以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
[実施例1]
図1は本発明の実施例1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図2Aは本発明の実施例1の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)、図2Bは図2Aの一部分の拡大説明図である。
尚、以下の説明において、主走査方向(Y方向)とは偏向手段の回転軸及び結像光学系の光軸(X方向)に垂直な方向(偏向手段で光束が偏向反射(偏向走査)される方向)である。副走査方向(Z方向)とは偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。副走査断面とは結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。
本実施例の画像形成装置は偏向手段としての光偏向器(ポリゴンミラー)5を挟み対向配置された結像光学系15a,15bを複数有し、各々の結像光学系15a,15bへ2本の光束を入射させて1つの光偏向器5により同時に4本の光束を偏向反射する。そして4本の光束を各々に対応した被走査面としての感光ドラム面8a,8b,8c,8dに導光し、該感光ドラム面8a,8b,8c,8d上を光走査するタンデム型の画像形成装置である。
図中、S1,S2は各々第1、第2の光走査装置(以下、「ステーション」または「走査光学系」とも称す。)である。本実施例の画像形成装置は光走査装置を複数有している。
以下、第1、第2の光走査装置S1,S2の各部材については第1の光走査装置S1を中心に述べる。そして第2の光走査装置S2の各部材のうち第1の光走査装置S1と同じ部材については括弧を付して示す。
第1(第2)の光走査装置S1(S2)は、各々光源手段1a,1c(1b,1d)からの光束を規制する開口絞り2a,2c(2b,2d)有している。さらに開口絞り2a,2c(2b,2d)で規制された光束を平行光束に変換するコリメータレンズ3a,3c(3b,3d)を有している。尚、光源手段1a,1cは1つの光源ユニットを形成している。
さらに主走査方向に長い線像として結像させるシリンドリカルレンズ4と、偏向手段としての光偏向器5とを有している。さらに光偏向器5で偏向反射された光束を被走査面としての感光ドラム面8a,8c(8b,8d)にスポットに形成する結像光学系15a(15b)を有している。
本実施例においては第1、第2の光走査装置S1,S2が共通の光偏向器5を併用している。また第1、第2の光走査装置S1,S2は、光偏向器5の回転軸を含み副走査方向に平行な平面(XZ面)に対して対称に配置され、互いに異なる偏向面で偏向反射された光束を用いている。
上記第1、第2の光走査装置S1,S2において、光源手段1a,1c・1b,1dは各々半導体レーザより成っている。開口絞り2a,2c・2b,2dは各々通過した光束のビーム形状を成形している。コリメータレンズ3a,3c・3b,3dは光源手段1a,1c・1b,1dから出射された光束を平行光束(もしくは発散光束もしくは収束光束)に変換している。シリンドリカルレンズ4は副走査方向(副走査断面内)のみに特定の屈折力(パワー)を有している。
尚、光源手段1a,1c(1b,1d)、開口絞り2a,2c(2b,2d)、コリメータレンズ3a,3c(3b,3d)、シリンドリカルレンズ4の各要素は入射光学系LA(LB)の一要素を構成している。
光偏向器5は、偏向面数が4面より成る回転多面鏡(ポリゴンミラー)より成り、モーターの駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。本実施例においては上記の如く第1、第2の光走査装置S1,S2がこの光偏向器5を併用しており、かつ第1、第2の光走査装置S1,S2は、該光偏向器5の異なった偏向面5a,5bで偏向反射した光束を用いている。
15a(15b)は集光機能とfθ特性とを有する結像光学系(fθレンズ系)であり、主走査及び副走査断面内で正の屈折力(パワー)を有する第1、第2の結像レンズ(光学素子)6a,7a(6b,7b)より成っている。結像光学系15a(15b)は光偏向器5により偏向反射された2本の光束を対応する被走査面8a,8c(8b,8d)上にスポット状に結像させている。また結像光学系15a(15b)は副走査断面内において光偏向器5の偏向面5a(5b)と被走査面(被走査面上)8a,8c(8b,8d)との間を共役関係にすることにより、面倒れ補償を行っている。
本実施例における第1の結像レンズ6a(6b)は光偏向器5と後述する遮光板(上側及び下側の遮光板)との間の光路中に配置されており、主走査方向にのみ屈折力(パワー)を有し、副走査方向の屈折力は0(ノンパワー)である。
ここで屈折力が0であることは、実質的に0であれば良く、結像光学系15a(15b)の主走査方向での屈折力の1/50以下であれば良い。
