(57)【要約】【課題】入射光路長を短くすることで光軸のズレを小さくすることができる光走査装置を提供する。【解決手段】光走査装置３０は、レーザダイオード３１２、ビームエクスパンダ３１４、コリメータレンズ３１６、反射ミラー３２０、回転多面鏡３３０、第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４を備える。レーザダイオード３１２は、光ビームを射出する。ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６は、レーザダイオード３１２から射出された光ビームを調整する。反射ミラー３２０は、ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６を通過した光ビームを反射する。回転多面鏡３３０は、反射ミラー３２０によって反射された光ビームを回転しながら反射することで光ビーム走査面３５２を形成する。第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４は、回転多面鏡３３０によって反射された光ビームを調整する。【選択図】図２
2012168304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを射出する光源部と、
前記光源部から射出された光ビームを広げ、広げた光ビームを平行光に調整する入射光学素子部と、
前記入射光学素子部を通過した光ビームを反射する反射部と、
前記反射部によって反射された光ビームを回転しながら反射することで光ビーム走査面を形成する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡によって反射された光ビームを調整する出射光学素子部と、
を備え、
前記光源部および前記入射光学素子部は、前記光ビーム走査面外に配置され、
前記出射光学素子部は、前記反射部によって反射された光ビームが通過しない位置に配置され、
前記反射部は、前記光ビーム走査面の中心線で該光ビーム走査面に直交する直交面上かつ該光ビーム走査面以外の任意の点に配置され、前記直交面に沿って光ビームを前記回転多面鏡に向けて反射する
光走査装置。
【請求項２】
前記出射光学素子部は、光ビームを集光させて等速走査させるための第１出射光学素子部および第２出射光学素子部を有し、
前記反射部は、前記第１出射光学素子部と前記第２出射光学素子部との間に配置される
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記出射光学素子部は、光ビームを集光させて等速走査させるための第１出射光学素子部および第２出射光学素子部を有し、
前記第１出射光学素子部は、前記第２出射光学素子部よりも前記回転多面鏡側に配置され、
前記反射部は、前記回転多面鏡と前記第１出射光学素子部との間に配置される
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記入射光学素子部は、前記光源部から射出された光ビームに対して直交に配置される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記出射光学素子部は、前記回転多面鏡によって反射された光ビームに対して直交に配置される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
感光体と、
前記感光体に対して露光する請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査装置と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体に対して露光するための光走査装置およびこの光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転方向に複数の反射面を有した回転多面鏡に向かって照射される入射ビームを回転多面鏡の反射面で反射して形成した出射ビームにより感光体を走査する光走査装置として、大別して、２種類の光走査装置が知られている。
【０００３】
この２種類の光走査装置とは、入射ビームを回転多面鏡の１つの反射面の一部分のみに照射するアンダーフィル型光走査装置、または、回転多面鏡の１つの反射面の回転方向の幅よりも広く形成した入射ビームの一部を回転多面鏡の反射面により反射するオーバーフィル型光走査装置である。
【０００４】
オーバーフィル型光走査装置は、アンダーフィル型光走査装置に比べて、光学系の透過光率の低さを補うためにより高出力のレーザダイオード等の光源が必要であり、より高品質な走査を要するような場合に出射ビームが走査する感光体上の主走査方向における光量が不均一であるというデメリットを有する。しかし、オーバーフィル型光走査装置は、感光体上に一定サイズのビームスポットを生じさせるのに必要な反射面の大きさを非常に小さくできるので、同一直径の回転多面鏡に、より多くの反射面を設けることが可能であるため、これにより、回転多面鏡を比較的低い回転速度で動作させることが可能となり、よりパワーの小さいモータと駆動装置とを回転多面鏡を回転させる駆動系として利用することができるというメリットを有する。
【０００５】
ここで、オーバーフィル型光走査装置として、回転多面鏡の反射面に対して入射ビームをいわゆるセンター入射するタイプのものが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０９６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
