JPH1152276A

JPH1152276A - 偏向走査装置およびこれを搭載する画像形成装置

Info

Publication number: JPH1152276A
Application number: JP9219075A
Authority: JP
Inventors: Kimio Kono; 公雄河野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】結露による回転多面鏡の汚染を防ぐ。【解決手段】画像形成装置の起動時には、トナーの定
着装置のヒータ等によって装置内部の温度が上昇し、光
学箱１０内の雰囲気が昇温する。このとき、回転多面鏡
３の温度が低いままであると、その反射面に結露が発生
し、結露あと等の汚れとなる。そこで、温度センサ１３
によって回転多面鏡３の温度をモニタし、面状発熱体１
２によって回転多面鏡３を加熱することで、その温度を
常時設定値以上に保つことで結露を防ぐ。

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画像形成装置に用いられる
偏向走査装置およびこれを搭載する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偏向走査装置は、高
速回転する回転多面鏡によってレーザビーム（レーザ
光）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７は一従来例による画像形成装置に用い
られる偏向走査装置を示すもので、半導体レーザ１０１
から発生されたレーザ光Ｌ₀ はコリメータレンズ１０１
ａ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、Ｙ軸方向（主走査方向）の
走査光となり、結像レンズ系１０４を経て図示しない回
転ドラム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Ｙ軸方向の主走査
と、回転ドラムの回転によるＺ軸方向の副走査に伴なっ
て静電潜像を形成する。

【０００４】感光体の周辺には、感光体の表面を一様に
帯電する帯電装置、感光体の表面に形成される静電潜像
をトナー像に顕像化するための顕像化装置、前記トナー
像を記録紙等の記録媒体に転写する転写装置等が配置さ
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。

【０００５】回転多面鏡１０３の走査光は、その走査面
の一端に達したものがＢＤミラー１０５によって反射さ
れ、集光レンズ１０６ａを経てＢＤセンサ１０６ｂに導
入され、処理回路１０７において走査開始信号に変換さ
れて半導体レーザ１０１に送信される。半導体レーザ１
０１は走査開始信号を受信したうえで、図示しないホス
トコンピュータから送信される画像情報に基づいた書き
込み変調を開始する。

【０００６】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、Ｂ
Ｄミラー１０５、ＢＤセンサ１０６ｂ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から回転ドラムに向かって
取り出すための窓１１１が設けられている。

【０００７】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を回転ドラム
上においてＹ軸方向に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。

【０００８】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、ＢＤ
ミラー１０５等を組み付けたうえで、図示しないふた部
材によって閉塞される。

【０００９】回転多面鏡１０３を回転駆動するモータ１
０３ａは、モータ基板１０３ｂに実装された駆動回路
と、該駆動回路の駆動電流によって励磁されるステータ
およびこれに対向するロータ等からなる磁気回路によっ
て構成される。

【００１０】

【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、偏向走査装置の起動時等において回転
多面鏡の反射面や結像レンズ系のレンズ面に結露が発生
する。このような結露自体は偏向走査装置の起動後に装
置全体が昇温すれば消滅するものであるから大きな問題
とはならないが、結露とともに付着した塵埃等が結露の
蒸発後に回転多面鏡の反射面等に残されていわゆる結露
あと（跡）となり、このような汚染のために回転多面鏡
の反射率や結像レンズ系の透過率等が低下するという未
解決の課題がある。

【００１１】図８は、レーザビームプリンタ等の画像形
成装置本体の電源スイッチがＯＮされてからの時間経過
に伴なう偏向走査装置内部の雰囲気の温度変化と回転多
面鏡の温度変化をそれぞれ曲線Ａ，Ｂで示すグラフであ
る。

