(57)【要約】【課題】  一回の走査の実行中に走査の角度に対応して発生する結像ずれを低減させることが可能な光走査装置、および光走査装置の制御方法、並びにこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】  光源から出射された光束を被走査面に反復して偏向走査する光偏向手段と、前記光束を前記被走査面近傍に結像する結像光学素子と、前記光源から前記光偏向手段までの光路中に配置された可変焦点光学素子と、各回の偏向走査実行中に前記可変焦点光学素子の焦点距離を変化させ、走査角度毎に異なる光路差に起因する前記被走査面における結像ずれを所定範囲内に補正する焦点制御装置と、を有することを要件とする。【選択図】図３
2010055051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光束を被走査面に反復して偏向走査する光偏向手段と、
前記光束を前記被走査面近傍に結像する結像光学素子と、
前記光源から前記光偏向手段までの光路中に配置された可変焦点光学素子と、
各回の偏向走査実行中に前記可変焦点光学素子の焦点距離を変化させ、走査角度毎に異なる光路差に起因する前記被走査面における結像ずれを所定範囲内に補正する焦点制御装置と、を有する光走査装置。
【請求項２】
前記可変焦点光学素子は各回の偏向走査実行毎の前記焦点距離の補正パターンが同一であるように前記焦点制御装置により制御されることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記焦点制御装置は、各回の偏向走査実行毎の前記可変焦点光学素子の補正パターンを記憶する補正パターン記憶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４】
前記光偏向手段はポリゴンミラーからなり、前記被走査面は感光体表面に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記可変焦点光学素子は、前記光束の光軸に対して等方的に前記焦点距離が変化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記可変焦点光学素子は液晶光学素子からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記可変焦点光学素子の前記焦点距離の変化が正弦関数であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記可変焦点光学素子の前記焦点距離の変化が無限大である状態を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記結像光学素子は複数のレンズから構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記光源から出射される光束は複数であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記光源から前記光偏向手段までの光路中に、前記光源から出射される複数の光束の主光線を光軸に対して等方的に収束させる作用を有する収束光学素子を配置し、前記可変焦点光学素子は前記複数の光束の主光線が収束する箇所の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の光走査装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置を用いた画像形成装置。
【請求項１３】
光偏向手段により、光源から出射された光束を被走査面に反復して偏向走査し、
結像光学素子により、前記光束を前記被走査面近傍に結像し、
焦点制御装置により、各回の偏向走査実行中に、前記光源から前記光偏向手段までの光路中に配置された可変焦点光学素子の焦点距離を変化させ、走査角度毎に異なる光路差に起因する前記被走査面における結像ずれを所定範囲内に補正する光走査装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被走査面となる感光体表面に静電潜像を記録形成するために使用される光走査装置、および光走査装置の制御方法並びにこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ等に用いられる光走査装置は、感光ドラム面等の被走査面にレーザビーム等の光束をポリゴンミラー等の光偏向手段およびＦθレンズ等の結像光学素子により走査および結像させている。従来、光束の被走査面からの結像ずれを小さく抑えるための技術が種々開示されている。
