(57)【要約】【課題】走査速度及び走査精度の向上を図る。【解決手段】ポリゴンミラー１０４の偏向面の、副走査方向の断面曲線要素の平均長さＲＳｍを、偏向面に副走査方向に隣接して形成される光ビームのスポット間の距離ｂよりも小さくする。これにより、ポリゴンミラー１０４の偏向面に生じた面うねり等により、各光ビームのスポット形状が不均一になることを回避することができ、被走査面を短時間に精度よく走査することが可能となる。特に、一度に走査する光ビームの数が多い場合には、最終的に形成される画像を構成するドットサイズが一定となるため、粒状性の劣化を効果的に回避することができる。【選択図】図２
2008216512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸回りに回転する偏向器で、副走査方向に関して離間した少なくとも３つ以上の光ビームを偏向することにより、被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置において、
前記偏向器の偏向面の前記副走査方向の断面曲線要素の平均長さが、前記偏向面上に隣接して形成される前記光ビームのスポットの、前記副走査方向に関する距離よりも小さいことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏向器の偏向面は、切削方向を主走査方向とする鏡面切削加工により形成され、
前記切削加工における前記副走査方向の切削幅は、前記偏向面に入射する光ビームの全照射範囲の副走査方向の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記偏向器は、前記偏向面が複数形成され、前記軸回りに回転する１組の回転多面鏡を備え、
前記１組の回転多面鏡それぞれは、前記偏向面の位相が相互に異なった状態で、前記軸方向に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光ビームをそれぞれ射出する複数の発光点が、前記副走査方向に関し等間隔に配置された光源を更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光源は、面発光型の光源であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の偏向器を製造する偏向器製造方法であって、
前記偏向器に粗偏向面を形成する工程と；
前記偏向器を前記軸方向へ所定の速度で移動させつつ、前記粗偏向面を切削する切削部材を前記軸に垂直な回転軸の回りに回転させることにより、前記粗偏向面を切削する切削工程と；を含み、
前記偏向面に入射する光ビームの全照射範囲の前記副走査方向の大きさが、前記偏向器の１分間あたりの移動距離を、前記切削部材の１分間あたりの回転数で除した値よりも小さい偏向器製造方法。
【請求項７】
画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置と；
前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；
前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；
前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
【請求項８】
多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置と；
前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；
前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；
前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、画像形成装置、及び偏向器製造方法に係り、更に詳しくは、光ビームにより被走査面を走査する光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置、及び前記光走査装置に用いられる偏向器製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カールソンプロセスを用いて画像を形成する画像形成装置として、例えば、回転する感光ドラムの表面を複数の光ビームで走査することにより、感光ドラムの表面に潜像を形成し、この潜像を可視化して得られたトナー像を、記録媒体としての用紙上に定着させて画像を形成する画像形成装置が知られている。近年、この種の画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷によく用いられるようになり、画像の高密度化及び画像出力の高速化への要求が一層高まっている。
【０００３】
一般に、画像出力の高速化を図る方法としては、光ビームを偏向させる回転多面鏡等の回転数と感光ドラムの回転数を高くして、プリント速度を増加させることが考えられる。しかしながら、回転多面鏡の回転数を高くすると、その駆動系からの騒音や振動が増加するとともに発熱量も増大するという不都合がある。また、画像出力の高速化は、画像の高密度化に対しトレードオフの関係になっているため、ポリゴンミラーの回転数を高くしていくと、それにともなって画質が低下するという不都合もある。
【０００４】
