JP2007304417A - 光走査装置、光走査装置の製造方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源波長に対して共通の走査レンズおよび光学ハウジングを適用可能な光走査装置、光走査装置の製造方法および画像形成装置を提供する。
【解決手段】光源からの波長に対して共通に適用可能な少なくとも１以上の走査レンズを備え、当該走査レンズを含む走査光学系と、光源と、光偏向手段とを収納した光学ハウジングを有する光走査装置が、光源波長に応じて光軸方向に変更可能な変更手段を備えている。また、光源波長が変更された際に、走査レンズを光軸方向に移動させ、かつ、光変更手段から被走査面までの光路長を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ＦＡＸなどに用いられる光走査装置、光走査装置の製造方法および画像形成装置に関する。

従来、複数の機種で、感光体の感度特性が違った場合には、光源波長ごとに走査レンズを個別に設計していた。これに対し、特許文献１に開示され発明のように、異なる光源波長を用いた場合であっても共通の走査レンズを使用することで、金型等のコスト低減を図っている。

特許文献１には、光源波長が異なる複数の機種に対して、走査結像レンズを共通に用いることを可能として、操作結像レンズの他機種への流用およびリサイクル、光源波長が異なる複数の機種の走査結像レンズに共通の検査装置／測定装置／金型の使用、並びに設計期間および開発期間の短縮による部品コストの低減および設備投資額の低減を実現する発明が開示されている。
特開２００１−１５４１２９号公報

しかしながら、走査レンズが共通になっても、光源からの光の波長が異なると、走査レンズの配置位置や光路長が変わるため、光学ハウジングは機種ごとの対応になっていた。

また、近年の省資源化の観点から、機種をユーザから回収して、必要な変更・調整などを行って新しい製品として使用する、いわゆる「リユース機」が採用されるようになってきている。この「リユース機」において、光学設計が同じ走査光学系を用いる場合にも、やはり機種ごとに異なるハウジングを用意する必要があるという問題があった。

そこで本発明は、複数の光源波長に対して共通の走査レンズおよび光学ハウジングを適用可能な光走査装置、光走査装置の製造方法および画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、光源からの光束を光偏向手段により偏向させて、偏向された光束を走査光学系によって被走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置であって、走査光学系は、光束における所定の波長に対して共通に適用可能な少なくとも１以上の走査レンズを有し、光走査装置は、光源と光偏向手段と走査光学系とを収納した光学ハウジングを有し、光源からの波長に応じて光軸方向に変更可能な変更手段を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、光走査装置は、予め設定された光源からの波長を変更する光波長変更手段を有し、当該光波長変更手段は、少なくとも１以上の走査レンズを光軸方向に移動させる走査レンズ移動手段と、光偏向手段から被走査面までの光路長を変更する光路長変更手段とを有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の光走査装置において、所定の波長は、３８０〜８００ｎｍであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、光源からの光束を光偏向手段により偏向させて、偏向された光束を走査光学系によって被走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置の製造方法であって、走査光学系は、光束における所定の波長に対して共通に適用可能な少なくとも１以上の走査レンズを備え、予め設定された光源からの波長を変更する場合に、走査レンズを光軸方向に移動させる工程と、光偏向手段から被走査面までの光路長を変更する光路長変更工程とを有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４記載の光走査装置の製造方法において、予め設定された光源からの波長を変更する場合には、少なくとも１以上の走査レンズを光軸方向に移動させる工程と、光偏向手段から被走査面までの光路長を変更する工程とを有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５記載の光走査装置の製造方法において、所定の波長は、３８０〜８００ｎｍであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の光走査装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

このように、本発明の光走査装置、光走査装置の製造方法および画像形成装置によれば、複数の光源波長に対して共通の走査レンズおよび光学ハウジングを適用することができる。

以下に、本実施形態の光走査装置、光走査装置の製造方法および画像形成装置を、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
図１は、本実施形態の光走査装置の構成を示す図である。なお、本実施形態の光走査装置１は、カラーレーザプリンタなどに用いられる光走査装置であり、４色に対応した４つの走査光学系からなる。

