JP2008225160A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的な調整を短時間に精度よく行うことを可能とする。
【解決手段】光走査装置１００の光源装置として、光源１０、受光素子１８、分岐光学素子２１、集光レンズ２２、反射ミラー２３、及びカップリングレンズ１１が所定の位置関係で配置された光源装置７０を、カップリングレンズ１１の光軸中心に回動可能に配置する。これにより、光源装置７０をカップリングレンズ１１の光軸を中心に回動する調整を行っても、光源１０、受光素子１８、分岐光学素子２１、集光レンズ２２、及びカップリングレンズ１１の相対位置関係は変化することがなく、受光素子１８に入射する光ビームの入射状態は精度よく維持される。
【選択図】図７

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、複数の光ビームで被走査面を走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

カールソンプロセスを用いて画像を形成する画像形成装置としては、例えば、回転する感光ドラムの表面を、光ビームで走査することにより、感光ドラム表面に潜像を形成し、この潜像を可視化して得られたトナー像を、記録媒体としての用紙上に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置が知られている。近年、この種の画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷によく用いられるようになり、画像の高密度化及び画像出力の高速化への要求が一層高まっている。

そこで、最近では、複数の発光領域がモノリシックに２次元配置された、例えば面発光型レーザアレイ（VCSEL: vertical cavity surface emitting laser）などの光源を備え、この光源から射出される複数の光ビームで、被走査面上の複数の走査ラインを同時に走査することが可能な画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の画像形成装置では、発光領域が２次元配置されていることから、例えば、被走査面上に形成される光ビームのスポット間の距離や、形状の不揃いに起因する濃度むらの発生を抑制するため、光学系と光源との相対位置関係の調整を行う必要がある。

しかしながら、光学系と光源との相対位置関係が変動すると、光源から射出される光ビームの強度や光量をモニタする受光素子との相対位置関係も変動してしまうため、再度、受光素子と光源との間で光軸調整等の光学的な初期調整を行う必要がある。この問題は、光源の交換を行った場合などにも、同様に生じる問題である。

特許３２２７２２６号公報

本発明の第１の目的は、光学的な調整を短時間に精度よく行うことを可能とする光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、精度よく画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、複数の光ビームで被走査面を走査する光走査装置であって、複数の発光領域が２次元配列された光源と；前記複数の発光領域からそれぞれ射出される光ビームをカップリングするカップリング素子と；前記カップリング素子の光軸上に配置され、前記カップリング素子にカップリングされた前記光ビームそれぞれを、前記被走査面を走査する第１の光ビームと；前記第１の光ビーム以外の第２の光ビームとに分岐する分岐光学素子と；前記第２の光ビームを受光する受光素子と、前記第２の光ビームを前記受光素子に集光する集光素子を含む光学系と；前記光源、前記カップリング素子、前記分岐光学素子、前記受光素子、及び前記光学系とを一体的に保持する保持部材と；前記保持部材の、前記カップリング素子の光軸回りの回動を調整する調整手段と；を備える光走査装置である。

これによれば、光源、分岐光学素子、受光素子、カップリング素子、及び光学系は、相互の位置関係が維持された状態で、保持部材によって保持されている。したがって、調整手段によって、保持部材が回動されたとしても、第２の光ビームの受光素子への入射状態は、精度よく維持される。したがって、光源と受光素子との間の光学的な調整が不要となり、結果的に光源装置の調整を短時間に精度よく行うことが可能となる。

また、本発明は第２の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、光学的な調整が精度よく行われた光走査装置によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。

また、本発明は第３の観点からすると、多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、光学的な調整が精度よく行われた光走査装置によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置５００の概略構成が示されている。

画像形成装置５００は、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンのトナー像を普通紙（用紙）上に重ね合わせて転写することにより、多色画像を印刷するタンデム方式のカラープリンタである。この画像形成装置５００は、図１に示されるように、光走査装置１００、４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙コロ５４、第１レジストローラ対５６、第２レジストローラ対５２、定着ローラ５０、排紙ローラ５８、上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置、及び上記構成部品を収容するほぼ直方体状のハウジング５０１などを備えている。

