JP4445234B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は光走査装置および画像形成装置に関する。

光プリンタ、デジタル複写機、普通紙ファックス等で用いられる電子写真プロセスを利用した画像形成装置において、カラー化や高速化が進み、光導電性感光体を複数（通常は４個）用いるタンデム方式の画像形成装置が普及してきている。タンデム方式の画像形成装置では光源数が増え、それに伴い部品点数が増加してコスト上昇が生じ易い。光走査を行う部分での故障の原因の大きな部分として光源の故障が挙げられるが、光源数が多くなると故障の確率も高くなる。

発明者は先に、光源の数を減少させることができるタンデム方式の画像形成装置を提案した（特許文献１）。

この画像形成装置では、１個の光源から２個の光導電性感光体へ向かう光走査光路が形成され、２個の光導電性感光体への光走査光路を時間的にずらして順次に選択し、選択された光走査光路により光走査される光走査位置に応じた画像信号により、１個の光源からの光ビームを強度変調することにより、１個の光源からの光ビームで２個の光導電性感光体が光走査される。

このようにすると、１個の光源で２個の光導電性感光体を光走査できるので、光導電性感光体を４個用いるタンデム方式の画像形成装置においても、光源の数は２個ですむ。
しかし、特許文献１に具体的に記載されている実施の形態においては、１個の光源からの光ビームで２個の光導電性感光体を光偏向器の１回転で１回の割合で行っているので、画像形成の高速化に限度がある。

特開２００２−２３０８５

この発明は、上記の如きタンデム方式の画像形成装置において、光源数を減らしながらも、高速な画像出力を可能にすることを課題とする。

この発明の光走査装置は「１個の光源からｎ（≧２）個の光走査位置へ向かう光走査光路を形成し、ｎ個の光走査位置への光走査光路を時間的にずらして順次に選択し、選択された光走査光路により光走査される光走査位置に応じた画像信号により１個の光源からの光ビームを強度変調することにより、１個の光源からの光ビームでｎ個の光走査位置を光走査する光走査装置」であって、ｍ（１≦ｍ＜ｎ）個の光源と、光ビーム分割手段と、多面鏡式光偏向器と、ｎ組の走査結像光学系と、光路選択手段とを有する（請求項１）。

「ｍ（１≦ｍ＜ｎ）個の光源」はそれぞれがｐ（≧１）本の光ビームを放射する。光源は「１つの光走査位置を光走査する光ビームを放射するもの」を１単位とする。例えば、１つの光走査位置を２本の光ビームで「マルチビーム走査」する場合であれば、１つの光源はｐ＝２本の光ビームを放射することになるが、この場合、個々の光ビームを放射する「発光源」が２個あってもよい。例えば、２個の半導体レーザから個別に放射される光ビーム２本を、多面鏡式光偏向器の回転軸方向から見て「互いに開き角」を持たせて多面鏡式光偏向器に入射させるようにすることができるが、この場合であれば発光源としての２個の半導体レーザが「１つの光源」をなすことになる。

「光ビーム分割手段」は、各光源からの光ビームを、副走査方向にｑ（２≦ｑ≦ｎ）分割するとともに各光ビームを所定のビーム形態とする。光ビーム分割手段は「光ビームを所定のビーム形態とする機能」を有するので、光ビーム分割手段は、発光源からの光ビームをカップリングするカップリングレンズや、光ビームを多面鏡式光偏向器の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」に結像させるルシリンドリカルレンズ等も含んでいる。

「多面鏡式光偏向器」は、複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し、ｍ個の光源からのｑ・ｍｐ本の光ビームを入射され、偏向させる。偏向反射面の面数は２以上である。

「ｎ組の走査結像光学系」は、多面鏡式光偏向器により偏向されるｎ組の光ビームを、対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成する。即ち、１組の走査結像光学系は、１組の光ビーム（ｑ・ｍｐ／ｎ本の光ビーム）を対応する光走査位置に導光して、光スポットとして集光させる。従って、走査結像光学系は「ｎ個の光走査位置の個々に対し１組ずつ」用いられる。

個々の走査結像光学系は結像レンズや結像ミラー等の結像光学素子、光路屈曲用の光路折り曲げミラー等を含むことができるが、互いに異なる２組以上の走査結像光学系を構成する結像レンズや光路折り曲げミラー等が、異なる組の走査結像光学系に共用されることもできる。
「光路選択手段」は、ｎ組の光ビームに対し、組ごとの光走査光路を選択する。そして、上記多面鏡式光偏向器は「光路選択手段の少なくとも一部」をなす。

請求項１記載の光走査装置では、多面鏡式光偏向器を「Ｎ（≧２）面の偏向反射面を有する多面鏡を回転軸方向に複数段に積設し、各段の多面鏡を回転方向へ相対的に所定角回転することにより、偏向反射面を相互に、回転方向へ所定角（≠０）ずらした」構成とし、この多面鏡式光偏向器が「光路選択手段を兼ねる」ようにされ、上記所定角が（３６０／Ｎ）度より小さい。
複数段に積設される多面鏡は、各段を別個に構成したものを積設して相互に固定してもよいし、多面鏡式光偏向器を回転体として一体的に形成してもよい。