図１に示すように、本実施形態の光走査装置１は、光源２と、カップリングレンズ３と、シリンドリカルレンズ４と、光偏向器５と、第１の走査レンズ６と、第２の走査レンズ７と、被走査面８とを備えている。

光源２から出射される光ビームは、カップリングレンズ３で集束され、以後の各光学系に適したビーム形状に変換される。そしてさらに、シリンドリカルレンズ４へと入射され、副走査方向に所定の距離だけ離れた上下２段のポリゴンミラーである光偏向器５の反射面近傍に、線状に集光される。光偏向器５で偏向された光ビームは、第１の走査レンズ６でビーム整形され、さらに、第２の走査レンズ７でｆθ特性と所定のビームスポット径にビーム整形されて、被走査面である感光体８の感光面上を走査する。

このように、光源２から射出した光束は、カップリングレンズ３、シリンドリカルレンズ４をそれぞれ透過して、光偏向器５に至る。なおここでは、光源２より射出される光源の波長を６５５ｎｍとする。光偏向器５により偏向された光束は、走査レンズ６，７を透過して被走査面８に至る。図１では光学系の平面図になっているが、実際には図２に示すように、折り返しミラーなどで折り返されて光学ハウジング１０に各光学素子が収められている。

ここで、図３を用いて、本実施形態の光走査装置の走査レンズ６の位置決めを示す。図３（ａ）は、光源波長を６５５ｎｍとしたときの走査レンズ６の位置決めの例を示し、図３（ｂ）は、光源波長を４０５ｎｍとしたときの位置決めの例を示している。本発明者が検討した光学系においては、走査レンズ６の移動量としては２ｎｍであった。移動量としては光学系の種類によって若干変動はあるがほぼ同程度である。また、図示はしていないが、この他に基準位置をイモネジなどで移動可能にすることでも達成できる。また、走査レンズ７についても同様の構成とすることができる。

また、シリンドリカルレンズ４も、光源波長の変更にあたって基準位置を変更することで同じ曲率半径を変更することで対応することもできるが、共通のシリンドリカルレンズを用いることでコストを低減することができる。

また、光源波長の変更にあたって光路長（偏向面から被走査面までの距離）の変化に対応する手段としては、図２に示すように、スペーサ９などを用いることで対応する。このようにして、光学ハウジング１０自体は光源からの光束の波長に関わらず共通で、光学ハウジング１０を画像形成装置などの機器本体に直接取り付ける際に、スペーサ９等で簡単に対応することができる。

ちなみに、本発明者が検討した光学系においては、光源からの光束の波長６５５ｎｍを４０５ｎｍに変更した場合には、スペーサ９を約６ｍｍとして対応が可能であった。

このように、本実施形態の光走査装置によれば、設計波長と異なる光源からの光束の波長を用いた場合であっても、共通の走査レンズおよびシリンドリカルレンズを使用することができる。また、光学ハウジングの共通化を図ることができるので、低コスト化および部品のリユースなどからの観点においても、環境への負荷を軽減することができる。

なお、本実施形態では、光源からの波長が３８０〜８００ｎｍ程度まで共通に使用可能な走査レンズ６，７を用いて説明したが、これは、現在一般的に使用されている各機種の光源波長の範囲である。すなわち、本実施形態の光走査装置によれば、現在使用されている一般的な光学系の機種に対して適用が可能である。

次に、本実施形態の画像形成装置について図面を参照しながら説明する。
図４は、本実施形態の光走査装置１を用いた画像形成装置の一例を示す図である。

本実施形態の画像形成装置では、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４色に色分解され、各色に対応する画像を形成可能であり、被走査面となる複数の像担持体としての感光体ドラム１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａを水平方向に並置したタンデム構造が用いられている。画像形成部１１は、各感光体ドラム１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａに形成された可視像が、各感光体ドラムに対峙しながら移動可能な中間転写媒体としての転写ベルト１５によって搬送される、記録媒体である転写紙（用紙）Ｓにそれぞれ重畳転写されるように構成されている。

