JP2012192577A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体の劣化を抑制しつつ、光源の数を減らすことができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 偏向器前光学系Ａは、カップリングレンズ２２０１Ａ、開口板２２０２Ａ、液晶位相変換素子２２０５、光束分割部材２２０３Ａ、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ）などを有している。液晶位相変換素子は、電圧が印加されていないときは入射された直線偏光を円偏光に変換し、所定の電圧が印加されているときは入射された直線偏光をそのまま透過する。この場合は、カラーモードのときに液晶位相変換素子に電圧が印加されず、モノクロモードのときに液晶位相変換素子に所定の電圧が印加されるようにすることにより、モノクロモードでの画像形成が要求されたときに、マゼンタ用の感光体ドラムが光走査されるのを防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える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、あるいはこれらを含む複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置では、近年、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体ドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及している。

このタンデム方式の画像形成装置では、転写ベルト又は中間転写ベルトに沿って例えば４つの感光体ドラムが設けられている。そして、各感光体ドラムは、対応する帯電手段で帯電された後、光走査装置によって潜像が形成される。各感光体ドラム上の潜像は、対応する現像手段によって互いに色の異なる現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー）で現像され、顕像化される。顕像化された各像は、転写ベルト又は中間転写ベルトに転写され重ね合わされて多色のカラー画像となる。

なお、電子写真方式のカラー画像形成装置として、感光体ドラムを１つのみ有する画像形成装置も考えられる。この場合、４つの色を重ね合わせて多色のカラー画像を形成するとき、感光体ドラム上への潜像形成、顕像化、中間転写体への転写を、時系列的に４回行う必要があり、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は、多色のカラー画像形成の生産性を向上させることができるが、感光体ドラムの数に応じた複数の光源が必要となり、それに伴い、部品点数の増加、光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップ等の不都合があった。

また、光走査装置の故障の原因として、光源である半導体レーザの劣化が挙げられる。このため光源の数が増加すると、故障の発生確率が高くなり、リサイクル性が低下するという不都合があった。

そこで、タンデム方式の画像形成装置に用いられる光走査装置として、光源の数を感光体ドラムの数よりも少なくした光走査装置が考案された。

例えば、特許文献１には、変調駆動される光源と、共通の回転軸に多面の反射鏡を複数段有する偏向手段と、共通の光源からのビームを分割して偏向手段の相異なる段の反射鏡に分割されたビームを入射させる光束分割手段と、複数の被走査面と、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と、偏向手段により走査されたビームを検出する受光手段とを有し、共通の光源手段から分割したビームが相異なる被走査面を走査するようにした光走査装置が開示されている。

また、特許文献２には、光源と偏向手段の間に光路切り換え手段を具備し、該光路切り換え手段で切り換え可能なそれぞれのビームが互いに略π／２の開き角を有して偏向手段に入射し、かつ偏向手段が４面の反射面を有する光走査装置が開示されている。

発明者らは、光源の数を感光体ドラムの数よりも少なくした光走査装置を用いた画像形成装置について検討を行っていたところ、例えば、１つの光源から射出され分割された一方がブラック用の光束で、他方がマゼンタ用の光束のとき、モノクロモードでの画像形成が開始されると、一例として図３４に示されるように、該開始タイミングからブラック用の同期検知センサで光が受光されるまでの間、停止中のマゼンタ用の感光体も光走査され、該マゼンタ用の感光体の劣化が促進されることが判明した。

本発明は、上述した発明者等の得た新規知見に基づいてなされたものであり、以下の構成を有する。

本発明は、第１の観点からすると、画像情報に応じて複数の被走査面を個別に主走査方向に光走査する光走査装置であって、光源と、前記光源からの光束の光路上に配置され、互いに異なる被走査面に向かう２つの光束を射出する第１モードと、該異なる被走査面の一の被走査面に向かう光束のみを射出する第２モードとを切り換えるための切り換え機構を有する光学系と、前記光学系からの光束を偏向する光偏向器と、前記画像情報に基づいて、前記光学系の切り換え機構を制御する制御装置と、を備える光走査装置である。

これによれば、被走査面における感光体の劣化を抑制しつつ、光源の数を減らすことができる。

本発明は、第２の観点からすると、複数の像担持体と、前記複数の像担持体を画像データに応じて変調された光束により走査する本発明の光走査装置と、を備える画像形成装置である。

