(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生する光源と、前記発生した光ビームを収束する収束光学系と、前記収束された光ビームを偏向走査する偏向手段と、前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学系と、前記光源、前記偏向手段及び結像光学系を取付けた筐体とを備えた光走査装置において、前記結像光学系は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第１レンズと、前記通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、前記第１レンズの上部に配置され前記折り返された光ビームを前記被走査面にスポットとして結像させる第２レンズとで構成され、前記筐体は、前記第１レンズを配置するための配置部を有し、前記第１レンズと第２レンズの間には位置決め部材を有し、前記第１レンズの長手方向の上面と下面の中心にはそれぞれ位置決め部があり、
前記下面の位置決め部は、前記筐体の前記第１レンズを配置するための配置部に設けられた溝に固定され、前記第１レンズの短手方向および垂直方向は、押さえばねにより前記筐体の配置部に押し当てられて固定され、前記位置決め部材は、前記第１レンズと第２レンズを配置するための溝を有し、前記位置決め部材は、前記溝で前記第１レンズの上面の位置決め部を固定するとともに、前記第２レンズの長手方向の下面の中心にある位置決め部を固定し、前記第１のレンズと前記押さえばねとの接触部が可視可能な穴が設けられていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１において、前記位置決め部材に、前記光路以外を通過する光ビームを遮蔽する遮蔽部を設けることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１において、前記筐体外に射出される光ビームが通過する前記筐体の窓部に防塵ガラスを設け、かつ前記窓部外側に開閉自在なカバーを設けることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載された光走査装置を備えたことを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービーム等の光ビームを用いて画像を記録する光プリンタ等に使用する光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像信号で変調されるレーザービーム等の光ビームで画像形成面となる被走査面を走査露光して画像記録を行なう光走査装置は、いわゆる光プリンタ等に広く応用されている。この光走査装置は、光ビーム走査のためにこの光ビームを反射して偏向する回転多面鏡やガルバノミラー等の偏向手段を使用する。走査された光ビームはｆ・θレンズ等により、被走査面に結像する。
【０００３】
このような光走査装置において、偏向点より結像点までは、場合により３００mm程度必要となる。そのため光走査装置の投影面積は広い面積を必要する。従来、光走査装置のコンパクト化するため、走査間に折り返しミラーを入れ、光路を折り返し、コンパクト化を行う方法がとられていた。
【０００４】
一方、前記のような光学系レンズの配置は３次元的に０.１ｍｍ以下の位置精度で配置される必要がある。また、光学系レンズは光学的な収差を納めるためレンズ２枚以上の複数のレンズで構成される場合が多い。
【０００５】
前記した光走査装置のコンパクト化のため、光路を途中で折り返す方法がとられ、例えば特開平2-190815号公報には、光ビームが光学系レンズを通過する前に折り返す方法、及び光ビームが光学系レンズを通過した後折り返す方法が記載されている。また、両レンズの間で折り返す方法もある。
【０００６】
光学系レンズそれぞれの位置精度確保のためには、光学系レンズの縦横高さ方向を、ハウジングに板バネ、接着などで規制する方法がとられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平2-190815号公報に記載されている方法は、光ビームの光路の途中に折り返しミラーを設け、光走査装置の各要素を積層して配置する構成にはなっているが、各要素の中で最も位置精度の要する光学系レンズの具体的な配置方法及び位置精度確保の手段等については、何ら記載されてない。
【０００８】
特に光走査系レンズとして構成された２枚以上のレンズをもつ光走査装置においては、レンズ位置精度確保が重要である。
