JP2011090188A - 光走査装置及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光走査装置において、簡単な構成で像面位置での走査開始位置と終了位置との光量分布の差を減少させて安定した走査を可能にした光走査装置及びこれを用いる画像形成装置を提供する。
【解決手段】レーザビームＬＢを照射するＬＤ１０１と、複数の反射面１０６ａを有するポリゴンミラー１０６と、入射光学系１００と、出射光学系２００とを備え、レーザビームＬＢの照射により静電潜像が形成される感光体ドラム１７にレーザビームＬＢを偏向走査する光走査装置１３であって、反射面１０６ａをポリゴンミラー１０６の回転軸の軸線方向に対して傾斜して形成し、入射光学系１００をポリゴンミラー１０６の回転軸の軸線方向側で反射面１０６ａに向って配置され、反射面１０６ａにおける出射光学系２００の出射領域の中心位置にレーザビームＬＢを入射することを特徴とするものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光走査装置及びこれを用いる画像形成装置に関し、特に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる光走査装置及びこれを用いる画像形成装置に関する。

光源から照射されたレーザ光を複数の反射面を有した回転多面鏡（以下、「ポリゴンミラー」と称する。）で反射させ、被走査体（感光体ドラム）を走査する光走査装置として、大別して２種類の光走査装置が知られている。１つは、ポリゴンミラーの１つの反射面より狭い幅のレーザ光を照射してレーザ光をポリゴンミラーで反射させる光走査装置（以下、アンダーフィル光学系の光走査装置と称する）である。もう１つは、ポリゴンミラーの１つの反射面よりも広い幅のレーザ光を照射してポリゴンミラーで反射させる光走査装置（以下、オーバーフィル光学系の光走査装置と称する。）である。

従来のオーバーフィル光学系の光走査装置において、斜め下方向より入射光をポリゴンミラーへ入射させ入射光軸と出射光軸を分離する方法や、横方向から大きな角度を持たせてポリゴンミラーに入射させる方法が実施されてきた。

ここで、従来の光走査装置について、図面を参照して説明する。
図１０（ａ）〜（ｄ）は従来の光走査装置の一構成を示す説明図であって、（ａ）はポリゴンミラーにより被走査体の走査開始位置へ向うレーザビームを示す説明図、（ｂ）は前記被走査体の走査中央位置に向うレーザビームを示す説明図、（ｃ）は前記被走査体の走査終了位置に向うレーザビームを示す説明図、（ｄ）は前記ポリゴンミラーで反射したレーザビームの前記被走査体における反入射側、中央側及び入射側の像面パワー分布を示す説明図、図１１はレーザビームの前記ポリゴンミラーに照射される照射位置に応じた照射状態を示す表である。

従来の光走査装置４０１３は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ポリゴンミラー４１０６が、例えば、感光体ドラムなどの被走査体（図示省略）の略中央位置と対向する位置に配置され、ポリゴンミラー４１０６に対して光源（レーザーダイオード：ＬＤ）が被走査体への走査領域外に配置され、この光源（以下、「ＬＤ」と称する。）からポリゴンミラー４１０６への入射光（レーザ光）を該ポリゴンミラー４１０６で反射させて、被走査体へ出射するようにされている。

ここで、被走査体と該被走査体に対向するポリゴンミラー４１０６に対して、ＬＤが配置される側（図中右側）を「入射側」として、ＬＤが配置されない側（図中左側）を「反入射側」とする。

具体的には、光走査装置４０１３は、走査開始時には、図１０（ａ）に示すように、入射側からポリゴンミラー４１０６の反射面４１０６ａに入射して、反射面４１０６ａで反射したレーザ光（以下、「レーザビーム」と称する。）ＬＢが、ポリゴンミラー４１０６の反入射側に出射されて、図１０（ｄ）に示すように、被走査体の反入射側の走査開始位置Ｓ１より走査する。

そして、ポリゴンミラー４１０６が回転して、走査工程の略半分の時には、ポリゴンミラー４１０６の反射面４１０６ａで反射したレーザビームＬＢは、図１０（ｂ）に示すように、前記被走査体に対して略垂直に出射されて、図１０（ｄ）に示すように、被走査体の走査中央位置Ｓ２に出射される。

さらに、ポリゴンミラー４１０６が回転して、走査終了時では、ポリゴンミラー４１０６の反射面４１０６ａで反射したレーザビームＬＢは、図１０（ｃ）に示すように、ポリゴンミラー４１０６の入射側に出射されて、図１０（ｄ）に示すように、被走査体の入射側の走査終了位置Ｓ３まで走査する。

尚、上述した光走査装置４０１３は、オーバーフィル光学系により構成され、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＬＤからのレーザビームＬＢがポリゴンミラー４１０６の複数の反射面４１０６ａに照射されるように、所定の入射ビーム幅Ｗ０をもってポリゴンミラー４１０６に入射するようになっている。

また、入射ビームＬＢ０は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、入射ビームパワー分布（入射ビーム光量分布）Ｄがビームの幅方向中央部では高くなり、ビームの幅方向両端部に向うに連れて低くなるような特性をもっている。そして、本例では、ポリゴンミラー４１０６の反射面４１０６ａに入射したレーザビームＬＢが被走査体に向けて出射しており、他は被走査体以外の方向に向かって出射している。

そして、レーザビームＬＢのポリゴンミラー４１０６に照射される照射位置に応じた照射状態は、図１１に示すような結果となる。

詳しくは、ＬＤからポリゴンミラー４１０６に照射されるビームの入射ビームパワー（光量）Ｄ０は、走査開始位置Ｓ１では、図１０（ａ）に示すように、入射ビームパワー分布Ｄの端部領域を使用するため小さくなる（パワー分布の面積がパワーとなる）。
走査開始位置Ｓ１における使用ビーム幅Ｗ１は、入射ビームの反射面４１０６ａに対する入射角θ１が大きくなるため、使用ビーム幅Ｗ１が小さくなる。

