JP2013160971A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源数の低減と小型化とを図ることができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 ハーフミラー２２０５は、各光源ユニットから射出された光をそれぞれ２分割し、４つの光（ＬＢａ、ＬＢｂ、ＬＢｃ、ＬＢｄ）を射出する。各走査レンズは、主走査対応方向の両端にそれぞれ透過部を有している。ハーフミラー２２０５から射出された光（ＬＢａ、ＬＢｂ）は、入射ミラーＭ１で反射され、走査レンズ１５Ａの一側の透過部を通過してポリゴンミラー２１０４に入射する。ハーフミラー２２０５から射出された光（ＬＢｃ、ＬＢｄ）は、入射ミラーＭ２で反射され、走査レンズ１５Ｂの一側の透過部を通過してポリゴンミラー２１０４に入射する。
【選択図】図１４

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、被走査面を光によって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、光束分割手段にて分割され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、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、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し、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。

しかしながら、特許文献２に開示されている光走査装置では、画角が小さく、大型化を招くという不都合があった。

本発明は、主走査方向に沿って複数の被走査面を光によって走査する光走査装置であって、光源と、前記光源から射出された光を分割する光分割部材を含み、複数の光を射出する偏向器前光学系と、複数の偏向反射面を有し、前記偏向器前光学系からの複数の光が互いに異なる前記偏向反射面に入射する光偏向器と、前記複数の光に対応する複数の走査レンズを含み、前記光偏向器で偏向された前記複数の光を対応する前記被走査面に個別に導く走査光学系とを備え、前記偏向器前光学系からの複数の光は、それぞれ対応する前記走査レンズの前記主走査方向の一側端部を通過して前記偏向反射面に入射する光走査装置である。

本発明の光走査装置によれば、光源数の低減と小型化と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説明するための図である。 図１における光走査装置２０１０を説明するための図である。 図２における光源ユニットＬＵ１を説明するための図である。 図２における光源ユニットＬＵ２を説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれハーフミラーの作用を説明するための図である。 図２における各走査光学系を説明するための図である。 ハーフミラーで分割され、ポリゴンミラーの異なる偏向反射面で反射された２つの光束の光路を説明するための図（その１）である。 ハーフミラーで分割され、ポリゴンミラーの異なる偏向反射面で反射された２つの光束の光路を説明するための図（その２）である。 ハーフミラーで分割され、ポリゴンミラーの異なる偏向反射面で反射された２つの光束の光路を説明するための図（その３）である。 走査制御装置で生成される各光源の駆動信号を説明するためのタイミングチャートである。 色に応じて光源の発光光量を異ならせる場合を説明するためのタイミングチャートである。 入射ミラーＭ１で反射された光と入射ミラーＭ２で反射された光を、ポリゴンミラーの同一の偏向反射面に入射させる場合を説明するための図である。 ポリゴン入射角αを説明するための図である。 走査レンズの透過部、及び入射ミラーの位置を説明するための図である。 同期検知センサで受光される光の光路を説明するための図である。 走査レンズの形状を説明するための図である。 入射ミラーで反射された光の走査レンズにおける透過位置の変形例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１６に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ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、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）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、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Ａ／Ｄ変換器などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの多色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、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、及びクリーニングユニット２０３１ｂ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２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃ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２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、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。

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、プリンタ制御装置２０９０からの４色の画像情報（ブラックの画像情報、シアンの画像情報、マゼンタの画像情報、イエローの画像情報）に基づいて色毎に変調された４つの光によって、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。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の詳細については後述する。

ところで、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる走査領域は、「有効走査領域」、「画像形成領域」、「有効画像領域」などと呼ばれている。

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。

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（トナー画像）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。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

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枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。そして、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここでカラー画像が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。ここでトナーが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。

この光走査装置２０１０は、一例として図２に示されるように、２つの光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）、ハーフミラー２２０５、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、２つの入射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）、ポリゴンミラー２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、及び不図示の走査制御装置を有している。そして、これらは、光学ハウジング２３００（図２では図示省略、図６参照）の所定位置に組み付けられている。

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、ポリゴンミラー２１０４の回転軸に平行な方向をＺ軸方向として説明する。

