JP6327475B2 - 画像形成装置用の光走査装置、及び該光走査装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置用の光走査装置、及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

一般に、複写機等の画像形成装置に搭載される光走査装置は、光源と、光源より出射された光ビームを偏向して主走査方向に走査させる光偏向器と、光偏向器によって偏向走査された光ビームを被走査面上に等速度で結像させる結像レンズとを有している。

この種の光走査装置では、光偏向器の動作に伴って結像レンズの温度が変化してその屈曲率が変化する。このため、結像レンズを通過後の走査光の主走査方向の位置が変化して画像不良（カラー機の場合には色ずれ等の画像不良）が生じるという問題がある。

これに対して、例えば特許文献１には、温度センサーにより結像レンズの表面温度を検出して、この検出温度に基づいて画像の書き込み位置又は書込み開始タイミングを補正することで、走査光の主走査方向の位置ずれを補正する技術が開示されている。

特開２００１−５１２１４号公報

光走査装置の温度上昇局面と温度下降局面とでは、結像レンズの表面温度が同じであっても、温度下降局面の方が温度上昇局面に比べて結像レンズの熱変形量（光ビームの主走査方向の位置ずれ量）は大きくなる。これは以下のように説明される。すなわち、光走査装置の温度上昇局面では、結像レンズの表面は急速に加熱されるものの、結像レンズの内部の温度は直ぐには上昇しないので結像レンズの熱変形量は小さい。一方、光走査装置の温度下降局面では、結像レンズの表面は急速に冷却されるものの、結像レンズの内部の温度は直ぐには低下しないので、結像レンズの熱変形量は温度上昇局面に比べて大きくなる。
したがって、上記特許文献１に示すように結像レンズの表面温度に基づいて光ビームの主走査方向の位置ずれ補正するようにした場合、温度上昇局面と下降局面とでそれぞれ異なる補正データを用意する必要がある。しかしこの場合、補正データが一つの場合に比べて補正データを記憶するためのメモリー容量が増加してコスト増加を招くという問題がある。また、２つの補正データを温度上昇局面と温度下降局面とで使い分ける必要があるので、補正演算処理が複雑化して演算部（ＣＰＵ）のコストが増加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、光走査装置が温度上昇局面と温度下降局面とのいずれの状態にあるかに拘わらず、光ビームの主走査方向の位置ずれを安価な構成で精度良く補正できるようにすることにある。

本発明に係る画像形成装置用の光走査装置は、光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを偏向して主走査方向に走査させる偏向部と、上記偏向部により偏向走査された光ビームを被走査面上にて等速度で結像させる結像レンズと、上記偏向部及び結像レンズを収容する筐体と、上記結像レンズの温度を検出する温度センサーと、上記温度センサーにより検出された検出温度を基に、上記被走査面上における光ビームの主走査方向の位置ずれを補正する補正部とを備えている。

そして、上記結像レンズは、温度上昇局面と温度下降局面とで、表面温度が同じであっても、温度下降局面の方が温度上昇局面に比べて熱変形量が大きくなる特性を有しており、
上記筐体内に設けられ、上記結像レンズと同一又は略同一の比熱及び熱伝導率を有する樹脂部をさらに備え、上記温度センサーは上記樹脂部の内部に埋め込まれている

本発明に係る画像形成装置は上記光走査装置を備えている。

本発明によれば、光走査装置の作動状態が温度上昇局面と温度下降局面とのいずれの状態にあるかに拘わらず、光ビームの主走査方向の位置ずれを安価な構成で精度良く補正することができる。

図１は、実施形態における光走査装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。 図２は、実施形態における光走査装置を示す概略構成図である。 図２のIII部の拡大図である 図４は、図３のIV方向矢視図である。 図５は、結像レンズの表面温度と結像レンズを通過後の光ビームの位置ずれ量との関係を示す概略のグラフである。 実施形態２を示す図３相当図である。 図６のVII方向矢視図である。

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》
図１は、本実施形態における画像形成装置としてのレーザプリンタ１の概略構成を示す断面図である。

レーザプリンタ１は、図１に示すように、箱状のプリンタ本体２と、手差し給紙部６と、カセット給紙部７と、画像形成部８と、定着部９と、排紙部１０とを備えている。そうして、レーザプリンタ１は、プリンタ本体２内の搬送路Ｌに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するように構成されている。