10aU(10bU)は遮光部材としての遮光板であり、結像光学系内を通過する有効光束の副走査方向の上側、つまり副走査断面内において偏向面5aの偏向点を含む法線を挟んで反感光ドラム側に設けられている。かつ遮光板10aU(10bU)は軸上偏向点Oから距離LU[mm]離れた位置に主走査断面に垂直、かつ主走査方向と平行となるように配置されており、結像光学系15a(15b)内で発生するゴースト光を遮光している。以下、この遮光板10aU(10bU)を上側の遮光板(上側遮光板)とも称す。
10aL(10bL)は遮光部材としての遮光板であり、結像光学系内を通過する有効光束の副走査方向の下側、つまり副走査断面内において偏向面5aの偏向点を含む法線を挟んで感光ドラム側に設けられている。かつ遮光板10aL(10bL)は軸上偏向点Oから距離LL[mm]離れた位置に主走査断面に垂直、かつ主走査方向と平行となるように配置されており、結像光学系15a(15b)内で発生するゴースト光を遮光している。以下、この遮光板10aL(10bL)を下側の遮光板(下側遮光板)とも称す。
上側、下側の遮光板10aU,10aL(10bU,10bL)は、各々被走査面8a,8c(8b,8d)上の有効走査領域の全域において、光偏向器5からの偏向反射される有効光束を遮光しないような形状より成っている。
本実施例においては上側、下側の遮光板10aU,10aL(10bU,10bL)の副走査方向の端部を、各々主走査方向の位置に応じて、副走査方向の高さが変化する湾曲形状で形成している。ここで主走査方向に対して結像光学系15a(15b)の光軸との交点を中心とする。このとき湾曲形状は、中心から周辺部に行くに連れて(軸外に向うに従い)次のとおりである。軸上偏向点Oを含む光偏向器5の回転軸に垂直な平面(XY平面)と、遮光板(上側、下側の遮光板10aU,10aL(10bU,10bL))の副走査方向の端部との間隔が大きくなる方向に湾曲している。
また上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL)は各々主走査方向において、平面形状(直線形状)より成っている。
20a,21a,22a(20b,21b,22b)は各々光線分離手段としての反射ミラーであり、結像光学系15a(15b)を通過した光束を対応する感光ドラム面8a,8c(8b,8d)側へ折り返している。
本実施例においては、まず第1の光走査装置S1において、画像情報に応じて光源手段1a、1cから光変調され出射した2本の光束が開口絞り2a、2cを通過(一部遮光される)する。そして開口絞り2a、2cを通過した2本の光束はコリメータレンズ3a、3cにより平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ4に入射する。シリンドリカルレンズ4に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射する。また副走査断面内においては収束して光偏向器5の偏向面5aに対し互いに異なる角度をもって入射(斜入射)し、線像(主走査方向に長手の線像)として結像する。
そして光偏向器5の偏向面5aで偏向反射された2本の光束は結像光学系15aにより対応する反射ミラー20a,21a,22aを介して感光ドラム面8a、8c上にスポット状に結像される。そして光偏向器5を矢印A方向に回転させることによって、感光ドラム面8a、8c上を矢印B方向(主走査方向)に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面8a、8c上に画像記録を行っている。
第2の光走査装置S2においては、光源手段1b、1dから出射した2本の光束が第1の光走査装置S1の入射方向と同一方向から光偏向器5の偏向面5bに対し互いに異なる角度をもって入射(斜入射)する。そして偏向面5bで偏向反射された2本の光束が結像光学系15bにより対応する反射ミラー20b,21b,22bを介して感光ドラム面8b、8d上にスポット状に結像され、光走査される。
このように本実施例では4つの感光ドラム面8a,8b,8c,8d上に各々1本ずつの走査線を形成し、画像記録を行っている。
図3は図1に示した第1の光走査装置S1の入射光学系LAの副走査断面図である。図3において図1に示した要素と同一要素には同符番を付している。尚、第2の光走査装置S2の入射光学系LBの構成及び光学的作用は第1の光走査装置S1の入射光学系LAと同一である。
図3に示すように入射光学系LA(LB)は、図面上、上下に2つ配置されており、副走査断面内において、偏向面5a(5b)に該入射光学系LA(LB)からの光束をそれぞれ法線5cに対し上方向斜め、下方向斜めから入射(斜入射)させている。偏向面5a(5b)に斜入射した2本の光束は光偏向器5によってそれぞれ図面上、上方向、下方向にコニカルスキャンされる。そして上方向に反射された光束(上側斜入射光束)と下方向に反射された光束(下側斜入射光束)は同一の第1の結像レンズ6a(6b)の上側、下側を通過して、各々対応する反射ミラー20a,21a,22a(20b,21b,22b)によって反射される。そして反射された2本の光束は2つの異なる感光ドラム面8a,8c(8b,8d)上にそれぞれ結像スポットとして走査される。
このように本実施例においては第1、第2の光走査装置S1、S2の入射光学系LA、LBを斜入射光学系、及び第1、第2の光走査装置S1、S2を対向配置することで光学部品を共有化し、装置全体をコンパクトにしている。
