JP5168579B2 - 光走査装置、この光走査装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源から発せられるビームを偏向器により偏向させ、結像光学系により感光体上に露光を行う書き込みユニットを有するデジタルＰＰＣ等の画像形成装置に用いる光走査装置、およびこれを用いた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の中には、潜像担持体上に画像情報に応じた書込光を偏向走査することにより照射し、潜像担持体上に潜像を形成し、この潜像を現像して画像を得るものが知られている。書込光を偏向走査する光走査装置は、一般に、光源部から光束を略平行光にするカップリングレンズ、カップリングレンズからの平行光を整形するアパーチャ、整形された光束を線像にするシリンドリカルレンズ、光束を偏向走査するポリゴンスキャナ、このポリゴンスキャナにより偏向走査された書込光を潜像担持体表面に結像するための結像レンズ等の光学部品を備えている。また書込光の書き出し位置を決定するための同期信号を得る同期検知手段を設け、これらを光学ハウジングに収納している。

そして、上述のような光走査装置は、高品質な画像、高速度、省スペース、省エネルギ、低コスト等の様々な要求があり、従来から様々な工夫がなされてきている。

特開２００７−１７８７４４号公報 特開２００７−２４０８８４号公報

特許文献１では、光学ハウジングと一体のアパーチャが開示されており、部品点数の削減によるコストダウンと組立性の向上が図られているが、その一方で、光源ユニットが光学ハウジングと別体で、構成部品数が多くなり、コストダウン効果が小さくなることが考えられる。また光源ユニットを構成しているためレイアウトの自由度が少なく、ユニットサイズの大きさに制約がでてしまう。

特許文献２では、光学ハウジングに直接光源を取り付け、かつ光学ハウジングとアパーチャが一体となる構成が開示されており、部品構成の簡素になっていて、部品点数が削減されることによるコストダウンと組立性の向上が図られている。しかし、光源からの光束のうち、カップリングレンズの外を通る光が光学素子に反射され、潜像担持体に届いて異常画像となるおそれがある。

そこで本発明は、省スペースで構成部品が少なく、低コストで製造でき、フレア光による異常画像の発生しにくい高品位な光走査装置と、これを用いた画像形成装置を提案するものである。

本発明の光走査装置のうち請求項１に係るものは、
少なくとも、光源と、該光源から射出される光束をカップリングするカップリングレンズと、前記光源からの光束を所望の形状に整形するアパーチャ部と、前記光源からの光束を走査する偏向器と、該偏向器により偏向された光束を所望の形状に結像させる光学素子と、それらを備える光学ハウジングとからなる光走査装置において、
前記アパーチャ部を、前記光学ハウジングと一体で成型して前記光学ハウジングに設け、
該アパーチャ部周辺の壁を、前記光源から射出される光束のうち前記カップリングレンズ外の光束を遮光するとともに、
前記アパーチャ部周辺の壁の上部に遮光用のプレートを取り付けてなる、
ことを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１の光走査装置において、前記アパーチャ部周辺の壁が前記カップリングレンズを囲っていることを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１１の光走査装置において、前記アパーチャ部周辺の壁が前記光源の出射部を囲っていることを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、省スペースで構成部品が少なく、低コスト化でき、フレア光による異常画像が発生しにくい光走査装置と、これを用いた画像形成装置を実現できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。なお本発明は図示の画像形成装置への実施には限定されず、画像形成を行う種々の装置に適用可能である。

図１２は画像形成装置の断面を示す概略構成図である。図１２において、タンデムフルカラー機である画像形成装置１は像担持体としての感光体３、帯電装置２、現像手段としての現像装置５、感光体３をクリーニングするクリーニング装置７、感光体３上位静電潜像を書き込むための光走査装置１０など備えた画像形成部２０を有する。また、画像形成部２０は、感光体３に対して転写搬送ベルト６ａを挟んで対向する転写ローラ６を備える。転写ローラ６は転写搬送ベルト６ａを介して感光体３と転写ニップを形成する。さらに、トナーを消費する現像装置５に供給する補給用トナーを収納するトナーボトル２０ａを備える。

また、画像形成部２０の下方には、給紙部４０が設けられている。給紙部４０は、記録材収納部である給紙カセット１１と給紙ローラ１１ａとを有しており、給紙カセット１０は積載面上に記録材としての転写紙Ｓを積載するものである。給紙ローラ１１ａは、給紙カセット１０上に積載された転写紙Ｓを一枚ずつ分離給送するためのものである。この給紙ローラ１１ａによって給送された転写紙Ｓは、感光体３の手前のレジストローラ１２の位置で一旦待機させられる。そして、感光体３上に形成された画像の先端と転写紙Ｓの先端とが、感光体３と転写ローラ６とのニップ部である転写ニップにほぼ同時に到達するタイミングで、感光体３の回転に同期させて給送される。

