JP2019132869A - 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
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Abstract
【課題】複数の光源から出射される光ビームを回転多面鏡41にて偏向走査させる光走査装置において、各光路ごとに光ビームの特性が異なるのを極力抑制して、画像の濃度ムラ及び色味ムラの発生を抑制することにある。【解決手段】回転多面鏡41への光ビームの入射角度が同じ光路Lb,Ld同士では、結像レンズ40に対するシリンドリカルレンズ47のゲート跡部47b向きが同じになるようにシリンドリカルレンズ47を配置する。【選択図】図8
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た光ビームをポリゴンミラーにより偏向走査させて結像レンズを経て被走査面に照射するものが知られている。例えば特許文献1に示す光走査装置では、光源をポリゴンミラーの左側と右側とにそれぞれ二つずつ(合計で四つ)対称に配置するようにしている。各光源とポリゴンミラーとの間には、該各光源から出射された光ビームを集光するシリンドリカルレンズが配置されている。シリンドリカルレンズは例えばガラス又は樹脂材料により構成されている。
上記特許文献1に示す光走査装置では、ポリゴンミラーの左側又は右側に配置された二つの光源は互いに異なる位置に配置されているので、各光源からポリゴンミラーに入射する光ビームの入射角度も異なる。入射角度が異なる二つの光ビームを同じ形状の結像レンズを経て被走査面に結像させた場合、二つの光ビームのビーム特性(例えば像面湾曲)が互いに異なってしまう。このように、上記光走査装置では、ポリゴンミラーに対する光ビームの入射角度の違いに起因してビーム特性の異なる光路が二種類存在している
ここで、ビーム特性は、各光路に配置されたシリンドリカルレンズのゲート跡部の向きの影響も受ける。すなわち、近年の光走査装置では、コスト低減及びレンズの光学性能の向上を図るためにシリンドリカルレンズの樹脂化が進んでいる。樹脂製のシリンドリカルレンズは、樹脂材料をゲート部から金型に注入して固化させることにより成形される。このため、シリンドリカルレンズには、ゲート部内で樹脂が固化することで生じるゲート跡部が形成される。このゲート跡部の近傍には、樹脂材料を金型に注入する際に高圧力がかかり、この圧力の不均一によって応力が加わる。これにより、ゲート跡部の近傍では光ビームの複屈折が発生して該ゲート跡部近傍を通過した光ビームに収差が発生する。よって、ゲート跡部の向きを左右どちら側に向けるかによっても光ビームの特性が異なる。そして上記光走査装置において、上述の光ビームの入射角度の影響に加えてゲート跡部の向きの影響を考慮すると、ビーム特性が異なる光路が四種類生じ得る。
ここで、ビーム特性は、各光路に配置されたシリンドリカルレンズのゲート跡部の向きの影響も受ける。すなわち、近年の光走査装置では、コスト低減及びレンズの光学性能の向上を図るためにシリンドリカルレンズの樹脂化が進んでいる。樹脂製のシリンドリカルレンズは、樹脂材料をゲート部から金型に注入して固化させることにより成形される。このため、シリンドリカルレンズには、ゲート部内で樹脂が固化することで生じるゲート跡部が形成される。このゲート跡部の近傍には、樹脂材料を金型に注入する際に高圧力がかかり、この圧力の不均一によって応力が加わる。これにより、ゲート跡部の近傍では光ビームの複屈折が発生して該ゲート跡部近傍を通過した光ビームに収差が発生する。よって、ゲート跡部の向きを左右どちら側に向けるかによっても光ビームの特性が異なる。そして上記光走査装置において、上述の光ビームの入射角度の影響に加えてゲート跡部の向きの影響を考慮すると、ビーム特性が異なる光路が四種類生じ得る。
各光路ごとに光ビームの特性が異なっていると画像の濃度ムラや色味ムラが発生して画像品質が低下するという問題がある。
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、複数の光源から出射される光ビームを回転多面鏡にて偏向走査させる光走査装置において、各光路ごとに光ビームの特性が異なるのを極力抑制して、画像の濃度ムラ及び色味ムラの発生を抑制することにある。
本発明に係る光走査装置は、複数の光源と、該複数の光源から出射された各光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡にて偏向走査された光ビームをそれぞれの被走査面に結像させる結像レンズと、上記複数の光源と上記回転多面鏡との間にそれぞれ設けられ、各光源から出射された光ビームを集光するシリンドリカルレンズとを備え、上記複数の光源に対応する複数の光路は、上記回転多面鏡への光ビームの入射角度が互いに同じになる光路を少なくとも二つ含んでいる。