しかしながら、このような対向配置した第1、第2の光走査装置S1、S2を用いた画像形成装置においては、第1、第2の光走査装置S1、S2内で発生したゴースト光が被走査面8a,8c,8b,8d上に入射してしまう。この結果、画像を劣化させてしまうという問題点がある。
図4(A),(B),(C)は各々光走査装置内で発生するゴースト光の一例を表す説明図である。図4(A),(B),(C)において図2Bに示した要素と同一要素には同符番を付している。
図4(A),(B),(C)は各々対向配置した第1、第2の光走査装置S1、S2の主要部分を表した副走査断面図であり、対面反射ゴーストと呼ばれるゴースト光の発生原理を示している。
つまり図4(A)においては光偏向器5により偏向反射された光束が、第1の結像レンズ6bを通過する際、光束の一部が該第1の結像レンズ6bを通過せずに第一面(入射面)6b1で反射されている。図4(B)においては光偏向器5により偏向反射された光束が、第1の結像レンズ6aを通過する際、光束の一部が第2面(出射面)6a2で反射されている。図4(C)においては光偏向器5の偏向面5aに入射する光束の一部が該偏向面5aで反射されている。
この各面で反射された光束は対面反射ゴースト光と呼ばれており、第2の光走査装置S2からのゴースト光は光偏向器5に対して対向配置された右側の第1の光走査装置S1の光路内に入射される。この対面反射ゴースト光が被走査面8a,8cに到達してしまうと、形成された画像にスジや色むらが生じるという問題点がある。
そこで本実施例においては結像光学系15a(15b)中に、この対面反射ゴーストを遮光するための上側、下側の遮光板10aU,10aL(10bU,10bL)を設けている。上側の遮光板(上側遮光部材)10aU(10bU)は光偏向器5の図面上、上側を抜けてくる対面反射ゴースト光を遮光し、下側の遮光板(下側遮光部材)10aL(10bL)は光偏向器5の図面上、下側を抜けてくる対面反射ゴーストを遮光している。
ここで、上側、下側の遮光板10aU,10aL(10bU,10bL)の形状について図5A、Bを用いて説明する。
図5A、Bは各々本実施例において結像光学系の光軸方向から見たときの遮光板上での画像形成に使用する有効光束の通過領域(走査軌跡)(実線)と、ゴースト光の通過領域(点線)と、本実施例の遮光板の副走査方向の端部形状を表したグラフ(説明図)である。
図5Aは有効光束の副走査方向の上側に上側の遮光板10aU(10bU)を配置したときの説明図、図5Bは有効光束の副走査方向の下側に下側の遮光板10aL(10bL)を配置したときの説明図である。
図5A、Bにおいてグラフ中の横軸は、遮光板上の主走査方向の位置Y(mm)であり、主走査方向と一致しており、Y=0が結像光学系15a(15b)の光軸と遮光板との交点である。本実施例においては、軸上偏向点Oは結像光学系15a(15b)の光軸の延長線上にあるため、グラフ中のY=0の位置と一致する。またグラフ中の縦軸は、副走査方向の高さZ(mm)であり、軸上偏向点Oを含み光偏向器5の回転軸に垂直な平面(XY面)からの副走査方向の高さを表している。
図5A、Bから分かるようにゴースト光の通過領域と有効光束の通過領域(走査軌跡)は非常に近接している。さらに本実施例は斜入射光学系であるため、有効光束はコニカルスキャンしており、有効光束の走査軌跡は主走査方向において結像光学系15a(15b)の光軸から周辺へいくに連れて高くなるように湾曲している。
このように有効光束の走査軌跡が湾曲している場合は、副走査方向の端部が直線形状である従来の遮光板91では、十分にゴースト光を遮光することができなかった。以下に前述した図11A、Bを用いてそれを説明する。尚、図11A、Bは各々本実施例との比較の為に、従来の遮光板91を本実施例に用いた場合をも示している。
従来の遮光板91は副走査方向の端部が直線形状の平板であったため、図11A、Bに示すように、遮光板91の端部は主走査方向に延びる直線となる。
このとき遮光板91で有効光束をケラないようにするためには、有効光束が通過する最も高い位置、つまり主走査方向の周辺部での有効光束の通過領域に合わせて遮光板91の端部の高さを設定しなければならなかった。そのため主走査方向の中心位置では必要以上に遮光板91の端部が図面上、上方に配置され、ゴースト光を十分に遮光でできなかった。
そこで本実施例は有効光束の走査軌跡に沿わせて、上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL)の端部形状を湾曲させている。
つまり本実施例においては図5A、Bから分かるように上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL)の端部形状を各々主走査方向の中央から周辺に向かうに連れて副走査方向の高さZが高くなる方向に湾曲させている。
図6Aは上側の遮光板10aU(10bU)の形状を示す説明図、図6Bは下側の遮光板10aL(10bL)の形状を示す説明図である。
