JP5216816B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に係り，特に，著しい小型化などを図ることに成功した光走査装置及び画像形成装置に関するものである。

従来，２個のポリゴンミラーなどの光走査手段と，前記各光走査手段に対応して２個ずつ設けられた光源と，前記各光走査手段を挟んでそれぞれ反対側に設けられ，各光走査手段によって走査される各光源からの光線を反射させる４個の一次ミラーとを備えてなる光走査装置が公知である。上記の光走査手段は回転駆動され，その回転軸が平行に設定されている。このような光走査手段の一例として，特許文献１の図２に示されたものが知られている。

図１は，上記のような公知の光走査装置Ｘ１の断面図である。
図１に示されるように，２個のポリゴンミラーＰＭ１，ＰＭ２と，前記各ポリゴンミラーＰＭに対応して２個ずつ設けられた光源（不図示）と，前記各ポリゴンミラーＰＭを挟んでそれぞれ反対側に設けられ，各ポリゴンミラーＰＭによって走査される各光源からの光線を反射させる４個の一次ミラーＭ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２とを備えて構成されている。Ｌ１１−１，Ｌ１１−２…は，それぞれｆθレンズである。この場合，ｆθレンズが２個で１組となる場合が描かれている。

また，１（１ＢＫ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｃ）は，いずれも感光体であり，各光源から出たレーザビーム（以下，光線という）は，回転するポリゴンミラーＰＭで走査され，ｆθレンズＬ１１−１，Ｌ１１−２（あるいはＬ１２‐１，Ｌ１２‐２，Ｌ２１‐１，Ｌ２１‐２，Ｌ２２‐１，Ｌ２２‐２）を経て一次ミラーＭ１１（あるいは，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２のいずれか）で反射されて，感光体１に照射され，静電潜像を形成する。

特開２００４−２５８１０２号公報 このような光走査装置Ｘ１は，２つの光源に対して１個のポリゴンミラーＰＭが割り当てられるので，ポリゴンミラーの数を少なくすることができる点で，製造コストを低下させることができる長所を備えている。

しかし上記特許文献１に記載の光走査装置Ｘ１は，図１に明らかなように，１個のポリゴンミラーＰＭと，前記ポリゴンミラーＰＭを挟んでそれぞれ反対側に設けられ，ポリゴンミラーＰＭによって走査される光線を反射させる２個の一次ミラーＭ１１，Ｍ１２（あるいはＭ２１，Ｍ２２）とを備えて１個の光走査ユニットＰＵを構成しており，２個の光走査ユニットＰＵ，ＰＵは，図示のように単純に平面的に並べて配置されているのみであるので，後述する本願の光走査装置と比べて矢印Ｙで示す光走査ユニットＰＵ，ＰＵの並び方向（横方向）の長さＫが長く，装置全体が大きくなるという問題点を備えている。
従って本発明は，上記した従来技術における問題点を解消するためになされたものであり，光走査ユニットＰＵ，ＰＵの並び方向の長さを短くして，装置全体の小型化を図ることができる光走査装置あるいはそのような光走査装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明に係る光走査装置は，
回転軸が平行の２個の光走査手段と，前記各光走査手段に対応して２個ずつ設けられた光源と，前記各光走査手段を挟んでそれぞれ反対側に設けられ，各光走査手段によって走査される各光源からの光線を反射させる４個の一次ミラーとを少なくとも備えてなる光走査装置であって，
前記１つの光走査手段からこれに対応する１つの一次ミラーに至る第１の光路と，他の光走査手段からこれに対応する１つの一次ミラーに至る第２の光路とが，前記２個の光走査手段の両回転軸を含む断面内において，上下に重なって形成されてなる光走査装置として構成されている。
上記のようにこの光走査装置は，前記１つの光走査手段からこれに対応する１つの一次ミラーに至る第１の光路と，他の光走査手段からこれに対応する１つの一次ミラーに至る第２の光路とが，前記２個の光走査手段の両回転軸を含む断面内において，上下に重なって形成されているので，光走査装置の上記第１，第２の光路方向（つまり，光走査手段の並び方向）の長さを短くすることができ，装置全体の小型化を達成することができる。
前記第１及び第２の光路を平行に形成することによって，装置全体の大きさを小さくすることができる。
前記第１及び第２の光路を，各光線が照射されるすべての感光体の軸心を通過する中心線に対して傾斜させることも可能であるが，平行に形成することで，光路の上下方向の幅を小さくでき，装置の小型化が促進される。
また，前記２個の光走査手段を回転駆動する各モータの各支持筺体（例えば，支持板など）を平行に配置し，且つ，前記第１の光路と第２の光路とを，一方の支持筺体の表裏両面にそれぞれ形成する構造を採用すれば，上記支持筐体の上下の空間を有効利用することが出来，装置の小型化に寄与することができる。
前記平行に配置された各支持筺体を略垂直の連結壁を介して接続することができるが，その場合，上記連結壁に前記第２の光路が通過する第１の開口を形成することで，支持筐体の強度を損なうことなく構成できるので，強度の高い光走査装置を提供することができる。
さらに，上下に配置された支持筺体のうちの上側の支持筺体に，前記第１の開口を通過し，所定の一次ミラーで反射された光が通過する第２の開口が形成されてなる光走査装置であってもよい。前記第１の開口と共に，支持筐体に形成される光路を通すための開口が最小限となり，支持筐体の強度を低下させない。
前記光走査装置は，複写機，ファクシミリあるいはそれらとスキャナを組みア合わせた複合機としての画像形成装置に適用可能である。

