JP2014137471A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質を低下させることなく、小型化を図ることができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 ２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、光源からの光束を副走査対応方向に関して制限する２つの開口板（２２０３Ａ、２２０３Ｂ）、入射光束を２分割するハーフミラープリズム２２０５を有し、ハーフミラープリズムからの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、反射ミラーＭ１で反射され、開口板２２０２Ａで主走査対応方向に関して制限されて光偏向器２１０４に入射する。ハーフミラープリズムからの光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、反射ミラーＭ２で反射され、開口板２２０２Ｂで主走査対応方向に関して制限されて光偏向器２１０４に入射する。
【選択図】図６

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、被走査面を光により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。

電子写真方式の画像記録では、レーザ光を用いた画像形成装置が広く用いられている。この画像形成装置は、感光性を有するドラム（以下では、「感光体ドラム」ともいう）、及び該感光体ドラムの表面に潜像を形成する光走査装置などを備えている。光走査装置は、レーザ光を射出する光源、該光源から射出されたレーザ光を偏向する光偏向器（例えば、ポリゴンミラー）、及び光偏向器で偏向されたレーザ光を感光体ドラムの表面に導光する走査光学系などを有している。

例えば、特許文献１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する光束分割手段を備え、かつ偏向手段が４面の反射面を有し、同一のタイミングにおいて光束分割手段により分割されたビームのそれぞれが、偏向手段の相異なる反射面に入射する光走査装置が開示されている。

また、特許文献２には、レーザ光を発光する複数のレーザ発光部と、複数のレーザ発光部から発光されたレーザ光を主走査方向に偏向および走査する光偏向手段と、レーザ光の通過方向において、複数のレーザ発光部と光偏向手段との間に配置され、複数のレーザ発光部から発光された複数のレーザ光を、主走査方向において一致させる光路合成手段と、レーザ光の通過方向において、光路合成手段と光偏向手段との間に配置され、複数のレーザ発光部から発光された複数のレーザ光に対応して形成される絞り孔が、副走査方向に並んで配置されているスリット部材とを備えているスキャナ装置が開示されている。

近年、情報機器の発展に伴い、スモールオフィス（小規模事務所）及びホームオフィスでのプリンタや複写機の需要が増加している。それに伴い、画像形成装置及び光走査装置に対して更なる小型化が要求されている。

しかしながら、従来の光走査装置では、画像品質を低下させることなく、更なる小型化を図るのは困難であった。

発明者等は、画像品質を低下させることなく、光走査装置の更なる小型化を図るため、光源から射出された光束を光束分割素子で２分割し、各光束をミラー部材を介して光偏向器に入射させる光走査装置の開発を精力的に行っていたところ、光束分割素子のビーム分割面あるいはミラー部材の反射面が、設計上の位置に対して副走査方向に対応する方向に平行な軸まわりにわずかに回転していても画像品質に影響することを新たに見出した。

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、被走査面を光束により第１の方向に沿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束を前記第１の方向に直交する第２の方向に関して制限する第１の制限部材と、前記第２の方向に平行な反射面を有し、前記第１の制限部材で制限された光束を反射するミラー部材と、前記ミラー部材で反射された光束を前記第１の方向に関して制限する第２の制限部材と、前記第２の制限部材で制限された光束を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された光束を前記被走査面に導光する光学系とを備える光走査装置である。

