(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0012】
〔実施例1〕
本発明の実施例1に係る光偏向器を備えた光学走査装置及び画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、まず実施例1に係る光学走査装置を備えた画像形成装置を例示して説明し、次いで前記画像形成装置における光学走査装置について説明する。次いで前記光学走査装置に具備される光偏向器について説明する。
【0013】
図1を用いて、本実施例に係る光学走査装置を有するカラー画像形成装置Dの構成について説明する。
図1は光学走査装置を具備したカラー画像形成装置の構成図である。
【0014】
図1に示すように、本実施例のカラー画像形成装置Dは、光学走査装置S1を有するものである。画像情報に基づいて各々光変調された光束Lk,Lc,Lm,Lyに各々対応する感光体90k,90c,90m,90yの表面は、一次帯電器91k,91c,91m,91yによって各々一様に帯電している。光束Lk,Lc,Lm,Lyが光学走査装置S1から出射し、感光体(像担持体、被走査体)90k,90c,90m,90yの表面上を照射して静電潜像を形成する。
【0015】
感光体90k,90c,90m,90yの表面上に形成された静電潜像は、現像手段である現像器92k,92c,92m,92yによって各々ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー像に可視像化される。一方、給送トレイに載置された転写材Pが給送ローラ93a,93bにより給送され、転写ベルト94と感光体90とのニップ部へ搬送される。可視像化されたブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー像は、各ニップ部において転写材P上に転写されてカラー画像が形成される。
【0016】
駆動ローラ95は転写ベルト94の送りを精度良く行っており、図示しない回転ムラの小さな駆動モータと接続している。転写材P上に形成されたカラー画像は、定着器96によって熱定着される。画像が定着された後、転写材Pは排出ローラ97によって装置外に排出される。
【0017】
次に
図2乃至
図4を用いて光学走査装置S1およびそれに用いられる光学走査系について説明する。
図2は本実施例に係る光学走査装置S1の斜視図である。
図3は本実施例に係る光学走査装置S1の主走査方向の反射ミラーを除く要部断面図(主走査断面図)である。
図4は本実施例に係る光学走査装置の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。
【0018】
尚、以下の説明において、光学走査系の光軸とは、被走査面における走査領域の中央(中央像高)を通る軸である。主走査方向とは光偏向器で光束が偏向走査される方向である。主走査断面とは光学走査系の光軸と主走査方向を含む平面である。副走査方向とは主走査方向と直交する方向であり、主走査断面に垂直な方向である。副走査断面とは光学走査系の光軸と副走査方向を含む断面である。
【0019】
光学走査装置S1は、タンデム方式のカラー画像形成装置に搭載されるユニットであり、画像形成装置の枠体に不図示のバネやビスなどの固定部材等によって、固定部11,12,13を固定している。なお、以下の説明において、便宜上、各色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)に対応した光学走査系について、Kステーション、Cステーション、Mステーション、Yステーションと称す。
【0020】
図2乃至
図4に示すように、Yステーションにおいては、半導体レーザ15yから出射された光束Lyは、コリメータレンズ16yにより略平行光化され、シリンドリカルレンズ17を通過し、回転多面鏡18を備えた光偏向器19により偏向される。偏向された光束Lyは、第1走査レンズ20ym、第2走査レンズ21yを通過した後、平面鏡の折り返しミラー22y1によって感光体90yに導かれ、走査線を描画する。Mステーションにおいては、半導体レーザ15mから出射された光束Lmは、コリメータレンズ16mにより略平行光化され、シリンドリカルレンズ17を通過して、回転多面鏡18を備えた光偏向器19により偏向される。偏向された光束Lmは、第1走査レンズ20ymを通過した後、折り返しミラー22m1によって方向を変えられ、第2走査レンズ21mを通過し、折り返しミラー22m2によって感光体90mに導かれ、走査線を描画する。
【0021】
また、
図2乃至
図4に示すように、光学走査装置S1は、単一の光偏向器19と、前記光偏向器19を挟んで対向して設けられ、前記光偏向器19により対向する2方向に偏向走査された光束をそれぞれ対応する被走査体に結像する複数の光学走査系と、を有する。光偏向器19は、複数の光源からの光束を対向する2方向に振り分けて偏向する。光偏向器19を挟んで対向して設けられた複数の光学走査系として第1光学走査系と、第2光学走査系を有する。
【0022】
