JP2009063615A - 光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光書込装置の薄型化および画像形成装置の小型化。
【解決手段】波長の異なる２つの光ビームを副走査方向に同一軸に合成してポリゴンミラー４により偏向させる。ダイクロイックミラー８は光ビームを波長により透過もしくは反射させる。ダイクロイックミラー８を透過した光ビームにより感光体１０１ａを走査し、ダイクロイックミラー８で反射した光ビームは偏光ビームスプリッタ６で反射されて感光体１０１ｂを走査する。複数のミラーを用いて光ビームを感光体に導く必要がないので、光書込装置を薄型化できる。
【選択図】図２

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。

特開平４−７４６８８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１６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、偏光ビームスプリッタを用いて、２つのビームを感光体の異なる位置に照射させるようにした二色レーザプリンタ光学系が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、単一の感光体ドラムにより、単色の場合と同じ印字速度、分解能、印字幅が可能な二色レーザプリンタの実現を目的とするものであって、光書込装置の薄型化を実現するものではない。

本発明は、従来の光書込装置における厚み方向に大きくなる傾向があるという問題を解決し、光書込装置の薄型化を実現し、ひいてはカラー画像形成装置の小型化に寄与することのできる光書込装置を提供することを課題とする。

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１のビーム分離手段と、該第１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２のビーム分離手段とを有し、前記第２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２のビーム分離手段を反射した光ビームを前記第１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ことにより解決される。

また、前記第２のビーム分離手段を反射した光ビームが、入射時と同一光路により前記第１のビーム分離手段に戻ると好ましい。
また、前記第１のビーム分離手段が偏光ビームスプリッタであり、該第１のビーム分離手段と前記第２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２のビーム分離手段がダイクロイックミラーであると好ましい。
また、前記第２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、前記偏向器による走査面と、前記各被走査面への光ビームの入射位置を結ぶ平面とが平行であると好ましい。

また、特定の波長の光のみを透過させる光学素子を、前記各被走査面の手前に配置すると好ましい。
また、前記光学素子が、当該光書込装置のユニット筐体に設けられた防塵ガラスと一体的に設けられると好ましい。

また、前記光源から出射される光ビームの一つが可視光であると好ましい。
また、前記第２のビーム分離手段を、光軸方向に位置調整可能に設けると好ましい。
また、前記第２のビーム分離手段を、光軸と垂直な方向に位置調整可能に設けると好ましい。

また、前記第１のビーム分離手段の近傍に、光ビームを吸収もしくは発散させる光拡散部材を、被走査面と反対側に配置して設けると好ましい。
また、少なくとも前記第１のビーム分離手段と前記第２のビーム分離手段を同一部材に支持させると好ましい。

また、前記各光源からの光路上に各光ビームの波長に対応するアパーチャ手段を設け、各走査面上での各光ビームのビーム径を同一にすると好ましい。
また、前記各光源の同期検知に用いる光ビーム検出手段を有し、該光ビーム検出手段が、前記偏向器により偏向された光ビームが前記第１のビーム分離手段に入射する前に入射するように設けられていると好ましい。

また、請求項１〜１６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、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光書込装置を２セット備え、各光書込装置を同一平面上に配置するとともに、各光書込装置が備える前記偏向器が外側になるように配置して、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、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光書込装置を２セット備え、各光書込装置の一部が上下に重なるように配置するとともに、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１〜１９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。

請求項２の構成により、第２のビーム分離手段を反射後の光ビームが、入射時と同一光路により第１のビーム分離手段に戻るので、光路が厚くならず、光書込装置の薄型化が可能となる。

請求項３の構成により、第１のビーム分離手段としての偏光ビームスプリッタと１／４波長板により、第２のビーム分離手段で分離された光ビームを反射させて走査対象に導くことができる。

請求項４の構成により、第２のビーム分離手段として多層膜誘電体ミラーであるダイクロイックミラーを用いることにより、波長の異なる光ビームを適正に分離することが可能となる。

請求項５の構成により、各光源から各被走査面までの光路長が等しくなるので、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６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７の構成により、偏向器による走査面と、前記各被走査面への光ビームの入射位置を結ぶ平面とが平行であるので、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８の構成により、特定の波長の光のみを透過させる光学素子を、前記各被走査面の手前に配置したので、第２のビーム分離手段で分離しきれなかった光ビームをカットすることができ、適正な光ビームを走査対象に照射することができる。