これによれば、像担持体の劣化を抑制しつつ、低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。 光走査装置の偏向器光学系を説明するための図である。 偏向器光学系Ａの構成を説明するための図である。 偏向器光学系Ｂの構成を説明するための図である。 液晶位相変換素子を説明するための図である。 光束分割部材の構成を説明するための図である。 カラーモードのときの偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 モノクロモードのときの偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 偏向器前光学系Ｂを説明するための図である。 走査光学系Ａ及び走査光学系Ｂを説明するための図である。 走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 カラーモードのときの各光源の発光状態を説明するための図である。 モノクロモードのときの各光源の発光状態を説明するための図である。 偏向器光学系Ａの変形例１を説明するための図である。 カラーモードのときの変形例１の偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 モノクロモードのときの変形例１の偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 偏向器光学系Ａの変形例２を説明するための図である。 カラーモードのときの変形例２の偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 モノクロモードのときの変形例２の偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 偏向器光学系Ａの変形例３を説明するための図である。 変形例３の偏向器光学系Ａにおける液晶シャッタを説明するための図である。 カラーモードのときの変形例３の偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 モノクロモードのときの変形例３の偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 偏向器光学系Ａの変形例４を説明するための図である。 カラーモードのときの変形例４の偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 モノクロモードのときの変形例４の偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 偏向器光学系Ｂの変形例を説明するための図である。 光走査装置の変形例を説明するための図である。 変形例の光走査装置における２つの光源の配置を説明するための図である。 変形例の光走査装置における光束分割部材を説明するための図である。 カラーモードのときの変形例の光走査装置における偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 モノクロモードのときの変形例の光走査装置における偏向器前光学系Ａを説明するための図である。 変形例の光走査装置における偏向器前光学系Ｂを説明するための図である。 光束分割部材を用いた従来の光走査装置の不都合点を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面に照射する。これにより、該感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（以下では、「トナー画像」という）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされる。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のトナー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２に示されるように、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、偏向器前光学系Ａ、偏向器前光学系Ｂ、ポリゴンミラー２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、及び走査制御装置３０２２（図２では、図示省略。図１１参照）などを備えている。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

各光源は、いずれも、同一基板上に複数の発光部が２次元的に配列されている面発光レーザアレイを有している。各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯であり、Ｚ軸に直交する方向に直線偏光を射出する。

ポリゴンミラー２１０４は、２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。１段目（下段）の４面鏡と２段目（上段）の４面鏡とは、平面視において、回転軸まわりに４６°ずれている。また、各４面鏡の内接円半径は７ｍｍである。

偏向器前光学系Ａは、一例として図３に示されるように、カップリングレンズ２２０１Ａ、開口板２２０２Ａ、液晶位相変換素子２２０５、光束分割部材２２０３Ａ、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ）を有している。

偏向器前光学系Ｂは、一例として図４に示されるように、カップリングレンズ２２０１Ｂ、開口板２２０２Ｂ、１／４波長板２２０６、光束分割部材２２０３Ｂ、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４ｃ、２２０４ｄ）を有している。

カップリングレンズ２２０１Ａは、光源２２００Ａから射出された光束を略平行光束とする。カップリングレンズ２２０１Ｂは、光源２２００Ｂから射出された光束を略平行光束とする。

開口板２２０２Ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ａを介した光束を整形する。開口板２２０２Ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｂを介した光束を整形する。

液晶位相変換素子２２０５は、開口板２２０２Ａの開口部を通過した光束の光路上に配置されている。

液晶位相変換素子２２０５は、一例として図５に示されるように、一対の透明基板（１１ａ、１１ｂ）と、各透明基板上に形成された透明電極（１２ａ、１２ｂ）と、各透明電極の間に配向膜（１３ａ、１３ｂ）を介して挟持されたネマティック液晶層１４とから構成されている。各透明電極間には、走査制御装置３０２２から所定の電圧が印加される。

液晶位相変換素子２２０５は、電圧が印加されていないと、入射光束を円偏光に変換して射出し、所定の電圧が印加されていると、入射光束をそのままの偏光状態で透過させる。

１／４波長板２２０６は、開口板２２０２Ｂの開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束に１／４波長の光学的位相差を付与する。

光束分割部材２２０３Ａは、液晶位相変換素子２２０５を介した光束の光路上に配置され、光束分割部材２２０３Ｂは、１／４波長板２２０６を介した光束の光路上に配置されている。

