JP2009217152A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源ユニットの発熱による筐体のゆがみを抑制する。
【解決手段】複数の発光部を有する光源及び該光源の駆動回路を含む光源ユニット１４と、光源ユニット１４からの光束を感光体ドラムの表面に集光するとともに、感光体ドラムの表面上の光スポットを主走査方向に移動させる光学系と、光源及び光学系がその内部に収容されるハウジング２１と、ハウジング２１が取り付けられる支持板３１Ａとを備え、支持板３１Ａは、４つの支持機構を有し、該４つの支持機構のうち光源ユニット１４に近い位置にある２つの支持機構は、ハウジング２１を摺動可能に支持する。このように、熱による伸び量の大きい端部を摺動自在な自由端とし、自由に伸び縮みできる構成とすることにより、光源ユニット１４の発熱によるハウジング２１のゆがみを抑制することが可能となる。
【選択図】図１７

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、光束により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。

レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置では、感光体の表面に潜像を形成するための光走査装置を備えている。

通常、光走査装置では、光源及び駆動回路が含まれる光源ユニット、偏向器前光学系、偏向器（ポリゴンスキャナ）、走査レンズ、及び折り曲げミラー等が、ハウジングの内部に収容されている。

ところで、ハウジングが変形すると、光学部材等の位置関係が変化し、画像品質を低下させるおそれがあった。

そこで、偏向器の発熱によるハウジングの変形を低減する方法が提案された（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００５−８１８１２号公報 特開２００７−６５００３号公報

近年、レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置では、印字速度の向上（高速化）及び書込密度の向上（高密度化）が望まれている。そこで、それらを達成する手段の１つとして、複数の発光部を有する光源を備えた光走査装置を用いて、1度に複数の光束により被走査面を走査することが考案された。

光源としては一般に半導体レーザが用いられており、従来は端面発光レーザがその主流であったが、近年、垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ 、ＶＣＳＥＬ）が登場してきた。端面発光レーザでは４発光部から８発光部程度が限界であったアレイ化に対して、面発光レーザではそれ以上のアレイ化が可能となっている。そのため、画像形成装置における高速化及び高密度化を達成するための光源として期待されている。

光源の近傍には、光源を駆動するための駆動回路が設けられている。ところで、光源における発光部の数が増加すると、それに伴って駆動回路での発熱量が増加する。例えば、４０個の発光部を有する面発光レーザアレイを駆動させる場合、フル点灯時には駆動回路は５〜１０Ｗの発熱を生じる。

通常、光源ユニットは、光学部材のレイアウトの関係上、ハウジングの端部近傍に配置されている。

そこで、駆動回路が発熱すると、ハウジングが非対称に変形するいわゆるゆがみを生じるおそれがあった。ハウジングにゆがみが生じると、走査レンズや折り曲げミラーの取り付け姿勢が変化する。これは、感光体上における走査線（光走査の軌跡）のゆがみを招き、走査位置の変化や走査線曲がりとなり、画像品質を低下させる。また、多色のカラー画像の場合には、画像の色ずれとなる。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、駆動回路の発熱については考慮されていなかった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光源ユニットの発熱による筐体のゆがみを抑制することができ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、高品質の画像を形成することができる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、光束により被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、複数の発光部を有する光源及び前記光源を駆動する駆動回路を含む光源ユニットと；前記光源ユニットからの光束を前記被走査面上に集光するとともに、前記被走査面上の光スポットを前記主走査方向に移動させる光学系と；前記光源ユニット及び前記光学系がその内部に収容される筐体と；前記筐体を支持するための複数の支持機構を有する支持部材と；を備え、前記複数の支持機構のうち前記光源ユニットに近い位置にある少なくとも１つの支持機構は、前記筐体を摺動可能に支持することを特徴とする光走査装置である。

