JP5022945B2 - 光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における光書込装置（光走査装置）に関するものである。

特開昭５８−７９２１５号公報 特開平９−１２７４４４号公報 特開平１０−３０４８号公報 特開平１０−２８２４４０号公報 特許第３０８４８２９号公報

現在、画像形成装置に対する市場の要求としては、小型、軽量、低コスト化などが挙げられる。特に、カラー画像形成装置は構成部品数が多いため、従来のモノクロ装置に比べて非常に大型であり、小型化に対する要求が高い。

従来市販されている画像形成装置に用いられている、複数の光ビームを用いた光書込装置（光走査装置）は、光ビームを複数の反射ミラーにより複数回折り返すことで、それぞれの像担持体の被走査面に照射しているが、複数のミラーを使用するため、光書込装置が厚み方向に大きくなる傾向がある。

図１２は、従来の光書込装置の一例を示す構成図である。この図に示す光書込装置では、図示しない光源から出射された光ビームをポリゴンミラー５４で偏向させ、複数のミラー（反射鏡）５９を介して走査対象である感光体１０１に導いている。各光ビームを感光体に導くためのミラー５９は、各光ビームが干渉しないように各ミラー５９を配置する必要があるため、必然的にスペースが必要であり、特に上下方向の高さが大きくならざるを得ない。

また、特許文献１には、例えば黒色と赤色の２色でプリント可能なレーザプリンタ用光学系が記載されている。
また、特許文献２には、メンテナンス作業の作業性を向上させるとともに、色重ね精度を向上させることのできるマルチビーム走査装置が記載されている。

また、特許文献３には、偏光方向又は波長の異なる２つの光源を用いて、複数の感光体を走査する多色画像形成装置の光走査装置が記載されている。
また、特許文献４には、発光波長が異なる複数の半導体レーザチップを並べて設置したマルチチップ半導体レーザ光源を用いて、複数の感光体ドラムに振り分けて照射する光走査装置及び電子写真記録装置が記載されている。

また、特許文献５には、偏向走査された複数のレーザビームを分離手段で別々の方向に分離し、被照射体の別々の個所に照射して画像形成を行なう画像形成装置が記載されている。

しかしながら、上記各特許文献に記載のものは、合成された光ビームを分離手段を用いて分離しているが、各感光体までの光路長がそれぞれ異なっていたり、あるいは光路長を合わせるためにポリゴンミラー走査面と各感光体における照射位置を結ぶ面が平行ではなくなっている。また、各感光体への光ビームの入射角度もそれぞれ異なっている。

特許文献１、特許文献２及び特許文献５のように、ポリゴンミラー走査面と各感光体における照射位置を結ぶ面が平行でない場合、光走査装置としては小型化が可能であるが、複数の折り返しミラーを用いるために薄型化できず、画像形成装置としては大きくなってしまう。また、４色化のためにポリゴンミラーを中心として光学素子を略対称に配置した構成においては、感光体を横一線に並べることが難しく、現在広く採用されているようなタンデム型のカラー画像形成装置に適用するのが困難であるという問題がある。

また、特許文献３及び特許文献４に記載のものは、各感光体までの光路長が異なっており、また、各感光体への光ビームの入射角度もそれぞれ異なっているため、各感光体の被走査面上での各光ビームのビーム径が異なったり、各感光体上に形成した各色画像を重ね合わせる際に不利な構成となる、という問題がある。

本発明は、従来の光書込装置における上述の問題を解決し、薄型化を実現するとともに高画質を得られる光書込装置を提供することを課題とする。
また、上記光書込装置を備えて小型かつ高画質な画像形成装置を提供することも本発明の課題である。

