JP5333982B2 - 光源装置、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、レーザ光を射出する光源装置、被走査面を走査する光走査装置、及び記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。

レーザ光を用いて画像を形成する画像形成装置としては、例えば、回転する感光ドラムの表面を、レーザ光で走査することにより、感光ドラム表面に潜像を形成し、この潜像を可視化して得られたトナー像を、記録媒体としての用紙上に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置が知られている。近年、この種の画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷によく用いられるようになり、画像の高密度化及び画像出力の高速化の要求が一層高まっている。

そこで、最近では、複数の発光領域がモノリシックに２次元配置された、例えば面発光型レーザアレイ（VCSEL: vertical cavity surface emitting laser）などの光源を備え、この光源から射出される複数のレーザ光で、被走査面上の複数の走査ラインを同時に走査することが可能な画像形成装置が提案されている。この種の画像形成装置では、端面発光型のレーザ光源を使用した画像形成装置とは異なり、被走査面に向けて射出されたレーザ光の一部を分岐させて取り出し、この取り出したレーザ光の強度を検知することで、被走査面に入射するレーザ光の強度がモニタされている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１３２５８０号公報

複数のレーザ光を用いた画像形成装置では、被走査面上の走査線間隔の光学的な調整を、例えば光源を光学系などの光軸を中心に回動することによって行う。しかしながら、光源を回動すると、光源とレーザ光の強度をモニタするモニタユニット等との相対位置関係が変動してしまう。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光学特性の調整を容易に行うことを可能とする光源装置を提供することにある。

また。本発明の第２の目的は、被走査面を精度よく走査することが可能な光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、高精細な画像を精度よく形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明は第１の観点からすると、レーザ光をそれぞれ射出する複数の発光領域が２次元的に形成された光源と；前記光源からの前記レーザ光を略平行光とする光学素子と；前記光学素子を介した前記レーザ光の温度変化にともなう発散角の変動を補正する補正素子と；前記補正素子を介した前記レーザ光の一部を分岐する分岐素子と；前記分岐素子により分岐された前記レーザ光を受光する受光素子と；前記光源、前記光学素子、前記分岐素子、前記補正素子、及び受光素子を一体的に支持する支持手段と；を備え、前記支持手段は、前記光源を支持する第１支持部と、前記光学素子及び前記補正素子それぞれの外縁部を前記レーザ光の射出方向に直交する方向の一側から支持し、前記光学素子が前記光源に対して所定の位置関係になるように前記第１支持部に固定された第２支持部と、を含む光源装置である。

これによれば、精確に光源装置の調整を行うことが可能となる。

また、本発明は第２の観点からすると、レーザ光を用いて被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置であって、本発明の光源装置と；前記光源装置から射出されたレーザ光を前記主走査方向へ偏向走査する走査光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、光源装置の位置調整及び角度調整の際に、光源、光学素子、分岐素子、補正素子、及び受光素子の相対位置関係が変動することがないので、走査光学系の光学特性の調整を精確に行うことが可能となる。

また、本発明は第３の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、光学的な調整が精度よく行われた光走査装置によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。

また、本発明は第４の観点からすると、多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、光学的な調整が精度よく行われた光走査装置によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に高精度に画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置５００の概略構成を示す図である。

画像形成装置５００は、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンのトナー像を普通紙（用紙）上に重ね合わせて転写することにより、多色画像を印刷するタンデム方式のカラープリンタである。この画像形成装置５００は、図１に示されるように、光走査装置１００、４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙コロ５４、第１レジストローラ５６、第２レジストローラ５２、定着ローラ５０、排紙ローラ５８、上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置、及び上記構成部品を収容するハウジング５０１などを備えている。

ハウジング５０１には、上面に印刷が終了した用紙が排出される排紙トレイ５０１ａが形成され、その排紙トレイ５０１ａの下方に光走査装置１００が配置されている。

光走査装置１００は、感光ドラム３０Ａに対しては、上位装置（パソコン等）から供給された画像情報に基づいて変調された黒色画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｂに対してはシアン画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｃに対してはマゼンダ画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｄに対してはイエロー画像成分のレーザ光を走査する。なお、光走査装置１００の構成については後述する。

４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、その表面に、レーザ光が照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置１００の下方にＸ軸方向に沿って等間隔に配置されている。

感光ドラム３０Ａは、ハウジング５０１内部の−Ｘ側端部にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転されるようになっている。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ３２Ａが配置され、２時の位置にトナーカートリッジ３３Ａが配置され、１０時の位置にクリーニングケース３１Ａが配置されている。

帯電チャージャ３２Ａは、長手方向をＹ軸方向として、感光ドラム３０Ａの表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム３０Ａの表面を所定の電圧で帯電させる。

トナーカートリッジ３３Ａは、黒色画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ａとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ａの表面に供給する。

