JP2005331595A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 副走査断面におけるポリゴンミラーへの斜め入射角を小さく抑え、良好なる光学性能を有したコンパクトで簡易な構成の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。
【解決手段】 複数の光源手段と、複数の光源手段から発した光束を反射する共通の入射系折り返しミラーと、複数の光束を偏向する共通の光偏向器と、光偏向器によって偏向された光束を互いに異なる被走査面上に導光する走査光学系とを有し、複数の被走査面を光走査する際、入射系折り返しミラーは、それを主走査断面内に投射したとき、主走査断面内の有効走査範囲内に配置されており、副走査断面内において、入射系折り返しミラーで反射される複数の光束は、入射系折り返しミラーの法線方向に対して互いに異なる方向に反射された後に、光偏向器の偏向面に対して互いに異なる角度で入射すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から出射した光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより反射偏向させ、走査光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。

従来よりレーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置においては、例えば半導体レーザから成る光源手段から画像信号に応じて光変調され出射した光束（ビーム）を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学系（走査レンズ系）によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に収束させ、該記録媒体面上を光走査して画像記録を行なっている。

図７はこの種の従来の画像形成装置に用いられる光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。

同図において半導体レーザを含むレーザユニット91から出射した平行光束は副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ(集光レンズ)92に入射する。シリンドリカルレンズ92に入射した平行光束は主走査断面内においては、そのまま平行光束の状態で出射する。

一方、上記の平行光束は副走査断面内においては集束され、回転多面鏡から成る光偏向器93の偏向面(反射面)93ａ近傍に主走査方向に長い線像として結像される。そして、この光偏向器93の偏向面93ａで反射偏向された光束はｆθ特性を有する走査光学系（ｆθレンズ系）94によって被走査面である感光ドラム95面上に光スポットとして結像される。そしてこの光スポットによって感光ドラム95面上を繰り返し走査する。走査光学系94は球面レンズ94ａとトーリックレンズ94ｂとから構成されている。

上記の光走査装置においては感光ドラム95面上を光スポットで走査する前に該感光ドラム95面上における画像形成を開始するタイミングを調整するために、光検出器としてのＢＤ（beam detector）センサ−98が設けられている。このＢＤセンサー98は光偏向器93で反射偏向された光束の一部であるＢＤ光束、即ち感光ドラム95面上の画像形成領域を走査する前の画像形成領域外の領域を走査している時の光束を受光する。このＢＤ光束はＢＤミラー96で反射され、ＢＤレンズ（集光レンズ）97で集光されてＢＤセンサー98に入射する。そしてこのＢＤセンサー98の出力信号からＢＤ信号（同期信号）を検出し、このＢＤ信号に基づいて感光ドラム95面における画像記録の開始タイミングを調整している。

感光ドラム95はレーザユニット91内の半導体レーザの駆動信号に同期して一定速度で回転し、感光ドラム95面は走査される光スポットに対して副走査方向に移動する。このようにして感光ドラム95面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は周知の電子写真プロセスによって現像され、紙などの被転写材に転写されて画像が具現化される。

また走査光学系を使用した多重画像形成装置は一般に複数の画像形成部において異なった色の画像を形成し、例えば搬送ベルトの如き搬送手段によって紙を搬送し、この紙上に画像を重ねて転写し画像形成を行なう。

特に多色現像を行なうフルカラー画像を得る場合は、わずかな重なりずれでも画像を悪化させる。例えば４００dpiであれば１画素６３．５μmの数分の１の重なりずれでさえ、色ずれや色見ずれの変化として現われ画像を著しく悪化させる。従来はこれに対し同一の走査光学系を用いて色現像を行なう、即ち同じ光学特性で光走査し、画像のずれを緩和していた。

しかしながらこの方法では多重画像やフルカラーを出力するのに時間がかかるという問題点があった。この問題点を解決するために各色の画像を得るために別々の光走査装置で画像を形成し、搬送部によって送られる紙上で画像を重ね合わせるという方法がある。

しかしながらこのとき懸念されることとしては画像を重ね合わせるときの色ずれである。これに対して有効な方法として画像の位置を検出し、検出信号にしたがって画像を補正すべく画像形成部を制御するという方法がある（特許文献１参照）。

一方、複数の感光体にビームを走査する画像形成装置においては、複数の感光体上に潜像を形成するために通常は感光体と同じ数の走査光学系が用いられている。この問題点としては走査光学系の数だけ光学部品が必要になり、特に光偏向器（ポリゴンミラー）は高価であるためにコスト高となるといった問題点がある。また特に高速で高精細な走査光学系の場合には光偏向器が大きくなると同時に高速に偏向させる能力を有する必要があるためにさらに問題は深刻となる。