請求項２記載の光走査装置は、１個の光源からｎ（≧２）個の光走査位置へ向かう光走査光路を形成し、ｎ個の光走査位置への光走査光路を時間的にずらして順次に選択し、選択された光走査光路により光走査される光走査位置に応じた画像信号により上記１個の光源からの光ビームを強度変調することにより、上記１個の光源からの光ビームでｎ個の光走査位置を光走査する光走査装置において、それぞれがｐ（≧１）本の光ビームを放射するｍ（１≦ｍ＜ｎ）個の光源と、各光源からの各光ビームを副走査方向にｑ（２≦ｑ≦ｎ）分割するとともに各光ビームを所定のビーム形態とする光ビーム分割手段と、複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し、ｍ個の光源からのｑ・ｍｐ本の光ビームを入射され、偏向させる多面鏡式光偏向器と、この多面鏡式光偏向器により偏向されるｎ組の光ビームを、対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成するｎ組の走査結像光学系と、ｎ組の光ビームに対し、組ごとの光走査光路を選択する光路選択手段とを有する。
多面鏡式光偏向器は、Ｎ（≧２）面の偏向反射面を有する多面鏡であり、光源側から多面鏡式光偏向器の偏向反射面に入射するｎ組の光ビームの入射方向が、多面鏡式光偏向器の回転軸方向から見て互いに所定角（≠０）をなすように設定される。
多面鏡式光偏向器とｎ組の光ビームの上記入射方向の設定とにより光路選択手段が構成され、上記ｎ組の光ビームの入射方向が、多面鏡式光偏向器の回転軸方向から見て互いになす所定角が（３６０／Ｎ）度より小さく設定されていることを特徴とする。

この請求項２記載の光走査装置においては「光源側から多面鏡式光偏向器の偏向反射面に入射するｎ組の光ビームの入射方向を、多面鏡式光偏向器の回転軸方向に直交する方向から見て互いに角をなすように設定する」ことができる（請求項３）。

上記請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、光ビーム分割手段の個々が「半透鏡と反射面とにより光ビームをｑ分割する」ことができ（請求項４）、この場合において、各光源と、この光源に対応する半透鏡との間に「光ビーム幅を規制するアパーチュア」を配することができる（請求項５）。

請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において「各光源からの各光ビームが、副走査方向にｑ個の開口を有するアパーチュアを通過する」ように構成でき（請求項６）、請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置において「各光ビームの光強度を、光走査を行う光走査位置に応じて設定する」ことが好ましい（請求項７）。

請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置は、ｍ＝１、ｎ＝ｐ＝ｑ＝２とし、２つの光走査位置をそれぞれ２本の光ビームでマルチビーム走査する構成とすることができ（請求項８）、あるいは、ｍ＝ｐ＝１、ｎ＝ｑ＝２とし、２つの光走査位置をそれぞれ１本の光ビームで光走査する構成とすることもできる（請求項９）。

また、ｍ＝１、ｎ＝ｑ＝２、ｐ＝３として、２つの光走査位置をそれぞれ３本の光ビームでマルチビーム走査する構成とすることもできるし、ｍ＝ｐ＝ｑ＝２、ｎ＝４として、２つの光源から放射される４本の光ビームをそれぞれ２分割して８本の光ビームを得、２本の光ビームを１組として、４つの光走査位置をそれぞれ２本の光ビームでマルチビーム走査する（請求項１０）こともできるし、ｍ＝ｑ＝２、ｐ＝１、ｎ＝４として、２つの光源から放射される２本の光ビームをそれぞれ２分割して４本の光ビームを得、１本の光ビームを１組として４つの光走査位置をそれぞれ１本の光ビームで光走査（シングルビーム走査方式）するようにする（請求項１１）こともできる。

さらには、ｍ＝ｐ＝１、ｎ＝ｑ＝３として、１つの光源から放射される１本の光ビームを３分割して３本の光ビームを得、１本の光ビームを１組として３つの光走査位置をそれぞれ１本の光ビームで光走査する等、種々の変形が可能である。

この発明の画像形成装置は「複数の光導電性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像を可視化してトナー画像とし、得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置」であって、複数の光導電性感光体に光走査を行う光走査装置として、請求項１〜１１の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする（請求項１２）。即ち、請求項１〜１１記載の光走査装置が光走査を行うｎ個の光走査位置の個々に「光導電性感光体」が配されるのである。この画像形成装置は、光プリンタ、デジタル複写機、光プロッタ、ファクシミリ装置等として実施することができる。

請求項１２記載の画像形成装置は、光導電性感光体の数を４とし、光走査装置としてｍ＝２個の光源を用い、各光源からの光ビームがそれぞれ２個の光導電性感光体を光走査するように構成し、４個の光導電性感光体に形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成するカラー画像形成装置（カラー光プリンタ、デジタルカラー複写機、光カラープロッタ、カラーファクシミリ装置等）として構成できる。

