JP6398891B2 - 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の光線を発する光源と、これら光線を反射して被走査面を走査させるポリゴンミラーとを備えた光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。

カラープリンター等の画像形成装置に用いられる光走査装置は、複数の光源と、これら光源が発する光線を反射して感光体ドラムの周面を走査させるポリゴンミラーと、前記光線を前記周面に結像させる走査レンズとを備える。小型化、低コスト化が要求される光走査装置では、１つのポリゴンミラーをＹＣＭＢｋの４色の光線で共用したり、各色の走査光学系を１枚の走査レンズで構成したりする。４色共用タイプの光走査装置では、ポリゴンミラーを挟んで２色ずつの光源及び入射光学系が配置される対向走査方式が採用される。この場合、ポリゴンミラーの一つの偏向面に２色の光線が入射され、他の一つの偏向面に残りの２色の光線が入射される。

このような対向走査方式の光走査装置において、特許文献１には、光源、入射光学系及び走査レンズを、２色分ずつ、ポリゴンミラーを挟んで完全に対称配置する光走査装置が開示されている。この光走査装置では、ポリゴンミラーの偏向面に入射する光線の光軸と当該偏向面から被走査面へ向かう光線の光軸とがなす角度（本明細書では「入射開角」という）を、４色すべての光路において同一としている。しかし、この構成を採用すると、２色の入射光学系を副走査方向に重ねて同位置に配置する必要があるため、光学部品の配置の自由度が著しく制限される不具合がある。

特許文献２には、対向対置された２色ずつの入射光学系の各々において、入射開角が異なるように２色のうちの一方色と他方色の入射光学系を配置した光走査装置が開示されている。この光走査装置では、光学部品の配置の自由度は増すが、入射開角が異なることに起因して、前記一方色と他方色において被走査面上における走査可能領域が異なることになる。カラープリンターでは、前記一方色の光線が作る画像と他方色の光線が作る画像とを重ね合わせて合成画像を形成するが、上記走査可能領域の相違によって十分に前記合成画像の形成領域を確保できない場合が生じ得る。このことは、自ずと走査可能領域のマージンが少なくなる１枚の走査レンズ構成の走査光学系において顕著となる。

特開２００８−１０２２９１号公報 特開２００８−１２２７０６号公報

本発明の目的は、入射開角を異ならせてポリゴンミラーの一つの偏向面に二つの光線を入射させる構成を備える光走査装置において、これら光線の被走査面上における走査可能領域が異なることに起因する不具合を可及的に抑止することにある。

本発明の一の局面に係る光走査装置は、第１被走査面に描かれる潜像に基づく第１画像と、第２被走査面に描かれる潜像に基づく第２画像との重ね合わせにより一の合成画像を形成する画像形成装置に搭載される光走査装置であって、前記第１画像の潜像を描く第１光線を発する第１光源及び前記第２画像の潜像を描く第２光線を発する第２光源と、回転
軸と、前記第１光線と前記第２光線とが同じタイミングで入射され得る偏向面とを備え、前記回転軸回りに回転しつつ、前記第１光線及び前記第２光線を反射するポリゴンミラーと、前記偏向面に対して、基準となる第１入射開角をもって前記第１光線を入射させる第１入射光学系と、前記偏向面に対して前記第１入射開角よりも大きい第２入射開角をもって前記第２光線を入射させる第２入射光学系と、光路上において前記ポリゴンミラーと前記第１被走査面との間に配置され、前記第１光線を前記第１被走査面上に結像させる第１走査レンズと、光路上において前記ポリゴンミラーと前記第２被走査面との間に配置され、前記第２光線を前記第２被走査面上に結像させる第２走査レンズと、を備え、前記第１走査レンズと前記第２走査レンズとは、互いにレンズ中心の主走査方向の位置が異なるように、副走査方向に重ね合わされて配置され、前記第１入射光学系、前記第１走査レンズ及び前記第１被走査面は、前記第１光線により前記第１被走査面を走査可能な第１走査可能領域の中心と、前記第１走査レンズの光軸とが一致するように配置され、前記第２入射光学系、前記第２走査レンズ及び前記第２被走査面は、前記第２光線により前記第２被走査面を走査可能な第２走査可能領域の中心と、前記第２走査レンズの光軸とが異なるように配置され、さらに、前記合成画像の主走査方向の中心に対して、前記第２走査レンズの光軸の方が前記第１走査レンズの光軸よりも近い位置に配置されている。

上記の光走査装置では、前記第１走査可能領域の中心と前記第１走査レンズの光軸とが一致させる配置が採用される。この配置は、光軸を境とする一方の像高と他方の像高とにおいて、走査幅が均等となり、最も走査可能領域を広く確保し易い配置である。このような配置は、例えば、基準となる第１入射開角をもつ前記第１入射光学系と、前記第１走査レンズ及び前記第１被走査面とを、理想的な設計位置に配置することで実現できる。

一方、前記基準となる第１入射開角よりも大きい第２入射開角をもって前記第２光線を入射させる第２入射光学系では、前記偏向面における光線反射位置と前記第２被走査面における走査位置との関係が、前記第１入射開角の場合とは異なるものとなる。ここでは、前記第２入射開角が前記第１入射開角より大きいため、ケラレ（Vignetting）の影響で前記第２走査可能領域は前記第１走査可能領域に比べて狭くなる。また、第１入射光学系を基準としていることから、前記第２走査可能領域の中心と前記第２走査レンズの光軸とが異なることになるので、両者は距離を持って離間する。このような条件下において、前記合成画像の主走査方向の中心を、単純に前記第１走査レンズの光軸と前記第２走査レンズの光軸との中心に配置するのではなく、前記第２走査レンズの光軸の方に近い位置に配置することで、前記合成画像の画像形成領域（主走査方向の画像幅）を可及的に大きく確保することができる。

