JP2004354848A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱の影響により画像品質の劣化を防止することができる光走査装置及び画像形成装置を提供することである。
【解決手段】光走査装置６は、光源から発生された光ビームを偏向走査するポリゴンミラー６２と、ｆθレンズ６３，６４を含む光学素子を収容するとともに、基盤で仕切られた２つの上室と下室が形成され、上室にポリゴンミラー６２が配置され、下室にｆθレンズ６３，６４が配置されてなる光学ハウジング５０とからなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の光源から出射される光ビームを、並設された４つの像担持体に照射して静電潜像の書き込みを行い、各像担持体上に形成された静電潜像を異なる色の現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー）でそれぞれ現像して可視像化した後、転写搬送ベルト等に担持された記録用紙等の転写材を各像担持体の転写部に順次搬送し、各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写した後、転写材上に転写された画像を定着してカラー画像を得るタンデム式のカラー画像形成装置が知られている。このようなタンデム式のカラー画像形成装置において、従来から各像担持体への静電潜像の書き込みを像担持体毎に個別的に設けた光走査装置により別個に行うものが知られているが、ポリゴンミラーとその駆動用モータからなる光偏向器を用いた光走査装置は比較的高価であり、各像担持体に個別に光走査装置を設けることは部品コストや製造コストの点で問題がある。また、光偏向器を有する光走査装置を像担持体の数に対応して複数設置するためには大きな設置スペースを必要とするため、画像形成装置全体が大型化するという問題もある。
【０００３】
このような問題を解消することができる光走査装置が既に提案されており、その光走査装置を備えたカラーレーザプリンタの一例に図５に示す。
図５において、カラーレーザプリンタは、装置本体１の下部に給紙部２が配置され、その上方に複数のローラに巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト３が設けられている。中間転写ベルト３の下部側ベルト走行辺には、感光体ドラム５Ａ〜５Ｄを有する４個の作像ユニットが対向配置されている。
【０００４】
各感光体ドラム５Ａ〜５Ｄの周りには、図示していない帯電装置、現像装置、クリーニング装置が配置され、さらに感光体ドラム５Ａ〜５Ｄが中間転写ベルト７に接する位置における中間転写ベルト３の内側には１次転写手段である転写ローラ７Ａ〜７Ｄが設けられている。本実施形態の場合、４個の作像ユニットは同一構造に構成されているが、現像装置の現像剤の色がイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色に分けられている。また、作像ユニットの下方には光変調されたレーザ光Ｌ１〜Ｌ４を各感光体ドラム５Ａ〜５Ｄ表面に照射する光走査装置６が配置され、このレーザ光Ｌ１〜Ｌ４は帯電装置と現像装置の間で感光体ドラム５Ａ〜５Ｄに対し下方から照射する。
【０００５】
画像形成動作が開始されると、上記感光体ドラム５Ａ〜５Ｄが図示していない駆動装置によって時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム５Ａ〜５Ｄの表面が帯電装置によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、光走査装置６からのレーザ光Ｌ１〜Ｌ４が照射され、これによって感光体ドラム５Ａ〜５Ｄ表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１０に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報であり、静電潜像は各現像装置の現像剤によって異なる色のトナー像として可視像化される。
【０００６】
また、中間転写ベルト３は矢印Ａで示す方向に走行駆動されており、各感光体ドラム５Ａ〜５Ｄに形成された各色のトナー像が中間転写ベルト３に順次重ね転写され、かくして中間転写ベルト３はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。また、トナー像が転写された後の感光体ドラム５Ａ〜５Ｄはその表面に付着した残留トナーが図示していないクリーニング装置によって清掃され、さらに残留電荷が除電装置によって除去されて次のプリントに備えられる。
【０００７】
一方、給紙部２から転写紙が給紙され、給紙された転写紙はレジストローラ１０を介して中間転写ベルト３と対向する２次転写装置１１との間に給送される。そして、このとき２次転写装置１１において、中間転写ベルト表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面のトナー像が転写紙に一括して転写される。そして、転写を終えた転写紙は定着装置９を通るとき、その熱及び圧によってトナー像が用紙に熔融して定着され、排紙トレイに排出される。なお、トナー像を転写後の中間転写ベルト３は、該ベルトに残留したトナーがクリーニング装置（図示せず）により除去される。