そこで、画像の高密度化及び画像出力の高速化を同時に両立する方法として、光源をマルチビーム化し、一度に複数本の光ビームにより感光ドラムを走査する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の画像形成装置は、光ビームの光源として、複数の発光点を有する面発光型レーザアレイ（VCSEL: vertical cavity surface emitting laser）からの発散光を、一括してポリゴンミラーにより偏向させることにより、感光ドラム上を同時に複数本の光ビームで走査することが可能な装置である。
【０００５】
また、多色画像形成装置における高速化の対策としては、小型化された複数の回転多面鏡を互いに強固に連結し、高速回転においても騒音が少なく、加速度や温度変化によっても回転多面鏡のずれが起こりにくい、すなわち色ずれが起こりにくい偏向器が提案されている（例えば特許文献２参照）。上述した面発光型レーザアレイと複数の回転多面鏡を有する偏向器とを組み合わせれば、色ずれを抑制し高速で、高密度な画像を形成することが可能な多色画像形成装置を提供することができる。
【０００６】
しかしながら、マルチビーム化された光源からの光ビームを従来の偏向器で偏向すると、偏向面の形状に起因して、光ビーム相互間のスポット形状にばらつきが生じ、また散乱光が発生するという不都合がある。具体的には、光ビームの入射位置周辺の偏向面に面うねり（凹凸）があると、レンズ効果により光ビーム相互間でスポット形状の不均一が生じ、結果的に画像の粒状性が劣化してしまう。特に、複数色のトナー像を重ねて画像を形成するカラー画像形成装置においては、各色毎にドットずれを起こし、色再現性の低下といった画像品質の劣化を招来する。
【０００７】
また、一般に偏向器の偏向面は鏡面切削加工により形成され、偏向面上には通常微小な切削痕が残っている。したがって、シングルビームより偏向反射野が広いマルチビームを用いる光走査装置においては、偏向面の切削痕により光ビームが散乱し、画像にゴーストが発生する恐れもある。
【０００８】
【特許文献１】特許第３２２７２２６号公報
【特許文献２】特開２００５−９２１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、走査速度及び走査精度の向上を図ることが可能な光走査装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は、精度よく画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第３の目的は、走査装置の走査速度及び走査精度の向上を図ることが可能な偏向器を製造する偏向器製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１の観点からすると、所定の軸回りに回転する偏向器で、副走査方向に関して離間した少なくとも３つ以上の光ビームを偏向することにより、被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置において、前記偏向器の偏向面の、前記副走査方向の断面曲線要素の平均長さが、前記偏向面上に前記副走査方向に隣接して形成される、前記光ビームのスポットの間隔よりも小さいことを特徴とする光走査装置である。
【００１３】
これによれば、偏向器の偏向面の、主走査方向に直交する副走査方向の断面曲線要素の平均長さが、偏向面上に隣接して形成される光ビームのスポットの間隔よりも小さいため、偏向面の面うねりによる影響を受けることなく、被走査面を短時間に精度よく走査することが可能となる。
【００１４】
また、本発明は第２の観点からすると、本発明の光走査装置に用いられる偏向器を製造する偏向器製造方法であって、前記偏向器に粗偏向面を形成する工程と；前記偏向器を前記軸方向へ所定の速度で移動させつつ、前記粗偏向面を切削する切削部材を前記軸に垂直な回転軸の回りに回転させることにより、前記粗偏向面を切削する切削工程と；を含み、前記偏向面に入射する光ビームの全照射範囲の前記副走査方向の大きさが、前記偏向器の１分間あたりの移動距離を、前記切削部材の１分間あたりの回転数で除した値よりも小さい偏向器製造方法である。
【００１５】
これによれば、偏向面に入射する光ビームの全照射範囲の前記副走査方向の大きさが、前記偏向器の１分間あたりの移動距離を前記切削部材の１分間あたりの回転数で除した値よりも小さくなっている。したがって、光ビームの散乱による影響が回避された偏向面を形成することが可能となり、この偏向器を用いた光走査装置では、走査速度及び走査精度の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は第３の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。
【００１７】
これによれば、画像形成装置は本発明の光走査装置を備えている。したがって、短時間に精度よく被走査面を走査することが可能となり、結果的に、短時間に精度よく画像を形成することが可能となる。
【００１８】
また、本発明は第４の観点からすると、多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；前記複数の感光体の被走査面それぞれに形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。
【００１９】