また、走査中央位置Ｓ２では、図１０（ｂ）に示すように、入射ビームパワー分布Ｄの中央部領域を使用するため、入射ビームパワーＤ０は走査開始位置Ｓ１よりも大きくなる。

図１０（ｂ）に示すように、走査中央位置Ｓ２における使用ビーム幅Ｗ２は、入射ビームの反射面４１０６ａに対する入射角θ２が走査開始位置Ｓ１の状態よりも小さくため、走査開始位置Ｓ１の使用ビーム幅Ｗ１よりも大きくなる。

また、走査終了位置Ｓ３では、図１０（ｃ）に示すように、入射ビームパワー分布Ｄの中央部及び端部領域を使用するため、入射ビームパワーＤ０はさらに大きくなる。
走査終了位置Ｓ３における使用ビーム幅Ｗ３は、入射ビームの反射面４１０６ａに対する入射角θ３が走査中央位置Ｓ２の状態よりもさらに小さくため、走査中央位置Ｓ２の使用ビーム幅Ｗ２よりもさらに大きくなる。

すなわち、走査終了位置Ｓ３では、使用ビーム幅Ｗ３は、反入射側の走査開始位置Ｓ１及び走査中央位置Ｓ２の使用ビーム幅Ｗ１，Ｗ２に比べて大きくなる。また、走査終了位置Ｓ３では、入射角θ３が反入射側の走査開始位置Ｓ１及び走査中央位置Ｓ２の入射角θ１，θ２に比べて小さくなり、入射角θ３が小さいほど出射への反射率が高くなる。

上記の理由から、被走査体における走査領域の入射ビームパワーＤ０は、図１０（ｄ）に示すように、入射側の走査終了位置Ｓ３に反射する光の方が反入射側の走査開始位置Ｓ１に反射する光より強度が大きくなる。従って、被走査体における走査開始位置Ｓ１と走査終了位置Ｓ３とでは、入射ビームの光量分布に大きな差が生じてしまう。

また、従来の光走査装置のその他の構成として、軽量のポリゴンミラーの製作、モールド成型の際の金型との離形作業等の能率向上を図るために、ポリゴンミラーの反射面を傾斜させる構成を備えるものが開示されている（特許文献１を参照）。

特開昭６１−１７０７１９号公報

しかしながら、回転多面鏡の反射面を傾斜させる構成とした場合、例えば、感光体ドラム上に静電潜像が形成される「像面位置」での光量分布が走査開始位置と終了位置とで大きな差が生じてしまうという問題があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなれたもので、光走査装置において、簡単な構成で像面位置での走査開始位置と終了位置との光量分布の差を減少させて安定した走査を可能にした光走査装置及びこれを用いる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決するために本発明に係る本発明に係る光走査装置及びこれを用いる画像形成装置の各構成は、次の通りである。

本発明は、レーザ光を照射する光源と、前記光源からのレーザ光を反射偏向させる複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記光源からのレーザ光を反射偏向させて前記回転多面鏡に入射するための入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射偏向されたレーザ光を出射するための出射光学系と、を備え、前記回転多面鏡を用いてレーザ光の照射により静電潜像が形成される感光体ドラムにレーザ光を偏向走査する光走査装置であって、前記回転多面鏡として、前記反射面を前記回転多面鏡の回転軸の軸線方向に対して傾斜して形成し、前記入射光学系を、前記回転多面鏡の回転軸の軸線方向側（軸線の向かう側）で前記反射面に向って配置し、前記反射面における前記出射光学系の出射領域の中心位置に前記レーザ光を入射させることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記入射光学系を、前記反射面に向かい前記回転軸の軸線方向に沿って前記レーザ光を入射することが好ましい。

また、本発明は、前記反射面を、入射されるレーザ光に対する傾斜角度が４５度未満となるようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記入射光学系を、前記反射面で反射して出射されるレーザ光の出射方向に対して前記反射面よりも反出射方向側に配置することが好ましい。

また、本発明は、前記出射光学系として、前記レーザ光を前記感光体ドラム上に結像させる結像レンズ（例えば、ｆθレンズ）を備え、前記結像レンズを、出射側のレンズ面が、前記感光体ドラムに向かって出射されるレーザ光の走査領域（出射領域）の中心線を基準に線対称（左右対称）に形成することが好ましい。

また、本発明は、レーザ光の照射により表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、回転多面鏡を用いて前記感光体ドラムにレーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、前記光走査装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の光走査装置を用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、レーザ光を照射する光源と、前記光源からのレーザ光を反射偏向させる複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記光源からのレーザ光を反射偏向させて前記回転多面鏡に入射するための入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射偏向されたレーザ光を出射するための出射光学系と、を備え、前記回転多面鏡を用いてレーザ光の照射により静電潜像が形成される感光体ドラムにレーザ光を偏向走査する光走査装置であって、前記回転多面鏡として、前記反射面を前記回転多面鏡の回転軸の軸線方向に対して傾斜して形成し、前記入射光学系を、前記回転多面鏡の回転軸の軸線方向側で前記反射面に向って配置し、前記反射面における前記出射光学系の出射領域の中心位置に前記レーザ光を入射させることで、前記感光体ドラム上の走査開始位置と終了位置との光量分布の差を減少させて安定した走査を可能にできる。

また、走査開始位置、終了位置での回転多面鏡の反射面へのレーザ光の入射角度が略同等となるため、例えば、出射光学系を構成するｆθレンズを左右同一形状とすることが可能となる。さらに、回転多面鏡の反射面を傾斜させて形成することで、前記回転多面鏡の回転時に発生する風切り音を軽減させることができる。

