JP2013120336A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる被走査面上で主走査方向に先行するビームが同一のチャンネルになるように光束分割後の光路を構成する光走査装置及び画像形成装置を得る。
【解決手段】 カップリングレンズと、光ビームを主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系との光路内に、光ビームの光路を透過方向と反射方向の２方向に分離する光路分離手段と、２方向に分離された光ビームをポリゴンミラーの偏向反射面に導く反射ミラーと、が配備され、分離された光ビームは、ポリゴンミラーの各々異なる偏向反射面において互いに反対向きに偏向反射されて、被走査面の１つを走査する光ビームは複数であって、光路分離手段を透過した光ビームの光路内に配備された反射ミラーの枚数と、光路分離手段を反射した光ビームの光路内に配備された反射ミラーの枚数と、の差が奇数である光走査装置による。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置及び、同装置を備えた画像形成装置に関するものである。

レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置において、画像の書込みを光ビーム走査方式によって行うものがある。この方式は、画像データに応じて出射された光ビームを、回転ポリゴンミラー（多面体反射面を持つ光偏向器）等により主走査方向に周期走査させ、この走査された光ビームによって、副走査方向（主走査に直交する方向）に移動する感光体を照射して、感光体上に１ライン分ずつ画像を書込んでいくものである。

この光ビーム走査方式では感光体上の画像書込み位置を、各走査ラインで一定にする必要がある。そのため、画像書込み開始側における感光体（画像領域）の外に光ビームを検出するセンサ（以下「同期検知センサ」という。）を備えおり、ポリゴンミラーによって主走査方向に走査される光ビームの通過を検知する。この検知されたタイミングをもって、主走査ライン毎に光ビームの出射タイミングを指示することで、一定位置で画像書込みを開始させるように制御している。

カラー画像の場合は、色成分ごとに設けられた感光体への光ビーム走査が行われ、各色成分の合成処理によってカラー画像を得ることができる。この画像形成に係るカラー合成処理は、各色成分を潜像させた感光体による各色の転写過程によって行われる。この方式をタンデム方式という。タンデム方式では、各色成分の感光体にそれぞれ光ビーム走査露光を行うので、色成分毎に同期検知信号に基づく画像書込みの制御を行う。

上記のような従来の画像形成装置においては、色成分ごとに対応する同期検出センサを要するが、単一の同期検知センサにより各光ビームの同期検知信号を発生させる手段を備え、従来よりも装置構成の簡素化した画像形成装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。

特許文献１のように各色に対応する光源から出射された複数のレーザビームを走査するものであって、例えば、光源がｃｈ１からｃｈ４までの４チャンネルのＬＤアレイで構成されるものがある。この構成の場合は、１つの被走査面上で、ｃｈ１のレーザビームが主走査方向に先行し、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４の順に走査される。別の（対応側の）被走査面上では、ｃｈ４のレーザビームが主走査方向に先行し、ｃｈ３、ｃｈ２、ｃｈ１の順に走査される。

この場合、同期検出素子で書き出し開始位置を検出する際に、先行するチャンネルで同期検出をすると、ｃｈ１とｃｈ４の点灯切り替えが必要になるため、光源の点灯制御が複雑になる。また、同期検出の点灯チャンネルを例えばｃｈ１に固定すると、対向側の被走査面上ではｃｈ１が後行ビームとなるから、先行する他のチャンネル（ｃｈ４、ｃｈ３、ｃｈ２）の同期検出と有効走査領域の終端との間隔が、チャンネルごとに異なる。その結果、同期検出と有効走査領域の終端との間隔が短いチャンネルが生じる。

走査光学系においては、素子の温度上昇や周囲温度の変化に対して、光源の光量が一定となるように、有効走査領域の終端側の走査領域外で光量制御（ＡＰＣ）を行う。ここで、同期検出と有効走査領域の終端との間隔が短いチャンネルでは、ＡＰＣの時間を確保することができなくなったり、書込の有効走査範囲の間隔が狭くなったりするという問題が生じる。

図９および図１０を用いて従来の光走査装置の課題について説明をする。図９は、従来の光走査装置の例を示す構成図である。図１０は、従来の光走査装置に係るタイミングチャートである。図９において、符号１１は４ｃｈのマルチビーム半導体レーザを備えた光源装置である。図示が煩雑になることを避けるため、光源装置１１から出射された４本の光ビームのうちｃｈ１に相当するレーザビームを実線で表し、ｃｈ４に相当するレーザビームを破線で表している。ｃｈ２とｃｈ３に相当するレーザビームは図示を省略している。また、カップリングレンズ２の光軸を通過する仮想の光ビームの光路（以下「基準軸」という。）を一点鎖線で表している。