【０００８】
図６は、図５のカラープリンタに用いられている上記した感光体ドラム５Ａ〜５Ｄに下方から光書き込みを行う光走査装置６の断面説明図である。
図６において、光走査装置６は図示していない４つの光源ユニットと、各光源ユニットからの光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器としてのポリゴンミラー６２と、このポリゴンミラー６２を中心にして前記２方向に対称に配置されポリゴンミラー６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ対応する感光体ドラム５Ａ〜５Ｄの被走査面上に導き結像する光学系（結像用レンズ６３，６４，６９，７０，７１，７２、光路折り返し用ミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等の光学部材からなる）を備えており、これらの構成部材が平たい箱型をした密閉状の光学ハウジング５０内に収められている。
【０００９】
光学ハウジング５０は、ポリゴンミラー６２や光学系が配設される基盤５０Ａと、基盤５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂとを有すると共に、基盤５０Ａが側壁５０Ｂの下部に設けられた盆状に形成された構造である。ポリゴンミラー６２は、光学ハウジング５０の基盤５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（結像用レンズ６３，６４，６９，７０，７１，７２、光路折り返し用ミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等）は光学ハウジング５０内に配設されている。また、光学ハウジング５０の上部にはカバー８７が設けられており、カバー８７には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス８３，８４，８５，８６が取り付けられている。
【００１０】
このように構成された光走査装置６では、図示しない原稿読み取り装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット内の光源（半導体レーザ（ＬＤ））を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニットから出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ（図示せず）を通り直接またはミラーを介してポリゴンミラー６２に至り、ポリゴンモータ（図示せず）で等速回転されている２段のポリゴンミラー６２ａ，６２ｂで対称な２方向に偏向走査される。なお、図６の構成ではポリゴンミラーはＬ２，Ｌ３の光ビーム用と、Ｌ１，Ｌ４の光ビーム用の上下２段に分けた構成となっているが、１つの厚めのポリゴンミラーで偏向走査する構成としてもよい。
【００１１】
ポリゴンミラー６２のポリゴンミラー６２ａ，６２ｂにより２ビームづつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下２層構成のｆθレンズ６３，６４をそれぞれ通過し、第１折り返しミラー６５，６６，６７，６８、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる結像用レンズ６９，７０，７１，７２、第２折り返しミラー７３，７５，７７，７９、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０及び防塵ガラス８３，８４，８５，８６を介して各色用の感光体ドラム５Ａ〜５Ｄの被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の光走査装置を備えた画像形成装置において、ポリゴンミラー６２の近傍にはｆθレンズ６３，６４が配置されており、特にｆθレンズを樹脂で構成すると、熱により光学特性が変化して像面での走査速度が変動し画像の倍率が変化してしまう。そのような不具合を発生させる大きな要因として、ポリゴンミラー６２のモータやその回転・制御部から発生する熱が光偏向器の回転による気流に乗ってｆθレンズ６３，６４に当ることである。しかも、このときの２方向に対称に配置されたｆθレンズ６３，６４は気流の上流側に発熱源ある側とない側とで気流温度に差があるため、ｆθレンズ６３，６４の変化の度合が異なってしまう。このようにして、ｆθレンズ６３，６４が温められると、ｆθレンズ６３，６４の光学特性が変化し、さらに気流の温度差も相俟って熱膨張の違いにより主走査方向の倍率がそれぞれ異なってしまう。このため、熱により書き込み倍率の変化や書き込み位置の変化等が生じ、画像品質を劣化させるという不具合があった。
