JP2010008605A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 レーザ装置31から射出された複数の光ビームを偏向手段である回転多面鏡32の同じ反射面で反射させ、反射面の移動によって被走査面である感光体ドラム11の周面上を走査する。回転多面鏡の反射面から被走査面までの間にfθレンズ35と、第1のシリンダレンズ36と、第2のシリンダレンズ37と、第1のシリンダレンズと第2のシリンダレンズとの間に入射調整ミラー38を設ける。この入射調整ミラーを副走査方向と対応する方向に角度を調整して、第2のシリンダレンズへの入射角を調整する。入射角の変化により、実効的な焦点が変動し、光ビームの間隔が調整される。
【選択図】図3
Description
この「BOW差」が発生する原因には、以下の2つの要因が挙げられる。
光ビームが副走査方向に角度を持って回転多面鏡に入射すること
光ビームが副走査方向にパワーを有するfθレンズを通過する際に、当該fθレンズの光軸外を通過する、或いは、ビームが副走査方向に角度を持ってfθレンズに入射すること
また、「ピッチずれ」は、光ビームの副走査方向の間隔が所定値からずれた状態で走査され、走査線の間隔が粗密になることを意味する。複数の光ビームを用いて、1回の走査で複数の走査線を同時に走査させる場合に、このような「BOW差」や「ピッチずれ」が生じると、副走査方向に画像ムラが生じて画質が低下してしまう。
また、特許文献1には「BOW差」の抑制については記載されていない。
この光走査装置では、偏向手段の反射面に複数のビームが平行に入射されるので「BOW差」の発生が抑えられ、被走査面へ入射される複数のビームが平行となっているので偏向反射面と被走査面との距離が変動した場合のピッチの変動も抑制することができる。ただし、複数のビーム間の距離を所定の値に調整する手段については記載されていない。
前記光源から射出された複数の光ビームが同一の反射面に入射され、該反射面の移動によって偏向させる偏向手段と、 前記偏向手段の反射面から被走査面までの間に設けられ、前記反射面で偏向された複数の光ビームを被走査面上に結像させる結像光学系と、 前記結像光学系に含まれて少なくとも副走査方向に光を収束させる光学素子に対し、入射される前記光ビームの、被走査面における副走査方向と対応する方向の入射角度を調整する入射調整手段と、を有し、 偏向された前記光ビームを被走査面上で主走査方向に走査するとともに、複数の前記光ビームは主走査方向と交差する副走査方向に異なる位置を走査するものであり、 前記整形光学系に含まれる光学素子は、前記複数のビームの被走査面上における副走査方向の間隔が変更されるように交換が可能となっており、 前記入射調整手段と前記整形光学系に含まれる光学素子の交換とによって、前記複数の光ビームの被走査面上における副走査方向の走査間隔が調整されるものであることを特徴とする光走査装置を提供する。
図1は、本願発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置は、円筒状の外周面に感光体層を有し、周方向に回転駆動される感光体ドラム11を備えており、この感光体ドラム11の周面に対向して該周面をほぼ一様に帯電させる帯電装置12が設けられている。また、感光体ドラム11の周面の移動方向における帯電装置12が設けられた位置の下流側で、光ビームを走査して感光体ドラム11の表面に潜像を形成する光走査装置13が備えられている。そして、光ビームが照射される位置の下流側には、感光体ドラム11上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置14と、感光体ドラム11上に形成されたトナー像を記録シートPに転写する転写装置15と、トナー像を転写した後の感光体ドラム1に残留するトナーを除去するクリーニング装置16と、感光体ドラムを除電して電位を初期化する除電露光装置17と、が設けられている。
図2は、この光走査装置13の概略構成図であり、図3は、光源から射出された光ビームが被走査面である感光体ドラム11の周面に到達するまでの光路を説明する概略図である。
この光走査装置13は、光源として複数の光ビームを射出するレーザ装置31(図2には表示しない)を備えており、このレーザ装置31から光ビームが照射される感光体ドラム11の周面までの間に偏向手段として、回転多面鏡32いわゆるポリゴンミラーが設けられている。そして、レーザ装置31の光ビームの射出面から回転多面鏡32までの間に、コリメータレンズ33と、シリンダレンズ34とを備えている。また、回転多面鏡32の反射面から感光体ドラム11上の被走査面までの間には、主走査方向にのみ集光するパワーを備えたfθレンズ35と、光ビームの照射方向におけるfθレンズの下流側に、少なくとも副走査方向に集光するパワーを備えた第1のシリンダミラー36及び第2のシリンダミラー37とを備えている。さらに、第2のシリンダミラー37の上流側には、この第2のシリンダミラー37に入射する光ビームの角度を調整する入射調整ミラー38が設けられている。