１つの感光体ドラム１１Ａを代表して、本実施形態の画像形成処理に係る構成を説明する。なお、他の感光体ドラム１２Ａ〜１４Ａに関しても同様な構成と処理であるので、これら感光体ドラム１２Ａ〜１４Ａに関連する部品には、便宜上、感光体ドラム１１Ａに関連する部材に付した数字の符号を付すに留め、詳細な説明は省略する。

感光体ドラム１１Ａの周囲には、図４中の矢印で示す回転方向に沿って画像形成処理を実行するために、コロトロンまたはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置１１Ｂ（図４では、ローラを用いた構成が示されている）、現像装置１１Ｄ、および、クリーニング装置１１Ｅがそれぞれ配置されている。さらに、レーザ光源からのレーザ光（書き込み光）１１Ｃを用いて感光体ドラム１１Ａに潜像を形成する光走査装置１が配置されている。

これら画像形成処理を実行する各種の装置が配置されている画像形成部１１の上部には、原稿読み取り部１６が配置されている。そして、原稿読み取り部１６である原稿載置台上に載置された図示しない原稿を読み取り装置１７が読み取り、画像情報を図示しない画像処理制御部に出力して、本実施形態の光走査装置１に対する書き込み情報が得られるようになっている。

なお図４において、帯電装置１１Ｂにはローラを用いた接触式が採用されているが、本実施形態はこれに限定されず、放電ワイヤを用いたコロナ放電式を用いることも可能である。また、本実施形態では、現像装置１１Ｄ〜１４Ｄの配列の一例として、転写ベルト１５の展張部における右側からイエロー、シアン、マゼンタ、および、ブラックのトナーを供給できる順序で配列されている。この現像装置１１Ｄ〜１４Ｄの配列順についても、勿論これに限定されるものではない。

読み取り装置１７は、光源１７Ａと、ＣＣＤ１７Ｂと、反射鏡１７Ｃと、結像レンズ１７Ｄとを備えている。光源１７Ａは、原稿読み取り部１６上に載置されている図示しない原稿を走査する。ＣＣＤ１７Ｂは、原稿からの反射光を色分解毎の色に対応して設けられており、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各ＣＣＤ１７Ｂから図示しない画像処理制御部に出力される。また、反射鏡１７Ｃおよび結像レンズ１７Ｄは、光源１７Ａにて走査した原稿画像をＣＣＤ１７Ｂに結像させる。

転写ベルト１５は、複数のローラに掛け回されたポリエステルフィルムなどの誘電体で構成された部材にて構成される。また、転写ベルト１５は、展張部分の１つが各感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａに対峙し、かつ各感光体ドラムとの対向位置の内側に、転写装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄがそれぞれ配置されている。転写装置１８Ａ〜１８Ｄは、正極のコロナ放電を用いて、感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａに担持されている画像を転写紙Ｓに向けて静電吸着させる特性を有する。

転写ベルト１５に対しては、レジストローラ１９を介して、給紙装置２０の給紙カセット２０Ａ内から繰り出された記録媒体としての転写紙Ｓが給送され、転写紙Ｓが転写ベルト１５に対して転写装置１８Ａからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。また、図４中のクリーニング装置２３は、転写ベルト１５に残存しているトナーを除去するものである。

感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａからの画像転写が終了した転写紙Ｓが移動する位置には、転写ベルト１５から転写紙Ｓを分離する分離装置２１が配置されている。また、展張部分の今一つの部分には、ベルトを挟んで対向する除電装置２２が配置されている。

分離装置２１は、転写紙Ｓの上面から負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより、転写紙Ｓに蓄積している電荷を中和して静電的な吸着状態を解除する。これにより、転写ベルト１５の曲率を利用した分離を可能にすると共に、分離の際の剥離放電によるトナーチリの発生を防止するようになっている。