また、本発明によれば、前記入射光学系を、前記反射面に向かい前記回転軸の軸線方向に沿って前記レーザ光を入射するようにすることで、像面位置での光量分布の補正ができ、シェーディング改善が可能となる。

また、本発明によれば、前記反射面を、入射されるレーザ光に対する傾斜角度が４５度未満となるようにすることで、同じ回転多面鏡の厚さでも、回転軸の軸線方向に沿って（すなわち、垂直上方より）入射されるレーザ光に対する反射面の有効領域が従来の構成（すなわち、回転軸の軸線方向に沿って平行に形成された反射面）よりも広くなり、前記反射面でのレーザ光のケラレに対してマージンを大きくできる。

また、本発明によれば、前記入射光学系を、前記反射面で反射して出射されるレーザ光の出射方向に対して前記反射面よりも反出射方向側に配置することで、前記入射光学系の配置可能な領域を増やすことができるので、装置構成の自由度が増し、装置の小型化が可能となる。

また、本発明によれば、前記出射光学系として、前記レーザ光を前記感光体ドラム上に結像させる結像レンズ（ｆθレンズ）を備え、前記結像レンズを、出射側のレンズ面が前記出射光学系による前記感光体ドラムに対する有効走査領域の中心線を基準に線対称（左右対称）に形成することで、レンズ設計が容易となる。

また、本発明によれば、レーザ光の照射により表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、回転多面鏡を用いて前記感光体ドラムにレーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、前記光走査装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の光走査装置を用いることで、前記感光体ドラム上の走査開始位置と終了位置との光量分布の差を減少させて安定した走査を可能にできるので、安定した画像形成を実現できる。

本発明の実施形態に係る光走査装置を設けた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記光走査装置の構成を示す説明図である。 （ａ）は前記光走査装置の第１実施例を構成するポリゴンミラーの平面視による説明図、（ｂ）は前記ポリゴンミラーの側面視による説明図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部の部分詳細図である。 （ａ）は前記ポリゴンミラーにより感光体ドラム上の走査開始位置へ向うレーザビームを示す説明図、（ｂ）は前記感光体ドラム上の走査中央位置に向うレーザビームを示す説明図、（ｃ）は前記感光体ドラム上の走査終了位置に向うレーザビームを示す説明図、（ｄ）は、前記ポリゴンミラーで反射したレーザビームの前記感光体ドラムにおける反入射側、中央側及び入射側の像面パワー分布を示す説明図である。 レーザビームの前記ポリゴンミラーに照射される照射位置に応じた照射状態を示す表である。 （ａ）は従来のポリゴンミラーの平面視による説明図、（ｂ）は従来のポリゴンミラーの側面視による説明図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部の部分詳細図である。 （ａ）は前記光走査装置の第２実施例を構成するポリゴンミラーの平面視による説明図、（ｂ）は前記ポリゴンミラーの側面視による説明図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部の部分詳細図である。 （ａ）は従来のポリゴンミラーの平面視による説明図、（ｂ）は従来のポリゴンミラーの側面視による説明図、（ｃ）は（ｂ）のＤ部の部分詳細図である。 前記光走査装置の第３実施例の出射光学系の構成を示す説明図である。 （ａ）は従来の光走査装置におけるポリゴンミラーにより被走査体の走査開始位置へ向うレーザビームを示す説明図、（ｂ）は前記被走査体の走査中央位置に向うレーザビームを示す説明図、（ｃ）は前記被走査体の走査終了位置に向うレーザビームを示す説明図、（ｄ）は前記ポリゴンミラーで反射したレーザビームの前記被走査体における反入射側、中央側及び入射側の像面パワー分布を示す説明図である。 レーザビームの前記ポリゴンミラーに照射される照射位置に応じた照射状態を示す表である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光走査装置を設けた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

本実施形態は、図１に示すように、レーザビーム（レーザ光）の照射により表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１７と、感光体ドラム１７にレーザビームを偏向走査する光走査装置１３と、感光体ドラム１７表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器（現像装置）１５と、感光体ドラム１７表面のトナー像を記録媒体に転写する転写機構（転写装置）３９と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット（定着装置）２３とを備えた画像形成装置１１において、光走査装置１３として、本発明に係る光走査装置の構成を採用したものである。

まず、画像形成装置１１の全体構成について説明する。
画像形成装置１１は、図１に示すように、外部端末または画像形成装置１１上部に設置されているスキャナ１から受信したデジタル画像データに基づいて用紙にモノクロ画像（単色且つ黒色画像）を形成する電子写真方式のプリンタである。

画像形成装置１１は、主に、光走査装置１３、現像器１５、感光体ドラム１７、帯電器１９、クリーナユニット２１、定着ユニット２３、給紙トレイ（給紙カセット）２５、レジストローラ２９、給紙搬送路２７、用紙搬送路３１、排紙トレイ３３等より構成されている。

給紙搬送路２７は、給紙トレイ２５からレジストローラ２９の配置位置に至る範囲に形成されている経路である。用紙搬送路３１は、レジストローラ２９の配置位置から、画像転写部４７、定着ユニット２３を経て排紙トレイ３３に至る範囲に形成されている経路である。

帯電器１９は、感光体ドラム１７の外周面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。帯電器１９は、感光体ドラム１７を挟んで転写機構３９が配置する位置と略反対側で感光体ドラム１７の外周面に接触するように配置されている。尚、本実施形態では、チャージャー型の帯電器１９が用いられているが、感光体ドラム１７に接触する構成のローラ型の帯電器やブラシ型の帯電器が用いられてもよい。

