(57)【要約】【課題】偏向器を薄型として低コスト化を図り、各被走査面上でのボウの低減を図ることのできるレーザ走査光学装置を得る。【解決手段】レーダダイオード１ａ〜１ｄと、各レーザダイオード１ａ〜１ｄから放射された光束を偏向する偏向器５と、偏向器５で偏向された光束を第１、第２及び第３光学系６，７，８によって感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上に結像させる走査光学系と、走査光学系内に配置された光路分離手段と、を備えたレーザ走査光学装置。偏向器５に対して各レーザダイオード１ａ〜１ｄからの光束が副走査方向Ｚに所定の角度で斜入射し、各光束を第２光学系７の入射面での副走査方向Ｚの高さ位置の順に光束Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄとしたとき、光束Ｂａ，Ｂｂが互いに平行であり、光束Ｂｃ，Ｂｄが互いに平行であり、かつ、光束Ｂａ，Ｂｂと光束Ｂｃ，Ｂｄとが平行ではないように配置されている。【選択図】図１
2008015104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四つの被走査面をそれぞれのレーザビームで走査するレーザ走査光学装置において、
前記四つの被走査面に対応する複数の光源と、
前記各光源から放射された光束を同一反射面で同時に偏向する偏向器と、
前記偏向器で偏向された光束を第１、第２及び第３光学系によってそれぞれの被走査面上に結像させる走査光学系と、
前記偏向器と前記被走査面との間に配置された光路分離手段と、を備え、
前記偏向器に対して前記各光源からの光束が副走査方向に所定の角度で斜入射し、
各光束を前記第２光学系の入射面での副走査方向高さ位置の順に第１、第２、第３及び第４光束としたとき、第１及び第２光束が互いに平行であり、第３及び第４光束が互いに平行であり、かつ、第１及び第２光束と第３及び第４光束とが平行ではないこと、
を特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項２】
前記第２光学系は、前記第１及び第２光束の透過用と前記第３及び第４光束の透過用とに二つに分割されており、かつ、前記第３光学系の近傍及び被走査面上での走査線の曲がりを低減するようにそれぞれ副走査方向に傾けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項３】
前記第２光学系は分割された二つの部分が一つの素材で一体的に構成されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項４】
それぞれの副走査方向位置が以下のいずれかの関係にあること、
偏向器の反射面上での光束位置＜第３光学系の光軸＜第３光学系上での光束の入射位置、または、
偏向器の反射面上での光束位置＞第３光学系の光軸＞第３光学系上での光束の入射位置、
を特徴とする請求項２に記載のレーザ走査光学装置。
【請求項５】
前記第１及び第２光束が前記偏向器に入射する斜入射角と、前記第３及び第４光束が前記偏向器に入射する斜入射角とが、絶対値で同じであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項６】
前記光路分離手段は、前記第１及び第２光束と前記第３及び第４光束のうち少なくとも一方の光路中であって、前記第１光学系と第２光学系との間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項７】
前記第３光学系は前記第１、第２、第３及び第４光束に対して全て同じ形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【請求項８】
前記第１及び第３光束が前記偏向器に入射する副走査方向の位置がほぼ同じであり、かつ、前記第２及び第４光束が前記偏向器に入射する副走査方向の位置がほぼ同じであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のレーザ走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査光学装置、特に、画像データに基づいて変調された複数の光束を単一の偏向器を用いてそれぞれの被走査面上を走査するレーザ走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法によってカラー画像を作成する装置では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応して四つの感光体を並置し、各感光体上に形成された各色の画像を中間転写体に転写して合成するタンデム方式が主流となっている。
【０００３】
このタンデム方式の装置に搭載されるレーザ走査光学装置としては、以下の３タイプに大別される。
