JP2015132700A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査光学系の結像性能を劣化させることなく、低コスト化を図ることができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 光学ハウジングの偏向器取り付け部には、低速回転用の光偏向器２１０４Ａの取り付け基準面となる複数の第１基準面と、高速回転用の光偏向器２１０４Ｂの取り付け基準面となる複数の第２基準面が設けられている。そして、第１基準面と第２基準面は、Ｚ軸方向に関する位置が異なっている。この場合は、いずれの光偏向器が選択されても、光偏向器の回転軸方向を精度良くＺ軸方向とすることができる。
【選択図】図３８

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、被走査面を光によって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。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。一般的に、この画像形成装置は、感光性を有するドラムの表面をレーザ光で走査し、該ドラム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。

上記光走査装置は、光源、偏向器前光学系、光偏向器、及び走査光学系などを有している。光源から射出されたレーザ光は、偏向器前光学系を介して光偏向器に入射し、光偏向器の回転多面鏡で反射された後、走査光学系を介してドラムに導光される。

例えば、特許文献１には、種類の異なる偏向器を接続板を介して共通の筐体に取り付ける偏向器の取付構造、及び該取付構造を備える走査光学装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている走査光学装置では、走査光学系の結像性能が劣化するおそれがあった。

本発明は、被走査面を光によって走査する光走査装置であって、光源と、回転多面鏡を有し、前記光源から射出された光を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された光を前記被走査面に導光する走査光学系と、前記光源、前記光偏向器及び前記走査光学系が取り付けられる筐体とを備え、前記筐体は、前記回転多面鏡の回転軸方向に関する位置が異なる第１基準面と第２基準面とを有する前記光偏向器の取り付け部を含み、前記光偏向器は、前記第１基準面及び第２基準面のいずれかに取り付けられている光走査装置である。

本発明の光走査装置によれば、走査光学系の結像性能を劣化させることなく、低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る複合機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構成を説明するための図（その１）である。 図１における光走査装置の構成を説明するための図（その２）である。 図１における光走査装置の構成を説明するための図（その３）である。 図１における光走査装置の構成を説明するための図（その４）である。 走査領域における走査開始位置及び走査終了位置を説明するための図である。 光偏向器に入射する光束の進行方向（入射方向）と基準軸方向とのなす角度θｉｎを説明するための図である。 光偏向器に入射する光束の光束幅ｄｉｎを説明するための図である。 回転多面鏡の内接円を説明するための図である。 光偏向器で偏向された光束が、感光体ドラムの走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と反射光束とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光束が、感光体ドラムの走査領域の中央位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と反射光束とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光束が、感光体ドラムの走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と反射光束とを説明するための図である。 走査画角を説明するための図である。 光学ハウジングに設けられている偏向器取り付け部を説明するための図である。 図１４のＡ−Ａ断面図である。 図１４のＢ−Ｂ断面図である。 偏向器取り付け部の斜視図である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、それぞれ第１基準面を説明するための図である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、それぞれ第２基準面を説明するための図である。 低速回転用の光偏向器２１０４Ａを説明するための図（その１）である。 低速回転用の光偏向器２１０４Ａを説明するための図（その２）である。 回転部材１０のＹＺ断面図である。 図２０において回転部材１０を取り外した状態を説明するための図である。 モータを説明するための図である。 高速回転用の光偏向器２１０４Ｂを説明するための図（その１）である。 高速回転用の光偏向器２１０４Ｂを説明するための図（その２）である。 回転部材１１のＹＺ断面図である。 図２５において回転部材１１を取り外した状態を説明するための図である。 光偏向器２１０４Ａと光偏向器２１０４Ｂの違いを説明するための図である。 光偏向器２１０４Ａのねじ固定を説明するための図（その１）である。 光偏向器２１０４Ａのねじ固定を説明するための図（その２）である。 光偏向器２１０４Ａが偏向器取り付け部に取り付けられている状態を説明するための図である。 シール部材４０を説明するための図である。 光偏向器２１０４Ｂのねじ固定を説明するための図（その１）である。 光偏向器２１０４Ｂのねじ固定を説明するための図（その２）である。 光偏向器２１０４Ｂが偏向器取り付け部に取り付けられている状態を説明するための図である。 第１基準面と第２基準面のＺ軸方向に関する差Ｄｚを説明するための図（その１）である。 第１基準面と第２基準面のＺ軸方向に関する差Ｄｚを説明するための図（その２）である。 放熱部材５００を説明するための図である。 図３９のＡ−Ａ断面図である。 偏向器取り付け部の変形例１を説明するための図である。 偏向器取り付け部の変形例２を説明するための図である。 偏向器取り付け部の変形例３を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４０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としての複合機２０００の概略構成が示されている。

