JP5966551B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置は、光走査により光導電性の感光体を走査して画像を形成する「レーザプリンタやデジタル複写機等」として実施できる。

レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置として、画像情報に応じた信号により駆動されるレーザ光源からのレーザ光を走査光として光走査を行うものが広く知られている。

レーザ光源を備えた光走査装置においては一般に、レーザ光源とともに、レーザ光源からの光束を偏向走査するポリゴンミラーや、ポリゴンミラーによる偏向光束を被走査面の実体を成す像担持体上にスポット状に結像させる走査光学系、さらには「レーザ光源やポリゴンミラーの駆動制御を行う回路基板」などが、各々個別の構成部品としてハウジングに組み立てられており、組み立ての際には、レーザ光源やポリゴンミラー、走査光学系等を構成する部品相互の配置が設計どおりに保たれるように調整して、各々を固定する必要がある。

このため、光走査装置は部品点数が多く、各部品相互の配置精度を確保するための調整に手間が掛かる。また、画像形成装置の機種毎に、光走査装置の新規な設計が必要となることがコストアップの要因となっている。
従来、このようなコストアップの問題を解消するために、光走査装置の部品構成を見直し、コストを削減するものが特許文献１や２に開示されている。
これらにおいては、ポリゴンミラーの駆動回路や、集光素子を「同一ベース上に設置してユニット化」し、部品数の削減を図っている。

従来、ポリゴンミラーを、その駆動回路が形成された板金基板上に軸支した構成が多用されている。
光走査装置では、光源、集光光学系であるカップリングレンズ、ポリゴンミラー、および走査光学系である走査レンズは、被走査面である感光体ドラム面でのビームスポットのスポット径が均一となるように、各々の配置を調整してハウジングに固定され、ユニット化されているが、光走査装置を用いる画像形成装置の機種毎に「感光体ドラムとの配置レイアウト」や「感光体ドラムへの光束の入射角度」が異なるため、機種毎に新規にユニット設計が必要となっている。

このようなコストアップを解消するためには、複数の機種のユニット間で「共通に使用できる」ように部品の共通化が必要である。
特に、製造コストが比較的高いポリゴンミラーを「異機種に共通化」することにより量産を可能とし、量産効果を活かしたコストダウンが望まれている。
ポリゴンミラーは「毎分数万回転で回転」しており、消耗品として交換が必要な部品でもあり、メンテナンスコストを下げるためにも低コスト化が望まれる。
しかしながら、ポリゴンミラーを共通化して単体で交換すると「ポリゴンミラーの回転軸の姿勢誤差に起因して、被走査面でのスポット径が不均一となる」のを防止するため、交換の際に、交換されたポリゴンミラーに対して、カップリングレンズなど配置態位の再調整等の手間が掛かる。

この問題を回避するため、従来は、ポリゴンミラーが故障した際や、リユースやリサイクル用にポリゴンミラーを交換回収する際には、ポリゴンミラー単体で交換せずにユニット単位での交換を行なっており、交換不要な部品までが交換されることになって、余分なコストがかかっていた。

「交換不要な部品」の代表的なものはｆθレンズ等の「走査光学系」である。走査光学系は、光走査装置内においては「不動部材」であり、また、発熱するものでもなく、一度装備されたのちは交換の必要は殆どない。また、これらはコストも安くはない。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ポリゴンミラーや光源等の交換を低コストで容易に実行できる新規な光走査装置、およびこれを用いる画像形成装置の実現を課題とする。

この発明の光走査装置は、光源と、該光源からの発散光束を集光する集光光学系と、該集光光学系からの光束を偏向走査するポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーにより偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させるとともに、光走査を等速化する走査光学系とを有する光走査装置において、前記光源と、前記集光光学系と、前記ポリゴンミラーとを、所定の位置関係に保持するコアユニットと、前記走査光学系を支持するサブユニットと、を有し、前記コアユニットはベース部材を有し、該ベース部材は、前記ポリゴンミラーの回転軸の姿勢を拘束する姿勢拘束手段を固定し、前記光源と、前記集光光学系と、前記ポリゴンミラーとを、所定の位置関係で一体的に保持してなり、前記サブユニットに対して所定の位置関係をもって着脱可能であり、前記コアユニットを前記サブユニットに装着する際に、ユニット相互の位置関係を位置決めするための位置決め手段を有し、
前記位置決め手段は、前記ポリゴンミラーの回転軸中心と、この回転軸中心から離れた位置との２点で位置決めを行うことを特徴とする。

上記の如く、光源からポリゴンミラーまでの部分がコアユニットに保持され、走査光学系は「コアユニットと別体のサブユニット」に保持されているから、光源やポリゴンミラーを交換する際や回収する際に、走査光学系まで交換する必要がない。

また、光源や集光光学系、ポリゴンミラーは「所定の位置関係」で一体化され、ポリゴンミラーの回転軸は「位置と姿勢」を拘束されているから、コアユニットを交換するのみで、サブユニット側の走査光学系に適正に対応でき、交換作業も容易である。
また、ユニット相互の位置関係は、ポリゴンミラーの回転軸中心と、これから離れた位置の２点で行なうので、高精度の位置決めが可能である。

例えば、感光体ドラムとの配置レイアウトや感光体ドラムへの走査光束の入射角度などの違いや、Ａ３サイズやＡ４サイズ等の「書き込み幅」に応じた走査光学系の違いなどがある場合の交換も容易に対応できる。

