(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成に必要な所要スポット径をもって被走査面上にビームを結像させるために、結像レンズの入射側の光路上にビーム整形用のスリットを設け、上記スリット通過後のビームを偏向器の反射面を構成するピラミダルミラーに、その法線方向に対して傾けて入射させ、その反射光を上記結像レンズに入射させる光ビーム走査装置において、
偏向器の回転軸を中空構造にし、
上記回転軸に沿った直線上に光源を配置し、
上記偏向器の中空部を光源から出射され結像レンズへ向かう入射ビームの光路の一部とし、
ビームを整形するスリット部材を、ピラミダルミラー入射側の偏向器の回転軸端に一体に設け、スリット部材が設けられた回転軸が偏向器とともに一体的に回転することを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項２】
上記中空部の径は、少なくとも被走査面上に画像形成に必要な所要の光スポット径以上となることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項３】
スリット部材は、結像レンズへ向かう入射ビームの主走査方向のビーム径と、副走査方向のビーム径とを整形することを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項４】
上記中空部内面は、光ビームを吸収する処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項５】
ピラミダルミラーブロックの光ビーム入射部または出射部の形状は、光源から発した光ビーム発散光を平行光束にするコリメータレンズ形状になっていることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビーム走査装置に関するものであり、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ等に適用可能な光ビーム走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ビームを偏向させる手段として、回転多面鏡やホロスキャナーが知られている。回転多面鏡は、多面鏡が１回転する間に、光ビームを複数の鏡面により複数回偏向するものである。一方、ホロスキャナーは、ホロディスクが１回転する間に、光ビームを複数のホログラム格子により複数回偏向するものである。このように、回転多面鏡やホロスキャナーは、複数の鏡面あるいは複数のホログラム格子によって光ビームを複数回偏向するものであるため、面倒れの問題を有している。
【０００３】
このような問題に鑑みて、鏡面を偏向器の回転軸に対して傾け、偏向させるべき光ビームを回転軸に沿って入射させて上記鏡面によって反射させ、反射ビームを３６０度偏向する偏向器が提案されている。この偏向器の上記鏡面はピラミダルミラーと呼ばれていて、このピラミダルミラーを用いる偏向方式は、上記回転多面鏡やホロスキャナーのように複数の鏡面あるいは複数のホログラム格子によって光ビームを複数回偏向するものと異なり、光ビームの偏向を一つの鏡面のみで行うため、上述のような面倒れの問題はない。
【０００４】
このように、ピラミダルミラーを用いる偏向方式は、偏向させるべき光ビームを偏向器の回転軸に沿って入射させ、ピラミダルミラーによって偏向反射させるものであるため、光ビームを出射させる光源を回転軸に沿った直線上に配置するか、あるいは、光源を回転軸に沿った直線上に配置しない場合には、回転軸に沿った直線上に反射ミラーを設け、光源から出射した光ビームをこの反射ミラーによって屈折反射させて光ビームを偏向器の回転軸に沿って入射させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ビームを出射させる光源を回転軸に沿った直線上に配置させた構成では、光源を配置するスペースを主走査方向に対して直交方向である副走査方向に設けなければならないため、装置全体が副走査方向に大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
