JP6614419B2 - 光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、電子写真方式のカラー画像形成装置に搭載される光走査装置として、複数の光源から出射される光ビームを共通の回転ミラーで同一方向に向けて偏向し、異なる被走査面上を同時に走査させるようにしたものが知られている。

この種の光走査装置では、例えば互いに異なる高さに配置された上側光源及び下側光源を設けて、各光源から予め設定された上側光路及び下側光路に沿って光ビームを出射することで、複数の光ビームを高さ方向（副走査方向）において分離して異なる被走査面に入射させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。回転ミラーとしては、上側光路及び下側光路に対応する上下二段構成を採用してもよいし、通常よりも厚肉の構成を採用するようにしてもよい。

上側光源及び下側光源は、回転ミラーの軸方向から見て異なる位相位置に配置されている。このため、上側光源より回転ミラーに入射する光ビームと、下側光源より回転ミラーに入射する光ビームとでは入射開角が異なっている。入射開角が異なっていると、回転ミラーの反射面における各光ビームの反射点も異なってしまう。このため、各光ビームの被走査面上におけるビーム径がばらつく等して光学性能が低下するという問題がある。

この問題を解決するべく、例えば特許文献１に示す光走査装置では、上側光源及び下側光源と回転ミラーとの間に、副走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズに加えて入射開角を補正するプリズム等の屈曲素子を配置することで光学性能を安定化させるようにしている。また、特許文献２に示す光走査装置では、上側光路及び下側光路の回転ミラーの光路下流側にそれぞれ非共通の結像レンズを二個ずつ配置することで光学性能の向上を図っている。

特開２００６−１７１３１７号公報 特開２００６−３０１２０５号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す光走査装置では、シリンドリカルレンズに加えてプリズム等の屈折素子を必要とするのでコスト増加を招くという問題がある。また、特許文献２に示す光走査装置では、上側光路及び下側光路のそれぞれに対して結像レンズを二個ずつ設ける必要があるので、結像レンズの数が多くなってコスト増加を招くという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上側光源及び下側光源から回転ミラーに入射する各光ビームの入射開角が異なることに起因して被走査面上における各光ビームの光径に差が生じるのを安価な構成により抑制することにある。

本発明に係る光走査装置は、回転ミラーと、互いに異なる高さに配置されて回転ミラーに向けて光ビームを出射する上側光源及び下側光源と、該上側光源より出射された光ビームの光路である上側光路と該下側光源より出射された光ビームの光路である下側光路とにそれぞれ設けられ、上記回転ミラーにより反射された各光ビームを被走査面に結像させる上側結像部及び下側結像部とを備えている。

そして、上記上側光源より出射される光ビームと上記下側光源より出射される光ビームとは、上記回転ミラーの反射面に対する入射開角が異なっており、上記上側結像部及び下側結像部のうち、上記反射面に対する入射開角が大きい方の光ビームが通過する結像部は、入射開角が小さい方の光ビームが通過する結像部に比べて、結像部を構成する結像レンズの数が多くなるように構成されている。

本発明に係る画像形成装置は上記光走査装置を備えている。

本発明によれば、上側光源及び下側光源から回転ミラーに入射する各光ビームの入射開角が異なることに起因して被走査面上における各光ビームの光径に差が生じるのを安価な構成により抑制することができる。

図１は、本実施形態における光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す全体図である。 図２は、光走査装置を示す、回転ミラーの軸心方向から見た平面図である。 図３は、図２のIII-III線断面図である。 図４は、図２における回転ミラー及びその周辺を拡大して示す拡大平面図である。 図５は、光走査装置を示す、主走査方向から見た側面図である。 図６は、他の実施形態を示す図５相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る画像形成装置１の概略構成図を示す。この画像形成装置１は、タンデム方式のカラープリンターであって、箱形のケーシング２内に画像形成部３を備えている。この画像形成部３は、ネットワーク接続等がされたコンピューター等の外部機器から伝送されてくる画像データに基づき画像を記録紙Ｐに転写形成する。画像形成部３の下方には、光ビーム（レーザー光）を照射する光走査装置４が配置され、画像形成部３の上方には、転写ベルト５が配置されている。光走査装置４の下方には、記録紙Ｐを貯留する用紙貯留部６が配置され、用紙貯留部６の側方には、手差し給紙部７が配置されている。転写ベルト５の側方上部には、記録紙Ｐに転写形成された画像に定着処理を施す定着部８が配置されている。符号９は、ケーシング２上部に配置され、定着部８で定着処理が施された記録紙Ｐを排出する用紙排出部である。