この複合機２０００は、複写機、プリンタ、及びファクシミリの機能を有し、本体装置１００１、読取装置１００２、及び自動原稿給紙装置１００３などを備えている。

本体装置１００１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つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、中間転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、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。

読取装置１００２は、本体装置１００１の上側に配置され、原稿を読み取る。すなわち、読取装置１００２は、いわゆるスキャナ装置である。ここで読み取られた原稿の画像情報は、本体装置１００１のプリンタ制御装置２０９０に送られる。

自動原稿給紙装置１００３は、読取装置１００２の上側に配置され、セットされた原稿を読取装置１００２に向けて送り出す。この自動原稿給紙装置１００３は、一般にＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）と呼ばれている。

通信制御装置２０８０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、及び公衆回線を介したデータ通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、読取装置１００２からの画像情報あるいは通信制御装置２０８０を介した画像情報を光走査装置２０１０に送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａ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、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂ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２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃ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２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄ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。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光により、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。また、各感光体ドラムがそれぞれ像担持体である。そこで、以下では、各感光体ドラムの表面を被走査面あるいは像面ともいう。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

ところで、各感光体ドラムにおいて、光によって走査される領域は「走査領域」と呼ばれ、該走査領域のなかで画像情報が書き込まれる領域は、「有効走査領域」、「画像形成領域」、「有効画像領域」などと呼ばれている。また、各感光体ドラムにおける回転軸に平行な方向は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラムの回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って中間転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで中間転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで中間転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、中間転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラム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の表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折り返しミラー（２１０６Ａ、２１０６Ｂ、２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ、２１０８ａ、２１０８ｄ）、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、光学ハウジング２３００の所定位置に組み付けられている。

なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、光偏向器２１０４の回転軸に沿った方向をＺ軸方向として説明する。また、以下では、便宜上、各光学部材における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２２００Ａと光源２２００Ｂは、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。各光源は、いずれも２つの発光部を有しており、少なくともＺ軸方向に関して離間している２つの光束を射出する。

ここでは、光源２２００Ａから射出される２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束を「光束Ｌａ」といい、−Ｚ側の光束を「光束Ｌｂ」という。また、光源２２００Ｂから射出される２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束を「光束Ｌｄ」といい、−Ｚ側の光束を「光束Ｌｃ」という。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００Ａから射出された光束Ｌａの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００Ａから射出された光束Ｌｂの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００Ｂから射出された光束Ｌｃの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００Ｂから射出された光束Ｌｄの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束Ｌａの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束Ｌｂの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光束Ｌｃの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束Ｌｄの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

開口板２２０２ａは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ａを介した光束Ｌａを整形する。

開口板２２０２ｂは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｂを介した光束Ｌｂを整形する。

開口板２２０２ｃは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｃを介した光束Ｌｃを整形する。

開口板２２０２ｄは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｄを介した光束Ｌｄを整形する。

各開口板の開口部を通過した光束は、光偏向器２１０４に入射する。

各光源と光偏向器２１０４との間の光路上に配置されている光学系は、「偏向器前光学系」とも呼ばれている。

光偏向器２１０４は、２段構造の回転多面鏡を有している。各回転多面鏡には６面の鏡面がそれぞれ形成されており、各鏡面が偏向反射面である。そして、１段目（下段）の回転多面鏡では、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束Ｌｂ及び開口板２２０２ｃの開口部を通過した光束Ｌｃがそれぞれ偏向され、２段目（上段）の回転多面鏡では、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束Ｌａ及び開口板２２０２ｄの開口部を通過した光束Ｌｄがそれぞれ偏向されるように配置されている。

ここでは、光束Ｌａ及び光束Ｌｂは光偏向器２１０４の＋Ｘ側に偏向され、光束Ｌｃ及び光束Ｌｄは光偏向器２１０４の−Ｘ側に偏向される。

走査レンズ２１０５ａ及び走査レンズ２１０５ｂは、光偏向器２１０４の＋Ｘ側に配置され、走査レンズ２１０５ｃ及び走査レンズ２１０５ｄは、光偏向器２１０４の−Ｘ側に配置されている。