光学ハウジング２３００には、各感光体ドラムに向かう光束が通過するスリット状の４つの射出窓（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）が設けられている（図６参照）。各射出窓は、それぞれ防塵ガラスで覆われている。

以下では、便宜上、各光学部材において、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。

光源ユニットＬＵ１は、一例として図３に示されるように、光源２２００Ａ、カップリングレンズ２２０１Ａ、及び開口板２２０３Ａなどを有している。

光源ユニットＬＵ２は、一例として図４に示されるように、光源２２００Ｂ、カップリングレンズ２２０１Ｂ、及び開口板２２０３Ｂなどを有している。

各光源は、半導体レーザ及び該半導体レーザを駆動する駆動回路を有している。各駆動回路は、走査制御装置によって制御される。

ここでは、光源２２００Ａは、ハーフミラー２２０５に対してｐ偏光を射出し、光源２２００Ｂは、ハーフミラー２２０５に対してｓ偏光を射出する。

各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光を略平行光とする。各カップリングレンズの焦点距離は同じである。

各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光のビーム径を調整する。

開口板２２０３Ａの開口部を通過した光が光源ユニットＬＵ１から射出される光である。また、開口板２２０３Ｂの開口部を通過した光が光源ユニットＬＵ２から射出される光である。

以下では、便宜上、光源ユニットＬＵ１から射出される光を「光ＬＢ１」といい、光源ユニットＬＵ２から射出される光を「光ＬＢ２」という。

図２に戻り、ハーフミラー２２０５は、光源ユニットＬＵ１から射出された光ＬＢ１及び光源ユニットＬＵ２から射出された光ＬＢ２の光路上に配置されている。

ハーフミラー２２０５は、入射された光を、透過光と反射光とに分割するビーム分割面を有している。該ビーム分割面は、透過光の光量と反射光の光量の割合が略１：１となるように設定されている。なお、ビーム分割面の設定は、各感光体ドラム表面での光量が略等しくなるように、ハーフミラー２２０５と感光体ドラムとの間に配置されている光学系の特性に応じて決定され、これに限定されるものではない。

以下では、便宜上、光ＬＢ１の反射光を「光ＬＢａ」、透過光を「光ＬＢｄ」といい（図５（Ａ）参照）、光ＬＢ２の透過光を「光ＬＢｂ」、反射光を「光ＬＢｃ」という（図５（Ｂ）参照）。なお、ハーフミラー２２０５から射出される光ＬＢａの光路と光ＬＢｂは、略一致している。また、ハーフミラー２２０５から射出される光ＬＢｃの光路と光ＬＢｄは、略一致している。

シリンドリカルレンズ２２０４Ａは、ハーフミラー２２０５から射出された光ＬＢａ及び光ＬＢｂの光路上に配置され、該光ＬＢａ及び光ＬＢｂを入射ミラーＭ１を介して、ポリゴンミラー２１０４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、ハーフミラー２２０５から射出された光ＬＢｃ及び光ＬＢｄの光路上に配置され、該光ＬＢｃ及び光ＬＢｄを入射ミラーＭ２を介して、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

各光源とポリゴンミラー２１０４との間に配置されている光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。

ポリゴンミラー２１０４は、回転多面体としての４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。この４面鏡は、ポリゴンミラー２１０４の回転軸の軸中心を回転中心として等速回転し、各シリンドリカルレンズからの光を、それぞれ等角速度的に偏向する。ここでは、４面鏡は時計回りに回転されるものとする。

光ＬＢａ及び光ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４の回転軸の−Ｘ側に位置する偏向反射面に入射し、光ＬＢｃ及び光ＬＢｄは、該回転軸の＋Ｘ側に位置する偏向反射面に入射する。

走査光学系Ａは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に配置され、走査光学系Ｂは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に配置されている。

走査光学系Ａは、一例として図６に示されるように、走査レンズ１５Ａ、偏光分離部材１６Ａ、及び複数の折り返しミラー（１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ、１９ａ）を有している。

走査レンズ１５Ａは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側であって、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光ＬＢａ及び光ＬＢｂの光路上に配置されている。