【００１２】偏向走査装置は画像形成装置の一ユニット
であるが、環境温度が低い状態で画像形成装置本体の電
源スイッチがＯＮされると、トナーを記録紙等に加熱定
着する定着装置のヒータ等の起動によって本体内部の雰
囲気温度が上昇し始める。これに伴なって偏向走査装置
の光学箱内部の雰囲気の温度も図８の曲線Ａで示すよう
に上昇する。ところが、光学箱内部の雰囲気温度は、偏
向走査装置の一部品である例えば回転多面鏡の反射面の
温度（図８の曲線Ｂ）に比べて先行して上昇し、しかも
その上昇傾き（勾配）が大きいため、昇温した雰囲気
が、まだ運転開始前と同様に低温状態のままである回転
多面鏡に接触することによってその反射面に結露が発生
する。

【００１３】このような回転多面鏡や結像レンズ系の結
露は、光ビームの反射率や透過率を低下させ、結露した
状態でプリント動作を行なえば問題となることは言うま
でもないが、前述のように、結露は時間経過により偏向
走査装置の各部品が光学箱内の雰囲気温度に達すると消
滅するものであり、結露自体がプリント動作の障害にな
ることは少ない。しかしながら、結露とともに雰囲気中
の浮遊塵埃が付着すると、結露が消滅したのちも回転多
面鏡の反射面等に付着した塵埃が汚れとしてそのまま残
留し、結露あととなる。

【００１４】画像形成装置を起動するたびに、結露の発
生とその消滅の繰り返しによって塵埃の付着が進行して
ゆき、回転多面鏡の反射率を低下させる。また、結像レ
ンズ系のレンズ面やＢＤミラーの反射面等においても同
様の結露による汚染が進み、透過率や反射率が低下す
る。遂には画像の濃度が不足したり、ＢＤミラーの汚染
のために走査開始信号が得られなくなったりして、画像
形成装置が機能しない状態に陥る。

【００１５】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、回転多面鏡の結露
を防ぎ、長期間メンテナンスフリーで良好な画質を維持
できる高性能な偏向走査装置およびこれを搭載する画像
形成装置を提供することを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の偏向走査装置は、光ビームを偏向走査する
回転多面鏡と、これを回転駆動する駆動手段と、前記回
転多面鏡を経て前記光ビームを感光体に結像させる結像
光学系と、前記回転多面鏡またはその近傍の雰囲気の温
度を検出する検出手段と、その出力に基づいて前記回転
多面鏡または前記雰囲気を加熱する加熱手段を有するこ
とを特徴とする。

【００１７】加熱手段が、検出手段の出力に基づいて回
転多面鏡またはその近傍の雰囲気の温度を所定の範囲内
に制御するように構成されているとよい。

【００１８】加熱手段が、駆動手段のモータ基板に配設
されているとよい。

【００１９】加熱手段が、回転多面鏡を覆うキャップに
配設されていてもよい。

【００２０】加熱手段が、回転多面鏡に被着されていて
もよい。

【００２１】加熱手段が、画像形成装置の電源プラグに
直接接続されているとよい。

【００２２】加熱手段が、コントローラに接続されてい
てもよい。

【００２３】

【作用】回転多面鏡またはその近傍の雰囲気の温度を検
出手段によってモニタし、所定の温度以下になったとき
に加熱手段を駆動して回転多面鏡等を加熱する。このよ
うに回転多面鏡を常時昇温させておくことで、画像形成
装置の起動時の結露を防ぐことができる。

【００２４】加熱手段を画像形成装置の電源プラグに直
接接続し、画像形成装置の電源スイッチがＯＦＦであっ
ても加熱手段に電力が供給されるように構成しておけ
ば、画像形成装置の不作動中でも回転多面鏡の温度を常
時所定の温度以上に保つことで、起動時等の結露を回避
できる。

【００２５】加熱手段を偏向走査装置のコントローラに
接続しておいた場合は、画像形成装置の電源スイッチが
ＯＮになったときに回転多面鏡が加熱される。

【００２６】このようにして結露による回転多面鏡の汚
染を防ぐことで、長期間メンテナンスフリーで良好な画
質を維持できる。

【００２７】

【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。

【００２８】図１は一実施の形態による偏向走査装置を
示すもので、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１ａ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、Ｙ軸
方向（主走査方向）の走査光となり、結像光学系である
結像レンズ系４を経て図示しない回転ドラム上の感光体
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Ｙ軸方向の主走査と、回転ドラムの回転によ
るＺ軸方向の副走査に伴なって静電潜像を形成する。