クリーニングケース３１Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム３０Ａの表面に接するように配置されている。感光ドラム３０Ａの表面に吸着されたトナーは、感光ドラム３０Ａの回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース３１Ａの内部に回収される。

感光ドラム３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、感光ドラム３０Ａと同等の構成を有し、感光ドラム３０Ａの＋Ｘ側に所定間隔隔てて順番に配置されている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム３０Ａと同様の位置関係で、帯電チャージャ３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄがそれぞれ配置されている。

帯電チャージャ３２Ｂ〜３２Ｄは、前述した帯電チャージャ３２Ａと同様に構成され、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面を所定の電圧で帯電させる。

トナーカートリッジ３３Ｂ〜３３Ｄは、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面にそれぞれ供給する。

クリーニングケース３１Ｂ〜３１Ｄは、クリーニングケース３１Ａと同様に構成され、同様に機能する。

以下、感光ドラム３０Ａ、帯電チャージャ３２Ａ、トナーカートリッジ３３Ａ及びクリーニングケース３１Ａを合わせて第１ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｂ、帯電チャージャ３２Ｂ、トナーカートリッジ３３Ｂ及びクリーニングケース３１Ｂを合わせて第２ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｃ、帯電チャージャ３２Ｃ、トナーカートリッジ３３Ｃ及びクリーニングケース３１Ｃを合わせて第３ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｄ、帯電チャージャ３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｄを合わせて第４ステーションと呼ぶものとする。

転写ベルト４０は、無端環状の部材で、感光ドラム３０Ａ，３０Ｄの下方にそれぞれ配置された従動ローラ４０ａ，４０ｃと、これらの従動ローラ４０ａ，４０ｃより少し低い位置に配置された駆動ローラ４０ｂに、上端面が感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの下端面に接するように巻回されている。そして、駆動ローラ４０ｂが図１における反時計回りに回転することにより、反時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転される。また、転写ベルト４０の＋Ｘ側端部近傍には、上述した帯電チャージャ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄとは逆極性の電圧が印加された転写チャージャ４８が配置されている。

給紙トレイ６０は、転写ベルト４０の下方に配置されている。この給紙トレイ６０は略直方体状のトレイであり、内部に印刷対象としての複数枚の用紙６１が積み重ねられて収納されている。そして、給紙トレイ６０の上面の＋Ｘ側端部近傍には矩形状の給紙口か形成されている。

給紙コロ５４は、給紙トレイ６０から用紙６１を一枚ずつ取り出し、一対の回転ローラから構成される第１レジストローラ５６を介して、転写ベルト４０と転写チャージャ４８によって形成される隙間に導出する。

定着ローラ５０は、一対の回転ローラから構成され、用紙６１を過熱するとともに加圧し、第２レジストローラ５２を介して、排紙ローラ５８へ導出する。

排紙ローラ５８は、一対の回転ローラから構成され、導出された用紙６１を排紙トレイ５０１ａに順次スタックする。

次に、光走査装置１００の構成について説明する。図２は光走査装置１００を示す斜視図であり、図３は光走査装置１００を側面から見た図である。図２及び図３を総合して見るとわかるように、光走査装置１００は、ポリゴンミラー１０４、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ方向に順次配置されたｆθレンズ１０５、反射ミラー１０６Ｂ及び反射ミラー１０６Ａ、ｆθレンズ１０５の下方に配置された反射ミラー１０８Ｂ、この反射ミラー１０８Ｂの−Ｘ方向に順次配置されたトロイダルレンズ１０７Ｂ、反射ミラー１０８Ａ、トロイダルレンズ１０７Ａ、ならびに、ポリゴンミラー１０４の＋Ｘ方向に配置されたｆθレンズ３０５、反射ミラー３０６Ｃ及び反射ミラー３０６Ｄ、ｆθレンズ３０５の下方に配置された反射ミラー３０８Ｃ、この反射ミラー３０８Ｃの＋Ｘ方向に順次配置されたトロイダルレンズ３０７Ｃ、反射ミラー３０８Ｄ、トロイダルレンズ３０７Ｄを備える走査光学系と、感光ドラム３０Ａ，３０Ｂを走査するレーザ光をポリゴンミラー１０４へ入射させる光学系２００Ａと、感光ドラム３０Ｃ，３０Ｄを走査するレーザ光をポリゴンミラー１０４へ入射させる光学系２００Ｂの２つの光学系とを備えている。

前記光学系２００Ａ，２００Ｂは、Ｘ軸に対して１２０度又は６０度を成す方向から、ポリゴンミラー１０４の偏向面にレーザ光を入射させる光学系であり、図２の光学系２００Ｂに代表的に示されるように、光源装置７０、この光源装置７０から射出されるレーザ光の経路に沿って順に配置された、光束分割プリズム２０２、一組の液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂ、一組のシリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂを備えている。ここで、説明の便宜上、Ｚ軸を中心にＸＹ座標を角度３０度回転することにより定まるｘｙｚ座標系を定義し、以下、適宜この座標系を用いた説明を行う。

