JP6016645B2 - 光走査装置、及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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、電子写真方式の画像形成装置では、感光体（被走査体）表面を均一に帯電させてから、光ビームにより感光体表面を走査して、静電潜像を感光体表面に形成し、トナーにより感光体表面の静電潜像を現像して、感光体表面にトナー像を形成し、トナー像を感光体から記録用紙に転写している。

光ビームによる感光体表面の走査は、光走査装置により行われる。この光走査装置では、光ビームを出射する半導体レーザ等の発光素子、シリンドリカルレンズ、光ビームを反射して偏向させるポリゴンミラー、ｆθレンズ、偏向された光ビームを感光体表面に導いて入射させる複数の反射ミラー等を備え、偏向された光ビームにより感光体表面を走査して、感光体表面に静電潜像を形成する。また、シリンドリカルレンズやｆθレンズにより感光体表面の光ビームのスポット径を小さくして、画像品質の低下を防止している。

例えば、特許文献１では、１つの発光素子から出射された２本の光ビームを２つのシリンドリカルレンズに通し、各シリンドリカルレンズの離間距離を変更して、各光ビームのピッチを調節することができるようにしている。

また、特許文献２では、ポリゴンミラーに対して接近又は離間する方向にシリンドリカルレンズを移動させて、感光体表面の光ビームのスポット径を調節している。

特開２００９−２１０７６０号公報 特開２００７−１８７７３３号公報

ところで、光走査装置においては、ポリゴンミラーにより光ビームが偏向されると、この偏向された光ビームにより感光体表面の有効走査領域が走査され、有効走査領域に静電潜像が形成される。また、有効走査領域を走査している光ビームがｆθレンズの有効光学領域（光ビームに対して光学特性が有効に作用する領域）から外れないようにｆθレンズを位置決めしている。更に、ｆθレンズ及びシリンドリカルレンズは、感光体表面の光ビームのスポット径を小さくするために互いに関連して位置決めされている。

仮に、感光体表面の有効走査領域を単に拡大した場合は、光ビームがｆθレンズの有効光学領域から外れることがある。また、光ビームがｆθレンズの有効光学領域を通過するようにｆθレンズの位置を変更すると、感光体表面の光ビームのスポット径が大きくなる。このため、感光体表面の有効走査領域を簡単に変更することはできず、従来は、有効走査領域を固定していた。

また、特許文献１、２では、シリンドリカルレンズを移動させているが、２本の光ビームのピッチを調節したり、感光体表面の光ビームのスポット径を調節したりしているに過ぎず、感光体表面の有効走査領域を拡大もしくは変更するには及ばない。

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、被走査体の光ビームのスポット径を小さく維持しつつ、被走査体の有効走査領域を変更す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、光源から出射された光ビームを第１光学部材を介して偏向部に入射させ、前記偏向部により前記光ビームを偏向し、前記偏向された光ビームを第２光学部材を介して被走査体に入射させて、前記偏向された光ビームにより前記被走査体を走査する光走査装置であって、前記第１光学部材による前記光ビームのスポットの合焦位置が前記偏向部における前記光ビームの入射位置から前記光ビームの進行方向にずれ、前記第２光学部材による前記光ビームのスポットの合焦位置が前記被走査体における前記光ビームの入射位置に一致するように、前記第１光学部材及び前記第２光学部材を位置決めしている。

このような光走査装置では、被走査体の有効走査領域が拡大されたときには、有効走査領域を走査している光ビームが第２光学部材の有効光学領域から外れないように第２光学部材の位置を被走査体から離れる方向に（光ビームの進行方向とは逆方向に）変更する必要がある。しかしながら、第２光学部材の位置だけが変更されると、第２光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が被走査体における光ビームの入射位置からずれて、被走査体の光ビームのスポット径が大きくなる。そこで、本発明では、第１光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を偏向部における光ビームの入射位置から光ビームの進行方向に意図的にずらしている。これにより、光ビームが第２光学部材の有効光学領域から外れないような位置まで第２光学部材を光ビームの進行方向とは逆方向に変位させると同時に、第２光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を被走査体における光ビームの入射位置に一致させて、被走査体の光ビームのスポット径を小さくすることが可能になる。

ここで、一般的には、第１光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が偏向部における光ビームの入射位置に一致している。これは、第１光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が偏向部における光ビームの入射位置からずれると、偏向部の光ビームのスポット径が大きくなり、偏向部に要求される光学的な精度が非常に高くなるためである。これに対して本発明では、第１光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を偏向部における光ビームの入射位置から光ビームの進行方向にあえてずらしているため、光ビームが第２光学部材の有効光学領域から外れないように第２光学部材の位置を被走査体から離れる方向に（光ビームの進行方向とは逆方向に）変更すると同時に、第２光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を被走査体における光ビームの入射位置に一致させることができる。

また、本発明の光走査装置は、光源から出射された光ビームを第１光学部材を介して偏向部に入射させ、前記偏向部により前記光ビームを偏向し、前記偏向された光ビームを第２光学部材を介して被走査体に入射させて、前記偏向された光ビームにより前記被走査体を走査する光走査装置であって、前記偏向部に対して接近又は離間する方向に前記第１光学部材を変位させる第１変位部と、前記被走査体に対して接近又は離間する方向に前記第２光学部材を変位させる第２変位部とを備えている。

