特許第6614419号(P6614419)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許6614419光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6614419
(24)【登録日】2019年11月15日
(45)【発行日】2019年12月4日
(54)【発明の名称】光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 26/10 20060101AFI20191125BHJP
   G02B 26/12 20060101ALI20191125BHJP
   B41J 2/47 20060101ALI20191125BHJP
   H04N 1/113 20060101ALI20191125BHJP
【FI】
   G02B26/10 B
   G02B26/12
   B41J2/47 101D
   H04N1/113
【請求項の数】3
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2017-58071(P2017-58071)
(22)【出願日】2017年3月23日
(65)【公開番号】特開2018-159873(P2018-159873A)
(43)【公開日】2018年10月11日
【審査請求日】2018年12月27日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006150
【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100184631
【弁理士】
【氏名又は名称】大久保 隆
(72)【発明者】
【氏名】小西 裕登
【審査官】 外山 未琴
(56)【参考文献】
【文献】 特開2004−280056(JP,A)
【文献】 特開2002−250880(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 26/10−26/12
B41J 2/47
H04N 1/113
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転ミラーと、互いに異なる高さに配置されて回転ミラーに向けて光ビームを出射する上側光源及び下側光源と、該上側光源より出射された光ビームの光路である上側光路と該下側光源より出射された光ビームの光路である下側光路とにそれぞれ設けられ、上記回転ミラーにより反射された各光ビームを被走査面に結像させる上側結像部及び下側結像部とを備えた光走査装置であって、
上記上側光源より出射される光ビームと上記下側光源より出射される光ビームとは、上記回転ミラーの反射面に対する入射開角が異なっており、
上記上側結像部及び下側結像部のうち、上記反射面に対する入射開角が大きい方の光ビームが通過する結像部は、入射開角が小さい方の光ビームが通過する結像部に比べて、結像部を構成する結像レンズの数が多くなるように構成されている、光走査装置。
【請求項2】
請求項1記載の光走査装置において、
上下方向に延びるとともに上記回転ミラーを支持する軸部と、
上記回転ミラーよりも下側にて上記軸部を回動自在に支持する軸受部とを備え、
上記反射面に対する入射開角が大きい方の光ビームが通過する結像部は上記上側結像部であり、上記入射開角が小さい方の光ビームが通過する結像部は下側結像部である、光走査装置。
【請求項3】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
従来より、電子写真方式のカラー画像形成装置に搭載される光走査装置として、複数の光源から出射される光ビームを共通の回転ミラーで同一方向に向けて偏向し、異なる被走査面上を同時に走査させるようにしたものが知られている。
【0003】
この種の光走査装置では、例えば互いに異なる高さに配置された上側光源及び下側光源を設けて、各光源から予め設定された上側光路及び下側光路に沿って光ビームを出射することで、複数の光ビームを高さ方向(副走査方向)において分離して異なる被走査面に入射させるようにしている(例えば、特許文献1参照)。回転ミラーとしては、上側光路及び下側光路に対応する上下二段構成を採用してもよいし、通常よりも厚肉の構成を採用するようにしてもよい。
【0004】
上側光源及び下側光源は、回転ミラーの軸方向から見て異なる位相位置に配置されている。このため、上側光源より回転ミラーに入射する光ビームと、下側光源より回転ミラーに入射する光ビームとでは入射開角が異なっている。入射開角が異なっていると、回転ミラーの反射面における各光ビームの反射点も異なってしまう。このため、各光ビームの被走査面上におけるビーム径がばらつく等して光学性能が低下するという問題がある。
【0005】
