JP6442823B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
また特許文献2には、光源と偏向手段の間に少なくとも副走査方向に負のパワーを有するレンズと、少なくとも正のパワーを有するレンズとを有し、両レンズともに光軸方向に調整可能な手段を有する光走査装置が開示されている。
請求項2に記載の発明は、複数の発光点により光ビームを出射する光源を複数有する光源群と、前記複数の光源のうち予め定められた個数の光源から出射した光ビームを主走査方向から見たときに光源毎に異なる第1の角度をなして入射させ、入射した光ビームを偏向する光偏向器を備え、光ビームが対応する被走査体上を直線状に走査するように当該光偏向器を移動させる走査手段と、前記光偏向器により偏向された光ビームを、対応する前記被走査体上に導く偏向後光学系と、を備え、前記偏向後光学系は、光ビームが主走査方向から見たときに前記光偏向器に前記第1の角度をなして入射することに起因し、当該光偏向器から対応する前記被走査体に達するまでの距離の差に応じて生じる光ビームの主走査方向におけるずれを補正するものであり、前記偏向後光学系は、前記予め定められた個数の光源から出射した光ビームをまとめて通過させる第1の走査光学系と、当該第1の走査光学系を通過した光ビームを光ビーム毎に通過させる第2の走査光学系と、を有し、前記第1の走査光学系は、光軸から副走査方向に離れるに従い主走査方向の屈折力が強くなる特性を有することを特徴とする光走査装置である。
請求項3に記載の発明は、静電潜像を像保持体に形成する光走査手段と、前記光走査手段により形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、を備え前記光走査手段は、複数の発光点により光ビームを出射する光源を複数有する光源群と、前記複数の光源のうち予め定められた個数の光源から出射した光ビームを主走査方向から見たときに光源毎に異なる第1の角度をなして入射させ、入射した光ビームを偏向する光偏向器を備え、光ビームが対応する像保持体上を直線状に走査するように当該光偏向器を移動させる走査手段と、前記光偏向器により偏向された光ビームを、対応する前記像保持体上に導く偏向後光学系と、を備え、前記光源の前記発光点は、光ビームが主走査方向から見たときに前記光偏向器に前記第1の角度をなして入射することに起因し、前記像保持体上において生じる副走査方向に対し平行とならない光ビームのずれ量を相殺するように決定される第2の角度をなすように回転させて配列し、前記偏向後光学系は、光ビームが主走査方向から見たときに前記光偏向器に前記第1の角度をなして入射することに起因し、当該光偏向器から対応する前記像保持体に達するまでの距離の差に応じて生じる光ビームの主走査方向におけるずれを補正するものであり、前記偏向後光学系は、前記予め定められた個数の光源から出射した光ビームをまとめて通過させる第1の走査光学系と、当該第1の走査光学系を通過した光ビームを光ビーム毎に通過させる第2の走査光学系と、を有し、前記第1の走査光学系は、光軸から副走査方向に離れるに従い主走査方向の屈折力が強くなる特性を有することを特徴とする画像形成装置である。
請求項2によれば、本発明を採用しない場合に比べて、被走査体上に形成される画像に欠陥が生じにくい光走査装置を提供することができる。また光偏向器から対応する被走査体に達するまでの距離の差に応じて生じる光ビームの主走査方向におけるずれを、より簡単な構成で補正することができる。
請求項3によれば、本発明を採用しない場合に比べて、より良好な画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態の画像形成装置1の概要を示す図である。
この画像形成装置1は、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数(本実施の形態では4つ)の画像形成ユニット10(具体的には10Y(イエロー)、10M(マゼンタ)、10C(シアン)、10K(黒))を備える。また、この画像形成装置1は、各画像形成ユニット10で形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる中間転写ベルト20を具備する。さらに、この画像形成装置1は、中間転写ベルト20に転写されたトナー像を用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写装置30を備える。さらにまた、この画像形成装置1は、二次転写されたトナー像を用紙P上に定着させる定着装置50、および画像形成装置1の各機構部を制御する制御部70を有している。
