JP5239956B2 - 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。

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。

特に、カラータンデム機においては、各感光体に対応するレーザビームを副走査方向にずらして各々の光路もしくは光学素子の干渉を防ぐために厚み方向に非常に大きくなっている。また、４色のトナーの組み合わせによりカラー画像を作成するため、書込装置においては２段構成の回転偏向器を用いて対向走査を行っていることから、モノクロプリンタに比べて厚み方向に約２倍以上の高さを必要としている。

特開平９−１２７４４４号公報（特許文献１）には、２本の光ビームを合成して単一の回転多面鏡に照射するようにしたマルチビーム走査装置が記載されている。
特開平１０−３０４８号公報（特許文献２）には、２本の光ビームを合成して単一の回転多面鏡で偏向走査した後に分離し、それぞれ異なる感光体を照射するようにした光走査装置が記載されている。

特開平１０−２８２４４０号公報（特許文献３）には、複合レーザ光を偏向走査後に波長に応じて分離し、それぞれ異なる感光体を照射するようにした光走査装置が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載のものは、回転多面鏡で偏向走査後に分離させた各光ビームは、１つの感光体の異なる位置に照射されており、光書込装置の薄型化には至っていない。

また、上記特許文献２，３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。

そのため、薄型化できなかったり、各感光体への光ビームの入射角度がそれぞれ異なるために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。

また、近年、カラー画像形成装置においては、装置幅方向の小型化も強く要求されるため、３つ又は４つの感光体を並設するタンデム型の装置の場合、各感光体間のピッチが大幅に縮小される傾向にある。しかしながら、上記各特許文献に記載のものは、各感光体間のピッチ縮小に対応できるものではなく、装置幅方向（副走査方向）の小型化に対しては限界があるという問題があった。

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、薄型化及び副走査方向の小型化を実現するとともに、高品質な書込み走査をおこなうことのでき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品質な画像が得られる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、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に同一軸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ビーム進入方向により光ビームを透過もしくは反射させる第一のビーム分離手段と、該第一のビーム分離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二のビーム分離手段とを有し、前記第二のビーム分離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、前記第二のビーム分離手段を反射した光ビームを前記第一のビーム分離手段に反射させて他の一つの被走査面を走査するよう構成し、前記第二のビーム分離手段で各光ビームをｆθ補正することにより解決される。

また、前記第二のビーム分離手段は、光ビーム入射側反射面と出射面のそれぞれに前記光ビームの反射光と透過光を等速度の走査にｆθ補正するレンズパワーを有すると好ましい。

また、前記第二のビーム分離手段の前記入射側反射面と前記出射面の曲率半径の比率が２：１であると好ましい。
また、前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面が該出射面を通過する光をｆθ補正するレンズパワーを有し、前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面が該出射面を通過する光をｆθ補正するレンズパワーを有し、前記第二のビーム分離手段はその入射面において前記各光ビームを分離し、前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面と前記第二のビーム分離手段の出射面の曲率半径の比率が２：１であり、各面を通過する光を等速度の走査にｆθ補正すると好ましい。

また、前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面および前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面が、通過する光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する曲面形状を有すると好ましい。

また、前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面および前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面に、通過する光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する回折格子が設けられていると好ましい。

また、前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面および前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面のいずれか一方が通過光をｆθ補正できるレンズパワーを有する曲面形状に設けられ、他方の出射面に通過光をｆθ補正できるレンズパワーを有する回折格子が設けられていると好ましい。

また、前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面および前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面が、光ビームを副走査方向に絞る機能を有すると好ましい。

また、前記第二のビーム分離手段によって分離後の各光ビームが当該光書込装置の筐体から出る部分に防塵ガラスが設けられ、該防塵ガラスが前記第二のビーム分離手段によって分離後の各光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する防塵レンズとして設けられると好ましい。

また、前記第一のビーム分離手段が偏光ビームスプリッタであり、該第一のビーム分離手段と前記第二のビーム分離手段の間に１／４波長板が配置されると好ましい。
また、前記第二のビーム分離手段は、前記各光源から各被走査面までの光路長が等しくなるように配置されると好ましい。