そして、走査レンズ２１０５ａと走査レンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、走査レンズ２１０５ａは２段目の回転多面鏡に対向し、走査レンズ２１０５ｂは１段目の回転多面鏡に対向している。また、走査レンズ２１０５ｃと走査レンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、走査レンズ２１０５ｃは１段目の回転多面鏡に対向し、走査レンズ２１０５ｄは２段目の回転多面鏡に対向している。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌａは、走査レンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６Ａ、折り返しミラー２１０７ａ、及び折り返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｂは、走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６Ａ、及び折り返しミラー２１０７ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｃは、走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６Ｂ、及び折り返しミラー２１０７ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｄは、走査レンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６Ｂ、折り返しミラー２１０７ｄ、及び折り返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。

各感光体ドラム上の光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って該感光体ドラムの長手方向（主走査方向）に沿って移動する。感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂでは、−Ｙ方向に光走査が行われ、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄでは、＋Ｙ方向に光走査が行われる（図６参照）。

光偏向器２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置されている光学系は、「走査光学系」とも呼ばれている。

ここで、図７に示されるように、Ｚ軸方向からみたとき、回転多面鏡の回転中心を通り、Ｘ軸に平行な軸を「基準軸」とする。

Ｚ軸方向からみたとき、光源から射出され、偏向反射面に入射する光束の進行方向と上記基準軸とのなす角をθｉｎと表記する。ここでは、θｉｎ＝５５．０°となるように設定されている。

また、図８に示されるように、Ｚ軸方向からみたとき、開口板の開口部を通過した光束の幅をｄｉｎと表記する。この光束が光偏向器２１０４に入射する。ここでは、ｄｉｎ＝３．８ｍｍとなるように設定されている。

回転多面鏡に内接する円（図９参照）の直径は１８ｍｍである。そこで、回転多面鏡の回転中心から各偏向反射面に下ろした垂線の長さは９ｍｍである。また、６つの偏向反射面を区別する必要があるときは、反時計まわりに面１、面２、面３、面４、面５、面６とする。

次に、光源２２００Ａから射出され、光偏向器２１０４に入射する光束と、光偏向器２１０４で偏向された光束について図１０〜図１２を用いて説明する。ここでは、回転多面鏡の面１で反射された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域に向かうものとする。

図１０には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面６に入射するように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査開始位置に向かう光束の幅ｄｓは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｓ＝３．５ｍｍとなるように設定されている。

このとき、回転多面鏡の面１で反射された光束の進行方向と基準軸とのなす角θｓは、４０．０°である。また、基準軸に対する面１の傾斜角θ１は、４２．５°である。

図１１には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域の中央位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査領域の中央位置に向かう光束の幅ｄｃは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎと同じである。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の「けられ」はない。このとき、基準軸に対する面１の傾斜角θ１は、６２．５°である。

図１２には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面２に入射するように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査終了位置に向かう光束の幅ｄｅは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｅ＝３．５ｍｍとなるように設定されている。

このとき、回転多面鏡の面１で反射された光束の進行方向と基準軸とのなす角θｅは、４０．０°である。また、基準軸に対する面１の傾斜角θ１は、８２．５°である。

｜θｓ｜＋｜θｅ｜は、いわゆる走査画角（図１３参照）に対応する角度であり、ここでは８０．０°である。また、θｓ及びθｅは、「走査半画角」と呼ばれている。ここでは、｜θｓ｜＝｜θｅ｜である。

ここでは、感光体ドラムの走査領域における走査開始位置は、主走査方向に関する該走査領域の一側端部であり、感光体ドラムの走査領域における走査終了位置は、主走査方向に関する該走査領域の他側端部である。

なお、光源２２００Ｂから射出され、光偏向器２１０４に入射する光束と、光偏向器２１０４で偏向された光束についても、上記光源２２００Ａから射出された光束と同様に設定されている。

ところで、回転多面鏡にレーザ光を入射させる方式として、アンダーフィルドタイプとオーバーフィルドタイプとがある。以下では、便宜上、アンダーフィルドタイプを「ＵＦタイプ」、オーバーフィルドタイプを「ＯＦタイプ」ともいう。