図９の中央付近には、回転多面鏡であるポリゴンミラー６０が配置されている。ポリゴンミラー６０を中心として、図９に正対した右側に表されている走査光学系では、ｃｈ１のレーザビームが主走査方向に先行し、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４の順に続いて走査される。一方、図９に正対した左側に表されている走査光学系では、ｃｈ４のレーザビームが主走査方向に先行し、ｃｈ３、ｃｈ２、ｃｈ１の順に続いて走査される。

上記のように走査されるとき、同期検出素子２３で書き出し開始位置を検出する際に、先行するチャンネルで同期検出をしようとすれば、ｃｈ１とｃｈ４の点灯を切り替える必要があるため、光源１における点灯制御が複雑になる。または同期検出の点灯チャネルをｃｈ１に固定した場合は、図１０に示すタイムチャートのように、対向側の被走査面上ではｃｈ１が後行ビームとなり、先行する他のチャンネル（ｃｈ４，３，２）の同期検出と有効走査領域の終端との間隔がチャンネル毎に異なる。特に両端に位置するｃｈ１とｃｈ４では短くなる。

光源装置１１が備える半導体レーザは、温度上昇や周囲の温度環境の変化によって、レーザビームの光量が変化するので、これを調整するために、走査領域外で光量制御（ＡＰＣ）を行う必要がある。しかし、上記のように、同期検出と有効走査領域の終端との間隔が短くなると、ＡＰＣの時間を確保できなくなる。または、ＡＰＣの時間を確保すると、書込みの有効走査範囲が狭くなる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、異なる被走査面上で主走査方向に先行するビームが同一のチャンネルになるように、光束分割後の光路を構成す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。

本発明は、光走査装置に係るものであって、光源と、光源から出射した光ビームを平行光束又は弱い発散光束又は弱い収束光束にカップリングするカップリングレンズと、カップリングレンズによりカップリングされた光ビームを主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、結像点近傍に偏向反射面を有してなるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーにて偏向反射された光ビームを被走査面に導く走査光学系と、を有してなる光走査装置であって、カップリングレンズと結像光学系との光路内に、カップリングされた光ビームの光路を透過方向と反射方向の２方向に分離する光路分離手段と、２方向に分離された光ビームをポリゴンミラーの偏向反射面に導く反射ミラーと、が配備され、分離された光ビームは、ポリゴンミラーの各々異なる偏向反射面において互いに反対向きに偏向反射されて走査光学系により異なる被走査面に導かれ、被走査面の１つを走査する光ビームは複数であって、光路分離手段を透過した光ビームの光路内に配備された反射ミラーの枚数と、光路分離手段を反射した光ビームの光路内に配備された反射ミラーの枚数と、の差が奇数であることを最も主な特徴とする。

本発明によれば、光源の点灯制御が単純化され、光量制御（ＡＰＣ）の時間も確保し、書込みの有効走査範囲を広くすることができる。

本発明に係る光走査装置の実施の形態を示す光学配置図である。 上記光走査装置の副走査方向の光学配置構成図である。 上記光走査装置が備えるポリゴンミラーのタイミングチャートである。 本発明に係る光走査装置の別の実施の形態を示す光学配置図である。 本発明に係る光走査装置のさらに別の実施の形態を示す光学配置図である。 本発明に係る光走査装置のさらに別の実施の形態を示す光学配置図である。 本発明に係る光走査装置のさらに別の実施の形態を示す光学配置図である。 本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す構成図である。 従来の光走査装置の例を示す光学配置図である。 従来の光走査装置が備えるポリゴンミラーのタイミングチャートである。

以下、本発明に係る光走査装置の実施形態について図面を用いながら説明する。本実施例に係る光走査装置は、光ビームを主走査断面内で２分割し、２つの光源装置から出射された２つの光ビームを、２段構成の多面鏡式光偏向器（ポリゴンミラー）に入射し、ポリゴンミラーにおいて偏向された各光ビームが走査光学系を介して４つの光導電性感光体上を走査する光走査装置である。図１は、本実施例に係る光走査装置２０の主走査の断面構成図である。図２は本実施例に係る光走査装置２０の副走査方向の断面構成図である。

ここで、光学装置から出射された光ビームがポリゴンミラーで偏向走査される方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。

図１において、符号１は、４ｃｈのマルチビーム半導体レーザを実装した光源装置である。光源装置１は半導体レーザ素子からなるＬＤアレイであって、ｃｈ１〜ｃｈ４の４つの発光点が、３０〜５０μｍピッチで直線状に配列されており、走査面上で副走査方向に所定のピッチになるようにｃｈ１〜ｃｈ４の直線状の配列がわずかに傾けてある。光源装置１の半導体レーザから出射された光ビームは、カップリングレンズ２により光ビームの進行方向に配置されている光学系に適した光束形態（平行光束あるいは弱い発散性もしくは弱い収束性の光束）に変換される。カップリングレンズ２から射出されて、所望の光束形態となった各光ビームは、光ビーム幅を規制するアパーチュア３の開口部を通過して「ビーム整形」されたのち、光路分離手段であるハーフミラー４ＨＭに入射する。