また、除電装置２２は、転写ベルト１５の表裏両面から転写装置１８Ａ〜１８Ｄによる帯電特性と逆極性となる負極性のＡＣコロナ放電を行う。これにより、転写ベルト１５の蓄積電荷を中和して電気的初期化を行うようになっている。

感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａでは、帯電装置１１Ｂ〜１４Ｂによって感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａの表面が一様に帯電される。そして、原稿読み取り部１６に載置された原稿画像を、読み取り装置１７が色分解色毎の画像情報として読み取り、書き込み装置からの露光（書き込み光）１１Ｃ〜１４Ｃを用いて感光体ドラムに静電潜像が形成される。さらに、該静電潜像が現像装置１１Ｄ〜１４Ｄから供給される色分解色に対応する補色関係を有する色のトナーにより可視像処理が施される。このとき同時に、転写紙Ｓが転写ベルト１５に担持されて搬送され、この転写紙Ｓに対して転写装置１８Ａ〜１８Ｄを介して静電潜像が転写される。各感光体ドラム１１Ａ〜１４Ａに担持された色分解毎の画像が転写された転写紙Ｓは、除電装置２１により除電された上で、転写ベルト１５の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置２４に移動して、未定着画像中のトナーが定着されて排出される。
このようにして、本実施形態の画像形成装置は、転写紙に対して画像を形成する。

本発明の光走査装置および画像形成装置は、カラーレーザプリンタや、デジタルカラー複写機、ＦＡＸなどにも応用が可能である。

本実施形態の光走査装置の一例を示す図である。 本実施形態の光走査装置の側面図である。 本実施形態の走査レンズの位置決めを模式的に示す図である。 本実施形態の画像形成装置の一例を示す図である。

符号の説明

１ 光走査装置
２ 光源
３ カップリングレンズ
４ シリンドリカルレンズ
５ 光偏向器
６ 第１の走査レンズ
７ 第２の走査レンズ
８ 被走査面
９ スペーサ
１０ 光学ハウジング

Claims (7)

1. 光源からの光束を光偏向手段により偏向させて、偏向された前記光束を走査光学系によって被走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置であって、
   前記走査光学系は、前記光束における所定の波長に対して共通に適用可能な少なくとも１以上の走査レンズを有し、
   前記光走査装置は、
   前記光源と前記光偏向手段と前記走査光学系とを収納した光学ハウジングを有し、前記光源からの前記波長に応じて光軸方向に変更可能な変更手段を有することを特徴とする光走査装置。
2. 前記光走査装置は、予め設定された前記光源からの前記波長を変更する光波長変更手段を有し、
   当該光波長変更手段は、
   少なくとも１以上の前記走査レンズを光軸方向に移動させる走査レンズ移動手段と、前記光偏向手段から前記被走査面までの光路長を変更する光路長変更手段とを有することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 所定の前記波長は、３８０〜８００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
4. 光源からの光束を光偏向手段により偏向させて、偏向された前記光束を走査光学系によって被走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置の製造方法であって、
   前記走査光学系は、前記光束における所定の波長に対して共通に適用可能な少なくとも１以上の走査レンズを備え、
   予め設定された前記光源からの前記波長を変更する場合に、前記走査レンズを光軸方向に移動させる工程と、
   前記光偏向手段から前記被走査面までの光路長を変更する光路長変更工程とを有することを特徴とする光走査装置の製造方法。
5. 予め設定された前記光源からの前記波長を変更する場合には、少なくとも１以上の前記走査レンズを光軸方向に移動させる工程と、前記光偏向手段から前記被走査面までの光路長を変更する工程とを有することを特徴とする請求項４記載の光走査装置の製造方法。
6. 所定の前記波長は、３８０〜８００ｎｍであることを特徴とする請求項４または５記載の光走査装置の製造方法。
7. 請求項１から３のいずれか１項記載の光走査装置を有する画像形成装置。

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