JP2003075754A - 光走査装置及びこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 並行処理システムを実現するための書き込み
光学系における小型化と低コスト化を可能とする光走査
装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。 【解決手段】 光ビームを出射する光源装置（１）と、
複数の偏向面を有し回転する偏向装置（３）と、光源装
置から出射された光ビームのビーム形状を整形し偏光装
置へ導く導光素子群（２）と、偏光装置により偏光され
た光ビームを被走査面上に導き結像する導光及び結像素
子群（４、５）からなる光走査装置において、光源素子
からの光ビームを、複数の領域に分割して走査する構成
を有する光走査装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸ等の静電潜像を形成するためのレーザ光の光
走査装置に関する、及びこの光走査装置を備える画像形
成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の画像形成装置において、パソ
コンの普及に伴いトレンドがモノクロ出力からカラー出
力に移行するに従い、小型で高速な画像形成装置の需要
が高くなっている。代表的な静電複写システムのカラー
複写機の画像は、イエロー・マゼンダ・シアン・ブラッ
ク等の各色トナーを合成することにより形成されてお
り、各色の画像形成を時系列処理するか並行処理するか
が、画像形成装置のシステムを大きく左右する。画像形
成装置の性能の中で、出力枚数能力（例えば１分間あた
りのＡ４サイズの出力枚数）の上限にかぎって検証する
と、時系列処理システムより並行処理システムの方が高
い値を示すのは周知のことである。要するに、市場では
小型で低コストの並行処理システムを搭載した画像形成
装置が要望されている。並行処理システムの画像形成装
置では、複数の潜像を同時に処理する必要があるので、
書き込み装置も潜像を形成する並行処理数と同じだけ必
要となる重要なユニットとなる。通常、潜像形成装置個
々に書き込み装置を備えた構成で小型化を実現するため
には、ＬＤＡ（レイザーダイオードアレー）を採用する
のが一般的であるが、発光素子の性能（画素密度、階調
性）によりコスト下限に限界があり、素子そのもののコ
ストが大きいという問題がある。更に素子と素子の間の
つなぎ目精度を出すための設備コストが必要になるとい
う問題がある。また、焦点深度が浅い為に被画像形成面
との位置精度を保つ構成が必要であるという問題があ
る。

【０００３】また、ＬＤを用いた書き込み装置は、用い
る発光素子の製品分野が広く（ＬＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、
ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ）発光素子のそのものは低コスト化
が進んでいる。基本的な機能をもち合わせた書き込み装
置のコストを比較してもＬＤＡ光学装置より低コストを
実現している。しかし、発光素子を備えた光源装置や光
ビームを走査する偏向装置や光学レンズはその中でもコ
ストを左右する重要なキーパーツであり、これらのキー
パーツの低コスト化が問題となる。更にこれらキーパー
ツを構成するためのスペースも小型化を推進する上での
問題となる。

【０００４】これらの問題に対して、例えば、特開平１
１−２４９０４２号公報では、偏向装置及び光源装置の
集約化を偏向装置の構成により実現している光走査装置
が開示されている。しかし、偏向装置の特性上偏向面が
１つに限定されている。更に、偏向装置の特性上回転中
心以外のビームは高さ方向の変動が発生するため、発光
素子を複数化できないために、高速化に向いていない。

【０００５】また、例えば、特開２０００−２１４４０
１号公報では、複数の領域に分割する発明は、角度を切
り換えることを特徴とした走査光学系の１形態として、
領域を分割して複数の被走査領域に走査する走査光学装
置が開示されている。この走査光学装置では、異なる領
域を複数の被走査領域に走査するため切替手段を省けた
構成となる点がコスト・構成的にも有効である。しか
し、複数のシングルビームで各々の被走査領域に走査す
ることで、光学素子（ｆθやシンドリカルレンズ・ポリ
ゴンミラー）の簡素化をはかることができるが、現在の
高速機種の要求に対する低コスト化のなかで、ポリゴン
ミラーの高回転化とＬＤ駆動周波数の高周波数化に対し
てはマルチビーム化の方がは有効な手段である。また、
特開２０００−２１４４０１号公報に開示された走査光
学装置では、レーザ光の角度を切り換える手段は６００
ｄｐｉ、２５０００ｒｐｍとして実用上問題ないと記載
されているが、１２００ｄｐｉの高密度化もしくは今後
の高線速化の要求に対しては問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記開示されている技術内容に鑑みてなされたものであ
り、並行処理システムを実現するための書き込み光学系
における小型化と低コスト化を可能とする光走査装置及
びそれを備えた画像形成装置を提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、 光ビームを出射する光
源装置と、 複数の偏向面を有し回転する偏向装置と、
光源装置から出射された光ビームのビーム形状を整形
し偏光装置へ導く導光素子群と、 偏光装置により偏光
された光ビームを被走査面上に導き結像する導光及び結
像素子群からなる光走査装置において、 光源素子から
の光ビームを、複数の領域に分割して走査する構成を有
する 光走査装置である。請求項２に記載の発明は、
請求項１の光走査装置において、 被走査面上に結像す
る光ビームが複数のビームで構成される 光走査装置で
ある。請求項３に記載の発明は、 請求項２の光走査装
置において、 単一の発光素子を組み合わせて複数のビ
ームを構成する 光走査装置である。請求項４に記載の
発明は、 請求項１ないし３の光走査装置において、
分割されて走査する光ビームの分割前にｆθ補正を実施
する 光走査装置である。請求項５に記載の発明は、
請求項４の光走査装置において、 ｆθミラーを使用す
る 光走査装置である。