ハウジング５０１には、上面に印刷が終了した用紙が排出される排紙トレイ１２ａが形成され、その排紙トレイ１２ａの下方に光走査装置１００が配置されている。

光走査装置１００は、感光ドラム３０Ａに対しては、上位装置（パソコン等）から供給された画像情報に基づいて変調された黒色画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム３０Ｂに対してはシアン画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム３０Ｃに対してはマゼンダ画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム３０Ｄに対してはイエロー画像成分の光ビームを走査する。なお、光走査装置１００の構成については後述する。

４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、その表面に、光ビームが照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置１００の下方にＸ軸方向に沿って等間隔に配置されている。

感光ドラム３０Ａは、ハウジング５０１内部の−Ｘ側端部にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転されるようになっている。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ３２Ａが配置され、２時の位置にトナーカートリッジ３３Ａが配置され、１０時の位置にクリーニングケース３１Ａが配置されている。

帯電チャージャ３２Ａは、長手方向をＹ軸方向として、感光ドラム３０Ａの表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム３０Ａの表面を所定の電圧で帯電させる。

トナーカートリッジ３３Ａは、黒色画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ａとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ａの表面に供給する。

クリーニングケース３１Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム３０Ａの表面に接するように配置されている。感光ドラム３０Ａの表面に吸着されたトナーは、感光ドラム３０Ａの回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース３１Ａの内部に回収される。

感光ドラム３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、感光ドラム３０Ａの＋Ｘ側に所定間隔隔てて順次配置され、不図示の回転機構により、図１における時計回り（矢印に示される方向）に回転されるようになっている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム３０Ａと同様の位置関係で、帯電チャージャ３２Ｂ,３２Ｃ,３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｂ,３３Ｃ,３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｂ,３１Ｃ,３１Ｄがそれぞれ配置されている。

帯電チャージャ３２Ｂ〜３２Ｄは、前述した帯電チャージャ３２Ａと同様に構成され、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面を所定の電圧で帯電させる。

トナーカートリッジ３３Ｂ〜３３Ｄは、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面にそれぞれ供給する。

クリーニングケース３１Ｂ〜３１Ｄは、クリーニングケース３１Ａと同様に構成され、同様に機能する。

以下、感光ドラム３０Ａ、帯電チャージャ３２Ａ、トナーカートリッジ３３Ａ及びクリーニングケース３１Ａを合わせて第１ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｂ、帯電チャージャ３２Ｂ、トナーカートリッジ３３Ｂ及びクリーニングケース３１Ｂを合わせて第２ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｃ、帯電チャージャ３２Ｃ、トナーカートリッジ３３Ｃ及びクリーニングケース３１Ｃを合わせて第３ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｄ、帯電チャージャ３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｄを合わせて第４ステーションと呼ぶものとする。

転写ベルト４０は、無端環状の部材で、感光ドラム３０Ａの下方に配置された従動ローラ４０ａと、感光ドラム３０Ｄの下方に配置された従動ローラ４０ｃと、これらの従動ローラ４０ａ、４０ｃより少し低い位置に配置された駆動ローラ４０ｂに、上端面が感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの下端面に接するように巻回されている。そして、駆動ローラ４０ｂが図１における反時計回りに回転することにより、反時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転される。また、転写ベルト４０の＋Ｘ側端部近傍には、上述した帯電チャージャ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄとは逆極性の電圧が印加された転写チャージャ４８が配置されている。

給紙トレイ６０は、転写ベルト４０の下方に配置されている。この給紙トレイ６０は略直方体状のトレイであり、内部に印刷対象としての複数枚の用紙６１が積み重ねられて収納されている。そして、給紙トレイ６０の上面の＋Ｘ側端部近傍には矩形状の給紙口か形成されている。

