JP5343063B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を所定方向に一定速度で偏向させて感光体の表面を走査させる光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。

従来から、レーザプリンタや複写機等に用いられる光走査装置において、光源から射出されたレーザ光束をポリゴンミラーの回転によって偏向走査し、結像レンズを介してレーザ光束の一部が折返しミラーによって反射され、ＢＤ（Beam Detect）センサの受光面に入射したときにＢＤセンサから出力される検出信号に基づいて、感光体上への書き込み開始タイミングを決定する技術が知られている。

例えば、下記特許文献１では、上記の折返しミラーを凹面ミラーで構成し、走査レンズ（結像レンズ）通過後の光線（レーザ光束）をＢＤセンサに導いている。また、当該凹面ミラーはＬ字型の取付板に固定され、更に、凹面ミラーの背面には調整用のねじが当接されており、当該ねじの突出量を調整することによって凹面ミラーの傾きを調整することができる。

特許第２８２２２５５号公報

しかし、上記特許文献１では、Ｌ字型の取付板等の凹面ミラーを固定するための部材が増え、コストアップとなるばかりではなく、凹面ミラーを当該部材に取り付ける際にミラー面に接触してしまい、傷等の影響でＢＤセンサの検知精度に影響を与える可能性がある等、組立て作業が行い難いという問題があった。

また、凹面ミラーを固定する場合に、凹面ミラーで反射されたレーザ光束がＢＤセンサの受光面に入射されるときの光束とその後ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光束が感光体表面を走査開始する際の光束とのなす角度が大きくなるように固定すると、ポリゴンミラーの１面でレーザ光束を偏向走査させる時間を長くする必要が生じるため、ポリゴンミラーの１面を大きく構成する必要が生じ、光走査装置の大型化を招く虞があった。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、組立て作業が行い易く、且つ、装置をコンパクト化できる光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、レーザ光を出射する光源部と、
前記光源部から出射される前記レーザ光を反射して偏向させる偏向体と、
前記偏向体で偏向された前記レーザ光を感光体表面に対し主走査方向に等速度で走査させる走査レンズと、
前記感光体の外部に向けて偏向された前記走査レンズを透過した前記レーザ光を反射する反射面、該反射面よりも前記主走査方向における前記レーザ光の進行方向とは反対側の第１領域、及び前記反射面よりも下側の第２領域を表面に含む反射体と、
前記反射面によって反射された前記レーザ光を受光して、当該受光を示す検出信号を出力する同期センサと、
を備え、
前記反射面は、前記主走査方向の両端から中心に向かうにつれて凹み度合いが大きくなる円弧状の曲面で構成され、
前記反射体は、前記反射面の前記主走査方向の中心位置が、当該反射体の前記主走査方向の中心位置から前記主走査方向における前記レーザ光の進行方向に予め定められた範囲ずれた位置にされ、前記第１領域及び前記第２領域に当該反射体を当該光走査装置に固定させるための設置スペースを備える光走査装置である。

この発明では、反射面の主走査方向の中心位置が、反射体の主走査方向の中心位置よりから主走査方向におけるレーザ光の進行方向に予め定められた範囲ずれた位置に備えられる。

このため、当該反射面の主走査方向の中心位置が反射体の主走査方向の中心位置と等しくなるように当該反射面が反射体に備えられる場合に比して、当該反射面で反射されたレーザ光束が同期センサの受光面に入射されるときの光束とその後偏向体で偏向されたレーザ光束が感光体表面を走査開始する際の光束とのなす角度が小さくなるため、偏向体でレーザ光を偏向させる時間を短くすることができ、つまり、偏向体を小さく構成して光走査装置をコンパクト化することができる。
また、この発明では、例えば、反射体を光走査装置にネジ止めする場合であっても、反射体に備えられた設置スペースをネジ止めすることにより、作業中に反射面に接触して反射面を傷つけることが回避される等、反射体に設置スペースが備えられているため、反射体を光走査装置に取り付ける組立て作業が行い易くなる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置であって、前記反射面によって反射された前記レーザ光を前記主走査方向と直交する副走査方向に集光させる集光レンズを更に備え、
前記同期センサは、前記集光レンズで集光された前記レーザ光を受光する。

