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技術 走査光学装置

出願人 ブラザー工業株式会社
発明者 中村佳史藤野仁志
出願日 2017年2月23日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2017-031787
公開日 2018年8月30日 (11ヶ月経過) 公開番号 2018-136474
状態 未査定
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 回転角度誤差 マルチビーム型 横倍率β プログレッシブ走査 製造誤差 樹脂レンズ 振動ミラー フロントカバー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年8月30日)のものです。
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図面 (6)

課題

製造誤差の影響を軽減しつつインターレース走査成立させる。

解決手段

走査光学装置10は、2つの発光部を有する光源(半導体レーザ1)と、光源から出射された光を光ビームLB1,LB2に変換するカップリングレンズ2と、カップリングレンズ2からの光ビームLB1,LB2を反射して主走査方向に偏向する偏向器(ポリゴンミラー5)と、偏向器で偏向された光ビームLB1,LB2を、主走査方向に直交する副走査方向に移動する像面(被走査面51A)に結像する走査レンズ6とを備える。走査光学装置10において、像面における2つの発光部の像の副走査方向における中心間距離は、像面における走査線の中心間距離の3倍であり、像の主走査ごとの像面の移動量は、走査線の中心間距離の2倍である。そして、光源から像面までの光学系全体の副走査方向の横倍率βsは、4.3<βs<8を満たす。

概要

背景

複数の発光部を有するマルチビーム型光源と、1枚の走査レンズとを用いて光源から出射された光を感光ドラム上の像面に結像させる走査光学装置が知られている(特許文献1)。この走査光学装置では、走査光学系全体の主走査方向における横倍率副走査方向における横倍率の比を規定している。また、像面上のマルチビーム型の発光部の像の副走査方向の中心間距離を、像面上の走査線の中心間距離の3倍にした、インターレース走査をする走査光学装置も知られている(特許文献2)。

概要

製造誤差の影響を軽減しつつインターレース走査を成立させる。走査光学装置10は、2つの発光部を有する光源(半導体レーザ1)と、光源から出射された光を光ビームLB1,LB2に変換するカップリングレンズ2と、カップリングレンズ2からの光ビームLB1,LB2を反射して主走査方向に偏向する偏向器(ポリゴンミラー5)と、偏向器で偏向された光ビームLB1,LB2を、主走査方向に直交する副走査方向に移動する像面(被走査面51A)に結像する走査レンズ6とを備える。走査光学装置10において、像面における2つの発光部の像の副走査方向における中心間距離は、像面における走査線の中心間距離の3倍であり、像の主走査ごとの像面の移動量は、走査線の中心間距離の2倍である。そして、光源から像面までの光学系全体の副走査方向の横倍率βsは、4.3<βs<8を満たす。

目的

本発明は、光源の回転角度誤差の影響を軽減しつつインターレース走査を成立させることが可能な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
0件

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請求項1

2つの発光部を有する光源と、前記光源から出射された光を光ビームに変換するカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの前記光ビームを反射して主走査方向に偏向する偏向器と、前記偏向器で偏向された前記光ビームを、前記主走査方向に直交する副走査方向に移動する像面に結像する走査レンズとを備え、前記像面における前記2つの発光部の像の前記副走査方向における中心間距離は、前記像面における走査線の中心間距離の3倍であり、前記像の主走査ごとの前記像面の移動量は、前記走査線の中心間距離の2倍であり、前記光源から前記像面までの光学系全体の前記副走査方向の横倍率βsは、4.3<βs<8を満たすことを特徴とする走査光学装置

請求項2

前記光源から前記像面までの光学系全体の前記主走査方向の横倍率をβmとして、0.5<(βs/βm)2<0.8を満たすことを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。

請求項3

前記光源における前記2つの発光部を結ぶ線の、前記主走査方向に対する角度は、20〜70°であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の走査光学装置。

請求項4

前記光源における前記2つの発光部を結ぶ線の、前記主走査方向に対する角度は、35〜55°であることを特徴とする請求項3に記載の走査光学装置。

請求項5

前記光源における前記2つの発光部の中心間距離は、前記像面における走査線の中心間距離の0.5〜1倍の範囲にあることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の走査光学装置。

請求項6

前記カップリングレンズは、1枚のレンズからなることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の走査光学装置。

請求項7

前記カップリングレンズは、入射面に回折面を有することを特徴とする請求項6に記載の走査光学装置。

請求項8

前記カップリングレンズは、出射面が軸対称でない屈折面であることを特徴とする請求項7に記載の走査光学装置。

請求項9

前記カップリングレンズは、樹脂製であることを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の走査光学装置。

請求項10

前記走査レンズは、1枚の樹脂レンズからなることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の走査光学装置。

請求項11

前記カップリングレンズは、前記光ビームを前記副走査方向において前記偏向器の反射面に集光することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の走査光学装置。