上記の光走査装置において、主走査断面において、走査範囲について前記第１走査レンズ及び前記第２走査レンズの各々の光軸上を基準として第１像高と第２像高とに区分するとき、前記第１及び第２入射光学系は前記第１像高側に配置され、前記第１走査可能領域については、前記第１像高の走査可能領域と前記第２像高の走査可能領域との長さは同一である一方、前記第２走査可能領域については、前記第１像高の走査可能領域の長さの方が前記第２像高の走査可能領域の長さよりも長く、前記合成画像の主走査方向の中心は、前記第２走査可能領域の前記第１像高の領域に配置されていることが望ましい。

この光走査装置によれば、走査可能領域の長さが比較的長い前記第２走査可能領域の前記第１像高の領域を有効に活用し、前記合成画像の画像形成領域を設定することが可能となる。従って、走査可能領域設定のためのマージンが少ない走査レンズを上記第１、第２走査レンズとして採用した場合でも、前記合成画像の画像形成領域を確保することができる。

上記の光走査装置において、光路上において、前記ポリゴンミラーと第１被走査面との間に配置される走査レンズは前記第１走査レンズのみであり、前記ポリゴンミラーと第２被走査面との間に配置される走査レンズは前記第２走査レンズのみである構成とすることができる。

１枚の走査レンズ構成の走査光学系を採用した場合、走査可能領域設定のためのマージンが自ずと制限される。従って、上記の本発明の構成を好適に適用することができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する第１像担持体及び第２像担持体と、前記第１像担持体及び第２像担持体の周面を各々前記第１被走査面及び前記第２被走査面として前記第１光線及び第２光線を照射する上記の光走査装置と、を備える。

本発明によれば、入射開角を異ならせてポリゴンミラーの一つの偏向面に二つの光線を入射させる構成を備える光走査装置において、これら光線の被走査面上における走査可能領域が異なっていても、前記二つの光線によって形成される重ね合わせ合成画像の形成領域を十分に確保することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 光走査装置の副走査断面の構成を概略的に示す光路図である。 光走査装置の要部の斜視図である。 第１、第２走査レンズの配置を説明するための模式図である。 （Ａ）は、第１、第２走査レンズの配置を主走査断面で示す図、（Ｂ）は、第１、第２走査レンズの配置を副走査断面で示す図である。 （Ａ）は、入射開角が小さい光線の偏向面での反射状況を示す図、（Ｂ）は、前記光線が被走査面に作るビームスポットを示す図である。 （Ａ）は、入射開角が大きい光線の偏向面での反射状況を示す図、（Ｂ）は、前記光線が被走査面に作るビームスポットを示す図である。 入射開角が小さい光線による被走査面の走査状況を示す図である。 入射開角が大きい光線による被走査面の走査状況を示す図である。 入射開角が異なる光線の、走査可能領域の相違を説明するための図である。 入射開角が異なる光線の各々の走査可能領域と、画像中心との関係を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳述する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す概略断面図である。画像形成装置１は、タンデム型のカラープリンターであって、略直方体のハウジングからなる本体ハウジング１０を含む。なお、画像形成装置は、フルカラーの複写機や複合機であっても良い。

本体ハウジング１０は、シートに対して画像形成処理を行う複数の処理ユニットを内部に収容する。本実施形態では、処理ユニットとして、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋ、光走査装置２３、中間転写ユニット２８及び定着装置３０を含む。本体ハウジング１０の上面には排紙トレイ１１が備えられている。排紙トレイ１１に対向して、シート排出口１２が開口されている。本体ハウジング１０の側壁には、手差し給紙トレイ１３が開閉自在に取り付けられている。本体ハウジング１０の下部には、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット１４が、着脱自在に装着されている。

画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を、コンピューター等の外部機器から伝送された画像情報に基づき形成するもので、水平方向に所定の間隔でタンデムに配置されている。各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋは、静電潜像及びトナー像を担持する円筒体形状からなる感光体ドラム２１、感光体ドラム２１の周面を帯電させる帯電器２２、前記静電潜像に現像剤を付着させてトナー像を形成する現像装置２４、この現像装置２４に各色のトナーを供給するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナーコンテナ２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｂｋ、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を一次転写させる一次転写ローラー２６、及び感光体ドラム２１の周面の残留トナーを除去するクリーニング装置２７を含む。

光走査装置２３は、各色の感光体ドラム２１の周面上に静電潜像を形成する。本実施形態の光走査装置２３は、各色用に準備された複数の光源と、これら光源から発せられた光線を各色の感光体ドラム２１の周面に結像及び走査させる結像光学系とを含む。各色の結像光学系は互いに独立した光学系ではなく、一部の光学系が共用されている。この光走査装置２３については、後記で詳述する。

中間転写ユニット２８は、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を一次転写させる。中間転写ユニット２８は、各感光体ドラム２１の周面に接触しつつ周回する転写ベルト２８１と、転写ベルト２８１が架け渡される駆動ローラー２８２および従動ローラー２８３とを含む。転写ベルト２８１は、一次転写ローラー２６によって各感光体ドラム２１の周面に押し付けられている。各色の感光体ドラム２１上のトナー像は転写ベルト２８１上の同一箇所に重ね合わせて一次転写される。これにより、フルカラーのトナー像が転写ベルト２８１上に形成される。

駆動ローラー２８２に対向して、転写ベルト２８１を挟んで二次転写ニップ部Ｔを形成する二次転写ローラー２９が配置されている。転写ベルト２８１上のフルカラートナー像は、前記二次転写ニップ部Ｔにおいてシート上に二次転写される。シート上に転写されずに転写ベルト２８１の周面に残留したトナーは、従動ローラー２８３に対向して配置されたベルトクリーニング装置２８４によって回収される。

定着装置３０は、熱源が内蔵された定着ローラー３１と、定着ローラー３１と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラー３２とを含む。定着装置３０は、二次転写ニップ部Ｔにおいてトナー像が転写されたシートを、定着ニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧することで、トナーをシートに溶着させる定着処理を施す。定着処理が施されたシートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１に向けて排出される。

