光走査装置および画像形成装置
【課題】 走査光学系のレイアウト性に優れ、ビームスポット径ばらつきが少ない光走査装置およびそれを用いた画像形成装置を得る。
【解決手段】 光源１０と、ポリゴンミラー１５と、第１走査レンズ１６と、第２走査レンズ１７とを備えた光走査装置１００。被走査面の主走査方向の中心に到る光束の光路における距離に関し、ポリゴンミラー１５の偏向面から第１走査レンズ１６の入射面までの距離よりも、第１走査レンズ１６の出射面から第２走査レンズ１７の入射面までの距離が短く、第２走査レンズ１７の出射面は偏向面と被走査面２０１との中点よりも偏向面側にあり、走査光学系の副走査方向の像面側主点は、偏向面と被走査面２０１との中点よりも被走査面２０１側にある。
【解決手段】 光源１０と、ポリゴンミラー１５と、第１走査レンズ１６と、第２走査レンズ１７とを備えた光走査装置１００。被走査面の主走査方向の中心に到る光束の光路における距離に関し、ポリゴンミラー１５の偏向面から第１走査レンズ１６の入射面までの距離よりも、第１走査レンズ１６の出射面から第２走査レンズ１７の入射面までの距離が短く、第２走査レンズ１７の出射面は偏向面と被走査面２０１との中点よりも偏向面側にあり、走査光学系の副走査方向の像面側主点は、偏向面と被走査面２０１との中点よりも被走査面２０１側にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査光学系のレイアウト性に優れ、ビームスポット径のばらつきが少ない光走査装置およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタや光プロッタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などに用いられている光走査装置においては、光源装置からの光ビームは、例えばポリゴンミラーからなる光偏向器により偏向された後、光偏向器以降に配設された走査光学系に導かれる。そして、走査光学系を経た光ビームが、光導電性を有する感光性の像担持体の表面である被走査面に向けて集光されて、光走査が行われる。
【０００３】
このような光走査装置の具体的な構成例として、例えば、ドラム状感光体などからなる像担持体を４個、転写紙の搬送方向に配列し、それぞれの像担持体表面を光走査するようにしたものがある。これらの像担持体に対応した複数の光源装置から放射された光ビームが１つの光偏向器により偏向され、各像担持体に対応する複数の走査光学系により各像担持体が同時に露光されることで、各像担持体に潜像が形成される。そして、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤で可視化したのち、これらの可視像を同一の転写紙に順次重ね合わせ転写し定着することで、カラー画像を得ることができる。
【０００４】
近年の画像形成装置に対する省スペース化の要求に伴い、それに用いられている光走査装置に対しても、小型化、薄型化が求められている。また、光走査装置は、小型化、薄型化が要求されるとともに、高画質化が求められていて、高画質化を実現するためには、ビームスポットの小径化、及び、ビームスポット径のばらつきの抑制が必要となる。
【０００５】
光走査装置の小型化のためには、光偏向器で光偏向した後の光路に配置されている折り返しミラーのレイアウトが重要であり、走査レンズを光偏向器に近づけた配置とすることで、折り返しミラーレイアウトの自由度が高くなる。
【０００６】
また、被走査面におけるビームスポットの小径化、及び、ビームスポット径のばらつきの抑制のためには、像面湾曲、波面収差、倍率誤差といった各種光学性能を補正することが必要であり、それらの補正のためには複数枚の走査レンズを使用することが好ましい。
【０００７】
走査レンズを光偏向器付近に複数使用する走査光学系の例としては、特許文献１に記載されている光走査装置がある。
【０００８】
特許文献１に記載されている光走査装置は、光偏向器から被走査面までの距離が短く、走査レンズが光偏向器付近に複数使用されていて、走査レンズの面形状の条件によって主走査断面内での像面湾曲を補正する構成になっている。主走査方向に関しては、光学系の倍率はカップリングレンズの焦点距離によってほぼ決まるため、走査レンズの形状によって像面湾曲の補正を行い、ビームスポット径のばらつきを少なくすることができる。副走査方向に関しては、走査レンズのレイアウト、パワー配分で副走査横倍率が決定する。このような構成とすることで、折り返しミラーのレイアウトの自由度が高められている。
【０００９】
しかし、特許文献１に記載された光走査装置におけるレンズの位置、形状によれば、副走査横倍率が非常に大きくなってしまう。ちなみに、特許文献１に記載されている実施例１のレイアウトでは、副走査方向の横倍率が−６．６８倍になる。そして、副走査横倍率が大きくなると、光偏向器の寸法ばらつきや取付位置のばらつき、走査レンズの寸法ばらつきや取付位置のばらつきの影響が大きくなるため、設計値では良好な像面湾曲補正や倍率誤差補正ができていても、実際の製品では副走査方向のビームスポット径のばらつきが大きくなってしまう。また、この問題は光偏向器の前側の光学系およびポリゴンミラーの寸法精度や加工精度、取付位置精度を高精度なものとすることで対処することができるが、コストアップを招く恐れがある。
【００１０】
このような問題に対応するため、特許文献２に記載されている光走査装置では、第２走査レンズをポリゴンミラーから被走査面へと至る光路の終点付近に設けることにより、走査光学系の副走査横倍率を−１倍前後に低減している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、走査光学系には一般的にレンズを複数枚使用した方が、像面湾曲や波面収差の補正に有利であり、ビームスポット径を小さくすることができる。しかし、特許文献２に記載されている構成の光走査装置において複数の走査レンズを使用する場合、折り返しミラーのレイアウトの制約が大きくなってしまう。特に、カラーレーザプリンタ等においては、４ステーション分の折り返しミラーが必要となるため、折り返しミラーのレイアウトの制約が一層大きくなってしまう。
【００１２】
また、折り返しミラーを第２走査レンズの後に配置する場合、特に、折り返しミラーが２枚ないし３枚入る光学系においては、ミラー間の距離が狭くなるため、折り返しミラーのレイアウトを調整する余地を確保しにくくなる恐れがある。この問題は、折り返しミラーのレイアウトを広い範囲で選択できる構成である光走査装置においては大きな影響を及ぼさない。しかし、特許文献２に記載された光走査装置においては、折り返しミラーのレイアウトの自由度が少ない構成であるため、大きな影響を及ぼすことになる。折り返しミラーを第２走査レンズの後ではなく、２枚の走査レンズの間に配置することも考えられるが、この場合、折り返しミラーの取付誤差により光束が第２走査レンズに斜めに入ってしまい、走査線曲がりなどの原因となってしまう恐れがある。また、折り返しミラーの後側に配置されている第２走査レンズの位置では走査幅が大きくなっているため、第２走査レンズを長尺にする必要があり、コストアップにつながってしまう恐れがある。
【００１３】
このように、折り返しミラーのレイアウトの自由度を優先して走査レンズを光偏向器近くに配置すると、副走査横倍率が大きくなるとともにビームスポット径のばらつきが生じる恐れがある。また、副走査方向横倍率の低減を優先して第２走査レンズを光偏向器から被走査面へと至る光路の終点付近に設けると、折り返しミラーのレイアウトが制限される恐れがある。
【００１４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、折り返しミラーのレイアウト性に影響を与えることなく、寸法のばらつきや取付位置のばらつきによる被走査面上でのビームスポット径のばらつきを抑制することができるとともに、小型で、高品質の画像を得ることのできる光走査装置、及び、画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明は、光源と、前記光源からの光ビームを主走査方向に走査するための光偏向手段と、前記光偏向手段によって走査された光ビームを被走査面に集光するために、第１走査レンズと第２走査レンズを有する走査光学系と、を備えた光走査装置において、被走査面の主走査方向の中心に到る光束の光路における距離に関し、前記光偏向手段の偏向面から第１走査レンズの入射面までの距離よりも、第１走査レンズの出射面から第２走査レンズの入射面までの距離が短く、前記第２走査レンズの出射面は前記偏向面と前記被走査面との中点よりも前記偏向面側にあり、前記走査光学系の副走査方向の像面側主点は、前記偏向面と被走査面との中点よりも被走査面側にあることを最も主要な特徴とする。
【００１６】
本発明においては特に限定されないが、前記第１走査レンズの副走査方向のパワーは全像高に亘って凹パワーであり、前記第２走査レンズの副走査方向のパワーは全像高に亘って凸パワーであることが好ましい。
【００１７】
また、本発明においては特に限定されないが、前記第１走査レンズの副走査形状は全像高に亘って両凹の形状からなり、前記第２走査レンズの副走査形状は全像高に亘って前記偏向器に凹面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明においては特に限定されないが、上記第１走査レンズの入射面の副走査方向のパワーをΦ１、第１走査レンズの出射面の副走査方向のパワーをΦ２、第２走査レンズの入射面の副走査方向のパワーをΦ３とすると、それぞれのパワーは負のパワーであるとともに、｜Φ３｜≦｜Φ２｜≦｜Φ１｜となることが好ましい。
【００１９】
また、本発明においては特に限定されないが、前記第１走査レンズ及び前記第２走査レンズのパワーはそれぞれ、光軸から主走査方向外側に向けて小さくなることが好ましい。
【００２０】
また、本発明においては特に限定されないが、前記光偏向手段によって偏向された光束を反射し、前記被走査面に導光する反射部材を備え、前記反射部材は前記第２走査レンズと前記被走査面との間に配置されることが好ましい。
【００２１】
（２）本発明はまた、電子写真プロセスを実行することによって画像を得る画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する装置として上述した光走査装置を用いた画像形成装置であることを主要な特徴とする。
【００２２】
本発明においては特に限定されないが、複数の感光体を備えたタンデム方式のカラー画像形成装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、走査レンズを光偏向器近くに配置しつつ副走査方向横倍率の低減を可能とすることで、走査光学系のレイアウト性に優れ、ビームスポット径のばらつきが少ない光走査装置およびそれを用いた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】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係る光走査装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１の光走査装置において２つの光源を光軸回りに回転させて設けた状態を示す概略図である。
【図３】図１の第１走査レンズの性質を示すグラフであり、（ａ）は主走査方向のパワーを、（ｂ）は副走査方向のパワーを、（ｃ）は主走査面形状を示している。
【図４】図１の第２走査レンズの性質を示すグラフであり、（ａ）は主走査方向のパワーを、（ｂ）は副走査方向のパワーを、（ｃ）は主走査面形状を示している。
【図５】図１の第１走査レンズ及び第２走査レンズにおける主走査方向の位置ごとの副走査方向のパワーを示すグラフである。
【図６】図１の走査光学系、及び、比較例の走査光学系のそれぞれにおける、ポリゴンミラーの取付位置のばらつきによる副走査像面湾曲量を示すグラフである。
【図７】図１の光走査装置により４つの感光体ドラムを同時に光走査する様子を示す概略図である。
【図８】本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［光走査装置］
以下、本発明に係る光走査装置の実施例について、図を用いて説明する。
【００２６】
