JPH03179471A - 光学装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザプリンタ等の装置に用いられる光学
装置、特に、半導体レーザからの光ビムをレンズ群及び
光偏向装置を介して走査対象物へ導く結像光学装置の改
良に関する。

（従来の技術） 一般に、画像顕像化手段として電子写真プロセスが利用
されるレーザプリンタなどの装置に組込まれる光学装置
においては、光源からの先ビームを集束させる第一結像
光学系（レンズ群）、第一結像光学系からの光ビームを
第二結像光学系（ｆθレンズなど）に向かって等角速度
で反射させる光偏向装置及び光偏向装置で反射された光
ビームを感光体などの走査対象物に対して結像させる第
二結像光学系を備えている。

光源からの光ビームは第一結像光学系によって集束され
、その集束された光ビームは光偏向装置によって反射さ
れ、第二結像光学系を介して感光体などの走査対象物に
対して等速度で結像される。

非球面ガラスレンズ、プラスチックレンズなどが組合わ
せられている前記第一結像光学系は、発散性である光ビ
ームを平行光或いは集束光に変換する。所定の方向に回
転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）である前記光偏向
装置は、前記集束された光ビームを等角速度で反射し、
第二結像光学系を介して走査対象物の面上に走査する。

ｆθレンズ等で構成され回転多面鏡と走査対象物の間に
配置された第二結像光学系は、回転多面鏡によって反射
された等角速度で走査されている光ビームを走査対象物
の面上に結像させる。

上述した光学装置即ち光学ユニットにおいては、塵、は
こり或いはゴミ等の不純物がレンズ或いはミラー等に付
着することによって光学的特性に悪影響が生じることが
認められており、その組立てに際して防塵室が用いられ
る提案がある。また、第一結像光学系、回転多面鏡及び
第二結像光学系等の光学部材或いは光学ユニットを駆動
する電装部材は、ハウジング、カバー及び防塵ガラス雰
を介して密閉される提案がある。しかしながら、ユニッ
ト内部に組込まれる電装部材が配置される配線用基板類
は、その製法上、基板端部から切削片或いは繊維片等を
放出する。この結果、防塵室を用いて組立てられた場合
であっても、光学ユニット内部に塵或いはほこり等の不
純物が侵入し、光学特性の悪影響を及ぼすという問題が
ある。また、従来、プリント基板の端部を研磨すること
で、上記塵あるいはほこりを防止した提案があるが、そ
の研磨に要するコストの増加に対してあまり効果は見ら
れていない。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、光学ユニットは、例えば、防塵室で組
立てられ、しかも、密閉されるにも拘らず、上記ユニッ
トに光学部材と一体的に組込まれる電装部材の配設され
る配線基板の端部より生じる塵或いはほこり等の不純物
を発生する原因であることから、光学ユニット内部から
発生する塵或いはほこり等がレンズ或いはミラーに付着
し、光学特性が劣化する問題がある。また、定期的なメ
ンテナンス或いはユニット全体の交換が必要になるとい
う問題がある。

この発明の目的は、レーザプリンタなどに組込まれる光
学ユニットの内部から発生される塵、はこり或いはゴミ
等の不純物がレンズ或いはミラー等に付着することによ
る光学特性の劣化を防Ｉ卜することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、上述問題点に基づきなされたもので、光源
と、光源からの光ビームを走査対象物へ導く光学部材と
、前記光源及び前記光学部材を付勢する電装部材と、前
記光源、前記光学部材及び前記電装部材を密閉収容する
カバーと、前記電装部材が配置される配線用基板と、こ
の配線用基板の端面を被覆する被覆材とを備えることを
特徴とする光学装置を提供するものである。

（作用） この発明によれば、光学ユニット内部に光学部材と一体
的に組込まれる電装部材が配置される配線基板類の端部
は、樹脂、発泡ウレタン或いはゴム等の被覆剤によって
被覆されることから、光学ユニット西部に光学部材と一
体的に配置される電装部材が塵或いはほこり等の不純物
を放出することが回避される。従って、光学ユニットの
光学特性の劣化が避けられる。また、メンテナンス或い
はユニット交換の同数も低減される。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図には、この発明の光学装置が組込まれる、電子写
真プロセスが用いられているレーザプリンタ装置の概略
断面が示されている。