本発明の光走査装置によれば、画像品質を低下させることなく、小型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。 図１における光走査装置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。 ハーフミラープリズムの作用を説明するための図である。 各光源から射出された光束のポリゴンミラーまでの光路を説明するための模式図である。 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。 各走査レンズの形状の一例を説明するための図である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれビーム分割面の回転の影響を説明するための図である。 ビーム分割面の回転がないときの像面湾曲を説明するための図である。 ビーム分割面の回転があり、開口板２２０２Ａ及び開口板２２０２Ｂが設けられていないときの像面湾曲を説明するための図である。 ビーム分割面の回転があり、開口板２２０２Ａ及び開口板２２０２Ｂが設けられているときの像面湾曲を説明するための図である。 開口板２２０２Ａ’を説明するための図である。 開口板２２０２Ｂ’を説明するための図である。 開口板２２０２Ａ’における２つの開口と入射光束との関係を説明するための図である。 開口板２２０２Ｂ’における２つの開口と入射光束との関係を説明するための図である。 入射光束のＺ軸方向に関する位置ずれを説明するための図である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、それぞれ光源ユニットの開口板で制限された光束が開口板２２０２Ａ’に入射するときの、該光束と２つの開口との関係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。 光源ユニットＬＵ１’を説明するための図である。 光源ユニットＬＵ２’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ハーフミラープリズムから射出される各光束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。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２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に送出する。

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光束によって、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。すなわち、ここでは、各感光体ドラムが像担持体である。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」あるいは「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（図示省略）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。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。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。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の詳細について説明する。

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）、ハーフミラープリズム２２０５、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、２つの反射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）、２つの開口板（２２０２Ａ、２２０２Ｂ）、光偏向器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などを有している。そして、これらは、光学ハウジング２３００（図２では図示省略、図７参照）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、光偏向器２１０４の回転軸方向に沿った方向をＺ軸方向として説明する。

また、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（２１１１ａ、２１１１ｂ、２１１１ｃ、２１１１ｄ）が設けられている（図７参照）。各射出窓は、それぞれ防塵ガラスで覆われている。

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。

各光源から射出される光の波長は同じ（ここでは、７８０ｎｍ）である。また、各光源は、それぞれ駆動回路（図示省略）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。

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束を略平行光束とする。各カップリングレンズの焦点距離は同じ（ここでは、２７ｍｍ）である。

開口板２２０３Ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ａを介した光束を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に関して制限する。開口板２２０３Ａの開口部を通過した光束が光源ユニットＬＵ１から射出される光束である。

開口板２２０３Ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｂを介した光束を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に関して制限する。開口板２２０３Ｂの開口部を通過した光束が光源ユニットＬＵ２から射出される光束である。

なお、以下では、光源ユニットＬＵ１から射出される光束を「光束ＬＢ１」といい、光源ユニットＬＵ２から射出される光束を「光束ＬＢ２」という。

そして、光束ＬＢ１は、一例として図３に示されるように、光源２２００Ａの発光部を含みＺ軸方向に直交する面に対して＋Ｚ側に傾斜した方向に射出される。一方、光束ＬＢ２は、一例として図４に示されるように、光源２２００Ｂの発光部を含みＺ軸方向に直交する面に対して−Ｚ側に傾斜した方向に射出される。また、Ｚ軸方向に直交する面に正射影したとき、光束ＬＢ１の光路と光束ＬＢ２の光路は直交している。

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

ハーフミラープリズム２２０５は、入射する光束ＬＢ１及び光束ＬＢ２に対して、いずれも透過率と反射率とが等しいビーム分割面を有している。ここでは、該ビーム分割面はいわゆるハーフミラー面である。

そこで、光束ＬＢ１及び光束ＬＢ２は、それぞれハーフミラープリズム２２０５により反射光と透過光とに等しい光強度で分割される。以下では、ハーフミラープリズム２２０５で分割された光束ＬＢ１の反射光を「光束ＬＢａ」、光束ＬＢ１の透過光を「光束ＬＢｄ」といい、光束ＬＢ２の透過光を「光束ＬＢｂ」、光束ＬＢ２の反射光を「光束ＬＢｃ」という（図５参照）。

シリンドリカルレンズ２２０４Ａは、ハーフミラープリズム２２０５から射出された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置され、各光束を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４Ｂは、ハーフミラープリズム２２０５から射出された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置され、各光束を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に関して集光する。

