JP2008257169A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速・高品位な画像出力を維持しつつ更なるコストダウンを可能とし、さらにレイアウト性も向上することができる構成の光走査装置を実現する。
【解決手段】本発明では、変調駆動される光源１，１’と、多面の反射鏡を有する偏向手段７と、偏向手段により走査されたビームを被走査面１１ａ，１１ｂに導く走査光学系８〜１０を有する光走査装置において、光源１，１’と偏向手段７の間に該光源からのビームを分割し、分割したそれぞれのビームを偏向手段に向けて略π／２の位相差をつけて入射させる光束分割手段４を備え、かつ偏向手段７が４面の反射面を有する構成とした。これにより、一つの光源で異なる被走査面を走査することが可能となり、高速を維持しつつ、光源数の削減によるコストダウンを達成可能な光走査装置を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に具備される光走査装置、及び、その光走査装置を備えたレーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、近年、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体を複数（通常は４つ）有するタンデム方式対応の画像形成装置が普及してきている。このタンデム方式の画像形成装置では、記録材を搬送する転写ベルト（または中間転写ベルト）に沿って例えば４つの感光体を並設し、各感光体を帯電手段で帯電した後、書込ユニットで各感光体上に潜像を形成し、各感光体上の潜像を現像手段の色の異なる現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー）で各々現像して顕像化し、この各色の顕像を転写ベルトで搬送される記録材（または中間転写ベルト）に重ね合わせて転写し、カラー画像を形成する。

また、電子写真方式のカラー画像形成装置としては、感光体を１つのみ有し、色の数だけ感光体を回転して中間転写体に順次重ね合わせて転写し、中間転写体上にカラー画像を形成した後、記録材に一括して転写するという、所謂１ドラム−中間転写方式のものもあるが、この場合には、４色、１ドラムだと、１枚の画像形成毎に感光体を４回転する必要が有り、タンデム方式に比べて生産性が劣る。

このようにタンデム方式の画像形成装置では、１ドラム−中間転写方式に比べて高速化が図れ、カラー画像形成の生産性を向上することができるが、タンデム方式の画像形成装置の場合、光走査装置を用いた書込ユニットで複数の感光体に光書込みを行うために、どうしても光走査装置の光源数が増えてしまい（例えば感光体が４つの場合には、通常４つの光源が必要となる）、それに伴い、部品点数の増加、複数光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップ等の問題が生じてしまう。
また、書込ユニットの故障の原因として半導体レーザの劣化が挙げられている。このため光源数が多くなると、故障の確率が増え、リサイクル性が劣化する。

そこで、タンデム方式の画像形成装置に用いる光走査装置で光源の数を増やさない工夫がなされた例がある（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、ピラミダルミラーまたは平板ミラーを用いて、共通の光源からのビームが異なる被走査面を走査するようにしている。しかし、この方法では、光源数は低減できるが、偏向ミラーの面数は最大２面までになり、高速化に対して課題が残る。
また、上記の問題を解決するため、光源からの１本の光束を光束分割手段で副走査方向にずらした２本の光束に分割し、互いに角度をずらして重ねた２枚のポリゴンミラーを同軸に回転させる偏向手段で走査し、相異なる２本の被走査面を走査する構成の光走査装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この従来技術では、共通の光源からのビームが異なる被走査面を走査する手段として、位相をずらして２段に重ねたポリゴンミラーを用いようとするものであるが、位相をずらしたポリゴンミラーは汎用品ではなく、コストアップが懸念される。また、ポリゴンミラーの加工性も要求され、それぞれの段の面倒れが異なることや面精度も異なることから、画像品質の劣化が懸念される。

特開２００２−２３０８５号公報 特開２００６−２８４８２２号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、高速・高品位な画像出力を維持しつつ更なるコストダウンを可能とし、さらにレイアウト性も向上することができる構成の光走査装置を提供すること、また、高速・高品位な画像出力を維持しつつ、入射ビームと走査ビームの分離性を向上させることができる構成の光走査装置を提供することを目的とし、さらには、その光走査装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、変調駆動される光源と、多面の反射鏡を有する偏向手段と、前記偏向手段により走査されたビームを被走査面に導く走査光学系を有する光走査装置において、前記光源と前記偏向手段の間に該光源からのビームを分割し、分割したそれぞれのビームを前記偏向手段に向けて略π／２の位相差をつけて入射させる光束分割手段を備え、かつ前記偏向手段が４面の反射面を有することを特徴とする。
また、本発明の第２の手段は、第１の手段の光走査装置において、同一タイミングにおいて分割されたビームが、それぞれ前記偏向手段の相異なる反射面に入射することを特徴とする。

本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の光走査装置において、前記分割されたビームの前記偏向手段への入射角を設定する入射ミラーを有し、該入射ミラーが、前記走査光学系の走査レンズと略等しい位置に配置されることを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第３の手段の光走査装置において、前記入射ミラーと前記走査レンズの一部が接触していることを特徴とする。
さらに本発明の第５の手段は、第３または第４の手段の光走査装置において、前記入射ミラーの端面に反射防止処理が施されていることを特徴とする。

本発明の第６の手段は、第１または第２の手段の光走査装置において、前記走査光学系の走査レンズの入射ビームとの交点近傍が平面でかつ、反射コーティングが施されており、前記反射コーティングによって前記分割されたビームを反射し、偏向手段の反射面に入射することを特徴とする。