上記シリンドリカルレンズは、成形の際にゲート部から金型に注入された樹脂材料が該ゲート部内で固化することで生じたゲート跡部を有しており、上記回転多面鏡への光ビームの入射角度が同じ光路同士では、各光路上の上記結像レンズに対する上記シリンドリカルレンズのゲートの向きが同じになるように上記シリンドリカルレンズが配置されている。
本発明によれば、複数の光源から出射される光ビームを回転多面鏡にて偏向走査させる光走査装置において、各光路ごとに光ビームの特性が異なるのを極力抑制して、画像の濃度ムラ及び色味ムラの発生を抑制することにある。
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。
《実施形態1》
図1は、実施形態における画像形成装置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に転写形成する部分である。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。
図1は、実施形態における画像形成装置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に転写形成する部分である。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。
次に光走査装置4の詳細について説明する。図2は光走査装置4の内部構造を示す平面図であり、図3は図2のIII方向矢視図である。光走査装置4は、内部に回転多面鏡としてのポリゴンミラー41を収容する筐体44を有している。筐体44は上側に開放しており、筐体44の上側は不図示の蓋部材により閉塞されている。筐体44の底壁部の中央部には、ポリゴンミラー41が配置されている。ポリゴンミラー41は、不図示のポリゴンモーターの駆動軸の先端部に固定されている。上記ポリゴンミラー41は、側面に6つの反射面を有する正六角形状に形成されている。そして、ポリゴンミラー41は、ポリゴンモーターにより所定の速度で回転駆動されることで、各光源部43L,43Rから出射される光ビームを反射して偏向走査させる。
筐体44の底壁部には、左側結像部42L及び右側結像部42Rがポリゴンミラー41を挟んで左右対称に配置されている。筐体44の後側の壁部には、左側光源部43L及び右側光源部43Rが左右対称に配置されている。
図3に示すように、各結像部42L,42Rはそれぞれ、上下二段に重ねて配置された結像レンズ40により構成されている。
各結像レンズ40はfθレンズであり、各結像レンズ40の材質及び形状は同じである。左側結像部42Lの結像レンズ40と右側結像部42Rの結像レンズ40とは、平面視でポリゴンミラー41の回転軸を通り且つ前後方向に延びる直線C1に対して線対称に配置されている。
各結像レンズ40は例えば樹脂材を金型に注入して固化させることにより成形されている。図4に示すように、各結像レンズ40は、レンズ本体部40aとゲート跡部40bとを有している。レンズ本体部40aは、長手方向において湾曲した形状を有している。レンズ本体部40aは、図4において長手方向の中央を通る直線C2に対して線対称に見えるが実際には非対称になっている。ポリゴンミラー41の回転角度に拘わらず光の反射位置から該結像レンズ40までの距離を一定するようにレンズ本体部40aが設計されているためである。ゲート跡部40bは、レンズ本体部40aの長手方向の一側の端面から突出した矩形柱状の突部である。ゲート跡部40bは、結像レンズ40を成形する際に金型のゲート部(樹脂注入口)内で樹脂が固化した部分であって光学的な機能を有する部分ではない。
図2に戻って、右側光源部43Rは、右側結像部42Rの上側の結像レンズ40へと向かう光ビームを出射する第一レーザー光源43aと、下側の結像レンズ40へと向かう光ビームを出射する第二レーザー光源43bとを有している。左側光源部43Lは、左側結像部42Lの上側の結像レンズ40へと光ビームを出射する第三レーザー光源43cと、下側の結像レンズ40へと向かう光ビームを出射する第四レーザー光源43dとを有している。
第一レーザー光源43aと第三レーザー光源43cとは上記直線C1に対して線対称に配置され、第二レーザー光源43bと第四レーザー光源43dとは直線C1に対して線対称に配置されている。第一レーザー光源43a及び第三レーザー光源43cは、ポリゴンミラー41への光ビームの入射角が互いに等しくなるように配置されている。同様に、第二レーザー光源43b及び第四レーザー光源43dは、ポリゴンミラー41に対する光ビームの入射角が互いに等しくなるように配置されている。
各レーザー光源43a〜43dとポリゴンミラー41との間にはそれぞれ、コリメータレンズ45、アパーチャー46及びシリンドリカルレンズ47がこの順に配置されている。