ハーフミラー４ＨＭに入射した光ビームは、ハーフミラーの作用により、主走査断面内で２つの光路に分割される。図１においては、ハーフミラー４ＨＭで反射される光ビームの光路を符号１ａで表し、ハーフミラー４ＨＭを透過する光ビームの光路を符号１ｂで表す。

図１に示すように、光路１ｂに配備された反射ミラーの枚数は０枚であるが、光路１ａには反射ミラー４Ｍが配備されている。反射ミラー４Ｍは１枚の鏡である。すなわち、光路分離手段であるハーフミラー４ＨＭを透過した光ビームの光路内に配備された反射ミラーの枚数と、光路分離手段であるハーフミラー４ＨＭを反射した光ビームの光路内に配備された反射ミラーの枚数の差は「１」である。言い換えると、光路分離手段であるハーフミラー４ＨＭを透過した光ビームの光路内に配備された反射ミラーの枚数と、光路分離手段であるハーフミラー４ＨＭを反射した光ビームの光路内に配備された反射ミラーの枚数の差は奇数である。

２本の光路１ａ、１ｂに分けられた光ビームは、それぞれシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂに入射する。シリンドリカルレンズ５ａ、５ｂの作用によって副走査方向へ集光され、ポリゴンミラー６の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。

なお、図１においては、図が煩雑になることを避けるため、光源１が備える４ｃｈのマルチビーム半導体レーザから出射された４本の光ビームのうち、ｃｈ１とｃｈ４からの光ビームを代表的に示している。ｃｈ１を実線で表し、ｃｈ４を点線で表して、ｃｈ２とｃｈ３の図示は省略している。また、カップリングレンズ２の光軸を通過する仮想光ビームの光路である基準軸を一点鎖線で表している。

ポリゴンミラー６に入射し、偏向された光ビームは走査結像光学系へと射出される。ポリゴンミラー６は、６面の偏向反射面を持つ同一形状の多面鏡を副走査方向上下２段に合わせてなり、上下２段の多面鏡が一体で回転するように構成されている。

図２において、符号７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは走査レンズ、符号８ａ（８ａ１、８ａ２、８ａ３）、８ｂ（８ｂ１、８ｂ２、８ｂ３）、８ｃ（８ｃ２）、８ｄ（８ｄ２）は光路折り曲げミラーを示している。符号９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは光導電性感光体を示している。図２に示すように、走査レンズ７ａと光路折り曲げミラー８ａは、ポリゴンミラー６の上回転多面鏡６ａにより偏向される光源装置１からの４本の光ビームを、対応する光導電性感光体９Ｋ上に導光し、副走査方向に分離した４つの光スポットを形成する第１の走査結像光学系を構成する。走査レンズ７ｂと光路折り曲げミラー８ｂは、ポリゴンミラー６の上回転多面鏡６ａにより偏向される光源装置１からの４本の光ビームを、対応する光導電性感光体９Ｙ上に導光して、副走査方向に分離した４つの光スポットを形成する第２の走査結像光学系を構成する。

光源装置１から出射された４本の光ビームは、ハーフミラー４ＨＭによって光路１ａと光路１ｂとに分離されて、ポリゴンミラー６の上回転多面鏡６ａにより、それぞれ異なる方向に偏向される。これら２組の光路１ａ、１ｂに分離した光ビームは、それぞれ４本の光ビームであって光導電性感光体９Ｋ、９Ｙをマルチビーム走査する。

上記構成を有する光走査装置２０において、ポリゴンミラー６を中心として紙面右側に構成された第１走査結像光学系側に偏向された光ビームが、光導電性感光体９Ｋの光走査を行うとき、紙面左側に構成された第２走査結像光学系側に偏向された光ビームは、光導電性感光体９Ｙには導光されない。また、第２走査結像光学系側に偏向された光ビームが光導電性感光体９Ｙの光走査を行うとき、第１走査結像光学系側に偏向された光ビームは、光導電性感光体９Ｋには導光されない。すなわち、光導電性感光体９Ｋ、９Ｙの光走査は「時間的にずれて交互」に行われることになる。光導電性感光体９Ｋの光走査が行われるときは光源装置１の光強度を「黒画像の画像信号」で変調し、光導電性感光体９Ｙの光走査が行われるときは光源１の光強度を「イエロー画像の画像信号」で変調すれば、光導電性感光体９Ｋには黒画像の静電潜像を、光導電性感光体９Ｙにはイエロー画像の静電潜像を、書込むことができる。

光走査装置２０の図示しない「下段用の光源装置」から射出される２本の光ビームはポリゴンミラー６の下回転多面鏡６ｂにより偏向されて、光導電性感光体９Ｍ、９Ｃ上をマルチビーム走査される。

