JP6663136B2 - 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、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、副走査方向の位置が異なる複数の光ビームを出射する光源と、該光源から出射された複数の光ビームを偏向走査させる偏向器と、偏向器にて偏向走査された光ビームを被走査面上に結像させる結像レンズとを備えたマルチビーム型の光走査装置は知られている。

この種の光走査装置は、複数の光ビームによる画像データの書込みタイミングを同期させるべく同期検知センサーを備えている（例えば、特許文献１参照）。偏向器の光路下流側には、偏向器にて偏向された複数の光ビームを反射して同期検知センサーに導く反射ミラーが設けられている。同期検知センサーは、反射ミラーにより反射された複数の光ビームを検知してそれぞれの検知信号を制御部に出力する。そして、制御部は、同期検知センサーより受信した複数の光ビームのうち一の光ビームを、画像データの書き出しタイミングを決定するための同期検知信号として使用する。

特開２００８−２７９６３２号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す従来のマルチビーム型の光走査装置では、偏向器の作動時の発熱等により反射ミラーを保持するハウジングが熱変形して、同期検知用の光ビームが同期検知センサーの検知面から外れてしまうという問題があった。

この問題を解決するべく、同期検知センサーの光路上流側に、副走査方向にパワーを持つ集光レンズを設けることが考えられる。しかしこの場合、集光レンズを別途必要とするのでコスト増加を招くという問題がある。

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、ハウジングの熱変形に起因して同期検知用の光ビームが同期検知センサーの検知面から外れた場合でも、複数の光ビームによる画像データの書き出しタイミングの基準となる同期検知信号を検知可能な光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る光走査装置は、副走査方向の位置が異なる複数の光ビームを出射する光源と、 上記光源より出射された複数の光ビームを偏向させる偏向器と、該偏向器を収容するハウジングと、上記偏向器により偏向された複数の光ビームを被走査面に結像させる結像レンズと、上記偏向器にて偏向された各光ビームを検知したときにそれぞれの検知信号を出力する同期検知センサーと、上記偏向器によって偏向された光ビームを上記同期検知センサーに向けて反射する反射ミラーと、上記同期検知センサーから出力される複数の検知信号を受信して、該受信した検知信号のうちの一つを画像データの書き出しタイミングを決定するための同期検知信号として使用する制御部と、を備えている。

そして、上記ハウジングの温度又は当該ハウジングの温度に関連する温度を検出する温度検出センサーをさらに備え、上記制御部は、上記同期検知センサーの検知面から外れた光ビームの検知信号を同期検知信号として使用しないように、上記温度検出センサーによる検出温度に応じて、同期検知信号として使用する検知信号を選択的に切替えるように構成されている。

本発明によれば、ハウジングの熱変形に起因して同期検知用の光ビームが同期検知センサーの検知面から外れた場合でも、複数の光ビームによる画像データの書き出しタイミングの基準となる同期検知信号を検知可能な光走査装置及び画像形成装置が提供される。

図１は、本実施形態における画像形成装置の内部構造を示す概略図である。 図２は、光走査装置を示す斜視図である。 図３は、各光源を軸方向の基端部側から見た概略図である。 図４は、図２のV−V線断面図である。 図５は、光走査装置の制御系の一部を示すブロック図である。 図６は、コントローラーにより実行される同期制御の一例を示すフローチャートである。 図７は、同期検知センサーを示す検知面側から見た平面図であって、温度センサーによる検知温度が所定温度以下の状態における光ビームの走査位置を模式的に示した図である。 図８は、温度センサーによる検知温度が所定温度を越えて第四光ビームが同期検知センサーの検知面から外れた状態を示す図４相当図である。

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１を示す概略構成図を示す。上記画像形成装置１は、タンデム方式のカラープリンターであって、箱形の筐体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用紙Ｐに転写形成する。画像形成部３の下方には、レーザー光を照射する４つの光走査装置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、用紙Ｐを貯留する給紙部６が配置されている。転写ベルト５の右側の上方には、用紙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。筐体２の上部には、定着部８で定着処理が施された用紙Ｐを排出する排紙部９が形成されている。画像形成装置１内には、給紙部６から排紙部９に向かって延びる用紙搬送路Ｔが設けられている。

上記画像形成部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。各画像形成ユニット１０の下方にはそれぞれ上記光走査装置４が配置されている。各画像形成ユニット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の左側には、現像装置１３が配置され、各感光体ドラム１１の直上には、一次転写ローラー１４が配置され、各感光体ドラム１１の右側には、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。

