JP5387455B2 - 光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、書込ユニットの故障の原因として半導体レーザの劣化が挙げられる。このため光減数が多くなると、故障の確率が増え、リサイクル性が劣化する。
この特許文献2に記載の技術では、共通の光源からのビームが異なる被走査面を走査する手段として位相をずらして2段に重ねたポリゴンミラーを用いようとするものであるが、位相をずらしたポリゴンミラーは汎用品ではなく、コストアップが懸念される。また、ポリゴンミラーの加工性も要求され、それぞれの段の面倒れが異なることや面精度も異なることから画像品質の劣化が懸念される。
この特許文献3に記載の技術では汎用の4面の反射面を持つポリゴンミラーを用いることが出来るため前記問題は解決されているが、偏向器に開き角90度を有して2本の光束が入射するようにするために、偏向器に対し走査画像中心と入射ビームの角度が略45度に限定される。入射ビームの角度が45度に限定されると、走査画像中心から入射ビーム側の画像端部まで、画像を走査可能な角度が45度以内に限定される。すなわち画角が減ってしまうと言える。さらに、入射ビームと画像端部の間で画像書き出しタイミングを検知する同期検知を行うと、さらに画角が減ってしまう。
特に近年、書込ユニット(光走査装置)のコンパクト化のために画角拡大が求められており、上記特許文献3にかかる構成においても画角の減少が問題となっている。
(1):光源と、該光源から出射された光束を偏向器へ導く入射光学系と、多面の反射面を有し、前記入射光学系により導かれた光束を偏向する偏向器と、該偏向器の回転軸に対し斜めに入射し当該偏向器により偏向された光束を被走査面に導く走査光学系と、前記偏向器により偏向された光束の同期検知を行う同期検知手段と、を備え、前記入射光学系は、前記光源と前記偏向器との間に配設され光束を分割する光束分割手段と、該光分割手段により分割された光束が入射するシリンドリカルレンズと、前記光束分割手段により分割された光束を互いにπ/2の開き角を有するように前記偏向器に入射させる入射ミラーと、を有し、前記同期検知手段は、前記偏向器から前記入射ミラーへ反射され、前記シリンドリカルレンズに入射した光束を受光して同期検知を行う第1の同期検知部を有することを特徴とする光走査装置である。
(2):前記第1の同期検知部は、前記偏向器から前記入射ミラーへ反射され、前記シリンドリカルレンズに入射し、前記光束分割手段に入射した光束を受光して同期検知を行うことを特徴とする上記(1)に記載の光走査装置である。
偏向器からの戻り光が、光源にちょうど戻ってくる状態より、少し偏向器が回転した状態(入射光と反射光のなす角が0ではない状態)であると、異なる反射面からの戻り光も角度差がつくことにより、異なる反射面からの戻り光を分離することが可能となる。
ゆえに、同期検知は、偏向器からの戻り光が光源にちょうど戻ってくる回転角から少し回転した状態で行うことで、同期検知が必要な面のみの戻り光を検知することが可能となる。
また、本発明に係る画像形成装置は、光源からの光束を被走査面である像担持体31に照射して潜像を形成する書込ユニット30を備え、前記像担持体31を複数備えてなり、前記書込ユニット30で複数の像担持体31にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化する現像手段4と、前記複数の像担持体31に形成された各色の顕像を直接又は中間転写体を介して記録材に重ね合わせて転写して多色またはフルカラー画像を形成する転写手段6と、を備え、前記書込ユニット30は、前記本発明に係る光走査装置を備えることを特徴とする。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1において符号31は像担持体(被走査面)としての感光体、2は帯電器、4は現像器(現像手段)、5はクリーニング手段、6は転写用帯電手段(転写手段)、32は転写ベルト、40は定着手段、30は詳細を後述する書込ユニットをそれぞれ示す。また、Y、M、C、Kは画像の色を表し、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックを示す。
感光体31Y、31M、31C、31Kは図1において時計回り方向に回転し、回転順に帯電器2Y、2M、2C、2K、現像器4Y、4M、4C、4K、転写用帯電手段6Y、6M、6C、6K、クリーニング手段5Y、5M、5C、5Kが配備されている。
なお、本発明に係る画像形成装置は後述する書込ユニット30に用いられる光走査装置を有する構成であれば良く、図1に示す構成に何ら限定されるものではない。即ち、周知慣用の技術を適宜採用しても良く、例えば中間転写ベルトを備える構成とし、所謂中間転写方式のフルカラー画像形成装置となすこともできる。
(第1の実施の形態)
図2は本発明に係る光走査装置の第1の実施の形態における構成を示す概略斜視図である。