これによれば、支持部材は、筐体を支持するための複数の支持機構を有し、該複数の支持機構のうち光源ユニットに近い位置にある少なくとも１つの支持機構は、筐体を摺動可能に支持しているため、光源ユニットの発熱による筐体のゆがみを抑制することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高品質の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１８に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングブレード１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングブレード１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングブレード１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面に、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面には、画像情報に対応した潜像が形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングブレード１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、図２及び図３に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、３枚の走査用ミラー（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）、ポリゴンミラー１３、光源ユニット１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、同期検知センサ１８、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）、液晶偏向素子２０及び走査制御装置２２（図２及び図３では図示省略、図１３参照）などを備えている。そして、これらは、ハウジング２１（図２では不図示、図３参照）の中の所定位置に組み付けられている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（１１ａ、１１ｂ）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。また、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源ユニット１４は、一例として図４に示されるように、２次元的に配列された４０個の発光部（ｖ１〜ｖ４０）が１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。図４におけるＭ方向は主走査対応方向であり、Ｓ方向は副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）である。また、Ｔ方向は、Ｍ方向及びＳ方向のいずれに対しても傾斜した方向である。

この２次元アレイ１００は、Ｔ方向に沿って１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら１０列の発光部列は、すべての発光部をＳ方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔となるように、Ｓ方向に等間隔に配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

また、各発光部は、設計上の発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザである。すなわち、２次元アレイ１００は、いわゆる面発光レーザアレイである。

光源ユニット１４は、２次元アレイ１００の各発光部を個別に駆動する不図示の駆動回路を有している。そして、２次元アレイ１００及び駆動回路は、不図示の制御基板に実装されている。

図３に戻り、ここでは、光源ユニット１４は、ハウジング２１の＋Ｙ側の端部近傍に配置されている。

カップリングレンズ１５は、光源ユニット１４から射出された光束を略平行光とする。

開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。

液晶偏向素子２０は、開口板１６の開口部を通過した光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、入射光を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して偏向することができる。この液晶偏向素子２０は、２枚の透明なガラス板の間に液晶が封入された構成であり、一例として図５（Ａ）に示されるように、一方のガラス板の表面の上下に電極が形成されている。この電極間に電位差が与えられると、一例として図５（Ｂ）に示されるように、副走査対応方向に関して電位の傾斜が発生し、それに応じて液晶の配向が変化し、その結果、副走査対応方向に関して屈折率の傾斜が発生する。これにより、プリズムと同様に光の射出軸を副走査対応方向に関してわずかに傾けることができる。なお、液晶としては誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられる。

シリンドリカルレンズ１７は、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に強いパワーを有し、液晶偏向素子２０を介した光束をポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍で副走査対応方向に関して結像する。また、シリンドリカルレンズ１７は、各走査レンズと共同し、副走査対応方向に関して面倒れ補正系を構成している。

光源ユニット１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６と液晶偏向素子２０とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸の周りに等速回転し、シリンドリカルレンズ１７からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂを介した光束は、更に走査用ミラー１２ａ、走査用ミラー１２ｂ、及び走査用ミラー１２ｃを介して感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。

偏向器側走査レンズ１１ａ及び像面側走査レンズ１１ｂの各面（入射面、射出面）は次の（１）式及び次の（２）式で表現される非球面である。ここで、ＸはＸ軸方向の座標、ＹはＹ軸方向の座標を示す。また、入射面の中央をＹ＝０とする。Ｃ_ｍ０はＹ＝０における主走査対応方向の曲率を示し、曲率半径Ｒ_ｍの逆数である。ａ_００，ａ_０１，ａ_０２，・・・は主走査対応方向の非球面係数である。また、Ｃｓ（Ｙ）はＹに関する副走査対応方向の曲率、Ｒ_ｓ０は副走査対応方向の光軸上の曲率半径、ｂ_００，ｂ_０１，ｂ_０２，・・・は副走査対応方向の非球面係数である。なお、光軸は、Ｙ＝０で副走査対応方向における中央の点を通る軸をいう。

