JPH0976554A - 光学走査記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学走査記録装置において、結像光学の焦点
距離バラツキによる画像劣化の発生、レーザビームの照
射位置のズレによる画像劣化の発生、反射光による画像
劣化の発生等を防止するとともに部品の交換、メンテナ
ンスを容易にする。 【構成】 レーザビームを結像する複数の結像レンズ３
３、３４の間で、一体かつ移動可能な第１、第２反射鏡
３５、３６の取付用部材４９を調整して、結像レンズの
焦点距離バラツキを補正し、必要径のレーザビームを感
光体表面に結像し、画像劣化の発生を防止する。感光体
４３表面の所定位置にレーザビームの照射を調整出来る
第３反射鏡３７の取付用部材を調整し、レーザビームの
照射位置のズレによる画像劣化の発生を防止する。ま
た、露光光学系ユニットの開閉可能な底板の一部４６に
対応した記録ユニットの蓋４１を開閉可能にしてメンテ
ナンスを容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、レーザビームプ
リンタ等に用いる光学走査記録装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機、レーザビームプリンタは、帯電
された感光体ドラム表面に画像信号にしたがったレーザ
ビームで走査露光するために、レーザビームを発生さ
せ、発生したレーザビームを整形する半導体レーザユニ
ットと、整形されたレーザビームを走査する回転偏向手
段と、感光体表面に結像するための結像光学手段と、画
像信号の書き出しタイミングを設定する同期検知手段な
どを備えている。このレーザビームを発生させ、発生し
たレーザビームを整形する半導体レーザユニットと、回
転偏向手段と、結像光学手段を介し一様に帯電された感
光体ドラム表面に形成された潜像を通常トナーと呼ばれ
る粉末物質を用いて現像し、そしてこのトナー像を紙に
転写し、定着器で定着させて最終的にプリントアウトす
る。この時、同期検知手段でレーザビームを検出するこ
とにより画像信号の書き出しが開始され、レーザビーム
が感光体ドラム表面に走査露光される。

【０００３】以下に従来の光学走査記録装置について説
明する。図１２、１３、１４、１５は従来の光学走査記
録装置の構成を示すものであり、図１２は構成図、図１
３は図１２の正面図で感光体表面に照射するレーザビー
ムの光路を示す、図１４は複写機の全体構成、図１５は
半導体レーザユニットの構成を示すものである。図１
２、１３において、８１は半導体レーザユニット、８２
はポリゴンスキャナ、８３はｆθレンズ、８４はＣＹレ
ンズ、８５は反射ミラー、８６は同期検知手段、８７、
８９はレーザビーム、８８は感光体、図１４において、
９０は複写装置、９１は露光光学系ユニット、９２は作
像機構、９３は記録ユニット、図１５において、９４は
半導体レーザ、９５はコリメータレンズ、９６はアパー
チャ、９７はシリンダレンズである。

【０００４】以上のように構成された光学走査記録装置
について、以下その動作について説明する。半導体レー
ザ９４から出たレーザビームは、半導体レーザユニット
８１に具備されたコリメータレンズ９５、アパーチャ９
６、シリンダレンズ９７より平行整形され、ポリゴンス
キャナ８２により平行整形されたレーザビームを偏向走
査し、画像域のレーザビームは、ｆθレンズ８３、ＣＹ
レンズ８４によりビーム径が絞られるとともにｆθ走査
特性、面倒れ補正が与えられ、反射ミラー８５により反
射され、感光体８８表面に結像走査される。一方、同期
検知手段８６にレーザビーム８７が入射すると、画像信
号の書き出しタイミングが設定される。このようにし
て、上記レーザビームを照射する構成の記録ユニット９
３のレーザビームは、作像機構９２内の感光体８８に結
像走査される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ｆθレンズ、ＣＹレンズの結像光学によ
り、所定のビーム径を感光体表面に結像させるが、ｆθ
レンズ、ＣＹレンズの結像光学の焦点距離にバラツキが
存在すると、焦点、すなわち、感光体表面でない位置で
レーザビームが結像し、その結果、感光体表面でレーザ
ビームの径が大きくなり画像の劣化が発生するという問
題点を有していた。