各感光体ドラム１１は、帯電器１２によって周面が一定に帯電され、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から照射される。この結果、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、一次転写ローラー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。

転写ベルト５の右側には、二次転写ローラー１６が配置されている。二次転写ローラー１６は、転写ベルト５と当接した状態で配置されている。二次転写ローラー１６は、給紙部６から用紙搬送路Ｔに沿って搬送されてくる用紙Ｐを該二次転写ローラー１６と転写ベルト５とで挟持する。二次転写ローラー１６には転写バイアスが印加されており、この印加された転写バイアスにより転写ベルト５上のトナー像が用紙Ｐに転写される。

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とにより用紙Ｐを挟持して加圧しながら加熱する。そうして、定着部８は、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させる。定着処理後の用紙Ｐは、排紙部９に排出される。

次に、図２を参照して各光走査装置４について詳細に説明する。各光走査装置４の構成は同じであるため、そのうちの１つの光走査装置４についてのみ説明を行い、他の光走査装置４についての説明は省略する。

光走査装置４は密閉状のハウジング４０を有している。ハウジング４０は、底壁部４１と、底壁部４１から副走査方向に沿って起立する側壁部４２と、不図示の蓋部とを有している。

ハウジング４０の側壁部４２には、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）等からなる光源４３が設けられている。光源４３は、側壁部４２の外側面に取付けられた基板４４に実装されている。光源４３は、複数の光ビームを出射するマルチビーム光源であって、図３に示すように、第一発光点ＬＤ１、第二発光点ＬＤ２、第三発光点ＬＤ３及び第四発光点ＬＤ４を有している。

四つの発光点ＬＤ１〜ＬＤ４は、光源４３の基端部側（光出射側とは反対側）から見て、ポリゴンミラー４６の回転方向（図３の左右方向）に対し斜めに交差する方向に互いに間隔を空けて配置されている。そして、各発光点ＬＤ１〜ＬＤ４がそれぞれ光ビームＢ１〜Ｂ４が出射される。

ハウジング４０の内部には、光源４３から出射される光ビームＢ１〜Ｂ４の出射方向に沿って、コリメーターレンズ（図示省略）、シリンドリカルレンズ４５、及び偏向器としてのポリゴンミラー４６が一直線上に配置されている。ポリゴンミラー４６の側方には、第一結像レンズ４８ａ及び第二結像レンズ４８ｂが径方向に間隔を空けて配置され、第二結像レンズ４８ｂの側方には折返しミラー４７が配置されている。第一結像レンズ４８ａ及び第二結像レンズ４８ｂは、例えばｆθレンズからなる。

上記ポリゴンミラー４６は、周面に複数の反射面を有する多角形状の回転ミラーである。ポリゴンミラー４６は、各発光点ＬＤ１〜ＬＤ４から出射された光ビームＢ１〜Ｂ４を反射（偏向）して主走査方向に走査させる。第一結像レンズ４８ａ及び第二結像レンズ４８ｂは、ポリゴンミラー４６により偏向走査された光ビームＢ１〜Ｂ４を等速変換する。折返しミラー４７は、第二結像レンズ４８ｂを通過した光ビームＢ１〜Ｂ４を反射して感光体ドラム１１の周面に導く。

上記ハウジング４０にはさらに、同期検知ミラー４９と、同期検知センサー５０と、同期検知センサー５０が実装されたセンサー基板５１とが設けられている。

同期検知ミラー４９は、ポリゴンミラー４６によって偏向されて有効走査範囲（実際に画像データの書き込みが行われる範囲）を外れた光路を進む光ビームＢ１〜Ｂ４を同期検知センサー５０に向けて反射する。尚、ポリゴンミラー４６により偏向されて有効走査範囲内の光路を進む光ビームＢ１〜Ｂ４は、感光体ドラム１１の周面を軸方向（主走査方向）に走査して露光する。

同期検知センサー５０は、ハウジング４０の底壁部４１に垂直に固定されたセンサー基板５１に実装されている。同期検知センサー５０は、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ等により構成されている。同期検知センサー５０は、光ビームＢ１〜Ｂ４が検知面５０ａを通過した時に各光ビームＢ１〜Ｂ４の検知信号を出力する。同期検知センサー５０より出力された検知信号は後述するコントローラー１００に送信される。

図４に示すように、同期検知ミラー４９は、ハウジング４０の底壁部４１に立設されたミラー固定板４０ａに板バネ５５を用いて押圧固定されている。ミラー固定板４０ａは、ハウジング４０に一体成形されている。ミラー固定板４０ａは、ポリゴンミラー４６側から見て矩形板の一部を切り欠いたＬ字形状をなしている。同期検知ミラー４９の一部は、ミラー固定板４０ａの該切欠き部分から露出しており、この露出部分にてポリゴンミラー４６からの光ビームＢ１〜Ｂ４を反射する。