サブユニットをコアユニットに組み付ける手順を説明するための図である。 サブユニットにコアユニットを組み付けた状態を説明するための図である。 コアユニットの別例を示す図である。 コアユニットの他の例を示す図である。 光走査装置の実施の別形態を説明するための図である。 コアユニットに固定された光源と駆動回路をフレキシブルケーブルでつなげた状態を説明するための図である。 光走査装置の実施の他の形態におけるコアユニットの形態例を説明するための図である。 図７の形態例を説明するための図である。 図７、図８に示すコアユニットとサブユニットの組み付けを説明するための図である。 コアユニットの別形態を説明するための図である。 図１０のコアユニットをサブユニットに組み付けた状態を示す図である。 図１０のコアユニットと、サブユニットの組み付けを説明するための図である。 カラー画像形成装置における光走査の状態を示す斜視図である。 カラー画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１は、光走査装置の実施の１形態について、発明の特徴部分を説明するための図である。
この光走査装置は、光源１０と、光源１０からの発散光束を集光する集光光学系１２と、集光光学系１２からの光束を偏向走査するポリゴンミラー１４と、ポリゴンミラー１４により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させるとともに、光走査を等速化する走査光学系１６とを有する。

光走査により光スポットが移動する方向及びこの方向に対応する方向を「主走査方向」、主走査方向に直交する方向及びこの方向に対応する方向を「副走査方向」と称することは周知のとおりである。

光源１０は「半導体レーザ」で、周知の如く「発散性のレーザ光束」を放射する。
集光光学系１２は「カップリングレンズ」であり、光源１０からの発散性の光束を以後の光学系に適した光束形態に変換する。以下、集光光学系１２をカップリングレンズ１２と言う。

この形態例では、カップリングレンズ１２は「主走査方向と副走査方向とに異なる正のパワー」を持つ。主走査方向の正のパワーは、光源１０からの発散光束を平行光束化するコリメート機能を有し、副走査方向においては、上記発散光束を集束光束に変換する。

ポリゴンミラー１４は、カップリングレンズ１２からの光束を入射され、偏向反射面により反射し、等速回転することにより、反射光束を等角速度的に偏向走査する。カップリングレンズ１２からの光束は、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。

偏向走査された光束（「偏向光束」と言う。）は、走査光学系１６に入射する。走査光学系１６は所謂「ｆθレンズ」であり、偏向光束を、図示されない被走査面上に光スポットとして結像させる。走査光学系１６を以下では走査レンズ１６と称する。

走査レンズ１６は、ｆθ機能により、被走査面上における光スポットの変位を等速化する。走査レンズ１６はまた、主走査方向と副走査方向とで異なる正のパワーを持つアナモルフィックなレンズであり、副走査方向に関しては、上記「主走査方向に長い線像」の結像位置と被走査面とを共役関係とし、これによってポリゴンミラー１４における「偏向反射面の面倒れ」を補正する。

図１において、符号ＣＵで示す部分は「コアユニット」、符号ＳＵで示す部分は「サブユニット」である。

コアユニットＣＵは、図の如く、光源１０と、カップリングレンズ１２と、ポリゴンミラー１４とを「所定の位置関係」に保持する。
サブユニットＳＵは、走査光学系である走査レンズ１６を所定の位置に支持している。

コアユニットＣＵは、ベース部材１００を有する。ベース部材１００は、光源１０と、カップリングレンズ１２と、ポリゴンミラー１４とを、これら相互が「所定の位置関係」となるように一体的に保持している。ベース部材１００にはまた、コネクタ１３や電子部品１３が搭載されている。

ベース部材１００と、光源１０、カップリングレンズ１２、ポリゴンミラー１４の、ベース部材１００への取り付けの状態を説明する。

ベース部材１００は、板金（アルミニウム等の金属による平行平板）により形成され、第１の板面部１０１と、第２の板面部１０２とを有している。
第１の板面部１０１にはカップリングレンズ１２とポリゴンミラー１４が取り付けられ、第２の板面部１０２には、光源１０が取り付けられている。
第２の板面部１０２の面は、第１の板面部１０１の面に対して直交している。

ポリゴンミラー１４は、複数の偏向反射面（説明中の例では４面）を有する多面鏡部分と、この多面鏡部分を回転軸の周りに回転させる回転駆動機構（駆動力生成用のコイル）、回転軸の姿勢（回転により変動しない回転軸の向き）を拘束する「姿勢拘束手段」を有する。「姿勢拘束手段」は、前記回転軸を軸支する軸受（ベアリング）又は「軸受を保持する軸支部材」である。

ポリゴンミラー１４は、ベース部材１００の「第１の板面部１０１内の所定位置」に、姿勢拘束手段を固定されることにより、ベース部材１００と一体化される。
ポリゴンミラー１４の回転軸の姿勢（向き）は、設計的には第１の板面部１０１の「板面に直交する方向」であるが、実際には、誤差が存在するため、厳密には「第１の板面部に対して厳密に直交する方向」とはならない。

しかし、上記の如くベース部材１００の第１の板面部１０１に取り付けられたポリゴンミラーは、第１の板面部１０１に対する位置と、回転軸の姿勢とが決定される。

光源１０は、前述の如く半導体レーザであり、第２の板面部１０２に設けられる。
即ち、半導体レーザのパッケージの外郭部が、第２の板面部１０２の所定位置に穿設された「嵌め込み用の孔」に圧入されることにより、固定されている。このとき、半導体レーザの姿勢は、発散性のレーザ光束の中心光線が、第２の板面部１０２と直交する方向になるように調整される。