これによれば、画像形成装置は本発明の光走査装置を備えている。したがって、短時間に精度よく被走査面を走査することが可能となり、結果的に、短時間に精度よく多色画像を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置１０の概略構成が示されている。
【００２１】
画像形成装置１０は、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンのトナー像を普通紙（用紙）上に重ね合わせて転写することにより、多色画像を印刷するタンデム方式のカラープリンタである。この画像形成装置１０は、図１に示されるように、光走査装置１００、４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙コロ５４、第１レジストローラ対５６、第２レジストローラ対５２、定着ローラ５０、排紙ローラ５８、上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置、及び上記構成部品を収容するほぼ直方体状のハウジング１２などを備えている。
【００２２】
ハウジング１２には、上面に印刷が終了した用紙が排出される排紙トレイ１２ａが形成され、その排紙トレイ１２ａの下方に光走査装置１００が配置されている。
【００２３】
光走査装置１００は、感光ドラム３０Ａに対しては、上位装置（パソコン等）から供給された画像情報に基づいて変調された黒色画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム３０Ｂに対してはシアン画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム３０Ｃに対してはマゼンダ画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム３０Ｄに対してはイエロー画像成分の光ビームを走査する。なお、光走査装置１００の構成については後述する。
【００２４】
４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、その表面に、光ビームが照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置１００の下方にＸ軸方向に沿って等間隔に配置されている。
【００２５】
感光ドラム３０Ａは、ハウジング１２内部の−Ｘ側端部にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転されるようになっている。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ３２Ａが配置され、２時の位置にトナーカートリッジ３３Ａが配置され、１０時の位置にクリーニングケース３１Ａが配置されている。
【００２６】
帯電チャージャ３２Ａは、長手方向をＹ軸方向として、感光ドラム３０Ａの表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム３０Ａの表面を所定の電圧で帯電させる。
【００２７】
トナーカートリッジ３３Ａは、黒色画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ａとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ａの表面に供給する。
【００２８】
クリーニングケース３１Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム３０Ａの表面に接するように配置されている。感光ドラム３０Ａの表面に吸着されたトナーは、感光ドラム３０Ａの回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース３１Ａの内部に回収される。
【００２９】
感光ドラム３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、感光ドラム３０Ａの＋Ｘ側に所定間隔隔てて順次配置され、不図示の回転機構により、図１における時計回り（矢印に示される方向）に回転されるようになっている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム３０Ａと同様の位置関係で、帯電チャージャ３２Ｂ,３２Ｃ,３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｂ,３３Ｃ,３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｂ,３１Ｃ,３１Ｄがそれぞれ配置されている。
【００３０】
帯電チャージャ３２Ｂ〜３２Ｄは、前述した帯電チャージャ３２Ａと同様に構成され、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面を所定の電圧で帯電させる。
【００３１】
トナーカートリッジ３３Ｂ〜３３Ｄは、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面にそれぞれ供給する。
【００３２】
クリーニングケース３１Ｂ〜３１Ｄは、クリーニングケース３１Ａと同様に構成され、同様に機能する。
【００３３】