【０００３】
上記結像ずれには、一回の走査実行中において走査角度毎の光路差に起因して走査始端と終端の間で発生するもの、ポリゴンミラーの反射面精度に対応して走査の回次毎に異なる結像ずれが発生するもの、環境温度の変化によるレンズ寸法の変化やレーザ波長の変化などを原因として経時的に発生するものなどがある。ここでいう光路差とは、レンズ等光学素子間の距離の差、レンズ作用効果の差などポリゴンミラーにより偏向作用を受けた以降の光路が異なることにより生じる差異を意味するものである。
【０００４】
特許文献１は、ポリゴンミラーの偏向反射面ごとに可変焦点光学素子の焦点距離を変化させてビーム結像位置を調整し、ポリゴンミラーの偏向反射面精度ばらつきの影響を補正している。
【０００５】
特許文献２および特許文献３は、検出した温度に対応して可変焦点光学素子の焦点距離を変化させて温度による結像ずれを補正している。
【０００６】
しかしながらこれらの技術は、一回の走査実行中には可変焦点光学素子の焦点距離が変化しないため、走査角度に対応した結像ずれを低減する効果は無い。
【０００７】
特許文献４は光路中にミラーを配して垂直折り返し部を設けて、ミラーを光路に垂直な方向に振動させて光路長を変化させることにより一回の走査中に焦点の位置を変化させている。しかし本方式は光路が複雑になり、また機械的にミラーを移動させているため、精度が低く高速応答性の点で実用上大きな限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に鑑みて、一回の走査の実行中に走査の角度に対応して発生する結像ずれを低減させることが可能な光走査装置、および光走査装置の制御方法、並びにこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本光走査装置は、光源から出射された光束を被走査面に反復して偏向走査する光偏向手段と、前記光束を前記被走査面近傍に結像する結像光学素子と、前記光源から前記光偏向手段までの光路中に配置された可変焦点光学素子と、各回の偏向走査実行中に前記可変焦点光学素子の焦点距離を変化させ、走査角度毎に異なる光路差に起因する前記被走査面における結像ずれを所定範囲内に補正する焦点制御装置と、を有することを要件とする。
【００１０】
本光走査装置の制御方法は、光偏向手段により、光源から出射された光束を被走査面に反復して偏向走査し、結像光学素子により、前記光束を前記被走査面近傍に結像し、焦点制御装置により、各回の偏向走査実行中に、前記光源から前記光偏向手段までの光路中に配置された可変焦点光学素子の焦点距離を変化させ、走査角度毎に異なる光路差に起因する前記被走査面における結像ずれを所定範囲内に補正することを要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
開示の技術によれば、一回の走査の実行中に走査の角度に対応して発生する結像ずれを低減させることが可能な光走査装置、および光走査装置の制御方法、並びにこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の構成を示す模式図である。
【図２】可変焦点光学素子の作用を走査面の側面から示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１の光走査装置の構成を平面的に示す模式図である。
【図４】走査位置と像面湾曲の関係を示すグラフ（その１）である。
【図５】液晶光学素子の焦点距離変化を示すグラフ（その１）である。
【図６】液晶光学素子の２走査分の焦点距離変化を示すグラフである
【図７】本発明の実施例２の光走査装置の構成を平面的に示す模式図である。
【図８】走査位置と像面湾曲の関係を示すグラフ（その２）である。
【図９】液晶光学素子の焦点距離変化を示すグラフ（その２）である。
【図１０】液晶光学素子の焦点距離変化を示すグラフ（その３）である。
