JPH05188741A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光体ドラムと現像器とが一体となって構成
したカートリッジを本体と着脱あるいは交換したときの
装着誤差を補正し、常に感光体ドラム面上を所望のスポ
ット径の光ビームで光走査することができる走査光学装
置を得ること。 【構成】 光源手段１から放射した光ビームを走査手段
を介して感光体ドラム６面上を光走査する走査光学装置
において、該感光体ドラムは少なくとも現像器７と一体
となって該走査手段を有する本体と取り外し可能なカー
トリッジに収納されており、かつ該カートリッジの該感
光体ドラムの一方の端部から所定距離離れた位置に反射
部材１１を設け、該走査手段から射出した光ビームを該
反射部材に対して該感光体ドラムと光学的に等価な位置
に透過型のロンキーチャート１２を配置した検知手段２
０に該反射部材を介して導光し、該検知手段からの出力
信号を利用して該感光体ドラム面上に収束する該光ビー
ムの結像状態を検知したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光源手段から画像情報に
基づいて光変調され放射した光ビームを用いて記録媒体
としての感光体ドラム面上を光走査する走査光学装置に
関し、特に少なくとも感光体ドラムと現像器とを一体構
成したカートリッジを本体に着脱する際、該カートリッ
ジの着脱誤差等によって発生する光ビームの感光体面上
におけるスポット径の変化を検知手段により精度良く検
出し、常に所望のスポット径の光ビームで感光体面上を
高精度に光走査するよにした例えばレーザービームプリ
ンター（ＬＢＰ）等に好適な走査光学装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、走査光学装置を用いたレーザービ
ームプリンター（ＬＢＰ）はその出力画像が鮮明なこと
や騒音が少ないこと等の特徴を有しており、パソコンや
オフコン等のＯＡ機器の画像記録装置の主流となりつつ
ある。

【０００３】このレーザービームプリンターの中で電子
写真プロセスで用いる感光体ドラムや現像器等の基本ユ
ニットを一体化して構成したカートリッジを本体と取り
外し可能に構成し、これにより装置全体の簡素化及びユ
ーザーに対して容易なメンテナンスを提供している。こ
れらのことが今後のレーザービームプリンターの普及に
大きな役割を果たす要因となっている。

【０００４】又、この種の走査光学装置に於ける走査光
学系に於いては、例えば標準記録密度である３００ｄｐ
ｉの出力画像を得るのに必要なスポット径が維持される
ように焦点深度が比較的広く（深く）なるように設定し
ている。

【０００５】その為、例えば前述したカートリッジの本
体への装着誤差によって感光体ドラム面上における光ビ
ームの結像位置（収束位置）が多少ズレても出力画像の
画質に大きな影響を与えることがないように設計されて
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年パソ
コン等のＯＡ機器の処理能力の向上と画像処理の技術的
発展に伴って走査光学装置には、より高解像でかつ階調
数の多い画像、即ちより高密度で高品位な画像が得られ
ることが要望されてきている。

【０００７】この様な高解像な出力画像を得る為には感
光体ドラム面上における潜像、即ち感光体ドラム面上に
形成する光ビームのスポット径がなるべく小さくなるよ
うに各光学要素を設定することが必要となってくる。

【０００８】しかしながら一般に光ビームのスポット径
を小さくすると、そのスポット径の比率の２乗で走査光
学系の焦点深度が狭く（浅く）なってくる。

【０００９】その為、例えばカートリッジを本体と着脱
可能に構成し、カートリッジを交換した際、そのカート
リッジの装着誤差あるいはカートリッジの各々の要素の
組立誤差等の影響により感光体ドラム面上における光ビ
ームの結像位置がズレてくる場合がある。このとき光ビ
ームの結像位置が走査光学系の焦点深度より外れてくる
と、結果的に出力印字がボケたり重なったりして高解像
の出力画像が得られなくなってくるという問題点が生じ
てくる。