【０００８】請求項６に記載の発明は、 静電潜像を形
成する像担持体と、 静電潜像を顕像化する現像装置
と、 像担持体上のトナー像を転写紙に転写する転写装
置を有する画像形成ユニットを複数配置するタンデム型
の画像形成装置において、請求項１ないし５に記載の光
走査装置を備える 画像形成装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の光走査装置（２
０）の一実施形態を示す概略斜視図である。図示されて
いないＬＤ駆動制御装置により駆動される光源装置（以
下、「ＬＤユニット」と記す。）（１）は、画像信号に
応じて変調されたレーザー光を出射し、平行光を出射す
る為のコリメートレンズを備えている。コリメートレン
ズにより平行光とされたビームは、シンドリカルレンズ
（２）を経て偏向装置（３）に入射する。偏向装置
（３）で偏向・走査されたレーザー光は、第１の領域に
おいて、ｆθレンズ（１１）によって等角速度走査光か
ら等速度走査光に偏光され、折り返しミラー（５）によ
って被走査画像領域外に設けられた走査タイミング検出
手段である同期検知装置（７）及び被走査体（９）に導
かれる。これにより被走査体（９）である感光体上に静
電潜像を形成することができる。また、第２の領域にお
いて、折り返しミラー（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を経
てｆθレンズ（１０）によって等角速度走査光から等速
度走査光に偏光され、折り返しミラー（４ｅ）によって
被走査画像領域外に設けられた走査タイミング検出手段
である同期検知装置（６）及び被走査体（８）に導かれ
る。これにより、同様に、被走査体（８）である感光体
上に静電潜像を形成することができる。

【００１０】ここで、同期検知装置（６、７）にて、偏
向装置（３）からの偏向を検出し、感光体に対する走査
毎の走査開始位置は常に一定になるように制御されてお
り、画像処理部からの画像情報に基づいて、タイミング
を計りながら、レーザー光を感光体（８、９）に向かっ
て走査する。図２は、第１及び第２の領域にレーザー光
を同期させるためのタイミングチャートを示している。
これにより、同一の光源装置（１）と偏向装置（３）に
集約されることにより、コストメリットが大きいだけで
なく、スペースも大幅に小さくでき、画像形成装置も小
型化することができる。特に、高速化に伴い、偏向装置
（３）の高性能化するために、玉軸受けから高速回転用
の空気軸受けにしなければならないが、用いる個数を減
らすことで、低コスト化を実現することができる。ま
た、光源装置（１）の多ビーム化（ＬＤＡ・集約型）さ
れたシステムにおいても、偏向装置（３）及び光源装置
（１）の占めるコスト比率が高いため、用いる個数を減
らす効果が大きい。

【００１１】ここで、この光源装置であるＬＤユニット
（１）はアレー構成で複数のレーザー光を出射すること
で、複数ラインの同時走査ラインを実現できる。また、
単一のＬＤと光学素子を組み合わせて複数のレーザー光
を出射するものを用いることにより一度の走査での複数
ラインの同時走査ラインを実現できる。特に、光源装置
（１）にＬＤＡを用いるのが構成上もシンプルで小型が
はかれるが、汎用性の高い単一のＬＤを用いて組み合わ
せた集約型の光源装置（１）の方が低コスト化がはかれ
る。組合せ方としては、プリズム等で光学的に合成する
ものと、互いの発光素子の傾きを平行でなく傾きをもた
せて被走査面上で必要となるピッチになるように構成さ
れたものが一般的である。

【００１２】（第２の実施形態）図３は、本発明の光走
査装置（２０）の他の実施形態を示す概略斜視図であ
る。図１の概略斜視図と比較して、ｆθレンズ（１２）
が第１と第２の双方の領域に共通で用いる。さらに、ｆ
θレンズ（１２）を集約することによりコストの低減及
びスペースも大幅に小さくでき、画像形成装置も小型化
することができる。さらに、用いる個数を減らすこと
で、低コスト化を実現することができる。

【００１３】（第３の実施形態）図４は、本発明の光走
査装置（２０）の一実施形態を示す概略斜視図である。
図１の概略斜視図と比較して、ｆθミラー（１３、１
４）が第１と第２のそれぞれの領域で用いられている。
ここで、ｆθレンズ（１２）のかわりにｆθミラー（１
３、１４）を用いることにより、コストの低減及びスペ
ースも大幅に小さくでき、画像形成装置も小型化するこ
とができる。さらに、用いる個数を減らすことで、低コ
スト化を実現することができる。