偏向器側走査レンズ１１ａの各面（入射面、射出面）におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が図６に示されている。

像面側走査レンズ１１ｂの各面（入射面、射出面）におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が図７に示されている。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂと３枚の走査用ミラー（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）とから構成されている。

また、偏向器前光学系及び走査光学系の主な光学素子の位置関係が図８に示されている。そして、図８における符号ｄ１〜ｄ１１の具体的な値（単位：ｍｍ）の一例が図９に示されている。

また、シリンドリカルレンズ１７からの光束の射出方向と、ポリゴンミラー１３の偏向反射面により感光体ドラム１０３０の表面における像高０の位置（図８における符号ｐ０の位置）へ向けて反射される光束の進行方向とのなす角（図８におけるθｒ）は６０度である。

図３に戻り、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち、画像形成に関与しない光束の一部は、同期検知用光束として、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）を介して同期検知センサ１８に入射する。同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置は、ポリゴンミラー１３の回転に伴って、主走査対応方向（便宜上、ｍ方向とする）に移動する。

同期検知センサ１８は、一例として図１０に示されるように、その受光面が光学的に像面（設計上の像面）に略平行となるように配置されている。これにより、同期検知用光束は感光体ドラム１０３０の延長上を移動することと等価になり、同期検知用光束に対する走査光学系のリニアリティ（走査等速性）を確保しておけば、同期検知センサ１８を通過する同期検知用光束の移動速度を、感光体ドラム１０３０の画像形成領域での走査速度と同じにすることができ、検知精度を向上させることができる。

なお、図１０における符号１８´は、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）がないと仮定したときの同期検知センサ１８の位置を示している。

また、同期検知センサ１８の受光面の法線方向は、同期検知用光束の入射方向に対して傾斜している（図１０参照）。これにより、同期検知センサ１８の受光面での反射光が光源ユニット１４に戻り、光量制御に影響を与えることを回避できる。

同期検知センサ１８は、一例として図１１に示されるように、２つの受光部（第１受光部１８_１、第２受光部１８_２）を有する受光素子、該受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅するアンプ（ＡＭＰ）１８_３、該アンプ１８_３の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓとを比較し、その比較結果を出力する比較器（ＣＭＰ）１８_４を有している。この比較器１８_４の出力信号は走査制御装置２２に供給される。

受光素子の各受光部は、副走査対応方向（便宜上、ｓ方向とする）の位置によってｍ方向の互いの間隔が異なっている。

第１受光部１８_１は、一例として長方形状の受光部であり、長手方向がｓ方向と一致するように配置されている。すなわち、同期検知用光束が通過する２辺がｓ方向に平行である。

第２受光部１８_２は、一例として平行四辺形状の受光部であり、第１受光部１８_１の＋ｍ側に配置されている。そして、第２受光部１８_２の長手方向は、受光面内において第１受光部１８_１の長手方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾斜している。すなわち、同期検知用光束が通過する２辺がｍ方向に対して傾斜している。

アンプ１８_３では、入力信号の反転及び増幅が行われる。従って、受光素子の受光量が多いほど、アンプ１８_３の出力信号レベルは低くなる。

前記基準レベルＶｓは、同期検知用光束が受光素子で受光されたときのアンプ１８_３の出力信号レベル（最低値）よりも若干高いレベルに設定されている。そこで、各受光部のいずれかが同期検知用光束を受光したときに、比較器１８_４での判断結果が変化し、それに応じて比較器１８_４の出力信号が変化する。

同期検知センサ１８は、感光体ドラム１０３０の表面における光束の入射位置が、設計上の位置のときに、同期検知用光束が、各受光部のほぼ中央を通過するように調整されている（図１２（Ａ）参照）。そして、このときに、同期検知用光束が第１受光部１８_１で検知されてから第２受光部１８_２で検知されるまでの時間は、基準時間Ｔｓとして予め得られている（図１２（Ｂ）参照）。なお、便宜上、このときの同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置の移動経路、すなわち設計上の移動経路を「経路Ａ」という。

