(57)【要約】【課題】装置のスペースを有効に利用する光路設定とすることで、コンパクトな構成で装置を小型化することができるようにする。【解決手段】レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから収束手段に到達するまでの各レーザ光の光路を第１の光路とし、収束手段により収束されたレーザ光が反射手段に到達するまでの各レーザ光の光路を第２の光路とし、反射手段で反射してポリゴンミラーに到るまでの各レーザ光の光路を第３の光路とする。第１の光路及び第３の光路は、第２の光路のレーザ光の主走査方向Ｐｄについて、第２の光路に対して常に同じ側にあるように光路設定を行う。つまり第１の光路と第３の光路は、第２の光路に対して主走査方向Ｐｄについては、図示する方向Ｐｄ１側に設定される。これにより第１〜第３の光路がコの字型に設定され、スペースの有効利用を可能とし、装置を小型化させることができる。【選択図】図１０
2008256909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ光を出射する複数のレーザ出射部と、該レーザ出射部から出射したレーザ光を反射して出射方向を変位させる回転多面鏡とを有し、該複数のレーザ光が感光体を走査して露光することにより各前記感光体に潜像を書き込む画像書込み装置において、
該画像書込み装置は、前記複数のレーザ出射部から出射した複数のレーザ光を同一の方向に進行させるように収束する収束手段と、該収束手段により収束された複数のレーザ光を特定の集光位置に集光させる集光手段と、前記収束手段で収束したレーザ光を前記回転多面鏡へ向けて反射させる反射手段とを有し、
前記レーザ出射部から前記収束手段に到達するまでのレーザ光の光路を第１の光路とし、前記収束手段により収束されたレーザ光が反射手段に到達するまでのレーザ光の光路を第２の光路とし、前記反射手段で反射して前記回転多面鏡に到るまでのレーザ光の光路を第３の光路とし、前記感光体上のレーザ光の走査方向を主走査とするとき、
前記第１の光路及び前記第３の光路は、前記第２の光路のレーザ光の主走査方向について、前記第２の光路に対して同じ側にあることを特徴とする画像書込み装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像書込み装置において、前記複数のレーザ出射部は、共通の基板ユニットに一体的に平面状に配置されていることを特徴とする画像書込み装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像書込み装置において、感光体上の前記主走査方向の直交方向を副走査方向とするとき、前記反射手段または前記集光手段は、前記共通の基板ユニットに配置された複数のレーザ出射部のうち、副走査方向について最上部に位置するレーザ出射部から出射したレーザ光の出射方向に位置することを特徴とする画像書込み装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像書込み装置において、前記複数のレーザ出射部を主走査方向の配列順に第ｎ（ｎは自然数）のレーザ出射部とし、前記副走査方向について最上部に位置するレーザ出射部を第１のレーザ出射部とするとき、
ｎ＝３以降の第ｎのレーザ出射部は、第（ｎ−１）のレーザ出射部に対して、副走査方向について上方に配置されていることを特徴とする画像書込み装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像書込み装置において、前記収束手段は、ｎ＝２以上の第ｎの前記レーザ出射部から出射したレーザ光を反射させる複数の第１ミラーと、該第１ミラーで反射したレーザ光を反射させる第２ミラーと有し、第１のレーザ出射部から出射したレーザ光と、前記第２ミラーで反射した複数のレーザ光とが同一方向に進行するように収束されることを特徴とする画像書込み装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像書込み装置において、前記集光手段はシリンドリカルレンズであり、前記収束手段は反射ミラーであることを特徴とする画像書込み装置。
【請求項７】
請求項１に記載の画像書込み装置において、前記集光手段はシリンドリカルミラーであり、前記収束手段は反射ミラーであって、前記シリンドリカルミラーは、前記集光手段と前記反射手段とを兼ねていることを特徴とする画像書込み装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像書込み装置において、前記ポリゴンミラーを出射した後、最上部の光路で進行するレーザ光は、前記ポリゴンミラーの上方を通過して該画像書込み装置の筐体の一端の壁面近傍から前記感光体に向けて出射し、最上部の次に位置する光路を進行するレーザ光は、前記一端の壁面とは反対側の壁面近傍から前記感光体に向けて出射することを特徴とする画像書込装置。
【請求項９】
感光体と、請求項１ないし８のいずれか１に記載の画像書込み装置とを備え、該画像書込み装置によって前記感光体に潜像を形成し、該潜像を顕像化することで画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像書込み装置及び画像形成装置に関し、より詳細には、デジタル複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に適用可能な画像書込み装置と、該画像書込み装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機、レーザプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置が普及している。このような画像形成装置では、レーザ光を走査して感光体に画像を書込む画像書込み装置が用いられる。画像形成装置で画像形成する場合は、感光体を帯電装置で帯電した後、画像書込み装置によって画像情報に応じた書込みを行って、感光体に静電潜像を形成する。そして現像装置から供給されるトナーによって、感光体上の静電潜像を顕像化する。そして感光体上で顕像化されたトナー像を転写装置によって記録用紙に転写し、さらに定着装置によって記録用紙に定着することで、所望の画像が得られるようになっている。
【０００３】
またデジタル複写機やレーザプリンタなどのカラー画像形成装置では、その高速化に伴って複数の感光体をタンデム配列したタンデム方式の装置が実用化されている。ここでは、例えば４つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に配列し、これらの各感光体ドラムに対応した走査光学系によってこれら感光体を同時に露光して潜像をつくり、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で顕像化する。そしてこれら顕像化されたトナー像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写することにより、カラー画像を得るようにしている。
【０００４】
画像書込み装置に関し、例えば、特許文献１には、複数のレーザ光をシリンドリカルレンズで集光してポリゴンミラーに入射させるようにした装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−９０６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の感光体に同時露光するタンデム方式は、１つの感光体で順次各色の画像形成を行う方式に対して、カラーもモノクロも同じ速度で出力できるため、高速プリントに有利である。その反面で、複数の感光体に対応する走査光学系を必要とする。このような走査光学系を構成するために、画像書込み装置には、レンズやミラー等の多数の光学要素がそれぞれ最適な位置に配置されている。これらの光学要素は、レーザダイオードによる発光素子から発光したレーザ光の光路を導き、また光ビームの形状を整えて感光体上に精度よく照射するために配置されている。
