JP2007011015A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】偏向器の動作速度が高速化されても、迷光が被走査面や光センサに入射するのを防止することができる光走査装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】光源85とポリゴンミラーユニット24との間において、ポリゴンミラーユニット24の近傍に、前後方向リブ69を設け、この前後方向リブ69に、前後方向に幅狭なスリット状の入射側開口77をその上端から切り欠くことにより形成する。光源85からのレーザビームは、前後方向リブ69に形成された入射側開口77を通過するときに、その主走査方向の幅が入射側開口77の幅に対応した幅に制限される。そのため、ポリゴンミラー92の回転速度が高速化されても、感光ドラム30の表面を露光する以外の時間に光源85からの光がポリゴンミラー92に入射して発生した迷光が、感光ドラム30の表面などに入射することを防止することができる。
【選択図】 図2
【解決手段】光源85とポリゴンミラーユニット24との間において、ポリゴンミラーユニット24の近傍に、前後方向リブ69を設け、この前後方向リブ69に、前後方向に幅狭なスリット状の入射側開口77をその上端から切り欠くことにより形成する。光源85からのレーザビームは、前後方向リブ69に形成された入射側開口77を通過するときに、その主走査方向の幅が入射側開口77の幅に対応した幅に制限される。そのため、ポリゴンミラー92の回転速度が高速化されても、感光ドラム30の表面を露光する以外の時間に光源85からの光がポリゴンミラー92に入射して発生した迷光が、感光ドラム30の表面などに入射することを防止することができる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、レーザプリンタなどの画像形成装置およびその画像形成装置に備えられる光走査装置に関する。
レーザプリンタなどの画像形成装置には、感光体の表面をレーザビームで走査して、画像データに基づく静電潜像を感光体に形成するための光走査装置が搭載されている。
この光走査装置は、たとえば、半導体レーザと、扁平な多角柱形状に形成され、各側面がレーザビームを反射させる反射面とされた回転多面鏡と、fθ特性を有する集光レンズとを備えている。半導体レーザから出射されたレーザビームは、回転多面鏡によって偏向および走査され、集光レンズを通過した後、感光体の表面に照射される(たとえば、特許文献1参照)。
特許第3137195号公報
この光走査装置は、たとえば、半導体レーザと、扁平な多角柱形状に形成され、各側面がレーザビームを反射させる反射面とされた回転多面鏡と、fθ特性を有する集光レンズとを備えている。半導体レーザから出射されたレーザビームは、回転多面鏡によって偏向および走査され、集光レンズを通過した後、感光体の表面に照射される(たとえば、特許文献1参照)。
近年、光走査装置の高速化の要求に応えるべく、回転多面鏡の回転速度が高速化する傾向にある。一般的なレーザプリンタでは、半導体レーザの光出力を安定させるための動作が必要となる。そのため、走査ごとに被走査面を露光する以外の時間に、一定時間レーザを点灯させ、その光出力をモニタダイオードで検出し、半導体レーザに流す電流を制御することで、光出力を一定に保っている。また、被走査面へ画像信号を書き出す位置を合わせるために、書き出し位置検出センサが設けられており、そのセンサに光を入射させるために一定時間の発光が必要となる。ところが回転多面鏡を高速化すると、上記のような、被走査面を露光する以外の時間にレーザを点灯させる時間の割合が相対的に増加する。すると、レーザビームが回転多面鏡の反射面で反射され、それが迷光となって感光体に入射するという不具合を生じる。また、感光体以外にも、書き出し位置検出センサ等の光センサに迷光が入射すると、プリンタの動作に不具合を生じる。
上記の特許文献1では、回転多面鏡と感光体との間に、回転多面鏡によって走査されるレーザビームの主走査方向の両端部を遮断する遮光板を配置することにより、感光体の表面に迷光が照射されるのを防止することが提案されている。しかしながら、この提案に係る技術では、被走査面を露光する以外の時間に半導体レーザが点灯した場合に、レーザビームの一部が所望しない反射面や回転多面鏡以外の部材で反射されるのを完全に防止することはできず、そのような反射による迷光の発生を防止することはできない。
そこで、本発明の目的は、偏向器の動作速度が高速化されても、迷光が被走査面や光センサに入射するのを防止することができる光走査装置および画像形成装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、被走査面を光で走査する光走査装置において、光源と、前記光源からの光を主走査方向に偏向および走査させるための偏向器と、前記光源と前記偏向器との間において前記偏向器の近傍に設けられ、前記光源からの光を通過させて、その光の幅を制限するための第1のアパーチャを有し、不要な光を遮断するための遮光リブと、を備えていることを特徴としている。
このような構成によると、光源と偏向器との間において、偏向器の近傍には、偏向器によって反射された不要な光を遮断する遮光リブが設けられる。また、遮光リブが第1のアパーチャを有しており、この第1のアパーチャによって、被走査面上に形成される光のスポット径を規定することができる。すなわち、光源から偏向器に向かう光を通過させるために遮光リブに形成される開口をアパーチャとすることにより、偏向器から光源側に向かう迷光を効果的に遮断することができる。そのため、偏向器の動作速度が高速化されても、被走査面を露光する以外の時間に光源からの光が偏向器に入射して発生した迷光が、被走査面、半導体レーザの光出力を安定させるために設けられるモニタダイオード、被走査面へ画像信号を書き出す位置を合わせるために設けられる書き出し位置検出センサなどに入射することを防止することができる。
なお、前記偏向器の近傍とは、前記偏向器と前記遮光リブとの間における光路上に他の部材が存在しないような位置をいう。言い換えれば、前記偏向器に入射する光がその入射直前における最終に前記開口部を通過するような位置をいう。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1のアパーチャは、前記光源からの光の主走査方向の幅を制限することを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1のアパーチャは、前記光源からの光の主走査方向の幅を制限することを特徴としている。
このような構成によると、迷光は、偏向器による光の偏向および走査に伴って、主として主走査方向に散乱されるように発生するため、第1のアパーチャを、光源からの光の主走査方向の幅を制限するものとすることにより、効果的に迷光を防止することができる。また、多くの場合、光走査装置のフレームは樹脂により一体成型されるため、第1のアパーチャを、主走査方向のみに光の幅を制限し、副走査方向には開放された形状とすることで、金型の構造を容易にすることができ、生産性の向上を図ることができる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記第1のアパーチャは、前記光源からの光の副走査方向の幅を制限することを特徴としている。
このような構成によると、遮光リブが有する第1のアパーチャにより、光の主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。
また、請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記光源と前記遮光リブとの間に配置され、前記光源からの光の副走査方向の幅を制限するための第2のアパーチャを備えていることを特徴としている。
このような構成によると、遮光リブが有する第1のアパーチャにより、光の主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。
また、請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記光源と前記遮光リブとの間に配置され、前記光源からの光の副走査方向の幅を制限するための第2のアパーチャを備えていることを特徴としている。
このような構成によると、第1のアパーチャによって、偏向器に入射する光の主走査方向の幅を制限することができながら、第2のアパーチャによって、その光の副走査方向の幅を制限することができる。そのため、遮光リブに設けられた第1のアパーチャの形状を成型が容易な形状にできるとともに、光の副走査方向の幅を正確に規定できる。
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記第2のアパーチャは、主走査方向において前記第1のアパーチャよりも幅広に形成され、前記光源からの光を通過させて、その光の主走査方向の幅も制限することを特徴としている。
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記第2のアパーチャは、主走査方向において前記第1のアパーチャよりも幅広に形成され、前記光源からの光を通過させて、その光の主走査方向の幅も制限することを特徴としている。
