(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、該複数の光源からの光ビームを対称な２方向に振り分けて偏向する光偏向器と、該光偏向器を中心にして前記２方向に対称に配置され、前記光偏向器により偏向走査される複数の光ビームをそれぞれ対応する被走査面上に導き結像する光学系を備え、複数の光源、光偏向器及び光学系を一つのハウジングに収納した光書込装置において、
前記ハウジングは、前記光偏向器や光学系が配設される基盤と、該基盤の周囲を囲む枠状の側壁とを有すると共に、前記基盤が前記側壁の略中央部に設けられてハウジングを上下に仕切る構造とし、
前記複数の光源は前記ハウジングの側壁に配置し、前記光偏向器は前記基盤の略中央部に配置し、前記光学系を構成する第１の結像レンズ及び第１の折り返しミラーを前記基盤の上面側に、前記光学系を構成する第２の結像レンズ及び第２の折り返しミラーを前記基盤の下面側に分けて配置した構成とし、かつ、前記基盤には前記光偏向器を中心にした２方向のそれぞれに前記複数の光ビームを通過する開口部が前記複数の光ビームに対応してそれぞれ設けられており、前記光偏向器を中心にした２方向のそれぞれにおいて前記基盤における開口部と開口部との間には該基盤の下面に立設した部位を有し、前記基盤の下面に立設した部位に前記第２の結像用レンズを設けたことを特徴とする光書込装置。
【請求項２】
並設された複数の像担持体と、その複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込手段と、各像担持体に形成された潜像を異なる色の現像剤で現像して可視像化する現像手段と、各像担持体の位置に順次転写材を搬送し各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写する手段と、転写材上に転写された画像を定着する手段を備えた画像形成装置において、
前記光書込手段として、請求項１に記載の光書込装置を備えた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、並設された複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込装置、及びその光書込装置を備え多色画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の光源から出射される光ビームを、並設された４つの像担持体（例えば、感光体ドラム）に照射して潜像の書き込みを行い、各像担持体上に形成された潜像を異なる色の現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー）でそれぞれ現像して可視像化した後、転写搬送ベルト等に担持された記録用紙等の転写材を各像担持体の転写部に順次搬送し、各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写した後、転写材上に転写された画像を定着して多色画像を得るタンデム式のカラー画像形成装置が知られている。
このようなタンデム式のカラー画像形成装置において、従来から各像担持体への潜像書き込みを像担持体毎に個別的に設けた光書込装置により別個に行うものが知られているが、ポリゴンミラーとその駆動用モータからなる光偏向器を用いた光書込装置は比較的高価であり、各像担持体毎に個別に光書込装置を設けることは部品コストや製造コストの点で問題がある。また、光偏向器を有する光書込装置を像担持体の数に対応して複数設置するためには大きな設置スペースを必要とするため、画像形成装置全体が大型化するという問題もある。
【０００３】
そこで、タンデム式のカラー画像形成装置の低コスト化、小型化を図るために、複数の像担持体へ光書込みを行う手段として、光偏向器を複数の光源で共通化し、一つの光偏向器で複数の光源からの光ビームを同時に偏向走査して複数の像担持体に照射し光書き込みを行う光書込装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように一つの光偏向器で複数の光源からの光ビームを同時に偏向走査して複数の像担持体に照射し光書き込みを行う光書込装置においては、光偏向器を中心にして２方向に対称に配置され、光偏向器により偏向走査される複数の光ビームをそれぞれ対応する被走査面上に導き結像する光学系を備えた構成となるが、光学系は複数の光ビームに対応した多数の光学部材からなるので、これら光学部材の配置によっては光書込装置のコンパクト化を達成できない場合がある。