図４は光源装置７０の斜視図であり、図５は光源装置７０に含まれる光源１０、及び光学素子１１，１２，１３，７４ｃ，７４ｄなどのレイアウトを示す図である。図４及び図５に示されるように、前記光源装置７０は、光源１０が実装された基板７５、基板７５を保持する第１ホルダ７１、３つの光学素子であるカップリングレンズ１１、温度補正レンズ１２、分岐光学素子１３を保持する第２ホルダ７２、第２ホルダ７２に取り付けられた入射光学系７４、入射光学系７４からのレーザ光を受光する受光ユニット７３などを有している。

図６は基板７５と第１ホルダ７１とを分離して示す図である。図６に示されるように、前記基板７５は、長手方向をｘ軸方向とする基板である。この基板７５は、−ｙ側の面に光源１０が実装され、＋ｙ側の面に前記光源１０を駆動する駆動回路などが形成されている。そして、光源１０を囲むように、３つの丸孔７５ａと３つのスリット７５ｂが形成されている。

図７（Ａ）は、光源１０を示す斜視図である。図７（Ａ）に示されるように、光源１０は、正方形板状のパッケージ１０ｂと、前記パッケージ１０ｂに収容される発光素子１０ａとを有する面発光型のレーザアレイである。

前記パッケージ１０ｂは、例えばセラミックを素材とするｘｙ断面及びｚｙ断面がＵ字状のケースに、−ｙ側から該ケースと同等の大きさのガラス板が貼り付けることにより形成されている。そして、その内部には不活性ガスが充填されている。

前記発光素子１０ａは、複数のＶＣＳＥＬが２次元配置された発光面を有する素子である。図７（Ｂ）に示されるように、発光素子１０ａの発光面（−ｙ側の面）には、発散光を−ｙ方向へ射出する３２個のＶＣＳＥＬが、ｘ軸と角度θ１をなす直線Ｌ１と平行な方向を行方向とし、ｚ軸と平行な方向を列方向として、４行８列のマトリクス状に配置されている。本実施形態では、一例としてＶＣＳＥＬの副走査方向の間隔Ｄｚは１８．４μｍで、主走査方向の間隔Ｄｘは３０μｍとなっており、各ＶＣＳＥＬのｚ軸方向（副走査方向）に関し隣り合う発光源の間隔ｄｚは２．３μｍ（＝Ｄｚ／８）となっている。そして、発光素子１０ａは、発光面がパッケージ１０ｂの−ｙ側の面に平行となった状態で、前記パッケージ１０ｂの内部に収容されている。

図４、図５、及び図６を参酌するとわかるように、前記第１ホルダ７１は、−ｙ側が開放された直方体状の容体であり、＋ｙ側の面には、基板７５に実装された光源１０が嵌合する矩形状の凹部７１ｂと、凹部７１ｂを囲むように、基板７５の３つの丸孔７５ａにそれぞれ挿入される筒状部７１ａが形成されている。また、凹部７１ｂの底壁面には、第１ホルダ７１の内部に連通する円形開口が形成されている。

上述した基板７５と第１ホルダ７１とは、図６を参酌するとわかるように、基板７５に実装された光源１０が、第１ホルダ７１に形成された凹部７１ｂに嵌合し、基板７５に形成された３つの丸孔７５ａに、第１ホルダ７１に形成された３つの筒状部７１ａが挿入した状態で組み合わされ、第１ホルダ７１の筒状部７１ａに、略三角形状の付勢部材７８が取り付けられることで、相対位置関係が規定されている。

前記付勢部材７８は、例えば弾性を有する板状の部材を板金加工することによって形成され、基板７５に形成された３つのスリット７５ｂそれぞれに挿入可能な３つのアンカー部７８ｂと、−ｙ方向に弾性力を作用させる押圧部７８ｃとが設けられている。この付勢部材７８は、アンカー部７８ｂが基板７５のスリット７５ｂにそれぞれ挿入された状態で、螺子７９が、付勢部材７８の各コーナー部に形成された丸孔７８ａを介して、第１ホルダ７１の筒状部７１ａに螺合されることで、第１ホルダ７１に固定されている。これにより、基板７５は、付勢部材７８の押圧部７８ｃによって第１ホルダ７１に近接する方向に付勢され、光源１０の−ｙ側の面は、第１ホルダ７１に形成された凹部７１ｂの底壁面に圧接される。

また、上述のように一体化された基板７５と第１ホルダ７１とは、保持部材７７によって、その相対位置関係が一定に維持されている。前記保持部材７７は、図４に示されるように、第１ホルダ７１の＋ｘ側の面に固定される板状の固定部と、固定部の＋ｙ側に形成されたＵ字状の把持部の２部分を有する部材である。この保持部材７７は、把持部が基板７５を把持した状態で、固定部が第１ホルダ７１に固定されることで第１ホルダ７１に取り付けられている。

