JP5038239B2 - 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。

レーザ光を用いて画像を形成する画像形成装置としては、例えば、回転する感光ドラムの表面を、レーザ光で走査することにより、感光ドラム表面に潜像を形成し、この潜像を可視化して得られたトナー像を、記録媒体としての用紙上に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置が知られている。

近年、この種の画像形成装置に関しては、光源装置、偏向器、及び走査レンズまでを、例えば樹脂モールド製やアルミダイキャスト製の１つのコアハウジングに収納し、偏向器から感光体ドラムまでに配置される例えば折り返しミラー、走査レンズ等の光学部品を、上述のコアハウジングに一体化されるサブハウジングに収納する装置が提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。

特許文献１及び２に記載された装置では、例えば、設計変更などにより感光体ドラムの間隔が変化した場合などにも、コアハウジングを共通して用いることができる。このため、開発期間の短縮化、及び部品の共通化を実現することができ、結果的に装置の製造コストを削減することが可能となる。

また、タンデム式のカラー画像形成装置（光走査装置）においては、各色のトナーに対応する感光体ドラム上の画像（トナー像）を、記録媒体上で高精度に重ね合わせる必要がある。このため、光走査装置には、各色のトナーに対応する感光体ドラム上の走査位置（特に、副走査方向の位置）を検出し、その検出結果に基づき走査位置を補正する必要がある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００６−１２６５０６号公報 特許第４０２７８７０号公報 特開２００５−２０８５１３号公報

一般に、画像形成装置に用いられる光走査装置においては、画像領域（露光領域）に対応する走査領域の書込開始タイミングを検出するための同期検知センサは、走査領域の外側に配備される。このため、同期検知用のレーザ光としては、被走査面上の走査領域に入る直前のレーザ光の一部が分離されたものが用いられ、この分離されたレーザ光はミラーなどの光学素子によって、同期検知センサに入射される。

したがって、偏光器からから被走査面（感光体ドラム表面）までのレーザ光の光路上に複数の折り返しミラーが配備されているような光走査装置においては、偏光器から同期検知センサまでの光路（同期ビーム用光路）を折り返しミラーの両端部外側に配備する必要が生じることが多くなり、メカレイアウト上の制約が多大となる。特に、二体化されたハウジングを有する装置の場合には、対向する側板間に折り返しミラーが架橋支持されている関係上、同期ビーム用光路を確保することが非常に困難であった。

また、レーザ光による走査位置を検出するための検出器は、所定の取り付け位置に正確に取り付ける必要があり、例えば、経時的に、或いは、温度変化に伴い、各光学素子との相対位置関係が変動してしまうと、感光体ドラム上（被走査面上）の走査位置と、検出センサにより検出される走査位置との関係にずれが生じてしまい、正確に走査位置を検出できなくなるという不都合がある。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、レーザ光を高精度に検出し、その検出結果に基づいて被走査面を精度よく走査することが可能な光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高精細な画像を精度よく形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明は第１の観点からすると、被走査面を走査する光走査装置であって、レーザ光を射出する光源と；前記光源から射出されたレーザ光を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向されたレーザ光を前記被走査面に導くための複数の折り返しミラーと；前記光源及び前記偏向器の少なくとも一方を保持するとともに前記複数の折り返しミラーを側壁で支持して内部に保持するハウジングと；前記側壁の外壁面に取り付けられたホルダと；前記側壁に形成された開口を介して前記ハウジング内に一部が挿入された状態で前記ホルダに保持され、前記複数の折り返しミラーのうちの一の折り返しミラーで反射されたレーザ光を前記一部で前記開口に向けて反射する光路分離ミラーと；前記ホルダに保持され、前記光路分離ミラーで反射され前記開口を通過したレーザ光を受光する受光素子と；を備える光走査装置である。

これによれば、受光素子によりレーザ光を精度よく検出することが可能となり、結果的に、精度よく画像を形成することが可能となる。

また、本発明は第２の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像装置と；前記現像装置により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、光学的な調整が精度よく行われた光走査装置によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置５００の概略構成を示す図である。

画像形成装置５００は、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンのトナー像を普通紙（用紙）上に重ね合わせて転写することにより、多色画像を印刷するタンデム方式のカラープリンタである。この画像形成装置５００は、図１に示されるように、光走査装置１００、４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙コロ５４、第１レジストローラ５６、第２レジストローラ５２、定着ローラ５０、排紙ローラ５８、上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置、及び上記構成部品を収容するハウジング５０１などを備えている。

ハウジング５０１には、上面に印刷が終了した用紙が排出される排紙トレイ５０１ａが形成され、その排紙トレイ５０１ａの下方に光走査装置１００が配置されている。

光走査装置１００は、感光ドラム３０Ａに対しては、上位装置（パソコン等）から供給された画像情報に基づいて変調された黒色画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｂに対してはシアン画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｃに対してはマゼンダ画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｄに対してはイエロー画像成分のレーザ光を走査する。なお、光走査装置１００の構成については後述する。

４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、その表面に、レーザ光が照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置１００の下方にＸ軸方向に沿って等間隔に配置されている。