本体ハウジング１０の内部には、シートを搬送するためのシート搬送路が設けられている。シート搬送路は、本体ハウジング１０の下部付近から上部付近まで、二次転写ニップ部Ｔ及び定着装置３０を経由して、上下方向に延びるメイン搬送路Ｐ１を含む。メイン搬送路Ｐ１の下流端は、シート排出口１２に接続されている。両面印刷の際にシートを反転搬送する反転搬送路Ｐ２が、メイン搬送路Ｐ１の最下流端から上流端付近まで延設されている。また、手差しトレイ１３からメイン搬送路Ｐ１に至る手差しシート用搬送路Ｐ３が、給紙カセット１４の上方に配置されている。

給紙カセット１４は、シートの束を収容するシート収容部を備える。給紙カセット１４の右上付近には、シート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すピックアップローラー１５１と、そのシートをメイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出す給紙ローラー対１５２とが備えられている。手差しトレイ１３に載置されたシートも、手差しシート用搬送路Ｐ３を通して、メイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出される。メイン搬送路Ｐ１の二次転写ニップ部Ｔよりも上流側には、所定のタイミングでシートを転写ニップ部に送り出すレジストローラー対１５３が配置されている。

シートに片面印刷（画像形成）処理が行われる場合、給紙カセット１４又は手差しトレイ１３からシートがメイン搬送路Ｐ１に送り出され、該シートに二次転写ニップ部Ｔにおいてトナー像の転写処理が、定着装置３０において転写されたトナーをシートに定着させる定着処理が、各々施される。その後、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に排紙される。一方、シートに両面印刷処理が行われる場合、シートの片面に対して転写処理及び定着処理が施された後、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に一部が排紙される。その後、該シートはスイッチバック搬送され、反転搬送路Ｐ２を経て、メイン搬送路Ｐ１の上流端付近に戻される。しかる後、シートの他面に対して転写処理及び定着処理が施され、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に排紙される。

次に、本実施形態に係る光走査装置２３について、更に詳述する。図２は、光走査装置２３の副走査断面の構成を概略的に示す光路図、図３は、光走査装置２３の要部の斜視図である。光走査装置２３は、イエロー画像描画用のイエロー光線ＬＹ（第１光線）、シアン画像描画用のシアン光線ＬＣ（第２光線）、マゼンタ画像描画用のマゼンタ光線ＬＭ、及び、ブラック画像描画用のブラック光線ＬＢｋにて各々、イエロー用感光体ドラム２１Ｙ（第１被走査面、第１像担持体）、シアン用感光体ドラム２１Ｃ（第２被走査面、第２像担持体）、マゼンタ用感光体ドラム２１Ｍ及びブラック用感光体ドラム２１Ｂｋの周面を走査する。

光走査装置２３は、各色の走査光学系として、各色の光線の光路に各々配置される入射光学系と、４色で共用される一つのポリゴンミラー４、各色の光線用の走査レンズ６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂｋと、各色の光線を各ドラム２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｂｋの周面へ照射させる反射ミラー７１〜７８と、これらを収容するハウジング（図略）とを含む。本実施形態では、イエロー及びシアン用の走査光学系と、マゼンタ及びブラック用の走査光学系とが、ポリゴンミラー４を挟んで対向して配置されている。つまり、本実施形態の光走査装置２３は、１つのポリゴンミラー３３を、互いに対向して配置された２組の２色用走査光学系で共用する対向走査方式の装置である。図３では、この２組の２色用走査光学系のうちの一方の斜視図を示している。

図３には、イエロー用の入射光学系５Ｙ（第１入射光学系）とシアン用の入射光学系５Ｃ（第２入射光学系）とを示している。イエロー用の入射光学系５Ｙは、レーザーユニット５１Ｙ、コリメータレンズ５２Ｙ及びシリンドリカルレンズ５３Ｙを含む。レーザーユニット５１Ｙは、イエロー用感光体ドラム２１Ｙの周面に照射されるイエロー光線ＬＹ（レーザー光線）を発するレーザー素子（第１光源）を含む。コリメータレンズ５２Ｙは、レーザーユニット５１Ｙから発せられ拡散するイエロー光線ＬＹを平行光に変換する。シリンドリカルレンズ５３Ｙは、前記平行光を主走査方向に長い線状光に変換してポリゴンミラー４の偏向面４１に結像させる。

シアン用の入射光学系５Ｃは、シアン光線ＬＣを発するレーザー素子（第２光源）を含むレーザーユニット５１Ｃと、上記と同様な機能を果たすコリメータレンズ５２Ｃ及びシリンドリカルレンズ５３Ｃを含む。図３に示す通り、イエロー用の入射光学系５Ｙとシアン用の入射光学系５Ｃとは、ポリゴンミラー４（偏向面４１）に対して入射開角を互いに異ならせて配置されている。これにより、２つの入射光学系をハウジング内の同位置に配置せずとも良くなり、光学部品の配置の自由度を担保することができる。

すなわち、イエロー光線ＬＹがポリゴンミラー４の偏向面４１に入射する光軸と、当該偏向面４１から被走査面（感光体ドラム２１Ｙの周面）へ向かう光線の光軸とがなす角度は、第１入射開角θ１である。一方、シアン光線ＬＣが偏向面４１に入射する光軸と、当該偏向面４１から被走査面へ向かう光線の光軸とがなす角度は、第１入射開角θ１よりも大きい第２入射開角θ２である。本実施形態では、θ１＝７５度、θ２＝９０度に設定されている。なお、第１入射開角θ１は、当該光走査装置２３において基準となる入射開角であり、このθ１をもつイエローの走査光学系を優先して、光路、前記ハウジング、光学部品の配置などの設計が為されている。

図略のマゼンタ用の入射光学系及びブラック用の入射光学系の構成要素も、上記と同じである。本実施形態では、ブラック光線ＬＢｋがポリゴンミラー４の偏向面４１に対して第１入射開角θ１で入射され、マゼンタ光線ＬＭが偏向面４１に対して第２入射開角θ２で入射されるよう、各々の入射光学系の配置が定められている。