【０００６】例えば、結像光学として、ｆθレンズ、Ｃ
Ｙレンズ、一枚の反射ミラーを用いたもの（特開平３ー
２４７５４１）は、結像光学レンズとミラーが固着され
ており、焦点距離のバラツキの存在により感光体表面に
レーザビームを結像させるには、結像レンズの焦点距離
バラツキをコリメータレンズによって調整する方法、す
なわち、半導体レーザユニットのコリメータレンズを焦
点距離バラツキに対応して光軸上を移動調整させ、感光
体表面にレーザビームを結像させる方法があるが、この
方法は、結像レンズの焦点距離バラツキに対応して調整
を行う為、結像レンズと半導体レーザユニットは１対１
の組合せが必要になる。もし、半導体レーザが故障した
場合、半導体レーザユニットと結像レンズとの関係か
ら、半導体レーザユニットのみの交換が困難になり、こ
の結像光学系全体を交換しなければいけなくなる。

【０００７】また、レーザビームを出射する記録ユニッ
トが感光体との取付け位置にズレが発生したり、記録ユ
ニット内の各部品の取付け角度にズレが発生したりする
と、レーザビームの照射位置にズレが発生し画像劣化が
発生するという問題点も有していた。

【０００８】また、一般に回転偏向手段としては、モー
タにミラーを装着し、前記多面体ミラーを回転させ、レ
ーザビームを偏向させるというポリゴンモータが使用さ
れる。同期検知手段としては、光センサーとして高速応
答性に優れたピンフォトダイオードが使用される。この
様に、光学走査記録装置に使用される部品の中で、半導
体レーザ、回転偏向手段、同期検知手段は電気回路部品
が使用されている。電気回路部品としては、充分寿命、
故障等を考えた使い方をされているが、不測の事態で故
障した場合、交換する必要が発生する。

【０００９】さらに、近年プリントスピードが速くな
り、それに伴いポリゴンスキャナは高速に優れた空気軸
受が使用されるようになり、軸受に異物が入らないよう
に内部を密封し、レーザビーム等の光が通過する位置に
ガラスを設置する構成がとられるようになってきた。そ
の結果、レーザビームが前記ガラス面で反射されるよう
になり、その反射光が感光体表面に到達し画像劣化が発
生するという問題点も有していた。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、結像光学の焦点距離バラツキによる画像劣化の発
生、レーザビームの照射位置のズレによる画像劣化の発
生、反射光による画像劣化の発生等を防止するとともに
部品の交換、メンテナンスを容易にした光学走査記録装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の光学走査記録装置は、レーザビームを走査す
る回転偏向手段、複数の結像レンズ、複数の反射鏡を有
し、複数の反射鏡が、一体かつ移動可能に配設され、こ
の反射鏡を移動することによって感光体表面に照射され
るレーザビームの結像点を調整するようにした構成を備
えたものである。また、レーザビームを走査する回転偏
向手段と、走査されるレーザビームを結像するｆθレン
ズと、一体かつ移動可能に配設された第１、第２反射鏡
と、この第２反射鏡より反射されたレーザビームを結像
するＣＹレンズと、レーザビームを感光体表面に照射す
る第３反射鏡とを備え、前記第３反射鏡はレーザビーム
の感光体表面照射位置を調整できるよう角度調整可能に
配設した構成を備えたものである。また、露光光学系ユ
ニットと、この露光光学系ユニットの下部に配設された
記録ユニットとを備え、前記露光光学系ユニットは、上
部に原稿を載置し、かつ着脱可能に設けられたプラテン
ガラスと、底板の一部が開閉可能に構成され、前記記録
ユニットは、前記露光光学系ユニット下部の開閉可能に
構成された底板に対応する部位の蓋を開閉可能にした構
成を備えたものである。さらには、記録ユニットに、回
転偏向手段を位置決めする部材と、前記回転偏向手段の
芯出しをする部材と、前記回転偏向手段のカバーガラス
からの反射光を遮光する部材を記録ユニットに具備した
構成を備えたものである。

