(57)【要約】【課題】光源と、光源からの光ビームを偏向し主走査を行う偏向手段と、走査された光ビームを像担持体に結像する結像手段とを有し該像担持体上に画像記録を行う光走査装置において、高品位な画像形成を可能とする改善された光走査装置や画像形成装置を提供すること。【解決手段】光源（４０１、４０２）からの光ビームを偏向手段（２０６）へと反射させる反射領域（１０７）と、偏向手段によって走査された光ビームが透過する透過領域（１０８）とを有する光束分離手段（２１２）を有することで反射領域（１０７）の上下いずれの側の透過領域（１０８）も光ビームを通過させることが可能となり、ｆθレンズ（２１４、２１３）の光軸を通る走査平面に対称に上下段の光路をレイアウトでき、各々の結像特性を合わせられてビームスポットが均一化され、高品位な画像形成を可能とする。【選択図】図３
2004078089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの光ビームを偏向し主走査を行う偏向手段と、走査された光ビームを像担持体に結像する結像手段とを有し該像担持体上に画像記録を行う光走査装置において、
前記光源からの光ビームを前記偏向手段へと反射させる反射領域と、
前記偏向手段によって走査された光ビームが透過する透過領域とを有する光束分離手段を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
複数の光源と、これら光源からの光ビームを偏向し主走査を行う共通の偏向手段と、走査された各光ビームを各々に対応した像担持体に結像する複数の結像手段とを有し各々の像担持体上に同時に画像記録を行う光走査装置において、
前記各光源からの光ビームを前記偏向手段へと反射する共通の反射領域と、
前記偏向手段によって走査された光ビームの内、少なくとも一方が透過する透過領域とを有する光束分離手段を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光走査装置において、前記光束分離手段には、前記反射領域における反射面の湾曲量を少なくとも主走査方向について調節する調整手段を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３記載の光走査装置において、前記光束分離手段は、前記偏向手段に入射する光ビームが、主走査方向について略平行光束となるよう前記湾曲量が定められていることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項２記載の光走査装置において、前記複数の光源からの光ビームが前記偏向手段の偏向面に入射する際の入射角が、一方の光ビームについては法線に対して正の角度、他方の光ビームについては法線に対して負の角度をとることで、反射後の進路が互いに離反する方向となるように設定されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つに記載の画像形成装置において、
少なくとも前記偏向手段及び前記光束分離手段を支持するハウジング部材を有し、
このハウジング部材上に立ち上げた構成の包囲壁の内側に前記偏向手段を配置すると共に、前記包囲壁の一部に形成された開口部を塞ぐように前記光束分離手段を配置し、
前記包囲壁の立ち上げ方向上の開放端部をカバー部材で覆うことにより、前記偏向手段を封止状態に保持していることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
複数の光源と、これら光源からの光ビームをカップリングするカップリングレンズと、各光ビームを偏向し主走査を行う共通の偏向手段と、走査された各光ビームを各々に対応した像担持体に結像する複数の結像手段とを有し各々の像担持体上に同時に画像記録を行う光走査装置において、
前記複数の光源から前記カップリングレンズに至る光軸を副走査方向に所定の交差角をなすようこれら光源を平行状態に対して傾けて保持する共通のベース部材と、
前記結像素子、および偏向手段を保持する共通のハウジング部材とを備え、前記ベース部材は前記ハウジング部材に着脱自在に配備してなることを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項２乃至７記載の光走査装置において、前記複数の光源は、ビーム合成手段と組み合わされ、各光源から前記偏向手段に至る各光路が、主走査方向において重なるようにしたことを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
光走査装置により像担持体上に複数ラインで記録された静電潜像をトナーで顕像化し、この顕像化されたトナー画像を最終的にシート状媒体に転写する画像形成装置において、
前記光走査装置として請求項１乃至８記載の光走査装置を用いてい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】
本発明は複数の光ビームを出射する光走査装置及びこの光走査装置を用いるデジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置、特に複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する多色画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の感光体ドラムを配列して画像を重ねる多色画像形成装置では、実用新案第２５３６７１１号に開示されるように一つのポリゴンミラーを用いて双方向へ走査する光走査装置が用いられるようになってきた。この方式は、各感光体ドラムに対して光走査装置を個別に有する方式に比べ、ポリゴンミラー同士の回転位相を合わせずに済むうえ、部品点数が削減され光走査装置が集約化でき走査線間の位置合わせが容易であるという長所がある。
【０００３】
