JP2008139627A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光ビームが通過する光学素子を安定して精度良く保持できる光走査装置を提供する。
【解決手段】シリンドリカルレンズ２２に入射する光ビームＬは多面鏡２４の回転軸２４Ｂと直交する面である主走査方向（図中Ｘ方向）面に平行に配列され、かつシリンドリカルレンズ２２自体は主走査方向（図中Ｘ方向）についてのみパワーを持つので、シリンドリカルレンズ２２の外形は主走査方向（図中Ｘ方向）を十分に長くする必要はあるが、副走査方向（図中Ｙ方向）の寸法は光ビームＬの径に誤差範囲を足した程度でよいので図４（Ａ）のように横に細長く、上下方向の寸法が小さい、安定して光学ベース１４上に設置できる形状とすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は光走査装置に関し、特に複数の光源を備え複数の光ビームにて走査露光を行う光走査装置に関する。

従来より、レーザ光による走査露光を行う光走査装置を用いた画像形成装置において、複数の感光体ドラム上に光走査装置から複数の感光体ドラムに各々対応した光ビームを走査させ潜像画像を形成する、いわゆるタンデム方式の画像形成装置が知られている。

上記のような画像形成装置に用いられる光走査装置では複数の光ビームを単一のポリゴンミラー面上で同時に偏向させ、光ビームを分離後に各感光体ドラム上へ導く構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。上記例においては各感光体ドラム上に光ビームを導くため、ポリゴンミラー面上において副走査方向に一定間隔をおいて偏向させる構成とし、ポリゴンミラー前に設けた各光ビームに対応したアナモフィックレンズを設けてビームの光軸を調整している。

上記のように構成することにより、各光ビームが部品を共通通過することによる部品点数の削減が可能となり、かつ、配置スペースを小さくできる。しかし上記の構成ではポリゴンミラー面への光ビームの入射角度をそれぞれ異ならせるため、また光源とその保持部材、および調整のためのスペースを確保するため、各色の光ビームの光源間には副走査方向に一定の間隔を必要とする。これにより各光源の間隔を十分に小さくできないので、結果として光走査装置全体の小型化を妨げる要因となる。

上記の問題を解決するため各色光源を副走査方向に異なる高さに配置し、各光ビームを高さ方向に配列する構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

上記例においてはポリゴンミラー１２４を薄くして、高速化、低コスト化するために各光ビームの副走査方向の断面内でのポリゴンミラー１２４面への入射角度をそれぞれ異ならせることにより、光源１１６から発せられた複数の光束をポリゴンミラー１２４の反射面上でほぼ同一の位置に入射させる構成とし、ポリゴンミラー１２４の前に設けたシリンドリカルレンズ１２２で複数の光ビームを共通通過させている。

しかし上記の構成では各光ビームを高さ方向に配列する状態でシリンドリカルレンズ１２２を共通通過させるためシリンドリカルレンズ１２２の使用範囲は幅（主走査方向）が狭く、高さ（副走査方向）が高くなる。そのため使用範囲を有効に使うようにシリンドリカルレンズ１２２のサイズを決めようとすれば当然シリンドリカルレンズ１２２の外形は縦に細長い形状となる。

このためシリンドリカルレンズを底壁に据付ける際の座りが悪くなり、レンズ幅を使用範囲外に広げる、ホルダ部材を介して取付等の対策が必要となるため部品精度／組立精度が厳しくなり、チルトしやすく、光学特性を損なう虞がある。
特開２００２−２５８１８４号公報 特開２００３−１４９７５３号公報

本発明は上記事実を考慮し、複数の光ビームが通過する光学素子を安定して精度良く保持できる光走査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光走査装置は、筐体と、前記筐体に設けられ回転軸の周りに偏向面を回転させて光ビームを偏向する光偏向器と、前記筐体に設けられ前記光偏向器の回転軸と交差する面上に前記光ビームを射出する複数の光源と、前記筐体に設けられ前記光偏向器により偏向された前記複数の光ビームを被走査面上にて結像し偏向走査する走査結像光学系と、前記光学ベース上に設けられ前記光偏向器に入射する前記光ビームを前記偏向面上において線像として収束させ、前記光偏向器の回転軸と交差する方向にのみパワーを有する少なくとも一つの光学素子を含み、前記光偏向器の偏向面上に偏向方向に長い線像を結像する線像結像光学系と、前記筐体上の前記線像結像光学系より光路下流側に設けられ、前記光偏向器の回転軸と交差する面に沿って入射する前記光ビームの光路を前記光偏向器の回転軸を含む面内に変更する光路変更手段と、を備えたことを特徴とする。