【００１３】
本発明は、上記した問題を解消し、熱の影響により画像品質の劣化を防止することができる光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光走査装置は、光源から発生された光ビームを偏向走査する光偏向器と、ｆθレンズを含む光学素子を収容するとともに、基盤で仕切られた２つの室が形成され、一方の室に前記光偏向器が配置され、他方の室にｆθレンズが配置されてなる筐体とからなることを特徴としている。
【００１５】
なお、本発明の光走査装置において、前記筐体が扁平な箱型に形成され、前記２つの室がその筐体内の上下方向に形成されているとともに、上室に前記光偏向器が、下室にｆθレンズがそれぞれ配置されていると、効果的である。
【００１６】
さらに、本発明の光走査装置において、前記一方の室の一部に前記他方の室内に入り込むような凹部が形成され、該凹部内に前記光偏向器が配置されていると、効果的である。
【００１７】
さらにまた、本発明の光走査装置において、前記凹部が前記一方の室から独立した密閉室として構成されていると、効果的である。
さらにまた、本発明の光走査装置において、前記光偏向器と前記ｆθ光学素子の間が透明な部材で仕切られていると、効果的である。
【００１８】
さらにまた、本発明の光走査装置において、前記透明な部材が上方へ向かう程広がるような傾斜をもって配置されていると、効果的である。
さらにまた、本発明の光走査装置において、前記筐体及びｆθレンズが樹脂で作られていると、効果的である。
【００１９】
さらにまた、本発明の光走査装置において、前記他方の室を密閉する蓋部材が設けられ、該蓋部材が筐体よりも熱伝導性の高い材質で作られていると、効果的である。
【００２０】
さらにまた、本発明の光走査装置において、前記凹部を覆うカバーを有し、該カバーが筐体よりも熱伝導性の高い材質で作られていると、効果的である。
さらにまた、本発明の光走査装置において、前記光偏向器の制御基盤が前記筐体の外部に配置されていると、効果的である。
【００２１】
また、上記課題を解決するため、本発明の請求項１ないし１０の何れか一項に記載の光走査装置により像担持体に光ビームを照射して静電潜像を形成することを特徴としている。
【００２２】
なお、本発明の画像形成装置において、複数の並列配置された像担持体を有し、該像担持体に対してその下方から前記光走査装置が光ビームを照射して静電潜像を形成すると、効果的である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、本発明に係る光走査装置を示す断面説明図であり、この光走査装置は図６と同様に、図５に示すような像担持体に対して下方から光書き込みを行うタンデム式カラー画像形成装置に用いられる。なお、図１に示す光走査装置６において、図６に示す部材と同一部材には同一符号を付すとともに、同一符号を付した部材の説明はその重複を避けるため省略している。
【００２４】
図１において、光学ハウジング５０は基盤５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられて光学ハウジング５０を上下に仕切られており、光学ハウジング５０は基盤５０Ａと側壁５０Ｂとでほぼ断面Ｈの字状に形成された構造を有している。したがって、光学ハウジング５０内には基盤５０Ａによって上室５１と下室５２とが形成され、上室５１と下室５２はそれぞれ上カバー８７および下蓋５５によって閉じられている。上室５１の略中央には、基盤５０Ａが下室５２の下部まで達する凹部５３が形成され、この凹部５３に上下２段構成のポリゴンミラー６２が配置されている。他方、下室５３には上下２層構成のｆθレンズ６３，６４が基盤５０Ａの下面に設けられており、ポリゴンミラー６２の載置面とｆθレンズ６３，６４の載置面が走査平面を挟むように対向して位置している。なお、ポリゴンミラー６２を配置した凹部５３は側壁５４によって下室５２に対して仕切られており、その側壁５４は少なくともポリゴンミラー６２からの走査光が通過する部分が透明な防音ガラスで作られている。また、光走査装置６の筐体である光学ハウジング５０、ｆθレンズ６３，６４は樹脂で作られている。
【００２５】
このように構成された光走査装置６は、ポリゴンミラー６２とｆθレンズ６３，６４とが基盤５０Ａ等によって仕切られた別室に配置されている。すなわち、ポリゴンミラー６２は上室５１で配置されているのに対し、ｆθレンズ６３，６４はそれとは別室である下室５２に配置されている。したがって、ポリゴンミラー６２の回転により上室５１で発生する気流が下室５２に配置されたｆθレンズ６３，６４に直接当ることが無く、ポリゴンミラー６２からの気流に温度差が生じていても、その気流がｆθレンズ６３，６４に当らないため、熱による光学特性の変動が生じにくくなる。よって、ｆθレンズ６３，６４の温度変化を抑えられるので、画像品質が劣化するという問題を防止することができる。
【００２６】
