JP5219549B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光束を出射する光源と、前記光源からの光束を被走査面に偏向する偏向素子及びこの偏向素子を駆動するモータを備えた偏向器と、前記光源、前記偏向器を収納する光学箱を有する光走査装置（走査光学装置）に関する。

この光走査装置は、例えば、電子写真方式のデジタル画像形成装置に、被走査体面である電子写真感光体面を光走査して画像情報を記録する画像露光手段として搭載される。

本発明は、複数の電子写真感光体を走査してカラー画像を形成する画像形成装置においても光束の照射位置ずれを抑えて、色ずれのない高画質のカラー画像情報を記録することのできる光走査装置に関するものである。例えば、電子写真プロセスを有するカラーレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）、カラーデジタル複写機、カラーレーザファクシミリ等の画像形成装置に用いて好適な光走査装置である。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる光走査装置においては、画像信号に応じて光源手段からの放射光束を光変調している。そして、この光変調された光束を回転する偏向素子としてのポリゴンミラーにより周期的に偏向させ、Ｆθ特性を有する結像光学系によって、感光性を有する像担持体である電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）の面上にスポット状に集束させる。結像面上のスポットはポリゴンミラーによる主走査と感光ドラムの回転による副走査に伴って静電潜像を形成し、画像記録を行っている。

このような光走査装置においては、光学箱に温度変化に因る変形が生じると、光学箱内の各所に所定に配設されているミラーやレンズ等の光学素子の姿勢が変化して走査線の照射位置にずれを生じさせる。位置ずれはカラー画像上では、色ずれとして認識され、平行ずれ、斜めずれ、二次曲線的なずれに大別出来る。

そのため、光学箱に求められる性能としては、環境温度が変動しても、変形量が大きくないこと、又変形してもねじれ等の不規則な変形でないことなどが上げられる。

また、光走査装置は、回転して光束を偏向する偏向素子及びこの偏向素子を駆動するモータを備えた偏向器が自己発熱源として作用する。即ち、偏向器のモータが停止状態から回転を始動すると、モータ、及びモータ制御回路部（ＩＣ等を有する回路基板）が発熱し、伝導或いは輻射によって、光学箱の偏向器取り付け部近傍が昇温する。

さらに、偏向器の近傍で加熱された空気は偏向素子の回転に伴って、偏向器から空気流として、光学箱内を移動し、特定部位を加熱することになる。偏向器からの空気流を遮断する方法としては様々な方法が提案されている。

一般に、偏向器の自己発熱に因る昇温は５℃から１０℃程度である。この昇温は、従来のモノクロの画像形成装置では特に問題とならないレベルでも、タンデム式のカラー画像形成装置においては、温度分布の不均一に起因する光学箱の局部的な変形が色ずれの原因となることがある。特に画像形成装置の起動時からの過渡的な色ずれをサーマルシフトと呼ぶことがある。

特許文献１には、偏向器の発熱で加熱された偏向器近傍の空気が、偏向素子であるポリゴンミラーの回転に起因した気流となってＦθレンズに及んで輻射によってＦθレンズの温度を上昇させる問題の対策として次のような構成が開示されている。即ち、偏向器に最も近い走査レンズと偏向器の間にレーザ透過部材を配置し、偏向器を略密閉空間内に入れる構成である。

特許文献２には、光源から入射する光ビーム及び偏向器から出射する光ビームの光路上に透明面を有する防塵手段を配置する構成が開示されている。
特開２００５−１１５２９６号公報 特開２００６−２２７３５０号公報

特許文献１に開示の構成は、偏向器からの気流を光学レンズに対して遮断する手段としてレーザ透過部材を配置する、と要約できる。

また、特許文献２に開示の構成は、偏向器への入射光および、偏向器からの出射光について外部からの塵埃を含んだ雰囲気を遮断する為透明面を有する防塵手段を配置する、と要約できる。

そして、特許文献１と２の何れもレーザ光路上に光学的にはパワーを持たない物体を配置することを意味する。

光学的に何らかのパワーをも持たない部材を成形材で実現するのは容易ではなく、ガラス材を使用しても表面反射による若干の光量低下、フレアの発生等、光学的には画質に対して負の要因が加わることが多い。

特にタンデム型のカラー画像形成装置においては、光源側に偏向器からの空気が流れ、光源そのものを加熱すると、特に２つの光源間で温度差が生じた場合ピント位置の差異が発生する。

また、光源取り付け部近傍が過熱され、光源の照射方向が変化すると、照射位置の差異が生じ、色ずれとなる。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するものである。その目的は、偏向器からの気流を透明部材等の遮蔽部材を使用せず効果的に遮蔽することにある。

