(57)【要約】【課題】  往復走査いずれの区間でも効率的に画像書込みを行い、しかも記憶装置（ＲＡＭ）を複数色で共通使用することで、その記憶容量を減らし、画像形成装置のコストを下げる。【解決手段】  光源ユニット１０７からの光ビームを偏向して主走査方向に往復走査する振動ミラー１０６と、走査レンズ１２０、１２２、１２３と反射鏡１２６〜１３１などからなる結像光学系とを備えて、振動ミラー１０６の走査方向と直交する副走査方向へ前記光ビームの光路を切り替える手段を、振動ミラー１０６もしくは前記結像光学系に持たせることによって、往路走査と復路走査で感光体１０１〜１０４の異なる被走査面を走査を可能にし、複数色で画像記憶装置を共同使用することができ、記憶装置の容量を減らすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記光源から光ビームを偏向して主走査方向に往復走査する光偏向器と、
前記光偏向器により偏向された前記光ビームを対応する被走査面へ導光して結像する結像光学系と、を備える光走査装置であって、
前記光偏向器の走査方向と直交する副走査方向へ前記光ビームを切り替える光路切替手段と、
画像データを一時的に記憶しておく画像記憶部と、
前記往路走査と復路走査で、前記画像記憶部からの画像データ読み出し、書き込みタイミングを交互に指示する画像記憶部制御手段を有する画像書込制御部とを備え、
前記光路切替手段が行う前記副走査方向への前記光ビームの光路切り替えにより、往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光走査装置において、
前記光偏向器が前記光路切替手段を備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載された光走査装置において、
前記結像光学系が前記光路切替手段を備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１に記載された光走査装置において、
前記往路走査と復路走査で異なる色の光ビームで感光体を走査することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１に記載された光走査装置において、
前記往路走査と復路走査で同じ色の光ビームで感光体を走査することを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載された光走査装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置において、より高解像度な画像と高速プリントを実現するために、シリコンマイクロマシニングを利用した高回転速度に対応した光偏向器の開発が進められている。
例えば、特許文献１には、シリコン基板を用いて振動ミラーとそれを軸支するねじり梁とを一体的に形成した共振構造の往復振動を行う振動ミラーを、光偏向器に用いる「ねじり振動子およびその応用素子」なる名称の発明が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、往復振動を行う振動ミラーを偏向手段を用いて走査を行うと、被走査面である感光体は走査方向と直交する方向（副走査方向）に移動するため、走査開始側から走査終端にかけて走査線が傾き、往路走査に続いて復路走査でも感光体への記録を行うと、往復の走査線の軌跡はジグザグとなり、画像書込の密度にムラが出て、画像品質の劣化につながる恐れがある。
そのため、従来、振動ミラーの往復走査のうち、いずれか一方の区間（往路走査あるいは復路走査）にのみ画像書込みを行う方法が採用されている。
【０００４】
そこで、走査線のジグザグをなくし、往復走査による画像書込みを実現するために、光源ユニットからの光ビームの光路を副走査方向へ切り替える光路切替手段を有し、該光路切替手段による副走査方向への切り替えにより、往路走査において被走査面である感光体面上を走査し、復路走査においては異なる被走査面となる感光体面上の走査を行う光走査装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載された光走査装置では、同一の光源からの光ビームを偏向して往路走査と復路走査で異なる被走査面を走査するため、往復走査いずれの区間でも画像を書き込む効率的な画像形成は可能であるものの、画像データの一時記憶部ＲＡＭ（Random Access Memory）からのリード（読み出し）、およびＲＡＭへのライト（書き込み）のタイミングについてはとくに考慮されていない。この場合、リードとライトが同時になされるのが通常であるため各色（各走査面）で別々に上記ＲＡＭが必要となる。