この発明では、集光レンズによって、反射面によって反射されたレーザ光を主走査方向と直交する副走査方向に集光させることができるため、反射体及び同期センサが副走査方向に傾いて取り付けられないように調整する手間を回避することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光走査装置であって、前記反射体は、前記設置スペースに、当該反射体を当該光走査装置に位置決めさせるための３つの突起物を備え、
前記３つの突起物は、前記第１領域の上端部に配置された突起物と、前記第１領域の下端部に配置された突起物と、前記第２領域内の前記主走査方向における前記レーザ光の進行方向側の端部に配置された突起物とで構成されている。

この発明では、反射体の設置スペースに当該反射体を光走査装置に突起物が備えられているため、当該突起物を光走査装置に位置決めさせるという簡単な組み立て作業により、上下方向及び主走査方向に安定して反射体を光走査装置に取り付けることができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の光走査装置を備えた画像形成装置である。

この発明では、画像形成装置において、請求項１から３の何れかに記載の発明における効果を奏することができる。

本発明によれば、組立て作業が行い易く、且つ、装置をコンパクト化できる光走査装置及び画像形成装置を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの機械的構成の一例を示す断面図。 レーザスキャナの機械的構成の一例を示す構成図。 プリンタの電気的な構成を示すブロック図。 反射体の構成の一例を示す構成図。 反射面で反射されたレーザ光束が同期センサの受光面に入射されるときの光束とその後偏向体で偏向されたレーザ光束が感光体表面を走査開始する際の光束とのなす角度の一例を示す説明図。

以下、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、プリンタ１は、レーザスキャナ１１、現像器１２、帯電器１３、感光体ドラム１４、転写ローラ１５及び定着器１６を備えて構成される。

本発明に係る感光体としての感光体ドラム１４は、円筒状の部材であり、図略のモータからの駆動力を受けて、図１における時計回りの方向に回転される。帯電器１３は、感光体ドラム１４の表面を略一様に帯電する。

本発明に係る光走査装置としてのレーザスキャナ１１は、レーザダイオード等の光源を備え、帯電器１３によって略一様に帯電された感光体ドラム１４の表面に対して、画像データに応じた光信号を照射して、画像データの静電潜像を形成する。

尚、画像データは、プリンタ１に接続されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）等によって送信されたものを当該プリンタ１が受信したものである。また、レーザスキャナ１１の詳細については図２を用いて後述する。

現像器１２は、トナーを収納するトナーコンテナを備え、静電潜像が形成された感光体ドラム１４の表面にトナーを供給してトナー像を形成する。感光体ドラム１４に形成されたトナー像が、後述する転写ローラ１５によって、搬送路Ｐを搬送される記録紙又は転写ベルト（図示省略）に転写される。

感光体ドラム１４と対向する位置には、転写ローラ１５が配設されている。転写ローラ１５は、導電性を有するゴム材料等で構成され、感光体ドラム１４に形成されたトナー像を搬送路Ｐを搬送される記録紙又は転写ベルトに転写する。

定着器１６は、ヒータ等を内蔵する定着ローラ１６０及び定着ローラ１６０と対向する位置に設けられた加圧ローラ１６１を備え、トナー像が形成された記録紙を加熱搬送することにより、記録紙に形成されたトナー像を定着させる。

次に、プリンタ１の画像形成動作について簡単に説明する。先ず、帯電器１３により感光体ドラム１４の表面が略均一に帯電される。そして、帯電された感光体ドラム１４表面が、レーザスキャナ１１により露光され、記録紙に形成する画像の静電潜像が感光体ドラム１４の表面に形成される。この静電潜像が、現像器１２により感光体ドラム１４の表面にトナーを付着させることにより顕画化され、転写ローラ１５により感光体ドラム１４の表面のトナー像が記録紙に転写される。この動作が行われた後、定着器１６により記録紙に転写されたトナー像が固着される。