この問題を解決するべく、例えば特許文献1に示す光走査装置では、上側光源及び下側光源と回転ミラーとの間に、副走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズに加えて入射開角を補正するプリズム等の屈曲素子を配置することで光学性能を安定化させるようにしている。また、特許文献2に示す光走査装置では、上側光路及び下側光路の回転ミラーの光路下流側にそれぞれ非共通の結像レンズを二個ずつ配置することで光学性能の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2006−171317号公報
【特許文献2】特開2006−301205号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記特許文献1に示す光走査装置では、シリンドリカルレンズに加えてプリズム等の屈折素子を必要とするのでコスト増加を招くという問題がある。また、特許文献2に示す光走査装置では、上側光路及び下側光路のそれぞれに対して結像レンズを二個ずつ設ける必要があるので、結像レンズの数が多くなってコスト増加を招くという問題がある。
【0008】
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、上側光源及び下側光源から回転ミラーに入射する各光ビームの入射開角が異なることに起因して被走査面上における各光ビームの光径に差が生じるのを安価な構成により抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る光走査装置は、回転ミラーと、互いに異なる高さに配置されて回転ミラーに向けて光ビームを出射する上側光源及び下側光源と、該上側光源より出射された光ビームの光路である上側光路と該下側光源より出射された光ビームの光路である下側光路とにそれぞれ設けられ、上記回転ミラーにより反射された各光ビームを被走査面に結像させる上側結像部及び下側結像部とを備えている。
【0010】
そして、上記上側光源より出射される光ビームと上記下側光源より出射される光ビームとは、上記回転ミラーの反射面に対する入射開角が異なっており、上記上側結像部及び下側結像部のうち、上記反射面に対する入射開角が大きい方の光ビームが通過する結像部は、入射開角が小さい方の光ビームが通過する結像部に比べて、結像部を構成する結像レンズの数が多くなるように構成されている。
【0011】
本発明に係る画像形成装置は上記光走査装置を備えている。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、上側光源及び下側光源から回転ミラーに入射する各光ビームの入射開角が異なることに起因して被走査面上における各光ビームの光径に差が生じるのを安価な構成により抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1図1は、本実施形態における光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す全体図である。
図2図2は、光走査装置を示す、回転ミラーの軸心方向から見た平面図である。
図3図3は、図2のIII-III線断面図である。
図4図4は、図2における回転ミラー及びその周辺を拡大して示す拡大平面図である。
図5図5は、光走査装置を示す、主走査方向から見た側面図である。
図6図6は、他の実施形態を示す図5相当図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
図1は、実施形態に係る画像形成装置1の概略構成図を示す。この画像形成装置1は、タンデム方式のカラープリンターであって、箱形のケーシング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記録紙Pに転写形成する。画像形成部3の下方には、光ビーム(レーザー光)を照射する光走査装置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、記録紙Pを貯留する用紙貯留部6が配置され、用紙貯留部6の側方には、手差し給紙部7が配置されている。転写ベルト5の側方上部には、記録紙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。符号9は、ケーシング2上部に配置され、定着部8で定着処理が施された記録紙Pを排出する用紙排出部である。
【0016】
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。これら画像形成ユニット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の一側方には、現像装置13が配置され、各感光体ドラム11の直上には、1次転写ローラー14が配置され、各感光体ドラム11の他側方には、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。
【0017】