上に説明したように、この発明の光走査装置・画像形成装置では、多面鏡式光偏向器が光路選択手段の少なくとも一部をなしており、多面鏡式光偏向器が複数の偏向反射面を有するので、多面鏡式光偏向器の１回転当たりに少なくとも４回の光走査が可能であり、光源の数：ｍが光走査位置：ｎより小さいにも拘わらず、ｎ個の光走査位置に対する光走査の高速化が可能である。

図１において、符号１、１’は半導体レーザを示す。半導体レーザ１、１’は「１つの光源を構成する２つの発光源」であり、それぞれ１本の光ビームを放射する。これら半導体レーザ１、１’はホルダ２に所定の位置関係で保持されている。

半導体レーザ１、１’から放射された各光ビームはそれぞれ、カップリングレンズ３、３’により以後の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。この例ではカップリングレンズ３，３’によりカップリングされた光ビームは共に平行光束である。

カップリングレンズから射出し、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１２の開口部を通過して「ビーム整形」されたのち、ハーフミラープリズム４に入射し、ハーフミラープリズムの作用により副走査方向に２分割されてそれぞれが２本の光ビームに分けられる。

この状況を図２に示す。図の煩雑を避けるため、半導体レーザ１から放射された光ビームＬ１を代表して示している。図２の上下方向が副走査方向であるが、ハーフミラープリズム４は半透鏡４ａと反射面４ｂとを副走査方向に並列して有する。光ビームＬ１はハーフミラープリズム４に入射すると半透鏡４ａに入射し、一部は半透鏡４ａを直進的に透過して光ビームＬ１１となり、残りは反射されて反射面４ｂに入射し、反射面４ｂにより全反射されて光ビームＬ１２となる。

この例において、半透鏡４ａと反射面４ｂとは互いに平行であり、従ってハーフミラープリズム４から射出する光ビームＬ１１、Ｌ１２は互いに平行である。このようにして、半導体レーザ１からの光ビームは、２つの光ビームＬ１１、Ｌ１２として副走査方向に２分割される。半導体レーザ１’からの光ビームも同様にして２分割される。

このようにして、１つの光源（ｍ＝１）から２本の光ビームが放射され、これら２本の光ビームが副走査方向に２分割（ｑ＝２）されて４本の光ビームが得られる。

図１に戻って、これら４本の光ビームはシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂに入射し、これらシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂの作用により副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７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。

図１に示されたように、半導体レーザ１、１'から放射され、ハーフミラープリズム２より分割された光ビームのうち、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａを直進的に透過した光ビーム（図２に示す光ビームＬ１１）がシリンドリカルレンズ５ａに入射し、半透鏡４ａにより反射され、更に反射面４ｂで反射された光ビーム（図２の光ビームＬ１２）がシリンドリカルレンズ５ｂに入射する。

図１において、符号６は多面鏡式光偏向器７の防音ハウジングの窓に設けられた「防音ガラス」を示す。光源側からの４本の光ビームは防音ガラス６を介して多面鏡式光偏向器７に入射し、偏向された光ビームは防音ガラス６を介して走査結像光学系側へ射出する。

多面鏡式光偏向器７は、図示のように上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂを回転軸方向に上下２段に積設して一体とし、図示されない駆動モータにより回転軸の周りに回転させられるようになっている。

上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂは、この例において共に「４面の偏向反射面」を持つ同一形状のものであるが、上ポリゴンミラー７ａの偏向反射面に対し、下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面が、回転方向へ所定角：θ（＝４５度）ずれている。上・下ポリゴンミラーは一体的に形成してもよい。

図１において、符号８ａ、８ｂは「第１走査レンズ」、符号１０ａ、１０ｂは「第２走査レンズ」、符号９ａ、９ｂは「光路折り曲げミラー」を示している。また、符号１１ａ、１１ｂは「光導電性感光体」を示している。

第１走査レンズ８ａ、第２走査レンズ１０ａと、光路折り曲げミラー９ａとは、多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される２本の光ビーム（半導体レーザ１、１’から射出し、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａを透過した２本の光ビーム）を、対応する光走査位置である光導電性感光体１１ａ上に導光して、副走査方向に分離した２つの光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。

第１走査レンズ８ｂ、第２走査レンズ１０ｂと、光路折り曲げミラー９ｂとは、多面鏡式光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される２本の光ビーム（半導体レーザ１、１’から射出し、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａにより反射された２本の光ビーム）を、対応する光走査位置である光導電性感光体１１ｂ上に導光して、副走査方向に分離した２つの光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。

半導体レーザ１、１’から放射された光ビームは、多面鏡式光偏向器７の回転軸方向から見て「偏向反射面位置の近傍において主光線が交差する」ように光学配置が定められており、従って、偏向反射面に入射してくる２光束の各対は光ビーム相互が「開き角（偏向反射面の側から光源側を見たとき、２本の光ビームの回転軸に直交する面への射影がなす角をいう。）」を有する。