露光部13は、静電潜像を感光体ドラム11に形成する光走査手段(光走査装置)の一例である。露光部13は、帯電ロール12によって帯電された感光体ドラム11に、光ビームBmによって静電潜像を書き込む。
現像器14は、露光部13により形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段の一例である。現像器14は、対応する色成分トナー(イエローの画像形成ユニット10Yではイエローのトナー)を収容し、このトナーによって感光体ドラム11上の静電潜像を現像する。一次転写ロール15は、感光体ドラム11上に形成されたトナー像を中間転写ベルト20に一次転写する。ドラムクリーナ16は、一次転写後の感光体ドラム11上の残留物(トナー等)を除去する。
また、中間転写ベルト20を挟んで駆動ロール21と対向する部位には、二次転写後の中間転写ベルト20上の残留物(トナー等)を除去するベルトクリーナ26が配設されている。
次に、露光部13の光学系について更に詳しく説明する。
図2〜図4は、露光部13の光学系について説明した図である。
ここで図2は、露光部13の光学系として上述したY色、M色、C色、K色の4色のうち2色についての光学系について説明した図である。また図3は、露光部13の光学系を図2のIII方向から見た図であり、後述する光源131a、131bからポリゴンミラー134までの偏向前光学系について説明した図である。さらに図4は、露光部13の光学系を図2のIV方向から見た図であり、ポリゴンミラー134から後の偏向後光学系について説明した図である。
なお図2〜図4では、説明をわかりやすくするため、光ビームBmを反射するミラー等は省略している。実際には、このミラー等を利用することにより光ビームBmは反射され、1本の光ビームBm毎に別々の感光体ドラム11上に導かれる。またミラー等を利用することで、露光部13をより小型化することができる。なお図2において図中下方向が主走査方向であり、図3〜図4において図中下方向が副走査方向となっている。
図示する光学系は、ポリゴンミラー134を境として、ポリゴンミラー134に入射前の偏向前光学系とポリゴンミラー134に反射後の偏向後光学系に分かれる。
またシリンドリカルレンズ133は、コリメータレンズ132により平行化された光ビームBmを副走査方向において集光し、ポリゴンミラー134に結像させる。
第1の走査レンズ136および第2の走査レンズ137a、137bは、ポリゴンミラー134より偏向走査された光ビームBmの走査速度を補正するとともに、感光体ドラム11上に光ビームBmを結像させるものである。
なお第1の走査レンズ136や第2の走査レンズ137a、137bとしては、fθレンズ等を使用することができる。
さらに露光部13には、光ビームBmの位置を検出するビーム位置検出センサが配置される場合がある。このビーム位置検出センサは、光ビームBmを光電変換して画像信号に対する同期信号として用いるためのものである。そしてビーム位置検出センサも光ビームBm1と光ビームBm2とで共用することができ、部品点数をさらに減らすことができる。
そしてその結果として、露光部13の製造費用を低減させることができる。
次に本実施の形態の光源の構成についてさらに詳しく説明を行う。
ここでは、まず従来の光源についてその構成と問題点を説明し、その後で本実施の形態の光源131についての説明を行う。
図5は、従来の光源の構成について説明した図である。
図示する従来の光源231は、面発光レーザであるVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)で構成されており、発光点として複数のレーザダイオードLDが半導体チップ上に二次元配列されている。図5に示した例では、レーザダイオードLDは、主走査方向に4個、副走査方向に8個配列する。そしてこれにより光源231は、8行×4列の合計32個のレーザダイオードLD(LD1〜LD32)からレーザ光を出射するマルチビーム光源となっている。つまり上述した光ビームBmは、32本のレーザ光の束からなる。