その反面、上記一つのポリゴンモータを用いて双方向へ走査するために複数段にポリゴンミラーを積み重ねる、または、ポリゴンミラーを厚くしたりすると重心位置が軸受支持部から遠ざかり、モータの軸受に負担がかかって振動を発生したり、回転トルクの増加に伴って高速回転が困難になるという問題を生じ得る。
【０００４】
一方、単一のポリゴンミラーで偏向した複数光束の分離を行うには、ポリゴンミラーに異なる角度で光ビームを斜入射させることが必須となるが、特開平１０−１９７８２１号公報や特開平１１−１４９３１号公報に開示されるように走査線曲がりが発生してしまう。
【０００５】
特開平１０−１９７８２１号公報に開示の技術ではこの走査線曲がりを走査レンズの横倍率を軸上から軸外にかけて変化させることで、また、特開平１１−１４９３１号公報では補正光学系への入射位置を調整することで補正している。
【０００６】
一般に、走査線曲がりを抑えるにはポリゴンミラーへの入射角をなるべく小さくすることが望ましく、特開２０００−１８０７５０号公報では走査レンズを通過させてポリゴンミラーに異なる角度で入射させ、走査レンズの走査光と重なった領域を通過するようにした例が示されている。
【０００７】
上記したように、単一のポリゴンミラーにより、複数の画像形成ステーション個々に設けられた感光体ドラムへの光ビームを一括して偏向するには、各光ビームのポリゴンミラーへの入射を主走査対応平面から副走査対応方向に傾けた方向から行うことが必要となる。
【０００８】
しかしながら、これに伴って、光束が回転し結像性能を劣化させたり、走査線曲がりを生じたりするため、なるべくこの入射角を小さくすることが望ましい。反面、偏向後に各光路を分離して各々の感光体ドラムまで導かなければならず、また、ポリゴンミラーへ入射する光路とも区別しなければならないため、入射角を小さくするにも限界がある。
【０００９】
さらに、各画像形成ステーション間においては、各光ビームの入射角が異なることに伴う走査線曲がりの差や走査レンズを通過する位置（偏心量）が異なることに伴いビームスポット径の差を生じ、色ずれや色変わりの要因となるうえ、環境変化に伴って、レンズ材質の屈折率やポリゴンミラーへ入射する入射ミラー間の姿勢の変化により各々の走査位置の間隔が変動し易く、画像品質を劣化させるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した問題を改善するためになされたものであり、高品位な画像形成を可能とする改善された光走査装置や画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）．光源と、光源からの光ビームを偏向し主走査を行う偏向手段と、走査された光ビームを像担持体に結像する結像手段とを有し該像担持体上に画像記録を行う光走査装置において、前記光源からの光ビームを前記偏向手段へと反射させる反射領域と、前記偏向手段によって走査された光ビームが透過する透過領域とを有する光束分離手段を備えることとした（請求項１）。
（２）．複数の光源と、これら光源からの光ビームを偏向し主走査を行う共通の偏向手段と、走査された各光ビームを各々に対応した像担持体に結像する複数の結像手段とを有し各々の像担持体上に同時に画像記録を行う光走査装置において、前記各光源からの光ビームを前記偏向手段へと反射する共通の反射領域と、前記偏向手段によって走査された光ビームの内、少なくとも一方が透過する透過領域とを有する光束分離手段を備えることとした（請求項２）。
（３）．（１）又は（２）記載の光走査装置において、前記光束分離手段には、前記反射領域における反射面の湾曲量を少なくとも主走査方向について調節する調整手段を備えることとした（請求項３）。
（４）．（３）記載の光走査装置において、前記光束分離手段は、前記偏向手段に入射する光ビームが、主走査方向について略平行光束となるよう前記湾曲量が定められていることとした（請求項４）。
（５）．（２）記載の光走査装置において、前記複数の光源からの光ビームが前記偏向手段の偏向面に入射する際の入射角が、一方の光ビームについては法線に対して正の角度、他方の光ビームについては法線に対して負の角度をとることで、反射後の進路が互いに離反する方向となるように設定した（請求項５）。
（６）．（１）乃至（５）の何れか一つに記載の画像形成装置において、少なくとも前記偏向手段及び前記光束分離手段を支持するハウジング部材を有し、このハウジング部材上に立ち上げた構成の包囲壁の内側に前記偏向手段を配置すると共に、前記包囲壁の一部に形成された開口部を塞ぐように前記光束分離手段を配置し、前記包囲壁の立ち上げ方向上の開放端部をカバー部材で覆うことにより、前記偏向手段を封止状態に保持した（請求項６）。
（７）．複数の光源と、これら光源からの光ビームをカップリングするカップリングレンズと、各光ビームを偏向し主走査を行う共通の偏向手段と、走査された各光ビームを各々に対応した像担持体に結像する複数の結像手段とを有し各々の像担持体上に同時に画像記録を行う光走査装置において、前記複数の光源から前記カップリングレンズに至る光軸を副走査方向に所定の交差角をなすようこれら光源を平行状態に対して傾けて保持する共通のベース部材と、前記結像素子、および偏向手段を保持する共通のハウジング部材とを備え、前記ベース部材は前記ハウジング部材に着脱自在に配備した（請求項７）。
（８）．（２）乃至（７）記載の光走査装置において、前記複数の光源は、ビーム合成手段と組み合わされ、各光源から前記偏向手段に至る各光路が、主走査方向において重なるようにした（請求項８）。
（９）．光走査装置により像担持体上に複数ラインで記録された静電潜像をトナーで顕像化し、この顕像化されたトナー画像を最終的にシート状媒体に転写する画像形成装置において、前記光走査装置として請求項１乃至８記載の光走査装置を用いた（請求項９）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［１］光走査装置主要部の構成