請求項９の構成により、構成を簡潔にし、コスト的にも有利である。
請求項１０の構成により、光ビームの一つが可視光であるため、組立作業や調整作業、あるいは不具合の解析作業などにおいて作業が容易になる。

請求項１１の構成により、光源のバラツキや各光学素子のバラツキに対応して、各走査対象への光路長を一致させることが可能となり、適正な光ビームを走査対象に照射することができる。

請求項１２の構成により、第２のビーム分離手段の状態により反射位置にバラツキが生じた場合に対応することが可能となり、適正な光ビームを走査対象に照射することができる。

請求項１３の構成により、異常画像の原因となるフレアを防止し、適正な光ビームを走査対象に照射することができる。
請求項１４の構成により、第１のビーム分離手段と第２のビーム分離手段を別部材で支持させた場合の寸法公差の積み上がりを防ぎ、両光学素子間の位置関係を正確に保つことができる。

請求項１５の構成により、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。
請求項１６の構成により、ビーム結像素子を用いることなく複数の光源に対して１個の同期検知素子で同期検知を行うことが可能となる。また、複数の光源の発光タイミングを（同期検知のために）制御する必要がなく、制御が容易になる。

請求項１７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１８の構成により、フルカラーの走査に対応することができるとともに、各光書込装置が備える前記偏向器が外側になるように配置したことにより、光ビームの投影範囲を狭くすることができる。その結果、走査対象を配置する間隔を狭くすることが可能となり、画像形成装置の小型化に寄与することができる。

請求項１９の構成により、フルカラーの走査に対応することができるとともに、各光書込装置の一部が上下に重なるように配置することにより、光ビームの投影範囲を狭くすることができる。その結果、走査対象を配置する間隔を狭くすることが可能となり、画像形成装置の小型化に寄与することができる。

請求項２０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２１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を模式的に示す構成図である。また、図２は、画像形成装置の正面方向から見た光書込装置の構成図である。これらの図に示す本例の光書込装置１０は、半導体レーザ１ａ，１ｂ、コリメートレンズ２ａ，２ｂ、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、ｆθレンズ５、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。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。

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、ｆθレンズ５を透過し、多層反射防止コートを施した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。この多層反射防止コートを施したビーム分離手段は、図３に示すように、屈折率の異なる複数の薄膜を光学素子に付加したもので、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（矢印Ａ）または反射（矢印Ｂ）するような特徴をもたせたものである。

ｆθ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。なお、副走査方向に同一軸に合成された２つの光ビームは、図２からわかるように、ポリゴンミラー４で反射後に同一光路を通ってダイクロイックミラー８へ到達される。

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。

また、本例の光書込装置１０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、各走査対象の感光体１０１ａ，感光体１０１ｂへの光路長が等しくなるように、書込装置の構成要素、特に、偏光ビームスプリッタ６（第１のビーム分離手段）、ダイクロイックミラー８（第２のビーム分離手段）及び反射鏡９の位置が設定されている。なお、本例では、感光体１０１ａへ光ビームを折り返す光学素子である反射鏡９までの光路長と、感光体１０１ｂへ光ビームを折り返す光学素子である偏光ビームスプリッタ６までの光路長とが等しくなるように構成されている。

また、本例では、感光体１０１ａ，感光体１０１ｂへの各光ビームの入射角度（図３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，感光体１０１ｂ）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４または図５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４，５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４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５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。

図６は、本例の光書込装置１０における同期検知を説明するための模式図である。
この図において、２つの光源である半導体レーザ１ａ，１ｂから出射された光ビームは、ポリゴンミラー４で反射され走査レンズ（ｆθレンズ）５を透過し、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、ビーム結像素子を用いることなく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。

もし仮に、各種のビーム合成手段を用いて２つの光ビームを合成した場合には、各光ビームの発光タイミングを制御して、２つの光ビームが同時に同期検知素子に入射しないように工夫する必要がある。

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１６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るので、光書込装置の薄型化が可能となる。

図７は、４色のフルカラー画像形成装置に対応する光書込装置の第２実施形態を示す構成図である。
本例の光書込装置２０は、図１に示す光書込装置の構成要素のうち、半導体レーザ１ａ，１ｂ、コリメートレンズ２ａ，２ｂ、シリンドリカルレンズ３、ｆθレンズ５、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を、１つのポリゴンミラー４を中心としてその両側に略対称に配置している。すなわち、半導体レーザは４つ備えており（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとする）、半導体レーザ１ａ，１ｂからの２本の光ビームをそれぞれ感光体１０１ａ，１０１ｂに導き、半導体レーザ１ｃ，１ｄからの２本の光ビームをそれぞれ感光体１０１ｃ，１０１ｄに導くように構成している。各光ビームの分離等については上記説明した第１実施形態の場合と同様であり、説明が重複するので省略する。

