JP2014038219A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光点数の少ない光源を用いて、汎用的な１段の偏向器の回転数を上げることなく、高速かつ高精細な光書込をする、光走査装置および同装置を備える画像形成装置を得る。
【解決手段】 光源と、前記光源から射出された光束を分割する光束分割手段と、前記光束分割手段から射出されたそれぞれの光束を偏向する偏向手段と、前記偏向手段で偏向された光束を被走査面に結像させる結像光学系と、を有し、前記光束分割手段から射出されたそれぞれの光束は、前記偏向手段の回転軸に垂直な平面内に投影したとき、前記偏向手段の同一の偏向面に異なる角度で入射して同一の被走査面を走査する、光走査装置による。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ書込光学系を備えた光走査装置および同装置を備える画像形成装置に関するものである。

近年、画像形成装置の高速度化や高精細化に対する要求に対応するため、複数の光源を備える書込走査光学系や、複数の発光点を有するマルチビーム光源を用いた書込走査光学系が多く開発されている。これら従来の書込光学系は、光源の発光点数を増やすほど高価かつ故障の確率が上昇する。

また、光源からのビームを偏向走査するポリゴンミラーの回転速度を上げて、書込走査の高速化や、高精細化を図る書込光学系も知られている。しかし、ポリゴンミラーの回転速度を上げると、風損による騒音や振動が増え、また消費電力も増える。（例えば、特許文献１参照）。

そこで、１つの発光点から射出された光束を分割して、多段に構成された偏向面を有するポリゴンミラーを用いる書込光学系が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の書込光学系は、ポリゴンミラーの異なる段の偏光面に、分割された光束を入射させるものである。各光束は、回転位相の違いにより異なるタイミングで同一の被走査面を走査する。特許文献２の書込光学系は、ポリゴンミラーの回転速度を上げることなく、発光点の少ない光源で、高速度かつ高精細な光走査ができる。

しかし、特許文献２の書込光学系に用いる多段のポリゴンミラーは、回転位相の異なる複数の偏向面を有しており、このようなポリゴンミラーは汎用的なものではないから、高価である。また、このようなポリゴンミラーを用いると、ポリゴンミラーの回転軸方向に厚くなり、光走査装置全体の薄型化には向かない。

そこで、画像形成装置の高速度化や高精細化の要求に対して、発光点数の少ない光源と汎用的なポリゴンミラーを用いて、ポリゴンミラーの回転速度を低く維持しつつ、高速化および高精細化を図ることができる光走査装置が望まれている。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、発光点数の少ない光源を用いて、汎用的な１段の偏向器の回転数を上げることなく、高速かつ高精細な光書込をする、光走査装置および同装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、光源と、前記光源から射出された光束を分割する光束分割手段と、前記光束分割手段から射出されたそれぞれの光束を偏向する偏向手段と、前記偏向手段で偏向された光束を被走査面に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置であって、前記光束分割手段から射出されたそれぞれの光束は、前記偏向手段の回転軸に垂直な平面内に投影したとき、前記偏向手段の同一の偏向面に異なる角度で入射して同一の被走査面を走査する、ことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、発光点数が少ない光源と、偏光面が少ない小型の偏向器を用いて、偏向器の回転数を上げることなく、光走査の高速化を図ることができる。

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。 上記光走査装置の主走査断面図である。 上記光走査装置が備えるポリゴンミラーの回転角が基準状態のときの偏向走査の様子を示す模式図である。 上記ポリゴンミラーの回転角が１０度のときの偏向走査の様子を示す模式図である。 上記ポリゴンミラーの回転角が２０度のときの偏向走査の様子を示す模式図である。 上記ポリゴンミラーの回転角が３０度のときの偏向走査の様子を示す模式図である。 上記ポリゴンミラーの回転角が４０度のときの偏向走査の様子を示す模式図である。 上記ポリゴンミラーの回転角が５０度のときの偏向走査の様子を示す模式図である。 上記ポリゴンミラーの回転角が０度のときの偏向走査の様子を示す模式図である。 上記ポリゴンミラーの回転角が３０度のときの偏向走査の様子を示す模式図である。 上記光走査装置における光源の発光タイミングを示すタイミングチャートである。 従来の光走査装置の例を示す主走査断面図である。 上記ポリゴンミラーへの入射角度差が小さい場合の、光走査装置の主走査断面図である。 上記ポリゴンミラーへの入射角度差が大きい場合の、光走査装置の主走査断面図である。 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。 図１５に示す光走査装置の主走査断面図である。 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。 図１７に示す光走査装置の主走査断面図である。 図１７に示す光走査装置における先行光束と後行光束の走査開始位置の例を示す模式図である。 図１７に示す光走査装置における先行光束と後行光束の走査開始位置を合わせた例を示す模式図である。 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。 図２１に示す光走査装置の主走査断面図である。 図２１に示す光走査装置における先行光束と後行光束の例を示す模式図である。 図２１に示す光走査装置における先行光束と後行光束の走査開始位置を合わせた例を示す模式図である。 本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。