さらに、画像形成部２０の上方には、転写紙Ｓの搬送経路を挟んで互いに圧接回転するように定着ニップを形成する２つのローラを備える定着手段としての定着装置９が設けられている。この定着装置９の転写紙搬送方向の下流側には、定着ニップを通過した転写紙Ｓを、排紙トレイ８に排出させるための排紙ローラ１８が設けられている。

また、画像形成部２０の更に上方には、読み取り部３０が設けられている。読み取り部３０は、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源３２ａ及び第一ミラー３２ｂを備えた第一走行体３２と、第二ミラー３５ａ及び第三ミラー３５ｂを備えた第二走行体３５とが設けられている。この第一走行体３２及び第二走行体３５によって走査された原稿の画像情報は、レンズ３３の後方に設置されているＣＣＤ３４に画像信号として読み込まれ、この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。画像処理された信号に基づいて、詳細は後述する光走査装置１０の光源が照射光を発し、この照射光が感光体３表面を走査することにより感光体３の表面に静電潜像が形成される。

次に、画像形成装置の画像形成の動作について説明する。
画像形成装置では、まず、感光体３は回転中に帯電装置２によって一様に帯電される。次いで、外部から入力された画像情報に基づいて光走査装置１０が駆動し、これによって感光体３の帯電領域（画像形成領域）に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５の現像ローラ５ａから供給される現像剤（トナー）によって現像されて可視像としてのトナー像になる。

一方、この感光体３上へのトナー像の形成が行われている間に、複数の給紙カセット１１のうち選択されたものから、給紙ローラ１１ａによって転写紙Ｓが引き出され、その先端をレジストローラ１２のニップ部に当接させた状態で待機する。感光体３上のトナー像に重ね合わされるタイミングでレジストローラ１２が回転を開始することにより、転写紙Ｓは、感光体３と転写ローラ６とによって形成される転写ニップに送り出される。そして、転写ニップで感光体３上のトナー像が転写せしめられた後、除電ブラシ（図示せず）との接触によって除電される。除電された転写紙Ｓは感光体３から機械的に分離された後、定着装置９に送られる。

定着装置９は、転写紙Ｓを二つのローラの間に挟み込むことで、転写紙Ｓを加熱するとともに加圧してトナー像を転写紙Ｓ上に定着せしめる。このようにしてトナー像が定着せしめられた転写紙Ｓは、排紙ローラ１８によって排紙トレイ８上に排紙される。

一方、転写ニップを通過した後の感光体３表面に残留した残留トナーは、クリーニング装置７によって感光体３上から除去され、回収される。

なお、上述した説明では、コンタクトガラス３１上に載置した原稿の画像情報を読み取り部３０で読み取って、その画像情報に基づいて作像する画像形成装置の複写機としての機能について説明した。画像形成装置は、複写機としての機能のみではなく、パソコンなどの外部の電子機器から入力される画像情報に基づいて作像するプリンタとしての機能も備えている。

図１に示す装置は、偏向器を中央部に配するタンデムフルカラー機に用いられる対向走査方式の光走査装置の断面図である。これを発明の実施例の一例として説明を行なう。

図２は光走査装置の一部の斜視図である。光源２０１は光学ハウジング２００に直接保持され、光源２０１からの光束はカップリングレンズ２０２により略平行光にされる。カップリングレンズ２０２からの光束はアパーチャ２０３により整形され、シリンドリカルレンズ２０４へ入射する。シリンドリカルレンズ２０４では整形された光束を線像に集光し、シリンドリカルレンズ２０４透過後の光束はポリゴンスキャナ２０５にて偏向走査される。偏向走査された光束は結像レンズ２０６により潜像担持体上にて結像され、潜像を形成する。

光源２０１は対向の片側では、光源２０１が主走査方向に同じ位置で、副走査方向に異なる位置でレイアウトされている。光源ユニットを設けず、光学ハウジング２００に直接取り付けるため、省スペース化を実現することが可能となる。また主走査方向に同じ位置であるため、光源２０１からポリゴンスキャナ２０５の間に、折り返しミラーを設置する必要がなく、部品点数を削減することが可能である。

図３に示すように、光源２０１からの光束Ｌは発散光であり、カップリングレンズ２０２にて略平行光とするが、カップリングレンズ２０２の外径よりも大きく発散している光束Ｌは、遮光されずに光学素子により反射され迷光となる。遮光されない光束Ｌは反射を繰り返し、潜像担持体である感光体３上に到達して異常画像となるおそれがあるが、図４に示すように、光学ハウジング２００に一体で設けられたアパーチャ２０３周辺の壁にて光源２０１からの発散光を遮光することで、アパーチャ２０３以外を通る光束Ｌはなくなり、フレア光による異常画像を抑制することが可能になる。