本発明に係る光走査装置は，前記したように，回転軸が平行の２個の光走査手段と，前記各光走査手段に対応して２個ずつ設けられた光源と，前記各光走査手段を挟んでそれぞれ反対側に設けられ，各光走査手段によって走査される各光源からの光線を反射させる４個の一次ミラーとを少なくとも備えてなる光走査装置であって，前記１つの光走査手段からこれに対応する１つの一次ミラーに至る第１の光路と，他の光走査手段からこれに対応する１つの一次ミラーに至る第２の光路とが，前記２個の光走査手段の両回転軸を含む断面内において，上下に重なって形成されてなる光走査装置として構成されているので，光走査装置の上記第１，第２の光路方向（つまり，光走査手段の並び方向）の長さを短くすることができ，装置全体の小型化を達成することができる。

従来の光走査装置の断面図。 本発明の一実施形態にかかる光走査装置の断面図。 本発明の一実施形態にかかる光走査装置の長さと従来の光走査装置の長さを比較する断面図。 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置全体の概念図。 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の制御系統を示すブロック図。

以下，添付した図面を参照して，本発明を具体化した実施形態について説明し，本発明の理解に供する。

まず，図４に示す断面図および図５に示す制御ブロック図を用いて，本発明の実施形態に係る画像形成装置Ｙの全体構成について説明する。
画像形成装置Ｙは，ブラック（ＢＫ），マゼンダ（Ｍ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），の４色のトナーを用いるタンデム方式の画像形成装置の一例であるプリンタである。
画像形成装置Ｙは，トナー像を形成し，記録紙に画像形成を行う画像形成部α１，その記録紙を前記画像形成部α１に供給する給紙部α２，及び画像形成の行われた記録紙の排出がなされる排紙部α３を有する。
パーソナルコンピュータ等の外部装置から不図示の通信部により受信された画像情報（印刷ジョブ）は，後述する画像処理部１２によりブラック（ＢＫ），マゼンダ（Ｍ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），の４色各々に対する画素ごとの濃淡値情報である画素階調に変換される。

