(57)【要約】【課題】平行平板に分離する光ビームに対応した反射面と他の光ビームを透過する領域を同一平面に設けることによって、複数の光ビームにわたって、均一な面精度を有する反射面を形成し、また、部品点数の削減と、取り付け作業を容易にする光走査装置を提供することにある。【解決手段】複数の光源１１を有し、各光源１１からの光ビームが単一の偏向手段１５により偏向され、走査結像レンズにより異なる被走査面上に導かれる光走査装置において、異なる被走査面に向かうすべての光ビームが通過する少なくとも１枚の走査レンズ１７ａと、異なる被走査面へ光路を分離する分離光学素子１６ａないし１６ｄを有し、この分離光学素子１６ａないし１６ｄが、分離される光ビームに対応した反射面を形成した透過な平行平板１６ａないし１６ｄを含み、前記複数の光ビームを各被走査面に導く分離光学系１７ｂを備える。【選択図】      図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源を有し、各光源からの光ビームが単一の偏向手段により偏向され、走査結像レンズにより異なる被走査面上に導かれる光走査装置において、異なる被走査面に向かうすべての光ビームが通過する少なくとも１枚の走査レンズと、異なる被走査面へ光路を分離する分離光学素子を有し、この分離光学素子が、分離される光ビームに対応した反射面を形成した透過な平行平板を含み、前記複数の光ビームを各被走査面に導く分離光学系を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
複数の光源を有し、各光源からの光ビームが単一の偏向手段により偏向され、走査結像レンズにより２本以上の光ビームが同一の被走査面上に導かれる光走査装置において、被走査面に向かうすべての光ビームが通過する少なくとも１枚の走査レンズと、被走査面上に指定の間隔で導く光路へ分離する分離光学素子を有し、この分離光学素子が、分離される光ビームに対応した反射面を形成した透過な平行平板を含み、前記複数の光ビームを各被走査面に導く分離光学系を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
前記光源と対面する前記平行平板の表面には、分離する光ビームに対応した部分に、該光ビームを反射する反射面を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光源側とは反対側の前記平行平板表面には、分離する光ビームに対応した部分に、該光ビームを反射する反射面を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項５】
前記平行平板の両表面には、分離する光ビームごとに対応した部分に、各光ビームを反射する反射面を備えていること特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項６】
特定位置での各光ビームの光強度を均一にする光強度均一手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光強度均一手段が、透過あるいは分離する光ビーム毎に、厚さを調整した平行平板であることを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光強度均一手段が、光ビームごとに光軸上に光学素子を配置することを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
【請求項９】
前記特定位置は被走査面とすることを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
【請求項１０】
光走査装置を構成する光学素子の一部領域を粗し面としたことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記光源がレーザダイオードアレイ光源であることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記光源が複数のレーザ光源を合成したことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記平行平板は硝材もしくは樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記反射面が銀およびアルミニウム、金属によるメッキあるいは蒸着により形成することを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ書き込み光学系を使用する光走査装置、とくにレーザプリンタ、ファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置において光走査光学系を使用する光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置における光走査光学系を使用する光走査装置において複数の光束を単一の偏光器で走査することは知られており（例えば、特許文献１参照）、また、光走査装置の分離光学素子に異なる角度の反射鏡、プリズムを用いることも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平３−４２６１２号公報