【０００６】
上記のような画像書込み装置では、感光体を露光するための装置が大型化する傾向があり、その小型化が課題となる。特に走査光学系の光学要素の配置に従う光路設定によっては、画像書込み装置の小型化が制限される。
例えば特許文献１のような構成は、複数の光源から出射した複数のレーザ光が収束されることなく個別にポリゴンミラーに入射する光路構成となっているため、光学系による占有スペースが大きくなり、装置の小型化に制限が生じる。
【０００７】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなれたもので、装置のスペースを有効に利用する光路設定とすることで、コンパクトな構成で装置を小型化することができる画像書込み装置と、該画像書込み装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、複数のレーザ光を出射する複数のレーザ出射部と、レーザ出射部から出射したレーザ光を反射して出射方向を変位させる回転多面鏡とを有し、複数のレーザ光が感光体を走査して露光することにより各感光体に潜像を書き込む画像書込み装置において、画像書込み装置は、複数のレーザ出射部から出射した複数のレーザ光を同一の方向に進行させるように収束する収束手段と、収束手段により収束された複数のレーザ光を特定の集光位置に集光させる集光手段と、収束手段で収束したレーザ光を回転多面鏡へ向けて反射させる反射手段とを有し、レーザ出射部から収束手段に到達するまでのレーザ光の光路を第１の光路とし、収束手段により収束されたレーザ光が反射手段に到達するまでのレーザ光の光路を第２の光路とし、反射手段で反射して回転多面鏡に到るまでのレーザ光の光路を第３の光路とし、感光体上のレーザ光の走査方向を主走査とするとき、第１の光路及び第３の光路は、第２の光路のレーザ光の主走査方向について、第２の光路に対して同じ側にあることを特徴としたものである。
【０００９】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、複数のレーザ出射部は、共通の基板ユニットに一体的に平面状に配置されていることを特徴としたものである。
【００１０】
第３の技術手段は、第２の技術手段において、感光体上の主走査方向の直交方向を副走査方向とするとき、反射手段または集光手段は、共通の基板ユニットに配置された複数のレーザ出射部のうち、副走査方向について最上部に位置するレーザ出射部から出射したレーザ光の出射方向に位置することを特徴としたものである。
【００１１】
第４の技術手段は、第３の技術手段において、複数のレーザ出射部を主走査方向の配列順に第ｎ（ｎは自然数）のレーザ出射部とし、副走査方向について最上部に位置するレーザ出射部を第１のレーザ出射部とするとき、ｎ＝３以降の第ｎのレーザ出射部は、第（ｎ−１）のレーザ出射部に対して、副走査方向について上方に配置されていることを特徴としたものである。
【００１２】
第５の技術手段は、第４の技術手段において、収束手段は、ｎ＝２以上の第ｎのレーザ出射部から出射したレーザ光を反射させる複数の第１ミラーと、第１ミラーで反射したレーザ光を反射させる第２ミラーと有し、第１のレーザ出射部から出射したレーザ光と、第２ミラーで反射した複数のレーザ光とが同一方向に進行するように収束されることを特徴としたものである。
【００１３】
第６の技術手段は、第１の技術手段において、集光手段はシリンドリカルレンズであり、収束手段は反射ミラーであることを特徴としたものである。
【００１４】
第７の技術手段は、第１の技術手段において、集光手段はシリンドリカルミラーであり、収束手段は反射ミラーであって、シリンドリカルミラーは、集光手段と反射手段とを兼ねていることを特徴としたものである。
【００１５】
第８の技術手段は、第１の技術手段において、ポリゴンミラーを出射した後、最上部の光路で進行するレーザ光は、ポリゴンミラーの上方を通過して画像書込み装置の筐体の一端の壁面近傍から感光体に向けて出射し、最上部の次に位置する光路を進行するレーザ光は、一端の壁面とは反対側の壁面近傍から感光体に向けて出射することを特徴としたものである。
【００１６】
第９の技術手段は、感光体と、第１ないし第８のいずれかの技術手段である画像書込み装置とを備え、画像書込み装置によって感光体に潜像を形成し、潜像を顕像化することで画像形成を行うことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置のスペースを有効に利用する光路設定とすることで、コンパクトな構成で装置を小型化することができる画像書込み装置と、該画像書込み装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【００１８】
特に本発明によれば、レーザ出射部から収束手段に到達するまでの第１の光路と、反射手段で反射してポリゴンミラーに到るまでの第３の光路とが、収束手段により収束されたレーザ光が反射手段に到達するまでの第２の光路に対して、第２の光路の主走査方向について常に同じ側にあるように構成することにより、空間を有効に利用することができるようになって、装置を小型化することができるようになる。
また複数のレーザ出射を、共通の基板ユニットに一体的に平面状に配置することにより、レーザ出射部を構成するための電気部品を集中配置することができ、これにより装置の小型化に貢献させることができる。
【００１９】
また共通の基板ユニットに配置された複数のレーザ出射部のうち、副走査方向について最上部に位置するレーザ出射部から出射したレーザ光を反射手段または集光手段に直接入射させることにより、ミラーの数を削減して装置の小型化に貢献させることができる。
また複数のレーザ出射部を主走査方向の配列順に第ｎ（ｎは自然数）のレーザ出射部とし、副走査方向について最上部に位置するレーザ出射部を第１のレーザ出射部とするとき、ｎ＝３以降の第ｎのレーザ出射部を、第（ｎ−１）のレーザ出射部に対して、副走査方向について上方に配置することにより、収束手段や集光手段に対して複数のレーザを入射させるためのコンパクトな光路構成が可能となり、また同一方向からレーザ出射部の構成部品を組み立て配置することができるようになる。
【００２０】
さらに収束手段として、ｎ＝２以上の第ｎのレーザ出射部から出射したレーザ光を反射させる複数の第１ミラーと、第１ミラーで反射したレーザ光を反射させる第２ミラーとを備え、第１のレーザ出射部から出射したレーザ光と、第２ミラーで反射した複数のレーザ光とを同一の方向に進行するように収束することにより、収束手段や集光手段に対して複数のレーザを入射させるためのコンパクトな光路構成が可能となる。
【００２１】
さらに副走査方向について最上部に位置する光路を進行するレーザ光が、筐体の一端の壁面近傍から感光体に向けて出射し、最上部の次に位置する光路を進行するレーザ光が、反対側の壁面近傍から出射するように光路を設定することにより、ｆθレンズから出射して再度ｆθレンズを乗り越えるレーザ光の光路を低く設定でき、装置の筐体を薄型化することができるようになり、また筐体の一端の下部にスペースを設けることができ、空間を有効利用することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の光走査装置が使用される画像形成装置の構成例を示す図である。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色及び単色の画像を形成するもので、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とにより構成されている。装置本体１１０は、露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１等を有して構成されている。
【００２３】