このような構成によると、第1のアパーチャによって、光源からの光の主走査方向の幅が制限される前に、第2のアパーチャによって、その光の主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。そのため、光源からの光が遮光リブに当たり散乱光になることによる迷光の発生を防止することができる。その結果、迷光が被走査面に入射することをより確実に防止することができる。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記偏向器と前記被走査面との間に設けられ、前記偏向器により偏向および走査された光を前記被走査面上で等速度で走査させるためのfθレンズと、前記偏向器と前記fθレンズとの間に配置され、前記偏向器により偏向および走査された光の副走査方向の幅を制限するための第3のアパーチャとを備えていることを特徴としている。
このような構成によると、第3のアパーチャによって、偏向器で偏向および走査された光がfθレンズを副走査方向の両側に外れることを防止することができ、偏向器およびその近傍から発生した迷光が被走査面に入射することをより確実に防止することができる。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の発明において、前記光源および前記偏向器を保持する樹脂製のフレームを備え、前記遮光リブは、前記フレームと一体に形成されていることを特徴としている。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の発明において、前記光源および前記偏向器を保持する樹脂製のフレームを備え、前記遮光リブは、前記フレームと一体に形成されていることを特徴としている。
このような構成によると、樹脂成型により、フレームと遮光リブとを同時に形成することができる。そのため、製造工程を簡素化することができる。また、遮光リブがフレームと一体に形成されることにより、偏向器の近傍におけるフレームの補強を図ることができる。そのため、偏向器の振動によるフレームの振動を防止することができ、そのような振動に起因する迷光の発生を防止することができる。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1ないし7のいずれかに記載の発明において、前記偏向器により偏向および走査された光を前記被走査面上に結像させるための走査光学系を備え、前記偏向器は、前記光源からの光を反射する複数の反射面を有し、その中心を通る回転軸線まわりに回転されるポリゴンミラーであり、前記光源、前記走査光学系および前記ポリゴンミラーは、1つの前記反射面が前記ポリゴンミラーに入射する入射光の光路に対して垂直をなすときに、当該反射面とは異なる前記反射面で入射光が反射して、その反射光が前記被走査面上に結像されるように配置されていることを特徴としている。
光源が半導体レーザである場合、反射面で反射した光が半導体レーザに戻ると、戻り光ノイズが発生し、半導体レーザの発振が不安定になる。また、反射面で反射した光が半導体レーザに戻り、半導体レーザに隣接して配置され、光出力を検出するモニタダイオードに入射した場合、半導体レーザの出力を安定化させるための動作に不具合が生じる。
ポリゴンミラーの1つの反射面がポリゴンミラーに入射する入射光の光路に対して垂直をなすときに、その反射面とは異なる反射面で入射光が反射することにより、反射面で反射した光が光源やモニタダイオードに入射することを防止することができる。そのため、光源からの光の出力が不安定になることを防止することができる。
ポリゴンミラーの1つの反射面がポリゴンミラーに入射する入射光の光路に対して垂直をなすときに、その反射面とは異なる反射面で入射光が反射することにより、反射面で反射した光が光源やモニタダイオードに入射することを防止することができる。そのため、光源からの光の出力が不安定になることを防止することができる。
また、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記走査光学系は、前記偏向器により偏向および走査された光を前記被走査面上で等速度で走査させるためのfθレンズを備え、前記光源、前記走査光学系および前記ポリゴンミラーは、
α/2+W/(2・f)−2π/N>0
(ただし、αは、前記反射面での光の反射位置と前記被走査面上において光が走査する領域の主走査方向の中心位置とを結ぶ直線と、前記反射面に入射する光とがなす角度であり、Wは、前記被走査面上において光が走査する領域の主走査方向の幅の1/2であり、fは、前記fθレンズの焦点距離であり、Nは、前記反射面の数である。)
の不等式を満たすように配置されていることを特徴としている。
α/2+W/(2・f)−2π/N>0
(ただし、αは、前記反射面での光の反射位置と前記被走査面上において光が走査する領域の主走査方向の中心位置とを結ぶ直線と、前記反射面に入射する光とがなす角度であり、Wは、前記被走査面上において光が走査する領域の主走査方向の幅の1/2であり、fは、前記fθレンズの焦点距離であり、Nは、前記反射面の数である。)
の不等式を満たすように配置されていることを特徴としている。
このような構成によると、光源、走査光学系およびポリゴンミラーが上記の不等式を満たすように配置されることにより、ポリゴンミラーの1つの反射面がポリゴンミラーに入射する入射光の光路に対して垂直をなすときに、その反射面とは異なる反射面で入射光を反射させることができ、その反射した光を被走査面上で確実に走査させることができる。
また、請求項10に記載の発明は、画像形成装置において、請求項1ないし9のいずれかに記載の光走査装置と、前記光走査装置による光の走査により静電潜像が形成される感光体とを備えていることを特徴としている。
また、請求項10に記載の発明は、画像形成装置において、請求項1ないし9のいずれかに記載の光走査装置と、前記光走査装置による光の走査により静電潜像が形成される感光体とを備えていることを特徴としている。
このような構成によると、偏向器の動作速度が高速化されても、迷光の発生を防止することができる光走査装置を備えているので、装置の高速化を図ることができながら、迷光が感光体に入射することを防止することができる。そのため、感光体に高品質な静電潜像を形成することができ、高品質な画像の形成を達成することができる。
請求項1に記載の発明によれば、偏向器の動作速度が高速化されても、被走査面を露光する以外の時間に光源からの光が偏向器に入射して発生した迷光が、被走査面、半導体レーザの光出力を安定させるために設けられるモニタダイオード、被走査面へ画像信号を書き出す位置を合わせるために設けられる書き出し位置検出センサなどに入射することを防止することができる。
請求項2記載の発明によれば、光源からの光の一部が偏向器の反射によって、主走査方向に散乱した迷光となるのを防止することができる。
請求項3記載の発明によれば、偏向器の反射による迷光を防止するとともに、光源からの光の主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。
請求項4記載の発明によれば、成型が容易な形状であるとともに、偏向器からの迷光の発生を確実に防止することができる。
請求項3記載の発明によれば、偏向器の反射による迷光を防止するとともに、光源からの光の主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。
請求項4記載の発明によれば、成型が容易な形状であるとともに、偏向器からの迷光の発生を確実に防止することができる。
請求項5記載の発明によれば、迷光が遮光リブによって乱反射され被走査面に入射することをより確実に防止することができる。
請求項6に記載の発明によれば、偏向器およびその近傍から発生した迷光が被走査面に入射することをより確実に防止することができる。
請求項7に記載の発明によれば、製造工程を簡素化することができながら、フレームの振動に起因する迷光の発生を防止することができる。
請求項6に記載の発明によれば、偏向器およびその近傍から発生した迷光が被走査面に入射することをより確実に防止することができる。
請求項7に記載の発明によれば、製造工程を簡素化することができながら、フレームの振動に起因する迷光の発生を防止することができる。
請求項8に記載の発明によれば、光源からの光の出力が不安定になることを防止することができる。
請求項9に記載の発明によれば、ポリゴンミラーの反射面で反射した光を、被走査面上で確実に走査させることができる。
請求項10に記載の発明によれば、装置の高速化を図ることができながら、高品質な画像の形成を達成することができる。
請求項9に記載の発明によれば、ポリゴンミラーの反射面で反射した光を、被走査面上で確実に走査させることができる。
請求項10に記載の発明によれば、装置の高速化を図ることができながら、高品質な画像の形成を達成することができる。
1.レーザプリンタの全体構成
図1は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタの一実施形態を示す側断面図である。
