JP2024034025A - 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画質の低下を抑制することができる光走査装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】複数のビーム光By,Bm,Bc,Bkを偏向走査する回転多面鏡230と、回転多面鏡230の反射面231で反射された各ビーム光を各被走査体に導く走査光学部材240と、を備えた光走査装置200であって、各ビーム光は、回転多面鏡230の反射面231に、回転多面鏡230の回転軸線δ方向に対して斜めに入射され、反射面231に入射される各ビーム光の光路を合わせてなる光路パターンαは、回転多面鏡230の反射面231の法線方向Nから視て、反射面231を通過して回転多面鏡230の回転軸線δに直交する基準線βに対して非線対称である。【選択図】図3
Description
本開示は、光走査装置及びこれを備えた複写機、複合機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
従来、光走査装置として、光源から出射される各色のビーム光をポリゴンミラーで偏向走査し、ポリゴンミラーの反射面で反射された各ビーム光を折り返しミラーで被走査体に向けて反射するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の図6に示すように、例えば、4色のビーム光が光源から出射される場合、外側の2色のビーム光が同じ角度でポリゴンミラーの反射面に入射されるとともに内側の2色のビーム光が同じ角度でポリゴンミラーの反射面に入射される。
ところで、近年、高速化、高解像度化に優れたマルチビーム型の光走査装置の需要が高まっている。マルチビーム型の光走査装置には、複数の発光点を有するマルチビーム光源が用いられる。
マルチビーム光源においては、走査のピッチが広がることにより、副走査方向におけるピッチムラ等をはじめとする画質の低下が生じ易くなることが知られている。副走査方向におけるピッチムラを軽減するためには、ポリゴンミラーの反射面においてビーム光が反射される反射高さ位置のばらつきを軽減させるべく、ポリゴンミラーに対するビーム光の入射角度を減少させることが好ましいとされている。
しかしながら、図5に示すように、上記従来の技術のように、外側の2色のビーム光を同じ角度γ1でポリゴンミラー90の反射面91に入射させるとともに内側の2色のビーム光を同じ角度γ2でポリゴンミラー90の反射面91に入射させるようにすると、ポリゴンミラー90に対するビーム光の入射角度を減少させるには限界があった。具体的には、ビーム光Bm,Bc,Bkの照射位置の誤差を許容するために折り返しミラー92y,92m,92cの端部からそれぞれ少なくとも距離L分のケラレマージンを確保する必要があるところ、ポリゴンミラー90から最も近い位置に配置された折り返しミラー92yの位置が制限されてしまうことから、イエロー(Y)のビーム光の入射角度を減少させるには限界があった。
本開示は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、各色のビーム光の入射角度を減少させることで画質の低下を抑制することができる光走査装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
本開示者らは、図5に示すように、折り返し位置がポリゴンミラー90から最も遠いブラック(K)のビーム光のケラレマージンが距離L1分まで広がっており、必要とされている距離L分のケラレマージンと比較して必要十分以上である点に着目した。本開示者らは、鋭意研究の結果、折り返しミラーの端部と、当該折り返しミラーが反射するビーム光の隣のビーム光との間の距離を同じにすることで各ビーム光の入射角度を減少させることが可能となる点を見出し、本開示を完成するに至った。
上記目的を達成するため、本明細書で開示される光走査装置は、複数のビーム光を偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡の反射面で反射された各ビーム光を被走査体に導く走査光学部材と、を備えた光走査装置であって、前記各ビーム光は、前記回転多面鏡の前記反射面に、前記回転多面鏡の回転軸線方向に対して斜めに入射され、前記反射面に入射される前記各ビーム光の光路を合わせてなる光路パターンは、前記回転多面鏡の前記反射面の法線方向から視て、前記反射面を通過して前記回転多面鏡の回転軸線に直交する基準線に対して非線対称であることを特徴とするものである。
