JP5976495B2 - 光走査装置、及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光ビームにより被走査体を走査する光走査装置、及びそれを備えた画像形成装置に関する。
例えば、電子写真方式のカラー画像形成装置では、複数の色に対応する各感光体（各被走査体）表面を均一に帯電させてから、各光ビームにより各感光体表面を走査して、各感光体表面にそれぞれの静電潜像を形成し、各色のトナーにより各感光体表面の静電潜像を現像して、各感光体表面に各色のトナー像を形成し、各色のトナー像を各感光体から中間転写体に重ね合わせ転写して、中間転写体上にカラーのトナー像を形成し、このカラーのトナー像を中間転写体から記録用紙に転写している。
各光ビームによる各感光体の走査は、光走査装置により行われる。一般的には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のトナーを用いており、よって少なくとも４本の光ビームにより４つの感光体を走査する必要があって、４本の光ビームを出射する４つの発光素子を必用とする。
また、近年は、画像形成装置の小型化や薄型化が要求されており、光走査装置の小型化や薄型化が必用となっている。このため、ポリゴンミラー（偏向部）を光走査装置の概ね中央に配置し、ポリゴンミラーを中心にして２つの光学系を対称に配置し、各発光素子から出射されたそれぞれの光ビームをポリゴンミラーで反射して各光学系に振り分けて入射させ、各光学系により各光ビームをそれぞれの感光体に入射させるという構成の光走査装置が提案されている。
一方、ポリゴンミラーで偏向された光ビームを検出するＢＤセンサを設け、ＢＤセンサによる光ビームの検出タイミングに基づき光ビームによる感光体の走査タイミングを設定している。要するに、光ビームによる感光体の走査タイミングをＢＤセンサによる光ビームの検出タイミングに同期させている。
ここで、光ビームは、ポリゴンミラーで反射されることにより概ね扇形の範囲で繰り返し偏向されており、この概ね扇形の範囲に、被走査体を走査する光ビームの走査角度範囲が含まれる。そして、ＢＤセンサは、その光ビームの走査角度範囲の外側に設けられることが多い。例えば、特許文献１及び２では、光ビームの走査角度範囲の外側にＢＤセンサを配置し、ポリゴンミラーで偏向された光ビームをＢＤセンサに入射させている。
また、特許文献３及び４では、光ビームの走査角度範囲の外側に検出用ミラー及びＢＤセンサを配置し、ポリゴンミラーで偏向された光ビームを検出用ミラーで反射して、光ビームをＢＤセンサに入射させている。
特開２００４−３３３５５６号公報 特開２０１１−２４２６０１号公報 特開２０１１−９５５５９号公報 特開平０６−５９２０５号公報
しかしながら、ＢＤセンサを基板に搭載することから、その配置位置よってはＢＤセンサの基板が光走査装置の小型化や薄型化の弊害となる。例えば、特許文献１乃至４では、ＢＤセンサが光ビームの走査角度範囲から外れるため、光ビームの走査角度範囲とＢＤセンサの基板とを含むように光走査装置の幅や奥行きを増大させる必要がある。また、ＢＤセンサの基板を光ビームの走査角度範囲の内側に配置した場合は、ＢＤセンサの基板が光ビームに干渉する。
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、更なる小型化を図ることが可能な光走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の光走査装置は、発光素子と、前記発光素子から出射された光ビームを偏向させる偏向部と、前記発光素子から出射され前記偏向部で偏向された前記光ビームを被走査体へと反射し入射させる少なくとも１つの反射ミラーと、前記偏向部で偏向された前記光ビームを検出する光センサとを備え、前記光ビームにより前記被走査体を走査し、前記光センサによる前記光ビームの検出タイミングに基づき前記光ビームによる前記被走査体の走査タイミングを設定する光走査装置であって、前記光センサは、前記偏向部に対して、前記被走査体への入射直前に前記光ビームを反射する最後段の反射ミラーよりも離間した位置に、かつ前記被走査体の有効走査領域に対応する前記光ビームの走査角度範囲の内側に配置されている。
このような本発明の光走査装置では、被走査体の有効走査領域に対応する光ビームの走査角度範囲の内側に、光センサを配置しているので、光ビームの走査角度範囲を含むように光走査装置のサイズを設定すればよく、光走査装置の小型化を図ることができる。また、偏向部に対して、被走査体への入射直前に光ビームを反射する最後段の反射ミラーよりも離間した位置に、光センサを配置しているので、光センサ及び光センサの基板が光ビームに干渉することはない。
また、本発明の光走査装置においては、前記最後段の反射ミラーは、前記光走査装置の筐体内側の一端に配置されている。
この場合は、光走査装置の筐体のサイズを最後段の反射ミラーの位置に合わせて設定することができ、筐体のサイズを必要最小限に設定することができる。
更に、本発明の光走査装置においては、前記発光素子を複数備え、前記光センサは、前記複数の発光素子のいずれかの光ビームを検出し、前記最後段の反射ミラーは、前記光センサにより検出される前記光ビームを前記被走査体へと反射している。
カラー画像を形成する場合は、複数の色に対応する各発光素子を設け、光センサにより各発光素子のいずれかの光ビームを検出して、光ビームによる感光体の走査タイミングを光センサによる光ビームの検出タイミングに同期させる。
また、本発明の光走査装置においては、前記偏向部で偏向された光ビームを前記光センサへと反射して入射させる検出用ミラーを備え、前記光ビームが前記検出用ミラーで反射されて前記最後段の反射ミラーの上端の上方又は下端の下方を通過し、前記光ビームが入射する位置に前記光センサを配置している。
このような検出用ミラーを設けることで、被走査体の有効走査領域に対応する光ビームの走査角度範囲の内側に、光センサを配置してもよい。