前記第２ホルダ７２は、図４に示されるように、中央に円形開口７２ｃが形成された板状の本体部７２ａと、本体部７２ａの−ｙ側の面に円形開口７２ｃを囲むように形成された環状凸部７２ｂと、環状凸部７２ｂの下方から−ｙ方向に延設された延設部７２ｄの３部分を有している。また、延設部７２ｄの上面には、ｙ軸方向を母線方向として湾曲する凹部７２ｅが設けられている。この第２ホルダ７２は、円形開口７２ｃが光源１０の＋ｙ側に位置した状態で、本体部７２ａの＋ｙ側の面が第１ホルダ７１に固定されている。

前記カップリングレンズ１１は第２ホルダ７２に設けられた延設部７２ｄの上面に配置されている。このカップリングレンズ１１は、例えば屈折率が１．５程度で−ｙ側に焦点を有するレンズであり、入射するレーザ光の発散角を変更することによりレーザ光を略平行光に整形する。

前記温度補正レンズ１２は、長手方向をｘ軸方向として第２ホルダ７２に形成された延設部７２ｄの−ｙ側端部上面に、第３ホルダ１２ａを介して配置されている。この温度補正レンズ１２は、透明樹脂を素材とし、長手方向をｘ軸方向とする長方形板状の樹脂製レンズである。そして、温度補正レンズ１２の光学特性は、例えば光源装置７０の温度の変動にともなってカップリングレンズ１１と光源１０との距離が微小変動することなどによる光源装置７０の光学特性の変動を補正するように変化するようになっている。

ここで、カップリングレンズ１１及び温度補正レンズ１２の取り付け手順につてい説明する。カップリングレンズ１１及び温度補正レンズ１２を、それぞれ第２ホルダ７２及び第３ホルダ１２ａに取り付ける際には、まず図８に示されるように、先端部がＶ字状の治具８０Ａと棒状の治具８０Ｂとでカップリングレンズ１１を把持するとともに、図９に示されるように、一組の治具８１Ａ，８１Ｂとで温度補正レンズ１２を把持する。そして、まずカップリングレンズ１１と温度補正レンズ１２とを相対的に位置決めする。

次に、延設部７２ｄ及び第３ホルダ１２ａの上面に、ＵＶ硬化型の接着剤を塗布し、カップリングレンズ１１及び温度補正レンズ１２の相対位置関係を維持したまま、双方をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に動かして、カップリングレンズ１１の光軸が光源１０の中心に一致するように、カップリングレンズ１１の位置及び姿勢を調整する。

次に、ＵＶ硬化型の接着剤にＵＶの照射を行なって接着剤を硬化させて、カップリングレンズ１１及び温度補正レンズ１２を第２ホルダ７２及び第３ホルダ１２ａに接着させる。本実施形態では、カップリングレンズ１１の外縁部の曲率と、延設部７２ｄの上面に形成された凹部７２ｅの曲率とをほぼ同等にすることで、カップリングレンズ１１を良好に延設部７２ｄに接着させることができるようになっている。

図４に示されるように、前記分岐光学素子１３は、中央にｘ軸方向を長手方向とする長方形の開口が形成された板状の部材であり、＋ｙ側の面にはレーザ光を反射する反射面が形成されている。この分岐光学素子１３は、開口の中心がカップリングレンズ１１の焦点位置又はその近傍に位置するとともに、反射面がｚｘ平面に対して４５度傾いた状態で、延設部７２ｄの−ｙ側端部に固定された第４ホルダ７６によって支持されている。

図５を参酌するとわかるように、カップリングレンズ１１を通過したレーザ光ＬＢは、主光線を含み分岐光学素子１３の開口に入射する光束（走査用レーザ光ＬＢ１）が開口を通過し、分岐光学素子１３の反射面に入射する光束（モニタ用レーザ光ＬＢ２）が−ｘ方向へ反射されることで、走査用レーザ光ＬＢ１とモニタ用レーザ光ＬＢ２とに分岐される。

図１０は受光ユニット７３の展開斜視図である。この図１０及び図３を総合して見るとわかるように、受光ユニット７３は、第１ホルダ７１の−ｘ側の面に固定された長手方向をｙ軸方向とするケース７３ａと該ケース７３ａの内部に配置された正方形板状の受光素子７３ｃを含んで構成されている。