このように本実施例に係る光走査装置２０は、光源装置１から出射された光ビームはハーフミラー４ＨＭで、主走査断面内で２つに分離して、それぞれの光路１ａと１ｂに分かれる。光路１ａおよび１ｂのそれぞれの光ビームは、ポリゴンミラー６の異なる反射面に入射され、回転軸と交差する方向でポリゴンミラー６を挟んだ両側に配置されている第１走査光学系と第２走査光学系のそれぞれに偏向走査される。それぞれの走査光学系は、被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための同期検出用光学系を有している。各同期光学系は、ポリゴンミラー６により反射された光ビームの光路を変更する光路変更素子１０ａ、１０ｂと結像素子１１ａ、１１ｂをそれぞれ備え、単一の同期検出素子１２に入射するように構成されている（図１を参照）。

２つの走査光学系のうち、ポリゴンミラー６の回転順方向（図１に示す符号Ｒ）に対し、光源１からの角度が小さい側に配置された走査光学系を第１走査光学系、他方を第２走査光学系とし、それぞれの同期検出光学系を第１同期検出光学系、第２同期検出光学系とする。

次に、本実施例に係る光走査装置が備えるポリゴンミラー６のタイミングチャートについて説明をする。図３はポリゴンミラー６を３００００回転/分で回転させたときのタイミングチャートの例であって、ポリゴンミラー６の回転順方向に対し、光源からの角度が小さい右側に配置された第１走査光学系の同期検出光学系で光ビームが検出されてから、ポリゴンミラー６の６面中の１面分の回転（角度６０°の回転）をして、再び第１走査光学系の同期検出光学系で光ビームが検出されるまでのタイミングを図示している。なお、同期検出ではｃｈ１のみが点灯し、ｃｈ２〜ｃＨ４はそのチャンネルを点灯させた場合の同期検出相当のタイミングを点線で示している。

光源装置１を構成するＬＤアレイは、ｃｈ１〜ｃｈ４の４つの発光点は、主走査方向に略３０〜５０μｍピッチで配列されるが、像面や同期検出面上では、主走査方向のｃｈ１〜ｃｈ４の間隔が拡大される。

図３は、ｃｈ１〜ｃｈ４の同期検出タイミングがずれる様子を誇張して示している。６面あるポリゴンミラー６の反射面の１面分（６０°）の回転は３３３μsに相当する。第１同期検出光学系に検出されてから第２同期検出光学系に検出されるまでの時間Ｔ１は約１６９μsであって、このときのポリゴンミラー６の回転角度は３０.５°である。第２同期検出光学系に検出されてから第１同期検出光学系に検出されるまでの時間Ｔ２は約１６４μsであって、このときのポリゴンミラー６の回転角度は２９.５°である。第１同期検出光学系に検出されてから第１走査光学系の書き出し開始位置までの時間Ｔｄ１は１９μsであって、このときのポリゴンミラー６の回転角度は３.５°である。第２同期検出光学系に検出されてから第２走査光学系の書き出し開始位置までの時間をＴｄ２は２２μsであって、このときのポリゴンミラー６の回転角度は４°である。

Ｔ１＞Ｔ２、かつ、Ｔｄ１＜Ｔｄ２となるように光路変更素子１０ａおよび１０ｂは配置されている。各走査光学系の画像形成される１走査時間は１３３μs、ポリゴンミラー６の回転角度は２４°である。光ビームが走査されて画像形成される角度は回転角度２４°の２倍の４８°である。

本実施例に係る走査光学系の主走査断面において（図１を参照）、ポリゴンミラー６の反射点と、それぞれの走査光学系の被走査面に垂直となる軸を基準軸にしたとき、第１走査光学系の被走査領域の走査開始点に対応する走査開始角度θｓ１は約２５°に設定され、また、走査終了点に対応する走査終了角度θｅ１は約２３°に設定される。第２走査光学系の被走査領域の走査開始点に対応する走査開始角度θｓ２は約２３°に設定され、走査終了点に対応する走査終了角度θｅ２は約２５°に設定される。すなわち、θｓ１、θｅ１、θｓ２、θｅ２の関係は、「θｓ１＝θｅ２」、「θｅ１＝θｓ２」、「θｓ１＞θｅ１」となっている。

本実施例に係る光走査装置においては、有効走査領域として光学特性の劣化が大きい鈍角側（第１走査光学系の走査後半θｅ１、第２走査光学系の走査前半θｓ２）の領域を小さく設定している。このように鈍角側を小さく設定する理由について説明する。

被走査面上のすべての主走査位置で、ポリゴンミラー６の反射面と被走査面を、副走査方向の共役関係に保つことが光学特性上理想的である。しかし、ポリゴンミラー６への入射角が鈍角であるほど、ある角度を走査するとき、ポリゴンミラー６の反射面の光ビーム進行方向における位置変化が大きくなる。これによって主走査位置ごとの共役関係の差が大きくなってしまう。そうすると、被走査面上での、副走査方向のビームスポット径や、回転多面鏡の複数の反射面間での副走査位置のばらつきが大きくなってしまい不都合である。また、反射面への入射角が鈍角であるほど、広い有効範囲を必要とするため、高い面精度が要求される。