更に、本発明の光走査装置においては、前記被走査体の有効走査領域に対応する前記光ビームの走査角度範囲の外側に前記検出用ミラーを配置し、前記光ビームの走査角度範囲の内側と外側の境界の近傍に前記光センサ及び前記検出用ミラーを配置している。
このように走査角度範囲の内側と外側の境界の近傍に光センサ及び検出用ミラーを配置することにより、検出用ミラーで反射された光ビームを光センサの受光面に概ね垂直に入射させることができ、光センサの受光量が増大し、光センサによる検出精度が向上する。
また、本発明の光走査装置においては、前記検出用ミラーは、前記光走査装置の筐体の底部外側に配置されており、前記検出用ミラーに対して入射及び反射される光ビームが前記底部に形成された孔を通過する。
これにより、検出用ミラーの取付けが容易になる。
更に、本発明の光走査装置においては、前記偏向部から前記最後段の反射ミラーまでの光ビームの光路に設けられたｆθレンズを備え、前記ｆθレンズには、前記検出用ミラーに入射する直前の光ビームが透過する光学部分が設けられ、前記光学部分が集光特性を持っている。
このような光学部分により、偏向部から検出用ミラーまでの距離及び検出用ミラーから光センサまでの距離を調節することができ、光走査装置の小型化を図ることが可能になる。
また、本発明の光走査装置においては、前記光センサは、前記光走査装置の筐体側壁の外側に設けられた基板に搭載されている。
この場合は、光走査装置の筐体側壁に合わせて基板の高さを設定すれば、基板が光走査装置の高さを高くする原因になることない。また、光走査装置の筐体側壁に基板を重ね合わせることにより、光走査装置の小型化を図ることができる。
一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明の光走査装置を備え、前記光走査装置により被走査体上に潜像を形成し、前記被走査体上の潜像を可視像に現像して、前記可視像を前記被走査体から用紙に転写形成している。
このような画像形成装置においても、上記本発明の光走査装置と同様の作用効果を奏する。
本発明では、被走査体の有効走査領域に対応する光ビームの走査角度範囲の内側に、光センサを配置しているので、光ビームの走査角度範囲を含むように光走査装置のサイズを設定すればよく、光走査装置の小型化を図ることができる。また、偏向部に対して、被走査体への入射直前に光ビームを反射する最後段の反射ミラーよりも離間した位置に、光センサを配置しているので、光センサ及び光センサの基板が光ビームに干渉することはない。
本発明の光走査装置の一実施形態を備えた画像形成装置を示す断面図である。 光走査装置の筐体の内部を斜め上方から視て示す斜視図であって、上蓋を外した状態を示している。 光走査装置の複数の光学部材を抽出して示す斜視図であり、図２の背面側から視た状態を示している。 光走査装置の複数の光学部材を抽出して示す平面図である。 光走査装置の複数の光学部材を抽出して示す側面図である。 光走査装置の筐体における各光学部材の配置位置を示す平面図である。 光走査装置の筐体における各光学部材の配置位置を示す側面図である。 ＢＤミラー及びＢＤセンサを筐体の内側斜め上方向から視て拡大して示す斜視図である。 ＢＤミラー及びＢＤセンサを筐体の外側斜め上方向から視て拡大して示す斜視図である。 筐体の底板の下面におけるＢＤミラーの取付け構造を拡大して示す斜視図である。 ＢＤミラーの取付け構造を図１０とは反対方向から視て示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明の光走査装置の一実施形態を備えた画像形成装置を示す断面図である。この画像形成装置１において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色（例えばブラック）を用いたモノクロ画像に応じたものである。このため、現像装置１２、感光体ドラム１３、ドラムクリーニング装置１４、及び帯電器１５等は、各色に応じた４種類のトナー像を形成するためにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれがブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローに対応付けられて、４つの画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが構成されている。
各画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄのいずれにおいても、ドラムクリーニング装置１４により感光体ドラム１３表面の残留トナーを除去及び回収した後、帯電器１５により感光体ドラム１３の表面を所定の電位に均一に帯電させ、光走査装置１１により感光体ドラム１３表面を露光して、その表面に静電潜像を形成し、現像装置１２により感光体ドラム１３表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム１３表面にトナー像を形成する。これにより、各感光体ドラム１３表面に各色のトナー像が形成される。
引き続いて、中間転写ベルト２１を矢印方向Ｃに周回移動させつつ、ベルトクリーニング装置２２により中間転写ベルト２１の残留トナーを除去及び回収した後、各感光体ドラム１３表面の各色のトナー像を中間転写ベルト２１に順次転写して重ね合わせ、中間転写ベルト２１上にカラーのトナー像を形成する。
中間転写ベルト２１と２次転写装置２３の転写ローラ２３ａとの間にはニップ域が形成されており、Ｓ字状の用紙搬送経路Ｒ１を通じて搬送されて来た記録用紙をそのニップ域に挟み込んで搬送しつつ、中間転写ベルト２１表面のカラーのトナー像を記録用紙上に転写する。そして、定着装置１７の加熱ローラ２４と加圧ローラ２５との間に記録用紙を挟み込んで加熱及び加圧し、記録用紙上のカラーのトナー像を定着させる。