Ａタイプ：一つのレーザ走査光学装置本体内に、一つの光源系、一つの偏向器、一つの走査系を備えたもの
Ｂタイプ：四つのレーザ走査光学装置本体内に、それぞれ、一つの光源系、一つの偏向器、一つの走査系を備えたもの
Ｃタイプ：一つのレーザ走査光学装置本体内に、四つの光源系、一つの偏向器、一つ又は四つの走査系を備えたもの
【０００４】
Ａタイプの場合、レーザ走査光学装置による書込みは１ラインのみなので、感光体ドラムを順番に書込み箇所に移動させなければならず、高速化は困難で実用化に適していない。Ｂタイプの場合、書込みは４ラインなので、高速化が可能で、光束をそれぞれの感光体に向けて分離する手段が不要である。しかし、高価な偏向器を計４個も必要とするなど、コスト面で大きな問題を有している。
【０００５】
Ｃタイプの場合、高速化と低コストを実現可能である。しかし、四つの光源部からの光束をどのようにして一つの偏向器に入射させるのかという問題点、一つの偏向器で同時に偏向した光束をどのようにして分離し、四つの感光体上に導くかという問題点を有している。さらに、Ｃタイプの場合、偏向器を中心としてその両側に走査系を配置する形態と、偏向器の片側のみに走査系を配置する形態とに分けられる。
【０００６】
そして、光源部からの光束を偏向器へ入射する形態としては、特許文献１，２に記載されているように、偏向器に四つの光束を平行に入射させる形態、特許文献３，４に記載されているように、偏向器に四つの光束ともに副走査方向に異なる角度で斜入射させる形態、特許文献５，６に記載されているように、偏向器に内側二つの光束を平行に入射させ、外側二つの光束を偏向器から反射後に互いに離れる角度で斜入射させる形態が知られている。
【０００７】
ところで、特許文献１，２に記載の形態では、偏向器の反射面上での光束間隔と偏向後の光束間隔とが同じであり、光路の分離が可能な最小の間隔をＤとすると、偏向器の副走査方向の厚みはＤ×３に上下に若干の余裕分を加えた値となり、軽量化、低コスト化に支障を来すことになる。
【０００８】
特許文献３，４に記載の形態では、偏向器での光束間隔が０であっても偏向後の光路分離が可能であるため、偏向器の厚みが薄くて済み、低コスト化が可能である。しかし、偏向器にそれぞれ角度を持って入射したことに起因して感光体上に走査線の曲がり（ボウ）が個別に発生し、光路分離後に配置するレンズを共通化することが困難になる。
【０００９】
特許文献５，６に記載の形態は、前記二つの形態の中間的な利点を持つもので、偏向器の厚みは前記Ｄに上下に若干の余裕分を加えた値となる。特に、特許文献６では、光束の偏向後に配置された第２光学系を２本の光束ずつに分け、ボウを抑えるように副走査方向に傾き与えて配置している。しかし、これでは、二つに分けられた第２光学系の一方に入射する二つの光束の入射角度が異なるため、ボウを完全に補正することはできないという問題点を有している。また、特許文献３，４と同様に、光路分離後に配置するレンズを共通化することは困難である。
【特許文献１】特開平６−２８６２２６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３９９４号公報
【特許文献３】特開２００３−７５７５１号公報
【特許文献４】特開２００４−７０１９０号公報
【特許文献５】特開２００３−３０２５８９号公報
【特許文献６】特開２００４−８６１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、偏向器を薄型として低コスト化を図り、各被走査面上でのボウの低減を図ることのできるレーザ走査光学装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、前記目的に加えて、光路分離後のレンズの共通化を達成できるレーザ走査光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明は、四つの被走査面をそれぞれのレーザビームで走査するレーザ走査光学装置において、
前記四つの被走査面に対応する複数の光源と、前記各光源から放射された光束を同一反射面で同時に偏向する偏向器と、前記偏向器で偏向された光束を第１、第２及び第３光学系によってそれぞれの被走査面上に結像させる走査光学系と、前記偏向器と前記被走査面との間に配置された光路分離手段と、を備え、
前記偏向器に対して前記各光源からの光束が副走査方向に所定の角度で斜入射し、
各光束を前記第２光学系の入射面での副走査方向高さ位置の順に第１、第２、第３及び第４光束としたとき、第１及び第２光束が互いに平行であり、第３及び第４光束が互いに平行であり、かつ、第１及び第２光束と第３及び第４光束とが平行ではないこと、
を特徴とする。
【００１３】
本発明に係るレーザ走査光学装置においては、第１及び第２光束が互いに平行であり、第３及び第４光束が互いに平行であり、かつ、第１及び第２光束と第３及び第４光束とが平行ではないため、偏向器が薄型、低コストとなり、第２光束と第３光束は第１光学系の近傍で交差した後、第２光学系の近傍で光路分離可能な間隔とすることができる。これにて、第２光学系を二つに分割することが可能となり、被走査面上での走査線の曲がり（ボウ）の補正を適切に行うことができる。
