図面 (/)

技術 光走査装置、及びそれを備えた画像形成装置

出願人 シャープ株式会社
発明者 元山貴晴佐々木亮介大久保憲造白井伸弘
出願日 2013年1月9日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2013-001688
公開日 2014年7月24日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2014-134627
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 電子写真における露光及び原稿送り FAXの走査装置
主要キーワード 駆動力伝達ユニット 各支持壁 次設計 fθレンズ 角度偏向 等角速度運動 接近位置 光学領域

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図面 (17)

課題

被走査体における光ビームスポット径を小さく維持しつつ、被走査体の有効走査領域を変更することが可能な光走査装置を提供する。

解決手段

シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置をポリゴンミラー102の反射面(光ビームBMの入射位置)から意図的にずらすことにより、光ビームBMが第3fθレンズ110の有効光学領域110aから外れないような離間位置Pb2に第3fθレンズ110を位置決めすると同時に、第3fθレンズ110による光ビームBMのスポットの合焦位置を感光体ドラム13の表面(光ビームBMの入射位置)に一致させて、感光体ドラム13表面上の光ビームBMのスポット径を点状のものとしている。

背景

例えば、電子写真方式画像形成装置では、感光体被走査体)表面を均一に帯電させてから、光ビームにより感光体表面を走査して、静電潜像を感光体表面に形成し、トナーにより感光体表面の静電潜像を現像して、感光体表面にトナー像を形成し、トナー像を感光体から記録用紙転写している。

光ビームによる感光体表面の走査は、光走査装置により行われる。この光走査装置では、光ビームを出射する半導体レーザ等の発光素子シリンドリカルレンズ、光ビームを反射して偏向させるポリゴンミラーfθレンズ、偏向された光ビームを感光体表面に導いて入射させる複数の反射ミラー等を備え、偏向された光ビームにより感光体表面を走査して、感光体表面に静電潜像を形成する。また、シリンドリカルレンズやfθレンズにより感光体表面の光ビームのスポット径を小さくして、画像品質の低下を防止している。

例えば、特許文献1では、1つの発光素子から出射された2本の光ビームを2つのシリンドリカルレンズに通し、各シリンドリカルレンズの離間距離を変更して、各光ビームピッチ調節することができるようにしている。

また、特許文献2では、ポリゴンミラーに対して接近又は離間する方向にシリンドリカルレンズを移動させて、感光体表面の光ビームのスポット径を調節している。

概要

被走査体における光ビームのスポット径を小さく維持しつつ、被走査体の有効走査領域を変更することが可能な光走査装置を提供する。シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置をポリゴンミラー102の反射面(光ビームBMの入射位置)から意的にずらすことにより、光ビームBMが第3fθレンズ110の有効光学領域110aから外れないような離間位置Pb2に第3fθレンズ110を位置決めすると同時に、第3fθレンズ110による光ビームBMのスポットの合焦位置を感光体ドラム13の表面(光ビームBMの入射位置)に一致させて、感光体ドラム13表面上の光ビームBMのスポット径を点状のものとしている。

目的

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、被走査体の光ビームのスポット径を小さく維持しつつ、被走査体の有効走査領域を変更することが可能な光走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

光源から出射された光ビームを第1光学部材を介して偏向部に入射させ、前記偏向部により前記光ビームを偏向し、前記偏向された光ビームを第2光学部材を介して被走査体に入射させて、前記偏向された光ビームにより前記被走査体を走査する光走査装置であって、前記第1光学部材による前記光ビームのスポットの合焦位置が前記偏向部における前記光ビームの入射位置から前記光ビームの進行方向にずれ、前記第2光学部材による前記光ビームのスポットの合焦位置が前記被走査体における前記光ビームの入射位置に一致するように、前記第1光学部材及び前記第2光学部材を位置決めしたことを特徴とする光走査装置。

請求項2

光源から出射された光ビームを第1光学部材を介して偏向部に入射させ、前記偏向部により前記光ビームを偏向し、前記偏向された光ビームを第2光学部材を介して被走査体に入射させて、前記偏向された光ビームにより前記被走査体を走査する光走査装置であって、前記偏向部に対して接近又は離間する方向に前記第1光学部材を変位させる第1変位部と、前記被走査体に対して接近又は離間する方向に前記第2光学部材を変位させる第2変位部とを備えたことを特徴とする光走査装置。

請求項3

請求項2に記載の光走査装置であって、前記第1変位部は、前記偏向部に対して接近又は離間する方向で互いに異なる複数の位置に設けられて、前記第1光学部材を位置決めする複数の第1位置決め部を有し、前記第2変位部は、前記被走査体に対して接近又は離間する方向で互いに異なる複数の位置に設けられて、前記第2光学部材を位置決めする複数の第2位置決め部を有することを特徴とする光走査装置。

請求項4

請求項2又は3に記載の光走査装置であって、前記第2光学部材が前記被走査体から離間する方向に変位されたときに前記第1光学部材が前記偏向部に接近する方向に変位されることを特徴とする光走査装置。