本発明の第７の手段は、第１〜第６のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記偏向手段への入射ビームを境として、前記走査光学系と反対側に同期検知手段を配備することを特徴とする。
また、本発明の第８の手段は、第１〜第６のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源側の同期検知を、該光源の光量制御用の受光手段で行うこと特徴とする。

本発明の第９の手段は、第１〜第８のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記被走査面に形成される複数の走査線の副走査方向のピッチを調整するピッチ調整手段を有し、該ピッチ調整手段が前記光束分割手段と前記偏向手段の間に配置されることを特徴とする。
また、本発明の第１０の手段は、第１〜第９のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源を複数有し、該複数の光源が副走査方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする。

本発明の第１１の手段は、第１〜第１０のいずれか１つの手段の光走査装置において、共通の光源が相異なる被走査面を走査する時に、それぞれの被走査面に対して互いに異なる光量を設定することを特徴とする。
また、本発明の第１２の手段は、第１〜第１１のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源に面発光型半導体レーザを用いることを特徴とする。

本発明の第１３の手段は、光源からのビームを被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する書込ユニットを備えた画像形成装置において、前記書込ユニットに第１〜第１２のいずれか１つの手段の光走査装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第１４の手段は、第１３の手段の画像形成装置において、前記像担持体を複数備え、前記書込ユニットで複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接または中間転写体を介して記録材に重ね合せて転写して多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする。

第１の手段の光走査装置では、光源と偏向手段の間に該光源からのビームを分割し、分割したそれぞれのビームを前記偏向手段に向けて略π／２の位相差をつけて入射させる光束分割手段を備え、かつ前記偏向手段が４面の反射面を有することにより、一つの光源で異なる被走査面を走査することが可能となり、高速を維持しつつ、光源数の削減によるコストダウンを達成可能な走査装置を実現することが可能となる。
また、第２の手段の光走査装置では、第１の手段の構成及び効果に加え、同一タイミングにおいて分割されたビームが、それぞれ前記偏向手段の相異なる反射面に入射することにより、レイアウト性を向上することができる光走査装置を実現することが可能となる。

第３の手段の光走査装置では、第１または第２の手段の構成及び効果に加え、分割されたビームの前記偏向手段への入射角を設定する入射ミラーを有し、該入射ミラーが、前記走査光学系の走査レンズと略等しい位置に配置されることにより、入射ビームと走査ビームの分離性を向上させることが可能となる。
また、第４の手段の光走査装置では、第３の手段の構成及び効果に加え、前記入射ミラーと前記走査レンズの一部が接触していることにより、入射ビームと走査ビームを分離性を向上させることが可能となり、また、入射ミラーの配置位置の設定も容易になる。
さらに第５の光走査装置では、第３または第４の手段の構成及び効果に加え、前記入射ミラーの端面に反射防止処理が施されていることにより、走査ビームの反射を防ぎ、ゴーストを防止することが可能となる。

第６の手段の光走査装置では、第１または第２の手段の構成及び効果に加え、前記走査光学系の走査レンズの入射ビームとの交点近傍が平面でかつ、反射コーティングが施されており、前記反射コーティングによって前記分割されたビームを反射し、偏向手段の反射面に入射することにより、前記反射コーティングが入射ミラーの代わりとなるため、第３の手段の効果に加え、コストダウンが可能となる。

第７の手段の光走査装置では、第１〜第６のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、前記偏向手段への入射ビームを境として、前記走査光学系と反対側に同期検知手段を配備することにより、レイアウト自由度をより向上することができる。
また、第８の手段の光走査装置では、第１〜第６のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、前記光源側の同期検知を、該光源の光量制御用の受光手段（例えば半導体レーザの光出力をモニタする受光素子）で行うことにより、同期検知手段の数を減らせるため、さらなるコストダウンを達成可能な光走査装置を実現することが可能となる。

第９の手段の光走査装置では、第１〜第８のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、前記被走査面に形成される複数の走査線の副走査方向のピッチを調整するピッチ調整手段を有し、該ピッチ調整手段が前記光束分割手段と前記偏向手段の間に配置されることにより、被走査面上の副走査方向の走査線間隔を精度良く補正することができる。
また、第１０の手段の光走査装置では、第１〜第９のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、前記光源を複数有し、該複数の光源が副走査方向に異なる位置に配置されていることにより、副走査方向に異なる光束を一つの光束分割素子で光束分割可能となり、さらなるコストダウンが達成可能となる。

第１１の手段の光走査装置では、第１〜第１０のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、共通の光源が相異なる被走査面を走査する時に、それぞれの被走査面に対して互いに異なる光量を設定することができるので、光量調整により、それぞれの色の光量調整が可能となり、色再現性の優れた高品位な画像を出力することが可能となる。
また、第１２の手段の光走査装置では、第１〜第１１のいずれか１つの手段の構成及び効果に加え、前記光源に面発光型半導体レーザを用いることにより、高速な光走査装置を実現することが可能となる。

第１３の手段の画像形成装置では、書込ユニットに第１〜第１２のいずれか１つの手段の光走査装置を備えたことにより、高速・高品位を維持しつつコストダウンが可能な画像形成装置を実現することが可能となる。
また、第１４の手段の画像形成装置では、第１３の手段の構成及び効果に加え、前記像担持体を複数備え、前記書込ユニットで複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接または中間転写体を介して記録材に重ね合せて転写して多色またはフルカラー画像を形成することにより、高速・高品位を維持しつつコストダウンが可能なカラー画像形成装置を実現することが可能となる。

