JP5896215B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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。

レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらを含む複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置では、近年、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体ドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及している。

そして、画像形成装置の小型化及び低コスト化のために、光偏向器の偏向反射面に光を斜入射させることが提案された（特許文献１参照）。

しかしながら、この場合には、光偏向器の偏向反射面に光を水平に入射させる場合に比べて、（ａ）走査線曲がりが大きくなる、（ｂ）ビームスポット径が太くなる、おそれがあった。

例えば、特許文献２には、走査線の曲がりを補正する補正屈折面を有するレンズを製造する方法が開示されている。

また、特許文献３には、走査線の曲がりを補正する補正反射面を有する走査結像光学系が開示されている。

また、特許文献４には、走査線曲がりと波面収差の劣化を低減することを目的とし、複数の光源と、各光源にそれぞれ対応して設けられた複数のレンズとを、少なくとも副走査方向に距離を持って配列し、かつ一体的に保持する光源保持部材を備え、各光源を該光源から出射する光ビームを副走査方向に対して角度を持つように配置し、光源保持部材を副走査方向に対して傾斜することが可能に設置した光源装置が開示されている。

しかしながら、斜入射方式を用いた従来の光走査装置では、小型化を図りつつ、走査線曲がり及び波面収差の劣化を抑制することが困難であった。

本発明は、複数の被走査面をそれぞれ光によって第１の方向に沿って走査する光走査装置であって、少なくとも前記第１の方向に直交する第２の方向に関して、離れて配置された第１及び第２の光源と、前記第１の光源から射出された第１の光をカップリングする第１のカップリング光学系及び前記第２の光源から射出された第２の光をカップリングする第２のカップリング光学系と、前記第１及び第２の光源と、前記第１及び第２のカップリング光学系とを保持するホルダと、回転軸まわりに回転する複数の偏向反射面を有し、前記第１のカップリング光学系を介した前記第１の光及び前記第２のカップリング光学系を介した前記第２の光を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された前記第１及び第２の光を対応する被走査面上に集光させる走査光学系と、少なくとも前記ホルダが収容される筐体と、を備え、前記第１及び第２の光源から射出された前記第１及び第２の光は、前記回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から前記偏向反射面に入射され、前記ホルダは、光源保持部とレンズ保持部とを有し、前記光源保持部は、前記第１の方向に対応する方向及び前記第２の方向のいずれにも平行な板状であり、前記第１及び第２の光源を前記第２の方向に離した状態で保持し、前記レンズ保持部は、前記光源保持部における前記第１の光源を保持する部分と前記第２の光源を保持する部分の間の部分から前記光偏向器側に延在する、前記第２の方向に直交する板状であり、前記第１のカップリング光学系は、前記レンズ保持部の前記第２の方向の一側の面に保持され、前記第２のカップリング光学系は、前記レンズ保持部の前記第２の方向の他側の面に保持され、前記ホルダは、前記光源保持部の前記他側の端面である第１の取付部と、前記レンズ保持部の前記他側の面における前記第２のカップリング光学系が保持された部分に対して前記光源保持部とは反対側の部分である第２の取付部とが前記筐体に固定され、前記第２の取付部は、前記第１の方向に対応する方向において異なる複数箇所が前記筐体に固定さ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、小型化を図りつつ、走査線曲がり及び波面収差の劣化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａにおける光源及び偏向器前光学系を説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０Ａにおける光源及び偏向器前光学系を説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０Ａにおける走査光学系を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ｂにおける光源及び偏向器前光学系を説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０Ｂにおける光源及び偏向器前光学系を説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０Ｂにおける走査光学系を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａと光走査装置２０１０Ｂの位置関係を説明するための図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、それぞれ光源に含まれるＬＤアレイを説明するための図である。 第１走査レンズの各光学面の形状を説明するための図である。 第２走査レンズの各光学面の形状を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａにおける主な光学部材の配置例を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ｂにおける主な光学部材の配置例を説明するための図である。 具体的な数値例を説明するための図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ光走査装置２０１０Ａにおける第１走査レンズと第２走査レンズの関係を説明するための図である。 図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれ光走査装置２０１０Ｂにおける第１走査レンズと第２走査レンズの関係を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａにおけるホルダ及び受け部を説明するための図である。 従来のホルダ及び受け部を説明するための図である。 ホルダの光学ハウジングへの固定方法１（ネジ止め）を説明するための図である。 ホルダの光学ハウジングへの固定方法２（圧入）を説明するための図である。 ホルダの光学ハウジングへの固定方法３（接着）を説明するための図である。 ホルダの光学ハウジングへの固定方法４（板ばね）を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａにおけるホルダ及び受け部を説明するための図である。 ホルダの変形例（その１）を説明するための図である。 ホルダの変形例（その２）を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａと光走査装置２０１０Ｂの一体化を説明するための図である。 光走査装置の変形例（その１）を説明するための図である。 光走査装置の変形例（その２）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２３に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