各光束分割部材は、図６に示されるように、入射光束に含まれる第１の偏光方向の直線偏光を透過させ、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光を−Ｚ方向に反射する偏光分離面と、該偏光分離面で反射された光束の光路上に偏光分離面に対して平行に配置されたミラー面とを有している。

本実施形態では、各光源から射出される光束は、対応する光束分割部材の偏光分離面に対してｐ偏光となる直線偏光である。また、各光束分割部材の偏光分離面は、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射する偏光分離特性を有している。

そこで、液晶位相変換素子２２０５に電圧が印加されていないときには、一例として図７に示されるように、光源２２００Ａから射出された光束（ｐ偏光）は、液晶位相変換素子２２０５で円偏光に変換され、光束分割部材２２０３Ａで、ｐ偏光成分とｓ偏光成分に分割される。該ｐ偏光成分とｓ偏光成分は、Ｚ軸方向に関して離間し、いずれもＺ軸に直交する面に平行な２つの光束として光束分割部材２２０３Ａから射出される。

一方、液晶位相変換素子２２０５に所定の電圧が印加されているときには、一例として図８に示されるように、光源２２００Ａから射出された光束（ｐ偏光）は、液晶位相変換素子２２０５をそのまま透過し、光束分割部材２２０３Ａの偏光分離面も透過する。すなわち、光束分割部材２２０３Ａに入射した光束は、分割されることなく、光束分割部材２２０３Ａをそのまま透過する。

光源２２００Ｂから射出された光束（ｐ偏光）は、一例として図９に示されるように、１／４波長板２２０６で円偏光に変換され、光束分割部材２２０３Ｂで、ｐ偏光成分とｓ偏光成分に分割される。該ｐ偏光成分とｓ偏光成分は、Ｚ軸方向に関して離間し、いずれもＺ軸に直交する面に平行な２つの光束として光束分割部材２２０３Ｂから射出される。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、光束分割部材２２０３Ａの偏光分離面を透過した光束の光路上に配置され、該光束を、ポリゴンミラー２１０４の２段目の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、光束分割部材２２０３Ａのミラー面で反射された光束の光路上に配置され、該光束を、ポリゴンミラー２１０４の１段目の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、光束分割部材２２０３Ｂのミラー面で反射された光束の光路上に配置され、該光束を、ポリゴンミラー２１０４の１段目の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、光束分割部材２２０３Ｂの偏光分離面を透過した光束の光路上に配置され、該光束を、ポリゴンミラー２１０４の２段目の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

走査光学系Ａは、一例として図１０に示されるように、２つの第１走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ）、２つの第２走査レンズ（２１０６ａ、２１０６ｂ）、６枚の折り返しミラー（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０９ａ、２１０９ｂ）、２つの同期検知用センサ（２１１１ａ、２１１１ｂ）を有している。

走査光学系Ｂは、一例として図１０に示されるように、２つの第１走査レンズ（２１０５ｃ、２１０５ｄ）、２つの第２走査レンズ（２１０６ｃ、２１０６ｄ）、６枚の折り返しミラー（２１０７ｃ、２１０７ｄ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）、２つの同期検知用センサ（２１１１ｃ、２１１１ｄ）を有している。

ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、第１走査レンズ２１０５ａ、第２走査レンズ２１０６ａ、折り返しミラー２１０７ａ、折り返しミラー２１０８ａ、及び折り返しミラー２１０９ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射される。

ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、第１走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０７ｂ、折り返しミラー２１０８ｂ、第２走査レンズ２１０６ｂ、及び折り返しミラー２１０９ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射される。

ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、第１走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０７ｃ、折り返しミラー２１０８ｃ、第２走査レンズ２１０６ｃ、及び折り返しミラー２１０９ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射される。

ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、第１走査レンズ２１０５ｄ、第２走査レンズ２１０６ｄ、折り返しミラー２１０７ｄ、折り返しミラー２１０８ｄ、及び折り返しミラー２１０９ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射される。

各感光体ドラム上の光スポットは、対応するポリゴンミラーの回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。この光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向に沿った方向が「副走査方向」である。また、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる領域は「有効走査領域」、「画像形成領域」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。

各同期検知用センサは、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、対応する感光体ドラムの有効走査領域を走査する前の光束を受光し、受光光量に応じた信号を走査制御装置３０２２に出力する。なお、各同期検知センサの出力信号は、「先端同期信号」とも呼ばれている。