【図１１】走査位置と像面湾曲の関係を示すグラフ（その３）である。
【図１２】本発明の実施例４の光走査装置の構成を平面的に示す模式図である。
【図１３】多素子レーザの光源配置を示す模式図である。
【図１４】走査位置と走査線間隔の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、本発明にかかる光走査装置を用いた画像形成装置の例を示す。回転する感光ドラム７の被走査面７ａは帯電器１１１によってその表面が一様に帯電され、本発明にかかる光走査装置１１０からの光束２により静電潜像が形成される。そして静電潜像は、現像剤を有する現像器１１２によってトナーを付着されて現像され、トナー像が形成される。次にトナー像は転写器１１３によって画像記録用紙１１７に転写され、定着器１１４によって定着される。一方、感光ドラム７の被走査面７ａ上に残った静電潜像は除電器１１５によって除電され、未転写残留トナーは、清掃器１１６によって清掃除去される。
【００１４】
図２に光偏向手段による光束の偏向作用を省いて簡略化した構成を示し本発明の基本概念を説明する。図２において、１は光源である半導体レーザ、２は光源１から出射された光束、３は光束２をほぼ平行光束とするためのコリメータレンズ、４は可変焦点光学素子である液晶光学素子、５は光偏向手段であるポリゴンミラー、６は結像光学素子であるＦθレンズ、７ａは感光ドラム７の被走査面、８は光軸、１０は液晶光学素子４を通過後の光束２を光源方向に伸ばした延長線である。液晶光学素子４に入射する光束２は平行光束とする。液晶光学素子４とＦθレンズ６の距離をｄ、Ｆθレンズ６の焦点距離をｆ１、Ｆθレンズ６と被走査面７ａの距離を同じくｆ１とする。液晶光学素子４の焦点距離が∞であれば光束２は平行光束のままＦθレンズ６に入射し、Ｆθレンズ６から焦点距離ｆ１の位置に結像する。液晶光学素子４の焦点距離をｆ２（ｆ２は負の値）とすると、Ｆθレンズ６から（１）式で与えられるｆ１'の位置に結像する。液晶光学素子４およびＦθレンズ６の物側と像側の主点間隔は小さいとしてここでは無視する。
【００１５】
１／ｆ１'＝１／ｆ１−１／（−ｆ２＋ｄ）            ・・・（１）
ｆ２が有限の値を取ることにより右辺第二項が０でなくなり、Ｆθレンズ６の焦点距離ｆ１と異なる任意の位置ｆ１'に結像する。何らかの原因により光路差が生じｆ１が感光ドラム７の被走査面７ａからずれた場合、走査角度に対応してｆ２を最適化することにより走査の角度に対応した結像ずれを補正し低減させることができる。
【００１６】
〈実施例１〉
図３に本発明の光走査装置の第一の実施例を示す。図３を参照するに、第一の実施例に係る光走査装置は、光源である半導体レーザ１と、入射する光束をほぼ平行光束とするためのコリメータレンズ３と、可変焦点光学素子である液晶光学素子４と、光偏向手段であるポリゴンミラー５と、結像光学素子であるＦθレンズ６と、焦点制御装置２０とを有する。図３において、２は半導体レーザ１から出射された光束、７は被走査面７ａを有する感光ドラム、８は光軸、９は光束の走査位置を検出する検出器である。Ｆθレンズ６は両面が球面からなるレンズ１枚で構成されている。
【００１７】
可変焦点光学素子である液晶光学素子４は、例えば液晶層を第１の電極と第２の電極とで挟んだ構造とすることができる。この際、第１の電極と第２の電極は、使用する光の波長帯域において光を透過する導電材料により形成される。また、第１の電極と第２の電極の一方は、周知のように、光軸を中心に同心状に設けられた同心電極とすることができる。
【００１８】
焦点制御装置２０は液晶光学素子４の焦点距離を制御する装置であり、焦点距離制御手段２１及び補正パターン記憶手段２２を含んで構成されている。補正パターン記憶手段２２は、液晶光学素子４の焦点距離を変化させるべきパターン（後述する図５、図１０等に対応するパターン）を記憶する機能を有する。焦点距離制御手段２１は、補正パターン記憶手段２２に記憶されたパターンに対応する焦点距離制御信号を液晶光学素子４に出力する機能を有する。焦点距離制御信号は、例えば液晶光学素子４を構成する第１の電極と第２の電極に印加される電圧である。液晶光学素子４を構成する第１の電極と第２の電極に、焦点距離制御手段２１から焦点距離制御信号が印加されると、液晶光学素子４を構成する液晶層の屈折率が変化し液晶光学素子４の焦点距離を調整することができる。