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、２つの光走査装置（２０１０Ａ、２０１０Ｂ）、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）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置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、及びプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

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、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ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、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０Ａ及び光走査装置２０１０Ｂに送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、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、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂ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、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃ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、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、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。各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。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２０１０Ａは、プリンタ制御装置２０９０からのブラック色の画像情報に基づいて変調された光で、帯電された感光体ドラム２０３０ａの表面を走査するとともに、プリンタ制御装置２０９０からのシアン色の画像情報に基づいて変調された光で、帯電された感光体ドラム２０３０ｂの表面を走査する。

光走査装置２０１０Ｂは、プリンタ制御装置２０９０からのマゼンタ色の画像情報に基づいて変調された光で、帯電された感光体ドラム２０３０ｃの表面を走査するとともに、プリンタ制御装置２０９０からのイエロー色の画像情報に基づいて変調された光で、帯電された感光体ドラム２０３０ｄの表面を走査する。

各感光体ドラムの表面では、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。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、光走査装置２０１０Ａ及び光走査装置２０１０Ｂの詳細については後述する。

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転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされて多色の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、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、定着装置２０５０に送られる。

定着装置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２０１０Ａの構成について説明する。

光走査装置２０１０Ａは、一例として図２〜図４に示されるように、２つの光源（２２００ａ、２２００ｂ）、２つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ）、２つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ）、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ）、ポリゴンミラー２１０４Ａ、第１走査レンズ２１０５Ａ、３枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０７ａ）、２枚の第２走査レンズ（２１０８ａ、２１０８ｂ）、２枚の防塵ガラス（２１１０ａ、２１１０ｂ）、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２３００Ａ（図２及び図３では図示省略、図４参照）の所定位置に組み付けられている。なお、図３では、煩雑さを避けるため、各折り返しミラー及び各第２走査レンズの図示を省略している。

光学ハウジング２３００Ａには、感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂに向かう光が通過するスリット状の２つの射出窓が設けられている。各射出窓は、それぞれ防塵ガラス２１１０ａ及び防塵ガラス２１１０ｂで覆われている。

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に沿った方向をＹ軸方向、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転軸に平行な方向をＺ軸方向として説明する。

また、以下では、便宜上、各光学部材において、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、Ｚ軸方向に関して離れた位置に配置されている。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光（以下では、「光ＬＢａ」ともいう。）の光路上に配置され、該光を略平行光にする。

カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光（以下では、「光ＬＢｂ」ともいう。）の光路上に配置され、該光を略平行光にする。

開口板２２０２ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ａを介した光ＬＢａを整形する。

開口板２２０２ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光ＬＢｂを整形する。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、開口板２２０２ａの開口部を通過した光ＬＢａを、ポリゴンミラー２１０４Ａの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光ＬＢｂを、ポリゴンミラー２１０４Ａの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

カップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａとからなる光学系は、Ｋステーションの偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂとからなる光学系は、Ｃステーションの偏向器前光学系である。

ポリゴンミラー２１０４Ａは、回転軸の軸中心を回転中心とする６面鏡を有し、各鏡面がそれぞれ偏向反射面となる。

シリンドリカルレンズ２２０４ａからの光ＬＢａ、及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４Ａにおける回転中心よりも＋Ｘ側に位置する同一の偏向反射面に入射する。

このとき、光ＬＢａ及び光ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転軸に直交する平面に対して傾斜した方向から偏向反射面に入射する。

なお、以下では、光が偏向反射面に入射する際に、ポリゴンミラーの回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から入射することを「斜入射」といい、ポリゴンミラーの回転軸に直交する面に平行な方向から入射することを「水平入射」という。そして、斜入射の際の、入射角を「斜入射角」という。

また、光がポリゴンミラーに斜入射されるように設定された光源と偏向器前光学系とからなる構成は、「斜入射光学系」とも呼ばれている。

ポリゴンミラー２１０４Ａの回転軸は、鉛直方向に対して傾斜している。その傾斜角は斜入射角よりも大きく、ここでは、一例として１０°に設定されている。

第１走査レンズ２１０５Ａは、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向された光ＬＢａ及び光ＬＢｂの光路上に配置されている。

