JP4474850B2 - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンデム型フルカラー画像形成装置に用いられ、単一の偏向器により複数の光ビームを偏向し、複数の感光体を走査する光ビーム走査装置に関する。更に詳しくは、複数光ビームの挙動の差により発生するカラーレジストレーションずれを抑制した光ビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のカラープリンタやカラー複写機が広く使用されている。そして、高速でフルカラー画像を出力するために、帯電、露光、現像、転写機能を備えた画像形成部を４色分並列に配置し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を１パスで行うタンデム方式の画像形成装置が開発されている。
【０００３】
タンデム方式のカラー画像形成装置は、４つの画像形成部を並列に備えるため装置が大型化する傾向があるので、一般オフィスにも設置可能とするために、小型化、低コスト化の工夫が重ねられている。
【０００４】
画像形成部のうち、光ビーム走査装置に関する改良として、従来は画像形成部の数（色数）だけ設けられていた光ビーム走査装置を単一化するものが提案されている。
【０００５】
図１８は、特許文献１に記載の光ビーム走査装置の構成を示す側面断面図である。４つの感光体８２０Ａ〜Ｄに対し単一の筐体（ハウジング）１０００から４本光ビームＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤを射出し露光するものである。単一の筐体内に単一の偏向器８１１を備え、単一の反射面で同時に４本の光ビームを偏向し、一組の結像レンズ８３０、８４０を通過したのち、平面ミラー７５８、７５５、７５２で逐次光路を分割し、光ビームを４つの感光体へ導いている。偏向器と結像レンズを共用することで低コスト化を図り、平面ミラーによる光路折り返しを巧みに行うことで感光体幅とほぼ等しい装置寸法まで小型化している。
【０００６】
図１９は、特許文献２に記載の光ビーム走査装置の構成を示す側面断面図である。単一の偏向器で偏向した光ビームを共通の第１レンズ１０２０を通過させたのち、個別に設けられた折り返しミラー１０３０Ａ〜Ｄにより光路分割し、個別に設けられた第２レンズ１０４０Ａ〜Ｄをそれぞれ通過させて感光体１１２０Ａ〜Ｄを走査することで、１回の折り返しで小型化を実現している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３３７２０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１４４６３３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１で開示された図１８に示した光ビーム走査装置の場合、４つの感光体に至る光路レイアウトが夫々異なるため、カラーレジストレーション（以下、カラーレジ）の維持が難しいという問題がある。
【０００９】
フルカラー画像形成過程でカラーレジずれが生じると画質が劣化するため、一般オフィス用途で１５０μｍ以下、グラフィカルな用途では１００μｍ以下のカラーレジずれに抑制することが必要である。この精度は、調整直後のみならず、次のカラーレジストレーションの調整が行われるまでの間、維持しなければならない。維持性が悪いと頻繁に調整サイクルに入ることになり、タンデム方式の本来の特徴である高生産性を阻害し、装置の価値を損なうため、カラーレジの維持性は重要な課題である。
【００１０】
図１８に示した光ビーム走査装置の場合、４本の光ビームの折り返し回数は、ＬＡ：１回、ＬＢ：３回、ＬＣ：３回、ＬＤ：３回であり、同一回数ではない。また、ＬＢとＬＣは、折り返し回数は同じだが、折り返し角度が異なる。ＬＢとＬＣも折り返し回数は同じだが、光路上の折り返し位置が大きく異なる。
【００１１】
このように光路を折り返す条件が異なると、組立、調整精度の影響（誤差感度）が異なり、カラーレジの高精度調整が難しい。また、光路上の折り返し位置が異なると光学的有効エリア寸法が異なり、必要なミラー長さが異なる。
【００１２】
また、ミラーの折り返し角度や長さが異なると、偏向器を駆動するモータの振動や光ビーム走査装置の外部から伝達される振動に対する共振特性（固有値）や光ビームの揺動感度が異なるので、複数の光ビームがばらばらの挙動を示し、高画質を維持することが難しくなる。
【００１３】
さらに、光ビームＬＤは高速回転する偏向器の上部を通過するため、偏向器から発生する熱による光ビームの揺らぎ、筐体の変形等の影響が光ビームＬＡとは大きく異なり、カラーレジを維持することが困難である。
【００１４】
画像形成当初の偏向器の回転立ち上げ時には、偏向器の制御ＩＣ表面において急激な温度上昇が発生して筐体が変形し、光ビーム走査装置内の光路が変動する。この光路変動が、レジ補正（目視及びＭＣレジコン）をしている最中に発生すると、適正な補正が困難となる。
【００１５】
画像形成を止めずにカラーレジを調整する、所謂リアルタイムレジコンを行えば、維持性の問題はキャンセルできるが、センサー、制御回路、調整装置等が高価になり、小型、低コストと相反することになる。
【００１６】
また、図１９に示した光ビーム走査装置の場合、感光体の配置に制約が加わってしまう。また光ビーム走査装置の占有部分が大きくなり、画像形成装置の小型化が容易でないという問題がある。
【００１７】
