JP5950769B2 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明においては、射出成型された樹脂レンズの有する複屈折の異方性と、ゲート部の位置、更には偏向手段への入射光(レーザ光)の偏光との関係に着目し、ゲート部の合わせ方によって、複数の被走査面間の光学性能差を低減させる。
(画像形成装置)
図9は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置であって、光走査装置により4ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置の要部概略図である。60はカラー画像形成装置、100は後に詳述する光走査装置である。21、22、23、24は各々互いに異なった色の画像を形成する像担持体としての感光ドラム、31、32、33、34は各々現像器、41、42、43、44は光ビーム、51は搬送ベルトである。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図1(b)は副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。図2は、本発明の第1の実施形態の入射光学系の要部断面図(副走査断面図)である。図1(a)、図1(b)、図2において、各光源1a、1b、1c、1dからそれぞれ被走査面上10a、10b、10c、10dに向かう光路を、光路a、光路b、光路c、光路dとする。これら各光路の構成および光学的作用は全て同じであり、図1(a)、図1(b)、図2において、同様の働きをしている各光路の各光学素子は同一の符号で表している。
ここで、図1(a)、図1(b)、図2の各光学素子の光学的作用について述べる。図1(a)、図1(b)、図2において、1a、1bは第1の対の光源手段、1c、1dは第2の対の光源手段であり、夫々発光部(発光点)を有する半導体レーザより成っている。2a、2bは第1の対のアパーチャー(開口絞り)、2c、2dは第2の対のアパーチャー(開口絞り)である。また、3a、3bは第1の対のコリメータレンズ、3c、3dは第2の対のコリメータレンズで、夫々入射する光束を所望の最適なビーム形状に形成している。
副走査方向にのみ屈折力を有する。そして、シリンドリカルレンズ4から出射する4つの光束は、主走査断面内において平行光束、副走査断面内において偏向面6近傍で集光する収束光束として、回転多面鏡5の偏向面6へ入射する。そして、回転多面鏡5の偏向面6上で主走査方向に長手の線像として結像される。
5は入射した光束を偏向走査させる偏向手段であり、本実施形態では偏向面6を複数備え、図1(a)中の矢印A方向に一定の速度で回転する回転多面鏡(ポリゴンミラー)で構成している。
本実施形態においては、図2から分かるように、2対の入射光学系は、偏向手段としての回転多面鏡5の偏向面6への入射光束を上下対称に配置される。即ち、1対の入射光学系L1a、L1dは、副走査断面内において基準面G(主走査方向(Y方向)と結像光学系の光軸方向(X方向)を含む平面)に対して上向きに配置される。一方、別の一対の入射光学系L1b、L1cは、副走査断面内において基準面G(主走査方向(Y方向)と結像光学系の光軸方向(X方向)を含む平面)に対して下向きに配置される。以下、副走査方向斜め入射といい、基準面Gに対する角度を副走査方向斜め入射角度という。
1)樹脂製のコリメータレンズ
本実施形態では、光学面が光軸に対して回転対称な形状を有するコリメータレンズ3は、ガラス製レンズに比べて材料コスト及び成形コストが安い、樹脂製レンズで構成している。図3は、本実施形態のコリメータレンズ3の外形形状を表した説明図であるが、コリメータレンズ3の外形を円筒形状とすることで、必要な有効径を確保しつつ、かつ極力体積を抑えてレンズ材料コストを低減している。
コリメータレンズ3は、レンズ成形用金型のゲート部から樹脂を流し込み、射出成形するために、外形の一端にゲート部と呼ばれる突起部(図3)を有する。このような樹脂製のコリメータレンズ3は、成形時の金型に樹脂を流し込む方向、即ちゲート部の方向に依存して複屈折分布を有している。
3−1)光学的観点