このような本発明では、第１変位部により、偏向部に対して接近又は離間する方向に前記第１光学部材を変位させることができ、第２変位部により、被走査体に対して接近又は離間する方向に第２光学部材を変位させることができる。従って、先に述べたように第１光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が偏向部における光ビームの入射位置から意図的にずらされ、光ビームが第２光学部材の有効光学領域から外れず、第２光学部材による光ビームのスポットの合焦位置が被走査体における光ビームの入射位置に一致するように、第１光学部材及び第２光学部材を位置決めすることができる。

例えば、本発明の光走査装置においては、前記第１光学部材は、前記光ビームによる前記被走査体の走査方向と直交する方向に集光特性を有するシリンドリカルレンズであり、前記第２光学部材は、前記直交する方向に集光特性を有するｆθレンズである。

また、本発明の光走査装置においては、前記第１変位部は、前記偏向部に対して接近又は離間する方向に直交する方向で互いに異なる複数の位置に設けられ、少なくとも一つの位置に設けられた前記第１変位部は、装置筐体に設けられた支持板に取り付けられたネジと、前記第１光学部材を保持するホルダーに形成された前記ネジを挿通する孔と、前記孔と前記装置筐体との間の前記ネジに遊嵌されたバネとを備えている。また、他の位置に設けられた前記第１変位部は、前記装置筐体に設けられた支持板に突設されたピンと、前記ホルダーに形成された前記ピンを挿通する孔とを備えている。

また、本発明の光走査装置においては、前記第２変位部は、前記被走査体に対して接近又は離間する方向に直交する方向で互いに異なる複数の位置に設けられ、少なくとも一つの位置に設けられた前記第２変位部は、装置筐体に設けられた支持板に取り付けられたネジと、前記第２光学部材を保持するホルダーに形成された前記ネジを挿通する孔と、前記孔と前記装置筐体との間の前記ネジに遊嵌されたバネとを備えている。また、他の位置に設けられた前記第２変位部は、前記装置筐体に設けられた支持板に突設されたピンと、前記ホルダーに形成された前記ピンを挿通する孔とを備えている。

例えば、本発明の光走査装置においては、前記第２光学部材が前記被走査体から離間する方向に変位されたときに前記第１光学部材が前記偏向部に接近する方向に変位される。

また、本発明の光走査装置においては、前記偏向部に対して接近又は離間する方向での前記第１光学部材の位置及び前記被走査体に対して接近又は離間する方向での前記第２光学部材の位置が互いに異なる第１モード（例えば標準モード）及び第２モード（例えば拡大モード）を有し、前記第２モードでは、前記第１モードに対して、前記第２光学部材が前記被走査体から離間する方向に変位されて、前記第１光学部材が前記偏向部に接近する方向に変位される。更に、前記偏向部により一定角度偏向された前記光ビームによる前記被走査体の走査領域は、前記第１モードよりも前記第２モードの方が広い。

このような第１モード（標準モード）と第２モード（拡大モード）とを選択的に設定することにより、感光体表面の有効走査領域を標準的なサイズにしたりより拡大したサイズしたりすることが容易になる。

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、第１光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を偏向部における光ビームの入射位置から光ビームの進行方向に意図的にずらしている。これにより、光ビームが第２光学部材の有効光学領域から外れないような位置まで第２光学部材を光ビームの進行方向とは逆方向に変位させると同時に、第２光学部材による光ビームのスポットの合焦位置を被走査体における光ビームの入射位置に一致させて、被走査体の光ビームのスポット径を小さくすることが可能になる。

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。 図１の光走査装置を上方から見た筐体内部の要部を概略的に示す平面図である。 光走査装置を側方から見た筐体内部の要部を感光体ドラムと共に概略的に示す側面図である。 上蓋を外した状態での光走査装置の要部を示す斜視図である。 半導体レーザ→シリンドリカルレンズ→ポリゴンミラー→第１ｆθレンズ→第２ｆθレンズ→第３ｆθレンズ→感光体ドラムという光ビームの光路を上方から視て２次元平面に展開して示す模式図である。 （ａ）は標準モードにおいて図５の光ビームの光路を側方から視て２次元平面に展開して示す模式図であり、（ｂ）は拡大モードにおいて図５の光ビームの光路を側方から視て２次元平面に展開して示す模式図である。 （ａ）は標準モードでのポリゴンミラーの反射面における光ビームのスポットを示し、（ｂ）は拡大モードでのポリゴンミラーの反射面における光ビームのスポットを示す模式図である。 感光体ドラムの表面における光ビームの入射光量の分布を示すグラフである。 第３ｆθレンズの支持構造を概略的に示す斜視図である。 第３ｆθレンズの支持構造を概略的に示す断面図である。 パスルモータにより変位される第３ｆθレンズの支持構造を概略的に示す断面図である。 シリンドリカルレンズの支持構造を概略的に示す斜視図である。 シリンドリカルレンズの支持構造を概略的に示す断面図である。 パスルモータにより変位されるシリンドリカルレンズの支持構造を概略的に示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第３ｆθレンズの他の支持構造を概略的に示す断面図である。 第３ｆθレンズの別の支持構造を概略的に示す断面図である。