光源１０としての半導体レーザの出力を一定に保ち、画像信号に応じて変調する駆動回路が形成された回路基板１１０は、第２の板面部１０２の裏側に固定されている。

一般に、板金基板は単層に限定されるため、回路規模が大きい場合には別基板で構成することで多層化したほうが、トータルコストを低減できる場合があり、説明中の例では、ポリゴンミラー１４の駆動回路は第１の板面部１０１に形成し、半導体レーザの駆動回路は別体の回路基板１１０に形成して、第２の板面部１０２の裏面側に配置した。

光源（半導体レーザ）１０とポリゴンミラー１４との間には、光源１０からの光束を上記の如く集光するためのカップリングレンズ１２が配置されるが、カップリングレンズ１２は、第１の板面部１０１に形成された立ち曲げ部１０３に固定される。

カップリングレンズ１２は、「光軸方向」に関しては、光源１０からの発散性の拘束を、主走査方向に関して平行光束化し、副走査方向に関しては「ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍位置」に「主走査方向に長い線像」として結像するように位置調整される。

ポリゴンミラー１４の回転軸には「姿勢誤差による軸倒れ」が存在する可能性があり、このような軸倒れがあると、光源１０側から偏向反射面に入射する光束が、回転軸を含む面内で「設計上の入射方向」とは異なる方向から入射し「全走査位置で均一なスポット径をもつ光スポットを得ることができない」という不具合がある。

この不具合に対処するために、カップリングレンズ１２を立ち曲げ部１０３に固定する際、治具を用いて、上記「光軸方向の位置調整」とともに、半導体レーザに対して「第１の板面部１０１に直交する方向」の位置調整、即ち「副走査方向における位置調整」も行う。

そして、上記各位置調整を行なった状態で保持し、「立ち曲げ部１０３とカップリングレンズ１２との隙間」に接着剤を充填してカップリングレンズ１２を立ち曲げ部１０３に固定する。

この状態で、光源１０、カップリングレンズ１２、ポリゴンミラー１４の３者は、相互の位置関係が「所定の位置関係」となり、ベース部材１００に固定的に保持されたことになる。

即ち、光源１０からの発散光束（レーザ光束）は、カップリングレンズ１２により、主走査方向には平行光束化され、副走査方向においては、ポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」を結像するような光束形態で、ポリゴンミラー１４に入射し、ポリゴンミラー１４により偏向走査される。

一方、サブユニットＳＵは、平行平板状の板金による支持基板２００に、走査光学系である走査レンズ１６を所定の位置に支持させてなる。
走査レンズ１６は、支持基板２００に形成された支柱２０１、２０２、２０３により固定的に支持されている。走査レンズ１６の支持位置や支持態位は、支持基板２００に対して所定の関係となるように調整される。

コアユニットＣＵは、サブユニットＳＵに対して「所定の位置関係」をもって、着脱可能である。コアユニットＣＵとサブユニットＳＵの「所定の位置関係」は、コアユニットＣＵをサブユニットＳＵに固定的に装着したときに「ポリゴンミラー１４による偏向光束と、走査レンズ１６との関係が適正な位置関係」となる位置関係である。

ここで、両ユニットの装着の際の位置合わせを説明する。

図１に示すように、コアユニットＣＵの第１の板面部１０１には、サブユニットＳＵに固定される走査レンズ１６に対して、ポリゴンミラー１４の回転軸と直交する面内（「主走査面内」とも言う。）において「偏向光束の、走査レンズ１６への入射状態が所定の状態となる」ように、ユニット相互を「相対的に正確に位置決め」するための結合部である孔Ｈ１が設けられ、他方、サブユニットＳＵの支持基板２００には、孔Ｈ２とピンＰ１が設けられている。

これらの孔やピンは、コアユニットＣＵをサブユニットＳＵに装着する際に、ユニット相互の位置関係を相対的に正確に位置決めするための「位置決め手段」を構成する。

図１に示すように、サブユニットＳＵに形成されたピンＰ１を、コアユニットＣＵ側の第１の板面部１０１の孔Ｈ１に嵌め込む。また、サブユニットＳＵに形成された孔Ｈ２には、ポリゴンミラー１４の回転軸と同軸の「嵌め込み軸（図示されず。）」を嵌め込む。

サブユニットＳＵに形成された孔Ｈ２と、ポリゴンミラー１４の「嵌め込み軸」は、ポリゴンミラー１４の位置をベース部材１００に対して定める手段を構成している。

このようにして、コアユニットＣＵをサブユニットＳＵに位置合わせして、相互の位置関係を定めた後、両者を「ねじで固定」すれば、光走査装置が構成される。
勿論、コアユニットＣＵは、サブユニットＳＵに固定された状態から、結合を解消して取り外すことができる。即ち、コアユニットＣＵは、サブユニットＳＵに対して着脱可能である。

図２は、コアユニットＣＵをサブユニットＳＵに装着した状態を、ポリゴンミラー１４の回転軸の方向（副走査方向）から見た状態を示している。符号ＢＳは締結用の「ねじ」を示している。