前記ケース７３ａは、−ｙ側の面に開口部７３ｂが形成された中空部材であり、＋ｙ側の外壁面には、矩形状の凹部７３ｄが形成されている。この矩形状の凹部７３ｄの寸法は、受光素子７３ｃとほぼ同等に規定されており、図１０を参酌するとわかるように、受光素子７３ｃは、一対のリード端子が−ｙ方向に突出した状態で凹部７３ｄに挿入された後に、凹部７３ｄに蓋部材７３ｅが嵌め込まれることでケース７３ａに装着される。また、凹部７３ｄの底壁面にはケース７３ａの内部に連通する円形の貫通孔が形成されており、ケース７３ａに設けられた開口部７３ｂから入射したレーザ光は、この貫通孔を介して受光素子７３ｃに入射するようになっている。なお、本実施形態では、凹部７３ｄの底壁面はｚｘ面に対して傾斜しており、受光素子７３ｃは、図５に示されるように、受光面が開口部７３ｂから入射するレーザ光の経路に直交するように配置される。そして、受光素子７３ｃにレーザ光が入射すると、入射したレーザ光の強度に応じた光源変換信号がリード端子を介して出力される。

図４及び図５を参酌するとわかるように、前記入射光学系７４は、第２ホルダ７２に形成された延設部７２ｄの−ｘ側に設けられ、長手方向をｙ軸方向とするケーシング７４ａと、ケーシング７４ａの内部に保持される反射ミラー７４ｃ及び集光レンズ７４ｄとを含んで構成されている。

前記ケーシング７４ａは、−ｙ側端部から中央部やや＋ｙ側までｘ軸方向の寸法が大きくなるように形成された中空部材であり、＋ｘ側の面には、分岐光学素子１３に反射されたモニタ用レーザ光ＬＢ２が入射する開口部７４ｂが形成されている。図５を参酌するとわかるように開口部７４ｂからケーシング７４ａの内部に進行したモニタ用レーザ光ＬＢ２は、反射ミラー７４ｃで＋ｙ方向に折り返された後に集光レンズ７４ｄに入射する。そして、集光レンズ７４ｄに入射したモニタ用レーザ光ＬＢ２は、集光レンズ７４ｄによって、ケーシング７４ａに形成された不図示の開口部と、受光ユニット７３に設けられた開口部７３ｂを介して、受光素子７３ｃに集光される。

上述のように構成された光源装置７０は、光走査装置１００の光学ハウジング１０１に対して、カップリングレンズ１１の光軸にほぼ平行な軸回りに回動可能に取り付けられている。本実施形態では、光学ハウジング１０１には、図１１に示されるように、ｙ軸方向に貫通する円形の嵌合部１０１ａが形成され、この嵌合部１０１ａの−ｘ側にはｙ軸方向に貫通する矩形状の挿入部１０１ｂが形成されている。嵌合部１０１ａの内径は、第２ホルダ７２に形成された環状凸部７２ｂの外径と同等となるように規定され、挿入部１０１ｂのｚ軸方向及びｘ軸方向の寸法は、入射光学系７４に設けられたケーシング７４ａのｚ軸方向及びｘ軸方向の寸法より十分大きくなるように規定されている。

光源装置７０は、挿入部１０１ｂに＋ｙ側から入射光学系７４が挿入された状態で、嵌合部１０１ａに第２ホルダ７２の環状凸部７２ｂが嵌合されることで、光学ハウジング１０１に対して、カップリングレンズ１１の光軸にほぼ平行な軸回りに回動可能に取り付けられる。これにより、光源装置７０を、図１１中の矢印に示される方向に回動することで、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄ上に集光されるレーザ光の副走査方向のピッチを調整することが可能となっている。また、この状態のときには、受光ユニット７３に設けられた開口部７３ｂは、挿入部１０１ｂを介して露出している。

図２に戻り、前記光束分割プリズム２０２は、入射するレーザ光を、上下方向（副走査方向）に所定距離隔てた２本のレーザ光に分割する。

前記液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂは、光束分割プリズム２０２に２分割されたレーザ光それぞれに対応するように上下に隣接して配置され、制御装置（不図示）からの電圧信号に応じてレーザ光を副走査方向へ偏向する。

シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂは、光束分割プリズム２０２に２分割されたレーザ光それぞれに対応して上下に隣接して配置され、入射したレーザ光それぞれをポリゴンミラー１０４へ集光する。なお、このシリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂは少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、後述するトロイダルレンズ１０７Ａ〜１０７Ｄとによって、ポリゴンミラー１０４での偏向点と感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面上とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなしている。

ポリゴンミラー１０４は、側面にレーザ光の偏向面が形成された１組の正４角柱状部材からなり、それぞれの部材は相互に４５度位相がずれた状態で上下方向に隣接して配置されている。そして、不図示の回転機構により、図２に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。これにより、光学系２００Ａ，又は光学系２００Ｂの光束分割プリズム２０２で２つに分割され、ポリゴンミラー１０４の偏向面にそれぞれ集光された２本のレーザ光は、位相の異なる偏向面でそれぞれ偏向されることで、感光ドラム上に交互に入射する。

ｆθレンズ１０５、３０５は、レーザ光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１０４により、一定の角速度で偏向されるレーザ光の像面をＹ軸に対して等速移動させる。