［実施形態１］
以下、本発明の構成、動作及び作用効果を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す光走査装置の概略斜視図である。同図において符号１、１’ は光源としての半導体レーザ（ＬＤ）、２，２’ は入射ミラー、３、３’ はカップリングレンズ、４は光束分割手段としてのハーフミラープリズム、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄはシリンドリカルレンズ、６は防音ガラス、７は偏向手段としての偏向器（例えば４つの偏向反射面を有するポリゴンミラー）、８（８ａ，８ｂ）は第１走査レンズ、９は光路折返し用のミラー、１０（１０ａ，１０ｂ）は第２走査レンズ、１１（１１ａ，１１ｂ）は被走査面としての感光体、１２は開口絞り（アパーチャ）をそれぞれ示している。

半導体レーザ１、１’ から出射した２本の発散光束はカップリングレンズ３、３’ により、弱い収束光束、または平行光束、または弱い発散光束に変換される。カップリングレンズ３、３’ を出たビームは被走査面上でのビーム径を安定させるための開口絞り１２を通過し、ハーフミラープリズム４に入射する。ハーフミラープリズム４に入射した共通の光源からのビームはそれぞれ２つに分割され、ハーフミラープリズム４を出射するビームは全部で４本のビームとなる。この場合、光源１，１’ の配置が副走査方向のみに異なるため、ハーフミラープリズム４は共通で使用でき、副走査方向に異なる２本のビームを４本のビームに分割することとなる。

図２は本発明の実施形態であるハーフミラープリズム４である。ハーフミラープリズム４は光束分割手段として働き、４ａがハーフミラーとなっており、透過光と反射光を１：１の割合で分離する。なお、ハーフミラー４ａでの分離の割合は１：１で有る必要はなく、他の光学系の条件に合わせて設定してももちろん構わない。
ハーフミラープリズム４を出射したビームは上下段それぞれに配備されるシリンドリカルレンズ５ａ，５ｂ、５ｃ，５ｄにより、ポリゴンミラー７の偏向反射面の近傍にて主走査方向に長い線像に変換される。

なお、図１では、ハーフミラープリズム４で２方向に分割された光束のうち、シリンドリカルレンズ５ａ，５ｂと入射ミラー２’ を介して偏向器７の片側へ入射された一方側の入射光を偏向器７で偏向し、２つの感光体１１ａ，１１ｂを走査する走査光学系（第１走査レンズ８ａ，８ｂ、光路折返し用のミラー９、第２走査レンズ１０ａ，１０ｂ）のみを図示しているが、実際は偏向器７を挟んで、図示された光学系と同様の走査光学系が略対称な位置に配備された構成となっており、ハーフミラープリズム４で分割された他方の光束も、シリンドリカルレンズ５ｃ，５ｄと入射ミラー２を介して偏向器７の他方側へ入射して偏向され、同様の構成の図示しない走査光学系を介して図示しない２つの感光体を走査するようになっている。

図３は分割光による光走査を説明するための図である。同図（ａ）に示すように、ハーフミラープリズム４で分割された共通の光源からの入射光（図中の入射光ｘ，入射光ｙ）は、それぞれ入射ミラー２，２’ で光路を調節して偏向器（図示の例では４つの偏向反射面を有するポリゴンミラー）７の異なる面に入射するようにしており、略π／２の位相差（約９０°）をつけている。位相差が９０°近傍であれば分割された光束が同時に有効走査領域を走査することがない。例として、図３（ａ）に示す上側の有効走査領域ｘを走査している時（反射光ａが反射光ｂ、反射光ｃへと走査される時）の下側の反射光について説明する。

上側の入射光ｘが反射光ａとなる時は、図３（ｂ）に示すように下側の反射光は位相差が９０°なので走査領域に入らない。偏向器７が回転して上側の入射光が反射光ｂとなる時は、図３（ｃ）に示すように下側の反射光はｂ’ となり走査領域に入らない。また、さらに偏向器７が回転して、上側の入射光が反射光ｃとなる時も、図３（ｄ）に示すように下側の反射光はｃ’ となり走査領域に入らない。すなわち、図３（ｂ）から図３（ｃ）を経て図３（ｄ）までの間、下側の反射光は、走査領域に入らないことが分かる。これは、入射光の位相差が９０°であり、偏向器７の反射面数が４面であるため、反射光の位相差が必ず９０°になることで上記関係が成立するのである。この上側の入射光（入射光ｘ）が有効走査領域ｘ内を走査している時は、下側の入射光ｙは有効走査領域ｙ外を走査しており、感光体面上を走査しない関係は、位相差が９０°より少しずれても成立するのは上記関係から自明である。逆に下側の入射光ｙが有効走査領域ｙ内を走査している時は、上側の入射光ｘは有効走査領域ｘ外を走査しており、感光体面上を走査しないことも上下対称配置となっているため自明である。

光源の変調駆動は、上側の入射光ｘが有効走査領域ｘ内を走査している時は対応する色（例えばマゼンタ）の画像情報に基づき光源の変調駆動を行う。さらに、下側の入射光ｙが有効走査領域ｙ内を走査している時は対応する色（例えばブラック）の画像情報に光源の変調駆動を行うことで、共通の光源で２色分の画像を走査することが可能となる。

ここで、図４に示すように、ハーフミラープリズム４で分割された共通の光源からの入射光（図中の入射光ｘ，入射光ｙ）を偏向器７の同一の反射面に入射させることも出来るが、走査領域を跨って光線をミラーで折り返す必要があり、レイアウト性が悪くなる。また、偏向器７の同一の反射面に入射させると、分割された光束は副走査方向に異なる位置で偏向器７に入射させる必要があるため、ハーフミラープリズム４とミラーにより、副走査方向の位置を変えなければならない。従って、図１や図３に示すように、偏向器７の異なる反射面に分割された光束を入射させた方がレイアウト性も向上する。