本実施例においては、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))上の任意の主走査方向の位置をY[mm](結像光学系の光軸と遮光板との交点をY=0とする)とする。さらに任意の主走査方向の位置Yでの、軸上偏向点Oを含む光偏向器5の回転軸に垂直な平面(XY平面)と、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の副走査方向の端部との間隔をh(Y)[mm]とする。さらに主走査方向の位置Y=0での間隔をh(0)[mm]とする。
さらに、間隔h(0)に対する間隔h(Y)の差分を遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の湾曲量Δh(Y)と定義する。さらに副走査方向における光軸の斜め入射角度をα[rad](光偏向器5の回転軸に垂直な平面と偏向面に入射する光線とのなす角度)とする。さらに平面内(XZ面内)において軸上偏向点Oからの遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))までの距離をL(図2BにおいてLUまたはLLに相当)[mm]とする。そのとき遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の湾曲量Δh(Y)は、有効走査領域の全域で
なる条件式を満足するように設定されている。
上記条件式(1)において遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の湾曲量Δh(Y)を有効走査領域の全域で条件式(1)を満たすように設定することにより有効光束をケラずに、かつ十分にゴースト光を遮光することができる。
以下に条件式(1)を満たせば、有効光束をケラずに、かつ十分にゴースト光を遮光できる理由を説明する。
副走査方向における光軸の斜め入射角度を上記の如くα[rad]、主走査断面内において走査光束と結像光学系15a(15b)の光軸とのなす角度を任意の走査角度θ[rad]、軸上偏向点(θ=0のときの偏向点)を点Oとする。さらに任意の走査角度θのときの偏向点の軸上偏向点Oからのずれ量をΔX[mm]とする。
この画像形成装置において、軸上偏向点OからL(LUまたはLL)[mm]離れた位置に遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))を主走査断面に垂直、かつ主走査方向と平行となるように配置する。ここで、軸上偏向点Oと遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))との間に何も光学素子が配置されていないとする。
任意の走査角度θのとき、偏向走査された光束が偏向点から遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))に到達するまでの主走査断面内での距離L’は、以下のようにθの関数で表せる。
L’(θ)=L/cos(θ)+ΔX・・・・・・・(3)
ここで、偏向手段に回転多面京(ポリゴンミラー)を使ったときΔX≠0となるが、L/cos(θ)に対してずれ量ΔXは十分小さいので、式(3)は以下のような近似式に置き換えられる。
L’(θ)≒L/cos(θ)・・・・・・・(4)
さらに、走査角度θのとき、光束が遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))に到達する副走査方向の高さH(軸上偏向点Oをゼロとする)は、
H(θ)=L’(θ)×tan(α)・・・・・・・(5)
と表せ、式(5)に式(4)を代入すると、
H(θ)≒L/cos(θ)×tan(α)・・・・・・・(6)
と表せる。
ここで、走査角度θのときに光束が遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))に到達する主走査方向の位置をY[mm]、走査角度θ=0のときに該遮光板に到達する主走査方向の位置をY=0[mm]とすると、
Y=L×tan(θ)・・・・・・・(7)
となり、変換すると
θ=ATAN(Y/L)・・・・・・・(8)
となる。
ここで、式(8)を式(6)に代入して
式(9)で表される光束の上側の遮光板上での走査軌跡Rを図7に示す。図7はコニカルスキャンされている光束が上側の遮光板に到達するときの、有効光束の上側の遮光板上での走査軌跡Rを表している。
図7よりコニカルスキャンされた光束の上側の遮光板10aU(10bU)上での走査軌跡Rは、主走査方向に対して結像光学系の光軸から周辺にいくに連れ、軸上偏向点を含む光偏向器の回転軸に垂直な平面(XY面)から遠ざかる方向に湾曲している。
ここで図7に示しているように遮光板上の任意の主走査方向Yでの光束の走査軌跡Rの湾曲量ΔH(Y)を、Y=0のときに光束が該遮光板に到達する副走査方向の高さH(0)に対する任意の走査角度θのときの副走査方向の高さH(Y)と定義する。そうすると湾曲量ΔH(Y)は以下のように表せる。
以上のように、軸上偏向点Oと遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))との間の光路中に何も光学素子がなければ、該遮光板上での有効光束の走査軌跡Rは式(12)の近似式で求められる。また軸上偏向点と遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))との間にレンズやミラーなどの光学素子が配置されていても、それら光学素子の有する副走査方向にパワーが小さければ、湾曲量ΔH(Y)への影響は十分小さい。そのため近似式(12)が成り立つ。