一方、記録用紙は、ピックアップローラ３３により給紙カセット１８から引出されて、用紙搬送経路Ｒ１を通じて搬送され、２次転写装置２３や定着装置１７を経由し、排紙ローラ３６を介して排紙トレイ３９へと搬出される。この用紙搬送経路Ｒ１には、記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃えた後、中間転写ベルト２１と転写ローラ２３ａ間のニップ域でのトナー像の転写タイミングに合わせて記録用紙の搬送を開始するレジストローラ３４、記録用紙の搬送を促す搬送ローラ３５、排紙ローラ３６等が配置されている。
次に、本実施形態の光走査装置１１の構成を、図２乃至図５を用いて詳細に説明する。図２は、図１の光走査装置１１の筐体４１の内部を斜め上方から視て示す斜視図であって、上蓋を外した状態を示している。また、図３は、光走査装置１１の複数の光学部材を抽出して示す斜視図であり、図２の背面側から視た状態を示している。更に、図４及び図５は、光走査装置１１の複数の光学部材を抽出して示す平面図及び側面図である。
筐体４１は、矩形状の底板４１ａ及び底板４１ａを囲む４つの側板４１ｂ、４１ｃを有している。底板４１ａの略中央には、平面視すると正方形のポリゴンミラー４２が配置されている。また、底板４１ａの略中央にポリゴンモータ４３が固定され、ポリゴンモータ４３の回転軸にポリゴンミラー４２の中心が接続固定され、ポリゴンモータ４３によりポリゴンミラー４２が回転される。
また、筐体４１の１つの側板４１ｂの外側には、２個の第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂ及び２個の第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂ（合計４個の半導体レーザ）を搭載した駆動基板４６が固定されている。各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂ及び各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂは、側板４１ｂに形成されたそれぞれの孔を通じて筐体４１の内側を臨む。
各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂと各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂとは、ポリゴンミラー４２の中心を通って主走査方向Ｘに延びる仮想直線Ｍを想定すると、仮想直線Ｍを中心にして対称に配置されている。尚、主走査方向Ｘと直交する方向を副走査方向Ｙとし、主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙと直交する方向（ポリゴンモータ４３の回転軸の長手方向）を高さ方向Ｚとする。
駆動基板４６は、平板状のプリント基板であって、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂ及び各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂを駆動する回路を有している。各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂ及び各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂは、平板状のプリント基板に搭載されることにより概ね同一の平面（ＹＺ平面）上に配置され、またその平面に対しては垂直方向（主走査方向Ｘ）にかつ筐体４１の内側向きにそれぞれの光ビームＬ１〜Ｌ４を出射する。
駆動基板４６（ＹＺ平面）上では、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂが副走査方向Ｙ及び高さ方向Ｚにおいて互いに異なる位置に配置され、同様に各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂも副走査方向Ｙ及び高さ方向Ｚにおいて互いに異なる位置に配置されている。
また、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂの光ビームＬ１、Ｌ２をポリゴンミラー４２へと導く第１入射光学系５１と、各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂの光ビームＬ３、Ｌ４をポリゴンミラー４２へと導く第２入射光学系５２とを設けている。第１入射光学系５１は、２個のコリメータレンズ５３ａ、５３ｂ、２個のアパーチャー５４、２個のミラー５５ａ、５５ｂ、及びシリンドリカルレンズ５６等からなる。同様に、第２入射光学系５２は、２個のコリメータレンズ５７ａ、５７ｂ、２個のアパーチャー５８、２個のミラー５９ａ、５９ｂ、及びシリンドリカルレンズ５６等からなる。第１入射光学系５１の各コリメータレンズ５３ａ、５３ｂ、各アパーチャー５４、及び各ミラー５５ａ、５５ｂと、第２入射光学系５２の各コリメータレンズ５７ａ、５７ｂ、各アパーチャー５８、及び各ミラー５９ａ、５９ｂとは、仮想直線Ｍを中心にして対称に配置されている。また、仮想直線Ｍは、シリンドリカルレンズ５６の中心を通っており、仮想直線Ｍにより区分されるシリンドリカルレンズ５６の片側半分が第１入射光学系５１に配置され、シリンドリカルレンズ５６の他の片側半分が第２入射光学系５２に配置されている。