また、前記光走査装置において、前記走査光学部材は、前記回転多面鏡の前記反射面で反射された前記各ビーム光を前記被走査体に向けて反射する複数の折り返しミラーを含んで構成され、前記複数の折り返しミラーのうち前記回転多面鏡から最も遠い位置に配置された折り返しミラーを除く各折り返しミラーは、前記反射面との間の距離が、該各折り返しミラーが反射するビーム光と当該ビーム光の隣のビーム光とがなす角度に対して反比例するように、それぞれ配置されていてもよい。
また、前記光走査装置において、前記複数の折り返しミラーのうち前記回転多面鏡から最も遠い位置に配置された折り返しミラーを除く各折り返しミラーの端部と、該各折り返しミラーが反射するビーム光の隣のビーム光との間の距離は、3~5mmであってもよい。
また、前記光走査装置において、前記反射面に入射される前記各ビーム光のうち、外側の2つのビーム光は、同じ角度で該反射面に入射されてもよい。
本明細書で開示される画像形成装置は、前記光走査装置を備えたことを特徴とするものである。
本開示によれば、画質の低下を抑制することができる。
以下、本開示の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施形態の間で同一の構成要素には同一の符号を付し、それら構成要素について重複する説明は省略する。
-画像形成装置の全体の構成-
先ず、本実施形態における画像形成装置100の全体の構成について説明する。
先ず、本実施形態における画像形成装置100の全体の構成について説明する。
図1は、実施形態1における光走査装置200を備えた画像形成装置100を示す概略断面図である。本実施形態における画像形成装置100は、カラー画像形成装置である。画像形成装置100は、原稿読取装置108により読み取られた画像データ、又は、外部から伝達された画像データに応じて、記録用紙等のシートP(具体的には記録用紙)に対して多色及び単色の画像を形成する。なお、画像形成装置100は、モノクロ画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置100は、他の形態のカラー画像形成装置であってもよい。
画像形成装置100は、原稿読取装置108と、画像形成装置本体110と、を備えており、画像形成装置本体110には、画像形成部102と、シート搬送系103と、が設けられている。
画像形成部102は、光走査装置200と、現像装置2と、静電潜像担持体として作用する感光体ドラム3と、クリーニング装置4と、帯電装置5と、中間転写ベルト装置6と、トナーカートリッジ装置21と、定着装置7と、を備えている。また、シート搬送系103は、給紙トレイ81と、手差し給紙トレイ82と、排出トレイ15と、を備えている。
画像形成装置本体110の上部には、原稿(図示しない)が載置される透明ガラスからなる原稿載置台112が設けられている。原稿載置台112の下部には原稿の画像を読み取るための画像読取装置111が設けられている。また、原稿載置台112の上側には原稿読取装置108が設けられている。原稿読取装置108で読み取られた原稿の画像は、画像データとして画像形成装置本体110に送られ、画像形成装置本体110において画像データに基づき形成された画像がシートPに記録される。
画像形成装置100において扱われる画像データは、複数色(本実施形態では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色)を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像装置2、感光体ドラム3、クリーニング装置4、帯電装置5及びトナーカートリッジ装置21は、各色に応じた画像を形成するようにそれぞれ複数個(本実施形態では、4個)ずつ設けられている。