図５は複数色用の露光のタイミングチャートである。同図において縦軸は光量、横軸は時間をそれぞれ表す。
前述したように、ハーフミラープリズム４で分割された共通の光源からのビームを偏向器７で偏向走査して２つの感光体１１ａ，１１ｂ（例えばブラックとマゼンタ用の感光体）の露光を行い、なおかつ、有効走査領域において、それぞれ全点灯する場合のタイムチャートを同図に示す。実線がブラックに相当する部分、点線がマゼンタに相当する部分を示している。ブラック、マゼンタにおける書き出しのタイミングは、有効走査幅外に配備される同期検知手段（同期検知センサ）で走査ビームを検知することにより決定される。なお、図１では同期検知手段は図示されていないが、通常はフォトダイオード等の受光素子を用いた同期検知センサが用いられる。

図６は色によって露光量を異ならせるためのタイミングチャートである。図５ではブラックとマゼンタの領域での光量を同じに設定しているが、実際には光学素子の透過率、反射率が相対的に異なるため、光源の光量を同じにしてしまうと、感光体に到達するビームの光量が異なってしまう。そこで、図６に示すように、異なる感光体面を走査するときに互いの設定光量を異ならせることにより、異なる感光体面上に到達するビーム光量を等しくできる。

ところで、図１に記載の２つの光源１、１’ から出射した各々のビームは、ハーフミラープリズム４で分割されて異なる２つの感光体１１ａ，１１ｂにそれぞれ露光されるので、２つの感光体１１ａ，１１ｂには、それぞれ一回の走査で２つの走査線が形成される。このとき、画素密度に応じて、走査線の副走査方向のピッチを調整する必要がある。副走査方向のピッチ調整の方法としてよく用いられる方法としては、光源ユニット（光源１、１’ 、カップリングレンズ３、３’ 、開口絞り１２を１つのユニットとする）を主走査方向および副走査方向に垂直な軸を中心に回転させる方法があるが、この場合、ある感光体においては、所望のピッチとすることができるが、もう一方の感光体については光束分割手段（ハーフミラープリズム）４以降の光学素子の形状誤差、取り付け誤差等によりピッチ誤差が生じる。
この不具合を解決するためには光束分割素子（ハーフミラープリズム）４と偏向手段（偏向器）７の間に副走査方向のピッチを調整する手段を配備する必要がある。

ここで、図７はピッチ調整手段の一例を示す図である。同図（ａ）は片側調整の手段、同図（ｂ）は両側調整の手段を示す図である。
ここでは一例として、ハーフミラープリズム４と偏向器７の間に配置された光学素子５（例えば図１のシリンドリカルレンズ５ａ，５ｂ、５ｃ，５ｄ）にピッチ調整手段を設けた場合について説明する。
シリンドリカルレンズ５は２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）の中間部材を介して光走査装置のハウジング（図示を省略）に装着される。それぞれの装着面には予め硬化性樹脂（例えば光硬化性樹脂）を塗布しておく。このとき、中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）はハウジングに対し、「主走査方向に平行な軸回りの偏心調整」と「光軸方向の調整」が可能であり、シリンドリカルレンズ５は中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）に対して「光軸に平行な軸回りの偏心調整」、「副走査方向の配置調整」が可能であり、ハウジングに対して中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）が調整可能な方向の少なくとも１つと、中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）に対してシリンドリカルレンズ５の調整可能な方向の少なくとも１つが異なっている。このような構成とすることで、複数の光学特性（ビームウエスト径太り、ビームウエスト位置ずれ低減、ビームスポット位置ずれ低減）を同時に確保でき、なおかつ、シリンドリカルレンズ５を光軸に平行な回りに偏心調整可能とすることで、副走査方向の走査線間隔を最適に設定することができる。また、中間部材２１ａのシリンドリカルレンズ５に接する面とハウジングに接する面は平面となっていて調整が容易になっている。調整が終了したら硬化性樹脂を所定の方法（例えば紫外線照射等）で硬化させることにより、相互の位置を固定させる。

図８は実際の調整方法の一例を説明するための図である。同図（ａ）は片側調整、同図（ｂ）は両側調整の例を示している。
シリンドリカルレンズ５を冶具で保持しておき、調整すべき方向（ここでは光軸方向位置、光軸に平行な軸回りの偏心、副走査方向の位置）にシリンドリカルレンズ５を移動する。その後、硬化性樹脂（例えば紫外線硬化樹脂）を塗布した中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）をシリンドリカルレンズ５およびハウジングの台座２２に押し当て、紫外線を照射しシリンドリカルレンズ５を固定する。このような構成とすることで、簡単な構造で容易に複数方向の調整が可能となる。ここで、中間部材２１ａ（または２１ｂ、２１ｃ）は透明とすることにより、紫外線硬化樹脂による固定がより容易になる。
なお、図７（ａ）のように１つの中間部材２１ａを用いて光学素子（シリンドリカルレンズ５等）を保持することも可能だが、光ビームを挟んで互いに逆側に複数の中間部材２１ｂ、２１ｃを配備することも可能であり、このような構成とすることにより、例えば、ハウジングと中間部材２１（樹脂を想定）の線膨張係数が異なるとき、温度上昇が発生しても光軸に対して光学素子に関し対称的に応力が発生するので、光学素子の姿勢変化は小さくなる。