【００１９】
焦点制御装置２０は、光偏向手段であるポリゴンミラー５による各回の偏向走査実行中に可変焦点光学素子である液晶光学素子４の焦点距離を、例えば補正パターン記憶手段２２に記憶されたパターンに従って変化させる。この際、焦点制御装置２０は、可変焦点光学素子である液晶光学素子４の焦点距離を、走査角度毎に異なる光路差に起因する感光ドラム７の被走査面７ａにおける結像ずれを所定範囲内に補正することができるように変化させる。
【００２０】
このように、焦点制御装置２０は、各回の偏向走査実行中に可変焦点光学素子である液晶光学素子４の焦点距離を変化させ、走査角度毎に異なる光路差に起因する被走査面７ａにおける結像ずれを所定範囲内に補正する機能を有する。
【００２１】
感光ドラム７の被走査面７ａ上で光束２の光軸８からの走査距離をｈとしたとき、走査角度をθ（ｒａｄ）として（２）式で表されるような線型性が得られるようにＦθレンズ６は設計されている。
【００２２】
ｈ＝Eθ                                            ・・・（２）
ここでEは定数で走査係数と称する。但し厳密にはｈとθには線型関係からの誤差があるため、θ＝０で与えられるEの値を軸上走査係数と称し、E０で表すこととする。検出器９は感光ドラム７の被走査面７ａと等価な位置で光軸８からｈｓの距離に配置されている。
【００２３】
以下、本実施例の面データ、非球面データ、単レンズデータ、各種データ、ポリゴンミラーデータを表１〜５に示す。物面に光源があり、面番号１および２はコリメータレンズ３の屈折面、面番号３は液晶光学素子４であり開口絞りは液晶光学素子４の面上にある。面番号４はポリゴンミラー５の反射面、面番号５および６はＦθレンズの屈折面、像面に感光ドラム７の被走査面７ａが位置する。光束入射角度ωとは、光軸８のポリゴンミラー５の反射面に対する入射側と出射側のなす角度である。有効径は光軸８を基準にした光束２の透過範囲を示している。表中のｒは曲率半径、ｄは次の面までの面間距離、ｎは波長６５６ｎｍにおける屈折率、ｖｄはアッベ数、Ｋは円錐定数を示す。
【００２４】
【表１】
2010055051.tif 000003
【００２５】
【表２】
2010055051.tif 000004
【００２６】
【表３】
2010055051.tif 000005
【００２７】
【表４】
2010055051.tif 000006
【００２８】
【表５】
2010055051.tif 000007
図４に走査位置ｈと結像位置ずれ即ち像面湾曲の関係を示す。点線３１が液晶光学素子４の焦点距離が∞即ち液晶光学素子４がレンズ作用を有しない場合を示し、実線３２が液晶光学素子４の焦点距離を走査角度θにより変化させた場合を示す。３１においては光路差による像面湾曲が大きく発生しているが、液晶光学素子４により焦点距離を変化させて補正を行うと像面湾曲をほぼ０近傍に収束させることができ、結像位置ずれの抑制効果が確認できる。
【００２９】
液晶光学素子を用いた可変焦点光学素子による焦点距離の高速変換自体は公知であり、例えば特開平０５−０５３０８９号公報、特開平０９−２９７２８２号公報、特開２００５−１１５２６６号公報等がある。
【００３０】
液晶光学素子４は半導体レーザ１とポリゴンミラー５の間の光路中に配置されており、すなわちポリゴンミラー５により光束２が偏向されるより前段に配置されているため、Fナンバーから決定される必要最小限の有効径かつ回転対称な構造の液晶光学素子で対応可能である。
【００３１】
図５に液晶光学素子４の焦点距離の変化を示す。横軸は時刻ｔに走査角度θの角速度Δθ／Δｔ（ｒａｄ／単位時間）を乗じた値、すなわち角度を示す。ポリゴンミラーは等速回転しているため角速度Δθ／Δｔは定数である。縦軸は焦点距離の逆数を取り符号を反転させた値である。図中４１は検出器９により光束を検出した時刻をｔ＝０として表示している。検出器９により光束２を検出してから特定の時間経過後、本実施例ではｔ・Δθ／Δｔ＝０．０８経過後に液晶光学素子４の焦点距離を−１／ｆ２＝６．４Ｅ−４ｍｍ−１から−１／ｆ２＝４．１Ｅ−４ｍｍ−１に変化させている。その後も図５の関係の如く時刻ｔにより焦点距離ｆ２を段階的に変化させている。
【００３２】