以下の説明で、主走査方向、副走査方向とは厳密には感光体ドラム上での光ビームの走査方向をいい、感光体ドラムに至る前に各光学手段を経由する過程で光ビームが振れる方向などは、上記主走査方向、上記副走査方向とは空間上の方向としては異なり、主走査対応方向、副走査対応方向と表現すべきものであるが、使い分けが繁雑であるので、以下では、感光体ドラムに至る前における光ビームの振れ方向なども、主走査方向、副走査方向と表現する。
【００１３】
図１は一実施形態としての光走査装置の主要部を像担持体（以下、感光体ドラムという。）と共に示し、図３はその内、１つの感光体ドラムに対応した光走査手段のみを抜き出した構成を示す。
【００１４】
図１は複数の画像形成ステーションを一体化した光走査装置１の一例であって、画像形成装置の主要部を示している。４つの感光体ドラム２０１、２０２、２０３、２０４は直線に沿って配列されていて、個別に直接モータ軸に連結され、共通の周波数により図では右回転駆動されるようになっている。
【００１５】
画像形成に際しては、これら感光体ドラム２０１、２０２、２０３、２０４に異なる色のトナー像を形成し、転写ベルト２０５上に載せられて搬送されてくるシート状媒体（以下、記録紙）上に順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する。
【００１６】
転写ベルト２０５は駆動ローラ２５０、従動ローラ２５１、２５２により所定の張力で保持されていて、駆動ローラ２５０により左回りの向きに回転されられて、上側部分が矢印４で示す移動方向に進む。
【００１７】
本例では、各感光体ドラム２０１、２０２、２０３、２０４と転写ベルト２０５とが接触する各転写位置の間隔は駆動ローラ２５０の周長の整数倍に設定されており、駆動ローラ２５０の偏心等で生じる周期的な速度変動の位相が合うように配置している。
【００１８】
また、駆動ローラ２５０に掛けられた転写ベルト２０５の表面に近接させて、該駆動ローラ２５０の長手方向の両端部に対応する画像始端部と終端部の２箇所に、転写ベルト２０５上に形成する各感光体ドラム２０１、２０２、２０３、２０４による各画像の基準位置を読み取るべく、検出器２２９が配備されている。
検出器２２９は、ＣＣＤラインセンサ２３１と対物レンズ２３０とからなり、図２に拡大して示すように転写ベルト２０５上に形成したクロスラインパターンのトナー像１０の各直線部分を仮想線で示すように４５°の傾きで横切るように配列したＣＣＤラインセンサを具備している。
【００１９】
このＣＣＤラインセンサにより、トナー像１０を計測する。基準色（ブラック）のトナー像で形成した所定の検出パターンを読み取り、主走査、副走査のレジスト位置を検出すると同時に、多色（シアン、マゼンタ、イエロー）のトナー像と比較してレジストずれ量として主走査、副走査のレジスト位置、終端部２箇所の差より走査ラインの傾きを各々検出する。なお、中央部にも検出器を配備すれば、曲がりも検出できる。
【００２０】
各感光体ドラム２０１、２０２、２０３、２０４へ走査用光ビームを導く光走査手段は図１には図示省略されているが図１０に示すような一体の光学ハウジング３０１内に構成、収納されていて、偏向手段としての単一のポリゴンミラー２０６により各色に対応した全ての光ビームが双方向に走査されるようになっている。光源ユニット２０７、２０８はポリゴンミラー２０６の同じ面で同時に偏向される光ビームを発光するそれぞれ２つの半導体レーザを対として同一ユニット内に収容している。
【００２１】
［２］光走査装置の主要部（請求項１、２、７、８）
図１において、その一部を以って画像形成ステーションたる転写部を構成する感光体ドラム２０４（及びその付帯部材）に至る光ビームを走査、結像する光走査装置の主要部を抜き出して示した図３において、感光体ドラム２０４用の光源である半導体レーザ４０１と別の感光体ドラム２０３を露光する光源である半導体レーザ４０２は各々カップリングレンズ４０３、４０４にて平行光束または平行光束からわずかに発散性を有する光束に変換される。
【００２２】
その後、図４にも示すように、平行四辺柱部と三角柱部とからなる合成プリズム１０５の同じ面から入射され半導体レーザ４０１からの光ビームＬ１はそのまま透過し、半導体レーザ４０２からの光ビームＬ２は平行四辺柱部の平行な反射面対で反射され半導体レーザ４０１からの光ビームと光源手段２０８の光軸Ｏ１を間に近接されて副走査方向に所定の角度を以って射出される。
【００２３】
図１、３、６において、各光ビームＬ１、Ｌ２はシリンダレンズ２１０の中心軸Ｏ２から副走査方向に対称に偏心した位置を通過し、副走査方向においてポリゴンミラー面と感光体面とが共役となるようにポリゴンミラー面上で主走査方向に線状となるよう一旦集束される。光ビームＬ１、Ｌ２の各光軸は光束分離手段としての光路分離ミラー２１２の反射面近傍で交差するように射出部において所定間隔、離れるよう配置されている。
【００２４】
光ビームＬ１、Ｌ２は光路分離ミラー２１２の主走査方向に帯状に形成した共通の反射領域１０７で反射され、反射後は徐々に離散する方向に向かい、偏向手段としてのポリゴンミラー２０６に正面から入射される。このポリゴンミラー２０６は光源ユニット２０７、２０８からの各光ビームを偏向し主走査を行なう。
【００２５】
ポリゴンミラー２０６は本例では１２面で、いわゆるオーバーフィルド光学系をなし、図５に示すように、その偏向面ｄは主走査方向については例えば光ビームＬ１の入射光束径Ｄよりも小さく、入射ビームの強度分布６０１の範囲で偏向面が移動し、強度分布６０２を呈する部分の反射ビームのみが偏向され、光束径が規定される。
【００２６】
こうして偏向された光ビームＬ１、Ｌ２は、図１、３、５において、各々光路分離ミラー２１２の共通の反射領域１０７の上方および下方に隣接した透過領域１０８の上下いずれか少なくとも一方が透過し、樹脂により短冊状に成形したｆθレンズ２１４、トロイダルレンズ１１０により感光体ドラム２０４面上にスポット状に結像される（請求項１、２）。