レーザプリンタ装置２は、この発明の光学装置を含むレ
ーザプリンタ装置を構成する全ての装置或いはユニット
を支持するベース部２２を備えている。このベース部２
２は、その下部にゴム或いはフェルト等のスベリ止め兼
防振材を有し、プリンタ載置台等に設置される。ベース
２２部は、その上面に各ユニットを駆動或いは制御する
ための電気部品例えば人力情報を処理するＣＰＵ、各ユ
ニット或いは装置のための電源回路等を有する電装ユニ
ット２８、装置全体を駆動するための駆動力を発生する
駆動装置即ちモータ６及びモータ駆動四路２Ｂ、モータ
用電源回路２７、及び、電装ユニットの上面カバーと一
体的に形成された人力画像情報に応じてレーザビームを
感光体に対して照射する光学装置即ち光学ユニット５０
を有している。また、ベス部２２には、プリンタ装置の
下部外装カバー２４及び排出された用紙ｐを収容する用
紙受け８が配置されている。

上記光学ユニット５０の上面には、レーザビームによっ
て前把画像信号が静電的に形成される図示しないガイド
機構によって支持された感光体ユニット７０及びこの感
光体ユニットに形成された静電的な画像情報即ち静電潜
像を顕像化する現像機構８０が所定の位置に配置されて
いる。この実施例によれば、上記感光体ユニット７０及
び現像機構８０は、ユニット化されている。以下、これ
らをプロセスユニットＰＵとする。

また、ベース部２２の上端部即ちモータ６の近傍には、
支点４が設けられ、プリンタ２の上部ユニット１２がこ
の支点４の周りに回動可能に支持されている。この上部
ユニット１２は、様々なサイズの用紙ｐを給紙する給紙
装置４０、前記プロセスユニットＰＵの感光体上に形成
され、現像機構によって現像された画像を給紙装置４０
からの用紙ｐに転写する転写機構１６、及び、上面カバ
ー１４を備えている。さらに、この上部ユニット１２は
、上記転写された画像を用紙ｐに固着させる図示しない
ガイド機構によって支持された定着装置９０を備えてい
る。

次に、レーザプリンタ装置２における動作の概略を説明
する。

図示しない画像情報出力装置例えば電子計算機、ワード
プロセッサ等から出力された両像情報は、インターフェ
イス等の伝送コントローラを介して、プリンタ２のベー
ス部２２の上面に配置された電装ユニット２８内に含ま
れている情報処理回路（以下ＣＰＵとする）に入力され
る。この画像情報は、ＣＰＵで、情報信号或いは制御信
号等に変換されて上記各ユニット及び装置に供給され、
それぞれの信号に応じて各ユニット及び装置が駆動され
て画像情報がプリントされる。即ち、給紙装置４ｏから
用紙ｐが１枚給送され、用紙ｐに対して同期して光学ユ
ニット５０から画像情報によって強度変調された光ビー
ムがプロセスユニットＰＵの感光体へ照射される。従っ
て、プロセスユニットＰυに含まれている感光体の面上
に静電的潜像が形成される。

この潜像が現像機構８０によって顕像化され、感光体の
面上にトナー像が形成される。このトナー像は、タイミ
ングを合わせて給送された用紙ｐと重ねられ、転写機構
１６によって用紙ｐに転写される。

用紙ｐは、搬送ガイドに沿って定着装置９０へ搬送され
、前記トナー像が用紙ｐに溶融定着される。

画像が定着された用紙ｐは、排出ローラを介して排出さ
れ、用紙受け８にストックされる。

また、このプリンタ２は、上部ユニット１２が支点４を
回転中心としてベース部２２から回動可能に形成されて
いることから、もし用紙ｐが装置内に拮まることがあっ
ても、上部ユニット１２を開放することによって容易に
取除くことが可能である。