図１に示すように、光走査装置１００は、光源１０と、図１において光源１０から左斜め下６０度の方向に順次配列された、カップリングレンズ１１、アパーチャ部材１２、線像形成レンズ１３、光偏向器としてのポリゴンミラー１５、ポリゴンミラー１５の＋Ｘ方向に順次配置された第１走査レンズ１６、第２走査レンズ１７、及び、防塵ガラス１８を備えた装置である。この光走査装置１００から発せられる光ビームが感光ドラム表面（以下、「被走査面」とも称する。）２０１に集光されることで、光走査が行われる。
【００２７】
なお、図１においては、ポリゴンミラー１５の回転によって走査される主走査方向をＹ軸方向とし、それと直交する副走査方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸及びＺ軸と直交し、かつ、ポリゴンミラー１５側から被走査面２０１側へと向かう方向をＸ軸方向とする。
【００２８】
光源１０は、発光点が３０μｍ間隔で２つ配置される波長６５９ｎｍの発光ダイオード（ＬＤ）アレイであり、発散角は、発光点を水平に並べた場合、横方向が１９ｄｅｇ（半値全角）、縦方向が９ｄｅｇ（半値全角）である。
【００２９】
２つの発光点が主走査方向において水平に並ぶように取り付けられている状態では、２つのビームが感光体像面上における副走査方向の同一位置に並んでしまう。そのため、副走査方向において所望のビームピッチを得るためには、光源を光軸まわりに回転調整し、２つの発光点の副走査方向における位置をずらす必要がある。本実施例における書込密度は１２００ｄｐｉであるが、その書き込み密度とするためには、感光体上での副走査方向のビームピッチが２１．１μｍになるように調整する必要がある。そこで、本実施例の光走査装置１００においては、光源を光軸周りに回転調整する図示せぬ機構が設けられていて、発光点が、主走査方向において水平な状態から７６．１５ｄｅｇ光軸周りに回転調整可能に取り付けられている（図２参照）。この角度に傾けることで、所望のビームピッチを得ることができる。
【００３０】
なお、本実施例では、高速高密度書込のため、複数ビームによる書込方式を採用しているものとして記載しているが、本発明においてはこのような態様に限られることはなく、発光点が１つの光学系であってもよい。
【００３１】
カップリングレンズ１１は、焦点距離が２７ｍｍであるガラス製（屈折率１．６９３５）のレンズであり、光源１０からの光ビームを射出側の焦点位置における光ビームの幅で略平行光束となるようにカップリングする。
【００３２】
アパーチャ部材１２は、Ｙ軸方向（主走査方向）の大きさが３．３４ｍｍ、Ｚ軸方向（副走査方向）の大きさが２．９０ｍｍの矩形状又は楕円形状の開口を有し、該開口中心がカップリングレンズ１１の焦点位置近傍に位置するように配置されている。
【００３３】
線像形成レンズ１３は、焦点距離が９３．３ｍｍであるガラス製（屈折率１．５１６８）のシリンドリカルレンズであり、アパーチャ部材１２を通過した光ビームを副走査方向にのみ収束させ、ポリゴンミラー１５の反射面近傍で主走査方向に長い線像を結像させる。
【００３４】
ポリゴンミラー１５は、光偏向器として機能する部材であり、Ｚ軸と垂直な平面における断面形状が、半径１６ｍｍの円が内接する正六角形となっている。このポリゴンミラー１５の６つの側面には偏向面が形成され、不図示の回転機構により、Ｚ軸に平行な軸回りに一定の角速度で回転している。これにより、ポリゴンミラー１５に入射した光ビームはＹ軸方向に偏向され、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７により被走査面２０１にビームスポットが形成され、このビームスポットの像面湾曲、波面収差、倍率誤差といった各種光学性能が補正される。
【００３５】
第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７は、光軸上の肉厚がそれぞれ９．８ｍｍ及び６．４ｍｍである樹脂製のレンズであり、屈折率がいずれも１．５３０となっている。本実施例に係る光走査装置１００は、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７の２枚の走査レンズを用いる構成であるため、１枚構成の走査レンズを用いた光走査装置と比較し、像面湾曲や波面収差の各種収差を効果的に補正することができるとともに、被走査面上におけるビームスポットを容易に小径化することができる。本実施例における第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７の形状やパワー等については後述する。第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７と、後述する感光体表面２０１との間には、防塵ガラス１８が設けられている。
【００３６】
防塵ガラス１８は光走査装置１００を塵から保護する機能を有する、屈折率１．５３０、肉厚１．９０ｍｍのガラス製の部材である。
【００３７】
上述した構成を備えた光走査装置１００から発せられる光ビームにより、予め一様に帯電された被走査面２０１の表面が光走査されることで、被走査面２０１の表面に静電潜像が形成される。
【００３８】
なお、本実施例の光走査装置１００においては、被走査面上でのビームスポット径が、主走査方向で４５μｍ、副走査方向で５０μｍとなるように設定されている。また、この範囲を走査するときのポリゴンミラー１５の回転角は３９．６度で、画角は７９．２度となっている。また、図１における点Ｏは、ポリゴンミラー１５の回転中心を通りＸ軸に平行な直線と感光ドラムの被走査面２０１とが交わる点を示している。
【００３９】
ここで、本実施例に係る光走査装置と、従来の光走査装置との違いについて説明する。上述したように、従来の光走査装置においては、折り返しミラーのレイアウトの自由度と、副走査方向横倍率の低減とを両立させることは困難であった。本実施例に係る光走査装置においては、各走査レンズをポリゴンミラー付近に設けることで折り返しミラー（不図示）のレイアウトの自由度を確保しつつ、各走査レンズの副走査方向のパワー配分を調整することにより副走査方向横倍率の低減を実現させ、この問題を解決している。本実施例に係る光走査装置１００のこれらの特徴について、以下に説明する。
【００４０】
まず、本実施例に係る光走査装置１００における各走査レンズの配置について説明する。
【００４１】
本実施例に係る光走査装置１００においては、第２走査レンズ１７は、その出射面がポリゴンミラー１５の偏向面と被走査面２０１との中点よりもポリゴンミラー１５側に位置するように設けられている。具体的には、ポリゴンミラー１５から被走査面２０１までの距離は２０９．４６ｍｍである一方、ポリゴンミラー１５から第２走査レンズ１７の出射面までの距離は６９．２３ｍｍとなっている。このように、ポリゴンミラーから被走査面までの距離の中点よりもポリゴンミラー側にすべての走査レンズが配置されている構成となっている。また、第１走査レンズ１６と第２走査レンズ１７とを含む走査光学系の副走査方向の像面側主点が、ポリゴンミラー１５の偏向面と被走査面２０１の中点よりも被走査面２０１側にある構成となっている。
【００４２】
このように構成することで、ポリゴンミラーと被走査面との中点よりも被走査面側の空間において、折り返しミラーを配置するための十分なスペースを確保することができ、折り返しミラーのレイアウトの自由度を高くすることができる。また、すべての走査レンズをポリゴンミラーに近づけることで、走査レンズの有効径を小さくすることができるため、光走査装置を小型化することが出来る。さらに、走査レンズの小型化により走査レンズの製造コストを低く抑えることができるため、光走査装置の製造コストも低く抑えることができる。
【００４３】
また、本実施例に係る光走査装置１００においては、ポリゴンミラー１５の偏向面から第１走査レンズ１６の入射面までの距離よりも、第１走査レンズ１６の出射面から第２走査レンズ１７の入射面までの距離の方が短くなっている。具体的には、ポリゴンミラー１５から第１走査レンズ１６までの距離が２５．１９ｍｍ、第１走査レンズ１６から第２走査レンズまでの距離が１６．３ｍｍとなっている。
【００４４】
第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７をポリゴンミラー１５から遠ざけるほど各レンズ１６、１７において主走査方向における光ビームが通る範囲が広くなり、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７を主走査方向に対して大型化させる必要が生じる。そのため、折り返しミラーのレイアウト性や光走査装置の省スペース性の向上のためには、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７をポリゴンミラー１５に近づけた方が有利となる。
【００４５】
しかし、ポリゴンミラー１５にこれらのレンズを近づけると、副走査横倍率が高くなってしまい、光源１０からポリゴンミラー１５までの光学系の各部材の寸法ばらつきや取付精度のばらつきに起因する像面位置ばらつきが大きくなってしまい、画質の劣化を招いてしまう。
【００４６】
そこで、本実施例においては、第２走査レンズ１７が、ポリゴンミラー１５と被走査面２０１との中点よりもポリゴンミラー１５側に配置されている。また、ポリゴンミラー１５から第１走査レンズ１６までの距離の方が、第１走査レンズ１６から第２走査レンズ１７までの距離よりも長い構成となっている。このような構成とすることで、副走査横倍率を低減できるレイアウトにしつつ、装置のコンパクト化を図ることが出来る。
【００４７】
次に、上述した各走査レンズの配置を採用したことによる副走査方向横倍率の増加を抑制するため、本実施例に係る光走査装置１００において用いられている各走査レンズのパワー及び形状について説明する。
【００４８】
第１走査レンズの光学面形状は、式１に示す関数で表わされる。
（式１）
【００４９】
第２走査レンズの光学面形状は、式２に示す関数で表わされる。
（式２）
【００５０】
なお、式１及び式２において、Ｙは光軸位置を原点とする主走査方向の座標、Ｒｍはレンズの曲率半径、ａ００、ａ０１、ａ０２、…は主走査形状の非球面係数、ＲＳ０は副走査方向の光軸上の曲率、そして、ｂ００、ｂ０１、ｂ０２、…は副走査形状の非球面係数を表している。
【００５１】
また、各係数の値は表１に示される通りである
（表１）
【００５２】
次に、各走査レンズの主走査方向及び副走査方向のパワー（焦点距離の逆数）と、主走査面形状について説明する。
【００５３】
第１走査レンズ１６の主走査方向におけるレンズ高さ毎のレンズのパワーの値は、図３（ａ）に示す値となっている。実線で示される曲線は入射面のパワーを示し、点線で示される曲線は出射面のパワーを示している。
【００５４】
第１走査レンズ１６の副走査方向におけるレンズ高さ毎のレンズのパワーの値は、図３（ｂ）に示す値となっている。実線で示される曲線は入射面のパワーを示し、点線で示される曲線は出射面のパワーを示している。
【００５５】
第１走査レンズ１６の主走査面形状は図３（ｃ）に示す形状になっていて、縦軸は光軸方向の座標Ｘ、横軸はレンズ高さを示している。なお、光軸とは、式（２）において、Ｙ＝０としたときに、副走査方向において中央の点を通る軸をいう。
【００５６】
第２走査レンズ１７の主走査方向におけるレンズ高さ毎のレンズのパワーの値は、図４（ａ）に示す値となっている。実線で示される曲線は入射面のパワーを示し、点線で示される曲線は出射面のパワーを示している。
【００５７】
第２走査レンズ１７の副走査方向におけるレンズ高さ毎のレンズのパワーの値は、図４（ｂ）に示す値となっている。実線で示される曲線は入射面のパワーを示し、点線で示される曲線は出射面のパワーを示している。
【００５８】
第２走査レンズ１７の主走査面形状は図４（ｃ）に示す形状となっていて、縦軸は光軸方向の座標Ｘ、横軸はレンズ高さを示している。
【００５９】
また、図１に示す光走査装置１００に含まれる各素子間の光学的距離及び各素子の光軸方向の大きさは表２に示される通りである。ここでの各素子間の光学的距離及び各素子の光軸方向の大きさとは、被走査面２０１の主走査方向の中心に到る光束の光路における距離である。
（表２）
【００６０】
また、光走査装置１００に含まれる光学系全系の副走査方向の横倍率は−５．９６倍であり、ポリゴンミラー１５よりも被走査面側にある光学系のみの副走査倍率は−１．４８倍となっている。
【００６１】