そこで、本実施例に係る光走査装置２０のように、６面のポリゴンミラー６を用いたものは、ポリゴンミラー６の反射面に向かう光ビームとポリゴンミラー６の反射面との成す角のうち、ポリゴンミラー６の反射面から走査光学系に向かう光ビームを含む側の角度は常に鈍角となっている。

光路変更素子１０ａおよび光路変更素子１０ｂは、ポリゴンミラー６に最も近い結像素子である走査レンズ７ａおよび走査レンズ７ｂよりも後ろとなる同期検出光学系の光路上に配置されている。走査レンズ７ａおよび走査レンズ７ｂの端部には光束の収束、発散作用の無い単なる透過部であるノンパワー部７ｎｐを設け、同期用の光束を透過させている。

光路変更素子１０ａと光路変更素子１０ｂは、光ビームの進行方向において走査レンズ７ａおよび走査レンズ７ｂより前に配置することもできるが、走査レンズ７ａおよび７ｂより後ろ側に配置することで、同期光と走査光の分離が容易となる。そこで、本実施例に係る光走査装置においては、ポリゴンミラー６で反射されて走査される光束幅約４ｍｍに対し、走査レンズ７ａおよび７ｂの有効走査範囲と、端部のノンパワー部７ｎｐの境界部分は、同期光と走査光の分離はそれぞれの光束が部品ばらつきにより重なることが無いように、走査レンズの入射面上で２〜３ｍｍ程度離れるように設定されている。

上記のように、光路変更素子１０ａと光路変更素子１０ｂを、走査レンズ７ａおよび走査レンズ７ｂの後ろ側に配置することで、ポリゴンミラー６により偏向された走査光が同期検知光学系の部材と干渉する範囲を最小化させることができる。その結果、画像書込みのできる角度範囲を最大化することができ、光路長の増加を抑えることができる。

特に、実施例１のような光束分割方式では、６面の反射鏡を有するポリゴンミラー６を用いた場合、１面で走査できる角度範囲が、左右２つの走査光学系で時間分割される。このため、左右均等にした場合、画像書込みのできる角度範囲は最大で±３０°の範囲となる。書込み開始前の位置に同期検出光学系を配置すると、どちらかの走査光学系の走査範囲と重なり、走査範囲（画角）は３０°より小さくなるため、同期検出光学系配置部品との干渉により走査領域外となる範囲をできるだけ小さくする必要がある。

図１では、ポリゴンミラー６の反射点とそれぞれの走査光学系の被走査面に垂直となる軸を基準軸にして、第１同期検出光学系の同期検出角度θＰＤ１は３２°、第２同期検出光学系の同期検出角度θＰＤ２は３１°に設定し、同期検知領域が対向側の有効走査領域と時間軸で重ならない配置としている。θＰＤ１を３０°〜３５°、θＰＤ２を３０°〜３７°の範囲に配置すれば、対向側の有効走査領域と時間軸で重ならない配置とすることができる。さらに、θＰＤ１よりθＰＤ２を小さく設定することで、光学特性の劣化が大きい鈍角側（第１走査光学系の走査後半、第２走査光学系の走査前半）の領域を小さく設定することができる。

鈍角側の有効走査領域が狭い構成としていることから、タイミングチャート（図３を参照）上では、第１走査光学系の先端側と終端側２ヶ所の非走査領域の時間が不均等に構成され、非走査領域となる時間は終端側の方が先端側より長い。非走査領域では、素子の温度上昇や周囲温度の変化に対して、光源装置１の光量が一定となるように、光量制御（ＡＰＣ）が行われる。本実施例においては、非走査領域として時間が長く取れる第１走査光学系の有効走査領域の終端から同期検出までの間でＡＰＣを行うのが好適である。

よって、図１に示すように、光源装置１から出射された４チャンネル光ビームを光路分離手段によって２の方向に分離したとき、一方の光路に係る光ビームがポリゴンミラー６の偏向反射面に入射されるように、１枚の「反射ミラー」を配置することで、第１走査光学系と第２走査光学系の主走査方向に先行するレーザビームがともにｃｈ１のレーザビームとなり、これに続いて、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４の順に走査されるようになる。これによって、有効走査領域の終端と次の同期検出の時間は、チャンネルごとの差がなく、全てのチャンネルでＡＰＣの時間が確保され、書込の有効走査範囲を広くすることができる。

なお、反射ミラー４Ｍの反射率により、第１走査光学系の光利用効率が対向側の第２走査光学系より低下することがあるが、その場合には、光量調整手段としての折り返しミラー８の枚数を調整することで、第１走査光学系と第２走査光学系の光量を同等レベルに揃えればよい。また、反射ミラー４Ｍで光量が低下する第１走査光学系側の折り返しミラー８ａの数を第２走査光学系側の折り返しミラー８ｂの数を少なくすることで、光量の調整を行っても良い。

