JP2019105804A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリゴンミラーの面の出入り誤差による光路変化の影響を受けにくく、且つポリゴンミラーの厚さを薄肉化できる光走査装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】光走査装置は、複数の組の光路を備え、各１組の光路において、主走査方向において開き角を有する２つの光源から出射された第１，第２の光束が偏向器の偏向軸と直交し且つ偏向軸方向にずれた異なる位置の偏向器の同一面で偏向及び走査される。第１の結像光学素子は、偏向された光束に正の光学パワーを与えて集光し、２つの感光ドラム上の第１，第２の被走査面の光路上の手前に配置される第１，第２の結像光学素子までの間に焦点位置を配置し、光束間に分離間距離を存在させる。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、光源の光を走査させる光走査装置及び光走査装置を搭載する画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置として、例えば、４つの感光体ドラムを水平方向に並設した４連タンデム式のカラー複写機が知られている。この種のカラー複写機は、例えば、２つ目の感光体ドラムと３つ目の感光体ドラムの間に１つのポリゴンミラーを設けている。

このカラー複写機は、各感光体ドラムの表面にそれぞれ静電潜像を形成するための４つの光源を備えている。４つの光源は、例えば、ポリゴンミラーを中心として、２つずつに二分され左右に分かれて配置する。各光源は、色分解された１色の画像信号に基づくレーザ光をそれぞれ射出する。また、ポリゴンミラーから各感光体ドラムへレーザ光を導光するために、走査光学系となる複数個の反射鏡が配置されている。

左側の２つの光源から射出された各レーザ光は、ポリゴンミラーの同一の反射面で反射される。反射されるレーザ光は、ポリゴンミラーの回転によって主走査方向に走査され、走査光学系を経て、左側の２つの感光体ドラムへそれぞれ導かれる。同様に、右側の２つの光源から射出されたレーザ光は、ポリゴンミラーの他の同一の反射面で反射される。

反射されるレーザ光は、ポリゴンミラーの回転によって主走査方向に走査され、走査光学系を経て、右側の他の２つの感光体ドラムへそれぞれ導かれる。これらの２つのレーザ光は、例えば、主走査方向において、開き角を有してポリゴンミラーに入射する。各光源は、射出した光束がポリゴンミラーに対して副走査方向に角度を持たせずに入射させているため、面の出入り誤差による光路変化の影響が受けにくくなる。

特開２００８−１２２７０６号公報

前述した光走査装置は、副走査方向に角度を持たせず、２つのレーザ光をポリゴンミラーの同一の反射面に入射させるため、光源及び走査光学系が重なりを持つように配置される構成となる。このためポリゴンミラーの同一の反射面の上下幅、すなわち、ポリゴンミラーの厚さが必要となる。ポリゴンミラーの厚さが増すと重量も増加する。しかし、ポリゴンミラーは、高速回転をするため、なるべく軽量化されることが望ましい。ポリゴンミラーの構造的な加工による軽量化も難しくなっている。

一実施形態が解決しようとする課題は、ポリゴンミラーの面の出入り誤差による光路変化の影響を受けにくく、且つポリゴンミラーの厚さを薄肉化できる光走査装置及び画像形成装置を提供する。

前述した課題を解決するために、一実施形態の光走査装置は、第１の光源および第２の光源と、前記第１の光源および前記第２の光源から出射された第１の光束及び第２の光束を同一面で偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向される前記第１の光束および前記第２の光束に予め定めた特性を与える第１の結像光学素子と、前記第１の結像光学素子から射出される前記第１の光束を第１の被走査面上に導く第２の結像光学素子と、前記第１の結像光学素子から射出される前記第２の光束を第２の被走査面上に導く第３の結像光学素子と、を備え、前記第１の光源および前記第２の光源は、出射した前記第１の光束および前記第２の光束は、互いの主光線どうしで主走査方向において開き角を有し、前記偏向器の偏向軸と直交し且つ、偏向軸方向にずれた異なる位置で前記偏向器の前記同一面に入射し、前記偏向器は、偏向後の第１の光束および第２の光束の主光線が前記第１の結像光学素子の光軸から予め定めた距離を離間して、前記第１の結像光学素子へ入射する、構成を成し、前記第１の結像光学素子は、入射した前記第１の光束および前記第２の光束に対して、主走査方向全域における副走査方向の光学パワーが正のパワーを与えて、且つ前記第１の結像光学素子と、前記第２の結像光学素子および前記第３の結像光学素子との間に、焦点位置が存在する。

図１は、一実施形態に係る画像形成装置を示す概略図である。 図２は、図１に示す画像形成装置の感光体ドラムの周辺構造を示す概略図である。 図３は、図１に示す画像形成装置の制御系のブロック図である。 図４は、図１に示す画像形成装置の露光ユニットの内部構造を示す概略図である。 図５は、図４に示す露光ユニットの光学系を平面状に展開した光線図である。 図６Ａは、図５に示す要部を部分的に拡大した部分拡大図である。 図６Ｂは、図６Ａに示す構造を側方向から見た概略図である。 図７は、図５に示すＸ−Ｘの断面図である。 図８は、図７に示すポリゴンミラー及びｆθレンズ近傍を拡大した図である。