各シリンドリカルレンズの焦点距離は同じ（ここでは、５８ｍｍ）である。

反射ミラーＭ１は、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に平行な反射面を有し、シリンドリカルレンズ２２０４Ａを介した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路を、光偏向器２１０４に向かう方向に曲げる。

反射ミラーＭ２は、副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に平行な反射面を有し、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂを介した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路を、光偏向器２１０４に向かう方向に曲げる。

開口板２２０２Ａは、開口部を有し、反射ミラーＭ１で反射された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂを主走査対応方向に関して制限する。開口板２２０２Ｂは、開口部を有し、反射ミラーＭ２で反射された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを主走査対応方向に関して制限する。

図６には、各光源から光偏向器２１０４に向かう各光束の光路が模式図的に示されている。

開口板２２０２Ａの開口部を通過した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、光偏向器２１０４の回転軸に直交する面に対して互いに逆側に傾斜した方向から光偏向器２１０４に入射する。同様に、開口板２２０２Ｂの開口部を通過した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、光偏向器２１０４の回転軸に直交する面に対して互いに逆側に傾斜した方向から光偏向器２１０４に入射する。

この場合、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの線像が、光偏向器２１０４の同一の偏向反射面に形成される。また、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの線像が、光偏向器２１０４の同一の偏向反射面に形成される。

なお、光束が光偏向器２１０４に入射する際に、光偏向器２１０４の回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から入射することを「斜入射」といい、その傾斜角を「斜入射角」という。また、光が光偏向器２１０４に入射する際に、光偏向器２１０４の回転軸に直交する面に平行な方向から入射することを「水平入射」という。また、斜入射に対応した光学系を「斜入射光学系」といい、水平入射に対応した光学系を「水平入射光学系」という。

各光源と光偏向器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。

光偏向器２１０４は、回転多面鏡を有し、各鏡面がそれぞれ偏向反射面となる。この回転多面鏡は、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、開口板２２０２Ａの開口部を通過した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ、開口板２２０２Ｂの開口部を通過した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、等角速度的に偏向する。ここでは、該多面鏡は４面鏡であり、内接する円の半径は７ｍｍである。

光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、光偏向器２１０４の回転軸に対して−Ｘ側に位置する偏向反射面に入射し、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、該回転軸に対して＋Ｘ側に位置する偏向反射面に入射する。

Ｚ軸方向に直交する面に正射影したとき、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路と光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路とは互いに直交している（図２参照）。そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｄが、それぞれの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。また同様に、光束ＬＢｂと光束ＬＢｃが、それぞれの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。

偏向反射面に入射した各光束は、光偏向器２１０４の回転軸に直交する面に対して傾斜した方向に反射される。

走査光学系Ａは、光偏向器２１０４の−Ｘ側に配置され、一例として図７に示されるように、走査レンズ２１０５Ａ、２枚のチルト偏心レンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ）、３枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ｂ）を有している。

光偏向器２１０４で偏向された光束ＬＢａは、走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ａ、チルト偏心レンズ２１０７ａ、及び射出窓２１１１ａを介して感光体ドラム２０３０ａの表面に導光される。

光偏向器２１０４で偏向された光束ＬＢｂは、走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ｂ、折り返しミラー２１０８ｂ、チルト偏心レンズ２１０７ｂ、及び射出窓２１１１ｂを介して感光体ドラム２０３０ｂの表面に導光される。

走査光学系Ｂは、光偏向器２１０４の＋Ｘ側に配置され、一例として図７に示されるように、走査レンズ２１０５Ｂ、２枚のチルト偏心レンズ（２１０７ｃ、２１０７ｄ）、３枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｃ）を有している。

光偏向器２１０４で偏向された光束ＬＢｃは、走査レンズ２１０５Ｂ、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０８ｃ、チルト偏心レンズ２１０７ｃ、及び射出窓２１１１ｃを介して感光体ドラム２０３０ｃの表面に導光される。