図２に示すように、レーザスキャナ１１は、本発明に係る光源部としての半導体レーザ１０１、コリメータレンズ１０２、絞り１０３、本発明に係る偏向体としての回転多面鏡１０４、走査レンズ１０５ａ，１０５ｂ（以下、走査レンズ１０５ａ，１０５ｂを総称する場合は、走査レンズ群１０５と記す）、本発明に係る反射体としての反射ミラー１０６、本発明に係る集光レンズとしてのシリンダーレンズ１０７、及び本発明に係る同期センサとしてのＢＤ（Beam Detect）センサ１０８を備えて構成される。

半導体レーザ１０１は、所定の波長のレーザ光を出射する。コリメータレンズ１０２及び絞り１０３は、共同で半導体レーザ１０１から発生されたレーザ光をほぼ平行光にする。回転多面鏡１０４は、コリメータレンズ１０２及び絞り１０３を介して入射されたレーザ光を反射するミラーを周面に複数備え、後述するポリゴンモータにより供給される駆動力で図中の矢印方向に等速度で回転するように構成されている。各ミラーでは、回転に伴って入射されたレーザ光が連続的に角度を変える偏向ビームとなって、感光体ドラム１４に向けて反射される。

走査レンズ群１０５は、回転多面鏡１０４によって反射された偏向ビームとなったレーザ光を集光して、走査レンズ１０５ａ及び走査レンズ１０５ｂ共同で、感光体ドラム１４に対して主走査方向（図中のＡ方向）に等速度で水平走査させる。

反射ミラー１０６は、主走査方向の両端から中心に向かうにつれて凹み度合いが大きくなる円弧状の曲面、所謂、アナモルフィック非球面の反射面を表面に備え、走査レンズ１０５ａを透過したレーザ光のうち、感光体ドラム１４の外部に向けて偏向されたレーザ光をＢＤセンサ１０８に向けて反射する。尚、当該反射ミラー１０６の構成の詳細については後述する。

シリンダーレンズ１０７は、反射ミラー１０６によって反射されたレーザ光を、感光体ドラム１４表面上に走査させる主走査方向（図中、Ａ方向）と直交する副走査方向（図中、Ｂ方向）に集光させる。

ＢＤセンサ１０８は、レーザ光による感光体ドラム１４に対する水平走査を開始させるタイミングである、半導体レーザ１０１からのレーザ光の出射タイミングと、回転多面鏡１０４の回転との同期を取るために用いられる。

具体的には、ＢＤセンサ１０８は、回転多面鏡１０４によって反射されたレーザ光を反射ミラー１０６及びシリンダーレンズ１０７を介して受光し、当該受光したことを示す検出信号を出力する。ＢＤセンサ１０８によって出力された検出信号は、回転多面鏡１０４の回転と画像データの書き出しタイミング、つまり、矢印Ａ方向の書き出しの同期を取るために用いられる。

また、図３に示すように、プリンタ１には、プリンタ１全体の制御を司る制御部２０が備えられている。

制御部２０には、ＣＰＵと、画像形成動作を制御する制御プログラム等、装置全体の動作プログラムを記憶したＲＯＭ、画像データ等を一時的に格納すると共に作業領域として機能するＲＡＭ、各種制御用パラメータの設定値を記憶する不揮発性メモリ、及びハードディスク（ＨＤＤ）等のメモリが備えられ、ＲＯＭに記憶された動作プログラムが当該ＣＰＵにより実行されることにより、装置全体の制御が行われる。

制御部２０には、ＢＤセンサ１０８、半導体レーザ１０１、回転多面鏡１０４の駆動源であるポリゴンモータ３２、及び感光体ドラム１４の駆動源であるドラムモータ３３が接続され、ＢＤセンサ１０８から出力される検出信号や、半導体レーザ１０１、ポリゴンモータ３２及びドラムモータ３３の駆動を制御する制御信号を入出力する図略のインタフェース回路が備えられている。

また、制御部２０は、光源駆動制御部２１として機能する。光源駆動制御部２１は、回転多面鏡１０４を所定の回転速度で回転させながら、感光体ドラム１４表面に形成する潜像の画像データに応じたレーザ光を当該回転と同期する所定の出射タイミングで半導体レーザ１０１に出射させるとともに、半導体レーザ１０１内部に設けられたフォトダイオードの検出信号を用いて、レーザダイオードの発光光量制御（Automatic Power Control制御、以下、ＡＰＣ制御と記す。）を行う。