これにより、複数の電子写真感光体を走査してカラー画像を形成する画像形成装置においても、色ずれを抑えたカラー画像を形成することができる、小型で、温度環境性能が良好な光走査装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するための本発明に係る光走査装置の代表的な構成は、光束を出射する光源と、前記光源からの光束を被走査面に偏向する偏向素子及びこの偏向素子を駆動するモータを備えた偏向器と、前記光源を備え、前記偏向器を収納する光学箱を有する光走査装置において、前記偏向器の周囲を囲うように前記偏向器と対向するとともに、前記光源から前記偏向素子に向かう光束を通過させる第１開口部を有する第１壁部と、前記第１壁部の前記偏向素子の側と反対側に設けられ、前記光源から前記偏向素子に向かう光束を通過させる第２開口部を有する第２壁部とを前記光学箱の内部に備え、前記第１壁部と前記第２壁部とを連結させることで、前記第１開口部及び第２開口部を除く側面が覆われた空間が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、偏向器からの気流を透明部材等の遮蔽部材を使用せず効果的に遮蔽することができる。これにより、複数の電子写真感光体を走査してカラー画像を形成する画像形成装置においても、色ずれを抑えたカラー画像を形成することができる。

［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は本発明に従う光走査装置(走査光学装置)を搭載した画像形成装置の一例の概略構成模型図である。図２は図１の部分的な拡大図である。

この画像形成装置は、電子写真方式、レーザビーム走査露光方式、中間転写ベルト方式、タンデム型のカラー画像形成装置であり、複写機、プリンタ、ファクシミリとして使用される複合機能機である。

この画像形成装置はプリンタ部Ａとその上部に搭載のリーダ部Ｂを有する。リーダ部Ｂは原稿画像を三原色に色分解して光電読取りする機能を有する。

複写機モードの場合は、リーダ部Ｂから原稿画像の光電読取り画像信号（画像情報）が制御回路部Ｃの画像信号処理部に入力する。画像信号処理部は入力した画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成する。この画像信号に基づいてプリンタ部Ａが複写機として動作する。

プリンタモードの場合は、外部装置Ｄであるパソコン等から制御回路部Ｃの画像信号処理部に入力する画像信号が画像処理されてプリンタ部Ａがプリンタとして動作する。

ファクシミリ受信モードの場合は、外部装置Ｄである相手方ファクシミリ装置から制御回路部Ｃの画像信号処理部に入力する画像信号が画像処理されてプリンタ部Ａがファクシミリ受信装置として動作する。

ファクシミリ送信モードの場合は、リーダ部Ｂで光電読取りした原稿の画像信号が制御回路部Ｃに入力して外部装置Ｄである相手方ファクシミリ装置に送信されて画像形成装置がファクシミリ送信装置として動作する。

制御回路部Ｃは画像形成装置を所定のプログラムにしたがって統括的に制御する制御手段（コントローラ）である。

プリンタ部Ａは、図面上、左側から右側に水平に所定の間隔で並列に配設した複数の画像形成部（画像形成ステーション）を備えている。本実施例の場合は、それぞれ、イエロー色（Ｙ色）のトナー画像、マゼンタ色（Ｍ色）のトナー画像、シアン色（Ｃ色）のトナー画像、ブラック色（Ｋ色）のトナー画像を形成する第１〜第４の４つの画像形成部ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫである。

各画像形成部はそれぞれ同様の構成の電子写真作像機構であり、像担持体（被走査体、記録媒体）としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）５１が設置されている。感光ドラム５１は矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。各感光ドラム５１の周囲には、感光ドラム５１に作用する画像形成プロセス手段が設置されている。本実施例では、一次帯電器５２、現像装置５３、一次転写ローラ５４、ドラムクリーニング装置５５である。第１〜第４の各画像形成部の現像装置５３には現像剤として、それぞれ、Ｙ色トナー、Ｍ色トナー、Ｃ色トナー、Ｋ色トナーが収納されている。

第１〜第４の画像形成部ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫの下方には、画像露光手段としての光走査装置Ｅが設置されている。この光走査装置Ｅについては次の（２）項で詳述する。

第１の画像形成部ＵＹにおいては、回転駆動され、一次帯電器５２により帯電された感光ドラム５１の面に対して、光走査装置Ｅからフルカラー画像のＹ色成分像の画像信号に対応して変調されたレーザ光束ＬＹが走査光として照射される。こうしてレーザ光束ＬＹにより静電潜像が形成される。その潜像が現像装置５３によりＹ色トナー画像として現像される。

第２の画像形成部ＵＭにおいては、回転駆動され、一次帯電器５２により帯電された感光ドラム５１の面に対して、光走査装置Ｅからフルカラー画像のＭ色成分像の画像信号に対応して変調されたレーザ光束ＬＭが走査光として照射される。こうしてレーザ光束ＬＭにより静電潜像が形成される。その潜像が現像装置５３によりＭ色トナー画像として現像される。