そこで本発明では、光書込装置のさらなるコンパクト化を達成すると共に強度を確保することができるハウジング構造と光学系の配置構成を提案することを目的とし、且つ、コンパクトな光書込装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、複数の光源と、該複数の光源からの光ビームを対称な２方向に振り分けて偏向する光偏向器と、該光偏向器を中心にして前記２方向に対称に配置され、前記光偏向器により偏向走査される複数の光ビームをそれぞれ対応する被走査面上に導き結像する光学系を備え、複数の光源、光偏向器及び光学系を一つのハウジングに収納した光書込装置において、前記ハウジングは、前記光偏向器や光学系が配設される基盤と、該基盤の周囲を囲む枠状の側壁とを有すると共に、前記基盤が前記側壁の略中央部に設けられてハウジングを上下に仕切る構造とし、前記複数の光源は前記ハウジングの側壁に配置し、前記光偏向器は前記基盤の略中央部に配置し、前記光学系を構成する第１の結像レンズ及び第１の折り返しミラーを前記基盤の上面側に、前記光学系を構成する第２の結像レンズ及び第２の折り返しミラーを前記基盤の下面側に分けて配置した構成とし、かつ、前記基盤には前記光偏向器を中心にした２方向のそれぞれに前記複数の光ビームを通過する開口部が前記複数の光ビームに対応してそれぞれ設けられており、前記光偏向器を中心にした２方向のそれぞれにおいて前記基盤における開口部と開口部との間には該基盤の下面に立設した部位を有し、前記基盤の下面に立設した部位に前記第２の結像用レンズを設けた構成としたものである（請求項１）。
【０００７】
さらに本発明では、並設された複数の像担持体と、その複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込手段と、各像担持体に形成された潜像を異なる色の現像剤で現像して可視像化する現像手段と、各像担持体の位置に順次転写材を搬送し各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写する手段と、転写材上に転写された画像を定着する手段を備えた画像形成装置において、前記光書込手段として、上述した請求項１に記載の光書込装置を備えた構成としたものである（請求項２）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光書込装置及び画像形成装置の構成、動作及び作用について図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す光書込装置の断面図であり、図２は図１に示す光書込装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図であり、図３は図１に示す光書込装置の基盤上面側の構成を示す平面図である。尚、図１は図３のＡ−Ａ’線部分の断面構成を示している。また、図４は図１に示す光書込装置のハウジングの構造を示す断面図であり、図５は図１に示す光書込装置の構成から光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示したものであり、図６は図３に示す構成から光源ユニット、光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示したものである。
【０００９】
図２に示す画像形成装置は、複数の像担持体として、複数のドラム状の光導電性感光体（以下、感光体ドラム）１，２，３，４を並置したフルカラー画像形成装置であり、この４つの感光体ドラム１，２，３，４は、例えば図に対して右から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応した画像を形成するものである（尚、色の順はこの限りではなく任意に設定することができる）。その４つの感光体ドラム１，２，３，４の各々の周囲には、電子写真プロセスにより画像形成を行うための、帯電部（帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャ等）６，７，８，９と、光書込装置５からの光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の露光部と、現像部（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色の現像装置）１０，１１，１２，１３と、転写搬送ベルト２２ａ及びその裏面に配置された転写手段（転写ローラ、転写ブラシ等）１４，１５，１６，１７を備えた転写搬送装置２２と、クリーニング部（クリーニングブレード、クリーニングブラシ等）１８，１９，２０，２１などが配設されており、それぞれの感光体ドラム１，２，３，４に各色の画像形成を行うことが可能となっている。
【００１０】
光書込装置５は、４つの感光体ドラム１，２，３，４が並設された作像部の斜め上方に配置され、画像形成装置の本体フレーム２９，３０に固定されている。この光書込装置５は、図１，３，４，５，６に構成例を示すように、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５と、各光源ユニットからの光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を対称な２方向に振り分けて偏向走査する光偏向器６２と、この光偏向器６２を中心にして前記２方向に対称に配置され、光偏向器６２により偏向走査される複数の光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ対応する感光体ドラム１，２，３，４の被走査面上に導き結像する光学系（結像用レンズ６３，６４，６９，７０，７１，７２、光路折り返し用のミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等の光学部材からなる）を備えており、これらの構成部材は一つのハウジング５０内に収納されている。