手差し給紙部６は、プリンタ本体２の１つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ４と、プリンタ本体２の内部に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラー５とを有している。

カセット給紙部７は、プリンタ本体２の底部に設けられている。カセット給紙部７は、互いに重ねられた複数の用紙を収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックローラ１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラ１３及びリタードローラ１４とを備えている。

画像形成部８は、プリンタ本体２内におけるカセット給紙部７の上方に設けられている。画像形成部８は、プリンタ本体２内に回転可能に設けられた像担持体である感光ドラム１６と、感光ドラム１６の周囲に配置された帯電器１７と、現像部１８と、転写ローラー１９及びクリーニング部２０と、感光ドラム１６の上方に配置された光走査装置３０と、トナーホッパー２１とを備えている。そうして、画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙に画像を形成するようになっている。尚、搬送路Ｌには、送り出された用紙を、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８に供給する一対のレジストローラ１５が設けられている。

定着部９は、画像形成部８の側方に配置されている。定着部９は、互いに圧接されて回転する定着ローラー２２及び加圧ローラー２３を備えている。そうして、定着部９は、画像形成部８で用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるように構成されている。

排紙部１０は、定着部９の上方に設けられている。排紙部１０は、排紙トレイ３と、排紙トレイ３へ用紙を搬送するための一対の排紙ローラー２４と、排紙ローラー対２４へ用紙を案内する複数の搬送ガイドリブ２５とを備えている。排紙トレイ３は、プリンタ本体２の上部に凹状に形成されている。

レーザプリンタ１が画像データを受信すると、画像形成部８において、感光ドラム１６が回転駆動されると共に、帯電器１７が感光ドラム１６の表面を帯電させる。

そして、画像データに基づいて、光ビームが光走査装置３０から感光ドラム１６へ出射される。感光ドラム１６の表面には、光ビームが照射されることによって静電潜像が形成される。感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像部１８で現像されることにより、トナー像として可視像となる。

その後、用紙は転写ローラー１９と感光ドラム１６との間を通過する。その際、転写ローラー１９に印加された転写バイアスによって感光ドラム１６のトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部９において定着ローラー２３と加圧ローラー２４とにより加熱及び加圧される。その結果、トナー像が用紙に定着する。

図２に示すように、光走査装置３０は、筐体３１と、筐体３１の内部に収容されて光源３３からの光を反射するポリゴンミラー（偏向部）３４と、筐体３１の内部においてポリゴンミラー３４により反射された光ビームの光路に設けられた結像レンズ３５と、筐体３１に装着された蓋部材（図示省略）とを備えている。

ポリゴンミラー３４は、ポリゴンモータ（図示省略）を介して筐体３１の底部に設けられている。ポリゴンミラー３４は、回転多面鏡であってポリゴンモータにより回転駆動される。

光源３３は、図２に示すように、筐体３１の側壁部に配置されている。光源３３は、例えばレーザダイオードを有するレーザー光源である。そして、光源３３は、筐体３１の底壁部に配置された反射ミラー３７に向けて光ビームを出射する。反射ミラー３７は、光源３３からの光ビームを反射してポリゴンミラー３４に入射させる。尚、図中の符号４１はコリメータレンズであり、符号４２はシリンドリカルレンズ４２である。

結像レンズ３５は、例えばｆθレンズであり、図２に示すように、ポリゴンミラー３４の側方において筐体３１の底部に設置されている。結像レンズ３５は主走査方向に長い長尺形状を有している。結像レンズ３５の厚み（図２に左右方向の寸法であって光軸方向の寸法）は、主走査方向の中央部において最大となり、主走査方向の両端部に向かうにしたがって徐々に小さくなっている。

また筐体３１の内部には、結像レンズ３５に対してポリゴンミラー３４側と反対側に、反射ミラー３８が配置されている。反射ミラー３８は、主走査方向に沿って長尺状に延びている。