技術分野

0001

本発明は、画像形成装置等に用いられる走査光学装置に関する。

背景技術

0002

複数の発光部を有するマルチビーム型光源と、1枚の走査レンズとを用いて光源から出射された光を感光ドラム上の像面に結像させる走査光学装置が知られている(特許文献1)。この走査光学装置では、走査光学系全体の主走査方向における横倍率副走査方向における横倍率の比を規定している。また、像面上のマルチビーム型の発光部の像の副走査方向の中心間距離を、像面上の走査線の中心間距離の3倍にした、インターレース走査をする走査光学装置も知られている(特許文献2)。

先行技術

0003

特開2007−45094号公報
特開平8−292384号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、マルチビーム型の光源を用いてインターレース走査をしようとする場合、副走査方向の倍率の大きさによっては、光源の光軸に平行な軸周り回転角度誤差の影響を受けやすかったり、インターレース走査が成立しないという問題がある。

0005

そこで、本発明は、光源の回転角度誤差の影響を軽減しつつインターレース走査を成立させることが可能な走査光学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

0006

前記した目的を達成するための本発明の走査光学装置は、2つの発光部を有する光源と、光源から出射された光を光ビームに変換するカップリングレンズと、カップリングレンズからの光ビームを反射して主走査方向に偏向する偏向器と、偏向器で偏向された光ビームを、主走査方向に直交する副走査方向に移動する像面に結像する走査レンズとを備える。
この走査光学装置において、像面における2つの発光部の像の副走査方向における中心間距離は、像面における走査線の中心間距離の3倍であり、像の主走査ごとの像面の移動量は、走査線の中心間距離の2倍であり、光源から像面までの光学系全体の副走査方向の横倍率βsは、
4.3<βs<8
を満たす。

0007

このような構成によれば、光学系全体の副走査方向の横倍率βsが4.3より大きいことで、像面において発光部の像の中心間距離の副走査方向の大きさを十分な大きさとしてインターレース走査を可能にすることができる。また、副走査方向の横倍率βsが8より小さいことで、光源の光軸に平行な軸周りの回転方向の誤差があったとしても、その誤差による副走査方向における発光部の像の中心間距離の誤差を小さく抑えることができる。

発明の効果

0008

本発明の走査光学装置によれば、製造誤差の影響を軽減しつつインターレース走査を成立させることができる。

図面の簡単な説明

0009

一実施形態に係る画像形成装置の断面図である。
走査光学装置の主走査断面図である。
光学系の副走査断面を示す図である。
レーザダイオードを正面から見た図である。
インターレース走査を説明する図である。

実施例

0010

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明においては、まず、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ100の概略構成について図1を参照して説明した後、走査光学装置10の詳細構成を説明する。

0011

図1に示すように、レーザプリンタ100は、用紙Sを給紙するためのフィーダ部20や、用紙Sに画像を形成するための画像形成部80などを本体ケーシング30内に備えている。ここで、画像形成部80は、走査光学装置10、現像部および転写部を構成するプロセスカートリッジ50、定着部60などで構成されている。なお、以下の説明においては、図1紙面の左方向を「後」、右方向を「前」、上下方向を「上下」、手前方向を「左」、奥方向を「右」とする。

0012

フィーダ部20は、フロントカバー33を開くことで形成される給紙トレイ21と、給紙トレイ21上に配置された用紙押圧板22と、給紙トレイ21の後方に配置された給紙ローラ23Aを含む給紙機構23とを備えている。給紙機構23は、給紙トレイ21内に収容された用紙Sを用紙押圧板22によって給紙ローラ23A側に寄せ、給紙ローラ23Aを回転させて用紙Sを搬送し、図示しない搬送ガイドによって上方へ向けて画像形成部80に供給する。

0013

プロセスカートリッジ50は、給紙トレイ21の上方で本体ケーシング30内の後部に配置され、本体ケーシング30に対して着脱自在に装着されるように構成されている。プロセスカートリッジ50は、感光体ドラム51、現像ローラ52および転写ローラ53を備えている。感光体ドラム51は、図示しない帯電器によりその表面が正に帯電され、走査光学装置10により露光されることで、表面に静電潜像が形成されるようになっている。また、感光体ドラム51は、駆動源であるモータ55とギヤなどの駆動機構を介して接続されており、モータ55により所定速度で回転するようになっている。現像ローラ52は、プロセスカートリッジ50内に収容された現像剤であるトナー担持して、感光体ドラム51の静電潜像に供給する部材である。転写ローラ53は、感光体ドラム51との間に転写バイアスかけられることで、感光体ドラム51上のトナー像を感光体ドラム51との間で搬送される用紙Sに転写する部材である。