装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９２の上に自動で原稿を搬送する。また原稿処理装置１２０は矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、原稿載置台９２の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。
【００２４】
本画像形成装置において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。
【００２５】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。
露光ユニット１は、本発明に関わる画像書込み装置に該当するものであり、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成される。露光ユニット１は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。露光ユニット１を構成する光走査装置の構成は、後述して具体的に説明する。また露光ユニット１としては、この他発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法も採用できる。
【００２６】
露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像器２はそれぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（ＹＭＣＫ）のトナーにより顕像化するものである。またクリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。
【００２７】
感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４、及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。上記中間転写ローラ６４は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４本設けられている。
【００２８】
中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、及び中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動させる。また各中間転写ローラ６４は、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与える。
中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト６１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００２９】
感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。
【００３０】
上述の様に各感光体ドラム３上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト６１で積層される。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト６１の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト６１の接触位置に配置される転写ローラ１０によって用紙上に転写される。
【００３１】
このとき、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ１０にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ１０は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１０もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ６２の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。
【００３２】
また、上記のように、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、もしくは転写ローラ１０によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。
【００３３】
給紙カセット８１は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、装置本体１１０の露光ユニット１の下側に設けられている。また手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用するシートを置くことができる。また、装置本体１１０の上方に設けられている排紙トレイ９１は、印刷済みのシートをフェイスダウンで集積するためのトレイである。
【００３４】
また装置本体１１０には、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２のシートを転写ローラ１０や定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。給紙カセット８１ないし手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ，レジストローラ１３、転写ローラ１０、定着ユニット７等が配されている。
【００３５】
搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。またピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。同様にまたピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。
【００３６】
また、レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端とシートの先端を合わせるタイミングでシートを転写ローラ１０に搬送する機能を有している。
【００３７】
定着ユニット７は、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２を備えており、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、シートを挟んで回転するようになっている。またヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ７２とともにトナーをシートに熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ７１を外部から加熱するための外部加熱ベルト７３が設けられている。
【００３８】
次にシート搬送経路を詳細に説明する。上述のように、画像形成装置には予めシートを収納する給紙カセット８１、及び手差し給紙カセット８２が設けられている。これら給紙カセット８１，８２からシートを給紙するために、各々ピックアップローラ１１ａ，１１ｂが配置され、シートを１枚ずつ搬送路Ｓに導くようになっている。
各給紙カセット８１，８２から搬送されるシートは用紙搬送路Ｓの搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送され、シートの先端と中間転写ベルト６１上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１０に搬送され、シート上に画像情報が書き込まれる。その後、シートは定着ユニット７を通過することによってシート上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、その後に配された搬送ローラ１２ｂを経て排紙トレイ９１上に排出される。
【００３９】