以下、図面を参照して一実施形態について詳細に説明する。
図１に示すように、画像形成装置の一態様に係るカラー複写機１００は、本体１の上部に原稿載置用の透明の原稿台（ガラス板）２を備える。原稿台２は、上面を覆うように、片開きのカバー３を取り付けている。原稿台２の下面側の本体１内に、キャリッジ４を配置する。キャリッジ４は、内部に露光ランプ５と反射ミラー６を収納する。キャリッジ４の近傍に、反射ミラー７，８と、変倍用レンズブロック９と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）１０とを配置する。キャリッジ４は、原稿台２の下面に沿って往復動する。露光ランプ５は、キャリッジ４の往動に伴い、原稿台２上に置かれる原稿を露光する。この露光により生じる反射光像は、反射ミラー６，７，８及び変倍用レンズブロック９を経て、ＣＣＤ１０で受光する。ＣＣＤ１０は、原稿からの反射光像に対応するレベルの画像信号を出力する。原稿台２の近傍には、動作条件設定用のコントロールパネル１１がある。コントロールパネル１１は、タッチパネル式の液晶表示部１２を有する。

ＣＣＤ１０が出力する画像信号は、露光ユニット２０（光走査装置）が受ける。露光ユニット２０は、ＣＣＤ１０から受けた画像信号を例えば、黄色、マゼンタ色、シアン色及びブラック色の各色成分に色分解する。後述する４つの光源Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、各色の画像信号に応じたレーザ光を出射する。以下、レーザ光は、黄色の画像信号に応じたレーザ光Ｂ１、マゼンタ色の画像信号に応じたレーザ光Ｂ２、シアン色の画像信号に応じたレーザ光Ｂ３及び、ブラック色の画像信号に応じたレーザ光Ｂ４とする。レーザ光Ｂ１は、黄色用の像担持体である感光体ドラム２１に向けて出射する。同様に、レーザ光Ｂ２はマゼンタ色用の像担持体である感光体ドラム２２へ、レーザ光Ｂ３はシアン色用の像担持体である感光体ドラム２３へ、レーザ光Ｂ４は黒色用の像担持体である感光体ドラム２４へ向けて、それぞれ出射する。

これらの画像形成部である感光体ドラム２１，２２，２３，２４は、この順番で、一定間隔でほぼ水平方向に図示左から右方向へ並ぶ。これら感光体ドラム２１，２２，２３，２４の上方に中間転写ベルト３０を配置する。この中間転写ベルト３０をドライブローラ３１及び従動ローラ３２に掛け渡す。中間転写ベルト３０は、ドライブローラ３１から動力を受けて、反時計回り方向に回転する。

感光体ドラム２１，２２，２３，２４と対向するそれぞれの位置に、１次転写ローラ４１，４２，４３，４４を配置する。１次転写ローラ４１，４２，４３，４４は、中間転写ベルト３０から離れないように、付勢された状態で上下動することができる。
１次転写ローラ４１，４２，４３，４４は、中間転写ベルト３０を感光体ドラム２１，２２，２３，２４の周面に押し当てながら回転することにより、感光体ドラム２１，２２，２３，２４上の像を中間転写ベルト３０に転写する。

レジストレーションセンサ３０ａ，３０ｂは、ブラック色用の感光体ドラム２４の下流側で中間転写ベルト３０と対向する位置で、中間転写ベルト３０の幅方向に離間して配置する。レジストレーションセンサ３０ａ，３０ｂは、それぞれに中間転写ベルト３０に形成したレジストパターンを検出して、各色の画像の位置ズレを検出する。

次に、図２を参照して、感光体ドラム２１とその周辺部の構成について説明する。
感光体ドラム２１の周囲に、現像手段として、クリーナ２１ａ、除電ランプ２１ｂ、帯電ユニット２１ｃ及び、現像ユニット２１ｄを時計回りの順に配置する。クリーナ２１ａは、感光体ドラム２１の表面に残留する現像剤を除去する。除電ランプ２１ｂは、感光体ドラム２１の表面に残留する電荷を除去する。帯電ユニット２１ｃは、感光体ドラム２１の表面に静電荷を帯電させる。

帯電ユニット２１ｃによる帯電が済んだ感光体ドラム２１の表面は、露光ユニット２０が発するレーザ光Ｂ１を受ける。レーザ光Ｂ１は、感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成する。現像ユニット２１ｄは、感光体ドラム２１の表面に黄色の現像剤Ｄを供給することにより、感光体ドラム２１の表面の静電潜像を現像する。

他の感光体ドラム２２，２３，２４の周辺部においても同様な構成であり、詳細な説明は省略する。感光体ドラム２２，２３，２４には、マゼンタ色・シアン色・黒色の現像剤Ｄをそれぞれ供給する。