次にタンデム型光ビーム走査装置の部品実装についての問題点を説明する。単一の筐体と偏向器とを有し、４本光ビームを走査するタンデム用光ビーム走査装置は、一般的に、走査光学系を限られた範囲内に収め、所定位置に配される感光体に当該光ビームを走査するため、多数のミラーが存在する。したがって、光学系を構成するこれら光学部品を固定する保持部材（主に弾性部材）も多数必要となり、コスト（部品、組立て費）高の一因となっている。
【００１８】
一方、低価格カラー機ではカラーレジ補正を簡易化し、補正に関する部品（センサー等）を削除し、コストを下げるという手段もとられている。このような構成では、工場出荷時（工場調整時）のカラーレジ状態（４本の光ビームの走査位置状態）を、所定の精度内に維持することが要求されるが、一般的な光学部品の保持部材、特にばね部材は、製造ばらつきも有り、出荷後の輸送振動衝撃等に対し、出荷調整時のカラーレジを維持することが困難な場合がある。
【００１９】
本発明は、上記事情を鑑み、複数光路の同一性を上げ、カラーレジの安定性を高めた光ビーム走査装置を提供することを第一の目的とする。また、複数光路の同一性を確保した状態で、光路レイアウトの自由度を高め、感光体ピッチ等の画像形成装置構成に柔軟に対応して小型化可能な光ビーム走査装置を提供することを第二の目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ビーム走査装置は、単一の筐体内に単一の偏向器を備え、光源から射出された複数の光ビームを前記偏向器により偏向し、偏向された複数の光ビームを光ビーム毎に別々の平面ミラーで別々の光路へ導く光路分割を行って複数の感光体へそれぞれ導く光ビーム走査装置において、前記偏向器で偏向された複数の光ビームの各光路上に配置される、前記平面ミラーと、副走査方向にパワーを有するシリンドリカルミラーと、の配置順を全て同一にして、前記平面ミラー及び前記シリンドリカルミラーで導かれて前記複数の感光体へ至る光路上でそれぞれ２回以上の同一回数で光ビームを反射する構造にし、かつ、対応する反射角度を各光ビームでほぼ同一にし、前記偏向器の回転軸を含む副走査断面内で、光路分割された光ビームの隣接する光路が互いに平行かつ等間隔であるとともに、前記偏向器の回転軸を含む副走査断面内で、光路分割を行う前記平面ミラーの反射面法線と、前記複数の感光体の回転軸を連ねた直線と、が略平行であることを特徴としている。
【００２１】
ここで、複数の光ビームの光路分割を行うとは、一束となっている複数の光ビームを光ビーム毎に別々の光路へ導くことを意味している。また、対応する反射角度を各光ビームでほぼ同一にした、とは、複数の光ビームの光路を分割するために各光ビームに与えた平行状態より僅かに発散させるための角度差（隣接する光ビーム間で１〜２°程度）を除けば、各光ビームで、対応する反射角度が同一である、ということを意味している。
【００２２】
このように、請求項１に記載の発明では、２回以上の光路折り返しにより小型化を実現し、光路分割された複数の光ビームの光路構成を同一条件とすることで、複数ビームの誤差感度を同じくし、カラーレジずれを抑制することができる。
【００２３】
また、平面ミラーにより光路分割することで、特殊な部品を使わず低コスト化できる。また、上記反射条件を満足することにより、一直線上に配列された感光体に対して複数ビームの光路レイアウト同一化が可能となるとともに、感光体ピッチの変更に容易に対応可能となる。
【００２４】
請求項２に記載の光ビーム走査装置は、請求項１において、前記偏向器と、光路分割を行う前記平面ミラーと、の間に複数の光ビームを共通に反射する共通平面ミラーを有することを特徴としている。
【００２５】
光路分割する前に複数ビームを一括して反射する平面ミラーを配置することで、偏向器と感光体の位置関係を変更可能とし、画像形成装置内での光ビーム走査装置のレイアウト自由度を上げることができる。
【００２６】
請求項３に記載の光ビーム走査装置は、請求項１又は２において、光路分割を行う前記平面ミラーと、前記複数の感光体と、の各間に、前記シリンドリカルミラーをそれぞれ配置したことを特徴としている。
【００２７】
光路分割を行う平面ミラーの光路上での配置位置が複数ビーム同士で互いに異なることによって、光路分割を行う平面ミラーの誤差感度の違いが生じることがある。請求項３に記載の発明により、このようなことが生じても、下流側に配置した屈折力を有する光学部品の結像特性により、感光体上で縮小し、影響を軽減することができる。
【００２８】
シリンドリカルミラーを配置することにより、光路折り返し作用と屈折作用を同時に得られるため光路を単純化でき、カラーレジ維持性に優れるが、入射角度により結像特性が変化する。このため、請求項３に記載の発明のように、複数光ビームの光路を同一にした上でシリンドリカルミラーを配置することにより、複数の光ビームの結像特性を同一にすることができる。
【００２９】
請求項４に記載の光ビーム走査装置は、請求項１乃至３のうち何れか１項において、前記光源がマルチスポット光源であり、射出された複数の光ビームが、共通の光学系により副走査方向の主光線間隔を発散状態として前記偏向器に入射することを特徴としている。
【００３０】
偏向器から感光体までの光路構成に加えて、光源から偏向器までの光路構成も同一にすることで、ビーム間の挙動差をより抑制し、画質安定性を上げることができる。また、発散状態の光ビームを偏向器に入射することで、光路分離位置での光ビーム間隙を大きくして光路分離を容易にすることができる。
【００３１】
なお、異なる感光体へそれぞれ導く各光ビームの光路を交差させないことで、複数の光ビームの光路レイアウトの同一化を容易にできる。
【００３２】