本実施例においては、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))と光偏向器5との間の光路中に第1の結像レンズ6a(6b)が設けられている。しかし、第1の結像レンズ6a(6b)は上記の如く主走査方向にのみパワーを有し、副走査方向にノンパワーであるため、光束が第1の結像レンズ6a(6b)を通過する前後で副走査方向の角度が殆ど変化しない。よって本実施例においても遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))上での有効光束の湾曲量は、式(12)で近似される。
本実施例においては、有効光束を遮光せず、かつゴースト光を十分に遮光するために遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の副走査方向の端部形状を有効光束の走査軌跡に沿わせるように設定している。
具体的には遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の端部形状の湾曲量Δh(Y)を、以下の条件式(13)を満たすように設定している。これにより、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の湾曲量を、近似式(12)で求められる有効光束の湾曲量に対して±50%の範囲に収めている。
つまり本実施例では湾曲量Δh(Y)と湾曲量ΔH(Y)との比率が、下記の条件式(13)を満足するように設定している。
0.5≦Δh(Y)/ΔH(Y)≦1.5 ・・・・・・・(13)
ここで、式(13)に式(12)を代入すると、以下の条件式(1)が得られる。
さらにより好適には、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の端部形状の湾曲量Δh(Y)を、近似式(12)で求められる有効光束の湾曲量に対して±20%の範囲に収めるのが良い。つまり、下記の条件式(14)を満たすように遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の形状を設定すればよい。
本実施例の上側の遮光板10aU(10bU)においては、α=3deg、軸上偏向点Oから上側の遮光板10aU(10bU)までの距離LU=31mmである。また有効走査領域において、有効光束は上側の遮光板10aU(10bU)上の主走査方向Y=−21mm〜+21mmの領域を通過し、有効走査領域の全域において、条件式(1)を満たす。ここでY=19mmのとき、
ΔH(Y)=0.34[mm]、Δh(Y)=0.44[mm]、Δh(Y)/ΔH(Y)=1.3
となり、これは条件式(1)を満たす。
また本実施例の下側の遮光板10aL(10bL)においては、α=3deg、軸上偏向点Oから下側の遮光板10aL(10bL)までの距離LL=26mmである。また有効走査領域において、有効光束は下側の遮光板10aL(10bL)上の主走査方向Y=−19mm〜+19mmの領域を通過し、有効走査領域の全域において、条件式(1)を満たす。ここでY=19 mmのとき、
ΔH(Y)=0.33[mm]、Δh(Y)=0.39[mm]、Δh(Y)/ΔH(Y)=1.2
となり、これは条件式(1)を満たす。
本実施例においては遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の端部形状を簡易にし、該遮光板の成型難易度を下げるために、該遮光板の副走査方向の端部形状を円弧(円弧形状)に設定している。
上側の遮光板10aU(10bU)は、半径500mmの円弧形状で構成しており、走査方向に対して光軸から離れるに連れて、副走査方向の高さが高くなるよう設定している。
下側の遮光板10aL(10bL)は、半径460mmの円弧形状で構成しており、走査方向に対して光軸から離れるに連れて、副走査方向の高さが低くなるよう設定している。即ち上側の遮光板10aUと下側の遮光板10aLのうち結像光学系の光軸方向において、より偏向面に近い位置に配置されている下側の遮光板10aLの円弧形状の半径は、上側の遮光板10aUの円弧形状の半径よりも小さい。
本実施例においては、有効走査領域の全域で、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の副走査方向の端部と有効光束との空間分離間隔は、全域で0.3mm以上確保している。また光学部品の取り付け公差などにより有効光束の通過位置がずれた場合でも、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))が有効光束をケラないように設定している。