更に、ポリゴンミラー４２で反射された各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂの光ビームＬ１、Ｌ２を２つの感光体ドラム１３（図示せず）へと導く第１結像光学系６１と、ポリゴンミラー４２で反射された各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂの光ビームＬ３、Ｌ４を他の２つの感光体ドラム１３（図示せず）へと導く第２結像光学系６２とを設けている。第１結像光学系６１は、ｆθレンズ６３及び４つの各ミラー６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ等からなる。同様に、第２結像光学系６２は、ｆθレンズ６５及び４つの各ミラー６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ等からなる。第１結像光学系６１のｆθレンズ６３及び各ミラー６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄと、第２結像光学系６２のｆθレンズ６５及び各ミラー６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄとは、仮想直線Ｍを中心にして対称に配置されている。
また、第１結像光学系６１側にＢＤミラー７１及びＢＤセンサ７２を搭載したＢＤ基板７３を設け、第２結像光学系６２側にもＢＤミラー７４及びＢＤセンサ７５を搭載したＢＤ基板７６を設けている。第１結像光学系６１側のＢＤミラー７１及びＢＤセンサ７２と、第２結像光学系６２側のＢＤミラー７４及びＢＤセンサ７５とは、仮想直線Ｍを中心にして対称に配置されている。
次に、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂの光ビームＬ１、Ｌ２がそれぞれの感光体ドラム１３に入射するまでの光路、及び各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂの光ビームＬ３、Ｌ４がそれぞれの感光体ドラム１３に入射するまでの光路について説明する。
第１半導体レーザ４４ａの光ビームＬ１は、コリメータレンズ５３ａを透過して平行光にされ、アパーチャー５４、ミラー（ハーフミラー）５５ａ、及びシリンドリカルレンズ５６を介してポリゴンミラー４２の反射面４２ａに入射する。また、第１半導体レーザ４４ｂの光ビームＬ２は、コリメータレンズ５３ｂを透過して平行光にされ、アパーチャー５４を介して各ミラー５５ａ、５５ｂに入射して反射され、シリンドリカルレンズ５６を介してポリゴンミラー４２の反射面４２ａに入射する。シリンドリカルレンズ５６は、高さ方向Ｚのみについて、各光ビームＬ１、Ｌ２をポリゴンミラー４２の反射面４２ａでほぼ収束するように集光して出射する。
ここで、駆動基板４６（ＹＺ平面）上では各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂが副走査方向Ｙにおいて互いに異なる位置に配置されているものの、第１半導体レーザ４４ｂの光ビームＬ２は、各ミラー５５ａ、５５ｂで反射されて第１半導体レーザ４４ａの光ビームＬ１と共通の第１光路Ｊ１まで副走査方向Ｙに変位されている。第１光路Ｊ１とは、ミラー５５ａからシリンドリカルレンズ５６を介してポリゴンミラー４２の反射面４２ａまでの光路である。この第１光路Ｊ１では、図４に示すように平面視したときに各光ビームＬ１、Ｌ２が重なっている。
また、駆動基板４６（ＹＺ平面）上では各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂが高さ方向Ｚにおいて互いに異なる位置に配置されているものの、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂの光ビームＬ１、Ｌ２の出射方向又は各ミラー５５ａ、５５ｂの向きの設定により、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａ上で各光ビームＬ１、Ｌ２の入射スポット（第１入射スポット）が略重なるようにされている。このため、第１光路Ｊ１では、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂの光ビームＬ１、Ｌ２が斜め上方向及び斜め下方向からポリゴンミラー４２の反射面４２ａへと入射する。そして、各光ビームＬ１、Ｌ２は、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａで反射されると斜め下方向及び斜め上方向へと互いに離れて行く。一方の光ビームＬ１は、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａで斜め下方向に反射され、ｆθレンズ６３を透過して１つのミラー６４ａで反射され、イエローのトナー像が形成される感光体ドラム１３（図示せず）に入射する。また、他方の光ビームＬ２は、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａで斜め上方向に反射され、ｆθレンズ６３を透過して３つのミラー６４ｂ、６４ｃ、６４ｄで順次反射され、マゼンタのトナー像が形成される感光体ドラム１３（図示せず）に入射する。
また、ポリゴンミラー４２は、ポリゴンモータ４３により等角速度で回転されて、各反射面４２ａで各光ビームＬ１、Ｌ２を逐次反射し、各光ビームＬ１、Ｌ２を主走査方向Ｘに繰り返し等角速度で偏向させる。ｆθレンズ６３は、主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙのいずれについても各光ビームＬ１、Ｌ２をそれぞれの感光体ドラム１３の表面で所定のビーム径となるように集光して出射し、かつポリゴンミラー４２により主走査方向Ｘに等角速度で偏向されている各光ビームＬ１、Ｌ２をそれぞれの感光体ドラム１３上の主走査線に沿って等線速度で移動するように変換する。これにより、各光ビームＬ１、Ｌ２がそれぞれの感光体ドラム１３の表面を主走査方向Ｘに繰返し走査する。