ミラー固定板４０ａのミラー固定面側とは反対側面には、ハウジング４０の温度を検出するための温度センサー５２が設けられている。温度センサー５２はコントローラー１００（図５参照）に電気的に接続されている。温度センサー５２は、検出した温度に対応する温度信号をコントローラー１００に送信する。

図５に示すように、コントローラー１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するマイクロコンピューターからなる。コントローラー１００は、同期検知センサー５０及び温度センサー５２から出力された各種の信号を基に、光源４３の各発光点ＬＤ１〜ＬＤ４の作動を制御して、画像データの書き出しタイミングの同期制御を行う。

図６を参照して、上記コントローラー１００により実行される同期制御の詳細を説明する。

ステップＳ１では、温度センサー５２からの温度信号を受信して、温度センサー５２による検出温度を読み込む。

ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだ検出温度が所定温度以下であるか否かを判定し、この判定がＮＯである場合にはステップＳ６に進む一方、ＹＥＳである場合にはステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、四つの光ビームＢ１〜Ｂ４のうち、第四発光点ＬＤ４から出力される光ビームＢ４を同期検知用の光ビーム（画像データの書き出しタイミングの基準をとるために使用する光ビーム）として使用する設定を行う。

ステップＳ４では、同期検知用の光ビームの検知信号を受信したか否かを判定し、この判定がＮＯである場合にはリターンする一方、ＹＥＳである場合にはステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、ステップＳ４で受信した同期検知用の光ビームの受信時を基準として、各光ビームＢ１〜Ｂ４による画像データの書き出しタイミングを制御し、しかる後にリターンする。

ステップＳ２の判定がＮＯである場合に進むステップＳ６では、四つの光ビームＢ１〜Ｂ４のうち、第一発光点ＬＤ１から出力される光ビームＢ１を同期検知用の光ビームとして使用する設定を行い、しかる後にステップＳ４に進む。

図７及び図８は、同期検知ミラー４９により同期検知センサー５０に向けて反射された光ビームＢ１〜Ｂ４の走査位置の概略を示している。図７は、ハウジング４０に熱変形が生じる前の状態（温度センサー５２による検出温度が所定温度以下の状態）を示している。この状態では、四つの光ビームＢ１〜Ｂ４のうち下側の３つが検知面５０ａを通過し、最も上端側の光ビームＢ１は検知面５０ａの外側を通過している。図８は、光走査装置４の作動時の発熱（例えばポリゴンモーターの軸受部からの発熱）よりハウジング４０に熱変形が生じている状態（温度センサー５２による検出温度が上記所定温度を超える状態）を示している。この状態では、折返しミラー４７の姿勢や位置が変化して、同期検知センサー５０に向けて反射された光ビームＢ１〜Ｂ４の位置が全体的に下側に移動した結果、四つの光ビームＢ１〜Ｂ４のうち上側の３つが検知面５０ａを通過し、最も下端側の光ビームＢ４が検知面５０ａよりも下側に外れている。

ここで、従来の光走査装置では、同期検知用の光ビームを最も下端側の光ビームＢ４に固定したとすると、ハウジング４０の温度が上昇した際に当該光ビームＢ４が検知面５０ａから外れて同期検知不能になる虞がある。

これに対して本実施形態の光走査装置４では、コントローラー１００は、ハウジング４０の熱変形により同期検知センサー５０の検知面５０ａから外れた最も下端側の光ビームＢ４の検知信号を同期検知信号として使用しないように、温度センサー５２による検出温度に応じて、同期検知信号として使用する検知信号を選択的に切替えるようにしている。

具体的には、コントローラー１００は、温度センサー５２による検出温度が上記所定温度以下である場合には、最も下端側に位置する光ビームＢ４の検知信号を同期検知信号として使用する一方、該検出温度が上記所定温度を超える場合には最も上端側の光ビームＢ１の検知信号を同期検知信号として使用するように構成されている。したがって、ハウジング４０の熱変形に起因して最も下端側の光ビームＢ４が検知面５０ａから外れたとしてもコントローラー１００による同期制御が不能になることもない。

また、本実施形態の光走査装置４では、光ビームＢ１〜Ｂ４の上下方向の移動を見越して検知面５０ａの上下方向の寸法を長くとる必要もないので、検知面５０ａを小型化して同期検知センサー５０のコストを抑えることができる。