さらに最近は、コンパクトで低価格で高画質なフルカラーの画像形成装置が求められており、この要求を満たす１つの方法として、単一の共通のポリゴンミラーを使用して複数の光束を走査することにより部品点数を減らすことでコストダウンを行なう系が提案されている。

共通のポリゴンミラーを使用する場合に複数ビームを異なる被走査面に導くためには各々の光束を異なる被走査面に導くために光路の分離が必要である。このため副走査方向に異なる角度を有してポリゴンミラーに入射させる方法が提案されている（特許文献２参照）。
特公平１−２８１４６８号公報 特開２００２−１４８５４６号公報

しかしながら、従来の方法によると副走査方向の入射角の小さい光束に対して、他の光束はさらに大きな角度を有してポリゴンミラーに入射させる必要があり、副走査断面内のポリゴンミラーへの光線入射角が大きくなり易い。特に走査光学系が副走査方向において縮小系である場合には光量を確保するために入射系が長くなりやすく、折り返しミラー等により折り返すことで走査光学系を大きさを小さくしている。

またオーバーフィルド走査光学系(OFS)においては走査中心において偏向面による走査光束の主走査断面内における反射角がゼロとなるように、所謂対面入射(正面入射)とすることが、ポリゴンファセットの傾きによる瞳径の変動を抑えるために望ましい。

図８は従来の共通のポリゴンミラーを使用した光走査装置の主要部分の副走査断面図である。

同図において19は入射系折り返しミラー、17は走査レンズ系、18はポリゴンミラー、18Aは偏向面(反射面)、18Bは回転軸、16A、16Bの各々走査系折り返しミラーである。ポリゴンミラー18には副走査断面において、例えば１.５°と２．４°の異なる入射角(斜入射角)で光束A,Bが入射し、該ポリゴンミラーの偏向面18Aにより異なる角度で偏向(反射偏向)され、走査系折り返しミラー16A、16Bにより光束は分離され異なる被走査面に向かって反射される。このとき斜入射角の小さい方の光束Bにおいては入射系折り返しミラー19に走査光束が干渉しないように１．５°程度の入射角をつける必要がある。

さらに走査光束の光路を分離するためには各々の光束について異なる角度でポリゴンミラー18に入射させる必要があり、光束Aについてはさらに大きな角度２．４°程度にて偏向面18Aに入射させる必要がある。

ポリゴンミラーに副走査断面内において大きな角度を有して斜めに光束が入射すると、該ポリゴンミラーの偏向面の位置が前後し、副走査方向の光線到達位置がずれてしまうという、所謂ピッチムラが発生するという問題点があった。

従来はピッチムラを抑えるためにポリゴンミラーの各偏向面の相対的な偏心量を抑えることで解決していたが、その反面コストアップを招いたり、また高精度なポリゴンミラーが採用できない場合には画質の悪化を招いていた。さらに斜入射角が大きいと走査線の曲がりが発生しやすいといった問題点や、スポット性能が悪化するといった問題点等もあった。

本発明は光偏向器の厚みを薄くすると共に被走査面上における走査線曲がりを小さく抑え良好なる光学性能が得られる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１の発明の光走査装置は、
画像信号に応じて変調された光束を発する複数の光源手段と、該複数の光源手段から発した光束を反射する共通の入射系折り返しミラーと、該入射系折り返しミラーで反射された複数の光束を偏向する共通の光偏向器と、該光偏向器によって偏向された光束を互いに異なる被走査面上に導光する走査光学系と、を有し、該複数の被走査面を光走査する光走査装置において、
該入射系折り返しミラーは、それを主走査断面内に投射したとき、主走査断面内の有効走査範囲内に配置されており、副走査断面内において、該入射系折り返しミラーで反射される複数の光束は、該入射系折り返しミラーの法線方向に対して互いに異なる方向に反射された後に、該光偏向器の偏向面に対して互いに異なる角度で入射することを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向に反射される２つの光束は、その反射角が互いに等しいことを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１の発明において、
前記入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向に反射される２つの光束は、副走査断面内において、該入射系折り返しミラーの近傍で交差することを特徴としている。

請求項４の発明は請求項１の発明において、
副走査断面内において、前記偏向面の法線に対して互いに異なる角度で入射する複数の光束は、該偏向面に対して互いに異なる方向に反射されることを特徴としている。