【０００９】
本発明の目的は、コンパクト化が図れ、かつ光学系レンズの位置精度が確保できる光走査装置及びそれを備えた電子写真装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における光走査装置の特徴とするところは、光走査装置の結像光学系を、偏向走査された光ビームを通過させる第１レンズと、通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、第１レンズの少なくとも一部と重なるように第１レンズの上部に配置され、折り返された光ビームを被走査面にスポットとして結像させる第２レンズとで構成することにある。
【００１１】
具体的には本発明は次に掲げる装置を提供する。
【００１２】
本発明は、光ビームを発生する光源と、前記発生した光ビームを収束する収束光学系と、前記収束された光ビームを偏向走査する偏向手段と、前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学系を備えた光走査装置において、前記結像光学系は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第１レンズと、前記通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、前記第１レンズの少なくとも一部と重なるように前記第１レンズの上部に配置され前記折り返された光ビームを前記被走査面にスポットとして結像させる第２レンズとで構成されていることを特徴とする光走査装置を提供する。
【００１３】
また、本発明は、光ビームを発生する光源と、前記発生した光ビームを収束する収束光学系と、前記収束された光ビームを偏向走査する偏向手段と、前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学系と、前記光源、前記偏向手段及び結像光学系を取付けた筐体とを備えた光走査装置において、前記結像光学系は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第１レンズと、前記通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、前記第１レンズの上部に配置され前記折り返された光ビームを前記被走査面にスポットとして結像させる第２レンズとで構成され、前記第１レンズ及び第２レンズは、前記筐体に取り付けられ、前記第１レンズと第２レンズとの間に設けられた位置決め部材によりそれぞれ位置が規制されることを特徴とする光走査装置を提供する。
【００１４】
好ましくは、前記位置決め部材に、前記光路以外を通過する光ビームを遮蔽する遮蔽部を設ける。
【００１５】
好ましくは、前記筐体外に射出される光ビームが通過する前記筐体の窓部に防塵ガラスを設け、かつ前記窓部外側に開閉自在なカバーを設ける。
【００１６】
また、本発明は、感光体と、該感光体に対し下方より光ビームを照射し前記感光体表面に結像を形成する光走査装置と、前記形成された結像を現像する現像装置とを有する電子写真装置において、前記光走査装置は、前記光ビームを発生する光源と、前記発生した光ビームを収束する収束光学系と、前記収束された光ビームを偏向走査する偏向手段と、前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学系とを有し、前記結像光学系は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第１レンズと、前記通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、前記折り返された光ビームを通過させ前記被走査面にスポットとして結像させる第２レンズとで構成され、前記第２レンズは、前記第１レンズの少なくとも一部と重なるように前記第１レンズの上部に配置され、前記ミラーは、焦点距離のほぼ半分の位置に配置されることを特徴とする電子写真装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態例に係わる光走査装置及びそれを用いた電子写真装置を、図を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態例に係わる光走査装置を用いたレーザプリンタを示している。レーザプリンタ本体２５は、現像器１〜現像器４、光走査装置である光学ユニット５、帯電器８、感光ベルト２２、転写ドラム２１、レジストローラ１２、転写ローラ１３、除電器１５、定着器１９、排紙ローラ１８、及び給紙カセット６を、主たる構成部品としている。