請求項５に記載の光ビーム走査装置は、請求項４において、前記偏向器を筐体の床面に配設し、偏向された複数の光ビームを床面と対向する筐体開放側に射出するとともに、前記平面ミラーおよび前記シリンドリカルミラーの支持位置を前記床面に連設された互いに対向する両壁面とし、両壁面間距離を床面から筐体開放側に向かって徐々に広げる筐体構造としたことを特徴としている。
【００３３】
互いに対向する筐体の両壁面を、床面から開放側に向かって徐々に壁面間距離が広がる階段状構造にすることで、筐体の剛性を向上し、熱や振動による影響を受け難くする。さらに、筐体の床面から開放側に向かって、光学部品の寸法が徐々に長くなるので、光学部品の実装設計がしやすく、組立容易となる。
【００３４】
請求項６に記載の光ビーム走査装置は、請求項５において、光路分割されたあとの光ビームの光路を前記偏向器の重力方向上方に配置しないことを特徴としている。
【００３５】
走査光学系を、発熱源となる偏向器の上方に配置しないことで、部分的な熱影響による光路変動により生じるカラーレジずれを発生させないようにできる。
【００３６】
請求項７に記載の光ビーム走査装置は、請求項５又は６において、光ビームの通過窓を設けた熱遮蔽壁で前記偏向器を区画したことを特徴としている。
【００３７】
発熱源になる偏向器を別室に囲い込むことで、熱対流による筐体内の温度分布の不均一化を抑制することができる。
【００３８】
請求項８に記載の光ビーム走査装置は、請求項５乃至７のうち何れか１項において、偏向器を載置又は包囲する部分のみ遮熱部材で構成したことを特徴としている。
【００３９】
このように構成することで、偏向器から発生する熱影響を光学部品（特にプラスチック製の光学部品）に与えることが無いとともに、偏向器周辺部（ＩＣ部）の急激な温度上昇を、光学箱の他の部分に伝えないようにできるので、光ビームの光路変動を小さくでき、適宜カラーレジ補正作業を実施することができる。特に、偏向器の駆動回路上のＩＣ表面温度が著しく上昇する場合は、ＩＣ表面近傍の筐体部、又は偏向器と筐体との接触部にのみ、遮熱部材を設けてもよい。
【００４０】
請求項９に記載の光ビーム走査装置は、請求項８において、前記遮熱部材が硬質発泡材からなることを特徴としている。
【００４１】
遮熱部材を硬質発泡材とすることで、十分な遮熱効果と共に、遮音効果も付加され、高速回転用偏向器の騒音の防止にもなる。
【００４２】
請求項１０に記載の光ビーム走査装置は、請求項１乃至９のうち何れか１項において、光路分割後の各光路上に光ビームのアライメント調整機構を備えたことを特徴としている。
【００４３】
ＢＯＷ、ＳＫＥＷ、倍率、左右倍率差などの調整機構を、光路上の光学部品に設けることで、カラーレジ調整が可能となる。
【００４４】
請求項１１に記載の光ビーム走査装置は、請求項１０において、前記アライメント調整機構は、光路上の最終段に配設された平面ミラーと、該平面ミラーを予め一定量湾曲させた状態でミラー背面の中央付近を押圧する偏心カムと、を備え、該偏心カムを回転させることで該平面ミラーの湾曲量を変化させ、光ビームの走査線湾曲を調整することを特徴としている。
【００４５】
この調整機構は、カラーレジのうちＢＯＷに関する具体的な調整機構である。ミラー背面中央に押圧した偏心カムを回転させることで、平面ミラーの湾曲量を調整するとともに、自由状態では振動の腹となる平面ミラーの中央部を直接支持することで、ミラー振動によるバンディングを抑制し、カラーレジ調整性とディフェクト抑制とを両立させることができる。
【００４６】
請求項１２に記載の光ビーム走査装置は、請求項５乃至１１のうち何れか１項において、複数の光学部品を同時に前記筐体に固定支持する固定部材を備えていることを特徴としている。
【００４７】
本発明に係る光ビーム走査装置の構成（光路同一、同一長さの光学部品が、ほぼ同一面上に載置される構成）においては、少なくとも同一平面にある光学部品は、単一の保持部材で容易に保持することができる。従って、通常、１の光学部品に２以上設けていた保持部材を、請求項１３に記載の発明により大幅に削減することができ、低コストに繋がる。
【００４８】
請求項１３に記載の光ビーム走査装置は、請求項１２において、前記固定部材が硬質発泡材からなることを特徴としている。
【００４９】
当該固定部材を硬質発泡材とすることで、容易に、成型により所望の形状にすることが可能となり、更に、振動吸収性能にも優れることより、輸送振動衝撃による光学部品のずれによる光ビームの光路変動も抑制できる。また、当該硬質発泡材を筐体開放部側に設け、光学部品を保持すると共に、カバー部材を設けてカバー部材との間に光学部品を挟むようにすることにより、カバー部材と筐体との隙間の密閉度が向上し、偏向器の高速回転による騒音、ビビリ音の減少に効果があり、また、周辺からの装置内部へのゴミ等の流入も防止できる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る光ビーム走査装置１００の構成を示す側面断面図である。筐体１０の床面には、偏向器１１が配置されている。偏向器１１は、モータ１とポリゴンミラー２から構成され、モータ１はオイル動圧軸受を備え、ポリゴンミラー２は内接円直径φ１９でその周囲に１２面の反射面を備えている。
【００５２】
光ビーム走査装置１００では、図示せぬ入射光学系から、副走査方向に一直線状に並び、主光線が発散する状態で、４本の光ビームＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤがポリゴンミラー２の反射面に入射する。ポリゴンミラー２により反射された光ビームは、ｆθレンズ３Ａ、３Ｂを透過し、平面ミラー４により一括して反射される。平面ミラー４で反射された光ビームは、副走査方向のビーム間隙が徐々に広がり、光路分割用の平面ミラー５Ａ〜Ｄによりそれぞれ１本ずつ選択的に反射される。