ＵＦタイプでは、主走査方向に対応する方向に関して、上記偏向反射面の長さよりも入射光の幅が小さい（例えば、特開２００５−９２１２９号公報参照）。この場合、入射光のすべてが感光体ドラムに導光される。

ＯＦタイプでは、主走査方向に対応する方向に関して、上記偏向反射面の長さよりも入射光の幅が大きい（例えば、特開平１０−２０６７７８号公報、特開２００３−２７９８７７号公報参照）。この場合、入射光における周辺の光は感光体ドラムに導光されない。

従来のＵＦタイプの光走査装置では、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応するには、主走査方向に対応する方向に関して、偏向反射面の長さを大きくする必要があるため、回転多面鏡における面数を少なくするか、回転多面鏡における内接円の直径を大きくする必要があった。

しかしながら、上記面数を少なくすると、回転多面鏡の回転数を大きくしなければならない不都合があった。一方、上記内接円の直径を大きくした場合は、回転多面鏡の風損が増加し、消費電力が増加するという不都合があった。なお、光源数を増やし１つの偏向反射面で偏向されるビーム数を多くすることが考えられるが、光源数の増加とともに光源の駆動回路も大型化し、高コスト化を招く。

また、従来のＯＦタイプの光走査装置では、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応するには、１０面以上の回転多面鏡を用いる必要があるため、走査画角が小さくなり、光走査装置の大型化を招くという不都合があった。また、光束の周辺部が使用されないため、光利用効率が低いという不都合があった。

本実施形態における光走査装置２０１０では、（１）従来のＵＦタイプの光走査装置よりも、回転多面鏡を小型化することができる。そのため、消費電力を増加させることなく、回転多面鏡を高速で回転させることが可能となる。そして、光源数を増加させることなく、すなわち、高コスト化を招くことなく、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応することができる。

また、本実施形態における光走査装置２０１０では、（２）従来のＯＦタイプの光走査装置よりも、走査画角を大きくすることができる。そのため、大型化を招くことなく、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応することができる。

ところで、光学ハウジング２３００は、金型を用いた樹脂成型品である。そして、光学ハウジング２３００は、厚さ（板厚）ｔが約２ｍｍであり、強度を確保するため、複数箇所にリブが設けられている。

図１４〜図１７には、本実施形態の光学ハウジング２３００における光偏向器２１０４の取り付け部（以下では、便宜上、「偏向器取り付け部」ともいう）２３１０が示されている。なお、図１５は、図１４のＡ−Ａ断面図であり、図１６は、図１４のＢ−Ｂ断面図である。また、図１７は、偏向器取り付け部２３１０の斜視図である。

この偏向器取り付け部２３１０には、低速回転用の光偏向器及び高速回転用の光偏向器のいずれかを取り付けることができる。

この偏向器取り付け部２３１０は、中央部が−Ｚ側にへこんでいる形状を有している。ここでは、へこんでいる部分を面Ｐ１とし、該面Ｐ１をとり囲む部分を面Ｐ２とする。面Ｐ１及び面Ｐ２は、いずれもＺ軸に直交する平面に略平行である。

そして、面Ｐ１には、低速回転用の光偏向器のＺ軸方向に関する位置決めを行うための４つの第１位置決め部（２０１、２０２、２０３、２０４）が設けられている。各第１位置決め部は面Ｐ１に対し＋Ｚ側に突出した部分であり、中央にねじ穴が形成されている。ここでは、各第１位置決め部の面Ｐ１に対する突出量ｈ１（図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）参照）を約０．５ｍｍとしている。

各第１位置決め部の＋Ｚ側の面は、Ｚ軸に直交する平面に平行であり、Ｚ軸方向に関する位置が同じである。すなわち、４つの第１位置決め部の＋Ｚ側の面は、Ｚ軸に直交する同一平面上にある。以下では、各第１位置決め部の＋Ｚ側の面を「第１基準面」ともいう。ここでは、各第１基準面は、１辺の長さが約１０ｍｍの正方形状である。

また、面Ｐ２には、高速回転用の光偏向器のＺ軸方向に関する位置決めを行うための４つの第２位置決め部（２０５、２０６、２０７、２０８）が設けられている。各第２位置決め部は面Ｐ２に対し＋Ｚ側に突出した部分であり、中央にねじ穴が形成されている。ここでは、各第２位置決め部の面Ｐ２に対する突出量ｈ２（図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）参照）を約０．５ｍｍとしている。