図2において符号1、1’は光源としての半導体レーザ(図2では直接見える位置には無いが基板にハンダ付けされている)、3、3’はカップリングレンズ、4は光束分割手段としてのハーフミラー(入射光学系の一部)、5a、5b、5c、5dはシリンドリカルレンズ(入射光学系の一部)、7は偏向器としてのポリゴンミラー、8a、8bは走査レンズ(走査光学系の一部)、9はミラー(走査光学系の一部)、11a、11b、11c、11dは被走査面としての感光体、12、12’は開口絞りをそれぞれ示す。
本明細書では、ポリゴンミラー7の回転軸方向を副走査方向、副走査方向及び光軸に直交する方向を主走査方向として説明する。なお、光学的には、主走査方向は感光体11a、11b、11c、11dそれぞれの軸方向に一致し、副走査方向は感光体11a、11b、11c、11dそれぞれの周方向に一致する。
多面鏡式偏向器7は、駆動モータにより図2に示す回転方向(時計回り方向)に回転軸の周りに回転させられるようになっている。
符号8a、8bは走査レンズ、符号9は光路折り曲げミラーを示し、これらで走査光学系を構成している。また符合11a、11b、11c、11dは光導電性感光体(図1に示す感光体31に相当する)を示している。
ハーフミラープリズム4は光束分割手段として働き、4aがハーフミラー(分離面)となっており、透過光と反射光を1:1の割合で分離(分割)する。ハーフミラーの分離(分割)の割合は1:1で有る必要はなく、他の光学系の条件に合わせて設定してももちろん構わない。
図4に示すように共通の光源(1あるいは1’)からの入射光は偏向器7の異なる面に入射するようにしており、互いの入射光の角度差を90°つけている(図4中の入射光x,入射光y)。互いの入射光の角度差が90°近傍であれば分割された光束が同時に有効走査領域(A,B)を走査することがない。
上側の入射光xが反射光aとなる時は、図4(b)に示すように下側の反射光a’は入射光xと入射光yの角度差が90°なので有効走査領域Bに入らない。偏光器7が回転して上側の入射光xが反射光bとなる時は、図4(c)に示すように下側の反射光はb’となり有効走査領域Bに入らない。また、さらに偏光器7が回転して、上側の入射光xが反射光cとなる時も、図4(d)に示すように下側の反射光はc’となり有効走査領域Bに入らない。
この上側の入射光(入射光x)が有効走査領域A内を走査している時は、下側の入射光yは有効走査領域B外を走査しており、感光体11の被走査面上を走査しない構成となっているが、かかる構成は入射光xと入射光yとの角度差が厳密にπ/2であることを要するものではなく、少しずれていてもかまわない。(図4に示す配置構成から自明である。)
逆に下側の入射光yが有効走査領域B内を走査している時は、上側の入射光xは有効走査領域A外を走査しており、感光体11の被走査面上を走査しないことも上下対称配置となっているため自明である。
共通の光源(1あるいは1’)によりブラックとイエローの露光を行い、なおかつ、有効走査領域A,Bにおいて、それぞれ全点灯する場合のタイムチャートを図5に示す。実線がブラックに相当する部分、点線がイエローに相当する部分を示す。ブラック、イエローにおける、書き出しのタイミングは、有効走査領域A,B外に配備される同期受光手段で走査ビームを検知することにより決定される。なお、同期受光手段は図示されていないが、通常はフォトダイオードが用いられる。
図5ではブラックの領域とイエローの領域とで、光量を同じに設定しているが、実際には光学素子の透過率、反射率が相対的に異なるため、光源の光量を同じにしてしまうと、感光体11に到達するビームの光量が異なってしまう。そこで、図6に示すように、異なる感光体11の被走査面を走査するときに互いの設定光量を異ならせることにより、異なる感光体11の被走査面上に到達するビーム光量を等しくできる。
例えば、上段の反射鏡へのビームの入射角が0°のとき、その反射鏡の反射面が光源方向に正対しているので、この位置でAPCを行なうと、反射ビームが光源に戻り、受光素子で検出する光量が増加してしまう。そこで、入射角が0°であるときはAPCを行なわないように設定しておく。この構成をとることにより、適切な濃度で、濃度むらの少ない画像出力が可能となる。
換言すると、ポリゴンミラー7からの偏向光のうち、入射光に遠い側については被走査面(但し、有効走査領域(A,B)外である。)に至るまでの光路中に同期検知部を設置する空間的余裕があるが、入射光に近い側については被走査面(但し、有効走査領域(A,B)外である。)に至るまでの光路中に同期検知部を設置する空間的余裕がない。
