JP6398391B2

JP6398391B2 - 光走査装置

Info

Publication number: JP6398391B2
Application number: JP2014138595A
Authority: JP
Inventors: 須賀　智昭; 智昭須賀
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: JP2016017994A

Description

本発明は、レーザ−プリンタ、ファクシミリ、デジタル複合機などの画像形成装置に用いられるレーザービームを走査する光走査装置、および、それを用いた画像形成装置に関する。

従来、レーザ−プリンタ等で用いられる光走査装置は、画像信号に応じて変調された光ビームが光源から発せられ、発せられた光ビームはカップリングレンズ、アパーチャ、シリンドリカルレンズを経た後、ポリゴンミラー等の偏向器によって偏向走査され、ｆθレンズ等の結像光学系によって、像担持体に光ビームを偏向走査する。また、光走査装置を小型化するために、折り返しミラーなどで光源から像担持体までの光路を折りたたんでいる。像担持体での変調タイミングを制御するために、走査上流には同期検知センサと呼ばれるフォトダイオードが設けられており、前記同期検知センサ上へも光ビームが走査するように、ミラーなどが設けられている。

ここで、像担持体へ入射する光ビームの光パワーは、像担持体の分光感度特性によって、所定の光パワーに設定する必要がある。そのため、光源の発光出力をコントロールするか、光源から像担持体までの光利用効率をコントロールする必要がある。ただし、光源の発光出力は大きくなるほど光の発振特性が良化する傾向にあり、定格出力を超えない範囲で、高出力で動作させた方が、画像品質も良化する。

特開２００８−０３３０６２号公報の技術では、光源から像担持体までの光利用効率をコントロールする方法が開示されている。しかしながら、前記所定の光パワーは、プリンタ画像濃度調整や像担持体の劣化に対応すべく、ある領域で変化させるのが一般的である。一方、光源から像担持体までの全系の光利用効率は、カップリング効率、偏向器、結像光学系、折り返しミラーなどの透過率、反射率の掛け算によってもたらされ、各々の部材の成形ばらつきによって、全系の光利用効率もばらついてしまう。

ここで、像担持体での所定の光パワーの変化範囲が広かったり、全系の光利用効率のばらつきが広かったりすると、それに伴って光源が発する光ビームの光パワーの必要範囲も広くなってしまう。光源が発する光ビームの必要範囲が、光源の定格出力範囲を超えてしまう場合は、全系の光利用効率を調整する必要が生じる。そこで、カップリングレンズとシリンドリカルレンズの間に、光量調整素子を容易に着脱可能に配置して、部材配置後の全系の光利用効率に応じて光量調整素子の透過率を選別して配置するなどの対応をとっている。

特開２０１０−０５５０５６号公報の技術では、光量調整素子を切替可能に配置して、部材配置後の全系の光利用効率に応じて光量調整素子の透過率を選別して配置している。
しかしながら、光量調整素子でもっとも安価な形状は平板状であるが、平板状の光量調整素子に略平行な光ビームが入射すると、光量調整素子の内部で多重反射による干渉現象が生じる。多重反射による干渉が起きていると、光源から発する光ビームの波長が微小に変動するだけで、光量調整素子へ入射する光パワーが変わらずとも、光量調整素子から出射される光パワーは変動してしまい、光量調整素子の透過率が変動するという課題があった。

上述した多重反射による干渉は、光量調整素子の透過率に対する内部反射率が大きいほど顕著になるため、光量調整素子の透過率が低くなるほど内部反射を低く設定する必要があるが、透過率が２０％以下となってくると、干渉の影響が画像品質に影響を及ぼさない程度まで、光量調整素子の内部反射率を低くすることはできないという課題があった。

特開２０１２−０４２６５３号公報の技術では、光量調整素子よりも光源から離れたシリンドリカルレンズにも透過率を下げるコーティングを施し、光量調整素子の透過率を内部反射による干渉の影響が画像品質に影響を及ぼさない範囲に留めている。しかしながら、透過率を下げるコーティングはコーティング時の成形ムラが生じやすく、個々の透過率にばらつきが生じやすい。特開２００７−２７９６７０号公報のように１つの光源が発する光ビームを分割し複数のシリンドリカルレンズを通過させる場合、前述したシリンドリカルレンズの個々の透過率のばらつきが大きいため、光量調整素子もそれぞれシリンドリカルレンズに対応したものを具備する必要があった。

