JP2010039419A - 光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを上げることなく、画像形成装置に起因する色ずれを低減できる光学走査装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】二つの光源と一つのポリゴンミラーとポリゴンに対して対称に配置された二つの走査レンズを有して、これらを保持する光学箱と、を有し、ポリゴンミラーで偏向される第１の光ビームと第２の光ビームの走査方向が互いに逆方向となっている光学走査装置において、第１の光ビームが走査する方向において、光学箱には、ＢＤレンズの両側面に対向する位置に２ヶ所の壁面２０ａ、２０ｂが設けられ、２ヶ所の壁面２０ａ、２０ｂの間隔は、ＢＤレンズの幅よりも広く、ＢＤレンズは、第１の光ビームが走査する方向の下流側若しくは上流側のどちらか一方の基準面２６ａ、２６ｂのみを選択的に壁面２０ａ、２０ｂに当接させている。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置及びその画像形成装置に用いられる光学走査装置に関するものである。

従来の電子写真方式を用いた画像形成装置は、表面が帯電された感光ドラムに、光学走査装置により画像情報に応じた光ビームを走査して潜像を形成する。そして、潜像を現像器により現像し、現像した可視像を記録媒体に転写して画像形成する。

この電子写真方式を用いて、感光ドラム及び現像器を４組並べて配置し、４色の画像を順次記録媒体に記録するカラー画像形成装置が実用化されている。このようなカラー画像形成装置に搭載される光学走査装置として、１つの筐体の中に２つの偏向器を配置し、それぞれの偏向器から２つの感光ドラムに対して走査光を出射するものが有る（特許文献１参照）。

この光学走査装置は、光源として光ビームを出射する２つの半導体レーザと光ビームを偏向する偏向器と、偏向された光ビームが通過する走査レンズを有している。そして、感光ドラム上を走査する走査光の書き出し位置を決定するために、片側の光学走査系にのみ検知センサを配置している。

走査レンズは、両端に設けられた突起部が光軸方向の位置決めを行なう位置決めピンに嵌合されることにより、光軸方向の位置決めが行なわれる。また、主走査方向に関しては、主走査方向突き当て部材に突き当てられることにより位置決めされている。

走査光の書き出し位置については、偏向器により偏向された光ビームが一方のステーション（光学走査系）側にのみ設けられたＢＤレンズを透過して検知センサに入射し、検知センサより出力される信号に応じて半導体レーザの書き出し変調が行なわれている。

特開２００６−１８４６５０号公報

しかしながら、上記従来の構成では、画像形成装置のプリント動作を行なうと、スキャナモータの駆動による発熱などによる光学走査装置に起因する色ずれを低減することはできる。しかし、画像形成装置の昇温等の画像形成装置そのものに起因する色ずれを低減することはできない。また、二つのステーションは同一の偏向器を使用しているために走査方向が逆方向になる。このような配置の場合、主走査方向書き出し位置の基準となる検知センサより出力される信号のずれ量をαとすると、２つのステーションの書き出し位置ずれ量は互いに逆方向にαであり、走査線のずれ量としては２αとなる。このように、走査方向が逆方向である場合には、書き出し位置のずれを低減することがより重要になる。

上記課題を解決するために、画像上での書き出し位置を検知するセンサを設け、定期的に書き出し位置のずれ量を検知してずれを補正する構成が考えられる。しかし、検知するためのセンサを設けることにより、コストが上昇すると共にずれ量を検知するための動作を画像形成中に設けなければならず画像形成動作が煩雑になる。

そこで本発明は、コストを上げることなく、画像形成装置に起因する色ずれを低減できる光学走査装置及び画像形成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に係る光学走査装置及び画像形成装置の代表的な構成は、第１の光ビームを出射する第１の光源と、第２の光ビームを出射する第２の光源と、前記第１の光源から出射された第１の光ビーム及び前記第２の光源から出射された第２の光ビームを偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向される第１の光ビームが通過する第１の走査レンズと、前記偏向器を挟み、前記第１の光ビームが偏向走査される領域とは反対側に配置されており、前記偏向器によって偏向される第２の光ビームが通過する第２の走査レンズと、前記偏向器で偏向された第１の光ビームを検知する検知センサと、前記検知センサの検知信号に基づき前記第１の光源及び第２の光源の駆動を制御する駆動制御部と、前記偏向器により偏向され、前記検知センサに導かれる第１の光ビームの光路上において、前記偏向器と前記検知センサとの間に配置され、第１の光ビームの主走査方向に曲率を持つレンズ部材と、これらを保持する光学箱と、を有し、前記偏向器で偏向される第１の光ビームと第２の光ビームの走査方向が互いに逆方向となっている光学走査装置において、前記第１の光ビームが走査する方向において、前記光学箱には、前記レンズ部材の両側面に対向する位置に２ヶ所の壁面が設けられ、２ヶ所の壁面の間隔は、前記レンズ部材の幅よりも広く、前記レンズ部材は、前記第１の光ビームが走査する方向の下流側若しくは上流側のどちらか一方の基準面のみを選択的に前記壁面に当接させていることを特徴とする。