画像形成部３は、転写ベルト５に沿って一列に配置された４つの画像形成ユニット１０を備えている。これら画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１を有している。各感光体ドラム１１の直下には、帯電器１２が配置され、各感光体ドラム１１の一側方には、現像装置１３が配置され、各感光体ドラム１１の直上には、１次転写ローラー１４が配置され、各感光体ドラム１１の他側方には、感光体ドラム１１の周面をクリーニングするクリーニング部１５が配置されている。

そして、各感光体ドラム１１は、帯電器１２によって周面が一様に帯電され、当該帯電後の感光体ドラム１１の周面に対して、上記コンピューター等から入力された画像データに基づく各色に対応したレーザー光が光走査装置４から照射され、各感光体ドラム１１の周面に静電潜像が形成される。かかる静電潜像に現像装置１３から現像剤が供給されて、各感光体ドラム１１の周面にイエロー、マゼンタ、シアン、又はブラックのトナー像が形成される。これらトナー像は、１次転写ローラー１４に印加された転写バイアスにより転写ベルト５にそれぞれ重ねて転写される。

符号１６は、定着部８の下方に転写ベルト５と当接した状態で配置された２次転写ローラーであり、用紙貯留部６又は手差し給紙部７から用紙搬送路１７を搬送される記録紙Ｐを２次転写ローラー１６と転写ベルト５とで挟持し、２次転写ローラー１６に印加された転写バイアスにより転写ベルト５上のトナー像を記録紙Ｐに転写するようになっている。

定着部８は、加熱ローラー１８と加圧ローラー１９とを備え、これら加熱ローラー１８と加圧ローラー１９とにより記録紙Ｐを挟持して加熱及び加圧し、記録紙Ｐに転写されたトナー像を記録紙Ｐに定着させる。定着処理後の記録紙Ｐは、用紙排出部９に排出される。符号２０は、両面印刷時に定着部８から排出された記録紙Ｐを反転させるための反転搬送路である。

次に図２〜図５を参照して上記光走査装置４の詳細について説明する。図２に示すように、光走査装置４は、光偏向器４０を内部に収容する筐体Ｃを有している。筐体Ｃは、上側に開放しており、筐体Ｃの上側は不図示の蓋部材により閉塞されている。

光偏向器４０は筐体Ｃの底壁部の中央部に配置されている。光偏向器４０は、回転ミラー４１と、該回転ミラー４１が固定されたシャフト４２を有する回転駆動するモーター４３とを備えている。

モーター４３は、図３に示すように、円筒状のモーター４３と、ステーター部４３ａに対して同心状にその内側に配置されたローター部４３ｂとを有している。ローター部４３ｂにはシャフト４２が内挿されて固定されている。ステーター部４３ａの内周部にはコイル部４３ｃが設けられ、ローター部４３ｂの外周部にはコイル部４３ｃに対して隙間を空けてマグネット部４３ｄが固定されている。ローター部４３ｂは、コイル部４３ｃが通電してマグネット部４３ｄに磁力が作用することでシャフト４２と共に回転する。シャフト４２は、上下方向に延設されており、その上端部に回転ミラー４１が固定されている。シャフト４２の下端部は、軸受部５０により回動可能に支持されている。軸受部５０は、筐体Ｃの底壁部に形成された孔部に圧入して固定されている。

上記回転ミラー４１は、上下方向（シャフト４２の軸心方向）に間隔を空けて並ぶ上側ポリゴンミラー４１ａ及び下側ポリゴンミラー４１ｂと、該両ポリゴンミラー４１ａ，４１ｂの間に設けられて互いを連結固定する連結部４１ｃとを有している。

上側ポリゴンミラー４１ａ及び下側ポリゴンミラー４１ｂは、側面に６つの反射面を有する正六角柱状に形成されている。そして、上側ポリゴンミラー４１ａ及び下側ポリゴンミラー４１ｂは、モーター４３により所定速度で回転駆動されることで、左右の光源部４４から出射された光ビームを反射して偏向走査させる。