折り返しミラー８の枚数による光量調整が難しい場合は、折り返しミラー８の反射率によって調整しても良い。この場合、第２走査光学系の折り返しミラー８ｂの反射率より第１走査光学系側の折り返しミラー８ａの反射率が高いものを用いると良い。

また、第１走査光学系と第２走査光学系の光利用効率が同等となるように、ハーフミラー４ＨＭの透過率と反射率を調整しても良い。反射ミラー４Ｍの反射率により光利用効率が低下する分を相殺するように、ハーフミラー４ＨＭの透過率を低くし、反射率を高く設定すればよい。

なお、上記の説明において、光源装置１のマルチビームは４ｃｈとしているが、本実施例はこれに限ることはなく、２ｃｈや８ｃｈのマルチビーム半導体レーザや、さらにビーム数の多い面発光タイプのＶＣＳＥＬを用いても良い。

以上説明をした本実施例に係る光走査装置によれば、異なる被走査面上で主走査方向に先行するビームが同一のチャンネルになるように光束分割後の光路を構成することで、光源の点灯制御が単純化され、光量制御（ＡＰＣ）の時間も確保し、書込の有効走査範囲を広くすることができる。また、反射ミラーによる光利用効率の低下を走査光学系の光利用効率、または、光路分離手段の光利用効率で相殺し、異なる走査光学系間の光量偏差を小さくすることができる。さらに、折り返しミラーの枚数を調整することで光利用効率を調整することができる。

（実施例２）
次に、本発明に係る光走査装置の別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる部分を中心に説明する。図４は、本実施例に係る光走査装置の光学配置図である。図４に示す光走査装置２０ａにおいて、すでに説明をした実施例１と同様の構成を備えているので、これらには同じ符号を付している。光走査装置２０ａでは、光路分離手段であるハーフミラー４ＨＭを透過する光束１ｂ側に、１枚の反射ミラー４Ｍを配置している。ハーフミラー４ＨＭで反射する光束１ａ側には反射ミラーを配置していない。

すなわち、本実施に係る光走査装置２０ａは、ハーフミラー４ＨＭを透過したレーザビームの光路１ｂに配備された反射ミラーの枚数は１、ハーフミラー４ＨＭで反射したレーザビームの光路１ａに配備された反射ミラーの枚数は０であるから、その差は１で奇数となっている。

これによって、光源装置１から出射された４チャンネル光ビームをハーフミラー４ＨＭによって２の方向に分離したとき、一方の光路に係る光ビームがポリゴンミラー６の偏向反射面に入射する。そのため、１枚の「反射ミラー」を配置することで、第１走査光学系と第２走査光学系の主走査方向に先行するレーザビームがともにｃｈ１のレーザビームとなり、これに続いて、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４の順に走査されるようになる。その結果、有効走査領域の終端と次の同期検出の時間は、チャンネルごとの差がなく、全てのチャンネルでＡＰＣの時間が確保され、書込の有効走査範囲を広くすることができる。

以上説明をした本実施例に係る光走査装置によれば、異なる被走査面上で主走査方向に先行するビームが同一のチャンネルになるように光束分割後の光路を構成することで、光源の点灯制御が単純化され、光量制御（ＡＰＣ）の時間も確保し、書込の有効走査範囲を広くすることができる。

（実施例３）
次に、本発明に係る光走査装置の別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる部分を中心に説明する。図５は本実施例に係る光走査装置の光学配置図である。図５に示す光走査装置２０ｂにおいて、すでに説明をした実施例１および２と同様の構成を備えているので、これらには同じ符号を付している。光走査装置２０ｂでは、光路分離手段としてハーフミラーではなく、ハーフミラープリズム４ＨＭＰを用いている。図５において、光源装置１から出射されて、カップリングレンズ２、アパーチャー３、結像光学系であるシリンドリカルレンズ５を通過した光ビームは、ハーフミラープリズム４ＨＭＰの作用によって、光路１ａと光路１ｂの２つの光路に分離される。ハーフミラープリズム４ＨＭＰの後ろ側には、総数が３枚の反射ミラー４Ｍ（４Ｍ１、４Ｍ２、４Ｍ３）が配置されており、この３枚の反射ミラーによって、それぞれの光路に係る光ビームは、ポリゴンミラー６に入射する。

ハーフミラープリズム４ＨＭＰを透過したレーザビームの光路１ｂには、２枚の反射ミラー４Ｍ３と４Ｍ２が配置されている。ハーフミラープリズム４ＨＭＰで反射するレーザビームの光路１ａには、１枚の反射ミラー４Ｍ１が配置されている。すなわち、光路分離手段を透過した光ビームの光路に配置される反射ミラーの数が２枚、光路分離手段で反射する光ビームの光路に配置される反射ミラーの数は１枚であるから、光路分離手段を透過した光路と反射した光路のそれぞれに配置される反射ミラーの枚数の差は１であり、奇数である。