また、前記各被走査面への光ビームの入射角度が同一の角度であると好ましい。
また、請求項１〜１１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１〜１２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、第二のビーム分離手段で分離後の各光ビームをｆθ補正するので、ｆθレンズを省略して部品点数を削減することができる。また、単体のｆθレンズが必要ないことから、副走査方向のサイズ（図１，２の左右方向のサイズ）を低減させることができるとともに、装置レイアウト上の自由度を高めることができる。

また、回転偏向器を１段構成にでき、ミラーによる折り返しも１回で被走査面に光ビームを導けるため、光書込装置の薄型化を実現できるため、薄型化と副走査方向の小型化を同時に実現することができる。さらに、被走査面におけるビーム径をより小径にでき、高性能な結像特性を得ることができる。

請求項２の構成により、第二のビーム分離手段でｆθ補正できるため、部品点数を少なくしてコストを抑制することができる。
請求項３の構成により、第二のビーム分離手段の反射面と出射面で等速度の走査にｆθ補正することができる。

請求項４の構成により、第一のビーム分離手段と第二のビーム分離手段でｆθ補正することができる。
請求項５の構成により、出射面に曲面形状のレンズ面を有する第一のビーム分離手段および第二のビーム分離手段でｆθ補正することができる。

請求項６の構成により、出射面に回折格子が設けられた第一のビーム分離手段および第二のビーム分離手段でｆθ補正手段を構成することができる。
請求項７の構成により、第一のビーム分離手段および第二のビーム分離手段の一方の出射面に曲面形状のレンズ面を設け、他方の出射面に回折格子を設けることで、第一のビーム分離手段および第二のビーム分離手段でｆθ補正手段を構成することができる。

請求項８の構成により、通過した光ビームを副走査方向に絞ることができるので、被走査面におけるビーム径を小径にすることができる。
請求項９の構成により、光書込装置の筐体に設けた防塵レンズによってｆθ補正手段を構成することができる。そのため、筐体内のレイアウトの自由度が高まる。

請求項１０の構成により、複数の光ビームを偏光方向により分離することができる。
請求項１１の構成により、各被走査面を光書込装置に対して段違いに配置させる必要がなく、光書込装置の配置に関わるスペースを薄型化することができる。

請求項１２の構成により、各被走査面への光ビームの入射角度が同一の角度であるので、走査対象の配置が複雑とならず、画像形成装置の小型化に寄与することができる。
請求項１３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１４に記載の画像形成装置によれば、薄型かつ副走査方向にも小さい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及び幅方向の大きさを共に小さくして、装置の小型化を図ることができる。

請求項１５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、薄型かつ副走査方向にも小さい光書込装置により画像形成装置の上下方向及び幅方向の大きさを小さくして実現することができる。

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。 その一部を示す平面図である。 第二のビーム分離手段であるダイクロイックミラーの形状を示す平面図である。 一般的なｆθレンズを用いた光学系と本実施例を比較するための模式図である。 光書込装置の第２実施形態を示す要部構成図である。 第２実施形態で用いる第二のビーム分離手段の形状を示す平面図である。 第２実施形態で用いる第一のビーム分離手段の形状を示す正面図である。 第３実施形態の光書込装置の要部構成を示す断面図である。 防塵レンズの形状を示す正面図である。 第４実施形態の光書込装置の要部構成を示す断面図である。 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。

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、その一部を示す平面図である。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５を共通として、図２におけるポリゴンミラー５以外の構成要素を略対称に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、コリメートレンズ２、アパーチャ３、シリンドリカルレンズ４、回転多面鏡であるポリゴンミラー５、偏光ビームスプリッタ７（第一のビーム分離手段）、１／４波長板８、ダイクロイックミラー９（第二のビーム分離手段）、反射鏡１１等から構成され、これらの構成要素がユニット筐体１２内に配置されている。なお、符号１４は防塵ガラスである。