反射ミラー１０６Ａ、１０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄは、長手方向をＹ軸方向とし、ｆθレンズ１０５，３０５を経由したレーザ光を折り返し、トロイダルレンズ１０７Ａ、１０７Ｂ、３０７Ｃ、３０７Ｄそれぞれに入射させる。

トロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂ，３０７Ｃ，３０７Ｄは、長手方向をＹ軸方向として配置され、反射ミラー１０６Ａ，１０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄによりそれぞれ折り返されたレーザ光を、Ｙ軸方向を長手方向とする反射ミラー１０８Ａ，１０８Ｂ，３０８Ｃ，３０８Ｄを介して、感光ドラム３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの表面にそれぞれ結像する。

トロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂの＋Ｙ側（レーザ光の入射側）端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４１Ａ，１４１Ｂが配置され、トロイダルレンズ３０７Ｃ，３０７Ｄの−Ｙ側（レーザ光の入射側）端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４１Ｃ，１４１Ｄが配置されている。また、トロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂの−Ｙ側端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４２Ａ，１４２Ｂが配置され、トロイダルレンズ３０７Ｃ，３０７Ｄの＋Ｙ側端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４２Ｃ，１４２Ｄが配置されている。上記光検出センサ１４１Ａ〜１４１Ｄ、１４２Ａ〜１４２Ｄは、例えば、レーザ光が入射している間にオンとなり、それ以外にはオフとなる信号を出力する。

次に、上述のように構成された光走査装置１００を備える画像形成装置５００の動作について説明する。上位装置などから画像情報が供給されると、光学系２００Ａの光源装置７０から射出されたレーザ光は、光束分割プリズム２０２によって上下方向に２分割される。分割されたレーザ光それぞれは、液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂよりポリゴンミラー１０４の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー１０４で偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ１０５へ入射する。

ｆθレンズ１０５へ入射した上方のレーザ光は、反射ミラー１０６Ｂで反射されトロイダルレンズ１０７Ｂへ入射する。そして、トロイダルレンズ１０７Ｂにより、反射ミラー１０８Ｂを介して感光ドラム３０Ｂの表面に集光される。また、ｆθレンズ１０５へ入射した下方のレーザ光は、反射ミラー１０６Ａで反射されトロイダルレンズ１０７Ａへ入射する。そして、トロイダルレンズ１０７Ａにより、反射ミラー１０８Ａを介して感光ドラム３０Ａの表面に集光される。なお、ポリゴンミラー１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方のレーザ光による感光ドラム３０Ｂの走査と、下方のレーザ光による感光ドラム３０Ａの走査は、光検出センサ１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂからそれぞれ出力される信号に基づいて、−Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。

一方、光学系２００Ｂの光源装置７０から射出されたレーザ光は、光束分割プリズム２０２によって上下方向に２分割される。分割されたレーザ光それぞれは、液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂよりポリゴンミラー１０４の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー１０４で偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ３０５へ入射する。

ｆθレンズ３０５へ入射した上方のレーザ光は、反射ミラー３０６Ｃで反射されトロイダルレンズ３０７Ｃへ入射する。そして、トロイダルレンズ３０７Ｃにより、反射ミラー３０８Ｃを介して感光ドラム３０Ｃの表面に集光される。また、ｆθレンズ３０５へ入射した下方のレーザ光は、反射ミラー３０６Ｄで反射されトロイダルレンズ３０７Ｄへ入射する。そして、トロイダルレンズ３０７Ｄにより、反射ミラー３０８Ｄを介して感光ドラム３０Ｄの表面に集光される。なお、ポリゴンミラー１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方のレーザ光による感光ドラム３０Ｃの走査と、下方のレーザ光よにる感光ドラム３０Ｄの走査は、光検出センサ１４１Ｃ，１４１Ｄ，１４２Ｃ，１４２Ｄからそれぞれ出力される信号に基づいて、＋Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。

また、光源装置７０では、図５に示されるように、光源１０から射出され、分岐光学素子１３の反射面で反射されたモニタ用レーザ光ＬＢ２は、受光ユニット７３の受光素子７３ｃへ入射する。光源装置７０では、レーザ光が受光素子７３ｃへ入射したときに出力される信号が常時モニタされ、光源１０から射出されるレーザ光の光量制御が行なわれる。

具体的には、レーザ光がポリゴンミラー１０４の偏向面で偏向された後、感光ドラムの書き込み領域へ至るまでの間に、モニタ用レーザ光ＬＢ２は、受光素子７３ｃによって受光される。光源装置７０では、モニタ用レーザ光ＬＢ２を受光することで受光素子７３ｃから出力される光電変換信号に基づいて光源１０から射出されるレーザ光の強度を検出し、光源１０から射出されるレーザ光の強度が、予め設定された強度となるように、各ＶＣＳＥＬへ供給する注入電力の値のセット（決定）が行われる。これにより、レーザ光は予め設定された強度に調整された状態で感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの書き込み領域に入射する。