このレーザプリンタ1は、本体ケーシング2と、その本体ケーシング2内に、用紙3を給紙するためのフィーダ部4と、フィーダ部4により給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5とを備えている。
(1)本体ケーシング
本体ケーシング2の一方側の側壁には、後述するプロセスカートリッジ20を着脱するための着脱口6が形成されており、その着脱口6を開閉するためのフロントカバー7が設けられている。このフロントカバー7は、その下端部に挿通されたカバー軸8に回動自在に支持されている。これによって、フロントカバー7を、カバー軸8を支点として閉じると、フロントカバー7によって着脱口6が閉鎖され、フロントカバー7を、カバー軸8を支点として開くと、着脱口6が開放され、この着脱口6を介して、プロセスカートリッジ20を本体ケーシング2に対して着脱させることができる。
図1は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタの一実施形態を示す側断面図である。
このレーザプリンタ1は、本体ケーシング2と、その本体ケーシング2内に、用紙3を給紙するためのフィーダ部4と、フィーダ部4により給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5とを備えている。
(1)本体ケーシング
本体ケーシング2の一方側の側壁には、後述するプロセスカートリッジ20を着脱するための着脱口6が形成されており、その着脱口6を開閉するためのフロントカバー7が設けられている。このフロントカバー7は、その下端部に挿通されたカバー軸8に回動自在に支持されている。これによって、フロントカバー7を、カバー軸8を支点として閉じると、フロントカバー7によって着脱口6が閉鎖され、フロントカバー7を、カバー軸8を支点として開くと、着脱口6が開放され、この着脱口6を介して、プロセスカートリッジ20を本体ケーシング2に対して着脱させることができる。
なお、以下の説明では、このレーザプリンタ1において、フロントカバー7が設けられる側を「前側」とし、その反対側を「後側」とする。
(2)フィーダ部
フィーダ部4は、本体ケーシング2内の底部に、前後方向に沿って着脱自在に装着される給紙トレイ9と、給紙トレイ9の前端部の上方に設けられる分離ローラ10および分離パッド11と、分離ローラ10の後側(分離パッド11に対して用紙3の搬送方向上流側)に設けられる給紙ローラ12とを備えている。また、フィーダ部4は、分離ローラ10の前側上方(分離ローラ10に対して用紙3の搬送方向下流側)に設けられる紙粉取りローラ13と、その紙粉取りローラ13に対向配置されるピンチローラ14とを備えている。
(2)フィーダ部
フィーダ部4は、本体ケーシング2内の底部に、前後方向に沿って着脱自在に装着される給紙トレイ9と、給紙トレイ9の前端部の上方に設けられる分離ローラ10および分離パッド11と、分離ローラ10の後側(分離パッド11に対して用紙3の搬送方向上流側)に設けられる給紙ローラ12とを備えている。また、フィーダ部4は、分離ローラ10の前側上方(分離ローラ10に対して用紙3の搬送方向下流側)に設けられる紙粉取りローラ13と、その紙粉取りローラ13に対向配置されるピンチローラ14とを備えている。
フィーダ部4における用紙3の搬送経路は、紙粉取りローラ13の近傍から略U字形状に後側へ折り返され、プロセスカートリッジ20に向けて略水平に延びている。そして、フィーダ部4は、その搬送経路の略水平に延びる部分上に、1対のローラからなるレジストローラ15を備えている。
給紙トレイ9の内部には、用紙3を積層状に載置可能な用紙押圧板16が設けられている。この用紙押圧板16は、後端部において揺動可能に支持されることによって、前端部が下方に配置され、給紙トレイ9の底板に沿う載置位置と、前端部が上方に配置され、傾斜する供給位置との間で揺動可能とされている。
給紙トレイ9の内部には、用紙3を積層状に載置可能な用紙押圧板16が設けられている。この用紙押圧板16は、後端部において揺動可能に支持されることによって、前端部が下方に配置され、給紙トレイ9の底板に沿う載置位置と、前端部が上方に配置され、傾斜する供給位置との間で揺動可能とされている。
また、給紙トレイ9の前端部には、用紙押圧板16の前端部を上方に持ち上げるためのレバー17が設けられている。このレバー17は、用紙押圧板16の前端部下方位置において、後端部がレバー軸18にて揺動自在に支持され、前端部が給紙トレイ9の底板に伏した姿勢と、前端部が用紙押圧板16を持ち上げるように傾斜した姿勢との間で揺動可能とされている。そして、レバー軸18に駆動力が入力されると、レバー17がレバー軸18を支点として回転し、レバー17の前端部が用紙押圧板16の前端部を持ち上げ、用紙押圧板16を供給位置に移動させる。
用紙押圧板16が供給位置に位置されると、用紙押圧板16上の最上位の用紙3は、給紙ローラ12に押圧され、給紙ローラ12の回転によって、分離ローラ10と分離パッド11との間の分離位置に向けて給紙が開始される。
なお、給紙トレイ9を本体ケーシング2から離脱させると、用紙押圧板16が載置位置に位置される。用紙押圧板16が載置位置に位置されると、用紙押圧板16上に用紙3を積層状に載置することができる。
なお、給紙トレイ9を本体ケーシング2から離脱させると、用紙押圧板16が載置位置に位置される。用紙押圧板16が載置位置に位置されると、用紙押圧板16上に用紙3を積層状に載置することができる。
給紙ローラ12によって分離位置に向けて送り出された用紙3は、分離ローラ10の回転によって、分離ローラ10と分離パッド11との間に挟まれたときに、1枚ごとに捌かれて給紙される。給紙された用紙3は、紙粉取りローラ13とピンチローラ14との間を通過し、そこで紙粉が取り除かれた後、U字状の給紙側搬送経路に沿って折り返され、レジストローラ15に向けて搬送される。
レジストローラ15は、用紙3を、レジスト後に、感光ドラム30と転写ローラ33との間であって、感光ドラム30上のトナー像を用紙に転写する転写位置に搬送する。
(3)画像形成部
画像形成部5は、光走査装置としてのスキャナ部19、プロセスカートリッジ20および定着部21を備えている。
<スキャナ部>
スキャナ部19は、本体ケーシング2内の上部に設けられ、本体ケーシング2に固定された外ケーシング22と、外ケーシング22に固定されるフレームとしての内ケーシング23と、内ケーシング23内に配置される、光源85(図2参照)、ポリゴンミラーユニット24、走査光学系としてのfθレンズ25、走査光学系としての折返しミラー26、走査光学系としての面倒れ補正レンズ27および走査光学系としての屈曲ミラー28とを備えている。
(3)画像形成部
画像形成部5は、光走査装置としてのスキャナ部19、プロセスカートリッジ20および定着部21を備えている。
<スキャナ部>
スキャナ部19は、本体ケーシング2内の上部に設けられ、本体ケーシング2に固定された外ケーシング22と、外ケーシング22に固定されるフレームとしての内ケーシング23と、内ケーシング23内に配置される、光源85(図2参照)、ポリゴンミラーユニット24、走査光学系としてのfθレンズ25、走査光学系としての折返しミラー26、走査光学系としての面倒れ補正レンズ27および走査光学系としての屈曲ミラー28とを備えている。
光源85から発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラーユニット24で偏向および走査されてfθレンズ25を通過した後、折返しミラー26によって光路が折り返され、さらに面倒れ補正レンズ27を通過した後、屈曲ミラー28によってさらに光路が下方に屈曲されることにより、プロセスカートリッジ20の感光ドラム30の表面上に照射される。
なお、スキャナ部19の構成については、後に詳しく説明する。
<プロセスカートリッジ>
プロセスカートリッジ20は、本体ケーシング2内におけるスキャナ部19の下方に設けられ、本体ケーシング2に対して着脱口6を介して着脱自在に装着されている。
このプロセスカートリッジ20は、ドラムフレーム29と、そのドラムフレーム29内に設けられる、感光体としての感光ドラム30、スコロトロン型帯電器31、現像カートリッジ32、転写ローラ33およびクリーニングブラシ34とを備えている。
<プロセスカートリッジ>
プロセスカートリッジ20は、本体ケーシング2内におけるスキャナ部19の下方に設けられ、本体ケーシング2に対して着脱口6を介して着脱自在に装着されている。
このプロセスカートリッジ20は、ドラムフレーム29と、そのドラムフレーム29内に設けられる、感光体としての感光ドラム30、スコロトロン型帯電器31、現像カートリッジ32、転写ローラ33およびクリーニングブラシ34とを備えている。
ドラムフレーム29には、ドラムフレーム29外から転写位置に用紙3を搬送するためのドラム前側開口部35と、転写位置からドラムフレーム29外に用紙3を搬送するためのドラム後側開口部36とが形成されている。ドラム前側開口部35は、現像カートリッジ32の下方であって、転写位置の前側に配置され、転写ローラ33の軸方向(以下、単に「軸方向」という場合がある。)に沿ってドラムフレーム29の内外を連通するように開口されている。ドラム後側開口部36は、ドラム前側開口部35に対して転写位置を挟んで対向するように、転写位置の後側に配置され、軸方向に沿ってドラムフレーム29の内外を連通するように開口されている。