上記構成の発明では、複数の光ビームによって形成される光ビーム通過断面が主走査方向に長い断面となるため、線像結像光学系(シリンドリカルレンズ)を非使用範囲を多く取らずとも、主走査方向に長い形状とすることが出来、光学ベースに対して、安定的に保持できる。

請求項２に記載の光走査装置は、前記光学素子は保持部材を介さず直接前記光学ベース上に形成された取付座面に固定されることを特徴とする。

上記構成の発明では、別途保持部材を設ける必要がなくなるので、部品点数・コストを削減できる。

本発明は上記構成としたので、複数の光ビームが通過する光学素子を安定して精度良く保持できる光走査装置とすることができた。

＜画像形成装置概要＞
図１には本発明に係る光走査装置を備えた画像形成装置が示されている。

図１は本発明に係る光走査装置を備えた画像形成装置の内部構造を示す断面図である。

図１に示すように、画像形成装置１はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム３０Ｙ〜３０Ｋを有する現像装置３１Ｙ〜３１Ｋと、これら感光体ドラム３０Ｙ〜３０Ｋ に接触する一次帯電用の帯電ロールと、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像信号に応じて変調された光ビームを照射する光走査装置１０とで、その主要部が構成されている。

感光体ドラム３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、共通の接平面を有するように一定の間隔をおいて配置されている、所謂タンデム式のカラープリンタとなっている。表面電位を印加された感光体ドラム３０Ｙ〜３０Ｋの表面には、露光装置としての光走査装置１０によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した光ビームＬが照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。

現像ロール３３に現像バイアス電圧を印加して、現像ロール３３上のトナーを感光体ドラム３０Ｙ〜３０Ｋ上に形成された静電潜像に転写することにより、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像が形成される。

上記各感光体ドラム３０Ｙ〜３０Ｋ上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は用紙Ｐ上に位置合わせを行い、重ねてそれぞれ転写される。これにより用紙Ｐ上には、Ｙ単色像上にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）色をそれぞれ重ねた四色画像として最終的なフルカラートナー像が形成される。

＜光走査装置＞
図２にはに係る光走査装置が示されている。

図２、３は本発明に係る光走査装置の内部構造を示す平面図および断面図である。

図２、３に示すように光走査装置１０は、光学箱を形成する筐体１２の内部に光学部材の取付部が設けられる底面部として、光学ベース１４が設けられ、光学ベース１４上には回転軸２４Ｂのまわりを偏向面２４Ａが回転することで、入射される光ビームＬを主走査方向（図中Ｘ方向）に偏向する多面鏡２４が設けられている。

光学ベース１４は端が立ち上がり、立ち上がり部１４Ａが筐体１２の側壁を形成している。立ち上がり部１４Ａには多面鏡２４の回転軸２４Ｂと略直交する面上、すなわち光学ベース１４から所定の間隔をおいた箇所に光ビームを射出する複数の光源１６が設けられている。

前記回転軸２４Ｂ方向すなわち副走査方向は図中Ｙ方向、これと直交する方向すなわち主走査方向は図中Ｘ方向とする。

複数の光源１６から射出された光ビームＬはそれぞれ開口絞り１７で所望の径まで絞られた後、反射鏡(以下同じ)１８にて反射され、光路変更部材２０に入射する。反射鏡１８は光学ベース１４上に設けられた固定部材１９上にＹ方向の位置が同じになるように固定される。このとき光源１６から射出された光ビームＬは互いに略平行であり、同一の角度で反射鏡１８に入射／反射される。反射鏡１８で反射された各光ビームＬは主走査方向（図中Ｘ方向）に配列され、主走査平面上に並んだ形でシリンドリカルレンズ２２に入射する。