請求項5

請求項1から4のいずれか1つに記載の光走査装置を備え、前記光走査装置により被走査体上に潜像を形成し、前記被走査体上の潜像を可視像現像して、前記可視像を前記被走査体から用紙に転写形成する画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、光ビームにより被走査体走査する光走査装置、及びそれを備え画像形成装置に関する。

背景技術

0002

例えば、電子写真方式の画像形成装置では、感光体(被走査体)表面を均一に帯電させてから、光ビームにより感光体表面を走査して、静電潜像を感光体表面に形成し、トナーにより感光体表面の静電潜像を現像して、感光体表面にトナー像を形成し、トナー像を感光体から記録用紙転写している。

0003

光ビームによる感光体表面の走査は、光走査装置により行われる。この光走査装置では、光ビームを出射する半導体レーザ等の発光素子シリンドリカルレンズ、光ビームを反射して偏向させるポリゴンミラーfθレンズ、偏向された光ビームを感光体表面に導いて入射させる複数の反射ミラー等を備え、偏向された光ビームにより感光体表面を走査して、感光体表面に静電潜像を形成する。また、シリンドリカルレンズやfθレンズにより感光体表面の光ビームのスポット径を小さくして、画像品質の低下を防止している。

0004

例えば、特許文献1では、1つの発光素子から出射された2本の光ビームを2つのシリンドリカルレンズに通し、各シリンドリカルレンズの離間距離を変更して、各光ビームピッチ調節することができるようにしている。

0005

また、特許文献2では、ポリゴンミラーに対して接近又は離間する方向にシリンドリカルレンズを移動させて、感光体表面の光ビームのスポット径を調節している。

先行技術

0006

特開2009−210760号公報
特開2007−187733号公報

発明が解決しようとする課題

0007

ところで、光走査装置においては、ポリゴンミラーにより光ビームが偏向されると、この偏向された光ビームにより感光体表面の有効走査領域が走査され、有効走査領域に静電潜像が形成される。また、有効走査領域を走査している光ビームがfθレンズの有効光学領域(光ビームに対して光学特性が有効に作用する領域)から外れないようにfθレンズを位置決めしている。更に、fθレンズ及びシリンドリカルレンズは、感光体表面の光ビームのスポット径を小さくするために互いに関連して位置決めされている。

0008

仮に、感光体表面の有効走査領域を単に拡大した場合は、光ビームがfθレンズの有効光学領域から外れることがある。また、光ビームがfθレンズの有効光学領域を通過するようにfθレンズの位置を変更すると、感光体表面の光ビームのスポット径が大きくなる。このため、感光体表面の有効走査領域を簡単に変更することはできず、従来は、有効走査領域を固定していた。

0009

また、特許文献1、2では、シリンドリカルレンズを移動させているが、2本の光ビームのピッチを調節したり、感光体表面の光ビームのスポット径を調節したりしているに過ぎず、感光体表面の有効走査領域を拡大もしくは変更するには及ばない。

0010

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、被走査体の光ビームのスポット径を小さく維持しつつ、被走査体の有効走査領域を変更することが可能な光走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するために、本発明の光走査装置は、光源から出射された光ビームを第1光学部材を介して偏向部に入射させ、前記偏向部により前記光ビームを偏向し、前記偏向された光ビームを第2光学部材を介して被走査体に入射させて、前記偏向された光ビームにより前記被走査体を走査する光走査装置であって、前記第1光学部材による前記光ビームのスポットの合焦位置が前記偏向部における前記光ビームの入射位置から前記光ビームの進行方向にずれ、前記第2光学部材による前記光ビームのスポットの合焦位置が前記被走査体における前記光ビームの入射位置に一致するように、前記第1光学部材及び前記第2光学部材を位置決めしている。

0012

このような光走査装置では、被走査体の有効走査領域が拡大されたときには、有効走査領域を走査している光ビームが第2光学部材の有効光学領域から外れないように第2光学部材の位置を被走査体から離れる方向に(光ビームの進行方向とは逆方向に)変更する必要がある。しかしながら、第2光学部材の位置だけが変更されると、第2光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が被走査体における光ビームの入射位置からずれて、被走査体の光ビームのスポット径が大きくなる。そこで、本発明では、第1光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を偏向部における光ビームの入射位置から光ビームの進行方向に意図的にずらしている。これにより、光ビームが第2光学部材の有効光学領域から外れないような位置まで第2光学部材を光ビームの進行方向とは逆方向に変位させると同時に、第2光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を被走査体における光ビームの入射位置に一致させて、被走査体の光ビームのスポット径を小さくすることが可能になる。

0013

ここで、一般的には、第1光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が偏向部における光ビームの入射位置に一致している。これは、第1光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が偏向部における光ビームの入射位置からずれると、偏向部の光ビームのスポット径が大きくなり、偏向部に要求される光学的な精度が非常に高くなるためである。これに対して本発明では、第1光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を偏向部における光ビームの入射位置から光ビームの進行方向にあえてずらしているため、光ビームが第2光学部材の有効光学領域から外れないように第2光学部材の位置を被走査体から離れる方向に(光ビームの進行方向とは逆方向に)変更すると同時に、第2光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を被走査体における光ビームの入射位置に一致させることができる。