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２５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表面に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２６の転写ローラ２６ａ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３１と加圧ローラ３２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２６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２６ａ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複数の搬送ローラ３５、排紙ローラ３６等が配置されている。

また、記録用紙の表面だけではなく、裏面の印字を行う場合は、記録用紙を各排紙ローラ３６から反転経路Ｒｒへと逆方向に搬送して、記録用紙の表裏を反転させ、記録用紙を各レジストローラ３４へと再度導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ３９へと搬出する。

次に、本実施形態の光走査装置１１の構成を、図２〜図４を用いて詳細に説明する。図２及び図３は、図１の光走査装置１１の筐体（装置筐体）１１１内部を上面及び側面から見て概略的に示す図であり、図３には感光体ドラム１３も示されている。図４は、上蓋を外した状態での光走査装置１１の要部を示す斜視図である。

光走査装置１１は、４つの半導体レーザ１０１から出射された各光ビームＢＭをミラーやレンズ等の各光学部材により矢印方向に回転駆動されているポリゴンミラー１０２の各反射面へと導き、各光ビームＢＭをポリゴンミラー１０２の各反射面で反射して偏向させ、反射された各光ビームＢＭをミラーやレンズ等の各光学部材によりそれぞれの感光体ドラム１３へと導き、各光ビームＢＭによりそれぞれの感光体ドラム１３を走査するというものである。

各半導体レーザ１０１からポリゴンミラー１０２までは、各半導体レーザ１０１からポリゴンミラー１０２へと向う順に、４つのコリメータレンズ１０３、４つの第１ミラー１０４ａ、１０４ｂ、シリンドリカルレンズ１０５、及び第２ミラー１０６が配置されている。

各コリメータレンズ１０３は、各半導体レーザ１０１から出射されたそれぞれの光ビームＢＭを平行光に変換する。３つの第１ミラー１０４ｂは、３つの半導体レーザ１０１からそれぞれのコリメータレンズ１０３を通じて入射して来た各光ビームＢＭを１つの第１ミラー１０４ａへと反射する。１つの第１ミラー１０４ａは、３つの第１ミラー１０４ｂで反射された各光ビームＢＭをシリンドリカルレンズ１０５へと反射する。また、他の１つの半導体レーザ１０１からコリメータレンズ１０３を透過して来た光ビームＢＭは、第１ミラー１０４ａの上方を通過してシリンドリカルレンズ１０５に入射する。シリンドリカルレンズ１０５は、副走査方向Ｘついて、各光ビームＢＭを集光してポリゴンミラー１０２の反射面もしくは該反射面の近傍でほぼ収束させかつ各光ビームＢＭのスポットをポリゴンミラー１０２の反射面もしくは該反射面の近傍で絞り、また副走査方向Ｘと直交する主走査方向Ｙについて、各光ビームＢＭをそのまま平行光として出射する。ポリゴンミラー１０２は、高速回転されており、その各反射面で各光ビームＢＭを反射して主走査方向Ｙに繰り返し偏向させる。

次に、ポリゴンミラー１０２から各感光体ドラム１３までは、ポリゴンミラー１０２から各感光体ドラム１３へと向う順に、第１ｆθレンズ１０７、第２ｆθレンズ１０８、複数の出射折返しミラー１０９、及び４つの第３ｆθレンズ１１０が配置されている。

第１ｆθレンズ１０７は、主に、ポリゴンミラー１０２の等角速度運動により主走査方向Ｙに等角速度で偏向されている各光ビームＢＭ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。また、第２ｆθレンズ１０８は、主に、副走査方向Ｘについて、ポリゴンミラー１０２からの拡散光の各光ビームＢＭを平行光に変換し、また主走査方向Ｙについて、ポリゴンミラー１０２からの平行光の各光ビームＢＭを各感光体ドラム１３の表面で所定のビーム径（スポット径）となるように集光して出射する。

各出射折返しミラー１０９は、第１及び第２ｆθレンズ１０７、１０８を透過した各光ビームＢＭを反射してそれぞれの第３ｆθレンズ１１０に入射させる。第３ｆθレンズ１１０は、主に、副走査方向Ｘについて、平行光の各光ビームＢＭを集光してそれぞれの感光体ドラム１３の表面で所定のビーム径（スポット径）となるように絞り、また主走査方向Ｙについて、第２ｆθレンズ１０８で収束光となった各光ビームＢＭをそのままそれぞれの感光体ドラム１３へと出射する。

このような光走査装置１１においては、各光ビームＢＭが、ポリゴンミラー１０２の反射面で反射されて偏向され、それぞれの光路を通って各感光体ドラム１３に入射し、各感光体ドラム１３の表面を繰返し主走査する。その一方で、各感光体ドラム１３が回転駆動されるので、各光ビームＢＭにより各感光体ドラム１３の２次元表面（周面）が走査され、各感光体ドラム１３の表面に静電潜像が形成される。

