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技術 レーザー走査光学装置

出願人 コニカミノルタ株式会社
発明者 妹尾渉大木誠植村英生
出願日 2011年10月6日 (7年4ヶ月経過) 出願番号 2011-221907
公開日 2013年5月9日 (5年9ヶ月経過) 公開番号 2013-083705
状態 特許登録済
技術分野 機械的光走査系 レーザービームプリンタ レンズ鏡筒 レンズ系 FAXの走査装置
主要キーワード 幅寸法差 レーザー走査光学装置 湾曲調整 光路折返しミラー 光路設定 色間差 アクセス方向 調整治具
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この項目の情報は公開日時点(2013年5月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

レーザー走査光学装置において、適切な走査線湾曲調整アクセス方向を選択できるともにスペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定可能とする。

解決手段

複数の光源手段から発せられた光束は偏向平面に対してそれぞれ異なる角度を有して偏向手段10に入射し、走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持つ走査レンズは、複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置されている。走査レンズは副走査方向Zに非対称な断面形状を有し、走査レンズをその弾性変形によって走査線湾曲を調整する調整機構を備えている。走査レンズのうち少なくとも二つ23y,23kと23m,23cとは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための基準座面を副走査方向Zの両側部に有している。

概要

背景

通常、タンデム方式画像形成装置に搭載されるレーザー走査光学装置では、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)及びK(ブラック)の各色に対応する光路を形成し、それぞれの光源から発せられたレーザー光束で対応する被走査面上を走査している。各色の光路を設定する自由度を高めるために、特許文献1には、主走査方向に非対称走査レンズのうち少なくとも二つは副走査方向の位置決め基準を両側に有している走査装置が記載されている。

一方、走査レンズに関しては、走査線湾曲を調整するための機構付設されており、この調整には走査レンズの主走査方向の中央部分を撓ませるためのネジ部材ドライバなどの調整治具アクセスする必要がある。光路を設定する自由度を高めるには、このような走査線の湾曲調整のためのアクセス方向を考慮する必要があり、前記特許文献1では、ここまで考慮されていない。

特に、光源から放射された光束が偏向手段へ偏向平面と異なる角度を有して入射する(以下、斜入射と称する)方式では、光路が対称となる二つの光路において走査レンズを同形状としてコストダウンを図った場合、走査レンズが副走査方向に非対称であれば、一方の走査レンズについて適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を定めてしまうと、走査線湾曲調整のための基準座面が一義的に決まってしまうので、それ以外の同形状の走査レンズについては適切な走査線湾曲調整のアクセス方向とはならず、光路や他の部品との干渉を避けるためにスペースの増大や折返しミラーの増加につながる、換言すれば、光路設定の自由度が小さくなるという問題点を有している。

概要

レーザー走査光学装置において、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるともにスペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定可能とする。複数の光源手段から発せられた光束は偏向平面に対してそれぞれ異なる角度を有して偏向手段10に入射し、走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持つ走査レンズは、複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置されている。走査レンズは副走査方向Zに非対称な断面形状を有し、走査レンズをその弾性変形によって走査線の湾曲を調整する調整機構を備えている。走査レンズのうち少なくとも二つ23y,23kと23m,23cとは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための基準座面を副走査方向Zの両側部に有している。

目的

本発明の目的は、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるともにスペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できるレーザー走査光学装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

レーザー光束射出する複数の光源手段と、前記複数の光源手段のそれぞれから発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光束をそれぞれの光源手段に対応する複数の被走査面上に結像させる走査光学素子と、を備えたレーザー走査光学装置において、前記複数の光源手段から発せられた光束は偏向平面に対してそれぞれ異なる角度を有して前記偏向手段に入射し、前記走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持つ走査レンズは、前記複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置され、前記走査レンズは副走査方向に非対称な断面形状を有し、前記走査レンズをその弾性変形によって走査線湾曲を調整する調整機構を備え、前記走査レンズのうち少なくとも二つは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための基準座面を副走査方向の両側部に有すること、を特徴とするレーザー走査光学装置。