【００２９】感光体の周辺には、感光体の表面を一様に
帯電する帯電装置、感光体の表面に形成される静電潜像
をトナー像に顕像化するための顕像化装置、前記トナー
像を記録紙等の記録媒体に転写する転写装置等が配置さ
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。

【００３０】回転多面鏡３の走査光は、その走査面の一
端に達したものがＢＤミラー５によって反射され、集光
レンズ６ａを経てＢＤセンサ６ｂに導入され、処理回路
７において走査開始信号に変換されて半導体レーザ１に
送信される。半導体レーザ１は走査開始信号を受信した
うえで、図示しないコントローラであるホストコンピュ
ータから送信される画像情報に基づいた書き込み変調を
開始する。

【００３１】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、ＢＤミラー５、Ｂ
Ｄセンサ６ｂ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の一端には走査光を光学箱１０から
回転ドラムに向かって取り出すための窓１１が設けられ
ている。

【００３２】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を回転ドラム上においてＹ軸方
向に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。

【００３３】光学箱１０の底壁には、シリンドリカルレ
ンズ２、回転多面鏡３、結像レンズ系４等が組み付けら
れており、コリメータレンズ１ａとユニット化された半
導体レーザ１は、光学箱１０の側壁に固着される。

【００３４】図２に示すように、回転多面鏡３を回転駆
動する駆動手段であるモータ３ａは、モータ基板３ｂに
実装された駆動回路と、該駆動回路の駆動電流によって
励磁されるステータ３ｃおよびこれに対向するロータ３
ｄ等からなる磁気回路によって構成される。

【００３５】モータ基板３ｂは、光学箱１０の底壁に支
持された軸受ハウジング３ｅと一体であり、ビス止め等
の公知の方法で光学箱１０に固定される。

【００３６】また、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、ＢＤミラー
５等を組み付けたうえで、図示しないふた部材によって
閉塞される。

【００３７】モータ基板３ｂ上には、モータ３ａのロー
タ３ｄの外側にこれと同軸的に加熱手段であるリング状
の面状発熱体１２が配設され、また、これに近接する位
置に、検出手段である温度センサ１３が設けられてい
る。温度センサ１３は、図示しない加熱制御回路を介し
て前述のホストコンピュータに接続されており、図３に
示すように、予め設定された２つの温度データＴ₁ ，Ｔ
₂ （Ｔ₁ ＜Ｔ₂ ）に基づいて面状発熱体１２のオン・オ
フ制御（ＯＮ・ＯＦＦ制御）を行なうものである。

【００３８】なお、前記加熱制御回路はモータ基板３ｂ
上に配設されており、偏向走査装置を搭載するレーザビ
ームプリンタ等の画像形成装置本体の電源プラグに直接
接続されており、本体の電源プラグが外部の電力供給に
接続されていれば、偏向走査装置の電源スイッチがＯＦ
Ｆであっても加熱制御回路が作動するように構成されて
いる。従って、画像形成装置の起動前で本体の電源スイ
ッチが切れたＯＦＦの状態であっても、加熱制御回路の
オン・オフ動作によって面状発熱体１２に通電され、温
度センサ１３によって感知された回転多面鏡３の近傍の
温度が温度Ｔ₁から温度Ｔ₂ の間の範囲に保たれる。