【００２７】
このように、２つの光源からの光ビームＬ１、Ｌ２をポリゴンミラー２０６へと反射する共通の反射領域１０７とポリゴンミラー２０６により走査される光ビームのうち少なくとも一方が透過する透過領域１０８を共有する光路分離ミラー２１２（２１１）を有するので、ポリゴンミラー２０６へ入射させる反射手段（反射領域１０７）の上下いずれの側の透過領域１０８も光ビームを通過させることが可能となり、ｆθレンズ２１４（２１３）の光軸を通る走査平面に対称に上下段の光路をレイアウトでき、各々の結像特性を合わせられてビームスポットが均一化され、高品位な画像形成が可能となる。
【００２８】
また、各半導体レーザ４０１、４０２からの光ビームをポリゴンミラー２０６へと反射する共通の反射領域１０７と、ポリゴンミラー２０６によって走査された光ビームのうち、少なくとも一方が透過する透過領域１０８とを共有する光路分離ミラー２１２などを備えるにより、ポリゴンミラー２０６へ入射させる反射領域１０７の上下いずれの側も透過領域１０８となって光ビームを通過することが可能となるので、ｆθレンズ２１３（２１４）など走査レンズの光軸を通る走査平面に対称に上下段の光路をレイアウトでき、各々の結像特性を合わせることでビームスポットが均一化され高品位な画像形成が可能となる。
【００２９】
光路分離ミラー２１２の反射領域１０７は副走査方向においてｆθレンズ２１４の母線位置と中心を合わせるように配置されており、各光ビームＬ１、Ｌ２はｆθレンズ２１４光軸から副走査方向に対称に偏心した位置を通過し、光ビームＬ１は感光体ドラム２０４に、光ビームＬ２は感光体２０３と、それぞれ別々の感光体ドラムに導かれる。なお、ｆθレンズ２１４からトロイダルレンズ１１０へと光ビームを導くために折り返しミラー１１２、１１４が設けられている。
【００３０】
本例では、光路分離ミラー２１２（２１１）は反射領域１０７と透過領域１０８を有するので副走査方向での光束径がなるべく小さいポリゴンミラーに近接した位置に配置でき、ポリゴンミラー２０６への入出射ビームの間隔を副走査方向に近接させた状態で分離が可能であるので、ポリゴンミラー２０６法線に対して鋭角に入射することで（入射角を小さくでき）波面収差の劣化が小さくて済み安定したビームスポット径が得られ、高品位な画像形成が可能となる。
【００３１】
図３中、符号１１３は同期検知センサを示し主走査方向の書き込み開始のタイミングをとる。半導体レーザ４０２からの光ビームＬ２の光路は図３中では、省略してある。
【００３２】
本例では、図３、図６に示すように、光路分離ミラー２１２はガラス板の上下をマスクして中央のみにアルミ蒸着膜を形成することで、副走査断面で、中央部に反射領域１０７、その上下に透過領域１０８とを形成したものである。
【００３３】
図７に示す光路分離ミラー２１２−１のように、副走査断面で上下を反射領域１０７とし、中央部を透過領域１０８にしてもよく、また、図８に示す光路分離ミラー２１２−２のように、光量損失は大きくなるがハーフミラーとしてもよく、ｆθレンズ２１４のより光軸に近い部位を光ビームＬ１、Ｌ２が通過させることができることからレンズ厚を薄くできる。
【００３４】
図６乃至図８に示した例では、ｆθレンズ２１４は１層構成であるが、図９に示した例では、副走査方向（図中の上下方向）に各々の光ビームに応じて符号２１４ａ、２１４ｂで示す２層構成としてもよい。
【００３５】
これら図６乃至図９に示した各例において、複数の光源からの光ビームＬ１、Ｌ２がポリゴンミラー２０６の偏向面に入射する際の入射角は、一方のビームについては法線に対して正の角度、他方の光ビームについては法線に対して負の角度をとることで反射後の進路が互いに離反する方向となるように半導体レーザ４０１、４０２（光源）、光路分離ミラー２１１、２１２（光束分離手段）、ポリゴンミラー２０６（偏向手段）など３者の位置関係が定められている（請求項５）。
【００３６】
これにより、小さい入射角で光路を分離できるうえ、光ビームを感光体ドラムへ導く折り返しミラー等の干渉回避が容易に行えるので、光路長が短縮され結像特性が改善されて高品位な画像形成が可能となる。
【００３７】
本例では、光源ユニット２０７、２０８ではそれぞれ２つの半導体レーザを用いて光ビームを合成したが、複数の発光点をモノリシックに形成した半導体レーザアレイを用いてもよく、副走査方向に発光点の配列を合わせれば同様な構成とすることができる。
【００３８】
なお、本例では光路分離ミラー２１２をポリゴンミラー２０６と走査レンズであるｆθレンズ２１４との中間に配備したが、ｆθレンズ２１４よりも感光体ドラム２０４側に配備しても効果は同様である。
【００３９】
図１において、各光源ユニット２０７、２０８より射出した光ビームは光路分離ミラー２１１、２１２を介して、ポリゴンミラー２０６により対向する方向に偏向、走査される。
【００４０】
整理すると、各光源ユニット２０７、２０８からの光ビームは上下２段となす共通のシリンダレンズ２０９、２１０の中心軸から対称に偏心した位置より入射され、ポリゴンミラー２０６のミラー面で偏向された後、上下に対称に分離され、共通のｆθレンズ２１３、２１４を介した後、感光体ドラム２０１には折り返しミラー２２１、２２２及びトロイダルレンズ２３４、感光体ドラム２０２には折り返しミラー２２３、２２４及びトロイダルレンズ２３５により導かれて主走査、結像される。
【００４１】
これら感光体ドラム２０１、２０２に対向する側の感光体ドラム２０３へも同様に折り返しミラー２２５、２２６及びトロイダルレンズ１０９を経て、また、感光体ドラム２０４へは、前記したように、折り返しミラー１１２、１１４及びトロイダルレンズ１１０を経て同様に光ビームが導かれて主走査、結像される。
【００４２】