ところで、画像形成装置１の利用状況により記録用紙の最大サイズが僅かに異なり、光走査装置１１による各感光体ドラム１３の有効走査領域（静電潜像の形成領域）も僅かに異なることがある。例えば、一般向けには、各感光体ドラム１３の有効走査領域をＡ３サイズの縦幅（２９７ｍｍ）に設定していても、特定の顧客の利用状況に応じるには、各感光体ドラム１３の有効走査領域として１３インチサイズ（３２５ｍｍ）の設定が必用なことがある。

そして、感光体ドラム１３の有効走査領域を拡大する場合は、第３ｆθレンズが感光体ドラム１３に最も近いため、第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域（光ビームＢＭに対して光学特性が有効に作用する領域）の拡大が要求される。このため、例えば第３ｆθレンズ１１０の設計変更が考えられる、しかしながら、少数ロットの対応のための設計変更は、製品のコスト上昇を招く。また、多様な利用状況に応じるために逐次設計変更していたのでは、光学部材の種類が増大して、その管理が煩雑となる。

そこで、本実施形態の光走査装置１１では、ポリゴンミラー１０２に対して接近又は離間する方向にシリンドリカルレンズ１０５を変位させ、かつ各感光体ドラム１３に対して接近又は離間する方向にそれぞれの第３ｆθレンズ１１０を変位させるだけで、各感光体ドラム１３の有効走査領域の拡大縮小に対応することができるようにしている。

次に、そのようなシリンドリカルレンズ１０５及び第３ｆθレンズ１１０の変位に伴う感光体ドラム１３の有効走査領域の拡大縮小について説明する。

図５は、半導体レーザ１０１→シリンドリカルレンズ１０５→ポリゴンミラー１０２→第１ｆθレンズ１０７→第２ｆθレンズ１０８→第３ｆθレンズ１１０→感光体ドラム１３という光ビームＢＭの光路を上方から視て２次元平面に展開して示す模式図である。尚、図５においては、コリメータレンズ１０３、第１ミラー１０４ａ、１０４ｂ、第２ミラー１０６、各出射折返しミラー１０９を省略して示している。

まず、図５に示すように感光体ドラム１３の有効走査領域をＡ３サイズの縦幅（２９７ｍｍ）に設定する場合は、シリンドリカルレンズ１０５をポリゴンミラー１０２から離間した離間位置Ｐａ１に位置決めし、第３ｆθレンズ１１０を感光体ドラム１３に接近した接近位置Ｐｂ１に位置決めする。以降、この状態を標準モード（請求項に記載の第１モードに対応）と称する。

この標準モードでは、ポリゴンミラー１０２により角度α１だけ光ビームＢＭが偏向されている間に、画像データに応じて光ビームＢＭが変調されて、光ビームＢＭにより感光体ドラム１３の有効走査領域Ｑ１に静電潜像が書き込まれる。この有効走査領域Ｑ１の主走査方向Ｙの長さがＡ３サイズの縦幅（２９７ｍｍ）に一致する。

図６（ａ）は、標準モードにおいて半導体レーザ１０１から感光体ドラム１３までの光ビームＢＭの光路を側方から視て２次元平面に展開して示す模式図であり、図５と同様にコリメータレンズ１０３、第１ミラー１０４ａ、１０４ｂ、第２ミラー１０６、各出射折返しミラー１０９を省略している。図５及び図６（ａ）に示すようにシリンドリカルレンズ１０５を離間位置Ｐａ１に位置決めした場合は、シリンドリカルレンズ１０５による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇａ１がポリゴンミラー１０２の反射面に一致する。先に述べたようにシリンドリカルレンズ１０５は、副走査方向Ｘについて光ビームＢＭを集光し、主走査方向Ｙについて光ビームをそのまま出射することから、図７（ａ）に示すようにポリゴンミラー１０２の反射面１０２ａにおいては光ビームＢＭのスポットＳｐが細長い直線状のものとなる。

また、第３ｆθレンズ１１０を接近位置Ｐｂ１に位置決めした場合は、光ビームＢＭに対して光学特性が有効に作用する第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａが角度α１の偏向角度範囲に入り、第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａによる光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇｂ１が感光体ドラム１３の表面に一致する。先に述べたように第２ｆθレンズ１０８は、主に、副走査方向Ｘについて光ビームＢＭを平行光に変換し、また主走査方向Ｙについて光ビームＢＭを感光体ドラム１３の表面で所定のビーム径（スポット径）となるように集光して出射する。また、第３ｆθレンズ１１０は、副走査方向Ｘについて光ビームＢＭを感光体ドラム１３の表面で所定のビーム径（スポット径）となるように絞り、また主走査方向Ｙについて光ビームＢＭをそのまま感光体ドラム１３へと出射する。従って、主走査方向Ｙについては、第２ｆθレンズ１０８により光ビームＢＭのスポットの合焦位置が感光体ドラム１３の表面に一致され、また副走査方向Ｘについては、第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａにより光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇｂ１が感光体ドラム１３の表面に一致されて、感光体ドラム１３表面上の光ビームＢＭのスポット径が十分に小さくなる。