偏光分離部材１６Ａは、走査レンズ１５Ａの−Ｘ側であって、走査レンズ１５Ａを介した光ＬＢａ及び光ＬＢｂの光路上に配置されている。偏光分離部材１６Ａは、前記ｐ偏光の光を透過させ、前記ｓ偏光の光を−Ｚ側に反射する偏光分離面を有している。そこで、偏光分離部材１６Ａは、光ＬＢａを透過させ、光ＬＢｂを反射する。

偏光分離部材１６Ａを透過した光ＬＢａは、折り返しミラー１７ａ、折り返しミラー１８ａ、及び折り返しミラー１９ａを介して射出窓２１ａから射出され、感光体ドラム２０３０ａの表面に照射されて光スポットを形成する。

偏光分離部材１６Ａで反射された光ＬＢｂは、折り返しミラー１７ｂ、及び折り返しミラー１８ｂを介して射出窓２１ｂから射出され、感光体ドラム２０３０ｂの表面に照射されて光スポットを形成する。

走査光学系Ｂは、一例として図６に示されるように、走査レンズ１５Ｂ、偏光分離部材１６Ｂ、及び複数の折り返しミラー（１７ｃ、１７ｄ、１８ｃ、１８ｄ、１９ｄ）を有している。

走査レンズ１５Ｂは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側であって、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光ＬＢｃ及び光ＬＢｄの光路上に配置されている。

偏光分離部材１６Ｂは、走査レンズ１５Ｂの＋Ｘ側であって、走査レンズ１５Ｂを介した光ＬＢｃ及び光ＬＢｄの光路上に配置されている。偏光分離部材１６Ｂは、前記ｐ偏光の光を透過させ、前記ｓ偏光の光を−Ｚ側に反射する偏光分離面を有している。そこで、偏光分離部材１６Ｂは、光ＬＢｄを透過させ、光ＬＢｃを反射する。

偏光分離部材１６Ｂで反射された光ＬＢｃは、折り返しミラー１７ｃ、及び折り返しミラー１８ｃを介して射出窓２１ｃから射出され、感光体ドラム２０３０ｃの表面に照射されて光スポットを形成する。

偏光分離部材１６Ｂを透過した光ＬＢｄは、折り返しミラー１７ｄ、折り返しミラー１８ｄ及び折り返しミラー１９ｄを介して射出窓２１ｄから射出され、感光体ドラム２０３０ｄの表面に照射されて光スポットを形成する。

なお、各偏光分離部材として、偏光ビームスプリッタを用いることができる。

各感光体ドラム表面の光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。このとき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が「副走査方向」である。

ここでは、ポリゴンミラー２１０４における偏向反射面の数が４面であり、入射ミラーＭ１を介した光と入射ミラーＭ２を介した光は、互いに異なる偏向反射面に入射する。そして、ポリゴンミラー２１０４に入射する入射ミラーＭ１を介した光と入射ミラーＭ２を介した光とのなす角が、Ｚ軸方向からみたときに、略９０°となるように設定されている。

そこで、光ＬＢａと光ＬＢｄが、それぞれ対応する感光体ドラムにおける有効走査領域を同時に走査することはない。また、光ＬＢｂと光ＬＢｃが、それぞれ対応する感光体ドラムにおける有効走査領域を同時に走査することはない。

例えば、図７に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｄが、感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み開始位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢａは、感光体ドラム２０３０ａにおける書き込み終了位置よりも＋Ｙ側の位置に向かう。

また、図８に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｄが、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域の中央（像高０）位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢａは、＋Ｙ方向に向かう。

そして、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｄが、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域の中央（像高０）位置を越えると、光ＬＢａを反射するポリゴンミラー２１０４の偏向反射面が切り替わり、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢａの向かう方向は、＋Ｙ方向から−Ｙ方向に切り替わる。

そして、図９に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｄが、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域の書き込み終了位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢａは、感光体ドラム２０３０ａにおける書き込み開始位置よりも−Ｙ側の位置に向かう。

このように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｄが、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢａは、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域内には向かわない。

逆に、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域内には向かわない。

同様に、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｂが、感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｃは、感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域内には向かわない。