以下に、帯電及びクリーニング、露光、現像、転写、及
び、定着の各工程をＨする電子写真プロセスが用いられ
ているレーザプリンタ装置２を形成する各ユニット及び
装置の詳細を説明する。

第２図には、プリンタ装置２に組込まれるプロセスユニ
ットの断面が示されている。プロセスユニットＰＵは、
表面に光感光性を６するｌＴＩ筒状のドラム７１、所定
の電圧を発生する帯電器７２、ドラム７１の回転方向下
流に配置される除電ブラシ７３、ドラム７１の回転方向
に対して逆向きに圧接配置されるクリーニングブレード
７４、残７／：トナーを収容するトナー回収部７５、及
び、駆動モータ６からの駆動力を転達する図示しない回
転伝達機構を有している。また、このプロセスユニット
ＰＵは、現像機構として機能する現像ローラ８１．現像
ローラにトナーを供給するトナーローラ８３、この現像
機構にトナーｔを補給するトナーホッパ８４、現像ロー
ラに供給されるトナーを均一な厚さの薄層に形成するド
クターブレード８５、現像ローラ８１とドラム７１の間
に配置され、トナーｔの飛翔を制御するグリッド電極８
６、及び、駆動モータ６からの駆動力を伝達する図示し
ない同転伝達機構及びバイアス電圧供給部をＨしている
。

ドラム７１の表面には、Ｈ機物或いは無機物例えばＯＰ
Ｃ（有機感光体の総称）　シリコン等が塗布または蒸着
されている。このドラム７１は、図示しない回転伝達機
構によって所定の方向例えば矢印Ａの方向に、所定速度
即ちドラム表面の移動速度（周速）例えば１０１００（
／秒）で回転され、細い（直径約５０〜約８０μ１１）
タングステンワイヤＷがドラムの主走査方向に彊られて
いる帯’ｉ＆　ｒ、７２によってその表面に所定の表面
電位例えばマイナス５００　（Ｖ）の電位が与えられる
。この帯電されたドラム７１には、後述する光学ユニッ
トかｈの光ビームに応じた電位の変化が牛じ、静電的潜
１象が形成される。この静電潜像は、後述する現像機構
によって顕像化される。顕像化された潜像即ちトナー像
は、後述するプリンタ２の上部ユニット１２に形成され
ている転写機構１６によって、給祇装置４０から給送さ
れた用紙ｐに転写される。用紙ｐに転写された残りのト
ナーは、除電ブラシ７３及びクリーニングブレード７４
によってドラム表面から除去され、回収部７５に回収さ
れる。

現像ローラ８１は、その外周部即ちスリーブ８２が図示
しない駆動装置によって所定の方向に回転される。この
実施例では、スリーブ８２の回転方向は、上記ドラム７
１と近接配置される位置即ちスキマＤを有する現像領域
Ｇにおいてドラム表面の回転方向と同−即ち矢印Ｂの方
向に設定されている。従って、ドラム７１と現像ローラ
８１の中心軸を基準とした回転方向は、互いに逆向きで
ある。また、スリーブ８２の回転速度（外周面の移動速
度即ち周速）は、上記ドラム７１の周速よりも速く、通
常２倍程度に設定される。

現像ローラ８１には、トナーローラ８３からトナーｔが
供給される。トナーｔは、ドクターブレード８５によっ
て均一な厚さＴを有する薄層に形成される。この薄層の
厚さＴは、上述スリーブ８２とドラム７１の表面のスキ
マＤに対して所定の厚さに設定され、通常、Ｄ＞Ｔの条
件で設定される。

静電潜像が現像される原理を簡単に述べる。

様に帯電されたドラム７１には、光学ユニット５０によ
って画像情報が露光され、その表面の電位に所定の変化
が生じる。例えば、このプリンタ装置２では、画像情報
が７ｊ在する部分の電位が低下して静電的潜像がその表
面に形成される。静電潜像は、ドラム７１の回転によっ
てドラム７１の表面電位に対して同極性に撹拌帯電され
たトナーｔが飛翔している現像領域Ｇへ移動される。こ
の現像領域Ｇにおいては、上述したドラムの表面電位が
低下している静電潜像即ち画像情報に対してトナーｔが
クーロン力によって吸引され、表面電位の低下のない部
分即ち非画像部では、トナーｔが反発される。