このような標準モードでは、副走査方向Ｘだけに着眼すると、シリンドリカルレンズ１０５による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇａ１がポリゴンミラー１０２の反射面に一致し、かつ第３ｆθレンズ１１０による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇｂ１が感光体ドラム１３の表面に一致して、感光体ドラム１３表面上に光ビームＢＭの小さなスポットが形成される。

次に、図５に示すように感光体ドラム１３の有効走査領域を１３インチサイズ（３２５ｍｍ）に設定する場合は、シリンドリカルレンズ１０５をポリゴンミラー１０２に接近した接近位置Ｐａ２に位置決めし、第３ｆθレンズ１１０を感光体ドラム１３から離間した離間位置Ｐｂ２に位置決めする。例えば、離間位置Ｐａ１から接近位置Ｐａ２への移動距離が４ｍｍ程度であって、接近位置Ｐｂ１から離間位置Ｐｂ２への移動距離が２ｍｍ程度である。以降、この状態を拡大モード（請求項に記載の第２モードに対応）と称する。

この拡大モードでは、ポリゴンミラー１０２により角度α２（＞α１）だけ光ビームＢＭが偏向されている間に、画像データに応じて光ビームＢＭが変調されて、光ビームＢＭにより感光体ドラム１３の有効走査領域Ｑ２（＞Ｑ１）に静電潜像が書き込まれる。この有効走査領域Ｑ２の主走査方向Ｙの長さが１３インチサイズ（３２５ｍｍ）に一致する。

図６（ｂ）は、拡大モードにおいて半導体レーザ１０１から感光体ドラム１３までの光ビームＢＭの光路を側方から視て２次元平面に展開して示す模式図であり、図５及び図６（ａ）と同様にコリメータレンズ１０３、第１ミラー１０４ａ、１０４ｂ、第２ミラー１０６、各出射折返しミラー１０９を省略している。図５及び図６（ｂ）に示すようにシリンドリカルレンズ１０５を接近位置Ｐａ２に位置決めした場合は、副走査方向Ｘについて、シリンドリカルレンズ１０５による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇａ２がポリゴンミラー１０２の反射面から光ビームＢＭの進行方向Ｊ（第３ｆθレンズ１１０側）にずれる。このため、図７（ｂ）に示すようにポリゴンミラー１０２の反射面１０２ａにおいては光ビームＢＭのスポットＳｐが縦幅２０μｍ程度の帯状のものとなる。

また、第３ｆθレンズ１１０をポリゴンミラー１０２に近づけて（感光体ドラム１３から離間させて）、第３ｆθレンズ１１０を離間位置Ｐｂ２に位置決めした場合は、光ビームＢＭに対して光学特性が有効に作用する第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａが、角度α１よりも広い角度α２の偏向角度範囲に入る。同時に、第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａによる光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇｂ２が感光体ドラム１３の表面に一致する。先に述べたように第３ｆθレンズ１１０は、シリンドリカルレンズ１０５と略同様に、副走査方向Ｘについて光ビームＢＭを集光し、主走査方向Ｙについて光ビームをそのまま出射する。このため、離間位置Ｐａ１から接近位置Ｐａ２へとシリンドリカルレンズ１０５が変位されて、シリンドリカルレンズ１０５による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇａ２がポリゴンミラー１０２の反射面から光ビームＢＭの進行方向Ｊにずれた状態においては、シリンドリカルレンズ１０５の変位に応じて第３ｆθレンズ１１０を接近位置Ｐｂ１から離間位置Ｐｂ２へと光ビームＢＭの進行方向Ｊとは逆方向に変位させることにより、第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａによる光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇｂ２を感光体ドラム１３の表面に一致させることができる。また、主走査方向Ｙについては、シリンドリカルレンズ１０５及び第３ｆθレンズ１１０のいずれも光ビームＢＭの集光又は拡散特性を持たないので、シリンドリカルレンズ１０５及び第３ｆθレンズ１１０が変位されても、感光体ドラム１３の表面上には、標準モードと同様の光ビームＢＭのスポットが形成される。従って、感光体ドラム１３の表面においては、光ビームＢＭのスポット径が十分に小さくなる。

このような拡大モードでは、副走査方向Ｘだけに着眼すると、シリンドリカルレンズ１０５による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇａ２をポリゴンミラー１０２の反射面（光ビームＢＭの入射位置）から光ビームＢＭの進行方向Ｊに意図的にずらしたことから、光ビームＢＭが第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａから外れないような離間位置Ｐｂ２まで第３ｆθレンズ１１０を光ビームＢＭの進行方向Ｊとは逆方向に変位させると同時に、第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａによる光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇｂ２を感光体ドラム１３の表面（光ビームＢＭの入射位置）に一致させて、感光体ドラム１３表面上の光ビームＢＭのスポットを小さくすることができる。

ここで、標準モードでは、シリンドリカルレンズ１０５による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇａ１をポリゴンミラー１０２の反射面に一致させている。これは、シリンドリカルレンズ１０５による光ビームＢＭのスポットの合焦位置をポリゴンミラー１０２の反射面からずらすと、ポリゴンミラー１０２の反射面上での光ビームＢＭのスポット径が大きくなって、光ビームを反射するポリゴンミラー１０２の反射面を広くしかつ反射面の光学精度を非常に高くする必要があるためである。