本例の光書込装置１０は、走査対象としての４つの感光体を走査するものであり、光源としての半導体レーザを４つ備えている。それらは図２に示すように、ポリゴンミラー５の片側に２つずつ配置されており、図２では半導体レーザ１ａ，１ｂとして示す。また、上記したように、本例の光書込装置１０は、ポリゴンミラー５を共通として、他の構成要素を略対称に２セット配置した構成であり、ポリゴンミラー５の図示しない片側にも同じように光源としての半導体レーザ１ｃ，１ｄ（図示せず）が配置される。

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９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９に対応した波長帯域のものが用いられる。図２では、半導体レーザ１ａ，１ｂからの光ビームを、それぞれ一点鎖線と二点鎖線で図示してある。

ポリゴンミラー５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、ここでは主に、図２に示される左側部分に基づいて説明するが、ポリゴンミラー５の右側に示される、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から出射された偏光方向が同じで波長の異なる光ビームは、コリメートレンズ２、アパーチャ３及びシリンドリカルレンズ４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５で反射され、ビーム分離手段としての偏光ビームスプリッタ７を通過する。偏光ビームスプリッタ７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。

ポリゴンミラー５で偏向走査され偏光ビームスプリッタ７を通過した２つのビーム（それぞれ偏光方向が同じで波長の異なる光ビーム）は１／４波長板８を通過する。１／４波長板８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８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９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９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９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９を透過した光ビームは反射鏡１１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９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８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７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７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８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９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８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９に反射されて再度１／４波長板８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５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。

本例の光書込装置１０は、合成した２本の光ビーム１ａ，１ｂ（１ｃ，１ｄ）をポリゴンミラー５の同一面で反射させて偏向走査できるので、従来の４色カラー画像形成装置で採用されていた２段ポリゴンミラーによる対向走査の書き込み方式に比べ、ポリゴンミラーを１段にできること、また、（片側で１つの反射鏡による）一度の折り返しで感光体に照射できることによって、光走査装置の厚さ（高さ）を小さくすることが可能となった。

また本例では、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、各光ビームの感光体面への入射角度（図１に角度αとして示す）も等しくなっている。さらに、ポリゴンミラー５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。これらにより、光走査装置の薄型化を可能にするとともに、光書込装置が搭載される画像形成装置において、装置全体としてのレイアウトスペースを有効に確保することができる。また、各感光体の被走査面上での各光ビームのビーム径を同じにでき、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こともない。

上述したように、ダイクロイックミラー９は、ポリゴンミラー５による偏向走査後の２本の光ビームの一方を透過させ、他方を反射させる。ここで、本例で用いているダイクロイックミラー９は、透過光（一方の光ビーム）及び反射光（他方の光ビーム）を等速度の走査にｆθ補正するパワーを有するように構成されている。すなわち、図２，３から分かるように、ダイクロイックミラー９の分離面（他方の光ビームを反射させる反射面）及び出射面（透過した光ビームが出射する出射面）は、透過光及び反射光を等速度の走査にｆθ補正できるレンズパワーを有する曲面形状に設けられている。

図３に示すように、ダイクロイックミラー９の分離面（反射面）９ａと出射面９ｂは、レンズ曲面のパワー比率が９ａ：９ｂ≒１：２となるように、９ａ≒Ｒ１４００，９ｂ≒Ｒ７００の曲率半径となっている。これにより、ダイクロイックミラー９の分離面で反射されたビームと出射面から出射したビームがほぼ同等な等速走査にｆθ補正される。

これにより、本例の光書込装置１０では、従来の光書込装置でｆθ補正の役割を担ってきたｆθレンズを省略して、そのｆθレンズの機能を第二のビーム分離手段であるダイクロイックミラー９に持たせているので、部品点数を削減することができる。

また、単体のｆθレンズが必要ないことから、副走査方向のサイズ（図１，２の左右方向のサイズ）を低減させることが可能である。近年では、画像形成装置の小型化が望まれており、複数の感光体を備えるカラー画像形成装置では、感光体間のピッチが大幅に縮小される傾向にあり、回転偏向器を中心とした対向走査型の光書込装置では、従来ポリゴンミラーの直後にｆθレンズを配置していた部分に充分なスペースを確保することが困難になっていた。これに対し、本例の光書込装置１０では、ｆθレンズを省略できることによって、本実施形態のような回転偏向器を中心とした対向走査型では回転偏向器の両側においてサイズを低減することが可能であり、副走査方向（画像形成装置幅方向）における光書込装置の小型化を実現することができる。よって、上記薄型化に加えて副走査方向の小型化も可能となった。