各第２位置決め部の＋Ｚ側の面は、Ｚ軸に直交する平面に平行であり、Ｚ軸方向に関する位置が同じである。すなわち、４つの第２位置決め部の＋Ｚ側の面は、Ｚ軸に直交する同一平面上にある。以下では、各第２位置決め部の＋Ｚ側の面を「第２基準面」ともいう。ここでは、各第２基準面は、１辺の長さが約１０ｍｍの正方形状である。

ここで、低速回転用の光偏向器（光偏向器２１０４Ａという）について説明する。光偏向器２１０４Ａは、回転数としては３００００〜４００００回転以下の比較的低速回転用で低コストな光偏向器である。

この光偏向器２１０４Ａは、一例として図２０及び図２１に示されるように、回転部材１０、回路基板４１、駆動ＩＣ４３、コネクタ４４などを有している。

図２２には、回転部材１０のＹＺ断面が示されている。この回転部材１０は、回転多面鏡１２、保持部材１３、シャフト１５、ロータ３１などを有している。

回転多面鏡１２は、アルミニウム合金製であり、偏向反射面の加工は複数の回転多面鏡で同時に行い、低コスト化を図っている。ここでは、回転多面鏡１２の内接円の直径は１８ｍｍである。

保持部材１３は、回転多面鏡１２を保持する鋼製部材である。シャフト１５は、ステンレス鋼製の棒状部材であり、保持部材１３に取り付けられている。ロータ３１は、樹脂をバインダに使用したボンド磁石であり、径方向に着磁されている。

図２３には、図２０において、回転部材１０を取り外した状態が示されている。シャフト１５が挿入される軸受部材２１が回路基板４１に固定されている。そして、軸受部材２１にステータコア３２が取り付けられ、該ステータコア３２に巻き線コイル３３が取り付けられている。

ロータ３１とステータコア３２と巻き線コイル３３とからモータが構成されている（図２４参照）。このモータは、ステータコア３２の外周部近傍にロータ３１が配置されているアウターロータ型の直流ブラシレスモータである。ロータ３１は、ステータコア３２の外周部とで回転トルクを発生し回転する。

駆動ＩＣ４３は、不図示のホール素子の出力信号を回転部材１０の位置信号として参照し、巻き線コイル３３の励磁切り替えを行う。これにより、回転部材１０の回転が継続される。

コネクタ４４には不図示のハーネスが接続され、走査制御装置からの電力供給、モータの起動、停止、及び回転数等の制御信号の入出力が行われる。

回路基板４１には、巻き線コイル３３と駆動ＩＣ４３とを電気的に接続する配線パターン、ホール素子と駆動ＩＣ４３とを電気的に接続する配線パターン、コネクタ４４とホール素子及び駆動ＩＣ４３とを電気的に接続する配線パターンなどが形成されている。

光偏向器２１０４Ａでは、回路基板４１の−Ｚ側の面と、回転多面鏡１２の−Ｚ側の偏向反射面の中心との距離Ｄ１（図２１参照）は、１１ｍｍである。

次に、高速回転用の光偏向器（光偏向器２１０４Ｂという）について説明する。光偏向器２１０４Ｂは、回転数が３００００〜４００００回転以上で用いても、耐久性が高い。

この光偏向器２１０４Ｂは、一例として図２５及び図２６に示されるように、回転部材１１、回路基板４２、駆動ＩＣ４３、コネクタ４４などを有している。

図２７には、回転部材１１のＹＺ断面が示されている。この回転部材１０は、回転多面鏡１６、シャフト１５、ロータ３１などを有している。

回転多面鏡１６は、アルミニウム合金製であり、単品毎に加工され、前記光偏向器２１０４Ａの回転多面鏡１２よりも高コストである。ここでは、回転多面鏡１６の内接円の直径は１８ｍｍである。

シャフト１５及びロータ３１は、回転多面鏡１６に取り付けられている。回転部材１１は、前記光偏向器２１０４Ａの回転部材１０よりも重心が低い。

図２８には、図２５において、回転部材１１を取り外した状態が示されている。シャフト１５が挿入される軸受部材２２が回路基板４２に固定されている。そして、軸受部材２２にステータコア３２が取り付けられ、該ステータコア３２に巻き線コイル３３が取り付けられている。

