JPH11231247A - 光学偏向装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転多面鏡の走査光の走査方向を折り返しミ
ラーによって変更する。 【解決手段】 回転多面鏡３の走査光Ｌは、結像レンズ
系４のレンズ４ａ，４ｂと複数の折り返しミラー１５，
１６を経て回転ドラムＤ上の感光体に結像する。各折り
返しミラー１５，１６は、走査光Ｌの走査面を斜めに横
切って折り返すように配設されており、走査光Ｌは各折
り返しミラー１５，１６によって反射されるたびにその
走査方向を変更する。回転ドラムＤの軸方向と光学偏向
装置の長さ方向を平行にすることで、定着装置等の発熱
部から結像レンズ系４等を遠ざけることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタやレーザファクシミリ等の電子写真装置や情報記録
装置に用いられる光学偏向装置および画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタやレーザファクシ
ミリ等の画像形成装置に用いられる光学偏向装置は、高
速回転する回転多面鏡によってレーザビーム等の光ビー
ムを反射させてこれを偏向走査し、得られた走査光を回
転ドラム上の感光体に結像させて静電潜像を形成する。
次いで、感光体の静電潜像を現像装置によってトナー像
に顕像化し、これを記録紙等の記録媒体に転写して定着
装置へ送り、記録媒体上のトナーを加熱定着させること
で印刷（プリント）が行なわれる。

【０００３】図９は一従来例による光学偏向装置１００
を示す模式斜視図であって、半導体レーザ１０１から発
生された光ビームであるレーザ光はコリメータレンズに
よって平行化され、シリンドリカルレンズ１０２によっ
て線状の光束に集光されて、回転多面鏡１０３の反射面
１０３ａに入射する。その反射光は、回転多面鏡１０３
の回転によって偏向走査されて、所定の方向（主走査方
向）の走査光Ｌ₀ となり、結像レンズ系１０４、折り返
しミラー１０５等を経て回転ドラムＤ₀ 上の感光体に結
像する。感光体に結像する光束は、回転多面鏡１０３の
回転による主走査と、回転ドラムＤ₀ の回転による副走
査に伴なって静電潜像を形成する。

【０００４】感光体の周辺には、図１１に示すように、
感光体の表面を一様に帯電する帯電装置１０６、感光体
の表面に形成される静電潜像をスリーブ１０７ａから供
給されるトナーによってトナー像に顕像化するための顕
像化装置１０７、前記トナー像を、給紙ローラ１０８ａ
によって供給される記録紙等の記録媒体Ｐに転写し、定
着させる転写装置１０８、定着装置１０９等が配置され
ており、これらの働きによって、半導体レーザ１０１が
発生する光束に対応する記録情報が記録紙等にプリント
される。転写時に回転ドラムＤ₀ 上に残ったトナーや紙
粉等は、クリーニング装置１０８ｂによって除去され
る。

【０００５】半導体レーザ１０１やシリンドリカルレン
ズ１０２、回転多面鏡１０３、結像レンズ系１０４等は
合成樹脂製の光学箱１１０の内部に取り付けられる。回
転ドラムＤ₀ は光学箱１１０の外側に配設されており、
光学箱１１０の一端には走査光を光学箱１１０から外部
に取り出すための窓が設けられている。

【０００６】結像レンズ系１０４は、球面レンズ１０４
ａとトーリックレンズ１０４ｂからなり、回転多面鏡１
０３によって等角速度で走査される走査光Ｌ₀ を回転ド
ラムＤ₀ 上において等速度で走査する走査光に変換する
いわゆるｆθ機能を有する。