本実施形態においては、図１から分かるように、両側の偏光ビームスプリッタ（第一のビーム分離手段）７，７の間には、ポリゴンミラー５のみを配置できるスペースを確保すれば良く、装置レイアウト上の自由度を高めることができる。

また、従来の光書込装置ではポリゴンミラーの直後にｆθレンズを配置していたため、ｆθレンズから感光体面までの距離が長く、感光体面におけるビーム径を充分に小径にすることが難しかった。これに対し、本例の光書込装置１０では、偏光ビームスプリッタ７や１／４波長板８を通過する分の距離だけｆθ補正手段（本例ではダイクロイックミラー９）から感光体までの距離を短くでき、感光体面におけるビーム径を、より小径にできることにより、光学特性の観点から見ても高性能な結像特性を得ることができる。したがって、より高品質な光書き込みが可能となった。なお、ダイクロイックミラー９の出射面及び偏光ビームスプリッタ７の出射面に、光ビームを副走査方向に絞る機能を持たせても良い（光ビームを副走査方向に絞るレンズパワーを有する形状に構成することもできる）。

ところで、一般的にレーザビームは様々なレンズを介して充分に絞られてから感光体に照射される。レーザビームが充分に絞られた位置であるビームウェスト位置でのビーム径Ｗ０は、レーザビームをレンズで集光するときの入射光のスポットサイズをＷａ、焦点距離をｆ、レーザビームの波長をλとすると、
Ｗ０=λｆ／πＷａ
とあらわされ、焦点距離ｆが短いほどビームウェスト位置でのビーム径Ｗ０は絞られることがわかる。

図４は、一般的なｆθレンズを用いた光学系と本実施例を比較するための模式図である。なお、（ａ）図が従来例で、（ｂ）図が実施例である。
図４において、それぞれ入射光のスポットサイズＷａ＝４ｍｍ，レーザビームの波長λ＝７８０ｍｍで、ｆθレンズ６（本実施例ではｆθ機能を有するダイクロイックミラー９）からの焦点距離を、ｆａ＝１５０ｍｍ（従来例），ｆｂ＝１０５ｍｍ（実施例）とすると、簡易的に感光体位置でのビーム径はそれぞれ、Ｗ０ａ＝９３μｍ（従来例），Ｗ０ｂ＝６５μｍ（実施例）となり、本実施例では従来の書込み装置に比べて約７０％にビーム径を小さくできる。

必要なビーム径にするため、従来の書込み装置では補正用に感光体近傍にもレンズを配置する場合があるが、本実施例では不要となり、さらに部品コストの抑制、レイアウトスペースの確保に大きく貢献できる。このような特徴から従来の書込み装置に比べより小径のビーム径を形成できるため、光学特性の観点から見ても高性能な結像が期待される。

次に、第２実施形態の光書込装置について説明する。
図５は第２実施形態の光書込装置の要部構成を示す断面図であり、図６はその一部を示す平面図である。本第２実施形態の光書込装置１０Ｂの基本的構成は第１実施形態の光書込装置１０と同様であるため、重複する説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

第１実施形態との相違点は、図６に示されるように、第二のビーム分離手段であるダイクロイックミラー１９の分離面（他方の光ビームを反射させる反射面）１９ａは、分離した光ビームに対してｆθ補正するパワーを有さない形状（本例では平面形状）に構成されていること、および、図７に示すように、第一のビーム分離手段である偏光ビームスプリッタ１７の出射面（ダイクロイックミラー１９で分離された光の出射面）１７ａが、分離後の光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する曲面形状に設けられている点である。偏光ビームスプリッタ１７の出射面１７ａとダイクロイックミラー１９の出射面１９ｂは、レンズ曲面のパワー比率が１７ａ：１９ｂ≒１：２となるように、１７ａ≒Ｒ１４００，１９ｂ≒Ｒ７００の曲率半径となっている。なお、ダイクロイックミラー１９の出射面１９ｂ及び偏光ビームスプリッタ１７の出射面１７ａに、光ビームを副走査方向に絞る機能を持たせても良い（光ビームを副走査方向に絞るレンズパワーを有する形状に構成しても良い）。