位置決めは、図１、図２に示したように「ポリゴンミラー１４の回転軸中心と、これからある程度距離の離れた位置（孔Ｈ１の位置）の２点」で行なうのが精度上好ましい。ポリゴンミラー１４の回転軸中心と走査レンズ１６の位置関係を正確に確保しないと、光スポットによる走査速度が変化して倍率誤差が発生し、カラー画像では色ずれが大きくなる等の不具合が発生するのを防止するためである。
位置決めの位置は、前記孔Ｈ１以外の他の位置でも良く、ピンと孔でなく「角と面」や「面と面」など、形状による位置決めなどでも良い。姿勢拘束手段としても他の適宜のものが可能である。

上に説明した実施の形態では、コアユニットＣＵに保持された光源１０、カップリングレンズ１２、ポリゴンミラー１４は、その位置関係が「所定の位置関係」に定められるので、同一仕様のコアユニットであれば、異なるコアユニットであっても、ポリゴンミラー１４により偏向走査される偏向光束の「偏向の状態」は同一である。

それゆえ、同一機種の画像形成装置に用いられる光走査装置において、ポリゴンミラーを交換するような場合、走査レンズ１６を支持するサブユニットの側は交換せず、コアユニットの部分のみを交換して、交換しないサブユニットに装着するのみで、同一の性能を持つ光走査装置を得ることができる。
また、この交換は、走査レンズ以後の光学系、例えば、偏向光束を被走査面に導光するミラー等の配置には何ら影響されないから、感光体ドラムの配置や感光体ドラムへの光束の入射角度などによるレイアウトの違いがあっても、手間を掛けずにコアユニット単位での交換が可能である。

また、サブユニットに走査レンズを配備するので、走査レンズによらず「コアユニット単位での共通化」が可能となり、Ａ４サイズとＡ３サイズなど「書込幅の異なる光走査装置」においても、共通のコアユニットを搭載でき、大幅なコストダウンが可能となる。

図３および図４に、変形例を示す。
図３に示す実施の形態では、ポリゴンミラー１４の駆動回路を形成したポリゴンミラー駆動基板１４０をベース部材１００と別体に形成し、ベース部材１００の第１の板面部１０１に接合している。
このようにする代わりに、半導体レーザの駆動回路を、ベース部材１００の第２の板面部１０２（の裏面）などに形成することも可能である。

図１、２に示す実施の形態では、立ち曲げ部１０３を第１の板面部１０１に形成し、この部分でカップリングレンズ１２を支持したが、図４に示す実施の形態のように、カップリングレンズ１２を一体に形成した立設部１２Ａを形成し、これを第１の板面部１０１に直接接合するようにしても良い。
カップリングレンズ１２を一体に形成した立設部１２Ａはまた、図３に示すベース部材の第１の板面部１０１に直接接合するようにしても良い。

上に説明した実施の形態では、ベース部材１００は板金で形成され、ポリゴンミラー１６の姿勢拘束手段を固定する第１の板面部１０１と、第１の板面部１０１に対して直交する第２の板面部１０２を有し、光源１０は、第２の板面部１０２に直交する方向へ「光束の主光線」が射出するように、射出方向を拘束して固定されている。

このため、ポリゴンミラーに対して光源を位置決め・支持するための別個の支持手段を必要とせず、光走査装置の部品点数を削減でき、コスト削減が可能となる。

また、集光光学系であるカップリングレンズ１２は、光源１０からの光束の、ポリゴンミラー１４の回転軸を含む面内での偏向反射面への入射方向を規定するように、ポリゴンミラー１４の回転軸の姿勢に応じて位置調整して、ベース部材１００に固定されている。

このため、コアユニット単位で光学性能を保証できる。

なお、ベース部材には「ポリゴンミラーの駆動回路および光源の駆動回路」を配備してもよく、このようにすると「経時的に交換が必要な消耗品を一括で、調整することなく交換」でき、メンテナンスコストを低減できる。

図５に光走査装置の実施の他の形態を示す。
この実施の形態例は、走査光学系である走査レンズを支持するサブユニットとして「被走査面である像担持体を支持する構造体」を用いた例である。

コアユニットＣＵは、図１に示したものと同一構成であり、光源１０、カップリングレンズ１２、ポリゴンミラー１４を「所定の位置関係」にして固定的に保持している。

一方、サブユニットＳＵは、本体構造体３００に走査レンズ１６を支持してなる。

本体構造体３００は「被走査面である像担持体（感光体ドラム）を支持する構造体」であり、画像形成装置本体の外郭を形成する、一対の側板と底板を含み、本体の骨格を形成するフレーム筐体または側板間を架橋して剛性を保つ構造部材等、感光体ドラムや「感光体ドラムを保持するユニット」を位置決めし、支持する部材である。
半導体レーザ１０、カップリングレンズ１２及びポリゴンミラー１４の配置は、コアユニット単位で調整してあるため、コアユニットＣＵを、コアユニットＣＵと本体構造体３００に形成した「位置決め用の結合部（ピンと孔等）」で装着し、両者をねじ固定するだけで、ハウジングを用いずに光走査装置を構成でき、感光体ドラムに対する位置決めを行うことができる。

なお、図５において、符号ＳＬは本体構造体３００に穿設されたスリットを示す。符号Ｍで示すミラーは、走査レンズ１６を透過した偏向光束を反射してスリットＳＬを通して、本体構造体３００の下側にある感光体ドラムへ向かう光路の一部を構成する。

このような構成によれば、ハウジングを用いることなく光走査装置を構成でき、部品点数が削減されるとともに、組立工程が単純化され工数が削減され、画像形成装置の製造コストを削減できる。