感光ドラム３０Ａは、ハウジング５０１内部の−Ｘ側端部にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転されるようになっている。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ３２Ａが配置され、２時の位置にトナーカートリッジ３３Ａが配置され、１０時の位置にクリーニングケース３１Ａが配置されている。

帯電チャージャ３２Ａは、長手方向をＹ軸方向として、感光ドラム３０Ａの表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム３０Ａの表面を所定の電圧で帯電させる。

トナーカートリッジ３３Ａは、黒色画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ａとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ａの表面に供給する。

クリーニングケース３１Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム３０Ａの表面に接するように配置されている。感光ドラム３０Ａの表面に吸着されたトナーは、感光ドラム３０Ａの回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース３１Ａの内部に回収される。

感光ドラム３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、感光ドラム３０Ａと同等の構成を有し、感光ドラム３０Ａの＋Ｘ側に所定間隔隔てて順番に配置されている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム３０Ａと同様の位置関係で、帯電チャージャ３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄがそれぞれ配置されている。

帯電チャージャ３２Ｂ〜３２Ｄは、前述した帯電チャージャ３２Ａと同様に構成され、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面を所定の電圧で帯電させる。

トナーカートリッジ３３Ｂ〜３３Ｄは、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面にそれぞれ供給する。

クリーニングケース３１Ｂ〜３１Ｄは、クリーニングケース３１Ａと同様に構成され、同様に機能する。

以下、感光ドラム３０Ａ、帯電チャージャ３２Ａ、トナーカートリッジ３３Ａ及びクリーニングケース３１Ａを合わせて第１ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｂ、帯電チャージャ３２Ｂ、トナーカートリッジ３３Ｂ及びクリーニングケース３１Ｂを合わせて第２ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｃ、帯電チャージャ３２Ｃ、トナーカートリッジ３３Ｃ及びクリーニングケース３１Ｃを合わせて第３ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｄ、帯電チャージャ３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｄを合わせて第４ステーションと呼ぶものとする。

転写ベルト４０は、無端環状の部材で、感光ドラム３０Ａ，３０Ｄの下方にそれぞれ配置された従動ローラ４０ａ，４０ｃと、これらの従動ローラ４０ａ，４０ｃより少し低い位置に配置された駆動ローラ４０ｂに、上端面が感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの下端面に接するように巻回されている。そして、駆動ローラ４０ｂが図１における反時計回りに回転することにより、反時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転される。また、転写ベルト４０の＋Ｘ側端部近傍には、上述した帯電チャージャ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄとは逆極性の電圧が印加された転写チャージャ４８が配置されている。

給紙トレイ６０は、転写ベルト４０の下方に配置されている。この給紙トレイ６０は略直方体状のトレイであり、内部に印刷対象としての複数枚の用紙６１が積み重ねられて収納されている。そして、給紙トレイ６０の上面の＋Ｘ側端部近傍には矩形状の給紙口か形成されている。

給紙コロ５４は、給紙トレイ６０から用紙６１を一枚ずつ取り出し、一対の回転ローラから構成される第１レジストローラ５６を介して、転写ベルト４０と転写チャージャ４８によって形成される隙間に導出する。

定着ローラ５０は、一対の回転ローラから構成され、用紙６１を過熱するとともに加圧し、第２レジストローラ５２を介して、排紙ローラ５８へ導出する。

排紙ローラ５８は、一対の回転ローラから構成され、導出された用紙６１を排紙トレイ５０１ａに順次スタックする。

次に、光走査装置１００の構成について説明する。図２は光走査装置１００の斜視図である。図２に示されるように、光走査装置１００は、光源装置７０Ａ，７０Ｂなどが取り付けられたコアハウジング１２０、コアハウジング１２０から射出されたレーザ光を各感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄへ導く光学系などが収容されたサブハウジング１１０を有している。

図３は、コアハウジング１２０を、該コアハウジング１２０に収容された光学素子などとともに示す平面図である。図３に示されるように、コアハウジング１２０は、ポリゴンミラー１０４、１組の第１走査レンズ１０５Ａ，１０５Ｂ、１組のシリンドリカルレンズユニット２０３Ａ，２０３Ｂが収容される平面視長方形状の第１部分と、光源装置７０Ａ，７０Ｂが、それぞれの光軸がＹ軸に対して傾斜した状態で取り付けられるとともに、それぞれの光源装置７０Ａ，７０Ｂの光軸上にそれぞれ配置されたアパーチャ部材２０１Ａ，２０１Ｂ、及び分割プリズム２０２Ａ，２０２Ｂが収容される第２部分とを含む、例えばアルミダイキャスト製の容体である。

図４は光源装置７０Ａの斜視図である。光源装置７０Ａ，７０Ｂは、それぞれ同等の構成を有し、図４に代表的に示される光源装置７０Ａのように、例えばＶＣＳＳＥＬなどの、発光源が二次元的に配置され複数のレーザ光を射出する面発光型のレーザアレイが実装された基板７１と、基板７１を支持する支持部材７２と、該支持部材に固定され、前記レーザアレイから射出された複数本のレーザ光それぞれを略平行光に整形するカップリングレンズ７４を支持するレンズ支持部材７３と含んで構成されている。