本第２実施形態の光書込装置１０Ｂにおいても、単体のｆθレンズが必要ないことから副走査方向のサイズを低減させることが可能であり、薄型化と副走査方向の小型化が実現できる。また、装置レイアウト上の自由度を高めることもできる。さらに、光学特性の観点から見ても高性能な結像特性を得ることができる。

次に、第３実施形態の光書込装置について説明する。
図８は第３実施形態の光書込装置の要部構成を示す断面図である。この図ではポリゴンミラー５の片側のみを図示しているが、反対側（図の右側）にも同様構成を備えるものである。本第３実施形態の光書込装置１０Ｃの基本的構成は第１実施形態の光書込装置１０と同様であるため、重複する説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

第１実施形態との相違点は、第二のビーム分離手段であるダイクロイックミラー１９がｆθ補正するパワーを有さない形状（本例では分離面及び出射面の双方が平面形状）に構成されていること、および、光書込装置の筐体１２に配置される防塵ガラスをｆθ補正機能を有する防塵レンズ２４とした点である。第一のビーム分離手段である偏光ビームスプリッタ７は第１実施形態のものと同じである。

図９に防塵レンズ２４の正面形状（ポリゴンミラー５方向から見た正面形状）を示すように、防塵レンズ２４は、通過する光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する曲面形状に設けられている。なお、防塵レンズ２４の出射面に光ビームを副走査方向に絞る機能を持たせても良い（光ビームを副走査方向に絞るレンズパワーを有する形状に構成しても良い）。あるいは、ダイクロイックミラー１９の出射面及び偏光ビームスプリッタ７の出射面に光ビームを副走査方向に絞る機能を持たせても良い（光ビームを副走査方向に絞るレンズパワーを有する形状に構成しても良い）。

本第３実施形態の光書込装置１０Ｃにおいても、単体のｆθレンズが必要ないことから副走査方向のサイズを低減させることが可能であり、薄型化と副走査方向の小型化が実現できる。また、装置レイアウト上の自由度を高めることもできる。さらに、光学特性の観点から見ても高性能な結像特性を得ることができる。本第３実施形態では走査面である感光体ドラム１０１の近傍で光ビームを絞ることができるので、より高性能な結像特性を得ることができる。

次に、第４実施形態の光書込装置について説明する。
図１０は第４実施形態の光書込装置の要部構成を示す断面図である。この図ではポリゴンミラー５の片側のみを図示しているが、反対側（図の右側）にも同様構成を備えるものである。本第４実施形態の光書込装置１０Ｄの基本的構成は第１実施形態の光書込装置１０と同様であるため、重複する説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

第１実施形態との相違点は、第一のビーム分離手段である偏光ビームスプリッタ３７及び第二のビーム分離手段であるダイクロイックミラー３９を共に回折レンズとし、通過する光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する構成とした点である。すなわち偏光ビームスプリッタ３７の出射面３７ａ及びダイクロイックミラー３９の出射面３９ｂにはそれぞれ回折格子が設けられ、通過する光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有するように構成している。それぞれの出射面のパワー比率が３７ａ：３９ｂ≒１：２となるように解析格子が形成されている。なお、偏光ビームスプリッタ３７の出射面３７ａ及びダイクロイックミラー３９の出射面３９ｂに、光ビームを副走査方向に絞る機能を持たせても良い（ｆθ補正に加えて副走査方向に光ビームを絞ることのできるパワーを有する回折格子を形成しても良い）。また、防塵ガラス１４に光ビームを副走査方向に絞る機能を持たせても良い。