前記画像形成部α１は，上記４色各々の像を担持する４つの感光体１（ブラック用１ＢＫ，マゼンダ用１Ｍ，イエロー用１Ｙ，シアン用１Ｃ），その感光体１各々の表面を一様に帯電させる帯電装置３（３ＢＫ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｃ），その帯電装置４により予め帯電済みの前記感光体１各々の表面を画像処理部１２により決定される前記画素階調に対応する露光量の光を画素ごとに照射する（露光する）ことにより前記感光体１に静電潜像を書き込む露光源２（２ＢＫ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ），その静電潜像にトナーを供給することによりトナー像として現像する現像装置５（５ＢＫ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｃ），前記感光体１各々の表面に形成されたトナー像が順次転写され，そのトナー像を記録紙に転写する中間転写ベルト７，記録紙を搬送する搬送ローラ８，記録紙上に転写されたトナー像を加熱定着させる定着装置９，トナー像を記録紙に転写後の前記感光体１表面の除電を行う除電装置４（４ＢＫ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｃ）等を備えて概略構成される。
上記露光源２（２ＢＫ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ）から発射された各色のビーム光を前記感光体１（１ＢＫ,１Ｍ，１Ｙ，１Ｃ）にそれぞれ露光走査するために，本発明にかかる，光走査装置Ｘが用いられる。光走査装置Ｘの詳細は，後述される。

前記感光体１は，例えば，高硬度で性状が安定しているため耐久性に優れる一方，感度ムラに加えて帯電ムラが比較的顕著に表れやすいａ−Ｓｉ感光体等である。
前記帯電装置３は，前記感光体１の表面をその軸方向に沿って一様に帯電させるものであるが，前記感光体１に帯電ムラがある場合，前記帯電装置３による帯電後（露光前）の電位（初期電位）には分布が生じる。
図４に示す前記露光源２は，前記感光体１（１ＢＫ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｃ）の軸方向（主走査方向）に１画素ごとに複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイにより構成されたものの例を示している。この他，前記露光源２は，レーザ光を前記感光体１の軸方向に走査するレーザスキャン装置等によって構成されたものであってもよい。
前記現像装置５は，前記感光体１にトナーを供給する現像ローラを備え，その現像ローラに印加された電位（現像バイアス電位）と前記感光体１表面の電位との電位ギャップに応じて，前記現像ローラ上のトナーが前記感光体１の面上に引き寄せられ，前記静電潜像がトナー像として顕像化される。
前記給紙部α２は，給紙カセット２０，給紙ローラ６等を有して概略構成される。前記給紙カセット２０に予め収容された記録紙は，前記給紙ローラ６が回転駆動することにより前記画像形成部α１に搬送される。
前記給紙部α２から送出された記録紙は，前記搬送ローラ８により搬送されつつ，前記中間転写ベルト７からトナー像が転写される。そして，トナー像が転写された記録紙は，前記定着装置９に搬送され，例えば加熱ローラ等により記録紙に加熱定着された後，前記排紙部α３に搬送されて排出される。

次に本発明の一実施形態に係る光走査装置Ｘの構造を図２を参照して説明する。
図２に示すように，この実施形態に係る光走査装置Ｘは，従来の光走査装置と同様，２個の光走査手段の一例としてのポリゴンミラーＰＭ１，ＰＭ２を備えている。２個のポリゴンミラーはＰＭ１，ＰＭ２は，それぞれポリゴンモータＭＯ１，ＭＯ２によって回転駆動される。上記２個のポリゴンミラーはＰＭ１，ＰＭ２はその回転軸が平行である。前記各ポリゴンミラーＰＭ１，ＰＭ２にそれぞれ対応して発光ダイオードなどのレーザ光源からなる光源が，各ポリゴンミラーＰＭごとに２個ずつ設けられている。これらの光源は図示されていないが，周知であるのでその説明は省略される。
前記各ポリゴンミラーＰＭを挟んでそれぞれ反対側には，各ポリゴンミラーＰＭによって走査される各光源からの光線を反射させる２個の一次ミラーが設けられている。上記一次ミラーの名称は，ポリゴンミラーＰＭ１側の一次ミラーをＭ１１及びＭ１２とし，ポリゴンミラーＰＭ２側の一次ミラーをＭ２１及びＭ２２と呼ぶこととする。
またこの実施形態においては，ポリゴンミラーＰＭ１と一次ミラーＭ１１の間に，２個のｆθレンズＬ１１−１，Ｌ１１−２が，ポリゴンミラーＰＭ１と一次ミラーＭ１２の間に，２個のｆθレンズＬ１２−１，Ｌ１２−２が，ポリゴンミラーＰＭ２と一次ミラーＭ２１の間に，２個のｆθレンズＬ２１−１，Ｌ２１−２が，ポリゴンミラーＰＭ２と一次ミラーＭ２２の間に，２個のｆθレンズＬ２２−１，Ｌ２２−２が，それぞれ設けられている。
以上の構成は，従来から周知であるので，詳しい説明は省略する。