【００５３】
平面ミラー５Ａで反射された光ビームは、副走査方向に屈折力を有するシリンドリカルミラー６Ａにより反射されたのち、平面ミラー７Ａにより反射され、筐体１０の開放側に射出されて、感光体８Ａを照射する。
【００５４】
平面ミラー５Ａで反射されずに進んだ光ビームのうち、最も床面側に近い光ビームＬＢは、平面ミラー５Ｂで反射され、シリンドリカルミラー６Ｂ、平面ミラー７Ｂを経て、感光体８Ｂを照射する。同様にして、光ビームＬＣ、ＬＤもそれぞれ感光体８Ｃ、８Ｄを照射する。
【００５５】
このように４本の光ビームは、４枚の平面ミラー５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄでそれぞれ一本づつ反射されて、１群で進んできた光ビームが４つの感光体へ至る光ビームに光路分割される。
【００５６】
シリンドリカルミラー６における折り返し角度、シリンドリカルミラー６から最終の折り返しミラー７までの光路長、折り返しミラー７における折り返し角度、折り返しミラー７から感光体８までの光路長は、４本の光ビームでほぼ同一になっている。また、光路分割を行う平面ミラー５の折り返し角度も４本の光ビームでほぼ同一となっている。さらに、ポリゴンミラー２から、共通の光路折り返しを行う平面ミラー４までの光路は４本の光ビームに共通である。したがって、偏向された４本の光ビームの光路は、光学部品の配置順が同一で、折り返し角度がほぼ同一となっている。ここで、ほぼ同一とは、光路分割するために４本の光ビームに与えた、平行状態より僅かに発散させるための角度差（隣接する光ビーム間で１〜２°程度）を除けば同一角度ということを意味している。このように、平面ミラー４から平面ミラー５までの距離と、平面ミラー５からシリンドリカルミラー６までの距離の光路長分割比を除けば、偏向された４本の光ビームの光路はほぼ同じ構成を取っているため、組立誤差、調整誤差、熱や振動による光路変動誤差に対する誤差感度が共通となり、４本の光ビームの挙動が揃い、カラーレジずれを抑制することができる。
【００５７】
図２は、光路分割後の光路構成が同一で、且つ光路長が同一となるための条件を説明するための模式図である。尚、図２では、光路長の関係を説明する便宜上、光路分割に必要な光ビーム間の角度差を０°にしてある。
【００５８】
ここで、光路分割を行う平面ミラー５の反射面法線２１と、図２の紙面内で４つの感光体８Ａ〜Ｄの軸を連ねた直線２０と、が略並行である。この理由を説明する。
【００５９】
感光体８Ａに至る光ビームＬＡの光路をＥ−Ｇ−Ｉ−Ｋ−Ｍ、感光体８Ｄに至る光ビームＬＤの光路をＥ−Ｆ−Ｈ−Ｊ−Ｌとすると、シリンドリカルミラー６以降の光路構成を４本の光ビームで同一にするには、光路長ＥＧと光路長ＥＦとが等しくなることが必要である。この場合、入射角と反射角は等しくなければならないから、平面ミラー５Ａの反射面法線は二等辺三角形ＥＦＧの底辺ＦＧに平行となる。また、光路分割後の光路レイアウトは４本で同一であるから、ＦＧは上記の直線２０に平行である。すなわち、平面ミラー（光路分割ミラー）５の反射面法線２１と感光体８Ａ〜Ｄの回転軸を連ねた直線２０とが平行であることが、複数光ビームの光路構成と光路長とを同時に同一とするための条件である。
【００６０】
また、光路Ｅ−Ｇ−Ｉ−Ｋ−Ｍは、光ビームが必ず上方に向かう光路折り返しを行い、光ビームが交差しないようにする。これは、同一光路構成の４本の光ビームを近接してレイアウト可能とするためである。光路同士を交差させないことで、図２に示すように感光体ピッチを詰めた４つの感光体８Ａ〜Ｄへそれぞれ向かう４本の光ビームＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤを相互に干渉させずに光ビームの光路をレイアウトできる。
【００６１】
以下、図１及び図２を参照して、４本の光ビームを一括して反射する平面ミラー４と、光路分割を行う平面ミラー５との配置により、感光体位置および感光体ピッチが調整可能となり、画像形成装置の光路レイアウト自由度が高められる理由を説明する。
【００６２】
まず、平面ミラー４を偏向器１１から遠ざける方向に移動させると、平面ミラー５以降の光路は、平面ミラー４の移動量の略２倍だけ、偏向器１１から遠ざかる方向に移動する。このように、４本光ビームを一括して反射する平面ミラー４を移動することで、偏向器１１と感光体８との相対的な位置関係を調整できる。
【００６３】
次に、平面ミラー５を一定量移動させると、感光体照射位置は回転軸を連ねた直線上を平面ミラー５の移動量の略２倍移動する。これにより光路構成を同一としたまま、感光体ピッチを伸縮したり、単一の感光体のみ非等間隔に配置するなどの調節が可能である。
【００６４】
次に、カラーレジ維持性を向上するための偏向器への入射光学系構成について説明する。
【００６５】
図３は、偏向器への入射光学系の構成を示した図である。（Ａ）は副走査断面を、（Ｂ）は主走査断面を示した図である。
【００６６】
まず副走査方向の結像関係について説明する。光源２９は、４つの発光点３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを１チップ上に備えたマルチスポットレーザである。４つの発光点は、副走査対応方向の一直線上に配列されている。発光点３０から射出したレーザビームは、コリメータレンズ３１により平行な光ビームとされ、コリメータレンズ３１の焦点位置に向かって進む。４本の光ビームが交差するコリメータレンズ３１の焦点位置には、光束幅を規制するためのアパーチャ３２が配置されている。コリメータレンズ３１の焦点位置を通過した光ビームは、凹球面レンズ３３、副走査方向にパワーを有する凸シリンドリカルレンズ３４、主走査方向にパワーを有する凸シリンドリカルレンズ３５を通過したのち、主光線が緩やかに発散する４本の光ビームとして、ポリゴンミラー２の反射面に入射する。