第３の画像形成部ＵＣにおいては、回転駆動され、一次帯電器５２により帯電された感光ドラム５１の面に対して、光走査装置Ｅからフルカラー画像のＣ色成分像の画像信号に対応して変調されたレーザ光束ＬＣが走査光として照射される。こうしてレーザ光束ＬＣにより静電潜像が形成される。その潜像が現像装置５３によりＣ色トナー画像として現像される。

第４の画像形成部ＵＫにおいては、回転駆動され、一次帯電器５２により帯電された感光ドラム５１の面に対して、光走査装置Ｅからフルカラー画像のＫ色成分像の画像信号に対応して変調されたレーザ光束ＬＫが走査光として照射される。こうしてレーザ光束ＬＫにより静電潜像が形成される。その潜像が現像装置５３によりＫ色トナー画像として現像される。

第１〜第４の画像形成部ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫの上方には、エンドレスの中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）５６が配設されている。ベルト５６はベルト搬送ローラ５７・５８間に張架されており、矢印の反時計方向に感光ドラム５１の回転速度に対応した速度で回転駆動される。

このベルト５６の下行側ベルト部分の下面に対して各画像形成部の感光ドラム５１の上面部が対面している。各一次転写ローラ５４はベルト５６の内側に配置されていて、下行側ベルト部分を挟んで、それぞれ対応する各感光ドラム５１の上面部に当接している。各感光ドラム５１とベルト５６との接触部がそれぞれ一次転写ニップ部Ｔ１である。

ベルト搬送ローラ５７にはベルト５６を挟んで、二次転写ローラ５９が当接している。ベルト５６と二次転写ローラ５９との接触部が二次転写ニップ部Ｔ２である。

制御回路部Ｃは、画像形成スタート信号と、入力されたカラー画像の色分解画像信号に基いて、各画像形成部ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫを画像形成動作させる。これにより、各画像形成部においてそれぞれ回転する各感光ドラム５１上に所定の制御タイミングにて、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の各色トナー画像が形成される。感光ドラム５１にトナー画像が形成される電子写真作像原理・プロセスは公知に属するからその説明は省略する。

各画像形成部の感光ドラム５１の面にそれぞれ形成される上記の色トナー画像は各画像形成部の一次転写ニップ部Ｔ１において、回転するベルト５６の外面に対して順次に重畳転写される。この一次転写時には各一次転写ローラ５４に対して所定の転写バイアスが印加される。これにより、ベルト５６の面に、Ｙ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４つの色トナー画像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー像が合成形成される。

各画像形成部のドラムクリーニング装置５５は、ベルト５６に対するトナー画像の一次転写後に感光ドラム５１上に残留した一次転写残トナーを感光ドラム面から除去する。

一方、制御回路部Ｂは所定の給紙タイミングにて給紙ローラ６２を駆動する。これにより、シート状の記録材（転写用紙）Ｐを積載収容させた給紙カセット６１から記録材Ｐが１枚分離給紙され、縦搬送パス６３を通ってレジストローラ対６４に搬送される。

レジストローラ対６４はその時点では回転を停止しており、ニップ部に記録材の先端を受け止めて記録材Ｐの斜行矯正をする。そして、レジストローラ対６４は、回転するベルト５６上に合成形成された上記のフルカラートナー画像の先端が二次転写ニップ部Ｔ２に到達するタイミングに合わせて記録材Ｐの先端部が該ニップ部Ｔ２に到達するように、記録材Ｐをタイミング搬送する。これにより、二次転写ニップ部Ｔ２において、ベルト５６上のフルカラーのトナー画像が一括して記録材Ｐの面に順次に二次転写されていく。この二次転写時には二次転写ローラ５９に対して所定の転写バイアスが印加される。

二次転写ニップ部Ｔ２を出た記録材Ｐは、ベルト５６の面から分離され、定着装置６５に導入される。この定着装置６５により、上記の複数色のトナー画像が熱と圧力により溶融混色されて記録材の表面に固着像として定着される。定着装置６５を出た記録材Ｐはフルカラー画像形成物として搬送ローラ対６６、排紙ローラ対６７を通って排紙トレイ６８上に排紙される。

ベルト５６上に残った二次転写残トナーは、ベルト５６の外側でベルト搬送ローラ５８の部分に配設したベルトクリーニング装置６９により除去される。

Ｓは色ズレ量検知手段であるレジスト検知センサ（以下、レジセンサという）である。このレジセンサＳは、オートレジストレーション実行時に、ベルト５６上に形成される各色のレジスト補正用パターンを検出して色ズレ量を検知し、制御回路部Ｃにフィードバックする。制御回路部Ｃは、レジセンサＳにより色ズレ量を検知することで、トップマージンとサイドマージンによる色ずれを、画像データの書き出しタイミングを電気的に補正することで補正する。また、倍率要因による色ずれについても、画像クロック周波数を微小に変化させることで、倍率を一致させている。

