JP2006091544A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 経時的に発生する光量分布のばらつきを少なくし、濃度ムラよる画質低下を抑制可能な光走査装置を提供する。
【解決手段】 レーザーダイオード１２は、複数の発光点（ここでは２個）を有しており、光走査装置１０は、複数の走査線で感光体ドラム１４を露光する方式を採用している。レーザーダイオード１２から出射された光ビームＬＢの反射面１６Ａへの入射角θは、ポリゴンミラー１６の回転により連続的に変化する。ポリゴンミラー１６は矢印Ｒ方向へ回転され、１走査中で光ビームＬＢの入射角θは、ポリゴンミラー１６の回転にしたがって小さくなる方向から入射されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光走査装置に関し、特に、複数の光ビームを出射する光源を有し、被走査面上に、この光源からの光ビームを偏向走査する光走査装置に関する。

従来から複写機やプリンタ等の画像形成装置において、一様に帯電させた感光体上に光ビームを走査して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像し、得られた感光体上のトナー像を用紙に転写、定着させて画像を記録する、いわゆる電子写真方式の画像記録が行なわれている。

このような方式の画像形成装置では、図９に示すように、光源１００から出射された光ビームＬを、高速回転する回転多面鏡１０２に照射し、この回転多面鏡１０２の回転にしたがって光ビームＬを感光体１０４の軸Ｗ方向に沿って偏向移動させ、結像レンズ１０６を介して感光体１０４の各走査ライン上に結像させて静電潜像を形成するようになっている。

ところで、この方式の画像形成装置においては、高速印字や高画質印字を実現することが要求されており、このような要求に応じた先行技術としては、複数の光ビームで感光体を露光するものがすでに開示されている。この方法を実現するための光走査装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。

このように、複数の光ビームで感光体を露光する場合、図９に示すように、複数の光ビームの主走査方向と直交する方向（副走査方向）の間隔Ｄは、各発光点の相対位置を主走査方向に対して傾けることにより調整されている。

しかしながら、このような光ビーム間隔調整方法では、光源から出射される光ビームの偏光方向が主走査方向と略平行になることから、回転多面鏡に入射する光ビームの偏光状態はＰ偏光状態となる。図１０には、光ビームがＰ偏光の場合とＳ偏光の場合の各々について、反射率と入射角度の関係が示されている。図１０からわかるように、Ｐ偏光の反射率は入射角が大きくなるにつれて減少する傾向にある。回転多面鏡への光ビームの入射角は１ラインの光走査中、連続的に変化する。したがって、上記のようにして光ビーム間隔を調整した場合、図１１に示すように、主走査の起点から終点にかけて感光体上のビーム光量（強度）が減少するような光量分布が発生する。

一方、光走査装置内の光学部品は、埃などの付着により経時的に透過率が低下し、その結果、感光体上のビーム光量（強度）が低下する。図９に示すような従来構成では、経時により主走査の終点側の透過率が低下する。したがって、前記偏光による光量分布と経時による光量低下が足しあわされ、感光体１０４上の主走査方向の起点と終点の光量差は、図１２に示すように非常に大きくなってしまう。この結果、形成される画像に濃度ムラが発生してしまうという問題があった。
特公平１−４５０６５号公報

本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、経時的に発生する光量分布のばらつきを少なくし、濃度ムラよる画質低下を抑制可能な光走査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光走査装置は、複数の発光点を有する光源と、回転駆動しつつ前記光源から出射された光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、を備え、前記複数の発光点からの光ビームの副走査方向に対応する方向の間隔を、前記複数の発光点の相対位置を主走査方向に対して傾けることにより調整する光学走査装置であって、前記回転多面鏡による前記偏向走査にしたがって前記回転多面鏡への前記光ビームの入射角が小さくなること、を特徴とする。

前述のように、複数の光ビームの副走査方向の間隔を、各発光点の相対位置を主走査方向に対して傾けることにより調整する場合には、回転多面鏡に入射する光ビームの偏光状態はＰ偏光状態となる。Ｐ偏光の反射率は入射角が大きくなるにつれて減少する傾向にある。