前記レンズ支持部材７３には、図４における＋ｘ方向へ環状に突出した環状凸部７３ａと、該環状凸部７３ａの下端部から＋ｘ方向に延設され、前記カップリングレンズ７４を保持する保持部７３ｂが形成されている。

そして、光源装置７０Ａ，７０Ｂそれぞれは、前記環状凸部７３ａが、コアハウジング１２０の側壁に設けられた開口部に嵌合することで、コアハウジング１２０に装着されている。また、この状態のときには、光源装置７０Ａ，７０Ｂのカップリングレンズ７４の光軸はそれぞれ、図３におけるＸＹ平面に平行となり、それぞれの光軸はコアハウジング１２０の第１部分中央部で交差するようになっている。

前記アパーチャ部材２０１Ａ，２０１Ｂそれぞれは、光源装置７０Ａ，７０Ｂそれぞれの光軸乗に配置され、光源装置７０Ａ，７０Ｂそれぞれから射出されたレーザ光の断面形状を所望の形状に整形する。

前記分割プリズム２０２Ａ，２０２Ｂそれぞれは、光源装置７０Ａ，７０Ｂそれぞれの光軸乗に配置され、アパーチャ部材２０１Ａ，２０１Ｂを経由したレーザ光を、上下方向（副走査方向）に所定距離隔てた２本のレーザ光に分割する。

シリンダレンズユニット２０３Ａ，２０３Ｂそれぞれは、分割プリズム２０２Ａ，２０２Ｂそれぞれによって、分割されたレーザ光それぞれに対応して上下に隣接して配置された１組のシリンドリカルレンズをそれぞれ有している。そして、対応するレーザ光それぞれをポリゴンミラー１０４へ集光する。

前記ポリゴンミラー１０４は、コアハウジング１２０の第１部分のほぼ中央に、Ｚ軸に平行な軸回りに回転可能に配置されている。このポリゴンミラー１０４は、側面にレーザ光の偏向面が形成された１組の正４角柱状部材からなり、それぞれの部材は相互に４５度位相がずれた状態で上下方向に隣接して配置されている。そして、不図示の回転機構により、Ｚ軸に平行な軸回りに回転されている。光源装置７０Ａ，７０Ｂそれぞれから射出され、ポリゴンミラー１０４に入射するレーザ光は、位相の４５度異なる偏向面でそれぞれ偏向走査される。

前記第１走査レンズ１０５Ａ，１０５Ｂは、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ側及び＋Ｘ側に配置されている。前記第１走査レンズ１０５Ａ，１０５Ｂそれぞれは、レーザ光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１０４により、一定の角速度で偏向されるレーザ光の像面をＹ軸に対して等速移動させる。この第１走査レンズ１０５Ａ，１０５Ｂを通過したレーザ光は、コアハウジング１２０の側壁に形成された開口部からＸＹ平面に平行な方向へ射出される。

図５は、コアハウジング１２０とサブハウジング１１０とを展開して示す図である。図５に示されるように、前記サブハウジング１１０は、板金加工等によって形成された長手方向をＸ軸方向とする一対の側板１１１，１１２と、これらの側板１１１，１１２を連結する５つの連結部材１１３を含んで構成されている。

前記側板１１１，１１２それぞれは、例えば金属板を板金加工することにより形成され、複数の開口部が設けられている。また、図５に示されるように、側板１１２の中央部には矩形上の切り欠き部が形成され、該切り欠き部には側板１１２の一部が水平に折り曲げられることに形成された折り曲げ部１１２ａが形成さている。更に、この切り欠き部には、折り曲げ部１１２ａの上面から上方に突出する２つの突出部１１２ｃが形成されている。

前記連結部材１１３は断面Ｕ字状の部材であり、両端部がそれぞれ側板１１１，１１２にそれぞれ固定されている。こにより、側板１１１，１１２は相互に平行になった状態で連結される。

上述のように構成されたサブハウジング１１０には、それぞれ同等の構成を有する４つの第２走査レンズ３０７Ａ〜３０７Ｄ、及び複数の折り返しミラーＭが保持されている。

前記第２走査レンズ３０７Ａ〜３０７Ｄは、図６（Ａ）に代表的に示される第２走査レンズ３０７Ａのように、長手方向をＹ軸方向とするレンズである。この第２走査レンズ３０７Ａは、ブラケット３０８を介して、サブハウジング１１０に取り付けられる。

本実施形態では、例えば図６（Ａ）に示されるように、第２走査レンズ３０７Ａには、その中央部に−Ｘ方向に突出する突出部３０７ａが形成されている。また、ブラケット３０８は、長手方向をＹ軸方向とする部材であり、両端部にはサブハウジング１１０の側板１１１，１１２に形成された開口部に係止される係止部３０８ｃが形成され、中央部に切り欠き部３０８ａが形成されている。そして、第２走査レンズ３０７Ａは、その突出部３０７ａが、ブラケット３０８に形成された切り欠き部３０８ａに嵌合することで、ブラケットに対して位置決めされ、更に両端部がブラケット３０８に形成された支持部３０８ｂに支持された状態で、図６（Ｂ）に示されるようにブラケット３０８に保持される。

第２走査レンズ３０７Ａを保持したブラケット３０８は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を総合してみるとわかるように、ブラケット３０８の両端部に形成された係止部３０８ｃそれぞれが、側板１１１，１１２に形成された開口部に係止されることで、側板１１１と側板１１２との間に架設される。なお、第２走査レンズの取り付け方法については、特許４０２７８７０号公報に開示されている。