以下、感光ドラム３０Ａ、帯電チャージャ３２Ａ、トナーカートリッジ３３Ａ及びクリーニングケース３１Ａを合わせて第１ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｂ、帯電チャージャ３２Ｂ、トナーカートリッジ３３Ｂ及びクリーニングケース３１Ｂを合わせて第２ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｃ、帯電チャージャ３２Ｃ、トナーカートリッジ３３Ｃ及びクリーニングケース３１Ｃを合わせて第３ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｄ、帯電チャージャ３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｄを合わせて第４ステーションと呼ぶものとする。
【００３４】
転写ベルト４０は、無端環状の部材で、感光ドラム３０Ａの下方に配置された従動ローラ４０ａと、感光ドラム３０Ｄの下方に配置された従動ローラ４０ｃと、これらの従動ローラ４０ａ、４０ｃより少し低い位置に配置された駆動ローラ４０ｂに、上端面が感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの下端面に接するように巻回されている。そして、駆動ローラ４０ｂが図１における反時計回りに回転することにより、反時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転される。また、転写ベルト４０の＋Ｘ側端部近傍には、上述した帯電チャージャ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄとは逆極性の電圧が印加された転写チャージャ４８が配置されている。
【００３５】
給紙トレイ６０は、転写ベルト４０の下方に配置されている。この給紙トレイ６０は略直方体状のトレイであり、内部に印刷対象としての複数枚の用紙６１が積み重ねられて収納されている。そして、給紙トレイ６０の上面の＋Ｘ側端部近傍には矩形状の給紙口か形成されている。
【００３６】
給紙コロ５４は、給紙トレイ６０から用紙６１を一枚ずつ取り出し、一対の回転ローラから構成されるレジストローラ５６を介して、転写ベルト４０と転写チャージャ４８によって形成される隙間に導出する。
【００３７】
定着ローラ５０は、一対の回転ローラから構成され、用紙６１を過熱するとともに加圧し、レジストローラ５２を介して、排紙ローラ５８へ導出する。
【００３８】
排紙ローラ５８は一対の回転ローラから構成され、導出された用紙６１を排紙トレイ１２ａに順次スタックする。
【００３９】
次に、光走査装置１００の構成について説明する。この光走査装置１００は、図２及び図３を総合するとわかるように、ポリゴンミラー１０４、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ方向に順次配置されたｆθレンズ１０５、反射ミラー１０６Ｂ及び反射ミラー１０６Ａ、ｆθレンズ１０５の下方に配置された反射ミラー１０８Ｂ、この反射ミラー１０８Ｂの−Ｘ方向に順次配置されたトロイダルレンズ１０７Ｂ、反射ミラー１０８Ａ、トロイダルレンズ１０７Ａ、ならびに、ポリゴンミラー１０４の＋Ｘ方向に配置されたｆθレンズ３０５、反射ミラー３０６Ｃ及び反射ミラー３０６Ｄ、ｆθレンズ３０５の下方に配置された反射ミラー３０８Ｃ、この反射ミラー３０８Ｃの＋Ｘ方向に順次配置された反射ミラー３０８Ｄ、トロイダルレンズ３０７Ｃを備える走査光学系と、第１ステーション及び第２ステーションを走査する光ビームをポリゴンミラー１０４へ入射させる入射光学系２００Ａと、第３ステーション及び第４ステーションを走査する光ビームをポリゴンミラー１０４へ入射させる入射光学系２００Ｂの２つの入射光学系とを備えている。
【００４０】
前記入射光学系２００Ａ，２００Ｂは、図２の入射光学系２００Ｂに代表的に示されるように、光源ユニット２０１、光束分割プリズム２０２、一組の液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂ、一組のシリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂを備えている。
【００４１】
図４には光源ユニット２０１の構成が光束分割プリズム２０２等とともに示されている。図４に示されるように、光源ユニット２０１は、長手方向をｘ軸方向とする長方形板状の基板１５０と、基板１５０の−ｙ側の面に実装された、レーザアレイ１５２、分岐ミラー１５３、カップリングレンズ１５４、収束レンズ１５６、及び受光素子１５７を備えている。
【００４２】
レーザアレイ１５２は、図４及び図５を総合するとわかるように、発光源が２次源配列された面発光型半導体レーザアレイであり、基板１５０に対しｙ軸を中心に（図５の手前からみて時計回り）に角度γだけ回転された状態で固定されている。レーザアレイ１５２の−ｙ側の面には、図５に示されるように行間及び列間がｄの４行８列のマトリクス状に配置された３２個の発光源（ＶＣＳＥＬ）が形成されている。これにより、１度の走査で、各ステーション毎に３２ラインが同時に走査されるようになっている。なお、光学系全系の副走査倍率をβs、ラインピッチをｐ、マトリクスの列数をｎとすると、角度γは次式（１）で表される。
【００４３】
sinγ＝(cosγ)/n ＝p / d・βs    …（１）
【００４４】
また、上述のようにレーザアレイ１５２を回転角γだけ回転した状態で固定するのではなくて、レーザアレイ１５２の加工プロセスの段階で、発光源の行方向が主走査方向に対し角度γをなすようにそれぞれの発光源を形成してもよい。
【００４５】
図４に戻り、分岐ミラー１５３は、光源ユニット２０１の−ｙ側に配置され、レーザアレイ１５２から射出された光ビームを透過するとともに、その一部を＋ｘ方向へ分岐する。