一方、光走査装置内の光学部品は、埃などの付着により経時的に透過率が低下し、その結果、感光体上のビーム光量（強度）が低下する。ところで、光走査装置内の光学部品の汚れ部位は、光走査装置内のエアの流れに依存する。エアの流れは回転多面鏡の回転方向によって決定され、回転多面鏡の回転の下流側、すなわち、光学部品の主走査の終点側がより多く汚れる。したがって、経時により、主走査の終点側の光量が、より低下する傾向にある。

そこで、１走査内における、Ｐ偏光の入射角に依存した反射率の変化による光量分布と、経時により変化する光量分布とを考慮し、両者の光量分布が互いに相殺し合うように、すなわち、回転多面鏡による偏向走査にしたがって回転多面鏡への光ビームの入射角が小さくなるようにする。

上記構成によれば、偏光の入射角に依存した反射率の変化による光量分布と、経時により変化する光量分布とが互いに相殺し合うので、主走査の起点側と終点側との間の光量分布のばらつきを少なくすることができ、その結果、濃度ムラよる画質低下を抑制することができる。

なお、本発明の光走査装置は、請求項２に記載のように、前記回転多面鏡が、前記回転多面鏡による前記偏向走査にしたがって前記回転多面鏡への前記光ビームの入射角が小さくなる方向へ回転されることを特徴とすることができる。

このように、回転多面鏡の回転方向を定めることにより、１走査中での光ビームの入射角を回転多面鏡の回転にしたがって小さくすることができる。

また、本発明の光走査装置は、請求項３に記載のように、前記光源からの光ビームが、前記回転多面鏡による前記偏向走査にしたがって前記回転多面鏡への前記光ビームの入射角が小さくなる入射方向から、前記回転多面鏡へ入射されることを特徴とすることもできる。

上記構成によれば、光ビームの回転多面鏡への入射方向を定めることにより、１走査中での光ビームの入射角を回転多面鏡の回転にしたがって小さくすることができる。

また、本発明の光走査装置は、請求項４に記載のように、前記光源が、請求項３に記載の入射方向に配置されていることを特徴とすることができる。

この構成によれば、光源からの光ビームを、簡易な構成で回転多面鏡に入射させることができる。

また、本発明の光走査装置は、請求項５に記載のように、前記光源と前記回転多面鏡との間にミラーを設けることにより、前記光源からの光ビームを前記入射方向から前記回転多面鏡へ入射させることを特徴とすることもできる。

この構成によれば、ミラーを設けることにより、簡易な構成で光源からの入射方向を設定でき、所望の角度で回転多面鏡に入射させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、経時的に発生する光量分布のばらつきを少なくし、濃度ムラよる画質低下を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の実施形態について説明する。

図１には、本実施形態の光走査装置１０の概略上面図が示されている。

光走査装置１０は、光源としてのレーザーダイオード１２、及び、レーザーダイオード１２から射出された光ビームＬＢを反射して感光体ドラム１４に光ビームＬＢを走査するポリゴンミラー（回転多面鏡）１６、を備えている。

レーザーダイオード１２は、図２に示すように、複数の発光点（ここでは２個）を有しており、光走査装置１０は、複数の走査線で感光体ドラム１４を露光する方式を採用している。各々の発光点１２Ａ、１２Ｂは、図２（Ｂ）に示すように、光ビームＬＢの感光体ドラム１４への主走査方向に対応する方向Ｊに対して、角度α傾けられている。これにより、発光点１２Ａと１２Ｂとの間の距離をＡとすると、光ビームＬＢの感光体ドラム１４への副走査方向（主走査方向と直交する方向）に対応する方向Ｋでは、Ａｓｉｎαだけ発光点１２Ａと１２Ｂとが離間される。光走査装置１０では、感光体ドラム１４への走査線間隔の設定は、角度αを調整することによりおこなわれる。