露光ユニット２０の下方に複数の給紙カセット５０を配置する。これらの給紙カセット５０は、互いに異なるサイズの記録媒体である用紙Ｐ（被転写媒体）を多数枚収容する。これらの給紙カセット５０の取り出し口には、ピックアップローラ５１及び給紙ローラ５２を設ける。各ピックアップローラ５１は、各給紙カセット５０内の用紙Ｐに接して、用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。各給紙ローラ５２は、各ピックアップローラ５１が取り出した用紙Ｐを搬送路５３に供給する。搬送路５３は、レジストローラ５４、従動ローラ３２、定着ユニット６０、及び排紙ローラ５５を経由して、上方の排紙口５６に延びる。排紙口５６は、排紙トレイ５７に臨む。

中間転写ベルト３０及び搬送路５３を挟んで従動ローラ３２と対向する位置に、２次転写ローラ３３を配置する。２次転写ローラ３３は、中間転写ベルト３０に形成されている像をレジストローラ５４から送り込まれる用紙Ｐに転写する。すなわち、２次転写ローラ３３は、中間転写ベルト３０、ドライブローラ３１、従動ローラ３２、１次転写ローラ４１，４２，４３，４４と共に、転写手段を構成する。

搬送路５３の終端からレジストローラ５４の上流側位置にかけて、用紙Ｐの表裏を反転して搬送路５３に戻す搬送路７０を配置する。この搬送路７０は、給紙ローラ７１，７２，７３を有する。

本体１の側壁に、手差しトレイ７４を着脱自在に配置する。この手差しトレイ７４から搬送路５３におけるレジストローラ５４の上流側位置にかけて、搬送路７５を配置する。この搬送路７５と対応する位置に、ピックアップローラ７６及び給紙ローラ７７を配置する。ピックアップローラ７６は、手差しトレイ７４上の用紙を１枚ずつ取り出す。給紙ローラ７７は、ピックアップローラ７６が取り出した用紙をレジストローラ５４に供給する。

定着ユニット６０は、ヒートローラ６１及び加圧ローラ６２を有する。この定着ユニット６０は、搬送される用紙Ｐをヒートローラ６１で例えば、１００℃で加熱することにより、用紙Ｐに転写されている像を用紙Ｐに定着させる。

次に、図３を参照して、本体１の制御回路について説明する。
コンピュータのＣＰＵ８０に、コントロールパネル１１、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）８３、スキャニングユニット８４、画像処理ユニット８５、及びプロセスユニット８６を接続する。ＣＰＵ８０は、本実施形態の画像形成装置の動作を制御する制御部である。

コントロールパネル１１は、タッチパネル式の液晶表示部１２のほかに、図示しないテンキー、スタートキー、画像形成モード設定用のコピーキー、画像読取モード設定用のスキャンキーなどを有する。ＲＯＭ８１は、制御用の各種プログラムを記憶している。ＲＡＭ８２は、各種データの記憶用である。ハードディスクドライブ８３は、画像データの記憶用である。

スキャニングユニット８４は、前述したキャリッジ４、露光ランプ５、反射ミラー６，７，８、変倍用レンズブロック９及び、ＣＣＤ１０を含み、原稿台２上に置かれる原稿の画像を光学的に走査して読取る。画像処理ユニット８５は、スキャニングユニット８４が読み取った画像を適宜に処理する。

プロセスユニット８６は、露光ユニット２０、感光体ドラム２１，２２，２３，２４、各感光体ドラム周りの図２に示す構成部位、中間転写ベルト３０、ドライブローラ３１、従動ローラ３２、１次転写ローラ４１，４２，４３，４４、２次転写ローラ３３、搬送路５３、定着ユニット６０、搬送路７０などを有し、画像処理ユニット８５が処理した画像を用紙Ｐ上に形成する。

図４乃至図６を参照して、露光ユニット２０の内部構造について説明する。
前述した図１及び図４に示すように、露光ユニット２０は、４つの感光体ドラム２１，２２，２３，２４の図示下方に離間対向して配置されている。露光ユニット２０は、図５に示すように、例えば７面の平面反射面（平面反射鏡）が正多角形状に配置された偏向器である多面鏡本体９１（以下、ポリゴンミラー９１と称する）を有する。ポリゴンミラー９１は、その回転軸と平行な複数の平らな反射面９１ａ（図５参照）を有する。これら複数の反射面９１ａは、ポリゴンミラー９１の回転方向ＣＣＷに沿って連続してポリゴンミラー９１の外周に設けられている。ポリゴンミラー９１は、反射による光偏向部材として機能する。

また、露光ユニット２０は、ポリゴンミラー９１を主走査方向（図５の矢印方向）に所定の速度で回転させるモータ９２を有する。モータ９２は、ポリゴンミラー９１と同軸に設けられている。例えば、ポリゴンミラー９１は、モータ９２の回転軸に一体に取り付けられている。