0014

また、本発明の光走査装置は、光源から出射された光ビームを第1光学部材を介して偏向部に入射させ、前記偏向部により前記光ビームを偏向し、前記偏向された光ビームを第2光学部材を介して被走査体に入射させて、前記偏向された光ビームにより前記被走査体を走査する光走査装置であって、前記偏向部に対して接近又は離間する方向に前記第1光学部材を変位させる第1変位部と、前記被走査体に対して接近又は離間する方向に前記第2光学部材を変位させる第2変位部とを備えている。

0015

このような本発明では、第1変位部により、偏向部に対して接近又は離間する方向に前記第1光学部材を変位させることができ、第2変位部により、被走査体に対して接近又は離間する方向に第2光学部材を変位させることができる。従って、先に述べたように第1光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が偏向部における光ビームの入射位置から意図的にずらされ、光ビームが第2光学部材の有効光学領域から外れず、第2光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が被走査体における光ビームの入射位置に一致するように、第1光学部材及び第2光学部材を位置決めすることができる。

0016

例えば、本発明の光走査装置においては、前記第1光学部材は、前記光ビームによる前記被走査体の走査方向と直交する方向に集光特性を有するシリンドリカルレンズであり、前記第2光学部材は、前記直交する方向に集光特性を有するfθレンズである。

0017

また、本発明の光走査装置においては、前記第1変位部は、前記偏向部に対して接近又は離間する方向で互いに異なる複数の位置に設けられて、前記第1光学部材を位置決めする複数の第1位置決め部を有し、前記第2変位部は、前記被走査体に対して接近又は離間する方向で互いに異なる複数の位置に設けられて、前記第2光学部材を位置決めする複数の第2位置決め部を有している。

0018

この場合は、第1変位部の各第1位置決め部のいずれかに第1光学部材を位置決めし、第2変位部の各第2位置決め部のいずれかに第2光学部材を位置決めする。

0019

例えば、本発明の光走査装置においては、前記第2光学部材が前記被走査体から離間する方向に変位されたときに前記第1光学部材が前記偏向部に接近する方向に変位される。

0020

また、本発明の光走査装置においては、前記偏向部に対して接近又は離間する方向での前記第1光学部材の位置及び前記被走査体に対して接近又は離間する方向での前記第2光学部材の位置が互いに異なる拡大モード及び標準モードを有し、前記拡大モードでは、前記標準モードに対して、前記第2光学部材が前記被走査体から離間する方向に変位されて、前記第1光学部材が前記偏向部に接近する方向に変位される。更に、前記偏向部により一定角度偏向された前記光ビームによる前記被走査体の走査領域は、前記標準モードよりも前記拡大モードの方が広い。

0021

このような標準モードと拡大モードとを選択的に設定することにより、感光体表面の有効走査領域を標準的なサイズにしたりより拡大したサイズしたりすることが容易になる。

0022

一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明の光走査装置を備え、前記光走査装置により被走査体上に潜像を形成し、前記被走査体上の潜像を可視像に現像して、前記可視像を前記被走査体から用紙に転写形成している。

0023

このような画像形成装置においても、上記本発明の光走査装置と同様の作用効果を奏する。

発明の効果

0024

本発明では、第1光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を偏向部における光ビームの入射位置から光ビームの進行方向に意図的にずらしている。これにより、光ビームが第2光学部材の有効光学領域から外れないような位置まで第2光学部材を光ビームの進行方向とは逆方向に変位させると同時に、第2光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を被走査体における光ビームの入射位置に一致させて、被走査体の光ビームのスポット径を小さくすることが可能になる。

図面の簡単な説明

0025

本発明の光走査装置の一実施形態を備えた画像形成装置を示す断面図である。
図1の光走査装置を上方から見た筐体内部の要部を概略的に示す平面図である。
光走査装置を側方から見た筐体内部の要部を感光体ドラムと共に概略的に示す側面図である。
上蓋を外した状態での光走査装置の要部を示す斜視図である。
半導体レーザ→シリンドリカルレンズ→ポリゴンミラー→第1fθレンズ→第2fθレンズ→第3fθレンズ→感光体ドラムという光ビームの光路を上方から視て2次元平面に展開して示す模式図である。
(a)は標準モードにおいて図5の光ビームの光路を側方から視て2次元平面に展開して示す模式図であり、(b)は拡大モードにおいて図5の光ビームの光路を側方から視て2次元平面に展開して示す模式図である。
(a)は標準モードでのポリゴンミラーの反射面における光ビームのスポットを示し、(b)は拡大モードでのポリゴンミラーの反射面における光ビームのスポットを示す模式図である。
感光体ドラムの表面における光ビームの入射光量の分布を示すグラフである。
第3fθレンズの支持構造を概略的に示す斜視図である。
第3fθレンズの支持構造を概略的に示す断面図である。
パスルモータにより変位される第3fθレンズの支持構造を概略的に示す断面図である。
シリンドリカルレンズの支持構造を概略的に示す斜視図である。
シリンドリカルレンズの支持構造を概略的に示す断面図である。
パスルモータにより変位されるシリンドリカルレンズの支持構造を概略的に示す断面図である。
(a)、(b)は、第3fθレンズの他の支持構造を概略的に示す断面図である。
第3fθレンズの別の支持構造を概略的に示す断面図である。

