JP2005017667A - 光ビーム走査装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の走査光学系を備え、それら走査光学系それぞれからの光ビームを射出する光ビーム走査装置において、温度変動による主走査方向の色ずれを低減する。
【解決手段】黒赤２つの走査光学系Ｂ・Ｒを備え、それら走査光学系それぞれからの黒赤の光ビームＬ１・Ｌ２を射出する光ビーム走査装置１７において、２つの走査光学系の対応する光学レンズ、例えば黒色第１ｆθレンズ２３Ｂと赤色第１ｆθレンズ２３Ｒを異なる材質で形成する。例えば前者をガラスで、後者を樹脂でつくる。異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズは、２面とも同一形状とし、同一の突き当て基準を設けて構成する。また、上下２段に積み重ね、共通の位置決め基準で位置決めして共通の固定手段により固定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機など、用紙・ＯＨＰフィルム等のシート材に画像を記録する画像形成装置に関する。および、例えば、そのような画像形成装置において、光ビームを照射して書込みを行い像担持体上に静電潜像を形成する光ビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体を回転してその像担持体の表面を一様に帯電してから、光ビームを照射して書込みを行うことによりその像担持体上に静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを付着してそれを可視像化して後、その可視像を転写してシート材上に画像を記録していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−９５９８１号公報
【特許文献２】特開平４−９５９８２号公報
【特許文献３】特開平９−１３３８８６号公報
このような画像形成装置の中には、例えば特許文献１ないし３に記載されるように、帯電・書込み・現像を繰り返して像担持体上に２色合成トナー画像を形成し、その合成トナー画像を転写してシート材上に、例えば黒赤２色の画像を記録するものがある。
【０００４】
この種の画像形成装置では、２つの走査光学系を備え、それらの走査光学系のそれぞれから光ビームを射出する光ビーム走査装置を設け、その光ビーム走査装置から像担持体の２箇所に黒赤２つの光ビームを入射して２色画像形成のための書込みを行っていた。
【０００５】
このような光ビーム走査装置では、温度変動による２色の画像のずれを防止するため、主走査方向および副走査方向のずれを防ぐ必要がある。そのうち、主走査方向のずれは、温度上昇にともなう光学レンズの倍率誤差の変化等の要因により発生する。
【０００６】
倍率誤差の変化を防止するには、ビーム走査の開始端と終了端の２箇所に同期検知センサを設けて同期検知を行う２点同期方式を用いてやればよく、従来は２色それぞれの走査系にこれを用いて主走査方向の色ずれを防止していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この２点同期方式では、２つの同期検知間隔が温度により変化したとき狂いを生じ、２色それぞれの２点同期検知間隔の伸びに差を生じて、画像に主走査方向の色ずれが発生するという問題があった。
【０００８】
また、温度上昇により、光学ハウジングに伸びを生じたり、像担持体と光ビーム走査装置との距離が変化したりし、光路長が変化した場合にも、主走査倍率が変化して、画像に主走査方向の色ずれが発生するという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明の第１の目的は、複数の走査光学系を備え、それらの走査光学系のそれぞれから光ビームを射出する光ビーム走査装置において、温度変動による主走査方向の色ずれを低減することにある。
【００１０】
この発明の第２の目的は、レンズ設計の共通化による設計の効率化と、ハウジングの共通化によるコストダウンを図ることにある。
【００１１】
この発明の第３の目的は、レンズ設計の共通化による設計の効率化と、ハウジング、固定方法等の共通化を可能としてコストダウンを図ることにある。
【００１２】
この発明の第４の目的は、レンズの加工、検査治具、保管、輸送時の取り扱いの共通化を可能とし、効率化を図ることにある。
【００１３】
この発明の第５の目的は、レンズの成形型、検査治具、保管、輸送時の取り扱いの共通化を可能とし、効率化を図ることにある。
【００１４】
この発明の第６の目的は、外観上から区別できるようにし、組付けミスを防止することにある。
【００１５】
この発明の第７の目的は、上述した各目的を達成した光ビーム走査装置を備える画像形成装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、
複数の走査光学系を備え、それら走査光学系それぞれからの光ビームを射出する光ビーム走査装置において、