しかしながら、拡大モードでは、シリンドリカルレンズ１０５による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇａ２をポリゴンミラー１０２の反射面から光ビームＢＭの進行方向Ｊにあえてずらすことにより、光ビームＢＭが第３ｆθレンズ１１０の有効光学領域１１０ａから外れないような離間位置Ｐｂ２まで第３ｆθレンズ１１０を光ビームＢＭの進行方向Ｊとは逆方向に変位させると同時に、第３ｆθレンズ１１０による光ビームＢＭのスポットの合焦位置Ｇｂ２を感光体ドラム１３の表面に一致させることができるようにしている。

また、感光体ドラム１３の有効走査領域が広げられると、有効走査領域の両端近傍では光ビームＢＭの入射光量が低下して、記録用紙の端部では画質が低下する。図８は、感光体ドラム１３の表面における光ビームＢＭの入射光量Ｌの分布を示すグラフである。図８のグラフから明らかなように有効走査領域Ｑ２の両端近傍では光ビームＢＭの入射光量Ｌが大きく低下しており、このため記録用紙の端部では画質が低下する。しかしながら、記録用紙の端部には頁数、日時、裁断用の印等が印刷されることが多いので、感光体ドラム１３の有効走査領域Ｑ２の拡大程度が抑えられていれば、画質の低下が問題になることは殆ど無い。

次に、そのようなシリンドリカルレンズ１０５及び第３ｆθレンズ１１０を変位させるための機構について説明する。

まず、図４に示すように光走査装置１１の筐体１１１の各側壁１１２ａ、１１２ｂ内側には、それぞれの支持板１１４ａ、１１４ｂが設けられており、各支持板１１４ａ、１１４ｂに４本のレンズホルダー１１３が架け渡され、各レンズホルダー１１３にそれぞれの第３ｆθレンズ１１０が搭載されている。各レンズホルダー１１３のいずれについても、それぞれのネジ１１５がレンズホルダー１１３両端の一方の側壁凸部１１３ａの孔及びコイルバネ（図９及び図１０に示す）を通じて各支持板１１４ａ、１１４ｂにねじこまれ、各支持板１１４ａ、１１４ｂに突設されたそれぞれのピン１１６がレンズホルダー１１３両端の他方の側壁凸部１１３ｂの孔に通されて、各レンズホルダー１１３が感光体ドラム１３の表面に対して接近又は離間方向に移動可能に支持されている。

図９及び図１０は、第３ｆθレンズ１１０、レンズホルダー１１３、ネジ１１５等を概略的に示す斜視図及び断面図である。図９及び図１０に示すように２本のネジ１１５がレンズホルダー１１３両端の一方の側壁凸部１１３ａの孔及びコイルバネ１１７に通されて支持板１１４ａ、１１４ｂにねじ込まれている。また、各支持板１１４ａ、１１４ｂに突設されたそれぞれのピン１１６がレンズホルダー１１３両端の他方の側壁凸部１１３ｂの孔に挿入されている。これにより、レンズホルダー１１３が感光体ドラム１３の表面に対して接近又は離間方向に移動可能に支持されている。また、レンズホルダー１１３両端は、各コイルバネ１１７により上方に押し上げられ各ネジ１１５の頭部に当接して位置決めされる。

各支持板１１４ａ、１１４ｂに対する各ネジ１１５のねじ込み量により各ネジ１１５の頭部が上下方向に移動し、各ネジ１１５の頭部に追従してレンズホルダー１１３両端が上下方向に移動し、レンズホルダー１１３上の第３ｆθレンズ１１０が感光体ドラム１３の表面に対する接近位置Ｐｂ１又は離間位置Ｐｂ２に選択的に位置決めされる。

また、図１１に示すように、各ネジ１１５毎に、パルスモータ１２１の回転を駆動力伝達ユニット１２２を通じてネジ１１５に伝達し、パルスモータ１２１の出力軸の回転方向及び回転角度を制御して、第３ｆθレンズ１１０を感光体ドラム１３の表面に対する接近位置Ｐｂ１又は離間位置Ｐｂ２に選択的に位置決めしてもよい。例えば、画像形成装置１の操作部（図示せず）の操作により標準モード及び拡大モードのいずれかを制御部１２３に対して選択的に指示し、この指示に応答して制御部１２３が、パルスモータ１２１を制御して、第３ｆθレンズ１１０を接近位置Ｐｂ１又は離間位置Ｐｂ２に位置決めする。