光偏向器２１０４で偏向された光束ＬＢｄは、走査レンズ２１０５Ｂ、折り返しミラー２１０６ｄ、チルト偏心レンズ２１０７ｄ、及び射出窓２１１１ｄを介して感光体ドラム２０３０ｄの表面に導光される。

各感光体ドラム表面の光スポットは、光偏向器２１０４の回転多面鏡の回転に伴って各感光体ドラムの長手方向（ここでは、Ｙ軸方向）に沿って移動する。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。

各走査レンズは、いずれも２つの画像形成ステーションで共用されている。

光偏向器２１０４の偏向反射面から各走査レンズの入射側の面までの光路長は５７．１１ｍｍである。また、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対応するチルト偏心レンズの入射側の面までの光路長は６４ｍｍである。また、各チルト偏心レンズの中心肉厚は３ｍｍである。

各チルト偏心レンズの射出側の面から対応する感光体ドラムの表面までの光路長は１５７ｍｍである。

各走査レンズの各光学面の副走査対応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は主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれにも直交する方向のいわゆるデプスである。また、ｙは主走査対応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主走査対応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。

各走査レンズの入射側の面形状及び射出側の面形状の具体例が図８に示されている。ここでは、上記（１）式におけるｙの奇数次の係数（Ａ_１、Ａ_３、Ａ_５、…）は、いずれも０である。これは、主走査対応方向に対称な形状であることを意味している。また、上記（２）式において、ｙの奇数次の係数（Ｂ_１、Ｂ_３、Ｂ_５、…）が０ではない場合は、副走査対応方向の曲率の変化が主走査対応方向に非対称な形状であることを意味している。

各チルト偏心レンズの射出側の光学面における主走査断面の形状は、次の（３）式で表現される。Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４、…は係数である。

ｘ＝（Ｄ_０＋Ｄ_１・ｙ＋Ｄ_２・ｙ^２＋Ｄ_３・ｙ^３＋Ｄ_４・ｙ^４＋・・・・）・ｚ ……（３）

ここでは、Ｄ_０＝７．９８６×１０^−２、Ｄ_１＝０、Ｄ_２＝−１．９７９×１０^−６、Ｄ_３＝０、Ｄ_４＝−３．２７２×１０^−１１、Ｄ_５＝０、Ｄ_６＝３．０２１×１０^−１６、Ｄ_７＝０、Ｄ_８＝６．１１３×１０^−１９、である。

なお、上記（３）式において、ｙの奇数次の係数（Ｄ_１、Ｄ_３、Ｄ_５、…）が０でない場合は、副走査対応方向の曲率の変化が主走査対応方向に非対称な形状となる。

ところで、一例として図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるように、ハーフミラープリズム２２０５のビーム分割面が、設計上の位置に対してＺ軸まわりに角度αだけ回転して組み付けられていると、光束ＬＢ１の反射光束である光束ＬＢａ、及び光束ＬＢ２の反射光束である光束ＬＢｃは、設計上の反射方向に対してＺ軸まわりに角度２αだけ回転した方向に反射される。

図１０には、ハーフミラープリズム２２０５のビーム分割面が、設計上の位置に組み付けられている場合の像面湾曲の一例が示されている。なお、像高位置は、被走査面の主走査方向に関する位置であり、有効走査領域の中央を０としている。この場合の結像位置のずれ幅は１．８８ｍｍであった。

図１１には、ハーフミラープリズム２２０５のビーム分割面が、設計上の位置に対してＺ軸まわりに角度１分（α＝１分）だけ回転して組み付けられ、開口板２２０２Ａ及び開口板２２０２Ｂが設けられていない場合の像面湾曲の一例が示されている。この場合の結像位置のずれ幅は３．５９ｍｍであった。

図１２には、ハーフミラープリズム２２０５のビーム分割面が、設計上の位置に対してＺ軸まわりに角度１分（α＝１分）だけ回転して組み付けられ、開口板２２０２Ａ及び開口板２２０２Ｂが設けられている場合の像面湾曲の一例が示されている。この場合の結像位置のずれ幅は２．８８ｍｍであった。