また、本実施形態では、同期検知用の光ビームとして、四つの光ビームＢ１〜Ｂ４のうち両端に位置する２つの光ビームＢ１，Ｂ４の検知信号のうちの一方を選択して同期検知信号として使用するようにしている。したがって、例えば両端の２つの光ビームＢ１，Ｂ４の間に位置する光ビームＢ２，Ｂ３を同期検知信号として使用する場合に比べて画像データの書き出しタイミングを決定するアルゴリズムを簡素化することができる。よって、コントローラー１００の演算負担を低減することができる。

《他の実施形態》
上記実施形態では、ハウジング４０の温度を検出するための専用の温度センサー５２を設けるようにしているが、これに限ったものではなく、例えば第二結像レンズ４８ｂの温度又は当該結像レンズ４８ｂの温度に関連する温度を検出するための温度センサー５３（図２参照）を、上記温度センサー５２として兼用するようにしてもよい。この温度センサー５３は、色ずれを補正するために設けられている既存の温度センサーであって、例えば第二結像レンズ４８ｂの下側に設けられている。コントローラー１００は、温度センサー５３により検出された第二結像レンズ４８ｂの温度（又は当該温度に関連する温度）を基に、各光走査装置４の光源４３による複数の光ビームＢ１〜Ｂ４の出射タイミングを制御して色ずれを補正するように構成されている。

上記実施形態では、温度センサー５２によりハウジング４０の温度を検出するようにしているが、これに限ったものではなく、温度センサー５２によりハウジング４０の温度に関連する温度（例えばハウジング４０の周囲の大気温度）を検出するようにしてもよい。

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。

１ 画像形成装置
４ 光走査装置
４０ ハウジング
４３ 光源
４６ ポリゴンミラー
４７ 折返しミラー
４８ａ 第一結像レンズ
４８ｂ 第二結像レンズ
４９ 同期検知ミラー
５０ 同期検知センサー
５０ａ 検知面
５１ センサー基板
５２ 温度センサー
５３ 温度センサー
１００ コントローラー（制御部）
Ｂ１ 光ビーム
Ｂ２ 光ビーム
Ｂ３ 光ビーム
Ｂ４ 光ビーム
ＬＤ１ 第一発光点
ＬＤ２ 第二発光点
ＬＤ３ 第三発光点
ＬＤ４ 第四発光点

Claims (4)

1. 副走査方向の位置が異なる複数の光ビームを出射する光源と、 上記光源より出射され
   た複数の光ビームを偏向させる偏向器と、上記偏向器により偏向された複数の光ビームを被走査面に結像させる結像レンズと、上記偏向器にて偏向された各光ビームを検知したときにそれぞれの検知信号を出力する同期検知センサーと、上記偏向器によって偏向された光ビームを上記同期検知センサーに向けて反射する反射ミラーと、上記偏向器、上記結像レンズ、上記同期検知センサー及び上記反射ミラーを収容するハウジングと、上記同期検知センサーから出力される複数の検知信号を受信して、該受信した検知信号のうちの一つを画像データの書き出しタイミングを決定するための同期検知信号として使用する制御部と、を備えた光走査装置であって、
   上記ハウジングの温度又は当該ハウジングの温度に関連する温度を検出する温度検出センサーをさらに備え、
   上記制御部は、上記同期検知センサーの検知面から外れた光ビームの検知信号を同期検知信号として使用しないように、上記温度検出センサーによる検出温度に応じて、同期検知信号として使用する検知信号を選択的に切替えるように構成されている、光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   上記制御部は、上記温度検出センサーによる検出温度が所定温度以下である場合には、上記副走査方向の一側端に位置する光ビームの検知信号を同期検知信号として使用する一方、上記検出温度が上記所定温度を超える場合には上記副走査方向の他側端に位置する光ビームの検知信号を同期検知信号として使用するように構成されている、光走査装置。
3. 請求項１又は２記載の光走査装置を備えたタンデム式のカラー画像形成装置であって、
   上記光走査装置は各色のそれぞれに対して設けられており、
   上記温度検出センサーは、上記結像レンズの温度又は当該結像レンズの温度に関連する温度を測定するためのレンズ用温度センサーと兼用されており、
   上記制御部は、当該レンズ用温度センサーにより検出された結像レンズの温度又は当該温度に関連する温度を基に色ずれ補正制御を実行可能に構成されている、カラー画像形成装置。
4. 請求項１又は２記載の光走査装置を備えた画像形成装置。

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