また、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｃが、感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光ＬＢｂは、感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域内には向かわない。

そこで、走査制御装置は、光ＬＢｄが感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域を走査するタイミングでは、イエローの画像情報に応じて光ＬＢ１を変調する駆動信号を光源２２００Ａに出力し、光ＬＢａが感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域を走査するタイミングでは、ブラックの画像情報に応じて光ＬＢ１を変調する駆動信号を光源２２００Ａに出力する（図１０参照）。

同様に、走査制御装置は、光ＬＢｂが感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域を走査するタイミングでは、シアンの画像情報に応じて光ＬＢ２を変調する駆動信号を光源２２００Ｂに出力し、光ＬＢｃが感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域を走査するタイミングでは、マゼンタの画像情報に応じて光ＬＢ２を変調する駆動信号を光源２２００Ｂに出力する（図１０参照）。

なお、図１０では、画像情報を書き込むときの光源の発光光量が、各色で同じに設定されているが、光源の発光光量を同じにすると、感光体ドラムに到達する光の光量が異なる場合には、感光体ドラムに到達する光の光量が等しくなるように、光源の発光光量を異ならせても良い（図１１参照）。

また、Ｚ軸方向からみたときの、ポリゴンミラー２１０４に入射する反射ミラーＭ１を介した光と反射ミラーＭ２を介した光とのなす角は、厳密に９０°である必要はなく、９０°から少しずれていても良い。

ところで、入射ミラーＭ１で反射された光（例えば、光ＬＢａ）と入射ミラーＭ２で反射された光（例えば、光ＬＢｄ）を、ポリゴンミラー２１０４の同一の偏向反射面に入射させることも可能である。

しかしながら、この場合は、一例として図１２に示されるように、走査レンズを挟んで２つの光がポリゴンミラー２１０４に入射される必要があり、光走査装置の小型化が困難となる。また、入射ミラーＭ１で反射された光（例えば、光ＬＢａ）と入射ミラーＭ２で反射された光（例えば、光ＬＢｄ）は、Ｚ軸方向に関して、偏向反射面の異なる位置に入射される必要があり、偏向器前光学系の部品点数が増加するとともに、取り付け作業及び調整作業が複雑化する。

本実施形態では、入射ミラーＭ１で反射された光（例えば、光ＬＢａ）と入射ミラーＭ２で反射された光（例えば、光ＬＢｄ）を、ポリゴンミラー２１０４の異なる偏向反射面に入射させて、光学部品のレイアウト性を向上させ、光走査装置の小型化を促進している。

ここで、図１３に示されるように、ＸＹ平面において、ポリゴンミラーに入射する光の入射方向とＸ軸方向とのなす角度αを、便宜上、「ポリゴン入射角α」という。また、ポリゴンミラーに入射する光を「ポリゴン入射光」、偏向反射面で反射された光を「ポリゴン反射光」ともいう。なお、図１３における符号βは、半画角である。

従来の光学系では、ポリゴン入射角αは５５°〜７０°であり、半画角βは３５°〜４０°である。この場合、ポリゴン入射光と該ポリゴン入射光に最も近いポリゴン反射光とのなす角度、すなわち、ポリゴン入射角αと半画角βの差は、１５°〜３５°である。

一方、本実施形態では、ポリゴン入射角αは４５°である。この場合、半画角βを従来の光学系と同じにしようとすると、ポリゴン入射角αと半画角βの差は、５°〜１０°である。

ポリゴン入射角αと半画角βの差が小さい場合に、入射ミラーをポリゴンミラーの近くに配置すると、ポリゴン反射光が入射ミラーで蹴られてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、一例として図１４に示されるように、走査レンズの射出側に入射ミラーを配置させ、該入射ミラーで反射された光が、走査レンズに設けられたＹ軸方向端部の透過部を通過してポリゴンミラー２１０４に入射するようにしている。