実施例

0026

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。

0027

図1は、本発明の光走査装置の一実施形態を備えた画像形成装置を示す断面図である。この画像形成装置1において扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色(例えばブラック)を用いたモノクロ画像に応じたものである。このため、現像装置12、感光体ドラム13、ドラムクリーニング装置14、及び帯電器15等は、各色に応じた4種類のトナー像を形成するためにそれぞれ4個ずつ設けられ、それぞれがブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローに対応付けられて、4つの画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdが構成されている。

0028

各画像ステーションPa、Pb、Pc、Pdのいずれにおいても、ドラムクリーニング装置14により感光体ドラム13表面の残留トナーを除去及び回収した後、帯電器15により感光体ドラム13の表面を所定の電位に均一に帯電させ、光走査装置11により感光体ドラム13表面を露光して、その表面に静電潜像を形成し、現像装置12により感光体ドラム13表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム13表面にトナー像を形成する。これにより、各感光体ドラム13表面に各色のトナー像が形成される。

0029

引き続いて、中間転写ベルト21を矢印方向Cに周回移動させつつ、ベルトクリーニング装置25により中間転写ベルト21の残留トナーを除去及び回収した後、各感光体ドラム13表面に各色のトナー像を中間転写ベルト21に順次転写して重ね合わせ、中間転写ベルト21上にカラーのトナー像を形成する。

0030

中間転写ベルト21と2次転写装置26の転写ローラ26a間にはニップ域が形成されており、S字状の用紙搬送経路R1を通じて搬送されて来た記録用紙をそのニップ域に挟み込んで搬送しつつ、中間転写ベルト21表面のカラーのトナー像を記録用紙上に転写する。そして、定着装置17の加熱ローラ31と加圧ローラ32間に記録用紙を挟み込んで加熱及び加圧し、記録用紙上のカラーのトナー像を定着させる。

0031

一方、記録用紙は、ピックアップローラ33により給紙カセット18から引出されて、用紙搬送経路R1を通じて搬送され、2次転写装置26や定着装置17を経由し、排紙ローラ36を介して排紙トレイ39へと搬出される。この用紙搬送経路R1には、記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃えた後、中間転写ベルト21と転写ローラ26a間のニップ域でのトナー像の転写タイミングに合わせて記録用紙の搬送を開始するレジストローラ34、記録用紙の搬送を促す複数の搬送ローラ35、排紙ローラ36等が配置されている。

0032

また、記録用紙の表面だけではなく、裏面の印字を行う場合は、記録用紙を各排紙ローラ36から反転経路Rrへと逆方向に搬送して、記録用紙の表裏反転させ、記録用紙を各レジストローラ34へと再度導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ39へと搬出する。

0033

次に、本実施形態の光走査装置11の構成を、図2図4を用いて詳細に説明する。図2及び図3は、図1の光走査装置11の筐体111内部を上面及び側面から見て概略的に示す図であり、図3には感光体ドラム13も示されている。図4は、上蓋を外した状態での光走査装置11の要部を示す斜視図である。

0034

光走査装置11は、4つの半導体レーザ101から出射された各光ビームBMをミラーレンズ等の各光学部材により矢印方向に回転駆動されているポリゴンミラー102の各反射面へと導き、各光ビームBMをポリゴンミラー102の各反射面で反射して偏向させ、反射された各光ビームBMをミラーやレンズ等の各光学部材によりそれぞれの感光体ドラム13へと導き、各光ビームBMによりそれぞれの感光体ドラム13を走査するというものである。

0035

各半導体レーザ101からポリゴンミラー102までは、各半導体レーザ101からポリゴンミラー102へと向う順に、4つのコリメータレンズ103、4つの第1ミラー104a、104b、シリンドリカルレンズ105、及び第2ミラー106が配置されている。

0036

各コリメータレンズ103は、各半導体レーザ101から出射されたそれぞれの光ビームBMを平行光に変換する。3つの第1ミラー104bは、3つの半導体レーザ101からそれぞれのコリメータレンズ103を通じて入射して来た各光ビームBMを1つの第1ミラー104aへと反射する。1つの第1ミラー104aは、3つの第1ミラー104bで反射された各光ビームBMをシリンドリカルレンズ105へと反射する。また、他の1つの半導体レーザ101からコリメータレンズ103を透過して来た光ビームBMは、第1ミラー104aの上方を通過してシリンドリカルレンズ105に入射する。シリンドリカルレンズ105は、副走査方向Xついて、各光ビームBMを集光してポリゴンミラー102の反射面もしくは該反射面の近傍でほぼ収束させかつ各光ビームBMのスポットをポリゴンミラー102の反射面もしくは該反射面の近傍で絞り、また副走査方向Xと直交する主走査方向Yについて、各光ビームBMをそのまま平行光として出射する。ポリゴンミラー102は、高速回転されており、その各反射面で各光ビームBMを反射して主走査方向Yに繰り返し偏向させる。