前記折り返しミラーＭについても、同様に両端部が側板１１１，１１２に形成された開口部に係止されるとともに、弾性部材などによって押圧固定されることで、側板１１１と側板１１２との間に架設される。

上述したコアハウジング１２０とサブハウジング１１０は、図５を参酌するとわかるように、コアハウジング１２０に設けられたスリット１２０ｃに、サブハウジング１１０に設けられた突出部１１２ｃが挿入された状態で、コアハウジング１２０の下面が折り曲げ部１１２ａに支持され、更にコアハウジング１２０の−Ｙ側の側面が側板１１１にボルト等に固定されることで一体化される（図２参照）。

本実施形態では、図２に示されるように、サブハウジング１１０を構成する側板１１２の＋Ｙ側には感光ドラム３０Ｃ，３０Ｄにそれぞれ対応する走査位置検出ユニット１３０Ｃ，１３０Ｄ、と感光ドラム３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ対応する同期検知ユニット１４０Ａ，１４０Ｂが設けられている。また、図８に示されるように、サブハウジング１１０を構成する側板１１１の−Ｙ側には感光ドラム３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ対応する走査位置検出ユニット１３０Ａ，１３０Ｂ、と感光ドラム３０Ｃ，３０Ｄにそれぞれ対応する同期検知ユニット１４０Ｃ，１４０Ｄが設けられている。

前記走査位置検出ユニット１３０Ａ，１３０Ｂは、図９に代表的に示される走査位置検出ユニット１３０Ａのように側板１１１に取り付けられたホルダ１３１と、このホルダ１３１に保持される走査位置検出センサ１３２、光路分離ミラー１３３、光路分離ミラー１３３に反射されたレーザ光を走査位置検出センサ１３２に入射させる反射ミラー１３４を備えている。

前記ホルダ１３１は、例えば、低コストな樹脂製或いは熱膨張率の低いアルミニウム等の金属を素材とし、前記走査位置検出センサ１３２、光路分離ミラー１３３、及び反射ミラー１３４が、例えば、ネジ、スプリング等によって、或いは接着材等によって固定されている。そして、図９に示されるように、ホルダ１３１は、光路分離ミラー１３３の一部が側板１１１に設けられた開口に挿入された状態で、側板１１１にネジ等により固定されている。

前記走査位置検出ユニット１３０Ｃ，１３０Ｄは、図１０に代表的に示される走査位置検出ユニット１３０Ｄのように側板１１２に取り付けられたホルダ１３１と、このホルダ１３１に保持される走査位置検出センサ１３２、及び光路分離ミラー１３３を備えている。

前記ホルダ１３１は、例えば、樹脂製或いは熱膨張率の低いアルミ等の金属を素材とし、前記走査位置検出センサ１３２、及び光路分離ミラー１３３が、例えば、ネジ、スプリング等によって、或いは接着材等によって固定されている。そして、図１０に示されるように、ホルダ１３１は、光路分離ミラー１３３の一部が側板１１２に設けられた開口に挿入された状態で、側板１１１にネジ等により固定されている。

なお、前記走査位置検出ユニットに用いられるセンサは、例えば特開２００５−２０８５１３号公報に開示されている。

また、同期検知ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄは、側板１１２に取り付けられるホルダと、このホルダに保持される同期検知センサ１４２、光路分離ミラー１４３、光路分離ミラー１４３に反射されたレーザ光を同期検知センサ１４２に入射させる反射ミラー１４４を備えている（図１２参照）。そして、同期検知ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄの同期検知センサ１４２、光路分離ミラー１４３、及び反射ミラー１４４は、例えば走査位置検出ユニット１３０Ａ等と同様に、側板１１１，１１２にそれぞれ固定されたホルダによって保持されている。

次に、上述のように構成された光走査装置１００を備える画像形成装置５００の動作について説明する。上位装置などから画像情報が供給されると、光源装置７０Ａ，７０Ｂそれぞれから複数本のレーザ光が射出される。そして、光源装置７０Ａ，７０Ｂそれぞれから射出されたレーザ光は、アパーチャ部材２０１Ａ，２０１Ｂで所定のビーム形状に整形された後に分割プリズム２０２Ａ，２０２Ｂで上下方向に２分割される。分割されたレーザ光それぞれは、シリンダレンズユニット２０３Ａ，２０３Ｂによってポリゴンミラー１０４の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー１０４で偏向されたレーザ光は、第１走査レンズ１０５Ａ，１０５Ｂへそれぞれ入射する。ポリゴンミラー１０４は、モータ等により、反時計回りに回転される。

第１走査レンズ１０５Ａに入射した上方のレーザ光は、図１１及び図１２の光学的レイアウト図を見るとわかるように、第２走査レンズ３０７Ｂに入射し、その後感光ドラム３０Ｂの表面に集光される。また、第１走査レンズ１０５Ａに入射した下方のレーザ光は、第２走査レンズ３０７Ａへ入射し、その後感光ドラム３０Ａの表面に集光される。本実施形態では、ポリゴンミラー１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方のレーザ光による感光ドラム３０Ｂの走査と、下方のレーザ光による感光ドラム３０Ａの走査は、同期検知ユニット１４０Ａ，１４０Ｂからの同期信号の変化に基づいて＋Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。なお、同期信号は、同期検知ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの同期検知センサ１４２へ、光路分離ミラー１４３及び反射ミラー１４４を介してレーザ光が入射した際にローレベルとなる信号である。