【００６７】
次に主走査方向の結像関係について説明する。４つの発光点３０Ａ〜Ｄは、すべて光学系の光軸上に配置されている。発光点３０から射出した光ビームは、コリメータレンズ３１により平行な光ビームとされたあと、アパーチャ３２により光束幅を規制され、凹球面レンズ３３、副走査方向にパワーを有する凸シリンドリカルレンズ３４、主走査方向にパワーを有する凸シリンドリカルレンズ３５を通過して平行な光ビームとなってポリゴンミラー２の反射面に入射する。図３（Ｂ）の構成では、ポリゴンミラー反射面の面幅よりも入射する光ビーム幅のほうが大きくなっている。この場合、ポリゴンミラーの回転にともない、場所を変えながら入射ビームを部分的に反射するオーバーフィルド方式の光学系を構成できるので、ポリゴンミラーを小径（内接円直径φ１９）で多面（１２面）にすることが可能となり、偏向器１１の負荷を軽減し、カラーレジずれの悪化要因となる振動や発熱を抑制することができる。
【００６８】
このように、入射光学系は、同一チップ上の光源２９から射出した４本の光ビームを、共通の光学部品でポリゴンミラー２の反射面へ導くので、４本の光ビームの振る舞いが揃い、カラーレジの維持が容易になる。
【００６９】
［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る光ビーム走査装置１１０の構成を示す側面断面図である。第１実施形態との違いは、平面ミラー４０、４２を配置して、偏向器１１から光路分割を行う平面ミラー５Ａまでの光路上で光路を２度折り返していることである。
【００７０】
これにより、走査光学系を筐体床面近傍まで下げることができるので、感光体８の位置を下げることができ、画像形成装置全体を小型化できる。また、感光体８の回転軸を連ねた直線２０を斜めにした場合であっても、偏向器１１の回転軸を重力方向と一致させることができるので、軸受が安定した状態で回転し、偏向器１１の信頼性を損なうことがない。さらに、偏向器１１の重力方向上方に光学部品を配置していないので、偏向器１１から発生する熱によるカラーレジ変動を起こしにくい。
【００７１】
ここでカラーレジの調整方法について説明する。カラーレジとして調整すべきものに、リードマージン、サイドマージン、ＢＯＷ（走査線湾曲）、ＳＫＥＷ（走査線傾き）、倍率、倍率バランス（左右倍率差）がある。このうち、リードマージン、サイドマージンは、画像データの書き出しタイミングを調整して合わせる。光ビーム走査装置内でメカニカル調整を行うものは、ＢＯＷとＳＫＥＷである。
【００７２】
ＢＯＷは、光路最終段に設けた平面ミラー７の走査方向湾曲量を調整して補正する。具体的な調整機構は後述する。
【００７３】
ＳＫＥＷは、平面ミラー７の上流に設けたシリンドリカルミラー６を、その母線を傾かせる方向に調整して補正する。一般オフィス用途であれば、必要なときのみ手動で調整するマニュアル調整機構でも良い。また、グラフィカルな出力を頻繁に行う用途の場合、ステッピングモータによりシリンドリカルミラーを傾かせる。
【００７４】
倍率は、画像データを伝送する周波数を変更したり（全倍率）、同時に周波数を１ライン内でスイープさせる（左右倍率差）ことで、電気的に補正可能である。メカニカル方式で行う場合、全倍率はミラーの反射面を光軸方向に前後させること、左右倍率差はミラーの片側のみを光軸方向に前後させることで調整可能である。
【００７５】
図４に示した装置構成の場合、折返しミラー５、シリンドリカルミラー６、平面ミラー８の何れでも実装可能であるが、カラーレジの維持性を考慮すると、同一の光学部品に２つの調整項目を分担させないことが望ましい。また、図４に示した構成では、光路分割以降の光路構成が４ビームとも同一となっているので、カラーレジ調整の感度も同じであり、同一のアルゴリズムで安定したカラーレジ補正を行える。
【００７６】
［第３実施形態］
図５は、第３実施形態に係る光ビーム走査装置１２０の構成を示す側面断面図である。光学系の構成は第２実施形態と同じであるが、偏向器１１と光学系とを光ビームの通過窓５０を介して区画したことが異なる。これにより、偏向器１１からの熱の影響を偏向ビームに与えず、カラーレジの維持性をさらに向上できる。
【００７７】
図５では、２枚組ｆθレンズ３のうち偏向器１１に近いｆθレンズ３Ａが区画された偏向器側にあるが、４本の光ビームが共通に使用するため、カラーレジずれには影響しない。ここで、光ビームの通過窓からの熱の放射を抑制するために、通過窓を密閉するウインドウを設けても良い。また、ｆθレンズ３Ａの位置に熱遮蔽壁を設け、ｆθレンズ３Ａにウインドウ機能を併せ持たせても良い。
【００７８】
偏向器１１の周囲を筐体外部から図示せぬファンにより空気を吹きつけて冷却すれば、偏向器１１収容部分の雰囲気温度を上昇させず、偏向器１１の信頼性が向上する。偏向器１１上部を覆うカバー５１を放熱性のよい板金とすれば、さらに確実に冷却可能となる。
【００７９】
図６は、第３実施形態に係る光ビーム走査装置１３０の筐体構造を示す斜視図である。図５に示すように、筐体６０の内部の光路は、床面から徐々に離れる方向に折り返されて感光体８へ向かう。また、光路構成の同一化を図っているため、同一寸法の光学部品が同一平面状に配置されることになり、光学部品を支持するために必要な筐体の両側壁面間距離は床面から階層的に広くなるので、図６に示すように、筐体６０の両側の壁面を階段状に構成することが可能となる。壁面１０１は分割ミラー５を、壁面１０２はシリンドリカルミラー６を、壁面１０３は平面ミラー７をそれぞれ支持するために必要な壁面間距離に構成され、筐体６０の壁面は階段状形状となり筐体６０の剛性を向上できる。