本例の光書込装置２０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８は、４色のフルカラー画像形成装置に対応する光書込装置の第３実施形態を示すもので、上記説明した第１実施形態の光書込装置１０を２セット設けたものである。図で左側の光書込装置１０−１（半導体レーザは１ａ，１ｂとする）から２本の光ビームをそれぞれ感光体１０１ａ，１０１ｂに導き、図で右側の光書込装置１０−２（半導体レーザは１ｃ，１ｄとする）から２本の光ビームをそれぞれ感光体１０１ｃ，１０１ｄに導くように構成している。光書込装置１０−１と１０−２は同一平面上に配置するものとする。また、各ポリゴンミラーは外側になるように配置する。各光書込装置における作用については上記説明した第１実施形態の場合と同様であり、説明が重複するので省略する。

図９は、４色のフルカラー画像形成装置に対応する光書込装置の第４実施形態を示すもので、上記説明した第１実施形態の光書込装置１０を２セット設けて重ねて配置したものである。上側の光書込装置１０−１（半導体レーザは１ａ，１ｂとする）から２本の光ビームをそれぞれ感光体１０１ａ，１０１ｂに導き、下側の光書込装置１０−２（半導体レーザは１ｃ，１ｄとする）から２本の光ビームをそれぞれ感光体１０１ｃ，１０１ｄに導くように構成している。各光ビームの分離等については上記説明した第１実施形態の場合と同様であり、説明が重複するので省略する。

なお、ダイクロイックミラー（多層膜誘電体ミラー）は光ビームを完全に（１００％）分離することができないため、分離できなかった数％の光ビームは他の感光体に入射することになる。そこで、図１０のように、特定の波長の光のみを透過させることのできる光学フィルタ１４を感光体の手前に配置することにより、ダイクロイックミラー８（第２のビーム分離手段）で分離しきれなかったビームをカットすることができる。光学フィルタ１４の配置位置は、ダイクロイックミラー８の下流側とすることは言うまでもない。図７〜９の実施形態においても光学フィルタ１４を配置することが可能である。

図１１は、上記光学フィルタ１４を防塵ガラス１５と一体として設けた構成例を示すものである。防塵ガラス１５は、ユニット筐体１１に設けたビーム出射窓に填め込まれて、ユニット内に埃や浮遊トナー等の侵入を防ぐものである。図７〜９の実施形態においても光学フィルタ１４を防塵ガラス１５と一体的に設けることが可能である。

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２つの光ビームの光路長（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１参照）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している。実際には、図１２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。

また、図１３に示すように、少なくとも偏光ビームスプリッタ６（第１のビーム分離手段）及びダイクロイックミラー８（第２のビーム分離手段）を同一の部材１８に装着支持させると好適である（図示例では１／４波長板７も部材１８に支持させている）。２つの分離手段を別部材に支持させた場合には、支持部材間での寸法公差が積みあがり、位置関係が狂う恐れがある。しかし、これらを同一部材にて支持することで光学素子間の位置を適正に保つことが可能となる。

また、図１４に示すように、偏光ビームスプリッタ６（第１のビーム分離手段）に付随させて光拡散部材１９を設けると好適である。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（図中に破線で示す）。その光（感光体１０１とは反対方向に進んだ光）が反射して（光拡散部材１９が無い場合）再度光路を逆に進むことでフレアの原因となり、走査対象である感光体へ悪影響を与える恐れがある。そこで、本例のように、光ビームを発散もしくは減衰させる光拡散部材１９を設けることで、偏向方向の多少ずれた光の不要な反射を防ぎ、適正な照射ビームを走査対象である感光体１０１に照射することができる。光拡散部材１９は、図７〜１１及び図１３の実施形態においても配置可能である。

ところで、光路長に関しては、光源のバラツキや各光学素子のバラツキにより、複数ある感光体１０１の各感光体によって多少の違いが出る。よって、図１４に矢印Ｈで示す如く、ダイクロイックミラー８（第２のビーム分離手段）の位置を光軸方向に調整可能に設けることで、各感光体への光路長を一致させることが可能となる。