なお、前述のようにポリゴンミラー１５から第２走査レンズ１７の出射面までの距離は６９．２３ｍｍと短くなっているが、表１に示したような面形状にすることで、ポリゴンミラー１５から走査光学系の像面側主点までの距離が、１０７．６７ｍｍとなる。すなわち、走査光学系の像面側主点は、ポリゴンミラー１５から被走査面２０１までの中点（１０４．７３ｍｍ）よりも、被走査面２０１側に位置することになる。このような構成にすることで、走査光学系の副走査横倍率を−１．４８倍と、低倍率にすることが出来る。
【００６２】
第１走査レンズ１６と第２走査レンズ１７の位置ごとの副走査方向のパワーは、図５に示すようになっている。
【００６３】
副走査の像面側主点を被走査面に近い位置となる構成とする場合、第１走査レンズ１６と第２走査レンズ１７はそれぞれ凹パワーと凸パワーの面が設けられていて、各面に強いパワーを持たせる必要が生じる。そのため、第１走査レンズ１６と第２走査レンズ１７のパワーは大きくなり、これらのレンズの取付位置のばらつきがあると、副走査像面湾曲が生じ、副走査方向のビームスポット径のばらつきが生じてしまう。特に、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７の周辺部分においては、中央部分と比較して、取付位置のばらつきによる副走査方向のビームスポット径のばらつきがより顕著に表れてしまう。
【００６４】
そこで、図５に示すように、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７が、主走査方向における中央部分から外側に向けて副走査方向のパワーが小さくなるよう構成されることで、走査レンズの取付ばらつきの影響が低減される。
【００６５】
ここで、比較例として、図１と同じレイアウトで副走査方向の形状のみを変えた第１走査レンズと第２走査レンズについて、式１及び式２における各計数を表５に示す。
【００６６】
この比較例において用いられている第１走査レンズはメニスカス形状をしていて、この構成における副走査横倍率は−２．１６倍となっている。このように、本実施例と同じレイアウトでも、副走査方向の形状が変わることで、第１走査レンズの副走査横倍率も変わる。
【００６７】
本実施例の各走査レンズの構成（表１のレンズ面形状）と、比較例の各走査レンズの構成（表３のレンズ面形状）のそれぞれを採用した光走査装置における、ポリゴンミラーの取り付け位置のばらつきによる副走査像面湾曲量を図６に示す。実線は本実施例を、破線は比較例を示していて、ポリゴンミラーの取付位置が０．０５ｍｍだけ第１走査レンズの方に移動したときの被走査面上での各像高における副走査像面湾曲量をプロットしている。
（表３）
【００６８】
図６からわかるように、本実施例においては、副走査横倍率を低減することによって、部品の取り付け位置のばらつきによる像面湾曲量を少なくすることができる。
【００６９】
なお、本実施例に係る光走査装置１００は、複数の感光体ドラムを用いる態様においても好適に適用することができる。その例として、カラープリンタのような、各色に応じて４つの感光体ドラムを同時に書き込む装置に本実施例に係る光走査装置が用いられる場合について、図７を用いて説明する。
【００７０】
図７に示すように、ポリゴンミラー１５と折り返しミラー２０との間に、第１走査レンズ１６および第２走査レンズ１７を配置することで、折り返しミラーのレイアウトの自由度を確保することができる。
【００７１】
なお、本実施例ではポリゴンミラーを偏向手段として用いているが、本発明においては偏向手段として種々のものを採用することができる。例えば、偏向手段にマイクロミラーを用いた場合でも本発明の効果を奏することができる。
【００７２】
［画像形成装置］
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、図８を用いて説明する。
【００７３】
本実施例に係る画像形成装置３００は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であって、フルカラーの画像形成を行うことができるようになっている。画像形成装置３００は、プリンタ、ファクシミリとして用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。また、画像形成装置３００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙、封筒等を記録媒体として、これに画像形成を行なうことが可能である。
【００７４】
画像形成装置３００は、その主体をなす本体９９と、本体９９の上側に位置し原稿を読み取るスキャナとしての読取装置２１と、読取装置２１の上側に位置し原稿を積載され積載された原稿を読取装置２１に向けて送り出すＡＤＦといわれる自動原稿給紙装置２２と、本体９９の下部に位置する感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと、これらの感光体ドラムと中間転写ベルト２９との間に向けて搬送される記録媒体でありかつ転写媒体である転写紙Ｓを積載した給紙テーブルとしてのシート給送装置２３とを有している。
【００７５】
画像形成装置３００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解されたそれぞれの色に対応する画像を形成可能な潜像担持体であって表面が円筒状の光導電性感光体からなる感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを並設した、タンデム型の画像形成装置である。
【００７６】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは同一の径を有し、画像形成装置３００の本体９９の内部のほぼ中央部に配設された無端ベルトである中間転写ベルト２９の上側に、かつ、中間転写ベルト２９の外周面側、すなわち作像面側に、等間隔で並んでいる。感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、図８に矢印Ａ１で示す中間転写ベルト２９の移動方向に上記の順で並設されている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部としての画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋに設けられている。
【００７７】
転写ベルト２９は、その全層をゴム等の弾性部材を用いて構成した弾性ベルトである。転写ベルト２９は、単層の弾性ベルト、または、その一部を弾性部材とした弾性ベルトであっても良い。また、弾性部材としては、従来から用いられている、フッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等を用いても良い。
【００７８】
転写ベルト２９は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト２９に対しそれぞれ重畳転写され、その後、転写紙Ｓに一括転写されるようになっている。
【００７９】
転写ベルト２９に対する重畳転写では、まず、転写ベルト２９が矢印Ａ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに形成されたトナー像が、転写ベルト２９の同じ位置に重ねて転写される。この転写は、転写ベルト２９を挟んで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋのそれぞれに対向する位置に配設された、転写チャージャとしての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによる電圧印加によって行われる。また、転写は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと転写ベルト２９との対向位置である転写位置において、矢印Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００８０】
また、画像形成装置３００は、４つの画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの下方に対向して配設され、転写ベルト２９を備えた中間転写装置であるベルトユニットとしての転写ベルトユニット２９０と、転写ベルト２９に対向して配設されて転写ベルト２９に当接し、その当接位置において転写ベルト２９と同方向に回転する転写部材としての２次転写ローラ５とを有している。
【００８１】
また、画像形成装置３００は、転写ベルト２９に対向して配設され転写ベルト２９上をクリーニングする図示しないクリーニング装置と、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋの上方に対向して配設された書き込み手段である光書き込み装置としての光走査装置１００とを有している。
【００８２】
また、画像形成装置３００は、シート給送装置２３から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト２９と２次転写ローラ５の間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対１３０と、転写紙Ｓの先端がレジストローラ対１３０に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００８３】
また、画像形成装置３００は、転写ベルト２９にトナー像が転写された後、図８に示す矢印Ｃ１の方向に搬送されて進入してきた転写紙Ｓに同トナー像を定着させる定着装置６と、定着装置６を経た転写紙Ｓを本体９９の外部に排出する排紙ローラ７と、本体９９の上部に配設され排紙ローラ７により本体９９の外部に排出された転写紙Ｓを積載する排紙トレイ１７０とを有している。
【００８４】
また、画像形成装置３００は、図示しないＣＰＵ、メモリ等を備え、光走査装置１００の駆動制御など、画像形成装置３００の各構成を統括しその動作全般を制御する制御手段４０と、画像形成装置３００にネットワーク４２を通じて接続されるパーソナルコンピュータ等の上位装置等との双方向通信を制御する通信制御装置４１と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを充填された図示しないトナーボトルとを有している。
【００８５】
また、画像形成装置３００は、排紙トレイ１７０が本体９９の上方でかつ読取装置２１の下側に位置した胴内排紙型の画像形成装置である。排紙トレイ１７０上に積載された転写紙Ｓは、図８において左方に対応する矢印Ｄ１の方向の下流側に取り出されるようになっている。
【００８６】
転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト２９の他に、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋと、中間転写ベルト２９が巻き掛けられた駆動ローラ７２と、２次転写対向ローラとしての転写入口ローラ７３および従動ローラであるテンションローラ７４とを有している。駆動ローラ７２は、図示しない駆動源としてのモータの駆動により回転駆動され、これによって、転写ベルト２９が矢印Ａ１方向に回転駆動される。
【００８７】
定着装置６は、熱源を内部に有する定着ローラ６２と、定着ローラ６２に圧接された加圧ローラ６３とを有しており、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ローラ６２と加圧ローラ６３との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Ｓの表面に定着するようになっている。
【００８８】
光走査装置１００は、上述した実施例に係る光走査装置と同じものであり、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面である被走査面をそれぞれ走査して露光し、静電潜像を形成するため、画像信号に基づくレーザー光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを発する。レーザー光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、形成すべき画像に対応した電子情報が光情報に変換されたものであり、光走査装置１００により、かかる光情報が感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に潜像として固定される。
