JPH03200166A - 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走査
式光学装置、特に、半導体レーザからの光ビームをレン
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、光源からの光ビ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
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。

」二連した光学装置即ち光学ユニットは、その内部に光
学部材、及び、半導体レーザ素子駆動用回路或いは光偏
向装置駆動用回路等のプリント基板型電気用路を備えて
いる。この光学部材及び電気回路は、それぞれ専用保持
部材を有し、また、各電気回路は、互いに多くの接続線
及びコネクタを介して結線されている。従って、光学ユ
ニットが大型化するｌ？！！題がある。加えて、上記光
偏向装置駆動用回路即ちプリント基板がポリゴンミラー
を回転させるモータと一体形成されている場合には、こ
のプリント基板を配置するに際して、正確な位置決めが
必要となる。従って、組立て調整作業が複雑になるとと
もに、コストとが増大する問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明したように、レーザプリンタなどに組込まれる
光学ユニットの半導体レーザ素子を駆動する電気回路或
いは光偏向装置を駆動する電気回路等の電装部品が光学
ユニット内に個々に配置される場合には、各電装部品を
結ぶ結線が増加し、結線用のコネクタ等も大型化或いは
多数化する問題がある。また、同時にポリゴンミラーを
回転させるモータが光偏向装置駆動用回路即ちプリント
基板と一体形成されている場合であっては、このプリン
ト基板の正確な位置決めが必要となる。

この発明は、光学ユニット内部に配置される光学ユニッ
ト自身を駆動する電装部品をハウジングに一体形成し、
装置全体の大きさを小形化するとともに、ポリゴンミラ
ーを回転させるモータの正確な位置決めをすることを目
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
、この光源からの光ビームを結像する第一及び第二の結
像手段、及び、前記第一及び第二の結像手段の間に配置
され前記第一結像手段からの光ビームを走査する光偏向
装置を有する光学手段と、前記光源及びまたは前記光偏
向装置を付勢する電装部祠が一体形成されるとともに前
記光偏向装置を位置決めする前記光学手段を密閉収容す
る密閉手段とを備えることを特徴とする光学装置が提供
される。

（作用） この発明によれば、光学ユニットは、そのハウジングが
樹脂或いは絶縁性の材質によって形成され、半導体レー
ザを駆動する電気回路或いは光偏向装置を駆動する電気
回路等の電装部品が直接ハウジングに一体形成される。

従って、ユニット内部に配置される光学部材或いは電気
回路をそれぞれ保持する保持部材が不要となり、装置全
体の大きさが小形化されるとともにコストが低減する。

また、ポリゴンミラーを回転させるモータも上記ハウジ
ングに直接形成されたプリント基板状駆動ｊ「’ｌｌ路
に直接配置される。この結果、高い位置精度の必要とさ
れる光学部材或いはポリゴンミラーの配置に関して、容
易な配置が可能になる。

（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入力情報を処理する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及びモータ駆動回路２６、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
体的に形成された入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
て前記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、前記プロセスユニソ１−ＰＬＩ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
４ｏ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１
２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９ｏ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画像情報は、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がら
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１−ＰＵ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が装置内に詰まることがあっ
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、定着の各工程を有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を形す見する各ユニット及
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、
表面に光感光性を有する円筒状のドラム７Ｌ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、ドラム月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
存トナーを収容するトナー回収部７５、及び、駆動モー
タ６からの駆動力を伝達する図示しない回転伝達機構を
Ｈ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８Ｇ、及び、駆
動モータ６からの駆動力を伝達する図示しない回転伝達
機構及びバイアス電圧供給部を有している。