また、光源２０１からの光束は発散光であることから、カップリングレンズ２０２の内側の面で反射して迷光となるおそれもある。そこで図５のような形状を光学ハウジング２００と一体となったアパーチャ２０３周辺の壁にて設け、カップリングレンズ２０２を囲うことで、カップリングレンズ２０２にて反射した光束を遮光することが可能である。

さらに、図６のように光源の取り付いている壁と接続して光源２０１とカップリングレンズ２０２を囲うことで、遮光度を高めることができる。

これら上述の形状は、アパーチャを形成している壁の一部を利用しているため、金型構成が簡略で成型品の寸法精度が安定する。また形状の自由度が高く、光源の発散角やカップリングレンズの大きさにより自由に形状を変更でき、どのような条件でも確実に遮光することが可能である。

光源２０１の偏向方向は光源２０１により異なり、また２ｃｈ−ＬＤＡ（アンプ分離形デジタルレーザセンサ）を用いた場合などは、潜像担持体上でのビームピッチを所望のピッチとする必要があり、偏向方向に制約が生じる。その場合は、アパーチャ周辺の壁を高くしても遮光できない場合が考えられるが、図７に示すようにアパーチャ２０３周辺の壁を利用して別部材のプレート７０１を取り付けることで、どんな偏向方向の光束でも遮光することが可能である。別部材のプレート７０１とアパーチャ２０３周辺の壁を、上述のようにカップリングレンズ２０２を囲うように設けること（図８）や、さらに、プレート７０１を光源２０１の取り付いている壁と接続すること（図９）で、さらに遮光度を高めることが可能である。

このような構成とすることで、フレア光を確実に抑制し、良好な画像品質を得ることが出来ることに加えて、調整を行ったカップリングレンズを組立時に接触することから保護し、調整時のカップリングレンズの位置を保ち、良好な画像品質を保つことができる。

ところで、異なる画像形成装置に同じ光学系の光走査装置を用いる場合、作像プロセスの条件により、潜像担持体上でのビームスポット径を変更することで、異なる画像形成装置でも差異のない良好な潜像を得ることができることがある。その場合は、アパーチャの形状や大きさの変更にて対応することが可能である。アパーチャを光学ハウジングと別体で構成すると、アパーチャを機種により選択することで多くの共通化を図りながら異なる機種に対応できる作り分けが簡単に実現できる。製造上、共通部品が増えることで組立性が簡略になる上、量産によるコストダウン効果を得ることができる。

アパーチャを別部品とした場合、図１０のようにアパーチャ２０３とプレート７０１を一体とした構成部品１００１とすることは容易であり、フレア光を確実に抑えながら、部品点数を削減し、コストダウンを図ることができる。さらに図１０のようにアパーチャ２０３周辺の壁をカップリングレンズ２０２を囲うように設けると、カップリングレンズ２０２での反射光に対して遮光することが可能である。

同様に、図１１のようにアパーチャ２０２周辺の壁を光源２０１の取り付いている壁と接続して光源２０１とカップリングレンズ２０２を囲うことで、遮光度を高めることが可能である。

対向走査方式の光走査装置の断面図 図１の光走査装置の一部の斜視図 図１の光走査装置の一部の第１の例の拡大斜視図 図１の光走査装置の一部の第２の例の拡大斜視図 図１の光走査装置の一部の第３の例の拡大斜視図 図１の光走査装置の一部の第４の例の拡大斜視図 図１の光走査装置の一部の第５の例の拡大斜視図 図１の光走査装置の一部の第６の例の拡大斜視図 図１の光走査装置の一部の第７の例の拡大斜視図 図１の光走査装置の一部の第８の例の拡大斜視図 図１の光走査装置の一部の第９の例の拡大斜視図 画像形成装置の断面を示す概略構成図

符号の説明

２００：光学ハウジング
２０１：光源
２０２：カップリングレンズ
２０３：アパーチャ
２０４：シリンドリカルレンズ
２０５：ポリゴンスキャナ
２０６：結像レンズ
７０１：プレート
１００１：アパーチャとプレートを一体とした構成部品
Ｌ：光束

Claims (4)

1. 少なくとも、光源と、該光源から射出される光束をカップリングするカップリングレンズと、前記光源からの光束を所望の形状に整形するアパーチャ部と、前記光源からの光束を走査する偏向器と、該偏向器により偏向された光束を所望の形状に結像させる光学素子と、それらを備える光学ハウジングとからなる光走査装置において、
   前記アパーチャ部を、前記光学ハウジングと一体で成型して前記光学ハウジングに設け、
   該アパーチャ部周辺の壁を、前記光源から射出される光束のうち前記カップリングレンズ外の光束を遮光するとともに、
   前記アパーチャ部周辺の壁の上部に遮光用のプレートを取り付けてなる、
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１の光走査装置において、前記アパーチャ部周辺の壁が前記カップリングレンズを囲っていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１の光走査装置において、前記アパーチャ部周辺の壁が前記光源の出射部を囲っていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。