0037

次に、ポリゴンミラー102から各感光体ドラム13までは、ポリゴンミラー102から各感光体ドラム13へと向う順に、第1fθレンズ107、第2fθレンズ108、複数の出射折返しミラー109、及び4つの第3fθレンズ110が配置されている。

0038

第1fθレンズ107は、主に、ポリゴンミラー102の等角速度運動により主走査方向Yに等角速度で偏向されている各光ビームBMをそれぞれの感光体ドラム13上の主走査線に沿って等線速度で移動するように変換する。また、第2fθレンズ108は、主に、副走査方向Xについて、ポリゴンミラー102からの拡散光の各光ビームBMを平行光に変換し、また主走査方向Yについて、ポリゴンミラー102からの平行光の各光ビームBMを各感光体ドラム13の表面で所定のビーム径(スポット径)となるように集光して出射する。

0039

各出射折返しミラー109は、第1及び第2fθレンズ107、108を透過した各光ビームBMを反射してそれぞれの第3fθレンズ110に入射させる。第3fθレンズ110は、主に、副走査方向Xについて、平行光の各光ビームBMを集光してそれぞれの感光体ドラム13の表面で所定のビーム径(スポット径)となるように絞り、また主走査方向Yについて、第2fθレンズ108で収束光となった各光ビームBMをそのままそれぞれの感光体ドラム13へと出射する。

0040

このような光走査装置11においては、各光ビームBMが、ポリゴンミラー102の反射面で反射されて偏向され、それぞれの光路を通って各感光体ドラム13に入射し、各感光体ドラム13の表面を繰返し主走査する。その一方で、各感光体ドラム13が回転駆動されるので、各光ビームBMにより各感光体ドラム13の2次元表面(周面)が走査され、各感光体ドラム13の表面に静電潜像が形成される。

0041

ところで、画像形成装置1の利用状況により記録用紙の最大サイズが僅かに異なり、光走査装置11による各感光体ドラム13の有効走査領域(静電潜像の形成領域)も僅かに異なることがある。例えば、一般向けには、各感光体ドラム13の有効走査領域をA3サイズの縦幅(297mm)に設定していても、特定の顧客の利用状況に応じるには、各感光体ドラム13の有効走査領域として13インチサイズ(325mm)の設定が必用なことがある。

0042

そして、感光体ドラム13の有効走査領域を拡大する場合は、第3fθレンズが感光体ドラム13に最も近いため、第3fθレンズ110の有効光学領域(光ビームBMに対して光学特性が有効に作用する領域)の拡大が要求される。このため、例えば第3fθレンズ110の設計変更が考えられる、しかしながら、少数ロットの対応のための設計変更は、製品コスト上昇を招く。また、多様な利用状況に応じるために逐次設計変更していたのでは、光学部材の種類が増大して、その管理が煩雑となる。

0043

そこで、本実施形態の光走査装置11では、ポリゴンミラー102に対して接近又は離間する方向にシリンドリカルレンズ105を変位させ、かつ各感光体ドラム13に対して接近又は離間する方向にそれぞれの第3fθレンズ110を変位させるだけで、各感光体ドラム13の有効走査領域の拡大縮小に対応することができるようにしている。

0044

次に、そのようなシリンドリカルレンズ105及び第3fθレンズ110の変位に伴う感光体ドラム13の有効走査領域の拡大縮小について説明する。

0045

図5は、半導体レーザ101→シリンドリカルレンズ105→ポリゴンミラー102→第1fθレンズ107→第2fθレンズ108→第3fθレンズ110→感光体ドラム13という光ビームBMの光路を上方から視て2次元平面に展開して示す模式図である。尚、図5においては、コリメータレンズ103、第1ミラー104a、104b、第2ミラー106、各出射折返しミラー109を省略して示している。

0046

まず、図5に示すように感光体ドラム13の有効走査領域をA3サイズの縦幅(297mm)に設定する場合は、シリンドリカルレンズ105をポリゴンミラー102から離間した離間位置Pa1に位置決めし、第3fθレンズ110を感光体ドラム13に接近した接近位置Pb1に位置決めする。以降、この状態を標準モードと称する。

0047

この標準モードでは、ポリゴンミラー102により角度α1だけ光ビームBMが偏向されている間に、画像データに応じて光ビームBMが変調されて、光ビームBMにより感光体ドラム13の有効走査領域Q1に静電潜像が書き込まれる。この有効走査領域Q1の主走査方向Yの長さがA3サイズの縦幅(297mm)に一致する。

0048

図6(a)は、標準モードにおいて半導体レーザ101から感光体ドラム13までの光ビームBMの光路を側方から視て2次元平面に展開して示す模式図であり、図5と同様にコリメータレンズ103、第1ミラー104a、104b、第2ミラー106、各出射折返しミラー109を省略している。図5及び図6(a)に示すようにシリンドリカルレンズ105を離間位置Pa1に位置決めした場合は、シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置Ga1がポリゴンミラー102の反射面に一致する。先に述べたようにシリンドリカルレンズ105は、副走査方向Xについて光ビームBMを集光し、主走査方向Yについて光ビームをそのまま出射することから、図7(a)に示すようにポリゴンミラー102の反射面102aにおいては光ビームBMのスポットSpが細長直線状のものとなる。