以上説明をした本実施例に係る光走査装置によれば、異なる被走査面上で主走査方向に先行するビームが同一のチャンネルになるように光束分割後の光路を構成することで、光源の点灯制御が単純化され、光量制御（ＡＰＣ）の時間も確保し、書込の有効走査範囲を広くすることができる。また、ポリゴンミラーの偏向反射面が６面の場合は、反射ミラーを３枚構成とすることで、入射前の光路長が長い場合でも、光路を折りたたむことができ、光学ハウジングの主走査方向の幅を小さくすることができ、長い入射光学系に対応することができる。

（実施例４）
次に、本発明に係る光走査装置の別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる部分を中心に説明する。図６は本実施例に係る光走査装置の光学配置図である。図６に示す光走査装置２０ｃは、すでに説明をした実施例１乃至３と同様の構成を備えているので、これらには同じ符号を付している。図６において、光走査装置２０ｃは、光偏向器として反射面を４面備えたポリゴンミラー６ａを用いている。光源装置１から出射されて、カップリングレンズ２、アパーチュア３を通過した光ビームは、光路分離手段であるハーフミラー４ＨＭによって、光路１ａと光路１ｂの２つの光路に分離される。ハーフミラー４ＨＭの後ろ側には、総数が３枚の反射ミラー４Ｍ（４Ｍ１、４Ｍ２、４Ｍ３）が配置されており、この３枚の反射ミラーによって、それぞれの光路に係る光ビームは、ポリゴンミラー６ａに入射する。

ハーフミラー４ＨＭで反射されたレーザビームの光路１ｂには、反射ミラー４Ｍ１が配置されている。ハーフミラー４ＨＭを透過するレーザビームの光路１ａには、反射ミラー４Ｍ２、４Ｍ３が配置されている。すなわち、光路分離手段を透過した光ビームの光路に配置される反射ミラーの数が２枚、光路分離手段で反射する光ビームの光路に配置される反射ミラーの数は１枚であるから、光路分離手段を透過した光路と反射した光路のそれぞれに配置される反射ミラーの枚数の差は１であり、奇数である。このように、４面の回転多面鏡を用いたときは、少なくとも３枚の反射ミラー４Ｍを用いる必要がある。

以上説明をした本実施例に係る光走査装置によれば、最終反射ミラーでの反射角が鋭角になり、反射面がポリゴンミラーへの入射光束及び同期検知光束に対して直交する状態に近づくため、最終反射ミラーの角部と同期検出用光束との干渉を小さくすることができる。その結果、同期検出光学系をより大きな画角に配置することができ、有効走査範囲を最大化することができる。

（実施例５）
次に、本発明に係る光走査装置の別の実施形態について、先に説明した実施形態と異なる部分を中心に説明する。図７は本実施例に係る光走査装置の光学配置図である。図７は、本実施例に係る光走査装置２０ｄの光学配置図であって、すでに説明をした実施例１乃至４と同様の構成を備えているので、これらには同じ符号付している。光走査装置２０ｄでは、ハーフミラープリズムと反射ミラーが一体に構成された部材４ａを、光路分離手段と、光路分離手段の後ろ側に配置される反射ミラーとして用いる。

図７において、光源装置１から出射されて、カップリングレンズ２、アパーチュア３を通過した光ビームは、部材４ａのハーフミラープリズム部分によって、光路１ａと光路１ｂに分離される。分離された後の光路１ｂの光ビームは、そのままポリゴンミラー６に入射し、光路１ａの光ビームは、反射ミラー部分で反射されてからポリゴンミラー６に入射する。

従って、光走査装置２０ｄにおいて、レーザビームの光路１ｂに配置された反射ミラーの枚数は０枚で、レーザビームの光路１ａに配置された反射ミラーの枚数は１枚である。すなわち、光路分離手段を透過した光ビームの光路に配置される反射ミラーの数は０、光路分離手段で反射された光ビームの光路に配置される反射ミラーの数は１であって、その差は奇数となる。

光走査装置２０ｄに示すように、ハーフミラープリズムに反射ミラーを一体に構成した部材を用いることで、光路分割素子と反射ミラーの位置関係を精度よく配置することができる。その結果、ポリゴンミラー６への入射光束の位置精度が高精度となり、組立調整を簡素化することができる。

（実施例６）
次に、本発明に係る画像形成装置の実施形態について説明をする。図８は、上記実施例１乃至５に係る構成を有する光走査装置を露光装置として用いた、電子写真プロセスを適用した画像形成装置の中央断面図であり、４ドラムのタンデム方式画像形成装置の例である。図８は、光走査装置として、上記実施例１の光走査装置を適用したものである。

図８には、画像形成装置としての複合機２０００の概略構成が示されている。この複合機２０００は、複写機、プリンタ、及びファクシミリの機能を有し、本体装置１００１、読取装置１００２、及び自動原稿給紙装置１００３などを備えている。本体装置１００１は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、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。

