JP4494825B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、ビームスポット径を高精度に初期調整したとしても、温度変動をはじめとする経時変化に伴い、ビームスポット位置ずれが発生してしまう。
さらに上記光走査装置を用いた高画質な画像出力が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
一般的には、上記した各光学素子は、図8に示すような光学ハウジング17に収納されて用いられる。
光ビーム位置補正手段として、レーザビームを微小角度だけ偏向する光路偏向手段が用いられている。従来の光路偏向手段による光路の微小角偏向方式として、「折返しミラーを回転する」、「シリンドリカルレンズをシフトまたは回転する」、「プリズムをシフトまたは回転する」、「電気光学素子(AOM)を利用する」、「半導体レーザとカップリングレンズの間に配設された平行平板を回転する」等がある。
しかしながら、上記従来の微小角偏向方式では装置が大型化し、消費電力や発熱、騒音が大きくなる等の問題があった。
図4から図6において、各要素は共通な符号を用いて説明している。すなわち、半導体レーザ11から発射した光線がカップリングレンズ12を出射し、液晶素子43を通過し、シリンドカルレンズ13を通過し、ポリゴンミラー14にて偏向され、走査光学系15を通過したレーザビーム21が被走査面16上にビームスポット27を結像するように構成されている。
図5は本発明に係る実施の形態を説明するために示す光学ハウジング内部のシリンドリカルレンズ13をガラス製で構成し、走査光学系15を樹脂製で構成した場合における光路の模式図である。
図6は本発明の別の実施の形態を説明するために示す光学ハウジング内部のシリンドリカルレンズ13、走査光学系15の全てをガラス製で構成し、さらに、樹脂製の温度補正レンズ22を付加した場合における光路の模式図である。
また、本発明の実施の形態を説明する図5及び図6では、理想的にビームウェスト位置が補正された状態を示している。
ポリゴンミラー14は、図示しないポリゴンモータに組み付けられていて、数万rpmの回転数にて回転駆動される。このとき、ポリゴンモータの駆動ICから発する熱やポリゴンミラーの回転による空気との摩擦で発する熱等の影響で、光学ハウジング17内部の温度が上昇する。また光走査装置20を、電子写真プロセスを適用したレーザプリンタ等に搭載した場合には、トナーを記録紙に転写したあと定着する定着装置からの発熱等、外部の熱源が光学ハウジング17内部の温度に影響を及ぼす場合もある。
図5(b)は周囲温度が常温(例えば25℃)の場合であって、図4(b)の場合と同様にカップリングレンズ12により平行光束に変換されたレーザビーム21は、シリカドリカルレンズ13及び走査光学系15の作用により、主走査方向、副走査方向共に、被走査面(感光体ドラム)16上に結像する。
図5(a)は、光学ハウジング17内部が高温になった場合(例えば45℃)であって、液晶素子43は正パワーを発生することになり液晶素子43を出射するレーザビーム21は、主走査方向、副走査方向共に「弱い収束光束」になる。それに対し、光学走査系15を構成する(正パワーを有する)樹脂製の第一走査レンズ15a及び第二走査レンズ15bの曲率半径は、温度上昇に伴い大きくなるため、走査光学系15全体の正パワーは弱くなる。
このようにして、光学ハウジング17内部の温度が上昇し高温になった時は、液晶素子43にて発生する正パワーと走査光学系15全体で弱くなる正パワーの効果が互いに相反する作用となる効果がキャンセルされる。これによって被走査面16付近のビームウェスト位置ずれの発生が抑制され、安定した小径ビームスポットを獲得することができる。
なお、図5においては、主走査方向のみのビームウェスト位置補正を行ったが、この理由については後述する。
図6において、カップリングレンズ12とポリゴンミラー14の間に、左側の入射面に正パワーの面を有する樹脂製の温度補正レンズ22とガラス製のシリンドリカルレンズ13が配備されている。より補正効果を向上するため3つ以上の光学素子から温度補正用光学系を構成しても良い。また上記温度補正レンズ22とシリンドリカルレンズ13の組み合わせの代替として主走査方向、副走査方向ともに正パワーをもつ樹脂製レンズの1枚構成としても構わない。
光学ハウジング17内部が低温(例えば5℃)になった場合(図6(c)参照)、液晶素子43にて負パワーが発生するが、温度補正レンズ22の正パワーが大きくなるため、両者の効果をキャンセルすることができる。結果としてビームウェスト位置ずれを補正することが可能となる。
このように図4の構成の場合、25℃から45℃に温度変化した場合のビームウェスト位置ずれは、主走査方向において−1.17mm(負号は、ポリゴンミラー14に近づく方向を示す)、副走査方向においては−0.36mmとなった。