給紙コロ５４は、給紙トレイ６０から用紙６１を一枚ずつ取り出し、一対の回転ローラから構成されるレジストローラ５６を介して、転写ベルト４０と転写チャージャ４８によって形成される隙間に導出する。

定着ローラ５０は、一対の回転ローラから構成され、用紙６１を過熱するとともに加圧し、レジストローラ５２を介して、排紙ローラ５８へ導出する。

排紙ローラ５８は一対の回転ローラから構成され、導出された用紙６１を排紙トレイ１２ａに順次スタックする。

次に、光走査装置１００の構成について説明する。この光走査装置１００は、図２及び図３を総合するとわかるように、ポリゴンミラー１０４、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ方向に順次配置されたｆθレンズ１０５、反射ミラー１０６Ｂ及び反射ミラー１０６Ａ、ｆθレンズ１０５の下方に配置された反射ミラー１０８Ｂ、この反射ミラー１０８Ｂの−Ｘ方向に順次配置されたトロイダルレンズ１０７Ｂ、反射ミラー１０８Ａ、トロイダルレンズ１０７Ａ、ならびに、ポリゴンミラー１０４の＋Ｘ方向に配置されたｆθレンズ３０５、反射ミラー３０６Ｃ及び反射ミラー３０６Ｄ、ｆθレンズ３０５の下方に配置された反射ミラー３０８Ｃ、この反射ミラー３０８Ｃの＋Ｘ方向に順次配置された反射ミラー３０８Ｄ、トロイダルレンズ３０７Ｃを備える走査光学系と、第１ステーション及び第２ステーションを走査する光ビームをポリゴンミラー１０４へ入射させる入射光学系２００Ａと、第３ステーション及び第４ステーションを走査する光ビームをポリゴンミラー１０４へ入射させる入射光学系２００Ｂの２つの入射光学系と、上記各部を収容する筐体１０１とを備えている。

前記入射光学系２００Ａ，２００Ｂは、Ｘ軸に対して１２０度又は６０度を成す方向から、ポリゴンミラー１０４の偏向面に光ビームを入射させる光学系であり、図２の入射光学系２００Ｂに代表的に示されるように、光源装置７０、光束分割プリズム２０２、一組の液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂ、一組のシリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂを備えている。ここで、説明の便宜上、Ｚ軸を中心にＸＹ座標を角度３０度回転することにより定まるｘｙｚ座標系を定義し、以下、適宜この座標系を用いた説明を行う。

図４（Ａ）は、光源装置７０を光束分割プリズム２０２とともに示す斜視図である。図４（Ａ）に示されるように、光源装置７０は、ベース８０、ベース８０の上面に保持される光源ユニット７１、カップリングレンズ１１、分岐光学素子１２、集光レンズ２２などを備えている。

前記ベース８０は、平面視略二等辺三角形状の板状の部材であり、図４（Ｂ）に示されるように、下面の３つのコーナー部分に調整部材８６Ａ,８６Ｂ,８６Ｃが固定されている。調整部材８６Ａ,８６Ｂ,８６Ｃそれぞれは、上端がベース８０の下面に固定された長手方向をｚ軸方向とする円柱状の部材であり、一例として、３つの調整部材８６Ａ,８６Ｂ,８６Ｃのうち、調整部材８６Ｃがｚ軸方向に伸縮自在或いは不図示の機構によって昇降可能となっている。

図５は、前記光源ユニット７１の展開斜視図である。図５に示されるように、光源ユニット７１は、基板７２と、該基板７２に実装された光源１０及び受光素子１８と、基板７２に固定されるケーシング７３とを有している。

前記基板７２は、長手方向をｘ軸方向とする基板であり、例えば、その表裏面には前記光源１０を駆動する駆動回路、及び前記受光素子１８から出力される信号をモニタするモニタ回路などが形成され、−ｙ側の面に光源１０と受光素子１８とが実装されている。