これらｆθレンズ２１３、２１４及びトロイダルレンズ１０９、１１０、２３４、２３５等は、ポリゴンミラー２０６により走査された光ビームを各感光体ドラム２０３、２０４、２０１、２０２へ結像する結像手段である。
トロイダルレンズ１０９、１１０、２３４、２３５は各々個別に配備されている。
【００４３】
各光源ユニット２０７、２０８は共通の構成からなる。これら光源ユニット２０７、２０８のうち、代表として光源ユニット２０８の構成を説明する。この図１１は図４に示す光源ユニット２０８の構成を分解して示している。
【００４４】
図４、図１１において、２つの半導体レーザ４０１、４０２を保持したベース部材４０７は、ビーム合成手段たる合成プリズム１０５を保持したホルダ部材４０６と締結されていて、さらに、半導体レーザの駆動回路を実装するプリント基板４０８をホルダ部材４０６の背面に取り付けた構成としている。
【００４５】
半導体レーザ４０１、４０２はベース部材４０７の裏側より圧入され、カップリングレンズ４０３、４０４はベース部材４０７の突起部４１１の上下面に接着され、半導体レーザ４０１からカップリングレンズ４０３及び半導体レーザ４０２からカップリングレンズ４０４に至る各光軸は主走査平面（光軸Ｏ１を通る仮想の平面Ｈ１）からα＝１．５度ずつ傾くように配置、形成されている。
【００４６】
即ち、これら各光軸は共通の偏向面に光ビームが向かうように副走査方向に交差角２αをなすように光源たる半導体レーザ４０１、４０２を平行状態に対して傾けてベース部材４０７に支持されている（請求項７）。
【００４７】
これにより、光源の交換の際に画像形成ステーション間の相対的な光軸精度を合わせる必要がないので、生産効率が向上するうえ、メンテナンスが容易になる。また、取付誤差が生じても各光軸が連られて動くため相対配置が維持され、経時まで高品位な画像形成が可能となる。
【００４８】
半導体レーザ４０１からの光ビームＬ１は合成プリズム１０５を直進し、半導体レーザ４０２からの光ビームＬ２は合成プリズム１０５の入射面に貼り付けられたλ／４板４１２により偏光面が９０度傾けられることでビームスプリッタ面で反射され、光ビームＬ１に対して副走査方向での間隔が近接される。合成プリズム１０５に入射する光束径を規制するためのアパーチャ４１３が合成プリズム１０５の直前位置に取り付けられている。
【００４９】
光源ユニット２０８は、ホルダ部材４０６の光軸（光軸Ｏ１と共通）と垂直な当接面４１０を、少なくともポリゴンミラー２０６や光路分離ミラー２１１などを支持するハウジング部材たる光学ハウジング３０１（後述）の被取付面（外壁３０８）の穴に円筒部４０９を挿入した上で突き当て、同被取付面内でビーム射出位置を規定する円筒部４０９を中心に回転可能な構成としており、上下段の各光ビームＬ１、Ｌ２が主走査方向上の位置で揃うように、つまり、主走査方向において重なるように姿勢を合わせてねじ２、３により着脱自在に固定される（請求項８）。
【００５０】
このように、半導体レーザ４０１，４０２からポリゴンミラー２０６に至る各光路が、主走査方向において重なるように光ビームを重ね合わせることにより、ポリゴンミラー２０６へ入射する主走査位置が確実に一致するので、光量分布の中心を回転軸上に合わせることができ、回転に伴う＋像高、−像高での光量偏差を揃えられ高品位な画像形成が可能となる。
【００５１】
［３］光学ハウジング上側の光学部材
図１に示した光走査装置１は種々の光学部材からなる。図１０は図１に示した光走査装置１を構成する種々の光学部材を取り付けるハウジング部材たる光学ハウジング３０１を光学部材と共に示し、図１に示した光走査装置１を矢印Ａの向きから見た様子を示している。
【００５２】
光学ハウジング３０１はガラス樹脂入りの樹脂、または、アルミダイキャスト等により箱型形状をなし、支持板３０１ａを間にして上下２層に光学部材を取り付け得る構造になっている。図１０では支持板３０１ａの上側に配置される各種光学部材、前記したモータ一体型のポリゴンミラー２０６、シリンダレンズ２０９、２１０、ｆθレンズ２１３、２１４、折り返しミラー２２１、２２３、２２５、１１２等が一体的に位置決めされている。
【００５３】
また、図１０には図示されないが、支持板３０１ａの下側（裏側）には、折り返しミラー２２２、２２４、２２６、１１４やこれら折り返しミラーに対応するトロイダルレンズ２３４、２３５、１０９、１１０等が配置されている。
【００５４】
支持板３０１ａの上側に配置される光学部材の具体的な配置は以下の通りである。
▲１▼光源ユニット
前記図４、図１１等により説明した光源ユニット２０７、２０８等は図１０における光軸Ｏ１に沿って包囲壁３０３に設けられた嵌合穴３０９に前記ホルダ部材４０６の円筒部４０９を挿入して位置決めされ、当接面を光学ハウジング３０１の外壁３０８に突き当ててねじ止め（図１１におけるねじ２、３）されている。
【００５５】
▲２▼ポリゴンミラー、シリンダレンズ
支持板３０１ａの略中央部に固定されたポリゴンミラー２０６を囲うように包囲壁３０３が設けられ、シリンダレンズ２０９、２１０は当該包囲壁３０３の内側に設けられたＬ字状の取付部３０５に副走査方向と光軸方向とをそれぞれ突き当てて、板ばね３０６により固定されている。
【００５６】
▲３▼光路分離ミラー（請求項３、４、６）
ポリゴンミラー２０６を間にして双方向に光ビームを出射するため、包囲壁３０３の一部は壁が分断されて開口部が形成されており、この開口部を塞ぐように、光路分離ミラー２１１、２１２が各々保持されて塞がれる。包囲壁３０３の立ち上げ方向上の開放端部の上部からは遮音カバー３１２がねじ止めされて包囲壁の内側を密閉状に覆い、ポリゴンミラー２０６を収容した空間が密封、封止される（請求項６）。これにより、ポリゴンミラー２０６を高速回転しても風切り音等の騒音が遮蔽され、低騒音な光走査装置が提供できる。
【００５７】