一方、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面の感光層は、帯電チャージャ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄにより所定の電圧で帯電されることにより、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、上述したように、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄがそれぞれ走査されると、レーザ光が集光したところの感光層が導電性を有するようになり、その部分では電位がほぼ零となる。したがって、図１の矢印の方向にそれぞれ回転している感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄが、画像情報に基づいて変調されたレーザ光によって走査されるとことにより、それぞれの感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面には、電荷の分布により規定される静電潜像が形成される。

感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面に静電潜像が形成されると、図１に示されるトナーカートリッジ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄの現像ローラにより、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄそれぞれの現像ローラは感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと逆極性の電圧により帯電されているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することにより、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。

上述のように画像情報に基づいて第１ステーション、第２ステーション、第３ステーション、及び第４ステーションで形成されたそれぞれのトナー像は、転写ベルト４０の表面に重ねあわされた状態で転写され、給紙トレイ６０から取り出された用紙６１の表面に、転写チャージャ４８によって転写され、定着ローラ５０により定着される。そして、このように画像が形成された用紙６１は、排紙ローラ５８により排紙され、順次排紙トレイ５０１ａにスタックされる。

以上説明したように、本実施形態にかかる光源装置７０では、回動可能に支持される第２ホルダ７２に対して、第１ホルダ７１、第３ホルダ１２ａ、第４ホルダ７６、入射光学系７４が装着され、第１ホルダ７１に受光ユニット７３が固定される。これにより、光源１０、カップリングレンズ１１、温度補正レンズ１２、分岐光学素子１３、及び受光素子７３ｃが一体的に保持される。したがって、光源装置７０の位置調整及び角度調整の際に、光源１０、カップリングレンズ１１、温度補正レンズ１２、及び分岐光学素子１３、入射光学系７４、受光ユニット７３相互間の位置関係が変動することがなく、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄ表面に形成される走査線のピッチ調整を精確に行うことが可能となる。

また、光源装置７０では、入射光学系７４は、第２ホルダ７２とは別個に形成されている。したがって、カップリングレンズ１１及び温度補正レンズ１２の取り付けを、入射光学系７４を取り外して行うことで、カップリングレンズ１１及び温度補正レンズ１２の位置決めを高精度に行うことが可能となる。

また、光源装置７０では、付勢部材７８によって、基板７５が第１ホルダ７１に対して付勢されることで、光源１０の表面、具体的には図７（Ａ）に示されるパッケージ１０ｂの−ｙ側の面が、図６に示される第１ホルダ７１に形成された凹部７１ｂの底壁面に圧接される。これにより、光源１０は第１ホルダ７１に対して精度よく位置決めされる。また、付勢部材７８によって、基板７５と第１ホルダ７１との相対位置関係が規定された後には、保持部材７７によって基板７５と第１ホルダ７１との相対位置関係が一定に維持される。

また、付勢部材７８は、第１ホルダ７１に固定されたときに、基板７５に設けられたスリット７５ｂにそれぞれ挿入されるアンカー部７８ｂを有している。したがって、付勢部材７８と基板７５との相対位置の変動を抑制することが可能となる。

また、本実施形態にかかる光走査装置１００では、光源装置７０はカップリングレンズ１１の光軸回りに回動可能に配置されている。したがって、光源装置７０を回動することで、感光ドラム上に集光されるレーザ光の副走査方向のピッチが所定のピッチとなるように精確に調整することが可能となる。

また、本実施形態にかかる画像形成装置５００では、光走査装置１００によって形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、用紙６１上に精度よく画像を形成することが可能となる。

また、本実施形態にかかる画像形成装置５００では、分岐光学素子１３は、光源１０の各ＶＣＳＥＬから射出されたレーザ光の主光線を含むレーザ光を通過させ、それ以外のレーザ光を反射することで、光源１０からのレーザ光の分岐を行う。これにより、強度が高いレーザ光で感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄを走査するとともに、走査に寄与しないレーザ光に基づいて、光源１０からのレーザ光の強度をモニタすることができる。このため、レーザ光の利用効率を向上することが可能となる。

また、上記実施形態では、複数の感光体３０Ａ〜３０Ｂを備えた多色画像を形成する画像形成装置５００について説明したが、これに限らず、本発明は、例えば１つの感光体を複数のレーザ光で走査することにより、単色の画像を形成する画像形成装置などにも適用することができる。

また、上記実施形態では、本発明の光走査装置１００がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置５００の概略構成を示す図である。 光走査装置１００を示す斜視図である。 光走査装置１００を側面から見た図である。 光源装置７０の斜視図である。 光源装置７０のレイアウト図である。 基板７５と第１ホルダ７１とを分離して示す図である。 図７（Ａ）は光源１０を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は発光素子１０ａを示す平面図である。 カップリングレンズ１１の取り付け手順を説明するための図である。 温度補正レンズ１２の取り付け手順を説明するための図である。 受光ユニット７３の展開斜視図である。 光学ハウジング１０１に取り付けられた光源装置７０を示す図である。