ここでは、光学走査装置S1は、光偏向器19を略四角形を呈したハウジング部材23の略中央に設け、光偏向器19の回転軸24に対して一方側(左側)に第1光学走査系、他方側(右側)に第2光学走査系を有する。第1光学走査系側(Yステーション、Mステーション)と第2光学走査系側(Cステーション、Kステーション)とは類似した構成である。本実施例の光学走査装置S1においては、YステーションはKステーションと、MステーションはCステーションと回転多面鏡18に対し略対称の光学走査系となっている。第1光学走査系(Yステーション、Mステーション)は、第1走査レンズ20ym、第2走査レンズ21y,21m、折り返しミラー22y1,22m1,22m2を有し、2つの独立した光束を走査する。第2光学走査系(Cステーション、Kステーション)は、第1走査レンズ20ck、第2走査レンズ21c,21k、折り返しミラー22c1,22c2,22k1を有し、2つの独立した光束を走査する。
【0023】
また、回転多面鏡18の偏向面(反射面)への入射光束の光路と、該偏向面で偏向走査され、被走査面上に入射する走査光束(実走査光束)の光路とに挟まれた非有効領域に、ビーム書き出し位置を検知するための単一の書き出し位置検知手段である同期検出用センサ26を配している。そして4つの半導体レーザ(光源)15y,15m,15c,15kから放射される複数の光束の書き出しタイミングを、同期検出用センサ26により制御している。また同期検出用センサ26へ向かう光束を、書き出し位置検知用レンズ25を通過させ、前記走査光束とは別光路を辿るように構成している。
【0024】
そしてこれら光学部品は、ガラス強化樹脂などで成形されたハウジング部材23に収納されている。
【0025】
図3及び
図4を用いて本実施例に係る光学走査系の構成について説明する。
【0026】
尚、以下の説明において、第1光学走査系と第2光学走査系の構成及び光学的作用は同一のため、以下、第1光学走査系を中心に述べる。そして第2光学走査系の各部材のうち第1光学走査系と同じ部材については括弧を付して示す。そして必要に応じて第2光学走査系の各部材について述べる。
【0027】
本実施例の主走査断面において、
図3に示すように、光束Ly,Lmと光束Lc,Lkは、回転軸24を含む主走査方向に平行な面に対して対称に回転多面鏡18に入射しており、前述した通り、第1走査系と第2走査系は回転多面鏡18に対し対称な光学配置となっている。また、副走査断面においては
図4に示すように、光束Lyと光束Lm(光束Lcと光束Lk)はそれぞれ回転多面鏡18へ入射する際に、光偏向器19の回転軸24に垂直な平面に対し所定の角度を持って斜入射しており、略偏向面上で副走査方向に交差する。この際にも光束Lyと光束Lm(光束Lcと光束Lk)は回転多面鏡18の偏向面に垂直な法線面に対し対称に入射している。これにより、第1走査レンズ20ym(20ck)以降の後段で各光束の光路分離を容易にしている。
【0028】
光偏向器19側に最も近くに配設された第1走査レンズ20ym(20ck)は主として主走査方向に屈折力を有し、副走査方向にはほとんど屈折率を有していない。また、第2走査レンズ21y,21m(21c,21k)は主として副走査方向に屈折率を有している。これにより、光偏向器19により偏向走査された複数の光束を、対応する感光体90y,90m(90c,90k)上にスポット状に結像させている。
【0029】
また、Yステーション、Mステーション(Cステーション、Kステーション)の光学走査系において、それぞれ第1走査レンズ20ym(20ck)をYステーションとMステーション(CステーションとKステーション)で共用している。これにより結像レンズの枚数を減らし、低コスト化、小型化を図っている。
【0030】
次に比較例を用いてフレア光(表面反射光)について説明する。
【0031】
単一の光偏向器の両側に光学走査系をそれぞれ配し、複数の光束を偏向走査する光学走査装置の場合、光偏向器に対して対向する光学走査間のフレア光(表面反射光)が意図しない潜像を形成してしまい、画像の縦スジや二重画像といった画像品位の低下の要因となる。
【0032】
ここでフレア光とは、光偏向器に対して対向側の結像レンズ系のレンズ面で反射した光束が感光体に入射する不要な光のことを言う。
【0033】
図5は比較例に係る光学走査装置におけるフレア光の光路を説明する主走査断面図である。
図6は
図5の副走査断面図である。尚、
図5、
図6で示す光学走査装置S11、回転多面鏡58は、本実施例に係る光学走査装置S1、回転多面鏡18との対比で説明するための光学走査装置、回転多面鏡であって、光学走査装置内部に搭載した回転多面鏡以外の光学部品は同一の部品を使用し、前述の番号や記号を用いて説明する。
【0034】
図5、
図6は各々Cステーション、Kステーションの第1走査レンズ20ckの入射面で反射したフレア光Lfが対向するYステーションに向かう光路を示している。すなわち複数の光学走査系のうち、他方の光学走査系の部材で反射したフレア光が、光偏向器を挟んで対向する一方の光学走査系に向かう光路を示している。
【0035】