感光ドラム30は、円筒形状をなし、最表層がポリカーボネートなどからなる正帯電性の感光層により形成される被走査面としてのドラム本体37と、このドラム本体37の軸心において、ドラム本体37の軸方向に沿って延びる金属製のドラム軸38とを備えている。ドラム軸38がドラムフレーム29に支持され、このドラム軸38に対してドラム本体37が回転自在に支持されることにより、感光ドラム30は、ドラムフレーム29において、ドラム軸38を中心に回転自在に設けられている。また、感光ドラム30は、図示しないモータからの駆動力が入力されることにより、回転駆動される。
スコロトロン型帯電器31は、感光ドラム30の後側斜め上方において、ドラムフレーム29に支持されており、感光ドラム30と接触しないように間隔を隔てて、感光ドラム30と対向配置されている。このスコロトロン型帯電器31は、コロナ放電により、感光ドラム30の表面を一様に正極性に帯電させる。
現像カートリッジ32は、ドラムフレーム29に着脱自在に装着される。そのため、現像カートリッジ32は、本体ケーシング2に対して、ドラムフレーム29に装着された状態で着脱させることができ、また、ドラムフレーム29を本体ケーシング2に残したまま、単体で着脱させることもできる。
現像カートリッジ32は、ドラムフレーム29に着脱自在に装着される。そのため、現像カートリッジ32は、本体ケーシング2に対して、ドラムフレーム29に装着された状態で着脱させることができ、また、ドラムフレーム29を本体ケーシング2に残したまま、単体で着脱させることもできる。
この現像カートリッジ32は、現像筐体39と、その現像筐体39内に設けられる供給ローラ40、現像ローラ41および層厚規制部材42とを備えている。
現像筐体39は、後で詳述するが、後側が開放されるボックス状に形成されている。現像筐体39の内部には、トナー収容室43および現像室44が区画されている。
トナー収容室43は、現像筐体39の前側の内部空間として区画されている。トナー収容室43内には、現像剤として、正帯電性の非磁性1成分のトナーが収容されている。トナーには、重合性単量体、たとえば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル(C1〜C4)アクリレート、アルキル(C1〜C4)メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などによって共重合させることにより得られる重合トナーが用いられる。この重合トナーは、略球状をなし、流動性が極めて良好であり、高画質の画像形成を達成することができる。
現像筐体39は、後で詳述するが、後側が開放されるボックス状に形成されている。現像筐体39の内部には、トナー収容室43および現像室44が区画されている。
トナー収容室43は、現像筐体39の前側の内部空間として区画されている。トナー収容室43内には、現像剤として、正帯電性の非磁性1成分のトナーが収容されている。トナーには、重合性単量体、たとえば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル(C1〜C4)アクリレート、アルキル(C1〜C4)メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などによって共重合させることにより得られる重合トナーが用いられる。この重合トナーは、略球状をなし、流動性が極めて良好であり、高画質の画像形成を達成することができる。
なお、このようなトナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合され、また、流動性を向上させるために、シリカなどの外添剤が添加されている。トナーの平均粒径は、約6〜10μmである。
また、トナー収容室43内には、トナーを攪拌するためのアジテータ45が設けられている。このアジテータ45は、トナー収容室43のほぼ中央において幅方向(前後方向および上下方向に直交する方向、以下同じ。)に延びるアジテータ回転軸46と、アジテータ回転軸46に設けられた撹拌部材47とを備えている。図示しないモータからの駆動力がアジテータ回転軸46に入力されると、アジテータ回転軸46が回転され、撹拌部材47が、アジテータ回転軸46を中心として、トナー収容室43を周方向に移動する。そうすると、トナー収容室43内のトナーが、撹拌部材47によって、攪拌され、トナー収容室43から現像室44に放出される。
また、トナー収容室43内には、トナーを攪拌するためのアジテータ45が設けられている。このアジテータ45は、トナー収容室43のほぼ中央において幅方向(前後方向および上下方向に直交する方向、以下同じ。)に延びるアジテータ回転軸46と、アジテータ回転軸46に設けられた撹拌部材47とを備えている。図示しないモータからの駆動力がアジテータ回転軸46に入力されると、アジテータ回転軸46が回転され、撹拌部材47が、アジテータ回転軸46を中心として、トナー収容室43を周方向に移動する。そうすると、トナー収容室43内のトナーが、撹拌部材47によって、攪拌され、トナー収容室43から現像室44に放出される。
現像室44は、現像筐体39の後側の内部空間として区画されている。
供給ローラ40は、現像室44において、トナー収容室43との境界部分の後側に配置されている。この供給ローラ40は、金属製の供給ローラ軸48と、その供給ローラ軸48を被覆する導電性の発泡材料からなるスポンジローラ49とを備えている。供給ローラ軸48は、幅方向に延び、その両端部が現像筐体39に回転自在に支持されている。供給ローラ40は、図示しないモータからの駆動力が供給ローラ軸48に入力されることにより回転駆動される。
供給ローラ40は、現像室44において、トナー収容室43との境界部分の後側に配置されている。この供給ローラ40は、金属製の供給ローラ軸48と、その供給ローラ軸48を被覆する導電性の発泡材料からなるスポンジローラ49とを備えている。供給ローラ軸48は、幅方向に延び、その両端部が現像筐体39に回転自在に支持されている。供給ローラ40は、図示しないモータからの駆動力が供給ローラ軸48に入力されることにより回転駆動される。
現像ローラ41は、現像室44において、供給ローラ40の後側に配置され、供給ローラ40と互いに圧縮されるように接触した状態に設けられている。また、この現像ローラ41は、現像カートリッジ32がドラムフレーム29に装着された状態で、感光ドラム30に対して斜め前側上方から対向配置され、後側へ最も突出する上下方向中央部よりも下側の部分が感光ドラム30に接触している。この現像ローラ41は、金属製の現像ローラ軸50と、その現像ローラ軸50を被覆する導電性のゴム材料からなるゴムローラ51とを備えている。現像ローラ軸50は、幅方向に延び、その両端部が現像筐体39に回転自在に支持されている。ゴムローラ51は、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴムまたはシリコーンゴムから形成され、その表面に、フッ素が含有されているウレタンゴムまたはシリコーンゴムのコート層が被覆されている。現像ローラ41は、図示しないモータからの駆動力が現像ローラ軸50に入力されることにより回転駆動される。また、現像ローラ41には、現像時に現像バイアスが印加される。
層厚規制部材42は、金属製の板ばね材からなり、その遊端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部52を備えている。そして、層厚規制部材42は、現像ローラ41の上方から前側斜め下方に向けて延び、押圧部52が現像ローラ41上に弾性的に圧接される。
現像室44に送り込まれるトナーは、供給ローラ40の回転により、現像ローラ41に供給され、このとき、供給ローラ40と現像ローラ41との間で正極性に摩擦帯電される。現像ローラ41上に供給されたトナーは、現像ローラ41の回転に伴って、層厚規制部材42の押圧部52と現像ローラ41との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ41上に担持される。
現像室44に送り込まれるトナーは、供給ローラ40の回転により、現像ローラ41に供給され、このとき、供給ローラ40と現像ローラ41との間で正極性に摩擦帯電される。現像ローラ41上に供給されたトナーは、現像ローラ41の回転に伴って、層厚規制部材42の押圧部52と現像ローラ41との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ41上に担持される。
転写ローラ33は、ドラムフレーム29において、感光ドラム30の下方に設けられ、感光ドラム30と上下方向において対向して接触し、感光ドラム30との間にニップを形成するように配置されている。この転写ローラ33は、金属製の転写ローラ軸53と、その転写ローラ軸53を被覆する導電性のゴム材料からなるゴムローラ54とを備えている。転写ローラ軸53は、幅方向に延び、ドラムフレーム29に回転自在に支持されている。転写ローラ33は、図示しないモータからの駆動力が入力されることにより、回転駆動される。また、転写ローラ33には、転写時に転写バイアスが印加される。