このようにして、光源駆動制御部２１による制御の下、画像データの主走査方向（図２のＡ方向）に１ライン分の水平走査（露光）が感光体ドラム１４に対して行われる。そして、制御部２０による制御の下、感光体ドラム１４が副走査方向（図２のＢ方向）に１ライン分だけ回転され、次の画像データの主走査方向の１ラインの露光が行われることとなる。

尚、レーザスキャナ１１は、上記の構成に限定する趣旨ではなく、例えば、半導体レーザ１０１を複数設け、当該複数の半導体レーザ１０１から副走査方向に並行してレーザ光を出射するように構成して、主走査方向の複数ラインを並行して同時に露光するように構成してもよい。

以下では、反射ミラー１０６の構成について詳述する。本発明に係る反射体としての反射ミラー１０６は、例えば、図４（ａ）に示すように、反射面１０６１の主走査方向の中心位置（図中の反射面中心位置）が、反射ミラー１０６の主走査方向の中心位置（図中の反射ミラー中心位置）から主走査方向におけるレーザ光の進行方向に予め定められた範囲ずれた位置となるように構成されている。

このため、例えば、図４（ｃ）に示すように、主走査方向の両端から中心に向かうにつれて凹み度合いが大きく、反射面１０６１（図４（ａ））と同一円弧状の曲面を有する反射面１０６８の主走査方向の中心位置が反射ミラー１０６の主走査方向の中心位置と等しくなるように構成された反射ミラー１０６がレーザスキャナ１１上の同一位置に配置されている場合に比して、ＢＤセンサ１０８の受光面に入射されるレーザ光束を反射する曲面の凹み度合いが大きくなり、ＢＤセンサ１０８の受光面に入射されるレーザ光束が反射面における主走査方向のレーザ光の進行方向側で反射される。

つまり、例えば、図２における矩形領域を拡大した図５に示すように、反射面１０６１で反射されたレーザ光束がＢＤセンサ１０８の受光面に入射されるときの光束と、その後回転多面鏡１０４の回転に伴って偏向されたレーザ光束が感光体ドラム１４表面を走査開始する際の光束とのなす角度ΔθＡ（図５（ａ））は、上記の反射面１０６８を備えた反射ミラー１０６がレーザスキャナ１１上の同一位置に配置されている場合における当該角度ΔθＢ（図５（ｂ））に比して小さくなる。

反射ミラー１０６で反射されたレーザ光束がＢＤセンサ１０８の受光面に入射されるときの光束と、その後回転多面鏡１０４の回転に伴って偏向されたレーザ光束が感光体ドラム１４表面を走査開始する際の光束とのなす角度Δθ（例えば、図５におけるΔθＡ，ΔθＢ）が大きくなると、これに応じて、回転多面鏡１０４の周面のミラー１面で光束の反射を開始してから感光体ドラム１４表面を走査開始する際の光束を反射するまでの時間を長くする必要が生じ、つまり、回転多面鏡１０４の周面のミラー１面で光束を反射させる時間を長くする必要が生じる。このため、回転多面鏡１０４の周面のミラーの１面を大きく構成して、回転多面鏡１０４を大型化する必要が生じる。

しかしながら、本発明に係る反射体としての、上記の反射面１０６１を備える反射ミラー１０６は、主走査方向の両端から中心に向かうにつれて凹み度合いが大きく、反射面１０６１と同一円弧状の曲面を有する反射面１０６８の主走査方向の中心位置が反射ミラー１０６の主走査方向の中心位置と等しくなるように構成された反射ミラー１０６がレーザスキャナ１１上の同一位置に配置されている場合に比して、上記の角度Δθを小さくするため、回転多面鏡１０４の周面のミラーの１面によってレーザ光が走査される時間を短くし、つまり、回転多面鏡１０４の周面のミラーを小さく構成してレーザスキャナ１１をコンパクト化することができる。

また、反射ミラー１０６は、例えば、図４（ａ）に示すように、反射面１０６１が備えられている範囲外の、反射ミラー１０６のレーザ光の主走査方向における進行方向側とは反対側の端部及び下端部から予め定められた範囲に、当該反射ミラー１０６をレーザスキャナ１１に固定させるための設置スペース１０６２を備えて構成してもよい。