そのため色ごとに記憶領域が必要となるため大きな記憶容量が必要となり装置のコストが上がるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の問題に鑑みて為されたものであって、その目的は、往復走査いずれの区間でも画像書込みを行って効率的な画像形成を可能にしつつ、しかも、画像を記憶する記憶装置を複数色で共通使用できるようにすることで、記憶容量を減らし、画像形成装置の画像書込み制御部および光走査装置のコストを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の光源と、前記光源から光ビームを偏向して主走査方向に往復走査する光偏向器と、前記光偏光器により偏向された前記光ビームを対応する被走査面へ導光して結像する結像光学系と、を備える光走査装置であって、前記光偏向器の走査方向と直交する副走査方向へ前記光ビームを切り替える光路切替手段と、画像データを一時的に記憶しておく画像記憶部と、前記往路走査と復路走査で、前記画像記憶部からの画像データ読み出し、書き込みタイミングを交互に指示する画像記憶部制御手段を有する画像書込制御部とを備え、前記光路切替手段が行う前記副走査方向への前記光ビームの光路切り替えにより、往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することを特徴とする光走査装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光路切替手段を用いて、往路走査と復路走査で異なる被走査面を走査することができるため、２色の走査タイミングが重なることがないので、従来のように各色別に一時記憶手段を設ける必要が無く記憶手段を共通に使用できる。そのため、記憶手段の設置点数を減し、コストダウンすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光偏向器の振動ミラーが光路を兼ねる場合の振動ミラーを使用した光走査装置の構成を示す斜視図である。
【図２】結像光学系に光路切替手段を持たせた場合の光走査装置の構成を示す図である。
【図３】結像光学系に光路切替手段を持たせた場合の光走査装置の結像光学系の構成の一部を示す平面図である。
【図４】本発明の光走査装置を備えた画像形成装置の機能ブロック図である。
【図５】振動ミラーの主走査方向における角度変位を時間軸で示した図である。
【図６】往路走査と復路走査で異なる色を走査する様子を説明するタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明の各実施形態において、光偏向器として共振現象を利用した振動ミラーを用いている。
【００１１】
第一の実施形態
図１は、光偏向器が光路切替手段を兼ねる場合の振動ミラーを使用した光走査装置の構成を示す斜視図である。図１において、光走査装置１０は、光源ユニット１０７から出射した光ビームが、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ１１３で副走査方向にのみ各光ビームが絞られ、振動ミラー１０６上で主走査方向に長い線像を形成する。振動ミラー１０６に入射した各光ビームは振動ミラー１０６で偏向走査され、それ以降の結像光学系である走査レンズ（振動ミラー側）１２０、走査レンズ（被走査面側）１２２及び１２３、そして反射鏡（折り返しミラー）１２６〜１３１を通過することで、各被走査面である感光体（ドラム）１０１及び１０２の表面上にて図中矢印の方向に結像走査される。感光体ドラム１０３及び１０４への結像走査も同様である。
【００１２】
図１に示す矢印のとおり、本実施形態における異なる感光体１０１及び１０２の表面上での結像走査の方向が互いに逆方向となっているのは、振動ミラー１０６の往路走査と復路走査とでそれぞれ感光体１０１、感光体１０２を結像走査していることを示している。これにより、振動ミラー１０６の往復走査のうちいずれか一方の区間でしか感光体表面を結像走査していなかった従来の非効率的な画像書込方法に比べて、効率的な画像書込が可能となる。
【００１３】
ここで、往路走査と復路走査とで異なる感光体を結像走査するためには、光路を切り替える手段が必要となる。例えば、光源ユニット１０７と振動ミラー１０６との間に、液晶偏光素子を光路切替手段として配備してもよい。この場合、素子に印加される電圧等によって素子の状態が変化し、前記素子を光ビームが通過することにより屈折角が変わり、前記素子後の光路を切り替えることができる。
【００１４】
本実施形態においては、光偏向器である振動ミラー１０６に光路切替手段の機能を持たせている。即ち、振動ミラー１０６は、外枠に前述の回転軸（ねじり梁）と垂直な方向であるもう１軸の回転軸を有しており、振動ミラー１０６は２軸で角度を変えられ、往路走査と復路走査とで光路を切り替え、異なる被走査面を結像走査できる構成となっている。このような構成にすることにより、本実施形態における副走査方向への光路切替を行うのに、特別な光路切替素子を要することなく、部品点数を増やさないことによって、コストの増大を防ぎ、光学性能の劣化のリスクを減少している。
【００１５】
第二の実施形態