請求項2

同形状をなす前記二つの走査レンズは、前記複数の光源手段から発せられた光束のうち前記偏向手段へ入射する角度の小さい光束の光路中に配置された走査レンズであり、かつ、走査線の湾曲を調整するためにアクセスする方向が逆方向であること、を特徴とする請求項1に記載のレーザー走査光学装置。

請求項3

前記走査レンズは互いに同形状のものが2種類設けられ、それぞれの走査レンズの走査線の湾曲を調整するための基準座面を副走査方向の両側部に有すること、を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザー走査光学装置。

請求項4

前記走査レンズは材料の光弾性係数が40×10-12(Pa−1)以上であり、前記複数の光源手段から発せられた光束のうち前記偏向手段へ入射する角度の大きい光束の光路中に配置された走査レンズは、走査線の湾曲を調整するための基準座面が副走査方向の片側部のみに有すること、を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザー走査光学装置。

請求項5

四つの光源手段から発せられた光束が進行する四つの光路を備え、前記走査レンズは材料の光弾性係数が40×10-12(Pa−1)以上であり、前記偏向手段へ入射する角度の大きい光束の光路中に配置された2本の走査レンズは、同形状であり、かつ、走査線の湾曲を調整するための基準座面が副走査方向の片側部のみに有し、前記偏向手段へ入射する角度の小さい光束の光路中に配置された2本の走査レンズは、同形状であり、かつ、走査線の湾曲を調整するための基準座面が副走査方向の両側部に有すること、を特徴とする請求項1、請求項2又は請求項4に記載のレーザー走査光学装置。

技術分野

0001

本発明は、レーザー走査光学装置、特に、画像データに基づいて変調される複数の光源手段から発せられるレーザー光束でそれぞれの光源手段に対応する複数の被走査面上を走査するレーザー走査光学装置に関する。

背景技術

0002

通常、タンデム方式画像形成装置に搭載されるレーザー走査光学装置では、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)及びK(ブラック)の各色に対応する光路を形成し、それぞれの光源から発せられたレーザー光束で対応する被走査面上を走査している。各色の光路を設定する自由度を高めるために、特許文献1には、主走査方向に非対称走査レンズのうち少なくとも二つは副走査方向の位置決め基準を両側に有している走査装置が記載されている。

0003

一方、走査レンズに関しては、走査線湾曲を調整するための機構付設されており、この調整には走査レンズの主走査方向の中央部分を撓ませるためのネジ部材ドライバなどの調整治具アクセスする必要がある。光路を設定する自由度を高めるには、このような走査線の湾曲調整のためのアクセス方向を考慮する必要があり、前記特許文献1では、ここまで考慮されていない。

0004

特に、光源から放射された光束が偏向手段へ偏向平面と異なる角度を有して入射する(以下、斜入射と称する)方式では、光路が対称となる二つの光路において走査レンズを同形状としてコストダウンを図った場合、走査レンズが副走査方向に非対称であれば、一方の走査レンズについて適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を定めてしまうと、走査線湾曲調整のための基準座面が一義的に決まってしまうので、それ以外の同形状の走査レンズについては適切な走査線湾曲調整のアクセス方向とはならず、光路や他の部品との干渉を避けるためにスペースの増大や折返しミラーの増加につながる、換言すれば、光路設定の自由度が小さくなるという問題点を有している。

先行技術

0005

特開2006−154097号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明の目的は、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるともにスペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できるレーザー走査光学装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一形態であるレーザー走査光学装置は、
レーザー光束を射出する複数の光源手段と、
前記複数の光源手段のそれぞれから発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向された光束をそれぞれの光源手段に対応する複数の被走査面上に結像させる走査光学素子と、
を備えたレーザー走査光学装置において、
前記複数の光源手段から発せられた光束は偏向平面に対してそれぞれ異なる角度を有して前記偏向手段に入射し、
前記走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持つ走査レンズは、前記複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置され、
前記走査レンズは副走査方向に非対称な断面形状を有し、
前記走査レンズをその弾性変形によって走査線の湾曲を調整する調整機構を備え、
前記走査レンズのうち少なくとも二つは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための基準座面を副走査方向の両側部に有すること、
を特徴とする。