クリーニングブラシ34は、ドラムフレーム29に取り付けられ、感光ドラム30の後側において、感光ドラム30と対向配置されている。クリーニングブラシ34は、感光ドラム30と対向して接触するように配置され、感光ドラム30に付着した紙粉などを掻き取る。
感光ドラム30の表面は、その感光ドラム30の回転に伴って、まず、スコロトロン型帯電器31により一様に正極性に帯電された後、スキャナ部19からのレーザビームの高速走査により露光され、用紙3に形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
感光ドラム30の表面は、その感光ドラム30の回転に伴って、まず、スコロトロン型帯電器31により一様に正極性に帯電された後、スキャナ部19からのレーザビームの高速走査により露光され、用紙3に形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
次いで、現像ローラ41の回転により、現像ローラ41上に担持されかつ正極性に帯電されているトナーが、感光ドラム30に対向して接触するときに、感光ドラム30の表面上に形成されている静電潜像、すなわち、一様に正極性に帯電されている感光ドラム30の表面のうち、レーザビームによって露光され電位が下がっている露光部分に供給される。これにより、感光ドラム30の静電潜像は、可視像化され、感光ドラム30の表面には、反転現像によるトナー像が担持される。
その後、感光ドラム30の表面上に担持されたトナー像は、レジストローラ15によって搬送されてくる用紙3が、ドラムフレーム29外からドラム前側開口部35を介してドラムフレーム29内に搬送され、感光ドラム30と転写ローラ33との間の転写位置を通過する間に、転写ローラ33に印加される転写バイアスによって、用紙3に転写される。トナー像が転写された用紙3は、ドラムフレーム29内からドラム後側開口部36を介してドラムフレーム29外に搬送され、定着部21に搬送される。
なお、転写後に感光ドラム30上に残存する転写残トナーは、現像ローラ41で回収される。また、転写後に感光ドラム30上に付着する用紙3からの紙粉は、クリーニングブラシ34によって回収される。
<定着部>
定着部21は、プロセスカートリッジ20の後側に設けられている。この定着部21は、定着フレーム55と、その定着フレーム55内に、加熱ローラ56および加圧ローラ57とを備えている。
<定着部>
定着部21は、プロセスカートリッジ20の後側に設けられている。この定着部21は、定着フレーム55と、その定着フレーム55内に、加熱ローラ56および加圧ローラ57とを備えている。
加熱ローラ56は、表面がフッ素樹脂によってコーティングされている金属管と、その金属管内に挿入されている加熱のためのハロゲンランプとを備えている。この加熱ローラ56は、図示しないモータからの駆動力が入力されることによって回転駆動される。
加圧ローラ57は、加熱ローラ56の下方において、加熱ローラ56を押圧するように対向配置されている。この加圧ローラ57は、金属製のローラ軸と、そのローラ軸を被覆するゴム材料からなるゴムローラとを備えている。加圧ローラ57は、加熱ローラ56の回転駆動に従って従動される。
加圧ローラ57は、加熱ローラ56の下方において、加熱ローラ56を押圧するように対向配置されている。この加圧ローラ57は、金属製のローラ軸と、そのローラ軸を被覆するゴム材料からなるゴムローラとを備えている。加圧ローラ57は、加熱ローラ56の回転駆動に従って従動される。
定着部21では、転写位置において用紙3上に転写されたトナー像を、用紙3が加熱ローラ56と加圧ローラ57との間を通過する間に熱定着させる。トナー像が定着した用紙3は、本体ケーシング2の上面に形成された排紙トレイ58に向かって搬送される。
定着部21から排紙トレイ58までの用紙3の排紙側搬送経路は、定着部21から略U字状に前側へ折り返されている。この排紙側搬送経路において、途中には搬送ローラ59が、下流側端部には排紙ローラ60が、それぞれ設けられている。
定着部21から排紙トレイ58までの用紙3の排紙側搬送経路は、定着部21から略U字状に前側へ折り返されている。この排紙側搬送経路において、途中には搬送ローラ59が、下流側端部には排紙ローラ60が、それぞれ設けられている。
定着部21において熱定着された用紙3は、搬送ローラ59によって、定着部21から排紙トレイ58までの搬送経路を搬送され、排紙ローラ60によって、排紙トレイ58上に排紙される。
2.スキャナ部の具体的構成
図2は、スキャナ部19の平面図であり、図3は、スキャナ部19の後側斜め上方から見た斜視図であり、図4は、スキャナ部19の前側斜め上方から見た斜視図である。
2.スキャナ部の具体的構成
図2は、スキャナ部19の平面図であり、図3は、スキャナ部19の後側斜め上方から見た斜視図であり、図4は、スキャナ部19の前側斜め上方から見た斜視図である。
スキャナ部19の外ケーシング22は、板金を折曲加工して形成されており、前後方向よりも幅方向に長い矩形状の底板61と、この底板61の各端縁から底板61と垂直に立ち上がる側板62とを一体的に備えている。
スキャナ部19の内ケーシング23は、樹脂成型により形成されており、略矩形状の底板63と、この底板63の各端縁から底板63と垂直に立ち上がる側板64とを一体的に備える容器状をなしている。この内ケーシング23は、外ケーシング22内に収容された状態で、底板63の後端部における幅方向両端部および底板63の前端部における幅方向略中央部を貫通する3本のケーシング固定用ねじ65によって、外ケーシング22の底板61に対して3点で固定される。また、3本のケーシング固定用ねじ65は、各ケーシング固定用ねじ65を頂点とする三角形で囲まれる領域内にポリゴンミラーユニット24が配置されるような位置にそれぞれ設けられている。
スキャナ部19の内ケーシング23は、樹脂成型により形成されており、略矩形状の底板63と、この底板63の各端縁から底板63と垂直に立ち上がる側板64とを一体的に備える容器状をなしている。この内ケーシング23は、外ケーシング22内に収容された状態で、底板63の後端部における幅方向両端部および底板63の前端部における幅方向略中央部を貫通する3本のケーシング固定用ねじ65によって、外ケーシング22の底板61に対して3点で固定される。また、3本のケーシング固定用ねじ65は、各ケーシング固定用ねじ65を頂点とする三角形で囲まれる領域内にポリゴンミラーユニット24が配置されるような位置にそれぞれ設けられている。
底板63には、感光ドラム30(図1参照)に向けて出射されるレーザビームが通過するビーム出射孔66が貫通して形成されている。このビーム出射孔66は、前後方向中央部よりも少し後方の位置において、幅方向に沿って、幅方向一方側の側板64の近傍から幅方向中央部を越える位置まで延びる細長い矩形状に形成されている。なお、外ケーシング22の底板61には、図1に示すように、ビーム出射孔66に対向する位置に、ビーム出射孔66から出射されるレーザビームを通過させる通過孔67が貫通して形成されている。
また、底板63には、内ケーシング23を補強する幅方向リブ68および遮光リブとしての前後方向リブ69,70と、fθレンズ25を支持するためのfθレンズ支持部71と、折返しミラー26を支持するための折返しミラー支持部72と、面倒れ補正レンズ27および屈曲ミラー28を一体的に支持するためのレンズ/ミラー支持部73と、後述する押さえばね83を支持するための2つのばね支持部74とが、底板63と一体的に立設されている。
幅方向リブ68は、ビーム出射孔66の後端縁から底板63と垂直に立ち上がり、ビーム出射孔66の全幅にわたって幅方向に延びている。この幅方向リブ68の前面は、ビーム出射孔66を区画している底板63の後端面と面一になっている。
前後方向リブ69,70は、底板63と垂直に立ち上がり、それぞれ幅方向リブ68の途中部と後側板64との間を連結するように前後方向に延び、幅方向において互いに間隔を隔てて対向配置されている。これにより、ビーム出射孔66の後方には、後側板64、幅方向リブ68および前後方向リブ69,70に取り囲まれる矩形状の領域75が形成されており、この領域75が、ポリゴンミラーユニット24を配置するためのポリゴン配置領域とされている。
前後方向リブ69,70は、底板63と垂直に立ち上がり、それぞれ幅方向リブ68の途中部と後側板64との間を連結するように前後方向に延び、幅方向において互いに間隔を隔てて対向配置されている。これにより、ビーム出射孔66の後方には、後側板64、幅方向リブ68および前後方向リブ69,70に取り囲まれる矩形状の領域75が形成されており、この領域75が、ポリゴンミラーユニット24を配置するためのポリゴン配置領域とされている。
また、幅方向リブ68および前後方向リブ69,70は、後述するポリゴンミラー92の上面の位置よりも高く形成されている。そして、幅方向リブ68には、ポリゴン配置領域75に配置されるポリゴンミラーユニット24と対向する位置に、その上端から略矩形状に切り欠くことにより、ポリゴンミラーユニット24で偏向および走査されたレーザビームが通過する出射側開口76が形成されている。また、後述する光源85に近い側の前後方向リブ69には、幅方向リブ68側の端部に、その上端から前後方向に幅狭なスリット状に切り欠くことにより、光源85からのレーザビームをポリゴン配置領域75に進入させるための第1のアパーチャとしての入射側開口77が形成されている。
