(57)【要約】【課題】開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることが回避されて、高品質画像を提供すること。【解決手段】開口部材１０３は、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂとポリゴンモータ１０５との間、より詳しくは、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂとシリンダレンズ１０４との間で、枠体１１０のネジ穴１１０ｃ、１１０ｄとネジ１１２ａ、１１２ｂによって着脱可能に取り付けられている。開口部材１０３が枠体１１０に装着される場合、開口部材１０３に形成された図示しない位置決め穴および枠体１１０に形成されたボス１１１ａ、１１１ｂによって位置決めが行われ、開口部材１０３がより適切な位置で枠体１１０に装着されるようになっている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を発する光源と、
前記光源によって発せれた光線の集まりである光線束をその開きを調整して通過させる開口部が形成された開口部材と、
前記光源側からの光線束を第１の方向に収束させて第１の方向と垂直な方向な第２の方向に長い線像に結像する収束結像部材と、
前記収束結像部材によって収束結像された光線束を偏向する偏向部材と、
前記偏向部材によって偏向された光線束を光線束によって走査される被走査面に集光する集光部材とを備え、
前記開口部材は、前記光源と前記偏向部材との間に着脱可能に設けられていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記開口部材は、前記光源と前記収束結像部材との間に着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記開口部材は、その固定位置を決するための位置決め穴を有することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記開口部材に形成された前記開口部のうち隣り合う前記開口部の中心間距離をｂ、前記開口部材に形成された前記開口部のうち隣り合う前記開口部を通過する各光線束の光軸がなす角度をθ、前記収束結像部材の焦点距離をｆとするとき、前記開口部材は、
ｂ≧４ｆ・ｔａｎ（θ／２）
を満たしていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記開口部材は、前記開口部中心である開口中心軸から前記開口部を形成する周壁面までの距離が前記光源側から前記偏向部材側に向けて大きくなるように前記周壁面を勾配させていることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記開口部材の前記周壁面と前記光源からの光線束の光軸とのなす角をδとするとき、前記開口部材は、
δ−（θ／２）＞０
を満たしていることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記開口部材は、被走査面を走査する光線束の副走査方向の開きを調整するように前記光源からの光線束の開きを調整することを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の光走査装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の何れかに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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置およびこの光走査装置を備える画像形成装置に関するものであって、より詳しくは、高品質画像を提供することができる光走査装置およびこの光操作装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画素密度が１２００ｄｐｉを超えるような高品質画像を提供することができる画像形成装置が市場に投入され始めている。画素密度が１２００ｄｐｉを超えるような高品質画像が提供されるためには、被走査面の副走査方向における各光線束の間隔が２１．２μｍとなるように光線束の開きを調整することが必要である。そして、従来の技術として、光線を発する光源と、この光源によって発せられた光線の集まりである光線束をその開きを調整して通過させる開口部材とを備え、この開口部材が光源と一体的に支持されていることを特徴とするマルチビーム走査装置が知られている（特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−４３５２３号公報（特に、［００１５］段落および［図１］を参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、開口部材を通過した光線束は回折して、光線束の強度に分布が生じる。開口部材を通過した光線束の強度分布は、被走査面の副走査方向における各光線束の強度分布にも影響するので、被走査面の副走査方向における各光線束の間隔を２１．２μｍに保つことが困難になる。そして、被走査面の副走査方向における結像倍率が１より小さい場合には、焦点外れ量に対する光線束の径の変動量が大きいので、被走査面の副走査方向における各光線束の間隔を２１．２μｍに保つことは特に困難である。したがって、開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることをできる限り回避することが必要である。
【０００５】