ところで、上記各光学素子をハウジング２１内に取り付ける際の取り付け位置の誤差や、ハウジング２１の変形等により、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路が設計上の光路に対して副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）にずれることがある。この場合には、同期検知用光束も、感光体ドラム１０３０に向かう光束と同様に、設計上の光路に対して副走査対応方向（ここでは、ｓ方向）にずれることとなる。そして、一例として図１２（Ｃ）に示されるように、同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置の移動経路も、経路Ａに対して副走査対応方向にずれる。なお、便宜上、このときの移動経路を経路Ｂという。

そして、このときの移動経路のずれ量Δｈ（図１２（Ｃ）参照）は、次の（３）式から求めることができる。ここで、ΔＴは、比較器１８_４の出力信号における立下りから次の立下りまでの時間Ｔと前記基準時間Ｔｓとの差であり（図１２（Ｄ）参照）、Ｖは同期検知用光束の移動速度（走査速度）である。このずれ量Δｈは、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路の設計上の光路に対する副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）のずれ量と相関関係がある。

Δｈ＝（Ｖ／ｔａｎθ）×ΔＴ ……（３）

また、第１受光部１８_１が同期検知用光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りタイミングは、ｓ方向における同期検知用光束の入射位置の影響を受けない（図１２（Ｂ）及び図１２（Ｄ）参照）。そこで、第１受光部１８_１が同期検知用光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りタイミングから書込開始のタイミングを求めることができる。

走査制御装置２２は、一例として図１３に示されるように、ＣＰＵ２１０、フラッシュメモリ２１１、ＲＡＭ２１２、液晶素子駆動回路２１３、ＩＦ（インターフェース）２１４、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、フレームメモリ２１７、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０、及び書込制御回路２１９などを有している。なお、図１３における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

画素クロック生成回路２１５は、画素クロック信号を生成する。

フレームメモリ２１７は、ＣＰＵ２１０によってラスター展開された画像データ（以下、便宜上「ラスターデータ」と略述する）を一時的に格納する。

画像処理回路２１６は、フレームメモリ２１７に格納されているラスターデータを読み出し、所定の中間調処理などを行った後、発光部毎のドットデータを作成し、発光部それぞれに対応したラインバッファ２１８_１〜２１８_４０へ出力する。

書込制御回路２１９は、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、第１受光部１８_１が同期検知用の光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りを監視する。そして、該立下りを検出すると、書込開始のタイミングを求める。そして、書込開始のタイミングに合わせて、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０から各発光部のドットデータを読み出し、画素クロック生成回路２１５からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。ここで生成された変調データは、光源ユニット１４の駆動回路に出力される。

フラッシュメモリ２１１には、ＣＰＵ２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラムが格納されている。

ＲＡＭ２１２は、作業用のメモリである。

ＣＰＵ２１０は、フラッシュメモリ２１１に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置１０１０の全体を制御する。

例えば、ＣＰＵ２１０は、所定のタイミング毎に、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、前記ずれ量Δｈを求め、感光体ドラム１０３０の表面での光束の副走査方向に関する位置ずれ量（以下、便宜上「副走査ずれ量」と略述する）がほぼ０となるように、液晶偏向素子２０の印加電圧を決定する。なお、ずれ量Δｈと副走査ずれ量とは、一例として図１４に示されるように線形の関係にあり、副走査ずれ量と印加電圧との関係は予め求められ、フラッシュメモリ２１１に格納されている。また、図１４における係数ｋは、装置固有の値であり、予め求めることができる。

また、ＣＰＵ２１０は、副走査ずれ量が感光体ドラム１０３０における走査線の間隔の１／２以上の場合は、副走査ずれ量が低減されるように画像データをシフトする。

液晶素子駆動回路２１５は、ＣＰＵ２１０で決定された印加電圧を液晶偏向素子２０に印加する。

ＩＦ（インターフェース）２１４は、プリンタ制御装置１０６０との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、ＩＦ（インターフェース）２１４を介して供給される。

