JP2006171317A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高価な光学部品を使用することなく複数の光ビームを同時に平行走査させること、及び、装置全体を大型化することなく複数の光ビームの共通走査領域において良好な光学特性を得ることを目的とする。
【解決手段】 複数の光源２０ａ，２０ｂと、偏向器１０と、整形結像手段とが備えられている光走査装置１において、複数の光源２０ａ，２０ｂと偏向器１０との間の光路中に、複数の光ビームの光路をそれぞれ屈折させる屈折光学素子１２を配設し、複数の光源２０ａ，２０ｂからそれぞれ放射された複数の光ビームを、互いに所定の開き角γをもって屈折光学素子１２にそれぞれ入射させ、屈折光学素子１２の屈折作用によってそれぞれ屈折させて、屈折光学素子１２に入射する光ビームの開き角γよりも小さい開き角αをもって偏向器１０の偏向面１０ａに照射させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザプリンタやレーザ複写機等の画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。特に、複数のビームを、感光ドラム等の被走査媒体上に、主走査方向に同時走査させる光走査装置に関する。

記録速度の高速化や高解像度化を実現するには、光走査装置内のポリゴンミラーを高速回転させればよいが、高速回転を可能とするためには、ポリゴンミラーに空気軸受け等を使用する必要があり、コストが増大するという問題がある。また、ポリゴンミラーを高速回転させると、高速回転に伴う騒音（風切音）が発生するとともに、消費電力の増大に伴う発熱が生じるという問題がある。

そこで、従来、ポリゴンミラーの回転速度を上げることなく、記録速度の高速化や高解像度化を実現する技術として、複数ビームを同時に偏向走査させるマルチビーム走査方式が知られている。この種の装置としては、発光部が複数個備えられた半導体レーザ（熱源）を使用して複数本の走査線を同時に走査させる装置（例えば、特許文献１参照。）や、個々の半導体レーザから射出された各ビームを偏向プリズムやハーフミラー等で合成した後、副走査方向に列状に揃えて走査させる装置がある。

上記したマルチビーム走査方式の光走査装置には、副走査方向の走査線ピッチを調整するための調整手段が必要となる。
例えば、複数の半導体レーザからそれぞれ放射される光ビームの各光路中にコリメータレンズおよびシリンドリカルレンズをそれぞれ配置し、各光ビームの交差位置にビーム合成プリズムして各光ビームを合成する光走査装置であって、シリンドリカルレンズとビーム合成プリズムとの間に副走査方向に回動可能な平行平面板を配置することで、副走査方向の走査線ピッチを調整する光走査装置がある（例えば、特許文献２，３参照。）
また、シリンドリカルレンズをポリゴンミラーとビーム合成プリズムとの間に配置するとともに、コリメータレンズとビーム合成プリズムとの間に調整用プリズムを配置し、この調整用プリズムを光軸方向に傾斜調節することで副走査方向の走査線ピッチを調整する光走査装置である（例えば、特許文献４参照。）。

しかし、上記した光走査装置では、偏向分離膜を有するプリズム（ビーム合成プリズム）と、入射光線に位相差を生じさせる波長板とを併用する構成であるため、高価な光学部品によってコストが増大する。そこで、近年では、高価な光学部品を用いることなくマルチビーム走査を可能にした光走査装置が提供されている（例えば、特許文献５，６参照）。図６に示すように、この光走査装置１０１は、ポリゴンミラー１１０に向けて放射される複数（図６では２本）の光ビームに開き角βを持たせる方式（異入射方式）のものであり、複数（図６では２つ）の光源１２０ａ，１２０ｂと、２つの光源１２０ａ，１２０ｂからそれぞれ放射される２本の光ビームの光路中にそれぞれ配置されたコリメータレンズ１０３ａ，１０３ｂ（平行化光学素子）と、コリメータレンズ１０３ａ，１０３ｂによって平行化された２本の光ビームの光路中に配置されたシリンドリカルレンズ１０６（結像光学素子）と、ポリゴンミラー１１０（偏向器）と、Ｆθレンズ１１１ａ，１１１ｂ（走査光学系）とを基本構成としている。２つの光源１２０ａ，１２０ｂは、２本の光ビームに開き角βを持たせるべく、ポリゴンミラー１１０と所定の離間距離をあけてそれぞれ配置されているとともに、互いに若干内向きにして配置されている。また、光源１２０ａ，１２０ｂは、主走査方向に延在する回転軸を中心に副走査方向に回動可能に設けられているため、光源１２０ａ，１２０ｂの傾きを調節することで、ポリゴンミラー１１０の偏向反射面上における光ビームの焦点位置を副走査方向に変位させることができ、これによって、像面上の走査線ピッチの調整することができる。
特開平７−２７９８８号公報 特開平７−４６３８５号公報 特開平２−１６６４１３号公報 特開平９−１３１９２０号公報 特開平９−１４６０２４号公報 特開２０００−２９２７２３号公報