具体的には、ｔ＝０．３５からｔ＝０．７２の間は−１／ｆ２＝０すなわちｆ２の焦点距離が無限大となっている。この間は走査角度の絶対値が小さい領域に相当し、結像ずれの発生量が小さいため、液晶光学素子４の補正が不要な領域である。本実施例では補正が必ずしも必要で無い領域では液晶光学素子４の作用を抑え、液晶光学素子４の動作を必要最小限としている。
【００３３】
このように、可変焦点光学素子である液晶光学素子４の焦点距離の変化が無限大である状態を含むことにより、走査の回次に依らず走査角度に依る光路差に起因する結像ずれを最小限の作用で低減させることができる。
【００３４】
図６に液晶光学素子４の焦点距離の変化を２走査分について示す。１回目と２回目で焦点距離の変化は同一である。つまり液晶光学素子４の補正パターンは毎回同一である。光路差は走査の回次に依らず走査角度に依るものであるから、走査角度毎の光路差に起因する結像ずれを目的とする本願において、図６の如く同一の焦点距離変化で目的を達するものである。この補正パターンは、光走査装置ごとに固有の補正パターンを焦点制御装置２０の補正パターン記憶手段２２に記憶し、読み出して実行しても良い。
【００３５】
このように、実施例１によれば、走査の角度に対応して可変焦点光学素子の焦点距離を変化させることにより、簡潔な構成で各回の走査実行中に走査角度に応じて生じる光路差に起因する結像ずれを、実用上十分なレベルに低減させることができる。
【００３６】
〈実施例２〉
図７に本発明の光走査装置の第二の実施例を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。第一の実施例と異なるのは、結像光学素子であるＦθレンズが両面が球面からなる２枚のレンズ６Ａ、６Ｂで構成されている点のみである。
【００３７】
以下、本実施例の面データ、非球面データ、単レンズデータ、各種データ、ポリゴンミラーデータを表６〜１０に示す。物面に光源があり、面番号１および２はコリメータレンズ３の屈折面、面番号３は液晶光学素子４であり開口絞りは液晶光学素子４の面上にある。面番号４はポリゴンミラー５の反射面、面番号５乃至８はＦθレンズの屈折面、像面に感光ドラム７の被走査面７ａがある。
【００３８】
【表６】
2010055051.tif 000008
【００３９】
【表７】
2010055051.tif 000009
【００４０】
【表８】
2010055051.tif 000010
【００４１】
【表９】
2010055051.tif 000011
【００４２】
【表１０】
2010055051.tif 000012
図８に走査位置ｈと結像位置ずれ即ち像面湾曲の関係を示す。点線８１が液晶光学素子４の焦点距離が∞の場合、すなわち液晶光学素子４がレンズ作用を有しない場合を示し、実線８２が液晶光学素子４の焦点距離を走査角度θにより変化させた場合を示す。８１においては光路差による像面湾曲が大きく発生しているが、８２では液晶光学素子４の作用によりほぼ０近傍に収束しており、本実施例の抑制効果が確認できる。
【００４３】
図９に液晶光学素子４の焦点距離の変化を示す。横軸は時刻ｔに走査角度θの角速度Δθ／Δｔ（ｒａｄ／単位時間）を乗じた値であり走査角度を示す。ポリゴンミラーは等速回転しているためΔθ／Δｔは定数である。縦軸は焦点距離の逆数を取り符号を反転させた値である。図中９１は検出器９により光束を検出した時刻をｔ＝０として表示している。検出器９により光束２を検出してから特定の時間経過後、本実施例ではｔ・Δθ／Δｔ＝０．０８経過後に液晶光学素子の焦点距離を−１／ｆ２＝４．０Ｅ−４ｍｍ−１から−１／ｆ２＝２．６Ｅ−４ｍｍ−１に変化させている。その後も図９の関係のように時刻ｔにより焦点距離ｆ２を変化させている。
【００４４】
結像光学素子であるＦθレンズ６を２枚のレンズで構成した第二の実施例においては液晶光学素子の焦点距離を変化させる量および像面湾曲は、Ｆθレンズ６をレンズ１枚で構成した第一の実施例より小さくなっている。結像光学素子であるＦθレンズの構成枚数は光走査装置に求められる仕様により選択され、本願技術は何れの場合においても適用可能である。
【００４５】