【００１２】

【作用】この構成によって、レーザビームを結像する複
数の結像レンズと、この結像レンズ間であって、一体か
つ移動可能に配設された第１、第２反射鏡を移動調整す
ることにより、結像レンズの焦点距離バラツキの補正を
行い、必要径のレーザビームを感光体表面に結像し、画
像劣化の発生を防止することができる。

【００１３】また、感光体表面の所定の照射位置に、レ
ーザビームの照射を調整出来るように反射鏡を配設した
ことにより、レーザビームの照射位置にズレが発生し画
像劣化の発生を防止することができる。

【００１４】さらに、プラテンガラスと、露光光学系ユ
ニットの底板の一部が開閉可能で、この露光光学系ユニ
ットの下部に配設された記録ユニットは、露光光学系ユ
ニット下部の開閉可能に構成された底板に対応する部位
の蓋を開閉可能にしたことによりメンテナンスを容易に
することができる。

【００１５】さらに、回転偏向手段の位置決め、芯出し
を行い、前記回転偏向手段のカバーガラスからの反射光
を遮光することにより、画像劣化の発生を防止すること
ができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

【００１７】図１は本発明に係わる構成を有した複写機
の断面図を示し、露光光学系１と、この露光光学系１に
よる露光画像をデジタル信号に交換して記録する記録機
構２と、トナー画像を形成しそれを用紙に転写する作像
機構３と、この作像機構３へ用紙を給送する給紙機構４
とより成っている。これら露光光学系１、記録機構２、
作像機構３、給紙機構４は一体に構成してもよいし、別
体に構成してもよい。とくに給紙機構４は別個の給紙ユ
ニット４ａ，４ｂ，４ｎを用紙サイズ毎に複数積層する
構成としている。

【００１８】露光光学系１は、プラテンガラス４５の下
を移動して原稿を走査するランプ６および第１反射鏡
７、第１反射鏡７とは１／２の速度比で移動する第２反
射鏡８、レンズ９、露光画像をデジタル信号に変換する
ＣＣＤ等の光電変換素子１０を備えている。

【００１９】記録機構２は、光電変換素子１０からの信
号でレーザビームの出射を制御し、多面回転鏡１１やレ
ンズ、反射鏡を経て走査記録する。

【００２０】作像機構３は、感光体４３とそのまわりに
配設された帯電手段１３、現像器１４、転写手段１５、
クリーニング手段１６等を有し、一般の電子写真方式に
よって感光体４３上に露光にかかる原稿画像に対応した
トナー像を形成し、給送されてくる用紙に転写する。感
光体と転写手段とが対向する転写部の手前には、給紙機
構４から受けいれた用紙を転写部に送り込む給紙搬送路
１７が設けられ、またその途中に用紙を一旦停止させ、
先端を整合させ、送り込みのタイミングを調整するため
の一対のタイミングローラ１８が配設されている。また
転写部の後ろには、転写後の用紙を搬送する搬送手段１
９、搬送手段１９によって搬送されてくる用紙に定着処
理を行う定着器２０、定着器２０から送り出されてくる
用紙を排出する一対の排出ローラ２１が設けられてい
る。

【００２１】給紙機構４は、異なったサイズの用紙２２
が収容された給紙カセット２３と、用紙通路２４よりな
る給紙ユニットを有している。そしてこの給紙ユニット
を用紙サイズ毎に積層して各サイズに対応した給紙を可
能にしている。

【００２２】なお、２５、２６は、機内を冷却するため
の冷却ファンを示し、また２７は手差し用のトレイで、
２８は排紙トレイを示す。

【００２３】図２、図３は本発明による光学走査記録装
置の一実施例の全体的構成図で、図３は図２の平面図が
示されている。図４、図５は一体かつ移動可能に配設さ
れた反射鏡の要部、図６は調整可能に配設された反射鏡
の要部がしめされている。図７、図８は回転偏向手段の
構成図、図９、図１０は回転偏向手段の取付け構成を示
し、図１０はＡ−Ａ断面図。図１１は焦点距離とレンズ
間距離の関係図をしめしている。