しかしながら、上記した偏向プリズム等を使用する従来の光走査装置では、高価な光学部品によってコストが増大するだけでなく、２つの光ビームの平行光路上若しくは集束光路上の少なくとも一方に平行平面板や調整プリズムを配置することになるため、光学部品が更に増加し、コストが増大するという問題が存在する。また、平行平面板や調整プリズムを配置することで、半導体レーザからビーム合成プリズムまでの光路が長くなるため、光走査装置が大型化するという問題が存在する。さらに、従来の光走査装置に備えられた平行平面板や調整用プリズムは、光軸に直交する軸線を中心に回転されるため、平行平面板や調整用プリズムを微小に回動させただけでも、光ビームの副走査方向における走査位置が大幅に動くこととなるため、上記した従来の光走査装置では、走査線ピッチを微小に調整する場合には、平行平面板や調整用プリズムの回転を極めて微小且つ高精度に調節する必要があり、微小な走査線ピッチ調整を行うことが困難であるという問題が存在する。

また、上記した従来の異入射方式の光走査装置では、ポリゴンミラー１１０の偏向反射面に対する２つの光ビームの入射角度がそれぞれ異なり、各光ビームのサグ量が異なるため、２つの光ビームの開き角が大きいと、像面上で理想なスポット径が形成し難くなり、各光ビームの共通走査領域における良好な光学特性を得ることができない虞があるという問題が存在する。

また、異入射方式の光走査装置では、ポリゴンミラー１１０によって偏向される各光ビームの振り角度が異なるため、各光ビームの走査領域の重複部分が実際に使用される像面上の走査領域となる。像面上の走査領域は、２つの光ビームの開き角βが大きくなるにつれて狭くなるため、２つの光ビームの開き角βが大きい場合、所定幅の像面上の走査領域を確保するべく、ポリゴンミラー１１０の偏向反射面を相当に大きくする必要がある。ポリゴンミラー１１０の偏向反射面を大きくするということは、ポリゴンミラー１１０を大型化することになるため、複数の光ビームの開き角βが大きいほど、光走査装置１０１が大型化する。

したがって、ポリゴンミラー１１０を小型化するため、２本の光ビームの開き角βを小さくすることが望ましい。２本の光ビームの開き角βを小さくするべく、複数の光源１２０ａ，１２０ｂの間隔を狭めることは物理的限界がある。また、光源１２０ａ，１２０ｂとポリゴンミラー１１０との間の距離を長くすることで、２本の光ビームの開き角βを小さくすることが可能であるが、光走査装置１０１が大型化するという問題が存在する。また、光源１２０ａ，１２０ｂとポリゴンミラー１１０との間の距離を長くすると、光源１２０ａ，１２０ｂの傾きを微小に動かしただけでポリゴンミラー１１０の偏向反射面上の焦点位置が大きく変位するため、光源１２０ａ，１２０ｂの角度調節に高精度が要求され、微小な走査線ピッチ調整を行うことが難しくなるという問題が存在する。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、偏向プリズムや波長板等の高価な光学部品を使用することなく、複数の光ビームを同時に平行走査させることができる光走査装置を提供するとともに、装置全体を大型化することなく、複数の光ビームの共通走査領域において良好な光学特性を得ることができる光走査装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、平行平面板や調整プリズム等の光学部品を別個に設けることなく、複数の光ビームの走査線ピッチを調整することが可能な構成とすることで、光学部品数を低減させてコストダウンを図ることができる光走査装置を提供することを目的とし、さらに、微小な走査線ピッチの調整を容易に行うことができる光走査装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、光ビームをそれぞれ放射する複数の光源と、該光源から放射された光ビームをそれぞれ偏向させて被走査媒体上に平行走査させる偏向器と、光ビームを整形するとともに前記被走査媒体上に結像させる整形結像手段とが備えられている光走査装置において、前記複数の光源と前記偏向器との間の光路中には、複数の光ビームの光路をそれぞれ屈折させる屈折光学素子が配設されており、前記複数の光源からそれぞれ放射された複数の光ビームは、互いに所定の開き角をもって前記屈折光学素子にそれぞれ入射し、該屈折光学素子の屈折作用によってそれぞれ屈折し、前記屈折光学素子に入射する光ビームの前記開き角よりも小さい開き角をもって前記偏向器の偏向面に照射することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記複数の光源は、１つの保持部材にそれぞれ保持されて一体的に構成されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光走査装置において、走査する光ビームの主走査方向のずれを検知し、同期信号を発生する同期検知手段が備えられ、前記屈折光学素子は、該屈折光学素子から前記偏向器までの光学系光路方向に延在する回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記屈折光学素子の回転に伴う主走査方向の変位を前記同期検知手段によって補正することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の光走査装置において、走査する光ビームの主走査方向のずれを検知し、同期信号を発生する同期検知手段が備えられ、前記保持部材は、前記屈折光学素子から前記偏向器までの光学系光路方向に延在する回転軸を中心に回転可能に設けられ、前記保持部材の回転に伴う主走査方向の変位を前記同期検知手段によって補正することを特徴としている。