本実施形態では、４色の光をそれぞれに導光する独立した４つの光路（光源から感光ドラムまでの光束経路）を形成するための走査光学系の複数の光学素子を配置している。この例では、４色の光路を２組２色の光路に分けて、ポリゴンミラー９１を中心として配置する。具体的には、ポリゴンミラー９１は、その回転軸が各感光体ドラム２１，２２，２３，２４の回転軸と直交する姿勢で、図４において、図示左から２番目の感光体ドラム２２と３番目の感光体ドラム２３の間に配置されている。言い換えると、ポリゴンミラー９１の図示左側に黄色用の感光体ドラム２１及びマゼンタ色用の感光体ドラム２２が配置され、図示右側にシアン色用の感光体ドラム２３及びブラック色用の感光体ドラム２４が配置されている。

つまり、露光ユニット２０は、単一のポリゴンミラー９１を挟んで、その両側（図示左右側）に２つの走査光学系１０１，１０２を配置している。２つの走査光学系１０１，１０２は、ポリゴンミラー９１の回転軸を含む感光体ドラム２１，２２，２３，２４の回転中心と平行な面に対して左右対称な構造を有する。

図５に示すように、走査光学系１０１は、２つの感光体ドラム２１，２２のそれぞれに向けて光束であるレーザ光Ｂ１［第１の光束］，Ｂ２［第２の光束］を射出する光源Ｌ１［第１の光源］，Ｌ２［第２の光源］を有する。各光源Ｌ１，Ｌ２は、例えばレーザダイオードにより構成されており、色分解された黄色の画像信号に応じたレーザ光Ｂ１、及びマゼンタ色の画像信号に応じたレーザ光Ｂ２をそれぞれ射出する。

走査光学系１０１は、ポリゴンミラー９１の回転方向ＣＣＷ（反時計回り方向）に沿って、光源Ｌ１，Ｌ２から射出したレーザ光Ｂ１，Ｂ２をポリゴンミラー９１の同一の反射面９１ａで反射して主走査方向に走査し、図４に示す２つの感光体ドラム２１，２２にそれぞれ導く。同様に、図５に示す走査光学系１０２は、２つの感光体ドラム２３，２４のそれぞれに向けてレーザ光Ｂ３，Ｂ４を射出する光源Ｌ３，Ｌ４を有する。走査光学系１０２は、ポリゴンミラー９１の回転方向ＣＣＷに沿って、光源Ｌ３，Ｌ４から射出したレーザ光Ｂ３，Ｂ４をポリゴンミラー９１の他の同一の反射面９１ａで反射して、主走査方向に走査し、図４に示す２つの感光体ドラム２３，２４にそれぞれ導く。

ポリゴンミラー９１は、光源Ｌ１，Ｌ２が放射したレーザ光Ｂ１，Ｂ２を同一反射面９１ａ（第１の反射面）で反射しつつ回転することで、所定の位置に配置された像面、すなわち対応する感光体ドラム２１，２２の外周面に向かって所定の線速度で偏向（走査）する。感光体ドラム２１，２２が副走査方向に回転することで、各色の画像信号に応じた静電潜像を感光体ドラム２１，２２の外周面に形成していく。

走査光学系１０１における２つの光源Ｌ１，Ｌ２は、図６Ａに示すように上方から見て、ポリゴンミラー９１の回転方向ＣＣＷ（図示矢印方向：反時計回り方向）に沿って異なる角度位置に配置する。つまり、２つの光源Ｌ１，Ｌ２は、ポリゴンミラー９１から見てレーザ光Ｂ１，Ｂ２の入射する方向において開き角θを有している配置である。具体的には、２つの光源のうち光源Ｌ１（黄色）は、ポリゴンミラー９１の回転方向ＣＣＷに沿った下流側に配置し、光源Ｌ２（マゼンタ色）は、回転方向ＣＣＷに沿った上流側に配置する。また、図６Ｂに示すように、２つの光源Ｌ１，Ｌ２は、ポリゴンミラー９１の回転軸と平行な方向にわずかにずれて配置される。このため、光源Ｌ１及び光源Ｌ２から出射されたレーザ光Ｂ１，Ｂ２は、ポリゴンミラー９１への到達位置が回転軸と平行な方向で異なっている。

さらに、偏向前光学系１１０Ｙ，１１０Ｍが光源Ｌ１，Ｌ２とポリゴンミラー９１の間のそれぞれの光路上に配置される。２つの光源Ｌ１，Ｌ２がポリゴンミラー９１に対向する角度位置を異ならせたことで、それぞれのレーザ光Ｂ１，Ｂ２の光路上に独立した偏向前光学系１１０を重なりを持たせずに設けることができる。