【００２４】これらの図において、３１は半導体レーザ
ユニット、３２は回転偏向手段、３３はｆθレンズ、３
４はＣＹレンズ、３５は第１反射鏡、３６は第２反射
鏡、３７は第３反射鏡、３８は防塵透過板、３９はレー
ザビーム（実線で示す）、４０は光学フレーム、４１は
開閉蓋、４２はカバー、４３は感光体、４４は同期検知
手段、４５はプラテンガラス、４６は底板開閉板、４７
は締結部材、４８は露光光学系ユニットフレーム、４９
は第１、第２反射鏡取付け移動部材、５０は締結部材
（２ヶ所）、５１は移動可能穴（２ヶ所）、５２は第３
反射鏡取付け部材、５３はネジ調整具、５４は弾性部
材、５５は回転偏向手段カバーガラス、５６は回転偏向
手段カバーガラスからの反射光、５７は反射防止部材、
５８は回転偏向手段の下ケース、５９は芯出し部材であ
る。ここで、第１反射鏡３５、第２反射鏡３６は第１、
第２反射鏡取付け移動部材４９により一体に配設され、
移動可能穴５１、締結部材５０により移動可能に配設さ
れたものである。第３反射鏡３７はネジ調整具５３の出
し入れにより角度が調整される。開閉蓋４１、底板開閉
板４６は締結部材４７により着脱出来る構成である。回
転偏向手段３２は芯出し部材５９により芯出しされ、回
転偏向手段３２に有する平面部Ｂにより取付け位置決め
される。

【００２５】以上のように構成された光学走査記録装置
について説明する。半導体レーザユニット３１により平
行整形されたレーザビーム３９は、ポリゴンスキャナ等
の回転偏向手段３２によりレーザビームを偏向走査し、
ｆθレンズ３３、ＣＹレンズ３４の結像光学系によりビ
ーム径が絞られるとともにｆθ走査特性、面倒れ補正が
与えられ、反射鏡３５、３６、３７により反射され、感
光体４３表面に結像走査されるとともに、同期検知手段
４４にレーザビーム３９が入射し画像信号の書き出しタ
イミングが設定される。

【００２６】この時、レンズの焦点距離は、レンズの主
点から焦点（結像点）までの距離であり、焦点距離にバ
ラツキが存在すると焦点すなわち結像点がずれる。ここ
で、図１１に示すように、ｆθレンズ、ＣＹレンズを一
つの結像レンズとすると、レンズ間の距離をｔｃとし、
このレンズ間の距離と焦点距離ｆの関係は、ｆθレンズ
の曲率をｒ１、ＣＹレンズの曲率をｒ２、屈折率をｎと
すると、

【００２７】

【数１】

【００２８】の関係式より、焦点距離ｆがバラツキによ
りΔｆだけ大きくなった場合、ｔｃすなわちレンズ間の
距離を小さくすれば良い。

【００２９】そこで、本発明のように焦点距離ｆのバラ
ツキに応じて、ｔｃの間隔を動かす。

【００３０】すなわち、結像レンズ間に配設された第
１、２反射鏡を動かすことにより、ｔｃが変化するので
焦点が結ばれる。

【００３１】ここで複数の反射鏡にしたのは、一枚の反
射鏡では光路が変わるので不適当なのは明白である。

【００３２】又、ｆθレンズとポリゴンスキャナ、及び
ＣＹレンズと結像点の位置関係に変化をもたせるとレン
ズのｆθ特性、面倒れ補正の光学位置特性に影響を与え
るので好ましくない。

【００３３】又、結像レンズの焦点距離バラツキの補正
は、結像レンズ側で対策が可能になり、半導体レーザユ
ニットとは分離できる構成をとることができる。

【００３４】以上の構成で、実際の結像を調査すると、
焦点距離バラツキがあり、反射鏡の移動補正を行わなか
った場合、１mmの結像位置のズレが発生しており、この
時の感光体表面のレーザビーム径としては、正規のレー
ザビーム径に対して２０％増しのレーザビーム径に増大
されていた。しかし、補正を行うことにより、正規のレ
ーザビーム径が感光体表面に照射されことが可能になっ
た。その結果、画像劣化の発生を改良することができた
のである。