光走査装置１３は、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。光走査装置１３は、入力された画像データに応じて、帯電器１９によって均一に帯電された感光体ドラム１７の外周面を露光することによって、感光体ドラム１７の外周面に上記入力画像データに応じた静電潜像を形成するものである。なお、光走査装置１３の構成については後で詳述する。

感光体ドラム１７は、外周面の一部が用紙搬送路３１の表面に接触するように配置されるとともに、ドラムの外周面に沿って電界発生部としての帯電器１９、現像器１５、及びクリーナユニット２１が近接配置されている。

現像器１５は、感光体ドラム１７の外周面に形成された静電潜像に対してトナーを供給することによって当該静電潜像を現像する（顕像化する）ものである。現像器１５は、ブラック（Ｋ）のトナーが収納されており、感光体ドラム回転方向で帯電器１９より下流側に配置されている。そして感光体ドラム１７の外周面に形成された静電潜像にトナーを供給して顕著化するように構成されている。

クリーナユニット２１は、現像・画像転写後における感光体ドラム１７の外周面に残留したトナーを除去または回収するものである。クリーナユニット２１は、クリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードを感光体ドラム１７の外周面に沿って当接（または摺接）するように配置されている。

帯電された感光体ドラム１７は、図２に示すように矢印方向に回転駆動され、レーザビームによって照射され主走査方向に繰り返し走査される。これにより感光体ドラム１７の表面に、静電潜像が形成される。現像器１５によってトナーが供給され、感光体ドラム１７上に形成された静電潜像は顕著化しトナー像（画像）となる。

感光体ドラム１７の外周面にて顕像化されたトナー像は画像転写部４７において用紙上に転写される。この転写を行うための転写機構３９には、感光体ドラム１７の外周面に付着しているトナーに帯電している電荷の極性とは逆極性の電界が印加されており、この電界によって感光体ドラム１７の外周面に付着しているトナーが用紙に転写される。
例えば、感光体ドラム１７の外周面のトナーがマイナス極性の電荷を帯びている場合、転写機構３９へ印加される電界の極性はプラス極性となる。

転写機構３９は、主に、駆動ローラ４１、従動ローラ４３、弾性導電性ローラ４９及びその他のローラと、これらローラに架けられる転写ベルト４５とを有して構成されている。そして、この転写機構３９は、感光体ドラム１７の下方向に配置されている。

転写ベルト４５は、体積抵抗値が１×１０⁹Ω・cm〜１×１０¹³Ω・cmのベルト部材で構成されている。また、感光体ドラム１７と転写ベルト４５とが接触している領域である画像転写部４７の近傍には、転写電界を印加するための弾性導電性ローラ４９が配置されている。

弾性導電性ローラ４９は、転写ベルト４５を感光体ドラム１７に押し付けるように転写ベルト４５および感光体ドラム１７を押圧している。これによって、感光体ドラム１７と転写ベルト４５との接触領域（転写ニップ部）である画像転写部４７は、線形状ではなく、所定幅を有する面形状になっている。それゆえ、搬送される用紙への転写効率の向上が図られる。

さらに、画像転写部４７よりも用紙搬送方向下流側には、画像転写部４７を通過する際に帯電した用紙に対して除電処理を行い、定着ユニット２３へ向けて用紙をスムーズに搬送するための除電ローラ５１が配置されている。除電ローラ５１は、転写ベルト４５の背面に配置されている。

また、転写機構３９には、転写ベルト４５のトナー汚れを除去するクリーニングユニット５３と、転写ベルト４５に対して除電処理を行う除電機構５５とが配置されている。除電機構５５による除電手法としては、装置を介して転写ベルト４５を接地する手法、若しくは前記転写電界の極性とは逆極性の電界を転写ベルト４５に印加する手法がある。
なお、転写機構３９によってトナー像（画像）の転写された用紙は定着ユニット２３に搬送される。

定着ユニット２３は、加熱ローラ５７、加圧ローラ５９を備えて構成され、加熱ローラ５７と加圧ローラ５９とにより記録用紙を挟んで回転搬送するような構成となっている。

加熱ローラ５７の周囲には、用紙剥離爪６１、サーミスタ６３（ローラ表面温度検出部材）、ローラ表面クリーニング部材６５が配置される。また、加熱ローラ５７の内部には、ローラの外周面を所定温度（定着設定温度：概ね１６０〜２００℃）に加熱するための熱源６７が配置されている。

加圧ローラ５９の軸方向両端部においては荷重バネ等の機構が備えられており、この機構によって加圧ローラ５９は加熱ローラ５７に対して所定の荷重で圧接されている。また、加圧ローラ５９の周囲には、加熱ローラ５７の周囲と同様に、用紙剥離爪、ローラ表面クリーニング部材（図示省略）が配置されている。

定着ユニット２３においては、加熱ローラ５７と加圧ローラ５９との圧接部である定着処理部にて、加熱ローラ５７表面の温度と加圧ローラ５９による圧接力とによって用紙上の未定着トナー像が当該用紙に熱定着される。

給紙トレイ２５は、印刷に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、本実施形態の画像形成装置１１では、感光体ドラム１７や転写機構３９等から構成される画像形成部の下側に設けられている。なお、本実施形態の画像形成装置１１では、極めて大量の用紙に対しても連続印刷を可能にすべく、定型サイズの用紙を５００〜１５００枚収納可能な給紙トレイ２５を複数配置するようにしている。

さらに、装置の側面には、互いに異なる複数の種類の用紙を多量に収納可能な大容量給紙カセット７３、並びに主に不定型サイズの用紙に対して印刷を行う際に用いられる手差しトレイ７５が配置されている。