fθレンズ支持部71は、ビーム出射孔66の前方において、fθレンズ25の幅方向両端部を支持することができるように1対として設けられ、幅方向において互いに間隔を隔てて対向配置されている。
折返しミラー支持部72は、前側板64と密着して設けられ、折返しミラー26の両端部を支持することができるように1対として設けられ、幅方向において互いに間隔を隔てて対向配置されている。折返しミラー支持部72の後面には、ばね性を有する板金を断面略C字状に屈曲させて形成された弾性支持部材78が設けられている。折返しミラー26は、その上端部を前側板64側に傾けて、弾性支持部材78にもたれかかるように配置され、弾性支持部材78の上側の端部で上方から押さえられるとともに、弾性支持部材78の下側の端部が前面に当接することにより弾性的に支持されている。また、折返しミラー支持部72には、折返しミラー26の上端部に後側から当接する当接部79が一体的に形成されている。さらに、折返しミラー支持部72には、上下方向に螺挿/螺抜可能な角度調整用ねじ80が設けられており、この角度調整用ねじ80のねじ頭が折返しミラー26の幅方向一方側の端部に当接している。
折返しミラー支持部72は、前側板64と密着して設けられ、折返しミラー26の両端部を支持することができるように1対として設けられ、幅方向において互いに間隔を隔てて対向配置されている。折返しミラー支持部72の後面には、ばね性を有する板金を断面略C字状に屈曲させて形成された弾性支持部材78が設けられている。折返しミラー26は、その上端部を前側板64側に傾けて、弾性支持部材78にもたれかかるように配置され、弾性支持部材78の上側の端部で上方から押さえられるとともに、弾性支持部材78の下側の端部が前面に当接することにより弾性的に支持されている。また、折返しミラー支持部72には、折返しミラー26の上端部に後側から当接する当接部79が一体的に形成されている。さらに、折返しミラー支持部72には、上下方向に螺挿/螺抜可能な角度調整用ねじ80が設けられており、この角度調整用ねじ80のねじ頭が折返しミラー26の幅方向一方側の端部に当接している。
図5は、折返しミラー支持部72の近傍を示す断面図である。折返しミラー26の取付角度(底板63に対する傾斜角度)は、角度調整用ねじ80のねじ頭の高さを変えることにより調整される。すなわち、図5(a)に示すように、角度調整用ねじ80を回して、角度調整用ねじ80のねじ頭を下げると、そのねじ頭の折返しミラー26に対する当接位置が下がり、折返しミラー26の下部が弾性支持部材78の弾性力に抗して前方に押されることにより、折返しミラー26が立っていく。一方、図5(b)に示すように、角度調整用ねじ80を回して、角度調整用ねじ80のねじ頭を上げると、そのねじ頭の折返しミラー26に対する当接位置が上がり、折返しミラー26の下部が弾性支持部材78の弾性力により後方に押されることにより、折返しミラー26が倒れていく。こうして、折返しミラー26の取付角度の調整が達成される。
図2ないし図4を再び参照して、レンズ/ミラー支持部73は、ビーム出射孔66の前方において、面倒れ補正レンズ27および屈曲ミラー28を支持することができるように1対として設けられ、幅方向において、互いに1対のfθレンズ支持部71間の間隔よりも広い間隔を隔てて対向配置されている。レンズ/ミラー支持部73には、fθレンズ支持部71よりも高い位置に形成され、面倒れ補正レンズ27を受けるためのレンズ受け部81と、このレンズ受け部81の後方において一段高く形成され、屈曲ミラー28を受けるためのミラー受け部82とを備えている。これにより、面倒れ補正レンズ27は、fθレンズ25よりも高い位置に配置され、面倒れ補正レンズ27と底板63との間には、ポリゴンミラーユニット24から折返しミラー26に向かう光が通過する間隔が形成される。また、屈曲ミラー28は、面倒れ補正レンズ27よりも高い位置に配置される。
ばね支持部74は、略円柱形状に形成され、幅方向リブ68の後方において、前後方向にレンズ/ミラー支持部73と対向配置されている。各ばね支持部74の上端部には、押さえばね83の基端部がばね固定用ねじ84により固定されている。押さえばね83は、ばね性を有する細長い板金を略クランク形状に屈曲させて形成されており、ばね支持部74の上端部から前方に延び、ビーム出射孔66の上方を跨いで、その先端部(遊端部)が屈曲ミラー28の幅方向両端部を上方からミラー受け部82に向けて押さえている。
また、レンズ/ミラー支持部73の幅方向側方には、光源85と、シリンドリカルレンズ86とが設けられている。
光源85は、前後方向略中央部において、側板64の近傍に配置されている。この光源85は、半導体レーザ(発光ダイオード)87と、半導体レーザ87から発光されるレーザビームを平行光束に変換するコリメートレンズ88とを備えている。
光源85は、前後方向略中央部において、側板64の近傍に配置されている。この光源85は、半導体レーザ(発光ダイオード)87と、半導体レーザ87から発光されるレーザビームを平行光束に変換するコリメートレンズ88とを備えている。
シリンドリカルレンズ86は、レンズ/ミラー支持部73と光源85との間であって、レーザビームの光路上に配置されている。光源85から出射されたレーザビームは、シリンドリカルレンズ86を通過し、副走査方向に収束されて、ポリゴン配置領域75に向けて進行する。
ポリゴン配置領域75には、ポリゴンミラーユニット24が配置されている。これにより、内ケーシング23には、ビーム出射孔66よりも後側において、ポリゴンミラーユニット24が保持され、ビーム出射孔66よりも前側において、fθレンズ25、折返しミラー26、面倒れ補正レンズ27、屈曲ミラー28、光源85およびシリンドリカルレンズ86が保持されている。
ポリゴン配置領域75には、ポリゴンミラーユニット24が配置されている。これにより、内ケーシング23には、ビーム出射孔66よりも後側において、ポリゴンミラーユニット24が保持され、ビーム出射孔66よりも前側において、fθレンズ25、折返しミラー26、面倒れ補正レンズ27、屈曲ミラー28、光源85およびシリンドリカルレンズ86が保持されている。
ポリゴンミラーユニット24は、長辺の長さがビーム出射孔66の長手方向に沿う方向の幅よりも短い略矩形状の基板89と、この基板89上に配置されるポリゴンモータ90と、ポリゴンモータ90の回転軸91に支持される偏向器としてのポリゴンミラー92とを備えている。そして、このポリゴンミラーユニット24は、ポリゴン配置領域75内に配置され、基板89を貫通する3本の基板固定用ねじ93によって、底板63に対して固定されている。
3本の基板固定用ねじ93は、任意の2本の基板固定用ねじ93を通る直線Lがビーム出射孔66の長手方向と交差するように配置されている。また、3本の基板固定用ねじ93は、各基板固定用ねじ93を頂点とする三角形で囲まれる領域内に、ポリゴンモータ90の回転軸91が位置するように配置されている。
ポリゴンミラー92は、複数の反射面94を有する多面体(たとえば、6面体)に形成されており、その中心に回転軸91が挿通されて、この回転軸91に支持されている。ポリゴンモータ90が駆動されると、回転軸91とともに、ポリゴンミラー92が高速回転される。
ポリゴンミラー92は、複数の反射面94を有する多面体(たとえば、6面体)に形成されており、その中心に回転軸91が挿通されて、この回転軸91に支持されている。ポリゴンモータ90が駆動されると、回転軸91とともに、ポリゴンミラー92が高速回転される。
シリンドリカルレンズ86を通過したレーザビームは、前後方向リブ69に達し、この前後方向リブ69に形成されている入射側開口77を通過して、ポリゴン配置領域75に進入する。これにより、レーザビームは、入射側開口77を通過するときに、その主走査方向(底板63と平行な方向)の幅が入射側開口77の前後方向の幅に対応した十分に小さな幅に制限され、主走査方向における余分なレーザビームは、前後方向リブ69によって遮断される。
入射側開口77を通過したレーザビームは、高速回転しているポリゴンミラー92の反射面94に入射し、その反射面94で反射することにより偏向され、主走査方向に等角速度で走査される。こうして偏向および走査されたレーザビームは、幅方向リブ68に形成されている出射側開口76から出射され、面倒れ補正レンズ27と底板63との間を通過して、fθレンズ25に入射する。
fθレンズ25は、ポリゴンミラー92(ポリゴンミラーユニット24)によって等角速度で走査されるレーザビームを、感光ドラム30の表面上で等速度で走査されるように変換する。このfθレンズ25を通過したレーザビームは、折返しミラー26で反射されて、その光路が後斜め上方に向けて折り返され、面倒れ補正レンズ27に入射する。
面倒れ補正レンズ27は、ポリゴンミラー92の反射面94の面倒れ(ポリゴンモータ90の回転軸91に対する傾斜)に起因するレーザビームの走査位置のずれを補正するためのレンズである。この面倒れ補正レンズ27を通過した光は、屈曲ミラー28で反射されることにより、光路が後斜め下方に向けて屈曲され、ビーム出射孔66および外ケーシング22の底板61に形成されている通過孔67を順に通過して、感光ドラム30の表面に照射される。