通常、画像形成装置に用いる半導体レーザは光量自動制御（Ａuto Ｐower Ｃontrol：以下ＡＰＣと称す）を行い、光出力の安定化を図っている。ＡＰＣとは半導体レーザの光出力をフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子によりモニタし、半導体レーザの光出力に比例する受光電流の検出信号により、半導体レーザの順方向電流を所望の値に制御する方式のことである。
半導体レーザが端面発光型半導体レーザの場合、上記受光素子はカップリングレンズに向かって出射する方向と逆方向に出射した光をモニタするフォトダイオードを用いることが多いが、ＡＰＣを行なう際に、余計なゴースト光が入射すると、上記受光素子で検出する光量が増加してしまう。

例えば、偏向器７の反射面へのビームの入射角が０のとき、その反射面が光源方向に正対しているので、この位置でＡＰＣを行なうと、反射ビームが光源に戻り、モニタ用の受光素子で検出する光量が増加してしまう。そこで、入射角が０であるときはＡＰＣを行なわないように設定しておく。この構成をとることにより、適切な濃度で、濃度むらの少ない画像出力が可能となる。

次に同期検知手段の配置例としては、図９の下側に示すように、光源と反対側は有効走査領域外にフォトダイオード等の同期検知センサを置いて走査光を検知することが可能であるが、光源側は有効走査領域近傍に入射光があるため、同期検知センサを設置する余裕がない。そのため、光源側の同期検知は、図９の上側に示すように、入射光を境として光源側の反射光を同期検知に使用する。
また、上記の方式に代えて、前記ＡＰＣ用の受光素子を利用し、偏向器７の反射面へのビームの入射角が０の時の受光素子の光出力を使用して同期検知することも可能である。これは、入射角０の時には偏向器７の反射面からの反射光がそのままＬＤに戻ることから、ＡＰＣ用の受光素子にもＬＤへ戻った光が検知され、その信号を利用して同期検知用の信号として利用するのである。このようにＡＰＣ用の受光素子で同期検知をすることにより、同期検知専用のセンサ数を減らすことができ、さらに部品点数が下がり、かつコストダウン効果も期待できる。

上述した本発明の技術は、集積化された面発光型半導体レーザを光源とした時も当然有効であり、例えば４０チャンネルの面発光型半導体レーザを用いる場合、光源が２つで４色４０チャンネルのビームを得ることができ、４０ビーム書込みの高速性を維持したまま光源のコストダウンが可能となる。

［実施形態２］
以上の実施形態１の光走査装置では、光源（半導体レーザ）１，１’ と偏向器７の間に光源からのビームを分割し、分割したそれぞれのビームを偏向器７に向けて略π／２の位相差（約９０°）をつけて入射させる光束分割手段（ハーフミラープリズム）４を備え、かつ偏向器７が４面の反射面を有することにより、一つの光源で異なる被走査面を走査することが可能となり、高速を維持しつつ、光源数の削減によるコストダウンを達成可能な走査装置を実現することができる。
しかし、実施形態の１の構成では、偏向器７への入射角がπ／４と狭く入射ビームと走査ビームの分離が困難となることがある。そこで、本実施形態では高速・高品位な画像出力を維持しつつ、入射ビームと走査ビームの分離性を向上させる光走査装置を実現するものである。

すなわち、本実施形態では、図１１に示すように、光源（半導体レーザ）１，１’ と偏向器７の間に該光源からのビームを分割し、分割したそれぞれのビームを偏向器に向けて略π／２の位相差をつけて入射させる光束分割手段（ハーフミラープリズム）４を備え、かつ偏向器７が４面の反射面を有する光走査装置において、偏向器７への入射角を設定する入射ミラー２’ が、走査レンズ８（８ａ，８ｂ）と略等しい位置に配置される構成としたものである。

なお、図１１の光走査装置では、第２走査レンズ１０（１０ａ，１０ｂ）の図示を省略しているが、基本的な構成は図１と同様である。
また、図１１においても、ハーフミラープリズム４で２方向に分割された光束のうち、シリンドリカルレンズ５ａ，５ｂと入射ミラー２’ を介して偏向器７の片側へ入射された一方側の入射光を偏向器７で偏向し、２つの感光体１１ａ，１１ｂを走査する走査光学系のみを図示しているが、実際は偏向器７を挟んで、図示された光学系と同様の走査光学系が略対称な位置に配備された構成となっており、ハーフミラープリズム４で分割された他方の光束も、シリンドリカルレンズ５ｃ，５ｄと入射ミラー２を介して偏向器７の他方側へ入射して偏向され、同様の構成の図示しない走査光学系を介して図示しない２つの感光体を走査するようになっている。従って、図１１の他方側の入射ミラー２も、図示しない走査レンズと略等しい位置に配置される構成となっている。

ここで、上記の構成とした理由について述べる。
図１２に、入射光と走査光（図中、反射光と示す）の関係を示す。
通常の光学系では入射角（入射角：被走査面に垂直な方向と入射光のなす角と定義する）は５５°〜７０°程度であるのに対し、本実施形態の位相差９０°をつける方式では、入射角は４５°となってしまう。また、半画角は通常の走査光学系では３５°〜４０°程度である。そのため、入射光と入射光に最も近い走査光のなす角度、すなわち、走査光入射角と半画角の差は通常の光学系では１５°〜３５°取れるのに対し、位相差９０°をつける方式では５°〜１０°しか角度差が得られない。その狭い角度差で入射光と走査光を分離する必要がある。
しかし、入射光と走査光の角度差が小さいため、図１２に示すように偏向器７に近い位置Ａでは、入射光と走査光を分離することは難しく、無理に入射ミラー２’ を偏向器７の近くに配置すると、走査光が入射ミラーで蹴られてしまうことがある。