出射ビームの走査領域外から入射ビームを回転多面鏡に照射する構成のオーバーフィル型光走査装置は、入射ビームがｆθレンズを経由して回転多面鏡に照射する構成であるため、入射ユニットから射出される入射ビームを回転多面鏡に向けて反射するための反射ミラーから回転多面鏡までの距離が長くなってくるので、反射ミラーに対する入射ビームの角度依存によって光軸がズレやすくなる問題がある。また、当該オーバーフィル型光走査装置は、入射ビームの回転多面鏡への入射方向において、感光体への照射光量が、主走査方向における当該入射方向側のほうがその反対側よりも高く、リニアリティに問題がある。
【０００８】
一方、特許文献１に記載されているオーバーフィル型光走査装置は、上記リニアリティの問題は解消するが、上記光軸がズレやすくなる問題は解消しない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、入射光路長を短くすることで光軸のズレを小さくすることができる光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光走査装置は、光源部、入射光学素子部、反射部、回転多面鏡および出射光学素子部を備える。光源部は、光ビームを射出する。入射光学素子部は、光源部から射出された光ビームを調整する。反射部は、入射光学素子部を通過した光ビームを反射する。回転多面鏡は、反射部によって反射された光ビームを回転しながら反射することで光ビーム走査面を形成する。出射光学素子部は、回転多面鏡によって反射された光ビームを調整する。
【００１１】
光源部および入射光学素子部は、光ビーム走査面外に配置される。出射光学素子部は、反射部によって反射された光ビームが通過しない位置に配置される。反射部は、光ビーム走査面の中心線で光ビーム走査面に直交する直交面上かつ光ビーム走査面以外の任意の点に配置され、直交面に沿って光ビームを回転多面鏡に向けて反射する。
【００１２】
この構成では、回転多面鏡に向けて光ビームをいわゆるセンター入射させるため、回転多面鏡による光ビームの反射量が感光体の主走査方向において安定しているので、リニアリティがよい。
【００１３】
また、入射光学素子部と出射光学素子部とがそれぞれ別々に設けられており、光源部から回転多面鏡に到達するまでの光ビームが出射光学素子部を通過する必要がないため、光源部および入射光学素子部の配置の自由度が高い。
【００１４】
さらに、光源部から回転多面鏡に到達するまでの光ビームが出射光学素子部を通過する必要がないため、光ビーム走査面に直交する方向における出射光学素子部の高さを小さくすることができる。
【００１５】
また、反射部の配置位置により、反射部と回転多面鏡との間の距離を小さくすることができるため、反射部の回転多面鏡に対する角度許容範囲が広がるので、光軸のズレを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明における光走査装置は、入射光路長を短くすることで光軸のズレを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光走査装置を備える画像形成装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光走査装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光走査装置の入射ユニットの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光走査装置によって形成される光ビーム走査面と光ビーム走査面に直交する直交面との関係を示す概念図である
【図５】本発明の第１実施形態に係る光走査装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る光走査装置の構成を示す側面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る光走査装置を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
最初に、本発明の第1実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置３０を備える画像形成装置１００の構成を示す正面図である。
【００２１】
画像形成装置１００は、外部端末または画像形成装置１００上部に設置されているスキャナ１６０から受信したデジタル画像データに基づいて用紙にモノクロ画像（単色かつ黒色画像）を形成する電子写真方式のプリンタである。
【００２２】
図１に示すように、画像形成装置１００は、感光体ドラム１０、帯電器２０、光走査装置３０、現像器４０、転写器５０、クリーニング器６０、定着器７０、給紙トレイ１１０、レジストローラ１２０、給紙搬送路１３０、用紙搬送路１４０および排紙トレイ１５０を備える。
【００２３】
帯電器２０は、感光体ドラム１０の外周面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１の画像形成装置１００ではチャージャー型の帯電器２０が用いられているが、感光体ドラム１０に接触する構成のローラ型の帯電器やブラシ型の帯電器が用いられてもよい。
【００２４】