0049

また、第3fθレンズ110を接近位置Pb1に位置決めした場合は、光ビームBMに対して光学特性が有効に作用する第3fθレンズ110の有効光学領域110aが角度α1の偏向角度範囲に入り、第3fθレンズ110の有効光学領域110aによる光ビームBMのスポットの合焦位置Gb1が感光体ドラム13の表面に一致する。先に述べたように第2fθレンズ108は、主に、副走査方向Xについて光ビームBMを平行光に変換し、また主走査方向Yについて光ビームBMを感光体ドラム13の表面で所定のビーム径(スポット径)となるように集光して出射する。また、第3fθレンズ110は、副走査方向Xについて光ビームBMを感光体ドラム13の表面で所定のビーム径(スポット径)となるように絞り、また主走査方向Yについて光ビームBMをそのまま感光体ドラム13へと出射する。従って、主走査方向Yについては、第2fθレンズ108により光ビームBMのスポットの合焦位置が感光体ドラム13の表面に一致され、また副走査方向Xについては、第3fθレンズ110の有効光学領域110aにより光ビームBMのスポットの合焦位置Gb1が感光体ドラム13の表面に一致されて、感光体ドラム13表面上の光ビームBMのスポット径が十分に小さくなる。

0050

このような標準モードでは、副走査方向Xだけに着眼すると、シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置Ga1がポリゴンミラー102の反射面に一致し、かつ第3fθレンズ110による光ビームBMのスポットの合焦位置Gb1が感光体ドラム13の表面に一致して、感光体ドラム13表面上に光ビームBMの小さなスポットが形成される。

0051

次に、図5に示すように感光体ドラム13の有効走査領域を13インチサイズ(325mm)に設定する場合は、シリンドリカルレンズ105をポリゴンミラー102に接近した接近位置Pa2に位置決めし、第3fθレンズ110を感光体ドラム13から離間した離間位置Pb2に位置決めする。例えば、離間位置Pa1から接近位置Pa2への移動距離が4mm程度であって、接近位置Pb1から離間位置Pb2への移動距離が2mm程度である。以降、この状態を拡大モードと称する。

0052

この拡大モードでは、ポリゴンミラー102により角度α2(>α1)だけ光ビームBMが偏向されている間に、画像データに応じて光ビームBMが変調されて、光ビームBMにより感光体ドラム13の有効走査領域Q2(>Q1)に静電潜像が書き込まれる。この有効走査領域Q2の主走査方向Yの長さが13インチサイズ(325mm)に一致する。

0053

図6(b)は、拡大モードにおいて半導体レーザ101から感光体ドラム13までの光ビームBMの光路を側方から視て2次元平面に展開して示す模式図であり、図5及び図6(a)と同様にコリメータレンズ103、第1ミラー104a、104b、第2ミラー106、各出射折返しミラー109を省略している。図5及び図6(b)に示すようにシリンドリカルレンズ105を接近位置Pa2に位置決めした場合は、副走査方向Xについて、シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置Ga2がポリゴンミラー102の反射面から光ビームBMの進行方向J(第3fθレンズ110側)にずれる。このため、図7(b)に示すようにポリゴンミラー102の反射面102aにおいては光ビームBMのスポットSpが縦幅20μm程度の帯状のものとなる。

0054

また、第3fθレンズ110をポリゴンミラー102に近づけて(感光体ドラム13から離間させて)、第3fθレンズ110を離間位置Pb2に位置決めした場合は、光ビームBMに対して光学特性が有効に作用する第3fθレンズ110の有効光学領域110aが、角度α1よりも広い角度α2の偏向角度範囲に入る。同時に、第3fθレンズ110の有効光学領域110aによる光ビームBMのスポットの合焦位置Gb2が感光体ドラム13の表面に一致する。先に述べたように第3fθレンズ110は、シリンドリカルレンズ105と略同様に、副走査方向Xについて光ビームBMを集光し、主走査方向Yについて光ビームをそのまま出射する。このため、離間位置Pa1から接近位置Pa2へとシリンドリカルレンズ105が変位されて、シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置Ga2がポリゴンミラー102の反射面から光ビームBMの進行方向Jにずれた状態においては、シリンドリカルレンズ105の変位に応じて第3fθレンズ110を接近位置Pb1から離間位置Pb2へと光ビームBMの進行方向Jとは逆方向に変位させることにより、第3fθレンズ110の有効光学領域110aによる光ビームBMのスポットの合焦位置Gb2を感光体ドラム13の表面に一致させることができる。また、主走査方向Yについては、シリンドリカルレンズ105及び第3fθレンズ110のいずれも光ビームBMの集光又は拡散特性を持たないので、シリンドリカルレンズ105及び第3fθレンズ110が変位されても、感光体ドラム13の表面上には、標準モードと同様の光ビームBMのスポットが形成される。従って、感光体ドラム13の表面においては、光ビームBMのスポット径が十分に小さくなる。

