JP5494281B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置、該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、レーザープロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、コンパクト化が進んでいる。
それに伴い、感光体までの光路長が短く高画角な光走査装置も提供されつつある。高画角な光走査装置を実現するために、同期検知手段における同期検知用の光束を走査レンズを通さない構成も提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されている光走査装置では、走査光学素子の端部を一部切り欠いて同期検知用の光束を通過させるため、走査画角を増加させると走査光学素子近傍で同期光束が通過するため走査光束と同期光東の分離が困難である。
また、特許文献２に開示されている光走査装置では、走査光学素子と同期検知用の光学素子とが別体となっており、走査光束と同期光束の分離は容易であるが、光源から偏光器までの入射光学系と走査光学系の間の狭いレイアウトの中に同期検知用の光学系を入れる必要があり、高画角化が進むとレイアウトが困難になるという課題がある。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、高画角化が進んでも同期検知用のスペースを十分に確保することができ、画像形成装置のさらなるコンパクト化に寄与できる光走査装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光源と、該光源からの光束を整形するアパーチャと、前記光束を副走査方向へ集光するシリンドリカルレンズと、多面の反射面を有する偏向器と、該偏向器に入射して偏向走査される光束を被走査面に導く走査光学系と、前記偏向器から前記アパーチャへ反射した光束で同期検知を行う同期検知手段と、を有し、前記アパーチャの開口は、当該アパーチャの主走査方向における中心から垂直に延びる線を境として一方の側にずれており、前記開口の外側部分である当該アパーチャの枠の主走査方向における前記垂直に延びる線を境とした他方の側の幅は、前記一方の側の幅よりも広く、前記アパーチャと前記同期検知手段は、前記光源と前記シリンドリカルレンズの間に配置され、前記偏向器により反射された同期光は、前記シリンドリカルレンズを通過した後、前記アパーチャにおける他方の側の枠により反射され、前記同期検知手段へ入射することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記アパーチャは、主走査方向に平行な面上において、前記光軸に対して垂直な方向を基準にして、前記同期検知手段に対応する枠部分が前記同期検知手段から離れるように角度θ傾いて配置されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記アパーチャの枠の反射率が表裏で異なり、光源側の反射率＜偏向器側の反射率であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光源が面発光レーザであることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、光源からのビームを被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する光走査装置を備え、前記像担持体に形成された潜像を現像剤で顕像化し、該顕像を直接に又は中間転写体を介して記録材に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記光走査装置が請求項１〜４のいずれか１つに記載の光走査装置であることを特徴とする。

本発明によれば、光源近くの走査レンズと離れた位置で同期検知を行えるので、走査開始側のレイアウトの自由度を高めることができ、高画角化が進んでも同期検知用のスペースを十分に確保することができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタの概要構成図である。 光走査装置の概要斜視図である。 アパーチャを示す正面図で、（ａ）は従来例を示す図、（ｂ）は本発明を示す図である。 第２の実施形態における光走査装置の概要斜視図である。 アパーチャを主走査方向で傾けた場合の効果を示す図で、（ａ）は傾けない場合の図、（ｂ）は傾けた場合の図である。 第３の実施形態における光走査装置の光源を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず図１に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタの構成の概要を説明する。レーザプリンタ１０００は、担持体として円筒状に形成された光導電性の感光体１１１０を有している。感光体１１１０の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２１、現像装置１１３１、転写ローラ１１４１、クリーニング装置１１５１が配備されている。帯電手段としてはコロナチャージャを用いることもできる。
更に、レーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７１が設けられ、帯電ローラ１１２１と現像装置１１３１との間で光書込による露光を行うようになっている。

画像形成を行うときは、感光体１１１０が時計回り方向に等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２１により均一帯電され、光走査装置１１７１のレーザビームＬＢの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。
形成された静電潜像はいわゆるネガ潜像であって画像部が露光されている。この静電潜像は現像装置１１３１により反転現像され、像担持体１１１０上にトナー画像が形成される。
記録材としての転写紙Ｐを収納した給紙カセット１１８１は、画像形成装置１０００本体に脱着可能であり、図示のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０１により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９１に挟持される。

レジストローラ対１１９１は、像担持体１１１０上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。
送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４１の作用によりトナー画像を静電転写される。
トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６１へ送られ、定着装置１１６１においてトナー画像を定着され、搬送路１２１１を通り、排紙ローラ対１２２１によりトレイ１２３１上に排出される。
トナー画像が転写された後の像担持体１１１０の表面は、クリーニング装置１１５１によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