尚、図１２及び図１３に示すようにネジ１３２をシリンドリカルレンズ１０５のホルダー１３１下端部の孔及びコイルバネ１３４に通して筐体１１１の支持板１３７にねじ込み、支持板１３７に突設されたピン１３３をホルダー１３１下端部の他の孔に通して、ホルダー１３１下端部をポリゴンミラー１０２に対して接近又は離間方向に移動可能に支持し、コイルバネ１３４によりホルダー１３１下端部をネジ１３２の頭に当接させて位置決めし、ネジ１３２のねじ込み量を調節して、ホルダー１３１下端部をポリゴンミラー１０２に対して接近又は離間方向に移動させ、シリンドリカルレンズ１０５をポリゴンミラー１０２に対する離間位置Ｐａ１又は接近位置Ｐａ２に選択的に位置決めしてもよい。更に、図１４に示すようにパルスモータ１３５の回転を駆動力伝達ユニット１３６を通じてネジ１３２に伝達し、パルスモータ１３５の出力軸の回転方向及び回転角度を制御して、シリンドリカルレンズ１０５をポリゴンミラー１０２に対する離間位置Ｐａ１又は接近位置Ｐａ２に位置決めしても構わない。また、各パルスモータ１２１、１３５の制御により、第３ｆθレンズ１１０を接近位置Ｐｂ１又は離間位置Ｐｂ２に位置決めすると共に、シリンドリカルレンズ１０５を離間位置Ｐａ１又は接近位置Ｐａ２に位置決めして、標準モード及び拡大モードのいずれかを選択的に設定してもよい。

また、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように第３ｆθレンズ１１０のレンズホルダーを変更することにより、第３ｆθレンズ１１０を接近位置Ｐｂ１又は離間位置Ｐｂ２に位置決めしても構わない。図１５（ａ）においては、第３ｆθレンズ１１０のレンズホルダー（第１ホルダー）１１３Ａ両端の底に脚部１１３ｄを設けて、レンズホルダー１１３Ａ両端の脚部１１３ｄを筐体１１１の各支持板１１４ａ、１１４ｂに載せて、レンズホルダー１１３Ａを支持し、第３ｆθレンズ１１０を感光体ドラム１３の表面に対する接近位置Ｐｂ１に位置決めする。また、図１５（ｂ）においては、第３ｆθレンズ１１０のレンズホルダー（第２ホルダー）１１３Ｂの底を平坦面とし、レンズホルダー１１３Ｂの底を筐体１１１の各支持板１１４ａ、１１４ｂに載せて、レンズホルダー１１３Ｂを支持し、第３ｆθレンズ１１０を感光体ドラム１３の表面に対する離間位置Ｐｂ２に位置決めする。

尚、同様に、シリンドリカルレンズ１０５についても、シリンドリカルレンズ１０５のホルダーとして２種類のものを用意しておき、各ホルダーのいずれかを適用することにより、シリンドリカルレンズ１０５をポリゴンミラー１０２に対する離間位置Ｐａ１又は接近位置Ｐａ２に選択的に位置決めしてもよい。

また、図１６に示すように第３ｆθレンズ１１０のレンズホルダー１１３Ｃ両端にそれぞれの凸部１１３ｆを設け、また筐体１１１の各支持板１１４ａ、１１４ｂに一対の支持壁１４３をそれぞれ突設して、各支持壁１４３の対向面に互いに異なる高さの第１凹部（第１位置決め部）１４１及び第２凹部（第２位置決め部）１４２をそれぞれ設け、レンズホルダー１１３Ｃ両端の凸部１１３ｆを各支持壁１４３の第１凹部１４１又は第２凹部１４２に嵌合させることにより、第３ｆθレンズ１１０を感光体ドラム１３の表面に対する接近位置Ｐａ２又は離間位置Ｐｂ２に位置決めしてもよい。

尚、同様に、シリンドリカルレンズ１０５についても、シリンドリカルレンズ１０５のホルダーに凸部を設け、筐体１１１側に互いに異なる位置の第１凹部及び第２凹部を設け、ホルダーの凸部を第１凹部又は第２凹部に嵌合させることにより、シリンドリカルレンズ１０５をポリゴンミラー１０２に対する離間位置Ｐａ１又は接近位置Ｐａ２に選択的に位置決めしても構わない。

ところで、上記実施形態では、第１乃至第３ｆθレンズ１０７、１０８、１１０を例示しているが、光学系の設計によっては、単一のｆθレンズだけを適用したり、第１及び第２ｆθレンズを適用して、第３ｆθレンズを省略したりすることがある。このような場合は、第３ｆθレンズの代わりに、光ビームＢＭが感光体ドラム１３に入射する直前に透過する他のシリンドリカルレンズを適用して、シリンドリカルレンズ１０５を離間位置Ｐａ１又は接近位置Ｐａ２に位置決めすると共に、他のシリンドリカルレンズを接近位置Ｐｂ１又は離間位置Ｐｂ２に位置決めすればよい。

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
２６ 転写装置
２１ 中間転写ベルト
１０１ 半導体レーザ（発光素子）
１０２ ポリゴンミラー（偏向部）
１０３ コリメータレンズ
１０４ａ、１０４ｂ 第１ミラー
１０５ シリンドリカルレンズ（第１光学部材）
１０６ 第２ミラー
１０７ 第１ｆθレンズ
１０８ 第２ｆθレンズ
１０９ 出射折り返しミラー
１１０ 第３ｆθレンズ（第２光学部材）
１１１ 筐体
１１２ａ、１１２ｂ 側壁
１１３、１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ レンズホルダー
１１４ａ、１１４ｂ 支持板
１１５ ネジ（第２変位部）
１１６ ピン（第２変位部）
１１７ コイルバネ（第２変位部）
１２１ パルスモータ（第２変位部）
１２２ 駆動力伝達ユニット（第２変位部）
１２３ 制御部
１３１ ホルダー
１３２ ネジ（第１変位部）
１３３ ピン（第１変位部）
１３４ コイルバネ（第１変位部）
１３５ パルスモータ（第１変位部）
１３６ 駆動力伝達ユニット（第１変位部）