このように、ハーフミラープリズム２２０５のビーム分割面が、設計上の位置に対してＺ軸まわりに回転して組み付けられても、開口板２２０２Ａ及び開口板２２０２Ｂを設けることにより、像面湾曲の増大を抑制することができる。

また、反射ミラーＭ１及び反射ミラーＭ２についても、これらの反射面が設計上の位置に対してＺ軸まわりに回転して組み付けられた場合、従来の光走査装置では像面湾曲の増大を招くという不都合があった。

本実施形態では、開口板２２０２Ａ及び開口板２２０２Ｂが設けられているため、反射ミラーＭ１及び反射ミラーＭ２の反射面が設計上の位置に対してＺ軸まわりに回転して組み付けられても、像面湾曲の増大を抑制することができる。

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）、ハーフミラープリズム２２０５、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、２つの反射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）、２つの開口板（２２０２Ａ、２２０２Ｂ）、光偏向器２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、及び走査制御装置などを有している。

各光源ユニットは、光源、該光源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、及び該カップリングレンズを介した光束を副走査対応方向に関して制限する開口板を有している。

ハーフミラープリズム２２０５は、光源ユニットＬＵ１からの光束ＬＢ１を光束ＬＢａと光束ＬＢｄに２分割し、光源ユニットＬＵ２からの光束ＬＢ２を光束ＬＢｂと光束ＬＢｃに２分割する。

ハーフミラープリズム２２０５からの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、反射ミラーＭ１で反射された後、開口板２２０２Ａで主走査対応方向に関して制限されて光偏向器２１０４に入射する。

ハーフミラープリズム２２０５からの光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、反射ミラーＭ２で反射された後、開口板２２０２Ｂで主走査対応方向に関して制限されて光偏向器２１０４に入射する。

この場合は、ハーフミラープリズム２２０５のビーム分割面、反射ミラーＭ１の反射面及び反射ミラーＭ２の反射面が、設計上の位置に対してＺ軸まわりに回転して組み付けられても、像面湾曲の増大を抑制することができる。そこで、各感光体ドラム上に高品質の潜像を形成することができる。すなわち、画像品質を低下させることなく、光走査装置の小型化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、結果として、画像品質を低下させることなく、小型化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、開口板２２０２Ａ及び開口板２２０２Ｂが、主走査対応方向に関してのみ光束を制限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い。例えば、走査光学系が拡大系の場合等のように、副走査方向の像面湾曲が無視できないときは、前記開口板２２０２Ａに代えて、一例として図１３に示されるように２つの開口（Ａｐ１ａ、Ａｐ２ａ）を有する開口板２２０２Ａ’を用い、前記開口板２２０２Ｂに代えて、一例として図１４に示されるように２つの開口（Ａｐ１ｂ、Ａｐ２ｂ）を有する開口板２２０２Ｂ’を用いても良い。

開口Ａｐ１ａは、光束ＬＢｂを主走査対応方向と副走査対応方向に関して制限し、開口Ａｐ２ａは、光束ＬＢａを主走査対応方向と副走査対応方向に関して制限する（図１５参照）。開口Ａｐ１ｂは、光束ＬＢｃを主走査対応方向と副走査対応方向に関して制限し、開口Ａｐ２ｂは、光束ＬＢｄを主走査対応方向と副走査対応方向に関して制限する（図１６参照）。このときは、前記開口板２２０３Ａ及び前記開口板２２０３Ｂは不要である。