本第４実施形態の光書込装置１０Ｄにおいても、単体のｆθレンズが必要ないことから副走査方向のサイズを低減させることが可能であり、薄型化と副走査方向の小型化が実現できる。また、装置レイアウト上の自由度を高めることもできる。さらに、光学特性の観点から見ても高性能な結像特性を得ることができる。

次に、第５実施形態の光書込装置について説明する。
本第５実施形態の光書込装置は図示をしておらず、上記第２実施形態及び上記第４実施形態との相違点のみについて説明する。

上記第２実施形態の光書込装置１０Ｂでは、偏光ビームスプリッタ１７の出射面１７ａ及びダイクロイックミラー１９の出射面１９ｂを曲面形状としてｆθ補正できるレンズパワーを有するように設けていた。また、上記第４実施形態の光書込装置１０Ｄでは、偏光ビームスプリッタ３７の出射面３７ａ及びダイクロイックミラー３９の出射面３９ｂを回折レンズとしてｆθ補正できるレンズパワーを有するように設けていた。

これに対し、本第５実施形態の光書込装置は、偏光ビームスプリッタとダイクロイックミラーのいずれか一方の出射面を曲面形状としてｆθ補正できるレンズパワーを有するように設け、他方の出射面を回折レンズとしてｆθ補正できるレンズパワーを有するように設けるものである。ただし、ここで言う偏光ビームスプリッタの出射面は被走査面（感光体）側の出射面である。

つまり、上記第２実施形態と上記第４実施形態を組み合わせた形となり、偏光ビームスプリッタとして図７の偏光ビームスプリッタ１７を用いた場合はダイクロイックミラーとして図１０のダイクロイックミラー３９を用いる。逆に、偏光ビームスプリッタとして図１０の偏光ビームスプリッタ３７を用いた場合はダイクロイックミラーとして図６のダイクロイックミラー１９を用いる。なお、それぞれの補正パワーの比率は上記と同じように１：２となるように設ける。また、偏光ビームスプリッタの出射面及びダイクロイックミラーの出射面に光ビームを副走査方向に絞る機能を持たせても良いことは上記各実施形態と同様である。

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、直接転写方式のタンデム型フル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，Ｋ）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，Ｋ）は、転写搬送ベルト１０８の上部走行辺に沿って並設されている。支持ローラ１０６，１０７等に巻き掛けられた転写搬送ベルト１０８は図中反時計回りに走行駆動される。右側の支持ローラ１０７の側方にはレジストローラ１０９が配置され、左側の支持ローラ１０６の側方には定着装置１１０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１０２，現像装置１０３等が配置され、さらに各感光体ドラム１０１に対向するように転写搬送ベルト１０８の内側に転写手段としての転写ローラ１０５が設けられている。また、現像装置１０３にはトナー収納容器１０４が布設されている。なお、図では４つの作像ユニットのうち、代表して黒作像ユニット１００Ｋにのみ、作像ユニットを構成する各機器に符号を付している。

装置最上部には光書込装置１０が設けられている。光書込装置１０は４色のフルカラー画像形成装置に対応するものであり、上記説明した各実施形態のものを採用可能である。この光書込装置１０は、画像情報に基づいて光変調されたレーザ光Ｌ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。

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。分離機構等の詳細については省略する。

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１０２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１０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１０３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。

一方、給紙トレイ１３０から用紙が給紙され、給紙された用紙はレジストローラ対１０９に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにして送出され、ベルト１０８に吸着されて搬送される。その用紙が、各感光体ドラム１０１に対向する転写位置に到るつどに、転写手段１０５の作用により、各色トナー像が用紙上に順次重ね転写される。このようにして、用紙上にフルカラーのトナー像が担持される。

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１０１表面に付着する残留トナーは、図示しない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、次いでその表面が図示しない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。

トナー像転写後の用紙は、転写搬送ベルト１０８から分離されて、定着装置１１０に送り込まれ、熱と圧力によってトナー像が用紙に熔融定着される。定着された用紙は機外に排出され、図示しない排紙トレイ上にスタックされる。