【００８９】
また、光走査装置１００は、本体９９に対し着脱自在となっており、離脱時には、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋにそれぞれ備えられた後述するプロセスカートリッジをそれぞれ独立で本体９９から上方に取り出せるようになっている。
【００９０】
シート給送装置２３は、転写紙Ｓを積載した給紙トレイ２３０と、給紙トレイ２３０上に積載された転写紙Ｓを送り出す給紙コロ２４０とを有している。
【００９１】
読取装置２１は、本体９９の上方に位置し、図８に示す画像形成装置３００の矢印Ｄ１の方向の上流側端部に配設された軸２４により本体９９に回動自在に一体化され本体９９に対して開閉可能となっている。
【００９２】
読取装置２１は、矢印Ｄ１の方向の下流側端部に、読取装置２１を本体９９に対して開くときに把持するための把持部２５を有している。読取装置２１は、軸２４を中心に回動自在であって、把持部２５を把持して上方に回動させることで本体９９に対して開く。本体９９に対する読取装置２１の開放角度はほぼ９０度であり、本体９９内部へのアクセス、読取装置２１を閉じる作業等が容易となっている。
【００９３】
読取装置２１は、原稿を載置するコンタクトガラス２１ａ、コンタクトガラス２１ａに載置された原稿に光を照射する図示しない光源、光源から原稿に照射され反射された光を反射する図示しない第１の反射体を備え図１５における左右方向に走行する第１走行体２１ｂ、第１走行体２１ｂの反射体によって反射された光を反射する図示しない第２の反射体を備えた第２走行体２１ｃ、第２走行体２１ｃからの光を結像するための結像レンズ２１ｄ、結像レンズ２１ｄを経た光を受け原稿の内容を読み取る読み取りセンサ２１ｅ等を備えている。
【００９４】
自動原稿給紙装置２２は、読取装置２１の上方に位置し、画像形成装置３００の矢印Ｄ１方向上流側端部に配設された軸２６により読取装置２１に回動自在に一体化され読取装置２１に対して開閉可能に備えられている。
【００９５】
自動原稿給紙装置２２は、矢印Ｄ１方向下流側端部に、自動原稿給紙装置２２を読取装置２１に対して開くときに把持するための把持部２７を有している。自動原稿給紙装置２２は、軸２６を中心に回動自在であって、把持部２７を把持して上方に回動させることで読取装置２１に対して開き、コンタクトガラス２１ａを露出させる。
【００９６】
自動原稿給紙装置２２は原稿を載置する原稿台２２ａと、原稿台２２ａに載置された原稿を給送する図示しないモータ等を備えた駆動部とを有している。画像形成装置３００を用いて複写を行うときには、原稿を自動原稿給送装置２２の原稿台２２ａにセットするか、または自動原稿給送装置２２を上方に向けて回動して手動でコンタクトガラス２１ａ上に原稿を載置してから自動原稿給送装置２２を閉じて原稿をコンタクトガラス２１ａに押圧してセットする。読取装置２１に対する自動原稿給紙装置２２の開放角度はほぼ９０度であり、コンタクトガラス２１ａ上に原稿を載置する作業、コンタクトガラス２１ａのメンテナンス作業等が容易となっている。
【００９７】
図８を参照して、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋについて、そのうちの一つの、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像ステーション６０Ｙの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、また詳細な説明については適宜省略することとする。符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが付されたものはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示す。
【００９８】
感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、時計方向である回転方向Ｂ１に沿って、１次転写ローラ１２Ｙと、感光体ドラム２０Ｙをクリーニングするためのクリーニング装置７０Ｙと、感光体ドラム２０Ｙを高圧に帯電するための帯電装置３０Ｙと、感光体ドラム２０Ｙを現像するための現像装置５０Ｙとを有している。現像装置５２Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに対向する位置に配設された現像ローラ５１Ｙを有している。
【００９９】
感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置７０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置５２Ｙとは一体化されており、プロセスカートリッジを構成している。プロセスカートリッジは本体９９に対して着脱自在となっている。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことができるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
【０１００】
以上のような構成により、感光体ドラム２０Ｙは、図８に示す矢印Ｂ１方向への回転に伴い、帯電装置３０Ｙにより表面を一様に帯電され、光走査装置８からのビームＬＹの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成される。この静電潜像の形成は、ビームＬＹが、紙面垂直方向である主走査方向に走査するとともに、感光体ドラム２０Ｙの矢印Ｂ１方向への回転により、感光体ドラム２０Ｙの円周方向である副走査方向へも走査することによって行われる。
【０１０１】
このようにして形成された静電潜像には、現像装置５０Ｙにより供給される帯電したイエロー色のトナーが付着し、イエロー色に現像されて顕像化され、現像により得られたイエロー色の可視画像たるトナー像は、１次転写ローラ１２Ｙにより矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト２９に１次転写され、転写後に残留したトナー等の異物はクリーニング装置７０Ｙにより掻き取り除去され備蓄されて、感光体ドラム２０Ｙは、帯電装置３０Ｙによる次の帯電に供される。
【０１０２】
他の感光体ドラム２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、１次転写ローラ１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋにより、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト２９上の同じ位置に順次１次転写される。
【０１０３】
転写ベルト２９上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト２９の矢印Ａ１方向の回転に伴い、２次転写ローラ５との対向位置である転写部まで移動し、この転写部において転写紙Ｓに２次転写される。
【０１０４】
転写紙Ｓは、シート給送装置２３から繰り出されるとともに、センサによる検出信号に基づき、レジストローラ対１３０によって、転写ベルト２９上のトナー像の先端部が２次転写ローラ５に対向するタイミングで転写ベルト２９と２次転写ローラ５との間に搬送される。
【０１０５】
転写紙Ｓは、その表面にすべての色のトナー像が一括転写されると、矢印Ｃ１方向に搬送されて定着装置６に進入し、定着ローラ６２と加圧ローラ６３との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着される。この定着処理により、転写紙Ｓ上にカラー画像が形成される。
【０１０６】
定着装置６を通過した定着済みの転写紙Ｓは、排紙ローラ７を経て、排紙トレイ１７０上に排出される。一方、２次転写を終えた中間転写ベルト２９は、クリーニング装置によってクリーニングされ、次の１次転写が可能な状態となる。
【０１０７】
本実施例の画像形成装置においては、露光プロセスを実行する装置として上述した本発明に係る光走査装置が用いられている。
【０１０８】
この光走査装置は、折り返しミラーのレイアウト性に影響を与えることなく、寸法のばらつきや取付位置のばらつきによる被走査面上でのビームスポット径のばらつきを抑制することができるとともに、小型で、高品質の画像を得ることができるようになっている。そのため、その光走査装置を採用した本実施例の画像形成装置も小型で、高品質の画像を得ることができるようになっている。
【符号の説明】
【０１０９】
６ 定着装置
１０ 光源
１１ カップリングレンズ
１２ アパーチャ部材
１３ 線像形成レンズ
１５ ポリゴンミラー
１６ 第１走査レンズ
１７ 第２走査レンズ
１８ 防塵レンズ
２０ 折り返しミラー
２９ 中間転写ベルト
３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ 帯電装置
５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ 現像ローラ
５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋ 現像装置
６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ 画像ステーション
６２ 定着ローラ
６３ 加圧ローラ
７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ クリーニング装置
９９ 本体
１００ 光走査装置
２０１ 感光体ドラム
２９０ 転写ベルトユニット
３００ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１０】
【特許文献１】特開２００１−２９６４９１号公報
【特許文献２】特開２００４−０８６０１９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査光学系のレイアウト性に優れ、ビームスポット径のばらつきが少ない光走査装置およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタや光プロッタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置などに用いられている光走査装置においては、光源装置からの光ビームは、例えばポリゴンミラーからなる光偏向器により偏向された後、光偏向器以降に配設された走査光学系に導かれる。そして、走査光学系を経た光ビームが、光導電性を有する感光性の像担持体の表面である被走査面に向けて集光されて、光走査が行われる。
【０００３】
このような光走査装置の具体的な構成例として、例えば、ドラム状感光体などからなる像担持体を４個、転写紙の搬送方向に配列し、それぞれの像担持体表面を光走査するようにしたものがある。これらの像担持体に対応した複数の光源装置から放射された光ビームが１つの光偏向器により偏向され、各像担持体に対応する複数の走査光学系により各像担持体が同時に露光されることで、各像担持体に潜像が形成される。そして、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤で可視化したのち、これらの可視像を同一の転写紙に順次重ね合わせ転写し定着することで、カラー画像を得ることができる。
【０００４】
近年の画像形成装置に対する省スペース化の要求に伴い、それに用いられている光走査装置に対しても、小型化、薄型化が求められている。また、光走査装置は、小型化、薄型化が要求されるとともに、高画質化が求められていて、高画質化を実現するためには、ビームスポットの小径化、及び、ビームスポット径のばらつきの抑制が必要となる。
【０００５】
光走査装置の小型化のためには、光偏向器で光偏向した後の光路に配置されている折り返しミラーのレイアウトが重要であり、走査レンズを光偏向器に近づけた配置とすることで、折り返しミラーレイアウトの自由度が高くなる。
【０００６】
また、被走査面におけるビームスポットの小径化、及び、ビームスポット径のばらつきの抑制のためには、像面湾曲、波面収差、倍率誤差といった各種光学性能を補正することが必要であり、それらの補正のためには複数枚の走査レンズを使用することが好ましい。
