JP2003098454A - 光走査装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
光走査装置及びそれを備えた画像形成装置Info
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Abstract
ら同期信号の分離を容易にする。 【解決手段】 それぞれ2個の半導体レーザとそれに対
応する2個のカップリングレンズからなる複数の光源ユ
ニット1y,1k及び1m,1cから出射されたレーザ
ビームLy,Lk及びLm,Lcを、上下に角度位相を
ずらせたポリゴンミラー4a及び4bを一体に構成した
回転偏向器4で偏向させ、周知の各光学素子を介して感
光体ドラム20y,20k及び20m,20c上を矢示
X又はY方向へ走査するとともに、レーザビームLy,
Lk及びLm,Lcをそれぞれ共有の同期センサ21
a,22aで受けて分離容易な同期信号を得る。
Description
出射される複数本のレーザビームによって複数の像担持
体上をそれぞれ走査するための光走査装置及びその光走
査装置を備えたプリンタ,複写機,ファクシミリ等の画
像形成装置に関する。
のレーザビームを走査ビームとして出射させ、各走査ビ
ームをそれぞれ複数の像担持体である感光体上に結像さ
せて潜像を形成し、各感光体上の潜像をそれぞれ異なる
色の現像剤によって可視像化して一枚の転写紙上に順次
重ねて転写することによりカラー画像を形成するカラー
レーザプリンタ等の画像形成装置が開発されている。こ
のような画像形成装置においては、レーザビームで感光
体を走査するために複数の走査手段を必要とするため、
単色の画像形成装置に比して部品点数が多く、部品配置
の自由度が小さくなって装置全体が大型化するきらいが
ある。ところが、最近では、カラーレーザプリンタにも
単色レーザプリンタ並みの小型化と生産性の向上が求め
られるようになり、複数の光源から出力される複数本の
レーザビームを走査ビームとして出射する複数の光学系
を1個のハウジング内に収納するとともに、複数の感光
体を並列して設けたタンデム式の画像形成装置が実用化
されている。
装置に用いられている光走査装置の概略構成を示す斜視
図である。この光走査装置は、タンデム作像に対応した
イエロー(Y),ブラック(BK),マゼンタ(M),
シアン(C)の各色毎の4ステーション書き込みにより
高速化を図ったカラーレーザプリンタの書き込み部に用
いられるものであり、上記の各色に対応する4個の光源
ユニット1y,1k,1m,1cから出射した各レーザ
ビームLy,Lk,Lm,Lcは、それぞれシリンドリ
カルレンズ2y,2k,2m,2cを通過した後、レー
ザビームLy,Lcは直接、レーザビームLk,Lmは
ミラー3k,3mで反射して、それぞれ偏向手段を構成
する回転偏向器4の偏向反射面近傍に主走査方向に長い
線像を形成する。この回転偏向器4は、同軸上に所定の
間隔をおいて固設された同一の角度位相をもつ第1,第
2のポリゴンミラー4a,4bを有している。
ポリゴンミラー4aで、レーザビームLk,Lmは下段
のポリゴンミラー4bでそれぞれ所定の走査面を走査す
るように偏向された後、それぞれ結像光学系である第
1,第2のfθレンズ5a,5bを通り、第1の折り返
しミラー6y,6k,6m,6cにより反射され、トロ
イダルレンズ7y,7k,7m,7cを通り、第2の折
り返しミラー8y,8k,8m,8c及び第3の折り返
しミラー9y,9k,9m,9cによりそれぞれ光路を
偏向し、感光体ドラム20y,20k,20m,20c
上の被走査面上に結像して主走査方向に走査する。な
お、図8においてはその図示を省略しているが、各レー
ザビームLy,Lk及びLm,Lcの走査域の両端部に
はそれぞれ同期ミラーが設けてあり、これらの同期ミラ
ーに折り返されたレーザビームを受光し得る位置に、2
本のレーザビームLy,Lk用の同期センサ21a,2
1bを、残り2本のレーザビームLm,Lc用の同期セ
ンサ22a,22bをそれぞれ設け、これらの同期セン
サ21a,21b,22a,22bにより同期信号の検
出手段を構成している。このように、回転偏向器4の上
下のポリゴンミラー4a,4bの異なる反射面にそれぞ
れ異なるレーザビームを同時に入射させて各ポリゴンミ
ラーによって2本ずつのレーザビームを偏向し得るよう
にするとともに、異なる2本ずつのレーザビームの同期
センサを共有するようにして光走査装置の構成を簡略化
している。
うな従来の光走査装置にあっては、回転偏向器の上下の
ポリゴンミラーの角度位相が等しいため、2光路分の同