光走査装置１１７１の詳細を図２に示す。
同図において符号１は光源としての半導体レーザで、基板２にハンダ付けされている。符号３はカップリングレンズ、５はシリンドリカルレンズ、７は偏向手段（多面鏡式偏向器）としてのポリゴンミラー、８は走査レンズ、９は光路折り曲げミラー、１０は同期検知手段、１１は被走査面としての感光体、１２はアパーチャをそれぞれ示す。
同期検知手段１０は、集光レンズ２０と、同期検知板２１とから構成されている。
本実施形態では、ポリゴンミラー７の回転軸方向を副走査方向、副走査方向及び光軸に直交する方向を主走査方向として説明する。

半導体レーザ１から出射した発散光束はカップリングレンズ３により、弱い収束光束、または平行光束、または弱い発散光束に変換される。カップリングレンズ３を出たビームは被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ１２を通過し、シリンドリカルレンズ５に入射し、該シリンドリカルレンズ５の作用により副走査方向へ集光され、ポリゴンミラー７の偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像する。
光源側からの光ビームはポリゴンミラー７の走査結像光学系側へ射出する。
ポリゴンミラー７は、駆動モータ１５により図に示す回転方向（時計回り方向）に回転軸の周りに回転させられるようになっている。
走査レンズ８、光路折り曲げミラー９は、ポリゴンミラー７により偏向される光ビームを、感光体１１に導光して光スポットを形成する。本実施形態において、ポリゴンミラー７は時計回りとし、感光体１１上を紙面奥から手前に向けて走査することとする。

次に、本実施形態における同期検知方法に関して説明する。
本実施形態においては、ポリゴンミラー７から光源の方向へ反射する光ビームを用いて同期検知を行う。アパーチャ１２は、光ビームを通過させる開口１２ａと、該開口１２ａを保持するアパーチャ本体としての枠１２ｂとから構成されている。
枠１２ｂは、高輝度アルミニウム板で形成されている。アパーチャ１２の光源側（表面）は墨塗りされており、光源側からの入射ビームに対して反射しないようにしている。
入射ビームがアパーチャ１２によって感光体１１への光走査中に光源側へ反射すると、ノイズとなり感光体１１へ入射する光ビームの光量が変化する不具合がある。また、アパーチャ１２のポリゴンミラー７側（裏面）は墨塗りをせず、ポリゴンミラー７側からの光ビームは反射する。
すなわち、アパーチャ１２は、
光源側の反射率＜ポリゴンミラー側の反射率
の条件となっている。
アパーチャ１２を反射しない部材で形成し、裏面側（ポリゴンミラー７側）に反射膜を形成して上記条件を満たすようにしてもよい。

同期検知は走査レンズ８で光書込みを行う前、ポリゴンミラー７から光源へ反射するタイミングより１°だけポリゴンミラー７が回転した状態で行う。ポリゴンミラー７から反射された同期光はシリンドリカルレンズ５を通過し、アパーチャ１２の外枠部（枠１２ｂの開口１２ａが存在しない走査レンズ側の部分）で反射され、集光レンズ２０を経て同期検知板２１へと到達する。
図３（ｂ）に示すように、本実施形態におけるアパーチャ１２の枠１２ｂの形状は、同期検知手段１０に対応する部分の主走査方向の幅が大きくなっている。すなわち、図３（ａ）に示すような開口１２ａが枠１２ｂの中央部に位置する従来のものに比べて、アパーチャの主走査方向の中心から略垂直に延びる線Ｌに対して開口１２ａが主走査方向の一方側にずれており、非対称となっている。
換言すると、アパーチャ１２における枠１２ｂの主走査方向の長さは、走査レンズ８側のみ長くなっている。これにより同期検知板２１へ確実に光ビームが反射される。
これにより、アパーチャ１２に、光源から出た光束の整形機能と、同期検知用光の反射面としての機能を併存させることができる。
また、枠１２ｂの走査レンズ８と反対側の部分は短くすることで、不要なスペースを省略することができ、光走査装置の小型化が図れる。

上記構成とすることで、走査レンズ８とレイアウト的に離れた位置で同期検知を行うため、走査画角が大きくなっても、走査レンズ８と同期検知板２１がより干渉しにくい。また、アパーチャ１２まで入射光学系と同期光学系が共用できるため、完全に独立した同期光学系を入射光学系と走査光学系との間に配置するよりもレイアウト自由度が高まり、光走査装置の小型化が図れる。