ポリゴンミラーＰＭを通る光路について説明するために，ポリゴンミラーＰＭ１から一次ミラーＭ１１に至る光路をＷ１１，ポリゴンミラーＰＭ１から一次ミラーＭ１２に至る光路をＷ１２，ポリゴンミラーＰＭ２から一次ミラーＭ２１に至る光路をＷ２１，ポリゴンミラーＰＭ２から一次ミラーＭ２２に至る光路をＷ２２とそれぞれ呼ぶこととする。
この時，この実施形態に係る光走査装置Ｘにおいて，従来の光走査装置Ｘ１と異なる点は，前記１つのポリゴンミラー，例えばポリゴンミラーＰＭ１からこれに対応する１つの一次ミラーＭ１２に至る第１の光路Ｗ１２と，他のポリゴンミラーＰＭ２からこれに対応する１つの一次ミラーＭ２１に至る第２の光路Ｗ２１とが，前記２個のポリゴンミラーＰＭ１，ＰＭ２の両回転軸を含む断面（図示の場合は図２が描かれた紙面）内において，上下に重なって形成されてなる点である。即ち，この実施形態では，光路Ｗ１２とＷ２１とは平行であって，上限に感覚ｍが介在している。図２に示されているように，光路Ｗ１２と光路Ｗ２１とは，ｎの長さにわたって重なっている。
このように，光路Ｗ１２と光路Ｗ２１とが，ｎの長さにわたって重なっているため，前記図１に示した光走査装置Ｘ１と較べると，少なくとも，上記重なり距離ｎの分だけは光走査装置Ｘの方が横方向（ポリゴンミラーＰＭ１とポリゴンミラーＰＭ２との並んだ方向）の大きさを小さくすることができる。
詳細に説明すると，前記光路Ｗ１１を通って一次ミラーＭ１１で反射した光線は，二次ミラーＭ１１−２で反射されて，感光体１ＢＫに結像される。
前記光路Ｗ１２を通って一次ミラーＭ１２で反射した光線は，感光体１Ｙに結像される。
前記光路Ｗ２１を通って一次ミラーＭ２１で反射した光線は，感光体１Ｍに結像される。
前記光路Ｗ２２を通って一次ミラーＭ２２で反射した光線は，二次ミラーＭ２２−２で反射されて，感光体１Ｃに結像される。

図２に示された光走査装置Ｘの場合，前記第１の光路Ｗ１２及び第２の光路Ｗ２１が，各光線が照射される前記したすべての感光体１（１ＢＫ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｃ）の軸心Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４を通過する中心線Ｏｘに対して傾斜しているが，図３（ｂ）のように平行に形成されていてもよい。平行に形成されていることによって，光走査装置Ｘの縦方向の長さを短くすることができる。
図３は，従来の（特許文献１の図２に示された）光走査装置Ｘ１（ａ）と本発明における光走査装置Ｘ（ｂ）とをその要部のみを抽出して示したものである。
ポリゴンミラーＰＭとｆθレンズあるいは一次ミラーの距離は同じに描かれている。各光走査装置の長さは，一次ミラーＭ１１からＭ２２の距離で示される。図３に示すところから明らかなように，従来の光走査装置Ｘ１の長さＫ１は，本発明に係る光走査装置Ｘの長さＫ２と比べて，明確に短くなっていることが理解される。

また，この実施形態に係る光走査装置Ｘにおいては，前記２個のポリゴンミラーＰＭ１，ＰＭ２を回転駆動する各モータＭＯ１，ＭＯ２の各支持筺体，この実施形態の場合，支持平板ＰＬ１とＰＬ２とが平行に配置され，且つ，前記第１の光路Ｗ１２と第２の光路Ｗ２１とが，一方の支持平板ＰＬ１の表裏両面にそれぞれ形成されている。このように２つの光路Ｗ１２とＷ２１とが，ポリゴンミラーＰＭの支持筐体の裏面と表面とに形成されていることによって支持筐体（支持平板）の表裏両面の空間が有効に使われている。