また、一方の光ビームＬ１は、各光ビームＬ１、Ｌ２による各感光体ドラム１３の主走査が開始される直前に、ｆθレンズ６３の端部に形成された凸レンズ部６３ａを透過してＢＤミラー７１に入射し、ＢＤミラー７１で反射されてＢＤセンサ７２に入射する。ＢＤセンサ７２は、各感光体ドラム１３の主走査が開始される直前のタイミングで光ビームＬ１を受光して、この主走査開始直前のタイミングを示すＢＤ信号を出力する。このＢＤ信号に応じてイエロー及びマゼンタのトナー像が形成される各感光体ドラム１３の主走査の開始タイミングが判定され、イエロー及びマゼンタの各画像データに応じた各光ビームＬ１、Ｌ２の変調が開始される。
その一方で、イエロー及びマゼンタのトナー像が形成される各感光体ドラム１３が回転駆動されて、各光ビームＬ１、Ｌ２により該各感光体ドラム１３の２次元表面（周面）が走査され、該各感光体ドラム１３の表面にそれぞれの静電潜像が形成される。
次に、第２半導体レーザ４５ａの光ビームＬ３は、コリメータレンズ５７ａを透過して平行光にされ、アパーチャー５８を介して各ミラー５９ａ、５９ｂに入射して反射され、シリンドリカルレンズ５６を透過してポリゴンミラー４２の反射面４２ａに入射する。また、第２半導体レーザ４５ｂの光ビームＬ４は、コリメータレンズ５７ｂを透過して平行光にされ、アパーチャー５８、ミラー（ハーフミラー）５９ｂ、及びシリンドリカルレンズ５６を介してポリゴンミラー４２の反射面４２ａに入射する。
駆動基板４６（ＹＺ平面）上では各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂが副走査方向Ｙにおいて互いに異なる位置に配置されているものの、第２半導体レーザ４５ａの光ビームＬ３は、各ミラー５９ａ、５９ｂで反射されて第２半導体レーザ４４ｂの光ビームＬ４と共通の第２光路Ｊ２まで副走査方向Ｙに変位されている。第２光路Ｊ２とは、ミラー５９ｂからシリンドリカルレンズ５６を介してポリゴンミラー４２の反射面４２ａまでの光路である。第２光路Ｊ２では、図４に示すように平面視したときに各光ビームＬ３、Ｌ４が重なる。
また、駆動基板４６（ＹＺ平面）上では各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂが高さ方向Ｚにおいて互いに異なる位置に配置されているものの、各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂの光ビームＬ３、Ｌ４の出射方向又は各ミラー５９ａ、５９ｂの向きの設定により、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａ上で各光ビームＬ３、Ｌ４の入射スポット（第２入射スポット）が略重なるようにされている。このため、第２光路Ｊ２では、各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂの光ビームＬ３、Ｌ４が斜め下方向及び斜め上方向からポリゴンミラー４２の反射面４２ａへと入射する。そして、各光ビームＬ３、Ｌ４は、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａで反射されると斜め上方向及び斜め下方向へと互いに離れて行く。一方の光ビームＬ３は、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａで斜め上方向に反射され、ｆθレンズ６５を透過して３つのミラー６６ｂ、６６ｃ、６６ｄで順次反射されて、シアンのトナー像が形成される感光体ドラム１３（図示せず）に入射する。また、他方の光ビームＬ４は、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａで斜め下方向に反射され、ｆθレンズ６５を透過して１つのミラー６６ａで反射されて、ブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１３（図示せず）に入射する。
また、他方の光ビームＬ４は、各光ビームＬ３、Ｌ４による各感光体ドラム１３の主走査が開始される直前に、ｆθレンズ６５の端部に形成された凸レンズ部６５ａを透過してＢＤミラー７４に入射し、ＢＤミラー７４で反射されてＢＤセンサ７５に入射し、ＢＤセンサ７５からは各光ビームＬ３、Ｌ４による各感光体ドラム１３の主走査開始直前のタイミングを示すＢＤ信号が出力され、このＢＤ信号に応じてシアン及びブラックのトナー像が形成される各感光体ドラム１３の主走査の開始タイミングが判定され、シアン及びブラックの各画像データに応じた各光ビームＬ３、Ｌ４の変調が開始される。
その一方で、シアン及びブラックのトナー像が形成される各感光体ドラム１３が回転駆動されて、各光ビームＬ３、Ｌ４により該各感光体ドラム１３の２次元表面（周面）が走査され、該各感光体ドラム１３の表面にそれぞれの静電潜像が形成される。
このような構成の光走査装置１１においては、筐体４１の底板４１ａの略中央にポリゴンミラー４２を配置し、ポリゴンミラー４２の中心を通る仮想直線Ｍを中心にして、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂと各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂとを対称に配置し、第１入射光学系５１と第２入射光学系５２とを対称に配置し、第１結像光学系６１と第２結像光学系６２とを対称に配置しているので、側方から視ると、ポリゴンミラー４２、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂ、各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂ、第１入射光学系５１、及び第２入射光学系５２等が小さなスペースに集約され、光走査装置１１を概ね小型化することができる。