また、このレーザ装置は、図4(b)に示すように光ビームの射出面と平行に回転して発光点の位置を調整可能となっている。これにより光ビームの副走査される方向の間隔を調整可能としている。
また、シリンダレンズ34は、図3に示すように、このシリンダレンズ34のレーザ装置側(光ビームの進行方向上流側)の焦点位置がコリメータレンズ33の被走査面側(光ビームの進行方向下流側)の焦点位置Fと一致するように配置し、且つこのシリンダレンズ34の被走査面側の焦点位置が回転多面鏡32の反射面上となるように配置するのが望ましい。 このようにシリンダレンズ34を配置することにより、レーザ装置31と回転多面鏡32の反射面とが、副走査方向においてアフォーカルで且つ共役な関係となる。したがって、複数の光ビームは、回転多面鏡32の反射面上で各々結像されるとともに、副走査方向において互いに平行に、且つ回転多面鏡32の反射面に対して副走査方向に角度を持たずに入射する。
この入射調整ミラー38は、図3に示すように第1のシリンダミラー36の感光体ドラム11側の焦点位置であって第2のシリンダミラー37のレーザ装置31側の焦点位置に設けるのが望ましい。
レーザ装置31から平行に射出された複数の光ビームは、コリメータレンズ33によってほぼ平行光とされ、シリンダレンズ34によって副走査方向に収束されて、回転多面鏡32の反射面に入射する。そして、回転多面鏡53に入射した複数の光ビームは、当該回転多面鏡32の回転によって偏向される。
また、回転多面鏡32の反射面上で結像していると、反射面の角度に誤差が生じている場合つまり光学系の光軸に対して反射面がわずかな角度を有している場合にも、感光体ドラム11の周面上の走査位置にほとんど影響が生じない。
このように複数の光ビームの間隔が調整される原理を次に説明する。
f=R×cos(α0)/2
で示され、入射角の変化Δαによって焦点距離f’は、
f’=R×cos(α0+Δα)/2
となる。したがって入射角が小さくなる場合つまりΔαが負となるときには、実効的な焦点距離f’はfより大きくなり、複数の光ビームの副走査方向における走査間隔pも大きくなる。一方、入射角が大きくなる場合つまりΔαが正となるときには、実効的な焦点距離をf’はfより小さくなり、複数の光ビームの副走査方向における走査間隔pも小さくなる。このように第2のシリンダミラー37への入射角を調整することにより、複数の光ビームの間隔を調整することができる。
実験は、図3に示す実施形態の光走査装置13を用いて、複数の光ビームが感光体ドラム11上を走査する副走査方向の間隔が変更されるように調整し、光ビームの副走査方向における走査間隔、副走査方向に集光させる焦点の位置のずれ量、及び被走査面つまり感光体ドラム上に入射するときの入射角度の変化量について、それぞれ主走査方向の異なる位置で測定を行ったものである。
この図に示すように、焦点の位置は、第2のシリンダミラー37への入射角を調整した場合(△で示す)では、調整前の状態(設計中心値:◆で示す)とほとんど変化はないが、シリンダレンズ34を光軸方向に調整した場合(×で示す)では、光軸方向に約1mm程度のずれが生じる。このようなずれ量によって、光ビームのピントがずれることになり、鮮明な像の書き込みを害する原因となる。
この図に示すように、感光体ドラム11の周面に入射するときの副走査方向の角度は、第2のシリンダミラー37への入射角を調整した場合(△で示す)では、調整前の状態(設計中心値:◆で示す)とほとんど変化はないが、シリンダレンズ34を光軸方向に調整した場合(×で示す)では、約200秒変化することになる。このような角度の変化は、被走査面までの距離が変化したときにピッチずれの原因となる。
この光走査装置40は、図12に示すように、図4に示す光走査装置と同様のレーザ装置41、回転多面鏡42、コリメータレンズ43、回転多面鏡42よりレーザ装置側に設けられたシリンダレンズ44を備えている。そして、回転多面鏡42から被走査面までの間には、第1のシリンダミラー36及び第2のシリンダミラー37に代えて第1のシリンダレンズ46及び第2のシリンダレンズ47を備えている。そして、入射調整ミラー48は、図4に示す光走査装置で用いられているものと同じものであり、第2のシリンダレンズ47へ入射される光ビームの角度を副走査方向と対応する方向に調整するものとなっている。
シリンダレンズへ光ビームが入射角が0°で入射されるときの焦点距離fに対し、入射角がαであるときには実効的な焦点距離f’は、
f’=f×cosα
となる。そして、複数の光ビームの走査間隔pは、
p’=p×cosα
となり、これによって走査間隔が調整されるものである。
ただし、シリンダミラーに代えてシリンダレンズを用いるときには、入射角が0°のときに走査間隔pは最大となり、入射角度αが正負いずれであっても走査間隔pが減少する。このため、走査間隔pの調整範囲は小さくなる。