シリンドリカルレンズ２２は主走査方向（図中Ｘ方向）にのみ光学的パワーを持つ光学素子であり、多面鏡２４の偏向面２４Ａ上にて光ビームＬを線状に結像させる。シリンドリカルレンズ２２を通った光ビームＬは次に光路変更部材２０に入射する。

光路変更部材２０は複数の反射面を備え、入射した光ビームＬを反射する。光路変更部材２０に入射した各光ビームＬはＸ方向に配列された光源１６と同じ配列方向（主走査方向）に並んでいるが、光路変更部材２０内で光軸方向／光軸の配列ともに変更され、射出される際はＹ方向（副走査方向）に配列された光ビームＬとなる。

シリンドリカルレンズ２２から射出された光ビームＬはミラー２３にて反射され、多面鏡２４に入射し、回転軸２４Ｂのまわりを回転する偏向面２４Ａによって主走査方向（Ｘ方向）に偏向される。

このとき偏向面２４Ａ上では、各光ビームＬはＹ方向（副走査方向）に分離して配列され、かつＸ方向（主走査方向）に長いビーム形状となる。これにより複数の光ビームＬを単一の偏向面２４Ａにより同時に偏向させ、分離後にそれぞれ感光体ドラム３０上に導く構成を採用可能となり、各光ビームＬが光学素子を共通通過することによる部品点数の削減が可能となり、かつ、配置スペースを小さくでき、また偏向面２４Ａを副走査方向（Ｙ方向）に小さくすることができるので、多面鏡２４の上下幅（副走査方向の寸法）を薄くすることが可能となり、高速化、低コスト化が実現できる。

偏向面２４Ａで偏向された光ビームＬは走査光学系２６によって整形され、副走査方向に結像機能をもったシリンドリカルミラー２６、防塵ウィンドウ２９を経て感光体ドラム３０（被走査面）上にビームスポットとして結像する。

＜シリンドリカルレンズ＞
図４には本発明の第１実施形態に係る光走査装置のシリンドリカルレンズが示されている。

図４（Ａ）に示すように、反射鏡１８と光路変更部材２０の間に設けられたシリンドリカルレンズ２２は主走査方向（図中Ｘ方向）に十分な長さをもち、かつ副走査方向委（図中Ｙ方向）には大きく寸法をとる必要がないので、固定部材２２Ａおよび縦壁２２Ｂによって容易かつ強固に固定することができる。

すなわちシリンドリカルレンズ２２に入射する光ビームＬは多面鏡２４の回転軸２４Ｂと直交する面である主走査方向（図中Ｘ方向）面に平行に配列され、かつシリンドリカルレンズ２２自体は主走査方向（図中Ｘ方向）についてのみパワーを持つので、シリンドリカルレンズ２２の外形は主走査方向（図中Ｘ方向）を十分に長くする必要はあるが、副走査方向（図中Ｙ方向）の寸法は光ビームＬの径に誤差範囲を足した程度でよいので図４（Ａ）のように横に細長く、上下方向の寸法が小さい、安定して光学ベース１４上に設置できる形状とすることができる。

このとき、例として特許文献２に引用したように光路変更部材２０を用いずに光源を副走査方向（図中Ｙ方向）に配列した構成であれば、各色光源を副走査方向に異なる高さに配置し、各光ビームが高さ方向に配列する状態でシリンドリカルレンズ２２を共通通過させるため、図４（Ｂ）に示すようにシリンドリカルレンズの使用範囲は幅が狭く、高さが高くなる。

そのためレンズパワーをもつ使用範囲を有効に使うようにシリンドリカルレンズ２２のサイズを決めようとすると、シリンドリカルレンズ２２を底壁２２Ｂに据付ける際の座りが悪くなり、レンズの幅を使用範囲外にまで広げて不必要に大きくするか、別途ホルダ部材を介して取付ける等の対策をしなければ部品精度／組立精度が厳しくなり、チルトしやすく、光学特性を損なう虞がある。

これに対して本発明においては、図４（Ａ）に示すように複数の光ビームによって形成される光ビームＬの通過断面が主走査方向（図中Ｘ方向）に長い断面となるため、シリンドリカルレンズ２２を主走査方向（図中Ｘ方向）に長い形状とすることが可能となり、光学ベース１４上に固定する際に優れた安定性を持たせることができる。