【０００７】
走査レンズを光偏向器付近に複数使用する走査光学系の例としては、特許文献１に記載されている光走査装置がある。
【０００８】
特許文献１に記載されている光走査装置は、光偏向器から被走査面までの距離が短く、走査レンズが光偏向器付近に複数使用されていて、走査レンズの面形状の条件によって主走査断面内での像面湾曲を補正する構成になっている。主走査方向に関しては、光学系の倍率はカップリングレンズの焦点距離によってほぼ決まるため、走査レンズの形状によって像面湾曲の補正を行い、ビームスポット径のばらつきを少なくすることができる。副走査方向に関しては、走査レンズのレイアウト、パワー配分で副走査横倍率が決定する。このような構成とすることで、折り返しミラーのレイアウトの自由度が高められている。
【０００９】
しかし、特許文献１に記載された光走査装置におけるレンズの位置、形状によれば、副走査横倍率が非常に大きくなってしまう。ちなみに、特許文献１に記載されている実施例１のレイアウトでは、副走査方向の横倍率が−６．６８倍になる。そして、副走査横倍率が大きくなると、光偏向器の寸法ばらつきや取付位置のばらつき、走査レンズの寸法ばらつきや取付位置のばらつきの影響が大きくなるため、設計値では良好な像面湾曲補正や倍率誤差補正ができていても、実際の製品では副走査方向のビームスポット径のばらつきが大きくなってしまう。また、この問題は光偏向器の前側の光学系およびポリゴンミラーの寸法精度や加工精度、取付位置精度を高精度なものとすることで対処することができるが、コストアップを招く恐れがある。
【００１０】
このような問題に対応するため、特許文献２に記載されている光走査装置では、第２走査レンズをポリゴンミラーから被走査面へと至る光路の終点付近に設けることにより、走査光学系の副走査横倍率を−１倍前後に低減している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、走査光学系には一般的にレンズを複数枚使用した方が、像面湾曲や波面収差の補正に有利であり、ビームスポット径を小さくすることができる。しかし、特許文献２に記載されている構成の光走査装置において複数の走査レンズを使用する場合、折り返しミラーのレイアウトの制約が大きくなってしまう。特に、カラーレーザプリンタ等においては、４ステーション分の折り返しミラーが必要となるため、折り返しミラーのレイアウトの制約が一層大きくなってしまう。
【００１２】
また、折り返しミラーを第２走査レンズの後に配置する場合、特に、折り返しミラーが２枚ないし３枚入る光学系においては、ミラー間の距離が狭くなるため、折り返しミラーのレイアウトを調整する余地を確保しにくくなる恐れがある。この問題は、折り返しミラーのレイアウトを広い範囲で選択できる構成である光走査装置においては大きな影響を及ぼさない。しかし、特許文献２に記載された光走査装置においては、折り返しミラーのレイアウトの自由度が少ない構成であるため、大きな影響を及ぼすことになる。折り返しミラーを第２走査レンズの後ではなく、２枚の走査レンズの間に配置することも考えられるが、この場合、折り返しミラーの取付誤差により光束が第２走査レンズに斜めに入ってしまい、走査線曲がりなどの原因となってしまう恐れがある。また、折り返しミラーの後側に配置されている第２走査レンズの位置では走査幅が大きくなっているため、第２走査レンズを長尺にする必要があり、コストアップにつながってしまう恐れがある。
【００１３】
このように、折り返しミラーのレイアウトの自由度を優先して走査レンズを光偏向器近くに配置すると、副走査横倍率が大きくなるとともにビームスポット径のばらつきが生じる恐れがある。また、副走査方向横倍率の低減を優先して第２走査レンズを光偏向器から被走査面へと至る光路の終点付近に設けると、折り返しミラーのレイアウトが制限される恐れがある。
【００１４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、折り返しミラーのレイアウト性に影響を与えることなく、寸法のばらつきや取付位置のばらつきによる被走査面上でのビームスポット径のばらつきを抑制することができるとともに、小型で、高品質の画像を得ることのできる光走査装置、及び、画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明は、光源と、前記光源からの光ビームを主走査方向に走査するための光偏向手段と、前記光偏向手段によって走査された光ビームを被走査面に集光するために、第１走査レンズと第２走査レンズを有する走査光学系と、を備えた光走査装置において、被走査面の主走査方向の中心に到る光束の光路における距離に関し、前記光偏向手段の偏向面から第１走査レンズの入射面までの距離よりも、第１走査レンズの出射面から第２走査レンズの入射面までの距離が短く、前記第２走査レンズの出射面は前記偏向面と前記被走査面との中点よりも前記偏向面側にあり、前記走査光学系の副走査方向の像面側主点は、前記偏向面と被走査面との中点よりも被走査面側にあることを最も主要な特徴とする。
【００１６】
本発明においては特に限定されないが、前記第１走査レンズの副走査方向のパワーは全像高に亘って凹パワーであり、前記第２走査レンズの副走査方向のパワーは全像高に亘って凸パワーであることが好ましい。
【００１７】
また、本発明においては特に限定されないが、前記第１走査レンズの副走査形状は全像高に亘って両凹の形状からなり、前記第２走査レンズの副走査形状は全像高に亘って前記偏向器に凹面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明においては特に限定されないが、上記第１走査レンズの入射面の副走査方向のパワーをΦ１、第１走査レンズの出射面の副走査方向のパワーをΦ２、第２走査レンズの入射面の副走査方向のパワーをΦ３とすると、それぞれのパワーは負のパワーであるとともに、｜Φ３｜≦｜Φ２｜≦｜Φ１｜となることが好ましい。
【００１９】
また、本発明においては特に限定されないが、前記第１走査レンズ及び前記第２走査レンズのパワーはそれぞれ、光軸から主走査方向外側に向けて小さくなることが好ましい。
【００２０】
また、本発明においては特に限定されないが、前記光偏向手段によって偏向された光束を反射し、前記被走査面に導光する反射部材を備え、前記反射部材は前記第２走査レンズと前記被走査面との間に配置されることが好ましい。
【００２１】
（２）本発明はまた、電子写真プロセスを実行することによって画像を得る画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する装置として上述した光走査装置を用いた画像形成装置であることを主要な特徴とする。
【００２２】
本発明においては特に限定されないが、複数の感光体を備えたタンデム方式のカラー画像形成装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、走査レンズを光偏向器近くに配置しつつ副走査方向横倍率の低減を可能とすることで、走査光学系のレイアウト性に優れ、ビームスポット径のばらつきが少ない光走査装置およびそれを用いた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】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係る光走査装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１の光走査装置において２つの光源を光軸回りに回転させて設けた状態を示す概略図である。
【図３】図１の第１走査レンズの性質を示すグラフであり、（ａ）は主走査方向のパワーを、（ｂ）は副走査方向のパワーを、（ｃ）は主走査面形状を示している。
【図４】図１の第２走査レンズの性質を示すグラフであり、（ａ）は主走査方向のパワーを、（ｂ）は副走査方向のパワーを、（ｃ）は主走査面形状を示している。
【図５】図１の第１走査レンズ及び第２走査レンズにおける主走査方向の位置ごとの副走査方向のパワーを示すグラフである。
【図６】図１の走査光学系、及び、比較例の走査光学系のそれぞれにおける、ポリゴンミラーの取付位置のばらつきによる副走査像面湾曲量を示すグラフである。
【図７】図１の光走査装置により４つの感光体ドラムを同時に光走査する様子を示す概略図である。
【図８】本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［光走査装置］
以下、本発明に係る光走査装置の実施例について、図を用いて説明する。
【００２６】
図１に示すように、光走査装置１００は、光源１０と、図１において光源１０から左斜め下６０度の方向に順次配列された、カップリングレンズ１１、アパーチャ部材１２、線像形成レンズ１３、光偏向器としてのポリゴンミラー１５、ポリゴンミラー１５の＋Ｘ方向に順次配置された第１走査レンズ１６、第２走査レンズ１７、及び、防塵ガラス１８を備えた装置である。この光走査装置１００から発せられる光ビームが感光ドラム表面（以下、「被走査面」とも称する。）２０１に集光されることで、光走査が行われる。
【００２７】
なお、図１においては、ポリゴンミラー１５の回転によって走査される主走査方向をＹ軸方向とし、それと直交する副走査方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸及びＺ軸と直交し、かつ、ポリゴンミラー１５側から被走査面２０１側へと向かう方向をＸ軸方向とする。
【００２８】
光源１０は、発光点が３０μｍ間隔で２つ配置される波長６５９ｎｍの発光ダイオード（ＬＤ）アレイであり、発散角は、発光点を水平に並べた場合、横方向が１９ｄｅｇ（半値全角）、縦方向が９ｄｅｇ（半値全角）である。
【００２９】
２つの発光点が主走査方向において水平に並ぶように取り付けられている状態では、２つのビームが感光体像面上における副走査方向の同一位置に並んでしまう。そのため、副走査方向において所望のビームピッチを得るためには、光源を光軸まわりに回転調整し、２つの発光点の副走査方向における位置をずらす必要がある。本実施例における書込密度は１２００ｄｐｉであるが、その書き込み密度とするためには、感光体上での副走査方向のビームピッチが２１．１μｍになるように調整する必要がある。そこで、本実施例の光走査装置１００においては、光源を光軸周りに回転調整する図示せぬ機構が設けられていて、発光点が、主走査方向において水平な状態から７６．１５ｄｅｇ光軸周りに回転調整可能に取り付けられている（図２参照）。この角度に傾けることで、所望のビームピッチを得ることができる。
【００３０】
なお、本実施例では、高速高密度書込のため、複数ビームによる書込方式を採用しているものとして記載しているが、本発明においてはこのような態様に限られることはなく、発光点が１つの光学系であってもよい。
【００３１】
カップリングレンズ１１は、焦点距離が２７ｍｍであるガラス製（屈折率１．６９３５）のレンズであり、光源１０からの光ビームを射出側の焦点位置における光ビームの幅で略平行光束となるようにカップリングする。
【００３２】
アパーチャ部材１２は、Ｙ軸方向（主走査方向）の大きさが３．３４ｍｍ、Ｚ軸方向（副走査方向）の大きさが２．９０ｍｍの矩形状又は楕円形状の開口を有し、該開口中心がカップリングレンズ１１の焦点位置近傍に位置するように配置されている。
【００３３】
線像形成レンズ１３は、焦点距離が９３．３ｍｍであるガラス製（屈折率１．５１６８）のシリンドリカルレンズであり、アパーチャ部材１２を通過した光ビームを副走査方向にのみ収束させ、ポリゴンミラー１５の反射面近傍で主走査方向に長い線像を結像させる。
【００３４】
ポリゴンミラー１５は、光偏向器として機能する部材であり、Ｚ軸と垂直な平面における断面形状が、半径１６ｍｍの円が内接する正六角形となっている。このポリゴンミラー１５の６つの側面には偏向面が形成され、不図示の回転機構により、Ｚ軸に平行な軸回りに一定の角速度で回転している。これにより、ポリゴンミラー１５に入射した光ビームはＹ軸方向に偏向され、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７により被走査面２０１にビームスポットが形成され、このビームスポットの像面湾曲、波面収差、倍率誤差といった各種光学性能が補正される。
【００３５】