図６は、実施の他の形態の特徴部分を説明図的に示している。

板金で形成されたベース部材の板面には「ポリゴンミラーの駆動回路および光源の駆動回路の少なくとも一方」を形成することができ、このようにすることにより、ベース部材を回路基板として用いる構造とできるため、部品点数が削減されコストの削減が可能となる。

図６の実施形態では、ポリゴンミラーを固定された第１の板面部１０１の板面には「ポリゴンミラーの駆動回路（図示されず）」が実装され、第２の板面部１０２の裏面側に、光源１０である半導体レーザの駆動回路（図示されず）が実装されている。

第２の板面部１０２の嵌め込み孔に圧入された半導体レーザの端子と、第２の板面部１０２の裏面側に形成された「半導体レーザの駆動回路（図示されず）」とは、フレキシブルケーブル１１２により接続されている。

このように構成すれば、ポリゴンミラーの駆動回路または光源の駆動回路の少なくともいずれかが形成された、ベース部材を回路基板として用いることができ、部品点数が削減されコストを削減できる。

図７〜図９に即して、実施の他の形態を説明する。
図７はコアユニットＣＵの部分を示している。なお、混同の恐れはないと考えられるので、繁雑を避けるため、以下の各図においても、コアユニットには符号「ＣＵ」を当て、サブユニットには符号「ＳＵ」を当てる。

コアユニットＣＵを示す図７において、ベース部材１００Ａは板金（アルミニウム等の金属による平行平板）により形成されるが、図１に示すベース部材１００とは異なり「全体が平面状」である。

ベース部材１００Ａの１面に光源１０（半導体レーザ）、カップリングレンズ１２Ａ、ポリゴンミラー１４が「所定の位置関係」に固定されてコアユニットＣＵをなしている。
ベース部材１００Ａにはまた、コネクタ１１や電子部品１３も装荷されている。

光源１０のベース部材１００Ａへの取り付けを、図７、図８に即して説明すると、光源１０は半導体レーザであり、図１等に示した実施の形態と同様、パッケージの外郭部が、ベース部材１００Ａの所定位置に穿設された「嵌め込み用の孔」に圧入されて固定されている。このとき「半導体レーザの姿勢」は、発散性のレーザ光束の中心光線が、ベース部材１００Ａの板面部と直交する方向になるように調整される。

光源１０としての半導体レーザの出力を一定に保ち、画像信号に応じて変調する駆動回路が形成された回路基板１１０は、ベース部材１００Ａの裏側に固定されている。

次に、ベース部材１００Ａへのポリゴンミラー１４の取り付けを、図８及び図９を参照して説明する。先に説明した実施の形態においては、ポリゴンミラー１４の「ベース部材への取り付け」について詳細には説明しなかったが、上述の実施の各形態においても、ポリゴンミラーの取り付けは、これから説明する方法と同様である。

ポリゴンミラー１４は、複数の偏向反射面（説明中の例では４面）を有する多面鏡部分１４Ａと、この多面鏡部分を回転軸の周りに回転させる回転駆動機構、回転軸の姿勢を拘束する「姿勢拘束手段」を有する。

「回転駆動機構」は、図８、図９に示すように、ベース部材１００Ａに固定的に設けられたコイル１４Ｃと、図８に符号１４Ｂで示す部分に収納されたマグネットとにより構成され、図示されない駆動回路によりコイル１４Ｃへの通電を制御して、多面鏡部分１４Ａを回転させるようになっている。

「姿勢拘束手段」は、回転軸と同軸に一体化された軸１４Ｅと、この軸１４Ｅを支持する軸受であるベアリング１４Ｄとで構成されている。ベアリング１４Ｄが、軸１４Ｅの向きを拘束することにより、ポリゴンミラー１４の回転軸の姿勢が拘束される。

即ち、ベース部材１００Ａの孔Ｈ３の部分を囲繞して、コイル１４Ｃを固定して配置し、前記軸１４Ｅを、孔Ｈ３を通してベアリング１４Ｄに嵌め込み、ベアリング１４Ｄによりベース部材１００Ａに固定する。

このとき、孔Ｈ３と軸１４Ｅの「嵌まり合い」により、ベース部材１００Ａに対するポリゴンミラー１４の位置が確定され、また、ベアリング１４Ｄと軸１４Ｅとの嵌まり合いにより回転軸の姿勢が拘束される。

次に、集光光学系であるカップリングレンズ１２Ａを説明する。

カップリングレンズ１２Ａは、図７、図９に斜視図的に示された形状に形成され、ベース部材１００Ａの面上の、光源１０の位置を覆うようにしてベース部材１００Ａに固定される。

カップリングレンズ１２Ａは、図８に示すように、３面の光学面１２Ａ１、１２Ａ２、１２Ａ３を有している。

光学面１２Ａ１は「レンズ面」であり、その光軸位置が光源１０から放射される発散性の拘束の中心光線（ベース部材１００Ａの板面に直交する。）と合致するように、配置が調整されている。
レンズ面１２Ａ１は、アナモルフィックな面で、光源１０からの発散性の光束を、主走査方向（図面に直交する方向）に関しては平行光束化し、副走査方向においては、収束性の光束に変換する。

レンズ面１２Ａ１により光束形態を変換された光束は、光学面１２Ａ２に入射する。光学面１２Ａ２は平反射面であり、ベース部材１００Ａの板面に対して４５度の角度で傾いている。平反射面１２Ａ２には、反射材がコーティングされている。

平反射面１２Ａ２に入射した光束は、平反射面１２Ａ２により、ベース部材１００Ａの板面に平行な方向へ反射され、光学面１２Ａ３に入射する。光学面１２Ａ３は平面で「射出面」である。