前記光源１０は、発光源として例えばＶＣＳＥＬが２次元配置された面発光型の半導体レーザアレイである。図６に示されるように、この光源１０には、発光面（−ｙ側の面）上に、発散光を−ｙ方向へ射出する３２個のＶＣＳＥＬが、ｘ軸と角度θ１をなす直線Ｌ１と平行な方向を行方向とし、ｚ軸と平行な方向を列方向とする４行８列のマトリクス状に配置されている。本実施形態では、一例としてＶＣＳＥＬの副走査方向の間隔Ｄｚは１８．４μｍで、主走査方向の間隔Ｄｙは３０μｍとなっており、各ＶＣＳＥＬのｚ軸方向（副走査方向）に関し隣り合う発光源の間隔ｄｚは２．３μｍ（＝Ｄｚ／８）となっている。また、本実施形態では、各ＶＣＳＥＬからの光ビームは、偏光方向が揃えられている。

図５に戻り、前記受光素子１８は、光源１０の＋ｘ側に配置され、入射する光ビームの強度に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

前記ケーシング７３は、＋ｙ側が開放された長手方向をｘ軸方向とする直方体状の部材であり、−ｙ側の面の光源１０に対向する位置に円形の開口７３ａが形成され、受光素子１８に対向する位置に矩形状の開口７３ｂが形成されている。このケーシング７３と基板７２とは、ケーシング７３の＋ｙ側端と、基板７２の−ｙ側の面の外縁部とが固定されることで、ケーシング７３の内部空間に光源１０と受光素子１８とが収容された状態で一体化されている。そして、このように構成された光源ユニット７１は、図４（Ａ）に示されるように、ケーシング７３の下面がベース８０上面の＋ｙ側端部に固定されることで、ベース８０に保持されている。

前記カップリングレンズ１１は、光軸が基板７２と直交するとともに、光源１０の中心が光軸上に位置するように、ベース８０に形成された保持部８１に保持されている。このカップリングレンズ１１は、屈折率が１．５程度のレンズであり、光源１０から射出された光ビームをカップリングする。

カップリングレンズ１１の光軸コリメート調整は、例えば保持部８１の上面にｙ軸に沿って形成された断面Ｖ字状の溝に、ＵＶ硬化型の接着剤を塗布し、コリメートレンズ１１の＋ｙ側及び−ｙ側を、１対の治具等で挟持した状態で配置する。次に、治具等を介して、カップリングレンズ１１をｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向、及び各軸回りに動かしながら、ナイフエッジ法を用いてピント位置を検出するとともに、ポジションセンサーでカップリングレンズ１１の光軸の位置を検出しつつ、位置及び姿勢を調整する。そして、調整が終了したら、ＵＶ硬化型の接着剤にＵＶ照射を行なって接着剤を硬化させることにより行う。

前記分岐光学素子１２は、中央に一例としてｘ軸方向（主走査方向）の幅が５．５ｍｍ、ｚ軸方向（副走査方向）の幅が１．１８ｍｍの矩形状の開口１２ａが形成された板状の部材であり、＋ｙ側の面には光ビームを反射する反射面が形成されている。この分岐光学素子１２は、開口１２ａの中心がカップリングレンズ１１の焦点位置又はその近傍に位置し、反射面がｚｘ平面に対して所定の角度傾いた状態で配置されている。これにより、光源ユニット７１から−ｙ方向へ射出され、分岐光学素子１２へ入射する光ビームは、開口１２ａを通過する走査用光ビームと、反射面で反射され、光源ユニット７１の受光素子１８に開口７３ｂを介して入射するモニタ用光ビームとに分岐される。

前記集光レンズ２２は、分岐光学素子１２と光源ユニット７１に含まれる受光素子１８との間に、保持部８２に保持された状態で配置されている。そして、分岐光学素子１２からのモニタ用光ビームを、受光素子１８の受光面に集光する。