ところが、前述の従来の技術においては、開口部材が光源と一体的に支持されて、開口部材の位置が固定されてしまうので、開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることが回避されず、被走査面の副走査方向における各光線束の間隔を予め定められた距離に保つことができない、すなわち、高品質画像を提供することができないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前述の問題を解決するためのものであって、高品質画像を提供することができる光走査装置およびこの光走査装置を備える画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係る光走査装置は、光線を発する光源と、前記光源によって発せれた光線の集まりである光線束をその開きを調整して通過させる開口部が形成された開口部材と、前記光源側からの光線束を第１の方向に収束させて第１の方向と垂直な方向な第２の方向に長い線像に結像する収束結像部材と、前記収束結像部材によって収束結像された光線束を偏向する偏向部材と、前記偏向部材によって偏向された光線束を光線束によって走査される被走査面に集光する集光部材とを備え、前記開口部材は、前記光源と前記偏向部材との間に着脱可能に設けられていることを特徴とする構成を有するものである。
【０００８】
この構成によれば、開口部材が光源と偏向部材との間で自由に配置されるので、開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることが回避されて、高品質画像を提供することができる。
【０００９】
本発明に係る光走査装置において、前記開口部材は、前記光源と前記収束結像部材との間に着脱可能に設けられていることを特徴とする構成を有するものである。
【００１０】
この構成によれば、開口部材が光源と収束結像部材との間で自由に配置されるので、開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることがより回避されて、より高品質画像を提供することができる。
【００１１】
本発明に係る光走査装置において、前記開口部材は、その固定位置を決するための位置決め穴を有することを特徴とする構成を有するものである。
【００１２】
この構成によれば、この構成によれば、開口部材が位置決め穴によって自由に配置されるので、開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることを回避することが容易になり、より高品質画像を提供することができる。
【００１３】
本発明に係る光走査装置において、前記開口部材に形成された前記開口部のうち隣り合う前記開口部の中心間距離をｂ、前記開口部材に形成された前記開口部のうち隣り合う前記開口部を通過する各光線束の光軸がなす角度をθ、前記収束結像部材の焦点距離をｆとするとき、前記開口部材は、「ｂ≧４ｆ・ｔａｎ（θ／２）」を満たしていることを特徴とする構成を有するものである。
【００１４】
この構成によれば、開口部材が「ｂ≧４ｆ・ｔａｎ（θ／２）」を満たしていると、焦点外れ量に対する光線束の径の変動量が緩やかになるので、開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることがより回避されて、より高品質画像を提供することができる。
【００１５】
本発明に係る光走査装置において、前記開口部材は、前記開口部中心である開口中心軸から前記開口部を形成する周壁面までの距離が前記光源側から前記偏向部材側に向けて大きくなるように前記周壁面を勾配させていることを特徴とする構成を有するものである。
【００１６】
この構成によれば、光源からの光線束が開口部材の周壁面に反射する頻度が低くなり、被走査面にゴースト像が生じること頻度も低くなるので、より高品質画像を提供することができる。また、開口部材の周壁面に反射した光線束が光源に戻る頻度が低くなるので、光源が反射した光線束によって破壊されることを防止することができる。
【００１７】
本発明に係る光走査装置において、前記開口部材の前記周壁面と前記光源からの光線束の光軸とのなす角をδとするとき、前記開口部材は、「δ−（θ／２）＞０」を満たしていることを特徴とする構成を有するものである。
【００１８】
この構成によれば、光源からの光線束が開口部材の周壁面に反射する頻度がより低くなり、被走査面にゴースト像が生じること頻度もより低くなるので、より高品質画像を提供することができる。また、開口部材の周壁面に反射した光線束が光源に戻る頻度がより低くなるので、光源が反射した光線束によって破壊されることをより防止することができる。
【００１９】
本発明に係る光走査装置において、前記開口部材は、被走査面を走査する光線束の副走査方向の開きを調整するように前記光源からの光線束の開きを調整することを特徴とする構成を有するものである。
【００２０】
この構成によれば、被走査面を走査する光線束の副走査方向の開きが調整されるので、開口部材を通過した光線束の回折によって被走査面の副走査方向における光線束の強度に分布が生じることが回避されて、より高品質画像を提供することができる。
【００２１】
これらの光走査装置が、ファクシミリ、複写機、複合機などの各種画像形成装置に適用されることを特徴とする構成を有している。
【００２２】
この構成によれば、開口部材が光源と偏向部材との間で自由に配置されるので、開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることが回避されて、高品質画像を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１ないし図３を参照して、本発明に係る光走査装置の第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１に示すように、光走査装置は、感光体ドラム１０を備えるファクシミリ、複写機、複合機などの画像形成装置に組み込まれ、感光体ドラム１０の感光面１０ａを主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙに走査するようになっている。