光学的観点から本実施形態においては、上下左右に並べて配置された回転対称形状の樹脂製のコリメータレンズ3a、3b、3c、3dに関し、複屈折の影響を最も受けにくいように各ゲート部が主走査方向に沿って設けられる。そして、4個のゲート部が全体として主走査方向および副走査方向で対称配置される。
本実施形態では、上下左右に並べて配置された回転対称形状の樹脂製のコリメータレンズ3a、3b、3c、3dに関し、更に各ゲート部が、各コリメータレンズ光軸に対して他のコリメータレンズと隣接する側と反対側となるように配置される。図5は、本実施形態の図1(a)、図2のA方向から樹脂製のコリメータレンズ3a、3b、3c、3dを観察した矢視図であり、本実施形態のコリメータレンズのゲート部の方向を表している。
本実施形態において、ゲート部が設置される光軸周りの角度範囲について説明する。即ち、「各コリメータレンズ光軸に対して他のコリメータレンズと隣接する側と反対側」について、図5を用いて説明する。反対側とは、各コリメータレンズの外周において、他のコリメータレンズと隣接している範囲を取り除いた光軸周りの角度範囲であり、図5においては範囲A、範囲B、範囲C、範囲Dとして各々表している範囲のことである。
これに対し、従来例では、隣接する2つのコリメータレンズの間には、コリメータレンズ保持部のコリメータレンズ接着面や、各光路間のゴースト光を遮光するリブ、レンズの各鏡筒などのメカ部材が配置されることが多い。従来の光走査装置では、レンズのゲート部と光学箱のメカ部材(ゴースト遮光リブや接着面など)とが、あるいはゲート部同士が干渉してしまい、コリメータレンズの取り付け位置・姿勢が他のコリメータレンズとずれてしまう。
本実施形態では、図5から分かるように、自らのコリメータレンズのゲート部の方向と隣接するコリメータレンズのゲート部の方向とが、基準面Fあるいは基準面Gを挟んで対称となるように配置している。ここで本実施形態は、基準面Fに対称に2組の走査系を配置した対向走査系で、かつ基準面Gを挟んで上下対称配置した斜入射光学系である。
ここで、本実施形態の光路aにおける諸元値を表1Aに、また光路bにおける諸元値を表1Bに示す。更に、本実施形態の光路aにおける各光学面の面形状を表2Aに、また光路bにおける各光学面の面形状を表2Bに示す。
ここで、φは位相関数、mは回折次数であり、本実施形態では、1次回折光(m=1)を用いている。λは設計波長であり、本実施形態ではλ=790nmである。
また、副走査方向と対応する子線方向は、表1A、表1Bに示した副走査方向の基準軸Zと定義すると、以下の表現式で定義される、
また、Mj_kは子線方向の非球面を表す係数である。例えば、Mj_1はZの1次項であり、副走査方向の面の傾き(子線チルト)を表している。また、Mj_4はZの4次項であり、副走査方向の非球面を表している。本実施形態では、主走査方向に0、2、4、6、8、10、12、14、16次の係数を使って子線チルト量を変化させている。
本実施形態は、第1の実施形態に対して、レーザの偏光方向と、全てのコリメータレンズのゲート部の方向を変更したものである。第1の実施形態は、レーザの偏光方向と、全てのコリメータレンズのゲート部の光軸に対する位置を略主走査方向に揃えることで、光束の偏光方向と複屈折の主軸とを略一致させ、複屈折分布起因の光学性能の劣化量自体を低減する効果を得た。
本実施形態は、第1の実施形態に対して、全てのコリメータレンズのゲート部の方向を変更した実施形態である。第1の実施形態は、全てのコリメータレンズのゲート部の光軸に対する位置を隣接する略主走査方向に揃えたものであった。これに対し、本実施形態では、全てのコリメータレンズのゲート部の光軸に対する位置を、隣接する他のコリメータレンズの反対側で、かつ、ゲート部の位置が光軸に対して略45度方向となるように配置した。それ以外の光学素子や諸元値は、第1の実施形態と同一である。
上述した実施形態では、4個の樹脂製レンズの夫々のゲート部の位置を主走査方向および副走査方向に対称に設けたが、本発明はこれに限られない。即ち、4個の樹脂製レンズに関し、図5に示す夫々の樹脂製レンズの光軸の周りの部分的な角度領域であって、主走査方向および副走査方向に関して互いに対称的な角度領域となる夫々の領域内に、ゲート部の位置を任意に定めるものでも良い。換言すれば、ゲート部の位置を対称に設けるものに限らず、ゲート部の許容範囲としての角度領域を対称に設けるものであれば良い。