【００３５】次に、半導体レーザユニット３１により平
行整形されたレーザビーム３９は、ポリゴンスキャナ３
２によりレーザビームを偏向走査し、ｆθレンズ３３、
ＣＹレンズ３４の結像光学系によりビーム径が絞られる
とともにｆθ走査特性、面倒れ補正が与えられ、反射鏡
３５、３６、３７により反射され、感光体４３表面に結
像走査される。

【００３６】この時、作像機構３内部の感光体と、記録
機構すなわち光学フレーム４０との取付け位置の相対位
置にズレが発生した場合、正規の照射位置からのズレが
発生し、プリント印字ズレが発生する。同時に、感光体
はドラム状であるので、位置がズレることにより、正規
のレーザビーム径が記録機構から出射されたとしても感
光体の照射点でレーザビーム径の形状が変化したことに
なる。又、各ミラーの取付け、各部品の精度バラツキに
より位置のズレが発生し、光路に変化を与えてしまい照
射位置にズレが発生する。

【００３７】ここで、第１、２反射鏡の角度を調整する
と、ＣＹレンズのレンズ有効範囲からはずれる恐れがあ
るので第１、２反射鏡の角度調整は、ＣＹレンズとの関
係から不適当である。

【００３８】そこで、本発明のように、第３反射鏡の角
度を調整することにより、照射位置を変えることがで
き、感光体表面照射位置へのレーザビームの照射が可能
になりプリント印字ズレ及びレーザビーム径ズレが防止
でき、画像劣化の発生を防止することができる。

【００３９】次に、プラテンガラスと、露光光学系ユニ
ットの底板の一部が開閉可能で、この露光光学系ユニッ
トの下部に配設された記録ユニットは、露光光学系ユニ
ット下部の開閉可能に構成された底板に対応する部位の
蓋を開閉可能にし、図３に示すように、ポリゴンスキャ
ナと半導体レーザを具備した半導体レーザユニットと同
期検知手段の電気回路部品を前記開閉可能の蓋に対応し
た部位に配置されているため、部品が故障した場合、従
来のように、露光光学系ユニットを取りはずし、その後
で記録機構ユニットを本体より取りだした後交換し、交
換後、逆の作業を行うという作業交換の煩わしさが低減
され、露光光学系ユニット、記録機構ユニットを取り外
さないで簡単に交換メンテナンスができる。

【００４０】次に、一般に、半導体レーザユニットから
出るレーザ入射角とポリゴンスキャナと結像レンズとの
相対位置の寸法公差は、±０．０５〜±０．０３mmが要
求されている。この時、光学フレームのポリゴンスキャ
ナ取付け部において、フレームの加工精度を追求した場
合、図９、１０の様に３点支持でおさえることにより精
度が出しやすい。又、３点支持以外は逃げがあるので加
工もしやすい。

【００４１】又、ポリゴンスキャナのカバーガラス面か
らの反射光が感光体表面に入射すると画像にムラが発生
する。しかし、図８に示すように、平面部Ｂで規制する
ことによりポリゴンスキャナのカバーガラス面が一定の
位置に確保される。この時、一定の位置に確保されてい
ないと、反射光の位置関係はバラツキ、光路５６を通っ
て、感光体に入射してしまう恐れがあるが、一定位置に
強制的にガラスの位置を確保することにより、ガラス面
からの反射光を固定された位置（光路５７）に照射する
ことができ、しかも、その照射される位置に反射防止部
材を設置することにより、照射レーザビームを積極的に
しかも確実に取り除くことができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明は、一体かつ移動可
能に配設された複数の反射鏡が結像レンズ間に配設さ
れ、前記複数の反射鏡を移動することにより、結像レン
ズの焦点距離バラツキが存在しても、焦点距離バラツキ
に応じて補正することができるので、感光体表面にレー
ザビームを結像することが出来、画像劣化の発生を防止
することができる優れた装置を実現できるものである。

【００４３】また、第３反射鏡がレーザビームの感光体
表面照射位置を調整できるようにしたことにより、各ユ
ニット、各部品の相対位置のズレに応じて、調整できる
ので、プリント印字ズレ、レーザビーム径ズレの画像劣
化の発生を防止することができる優れた装置を実現でき
るものである。