そこで偏向器７から最も遠い位置である第１走査レンズ８（８ａ，８ｂ）と略等しい位置に入射ミラー２’を配置すると、入射光と走査光の角度差が小さい本実施形態の光学系においても走査光が蹴られてしまうことなく入射ビームを偏向器７へ入射させることが可能となる。また、この場合、入射ミラー２’ と第１走査レンズ８（８ａ，８ｂ）の一部が接触するように配置すると、位置合わせや組み付け等が容易になる。
また、入射ミラー２’ の端面へ走査ビームが入射し、入射ミラー２’ の端面で反射した光がゴーストとなって有効走査領域内へ入り、画像にゴーストによるスジが入ることが懸念されるため、入射ミラー２’ の端面には反射防止コーティング処理を施した方が良い。

なお、入射ミラー２’ を第１走査レンズ８（８ａ，８ｂ）の近傍に配置する代わりに、図１３に示すように、第１走査レンズ８（８ａ，８ｂ）の入射光側（第１走査レンズの入射光との交点近傍）に平面部を設け、その平面部に反射コーティング２”を施し、入射光を反射コーティング部２” で反射させ、偏向器７へ入射光を導いてもよい。この場合、第１走査レンズ８の平面部に設けた反射コーティング部２” が入射ミラーの機能を担うため、別途に入射ミラー２’ を設ける必要が無く、入射ミラーが省略できるので、コストダウン効果もある。
また、上記の説明では、一方側の入射ミラー２’ を例に挙げて説明したが、他方側の入射ミラー２についても同様である。

以上の実施形態２の光走査装置では、基本的な構成は図１と同様であり、入射ミラー２，２’ の配置位置を第１走査レンズと略等しい位置にした点、あるいは、第１走査レンズの入射光側（走査レンズの入射光との交点近傍）に平面部を設け、その平面部に反射コーティング２” を施し、入射光を反射コーティング部２” で反射させ、偏向器７へ入射光を導くようにした点、が異なっているだけであり、その他の構成（図２〜９を参照して説明した構成）は、実施形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。

［実施形態３］
次に、上述した本発明の光走査装置を書込ユニットに備えた画像形成装置の実施形態について説明する。
図１０は本発明の一実施形態を示す多色画像形成装置の概略構成図である。同図において符号３１は像担持体である感光体、３２は感光体を帯電する帯電器、３３は帯電された各感光体に画像信号に応じて変調されたビームを露光して静電潜像を形成する前述の光走査装置を用いた書込ユニット、３４は感光体上の潜像を各色のトナーで現像して顕像化する現像器、３５は感光体上の転写残トナーを清掃するクリーニング手段、３６は感光体上の顕像を記録材に転写するための転写用帯電手段、３７は記録材を担持搬送する転写ベルト、３８ａ，３８ｂは転写ベルトが架張される駆動ローラと従動ローラ、３９は記録材に転写された画像を定着する定着手段、４０はシート状の記録材（例えば記録紙）Ｓが収容された給紙カセット、４１は記録材Ｓを給紙する給紙ローラ、４２は給紙ローラで給紙される記録材Ｓを１枚づつに分離する分離ローラ、４３，４４は記録材を搬送する搬送ローラ、４５は各感光体上での画像形成にタイミングを合せて記録材Ｓを転写ベルト３７に送り出すレジストローラをそれぞれ示している。また、符号に付けたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは画像の色を表し、それぞれＹ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックを示している。

４つの感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは転写ベルト３７に沿って並設され、それぞれ時計回り方向に回転し、回転方向の順に帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ、現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ、転写用帯電手段３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋ、クリーニング手段３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋが配備されている。

帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋは、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置を構成するものであり、この帯電器には、ローラ状やブラシ状等の接触帯電方式の帯電部材や、帯電チャージャ等の非接触帯電方式のもの等がある。この帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋと現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋの間の感光体表面に書込ユニット３３によりそれぞれビームが照射され、感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに静電潜像が形成されるようになっている。そして、静電潜像に基づき、現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋにより感光体面上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋにより、転写ベルト３７で搬送される記録材Ｓに各色のトナー像が順次重ね合わせて転写された後、最終的に定着手段３９により記録材Ｓに画像が定着される。

なお、図１（または図１１）に示した光走査装置では、２つの感光体１１ａ，１１ｂに対応する図のみ示しているが、図１０に示す画像形成装置の書込ユニット３３内には、図１（または図１１）に示す光走査装置と同様の構成に加えて、前述の実施形態１，２で述べたように、偏向器７を挟んで、図示された光学系と同様の走査光学系が対称な位置に配備された構成となっており、上記の４つの感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに対応した光走査を行うことができるようになっている。

次に実施形態１（図１）または実施形態２（図１１）に示した構成の光走査装置の光学系の具体的な実施データを以下に示す。
・光源１，１’ の波長：６５５ｎｍ
・カップリングレンズ３，３’ の焦点距離：１５ｍｍ
・カップリング作用：コリメート作用
・ポリゴンミラー７：偏向反射面数：４
内接円半径：７ｍｍ
また、光束分割手段であるハーフミラープリズム４と偏向器（ポリゴンミラー）７の間に焦点距離１１０ｍｍのシリンドリカルレンズ５，５’ が配備されており、偏向器７の反射面近傍にて主走査方向に長い線像を形成している。