上述した実施形態、上記変形例1では、夫々のゲート部を、夫々の樹脂製レンズが他の樹脂製レンズと互いに隣接する側とは反対側に設けたが、本発明はこれに限られない。即ち、夫々のゲート部を、夫々の樹脂製レンズが他の樹脂製レンズと互いに隣接する側に設けても良く、この場合に夫々のゲート部は主走査方向または副走査方向に関して互いに対称的な角度領域となる夫々の領域内に設けられる。
また、樹脂製レンズは、主走査方向および副走査方向に関して互いに対称的な角度領域となる夫々の領域内に4個設けられるものに限られず、主走査方向または副走査方向に関して互いに対称的な角度領域となる夫々の領域内に2個設けられるものであっても良い。
この場合、カラー画像を形成するための合計4個の入射光学系の内の2個の入射光学系が該当することとなる。
上述した実施形態では、入射光学系としてコリメータレンズとシリンドリカルレンズをも独立して設けたが、これを兼用したレンズ(アナモフィックレンズ)として一体化しても良い。
上述した実施形態では、偏向手段は、夫々の入射光学系に共用されるものであったが、独立に設けられるものであっても良い。また、樹脂製レンズを主走査方向または副走査方向に関して互いに対称的な角度領域となる夫々の領域内に2個設ける場合に、偏向手段は、入射光学系を介した夫々の光束に対し、共用される同一の偏向面、もしくは互いに異なる偏向面を有するものでも良い。
Claims (10)
- 複数の光源手段と、
該複数の光源手段から出射した光束の夫々を偏向して複数の被走査面を光走査する偏向手段と、
前記複数の光源手段から出射した光束の夫々を前記偏向手段に導光する複数の入射光学系と、
を有する光走査装置であって、
前記複数の入射光学系の夫々は、前記光源手段からの光束の収束度を変える樹脂製の光学素子を備え、
該光学素子の夫々は、外周に設けられたゲート部を含み、
主走査方向及び副走査方向の少なくとも一方において、前記ゲート部の夫々は、該ゲート部が設けられた光学素子の光軸に対して、該光学素子に隣接する他の光学素子とは反対側に配置されていることを特徴とする光走査装置。 - 主走査方向及び副走査方向の少なくとも一方において、隣接する前記光学素子における前記ゲート部の夫々は、互いに対称に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記複数の入射光学系を介した光束の夫々の偏光方向は、主走査方向に沿った方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。
- 前記ゲート部の夫々は、主走査方向に沿って設けられることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の光走査装置。
- 前記ゲート部の夫々は、主走査方向及び副走査方向に対して45度傾いた方向に沿って設けられることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の光走査装置。
- 前記光学素子の夫々は、主走査方向及び副走査方向において互いに対称的に配置されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の光走査装置。
- 前記光学素子の夫々は、光軸に対して回転対称な形状の光学面を備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の光走査装置。
- 前記複数の入射光学系の夫々は、前記偏向手段の偏向面に対して光束を斜入射させていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の光走査装置。
- 請求項1乃至8の何れか1項に記載の光走査装置と、該光走査装置により前記複数の被走査面の夫々に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1乃至8の何れか1項に記載の光走査装置と、外部機器から出力されたコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。
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