また、各光源Ｌ１，Ｌ２に対応した２組の偏向前光学系１１０Ｙ，１１０Ｍは、有限焦点レンズ１１１Ｙ，１１１Ｍ，絞り１１２Ｙ，１１２Ｍ及び、シリンダレンズ１１３Ｙ，１１３Ｍをそれぞれ含んでいる。これらのうち、有限焦点レンズ１１１Ｙ，１１１Ｍは、各光源Ｌ１，Ｌ２を出射されたレーザ光Ｂ１，Ｂ２に所定の集束性を与える。絞り１１２Ｙ，１１２Ｍは、有限焦点レンズ１１１Ｙ，１１１Ｍを通過したレーザ光Ｂ１，Ｂ２に任意の断面ビーム形状を与える。シリンダレンズ１１３Ｙ，１１３Ｍは、絞り１１２Ｙ，１１２Ｍを通過したレーザ光Ｂ１，Ｂ２に対して副走査方向に関してさらに所定の集束性を与える。

さらに、偏向前光学系１１０Ｙ，１１０Ｍは、各光源Ｌ１，Ｌ２から出射されたレーザ光Ｂ１，Ｂ２の断面ビーム形状を所定の形状に整えて、ポリゴンミラー９１の反射面９１ａに案内する。偏向前光学系１１０Ｙ，１１０Ｍの光軸(光線進行方向)とポリゴンミラー９１の回転軸は直交する。

図４及び図５に示す偏向後光学系１２０は、ポリゴンミラー９１と像面、すなわち感光体ドラム２１，２２の外周面との間に配置される。偏向後光学系１２０は、ポリゴンミラー９１により偏向（走査）されたレーザ光Ｂ１，Ｂ２の像面上における形状及び位置を最適化する２枚組み結像レンズであるｆθレンズ１２１［第１の結像光学素子］，１２２［第２の結像光学素子，第３の結像光学素子］を含む。この例では、ｆθレンズ１２１は、ポリゴンミラー９１の近傍に位置し、ｆθレンズ１２２は、後述する第３のカバーガラス１３３の近傍に位置する。ｆθレンズ１２１，１２２は、後述するように、共に、光束であるレーザ光を集光する正のパワーを有している。偏向後光学系１２０は、ｆθレンズ１２１，１２２を通過したレーザ光Ｂ１，Ｂ２の水平同期を整合させるために、一方のレーザ光Ｂ１の走査開始側の端部（走査位置ＡＡ）で、その一部を検知する水平同期用の光検出器１２３を含む。

図５ではレーザ光Ｂ１を平面状に展開して図示してあるが、ｆθレンズ１２２から光検出器１２３に向かう光路上にはレーザ光Ｂ１を光検出器１２３に向けて折り返す折り返しミラー１２４が設けられている。さらに、折り返しミラー１２４と光検出器１２３との間には、折り返しミラー１２４により光検出器１２３に向けて反射されたレーザ光Ｂ１を光検出器１２３の検出面上に案内する光路補正素子１２５などが配置されている。

また、偏向後光学系１２０は、図４に示すように、ｆθレンズ１２１から出射された各色成分のレーザ光Ｂ１（Ｂ２）を折り返す３つの折返しミラー１２６Ｙ（Ｍ），１２７Ｙ（Ｍ），１２８Ｙ（Ｍ）を有し、レーザ光Ｂ１，Ｂ２を対応する感光体ドラム２１，２２に向けて案内する。但し、図５においては、レーザ光Ｂ１，Ｂ２を重複した形態で示しているため、折返しミラー１２６Ｙ（Ｍ），１２７Ｙ（Ｍ），１２８Ｙ（Ｍ）の記載を省略している。

また、偏向前光学系１１０とポリゴンミラー９１の間には第１のカバーガラス１３１が存在し、ポリゴンミラー９１と偏向後光学系１２０の間には第２のカバーガラス１３２が存在する。ポリゴンミラー９１が回転する際の風切音対策として、ポリゴンミラー９１を箱で囲った時に、第１のカバーガラス１３１がレーザ光の入口、第２のカバーガラス１３２が出口として機能する。さらに、折返しミラー１２８ａ，１２８ｂ，１２９と感光体ドラム２１，２３の間には第３のカバーガラス１３３が存在し、走査光学系の筐体からのレーザ光の出口として機能する。

一方、図５における図示右側の走査光学系１０２は、２つの感光体ドラム２３，２４のそれぞれに向けてレーザ光Ｂ３，Ｂ４（第３、第４の光束）を射出する光源Ｌ３，Ｌ４（第３、第４の光源）を有する。各光源Ｌ３，Ｌ４も、例えば、レーザダイオードにより構成されており、色分解されたシアン色の画像信号に応じたレーザ光Ｂ３、及びブラック色の画像信号に応じたレーザ光Ｂ４をそれぞれ射出する。

ポリゴンミラー９１は、光源Ｌ３，Ｌ４が放射したレーザ光Ｂ３，Ｂ４を同じ反射面９１ａ（第２の反射面：レーザ光Ｂ１，Ｂ２を反射する上述した反射面とは異なる反射面）で反射して且つ自身が回転することで、所定の位置に配置された像面、すなわち対応する感光体ドラム２３，２４の外周面に向かって所定の線速度で偏向（走査）する。感光体ドラム２３，２４が副走査方向に回転することで、各色の画像信号に応じた静電潜像が感光体ドラム２３，２４の外周面に形成される。