ドラム７１の表面には、有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８０ｐ）タン
グステンワイヤＷがドラムの主走査方向に張られている
帯電器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らの光ビー
ムに応じた電位の変化が生じ、静電的潜像が形成される
。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１
６によって、給紙装置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カ図示
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
１共給゛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
が存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７Ｉ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
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８６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、樹脂或いは絶縁性の材料によって
１１３成されるハウジング５１を備えている。このハウ
ジング５１には、光ビームを発生する半導体レーザ素子
５２、レーザ５２からの光ビームを平行光或いは集束光
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
角速度で走査する先偏向装置即ちポリゴンミラー５５が
配置されている。また、ハウジング５１は、ポリゴンミ
ラー５５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５Ｇ、光ビームを
所定の光路に導くための折返しミラー５７．５ｇ、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５９、半導体レーザ素子を駆動する
レザ駆動回路６１．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。このレーザ
駆動回路６１及びまたはポリゴンミラー駆動回路６２な
どの電装部品は、ハウジング５１に一体成形されている
。即ち、光学ユニット５０内部に配置される光学部材を
付勢或いは駆動する電装部品は、樹脂或いは絶縁性材料
で形成されるｌ＼ウジング５１をベースとしてプリント
基板状に形成される。

さらに、レーザ５２及び光学部材５３．５４もノ１ウジ
ング５１に直接配置されている。これらの光学部品は、
無塵室内で組立てられるとともに、ノ１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（旭
る。一方、ポリゴンミラーを回転させるモータ６５も上
記ハウジングに直接形成されたプリント基板状駆動回路
６２及びＩ・ウジング５１に形成された位置決めビン６
６を介して直接配置される。従って、光学ユニット５０
の大きさく特に高さ方向）が小形化されるとともに、高
い位置精度の必要とされる光学部ヰ３或いはポリゴンミ
ラーの配置に関して、容品な配置が可能になる。この結
果、組立て調整に要する時間が短縮され、コストも低減
される。

この光学ユニット５０内のレーザ５２から発生された画
像情報に応じて強度変調された光ビーム（よ、レンズ５
３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
７１の所定位置に走査される。この光ビームによって、
上述ドラム７１に静電潜像が形成される。

第４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。この実施例においては、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は管脱可
能であって、取外された場合でも１枚ごとの給紙が可能
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４１、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４
４、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１２に配置さ
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・ント１２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４６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
転写機構１６へ給送される。

第５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・ントの形態を採らず、ベース
部２２から開放される上部ユニ・ソト１２の所定位置に
一体形成されている。この転写機構ＩＢ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・ソト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が発生する電
位と同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４６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の回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７Ｉ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１６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石装置９０へ搬送される。

第６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
ータを内部に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可能に支持し、両ローラの
間に発生する圧力を解除可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
リナ９５、用紙ｐをヒートローラから剥離する剥離部材
９６、定着ハウジング内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源供給手段及びモ
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４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、加熱ヒー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、その一部かヒートローラに接しているノリ＃Ｌ
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頁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、レーザ駆動回路及びポリゴンミラー
駆動回路等の光学ユニット内部の光学部材を付勢或いは
駆動する電気回路は、ノ１ウジングに一体成形され、レ
ーザ及び光学部材もノ１ウジングに直接配置される。従
って、光学ユニ・ントが小形化される。また、高い位置
精度の必要とされる光学部材或いはポリゴンミラーの位
置決めが容易になる。この結果、組立て調整に要する時
間も短縮され、コストも低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である光学装置か組込ま
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
光学ユニッ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ッ
トの電装ユニット上面カバーを取除いた状態の底面図、
第４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５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６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・・・アパチャ、５５・・・回転多面鏡、５Ｇ・・
・ｆθレンズ、５７５８・・・折返しミラ ５９・・・防塵ガラス、 ６１・・・半導体 レ ザ駆動回路、 ６２・・ ボリゴンミ フ 駆動回路、 口５・・・ポリゴンミラ 駆動モータ、 ６Ｇ・・・位置決めビ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源、この光源からの光ビームを結像する第一及び第二
   の結像手段、及び、前記第一及び第二の結像手段の間に
   配置され前記第一結像手段からの光ビームを走査する光
   偏向装置を有する光学手段と、前記光源及びまたは前記
   光偏向装置を付勢する電装部材が一体形成されるととも
   に前記光偏向装置を位置決めする前記光学手段を密閉収
   容する密閉手段とを備えることを特徴とする光学装置。