【００１１】
より具体的には、ハウジング５０は、光偏向器６２や光学系が配設される基盤５０Ａと、基盤５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂとを有すると共に、基盤５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられてハウジング５０を上下に仕切る構造であり、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５はハウジング５０の側壁５０Ｂに配置され、光偏向器６２はハウジング５０の基盤５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（結像用レンズ６３，６４，６９，７０，７１，７２、光路折り返し用のミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等）は基盤５０Ａの両面（上面側と下面側）に分けて配設されている。また、ハウジング５０の上部と下部にはカバー８７，８８が設けられており、下部側のカバー８７には光ビームを通過する開口が設けられ、その開口には防塵ガラス８３，８４，８５，８６が取り付けられている。
尚、図４に示すように、ハウジング５０は、基盤５０Ａと側壁５０Ｂとを樹脂成型により一体に形成したものであり、ハウジング５０の断面構造が略Ｈ型構造をしている構成となっている。また、ハウジング５０は、光書込装置５が取り付けられる画像形成装置本体のフレーム２９，３０と熱膨張率差が小さい樹脂材料で形成されている。
【００１２】
この光書込装置５では、図示しない原稿読み取り装置（スキャナー）あるいは画像データ出力装置（パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ファクシミリの受信部等）から入力される色分解された画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各光源ユニット５２，５３，５４，５５内の光源（半導体レーザ（ＬＤ））を駆動して光ビームを出射する。各光源ユニット５２，５３，５４，５５から出射された光ビームは、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ５６，５７，５８，５９を通り、直接あるいはミラー６０，６１を介して光偏向器６２に至り、ポリゴンモータ６２ｃで等速回転されている２段のポリゴンミラー６２ａ，６２ｂで対称な２方向に偏向走査される。尚、図１，５の構成ではポリゴンミラーはＬ２，Ｌ３の光ビーム用と、Ｌ１，Ｌ４の光ビーム用の上下２段に分けた構成となっているが、１つの厚めのポリゴンミラーで偏向走査する構成としてもよい。
【００１３】
光偏向器６２のポリゴンミラー６２ａ，６２ｂで２ビームづつ２方向に偏向走査された光ビームは、例えば上下２層構成のｆθレンズ等からなる第1の結像用レンズ６３，６４をそれぞれ通過し、第１折り返しミラー６５，６６，６７，６８により折り返されて基盤５１の開口部を通過した後、例えば長尺トロイダルレンズ等からなる第２の結像用レンズ６９，７０，７１，７２を通過し、第２折り返しミラー７３，７５，７７，７９、第３折り返しミラー７４，７６，７８，８０、防塵ガラス８３，８４，８５，８６を介して各色用の感光体ドラム１，２，３，４の被走査面上に照射され静電潜像を書き込む。
【００１４】
尚、上記の光書込装置５において、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５は、光源である半導体レーザ（ＬＤ）とその半導体レーザの出射光束をコリメートするコリメートレンズから構成され、これらがホルダーに一体に組み込まれた構成であるが、白黒画像形成時に多用されるブラック用の光源ユニット（例えば符号５４の光源ユニット）は、高速書込を可能とするために、２つ以上の光源（ＬＤ）とコリメートレンズを備えたマルチビーム構成としてもよい。また、マルチビーム構成とした場合には、ハウジング５０の側壁５０Ｂに対して光源ユニットを光軸中心に回転可能に構成すれば、副走査方向のビームピッチを調整することができ、白黒画像形成時に画素密度（例えば６００ｄｐｉ，１２００ｄｐｉ等）を切り替えることが可能となる。
【００１５】