●光走査装置（１）●
以下、本発明に係る光走査装置の実施の形態について、図を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る光走査装置１００の光学配置図である。図１において、光走査装置１００は、光源である半導体レーザ（ＬＤ）１と、カップリングレンズ３と、開口絞りであるアパーチャ６と、光束分割手段４と、シリンドリカルレンズ５ａおよび５ｂと、６つの偏向反射面を有するポリゴンミラー７と、ポリゴンミラー７前に配置される光路折り返しミラー２と、結合光学系を構成する光学素子である走査レンズ８と、折り返し用ミラー９と、被走査面を構成する感光体１０と、を備えている。なお、矢印Ａはポリゴンミラー７の回転方向を示している。

ＬＤ１から出射された発散光束は、カップリングレンズ３により略平行光束に変換される。カップリングレンズ３を出た略平行光束は、被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ６を通過し、光束分割手段４に入射する。光束分割手段４に入射した光束は、２つの光束に分割される。すなわち、共通する１つの光源であるＬＤ１から出射された光束が、光束分割手段４により、光路ａに進む光束ａ_Ｌと光路ｂに進む光束ｂ_Ｌの２つの光束に分割される。

光束ａ_Ｌはシリンドリカルレンズ５ａにより、また、光束ｂ_Ｌはシリンドリカルレンズ５ｂにより、それぞれポリゴンミラー７の偏向反射面近傍において、主走査方向に長い線像に変換される。このとき、光束ａ_Ｌと光束ｂ_Ｌはポリゴンミラー７の回転軸に垂直な平面内に投影したときに異なる角度でポリゴンミラー７に入射する。

ここで、以下の説明において、ＬＤ１から出射された光束がポリゴンミラー７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。

ポリゴンミラー７で偏向反射された光束ａ_Ｌと光束ｂ_Ｌは、走査レンズ８と折り返し用ミラー９によって、被走査面である感光体１０の表面に光スポットとして等速走査される。このとき、光路ａを通る光束ａ_Ｌと、光路ｂを通る光束ｂ_Ｌは、少なくとも副走査方向において走査レンズ８の略同じ位置に入射する。望ましくは、さらに主走査方向においても走査レンズ８の略同じ位置に入射するとよい。走査レンズ８に入射した光束ａ_Ｌと光束ｂ_Ｌは、走査レンズ８を通過して感光体１０を走査する。したがって、ポリゴンミラー７前の光路が異なっても、ポリゴンミラー７で偏向された後の走査レンズ８で公差変動が生じても走査線ピッチには影響がない。

図２は、図１に示した光走査装置１００を、ポリゴンミラー７の回転軸に垂直な平面内に投射した主走査断面図である。以下の説明において、光路ａでポリゴンミラー７に入射する光束ａ_Ｌを入射光束ａ_ｉとし、光路ｂでポリゴンミラー７に入射する光束ｂ_Ｌを入射光束ｂ_ｉとする。入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉは、主走査断面内において、入射角度差θを持つように構成されている。光走査装置１００は、ポリゴンミラー７が回転することで被走査面である感光体１０の表面を入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉで交互に光走査することができる。

次に、光走査装置１００の偏向走査について説明する。図３から図８は、ポリゴンミラー７の回転による偏向走査の状態を説明する図である。図３から図８は、図２と同様に、光走査装置１００を、ポリゴンミラー７の回転軸に垂直な平面内に投射した主走査断面の拡大図である。

以下の説明において、ポリゴンミラー７に入射した入射光束ａ_ｉがポリゴンミラー７の偏向反射面で反射されて被走査面に向かう光束を、反射光束ａ_ｒとする。また、ポリゴンミラー７に入射した入射光束ｂ_ｉがポリゴンミラー７の偏向反射面で反射されて被走査面に向かう光束を、反射光束ｂ_ｒとする。