一方、光源を回転軸に沿った直線上に配置しない場合には、回転軸に沿った直線上に反射ミラーを設けなければならないため、部品数が多くなってしまうと共に、コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、偏向器の回転軸を中空構造にし、その中空部を結像レンズへ向かう入射ビームの光路としたことにより、装置全体を小型化することができると共に、部品数を減らしコストを低減させることができる光ビーム走査装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、画像形成に必要な所要スポット径をもって被走査面上にビームを結像させるために、結像レンズの入射側の光路上にビーム整形用のスリットを設け、上記スリット通過後のビームを偏向器の反射面を構成するピラミダルミラーに、その法線方向に対して傾けて入射させ、その反射光を上記結像レンズに入射させる光ビーム走査装置において、偏向器の回転軸を中空構造にし、上記回転軸に沿った直線上に光源を配置し、偏向器の中空部を光源から出射され結像レンズへ向かう入射ビームの光路の一部とし、ビームを整形するスリット部材を、ピラミダルミラー入射側の偏向器の回転軸端に一体に設け、スリット部材が設けられた回転軸が偏向器とともに一体的に回転することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記中空部の径は、少なくとも被走査面上に画像形成に必要な所要の光スポット径以上となることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、スリット部材は、結像レンズへ向かう入射ビームの主走査方向のビーム径と、副走査方向のビーム径とを整形するこことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記中空部内面は、光ビームを吸収する処理が施されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、ピラミダルミラーブロックの光ビーム入射部または出射部の形状は、光源から発した光ビーム発散光を平行光束にするコリメータレンズ形状になっていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる光ビーム走査装置の実施の形態について説明する。図１において、符号１は、光ビーム走査装置に用いられる偏向器を示している。この偏向器１は、モータ２と後述するピラミダルミラーブロック３（図６参照）とで主に構成されている。
【００１４】
図１に示すように、上記モータ２は、円板状のケース４内にロータ部とステータ部が構成されていて、ロータ部の回転軸５の一部が、上記ケース４の中心から突出している。ロータ部がステータ部に対して回転することにより、上記回転軸５が回転する。
【００１５】
上記回転軸５の一端は、段状に形成されていて、大径部６と、この大径部６の下端に形成された小径部７とで構成されている。小径部７には、凹部８が形成されていると共に、環状の溝９が形成されている。上記回転軸５は中空構造に形成されている。より具体的に述べると、回転軸５の大径部６と小径部７の中心には、軸方向に延びた中空部１０が貫通して形成されていて、この中空部１０内を、図６に示す光源２０から出射された光ビームが通過することができるようになっている。すなわち、上記光源２０から出射され、偏向器１の偏向側に設けられた結像レンズへ向かう入射ビームの光路の一部が、回転軸５の中空部１０内に形成されている。
【００１６】
上記中空部１０の径は、上記光源から出射された光ビームが、少なくとも被走査面上に画像形成に必要な所要の光スポット径以上になるように形成されている。また、上記中空部１０の内面には、光ビームを吸収する処理が施されていて、中空部１０内において乱反射した光ビームを吸収することができるようになっている。これによって、画像上にゴーストが発生するのを防止して良好な画像を得ることができる。
【００１７】
図１及び図２に示すように、後述する結像レンズの入射側の光路上に位置する上記突出した回転軸５の先端、すなわち小径部７には、スリット部材１１が一体に取り付けられている。上記スリット部材１１は、底面を有する筒状に形成されている。スリット部材１１の開口側の内面には、上記小径部７に形成された溝９に嵌合する環状の突起部１３が形成されている。また、スリット部材１１の開口端には、小径部７に形成された凹部８に係合する凸部１４が形成されている。
【００１８】
上記突起部１３を溝９に嵌合させると共に、凸部１４を凹部８に係合させることにより、スリット部材１１を回転軸５の小径部７に位置決めして一体に取り付けることができる。なお、スリット部材１１を回転軸５に一体に取り付ける方法は、上記構成に限らず、スリット部材１１を回転軸５に一体に取り付けることができる方法であれば、接着、圧入、ネジ止め等、どのような方法であってもよい。
【００１９】
上記スリット部材１１の底面には、その中心に長円状のビーム整形用のスリット１２が形成されている。このスリット１２は、上記光源から出射され、結像レンズに向かう入射ビームを整形、より具体的には、入射ビームの主走査方向のビーム径および副走査方向のビーム径を整形するためのものである。入射ビームは、このスリット１２を通過することによって、主走査方向および副走査方向に対応したビーム径に整形され、画像形成に必要な所要スポット径をもって被走査面上に結像される。