さらに、各光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光路には、主走査方向の走査開始位置の光束を取り出すための図示しない同期検知用ミラーが設けられており、同期検知用ミラーで反射された光束は、図５中に破線で示すように同期検知器８１，８２で受光されて走査開始の同期信号が出力される。また、図５に示すように、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光ビームの光路に配置された第３折り返しミラー７４，７６，７８にはスキュー調整用のステッピングモータ９２，９３，９４が設けられており、Ｌ１の光ビームの走査線位置を基準にして、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光ビームの走査線位置のずれを補正している。
【００１６】
尚、光偏向器６２によって偏向走査される光ビームの走査方向が主走査方向であり、これは各感光体ドラムの軸方向である。また、この主走査方向に直交する方向が副走査方向であり、これは感光体ドラムの回転方向（感光体ドラム表面の移動方向）であり、さらには後述する転写搬送ベルト２２ａの搬送方向である。すなわち転写搬送ベルト２２ａの幅方向が主走査方向、搬送方向が副走査方向となる。
【００１７】
図２に示すように、並設された４つの感光体ドラム１，２，３，４の下には駆動ローラと複数の従動ローラに張架された転写搬送ベルト２２ａが配設されており、駆動ローラにより図中に矢印で示す方向に搬送されている。また、画像形成装置の本体下部には記録用紙等の転写材を収納した複数の給紙部２３，２４が設置されており、この給紙部２３，２４に収納された転写材が、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ２５を介して転写搬送ベルト２２ａに給紙され、転写搬送ベルト２２ａにより担持され搬送される。
【００１８】
前記光書込装置５により各感光体１，２，３，４に形成された各潜像は、各現像部１０，１１，１２，１３のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色のトナーで現像されて顕像化され、その顕像化されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色のトナー画像は、転写搬送装置２２の各転写手段１４，１５，１６，１７により転写搬送ベルト２２ａ上に担持された転写材に順次重ね合わせて転写される。そして、４色の画像が転写された転写材は定着部２６に搬送され、定着部２６で画像が定着された後、排紙ローラ２７により排紙トレイ２８上に排出される。
【００１９】
以上、本発明に係る光書込装置及び画像形成装置の構成・動作について説明したが、本発明に係る光書込装置５では、ハウジング５０は、光偏向器６２や光学系が配設される基盤５０Ａと、基盤５０Ａの周囲を囲む枠状の側壁５０Ｂとを有すると共に、基盤５０Ａが側壁５０Ｂの略中央部に設けられてハウジング５０を上下に仕切る構造であり、４つの光源ユニット５２，５３，５４，５５はハウジング５０の側壁５０Ｂに配置され、光偏向器６２はハウジング５０の基盤５０Ａの略中央部に配置され、光学系を構成する光学部材（結像用レンズ６３，６４，６９，７０，７１，７２、光路折り返し用のミラー６５，６６，６７，６８，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０等）は基盤５０Ａの両面（上面側と下面側）に分けて配設されている構成なので、光学系の全体の光路長を確保しながら光書込装置のハウジング５０の大きさは光路長の半分以下となるので、光書込装置のコンパクト化を達成することができる。
【００２０】
尚、図４に示したように、ハウジング５０は、基盤５０Ａと側壁５０Ｂとを樹脂成型により一体に形成したものであり、ハウジング５０の断面構造が略Ｈ型構造をしている構成となっているので、ハウジング５０のコンパクト化を達成すると共に強度を確保することができ、光偏向器６２の回転による振動等が発生しにくい構造となり、光学特性を維持することができる。また、ハウジング５０を樹脂一体成型により形成しているので重量を小さくすることができ、後加工も不要なため生産性が高く、製造コストを抑えることができる。さらに、ハウジング５０は光書込装置５が取り付けられる画像形成装置本体のフレーム２９，３０と熱膨張率差が小さい樹脂材料で形成されているので、光書込装置５のハウジング５０を画像形成装置本体のフレーム２９，３０に締結した状態でも温度変化によるハウジング５０の歪み等が発生しにくく、光学特性を維持することができる。
【００２１】