【特許文献２】特開平６−２８６２２６号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のレーザプリンタ、レーザファクシミリ、レーザ複写機などの画像形成装置においては、画像信号に基づき変調されたレーザによる光ビームをポリゴンミラー（回転多面鏡）などから構成される走査光学系により被走査面上に走査させることによって画像形成を行っている。
高速化、カラー化への要求が高まっており、複数本のレーザビームにより複数ラインを同時に記録させる方法が採られている。例えば、カラー化において複数の走査光学系と複数の電子写真プロセスからなる、いわゆるタンデム型カラーレーザプリンタが知られている。
カラー化、高速化に伴う装置の大型化、騒音の増大や消費電力の増大、部品点数の増加という欠点を解決するために、走査光学系を複数のレーザ光ビームにより共通化（共用）する方法や構成するポリゴンスキャナや光学素子を薄肉化する方法によって、小型化、低騒音化、低消費電力を図っている。
複数本の光ビームで走査光学系を共通化した場合に、各光ビームを分離光学系によって、各々被走査面に導くことが必要となる。特許文献１に記載の装置においては、各光ビームを分離し被走査面に導く光学系を独立に設けなければならない。
ポリゴンスキャナの小型化、レンズ光学素子の薄肉化や、光ビーム数の増加によって、光ビーム間のピッチが狭まった場合に、分離光学素子の位置決めが困難となる。また、反射面の有効領域を分離光学素子（例えばミラー等）の端部近傍まで形成しなければない。
この場合、端部のダレ等による面精度を保つことが容易でなく、また、他の光ビームを避けるために、光学素子の端部を削る面取り等の加工が必要となる。このように各々の光ビームの反射等を妨げることなく、目的の光ビームのみを反射等するように分離光学系を設置することは容易でない。
また、偏向手段や走査光学系を共通化することによって、複数の光ビームの間での変動を、外的要因（温度や応力等）に依存して光ビームによる被走査面上でのビームスポット位置の変化が共通化しない場合と比較して、抑えることができる。
複数の光束のうち、分離する対象の光ビームに対応する部分のみ反射し、他の光束を透過させることによって、面精度の保たれた平行平板上に反射面を形成することができ、面精度の保ちにくい端面近くまで利用せざるを得なかった分離光学素子よりも反射面を精度良く形成でき、他のビーム径を避けるための加工を必要とせず、取り付け作業も効率化しやすくなる。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、平行平板に分離する光ビームに対応した反射面と他の光ビームを透過する領域を同一平面に設けることによって、複数の光ビームにわたって、均一な面精度を有する反射面を形成し、また、部品点数の削減と、取り付け作業を容易にする光走査装置およびこれを使用する画像形成装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、複数の光源を有し、各光源からの光ビームが単一の偏向手段により偏向され、走査結像レンズにより異なる被走査面上に導かれる光走査装置において、異なる被走査面に向かうすべての光ビームが通過する少なくとも１枚の走査レンズと、異なる被走査面へ光路を分離する分離光学素子を有し、この分離光学素子が、分離される光ビームに対応した反射面を形成した透過な平行平板を含み、前記複数の光ビームを各被走査面に導く分離光学系を備える光走査装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、複数の光源を有し、各光源からの光ビームは単一の偏向手段により偏向され、走査結像レンズにより２本以上の光ビームが同一の被走査面上に導かれる光走査装置において、被走査面に向かうすべての光ビームが通過する少なくとも１枚の走査レンズと、被走査面上に指定の間隔で導く光路へ分離する分離光学素子を有し、この分離光学素子が、分離される光ビームに対応した反射面を形成した透過な平行平板を含み、前記複数の光ビームを各被走査面に導く分離光学系を備える光走査装置を最も主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記平行平板が、前記光源側の表面に分離する光ビームに対応した部分に、反射面を形成する請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
【０００５】
請求項４記載の発明では、前記平行平板が、前記光源側と対向する表面に分離する光ビームに対応した部分に、反射面を形成する請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記平行平板は、分離する光ビームごとに対応した両面の部分に、反射面を形成する請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、特定位置での各光ビームの光強度を均一にする光強度均一手段を有する請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明では、前記光強度均一手段が、透過あるいは分離する光ビーム毎に、厚さを調整した平行平板であることを主要な特徴とする。