上記の搬送経路は、シートに対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着ユニット７を通過したシートの後端が最終の搬送ローラ１２ｂで把持されたときに、搬送ローラ１２ｂが逆回転することによってシートを搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。そしてその後レジストローラ１３を経てシート裏面に印字が行われた後にシートが排紙トレイ９１に排出される。
【００４０】
次に本発明にレーザ書込み装置の実施形態を具体的に説明する。
本実施形態のレーザ書込みは、複数本のレーザ光によって複数の感光体ドラム３を同時に走査露光して各感光体ドラム３に互いに異なる色に対応する画像を書込み、各色に対応する画像を同一の転写媒体上に重ね合わせることによってカラー画像を形成する上記のようなタンデム方式の画像形成装置に適用される。
【００４１】
上述のように、画像形成装置には、Ｋ画像形成用の感光体ドラム、Ｃ画像形成用の感光体ドラム、Ｍ画像形成用の感光体ドラム、Ｙ画像形成用の感光体ドラムが略等間隔で配置されている。タンデム方式の画像形成装置は、各色の画像を同時に形成するので、カラー画像の形成に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００４２】
感光体ドラム３を露光するための本発明に関わる画像書込み装置は、それぞれユニット化された１次光学系（入射光学系）と、２次光学系（出射光学系）とから構成される。１次光学系は、ＹＭＣＫのレーザ光をそれぞれ出射する４つのレーザ出射部と、これらのレーザ光を２次光学系のポリゴンミラー（回転多面鏡）に導くミラー及びレンズ等の光学要素とを備えている。また２次光学系は、被走査体である感光体ドラム上にレーザ光を走査する上記ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラムに導くためのレンズやミラー等の光学要素、及びレーザ光を検出するＢＤセンサ等を備えている。また、上記ポリゴンミラーは、各色で共有する構成を採用している。
【００４３】
図２は、本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の構成例を示す斜視概略図である。図２において、２０１は基板ユニット、２０２ａはＫ用レーザダイオード、２０２ｂはＣ用レーザダイオード、２０２ｃはＭ用レーザダイオード、２０２ｄはＹ用レーザダイオード、２０３ａはＣ用第１ミラー、２０３ｂはＫ用第１ミラー、２０３ｃはＹ用第１ミラー、２０４は第２ミラー、２０５は第３ミラー、２０６はシリンドリカルレンズ、３０１はポリゴンミラー、３０２はｆθレンズ、３１１はＢＤ折返しミラー、３１２はＢＤセンサ（ビームディテクタ）である。
【００４４】
ＫＣＭＹ用の各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄは、共通の基板ユニット２０１に一体的に平面上に配置されている。そして基板ユニット２０１に配置された各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから、第３ミラー２０５に到る光学系が１次光学系であり、ポリゴンミラー３０１以降の光学系が２次光学系である。ここでは２次光学系はポリゴンミラー３０１、ｆθレンズ３０２などの一部の構成のみを示している。２次光学系の具体的な構成については後述する。
【００４５】
１次光学系において、ＫＣＭＹ用の各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄは、光源駆動手段としてのレーザ駆動回路（図示せず）によって駆動される。このレーザ駆動回路には、画像形成装置の制御部から出力される各種制御信号や画像処理部から供給される画像データが入力され、これら制御信号及び画像データに従って各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄの発光が制御される。これらレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄが、本発明のレーザ出射部に該当する。
【００４６】
各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄのレーザ出射側には、それぞれＫＣＭＹ用のコリメータレンズが配設されて平行光となり、さらに所定の間隙をもったアパーチャ（スリット）によりレーザ光の径が規制される（いずれも図示せず）。なお平行光とは光が進行してもその光束の径が変わらない状態を指すものとし、複数のレーザ光の光軸が互いに平行である状態と区別する。
【００４７】
Ｃ用レーザダイオード２０２ｂから出射したレーザ光（Ｃビーム）は、Ｃ用第１ミラー２０３ａで反射して第２ミラー２０４に向かう。同様にＫ用レーザダイオード２０２ａから出射したレーザ光（Ｋビーム）は、Ｋ用第１ミラー２０３ｂで反射して第２ミラー２０４に向かい、Ｙ用レーザダイオード２０２ｄから出射したレーザ光は、Ｙ用第１ミラー２０３ｃで反射して第２ミラー２０４に向かう。
【００４８】
ＫＣＭＹの各色用のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄは、副走査方向（基板ユニット２０１の高さ方向）について、互いに異なる高さに配置されている。そして３つの第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃは、対応するレーザダイオード２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｄから出射したレーザ光のみを反射し得る位置に配置されている。またこれら３つの第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃは、主走査方向から見て各色用のレーザ光が互いに重なる位置に配置されている。
【００４９】
各第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃで反射したＣＫＹ用のレーザ光は、第２ミラー２０４で反射して、主走査方向に重なった状態でシリンドリカルレンズ２０６に向かう。ここでＭ用レーザダイオード２０２ｃから出射したレーザ光（Ｍビーム）が、さらにこれらＣＫＹ用のレーザ光と主走査方向に重なった光路で出射し、シリンドリカルレンズ２０６に向かう。
このような構成により、４つのレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから出射したレーザ光は、主走査方向については全て一致し、副走査方向についてはずれ（高低差）を有して、それぞれのレーザ光の光軸が互いに平行となってシリンドリカルレンズ２０６に入射する。そしてここでは、シリンドリカルレンズ２０６に向かう各色用のレーザ光は、レーザ光が進行してもその光束の径が変わらない平行光である。
【００５０】
つまり上記の構成により、共通の基板ユニット２０１に配置された複数のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄのうち、最上部に位置するＭ用のレーザダイオード２０２ｃから出射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ２０６に直接入射し、最上部のＭ用のレーザダイオード２０２ｃを除く他のＣＫＹ用のレーザダイオード２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｄから出射したレーザ光は、折返しミラー（第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃ、第２ミラー２０４）により折り返された後にシリンドリカルレンズ２０６に入射するようになっている。
【００５１】
シリンドリカルレンズ２０６は、入射した各色用のレーザ光を副走査方向に集光するために配されている。そしてシリンドリカルレンズ２０６を出射した各色用のレーザ光は、第３ミラー２０５で反射した後２次光学系に入り、ポリゴンミラー３０１の反射面に入射する。