上述のように構成された光源装置７０は、図７に示されるように、筐体１０１にほぼ水平に固定された支持板１０１ａの上面に、調整部材８６Ａ,８６Ｂ,８６Ｃ（図７には不図示、図４（Ｂ）参照）を介して配置されている。これにより、調整部材８６Ｃを伸縮させてベース８０を支持板１０１に対して傾斜させることで、光源ユニット７１をカップリングレンズ１１の光軸回りに回動させ、被走査面上に形成される光ビームのスポットの副走査方向のピッチを調整することが可能となっている。

前記光束分割プリズム２０２は、図４（Ａ）に示されるように、分岐光学素子１２の開口１２ａを通過した走査容光ビームを２本の光ビームに分岐し、副走査方向に所定間隔をもって−ｙ方向へそれぞれ射出させる。

図２に戻り、液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂは、光束分割プリズム２０２の射出面の上下方向に隣接して配置され、制御装置（不図示）からの電圧信号に応じて光ビームを副走査方向へ偏向する。

シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂは、光束分割プリズム２０２に２分割された各光ビームに対応して上下方向に隣接して配置され、その一方は光軸を中心に回動調整可能に取り付けられ、各々の焦線が平行となるように調節できるようになっている。そして、入射した光ビームそれぞれをポリゴンミラー１０４へ集光する。なお、このシリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂは少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、ポリゴンミラー１０４の反射面上で、一旦ビームを収束させることで、後述するトロイダルレンズ１０７Ａ〜１０７Ｄにより偏向点と感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面上とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなしている。

ポリゴンミラー１０４は、側面に光ビームの偏向面が形成された１組の正４角柱状部材からなり、それぞれの部材は相互に４５度位相がずれた状態で上下方向に隣接して配置されている。そして、不図示の回転機構により、図２に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。したがって、入射光学系２００Ａ，２００Ｂの光束分割プリズム２０２で上下方向へ２つに分岐され、ポリゴンミラー１０４の偏向面に集光された光ビームは、ポリゴンミラー１０４の上下の偏向面で偏向されることで、感光ドラム上に交互に入射する。

ｆθレンズ１０５、３０５は、光ビームの入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１０４により、一定の角速度で偏向される光ビームの像面をＹ軸に対して等速移動させる。

反射ミラー１０６Ａ、１０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄは、長手方向をＹ軸方向とし、ｆθレンズ１０５，３０５を経由した光ビームを折り返し、トロイダルレンズ１０７Ａ、１０７Ｂ、３０７Ｃ、３０７Ｄそれぞれに導光する。

トロイダルレンズ１０７Ａは、図２及び図３を総合するとわかるように、長手方向をＹ軸方向とし両端がハウジング５０１に対し固定された支持板１１０Ａに安定的に支持され、反射ミラー１０６Ａにより折れ返された光ビームを、Ｙ軸方向を長手方向とする反射ミラー１０８Ａを介して、感光ドラム３０Ａの表面に結像する。

トロイダルレンズ１０７Ｂ、３０７Ｃ、３０７Ｄは、長手方向をＹ軸方向とし、一端（＋Ｙ側）がハウジング５０１に対し固定され、他端（−Ｙ側）が、例えば回転モータと送りねじ機構を備える駆動機構１１２Ｂ、３１２Ｃ、３１２Ｄ（図２には不図示、図３参照）により支持された支持板１１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄにそれぞれ安定的に支持されている。そして、反射ミラー１０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄによりそれぞれ折れ返された光ビームを、Ｙ軸方向を長手方向とする反射ミラー１０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄを介して、感光ドラム３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面にそれぞれ結像する。

トロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂの＋Ｙ側（光ビームの入射側）端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４１Ａ，１４１Ｂが配置され、トロイダルレンズ１０７Ｃ，１０７Ｄの−Ｙ側（光ビームの入射側）端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４１Ｃ，１４１Ｄが配置されている。また、トロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂの−Ｙ側端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４２Ａ，１４２Ｂが配置され、トロイダルレンズ１０７Ｃ，１０７Ｄの＋Ｙ側端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４２Ｃ，１４２Ｄが配置されている。上記光検出センサ１４１Ａ〜１４１Ｄ、１４２Ａ〜１４２Ｄは、例えば、光ビームが入射している間にオンとなり、それ以外にはオフとなるような信号を出力する。