この場合は、ポリゴン入射角αと半画角βの差が小さくても、ポリゴン反射光が入射ミラーで蹴られるのを防ぐことができる。

なお、上記透過部は、入射側の面及び射出側の面がいずれも平面であり、光学的にはノンパワーである。また、上記透過部に入射する光の入射角は０°である。

また、走査光学系Ａは、感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂにおける書き込み開始のタイミングを求めるため、フォトダイオードなどの受光素子を含む同期検知センサ２１９０Ａを有している（図６では、図示省略）。同期検知センサ２１９０Ａは、感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域外の位置に対して、光学的に略等価な位置に配置されている。

同様に、走査光学系Ｂは、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み開始のタイミングを求めるため、フォトダイオードなどの受光素子を含む同期検知センサ２１９０Ｂを有している（図６では、図示省略）。同期検知センサ２１９０Ｂは、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域外の位置に対して、光学的に略等価な位置に配置されている。

ここでは、一例として図１５に示されるように、走査レンズに設けられたＹ軸方向端部の２つの透過部のうち、入射ミラーで反射された光が通過する透過部とは異なる透過部を通過した光が各同期検知センサで受光されるように設定されている。

次に、本実施形態における主要な光学部材の具体例について説明する。

各光源の半導体レーザの発振波長は７８２ｎｍである。各カップリングレンズの焦点距離は２７ｍｍである。ポリゴンミラー２１０４の４面鏡に内接する円の半径は７ｍｍである。各シリンドリカルレンズの焦点距離は５６．６５ｍｍである。

各走査レンズの各光学面のＺ軸方向に直交する断面（主走査断面）の形状は、次の（１）式で表現される非円弧形状である。ここで、ｘはＸ軸方向のいわゆるデプスである。また、ｙはＹ軸方向に関する光軸からの距離である。そして、Ｋは円錐定数、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、…は係数である。さらに、Ｃｍ＝１／Ｒｙであり、Ｒｙは近軸曲率半径である。

また、各走査レンズの各光学面のＹ軸方向に直交する断面（副走査断面）の形状は、次の（２）式で表現される。

上記（２）式におけるＲｚ（０）は、副走査断面内における光軸上の曲率半径である。また、Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４、Ｂ_５、Ｂ_６、…は係数である。

具体例が図１６に示されている。

また、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面から各走査レンズの入射側の面までの距離は５７．１１ｍｍである。各走査レンズの中心肉厚は２１ｍｍである。各走査レンズの射出側の面から被走査面までの距離は２２４ｍｍである。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、走査光学系Ａと走査光学系Ｂによって、本発明の走査光学系が構成されている。

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つの光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）、偏向器前光学系、ポリゴンミラー２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、及び走査制御装置を有している。

偏向器前光学系は、ハーフミラー２２０５、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、及び２つの入射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）を有している。

走査光学系Ａは、走査レンズ１５Ａを含み、走査光学系Ｂは、走査レンズ１５Ｂを含んでいる。各走査レンズは、主走査対応方向の両端にそれぞれ透過部を有している。ここでは、偏向器前光学系に近いほうの透過部を一側の透過部といい、偏向器前光学系から遠いほうの透過部を他側の透過部という。

ハーフミラー２２０５は、各光源ユニットから射出された光をそれぞれ２分割し、４つの光（ＬＢａ、ＬＢｂ、ＬＢｃ、ＬＢｄ）を射出する。ハーフミラー２２０５から射出された２つの光（ＬＢａ、ＬＢｂ）は、シリンドリカルレンズ２２０４Ａ及び入射ミラーＭ１を介し、更に走査レンズ１５Ａの一側の透過部を通過してポリゴンミラー２１０４に入射する。また、ハーフミラー２２０５から射出された２つの光（ＬＢｃ、ＬＢｄ）は、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂ及び入射ミラーＭ２を介し、更に走査レンズ１５Ｂの一側の透過部を通過してポリゴンミラー２１０４に入射する。

ポリゴンミラー２１０４は、４つの偏向反射面を有している。そして、入射ミラーＭ１で反射された光及び入射ミラーＭ２で反射された光は、互いに異なる偏向反射面に入射する。また、入射ミラーＭ１で反射された光と入射ミラーＭ２で反射された光とのなす角は、略９０°である。