【００１０】このカートリッジの本体への装着誤差等に
よる光ビームの結像位置のズレはメカ的に完全に避ける
ことが大変難しい。

【００１１】本発明は感光体ドラムと現像器等を一体構
成したカートリッジの所定位置に反射部材を設け、該反
射部材を利用して光ビームを検知手段で検出し、該検知
手段からの出力信号を利用してカートリッジを本体に装
着した際の装着誤差による感光体ドラム面上における光
ビームの結像状態（収束状態）のバラツキを補正手段に
より適切に調整することにより、常に感光体ドラム面上
に所望（一定）のスポット径の光ビームを形成すること
ができ、高精度な光走査を可能とした走査光学装置の提
供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置
は、光源手段から放射した光ビームを走査手段を介して
感光体ドラム面上を光走査する走査光学装置において、
該感光体ドラムは少なくとも現像器と一体となって該走
査手段を有する本体と取り外し可能なカートリッジに収
納されており、かつ該カートリッジの該感光体ドラムの
一方の端部から所定距離離れた位置に反射部材を設け、
該走査手段から射出した光ビームを該反射部材に対して
該感光体ドラムと光学的に等価な位置に透過型のロンキ
ーチャートを配置した検知手段に該反射部材を介して導
光し、該検知手段からの出力信号を利用して該感光体ド
ラム面上に収束する該光ビームの結像状態を検知したこ
とを特徴としている。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例１の走査光学装置の要
部概略図である。図２は図１に示したカートリッジの枠
体９近傍の要部斜視図、図３は図２の要部断面図であ
る。

【００１４】図中１は光源手段であり、例えば半導体レ
ーザより成っており画像情報に基づいて光変調した光ビ
ームを放射している。２はコリメータレンズであり、光
源手段１から放射した光ビームを略平行な光ビームとし
ている。

【００１５】本実施例に於いては後述する検知手段２０
からの信号に基づいて補正手段（移動機構）１０により
コリメータレンズ２を光軸上矢印２ａの如く移動可能と
し、感光体ドラム６面上に形成する光ビームのスポット
径が常に所望の大きさとなるように調整している。

【００１６】３はシリンドリカルレンズであり、副走査
方向にのみ所定の屈折力を有している。４は光偏向器で
あり、例えばポリゴンミラーより成っておりモータ等の
駆動手段（不図示）により矢印Ａ方向に一定速度で回転
している。５はｆ−θ特性を有した結像光学系であり、
光偏向器４で反射偏向した光ビームを記録媒体としての
感光体ドラム６面上に結像させている。尚上記の各要素
２〜５は走査手段（走査光学系）の一部を構成してい
る。

【００１７】７は現像器であり、感光体ドラム６面上の
潜像にトナー（例えば黒トナーや赤トナー）を設け現像
（可視像化）している。９は少なくとも感光体ドラム６
と現像器７とが一体となって本体と取り外しができるカ
ートリッジの枠体である。８はスリットであり、副走査
方向に対して所定形状の開口部を有している。

【００１８】２０は検知手段であり、感光体ドラム６面
上における光ビームの結像状態（収束状態）を検知して
おり透過型のロンキーチャート１２と集光レンズ１３、
そしてロンキーチャート１２で透過し変調された光ビー
ムを検出するディテクター（受光素子）１４の各要素を
有しており、カートリッジの枠体９内に一体的に設けて
いる。１１は反射部材としての反射ミラーであり、光偏
向器４で反射偏向された光ビームのうち走査露光に関与
しない光ビームの一部を検知手段２０側へ反射させてい
る。

【００１９】本実施例に於いての反射ミラー１１は感光
体ドラム６の端部から主走査方向に所定距離離れたカー
トリッジの枠体９内に設けている。又感光体ドラム６面
から反射ミラー１１間迄の距離（Ｌ１）と反射ミラー１
１からロンキーチャート１２間迄の距離（Ｌ２）が略等
しく（Ｌ１＝Ｌ２）なるようにしている。

【００２０】即ち、反射ミラー１１に対して感光体ドラ
ム６面とロンキーチャート１２が光学的に等価な位置に
なるよに設定している。これにより本実施例に於いては
カートリッジの枠体９を本体と着脱、あるいは交換した
際の光ビームの結像状態、即ち感光体ドラム６面上に形
成するスポット径の変化を検知手段２０で検知してい
る。