第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７は、光軸上の肉厚がそれぞれ９．８ｍｍ及び６．４ｍｍである樹脂製のレンズであり、屈折率がいずれも１．５３０となっている。本実施例に係る光走査装置１００は、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７の２枚の走査レンズを用いる構成であるため、１枚構成の走査レンズを用いた光走査装置と比較し、像面湾曲や波面収差の各種収差を効果的に補正することができるとともに、被走査面上におけるビームスポットを容易に小径化することができる。本実施例における第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７の形状やパワー等については後述する。第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７と、後述する感光体表面２０１との間には、防塵ガラス１８が設けられている。
【００３６】
防塵ガラス１８は光走査装置１００を塵から保護する機能を有する、屈折率１．５３０、肉厚１．９０ｍｍのガラス製の部材である。
【００３７】
上述した構成を備えた光走査装置１００から発せられる光ビームにより、予め一様に帯電された被走査面２０１の表面が光走査されることで、被走査面２０１の表面に静電潜像が形成される。
【００３８】
なお、本実施例の光走査装置１００においては、被走査面上でのビームスポット径が、主走査方向で４５μｍ、副走査方向で５０μｍとなるように設定されている。また、この範囲を走査するときのポリゴンミラー１５の回転角は３９．６度で、画角は７９．２度となっている。また、図１における点Ｏは、ポリゴンミラー１５の回転中心を通りＸ軸に平行な直線と感光ドラムの被走査面２０１とが交わる点を示している。
【００３９】
ここで、本実施例に係る光走査装置と、従来の光走査装置との違いについて説明する。上述したように、従来の光走査装置においては、折り返しミラーのレイアウトの自由度と、副走査方向横倍率の低減とを両立させることは困難であった。本実施例に係る光走査装置においては、各走査レンズをポリゴンミラー付近に設けることで折り返しミラー（不図示）のレイアウトの自由度を確保しつつ、各走査レンズの副走査方向のパワー配分を調整することにより副走査方向横倍率の低減を実現させ、この問題を解決している。本実施例に係る光走査装置１００のこれらの特徴について、以下に説明する。
【００４０】
まず、本実施例に係る光走査装置１００における各走査レンズの配置について説明する。
【００４１】
本実施例に係る光走査装置１００においては、第２走査レンズ１７は、その出射面がポリゴンミラー１５の偏向面と被走査面２０１との中点よりもポリゴンミラー１５側に位置するように設けられている。具体的には、ポリゴンミラー１５から被走査面２０１までの距離は２０９．４６ｍｍである一方、ポリゴンミラー１５から第２走査レンズ１７の出射面までの距離は６９．２３ｍｍとなっている。このように、ポリゴンミラーから被走査面までの距離の中点よりもポリゴンミラー側にすべての走査レンズが配置されている構成となっている。また、第１走査レンズ１６と第２走査レンズ１７とを含む走査光学系の副走査方向の像面側主点が、ポリゴンミラー１５の偏向面と被走査面２０１の中点よりも被走査面２０１側にある構成となっている。
【００４２】
このように構成することで、ポリゴンミラーと被走査面との中点よりも被走査面側の空間において、折り返しミラーを配置するための十分なスペースを確保することができ、折り返しミラーのレイアウトの自由度を高くすることができる。また、すべての走査レンズをポリゴンミラーに近づけることで、走査レンズの有効径を小さくすることができるため、光走査装置を小型化することが出来る。さらに、走査レンズの小型化により走査レンズの製造コストを低く抑えることができるため、光走査装置の製造コストも低く抑えることができる。
【００４３】
また、本実施例に係る光走査装置１００においては、ポリゴンミラー１５の偏向面から第１走査レンズ１６の入射面までの距離よりも、第１走査レンズ１６の出射面から第２走査レンズ１７の入射面までの距離の方が短くなっている。具体的には、ポリゴンミラー１５から第１走査レンズ１６までの距離が２５．１９ｍｍ、第１走査レンズ１６から第２走査レンズまでの距離が１６．３ｍｍとなっている。
【００４４】
第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７をポリゴンミラー１５から遠ざけるほど各レンズ１６、１７において主走査方向における光ビームが通る範囲が広くなり、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７を主走査方向に対して大型化させる必要が生じる。そのため、折り返しミラーのレイアウト性や光走査装置の省スペース性の向上のためには、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７をポリゴンミラー１５に近づけた方が有利となる。
【００４５】
しかし、ポリゴンミラー１５にこれらのレンズを近づけると、副走査横倍率が高くなってしまい、光源１０からポリゴンミラー１５までの光学系の各部材の寸法ばらつきや取付精度のばらつきに起因する像面位置ばらつきが大きくなってしまい、画質の劣化を招いてしまう。
【００４６】
そこで、本実施例においては、第２走査レンズ１７が、ポリゴンミラー１５と被走査面２０１との中点よりもポリゴンミラー１５側に配置されている。また、ポリゴンミラー１５から第１走査レンズ１６までの距離の方が、第１走査レンズ１６から第２走査レンズ１７までの距離よりも長い構成となっている。このような構成とすることで、副走査横倍率を低減できるレイアウトにしつつ、装置のコンパクト化を図ることが出来る。
【００４７】
次に、上述した各走査レンズの配置を採用したことによる副走査方向横倍率の増加を抑制するため、本実施例に係る光走査装置１００において用いられている各走査レンズのパワー及び形状について説明する。
【００４８】
第１走査レンズの光学面形状は、式１に示す関数で表わされる。
（式１）
【００４９】
第２走査レンズの光学面形状は、式２に示す関数で表わされる。
（式２）
【００５０】
なお、式１及び式２において、Ｙは光軸位置を原点とする主走査方向の座標、Ｒｍはレンズの曲率半径、ａ００、ａ０１、ａ０２、…は主走査形状の非球面係数、ＲＳ０は副走査方向の光軸上の曲率、そして、ｂ００、ｂ０１、ｂ０２、…は副走査形状の非球面係数を表している。
【００５１】
また、各係数の値は表１に示される通りである
（表１）
【００５２】
次に、各走査レンズの主走査方向及び副走査方向のパワー（焦点距離の逆数）と、主走査面形状について説明する。
【００５３】
第１走査レンズ１６の主走査方向におけるレンズ高さ毎のレンズのパワーの値は、図３（ａ）に示す値となっている。実線で示される曲線は入射面のパワーを示し、点線で示される曲線は出射面のパワーを示している。
【００５４】
第１走査レンズ１６の副走査方向におけるレンズ高さ毎のレンズのパワーの値は、図３（ｂ）に示す値となっている。実線で示される曲線は入射面のパワーを示し、点線で示される曲線は出射面のパワーを示している。
【００５５】
第１走査レンズ１６の主走査面形状は図３（ｃ）に示す形状になっていて、縦軸は光軸方向の座標Ｘ、横軸はレンズ高さを示している。なお、光軸とは、式（２）において、Ｙ＝０としたときに、副走査方向において中央の点を通る軸をいう。
【００５６】
第２走査レンズ１７の主走査方向におけるレンズ高さ毎のレンズのパワーの値は、図４（ａ）に示す値となっている。実線で示される曲線は入射面のパワーを示し、点線で示される曲線は出射面のパワーを示している。
【００５７】
第２走査レンズ１７の副走査方向におけるレンズ高さ毎のレンズのパワーの値は、図４（ｂ）に示す値となっている。実線で示される曲線は入射面のパワーを示し、点線で示される曲線は出射面のパワーを示している。
【００５８】
第２走査レンズ１７の主走査面形状は図４（ｃ）に示す形状となっていて、縦軸は光軸方向の座標Ｘ、横軸はレンズ高さを示している。
【００５９】
また、図１に示す光走査装置１００に含まれる各素子間の光学的距離及び各素子の光軸方向の大きさは表２に示される通りである。ここでの各素子間の光学的距離及び各素子の光軸方向の大きさとは、被走査面２０１の主走査方向の中心に到る光束の光路における距離である。
（表２）
【００６０】
また、光走査装置１００に含まれる光学系全系の副走査方向の横倍率は−５．９６倍であり、ポリゴンミラー１５よりも被走査面側にある光学系のみの副走査倍率は−１．４８倍となっている。
【００６１】
なお、前述のようにポリゴンミラー１５から第２走査レンズ１７の出射面までの距離は６９．２３ｍｍと短くなっているが、表１に示したような面形状にすることで、ポリゴンミラー１５から走査光学系の像面側主点までの距離が、１０７．６７ｍｍとなる。すなわち、走査光学系の像面側主点は、ポリゴンミラー１５から被走査面２０１までの中点（１０４．７３ｍｍ）よりも、被走査面２０１側に位置することになる。このような構成にすることで、走査光学系の副走査横倍率を−１．４８倍と、低倍率にすることが出来る。
【００６２】
第１走査レンズ１６と第２走査レンズ１７の位置ごとの副走査方向のパワーは、図５に示すようになっている。
【００６３】
副走査の像面側主点を被走査面に近い位置となる構成とする場合、第１走査レンズ１６と第２走査レンズ１７はそれぞれ凹パワーと凸パワーの面が設けられていて、各面に強いパワーを持たせる必要が生じる。そのため、第１走査レンズ１６と第２走査レンズ１７のパワーは大きくなり、これらのレンズの取付位置のばらつきがあると、副走査像面湾曲が生じ、副走査方向のビームスポット径のばらつきが生じてしまう。特に、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７の周辺部分においては、中央部分と比較して、取付位置のばらつきによる副走査方向のビームスポット径のばらつきがより顕著に表れてしまう。
【００６４】
そこで、図５に示すように、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７が、主走査方向における中央部分から外側に向けて副走査方向のパワーが小さくなるよう構成されることで、走査レンズの取付ばらつきの影響が低減される。
【００６５】
ここで、比較例として、図１と同じレイアウトで副走査方向の形状のみを変えた第１走査レンズと第２走査レンズについて、式１及び式２における各計数を表５に示す。
【００６６】
この比較例において用いられている第１走査レンズはメニスカス形状をしていて、この構成における副走査横倍率は−２．１６倍となっている。このように、本実施例と同じレイアウトでも、副走査方向の形状が変わることで、第１走査レンズの副走査横倍率も変わる。
【００６７】
本実施例の各走査レンズの構成（表１のレンズ面形状）と、比較例の各走査レンズの構成（表３のレンズ面形状）のそれぞれを採用した光走査装置における、ポリゴンミラーの取り付け位置のばらつきによる副走査像面湾曲量を図６に示す。実線は本実施例を、破線は比較例を示していて、ポリゴンミラーの取付位置が０．０５ｍｍだけ第１走査レンズの方に移動したときの被走査面上での各像高における副走査像面湾曲量をプロットしている。
（表３）
【００６８】
図６からわかるように、本実施例においては、副走査横倍率を低減することによって、部品の取り付け位置のばらつきによる像面湾曲量を少なくすることができる。
【００６９】
なお、本実施例に係る光走査装置１００は、複数の感光体ドラムを用いる態様においても好適に適用することができる。その例として、カラープリンタのような、各色に応じて４つの感光体ドラムを同時に書き込む装置に本実施例に係る光走査装置が用いられる場合について、図７を用いて説明する。
【００７０】
図７に示すように、ポリゴンミラー１５と折り返しミラー２０との間に、第１走査レンズ１６および第２走査レンズ１７を配置することで、折り返しミラーのレイアウトの自由度を確保することができる。
【００７１】
なお、本実施例ではポリゴンミラーを偏向手段として用いているが、本発明においては偏向手段として種々のものを採用することができる。例えば、偏向手段にマイクロミラーを用いた場合でも本発明の効果を奏することができる。