なお、レーザーダイオード１２は、図示しないＬＤ駆動部に接続されており、このＬＤ駆動部によって、画像データに基づいて光ビームＬＢが射出されるように制御される。

図１に示すように、レーザーダイオード１２から射出された光ビームＬＢの進行方向下流側には、コリメータレンズ１８が配置されている。コリメータレンズ１８はレーザーダイオード１２から射出された光ビームＬＢを拡散光線から平行光線に変換する。コリメータレンズ１８で平行光線に変換された光ビームＬＢは、アパーチャ２０によりビーム断面形状を成形され、シリンダレンズ２２を介してポリゴンミラー１６に入射される。ポリゴンミラー１６は、側面に複数の反射面が設けられた正多角形状（本実施の形態では正六角形）とされ、光ビームＬＢはポリゴンミラー１６の反射面１６Ａに収束するようになっている。また、ポリゴンミラー１６は、図示しないポリゴンモータに軸着されており、ポリゴンモータの駆動力により、矢印Ｒ方向へ所定の回転速度で回転される。

図３に示すように、反射面１６Ａへの光ビームＬＢの入射角θは、ポリゴンミラー１６の回転により連続的に変化する。本実施形態では、ポリゴンミラー１６は矢印Ｒ方向へ回転されることから、１走査中で光ビームＬＢの入射角θは、ポリゴンミラー１６の回転にしたがって小さくなる方向から入射されている。すなわち、図３に示すように、ポリゴンミラー１６がＰ２の位置に配置されているときの入射角θ２は、Ｐ２よりも前の時点のＰ１の位置に配置されているときの入射角θ１よりも小さくなっている。反射面１６Ａで反射された光は、感光体ドラム１４の軸線方向に走査される。

ポリゴンミラー１６により反射された光ビームＬＢの進行方向には、第１レンズ２４及び第２レンズ２６が配置されている。これらのレンズにより、感光体ドラム１４に光ビームＬＢを照射するときの走査速度が等速度になるとともに、感光体ドラム１４の周面上に結像点が結ばれる
第１レンズ２４及び第２レンズ２６を透過した光ビームＬＢは、感光体ドラム１４に照射される。光ビームＬＢの進行方向で、かつ図１に示す感光体ドラム１４の左端側には、ミラー３０が配置されている。ミラー３０は、感光体ドラム１４の左端側に進行する光ビームＬＢを反射する。ミラー３０によって反射された光ビームＬＢの反射先には、フォトディテクタ等からなるＳＯＳ受光部３２が配置されている。ＳＯＳ受光部３２には、感光体ドラム１４が光ビームＬＢで走査される毎に、光ビームＬＢが入射される。ＳＯＳ受光部３２は、これにより、感光体ドラム１４へのラインごとの走査開始タイミング（ＳＯＳ）を検知し、その結果をＳＯＳ信号として出力している。

次に、感光体ドラム１４へ照射される光ビームＬＢについて説明する。

本実施形態の光走査装置１０では、図４に示すように、複数の走査線Ｌ１、Ｌ２で、感光体ドラム１４を露光する方式を採用している。感光体ドラム１４上に走査される複数の走査線Ｌ１、Ｌ２の間隔Ｄは、レーザーダイオード１２を回転させることにより調整されている（図２参照）。発光点１２Ａと１２Ｂとは、この回転により主走査方向から角度αだけ傾いた位置関係となっている。したがって、出射される光ビームＬＢの偏光方向は、主走査方向と略平行となり、ポリゴンミラー１６へ入射される光ビームＬＢの偏光状態は、Ｐ偏光状態となる。図１０に示すように、Ｐ偏光反射率は入射角が大きくなるにつれて減少する傾向にある。したがって、本実施形態のように、ポリゴンミラー１６の回転にしたがって入射角θが小さくなる場合には、感光体ドラム１４上の光ビームＬＢの光量は、図５に示すように、主走査の起点から終点になるにつれて、増加するような光量分布となる。

一方、光走査装置１０内では、ポリゴンミラー１６が矢印Ｒ方向に回転していることから、図１に示すように、矢印Ｕで示す方向にエアの流れＵが発生する。したがって、光学部品中、エアの流れＵの下流側、すなわち、走査の終点付近Ｅが、埃などの付着により汚れやすい。特に第１レンズ２４は、エアの流れＵの影響を受けやすく、埃などの付着による経時的な透過率の低下が著しい。その結果、感光体ドラム１４上の光ビームＬＢの光量は、主走査の起点から終点になるにつれて、減少するような光量分布となる。