光路分離ミラー２１１、２１２は、ポリゴンミラー（モータと一体型）を囲うように設けられた包囲壁３０３に形成されたＬ字部３２０、３２１と間隙をおいて対向している突起部３２２、３２３との間に挟み込まれて長手方向の両端部を保持されている。
【００５８】
さらに、長手方向の一方の側のＬ字部３２０の近傍の包囲壁の外側から調節ねじ３２５を受け点（支点）であるＬ字部３２０の外側位置で突き当てることで当該光路分離ミラー２１２全体を主走査方向に反らし、ポリゴンミラー２０６に向かって凹面となるように変形させ、かつ、この変形量を調節ねじ３２５の回転により調節することができる。図１０中、この凹面変形による湾曲の様子を曲率半径Ｒの１点鎖線で模視的に示した。また、図５に実線で示した。
【００５９】
こうして、調節ねじ３２５による光路分離ミラー２１１、２１２の凹面変形の作用によって半導体レーザ４０１、４０２などからの発散光束は収束され、ポリゴンミラー２０６に入射される光ビームが主走査方向について略平行光束になるように前記凹面変形の湾曲量が定められる（請求項４）。
【００６０】
これにより、光路分離ミラーをポリゴンミラー２０６へ入射する光束径を拡大する光学系の一部として用いることができ、光学系の構成を簡素化でき生産効率が向上する。
【００６１】
▲４▼ｆθレンズ、折り返しミラー
ｆθレンズ２１３、２１４や折り返しミラー２２１、２２３、２２５、１１２等は該包囲壁３０３の外側に配備される。ちなみに、図中、符号３２６はｆθレンズ２１３、２１４の設置面、符号３２７は折り返しミラー２２１、２２３、２２５、１１２の設置面を示す。本例では、設置面３２６に取り付けられるｆθレンズ２１３、２１４を、ガラス研磨による球面レンズに非球面成分を樹脂成形により貼り合わせたハイブリッドレンズとしている。
【００６２】
この設置面３２７の近傍の支持板３０１ａには、これら折り返しミラー２２１、２２３、２２５、１１２等から出射された光ビームの通過を妨げないように主走査方向に長い４つの開口３０１ｃが形成されている。これらの開口３０１ｃを経由して支持板３０１ａの下側に進む光ビームは支持板３０１ａの下側に配置された折り返しミラー２２２、２２４、２２６、１１４及びこれら折り返しミラーに対応するトロイダルレンズ２３４、２３５、１０９、１１０やその他の光学部材などを経て、各感光体ドラムに向かう。
【００６３】
これら折り返しミラー２２２、２２４、２２６、１１４及びこれら折り返しミラーに対応するトロイダルレンズ２３４、２３５、１０９、１１０等の取付や配置については、以下、図１２により説明する。
【００６４】
［４］光学ハウジング下側の光学部材
▲１▼トロイダルレンズの支持手段
図１２を用いて走査ラインの傾き、および曲がりを補正する機構について説明する。図１２（ａ）は感光体ドラム側から光学ハウジング３０１の下面側を見たみた図である。
【００６５】
図１２（ａ）において、トロイダルレンズ１１０は射出成形によりレンズ部５０１とそれを囲うように形成された箱状のリブ５１５、主走査方向の両端から突出したフランジ部５０４とが一体的に形成され、フランジ部５０４の一端には成形時に樹脂を注入するゲート部が設けられている。他のトロイダルレンズ１０９、２３４、２３５についてもトロイダルレンズ１１０についても同様である。
【００６６】
各トロイダルレンズ１０９、１１０、２３４、２３５は感光体ドラム２０３、２０、２０１、２０２（図１２（ａ）におけるトロイダルレンズ１１０の上方に配置されているが図示してない。）に対向して、光学ハウジング３０１の一部である支持板３０１ａの底面（図１２（ａ）における上面が相当する。）側に光軸方向、副走査方向を揃えて配置されている。
【００６７】
なお、図１２（ａ）では、図の複雑化を避けるため、トロイダルレンズ１１０及びその取付手段について代表して説明しており、他のトロイダルレンズについても、同じような手段により取り付けられている。
【００６８】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、トロイダルレンズ１１０は、箱状のリブ５１５の中央部に設けられた突起５０２を光学支持板３０１ａに形成された凹部５０３に係合させることで主走査方向（長手方向）を位置決めされ、長手方向一端部に設けられたフランジ部５０４ａの下面を支持板３０１ａに形成された支持台５０５Ａの基準面５０５ａに、他端部に設けられたフランジ部５０４ｂを支持板３０１ａに形成された支持台５０５Ｂの基準面５０５ｂａに、それぞれ突き当てて光軸方向をそれぞれ位置決めされている。これら基準面５０５ａ、５０５ｂは共に、トロイダルレンズ１１０の光軸方向に垂直な仮想平面と平行である。
【００６９】
トロイダルレンズ１１０は副走査方向については、フランジ部５０４ａの側部を図１２（ｃ）にも示す支持板３０１ａに形成した支持台５０６Ａの基準突き当て部５０６ａに当て、もう一方のフランジ部５０４ｂを図１２（ｂ）に示す移動突き当て部５０８に突き当ててそれぞれ位置決めしている。
【００７０】
ここで、移動突き当て部５０８は支持板３０１ａに取り付けられたモータ支持台５１２に取り付けられたステッピングモータ５０７の回転軸に形成された雄ねじに螺合された一種のナットである円筒部５１１の先端部に形成された突起状の部位である。円筒部５１１は外径部断面形状がＤ形をしている。
【００７１】
この円筒部５１１を、モータ支持部材５１２に形成されたＤ形の穴５１４に摺動可能に嵌合、貫通させた状態で、ステッピングモータ５０７をモータ支持台５１２の直立面５１３にねじ止め固定されている。ステッピングモータ５０７が回転されると、円筒部５１１は穴５１４に案内されて副走査方向に移動する。ステッピングモータ５０７を正逆転すれば、円筒部５１１は進退移動する。
【００７２】
トロイダルレンズ１１０は、フランジ部５０４ａについては板ばね５０９ａ、フランジ部５０４ｂについては板ばね５０９ｂによって、それぞれ光軸方向、副走査方向で加圧することで位置保持される。板ばね５０９ａは支持台５０６Ａにねじ５によりその基端部が固定され、板ばね５０９ｂはモータ支持台５１２にねじ６によりその基端部が固定されている。