前記の課題は、本発明により、光源からの光を偏向器により偏向して被走査面を走査する光書込装置において、偏光方向が同じでそれぞれ波長の異なる光ビームを出射する複数の光源を備え、該複数の光源から出射した各光ビームを副走査方向からみて同一軸になるように合成して前記偏向器により偏向させるとともに、前記偏向器により偏向された前記各光ビームが進入するよう配置され、光ビームの偏光方向により光ビームを透過もしくは反射させる第１のビーム透過反射手段と、該第１のビーム透過反射手段透過後の前記各光ビームをその波長により透過もしくは反射させる第２のビーム透過反射手段と、前記第１のビーム透過反射手段と前記第２のビーム透過反射手段との間に配置され、光ビームの偏光方向をπ／４回転させる１／４波長板とを有し、光源を上流側として、前記偏向器、前記第１のビーム透過反射手段、前記１／４波長板および前記第２のビーム透過反射手段がこの順に配置され、前記第１のビーム透過反射手段は、前記偏向器により偏向された前記光ビームを透過させて前記１／４波長板を通過させるとともに、前記第２のビーム透過反射手段により反射されて戻り前記１／４波長板を再度通過した光ビームを反射させるように配置され、前記第２のビーム透過反射手段を透過した光ビームにより一つの被走査面を走査し、前記第２のビーム透過反射手段を反射した光ビームを前記第１のビーム透過反射手段により反射させて他の一つの被走査面を走査するよう構成し、前記光ビームを被走査面に等速に走査させるためのｆθ特性及び像面湾曲を補正する光学特性を有する第１の結像手段を前記第１のビーム透過反射手段と一体化して設けたことにより解決される。

また、前記第１の結像手段に、光ビームを被走査面に一定のビーム形状に絞る光学特性を付与すると好ましい。
また、前記第１の結像手段に、光ビームを被走査面に主走査方向にビーム形状を絞る光学特性を付与するとともに、前記第２のビーム透過反射手段に、ビームを副走査方向に絞る第２の結像手段を一体化して設けると好ましい。

また、前記第１の結像手段が、前記第１のビーム透過反射手段のビーム入射面に形成されていると好ましい。
また、前記第１の結像手段及び前記第２の結像手段の少なくとも一方がアナモフィックレンズであると好ましい。

また、前記第１の結像手段及び前記第２の結像手段の少なくとも一方が回折光学素子であると好ましい。
また、前記第２の結像手段の材質として透明樹脂を用い、そのビーム入射面に誘電多層膜が形成されていると好ましい。

また、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光書込装置が備える光学素子のうち前記偏向器を共通の１つの偏向器として用いるとともに、前記偏向器以外の光学素子を、前記偏向器の両側に略対称に配置し、４つの光源からの光ビームにより４つの被走査面を走査するよう構成されていると好ましい。

また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光書込装置を備える画像形成装置により解決される。
また、前記光書込装置により走査される走査対象としての像担持体を４つ備えたタンデム型のフルカラー装置であると好ましい。

本発明の光書込装置によれば、第１のビーム分離手段と第２のビーム分離手段により、複数の光源から出射した光ビームを分離することができるので、複数の反射鏡を用いることなく各光ビームをそれぞれの走査対象に導くことができるので、光書込装置の薄型化が可能となる。また、光ビームを被走査面に等速に走査させるためのｆθ特性及び像面湾曲を補正する光学特性を有する第１の結像手段を第１のビーム分離手段と一体化して設けたので、より一層の小型化を図ることができるとともに、被走査対象（感光体）を等速にて走査でき、像高によるビーム径の変化を防止できることから高画質を得ることができる。

請求項２の構成により、走査光学系を集約することで光書込装置を薄型化することができる。また、コストを抑制することができる。
請求項３の構成により、第１の結像手段に光ビームを被走査面に主走査方向にビーム形状を絞る光学特性を付与し、前記第２のビーム分離手段にビームを副走査方向に絞る第２の結像手段を一体化して光学特性を分離することにより光学設計の自由度が広がるとともに、より小径のビームを生成でき高画質を得ることができる。

請求項４の構成により、第１の結像手段が第１のビーム分離手段のビーム入射面に形成されているので、偏向器に入射する光ビームの経路を確保することができ、より一層の小型化を図ることができる。

請求項５の構成により、結像手段がアナモフィックレンズであることにより、波長の異なる光ビームを用いていることにより発生する主走査倍率や主走査ビーム径などを補正することができる。

請求項６の構成により、結像手段が回折光学素子であることにより、結像手段（光学レンズ）の厚みを薄くでき、尚一層の小型化が図られる。
請求項７の構成により、第２の結像手段の材質として透明樹脂を用い、そのビーム入射面に誘電多層膜が形成されているので、低コストな光書込み装置が得られる。