本発明に係る請求項１記載の光走査装置によれば、複数の光源と偏向器との間の光路中には屈折光学素子が配設され、複数の光源からそれぞれ放射された光ビームが、互いに所定の開き角をもって屈折光学素子にそれぞれ入射され、屈折光学素子の屈折作用によってそれぞれ屈折され、屈折光学素子に入射する光ビームの開き角よりも小さい開き角をもって偏向器の偏向面に照射されるため、複数の光源と偏向器との離間距離を短くしつつ、偏向器に照射する光ビームの開き角を小さくすることができる。これによって、偏向プリズムや波長板等の高価な光学部品を使用することなく、複数の光ビームを同時に平行走査させることができるとともに、装置全体を大型化することなく、複数の光ビームの共通走査領域において良好な光学特性を得ることができる。また、複数の光源と偏向器との離間距離を短くなると、光源の傾きに対する走査線位置の変位が小さくなり、走査線ピッチを容易に調整することができる。

また、請求項２記載の光走査装置によれば、複数の光源が１つの保持部材にそれぞれ保持されて一体的に構成されているため、各光源を保持する部位の熱膨張のばらつきが生じ難くなり、熱による光源相互間の位置ずれが軽減され、光ビームのずれを抑止することができる。

また、請求項３記載の光走査装置によれば、屈折光学素子が回転軸を中心に回転可能に設けられているため、屈折光学素子を回転させることで、屈折光学素子から射出する光ビームの方向を変更させることができ、被走査媒体上における副走査方向の走査線位置を調整することができる。さらに、屈折光学素子から偏向器までの光学系光路方向に延在する回転軸を中心に屈折光学素子を回転させているため、この回転に対する副走査方向の変位感度が緩くなり、副走査方向の微小な調整を容易に行うことができる。なお、屈折光学素子の回転に伴う主走査方向の変位を同期検知手段によって補正するため、光ビームを適正に走査させることができる。

また、請求項４記載の光走査装置によれば、保持部材が、屈折光学素子から偏向器までの光学系光路方向に延在する回転軸を中心に回転可能に設けられているため、保持部材を回転させることで光源から放射されて屈折光学素子に入射する光ビームの入射方向が変わり、屈折光学素子から射出する光ビームの方向を変更させることができ、被走査媒体上における副走査方向の走査線位置を調整することができる。さらに、光路方向に延在する回転軸を中心に保持部材を回転させているため、この回転に対する副走査方向の変位感度が緩くなり、副走査方向の微小な調整を容易に行うことができる。なお、保持部材の回転に伴う主走査方向の変位を同期検知手段によって補正するため、光ビームを適正に走査させることができる。

以下、本発明に係る光走査装置の実施の形態について、図面に基いて説明する。
なお、本実施の形態では、相対的な方向を簡潔に示すため、誤解の恐れのない場合には慣用により副走査方向、主走査方向を広義の意味で用いる。
すなわち、副走査方向は、感光体ドラム１７（被走査媒体）の表面上で走査線と直交する方向を意味する場合と、光路方向に直交する方向の一つであって光路に沿って走査線上に至るとき走査線と直交する方向を意味する場合とがある。
また、主走査方向は、走査線の方向を意味する場合と、光路方向に直交する方向において副走査方向と直交する方向を意味する場合と、光ビームが偏向される平面内で光学系の光軸と直交する方向を意味する場合とがある。