ここでは、シリンドリカルレンズ２０６は、副走査方向にパワーを有しており、シリンドリカルレンズ２０６からポリゴンミラー３０１までの光路長に従って、副走査方向にはポリゴンミラー３０１の反射面近傍でレーザ光が集光されるように設定されている。すなわち、それぞれが平行光となってシリンドリカルレンズ２０６に入射した各色用のレーザ光は、副走査方向ではポリゴンミラー３０１の反射面の表面でほぼ集光される。また同時に光軸が互いに平行となってシリンドリカルレンズ２０６に入射した各色用のレーザ光は、副走査方向についてポリゴンミラー３０１の表面のほぼ同一位置に集光される。
【００５２】
このシリンドリカルレンズ２０６は、主走査方向にはパワーを有していないため、入射した各色用のレーザ光は、主走査方向についてはそのまま平行光として出射して、ポリゴンミラー３０１の反射面に入射する。通常、ポリゴンミラー３０１に対して、主走査方向には平行光を入射させる。主走査方向に収束光であると、ｆθレンズ３０２によって負の像面湾曲が生じて好ましくない。また副走査方向については、反射面の面倒れを補正するために、反射面の表面に収束させるようにする。例えば、ポリゴンミラー３０１の反射面に入射させるレーザ光の副走査方向の位置は、反射面の高さ方向での中央近傍となる。
【００５３】
本実施形態の画像書込み装置では、ＫＣＭＹ用の４本のレーザ光を２次光学系の１つのポリゴンミラー３０１で偏向させる。この場合、ポリゴンミラー３０１を経た後に４本のレーザ光を分離できるようにし、かつ、各色用のレーザ光に主走査方向のずれが生じないようにする必要がある。このために、１次光学系のシリンドリカルレンズ２０６から出射した４本のレーザ光が、ポリゴンミラー３０１に対して、主走査方向については同一方向から同一位置に入射し、副走査方向については角度差のある方向から略同一位置に入射するように設定する。これらの光路設定は、上記の副走査方向に高低差を持ったレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄの配置によって、各色用のレーザ光が主走査方向については全て一致し、副走査方向について所定の高低差を有して進行することによって実現されている。これにより、走査光学系によって各色用のレーザ光を分離することができる。
【００５４】
また２次光学系には、レーザ光の感光体ドラム３上での主走査の開始前に、レーザ光を検知して書き出しの基準信号を発生させるためのＢＤ（Beam Detect）センサ３１２が設けられる。ポリゴンミラー３０１で反射して感光体ドラム３（図２では図示せず）へ向かうレーザ光のうち、感光体ドラム３上での画像形成に使用されるレーザ光、すなわち主走査ラインを走査するためのレーザ光を主走査光とする。ここで主走査光が走査する際に通過する空間領域を画像領域とし、画像領域以外の領域を非画像領域とする。
【００５５】
レーザ光が感光体ドラム３を走査するとき、レーザ光は主走査ラインを定期的に走査する。このときに、感光体ドラム３は回転しているので一定期間ごとに異なる場所を走査されることになる。そしてレーザ光が走査される毎に、走査ラインの書き始めの位置は同一である必要がある。
この走査ラインの書き始めの位置を検出するために、光書込み装置には同期検出装置が設けられている。同期検出装置は上記非画像領域のレーザ光を同期検出光として検出するためのＢＤセンサ３１２と、ＢＤセンサ３１２に同期検出光を導く案内手段であるＢＤ折り返しミラー３１１が備えられている。
【００５６】
同期検出光は、ＢＤ折返しミラー３１１により折り返され、ＢＤセンサ３１２に到達する。このＢＤセンサ３１２は受光量に応じたセンサ信号を出力する。そして、レーザ書込み装置の制御部は、ＢＤセンサ３１２からのセンサ信号に基づいて、画像書き込み開始位置を決定するための同期信号（ＢＤ信号）を生成する。ＢＤ信号は主走査方向の走査開始基準信号として用いられ、この信号を基準として各ラインの主走査方向の書出し開始位置の同期が取られる。
【００５７】
また同期検出装置は、ＢＤセンサ３１２でレーザ光が検出できない場合にエラー信号を出力する。画像書込み装置が組み込まれた画像形成装置では、装置の運転を停止するとともに、例えば所定のサービスコードをその表示画面に表示させることで、走査方向の書き始めの位置の不具合をユーザに知らせる。
上記の主走査方向の書き出し位置を検出するＢＤセンサ３１２は、例えばＫ用レーザ光の光路上のみに備えられ、４つのレーザ光のうちのＫ用のレーザ光のみに対応させ、他の色用のレーザ光には、これを参照させることにより、予め決定された画像データの書き出し開始タイミングによって走査を開始させるようにしている。
【００５８】
上記の構成において、ＣＫＹ用のレーザダイオード２０２ｂ，２０２ａ，２０２ｄから出射したレーザ光は、各第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃで反射した後、第２ミラー２０４で反射してシリンドリカルレンズ２０６に向かう。またＭ用レーザダイオード２０２ｃから出射したレーザ光は、直接にシリンドリカルレンズ２０６に向かう。この時点で異なる位置のレーザダイオードから出射した全てのレーザ光が、副走査方向の異なる位置で同一の方向に進行するように収束されている。
【００５９】
これらのレーザ光を収束させるための光学要素、つまりＣ用第１ミラー２０３ａ、Ｋ用第１ミラー２０３ｂ、Ｙ用第１ミラー２０３ｃ、及び第２ミラー２０４は、複数のレーザダイオードから出射した複数のレーザ光を同一の方向に進行させるように収束する本発明の収束手段に該当する。
またシリンドリカルレンズ２０６は、ポリゴンミラー３０１の反射面の特定の集光位置にこれらのレーザ光を集光させる本発明の集光手段に該当する。さらに第３ミラー２０５は、収束手段で収束されたレーザ光をポリゴンミラー３０１へ向けて反射させる本発明の反射手段に該当する。
【００６０】
図３は、本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の他の構成例を示す斜視概略図で、図２と同じ機能を有する要素には図２と同じ符号が付してある。
図２に示す実施形態では、第２ミラー２０４と第３ミラー２０５との間の光路上にシリンドリカルレンズ２０６を配置していたが、図３に示す実施形態では、第３ミラー２０５とポリゴンミラー３０１との間の光路上にシリンドリカルレンズ２０６を配置している。
【００６１】
本実施形態では、シリンドリカルレンズ２０６の位置が移動しただけで、各光学要素間のレーザ光の状態は、図２の例と同様である。ただしシリンドリカルレンズ２０６からポリゴンミラー３０１までの光路長が、図２の例よりも短くなっているため、ポリゴンミラー３０１の反射面上のレーザ光の状態が図２と同様となるように、シリンドリカルレンズ２０６のレンズパワーが最適化される。その他の構成及び作用については、図２の構成と同様であるため、繰り返しの説明は省略する。
【００６２】
また本実施形態においては、図２の実施形態と同様に、Ｃ用第１ミラー２０３ａ、Ｋ用第１ミラー２０３ｂ、Ｙ用第１ミラー２０３ｃ、及び第２ミラー２０４が本発明の収束手段に該当し、シリンドリカルレンズ２０６が本発明の集光手段に該当し、第３ミラー２０５が本発明の反射手段に該当する。
【００６３】
図４は、本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の更に他の構成例を示す斜視概略図である。図４において、２０７はシリンドリカルミラーで、その他、図２と同じ機能を有する要素には図２と同じ符号が付してある。
本実施形態では、図２及び図３に示す実施形態における第３ミラー２０５の代わりにシリンドリカルミラー２０７を配置し、光路上のシリンドリカルレンズ２０６を取り除いている。つまりシリンドリカルミラー２０７により、シリンドリカルレンズ２０６と第３ミラー２０５との機能を兼ね備えるようにしている。
【００６４】