次に、光路切替手段を結像光学系に持たせた場合の光走査装置について説明する。なお、本実施形態では４つの光源と１つの振動ミラーを備えた場合の光走査装置を一例とし、便利上、第一の実施形態の光走査装置と同じ部分にも、独自の符号を付けている。
【００１６】
図２は、本実施形態の光走査装置の構成を示す図である。また、図３は、その光走査装置の結像光学系の構成の一部を示す平面図である。なお、本実施形態の光走査装置１０は、偏向手段としての振動ミラー５を共通として、図３における振動ミラー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２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。
【００１７】
図２及び図３に示す光走査装置１０は、半導体レーザ光源１（１ａ、１ｂ）、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、回転多面鏡である振動ミラー５、ｆ・θレンズ６（エフ・シータ・レンズ）、光束の偏光成分を分離できる偏光ビームスプリッタ７（第１のビーム分離手段）、１／４波長板８、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するダイクロイックミラー９（第２のビーム分離手段）、反射鏡１１、結像レンズ１４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。
【００１８】
本実施形態の光走査装置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光源を４つ備えている。それらは振動ミラー５の片側に２つずつ配置されており、図３ではその一方側を、半導体レーザ光源１ａ，１ｂとして示している。即ち、本実施形態の光操作装置１０は、振動ミラー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、振動ミラー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光源１ｃ，１ｄ（図示せず）が配置されている。
【００１９】
本実施形態の光走査装置では、半導体レーザ光源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、半導体レーザ光源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。
【００２０】
振動ミラー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、図３に示される左側部分についてのみ説明するが、図２において振動ミラー５の右側に示される、半導体レーザ光源１ｃ，１ｄで走査を行う部分も同様である。
【００２１】
２つの異なる光源である半導体レーザ光源１ａ，１ｂから出射された光ビームは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３ａ，３ｂ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振動ミラー５で反射され、ｆ・θレンズ６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。なお、コリメートレンズ２及びシリンドリカルレンズ４は、各光源ごとに配置されるが、それらは全く同一なものであるため、符号にａ，ｂを付して区別していない。また、半導体レーザ光源１ａ，１ｂ及びアパーチャ３ａ，３ｂはそれぞれに異なる部分があるので、符号にａ，ｂを付して区別している。
【００２２】
ｆ・θレンズ６を出て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偏光方向がπ／４だけ回転した光ビームとなった状態で、結像レンズ１４を経て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方のビームは透過、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。
【００２３】
ところで、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、結像レンズ１４を通って副走査方向に絞られながら感光体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。つまり、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、結像レンズ１４を通って副走査方向に絞られながら感光体１０１ｂの被走査面に照射される。このようにして、半導体レーザ光源１ａ，１ｂから出射された光ビームは、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。