0014

走査光学装置10は、プロセスカートリッジ50の前方に配置されており、感光体ドラム51の表面に画像データにしたがって明滅するレーザ光照射するように構成されている。走査光学装置10の詳細な構成は後述する。

0015

定着部60は、熱源を有する加熱ローラ61と、この加熱ローラ61との間に用紙Sを挟んで押圧する加圧ローラ62とを備えている。定着部60は、プロセスカートリッジ50の上方に配置され、プロセスカートリッジ50から排出された用紙S上のトナー像を熱定着する。定着部60の前方には、排紙ローラ71が設けられており、排紙ローラ71は、定着部60で熱定着された用紙Sを、本体ケーシング30の上面の前部に設けられた排紙トレイ72上に排出する。

0016

図2に示すように、走査光学装置10は、光源の一例としての半導体レーザ1と、カップリングレンズ2と、開口絞り3と、偏向器の一例としてのポリゴンミラー5と、単一の走査レンズ6とを備える。そして、これらにより半導体レーザ1から出射された光ビームLB1,LB2を感光体ドラム51の被走査面51Aに結像し、走査するように構成されている。

0017

図3に示すように、半導体レーザ1は、発散性のレーザ光を出射する部材である。
図4に示すように、半導体レーザ1は、半導体基板1Aに発光部E1,E2が所定距離、離間して配置されている。発光部E1と発光部E2の中心間距離D1は、例えば30μmである。半導体レーザ1における2つの発光部E1,E2を結ぶ線L1は、主走査方向に対して斜めになっている。線L1の主走査方向に対する角度αは、20〜70°であることが望ましく、35〜55°であることがより望ましい。角度αは、一例として45.9°である。
なお、主走査方向は、ポリゴンミラー5により偏向される方向であり、副走査方向は、光ビームLB1,LB2の進行方向と主走査方向の両方に直交する方向である。

0018

半導体レーザ1における2つの発光部E1,E2の中心間距離D1は、像面における走査線の中心間距離の0.5〜1倍の範囲にあることが望ましい。

0019

半導体レーザ1は、線L1を主走査方向に対して斜めにすることで、2つの発光部E1,E2の中心間距離が、副走査方向に適度な距離で離れた位置関係とすることができる。角度αを上述のように45.9°としたとき、副走査方向の中心間距離P0は、21.5μmである。そして、走査光学装置10の製造工程においては、角度αを調整することで、発光部E1,E2の副走査方向における中心間距離を調整することができる。

0020

図2および図3に示すように、カップリングレンズ2は、半導体レーザ1から出射された光を光ビームLB1,LB2に変換するレンズである。本実施形態において、カップリングレンズ2は、1枚のレンズからなる。また、カップリングレンズ2は、樹脂製である。カップリングレンズ2が1枚であり、また、樹脂製であることで、走査光学装置10の製造コストを抑えることができる。

0021

カップリングレンズ2は、光ビームLB1,LB2を副走査方向に集光し、ポリゴンミラー5の反射面5A上またはその近傍において、主走査方向に長手の線状に結像させる。これにより、反射面5Aの面倒れ補正することができる。各光ビームLB1,LB2の光軸C1,C2は、走査レンズ6を通過するときに、走査レンズ6の光軸CLに対して副走査方向にずれた位置を通過するように配置されている。

0022

カップリングレンズ2は、一例として、入射面2Aに回折面を有する。また、カップリングレンズ2は、出射面2Bが軸対称でない屈折面を有することができる。

0023

開口絞り3は、カップリングレンズ2を通過した光ビームLB1,LB2の径を規定する開口を有する部材である。

0024

ポリゴンミラー5は、複数の反射面5Aが、回転軸5Bから等距離に配置された部材であり、図2では、4つの反射面5Aを有するものを例示している。ポリゴンミラー5は、回転軸5Bを中心に一定速度で回転され、カップリングレンズ2を通過した光ビームLB1,LB2を反射して主走査方向に偏向する。

0025

走査レンズ6は、走査光学装置10に1つのみ設けられている。また、走査レンズ6は樹脂製である。走査レンズ6を1枚の樹脂レンズとすることで、製造コストを抑えることができる。

0026

走査レンズ6は、ポリゴンミラー5で偏向された光ビームLB1,LB2を主走査方向および副走査方向に収斂して、副走査方向に移動する像面である被走査面51A上にスポット状に結像させる。
走査レンズ6は、ポリゴンミラー5により等角速度で偏向された光ビームLB1,LB2を、被走査面51A上に等速で走査させるようなfθ特性を有している。走査レンズ6は、光ビームLB1,LB2が入射する入射面6Aと光ビームLB1,LB2が出射する出射面6Bを有している。