図6(a)〜(d)は、図5の構成の光源231を使用した場合の問題点について説明した図である。
ここで図6(a)は、図5の光源231から発し、ポリゴンミラー134に入射する前のレーザ光Lの配置を簡略化して示した図である。この図6(a)は、図2のVIa方向からレーザ光Lの配置を見た場合に対応する。
また図6(b)は、ポリゴンミラー134にレーザ光Lが入射される様子を副走査方向から見た図である。なおこの図6(b)は、図3においてシリンドリカルレンズ133とポリゴンミラー134の間を拡大した図に対応する。
さらに図6(c)は、図6(b)をVIc方向から見た図である。なおこの図6(c)は、図2においてポリゴンミラー134付近を拡大した図に対応する。
またさらに図6(d)は、ポリゴンミラー134に反射した後のレーザ光Lの配置を簡略化して示した図である。この図6(d)は、図2のVId方向からレーザ光Lの配置を見た場合に対応する。
Δ=2・x・tan(α/2)・sin(90°−α/2)
=2・d・tan(+θ)・tan(α/2)・cos(α/2)・βs …(2)
このうち図7(a)〜(b)は、図6(d)に示したレーザ光Lの配置で静電潜像を形成した場合を示している。このとき副走査方向に並ぶレーザ光Lは、ずれが生じているため、これにより例えば、副走査方向に直線を描こうとしたときでも、直線とならずギザギザの鋸歯状の線が描かれる。その結果、画像形成装置1(図1参照)で形成される画像には、ディフェクト(欠陥)が生じる。
図示するようにこの場合は、例えば、副走査方向に直線を描こうとしたときに、直線となり、その結果、画像形成装置1(図1参照)で形成される画像にディフェクト(欠陥)が生じにくくなる。つまり副走査方向に並ぶレーザ光Lの配置は、副走査方向に対しほぼ平行であることが必要となる。
そこで本実施の形態では、以下の構成を有する光源131a、131bを使用し、この問題の抑制を図っている。
図示する光源131a、131bは、図5の面発光レーザであるVCSELであり、8行×4列の合計32個のレーザダイオードLD(LD1〜LD32)からレーザ光を出射するマルチビーム光源という点では同様の構成を採る。
<偏向後光学系の構成の説明>
図9(a)〜(c)は、ポリゴンミラー134に光ビームBmを主走査方向から見たときに第1の角度をなして入射させるときに生ずる他の問題点を説明した図である。
図9(a)は、図4と同様に図2のIV方向から見た図であり、ポリゴンミラー134に反射後の光ビームBm1の光路について説明した図である。なおここでは、説明をわかりやすくするため、ポリゴンミラー134と感光体ドラム11との間にある第1の走査レンズ136や第2の走査レンズ137a、137b等は、省略している。ここでは、感光体ドラム11上において光ビームBm1が照射される位置をSOS、COS、EOS(図2参照)毎に図示している。
そこで本実施の形態では、偏向後光学系を調整することで、この問題の抑制を図っている。
図10(a)は、第2の走査レンズ137a、137bの位置の調整について説明した図である。
図10(a)は、第2の走査レンズ137a、137bを図2のIV方向から見た図である。そして図示するように第2の走査レンズ137a、137bの位置を回転(チルト)させつつ副走査方向に沿ってずらす(オフセット)することにより、主走査線の形状を直線状に修正することができる。
これは、本実施の形態の偏向後光学系は、光ビームBmが主走査方向から見たときにポリゴンミラー134に第1の角度をなして入射することに起因し、ポリゴンミラー134から対応する感光体ドラム11に達するまでの距離の差に応じて生じる光ビームBmの主走査方向におけるずれを補正するものである、と言い換えることもできる。
図10(b)は、第1の走査レンズ136の特性について説明した図である。
図10(b)は、第1の走査レンズ136を図2のIV方向から見た図である。そして図示するように光軸より副走査方向に離れるに従い、主走査方向のパワーが強くなるようにする。この場合レーザ光L29よりレーザ光L1の方が主査方向により大きく屈折し、これにより感光体ドラム11に到達するときには、レーザ光L2とレーザ光L29とで上記ずれ量Ψがほぼ0になるように補正される。
Claims (3)
- 複数の発光点により光ビームを出射する光源を複数有する光源群と、