【００１４】
特に、ボウの補正は、二つに分割した第２光学系をそれぞれ副走査方向に傾けて配置することによって好ましく行うことができる。第２光学系のそれぞれに入射する二つの光束の入射角度が同じなので、二つの光束のボウを同じように低減することができる。
【００１５】
さらに、それぞれの副走査方向位置が（偏向器の反射面上での光束位置＜第３光学系の光軸＜第３光学系上での光束の入射位置）、または、（偏向器の反射面上での光束位置＞第３光学系の光軸＞第３光学系上での光束の入射位置）、の関係を満足することにより、被走査面上でのボウを許容範囲内に抑えることができる。
【００１６】
本発明に係るレーザ走査光学装置においては、第１及び第２光束と第３及び第４光束はそれぞれ第３光学系の同じ位置を透過している。従って、第１及び第２光束と第３及び第４光束に関して第３光学系は共通化することができる。さらに、第１及び第２光束が偏向器に入射する斜入射角と、第３及び第４光束が偏向器に入射する斜入射角とを絶対値で同じに揃えることで、第１及び第４光束と第２及び第３光束とは偏向器の回転軸に垂直な平面に対して対称となり、第３光学系を副走査方向に共通のレンズで構成することが可能になる。
【００１７】
光路分離手段に関しては、第１及び第２光束と第３及び第４光束のうち少なくとも一方の光路中であって、第１光学系と第２光学系との間に配置することにより、第３光学系での各光束の位置が全て揃うことになり、四つの第３光学系を共通化することができる。また、被走査面の間隔については、偏向器から各被走査面までの間隔が同じ場合、光路分離手段が偏向器に近いほど、配置の自由度が広がり、四つの被走査面の間隔を広げることができる。
【００１８】
また、光路の分離が可能な最小の光束間隔をＤとすると、第１及び第２光束の最小間隔はＤ、第３及び第４光束の最小間隔もＤである。そこで、第１及び第３光束が偏向器に入射する副走査方向の位置がほぼ同じであり、かつ、第２及び第４光束が偏向器に入射する副走査方向の位置がほぼ同じであることにより、偏向器の厚みは最小間隔Ｄに上下の余裕分を加えたものとなり、偏向器の薄型化、軽量化、低コスト化が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係るレーザ走査光学装置の実施例について添付図面を参照して説明する。
【００２０】
まず、図１に本発明に係るレーザ走査光学装置の光路分離手段や光路折曲げ手段を省略した展開系を示す。このレーザ走査光学装置は、光源である四つのレーザダイオード１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、コリメータレンズ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、アパーチャ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、シリンダレンズ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとで光源部が構成されている。
【００２１】
さらに、８面の偏向器５、第１光学系６（レンズ６）、第２光学系７（レンズ７ａ，７ｂ）、第３光学系８（レンズ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）、防塵ガラス９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを備えている。
【００２２】
各レーザダイオード１ａ〜１ｄから放射された光束Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄ（拡散光）は、コリメータレンズ２ａ〜２ｄによりほぼ平行光に収束された後、アパーチャ３ａ〜３ｄを通過し、シリンダレンズ４ａ〜４ｄにより偏向器５の反射面に副走査方向Ｚにのみ集光される。
【００２３】
偏向器５で等角速度で偏向された各光束Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄは、全光束に共通な第１レンズ６を透過した後、二つに分割された第２レンズ７ａ，７ｂを透過する。このとき、光束Ｂａ，Ｂｂはレンズ７ａを透過し、光束Ｂｃ，Ｂｄはレンズ７ｂを透過する。さらに、光束Ｂａ，Ｂｂは第３レンズ８ａ，８ｂ及び防塵ガラス９ａ，９ｂを透過し、光束Ｂｃ，Ｂｄは第３レンズ８ｃ，８ｄ及び防塵ガラス９ｃ，９ｄを透過し、それぞれ、感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄで主走査方向Ｙ及び副走査方向Ｚに集光し、走査露光する。
【００２４】