本発明は、上記課題に鑑み、低透過率を求められる光走査装置において、安価に、光量調整素子での多重反射による干渉を低減し、透過率変動を低減することを目的とする。

請求項１の光走査装置は、１つないし複数の発光源を有する光源と、前記光源から発せられた光ビームを略平行に形成する１つないし複数のレンズで構成された第一レンズ群と、前記第一レンズ群を経た光ビームのサイズを規制する開口を有するアパーチャと、前記アパーチャを経た略平行な光ビームを非平行に形成する１つないし複数のレンズで構成された第二レンズ群と、前記第一レンズ群と前記第二レンズ群との間に設けられた平板状の光量調整素子と、を有する光走査装置において、前記第一レンズ群が、前記光源と前記光量調整素子との間に配置されたコリメートレンズを構成するものであり、前記光量調整素子における前記光ビームの出射側の１面に反射防止コーティングを施し、当該光量調整素子における前記光ビームの入射側の１面には透過率を下げる光量調整素子透過率低減コーティングを施し、前記コリメートレンズにおける前記光ビームの入射側の１面に反射防止コーティングを施し、当該コリメートレンズにおける前記光ビームの出射側の１面には透過率を下げるコーティングを施したことを特徴とする。

請求項１の光走査装置によれば、前記光量調整素子の少なくとも１面には透過率を下げるコーティングを施し、前記１つないし複数のレンズで構成された第一レンズ群の少なくとも１面には透過率を下げるコーティングを施したことで、平板状の光量調整素子での多重反射による干渉を低減し、透過率変動を低減することができる。

本発明の一実施形態の光走査装置と像担持体の要部構成を示す概略斜視図である。実施形態の光走査装置の偏向器までの要部構成を示す平面図（図２（Ａ））及び側面図（図２（Ｂ））である。実施形態の光走査装置における光量調整素子の配置方法を示す概略斜視図である。実施形態の光走査装置における光量調整素子の内部反射を説明する図である。実施形態の画像形成装置の要部構成を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態の光走査装置と像担持体の要部構成を示す概略斜視図、図２は実施形態の光走査装置の偏向器までの要部構成を示す平面図（図２（Ａ））及び側面図（図２（Ｂ））である。図３は実施形態の光走査装置における光量調整素子の配置方法を示す概略斜視図、図４は実施形態の光走査装置における光量調整素子の内部反射を説明する図、図５は実施形態の画像形成装置の要部構成を示す概略図である。

この実施形態の光走査装置５０２は、１つないし複数の発光源を有する光源１０１、「第一レンズ群」としてのコリメートレンズ１０２、光ビームのサイズを規制する開口を有するアパーチャ１０３を備えている。また、後述する光量調整素子１２０、「第二レンズ群」としてのシリンドリカルレンズ１０４、偏向器１０５を備えている。また、ｆθレンズ１０６、面倒れ補正レンズ１０７、第一折り返しミラー１０８、第二折り返しミラー１０９、第三折り返しミラー１１０を備えている。

図１及び図２に示すように、光源１０１から発せられた光ビームは、コリメートレンズ１０２によって略平行に形成され、アパーチャ１０３によって所定の大きさに切り取られる。この切り取られてサイズを規定された光ビームは、光量調整素子１２０を介してシリンドリカルレンズ１０４に向けられる。この光ビームはシリンドリカルレンズ１０４によって偏向器１０５上で副走査方向に集光され、偏向器１０５によって偏向走査される。偏向器１０５によって偏向走査された光ビームは、ｆθレンズ１０６、面倒れ補正レンズ１０７を通り、第一折り返しミラー１０８、第二折り返しミラー１０９、第三折り返しミラー１１０によって光路を折りたたまれ、後述する像担持体５０１に走査される。

像担持体５０１は例えば後述する画像形成装置の感光ドラム等である。なお、像担持体５０１での変調タイミングを制御するために、走査上流にはフォトダイオードからなる同期検知センサ１１２が設けられており、この同期検知センサ１１２上へも光ビームが走査される。シリンドリカルレンズ１０４の手前には光量調整素子１２０が配置されている。この光量調整素子１２０は、図３に示すようにネジにより当該光走査装置５０２の図示しない基部に対して固定され、容易に着脱可能となるように配置されている。

ここで、アパーチャ１０３から偏向器１０５までの透過率を、２５％、２０％、１５％で選択可能とさせる場合は、光量調整素子１２０の透過率を９０％、７２％、５４％で選択可能とする。そして、コリメートレンズ１０２の透過率が２７．８％となるようにコリメートレンズ１０２の透過率を下げるコーティングを施した。