この「開き角」により、光導電性感光体１１ａ、１１ｂのそれぞれに形成される２つの光スポットは主走査方向にも分離しており、このため各感光体を光走査する２本の光ビームを個別的に検出して光走査開始の同期を光ビームごとに取ることができる。

このようにして、多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される２光ビームにより、光導電性感光体１１ａが２本の光ビームによりマルチビーム走査され、多面鏡式光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される２光ビームにより、光導電性感光体１１ｂが２本の光ビームによりマルチビーム走査される。

多面鏡式光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａとしたポリゴンミラー７ｂの偏向反射面は互いに回転方向に４５度ずれているので、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ビームが光導電性感光体１１ａの光走査を行うとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ビームは、光導電性感光体１１ｂには導光されず、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ビームが光導電性感光体１１ｂの光走査を行うとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ビームは、光導電性感光体１１ａには導光されない。

即ち、光導電性感光体１１ａ、１１ｂの光走査は「時間的にずれて交互」に行われることになる。図３は、この状況を説明する図である。説明図であるので、煩雑を避け、多面鏡式光偏向器へ入射する光ビーム（実際には４本である）を「入射光」、偏向される光ビームを「偏向光ａ、偏向光ｂ」として示している。

図３（ａ）は、入射光が多面鏡式光偏向器７に入射し、上ポリゴンミラー７ａで反射されて偏向された「偏向光ａ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ｂは光走査位置へは向かわない。第３図（ｂ）は、下ポリゴンミラー７ｂで反射されて偏向された「偏向光ｂ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ａは光走査位置へは向かわない。

なお、一方のポリゴンミラーによる偏向光が光走査位置へ導光されている間に、他方のポリゴンミラーによる偏向光が「ゴースト光」として作用しないように、図３に示す如き適宜の遮光手段ＳＤを用いて、光走査位置へ導光されない偏向光を遮光するのがよい。これは実際には、前述の「防音ハウジング」の内壁を非反射性とすることにより容易に実現できる。

上記の如く、図１の実施の形態において、光導電性感光体１１ａ、１１ｂの（マルチビーム方式の）光走査は交互に行われるので、例えば、光導電性感光体１１ａの光走査が行われるときは光源の光強度を「黒画像の画像信号」で変調し、光導電性感光体１１ｂの光走査が行われるときは光源の光強度を「マゼンタ画像の画像信号」で変調すれば、光導電性感光体１１ａには黒画像の静電潜像を、光導電性感光体１１ｂにはマゼンタ画像の静電潜像を書込むことができる。

図４は「共通の光源（図１の半導体レーザ１，１’）」により黒画像とマゼンタ画像の書込みを行う場合において、「有効走査領域において全点灯する場合」のタイムチャートを示している。実線は黒画像の書込みに相当する部分、破線はマゼンタ画像の書込みに相当する部分を示す。黒画像、マゼンタマゼンタ画像の書き出しのタイミングは、前述の如く、有効走査領域外に配備される同期受光手段（図１に図示されていない。通常はフォトダイオードである。）で光走査開始位置へ向かう光ビームを検知することにより決定される。

図４では黒画像を書込む時間領域とマゼンタ画像を書込む時間領域での「光源の発光強度」を同じに設定しているが、光源から光導電性感光体１１ａ、１１ｂに至る各光路において、光学素子の透過率や反射率に相対的な差異が存在する場合には、光源の発光強度を各感光体に対して同じにしてしまうと、各感光体に到達する光ビームの光量が異る。このような場合には、図５に示すように、異なる感光体面を光走査するときに光源における発光強度を異ならせることにより、異なる感光体面上に到達する光量を等しくすることができる。

このように、光源における発光強度を感光体ごとに異ならせて設定する代わりに、例えば、ハーフミラープリズム４における半透鏡４ａの透過率／反射率を１：１とせずに、透過率と反射率の比率を調整することにより異なる感光体面上に到達する光量を等しくすることもできる。異なる感光体に到達する光量を等しくするために、光源における発光強度を異ならせることと、上記ハーフミラープリズム４における半透鏡４ａの透過率と反射率の比率の調整とを組み合わせて行っても良い。

図１〜図４に即して説明した実施の形態は、１個の光源からｎ（＝２）個の光走査位置へ向かう光走査光路を形成し、２個の光走査位置への光走査光路を時間的にずらして順次に選択し、選択された光走査光路により光走査される光走査位置に応じた画像信号により１個の光源からの光ビームを強度変調することにより、１個の光源からの光ビームでｎ個の光走査位置を光走査する光走査装置において、ｐ（＝２）本の光ビームを放射するｍ（＝１）個の光源と、各光源からの各光ビームを副走査方向にｑ（＝２）分割するとともに各光ビームを所定のビーム形態とする光ビーム分割手段２、２'、３、３'、４、５ａ、５ｂと、複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し、ｍ個の光源からのｑ・ｍｐ（＝４）本の光ビームを入射され、偏向させる多面鏡式光偏向器７と、この多面鏡式光偏向器により偏向されるｎ（＝２）組の光ビームを、対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成するｎ組の走査結像光学系８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂと、ｎ組の光ビームに対し、組ごとの光走査光路を選択する光路選択手段とを有し、多面鏡式光偏向器７が光路選択手段をなす光走査装置である。