また、本例ではダイクロイックミラー８（第２のビーム分離手段）として多層膜誘電体ミラーを用いているが、その薄膜（多層薄膜層）の状態により反射位置にバラツキが生じる。よって、図１４に矢印Ｖで示す如く、ダイクロイックミラー８（第２のビーム分離手段）の位置を光軸に対して垂直に調整可能に設けることで、ダイクロイックミラー８で折り返す光ビームを感光体１０１ｂに適正に照射することができる。さらに、ダイクロイックミラー８の矢印Ｖ方向への調整に伴い、反射鏡９も同様に矢印Ｖ方向へ調整可能に設けることで、ダイクロイックミラー８を透過した光ビームを他方の感光体１０１ａに適正に照射することができる。

ここで説明したダイクロイックミラー８及び反射鏡９の位置を調整可能に設ける構成は、図７〜１１及び図１３の実施形態においても適用可能である。これにより、走査対象である各感光体に対し、光ビームを適正に照射することができる。

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１５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、ここでは上記説明した第２実施形態の光書込装置２０（図７）を用いるものとするが、図８の第３実施形態や図９の第４実施形態も採用可能である。なお、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（ダイクロイックミラー）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採用可能である。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を模式的に示す構成図である。 正面方向から見た光書込装置の構成図である。 多層反射防止コートを施したビーム分離手段を示す模式図である。 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。 図１の光書込装置における同期検知を説明するための模式図である。 ４色のフルカラー画像形成装置に対応する光書込装置の第２実施形態を示す構成図である。 ４色のフルカラー画像形成装置に対応する光書込装置の第３実施形態を示す構成図である。 ４色のフルカラー画像形成装置に対応する光書込装置の第４実施形態を示す構成図である。 光学フィルタを配置した光書込装置を示す構成図である。 光学フィルタを防塵ガラスと一体に設けた光書込装置を示す構成図である。 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。 偏光ビームスプリッタとダイクロイックミラーを同一の部材に装着支持させた光書込装置を示す構成図である。 偏光ビームスプリッタに付随させて光拡散部材を設けた光書込装置を示す構成図である。 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 半導体レーザ
２ａ，２ｂ 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
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 光学フィルタ
１５ 防塵ガラス
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 (21)

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１のビーム分離手段と、該第１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２のビーム分離手段とを有し、
   前記第２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２のビーム分離手段を反射した光ビームを前記第１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ことを特徴とする光書込装置。
2. 前記第２のビーム分離手段を反射した光ビームが、入射時と同一光路により前記第１のビーム分離手段に戻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１のビーム分離手段が偏光ビームスプリッタであり、該第１のビーム分離手段と前記第２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又は２に記載の光書込装置。
4. 前記第２のビーム分離手段がダイクロイックミラーであ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２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１〜４のいずれか１項に記載の光書込装置。
6. 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１〜５のいずれか１項に記載の光書込装置。
7. 前記偏向器による走査面と、前記各被走査面への光ビームの入射位置を結ぶ平面とが平行であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光書込装置。
8. 特定の波長の光のみを透過させる光学素子を、前記各被走査面の手前に配置したことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光書込装置。
9. 前記光学素子が、当該光書込装置のユニット筐体に設けられた防塵ガラスと一体的に設けられることを特徴とする、請求項８に記載の光書込装置。
10. 前記光源から出射される光ビームの一つが可視光であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光書込装置。
11. 前記第２のビーム分離手段を、光軸方向に位置調整可能に設けたことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光書込装置。
12. 前記第２のビーム分離手段を、光軸と垂直な方向に位置調整可能に設けたことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光書込装置。
13. 前記第１のビーム分離手段の近傍に、光ビームを吸収もしくは発散させる光拡散部材を、被走査面と反対側に配置して設けたことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光書込装置。
14. 少なくとも前記第１のビーム分離手段と前記第２のビーム分離手段を同一部材に支持させたことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光書込装置。
15. 前記各光源からの光路上に各光ビームの波長に対応するアパーチャ手段を設け、各走査面上での各光ビームのビーム径を同一にしたことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光書込装置。
16. 前記各光源の同期検知に用いる光ビーム検出手段を有し、
    該光ビーム検出手段が、前記偏向器により偏向された光ビームが前記第１のビーム分離手段に入射する前に入射するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光書込装置。
17. 請求項１〜１６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。
18. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光書込装置を２セット備え、各光書込装置を同一平面上に配置するとともに、各光書込装置が備える前記偏向器が外側になるように配置して、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。
19. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光書込装置を２セット備え、各光書込装置の一部が上下に重なるように配置するとともに、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。
20. 請求項１〜１９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。
21. 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２０に記載の画像形成装置。
    

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