前記図4(A),(B),(C)から分かるように、斜入射光学系においては、光偏向器5に対して図面上、右側に走査される有効光束と対面反射ゴーストとの副走査方向の間隔は、光偏向器5に最も近い側で最も大きくなる傾向がある。また光偏向器5から離れるに連れて間隔が狭くなる傾向がある。このため画像形成に用いる有効光束をケラず、かつ確実にゴースト光のみを遮光するには遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))をできるだけ光偏向器5側に配置するのが望ましい。
一方、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))が光偏向器5に近すぎると騒音が大きくなるなどの問題がある。
そこで本実施例においては、遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))を第1の結像レンズ6a(6b)と第2の結像レンズ7a(7b)の間で、かつ配置可能な最も第1の結像レンズ6a(6b)に近い位置に配置している。これにより上記の相反する二つの条件を両立させている。
但し、上側の遮光板10aU(10bU)または下側の遮光板10aL(10bL)またはその両方の遮光板とも光偏向器5と第1の結像レンズ6a(6b)との間の光路中に配置しても、条件式(1)を満たしていれば、本発明の効果が十分得られる。
また本実施例においてはコンパクト化を図るために光走査装置を保持する光学箱と遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))とを一体成型(モールド成型)にして構成している。
この際、容易に型抜きできるようにするために遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))は結像光学系15a(15b)の光軸方向に対する位置を3mmずらして配置されている。
尚、本実施例では、光学箱と遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))を一体成型したが、これに限らず、それぞれ別部材で構成しても良い。
また本実施例では上側の遮光板10aU(10bU)と下側の遮光板10aL(10bL)を別部材で構成したが、これに限らず、一体成型で構成しても良い。
また本実施例においては下側の遮光板10aL(10bL)を上側の遮光板10aU(10bU)よりも光偏向器5側に配置したが、これに限らず、上側の遮光板10aU(10bU)を下側の遮光板10aL(10bL)よりも光偏向器5側に配置しても良い。
また本実施例では結像光学系15a(15b)を2枚のレンズで構成したが、3枚以上のレンズで構成しても良い。また本実施例では第1の結像レンズ6a(6b)を一枚で構成したが、2枚以上のレンズで構成しても良い。
本実施例においては第1の結像レンズ6a(6b)をその副走査方向の屈折力がノンパワー(第1面の副走査方向の曲率半径R=-1000mm、第2面の副走査方向の曲率半径R=-1000mm)、主走査方向の形状が非円弧のトーリックレンズで構成している。これにより第1の結像レンズ6a(6b)の通過後の有効光束の走査軌跡を複雑にせず、かつfθ性能を満足させている。
また本実施例においては、よりコンパクト化を目的として、第1、第2の光走査装置S1、S2を対向配置させたが、これに限らず、対向配置させていない画像形成装置に本実施例の遮光板を用いても良い。このような画像形成装置であっても、レンズの内面反射ゴーストや、光偏向器の再反射ゴーストなど、種々のゴースト光を良好に遮光することが可能であり、本発明の効果が十分に得られる。
また本実施例では遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の形状を簡易にするために主走査断面内における形状を直線とした。しかし、これに限らず、条件式(1)さえ満たしていれば、主走査断面内における遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の形状を曲線にしても、十分に本発明の効果が得られる。
また本実施例では遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))の形状を簡易にし、成型難易度を下げるために主走査断面内において直線形状で構成した。しかし、これに限らず、主走査断面内において湾曲形状としても有効光束の走査軌跡に沿わせるように副走査方向の端部形状を湾曲させていれば、本発明の効果が十分得られる。
また本実施例では結像光学系15a(15b)の光軸と軸上偏向点Oとが一致するように設定した。しかし、これに限らず、光学特性の左右非対称性を補正するために、結像光学系15a(15b)の光軸を軸上偏向点Oに対して、主走査方向に数mmずらして配置しても良い。たとえば1mmから5mmずらしても良い。
そのときも遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))上を通過する光束の主走査方向の幅に対して、結像光学系15a(15b)の光軸の主走査方向のシフト量は十分小さい。そのため、条件式(1)を満たすように遮光板(上側、下側の遮光板10aU、10aL(10bU、10bL))を設定すれば、問題無いレベルにまで該遮光板の端部形状を有効光束の走査軌跡に沿わせることが可能であり、十分に本発明の効果が得られる。