画像形成装置100では、画像形成が行われるにあたり、シートPは、給紙トレイ81又は手差し給紙トレイ82から供給され、シート搬送路Sに沿って設けられた第1搬送ローラ12aによってレジストローラ13まで搬送される。次に、シートPは、中間転写ベルト装置6において周回方向Vに周回移動される中間転写ベルト61上のトナー像と整合するタイミングで転写ローラ10によって搬送され、シートP上にトナー像が転写される。その後、シートPは、定着装置7におけるヒートローラ71及び加圧ローラ72に通過する。このとき、シートP上の未定着トナーが熱で溶融、固着され。そして、トナー像を形成したシートPは、第2搬送ローラ12b及び排出ローラ31を経て排出トレイ15上に排出される。
-光走査装置-
図2は、図1に示す光走査装置200の光学系の一部を模式的に示す概略平面図である。図3は、図1に示す光走査装置200における各光ビームの光路の一例を模式的に示す図である。図2において、一点鎖線は、ビーム光の光路を模式的に示すものである。図2において、感光体ドラム3及び複数の折り返しミラー242の図示は省略している。図3において、光路パターンαを太線で示している。図3において、第2反射ミラー225及び第2fθレンズ243の図示は省略している。
図2は、図1に示す光走査装置200の光学系の一部を模式的に示す概略平面図である。図3は、図1に示す光走査装置200における各光ビームの光路の一例を模式的に示す図である。図2において、一点鎖線は、ビーム光の光路を模式的に示すものである。図2において、感光体ドラム3及び複数の折り返しミラー242の図示は省略している。図3において、光路パターンαを太線で示している。図3において、第2反射ミラー225及び第2fθレンズ243の図示は省略している。
光走査装置200は、光源部210と、入射光学系220と、回転多面鏡230と、走査光学部材240と、を備えている(図2参照)。
光源部210は、各色に応じたビーム光を出射する複数(本実施形態では、4つ)の光源211を有している(図2参照)。各光源211は、複数の(例えば、8つ)発光点を有するマルチビーム光源である。
以下、説明の便宜上、イエロー(Y)のビーム光をビーム光Byと称し、マゼンタ(M)のビーム光をビーム光Bmと称し、シアン(C)のビーム光をビーム光Bcと称し、ブラック(K)のビーム光をビーム光Bkと称する。ビーム光By,Bm,Bc,Bkのそれぞれを各ビーム光と称する。
入射光学系220は、ビーム光By,Bm,Bc,Bkの光路上において光源部210と回転多面鏡230との間に配設されている。入射光学系220は、光源部210から出射された複数のビーム光(本実施形態では、ビーム光By,Bm,Bc,Bkの4つ)を回転多面鏡230に入射させるものであり、複数(本実施形態では、4つ)のコリメータレンズ221と、複数(本実施形態では、4つ)のアパーチャ222と、複数(本実施形態では、4つ)の第1反射ミラー223と、シリンドリカルレンズ224と、第2反射ミラー225と、を備えている(図2参照)。
回転多面鏡230は、光源部210から出射され入射光学系220を介して入射されたビーム光By,Bm,Bc,Bkを主走査方向Xに偏向走査するものであり、外周側に複数の反射面231を有する多角柱状(本実施形態では、正八角柱状)に形成されている(図2参照)。光源部210から出射される各ビーム光は、回転多面鏡230の反射面231に、回転多面鏡230の回転軸線δ方向に対して斜めに入射される(図3参照)。
回転多面鏡230は、駆動モータ232によって回転軸232a周りに回転方向Eに回転駆動される(図2参照)。回転多面鏡230が回転方向Eに回転することで反射面231に入射したビーム光By,Bm,Bc,Bkが主走査方向Xに偏向走査されるようになっている。
走査光学部材240は、ビーム光By,Bm,Bc,Bkの光路上において回転多面鏡230と被走査体(本実施形態では、各感光体ドラム3の表面)との間に配設されている。走査光学部材240は、回転多面鏡230の反射面231で反射された各ビーム光を各被走査体に導くものであり、第1fθレンズ241と、複数の折り返しミラー242と、第2fθレンズ243と、を備えている(図2、図3参照)。第1fθレンズ241は、回転多面鏡230の反射面231から出射されて等角速度で移動する各ビーム光が被走査面上を等速度で移動するように補正するものである。折り返しミラー242は、第1fθレンズ241を通過した各ビーム光を各被走査体に向けて反射するものである。折り返しミラー242の詳細については、後述する。