そして、各感光体ドラム11は、帯電器12によって周面が一様に帯電され、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、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、1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。
【0018】
符号16は、定着部8の下方に転写ベルト5と当接した状態で配置された2次転写ローラーであり、用紙貯留部6又は手差し給紙部7から用紙搬送路17を搬送される記録紙Pを2次転写ローラー16と転写ベルト5とで挟持し、2次転写ローラー16に印加された転写バイアスにより転写ベルト5上のトナー像を記録紙Pに転写するようになっている。
【0019】
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とにより記録紙Pを挟持して加熱及び加圧し、記録紙Pに転写されたトナー像を記録紙Pに定着させる。定着処理後の記録紙Pは、用紙排出部9に排出される。符号20は、両面印刷時に定着部8から排出された記録紙Pを反転させるための反転搬送路である。
【0020】
次に図2図5を参照して上記光走査装置4の詳細について説明する。図2に示すように、光走査装置4は、光偏向器40を内部に収容する筐体Cを有している。筐体Cは、上側に開放しており、筐体Cの上側は不図示の蓋部材により閉塞されている。
【0021】
光偏向器40は筐体Cの底壁部の中央部に配置されている。光偏向器40は、回転ミラー41と、該回転ミラー41が固定されたシャフト42を有する回転駆動するモーター43とを備えている。
【0022】
モーター43は、図3に示すように、円筒状のモーター43と、ステーター部43aに対して同心状にその内側に配置されたローター部43bとを有している。ローター部43bにはシャフト42が内挿されて固定されている。ステーター部43aの内周部にはコイル部43cが設けられ、ローター部43bの外周部にはコイル部43cに対して隙間を空けてマグネット部43dが固定されている。ローター部43bは、コイル部43cが通電してマグネット部43dに磁力が作用することでシャフト42と共に回転する。シャフト42は、上下方向に延設されており、その上端部に回転ミラー41が固定されている。シャフト42の下端部は、軸受部50により回動可能に支持されている。軸受部50は、筐体Cの底壁部に形成された孔部に圧入して固定されている。
【0023】
上記回転ミラー41は、上下方向(シャフト42の軸心方向)に間隔を空けて並ぶ上側ポリゴンミラー41a及び下側ポリゴンミラー41bと、該両ポリゴンミラー41a,41bの間に設けられて互いを連結固定する連結部41cとを有している。
【0024】
上側ポリゴンミラー41a及び下側ポリゴンミラー41bは、側面に6つの反射面を有する正六角柱状に形成されている。そして、上側ポリゴンミラー41a及び下側ポリゴンミラー41bは、モーター43により所定速度で回転駆動されることで、左右の光源部44から出射された光ビームを反射して偏向走査させる。
【0025】
左右の光源部44は、光偏向器40の軸心を通り且つ前後方向に延びる直線に対して線対称に配置されている。各光源部44は、上側ポリゴンミラー41aに向けて光ビームを出射する上側レーザー光源44a(図2及び図4参照)と、下側ポリゴンミラー41bに向けて光ビームを出射する下側レーザー光源44bとを有している。光走査装置4は、上側レーザー光源44aから出射された光ビームの光路である上側光路Laと、下側レーザー光源44bから出射された光ビームの光路である下側光路Lbとの二つの光路を有している。
【0026】
図4に示すように、上側レーザー光源44aより出射される光ビームは、上側ポリゴンミラー41aの反射面に対して入射開角(反射面への入射レーザー光と結像レンズ46aの光軸AXとのなす角度)αを持って入射し、下側レーザー光源44bより出射される光ビームは、下側ポリゴンミラー41bの反射面に対して入射開角(反射面への入射レーザー光と結像レンズ47aの光軸AXとのなす角度)βを持って入射する。本実施形態では、α>βとされている。
【0027】
上側光路La及び下側光路Lbにおける回転ミラー41の光路上流側にはそれぞれコリメータレンズ(図示省略)とシリンドリカルレンズ45とが配置されている。また、上側光路La及び下側光路Lbにおける回転ミラー41の光路下流側にはそれぞれ、光ビームを被走査面(感光体ドラム11の表面)に結像させる上側結像部46及び下側結像部47が設けられている。
【0028】
図5に示すように、上側結像部46は、副走査方向及び主走査方向にパワーを有する主結像レンズ46aと、主結像レンズ46aの光路下流側に設けられ、副走査方向にのみパワーを有する補助結像レンズ46bとを有している。補助結像レンズ46bは、各光源44a,44bから出射される光ビームの入射開角α,βが異なることに起因して生じる光ビームの被走査面上における光径差を補正する。主結像レンズ46a及び補助結像レンズ46bは共に、主走査方向の中央部が両端部に対し光路下流側に膨出する三日月状のfθレンズからなる。