請求項５の発明は請求項１の発明において、
前記光偏向器により偏向される複数の光束は、副走査断面内において、前記入射系折り返しミラーの反射面の両端部の異なる端部の外側を各々通過することを特徴としている。

請求項６の発明は請求項１の発明において、
前記光偏向器により偏向された複数の光束を反射させる走査系折り返しミラーを１枚以上有し、該１枚以上の走査系折り返しミラーは、前記入射系折り返しミラーより、該光偏向器から遠い位置に配置されていることを特徴としている。

請求項７の発明は請求項１の発明において、
前記入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向に反射される複数の光束は、前記走査光学系を構成する少なくとも１つの光学素子を通過し、前記光偏向器で偏向された後、該光学素子を再度通過することを特徴としている。

請求項８の発明は請求項１の発明において、
前記入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向に反射される複数の光束の主光線の該ミラー上での主光線間隔をｄ、前記光偏向器の偏向面の法線に対して互いに異なる角度で入射する複数の光束のうちの入射角度が小さい方の光束の主光線と該偏向面の法線との成す角度をα、該入射角度が小さい方の光束のＦナンバーで決定される入射角をθ、該光偏向器の偏向面から該入射系折り返しミラーの反射面までの間隔をＬとするとき、
２Ｌ・ｔａｎ（θ／２）＜２Ｌ・ｔａｎα−ｄ≦１０
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項９の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１乃至８の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。

請求項１０の発明は請求項９の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。

本発明によれば入射系折り返しミラーで反射される複数の光束を、該入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向で(符号の反射角で)反射させた後に、光偏向器の偏向面の法線に対して互いに異なる角度で入射させることにより、副走査断面におけるポリゴンミラーへの斜め入射角を小さく抑えることができ、これにより良好なる光学性能が得られるコンパクトで簡易な構成の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。

ここで、主走査方向とは光偏向器の回転軸及び走査光学系の光軸に垂直な方向（光偏向器で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは光偏向器の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で走査光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。

本実施例において画像信号に応じて変調された複数(本実施例では2本であるが、3本以上であっても良い。)の光束を各々発する複数の光源手段（不図示）からの複数の光束は２つの走査グループ（走査光学系）Ｓ１，Ｓ２に分割されている。この２つの走査グループＳ１，Ｓ２は光偏向器（ポリゴンミラー）３に対して左右対称で構成されており、該２つの走査グループＳ１，Ｓ２の光学的作用は同一の為、以下図面上、右半分の走査グループＳ１に対して説明する。

図中、７Ｍ、７Ｙは各々感光ドラムであり、導電体に感光層が塗布されており、光学箱９に収納された走査光学部から射出された光束により静電潜像を形成している。

３は共通の光偏向器であり、例えばポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モータ等の駆動手段（不図示）により一定速度で回転している。

２Ａは第１の走査レンズであり、６Ｍ、６Ｙは各々第２の走査レンズである。

本実施例では第１の走査レンズ２Ａと第２の走査レンズ６Ｍで第１の走査レンズ系を構成しており、また第１の走査レンズ２Ａと第２の走査レンズ６Ｙで第２の走査レンズ系を構成しており、また第１、第２の走査レンズ系で走査光学系を構成している。

第１、第２の走査レンズ系は各々ポリゴンミラー３によって偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム７Ｍ，７Ｙ面上に結像させ、かつ副走査断面内においてポリゴンミラー３の偏向面３Ａと感光ドラム７Ｍ，７Ｙ面上との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。

１Ａは共通の入射系折り返しミラー（入射光学系の折り返しミラー）であり、それを主走査断面内に投射したとき、ポリゴンミラー３によって偏向された２本の光束が主走査断面内において走査する有効範囲内に配置されている。

本実施例では入射系折り返しミラー１Ａで反射される２本の光束が、第１の走査レンズ２Ａを通過し、ポリゴンミラー３で偏向された後、該第１の走査レンズ２Ａを再度通過する、所謂ダブルパス構成としている。

４Ｙ，５Ｙは各々順に走査系の第１、第２の折り返しミラーであり、第２の走査レンズ系の光路中に設けられており、光束を所定の方向へ反射させている。４Ｍ，５Ｍは各々順に走査系の第１、第２の折り返しミラーであり、第１の走査レンズ系の光路中に設けられており、光束を所定の方向へ反射させている。