本発明によれば、コストを上げることなく、画像形成装置に起因する色ずれを低減できる。

本発明に係る光学走査装置及び画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。

（画像形成装置）
図７は本実施形態に係る画像形成装置の断面図である。図６に示すように、画像形成装置は、光学走査装置Ｓ１、Ｓ２を有している。光学走査装置Ｓ１、Ｓ２は画像情報に基づいて変調された光ビーム（光線）ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを出射する。光ビームＬＹ〜ＬＢＫは、それぞれ対応する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの面上を照射し、一次帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫにより各々一様に帯電された感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ面上に静電潜像を形成する。これらの静電潜像に対して、現像器（画像形成手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫによりイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを供給することでトナー像として可視像化される。

一方、給送トレイ５上に積載されている記録媒体Ｐは、給送ローラ６によって１枚毎に給送され、レジストローラ７によって画像の書き出しタイミングに同期をとって転写ベルト８上へと送り出される。駆動ローラ９は、回転ムラの小さな駆動モータ（図示せず）と接続されており、転写ベルト８の送りを精度良く行なっている。

転写ベルト８上を記録媒体Ｐが精度良く搬送されている間に、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ面上にそれぞれ形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が記録媒体Ｐ上に転写されカラー画像が形成される。こうして記録媒体Ｐ上に転写されたカラー画像は、定着器１０により熱定着された後、排出ローラ１１によって画像形成装置外に排出される。

この後、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ面上に残っている残留トナーは、クリーナー４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ＢＫにより除去され、次の静電潜像を形成するために一次帯電器２Ｙ〜２ＢＫにより各々一様に帯電される。

（光学走査装置）
図１は本実施形態に係る光学走査装置を示す斜視図である。図１に示すように、光学走査装置Ｓ１、Ｓ２は、光学箱２０内に、１つのポリゴンミラー（偏向器）２３を共有する２組の光学走査系を保持している。２組の光学走査系は、第１の光源である半導体レーザ２１、第２の光源である半導体レーザ２２、コリメートレンズ３１、３２、シリンドリカルレンズ４０、第１の走査レンズ５１、第２の走査レンズ５２、折り返しミラー６１、６２を有している。

半導体レーザ２１、２２から出射された第１及び第２の光ビームは、それぞれコリメートレンズ３１、３２により、略平行光に変換される。略平行光となった第１及び第２の光ビームは、シリンドリカルレンズ４０によりポリゴンミラー２３のファセット上で線像として結像するようにポリゴンミラー２３へ入射される。本実施形態では、シリンドリカルレンズ４０を共用しているが、これは部品点数削減のためであり、第１の光ビームと第２の光ビームのそれぞれに対応したシリンドリカルレンズを用いることも可能である。

ポリゴンミラー２３は、スキャナモータ２４に取り付けられており、所定の方向に等角速度で回転駆動されている。ポリゴンミラー２３によって反射された第１の光ビームは、走査レンズ５１と折り返しミラー６１を介して、所定の位置に焦点を結ぶように集光され、等速走査している。ポリゴンミラー２３によって反射された第２の光ビームも、走査レンズ５２と折り返しミラー６２を介して所定の位置に焦点を結ぶように集光され、等速走査している。ここで、第１の光ビームを偏向走査する光学走査系を第１光学走査系、第２の光ビームを偏向走査する光学走査系を第２光学走査系とする。走査レンズ５２は、走査レンズ５１とポリゴンミラー２３を挟み、第１の光ビームが偏向走査される領域とは反対側に配置されている。

（書き出し位置の制御）
次に、走査線の書き出し位置の制御に関して説明する。図２は本実施形態に係る光学走査装置の正面図である。図３は本実施形態に係るＢＤレンズと光学箱の関係を示す図である。

図２に示すように、書き出し位置を制御するために、ＢＤレンズ（レンズ部材）２６と光ビーム検知用の検知センサ２５が設けられている。検知センサ２５は、第１光学走査系にのみ配置されている。検知センサ２５とポリゴンミラー２３との間にはＢＤレンズ２６が配置されている。ＢＤレンズ２６は、ポリゴンミラー２３により偏向され、検知センサ２５に導かれる第１の光ビームの光路上において、ポリゴンミラー２３と検知センサ２５との間に配置されている。第１の光ビームは、ＢＤレンズ２６により検知センサ２５近傍で結像するように集光されている。