また、多面鏡式光偏向器７は、Ｎ（＝４）面の偏向反射面を有する多面鏡７ａ、７ｂを回転軸方向にｑ（＝２）段に積設してなり、各段の多面鏡を回転方向へ相対的に所定角回転することにより、偏向反射面が相互に、回転方向へ所定角：θ（＝４５度＜３６０度／４）ずれており、多面鏡式光偏向器７が光路選択手段を兼ねている。

光ビーム分割手段の個々は、半透鏡４ａと反射面４ｂとにより光ビームをｑ（＝２）分割し、光源１、１'と、光源に対応する半透鏡４ａとの間に、光ビーム幅を規制するアパーチュア１２を有する。このように光源と半透鏡の間にアパーチュアを設けることにより、アパーチュア１２を４本の光ビームで共用でき、部品点数を低減でき、「異なる感光体を光走査する光ビーム間の光スポット品質の差異」を低減できる。

また、図５に即して説明した例では、各光ビームが、光走査を行う光走査位置に応じて光強度を設定されている。また、上に説明した実施の形態は、ｍ＝１、ｎ＝ｐ＝ｑ＝２であり、２つの光走査位置（光導電性感光体１１ａ、１１ｂ）がそれぞれ２本の光ビームでマルチビーム走査される。

上に説明した実施の形態において、光源として半導体レーザ１のみを用いることができ、この場合には、ｍ＝ｐ＝１、ｎ＝ｑ＝２で、２つの光走査位置（光導電性感光体１１ａ、１１ｂ）はそれぞれ１本の光ビームで光走査される。

上には、光ビーム分割手段が「半透鏡４ａと反射面４ｂとにより各光ビームを２分割する」場合を説明したが、光ビームの分割はこれ以外の方法でも可能である。
例えば、図６に示す例では、光源（半導体レーザ１が例示されている）から放射され、カップリングレンズ３により平行光束状態にカップリングされた光ビームが「副走査方向にｑ（＝２）個の開口を有するアパーチュア１２Ａ」を通過することにより副走査方向にｑ分割される例を示している。このような方法を用いると、ハーフミラープリズム４を用いることなく、光ビームの分離を行うことができ、また、アパーチュア１２Ａをビーム整形用に共用できるので、部品点数の削減による低コスト化・コンパクト化が可能である。

図７は、図６の変形例（図６の例と同様、請求項６の発明の実施の１形態である。）であり、カップリングレンズ３により平行光束状態にカップリングされた光ビームが「副走査方向にｎ（＝２）個の開口を有するアパーチュア１２Ｂ」を通過することにより副走査方向にｑ分割され、且つ、一方の開口を通過した光ビームが、プリズム１３により副走査方向（図の上下方向）へシフトされている。このように、プリズム１３により一方の光ビームを副走査方向へシフトさせることにより、「分離された２つの光ビーム間」を必要間隔分だけ容易に離すことができる。

この場合、アパーチュア１２Ｂにおける２つの開口の間隔を、図６のアパーチュア１２Ａの場合よりも狭くできるため、「カップリングレンズ３を通過したビームの、中心付近の光強度の大きい部分を２本の光ビームに分離することができるため、図６の例に比して、光走査に用いる光ビームの光量確保が容易であり、スポット径をより小径化できる。

図８は、図１の実施の形態の変形例を特徴部分のみ示す図である。
図１に示す実施の形態において、多面鏡式光偏向器７は「上ポリゴンミラー７ａと下ポリゴンミラー７ｂとを回転軸方向に２段に積設し、上・下ポリゴンミラーの偏向面を回転方向にずらしたもの」であった。

図８に特徴部分を示す実施の形態では、多面鏡式光偏向器７Ａは、同図（ａ）、（ｂ）に示すように４面の偏向面を持ち、偏向反射面の回転軸方向の大きさは、図８（ｂ）に示すように「副走査方向に分離した光ビームの入射を可能とする程度」になっている。
説明を簡単化するため、光源は単一の光ビームを放射し、この光ビームが図示されない光ビーム分割手段により副走査方向に２分割されるものとし、分割された各光ビームが、別個のシリンドリカルレンズ（図示されず）により、多面鏡式光偏向器７Ａの偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像されるものとする。

光ビーム分割手段により分割されて得られた２本の光ビームを、図８においても図２におけると同様、符号Ｌ１１、Ｌ１２で示す。光ビーム分割は図２に示す如き方法で行っても良いし、図６あるいは図７に示す方法で行っても良い。

