副走査方向に集光するための面形状をなし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光走査装置。
10. 前記光路折曲げ部材の透過面は、一面が光束を主走査方向に集光するための面形状をなし、他面が光束を副走査方向に集光するための面形状をなしていること、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光走査装置。

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