【００１９】
図２は、図１の光走査装置である光学ユニット５の上部カバーを外した状態での平面図であり、図３は、図２の光走査装置の断面図である。
【００２０】
光学ユニット５は、筐体であるハウジング１０１を使用してその内外に構成部品を取付けてユニット化されている。固定ねじ１０２でハウジング内に固定されたスキャナーモータ１０３によって回転駆動される回転多面鏡１０４は、入射されるレーザビーム１０５を紙面に対して平行方向に繰り返し偏向走査する。
【００２１】
レーザービーム１０５は、ハウジング１０１の側壁外側に固定ねじ１０６で固定された制御回路基板１０７に取付けたレーザーダイオード１０８からの放射光をコリメータ１０９と入射シリンドリカルレンズ１１０によって主走査方向には平行で副走査方向には回転多面鏡１０４の偏向反射面で線状に結像するように収束したものである。
【００２２】
すなわち、レーザダイオード１０８からの放射光をハウジング１０１の側壁から該ハウジング１０１内に導くと共に制御回路基板１０７に固定したベースに支持されたコリメータ１０９のコリメータレンズ（図示せず）で平行光線にし、入射シリンドリカルレンズ１１０で偏向反射面上に副走査方向に収束する。
【００２３】
回転多面鏡１０４によって偏向走査されたレーザビーム１０５は、第１レンズ１１４を通過し、ミラー１１９により光路を折り返し、第２レンズ１１５を通過し、感光ベルト２２の表面である被走査面２０１にスポットとして結像する。回転多面鏡１０４の回転に従って等速度的に移動してこの被走査面２０１を走査露光する。
【００２４】
第１レンズ１１４及び第２レンズ１１５は、押さえばね１１６、１１７および固定ねじ１２０、１２１によってハウジング１０１に固定される。
【００２５】
図３に示すように、ハウジング１０１の側壁には偏向されたレーザービーム１０５を出光して感光ベルト２２の被走査面２０１に照射する窓部２１０が形成され、上方開口は防塵とレーザ光シールドのために防塵ガラス１１８で閉塞されている。
【００２６】
回転多面鏡１０４の偏向反射面で偏向さ被走査面れたレーザビーム１０５の偏向範囲で、参照符号１０５ａを付したレーザビーム偏向位置と参照符号１０５ｂを付したレーザビーム偏向位置の間が感光ベルト２２表面の被走査面２０１における画像形成範囲であり、参照符号１０５ｃを付したレーザビーム偏向位置は画像形成範囲手前側に設定した基準位置である。
【００２７】
レーザビーム１０５ｃは、固定ねじでハウジング１０１に固定されて起立する支持台１２１に設けられたミラー１２２により主走査方向に折り曲げ、光検知素子を取り付けた制御回路基板１２４に入射する。この制御回路基板１２４とハウジング１０１の隙間は発泡ウレタン製のシール材１２５で囲んで防塵性を保つようにしている。ねじ１２０で固定されている。
【００２８】
図４は、結像光学系の配置を示した図であり、第１レンズ１１４０と第２レンズ１０５０を直列に配置した例である。ただし、レンズ間の間隔はレンズ仕様により異なるが、配置範囲は大きくなる。
【００２９】
また、図５、６は、光路の途中にミラー１１９０を配置し、光路を折り曲げた例であり、本発明の実施の形態例との比較例である。第１レンズ１１４０、第２レンズ１０５０、ミラー１１９０は、ハウジングにそれぞれ別々に固定されるため、互いにが重なり合わないように配置されている。図４に比較して配置範囲は小さくなる。
【００３０】
図７は、本発明の一実施の形態例の光路を折り曲げた例であり、第１レンズ１１４の上側に第２レンズ１１５を重ねるように配置し、折り返しのミラー１１９を焦点距離のほぼ半分の位置に配置する。このように配置することにより、被走査面２０１を基準として構成部品の収まる範囲を、図５、図６の配置範囲より約３／４程度コンパクトにすることができる。
【００３１】
また、光路折り返しのために使用しているミラーを１枚とすることにより、反射によるパワーの減衰が少なくなり、また光路の位置精度確保が容易になり、かつコスト低減の面でも効果がある。
【００３２】
前述したように、本実施の形態例では、第１レンズ１１４の上方に第２レンズ１１５を配置した場合、第２レンズ１１５の位置決めが重要となる。第１レンズ１１４及び第２レンズ１１５については、それぞれ図２、図３におけるｘ,ｙ,ｚ方向について取付精度が必要である。
【００３３】