【００２０】
また、有効走査画角（感光体への有効な書き込み幅を確保し得る走査角）だけスリット１２を回転させたとき、入射ビームの形状は、少なくとも上記スリット１２の大きさを上回るように設定されている。特に、光源として半導体レーザを用いた場合、半導体レーザから出射された光ビームの発散角は、接合面に対して平行方向と直角方向とで異なっていて、レンズ、プリズム等を用いてもビーム形状は楕円状となってしまうため、有効走査画角だけスリット１２を回転させても少なくともその範囲中は入射ビームの形状は、スリット１２の大きさを上回るように設定されていなければならないが、単にビーム径を大きくすれば光の利用効率が低下して必要なパワーが得られなくなるので、これを考慮して入射ビームの形状をスリット１２の大きさを上回るように設定する方がよい。
【００２１】
上記偏向器１の他端、すなわち大径部６と小径部７とが形成されていない一端には、図６に示すように、偏向器１の反射面を構成するピラミダルミラー３ａが形成されたピラミダルミラーブロック３が一体に取り付けられている。上記ピラミダルミラー３ａは、中空部１０内を通過した光ビームを、その光軸方向に直交する法線方向に対して傾けて入射させるように傾斜して設けられている。
【００２２】
前記光源から出射した光ビームは、上記スリット１２を通過し、中空部１０内を通過した後、ピラミダルミラー３ａに入射し、ピラミダルミラー３ａによって偏向反射され、光軸方向に直交する法線方向に出射し、この反射光は、後述する結像レンズに入射する。
【００２３】
このように、ピラミダルミラー３ａが形成されたピラミダルミラーブロック３と、スリット１２が形成されたスリット部材１１が、回転軸５に一体に取り付けられていることにより、ピラミダルミラー３ａの偏向反射方向と、スリット１２による光ビームの整形とを有効走査画角において常に同期的に行うことができる。
【００２４】
次に、上記偏向器１が適用された光ビーム走査装置を用いた画像形成装置について説明する。感光体ドラム３０の周辺には、その回転方向の順に帯電器３１、現像ユニット３２、転写チャージャ３３、クリーニングユニット３４が配置されており、帯電器３１と現像ユニット３２との間の位置で感光体ドラム３０に光源２０から出射された光ビームが入射して露光するように光ビーム走査装置３５が設けられている。
【００２５】
上記帯電器３１、光書込位置３６は、感光体ドラム３０の下側に配置され、光ビーム走査装置３５は、感光体ドラム３０、現像ユニット３２、クリーニングユニット３４の下方に設けられている。また、転写チャージャ３３は感光体ドラム３０の上側に配置されている。
【００２６】
転写チャージャ３３と感光体ドラム３０との間の転写部に転写紙を給紙する給紙トレイ３７は、光ビーム走査装置３５の下側に設けられ、転写紙はフィードローラ３８とこれに圧接するフリクションパッド３９により１枚ずつ送り出され、現像ユニット３２の側方で大きく反転し、現像ユニット３２の上方に設けられたレジストローラ対４０、４１により感光体ドラム３０上に形成された画像と位置が整合するようにタイミングを合わせて転写部に給紙される。転写後の転写紙経路には定着ユニット４２が設けられ、その排出側には排紙トレイ４３が設けられている。
【００２７】
光源２０から出射された光ビームは、スリット部材１１のスリット１２を通過することによって、主走査方向および副走査方向に対応したビーム径に整形され、回転軸５に形成された中空部１０を通過した後、ピラミダルミラー３ａに入射し、一定の角度範囲を繰り返し偏向する。ピラミダルミラー３ａによって偏向反射された光ビームは、結像レンズ（ｆθレンズ）４４により感光体ドラム３０上の入射位置３６で直線上に結像し等速度で投影点が移動するように補正され、反射ミラー４５、トロイダルレンズ４６を介して感光体ドラム３０に入射し、入射光の偏向により主走査が行われ、感光体ドラム３０の回転により副走査が行われ、画像情報信号に応じた画像が書き込まれ、静電潜像が形成される。上記光ビーム走査装置３５は、画像形成装置のベースカバー４７に直接取り付けられている。
【００２８】
上記感光体ドラム３０上に形成された静電潜像は、現像ユニット３２により現像されてトナー像が形成され、レジストローラ対４０、４１により給紙された転写紙に転写チャージャ３３の作用により転写される。転写後、感光体ドラム３０より分離された転写紙は定着ユニット４２により定着され、排紙トレイ４３に排出される。なお、転写後、感光体ドラム３０上に残留したトナーは、クリーニングユニット３４によりクリーニングされる。
【００２９】
