JPH01285916A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は画像形成装置に関し、特に、この装置に用いら
れる露光走査系の構造に関する。

（従来技術） 周知のように、電子複写機あるいは、プリンタ等の画像
形成装置にあっては、感光体への露光を、レーザービー
ムを用いた書き込み走査で行なう場合がある。

第５図は、上述したレーザービームによる書き込み走査
を行なう露光装置を装備する画像形成装置の一例である
レーザープリンタの全体構成を示す断面図である。

すなわち、このレーザープリンタ１は、上面の一部に支
軸ＩＢを介して開閉可能な蓋体ＩＡＩを有するハウジン
グ内Ａ内部において、図示矢印方向に回転可能な状態で
支持されている感光体ドラム２を持ち、この感光体ドラ
ム２の周囲には、感光体ドラム２の回転方向に沿って複
写プロセスを実行する、帯電装置３、露光部Ｗ４、現像
装置５、転写装置６およびクリーニング装置７がそれぞ
れ配置されている。そして、上述した転写装置６に対す
る転写紙Ｓの移動方向（図中、矢印で示す方向）の後方
には、加熱ローラ８Ａと加圧ローラ８Ｂとを組合せた定
着装置８が、また、感光体ドラム２の回転方向に対する
転写装置６の前方には、ハウジングＩＡ底部に位置する
給紙カセット９と給紙ローラ１０とこれに当接している
パッドからなる重送防止機構１０Ａおよび周知構造から
成るレジストローラ１１を含む給紙装置１２が位置して
いる。さらに、上述した定着装置８に対する転写紙Ｓの
移動方向後方には、ハウジングＩＡ内から排出された転
写紙Ｓを受けるための排紙トレー１３が設けである。

上述した露光装置４は、第５図乃至第９図において、走
査光となるレーザービームを出射するレーザーユニット
４Ａ（第６．７図参照）と、このユニット４Ａから感光
体ドラム２に至るレーザービームの光路を形成する複数
のミラーおよびレンズとで構成されており、複数のミラ
ーとしては、レーザーユニット４Ａの近傍に位置する第
１のミラー４Ｂと、この第１のミラー４Ｂからの反射光
を感光体１〜う１１２の軸方向、換言すれば、主走査方
向に振るために回転する偏向ミラー４Ｃと、レーザーユ
ニット４＾からの光路を感光体ドラム２に向は変換する
第２のミラー４Ｄとがあり、そして、レンズとしては、
偏向ミラー４Ｃからのレーザービームを感光体ドラム２
上での主走査方向、副走査方向に対するビームの像面湾
曲や、−走査量の等速性を制御するためのｆ−０レンズ
４Ｅと、感光体ドラム２に照射されるレーザービームの
角度ずれを補正するためのトロイダルレンズ４Ｆとが採
用されている。なお、上述したレーザユニット４Ａ内に
は、第６図、第７図示のように、半導体レーザー４Ａｌ
、コリメートレンズ４Ａ２、およびアパーチャー４Ａ３
がそれぞれ配置されており、点光源である半導体レーザ
ー４ＡＩから発散光として出射したレーザービームをコ
リツー１−レンズ４Ａ２により平行光に変換し、アバ−
チャー４Ａ３でレーザービームサイズを整形したうえで
、光路に導きだすようになっている。そして、この半導
体レーザー４Ａ＋は、発振波長を約７８０±ｌＯ断、出
力を約３１１１ｗに設定されている。

このような構造のレーザープリンタ１にあっては、露光
装置４におけるレーザーユニット４Ａ内の半導体レーザ
ー４Ａ１が、駆動部を成すエンジンドライブボード（駆
動制御部を有する配線基板）からの制御信号により画像
信号に応じて発光制御され、発光時のレーザービームが
、感光体ドラム２の移動時期と同期をとって偏向ミラー
４Ｃによる走査光とされ、上述した各レンズおよびミラ
ーを介して感光体ドラム２の表面に照射される。