（２）光走査装置Ｅ
以下の説明において、主走査方向とは、慣例的に、光走査装置Ｅの走査光学系が被走査面である感光ドラム面を光走査する方向であるドラム長手方向（感光ドラム軸線方向、感光ドラム母線方向）、若しくはこの方向に対応する方向である。副走査方向とは、感光ドラム５１の回転方向、若しくはこの方向に対応する方向である。図１と図２は副走査方向の断面である。

この光走査装置Ｅはレーザスキャナであり、光学箱（箱形状の筐体）６の内部に、スキャナを構成するための各種の光学素子（光学部材）が収納されている。各種の光学素子は、後述するように、レーザユニット、入射側光学系、偏向走査手段としての偏向器、出射側光学系、光束の書き出しタイミングを決定するための同期検知素子などである。これらの各種の光学素子は光学箱内の所定の位置にそれぞれビス締結、バネ付勢、接着等の固定手段により光学箱に素定の配置で保持されている。光学箱６の上面は開放面（開口部）にされており、この開放面から光学箱内に上記の各種の光学素子が組み込まれる。そして、その開放面に対して蓋部材（上蓋）６ａが被せられて封止（密閉）される。蓋部材６ａには、前述した第１〜第４の４つの各画像形成部の感光ドラム５１に対するレーザ光束ＬＹ・ＬＭ・ＬＣ・ＬＫがそれぞれ出光するスリット窓部６ｂが形成されている。そして、各スリット窓部６ｂには防塵ガラス６ｃが設けられている。

光学箱６と蓋部材６ａは、例えば、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）とポリスチレン（ＰＳ）の合成樹脂にガラス繊維を混ぜて補強した材質を用い、金型成形された成形品（ガラス強化樹脂材料の射出成形品）である。

図３は蓋部材６ａを取り外して光学箱６の内部を見た斜視図（俯瞰図）、図４は蓋部材６ａを取り外して光学箱６の内部を見た平面図である。図５は、図３において偏向器が配設されている部分の拡大図、図６は、図４において偏向器が配設されている部分の拡大図である。図７は図６の（７）−（７）線に沿う拡大断面図である。

光学箱６内の底面のほぼ中央部には偏向器２Ａが配設されている。図８は偏向器２Ａだけの外観斜視図である。偏向器２Ａは、座板（台座）２ｃと、この座板２ｃに保持させたモータ（ポリゴンモータ）Ｍを有する。また、そのモータＭの上向きの回転軸２ａに固定して取り付けた偏向素子としてのポリゴンミラー（回転多面鏡）２と、座板２ｃに設けたＩＣ等を有するモータ制御回路部２ｂを有する。モータＭがポリゴンミラー２を回転駆動する駆動手段であり、例えばブラシレスＤＣモータである。偏向器２Ａは座板２ｃを光学箱底面のほぼ中央部の所定の位置に位置決めして光学箱底板６ｄに対してビス１５により締結して配設されている。

ポリゴンミラー２はモータＭにより、本実施例においては、図６において矢印の反時計方向に高速回転（一般的には、約２０，０００〜４０，０００ｒｐｍ）される。

本実施例の光走査装置Ｅは、１つのポリゴンミラー２で複数の被走査面（本実施例では第１〜第４の４つの画像形成部の感光ドラム面）を走査露光する。そのために、偏向器２Ａのポリゴンミラー回転軸２ａを挟んだ双方向（図２・図４上において左右側）に、それぞれ、ポリゴンミラー２により偏向走査された光束を被走査面に結像させる第１と第２の光学系Ｆ・Ｇを有する（対向走査型の光走査装置）。

第１の光学系Ｆと第２の光学系Ｆは左右対称の光学系であり、それぞれ、入射側光学系（変換光学系）と出射側光学系を有する。

入射側光学系は、光源である半導体レーザより出射したレーザ光（光束）をポリゴンミラー２に結像させる結像光学系である。この入射側光学系は、コリメータレンズ（コリメートレンズ）と、ポリゴンミラー上でレーザ光束を主走査方向に長い線状に集光するシリンドリカルレンズの機能を持つ複合レンズから構成されている。

出射側光学系は、ポリゴンミラー２によって偏向走査されたレーザ光を被走査面である感光ドラム面に結像させる走査光学系であり、Ｆθ補正を行うレンズと折り返しミラーから構成されている。

１０１ａは第１の光学系Ｆ側のレーザユニット（第１のレーザユニット）であり、レーザ筐体と、レーザ基板と、光束（レーザ光）を出射する光源である第１と第２の２つの半導体レーザ１ａと１ｂを有する。第１と第２の半導体レーザ１ａ・１ｂは上下方向に適当距離離れて設置されている。

１０１ｂは第２の光学系Ｇ側のレーザユニット（第２のレーザユニット）であり、レーザ筐体と、レーザ基板と、光束（レーザ光）を出射する光源である第３と第４の２つの半導体レーザ１ｃ・１ｄを有する。第１と第２の半導体レーザ１ｃ・１ｄは上下方向に適当距離離れて設置されている。