【００８０】
図７は、光ビーム走査装置１３０の光学部品実装状態を示す斜視図である。図６、図７に示すように、筐体６０の両壁面は階段状に構成され、光学部品にとっては偏向器から遠ざかるに従い有効エリア（光ビームが走査する範囲）が広くなるので、階段状に設けられた基準面７１、７２に渡して光学部品を支持すれば良い。この構成では、各光学部品の長さは、光学的に必要な部分（有効エリア）に実装上必要な部分を加えた長さとなり、必要かつ十分な長さとなる。このため、光学部品を実装上の理由で不必要に長くすることがなく、低コスト化、長尺部品の振動（共振）によるバンディングの抑制が可能となる。
【００８１】
図８は、第３実施形態に係る光ビーム走査装置の筐体構造の変形例を示す斜視図である。筐体３１０の内部の構造は図６に示した筐体６０と同じである。筐体６０との違いは、壁面３０２、３０３を床面位置まで延長し更に剛性を向上させていることである。
【００８２】
図９は、図８に示す筐体３１０を床面側から見た平面図である。互いに対向する両壁面を三重壁９１Ａ、Ｂ、９２Ａ、Ｂ、９３Ａ、Ｂにすることで剛性を更に高めることができる。更に三重壁の壁間をリブ９５で結んで格子状とすることで、振動による筐体の揺れ、振動伝播による光学部品の振動、熱による筐体３１０の変形を抑制する。
【００８３】
［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態に係る光ビーム走査装置１４０の構成を示す側面断面図である。光路の構成は、図１に示した第１実施形態の光ビーム走査装置１００と同じである。図１との違いは、偏向器１１を遮熱材からなる熱遮蔽部１０８で被ったことである。
【００８４】
高速回転により発熱する偏向器１１の周囲を熱遮蔽部１０８（例えば、熱伝導率が非常に小さい硬質発泡材）で囲むことで断熱し、温度変化による光路変動、筐体変形によるカラーレジずれを抑制する。
【００８５】
図１１は、図１０に示した光ビーム走査装置１４０の変形例を示す側面断面図である。この変形例では、熱伝導率の低い硬質発泡材からなる固定板２０２を偏向器１１と筐体２００との間にのみ設けている。本実施形態でも、偏向器１１の基板上に載置されるＩＣ表面の熱を筐体２００に伝えることを遮断できるので、筐体２００の変形を小さくすることができる。
【００８６】
［第５実施形態］
図１２〜図１４は、平面ミラーの湾曲量を変化させるＢＯＷ調整機構１１７を示す説明図である。このＢＯＷ調整機構１１７は、第１実施形態から第４実施形態に示した光ビーム走査装置の平面ミラー７に適用可能である。図１２〜図１４は、それぞれ、平面ミラー７の反射面１１１が凹面、平面、凸面になっている状態を示している。平面ミラー７のほぼ中央部の背面は、シャフト１１５に取り付けられたカム１１４で押圧されている。
【００８７】
シャフト１１５の端部に設けられたノブ１１６を回すと、シャフト１１５に対して偏って取り付けられたカム１１４が回転し、シャフト１１５の軸から平面ミラー７の背面までの距離が変化し、基準支点１１２Ａ、１１２Ｂで両端支持された平面ミラー７の湾曲量を変化させることができる。光ビームＬは、光路を折り返すために、副走査方向に一定量の角度を持って入射するので、平面ミラー７の湾曲量が変化すると、走査線の湾曲量（ＢＯＷ）が変化する。この機構を使い、規定の目標値に複数光ビームの湾曲量を調整したり、基準色となる光ビームの走査線湾曲に他の光ビームを合せ込むことでカラーレジを調整する。
【００８８】
尚、カム１１５の回転により平面ミラー７を凹凸両方向に変化させるため、シャフト１１５の回転中心からカム１１４の平面ミラー側の端部までの距離が最短となった状態、すなわち図１２の状態で、平面ミラー７の反射面１１１が凹面状態となるように、平面ミラー７の応力状態を設定しておく必要がある。これは、反射面１１１を支える基準支点１１２Ａ、１１２Ｂに対して、平面ミラー７を挟んで反対側（背面側）で、且つ基準支点１１２Ａ、１１２Ｂが形成するスパンの外側に設けた調整用支点１１３を突出させることで実現させることができる。
【００８９】
さらに、本調整方式により、ミラー湾曲量調整機構の信頼性向上とバンディング抑制効果を両立できることを説明する。
【００９０】
平面ミラー、特に感光体近くに配置される平面ミラーは、長尺となりやすく、偏向器を駆動するモータや外部から伝達する振動により共振を起こし、バンディングを発生させやすい。このため、従来は、ミラーを厚くしたり、裏面に錘を貼り付けるなどして共振を回避していた。共振に関しては、伝達される振動の周波数と平面ミラーの固有値がずれていれば良いので、ミラーを薄くしても良いが、低周波側には複数の振動が立っていることが多いため、ミラーを厚くして高周波側にシフトするのが普通である。しかし、このように平面ミラーの厚さを増すと部品コストのアップとなる。さらに、複数の光ビームを発する光ビーム走査装置では、複数光路のすべての平面ミラーにこの方法を適用すると装置全体のコストアップは大幅に大きくなる。
【００９１】
一方、平面ミラーを湾曲させて走査線湾曲を調整することは知られているが、平面ミラーが厚いと変形量（調整量）を大きく取れない。調整量を大きくするとミラーが破壊するという信頼性上の問題があるためである。
【００９２】