請求項８の構成により、部品点数の増加を抑制してフルカラーの走査に対応することができる。
請求項９に記載の画像形成装置によれば、薄型の光書込装置を備えることにより、画像形成装置の上下方向の大きさを小さくして、装置の小型化を図ることができる。

請求項１０の構成により、短時間でフルカラー画像の形成が可能なタンデム型画像形成装置を、薄型の光書込装置により画像形成装置の上下方向の大きさを小さくして実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る光書込装置の一例における要部構成を示す断面図である。また、図２は、その平面図である。なお、本例の光書込装置１０は、偏向手段としてのポリゴンミラー４を共通として、その他の構成要素（ポリゴンミラー４の両側にそれぞれ図示されるもの）を略対称に２セット配置した構成であり、図１に示すように走査対象としての４つの感光体を走査するものである。

これらの図に示す本例の光書込装置１０は、半導体レーザ１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）、コリメートレンズ２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、シリンドリカルレンズ３、回転多面鏡であるポリゴンミラー４、走査レンズ５（第１結像手段）、偏光ビームスプリッタ６（第１のビーム分離手段）、１／４波長板７、ダイクロイックミラー８（第２のビーム分離手段）、反射鏡９等から構成され、これらの構成要素がユニット筐体１１内に配置されている。

走査レンズ５は偏光ビームスプリッタ６に一体的に取り付けられた構成となっており、ポリゴンミラー４との隙間が大きく、ポリゴンミラーへ光ビームを入射させる空間に余裕をもたせることができる。そのため、複数の感光体が狭ピッチで並んでいる場合にも対応することが可能となる。なお、走査レンズ５は、光ビームを被走査面に等速に走査させるためのｆθ特性及び像面湾曲を補正する光学特性を備えるものである。

また、本例の光書込装置では、半導体レーザ１ａ，１ｂは、それぞれ波長の異なる光ビームを出射するものが用いられており、光分離手段としてのダイクロイックミラー８に対応した波長帯域のものが用いられる。同様に、半導体レーザ１ｃ，１ｄは、それぞれ波長の異なる光ビームを出射するものが用いられており、光分離手段としてのダイクロイックミラー８に対応した波長帯域のものが用いられる。

ポリゴンミラー４の各側に配置された構成要素による作用は同じであるので、ここでは、図の左側の半導体レーザ１ａ，１ｂで走査を行う部分について説明するが、図の右側の半導体レーザ１ｃ，１ｄで走査を行う部分も同様である。

２つの異なる光源である半導体レーザ１ａ，１ｂから出射された波長の異なる光ビームは、コリメートレンズ２ａ，２ｂ及びシリンドリカルレンズ３を経て副走査方向に同一軸に合成されて偏向手段としてのポリゴンミラー４で反射され、走査レンズ５を透過し、ビーム分離手段としての偏光ビームスプリッタ６を通過する。偏光ビームスプリッタ６は、光ビームのπ／２の回転角の違いによる偏光方向により光を分離するもので、ビームの進入方向により透過または反射するような特徴をもたせたものである。

走査レンズ５を出て偏光ビームスプリッタ６を通過した２つのビーム（それぞれ波長の異なる光ビーム）は１／４波長板７を通過する。１／４波長板７は、光ビームの偏光方向をπ／４だけ回転させるもので、上記２つの光ビームは、１／４波長板７を通過することで、それぞれ出射時とはπ／４だけ回転した光ビームとなった状態で、ビームに対して垂直に設置された多層膜誘電体ミラーであるダイクロイックミラー８により、１ビームは透過、他方の１ビームは反射される。ダイクロイックミラー８は、ある波長帯域の光ビームは透過させ、ある波長帯域の光ビームは反射させる。すなわち、上記２つの光ビームは、ダイクロイックミラー８により、反射光と透過光に分離される。