図８（ａ）、（ｂ）で示すように、光ビームＬ１１、Ｌ１２は、副走査方向（図８（ｂ）における上下方向）には互いに平行であるが、多面鏡式光偏向器７Ａの回転軸方向（副走査方向）から見ると、図８（ａ）に示すように、光ビームＬ１２の光路はミラーＭ１、Ｍ２により屈曲され、多面鏡式光偏向器７Ａの偏向反射面に入射する状態においては、これら光束を回転軸に直交する平面に射影すると、図８（ａ）に示すように、両光ビーム間に角：ξだけの差がある。例えば、この角：ξを４５度に設定すると、多面鏡式光偏向器７Ａによる光ビームＬ１１、Ｌ１２の偏向は「図１に示した多面鏡式光偏向器７による偏向と同一」になる。

ただし、図１の場合と異なり、図８（ａ）、（ｂ）の場合には、光源から多面鏡式光偏向器７Ａに至る光路が、光ビームＬ１１とＬ１２とで異なるので「光ビームを、多面鏡式光偏向器７Ａの偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像させるためのシリンドリカルレンズ」は、光ビームＬ１１用のものと光ビームＬ１用のものとで、焦点距離および／または配置を異ならせる必要がある。

即ち、図８に特徴部分を示す実施の形態では、多面鏡式光偏向器７Ａは、Ｎ（＝４）面の偏向反射面を有する多面鏡であり、光源側から多面鏡式光偏向器７Ａの偏向反射面に入射するｎ（＝２）組の光ビームＬ１１、Ｌ１２の入射方向が、多面鏡式光偏向器７Ａの回転軸方向から見て「互いに、角：ξ（＜３６０度／Ｎかつ≠０）をなす」ように設定され、多面鏡式光偏向器７Ａとｎ組の光ビームＬ１１、Ｌ１２の入射方向の設定（具体的にはミラーＭ１、Ｍ２の配設）とにより光路選択手段が構成されている（請求項２）。

図８（ｃ）は、図８（ａ）、（ｂ）の変形例であり、この例では、光ビームＬ１１、Ｌ１２の多面鏡式光偏向器７Ｂ（４面の偏向反射面を持つ。）の「回転軸に直交する平面」への射影では、図８（ａ）と同様に光ビームＬ１１、Ｌ１２が角度：ξを有しているが、回転軸に直交する方向から見ても、図８（ｃ）の如く、光ビームＬ１１、Ｌ１２は角：ηをなしている（請求項３）。このように光ビームＬ１１とＬ１２間に、回転軸に直交する方向から見て角：ηを与えると、多面鏡式光偏向器７Ｂの回転軸方向の寸法を、多面鏡式光偏向器７Ａに比して小さくできる。

なお、多面鏡式光偏向器の偏向反射面数：ＮとしてＮ＝４の場合を説明したが、これに限らずＮ＝２あるいはＮ＝３、さらには５面以上の偏向反射面を有するものを用いてよいことは言うまでもない。なお、５面以上の偏向反射面を持つポリゴンミラーを回転軸方向に２段に積設し、偏向反射面をポリゴンミラー相互で回転方向にずらした多面鏡式光偏向器は、特開２００１−８３４５２に記載がある。

図９、図１０を参照して請求項１１記載の光走査装置および請求項１３記載の画像形成装置に関する実施の１形態を説明する。

図９は、光走査装置の光学系部分を、副走査方向、即ち、多面鏡式光偏向器７の回転軸方向から見た状態を示している。図示の簡単のため、多面鏡式光偏向器７から光走査位置に至る光路上の光路屈曲用のミラーの図示を省略し、光路が直線となるように描いた。

この光走査装置は、ｍ＝ｑ＝２、ｐ＝１、ｎ＝４の場合であり、４つの光走査位置をそれぞれ１本の光ビームで光走査する。また、光走査位置に個々には、光導電性感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが配置され、これら４個の光導電性感光体に形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成する。

図９において、符号１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれ半導体レーザを示す。これら半導体レーザ１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれが１本の光ビームを放射する。半導体レーザ１ＹＭは「イエロー画像に対応する画像信号」と「マゼンタ画像に対応する画像信号」で交互に強度変調される。半導体レーザ１ＣＫは「シアン画像に対応する画像信号」と「黒画像に対応する画像信号」で交互に強度変調される。

半導体レーザ１ＹＭから放射された光ビームはカップリングレンズ３ＹＭにより平行光束化され、アパーチュア１２ＹＭを通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４ＹＭに入射して、副走査方向に分離した２本の光ビームにビーム分割される。ハーフミラープリズム４ＹＭは、図２に即して説明したハーフミラープリズム４と同様のものである。分割された光ビームの１本はイエロー画像を書込むのに使用され、他の１本はマゼンタ画像を書込むのに使用される。

副走査方向に分割された２本の光ビームは、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）により、それぞれ副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７に入射する。多面鏡式光偏向器７は、図１、図３に即して説明したものと同様のものであり、４面の偏向反射面を持つポリゴンミラーを回転軸方向へ２段に積設し、ポリゴンミラー相互の偏向反射面を回転方向へずらして一体化したものである。シリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍによる主走査方向に長い線像は、各ポリゴンの偏向反射面位置近傍に結像する。