第１と第２のレーザユニット１０１ａと１０１ｂは、それぞれ、光学箱６の光源固定部６ｇと６ｈに所定の角度で固定されている。即ち、第１と第２のレーザユニット１０１ａと１０１ｂは、それぞれＺ方向に斜入射角を持っていて、それぞれのレーザ光束はポリゴンミラー２の偏向面で交差する設定になるように配設されている。

第１の半導体レーザ１ａは第１の画像形成部ＵＹに対応する光源であり、フルカラー画像のＹ色成分像の画像信号に対応して変調されたレーザ光を出射する。第２の半導体レーザ１ｂは第２の画像形成部ＵＭに対応する光源であり、フルカラー画像のＭ色成分像の画像信号に対応して変調されたレーザ光を出射する。第３の半導体レーザ１ｃは第３の画像形成部ＵＣに対応する光源であり、フルカラー画像のＣ色成分像の画像信号に対応して変調されたレーザ光を出射する。第４の半導体レーザ１ｄは第４の画像形成部ＵＫに対応する光源であり、フルカラー画像のＫ色成分像の画像信号に対応して変調されたレーザ光を出射する。

即ち、本実施例の光学箱には、色毎に対応した光源が設けられており、各色に対応した静電潜像を感光体ドラムに形成可能となっている。

図９は、第１のレーザユニット１０１ａ（又は第２のレーザユニット１０１ｂ）の副走査断面図である。１１ａ（１１ｃ）・１１ｂ（１１ｄ）はコリメータレンズであり、半導体レーザ１ａ（１ｃ）・１ｂ（１ｄ）から出射した発散光束を略平行光束に変換している。１２ａ（１２ｃ）・１２ｂ（１２ｄ）はアパーチャ（開口絞り）であり、半導体レーザ１ａ（１ｃ）・１ｂ（１ｄ）から射出されたレーザ光束を所望の最適なビーム形状に成形している。

本実施例においては、半導体レーザ１ａ（１ｃ）・１ｂ（１ｄ）から光変調され出射したそれぞれの光束は、コリメータレンズ１１により略平行光束とされ、アパーチャ１２によって光束を所望のビーム形状に整えられる。その後に、シリンドリカルレンズに入射する。シリンドリカルレンズに入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平行光束のまま出射する。また副走査断面内においては収束してポリゴンミラー２の偏向面にほぼ線像として結像する。

上記のコリメータレンズとシリンドリカルレンズの複合レンズが入射側光学系（変換光学系）であり、半導体レーザから出射したレーザ光（光束）をポリゴンミラー２に結像させる。複合レンズは、レーザ光束がそれぞれについて、照射位置とピント位置が保証されるような位置に調整固定されている。第１と第２のレーザユニット１０１ａ・１０１ｂにおいてそれぞれ斜めに放射された２本のレーザ光束は上記の複合レンズによって、副走査方向に集光され、偏向器２Ａのポリゴンミラー２上の単一の反射点に線像を形成する。

ポリゴンミラー２の偏向面で偏向反射した光束は、それぞれの光束に対応する出射側光学系を介して感光ドラム面に集光され、ポリゴンミラー２の回転により感光ドラム面を主走査方向に等速走査する。即ち、ポリゴンミラー面上の反射面で反射され偏向走査される２本のレーザ光束は反射面で上下逆の関係で斜めに反射されて出射側光学系のＦθレンズであるの結像レンズ３ａ・３ｂに向う。

図１０は１つの光源１から１つの被走査面５１ａに至る入射側光学系及び出射側光学系の展開図である。折り返しミラーは省略してある。光源１から出射した光はコリメータレンズ１１を通過して平行光束へと変換される。その後、副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ１３を通過して、ポリゴンミラー２の面で一度結像する。そして、ポリゴンミラー２によって偏向された光束は、第１の結像レンズ（Ｆθレンズ）３及び第２の結像レンズ（Ｆθレンズ）４によって被走査体である感光ドラム５１の面５１ａに結像して、面５１ａを主走査露光する。第１と第２の結像レンズ３と４で走査光のＦθ補正を行う。副走査方向の結像は主に第２の結像レンズ４によって行う。１４は光束の書き出しタイミングを決定するための同期検知素子である。

具体的に、第１の画像形成部ＵＹの感光ドラム面に対するレーザ走査露光は、第１の光学系Ｆにおいて次の経路でなされる。即ち、第１の半導体レーザ１ａ→コリメータレンズ１１→シリンドリカルレンズ１３→導光路１１３→ポリゴンミラー２→第１の結像レンズ３ａ→第２の結像レンズ４ａ→折り返しミラー５ａ→スリット窓部６ｂ→防塵ガラス６ｃの経路である。