また、第１走査レンズ１０５Ｂへ入射した上方のレーザ光は、第２走査レンズ３０７Ｃに入射し、その後感光ドラム３０Ｃの表面に集光される。また、第１走査レンズ１０５Ｂへ入射した下方のレーザ光は、第２走査レンズ３０７Ｄへ入射し、その後感光ドラム３０Ｄの表面に集光される。本実施形態では、ポリゴンミラー１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方のレーザ光による感光ドラム３０Ｃの走査と、下方のレーザ光による感光ドラム３０Ｄの走査は、同期検知ユニット１４０Ｃ，１４０Ｄからの同期信号の変化に基づいて＋Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。

感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄそれぞれの表面の感光層は、帯電チャージャ３２Ａ〜３２Ｄにより所定の電圧で帯電されることにより、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、上述したように、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄがそれぞれ走査されると、レーザ光が集光したところの感光層が導電性を有するようになり、その部分では電位がほぼ零となる。したがって、図１の矢印の方向にそれぞれ回転している感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄが、画像情報に基づいて変調されたレーザ光によって走査されるとことにより、それぞれの感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面には、電荷の分布により規定される静電潜像が形成される。

感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄそれぞれの表面に静電潜像が形成されると、図１に示されるトナーカートリッジ３３Ａ〜３３Ｄの現像ローラにより、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄそれぞれの表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ３３Ａ〜３３Ｄそれぞれの現像ローラは感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄと逆極性の電圧により帯電されているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄと同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することにより、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。

上述のように画像情報に基づいて第１ステーション、第２ステーション、第３ステーション、及び第４ステーションで形成されたそれぞれのトナー像は、転写ベルト４０の表面に重ねあわされた状態で転写され、給紙トレイ６０から取り出された用紙６１の表面に、転写チャージャ４８によって転写され、定着ローラ５０により定着される。そして、このように画像が形成された用紙６１は、排紙ローラ５８により排紙され、順次排紙トレイ５０１ａにスタックされる。

また、本実施形態では、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの走査領域の走査が終了すると，偏向走査されたレーザ光が、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄの走査位置検出センサ１３２へ、光路分離ミラー１３３，反射ミラー１３４を介して入射するようになっている。

図１３は、レーザ光が走査位置検出ユニット１３０Ａの走査位置検出センサ１３２に受光されている様子を示す図である。図１３に示されるように、レーザ光は光路分離ミラー１３３によって分岐された後に、反射ミラー１３４を介して走査位置検出センサ１３２に入射することとなるが、本実施形態では、反射ミラー１３４と走査位置検出センサ１３２はＸＹ平面に平行な同一面内に配置され、反射ミラー１３４と走査位置検出センサ１３２との間のレーザ光の光路はＸＹ平面に平行となるようになっている。

以上説明したように、本実施形態では、偏向されたレーザ光を受光する走査位置検出センサ１３２と、レーザ光を反射して走査位置検出センサ１３２に入射させる光路分離ミラー１３３及び反射ミラー１３４とが、ホルダ１３１によって一体的に保持され、このホルダ１３１は、第２走査レンズ３０７Ａ〜３０７Ｄ及び複数の折り返しミラーＭなどが収容されるサブハウジング１１０に固定されている。これにより、光路分離ミラー１３３及び反射ミラー１３４との相対位置関係が一定に維持されるとともに、走査位置検出センサ１３２と、第２走査レンズ３０７Ａ〜３０７Ｄ及び複数の折り返しミラーＭとの相対位置関係も一定に維持される。したがって、走査位置検出センサ１３２によってレーザ光を精度よく検出することが可能となり、結果的に、精度よくレーザ光の走査位置を検出することができる。

また、本実施形態では、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄの光路分離ミラー１３３、及び同期検知ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄの光路分離ミラー１４３の一部が側板１１１，１１２に設けられた開口部に挿入されている。これにより、サブハウジング１１０を小型化することができる。

また、本実施形態では、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄに最も近い折り返しミラーＭを通過したレーザ光が、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄの光路分離ミラー１３３、及び同期検知ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄの光路分離ミラー１４３を介して、走査位置検出センサ１３２，同期検知センサ１４２に導かれる。したがって、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄ、及び同期検知ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄと、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの光学的位置関係を一定に維持することが容易となる。

また、本実施形態では、反射ミラー１３４と走査位置検出センサ１３２はＸＹ平面に平行な同一面内に配置され、反射ミラー１３４と走査位置検出センサ１３２との間のレーザ光の光路はＸＹ平面に平行となるようになっている。これにより、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄ、及び同期検知ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄに含まれる光学素子のレイアウトの自由度を拡大することができる。

また、本実施形態では、図１０に示されるように、側板１１２に固定されたホルダ１３１は、感光ドラム３０Ｄに最も近い折り返しミラーＭを保持している。これにより、走査位置検出センサ１３２と、前記折り返しミラーＭとの相対位置関係が一定に維持される。なお、ホルダ１３１が保持する折り返しミラーは、前記折り返しミラーの上流側にある折り返しミラーであってもよい。