ポリゴンミラー４は、正六角形の各辺に沿って６つの偏向面４１が形成された多面鏡である。ポリゴンミラー４の中心位置には、回転軸４０が取り付けられている。回転軸４０には、図略のポリゴンモーターの出力軸が連結されている。ポリゴンミラー４は、前記ポリゴンモーターが回転駆動されることによって、回転軸４０の軸回りに回転しつつ、各入射光学系からから発せられたレーザー光線（光線ＬＹ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＢｋ）を反射（偏向）すると共に、該レーザー光線にて各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｂｋの周面を走査させる。

ポリゴンミラー４が備える６つの偏向面のうち、ある走査タイミングにおいて、一の偏向面４１にイエロー光線ＬＹとシアン光線ＬＣとが入射される。また、同じ走査タイミングにおいて、前記一の偏向面４１と対向する他の偏向面４１にマゼンタ光線ＬＭとブラック光線ＬＢｋとが入射される。図３に示すように、偏向面４１は、上段と下段との２つに分離している。ここでは、上段がイエロー光線ＬＹ用の偏向面４１Ｙ（ブラック光線ＬＢｋ用でもある）、下段がシアン光線ＬＣ用の偏向面４１Ｃ（マゼンタ光線ＬＭ用でもある）である。これは、偏向面４１の領域のうち、実際には光線の反射に用いられない中段部分を肉抜きして、ポリゴンミラー４の軽量化を図るための工夫である。勿論、偏向面４１は、肉抜き部分が存在しない、単純な平面としても良い。

走査レンズ６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂｋは、入射光線の角度と像高とが比例関係となる歪曲収差（ｆθ特性）を有するレンズであって、主走査方向に長尺のレンズである。これら走査レンズ６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂｋは、ポリゴンミラー４の偏向面４１によって反射された光線ＬＹ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＢｋを各々集光し、各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｂｋの周面に結像させる。本実施形態では、各光線ＬＹ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＢｋをドラム周面上に結像させる機能を有するレンズが、１枚の走査レンズのみである。

すなわち、図３ではイエローとシアンの走査光学系の一部を示しているが、ポリゴンミラー４とイエロー用感光体ドラム２１Ｙとの間の光路に配置される走査レンズは、１枚の走査レンズ６Ｙ（第１走査レンズ）のみであり、ポリゴンミラー４とシアン用感光体ドラム２１Ｃとの間の光路に配置される走査レンズは、１枚の走査レンズ６Ｃ（第２走査レンズ）のみである。イエロー光線ＬＹは、走査レンズ６Ｙによって感光体ドラム２１Ｙの周面に結像され、シアン光線ＬＣは、走査レンズ６Ｃによって感光体ドラム２１Ｃの周面に結像される。同様に、マゼンタ光線ＬＭは、走査レンズ６Ｍによって感光体ドラム２１Ｍの周面に結像され、ブラック光線ＬＢｋは、走査レンズ６Ｂｋによって感光体ドラム２１Ｂｋの周面に結像される。これにより、光走査装置２３の部品点数の削減、コンパクト化が図られている。

図３に示すように、シアン用の走査レンズ６Ｃとイエロー用の走査レンズ６Ｙは、副走査方向（上下方向）に重ね合わされるように配置されている。本実施形態では、走査レンズ６Ｙが上段に、走査レンズ６Ｃが下段に配置され、走査レンズ６Ｃの上面と走査レンズ６Ｙの下面とが接している。

図４は、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの配置を説明するための模式図である。図５（Ａ）は、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの配置を主走査断面で示す図、図５（Ｂ）は、前記配置を副走査断面で示す図である。走査レンズ６Ｍ、６Ｂｋについても同様であるので、図示及び説明を省く。これらの図に示す通り、イエロー用の走査レンズ６Ｙに対してシアン用の走査レンズ６Ｃは、主走査方向及び光軸方向にシフトして重ね合わされている。

走査レンズ６Ｙ、６Ｃの配置について、図４を参照して詳述する。図４は、ポリゴンミラー４の回転軸４０の軸方向に沿った当該ポリゴンミラー４の平面視において、ポリゴンミラー４の一つの偏向面４１を示している。さらに図４には、この偏向面４１上の特定の反射点Ｐ１、Ｐ２と、これらの反射点Ｐ１、Ｐ２がポリゴンミラー４の回転軸４０回りの回転（回転方向を矢印で示している）によって描く円軌跡Ａ１とが描かれている。反射点Ｐ１、Ｐ２は、偏向面４１が反射するイエロー光線ＬＹ及びシアン光線ＬＣが、それぞれ走査レンズ６Ｙ、６Ｃの光軸上の位置を通過するときの、偏向面４１における前記光線ＬＹ、ＬＣの反射点である。つまり、反射点Ｐ１、Ｐ２は、偏向面４１において光軸上を通過する光線が反射される基準となる位置であり、以下これを基準点Ｐ１、Ｐ２と言う。

図４には、円軌跡Ａ１を光軸の下流側へ所定距離だけシフトさせたオフセット曲線Ａ２を記載している。走査レンズ６Ｃは走査レンズ６Ｙに対して、円軌跡Ａ１のオフセット曲線Ａ２に沿うように、主走査方向及び光軸方向にシフトして下側に重ね合わされている。

具体的に説明する。イエロー用の入射光学系５Ｙ及び走査レンズ６Ｙは、イエロー光線ＬＹが偏向面４１の特定の位置に存在する基準点Ｐ１で反射されて走査レンズ６Ｙの光軸上の位置を通過するように、ポリゴンミラー４に対して配置されている（入射開角θ１＝７５度）。走査レンズ６Ｙは入射面６Ｙ１と出射面６Ｙ２とを備える。基準点Ｐ１で反射されたイエロー光線ＬＹは、入射面６Ｙ１の光軸上の位置である軸上点６ＹＡを通過する。この軸上点６ＹＡが、オフセット曲線Ａ２上に載るように、走査レンズ６Ｙが前記ハウジングに対して組み付けられる。換言すると、イエロー光線ＬＹの光路において、設計上で定まる長さのポリゴンミラー４と走査レンズ６Ｙとの間の光路Ｙｄの下流端に軸上点６ＹＡが位置合わせされる。そして、この軸上点６ＹＡに円軌跡Ａ１の反射点Ｐ１をシフトさせる態様で、オフセット曲線Ａ２が設定される。