ところで、光学部材の配置誤差等に起因して、光束がＺ軸方向に関して設計上の位置からずれる場合がある。ここでは、開口板２２０２Ａ’及び開口板２２０２Ｂ’は、光偏向器２１０４の近くに配置されており、その位置では光束ＬＢａと光束ＬＢｂ、及び光束ＬＢｃと光束ＬＢｄがＺ軸方向に関して近接しているため、例えば、光束ＬＢｂが−Ｚ方向にずれると、図１７に示されるように、光束ＬＢｂの一部が、開口Ａｐ２ａに入射するおそれがある。そこで、この場合、光束がＺ軸方向に関してある程度ずれても、該光束が対応する開口のみに入射されるように（図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）参照）、光束の副走査対応方向に関する制限量が調整された開口板を、前記開口板２２０３Ａ及び前記開口板２２０３Ｂに代えて用いると良い。

また、上記実施形態では、光偏向器２１０４に対して光束が斜入射さ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く、光偏向器２１０４に対して光束が水平入射されても良い。

この場合に、前記光走査装置２０１０に代えて用いられる光走査装置２０１０’が図１９に示されている。この光走査装置２０１０’では、前記光源ユニットＬＵ１に代えて光源ユニットＬＵ１’が用いられ、前記光源ユニットＬＵ２に代えて光源ユニットＬＵ２’が用いられている。また、前記走査光学系Ａに代えて走査光学系Ａ’が用いられ、前記走査光学系Ｂに代えて走査光学系Ｂ’が用いられている。

光源ユニットＬＵ１’は、図２０に示されるように、カップリングレンズ２２０１Ａと開口板２２０３Ａの間の光路上に、１／２波長板２２０６Ａが設けられている。この１／２波長板２２０６Ａは、カップリングレンズ２２０１Ａを介した光束をｐ偏光に変換する。ここでは、該ｐ偏光は、偏光方向（電界ベクトルの振動面）がＺ軸方向に平行な直線偏光である。

光源ユニットＬＵ２’は、図２１に示されるように、カップリングレンズ２２０１Ｂと開口板２２０３Ｂの間の光路上に、１／２波長板２２０６Ｂが設けられている。この１／２波長板２２０６Ｂは、カップリングレンズ２２０１Ｂを介した光束をｓ偏光に変換する。ここでは、該ｓ偏光は、偏光方向（電界ベクトルの振動面）がＺ軸方向に直交する直線偏光である。

また、この場合は、前記ハーフミラープリズム２２０５から射出される光束ＬＢａ及び光束ＬＢｄはｐ偏光であり、光束ＬＢｂ及び光束ＬＢｃはｓ偏光である（図２２参照）。

走査光学系Ａ’は、一例として図２３に示されるように、走査レンズ２１０５Ａ、偏光分離素子２１１０Ａ、２枚のチルト偏心レンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ）、５枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０９ａ）を有している。

偏光分離素子２１１０Ａは、走査レンズ２１０５Ａの−Ｘ側に配置され、ｐ偏光の光を透過させ、ｓ偏光の光を−Ｚ方向に反射する。偏光分離素子としては、例えば、特開２０１０−１３４４１１号公報で開示されているワイヤグーリッド偏光素子を用いることができる。そこで、光束ＬＢａは偏光分離素子２１１０Ａを透過し、光束ＬＢｂは偏光分離素子２１１０Ａで−Ｚ方向に反射される。

偏光分離素子２１１０Ａを透過した光束ＬＢａは、折り返しミラー２１０６ａ、折り返しミラー２１０８ａ、折り返しミラー２１０９ａ、チルト偏心レンズ２１０７ａ、及び射出窓２１１１ａを介して感光体ドラム２０３０ａの表面に導光される。

偏光分離素子２１１０Ａで−Ｚ方向に反射された光束ＬＢｂは、折り返しミラー２１０６ｂ、折り返しミラー２１０８ｂ、チルト偏心レンズ２１０７ｂ、及び射出窓２１１１ｂを介して感光体ドラム２０３０ｂの表面に導光される。

走査光学系Ｂ’は、一例として図２３に示されるように、走査レンズ２１０５Ｂ、偏光分離素子２１１０Ｂ、２枚のチルト偏心レンズ（２１０７ｃ、２１０７ｄ）、５枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、２１０９ｄ）を有している。