多面鏡式光偏向器７により偏向される光ビームは、それぞれ第１走査レンズ８Ｙ、８Ｍ、第２走査レンズ１０Ｙ、１０Ｍを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｙ、１１Ｍに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。

同様に、半導体レーザ１ＣＫから放射された光ビームはカップリングレンズ３ＣＫにより平行光束化され、アパーチュア１２ＣＫを通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４ＣＫにより、副走査方向に分離した２本の光ビームにビーム分割される。ハーフミラープリズム４ＣＫは、ハーフミラープリズム４ＹＭと同様のものである。分割された光ビームの１本はシアン画像を書込むのに使用され、他の１本は黒画像を書込むのに使用される。

副走査方向に分割された２本の光ビームは、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｃ、５Ｋ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）によりそれぞれ、副走査方向へ集光され、多面鏡式光偏向器７に入射して偏向され、それぞれ第１走査レンズ８Ｃ、８Ｋ、第２走査レンズ１０Ｃ、１０Ｋを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｃ、１１Ｋに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。

図１０に符号２０で示す部分が光走査装置で、図９に即して説明した部分である。図１０に示すように、多面鏡式光偏向器７の上段のポリゴンミラーにより偏向される光ビームのうち一方は、光路折り曲げミラーｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｍに導光され、他方の光ビームは、光路折り曲げミラーｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｃに導光される。

また、多面鏡式光偏向器７の下段のポリゴンミラーにより偏向される光ビームのうち一方は、光路折り曲げミラーｍＹにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｙに導光され、他方の光ビームは、光路折り曲げミラーｍＫにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす光導電性感光体１１Ｋに導光される。

従って、ｍ＝２個の半導体レーザ１ＹＭ、１ＣＫからの光ビームがそれぞれハーフミラープリズム４ＹＭ、４ＣＫで２本の光ビームに分割されて４本の光ビームとなり、これら４本の光ビームにより、４個の光導電性感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが光走査される。光導電性感光体１１Ｙと１１Ｍとは半導体レーザ１ＹＭからの光ビームを２分割した各光ビームにより、多面鏡式光偏向器７の回転に伴い交互に光走査され、光導電性感光体１１Ｃと１１Ｋとは半導体レーザ１ＣＫからの光ビームを２分割した各光ビームにより、多面鏡式光偏向器７の回転に伴い交互に光走査される。

光導電性感光体１１Ｙ〜１１Ｋは何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電され、それぞれ対応する光ビームの光走査を受けてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像を書込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）を形成される。

これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像され、光導電性感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。

これら各色トナー画像は、図示されない「転写シート」上に転写される。即ち、転写シートは搬送ベルト１７により搬送され、転写器１５Ｙにより光導電性感光体１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写され、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによりそれぞれ、光導電性感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次に転写される。

このようにして転写シート上においてイエロートナー画像〜黒トナー画像が重ね合わせられてカラー画像を合成的に構成する。このカラー画像は定着装置１９により転写シート上に定着されてカラー画像が得られる。

即ち、図９、図１０に示す実施の形態は、複数の光導電性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像を可視化してトナー画像とし、得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、光導電性感光体の数が４であり、光走査装置として、２個の光源１ＹＭ、１ＣＫを用いて、各光源からの光ビームがそれぞれ２個の光導電性感光体を光走査するように構成され、４個の光導電性感光体１１Ｍ、１１Ｙ，１１Ｃ、１１Ｋに形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成する（請求項１２、１３）。

上の画像形成装置の実施の形態では、各光導電性感光体の光走査を「シングルビーム方式」で行っているが、各光源側を、図１の如くに構成し、光導電性感光体の光走査を「マルチビーム方式」で行うようにできることは当然である。

光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。 図１におけるハーフミラープリズム４の作用を説明するための図である。 図１における多面鏡式光偏向器７の機能を説明するための図である。 図１の実施の形態において、黒画像とマゼンタ画像を書込む場合の光源の強度変調を説明するための図である。 図４の強度変調で、黒画像とマゼンタ画像の書込みにおいて、光源の発光強度を異ならせる例を説明するための図である。 光ビーム分割の１例を説明するための図である。 光ビーム分割の他の例を説明するための図である。 請求項３、４記載の発明の特徴部分を説明するための図である。 光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。 図９の光走査装置を用いる画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。

符号の説明

１，１’ 半導体レーザ
３，３’ カップリングレンズ
４ ハーフミラープリズム
５，５’ シリンドリカルレンズ
６ 防音ガラス
７ 多面鏡式光偏向器
７ａ 上ポリゴンミラー
７ｂ 下ポリゴンミラー
８ａ，８ｂ 第１走査レンズ
１０ａ，１０ｂ 第２走査レンズ２
１１ａ，１１ｂ 光導電性感光体

Claims (13)