図４に示すように光量調整素子１２０は透過率を下げる光量調整素子透過率低減コーティング１２１と反射を防止する反射防止コーティング１２２を備えている。図４において、平板状の光学素子である光量調整素子１２０内での多重反射は、出射面での反射と入射面での反射を繰り返して発生する。この多重反射を経て出射された光ビームの光パワーは、光ビームの波長と、板厚との関係で位相が変化し、出射時に合計された光パワーは強めあったり、弱めあったりする。

ここで、内部反射の合計反射率を３％としたとき、透過率が１５％の場合は多重反射による干渉によって生じる透過率変動は１２％から１８％となる。透過率が５４％の場合は透過率変動は５１％から５７％となり、設定した透過率に対する変動の寄与率は、５４％の場合の方が小さくてすむ。

一方、図４に示すようにコリメートレンズ１０２は透過率を下げる第一レンズ群透過率低減コーティング１３１と反射を防止する反射防止コーティング１３２を備えている。コリメートレンズ１０２での多重反射は非平面で反射光が分散するため、多重反射による干渉が生じにくい。これにより、平板状の光量調整素子１２０に求められる透過率を高透過率に設定することができ、多重反射による干渉を低減し、透過率変動を低減することができる。

光量調整素子１２０の透過率を下げる光量調整素子透過率低減コーティング１２１と、コリメートレンズ１０２の透過率を下げる第一レンズ群透過率低減コーティング１３１は金属と誘電体の多層膜で構成し、所望の透過率を精度よく設定できるようにした。

コリメートレンズ１０２の透過率を下げる第一レンズ群透過率低減コーティング１３１は光ビームが透過する面のうち、非平面である球面のみに施している。これにより、透過率を下げる第一レンズ群透過率低減コーティング１３１での反射光が光源上に集光するのを防止するとともに、コリメートレンズ１０２での多重反射による干渉を低減した。さらには第一レンズ群透過率低減コーティング１３１が施されていないもう一方の面には反射を防止する反射防止コーティング１３２を施し、多重反射による干渉をさらに低減した。

本実施例では光源から発せられた光ビームを略平行に形成する「第一のレンズ群」は１つのコリメートレンズ１０２である光走査装置の実施例であるが、「第一のレンズ群」を複数のレンズで構成した光走査装置においても本発明を適用可能である。

本実施例では略平行な光ビームを非平行に形成する「第二のレンズ群」は１つのシリンドリカルレンズ１０４である光走査装置の実施例であるが、「第二のレンズ群」を複数のシリンドリカルレンズで構成した光走査装置においても本発明を適用可能である。また、本実施例では略平行な光ビームを非平行に形成する「第二のレンズ群」は１つのシリンドリカルレンズ１０４である光走査装置の実施例であるが、「第二のレンズ群」を回折面を有する回折レンズで構成した光走査装置においても本発明を適用可能である。

図５は本発明の光走査装置を適用した一実施例の画像形成装置の概略構成図である。図５において画像形成装置は４つの像担持体５０１（ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー）と、前記４つの像担持体５０１に光ビームを偏向走査する光走査装置５０２と、前記４つの像担持体５０１にそれぞれ対応する現像装置５０３が具備されている。そして、前記光走査装置５０２によって露光された静電潜像をトナーで現像して顕像化している。なお、前記現像装置５０３は各々対応する像担持体５０１とともにユニット化されている。

前記像担持体５０１上に形成されたトナー像は、前記４色の単色トナー像が重なってフルカラー画像となるように、中間転写装置５０４にて無端ベルト状の中間転写ベルトに一度転写されてからシート状の記録媒体５０５に転写される。なお、転写方式は上述したような像担持体とシート状の記録媒体との間に転写体を介在させる中間転写方式の他に、像担持体５０１から直接シート状の記録媒体に転写する直接転写方式の画像形成装置でも良い。前記トナー像が転写されたシート状の記録媒体５０５は定着装置５０６によって、熱・圧力を加えられシート状の記録媒体５０５に永久定着され排出トレーに排出される。

ここで、本実施例では多色画像形成装置に本発明の光走査装置を適用したが、前記像担持体５０１、光走査装置５０２、現像装置５０３を１つのみ具備する単色画像形成装置に適用しても同様の効果を得ることができる。