走査光学系１０２の２つの光源Ｌ３，Ｌ４も、上述した走査光学系１０１の光源Ｌ１，Ｌ２と同様に、ポリゴンミラー９１の回転方向ＣＣＷに沿って異なる角度位置に配置されている。つまり、２つの光源のうち光源Ｌ３（シアン色）は、ポリゴンミラー９１の回転方向ＣＣＷに沿った上流側に配置される。光源Ｌ４（ブラック色）は、回転方向ＣＣＷに沿った下流側に配置されている。また、２つの光源Ｌ３，Ｌ４も、ポリゴンミラー９１の回転軸と平行な方向にわずかにずれて配置されている。

各光源Ｌ３，Ｌ４とポリゴンミラー９１の間には、それぞれ、偏向前光学系１１０が配置されている。また、ポリゴンミラー９１と像面、すなわち感光体ドラム２３，２４の外周面との間には、偏向後光学系１２０が配置されている。これら偏向前光学系１１０及び偏向後光学系１２０は、上述した走査光学系１０１の偏向前光学系１１０及び偏向後光学系１２０と同じ構造を有し、左右対称にレイアウトされている。このため、ここでは、右側の走査光学系１０２の偏向前光学系１１０及び偏向後光学系１２０の説明を省略する。

なお、ここでは、ポリゴンミラー９１により各レーザ光Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が偏向（走査）される方向（感光体ドラム２１，２２，２３，２４の回転軸方向）を「主走査方向」と定義し、偏向器であるポリゴンミラー９１の回転軸方向を「副走査方向」と定義する。従って、主走査方向は、各光学系の光軸方向及びポリゴンミラー９１の回転軸方向のそれぞれに対して垂直な方向である。

本実施形態では、走査光学系１０１と走査光学系１０２をポリゴンミラー９１を間に挟んで左右両側に設けているため、ポリゴンミラー９１を一定方向に回転した場合、走査光学系１０１による感光体ドラム２１，２２の走査方向と走査光学系１０２による感光体ドラム２３，２４の走査方向が逆になる。具体的には、図５の紙面において、ポリゴンミラー９１を中心として光源Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が記載される側をプラス側と仮定し、反対側をマイナス側と仮定した場合、走査光学系１０１は、矢印Ｓで示すプラス側からマイナス側へ像面を走査し、走査光学系１０２は、矢印Ｔで示すマイナス側からプラス側へ像面を走査する。

走査光学系１０１と走査光学系１０２でレーザ光Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の主走査方向の書出しタイミングを揃えるために、水平同期用の光検出器１２３を各走査光学系１０１，１０２の主走査方向の上流側にそれぞれ配置する必要がある。このため、本実施形態では、図５に示すように、走査光学系１０１では画像領域のプラス側で主走査方向上流の走査位置ＡＡに水平同期用の光検出器１２３（第１の光検出部）を配置し、走査光学系１０２では画像領域のマイナス側で主走査方向上流の走査位置ＡＢに水平同期用の光検出器１２３（第２の光検出部）を配置している。

図５、図７及び図８を参照して、ポリゴンミラー９１から感光体ドラムまでの走査光学系１０１におけるレーザ光について説明する。図７は、図５に示す線分Ｘ−Ｘにおける断面を示したものであり、画像領域中央における光線を示している。分離位置における折返しミラー１２６Ｙを破線で示している。図８は、図７に示すポリゴンミラー及びｆθレンズ１２１の近傍を拡大して示している。以下の説明では、光源Ｌ１と光源Ｌ２から出射されたレーザ光Ｂ１，Ｂ２を例として説明するが、光源Ｌ３と光源Ｌ４から出射されたレーザ光Ｂ３，Ｂ４においても同等の作用効果を奏する。

前述した図５に示したように、光源Ｌ１と光源Ｌ２は、ポリゴンミラー９１の回転軸と直交する方向で、開き角θで離れているため、偏向前光学系１１０Ｙ，１１０Ｍは、ポリゴンミラー９１の回転軸の方向では重なりを持たない。

図５に示したように、２つの光源Ｌ１，Ｌ２から出射されたレーザ光Ｂ１，Ｂ２は、偏向前光学系１１０Ｙ，１１０Ｍによって所定の形状に整えられて、ポリゴンミラー９１の反射面９１ａにそれぞれ導光される。この時、２つの光源Ｌ１，Ｌ２は、ポリゴンミラー９１の回転軸と平行な方向にずれて配置されている。また、偏向前光学系１１０Ｙ，１１０Ｍの光軸(光線進行方向)とポリゴンミラー９１の回転軸９１ｂは、共に直交するように配置されている。また、図５に示すように、ｆθレンズ１２１は、光軸が光源Ｌ１，Ｌ２のポリゴンミラー９１の回転軸９１ｂと平行な方向に距離Ｚだけ、わずかにずれて配置される。この距離Ｚは、光源Ｌ１，Ｌ２とポリゴンミラー９１との位置関係と、反射面９１ａで反射したレーザ光Ｂ１，Ｂ２が進む偏向方向にある感光体ドラム２３，２４との位置関係により定まる。

