(57)【要約】【課題】コストアップを伴うことなく、複数のビーム波長に対して単一のアパーチャによってビーム径を最適化することができる光走査装置を提供すること。【解決手段】レーザーダイオード（光源）と、該レーザーダイオードから出射される光ビームを偏向するポリゴンミラー（偏向器）と、該ポリゴンミラーと前記レーザーダイオードの間の光路において前記光ビームを絞る開口絞りを有するアパーチャと、前記ポリゴンミラーによって偏向された光ビームを被走査面上に等速度で結像させるｆθレンズを備えた光走査装置において、前記レーザーダイオードから出射される波長が最も長い光ビームに最適なサイズの開口絞り２９ａを有するアパーチャ２９をハウジング１９に一体に形成し、別のサイズの開口絞り３０ａを有するスリット３０を前記アパーチャ２９に対して着脱可能に取り付ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射される光ビームを偏向する偏向器と、該偏向器と前記光源の間の光路において前記光ビームを絞る開口絞りを有するアパーチャと、前記偏向器によって偏向された光ビームを被走査面上に等速度で結像させるｆθレンズを備えた光走査装置において、
前記光源から出射される波長が最も長い光ビームに最適なサイズの開口絞りを有するアパーチャをハウジングに一体に形成し、別のサイズの開口絞りを有するスリットを前記アパーチャに対して着脱可能に取り付けることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームの集光スポットによって被走査面を走査する光走査装置とこれを備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された像担持体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。
【０００３】
斯かる画像形成装置において像担持体を露光走査する光走査装置は、レーザーダイオード等の光源から出射される光ビームをコリメータレンズによって平行光束とし、この平行光束を高速で回転するポリゴンミラー等の偏向器によって反射偏向させ、偏向された光ビームをｆθレンズによって集光させて被走査面である像担持体上に集光スポットを形成するものである。
【０００４】
ところで、像担持体の種類（有機半導体（ＯＰＣ）やアモルファスシリコン感光体）によって最適な分光感度特性が異なり、又、仕様によって最適なビーム径が異なったりするため、露光する光の波長としてそれぞれに最適なものが選定される。又、より高解像度の画像を得るために青色レーザーを使用する光走査装置の出現も考えられる。
【０００５】
ところが、異なる波長の光ビームを同一の結像光学系を用いて集光すると、その波長の違いから像担持体上のビームスポット径が異なってしまう。
【０００６】
そこで、通常は使用する光ビームの波長に対応したサイズの開口絞りを有する複数のアパーチャ（絞り）を用意しておき、光ビームの波長に対して最適なサイズの開口絞りを有するアパーチャを選択してこれを光走査装置に組み付けることが行われていた。このため、使用する光ビームの波長の数だけアパーチャを用意しておく必要がある。
【０００７】
上記問題を解決するため、特許文献１には、可変アパーチャ素子に備えられた複数のアパーチャエレメントについて各々の電極を介して個別に電圧印加を制御することによって、任意のアパーチャエレメントを開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）制御、即ちアパーチャ量を可変制御し、共通部材を用いて複数の波長に対応するようにした光走査装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−０７５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１において提案された光走査装置では、可変アパーチャ素子自体及びそのアパーチャエレメントの制御系が複雑化し、コストアップを免れないという問題がある。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、コストアップを伴うことなく、複数のビーム波長に対して単一のアパーチャによってビーム径を最適化することができる光走査装置とこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、該光源から出射される光ビームを偏向する偏向器と、該偏向器と前記光源の間の光路において前記光ビームを絞る開口絞りを有するアパーチャと、前記偏向器によって偏向された光ビームを被走査面上に等速度で結像させるｆθレンズを備えた光走査装置において、前記光源から出射される波長が最も長い光ビームに最適なサイズの開口絞りを有するアパーチャをハウジングに一体に形成し、別のサイズの開口絞りを有するスリットを前記アパーチャに対して着脱可能に取り付けることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の光走査装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光源から出射される波長が最も長い光ビームに対しては、ハウジングに一体に形成されたアパーチャの開口絞りによって光ビームを絞ることによって最適なビーム径を得ることができ、それよりも短い波長の光ビームに対しては、その波長に最適なサイズの開口絞りを有するスリットを前記アパーチャに取り付け、該スリットの開口絞りによって光ビームを絞って最適なビーム径を得ることができる。
【００１４】
従って、ハウジングに一体に形成されたアパーチャの開口絞り又は該アパーチャに取り付けられたスリットの開口絞りを光源から出射される光ビームの波長に応じて選択することによって、コストアップを伴うことなく、複数のビーム波長に対して単一のアパーチャによってビーム径を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンタ）の側断面図である。
【図２】本発明に係る光走査装置の斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る光走査装置のアパーチャの斜視図、（ｂ）は同アパーチャの正面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る光走査装置のアパーチャへのスリットの取り付けを示す斜視図、（ｂ）はアパーチャにスリットを取り付けた状態を示す正面図である。
【図５】（ａ）本発明に係る光走査装置における長波長の光ビームの光源からポリゴンミラーまでの光路を示す主走査断面図、（ｂ）は同副走査断面図である。
【図６】（ａ）は本発明に係る光走査装置における短波長の光ビームの光源からポリゴンミラーまでの光路を示す主走査断面図、（ｂ）は同副走査断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの側断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。