請求項８記載の発明では、前記光強度均一手段が、光ビームごとに光軸上に光学素子を配置する請求項６記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明では、特定位置は被走査面とする請求項６記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明では、光走査装置を構成する光学素子の一部領域を粗し面とした請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項１１記載の発明では、前記光源がレーザダイオードアレイ光源である請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項１２記載の発明では、前記光源が複数のレーザ光源を合成した請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項１３記載の発明では、前記平行平板は硝材もしくは樹脂である請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項１４記載の発明では、前記反射面が銀およびアルミニウム、金属によるメッキあるいは蒸着により形成する請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項１５記載の発明では、請求項１〜１４のいずれか１項記載の光走査装置を用いる画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による光走査装置の第１の実施の形態を示す概略図である。図１には、到来する複数の光ビームに、分離すべき光ビームごとに対応する反射面２を有し、他の光ビームを通過させる複数の透過な平行平板（分離光学素子）１を利用した分離技術の概略を示している。
到来する複数本の光ビームに対して、偏向走査手段（ポリゴンスキャナや走査レンズ等）を共通化することにより、従来のビームごとに偏向走査手段を有した光走査装置に比べ、装置の小型化と消費電力および騒音を抑えることできる。
さらに、ポリゴンスキャナおよび走査レンズを薄肉化することによって、製造コストおよび、外的要因からの変形を抑えることができる。しかし、各光ビーム間のピッチは狭まり、面精度の要求が高まることになり、光学素子の取り付け作業はより精度が求められ、取り付け工数の増大を招くことになる。
そこで、分離される光ビームに対応した部分の平行平板１表面に反射面２を設け分離し、その他の光ビームについては、平行平板１を透過してそれぞれの被走査面に向かう。図中、符号３は感光体ドラムを示す。
透過な平行平板１によって、複数の光ビームを同一の被走査面上の指定の位置に結像させることによって、被走査面上に静電潜像を形成することにより高速にすることができる。
タンデム形式のカラープリンタにおいても、各色のステーション毎に書き込む光ビームの本数を増やすことにより、さらなる高速化が図れる。また光ビームの増大による部品点数の増大、ポリゴンモータの増加による騒音の増加について、偏向手段、走査レンズ等を共通化することにより解決することができる。
図２は複数の光ビームを平行平板上の反射面により、分離し位置決めすることを示す概略図である。同一感光体ドラム３に、複数の光ビームを平行平板１上の複数の反射面２により、分離し位置決めする技術を示している。
複数の光ビームと交差する平行平板１の表面１ａの分離対象となる各光ビームに対応する部分に、夫々反射面２を形成することにより、光ビーム毎に個別の反射ミラーを用いた場合、他の光束の進路を妨げないような形状にすべきである。ミラー端近傍まで反射面を利用すると、面精度を高く保つことができなくなる恐れがある。
【０００７】
図３は光源側と対向する側に反射面を有する平行平板による光ビームの分離を示す概略図である。透過な平行平板１に、分離する光束の対応部分のみ反射面２とすれば、反射面２および透過面において一定の面精度を維持することができる。
光源とは反対側の平行平板の表面１ｂに反射面２（反射膜）を形成することにより、反射のみならず平行平板１での屈折による効果を利用して、光ビームを分離することができる。反射面（反射膜）２を蒸着やメッキ等で形成する場合に平行平板の面精度の良さを生かし、良好な反射面２を得ることができる。
平行平板１の両面での反射を組み合わせることによって、反射のみの効果、屈折と反射による効果を利用した光ビームの分離と、透過による光ビームの通過を組み合わせることによって、１枚の平行平板１で複数の光ビームを異なる方向へ分離および透過することができる。
図４は平行平板の両面に反射面を有する例を示す概略図である。平行平板１の両面１ａ，１ｂに反射面２を有する場合の光ビームの分離を示す。同じ側で反射した場合に比べ、平行平板１の厚さの分だけ反対側で反射した光ビームは光路を移動することができ、光ビーム同士の感光体ドラム上での露光位置の調整に利用することができる。
複数の光ビームにおいて、平行平板１を透過する回数が異なるために、各光ビーム間において透過回数による光路差や光強度の減衰の違いが生じ、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫの色間でのむらなど画像形成に障害となるときがある。