このときのレーザービームの走査角は約１０４”とされ
ている。

そして、この走査光により表面に静電潜像を形成される
感光体ドラム２は、その回転中における露光前に、帯電
装置３によって、暗中で、例えば、（−）極性に一様帯
電を受け、露光行程に備えられる６上述した露光行程に
おいて光導電性層上に静電潜像を形成された感光体ドラ
ム２は、現像装置５に対向し、そこで静電潜像を可視像
化される。この現像装置５にあっては、例えば、アジテ
ータ５Ａによって攪拌された現像剤を磁気的にあるいは
誘電的に吸着する現像スリーブ５Ｂを備えており、この
現像スリーブ５Ｂ上の現像剤がドクターブレード５Ｃに
より適正な厚さに設定されたうえで、感光体ドラム２の
表面に対向し、その表面上の静電潜像に対し、静電的に
吸着されて静電潜像の可視像化が行われる。上述した現
像剤としては、トナーのみを有する一成分系のものある
いは、トナーとキャリアとを組合せた二成分系のものの
いずれかが用いられる。

この現像行程において、現像方式が、ポジーポジ方式の
場合には、感光体ドラム上での露光部以外の領域に現像
剤が付着し、また、現像方式がネガ−ポジ方式の場合に
は、感光体ドラム上での露光部に現像剤が付着する。

一方、この現像行程において可視像化された感光体ドラ
ム２上の静電潜像は、転写装置６により転写紙Ｓと対向
した状態で静電転写される。そして、可視画像を転写さ
れた転写紙Ｓは、定着装置８に向は搬送され、そこで、
加熱定着されて排出される。また、上述したように、可
視画像を転写した感光体トラム２は、転写後、感光体ド
ラム２の表面に当接するクリーニングブレード７Ａを有
するクリーニング装置７により、表面に残存している現
像剤を除去され、再度の前帯電に備えられる。

ところで、上述した露光袋Ｗ４にあっては、レーザーユ
ニット４Ａから出射されたレーザービームを感光体ドラ
ム２に対する主走査方向へ振るため偏向することが行わ
れるが、この偏向手段としては、回転多面鏡やホロスキ
ャナーを用いた場合に起こる問題、すなわち、多面鏡や
ホロスキャナーが１回転する間にビームが複数の鏡面あ
るいはホログラム格子と関与した場合に面倒れを生じる
という問題を解決するため、回転可能な反射媒体の鏡面
を回転軸に対して傾け、偏向させるべきビームを回転軸
に沿って入射させ、回転している上記反射媒体の鏡面で
反射したビームを３６０度偏向させることのできるピラ
ミダルミラーが採用されるようになってきている。

このようなピラミダルミラーにあっては、ビームの偏向
に関与する反射面が唯一つであるので、前述した面倒れ
の問題は原理的に解決できるとされている。

しかしながら、このようなピラミダルミラーを用いた場
合にあっても、次のような問題があり、これによって、
良好な露光走査を行なえなくなる虞れがある。

すなわち、第７図乃至第１０図において、今−度、レー
ザービームによる書き込み走査について説明すると、レ
ーザーユニット４Ａ内の半導体レーザー４Ａ１から出射
されたレーザービームは、第１のミラー４Ｂを介してピ
ラミダルミラー（偏向ミラー）４Ｇの略回転中心に向は
出射された後、このピラミダルミラー４０がスキャナー
モーター４ａの駆動で回転することにより、感光体ドラ
ム２に対する主走査方向（軸方向）に偏向され、ｆ−θ
レンズ４Ｂ、第２のミラー４Ｄ、そしてトロイダルレン
ズ４Ｆを介して感光体ドラム２上に結像する。また、感
光体ドラム２上での露光開始、換言すれば書き込み位置
を決定するための同期光を取り出すために、ｆ−θレン
ズ４Ｅと第２のミラー４Ｄとの間に位置させられている
光ファイバー４Ｇにも上述したレーザービームは、導か
れ、その入射時期をフォトセンサ４Ｈによって検出され
るようになっている。