折り返しミラー２１０６ａと折り返しミラー２１０７ａは、第１走査レンズ２１０５Ａを介した光ＬＢａの光路を感光体ドラム２０３０ａに向かう方向に折り曲げる。

第２走査レンズ２１０８ａは、折り返しミラー２１０７ａを介した光ＬＢａの光路上に配置されている。

そこで、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向された光ＬＢａは、第１走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ａ、折り返しミラー２１０７ａ、第２走査レンズ２１０８ａ及び防塵ガラス２１１０ａ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。

折り返しミラー２１０６ｂは、第１走査レンズ２１０５Ａを介した光ＬＢｂの光路を感光体ドラム２０３０ｂに向かう方向に折り曲げる。

第２走査レンズ２１０８ｂは、折り返しミラー２１０６ｂを介した光ＬＢｂの光路上に配置されている。

そこで、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向された光ＬＢｂは、第１走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ｂ、第２走査レンズ２１０８ｂ及び防塵ガラス２１１０ｂ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。

各感光体ドラム表面の光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が「副走査方向」である。

ところで、各感光体ドラムにおける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」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。

ポリゴンミラーと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。

ここでは、第１走査レンズ２１０５Ａと２枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０７ａ）と第２走査レンズ２１０８ａとからＫステーションの走査光学系が構成されている。

また、第１走査レンズ２１０５Ａと折り返しミラー２１０６ｂと第２走査レンズ２１０８ｂとからＣステーションの走査光学系が構成されている。

すなわち、第１走査レンズ２１０５Ａは、２つのステーションで共用されている。

次に、前記光走査装置２０１０Ｂの構成について説明する。

光走査装置２０１０Ｂは、一例として図５〜図７に示されるように、２つの光源（２２００ｃ、２２００ｄ）、２つのカップリングレンズ（２２０１ｃ、２２０１ｄ）、２つの開口板（２２０２ｃ、２２０２ｄ）、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４Ｂ、第１走査レンズ２１０５Ｂ、３枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０７ｃ）、２枚の第２走査レンズ（２１０８ｃ、２１０８ｄ）、２枚の防塵ガラス（２１１０ｃ、２１１０ｄ）、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２３００Ｂ（図５及び図６では図示省略、図７参照）の所定位置に組み付けられている。なお、図６では、煩雑さを避けるため、各折り返しミラー及び各第２走査レンズの図示を省略している。

光学ハウジング２３００Ｂには、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄに向かう光が通過するスリット状の２つの射出窓が設けられている。各射出窓は、それぞれ防塵ガラス２１１０ｃ及び防塵ガラス２１１０ｄで覆われている。

光源２２００ｃと光源２２００ｄは、Ｚ軸方向に関して離れた位置に配置されている。

カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００ｃから射出された光（以下では、「光ＬＢｃ」ともいう。）の光路上に配置され、該光を略平行光にする。

カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００ｄから射出された光（以下では、「光ＬＢｄ」ともいう。）の光路上に配置され、該光を略平行光にする。

開口板２２０２ｃは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光ＬＢｃを整形する。

開口板２２０２ｄは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光ＬＢｄを整形する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、開口板２２０２ｃの開口部を通過した光ＬＢｃを、ポリゴンミラー２１０４Ｂの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光ＬＢｄを、ポリゴンミラー２１０４Ｂの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

カップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃとからなる光学系は、Ｍステーションの偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄとからなる光学系は、Ｙステーションの偏向器前光学系である。

ポリゴンミラー２１０４Ｂは、Ｚ軸方向に平行な回転軸の軸中心を回転中心とする６面鏡を有し、各鏡面がそれぞれ偏向反射面となる。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光ＬＢｃ、及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光ＬＢｄは、ポリゴンミラー２１０４Ｂにおける回転中心よりも＋Ｘ側に位置する同一の偏向反射面に入射する。

ここでは、光源２２００ｃとその偏向器前光学系は斜入射光学系を構成し、光ＬＢｃは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの偏向反射面に斜入射される。同様に、光源２２００ｄとその偏向器前光学系は斜入射光学系を構成し、光ＬＢｄは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの偏向反射面に斜入射される。

第１走査レンズ２１０５Ｂは、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された光ＬＢｃ及び光ＬＢｄの光路上に配置されている。