このときに、光ビームごとに平行平板１を透過する回数が異なることを考慮して、各平行平板１の厚さを調整することにより光路と光強度を改善することができる。
各光ビームによって、平行平板１を透過する回数が異なる場合には、特定位置（被走査面や、検出装置）での光ビームの光強度の違いを、透過回数毎に厚さを調整することにより解決する。
【０００８】
図５は異なる厚さを有する平行平板の配置を示す概略図である。図５においては、透過回数に比例して、平行平板の厚さを１／２にすることによって、各光ビームが硝材中を通過する光路を等しくすることができる。
各光ビームで、平行平板１を透過する光路長が異なる場合に、他の光ビームを妨げないように、透過な平行平板１等を光軸上にもうけ、各ビーム間での硝材中における光路長を一定にする。
光強度の減衰程度に合わせて、光ビームごとに対応して平行平板１等の光学素子の透過率または、反射面２の反射率を均一に合わせる光学素子であるミラー、透過な平行平板１を光軸上に設置し、特定位置での光強度や位相を均一にすることができる。
各光ビームの光強度を均一にする特定位置が被走査面である光走査装置において、各光ビームによって被走査面に形成される画像である静電潜像を、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫのステーション毎に均一にすることができ、色むら等の軽減を図ることができる。
他の光ビームを分離する光学素子からの乱反射等により、予期しない経路から被走査面上へのゴーストが生じないようにするために、光走査装置を構成する光学素子の一部領域を粗し面等によって、平行平板１での反射および透過を妨げることを特徴とする。
図６は平行平板の１つが粗し面を有することを示す概略図である。乱反射等により点線のような望まない光線が生じた場合に、粗し面１ｃ等の反射や透過を抑制することによって、感光体ドラム３上へのゴーストの発生を抑制することができる。
光源はＬＤ（レーザダイオード）アレイ光源であり、光源毎の位置関係をＬＤアレイ光源製造時に設定することができるので、組み付け工程を軽減することができる。
光源は複数のレーザ光源を合成したものであってもよい。ここで、レーザ光源の合成には、プリズムなどを用いても良いし、レーザ光源を交差する方式でも良い。
【０００９】
図７はレーザ光源の合成を示す構成図である。図８は図７の構成の断面図である。図７および図８ではレーザ光源が交差する場合を示している。図９はレーザ光源の合成を示す他の例を示す斜視図である。図９においてレーザ光源の合成はプリズムによって行われる。
透過な平行平板１の材質が硝材あるいは樹脂（ポリカーボネートやアクリル、ゼオネックス等）であることを特徴とする。硝材では、外部環境（温度変動や応力等）による影響を受けにくく反射面の面精度、位置精度を高く保つことができる。
樹脂の場合では、ゴーストの原因となる乱反射や屈折を防ぐための粗し面の形成を一体成形により行うことができる。
平行平板表面の反射面を化学物質の酸化同元反応による析出等を利用した化学メッキにより形成する。プラズマ処理やスパッタリング、イオンプレーティング等によりアルミやクロム金属を蒸着させることにより反射面を形成する。
図１０は本発明を用いた画像形成装置を示す概略図である。画像形成装置には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫの画像情報を含む４本のレーザ光線を射出するレーザ光源１１と、ｂｋレーザ光源１１から射出されたレーザ光線をそれぞれ平行ビームにするコリメータレンズ１２とを有している。
また、コリメータレンズ１２を通過した４本の平行ビームを各々副走査方向に収束させるシリンドリカルレンズ１３と、シリンドリカルレンズ１３から出た４本の光ビームを所定の位置に反射させる反射ミラー１４と、反射した４本の光ビームを偏向するポリゴンミラー１５とを有している。
さらに、偏向された４本の光ビームをそれぞれ主走査方向及び副走査方向に収束させ、感光体ドラム１６ａ〜１６ｄの露光面上を等速度で走査させる走査レンズ（分離光学系）１７ａ，１７ｂと、４本の光ビームをそれぞれの感光体に応じて分離する平行平板１８ａ〜１８ｄ（前記各実施形態における平行平板（分離光学素子）に対応する）とを有している。
感光体ドラム１６ａ〜１６ｄは図示してないカラー現像部およびドラムクリーニング部を有し、光ビームによって感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ上に静電潜像を形成し、形成された静電潜像をカラー現像部によってトナー像を形成する。
転写ベルト１９とテンションローラと２本の２次転写ローラ（図示せず）、およびクリーニング部を有し、転写ベルト１９に転写されたトナー像を定着部（図示せず）において定着する。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、平行平板に分離する光ビームに対応した反射面と他の光ビームを透過する領域を同一平面に設けることによって、複数の光ビームにわたって、均一な面精度を有する反射面を形成することができる。また、部品点数の削減と、取り付け作業を容易にすることができる。