回転多面鏡58に対して副走査方向に角度を持って入射した光束Lc(図中実線)は、第1走査レンズ20ckの入射面を透過する際に、その一部が反射してフレア光Lf(図中点線)となる。反射したフレア光Lfは、回転多面鏡58とロータフレーム32との間を通過し、金属製のロータフレーム32の天面上に反射して第1走査レンズ20ym方向へと向かう。第1走査レンズ20ymを透過したフレア光Lfはそのまま第2走査レンズ21yを透過し、折り返しミラー22y1で反射され、感光体90yへと到達する。尚、第1走査レンズ20ckに入射する光束Lcのうち、ロータフレーム32の天面で反射しないフレア光Lfにおいては、対向する光学走査系に至らないため、問題となるフレア光とはならない。ロータフレーム天面で反射したフレア光Lfは被走査面上(感光体上)で画像中心付近に停滞するため、これらフレア光Lfを遮光できなかった場合、重大な画像不良が発生してしまうことになる。
【0036】
これらフレア光Lfは、
図6に示すように走査光束Lyに副走査方向において近接するため、遮光板を設けて遮光するには極めて高い精度管理が必要となり、非常に困難である。ここでは、これらのフレア光を、以下「ロータ反射フレア」と呼称することにする。
【0037】
このロータ反射フレアは装置全体の小型化を目的として結像レンズを光偏向器側に近接させた場合に発生することが多く、画像劣化とダウンサイジングを両立させる障害となっている。
【0038】
ロータ反射フレアを低減するためには、結像レンズの表面からの反射光がロータフレーム32の方向に反射したとしても、フレア光Lfが対向する光学走査系に至らないようにする必要がある。
【0039】
次に
図7を用いて、本実施例における光学走査装置に具備される光偏向器19について説明する。
図7は本実施例の光学走査装置S1に具備された光偏向器19の内部構成を示す模式断面図である。
【0040】
図7に示すように、光偏向器19は、光源からの光束を偏向走査する回転多面鏡18と、回転軸24に回転自在に支承された軸受30と、回転部材としてのロータ34と、ステータ38と、回路基板35を有している。ロータ34は、軸受30にカシメ等で一体的に結合されたロータフレーム32及びロータマグネット33を備えている。ロータマグネット33は、ロータフレーム32に保持されている。回転多面鏡18は、軸受30が一体となって有するフランジ部31に固定され、軸受30及びロータ34等と一体的に回転する。尚、フランジ部31は、真鍮等の部材の切削加工で形成されており、回転多面鏡18を精度良く位置決め支持している。このとき、フランジ部31の厚みが薄くなると、フランジ部31の平面精度や剛性が低くなってしまい、結果として回転多面鏡18の倒れなどを引き起こす恐れがあるため、フランジ部31はある程度厚みが必要となる。また、鉄製の回路基板35に、ステータコア36及びステータコイル37を固定して構成されたステータ38が備えられている。ステータ38は、ロータフレーム32に保持されたロータマグネット33の対向側に設置されている。また、回転軸24は回路基板35に対して垂直に溶接等で一体的に結合されている。回路基板35は、紙フェノールやガラスエポキシ等のプリント基板と、金属プレートの組み合わせであっても良い。
【0041】
ここで本実施例における特徴的な構成である回転多面鏡18の形状について説明する。回転多面鏡18は、光束Lk,Lc,Lm,Lyを対向する2方向に反射する反射面39を有する。反射面39は、切削による鏡面加工または、蒸着処理により形成される。また、回転多面鏡18には、回転軸24の軸方向でロータフレーム32側(回転部材側)に突出した突出部40が形成されている。突出部40は、回転多面鏡18がフランジ部31に固定された状態において、フランジ部31より径方向外側に設けられている。かつ、突出部40は、回転多面鏡18に対して下側から副走査方向に角度を持って入射した光束Ly、光束Lkを遮断することがないよう、回転多面鏡18の反射面39より径方向内側に設けられている。突出部40は、回転時に回転体のアンバランスを生じさせず、回転多面鏡18の風切り音を抑制するために、回転軸24を中心とした円環状に形成されている。
【0042】
尚、突出部40とロータフレーム32の天面32aとの隙間は、両者が接触しない範囲で可能な限り小さい方が良い。さらに
図8に示すように、突出部40とロータフレーム32の天面32aの隙間を埋めるよう、接着剤としての紫外線硬化樹脂41を塗布し、前記隙間を紫外線硬化樹脂41で塞ぐ構成としても良い。その場合、紫外線硬化樹脂41の硬化時に回転多面鏡18へ変形を与えることを防ぐため、紫外線硬化樹脂41は可能な限り硬化収縮率の小さいものを使用すると良い。なお、紫外線硬化樹脂41は例示であって、接着剤はこれに限定されるものではない。
【0043】
また回転多面鏡18は、金属材料をプレス、切削して製造されたものでも良いし、突出部40の形状を容易に形成できることから樹脂材料を切削または成形加工により製造されたものでも良い。
【0044】
次に
図9、
図10を用いて、本実施例における効果について説明する。