このようなピラミダルミラー４０へのレーザービームを
出射する側のレーザーユニット４Ａ内で、半導体レーザ
ー４Ａ１からのレーザービームを整形するアパーチャー
４Ａ３をそのユニット４Ａ内に固定したり、あるいはレ
ーザービームの出射方向におけるピラミダルミラー４０
の前に固定配置すると、第１０図（Ａ）示のように、レ
ーザーユニット４Ａ内のアパーチャー４Ａ３により整形
された楕円ビームが第１のミラー４Ｂで反射され、ピラ
ミダルミラー４０に入射して反射し、この反射時にピラ
ミダルミラー４０の回転で偏向されることになるが、ピ
ラミダルミラー４Ｃの任意位置では、入射ビーム径ａは
、反射後、Ｘ方向（主走査方向）の径となるものの、こ
Ｂ− の状態からピラミダルミラー４Ｃが９０度回転すると、
第１０図（Ａ）において符号ａ１、ａ２で示した光線部
を基準とした場合、第１０図（Ｂ）示のように、入射ビ
ーム径ａは１反射後、Ｘ方向（主走査方向と直交する方
向）のビーム径となってしまうことになる。

このときにおけるＸ方向のビーム径も、ピラミダルミラ
ー４０の９０度回転によって上述したと同様に反射ビー
ムが主走査方向と副走査方向とで逆転した状態となる。

しかも、結像光学系にあっては、通常、結像レンズに入
射するビームの径により結像径が決定され、また、結像
レンズに入射するビームの径は主走査方向と副走査方向
とで異なるのが一般的とされているので、上述したよう
に、偏向されたビームの径が、その走査方向において異
なってしまうと、感光体面上でスポット状に照射される
入射光の状態が一様でなくなり、これによって、−走査
ライン上での画像品質に差が出てしまう虞れがある。

（目　的） そこで、本発明の目的は、従来の画像形成装置における
露光走査系での問題に鑑み、−走査ラインでのスポット
径の変化を起こさせずに、−様とすることで、画像品質
に差がでないようにできる露光走査装置を備えた画像形
成装置を得ることにある。

（構　成） この目的を達成するため、本発明は、露光行程を、半導
体レーザーから出射されたレーザービームを感光体に対
する主走査方向に偏向させるために回転可能とされ、入
射される楕円光束を、回転軸と直交する平面に対して有
限の角度を成す反射媒体で３６０度偏向させる偏向手段
を装備させて構成した露光装置とし、上記反射媒体は、
その反射面を、入射ビーム径における小径と略同等若し
くは相似的な大きさが得られる幅に設定され、そして、
上記反射媒体へのレーザービームの入射側には、上記半
導体レーザーの出射側に位置してビーム径のうちの長径
と略同等若しくは相似的大きさが得られるスリットを有
し、上記半導体レーザーを備えたレーザーユニットと一
体に配置されているビーム幅設定手段を備えることを提
案するものである。

（作　用） 本発明によれば、半導体レーザーから出射され、レーザ
ーユニット内のビーム幅設定手段によって照射幅を、副
操作方向でのビーム径に相当するように、ビーム径にお
ける小径と略同等若しくは相似的大きさに整形されたレ
ーザービームは、ピラミダルミラーの反射面の大きさに
よって主走査方向でのビーム径に相当する長径に設定さ
れ、結像レンズには上述した各走査方向でのビーム径か
ら得られるスポット径を−様な状態で入射させることが
できる。

以下、第１図乃至第４図において、本発明の実施例の詳
細を説明する。

第１図は本発明の一実施例による画像形成装置における
露光装置での原理を説明するための斜視図であり、第６
図に示したものと同じ構成部品については同符号により
示しである。

第１図において、スキャナーモーター４ａに一体化され
て反射媒体を成すピラミダルミラー４Ｃは、その反射面
４Ｃ１が、ピラミダルミラー４０の回転方向に対応する
レーザービームの主走査方向と直交する副走査方向での
ビーム径を得られる幅すに設定されている。第１図に示
したピラミダルミラー４Ｃにおいては、その反射面を、
回転軸と直交した平面に対して４５６傾けてあり、これ
によって、幅すを得ることのできる幅（２ｂに設定され
ている。

一方、このピラミダルミラー４０へのレーザービームの
入射側には、入射されてくるレーザービームのビーム径
のうち、結像レンズに入射する主走査方向でのビーム径
ａが得られる長円光を透過できる大きさの丸穴（直径＝
ａφ）で構成されたスリット１３Ａを有するビーム幅設
定手段１３を配置する。