図６のように、第１レンズ１１４０及び第２レンズ１１５０を配置した場合、第１レンズ１１４０についてはハウジングに位置決めを設けることにより、ｘ,ｙ,ｚ方向の位置精度を保ち、固定できる。第２レンズ１１５０は、第１レンズ１１４０に対し、ｙ方向つまり２枚のレンズ間の距離、ｚ方向つまり高さ方向の中心、ｘ方向つまりレンズ長手方向の中心の位置精度の確保が必要である。
【００３４】
第２レンズ１１５０は、第１レンズ１１４０の下流にあり、ｘ方向の長さは第１レンズ１１４０より長く、その外側に位置決めを設け固定することにより、ｚ方向、ｙ方向の位置精度確保が可能である。
【００３５】
しかし、ｘ方向つまり第２レンズ１１５０と第１レンズ１１４０との長手方向の位置関係、一般的には第１レンズ１１４０と第２レンズ１１５０とのｘ方向の中心を合わせる場合、第１レンズ１１４０が第２レンズ１１５０の上方に配置されていると、レーザービーム１０５の走査を妨害しないようにハウジングに第２レンズ１１５０の長手方向中心の位置決めを構成することは、一般的な成形技術では不可能である。
【００３６】
本発明の実施の形態例においては、図３に示すように、第１レンズ１１４の長手方向の中心には位置決め１３０、１３１が設けている。第１レンズ１１４は、位置決め１３０とハウジング１０１上に第１レンズ１１４配置部に設けられた溝１３２により長手方向の位置精度が確保される。
【００３７】
第１レンズ１１４のｙ方向つまり短手方向、およびｚ方向つまり垂直方向の位置精度は、押さえばね１１６によりハウジング１０１に設けられた配置部１５１、１５２に押し当てられ固定する。
【００３８】
第２レンズ１１５には、長手方向中心部に位置決め１３３を設けている。この第２レンズ１１５の位置決めを目的として位置決め部材１４０が配置されている。位置決め部材１４０にはレンズの位置決め１３１、１３３に対応した溝１３５が設けてあり、第１レンズ１１４の上方に配置される。
【００３９】
位置決め１３１、１３３が同一の溝１３５によって位置を規制されるため、第１レンズ１１４及び第２レンズ１１５の長手方向の位置精度は良好であるといえる。
【００４０】
また、レンズ構成により、位置決め部１３１、１３３の距離が有る場合、同一溝の場合でも、溝１３５が長手方向に第１レンズ１１４に対し、垂直に配置されていないと、第２レンズ１１５の長手方向位置精度が悪化する。
【００４１】
本実施の形態例では、第１レンズ１１４及び第２レンズ１１５が互いに長手方向と垂直方向に平行に配置されように、位置決め部材１４０にガイド面１４１、１４２が設けてある。また、ハウジング１０１にはガイド１５５、１５６が設けてあり、位置決め部材４０は、第１レンズ１１４の長手に対し、垂直に配置されている。
【００４２】
第２レンズ１１５は、第１レンズ１１４の光路における下流に配置しており、長手方向長さは第１レンズ１１４より長い。第２レンズ１１５の短手方向及び垂直方向については、第１レンズ１１５よりも外側に設けられた配置部１５７、１５８に、押さえばね１１７により押し当てて固定する。
【００４３】
このような構造にすることにより、第１レンズ１１４に対する第２レンズ１１５の長手方向中心位置精度は、位置決め部材１４０を介するものの、ほぼ直接位置決めが合わさることとなり、精度確保が容易になる。
【００４４】
図８に、位置決め部材４０を第１レンズ１１４側からみた、つまり裏側からみた図を示す。一方、位置決め部材１４０に第１レンズ１１４を固定する押さえバネ１１６を一体で構成または固定することにより、押さえバネ１１６をハウジング１０１に固定する手段、一般的に固定ネジが省略できる。押さえバネ１１６は、位置決め部材１４０上に設けられたリブ１４３に仮固定され、一体でハウジング１０１にネジで固定される。リブ１４３は、バネ１１６の回り止めとしても機能する。
【００４５】
位置決め部材１４０の下方に配置された部品である押さえバネ１１６及び第１レンズ１１４は、組立後、それぞれの部品の有無、取付具合が確認しにくい。このため、位置決め部材１４０には、第１レンズ１１４と押さえバネ１１６との接触部が可視できるように、穴１４４、１４５が設けられている。
【００４６】
また、光走査装置の課題のひとつに、ゴーストがあげられる。これは、被走査面、走査光学系であるレンズ、場合によってはレンズ、ミラーの押さえバネにあたった光ビームが、反射し、回転多面鏡１０４に入射、反射、再び走査し、被走査面２０１にあたり、この結果、電子写真装置では、その部分に画像を描く場合がある。
【００４７】
この対策として、走査光学系であるレンズの入射側もしくは射出側に、本来の光路以外の部分を防ぐ遮蔽板を設け、光が透過できないようにする。光走査装置のハウジングとして、プラスチック成形品を用いることが一般的であるが、成形型の構造上、光路の上方をハウジングに作り込むことが困難である。