第２の画像形成部ＵＭの感光ドラム面に対するレーザ走査露光は、第１の光学系Ｆにおいて次の経路でなされる。即ち、第２の半導体レーザ１ｂ→コリメータレンズ１１→シリンドリカルレンズ１３→導光路１１３→ポリゴンミラー２→折り返しミラー５ｂ→折り返しミラー５ｃ→第２の結像レンズ４ｂ→折り返しミラー５ｄ→スリット窓部６ｂ→防塵ガラス６ｃの経路である。

第３の画像形成部ＵＣの感光ドラム面に対するレーザ走査露光は、第２の光学系Ｇにおいて次の経路でなされる。即ち、第３の半導体レーザ１ｃ→コリメータレンズ１１→シリンドリカルレンズ１３→導光路１１４→ポリゴンミラー２→折り返しミラー５ｅ→折り返しミラー５ｆ→第２の結像レンズ４ｃ→折り返しミラー５ｇ→スリット窓部６ｂ→防塵ガラス６ｃの経路である。

第４の画像形成部ＵＫの感光ドラム面に対するレーザ走査露光は、第２の光学系Ｇにおいて次の経路でなされる。即ち、第４の半導体レーザ１ｄ→コリメータレンズ１１→シリンドリカルレンズ１３→導光路１１４→ポリゴンミラー２→第１の結像レンズ３ｂ→第２の結像レンズ４ｄ→折り返しミラー５ｈ→スリット窓部６ｂ→防塵ガラス６ｃの経路である。

上記において、第１と第２の結像レンズ３ａ・３ｂ，４ａ・４ｂはＦθレンズ系である。第２の結像レンズ４ａ・４ｂは第１の結像レンズ３ａ・３ｂよりも光学的に被走査面側にある。

光学箱６内は、光学箱の底面で、偏向器２Ａを光学箱の底面に投影した領域（投影面）よりも外側において偏向器（２Ａ）を囲むように第１〜第４のリブ（側壁、壁部）７ａ・７ｂ・８ａ・８ｂが光学箱底板６ｄに配設されている。このリブ７ａ・７ｂ，８ａ・８ｂは、光学箱６の剛性を確保する機能と、結像レンズからの反射によるフレア光を絞るためのフレア防止壁としての機能を有しており、光学箱の底面と交差する板状の凸リブである。

第１のリブ７ａは、ポリゴンミラー２と、第１の光学系Ｆ側の第１の結像レンズ３ａと、の間の位置に有る。第２のリブ７ｂは、ポリゴンミラー２と、第２の光学系Ｇ側の第１の結像レンズ３ｂと、の間の位置に有る。そして、この第１と第２のリブ７ａ・７ｂには、図７のように、フレア光を絞るための穴部（開口部、額縁形状部）１０ａ・１０ｂが設けられている。ポリゴンミラー２によって偏向反射された光束はそれらの穴部１０ａ・１０ｂを通過して第１の光学系Ｆ側と第２の光学系Ｇ側に入射する。即ち、この開口部１０ａ・１０ｂを通過した光束のみが感光ドラム面に到達できる。フレア光を絞るための穴部１０ａ・１０ｂが設けられている第１と第２のリブ７ａ・７ｂが存在していることで対向走査側からのフレア光を確実に防止することができる。

第３のリブ８ａ（第１壁部）は、第１及び第２のレーザユニット１０１ａ・１０１ｂと偏向器２Ａとの間の導光路１１３・１１４の偏向器２Ａ寄りの位置に有る。この第３のリブ８ａは、偏向素子であるポリゴンミラー２の中心軸２ａと略同心円状に配置されていて、第１及び第２のレーザユニット１０１ａ・１０１ｂから出射したレーザ光が通過する穴部（絞り穴部、開口部）である光束通過部９ａ・９ｂが形成されている。即ち、偏向器２Ａを囲むリブの一部である第３のリブ８ａは、ポリゴンミラー２の中心軸２ａと略同心円状に配置されていて、少なくとも光束通過部９ａ・９ｂはリブの一部を削除した絞り形状部となっている。以下、この第３のリブ８ａを第１の絞り形状部（第１開口部）と記す。

また、光学箱６は、第１の絞り形状部８ａのポリゴンミラー２の側とは反対側において第１の絞り形状部８ａの近くでこの第１の絞り形状部と連結して光束透過部以外では閉空間Ｓを形成する第２の絞り形状部１６（第２壁部）を備えている。１７ａ・１７ｂは第２の絞り形状部１６（壁部）に設けられたレーザ光（光束）が通過する穴部（絞り穴部、第２開口部）である光束通過部である。

閉空間Ｓは、第１の絞り形状部８ａ、第２の絞り形状部１６、光学箱底板６ｄ、蓋部材６ａの囲みである。

上記の第１の絞り形状部８ａと第２の絞り形状部１６は、偏向器２Ａからの空気流を光源方向に対して絞るために設けられている。即ち、第１の絞り形状部８ａ及び第２の絞り形状部１６は、入射側光学系に配置されている。