0055

このような拡大モードでは、副走査方向Xだけに着眼すると、シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置Ga2をポリゴンミラー102の反射面(光ビームBMの入射位置)から光ビームBMの進行方向Jに意図的にずらしたことから、光ビームBMが第3fθレンズ110の有効光学領域110aから外れないような離間位置Pb2まで第3fθレンズ110を光ビームBMの進行方向Jとは逆方向に変位させると同時に、第3fθレンズ110の有効光学領域110aによる光ビームBMのスポットの合焦位置Gb2を感光体ドラム13の表面(光ビームBMの入射位置)に一致させて、感光体ドラム13表面上の光ビームBMのスポットを小さくすることができる。

0056

ここで、標準モードでは、シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置Ga1をポリゴンミラー102の反射面に一致させている。これは、シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置をポリゴンミラー102の反射面からずらすと、ポリゴンミラー102の反射面上での光ビームBMのスポット径が大きくなって、光ビームを反射するポリゴンミラー102の反射面を広くしかつ反射面の光学精度を非常に高くする必要があるためである。

0057

しかしながら、拡大モードでは、シリンドリカルレンズ105による光ビームBMのスポットの合焦位置Ga2をポリゴンミラー102の反射面から光ビームBMの進行方向Jにあえてずらすことにより、光ビームBMが第3fθレンズ110の有効光学領域110aから外れないような離間位置Pb2まで第3fθレンズ110を光ビームBMの進行方向Jとは逆方向に変位させると同時に、第3fθレンズ110による光ビームBMのスポットの合焦位置Gb2を感光体ドラム13の表面に一致させることができるようにしている。

0058

また、感光体ドラム13の有効走査領域が広げられると、有効走査領域の両端近傍では光ビームBMの入射光量が低下して、記録用紙の端部では画質が低下する。図8は、感光体ドラム13の表面における光ビームBMの入射光量Lの分布を示すグラフである。図8のグラフから明らかなように有効走査領域Q2の両端近傍では光ビームBMの入射光量Lが大きく低下しており、このため記録用紙の端部では画質が低下する。しかしながら、記録用紙の端部には頁数、日時、裁断用の印等が印刷されることが多いので、感光体ドラム13の有効走査領域Q2の拡大程度が抑えられていれば、画質の低下が問題になることは殆ど無い。

0059

次に、そのようなシリンドリカルレンズ105及び第3fθレンズ110を変位させるための機構について説明する。

0060

まず、図4に示すように光走査装置11の筐体111の各側壁112a、112b内側には、それぞれの支持板114a、114bが設けられており、各支持板114a、114bに4本のレンズホルダー113が架け渡され、各レンズホルダー113にそれぞれの第3fθレンズ110が搭載されている。各レンズホルダー113のいずれについても、それぞれのネジ115がレンズホルダー113両端の一方の側壁凸部113aの孔及びコイルバネ図9及び図10に示す)を通じて各支持板114a、114bにねじこまれ、各支持板114a、114bに突設されたそれぞれのピン116がレンズホルダー113両端の他方の側壁凸部113bの孔に通されて、各レンズホルダー113が感光体ドラム13の表面に対して接近又は離間方向に移動可能に支持されている。

0061

図9及び図10は、第3fθレンズ110、レンズホルダー113、ネジ115等を概略的に示す斜視図及び断面図である。図9及び図10に示すように2本のネジ115がレンズホルダー113両端の一方の側壁凸部113aの孔及びコイルバネ117に通されて支持板114a、114bにねじ込まれている。また、各支持板114a、114bに突設されたそれぞれのピン116がレンズホルダー113両端の他方の側壁凸部113bの孔に挿入されている。これにより、レンズホルダー113が感光体ドラム13の表面に対して接近又は離間方向に移動可能に支持されている。また、レンズホルダー113両端は、各コイルバネ117により上方に押し上げられ各ネジ115の頭部に当接して位置決めされる。

0062

各支持板114a、114bに対する各ネジ115のねじ込み量により各ネジ115の頭部が上下方向に移動し、各ネジ115の頭部に追従してレンズホルダー113両端が上下方向に移動し、レンズホルダー113上の第3fθレンズ110が感光体ドラム13の表面に対する接近位置Pb1又は離間位置Pb2に選択的に位置決めされる。

0063

また、図11に示すように、各ネジ115毎に、パルスモータ121の回転駆動力伝達ユニット122を通じてネジ115に伝達し、パルスモータ121の出力軸の回転方向及び回転角度を制御して、第3fθレンズ110を感光体ドラム13の表面に対する接近位置Pb1又は離間位置Pb2に選択的に位置決めしてもよい。例えば、画像形成装置1の操作部(図示せず)の操作により標準モード及び拡大モードのいずれかを制御部123に対して選択的に指示し、この指示に応答して制御部123が、パルスモータ121を制御して、第3fθレンズ110を接近位置Pb1又は離間位置Pb2に位置決めする。