次に、上述のように構成された光走査装置１００を備える画像形成装置５００の動作について説明する。上位装置などから画像情報が供給されると、入射光学系２００Ａの光源装置７０から射出された複数の光ビームは、光束分割プリズム２０２により上下方向に２分割され、液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂそれぞれを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂよりポリゴンミラー１０４の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー１０４で偏向された光ビームは、ｆθレンズ１０５へ入射する。

ｆθレンズ１０５へ入射した上方の光ビームは、反射ミラー１０６Ｂで反射されトロイダルレンズ１０７Ｂへ入射する。そして、トロイダルレンズ１０７Ｂにより、反射ミラー１０８Ｂを介して感光ドラム３０Ｂの表面に集光される。また、ｆθレンズ１０５へ入射した下方の光ビームは、反射ミラー１０６Ａで反射されトロイダルレンズ１０７Ａへ入射する。そして、トロイダルレンズ１０７Ａにより、反射ミラー１０８Ａを介して感光ドラム３０Ｂの表面に集光される。なお、ポリゴンミラー１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方の光ビームによる感光ドラム３０Ｂの走査と、下方の光ビームによる感光ドラム３０Ａの走査は、光検出センサ１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂからそれぞれ出力される信号に同期して、−Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。

一方、入射光学系２００Ｂの光源装置７０から射出された複数の光ビームは、光束分割プリズム２０２により上下方向に２分割され、液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂそれぞれを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂよりポリゴンミラー１０４の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー１０４で偏向された光ビームはｆθレンズ３０５へ入射する。

ｆθレンズ３０５へ入射した上方の光ビームは、反射ミラー３０６Ｃで反射されトロイダルレンズ３０７Ｃへ入射する。そして、トロイダルレンズ３０７Ｃにより、反射ミラー３０８Ｃを介して感光ドラム３０Ｃの表面に集光される。また、ｆθレンズ３０５へ入射した下方の光ビームは、反射ミラー３０６Ｄで反射されトロイダルレンズ３０７Ｄへ入射する。そして、トロイダルレンズ３０７Ｄにより、反射ミラー３０８Ｄを介して感光ドラム３０Ｄの表面に集光される。なお、ポリゴンミラー１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方の光ビームによる感光ドラム３０Ｃの走査と、下方の光ビームによる感光ドラム３０Ｄの走査は、光検出センサ１４１Ｃ，１４１Ｄ，１４２Ｃ，１４２Ｄからそれぞれ出力される信号に同期して、＋Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。

また、光源装置７０では、図７に示されるように、光源ユニット７１の光源１０から射出され、分岐光学素子１２の反射面で反射されたモニタ用光ビームＬＢ_Ｍは、集光レンズ２２によって受光素子１８へ入射される。光源装置７０では、モニタ用光ビームＬＢ_Ｍが受光素子１８へ入射したときに出力される信号が常時モニタされ、光源１０から出力される光ビームの光量制御が行なわれる。

具体的には、光束分割プリズム２０２から射出される走査用光ビームＬＢ_１,ＬＢ_２がポリゴンミラー１０４の偏向面で偏向された後、感光ドラムの書き込み領域へ至るまでの間に、モニタ用光ビームＬＢ_Ｍは、受光素子１８によって受光される。光源装置７０では、このモニタ用光ビームＬＢ_Ｍを受光することで受光素子１８から出力される光電変換信号に基づいて光源１０から射出される光ビームＬＢの強度を検出し、光源１０から射出される光ビームＬＢの強度が、予め設定された強度となるように、各ＶＣＳＥＬへ供給する注入電力の値のセット（決定）を行う。これにより、各ＶＣＳＥＬからの走査用光ビームＬＢ_１,ＬＢ_２は、予め設定された強度に調整された状態で書き込み領域に入射する。なお、上述の注入電力の値は、書き込み領域の走査が終了すると一旦リセットされ、次回の書き込み領域の走査前に再度セットされる。すなわち、書き込み領域の走査ごとに、各ＶＣＳＥＬの出力調整が行われる。