本実施例における第１の折り返しミラー４Ｙは入射系折り返しミラー１Ａよりポリゴンミラー３から遠い位置に配置されており、第１の折り返しミラー４Ｍは入射系折り返しミラー１Ａよりポリゴンミラー３から近い位置に配置されている。

９は光学箱であり、走査光学部の各部品を格納している。

本実施例では感光ドラムの上部に走査光学部を配置しており、該走査光学部は１つのポリゴンミラー３に対して両側に各々２本の光束を入射させ、各々の対応する感光ドラム面上に光束を導光して、カラー画像を高速に印字している。

次に本実施例の光学的作用について説明する。

本実施例において入射光学系（不図示）より出射した２本の光束は、副走査断面内において入射系折り返しミラー1Aの面法線に対して異なる方向から入射する。そして入射系折り返しミラー1Aで反射された２本の光束は、副走査断面内において入射系折り返しミラー1Aの反射面の法線方向を０とし、片方を正符号、その逆を負符号としたとき、該法線方向に対して互いに異なる方向に、即ち異なる符号の反射角で、かつ同一の反射角で反射され、副走査断面内において、該入射系折り返しミラー1Aの近傍で交差した後に、ポリゴンミラー3の偏向面3Aの法線に対して互いに異なる角度で、該ポリゴンミラー3に入射する(斜入射光学系)。

そしてポリゴンミラー3に入射した2本の光束は、副走査断面内において、該ポリゴンミラー3の偏向面3Aの法線方向を０とし、片方を正符号、その逆を負符号としたとき、該法線方向に対して互いに異なる方向に、即ち異なる符号の反射角で反射された後、各々第１の走査レンズ2Aで屈折され、各々走査系の第１の折り返しミラー(4Y,4M)により光路が分離され、各々走査系の第２の折り返しミラー(5Y,5M)に向けて反射される。

尚、ここで入射系折り返しミラー1Aの反射面の法線方向に対して互いに異なる符号の反射角とは、副走査断面内において、該法線方向に対して反感光ドラム側(片方)へ反射される光束の反射角と、感光ドラム側（その逆側）へ反射される光束の反射角とのことである。

またポリゴンミラー3の偏向面3Aの法線方向に対して互いに異なる符号の反射角とは、副走査断面内において、該法線方向に対して反感光ドラム側(片方)へ反射される光束の反射角と、感光ドラム側（その逆側）へ反射される光束の反射角とのことである。

そして走査系の第２の折り返しミラー(5Y,5M)で反射された光束は第2の走査レンズ(6Y,6M)により屈折され、感光ドラム(7Y,7M)面上に光スポットを結像し、ポリゴンミラー3の回転により走査する。また感光ドラム(7Y、7M)は矢印の方向に回転し、副走査方向について順次静電潜像を形成する。

同様に走査グループS2の感光ドラム(７C、７K)に向かう光束も走査グループS1と同様に静電潜像を形成し、不図示の現像、転写、定着の電子写真プロセスにおり紙上に多色画像を形成する。

図２は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。

同図においては走査グループS1の感光ドラム29Y（図１において7Yに相当）を描画する走査光学系と走査グループS2の感光ドラム29K（図１において7Kに相当）を描画する走査光学系の展開図を示している。

同図において21Y、21Kは各々画像信号に応じて変調された2本の光束を発する光源手段であり、例えば半導体レーザ等より成る光源を２つ有している。尚、光源手段を、例えば２つの発光部を有する光源手段より構成しても良い。

22Y,22Kは各々変換光学素子（例えばコリメータレンズ等）であり、光源手段21Y、21Kから各々発した２本の光束（入射光束）を略平行光束（もしくは略発散光束もしくは略収束光束）に変換している。23Y、23Mは各々開口絞りであり、変換光学素子(22Y,22K）で略平行光束に変換された２本の通過光束を制限してビーム形状を整形している。

24Y,24Kは各々集光レンズとしてのシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力（パワー）を有しており、開口絞り(23Y、23K)を通過した２本の光束を副走査断面内で共通のポリゴンミラー26（図１において3に相当）の偏向面の近傍にほぼ線像として一旦結像させている。

25Y,25K（図１において1A,1Bに相当）は各々入射系折り返しミラーであり、ポリゴンミラー３によって偏向された２本の光束が主走査断面内において走査する範囲内に配置されている。

尚、コリメータレンズ(22Y,22K)、開口絞り(23Y、23M)、シリンドリカルレンズ(24Y,24K)、そして入射系折り返しミラー(25Y,25K)等の各要素は入射光学系の一要素を構成している。