以上のように構成された光走査装置３０では、光源３３から出射した光ビームは、コリメータレンズ４１、シリンドリカルレンズ４２及び反射ミラー３７を経由してポリゴンミラー３４に集光される。ポリゴンミラー３４に集光された光ビームは、ポリゴンミラー３４の反射面により反射され、走査光として結像レンズ３５に入射する。結像レンズ３５を通過した走査光は、反射ミラー３８により開口部３９（図１参照）を介して筐体３１の外部の感光ドラム１６へ向けて反射される。こうして、走査光は、感光ドラム１６の表面（被走査面に相当）に結像する。感光ドラム１６の表面に結像された走査光は、ポリゴンミラー３４の回転によって感光ドラム１６の表面を主走査方向に走査しながら感光ドラム１６の表面に静電潜像を形成する。

上記光源３３はコントローラー１００より作動制御される。コントローラー１００は温度センサー１０１に電気的に接続されている。コントローラー１００は、温度センサー１０１による検出温度を基に、例えば光源３３のクロック周波数を制御して、結像レンズ３５を通過後の光ビームの主走査方向の位置ずれを補正する補正制御を実行する。この補正制御は、コントローラー１００のメモリー内に記憶された補正データを基に実行される。

上記温度センサー１０１は樹脂部５０に埋め込まれている。樹脂部５０は、結像レンズ３５と熱伝導率及び比熱が同一又は略同一の樹脂材料により形成されている。ここで「略同一」とは、値の差が±１０％以内の場合をいう。本実施形態では、結像レンズ３５はシクロオレフィン系の樹脂からなり、その熱伝導率が０．２［Ｊ／Ｋ・ｍ］程度であり、比熱が１．４６０［Ｊ／Ｋ・ｇ］であるのに対し、樹脂部５０はアクリル系樹脂からなり、その熱伝導率は０．２１ ［Ｊ／Ｋ・ｍ］であり、比熱は１．４６３［Ｊ／Ｋ・ｇ］である。

図３及び図４に示すように、樹脂部５０は、略直方体状に形成されていて、筐体３１の底壁部上に接着固定されている。樹脂部５０は、筐体３１と一体形成されていてもよい。樹脂部５０の高さ（図２の紙面垂直方向の寸法）は結像レンズ３５の高さと等しい。樹脂部５０の厚み（図２の左右方向の寸法）は結像レンズ３５の主走査方向の中央部の厚みと等しい。温度センサー１０１は、樹脂部５０における主走査方向の中央部において厚み方向の中央部で且つ高さ方向の中央部に配置されている。尚、図３中の符号１０１ａは、温度センサー１０１をコントローラー１００に接続するための電気配線である。

以上説明したように、本実施形態では、温度センサー１０１は、結像レンズ３５と熱伝導率及び比熱が略等しい樹脂部５０に埋め込まれている。これにより、コントローラー１００による光ビームの主走査方向の位置ずれ補正を安価な構成で精度良く行うことができる。

すなわち、例えば温度センサー１０１により結像レンズ３５の表面温度を検出したとすると、温度上昇局面と下降局面とで、温度センサー１０１の検出温度が同じであっても、結像レンズ３５の熱変形に起因する光ビームの主走査方向の位置ずれ量は異なる。これは以下のように説明される。温度上昇局面では、結像レンズ３５の表面は急速に加熱されるものの、結像レンズ３５の内部の温度は直ぐには上昇しないので結像レンズ３５の熱変形は小さい。一方、光走査装置３０の温度下降局面では、結像レンズ３５の表面は急速に冷却されるものの、結像レンズ３５の内部の温度は直ぐには低下しないので、結像レンズ３５の熱変形量は温度上昇局面に比べて大きくなる。したがって、従来の光走査装置３０では、温度上昇局面と温度下降局面とでそれぞれ異なる補正データを用意する必要があり、メモリー容量の増加及び補正演算量の増加を招くという問題があった。

これに対して本実施形態では、温度センサー１０１を結像レンズ３５と同じ樹脂材料からなる樹脂部５０に埋め込むことによって、結像レンズ３５の内部の温度を温度センサー１０１により擬似的に検出するようにした。したがって、温度センサー１０１により結像レンズ３５の表面温度を検出した場合のように温度上昇局面と下降局面とで異なる補正データを用いる必要がなくなる。よって、メモリー容量やコントローラー１００の演算能力を増加させることなく安価な構成により光ビームの主走査方向の位置ずれをコントローラー１００により精度良く補正することができる。