シアン用の入射光学系５Ｃ及び走査レンズ６Ｃもまた、シアン光線ＬＣが偏向面４１の基準点Ｐ２で反射されて走査レンズ６Ｃの光軸上の位置を通過するように、ポリゴンミラー４に対して配置されている（入射開角θ２＝９０度）。入射開角が相違することに伴い、シアン光線ＬＣの光路におけるポリゴンミラー４と走査レンズ６Ｃとの間の光路Ｃｄは、前記イエローの光路Ｙｄに対して、ポリゴンミラー４の回転方向上流側にずれて設定されている。つまり、シアン光線ＬＣが基準点Ｐ２で反射された時点（ｔｃ）よりも所定の回転角だけ偏向面４１が回転方向下流側へ回転した時点（ｔｙ）で、イエロー光線ＬＹが基準点Ｐ１で反射される関係にある。なお、光路Ｙｄと光路Ｃｄとの長さは同一である。

走査レンズ６Ｃは入射面６Ｃ１と出射面６Ｃ２とを備える。基準点Ｐ２で反射されたシアン光線ＬＣは、入射面６Ｃ１の光軸上の位置である軸上点６ＣＡを通過する。この軸上点６ＣＡが光路Ｃｄの下流端に位置合わせされ、且つ、軸上点６ＣＡがオフセット曲線Ａ２上に載るように、走査レンズ６Ｃが前記ハウジングに対して組み付けられる。光路Ｙｄと光路Ｃｄとの長さが同一であるので、基準点Ｐ２の時点（ｔｃ）の位置と時点（ｔｙ）の位置との位置関係と、軸上点６ＹＡと軸上点６ＣＡとの位置関係とは一致することになる。

上記の通り、軸上点６ＹＡと軸上点６ＣＡとがオフセット曲線Ａ２上において異なる位置に存在する（シフトする）ように、走査レンズ６Ｙと走査レンズ６Ｃとが副走査方向に重ね合わされて配置されている。その結果、図５（Ａ）に示すように、走査レンズ６Ｙの光軸（レンズ中心）と走査レンズ６Ｃの光軸（レンズ中心）とは、互いに主走査方向の位置が距離ｄ１だけ異なることになる。また、図５（Ｂ）に示すように、走査レンズ６Ｙに対して走査レンズ６Ｃは、光軸方向の上流側に距離ｄ２だけズレて配置されることになる。このような走査レンズの配置を採用することで、被走査面における像面湾曲を抑制することができる。

なお、走査レンズ６Ｃの軸上点６ＣＡは、上述の通りオフセット曲線Ａ２上に載るものであることが望ましいが、所望の光学特性を達成できる限りにおいて、オフセット曲線Ａ２に対して若干のずれが存在していても良い。例えば、軸上点６ＣＡの配置位置がオフセット曲線Ａ２に対して、設計公差に相当する程度分だけ主走査方向又は光軸方向にずれていても良い。

続いて、互いに入射開角が異なるイエロー光線ＬＹ及びシアン光線ＬＣの、各々の被走査面における走査可能領域について説明する。図６（Ａ）は、入射開角が小さいイエロー光線ＬＹの偏向面４１での反射状況を示す図である。ここでは、理解を容易とするため、イエロー光線ＬＹを、一定径を持つビームとして描いている。図６（Ｂ）は、イエロー光線ＬＹが被走査面（感光体ドラム２１Ｙ）に作るビームスポットＳ１を示す図である。

イエロー光線ＬＹの入射開角θ１は７５度であるので、イエロー光線ＬＹは偏向面４１に対して比較的垂直に近い角度で入射する。つまり、斜入射の成分が比較的少ない。このことから、イエロー光線ＬＹが感光体ドラム２１Ｙに作るビームスポットＳ１は、比較的円に近い楕円のビームスポットとなる。

図７（Ａ）は、入射開角が大きいシアン光線ＬＣの偏向面４１での反射状況を示す図、図７（Ｂ）は、シアン光線ＬＣが被走査面（感光体ドラム２１Ｃ）に作るビームスポットＳ２を示す図である。シアン光線ＬＣの入射開角θ２は９０度であるので、シアン光線ＬＣは偏向面４１の法線に対して大きく傾いた角度で、当該偏向面４１へ入射する。つまり、斜入射の成分がイエロー光線ＬＹよりも多い。従って、シアン光線ＬＣが感光体ドラム２１Ｃに作るビームスポットＳ２は、イエロー光線ＬＹのビームスポットＳ１よりも長軸が長い楕円のビームスポットとなる。

図８は、イエロー光線ＬＹによる感光体ドラム２１Ｙの走査状況を示す、主走査断面の模式図である。図８では、走査レンズ６Ｙの光軸上（像高＝０）を基準としてマイナス（−）像高（第１像高）とプラス（＋）像高（第２像高）とに区分している。なお、走査レンズ６Ｙは省いている。イエロー用の入射光学系５Ｙは、ポリゴンミラー４に対して斜入射の光学系であって、マイナス像高側に配置されている。次述のシアン用の入射光学系５Ｃも同じである。