【０００７】光学箱１１０の上向きの開口は、光学箱１
１０内に回転多面鏡１０３や結像レンズ系１０４等を組
み付けたうえで、ふた部材１１１によって閉塞される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、回転多面鏡の走査光を折り返しミラー
によって下向きに折り返して、光学偏向装置の下方に配
設された回転ドラムに到る光路が長いために、装置の大
型化等の様々な問題を生じる。詳しく説明すると、図１
０に示すように、回転ドラムＤ₀ 上に目標の画像幅Ｗを
確保するためには、回転多面鏡１０３の走査角度θを大
きくするか、回転ドラムＤ₀ に到達するまでの走査光Ｌ
₀ の光路の長さＴを長くする必要があるが、回転多面鏡
１０３の走査角度θは、一般的に６０°以下に拡大する
ことはできない。そこで、必要な画像幅Ｗが大きくなれ
ば、光学偏向装置１００と回転ドラムＤ₀ の離間距離を
増大させて走査光Ｌ₀ の光路の長さＴを長くしなければ
ならず、これが、画像形成装置全体の大型化を招く結果
となっている。

【０００９】加えて、光学偏向装置１００の長さ方向が
回転ドラムＤ₀ の軸方向に直交するように配設されてい
るため、結像レンズ系１０４等が定着装置１０９に近接
する結果となる。ところが、定着装置１０９は発熱部を
備えているため、光学偏向装置１００が定着装置１０９
の上方までのびていると、光学偏向装置１００の内部が
昇温し、特に結像レンズ系１０４のレンズ１０４ａ，１
０４ｂ等がプラスチックレンズ等である場合には、屈折
率の変化等のために光学偏向装置１００の光学特性が著
しく損なわれる。また、回転多面鏡１０３を回転させる
モータが昇温のために短命化したり、半導体レーザ１０
１の発振特性が変化する等の不都合もある。

【００１０】図１２は別の従来例による画像形成装置を
示す。これは、回転多面鏡２０３の走査光を結像させる
結像レンズ系２０４と回転ドラムＤ₀ の間に複数の折り
返しミラー２０５ａ〜２０５ｃを配設し、これらによっ
て走査光を水平に複数回折り返したうえで回転ドラムＤ
₀ 上に結像させるように構成されている。光学偏向装置
２００と回転ドラムＤ₀ の間の離間距離は短くできるも
のの、やはり、光学偏向装置２００の長さ方向が回転ド
ラムＤ₀ に直交するように配設され、定着装置１０９の
近傍に結像レンズ系２０４が位置する結果となるため、
レンズ２０４ａ，２０４ｂの昇温等のトラブルは回避で
きない。

【００１１】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、光学偏向装置と回転
ドラムの離間距離を短縮することで装置の小型化を促進
できるうえに、定着装置等の発熱部によるレンズやモー
タ等の昇温を効果的に回避して、光学性能や耐久性を大
幅に改善できる高品質な光学偏向装置および画像形成装
置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の光学偏向装置は、光ビームを反射して走査
光に変換する走査手段と、前記走査光を感光体に結像さ
せる結像光学系を有し、該結像光学系が、前記走査光の
走査面をその走査方向に対して所定の角度で斜めに横断
する少なくとも１個の折り返しミラーを備えていること
を特徴とする。

【００１３】複数の折り返しミラーが、それぞれ異なる
角度で走査光を折り返すように配設されているとよい。

【００１４】少なくとも１個の折り返しミラーが、複数
回走査光を折り返すように配設されていてもよい。

【００１５】複数の折り返しミラーが、それぞれ異なる
角度で走査光を折り返すことでその走査方向を９０°変
化させるように構成されているとよい。

【００１６】

【作用】走査手段の走査光が感光体に結像するまでの光
路に、前記走査光を折り返す複数の折り返しミラーを配
設し、少なくともそのうちの１個によって走査光を斜め
に折り返すことで、走査方向を変更する。

【００１７】これによって、光学偏向装置と感光体の相
対位置に関する設計の自由度が大幅に増大する。特に、
複数の折り返しミラーによって繰り返し走査光の走査方
向を変えて、感光体上における走査方向がもとの走査方
向に対して９０°の角度になるように構成すれば、光学
偏向装置の長さ方向に対して感光体を保持する回転ドラ
ムを平行に配設することができる。

