JPS62275215A - レ−ザプリンタ - 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】 （イ〕産業上の利用分野 この発明は、レーザビームを用いて感光体に画像を形成
しその画像を転写紙上に転写するレーザプリンタに関す
る。

（ロ）従来の技術 従来のこのようなレーザプリンタは、主に、画像形成用
ビームを出射する光学系と、そのビームを感光体上に静
電潜像を形成し、その静電潜像を現像する現像系とによ
って構成されるが、現象系から飛散する現像剤や塵埃に
よって光学系が汚染されないように、光学系と現像系と
の間に遮蔽壁が設けられ、光学系からのレーザビームは
その遮蔽壁の窓に設けられた防塵フィルタを介して現像
系の感光体上に到達し結像するように構成されている（
たとえば、米国特許第４．４８９，４３０号参照）。

そして、その防塵フィルタには、構成や設置が単純で、
汚染時の清掃又は交換が簡単であるところから、光学的
フィルタ、たとえば透明ガラス板が使用される。

しかしながら、光学的フィルタを用い・た場合にはその
フィルタを通過するレーザビームの１部がフィルタ表面
で反射し、その反射ビームがポリゴンミラーで再反射し
て感光体上にゴースト像を形成するという問題点があっ
た。

ところで、ゴースト画像を除去する従来技術は、たとえ
ば、米国特許第４，１７１，９０２号に見られるが、感
光体表面からの反射光に帰因するゴースト像を除去する
ものであって、上述の光学的フィルタ表面からの反射光
に帰因するゴースト像を除去するものではない。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので
、ゴースト像を形成する不要な反射光を遮光手段によっ
て除去することが可能なレーザビームプリンタを提供す
るものである。

（ハ）問題点を解決するための手段 この発明は、画像信号に対応したビームを出射するビー
ム源と、前記ビームによって静電画像が形成される感光
体と、前記ビーム源から出射されたビームを前記感光体
上に走査するためにそのビームを反射するポリゴンミラ
ーと、前記ポリゴンミラーと前記感光体の光路中に設置
され前記ポリゴンミラーからの反射光を前記感光体表面
に結像させる結像レンズと、前記ビーム源と前記ポリゴ
ンミラーと前記結像レンズとを収容し前記結像レンズか
ら前記感光体に進むビームが通過することができる窓を
有する箱と、前記窓の開口にわたって設けられた光学的
フィルターと、遮光手段とを備え、かつ、 前記遮光手段は、前記ポリゴンミラーの一つのミラー面
によって走査される前記ビームの一部が前記フィルタ表
面に反射され前記結像レンズを逆進し前記走査中のミラ
ー面に隣接する他のミラー面に反射される時にその反射
光が再び前記結像レンズの方向に進む光路中に設けられ
てなるレーザプリンタである。

前記遮光手段は、前記結像レンズの光軸に関して前記ビ
ーム源から前記ポリゴンミラーへのビーム入射側と反対
側の前記結像レンズ端部に、かつ、前記ポリゴンミラー
に対向する側の前記結像レンズ表面の近傍に、前記光軸
から所定距離だけ離れて設置されることが好ましい。

（ニ）作用 遮光手段は、フィルタ表面に反射されさらに走査中のミ
ラー面に隣接する他のミラー面に反射する光を遮光する
ので、フィルタ表面の反射光によるゴースト像の形成が
防止される。

（ホ）実施例 第１図はこの発明のレーザプリンタの全体の構成を示す
概略図、第２図は第１図の光学系を示す斜視図である。

これらの図は、半導体レーザとコリメータレンズとプリ
ズムからなり入力される画像信号に対応したビームを出
射するレーザビーム源１、レーザビーム源ｌからのビー
ムを複数のミラー面によって反射し走査するポリゴンミ
ラー２、ポリゴンミラー２を矢印入方向に所定速度で回
転させるモータ２ａ、ポリゴンミラー２で反射されたビ
ームの歪曲修差を補正する結像レンズ３、結像レンズ３
を通過したビームを反射する平面［４，平面鏡４で反射
したビームを通過させてポリゴンミラー２の各ミラーの
倒れ角のばらつきによって生じるビームの結像位置のバ
ラツキを補正するシリンドリカルレンズ３＋Ｌ、ポリゴ
ンミラー２と結像レンズ３と平面鏡４とシリンドリカル
レンズ３ａなどの光学的要素を収容し平面鏡４で反射し
たビームを通過させる窓６ａを有する箱６、窓６ａの開
口を覆うように設置されたフィルタ５、結像レンズ３の
近傍に設けた遮光板８、感光体ドラム７、感光体ドラム
７の表面を一様に帯電させる帯電用コロナ放電器９、現
像ローラ１０ａを備えそれによって現像剤を感光体ドラ
ム７の表面に供給する現像ユニット１０、記録紙１６を
収容するカセット１１、カセット１１の転写紙を給紙す
る給紙ローラ１２．記録紙を搬送する一対の搬送ローラ
１３、所定のタイミングに合わせて記録紙を感光体ドラ
ム７に向って間欠的に送出するレジストローラ１４、レ
ジストローラ１４から搬送される記録紙をコロナ放電に
よって帯電させ感光体ドラム７上の現像された画像を記
録紙の表面に転写させる転写用コロナ放電器９ａ、転写
された記録紙を感光体ドラム７から分離させる一対の分
離ローラ１５、記録紙を加熱定着する一対の定着ローラ
１７、定着の終了した記録紙を排出する排出ローラ１８
、排出される記録紙を受取るトレイ１９、そして、転写
の終了した感光体ドラム７の表面を清掃するクリーニン
グユニット２０を示している。結像レンズ３には、一般
的によく用いられるｆ・θレンズを使用したが、これは
レンズの光軸に対して角度θで入射したビームを、レン
ズから焦点距離ｆだけ離れて設置されたスクリーン上に
、その先軸からｆ・θだけ離れた位置に結像させるレン
ズである。