折り返しミラー２１０６ｃと折り返しミラー２１０７ｃは、第１走査レンズ２１０５Ｂを介した光ＬＢｃの光路を感光体ドラム２０３０ｃに向かう方向に折り曲げる。

第２走査レンズ２１０８ｃは、折り返しミラー２１０７ｃを介した光ＬＢｃの光路上に配置されている。

そこで、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された光ＬＢｃは、第１走査レンズ２１０５Ｂ、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０７ｃ、第２走査レンズ２１０８ｃ及び防塵ガラス２１１０ｃ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。

折り返しミラー２１０６ｄは、第１走査レンズ２１０５Ｂを介した光ＬＢｄの光路を感光体ドラム２０３０ｄに向かう方向に折り曲げる。

第２走査レンズ２１０８ｄは、折り返しミラー２１０６ｄを介した光ＬＢｄの光路上に配置されている。

そこで、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された光ＬＢｄは、第１走査レンズ２１０５Ｂ、折り返しミラー２１０６ｄ、第２走査レンズ２１０８ｄ及び防塵ガラス２１１０ｄ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。

各感光体ドラム表面の光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が「副走査方向」である。

第１走査レンズ２１０５Ｂと２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０７ｃ）と第２走査レンズ２１０８ｃとからＭステーションの走査光学系が構成されている。

また、第１走査レンズ２１０５Ｂと折り返しミラー２１０６ｄと第２走査レンズ２１０８ｄとからＹステーションの走査光学系が構成されている。

すなわち、第１走査レンズ２１０５Ｂは、２つのステーションで共用されている。

このように、光走査装置２０１０Ａと光走査装置２０１０Ｂは同様な構成を有している。そして、光走査装置２０１０Ａと光走査装置２０１０Ｂの位置関係が一例として図８に示されている。

次に、各光走査装置における主要な光学部材の具体例について説明する。

各光源は、発振波長が６５９ｎｍの２つの発光部を有するＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）アレイを含んでいる（図９（Ａ）参照）。該２つの発光部の間隔ｄは３０μｍである。また、各発光部における光束の発散角は、２つの発光部を水平に並べたとき、横方向が３２°（半値全角）、縦方向が８．５°（半値全角）である。

各光源は、その略中心を通り、対応するカップリングレンズに向かう方向に平行な軸まわりに回動可能であり、感光体ドラム表面に形成される潜像の画素密度が６００ｄｐｉに対応するように、すなわち、感光体ドラム表面における副走査方向に関するビーム間隔（ビームピッチ）が約４２．３μｍになるように（図９（Ｂ）参照）、回転調整されている。ここでは、２つの発光部を結ぶ線分が主走査対応方向に対して６３．４°傾斜するように回転調整されている（図９（Ｃ）参照）。

各カップリングレンズは、波長６５９ｎｍの光に対する屈折率が１．５１５のガラス製レンズである。各カップリングレンズの焦点距離は１４．５ｍｍである。

各開口板の開口部は、主走査対応方向に関する長さが２．８４ｍｍ、副走査対応方向に関する長さが０．９０ｍｍの四角形状あるいは楕円形状の開口部である。そして、各開口板は、開口部の中心が、対応するカップリングレンズの焦点位置近傍に位置するように配置されている。

各シリンドリカルレンズは、波長６５９ｎｍの光に対する屈折率が１．５１５のガラス製レンズである。各シリンドリカルレンズの焦点距離は８７．８ｍｍである。各シリンドリカルレンズは、副走査対応方向にのみパワーを有している。

光ＬＢａ及び光ＬＢｃの斜入射角は＋２．５°、光ＬＢｂ及び光ＬＢｄの斜入射角は−２．５°である。

各ポリゴンミラーの６面鏡に内接する円の半径は、１３ｍｍである。

各第１走査レンズは、波長６５９ｎｍの光に対する屈折率が１．５３０の樹脂製レンズである。各第１走査レンズの中心（光軸上）の肉厚は５．２ｍｍである。

各第２走査レンズは、波長６５９ｎｍの光に対する屈折率が１．５３０の樹脂製レンズである。各第２走査レンズの中心（光軸上）の肉厚は３．０ｍｍである。

各走査レンズの各光学面（入射側の光学面、射出側の光学面）の形状は、次の（１）式及び（２）式で表される。

上記（１）式及び（２）式では、主走査対応方向に関する光軸からの距離をｙとし、副走査対応方向に関する光軸からの距離をｚとしている。そして、光軸を含み、主走査対応方向に平行な断面である「主走査断面」内の近軸曲率半径をＲｍ（＝１／Ｃｍ）、光軸を含み、主走査断面に直交する「副走査断面」内の近軸曲率半径をＲｚとしている。また、Ａ_４、Ａ_６、Ａ_８、…は主走査対応方向に関する形状の非球面係数であり、Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、…は副走査対応方向に関する形状の非球面係数である。