また、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂの光ビームＬ１、Ｌ２をポリゴンミラー４２の反射面４２ａ上の略同一の第１入射スポットに入射させ、かつ各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂの光ビームＬ３、Ｌ４をポリゴンミラー４２の反射面４２ａ上の略同一の第２入射スポットに入射させているので、ポリゴンミラー４２の厚さを薄くすることができ、ポリゴンミラー４２が、光走査装置１１の高さを高くする原因になることはない。
更に、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａで反射された各光ビームＬ１、Ｌ２が斜め下方向及び斜め上方向に互いに離れて行くものの、各光ビームＬ１、Ｌ２の上下方向の離間距離が長くなる以前に、各光ビームＬ１、Ｌ２がｆθレンズ６３に入射するようにポリゴンミラー４２に対するｆθレンズ６３の配置位置を設定している。同様に、ポリゴンミラー４２の反射面４２ａで反射された各光ビームＬ３、Ｌ４が斜め下方向及び斜め上方向に互いに離れて行くものの、各光ビームＬ３、Ｌ４の上下方向の離間距離が長くなる以前に、各光ビームＬ３、Ｌ４がｆθレンズ６５するようにポリゴンミラー４２に対するｆθレンズ６５の配置位置を設定している。これにより、各ｆθレンズ６３、６５の厚さを薄くすることができ、各ｆθレンズ６３、６５が、光走査装置１１の高さを高くする原因にならないようにしている。
また、各ミラー５５ａ、５５ｂにより第１半導体レーザ４４ｂの光ビームＬ２を仮想直線Ｍ（装置の中央）近くの第１光路Ｊ１まで副走査方向Ｙに変位させてからポリゴンミラー４２に入射させ、かつ各ミラー５９ａ、５９ｂにより第２半導体レーザ４５ａの光ビームＬ３を仮想直線Ｍ（装置の中央）近くの第２光路Ｊ２まで副走査方向Ｙに変位させてからポリゴンミラー４２に入射させているので、ポリゴンミラー４２の直径を小さくすることができ、第１結像光学系６１と第２結像光学系６２とを接近させることができ、光走査装置１１の奥行き及び横幅を抑えて、光走査装置１１の小型化を図ることができる。
更に、各第１半導体レーザ４４ａ、４４ｂ及び各第２半導体レーザ４５ａ、４５ｂを同一の駆動基板４６に搭載しているので、部品点数が少なく、各半導体レーザ４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂの配線を簡略化することができる。
ところで、ミラーやレンズ等の複数の光学部材の配置位置等を適宜設定することにより光走査装置１１の小型化を図っているものの、各ＢＤミラー７１、７４、各ＢＤセンサ７２、７５、及び各ＢＤ基板７３、７６についても、それらの配置位置を適宜設定して、光走査装置１１の小型化を図る必要がある。特に、各ＢＤ基板７３、７６は、そのサイズが大きいため、その配置位置によっては各光ビームＬ１〜Ｌ４を遮ったり、光走査装置１１の小型化を阻む原因になったりする。
ここで、図６及び図７は、光走査装置１１の筐体４１における各光学部材の配置位置を示す平面図及び側面図である。図６に示すように各光ビームＬ１〜Ｌ４は、ポリゴンミラー４２で反射されることにより概ね扇形の範囲（図示せず）で繰り返し偏向されており、この概ね扇形の範囲に、各感光体ドラム１３の有効走査領域Ｈを走査するのに必要な各光ビームＬ１〜Ｌ４の走査角度範囲αが含まれる。
有効走査領域Ｈとは、各光ビームＬ１〜Ｌ４により走査される各感光体ドラム１３上の領域であって、静電潜像の形成領域を含む領域である。実際には、各感光体ドラム１３の有効走査領域Ｈが各反射ミラー６４ａ、６４ｄ、６６ａ、６６ｄの上方に位置するが、図６においては、有効走査領域Ｈを２次元平面に展開して示している。
仮に、図６に示すように各ＢＤセンサ７２、７５を搭載した各ＢＤ基板７３、７６を、走査角度範囲αの内側の位置Ｗ１に配置したならば、各ＢＤ基板７３、７６が各光ビームＬ１〜Ｌ４に干渉して静電潜像の形成を阻害する。また、仮に、各ＢＤ基板７３、７６を、走査角度範囲αの外側の位置Ｗ２に配置したならば、各ＢＤ基板７３の配置スペースを設けるために筐体４１の奥行きを増大させる必要がある。
そこで、本実施形態の光走査装置１１では、図６及び図７に示すように各ＢＤミラー７１、７４、各ＢＤセンサ７２、７５、及び各ＢＤ基板７３、７６の配置位置を設定している。
詳しくは、各ＢＤ基板７３、７６を筐体４１の各側板４１ｃの外側に重ねて設け、各ＢＤセンサ７２、７５を各側板４１ｃの孔を通じて筐体４１の内側に向けている。また、各ＢＤミラー７１、７４を筐体４１の内側かつ走査角度範囲αの外側に配置している。
各光ビームＬ１〜Ｌ４は、ポリゴンミラー４２で反射されて、概ね扇形の範囲で繰り返し偏向される。各ＢＤミラー７１、７４は、走査角度範囲αに入る直前のそれぞれの光ビームＬ１、Ｌ４を反射して各ＢＤセンサ７２、７５へと入射させる。各ＢＤセンサ７２、７５は、各光ビームＬ１、Ｌ４を検出して、それぞれのＢＤ信号を出力する。
また、ポリゴンミラー４２により各光ビームＬ１、Ｌ４が斜め下方に反射されて各ＢＤミラー７１、７４に入射する。各ＢＤミラー７１、７４は、それらの反射面の向きを斜め上方向に設定されており、各光ビームＬ１、Ｌ４を斜め上方向に反射する。各ビームＬ１、Ｌ４は、各ＢＤミラー７１、７４で斜め上方向に反射されると、各ミラー６４ａ、６６ａの上端の上方を通過して、各ＢＤセンサ７２、７５に入射し、各ＢＤセンサ７２、７５からそれぞれのＢＤ信号が出力される。
そして、各ＢＤ信号に基づき、各光ビームＬ１〜Ｌ４が走査角度範囲αに入ると同時に、各画像データに応じた各光ビームＬ１〜Ｌ４の変調を開始して、各感光体ドラム１３の表面にそれぞれの静電潜像を形成する。従って、各光ビームＬ１〜Ｌ４による各感光体ドラム１３の走査開始のタイミングを各ＢＤセンサ７２、７５による各光ビームＬ１、Ｌ４の検出タイミングに同期させている。
次に、各ＢＤミラー７１、７４及び各ＢＤセンサ７２、７５の取付け構造や位置等について詳しく説明する。