第１の光学系Ｆにおいて、第１のレーザユニット１０１ａの第１と第２の半導体レーザ１ａ・１ｂから出射したレーザ光は次の経路でポリゴンミラー２に入射する。即ち、コリメータレンズ１１→シリンドリカルレンズ１３→導光路１１３→第２の絞り形状部１６の穴部１７ａ→第１の絞り形状部８ａの穴部７ａの経路である。

また、第２の光学系Ｇにおいて、第２のレーザユニット１０１ｂの第３と第４の半導体レーザ１ｃ・１ｄから出射したレーザ光は次の経路でポリゴンミラー２に入射する。即ち、コリメータレンズ１１→シリンドリカルレンズ１３→導光路１１４→第２の絞り形状部１６の穴部１７ｂ→第１の絞り形状部８ａの穴部７ｂの経路である。

前述したように、偏向器２Ａの偏向素子であるポリゴンミラー２は高速回転している為、比較的高速な空気流をポリゴンミラー回りに発生させている。

本実施例のようなタンデム型カラー画像形成装置の光走査装置Ｅでは、多くの光学部品を立体的に光学箱内に収納する必要があり、又複数のレーザ光束のフレア等の干渉についても対策する必要がある。そのため、ポリゴンミラー回りの空間は比較的に狭く閉鎖されたものとなる。

偏向器２Ａの自己発熱によって温められた空気は前記の空気流として、偏向器収納部外に流出するが、光学箱自体も防塵の観点から密閉構造としている為、空気流は基本的には光学箱内での循環流れとなる。

本実施例においては、上記のように、レーザ光源１０１ａ・１０１ｂから偏向器２Ａに向かう光路上にポリゴンミラー２の中心軸２ａと同心円状若しくは略同心円状の壁面を有し、少なくともレーザビーム通過部は壁面の一部を削除した第１の絞り形状部８ａ設ける。また、この第１の絞り形状部８ａの近傍で、第１の絞り形状部と連結してレーザビームの透過部以外では閉空間Ｓを形成する第２の絞り形状部１６を設ける。閉空間Sは、前記第１及び第２開口部を除いて側面が覆われた空間である。これによって、偏向器２Ａ側からレーザ光源に向かう温かい空気流を遮断する。

図１１は本実施例のような構成の光学箱の光学箱内の空気流についての流体シミュレーション図である。即ち、図１１の光学箱は、本実施例のように、光源である第１と第２のレーザユニット１０１ａ・１０１ｂからポリゴンミラー２へ至る導光路１１３・１１４に第１と第２の絞り形状部８ａ・１６を設けた構成である。

図１２は、比較例として、光源である第１と第２のレーザユニット１０１ａ・１０１ｂからポリゴンミラー２へ至る導光路１１３・１１４に、本実施例のような第１と第２の絞り形状部８ａ・１６を設けない構成の光学箱を示している。図１３は、この図１２の光学箱内の空気流についての流体シミュレーション図である。シミュレーション図は、空気の流れの様子を分りやすくするために白矢印を付記している。白矢印は空気流の方向と流量を表示していて、矢印の大きさが大きい程、流量が多い。

ここで、偏向器２Ａのポリゴンミラー２は反時計回りに回転している為、導光路１１３側と導光路１１４側とは挙動が異なる。導光路１１４側では偏向器収納部との境界で、吸気と排気が両方行われていて、境界部で渦となっているのが確認出来る。また、導光路１１３側では、排気による強い空気流がそのまま光源の近傍まで達しているのが確認できる。

これに対して、第１と第２の絞り形状部８ａ・１６を備えた本実施例の構成についての図１１の流体シミュレーション図においては、導光路１１３側に設けた第１の絞り部８ａと第２の絞り部１６間の空間で、吸、排気が釣り合っている。これにより、第２の絞り部１６からの空気の流出はないことがわかる。また、導光路１１４側に設けた第１の絞り部８ａと第２の絞り部１６間の空間でも、吸、排気が釣り合っていて、第２の絞り部１６からの空気の流出はないことがわかる。

空気の流れ方の様子については実験では確認されているが、理由の説明については推測の部分も残る。

前記のように、偏向器２Ａのポリゴンミラー２は高速で回転している為、ポリゴンミラー回りの空気は粘性により引きずられてポリゴンミラー回りでは早い回転流れてとなっている。回転流れに沿った形状の壁があると、壁にはベルヌーイの定理によって負圧が発生する。第１の絞り部部８ａの壁面はポリゴンミラー２の回転流れに沿った形状としているので、壁に開いた穴部９ａ・９ｂによって連通された第１の絞り部部８ａの裏面の空間も負圧の状態となる。しかし、壁に開いた穴部９ａ・９ｂからは、慣性による空気の流入があるため、第２の絞り部材１６がないと徐々に光源方向に流出してしまう。