図１はレーザ走査ユニット１（光走査装置）の概略構成を表す図であり、図２はレーザ走査ユニット１の部分拡大図である。

図１，図２に示すように、レーザ走査ユニット１は、感光ドラム１７（被走査媒体）の表面上に所定形状に結像された２本の光ビームを同時に平行走査させる装置である。レーザ走査ユニット１の概略構成は、２つの光源２０ａ、２０ｂと、２つのコリメータレンズ３ａ、３ｂ（ビーム平行化光学素子）と、２つのコリメータホルダー５ａ，５ｂと、アパーチャ４（ビーム整形部材）と、プリズム１２（屈折光学素子）と、シリンドリカルレンズ６（結像光学素子）と、ポリゴンミラー１０（偏向器）と、第１，第２のＦθレンズ１１ａ，１１ｂ（走査光学系）と、同期センサユニット１９（同期検知手段）とからなっている。

なお、上記した２つのコリメータホルダー５ａ，５ｂ、アパーチャ４、シリンドリカルレンズ６およびＦθレンズ１１ａ，１１ｂによって、光ビームを整形するとともに感光ドラム１７上に結像させる整形結像手段が構成されている。

図３は光源２０ａ，２０ｂおよびコリメータレンズ３ａ、３ｂ、コリメータホルダー５ａ，５ｂ、アパーチャ４、プリズム１２を表す斜視図である。

図１，図２，図３に示すように、光源２０ａ，２０ｂの概略構成は、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂ（半導体レーザアレイ素子）と、２つのＬＤアレイ２Ａ，２Ｂをそれぞれ固定するベース２ａ（保持部材）と、図示せぬＬＤ駆動回路基板からなっている。２つの光源２０ａ、２０ｂは、互いに交差させる方向に向けて光ビームをそれぞれ放射するものであり、２つのＬＤアレイ２Ａ，２Ｂは、ポリゴンミラー１０による偏向前のマルチビーム光学系の基準光軸１６に対してそれぞれ同じ角度γ１，γ２を成して配置されており、２つの光源２０ａ、２０ｂから放射される光ビームは一定の開き角γを成している。なお、ここでいう基準光軸１６は、ポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａに入射させる光ビームの光軸の基準線であり、光源が一つの場合を仮定して、光ビームを所定の像面上に適正に走査させるために必要な光軸のことである。

また、ベース２ａは、熱に強い材質のものからなり、例えば金属製の部材である。また、ＬＤ駆動回路基板は、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂに電気的に接続されて外部から入力される信号に基いてＬＤアレイ２Ａ，２Ｂを変調駆動させるための回路が形成された基板である。

コリメータレンズ３ａ、３ｂは、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂから放射される光ビームを略平行化して平行光束とするレンズまたはレンズ群であり、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂの発光部の前方にそれぞれ配置されている。

コリメータホルダー５ａ，５ｂは、コリメータレンズ３ａ，３ｂを保持する部材であり、光源２０ａ，２０ｂからプリズム１２までの光路方向に延在する断面視形状円形の溝が形成された部材である。コリメータホルダー５ａ，５ｂの中間部には、コリメータレンズ３ａ，３ｂが嵌合されている。また、コリメータホルダー５ａ，５ｂは、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂをそれぞれ保持するベース２ａと一体的に形成されている。

アパーチャ４は、コリメータレンズ３ａ，３ｂから放出された平行光束の光ビームを所定光束径に整形するための板状の光規制部材であり、光源２０ａ，２０ｂからプリズム１２までの光路の光軸に直交させて配置され、２つのコリメータレンズ３ａ，３ｂに対向する位置にスリット４ａ（開口）がそれぞれ形成されたものである。本実施の形態では、主走査方向に長径の略楕円形のスリット４ａが形成されているとともに、コリメータレンズ３ａ，３ｂに対向するように屈曲されている金属板からなっている。アパーチャ４は、コリメータホルダー５ａ，５ｂの先端に付設されており、コリメータレンズ３ａ，３ｂと光源２０ａ，２０ｂとアパーチャ４とはユニット化されている。