各第１走査レンズにおけるＲｍ、Ｒｚ、及び各係数の具体例が図１０に示されている。また、各第２走査レンズにおけるＲｍ、Ｒｚ、及び各係数の具体例が図１１に示されている。

ここでは、各走査レンズの各光学面（入射側の光学面、射出側の光学面）は、いずれも、主走査対応方向のレンズ高さによって副走査対応方向の曲率が変化するいわゆる特殊トロイダル面である。

そして、各第２走査レンズの射出側の光学面のみが、副走査対応方向にパワーを持っている。そこで、各第２走査レンズの射出側の光学面が、副走査対応方向のパワーが最も強い光学面である。

各ステーションにおける走査光学系のみの副走査対応方向における横倍率は、−０．８５倍である。そして、各感光体ドラム表面での光スポットの大きさの設計値は、主走査方向で６５μｍ、副走査方向で７５μｍである。

各防塵ガラスは、波長６５９ｎｍの光に対する屈折率が１．５１５で、肉厚が１．９ｍｍのガラス板である。

有効走査領域のＹ軸方向の長さは２２０ｍｍである。なお、Ｙ軸方向に関して、有効走査領域の中央を０とする有効走査領域上の位置は「像高」と呼ばれている。ここでは、有効走査領域は、−Ｙ側の端部の像高が−１１０ｍｍであり、＋Ｙ側の端部の像高が＋１１０ｍｍである。

また、主な光学部材の配置位置の具体例が図１２〜図１４に示されている。なお、図１２及び図１３は、わかりやすくするため、光路が紙面に平行となるように展開した模式図である。そして、ｄ１〜ｄ９の値は光路長である。また、半画角θ_２は３４．２°である。

第１走査レンズにおける光学面の基準軸と第２走査レンズにおける光学面の基準軸とは、Ｚ軸方向に関して互いに平行である。そして、第２走査レンズにおける光学面の基準軸は、第１走査レンズにおける光学面の基準軸に対して、−Ｚ側あるいは＋Ｚ側に３．３８ｍｍ離れた位置にある（図１５（Ａ）〜図１６（Ｂ）参照）。なお、図１５（Ａ）〜図１６（Ｂ）は、わかりやすくするため、光路が折り返されないと仮定した模式図である。

光走査装置２０１０Ａでは、一例として図１７に示されるように、２つの光源（２２００ａ、２２００ｂ）と２つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ）は、１つのホルダ１０に保持されている。以下では、光源から対応するカップリングレンズに向かう方向をＺ軸方向に直交する平面に投影した方向を、「ｐ方向」とする。なお、ここでは、斜入射角が小さいので、光源から対応するカップリングレンズに向かう方向と、ｐ方向とは略一致する。

ホルダ１０は、２つの光源（２２００ａ、２２００ｂ）が取り付けられる光源保持部１０ａ、及び２つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ）が取り付けられるレンズ保持部１０ｂを有している。

光源保持部１０ａには、２つの貫通孔がＺ軸方向に関して離れて形成されている。ここでは、＋Ｚ側の貫通孔に光源２２００ａが圧入され、−Ｚ側の貫通孔に光源２２００ｂが圧入される。そして各貫通孔は、光ＬＢａ及び光ＬＢｂの斜入射角の大きさがいずれも２．５°となるように、ｐ方向に対して傾斜している。

レンズ保持部１０ｂの＋Ｚ側の面にカップリングレンズ２２０１ａが固定され、−Ｚ側の面にカップリングレンズ２２０１ｂが固定される。

ホルダ１０は、光源保持部１０ａの−Ｚ側の端面（「受け部Ａ」という）と、レンズ保持部１０ｂの−Ｚ側の面の＋ｐ側の端部（「受け部Ｂ」という）とが、光学ハウジング２３００Ａの突起部に支持されている。

ｐ方向に関する受け部Ａと受け部Ｂの中心間距離Ｌ３を長くとることによって、斜入射角の誤差を小さくすることができる。

ここでは、Ｚ軸方向に関する２つの光源の間隔Ｌ１は９．５ｍｍ、光源保持部１０ａのＺ軸方向の寸法（高さ）Ｌ２は１７．０ｍｍ、ｐ方向に関する受け部Ａと受け部Ｂの中心間距離Ｌ３は２２．０ｍｍである。