トナーｔの飛翔は、グリッド電極８Ｂに供給される電圧
によって制御される。従って、ドラム７１に形成された
静電潜像即ち画像が現像される。

第３Ａ図及び第３Ｂ図には、この発明のレーザプリンタ
などに用いられる光学ユニットの概略が示されている。

第３Ａ図は、副走査方向における偏向角Ｏ＠の状態を示
す断面図、第３Ｂ図は、第３Ａ図に示した光学ユニット
５０の電装ユニット上面カバー６０を取除いた状態の底
面図である。

光学ユニット５０は、前記電装ユニットの上面カバー６
０に直接形成される！＼ウジング５１．光ビームを発生
する半導体レーザ素子５２、レーザ５２からの光ビーム
を′ｌ巴行光或いは集束光に変換するコリメートレンズ
５３、この変換された光ビームを感光体即ち前記ドラム
７１の所定の位置に所定の角速度で走査する光偏向装置
即ちポリゴンミラー５５、ポリゴンミラーによって走査
された光ビームをドラム７１の面上にほぼ均一に集束さ
せる集束レンズ５Ｂ、光ビームを所定の光路に導くため
の折返しミラー５７、５Ｂ、ドラム７１へ向かって照射
される光ビームの出口部の開口を気密する防塵ガラス５
９、半導体レーザ素子を駆動するレーザ駆動回路６１１
及び、ポリゴンミラーを回転させるポリゴンミラー駆動
回路６２を備えている。これらの光学部品及び電装部品
を含む光学ユニットは、無塵室内で組立てられる。また
、ハウジング５１、防塵ガラス５９及びカバー６０によ
って密閉されている。

光学ユニット５０に組込まれる電装部品６１及び６２は
、個々の電気部品が樹脂基板に配置されたプリント基板
であって、通常、プリント基板は、その製造上、切削片
或いは内部に織込まれている繊維片をその端部に有して
いる。即ち、塵或いはほこりの属国となる切削片或いは
ゴミは、プリント基板によって光学ユニット内部に持ち
込まれる。この塵或いはほこりは、レンズ或いはミラー
等の光学部品に付着し光学特性の劣化を抽く。従って、
光学ユニット５０が防塵室で組立てられる場合であって
も、光学ユニットのメンテナンス或いは交換が必要とな
る。

この実施例では、光学ユニット５０に組込まれる電装部
品６１及び６２は、そのプリント基板の端部が樹脂或い
はゴム６３によってコーティングされている。従って、
光学ユニット内部に配置される光学部品及び電装部品か
ら塵或いはほこりが発生されることがなくなり、光学特
性の劣化が解消される。

即ち、光学特性が安定する。この樹脂或いはゴム６３の
コーティングは、第４Ａ図及び第４Ｂ図に示すように、
その端面のみに、或いは、端部を取巻くように配置され
ても良い。また、この被覆剤は、シート状発泡ウレタン
或いは同様のものが貼付けられても良い。さらに、この
方法によれば、プリント基板端部の研磨加工も必要なく
なる。

この光学ユニット５０内のレーザ５２から発生された画
像情報に応して強度変調された光ビームは、レンズ５３
によってコリメートされ、ポリゴンミラー５５へ導かれ
る。ポリゴンミラーから所定の角速度で偏向走査された
光ビームは、折返しミラー５７によってその方向が変化
され、この光ビームをドラム７１の面上にほぼ均一に集
束させる集束レンズ５６へ導かれる。集束レンズ５６を
通過した光ビームは、第２の折返しミラー５８によって
その方向が変化され、防塵ガラス５９を介してドラム７
１の所定位置に走査される。この光ビームによって、上
述トラム７１に静１＆ｌ像が形成される。