ここで、入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉの主走査断面図内の入射角度差θを６０°としている。ただし、光走査装置１００におけるポリゴンミラー７への入射角度差θは、これに限ることはなく、他の入射角度差θであってもよい。また、ポリゴンミラー７の偏向反射面は６面であるが、これ以外の数の偏向反射面を有する偏向器を用いた偏向走査でもよい。

図３は、ポリゴンミラー７が基準状態である回転角φが０°の例を示している。ポリゴンミラー７が基準状態のとき（回転角φが０°のとき）、入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉは図３の反射光束ａ_ｒと反射光束ｂ_ｒに示すように、それぞれ被走査面の方向以外の方向に偏向反射されている。よって、ポリゴンミラー７の回転角φが０°のときは、反射光束ａ_ｒと反射光束ｂ_ｒのいずれも感光体１０の被走査面への光走査をしない状態になる。

続いて、図３に示した状態から、矢印Ａ方向にポリゴンミラー７が１０°回転した状態（回転角φ=１０°）の例を、図４に示す。ポリゴンミラー７の回転角φが１０°のとき、反射光束ａ_ｒは被走査面上を走査している。一方、反射光束ｂ_ｒは被走査面の方向以外の方向に偏向反射されている。したがって、ポリゴンミラー７の回転角φが０°から１０°の間に、反射光束ａ_ｒによる被走査面への光走査が開始される。

続いて、図４に示した状態から、矢印Ａ方向にポリゴンミラー７がさらに１０°回転した状態（回転角φ=２０°）の例を、図５に示す。ポリゴンミラー７の回転角φが２０°のとき、反射光束ａ_ｒは被走査面上を走査している。一方、反射光束ｂ_ｒは被走査面の方向以外の方向に偏向反射されている。したがって、ポリゴンミラー７の回転角φが１０°から２０°の間は、反射光束ａ_ｒによる被走査面の光走査が行われ、反射光束ｂ_ｒによる被走査面の光走査は行われない。

続いて、図５に示した状態から、矢印Ａ方向にポリゴンミラー７がさらに１０°回転した状態（回転角φ=３０°）の例を、図６に示す。ポリゴンミラー７の回転角φが３０°のとき、反射光束ａ_ｒは被走査面の方向以外の方向に偏向反射されている。また、反射光束ｂ_ｒも被走査面の方向以外の方向に偏向反射されている。したがって、ポリゴンミラー７の回転角φが２０°から３０°の間において、反射光束ａ_ｒによる被走査面への光走査が終了する。

続いて、図６に示した状態から、矢印Ａ方向にポリゴンミラー７がさらに１０°回転した状態（回転角φ=４０°）の例を、図７に示す。ポリゴンミラー７の回転角φが４０°のとき、反射光束ｂ_ｒは被走査面上を走査している。一方、反射光束ａ_ｒは被走査面の方向以外の方向に偏向反射されている。したがって、ポリゴンミラー７の回転角φが３０°から４０°の間に、反射光束ｂ_ｒによる被走査面への光走査が開始される。

続いて、図７に示した状態から、矢印Ａ方向にポリゴンミラー７がさらに１０°回転した状態（回転角φ=５０°）を、図８に示す。ポリゴンミラー７の回転角φが５０°のとき、反射光束ｂ_ｒは被走査面上を走査している。一方、反射光束ａ_ｒは被走査面の方向以外の方向に偏向反射されている。したがって、ポリゴンミラー７の回転角φが４０°から５０°の間は、反射光束ｂ_ｒによって被走査面への光走査が行われ、反射光束ａ_ｒによる被走査面への光走査は行われない。

図８に示した状態（回転角φ=５０°）から、矢印Ａ方向にポリゴンミラー７がさらに１０°回転すると、回転角φは６０°になる。この状態は、図３に示した状態と同じである。したがって、ポリゴンミラー７の回転角φが５０°から６０°の間に、反射光束ｂ_ｒによる被走査面への光走査が終了する。

図３から図８に示したポリゴンミラー７の各回転状態において、被走査面上を走査していない反射光束ａ_ｒまたは反射光束ｂ_ｒの進行方向は、入射角度差θとは別にポリゴンミラー７への入射位置にも依存する。

このように６面からなる１段の偏向反射面を有するポリゴンミラー７において、偏向反射面の１面分が光走査できる回転角φ（φ=０°から６０°）の間において、タイミングを異ならせることで光走査を２回行うことができる。