射出面１２Ａ３から射出した光束は、ベース部材１００Ａの板面に平行な光束となってポリゴンミラー１４に入射し、ポリゴンミラー１４の等速回転に伴い等角速度的に偏向走査される。

なお、図８においては、カップリングレンズ１２Ａの射出面１２Ａ３から射出してポリゴンミラー１４に入射する光束を「平行光束」であるように描いてあるが、実際には、上述したように、ポリゴンミラー１４への入射光束は副走査方向（図８において上下方向）には集束光束であり、副走査方向においてはポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像することにより走査レンズとともに「ポリゴンミラー１４の面倒れの補正」を行なうようになっている。

上述の如く、光源１０からの発散性の光束を、このような「主走査方向に平行で、副走査方向に収束性の光束」に変換するのに、上の説明では、カップリングレンズ１２Ａのレンズ面１２Ａ１を「アナモルフィックなレンズ面」とすることにより行なっている。

しかし、これに限らず、レンズ面１２Ａ１は「軸対称なレンズ面」として、主・副走査方向とも平行光束に変換し、射出面１２Ａ３を「副走査方向に正のパワーを持つシリンダ面」として、副走査方向に必要な収束性を与えてもよい。

また、ポリゴンミラー１４に入射する光束を「副走査方向に収束性」とするために、カップリングレンズとポリゴンミラーとの間に、副走査方向に正のパワーを持つシリンダレンズを別体で配備するようにしても良い。

もっとも、面倒れを補正する必要がなければ、射出面１２Ａ３から射出する光束を平行光束としても良いし、射出面１２Ａ３から射出する光束を平行光束としつつも、走査光学系における被走査面の近傍に副走査方向に「正のパワーを持つシリンダレンズ」やトロイダルレンズを設けることとで面倒れの補正を行なうようにすることも可能である。

なお、カップリングレンズ１２Ａは「治具により、光軸方向の位置調整と同時に、光源１０に対してベース部材１００Ａの板面に平行な方向での位置調整を行い、ポリゴンミラー１４に入射する方向を、回転軸を含む面内で調整した状態」で正確に位置決めしたのち、ベース部材１００Ａに接着固定する。

このように構成されたコアユニットＣＵのサブユニットＳＵへの装着は以下のように行なわれる。
即ち、図９に示すように、ポリゴンミラー１４の回転軸を保持する軸支部材であるベアリング１４Ｄを、その外周を基準として、サブユニットＳＵの支持基板２００Ａに開口形成された嵌め合い穴Ｈ１０に嵌め合わせる。

これにより、ポリゴンミラー１４の回転軸位置がサブユニットＳＵに対して確定する。また、図１の実施の形態の場合と同様、サブユニットＳＵの支持基板２００Ａに形成されているピンＰ１をベース基板１００Ａに形成されている孔Ｈ１（混同の恐れは無いと思われるので、図１におけると同じく符号Ｐ１、Ｈ１を用いる。）に嵌め合わせる。

このようにして「支持基板２００Ａに固定して設けられた走査レンズ１６に対して、ポリゴンミラー１４を位置決め」し、コアユニットＣＵをサブユニットＳＵに装着して固定し、光走査装置とする。コアユニットＣＵとサブユニットＳＵ相互の締結は、ネジ孔ＢＳを図示されないネジで固定することにより行なわれる。

上には、光源、カップリングレンズともに１個である場合を説明したが、光源、カップリングレンズは、これらを複数個用いることも可能である。

図１０〜図１２に即して、このような場合の実施の形態例を説明する。
この形態例では、２個の光源１０Ｃ、１０Ｄ、２個の集光光学系（カップリングレンズ１２Ｃ、１２Ｄ）を有する。ポリゴンミラー１４は、光源１０Ｃからの光束と、光源１０Ｄからの光束に共通化されている。

コアユニットＣＵのベース基板１００Ｂは、光源側が２股に開いており、開いた側の端部は、ポリゴンミラー１４の保持された部分（第１の板面部１０１Ｂ）に対して直交して折り曲げられ、第２の板面部１０２Ｃ、１０２Ｄをなしている。

光源１０Ｃ、１０Ｄは半導体レーザであって、そのパッケージの外郭部を、第２の板面部１０２Ｃ、１０２Ｄにそれぞれ圧入され、これらからの発散性の光束の中心光線が第２の板面部１０２Ｃ、１０２Ｄに直交するように放射するように姿勢を拘束されている。

符号１１０Ｃ、１１０Ｄはそれぞれ「半導体レーザ１０Ｃ、１０Ｄの出力を一定に保ち、画像信号に応じて変調する駆動回路が形成された回路基板」を示し、これらは図の如く第２の板面部１０２Ｃ、１０２Ｄの裏側に固定されている。

カップリングレンズ１２Ｃ、１２Ｄはそれぞれ、光源１０Ｃ、１０Ｄからの光束に対し、先に説明した実施の形態におけるカップリングレンズ１２と同様の光学機能を果たすべく、ベース基板１００Ｂに形成された立ち曲げ部１０３Ｃ、１０３Ｄの固定されている。

一方、コアユニットＣＵを着脱されるサブユニットＳＵは、図１２に示す如く、支持基板２００Ｂに、２つの走査レンズ１６Ｃ、１６Ｄが「所定の位置関係」で固定された構成となっている。