一方、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面の感光層は、帯電チャージャ３２Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３２Ｄにより所定の電圧で帯電されることにより、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、上述したように、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄがそれぞれ走査されると、光ビームが集光したところの感光層が導電性を有するようになり、その部分では電位がほぼ零となる。したがって、図１の矢印の方向にそれぞれ回転している感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄに対し、画像情報に基づいて変調した光ビームを走査することにより、それぞれの感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面に、電荷の分布により規定される静電潜像を形成することができる。

感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面に静電潜像が形成されると、図１に示されるトナーカートリッジ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄの現像ローラにより、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄそれぞれの現像ローラは感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと逆極性の電圧により帯電しているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することにより、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。

上述のように画像情報に基づいて第１ステーション、第２ステーション、第３ステーション、及び第４ステーションで形成されたそれぞれのトナー像は、転写ベルト４０の表面に重ねあわされた状態で転写され、給紙トレイ６０から取り出された用紙６１の表面に、転写チャージャ４８によって転写され、定着ローラ５０により定着される。そして、このように画像が形成された用紙６１は、排紙ローラ５８により排紙され、順次排紙トレイ１２ａにスタックされる。

以上説明したように、本実施形態では、光源１０と受光素子１８とを備える光源ユニット７１、カップリングレンズ１１、分岐光学素子１２、及び集光素子２２とが、ベース１８によって、相互の位置関係が維持された状態で一体的に保持されている。したがって、例えば光ビームの副走査方向のピッチ調整等の際に、調整部材８６Ｃをｚ軸方向に伸縮させ、或いは昇降させることで、ベース８０をカップリングレンズ１１の光軸回りに回動しても、光源１０、受光素子１８、カップリングレンズ１１、分岐光学素子１２、及び集光素子２２の相対位置関係は変化せず、受光素子１８に入射する光ビームの入射状態は精度よく維持される。このため、光源と受光素子と間の光学的な調整が不要となり、結果的に光源装置７０の調整を短時間に精度よく行うことが可能となる。

なお、上記実施形態では、３つの調整部材８６Ａ,８６Ｂ,８６Ｃのうち、調整部材８６Ｃが伸縮自在或いは昇降可能となっていたが、これに限らず、例えば他の調整部材８６Ａ,８６Ｂ、又は全ての調整部材８６Ａ,８６Ｂ,８６Ｃを伸縮自在或いは昇降可能としてもよい。要は、調整部材８６Ａ,８６Ｂ,８６Ｃによってベース８０を支持板１０１ａに対して傾斜させることで、光源１０をカップリングレンズ１１の光軸回りに回動可能な構成であればよい。

また、分岐光学素子１２は、光源１０の各ＶＣＳＥＬから射出された光ビームＬＢの主光線を含む走査用光ビームを通過させ、それ以外のモニタ用光ビームを反射することで、光源１０からの光ビームの分岐を行う。これにより、開口２１ａを通過した強度が高い走査用光ビームで、感光ドラム２０１を走査するとともに、走査に寄与しないモニタ用光ビームに基づいて、光源１０からの光ビームの強度をモニタすることができるため、光ビームの利用効率を向上することが可能となる。また、開口２１ａはアパーチャとしての機能も兼ねているため、例えばビームスプリッタとアパーチャ部材の双方を用いる場合に比べて、部品点数が少なくなり、装置の低コスト化を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、光源１０及び受光素子１８の双方が基板７２に実装されている。したがって、光源１０と受光素子１８とを、例えばフレキシブルケーブル等を用いて電気的に接続する必要がなく、外部からのノイズによる影響を低減することが可能となる。また、これにより部品点数を削減することができるため、装置の低コスト化を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、集光レンズ２２は、光源１０の各ＶＣＳＥＬからの光ビームが受光素子１８へ入射する位置関係で配置されている。したがって、それぞれのＶＣＳＥＬごとに、注入電力の設定を行うことが可能となっている。