20Y、20Kは各々走査レンズ系であり、第１の走査レンズ(27Y、27K)（図１において2A,2Bに相当）と、第２の走査レンズ(28Y、28K)（図１において6Y,6Kに相当）より成り、ポリゴンミラー26によって反射偏向された画像情報に基づく２本の光束（走査光束）を被走査面としての異なる感光ドラム面(29Y、29K)（図１において7Y,7Kに相当）上に結像させ、かつ副走査断面内においてポリゴンミラー26の偏向面と感光ドラム面(29Y、29K)との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。

尚、走査系、第1、第2の折り返しミラー4Y,5Y（4K,5k）は省略している。

同図において各々の半導体レーザ(21Y、21K)を出射した２本の光束はコリメータレンズ(22Y,22K)を通過することで略平行光束となり、絞り(23Y、23M)により光束が規制され、シリンドリカルレンズ(24Y,24K)に入射する。シリンドリカルレンズ(24Y,24K)は副走査方向に正のパワーを有し入射系折り返しミラー(25Y、25K)により反射され、第１の走査レンズ(27Y、27K)を通過後ポリゴンミラー26近傍に副走査方向にライン状に集光する。

このとき偏向面に入射する各々の入射光束の主走査方向の幅は、該偏向面の幅よりも大きく(オーバーフィルド走査光学系)、また各々の入射光束はポリゴンミラー26の偏向角の中央、もしくは略中央から偏向面に入射する（正面入射）。そしてポリゴンミラー26は一定速度で回転することで各々の光束を偏向し、偏向された各々の光束が第１の走査レンズ(27Y、27K)と第２の走査レンズ(28Y、28K)によりfθ特性が補正され、被走査面(29Y、29K)上にスポットを形成し、ポリゴンミラー26の回転により走査する。

入射系折り返しミラー(25Y、25K)は上記の如く主走査断面内において走査光束が走査する範囲内に配置されている。これにより本実施例では入射系折り返しミラー(25Y、25K)と走査光束とが副走査方向に空間的に離れていることで干渉しない配置としている。

この走査領域に入射系折り返しミラー(25Y、25K)を配置する理由としては，入射光学系が長い系においてコンパクトに走査光学系を構成することが出来るということや、オーバーフィルド走査光学系においてはポリゴンミラーによる光束の反射角が大きくなると主走査方向のスポット径が大きくなると同時に光スポットの光量が小さくなることから最も走査領域内でのスポット径の変化及び光量の変化を小さくすることが出来るといった理由からである。

図３は本発明の実施例１の入射系折り返しミラー付近とポリゴンミラーの偏向面付近を示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。

同図において31(図1の1Aに相当)は入射系折り返しミラー、32(図1の3Aに相当)はポリゴンミラーの偏向面、33Y,33M(図1の4Y、4Mに相当)は各々走査系の第1の折り返しミラー、34Y,34Mは各々入射系折り返しミラー31で反射され、偏向面32で反射させる前の光束（入射光束）の主光線、35Y,35Mは各々偏向面32により反射された後の光束（走査光束）の主光線である。また点線は光束のマージナル光線を示している。

同図において、不図示の入射光学系により入射系折り返しミラー31に入射した２本の入射光束は、上述の如く該入射系折り返しミラー31の法線方向に対して互いに異なる符号の反射角で、かつ同一の反射角で反射され、入射光束34Y,34Mの光路に示したように入射系折り返しミラー31近傍Ｐにおいて副走査断面内で交差した後、偏向面32の法線に対して互いに異なる角度で入射する。

ポリゴンミラー近傍においては、各々の入射光束34Y,34Mは副走査方向に一旦結像し、偏向面32の倒れに対する感光ドラム面の光線位置ずれを補正する、所謂倒れ補正系となっている。

そして2本の入射光束34Y,34Mは上述の如く偏向面32の法線方向に対して互いに異なる符号の反射角で反射され、各々走査系の第1の折り返しミラー(33Y,33M)により各々走査系の第2の折り返しミラー(不図示)に向けて反射される。

同図に示したように各々の走査光束35Y,35Mが走査系の第2の折り返しミラー(不図示)に向けて反射させるためには、入射光束34Yについては、入射系折り返しミラー31の上端31Uと走査光束35Yの光束の下端35YLが干渉しないようにするためにある斜め入射角を有して偏向面32に入射させる必要がある。