この場合、例えば、反射ミラー１０６をレーザスキャナ１１にネジ止めする場合であっても、設置スペース１０６２をネジ止めすることにより、作業中に反射面１０６１に接触して反射面１０６を傷つけることが回避される等、反射ミラー１０６をレーザスキャナ１１に取り付ける組立て作業が行い易くなる。

更に、反射ミラー１０６は、図４（ｂ）に示すように、設置スペース１０６２に、当該反射ミラー１０６をレーザスキャナ１１に位置決めさせるための突起物１０６３を備えて構成してもよい。

この場合、突起物１０６３をレーザスキャナ１１に位置決めさせるという簡単な組み立て作業により、上下方向及び主走査方向に安定して反射ミラー１０６をレーザスキャナ１１に取り付けることができる。

尚、上記のレーザスキャナ１１は、シリンダーレンズ１０７を設けて構成されているため、シリンダーレンズ１０７によって、反射ミラー１０６によって反射されたレーザ光を副走査方向に集光させることができ、反射ミラー１０６及びＢＤセンサ１０８が副走査方向に傾いて取り付けられないように調整する手間を回避することができる。ただし、レーザスキャナ１１を当該構成に限定する趣旨ではなく、シリンダーレンズ１０７を設けない簡略化した構成にしてもよい。

尚、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る画像形成装置の一例としてモノクロ画像形成用のプリンタ１を示したが、本発明に係る画像形成装置はこれに限られず、カラー画像形成用のカラープリンタや、スキャナ機能、ファクシミリ機能、プリンタ機能及びコピー機能等を兼ね備えた複合機であっても構わない。

また、上記実施形態において図１乃至図５に示した構成及び設定は単なる一例に過ぎず、本発明を当該実施形態に限定する趣旨ではない。

１ プリンタ（画像形成装置）
１１ レーザスキャナ（光走査装置）
１４ 感光体ドラム（感光体）
２０ 制御部
１０１ 半導体レーザ（光源部）
１０４ 回転多面鏡（偏向体）
１０５ａ，１０５ｂ 走査レンズ
１０６ 反射ミラー（反射体）
１０７ シリンダーレンズ（集光レンズ）
１０８ ＢＤセンサ（同期センサ）
１０６１ 反射面
１０６２ 設置スペース
１０６３ 突起物

Claims (4)

1. レーザ光を出射する光源部と、
   前記光源部から出射される前記レーザ光を反射して偏向させる偏向体と、
   前記偏向体で偏向された前記レーザ光を感光体表面に対し主走査方向に等速度で走査させる走査レンズと、
   前記感光体の外部に向けて偏向された前記走査レンズを透過した前記レーザ光を反射する反射面、該反射面よりも前記主走査方向における前記レーザ光の進行方向とは反対側の第１領域、及び前記反射面よりも下側の第２領域を表面に含む反射体と、
   前記反射面によって反射された前記レーザ光を受光して、当該受光を示す検出信号を出力する同期センサと、
   を備え、
   前記反射面は、前記主走査方向の両端から中心に向かうにつれて凹み度合いが大きくなる円弧状の曲面で構成され、
   前記反射体は、前記反射面の前記主走査方向の中心位置が、当該反射体の前記主走査方向の中心位置から前記主走査方向における前記レーザ光の進行方向に予め定められた範囲ずれた位置にされ、前記第１領域及び前記第２領域に当該反射体を当該光走査装置に固定させるための設置スペースを備える光走査装置。
2. 前記反射面によって反射された前記レーザ光を前記主走査方向と直交する副走査方向に集光させる集光レンズを更に備え、
   前記同期センサは、前記集光レンズで集光された前記レーザ光を受光する請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記反射体は、前記設置スペースに、当該反射体を当該光走査装置に位置決めさせるための３つの突起物を備え、
   前記３つの突起物は、前記第１領域の上端部に配置された突起物と、前記第１領域の下端部に配置された突起物と、前記第２領域内の前記主走査方向における前記レーザ光の進行方向側の端部に配置された突起物とで構成されている請求項２に記載の光走査装置。
4. 請求項１から３の何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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