ハウジング２１は、支持板を介してプリンタ筐体１０４４に固定されている。

ところで、光源ユニット１４の駆動回路が発熱すると、その熱は、光源ユニット１４を中心に同心円状に伝熱し、ハウジング２１に不均一な温度分布が生じる。ハウジング２１における光源ユニット１４に近い部分は熱の影響を大きく受けるため伸び量が大きく、光源ユニット１４から遠い部分は伝熱量が少ないため伸び量は小さい。このように、光源ユニット１４からの距離により伸び量が異なるため、ハウジング２１は非対称に伸びることとなる。

そこで、一例として図１５に示されるように、仮に、ハウジング２１の四隅の固定部２１Ａが支持板にネジ止めされていると、一例として図１６に示されるように、ハウジング２１にゆがみを生じる。その結果、ハウジング２１の内部に配置されているる光学部材もそれらの取り付け姿勢が変化する。なお、図１６では、わかりやすくするため、ゆがみを誇張して示している。

そこで、本実施形態では、一例として図１７及び図１８に示されるように、光源ユニット１４に近い＋Ｙ側の２つの固定部２１Ａについては、直接ネジ止めせずに、＋Ｙ側の端部がネジ３１Ｃによって支持板３１Ａに固定されている弾性部材３１Ｂによって−Ｚ方向に付勢される支持構造としている。

これにより、ハウジング２１を安定して支持板３１Ａに取り付けるとともに、ハウジング２１をＸＹ面内で摺動可能とすることができる。その結果、光源ユニット１４が発熱しても、ハウジング２１のゆがみを抑制することができる。従って、ハウジング２１の内部に配置される光学部材の取り付け姿勢の変化を抑制することができる。さらに、弾性部材３１Ｂによってハウジング２１への振動を吸収することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置１０１０では、ハウジング２１によって筐体が構成され、支持板３１Ａによって支持部材が構成されている。そして、弾性部材３１Ｂとネジ３１Ｃとによって少なくとも１つの支持機構が構成されている。また、偏向器前光学系とポリゴンミラー１３と走査光学系とによって光学系が構成されている。

また、走査制御装置２２によって補正装置の一部及び制御装置が構成されている。

また、ＣＰＵ２１０によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、複数の発光部を有する２次元アレイ１００及び駆動回路を含む光源ユニット１４と、光源ユニット１４からの光束を感光体ドラムの表面に集光するとともに、感光体ドラムの表面上の光スポットを主走査方向に移動させる光学系と、光源及び光学系がその内部に収容されるハウジング２１と、ハウジング２１が取り付けられる支持板３１Ａとを備え、支持板３１Ａは、４つの支持機構を有し、該４つの支持機構のうち光源ユニット１４に近い位置にある２つの支持機構は、ハウジング２１を摺動可能に支持している。

このように、熱による伸び量の大きい端部をＸＹ面内で摺動自在な自由端とし、自由に伸び縮みできる構成とすることにより、光源ユニット１４の発熱によるハウジング２１のゆがみを抑制することが可能となる。

また、ＣＰＵ２１０は、所定のタイミング毎に、副走査ずれ量がほぼ０となるように、液晶偏向素子２０の印加電圧を決定し、液晶素子駆動回路２１５を介して液晶偏向素子２０に印加している。従って、副走査ずれ量を安定して小さくすることが可能となる。

また、光源ユニット１４が、２次元アレイ１００を有しているため、同時に複数の走査を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、走査線曲がりや走査位置ずれの発生を低減することができ、結果として、高品質の画像を形成することが可能となる。

さらに、光走査装置１０１０が２次元アレイ１００を有する光源ユニット１４を備えているため、高速で画像を形成することが可能となる。また、形成される画像の高密度化を図ることが可能となる。