【００１８】
上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。
【００１９】
ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。
【００２０】
又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、駆動ローラ８の近傍の中間転写ベルト７に対向する位置には光学式濃度センサ１１が配置されている。
【００２１】
更に、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに対応して本発明に係る計４つの光走査装置１２がそれぞれ配置され、これらの下方のプリンタ本体１００の底部には給紙カセット１３が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１３には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１３の近傍には、該給紙カセット１３から用紙を取り出して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出す搬送ローラ対１４が設けられている。
【００２２】
又、プリンタ本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記駆動ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１５が設けられている。
【００２３】
ところで、プリンタ本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ１６まで延びており、その途中には定着装置１７と排紙ローラ対１８が設けられている。
【００２４】
次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。
【００２５】
画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各光走査装置１２は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。
【００２６】
そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。
【００２７】
上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。
【００２８】
以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各クリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。
【００２９】
そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１３から搬送ローラ対１４によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラ対１５によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。
【００３０】
而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置１７へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対１８によって排紙トレイ１６上に排出されて一連の画像形成動作が終了する。
【００３１】
［光走査装置］
次に、本発明に係る前記光走査装置１２を図２〜図６に基づいて説明する。尚、４つの光走査装置１３の構成は全て同じであるため、以下、１つの光走査装置１３についてのみ説明する。
【００３２】
図２は本発明に係る光走査装置の斜視図、図３（ａ）はアパーチャの斜視図、図３（ｂ）は同アパーチャの正面図、図４（ａ）はアパーチャへのスリットの取り付けを示す斜視図、図４（ｂ）はアパーチャにスリットを取り付けた状態を示す正面図、図５（ａ）は長波長の光ビームの光源からポリゴンミラーまでの光路を示す主走査断面図、図５（ｂ）は同副走査断面図、図６（ａ）は短波長の光ビームの光源からポリゴンミラーまでの光路を示す主走査断面図、図６（ｂ）は同副走査断面図である。
【００３３】
図２に示すように、光走査装置１２のハウジング１９には光源であるレーザーダイオード２０が備えられており、ハウジング１９内には、レーザーダイオード２０からの光ビームＬの出射方向に沿ってコリメータレンズ２１（図５及び図６参照）とシリンドリカルレンズ２２及び偏向器としてのポリゴンミラー２３が一直線上に配置されている。
【００３４】
又、ハウジング１９内には、ポリゴンミラー２３によって偏向される光ビームＬの進行方向に沿って２つのｆθレンズ２４，２５と折り返しミラー２６が配設されている。又、光ビームＬの有効走査範囲（実際にプリント幅として使用する走査範囲）Ｒを外れた位置の左右には光検知素子であるＢＤセンサ２７と、ポリゴンミラー２３によって偏向されて有効走査範囲Ｒを外れた光路を進む光ビームＬ１を折り返して前記ＢＤセンサ２７へと導くＢＤミラー２８が配置されている。
【００３５】
ところで、ハウジング１９内のレーザーダイオード２０とポリゴンミラー２３の間の光路上であって、且つ、コリメータレンズ２１とシリンドリカルレンズ２２の間には、光ビームＬを絞る矩形の開口絞り２９ａを有するアパーチャ２９がハウジング１９に一体に形成されている。ここで、図３（ａ）に示すように、アパーチャ２９は、ハウジング１９の底面上に立設された門型の部材２９Ａと、ハウジング２９の底面上に前記部材２９Ａとは所定距離だけ離れて突設されたブロック状の部材２９Ｂとで構成されており、これらの部材２９Ａ，２９Ｂを光ビームＬの出射方向から見ると図３（ｂ）に示すようにアパーチャ２９には矩形の開口絞り２９ａが形成されている。
【００３６】
而して、図２に示す光走査装置１２において、レーザーダイオード２０が画像信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されると、該レーザーダイオード２０から画像データに対応して変調された光ビームＬが出射され、この光ビームＬは、コリメータレンズ２１によって平行光束とされ、この平行光束Ｌは、アパーチャ２９の開口絞り２９ａによって絞られた後、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ２２によってポリゴンミラー２３の反射面に結像され、高速で回転するポリゴンミラー２３によって偏向される。そして、偏向された光ビームＬは、ｆθレンズ２４，２５によって等速度で集光され、折り返しミラー２６によって折り返されて被走査面である感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上に集光スポットを形成し、これによって感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上が主走査方向に露光走査され、各感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上には各色のカラー画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００３７】