イエロー光線ＬＹが一つの偏向面４１に入射を開始した直後の時刻ｔ１１において、イエロー光線ＬＹは偏向面４１（ｔ１１）で反射され、反射されたイエロー光線ＬＹ（ｔ１１）は、図中に点線で示すように、マイナス像高の端部を照射する。時刻ｔ１１からポリゴンミラー４の回転軸４０回りの回転が進行した時刻ｔ２１に至ると、イエロー光線ＬＹは偏向面４１（ｔ２１）における上述の基準点Ｐ１で反射される。反射されたイエロー光線ＬＹ（ｔ２１）は、図中に実線で示すように、光軸に沿って走査レンズ６Ｙを通過し、像高＝０の位置を照射する。時刻ｔ２１からさらにポリゴンミラー４の回転が進行した時刻ｔ３に至ると、イエロー光線ＬＹは偏向面４１（ｔ３１）で反射される。時刻ｔ３１は、当該一つの偏向面４１に対するイエロー光線ＬＹの入射が終了する直前のタイミングである。反射されたイエロー光線ＬＹ（ｔ３１）は、図中に一点鎖線で示すように、プラス像高の端部を照射する。

時刻ｔ１１のイエロー光線ＬＹ（ｔ１１）から、時刻ｔ３１のイエロー光線ＬＹ（ｔ３１）までに照射される感光体ドラム２１Ｙ上の領域が、イエロー光線ＬＹによって走査が可能な走査可能領域ＨＬＹ（第１走査可能領域）である。図１０に、この走査可能領域ＨＬＹを模式的に示している。既述の通り、イエロー光線ＬＹのための走査光学系は、本光走査装置２３において基準となる入射開角θ１を持つ走査光学系である。このため、イエロー光線ＬＹの照射点ＹＡ（イエロー光線ＬＹ（ｔ２１）による照射点）と、走査可能領域ＨＬＹの中心ＹＢとは一致している。すなわち、イエロー用の入射光学系５Ｙ、走査レンズ６Ｙ及び感光体ドラム２１Ｙは、イエロー光線ＬＹによる走査可能領域ＨＬＹの中心と、イエロー光線ＬＹが走査レンズ６Ｙの光軸を通過したときの照射点とが一致するように配置されている。従って、走査可能領域ＨＬＹにおいては、マイナス像高の走査可能領域−ＨＬＹと、プラス像高の走査可能領域＋ＨＬＹとの主走査方向の長さは同一である。

図９は、シアン光線ＬＣによる感光体ドラム２１Ｃの走査状況を示す、主走査断面の模式図である。シアン光線ＬＣが一つの偏向面４１に入射を開始した直後の時刻ｔ１２において、シアン光線ＬＣは偏向面４１（ｔ１２）で反射され、反射されたシアン光線ＬＣ（ｔ１２）は、図中に点線で示すように、マイナス像高の端部を照射する。ここでは、シアン光線ＬＣ（ｔ１２）の方が、イエロー光線ＬＹ（ｔ１２）よりもマイナス像高端部の高さが高い。これは、走査レンズ６Ｃを走査レンズ６Ｙに対して主走査方向にズラして配置していることに起因する。

時刻ｔ１２からポリゴンミラー４の回転が進行した時刻ｔ２２に至ると、シアン光線ＬＣは偏向面４１（ｔ２２）における上述の基準点Ｐ２で反射される。反射されたシアン光線ＬＣ（ｔ２２）は、図中に実線で示すように、光軸に沿って走査レンズ６Ｃを通過し、像高＝０の位置を照射する。時刻ｔ２２からさらにポリゴンミラー４の回転が進行した時刻ｔ３２に至ると、シアン光線ＬＣは偏向面４１（ｔ３２）で反射される。反射されたシアン光線ＬＣ（ｔ３２）は、図中に一点鎖線で示すように、プラス像高の端部を照射する。このプラス像高側の端部では、逆にシアン光線ＬＣ（ｔ３２）の方が、イエロー光線ＬＹ（ｔ３１）よりも像高の高さが低くなる。

時刻ｔ１２のシアン光線ＬＣ（ｔ１２）から、時刻ｔ３２のシアン光線ＬＣ（ｔ３２）までに照射される感光体ドラム２１Ｃ上の領域が、シアン光線ＬＣによって走査が可能な走査可能領域ＨＬＣ（第２走査可能領域）である。シアン光線ＬＣのための走査光学系は、基準となる入射開角θ１よりも大きい入射開角θ２を持つ走査光学系であり、走査レンズ６Ｃは、基準位置に配置される走査レンズ６Ｙに対してシフトして配置されている。

このため、図１０に示すように、シアン光線ＬＣが走査レンズ６Ｃの光軸を通過したときの照射点ＣＡ（シアン光線ＬＣ（ｔ２２）による照射点）と、走査可能領域ＨＬＣの中心ＣＢとは一致しない。すなわち、シアン用の入射光学系５Ｃ、走査レンズ６Ｃ及び感光体ドラム２１Ｃは、シアン光線ＬＣによる走査可能領域ＨＬＣの中心ＣＢと、シアン光線ＬＣの照射点ＣＡとが異なるように、つまり、ある距離を持つように配置されている。本実施形態では、走査可能領域ＨＬＣについては、マイナス像高の走査可能領域−ＨＬＣの長さの方が、プラス像高の走査可能領域＋ＨＬＣの長さよりも長い関係にある。

さらに、シアンの走査可能領域ＨＬＣとイエローの走査可能領域ＨＬＹとでは、その全長が異なっている。図６及び図７で説明した通り、入射開角が大きいことに起因して、シアン光線ＬＣのビームスポットＳ２は、斜入射の成分がイエロー光線ＬＹのビームスポットＳ１よりも多い。このため、シアン光線ＬＣについては、偏向面４１のエッジ部分等においてケラレが発生し易い。このケラレによって、シアンの走査可能領域ＨＬＣの主走査方向の長さは、イエローの走査可能領域ＨＬＹよりも短くなる。