次に、光走査装置１００のポリゴンミラー７の回転角φとＬＤ１の発光タイミングについて説明する。図９は、すでに説明した図３と同様の図であって、ポリゴンミラー７の回転角φが０°の状態を示す主走査断面図である。また、図１０は、すでに説明した図６と同様の図であって、ポリゴンミラー７の回転角φが３０°の状態を示す主走査断面図である。また、図１１は、ＬＤ１から出射された光束がポリゴンミラー７で偏向（反射）されて、被走査面を走査するタイミングの例を示すタイミングチャートである。図１１において、横軸はポリゴンミラー７の回転角φを示し、縦軸はＬＤ１の発光量の例を示す。

すでに説明したとおり、ポリゴンミラー７の回転角φが０°のときは、入射光束ａ_ｉとしてポリゴンミラー７に入射し反射された反射光束ａ_ｒと、入射光束ｂ_ｉとしてポリゴンミラー７に入射し反射された反射光束ｂ_ｒのいずれも、被走査面上に到達しない。よって、光走査装置１００は、このタイミングでＬＤ１を発光させず、発光量は「ＯＦＦ」となる。

ポリゴンミラー７が矢印Ａの方向に回転すると、反射光束ａ_ｒによる走査が開始されるので、光走査装置１００は、それに合わせてＬＤ１を発光させる。続いてポリゴンミラー７がさらに回転し、図１１に示すように回転角φが３０°に至ると、反射光束ａ_ｒによる光走査は終了し、かつ、反射光束ｂ_ｒも被走査面の方向以外の方向に偏向反射される。よって、光走査装置１００は、回転角φが３０°のときも、ＬＤ１を発光させず、発光量は「ＯＦＦ」となる。

さらにポリゴンミラー７が矢印Ａの方向に回転すると、反射光束ｂ_ｒによる走査が開始され、光走査装置１００は、それに合わせてＬＤ１を発光させる。続いてポリゴンミラー７の回転角φが６０°に至ると、反射光束ｂ_ｒによる光走査は終了しており、かつ、反射光束ａ_ｒも被走査面の方向以外の方向に偏向反射される。よって、光走査装置１００は、回転角φが６０°のとき、ＬＤ１を発光させず、発光量は「ＯＦＦ」となる。

図１１に示すように、光走査装置１００は、ポリゴンミラー７の１面が６０°回転する間に、１つの光源（ＬＤ１）から射出され分割された反射光束ａ_ｒと反射光束ｂ_ｒにより、２回の光走査を行うことができる。すなわち、光走査装置１００は、ポリゴンミラー７の面数回の倍の回数だけ光走査を行うことができる。

以上説明した本実施の形態に係る光走査装置１００は、光源の数を増加することなく、また、ポリゴンミラー７の回転速度を上げることもなく、さらには、特殊な形状のポリゴンミラー７を使用することもなく、高速で高精細な光書込走査を行うことができる。

次に、入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉのポリゴンミラー７への入射角について説明する。図１２は、１つの光源であるＬＤ１で光走査を行う従来の光走査装置の例を示している。図１２に示すように、従来の光走査装置は、ポリゴンミラー７が１回転する間に、偏向反射面の数だけ走査する。よって、ポリゴンミラー７が６面であれば、６０°回転する間に１回の光走査を行う。

被走査面を走査するためにポリゴンミラー７で偏向反射される角度を「画角ω」としたとき、画角ωは１回の走査に対応したポリゴンミラー７の回転角φの倍以下となる。よって従来の光走査装置では、画角ωは１２０°以下となる。実際には、ポリゴンミラー７上での光線の蹴られや、走査開始位置検知の角度が存在するため、画角ωは１２０°より小さくなる。

図１３は、本実施の形態に係る光走査装置１００であって、ポリゴンミラー７に入射する２本の光束（入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉ）の入射角度差θが小さい場合を示している。図１３において、入射角度差θとポリゴンミラー７の偏向反射面で偏向反射された光束の反射角度差は等しい。よって、被走査面を走査するためにポリゴンミラー７で偏向反射される角度である画角ωは、ポリゴンミラー７に偏向反射された反射角度差よりも必ず小さくなければならない。つまり、画角ωは入射角度差θより大きくてはならない。画角ωが反射角度差以上になる構成では、２本の光束が同時に被走査面上を光走査するタイミングが生じるので、単一の光源であるＬＤ１による光書込みが成立しなくなる。