画像形成装置１１本体の側面には、排紙トレイ３３が設けられ、印刷済みの記録用紙がフェイスダウンで排出されて積載されるようになっている。

排紙トレイ３３は、手差しトレイ７５とは反対側の装置側面に配置されているが、排紙トレイ３３を取り外し、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等）や、複数段排紙トレイをオプションとして配置する事も可能な構成となっている。

また、画像形成装置１１には、装置の動作を制御するための制御部（図示省略）が備えられる。制御部は、たとえば、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータが実行する処理の手順を示した制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）と、作業用のワークエリアを提供するＲＡＭ（Random Access Memory）と、制御に必要なデータをバックアップして保持する不揮発性メモリと、センサやスイッチからの信号を入力する回路であって入力バッファやＡ／Ｄ変換回路を含む入力回路と、モータやソレノイドまたはランプなどを駆動するドライバを含む出力回路とから構成される。

次に、画像形成装置１１において実行される用紙搬送について詳細に説明する。
まず、制御部が、給紙トレイ２５を選択し、給紙搬送路２７に沿って設けられている各ローラを制御することによって、前記選択した給紙トレイ２５に収納されている用紙をレジストローラ２９へ向けて搬送する。これにより、用紙はレジストローラ２９の手前に到達し一旦停止する。

次に、制御部は、レジストローラ２９を再回転させることによって、用紙の先端の位置と感光体ドラム１７の外周に形成されている画像の先端の位置とが合致するように用紙を画像転写部４７に搬送する。

そして、転写機構３９によって用紙上に画像（トナー像）が転写され、その後、用紙は、定着ユニット２３へ導かれ、用紙に転写されたトナーからなる画像は当該用紙に定着され、排紙トレイ３３に排出される。

さらに、制御部は、印刷モード（コピアモード、プリンタモードもしくはＦＡＸモードなど）および印刷処理手法（片面印刷／両面印刷）の相違に応じて、定着ユニット２３から排紙トレイ３３までの搬送経路を切り換える。

通常、コピアモードでは、ユーザーが装置の近傍で操作を行う事から、印刷面を上側にして用紙を排出することが多い。これは、「フェースアップ排出」と呼ばれる。一方、プリンタ、ＦＡＸの各モードでは、ユーザーが装置の近傍にいない事から、排出用紙のページ順を揃える「フェイスダウン排出」手法が多く用いられている。

画像形成装置１１では、印刷モードに応じてフェースアップ排出とフェイスダウン排出とを切り換え得る機構を有している。この切り換え機構は、定着ユニット２３と排紙トレイ３３との間に配置されている複数の搬送路と複数の分岐爪とから構成され、印刷モードに応じた用紙排出を行うようになっている。

次に、本実施形態に係る特徴的な光走査装置１３の構成について図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係る画像形成装置の光走査装置の構成を示す説明図である。

本実施形態の光走査装置１３は、図２に示すように、入力された画像データに応じてレーザビームＬＢを射出するレーザダイオード（光源）１０１と、レーザダイオード１０１から射出されたレーザビームを偏向することによって当該レーザビームを走査するポリゴンミラー（回転多面鏡）１０６と、ポリゴンミラー１０６によって走査されたレーザビームを反射して感光体ドラム１７の外周面に対して照射するための折り返しミラー２０５とを備えている。

尚、本実施形態においては、レーザダイオード１０１からポリゴンミラー１０６までの光路を入射光路とし、ポリゴンミラー１０６から折り返しミラー２０５までの光路を出射光路と称する。また、入射光路上に配置されている光学部品の総称を入射光学系１００と称し、出射光路上に配置されている光学部品の総称を出射光学系２００と称する。

入射光学系１００においては、図２に示すように、入射光路における光の進行方向の上流から下流に向けて、レーザダイオード１０１と、コリメータレンズ１０２と、アパーチャ１０３と、第１シリンドリカルレンズ１０４と、ミラー１０５と、ポリゴンミラー１０６とがこの順に配されている。

コリメータレンズ１０２は、レーザダイオード１０１から拡散するように射出される円錐状のレーザビームを平行状のレーザビームに整形する光学部品である。

アパーチャ１０３は、中央部に矩形状の開口が形成された板状部材であり、レーザビームにおける光軸に垂直な断面が円形状から矩形状になるようにレーザビームを整形する光学部品である。

第１シリンドリカルレンズ１０４およびミラー１０５は、ポリゴンミラー１０６の反射面１０６ａに対してレーザビームを集束させるための光学部品である。

ミラー１０５は、ポリゴンミラー１０６の回転軸（図示省略）の軸線ＣＬ１方向側で反射面１０６ａに向って配置され、反射面１０６ａにおける出射光学系２００の出射領域の中心位置にレーザビームＬＢを入射するようにされている。また、ミラー１０５は、ポリゴンミラー１０６の反射面１０６ａに向かい回転軸の軸線ＣＬ１方向に沿ってレーザビームＬＢを入射するように配置されている。

尚、本実施形態の光走査装置１３の入射光学系１００ではオーバーフィルド方式が採用される。それゆえ、ポリゴンミラー１０６に集束されるレーザビームＬＢのスポットの面積が、ポリゴンミラー１０６における一つの反射面１０６ａの面積よりも大きくなるように、入射光学系１００の各光学部品は設計されている。

ポリゴンミラー１０６は、複数の反射面１０６ａが形成された回転体であり、図示しないドライバ（ポリゴンモータ）によって高速回転駆動される。そして、第１シリンドリカルレンズ１０４およびミラー１０５によってポリゴンミラー１０６の反射面１０６ａにレーザビームが集束されると、ポリゴンミラー１０６は、出射光学系２００に向けて当該レーザビームＬＢを反射する。さらに、ポリゴンミラー１０６は、反射するレーザビームＬＢが主走査方向（矢印Ｘ方向）に沿って走査されるように回転駆動される。