【００７３】
ここで、板ばね５０９ａ、５０９ｂは押圧部が二股に分岐していて、板ばね５０９ａについては分岐した一方はフランジ部５０４ａを基準突き当て部５０６に押し当て、分岐した他方はフランジ部５０４ａを基準面５０５ａに押し当てている。同様に、板ばね５０９ｂの分岐した一方はフランジ部５０４ｂを移動突き当て部５０８に押し当て、分岐した他方はフランジ部５０４ｂを基準面５０５ｂに押し当てている。
【００７４】
前記したように、ステッピングモータ５０７の正逆回転に応じて円筒部５１１が副走査方向に進退移動するので、ステッピングモータ５０７の回転量及び方向を制御することでトロイダルレンズ１１０の一端側を副走査方向に移動させることができ、これによって、トロイダルレンズ１１０は基準突き当て部５０６ａを支点として当該トロイダルレンズ１１０の光軸に垂直な平面内で回転され、焦線の傾きが変化するので走査線の傾きを調整することができる。
【００７５】
ブラックを除く他の画像形成を行う光学系のトロイダルレンズには基準突き当て側を揃えて同様な機構が設けられ、前記検出器２２９での検出結果に基づき走査線を平行に合わせている。
【００７６】
▲２▼折り返しミラーの支持手段
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、符号５２３で示したのは折り返しミラーの取付部であり、主走査方向に沿って２つ設けられていて、これに折り返しミラー１１４が取り付けられて、支持板３０１ａの上側に配置されたｆθレンズ２１４から開口３０１ｃを経て導かれる光ビームをトロイダルレンズ１１０へ向けて折り返す。
【００７７】
▲３▼走査ラインの曲がり補正手段
走査ラインの曲がりを補正する手段について説明する。
図１２（ａ）において、トロイダルレンズ１１０の板ばね５０９ａ、５０９ｂによる副走査方向への押し当て側と反対側の側面には、取っ手状に曲げることにより台形状の概形をした第１の板ばね５１６と、概形がコの字状をしていてその長手方向の両端部がＲ状に湾曲している第２の板ばね５１７を組み合わせた組板ばねが配備される。
【００７８】
第１の板ばね５１６は、長手方向の両端部がそれぞれ２つに分岐して対向する一対の板状曲げ部（合計４つの曲げ部）５１８を有している。一方、トロイダルレンズ１１０のリブ５１５のうち、板ばね５０９ａ、５０９ｂによる副走査方向への押し当て側と反対側のリブ５１５には、板状曲げ部（合計４つの曲げ部）５１８と係合可能に切欠き５１９が４つ形成されている。
【００７９】
図１２（ａ）に示すように、第１の板ばね５１６の内側に第２に板ばね５１７を収めた状態で４つの板状曲げ部（合計４つの曲げ部）５１８を４つの切欠き５１９に噛み合わせる。
【００８０】
ここで、第１の板ばね５１６の長手方向の中央部には調節ねじ５２１のねじ部外径より大きい形の穴５１６ａが開けられており、また、第２の板ばね５１７の長手方向中央部にはこの調節ねじ５２１と螺合するねじ穴５１７ａが形成されていて、調節ねじ５１６が穴５１６を経てねじ穴５２１に螺合されている。
【００８１】
この螺合状態のもとで、第２の板ばね５１７の長手方向の両端Ｒ部が、第１の板ばね５１６の台形形状の足に相当する傾斜部に当接することで、これら第１の板ばね５１６と第２の板ばね５１７とは副走査方向で離間状態にあり、このため、ねじ５２１は十分な締め代を有している。
【００８２】
調節ねじ５２１を締め付けると、第２の板ばね５１７が第１の板ばね５１６に引き付けれらるが、これに応じて第２の板ばね５１７の長手方向両端のＲ部が第１の板ばね５１６の上記対向する傾斜部を押圧して押し広げようとする。この押し広げようとする力は板状曲げ部５１８を介して切欠き５１９に伝わり、主走査方向での切欠き５１９の間隔をあけるように力が作用することからリブ５１５に沿って圧縮力、または引っ張り力を発生させ、トロイダルレンズ５０１の焦線を副走査方向に自然に反らすことができる。
【００８３】
因みに、圧縮力を働かせると板ばね５１６側に凹となり、引っ張り力を働かせると凸となる。同様の構成は、ブラック画像用を含めた全てのトロイダルレンズに配備し、ポリゴンミラー２０６への斜入射に伴う曲がり、光学系を構成する光学素子の配置誤差等に起因する曲がりを補正し、直線性を改善する。
【００８４】
なお、前記した検出器２２９で検出された主、副走査方向のレジストずれは、画像を書き出すタイミング補正により合わせればよく、各画像形成ステーションで記録した画像を精度よく重ね合わせ、色ずれのない高品位なカラー画像が形成できる。
【００８５】
［６］画像形成装置（請求項９）
これまで説明した構成の光走査装置を搭載した画像形成装置の例を図１３により説明する。
感光体ドラム２０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置１を構成する光学ハウジング３０１（内部構成は主な光学部材を示すに留まる。）、走査手段により感光体上に記録された静電潜像に、帯電したトナーを付着させて顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラ９０３にトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、感光体ドラム２０１上に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５が配置される。感光体ドラム２０１へは前記したようにポリゴンミラー２０６のミラー１面毎の走査により複数ライン、実例では５ラインの同時画像記録が行われる。
【００８６】
転写ベルト２０５への転写順に配置された感光体ドラム２０４、２０３、２０２、２０１の下部がそれぞれ転写ベルト２０５に対向した転写部を以って構成される各画像形成ステーションは、転写ベルト２０５の移動方向に並列されていて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト２０５上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００８７】