【００４８】
そのため、遮蔽板を別部品として構成する必要が有る。位置決め部材１４０は、回転多面鏡１０４に近い第１レンズ１１４の上方に位置し、位置決め部材１４０にリブ１４６、１４７を設けることにより、光路の上方の遮蔽板としての役割をする。このことにより、遮蔽板を別部品として構成することもなく、またその固定手段の必要もなく、良好な画像を得ることが可能である。
【００４９】
このように、一つの部品に機能を複合化させることにより、コスト低減の面での効果も計れる。
【００５０】
一方、レーザプリンタ本体２５において、感光ベルト２２対し下方よりレーザビームが入射する場合、光走査装置である光学ユニット５には装置内に飛散したトナーなどの塵が、上方開口部のユニットカバー１９０上に堆積する。堆積物が光路を遮ると、画像抜けといった画像不良となる。
【００５１】
そのため、通常は光走査装置の光ビームが射出する防塵ガラス１１８を保護するようにシャッターを設けたり、空気の流路を狭めて、その直後に拡張室を設け、或いはこれらをいくつか連ねた構造を設けることにより、ラビリンス効果により塵埃の入り込みを少なくする。
【００５２】
図９、図１０に、防塵ガラス及び拡張室付近の断面図である。ユニットカバー１９０の上部に配置したカバー部材２００は、拡張室２１１,２１２と、外部に対する開口窓２１４と、軸２１３とで構成されている。カバー部材２００は、軸２１３を中心として回動するようになっている。
【００５３】
図９に示すように、第１固定地点で、レーザビーム１０５は、開口窓２１４を通り、被走査面２０１に結像する。一方、外部の塵などは開口窓２１４から入り、拡張室２１２,２１１で拡散することにより、レーザビーム１０５が射出する窓部２１０の防塵ガラス１１８上に堆積する塵の量を減らす。
【００５４】
また、図１０に示すように、カバー部材２００は、軸２１３を中心として第２固定地点まで矢印方向に回動する。このとき防塵ガラス１１８の上部は露出した状態になり、防塵ガラス１１８上に付着した塵を除去することが可能となる。
【００５５】
このように、光走査装置の防塵ガラスの清掃時の清掃作業を容易にし、メンテナンス性を向上させることができる。
【００５６】
また、第２固定地点では、レーザビーム１０５は、カバー部材２００にあたり、被走査面２０１に到達しない。到達しないことを検知することにより、メンテナンス後、カバー部材２００を第１固定地点に戻すことに対する戻し忘れのチェック機構にもなっている。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、光走査装置のコンパクト化が図れるので、光走査装置周囲のスペースが有効に使えるようになり、電子写真装置の小型化を効率的に行なうことができ、かつ光学系レンズの位置精度が確保できるので、走査露光の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例に係わる光走査装置を用いたレーザプリンタの概略構成図である。
【図２】図１の光走査装置である光学ユニットの上部カバーを外した状態での平面図である。
【図３】図２の光学ユニットの断面図である。
【図４】結像光学系の配置図である。
【図５】結像光学系の光路を折り曲げた配置図で、本発明の実施の形態例との比較例である。
【図６】結像光学系の光路を折り曲げた配置図で、本発明の実施の形態例との比較例である。
【図７】本発明の一実施の形態例の光路を折り曲げた例を示す図である。
【図８】図２の光学系レンズの位置決め部材の平面図である。
【図９】図１の光学ユニットの上部カバーに設けられた防塵ガラス及び拡張室付近の断面図である。
【図１０】図９のカバー部材を開いたときの断面図である。
【符号の説明】
１,２,３,４…現像器、５…光学ユニット、２２…感光ベルト、２５…レーザプリンタ本体、１０１…ハウジング、、１０４…回転多面鏡、１０５,１０５ａ,１０５ｂ,１０５ｃ…レーザビーム、１１４…第１レンズ、１１５…第２レンズ、１１８…防塵ガラス、１１９…ミラー、２０１…被走査面、１４０…位置決め部材、１４６,１４７…リブ、１９０…ユニットカバー、２００…カバー部材、２１０、２１１…拡張室、２１２…開口窓、２１３…軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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