一方、入射光束34Mについては、走査光束35Mを折り返すための第１の折り返しミラー33Mを入射系折り返しミラー31よりポリゴンミラー32側に配置するため、入射光束34Yの光束の下端34YLと走査光束35Mの上端の光束の間に走査系の第1の折り返しミラー33Mの上端33MUを配置し、入射光束34Yの下端の光束34YLと干渉しないように偏向面32への入射角を設定する必要がある。

そこで本実施例においては上記の如く入射系折り返しミラー１Aで反射される2本の光束を、該入射系折り返しミラー１Aの反射面の法線方向に対して互いに異なる符号の反射角で、かつ同一の反射角で反射させ、さらに反射された入射光束34M、34Yを偏向面32の法線に対して互いに異なる符号の角度で偏向面32に入射させることにより、図８に示す従来例（入射光束A,Bを同符号の入射角で偏向面に入射させる）と比較してほぼ半分の入射角(斜入射角)で偏向面に入射させることができ、これによりピッチムラ及び光学性能について良好なる光走査装置を得ることができる。

このとき入射系折り返しミラー31で反射する２本の入射光束34M、34Yの交差位置については、できるだけ該入射系折り返しミラー31の手前で交差させるようにすることで、該入射系折り返しミラー31の端部から入射光束34M、34Yが遠ざかるので光束分離には有利なるように思われるが、手前にする量が大きくなると該入射系折り返しミラー31上で入射光束の離れる量が大きくなり、結果として該入射系折り返しミラー31の副走査方向の大きさが大きくなるために、光路の分離には不利な要因となる。さらにはポリゴンミラー上で光束間の距離が大きくなることで、該ポリゴンミラーの大きさが大きくなり、コストアップの要因となる。

そこで本実施例においては入射系折り返しミラー31で反射される２本の入射光束の主光線34M、34Yの該ミラー31上での主光線間隔(ビームクロス間隔)をｄ(光束が２つのときは光束の主光線間隔、３つ以上のときは端から端までの光束の主光線間隔)、ポリゴンミラーの偏向面32に入射する2本の光束のうち入射角度が小さい方の光束の主光線と該偏向面32の法線との成す角度をα、該ポリゴンミラーに入射する2本の光束のうち入射角度が小さい方の光束のＦナンバーで決定される入射角をθ、該ポリゴンミラーの偏向面32から該入射系折り返しミラー31の反射面までの間隔をＬとするとき、
２Ｌ・ｔａｎ（θ／２）＜２Ｌ・ｔａｎα−ｄ≦１０ ‥‥(1)
なる条件を満足するように各要素を設定している。これにより本実施例では走査光束35Y,35Mと入射系折り返しミラー31との干渉を防止した上で、偏向面32への入射角を最小に抑えることができる。

尚、本実施例では上記条件式(1)の主光線間隔(ビームクロス間隔)ｄの符号を、入射光束の主光線34Mが入射系折り返しミラー31に入射した点Mから他方の入射光束の主光線34Yが入射系折り返しミラー31に入射した点Y迄の距離を正、またその逆で入射した点M,Yが法線Sに対して入れ替わったときの点Yから点M迄の距離を負としている。

条件式(1)は偏向面への入射角を最小に抑え、ポリゴンミラーの副走査方向の厚みを小さくするための条件であり、条件式(1)の上限値を超えるとポリゴンミラーの副走査方向の幅が大きくなり、ポリゴンミラー自体のコストアップ及びモータの負荷の増大及び回転による騒音の悪化等の問題が発生するため現実的で無い構成となってしまうので良くない。また条件式(1)の下限値を超えるとポリゴンミラーで反射された後の走査光束と入射系折り返しミラーとの干渉が発生するために良くない。

また現実的には条件式(1)の下限値をギリギリに設定すると僅かな製造誤差により光束が蹴られてしまう。また折り返しミラーの端部のギリギリはピリ、欠け、ふちダレといった問題点が発生することから、この分のマージンを含んだ形での設計を行う必要がある。

また条件式(1)の上限値についても出来る限り小さくすることでポリゴンミラーの副走査方向の幅を小さく出来ることから通常は下限値に３(mm)程度加えた値に設定することが望ましい。

尚、本発明の光走査装置は、上記図１に示した構成に限らず、例えば複数ビームを発する１つの光源手段と、１つの光偏向器と、１つの走査光学系と、１つの感光ドラムとを有し、該光源手段から発した複数の光束を副走査断面内で入射系折り返しミラーを介して斜め方向から光偏向器の偏向面へ入射させ、該光偏向器で偏向された複数の光束を走査光学系により感光ドラム面上に結像させ、該感光ドラム面上を光走査する光走査装置においても適用可能である。