感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは従来周知のタンデム方式でカラー画像を形成するように構成され、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄに形成された４色の静電潜像はトナーにて現像された後、図示しない中間転写ベルト上に１次転写して合成され、記録材上に２次転写される。この種の画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。
【００２５】
図２に本発明の第１実施例であるレーザ走査光学装置２０Ａの副走査方向Ｚの断面構成を示す。このレーザ走査光学装置２０Ａは、第２レンズ７ａ，７ｂと第３レンズ８ａ〜８ｄとの間に光路分離／折曲げ手段１１（ミラー１１ａ〜１１ｈ）を設けたものである。なお、本第１実施例において、第２レンズ７ａ，７ｂは一つの素材で一体的に成形されている。
【００２６】
図３に本発明の第２実施例であるレーザ走査光学装置２０Ｂの副走査方向Ｚの断面構成を示す。このレーザ走査光学装置２０Ｂは、第１レンズ６から出射された光束Ｂａ，Ｂｂを折り返して第２レンズ７ａに導くミラー１２を設け、かつ、第２レンズ７ａ，７ｂと第３レンズ８ａ〜８ｄとの間に光路分離／折曲げ手段１１（ミラー１１ａ〜１１ｈ）を設けたものである。
【００２７】
第１実施例及び第２実施例ともに、偏向器５に対して各レーザダイオード１ａ〜１ｄからの光束が副走査方向Ｚに所定の角度で斜入射し、図４に示すように反射され、第１レンズ６を透過し、第２レンズ７ａ，７ｂに入射する。そして、第２レンズ７ａ，７ｂの入射面での副走査方向Ｚの高さ位置の順に第１、第２、第３及び第４光束としたとき、第１及び第２光束Ｂａ，Ｂｂが互いに平行であり、第３及び第４光束Ｂｃ，Ｂｄが互いに平行であり、かつ、第１及び第２光束Ｂａ，Ｂｂと第３及び第４光束Ｂｃ，Ｂｄとが平行ではない。これにて、偏向器５の反射面において、四つの光束を用いるにも拘わらず、必要な副走査方向Ｚの厚みは光束間隔Ｚ’に上下に若干の余裕分を加えた値であり、偏向器５が薄型、低コストとなる。
【００２８】
そして、第２光束Ｂｂと第３光束Ｂｃは第１レンズ６の近傍で交差した後、第２レンズ７ａ，７ｂの近傍で光路分離可能な間隔とすることができる（図２参照）。これにて、第２光学系をレンズ７ａ，７ｂに２分割することが可能となり、感光体ドラム上での走査線の曲がり（ボウ）の補正を適切に行うことができる。
【００２９】
特に、ボウの補正は、二つに分割した第２レンズ７ａ，７ｂをそれぞれ副走査方向Ｚに傾けて配置することによって好ましく行うことができる。第２レンズ７ａ，７ｂのそれぞれに入射する二つの光束の入射角度が同じなので、二つの光束のボウを同じように低減することができる。図５に偏向器５で偏向された光束の第２レンズ７ａ，７ｂへの入射面上での主走査方向Ｙの軌跡Ａを示す。また、図６に第２レンズ７ａ，７ｂへ斜入射した光束の被走査面１０上での主走査方向Ｙの軌跡Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を示す。
【００３０】
さらに、それぞれの副走査方向Ｚの位置が、図７（Ａ）に示すように、偏向器５での光束位置Ｚ１＜第３光学系８の光軸Ｚ２＜第３光学系８上での光束の入射位置Ｚ３の関係を満足している。あるいは、図７（Ｂ）に示すように、偏向器５での光束位置Ｚ１＞第３光学系８の光軸Ｚ２＞第３光学系８上での光束の入射位置Ｚ３の関係を満足している。これにて、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上でのボウを許容範囲内に抑えることができる。
【００３１】
図２に示した第１実施例においては、第１及び第２光束Ｂａ，Ｂｂと第３及び第４光束Ｂｃ，Ｂｄはそれぞれ第３レンズ８ａ，８ｂの同じ位置、第３レンズ８ｃ，８ｄの同じ位置を透過している。従って、第１及び第２光束Ｂａ，Ｂｂと第３及び第４光束Ｂｃ，Ｂｄに関して第３レンズ８ａ，８ｂ及び８ｃ，８ｄは共通化することができる。
【００３２】
さらに、第１及び第２光束Ｂａ，Ｂｂが偏向器５に入射する斜入射角と、第３及び第４光束Ｂｃ，Ｂｄが偏向器５に入射する斜入射角とを絶対値で同じに揃えることで、第１及び第４光束Ｂａ，Ｂｄと第２及び第３光束Ｂｂ，Ｂｃとは偏向器５の回転軸に垂直な平面に対して対称となり（図４参照）、第３レンズ８ａ，８ｂ及び８ｃ，８ｄを副走査方向に共通のレンズで構成することが可能になる。
【００３３】
光路分離手段に関しては、図３に示した第２実施例において、光束Ｂａ，Ｂｂの光路中に（光束Ｂｃ，Ｂｄの光路中であってもよい）光路分離ミラー１２を、第１レンズ６と第２レンズ７ａとの間（第２レンズ７ｂとの間であってもよい）に配置することにより、第３レンズ８ａ〜８ｄでの各光束の位置が全て揃うことになり、四つの第３レンズ８ａ〜８ｄを共通化することができる。
【００３４】