反射面１０６ａは、ポリゴンミラー１０６の回転軸の軸線ＣＬ１方向に対して傾斜して形成されている。

尚、本実施形態においては、図２に示すように、主走査方向でのレーザビームＬＢが走査される範囲を走査範囲（走査領域）と称する。また、主走査方向は、感光体ドラム１７の軸線方向と平行な方向である。

また、本実施形態では、説明の便宜上、図２に示すように、走査範囲の中央に走査されるレーザビームを「レーザビームＬＢｃ」とし、走査範囲の一方の端部（フロント側）に走査されるレーザビームを「レーザビームＬＢｆ」とし、走査範囲の他方の端部（リア側）に走査されるレーザビームを「レーザビームＬＢｒ」と称すこととする。

出射光学系２００においては、図２に示すように、出射光路における光の進行方向の上流から下流に向けて、第１ｆθレンズ２０２、第２ｆθレンズ２０３、第２シリンドリカルレンズ２０４、折り返しミラー２０５がこの順に配されている。

第１ｆθレンズ２０２、第２ｆθレンズ２０３は、走査範囲の端部付近に反射されるレーザビームＬＢｆ，ＬＢｒの光路長と走査範囲の中央付近に向けて反射されるレーザビームＬＢｃの光路長との相違に起因して生じる画像の歪みを補正するための光学部品である。

第２シリンドリカルレンズ２０４は、第１シリンドリカルレンズ１０４との相互作用によって、ポリゴンミラー１０６の面倒れを補正するための光学部品である。
折り返しミラー２０５は、折り返しミラー２０５は、ガラス板にアルミニウム蒸着を施して作成された光反射部材であり、第２シリンドリカルレンズ２０４を通過してきたレーザビームＬＢｃ，ＬＢｆ，ＬＢｒを反射して感光体ドラム１７の外周面へ導くものである。

ミラー２０６は、入射したレーザビームを反射してＢＤセンサ２０９に入射するものである。

尚、本実施形態の光源においてＬＤ１０１が使用されているが、代わりにＥＬ（Electro Luminescence）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込ヘッドを用いる構成であっても良い。

以上の構成により、レーザダイオード１０１から射出したレーザビームＬＢは、ポリゴンミラー１０６の一つの反射面１０６ａと当該反射面１０６ａに隣接する反射面の一部領域とに跨るように、ポリゴンミラー１０６に照射される。そして、ポリゴンミラー１０６からレーザビームＬＢが反射され、反射されたレーザビームＬＢは、反射位置に応じて異なる光路を通って感光体ドラム１７に至る。

なお、前記レーザビームＬＢは、感光体ドラム１７の外周において一定期間内に同一ライン上に走査される一方で（図２参照）、レーザビームＬＢが走査されるラインは感光体ドラム１７が回転することによって一定期間毎に変更されることになる。

（第１実施例）
次に、本実施形態に係る光走査装置１３の第１実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は本実施形態に係る光走査装置の第１実施例の構成を示す説明図であって、（ａ）は前記光走査装置を構成するポリゴンミラーの平面視による説明図、（ｂ）は前記ポリゴンミラーの側面視による説明図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部の部分詳細図、図４（ａ）〜（ｄ）は前記光走査装置による照射状態を示す説明図であって、（ａ）は前記ポリゴンミラーにより感光体ドラム上の走査開始位置へ向うレーザビームを示す説明図、（ｂ）は前記感光体ドラム上の走査中央位置に向うレーザビームを示す説明図、（ｃ）は前記感光体ドラム上の走査終了位置に向うレーザビームを示す説明図、（ｄ）は、前記ポリゴンミラーで反射したレーザビームの前記感光体ドラムにおける反入射側、中央側及び入射側の像面パワー分布を示す説明図、図５はレーザビームの前記ポリゴンミラーに照射される照射位置に応じた照射状態を示す表、図６（ａ）〜（ｃ）は第１実施例の比較例であって、（ａ）は従来のポリゴンミラーの平面視による説明図、（ｂ）は従来のポリゴンミラーの側面視による説明図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部の部分詳細図である。

第１実施例に係る光走査装置は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＬＤ（図示省略）から照射されたレーザビームＬＢが、ポリゴンミラー１１０６の回転軸の軸線ＣＬ１方向に沿って、すなわち、ポリゴンミラー１１０６に対して垂直上方から反射面１１０６ａに入射して、水平方向に出射するように構成されている。図中の符号ＬＢ０は入射ビームを示す。

すなわち、反射面１１０６ａは、図３（ｂ）に示すように、入射されるレーザビームＬＢに対する傾斜角度θ１１が４５度になるように形成されている。

このように、第１実施例では、オーバーフィル光学系を用いて、ポリゴンミラー１１０６の垂直上方よりレーザビームＬＢを入射し、傾斜させた反射面１１０６ａにて反射、走査させる。

レーザビームＬＢは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ポリゴンミラー１１０６の中心線（出射光学系の中心線）ＣＬ２に対して両端側の反射角θａ１が左右対称となるように走査される。そのため、入射ビームパワー分布Ｄは左右対称となり、図４（ｄ）に示すように、感光体ドラム１７における像面パワー分布は、走査開始位置Ｓｆとなるフロント側及び走査終了位置Ｓｒとなるリア側では同じとなる。そして、走査中央位置Ｓｃにて像面パワーは最大となる。

ここで、レーザビームＬＢのポリゴンミラー１１０６に照射される照射位置に応じた照射状態を図５に示す。

図５に示すように、ＬＤからポリゴンミラー１１０６に照射されるビームの入射ビームパワー（光量）Ｄ０は、走査開始位置Ｓｆでは、図４（ａ）に示すように入射ビームパワー分布Ｄの端部領域を使用するため小さくなる（パワー分布の面積がパワーとなる）。