偏向器以降のレンズデータを以下に示す。
第１走査レンズ８ａ，８ｂの第１面および第２走査レンズ１０ａ，１０ｂの両面は以下の式（１）、（２）で表現される。

・主走査非円弧式
主走査面内における面形状は非円弧形状をなしており、光軸における主走査面内の近軸曲率半径をＲｍ、光軸からの主走査方向の距離をＹ、円錐常数をＫ、高次の係数をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、・・・とするとき、光軸方向のデプスをＸとして次の多項式（１）で表している。
Ｘ＝（Ｙ２／Ｒｍ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒｍ）２｝
＋Ａ１・Ｙ＋Ａ２・Ｙ^２＋Ａ３・Ｙ^３＋Ａ４・Ｙ^４＋Ａ５・Ｙ^５＋Ａ６・Ｙ^６＋・・
・・・（１）
ここで奇数次の係数Ａ１、Ａ３、Ａ５・・にゼロ以外の数値を代入した場合、主走査方向に非対称形状を有する。
なお、本実施例では偶数次のみを用いており、主走査方向に対称系である。

・副走査曲率式
副走査曲率が主走査方向に応じて変化する式を以下の式（２）に示す。
Ｃｓ（Ｙ）＝１／Ｒｓ（０）
＋Ｂ１・Ｙ＋Ｂ２・Ｙ^２＋Ｂ３・Ｙ^３＋Ｂ４・Ｙ^４＋Ｂ５・Ｙ^５＋・・
・・・（２）
ここでＹの奇数乗係数のＢ１、 Ｂ３、Ｂ５、・・がゼロ以外の数値を代入した場合、副走査の曲率半径が主走査方向に非対称となる。
また、第１走査レンズの第２面は回転対称非球面であり、以下の式（３）で表現される。

・回転対称非球面
光軸における近軸曲率半径をＲ、光軸からの主走査方向の距離をＹ、円錐常数をＫ、高次の係数をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、・・とするとき光軸方向のデプスをＸとして次の多項式で表している。
Ｘ＝（Ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒｍ）２｝
＋Ａ１・Ｙ＋Ａ２・Ｙ^２＋Ａ３・Ｙ^３＋ Ａ４・Ｙ^４＋Ａ５・Ｙ^５＋Ａ６・Ｙ^６＋・・
・・・（３）

第１走査レンズの第１面の形状
Ｒｍ＝−２７９．９、Ｒｓ＝−６１．０
Ｋ＝−２．９０００００Ｅ＋０１
Ａ４＝１．７５５７６５Ｅ−０７
Ａ６＝−５．４９１７８９Ｅ−１１
Ａ８＝１．０８７７００Ｅ−１４
Ａ１０＝−３．１８３２４５Ｅ−１９
Ａ１２＝−２．６３５２７６Ｅ−２４
Ｂ１＝−２．０６６３４７Ｅ−０６
Ｂ２＝５．７２７７３７Ｅ−０６
Ｂ３＝３．１５２２０１Ｅ−０８
Ｂ４＝２．２８０２４１Ｅ−０９
Ｂ５＝−３．７２９８５２Ｅ−１１
Ｂ６＝−３．２８３２７４Ｅ−１２
Ｂ７＝１．７６５５９０Ｅ−１４
Ｂ８＝１．３７２９９５Ｅ−１５
Ｂ９＝−２．８８９７２２Ｅ−１８
Ｂ１０＝−１．９８４５３１Ｅ−１９
なお、上記で「Ｅ＋０１」は「×１０⁰¹」、「Ｅ−０７」は「×１０^-07」を意味しており、以下でも同様である。

第１走査レンズの第２面の形状
Ｒ＝−８３．６
Ｋ＝−０．５４９１５７
Ａ４＝２．７４８４４６Ｅ−０７
Ａ６＝−４．５０２３４６Ｅ−１２
Ａ８＝−７．３６６４５５Ｅ−１５
Ａ１０＝１．８０３００３Ｅ−１８
Ａ１２＝２．７２７９００Ｅ−２３

第２走査レンズの第１面の形状
Ｒｍ＝６９５０、Ｒｓ＝１１０．９
Ｋ＝０．００００００＋００
Ａ４＝１．５４９６４８Ｅ−０８
Ａ６＝１．２９２７４１Ｅ−１４
Ａ８＝−８．８１１４４６Ｅ−１８
Ａ１０＝−９．１８２３１２Ｅ−２２
Ｂ１＝−９．５９３５１０Ｅ−０７
Ｂ２＝−２．１３５３２２Ｅ−０７
Ｂ３＝−８．０７９５４９Ｅ−１２
Ｂ４＝２．３９０６０９Ｅ−１２
Ｂ５＝２．８８１３９６Ｅ−１４
Ｂ６＝３．６９３７７５Ｅ−１５
Ｂ７＝−３．２５８７５４Ｅ−１８
Ｂ８＝１．８１４４８７Ｅ−２０
Ｂ９＝８．７２２０８５Ｅ−２３
Ｂ１０＝−１．３４０８０７Ｅ−２３