走査制御装置３０２２は、一例として図１１に示されるように、ＣＰＵ３２１０、フラッシュメモリ３２１１、ＲＡＭ３２１２、液晶素子駆動回路３２１３、ＩＦ（インターフェース）３２１４、画素クロック生成回路３２１５、画像処理回路３２１６、書込制御回路３２１９、光源駆動回路３２２１などを有している。なお、図１１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

ＩＦ（インターフェース）３２１４は、プリンタ制御装置２０９０との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、ＩＦ（インターフェース）３２１４を介して供給される。

フラッシュメモリ３２１１には、ＣＰＵ３２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、及びプログラムの実行に必要な各種データが格納されている。

ＲＡＭ３２１２は、作業用のメモリである。

ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置２０１０の全体を制御する。

画素クロック生成回路３２１５は、画素クロック信号を生成する。なお、画素クロック信号は、１／８クロックの分解能で位相変調が可能である。

画像処理回路３２１６は、ＣＰＵ３２１０によって色毎にラスター展開された画像データに所定の中間調処理などを行った後、各光源の発光部毎のドットデータを作成する。

書込制御回路３２１９は、ステーション毎に、先端同期信号に基づいて書き込み開始のタイミングを求める。そして、書き込み開始のタイミングに合わせて、各発光部のドットデータを画素クロック生成回路３２１５からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。

光源駆動回路３２２１は、書込制御回路３２１９からの各変調データに応じて、各光源に各発光部の駆動信号を出力する。

液晶素子駆動回路３２１３は、ＣＰＵ２１０の指示に基づいて、所定の電圧を液晶位相変換素子２２０５に印加する。

ＣＰＵ３２１０は、画像形成の要求があると、要求された画像がカラー画像であるかモノクロ画像であるかを画像情報に基づいて判断する。

そして、ＣＰＵ３２１０は、要求された画像がカラー画像のときは、カラーモードとして液晶位相変換素子２２０５に電圧が印加されないように液晶素子駆動回路３２１３に指示する。一方、ＣＰＵ３２１０は、要求された画像がモノクロ画像のときは、モノクロモードとして液晶位相変換素子２２０５に所定の電圧が印加されるように電圧印加回路１５に指示する。

さらに、カラーモードのときは、プリンタ制御装置２０９０によって４つの感光体ドラムが回転駆動される。そして、書込制御回路３２１９は、感光体ドラム２０３０ａに対する書き込み開始タイミングに合わせて、光源２２００Ａから射出される光束をブラック画像情報に基づいて変調し、感光体ドラム２０３０ｂに対する書き込み開始タイミングに合わせて、光源２２００Ａから射出される光束をマゼンタ画像情報に基づいて変調し、感光体ドラム２０３０ｃに対する書き込み開始タイミングに合わせて、光源２２００Ｂから射出される光束をシアン画像情報に基づいて変調し、感光体ドラム２０３０ｄに対する書き込み開始タイミングに合わせて、光源２２００Ｂから射出される光束をイエロー画像情報に基づいて変調する（図１２参照）。

一方、モノクロモードのときは、プリンタ制御装置２０９０によって感光体ドラム２０３０ａのみが回転駆動される。そして、書込制御回路３２１９は、感光体ドラム２０３０ａに対する書き込み開始タイミングに合わせて、光源２２００Ａから射出される光束をブラック画像情報に基づいて変調する（図１３参照）。このとき、画像形成の要求があってから、同期検知用センサ２１１１ａが光を受光するまでの間、感光体ドラム２０３０ｂは光走査されない。すなわち、モノクロモードでの画像形成が繰り返し要求されても、感光体ドラム２０３０ｂが劣化することはない。

ところで、光源駆動回路３２２１は、光源２２００Ａの発光パワーを、モノクロモードが選択されたときに、カラーモードが選択されたときよりも小さくなるように制御する。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、偏向器前光学系Ａ、偏向器前光学系Ｂ、ポリゴンミラー２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、及び走査制御装置３０２２などを備えている。

偏向器前光学系Ａは、カップリングレンズ２２０１Ａ、開口板２２０２Ａ、液晶位相変換素子２２０５、光束分割部材２２０３Ａ、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ）などを有している。液晶位相変換素子２２０５は、光源２２００Ａと光束分割部材２２０３Ａとの間の光路上に配置され、電圧が印加されていないときは入射された直線偏光を円偏光に変換し、所定の電圧が印加されているときは入射された直線偏光をそのまま透過する。