つまり本実施形態の１次光学系では、第２ミラー２０４で反射したＹＣＫ各色用の３本のレーザ光と、Ｍ用レーザダイオード２０２ｃから出射したレーザ光は、主走査方向については全て一致し、副走査方向にはずれ（高低差）を有して、それぞれのレーザ光の光軸が互いに平行となってシリンドリカルミラー２０７に入射する。そしてシリンドリカルミラー２０７で作用を受けたレーザ光は、２次光学系に入ってポリゴンミラー３０１の反射面に入射する。
【００６５】
ここでは、シリンドリカルミラー２０７は、副走査方向にパワーを有しており、シリンドリカルミラー２０７からポリゴンミラー３０１までの光路長に従って、副走査方向にはポリゴンミラー３０１の反射面近傍でレーザ光が集光されるように設定されている。すなわち、それぞれが平行光となってシリンドリカルミラー２０７に入射した各色用のレーザ光は、副走査方向ではポリゴンミラー３０１の反射面の表面でほぼ集光される。また同時に光軸が互いに平行となってシリンドリカルミラー２０７に入射した各色用のレーザ光は、副走査方向についてポリゴンミラー３０１の表面のほぼ同一位置に集光される。
その他の構成及び作用については、図２の構成と同様であるため、繰り返しの説明は省略する。
【００６６】
また本実施形態においては、Ｃ用第１ミラー２０３ａ、Ｋ用第１ミラー２０３ｂ、Ｙ用第１ミラー２０３ｃ、及び第２ミラー２０４が本発明の収束手段に該当し、シリンドリカルミラー２０７が本発明の集光手段と反射手段とに該当する。つまり本実施形態においては、シリンドリカルミラー２０７が、本発明の集光手段と反射手段とを兼ねていることになる。
【００６７】
図５は、画像書込み装置の２次光学系の構成例を示す図で、２次光学系の露光ユニットを側面から見た筐体内部を感光体とともに概略的に示すものである。図５において、３００は２次光学系ユニット、３０１はポリゴンミラー、３０２はｆθレンズ、３０３ａはＫ用シリンドリカルレンズ、３０３ｂはＣ用シリンドリカルレンズ、３０３ｃはＭ用シリンドリカルレンズ、３０３ｄはＹ用シリンドリカルレンズ、３０４はＹ用第１ミラー、３０５はＹ用第２ミラー、３０６はＫ用第１ミラー、３０７はＣ用第１ミラー、３０８はＣ用第２ミラー、３０９はＭ用第１ミラー、３１０はＭ用第２ミラー、３１１は筐体である。
【００６８】
ポリゴンミラー３０１は、回転方向に複数（例えば７つ）の反射面を有し、図示しないポリゴンモータによって回転駆動される。ポリゴンモータは、ポリゴンミラー３０１を設置する筐体３１３の裏面側凹部に設置され、さらにその凹部を密閉するための蓋が設けられる。またポリゴンモータには放熱のためのフィンが設けられる。１次光学系のレーザダイオードから出射してミラーなどの光学系で反射した各色用のレーザ光は、２次光学系のポリゴンミラー３０１の反射面によって反射し、その後の各光学要素を介して感光体ドラム３を走査する。
【００６９】
１光学系のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから出射したＫＣＭＹ用のレーザ光は、副走査方向について角度差を有してポリゴンミラー３０１に入射する。そしてこれらのレーザ光は、その後も角度差を維持し、ｆθレンズ３０２による走査光学系を経た後に分離される。
ｆθレンズ３０２は、主走査方向にレンズパワーを有している。これにより主走査方向において、ポリゴンミラー３０１から出射した平行光のレーザ光を、感光体ドラム３の表面で所定のビーム径となるように収束させる。またｆθレンズ３０２は、ポリゴンミラー３０１の等角速度運動により主走査方向に等角速度で移動するレーザ光を、感光体ドラム３上の走査ライン上で等線速で移動するように変換する機能を有している。またｆθレンズ３０２は、副走査方向にもレンズパワーを有している。これにより副走査方向において、ポリゴンミラー３０１から出射した拡散光の光ビームを平行光に変換する。
【００７０】
ポリゴンミラー３０１で分離され、ｆθレンズ３０２を通過したＫＣＭＹの各色用の４本のレーザ光のうち、Ｙ用のレーザ光（Ｙビーム）は、Ｙ用第１ミラー３０４，Ｙ用第２ミラー３０５で順に反射して、Ｙ用シリンドリカルレンズ３０３ｄを通ってＹ用の感光体ドラム３に入射する。感光体ドラム３上ではその走査領域に描画が行われる。
また分離されたＫ用のレーザ光（Ｋビーム）は、ｆθレンズ３０２を通過した後、Ｋ用第１ミラー３０６で反射して、Ｋ用シリンドリカルレンズ３０３ａを通ってＫ用の感光体ドラム３に入射する。
同様に、分離されたＣ用のレーザ光（Ｃビーム）は、ｆθレンズ３０２を通過した後、Ｃ用第１ミラー３０７，Ｃ用第２ミラー３０８で順に反射して、Ｃ用シリンドリカルレンズ３０３ｂを通ってＣ用の感光体ドラム３に入射する。またＭ用のレーザ光（Ｍビーム）は、ｆθレンズ３０２を経て、Ｍ用第１ミラー３０９，Ｍ用第２ミラー３１０で順に反射し、Ｍ用シリンドリカルレンズ３０３ｃを通ってＭ用の感光体ドラム３に入射する。つまりここでは、上下方向に整列されたレーザ光の配列順と、感光体ドラム３の配列順とが一致するように、光学系による光路が設定されている。
【００７１】
２次光学系においてＫＣＭＹの各色用のシリンドリカルレンズ３０３ａ〜３０３ｄは、副走査方向にレンズパワーを有している。これにより副走査方向について、平行光で入射するレーザ光を感光体ドラム３上で所定のビーム径となるように収束させる。
また主走査方向については、上述のｆθレンズ３０２で収束光となったレーザ光がそのまま感光体ドラム３上で収束する。シリンドリカルレンズ３０３ａ〜３０３ｄは樹脂を用いて形成されている。画像書込み装置のような走査幅全域をカバーする長尺のシリンドリカルレンズ３０３ａ〜３０３ｄは樹脂レンズとすることが好適である。
【００７２】
シリンドリカルレンズ３０３ａ〜３０３ｄを出射した各色用のレーザ光は、帯電された感光体ドラム３を画像データに応じて露光する。これにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。そして現像器によって、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像がＫＣＭＹのトナーによりそれぞれ顕像化される。
【００７３】
上記の構成において、露光ユニット１から感光体ドラム３に向けて出射する複数のレーザ光の出射位置が配列するように各レーザ光の光路が設定されている。そしてポリゴンミラー３０１を出射した後、最上部に位置する光路を進行するＹ用のレーザ光（Ｙビーム）は、ポリゴンミラー３０１の上方を通過して露光ユニット１の筐体３１３の一端の壁面近傍から感光体ドラム３に向けて出射する。一方、また最上部の次に位置するＫ用のレーザ光（Ｋビーム）は、一端の壁面とは反対側の壁面近傍から感光体ドラム３に向けて出射する。
【００７４】
つまりＹ用のレーザ光は、ポリゴンミラー３０１で反射した後、Ｙ用第１ミラー３０４で折り返されてポリゴンミラー３０１の上方を通過し、筐体３１３の端部壁面近傍でＹ用第２ミラー３０５で反射して、上方へ出射する。またＫ用のレーザ光は、ポリゴンミラー３０１で反射した後、露光ユニット１の筐体内部をそのまま進行し、ポリゴンミラー３０１から最も遠い側の筐体３１３の端部壁面近傍でＫ用第１ミラー３０６により上方に反射する。このような構成とすることで、ｆθレンズ３０２から出射して再度ｆθレンズ３０２を乗り越えるＹ用のレーザ光の光路を低く設定でき、筐体３１３を薄型化することができるようになり、また最上部の次のＫ用のレーザ光を反対側の壁面近傍で上方に出射させることにより、筐体３１３の前方下部にスペースを設けることができ、空間を有効利用することができるようになる。
【００７５】
以下に上述の実施形態における各光学要素間の各色用のレーザ光の状態を整理して説明する。図６は、上記１次光学系及び２次光学系の各色の個々のレーザ光の状態を説明するための図で、図６（Ａ）は、主走査方向における一つのレーザ光の形状を模式的に示す図で、図６（Ｂ）は、副走査方向における一つのレーザ光の形状を模式的に示す図である。
【００７６】
まず図６（Ａ）に示す主走査方向のレーザ光の挙動を説明する。１次光学系のレーザダイオード２０２（２０２ａ〜２０２ｄ）から出射したレーザ光は、拡散光となってコリメータレンズ２１０に入射する。このときの主走査方向については、レーザダイオード２０２からの拡散光の角度は例えば約３０°である。