0064

尚、図12及び図13に示すようにネジ132をシリンドリカルレンズ105のホルダー131下端部の孔及びコイルバネ134に通して筐体111の支持板137にねじ込み、支持板137に突設されたピン133をホルダー131下端部の他の孔に通して、ホルダー131下端部をポリゴンミラー102に対して接近又は離間方向に移動可能に支持し、コイルバネ134によりホルダー131下端部をネジ132の頭に当接させて位置決めし、ネジ132のねじ込み量を調節して、ホルダー131下端部をポリゴンミラー102に対して接近又は離間方向に移動させ、シリンドリカルレンズ105をポリゴンミラー102に対する離間位置Pa1又は接近位置Pa2に選択的に位置決めしてもよい。更に、図14に示すようにパルスモータ135の回転を駆動力伝達ユニット136を通じてネジ132に伝達し、パルスモータ135の出力軸の回転方向及び回転角度を制御して、シリンドリカルレンズ105をポリゴンミラー102に対する離間位置Pa1又は接近位置Pa2に位置決めしても構わない。また、各パルスモータ121、135の制御により、第3fθレンズ110を接近位置Pb1又は離間位置Pb2に位置決めすると共に、シリンドリカルレンズ105を離間位置Pa1又は接近位置Pa2に位置決めして、標準モード及び拡大モードのいずれかを選択的に設定してもよい。

0065

また、図15(a)、(b)に示すように第3fθレンズ110のレンズホルダーを変更することにより、第3fθレンズ110を接近位置Pb1又は離間位置Pb2に位置決めしても構わない。図15(a)においては、第3fθレンズ110のレンズホルダー113A両端の底に脚部113dを設けて、レンズホルダー113A両端の脚部113dを筐体111の各支持板114a、114bに載せて、レンズホルダー113Aを支持し、第3fθレンズ110を感光体ドラム13の表面に対する接近位置Pb1に位置決めする。また、図15(b)においては、第3fθレンズ110のレンズホルダー113Bの底を平坦面とし、レンズホルダー113Bの底を筐体111の各支持板114a、114bに載せて、レンズホルダー113Bを支持し、第3fθレンズ110を感光体ドラム13の表面に対する離間位置Pb2に位置決めする。

0066

尚、同様に、シリンドリカルレンズ105についても、シリンドリカルレンズ105のホルダーとして2種類のものを用意しておき、各ホルダーのいずれかを適用することにより、シリンドリカルレンズ105をポリゴンミラー102に対する離間位置Pa1又は接近位置Pa2に選択的に位置決めしてもよい。

0067

また、図16に示すように第3fθレンズ110のレンズホルダー113C両端にそれぞれの凸部113fを設け、また筐体111の各支持板114a、114bに一対支持壁143をそれぞれ突設して、各支持壁143の対向面に互いに異なる高さの第1凹部141及び第2凹部142をそれぞれ設け、レンズホルダー113C両端の凸部113fを各支持壁143の第1凹部141又は第2凹部142に嵌合させることにより、第3fθレンズ110を感光体ドラム13の表面に対する接近位置Pa2又は離間位置Pb2に位置決めしてもよい。

0068

尚、同様に、シリンドリカルレンズ105についても、シリンドリカルレンズ105のホルダーに凸部を設け、筐体111側に互いに異なる位置の第1凹部及び第2凹部を設け、ホルダーの凸部を第1凹部又は第2凹部に嵌合させることにより、シリンドリカルレンズ105をポリゴンミラー102に対する離間位置Pa1又は接近位置Pa2に選択的に位置決めしても構わない。

0069

ところで、上記実施形態では、第1乃至第3fθレンズ107、108、110を例示しているが、光学系の設計によっては、単一のfθレンズだけを適用したり、第1及び第2fθレンズを適用して、第3fθレンズを省略したりすることがある。このような場合は、第3fθレンズの代わりに、光ビームBMが感光体ドラム13に入射する直前に透過する他のシリンドリカルレンズを適用して、シリンドリカルレンズ105を離間位置Pa1又は接近位置Pa2に位置決めすると共に、他のシリンドリカルレンズを接近位置Pb1又は離間位置Pb2に位置決めすればよい。

0070

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。

0071

1画像形成装置
11光走査装置
12現像装置
13感光体ドラム(被走査体)
14ドラムクリーニング装置
15帯電器
17定着装置
26転写装置
21中間転写ベルト
101半導体レーザ(発光素子)
102ポリゴンミラー(偏向部)
103コリメータレンズ
104a、104b 第1ミラー
105シリンドリカルレンズ(第1光学部材)
106 第2ミラー
107 第1fθレンズ
108 第2fθレンズ
109出射折り返しミラー
110 第3fθレンズ(第2光学部材)
111筐体
112a、112b側壁
113、113A、113B、113Cレンズホルダー
114a、114b 支持板
115ネジ(第2変位部)
116ピン(第2変位部)
117コイルバネ(第2変位部)
121パルスモータ(第2変位部)
122駆動力伝達ユニット(第2変位部)
123 制御部
131ホルダー
132 ネジ(第1変位部)
133 ピン(第1変位部)
134 コイルバネ(第1変位部)
135 パルスモータ(第1変位部)
136 駆動力伝達ユニット(第1変位部)

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