具体的には、図2に示す光源1から射出された光ビーム(光束)は、カップリングレンズ3へ入射後、開口絞り12で整形され、ハーフミラー4でイエロー用の感光体11aへ導光される光ビームとブラック用の感光体11dへ導光される光ビームとに分離され、ブラック用の感光体11dへ導光される光ビームはシリンドリカルレンズ5cへ入射し、入射ミラー2で反射され、多面鏡式偏向器7へ入射する。多面鏡式偏向器7の反射面への入射角が1°の時、多面鏡式偏向器7からの反射光は入射ミラー2へ戻る。入射ミラー2で再反射された光ビームは入射時と副走査方向にずれた状態でシリンドリカルレンズ5dへ入射しハーフミラー4へ戻る。ハーフミラー4へ再入射した光ビームは、副走査方向にずれた状態で光源1’側へ戻る光ビームと、同期検知板10a(第1の同期検知部)へ向かう光ビームに分割される。同期検知板10aへ向かう光ビームは開口絞り12’で同期検知に不要な光ビームをカットされた後、同期検知板10aへ入射する。なお、同期検知板10aは多面鏡式偏向器7の反射面への入射角0°で戻ってくる光(図2中一点鎖線)よりずれた位置に配置する。
多面鏡式偏向器7への入射角が0°の光の場合、ブラック用の感光体11dへ導光される光ビームの同期検知を行うためには、多面鏡式偏向器7の反射面のうち走査レンズ8bに向いた反射面からの反射光を使う必要がある。しかしながら、入射角が0°の場合は走査レンズ8aに向いた反射面からの反射光も同期検知板10aに同時に戻ってきてしまう。
光源1から射出された光ビーム(光束)は、カップリングレンズ3へ入射後、開口絞り12で整形され、ハーフミラー4でイエロー用の感光体11aへ導光される光ビームとブラック用の感光体11d導光される光ビームに分離され、ブラック用の感光体11dへ導光される光ビームはシリンドリカルレンズ5cへ入射し、入射ミラー2で反射され、多面鏡式偏向器7へ入射する。入射する多面鏡式偏向器7の反射面は、走査レンズ8bに向いた面である。
同時にイエロー用の感光体11aへ導光される光ビームもシリンドリカルレンズ5aへ入射し、入射ミラー2’で反射し、多面鏡式偏向器7へ入射する。入射する多面鏡式偏向器7の反射面は、走査レンズ8aに向いた面である。
すなわち、同期検知板10aには入射角0°の場合、ブラック用の光ビームからの(多面鏡式偏向器7の走査レンズ8bを向いた面からの)戻り光と、イエロー用の光ビームからの(多面鏡式偏向器7の走査レンズ8aを向いた面からの)戻り光が重なって入射してしまい、多面鏡式偏向器7の反射面のうち走査レンズ8bに向いた反射面からの反射光のみを抽出することが出来ないため、ブラックの同期検知を行えない。
図7は本発明に係る光走査装置の第2の実施の形態における構成を示す概略斜視図である。
同期検知板10aでブラックの先端検知を行い、ブラックの走査開始タイミングを決定すること、及び同期検知板10bでイエローの先端検知を行い、イエローの走査開始タイミングを決定するのは第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態では前記先端検知に加え、ブラックの走査終了端のタイミングは同期検知板10c(第3の同期検知部)で、イエローの走査終了端のタイミングは同期検知板10a(第1の同期検知部)で検知する。イエローの走査終了端のタイミング検知方法については後に詳述する。
イエローの走査終了端のタイミング検知は、本実施の形態も第1の実施の形態と同様にブラックの先端同期を多面鏡式偏向器7への入射角が1°の状態で行い、入射角−1°の時にイエローの走査終了端のタイミング検知を行う。
図8中の矢印がブラック・イエローの入射光を示し、その他の実線は反射光を示す。図8に示すように、入射光が1°の時(図2に示した例)とちょうど反対で、イエローの反射光が同期検知板10aに入ることが分かる。それゆえ、多面鏡式偏向器7の入射角が異なる位置で同期検知を行うことによって、1枚の同期検知板10a(第1の同期検知部)でブラックの後端同期とイエローの先端同期を行うことが可能となる。
また、同期検知板10c(第3の同期検知部)の前にNDフィルタ13’(減光手段)を配設しているが、第1の実施の形態の理由と同様で、同期検知板10aに入射する光量と同期検知板10cに入射する光量を揃えるためである。
図9は本発明に係る光走査装置の第3の実施の形態における構成を示す概略斜視図である。
同期検知板10a(第1の同期検知部)でブラックの先端検知を行い、ブラックの走査開始タイミングを決定することは第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態ではイエローの先端検知を、ブラックの先端検知の結果を基に行う。
図10は同期と露光のタイミングチャートである。図10において縦軸は光量、横軸は時間をそれぞれ表す。
共通の光源1によりブラックとイエローの露光を行い、なおかつ、有効走査領域において、それぞれ全点灯する場合のタイミングチャートを図10に示す。ポリゴンの面No.は偏向器7の反射面のどの面を利用して光走査しているかを示す。第1の実施の形態で記述したように、ブラック画像とイエロー画像で異なる反射面を利用している。ゆえに、ブラックの先端同期をそのままイエローの先端同期に利用することは出来ない。そこで、イエローの先端同期は、偏向器7の反射面が等しくなる5画像前のブラックの同期検知からカウントしてイエローの画像先端位置を決める。そのようにすることで、同一の反射面からの画像書き出しタイミングを決定することが可能となる。