この場合は、カラーモードのときに液晶位相変換素子２２０５に電圧が印加されず、モノクロモードのときに液晶位相変換素子２２０５に所定の電圧が印加されるようにすることにより、モノクロモードでの画像形成が要求されたときに、感光体ドラム２０３０ｂが光走査されるのを防止することができる。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂの劣化を抑制しつつ、光源の数を減らすことができる。

また、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、感光体ドラム２０３０ｂの劣化を抑制しつつ、低コスト化を図ることができる。

なお、上記実施形態において、前記偏向器前光学系Ａは、一例として図１４に示されるように、光源２２００Ａと液晶位相変換素子２２０５との間の光路上に配置された１／４波長板ＱＡを有していても良い。この場合は、カラーモードのときに液晶位相変換素子２２０５に所定の電圧が印加され（図１５参照）、モノクロモードのときに液晶位相変換素子２２０５に電圧が印加されないように（図１６参照）することにより、モノクロモードでの画像形成が要求されたときに、感光体ドラム２０３０ｂが光走査されるのを防止することができる。

また、上記実施形態において、前記偏向器前光学系Ａは、図１７に示されるように、光源２２００Ａと液晶位相変換素子２２０５との間の光路上に配置された１／２波長板ＨＡを有していても良い。この場合は、カラーモードのときに液晶位相変換素子２２０５に所定の電圧が印加され（図１８参照）、モノクロモードのときに液晶位相変換素子２２０５に電圧が印加されないように（図１９参照）することにより、モノクロモードでの画像形成が要求されたときに、感光体ドラム２０３０ｂが光走査されるのを防止することができる。

また、上記実施形態において、前記偏向器前光学系Ａは、図２０に示されるように、前記液晶位相変換素子２２０５に代えて、光源２２００Ａと光束分割部材２２０３Ａとの間の光路上に配置された１／４波長板ＱＡと、光束分割部材２２０３Ａのミラーで反射された光束の光路上に配置された液晶シャッタ２２０７を用いても良い。

この液晶シャッタ２２０７は、一例として図２１に示されるように、前記液晶位相変換素子２２０５が２つの偏光フィルタ（１６ａ、１６ｂ）で挟まれた構造を有している。偏光フィルタ１６ａと偏光フィルタ１６ｂは、透過できる光の偏光方向が互いに直交している。各透明電極間には、走査制御装置３０２２から所定の電圧が印加される。

この場合、光源２２００Ａから射出された光束（ｐ偏光）は、１／４波長板ＱＡで円偏光に変換され、光束分割部材２２０３Ａで、ｐ偏光成分とｓ偏光成分に分割される。そして、該ｓ偏光成分は、液晶シャッタ２２０７に電圧が印加されていないときには、液晶シャッタ２２０７を透過し（図２２参照）、液晶シャッタ２２０７に所定の電圧が印加されているときには、液晶シャッタ２２０７で遮光される（図２３参照）。すなわち、カラーモードのときに液晶シャッタ２２０７に電圧が印加されず、モノクロモードのときに液晶シャッタ２２０７に所定の電圧が印加されるようにすることにより、モノクロモードでの画像形成が要求されたときに、感光体ドラム２０３０ｂが光走査されるのを防止することができる。

また、上記実施形態において、前記偏向器前光学系Ａは、図２４に示されるように、前記液晶位相変換素子２２０５に代えて、光源２２００Ａと光束分割部材２２０３Ａとの間の光路上に配置された１／２波長板ＨＡと、光束分割部材２２０３Ａのミラーで反射された光束の光路上に配置された液晶シャッタ２２０７を用いても良い。

この場合、光源２２００Ａから射出された光束（ｐ偏光）は、１／２波長板ＨＡで偏光方向が略４５°回転され、光束分割部材２２０３Ａで、ｐ偏光成分とｓ偏光成分に分割される。そして、該ｓ偏光成分は、液晶シャッタ２２０７に電圧が印加されていないときには、液晶シャッタ２２０７を透過し（図２５参照）、液晶シャッタ２２０７に所定の電圧が印加されているときには、液晶シャッタ２２０７で遮光される（図２６参照）。