第５図には、このプリンタ装置２に組込まれる給紙装置
の断面が示されている。この火施例においては、給紙装
置４０は、ベース部２２から開放可能な上部ユニット１
２の上部に載置されている。この給紙装置４０は着脱ｉ
１能であって、取外された場合でも１枚ごとの給紙がＭ
ｌ能に形成されている。給紙装置４０は、複数枚の用紙
ｐを収容可能な用紙ガイド４に用紙のサイズに適合した
給送位置を規定する左右一対の幅規制部材４２、給送路
を形成する上下一対の給紙ガイド板４３、複数収容され
た用紙ｐを１枚ずつ給送するためのフリクションローラ
４４、用紙ｐの紙粉を除去する吸収材４５、及び、給紙
装置４０とは別にプリンタ２の上部ユニットＩ２に載置
された用紙ｐの給送タイミングを規定する一対のタイミ
ングローラ４６を備えている。また、給紙装置４０が取
外された場合に１枚ごとの給紙に用いられる手差用給送
路４７が上部ユニットＩ２の下面部に配置されている。

この手差用給送路４７から用紙ｐが給紙される場合には
、用紙ｐはタイミングローラ４６へ直接給送される。

この給紙装置４０では、図示しない画像情報出力装置か
らの画像情報に応じて給紙動作が開始される。用紙ガイ
ドに収容された用紙ｐは、給送路を形成する一対の給紙
ガイド板４３を介して、フリクションローラ４４へ給送
される。このフリクションローラ４４は、摩擦係数の高
いゴム或いはウレタン等で形成され、用紙ｐを１枚ずつ
タイミングローラ４６へ給送する。このローラ４４の用
紙ｐが通過する領域には、用紙ｐの画像が転写される面
の紙粉を除去する吸収材４５が対向配置され、ローラ４
４で１枚のみが取出された用紙ｐの転写面の紙粉が除去
する。タイミングローラ４Ｂへ給送された用紙ｐは、給
紙動作成いは給紙ガイドへ挿入された際に生じた傾きが
補正され、ドラム７１の回転にタイミングを整合されて
転写ｍ構１６へ給送される。

第６図には、このプリンタ装置２に組込まれる転写機構
の断面が示されている。この実施例においては、転写機
構１６は、独立したユニットの形態を採らず、ベース部
２２から開放される上部ユニット１２の所定位置に一体
形成されている。この転写機構１６は、上述各工程によ
って形成されたドラム７１上のトナー像を給紙装置４０
から給送された用紙ｐに転写するもので、プロセスユニ
ットＰＵに用いられている帯電器７２と同様に形成され
た帯電機構であって、主帯電器７２が発土する電位とｌ
ｉＪ極性の電位を発生する。給紙装置４０から給送され
、タイミングローラ４Ｂでドラム７１の回転とタイミン
グが整合された用紙ｐは、ドラム７１の非画像部の残存
表面電位によってドラム表面に吸着される。用紙ｐは、
ドラム７１のヒ１転とともに転写領域に搬送される。ド
ラム７１にクーロン力によって形成されたトナー像は、
転写機構１６の帯電機構が発生する電位によって、用紙
ｐに引寄せられる。従って、ドラム７１に形成された画
像は、用紙ｐに転写される。

ドラム７１の非画像部の残存表面電位によってドラム表
面に吸着されていた用紙ｐもまたドラムに吸着した状態
から解放され、単にドラム上に載っている状態に戻され
る。用紙ｐは、ドラム７１の回転とともに移動し、ドラ
ム７１の曲率即ちドラムの直径に起因する分離力と上記
ドラムに吸着した状態から解放されることによってドラ
ム７１から分離され、転写機構１Ｇに隣接して配置され
た搬送ガイド１７とプロセスユニットＰＵのカバーとの
間の搬送路を通って定着袋＠９０へ搬送される。