光走査装置３０は、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。光走査装置３０は、入力された画像データに応じて、帯電器２０によって均一に帯電された感光体ドラム１０の外周面を露光することによって、感光体ドラム１０の外周面に上記入力画像データに応じた静電潜像を形成するものである。
【００２５】
現像器４０は感光体ドラム１０の外周面に形成された静電潜像に対してトナーを供給することによって当該静電潜像を現像する（顕像化する）ものである。クリーニング器６０は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０の外周面に残留したトナーを除去または回収するものである。
【００２６】
感光体ドラム１０の外周面にて顕像化されたトナー像（画像）は画像転写部５１において用紙上に転写される。この転写を行うための転写器５０には、感光体ドラム１０の外周面に付着しているトナーに帯電している電荷の極性とは逆極性の電界が印加されており、この電界によって感光体ドラム１０の外周面に付着しているトナーが用紙に転写される。例えば、感光体ドラム１０の外周面のトナーがマイナス極性の電荷を帯びている場合、転写器５０へ印加される電界の極性はプラス極性となる。
【００２７】
転写器５０は、駆動ローラ５２と従動ローラ５３と弾性導電性ローラ５４と他のローラとこれらローラに架けられる転写ベルト５５とを有する構成である。
【００２８】
転写ベルト５５は、体積抵抗値が１×１０9Ω・cm〜１×１０13Ω・cmのベルト部材である。また、感光体ドラム１０と転写ベルト５５とが接触している領域である画像転写部５１の近傍には、転写電界を印加するための弾性導電性ローラ５４が配置されている。
【００２９】
弾性導電性ローラ５４は、転写ベルト５５を感光体ドラム１０に押し付けるように転写ベルト５５および感光体ドラム１０を押圧している。これによって、感光体ドラム１０と転写ベルト５５との接触領域である画像転写部５１（転写ニップ部）は、線形状ではなく、所定幅を有する面形状になっている。したがって、搬送される用紙への転写効率の向上が図られる。
【００３０】
また、画像転写部５１よりも用紙搬送方向下流側には、画像転写部５１を通過する際に帯電した用紙に対して除電処理を行い、定着器７０へ向けて用紙をスムーズに搬送するための除電ローラ５６が配置されている。除電ローラ５６は、転写ベルト５５の背面に配置されている。
【００３１】
さらに、転写器５０には、転写ベルト５５のトナー汚れを除去するクリーニングユニット５７と、転写ベルト５５に対して除電処理を行う除電機構５８とが配置されている。除電機構５８による除電手法としては、装置を介して転写ベルト５５を接地する手法、若しくは前記転写電界の極性とは逆極性の電界を転写ベルト５５に印加する手法がある。なお、転写器５０によってトナー像（画像）の転写された用紙は定着器７０に搬送される。
【００３２】
定着器７０は、加熱ローラ７１、加圧ローラ７２を備えており、加熱ローラ７１の周囲には、用紙剥離爪７３、サーミスタ７４（ローラ表面温度検出部材）、ローラ表面クリーニング部材７５が配置される。また、加熱ローラ７１の内部には、ローラの外周面を所定温度（定着設定温度：概ね１６０〜２００℃）に加熱するための熱源７６が配置されている。
【００３３】
加圧ローラ７２の軸方向両端部においては荷重バネ等の機構が備えられており、この機構によって加圧ローラ７２は加熱ローラ７１に対して所定の荷重で圧接されている。また、加圧ローラ７２の周囲には、加熱ローラ７１の周囲と同様に、用紙剥離爪、ローラ表面クリーニング部材が配置されている。
【００３４】
定着器７０においては、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２との圧接部である定着処理部にて、加熱ローラ７１表面の温度と加圧ローラ７２による圧接力とによって用紙上の未定着トナー像が当該用紙に熱定着される。
【００３５】
給紙トレイ１１０は、印刷に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、本実施形態の画像形成装置１００では、感光体ドラム１０や転写器５０等から構成される画像形成部の下側に設けられている。なお、本実施形態の画像形成装置１００では、極めて大量の用紙に対しても連続印刷を可能にすべく、定型サイズの用紙を５００〜１５００枚収納可能な給紙トレイ１１０を複数配置するようにしている。
【００３６】
また、装置の側面には、互いに異なる複数の種類の用紙を多量に収納可能な大容量給紙カセット１１１、並びに主に不定型サイズの用紙に対して印刷を行う際に用いられる手差しトレイ１１２が配置されている。
【００３７】
給紙搬送路１３０は、給紙トレイ１１０からレジストローラ１２０の配置位置に至る範囲に形成されている経路である。用紙搬送路１４０は、レジストローラ１２０の配置位置から、画像転写部５１、定着器７０を経て排紙トレイ１５０に至る範囲に形成されている経路である。
【００３８】
排紙トレイ１５０は、手差しトレイ１１２とは反対側の装置側面に配置されているが、排紙トレイ１５０を取り外し、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等）や、複数段排紙トレイをオプションとして配置する事も可能な構成となっている。
【００３９】