さて、ダイクロイックミラー８を透過した光ビームは反射鏡９により反射され、感光体１０１ａの被走査面に照射される。一方、ダイクロイックミラー８により反射された光ビームは、同じ光路を戻って再度１／４波長板７を通過することにより再び偏光方向をπ／４だけ回転させられ、出射時とはπ／２だけ回転した光ビームとなった状態で偏光ビームスプリッタ６に入射する。その出射時とはπ／２だけ回転した光ビームは偏光ビームスプリッタ６により反射され、感光体１０１ｂの被走査面に照射される。このようにして、半導体レーザ１ａ，１ｂから出射された光ビームが、それぞれ感光体１０１ａと感光体１０１ｂとに導かれ、各感光体を走査する。

なお、本例では、半導体レーザ１ａ，１ｂから出射される２つの光ビームは、共に例えば直線偏光のＰ波であり、一方の光ビームは１／４波長板７によりπ／４だけ回転して円偏光となった状態でダイクロイックミラー８を透過して感光体１０１ａに照射される。他方の光ビームは１／４波長板７によりπ／４だけ回転して円偏光となった後、ダイクロイックミラー８に反射されて再度１／４波長板７を通過することにより再び偏光方向をπ／４だけ回転させられ、直線偏光のＳ波となった状態で感光体１０１ｂに照射される。

ポリゴンミラー４の右側部分でも、同様にして、半導体レーザ１ｃ，１ｄから出射された光ビームが、それぞれ感光体１０１ｃと感光体１０１ｄとに導かれ、各感光体を走査する。

本例では、光源である各半導体レーザ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄから各感光体１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄへの光路長はいずれも等しくなるように設けられている。

また、本例では、各光ビームの入射角度（図１に角度θとして示す）が等しくなるように構成されている。
さらに、本例では、ポリゴンミラー４による走査平面と、複数の感光体ドラム（本例では感光体１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ）の中心を結ぶ平面とが平行となるように構成されている。

さて、多層膜誘電体ミラーであるダイクロイックミラー８により２つの光ビームを分離させるためには、２つの光ビームの波長が異なっている必要がある。反射と透過との境は、付加する多層膜により異なるが、図３または図４に波長と透過率の関係を例示するダイクロイックミラーの場合には、波長７５０ｎｍ近辺が境界になっている。そのため、用いる光ビームには上記境界前後の波長帯を選択する必要がある。図３，４に例示するダイクロイックミラーを用いる場合には、一例として、波長約６５０ｎｍの可視光と、波長約８００ｎｍの赤外光とを選択することができる（波長約６５０ｎｍの可視光を出射する半導体レーザと波長約８００ｎｍの赤外光を出射する半導体レーザを、半導体レーザ１ａ，１ｂとして用いることができる）。

なお、多層膜誘電体ミラーであるダイクロイックミラーには、ホットミラー（熱線反射型）とコールドミラー（熱線透過型）があり、本発明においては、どちらのタイプも採用可能である。図３に熱線透過型ダイクロイックミラーの波長と透過率の関係を、図４に熱線反射型ダイクロイックミラーの波長と透過率の関係を、それぞれグラフにて示す。

本例の光書込装置１０における同期検知について図２を参照して説明する。なお、ポリゴンミラー４の左側部分（半導体レーザ１ｃ，１ｄ）と右側部分（半導体レーザ１ｃ，１ｄ）はおなじであるため、ここでは左側部分（半導体レーザ１ｃ，１ｄ）で説明する。

図２において、半導体レーザ１ａ，１ｂから出射された光ビームは、ポリゴンミラー４で反射され、走査範囲外に配置されたミラー（反射鏡）１２を介して同期検知素子１３にて受光される。ここで、同期検知素子１３は、光ビームが偏光ビームスプリッタ６（第１のビーム分離手段）に入射する前に配置されているため、２つの光源に対して１個の同期検知素子で同期検知を行うことが可能となっている。また、この構成においては、導体レーザ１ａと１ｂのポリゴンミラー４に対する角度が異なっており、２つの光源が主走査方向にずらして配置されているため、２つの光ビームが同時に同期検知素子１３に入射せず、導体レーザ１ａと１ｂの発光タイミングを（同期検知のために）制御する必要がない。半導体レーザ１ｃ，１ｄの場合も同様である。