図9は、本実施例におけるフレア光の光路を説明する主走査断面図である。
図10は
図9の副走査断面図である。分かり易さのため、部分断面図で記す。尚、
図9、
図10において、本来潜像を形成するために感光体へ到達すべき光束を実線で示し、不要光であるフレア光については点線で示す。
【0045】
図9、
図10に示すように、半導体レーザ15cから出射され、回転多面鏡18の偏向面で偏向走査された光束Lcは、第1走査レンズ20ckの入射面でその一部が反射されてフレア光Lfとなる。そのフレア光Lfの一部は光偏向器19の主走査平面内において光偏向器19に向かって反射される。本実施例に係る光偏向器19は、前述したように、回転多面鏡18の底面部に突出部40が設けられている。これにより、第1走査レンズ20ckの入射面で反射されたフレア光Lfは、突出部40の外周面40aで反射され、対向する第1光学走査系の感光体90に到達することを防ぐことができる。
【0046】
上記構成によれば、光学走査装置内に精度良く遮光壁を設ける必要が無い。また、斜入射角度が異なることによって、異なったフレア光が発生したとしても、一方の光学走査系で発生したロータ反射フレア光が他方の光学走査系の感光体に到達することを防ぐことができる。これにより、装置全体の小型化を図りつつ、且つ、光学系に応じた遮光板の配置や、高精度な寸法管理を必要とせずに、被走査面上の像面照度分布を均一にし、高精細な画像を得ることができる。
【0047】
尚、本実施例では副走査斜入射の場合を例示して、前記突出部を有する光偏向器によってフレア光が被走査面へ到達することを防ぐことを説明したが、これに限定されるものではない。回転多面鏡の偏向面に対して垂直な面に平行に入射する光学系においても、結像レンズの入射面が副走査方向に曲率を持っている場合には同様のロータ反射フレアが発生する。この場合も、本実施例における光偏向器によって、フレア光が被走査面へ到達することを防ぐことができる。
【0048】
〔実施例2〕
図11を用いて、実施例2に係る光偏向器19について説明する。
図11は実施例2に係る光偏向器19の内部構成を示す模式断面図である。尚、
図11では上述した実施例1と重複する部分については同一の符号を付して説明する。また、光偏向器以外の構成については、前述した実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0049】
本実施例に係る光偏向器19は、
図11に示すように、
図7で説明した光偏向器において、突出部40の外周面40aに、光吸収部材42が塗布された構成となっている。本構成によればフレア光Lfが突出部40の外周面40aで反射される際、光吸収部材42によってフレア光Lfの全てまたは一部を吸収する。これにより、反射後のフレア光Lfの光量を減らし、予期しない箇所へフレア光Lfが到達し、画質等へ悪影響を与える可能性を低減することができる。尚、光吸収部材の例としては、顔料系色素或いは染料系吸収色素、顔料系色素と染料系吸収色素を組み合わせた吸収部材、更にはこれらを含有したテープ又はフィルムを挙げることができる。
【0050】
また、ここでは、突出部40の外周面40aに光吸収部材42を塗布する構成を例示して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光吸収部材を塗布する代わりに、突出部40の外周面40aに微細な凹凸を施し、その反射面上(微細な凹凸を有する外周面上)でフレア光Lfを乱反射させることによっても、上述と同じ効果が期待できる。
【0051】
〔実施例3〕
図12を用いて、実施例3に係る光偏向器19について説明する。
図12は実施例3に係る光偏向器19の内部構成を示す模式断面図である。尚、
図12では上述した実施例1と重複する部分については同一の符号を付して説明する。また、光偏向器以外の構成については、前述した実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0052】
本実施例に係る光偏向器19は、
図12に示すように、
図7で説明した光偏向器において、突出部50の外周面50aの一部もしくは全体が、回転軸方向に向かって傾斜した円錐傾斜面をなす構成となっている。本構成によればフレア光Lfが突出部50の外周面50aで反射される際、その反射面(傾斜した外周面50a)の傾斜のさせ方によって、フレア光Lfを光学系に影響を与えない箇所に飛ばすことで、フレア光Lfによって画質等へ悪影響を与えることを防ぐことができる。
【0053】
〔他の実施例〕
なお、前述した実施例では、感光体(像担持体)の上側から露光する光学走査装置の構成を例示したが、これに限定するものではなく、感光体の下側から露光する光学走査装置においても、本発明を適用することで同等の効果が得られる。
【0054】
また前述した実施例では、光学走査装置を備えた画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置が有する光学走査装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。