この場合、特許文献２に開示されている光走査装置よりも、画角を広くすることができ、その結果、光走査装置のＸ軸方向の寸法を更に小さくすることができる。すなわち、高コスト化を招くことなく、光源数の低減と小型化とを図ることができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、その結果として、低コスト化と小型化とを図ることができる。

なお、上記実施形態では、走査レンズに設けられたＹ軸方向端部の透過部が光学的にノンパワー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。例えば、透過部の入射側の面が、副走査対応方向に関して光学的なパワーを有する、いわゆるシリンダ面であっても良い。この場合は、前記シリンドリカルレンズを不要とすることができ、組み付け作業の簡素化を図ることが可能である。

また、上記実施形態において、走査レンズに設けられたＹ軸方向端部の透過部は、開口を有し、該開口を入射ミラーで反射された光が通過しても良い。

また、上記実施形態において、一例として図１７に示されるように、入射ミラーで反射された光が、走査レンズのコバ面に入射し、走査レンズを通過しても良い。この場合、該コバ面は、光の乱反射を抑制するため平滑であることが好ましい。そこで、該走査レンズは、平滑面が得やすいガラス製であることが好ましい。

また、上記実施形態において、各同期検知センサで受光される光は、走査レンズの−Ｙの透過部よりも−Ｙ側の該走査レンズから離れた位置を通過しても良い。

また、上記実施形態において、各光源における半導体レーザとして、複数の発光部を有する面発光レーザアレイを用いても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として、４つの感光体ドラムを有するカラープリンタ２０００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い。例えば、２つの感光体ドラムを有するプリンタや、５つの感光体ドラムを有するプリンタであっても良い。

また、上記実施形態では、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画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が記録紙に直接転写される画像形成装置であっても良い。

また、画像形成装置が、像担持体として光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。

また、上記実施形態では、光走査装置がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

１５Ａ，１５Ｂ…走査レンズ、１６Ａ，１６Ｂ…偏光分離部材、１７ａ〜１７ｄ…折り返しミラー、１８ａ〜１８ｄ…折り返しミラー、１９ａ，１９ｄ…折り返しミラー、２１ａ〜２１ｄ…射出窓、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）、２１９０Ａ，２１９０Ｂ…同期検知センサ、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１Ａ，２２０１Ｂ…カップリングレンズ（偏向器前光学系の一部）、２２０３Ａ，２２０３Ｂ…開口板（偏向器前光学系の一部）、２２０４Ａ，２２０４Ｂ…シリンドリカルレンズ（偏向器前光学系の一部）、２２０５…ハーフミラー（光分割部材）、２３００…光学ハウジング、ＬＵ１，ＬＵ２…光源ユニット、Ｍ１，Ｍ２…入射ミラー（反射部材）。

特許第４５６８６３３号公報 特開２００８−２５７１６９号公報

Claims (6)

1. 主走査方向に沿って複数の被走査面を光によって走査する光走査装置であって、
   光源と、
   前記光源から射出された光を分割する光分割部材を含み、複数の光を射出する偏向器前光学系と、
   複数の偏向反射面を有し、前記偏向器前光学系からの複数の光が互いに異なる前記偏向反射面に入射する光偏向器と、
   前記複数の光に対応する複数の走査レンズを含み、前記光偏向器で偏向された前記複数の光を対応する前記被走査面に個別に導く走査光学系とを備え、
   前記偏向器前光学系からの複数の光は、それぞれ対応する前記走査レンズの前記主走査方向の一側端部を通過して前記偏向反射面に入射する光走査装置。
2. 前記偏向器前光学系は、前記光分割部材から射出されたいずれかの光を反射する反射部材を有し、
   該反射部材で反射された光の光路上に、前記走査レンズの一側端部が位置していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記走査レンズの一側端部は、入射側の面及び射出側の面がいずれも平面であり、光学的にはノンパワーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記走査レンズの一側端部は、入射側の面が前記主走査方向に直交する副走査方向に光学的なパワーを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
5. 前記走査光学系は、前記被走査面への書き込み開始タイミングを求めるための同期検知センサを有し、
   前記走査レンズにおける前記主走査方向の他側端部を通過した光が、前記同期検知センサで受光されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体を画像情報に応じて変調された光束により走査する請求項１〜５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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