第2fθレンズ243は、各ビーム光を被走査面上に収束させるものである。折り返しミラー242で折り返された各ビーム光は、第2fθレンズ243に入射して、第2fθレンズ243によって感光体ドラム3へ導かれる。第2fθレンズ243は、ビーム光By,Bm,Bc,Bkのそれぞれに対して設けられた第2fθレンズ243y,243m,243c,243kを含む(図2参照)。
以下、説明の便宜上、折り返しミラー242のうち各ビーム光の光路上において回転多面鏡230側に配されたものであって、イエロー(Y)のビーム光Byを反射する折り返しミラー242を折り返しミラー242yと称し、マゼンタ(M)のビーム光Bmを反射する折り返しミラー242を折り返しミラー242mと称し、シアン(C)のビーム光Bcを反射する折り返しミラー242を折り返しミラー242cと称し、ブラック(K)のビーム光Bkを反射する折り返しミラー242を折り返しミラー242kと称する。
回転多面鏡230から近い順に、折り返しミラー242y,242m,242c,242kが配置されている。回転多面鏡230から最も遠い位置に配置された折り返しミラー242kを除く折り返しミラー242y,242m,242cは、折り返しミラーの端部25y,25m,25cと、折り返しミラー242y,242m,242cが反射するビーム光By,Bm,Bcの隣のビーム光Bm,Bc,Bkとの間の距離が同じになるように、それぞれ配置されている。
具体的には、図3に示すように、折り返しミラー242yは、折り返しミラー242yの端部25yとビーム光Byの隣のビーム光Bmとの間の距離が距離Lになるように配置されている。同様に、折り返しミラー242mは、折り返しミラー242mの端部25mとビーム光Bmの隣のビーム光Bcとの間の距離が距離Lになるように配置されており、折り返しミラー242cは、折り返しミラー242cの端部25cとビーム光Bcの隣のビーム光Bkとの間の距離が距離Lになるように配置されている。距離Lは、例えば、3~5mmである。これにより、各ビーム光のケラレマージンを確実に確保することができる。
このような折り返しミラー242y,242m,242cの配置によって、回転多面鏡230の反射面231を通過して回転多面鏡230の回転軸線δに直交する基準線βに対する各ビーム光の入射角度θy,θm,θc,θkが決まる。本実施形態では、外側の2つのビーム光By,Bkが基準線βに対して同じ角度θ1で回転多面鏡230の反射面231に入射され、内側のビーム光Bm,Bcは、基準線βに対して異なる角度θ2,θ3で回転多面鏡230の反射面231に入射される。このため、図3に示すように、回転多面鏡230の反射面231に入射されるビーム光Bk,Bc,Bm,Byの光路を合わせてなる光路パターンαは、回転多面鏡230の反射面231の法線方向Nから視て、基準線βに対して非線対称となる。
各ビーム光は、折り返しミラー242y,242m,242c,242kの位置に合わせた入射角度θy,θm,θc,θkで回転多面鏡230の反射面231に入射されるように、基準線βからの距離Dy,Dm,Dc,Dk分だけ離れた位置でシリンドリカルレンズ224に入射される。本実施形態では、ビーム光By,Bkの入射角度θy,θkが同じであることから距離Dyは距離Dkと同じであり、ビーム光Bm,Bcの入射角度θm,θcが異なることから距離Dmと距離Dcは異なる。
上記説明した折り返しミラー242y,242m,242cは、回転多面鏡230の反射面231との間の距離Ly,Lm,Lcが、折り返しミラー242y,242m,242cが反射するビーム光By,Bm,Bcと隣のビーム光Bm,Bc,Bkとがなす角度θY-M,θM-C,θC-Kに対して反比例するように、それぞれ配置されているともいえる。具体的には、次の通りである。
図3に示すように、回転多面鏡230の反射面231及び折り返しミラー242yの間の距離Lyと、ビーム光By及び隣のビーム光Bmがなす角度θY-Mと、折り返しミラー242yの端部25y及びビーム光Bmの間の距離Lと、の関係は、tanθY-M≒距離L/距離Lyの式で表される。ここで、θY-Mが微小でありtanθY-M≒θY-Mに近似できることから、θY-M≒距離L/距離Lyの式が成り立つ。同様に、θM-C≒距離L/距離Lmの式が成り立つとともに、θC-K≒距離L/距離Lcの式が成り立つ。従って、回転多面鏡230の反射面231と折り返しミラー242y,242m,242cとの間の距離Ly,Lm,Lcは、θY-M,θM-C,θC-K対して反比例するといえる。