また、ネットワークを介して、レーザプリンタ１０００と、電子演算装置（コンピュータ等）、画像情報通信システム（ファクシミリ等）等とを接続することにより、1台の画像形成装置で複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。また、ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、各出力要求から各画像形成装置の状態（ジョブの混み具合、電源が入っているかどうか、故障しているかどうか等）を知ることができ、一番状態の良い（使用者の希望に一番適した）画像形成装置を選択し、画像形成を行うことができる。

なお、上記実施形態において、一例として図１９に示されるように、ハウジング２１の＋Ｙ側の２つの固定部２１Ａを、その長手方向の延長線上に光源ユニット１４が位置するように配置するとともに、前記延長線に沿って固定部２１Ａが摺動するようにガイド部３１Ｄを支持板３１Ａに設けても良い。この場合であっても、ハウジング２１は摺動可能であり、光源ユニット１４が発熱しても、ハウジング２１のゆがみを抑制することができる。また、組付け時の組付け精度を高めることが可能になる。

また、上記ガイド部３１Ｄを設ける代わりに、一例として図２０（Ａ）〜図２０（Ｃ）に示されるように、支持板３１Ａにピン状の突起部３１Ｅを設け、ハウジング２１の＋Ｙ側の２つの固定部２１Ａに、突起部３１Ｅが挿入され、前記延長線の方向を長手方向とする長穴２１Ｂを形成しても良い。

また、上記実施形態では、固定部２１Ａが４つの場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、＋Ｙ側の２つの固定部２１Ａが摺動可能とされる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、＋Ｙ側の２つの固定部２１Ａのうち、より光源ユニット１４に近い一方のみが摺動可能とされても良い。

また、上記実施形態では、同期検知センサが、書込の開始情報とずれ量Δｈに関する情報とを含む信号を出力する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、書込の終了を検知するためのセンサが設けられているときには、該センサにずれ量Δｈに関する情報を出力する機能を持たせても良い。また、書込の開始を検知するためのセンサ及び書込の終了を検知するためのセンサの両方に、ずれ量Δｈに関する情報を出力する機能を持たせても良い。この場合には、走査線の曲がり情報を得ることが可能となる。

また、上記実施形態では、前記第１受光部１８_１が長方形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期検知用光束が通過する２辺がｓ方向に平行な形状であれば良い。

また、上記実施形態では、前記第２受光部１８_２が、平行四辺形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期検知用の光束が通過する２辺がｍ方向に対して傾斜している形状であれば良い。

また、上記実施形態では、光源ユニット１４が４０個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、前記液晶偏向素子２０に代えて、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸回りに回動可能な非平行平板やガルバノミラーを用いても良い。

また、上記実施形態において、画像データをシフトするのに代えて、駆動対象の発光部を副走査対応方向に関して隣接する他の発光部にシフトしても良い。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、高品質の画像を形成することが可能となる。

例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、例えば、図２１に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４個の感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４個のクリーニングケース（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４個の帯電チャージャ（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４個の現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４個のトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