また、光学ハウジング５０の下蓋５５はその全面を光学ハウジング５０よりも熱伝導性の高い板金で構成することが好ましい。このように構成すると、下室５２内の温度分布に偏りが生じにくく、ｆθレンズ６３，６４が温められる温度の格差が殆どなくなるため、熱によるｆθレンズ６３と６４の変動が異なることによる色ずれ等の発生を防止することができる。なお、上室５１にはポリゴンミラー６２の熱がこもるので、上カバー８７の少なくともポリゴンミラー６２の真上に領域を、光学ハウジング５０よりも熱伝導性の高い例えば金属製のカバー５６を設けることが好ましく、金属製のカバー５６を用いれば上室５１の温度上昇を抑えることができる。
【００２７】
図２は、本発明の他の実施形態を示すポリゴンミラー６２の収容部分を拡大した断面説明図である。
図２において、本実施形態の光走査装置６はポリゴンミラー６２が配置される凹部５３の側壁５４が上方へ向かう程その間隔が広がるような傾斜面に形成されている。なお、他の構成は図１と略同様であり、上カバー８７にも凹部５３に対応する位置に凹み８８が形成され、凹み８８の側壁も凹部５３の側壁５４と略平行な傾斜面に形成されている。また、凹み８８を形成した上カバー８７は、そのポリゴンミラー６２上方の一部分、もしくは全面を金属製のカバー５６で構成してもよい。
【００２８】
このように構成された光走査装置６は、ポリゴンミラー６２の回転で発生する熱気を帯びた気流が矢印で示すように、凹部５３の側壁５４の傾斜面に沿って上方へ拡散され、熱がｆθレンズ６３，６４へ伝播するのを、上記実施形態よりもより良好に防ぐことができる。よって、ｆθレンズ６３，６４の温度変化をより抑えることができるので、熱による画像品質の劣化を防止できる。
【００２９】
図３は、本発明のさらに他の実施形態を示すポリゴンミラー６２の収容部分を拡大した断面説明図である。
図３に示す光走査装置６では、ポリゴンミラー６２が収容される凹部５３が上室５１に対しても密閉された密閉室に構成されている。そして、その凹部５３の上蓋を熱伝導性の良い金属製カバー５６で構成することにより、ポリゴンミラー６２の熱は密閉室である凹部５３から光学ハウジング５０へより伝播しにくくなるとともに、金属製カバー５６を介して外部に発散される。よって、ｆθレンズ６３，６４への熱が伝わりにくくなり、ｆθレンズ６３，６４の熱の変動が抑えられる。
【００３０】
図４は、図３に示す実施形態の変形例を示すポリゴンミラー６２の収容部分を拡大した断面説明図であって、本例の光走査装置６は発熱源であるポリゴンミラー６２の制御・駆動部５８を光学ハウジング５０の外に配置させている。すなわち、密閉室である凹部５３内に配置していた制御・駆動部５８を光学ハウジング５０の外に移動して配置したものである。
【００３１】
このように構成すれば、凹部５３が高温に晒されることがなく、ｆθレンズ６３，６４への熱の影響も確実に低減することができる。なお、図４では制御・駆動部５８を凹部５３の底板の下面に配置しているが、制御・駆動部５８はポリゴンモータとハーネスを介して接続することで、光学ハウジング５０外の任意の位置に配置することができる。
【００３２】
以上、説明した光走査装置６は像担持体に対して下方から光書き込む形式の画像形成装置に最適であるが、例えば１８０°または９０°を反転して配置すれば、像担持体に対して上方から光書き込む形式、または横方向から光書き込む形式の画像形成装置にも適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、光源から発生された光ビームを偏向走査する光偏向器と、ｆθレンズを含む光学素子を収容するとともに、基盤で仕切られた２つの室が形成され、一方の室に光偏向器が配置され、他方の室にｆθレンズが配置されてなる筐体とからなるので、ｆθレンズの熱による光学特性の変動が抑えることができ、光学特性の変化によるカラー画像の色ずれを防止することのできる。
【００３４】
請求項２の構成によれば、筐体が扁平な箱型に形成され、２つの室がその筐体内の上下方向に形成されているとともに、上室に光偏向器が、下室にｆθレンズがそれぞれ配置されているので、ｆθレンズが光偏向器の熱の影響を受けにくくすることができる。
【００３５】
請求項３の構成によれば、一方の室の一部に他方の室内に入り込むような凹部が形成され、該凹部内に光偏向器が配置されているので、光偏向器の熱が筐体全体に伝わりにくくすることができる。
【００３６】
請求項４の構成によれば、凹部が一方の室から独立した密閉室として構成されているので、光偏向器の熱がより筐体全体に伝わりにくくすることができる。
請求項５の構成によれば、光偏向器とｆθ光学素子の間が透明な部材で仕切られているので、光走査に支障を来たすことなく、光偏向器からの熱の影響を抑えることができる。
【００３７】
請求項６の構成によれば、透明な部材が上方へ向かう程広がるような傾斜をもって配置されているので、光偏向器からの熱が上に逃げやすくすることができる。
請求項７の構成によれば、筐体及びｆθレンズが樹脂で作られているので、廉価でしかも軽量な光走査装置を提供することができる。
【００３８】
請求項８の構成によれば、他方の室を密閉する蓋部材が設けられ、該蓋部材が筐体よりも熱伝導性の高い材質で作られているので、下室の温度上昇を抑制することができる。