ところで、図5に示す従来の光走査装置9においては、折り返しミラー92mの端部93mとビーム光Bcとの間の距離L2は、折り返しミラー92yの端部93yとビーム光Bmとの間の距離Lよりも大きく、同様に、折り返しミラー92cの端部93cとビーム光Bkとの間の距離L1は、距離Lよりも大きい。
一方で、本実施形態では、上記のように、折り返しミラー242mの端部25mとビーム光Bcとの間の距離Lは、折り返しミラー242yの端部25yとビーム光Bmとの間の距離Lと同じであり、同様に、折り返しミラー242cの端部25cとビーム光Bkとの間の距離Lは、距離Lと同じである。このため、ビーム光Byとビーム光Bmとがなす角度θY-Mは、図5に示す従来の光走査装置9における角度γY-Mと同等であるが、ビーム光Bmとビーム光Bcとがなす角度θM-Cは、従来の光走査装置9における角度γM-Cと比較して小さくなる。同様に、ビーム光Bcとビーム光Bkとがなす角度θC-Kは、従来の光走査装置9における角度γC-Kと比較して小さくなる。すなわち、角度θY-M,θM-C,θC-Kの和は、従来の光走査装置9における角度γY-M,γM-C,γC-Kの和と比較して小さくなる。
角度θY-M,θM-C,θC-Kの和は、外側のビーム光By,Bkの入射角度θy,θkの和でありビーム光の全体の広がり具合を表す角度θ1*2と等しい。同様に、図5に示す従来の光走査装置9における角度γY-M,γM-C,γC-Kの和は、外側のビーム光By,Bkの入射角度γy,γkの和であり従来のビーム光の全体の広がり具合を表す角度γ1*2と等しい。従って、本実施形態におけるビーム光の全体の広がり具合(角度θ1*2)が従来の光走査装置9におけるビーム光の全体の広がり具合(角度γ1*2)よりも小さくなることから、各ビーム光の入射角度θy,θm,θc,θkを減少させることが可能となり、ひいては、副走査方向におけるピッチムラ等の画質の低下を抑制することができる。
また、ビーム光の全体の広がり具合が小さくなることにより、折り返しミラー242y,242m,242c,242k間の距離がそれぞれ狭まることから、光走査装置200をコンパクト化し得る。
また、回転多面鏡230の反射面231に入射される各ビーム光のうち、外側の2つのビーム光By,Bkが同じ角度θ1で反射面231に入射されるようにしたことにより、ビーム光の全体の広がり具合(角度θ1*2)に対して、外側のビーム光By,Bkの入射角度θy,θkが最小化されることから、入射角度θy,θkをより効率的に減少させることができ、ひいては、副走査方向におけるピッチムラ等の画質の低下をより効率的に抑制することができる。
(変形例)
図4は、実施形態1の変形例における各光ビームの光路の一例を模式的に示す図である。図4において、光路パターンαを太線で示している。
図4は、実施形態1の変形例における各光ビームの光路の一例を模式的に示す図である。図4において、光路パターンαを太線で示している。
なお、上記説明した例に限られず、例えば、外側の2つのビーム光をビーム光By,Bmとして、内側のビーム光をビーム光Bc,Bkとしてもよい。この場合、図4に示すように、折り返しミラー242の一部として、折り返しミラー242mによって反射されたビーム光Bmをマゼンタ(M)の被走査体に向けて反射する折り返しミラー26mを設け得る。これにより、折り返しミラー242m及び折り返しミラー26mの2つの折り返しミラーでビーム光Bmをマゼンタ(M)の被走査体に向けて効率的に反射することができ、部品点数を削減することができる。
このような変形例においても、回転多面鏡230から最も遠い位置に配置された折り返しミラー242kを除く折り返しミラー242y,242m,242cは、折り返しミラーの端部25y,25m,25cと、折り返しミラー242y,242m,242cが反射するビーム光By,Bm,Bcの隣のビーム光Bc,Bk,Bkとの間の距離が同じになるように、それぞれ配置されている。
具体的には、図4に示すように、折り返しミラー242yは、折り返しミラー242yの端部25yとビーム光Byの隣のビーム光Bcとの間の距離が距離Lになるように配置されている。同様に、折り返しミラー242mは、折り返しミラー242mの端部25mとビーム光Bmの隣のビーム光Bkとの間の距離が距離Lになるように配置されており、折り返しミラー242cは、折り返しミラー242cの端部25cとビーム光Bcの隣のビーム光Bkとの間の距離が距離Lになるように配置されている。