プリズム１２は、入射された光ビームを屈折させて射出する光学部品であり、詳しくは、所定の開き角γをもってそれぞれ入射した２本の光ビームをそれぞれ屈折させ、入射時の開き角γよりも小さい開き角αをもたせてポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａにそれぞれ照射させるものである。具体的には、ポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａにそれぞれ照射される２本の光ビームの開き角αが０〜１０度の範囲になるように、２本の光ビームをそれぞれ屈折させるとともに内部で２本の光ビームを互いに交差させるプリズムである。プリズム１２は、基準光軸１６に対して直交する入射面１２ａと、光軸１６を中心に対称に配置された２つの射出面１２ｂ，１２ｃとによって三角柱状に形成されている。プリズム１２の入射面１２ａは、所定光束径にそれぞれ整形された平行光束の２本の光ビームが、互いに所定の開き角γをもってそれぞれ斜めに入射される共通入射面であり、プリズム１２の屈折作用により２本の光ビームをそれぞれ屈折させる面である。また、射出面１２ｂ，１２ｃは、プリズム１２内を透過する光ビームが射出される面であり、プリズム１２の屈折作用により光ビームをそれぞれ屈折させる面である。

プリズム１２は、プリズム１２からポリゴンミラー１０までの光学系光路方向に延在する回転軸１６´を中心に回転可能なプリズムホルダー１３によって保持されており、プリズム１２は回転軸１６´を中心に回転可能に設けられている。回転軸１６´は、プリズム１２に入射される２本の光ビームの開き角γの二等分線であり、基準光軸１６と一致している。プリズムホルダー１３は図示せぬ回転機構によって回転されるものであり、回転機構は、例えば、ステッピングモーターと、ステッピングモーターにより軸回転するウォームと、ウォームに噛合されるとともにプリズムホルダー１３の外周面に付設される環状のウォームホイールとから構成されている。

図４はプリズム１２が回転軸１６´を中心に回転した場合の射出される光ビームの光軸変化を表す側面図であり、図５はポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａ上における、プリズム１２から射出された光ビームの照射位置を表した図である。なお、図５における左右方向が主走査方向であり、上下方向が副走査方向である。

図３，図４，図５に示すように、プリズムホルダー１３が図示せぬ回転機構によって回転軸１６´を中心に回転することで、プリズム１２が回転軸１６´を中心に回転し、プリズム１２から射出される２本の光ビームはそれぞれ円錐状に回転する。具体的には、図４，図５に示す実線のように、プリズム１２が回転軸１６´を中心に所定の回転角度θ１だけ回転することで、ポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａ上における光ビームの照射位置は点Ｙ１から点Ｙ２に移動し、光ビームの副走査方向の位置が変位量δＹだけ変位する。このとき、光ビームの主走査方向の位置も同時に変位する。

なお、図４，図５に示す二点鎖線は、ポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａに照射される２本の光ビームが成す開き角αが大きい場合の光ビームの光軸であり、図４，図５に示すように、開き角αが大きい（例えば１０度以上である）と、上記した場合と同じ変位量δＹの調整を行う際、プリズム１２を上記回転角度θ１よりも小さい回転角度θ２だけ回転させ、ポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａ上における光ビームの照射位置を点Ｌ１から点Ｌ２に移動させることになる。つまり、開き角αが大きい程、プリズム１２の調整回転角度は小さくなるため、微小な調整が行い難くなる。したがって、開き角αは小さければ小さいほど、調整感度が緩和されて調整し易くなるため、望ましい。

図１に示すように、シリンドリカルレンズ６は、副走査方向のみにパワーを有し、ポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａにおいて副走査方向に結像させる光学素子であり、プリズム１２の射出面１２ｂ，１２ｃとポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａと間の光路中に配置されている。プリズム１２によって屈折されて互いに小さい開き角αを成す２本の光ビームは、シリンドリカルレンズ６をそれぞれ通過することで、副走査方向にそれぞれ結像されて主走査方向に延びる略線状の光束となる。

ポリゴンミラー１０は、光ビームを結像位置近傍において、主走査方向に偏向するためのものである。本実施形態では、副走査方向と直交する平面、すなわち偏向方向に沿う平面内（以下、ビーム走査面とも称する）で、例えば正６角形などとされて、各辺にミラー面（偏向反射面１０ａ）を有する回転多面鏡であり、レーザ走査ユニット１の外部の駆動信号を受けて所定速度で回転する不図示のモータにより一定角速度で回転されるものである。

第１，第２のＦθレンズ１１ａ，１１ｂは、ポリゴンミラー１０によって走査される２本の光ビームをそれぞれ感光体ドラム１７上の走査線位置で適宜の光束径となるように結像するとともに、主走査方向の走査速度を略等速とするためのＦθ特性を備えたレンズまたはレンズ群である。そして副走査方向において、第１，第２のＦθレンズ１１ａ，１１ｂの結像位置とシリンドリカルレンズ６の結像位置とは光学的に共役の関係となっている。それにより、ポリゴンミラー１０の面倒れによる走査線の副走査方向のずれが著しく低減される面倒れ補正光学系を構成している。