【００１８】走査光を複数回折り返すことで光学偏向装
置と回転ドラムの離間距離を短縮し、装置の小型化を促
進できるうえに、光学偏向装置と回転ドラムを平行に配
設して、光学偏向装置が定着装置等の発熱部に近接しな
い構成にすることができる。これによって、結像光学系
に含まれるレンズや走査手段のモータ等の昇温を防ぎ、
光学偏向装置の光学性能や耐久性を大幅に改善できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２０】図１は一実施の形態による光学偏向装置を
示すもので、これは、光源である半導体レーザ１、シリ
ンドリカルレンズ２、走査手段である回転多面鏡３、結
像レンズ系４等を有し、半導体レーザ１から発生された
光ビームであるレーザ光はコリメータレンズによって平
行化され、シリンドリカルレンズ２によって線状の光束
に集光されて、回転多面鏡３の反射面３ａに入射する。
その反射光は、回転多面鏡３の回転によって偏向走査さ
れて、所定の方向（主走査方向）の走査光Ｌとなり、結
像光学系である結像レンズ系４と折り返しミラー１５，
１６を経て回転ドラムＤ上の感光体に結像する。感光体
に結像する光束は、回転多面鏡３の回転による主走査
と、回転ドラムＤの回転による副走査に伴なって静電潜
像を形成する。

【００２１】感光体の周辺には、図２に示すように、感
光体の表面を一様に帯電する帯電装置６、感光体の表面
に形成される静電潜像をスリーブ７ａから供給されるト
ナーによってトナー像に顕像化するための顕像化装置
７、前記トナー像を、給紙ローラ８ａによって供給され
る記録紙等の記録媒体Ｐに転写し、定着させる転写装置
８、定着装置９等が配置されており、これらの働きによ
って、半導体レーザ１が発生する光束に対応する記録情
報が記録紙等にプリントされる。転写時に回転ドラムＤ
上に残ったトナーや紙粉等は、クリーニング装置８ｂに
よって除去される。

【００２２】半導体レーザ１やシリンドリカルレンズ
２、回転多面鏡３、結像レンズ系４等は合成樹脂製の光
学箱１０の内部に取り付けられる。回転ドラムＤは光学
箱１０の外側に配設されており、光学箱１０の一端には
走査光Ｌを光学箱１０から外部に取り出すための窓が設
けられている。

【００２３】結像レンズ系４は、球面レンズ４ａとトー
リックレンズ４ｂからなり、回転多面鏡３によって等角
速度で走査される走査光Ｌを回転ドラムＤ上において等
速度で走査する走査光に変換するいわゆるｆθ機能を有
する。

【００２４】光学箱１０の上向きの開口は、光学箱１０
内に回転多面鏡３や結像レンズ系４等を組み付けたうえ
で、ふた部材１１によって閉塞される。

【００２５】折り返しミラー１５，１６は、そのうちの
少なくとも１つが、走査光Ｌの走査面を斜めに横断す
る。このように走査面を斜めに横断する折り返しミラー
１５，１６によって、走査光Ｌをその走査方向（Ｙ軸方
向）に交差する方向、すなわち斜め（非平行）に折り返
すものである。図示するように回転ドラムＤの回転軸
（長さ方向）が結像レンズ系４の各レンズ４ａ，４ｂの
光軸と平行になるように構成したいときは、２枚の折り
返しミラー１５，１６ないしはこれ以上の枚数の折り返
しミラーによってそれぞれ、走査光Ｌを繰り返し斜めに
折り返す。

【００２６】このように、折り返しミラー１５，１６に
よって回転多面鏡３の走査光Ｌを斜めに繰り返し折り返
すことで、必要な光路長を得るための回転ドラムＤの離
間距離を大幅に短縮し、かつ、画像形成装置内における
光学偏向装置の配設位置等の設計上の自由度を大きくす
ることができる。換言すれば、装置の小型化を大きく促
進できるうえに、光学偏向装置の光軸方向が回転ドラム
Ｄの上方でこれと平行になるように設置することが可能
になる。