左右の光源部４４は、光偏向器４０の軸心を通り且つ前後方向に延びる直線に対して線対称に配置されている。各光源部４４は、上側ポリゴンミラー４１ａに向けて光ビームを出射する上側レーザー光源４４ａ（図２及び図４参照）と、下側ポリゴンミラー４１ｂに向けて光ビームを出射する下側レーザー光源４４ｂとを有している。光走査装置４は、上側レーザー光源４４ａから出射された光ビームの光路である上側光路Ｌａと、下側レーザー光源４４ｂから出射された光ビームの光路である下側光路Ｌｂとの二つの光路を有している。

図４に示すように、上側レーザー光源４４ａより出射される光ビームは、上側ポリゴンミラー４１ａの反射面に対して入射開角（反射面への入射レーザー光と結像レンズ４６ａの光軸ＡＸとのなす角度）αを持って入射し、下側レーザー光源４４ｂより出射される光ビームは、下側ポリゴンミラー４１ｂの反射面に対して入射開角（反射面への入射レーザー光と結像レンズ４７ａの光軸ＡＸとのなす角度）βを持って入射する。本実施形態では、α＞βとされている。

上側光路Ｌａ及び下側光路Ｌｂにおける回転ミラー４１の光路上流側にはそれぞれコリメータレンズ（図示省略）とシリンドリカルレンズ４５とが配置されている。また、上側光路Ｌａ及び下側光路Ｌｂにおける回転ミラー４１の光路下流側にはそれぞれ、光ビームを被走査面（感光体ドラム１１の表面）に結像させる上側結像部４６及び下側結像部４７が設けられている。

図５に示すように、上側結像部４６は、副走査方向及び主走査方向にパワーを有する主結像レンズ４６ａと、主結像レンズ４６ａの光路下流側に設けられ、副走査方向にのみパワーを有する補助結像レンズ４６ｂとを有している。補助結像レンズ４６ｂは、各光源４４ａ，４４ｂから出射される光ビームの入射開角α，βが異なることに起因して生じる光ビームの被走査面上における光径差を補正する。主結像レンズ４６ａ及び補助結像レンズ４６ｂは共に、主走査方向の中央部が両端部に対し光路下流側に膨出する三日月状のｆθレンズからなる。

下側結像部４７は、副走査方向及び主走査方向にパワーを有する一つの結像レンズ４７ａからなる。この結像レンズ４７ａは、主走査方向の中央部が両端部に対して光路下流側に膨出する鴎型のｆθレンズからなる。

図２及び図５に示すように、光走査装置４の作動時には、左右の光源部４４の上側レーザー光源４４ａから出射された光ビームが上側ポリゴンミラー４１ａにより偏向走査された後、主結像レンズ４６ａ及び補助結像レンズ４６ｂをこの順に通過し、その後、反射ミラー４８ａにより反射されて感光体ドラム１１の表面に結像される。また、左右の光源部４４の下側レーザー光源４４ｂから出射された光ビームが下側ポリゴンミラー４１ｂにより偏向走査されて下側の結像レンズ４７ａを通過した後、反射ミラー４８ｂにより反射されて感光体ドラム１１の表面に結像される。

以上説明したように、本実施形態の光走査装置４では、上側レーザー光源４４ａより回転ミラー４１に入射する光ビームと、下側レーザー光源４４ｂより回転ミラー４１に入射する光ビームとでは入射開角α，βが異なっている。入射開角α，βが異なっていると、回転ミラー４１の反射面における各光ビームの反射位置がミラー回転方向にずれてしまう。このため、各光ビームの被走査面上（感光体ドラム１１の表面上）におけるビーム径がばらつく等して光学性能が低下する虞がある。

これに対して本実施形態では、上側結像部４６及び下側結像部４７のうち、回転ミラー４１の反射面に対する入射開角が大きい方の光ビームが通過する結像部４６は、入射開角が小さい方の光ビームが通過する結像部４７に比べて、結像レンズの数が多くなるように構成されている。すなわち、下側結像部４７が一つの結像レンズ４７ａで構成されるのに対し、上側結像部４６は、主結像レンズ４６ａに加えて補助結像レンズ４６ｂとの二つの結像レンズで構成されている。これにより、入射開角α，βが大きい方の光ビームの光径を補正して被走査面上における光径のばらつきを抑制することができる。