走査レンズ１６Ｃは光源１０Ｃからの光束に対するものであり、走査レンズ１６Ｄは光源１０Ｄからの光束に対応するものである。図１２に示すように、支持基板２００Ｂに形成されたピンＰ１を、ベース基板１００Ｂに穿設された孔Ｈ１に嵌め合わせ、図１の場合と同様に、ポリゴンミラー１４の軸を、支持基板２００Ｂの孔Ｈ２に嵌め合わせて、コアユニットＣＵとサブユニットＳＵの位置関係を定める。その後、上に説明した実施の形態におけると同様に、両ユニットを、ネジ孔ＢＳに、図示されないネジを螺号させて締結する。

このように、コアユニットＣＵをサブユニットＳＵに装着固定した状態を、ポリゴンミラー１４の回転軸方向から見た状態を図１１に示す。
図示の如く、光源１０Ｃからカップリングレンズ１２Ｃを介してポリゴンミラー１４に入射する光束と、光源１０Ｄからカップリングレンズ１２Ｄを介してポリゴンミラー１４に入射すること側とは、ポリゴンミラー１４の回転軸位置と孔Ｈ１と結び、図面に直行する平面に対して対称的であり、ポリゴンミラー１４による偏向光束も同様に、上記平面に対して対称的に（但し偏向の向きは互いに逆である。）に行なわれる。

なお、ベース部材１００Ｂに代えて「全体が平板状のもの」を用い、光源１０Ｃ、１０Ｄの取り付けを、図７等のように行い、カップリングレンズ１２Ｃ、１２Ｄに代えて、図７等に示したカップリングレンズ１２Ａ等を用いて良いことは言うまでもない。

上記の如く、光源と集光光学系とを複数配備し、共通のポリゴンミラーにより走査する構造とすることにより「複数の画像形成ステーションの光学系」を集約でき、光走査装置の部品点数を削減でき、組立工程が単純化され工数が削減され、光走査装置の製造・組み立てコストを削減できる。

なお、上に説明した実施の各形態においては、コアユニットＣＵとサブユニットＳＵとは、ベース部材１００（１００Ａ、１００Ｂ）の裏面と、サブユニットＳＵの支持基板２００（２００Ａ、２００Ｂ）の上側面とは密着せず、コアユニットＣＵに配置されたポリゴンミラー１４等と、サブユニットＳＵに支持された走査レンズ１６、１６Ｃ、１６Ｄの「レンズ幅方向（副走査方向）の位置関係」を適正に設定するために、上記両面間は「所定の間隔」を隔している。
図１、図９、図１２において、サブユニットＳＵに形成されたネジ孔ＢＳは、サブユニットＳＵの支持基板２００（２００Ａ、２００Ｂ）の上側面から「所定の高さ」だけ円柱状に突き出ており、上記所定の高さにより上記位置関係を適正に設定されている。

ネジ孔ＢＳは、突き出た凸部の上端面に穿設されている。即ち、サブユニットの支持基板に形成された「円柱状の凸部」は、コアユニットとサブユニットの間の「レンズ幅方向（副走査方向）の位置関係」を適正に設定するためのスペーサの役割を果たしている。

従って、サブユニットの支持基板に形成されたネジ孔ＢＳは「位置決め手段」の一部をなしている。

光走査装置では一般に、被走査面における光走査の開始位置（書き込み開始位置）を定めるため「書込みタイミングを決定するための同期検知部」を有する。
このような同期検知の１例としては、図６に示したように、ベース基板の第２の板面部１０２における光源１０の近傍に、ポリゴンミラーの駆動回路と同様に形成した回路上に同期センサＳＮを実装するなどして同期検知手段をコアユニット側に設け、走査レンズ１６を通さずにポリゴンミラー１４で偏向走査された光束を検出しても良いし、サブハウジング側の支持基板に「同期センサを実装した回路基板を保持する保持部」を設け、走査レンズ１６を介して偏向光束を検出するようにしてもよい。

図１３及び図１４は、画像形成装置の実施の１例を説明するための図である。
この画像形成装置は、タンデム方式の多色カラー画像形成装置である。

図１４に示すように、カラー画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルト１５１を有し、ベルトの移動方向に沿って４個の感光体ドラムＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫが設けられている。ここに「Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ」は、それぞれ「イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック」を表し、各感光体ドラムＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫは、上記各色の画像を形成するためのものであることを示す。

感光体ドラムＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫは、中間転写ベルト１５のベルト面に沿って並列され、これら感光体ドラムと、その周辺機器により「画像形成ステーション」が構成される。

即ち、イエロー画像形成ステーションではイエロートナー画像が、マゼンタ画像形成ステーションではマゼンタトナー画像が、シアン画像形成ステーションではシアントナー画像が、ブラック画像形成ステーションではブラックトナー画像が、それぞれ形成される。

「イエロー画像形成ステーション」を代表して画像の形成を説明する。
感光体ドラムＹの周囲には、感光体ドラムＹの表面を一様に帯電する帯電チャージャＹ１、光走査装置により形成された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラを備えた現像装置Ｙ２、中間転写ベルトの内側に設けられ、感光体ドラムＹ上のトナー画像を中間転写ベルト１５１に一次転写するための１次転写ローラ（図示されず）、転写後の感光体ドラムＹ上に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニング手段Ｙ３が配置されている。

感光体ドラムＹは、帯電チャージャＹ１により均一に帯電され、光走査装置による光走査で「イエロー画像に対応する静電線像」を形成される。この静電線像は、現像装置Ｙ２により現像され、イエロートナー画像が形成される。形成されたイエロートナー画像は、中間転写ベルト１５１上に転写される。