上記説明したように、本発明による光書込装置では、副走査方向において同一軸上に合成した２つの光ビームを第１のビーム分離手段と第２のビーム分離手段により分離することが可能であり、図１２で説明した従来例のように複数の反射鏡（ミラー）を用いることなく（複数の反射鏡を上下方向の異なる位置に配置することなく）、２つの光ビームをそれぞれの走査対象である感光体に導くことができ、さらに、反射鏡９および偏光ビームスプリッタ６で光ビームを反射させた後に第２結像手段としてのレンズ１４を配置しているので、光書込装置の薄型化が可能となる。

本例の光書込装置１０はタンデム型のフルカラー画像形成装置に好適に用いることができ、４本の光ビームを４つの感光体に振り分ける場合でも、光書込装置の厚みが増大せず、薄型の光書込装置を実現できる。したがって、フルカラー画像形成装置の小型化、特に、上下方向の大きさを抑制するのに効果が大である。

図５は光書込装置の第２実施形態を示す構成図である。また、図６は、その一部を示す平面図である。なお、上記第１実施形態と同様、ポリゴンミラー４を中心としてその両側（各側）の構成要素は略対称に設けられるので、図６では、ポリゴンミラー４の左側の構成要素のみを図示し、右側の構成要素は省略している。

これらの図に示すように、本第２実施形態の光書込装置２０では、第２結像手段であるレンズ１４を第２のビーム分離手段であるダイクロイックミラー８と一体に設けている。すなわち、レンズ１４の入射面にダイクロイックミラー機能を付与したことが特徴である。これ以外の構成は第１実施形態の光書込装置１０と同じである。

本第２実施形態の光書込装置２０では、上記構成により、各感光体に向かう２つの光ビームのうち、一方のビームをレンズ１４の入射面にて反射させる。その反射光を副走査方向にビームを絞るためには、レンズ１４の入射面は副走査方向に凹面鏡形状が必要となる。図７に示すように、レンズ１４の入射面にて反射された光ビームは副走査方向にビームが絞られ、再度１／４波長板７を通過することにより再び偏光方向をπ／４だけ回転させられ、本例では直線偏光のＳ波となった状態で感光体１０１ｂ（図５）に照射される。

一方、レンズ１４（ダイクロイックミラー８）を透過する光ビーム（感光体１０１ａに向かう光ビーム）は、レンズ１４の入射面ではビームが拡大させられ、出射面でビームを絞る必要が発生するため、出射面は凸形状となることから、レンズ１４の形状はメニスカス形状となる。ここで、レンズ１４は、機能上からの名称や形状からの名称により呼び方が異なることがある。以下に、簡単に、名称に対する機能と形状を述べる。

メニスカスレンズ：入射面と出射面が同一方向に曲率を持っているレンズ。
本第２実施形態では、レンズ１４をメニスカス形状とすることにより、第１面（入射面）で反射する光ビームに対して凹面鏡の役割を果たし、副走査方向にビームを絞ることができる。また、レンズ１４を透過する光ビームに対しては、入射面は凹面なのでビームを広げる作用があるが、出射面の凸レンズでビームを絞っている。入射面のパワーをα、出射面のパワーをβとした時、反射光はパワーαでビームが絞られ、透過光は、−α+βのパワーでビームが絞られることになる為、β≒２×αであれば、反射光及び透過光が同じパワーでビームが絞られ、同等のビーム径となる。

アナモフィックレンズ：ビームの進行方向に対して、直角な２つの方向に異なった焦点距離や倍率のレベルを持っているレンズ。
したがって、レンズ１４で主走査方向の倍率誤差補正、主走査ビーム径の修正等を行う場合には、レンズ１４はこの名称で呼ばれる。さらに、レンズ面を主副方向とも円弧で形成した場合にはトロイダルレンズと呼ばれている。本例では第１結像手段としてのｆθレンズ５に波長の異なる光を透過させているため、主走査倍率や主走査ビーム径等に違いが出来てしまう。そこで、レンズ１４にて補正を行うためには、アナモフィックレンズ（円弧形状の場合は、トロイダルレンズ）にする必要がある。なお、実施例では、主走査方向の特性修正を行なうための形状は非常に小さいので、直線形状で図示している。