前記複数の走査光学系の対応する光学レンズを異なる材質で形成する、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の光ビーム走査装置において、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、２面とも同一形状とし、同一の突き当て基準を設けて構成する、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項１または２に記載の光ビーム走査装置において、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、上下２段に積み重ね、共通の位置決め基準で位置決めして共通の固定手段により固定する、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項１ないし３のいずれか１に記載の光ビーム走査装置において、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、同一形状で、ともに温度特性の異なるガラス製とする、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項１ないし３のいずれか１に記載の光ビーム走査装置において、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、同一形状で、ともに温度特性の異なる樹脂製とする、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項１ないし５のいずれか１に記載の光ビーム走査装置において、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズに、互いを判別するための目印を設ける、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１ないし６のいずれか１に記載の光ビーム走査装置を備えることを特徴とする、画像形成装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、この発明による光ビーム走査装置を備える画像形成装置の要部概略構成を示す。
【００２４】
図中符号１０は、ドラム状の像担持体である。像担持体１０のまわりには、その回転方向に、上に設ける第１帯電装置１１から順に、第１現像装置１２、第２帯電装置１３、第２現像装置１４、転写・搬送装置１５、クリーニング装置１６などを備える。それらの上には、光ビーム走査装置１７を設ける。転写・搬送装置１５の左には、定着装置１８を設置する。
【００２５】
そして、像担持体１０の回転とともに、その像担持体１０の表面を第１帯電装置１１で一様に帯電してから、光ビーム走査装置１７の黒用光ビームＬ１で書込みを行って黒色画像に対応する静電潜像を形成し、次いで第１現像装置１２で黒トナーを付着してその静電潜像を可視像化することにより像担持体１０上に黒トナー画像を形成する。
【００２６】
続いて、第２帯電装置１３で像担持体１０の表面を再び一様に帯電してから、光ビーム走査装置１７の赤用光ビームＬ２で書込みを行って赤色画像に対応する静電潜像を形成し、次いで第２現像装置１４で赤トナーを付着してその静電潜像を可視像化することにより像担持体１０上に赤トナー画像を形成し、像担持体１０表面に黒赤２色の合成トナー画像を形成する。
【００２７】
そして、像担持体１０と転写・搬送装置１５との間に送り込んだ用紙に転写ローラ１９でその合成トナー画像を転写し、画像転写後の用紙を転写・搬送装置１５で搬送して定着装置１８に送り込み、その定着装置１８で熱と圧力とを加えて転写画像を用紙に定着し、外部に排出して例えば排紙トレイ上にスタックする。
【００２８】
画像転写後の像担持体は、その表面をクリーニング装置１６で清掃して第１帯電装置１１からはじまる再度の画像形成に備える。
【００２９】
光ビーム走査装置１７は、水平な第１筐体２０Ａと垂直な第２筐体２０Ｂとからなるハウジング２０内に、黒赤の２つの走査光学系Ｂ・Ｒを上下に積み重ねるように備える。黒色走査光学系Ｂは、第１筐体２０Ａ内に、不図示の光源２１Ｂ、ポリゴン２２Ｂ、第１ｆθレンズ２３Ｂ、第２ｆθレンズ２４Ｂ、３つの折り返しミラー２５Ｂ、ＢＴＬレンズ２６Ｂを配置し、光源２１Ｂが発する黒用光ビームＬ１を像担持体１０に向けて射出する。
【００３０】
赤色走査光学系Ｒは、第１筐体２０Ａ内に、不図示の光源２１Ｒ、ポリゴン２２Ｒ、第１ｆθレンズ２３Ｒ、第２ｆθレンズ２４Ｒ、１つの折り返しミラー２５Ｒを配置するとともに、第２筐体２０Ｂ内に、ＢＴＬレンズ２６Ｒ、１つの折り返しミラー２５Ｒを配置し、光源２１Ｒが発する赤用光ビームＬ２を像担持体１０に向けて射出する。
【００３１】
図２には、その光ビーム走査装置１７の平面構成を示す。
光源２１から発した光ビームは、ポリゴン２２で偏向されて第１ｆθレンズ２３および第２ｆθレンズ２４を通過し、折り返しミラー２５Ｂ・２５Ｒで反射される。図中符号２７は、２点同期検知センサである。
【００３２】
ところで、図１に示すような画像形成装置では、電源をオンすると、定着装置１８のヒータをオンし、時間の経過とともに画像形成装置内の温度を上昇する。その温度は、画像形成装置内で定着装置１８の近傍では高く、遠ざかる程低くなる温度勾配を発生する。
【００３３】