コリメータレンズ45は、各レーザー光源43a〜43dから出射された光ビームを平行光に変換し、アパーチャー46はコリメータレンズ45を通過した光ビームの光束の範囲を制限し、シリンドリカルレンズ47はアパーチャー46を通過した光ビームをポリゴンミラー41の反射面に集光させる。
光走査装置4の作動時には、各光源部43a〜43dから出射された光ビームがそれぞれコリメータレンズ45、アパーチャー46及びシリンドリカルレンズ47を通過してポリゴンミラー41に照射される(図3参照)。照射された各光ビームは、ポリゴンミラー41により偏向走査された後、折返しミラー48a〜48dにより反射されて各色に対応する感光体ドラム11の表面に結像される。各感光体ドラム11の表面が各光ビームの被走査面を構成している。
図5に示すように、シリンドリカルレンズ47は、レンズ厚さ方向(光軸方向)から見て矩形状をなすレンズ本体部47aと、レンズ本体部47aの側端面から外側に突出する矩形板状のゲート跡部47bとを有している。第一及び第三レーザー光源43a,43cから出射される光ビームの光路を第一光路La及び第三光路Lcとしたとき、該各光路La,Lcに配置されるシリンドリカルレンズ47のゲート跡部47bは共に結像レンズ40側とは反対側を向いている(図8)。第二レーザー光源43b及び第四レーザー光源43dから出射される光ビームの光路を第二光路Lb及び第四光路Ldとしたとき、該各光路Lb,Ldに配置されるシリンドリカルレンズ47のゲート跡部47bは共に結像レンズ40側を向いている(図9参照)。すなわち、ポリゴンミラー41への光ビームの入射角度が同じ光路同士では、各光路上の結像レンズ40に対するシリンドリカルレンズ47のゲートの向きが同じになるようにシリンドリカルレンズ47が配置されている。
図6に示すように、シリンドリカルレンズ47は、金型50内にゲートGから樹脂材料を注入して固化させることにより成形されている。ゲート跡部47bは、この樹脂材料がゲートG内で固化した部分であって光学的な機能を有する部分ではない。
図7に示すように、金型50はゲートGの開口側から見て第一金型51と第二金型52とに二分割されている。樹脂材料は、ゲートGに対してレンズ厚さ方向に直交する方向(つまり図7の紙面垂直方向)から注入される。シリンドリカルレンズ47の光出射面には、樹脂材料の注入方向と平行に延びる複数の溝部からなる回折格子47cが全面に亘って形成されている。回折格子47cは光ビームの集光性を高める機能を有している。尚、本実施形態では、回折格子は47cをシリンドリカルレンズ47の光出射面にのみ形成するようにしているが、これに限ったものではなく、シリンドリカルレンズ47の光入射面にのみ形成するようにしてもよいし、光入射面及び光出射面の双方に形成するようにしてもよい。
ところで、シリンドリカルレンズ47のゲート跡部47bの近傍は複屈折性を備えるので、ゲート跡部47bの近傍を通過した光ビームには収差が生じてしまう。したがって、上述の光走査装置4ではシリンドリカルレンズ47のゲート跡部47bの向きによってビーム特性が変化する。ゲート跡部47bの向きの設定は、ゲート跡部47bが結像レンズ40側を向く場合とその反対側を向く場合との二つが考えられる。
ビーム特性は、ゲート跡部47bの向きの他にも、ポリゴンミラー41に対する光ビームの入射角度の影響を受ける。本実施形態ではこの入射角度は二つ存在する。第一の入射角度は、第一レーザー光源43a及び第三レーザー光源43cから出射される光ビームのポリゴンミラー41に対する入射角度であり(図8参照)、第二の入射角度は、第二レーザー光源43b及び第四レーザー光源43dから出射された光ビームのポリゴンミラー41に対する入射角度である(図9参照)。
したがって、ポリゴンミラー41に対する光ビームの入射角度とゲート跡部47bの向きとの組み合わせ方によってビーム特性が異なる光路が四種類存在し得ることなる。ビーム特性が異なる光路が複数存在していると、画像の濃度ムラの出方や色味ムラの出方がその種類の数だけ増加することとなる。したがって、ビーム特性が異なる光路を極力減らすことが画像品質の向上を図る上で重要となる。
本実施形態では、この点に着目して、ポリゴンミラー41への光ビームの入射角度が同じ光路同士では、各光路上の結像レンズ40に対するシリンドリカルレンズ47のゲート跡部47bの向きが同じになるようにシリンドリカルレンズ47を配置している。これによれば、ビーム特性を異ならせる要因のうちシリンドリカルレンズ47のゲート跡部47bの向きの影響を排除してビーム特性の種類を二種類に抑えることができる。
すなわち、図8及び図9に示すように、ポリゴンミラー41への光ビームの入射角度が同じ光路同士(第一光路La及び第三光路Lc同士、第二光路Lb及び第四光路Ld同士)では、シリンドリカルレンズ47のゲート跡部側を通過する光成分Lgと反ゲート跡部側を通過する光成分Loとが結像レンズ40を通過する際に、該結像レンズ40に対して主走査方向において同じ位置関係(つまり前後方向において同じ並び順序)になる。したがって、ビーム特性に与えるゲート跡部47bの向きの影響を排除することができる。よって、各光路La〜Ldごとに光ビームのビーム特性が異なるのを極力抑制して、画像の濃度ムラ及び色味ムラの発生を抑制することができる。