同期センサユニット１９は、折り返しミラー２１と同期検知センサ１８とから構成されている。
折り返しミラー２１は、ポリゴンミラー１０で偏向された光ビームのうち、非画像領域の走査開始側の光束を光軸に交差する方向に折り曲げ、同期検知センサ１８に導くための光学素子である。
同期検知センサ１８は、折り返しミラー２１により折り曲げられた光束の到来を検知して、画像書き出しを制御するための手段であり、感光体ドラム１７上を走査する走査線の主走査方向のずれを調整するものである。詳しい構成については、周知の同期検知センサと同様の構成からなるものであるため、その説明を省略する。

次に、上記した構成からなるレーザ走査ユニット１の動作について説明する。
レーザ走査ユニット１の外部からポリゴンミラー１０を回転駆動させる駆動信号を入力してポリゴンミラー１０を定速回転させるとともに、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂを点灯させる点灯信号を入力してＬＤアレイ２Ａ，２Ｂを点灯させる。

光源２０ａ，２０ｂのＬＤアレイ２Ａ，２Ｂからそれぞれ放射される光ビームは、発散光としてそれぞれ射出された後、コリメータホルダー５ａ，５ｂ内にそれぞれ入射する。そして、光ビームをコリメータレンズ３ａ，３ｂにそれぞれ透過させて平行光束とし、コリメータホルダー５ａ，５ｂ外にそれぞれ射出する。

平行光束とされた２本の光ビームは、アパーチャ４のスリット４ａをそれぞれ通過し、プリズム１２の入射面１２ａにそれぞれ入射する。このとき、スリット４ａによって各光ビームを所定光束径にそれぞれ整形しており、プリズム１２の入射面１２ａには、所定光束径の光ビームが入射する。また、プリズム１２に入射する２本の光ビームは、所定の開き角γをもって入射する。

プリズム１２に入射した２本の光ビームは、プリズム１２の屈折作用によってそれぞれ屈折し、射出面１２ｂ，１２ｃからそれぞれ射出する。射出された２本の光ビームは、シリンドリカルレンズ６を透過して、副走査方向にそれぞれ集光し、ポリゴンミラー１０の反射面近傍で副走査方向にそれぞれ結像させて主走査方向に延びる略線状の光束にする。このとき、ポリゴンミラー１０に入射する２本の光ビームは、プリズム１２への入射時よりも小さい開き角αをもって入射する。
そして、副走査方向に結像された２本の光ビームは、回転するポリゴンミラー１０の反射面にそれぞれ反射されて偏向される。

偏向された２本の光ビームは、第１のＦθレンズ１１ａ、第２のＦθレンズ１１ｂの順でそれぞれ透過し、第１，第２のＦθレンズ１１ａ，１１ｂのＦθ特性により、感光体ドラム１７の表面上に結像するとともに、感光体ドラム１７の表面上で図１における上下方向に等速で走査する。

また、感光体ドラム１７上を走査する２本の光ビームの主走査方向のずれは、同期センサユニット１９によって調整する。具体的には、ポリゴンミラー１０により偏向された２本の光ビームを、折り返しミラー２１を介して同期検知センサ１８にそれぞれ導き、２本の光ビームの主走査方向におけるずれを検知し、その信号を図示せぬ制御部に送る。図示せぬ制御部はその信号を基に双方の光源２０ａ，２０ｂのＬＤ駆動回路基板に信号を送り、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂの発光タイミングを調整する。

ところで、感光体ドラム１７の表面上に走査する２本の光ビームの走査線ピッチに誤差が生じた場合、図示せぬ回転機構を稼動させ、回転軸１６´を中心にプリズムホルダー１３を回転させる。プリズムホルダー１３が回転すると、プリズムホルダー１３に嵌合されたプリズム１２が回転軸１６´を中心に回転する。プリズム１２が回転軸１６´を中心に回転すると、プリズム１２による屈折方向が変わり、プリズム１２から射出する光ビームの光軸方向が変化し、ポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａ上における副走査方向の焦点位置が変位する。偏向反射面１０ａ上における副走査方向の焦点位置が変位すると、感光体ドラム１７の表面上における副走査方向の走査線位置が変位する。つまり、感光体ドラム１７上における走査線ピッチの誤差に応じて回転軸１６´を中心にプリズム１２を回転させることで、光ビームの副走査方向の走査線位置を変位させ、走査線ピッチを調整する。
また、回転軸１６´を中心にプリズム１２を回転させると、主走査方向にも変位が生じるが、上記した同期センサユニット１９によって調整する。