従って、このような変形例においても、上記説明した例と同様に、ビーム光の全体の広がり具合(角度ε1*2)が図5に示す従来の光走査装置9におけるビーム光の全体の広がり具合(角度γ1*2)よりも小さくなることから、各ビーム光の入射角度θy,θm,θc,θkを減少させることができ、ひいては、副走査方向におけるピッチムラ等の画質の低下を抑制することができるという効果に変わりはない。
上記の実施形態及び実施例はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本開示の技術的範囲は、上記の実施形態及び実施例のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
200 光走査装置
210 光源部
211 光源
220 入射光学系
230 回転多面鏡
231 反射面
240 走査光学部材
242,242y,242m,242c,242k,26m 折り返しミラー
100 画像形成装置
By,Bm,Bc,Bk ビーム光
X 主走査方向
α 光路パターン
β 基準線
δ 回転軸線
N 法線方向
210 光源部
211 光源
220 入射光学系
230 回転多面鏡
231 反射面
240 走査光学部材
242,242y,242m,242c,242k,26m 折り返しミラー
100 画像形成装置
By,Bm,Bc,Bk ビーム光
X 主走査方向
α 光路パターン
β 基準線
δ 回転軸線
N 法線方向
Claims (5)
- 複数のビーム光を偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡の反射面で反射された各ビーム光を被走査体に導く走査光学部材と、を備えた光走査装置であって、
前記各ビーム光は、前記回転多面鏡の前記反射面に、前記回転多面鏡の回転軸線方向に対して斜めに入射され、
前記反射面に入射される前記各ビーム光の光路を合わせてなる光路パターンは、前記回転多面鏡の前記反射面の法線方向から視て、前記反射面を通過して前記回転多面鏡の回転軸線に直交する基準線に対して非線対称であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置であって、
前記走査光学部材は、前記回転多面鏡の前記反射面で反射された前記各ビーム光を前記被走査体に向けて反射する複数の折り返しミラーを含んで構成され、
前記複数の折り返しミラーのうち前記回転多面鏡から最も遠い位置に配置された折り返しミラーを除く各折り返しミラーは、前記反射面との間の距離が、該各折り返しミラーが反射するビーム光と当該ビーム光の隣のビーム光とがなす角度に対して反比例するように、それぞれ配置されたことを特徴とする光走査装置。 - 請求項2に記載の光走査装置であって、
前記複数の折り返しミラーのうち前記回転多面鏡から最も遠い位置に配置された折り返しミラーを除く各折り返しミラーの端部と、該各折り返しミラーが反射するビーム光の隣のビーム光との間の距離は、3~5mmであることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置であって、
前記反射面に入射される前記各ビーム光のうち、外側の2つのビーム光は、同じ角度で該反射面に入射されることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022138012A JP2024034025A (ja) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022138012A JP2024034025A (ja) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 |
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2022
- 2022-08-31 JP JP2022138012A patent/JP2024034025A/ja active Pending
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