期光が同時に1個の同期センサに入射する結果となり、
それぞれ独立した同期信号を得ることが困難であった。
そのため、図8に示した光走査装置においては、同一の
同期センサを共有するレーザビームLyとLk及びLm
とLcで同期像高を若干(例えば4mm)変化させてそ
れぞれの信号を分離し得るようにしている。ところが、
実際には各折り返しミラーの配置精度等によりそれぞれ
の像高が多少ばらつくため、同期信号の分離を確実に行
うためには、同期像高の差を充分にとらなければなら
ず、そのためには、有効走査域を大きくする必要があ
り、レンズ等の各種光学素子が大型化する結果となる。
そして、このような光走査装置を用いた画像形成装置
は、大型化した光学素子のために装置全体も大型化する
とともに製造コストが上昇するという問題があった。
おいて、レーザビームLy,Lkが共用する同期センサ
21aの出力(V)と時間(t)との関係を示すタイミ
ングチャートであり、(a)は像高差による分離ができ
ている状態、(b)はレーザビームLyとレーザビーム
Lkとの像高が近接した状態をそれぞれ示している。な
お、同図中Yn,BKnは、それぞれnライン目のレー
ザビームLy,Lkの出力信号(同期信号)を示すもの
である。図9(a)に示すように像高差による分離がで
きている場合、各色の同期信号Yn,BKn及びYn+
1,BKn+1が明確に分離されて良好な画像形成を行
うことができるが、同図(b)に示すように像高差によ
る分離が不充分であると、同期信号Yn,BKn及びY
n+1,BKn+1がそれぞれ重なって同期検知ができ
ないため、良好な画像形成を行うことができなくなる。
形成装置において生産性をさらに向上させるには、回転
偏向器を高速(例えば30,000rpm程度)で回転
させることが要求されるが、このような高速回転になる
と、図9に示した各色の同期信号は数μsec間隔で出
力されるようになって同期分離が一層難しくなるととも
に、ポリゴンミラー駆動用モータの寿命も短くなり、装
置稼動時の騒音も増大するという問題点がある。この発
明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光走査装置
及びそれを備えた画像形成装置において、光学素子を長
大化させることなく、安定した同期信号の分離とそれに
伴う良好な画像形成を可能にしながら、一層の小型化と
低コスト化を図ることを目的とする。
達成するため、複数の光源と、これら複数の光源より出
射されたレーザビームをそれぞれ主走査方向に偏向する
偏向手段と、この偏向手段によって偏向された各レーザ
ビームを主走査線上で検出する検出手段とを備えた光走
査装置において、上記検出手段を各レーザビームで共有
するとともに、その共有された各レーザビームのうち、
少なくとも一つのレーザビームを出射する光源は、上記
主走査方向に所定の間隔を保って走査するように配置さ
れた複数の発光素子からなる光走査装置を提供するもの
である。そして、上記の光走査装置において、上記偏向
手段は、同軸上に互いに角度位相が異なる複数段のポリ
ゴンミラーを有するようにするのが好ましい。
数の像担持体上を上記各レーザビームで走査することに
よりそれぞれ出力すべき画像の潜像を形成させるととも
に、上記各像担持体ごとに上記潜像を可視像化する現像
手段を設けた画像形成装置も提供する。
記複数の像担持体が、上記各レーザビームで走査するこ
とによりそれぞれ異なる色に対応する潜像を形成する複
数の感光体であり、上記各現像手段が、上記複数の感光
体ごとにその各表面に形成された潜像をそれぞれ異なる
色の現像剤によって可視像化する手段であり、その各現
像手段によって可視像化した各色の画像を一枚の転写紙
に順次重ねて転写することにより、カラー画像を形成す
ることが可能となる。
態を図面に基づいて具体的に説明する。図1は、その光
走査装置の全体構成の概略を示す斜視図、図2は、それ
を模式的に示した側面図、図3は、図を簡略化して理解
を容易にするために、図1の各ステーションのうちの一
つ(Yステーション)の構成及び光路を示す斜視図、図
4は、その光源ユニットの構成を模式的に示した断面図
である。なお、これらの図において図8に対応する部分
には同一の符号を付して示してある。この実施形態にお
いても、その光学系の基本構成は図8に示した従来周知
のものと同様であるので、これからの説明は主として、
図8と異なる部分及び同図で構成を省略した部分につい
て述べることにする。
ット1y,1k,1m,1c(以下総合して「光源ユニ
ット1」という)は、図4に示すように、同一の光源ホ