これらの問題を解決するため、本実施形態では、上記のように、予め凹湾曲させた平面ミラー７の背面中央部に偏心カム１１４を押圧し、偏心カム１１４に連設したシャフト１１５を回転させる。この構造では、振動の腹となる長尺ミラーの背面中央部に支持点ができるため、ミラーの振動を抑制できる。これにより、振動抑制目的で平面ミラー７を厚くする必要が無くなり、ミラー破壊を起こさずに調整量を大きくできるのである。さらに、本調整方式を適用する平面ミラー７は、必要かつ十分な長さに抑制されているので、より確実に振動によるバンディングを抑制できる。
【００９３】
［第６実施形態］
本実施形態は、第３実施形態に係る光ビーム走査装置に比べ、光学部品を固定することについて更に工夫を加えた実施形態である。
【００９４】
図１５は、本実施形態で光学部品を固定することを説明する斜視図である。本実施形態は、平面ミラー７Ａ〜Ｄの四本のミラーを固定部材３００で固定している。固定部材３００は硬質発泡材により形成されており、固定部材３００は、矢印Ｚ方向へ押下されることにより、本実施形態に係る光ビーム走査装置を構成する筐体２００の内壁と略嵌合状態になる寸法にて成形されている。
【００９５】
固定部材３００は、各平面ミラー７の反射面を押圧するように形成された押圧部３００Ａ〜Ｄを一体的に有し、この面にて、ミラー７を筐体２００のミラー載置部（図示せず）に固定する。固定部材自体の固定は、筐体２００との嵌合のみの力により保持してもいいし、別途ネジ等で固定してもよい。
【００９６】
本実施形態により、通常、１の光学部品に２以上設けていた保持部材を大幅に削減することができ、低コスト化を達成できる。また、固定部材３００を硬質発泡材とすることで、容易に、成型により所望の形状にすることが可能となり、更に、振動吸収性能にも優れることより、輸送振動衝撃による光学部品のずれによる光ビームの光路変動も抑制できる。
【００９７】
［第７実施形態］
本実施形態は、第６実施形態に比べ、図１６に示すように、固定部材３００を筐体２００に取り付けた後、カバー部材４００を取り付けた形態である。本実施形態では、カバー部材４００で固定部材３００を押圧し、カバー部材４００を筐体２００に対して固定することにより固定部材３００を挟持している。
【００９８】
これにより、筐体２００内のゾーンの密閉度が向上し、偏向器の高速回転による騒音、ビビリ音の減少に大きな効果があり、また、周辺からの装置内部へのゴミ等の流入も防止できる。
【００９９】
［第８実施形態］
本実施形態は、第７実施形態に比べ、図１７に示すように、固定部材３００の上側外周部に短い縁部４５２を形成した固定部材４５０を、固定部材３００に代えて設けている。固定部材４５０は硬質発泡材からなる。また、固定部材４５０の上側に取付けられるカバー部材４６０の寸法は、縁部４５２の上側を覆って密閉状態にすることができるように、第７実施形態で説明したカバー部材４００よりも若干大きめにされている。
【０１００】
このように、固定部材４５０を断面L字状にすることで、筐体２００−固定部材４５０−カバー部材４６０のサンドイッチ構造にでき、平面ミラー７等の光学部材が収容されているゾーンの密閉性を更に上げるとともに、騒音防止、防塵の更なる効果を奏することができる。
【０１０１】
尚、これらの実施形態では、結像特性を有する光学部品としてシリンドリカルミラーについて説明したが、透過型のレンズを複数光路の同一位置に配置しても良い。
【０１０２】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単一の筐体内にレイアウトされた複数光ビームの光路構成を同一にすることで、温度変化や振動による各光ビームの挙動を同じくし、カラーレジの維持性に優れた光ビーム走査装置を提供できる。
【０１０４】
また、光路折り返しの条件を満たすことにとより、複数光路の同一性を維持したまま、光ビーム走査装置の小型化と画像形成装置内での光ビーム走査装置レイアウトの自由度を持つ光ビーム走査装置を提供できる。
【０１０５】
更に、偏向器から感光体までの光路に加え、光源から偏向器までの光路も同一構成とすることで、よりカラーレジの維持性に優れた光ビーム走査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係る光ビーム走査装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】 第１実施形態に係る光ビーム走査装置で、光路分割後の光路構成が同一であり、且つ光路長が同一となるための条件を説明するための模式図である。
【図３】 第１実施形態に係る光ビーム走査装置の偏向器への入射光学系の構成を示した図であり、（Ａ）は副走査断面を、（Ｂ）は主走査断面を示した図である。
【図４】 第２実施形態に係る光ビーム走査装置の構成を示す側面断面図である。
【図５】 第３実施形態に係る光ビーム走査装置の構成を示す側面断面図である。
【図６】 第３実施形態に係る光ビーム走査装置の筐体構造を示す斜視図である。
【図７】 第３実施形態に係る光ビーム走査装置の光学部品実装状態を示す斜視図である。
【図８】 第３実施形態に係る光ビーム走査装置の筐体構造の変形例を示す斜視図である。
【図９】 図８に示した筐体を床面側から見た平面図である。
【図１０】 第４実施形態に係る光ビーム走査装置の構成を示す側面断面図である。
【図１１】 図１０に示した光ビーム走査装置の変形例を示す側面断面図である。
【図１２】 図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第５実施形態で、平面ミラーの湾曲量を変化させるＢＯＷ調整機構の構成を示す側面断面図及び平面図である。
【図１３】 図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第５実施形態で、平面ミラーの湾曲量を変化させるＢＯＷ調整機構の構成を示す側面断面図及び平面図である。