このような光源Ｌ１，Ｌ２の配置により、レーザ光Ｂ１とレーザ光Ｂ２が反射面９１ａ上の異なる位置で反射する。具体的には、図７に示すように、ポリゴンミラー９１の回転軸９１ｂの方向において、ｆθレンズ１２１の光軸とレーザ光Ｂ１の距離（物体高さ）をＹ１，ｆθレンズ１２１の光軸とレーザ光Ｂ２の距離（物体高さ）をＹ２とする。

ポリゴンミラー９１の反射面９１ａに反射されたレーザ光Ｂ１，Ｂ２は、先にシリンダレンズ１１３Ｙ，１１３Ｍにより所定の集光性を与えられているため、反射後は、光束の幅が拡がり発散光になる。しかし、レーザ光Ｂ１，Ｂ２の主光線は、互いに平行（ポリゴンミラー回転軸と直交）であることを維持する。

この平行状態を維持しつつ、分離位置における折返しミラー１２６Ｙ，１２６Ｍまで導光すると、共に発散光であるため、十分な分離間距離を得ることができない。そこでｆθレンズ１２１は、副走査方向に集光する光学特性を与えることで、分離間距離を確保する。まず、第１に、ｆθレンズ１２１の主走査方向全域における入射面、出射面の副走査方向において、レーザ光Ｂ１，Ｂ２の光学パワーに正のパワーを与えて集光させる。つまり、レーザ光Ｂ１は、ｆθレンズ１２１を通過することで、図７の紙面上における上方向に屈曲し、レーザ光Ｂ２は、ｆθレンズ１２１を通過することで、図７の紙面上における下方向に屈曲する。これらの屈曲により、レーザ光Ｂ１とレーザ光Ｂ２は、焦点位置で交差することとなる。その集光による焦点位置は、ｆθレンズ１２１とｆθレンズ１２２の間に存在するように設定する。

この構成において、図８に示すように、レーザ光Ｂ１，Ｂ２の主光線は、ｆθレンズ１２１に対して、光軸に対して距離Ｙ１と距離Ｙ２を離間して平行に入射する。距離Ｙ１と距離Ｙ２が概略等しい場合は、焦点位置において、レーザ光Ｂ１とレーザ光Ｂ２が交差する。交差した後、レーザ光Ｂ１，Ｂ２は、副走査方向に離れる方向に進み、分離位置において光軸を挟んで概略等間隔で離れ、折返しミラー１２６Ｙ（Ｍ）に到達する距離においては、十分な分離距離を得ることができる。

次に第２に、ｆθレンズ１２１を出射した後のレーザ光Ｂ１，Ｂ２をｆθレンズ１２２に光線が入射する前に、副走査方向に発散することである。レーザ光Ｂ１，Ｂ２を発散光にする方法としては、（１）ｆθレンズ１２１出射後から発散光にする方法、もしくは、（２）ｆθレンズ１２１とｆθレンズ１２２との間で一度副走査方向に集光させて焦点を越えてからｆθレンズ１２２の入射面に至るときに発散光にする方法がある。

これは、ｆθレンズ１２２に副走査方向に集光性を持った状態で入射した場合、十分な副走査方向の像面側ＮＡが得ることができないため、ビーム径が絞りにくくなる。これに対して、前述したように、レーザ光Ｂ１，Ｂ２がｆθレンズ１２２へ入射する前に副走査方向に発散している発散光にする。発散光とすることで、ｆθレンズ１２２の像面において、レーザ光Ｂ１，Ｂ２に対して副走査方向に集光させるパワーを持たせることができる。集光させるパワーを持つことで、十分な副走査方向の像側ＮＡを得ることができ、ビーム径を所望の値に絞ることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の光走査装置は、偏向後光学系１２０のｆθレンズ１２１には、副走査方向に集光する光学特性を与えている。よって、ｆθレンズ１２１を通過するレーザ光Ｂ１，Ｂ２の主走査方向全域における副走査方向の光学パワーに正のパワーが与えられるため、集光して焦点位置が生じる。同時にｆθレンズ１２１の異なる箇所を通過するため、屈曲する角度が異なり、レーザ光Ｂ１とレーザ光Ｂ２とが交差するように進む。レーザ光Ｂ１，Ｂ２は、交差した後、副走査方向において、互いに離れる方向に進むため、レーザ光Ｂ１とレーザ光Ｂ２との間に、十分な分離距離を得ることができる。十分な分離距離を確保した後に、走査光学系１０１と走査光学系１０２の折返しミラー群を適正に配置し、感光体ドラム２１，２２へ向けて導光することができる。

また、感光体ドラム２１，２２の光路上の手前に配置されるｆθレンズ１２２に入射する前に、レーザ光Ｂ１，Ｂ２を副走査方向に発散する発散光している。ｆθレンズ１２２の像面で発散光を副走査方向に集光させるパワーを持たせて、像側ＮＡを得ることができ、ビーム径を所望の値に絞ることができる。