第２走査レンズの第２面の形状
Ｒｍ＝７６６、Ｒｓ＝−６８．２２
Ｋ＝０．００００００＋００
Ａ４＝−１．１５０３９６Ｅ−０７
Ａ６＝１．０９６９２６Ｅ−１１
Ａ８＝−６．５４２１３５Ｅ−１６
Ａ１０＝１．９８４３８１Ｅ−２０
Ａ１２＝−２．４１１５１２Ｅ−２５
Ｂ２＝３．６４４０７９Ｅ−０７
Ｂ４＝−４．８４７０５１Ｅ−１３
Ｂ６＝−１．６６６１５９Ｅ−１６
Ｂ８＝４．５３４８５９Ｅ−１９
Ｂ１０＝−２．８１９３１９Ｅ−２３
なお、使用波長における走査レンズの屈折率は全て１．５２７２４である。

以下に光学配置を示す。
偏向器の偏向反射面から第１走査レンズの第１面までの距離ｄ１：６４ｍｍ
第１走査レンズの中心肉厚ｄ２：２２．６ｍｍ
第１走査レンズの第２面から第２走査レンズの第１面までの距離ｄ３：７５．９ｍｍ
第２走査レンズの中心肉厚ｄ４：４．９ｍｍ
第２走査レンズの第２面から被走査面までの距離ｄ５：１５８．７ｍｍ

なお、図１に示す光走査装置では、屈折率１．５１４、厚さ１．９ｍｍの防音ガラス６と防塵ガラス（図示せず）が配置されており、防音ガラス６は、ゴースト光の発生を防止するために、偏向回転面内において主走査方向に平行な方向に対し１０ｄｅｇ傾けて設置されている。
また、防塵ガラスについては図示されていないが、第２走査レンズ１０ａ，１０ｂと被走査面１１ａ，１１ｂの間に配備されている。

本発明の一実施形態を示す光走査装置の概略斜視図である。 光束分割手段の一実施形態を示すハーフミラープリズムの斜視図である。 分割光による光走査を説明するための図である。 分割光を偏向器の同じ反射面に入射した場合の問題点の説明図である。 複数色用の露光のタイミングチャートを示す図である。 色によって露光量を異ならせるためのタイミングチャートを示す図である。 ピッチ調整手段の一例を示す図である。 実際のピッチ調整方法の一例を説明するための図である。 同期検知センサの配置位置の説明図である。 本発明の一実施形態を示す多色画像形成装置の概略構成図である。 本発明の別の実施形態を示す光走査装置の概略斜視図である。 入射ミラーによる偏向器への入射光と、偏向器の走査光（反射光）の関係を示す図である。 図１２の入射ミラーに代えて、走査レンズに反射コートを施した例を示す図である。

符号の説明

１、１’ ：光源（半導体レーザ（ＬＤ））
２，２’ ：入射ミラー、
２” ：反射コーティング
３、３’ ：カップリングレンズ
４：光束分割手段（ハーフミラープリズム）
５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）：シリンドリカルレンズ
６は防音ガラス
７：偏向手段（偏向器）
８（８ａ，８ｂ）：第１走査レンズ
９：光路折返し用のミラー
１０ａ，１０ｂ：第２走査レンズ
１１ａ，１１ｂ：被走査面
１２：開口絞り（アパーチャ）
３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ：帯電器
３３：書込ユニット
３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ：現像器
３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ：クリーニング手段
３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋ：転写用帯電手段
３７：転写ベルト
３８ａ：駆動ローラ
３８ｂ：従動ローラ
３９：定着手段
４０：給紙カセット
４１：給紙ローラ
４２：分離ローラ
４３，４４：搬送ローラ
４５：レジストローラ
Ｓ：記録材

Claims (14)

1. 変調駆動される光源と、多面の反射鏡を有する偏向手段と、前記偏向手段により走査されたビームを被走査面に導く走査光学系を有する光走査装置において、
   前記光源と前記偏向手段の間に該光源からのビームを分割し、分割したそれぞれのビームを前記偏向手段に向けて略π／２の位相差をつけて入射させる光束分割手段を備え、かつ前記偏向手段が４面の反射面を有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、
   同一タイミングにおいて分割されたビームが、それぞれ前記偏向手段の相異なる反射面に入射す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、
   前記分割されたビームの前記偏向手段への入射角を設定する入射ミラーを有し、該入射ミラーが、前記走査光学系の走査レンズと略等しい位置に配置されることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項３記載の光走査装置において、
   前記入射ミラーと前記走査レンズの一部が接触していることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項３または４記載の光走査装置において、
   前記入射ミラーの端面に反射防止処理が施されていることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１または２記載の光走査装置において、
   前記走査光学系の走査レンズの入射ビームとの交点近傍が平面でかつ、反射コーティングが施されており、前記反射コーティングによって前記分割されたビームを反射し、偏向手段の反射面に入射することを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記偏向手段への入射ビームを境として、前記走査光学系と反対側に同期検知手段を配備することを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記光源側の同期検知を、該光源の光量制御用の受光手段で行うこと特徴とする光走査装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記被走査面に形成される複数の走査線の副走査方向のピッチを調整するピッチ調整手段を有し、該ピッチ調整手段が前記光束分割手段と前記偏向手段の間に配置されることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    前記光源を複数有し、該複数の光源が副走査方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    共通の光源が相異なる被走査面を走査する時に、それぞれの被走査面に対して互いに異なる光量を設定することを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    前記光源に面発光型半導体レーザを用いることを特徴とする光走査装置。
13. 光源からのビームを被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する書込ユニットを備えた画像形成装置において、
    前記書込ユニットに請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３記載の画像形成装置において、
    前記像担持体を複数備え、前記書込ユニットで複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接または中間転写体を介して記録材に重ね合せて転写して多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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