このように、実施例２によれば、実施例１と同様に、走査の角度に対応して可変焦点光学素子の焦点距離を変化させることにより、簡潔な構成で各回の走査実行中に走査角度に応じて生じる光路差に起因する結像ずれを、実用上十分なレベルに低減させることができるが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、結像光学素子であるＦθレンズを複数枚（例えば２枚）のレンズで構成したことにより、可変焦点光学素子である液晶光学素子の焦点距離を変化させる量および像面湾曲を、Ｆθレンズを１枚のレンズで構成した第一の実施例よりも小さくすることができる。
【００４６】
〈実施例３〉
第三の実施例における光走査装置の構成は、図３に示した第一の実施例における光走査装置の構成と同様であるため、その説明は省略する。図１０に液晶光学素子４の焦点距離の変化を２走査分について示す。図１０に示すように、第三の実施例では液晶光学素子４の焦点距離の変化が第一の実施例と異なる。図１０に示す液晶光学素子４の焦点距離の変化は、（３）式の正弦関数で与えられる。
【００４７】
−１／ｆ２=ξ(1+(sin(αt(Δθ/Δt)-φ)))              ・・・（３）
ここでξ=４．４Ｅ−４、α=４、φ=３．７である。これらの数値は、図６と同様にｔ・Δθ／Δｔ＝０．５４、２．１１・・・において−１／ｆ２＝０となる条件の下で、後述の図１１における１０２の変化が小さくなるような正弦波を求めた場合のものである。なお、ξ=４．４Ｅ−４、α=４、φ=３．７は一例であり、これらの数値を変えると後述の図１１における１０２の変化の様子も変わる。また、これらの数値は、面データ等に依存する。
【００４８】
（３）式においてα＝４であるから、正弦関数の周期はπ／2（＝１．５７）となり、走査の回次に依らず同様でかつ連続的な正弦関数となっている。図１０に示すように、ｔ・Δθ／Δｔ＝０．５４が走査角度０に相当し、この点で−１／ｆ２＝０すなわちｆ２の焦点距離が無限大となる。
【００４９】
図１１に走査位置ｈと結像位置ずれ即ち像面湾曲の関係を示す。１０１が液晶光学素子４の焦点距離が常時∞即ち液晶光学素子４が作用を有しない場合であり、１０２が液晶光学素子４の焦点距離を図１０の如く正弦関数で変化させた場合である。液晶光学素子４の作用により像面湾曲の連続的な抑制効果が確認できる。
【００５０】
このように、実施例３によれば、実施例１と同様に、走査の角度に対応して可変焦点光学素子の焦点距離を変化させることにより、簡潔な構成で各回の走査実行中に走査角度に応じて生じる光路差に起因する結像ずれを、実用上十分なレベルに低減させることができるが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、可変焦点光学素子である液晶光学素子の走査毎の焦点距離の変化が正弦関数であるので、走査の回次に依らず走査角度に依る光路差に起因する結像ずれを連続的に低減させることができる。
【００５１】
〈実施例４〉
図１２に本発明の光走査装置の第四の実施例を示す。図１２を参照するに、第四の実施例に係る光走査装置は、光源である多素子レーザ５１と、入射する光束をほぼ平行光束とするための収束光学素子であるコリメータレンズ５３と、可変焦点光学素子である液晶光学素子４と、光偏向手段であるポリゴンミラー５と、結像光学素子であるＦθレンズ６と、焦点制御装置２０とを有する。図１２において、５２および６２は光源５１から出射された光束、５４および６４はそれぞれ光束５２および６２の主光線、７は被走査面７ａを有する感光ドラム、８は光軸、９は光束の走査位置を検出する検出器である。なお、図１２においては、複数の光束のうち２本の光束５２および６２を代表として模式的に示している。
【００５２】
焦点制御装置２０は液晶光学素子４の焦点距離を制御する装置であり、光偏向手段であるポリゴンミラー５による各回の偏向走査実行中に可変焦点光学素子である液晶光学素子４の焦点距離を変化させ、走査角度毎に異なる光路差に起因する感光ドラム７の被走査面７ａにおける結像ずれを所定範囲内に補正する機能を有する。焦点制御装置２０の詳細については、第一の実施例の場合と同様であるため、その説明は省略する。
【００５３】
Ｆθレンズ６は両面が球面からなるレンズ１枚で構成されている。液晶光学素子４はコリメータレンズ５３の後側焦点の位置に配置されており、主光線５４および６４はコリメータレンズ５３の後側焦点の位置で収束している。面データ、非球面データ、単レンズデータ、各種データ、ポリゴンミラーデータは第一の実施例と同一である。