図１４は、本実施の形態に係る光走査装置１００であって、ポリゴンミラー７に入射する２本の光束（入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉ）の入射角度差θが大きい場合を示している。すでに説明したように、画角ωは入射角度差θより小さくならないが、入射角度差θを大きくすれば画角ωを広げることはできる。これによって、ポリゴンミラー７から被走査面までの距離を短くし、光走査装置１００全体の小型化を図ることができる。光走査装置１００は、ポリゴンミラー７の１つの偏向反射面で２回の光走査を行うので、１回の光走査に対応するポリゴンミラー７の回転角φは３０°以下になる。

画角ωをより広げるには、入射角度差θを広げればよい。しかし、ポリゴンミラー７への入射光学系と、ポリゴンミラー７での偏向後の光学系との干渉があるため、ポリゴンミラー７への入射光束ａ_ｉおよび入射光束ｂ_ｉと、偏向後の走査光であるポリゴンミラー７からの反射光束ａ_ｒおよび反射光束ｂ_ｒは、同一平面上に存在しない方が好ましい。

したがって、ポリゴンミラー７への入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉを、ポリゴンミラー７の偏向面の法線ベクトルが光走査を行うときの法線ベクトルの軌跡を含む平面に対して、傾斜させるとよい。すなわち、ポリゴンミラー７への入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉの入射方向は、ポリゴンミラー７の偏向面の法線ベクトルが光走査を行うときの法線ベクトルの軌跡を含む平面に対して、同じ方向から斜め入射すればよい。これによって、ポリゴンミラー７前の入射光学系とポリゴンミラー７での偏向後の光学系との干渉を避け、かつ、入射角度差θを広くでき、画角ωを最も広げることができる。

以上説明した本実施の形態に係る光走査装置１００によれば、発光点数が少ない光源と、偏光面が少ない小型の偏向器を用いて、偏向器の回転数を増加させることなく、光走査の高速化を図ることができる。

また、光走査装置１００は、同一の被走査面を走査するための結合光学系を同一のものとし、薄型化を図ることができ、かつ、同一光学面の略同じ位置に入射するため、各公差変動に対して走査線ピッチの変動が少ない。

●光走査装置（２）●
次に、本発明に係る光走査装置の別の実施の形態について、先に説明した実施の形態と異なる部分を中心に説明する。図１５は、本実施の形態に係る光走査装置１００ａの光学配置図である。図１５において、光走査装置１００ａは、光源である半導体レーザ（ＬＤ）１と、カップリングレンズ３と、開口絞りであるアパーチャ６と、光束分割手段４０と、シリンドリカルレンズ５ａおよび５ｂと、４つの偏向反射面を有するポリゴンミラー７０と、ポリゴンミラー７０前に配置される光路折り返しミラー２と、結合光学系を構成する光学素子である走査レンズ８と、折り返し用ミラー９と、被走査面としての感光体１０と、を備えている。なお、矢印Ａはポリゴンミラー７０の回転方向を示している。

ＬＤ１から出射された発散光束は、カップリングレンズ３により略平行光束に変換される。カップリングレンズ３を出た光束は被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ６を通過し、光束分割手段４０に入射する。光束分割手段４０に入射した光束は、２つの光束に分割される。すなわち、共通する１つの光源であるＬＤ１から出射された光束は、光束分割手段４０により、光路ａに進む光束ａ_Ｌと光路ｂに進む光束ｂ_Ｌの２つの光束に分割される。

光束分割手段４０から射出された光束ａ_Ｌはシリンドリカルレンズ５ａにより、また、光束ｂ_Ｌはシリンドリカルレンズ５ｂにより、それぞれポリゴンミラー７０の偏向反射面近傍において、主走査方向に長い線像に変換される。このとき、光束ａ_Ｌと光束ｂ_Ｌは、ポリゴンミラー７０の回転軸に垂直な平面内に投影されたときに異なる角度でポリゴンミラー７０に入射する。

ポリゴンミラー７０で偏向反射された光束ａ_Ｌと光束ｂ_Ｌは、走査レンズ８と折り返し用ミラー９によって、感光体１０の表面に光スポットとして等速走査される。

図１６は、図１５に示した光走査装置１００ａを、ポリゴンミラー７の回転軸に垂直な平面内に投射したときの主走査断面図である。光路ａでポリゴンミラー７０に入射する入射光束ａ_ｉと、光路ｂでポリゴンミラー７０に入射する入射光束ｂ_ｉは、主走査断面内において、入射角度差θを持つように構成される。光走査装置１００ａは、ポリゴンミラー７０が回転することで被走査面である感光体１０の表面を入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉにより交互に走査することができる。