【００４６】
収束レンズ１５６は、分岐ミラー１５３により＋ｘ方向に分岐された光ビームを受光素子１５７へ集光する。
【００４７】
光束分割プリズム２０２は、レーザアレイ１５２からカップリングレンズ１５４を介して入射した光ビームを上下に２分岐し、副走査方向に所定間隔をもって射出する。
【００４８】
上記のように構成された光源ユニット２０１は、画像情報に基づいて制御装置（不図示）によって駆動される。また、レーザアレイ１５２の各発光源からの各光ビームの強度は、被走査面（感光ドラム表面）の書き込み領域を走査する前などに、各発光源を順次駆動することによって、受光素子１５７から出力される信号をモニタして、予め設定された強度となるように制御される。
【００４９】
図２に戻り、液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂは、光束分割プリズム２０２の射出面の上下方向に隣接して配置され、制御装置（不図示）からの電圧信号に応じて光ビームを副走査方向へ偏向する。
【００５０】
シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂは、光束分割プリズム２０２に２分割された各光ビームに対応して上下方向に隣接して配置され、その一方は光軸を中心に回動調整可能に取り付けられ、各々の焦線が平行となるように調節できるようになっている。そして、入射した光ビームそれぞれをポリゴンミラー１０４へ集光する。なお、このシリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂは少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、ポリゴンミラー１０４の反射面上で、一旦ビームを収束させることで、後述するトロイダルレンズ１０７Ａ〜１０７Ｄにより偏向点と感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面上とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなしている。
【００５１】
ポリゴンミラー１０４は、側面に光ビームの偏向面が形成された１組の正４角柱状部材からなり、それぞれの部材は相互に４５度位相がずれた状態で上下方向に隣接して配置されている。そして、不図示の回転機構により、図２に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。したがって、入射光学系２００Ａ，２００Ｂの光束分割プリズム２０２で上下方向へ２つに分岐され、ポリゴンミラー１０４の偏向面に集光された光ビームは、ポリゴンミラー１０４の上下の偏向面で偏向されることで、感光ドラム上に交互に入射する。
【００５２】
図７には、ポリゴンミラー１０４の８つの偏向面のうちの、１つの偏向面に形成された光ビームのスポットが示されている。図７に示されるように、レーザアレイ１５２に形成された３２個の発光源からそれぞれ射出された光ビームのスポットは、主走査方向及び副走査方向に隣接するスポット間隔がそれぞれａ、ｂとなり、光ビームによる照明範囲の主走査方向の大きさがＡで、副走査方向の大きさがＢとなる。
【００５３】
通常、ポリゴンミラー等の偏向器の偏向面は、０．１μｍオーダーの凹凸形状となっており、入射する光ビームを偏向する箇所（偏向面内の位置）によっては、偏向後のスポット径の増大及び縮小が起きることがある。例えば図７には、ポリゴンミラー１０４の偏向面に入射した光ビームのスポットｓｐ１,ｓｐ２が黒丸で示され、偏向面で反射した後のスポットｓｐ１,ｓｐ２が白丸で示されている。図７に示されるように、ポリゴンミラー１０４の偏向面上では、各スポットｓｐ１,ｓｐ２はほぼ同形状となるが、偏向面のうち、反射方向に対して凸となる位置で反射された光ビームＬＢ１のスポットｓｐ１’は、反射方向に対して凹となる位置で反射された光ビームＬＢ２のスポットｓｐ２’よりも大きくなってしまう。これは、反射方向に対して凸の位置で反射された光ビームは発散され、反射方向に対して凹の位置で反射された光ビームは収束されてしまうことに起因するものである。そのため、本実施形態に係るポリゴンミラー１０４では、偏向面の副走査方向の断面曲線要素の平均長さＲＳｍが、副走査方向に隣接するスポット間の距離ｂ以下（ＲＳｍ≦ｂ）となるようにして、複数の光ビーム相互間でスポット径がばらつくことを防止している。
【００５４】
なお、ＲＳｍとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１に定義されているもので、図８に示される基準長さにおける輪郭曲線要素の長さＸｓｉの平均である。このＲＳｍは、次式（２）で表される。ただし、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１においては、蝕針式表面粗さ測定器を用いての粗さ評価となっているため、測定器の分解能により式（２）はＸｓｉが２．５μｍ以上であるものとして定義されているが、Ｘｓｉが２．５μｍ以下であっても式（２）は成立するものと考えられる。例えば、光走査型白色干渉法のよる測定分解能は０．１μｍ程度であり、式（２）はＸｓｉが０．１μｍ程度であっても成立する。
【００５５】
【数１】
2008216512.tif 000003
【００５６】
ｆθレンズ１０５、３０５は、光ビームの入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１０４により、一定の角速度で偏向される光ビームの像面をＹ軸に対して等速移動させる。