また、走査終了位置Ｓｒでは、図４（ｃ）に示すように走査開始位置Ｓｆと同様に入射ビームパワー分布Ｄの端部領域を使用するため小さくなる。

すなわち、レーザビームＬＢの入射ビームパワーＤ０は、走査中央位置Ｓｃで最大となり、走査開始位置Ｓｆ及び走査終了位置Ｓｒでは同様に走査中央位置Ｓｃよりも小さくなる。

また、ポリゴンミラー１１０６の走査開始位置Ｓｆ、走査中央位置Ｓｃ、走査終了位置ＳｒにおけるレーザビームＬＢのそれぞれの使用ビーム幅Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３は、ほぼ同等となる。

また、ポリゴンミラー１１０６に入射するレーザビームＬＢの反射面１１０６ａに対する入射角θａは、図３（ｂ）に示すように、全ての位置において同じとなる。

また、感光体ドラム１７における像面パワーは、図５に示す像面パワー分布より、走査中央位置Ｓｃで最大となり、走査開始位置Ｓｆ及び走査終了位置Ｓｒでは同様に走査中央位置Ｓｃよりも小さくなる。

尚、走査中央位置Ｓｃのパワー値が走査開始位置Ｓｆ及び走査終了位置Ｓｒよりも高い値になるが、若干高くとも、印刷画像上、十分許容できるレベルである。例えば、走査中央位置Ｓｃの値を１００とすると走査開始位置Ｓｆ及び走査終了位置Ｓｒにおける値は８５以上であれば問題はない。

また、現状で像面パワー分布が良いとされるアンダーフィル光学系においても、走査中央位置のパワーが大きい傾向があるため、像面パワー分布は同等レベルとなるものと考えられる。

以上のように構成したので、第１実施例によれば、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ポリゴンミラー４１０６の回転方向に沿ってレーザビームＬＢを照射することなく、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ポリゴンミラー１１０６の傾斜した反射面１１０６ａに向かいポリゴンミラー１１０６の回転軸の軸線ＣＬ１方向に沿ってレーザビームＬＢを照射することで、感光体ドラム１７上の走査開始位置Ｓｆと走査終了位置Ｓｒとの光量分布の差を減少させて安定した走査を可能にできる。

また、第１実施例によれば、ポリゴンミラー１１０６の反射面１１０６ａに向かいポリゴンミラー１１０６の回転軸の軸線ＣＬ１方向に沿ってレーザビームＬＢを入射することで、レーザビームＬＢの入射角θａが変動しないため、感光体ドラム１７の像面位置での光量分布の補正ができ、シェーディング改善が可能となる。

また、第１実施例によれば、ポリゴンミラー１１０６による走査開始位置Ｓｆ、走査終了位置Ｓｒでの反射面１１０６ａへのレーザビームＬＢの入射角θａが同等となり、ポリゴンミラー１１０６の中心線（出射光学系の中心線）ＣＬ２に対してその両端側の反射角θａ１が左右対称となるため、第１ｆθレンズ２０２、第２ｆθレンズ２０３の左右同一形状が可能となる。

（第２実施例）
次に、本実施形態に係る光走査装置１３の第２実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）は本実施形態に係る光走査装置の第２実施例の構成を示す説明図であって、（ａ）は前記光走査装置を構成するポリゴンミラーの平面視による説明図、（ｂ）は前記ポリゴンミラーの側面視による説明図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部の部分詳細図、図８（ａ）〜（ｂ）は第２実施例の比較例であって、（ａ）は従来のポリゴンミラーの平面視による説明図、（ｂ）は従来のポリゴンミラーの側面視による説明図、（ｃ）は（ｂ）のＤ部の部分詳細図である。

第２実施例に係る光走査装置は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、入射光学系２１０５が、ポリゴンミラー２１０６の反射面２１０６ａで反射して出射されるレーザビームＬＢの出射方向（像面側）に対して反射面２１０６ａよりも反出射方向側（反像面側）に配置され、すなわち、ＬＤ（図示省略）から照射されたレーザビームＬＢが、ポリゴンミラー２１０６の上方で、反射面２１０６ａよりも反出射方向側から反射面２１０６ａに入射して、水平方向に出射するように構成されている。

反射面２１０６ａは、図７（ｃ）に示すように、入射されるレーザビームＬＢに対する傾斜角度θ２１を４５度未満とし、第２実施例では傾斜角度θ２１を３０度としている。

以上のように構成したので、第２実施例によれば、ポリゴンミラー２１０６の反射面２１０６ａの傾斜角度θ２１を４５度未満にすることで、図７（ｃ）、図８（ｃ）に示すように、従来のポリゴンミラー４１０６の厚さＴと同じであっても、上方より入射されるレーザビームＬＢに対する反射面２１０６ａの有効範囲Ｒが従来よりも広くなる。すなわち、従来のポリゴンミラー４１０６の場合は、厚さＴが有効領域となるが、第２実施例のポリゴンミラー２１０６の場合は、厚さＴよりも広い範囲の反射面２１０６ａの正面視の範囲が有効範囲Ｒとなる。

従って、第２実施例のポリゴンミラー２１０６によれば、レーザビームＬＢにより照射される反射面２１０６ａの有効範囲Ｒが広くなるため、反射面２１０６ａにおけるレーザビームＬＢのケラレに対してマージンが増加する。