図１６に示すように、光走査装置１００ａは、入射光束ａ_ｉと入射光束ｂ_ｉをポリゴンミラー７０の回転軸に垂直な平面内に投射したとき、ポリゴンミラー７０に入射する角度が走査レンズ８の中心軸に対して略対称な角度となる。

ここで走査レンズ８の中心軸とは、ポリゴンミラー７０で走査を行う主走査方向において、走査レンズ８の入射面の面形状を規定する偶関数の原点と、走査レンズ８の射出面の面形状を規定する偶関数の原点と、を通る軸をいう。

以上説明した、本実施の形態に係る光走査装置１００ａによれば、入射光束ａ_ｉをポリゴンミラー７０で偏向反射して走査する光路と入射光束ｂ_ｉをポリゴンミラー７０で偏向反射して走査する光路とを走査レンズ８の中心軸に対して略対称にすることができる。その結果、光走査装置１００ａは、入射光束ａ_ｉで走査されるビームの性能と入射光束ｂ_ｉで走査されるビームの性能を一致させることができ、高速度かつ均一な画像品質が可能な光走査ができる。また、光走査装置１００ａは、入射角の違いによるサグの影響を減らすことができる。

●光走査装置（３）●
次に、本発明に係る光走査装置の実施のさらに別の形態について、先に説明した実施の形態と異なる部分を中心に説明する。図１７は、本実施の形態に係る光走査装置１００ｂの光学配置図である。図１７において、光走査装置１００ｂは、光源である半導体レーザアレイ（ＬＤＡ）１ａと、カップリングレンズ３と、開口絞りであるアパーチャ６と、光束分割手段４と、シリンドリカルレンズ５ａおよび５ｂと、６つの偏向反射面を有するポリゴンミラー７と、ポリゴンミラー７前に配置される１つの光路折り返しミラー２ａと、結合光学系を構成する光学素子である走査レンズ８と、折り返し用ミラー９と、被走査面としての感光体１０と、感光体１０への光走査開始位置を決めるための信号を検知する同期手段１１と、を備えている。なお、矢印Ａはポリゴンミラー７０の回転方向を示している。

ＬＤＡ１ａは、ポリゴンミラー７の回転軸と平行な副走査方向と、カップリングレンズ３の光軸に平行な軸と副走査方向に対して垂直な主走査方向の２つの方向に対して位置の異なる発光点を持つように構成されている。

ＬＤＡ１ａから出射された発散光束は、カップリングレンズ３により略平行光束に変換される。カップリングレンズ３を出た略平行光束は、被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ６を通過し、光束分割手段４に入射する。光束分割手段４に入射した光束は、一部が反射し、一部が透過することで、２つの光束に分割される。すなわち、異なる２つの発光点を持つ光源であるＬＤＡ１ａから出射された各光束は、光束分割手段４によって、光路ａに進む光束ａ_Ｌと光路ｂに進む光束ｂ_Ｌの、２つの光束にそれぞれ分割される。

光束ａ_Ｌはシリンドリカルレンズ５ａにより、光束ｂ_Ｌはシリンドリカルレンズ５ｂにより、それぞれポリゴンミラー７の偏向反射面近傍において、主走査方向に長い線像に変換される。このとき、光束ａ_Ｌと光束ｂ_Ｌはポリゴンミラー７の回転軸に垂直な平面内に投影したときに異なる角度でポリゴンミラー７に入射する。

光走査装置１００ｂは、光束分割手段４からポリゴンミラー７までの光路ａおよび光路ｂに、１つの光路折り返しミラー２ａを備えている。このように、光路を折り返すミラーが奇数枚（１枚）の場合は、図１８に示すように、主走査方向に走査される複数の光束のうち、実線で示した光束が、常に先行して走査される。本実施の形態では、光路折り返しミラー２ａを光路ａに配置しているが、光路ｂに配置しても先行光束は同様の関係となる。

また、光路ａと光路ｂに分配して複数の折り返しミラーを配置した場合でも、光路ａと光路ｂとで配置される折り返しミラーの合計枚数が奇数であれば、同様の関係になる。

次に、光走査装置１００ｂにおける走査線開始位置について説明する。図１９は、光路ａと光路ｂに配置される折り返しミラーの枚数が奇数枚である光走査装置１００ｂにおける、先行光束と後行光束の走査開始位置の例を示す図である。図１９において、先行光束による走査線は実線で示し、後行光束による走査線は破線で示している。