また、ポリゴンミラー２には一般的に正６角形又はそれ
以上の正多角形のものが使用される。遮光板８は、結像
レンズ３の厚みより大きい幅Ｗ（第１図）と、結像レン
ズ３の端部から光軸方向からの所定距離（後述）まで結
像レンズ面を覆う長さを存し、レーザビームを遮光する
に足る材質の板、たとえばアルミ、鉄などの金属板や不
透明プラスチック板などで形成される。フィルタ５は、
一般的な透明板ガラスを用いて形成したが、清掃又は交
換が容易なように箱６に着脱可能に設置されることが好
ましい。上述のような構成されたレーザビームプリンタ
の全体的な動作を説明する。

レーザビーム源１（第２図）から画像信号に対応するビ
ームＬ１が出射されると、ビームＬ１は回転するポリゴ
ンミラー２によって走査され、結像レンズ３と平面鏡４
、シリンドリカルレンズ３ａとフィルタ５とを介して感
光体ドラム７の表面上の点Ｐに結像される。帯電用コロ
ナ放電器９によって一様に帯電され矢印Ｂ方向に回転す
る感光体ドラム７の表面はビームＬｌによって走査され
て静電潜像を形成する。その静電潜像は、現像ローラ１
０’ａによって現像剤が付着され顕微化される。カセッ
ト１１に収容された記録紙１６は、給紙ローラ１２によ
って搬出され、搬送ローラ１３によって搬送されて、そ
の先端がレジストローラ１４に達すると一旦停止する。

感光体ドラム７の顕微化の進行状態とタイミングを合わ
せてレジストローラ１４が作動すると、記録紙はレジス
トローラ１４によって感光体ドラム７の顕微部に接する
ようにその下部まで搬送され、前面から転写用コロナ放
電器９ａが放電して、感光体ドラム７の表面に顕像を形
成している現象剤が記録紙側に移動（転写）する。転写
された記録紙は、分離ローラ１５によって感光体ドラム
から引離され、定着ローラ１７へ搬送される。そして、
定着ロー・−ラ１７によって加熱定着された記録紙が排
出ローラ１８によってトレイ１９へ排出されると、記録
紙一枚分の印字工程が終了する。なお、転写の終了した
感光体ドラム７の表面はクリーニングユニット２０によ
って清掃され、次の印字工程に対して備えられる。

第３図は第２図に示す各光学的要素の配置と作用との関
係を示す模式図である。同図において、外接円半径ｒの
ポリゴンミラー２は中心Ｏ１の周りに矢印入方向に回転
する。そしてポリゴンミラー２と結像レンズ３（簡略化
して示す）は、ビーム源ｌ（第２図）から出射されたビ
ームＬ１が、ポリゴンミラー２の一つのミラー面の中央
に角度π／４ｒａｄで入射した場合にその反射光が結像
レンズ３の光軸に一致するように、距ａｄだけ離れて配
置され、感光体ドラム７は、その表面が結像レンズ３ま
での光学的距離がｆ（結像レンズの焦点距離）となるよ
う配置され、さらにフィルタ５は、結像レンズ３との距
離にくらべて十分に感光体ドラム７の表面に接近し、そ
の屈折率がビームに及ぼす影響をさけるため、光軸Ｘに
垂直に設置されている。

遮光板８は、ポリゴンミラー２のミラー面２１によって
走査されるビームＬ２の一部がフィルタ５の表面に反射
され結像レンズ３を逆進しミラー面２１に隣接するミラ
ー面２２に反射される時に、その反射光Ｌ４が再び結像
レンズ３の方向に進む光路中に設けられなければならな
い。従ってこの実施例では、遮光Ｖｉ、８は、光軸Ｘに
関してビーム源ｌからポリゴンミラー２へ入射されるビ
ームＬｌの入射側と反対側の結像レンズ３の端部に、か
つ、ポリゴンミラー２に対向する側の結像レンズ面の近
傍に、光軸Ｘから所定距離だけ離れて設置されている。