図１８には、光源保持部の＋ｐ側の面におけるＺ軸方向の両端部が受け部となる従来例が示されている。この場合、斜入射角の誤差を小さくするために、Ｚ軸方向に離れている２つの受け部の中心間距離Ｌ４を長くしようとすると、光源保持部の高さが高くなり、光走査装置の大型化を招く。例えば、中心間距離Ｌ４として２２．０ｍｍを維持しようとすると、光源保持部の高さは、ネジの大きさや強度を考えると２５ｍｍ以上になる。

本実施形態では、Ｚ軸方向及びｐ方向のいずれにも直交する方向（主走査対応方向）に関して、位置が異なる２箇所で、ホルダ１０の受け部Ｂが光学ハウジング２３００Ａに固定される。

このとき、ホルダ１０の受け部Ｂは、一例として図１９に示されるように、光学ハウジング２３００Ａにネジ止めされても良い。この場合、ホルダ１０の受け部Ｂでは、鉛直方向の上から下に向かってネジが挿入されるため、組付け性が向上し、所望の位置及び所望の姿勢で、ホルダ１０を光学ハウジングに固定することができる。すなわち、ホルダ１０の取り付け誤差を従来よりも小さくすることができる。

また、一例として図２０に示されるように、光学ハウジング２３００Ａの突起部にピンを設け、ホルダ１０の受け部Ｂに設けられた穴に該ピンを圧入する方式でホルダ１０を光学ハウジング２３００Ａに固定しても良い。この場合には、ピンの方がわずかに穴より大きくなっており、穴を広げる形で圧入すれば、ホルダ１０は光学ハウジング２３００Ａに固定され、ガタも発生しない。

また、一例として図２１に示されるように、ホルダ１０の受け部Ｂと光学ハウジング２３００Ａの突起部を接着剤で接着しても良い。ここでは、光学ハウジング２３００の突起部にｐ方向を長手方向とする位置決め部材が設けられており、ホルダ１０は該位置決め部材に沿って設置され、接着される。この場合は、ネジ止めに比べて、変形や連れまわりを更に小さくすることができる。なお、接着剤として、紫外線硬化型の接着剤を用いると、接着剤を塗布した後に像面上のビームスポット径を見ながら主走査対応方向及びＺ軸方向の角度調整、並びにホルダ１０の主走査対応方向の位置調整を行い、その後、その状態で非接触で接着剤を硬化させることができる。

また、一例として図２２に示されるように、光学ハウジング２３００Ａにネジ止めされた板ばねによってホルダ１０を固定しても良い。

ところで、上記従来例のように、光源保持部が光学ハウジングの側板にネジ止めされる場合、ネジを締める際のトルクのばらつきに起因して、光源と光学ハウジングの位置関係に誤差が生じるおそれがあった。その結果、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）や主走査対応方向に関して、光源からポリゴンミラーに向かう光の進行方向に誤差が生じるおそれがあった。一方、本実施形態では、Ｚ軸方向及び主走査対応方向に関して、光源からポリゴンミラーに向かう光の進行方向の誤差を従来例よりも小さくすることができる。

また、光走査装置２０１０Ｂでも、図２３に示されるように、２つの光源（２２００ｃ、２２００ｄ）と２つのカップリングレンズ（２２０１ｃ、２２０１ｄ）は、上記ホルダ１０に保持されている。

そして、該ホルダ１０は、受け部Ａと受け部Ｂとが、光学ハウジング２３００Ｂの突起部に支持されている。また、該ホルダ１０の受け部Ｂは、Ｚ軸方向及びｐ方向のいずれにも直交する方向（主走査対応方向）に関して、位置が異なる２箇所で、光学ハウジング２３００Ｂに固定される。

そこで、光走査装置２０１０Ｂにおいても、Ｚ軸方向及び主走査対応方向に関して、光源からポリゴンミラーに向かう光の進行方向の誤差を従来例よりも小さくすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る各光走査装置によると、２つの光源、２つのカップリングレンズ、２つの開口板、２つのシリンドリカルレンズ、ポリゴンミラー、第１走査レンズ、３枚の折り返しミラー、２枚の第２走査レンズ、２枚の防塵ガラス、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、光学ハウジングの所定位置に組み付けられている。

各光走査装置では、２つの光源は、Ｚ軸方向に関して離れて配置されている。そして、２つの光源から射出された２つの光は、ポリゴンミラーの回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から偏向反射面に入射される。

各光走査装置では、２つの光源及び２つのカップリングレンズが、ホルダ１０に保持されている。このホルダ１０は、２つの光源が取り付けられる光源保持部１０ａ、及び２つのカップリングレンズが取り付けられるレンズ保持部１０ｂを有している。