1. １個の光源からｎ（≧２）個の光走査位置へ向かう光走査光路を形成し、上記ｎ個の光走査位置への光走査光路を時間的にずらして順次に選択し、選択された光走査光路により光走査される光走査位置に応じた画像信号により上記１個の光源からの光ビームを強度変調することにより、上記１個の光源からの光ビームでｎ個の光走査位置を光走査する光走査装置において、
   それぞれがｐ（≧１）本の光ビームを放射するｍ（１≦ｍ＜ｎ）個の光源と、
   各光源からの各光ビームを副走査方向にｑ（２≦ｑ≦ｎ）分割するとともに各光ビームを所定のビーム形態とする光ビーム分割手段と、
   複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し、上記ｍ個の光源からのｑ・ｍｐ本の光ビームを入射され、偏向させる多面鏡式光偏向器と、
   この多面鏡式光偏向器により偏向されるｎ組の光ビームを、対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成するｎ組の走査結像光学系と、
   上記ｎ組の光ビームに対し、組ごとの光走査光路を選択する光路選択手段とを有し、
   上記多面鏡式光偏向器は、Ｎ（≧２）面の偏向反射面を有する多面鏡を回転軸方向にｑ段に積設してなり、各段の多面鏡が、回転方向へ相対的に所定角回転することにより、偏向反射面が相互に回転方向へ所定角（≠０）ずれることにより、この多面鏡式光偏向器が光路選択手段を兼ねており、
   上記所定角が（３６０／Ｎ）度より小さいことを特徴とする光走査装置
2. １個の光源からｎ（≧２）個の光走査位置へ向かう光走査光路を形成し、上記ｎ個の光走査位置への光走査光路を時間的にずらして順次に選択し、選択された光走査光路により光走査される光走査位置に応じた画像信号により上記１個の光源からの光ビームを強度変調することにより、上記１個の光源からの光ビームでｎ個の光走査位置を光走査する光走査装置において、
   それぞれがｐ（≧１）本の光ビームを放射するｍ（１≦ｍ＜ｎ）個の光源と、
   各光源からの各光ビームを副走査方向にｑ（２≦ｑ≦ｎ）分割するとともに各光ビームを所定のビーム形態とする光ビーム分割手段と、
   複数の偏向反射面を回転軸の周りに有し、上記ｍ個の光源からのｑ・ｍｐ本の光ビームを入射され、偏向させる多面鏡式光偏向器と、
   この多面鏡式光偏向器により偏向されるｎ組の光ビームを、対応する光走査位置へ導光して光スポットを形成するｎ組の走査結像光学系と、
   上記ｎ組の光ビームに対し、組ごとの光走査光路を選択する光路選択手段とを有し、
   上記多面鏡式光偏向器は、Ｎ（≧２）面の偏向反射面を有する多面鏡であり、光源側から上記多面鏡式光偏向器の偏向反射面に入射するｎ組の光ビームの入射方向が、上記多面鏡式光偏向器の回転軸方向から見て互いに所定角（≠０）をなすように設定され、
   上記多面鏡式光偏向器とｎ組の光ビームの上記入射方向の設定とにより光路選択手段が構成され、
   上記所定角が（３６０／Ｎ）度より小さく設定されていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項２記載の光走査装置において、
   光源側から多面鏡式光偏向器の偏向反射面に入射するｎ組の光ビームの入射方向が、上記多面鏡式光偏向器の回転軸方向に直交する方向から見て互いに角をなすように設定されていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、
   光ビーム分割手段の個々が、半透鏡と反射面とにより光ビームをｑ分割することを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４記載の光走査装置において、
   各光源と、この光源に対応する半透鏡との間に、光ビーム幅を規制するアパーチュアを有することを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、
   各光源からの各光ビームが、副走査方向にｑ個の開口を有するアパーチュアを通過することを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置において、
   各光ビームが、光走査を行う光走査位置に応じて光強度を設定されることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、
   ｍ＝１、ｎ＝ｐ＝ｑ＝２であり、２つの光走査位置をそれぞれ２本の光ビームでマルチビーム走査することを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、
   ｍ＝ｐ＝１、ｎ＝ｑ＝２であり、２つの光走査位置をそれぞれ１本の光ビームで光走査することを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、
    ｍ＝ｑ＝２、ｐ＝２、ｎ＝４であり、４つの光走査位置をそれぞれ２本の光ビームでマルチビーム走査することを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、
    ｍ＝ｑ＝２、ｐ＝１、ｎ＝４であり、４つの光走査位置をそれぞれ１本の光ビームで光走査することを特徴とする光走査装置。
12. 複数の光導電性感光体に光走査により個別的に静電潜像を形成し、これら静電潜像を可視化してトナー画像とし、得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体上に転写して合成的に画像形成を行うタンデム式の画像形成装置において、
    複数の光導電性感光体に光走査を行う光走査装置として、請求項１〜１１の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１２記載の画像形成装置において、
    光導電性感光体の数が４であり、光走査装置として、２個の光源を用いて、各光源からの光ビームがそれぞれ２個の光導電性感光体を光走査するように構成され、４個の光導電性感光体に形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

Images