このように、本第２実施形態では、必要に応じてレンズ１４を上記のいずれかのレンズを用いることができる。
また、レンズ１４の材質としてガラスを用い、そのビーム入射面に誘電多層膜を形成することによって、温度特性の変化を少なくすることができる。あるいは、レンズ１４の材質として透明樹脂を用い、そのビーム入射面に誘電多層膜を形成することによって、コストを低減させることができる。
なお、走査レンズ５（第１結像手段）及びレンズ１４（第２結像手段）の双方あるいはどちらか一方を上記いずれかのレンズとすることもできる。また、走査レンズ５及びレンズ１４の双方あるいはどちらか一方を回折レンズとすることもできる。

このように、本第２実施形態の光書込装置２０では、１つの走査対象に対して走査レンズを２枚（第１結像手段であるレンズ５及び第２結像手段であるレンズ１４）用いることにより、ビーム径を小径にすることができ、高画質化を達成することができる。この時、ポリゴンミラー４に近い方の第１結像手段５は、ｆθ特性、図面湾曲補正及び主走査方向にビームを絞る機能とし、ポリゴンミラー４から遠い方の第２結像手段を主に副走査方向にビームを絞るためのレンズパワーにする事でビームの小径化を図ることもできる。尚、副走査方向のビーム径を絞る機能以外に主走査方向の倍率誤差補正や主走査方向におけるビーム径の修正等を行う場合もある。

ところで、偏光ビームスプリッタ６部分では、ｆθレンズ５を透過した２つの光ビームが効率良く偏光ビームスプリッタ６を透過することが望まれるが、光源からの出射状態や光源のバラツキにより、偏光ビームスプリッタ６に対して完全に直角もしくは平行に偏向された光ビームが入るとは限らない。偏向方向の多少ずれた光は、偏光ビームスプリッタ６で分離され、感光体１０１とは反対方向に照射される。その光（感光体１０１とは反対方向に進んだ光）が筐体等に反射して再度光路を逆に進むことでフレアの原因となり、他の感光体へ悪影響を与える恐れがある。

図８（ａ）に示すように、６５０ｎｍのフレア光は、レンズ１４を通って感光体１０１ａ方向に進み、また、図９（ａ）に示すように、７８０ｎｍのフレア光は偏光ビームスプリッタ６から下方に感光体１０１ｂ方向に進む。

そこで、図８（ｂ）又は図９（ｂ）に示すように、それらの波長の光ビーム（フレア光）を減衰させる光学フィルター１５ａ又は１５ｂを、それぞれレンズ１４の出射面あるいは感光体に向かった偏光ビームスプリッタ６の面に備えることによってフレア光を防止して高画質な画像を得ることができる。なお、ここでは２つの光ビームとして波長６５０ｎｍと波長７８０ｎｍの光ビームを用いるものとする。

ところで、分離される２つの光ビームはそれぞれ波長の異なる光ビームであるために、上記各実施形態のように各光ビームの光路長（走査対象である感光体までの光路長）が同一である構成においては、感光体の被走査面上での各光ビームのビーム径が異なることとなる。そこで、コリメートレンズ２（図２，図６参照）の前方（下流側）にアパーチャを設け、各アパーチャの形状を各光ビームの波長に対応させる（各アパーチャの形状を異ならせる）ことで、感光体の被走査面上での各光ビームのビーム径を同一にすることができる。実際には、図１０に具体的な構成例を示すように、レーザダイオード１及びコリメートレンズ２はレンズホルダ１６内に配置されており、レーザダイオード１から出射した光ビームはコリメートレンズ２を通り、アパーチャ１７でビーム径を調整される。

最後に、本発明に係る光書込装置を備える画像形成装置の一例について説明する。図１１に示す画像形成装置は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラープリンタであり、装置本体のほぼ中央部に４個の作像ユニット１００（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ）を配設している。イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各色に対応する各作像ユニット１００（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ）は、中間転写ベルト１１１の下部走行辺に沿って並設されている。支持ローラ１１２，１１３等に巻き掛けられた中間転写ベルト１１１は図中反時計回りに走行駆動される。左側の支持ローラ１１２の外側には、中間転写ベルト１１１をクリーニングするベルトクリーニングユニット１１４が配置されている。