ルダ10に発光素子である半導体レーザからなる第1,
第2の光源11,12と、その2つの光源11,12を
カップリングする第1,第2のカップリングレンズ1
3,14とを公知の調整手段(図示しない)により第
1,第2のレーザビームL1,L2が主走査方向に所定
の開き角を有するように調整して固定したマルチビーム
光源である。このような構成からなるマルチビーム光源
を各色の光源ユニット1y,1k,1m,1cとして用
いることにより、感光体ドラム20y,20k,20
m,20c上を所定の間隔(例えば8mm)で走査させ
ることが可能になる。この間隔は、各光源ユニット作成
時にそれぞれ第1,第2の光源11,12と第1,第2
のカップリングレンズ13,14の位置を調整しておく
ことにより、殆どバラツキなく生産することが出来る。
また、各光源ユニットをこのように構成することによ
り、回転偏向器4の回転数を低減させることができ、ポ
リゴンモータの高寿命化と騒音の低減を図ることが可能
になる。
4は、上下2段のポリゴンミラー4a,4bを角度位相
を所定角度(例えば30度)ずらせて配設することによ
り、同期像高が同一でも同期信号の間隔を大きくし得る
ようにした。図5は、上下のポリゴンミラー4a,4b
に角度位相差を設けた場合の光路図であり、同時に発光
した光源から回転偏向器4へ入射するレーザビームL
1,L3又はL2,L4はそれぞれ上下のポリゴンミラ
ー4a,4bで反射し、反射ビームL1a,L3a又は
L2a,L4aとして被走査面S上の異なる像高位置に
導かれ、この像高差分とポリゴンミラー4a,4bの角
度位相差分を加えただけ同期信号の間隔を明けることが
でき、分離不能のおそれをなくすることが可能になる。
この場合、上下のポリゴンミラー4a,4bの角度位相
の差は厳密に管理する必要はなく、同期信号の分離に必
要な所定の角度以上の差があればよいため、製造上の問
題は発生しない。また、その製造方法も、上下一体の素
材を上下で角度位相差をつけて研削するようにしてもよ
く、1本の軸に2枚のミラーをそれぞれ圧入あるいは焼
き嵌め等で一体とすることもでき、これらは製造コスト
や所要の反射面精度等によって随時選択することが可能
である。
転偏向器を有する実施形態の詳細な構成及び作用をイエ
ロー(Y)ステーションを代表として示す図3を参照し
て説明する。光源ユニット1yは、前述のように第1,
第2の光源11,12を有し、それぞれ2個の半導体レ
ーザと2個のコリメートレンズを備えたマルチビーム光
源であり、回転偏向器4は、上段,下段のポリゴンミラ
ー4a,4bが所定の角度位相差(例えば30度)を設
けて配設されている。光源ユニット1yから出射したレ
ーザビームLyは、シリンドリカルレンズ2yを通り図
示を省略した複数のミラーにより光路を折り曲げられて
回転偏向器4の上段のポリゴンミラー4aの偏向反射面
近傍に主走査方向に長い線像を形成する。ポリゴンミラ
ー4aに達したレーザビームLyは、所定の走査面を走
査するように偏向され、2層に形成された第1のfθレ
ンズ5aの上層部を通過した後第1の折り返しミラー6
yによって折り返され、トロイダルレンズ7yを通って
第2,第3の折り返しミラー8y,9yで折り返され、
防塵ガラス15yを通って感光体ドラム20yの被走査
面上に結像して走査する。
しミラー9yとの間には、走査方向Xの先端側及び後端
側に同期ミラー16a,16bが設けてあり、先端側の
同期ミラー16aで反射された端部のレーザビームLy
は同期センサ21aの図示していないフォトダイオード
上に、後端側の同期ミラー16bで反射された端部のレ
ーザビームは同期センサ21bの図示していないフォト
ダイオード上に結像する。そして、同期センサ21aは
走査ラインの同期に用いられ、同期センサ21bは、同
期センサ21aとともに走査速度、すなわち画像の倍率
を計測するために用いられる。なお、この図3で示した
構成はイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン
(C),ブラック(BK)の各ステーションが有してい
るので、図1及び図2においては図3に示した各光学素
子に対応する部分には同一の符号にそれぞれy,m,
c,kのサフィックスを付して示すものとする。
側にはYステーションとBKステーションが、反対側に
はCステーションとMステーションがそれぞれ設けてあ
り、この反対側にも走査方向Yの先端側及び後端側にそ
れぞれ同期ミラー17a,17b及び同期センサ22
a,22bを設け、回転偏向器4を各ステーションで共
有するとともに、同期ミラー16a,16bと同期セン