図５には本発明の第２実施形態に係る光走査装置のシリンドリカルレンズが示されている。

図５に示すように、反射鏡１８と光路変更部材２０の間に設けられたシリンドリカルレンズ２２は主走査方向（図中Ｘ方向）に十分な長さをもち、かつ副走査方向委（図中Ｙ方向）には大きく寸法をとる必要がないので、光学ベース１４上に容易かつ強固に固定することができる点は第１実施形態と同様である。

本実施形態においては固定部材２２Ａを用いず、シリンドリカルレンズ２２の底面を直接、光学ベース１４上の取付座面に固定することで部品点数とコストの削減を行うことができる。

＜光路変更部材＞
図６には本発明に係る光路変更部材が示されている。

図６に示すように、光路変更部材２０は複数のミラー２１Ａ、２１Ｂを備え、シリンドリカルレンズ２２より入射する光ビームＬをまずミラー２１Ａが反射し、次いでミラー２１Ｂが反射して光ビームＬの光路を変更する。

前述のようにシリンドリカルレンズ２２は主走査方向（図中Ｘ方向）にのみ光学的パワーを持つ光学素子であり、多面鏡２４の偏向面２４Ａ上にて光ビームＬを線状に結像させる。シリンドリカルレンズ２２を通った光ビームＬは主走査方向（図中Ｘ方向）に配列された状態で光路変更部材２０に入射する。このため入射する各光ビームＬの光軸は光源１６と同様、多面鏡２４の回転軸２４Ｂと略直交する主走査方向（図中Ｘ方向）に配列されている。

図６に示すように光ビームＬの光軸はミラー２１Ｂで反射された後は副走査方向（図中Ｙ方向）に配列される。これにより多面鏡２４の偏向面２４Ａに入射する際は副走査方向に並んだ形で光ビームＬが偏向される。

これにより光源１６を寸法に余裕のない副走査方向に並べる必要がなくなるので、光源１６を主走査方向に並べることができる。このため光源１６同士の間隔に余裕があり、またシリンドリカルレンズ２２もまた主走査方向に長い形状とすることができるので前述のように光学ベース１４上に固定する際に優れた安定性を持たせることができる。

＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

すなわち本実施形態では４色フルカラーレーザビームプリンタを例に挙げたが、これに限定せず例えば３色以下または５色以上のプリンタでもよいことは言うまでもない。

また偏向素子はポリゴンミラーを用いたが、レゾナントスキャナやガルバノミラーであっても差し支えはない。

本発明に係る光走査装置を備えた画像形成装置を示す断面図である。 本発明に係る光走査装置を示す平面図である。 本発明に係る光走査装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る光走査装置のシリンドリカルレンズを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る光走査装置のシリンドリカルレンズを示す斜視図である。 本発明に係る光走査装置の光路変更部材を示す斜視図である。 従来の光走査装置の構造を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 光走査装置
１２ 筐体
１４ 光学ベース
１６ 光源
１８ 反射鏡
２０ 光路変更部材
２２ シリンドリカルレンズ
２４ 多面鏡
３０ 感光体ドラム

Claims (2)

1. 筐体と、
   前記筐体に設けられ回転軸の周りに偏向面を回転させて光ビームを偏向する光偏向器と、
   前記筐体に設けられ前記光偏向器の回転軸と交差する面上に前記光ビームを射出する複数の光源と、
   前記筐体に設けられ前記光偏向器により偏向された前記複数の光ビームを被走査面上にて結像し偏向走査する走査結像光学系と、
   前記光学ベース上に設けられ前記光偏向器に入射する前記光ビームを前記偏向面上において線像として収束させ、前記光偏向器の回転軸と交差する方向にのみパワーを有する少なくとも一つの光学素子を含み、前記光偏向器の偏向面上に偏向方向に長い線像を結像する線像結像光学系と、
   前記筐体上の前記線像結像光学系より光路下流側に設けられ、前記光偏向器の回転軸と交差する面に沿って入射する前記光ビームの光路を前記光偏向器の回転軸を含む面内に変更する光路変更手段と、
   を備えたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記光学素子は保持部材を介さず直接前記光学ベース上に形成された取付座面に固定されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。

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