図８は、各ＢＤミラー７１、７４及び各ＢＤセンサ７２、７５を筐体４１の内側斜め上方向から視て拡大して示す斜視図である。また、図９は、各ＢＤミラー７１、７４及び各ＢＤ基板７３、７６を筐体４１の外側斜め上方向から視て拡大して示す斜視図である。図８及び図９に示すように筐体４１の側板４１ｃの外側には、凹部４１ｄが形成されており、この凹部４１ｄにＢＤ基板７３（又は７６）が固定されている。また、凹部４１ｄの内側には、矩形孔４１ｅが形成されており、この矩形孔４１ｅを通じてＢＤセンサ７２（又は７５）が筐体４１の内側を臨んでいる。
図１０は、筐体４１の底板４１ａの下面における各ＢＤミラー７１、７４の取付け構造を拡大して示す斜視図である。また、図１１は、各ＢＤミラー７１、７４の取付け構造を図１０とは反対方向から視て示す斜視図である。図１０及び図１１に示すように底板４１ａの下面には、凹部４１ｆが形成されており、凹部４１ｆにＢＤミラー７１（又は７４）が配置されている。この凹部４１ｆの内側には、支持片４１ｇが突設されており、支持片４１ｇにＢＤミラー７１（又は７４）が重ね合わされ、断面形状が概ねコの字型のバネ部材８１により支持片４１ｇとＢＤミラー７１（又は７４）とが共に挟み込まれて、ＢＤミラー７１（又は７４）が保持されている。
また、凹部４１ｆには、ポリゴンミラー４２で反射された光ビームＬ１（又はＬ４）をＢＤミラー７１（又は７４）へと通して入射させる入射孔４１ｈ、及びＢＤミラー７１（又は７４）で反射された光ビームＬ１（又はＬ４）をＢＤセンサ７２（又は７５）へと出射させる出射孔４１ｉが形成されている。
図６から明らかなように各ＢＤミラー７１、７４を平面視すると、各ＢＤミラー７１、が各ミラー６４ｂ、６４ｃ、６６ｂ、６６ｃの下方に配置されているものの、各ＢＤミラー７１、７４が底板４１ａの下面のそれぞれの凹部４１ｆに設けられているため、各ミラー６４ｂ、６４ｃ、６６ｂ、６６ｃの有無にかかわらず、各ＢＤミラー７１、７４を底板４１ａの下面側から取付けたり取外したりすることができる。
このような構成において、各ミラー６４ａ、６６ａは、各感光体ドラム１３に入射する直前の各光ビームＬ１、Ｌ４を反射し、また第１及び第２結像光学系６１、６２の各ミラーのうちではポリゴンミラー４２から最も離間したミラーであり、更に各ＢＤセンサ７２、７５により検出される各光ビームＬ１、Ｌ４を反射するミラーであるため、最後段の各ミラー６４ａ、６６ａと称するものとする。
ここで、図２及び図６から明らかなように各ＢＤ基板７３、７６を筐体４１の各側板４１ｃの外側に重ねて設けていることから、各側板４１ｃの内側（筐体４１の内側の両端）に配置されている最後段の各ミラー６４ｄ、６６ｄの外側、よってポリゴンミラー４２に対して、最後段の各ミラー６４ａ、６６ａよりも離れた位置に、各ＢＤ基板７３、７６を配置していることになり、各ＢＤセンサ７２、７５も同一の位置に配置されている。このため、各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤ基板７３、７６が各光ビームＬ１〜Ｌ４に干渉することはない。
また、各ＢＤ基板７３、７６を筐体４１の各側板４１ｃの外側に重ねているため、副走査方向Ｙにおいては各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤ基板７３、７６の配置スペースを格別に設ける必要がなく、筐体４１の横幅を最後段の各ミラー６４ａ、６６ａの位置に合わせて設定することができ、光走査装置１１の横幅を最小限に設定することができる。更に、各ＢＤ基板７３、７６の高さを筐体４１の各側板４１ｃの高さ以下に設定しているので、各ＢＤ基板７３、７６が光走査装置１１の高さを高くする原因になることはない。
また、図７から明らかなように各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤ基板７３、７６は、走査角度範囲αの内側に配置されている。
このため、光走査装置１１の奥行きについては、各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤ基板７３、７６の配置スペースを格別に設ける必要がなく、各ミラー６４ｄ、６６ｄとの間において走査角度範囲αが筐体４１の内側に収まるようにすればよく、光走査装置１１の奥行きを増大させる必用がない。
また、図７に示すように走査角度範囲αの外側に各ＢＤミラー７１、７４を配置し、走査角度範囲αの内側と外側の境界線βの近傍に各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤミラー７１、７４を配置している。これにより、各ＢＤミラー７１、７４で反射されて屈曲する各光ビームＬ１、Ｌ４の屈曲角度γが大きくなり、各ＢＤセンサ７２、７５の受光面に対して各光ビームＬ１、Ｌ４が概ね垂直に入射し、各ＢＤセンサ７２、７５の受光量が増大し、各ＢＤセンサ７２、７５による各光ビームＬ１、Ｌ４の検出タイミングの精度が向上する。
また、各ｆθレンズ６３、６５の端部にそれぞれの凸レンズ部６３ａ、６５ａを設けているので、各凸レンズ部６３ａ、６５ａにより各光ビームＬ１、Ｌ４を集光してから、各ＢＤミラー７１、７４で反射させて各ＢＤセンサ７２、７５へと入射させることができ、各ＢＤセンサ７２、７５の受光面における各光ビームＬ１、Ｌ４のスポットを小さくすることができる。これによっても、各ＢＤセンサ７２、７５による各光ビームＬ１、Ｌ４の検出タイミングの精度が向上する。また、各凸レンズ部６３ａ、６５ａの焦点距離を調節することにより、各ＢＤセンサ７２、７５の受光面における各光ビームＬ１、Ｌ４のスポットを小さく維持しつつ、ポリゴンミラー４２から各ＢＤミラー７１、７４までの距離及び各ＢＤミラー７１、７４から各ＢＤセンサ７２、７５までの距離を自在に設定することができ、光走査装置１１の小型化を図ることが可能になる。
このように本実施形態の光走査装置１１では、各ＢＤ基板７３、７６を筐体４１の各側板４１ｃの外側に重ねて設け、ポリゴンミラー４２に対して、最後段の各ミラー６４ｄ、６６ｄよりも離れた位置に、各ＢＤ基板７３、７６を配置していることから、各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤ基板７３、７６が各光ビームＬ１〜Ｌ４に干渉することはない。