サ21a,21bをY,BK両ステーションで共有し、
同期ミラー17a,17bと同期センサ22a,22b
をC,M両ステーションで共有するようにして装置の簡
略化を図っている。また、図1及び図2において、同期
ミラー16a,16b,17a,17bによって反射さ
せたレーザビームLy,Lk,Lm,Lcをそれぞれ同
期センサ21a,21b,22a,22bに導くため
に、特に説明しないが随時他のミラーが設けてある。
ラム20y,20k,20m,20cの最も外側に結像
しているレーザビームのすぐ内側のレーザビームが同期
像高すなわち有効画像範囲(例えば各色297mm)を
示しており、最も外側に仮想線で示すレーザビームは、
実際には途中で折り返されて被走査面には到達しない。
いて、同一の同期センサを共有する2つのレーザビーム
Ly,Lkのセンサ出力(V)と時間(t)との関係を
示すタイミングチャートであり、(a)は本実施形態を
示すもの、(b)〜(d)はポリゴンミラー4a,4b
に角度位相差を設けない状態を仮想した場合をそれぞれ
示している。なお、図6において、Y1n,Y2nは、
光源ユニット1yの第1,第2の光源から出射されるn
ライン目の出力信号、BK1n,BK2nは、同一の同
期センサ21aを共有する光源ユニット1kの第1,第
2の光源から出射されるnライン目の出力信号を表すも
のである。ポリゴンミラー4a,4bの角度位相差を設
けなくても、光走査系を構成する各光学素子の部品精度
及び配置精度が良好な場合には、図6の(b)に示すよ
うに、像高差による分離が可能である。しかし、レーザ
ビームLyとLkの像高が離れた場合及び近接した場合
は、それぞれ図6の(c)及び(d)に示すように出力
信号BK1nとY2n又はY1nとBK1n及びY2n
とBK2nがそれぞれ重なって同期検出ができない。と
ころが、このような状態でも本実施例のようにポリゴン
ミラー4a,4bに角度位相差を設けると、図6の
(a)に示すように、出力信号Y1n,Y2nと出力信
号BK1n,BK2nとの間隔は大きく離れるため同期
検出はきわめて容易になる。
像形成装置の一実施形態について、その概略構成を模式
的に示す図7を参照して説明する。この画像形成装置
は、筐体30に2段の給紙カセット31a,31bを挿
着したレーザプリンタである。筐体30内には、各給紙
カセット31a,31bに装填されたサイズの異なる転
写紙を最上位のものから1枚ずつ給紙する給紙ローラ3
2a,32bと、それらの転写紙を搬送する搬送ローラ
33と、転写紙に画像を転写するために上記転写紙を搬
送する搬送ベルト34と、その転写画像を定着させるた
めの定着ローラ35と、転写された転写紙を排出するた
めの排紙ローラ36とを設けてこれらにより転写紙搬送
路を形成している。そして、搬送ベルト34上に、マゼ
ンタ(M),シアン(C),イエロー(Y),ブラック
(BK)の各色の画像を形成するための像担持体である
4色の感光体ドラム20m,20c,20y,20kを
転写紙の搬送方向に沿って配列し、各感光体ドラム20
m,20c,20y,20kをそれぞれ矢示方向に回転
させるようにする。
20y,20kの方向に前述の光走査装置を配置し、そ
のケースの下面に設けられた4個の窓孔から4本のレー
ザビームLm,Lc,Ly,Lkを出射し、不図示の帯
電チャージャにより帯電された各感光体ドラム20m,
20c,20y,20kの表面を走査して静電潜像を形
成する。各感光体ドラム20m,20c,20y,20
kのレーザビームLm,Lc,Ly,Lkによる走査位
置の下流側に、それぞれマゼンタ,シアン,イエロー,
ブラックの各現像剤を収納した現像手段としての現像器
37m,37c,37y,37kを設け、各現像器には
それぞれユニットケースと現像剤としてのトナーカート
リッジ及び現像ローラが備えられている。
ドラム20m,20c,20y,20kと対向する位置
にそれぞれ転写ローラを設け、その下流側にはそれぞれ
クリーニングユニットが設けられているが、これらはい
ずれも周知のものであるからその図示は省略する。そし
て、各感光体ドラム20m,20c,20y,20kの
表面に、レーザビームLm,Lc,Ly,Lkの走査に
よって形成された潜像を各現像器37m,37c,37
y,37kによってそれぞれマゼンタ,シアン,イエロ
ー,ブラックの現像剤によって現像して可視像化し、そ
れぞれの画像を、給紙カセット31a,31bのいずれ
か一方から給紙され搬送ベルト34によって搬送される
転写紙に重ねて転写し、定着ローラ35によって加熱,
加圧して定着した後、排紙ローラ36によって外部に排
出する。なお、この光走査装置は、レーザプリンタ以外