複合機２０００が備える光走査装置２０１０に、上記実施例１から５に係る光走査装置２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、のいずれかを用いることで、光源数を半減させた上で、同期検知機構を集約することで、低コスト化を図り、かつ、光源の点灯制御が単純化され、光量制御（ＡＰＣ）の時間も確保し、書込みの有効走査範囲を広くすることができる画像形成装置を得ることができる。

１ 光源装置
２ カップリングレンズ
３ アパーチュア
４Ｍ 反射ミラー
４ＨＭ ハーフミラー
５ シリンドリカルレンズ
６ ポリゴンミラー
７ 走査レンズ
８ 光路折り曲げミラー
１０ 光路変更素子
１１ 結像素子
１２ 同期検出素子
２０ 光走査装置

特許２００７−１４７８２６号公報

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源から出射した光ビームを平行光束又は弱い発散光束又は弱い収束光束にカップリングするカップリングレンズと、
   前記カップリングレンズによりカップリングされた光ビームを主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、
   前記結像点近傍に偏向反射面を有してなるポリゴンミラーと、
   前記ポリゴンミラーにて偏向反射された光ビームを被走査面に導く走査光学系と、
   を有してなる光走査装置であって、
   前記カップリングレンズと前記結像光学系との光路内に、前記カップリングされた光ビームの光路を透過方向と反射方向の２方向に分離する光路分離手段と、前記２方向に分離された光ビームを前記ポリゴンミラーの偏向反射面に導く反射ミラーと、が配備され、
   前記分離された光ビームは、前記ポリゴンミラーの各々異なる偏向反射面において互いに反対向きに偏向反射されて前記走査光学系により異なる前記被走査面に導かれ、
   前記被走査面の１つを走査する前記光ビームは複数であって、
   前記光路分離手段を透過した光ビームの光路内に配備された前記反射ミラーの枚数と、前記光路分離手段を反射した光ビームの光路内に配備された前記反射ミラーの枚数と、の差が奇数であることを特徴とする光走査装置。
2. 前記走査光学系には、第１走査光学系と第２走査光学系とがあり、
   前記ポリゴンミラーの偏向反射面は４面であって、前記各走査光学系は前記被走査面上における光ビームの書き出しタイミングを決定するための同期検出用光学系を備え、
   前記ポリゴンミラーの回転順方向に、前記光源からの角度が小さい順に前記第１走査光学系と前記第２走査光学系が配置され、
   前記第１走査光学系に向かう光ビームの光路内に配備された前記反射ミラーの数が、前記第２走査光学系に向かう光ビームの光路内に配備された前記反射ミラーの数より多いことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記反射ミラーの総数は１であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
4. 前記反射ミラーの総数は３であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
5. 前記反射ミラーの少なくとも１つが前記光路分離手段と一体に構成されていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
6. 前記反射ミラーの数が多く配置されている前記光路に係るレーザビームが導かれる走査光学系を第１走査光学系、前記反射ミラーの数が少なく配置されている前記光路に係るレーザビームが導かれる走査光学系を第２走査光学系とし、
   前記第１走査光学系の光利用効率より前記第２走査光学系の光利用効率を低く調整する光利用効率調整手段を有することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
7. 前記光利用効率調整手段は折り返しミラーであって、前記第１走査光学系に配置される前記折り返しミラーの枚数より前記第２走査光学系に配置される前記折り返しミラーの枚数が多いことを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
8. 前記反射ミラーが多く配備された前記光路側の前記光路分離手段の光利用効率が高く設定されていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
9. 光源と、
   前記光源から出射した光ビームを平行光束又は弱い発散光束又は弱い収束光束にカップリングするカップリングレンズと、
   前記カップリングレンズによりカップリングされた光ビームを主走査方向に長い線像として結像させる結像光学系と、
   前記結像点近傍に偏向反射面を有してなるポリゴンミラーと、
   前記ポリゴンミラーにて偏向反射された光ビームを被走査面に導く走査光学系と、
   を有してなる光走査装置であって、
   前記カップリングレンズと前記結像光学系との光路内に、前記カップリングされた光ビームの光路を透過方向と反射方向の２方向に分離する光路分離手段と、前記２方向に分離された光ビームを前記ポリゴンミラーの偏向反射面に導く反射ミラーと、が配備され、
   前記分離された光ビームは、前記ポリゴンミラーの各々異なる偏向反射面において互いに反対向きに偏向反射されて前記走査光学系により、異なる前記被走査面に導かれ、
   前記被走査面の１つを走査する前記光ビームは複数であって、
   前記反射ミラーの総数は奇数であることを特徴とする光走査装置。
10. 感光媒体の感光面に光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、前記潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、感光媒体の感光面の光走査を行う光走査装置として請求項１乃至９のいずれかに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。