上記した構成からなるレーザ走査ユニット１によれば、２つの光源２０ａ，２０ｂからそれぞれ放射された光ビームは、互いに所定の開き角γをもってプリズム１２にそれぞれ入射され、プリズム１２の屈折作用によってそれぞれ屈折され、入射時の開き角γよりも小さい開き角αをもってポリゴンミラー１０の偏向反射面１０ａに照射されるため、２つの光源２０ａ，２０ｂとポリゴンミラー１０との離間距離を短くしつつ、ポリゴンミラー１０に照射する光ビームの開き角αを小さくすることができる。これによって、高価な光学部品を使用することなく、２本の光ビームを同時に平行走査させることができるとともに、装置全体を大型化することなく、２本の光ビームの共通走査領域において良好な光学特性を得ることができる。また、２つの光源２０ａ，２０ｂとポリゴンミラー１０との離間距離を短くすることができるため、光源２０ａ，２０ｂの傾きに対する走査線位置の変位が小さくなり、走査線ピッチの調整が容易となる。

また、２つの光源２０ａ，２０ｂが１つのベース２ａにそれぞれ保持されて一体的に構成されているため、各光源２０ａ，２０ｂを保持する部位の熱膨張のばらつきが生じ難くなる。これによって、装置内の熱による光源２０ａ，２０ｂ相互間の位置ずれが低減され、光ビームのずれを抑止することができる。

また、プリズム１２が回転軸１６´を中心に回転可能に設けられているため、プリズム１２を回転させることで、プリズム１２から射出する光ビームの光軸方向を変更させることができ、感光体ドラム１７上における副走査方向の走査線位置を調整することができる。さらに、プリズム１２からポリゴンミラー１０までの光学系光路方向に延在する回転軸１６´を中心にプリズム１２を回転させているため、この回転に対する副走査方向の変位感度が緩くなり、副走査方向の微小な調整を容易に行うことができる。なお、プリズム１２の回転に伴う主走査方向の変位を同期センサユニット１９によって補正するため、光ビームを適正に走査させることができる。

以上、本発明に係る光走査装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、プリズム１２が回転軸１６´を中心に回転可能に設けられているが、本発明は、光源とプリズム（屈折光学素子）が相対的に回転軸を中心に回転可能であればよく、ベース（保持部材）が、回転軸を中心に回転可能に設けられていてもよい。上記した構成によれば、ベースを回転させることで光源が回転軸を中心に回転され、光源から放射されてプリズムに入射する光ビームの入射方向が変わり、プリズムから射出する光ビームの光軸方向を変更させることができ、感光体ドラム（被走査媒体）上における副走査方向の走査線位置を調整することができる。さらに、プリズムからポリゴンミラー（偏向器）までの光学系光路方向に延在する回転軸を中心にベースを回転させているため、この回転に対する副走査方向の変位感度が緩くなり、副走査方向の微小な調整を容易に行うことができる。なお、保持部材の回転に伴う主走査方向の変位を同期検知手段によって補正するため、光ビームを適正に走査させることができる。

また、上記した実施の形態では、２つのＬＤアレイ２Ａ，２Ｂが基準光軸１６に対してそれぞれ同じ角度γ１，γ２を成して配置されており、回転軸１６´が基準光軸１６と一致しているが、本発明は、複数のＬＤアレイ（光源）が基準光軸に対してそれぞれ異なる角度を成して配置されていてもよく、回転軸と基準光軸とが一致していなくてもよい。回転軸は、プリズムからポリゴンミラーまでの光学系光路方向に延在していればよく、基準光軸とずれていてもよい。

また、上記した実施の形態では、光源２０ａ、２０ｂは、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂと、ＬＤアレイ２Ａ，２Ｂをそれぞれ固定するベース２ａと、図示せぬＬＤ駆動回路基板とからなっており、２つのＬＤアレイ２Ａ，２Ｂはそれぞれ１つのベース２ａに固定されているが、本発明は、２つのＬＤアレイをそれぞれ別々のベースに固定する構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、シリンドリカルレンズ６は、プリズム１２とポリゴンミラー１０との間の光路中に配置されているが、本発明は、シリンドリカルレンズをプリズムの手前に配置してもよく、プリズムに入射する複数の光ビーム毎にそれぞれ設けてもよい。例えば、アパーチャとプリズムとの間の双方の光路中にシリンドリカルレンズをそれぞれ配置させてもよい。