【図１４】 図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第５実施形態で、平面ミラーの湾曲量を変化させるＢＯＷ調整機構の構成を示す側面断面図及び平面図である。
【図１５】 第６実施形態で光学部品を固定することを説明する斜視図である。
【図１６】 第７実施形態で光学部品を固定することを説明する斜視図である。
【図１７】 第８実施形態で、光学部品を収容するゾーンの密閉性を高めたことを示す断面図である。
【図１８】 特開２００１−３３７２０号公報に記載の光ビーム走査装置の構成を示す側面断面図である。
【図１９】 特開２００２−１４４６３３号公報に記載の光ビーム走査装置の構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
４ 平面ミラー（共通平面ミラー）
５Ａ〜Ｄ 平面ミラー
６Ａ〜Ｄ シリンドリカルミラー
７Ａ〜Ｄ 平面ミラー（光学部品）
８Ａ〜Ｄ 感光体
１０ 筐体
１１ 偏向器
２１ 反射面法線
２０ 直線
２９ 光源
４０ 平面ミラー（共通平面ミラー）
４２ 平面ミラー（共通平面ミラー）
５０ 通過窓
６０ 筐体
１００ 光ビーム走査装置
１０１ 壁面
１０２ 壁面
１０３ 壁面
１０８ 熱遮蔽部（熱遮蔽壁）
１１０ 光ビーム走査装置
１１４ カム（偏心カム）
１１７ ＢＯＷ調整機構（アライメント調整機構）
１２０ 光ビーム走査装置
１３０ 光ビーム走査装置
１４０ 光ビーム走査装置
２００ 筐体
２０２ 固定板（遮熱部材）
３１０ 筐体
３０２ 壁面
３０３ 壁面
３００ 固定部材
４５０ 固定部材
７５８ 平面ミラー
７５５ 平面ミラー
７５２ 平面ミラー
８１１ 偏向器
８２０Ａ〜Ｄ 感光体
１０００ 筐体
１０３０Ａ〜Ｄ 折り返しミラー
１１２０Ａ〜Ｄ 感光体

Claims (13)

1. 単一の筐体内に単一の偏向器を備え、光源から射出された複数の光ビームを前記偏向器により偏向し、偏向された複数の光ビームを光ビーム毎に別々の平面ミラーで別々の光路へ導く光路分割を行って複数の感光体へそれぞれ導く光ビーム走査装置において、
   前記偏向器で偏向された複数の光ビームの各光路上に配置される、前記平面ミラーと、副走査方向にパワーを有するシリンドリカルミラーと、の配置順を全て同一にして、前記平面ミラー及び前記シリンドリカルミラーで導かれて前記複数の感光体へ至る光路上でそれぞれ２回以上の同一回数で光ビームを反射する構造にし、かつ、対応する反射角度を各光ビームでほぼ同一にし、
   前記偏向器の回転軸を含む副走査断面内で、光路分割された光ビームの隣接する光路が互いに平行かつ等間隔であるとともに、
   前記偏向器の回転軸を含む副走査断面内で、光路分割を行う前記平面ミラーの反射面法線と、前記複数の感光体の回転軸を連ねた直線と、が略平行であることを特徴とする光ビーム走査装置。
2. 前記偏向器と、光路分割を行う前記平面ミラーと、の間に複数の光ビームを共通に反射する共通平面ミラーを有することを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
3. 光路分割を行う前記平面ミラーと、前記複数の感光体と、の各間に、前記シリンドリカルミラーをそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の光ビーム走査装置。
4. 前記光源がマルチスポット光源であり、射出された複数の光ビームが、共通の光学系により副走査方向の主光線間隔を発散状態として前記偏向器に入射することを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項記載の光ビーム走査装置。
5. 前記偏向器を筐体の床面に配設し、偏向された複数の光ビームを床面と対向する筐体開放側に射出するとともに、前記平面ミラーおよび前記シリンドリカルミラーの支持位置を前記床面に連設された互いに対向する両壁面とし、両壁面間距離を床面から筐体開放側に向かって徐々に広げる筐体構造としたことを特徴とする請求項４記載の光ビーム走査装置。
6. 光路分割されたあとの光ビームの光路を前記偏向器の重力方向上方に配置しないことを特徴とする請求項５記載の光ビーム走査装置。
7. 光ビームの通過窓を設けた熱遮蔽壁で前記偏向器を区画したことを特徴とする請求項５又は６記載の光ビーム走査装置。
8. 前記偏向器を載置又は包囲する部分のみ遮熱部材で構成したことを特徴とする請求項５乃至７のうち何れか１項記載の光ビーム走査装置。
9. 前記遮熱部材が硬質発泡材からなることを特徴とする請求項８記載の光ビーム走査装置。
10. 光路分割後の各光路上に光ビームのアライメント調整機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のうち何れか１項記載の光ビーム走査装置。
11. 前記アライメント調整機構は、光路上の最終段に配設された平面ミラーと、該平面ミラーを予め一定量湾曲させた状態でミラー背面の中央付近を押圧する偏心カムと、を備え、
    該偏心カムを回転させることで該平面ミラーの湾曲量を変化させ、光ビームの走査線湾曲を調整することを特徴とする請求項１０記載の光ビーム走査装置。
12. 複数の光学部品を同時に前記筐体に固定支持する固定部材を備えていることを特徴とする請求項５乃至１１のうち何れか１項記載の光ビーム走査装置。
13. 前記固定部材が硬質発泡材からなることを特徴とする請求項１２記載の光ビーム走査装置。

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