【００２５】
光走査装置は、図示しない駆動回路によって駆動されることによって光線を発する２つのレーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂと、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂによって発せられた光線の集まりである光線束を平行光線束に変換する２つのコリメータレンズ１０２ａ、１０２ｂと、コリメータレンズ１０２ａ、１０２ｂからの平行光線束をその開きを調整して通過させる開口部材１０３と、開口部材１０３を通過した平行光線束を第１の方向に収束させて第１の方向と垂直な第２の方向に長い線像に結像するシリンダレンズ１０４と、シリンダレンズ１０４によって収束結像された平行光線束を偏向するように回転するポリゴンモータ１０５と、ポリゴンモータ１０５の偏向面１０５ａによって偏向された平行光線束を透過する第１走査レンズ１０６、第２走査レンズ１０７および第３走査レンズ１０８と、第３走査レンズ１０８を透過した平行光線束を感光体ドラム１０の感光面１０ａ側に反射する反射板１０９とを備える。そして、これらの各構成要素は、枠体１１０に収められている。
【００２６】
ここで、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂは、光源としての機能を有し、平行光線束の間隔がポリゴンモータ１０５付近に存在する偏向点では０ｍｍになるように光線を発している。そして、図２に示すように、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂは、偏向部材としての機能を有するポリゴンモータ１０５と一体的に組み付けられている。
【００２７】
また、シリンダレンズ１０４は、収束結像部材としての機能を有し、開口部材１０３を通過した平行光線束が収束される第１の方向とは、感光面１０ａの主走査方向Ｘに対応する方向であり、他方、平行光線束が長い線像に結像される第２の方向とは、感光面１０ａの副走査方向Ｙに対応する方向である。
【００２８】
また、第１走査レンズ１０６、第２走査レンズ１０７および第３走査レンズ１０８は、反射板１０９とともに集光部材としての機能を有し、感光面１０ａを等速走査するための光学素子を感光面１０ａの主走査方向Ｘに対応する方向に有し、シリンダレンズ１０４の結像点と像面が共役な位置関係にあって面倒れ補正効果をもった光学素子を感光面１０ａの副走査方向Ｙに対応する方向に有する。
【００２９】
さて、図３を参照して、本発明の特徴的部分である開口部材１０３について説明する。図３に示すように、開口部材１０３は、レーザーダイオード側、すなわちアレイコリメータレンズ１０２ａ、１０２ｂからの平行光線束をその開きを調整して通過させる開口部１０３ａ、１０３ｂを有する。開口部１０３ａ、１０３ｂは、感光面１０ａの主走査方向Ｘに対応する第１の方向Ｘ´が感光面１０ａの副走査方向Ｙに対応する第２の方向Ｙ´よりも長く形成されており、感光面１０ａを走査する光線束の副走査方向Ｙの開きを調整するようにアレイコリメータレンズ１０２ａ、１０２ｂからの光線束の開きを調整するようになっている。
【００３０】
また、開口部材１０３は、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂとポリゴンモータ１０５との間、より詳しくは、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂとシリンダレンズ１０４との間で、枠体１１０のネジ穴１１０ｃ、１１０ｄとネジ１１２ａ、１１２ｂによって着脱可能に取り付けられている。開口部材１０３が枠体１１０に装着される場合、開口部材１０３に形成された図示しない位置決め穴および枠体１１０に形成されたボス１１１ａ、１１１ｂによって位置決めが行われ、開口部材１０３がより適切な位置で枠体１１０に装着されるようになっている。
【００３１】
なお、本実施の形態では、開口部材１０３が枠体１１０のネジ穴１１０ｃ、１１０ｄとネジ１１２ａ、１１２ｂによって着脱可能に取り付けられているが、板ばねなどの装着手段を用いて取り付けられる場合を妨げるものではない。
【００３２】
本実施の形態によれば、開口部材１０３がレーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂとポリゴンモータ１０５との間、より詳しくは、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂとシリンダレンズ１０４との間で自由に装着されるので、開口部材１０３を通過した光線束の回折によって感光面１０ａ上の光線束の強度に分布が生じることが回避されて、高品質画像を提供することができる。
【００３３】
本実施の形態によれば、開口部材１０３が位置決め穴によって自由に配置されるので、開口部材１０３を通過した光線束の回折によって感光面１０ａ上の光線束の強度に分布が生じることを回避することが容易になり、より高品質画像を提供することができる。
【００３４】
本実施の形態によれば、感光面１０ａを走査する光線束の副走査方向Ｙの開きが調整されるので、開口部材１０３を通過した光線束の回折によって感光面１０ａの副走査方向Ｙにおける光線束の強度に分布が生じることが回避されて、より高品質画像を提供することができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次に、図４および図５を参照して、本発明に係る光走査装置の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態の説明と重なる部分については、これを省略する。
【００３６】