さらにこの実施形態において特徴的なことは，前記平行に配置された各支持筺体である支持平板ＰＬ１とＰＬ２とが略垂直の連結壁ＰＬ３を介して接続されている点，及び，上記連結壁ＰＬ３に，前記第２の光路Ｗ２１が通過する第１の開口ＯＰ１が形成されていることである。このような第１の開口ＯＰ１は，ポリゴンミラーＰＭ２によって振られる光線の通り道であるため，紙面に直角の開口であるが，ポリゴンミラーＰＭＭ２の近くに形成されるので，光線の振れ幅はそれほど大きくなく，第１の開口の幅は小さくても良い。

一方，この実施形態では上下に配置された支持平板ＰＬ１，ＰＬ２のうちの上側の支持平板ＰＬ１に，前記第１の開口ＯＰ１を通過し，一次ミラーＭ２１で反射された光が通過する第２の開口ＯＰ２が形成されている。
上記のような開口ＯＰ２は，ポリゴンミラーＰＭ２によって振られたのち一次ミラーＭ２１で反射された光線の通り道であるため，そこを通る光線の振れ幅はかなり大きいものとなり，第２の開口の幅も相当大きい。

この点，図１に示す従来の光走査装置Ｘ１でも光線を通過させるための開口がＯＰ−１，ＯＰ−１，ＯＰ−３，ＯＰ−４の４個必要であり，且つそれらの開口は，全て一次ミラーでの反射後の光線が通過するので，紙面に直角の方向にかなり大きい開口となる。そのために，前記図１に示された従来の光走査装置Ｘ１では，支持平板の強度が著しく低下する。

これに対して，この実施形態では，支持平板ＰＬ１，ＰＬ２，連結壁ＰＬ３の全体を通して開口が２個であり，そのうちのＯＰ１は小さい開口に設定できるので，支持平板全体の強度を従来の光走査装置に較べて著しく向上させることが出来る。

本発明に係る光走査装置は，スキャナなどの原稿読取装置に適用可能であるばかりか，このような原稿読取装置を備えた複写機，ファクシミリなどの画像形成装置，あるいはこれらの機能とスキャナ機能とを備えた複合機としての画像形成装置などに適用可能である。

Ｘ…光走査装置
Ｙ…画像形成装置
１（１ＢＫ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｃ）……感光体
ＰＭ１，ＰＭ２……ポリゴンミラー（光走査手段）
Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２…一次ミラー
Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２…光路
ＰＬ１…第１の支持壁
ＰＬ２…第２の支持壁
ＰＬ３…第３の支持壁
ＯＰ１，ＯＰ２…開口

Claims (4)

1. 回転軸が平行の２個の光走査手段と，
   前記各光走査手段に対応して２個ずつ設けられた光源と，
   前記各光走査手段を挟んでそれぞれ反対側に設けられ，各光走査手段によって走査される各光源からの光線を反射させる４個の一次ミラーと
   を備え，
   前記２個の光走査手段を回転駆動する各モータの各支持平板が平行に配置され，
   前記平行に配置された各支持平板が略垂直の連結壁を介して接続され，
   前記連結壁に第１の開口が形成され，
   前記１つの光走査手段からこれに対応する１つの一次ミラーに至る第１の光路と，他の光走査手段からこれに対応する１つの一次ミラーに至る第２の光路との間に，一方の前記支持平板が配置され，
   前記一方の支持平板に第２の開口が形成され，
   前記第１の開口は前記第２の光路が通過する位置に配置され，
   前記第１の開口を通過し，所定の一次ミラーで反射された光が前記第２の開口を通過する光走査装置。
2. 前記第１及び第２の光路が平行に形成されてなる請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第１及び第２の光路が，各光線が照射されるすべての感光体の軸心を通過する中心線に対して傾斜あるいは平行に形成されてなる請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記請求項１〜３のいずれかに記載の光走査装置を備えた画像形成装置。

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