よって、ポリゴンミラーの厚みを厚くすることなく、ポリゴンミラーの面の出入り誤差による影響を受け難くすることができるカラー用の光走査装置を提供することができる。さらに、このカラー用の光走査装置を搭載する画像形成装置を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…本体、２…原稿台、３…カバー、４…キャリッジ、５…露光ランプ、６…反射ミラー、７，８…反射ミラー、９…変倍用レンズブロック、１１…コントロールパネル、１２…液晶表示部、２０…露光ユニット、２１，２２，２３…感光体ドラム、２１ａ…クリーナ、２１ｂ…除電ランプ、２１ｃ…帯電ユニット、２１ｄ…現像ユニット、２４…感光体ドラム、３０…中間転写ベルト、３０ａ…レジストレーションセンサ、３０ｂ…レジストレーションセンサ、３１…ドライブローラ、３２…従動ローラ、３３，４１，４２，４３，４４…次転写ローラ、５０…給紙カセット、５１…ピックアップローラ、５２…給紙ローラ、５３，７０…搬送路、５４…レジストローラ、５５…排紙ローラ、５６…排紙口、５７…排紙トレイ、６０…定着ユニット、６１…ヒートローラ、６２…加圧ローラ、７４…手差しトレイ、８０…ＣＰＵ、８１…ＲＯＭ、８２…ＲＡＭ、８３…ハードディスクドライブ、８４…スキャニングユニット、８５…画像処理ユニット、８６…プロセスユニット、９１…ポリゴンミラー、９１…多面鏡本体、９１ａ…同一反射面、９１ａ…反射面、９１ｂ…回転軸、９２…モータ、１００…カラー複写機、１０１，１０２…走査光学系、１１０，１１０Ｍ，１１０Ｙ…偏向前光学系、１１１Ｍ，１１１Ｙ…有限焦点レンズ、１１２Ｍ，１１２Ｙ…絞り、１１３Ｍ，１１３Ｙ…シリンダレンズ、１２０…偏向後光学系、１２１…ｆθレンズ、１２２…ｆθレンズ、１２３…光検出器、１２４…折り返しミラー、１２５…光路補正素子、１２６Ｍ，１２６Ｙ，１２７Ｙ，１２８Ｙ，１２８ａ…折返しミラー、１２８ｂ，１２９…折返しミラー、１３１，１３２，１３３…カバーガラス、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…レーザ光、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…光源。

Claims (5)

1. 第１の光源および第２の光源と、
   前記第１の光源および前記第２の光源から出射された第１の光束及び第２の光束を同一面で偏向する偏向器と、
   前記偏向器によって偏向される前記第１の光束および前記第２の光束に予め定めた特性を与える第１の結像光学素子と、
   前記第１の結像光学素子から射出される前記第１の光束を第１の被走査面上に導く第２の結像光学素子と、
   前記第１の結像光学素子から射出される前記第２の光束を第２の被走査面上に導く第３の結像光学素子と、を備え、
   前記第１の光源および前記第２の光源は、出射した前記第１の光束および前記第２の光束は、互いの主光線どうしで主走査方向において開き角を有し、前記偏向器の偏向軸と直交し且つ、偏向軸方向にずれた異なる位置で前記偏向器の前記同一面に入射し、
   前記偏向器は、偏向後の第１の光束および第２の光束の主光線が前記第１の結像光学素子の光軸から予め定めた距離を離間して、前記第１の結像光学素子へ入射する、構成を成し、
   前記第１の結像光学素子は、入射した前記第１の光束および前記第２の光束に対して、主走査方向全域における副走査方向の光学パワーが正のパワーを与えて、且つ前記第１の結像光学素子と、前記第２の結像光学素子および前記第３の結像光学素子との間に、焦点位置が存在する、光走査装置。
2. 前記第１の結像光学素子は、前記第１の光束および前記第２の光束に対して、前記焦点位置を通過後に、副走査方向において発散性を与えて、前記第２の結像光学素子および前記第３の結像光学素子に入射する、請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第２の結像光学素子および前記第３の結像光学素子は、同一形状を成し、通過する前記第１の光束および前記第２の光束に対して、集光する正のパワーを与えて、前記第１の被走査面及び前記第１の被走査面に出射する、請求項１又は２のいずれか１項に記載の光走査装置。
4. 請求項１に記載の前記光走査装置と、
   前記光走査装置が出射した光束を用いて記録媒体に画像を形成する画像記録部とを備える画像形成装置。
5. さらに、前記第１の光源および前記第２の光源と、前記偏向器間のそれぞれの光路上に、
   前記第１の光源から出射された第１の光束の断面形状を加工し、発散性を与える第１の偏向前光学系と、
   前記第２の光源から出射された第２の光束の断面形状を加工し、発散性を与える第２の偏向前光学系と、
   を備える請求項１に記載の光走査装置。