本実施形態では、光ビームがポリゴンミラー７からちょうど光源に戻るタイミングより走査レンズ８に向かってポリゴンミラー７が回転したタイミングで同期検知を行うこととしたが、光源に戻るタイミングより前でも成立する。
このように、光源近くの走査レンズと離れた位置で同期検知を行えることにより、走査開始側のレイアウト自由度が高まるために走査レンズの高画角化が図れ、書込ユニットのコンパクト化が図れる。

図４及び図５に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
図４に示すように、本実施形態では、アパーチャ１２が主走査方向に傾いて配置されている。すなわち、上記実施形態ではアパーチャ１２は光源の基板２に対して略平行に配置したが、主走査方向において角度θ傾けて配置している。
換言すると、光軸に対して垂直な方向を基準にして、同期検知手段１０に対応する部分が同期検知手段１０から離れるように主走査方向に傾けて配置されている。

このような構成とすることにより、図５（ｂ）に示すように、光源１から射出される光ビームと、アパーチャ１２へ戻り同期検知に使用される光ビームの分離が、角度差が大きくなるため（θ１＜θ２）容易となる。また、角度差が大きくなるため、同期検知板２１をシリンドリカルレンズ５近傍に配置しなくても良くなるなど、レイアウト自由度が高まる効果もある。

図６に第３の実施形態を示す。
本実施形態では光源として面発光レーザを用いることを特徴としている。光源に面発光レーザを用いることで光源の二次集積化が容易であり、ビーム数を増やせるため高密度、高速な書込を行うことができる。
面発光レーザの例を図６に示す。光源は、一例として図６に示されるように、４０個の発光部が２次元的に配列されて１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。これら４０個の発光部は、すべての発光部を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔となるように配置されている。なお、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザである。すなわち、２次元アレイ１００は、４０個の発光部を有する面発光レーザアレイである。
そして、各発光部から射出される光束の偏光状態は直線偏光であり、その偏光方向は副走査対応方向に平行である。また、各発光部から射出される光束の定常状態（光出力が安定した状態）での発散角（ＦＦＰ）は、主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれにおいても７度（ｄｅｇ）である。
光源は、＋Ｗ方向に向けて光束が射出されるように配置されている。

１ 光源としての半導体レーザ
７ 偏向器ととしてのポリゴンミラー
１０ 同期検知手段
１１ 被走査面としての感光体
１２ アパーチャ
１２ａ 枠
１００ 面発光レーザ
１１７１ 光走査装置
Ｐ 記録材

特許第３７６８８４０号公報 特開平１０−４８５５４号公報

Claims (5)

1. 光源と、該光源からの光束を整形するアパーチャと、前記光束を副走査方向へ集光するシリンドリカルレンズと、多面の反射面を有する偏向器と、該偏向器に入射して偏向走査される光束を被走査面に導く走査光学系と、前記偏向器から前記アパーチャへ反射した光束で同期検知を行う同期検知手段と、を有し、
   前記アパーチャの開口は、当該アパーチャの主走査方向における中心から垂直に延びる線を境として一方の側にずれており、前記開口の外側部分である当該アパーチャの枠の主走査方向における前記垂直に延びる線を境とした他方の側の幅は、前記一方の側の幅よりも広く、
   前記アパーチャと前記同期検知手段は、前記光源と前記シリンドリカルレンズの間に配置され、
   前記偏向器により反射された同期光は、前記シリンドリカルレンズを通過した後、前記アパーチャにおける他方の側の枠により反射され、前記同期検知手段へ入射することを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記アパーチャは、主走査方向に平行な面上において、前記光軸に対して垂直な方向を基準にして、前記同期検知手段に対応する枠部分が前記同期検知手段から離れるように角度θ傾いて配置されていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   前記アパーチャの枠の反射率が表裏で異なり、光源側の反射率＜偏向器側の反射率であることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
   前記光源が面発光レーザであることを特徴とする光走査装置。
5. 光源からのビームを被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する光走査装置を備え、前記像担持体に形成された潜像を現像剤で顕像化し、該顕像を直接に又は中間転写体を介して記録材に転写して画像を形成する画像形成装置において、
   前記光走査装置が請求項１〜４のいずれか１つに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。

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