光書込装置１０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、特に、上下方向の厚みを小さくする効果が大きい。また、副走査方向のサイズも小さくできるので、４つ備える感光体ドラム１０１間のピッチが狭い構成にも対応できるため、画像形成装置の幅方向（図１１の左右方向）の小型化にも寄与することができる。さらに、本例の光書込装置１０は、各感光体走査面における光ビームのビーム径を小径にすることができ、高性能な結像特性が得られるため、本例の画像形成装置は高画質なカラー画像を得ることができる。

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、各光源及び第二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、第一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、直接転写方式に限らず、中間転写方式でも良い。タンデム型における色の順番等も任意である。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。

１ａ，１ｂ， 半導体レーザ
２ コリメートレンズ
３ アパーチャ
４ シリンドリカルレンズ
５ ポリゴンミラー（偏向器）
７，１７，３７ 偏光ビームスプリッタ（第一のビーム分離手段）
８ １／４波長板
９，１９，２９，３９ ダイクロイックミラー（第二のビーム分離手段）
１０ 光書込装置
１１ 反射鏡（ミラー）
１４ 防塵ガラス
２４ 防塵レンズ
１００ 作像ユニット
１０１ 感光体

特開平９−１２７４４４号公報 特開平１０−３０４８号公報 特開平１０−２８２４４０号公報

Claims (15)

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、
   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に同一軸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ビーム進入方向により光ビームを透過もしくは反射させる第一のビーム分離手段と、該第一のビーム分離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二のビーム分離手段とを有し、
   前記第二のビーム分離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、前記第二のビーム分離手段を反射した光ビームを前記第一のビーム分離手段に反射させて他の一つの被走査面を走査するよう構成し、
   前記第二のビーム分離手段で各光ビームをｆθ補正することを特徴とする光書込装置。
2. 前記第二のビーム分離手段は、光ビーム入射側反射面と出射面のそれぞれに前記光ビームの反射光と透過光を等速度の走査にｆθ補正するレンズパワーを有することを特徴とする、請求項１に記載の光書込装置。
3. 前記第二のビーム分離手段の前記入射側反射面と前記出射面の曲率半径の比率が２：１であることを特徴とする、請求項２に記載の光書込装置。
4. 前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面が該出射面を通過する光をｆθ補正するレンズパワーを有し、
   前記第二のビーム分離手段はその入射面において前記各光ビームを分離し、
   前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面が該出射面を通過する光をｆθ補正するレンズパワーを有し、
   前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面と前記第二のビーム分離手段の出射面の曲率半径の比率が２：１であり、各面を通過する光を等速度の走査にｆθ補正することを特徴とする、請求項１に記載の光書込装置。
5. 前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面および前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面が、通過する光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する曲面形状を有することを特徴とする、請求項４に記載の光書込装置。
6. 前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面および前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面に、通過する光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する回折格子が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の光書込装置。
7. 前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面および前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面のいずれか一方が通過光をｆθ補正できるレンズパワーを有する曲面形状に設けられ、他方の出射面に通過光をｆθ補正できるレンズパワーを有する回折格子が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の光書込装置。
8. 前記第一のビーム分離手段の被走査面側出射面および前記第二のビーム分離手段の光ビーム出射面が、光ビームを副走査方向に絞る機能を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光書込装置。
9. 前記第二のビーム分離手段によって分離後の各光ビームが当該光書込装置の筐体から出る部分に防塵ガラスが設けられ、該防塵ガラスが前記第二のビーム分離手段によって分離後の各光ビームをｆθ補正できるレンズパワーを有する防塵レンズとして設けられることを特徴とする、請求項１に記載の光書込装置。
10. 前記第一のビーム分離手段が偏光ビームスプリッタであり、該第一のビーム分離手段と前記第二のビーム分離手段の間に１／４波長板が配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光書込装置。
11. 前記第二のビーム分離手段は、前記各光源から各被走査面までの光路長が等しくなるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光書込装置。
12. 前記各被走査面への光ビームの入射角度が同一の角度であることを特徴とする、請求項１に記載の光書込装置。
13. 請求項１〜１２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。
14. 請求項１〜１３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。
15. 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１３に記載の画像形成装置。

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