軸受部材２２は、前記光偏向器２１０４Ａの軸受部材２１よりも高速回転に耐えるように設定されており高コストである。すなわち、光偏向器２１０４Ｂは、光偏向器２１０４Ａよりも高価である。

光偏向器２１０４Ｂでは、回路基板４２の−Ｚ側の面と、回転多面鏡１６の−Ｚ側の偏向反射面の中心との距離Ｄ２（図２５参照）は、３ｍｍである。

光偏向器２１０４Ａと光偏向器２１０４Ｂとを比較すると、図２９に示されるように、Ｚ軸方向に関する長さ（高さ）が異なっている。ここでは、Ｚ軸方向に関して、光偏向器２１０４Ｂにおける偏向反射面の位置は、光偏向器２１０４Ａにおける偏向反射面の位置よりも、８（＝１１−３）ｍｍだけ低い。

光偏向器２１０４Ａは、回路基板４１の−Ｚ側の面が４つの第１基準面上に載置され、ねじ固定される（図３０及び３１参照）。光偏向器２１０４Ａが偏向器取り付け部２３１０に固定されている状態が図３２に示されている。

光学ハウジング２３００は、回転多面鏡のくもりや、光学部材の汚れとそれに伴う光学性能の劣化を防止するため、感光体ドラムに向けて光が射出される窓に防塵ガラスを設けるとともに、さらに蓋部材を設けて、光学ハウジング２３００の内部を略密閉構造としている。そこで、４つの第２位置決め部（２０５、２０６、２０７、２０８）のねじ穴が貫通孔であれば、図３３に示されるように、該ねじ穴をシール部材４０で塞ぐことで外部からの塵埃の進入を防止することができる。例えば、直径１０ｍｍ程度の樹脂シートを両面テープ貼り付けても良い。なお、シール部材４０に代えて、接着剤をねじ穴に充填しても良い。

光偏向器２１０４Ｂは、回路基板４２の−Ｚ側の面が４つの第２基準面上に載置され、ねじ固定される（図３４及び３５参照）。光偏向器２１０４Ｂが偏向器取り付け部２３１０に固定されている状態が図３６に示されている。

本実施形態では、第１基準面と第２基準面のＺ軸方向に関する位置の差Ｄｚ（図３７参照）を８ｍｍとしている。そこで、図３８に示されるように、光偏向器２１０４Ａが取り付けられても、光偏向器２１０４Ｂが取り付けられても、Ｚ軸方向に関する偏向反射面の位置を同じとすることができる。その結果、光偏向器２１０４Ａ及び光偏向器２１０４Ｂのどちらが取り付けられても、所望の結像特性を得ることができる。

ところで、最近のデジタル複合機（ＭＦＰ：Ｍｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）、複写機、及びプリンタなどの画像形成装置では、印刷速度が異なる複数機を同一機種群とし、低速機（例えば、２０枚／分）から高速機（例えば６０枚／分）までを同じプラットフォームで製造している。印刷速度が異なる複数機における光走査装置では、例えば、２００００ｒｐｍ〜６００００ｒｐｍで回転多面鏡が回転する光偏向器が用いられ、印刷速度に対応した回転数で回転多面鏡が回転する。

しかしながら、上述したように、低速回転用の光偏向器と高速回転用の光偏向器とでは、回転部材の構造が異なり、取り付け基準面からの回転多面鏡の高さが異なるため、低速機から高速機までを含む一の機種群では、高速回転用の光偏向器を低速機に対しても使用しており、高コストになっていた。

特許文献１には、種類の異なる偏向器を接続板を介して共通の筐体に取り付ける偏向器の取付構造、及び該取付構造を備える走査光学装置が開示されている。この場合、筐体の取り付け面に直交する方向と光偏向器の回転軸の方向とを一致させたいが、接続板を介在させることで傾き誤差が加わり、走査光学系の結像性能が劣化するおそれがあった。

本実施形態では、Ｚ軸方向に直交する面に平行な第１基準面と第２基準面を、Ｚ軸方向に関して異なる位置に設けている。この場合は、低速回転用の光偏向器及び高速回転用の光偏向器のいずれを使用しても、走査光学系の結像性能が劣化するおそれはない。