よって、第１ｆθレンズ２３と第２ｆθレンズ２４は、ほぼ同じ位置にあるから、図３に示すように同じ倍率誤差の温度変化を示す。ところが、赤用光ビームＬ２は、この後、黒用光ビームＬ１と光路を分離し、第２筐体２０Ｂ内を通過するから、温度勾配の影響で、黒色と赤色の走査光学系Ｂ・Ｒの光路長に差を生じる。つまり、温度が高い第１筐体２０Ａ内を通過する黒色走査光学系Ｂの光路長の伸びの方が大きくなる。
【００３４】
また、黒色、赤色走査光学系Ｂ・Ｒとも２点同期検知センサ２７を搭載しているから、図４に示すように２点同期検知間隔にも変化を生ずる。そして、黒色は第１筐体２０Ａに、赤色は第２筐体２０Ｂにそれぞれ搭載しているから、２つの筐体の温度差から、２点同期検知間隔にも差が生じる。つまり、温度上昇の大きい黒色走査光学系Ｂの方が２点同期検知間隔の伸び量が大となり、倍率誤差補正量が小さくなって、画像に主走査方向のずれが発生する。
【００３５】
そこで、この発明では、上述したように、複数の走査光学系を備え、それらの走査光学系のそれぞれから光ビームを射出する光ビーム走査装置において、複数の走査光学系の対応する光学レンズを異なる材質で形成する。例えば、図示例では、黒色の第１ｆθレンズ２３Ｂをガラス製とし、赤色の第１ｆθレンズ２３Ｒを樹脂製とする。
【００３６】
このようにすると、ガラスレンズは、樹脂レンズに比較して温度変動が小さく、温度変化による倍率誤差変化が小さいから、同じ温度環境にあっても倍率誤差変化を抑えることができ、光路長の伸び、２点同期検知間隔変化による色ずれを相殺することが可能となる。
【００３７】
具体的に使用する材質の組合せとしては、図５を参照して、例えば樹脂として「ＴＰＣ」を、ガラスとしては「ＦＬ５」を用いる。このようにすれば、常温での屈折率はほぼ等しく、温度上昇時の温度係数は約５０倍程度にもなるため、狙いの機能を得ることができる。
【００３８】
この際、コストダウンが優先なら２点同期は廃止すればよいが、倍率誤差自体の変動を押えることが目的の場合どちらか１色のみ２点同期を残し、２色共通の制御をすればよい。
【００３９】
さて、図示例では、ガラス製の黒色第１ｆθレンズ２３Ｂと樹脂製の赤色第１ｆθレンズ２３Ｒを、図６に示すように２面ａ、ｂとも同一形状とし、同一の突き当て基準ｃを設けて構成する。
【００４０】
このようにすると、レンズ設計の共通化による設計の効率化を図り、共通のハウジング２０の使用を可能としてハウジング２０の共通化によるコストダウンを図ることができる。
【００４１】
また、図示例では、ガラス製の黒色第１ｆθレンズ２３Ｂと樹脂製の赤色第１ｆθレンズ２３Ｒを、図７に示すように上下２段に積み重ね、共通の位置決め基準３０で位置決めして共通の固定手段３１により固定する。
【００４２】
このようにすると、コストダウンを図るとともに、光路の伸びや同期検知間隔の伸びが２色で逆転した場合でも、レンズの上下を入れ替えることが可能となる。つまり、光ビーム走査装置１７の画像形成装置への固定位置、赤色と黒色の筐体２０の材質、熱源２１との位置関係による温度勾配の違いによってもこの伸びの逆転は発生する。
【００４３】
ところで、上述した例では、異なる材質で形成した、対応する光学レンズである黒色第１ｆθレンズ２３Ｂをガラス製とし、赤色の第１ｆθレンズ２３Ｒを樹脂製とした。しかし、それらを、同一形状で、ともに温度特性の異なるガラス製としてもよい。例えば、図５の「ＦＬ５」と「ＢＡＣＤ１２」とする。
【００４４】
このようにすると、レンズの素材だけを変更し、レンズの加工、検査治具、保管、輸送時の取り扱いの共通化を可能とし、トータルでの設計の効率化とコストダウンを図ることができる。
【００４５】
また、同一形状で、ともに温度特性の異なる樹脂製とすることもできる。例えば、図５の「ＺＥ４８Ｒ」と「ＴＰＣ」とする。このようにすると、同様に、レンズの素材だけを変更し、レンズの加工、検査治具、保管、輸送時の取り扱いの共通化を可能とし、トータルでの設計の効率化とコストダウンを図ることができる。
【００４６】
なお、異なる材質で形成した、対応する光学レンズには、例えば黒色第１ｆθレンズ２３Ｂであるか、赤色の第１ｆθレンズ２３Ｒであるか互いを判別するための目印３２を設けるとよい。目印３２としては、例えば、マジックによる印、シール貼付け、樹脂の場合金型上での掘り込み、ガラスの場合Ｃ面取り量の差などが考えられる。
【００４７】
上述した例では、第１ｆθレンズ２３のみを異なる材質としたが、例えば第２ｆθレンズ２４のみ、または両方のレンズを同様に異なる材質としてもよい。
【００４８】
また、図８に示すような光ビーム走査装置１７を搭載した画像形成装置においても、同様に適用することができる。図８では、図１の対応部分に使用した符号をそのまま使用し、重複説明を省略する。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、複数の走査光学系を備え、それら走査光学系それぞれからの光ビームを射出する光ビーム走査装置において、複数の走査光学系の対応する光学レンズを異なる材質で形成することで、温度変動による主走査方向の色ずれを低減することができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明によれば、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、２面とも同一形状とし、同一の突き当て基準を設けて構成することで、レンズ設計の共通化による設計の効率化と、ハウジングの共通化によるコストダウンを図ることができる。