【００７２】
［画像形成装置］
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、図８を用いて説明する。
【００７３】
本実施例に係る画像形成装置３００は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であって、フルカラーの画像形成を行うことができるようになっている。画像形成装置３００は、プリンタ、ファクシミリとして用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。また、画像形成装置３００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙、封筒等を記録媒体として、これに画像形成を行なうことが可能である。
【００７４】
画像形成装置３００は、その主体をなす本体９９と、本体９９の上側に位置し原稿を読み取るスキャナとしての読取装置２１と、読取装置２１の上側に位置し原稿を積載され積載された原稿を読取装置２１に向けて送り出すＡＤＦといわれる自動原稿給紙装置２２と、本体９９の下部に位置する感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと、これらの感光体ドラムと中間転写ベルト２９との間に向けて搬送される記録媒体でありかつ転写媒体である転写紙Ｓを積載した給紙テーブルとしてのシート給送装置２３とを有している。
【００７５】
画像形成装置３００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解されたそれぞれの色に対応する画像を形成可能な潜像担持体であって表面が円筒状の光導電性感光体からなる感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを並設した、タンデム型の画像形成装置である。
【００７６】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは同一の径を有し、画像形成装置３００の本体９９の内部のほぼ中央部に配設された無端ベルトである中間転写ベルト２９の上側に、かつ、中間転写ベルト２９の外周面側、すなわち作像面側に、等間隔で並んでいる。感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、図８に矢印Ａ１で示す中間転写ベルト２９の移動方向に上記の順で並設されている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部としての画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋに設けられている。
【００７７】
転写ベルト２９は、その全層をゴム等の弾性部材を用いて構成した弾性ベルトである。転写ベルト２９は、単層の弾性ベルト、または、その一部を弾性部材とした弾性ベルトであっても良い。また、弾性部材としては、従来から用いられている、フッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等を用いても良い。
【００７８】
転写ベルト２９は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト２９に対しそれぞれ重畳転写され、その後、転写紙Ｓに一括転写されるようになっている。
【００７９】
転写ベルト２９に対する重畳転写では、まず、転写ベルト２９が矢印Ａ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに形成されたトナー像が、転写ベルト２９の同じ位置に重ねて転写される。この転写は、転写ベルト２９を挟んで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋのそれぞれに対向する位置に配設された、転写チャージャとしての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによる電圧印加によって行われる。また、転写は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと転写ベルト２９との対向位置である転写位置において、矢印Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００８０】
また、画像形成装置３００は、４つの画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの下方に対向して配設され、転写ベルト２９を備えた中間転写装置であるベルトユニットとしての転写ベルトユニット２９０と、転写ベルト２９に対向して配設されて転写ベルト２９に当接し、その当接位置において転写ベルト２９と同方向に回転する転写部材としての２次転写ローラ５とを有している。
【００８１】
また、画像形成装置３００は、転写ベルト２９に対向して配設され転写ベルト２９上をクリーニングする図示しないクリーニング装置と、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋの上方に対向して配設された書き込み手段である光書き込み装置としての光走査装置１００とを有している。
【００８２】
また、画像形成装置３００は、シート給送装置２３から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルト２９と２次転写ローラ５の間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対１３０と、転写紙Ｓの先端がレジストローラ対１３０に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００８３】
また、画像形成装置３００は、転写ベルト２９にトナー像が転写された後、図８に示す矢印Ｃ１の方向に搬送されて進入してきた転写紙Ｓに同トナー像を定着させる定着装置６と、定着装置６を経た転写紙Ｓを本体９９の外部に排出する排紙ローラ７と、本体９９の上部に配設され排紙ローラ７により本体９９の外部に排出された転写紙Ｓを積載する排紙トレイ１７０とを有している。
【００８４】
また、画像形成装置３００は、図示しないＣＰＵ、メモリ等を備え、光走査装置１００の駆動制御など、画像形成装置３００の各構成を統括しその動作全般を制御する制御手段４０と、画像形成装置３００にネットワーク４２を通じて接続されるパーソナルコンピュータ等の上位装置等との双方向通信を制御する通信制御装置４１と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを充填された図示しないトナーボトルとを有している。
【００８５】
また、画像形成装置３００は、排紙トレイ１７０が本体９９の上方でかつ読取装置２１の下側に位置した胴内排紙型の画像形成装置である。排紙トレイ１７０上に積載された転写紙Ｓは、図８において左方に対応する矢印Ｄ１の方向の下流側に取り出されるようになっている。
【００８６】
転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト２９の他に、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋと、中間転写ベルト２９が巻き掛けられた駆動ローラ７２と、２次転写対向ローラとしての転写入口ローラ７３および従動ローラであるテンションローラ７４とを有している。駆動ローラ７２は、図示しない駆動源としてのモータの駆動により回転駆動され、これによって、転写ベルト２９が矢印Ａ１方向に回転駆動される。
【００８７】
定着装置６は、熱源を内部に有する定着ローラ６２と、定着ローラ６２に圧接された加圧ローラ６３とを有しており、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ローラ６２と加圧ローラ６３との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Ｓの表面に定着するようになっている。
【００８８】
光走査装置１００は、上述した実施例に係る光走査装置と同じものであり、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面である被走査面をそれぞれ走査して露光し、静電潜像を形成するため、画像信号に基づくレーザー光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを発する。レーザー光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、形成すべき画像に対応した電子情報が光情報に変換されたものであり、光走査装置１００により、かかる光情報が感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に潜像として固定される。
【００８９】
また、光走査装置１００は、本体９９に対し着脱自在となっており、離脱時には、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋにそれぞれ備えられた後述するプロセスカートリッジをそれぞれ独立で本体９９から上方に取り出せるようになっている。
【００９０】
シート給送装置２３は、転写紙Ｓを積載した給紙トレイ２３０と、給紙トレイ２３０上に積載された転写紙Ｓを送り出す給紙コロ２４０とを有している。
【００９１】
読取装置２１は、本体９９の上方に位置し、図８に示す画像形成装置３００の矢印Ｄ１の方向の上流側端部に配設された軸２４により本体９９に回動自在に一体化され本体９９に対して開閉可能となっている。
【００９２】
読取装置２１は、矢印Ｄ１の方向の下流側端部に、読取装置２１を本体９９に対して開くときに把持するための把持部２５を有している。読取装置２１は、軸２４を中心に回動自在であって、把持部２５を把持して上方に回動させることで本体９９に対して開く。本体９９に対する読取装置２１の開放角度はほぼ９０度であり、本体９９内部へのアクセス、読取装置２１を閉じる作業等が容易となっている。
【００９３】
読取装置２１は、原稿を載置するコンタクトガラス２１ａ、コンタクトガラス２１ａに載置された原稿に光を照射する図示しない光源、光源から原稿に照射され反射された光を反射する図示しない第１の反射体を備え図１５における左右方向に走行する第１走行体２１ｂ、第１走行体２１ｂの反射体によって反射された光を反射する図示しない第２の反射体を備えた第２走行体２１ｃ、第２走行体２１ｃからの光を結像するための結像レンズ２１ｄ、結像レンズ２１ｄを経た光を受け原稿の内容を読み取る読み取りセンサ２１ｅ等を備えている。
【００９４】
自動原稿給紙装置２２は、読取装置２１の上方に位置し、画像形成装置３００の矢印Ｄ１方向上流側端部に配設された軸２６により読取装置２１に回動自在に一体化され読取装置２１に対して開閉可能に備えられている。
【００９５】
自動原稿給紙装置２２は、矢印Ｄ１方向下流側端部に、自動原稿給紙装置２２を読取装置２１に対して開くときに把持するための把持部２７を有している。自動原稿給紙装置２２は、軸２６を中心に回動自在であって、把持部２７を把持して上方に回動させることで読取装置２１に対して開き、コンタクトガラス２１ａを露出させる。
【００９６】
自動原稿給紙装置２２は原稿を載置する原稿台２２ａと、原稿台２２ａに載置された原稿を給送する図示しないモータ等を備えた駆動部とを有している。画像形成装置３００を用いて複写を行うときには、原稿を自動原稿給送装置２２の原稿台２２ａにセットするか、または自動原稿給送装置２２を上方に向けて回動して手動でコンタクトガラス２１ａ上に原稿を載置してから自動原稿給送装置２２を閉じて原稿をコンタクトガラス２１ａに押圧してセットする。読取装置２１に対する自動原稿給紙装置２２の開放角度はほぼ９０度であり、コンタクトガラス２１ａ上に原稿を載置する作業、コンタクトガラス２１ａのメンテナンス作業等が容易となっている。
【００９７】