このような各光学要素の配置において、ビーム源ｌから
出射されたビームＬｌがポリゴンミラー２のミラー面２
１に角度π／４で入射する角度位置から角度ωだけポリ
ゴンミラー２が回転し、ビームＬｌが点Ｃで反射されビ
ームＬ２となって角度θ（＝２ω）で結像レンズ３の点
りに入射すると、そのビームＬ２はフィルタ５を介して
感光体ドラム７の表面の点Ｆに結像される。ところで、
ビームＬ２の一部はフィルタ５の表面の点Ｅで反射され
るので、反射ビームＬ３となって結像レンズ３を介して
ポリゴンミラー２へと逆進する。ビームＬ３がミラー面
２２に入射すると、ミラー面２２の点Ｇで反射されビー
ムＬ４となって再び結像レンズ３のａＨに入射し、感光
体ドラム７の表面の点Ｊにゴースト像を形成しようとす
る。しかし、反射ビームＬ４は遮光板８によって結像レ
ンズに入射する以前に遮光されるので、ゴースト画像の
形成が防止される。このとき、感光体ドラム７の最大印
字幅に対応する点Ｎに結像されるビームＬ５は、ポリゴ
ンミラー２がさらに回転した時にミラー面２１に反射さ
れて、点Ｈよりら光軸Ｘに近い点Ｘ１に入射するので、
このビームが遮光板８によって遮光されることはない。

また、逆進ビームＬ３がミラー面２１に入射する場合に
は、そのビームはビーム源から出射されるビームＬｌと
ほぼ平行な方向に反射されるので、結像レンズ３に再入
射するおそれは全く無い。

前述した遮光板８から光軸Ｘまでの所定距離は、図３の
一点鎖線で示す角度位置を初期位置として角度ωだけ回
転した実線で示すポリゴンミラー２の反射面２２で反射
されるビームの戻り光が結像レンズ３に入射する点Ｈと
光軸Ｘとの距離（ＨＱ）から次式のＨｙとして算出され
ることが見出された。

ここで、θはｃｙ≧Ｋｙ＠ｍ足させる最小値であり、さ
らに、ＥＲ＃ＦＳ＝ｆθとし、 ｆ：結像レンズとして用いられるＦ・θレンズの焦点距
離。

ｎ：ポリゴンミラーの有するミラー面数。

ｒ：ポリゴンミラーの外接円半径。

ｄ：ポリゴンミラーの反射点とｆ・θレンズの走査中心
間の光学的距離。

ω＝ポリゴンミラーの回転角（＝θ／２）である。

ところで、最大印字（走査）幅に対応して点Ｎに結像さ
れるビームＬ５が結像レンズ３に入射する点Ｍの光軸Ｘ
からの距ｊｔ１Ｍｙ（ＭＱ）は、点Ｎの光軸からの距離
マ百をＮｙとすると、次式で表わされる。

Ｍｙ＝ｄ　・ｔ　ａｎ　（Ｎｙ／ｆ） 従って、遮光板８は、さらに旧式で表わされる点Ｍの位
置に入射する光を遮光しない位置にあることが確認され
ることが望ましい。

ここで、ｎ＝６、ｒ　＝２３．１ｍｍ１ｆ　＝１８６．
６ｍｍ、ｄ＝２０ｍｍ、２Ｎｙ＝２１６ｍｍ　（８ｘｉ
ｎｃｈ）とすると、θ＝１．４　ｄｅｇ％Ｈｙ≦１６．
１ｍｍ、Ｍｙ＝１３．１ｍｍとなり、従って所定距離は
たとえば１５ｍｍと決定される。

また、第４図は第１図に示す感光体ドラム７上のビーム
Ｌ２の結像点Ｐにおける部分詳細を示す図である。第４
図に示すように、ビームＬ２はフィルタ５の設置された
窓６ａの開口を介して結像点Ｐに達するが、感光体ドラ
ム７は、その中心０２と点Ｐを結ぶ法線Ｃ（破線）とビ
ームＬ２の入射方向とがα＝６°になるよう設置されて
いる。

つまり、αはビームＬ２が感光体ドラム７の表面に反射
してもその反射光Ｌ６が窓６ａの開口に入らない大きさ
の角度に設定されている。従って、フィルタ５を通過し
たビームＬ２はたとえ感光体ドラム７によって反射され
ても、その反射光Ｌ６は箱の壁によって遮光されるので
、感光体ドラム７上にゴースト像が形成されることはな
い。