そして、ホルダ１０は、光源からカップリングレンズに向かう方向に関して、位置が異なる２つの箇所（受け部Ａ、受け部Ｂ）で、光学ハウジングに支持されている。

また、受け部Ａと受け部Ｂの間隔Ｌ３は、Ｚ軸方向に関する２つの光源の間隔Ｌ１よりも長くなるように設定されている。この場合は、光学ハウジングのＺ軸方向の寸法を小さくしつつ、斜入射角の誤差を小さくすることができる。

そして、ホルダ１０は、Ｚ軸方向及びｐ方向のいずれにも直交する方向（主走査対応方向）に関して、位置が異なる２箇所で、受け部Ｂが光学ハウジングに固定される。

この場合、２つの光源から射出された２つの光を、精度良く所望の斜入射角で偏向反射面に入射させることができる。そのため、走査光学系では予定していた光学特性が発揮され、斜入射に起因する走査線曲がり及び波面収差の劣化を抑制することが可能となる。

そこで、小型化を図りつつ、走査線曲がり及び波面収差の劣化を抑制することができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０Ａ及び光走査装置２０１０Ｂを備えているため、その結果として、画像品質の低下を招くことなく、小型化、特に薄型化を図ることができる。

なお、上記実施形態において、一例として図２４に示されるように、２つの開口板及び２つのシリンドリカルレンズも、ホルダ１０に保持されても良い。この場合は、受け部Ａと受け部Ｂの間隔Ｌ３を、上記実施形態よりも長くすることができる。また、各シリンドリカルレンズのＺ軸方向及びｐ方向の位置調整を、個別に行うことができる。なお、シリンドリカルレンズのＺ軸方向の位置調整によって、斜入射角の誤差を抑えることができ、ｐ方向の位置調整によって、被走査面上における副走査方向のピント位置を調整することができる。

また、このとき、一例として図２５に示されるように、２つのシリンドリカルレンズに代えて、１つのシリンドリカルレンズを用いても良い。この場合、２つの光源から射出された２つの光が、該シリンドリカルレンズの軸外を通過するように設定すると、２つの光源からの光の射出方向をｐ方向に平行にすることができる。そして、偏向反射面に対する斜入射角が同じであっても、Ｚ軸方向に関する２つの光源の間隔Ｌ１を、上記実施形態よりも小さくすることができる。すなわち、さらに光走査装置の薄型化を図ることができる。

また、上記実施形態において、一例として図２６に示されるように、光走査装置２０１０Ａと光走査装置２０１０Ｂが一体化されていても良い。

また、上記実施形態において、一例として図２７及び図２８に示されるように、ポリゴンミラー２１０４Ａとポリゴンミラー２１０４Ｂに代えて、１つのポリゴンミラー２１０４を用い、いわゆる対向走査方式としても良い。

また、上記実施形態では、２つの光源がＺ軸方向に関して離れて配置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。例えば、３つあるいは４つの光源がＺ軸方向に関して離れて配置されていても良い。そして、該３つあるいは４つの光源がホルダに保持されていても良い。要するに、該ホルダが複数の光源を保持し、光源からカップリングレンズに向かう方向に関して、位置が異なる複数箇所で、光学ハウジングに支持されていれば良い。この場合、受け部Ａと受け部Ｂの間隔Ｌ３が、複数の光源のうち、Ｚ軸方向の両端に位置する２つの光源の間隔よりも長くなるように設定するのが好ましい。

また、上記実施形態では、受け部が２つ（受け部Ａ、受け部Ｂ）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、受け部が３つ以上あっても良い。この場合、複数の受け部のうち、ｐ方向の両端に位置する２つの受け部の間隔が、２つの光源の間隔Ｌ１よりも長くなるように設定するのが好ましい。

また、上記実施形態では、２つの光源がＺ軸方向に関してのみ離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。２つの光源が、少なくともＺ軸方向に関して離れていれば良い。同様に、２つの受け部も、少なくとも光源からカップリングレンズに向かう方向に関して離れていれば良い。

また、上記実施形態では、２つの受け部のうち、受け部Ｂが光学ハウジングに固定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。２つの受け部の少なくとも一方が光学ハウジングに固定されていれば良い。

また、上記実施形態では、Ｚ軸方向及びｐ方向のいずれにも直交する方向（主走査対応方向）に関して、位置が異なる２箇所で、受け部Ｂが光学ハウジングに固定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、主走査対応方向に関して、位置が異なる４箇所で、受け部Ｂが光学ハウジングに固定されても良い。