【００２４】
なお、本実施形態では、半導体レーザ光源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。
【００２５】
振動ミラー５の右側部分（図３の下側部分）でも、同様にして、半導体レーザ光源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。
【００２６】
本実施形態では、光源である各半導体レーザ光源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、本実施形態では、各光ビームの感光体面への入射角度（図２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、振動ミラー５による走査平面と、複数の感光体ドラム（本実施形態では感光体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。
【００２７】
ところで、既に述べたように、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ことが前提である。この場合、反射と透過との境は、付加する多層膜により異なるが、例えば波長７５０ｎｍ近辺が境界になっているダイクロイックミラーを好適に用いることができる。その場合、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。したがって、波長７５０ｎｍ近辺が境界とな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７８０ｎｍ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光源と波長約７８０ｎｍの赤外光を出射する半導体レーザ光源を、半導体レーザ光源１ａ，１ｂとして用いる）。半導体レーザ光源１ｃ，１ｄも同様である。
【００２８】
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。
【００２９】
以下、上記第一の実施形態及び第二の実施形態の光走査装置を備えた画像形成装置における画像の書込みについて説明する。
図４は、本発明の光走査装置を備えた画像形成装置の機能ブロック図である。図４において、画像処理部４０１は、前段のスキャナ部・プリンタドライバ部４０２から展開された入力画像データに基づき、各種の画像処理を施した画像データを蓄積し、書込制御部４０３へ順次画像を転送する。
【００３０】
書込制御部４０３内の書込画像展開部４０４は、前段の画像処理部４０１から転送されてきた画像データに、更なる画像処理を加え、かつ上記画像データをレーザダイオード４０８を点灯又は消灯させるための書込画素クロックに同期させた画像データに速度変換する。画像メモリ部のＲＡＭ４０５はこれらの画像データを一時的に記憶する。
【００３１】
書込画素クロックに同期された画像データは、画像データ信号としてＬＤ（レーザダイオード）ドライバ４０６へ送られ、光走査装置１０のレーザダイオード４０８を駆動する。ＬＤから出射されたレーザ光は光偏向器である振動ミラー４０９で偏向、光路切替手段４１０で異なる被走査面を走査可能となる。
ここで、光路切替手段４１０は、前記第一の実施形態のようにその機能を振動ミラー４０９（図１の振動ミラー１０６）に持たせても、前記第二の実施形態のように結像光学系４１１に持たせても、また、独立でその機能を持つ手段があってもよい。
【００３２】
振動ミラー４０９で偏向された光ビームの一部は同期検知板４１２に入射し、同期信号として書込制御部４０３内の同期信号制御部４１３へ入力され、これが画像データの読み出し（リード）又は書き込み（ライト）タイミング制御に使用される。
また、振動ミラー４０９を制御するための信号（クロックなど）は書込制御部４０３で生成されることが一般的であるが、その限りではない。
本発明では光偏向器の一例として振動ミラーを挙げたが、往復走査することができるものであれば、振動ミラーに限定するものではない。
【００３３】
図５は、振動ミラーの主走査方向における角度変位を時間軸で示した図である。図５Ａが往路走査、図５Ｂが復路走査を示しているが、逆でもよい。
振動ミラーは共振現象を用いているため、その角度変化は図５に示すように正弦波的なカーブを描く。そして、画像書き込みに用いられるのは図中の矢印の範囲である。これは、この範囲内では角度変化が略線形的であるため直線で近似でき、良好なリニアリティで走査できるためである。図５の例では、図５Ａの往路走査ではＭ（マゼンタ）をまた、図５Ｂの復路走査ではＣ（シアン）の走査を行っている。
ここで、センサの名称は、説明のため、往路走査の主走査先端側を先端同期検知センサ、主走査後端側を後端同期検知センサと呼び、それぞれ、図中の矢印の始点及び終点において図示のような矩形波を出力する。