また、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの間隔については、偏向器５から各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄまでの間隔が同じ場合、光路分離手段（ミラー１２）が偏向器５に近いほど、配置の自由度が広がり、四つの感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの間隔を広げることができる。
【００３５】
さらに、光路の分離が可能な最小の光束間隔をＤとすると、第１及び第２光束Ｂａ，Ｂｂの最小間隔はＤ、第３及び第４光束Ｂｃ，Ｂｄの最小間隔もＤである。そこで、図４に示したように、第１及び第３光束Ｂａ，Ｂｃが偏向器５に入射する副走査方向Ｚの位置がほぼ同じであり、かつ、第２及び第４光束Ｂｂ，Ｂｄが偏向器５に入射する副走査方向Ｚの位置がほぼ同じであることにより、偏向器５の厚みは最小間隔Ｄに上下の余裕分を加えた値となり、偏向器５の薄型化、軽量化、低コスト化が達成される。
【００３６】
次に、第１及び第２実施例であるレーザ走査光学装置２０Ａ，２０Ｂの各光束Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄに関する基本データを表１〜表４に示し、第１及び第２光束Ｂａ，Ｂｂの偏心データを表５に示し、第３及び第２光束Ｂｃ，Ｂｄの偏心データを表６に示す。さらに、偏向器５の反射面上での光束（主光線）の分離量を表７に示す。また、第６面（第３レンズの入射面）の非球面データを表１６に示す。非球面データの自由曲面式は式（１）に示す自由曲面式にて算出される。
【００３７】
さらに、前記第１実施例における光束Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄの面位置データを表８〜表１１に示す。また、前記第２実施例における光束Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄの面位置データを表１２〜表１５に示す。
【００３８】
【数１】
2008015104.tif 000003
【００３９】
【表１】
2008015104.tif 000004
【００４０】
【表２】
2008015104.tif 000005
【００４１】
【表３】
2008015104.tif 000006
【００４２】
【表４】
2008015104.tif 000007
【００４３】
【表５】
2008015104.tif 000008
【００４４】
【表６】
2008015104.tif 000009
【００４５】
【表７】
2008015104.tif 000010
【００４６】
【表８】
2008015104.tif 000011
【００４７】
【表９】
2008015104.tif 000012
【００４８】
【表１０】
2008015104.tif 000013
【００４９】
【表１１】
2008015104.tif 000014
【００５０】
【表１２】
2008015104.tif 000015
【００５１】
【表１３】
2008015104.tif 000016
【００５２】
【表１４】
2008015104.tif 000017
【００５３】
【表１５】
2008015104.tif 000018
【００５４】
【表１６】
2008015104.tif 000019
【００５５】
なお、本発明に係るレーザ走査光学装置は、前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るレーザ走査光学装置の展開系を示す概略斜視図である。
【図２】第１実施例であるレーザ走査光学装置の構成図であって副走査方向断面を示す。
【図３】第２実施例であるレーザ走査光学装置の構成図であって副走査方向断面を示す。
【図４】偏向器での反射状態を示す光路図であって副走査方向断面を示す。
【図５】光束の第２光学系の入射面における主走査方向の軌跡を示す説明図である。
【図６】第２光学系へ斜入射した光束の被走査面上における主走査方向の軌跡を示す。
【図７】光束の副走査方向高さ位置を示す光路図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ａ〜１ｄ…レーザダイオード
５…偏向器
６…第１光学系
７…第２光学系
８…第３光学系
１０ａ〜１０ｄ…感光体ドラム
１１…光路分離／折曲げ手段
１２…ミラー（光路分離手段）
２０Ａ，２０Ｂ…レーザ走査光学装置
【図１】
2008015104.tif 000020
【図２】
2008015104.tif 000021
【図３】
2008015104.tif 000022
【図４】
2008015104.tif 000023
【図５】
2008015104.tif 000024
【図６】
2008015104.tif 000025
【図７】
2008015104.tif 000026