各作像ユニット１００は扱うトナーの色が異なるのみで構成は同一であり、像担持体としての感光体ドラム１０１を具備している。この感光体ドラム１０１の周りには、帯電手段，現像装置，クリーニング手段等が配置され、さらに各感光体ドラム１０１に対向するように中間転写ベルト１１１の内側に一次転写手段としての転写ローラが設けられている。

４つの作像ユニット１００の下方には光書込装置２０が設けられている。光書込装置２０は４色のフルカラー画像形成装置に対応するものである。なお、上記説明した第１実施形態の光書込装置１０を用いることもできる。また、上記各実施形態では感光体１０１を下方に配置した構成で説明したが、本カラープリンタでは光書込装置２０の上方に感光体１０１を配置し、上方に光ビーム（走査光）を出射する構成とする。この光書込装置２０は、画像情報に基づいて光変調されたレーザ光を各色作像ユニットの感光体ドラム１０１の表面に照射する。

中間転写ベルト１１１の上にはトナー収容部１４１が設けられ、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各色トナーを収容したトナーボトルが配置される。各トナーボトルからは、図示しないトナー供給機構により各色トナーがそれぞれ各色作像ユニット１００の現像装置に供給される。

装置下部には用紙を積載する給紙トレイ１３０が配設され、その給紙トレイから用紙を給送するための給紙装置１３１が設けられている。分離機構等の詳細は図示を省略する。

中間転写ベルト１１１の支持ローラ１１３に対向するように二次転写ローラ１１５が設けられており、その二次転写部の用紙搬送方向上流側（図においては下方）近傍にレジストローラ１１６が設けられている。また、二次転写部の上方には定着装置１５０が設けられている。

上記のように構成されたカラープリンタにおける画像形成動作について簡単に説明する。
上記作像ユニット１００の感光体ドラム１０１が図示しない駆動手段によって図中時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム１０１の表面が帯電手段によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、光書込装置２０からのレーザ光が照射され、これによって感光体ドラム１０１表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１０１に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー，マゼンタ，シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に現像装置から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。

また、中間転写ベルト１１１が図中反時計回りに走行駆動され、各作像ユニット１００において一次転写ローラの作用により感光体ドラム１０１から中間転写ベルト１１１に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト１１１はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。

なお、作像ユニット１００のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニットのうち、図の一番右側の黒（Ｋ）ユニットを用いて画像形成を行う。

そして、トナー像を転写した後の感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、クリーニング手段によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が除電器の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。

一方、給紙トレイ１３０から用紙が給送され、レジストローラ対１１６によって、中間転写ベルト１１１上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送出される。二次転写ローラ１１５には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面のトナー像が用紙上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１５０を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が用紙に熔融定着される。定着された用紙は、排紙ローラ１５１により装置本体の上面に構成された排紙トレイ１４０に排出される。

光書込装置２０は、上記説明したように厚さの小さな薄型のものであるため、画像形成装置内部の限られた空間内に配置可能であり、カラー画像形成装置の小型化に特に効果が大きい。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各光源及び第２のビーム分離手段としては、両者の組み合わせにおいて複数の光ビームを分離可能なものを適宜採用可能である。また、第１のビーム分離手段も適宜な構成のものを採用可能である。また、走査対象への光ビームの入射角度も適宜設定可能なものである。走査対象としての感光体は、ドラム状に限らず、ベルト状感光体も可能である。

画像形成装置としては、中間転写方式に限らず、直接転写方式でも良い。また、４色のフルカラー機に限らず、複数色、例えば２色のトナーによる多色機にも本発明を適用可能である。画像形成装置各部の構成も任意である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