以上のように、実施形態によれば、前記光量調整素子１２０を容易に着脱可能とした。これにより、透過率の異なる複数の光量調整素子を選択し、全系の光利用効率を所望の光利用効率に設定可能とすることができる（請求項２）。

また、光量調整素子１２０ないしコリメートレンズ１０２（第一レンズ群）に施した透過率を下げるコーティングには金属膜を使用した。これにより、光量調整素子１２０ないしコリメートレンズ１０２（第一レンズ群）の透過率を幅広い範囲で設定することができる（請求項３）。

また、光量調整素子１２０ないしコリメートレンズ１０２（第一レンズ群）に施した透過率を下げるコーティングには誘電体膜を使用した。これにより、光量調整素子１２０ないしコリメートレンズ１０２（第一レンズ群）の透過率を精度よく設定することができる（請求項４）。

また、光量調整素子１２０ないしコリメートレンズ１０２（第一レンズ群）に施した透過率を下げるコーティングは多層膜とした。これにより、光量調整素子１２０ないしコリメートレンズ１０２（第一レンズ群）の透過率を幅広い範囲で、精度よく設定することができる（請求項５）。

また、コリメートレンズ１０２（第一レンズ群）に施した透過率を下げるコーティングは、コリメートレンズ１０２（第一レンズ群）の透過面のうち、非平面に施したことで、光源への戻り光を低減させることができる（請求項６）。

また、光量調整素子１２０ないしコリメートレンズ１０２（第一レンズ群）の少なくとも１面には、反射防止コーティングを施した。これにより、光量調整素子１２０ないしコリメートレンズ１０２（第一レンズ群）での多重反射による干渉を低減し、透過率変動を低減することができる（請求項７）。

また、画像形成装置に実施例の光走査装置５０２を具備したことで、画像形成装置において、上記と同様な効果を得ることができる（請求項８）。

また、多色画像形成装置に実施例の光走査装置５０２を具備したことで、多色画像形成装置において、上記と同様な効果を得ることができる（請求項９）。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１０１光源
１０２コリメートレンズ（第一レンズ群）
１３１第一レンズ群透過率低減コーティング
１３２反射防止コーティング
１０３アパーチャ
１０４シリンドリカルレンズ（第二レンズ群）
１０５偏向器
１０６ｆθレンズ
１０７面倒れ補正レンズ
１０８第一折り返しミラー
１０９第二折り返しミラー
１１０第三折り返しミラー
１２０光量調整素子
１２１光量調整素子透過率低減コーティング
１２２反射防止コーティング
５０１像担持体
５０２光走査装置
５０３現像装置
５０４中間転写装置
５０５記録媒体
５０６定着装置

特開２００８−０３３０６２号公報特開２０１０−０５５０５６号公報特開２０１２−０４２６５３号公報特開２００７−２７９６７０号公報

Claims

１つないし複数の発光源を有する光源と、
前記光源から発せられた光ビームを略平行に形成する１つないし複数のレンズで構成された第一レンズ群と、
前記第一レンズ群を経た光ビームのサイズを規制する開口を有するアパーチャと、
前記アパーチャを経た略平行な光ビームを非平行に形成する１つないし複数のレンズで構成された第二レンズ群と、
前記第一レンズ群と前記第二レンズ群との間に設けられた平板状の光量調整素子と、を有する光走査装置において、
前記第一レンズ群が、前記光源と前記光量調整素子との間に配置されたコリメートレンズを構成するものであり、
前記光量調整素子における前記光ビームの出射側の１面に反射防止コーティングを施し、当該光量調整素子における前記光ビームの入射側の１面には透過率を下げる光量調整素子透過率低減コーティングを施し、
前記コリメートレンズにおける前記光ビームの入射側の１面に反射防止コーティングを施し、当該コリメートレンズにおける前記光ビームの出射側の１面には透過率を下げるコーティングを施した
ことを特徴とする光走査装置。
前記光量調整素子は、当該光走査装置の基部に対して着脱可能に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
前記光量調整素子ないし前記第一レンズ群に施した透過率を下げるコーティングには金属膜を使用した
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
前記光量調整素子ないし前記第一レンズ群に施した透過率を下げるコーティングには誘電体膜を使用した
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光走査装置。
前記光量調整素子ないし前記第一レンズ群に施した透過率を下げるコーティングは多層膜とした
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光走査装置。
前記第一レンズ群に施した透過率を下げるコーティングは、前記第一レンズ群の透過面のうち、非平面に施した
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光走査装置。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。
前記画像形成装置が多色画像を形成する多色画像形成装置であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。