の複写機やファクシミリ装置等のレーザビームによる光
走査装置を用いる他の画像形成装置にも適用し得ること
は言うまでもない。また、上記の光走査装置ではすべて
の光源ユニットをマルチビーム光源としたが、これは必
ずしも必要とするものではなく、同期センサを共有する
レーザビームのうち、少なくとも一つのレーザビームの
光源をマルチビーム光源とすることにより同様の効果を
得ることができる。
下に記載する効果を奏する。請求項1記載の光走査装置
によれば、偏光手段を高速回転させる必要がなくなっ
て、その長寿命化と稼動時の騒音低減を図ることが可能
になる。請求項2記載の光走査装置によれば、各レーザ
ビームの検出手段からの信号を分離させるために長大な
光学素子を用いる必要がなく、コスト低減と光走査装置
の小型化が可能になる。請求項3記載の画像形成装置に
よれば、上記のような光走査装置を画像形成装置の書込
み手段として用いることにより、装置の大型化とコスト
高を伴うことなく安定した画像形成が可能になる。請求
項4記載の画像形成装置によれば、小型でコスト安のカ
ラー画像形成装置を得ることができる。
示す斜視図である。
示す斜視図である。
である。
示す光路図である。
示すタイミングチャートである。
略を示す構成図である。
示すタイミングチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の光源と、該複数の光源より出射さ
れたレーザビームをそれぞれ主走査方向に偏向する偏向
手段と、該偏向手段によって偏向された各レーザビーム
を主走査線上で検出する検出手段とを備えた光走査装置
において、 前記検出手段を各レーザビームで共有するとともに、そ
の共有された各レーザビームのうち、少なくとも一つの
レーザビームを出射する光源は、前記主走査方向に所定
の間隔を保って走査するように配置された複数の発光素
子からなることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項2】 前記偏向手段は、同軸上に互いに角度位
相が異なる複数段のポリゴンミラーを有することを特徴
とする請求項1記載の光走査装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の光走査装置を備
え、複数の像担持体上を前記各レーザビームで走査する
ことによりそれぞれ出力すべき画像の潜像を形成させる
とともに、前記各像担持体ごとに前記潜像を可視像化す
る現像手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の画像形成装置において、
前記複数の像担持体が、前記各レーザビームで走査する
ことによりそれぞれ異なる色に対応する潜像を形成する
複数の感光体であり、前記各現像手段が、前記複数の各
感光体ごとにその各表面に形成された潜像をそれぞれ異
なる色の現像剤によって可視像化する手段であり、その
各現像手段によって可視像化した各色の画像を一枚の転
写紙に順次重ねて転写することにより、カラー画像を形
成するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001288474A JP4386325B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 画像形成装置 |
EP02021207A EP1296172B1 (en) | 2001-09-21 | 2002-09-18 | Multi-beam scanning device with common synchronization sensor and two stacked polygonal mirrors |
DE60204744T DE60204744T2 (de) | 2001-09-21 | 2002-09-18 | Mehrstrahlabtaster mit gemeinsamem Sensor zur Synchronisation sowie zwei aufeinanderliegenden Polygonalspiegeln |
US10/247,644 US7057780B2 (en) | 2001-09-21 | 2002-09-20 | Optical scanning device and image forming apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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