フルカラーの画像（合成画像）は、ＹＣＭＢｋの４色の画像が重ね合わせられることによって形成される。図１０に示すイエローとシアンとの関係で言えば、イエロー用感光体ドラム２１Ｙにイエロー光線ＬＹによって描かれる潜像に基づくイエロー画像と、シアン用感光体ドラム２１Ｃにシアン光線ＬＣによって描かれる潜像に基づくシアン画像とが重ね合わせられて一のフルカラーの合成画像が形成される。従って、前記合成画像を形成する範囲は、イエローの走査可能領域ＨＬＹとシアンの走査可能領域ＨＬＣとが重複する範囲に設定せねばならない。図１０の例では、前記合成画像の形成範囲は、走査可能領域ＨＬＹのマイナス像高の端部Ｒ１と、走査可能領域ＨＬＣのプラス像高の端部Ｒ２との間に設定する必要がある。

走査レンズが比較的大きく、走査可能領域のマージンが多い場合は、上記の端部Ｒ１〜端部Ｒ２の間で適宜合成画像の形成範囲を設定することができる。しかしながら、走査レンズが比較的小さく、走査可能領域のマージンが少ない場合は、合成画像の形成範囲は自ずと制限される。この場合、シアンの走査可能領域ＨＬＣとイエローの走査可能領域ＨＬＹとの長さの相違が無視できなくなる。

一般に、光学系の光学性能は光軸を中心として対称性をもつ。このため、通常は走査光学系の光軸と、形成する画像の中心とが一致するように光学部品が配置させる。また、本実施形態のように、イエロー光線ＬＹとシアン光線ＬＣとの２つの光路をもつ走査光学系が存在する場合、両光路のバランスを取ることを考慮して、両光線によって形成される合成画像の中心を、イエロー光線ＬＹの光軸上の照射点ＹＡとシアン光線ＬＣの光軸上の照射点ＣＡとの中間に配置することが、常識論として考えられる。しかしながら、本実施形態では、上記のシアンの走査可能領域ＨＬＣとイエローの走査可能領域ＨＬＹとの長さの相違に鑑みて、そのような配置とは異なる配置を採用している。

図１１は、入射開角が異なるイエロー光線ＬＹ及びシアン光線ＬＣの各々の走査可能領域ＨＬＹ、ＨＬＣと、前記合成画像の画像中心ＩＭとの関係を示す図である。図示の通り、合成画像の主走査方向の画像中心ＩＭに対して、シアン光線ＬＣ（第２光線）の光軸上の照射点ＣＡの方がイエロー光線ＬＹ（第１光線）の光軸上の照射点ＹＡよりも近い位置に配置されている。しかも、画像中心ＩＭは、照射点ＣＡと照射点ＹＡの間ではなく、シアンの走査可能領域ＨＬＣのうち、マイナス像高（第１像高）の走査可能領域−ＨＬＣに配置されている。

このような配置を採用することで、合成画像の画像形成領域（主走査方向の画像幅）を可及的に大きく確保することができる。すなわち、走査可能領域の長さが比較的長いマイナス像高の走査可能領域−ＨＬＣを有効に活用し、前記合成画像の画像形成領域を設定することが可能となる。つまり、前記合成画像のマイナス像高側については、イエローのマイナス像高の走査可能領域−ＨＬＹをフルに活用することができ、プラス像高側については、シアンのプラス像高の走査可能領域＋ＨＬＣをフルに活用するのであるが、画像中心ＩＭが照射点ＣＡよりもマイナス像高側に配置されることで、走査可能領域＋ＨＬＣの主走査方向幅の短さを補うことができる。従って、走査可能領域設定のためのマージンが少ない１枚レンズ構成であって、小型の走査レンズを採用した場合でも、前記合成画像の画像形成領域を確保することができる。

＜実施例＞
次に、上記実施形態に係る光走査装置２３の要件を満たす走査光学系の一例を示す。ここでは、シアン用の走査光学系とイエロー用の走査光学系との組合せについて示す。マゼンタ用の走査光学系とブラック用の走査光学系との組合せについても、これと同じである。ここに示す走査光学系の構成は、図２、図３に示したように、入射光学系５Ｙ、５Ｃ、１つのポリゴンミラー４、走査レンズ６Ｙ、６Ｃを含む。

ポリゴンミラー４は、面数＝６の正六面体ミラーであって、前記正六面体の内接円の直径＝３０ｍｍのものを用いた。ポリゴンミラー４と走査レンズ６Ｙ、６Ｃの各入射面との光軸上の距離＝２３．７ｍｍ、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの各出射面と感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｃの周面（被走査面）との光軸上の距離＝１２０ｍｍとした。

表１に、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの入射面及び出射面の面形状を示す。この面形状は、次の数式で定義している。

上記と同様に、イエロー光線ＬＹの入射開角θ１＝７５度、シアン光線ＬＣの入射開角＝９０度とした。図１１を参照して、イエロー光線ＬＹによる走査可能領域ＨＬＹは、マイナス像高の走査可能領域−ＨＬＹ＝１１３ｍｍ、プラス像高の走査可能領域＋ＨＬＹ＝１１３ｍｍの合計で、走査可能領域ＨＬＹ＝２２６ｍｍである。一方、シアン光線ＬＣによる走査可能領域ＨＬＣは、マイナス像高の走査可能領域−ＨＬＣ＝１１８ｍｍ、プラス像高の走査可能領域＋ＨＬＣ＝１０４ｍｍの合計で、走査可能領域ＨＬＣ＝２２２ｍｍである。

走査レンズ６Ｙ、６Ｃの配置に関し、イエローの光軸上の照射点ＹＡの位置とシアンの光軸上の照射点ＣＡの位置との主走査方向におけるシフト長さｆ１＝１．４ｍｍである。このシフト長さｆ１は、図５（Ａ）に示した距離ｄ１に相当する。なお、走査レンズ６Ｃの、走査レンズ６Ｙに対するシフト長さを示す距離ｄ２は、本実施例では０．５ｍｍである。イエローの走査可能領域ＨＬＹとシアンの走査可能領域ＨＬＣとの、プラス像高側の端部におけるシフト長さｆ２＝９．０ｍｍ、マイナス像高側の端部におけるシフト長さｆ３＝５．０ｍｍである。