0008

前記レーザー走査光学装置においては、走査光学素子のうち最も大きい副走査方向のパワーを持ち、複数の光源手段から発せられたそれぞれの光束の光路中に配置された走査レンズのうち少なくとも二つは同形状をなし、かつ、走査線の湾曲を調整するための基準座面を副走査方向の両側部に有すため、走査線湾曲調整のアクセス方向を副走査方向のいずれの側からも設定可能となり、スペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路の引き回しを考慮したうえで、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できる。

発明の効果

0009

本発明によれば、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるとともに、スペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できる。

図面の簡単な説明

0010

実施例1であるレーザー走査光学装置を示す副走査方向の立面図である。
実施例2であるレーザー走査光学装置を示す副走査方向の立面図である。
走査線湾曲調整機構を示す光軸方向から見た正面図である。
図3のD−D断面図である。
走査レンズの副走査方向断面図で、(A)は斜入射角の小さい内側の光路に配置される走査レンズを示し、(B)は斜入射角の大きい外側の光路に配置される走査レンズを示す。
ポリゴンミラーに対する斜入射角の説明図である。

実施例

0011

以下、本発明に係るレーザー走査光学装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。また、それぞれの符号に付した添字y、m、c、kはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の光路に配置された部材であることを意味し、説明の文章においていずれの色にも該当する場合には添字としての記載は省略する。

0012

(実施例1、図1参照)
実施例1であるレーザー走査光学装置1Aは、タンデム方式のカラー画像形成装置に用いられるものであり、図1に示すように、四つの感光体ドラム40y,40m,40c,40k上にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するように構成されている。感光体ドラム40上に形成された4色の画像(静電潜像)はトナーにて現像された後、図示しない中間転写ベルト上に1次転写/合成され、記録材上に2次転写される。この種の画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。

0013

光源光学系は、図示しないが、レーザダイオードアレイからなる四つの発光素子と、それぞれの発光素子に対して配置されたコリメータレンズ及び開口部(絞り)と、それぞれの発光素子に共通のシリンダレンズとで構成されている。各発光素子から発せられたレーザー光束はポリゴンミラー10に偏向面の近傍で副走査方向Zに集光された状態で斜入射する。具体的には、図6に示すように、ポリゴンミラー10の偏向平面Hを中心として、光束Byは角度+θ1で入射し、角度−θ1で反射(偏向走査)される。光束Bmは角度+θ2で入射し、角度−θ2で反射(偏向走査)される。光束Bcは角度−θ2で入射し、角度+θ2で反射(偏向走査)される。光束Bkは角度−θ1で入射し、角度+θ1で反射(偏向走査)される。

0014

ポリゴンミラー10は所定の速度で回転駆動され、それぞれの光束は主走査方向Yに偏向走査される。ポリゴンミラー10から各光束の進行方向Xに関しては、走査光学系として、第1走査レンズ21、第2走査レンズ22、第3走査レンズ23y,23m,23c,23k、光路折返しミラー24y,24m,24c,24k,25y,25m,25c,26cが配置されている。

0015

ポリゴンミラー10の偏向面(反射面)で同時に偏向されたそれぞれの光束は、第1走査レンズ21及び第2走査レンズ22を透過する。光束Byは、折返しミラー24yで反射され、第3走査レンズ23yを透過し、さらに、折返しミラー25yで反射され、感光体ドラム40y上で結像し、主走査方向Yに走査する。光束Bmは、折返しミラー24mで反射され、第3走査レンズ23mを透過し、さらに、折返しミラー25mで反射され、感光体ドラム40m上で結像し、主走査方向Yに走査する。光束Bcは、折返しミラー24cで反射され、第3走査レンズ23cを透過し、さらに、折返しミラー25c,26cで反射され、感光体ドラム40c上で結像し、主走査方向Yに走査する。光束Bkは、第3走査レンズ23kを透過し、折返しミラー24kで反射され、感光体ドラム40k上で結像し、主走査方向Yに走査する。