また、上記実施形態において、前記偏向器前光学系Ｂは、図２７に示されるように、前記１／４波長板２２０６に代えて、１／２波長板２２０８を用いても良い。この場合は、光源２２００Ｂから射出された光束（ｐ偏光）は、１／２波長板２２０８で偏光方向が略４５°回転され、光束分割部材２２０３Ｂで、ｐ偏光成分とｓ偏光成分に分割される。

また、上記実施形態では、光束分割部材が入射光束をＺ軸方向に関して２つの光束に分割する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、一例として図２８に示される光束分割部材２２０９のように、入射光束をＸＹ面内において２つの光束に分割しても良い。

この場合、２つの光源は、一例として図２９に示されるように、Ｚ軸方向に離れて配置されている。そして、光束分割部材２２０９の偏光分離面は、一例として図３０に示されるように、ｓ偏光成分を透過させ、ｐ偏光成分を反射する偏光分離特性を有している。

そこで、液晶位相変換素子２２０５に電圧が印加されていないときには、光源２２００Ａから射出された光束（ｐ偏光）は、液晶位相変換素子２２０５で円偏光に変換され、光束分割部材２２０９で、ｐ偏光成分とｓ偏光成分に分割される（図３１参照）。

このとき、光束分割部材２２０９の偏光分離面で反射された光束（ｐ偏光）は、シリンドリカルレンズ２２０４ａ及びミラーＭ１を介してポリゴンミラー２１０４の上段の偏向反射面に入射し、感光体ドラム２０３０ａに向かう。

また、光束分割部材２２０９の偏光分離面を透過した光束（ｐ偏光）は、シリンドリカルレンズ２２０４ｄ及びミラーＭ２を介してポリゴンミラー２１０４の上段の偏向反射面に入射し、感光体ドラム２０３０ｄに向かう。

一方、液晶位相変換素子２２０５に所定の電圧が印加されているときには、光源２２００Ａから射出された光束（ｐ偏光）は、液晶位相変換素子２２０５をそのまま透過し、光束分割部材２２０９の偏光分離面で反射される（図３２参照）。

そこで、カラーモードのときに液晶位相変換素子２２０５に電圧が印加されず、モノクロモードのときに液晶位相変換素子２２０５に所定の電圧が印加されるようにすることにより、モノクロモードでの画像形成が要求されたときに、感光体ドラム２０３０ｄが光走査されるのを防止することができる。すなわち、モノクロモードでの画像形成が繰り返さし要求されても、感光体ドラム２０３０ｄが劣化することはない。

この場合、光源２２００Ｂから射出された光束（ｐ偏光）は、１／４波長板２２０６で円偏光に変換され、光束分割部材２２０３Ｂで、ｐ偏光成分とｓ偏光成分に分割される（図３３参照）。

このとき、光束分割部材２２０９の偏光分離面で反射された光束（ｐ偏光）は、シリンドリカルレンズ２２０４ｂ及びミラーＭ１を介してポリゴンミラー２１０４の下段の偏向反射面に入射し、感光体ドラム２０３０ｂに向かう。

また、光束分割部材２２０９の偏光分離面を透過した光束（ｐ偏光）は、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ及びミラーＭ２を介してポリゴンミラー２１０４の下段の偏向反射面に入射し、感光体ドラム２０３０ｃに向かう。

この場合、ポリゴンミラーにおける１段目の回転多面鏡と２段目の回転多面鏡の回転軸まわりのずれ角φ、各回転多面鏡における鏡面の数Ｍ、画角α、有効走査領域を走査する光束の回転多面鏡への平均入射角φを用いて、θ／２＜２π／Ｍ−φ、かつ、θ／２＜φかつ、θ／２＜２α、の関係が満足されている。

また、この場合、回転多面鏡は、４つの鏡面を有し、一の回転多面鏡の互いに異なる鏡面に入射する２つの光束のなす角は、平面視において、略９０°である。このとき、２つの光源からの光束で、４つの感光体ドラムに個別に潜像を形成することができる。

また、上記実施形態では、各光源から射出される光束が、光束分割部材に対してｐ偏光である場合について説明したが、これに限定されるものではない。各光源から射出される光束が、光束分割部材の偏光分離面に対してｓ偏光であっても良い。但し、この場合は、光束分割部材の偏光分離面として、ｓ偏光を透過させ、ｐ偏光を反射する偏光分離面が用いられる。