なお、本実施形態では、光走査装置１００は、コアハウジング１２０とサブハウジング１１０とを備えているが、これに限らず、コアハウジングとサブハウジングとが一体的に構成されたハウジングを備えていてもよい。

なお、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄのホルダ１３１の素材としては、樹脂又はアルミニウム等の金属が考えられる。しかしながら、各素子間の相対位置関係を精度よく維持したい場合には、アルミニウム等を採用することが望ましい。また、ホルダ１３１を、側板１１１，１１２に対して高精度に位置決めする必要がある場合には、側板１１１，１１２に位置決め用の貫通穴や半抜き、或いはエンボス等の位置決め手段を設けることが望ましい。また、第１走査レンズ１０５Ａ，１０５Ｂ、第２走査レンズ３０７Ａ〜３０７Ｄ、折り返しミラーＭ、光路分離ミラー１３３等の取り付け姿勢の誤差の影響で、レーザ光が走査位置検出センサ１３２に入射しなくなる恐れがある場合には、側板１１１，１１２に位置決め手段を設けず、ホルダ１３１の姿勢調整、位置調整を行った後に、該ホルダ１３１を固定することとしてもよい。

また、一般に板金部品、(例えば側板１１１，１１２等)は、板厚１ｍｍ〜２ｍｍ程度であるため放熱性がよく、また、コアハウジング１２０を構成する素材（アルミニウム等）と比較して熱膨張率が低い。そのため、折り返しミラーＭや第２走査レンズ３０７Ａ〜３０７Ｄ、走査位置検出センサ１３２、光路分離ミラー１３３等は、コアハウジング１２０に組み付けられている光源装置７０Ａ，７０Ｂや、ポリゴンミラー１０４の駆動機構（不図示）から発生する熱の影響を受けづらく、熱による各素子やセンサの取り付け位置や姿勢の変化を抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、側板１１１，１１２の内側に、折り返しミラーＭや第２走査レンズ３０７Ａ〜３０７Ｄ、及びコアハウジング１２０が収納されており、空間的な余裕が少ない。特に、第２走査レンズ３０７Ａ〜３０７Ｄを保持するブラケット３０８や折り返しミラーＭが、側板１１１，１１２の間に架橋支持されているため、サブハウジング１１０内部において、ブラケット３０８及び折り返しミラーＭの両端部外側に、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄ、及び同期検知ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄを配置することが困難である。そこで、レーザ光を側板１１１，１１２の板面に穿たれた貫通穴を通過させることで、レーザ光を側板１１１，１１２の外側に射出させ、光路分離ミラー１３３，１４３及び反射ミラー１３４，１４４で適宜レーザ光を折り曲げることで、レーザ光を走査位置検出センサ１３２へ導光する構成とすることが望ましい。

このような構成を採用する別のメリットとして、工場での組立に際して、折り返しミラーや光路分離ミラー等の取り付け誤差、これらを保持するホルダの寸法誤差などの影響により、レーザ光が走査位置検出センサへ入射しない場合に、走査位置検出センサやホルダの取り付け位置の調整を行いやすくなり、確実にレーザ光を走査位置検出センサに入射させることが可能となる、という点が挙げられる。

また、上述したように、折り返しミラーＭに最も近くに配備される光路分離ミラー１３３は、側板１１１，１１２の板面に穿たれた貫通穴に、差し込まれた状態に配備することが望ましい。例えば、折り返しミラーＭで反射されたレーザ光を光路分離ミラー１３３で分離する構成の場合に、最も被走査面に近い折り返しミラーＭから被走査面までの光路において、被走査面により近い位置で光路分離する構成とすると、光走査装置のＺ方向の高さが大きくなり（下方、すなわち、感光ドラム側へ拡大する)、装置の大型化をもたらしてしまう。しかし、本実施形態では、被走査面に最も近い折り返しミラーＭに、より近い位置で光路分離できるので、レーザ光の光路を高い位置に設定できる、すなわち、各ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄ，１４０Ａ〜１４０Ｄのホルダを感光体ドラムから遠い位置に取り付けることができる。その結果、光走査装置の高さを低くすること(装置の小型化)ができる。

さらに、最も被走査面に近い折り返しミラーから遠ざかる（感光ドラムに近づく）に従い、レーザ光が走査される幅は広くなる。そのため、最も被走査面に近い折り返しミラーに近い位置に光路分離ミラーを配備して光路分離することにより、Ｙ方向（主走査方向）の幅も狭くすることが可能である。

また、一般に、光走査装置と感光ドラムの間の空間には、現像器、帯電器、クリーニング器等のユニットが配備されることが多いため、この空間を拡大することが望ましいが、本実施形態によれば上記空間を確保することが可能となる。