本実施例の解像度は、６００ｄｐｉであるが、本発明がピッチムラやスポット径の乱れを課題としているので、解像度が大きくなればなるほど問題は顕著になる。よって、１２００ｄｐｉ以上の光走査装置において、特に顕著な効果が得られる。

図４は本発明の実施例２の入射系折り返しミラー付近とポリゴンミラーの偏向面付近を示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は走査系の第１の折り返しミラー(43Y,43M)を入射系折り返しミラー41より、光偏向器から遠い位置に配置したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、同図において41(図1の1Aに相当)は入射系折り返しミラー、42(図1の3Aに相当)はポリゴンミラーの偏向面である。43Y,43M(図1の4Y、4Mに相当)は各々走査系の第1の折り返しミラーであり、入射系折り返しミラー41より、ポリゴンミラーから遠い位置に配置されている。44Y,44Mは各々入射系折り返しミラー41で反射され、偏向面42で反射させる前の光束（入射光束）の主光線、45Y,45Mは各々偏向面42により反射された後の光束（走査光束）の主光線である。また点線は光束のマージナル光線を示している。

同図において、不図示の入射光学系により入射系折り返しミラー41に入射した２本の入射光束は、該入射系折り返しミラー41の法線方向に対して互いに異なる符号の反射角で、かつ同一の反射角で反射され、入射光束44Y,44Mの光路に示したように入射系折り返しミラー41近傍Ｐにおいて副走査断面内で交差した後、偏向面42の法線に対して互いに異なる角度で入射する。

ポリゴンミラー近傍においては、各々の入射光束44Y,44Mは副走査方向に一旦結像し、偏向面42の倒れに対する感光ドラム面の光線位置ずれを補正する、所謂倒れ補正系となっている。

そして2本の入射光束44Y,44Mは偏向面42の法線方向に対して互いに異なる符号の反射角で反射され、副走査断面内において、入射系折り返しミラー41の両端部の異なる端部の外側を通過し、各々走査系の第1の折り返しミラー(43Y,43M)により各々走査系の第2の折り返しミラー(不図示)に向けて反射される。

同図に示したように各々の走査光束45Y,45Mが走査系の第2の折り返しミラー(不図示)に向けて反射させるためには、入射光束44Yについては、入射系折り返しミラー41の上端と走査光束45Yの光束の下端が干渉しないようにするためにある斜め入射角を有して偏向面に入射させる必要がある。

そこで本実施例では前述の実施例1と同様に上記の如く入射系折り返しミラー41で反射される2本の光束を、該入射系折り返しミラー41の反射面の法線方向に対して互いに異なる符号の反射角で（方向に）、かつ同一の反射角で反射させ、さらに反射された入射光束44M、44Yを偏向面42の法線に対して互いに異なる符号の入射角で（方向に）偏向面42に入射させることにより、実施例1と同様な効果を得ている。

尚、入射光束44Mについては走査系の第１の折り返しミラー43Mが入射系折り返しミラー41よりもポリゴンミラーから遠い位置に配置されているために、入射光束44Yの下端の光束と走査系の第１の折り返しミラー43Mの上端との干渉は考慮する必要が無くなり、これによりポリゴンミラーへの入射角をさらに小さくすることが可能となる。

図５は本発明の実施例における条件式(1)の数値範囲を示したグラフである。

同図において５１は条件式(1)の下限値を示し、５２は条件式(1)の中央、５３は条件式(1)の上限値を示す。この条件式(1)においてはθ＝1.0°、Ｌ＝100(mm)、α=1.4°としたときのビームクロス間隔ｄの数値範囲を示している。

このとき、条件式(1)を満たすのはライン５１とライン５３の間に囲まれたライン５２の範囲であるが、ポリゴンミラーの厚みは小さい方がコスト的に優位であるので、ライン５１に近い側が有利である。

一方、ライン５１に近いと光束と入射系折り返しミラーの光線分離に対するマージンが減り、またマージンとして３(mm)の光線マージンを仮定した場合には、下限値のライン５１に３を加えた位置が下限値となる。

同図からも明らかなように、ベストな解としては光線のクロスの量をｄ＝０付近とすることでマージンを確保した上でポリゴンミラーの副走査方向の厚みを小さくすることが可能である。

［カラー画像形成装置］
図６は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、複数の光束に対し１つの光偏向器を共用する画像形成装置で像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。