【００５７】
反射ミラー１０６Ａ、１０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄは、長手方向をＹ軸方向とし、ｆθレンズ１０５，３０５を経由した光ビームを折り返し、トロイダルレンズ１０７Ａ、１０７Ｂ、３０７Ｃ、３０７Ｄそれぞれに導光する。
【００５８】
トロイダルレンズ１０７Ａは、図２及び図３を総合するとわかるように、長手方向をＹ軸方向とし両端がハウジング１２に対し固定された支持板１１０Ａに安定的に支持され、反射ミラー１０６Ａにより折れ返された光ビームを、Ｙ軸方向を長手方向とする反射ミラー１０８Ａを介して、感光ドラム３０Ａの表面に結像する。
【００５９】
トロイダルレンズ１０７Ｂ、３０７Ｃ、３０７Ｄは、長手方向をＹ軸方向とし、一端（＋Ｙ側）がハウジング１２に対し固定され、他端（−Ｙ側）が、例えば回転モータと送りねじ機構を備える駆動機構１１２Ｂ、３１２Ｃ、３１２Ｄ（図２には不図示、図３参照）により支持された支持板１１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄにそれぞれ安定的に支持されている。そして、反射ミラー１０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄによりそれぞれ折り返された光ビームを、Ｙ軸方向を長手方向とする反射ミラー１０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄを介して、感光ドラム３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面にそれぞれ結像する。
【００６０】
トロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂの＋Ｙ側（光ビームの入射側）端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４１Ａ，１４１Ｂが配置され、トロイダルレンズ１０７Ｃ，１０７Ｄの−Ｙ側（光ビームの入射側）端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４１Ｃ，１４１Ｄが配置されている。また、トロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂの−Ｙ側端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４２Ａ，１４２Ｂが配置され、トロイダルレンズ１０７Ｃ，１０７Ｄの＋Ｙ側端部近傍にはそれぞれ光検出センサ１４２Ｃ，１４２Ｄが配置されている。上記光検出センサ１４１Ａ〜１４１Ｄ、１４２Ａ〜１４２Ｄは、例えば、光ビームが入射している間にオンとなり、それ以外にはオフとなるような信号を出力する。
【００６１】
次に、上述のように構成された光走査装置１００を備える画像形成装置１０の動作について説明する。上位装置などから画像情報が供給されると、入射光学系２００Ａの光源ユニット２０１から射出された複数の光ビームは、光束分割プリズム２０２により上下方向に２分割され、液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂそれぞれを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂよりポリゴンミラー１０４の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー１０４で偏向された光ビームは、ｆθレンズ１０５へ入射する。
【００６２】
ｆθレンズ１０５へ入射した上方の光ビームは、反射ミラー１０６Ｂで反射されトロイダルレンズ１０７Ｂへ入射する。そして、トロイダルレンズ１０７Ｂにより、反射ミラー１０８Ｂを介して感光ドラム３０Ｂの表面に集光される。また、ｆθレンズ１０５へ入射した下方の光ビームは、反射ミラー１０６Ａで反射されトロイダルレンズ１０７Ａへ入射する。そして、トロイダルレンズ１０７Ａにより、反射ミラー１０８Ａを介して感光ドラム３０Ｂの表面に集光される。なお、ポリゴンミラー１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方の光ビームによる感光ドラム３０Ｂの走査と、下方の光ビームによる感光ドラム３０Ａの走査は、光検出センサ１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂからそれぞれ出力される信号に同期して、−Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。
【００６３】
一方、入射光学系２００Ｂの光源ユニット２０１から射出された複数の光ビームは、光束分割プリズム２０２により上下方向に２分割され、液晶素子２０３Ａ，２０３Ｂそれぞれを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ２０４Ａ，２０４Ｂよりポリゴンミラー１０４の偏向面に集光される。そして、ポリゴンミラー１０４で偏向された光ビームはｆθレンズ３０５へ入射する。
【００６４】