光路ａおよび光路ｂを通りポリゴンミラー７に入射される光束は、図１８において実線で示した光束が常に先行する。よって、光路ａを通り走査される走査線ａ１の走査開始位置Ａ１と走査線ａ２の走査開始位置Ａ２は、主走査方向において揃わずに、位置がずれる。また、光路ｂを通り走査される走査線ｂ１の走査開始位置Ｂ１と走査線ｂ２の走査開始位置Ｂ２も、同様に位置がずれる。なお、走査開始位置Ａ１と走査開始位置Ａ２の位置関係と、走査開始位置Ｂ１と走査開始位置Ｂ２の位置関係は、同じ位置関係になる。

先行光束も後行光束も、同じ発光点であるＬＤＡ１ａから出射された光束であるから、同期手段１１（図１７参照）により、例えば、図１８において実線で表した先行する光束の発光点を基準点として検出し、この基準点に合わせて、他方の光束の発光開始時間を遅延させれば、図２０に示すように、位置Ａ２と位置Ｂ２を、位置Ａ１と位置Ｂ１に合わせることができる。

このように、光束分割手段４によって分割された２つの光束による走査が、先行光束と後行光束によって、走査開始位置がずれるとしても、同期手段１１によって、基準点を検出することで、各光束による走査開始位置を揃えることができる。

●光走査装置（４）●
次に、本発明に係る光走査装置の実施のさらに別の形態について、先に説明した実施の形態と異なる部分を中心に説明する。図２１は、本実施の形態に係る光走査装置１００ｃの光学配置図である。図２１において、光走査装置１００ｃは、光源である半導体レーザアレイ（ＬＤＡ）１ａと、カップリングレンズ３と、開口絞りであるアパーチャ６と、光束分割手段４と、シリンドリカルレンズ５ａおよび５ｂと、６つの偏向反射面を有するポリゴンミラー７と、ポリゴンミラー７前に配置される２つの光路折り返しミラー２ｂおよび２ｃと、結合光学系を構成する光学素子である走査レンズ８と、折り返し用ミラー９と、被走査面としての感光体１０と、感光体１０への光走査開始位置を決めるための信号を検知する同期手段１１と、を備えている。なお、矢印Ａはポリゴンミラー７の回転方向を示している。

ＬＤＡ１ａは、ポリゴンミラー７の回転軸と平行な副走査方向と、カップリングレンズ３の光軸に平行な軸と副走査方向に対して垂直な主走査方向の２つの方向に対して位置の異なる発光点を持つように構成されている。

ＬＤＡ１ａから出射された発散光束は、カップリングレンズ３により略平行光束に変換される。カップリングレンズ３を出た略平行光束は、被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ６を通過し、光束分割手段４に入射する。光束分割手段４に入射した光束は一部が反射し、一部が透過することで、２つの光束に分割される。すなわち、異なる２つの発光点を持つ光源であるＬＤＡ１ａから出射された各光束は、光束分割手段４によって、光路ａに進む光束ａ_Ｌと光路ｂに進む光束ｂ_Ｌのそれぞれ２つの光束に分割される。

光束ａ_Ｌはシリンドリカルレンズ５ａにより、光束ｂ_Ｌはシリンドリカルレンズ５ｂにより、それぞれポリゴンミラー７の偏向反射面近傍において、主走査方向に長い線像に変換される。このとき、光束ａ_Ｌと光束ｂ_Ｌはポリゴンミラー７の回転軸に垂直な平面内に投影したときに異なる角度でポリゴンミラー７に入射する。

光走査装置１００ｃは、光束分割手段４からポリゴンミラー７までの光路ａおよび光路ｂに、２つの光路折り返しミラー２ｂと２ｃを備えている。このように、光路を折り返すミラーが偶数（２枚）場合は、図２２に示すように、主走査方向に走査される複数の光束であって、実線で示した光束と、破線で示した光束が交互に先行して走査する。本実施の形態では、光路折り返しミラー２ｂと２ｃを光路ａに配置しているが、光路ｂに配置しても同様の関係となる。

また、光路ａと光路ｂに分配して複数枚の折り返しミラーを配置した場合でも、光路ａと光路ｂとで配置される折り返しミラーの合計枚数が偶数であれば、同様の関係になる。

次に、光走査装置１００ｃにおける走査線開始位置について説明する。図２３は、光路ａと光路ｂに配置される折り返しミラーの枚数が偶数枚である光走査装置１００ｃにおける、先行光束と後行光束の走査開始位置例を示す図である。図２３において、先行光束による走査線は実線で示し、後行光束による走査線は破線で示している。