図４に示すように、開口部１０３ａ、１０３ｂのうち隣り合う開口部１０３ａ、１０３ｂをそれぞれ貫く開口中心線の間隔である中心間距離をｂ、開口部１０３ａ、１０３ｂのうち隣り合う開口部１０３ａ、１０３ｂを通過する各光線束の光軸がなす角度をθ、シリンダレンズ１０４の焦点距離をｆとするとき、開口部材１０３は、図５に示した実験結果に基づいて、次式（式１）を満たすように構成されている。
ｂ≧４ｆ・ｔａｎ（θ／２）・・・（式１）
【００３７】
実験では、焦点距離ｆ＝７０．６ｍｍ、θ＝５．８°、各光線束の径の上限値が６５μｍであるとして、ｂ＝１６．７ｍｍ（図５（ａ）を参照）、ｂ＝１４．０ｍｍ（図５（ｂ）を参照）、ｂ＝８．５ｍｍ（図５（ｃ）を参照）の各場合における、焦点深度と光線束の径との関係を求めた。図５において、縦軸は感光面１０ａの副走査方向Ｙにおける各光線束の径（ビームスポット径ともいい、単位はμｍである）を示し、他方、横軸は焦点深度（単位はｍｍである）を示している。図５（ａ）によれば、ｂ＝１６．７ｍｍのとき、光線束の径が６５μｍ以下となる焦点深度の範囲（以下、焦点深度の許容範囲という）は、６．３９ｍｍである。図５（ｂ）によれば、ｂ＝１６．７ｍｍのとき、焦点深度の許容範囲は５．９５である。図５（ｃ）によれば、ｂ＝８．５ｍｍのとき、焦点深度の許容範囲は４．７５である。これらの実験結果から、開口部材１０３が式１を満たすように構成されていれば、焦点深度の許容範囲は６．００ｍｍ以上確保されるとともに、焦点深度がマイナス方向にシフトする場合であっても、光線束の径の変化は、緩やかになっている。
【００３８】
本実施の形態によれば、開口部材１０３が「ｂ≧４ｆ・ｔａｎ（θ／２）」を満たしていると、焦点外れ量に対する光線束の径の変動量が緩やかになるので、開口部材１０３を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることがより回避されて、より高品質画像を提供することができる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
次に、図６を参照して、本発明に係る光走査装置の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態の説明と重なる部分については、これを省略する。
【００４０】
図６に示すように、開口部材１０３において、開口部１０３ａ、１０３ｂ中心である開口中心軸から開口部１０３ａ、１０３ｂを形成する周壁面１０３ｃまでの距離がレーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂ側からポリゴンモータ１０５側に向けて大きくなるように周壁面１０３ｃが勾配している。また、開口部材１０３において、開口部材１０３の周壁面１０３ｃとレーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂからの光線束の光軸とのなす角をδとするとき、開口部材１０３は、次式を満たすように構成されている。
δ−（θ／２）＞０・・・（式２）
【００４１】
本実施の形態によれば、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂからの光線束が開口部材１０３の周壁面１０３ｃに反射する頻度が低くなり、感光面１０ａにゴースト像が生じること頻度も低くなるので、より高品質画像を提供することができる。また、開口部材１０３の周壁面１０３ｃに反射した光線束がレーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂに戻る頻度が低くなるので、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂが反射した光線束によって破壊されることを防止することができる。
【００４２】
本実施の形態によれば、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂからの光線束が開口部材１０３の周壁面１０３ｃに反射する頻度がより低くなり、感光面１０ａにゴースト像が生じること頻度もより低くなるので、より高品質画像を提供することができる。また、開口部材１０３の周壁面１０３ｃに反射した光線束がレーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂに戻る頻度がより低くなるので、レーザーダイオードアレイ１０１ａ、１０１ｂが反射した光線束によって破壊されることをより防止することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、開口部材が光源と偏向部材との間で自由に配置されるので、開口部材を通過した光線束の回折によって光線束の強度に分布が生じることが回避されて、高品質画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光走査装置の第１の実施の形態の構成を示す斜視図
【図２】第１の実施の形態の構成を示す上面図
【図３】第１の実施の形態の要部である開口部材の構成を示す斜視図
【図４】本発明に係る光走査装置の第２の実施の形態の要部である開口部材の構成を示す主走査方向における断上面図
【図５】第２の実施の形態の要部である開口部材の条件を導くための実験結果を示すグラフ（縦軸は光線束の径を示し、横軸は焦点深度を示す）
【図６】本発明に係る光走査装置の第３の実施の形態の要部である開口部材の構成を示す主走査方向における断上面図
【符号の説明】
１０１ａ、１０１ｂ    レーザーダイオードアレイ（光源）
１０３    開口部材
１０３ａ、１０３ｂ    開口部
１０３ｃ  周壁面
１０４    シリンダレンズ（収束結像部材）
１０５    ポリゴンモータ（偏向部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004205938.tif 000006
【図５】
2004205938.tif 000007
【図６】
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