第１の絞り部８ａと第２の絞り部１６によって構成される閉空間Ｓを狭くすることで、発生した負圧を閉じ込めることが出来る。前記閉空間Ｓが形成されることで、第２の絞り部１６には光源方向から静的に空気が流入し、第１の絞り部８ａの穴部１７ａ・１７ｂから流入する空気流とバランスしているものと考えられる。

上記のように、光源１０１ａ１０１ｂと偏向器２Ａの間に第１の絞り形状部８ａと第２の絞り形状部１６から構成される閉空間Ｓを設ける。これによって、光源１０１ａ１０１ｂからのレーザビームはなんら物質的な障害を受けずに偏向器２Ａに到達出来、偏向器２Ａ側から光源１０１ａ１０１ｂ側に向う温かい空気流は遮断することが出来る。そのため光学的な損失なく、サーマルシフトを改善する効果がある。

［実施例２］
図１４は本実施例２の光走査装置の説明図である。基本的な構成・機能は実施例１の光走査装と共通なので、再度の説明は省略する。

実施例２では、実施例１において光学箱６の内部に単独で光学箱に一体で形成した第１の絞り形状部８ａ及び第２の絞り形状部１６を、光学箱６と蓋部材６ａの組み合わせによって形成するようにしたものである。

光学箱６側には、Ｕ型の第１の絞り形状部８ａ−１が形成されていて、この部分と蓋部材６ａ側に形成されたリブ形状８ａ−２が組み合わされて、中に穴部９ａ・９ｂが開いた第１の絞り形状部８ａが構成される。同様に、光学箱６側には、Ｕ型の第２の絞り形状部１６−１が形成されていて、この部分と蓋部材６ａ側に形成されたリブ形状１６−２が組み合わされて、中に穴部１７ａ・１７ｂが開いた第２の絞り形状部１６が構成される。

この本実施例２の構成においては、絞り穴部９ａ・９ｂ，１７ａ・１７ｂの形状を形成する為に光学箱を成形する金型のスライド構造を必要としなくなることがメリットとなる。

実施例１における画像形成装置の概略構成模型図 図１の部分的な拡大図 蓋部材（上蓋）を取り外して光学箱の内部を見せた状態の光走査装置の斜視図（俯瞰図） 蓋部材を取り外して光学箱の内部を見せた状態の光走査装置の平面図 図３において偏向器が配設されている部分の拡大図 図４において偏向器が配設されている部分の拡大図 図６の（７）−（７）線に沿う拡大断面図 偏向器の外観斜視図 レーザユニットの副走査断面図 １つの光源から１つの被走査面に至る入射側光学系変換光学系と結像光学系の展開図 実施例１の光走査装置の光学箱内の空気流についてのシミュレーション画像 比較例として、第１と第２の絞り形状部を設けない構成の光学箱の内部を見せた平面図 図１２の光学箱内の空気流についてのシミュレーション画像 実施例２の光走査装置の説明図

符号の説明

１ａ〜１ｄ：半導体レーザ
１０１ａ、１０１ｂ：レーザユニット
２：ポリゴンミラー
３ａ、３ｂ、４ａ〜４ｄ：結像レンズ系
５ａ〜５ｈ：折り返しミラー
６：光学箱（筐体）
６ａ：蓋部材
６ｃ：防塵ガラス
６ｄ：光学箱底板
７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ：リブ
１１：コリメータレンズ
１２：アパーチャ
８ａ・１６：第１と第２の絞り形状部

Claims (4)

1. 光束を出射する光源と、前記光源からの光束を被走査面に偏向する偏向素子及びこの偏向素子を駆動するモータを備えた偏向器と、前記光源を備え、前記偏向器を収納する光学箱を有する光走査装置において、
   前記偏向器の周囲を囲うように前記偏向器と対向するとともに、前記光源から前記偏向素子に向かう光束を通過させる第１開口部を有する第１壁部と、前記第１壁部の前記偏向素子の側と反対側に設けられ、前記光源から前記偏向素子に向かう光束を通過させる第２開口部を有する第２壁部とを前記光学箱の内部に備え、前記第１壁部と前記第２壁部とを連結させることで、前記第１開口部及び第２開口部を除く側面が覆われた空間が形成されることを特徴とする光走査装置。
2. 前記第１壁部は、前記偏向素子の中心軸と同心円状に配置さ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。
3. 前記光学箱の開放面を封止する蓋部材を有し、前記第１開口部と第２開口部は、前記光学箱と前記蓋部材の組み合わせによって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 前記光走査装置は、前記光源からの光束を前記被走査面に走査することにより、異なる色トナーにてトナー像として現像される静電潜像をそれぞれ形成可能であり、前記光源は、各色毎に対応する静電潜像をそれぞれ形成すべく複数の光源を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。