各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。一方、記録紙は給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、２次転写部９０１にて記録紙上に転写ベルト２０５よりカラー画像が転写される。カラー画像が転写された記録紙は定着ローラ９１０で画像が定着されて排紙ローラ９１２を経て排紙トレイ９１１に排出される。
【００８８】
本例のように、複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する多色画像形成装置にあっては、各ライン間の結像特性のばらつきを低減し高品位なカラー画像形成を可能にする。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、反射領域と透過領域とを有する光束分離手段を備えることにより、偏向手段への入出射ビームの間隔を副走査方向に近接させた状態でも偏向手段への入出射光束の分離が容易に可能になるので、偏向手段への入射角を小さくでき、結像特性が改善されて高品位な画像形成が可能となる。
【００９０】
請求項２記載の発明では、複数の各光源からの光ビームを偏向手段へ反射する共通の反射領域と、偏向手段により走査された光ビームの少なくとも一方を透過する透過領域とを共有する光束分離手段を備えるにより、上記反射領域の上下いずれの側も光ビームを通過することが可能となるので、走査レンズの光軸を通る走査平面に対称に上下段の光路をレイアウトでき、各々の結像特性を合わせられてビームスポットが均一化され高品位な画像形成が可能となる。
【００９１】
請求項３記載の発明では、偏向手段へ入射させるミラーに反りがあっても、調節手段により像担持体での結像位置を合わせることができ、ビームスポットが均一化され高品位な画像形成が可能となる。
【００９２】
請求項４記載の発明では、偏向手段へ入射する光束径を拡大する光学系の一部として光束分離手段を用いることができ、光学系の構成を簡素化でき生産効率が向上する。
【００９３】
請求項５記載の発明では、小さい入射角で光路を分離できるうえ、光ビームを像担持体へ導く折り返しミラー等の干渉回避が容易に行えるので、光路長が短縮され結像特性が改善されて高品位な画像形成が可能となる。
【００９４】
請求項６記載の発明では、偏向手段を高速回転しても風切り音等の騒音が遮蔽され、低騒音な光走査装置が提供できる。
【００９５】
請求項７記載の発明では、光源の交換の際に画像形成ステーション間の相対的な光軸精度を合わせる必要がないので、生産効率が向上するうえ、メンテナンスが容易になる。また、取付誤差が生じても各光軸が連られて動くため相対配置が維持され、経時的に高品位な画像形成が可能となる。
【００９６】
請求項８記載の発明では、各光源から偏向手段に至る各光路が、主走査方向において重なるように光ビームを重ね合わせることにより、偏向手段へ入射する主走査位置が確実に一致するので、光量分布の中心を回転軸上に合わせることができ、高品位な画像形成が可能となる。
【００９７】
請求項９記載の発明では、各ライン間の結像特性のばらつきを低減し高品位な画像形成を可能にする画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光走査装置の主要部を説明した斜視図である。
【図２】クロスパターンのトナー像及びラインセンサの配置を説明した図である。
【図３】光源から感光体ドラムに至る走査光の光路を光学手段とともに説明した斜視図である。
【図４】光源ユニットの断面図である。
【図５】偏向器に対する入射光束径と出射光束径との関係を説明した図である。
【図６】光路分離ミラーの構成及び反射光、透過光の関係を説明した図である。
【図７】光路分離ミラーの構成及び反射光、透過光の関係を説明した図である。
【図８】光路分離ミラーの構成及び反射光、透過光の関係を説明した図である。
【図９】光路分離ミラーの構成及び反射光、透過光の関係を説明した図である。
【図１０】光走査装置を収めた光学ハウジングの内部構成の概要を説明した分解斜視図である。
【図１１】光源ユニットの分解斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）は光学ハウジングに対するトロイダルレンズの取り付け状態の概要を説明した分解斜視図、図１２（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、トロイダルレンズの長手方向端部について板ばねによる取り付け状態を説明した分解斜視図である。。
【図１３】本発明にかかる光走査装置を用いた画像形成装置の一例を示した概略構成図である。
【符号の説明】
１０７　反射領域
１０８　透過領域
２１１、２１２、２１２−１、２１２−２、２１２−３　光路分離ミラー
【図１】
2004078089.tif 000003
【図２】
2004078089.tif 000004
【図３】
2004078089.tif 000005
【図４】
2004078089.tif 000006
【図５】
2004078089.tif 000007
【図６】
2004078089.tif 000008
【図７】
2004078089.tif 000009
【図８】
2004078089.tif 000010
【図９】
2004078089.tif 000011
【図１０】
2004078089.tif 000012
【図１１】
2004078089.tif 000013
【図１２】
2004078089.tif 000014
【図１３】
2004078089.tif 000015