【0029】
下側結像部47は、副走査方向及び主走査方向にパワーを有する一つの結像レンズ47aからなる。この結像レンズ47aは、主走査方向の中央部が両端部に対して光路下流側に膨出する鴎型のfθレンズからなる。
【0030】
図2及び図5に示すように、光走査装置4の作動時には、左右の光源部44の上側レーザー光源44aから出射された光ビームが上側ポリゴンミラー41aにより偏向走査された後、主結像レンズ46a及び補助結像レンズ46bをこの順に通過し、その後、反射ミラー48aにより反射されて感光体ドラム11の表面に結像される。また、左右の光源部44の下側レーザー光源44bから出射された光ビームが下側ポリゴンミラー41bにより偏向走査されて下側の結像レンズ47aを通過した後、反射ミラー48bにより反射されて感光体ドラム11の表面に結像される。
【0031】
以上説明したように、本実施形態の光走査装置4では、上側レーザー光源44aより回転ミラー41に入射する光ビームと、下側レーザー光源44bより回転ミラー41に入射する光ビームとでは入射開角α,βが異なっている。入射開角α,βが異なっていると、回転ミラー41の反射面における各光ビームの反射位置がミラー回転方向にずれてしまう。このため、各光ビームの被走査面上(感光体ドラム11の表面上)におけるビーム径がばらつく等して光学性能が低下する虞がある。
【0032】
これに対して本実施形態では、上側結像部46及び下側結像部47のうち、回転ミラー41の反射面に対する入射開角が大きい方の光ビームが通過する結像部46は、入射開角が小さい方の光ビームが通過する結像部47に比べて、結像レンズの数が多くなるように構成されている。すなわち、下側結像部47が一つの結像レンズ47aで構成されるのに対し、上側結像部46は、主結像レンズ46aに加えて補助結像レンズ46bとの二つの結像レンズで構成されている。これにより、入射開角α,βが大きい方の光ビームの光径を補正して被走査面上における光径のばらつきを抑制することができる。
【0033】
ここで、上側結像部46は、上側ポリゴンミラー41aにて反射された光ビームを被走査面に結像させるものである。上側ポリゴンミラー41aは、下側ポリゴンミラー41bと比べて軸受部50から遠い側(上側)に位置しているので、下側ポリゴンミラー41bに比べて回転時の振れ及び軸倒れが大きくなる。このため、上側ポリゴンミラー41aにて偏向走査された光ビームは被走査面上における副走査方向の位置が一定に定まり難い。
【0034】
これに対して本実施形態では、上側結像部46を主結像レンズ46aと補助結像レンズ46bとの二つの結像レンズで構成することで、上側ポリゴンミラー41aの回転時の触れ及び軸倒れに起因する光ビームの走査位置を補正することができる。このように、上側結像部46の補助結像レンズ46bを、各光ビームの入射開角α,βが異なることに起因する光径差の補正用レンズとしてのみでなく、上側ポリゴンミラー41aの回転時の触れ及び軸倒れに起因する光ビームの副走査方向の位置ずれの補正用レンズとして兼用することで、結像レンズの数を極力少なくしつつ光学性能を可及的に高めることができる。
【0035】
しかも、補助結像レンズ46bは副走査方向にのみパワーを有しているので、主走査方向及び副走査方向にパワーを有する結像レンズを使用した場合に比べてレンズコストを低減することができる。
【0036】
《他の実施形態》
上記実施形態では、回転ミラー41が上下二段に配置された上側ポリゴンミラー41aと下側ポリゴンミラー41bとを有する光走査装置4について説明したが、これに限ったものではなく、回転ミラー41は、例えば図5に示すように一段で構成されていてもよい。
【0037】
上記実施形態では、補助結像レンズ46bは、副走査方向にのみパワーを有しているが、これに限ったものではなく、副走査方向及び主走査方向の双方にパワーを有していてもよい。すなわち、補助結像レンズ46bは少なくとも副走査方向にパワーを有していればよい。
【0038】
上記実施形態では、補助結像レンズ46bは一つだけ設けられているが、補助結像レンズ46bを複数設けるようにしてもよい。
【0039】
上記実施形態では、α>βの関係を満たしているが、これに限ったものではなく、β>αであってもよい。この場合、下側結像部47を構成する結像レンズの数を上側結像部46を構成する結像レンズの数よりも多くすればよい。
【産業上の利用可能性】
【0040】
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。
【符号の説明】
【0041】
La 上側光路
Lb 下側光路
1 画像形成装置
4 光走査装置
41 回転ミラー
42 シャフト(軸部)
44 光源部
44a 上側レーザー光源(上側レーザー光源)
44b 下側レーザー光源(下側レーザー光源)
45 シリンドリカルレンズ
46 上側結像部
47 下側結像部
図1
図2
図3
図4
図5
図6