また、本実施形態では、４つの第１基準面を含む平面と４つの第２基準面を含む平面とでは、基準面間の距離が大きい４つの第２基準面を含む平面のほうが、Ｚ軸に直交する平面に対する誤差が少ない。そこで、光偏向器を第２位置決め部に取り付けたときのほうが第１位置決め部に取り付けたときよりも光偏向器の回転軸の傾き誤差を小さく抑えることができる。

すなわち、第２基準面は、高解像の画像形成用の光偏向器の取り付け基準面としても好適である。

このように、光走査装置２０１０は、結像性能仕様が異なる機種間、あるいは、将来的な結像性能アップやコストダウンに対応しつつ、光偏向器以外は共通利用が可能な光走査装置である。

なお、光偏向器２１０４Ｂが取り付けられる際に、回路基板４２の−Ｚ側の面と接するように、第１基準面上に放熱部材５００を載置しても良い（図３９及び図４０参照）。なお、図４０は、図３９のＡ−Ａ断面図である。これにより、熱容量が増加し、高速回転により発熱量が大きくなっても、光偏向器２１０４Ｂの温度上昇を抑えることができる。そして、その結果、光偏向器２１０４Ｂにおける回転部材の不釣合い振動の増加が低減され、該振動に伴う走査位置のばらつきやバンディング等の画像劣化要因を抑制することができる。

放熱部材５００としては、アルミニウム合金板、鋼板、金属粉を含む樹脂、熱伝導性に優れたセラミックスなどを用いることができる。また、放熱部材５００は、光偏向器２１０４Ｂの回路基板４２の−Ｚ側の面に貼り付けられても良い。

また、光偏向器２１０４Ｂが取り付けられたときに、回路基板４２の−Ｚ側の面と接するように、第１基準面上に防振部材を載置しても良い。これにより、高速回転しても、振動及び騒音を小さくすることができる。防振部材としては、樹脂を間に挟んで複数の鋼板が積層された制振鋼板を用いることができる。なお、この防振部材は、回路基板４２の−Ｚ側の面に貼り付けられても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、光学ハウジング２３００の偏向器取り付け部２３１０に、接続板などを介在させずに、印刷速度に対応した光偏向器を選択して取り付けることができる。この場合は、いずれの光偏向器が選択されても、走査光学系の結像性能が劣化するのを抑制することができる。すなわち、走査光学系の結像性能を劣化させることなく、低コスト化を図ることができる。

また、回転多面鏡で反射された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域の中央部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光束の全てが、一の反射面で反射され、回転多面鏡で反射された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域の各端部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光束の一部が、一の反射面で反射され、その残りが他の反射面で反射されるように設定されている。この場合は、回転多面鏡を小型化するとともに、走査画角を大きくすることができる。

そこで、光走査装置２０１０は、画像品質の低下を招くことなく、低コストで更なる小型化及び高速化を図ることができる。

そして、複合機２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、結果として、画像（出力画像）品質を低下させることなく、低コストで小型化及び高速化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、各基準面の形状が正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い。例えば、各基準面の形状が円形状であっても良い。

また、各基準面の大きさも上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、各基準面の形状が同じ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、各基準面にねじ穴が設けられてい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。一例として図４１に示されるように、基準面とは異なる位置にねじ穴が設けられていても良い。

また、上記実施形態では、第１基準面が４つ設けられてい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。第１基準面が３つ以上設けられ、そのうち２つが回転部材の回転軸（シャフト）を間に挟んで設けられていても良い。

また、上記実施形態では、第２基準面が４つ設けられてい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。第２基準面が３つ以上設けられ、そのうち２つが回転部材の回転軸（シャフト）を間に挟んで設けられていても良い。

また、上記実施形態において、２つの第１基準面が繋がっていても良い（図４２参照）。同様に、２つの第２基準面が繋がっていても良い（図４２参照）。

また、上記実施形態において、４つの第１基準面が繋がっていても良い（図４３参照）。同様に、４つの第２基準面が繋がっていても良い（図４３参照）。

また、上記実施形態における寸法は一例であり、これに限定されるものではない。

なお、上記実施形態では、走査領域における走査開始位置に向かうタイミング及び走査終了位置に向かうタイミングの両方において、入射光束が光偏向器２１０４で「けられ」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く、走査領域における走査開始位置に向かうタイミング及び走査終了位置に向かうタイミングのいずれかにおいて、入射光束が光偏向器２１０４で「けられ」ても良い。