レーザ装置から回転多面鏡までの光学系は、回転多面鏡の反射面に複数の光ビームが平行に入射されるのが望ましいが、本発明の光走査装置は平行に入射されないものも含み、このような光走査装置でも入射調整ミラーによって光ビームの走査間隔の調整ができる。反射面に複数の光ビームが平行に入射されるものでは、BOW差を平行でないものに比べて抑制することができる。また、回転多面鏡の反射面の位置で結像されるものであるのが望ましいが、必ずしも結像されるものに限定されるものではない。反射面で結像されることによって、反射面の角度に誤差がある場合、つまりレーザ装置から被走査面までの光軸に対して垂直ではなく製作誤差等によって傾斜している場合であっても、反射面で反射した像が被走査面で結像されることにより、所定の位置に光ビームが走査される。
レーザ装置31の光ビームの射出面は、射出するビームの光軸と平行な軸線回りに回転が可能となっており、この軸線回りに射出面を回転させてビームが被走査面を走査する間隔を調整する。この調整は、m1からn6までの発光点から射出される全ての光ビームが副走査方向に等間隔で走査されるように調整するものである。つまり、この射出面を図4(b)に示すように時計回りに回転させるとm1からm6まで及びn1からn6までの発光点列内の発光点から射出される光ビームの走査間隔が大きくなり、発光点m6と発光点n1とから射出される光ビームが走査する間隔は小さくなる。したがって、射出面の回転角度を変更しながら光ビームの走査位置を測定し、図15に示す発光点列内の光ビームによる走査間隔Aと、発光点列が異なる発光点m6とn1とから射出される光ビームが走査する間隔Bとが等しくなるようにする。つまり、m1からn6までの発光点から射出される全ての光ビームの走査間隔が等しくなる角度にレーザ装置31の射出面を設定する。たとえば、m1とm2の間隔と、m6とn1の間隔を測定し、その間隔が同じになるように調整することで、2次元に配列された複数ビームの副走査方向の走査線間隔を等間隔とすることができる。なお、走査位置の測定には、被走査面に設けた光センサ等を用いて行うことができる。
上記のようにL1がL2の2倍とならないときには、上記入射調整ミラー38の角度を調整して、1回の走査で走査される複数の走査線の間隔を調整し、L1がL2の2倍となるまで調整および測定を繰り返す。
複数の走査の間隔調整は上記方法に限定されるものではなく、たとえば、m1とn6の走査線間隔を測定し、1走査にかかる時間に被走査面が副走査方向に移動する距離から換算して、m1とn6の走査線間隔が同時に走査する光ビームの間隔と等しくなるように走査速度又は被走査面の移動速度の調整および測定を行ってもよい。
15:転写装置、 16:クリーニング装置、 17:除電露光装置、 18:定着装置、
31:レーザ装置、 32:回転多面鏡、 33:コリメータレンズ、 34:シリンダレンズ、 35:fθレンズ、 36:第1のシリンダミラー、 37:第2のシリンダミラー、 38:入射調整ミラー、
40:光走査装置、 41:レーザ装置、 42:回転多面鏡、 43:コリメータレンズ、 44:シリンダレンズ、 45:fθレンズ、 46:第1のシリンダレンズ、 47:第2のシリンダレンズ、 48:入射調整ミラー、
51:レーザ装置の発光点、
61:回転多面鏡、 62:シリンダミラー、 63:入射調整ミラー
Claims (9)
- 複数の光ビームを射出する光源と、
前記光源から射出された複数の光ビームが同一の反射面に入射され、該反射面の移動によって偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段の反射面から被走査面までの間に設けられ、前記反射面で反射された複数の光ビームをそれぞれ収束させる光学系とを有し、
偏向された前記光ビームを被走査面上で主走査方向に走査するとともに、複数の前記光ビームは主走査方向と交差する副走査方向に異なる位置を走査するものであり、
前記光学系に含まれて少なくとも副走査方向に光を収束させる光学素子に対し、入射される前記光ビームの、被走査面における副走査方向と対応する方向の入射角度を調整する入射調整手段を備えることを特徴とする光走査装置。 - 前記光学系は、第1の光学素子と、その被走査面側に設けられた第2の光学素子とを有し、
前記第1の光学素子と第2の光学素子とのいずれもが、少なくとも副走査方向に光を収束させるものであり、
前記入射調整手段は、前記第1の光学素子と第2の光学素子との間にあって、第2の光学素子に入射される光ビームの入射角度を調整するものであることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 - 前記光学系は、前記偏向手段で軸線が平行な状態で反射された複数の光ビームを、軸線が平行な状態として被走査面に照射するものであることを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。