【００２１】本実施例に於いては光源手段１から画像情
報に基づいて光変調された光ビームをコリメータレンズ
２により略平行な光ビームとしシリンドリカルレンズ３
に入射させている。このシリンドリカルレンズ３は入射
した平行光ビームのうち主走査断面に於いてはそのまま
平行光ビームの状態で射出しており、副走査断面に於い
ては収束して光偏向器４の偏向面４ａにほぼ線像として
結像している。

【００２２】その後、光偏向器４によって反射偏向した
光ビームは結像光学系５を通過して感光体ドラム６面上
の露光位置に集光し所定のスポットの光ビームを形成
し、光偏向器４の回転により感光体ドラム６面上の主走
査方向に画像情報の形成を順次行っている。

【００２３】次にカートリッジを本体と着脱あるいは交
換した際の感光体ドラム６面上における光ビームの結像
状態（収束状態）の検知方法について説明する。

【００２４】本実施例に於いては光偏向器４で反射偏向
された光源手段１からの光ビームのうち画像有効巾以外
に入射する一部の光ビーム、即ち走査露光に関与しない
光ビームを反射ミラー１１で反射させ、ロンキーチャー
ト１２を透過させて集光レンズ１３によりディテクター
１４面上に集光させている。

【００２５】このときディテクタ−１４からの出力信号
により感光体ドラム６面上に於ける光ビームの結像状
態、即ち光ビームのスポット径の状態（大きさ）を検知
している。そして検知結果に基づいて、例えばスポット
径が組立調整時の基準値（記録密度に応じたスポット径
の大きさ）より変化している場合は走査手段（走査光学
系）の一部を構成するコリメータレンズ２を補正手段１
０により光軸上移動させて所望の大きさのスポット径が
得られるようにしている。

【００２６】即ち、本実施例に於いては検知手段２０で
得られた信号に基づいてコリメータレンズ２を補正手段
（移動機構）１０により光軸に沿って所定量移動させ走
査光学装置の光学系の光路長が常に一定となるよに調整
している。これにより感光体ドラム６面上に光ビームが
精度良く結像するように補正し所望のスポット径を得て
いる。

【００２７】この様に本実施例に於いてはカートリッジ
を本体と着脱あるいは交換した際、前述の如く検知手段
２０により感光体ドラム６面上における光ビームの結像
状態（収束状態）を検知している。そしてその検知結果
に基づいて例えば結像位置ズレが生じた場合走査手段を
構成する一部の光学部材（コリメータレンズ）を光軸上
移動させることにより、常に画像記録密度に応じた適切
なるスポット径の光ビームで感光体ドラム６面上を光走
査し高精細な出力画像を得ている。

【００２８】図４は本発明の実施例２のカートリッジの
枠体９近傍の要部断面図である。同図に於いて図３に示
した要素と同一要素には同符番を付している。

【００２９】本実施例に於いて実施例１と異なる点は反
射部材としての反射ミラー１１を感光体ドラム６面の画
像有効巾の範囲外のカートリッジの枠体９の面と当接さ
せ、該反射ミラー１１で反射した光ビームを本体側に設
けた検知手段２０に導光している点である。これにより
例えばカートリッジを本体と着脱あるいは交換したとき
の感光体ドラム６面上に於ける光ビームの結像状態（収
束状態）、即ち感光体ドラム６面上に形成する光ビーム
のスポット系の変化を該検知手段２０で検知している。

【００３０】このとき実施例１と同様に感光体ドラム６
面から反射ミラー１１間迄の距離（Ｌ１）と該反射ミラ
ー１１から検知手段２０のロンキーチャート１２間迄の
距離（Ｌ２）とが等しく（Ｌ１＝Ｌ２）なるようにして
設けている。即ち、反射ミラー１１に対して感光体ドラ
ム６面とロンキーチャート１２とが光学的に等価な位置
になるように設定している。