ｆθレンズ３０５へ入射した上方の光ビームは、反射ミラー３０６Ｃで反射されトロイダルレンズ３０７Ｃへ入射する。そして、トロイダルレンズ３０７Ｃにより、反射ミラー３０８Ｃを介して感光ドラム３０Ｃの表面に集光される。また、ｆθレンズ３０５へ入射した下方の光ビームは、反射ミラー３０６Ｄで反射されトロイダルレンズ３０７Ｄへ入射する。そして、トロイダルレンズ３０７Ｄにより、反射ミラー３０８Ｄを介して感光ドラム３０Ｄの表面に集光される。なお、ポリゴンミラー１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方の光ビームによる感光ドラム３０Ｃの走査と、下方の光ビームによる感光ドラム３０Ｄの走査は、光検出センサ１４１Ｃ，１４１Ｄ，１４２Ｃ，１４２Ｄからそれぞれ出力される信号に同期して、＋Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。
【００６５】
感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面の感光層は、帯電チャージャ３２Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３２Ｄにより所定の電圧で帯電されることにより、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、上述したように、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄがそれぞれ走査されると、光ビームが集光したところの感光層が導電性を有するようになり、その部分では電位がほぼ零となる。したがって、図１の矢印の方向にそれぞれ回転している感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄに対し、画像情報に基づいて変調した光ビームを走査することにより、それぞれの感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面に、電荷の分布により規定される静電潜像を形成することができる。
【００６６】
感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面に静電潜像が形成されると、図１に示されるトナーカートリッジ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄの現像ローラにより、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄそれぞれの表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄそれぞれの現像ローラは感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと逆極性の電圧により帯電しているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することにより、感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。
【００６７】
上述のように画像情報に基づいて第１ステーション、第２ステーション、第３ステーション、及び第４ステーションで形成されたそれぞれのトナー像は、転写ベルト４０の表面に重ねあわされた状態で転写され、給紙トレイ６０から取り出された用紙６１の表面に、転写チャージャ４８によって転写され、定着ローラ５０により定着される。そして、このように画像が形成された用紙６１は、排紙ローラ５８により排紙され、順次排紙トレイ１２ａにスタックされる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態にかかる光走査装置１００によると、ポリゴンミラー１０４の偏向面は、副走査方向の断面曲線要素の平均長さＲＳｍは、偏向面に副走査方向に隣接して形成される光ビームのスポット間の距離ｂよりも小さくなっている。したがって、偏向面での面うねりによる影響によって、各光ビームのスポット形状が不均一になることを回避することができ、被走査面を短時間に精度よく走査することが可能となる。特に、一度に走査する光ビームの数が多い場合には、最終的に形成される画像を構成するドットのサイズが一定となるため、粒状性の劣化が効果的に回避される。
【００６９】
なお、ポリゴンミラー１０４の偏向面の形成方法は種々の方法が考えられるが、一例を図９〜図１１を参照しつつ説明する。図９は、ポリゴンミラー１０４の偏向面を加工するための切削加工機５００の主要部の概略的な構成を、ポリゴンミラー１０４とともに示す斜視図であり、図１０は、図９における切削加工機５００の断面図である。また、ここでは図９に示されるように、ポリゴンミラー１０４の概略の形状が形成された粗形状のうち、上方に配置された粗偏向面に鏡面を形成する場合について説明する。
【００７０】
図９及び図１０を総合するとわかるように、切削加工機５００は、Ｘ軸に平行な軸Ｌを中心に回転する円盤状部材５０１と、円盤状部材５０１が回転することにより、軸Ｌを中心に回転する切削工具５０２と、ポリゴンミラー１０４をその回転軸がＺ軸と平行となるように保持する保持部５０３ａを有する固定装置５０３を備えている。
【００７１】
この切削加工機５００では、例えば、切削加工機５００の固定装置５０３を少しずつ鉛直方向（Ｚ軸方向）へ送りながら、円盤状部材５０１を回転して切削工具５０２を、例えば図９に破線で示される経路に沿って、１分間あたりの回転数Ｒ［ｒｐｍ］で回転させ、切削工具５０２でポリゴンミラー１０４の偏向面を、Ｙ軸にほぼ平行な方向へ複数回切削することで偏向面全体の切削を行う。これにより、偏向面では、一回の切削により形成される長手方向をほぼ主走査方向とする切削面が、副走査方向に隣接した状態で複数形成されることとなる。