本実施形態では、前述のＰ偏光に起因する光量分布と経時による光量分布とが相殺しあうようになっている。すなわち、感光体ドラム１４上に照射される主走査の起点から終点にまでの光ビームＬＢの光量分布は、図６に示すように、ノミナルのＰ偏光の光量分布では、走査終点側の光量が多かったものが、経時による光量分布が重ねられて、走査起点側と終点側とでほぼ同様の数値とされている。これにより、経時により発生する光量低下による感光体ドラム１４上の場所的光量差が緩和され、濃度ムラによる画像劣化を抑制することができる。

なお、本実施形態では、レーザーダイオード１２を光走査装置１０の上面からみて右側に設けた例について説明したが、その他の位置、例えば、図７に示すように、光走査装置１０の上面からみて左側に設けることもできる。この場合には、光ビームＬＢの出射方向に、コリメータレンズ１８、アパーチャ２０、及び、反射鏡２１を設け、反射鏡２１で反射された光ビームＬＢがポリゴンミラー１６の左側から反射面１６Ａに入射される構成とする。このように、反射鏡２１で光ビームＬＢの進行方向を変えて、ポリゴンミラー１６の回転により反射面１６Ａへの入射角θが小さくなる方向から入射させることができる。

また、本実施形態では、矢印Ｒ方向に回転しているポリゴンミラー１６へ、回転にしたがって入射角θが小さくなる方向から光ビームＬＢを入射させた例について説明したが、図８に示すように、光ビームＬＢをポリゴンミラー１６の左側から入射させて、ポリゴンミラー１６を矢印Ｒと逆方向のＲＯ方向に回転させてもよい。すなわち、レーザーダイオード１２やコリメータレンズ１８などの光学部品の配置を、ポリゴンミラー１６の左側とした場合にも、ポリゴンミラー１６の回転方向を変えることで、回転にしたがって入射角θが小さくなるような構成とすることができる。

本実施形態の光走査装置の構成を示す平面図である。 本実施形態のレーザーダイオードの発光点の位置関係を示す図である。 本実施形態のポリゴンミラーの回転と光ビームの入射角との関係を示す図である。 感光体ドラムが複数の光ビームで走査されている状態を示す斜視図である。 本実施形態における感光体ドラム上のＰ偏光の光ビームの光量分布を示すグラフである。 本実施形態の経時変化後の感光体ドラム上の光ビームの光量分布を示すグラフである。 本実施形態の光走査装置の構成の変形例を示す平面図である。 本実施形態の光走査装置の構成の他の変形例を示す平面図である。 従来の光走査装置を示す斜視図である。 Ｐ偏光とＳ偏光の入射角と反射率との関係を示すグラフである。 従来の光走査装置におけるＰ偏光の光量分布を示すグラフである。 従来の光走査装置における経時変化後の光量分布を示すグラフである。

符号の説明

１０ 光走査装置
１２ レーザーダイオード
１２Ａ 発光点
１２Ｂ 発光点
１４ 感光体ドラム
１６ ポリゴンミラー
１６Ａ 反射面
２４ 第１レンズ
２６ 第２レンズ
ＬＢ 光ビーム
θ 入射角

Claims (5)

1. 複数の発光点を有する光源と、回転駆動しつつ前記光源から出射された光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、を備え、
   前記複数の発光点からの光ビームの副走査方向に対応する方向の間隔を、前記複数の発光点の相対位置を主走査方向に対して傾けることにより調整する光学走査装置であって、
   前記回転多面鏡による前記偏向走査にしたがって前記回転多面鏡への前記光ビームの入射角が小さくなること、を特徴とする光学走査装置。
2. 前記回転多面鏡が、前記回転多面鏡による前記偏向走査にしたがって前記回転多面鏡への前記光ビームの入射角が小さくなる方向へ回転されることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記光源からの光ビームが、前記回転多面鏡による前記偏向走査にしたがって前記回転多面鏡への前記光ビームの入射角が小さくなる入射方向から前記回転多面鏡へ入射されることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
4. 前記光源が、前記入射方向に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光学走査装置。
5. 前記光源と前記回転多面鏡との間にミラーを設けることにより、前記光源からの光ビームを前記入射方向から前記回転多面鏡へ入射させることを特徴とする請求項３に記載の光学走査装置。

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