第５図は、この発明の他の実施例を示す斜視図であり、
第２図における結像レンズ３がアルミ板製の保護カバー
２３によって覆われた場合を示している。そして、結像
レンズ３のビームＬ２の入射側には第２図および第３図
に示す遮光［８に対応する位置に遮光片８ユかカバー２
３に１体に形成され、カバー２１はビス２４によって箱
６（第２図）の床に固定される。従ってこの場合には、
遮光片８ユが第３図に示す遮光板８の役割を果すので、
フィルタ５からの反射光によるゴースト像は、萌述の実
施例と同様に、形成されることがない。

なお、遮光板８は、結像レンズ３に貼付けられた不透明
接着テープや塗布されたペイントによって代用される。

さらに、遮光Ｖｉ、８は、結像レンズ３の背面側（フィ
ルタ５側）に設置してもよいし、結像レンズとフィルタ
５との中間に設けてもよい。

（へ）発明の効果 この発明によれば、フィルターによって反射するレーザ
光が除去されるので、ゴースト画像のない良質な画像を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
は第１図の光学系を示す斜視図、第３図は第１図の光学
系の配置と作用を示す模式図、第４図は第１図の感光体
ドラムへのビーム入射状況を示す説明図、第５図は第２
図に示す光学系要素の他の実施例を示す斜視図である。 ｌ・・・レーザビーム源、 ２・・・ポリゴンミラー、 ３・・・結像レンズ、４・・・平面鏡、５・・・フィル
タ、６・・・箱、 ７・・・感光体ドラム、８・・・遮光板。 代理人　　弁理士　　野　河　信太部 ｚ　　　　−Ｉ　　　ＬＬ　　の 第４　図 ら

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像信号に対応したビームを出射するビーム源と、
   前記ビームによって静電画像が形成される感光体と、前
   記ビーム源から出射されたビームを前記感光体上に走査
   するためにそのビームを反射するポリゴンミラーと、前
   記ポリゴンミラーと前記感光体の光路中に設置され前記
   ポリゴンミラーからの反射光を前記感光体表面に結像さ
   せる結像レンズと、前記ビーム源と前記ポリゴンミラー
   と前記結像レンズとを収容し前記結像レンズから前記感
   光体に進むビームが通過することができる窓を有する箱
   と、前記窓の開口にわたって設けられた光学的フィルタ
   ーと、遮光手段と を備え、かつ、 前記遮光手段は、前記ポリゴンミラーの一つのミラー面
   によつて走査される前記ビームの一部が前記フィルタ表
   面に反射され前記結像レンズを逆進し前記走査中のミラ
   ー面に隣接する他のミラー面に反射される時にその反射
   光が再び前記結像レンズの方向に進む光路中に設けられ
   てなるレーザプリンタ。 ２、前記遮光手段が、前記結像レンズの光軸に関して前
   記ビーム源から前記ポリゴンミラーへのビーム入射側と
   反対側の前記結像レンズ端部に、かつ、前記ポリゴンミ
   ラーに対向する側の前記結像レンズ表面の近傍に、前記
   光軸から所定距離だけ離れて設置された特許請求の範囲
   第１項のレーザプリンタ。 ３、前記所定距離が次式で表わされるＨｙである特許請
   求の範囲第１項のレーザプリンタ。 Ｈｙ≦２ｆ・θ−ｒ−ｔａｎθ［ｃｏｓ（π／４−π／
   ｎ−ω）−１√２ｃｏｓπ／ｎ−］＋ｄ・ｔａｎ（４π
   ／ｎ−π／２＋θ） −ｒ［ｃｏｓ（π／４−π／２−ω）−１／√２ｃｏｓ
   π／ｎ］・ｔａｎ（４ｆ／ｎ−ｆ／２＋θ）ここで、θ
   はＧｙ≧Ｋｙを満足させる最小値であり、Ｇｙ＝２ｆθ
   −ｒ・ｔａｎθ［ｃｏｓ（ｆ／４−ｆ／ｎ−ω）−１／
   ２ｃｏｓｆ／ｎ］、Ｋｙ＝ｒ／√２ｃｏｓπ／ｎ−ｒｓ
   ｉｎ（π／４−π／ｎ−ω）、ｆ：結像レンズとして用
   いられるＦ・θレンズの焦点距離、 ｎ：ポリゴンミラーの有するミラー面数、 ｒ：ポリゴンミラーの外接円半径、 ｄ：ポリゴンミラーとｆ・θレンズ間の光学的距離、 ω＝２θ である。 ４、η＝６である特許請求の範囲第３項のレーザビーム
   プリンタ。 ５、前記結像レンズが保護カバーを備え、前記遮光手段
   が前記保護カバーと一体に形成されてなる特許請求の範
   囲第１項のレーザプリンタ。