【００３９】詳しく説明すると、画像形成装置本体の電
源スイッチがＯＮになっている状態では、トナーを記録
紙等に加熱定着する定着装置のヒータ等により本体内部
の雰囲気温度は高く、温度センサ１３の検知温度も高い
ので、加熱制御回路は面状発熱体１２を駆動しない。画
像形成装置本体の電源スイッチが切られると、定着装置
のヒータ等、ほとんどの部品への電力供給が断たれ、本
体内部の雰囲気温度は次第に下がっていく。これに伴な
って、温度センサ１３の検知温度も下がっていき、予め
設定されている第１の温度Ｔ₁ を下まわると、加熱制御
回路は面状発熱体１２を駆動する。すると、回転多面鏡
３の周囲の雰囲気の温度は上昇し始める。予め設定され
ている第２の温度Ｔ₂ を上まわると、加熱制御回路は面
状発熱体１２への通電を停止する。このような温度制御
によって、回転多面鏡３の近傍の雰囲気の温度は、予め
設定されている第１の温度Ｔ₁ を下まわることはない
（図３の実線で示すグラフＢ₁ 参照）。回転多面鏡３自
体の温度は、周囲の雰囲気温度に対して位相遅れで変化
していくが、やはり予め設定されている第１の温度Ｔ₁
を大きく下まわることはない。図３の破線で示すグラフ
Ｂ₂ は、回転多面鏡３自体の温度の変化を示すものであ
る。回転多面鏡３の周囲の雰囲気と回転多面鏡３自体の
任意の時点での温度差はＴ₁ −Ｔ₂ を下まわる。一例と
して、Ｔ₁ ＝１０℃、Ｔ₂ ＝１５℃とすれば、両者の温
度差は最大でも５℃を超えることはない。

【００４０】このようにして、回転多面鏡３とその近傍
の雰囲気を常時昇温状態に保ち、画像形成装置の起動時
の結露を防ぐことで、結露や結露あとによるトラブルを
回避する。

【００４１】ここでは加熱手段として面状発熱体を用い
たが、これに限定されることはなく、モータ基板３ｂ上
に発熱素子を並べたり、印刷による発熱パターン等を形
成してもよい。

【００４２】図４および図５は第１の変形例を示す。こ
れは、回転多面鏡３とモータ３ａを覆うキャップ２０が
付加されており、図１の装置と同様の面状発熱体２２を
モータ基板３ｂ上に設ける替わりに、キャップ２０の内
壁に取り付けたものである。温度センサ２３も同様にキ
ャップ２０内に配設されている。キャップ２０は回転多
面鏡３を囲むケースであり、回転多面鏡３が高速回転し
ているときに生じる風損を減じたり、このケース内の空
気の循環を制限して浮遊塵埃の侵入を抑えるために設け
られるものである。モータ基板３ｂ内に含まれている加
熱制御回路によるオン・オフ制御方式は前述と同様であ
る。

【００４３】本変形例によれば、面状発熱体２２と温度
センサ２３がキャップ２０内の比較的狭く、密閉された
空間におかれているため、面状発熱体２２の動作時の温
度上昇が早く、面状発熱体２２の非動作時の温度下降は
緩慢となる。従って、面状発熱体２２の駆動時間が短く
て消費電力が小さくてすみ、加えて、回転多面鏡３とそ
の周囲の雰囲気温度差をより一層小さくすることができ
るという利点が付加される。

【００４４】図６は第２の変形例を示す。これは、回転
多面鏡３の上面に、印刷による発熱パターン３２をモー
タ３ａの回転軸と同心円状に配設したものである。さら
に、発熱パターン３２の内側と外側にこれと同心円状
に、給電ラインである配線パターン３２ａ，３２ｂが印
刷されており、これらが発熱パターン３２に接続されて
いる。モータ基板３ｂ上には温度センサ３３と、給電バ
ー３３ａ，３３ｂが配設されており、それぞれが配線パ
ターン３２ａ，３２ｂに接触している。給電バー３３
ａ，３３ｂのアームはバイメタルで構成されており、自
らの発熱によって、給電バー３３ａ，３３ｂの先端が配
線パターン３２ａ，３２ｂに対し当接、離脱を行なうよ
うに構成されている。

【００４５】前述と同様に、温度センサ３３が検出した
温度によって発熱パターン３２を制御する加熱制御回路
もモータ基板３ｂに含まれている。この加熱制御回路
は、画像形成装置のコントローラであるホストコンピュ
ータに接続されており、本体の電源スイッチと同期して
動作し、予め設定された２つの温度データＴ₁ ，Ｔ₂
（Ｔ₁ ＜Ｔ₂ ）に基づいて、発熱パターン３２のオン・
オフ制御を行なう。