0027

走査レンズ6の形状は問わないが、例えば、入射面6Aおよび出射面6Bは、ともにトーリック面とすることができる。

0028

走査光学装置10は、インターレース走査に好適に用いることができる。図5は、インターレース走査を説明する図であり、像面における発光部E1,E2の像の移動を示している。図5に示すように、発光部E1の像IE1と発光部E2の像IE2は、それぞれ、走査線S1および走査線S4に沿って主走査方向に走査される。各走査線S1,S2,S3・・・の中心間距離P1は、例えば、600dpiのドットピッチで画像形成する場合には、42.3μmとなる。そして、発光部E1の像IE1と発光部E2の像IE2の副走査方向における中心間距離P2は、P1の3倍である。

0029

感光体ドラム51は、モータ55および駆動機構により回転駆動され、被走査面51Aは、像IE1,IE2が主走査方向に一回の走査をされる間にP3だけ移動する。P3は、像の主走査ごとの像面の移動量であり、走査線の中心間距離P1の2倍である。このため、例えば、像IE1,IE2が走査線S1,S4を走査した後は、破線に示したように、2本ずれて走査線S3,S6を走査する。そして、その次は、走査線S5,S8を走査する。これを繰り返すことで、被走査面51Aにおいては、走査線S2を除くすべての走査線に沿って順次露光がなされることになる。

0030

このようなインターレース走査をするためには、像IE1,IE2の中心間距離P2が各走査線の中心間距離P1の3倍離れている必要があり、600dpiのドットピッチで画像形成する場合には、副走査方向に127μm離れている(P2=127μm)必要がある。

0031

像IE1,IE2の中心間距離P2は、2つの発光部E1,E2の副走査方向の中心間距離P0に副走査方向の横倍率をかけたものとなる。このため、走査光学装置10は、半導体レーザ1から被走査面51Aまでの光学系全体の副走査方向の横倍率βsが、
4.3<βs<8
を満たす。βsが4.3より大きいことで、近年一般的に用いられる、発光部E1,E2の中心間距離が30μmの半導体レーザ1を用いた場合に、副走査方向に127μm中心間距離が離れた像IE1,IE2を形成することが可能となる。

0032

一方、半導体レーザ1の角度(光軸に平行な軸周りの向き)の製造上可能な公差が0.3°であるとすると、βsが8より小さいことで、副走査方向の像IE1,IE2の中心間距離P2の誤差を5%未満とすることができる。
すなわち、βsを適度な大きさとすることで、インターレース走査を可能にするとともに、半導体レーザ1の光軸に平行な軸周りの誤差があったとしても、その誤差による副走査方向における像IE1,IE2の中心間距離P2の誤差を抑えることができる。

0033

また、走査光学装置10は、半導体レーザ1から被走査面51Aまでの光学系全体の主走査方向の横倍率をβmとして、
0.5<(βs/βm)2<0.8
を満たす。(βs/βm)2が0.5より大きいことで、半導体レーザ1から発する光の利用効率を高くすることができるとともに、0.8より小さいことで、半導体レーザ1から被走査面51Aまでの光路の長さを短くすることができる。。

0034

以上のような構成により、本実施形態の走査光学装置10では、製造誤差の影響を軽減しつつ、インターレース走査を可能にすることができる。

0035

走査光学装置10の光学系の一実施例としては、例えば、以下の横倍率の光学系を採用することができる。
[実施例]
主走査方向の横倍率
入射光学系16.947
走査光学系 0.483
光学系全体(βm) 8.180
副走査方向の横倍率
入射光学系 3.225
走査光学系 1.827
光学系全体(βs) 5.893

0036

この光学系では、
(βs/βm)2=0.5190
であり、
0.5<(βs/βm)2<0.8
を満たす。

0037

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本発明の趣旨に反しない限り前記した実施形態には限定されないことは当然である。例えば、ポリゴンミラーの面数は4面である場合に限られず、6面であっても構わない。

0038

また、前記実施形態において、カップリングレンズおよび走査レンズは樹脂レンズとしたが、ガラスレンズであってもよい。また、カップリングレンズおよび走査レンズは、それぞれ複数のレンズから構成されていてもよい。

0039

さらに、前記実施形態においては、光偏向器の一例として、ポリゴンミラー5を示したが、光偏向器としては、振動ミラーガルバノミラー)を採用することもできる。また、感光体は、感光体ベルトであってもよい。

0040

また、本発明の走査光学装置の光学系は、インターレース走査を行うのに好適に設計されているが、光学系自体は、インターレース走査ではなく、各走査線を順次走査するプログレッシブ走査の場合にも使用することができる。

0041

また、前記実施形態および各変形例で説明した各要素は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

0042

1半導体レーザ
2カップリングレンズ
5ポリゴンミラー
6走査レンズ
10走査光学装置
51感光体ドラム
51A 被走査面
80画像形成部
100 レーザプリンタ

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