また、本実施形態では、光源１０の各ＶＣＳＥＬから射出される光ビームは、偏光方向が揃えられている。したがって、モニタ用光ビーム及び走査用光ビームにおいてそれぞれのスポット形状のばらつきが抑制され、受光素子１８及び感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄ上に、光ビームを精度よく照射することが可能となる。

また、上記実施形態では、複数の感光体３０Ａ〜３０Ｂを備えた多色画像を形成する画像形成装置５００について説明したが、これに限らず、本発明は、例えば１つの感光体を複数の光ビームで走査することにより、単色の画像を形成する画像形成装置などにも適用することができる。

また、上記実施形態では、本発明の光走査装置１００がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置５００の概略構成を示す図である。 光走査装置１００を示す斜視図である。 光走査装置１００を示す側面図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、光源装置７０の概略構成を示す斜視図である。 光源ユニット７１の展開斜視図である。 光源１０の平面図である。 光源装置７０の配置を説明するための図である。

符号の説明

５００…画像形成装置、５０１…ハウジング、３０Ａ〜３０Ｂ…感光ドラム、４０…転写ベルト、５０…定着ローラ、７０…光源装置、７１…光源ユニット、７２…基板、７３…ケーシング、７３ａ,７３ｂ…開口、８０…ベース、８１,８２…保持部、８６Ａ,８６Ｂ,８６Ｃ…調整部材、１００…光走査装置、１０１…筐体、１０１ａ…支持板、１０４…ポリゴンミラー、１０５，３０５…ｆθレンズ、１０６Ａ，１０６Ｂ，１０８Ａ，１０８Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄ，３０８Ｃ，３０８Ｄ…反射ミラー、１０７Ａ，１０７Ｂ，３０７Ｃ，３０７Ｄ…トロイダルレンズ、２０２…光束分割プリズム、２０２Ａ，２０２Ｂ…液晶素子、２０４Ａ，２０４Ｂ…シリンダレンズ、１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ，１４１Ｄ、１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄ…光検出センサ。

Claims (10)

1. 複数の光ビームで被走査面を走査する光走査装置であって、
   複数の発光領域が２次元配列された光源と；
   前記複数の発光領域からそれぞれ射出される光ビームをカップリングするカップリング素子と；
   前記カップリング素子の光軸上に配置され、前記カップリング素子にカップリングされた前記光ビームそれぞれを、前記被走査面を走査する第１の光ビームと、前記第１の光ビーム以外の第２の光ビームとに分岐する分岐光学素子と；
   前記第２の光ビームを受光する受光素子と；
   前記第２の光ビームを前記受光素子に集光する集光素子を含む光学系と；
   前記光源、前記カップリング素子、前記分岐光学素子、前記受光素子、及び前記光学系とを一体的に保持する保持部材と；
   前記保持部材の、前記カップリング素子の光軸回りの回動を調整する調整手段と；を備える光走査装置。
2. 前記調整手段は、前記保持部材を３つの支持点で支持し、前記３つの支持点のうちの少なくとも１点を駆動することで、前記保持部材を前記光軸回りに回動することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記分離素子は、前記第１の光ビームを通過させる通過部と、前記第２の光ビームを反射する反射部とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記分離素子は、前記第１の光ビームを通過させることで、前記被走査面上に形成される前記第１の光ビームのスポット形状を所望の形状に整形することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記光源と前記受光素子とが形成される基板を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記集光素子は、前記第２の光ビームそれぞれが前記受光素子へ入射するように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記複数の発光領域からそれぞれ射出される光ビームは、偏光方向が揃えられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記光源は、前記複数の発光領域がモノリシックに２次元配置された面発光型のレーザアレイであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置と；
   前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；
   前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；
   前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
10. 多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、
    請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置と；
    前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；
    前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；
    前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
    
    

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