面倒れ補正レンズ27は、ポリゴンミラー92の反射面94の面倒れ(ポリゴンモータ90の回転軸91に対する傾斜)に起因するレーザビームの走査位置のずれを補正するためのレンズである。この面倒れ補正レンズ27を通過した光は、屈曲ミラー28で反射されることにより、光路が後斜め下方に向けて屈曲され、ビーム出射孔66および外ケーシング22の底板61に形成されている通過孔67を順に通過して、感光ドラム30の表面に照射される。
図6は、fθレンズ25、光源85およびポリゴンミラー92のより具体的な配置を説明するための図である。このスキャナ部19では、fθレンズ25、光源85およびポリゴンミラー92は、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射して、その反射したレーザビームが感光ドラム30の表面上に結像されるように配置されている。
すなわち、ポリゴンミラー92の反射面94に入射するレーザビームが、その反射面94におけるレーザビームの反射位置(入射位置)と感光ドラム30の表面上においてレーザビームが走査する領域(以下「有効走査領域」という。)の主走査方向の中心位置(以下「走査中心」という。)とを結ぶ直線に対してなす角度をαとし、走査中心と有効走査領域の主走査方向の一端部までの距離(有効走査領域の主走査方向の幅の1/2)をWとし、fθレンズ25の焦点距離をfとし、ポリゴンミラー92が有している反射面94の数をNとした場合に、fθレンズ25、光源85およびポリゴンミラー92は、次式(1)を満たすように配置されている。
α/2+W/(2・f)−2π/N>0 ・・・(1)
ポリゴンミラー92の反射面94で反射されたレーザビームが感光ドラム30の表面上で結像する位置と走査中心との距離をyとし、反射面94で反射されたレーザビームがその反射位置と走査中心とを結ぶ直線に対してなす角度をθとすると、fθレンズ25の特性により、次式(2)の関係を満たす。
ポリゴンミラー92の反射面94で反射されたレーザビームが感光ドラム30の表面上で結像する位置と走査中心との距離をyとし、反射面94で反射されたレーザビームがその反射位置と走査中心とを結ぶ直線に対してなす角度をθとすると、fθレンズ25の特性により、次式(2)の関係を満たす。
y=f×θ ・・・(2)
この距離yが走査中心と有効走査領域の主走査方向の一端部までの距離Wよりも短ければ、ポリゴンミラー92の反射面94で反射されたレーザビームは、有効走査領域に照射されることになる。したがって、次式(3)が満たされれば、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射して、その反射したレーザビームが感光ドラム30の表面上に結像される。
この距離yが走査中心と有効走査領域の主走査方向の一端部までの距離Wよりも短ければ、ポリゴンミラー92の反射面94で反射されたレーザビームは、有効走査領域に照射されることになる。したがって、次式(3)が満たされれば、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射して、その反射したレーザビームが感光ドラム30の表面上に結像される。
W>y ・・・(3)
一方、ポリゴンミラー92の反射面94に入射するレーザビームがその反射面94の法線に対してなす角度をβとすると、角度θは、
θ=2×β−α ・・・(4)
で表される。また、角度βは、2π/Nであるから、これを上記式(4)に代入すると、
θ=2×2π/N−α (5)
となる。
一方、ポリゴンミラー92の反射面94に入射するレーザビームがその反射面94の法線に対してなす角度をβとすると、角度θは、
θ=2×β−α ・・・(4)
で表される。また、角度βは、2π/Nであるから、これを上記式(4)に代入すると、
θ=2×2π/N−α (5)
となる。
そして、上記式(3)に上記式(2)および上記式(5)を代入すると、
W>f×θ=f×(2×2π/N−α)
となり、これを整理することによって、上記式(1)を得ることができる。よって、上記式(1)が満たされるように、fθレンズ25、光源85およびポリゴンミラー92が配置されることにより、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射して、その反射したレーザビームが感光ドラム30の表面上に結像される。これにより、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射することにより、反射面94で反射したレーザビームが光源85に戻ることを防止することができる。
W>f×θ=f×(2×2π/N−α)
となり、これを整理することによって、上記式(1)を得ることができる。よって、上記式(1)が満たされるように、fθレンズ25、光源85およびポリゴンミラー92が配置されることにより、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射して、その反射したレーザビームが感光ドラム30の表面上に結像される。これにより、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射することにより、反射面94で反射したレーザビームが光源85に戻ることを防止することができる。
ポリゴンミラー92の反射面94で反射したレーザビームが光源85(半導体レーザ87)に戻ると、戻り光ノイズが発生し、その戻り光ノイズの影響により、半導体レーザの発振が不安定になる。そこで、上述のようにfθレンズ25、光源85およびポリゴンミラー92を配置して、ポリゴンミラー92の反射面94で反射したレーザビームが光源85に戻ることを防止することにより、光源85(半導体レーザ87)からのレーザビームの出力が不安定になることを防止することができる。
以上のような構成によれば、光源85とポリゴンミラーユニット24(ポリゴンミラー92)との間において、ポリゴンミラーユニット24の近傍には、前後方向リブ69が配置されており、光源85からのレーザビームは、前後方向リブ69に形成された入射側開口77を通過するときに、その主走査方向の幅が入射側開口77の幅に対応した幅に制限される。このように、光源85からポリゴンミラーユニット24に向かうレーザビームを通過させるために前後方向リブ69に形成される入射側開口77を、レーザビームの主走査方向の幅を制限するためのアパーチャとすることにより、ポリゴンミラーユニット24から光源85側に向かう迷光を効果的に遮断することができる。そのため、ポリゴンミラー92の回転速度が高速化されても、感光ドラム30の表面を露光する以外の時間に光源85からのレーザビームがポリゴンミラー92に入射して発生した迷光が、感光ドラム30の表面や、半導体レーザの光出力を安定させるために設けられるモニタダイオード(図示せず)、被走査面へ画像信号を書き出す位置を合わせるために設けられる書き出し位置検出センサ(図示せず)などに入射することを防止することができる。
また、前後方向リブ69は、内ケーシング23の底板63と一体に形成されているので、樹脂成型により、内ケーシング23と前後方向リブ69とを同時に形成することができる。そのため、製造工程を簡素化することができる。また、前後方向リブ69が内ケーシング23と一体に形成されることにより、ポリゴンミラーユニット24の近傍における内ケーシング23の補強を図ることができる。そのため、ポリゴンミラーユニット24の振動による内ケーシング23の振動を防止することができ、そのような振動に起因する迷光の発生を防止することができる。
さらに、迷光は、ポリゴンミラー92によるレーザビームの偏向および走査に伴って、主として主走査方向に散乱されるように発生するため、前後方向リブ69に形成される入射側開口77を光源からの光の主走査方向の幅を制限するものとすることにより、効果的に迷光を防止することができる。また、入射側開口77は、副走査方向に開放された形状であるから、内ケーシング23を成型するための金型の構造を容易にすることができ、生産性の向上を図ることができる。
さらにまた、fθレンズ25、光源85およびポリゴンミラー92は、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射して、その反射したレーザビームが感光ドラム30の表面上に結像されるように配置されている。これにより、ポリゴンミラー92の1つの反射面94がポリゴンミラー92に入射するレーザビームの光路に対して垂直をなすときに、その反射面94とは異なる反射面94でレーザビームが反射することにより、反射面94で反射したレーザビームが光源85に戻ることを防止することができる。そのため、光源85(半導体レーザ87)からのレーザビームの出力が不安定になることを防止することができる。
そして、このレーザプリンタ1では、ポリゴンミラー92の回転速度が高速化されても、迷光の発生を防止することができるスキャナ部19を備えているので、装置の高速化を図ることができながら、迷光が感光ドラム30に入射することを防止することができる。そのため、感光ドラム30に高品質な静電潜像を形成することができ、高品質な画像の形成を達成することができる。
3.スキャナ部の第2の実施形態