また、上記実施形態では、各光源が面発光レーザアレイに代えて、１つの発光部を有する半導体レーザ（ＬＤ）を有していても良い。

また、上記実施形態では、位相変換素子として液晶位相変換素子が用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、位相変換素子として、光束の屈折率の振動方向依存性を利用して、偏光の振動方向を変えたり、円偏光と直線偏光間の変換を行う素子であれば良い。

また、上記実施形態において、走査制御装置は、画像情報がモノクロの画像情報のとき、画像形成が終了するまで、モノクロモードを選択していても良いし、感光体ドラム２０３０ａの最初の書き込み開始タイミングが検知されるまではモノクロモードを選択し、その後はカラーモードを選択しても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写されるカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、記録紙に直接転写されるカラープリンタであっても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で転写対象物としての印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

要するに、上記光走査装置２０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、感光体ドラムの劣化を抑制しつつ、低コスト化を図ることができる。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、感光体ドラムの劣化を抑制しつつ、光源の数を減らすのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、感光体ドラムの劣化を抑制しつつ、低コスト化を図るのに適している。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０５ａ〜２１０５ｄ…第１走査レンズ、２１０６ａ〜２１０６ｄ…第２走査レンズ、２１０７ａ〜２１０７ｄ…折り返しミラー、２１０８ａ〜２１０８ｄ…折り返しミラー、２１０９ａ〜２１０９ｄ…折り返しミラー、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１Ａ，２２０１Ｂ…カップリングレンズ、２２０３Ａ，２２０３Ｂ…光束分割部材（偏光ビームスプリッタ）、２２０５…液晶位相変換素子（位相変換素子）、２２０６…１／４波長板、２２０７…液晶シャッタ、２２０９…光束分割部材、３０２２…走査制御装置（制御装置）、３２１３…液晶素子駆動回路（電圧制御回路）、ＨＡ…１／２波長板、ＱＡ…１／４波長板。

特開２００６−２８４８２２号公報 特開２００９−１３９６３９号公報

Claims (15)

1. 画像情報に応じて複数の被走査面を個別に主走査方向に光走査する光走査装置であって、
   光源と、
   前記光源からの光束の光路上に配置され、互いに異なる被走査面に向かう２つの光束を射出する第１モードと、該異なる被走査面の一の被走査面に向かう光束のみを射出する第２モードとを切り換えるための切り換え機構を有する光学系と、
   前記光学系からの光束を偏向する光偏向器と、
   前記画像情報に基づいて、前記光学系の切り換え機構を制御する制御装置と、を備える光走査装置。
2. 前記切り換え機構は、印加された電圧に応じて、前記光源からの光束の偏光状態を変更して射出する位相変換素子と、該位相変換素子から射出される光束の光路上に配置された偏光ビームスプリッタとを含むことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記切り換え機構は、前記光源と前記位相変換素子との間の光路上に配置された１／４波長板を含むことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記切り換え機構は、前記光源と前記位相変換素子との間の光路上に配置された１／２波長板を含むことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
5. 前記制御装置は、前記位相変換素子に印加される電圧を制御する電圧制御回路を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記位相変換素子は、印加電圧に応じて液晶分子の配列状態が変化する液晶素子であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記切り換え機構は、前記光源からの光束の光路上に配置された偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタから射出される一方の光束の光路上に配置され、該光束を射出し、あるいは該光束を遮光する液晶シャッタと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
8. 前記切り換え機構は、前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置された１／４波長板を含むことを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記切り換え機構は、前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置された１／２波長板を含むことを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
10. 前記制御装置は、前記液晶シャッタに印加される電圧を制御する電圧制御回路を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 前記第２モードが選択されたときの前記光源の発光パワーは、前記第１モードが選択されたときの前記光源の発光パワーよりも小さいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
12. 前記制御装置は、前記画像情報が単色の画像情報のとき、最初の書き込み開始タイミングが検知されるまでは前記第２モードを選択し、その後は前記第１モードを選択することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光走査装置。
13. 前記光偏向器は、前記主走査方向に直交する副走査方向に関して２段構造の回転多面鏡を有し、平面視において、前記１段目の回転多面鏡と前記２段目の回転多面鏡は、回転軸まわりに互いにずれていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光走査装置。
14. 前記光偏向器は回転４面鏡を有し、該回転４面鏡の互いに異なる鏡面に入射する２つの光束のなす角は、平面視において略９０°であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光走査装置。
15. 複数の像担持体と、
    前記複数の像担持体を画像データに応じて変調された光束により走査する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
    

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