前記複数の光源のうち予め定められた個数の光源から出射した光ビームを主走査方向から見たときに光源毎に異なる第1の角度をなして入射させ、入射した光ビームを偏向する光偏向器を備え、光ビームが対応する被走査体上を直線状に走査するように当該光偏向器を移動させる走査手段と、
前記光偏向器により偏向された光ビームを、対応する前記被走査体上に導く偏向後光学系と、
を備え、
前記光源の前記発光点は、光ビームが主走査方向から見たときに前記光偏向器に前記第1の角度をなして入射することに起因し、前記被走査体上において生じる副走査方向に対し平行とならない光ビームのずれ量を相殺するように決定される第2の角度をなすように回転させて配列し、
前記偏向後光学系は、光ビームが主走査方向から見たときに前記光偏向器に前記第1の角度をなして入射することに起因し、当該光偏向器から対応する前記被走査体に達するまでの距離の差に応じて生じる光ビームの主走査方向におけるずれを補正するものであり、
前記偏向後光学系は、前記予め定められた個数の光源から出射した光ビームをまとめて通過させる第1の走査光学系と、当該第1の走査光学系を通過した光ビームを光ビーム毎に通過させる第2の走査光学系と、を有し、
前記第1の走査光学系は、光軸から副走査方向に離れるに従い主走査方向の屈折力が強くなる特性を有することを特徴とする光走査装置。 - 複数の発光点により光ビームを出射する光源を複数有する光源群と、
前記複数の光源のうち予め定められた個数の光源から出射した光ビームを主走査方向から見たときに光源毎に異なる第1の角度をなして入射させ、入射した光ビームを偏向する光偏向器を備え、光ビームが対応する被走査体上を直線状に走査するように当該光偏向器を移動させる走査手段と、
前記光偏向器により偏向された光ビームを、対応する前記被走査体上に導く偏向後光学系と、
を備え、
前記偏向後光学系は、光ビームが主走査方向から見たときに前記光偏向器に前記第1の角度をなして入射することに起因し、当該光偏向器から対応する前記被走査体に達するまでの距離の差に応じて生じる光ビームの主走査方向におけるずれを補正するものであり、
前記偏向後光学系は、前記予め定められた個数の光源から出射した光ビームをまとめて通過させる第1の走査光学系と、当該第1の走査光学系を通過した光ビームを光ビーム毎に通過させる第2の走査光学系と、を有し、
前記第1の走査光学系は、光軸から副走査方向に離れるに従い主走査方向の屈折力が強くなる特性を有することを特徴とする光走査装置。 - 静電潜像を像保持体に形成する光走査手段と、
前記光走査手段により形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
を備え
前記光走査手段は、
複数の発光点により光ビームを出射する光源を複数有する光源群と、
前記複数の光源のうち予め定められた個数の光源から出射した光ビームを主走査方向から見たときに光源毎に異なる第1の角度をなして入射させ、入射した光ビームを偏向する光偏向器を備え、光ビームが対応する像保持体上を直線状に走査するように当該光偏向器を移動させる走査手段と、
前記光偏向器により偏向された光ビームを、対応する前記像保持体上に導く偏向後光学系と、
を備え、
前記光源の前記発光点は、光ビームが主走査方向から見たときに前記光偏向器に前記第1の角度をなして入射することに起因し、前記像保持体上において生じる副走査方向に対し平行とならない光ビームのずれ量を相殺するように決定される第2の角度をなすように回転させて配列し、
前記偏向後光学系は、光ビームが主走査方向から見たときに前記光偏向器に前記第1の角度をなして入射することに起因し、当該光偏向器から対応する前記像保持体に達するまでの距離の差に応じて生じる光ビームの主走査方向におけるずれを補正するものであり、
前記偏向後光学系は、前記予め定められた個数の光源から出射した光ビームをまとめて通過させる第1の走査光学系と、当該第1の走査光学系を通過した光ビームを光ビーム毎に通過させる第2の走査光学系と、を有し、
前記第1の走査光学系は、光軸から副走査方向に離れるに従い主走査方向の屈折力が強くなる特性を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
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