図7は、スキャナ部19の第2の実施形態を図解的に示す斜視図である。この図7において、図2に示す各部に相当する部分には、図2の場合と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
3.スキャナ部の第2の実施形態
図7は、スキャナ部19の第2の実施形態を図解的に示す斜視図である。この図7において、図2に示す各部に相当する部分には、図2の場合と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
この図7に示す構成では、光源85とシリンドリカルレンズ86との間に、主走査方向において入射側開口77よりも幅が広い矩形状の絞り孔95を有する第2のアパーチャとしてのアパーチャ96が配置されている。そして、光源85からのレーザビームは、アパーチャ96の絞り孔95を通過した後、シリンドリカルレンズ86を通過し、さらに入射側開口77を通過して、ポリゴンミラー92に入射する。
このような構成によれば、レーザビームがアパーチャ96の絞り孔95を通過するときに、そのレーザビームの主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。これにより、前後方向リブ69の入射側開口77によって、ポリゴンミラー92に入射するレーザビームの主走査方向の幅が制限される前に、アパーチャ96によって、そのレーザビームの主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。そのため、光源85からのレーザビームが前後方向リブ69に当たり散乱光になることによる迷光の発生を防止することができる。その結果、迷光が感光ドラム30の表面に入射することをより確実に防止することができる。
4.スキャナ部の第3の実施形態
図8は、スキャナ部19の第3の実施形態を図解的に示す斜視図である。この図8において、図2に示す各部に相当する部分には、図2の場合と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
4.スキャナ部の第3の実施形態
図8は、スキャナ部19の第3の実施形態を図解的に示す斜視図である。この図8において、図2に示す各部に相当する部分には、図2の場合と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
この図8に示す構成では、ポリゴンミラー92とfθレンズ25との間に、主走査方向に長い矩形状の絞り孔97を有する第3のアパーチャとしてのアパーチャ98が配置されている。そして、ポリゴンミラー92で偏向および走査されたレーザビームは、アパーチャ98の絞り孔97を通過し、このとき副走査方向の幅が制限された後、fθレンズ25に入射する。
このような構成によれば、前後方向リブ69の入射側開口77によって、ポリゴンミラー92に入射するレーザビームの主走査方向の幅を制限することができるとともに、アパーチャ98によって、ポリゴンミラー92で偏向および走査されたレーザビームの副走査方向の幅を制限することができる。レーザビームの副走査方向の幅が制限されることにより、ポリゴンミラー92およびその近傍で発生した迷光が感光ドラム30の表面に入射することをより確実に防止することができる。
5.スキャナ部の第4の実施形態
図9は、スキャナ部19の第3の実施形態を図解的に示す斜視図である。この図8において、図2に示す各部に相当する部分には、図2の場合と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
5.スキャナ部の第4の実施形態
図9は、スキャナ部19の第3の実施形態を図解的に示す斜視図である。この図8において、図2に示す各部に相当する部分には、図2の場合と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
上述の各実施形態では、前後方向リブ69の上端から前後方向に幅狭なスリット状に切り欠くことにより入射側開口77が形成されているとしたが、この図9に示す構成では、入射側開口77が、前後方向リブ69に貫通して形成された矩形状の貫通孔とされている。
このような構成によれば、入射側開口77により、レーザビームの主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。
このような構成によれば、入射側開口77により、レーザビームの主走査方向および副走査方向の幅を制限することができる。
1 レーザプリンタ
19 スキャナ部
23 内ケーシング
25 fθレンズ
26 折返しミラー
27 面倒れ補正レンズ
28 屈曲ミラー
30 感光ドラム
37 ドラム本体
69 前後方向リブ
77 入射側開口
85 光源
92 ポリゴンミラー
94 反射面
96 アパーチャ
98 アパーチャ
19 スキャナ部
23 内ケーシング
25 fθレンズ
26 折返しミラー
27 面倒れ補正レンズ
28 屈曲ミラー
30 感光ドラム
37 ドラム本体
69 前後方向リブ
77 入射側開口
85 光源
92 ポリゴンミラー
94 反射面
96 アパーチャ
98 アパーチャ
Claims (10)
- 被走査面を光で走査する光走査装置において、
光源と、
前記光源からの光を主走査方向に偏向および走査させるための偏向器と、
前記光源と前記偏向器との間において前記偏向器の近傍に設けられ、前記光源からの光を通過させて、その光の幅を制限するための第1のアパーチャを有し、不要な光を遮断するための遮光リブと、を備えていることを特徴とする、光走査装置。 - 前記第1のアパーチャは、前記光源からの光の主走査方向の幅を制限することを特徴とする、請求項1に記載の光走査装置。
- 前記第1のアパーチャは、前記光源からの光の副走査方向の幅を制限することを特徴とする、請求項1または2に記載の光走査装置。
- 前記光源と前記遮光リブとの間に配置され、前記光源からの光の副走査方向の幅を制限するための第2のアパーチャを備えていることを特徴とする、請求項2に記載の光走査装置。
- 前記第2のアパーチャは、主走査方向において前記第1のアパーチャよりも幅広に形成され、前記光源からの光を通過させて、その光の主走査方向の幅も制限することを特徴とする、請求項4に記載の光走査装置。
- 前記偏向器と前記被走査面との間に設けられ、前記偏向器により偏向および走査された光を前記被走査面上で等速度で走査させるためのfθレンズと、
前記偏向器と前記fθレンズとの間に配置され、前記偏向器により偏向および走査された光の副走査方向の幅を制限するための第3のアパーチャとを備えていることを特徴とする、請求項1または2に記載の光走査装置。 - 前記光源および前記偏向器を保持する樹脂製のフレームを備え、
前記遮光リブは、前記フレームと一体に形成されていることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の光走査装置。 - 前記偏向器により偏向および走査された光を前記被走査面上に結像させるための走査光学系を備え、
前記偏向器は、前記光源からの光を反射する複数の反射面を有し、その中心を通る回転軸線まわりに回転されるポリゴンミラーであり、
前記光源、前記走査光学系および前記ポリゴンミラーは、1つの前記反射面が前記ポリゴンミラーに入射する入射光の光路に対して垂直をなすときに、当該反射面とは異なる前記反射面で入射光が反射して、その反射光が前記被走査面上に結像されるように配置されていることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載の光走査装置。 - 前記走査光学系は、前記偏向器により偏向および走査された光を前記被走査面上で等速度で走査させるためのfθレンズを備え、
前記光源、前記走査光学系および前記ポリゴンミラーは、
α/2+W/(2・f)−2π/N>0
(ただし、αは、前記反射面での光の反射位置と前記被走査面上において光が走査する領域の主走査方向の中心位置とを結ぶ直線と、前記反射面に入射する光とがなす角度であり、Wは、前記被走査面上において光が走査する領域の主走査方向の幅の1/2であり、fは、前記fθレンズの焦点距離であり、Nは、前記反射面の数である。)
の不等式を満たすように配置されていることを特徴とする、請求項8に記載の光走査装置。 - 請求項1ないし9のいずれかに記載の光走査装置と、
前記光走査装置による光の走査により静電潜像が形成される感光体とを備えていることを特徴とする、画像形成装置。
Priority Applications (3)
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JP2005192049A JP2007011015A (ja) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | 光走査装置および画像形成装置 |
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-
2005
- 2005-06-30 JP JP2005192049A patent/JP2007011015A/ja active Pending
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