また、上記実施形態では、ｄｉｎが３．８ｍｍ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、回転多面鏡に内接する円の直径が１８ｍｍ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、回転多面鏡に６面の鏡面が形成されてい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、走査領域の一側端部に向かう光束の光偏向器での「けられ」量と、走査領域の他側端部に向かう光束の光偏向器での「けられ」量とが異なっていても良い。

また、上記実施形態では、｜θｓ｜＝｜θｅ｜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、上記実施形態において、回転多面鏡にレーザ光を入射させる方式が、従来のＵＦタイプであっても良いし、従来のＯＦタイプであっても良い。

また、上記実施形態において、光源にモノリシックな端面発光レーザアレイや面発光レーザアレイを用いても良い。

また、上記実施形態では、感光体ドラムの数が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、本体装置１００１が多色カラープリンタ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、モノクロプリンタであっても良い。

また、上記実施形態では、それぞれ２つの発光部を有する２つの光源が用いら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、それぞれ１つの発光部を有する４つの光源を用いても良い。また、それぞれ１つの発光部を有する２つの光源を用い、各光源から射出された光束を２分割しても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として複合機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。画像形成装置が、単独の複写機、プリンタ、及びファクシミリ装置であっても良い。

また、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。

１０…回転部材、１１…回転部材、１２…回転多面鏡、１３…保持部材、１５…シャフト、２１…軸受部材、２２…軸受部材、３１…ロータ、３２…ステータコア、３３…巻き線コイル、４０…シール部材、４１…回路基板、４２…回路基板、４３…駆動ＩＣ、４４…コネクタ、２０１〜２０４…第１位置決め部、２０５〜２０８…第２位置決め部、２０００…複合機（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）、２１０４…光偏向器、２１０５ａ，２１０５ｂ，２１０５ｃ，２１０５ｄ…走査レンズ（走査光学系の一部）、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１ａ，２２０１ｂ，２２０１ｃ，２２０１ｄ…カップリングレンズ、２２０２ａ，２２０２ｂ，２２０２ｃ，２２０２ｄ…開口板、２２０４ａ，２２０４ｂ，２２０４ｃ，２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ、２３００…光学ハウジング（筐体）、２３１０…偏向器取り付け部（取り付け部）。

特開２０１３−０５４０８２号公報

Claims (10)

1. 被走査面を光によって走査する光走査装置であって、
   光源と、
   回転多面鏡を有し、前記光源から射出された光を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された光を前記被走査面に導光する走査光学系と、
   前記光源、前記光偏向器及び前記走査光学系が取り付けられる筐体とを備え、
   前記筐体は、前記回転多面鏡の回転軸方向に関する位置が異なる第１基準面と第２基準面とを有する前記光偏向器の取り付け部を含み、前記光偏向器は、前記第１基準面及び第２基準面のいずれかに取り付けられている光走査装置。
2. 前記取り付け部には、前記第１基準面を基準面とする第１の光偏向器、及び前記第２基準面を基準面とし、回転軸方向に関する寸法が前記第１の光偏向器よりも小さい第２の光偏向器のいずれかが取り付けられ、
   前記回転軸方向に関して、前記第２基準面は、前記第１の光偏向器と前記第２の光偏向器の前記回転軸方向に関する寸法の差に対応して、前記第１基準面よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記回転軸方向に直交する面に正射影したとき、前記第２基準面は、前記第１基準面を取り囲んでいることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記第２基準面に前記第２の光偏向器が取り付けられ、
   前記前記第１基準面と前記第２の光偏向器との間に設けられた放熱部材を更に有することを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
5. 前記第２基準面に前記第２の光偏向器が取り付けられ、
   前記前記第１基準面と前記第２の光偏向器との間に設けられ、振動又は騒音を抑制する部材を更に有することを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
6. 前記第２基準面は、前記第２の光偏向器を取り付けるためのねじ穴を有し、
   前記第１基準面に前記第１の光偏向器が取り付けられ、
   前記第２基準面のねじ穴を封止するシール部材を更に有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記第１の光偏向器は低速回転用の光偏向器であり、前記第２の光偏向器は高速回転用の光偏向器であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記第２の光偏向器は、前記第１の光偏向器よりも高解像度の光偏向器であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 前記第１基準面及び前記第２基準面は、少なくとも３つに分割され、そのうち２つは前記回転軸を挟んで設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 像担持体と、
    前記像担持体を画像情報によって変調された光により走査する請求項１〜９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。

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