ここで、上側結像部４６は、上側ポリゴンミラー４１ａにて反射された光ビームを被走査面に結像させるものである。上側ポリゴンミラー４１ａは、下側ポリゴンミラー４１ｂと比べて軸受部５０から遠い側（上側）に位置しているので、下側ポリゴンミラー４１ｂに比べて回転時の振れ及び軸倒れが大きくなる。このため、上側ポリゴンミラー４１ａにて偏向走査された光ビームは被走査面上における副走査方向の位置が一定に定まり難い。

これに対して本実施形態では、上側結像部４６を主結像レンズ４６ａと補助結像レンズ４６ｂとの二つの結像レンズで構成することで、上側ポリゴンミラー４１ａの回転時の触れ及び軸倒れに起因する光ビームの走査位置を補正することができる。このように、上側結像部４６の補助結像レンズ４６ｂを、各光ビームの入射開角α，βが異なることに起因する光径差の補正用レンズとしてのみでなく、上側ポリゴンミラー４１ａの回転時の触れ及び軸倒れに起因する光ビームの副走査方向の位置ずれの補正用レンズとして兼用することで、結像レンズの数を極力少なくしつつ光学性能を可及的に高めることができる。

しかも、補助結像レンズ４６ｂは副走査方向にのみパワーを有しているので、主走査方向及び副走査方向にパワーを有する結像レンズを使用した場合に比べてレンズコストを低減することができる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、回転ミラー４１が上下二段に配置された上側ポリゴンミラー４１ａと下側ポリゴンミラー４１ｂとを有する光走査装置４について説明したが、これに限ったものではなく、回転ミラー４１は、例えば図５に示すように一段で構成されていてもよい。

上記実施形態では、補助結像レンズ４６ｂは、副走査方向にのみパワーを有しているが、これに限ったものではなく、副走査方向及び主走査方向の双方にパワーを有していてもよい。すなわち、補助結像レンズ４６ｂは少なくとも副走査方向にパワーを有していればよい。

上記実施形態では、補助結像レンズ４６ｂは一つだけ設けられているが、補助結像レンズ４６ｂを複数設けるようにしてもよい。

上記実施形態では、α＞βの関係を満たしているが、これに限ったものではなく、β＞αであってもよい。この場合、下側結像部４７を構成する結像レンズの数を上側結像部４６を構成する結像レンズの数よりも多くすればよい。

以上説明したように、本発明は、光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置について有用である。

Ｌａ 上側光路
Ｌｂ 下側光路
１ 画像形成装置
４ 光走査装置
４１ 回転ミラー
４２ シャフト（軸部）
４４ 光源部
４４ａ 上側レーザー光源（上側レーザー光源）
４４ｂ 下側レーザー光源（下側レーザー光源）
４５ シリンドリカルレンズ
４６ 上側結像部
４７ 下側結像部

Claims (3)

1. 回転ミラーと、互いに異なる高さに配置されて回転ミラーに向けて光ビームを出射する上側光源及び下側光源と、該上側光源より出射された光ビームの光路である上側光路と該下側光源より出射された光ビームの光路である下側光路とにそれぞれ設けられ、上記回転ミラーにより反射された各光ビームを被走査面に結像させる上側結像部及び下側結像部とを備えた光走査装置であって、
   上記上側光源より出射される光ビームと上記下側光源より出射される光ビームとは、上記回転ミラーの反射面に対する入射開角が異なっており、
   上記上側結像部及び下側結像部のうち、上記反射面に対する入射開角が大きい方の光ビームが通過する結像部は、入射開角が小さい方の光ビームが通過する結像部に比べて、結像部を構成する結像レンズの数が多くなるように構成されている、光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   上下方向に延びるとともに上記回転ミラーを支持する軸部と、
   上記回転ミラーよりも下側にて上記軸部を回動自在に支持する軸受部とを備え、
   上記反射面に対する入射開角が大きい方の光ビームが通過する結像部は上記上側結像部であり、上記入射開角が小さい方の光ビームが通過する結像部は下側結像部である、光走査装置。
3. 請求項１又は２記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
   

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