ここで、有効走査範囲Ｒ外に配置されたＢＤセンサ２７には光ビームＬ１がＢＤミラー２８によって折り返されて入射し、この光ビームＬ１がＢＤセンサ２７によって検知されることによって光ビームＬによる感光ドラム２ａ（２ｂ〜２ｄ）上への露光走査（書き出し）開始タイミングが決定される。
【００３８】
ところで、被走査面上に集光される光ビームのスポット径はｆθレンズに入射される光ビームの径の大きさに反比例することが知られている。即ち、被走査面上での光ビームのスポット径をＷ、ｆθレンズに入射する光ビームの径をＤ、光ビームの波長をλ、ｆθレンズの焦点距離をｆとすると、被走査面上での光ビームのスポット径Ｗは次式で求められる。
【００３９】
Ｗ＝２ｆλ／（πＤ）
上記式より、光ビームの波長λが小さいほど被走査面上での光ビームのスポット径Ｗが小さくなるため、光ビームの波長λに関わらず被走査面上での光ビームのスポット径Ｗを一定に保つためには、光ビームの波長λが大きいほどｆθレンズに入射する光ビームの径Ｄを大きくし、逆に光ビームの波長λが小さいほどｆθレンズに入射する光ビームの径Ｄを小さくする必要がある。
【００４０】
そこで、本実施の形態では、ハウジング１９に一体に形成されたアパーチャ２９に形成された開口絞り２９ａの径（幅ｂ１及び高さｈ１）をレーザーダイオード２０から出射される波長が最も長い波長の光ビームＬに最適なサイズに設定し、それよりも短い波長の光ビームＬに対しては、図５に示すように、アパーチャ２９の開口絞り２９ａよりも小さな径（幅ｂ２＜ｂ１、高さｈ２＜ｈ１）の開口絞り３０ａが形成されたスリット３０をアパーチャ２９に取り付けるようにしている。
【００４１】
従って、波長が最も大きな光ビームＬに対しては、図３に示す状態の（スリット３０が取り付けられていない状態）のアパーチャ２９の開口絞り２９ａによって光ビームＬを絞れば、該光ビームＬは主走査方向には図５（ａ）に示すように幅ｂ１、副走査方向には図５（ｂ）に示すように高さｈ１にそれぞれ絞られる。
【００４２】
又、最大波長よりも小さな波長の光ビームＬに対しては、図４示すように、アパーチャ２９にスリット３０を取り付け、光ビームＬをスリット３０に形成された開口絞り３０ａを通過させるようにすれば、光ビームＬは、開口絞り３０ａによって主走査方向には図６（ａ）に示すように幅ｂ２、副走査方向には図６（ｂ）に示すように高さｈ２にそれぞれ絞られる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態に係る光走査装置１２においては、レーザーダイオード２０から出射される波長が最も長い光ビームＬに対しては、ハウジング１９に一体に形成されたアパーチャ２９の開口絞り２９ａによって光ビームＬを絞ることによって最適なビーム径を得ることができ、それよりも短い波長の光ビームＬに対しては、その波長に最適なサイズの開口絞り３０ａを有するスリット３０をアパーチャ２９に取り付け、該スリット３０の開口絞り３０ａによって光ビームＬを絞って最適なビーム径を得ることができる。
【００４４】
従って、レーザーダイオード２０から出射される光ビームＬの波長に応じてハウジング１９に一体に形成されたアパーチャ２９の開口絞り２９ａ又は該アパーチャ２９に取り付けられたスリット３０の開口絞り３０ａを選択ことによって、コストアップを伴うことなく、複数のビーム波長に対して単一のアパーチャ２９によってビーム径を最適化することができる。
【００４５】
ところで、スリット３０はアパーチャ２９に対して着脱可能であって、これに形成される開口絞り３０ａのサイズは光ビームＬの波長に応じた大きさに設定される。
【００４６】
尚、以上は本発明をカラーレーザープリンタとこれに備えられた光走査装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた光走査装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
１Ｍ            マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ            シアン画像形成ユニット
１Ｙ            イエロー画像形成ユニット
１Ｋ            ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ      感光ドラム
３ａ〜３ｄ      帯電器
４ａ〜４ｄ      現像装置
５ａ〜５ｄ      転写ローラ
６ａ〜６ｄ      クリーニング装置
７              中間転写ベルト
８              駆動ローラ
９              テンションローラ
１０            二次転写ローラ
１１            光学式濃度センサ
１２            光走査装置
１３            給紙カセット
１４            搬送ローラ対
１５            レジストローラ対
１６            排紙トレイ
１７            定着装置
１８            排紙ローラ対
１９            光走査装置のハウジング
２０            レーザーダイオード（光源）
２１            コリメータレンズ
２２            シリンドリカルレンズ
２３            ポリゴンミラー（偏向器）
２４，２５      ｆθレンズ
２６            折り返しミラー
２７            ＢＤセンサ
２８            ＢＤミラー
２９            アパーチャ
２９Ａ，２９Ｂ  アパーチャの部材
２９ａ          アパーチャの開口絞り
３０            スリット
３０ａ          スリットの開口絞り
１００          プリンタ本体
Ｌ，Ｌ１        光ビーム
Ｒ              有効走査範囲
Ｓ              搬送パス
【図１】
2011137925.tif 000003
【図２】
2011137925.tif 000004
【図３】
2011137925.tif 000005
【図４】
2011137925.tif 000006
【図５】
2011137925.tif 000007
【図６】
2011137925.tif 000008