さらに、各光ビームのピッチ幅をより狭めることが可能であるので、ポリゴンミラーと走査レンズの薄肉化することができ、消費電力の削減や各光学素子の製造コストの低減を図ることができる。
請求項２によれば、各色のステーション毎に書き込む光ビームの本数を増やすことにより、さらなる高速化が図れる。また光ビームの増大による部品点数の増大、ポリゴンモータの増加による騒音の増加について、偏向手段、走査レンズ等を共通化することにより解決することができる。
請求項３によれば、透過な平行平板に、分離する光束の対応部分のみ反射面とすれば、反射面と透過面においても一定の面精度を維持することができる。
請求項４によれば、光源とは反対側の平行平板表面に反射面を形成することにより、反射のみならず平行平板での屈折による効果を利用して、光ビームを分離することができる。反射面を蒸着やメッキ等で形成する場合に平行平板の面精度の良さを生かし、良好な反射面を得ることができる。
請求項５によれば、平行平板の両面での反射を組み合わせることによって、反射のみの効果、屈折と反射による効果を利用した光ビームの分離と、透過による光ビームの通過を組み合わせることによって、１枚の平行平板で複数の光ビームを異なる方向への分離及び透過を行うことができる。
請求項６によれば、このときに、光ビームごとに平行平板を透過する回数が異なることを考慮して、各平行平板の厚さを調整することにより光路と光強度を改善することができる。
請求項７によれば、各光ビームによって、平行平板を透過する回数が異なる場合に、特定位置（被走査面や、検出装置）での光ビームの光強度の違いを、透過回数毎に厚さを調整することにより解決する。
【００１１】
請求項８によれば、光強度の減衰程度に合わせて、光ビームごとに対応して平行平板等の光学素子の透過率または、反射面の反射率を均一に合わせる光学素子であるミラー、透過な平行平板を光軸上に設置し、特定位置での光強度や位相を均一にすることができる。
請求項９によれば、各光ビームの光強度を均一にする特定位置が被走査面であることを特徴とする光走査装置によって、各光ビームによって被走査面に形成される画像である静電潜像を、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫのステーション毎に均一にすることができ、色むら等の軽減を図ることができる。
請求項１０によれば、他の光ビームを分離する光学素子からの乱反射等により、予期しない経路から被走査面上へのゴーストが生じないようにするために、光走査装置を構成する光学素子の一部領域を粗し面等によって、平行平板での反射及び透過を妨げることを特徴とする。
請求項１１によれば、光源毎の位置関係をＬＤアレイ光源製造時に設定することができるので、組み付け工程を軽減することができる。
請求項１２によれば、光源が複数のレーザ光源を合成したことを特長とすることができる。
請求項１３によれば、硝材では、外部環境（温度変動や応力等）による影響を受けにくく反射面の面精度、位置精度を高く保つことができ、樹脂の場合では、ゴーストの原因となる乱反射や屈折を防ぐための粗し面の形成を一体成形により行うことができる。
請求項１４によれば、プラズマ処理やスパッタリング、イオンプレーティング等によりアルミニウムやクロムミウム金属を蒸着させることにより反射面を形成することを特徴とする。
請求項１５によれば、光ビームのピッチ幅をより狭めることが可能であるので、ポリゴンミラーと走査レンズの薄肉化することができ、消費電力の削減や各光学素子の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光走査装置の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】複数の光ビームを平行平板上の反射面により、分離し位置決めすることを示す概略図である。
【図３】光源側と対向する側に反射面を有する平行平板による光ビームの分離を示す概略図である。
【図４】平行平板の両面に反射面を有する例を示す概略図である。
【図５】異なる厚さを有する平行平板の配置を示す概略図である。
【図６】平行平板の１つが粗し面を有することを示す概略図である。
【図７】レーザ光源の合成を示す構成図である。
【図８】図７の構成の断面図である。
【図９】レーザ光源の合成を示す他の例を示す斜視図である。
【図１０】本発明を用いた画像形成装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１  平行平板（分離光学素子、光強度均一手段）、１ａ  反対側面、１ｂ  光到来側面、１ｃ  粗し面２  反射面、３  感光体ドラム、１１  レーザ光源、１３  シリンドリカルレンズ、１４  反射ミラー、１５  偏向手段（ポリゴンミラー）、１６ａ  感光体ドラム、１７ａ  走査レンズ、１７ｂ  走査レンズ（分離光学系）、１８ａ  平行平板（分離光学素子）。
【図１】
2004347802.tif 000003
【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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