【００３１】本実施例に於いてはこの様な構成により前
述の実施例１と同様にカートリッジを本体と着脱あるい
は交換した際、光偏向器で反射偏向された光ビームのう
ち画像有効巾以外の一部の光ビーム、即ち走査露光に関
与しない光ビームを反射ミラー１１で反射させロンキー
チャート１２を透過させて集光レンズ１３によりディテ
クター１４面上に集光させている。そして感光体ドラム
６面上における光ビームの結像状態、即ち光ビームのス
ポット径の基準値からの変化を検知している。

【００３２】そしてこのときのディテクター１４からの
出力信号に基づいて感光体ドラム６面上に形成する光ビ
ームのスポット径が所望の大きさとなるように例えば走
査手段（走査光学系）の一部を構成するコリメータレン
ズを補正手段（移動機構）により光軸上移動させてい
る。これによりカートリッジを本体と着脱あるいは交換
した際に生じた結像位置のズレを補正し合焦制御して前
述の実施例１と同様な効果を得ている。

【００３３】尚、以上の各実施例に於いては検知手段か
らの出力信号に基づいて補正手段によりコリメータレン
ズを光軸上移動させて所望のスポット径が得られるよう
に構成したが、移動させる光学部材はコリメータレンズ
に限らず例えば走査手段を構成する他の光学部材を移動
させるように構成しても良い。

【００３４】又、検知手段としては本発明の構成に限ら
ず感光体ドラム面上に形成するスポット径の変化を検知
できればどのような手段を用いても良い。例えば透過型
のロンキーチャートの代わりに反射型のロンキーチャー
トを用いて構成しても本発明は前述の実施例と同様に適
用することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く少なくとも感
光体ドラムと現像器とが一体となった本体に対して取り
外し可能に構成したカートリッジを有する走査光学装置
に於いて、該感光体ドラムの端部から所定距離離れた位
置に反射部材を設け、該反射部材に対して検知手段を設
け、例えばカートリッジを本体と着脱あるいは交換した
ときの該感光体ドラム面上における光ビームの結像状態
（収束状態）、即ち該感光体ドラム面上に形成する光ビ
ームのスポット系の変化を該検知手段で精度良く検知
し、該検知結果に基づいて常に所望のスポット径が得ら
れるように例えば走査手段（走査光学系）を構成する少
なくとも一部の光学部材を光軸上移動させることによ
り、画像記録密度に拘らず常に所望のスポット径の光ビ
ームで感光体ドラム面上を光走査することができ、これ
により安定した高品位な出力画像を得ることができる走
査光学装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の走査光学装置の要部概略
図

【図２】 図１に示したカートリッジの枠体近傍の要部
斜視図

【図３】 図２に示したカートリッジの枠体近傍の要部
断面図

【図４】 本発明の実施例２のカートリッジの枠体近傍
の要部断面図

【符号の説明】

１ 光源手段 ２ コリメータレンズ ３ シリンドリカルレンズ ４ 光偏向器 ５ 結像光学系 ６ 感光体ドラム ７ 現像器 ８ スリット ９ カートリッジの枠体 １１ 反射部材 １２ ロンキーチャート １３ 集光レンズ １４ ディテクター ２０ 検知手段 １０ 補正手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から放射した光ビームを走査手
   段を介して感光体ドラム面上を光走査する走査光学装置
   において、該感光体ドラムは少なくとも現像器と一体と
   なって該走査手段を有する本体と取り外し可能なカート
   リッジに収納されており、かつ該カートリッジの該感光
   体ドラムの一方の端部から所定距離離れた位置に反射部
   材を設け、該走査手段から射出した光ビームを該反射部
   材に対して該感光体ドラムと光学的に等価な位置に透過
   型のロンキーチャートを配置した検知手段に該反射部材
   を介して導光し、該検知手段からの出力信号を利用して
   該感光体ドラム面上に収束する該光ビームの結像状態を
   検知したことを特徴とする走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記検知手段は前記ロンキーチャートで
   変調された光ビームを検出するディテクターとを有して
   いることを特徴とする請求項１の走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記検知手段は前記カートリッジの枠体
   内の一部に一体となって構成されていることを特徴とす
   る請求項１の走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記検知手段は前記本体側に設けられて
   いることを特徴とする請求項１の走査光学装置。