【００４４】さらに、プラテンガラス、露光光学系ユニ
ットの底板の一部、記録ユニットの蓋を開閉可能にした
ことにより、各ユニットのメンテナンスが容易にできる
優れた装置を実現できるものである。

【００４５】さらに、回転偏向手段の芯だし位置決め
と、カバーガラスからの反射光の位置を一定にし、その
反射光を遮光できるようにしたことにより、結像レンズ
と半導体レーザユニットと回転偏向手段の相対位置関係
を確保でき、回転偏向手段のカバーガラスからの反射光
が感光体表面に入射することがなくなり、画像劣化の発
生を防止することができる優れた装置を実現できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学走査記録装置の実施例を示す全体
構成の説明図

【図２】本発明の光学走査記録装置の実施例を示す全体
的構成図

【図３】本発明の光学走査記録装置の実施例を示す全体
的構成図で図２の平面を示した図

【図４】光学走査記録装置の移動可能な反射鏡の要部の
説明図

【図５】光学走査記録装置の移動可能な反射鏡の要部説
明図で図４の平面を示した図

【図６】光学走査記録装置の調整可能な反射鏡の要部の
説明図

【図７】光学走査記録装置の回転偏向手段の説明図と、
レーザビーム光路の要部の説明図

【図８】光学走査記録装置の回転偏向手段の説明図と、
レーザビーム光路の要部の説明図で図７の平面を示した
図

【図９】光学走査記録装置の回転偏向手段の取付け部の
説明図

【図１０】光学走査記録装置の回転偏向手段の取付け部
の説明図で図９のＡ−Ａ断面を示した図

【図１１】焦点距離とレンズ間距離の関係図

【図１２】従来の光学走査記録装置の構成の説明図

【図１３】従来の光学走査記録装置の要部の説明図

【図１４】従来の複写機の全体構成図

【図１５】半導体レーザユニットの構成図

【符号の説明】

３１ 半導体レーザユニット ３２ 回転偏向手段 ３３ ｆθレンズ ３４ ＣＹレンズ ３５ 第１反射鏡 ３６ 第２反射鏡 ３７ 第３反射鏡 ４１ 開閉蓋 ４３ 感光体 ４５ プラテンガラス ４６ 底板開閉板 ５５ カバーガラス ５７ 反射防止部材 ５９ 芯だし部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを走査する回転偏向手段
   と、走査されるレーザビームを結像する複数の結像レン
   ズと、この結像レンズ間であって、一体かつ移動可能に
   配設された複数の反射鏡とを備え、この反射鏡を移動す
   ることによって、感光体表面に照射される前記レーザビ
   ームの結像点を調整するようにしたことを特徴とする光
   学走査記録装置。
2. 【請求項２】 レーザビームを走査する回転偏向手段
   と、走査されるレーザビームを結像するｆθレンズと、
   一体かつ移動可能に配設された第１、第２反射鏡と、こ
   の第２反射鏡より反射されたレーザビームを結像するＣ
   Ｙレンズと、レーザビームを感光体表面に照射する第３
   反射鏡とを備え、前記第３反射鏡はレーザビームの感光
   体表面照射位置を調整できるよう角度調整可能に配設し
   たことを特徴とする光学走査記録装置。
3. 【請求項３】 露光光学系ユニットと、この露光光学系
   ユニットの下部に配設された記録ユニットとを備え、前
   記露光光学系ユニットは、上部に原稿を載置し、かつ着
   脱可能に設けられたプラテンガラスと、底板の一部が開
   閉可能に構成され、前記記録ユニットは、前記露光光学
   系ユニット下部の開閉可能に構成された底板に対応する
   部位の蓋を開閉可能に構成したことを特徴とする光学走
   査記録装置。
4. 【請求項４】 記録ユニットに、回転偏向手段の位置決
   めする位置決め部と、前記回転偏向手段の芯出しをする
   芯出し部と、前記回転偏向手段のカバーガラスからの反
   射光を遮光する反射防止部材を記録ユニットに具備した
   ことを特徴とする光学走査記録装置。