また、上記実施形態では、各光源が２つ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。例えば、前記ＬＤアレイに代えて、１つの発光部を有するＬＤを用いても良い。また、例えば、前記ＬＤアレイに代えて、複数の面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）が集積されている面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を用いても良い。この場合は、多数の光で同時に１つの感光体ドラムを光走査することができるため、画像形成の更なる高速化を図ることが可能である。

また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写される画像形成装置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、記録紙に直接転写され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転写対象物としての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、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタの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。

１０…ホルダ、１０ａ…光源保持部、１０ｂ…レンズ保持部、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０Ａ，２０１０Ｂ…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４Ａ，２１０４Ｂ…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０５Ａ，２１０５Ｂ…第１走査レンズ（走査光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１０７ａ，２１０７ｃ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１０８ａ〜２１０８ｄ…第２走査レンズ（走査光学系の一部）、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、２２０１ａ〜２２０１ｄ…カップリングレンズ（カップリング光学系）、２２０４ａ〜２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ（線像形成レンズ）、２３００，２３００Ａ，２３００Ｂ…光学ハウジング（筐体）。

特許第４４５４１８６号公報 特許第４０５７０９９号公報 特許第４０９８８５１号公報 特開２００７−２４８６８６号公報

Claims (7)

1. 複数の被走査面をそれぞれ光によって第１の方向に沿って走査する光走査装置であって、
   少なくとも前記第１の方向に直交する第２の方向に関して、離れて配置された第１及び第２の光源と、
   前記第１の光源から射出された第１の光をカップリングする第１のカップリング光学系及び前記第２の光源から射出された第２の光をカップリングする第２のカップリング光学系と、
   前記第１及び第２の光源と、前記第１及び第２のカップリング光学系とを保持するホルダと、
   回転軸まわりに回転する複数の偏向反射面を有し、前記第１のカップリング光学系を介した前記第１の光及び前記第２のカップリング光学系を介した前記第２の光を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された前記第１及び第２の光を対応する被走査面上に集光させる走査光学系と、
   少なくとも前記ホルダが収容される筐体と、を備え、
   前記第１及び第２の光源から射出された前記第１及び第２の光は、前記回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から前記偏向反射面に入射され、
   前記ホルダは、光源保持部とレンズ保持部とを有し、
   前記光源保持部は、前記第１の方向に対応する方向及び前記第２の方向のいずれにも平行な板状であり、前記第１及び第２の光源を前記第２の方向に離した状態で保持し、
   前記レンズ保持部は、前記光源保持部における前記第１の光源を保持する部分と前記第２の光源を保持する部分の間の部分から前記光偏向器側に延在する、前記第２の方向に直交する板状であり、
   前記第１のカップリング光学系は、前記レンズ保持部の前記第２の方向の一側の面に保持され、前記第２のカップリング光学系は、前記レンズ保持部の前記第２の方向の他側の面に保持され、
   前記ホルダは、前記光源保持部の前記他側の端面である第１の取付部と、前記レンズ保持部の前記他側の面における前記第２のカップリング光学系が保持された部分に対して前記光源保持部とは反対側の部分である第２の取付部とが前記筐体に固定され、
   前記第２の取付部は、前記第１の方向に対応する方向において異なる複数箇所が前記筐体に固定されている光走査装置。
2. 前記第１の方向に対応する方向及び前記第２の方向のいずれにも直交する方向における前記第１及び第２の取付部の間隔は、前記第２の方向における前記第１及び第２の光源の間隔よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記ホルダは、前記第２の取付部が、ネジ止め、接着、及び板ばねのいずれかによって前記筐体に固定されてい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. 前記筐体と前記第２の取付部は、一方に凹部が設けられ、他方に前記凹部に圧入される凸部が設けられ、
   前記ホルダは、前記凸部の前記凹部への圧入によって前記筐体に固定されてい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. 前記第１のカップリング光学系を介した前記第１の光及び前記第２のカップリング光学系を介した前記第２の光を、それぞれ前記偏向反射面の近傍に前記第２の方向に関して一旦集光させる少なくとも１つの線像形成レンズを有し、
   該少なくとも１つの線像形成レンズは、前記ホルダに保持され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. 前記少なくとも１つの線像形成レンズは、１つの線像形成レンズであり、
   前記複数の光は、いずれも該線像形成レンズの軸外を通過することを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体を画像情報に応じて変調された光束により走査する請求項１〜６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。
   
   

Images