また、各ＢＤ基板７３、７６を筐体４１の各側板４１ｃの外側に重ねているため、副走査方向Ｙにおいては各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤ基板７３、７６の配置スペースを格別に設ける必要がなく、筐体４１の横幅を最後段の各ミラー６４ａ、６６ａの位置に合わせて設定することができ、光走査装置１１の横幅を最小限に設定することができる。更に、各ＢＤ基板７３、７６の高さを筐体４１の各側板４１ｃの高さ以下に設定しているので、各ＢＤ基板７３、７６が光走査装置１１の高さを高くする原因になることはない。
また、各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤ基板７３、７６は、走査角度範囲αの内側に配置されているため、光走査装置１１の奥行きについては、各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤ基板７３、７６の配置スペースを格別に設ける必要がなく、光走査装置１１の奥行きを増大させずに済む。
また、走査角度範囲αの外側に各ＢＤミラー７１、７４を配置し、走査角度範囲αの内側と外側の境界線βの近傍に各ＢＤセンサ７２、７５及び各ＢＤミラー７１、７４を配置しているので、各ＢＤセンサ７２、７５の受光面に対して各光ビームＬ１、Ｌ４が概ね垂直に入射し、各ＢＤセンサ７２、７５の受光量が増大し、各ＢＤセンサ７２、７５による各光ビームＬ１、Ｌ４の検出タイミングの精度が向上する。
更に、各ｆθレンズ６３、６５の凸レンズ部６３ａ、６５ａにより各光ビームＬ１、Ｌ４を集光してから、各ＢＤミラー７１、７４で反射させて各ＢＤセンサ７２、７５へと入射させているので、各ＢＤセンサ７２、７５による各光ビームＬ１、Ｌ４の検出タイミングの精度が向上し、各ＢＤセンサ７２、７５の受光面における各光ビームＬ１、Ｌ４のスポットを小さく維持しつつ、ポリゴンミラー４２から各ＢＤミラー７１、７４までの距離及び各ＢＤミラー７１、７４から各ＢＤセンサ７２、７５までの距離を自在に設定することができ、光走査装置１１の小型化を図ることが可能になる。
尚、上記実施形態では、図７に示すように各ビームＬ１、Ｌ４が各ＢＤミラー７１、７４で斜め上方向に反射されて各ミラー６４ａ、６６ａの上端の上方を通過しているが、光走査装置１１の上下が反転される場合は、各ビームＬ１、Ｌ４が各ＢＤミラー７１、７４で斜め下方向に反射されて各ミラー６４ａ、６６ａの下端の下方を通過し各ＢＤセンサ７２、７５に入射することになる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
１ 画像形成装置
１１ 光走査装置
１２ 現像装置
１３ 感光体ドラム（被走査体）
１４ ドラムクリーニング装置
１５ 帯電器
１７ 定着装置
２１ 中間転写ベルト
２２ ベルトクリーニング装置
２３ ２次転写装置
３３ ピックアップローラ
３４ レジストローラ
３５ 搬送ローラ
３６ 排紙ローラ
４１ 筐体
４２ ポリゴンミラー（偏向部）
４３ ポリゴンモータ
４４ａ、４４ｂ 第１半導体レーザ（発光素子）
４５ａ、４５ｂ 第２半導体レーザ（発光素子）
４６ 駆動基板
５１ 第１入射光学系
５２ 第２入射光学系
５３ａ、５３ｂ、５７ａ、５７ｂ コリメータレンズ
５５ａ、５５ｂ、５９ａ、５９ｂ ミラー
５６ シリンドリカルレンズ
６１ 第１結像光学系
６２ 第２結像光学系
６３、６５ ｆθレンズ
６３ａ、６５ａ
６４ａ〜６４ｄ、６６ａ〜６６ｄ ミラー（反射ミラー）
７１、７４ ＢＤミラー（検出用ミラー）
７２、７５ ＢＤセンサ（光センサ）
７３、７６ ＢＤ基板

Claims (5)

  1. 発光素子と、前記発光素子から出射された光ビームを偏向させる偏向部と、前記発光素子から出射され前記偏向部で偏向された前記光ビームを被走査体へと反射し入射させる少なくとも１つの反射ミラーと、前記偏向部で偏向された前記光ビームを検出する光センサとを備え、前記光ビームにより前記被走査体を走査し、前記光センサによる前記光ビームの検出タイミングに基づき前記光ビームによる前記被走査体の走査タイミングを設定する光走査装置であって、
    前記光センサは、前記偏向部に対して、前記被走査体への入射直前に前記光ビームを反射する最後段の反射ミラーよりも離間した位置に、かつ前記被走査体の有効走査領域に対応する前記光ビームの走査角度範囲の内側に配置されたことを特徴とする光走査装置。
  2. 請求項１に記載の光走査装置であって、
    前記最後段の反射ミラーは、前記光走査装置の筐体内側の一端に配置されたことを特徴とする光走査装置。
  3. 請求項１又は２に記載の光走査装置であって、
    前記偏向部で偏向された光ビームを前記光センサへと反射して入射させる検出用ミラーを備え、
    光ビームが前記検出用ミラーで反射されて前記最後段の反射ミラーの上端の上方又は下端の下方を通過し、前記光ビームが入射する位置に前記光センサを配置したことを特徴とする光走査装置。
  4. 請求項３に記載の光走査装置であって、
    前記偏向部から最後段の反射ミラーまでの光ビームの光路に設けられたｆθレンズを備え、
    前記ｆθレンズには、前記検出用ミラーに入射する光ビームが透過する光学部分が設けられ、前記光学部分が集光特性を持つことを特徴とする光走査装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の光走査装置を備え、前記光走査装置により被走査体上に潜像を形成し、前記被走査体上の潜像を可視像に現像して、前記可視像を前記被走査体から用紙に転写形成する画像形成装置。
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