本発明に係る光書込装置の一例における要部構成を示す断面図である。 その平面図である。 熱線透過型ダイクロイックミラーの波長と透過率の関係を示すグラフである。 熱線反射型ダイクロイックミラーの波長と透過率の関係を示すグラフである。 光書込装置の第２実施形態を示す構成図である。 その一部を示す平面図である。 第２実施形態における作用を説明するための模式図である。 フレア光の発生と防止手段の一例を示す模式図である。 フレア光の発生と防止手段の他の一例を示す模式図である。 レンズホルダ内にレーザダイオード及びコリメートレンズを配置させた具体例を示す斜視図である。 本発明に係る光書込装置を備える画像形成装置の一例を示す断面構成図である。 従来の光書込装置の一例を示す構成図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 半導体レーザ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ コリメートレンズ
３ シリンドリカルレンズ
４ ポリゴンミラー（偏向器）
５ ｆθレンズ（第１結像手段）
６ 偏光ビームスプリッタ（第１のビーム分離手段）
７ １／４波長板
８ ダイクロイックミラー（第２のビーム分離手段）
９ 反射鏡（ミラー）
１０，２０ 光書込装置
１３ 同期検知素子
１４ レンズ（第２結像手段）
１５ａ，１５ｂ 光学フィルター
１６ レンズホルダ
１７ アパーチャ
１００ 作像ユニット
１０１ 感光体
１１１ 中間転写ベルト

Claims (10)

1. 光源からの光を偏向器により偏向して被走査面を走査する光書込装置において、
   偏光方向が同じでそれぞれ波長の異なる光ビームを出射する複数の光源を備え、該複数の光源から出射した各光ビームを副走査方向からみて同一軸になるように合成して前記偏向器により偏向させるとともに、
   前記偏向器により偏向された前記各光ビームが進入するよう配置され、光ビームの偏光方向により光ビームを透過もしくは反射させる第１のビーム透過反射手段と、
   該第１のビーム透過反射手段透過後の前記各光ビームをその波長により透過もしくは反射させる第２のビーム透過反射手段と、
   前記第１のビーム透過反射手段と前記第２のビーム透過反射手段との間に配置され、光ビームの偏光方向をπ／４回転させる１／４波長板と
   を有し、
   光源を上流側として、前記偏向器、前記第１のビーム透過反射手段、前記１／４波長板および前記第２のビーム透過反射手段がこの順に配置され、
   前記第１のビーム透過反射手段は、前記偏向器により偏向された前記光ビームを透過させて前記１／４波長板を通過させるとともに、前記第２のビーム透過反射手段により反射されて戻り前記１／４波長板を再度通過した光ビームを反射させるように配置され、
   前記第２のビーム透過反射手段を透過した光ビームにより一つの被走査面を走査し、前記第２のビーム透過反射手段を反射した光ビームを前記第１のビーム透過反射手段により反射させて他の一つの被走査面を走査するよう構成し、
   前記光ビームを被走査面に等速に走査させるためのｆθ特性及び像面湾曲を補正する光学特性を有する第１の結像手段を前記第１のビーム透過反射手段と一体化して設けたことを特徴とする光書込装置。
2. 前記第１の結像手段に、光ビームを被走査面に一定のビーム形状に絞る光学特性を付与したことを特徴とする、請求項１に記載の光書込装置。
3. 前記第１の結像手段に、光ビームを被走査面に主走査方向にビーム形状を絞る光学特性を付与するとともに、
   前記第２のビーム透過反射手段に、ビームを副走査方向に絞る第２の結像手段を一体化して設けたことを特徴とする、請求項１に記載の光書込装置。
4. 前記第１の結像手段が、前記第１のビーム透過反射手段のビーム入射面に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光書込装置。
5. 前記第１の結像手段及び前記第２の結像手段の少なくとも一方がアナモフィックレンズであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光書込装置。
6. 前記第１の結像手段及び前記第２の結像手段の少なくとも一方が回折光学素子であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光書込装置。
7. 前記第２の結像手段の材質として透明樹脂を用い、そのビーム入射面に誘電多層膜が形成されていることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載の光書込装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光書込装置が備える光学素子のうち前記偏向器を共通の１つの偏向器として用いるとともに、前記偏向器以外の光学素子を、前記偏向器の両側に略対称に配置し、４つの光源からの光ビームにより４つの被走査面を走査するよう構成されていることを特徴とする光書込装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光書込装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
10. 前記光書込装置により走査される走査対象としての像担持体を４つ備えたタンデム型のフルカラー装置であることを特徴とする、請求項９に記載の画像形成装置。

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