Claims (12)

1. 光源から出射された光ビームを第１光学部材を介して偏向部に入射させ、前記偏向部により前記光ビームを偏向し、前記偏向された光ビームを第２光学部材を介して被走査体に入射させて、前記偏向された光ビームにより前記被走査体を走査する光走査装置であって、
   前記偏向部に対して接近又は離間する方向に前記第１光学部材を変位させる第１変位部と、
   前記被走査体に対して接近又は離間する方向に前記第２光学部材を変位させる第２変位部とを備え、
   前記偏向部に対して接近又は離間する方向での前記第１光学部材の位置及び前記被走査体に対して接近又は離間する方向での前記第２光学部材の位置が互いに異なる第１モード及び第２モードを有し、前記第２モードでは、前記第１モードに対して、前記第２光学部材が前記第２変位部により前記被走査体から離間する方向に変位され、前記第１光学部材が前記第１変位部により前記偏向部に接近する方向に変位されることにより、前記偏向部により一定角度偏向された前記光ビームによる前記被走査体の走査領域は、前記第１モードよりも前記第２モードの方が広い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、
   前記第１変位部は、前記偏向部に対して接近又は離間する方向に直交する方向で互いに異なる複数の位置に設けられ、少なくとも一つの位置に設けられた前記第１変位部は、装置筐体に設けられた支持板に取り付けられたネジと、前記第１光学部材を保持するホルダーに形成された前記ネジを挿通する孔と、前記孔と前記装置筐体との間の前記ネジに遊嵌されたバネとを備えていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項２に記載の光走査装置であって、
   他の位置に設けられた前記第１変位部は、前記装置筐体に設けられた支持板に突設されたピンと、前記ホルダーに形成された前記ピンを挿通する孔とを備えていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項２又は３に記載の光走査装置であって、
   前記第１変位部は、前記ネジを調節することで、前記第１モードまたは前記第２モードのいずれかのモードに対応した位置に位置決めされることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１に記載の光走査装置であって、
   前記第２変位部は、前記被走査体に対して接近又は離間する方向に直交する方向で互いに異なる複数の位置に設けられ、少なくとも一つの位置に設けられた前記第２変位部は、装置筐体に設けられた支持板に取り付けられたネジと、前記第２光学部材を保持するホルダーに形成された前記ネジを挿通する孔と、前記孔と前記装置筐体との間の前記ネジに遊嵌されたバネとを備えていることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項５に記載の光走査装置であって、
   他の位置に設けられた前記第２変位部は、前記装置筐体に設けられた支持板に突設されたピンと、前記ホルダーに形成された前記ピンを挿通する孔とを備えていることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項５又は６に記載の光走査装置であって、
   前記第２変位部は、前記ネジを調節することで、前記第１モードまたは前記第２モードのいずれかのモードに対応した位置に位置決めされることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１に記載の光走査装置であって、
   前記第１変位部が前記第１光学部材を保持するホルダーであり、前記偏向部に対して接近する位置に位置決めする第１ホルダーと、前記偏向部に対して離間する位置に位置決めする第２ホルダーとを備え、前記第１ホルダーまたは前記第２ホルダーのいずれかを用いて装置筐体に設けられた支持板に支持されることで、前記第１光学部材が前記接近する位置または前記離間する位置のいずれかに位置決めされることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１に記載の光走査装置であって、
   前記第２変位部が前記第２光学部材を保持するホルダーであり、前記被走査体に対して接近する位置に位置決めする第１ホルダーと、前記被走査体に対して離間する位置に位置決めする第２ホルダーとを備え、前記第１ホルダーまたは前記第２ホルダーのいずれかを用いて装置筐体に設けられた支持板に支持されることで、前記第２光学部材が前記接近する位置または前記離間する位置のいずれかに位置決めされることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１に記載の光走査装置であって、
    前記第１変位部は、装置筐体に設けられた支持板と、前記第１光学部材を保持するホルダーとからなり、前記支持板には、前記偏向部に対して接近する位置に位置決めする第１位置決め部と、前記偏向部に対して離間する位置に位置決めする第２位置決め部とを備え、前記ホルダーが前記第１位置決め部に保持されることで前記第１光学部材が前記接近する位置に位置決めされ、前記ホルダーが前記第２位置決め部に保持されることで前記第１光学部材が前記離間する位置に位置決めされることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１に記載の光走査装置であって、
    前記第２変位部は、装置筐体に設けられた支持板と、前記第２光学部材を保持するホルダーとからなり、前記支持板には、前記被走査体に対して接近する位置に位置決めする第１位置決め部と、前記被走査体に対して離間する位置に位置決めする第２位置決め部とを備え、前記ホルダーが前記第１位置決め部に保持されることで前記第２光学部材が前記接近する位置に位置決めされ、前記ホルダーが前記第２位置決め部に保持されることで前記第２光学部材が前記離間する位置に位置決めされることを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１から１１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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