偏光分離素子２１１０Ｂは、走査レンズ２１０５Ｂの＋Ｘ側に配置され、ｐ偏光の光を透過させ、ｓ偏光の光を−Ｚ方向に反射する。そこで、光束ＬＢｄは偏光分離素子２１１０Ｂを透過し、光束ＬＢｃは偏光分離素子２１１０Ｂで−Ｚ方向に反射される。

偏光分離素子２１１０Ｂで−Ｚ方向に反射された光束ＬＢｃは、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０８ｃ、チルト偏心レンズ２１０７ｃ、及び射出窓２１１１ｃを介して感光体ドラム２０３０ｃの表面に導光される。

偏光分離素子２１１０Ｂを透過した光束ＬＢｄは、折り返しミラー２１０６ｄ、折り返しミラー２１０８ｄ、折り返しミラー２１０９ｄ、チルト偏心レンズ２１０７ｄ、及び射出窓２１１１ｄを介して感光体ドラム２０３０ｄの表面に導光される。

この場合、ハーフミラープリズム２２０５のビーム分割面、反射ミラーＭ１の反射面及び反射ミラーＭ２の反射面が、設計上の位置に対してＺ軸まわりに回転して組み付けられても、像面湾曲の増大を抑制することができる。そこで、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、４つの光束が１つの光偏向器で偏向さ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。例えば、２つの光偏向器を設け、１つの光偏向器で２つの光束が偏向されても良い。

また、上記実施形態において、各シリンドリカルレンズでの波面収差の増大を考慮する必要がなければ、前記チルト偏心レンズはなくても良い。

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、トナー像が感光体ドラムから記録紙に直接転写されても良い。

また、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２０１０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。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０１０’…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…光偏向器、２１０５Ａ、２１０５Ｂ…走査レンズ（光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー（光学系の一部）、２１０７ａ〜２１０７ｄ…チルト偏心レンズ（光学系の一部）、２１０８ａ〜２１０８ｄ…折り返しミラー（光学系の一部）、２１０９ａ，２１０９ｄ…折り返しミラー（光学系の一部）、２１１０Ａ、２１１０Ｂ…偏光分離素子、２１１１ａ〜２１１１ｄ…射出窓、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１Ａ，２２０１Ｂ…カップリングレンズ、２２０２Ａ，２２０２Ｂ…開口板（第１の方向に関して制限する制限部材）、２２０２Ａ’，２２０２Ｂ’…開口板（第１の方向に関して制限する制限部材）、２２０３Ａ，２２０３Ｂ…開口板（第２の方向に関して制限する制限部材）、２２０４Ａ，２２０４Ｂ…シリンドリカルレンズ、２２０５…ハーフミラープリズム（光束分割素子）、２２０６Ａ，２２０６Ｂ…１／２波長板、２３００…光学ハウジング、Ａｐ１ａ，Ａｐ２ａ…開口、Ａｐ１ｂ，Ａｐ２ｂ…開口、ＬＵ１，ＬＵ２…光源ユニット、ＬＵ１’，ＬＵ２’…光源ユニット、Ｍ１，Ｍ２…反射ミラー（ミラー部材）。

特許第４９２２１１８号公報 特開２００６−１７８３７２号公報

Claims (10)