【００２７】光学偏向装置の光軸方向と回転ドラムＤの
長さ方向が平行であれば、従来例のように光学偏向装置
の光軸方向に対して回転ドラムの長さ方向が直交する場
合に比べて、発熱源である定着装置９から遠く離れた位
置に半導体レーザ１や回転多面鏡３や結像レンズ系４の
レンズ４ａ，４ｂを設置することができる。このように
装置の主要部を定着装置９から遠ざけて配設すること
で、定着装置９の排熱に起因する半導体レーザ１の発振
特性の変化や、レンズ４ａ，４ｂ等の光学性能の劣化、
および回転多面鏡３の駆動部のモータの昇温等による耐
久寿命の劣化等の様々なトラブルを極めて効果的に防ぐ
ことができる。その結果、画像形成装置の高性能化に大
きく貢献できる。

【００２８】（第１実施例）図３は２枚の折り返しミラ
ー２５，２６によって走査面を繰り返し６０°の角度で
折り返すように構成した場合を示す平面図である。回転
ドラムＤ₁ 上の走査幅Ｗ₁ ＝２１０ｍｍであり、走査光
Ｌ₁ の走査面に対して、２枚の折り返しミラー２５，２
６を点線で示す位置に挿入することにより光路長Ｔ₁ ＝
２００ｍｍとなる。走査面の中心（光軸）が第１の折り
返しミラー２５に対して６０°、第２の折り返しミラー
２６に対して６０°の入射角で斜めに入射するように設
定したことにより、結像レンズ系４のレンズ４ａ，４ｂ
の長さ方向が回転ドラムＤ₁ に対して直交する配置とな
る。図４に示す垂直方向の断面においては、第１の折り
返しミラー２５で１５°の角度で下方に折り返し、第２
の折り返しミラー２６で回転ドラムＤ₁ の表面に垂直に
進入する方向へと折り返す。ここで、第１の折り返しミ
ラー２５による下方への折り返し角度は、反射後の走査
面が光学偏向装置の真下を通過するように３０°未満の
角度に設定することが望ましい。これにより、従来の直
線的な折り返しに対してジグザグな折り返しとなるた
め、光路長Ｔ ₁ を長く設定可能となり、回転ドラムＤ₁
上で同じ潜像幅Ｗ₁ を得るために必要な回転多面鏡３の
走査角度θを縮小して、光学偏向装置のコンパクト化を
促進できる。

【００２９】回転多面鏡３の走査角度θを小さくすると
ともに、回転ドラムＤ₁ の真上に光学偏向装置を設置す
ることで、定着装置からの排熱の影響を受け難い装置構
成を実現することができる。

【００３０】（第２実施例）図５は３枚の折り返しミラ
ー３５〜３７を用いることで、光路長Ｔ₂ をより長くし
てＡ３対応の走査幅Ｗ₂ ＝２９７ｍｍを確保する構成を
示す。第１の折り返しミラー３５は、走査光Ｌ₂ の最大
光路長部である右端部ＴＲに対して垂直（折り返しミラ
ー３５に対する右端部ＴＲの入射角＝９０°）になるよ
うに配設し、第２、第３の折り返しミラーミラー３６，
３７によってそれぞれ、中心の光軸位置において走査光
Ｌ₂ を４５°，６０°の角度で折り返したうえで回転ド
ラムＤ₂ に到達するように構成する。図６に示すよう
に、各折り返しミラー３５，３６，３７によって折り返
された走査光Ｌ₂ の折り返し面をそれぞれＺ₁ ，Ｚ₂ ，
Ｚ₃ とすると、光路長の最も長い右端部ＴＲを回転ドラ
ムＤ₂ の長手方向と平行にすることで光路長Ｔ₂ を本体
構成に合わせて有効に確保し、逆側の最大光路長部であ
る左端部ＴＬを折り返しミラー３５〜３７でジグザグに
畳み込むような光学系を構成した。これによって、走査
幅Ｗ₂ ＝２９７ｍｍを得る光路長Ｔ₂ ＝４００ｍｍとい
う大きな設定にするための回転多面鏡３の走査角度θを
従来よりも小さい値（θ≒４０°）にすることができ
る。