図２に示す構成の画像形成装置は、図１及び図３〜６に示す構成のコンパクトな光書込装置５を備えた構成なので、従来のタンデム式のカラー画像形成装置に比べてより小型で低コストなカラー画像形成装置を提供することができる。また、図２に示すように、４つの感光体ドラム１，２，３，４が並設された作像部や光書込装置５及び転写搬送装置２２を斜めに設置することにより、カラー画像形成装置の更なる小型化を達成することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、複数の光源と、該複数の光源からの光ビームを対称な２方向に振り分けて偏向する光偏向器と、該光偏向器を中心にして前記２方向に対称に配置され、前記光偏向器により偏向走査される複数の光ビームをそれぞれ対応する被走査面上に導き結像する光学系を備え、複数の光源、光偏向器及び光学系を一つのハウジングに収納した光書込装置において、前記ハウジングは、前記光偏向器や光学系が配設される基盤と、該基盤の周囲を囲む枠状の側壁とを有すると共に、前記基盤が前記側壁の略中央部に設けられてハウジングを上下に仕切る構造とし、前記複数の光源は前記ハウジングの側壁に配置し、前記光偏向器は前記基盤の略中央部に配置し、前記光学系を構成する第１の結像レンズ及び第１の折り返しミラーを前記基盤の上面側に、前記光学系を構成する第２の結像レンズ及び第２の折り返しミラーを前記基盤の下面側に分けて配置した構成としたので、光学系の全体の光路長を確保しながら光書込装置のコンパクト化を達成することができる。
【００２３】
さらに、本発明に係る光書込装置においては、上記の構成に加えて、前記基盤には前記光偏向器を中心にした２方向のそれぞれに前記複数の光ビームを通過する開口部が前記複数の光ビームに対応してそれぞれ設けられており、前記光偏向器を中心にした２方向のそれぞれにおいて前記基盤における開口部と開口部との間には該基盤の下面に立設した部位を有し、前記基盤の下面に立設した部位に前記第２の結像用レンズを設けた構成としたので、ハウジングのコンパクト化を達成すると共に強度を確保することができ、光偏向器の回転による振動等が発生しにくい構造となり、光学特性を維持することができる。また、ハウジングを樹脂一体成型により形成しているので重量を小さくすることができ、後加工も不要なため生産性が高く、製造コストを抑えることができる。さらにまた、本発明に係る光書込装置においては、上記の構成に加えて、前記ハウジングは、光書込装置が取り付けられる画像形成装置本体のフレームと熱膨張率差が小さい樹脂材料で形成したので、光書込装置のハウジングを画像形成装置本体のフレームに締結した状態でも温度変化によるハウジングの歪み等が発生しにくく、光学特性を維持することができる。
【００２４】
さらに本発明では、並設された複数の像担持体と、その複数の像担持体の被走査面上に光ビームを照射して潜像を書き込む光書込手段と、各像担持体に形成された潜像を異なる色の現像剤で現像して可視像化する現像手段と、各像担持体の位置に順次転写材を搬送し各像担持体上に形成された各色の可視像を転写材に重ね合わせて転写する手段と、転写材上に転写された画像を定着する手段を備えた画像形成装置において、前記光書込手段として、上述したコンパクトな構成の光書込装置を備えた構成としたので、小型で低コストなタンデム式のカラー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】本発明の一実施例を示す光書込装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す図であって、図１に示す光書込装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】図１に示す光書込装置の基盤上面側の構成を示す平面図である。
【図４】図１に示す光書込装置のハウジングの構造を示す断面図である。
【図５】図１に示す光書込装置の構成から光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示した概略構成図である。
【図６】図３に示す構成から光源ユニット、光偏向器及び光学系を抜き出してその配置構成を示した概略構成図である。
【符号の説明】
１，２，３，４：感光体ドラム（像担持体）
５：光書込装置
６，７，８，９：帯電部
１０，１１，１２，１３：現像部（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色の現像装置）
１４，１５，１６，１７：転写手段
１８，１９，２０，２１：クリーニング部
２２：転写搬送装置
２２ａ：転写搬送ベルト
２３，２４：給紙部
２５：レジストローラ
２６：定着部
２７：排紙ローラ
２８：排紙トレイ
２９，３０：画像形成装置本体のフレーム
５０：ハウジング
５０Ａ：基盤
５０Ｂ：側壁
５２，５３，５４，５５：光源ユニット
５６，５７，５８，５９：シリンドリカルレンズ
６０，６１：ミラー
６２：光偏向器
６２ａ，６２ｂ：ポリゴンミラー
６２ｃ：ポリゴンモータ
６３，６４：第１の結像用レンズ
６５，６６，６７，６８：第１折り返しミラー
６９，７０，７１，７２：第２の結像用レンズ
７３，７５，７７，７９：第２折り返しミラー
７４，７６，７８，８０：第３折り返しミラー
８１，８２：同期検知器
８３，８４，８５，８６：防塵ガラス
８７，８８：カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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