光路ａおよび光路ｂを通りポリゴンミラー７に入射される光束は、図２２において実線で示した光束と破線で示した光束が交互に先行する。よって、光路ａを通り走査される走査線ａ１の走査開始Ａ１と走査線ａ２の走査開始位置Ａ２の位置関係と、光路ｂを通り走査される走査線ｂ１の走査開始位置Ｂ１と走査線ｂ２の走査開始位置Ｂ２の位置関係とは、異なる位置関係になる。

ここで、先行光束も後行光束も、ＬＤＡ１ａから出射された光束である。よって、同期手段１１（図１７参照）により、例えば、図２２において実線で表した先行する光束の発光点を基準として検出し、これに合わせて、他方の光束の発光開始時間を遅延させたとしても、図２４に示すように、位置Ａ２と位置Ｂ２を揃えることはできない。

また、光走査装置１００ｃにおいて、図２４に示す位置Ａ２と位置Ｂ２の位置を揃えるには、ポリゴンミラー７の回転位相を把握する手段が必要である。この場合、同期手段１１からの信号とポリゴンミラー７の回転位相から位置Ａ２と位置Ｂ２を算出しなければならない。また、この算出された結果に基づいてＬＤＡ１ａの発光制御をする光源駆動回路が必要になる。このような光源駆動回路は複雑な構成になるため好ましくない。

●画像形成装置●
次に、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について説明する。図２５は、本実施の形態に係る画像形成装置１０００の中央断面図である。

図２５において、画像形成装置１０００は、感光体ドラム９０１の周囲に、感光体ドラム９０１に帯電する帯電チャージャ９０２と、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３と、現像ローラ９０３にトナーを補給するトナーカートリッジ９０４と、感光体ドラム９０１に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５が配置されている。

感光体ドラム９０１への光走査は、すでに説明をした光走査装置１００によって、ポリゴンミラー７の１面毎に２回行われる。この光走査によって形成された感光体ドラム９０１上の潜像によって、画像が記録される。上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、ブラックのトナー画像が転写ベルト９０６上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされて画像が形成される。

記録紙は、給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給されて、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送られる。この記録紙は、転写ベルト９０６より画像が転写され、定着ローラ９１０で定着して排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。

以上説明した本発明に係る画像形成装置によれば、発光点数が少ない光源と、偏光面が少ない小型の偏向器を用いて、偏向器の回転数を増加させることなく、光走査の高速化、つまり、画像形成の高速化を図ることができる。

１ ＬＤ
２ 光路折り返しミラー
３ カップリングレンズ
４ 光束分割手段
５ シリンドリカルレンズ
６ アパーチャ
７ ポリゴンミラー
８ 走査レンズ
９ 折り返し用ミラー
１０ 感光体

特開２００８−０２６５７０号公報 特開２０１１−２２７４０９号公報

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源から射出された光束を分割する光束分割手段と、
   前記光束分割手段から射出されたそれぞれの光束を偏向する偏向手段と、
   前記偏向手段で偏向された光束を被走査面に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置であって、
   前記光束分割手段から射出されたそれぞれの光束は、前記偏向手段の回転軸に垂直な平面内に投影したとき、前記偏向手段の同一の偏向面に異なる角度で入射して同一の被走査面を走査する、
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 前記偏向手段により偏向されたそれぞれの光束が、副走査方向において、前記結像光学系を構成する光学素子の略同じ位置に入射する、
   請求項１記載の光走査装置。
3. 前記偏向手段により偏向されたそれぞれの光束が、主走査方向において、前記結像光学系を構成する光学素子の略同じ位置に入射する、
   請求項２記載の光走査装置。
4. 前記光束分割手段から射出されたそれぞれの光束が、前記偏向手段の偏向面の法線ベクトルの軌跡を含む平面に対して傾斜して前記偏向手段の偏向面に入射する、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置。
5. 前記光束分割手段から射出されたそれぞれの光束を前記偏向手段の回転軸に垂直な平面内に投影したとき、前記偏向手段に入射する角度が前記結像光学系の中心軸に対して略対称となる、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の光走査装置。
6. 前記光束分割手段から射出し、前記偏向手段に入射するまでのそれぞれの光路に奇数枚の折り返しミラーを備える、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の光走査装置。
7. 光源からの光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成形装置であって、前記書込ユニットが請求項１乃至６のいずれかに記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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