このような画成において、半導体レーザー４ＡＩ（第６
図、第７図参照）からのレーザービームは、楕円光束の
状態でビーム幅設定手段１３のスリット１３Ａに入射し
、第２図（Ａ）示のように、このスリット１３Ａによっ
て、ビーム径をａφとされたうえでピラミダルミラー４
０の反射面４Ｃ１に入射する。そしてピラミダルミラー
４０における反射面４Ｃ１では、ビーム径のうち、第２
図（Ｂ）示のように、副走査方向でのビーム径に相当す
る幅すに設定され、」二連したビーム幅設定手段１３に
おけるビーム径ａと相俟って、結像レンズへのビーム径
をａ（主走査方向でのビーム径）ｘｂ（副走査方向での
ビーム径）とされて出射する。

さて、上述した原理に基づいて１本発明実施例にあって
は、ピラミダルミラー４における反射面４Ｃ１としては
、第４図に示すように、凸面状（ｆ）や、あるいは平面
状（ＩＩ）に、さらには、凹面状（ＩＩＩ）またはロン
ド部先端において傾斜面（ＩＶ）とされて形成してあり
、この反射面以外は反射防止処理がなされている。

一方、レーザーユニット４Ａにおける半導体レーザー４
Ａ１のレーザービーム出射側には、第３図示のように、
第１図で説明した主走査方向でのビーム径ａが得られる
大きさの丸穴で構成されたスリット４Ａ３１を有するス
リット板４Ａ３０がレーザーユニット４Ａに対して着脱
可能に配置されてビーム幅設定手段を構成している。こ
のスリット板４Ａ３０は、レーザーユニット４Ａに形成
された保持部４Ａ１０に挿入され、その前部に形成され
ている鋸歯状の係止部４Ａ３２を保持部４Ａ１０の係合
部４Ａ１１に押し当てることでレーザーユニット４Ａと
一体的に保持されるようになっている。

本実施例は以上のような構造であるから、半導体レーザ
ー４Ａ１からコリメートレンズ４Ａ２を介してピラミダ
ルミラー４０に対し入射するレーザービームＬ２は、楕
円状をなしているが、ビーム幅設定手段であるスリット
板４Ａ３０の丸穴状スリット４Ａ３１によって、主走査
方向でのビーム径ａに相当する大きさに設定されてピラ
ミダルミラー４０に向は入射し、ピラミダルミラー４Ｃ
の反射面４Ｃ１によって、そのビーム径を副走査方向で
のビーム径すにされ、結像レンズに向け、出射する。従
って、結像レンズに対しては、ビーム径＝ａ（主走査方
向でのビーム径）×ｂ（副走査方向でのビーム径）とし
て入射し、感光体ドラム２の表面に対して、所望のビー
ムスポット径で結像する。

ところで、通常いわれることに、レーザーの活で整形す
ると楕円になるということがある。従って、これを正円
とするためには、かなりの枚数のレンズおよびプリズム
が必要とされ、構造上のコストアップを招くことになる
ことおよび、アパーチャーでけられる光を少なくするこ
と等の理由を踏まえ、光利用効率を上げるために上記楕
円はできるだけ小さい方が良いとされている。

そこで、このような要望に対し、上述した実施例にあっ
ては、ピラミダルミラー４０の反射面４Ｃ１と、ビーム
幅設定手段であるスリット板４Ａ３０の丸穴状スリット
４Ａ３１とによって、レーザービームＬ２の大きさ（ａ
Ｘｂ）を、結像レンズに至る光路の前段において常に一
定とされるので、楕円状のビームスポットを無理に正円
にするような努力を要することなく、上述した光利用率
を上げると同じ作用が得られる。

このように、上述した実施例によれば、感光体上へ出射
されるレーザービームは、ピラミダルミラーにより偏向
された場合にあっても、その走査ライン上でのビーム径
が変化しないので、−様なビームスポットによる走査が
行なえ、しかも、このための構造においても、ピラミダ
ルミラー４０とレーザーユニット４Ａ内のコリメートレ
ンズ４Ａ２との間にビーム幅設定手段を配置する場合に
、レーザーユニット４Ａの構造を利用して配置したので
、半導体レーザーからのレーザービームの照射位置との
位置合せが正確かつ容易に行なえるという効果が得られ
る。