図３に示すように、ＢＤレンズ２６は、ＢＤレンズ２６に入射する光線走査方向（矢印Ｘ方向）の上流側に基準面２６ｂを有し、光線走査方向（矢印Ｘ方向）の下流側に基準面２６ａを有している。基準面２６ａ、２６ｂは、共に光線の走査方向に垂直な平面となっている。また、光学箱２０には、これら基準面（両側面）２６ａ、２６ｂに対向する位置に２ヶ所の壁面２０ａ、２０ｂが設けられており、壁面２０ａ、２０ｂも共に基準面２６ａ、２６ｂとに平行な平面となっている。壁面２０ａ、２０ｂ間の間隔は、基準面２６ａ、２６ｂ間の幅よりも広い。基準面２６ａ又は基準面２６ｂを光学箱２０の壁面２０ａ又は壁面２０ｂに選択的に当接させることで、光線の走査方向に対する位置決めを行なっている。

光線の走査方向に直交する方向（矢印Ｙ方向）に関しては、ＢＤレンズ２６の基準面２６ｃを光学箱の壁面２０ｃに当接させて位置決めを行なっている。

ＢＤレンズ２６と光学箱２０との関係において、基準面２６ａと壁面２０ａを当接させているときは、基準面２６ｂと壁面２０ｂは接触せず、基準面２６ｂと壁面２０ｂを当接させているときは、基準面２６ａと壁面２０ａは接触しない。ＢＤレンズ２６の光学箱２０への固定は、光学箱２０へ当接している基準面２６ａ又は基準面２６ｂにのみＵＶ接着剤を用いて接着固定されており、基準面２６ｃと壁面２０ｃは当接しているのみで接着されていない。これにより、ＢＤレンズ２６の光線の走査方向に対する熱膨張を妨げない構成となっている。ＢＤレンズ２６を透過した光ビームは、検知センサ２５に入射する。検知センサ２５は入射した光ビームに基づいて検知信号を出力する。駆動制御部７１（図６参照）は、検知信号を基準として、半導体レーザ２１、２２を変調駆動して走査開始タイミングを制御し、書き出し位置を制御している。

本実施形態では、ＢＤレンズ２６が光学箱２０へ当接する部分は、第１の光ビームが走査する下流側である基準面２６ａと壁面２０ａとしている。これは、図４に示すように、光学走査装置以外の画像形成装置を構成する要素が昇温して発生する書き出し位置ずれは、書き出し方向上流の方向で発生するため、それを光学走査装置により発生する書き出し位置ずれにより相殺するためである。画像形成装置が昇温して発生する書き出し位置ずれが、逆方向で発生する場合は、基準面２６ｂを壁面２０ｂに当接させる。

なお、どちらの基準面と壁面を接着するのか選択するために、画像形成装置に起因する書き出し位置ずれを、ＢＤレンズ２６を光学箱２０へ接着する前に調べる。そして、画像形成装置に起因する書き出し位置ずれが、書き出し方向上流の場合には、基準面２６ａと壁面２０ａを接着する。また、画像形成装置に起因する書き出し位置ずれが、書き出し方向下流の場合には、基準面２６ｂと壁面２０ｂを接着する。

次に、図５を用いて光学走査装置の書き出し位置を変化させる構成について説明する。

ポリゴンミラー２３により反射された光ビームは、ＢＤレンズ２６を透過し、検知センサ２５に入射する。ＢＤレンズ２６は、光線の走査方向に曲率を持ち、材質は透明な樹脂製（ＰＭＭＡ製）で、線膨張係数は８．０×１０^−５（ｄｅｇ^−１）である。ＢＤレンズ２６を固定している光学箱２０の材質はポリカーボネートであるが、こちらは繊維を配合することで線膨張係数は４．３×１０^−５（ｄｅｇ^−１）で、ＢＤレンズ２６に用いられているＰＭＭＡの線膨張係数よりも小さくなっている。また、ＢＤレンズ２６の焦点距離は８５ｍｍ、走査レンズ５１のｆθ係数は１９０ｍｍである。

ここで、例としてＢＤレンズ２６近傍の温度がスキャナモータ２４の回転駆動により発生する熱により１５℃上昇した場合を考える。

ＢＤレンズ２６の基準面２６ａと基準面２６ｂからＢＤレンズ２６の光軸までの距離はそれぞれ５．５ｍｍである。ＢＤレンズ２６と光学箱２０は、共に温度が上昇し熱膨張するものの、ＢＤレンズ２６の線膨張係数の方が光学箱２０の線膨張係数よりも大きいため、ＢＤレンズ２６の曲率中心（レンズの光軸）位置は、壁面２０ｂ側（矢印Ｒ方向）に移動する。その移動量は、線膨張係数の差とＢＤレンズ２６の基準面２６ａ、２６ｂから光軸中心までの距離と昇温から求められ、その量は３．０μｍである。