また、上述したように、本実施形態では、レーザ光は、最も被走査面に近い折り返しミラーで反射された後に、光路分離ミラーによって偏向される（図１３参照）。このような構成を採用することにより、走査位置検出センサ１３２の光学特性を被走査面上の光学特性と類似した特性にすることができる。特に、温度変化等に起因して、被走査面における副走査位置に影響を及ぼす最も被走査面に近い折り返しミラーＭの取り付け姿勢が変化した場合でも、取り付け姿勢の変化にともなう副走査位置の変化を検出することが可能となる。これに対して、最も被走査面に近い折り返しミラーより上流側で光路分離して走査位置検出センサにレーザ光を導く構成では、最も被走査面に近い折り返しミラーの取り付け姿勢の変化にともなう走査位置変動を検出することはできない。

さらに、被走査面に近いほど、(特に主走査方向において)、レーザ光のビーム径が小さくなる(光束幅が狭くなる)こと、及び、各像高に至るレーザ光の主光線の間隔が広くなることから、光路分離ミラー１３３を配置する上で、被走査面に入射する走査用レーザ光と、走査位置検出センサ１３２へ入射する検知用レーザ光の光路分離の余裕度を確保することができる。これにより、検知用レーザ光を側板１１１，１１２の外側へ容易に導光することが可能となる。すなわち、光路分離ミラー１３３，１４３は、レーザ光が最も被走査面に近い折り返しミラーで反射された直後の光路内に配備することが望ましい。

図９には、折り返しミラーＭが実線で示されている。被走査面に最も近い折り返しミラーＭ_３に反射されたレーザ光は、光路分離ミラー１３３により偏向されている。検知用レーザ光の光路がポリゴンミラー１０４の回転軸に垂直な平面（ＸＹ平面）内にレイアウトされるように、光路分離ミラー１３３は、被走査面に最も近い折り返しミラーＭ_３の傾き方向と平行な回転軸（Ｙ軸）回りにのみ傾けて配備されており、反射ミラー１３４は、ポリゴンミラー１０４の回転軸と平行な回転軸（Ｚ軸）回りにのみ傾けて配備された状態で、ホルダ１３１に走査位置検出センサ１３２と一体的に保持されている。なお、本実施形態では、光路分離ミラー１３３をＹ軸回りに傾けて配備したが、ポリゴンミラー１０４の回転軸（Ｚ軸）に直交する回転軸回りに傾けて配備することで、検知用レーザ光の光路がＸＹ平面内にレイアウトされるようにすることができる。

このような構成を採用することにより、検知用レーザ光の光路のレイアウト設計が容易になり、また、ホルダ１３１の形状を単純化することができる。なお、走査位置検出センサ１３２は、検知用レーザ光が垂直に入射しないように取り付け姿勢が設定されている。これにより、検知用レーザ光が垂直に入射し、その戻り光が光源の出力特性を変動させたり被走査面上のゴースト光が発生することを回避することができる。

例えば特開２００５−２０８５１３号公報に開示されているように、走査位置検出センサとして、レーザ光が受光部を走査する時間を検知するセンサを利用した場合には、主走査方向において被走査面と等価な入射角になるように、走査位置検出センサを配備することが望ましい。これにより被走査面と走査位置検出センサ上での走査速度を、実質的に同じにすることができる。

また、上述したように、本実施形態では、図１０に示されるように、被走査面に最も近い折り返しミラーＭが、ホルダ１３１によって支持されている。これにより、例えば、経時温度変化に伴いホルダ１３１の取り付け姿勢が変化しても、被走査面に最も近い折り返しミラーＭとホルダ１３１に保持された光学素子１３２，１３３との相対位置関係が変化しないので、被走査面での走査位置変化と走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄでの走査位置変化の相関を良好に維持することができる。

本実施形態の走査装置のように、複数の折り返しミラーＭを備えた装置においては、一般に、被走査面に最も近い折り返しミラーの取り付け姿勢の変化が、被走査面での光学特性（特に、走査線位置）に影響を及ぼすため、被走査面に最も近い折り返しミラーを、ホルダ１３１で支持する構成とすることが望ましい。また、画像形成装置本体の定着器等の熱源が近くに配備されているステーションにおいては、サブハウジングの側板を板金部品で構成しても、定着器等の発熱の影響を受ける恐れがあるため、熱源の影響を受けやすいステーションにおいてこのような構成を採用することが望ましい。

本実施形態では、被走査面に最も近い折り返しミラーをホルダ１３１に架橋支持する構成としたが、熱源の配置によっては、別の折り返しミラーをホルダ１３１に架橋支持する構成としても構わない。さらには、本実施形態では、側板１１１，１１２に固定された同期検出ユニット１４０Ｄ、走査位置検出ユニット１３０Ｄのホルダ１３１によって、被走査面に最も近い折り返しミラーを架橋支持しているが、熱源の配置によっては、側板１１１，１１２の一方においては、折り返しミラーを側板に設けられた貫通穴によって支持し、他方においては、走査位置検出ユニットのホルダ及び同期検知ユニットのホルダによって支持する構成としても構わない。

本実施形態では、側板１１１，１１２の外側に、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄ、同期検出ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄが設けられている場合について説明したが、側板１１１，１１２の内側の空間的な余裕が比較的確保できている光走査装置の場合には、走査位置検出ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄ、同期検出ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄを側板１１１，１１２の内側に設けてもよい。