なお、上述したピラミダルミラーのように反射媒体から
成る偏向手段としては、実施例に挙げたピラミダルミラ
ーに限らず、このミラーと同様な機能を持つように、そ
の反射面を傾けて構成した回転多面鏡としても良い。ま
た、上述した半導体レーザー４Ａ１からのレーザービー
ムは、一般にコリメートレンズ４Ａ２によって平行光と
して用いられるが、レンズのデフォーカスにより拡大光
、縮小光として使用する場合も有るので、この場合には
、結像レンズ側の光学的特性の変更により対応すること
も考えられるが、第３図に示したスリツト板４Ａ３０の
丸穴状スリット４Ａ３１の大きさを、結像レンズに入射
するレーザービームの大きさから逆算して結像レンズか
らスリット４Ａ３１への距離に基づいてレーザービーム
における走査方向でのビーム径に対して相似的な大きさ
とすることも可能である。このことは、反射媒体である
ピラミダルミラーにおける反射面についても同様な条件
下で相似的な大きさとすることができる。

（効　果） 以上１本発明によれば、光ビームを偏向する際に生じる
主走査方向でのビーム径と副走査方向でのビーム径とが
逆転するのを、偏向部に入射するビーム径を走査方向で
のビーム径となるように整形した状態で偏向部の反射面
に出射すると共に、この反射面において走査方向での所
望ビーム径に成るようにすることで、常に、一定のビー
ム径を結像レンズに向は出射させることができるので、
感光体上での一走査ラインにおけるビーム径を一様にし
て、均一なビームスポットを用いて画像品質を低下させ
ないようにすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を説明するための斜視図、第
２図は第１図に示した構成における作用を説明するため
の模型図、第３図は第１図に示した原理構造に基づくレ
ーザーユニットの構成を示す斜視図、第４図は第１図に
おけるピラミダルミラーの反射面の変形例を示す側面図
、第５図は偏向手段を用いる画像形成装置の一例を示す
断面図、第６図、第７図は第５図に示した画像形成装置
における露光走査装置を示す断面図、第８図は第５図に
示した画像形成装置における露光走査装置の底面図、第
９図は第８図中の■−■線に沿った矢視図、第１Ｏ図は
第６図乃至第９図に示した露光走査装置におけるレーザ
ービームの状態を説明するための模型図である。 １・・・レーザープリンタ、２・・・感光体ドラム、３
・・・帯電装置、４・・・露光装置、４Ａ・・・レーザ
ーユニット、４Ｃ・・・偏向手段であるピラミダルミラ
ー、４Ｃ１・・・反射面、１３．４Ａ３０・・・ビーム
幅設定手段であるスリット板、１３Ａ、４Ａ３１・・・
スリット、ａ・・・主走査方向でのビーム径に相当する
反射面の幅、ｂ・・・副走査方向でのビーム径に相当す
るスリットの幅。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動方向に沿って、前帯電、露光、現像、転写、の各複
   写プロセスを行われる感光体をハウジング内に備えた画
   像形成装置において、 上記露光行程は、半導体レーザーから出射されたレーザ
   ービームを感光体に対する主走査方向に偏向させるため
   に回転可能とされ、入射される楕円光束を、回転軸と直
   交する平面に対して有限の角度を成す反射媒体で３６０
   度偏向させる偏向手段を装備させて構成した露光装置と
   し、 上記反射媒体は、その反射面を、入射ビーム径における
   小径と略同等若しくは相似的な大きさが得られる幅に設
   定され、 上記反射媒体へのレーザービームの入射側には、上記半
   導体レーザーの出射側に位置してビーム径のうちの長径
   と略同等若しくは相似的大きさが得られるスリットを有
   し、上記半導体レーザーを備えたレーザーユニットと一
   体に配置されているビーム幅設定手段を備えていること
   を特徴とする画像形成装置。