図4から図6に示した模式図の構成において、光学ハウジング17内部の温度が25℃から45℃に変化した際に発生するビームウェスト位置ずれをまとめて、図11に示す。図12によると、「光源から被走査面までの光路内に配備され、正パワーの面を有する光学素子の少なくとも1つを、樹脂製とすること」により、光学ハウジング内部の温度変化に伴う主走査方向及び/又は副走査方向のビームウェスト位置変動を補正することが可能となった。
次に、本発明にかかるマルチビーム方式光走査装置の実施の形態について説明する。
図3に示す例は、電子写真プロセスを適用した4ドラム式タンデム方式画像形成装置の例であって、露光プロセスを実行する装置として、これまで説明してきた光走査装置を露光装置として有している。図3において、4つの感光体ドラム16Y,16M,16C,16Kにそれぞれ対応する4つの光源部22a,22b,22c,22dを有しており、各光源部は、光源としての半導体レーザ11とカップリングレンズ12を有してなる。各カップリングレンズを透過した各レーザビームは、各シリンドリカルレンズ13を個別に透過し、ポリゴンミラー14の偏向反射面近傍に線像として結ばれる。以後、各レーザビームは、前述のようにポリゴンミラー14で偏向反射され、各レーザビームに共通の第1走査レンズ15a、個別の第2走査レンズによって、上記各感光体ドラム表面上にビームスポットとして結像されるとともに、各感光体ドラム表面上を走査するように構成されている。
以上にように、液晶素子を駆動することにより色ずれの少ない出力画像を得ることができるので、各感光体間の色ずれを検出するタイミング(頻度)を減少することが可能となり、色ずれ検出用マークを形成するのに必要なトナー量を少なくすることができ、無駄なトナーの排出を低減することができる。また、ビームウェスト位置ずれ(すなわちビームスポット径変動)も小さく、出力画像品質を高品位に維持できる。
12 カップリングレンズ
13 シリンドリカルレンズ
14 ポリゴンミラー(偏向器)
15 走査光学系
15a 第一走査レンズ
15b 第二走査レンズ
16 被走査面(感光体ドラム面)
17 光学ハウジング
18 光源ユニット
19 同期検知センサ
20 光走査装置
21 レーザビーム
22 温度補正レンズ
25 光軸
27 ビームスポット
31 転写体ベルト
55 色ずれ検知用トナー像
56 色ずれ検知用センサ
Claims (9)
- 光源と、この光源からの光ビームを偏向する偏向器と、
上記光源からの光ビームをカップリングするカップリングレンズと、
上記偏向器により偏向された光ビームを被走査面に導く走査光学系と、
位相変調可能な液晶素子と、を有する光走査装置であって、
光路内に配備される光学素子の少なくとも1つは、正パワーの面を有し、かつ樹脂製であり、
上記光走査装置内部の周囲温度の変化により上記液晶素子が膨張または収縮することで生じる上記液晶素子のパワーの変動が上記光ビームに与える影響を、
上記周囲温変化により上記樹脂製の光学素子が膨張または収縮することで生じる上記光学素子のパワーの変動によって減少させることを特徴とする光走査装置。 - 上記正パワーを有する樹脂製の光学素子は、走査光学系を構成する光学素子であることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
- 上記正パワーを有する樹脂製の光学素子は、カップリングレンズと偏向器の間に配備される光学素子であることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
- 上記位相変調可能な液晶素子は、入射した光ビームの光路を偏向する機能を有することを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
- 上記位相変調可能な液晶素子は、ピント調整機能を有することを特徴とする請求項4記載の光走査装置。
- 請求項1から5のいずれかに記載の光走査装置において、
複数の光源を有し、
上記複数の光源から出射する複数の光ビームの光路の少なくとも1つに上記液晶素子を配設し、
少なくとも2つの光ビームが共通の被走査面に導かれることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1から5のいずれかに記載の光走査装置において、
複数の光源を有し、
上記複数の光源から出射する複数の光ビームの光路の少なくとも1つに上記液晶素子を配設し、
複数の光ビームの少なくとも1つは、他の光ビームとは異なる被走査面に導かれることを特徴とする光走査装置。 - カップリングレンズと偏向器の間に、少なくとも2つの光学素子から構成される光学系を配備し、
上記光学系は、少なくとも正パワーの回転対称面を有する樹脂製の光学素子から構成されることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。 - 電子写真プロセスを実行することによって像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する手段として請求項1から8のいずれかに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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