また、上記した実施の形態では、２本の光ビームの光路をそれぞれ屈折させるプリズム１２として三角プリズムを使用しているが、本発明は、三角プリズムに限定されるものではなく、光ビームを所定の方向に屈折させることができる形状であるならば、四角柱のプリズムでもよく、角錐形状のプリズムでもよく、その他の形状のプリズムでもよい。

また、上記した実施の形態では、光源２０ａ，２０ｂは２つ設けられているが、本発明は、光源が３つ以上設けられていてもよく、複数の光源が備えられていればよい。

また、上記した実施の形態では、プリズム１２により屈折された２本の光ビームの光路は、シリンドリカルレンズ６を通過してポリゴンミラー１０に直線的に到達しているが、本発明は、プリズムからポリゴンミラーまでの間に折り返しミラーなどの光路変更手段を設け、光ビームの光路を適宜折り曲げてもよい。

また、上記した実施の形態では、ポリゴンミラー１０により偏向された光ビームは第１，第２のＦθレンズ１１ａ，１１ｂを透過して感光体ドラム１７上に結像して走査しているが、本発明は、ポリゴンミラーにより偏向された光ビームの光路を分離する光路分離手段を設けてもよく、複数の感光体ドラム上に光ビームを走査させてもよい。

また、上記した実施の形態では、ステッピングモーターにより駆動するウォーム機構によってプリズムホルダー１３を回転させているが、本発明は、ギア機構やベルト機構、ラック・ピニオン機構等によってプリズム或いはベースを回転させてもよく、その他の機構や機器によって回転させてもよい。

本発明に係る光走査装置の実施の形態を説明するための概略構成図である。 本発明に係る光走査装置の実施の形態を説明するための部分拡大図である。 本発明に係る光走査装置の実施の形態を説明するための部分斜視図である。 本発明に係る光走査装置の実施の形態を説明するための部分側面図である。 本発明に係る光走査装置の実施の形態を説明するための偏向器の偏向反射面１０ａ上における焦点位置を表す図である。 従来の光走査装置を説明するための概略構成図である。

符号の説明

１ レーザ走査ユニット（光走査装置）
２ａ ベース（保持部材）
１０ ポリゴンミラー（偏向器）
１０ａ 偏向反射面（偏向面）
１２ プリズム（屈折光学素子）
１６´ 回転軸
１７ 感光体ドラム（被走査媒体）
１９ 同期センサユニット（同期検知手段）
２０ａ，２０ｂ 光源
α 開き角
γ 開き角

Claims (4)

1. 光ビームをそれぞれ放射する複数の光源と、
   該光源から放射された光ビームをそれぞれ偏向させて被走査媒体上に平行走査させる偏向器と、
   光ビームを整形するとともに前記被走査媒体上に結像させる整形結像手段とが備えられている光走査装置において、
   前記複数の光源と前記偏向器との間の光路中には、複数の光ビームの光路をそれぞれ屈折させる屈折光学素子が配設されており、
   前記複数の光源からそれぞれ放射された複数の光ビームは、互いに所定の開き角をもって前記屈折光学素子にそれぞれ入射し、該屈折光学素子の屈折作用によってそれぞれ屈折し、前記屈折光学素子に入射する光ビームの前記開き角よりも小さい開き角をもって前記偏向器の偏向面に照射する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、
   前記複数の光源は、１つの保持部材にそれぞれ保持されて一体的に構成されてい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、
   走査する光ビームの主走査方向のずれを検知し、同期信号を発生する同期検知手段が備えられ、
   前記屈折光学素子は、該屈折光学素子から前記偏向器までの光学系光路方向に延在する回転軸を中心に回転可能に設けられ、
   前記屈折光学素子の回転に伴う主走査方向の変位を前記同期検知手段によって補正することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項２記載の光走査装置において、
   走査する光ビームの主走査方向のずれを検知し、同期信号を発生する同期検知手段が備えられ、
   前記保持部材は、前記屈折光学素子から前記偏向器までの光学系光路方向に延在する回転軸を中心に回転可能に設けられ、
   前記保持部材の回転に伴う主走査方向の変位を前記同期検知手段によって補正することを特徴とする光走査装置。
   
   

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