符号の説明

１０…光源、１０ａ…発光素子、１０ｂ…パッケージ、１１…カップリングレンズ、１２…温度補正レンズ、１２ａ…第３ホルダ、１３…分岐光学素子、３０Ａ〜３０Ｂ…感光ドラム、３１Ａ〜３１Ｄ…クリーニングケース、３２Ａ〜３２Ｄ…帯電チャージャ、３３Ａ〜３３Ｄ…トナーカートリッジ、４０…転写ベルト、４０ａ，４０ｃ…従動ローラ、４０ｂ…駆動ローラ、４８…転写チャージャ、５０…定着ローラ、５２…第２レジストローラ、５４…給紙コロ、５６…第１レジストローラ、５８…排紙ローラ、６０…給紙トレイ、６１…用紙、７０…光源装置、７１…第１ホルダ、７１ａ…筒状部、７１ｂ…凹部、７２…第２ホルダ、７２ａ…本体部、７２ｂ…環状凸部、７２ｃ…円形開口、７２ｄ…延設部、７２ｅ…凹部、７３…受光ユニット、７３ａ…ケース、７３ｂ…開口部、７３ｃ…受光素子、７３ｄ…凹部、７３ｅ…蓋部材、７４…入射光学系、７４ａ…ケーシング、７４ｂ…開口部、７４ｃ…反射ミラー、７４ｄ…集光レンズ、７５…基板、７５ａ…丸孔、７５ｂ…スリット、７６…第４ホルダ、７７…保持部材、７８…付勢部材、７８ａ…丸孔、７８ｂ…アンカー部、７８ｃ…押圧部、１００…光走査装置、１０４…ポリゴンミラー、１０５，３０５…ｆθレンズ、１０６Ａ，１０６Ｂ，１０８Ａ，１０８Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄ，３０８Ｃ，３０８Ｄ…反射ミラー、１０７Ａ，１０７Ｂ，３０７Ｃ，３０７Ｄ…トロイダルレンズ、１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ，１４１Ｄ、１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄ…光検出センサ、２０２…光束分割プリズム、２０３Ａ，２０３Ｂ…液晶素子、２０４Ａ，２０４Ｂ…シリンダレンズ、５００…画像形成装置、５０１…ハウジング、５０１ａ…排紙トレイ。

Claims (13)

1. レーザ光をそれぞれ射出する複数の発光領域が２次元的に形成された光源と；
   前記光源からの前記レーザ光を略平行光とする光学素子と；
   前記光学素子を介した前記レーザ光の温度変化にともなう発散角の変動を補正する補正素子と；
   前記補正素子を介した前記レーザ光の一部を分岐する分岐素子と；
   前記分岐素子により分岐された前記レーザ光を受光する受光素子と；
   前記光源、前記光学素子、前記分岐素子、前記補正素子、及び受光素子を一体的に支持する支持手段と；を備え、
   前記支持手段は、前記光源を支持する第１支持部と、前記光学素子及び前記補正素子それぞれの外縁部を前記レーザ光の射出方向に直交する方向の一側から支持し、前記光学素子が前記光源に対して所定の位置関係になるように前記第１支持部に固定された第２支持部と、を含む光源装置。
2. 前記分岐素子は、前記光学素子と前記補正素子との相対位置の調整が完了した後に、前記光学素子の光軸上に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記受光素子に、前記分岐素子により分岐されたレーザ光を入射させる入射光学系を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記支持手段は、前記入射光学系を支持し、該入射光学系が前記光源に対して所定の位置関係になるように前記第２支持部に固定された第３支持部を含む請求項３に記載の光源装置。
5. 前記支持手段は、前記受光素子を支持する第４支持部を含み、該第４支持部は、前記受光素子が当接する当接面を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
6. 前記第４支持部は、前記受光素子を前記当接面に押圧する押圧部材を有していることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記第１支持部は、前記光源が実装される基板と、前記光源に当接する当接部が形成され、前記基板を支持する支持部材と、前記基板を介して前記当接部に前記光源を押圧する付勢部材と、を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
8. 前記付勢部材は、前記光学素子の光軸に直交する方向の移動を規制するアンカー部を有することを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 前記支持部材には、前記光源の、前記光学素子の光軸に直交する方向の位置を規定する位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の光源装置。
10. 前記支持部材と、前記基板との相対位置関係を維持する補強部材を更に備える請求項７〜９のいずれか一項に記載の光源装置。
11. レーザ光を用いて被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置であって、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光源装置と；
    前記光源装置から射出されたレーザ光を前記主走査方向へ偏向走査する走査光学系と；を備える光走査装置。
12. 画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
    請求項１１に記載の光走査装置と；
    前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；
    前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；
    前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
13. 多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、
    請求項１１に記載の光走査装置と；
    前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；
    前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；
    前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。

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