そしてコリメータレンズ２１０は、入射した拡散光を平行光に変換して出射させる。コリメータレンズ２１０の後には、アパーチャ２１１が設けられていて、そのアパーチャ２１１の開口によってレーザ光のビーム径が規制される。アパーチャ２１１の主走査方向の開口径は例えば約７ｍｍである。
【００７７】
アパーチャ２１１を出射した平行光の光ビームは、１次光学系のシリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７に入射する。ここでは反射ミラー等の１次光学系の他の光学要素はその図示を省略してある。シリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７は、主走査方向にパワーを有しないため、ここでは入射した平行光はそのままの状態で通過する。
シリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７を出射した平行光のレーザ光は、ポリゴンミラー３０１の反射面に入射する。図示するようにポリゴンミラー３０１の反射面は、その回転に伴って主走査方向に角度が変化する。
【００７８】
ここではポリゴンミラー３０１で反射した平行光のレーザ光は、等角速度で主走査方向に移動しながらｆθレンズ３０２に入射する。ｆθレンズ３０２は、主走査方向にレンズパワーを有しており、平行光で入射するレーザ光を感光体ドラム３の表面で収束する収束光に変換する。また等角速度で主走査方向に移動するレーザ光を、感光体ドラム３表面の走査ライン上で等線速で移動するよう変換する。
【００７９】
ｆθレンズ３０２と感光体ドラム３との間の光路上には、各色の光路を折り返して目的の感光体ドラム３に導くためのミラー（色ごとに１または複数のミラー）（図６では図示せず）と、２次光学系のシリンドリカルレンズ３０３（３０３ａ〜３０３ｄ）とが設けられている。シリンドリカルレンズ３０３は、主走査方向にレンズパワーを有していないため、ｆθレンズ３０２を出射したレーザ光は、主走査方向には作用を受けずに感光体ドラム３へ向かう。このときに感光体ドラム３上の主走査方向の光ビームのスポット径は、例えば約６０μｍである。
【００８０】
次に図６（Ｂ）に示す副走査方向の光ビームの挙動を説明する。レーザダイオード２０２から出射したレーザ光は、主走査方向と同様に拡散光となってコリメータレンズ２１０に入射する。ただしこのときの副走査方向については、レーザダイオード２０２からの拡散光の角度は主走査方向より小さく例えば約１１°である。
そしてコリメータレンズ２１０は、入射した拡散光を平行光に変換して出射させる。コリメータレンズ２１０の後には、アパーチャ２１１が設けられていてレーザ光のビーム径がその開口により規制される。アパーチャ２１１の開口径は例えば約２ｍｍである。
【００８１】
アパーチャ２１１を出射した平行光のレーザ光は、１次光学系のシリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７に入射する。ここでは反射ミラー等の１次光学系の他の光学要素はその図示を省略してある。シリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７は、副走査方向にパワーを有していて、入射した平行光はポリゴンミラー３０１の反射面でほぼ収束する収束光に変換される。
ここでは、シリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７を出射した平行光のレーザ光は、ポリゴンミラー３０１の反射面に入射し、このとき副走査方向については反射面の高さ方向のほぼ中央にレーザ光を収束させる。このときポリゴンミラー３０１の反射面と感光体ドラム３表面との間で共役関係を生成しておくことにより、反射面の面倒れを補正する。
【００８２】
ここではポリゴンミラー３０１で反射したレーザ光は、拡散光となってｆθレンズ３０２に入射する。ｆθレンズ３０２は、副走査方向にもパワーを有していて、拡散光で入射したレーザ光を副走査方向に平行光となるように変換する。
【００８３】
ｆθレンズ３０２と感光体ドラム３との間の光路上には、各色の光路を折り返して目的の感光体ドラム３に導くためのミラー（色ごとに１または複数のミラー）（図６では図示せず）と、２次光学系のシリンドリカルレンズ３０３（３０３ａ〜３０３ｄ）とが設けられている。シリンドリカルレンズ３０３は、副走査方向にパワーを有していて、ｆθレンズ３０２を出射した平行光のレーザ光は、感光体ドラム３の表面でほぼ収束する光に変換される。このときに感光体ドラム３上の光ビームの副走査方向のスポット径は、例えば約６７μｍである。
【００８４】
図７は、副走査方向における４つのレーザ光の光路のうち、レーザダイオードからポリゴンミラーに到るまでの光路を模式的に示す図である。
ＹＭＣＫの４つの色用のレーザ光の光路を考えるとき、上述のように主走査方向にはこれら４つのレーザ光が同一の位置を通るが、副走査方向には、レーザダイオード２０２の高さの差の分だけ互いに離れてレーザダイオード２０２から出射する。
【００８５】
図７に示すように、４つのレーザダイオード２０２（ＹＭＣＫ用）から出射してコリメータレンズ２１０を通過した４つのレーザ光は、その光軸が互いに平行となってシリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７に入射する。
シリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７では、４つのレーザ光のそれぞれを、ポリゴンミラー３０１の反射面上のほぼ中央に集光するように変換する。つまり、副走査方向については、ポリゴンミラー３０１の反射面に対して互いに角度差をもって４つのレーザ光がほぼ同一位置に集光する。また主走査方向については、ポリゴンミラー３０１の反射面に対して４つのビームが同一方向から同一位置に入射する。なお、図７においても、ミラー等の他の光学系はその図示を省略している。
【００８６】
図８は、レーザ書込み装置（ＬＳＵ）の制御系の構成例を説明するブロック図である。
ＬＳＵコントローラ４０１は、画像形成装置の画像処理部５０２の画像メモリ等から出力される画像データ信号を入力し、画像形成装置の本体制御部５０１から送られてくる走査開始タイミングに合わせてＹＭＣＫの各色用に用意されたレーザドライバ回路（ＬＤ Ｄｒｉｖｅｒ）４０２ａ〜４０２ｄに送り、各色用のレーザダイオード（ＬＤ）２０２ａ〜２０２ｄをそれぞれ点灯制御する。
【００８７】
ＬＳＵコントローラ４０１は、画像形成装置の主走査方向の仕様に合うようにポリゴンミラーを駆使するポリゴンモータ４０３の基準回転動作を制御する。また主走査方向の書き始めの位置を検出するＢＤセンサ３１２がレーザ光を受光することにより主走査のタイミングを検出し、エラーである場合は、エラー信号を本体制御部５０１に出力する。ＬＳＵコントローラ４０１は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）により構成される。
【００８８】
また画像処理装置は、原稿読取装置５０４を備え、原稿読取装置５０４で読み取った画像データを画像入力部５０３で入力して画像処理部５０２で画像処理し、画像データ信号をＬＳＵコントローラ４０１に出力して画像形成することができる。また画像入力部５０３は、ネットワークインタフェース５０５を介して接続された外部ＰＣ５０６から画像形成すべき画像データを入力することもできる。
【００８９】
図９は、基板ユニットにおけるレーザダイオードの配置構成例を示す図で、図中、Ｐｄは主走査方向、Ｓｄは副走査方向である。上述したように、ＫＣＭＹ用の各レーザダイオード（レーザ出射部）２０２ａ〜２０２ｄは、共通の基板ユニット２０１に一体的に平面上に配置されている。そしてＫＣＭＹの各色用のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄは、副走査方向（基板ユニット２０１の高さ方向）Ｓｄについて、互いに異なる高さに配置されている。主走査方向Ｐｄは、感光体ドラム３上のレーザ光の走査方向であり、副走査方向Ｓｄは、感光体ドラム３上における主走査方向Ｐｄの直交方向である。