【００７２】
なお、ここでいうＹ軸にほぼ平行とは、切削工具５０２が軸Ｌを中心にして回転する際の切削工具５０２の切削刃の軌跡が、偏向面を切削する部分でほぼＹ軸に平行となっていることをいう。例えば、切削工具５０２の回転半径がポリゴンミラー１０４の偏向面の副走査方向の大きさに比べ比較的大きい、例えば５〜１０倍程度であれば、切削工具５０２は切削部分ではほぼ直線的な動きをしていると考えることができる。
【００７３】
図１１は、切削加工機５００によって形成された偏向面の走査型白色干渉法による拡大画像である。図１１に示されるように、主走査方向（Ｙ軸方向）と略平行方向に複数の切削面１０４ｃが生じていることが分かる。偏向反射野がシングルビームより広いマルチビーム対応の光走査装置においては、偏向反射野が複数の切削面に渡って形成されることで、光ビームが切削面１０４ｃの端部で散乱し、ゴーストが発生する恐れがある。そこで本実施形態ではポリゴンミラー１０４の偏向面の切削方向を主走査方向と略平行とし、かつ、図１１に示される副走査方向の切削間隔ｃが、副走査方向に最も離れたスポット間の距離Ｂ（図６参照）よりも大きくなるように（ｃ＞Ｂ）、ポリゴンミラー１０４の偏向面の切削加工を行う。
【００７４】
これにより、光ビームがポリゴンミラー１０４へ入射する際には、各光ビームは偏向面の同一の切削面に入射することになり、切削面端での光スポットの散乱を防ぐことができる。例えば本実施形態のレーザアレイ１５２では、偏向面における副走査方向の照射範囲Ｂは１５μｍであるため、ポリゴンミラー１０４の偏向面の切削間隔は２０μｍとする。
【００７５】
さらに切削工具５０２の１分間辺りの切削回転数をＲ［ｒｐｍ］、ポリゴンミラー１０４の偏向面の主走査方向の移動速度をｑ［ｍｍ／ｍｉｎ］とすると、切削間隔ｃ［ｍｍ］は次式（３）で示される。
【００７６】
ｃ=（６０／ｐ）×（ｑ／６０）＝ｑ／ｐ  …（３）
【００７７】
したがって、副走査方向に最も離れたスポット間の距離Ｂが、ｃより小さい場合、すなわち、Ｂ＜ｑ／ｐの関係を満たす場合には、切削面端での光ビーム散乱を回避することが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態に係る画像形成装置１０によると、光走査装置１００を備えている。したがって、スポット形状が均一な光ビームによる走査が可能となり、結果的に精度よく画像を形成することが可能となる。
【００７９】
また、上記実施形態では、レーザアレイ１５２を光源としたが、本発明はこれに限られるものではなく、モノリシックに形成された光源であれば同様の効果を得ることができる。
【００８０】
また、上記実施形態では、複数の感光体３０Ａ〜３０Ｂを備えた多色画像を形成する画像形成装置１０について説明したが、これに限らず、本発明は、例えば１つの感光体を複数の光ビームで走査することにより、単色の画像を形成する画像形成装置などにも適用することができる。
【００８１】
また、上記実施形態では、本発明の光走査装置１００がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる画像形成装置１０の概略構成を示す図である。
【図２】光走査装置１００を示す斜視図である。
【図３】光走査装置１００を示す側面図である。
【図４】光源ユニット２０１の概略構成を示す斜視図である。
【図５】レーザアレイ１５２を示す平面図である。
【図６】ポリゴンミラー１０４の偏向面に形成される光ビームのスポットを示す図である。
【図７】光ビームが偏向されることに起因するスポット径のばらつきを説明するための図である。
【図８】断面曲線要素の平均長さを説明するための図である。
【図９】切削加工機５００を示す斜視図である。
【図１０】切削加工機５００を示す断面図である。
【図１１】偏向面の走査型白色干渉法による拡大画像である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…画像形成装置、１２…ハウジング、３０Ａ〜３０Ｂ…感光ドラム、４０…転写ベルト、５０…定着ローラ、４５…位置ずれ検出装置、１００…光走査装置、１０４…ポリゴンミラー、１０４ｃ…切削面、１０５，３０５…ｆθレンズ、１０６Ａ，１０６Ｂ，１０８Ａ，１０８Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄ，３０８Ｃ，３０８Ｄ…反射ミラー、１０７Ａ，１０７Ｂ，３０７Ｃ，３０７Ｄ…トロイダルレンズ、２０１…光源ユニット、２０２…光束分割プリズム、２０２Ａ，２０２Ｂ…液晶素子、２０４Ａ，２０４Ｂ…シリンダレンズ、１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ，１４１Ｄ、１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄ…光検出センサ、１５２…レーザアレイ、５００…切削加工機、５０１…円盤状部材、５０２…切削工具、５０３…固定装置、５０３ａ…保持部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008216512.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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