【００１４】以上の図１〜３の実施形態では、２つの領
域に分割したものである。これを同様に３つ以上に分割
した構成も容易である。

【００１５】図５は、本発明の光走査装置（２０）を備
えるカラー画像形成装置の構成を示す概略図である。画
像形成装置の主要な本体（１００）は従来公知の電子写
真方式によるカラー画像形成を行うための、画像書込
部、画像形成部（１３０）、給紙部（１４０）等から構
成されている。画像信号を元に画像処理部で画像処理し
て画像形成用のブラック、イエロー、マゼンタ、シアン
の各色信号に変換し、画像書込部に送信する。画像書込
部（図示せず）は、例えば、レーザ光の光源装置と、回
転多面鏡等の偏向装置と、走査結像光学系装置と、ミラ
ー群とからなる光走査装置（２０）であり、各色信号に
対応したレーザー光を発光し、画像形成部（１３０）の
各色毎に設けられた感光体ドラム（２１０）に各色信号
に応じた画像書込を行う。このときに、２の光走査装置
（２０）でそれぞれが、第１と第２の領域を書き込むこ
ともできるし、１の光走査装置（２０）で４つの領域を
書き込むこともできる。

【００１６】画像形成部（１３０）はブラック用、イエ
ロー用、マゼンタ用、シアン用の各感光体ドラム（２１
０）を備え、この各色用の画像形成体には通常ＯＰＣ感
光体が用いられる。各感光体ドラム（２１０）の周囲に
は、帯電装置（１２０）、書込部からのレーザ光の露光
部、黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色用の現像装
置（２００）、一次転写装置（２３０）、クリーニング
装置（３００）、除電装置等が配設されている。尚、現
像装置（２００）には２成分磁気ブラシ現像方式を用い
ている。中間転写ベルト（２２０）は各感光体ドラム
（２１０）と一次転写装置（２３０）の間に介在し、こ
の間に各感光体ドラム（２１０）から各色のトナー像が
順次重ね合わせて転写され、感光体ドラム（２１０）上
のトナー像を坦持する。そして転写材は給紙部（１４
０）から給紙された後、レジスト（２８０）を介して二
次転写ベルト（２９０）に坦持され、中間転写ベルト
（２２０）と二次転写ベルト（２９０）が接触するとこ
ろで転写材に転写され、カラー画像形成が行われる。そ
して、画像転写後の転写材は二次転写ベルト（２９０）
で定着装置（１５０）に搬送され、定着装置（１５０）
で画像が定着され、カラー画像が得られる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光走査装
置では、光源素子からの光ビームを、複数の領域に分割
して走査する構成を有することにより、同一の光源装置
と偏向装置に集約されることにより、コストメリットが
大きいだけでなく、スペースも大幅に小さくできる。さ
らに、この光走査装置により、並行処理システムである
タンデム方式のカラー画像形成装置の低コスト化と小型
化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査装置の一実施形態を示す概略斜
視図である。

【図２】第１及び第２の領域にレーザー光を同期させる
ためのタイミングチャートを示している。

【図３】本発明の光走査装置の他の実施形態を示す概略
斜視図である。

【図４】本発明の光走査装置の一実施形態を示す概略斜
視図である。

【図５】本発明の光走査装置を備えるカラー画像形成装
置の構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１ ＬＤユニット ２ シリンドリカルレンズ ３ 偏向装置（ポリゴンミラー） ４、５ 折り返しミラー ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ 折り返しミラー ６、７ 同期検知装置 ８、９ 被走査体（感光体） １０、１１、１２ ｆθレンズ １３、１４ ｆθミラー ２０ 光走査装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源装置と、 複数の偏向面を有し回転する偏向装置と、 光源装置から出射された光ビームのビーム形状を整形し
   偏光装置へ導く導光素子群と、 偏光装置により偏光された光ビームを被走査面上に導き
   結像する導光及び結像素子群からなる光走査装置におい
   て、 光源素子からの光ビームを、複数の領域に分割して走査
   する構成を有することを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 請求項１の光走査装置において、 被走査面上に結像する光ビームが複数のビームで構成さ
   れることを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】 請求項２の光走査装置において、 単一の発光素子を組み合わせて複数のビームを構成する
   ことを特徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の光走査装置におい
   て、 分割されて走査する光ビームの分割前にｆθ補正を実施
   することを特徴とする光走査装置。
5. 【請求項５】 請求項４の光走査装置において、 ｆθミラーを使用することを特徴とする光走査装置。
6. 【請求項６】 静電潜像を形成する像担持体と、 静電潜像を顕像化する現像装置と、 像担持体上のトナー像を転写紙に転写する転写装置を有
   する画像形成ユニットを複数配置するタンデム型の画像
   形成装置において、 請求項１ないし５に記載の光走査装置を備えることを特
   徴とする画像形成装置。