光走査装置２０１０は、一例として図２２及び図２３に示されるように、２個の光源ユニット（２２００ａ、２２００ｂ）、２個の開口板（２２０１ａ、２２０１ｂ）、２個の光束分割プリズム（２２０２ａ、２２０２ｂ）、ポリゴンミラー２１０４、４個の液晶偏向素子（２２０３ａ、２２０３ｂ、２２０３ｃ、２２０３ｄ）、４個のシリンダレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、４個のｆθレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８個の走査用ミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４個のトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、４個の同期検知センサ（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、ハウジング２３００（図２２では図示省略、図２３参照）の中の所定位置に組み付けられている。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電チャージャ２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、クリーニングケース２０３１ａ、液晶偏向素子２２０３ａ、シリンダレンズ２２０４ａ、ｆθレンズ２１０５ａ、走査用ミラー２１０６ａ、トロイダルレンズ２１０７ａ、走査用ミラー２１０８ａ、同期検知センサ２２０５ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電チャージャ２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、クリーニングケース２０３１ｂ、液晶偏向素子２２０３ｂ、シリンダレンズ２２０４ｂ、ｆθレンズ２１０５ｂ、走査用ミラー２１０６ｂ、トロイダルレンズ２１０７ｂ、走査用ミラー２１０８ｂ、同期検知センサ２２０５ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電チャージャ２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、クリーニングケース２０３１ｃ、液晶偏向素子２２０３ｃ、シリンダレンズ２２０４ｃ、ｆθレンズ２１０５ｃ、走査用ミラー２１０６ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、走査用ミラー２１０８ｃ、同期検知センサ２２０５ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電チャージャ２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、クリーニングケース２０３１ｄ、液晶偏向素子２２０３ｄ、シリンダレンズ２２０４ｄ、ｆθレンズ２１０５ｄ、走査用ミラー２１０６ｄ、トロイダルレンズ２１０７ｄ、走査用ミラー２１０８ｄ、同期検知センサ２２０５ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各光源ユニットはいずれも、前記光源ユニット１４と同様な構成を有している。そして、ここでは、各光源ユニットは、ハウジング２３００の＋Ｙ側の端部近傍に配置されている。

光源ユニット２２００ａから射出され、開口板２２０１ａの開口部を通過した光束は、光束分割プリズム２２０２ａでＫステーション用の光束とＣステーション用の光束とに分割される。また、光源ユニット２２００ｂから射出され、開口板２２０１ｂの開口部を通過した光束は、光束分割プリズム２２０２ｂでＭステーション用の光束とＹステーション用の光束とに分割される。

分割された各光束は、対応する液晶偏向素子及びシリンダレンズを介して共通のポリゴンミラー２１０４に入射する。ポリゴンミラー２１０４で偏向された各光束は、対応するｆθレンズ、走査用ミラー、及びトロイダルレンズを介して、対応する感光体ドラムを照射する。

各同期検知センサはいずれも、前記同期検知センサ１８と同様なセンサであり、対応する像面に等価な面に対して前記同期検知センサ１８と同様な位置に配置され、前記ずれ量Δｈ及び対応する感光体ドラムにおける書込開始のタイミングを検出するために用いられる。

走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様にして、各同期検知センサの出力信号に基づいて、各感光体ドラムにおける副走査ずれ量を取得する。そして、走査制御装置は、副走査ずれ量がほぼ０となるように各液晶偏向素子に電圧を印加する。

また、走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様にして、各感光体ドラムにおける書込開始のタイミングを検出する。

また、走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様に、副走査ずれ量が感光体ドラムにおける走査線の間隔の１／２以上の場合は、副走査ずれが相殺されるように、対応する画像データをシフトする。

ハウジング２３００は、一例として図２４に示されるように、上記実施形態におけるハウジング２１と同様にして前記支持板３１Ａに固定されている。これにより、光走査装置２０１０は、前記光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、前記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。また、画像の色ずれを低減することができる。

なお、このカラープリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、光源ユニットの発熱による筐体のゆがみを抑制するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置の概略構成を示す斜視図である。 図１における光走査装置の概略構成を示す平面図である。 光源に含まれる２次元アレイを説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、いずれも液晶偏向素子を説明するための図である。 偏向器側走査レンズの光学面形状を説明するための図である。 像面側走査レンズの光学面形状を説明するための図である。 光走査装置における主要な光学素子の位置関係を説明するための図である。 図８における具体例を説明するための図である。 光学的に像面に略平行な面を説明するための図である。 同期検知センサの概略構成を説明するための図である。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は、いずれも図１１の同期検知センサの動作を説明するための図である。 走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 副走査ずれ量とΔｈとの関係を説明するための図である。 光走査装置のハウジングのゆがみを説明するための図（その１）である。 光走査装置のハウジングのゆがみを説明するための図（その２）である。 支持機構を説明するための図（その１）である。 支持機構を説明するための図（その２）である。 支持機構の変形例１を説明するための図である。 図２０（Ａ）〜図２０（Ｃ）は、いずれも支持機構の変形例２を説明するための図である。 カラープリンタの概略構成を示す図である。 図２１における光走査装置の概略構成を示す斜視図である。 図２１における光走査装置の概略構成を示す側面図である。 支持機構を説明するための図である。