0016

前記走査光学系において、走査レンズ21,22は全ての光路に共通に配置されており、走査レンズ23は各光路に個別に配置されている。走査レンズ23は他の走査レンズ21,22よりも大きい副走査方向Zのパワーを持っており、図5(A),(B)に示すように、副走査方向Zに非対称な断面形状を有している。四つの光路のうち斜入射角が小さい(±θ1)の内側の光路に配置された走査レンズ23m,23cは同じ形状をなし、斜入射角が大きい(±θ2)の外側の光路に配置された走査レンズ23y,23kは同じ形状をなしている。走査レンズ23y,23kは走査レンズ23m,23cに比べて断面の変化率が大きく形成されている。

0017

(実施例2、図2参照)
実施例2であるレーザー走査光学装置1Bは、基本的には前記実施例1として示したレーザー走査光学装置1Aと同様の構成からなり、異なるのは、以下に説明するように、走査レンズ23kに対する走査線湾曲調整のためのアクセスA方向が実施例1とは反対方向に設定されている点である。アクセス方向A及び走査線の湾曲調整に関して以下に説明する。

0018

(走査線湾曲調整機構、図3及び図4参照)
ところで、走査レンズ23に対してその弾性変形を利用して感光体ドラム40へ結像する走査線の湾曲を調整するには、図3及び図4に示す調整機構30が用いられている。具体的には、走査レンズ23の主走査方向Yの両端部を基準座面30a,30bとしてこの部分をホルダー35の突片35a,35bで保持し、走査レンズ23の上面の両端部及び中央部をばね部材36a,36b,36cで弾性的に押圧し、さらに、走査レンズ23の下面中央部をホルダー35に螺着たねじ部材37で下方から押圧可能とする。

0019

走査レンズ23は基準座面30a,30bが突片35a,35bによって同一高さに設定され、中央部をばね部材36cで押圧されることで、初期状態では凹形状38Aに撓んで設定され、ねじ部材37を前進させることで水平状態38Bから凹形状38Cに変形する。つまり、走査レンズ23の主走査方向Yの中心部を撓ませることで、様々な要因から生じる走査線の湾曲とは逆方向の形状変化を走査レンズ23に与え、感光体ドラム40上での走査線の湾曲を補正する。

0020

以上のごとく、走査線の湾曲を補正するには、レーザー走査光学装置1A,1Bを組み立てたうえでドライバなどの調整治具を用いて前記ねじ部材37にアクセスする(ねじ部材37を回転させる)必要があり、このアクセス方向を図1及び図2では矢印Aで示している。このアクセス方向Aを確保するには所定のスペースが必要であり、かつ、他の光学素子がアクセス方向Aに干渉しないように配置することが必要となる。換言すれば、従来のレーザー走査光学装置にあっては、走査線湾曲調整のためのアクセスを確保するために光路の引き回しが大きく制限されていたのである。

0021

仮に、最も大きい副走査方向Zのパワーを持つ走査レンズ23の形状を各光路ごとに個別に設計するのであれば、適切なアクセス方向Aを個々に設定することが可能になるので、光路の設計の自由度が高い。しかし、コストダウンを図るために走査レンズ23の二つずつを同形状とし(23m,23cが同形状、23y,23kが同形状)、同形状の走査レンズ23が副走査方向Zに非対称であれば、一方の走査レンズ23に適切なアクセス方向Aを設定してしまうと、走査線湾曲調整のための基準座面が一義的に決まってしまうので、他方の走査レンズ23においては適切なアクセス方向Aになるとは限らない。

0022

そこで、前記実施例1では、斜入射角が小さい光束の光路に配置された走査レンズ23m,23cには走査線湾曲調整のための基準座面30a,30bを副走査方向Zの両側部に有することとした(図5(A)参照)。そして、走査レンズ23m,23cに対するアクセス方向Aを逆方向に設定した。ここで、逆方向とは、走査レンズ23mに対するアクセス方向Aが幅の広い断面部分に向かう(図5(A)の下方から)のに対して、走査レンズ23cに対するアクセス方向Aが幅の狭い断面部分に向かう(図5(A)の上方から)ことを意味している。これにて、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるとともにスペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できる。