- 前記入射調整手段は、被走査面における副走査方向と対応する方向へ角度が調整可能に支持された調整ミラーであり、前記第1の光学素子の被走査面側の焦点位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。
- 前記入射調整手段によって入射角が調整される光学素子は、少なくとも被走査面における副走査方向と対応する方向に曲率を有する反射光学素子であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の光走査装置。
- 複数の光ビームを射出する光源と、
前記光源から射出された複数の光ビームをほぼ平行光とするカップリング光学系と、
前記カップリング光学系でほぼ平行とされた複数の光ビームを少なくとも副走査方向に収束させる整形光学系と、
前記光源から射出された複数の光ビームが同一の反射面に入射され、該反射面の移動によって偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段の反射面から被走査面までの間に設けられ、前記反射面で偏向された複数の光ビームを被走査面上に結像させる結像光学系と、
前記結像光学系に含まれて少なくとも副走査方向に光を収束させる光学素子に対し、入射される前記光ビームの、被走査面における副走査方向と対応する方向の入射角度を調整する入射調整手段と、を有し、
偏向された前記光ビームを被走査面上で主走査方向に走査するとともに、複数の前記光ビームは主走査方向と交差する副走査方向に異なる位置を走査するものであり、
前記整形光学系に含まれる光学素子は、前記複数のビームの被走査面上における副走査方向の間隔が変更されるように交換が可能となっており、
前記入射調整手段と前記整形光学系に含まれる光学素子の交換とによって、前記複数の光ビームの被走査面上における副走査方向の走査間隔が調整されるものであることを特徴とする光走査装置。 - 前記整形光学系に含まれる光学素子の交換により、被走査面上において複数のビームの間隔を段階的に変更するものであり、
前記入射調整手段は、複数のビームの間隔を連続的に変更するものであり、
前記整形光学系に含まれる光学素子の交換によって段階的に変更された複数のビームの間隔は、前記入射調整手段による連続的な間隔の変更によって補間するものであることを特徴とする請求項6に記載の光走査装置。 - 複数の発光点が、光ビームの射出方向と垂直な投影面上で2次元的に配列され、該発光点からそれぞれ光ビームを射出する光源ユニットと、
前記光源ユニットから射出された複数の光ビームが同一の反射面に入射され、該反射面の移動によって偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段と被走査面までの間に設けられ、前記反射面で反射された複数の光ビームをそれぞれ収束させる光学系と、を有し、
偏向された前記光ビームを被走査面上で主走査方向に走査するとともに、複数の前記光ビームは主走査方向と交差する副走査方向に異なる位置を走査するものであり、
前記光源ユニットは、光ビームの射出方向に垂直な面内方向に回転して角度を調整するものとなっており、
前記光学系に含まれて少なくとも被走査面における副走査方向と対応する方向に光ビームを収束させる光学素子に対し、入射させる前記光ビームの、被走査面における副走査方向と対応する方向の入射角度を調整する入射調整手段を有することを特徴とする光走査装置。 - 無端状となった周面が周方向に周回移動し、該周面上に感光体層を有する像保持体と、
該像保持体の周面を帯電する帯電装置と、
前記像保持体上に像光を照射して静電潜像を形成する光走査装置と、
前記像保持体上に形成された静電潜像にトナーを転移してトナー像を現像する現像装置と、
前記トナー像を直接に転写材に又は中間転写体を介して転写材に転写する転写手段と、
前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記光走査装置は、
複数の光ビームを射出する光源と、
前記光源から射出された複数の光ビームが同一の反射面に入射され、該反射面の移動によって偏向させて前記像保持体の無端状となった周面上を、幅方向に複数の光ビームを同時に主走査方向に走査する偏向手段と、
前記偏向手段の反射面から前記像保持体の周面までの間に設けられ、前記反射面で反射された複数の光ビームを収束させる光学系と、を備え、
前記複数の光ビームが被走査面で副走査方向に異なる位置を繰り返し幅方向に主走査されるともに前記像保持体の周面が周方向に移動することによって、該像保持体上に周方向に連続した潜像を形成するものであり、
前記光学系は、該光学系に含まれて少なくとも副走査方向に光を収束させる光学素子に対し、入射される前記光ビームの、被走査面における副走査方向と対応する方向の入射角度を調整する入射調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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