本実施形態にかかる画像形成装置においては、レーザ光を検知するユニットの配置位置に及ぼす経時温度変化の影響を抑制できるため、各ユニットにより、被走査面におけるレーザ光の位置（特に、副走査方向）を高精度に検知することが可能となる。このような光走査装置を電子写真プロセスの露光装置として利用した画像形成装置、特にカラー画像形成装置においては、各色トナーに対応する感光体ドラム上を走査する走査線位置の相対位置ずれの発生を低減することが可能となり、結果として、各色トナーの「色ずれ」の少ない、高品位な出力画像を得ることができる。

また、上記実施形態では、複数の感光体３０Ａ〜３０Ｂを備えた多色画像を形成する画像形成装置５００について説明したが、これに限らず、本発明は、例えば１つの感光体を複数のレーザ光で走査することにより、単色の画像を形成する画像形成装置などにも適用することができる。

また、上記実施形態では、本発明の光走査装置１００がプリンタに用いられる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。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。 光走査装置を示す斜視図である。 コアハウジングを、コアハウジングに収容された光学素子などとともに示す平面図である。 光源装置の斜視図である。 コアハウジングとサブハウジングとを展開して示す図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、第２走査レンズの取り付け方法を説明するための図（その１、その２）である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、第２走査レンズの取り付け方法を説明するための図（その３、その４）である。 サブハウジングに取り付けられた走査位置検出ユニット、及び同期検知ユニットを示す図である。 走査位置検出ユニットの取り付け方法及び構成を説明するための図（その１）である。 走査位置検出ユニットの取り付け方法及び構成を説明するための図（その２）である。 光走査装置を構成する光学素子の光学的レイアウトを示す図（その１）である。 光走査装置を構成する光学素子の光学的レイアウトを示す図（その２）である。 レーザ光が走査位置検出ユニットの走査位置検出センサに受光されている様子を示す図である。

符号の説明

３０Ａ〜３０Ｂ…感光ドラム、３１Ａ〜３１Ｄ…クリーニングケース、３２Ａ〜３２Ｄ…帯電チャージャ、３３Ａ〜３３Ｄ…トナーカートリッジ、４０…転写ベルト、４０ａ，４０ｃ…従動ローラ、４０ｂ…駆動ローラ、４８…転写チャージャ、５０…定着ローラ、５２…第２レジストローラ、５４…給紙コロ、５６…第１レジストローラ、５８…排紙ローラ、６０…給紙トレイ、６１…用紙、７０Ａ，７０Ｂ…光源装置、１００…光走査装置、１０４…ポリゴンミラー、１０５Ａ，１０５Ｂ…第１走査レンズ、１１０…サブハウジング、１１１，１１２…側板、１１２ａ…折り曲げ部、１１２ｃ…突出部、１１３…連結部材、１２０…コアハウジング、１２０ｃ…スリット、１３０Ａ〜１３０Ｄ…走査位置検出ユニット、１３１…ホルダ、１３２…走査位置検出センサ、１３３…光路分離ミラー、１３４…反射ミラー、１４０Ａ〜１４０Ｄ…同期検知ユニット、１４２…同期検知センサ、１４３…光路分離ミラー、１４４…反射ミラー、２０１Ａ，２０１Ｂ…アパーチャ部材、２０２Ａ，２０２Ｂ…分割プリズム、２０３Ａ，２０３Ｂ…シリンダレンズユニット、３０７Ａ〜３０７Ｄ…第２走査レンズ、３０７ａ…突出部、３０８…ブラケット、３０８ａ…切り欠き部、３０８ｂ…支持部、３０８ｃ…係止部、５００…画像形成装置、５０１…ハウジング、５０１ａ…排紙トレイ、Ｍ…折り返しミラー。

Claims (7)

1. 被走査面を走査する光走査装置であって、
   レーザ光を射出する光源と；
   前記光源から射出されたレーザ光を偏向する偏向器と；
   前記偏向器で偏向されたレーザ光を前記被走査面に導くための複数の折り返しミラーと；
   前記光源及び前記偏向器の少なくとも一方を保持するとともに前記複数の折り返しミラーを側壁で支持して内部に保持するハウジングと；
   前記側壁の外壁面に取り付けられたホルダと；
   前記側壁に形成された開口を介して前記ハウジング内に一部が挿入された状態で前記ホルダに保持され、前記複数の折り返しミラーのうちの一の折り返しミラーで反射されたレーザ光を前記一部で前記開口に向けて反射する光路分離ミラーと；
   前記ホルダに保持され、前記光路分離ミラーで反射され前記開口を通過したレーザ光を受光する受光素子と；を備える光走査装置。
2. 前記ハウジングは、前記光源及び前記偏向器の少なくとも一方を保持する第１ユニットと；
   前記側壁を含む第２ユニットと：を備える請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記側壁は、プレス加工により形成された板部材であり、前記ホルダは前記板部材の打ち抜き面により位置決めされている請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記一の折り返しミラーは、前記複数の折り返しミラーのうち、前記レーザ光の光路に沿って最も前記被走査面に近い位置に配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記偏向器は所定の軸回りに回転し、前記光路分離ミラーに反射されたレーザ光の光路は、前記軸に直交する請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記ホルダは、前記複数の折り返しミラーのいずれかを保持する請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置と；
   前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；
   前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像装置と；
   前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写装置と；を備える画像形成装置。

Images