2Y,2M,2C,2K 帯電器
4Y,4M,4C,4K 現像器
5Y,5M,5C,5K クリーニング手段
6Y,6M,6C,6K 転写用帯電手段、
31Y,31M,31C,31K 感光体
32 転写ベルト
40 定着手段
30 書込ユニット
(図2〜図10について)
1,1’ 光源
2,2’ 入射ミラー
3,3’ カップリングレンズ
4 ハーフミラー(光束分割手段)
5a,5b,5c,5d シリンドリカルレンズ
7 ポリゴンミラー(偏向器)
8a,8b 走査レンズ(走査光学系の一部)
9 ミラー(走査光学系の一部)
10a,10b,10c 同期検知板
11a,11b,11c,11d 感光体(被走査面)
12,12’は 開口絞り
13 NDフィルタ
Claims (9)
- 光源と、
該光源から出射された光束を偏向器へ導く入射光学系と、
多面の反射面を有し、前記入射光学系により導かれた光束を偏向する偏向器と、
該偏向器の回転軸に対し斜めに入射し当該偏向器により偏向された光束を被走査面に導く走査光学系と、
前記偏向器により偏向された光束の同期検知を行う同期検知手段と、を備え、
前記入射光学系は、前記光源と前記偏向器との間に配設され光束を分割する光束分割手段と、該光分割手段により分割された光束が入射するシリンドリカルレンズと、前記光束分割手段により分割された光束を互いにπ/2の開き角を有するように前記偏向器に入射させる入射ミラーと、を有し、
前記同期検知手段は、前記偏向器から前記入射ミラーへ反射され、前記シリンドリカルレンズに入射した光束を受光して同期検知を行う第1の同期検知部を有することを特徴とする光走査装置。 - 前記第1の同期検知部は、前記偏向器から前記入射ミラーへ反射され、前記シリンドリカルレンズに入射し、前記光束分割手段に入射した光束を受光して同期検知を行うことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記第1の同期検知部が前記入射ミラーによって反射された光束を受光して同期検知を行う際に、
前記偏向器が有する1の反射面に前記入射光学系により導かれた光束が入射する角度と、当該1の反射面が前記入射ミラーに光束を反射する角度と、がなす角度が、
前記偏向器の回転軸に対して垂直な平面内において0°ではないことを特徴とする請求項1または2に記載の光走査装置。 - 前記偏向器が有する多面の反射面は、4面であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光走査装置。
- 前記偏向器が有する多面の反射面は、4面であり、
前記第1の同期検知部は、前記互いにπ/2の開き角を有する光束の中の一方の光束による走査開始端のタイミングを、当該走査開始端となる走査線より5ライン前である前記互いにπ/2の開き角を有する光束の中の他方の光束による同期検知に基づき行うことを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。 - 走査開始端から走査終了端までの走査時間から主走査倍率を補正する補正手段を備え、
前記同期検知手段は、走査開始端のタイミング及び走査終了端のタイミングを検知し、
前記第1の同期検知部は、前記互いにπ/2の開き角を有する光束の中の一方の光束による走査開始端のタイミングと、他方の光束による走査終了端のタイミングと、を検知することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光走査装置。 - 前記同期検知手段は、前記偏向器により反射された光束を前記入射ミラーを介さずに受光して同期検知を行う第2の同期検知部を有し、
前記偏向器から前記第2の同期検知部までの光路間に減光手段を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光走査装置。 - 前記光束分割手段から前記第1の同期検知部までの光路間に開口部を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 光源からの光束を被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する書込ユニットを備えた画像形成装置において、
前記像担持体を複数備えてなり、
前記書込ユニットで複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化する現像手段と、前記複数の像担持体に形成された各色の顕像を直接又は中間転写体を介して記録材に重ね合わせて転写して多色またはフルカラー画像を形成する転写手段と、を備え、
前記書込ユニットは、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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