マゼンタないしブラック画像形成ステーションにおいても上記と同様にして、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、ブラックトナー画像が対応する感光体ドラムＭ〜ＢＫに形成され、これら各色トナー画像は、相互に位置あわせされて互いに重なり合うように、中間転写ベルト１５１上に転写され、カラー画像を構成する。

シート状記録媒体としての記録紙は、給紙装置１５２から給紙コロにより給紙され、レジストローラ対１５３により「副走査方向の記録開始のタイミング」に合わせて転写部位へ送り出される。

中間転写ベルト１５１上に重ね合わせられたカラー画像は、転写部位で２次転写手段としての２次転写ローラ１５４により記録紙上に一括転写される。カラー画像を転写された記録紙は、定着ローラと加圧ローラを有する定着装置１５５へ送られ、カラー画像を定着される。定着を終えた記録紙は排紙ローラ対１５６により画像形成装置本体の上面に形成された排紙トレイ１５７上に排出されてスタックされる。

このカラー画像形成装置には、図１３、図１４に示すように、２つの光走査装置が用いられている。これら２つの光走査装置を、符号ＳＹＭ、ＳＣＢＫで表す。
光走査装置ＳＹＭ、ＳＣＢＫは、構造的には同一のものであり、具体的には、図１０〜図１２に即して説明したものと同一である。
光走査装置ＳＹＭは、感光体ドラムＹ、Ｍに対して光走査を行うものであり、光走査装置ＳＣＢＫは、感光体ドラムＣ、ＢＫに対して光走査を行なうものである。

なお、各光走査装置から対応する感光体ドラムまで、走査レンズを透過した光束を導光するための導光路を屈曲させる光路屈曲ミラーＭＬが設けられている。

ＣＵ コアユニット
ＳＵ サブユニット
１０ 光源（半導体レーザ）
１２ カップリングレンズ（集光光学系）
１４ ポリゴンミラー
１６ 走査レンズ（走査光学系）
Ｈ１、Ｈ２ 孔
Ｐ１ ピン

特開２０００−１１１８２４号公報 特開２００２−２５８１８８号公報

Claims (10)

1. 光源と、該光源からの発散光束を集光する集光光学系と、該集光光学系からの光束を偏向走査するポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーにより偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させるとともに、光走査を等速化する走査光学系とを有する光走査装置において、
   前記光源と、前記集光光学系と、前記ポリゴンミラーとを、所定の位置関係に保持するコアユニットと、
   前記走査光学系を支持するサブユニットと、を有し、
   前記コアユニットはベース部材を有し、該ベース部材は、前記ポリゴンミラーの回転軸の姿勢を拘束する姿勢拘束手段を固定し、前記光源と、前記集光光学系と、前記ポリゴンミラーとを、所定の位置関係で一体的に保持してなり、前記サブユニットに対して所定の位置関係をもって着脱可能であり、
   前記コアユニットを前記サブユニットに装着する際に、ユニット相互の位置関係を位置決めするための位置決め手段を有し、
   前記位置決め手段は、前記ポリゴンミラーの回転軸中心と、この回転軸中心から離れた位置との２点で位置決めを行うことを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   前記位置決め手段は、前記コアユニットを前記サブユニットに装着する際に、前記ポリゴンミラーの回転軸と同軸の軸を嵌め込むように構成された第１の孔と、該第１の孔から離れた位置に第２の孔と、を有し、前記第１の孔と前記第２の孔を用いて、前記位置決めを行い、
   前記サブユニットと前記コアユニットとは、前記第１の孔と前記第２の孔を用いて前記位置決めされた状態で相互に固定されることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１または２記載の光走査装置において、
   前記ベース部材は、板金で形成され、前記ポリゴンミラーの前記姿勢拘束手段を固定する第１の板面部と、該第１の板面部に対して直角をなす第２の板面部を有し、
   前記光源を、前記第２の板面部に直交する方向へ光束が射出するように、射出方向を拘束して固定したことを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、
   前記集光光学系は、前記光源からの光束について、前記ポリゴンミラーの回転軸を含む面内での偏向反射面への入射方向を規定するように、前記ポリゴンミラーの回転軸の姿勢に応じて位置調整して、ベース部材に固定されることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１または２に記載の光走査装置において、
   前記ベース部材は、板金で形成され、
   前記姿勢拘束手段を固定する板面は、前記ポリゴンミラーの回転軸と直交し、
   前記光源が、前記板面に直交する方向へ光束を放射するように射出方向を拘束して、上記板面の部分に固定され、
   前記光源からの光束の方向を、前記回転軸を含む面内で変更する反射部材を有することを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、
   前記ベース部材に、前記ポリゴンミラーの駆動回路および前記光源の駆動回路が配備されていることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項６に記載の光走査装置において、
   前記ベース部材は板金で形成され、該板金の板面に、前記ポリゴンミラーの駆動回路および前記光源の駆動回路の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、
   単一のポリゴンミラーを共通として、光源と集光光学系の組合せが複数配備され、
   前記ポリゴンミラーにより、異なる光源からの光束を、異なる方向に走査することを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１〜８の任意の１に記載の光走査装置において、
   前記走査光学系が、被走査面である像担持体を支持する構造体をサブユニットとして固定されたことを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１〜９の任意の１に記載の光走査装置を備えた画像形成装置。

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