符号の説明

１１ａ…偏向器側走査レンズ（光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（光学系の一部）、１２ａ〜１２ｃ…走査用ミラー（光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（光学系の一部）、１４…光源ユニット、１８…同期検知センサ（ビーム検知センサ）、２０…液晶偏向素子、２１…ハウジング（筐体）、２１Ｂ…長穴（長穴部）、２２…走査制御装置（制御装置、補正装置の一部）、３１Ａ…支持板（支持部材）、３１Ｂ…弾性部材（支持機構の一部）、３１Ｃ…ねじ（支持機構の一部）、３１Ｄ…ガイド部（支持機構の一部）、３１Ｅ…突起部（支持機構の一部）、１００…２次元アレイ（光源）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、１０５０…通信制御装置（通信装置）、２０００…プリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０８０…通信制御装置（通信装置）、２１０４…ポリゴンミラー（光学系の一部）、２１０５ａ〜２１０５ｄ…ｆθレンズ（光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…走査用ミラー（光学系の一部）、２１０７ａ〜２１０７ｄ…トロイダルレンズ（光学系の一部）、２１０８ａ〜２１０８ｄ…走査用ミラー（光学系の一部）、２２００ａ…光源ユニット、２２００ｂ…光源ユニット、２２０５ａ〜２２０５ｄ…同期検知センサ（ビーム検知センサ）、２３００…ハウジング（筐体）。

Claims (14)

1. 光束により被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、
   複数の発光部を有する光源及び前記光源を駆動する駆動回路を含む光源ユニットと；
   前記光源ユニットからの光束を前記被走査面上に集光するとともに、前記被走査面上の光スポットを前記主走査方向に移動させる光学系と；
   前記光源ユニット及び前記光学系がその内部に収容される筐体と；
   前記筐体を支持するための複数の支持機構を有する支持部材と；を備え、
   前記複数の支持機構のうち前記光源ユニットに近い位置にある少なくとも１つの支持機構は、前記筐体を摺動可能に支持することを特徴とする光走査装置。
2. 前記筐体の摺動可能な方向は、前記少なくとも１つの支持機構と前記光源ユニットとを結ぶ仮想線に沿った方向であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記少なくとも１つの支持機構は、弾性部材を有し、該弾性部材による押圧で前記筐体を支持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. 前記少なくとも１つの支持機構は、ピン状の突起部を有し、
   前記筐体は、前記突起部がその中に挿入され、前記摺動可能な方向を長手方向とする長穴部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。
5. 前記少なくとも１つの支持機構は、前記摺動可能な方向に延びるガイド部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記複数の支持機構は、少なくとも４つの支持機構であり、
   前記少なくとも１つの支持機構は、２つの支持機構であ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. 前記筐体の内部に収容され、前記被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを検出するためのビーム検知センサと；
   前記位置ずれが前記被走査面上における走査線間隔の１／２以上のときに、前記位置ずれが低減されるように画像データを１ライン分シフトさせる制御装置と；を更に備え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. 前記筐体の内部に収容され、前記被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを検出するためのビーム検知センサと；
   前記ビーム検知センサの出力信号に基づいて、前記位置ずれを補正する補正装置と；を更に備え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。
9. 前記補正装置は、前記光源ユニットから前記被走査面に向かう光束の光路上に配置され、主走査方向に対応する方向に直交する面内で、入射光束の進行方向を印加電圧に応じて偏向する液晶偏向素子を有することを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
10. 前記複数の発光部は、２次元配列されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 前記光源ユニットは面発光レーザアレイを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
12. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
13. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記画像情報を含む種々の情報の通信をネットワークを介して外部機器と行う通信装置を、更に備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。

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