また、画像形成装置１００には、装置の動作を制御するための制御部が備えられる。制御部は、たとえば、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータが実行する処理の手順を示した制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）と、作業用のワークエリアを提供するＲＡＭ（Random Access Memory）と、制御に必要なデータをバックアップして保持する不揮発性メモリと、センサーやスイッチからの信号を入力する回路であって入力バッファやＡ／Ｄ変換回路を含む入力回路と、モータやソレノイドまたはランプなどを駆動するドライバを含む出力回路とから構成される。
【００４０】
つぎに、画像形成装置１００において実行される用紙搬送について説明する。まず、制御部が、給紙トレイ１１０を選択し、給紙搬送路１３０に沿って設けられている各ローラを制御することによって、前記選択した給紙トレイ１１０に収納されている用紙をレジストローラ１２０へ向けて搬送する。これにより、用紙はレジストローラ１２０の手前に到達し一旦停止する。
【００４１】
そして、制御部は、レジストローラ１２０を再回転させることによって、用紙の先端の位置と感光体ドラム１０の外周に形成されている画像の先端の位置とが合致するように用紙を画像転写部５１に搬送する。
【００４２】
その後、転写器５０によって用紙上に画像（トナー像）が転写され、その後、用紙は、定着器７０へ導かれ、用紙に転写されたトナーからなる画像は当該用紙に定着され、排紙トレイ１５０に排出される。
【００４３】
図２は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置３０の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置３０の入射ユニット３１０の構成を示す平面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置３０によって形成される光ビーム走査面３５２と光ビーム走査面３５２に直交する直交面３５６との関係を示す概念図である。
【００４４】
光走査装置３０は、レーザダイオード３１２、ビームエクスパンダ３１４、コリメータレンズ３１６、反射ミラー３２０、回転多面鏡３３０、第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４を備える。レーザダイオード３１２は、本発明の光源部に相当する。ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６は、本発明の入射光学素子部に相当する。反射ミラー３２０は、本発明の反射部に相当する。第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４は、本発明の出射光学素子部に相当する。具体的には、第１出射ｆθレンズ３４２は、本発明の第１出射光学素子部に相当し、第２出射ｆθレンズ３４４は、本発明の第２出射光学素子部に相当する。
【００４５】
レーザダイオード３１２は、光ビームを射出する。ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６は、レーザダイオード３１２から射出された光ビームを広げ、広げた光ビームを平行光に調整する。反射ミラー３２０は、ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６を通過した光ビームを反射する。回転多面鏡３３０は、反射ミラー３２０によって反射された光ビームを回転しながら反射することで光ビーム走査面３５２を形成する。第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４は、回転多面鏡３３０によって反射された光ビームを調整する。
【００４６】
なお、レーザダイオード３１２、コリメータレンズ３１３、ビームエクスパンダ３１４、コリメータレンズ３１６およびシリンドリカルレンズ３１８は、入射ユニット３１０として一つのユニットを形成する。コリメータレンズ３１３は、レーザダイオード３１２からの光ビームを平行光にする。ビームエクスパンダ３１４は、上述したように、コリメータレンズ３１３を通過した光ビームを広げる。コリメータレンズ３１６は、上述したように、ビームエクスパンダ３１４を通過した光ビームを平行光にする。シリンドリカルレンズ３１８は、コリメータレンズ３１６を通過した光ビームを、回転多面鏡３３０の反射面に集光させる。
【００４７】
また、光ビーム走査面３５２とは、回転多面鏡３３０によって反射された光ビームが感光体ドラム１０の長手方向に走査された場合に形成される扇形（三角形）状の面のことを示す。さらに、第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４は、光ビームを集光させて等速走査させる機能を有する。
【００４８】
レーザダイオード３１２、ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６は、光ビーム走査面３５２外に配置される。第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４は、反射ミラー３２０によって反射された光ビームが通過しない位置に配置される。反射ミラー３２０は、光ビーム走査面３５２の中心線３５４で光ビーム走査面３５２に直交する直交面３５６上かつ光ビーム走査面３５２以外の任意の点に配置され、直交面３５６に沿って光ビームを回転多面鏡３３０に向けて反射する。
【００４９】
なお、中心線３５４とは、光ビーム走査面３５２の円弧の中心点と、中心角を形成する線分が交わる点と、を結んだ線のことを示す。