なお、振動ミラーは、矢印有効画像書込領域以外でも走査を行っており、この間に例えば、同期検知や光量調整などを行う。
【００３４】
図６は、図５Ａ，Ｂに示す往路走査と復路走査を説明するタイミング図である。
先端同期検知センサからの出力をDETP_N、後端同期検知センサからの出力をEDETP_Nとし、図５Ａ及び図５Ｂの往路走査、復路走査を一つの正弦波上で示すと図６に示すようになる。ここでは便宜上、往路走査でＭ（マゼンタ）色を走査し、復路走査でＣ（シアン）色を走査することとしたが、システムによってはＢｋ（ブラック）色、Ｙ（イエロー）や、その他の色との組み合わせも考えられる。
【００３５】
Ｍ（マゼンタ）の後端同期検知センサ出力EDETP_N(1)を基準として所定遅延後にＣ（シアン）のライトアドレスをリセット(wrrst(C))する。その直後にライトイネーブル(wrenb(C))をＯＮすることで、０番地から画像データを一時記憶部のＲＡＭへライトすることが可能になる。次いでＣ（シアン）の先端同期検知センサ出力EDETP_N(2）を基準として所定遅延後にＣのリードアドレスをリセット(rdrst(C))する。この直後にリードイネーブル(rdenb(C))をＯＮすることで０番地から画像データをライトすることが可能である。但し、再び０番地にライト（上書き）される前にリードできるように、また、ライトがリードを追い越すことがないように、遅延量やライトスピード、リードスピードを設定することは言うまでもない。
【００３６】
Ｃ（シアン）の画像リードが終了すると、次にＭ（マゼンタ）となる。Ｃ（シアン）の後端同期検知センサ出力DETP_N(3)を基準として所定遅延後にＭ（マゼンタ）のライトアドレスをリセット(wrrst(M))する。その直後にライトイネーブル(wrenb(M))をＯＮすることで、０番地から画像データをＲＡＭへライトすることが可能となる。次いでＭ（マゼンタ）の先端同期検知センサ出力DETP_N(4)を基準として所定遅延後にＭ（マゼンタ）のリードアドレスをリセット(rdrst(M))する。この直後にリードイネーブル(rdenb(M))をＯＮすることで０番地から画像データをリードすることが可能である。但し、再び０番地にライト（上書き）される前にリードできるように、また、ライトがリードを追い越すことがないように、遅延量やライトスピード、リードスピードを設定することは言うまでもない。
これにより、「Ｃ画像データのライト→リード（Ｃ）→Ｍ画像データのライト→リード（Ｍ）→…」が繰り返されることになり、Ｍ（マゼンタ）とＣ（シアン）でＲＡＭの共通使用が可能となる。
【００３７】
また、画像形成装置を単色モードで使用する場合は、光路切替手段を介さないことによって、線速を変えずに、往路と復路での走査を実施することができ、生産性を落とさずに解像度のアップが可能となる。但し、光ビームのパワーは解像度に応じて調節することは言うまでもない。更に、例えば、線速を２倍にすることで、解像度を落とさずに生産性を２倍にすることが可能である。
【００３８】
本実施形態によれば、光源に２つの異なる波長を持つ半導体レーザ光源を用いて結像光学系に第一のビーム分離手段と第二のビーム分離手段による光路切替手段を持たせて、異なる被走査面を走査可能としているので、往路走査と復路走査のそれぞれ異なる被走査面を走査するよう制御できる。このように、往路と復路で異なる走査面を走査するため、２色の走査タイミングが重なることがなく、したがって、ＲＡＭを共通しようしても、同時にライト及びリードすることがない。
また、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、光走査装置の薄型化が可能となる。
また、単色の場合は、生産性を落とさずに解像度アップが可能となり、または解像度を落とさずに生産性をアップすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・光源、２・・・コリメートレンズ、３・・・アパーチャ、４、１１３・・・シリンドリカルレンズ、５、１０６・・・振動ミラー、６・・・ｆ・θレンズ、７・・・偏向ビームスプリッタ、８・・・１／４波長板、９・・・ダイクロイックミラー、１０・・・光走査装置、１１、１２６〜１３１・・・反射鏡、１４・・・結像レンズ、１０１〜１０４、１０１ａ〜１０１ｂ・・・感光体、１０７・・・光源ユニット、１２０、１２２、１２３・・・走査レンズ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】特開２００８−１５２１０号公報
【図１】
2011095684.tif 000003
【図２】
2011095684.tif 000004
【図３】
2011095684.tif 000005
【図４】
2011095684.tif 000006
【図５】
2011095684.tif 000007
【図６】
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