図６において、１００はカラー画像形成装置、１１１は実施例１又は２の何れかに示した構成を有する画像形成装置（光走査装置）、７１，７２，７３，７４は各々像担持体としての感光ドラム、８１，８２，８３，８４は各々現像器、１０１は搬送ベルトである。

図６において、カラー画像形成装置１００には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１０２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ１０３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、画像形成装置１１１に入力される。そして、画像形成装置からは、各画像データに応じて変調された光束６１，６２，６３，６４が出射され、これらの光束によって感光ドラム７１，７２，７３，７４の感光面が主走査方向に走査される。

本実施態様におけるカラー画像形成装置は画像形成装置１１１からの複数の光束、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム７１，７２，７３，７４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。

本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く１つの画像形成装置１１１により各々の画像データに基づいた光束を用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム７１，７２，７３，７４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。

前記外部機器１０２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置１００とで、カラーデジタル複写機が構成される。

本発明の実施例１の副走査断面図 本発明の実施例１の主走査断面図 本発明の実施例１のポリゴンミラー付近を拡大した説明図 本発明の実施例２のポリゴンミラー付近を拡大した説明図 本発明の実施例における条件式の数値範囲を示したグラフ 本発明のカラー画像形成装置の要部断面図 従来の光走査装置の主走査断面図 従来の光走査装置の副走査断面図

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 入射系折り返しミラー
２Ａ、２Ｂ 第１の走査レンズ
３ 光偏向器
４Ｍ、４Ｙ、４Ｃ、４Ｋ 第１の折り返しミラー
５Ｍ、５Ｙ、５Ｃ、５Ｋ 第２の折り返しミラー
６Ｍ、６Ｙ、６Ｃ、６Ｋ 第２の走査レンズ
７Ｍ、７Ｙ、７Ｃ、７Ｋ 記録媒体（感光ドラム）
９ 光学箱
１００ カラー画像形成装置
１１１ 画像形成装置
７１、７２、７３、７４ 光束
８１、８２、８３、８４ 現像器
１０１ 搬送ベルト
１０２ 外部機器
１０３ プリンタコントローラ

Claims (10)

1. 複数の光源手段と、該複数の光源手段から発した複数の光束を反射する共通の入射系折り返しミラーと、該入射系折り返しミラーで反射された複数の光束を偏向する共通の光偏向器と、該光偏向器によって偏向された光束を互いに異なる被走査面上に導光する走査光学系と、を有し、該複数の被走査面を光走査する光走査装置において、
   該入射系折り返しミラーは、それを主走査断面内に投射したとき、主走査断面内の有効走査範囲内に配置されており、副走査断面内において、該入射系折り返しミラーで反射される複数の光束は、該入射系折り返しミラーの法線方向に対して互いに異なる方向に反射された後に、該光偏向器の偏向面に対して互いに異なる角度で入射することを特徴とする光走査装置。
2. 前記入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向に反射される２つの光束は、その反射角が互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向に反射される２つの光束は、副走査断面内において、該入射系折り返しミラーの近傍で交差することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 副走査断面内において、前記偏向面の法線に対して互いに異なる角度で入射する複数の光束は、該偏向面に対して互いに異なる方向に反射されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
5. 前記光偏向器により偏向される複数の光束は、副走査断面内において、前記入射系折り返しミラーの反射面の両端部の異なる端部の外側を各々通過することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
6. 前記光偏向器により偏向された複数の光束を反射させる走査系折り返しミラーを１枚以上有し、該１枚以上の走査系折り返しミラーは、前記入射系折り返しミラーより、該光偏向器から遠い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
7. 前記入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向に反射される複数の光束は、前記走査光学系を構成する少なくとも１つの光学素子を通過し、前記光偏向器で偏向された後、該光学素子を再度通過することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
8. 前記入射系折り返しミラーの反射面の法線方向に対して互いに異なる方向に反射される複数の光束の主光線の該ミラー上での主光線間隔をｄ、前記光偏向器の偏向面の法線に対して互いに異なる角度で入射する複数の光束のうちの入射角度が小さい方の光束の主光線と該偏向面の法線との成す角度をα、該入射角度が小さい方の光束のＦナンバーで決定される入射角をθ、該光偏向器の偏向面から該入射系折り返しミラーの反射面までの間隔をＬとするとき、
   ２Ｌ・ｔａｎ（θ／２）＜２Ｌ・ｔａｎα−ｄ≦１０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
9. 各々が請求項１乃至８の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
10. 外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項９に記載のカラー画像形成装置。