次に実施例1における光走査装置の構成を表1に示す。また実施例1における入射光学系の構成(R(曲率半径)、D(レンズ間隔及びレンズ厚)、N(材料の屈折率))を表2に示す。また実施例1におけるシリンドリカルレンズの非球面形状を表3に示す。
尚、表1,2,3の数値例は第1の光走査装置S1を示しており、第2の光走査装置S2の数値例も同一である。
[実施例2]
図8は本発明の実施例2の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図9は本発明の実施例2の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。図8、図9において図1、図2Aに示した要素と同一要素には同符番を付している。
本実施例において前述の実施例1と異なる点は遮光板11の配置及び形状を異ならせて構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例1と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
つまり、図中、11は遮光部材としての遮光板であり、上側の遮光板11Uと下側の遮光板11Lとを一体成型にして構成しており、結像光学系15a(15b)内で発生するゴースト光を遮光している。
本実施例における遮光板11は、結像光学系15a内に設けられており、開口部を有しており、被走査面8a,8b上の有効走査領域の全域において、光偏向器5からの偏向反射される有効光束を遮光しないような形状より成っている。
前述の実施例1における上側、下側の遮光板は主走査断面内における形状を直線形状(つまり平板)で形成していた。これに対して本実施例では遮光板11の形状を主走査断面内において湾曲形状に形成している。これにより遮光板11の端部形状をコニカルスキャンしている有効光束に沿わせている。
つまり本実施例では遮光板11の主走査断面内の形状を結像光学系15aの光軸から離れるに従って、光偏向器5に近づく方向に湾曲させることにより、主走査断面内のどの位置でも遮光板11と軸上偏向点Oとの距離を一致させている。
具体的には遮光板11の形状を主走査断面内において、軸上偏向点Oを円の中心とし、半径R=31mmの円弧(円弧形状)としている。
また本実施例では遮光板11の副走査方向の端部形状を直線(直線形状)にしている。
図10は本実施例において結像光学系の光軸方向から見たときの遮光板上での画像形成に使用する有効光束の上側、下側の通過領域(走査軌跡)(実線)と、ゴースト光の通過領域(点線)と、本実施例の遮光板の開口形状を表したグラフ(説明図)である。
図10において11は遮光板であり、上側の遮光板11Uと下側の遮光板11Lとを一体成型にして構成している。12は開口部であり、上側と下側の有効光束を通過させる形状より成っている。
図10から分かるように本実施例では遮光板11の主走査断面内での形状を上記の如く湾曲させたことによって有効光束の通過領域を直線にしている。これにより全走査領域内において、遮光板11の端部形状は直線のまま有効光束の通過領域に沿わせることができ、有効光束を遮光せずに、かつ十分にゴースト光を遮光できる。
また本実施例では有効走査領域の全域において、遮光板11の副走査方向の端部を有効光束に対して0.6mm離れた高さに設定している。これにより取り付け公差などにより有効光束が副走査方向に変位した場合でも、遮光板11で有効光束がケラれないようにしている。
尚、本実施例における遮光板11は上側遮光板と下側遮光板とを一体成型することにより、コンパクト化を図っているが、これに限らず、上側遮光板と下側遮光板をそれぞれ別部材で構成しても良い。
また本実施例においては、遮光板11の成型難易度を下げるために副走査断面内において端部形状を直線に設定しているが、これに限らず、曲線に設定しても十分に本発明の効果が得られる。
尚、本実施例では遮光板11を第1の光走査装置S1に設けたが、これに限らず、第2の光走査装置S2に設けても良く、あるいは双方の光走査装置S1,S2に設けても良い。
尚、各実施例では複数の光走査装置を有するカラー画像形成装置について説明してきたが、これに限らず、単一の光走査装置から成るモノクロ画像を形成する画像形成装置においても適用可能であることは言うまでもない。
[画像形成装置]
図12は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号104は画像形成装置を示す。この画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等の外部機器117からコードデータDcが入力する。このコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ111によって、画像データ(ドットデータ)Diに変換される。この画像データDiは、光走査装置100に入力される。そして、この光走査装置100からは、画像データDiに応じて変調された光ビーム103が出射され、この光ビーム103によって感光ドラム(感光体)101の感光体面が主走査方向に走査される。