第７図には、プリンタ装置２に組込まれる定着装置の断
面が示されている。定着装置９０は、図示しない加熱ヒ
ータを西部にＨするヒートローラ９１、このヒートロー
ラと対をなす圧力ローラ９２、ローラ９１．９２に対し
て用紙ｐの搬送路を形成する定着ガイド板９３、ヒート
ローラ及び圧力ローラを回転口■能に支持し、両ローラ
の間に発生する圧力を解除＝１能な定着ハウジング９４
、ヒートローラに圧接配置され、ヒートローラ表面の残
存トナー或いは用紙ｐからの不純物などを除去するロー
ラクリーナ９５、用紙ｐをヒートローラから♂１ｌｉｌ
ｉｌする剥離部材９６、定着／＼ウジング西部の熱を維
持する保熱部材９７、及び、加熱ヒータへ図示しないの
電Ｒ供給手段及びモータ６からの駆動力を少なくとも一
方のローラへ伝達する図示しない回転伝達機構を備えて
いる。また、ヒートローラ９１及び圧力ローラ９２は、
少なくともその一方が弾性を有する材料によって形成さ
れている。さらに、ローラクリーナ９５を用いて両ロー
ラ表面へのトナー像の付着を防止する剥離剤例えばシリ
コンオイルなどが供給されても良い。

トナー像が転写され搬送ガイドに沿って搬送された用紙
ｐは、上下の対をなす定着ガイド板９３を介して上記ヒ
ートローラ９１及び圧力ローラ９２の間即ち定着領域へ
導かれる。この定着領域は、通常所定の圧力が与えられ
るとともに、加熱し−タによって高温例えば１８０°に
維持されている。この定着領域の温度は、図示しない温
度検出部材によって検出され、電装ユニット２８内の制
御回路によって制御される。用紙ｐに転写されたトナー
像は、上記定着領域に導かれ、溶融されるとともに加圧
されて用紙ｐに固着される。トナー像が固着された用紙
ｐは、その一部がヒートローラに接している剥離手段に
よって剥離され、プリンタ装置２のベース部２２に配置
されている用紙受け８に排出される。

上述したプリンタ装置では、用紙ｐが背面給紙されると
ともに背面排出されることから、用紙反転機構を備える
ことなく、画像情報を第１真から順に出力できる。従っ
て、装置全体が非常にコンパクトに形成される。また、
用紙ｐがプリンタ装置の上面から給送され、用紙ｐの通
路即ち搬送路が非常に短く形成されることから、装置の
設置面積も低減される。

（効果） この発明によれば、光学ユニ・ソト内部に配置される電
装部材のプリント基板から発生される塵或いはほこりが
防止できる。また、プリント基板の塵或いはほこりを除
去する工程、或いは、プリント基板の研磨加圧が不要と
なる。この結果、光学ユニットの光学特性が安定すると
ともに、メンテナンス及びユニット交換の回数が低減さ
れる。

また、コストも低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一丈施例である光学装置が組込ま
れるレーザプリンタ装置の概略断面図、第２図は、第１
図に示したプリンタ装置に組込まれるプロセスユニット
の断面図、第３Ａ図は、このプリンタ装置に組込まれる
光学ユニ・ソトの副走査方向における偏向角Ｏ″の状態
を示す断面図、第３Ｂ図は、第３Ａ図に示した光学ユニ
・ノドの電装ユニット上面カバーを取除いた状態の底面
図、第４Ａ図は、この発明の一実施例を示す概略図、第
４Ｂは、この発明の別の実施例を示す概略図、第５図は
、第１図に示したプリンタ装置に組込まれる給紙装置の
断面図、第６図は、第１図に示したプリンタ装置に組込
まれる転写機構の断面図、第７図は、第１図に示したプ
リンタ装置に組込まれる定着装置の断面図である。 ５０・・・光学ユニット、５１・・・ハウジング、５２
・・・半導体レーザ素子、５３・・・コリメートレンズ
、５４・・・アパーチャ、５５・・・回転多面鏡、５６
・・・ｆθレンズ、５７、５８・・・折本しミラー、５
９・・・防塵ガラス、６３・・・樹脂コーティング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、光源からの光ビームを走査対象物へ導く光学部
   材と、前記光源及び前記光学部材を付勢する電装部材と
   、前記光源、前記光学部材及び前記電装部材を密閉収容
   するカバーと、前記電装部材が配置される配線用基板と
   、この配線用基板の端面を被覆する被覆材とを備えるこ
   とを特徴とする光学装置。