請求項９の構成によれば、凹部を覆うカバーを有し、該カバーが筐体よりも熱伝導性の高い材質で作られているので、凹部が高熱に晒されにくくすることができる。
【００３９】
請求項１０の構成によれば、光偏向器の制御基盤が筐体の外部に配置されているので、光偏向器が及ぼす熱影響を軽減することができる。
請求項１１の構成によれば、請求項１ないし１０の何れか一項に記載の光走査装置により像担持体に光ビームを照射して静電潜像を形成するので、上記効果が得られる画像形成装置を提供することができる。
【００４０】
請求項１２の構成によれば、複数の並列配置された像担持体を有し、該像担持体に対してその下方から光走査装置が光ビームを照射して静電潜像を形成するので、画像品質のよい像担持体に対して下方から光書き込むカラー画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光走査装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る光走査装置の他の実施形態を示す要部断面図である。
【図３】本発明に係る光走査装置のさらに他の実施形態を示す要部断面図である。
【図４】図４の光走査装置の変形例を示す要部断面図である。
【図５】タンデムタイプの下書き込み型画像形成装置を示すの概略図である。
【図６】図５の光走査装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 装置本体
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 感光体ドラム
６ 光学走査装置
５０ 光学ハウジング（筐体）
５３ 凹部
５４ 側壁
５５ 下蓋
６２ ポリゴンミラー
６３，６４ ｆθレンズ
８７ 上カバー

Claims (12)

1. 光源から発生された光ビームを偏向走査する光偏向器と、ｆθレンズを含む光学素子を収容するとともに、基盤で仕切られた２つの室が形成され、一方の室に前記光偏向器が配置され、他方の室にｆθレンズが配置されてなる筐体とからな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、前記筐体が扁平な箱型に形成され、前記２つの室がその筐体内の上下方向に形成されているとともに、上室に前記光偏向器が、下室にｆθレンズがそれぞれ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または２に記載の光走査装置において、前記一方の室の一部に前記他方の室内に入り込むような凹部が形成され、該凹部内に前記光偏向器が配置されていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項３に記載の光走査装置において、前記凹部が前記一方の室から独立した密閉室として構成されていることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１または２に記載の光走査装置において、前記光偏向器と前記ｆθ光学素子の間が透明な部材で仕切られていることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項５に記載の光走査装置において、前記透明な部材が上方へ向かう程広がるような傾斜をもって配置されていることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１に記載の光走査装置において、前記筐体及びｆθレンズが樹脂で作られていることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の光走査装置において、前記他方の室を密閉する蓋部材が設けられ、該蓋部材が筐体よりも熱伝導性の高い材質で作られていることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項３に記載の光走査装置において、前記凹部を覆うカバーを有し、該カバーが筐体よりも熱伝導性の高い材質で作られていることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１または２記載の光走査装置において、前記光偏向器の制御基盤が前記筐体の外部に配置されていることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１ないし１０の何れか一項に記載の光走査装置により像担持体に光ビームを照射して静電潜像を形成することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置において、複数の並列配置された像担持体を有し、該像担持体に対してその下方から前記光走査装置が光ビームを照射して静電潜像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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