【００４６】画像形成装置本体の電源スイッチが低温下
でＯＮされると、定着装置のヒータ等の起動により本体
内部の雰囲気温度が上昇し始める。これに伴なって偏向
走査装置内部の雰囲気温度も上昇し始める。しかし、本
体の電源スイッチがＯＮされると同時に、加熱制御回路
は偏向走査装置内部の雰囲気温度を温度センサ３３から
得て、予め設定された温度Ｔ₁ より下であれば、給電バ
ー３３ａ，３３ｂを起動する。給電バー３３ａ，３３ｂ
は通常は回転多面鏡３から離れているが、起動されると
バイメタルの作用によって回転多面鏡３に接触する。そ
して、給電バー３３ａ，３３ｂから配線パターン３２
ａ，３２ｂを経て発熱パターン３２に給電される。その
結果、回転多面鏡３の温度はその周囲の雰囲気温度より
も先行して上昇し、回転多面鏡３の温度が光学箱１０の
内部の雰囲気温度よりも下まわることはない。

【００４７】このようにして、回転多面鏡の反射面に結
露が発生するのを防ぎ、浮遊塵埃等による反射面の汚れ
を低減する。

【００４８】本変形例は、画像形成装置本体の電源スイ
ッチがＯＦＦの時は発熱パターンに通電せず、画像形成
装置本体の電源スイッチがオンになるのに同期して発熱
パターンを駆動する構成となっている。本体の電源スイ
ッチがＯＦＦでも加熱手段を駆動して常時回転多面鏡を
昇温状態に保つ場合に比べて、ランニングコストが低く
てすみ、また、制御の信頼性も高いことは言うまでもな
い。

【００４９】

【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。

【００５０】回転多面鏡の結露を防ぎ、長期間メンテナ
ンスフリーで良好な画質を維持することができる。この
ような偏向走査装置を搭載することで、画像形成装置の
高品質化を促進できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態による偏向走査装置を示す模式平
面図である。

【図２】図１の装置の主要部を示す部分断面図である。

【図３】回転多面鏡の周囲の雰囲気と回転多面鏡自体の
温度変化を比較する図である。

【図４】第１の変形例を示す部分断面図である。

【図５】図４の装置の平面図である。

【図６】第２の変形例を示す模式平面図である。

【図７】一従来例による偏向走査装置を示す模式平面図
である。

【図８】光学箱内部の雰囲気と回転多面鏡の温度変化を
比較する図である。

【符号の説明】

１半導体レーザ２シリンドリカルレンズ３回転多面鏡４結像レンズ系１０光学箱１２，２２面状発熱体１３，２３，３３温度センサ２０キャップ３２発熱パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、
これを回転駆動する駆動手段と、前記回転多面鏡を経て
前記光ビームを感光体に結像させる結像光学系と、前記
回転多面鏡またはその近傍の雰囲気の温度を検出する検
出手段と、その出力に基づいて前記回転多面鏡または前
記雰囲気を加熱する加熱手段を有する偏向走査装置。
【請求項２】加熱手段が、検出手段の出力に基づいて
回転多面鏡またはその近傍の雰囲気の温度を所定の範囲
内に制御するように構成されていることを特徴とする請
求項１記載の偏向走査装置。
【請求項３】加熱手段が、駆動手段のモータ基板に配
設されていることを特徴とする請求項１または２記載の
偏向走査装置。
【請求項４】加熱手段が、回転多面鏡を覆うキャップ
に配設されていることを特徴とする請求項１または２記
載の偏向走査装置。
【請求項５】加熱手段が、回転多面鏡に被着されてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の偏向走査装
置。
【請求項６】請求項１ないし５いずれか１項記載の偏
向走査装置と、これを制御するコントローラを有する画
像形成装置。
【請求項７】偏向走査装置の加熱手段が、画像形成装
置の電源プラグに直接接続されていることを特徴とする
請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】偏向走査装置の加熱手段が、コントロー
ラに接続されていることを特徴とする請求項６記載の画
像形成装置。