0023

また、前記実施例2では、走査レンズ23m,23cとともに、斜入射角が大きい光束の光路に配置された走査レンズ23y,23kにも走査線湾曲調整のための基準座面30a,30bを副走査方向Zの両側部に有することとし、走査レンズ23y,23kに対するアクセス方向Aを逆方向に設定した。。つまり、図2に示すように、走査レンズ23yに対するアクセス方向Aが幅の広い断面部分に向かうのに対して、走査レンズ23kに対するアクセス方向Aが幅の狭い断面部分に向かうように設定した。これにて、前記実施例1よりも光路の引き回しの自由度が大きくなる。

0024

ところで、同形状の走査レンズ23においてアクセス方向Aが逆方向である場合、走査レンズ23の材料の光弾性係数が40×10-12(Pa−1)以上であると、例えば、材料がポリカーボネイトであると複屈折が大きくなり、走査線湾曲調整によって、複屈折の状態が変化し、感光体ドラム40上で光量むらを生じる。斜入射角が大きい光路にあっては、走査レンズ23y,23kは、必要な光学性能を達成するために、副走査方向Zの断面形状(くさび形状)が斜入射角が小さい光路に配置される走査レンズ23m,23cよりも大きくなる(図5(A),(B)参照)。換言すれば、走査レンズ23y,23kは、副走査方向Zの両側面(図5(B)の上下面)の幅寸法差が走査レンズ23m,23cの両側面(図5(A)の上下面)の幅寸法差よりも大きくなる。

0025

上下面の幅寸法差が相対的に大きい走査レンズ23y,23kにあっては、幅の大きい側面からアクセスした場合と幅の小さい側面からアクセスした場合とで、同じ負荷であってもレンズ自体の変形量が異なるため、複屈折状態の変化に差が生じ、感光体ドラム40y,40k上で光量むらが生じて画質劣化させてしまう。

0026

そこで、走査レンズ23の光弾性係数が40×10-12(Pa−1)以上である場合は、前記実施例1のように、斜入射角の大きい光路中に配置された断面が同形状の走査レンズ23y,23kは、走査線の湾曲を調整するための基準座面が副走査方向Zの片側部のみに有することとし、幅の大きな側面に対してアクセスするように設定する。これにて、走査線湾曲の調整時に作用する負荷に対する変形量が走査レンズ23y,23kともに同等となるので、複屈折の変化量も同等となる。即ち、走査レンズ23に光弾性係数が大きくて複屈折による光量むらの影響が大きい材料を用いた場合であっても、斜入射角の大きい光路における光量むらを抑制し、形成される画像での色間差を抑えることができる。

0027

また、四つの光源手段から発せられた光束が進行する四つの光路を備え、走査レンズ23の光弾性係数が40×10-12(Pa−1)以上であり、斜入射角の大きい光束の光路中に配置された2本の走査レンズ23y,23kは、同形状であり、かつ、走査線湾曲を調整するための基準座面30a,30bが副走査方向Zの片側部のみに有し、斜入射角の小さい光束の光路中に配置された2本の走査レンズ23m,23cは、同形状であり、かつ、走査線湾曲を調整するための基準座面30a,30bが副走査方向Zの両側部に有することにより、走査レンズ23のコストダウンを可能としつつ、内側光路においては光路の引き回しの自由度を確保し、外側光路においては光量むらによる色間差を抑えることができる。

0028

(他の実施例)
なお、本発明に係るレーザー走査光学装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。

0029

以上のように、本発明は、レーザー走査光学装置に有用であり、特に、適切な走査線湾曲調整のアクセス方向を選択できるとともに、スペースの増大や折返しミラーの増加につながることなく複数の光路を設定できる点で優れている。

0030

1A,1B…レーザー走査光学装置
10…ポリゴンミラー
23y,23m,23c,23k…走査レンズ
30a,30b…基準座面
40y,40m,40c,40k…感光体ドラム

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