図８を参照して、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋについて、そのうちの一つの、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、画像ステーション６０Ｙの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、また詳細な説明については適宜省略することとする。符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが付されたものはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示す。
【００９８】
感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、時計方向である回転方向Ｂ１に沿って、１次転写ローラ１２Ｙと、感光体ドラム２０Ｙをクリーニングするためのクリーニング装置７０Ｙと、感光体ドラム２０Ｙを高圧に帯電するための帯電装置３０Ｙと、感光体ドラム２０Ｙを現像するための現像装置５０Ｙとを有している。現像装置５２Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに対向する位置に配設された現像ローラ５１Ｙを有している。
【００９９】
感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置７０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置５２Ｙとは一体化されており、プロセスカートリッジを構成している。プロセスカートリッジは本体９９に対して着脱自在となっている。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことができるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
【０１００】
以上のような構成により、感光体ドラム２０Ｙは、図８に示す矢印Ｂ１方向への回転に伴い、帯電装置３０Ｙにより表面を一様に帯電され、光走査装置８からのビームＬＹの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成される。この静電潜像の形成は、ビームＬＹが、紙面垂直方向である主走査方向に走査するとともに、感光体ドラム２０Ｙの矢印Ｂ１方向への回転により、感光体ドラム２０Ｙの円周方向である副走査方向へも走査することによって行われる。
【０１０１】
このようにして形成された静電潜像には、現像装置５０Ｙにより供給される帯電したイエロー色のトナーが付着し、イエロー色に現像されて顕像化され、現像により得られたイエロー色の可視画像たるトナー像は、１次転写ローラ１２Ｙにより矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト２９に１次転写され、転写後に残留したトナー等の異物はクリーニング装置７０Ｙにより掻き取り除去され備蓄されて、感光体ドラム２０Ｙは、帯電装置３０Ｙによる次の帯電に供される。
【０１０２】
他の感光体ドラム２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、１次転写ローラ１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋにより、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルト２９上の同じ位置に順次１次転写される。
【０１０３】
転写ベルト２９上に重ね合わされたトナー像は、転写ベルト２９の矢印Ａ１方向の回転に伴い、２次転写ローラ５との対向位置である転写部まで移動し、この転写部において転写紙Ｓに２次転写される。
【０１０４】
転写紙Ｓは、シート給送装置２３から繰り出されるとともに、センサによる検出信号に基づき、レジストローラ対１３０によって、転写ベルト２９上のトナー像の先端部が２次転写ローラ５に対向するタイミングで転写ベルト２９と２次転写ローラ５との間に搬送される。
【０１０５】
転写紙Ｓは、その表面にすべての色のトナー像が一括転写されると、矢印Ｃ１方向に搬送されて定着装置６に進入し、定着ローラ６２と加圧ローラ６３との間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着される。この定着処理により、転写紙Ｓ上にカラー画像が形成される。
【０１０６】
定着装置６を通過した定着済みの転写紙Ｓは、排紙ローラ７を経て、排紙トレイ１７０上に排出される。一方、２次転写を終えた中間転写ベルト２９は、クリーニング装置によってクリーニングされ、次の１次転写が可能な状態となる。
【０１０７】
本実施例の画像形成装置においては、露光プロセスを実行する装置として上述した本発明に係る光走査装置が用いられている。
【０１０８】
この光走査装置は、折り返しミラーのレイアウト性に影響を与えることなく、寸法のばらつきや取付位置のばらつきによる被走査面上でのビームスポット径のばらつきを抑制することができるとともに、小型で、高品質の画像を得ることができるようになっている。そのため、その光走査装置を採用した本実施例の画像形成装置も小型で、高品質の画像を得ることができるようになっている。
【符号の説明】
【０１０９】
６ 定着装置
１０ 光源
１１ カップリングレンズ
１２ アパーチャ部材
１３ 線像形成レンズ
１５ ポリゴンミラー
１６ 第１走査レンズ
１７ 第２走査レンズ
１８ 防塵レンズ
２０ 折り返しミラー
２９ 中間転写ベルト
３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ 帯電装置
５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ 現像ローラ
５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋ 現像装置
６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ 画像ステーション
６２ 定着ローラ
６３ 加圧ローラ
７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ クリーニング装置
９９ 本体
１００ 光走査装置
２０１ 感光体ドラム
２９０ 転写ベルトユニット
３００ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１０】
【特許文献１】特開２００１−２９６４９１号公報
【特許文献２】特開２００４−０８６０１９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光ビームを主走査方向に走査するための光偏向手段と、
前記光偏向手段によって走査された光ビームを被走査面に集光するために、第１走査レンズと第２走査レンズを有する走査光学系と、
を備えた光走査装置において、
被走査面の主走査方向の中心に到る光束の光路における距離に関し、
前記光偏向手段の偏向面から第１走査レンズの入射面までの距離よりも、第１走査レンズの出射面から第２走査レンズの入射面までの距離が短く、
前記第２走査レンズの出射面は前記偏向面と前記被走査面との中点よりも前記偏向面側にあり、
前記走査光学系の副走査方向の像面側主点は、前記偏向面と被走査面との中点よりも被走査面側にあることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記第１走査レンズの副走査方向のパワーは全像高に亘って凹パワーであり、前記第２走査レンズの副走査方向のパワーは全像高に亘って凸パワーである請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記第１走査レンズの副走査形状は全像高に亘って両凹の形状からなり、前記第２走査レンズの副走査形状は全像高に亘って前記偏向器に凹面を向けたメニスカス形状である請求項１又は２記載の光走査装置。
【請求項４】
上記第１走査レンズの入射面の副走査方向のパワーをΦ１、第１走査レンズの出射面の副走査方向のパワーをΦ２、第２走査レンズの入射面の副走査方向のパワーをΦ３とすると、それぞれのパワーは負のパワーであるとともに、
｜Φ３｜≦｜Φ２｜≦｜Φ１｜
となる請求項３記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１走査レンズ及び前記第２走査レンズのパワーはそれぞれ、光軸から主走査方向外側に向けて小さくなる請求項１乃至４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光偏向手段によって偏向された光束を反射し、前記被走査面に導光する反射部材を備え、前記反射部材は前記第２走査レンズと前記被走査面との間に配置される請求項１乃至５のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
電子写真プロセスを実行することによって画像を得る画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する装置として請求項１乃至６のいずれかに記載の光走査装置を用いた画像形成装置。
【請求項８】
複数の感光体を備えたタンデム方式のカラー画像形成装置である請求項７記載の画像形成装置。
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光ビームを主走査方向に走査するための光偏向手段と、
前記光偏向手段によって走査された光ビームを被走査面に集光するために、第１走査レンズと第２走査レンズを有する走査光学系と、
を備えた光走査装置において、
被走査面の主走査方向の中心に到る光束の光路における距離に関し、
前記光偏向手段の偏向面から第１走査レンズの入射面までの距離よりも、第１走査レンズの出射面から第２走査レンズの入射面までの距離が短く、
前記第２走査レンズの出射面は前記偏向面と前記被走査面との中点よりも前記偏向面側にあり、
前記走査光学系の副走査方向の像面側主点は、前記偏向面と被走査面との中点よりも被走査面側にあることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記第１走査レンズの副走査方向のパワーは全像高に亘って凹パワーであり、前記第２走査レンズの副走査方向のパワーは全像高に亘って凸パワーである請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記第１走査レンズの副走査形状は全像高に亘って両凹の形状からなり、前記第２走査レンズの副走査形状は全像高に亘って前記偏向器に凹面を向けたメニスカス形状である請求項１又は２記載の光走査装置。
【請求項４】
上記第１走査レンズの入射面の副走査方向のパワーをΦ１、第１走査レンズの出射面の副走査方向のパワーをΦ２、第２走査レンズの入射面の副走査方向のパワーをΦ３とすると、それぞれのパワーは負のパワーであるとともに、
｜Φ３｜≦｜Φ２｜≦｜Φ１｜
となる請求項３記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１走査レンズ及び前記第２走査レンズのパワーはそれぞれ、光軸から主走査方向外側に向けて小さくなる請求項１乃至４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光偏向手段によって偏向された光束を反射し、前記被走査面に導光する反射部材を備え、前記反射部材は前記第２走査レンズと前記被走査面との間に配置される請求項１乃至５のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
電子写真プロセスを実行することによって画像を得る画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する装置として請求項１乃至６のいずれかに記載の光走査装置を用いた画像形成装置。
【請求項８】
複数の感光体を備えたタンデム方式のカラー画像形成装置である請求項７記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−３９４７６（Ｐ２０１１−３９４７６Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２５５（Ｐ２０１０−１１２５５）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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