【００３１】（第３実施例）図７および図８は４枚の折
り返しミラー４５〜４８を用いる。また、第２の折り返
しミラー４６と第３の折り返しミラー４７によって複数
回反射させることにより光路長Ｔ₃ をさらに長く確保す
る。走査光Ｌ₃ は、第２の折り返しミラー４６で３回、
第３の折り返しミラー４７で２回反射された後、第４の
折り返しミラー４８を経て回転ドラムＤ₃ 上に結像され
る。第１の折り返しミラー４５で折り返された走査光Ｌ
₃ は、第２、第３の折り返しミラー４６，４７に対して
１°の入射角で入射するように第２、第３の折り返しミ
ラー４６，４７を１００ｍｍの距離だけ離して設置し
た。第１〜第４の折り返しミラー４５〜４８で折り返さ
れた折り返し面をＺ₁ 〜Ｚ₇ とすると、第２実施例に比
べて折り返し面Ｚ₂ 〜Ｚ₅（２往復分）の４００ｍｍだ
け光路長Ｔ₃ が長くなるため、最終的にＴ₃ ＝８００ｍ
ｍとなり、回転多面鏡３による走査角度θは半分の約２
０°になる。

【００３２】このように、回転ドラムと結像レンズ系の
間で同じ折り返しミラーによって複数回反射させること
により、光路長をより長く確保することができる。この
ようにして、回転多面鏡による走査角度をより一層縮小
し、極めてコンパクトな画像形成装置を実現することが
できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００３４】走査光を複数回折り返すことで光学偏向装
置と回転ドラムの離間距離を短縮して装置の小型化を促
進できる。また、走査方向を変更することで、光学偏向
装置と回転ドラムの配設位置に関する設計の自由度を大
幅に増大させ、例えば、光学偏向装置と回転ドラムが平
行になるように配設することが可能となる。このような
配置にすることで、定着装置の排熱等による光学偏向装
置の光学性能の劣化や短命化を防ぎ、小型かつ高性能で
しかも耐久性にすぐれた画像形成装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態による光学偏向装置を説明する図
である。

【図２】図１の光学偏向装置を搭載する画像形成装置を
示す図である。

【図３】第１実施例を示す模式平面図である。

【図４】図３の装置を示す断面図である。

【図５】第２実施例を示す模式平面図である。

【図６】図５の装置の主要部を示す部分斜視図である。

【図７】第３実施例を示す模式図である。

【図８】図７の装置の主要部を示す部分斜視図である。

【図９】一従来例を示す模式斜視図である。

【図１０】図９の装置を示す模式平面図である。

【図１１】図９の装置を搭載する画像形成装置を説明す
る図である。

【図１２】別の従来例による画像形成装置を説明する図
である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ３ 回転多面鏡 ４ 結像レンズ系 ６ 帯電装置 ７ 顕像化装置 ８ 転写装置 ９ 定着装置 １５，１６，２５，２６，３５〜３７，４５〜４８
折り返しミラー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを反射して走査光に変換する走
   査手段と、前記走査光を感光体に結像させる結像光学系
   を有し、該結像光学系が、前記走査光の走査面をその走
   査方向に対して所定の角度で斜めに横断する少なくとも
   １個の折り返しミラーを備えていることを特徴とする光
   学偏向装置。
2. 【請求項２】 複数の折り返しミラーが、それぞれ異な
   る角度で走査光を折り返すように配設されていることを
   特徴とする請求項１記載の光学偏向装置。
3. 【請求項３】 少なくとも１個の折り返しミラーが、複
   数回走査光を折り返すように配設されていることを特徴
   とする請求項１記載の光学偏向装置。
4. 【請求項４】 複数の折り返しミラーが、それぞれ異な
   る角度で走査光を折り返すことでその走査方向を９０°
   変化させるように構成されていることを特徴とする請求
   項１ないし３いずれか１項記載の光学偏向装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか１項記載の光
   学偏向装置と、感光体を保持する回転ドラムを有する画
   像形成装置。