ＢＤレンズ２６の光軸が矢印Ｒ方向に移動することにより、検知センサ２５に入射する光は、逆方向（矢印Ｓ方向）に移動する。検知センサ２５に入射する光の移動量は、ＢＤレンズ２６の焦点距離と走査レンズ５１のｆθ係数と光軸のずれ量から求められる。その結果として、第１光学走査系の書き出し位置は、書き出し方向下流の方向（画像形成装置に起因する書き出し位置のずれと逆の方向）に６．７μｍだけ変化する。第２光学走査系は第１光学走査系の検知センサ２５の出力を基準に書き出し位置を決めており、第１光学走査系と第２光学走査系は互いに逆方向に走査している。このため、互いの走査線のずれ量としては２倍の１３μｍになり、光学走査装置以外の要因にて発生する色ずれ量をそれだけ低減させることが可能となる。

図６は本実施形態を適用した画像形成装置による色ずれ低減効果を示したグラフである。図６に示すように、画像形成装置により発生する色ずれと光学走査装置の色ずれを反対方向に発生させることにより画像上の色ずれを低減している。

本実施形態における光学走査装置では、ＢＤレンズ２６と光学箱２０の線膨張係数差を利用して走査線のずれを発生させているため、従来の光学走査装置と比較して部品点数が増えることも無く、組立の手間が増えることもない。

本実施形態に係る光学走査装置を示す斜視図である。 本実施形態に係る光学走査装置の正面図である。 本実施形態に係るＢＤレンズと光学箱の関係を示す図である。 本実施形態に係る書き出し位置ずれを相殺する関係を示す図である。 本実施形態に係る光軸と照射位置の関係を示す図である。 本実施形態に係る画像形成装置の色ずれ量を示すグラフである。 本実施形態に係る画像形成装置の断面図である。

符号の説明

Ｌ …光ビーム
Ｐ …記録媒体
Ｓ …光学走査装置
１ …感光体ドラム
２ …一次帯電器
３ …現像器（画像形成手段）
４ …クリーナー
５ …給送トレイ
６ …給送ローラ
７ …レジストローラ
８ …転写ベルト
９ …駆動ローラ
１０ …定着器
１１ …排出ローラ
２０ …光学箱
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ …壁面
２１、２２ …半導体レーザ（第１の光源、第２の光源）
２３ …ポリゴンミラー（偏向器）
２４ …スキャナモータ
２５ …検知センサ
２６ …ＢＤレンズ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ …基準面
３１、３２ …コリメートレンズ
４０ …シリンドリカルレンズ
５１、５２ …走査レンズ（第１の走査レンズ、第２の走査レンズ）
６１、６２ …折り返しミラー

Claims (5)

1. 第１の光ビームを出射する第１の光源と、
   第２の光ビームを出射する第２の光源と、
   前記第１の光源から出射された第１の光ビーム及び前記第２の光源から出射された第２の光ビームを偏向する偏向器と、
   前記偏向器によって偏向される第１の光ビームが通過する第１の走査レンズと、
   前記偏向器を挟み、前記第１の光ビームが偏向走査される領域とは反対側に配置されており、前記偏向器によって偏向される第２の光ビームが通過する第２の走査レンズと、
   前記偏向器で偏向された第１の光ビームを検知する検知センサと、
   前記検知センサの検知信号に基づき前記第１の光源及び第２の光源の駆動を制御する駆動制御部と、
   前記偏向器により偏向され、前記検知センサに導かれる第１の光ビームの光路上において、前記偏向器と前記検知センサとの間に配置され、第１の光ビームの主走査方向に曲率を持つレンズ部材と、
   これらを保持する光学箱と、
   を有し、
   前記偏向器で偏向される第１の光ビームと第２の光ビームの走査方向が互いに逆方向となっている光学走査装置において、
   前記第１の光ビームが走査する方向において、前記光学箱には、前記レンズ部材の両側面に対向する位置に２ヶ所の壁面が設けられ、２ヶ所の壁面の間隔は、前記レンズ部材の幅よりも広く、前記レンズ部材は、前記第１の光ビームが走査する方向の下流側若しくは上流側のどちらか一方の基準面のみを選択的に前記壁面に当接させていることを特徴とする光学走査装置。
2. 画像形成装置に起因する書き出し位置ずれの方向によって、前記第１の光ビームが走査する方向の下流側か上流側のどちらの前記基準面と前記壁面を当接するかを選択することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記レンズ部材の材質は樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学走査装置。
4. 前記レンズ部材は、前記壁面にて前記光学箱と接着固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学走査装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の光学走査装置と、
   記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。