具体的には、第２実施例によれば、例えば、図８（ａ）〜（ｃ）に示す従来方式によるポリゴンミラー４１０６の反射面４１０６ａの厚さ（有効範囲）Ｔを３ｍｍとした場合、図７（ｃ）に示すように、ポリゴンミラー２１０６の反射面２１０６ａの傾斜角度θ２１を３０度とすると、反射面２１０６ａの有効範囲Ｒが約５．２ｍｍと大きくなり、従来の有効範囲（厚さＴ）と比較して約２．２ｍｍ広い有効範囲Ｒを確保出来る。

また、第２実施例によれば、従来では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、従来のポリゴンミラー４１０６に対して入射光学系４１０５を像面側にしか配置出来なかったが、図７（ｂ）に示すように、ポリゴンミラー２１０６の反射面２１０６ａに角度を付けることで、ポリゴンミラー２１０６に対して入射光学系２１０５を反像面側に配置可能となり、ポリゴンミラー２１０６に入射させるレーザビームＬＢを反像面側から入射させることが可能となる。これにより、図７（ａ）に示すように、入射光学系２１０５の配置可能な領域が広がり設計の自由度が増すため、装置の小型化が可能となる。

（第３実施例）
次に、本実施形態に係る光走査装置１３の第３実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図９は本実施形態に係る光走査装置の第３実施例の構成を示す説明図であって、前記光走査装置を構成する出射光学系の構成を示す説明図である。

第３実施例に係る光走査装置は、図９に示すように、第１ｆθレンズ２０２及び第２ｆθレンズ２０３の出射側のレンズ面２０２ａ，２０３ａが、図示しない感光体ドラムの走査開始位置に向かって出射されるレーザビームＬＢｆと走査終了位置に向って出射されるレーザビームＬＢｒの走査領域の中心線ＣＬ３を基準に、線対称に形成されている。

詳しくは、レーザビームＬＢｆ，ＬＢｒの感光体ドラムの走査開始位置、走査終了位置でのポリゴンミラー３１０６の反射面３１０６ａへの入射角度が同等となり、レーザビームＬＢの感光体ドラムの走査開始位置、走査終了位置への反射角、すなわち、ポリゴンミラー３１０６の反射面３１０６ａの中心線ＣＬ３を基準としたレーザビームＬＢｆ，ＬＢｒの反射角θ３ｆ，θ３ｒが同等となるため、第１ｆθレンズ２０２と第２ｆθレンズ２０３の左右同一形状が可能となる。

以上のように構成したので、第３実施例によれば、図９に示すように、第１ｆθレンズ２０２のＬ１ｆ区間のレンズ曲率とＬ１ｒ区間のレンズ曲率を等しく構成でき、且つ、第２ｆθレンズ２０３のＬ２ｆ区間のレンズ曲率とＬ２ｒ区間のレンズ曲率を等しく構成することができる。これにより、レンズ形状がレンズセンター（走査領域の中心線ＣＬ３）に対して左右対称となるため、レンズ設計が容易となる。

尚、上述した実施形態及び実施例では、本発明に係る光走査装置の構成を図１に示すような画像形成装置１１に適用した例について説明したが、感光体ドラム１７にレーザビームＬＢを偏向走査して静電潜像を形成する光走査装置を用いるものであれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１１ 画像形成装置
１３ 光走査装置
１７ 感光体ドラム
１００，１１０５，２１０５ 入射光学系
１０１ レーザダイオード（ＬＤ）
１０６，１１０６，２１０６、３１０６ ポリゴンミラー
１０６ａ，１１０６ａ，２１０６ａ、３１０６ａ 反射面
２００ 出射光学系
２０２ 第１ｆθレンズ
２０２ａ，２０３ａ レンズ面
２０３ 第２ｆθレンズ
ＣＬ１ 軸線
ＣＬ３ 中心線
Ｄ 入射ビームパワー分布
Ｄ０ 入射ビームパワー
ＬＢ レーザビーム
ＬＢ０ 入射ビーム
ＬＢｃ レーザビーム（走査中央位置）
ＬＢｆ レーザビーム（走査開始位置、フロント側）
ＬＢｒ レーザビーム（走査終了位置、リア側）
Ｒ 有効範囲
Ｓｆ 走査開始位置
Ｓｃ 走査中央位置
Ｓｒ 走査終了位置
θ１１，θ２１ 傾斜角度
θａ 入射角
θａ１ 反射角

Claims (6)

1. レーザ光を照射する光源と、前記光源からのレーザ光を反射偏向させる複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記光源からのレーザ光を反射偏向させて前記回転多面鏡に入射するための入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射偏向されたレーザ光を出射するための出射光学系と、を備え、前記回転多面鏡を用いてレーザ光の照射により静電潜像が形成される感光体ドラムにレーザ光を偏向走査する光走査装置であって、
   前記回転多面鏡は、前記反射面が前記回転多面鏡の回転軸の軸線方向に対して傾斜して形成され、
   前記入射光学系は、前記回転多面鏡の回転軸の軸線方向側で前記反射面に向って配置され、前記反射面における前記出射光学系の出射領域の中心位置に前記レーザ光を入射することを特徴とする光走査装置。
2. 前記入射光学系は、前記反射面に向かい前記回転軸の軸線方向に沿って前記レーザ光を入射することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記反射面は、入射されるレーザ光に対する傾斜角度を４５度未満とすることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記入射光学系は、前記反射面で反射して出射されるレーザ光の出射方向に対して前記反射面よりも反出射方向側に配置されることを特徴とする請求項１または３に記載の光走査装置。
5. 前記出射光学系は、前記レーザ光を前記感光体ドラム上に結像させる結像レンズを備え、
   前記結像レンズは、出射側のレンズ面が、前記感光体ドラムに向かって出射されるレーザ光の走査領域の中心線を基準に線対称に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の光走査装置。
6. レーザ光の照射により表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、回転多面鏡を用いて前記感光体ドラムにレーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
   前記光走査装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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