画像中心ＩＭは、シアンの走査可能領域ＨＬＣの中心ＣＢの位置と、シアンの照射点ＣＡの位置との間に設定した。すなわち、走査可能領域ＨＬＣの主走査方向幅は２２２ｍｍであるので、その中心ＣＢは、そのプラス・マイナス像高の端部から１１１ｍｍの点に位置している。一方、照射点ＣＡは、上述の通り、プラス像高の端部から１０４ｍｍ、マイナス像高の端部から１１８ｍｍの点に位置している。画像中心ＩＭは、このような中心ＣＢと照射点ＣＡとの間、具体的には照射点ＣＡから４．６ｍｍだけマイナス像高側へシフトした位置に設定した。これにより、前記合成画像のプラス像高側については、１０４ｍｍ＋４．６ｍｍ＝１０８．６ｍｍの画像領域を確保可能となる。また、前記合成画像のマイナス像高側については、１１８ｍｍ−５．０ｍｍ−４．６ｍｍ＝１０８．４ｍｍの画像領域を確保可能となる。従って、前記合成画像の画像形成領域を効率良く確保することができた。

以上説明した本実施形態に係る光走査装置２３によれば、入射開角を異ならせてポリゴンミラー４の一つの偏向面に二つの光線を入射させる構成を備える光走査装置２３において、これら光線の被走査面上における走査可能領域が異なっていても、前記二つの光線によって形成される重ね合わせ合成画像の形成領域を十分に確保することができる。

なお、上記実施形態は一例であり、本発明は様々な変形実施形態を取ることができる。例えば、上記実施形態では、合成画像の画像中心ＩＭが、シアンのマイナス像高の走査可能領域−ＨＬＣであって、シアン光線ＬＣの照射点ＣＡの方がイエロー光線ＬＹの照射点ＹＡよりも近い位置に配置されている例を示した。これは一例であり、例えば、照射点ＣＡと画像中心ＩＭとが一致するように配置しても良い。また、画像中心ＩＭが、照射点ＣＡにより近い限り、シアンのプラス像高の走査可能領域＋ＨＬＣに位置していても良い。

１ 画像形成装置
２１ 感光体ドラム
２１Ｙ イエロー用感光体ドラム（第１被走査面、第１像担持体）
２１Ｃ シアン用感光体ドラム（第２被走査面、第２像担持体）
２３ 光走査装置
４ ポリゴンミラー
４０ 回転軸
４１ 偏向面
５Ｙ、５Ｃ 第１、第２入射光学系
５１Ｙ、５１Ｃ レーザーユニット（光源）
６Ｙ、６Ｃ 第１、第２走査レンズ
θ１、θ２ 第１、第２入射開角
ＬＹ イエロー光線（第１光線）
ＬＣ シアン光線（第２光線）
ＨＬＹ イエロー光線の走査可能領域（第１走査可能領域）
ＨＬＣ シアン光線の走査可能領域（第２走査可能領域）

Claims (4)

1. 第１被走査面に描かれる潜像に基づく第１画像と、第２被走査面に描かれる潜像に基づく第２画像との重ね合わせにより一の合成画像を形成する画像形成装置に搭載される光走査装置であって、
   前記第１画像の潜像を描く第１光線を発する第１光源及び前記第２画像の潜像を描く第２光線を発する第２光源と、
   回転軸と、前記第１光線と前記第２光線とが同じタイミングで入射され得る偏向面とを備え、前記回転軸回りに回転しつつ、前記第１光線及び前記第２光線を反射するポリゴンミラーと、
   前記偏向面に対して、基準となる第１入射開角をもって前記第１光線を入射させる第１入射光学系と、
   前記偏向面に対して前記第１入射開角よりも大きい第２入射開角をもって前記第２光線を入射させる第２入射光学系と、
   光路上において前記ポリゴンミラーと前記第１被走査面との間に配置され、前記第１光線を前記第１被走査面上に結像させる第１走査レンズと、
   光路上において前記ポリゴンミラーと前記第２被走査面との間に配置され、前記第２光線を前記第２被走査面上に結像させる第２走査レンズと、を備え、
   前記第１走査レンズと前記第２走査レンズとは、互いにレンズ中心の主走査方向の位置が異なるように、副走査方向に重ね合わされて配置され、
   前記第１入射光学系、前記第１走査レンズ及び前記第１被走査面は、前記第１光線により前記第１被走査面を走査可能な第１走査可能領域の中心と、前記第１走査レンズの光軸とが一致するように配置され、
   前記第２入射光学系、前記第２走査レンズ及び前記第２被走査面は、前記第２光線により前記第２被走査面を走査可能な第２走査可能領域の中心と、前記第２走査レンズの光軸とが異なるように配置され、さらに、
   前記合成画像の主走査方向の中心に対して、前記第２走査レンズの光軸の方が前記第１走査レンズの光軸よりも近い位置に配置されている、光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   主走査断面において、走査範囲について前記第１走査レンズ及び前記第２走査レンズの各々の光軸上を基準として第１像高と第２像高とに区分するとき、前記第１及び第２入射光学系は前記第１像高側に配置され、
   前記第１走査可能領域については、前記第１像高の走査可能領域と前記第２像高の走査可能領域との長さは同一である一方、
   前記第２走査可能領域については、前記第１像高の走査可能領域の長さの方が前記第２像高の走査可能領域の長さよりも長く、
   前記合成画像の主走査方向の中心は、前記第２走査可能領域の前記第１像高の領域に配置されている、光走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   光路上において、前記ポリゴンミラーと第１被走査面との間に配置される走査レンズは前記第１走査レンズのみであり、前記ポリゴンミラーと第２被走査面との間に配置される走査レンズは前記第２走査レンズのみである、光走査装置。
4. 静電潜像を担持する第１像担持体及び第２像担持体と、
   前記第１像担持体及び第２像担持体の周面を各々前記第１被走査面及び前記第２被走査面として前記第１光線及び第２光線を照射する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光走査装置と、
   を備える画像形成装置。

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