【００９０】
ここでは、副走査方向Ｓｄについて最上部に位置するのは、Ｍ用レーザダイオード２０２ｃで、最上部の次に位置するのがＣ用レーザダイオード２０２ｂになっている。そしてさらにＫ用レーザダイオード２０２ａ、Ｙ用レーザダイオード２０２ｄが副走査方向Ｓｄに順に配置されている。
【００９１】
また主走査方向Ｐｄについては、副走査方向Ｓｄについて最上部に位置するＭ用レーザダイオード２０２ｃから順に、Ｙ用レーザダイオード２０２ｄ、Ｋ用レーザダイオード２０２ａ、Ｃ用レーザダイオード２０２ｂが配置している。このとき各レーザダイオードを主走査方向Ｐｄの配列順に第ｎ（ｎは自然数）のレーザダイオードとし、副走査方向Ｓｄについて最上部に位置するＭ用レーザダイオード２０２ｃを第１のレーザダイオードとするとき、ｎ＝３以降の第ｎのレーザダイオードは、第（ｎ−１）のレーザダイオードに対して、副走査方向Ｓｄについて上方に配置されていることになる。つまりこの場合、ｎ＝３であるＫ用レーザダイオード２０２ａは、ｎ＝２であるＹ用レーザダイオード２０２ｄよりも副走査方向Ｓｄについて上方に位置し、ｎ＝４であるＣ用レーザダイオード２０２ｂは、ｎ＝３であるＫ用レーザダイオード２０２ａよりも副走査方向Ｓｄについて上方に位置している。このような構成により、収束手段や集光手段に対して複数のレーザ光を入射させるためのコンパクトな光路構成が可能となり、また同一方向からレーザダイオード等の構成部品を組み立て配置することができるようになる。
【００９２】
図１０は、１次光学系の光路設定例を説明するための図である。
上述のように、画像書込み装置の１次光学系は、複数のレーザ光を出射する複数のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄと、複数のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから出射した複数のレーザ光を同一の方向に進行させるように収束する収束手段と、収束手段により収束された複数のレーザ光を特定の集光位置に集光させる集光手段と、収束手段で収束したレーザ光をポリゴンミラー３０１へ向けて反射させる反射手段とを有している。
【００９３】
収束手段は、Ｃ用第１ミラー２０３ａ、Ｋ用第１ミラー２０３ｂ、Ｙ用第１ミラー２０３ｃ、及び第２ミラー２０４である。つまり収束手段は、副走査方向Ｓｄについて最上部に位置するＭ用レーザダイオード２０２ｃを第１のレーザダイオードとするとき、ｎ＝２以上の第ｎのレーザダイオードから出射したレーザ光を反射させる複数の第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃと、これら第１ミラーで反射したレーザ光を反射させる第２ミラー２０４と有し、第１のレーザダイオードから出射したレーザ光と、第２ミラー２０４で反射した複数のレーザ光とが同一方向に進行するように収束される。
【００９４】
集光手段は、シリンドリカルレンズ２０６またはシリンドリカルミラー２０７である。また反射手段は、第３ミラー２０５またはシリンドリカルミラー２０７である。ここではシリンドリカルレンズ２０６の図示は省略している。
【００９５】
ここで図１０に示すように、レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから収束手段に到達するまでの各レーザ光の光路を第１の光路とし、収束手段により収束されたレーザ光が反射手段に到達するまでの各レーザ光の光路を第２の光路とし、反射手段で反射してポリゴンミラーに到るまでの各レーザ光の光路を第３の光路とする。ここで第２の光路におけるレーザ光の主走査方向Ｐｄを考える。
本発明に関わる実施形態では、第１の光路及び第３の光路は、第２の光路のレーザ光の主走査方向Ｐｄについて、第２の光路に対して同じ側にあるように光路設定を行う。つまり第１の光路と第３の光路は、第２の光路に対して、第２の光路の主走査方向Ｐｄについては、図示する方向Ｐｄ１側に設定される。これにより第１〜第３の光路がコの字型に設定され、スペースの有効利用を可能とし、装置を小型化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の光走査装置が使用される画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の構成例を示す斜視概略図である。
【図３】本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の他の構成例を示す斜視概略図である。
【図４】本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の更に他の構成例を示す斜視概略図である。
【図５】画像書込み装置の２次光学系の構成例を示す図である。
【図６】１次光学系及び２次光学系の各色の個々のレーザ光の状態を説明するための図である。
【図７】副走査方向における４つのレーザ光の光路のうち、レーザダイオードからポリゴンミラーに到るまでの光路を模式的に示す図である。
【図８】レーザ書込み装置（ＬＳＵ）の制御系の構成例を説明するブロック図である。
【図９】基板ユニットにおけるレーザダイオードの配置構成例を示す図である。
【図１０】１次光学系の光路設定例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９７】
１…露光ユニット、３…感光体ドラム、４…クリーナユニット、５…帯電器、６…中間転写ベルトユニット、７…定着ユニット、１０…転写ローラ、１１ａ，１１ｂ…ピックアップローラ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…搬送ローラ、１３…レジストローラ、６１…中間転写ベルト、６２…中間転写ベルト駆動ローラ、６３…中間転写ベルト従動ローラ、６４…中間転写ローラ、６５…中間転写ベルトクリーニングユニット、７１…ヒートローラ、７２…加圧ローラ、７３…外部加熱ベルト、８１…給紙カセット、８２…手差し給紙カセット、９１…排紙トレイ、９２…原稿載置台、１１０…装置本体、１２０…自動原稿処理装置、２０１…基板ユニット、２０２…レーザダイオード、２０２ａ…Ｋ用レーザダイオード、２０２ｂ…Ｃ用レーザダイオード、２０２ｃ…Ｍ用レーザダイオード、２０２ｄ…Ｙ用レーザダイオード、２０３ａ…Ｃ用第１ミラー、２０３ｂ…Ｋ用第１ミラー、２０３ｃ…Ｙ用第１ミラー、２０４…第２ミラー、２０５…第３ミラー、２０６…シリンドリカルレンズ、２０７…シリンドリカルミラー、２１０…コリメータレンズ、２１１…アパーチャ、３００…２次光学系ユニット、３０１…ポリゴンミラー、３０２…ｆθレンズ、３０３ａ…Ｋ用シリンドリカルレンズ、３０３ｂ…Ｃ用シリンドリカルレンズ、３０３ｃ…Ｍ用シリンドリカルレンズ、３０３ｄ…Ｙ用シリンドリカルレンズ、３０４…Ｙ用第１ミラー、３０５…Ｙ用第２ミラー、３０６…Ｋ用第１ミラー、３０７…Ｃ用第１ミラー、３０８…Ｃ用第２ミラー、３０９…Ｍ用第１ミラー、３１０…Ｍ用第２ミラー、３１１…ＢＤ折返しミラー、３１２…ＢＤセンサ（ビームディテクタ）、３１３…筐体、４０１…ＬＳＵコントローラ、４０２ａ〜４０２ｄ…ＬＤドライバ、４０３…ポリゴンモータ、５０１…本体制御部、５０２…画像処理部、５０３…画像入力部、５０４…原稿読取装置、５０５…ネットワークインタフェース、５０６…外部ＰＣ。
【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】
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【図１０】
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