上記実施の形態によれば、偏向器１の回転軸５を中空構造にし、その中空部１０を結像レンズへ向かう入射ビームの光路としたため、この光路分だけ装置全体を小型化することができる。また、光源を回転軸に沿った直線上に配置しない場合には回転軸に沿った直線上に反射ミラーを設けなければならないが、上記実施の形態では、光源を回転軸５に沿った直線上に配置しているため、上記反射ミラーを設ける必要がなく、部品数を減らしコストを低減させることができる。
【００３０】
また、図３に示すように、上記ピラミダルミラーブロック３の光ビーム入射部５０の形状を、光源から発した光ビーム発散光を平行光束にするコリメータレンズ形状にすることにより、コリメータレンズ等を設ける必要が無く、コストを低減させることができる。また、図３に示すものは、上記ピラミダルミラーブロック３の光ビーム入射部の形状をコリメータレンズ形状にしているが、図４に示すように、上記ピラミダルミラーブロック３の光ビーム出射部５１の形状をコリメータレンズ形状にしてもよい。なお、図３、図４には、スリット部材１１を省略したものを示している。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、画像形成に必要な所要スポット径をもって被走査面上にビームを結像させるために、結像レンズの入射側の光路上にビーム整形用のスリットを設け、上記スリット通過後のビームを偏向器の反射面を構成するピラミダルミラーに、その法線方向に対して傾けて入射させ、その反射光を上記結像レンズに入射させる光ビーム走査装置において、偏向器の回転軸を中空構造にし、上記回転軸に沿った直線上に光源を配置し、偏向器の中空部を光源から出射され結像レンズへ向かう入射ビームの光路の一部とし、ビームを整形するスリット部材を、ピラミダルミラー入射側の偏向器の回転軸端に一体に設け、スリット部材が設けられた回転軸が偏向器とともに一体的に回転するようにしたため、装置全体を小型化することができる。また、光源を回転軸に沿った直線上に配置しているため、上記反射ミラーを設ける必要がなく、部品数を減らしコストを低減させることができる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、上記中空部の径は、少なくとも被走査面上に画像形成に必要な所要の光スポット径以上となっているため、所要のスポット径を形成することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、結像レンズへ向かう入射ビームの主走査方向のビーム径と、副走査方向のビーム径とを整形するスリットが形成されたスリット部材を、ピラミダルミラー入射側の偏向器の回転軸端に一体に設けたため、ビームスポット径の変化を防止することができ、画像品質の向上を図ることができる。
【００３４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、上記中空部内面は、光ビームを吸収する処理が施されているため、画像上にゴーストが発生するのを防止して良好な画像を得ることができる。
【００３５】
請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、ピラミダルミラーブロックの光ビーム入射部または出射部の形状は、光源から発した光ビーム発散光を平行光束にするコリメータレンズ形状になっているため、コリメータレンズ等を設ける必要が無く、コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる光ビーム走査装置に適用可能な偏向器を示す斜視図である。
【図２】  上記偏向器の一部を示す斜視図である。
【図３】  本発明にかかる光ビーム走査装置に適用可能な別の偏向器を示す断面図である。
【図４】  本発明にかかる光ビーム走査装置に適用可能なさらに別の偏向器を示す断面図である。
【図５】  本発明にかかる光ビーム走査装置を用いた画像形成装置を示す断面図である。
【図６】  本発明にかかる光ビーム走査装置に適用可能な偏向器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    偏向器
２    モータ
３    ピラミダルミラーブロック
３ａ  ピラミダルミラー
４    ケース
５    回転軸
６    大径部
７    小径部
８    凹部
９    溝
１０    中空部
１１    スリット部材
１２    スリット
１３    突起部
１４    凸部
２０    光源
５０    光ビーム入射部
５１    光ビーム出射部
【図１】
0003719637.tif 000002
【図２】
0003719637.tif 000003
【図３】
0003719637.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003719637.tif 000007