上記光走査装置4は、第一及び第二レーザー光源43a,43bと、第三及び第四レーザー光源43c,43dとは、ポリゴンミラー41の軸心方向から見て、該軸心を通る直線C1を挟んでその両側に線対称に配置されており、結像レンズ40も同様に直線C1を挟んで線対称に配置されている。このような対向走査型の光走査装置4では、ポリゴンミラー41への光ビームの入射角度が同じになる光路(第一光路La及び第三光路Lc、第二光路Lb及び第四光路Ld)が必ず存在するので本発明の構成が特に有用である。
さらに上記光走査装置4において、各シリンドリカルレンズ47は、光ビームの出射側面にはスリット状の溝からなる回折格子47cが形成されており、このスリット状の溝が延びる方向は、金型50のゲートGに対する樹脂注入方向と一致している。
これによれば、金型50内における樹脂材料の流れがスムーズになり、結果としてゲート跡部47b近傍における複屈折性を抑制することができる。延いては、ゲート跡部47bの近傍で発生する収差を抑制して画像品質を向上させることができる。
《他の実施形態》
上記実施形態では、対向走査型の光走査装置4を例に挙げて説明したが、これに限ったものではない。すなわち、本発明は、例えば光源及び結像レンズ40がポリゴンミラー41の一方側にのみ設けられている光走査装置4に対しても適用可能である。
上記実施形態では、対向走査型の光走査装置4を例に挙げて説明したが、これに限ったものではない。すなわち、本発明は、例えば光源及び結像レンズ40がポリゴンミラー41の一方側にのみ設けられている光走査装置4に対しても適用可能である。
上記実施形態では、光走査装置4が搭載される画像形成装置1がプリンターである例について説明したが、これに限ったものではなく、画像形成装置1は例えば複合機(MFP)、複写機、又はファクシミリ等であってもよい。
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。
c1 直線
La 第一光路(光路)
Lb 第二光路(光路)
Lc 第三光路(光路)
Ld 第四光路(光路)
1 画像形成装置
4 光走査装置
40 結像レンズ
40b ゲート跡部
41 ポリゴンミラー(回転多面鏡)
43a 第一レーザー光源(光源)
43b 第二レーザー光源(光源)
43c 第三レーザー光源(光源)
43d 第四レーザー光源(光源)
47 シリンドリカルレンズ
47b ゲート跡部
La 第一光路(光路)
Lb 第二光路(光路)
Lc 第三光路(光路)
Ld 第四光路(光路)
1 画像形成装置
4 光走査装置
40 結像レンズ
40b ゲート跡部
41 ポリゴンミラー(回転多面鏡)
43a 第一レーザー光源(光源)
43b 第二レーザー光源(光源)
43c 第三レーザー光源(光源)
43d 第四レーザー光源(光源)
47 シリンドリカルレンズ
47b ゲート跡部
Claims (4)
- 複数の光源と、該複数の光源から出射された各光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡にて偏向走査された光ビームをそれぞれの被走査面に結像させる結像レンズと、上記複数の光源と上記回転多面鏡との間にそれぞれ設けられ、各光源から出射された光ビームを集光するシリンドリカルレンズとを備え、上記複数の光源に対応する複数の光路は、上記回転多面鏡への光ビームの入射角度が互いに同じになる光路を少なくとも二つ含んでいる光走査装置であって、
上記シリンドリカルレンズは、成形の際にゲート部から金型に注入された樹脂材料が該ゲート部内で固化することで生じたゲート跡を有しており、
上記回転多面鏡への光ビームの入射角度が同じ光路同士では、各光路上の上記結像レンズに対する上記シリンドリカルレンズのゲートの向きが同じになるように上記シリンドリカルレンズが配置されている、光走査装置。 - 請求項1記載の光走査装置において、
上記複数の光源は、上記回転多面鏡の軸心方向から見て、該軸心を通る直線を挟んでその両側に所定個数ずつ線対称に配置されており、
上記結像レンズは上記直線を挟んで線対称に配置されている、光走査装置。 - 請求項1又は2記載の光走査装置において、
上記各シリンドリカルレンズは、光ビームの入射面及び出射面の少なくとも一方に複数のスリット状の溝からなる回折格子が形成されており、
上記各シリンドリカルレンズを成形する際に使用される金型の上記ゲートに対する樹脂注入方向と上記スリット状の溝の延びる方向とが一致している、光走査装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
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