また、本実施形態では、温度センサー１０１は、上記樹脂部５０の主走査方向の中央部において該樹脂部５０の高さ方向の中央部で且つ厚み方向の中央部に配置されている。これによれば、結像レンズ３５の内部の温度分布を考慮して結像レンズ３５の内部の平均的な温度を検出することができる。

《実施形態２》
図６及び図７は、実施形態２を示している。この実施形態は、樹脂部５０の形状が上記実施形態１とは異なる。尚、図３及び図４と同じ構成部分には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態２では、樹脂部５０は結像レンズ３５と同じ形状及び同じ大きさを有している。温度センサー１０１は、樹脂部５０における主走査方向の中央部において厚み方向の中央部で且つ高さ方向の中央部に配置されている。樹脂部５０の材質は上記実施形態１と同様である。

本実施形態では、樹脂部５０は、結像レンズ３５と同じ形状及び大きさを有しているので、温度センサー１０１による結像レンズ３５の内部温度の擬似検出精度をより一層向上させることができる。よって、上記実施形態１と同様の作用効果をより一層確実に得ることができる。

また、本実施形態では、上記温度センサー１０１は、上記樹脂部５０の主走査方向の中央部において上記樹脂部の高さ方向の中央部で且つ厚み方向の中央部に配置されている。これによれば、結像レンズ３５の内部の温度分布を考慮して結像レンズ３５の内部の平均的な温度を検出することができる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、温度センサー１０１を樹脂部５０の主走査方向の中央部に一つだけ配置するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、樹脂部５０の主走査方向の両端部と中央部とにそれぞれ温度センサー１０１を一つずつ合計３つ配置して、３つの温度センサー１０１の検出温度の平均値を基にコントローラー１００による補正制御を実行するようにしてもよい。

上記実施形態では、偏向部としてポリゴンミラーを、結像レンズとしてｆθレンズをそれぞれ採用しているが、これに限られず、例えば、偏向部としてMEMSミラーを、結像レンズとしてアークサイン（arcsin）レンズをそれぞれ採用するようにしてもよい。

上記実施形態では、光走査装置３０をモノクロ方式の画像形成装置に適用した例を示したが、これに限ったものではなく、タンデム式のカラー方式の画像形成装置に適用するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、画像形成装置用の光走査装置、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。

１６ 被走査面
３３ 光源
３４ ポリゴンミラー（偏向部）
３５ 結像レンズ
５０ 樹脂部
１０１ 温度センサー

Claims (5)

1. 光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを偏向して主走査方向に走査させる偏向部と、上記偏向部により偏向走査された光ビームを被走査面上にて等速度で結像させる結像レンズと、上記偏向部及び結像レンズを収容する筐体と、上記結像レンズの温度を検出する温度センサーと、上記温度センサーにより検出された検出温度を基に、上記被走査面上における光ビームの主走査方向の位置ずれを補正する補正部とを備えた、画像形成装置用の光走査装置であって、
   上記結像レンズは、温度上昇局面と温度下降局面とで、表面温度が同じであっても、温度下降局面の方が温度上昇局面に比べて熱変形量が大きくなる特性を有しており、
   上記筐体内に設けられ、上記結像レンズと同一又は略同一の比熱及び熱伝導率を有する樹脂部をさらに備え、
   上記温度センサーは上記樹脂部の内部に埋め込まれている、画像形成装置用の光走査装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置用の光走査装置において、
   上記樹脂部は、上記結像レンズの高さと同じ高さを有し且つ上記結像レンズの主走査方向の中央部における厚みと同じ厚みを有し、
   上記温度センサーは、上記樹脂部の主走査方向の中央部において該樹脂部の高さ方向の中央部で且つ厚み方向の中央部に配置されている、画像形成装置用の光走査装置。
3. 請求項１又は２記載の画像形成装置用の光走査装置において、
   上記樹脂部は、上記結像レンズと同じ形状を有している、画像形成装置用の光走査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置用の光走査装置において、
   上記温度センサーは、上記樹脂部の内部における主走査方向の両端部と中央部とにそれぞれ設けられており、
   上記補正部は、上記各温度センサーによる検出温度の平均値を基に、上記被走査面上における光ビームの主走査方向の位置ずれを補正する、画像形成装置用の光走査装置。
5. 請求項１乃至４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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