1. 被走査面を光束により第１の方向に沿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束を前記第１の方向に直交する第２の方向に関して制限する第１の制限部材と、
   前記第２の方向に平行な反射面を有し、前記第１の制限部材で制限された光束を反射するミラー部材と、
   前記ミラー部材で反射された光束を前記第１の方向に関して制限する第２の制限部材と、
   前記第２の制限部材で制限された光束を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された光束を前記被走査面に導光する光学系とを備える光走査装置。
2. 複数の被走査面を光束により第１の方向に沿ってそれぞれ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束を前記第１の方向に直交する第２の方向に関して制限する第１の制限部材と、
   前記第１の制限部材で制限された光束を第１光束と第２光束とに分割する光束分割素子と、
   前記第２の方向に平行な反射面を有し、前記第１光束を反射する第１のミラー部材と、
   前記第２の方向に平行な反射面を有し、前記第２光束を反射する第２のミラー部材と、
   前記第１のミラー部材で反射された第１光束を前記第１の方向に関して制限する第２の制限部材と、
   前記第２のミラー部材で反射された第２光束を前記第１の方向に関して制限する第３の制限部材と、
   前記第２の制限部材で制限された第１光束、及び前記第３の制限部材で制限された第２光束を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された第１光束及び第２光束を、それぞれ対応する被走査面に導光する光学系とを備える光走査装置。
3. 複数の被走査面を光束により第１の方向に沿ってそれぞれ走査する光走査装置であって、
   第１光源と、
   前記第１光源とは異なる第２光源と、
   前記第１光源から射出された光束を前記第１の方向に直交する第２の方向に関して制限する第１の制限部材と、
   前記第２光源から射出された光束を前記第２の方向に関して制限する第２の制限部材と、
   前記第１の制限部材で制限された光束を第１光束と第２光束とに分割し、前記第２の制限部材で制限された光束を第３光束と第４光束とに分割する光束分割素子と、
   前記第２の方向に平行な反射面を有し、前記第１光束及び第３光束を反射する第１のミラー部材と、
   前記第２の方向に平行な反射面を有し、前記第２光束及び第４光束を反射する第２のミラー部材と、
   前記第１のミラー部材で反射された第１光束及び第３光束を前記第１の方向に関して制限する第３の制限部材と、
   前記第２のミラー部材で反射された第２光束及び第４光束を前記第１の方向に関して制限する第４の制限部材と、
   前記第３の制限部材で制限された第１光束及び第３光束、前記第４の制限部材で制限された第２光束及び第４光束を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された第１光束、第２光束、第３光束及び第４光束を、それぞれ対応する被走査面に導光する光学系とを備える光走査装置。
4. 前記第１光束と第３光束は、前記光偏向器における同一の偏向反射面に斜入射され、前記第２光束と第４光束は、前記光偏向器における同一の偏向反射面に斜入射されることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記第３の制限部材は、前記第１光束を前記第１の方向及び前記第２の方向に関して制限する第１開口と、前記第３光束を前記第１の方向及び前記第２の方向に関して制限する第２開口とを有し、
   前記第１の制限部材は、前記第１光束が前記第３の制限部材の前記第１開口のみに入射するように、前記第１光源から射出された光束を前記第２の方向に関して制限し、
   前記第２の制限部材は、前記第３光束が前記第３の制限部材の前記第２開口のみに入射するように、前記第２光源から射出された光束を前記第２の方向に関して制限することを特徴とする請求項３又は４に記載の光走査装置。
6. 前記第４の制限部材は、前記第２光束を前記第１の方向及び前記第２の方向に関して制限する第１開口と、前記第４光束を前記第１の方向及び前記第２の方向に関して制限する第２開口とを有し、
   前記第１の制限部材は、前記第２光束が前記第４の制限部材の前記第１開口のみに入射するように、前記第１光源から射出された光束を前記第２の方向に関して制限し、
   前記第２の制限部材は、前記第４光束が前記第４の制限部材の前記第２開口のみに入射するように、前記第２光源から射出された光束を前記第２の方向に関して制限することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記光偏向器に入射する前記第１光束と前記第３光束は互いに偏光方向が異なり、
   前記光学系は、前記第１光束と前記第３光束を分離する偏光分離素子を含むことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記光偏向器に入射する前記第２光束と前記第４光束は互いに偏光方向が異なり、
   前記光学系は、前記第２光束と前記第４光束を分離する偏光分離素子を含むことを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 前記光束分割素子は、入射光束を透過光束と反射光束とに分割することを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 像担持体と、
    前記像担持体を画像情報に応じて変調された光で走査する請求項１〜９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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