【００５０】
この構成では、回転多面鏡３３０に向けて光ビームをいわゆるセンター入射させるため、回転多面鏡３３０による光ビームの反射量が感光体ドラム１０の主走査方向において安定しているので、リニアリティがよい。
【００５１】
また、ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６と第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４とがそれぞれ別々に設けられており、レーザダイオード３１２から回転多面鏡３３０に到達するまでの光ビームが第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４を通過する必要がないため、入射ユニット３１０の配置の自由度が高い。
【００５２】
さらに、レーザダイオード３１２から回転多面鏡３３０に到達するまでの光ビームが第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４を通過する必要がないため、光ビーム走査面３５２に直交する方向における第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４の高さを小さくすることができる。
【００５３】
また、反射ミラー３２０の配置位置により、反射ミラー３２０と回転多面鏡３３０との間の距離を小さくすることができるため、反射ミラー３２０の回転多面鏡３３０に対する角度許容範囲が広がるので、光軸のズレを小さくすることができる。
【００５４】
図５は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置３０の構成を示す平面図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置３０の構成を示す側面図である。
【００５５】
本実施形態では、反射ミラー３２０は、第１出射ｆθレンズ３４２と第２出射ｆθレンズ３４４との間に配置されている。
【００５６】
この構成では、反射ミラー３２０と回転多面鏡３３０との間の距離を小さくすることができるため、反射ミラー３２０の回転多面鏡３３０に対する角度許容範囲が広がるので、光軸のズレを小さくすることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、反射ミラー３２０は、回転多面鏡３３０よりも下側に配置されており、第１出射ｆθレンズ３４２は、回転多面鏡３３０よりも上側に配置されており、また、第２出射ｆθレンズ３４４は、第１出射ｆθレンズ３４２よりも上側に配置されている。
【００５８】
この構成により、反射ミラー３２０によって斜め上方に向けて反射された光ビームが回転多面鏡３３０に到達し、回転多面鏡３３０によって斜め上方に向けて反射された光ビームが、順次、第１出射ｆθレンズ３４２、第２出射ｆθレンズ３４４、を通過する。したがって、反射ミラー３２０は、回転多面鏡３３０によって反射された光ビームと干渉することがない。
【００５９】
また、図３に示すように、ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６は、レーザダイオード３１２から射出された光ビームに対して直交に配置されると好ましい。
【００６０】
この構成では、ビームエクスパンダ３１４およびコリメータレンズ３１６のレンズ設計が容易になる。
【００６１】
さらに、第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４は、回転多面鏡３３０によって反射された光ビームに対して直交に配置されると好ましい。
【００６２】
この構成では、第１出射ｆθレンズ３４２および第２出射ｆθレンズ３４４のレンズ設計が容易になる。
【００６３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態において説明した内容は省略する。
【００６４】
図７は、本発明の第２実施形態に係る光走査装置３０の構成を示す斜視図である。
【００６５】
本実施形態では、第１出射ｆθレンズ３４２は、第２出射ｆθレンズ３４４よりも回転多面鏡３３０側に配置されている。また、反射ミラー３２０は、回転多面鏡３３０と第１出射ｆθレンズ３４２との間に配置されている。
【００６６】
この構成では、反射ミラー３２０と回転多面鏡３３０との間の距離を小さくすることができるため、反射ミラー３２０の回転多面鏡３３０に対する角度許容範囲が広がるので、光軸のズレを小さくすることができる。
【００６７】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
１０−感光体ドラム
３０−光走査装置
１００−画像形成装置
３１２−レーザダイオード
３１４−第１入射ｆθレンズ
３１６−第２入射ｆθレンズ
３２０−反射ミラー
３３０−回転多面鏡
３４２−第１出射ｆθレンズ
３４４−第２出射ｆθレンズ
３５２−光ビーム走査面
３５４−中心線
３５６−直交面
【図１】
2012168304.tif 000003
【図２】
2012168304.tif 000004
【図３】
2012168304.tif 000005
【図４】
2012168304.tif 000006
【図５】
2012168304.tif 000007
【図６】
2012168304.tif 000008
【図７】
2012168304.tif 000009