静電潜像担持体(感光ドラム)たる感光ドラム101は、モーター115によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム101の感光体面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム101の上方には、感光ドラム101の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ102が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ102によって帯電された感光ドラム101の表面に、前記光走査装置100によって走査される光ビーム103が照射されるようになっている。
先に説明したように、光ビーム103は、画像データDiに基づいて変調されており、この光ビーム103を照射することによって感光ドラム101の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置よりもさらに感光ドラム101の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するように配設された現像器107によってトナー像として現像される。
現像器107によって現像されたトナー像は、感光ドラム101の下方で、感光ドラム101に対向するように配設された転写ローラ108によって被転写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光ドラム101の前方(図12において右側)の用紙カセット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配設されており、用紙カセット109内の用紙112を搬送路へ送り込む。
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙112はさらに感光ドラム101後方(図12において左側)の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ(図示せず)を有する定着ローラ113とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加圧ローラ114とで構成されている。そして転写部(転写器)から搬送されてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ116が配設されており、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せしめる。
図12においては図示していないが、プリントコントローラ111は、先に説明したデータの変換だけでなく、モーター115を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査装置内のモーターなどの制御を行う。
[カラー画像形成装置]
図13は本発明のカラー画像形成装置の副走査断面図である。
同図において、60はカラー画像形成装置、201は実施例1又は2に示した構成を有する画像形成装置、21,22,23,24は各々像担持体としての感光ドラム、31,32,33,34は各々現像器である。51は搬送ベルト、52はパーソナルコンピュータ等の外部機器、53は外部機器52から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して画像形成装置201に入力せしめるプリンタコントローラである。
同図において、カラー画像形成装置60には、パーソナルコンピュータ等の外部機器52からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ53によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、画像形成装置201に入力される。そして、画像形成装置201からは、各画像データに応じて変調された光束(光ビーム)41,42,43,44が出射され、これらの光束によって感光ドラム21,22,23,24の感光面が主走査方向に走査される。
本実施例におけるカラー画像形成装置は1つの画像形成装置201からC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応した光束を射出する。そして感光ドラム21,22,23,24面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く1つの画像形成装置201により各々の画像データに基づいた光束を用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム21,22,23,24面上に形成している。その後、搬送ベルト51上の記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成し、該フルカラー画像をシート部材(紙)に転写している。
前記外部機器52としては、例えばCCD(ラインセンサー)を備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置60とで、カラーデジタル複写機が構成される。