【００５１】
請求項３に記載の発明によれば、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、上下２段に積み重ね、共通の位置決め基準で位置決めして共通の固定手段により固定することで、レンズ設計の共通化による設計の効率化と、ハウジング、固定方法等の共通化を可能としてコストダウンを図ることができる。
【００５２】
請求項４に記載の発明によれば、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、同一形状で、ともに温度特性の異なるガラス製とすることで、レンズの加工、検査治具、保管、輸送時の取り扱いの共通化を可能とし、効率化を図ることができる。
【００５３】
請求項５に記載の発明によれば、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、同一形状で、ともに温度特性の異なる樹脂製とすることで、レンズの成形型、検査治具、保管、輸送時の取り扱いの共通化を可能とし、効率化を図ることができる。
【００５４】
請求項６に記載の発明によれば、異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズに、互いを判別するための目印を設けることで、外観上から区別できるようにし、組付けミスを防止することができる。
【００５５】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれか１に記載の光ビーム走査装置を備えることで、上記の効果を有する光ビーム走査装置を備える画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による光ビーム走査装置を備える画像形成装置の要部概略構成図である。
【図２】その画像形成装置に備える光ビーム走査装置の概略平面構成図である。
【図３】その光ビーム走査装置における第１ｆθレンズと第２ｆθレンズの倍率誤差の温度変化を示す図である。
【図４】その光ビーム走査装置における走査光学系の２点同期検知間隔の温度変化を示す図である。
【図５】主な光学レンズ材質の屈折率とその温度変化を示す図である。
【図６】複数の走査光学系の対応する光学レンズである黒赤の第１ｆθレンズの平面図である。
【図７】それら黒赤の第１ｆθレンズの組立て状態を示す斜視図である。
【図８】他例である画像形成装置の要部概略構成図である。
【符号の説明】
１７ 光ビーム走査装置
２３ 第１ｆθレンズ
２３Ｂ 黒色第１ｆθレンズ
２３Ｒ 赤色第１ｆθレンズ
３０ 位置決め基準
３１ 共通の固定手段
３２ 目印
Ｂ 黒色走査光学系
Ｒ 赤色走査光学系
Ｌ１ 黒用光ビーム
Ｌ２ 赤用光ビーム
ａ 面
ｂ 面
ｃ 突き当て基準

Claims (7)

1. 複数の走査光学系を備え、それら走査光学系それぞれからの光ビームを射出する光ビーム走査装置において、
   前記複数の走査光学系の対応する光学レンズを異なる材質で形成することを特徴とする、光ビーム走査装置。
2. 異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、２面とも同一形状とし、同一の突き当て基準を設けて構成することを特徴とする、請求項１に記載の光ビーム走査装置。
3. 異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、上下２段に積み重ね、共通の位置決め基準で位置決めして共通の固定手段により固定することを特徴とする、請求項１または２に記載の光ビーム走査装置。
4. 異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、同一形状で、ともに温度特性の異なるガラス製とすることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１に記載の光ビーム走査装置。
5. 異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズを、同一形状で、ともに温度特性の異なる樹脂製とすることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１に記載の光ビーム走査装置。
6. 異なる材質で形成した、前記対応する光学レンズに、互いを判別するための目印を設けることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載の光ビーム走査装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１に記載の光ビーム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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