【００５４】
図１３に多素子レーザの光源配置を示す。図１３では、素子数Ｎ＝２０、素子配列Ｍ１×Ｍ２＝４×５、素子間隔Ｌ１＝Ｌ２＝０．８／１２００ｉｎｃｈの面発光レーザを想定した例を示す。図１３に例示する面発光レーザにおいて、光束偏向平面（Ｘ）に対する配列角度ψ＝０．１９７ｒａｄとしており、素子は光束偏向平面（Ｘ）に直行する方向（Ｙ）に等間隔δ＝０．１６／１２００ｉｎｃｈに配列され、光源から感光ドラムまでの共役倍率を乗じて感光ドラムの被走査面上で等間隔の走査線が形成される。
【００５５】
また、光束偏向平面（Ｘ）は検出器９を用いて感光ドラム７の被走査面７ａ上での各ビームの位置を合わせることができる。この複数ビームをタイミング検出用の信号を用いて書き出し位置を合わせる技術は公知であり、例えば特開平０８−１６４６３２号公報、特開２０００−３５２６７７号公報、特開２００２−０４８９８８号公報がある。本発明への適用に別段困難が生じるものではない。
【００５６】
図１４に１／１２００ｉｎｃｈ間隔の感光ドラムの被走査面上の走査線に対する（Ｙ）方向の走査線間隔を示す。本実施例では±２％以内の誤差に抑えられている。この誤差が増大すると走査線間隔のバラツキが大きくなり、いわゆるバンディングが生じて印刷品質が低下する。本発明では複数の光束の主光線が収束した位置、すなわち主光線の入射高が０の位置に液晶光学素子を配置しているため、液晶光学素子の焦点距離が変化しても主光線に作用を及ぼさない。従って、前記±２％の値は液晶光学素子の作用に依らず一定値となるものである。また同様の理由により、本発明に用いられる液晶光学素子は走査線位置の補正作用は有しないものであり、走査線曲がり等の補正を行うためには偏向作用を有する液晶光学素子を用いた方式例えば特開２００３−２１５４８４号公報があり、本発明との組み合わせは可能なものである。
【００５７】
液晶光学素子が光軸に対して等方的な焦点距離を有すること、またその焦点距離を高速に変換する技術は公知であり、例えば特開平０５−０５３０８９号公報、特開平０９−２９７２８２号公報、特開２００５−１１５２６６号公報がある。特開２００８−２０３３６０号公報には液晶光学素子を焦点距離無限大を含めた正負の焦点距離へ変化させる例が開示されている。本発明への適用に別段困難が生じるものではない。
【００５８】
また、液晶光学素子をポリゴンミラーにより光束２が偏向されるより前段に配置している他の理由は以下のとおりである。すなわち、後段に配置すると光束の偏向方向とそれに垂直な方向で対象性が損なわれるが、前段に配置することによりFナンバーから決定される光束径に対する必要最小限の有効径かつ光軸に対して等方的に焦点距離の変化する液晶光学素子で対応可能だからである。
【００５９】
このように、実施例４によれば、実施例１と同様に、走査の角度に対応して可変焦点光学素子の焦点距離を変化させることにより、簡潔な構成で各回の走査実行中に走査角度に応じて生じる光路差に起因する結像ずれを、実用上十分なレベルに低減させることができるが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、複数の光束を出射する光源を有する光走査装置において、可変焦点光学素子である液晶光学素子は複数の光束の主光線が収束する箇所の近傍に配置されているので、複数の光束の走査線位置に変化を与える事無く、走査角度毎の光路差に起因する結像ずれを低減させることができる。
【００６０】
以上、好ましい実施の形態及び実施例について詳説したが、上述した実施の形態及び実施例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６１】
例えば、実施例４において、実施例２と同様に、結像光学素子であるＦθレンズを２枚のレンズで構成しても構わない。
【００６２】
また、実施の形態及び実施例１〜４では可変焦点光学素子として液晶光学素子を用いる例を示したが、可変焦点光学素子は液晶光学素子に限定されることはない。可変焦点光学素子として、例えば電気光学結晶素子やピエゾ駆動による光学素子等を用いても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１：半導体レーザ
２、５２、６２：光束
３、５３：コリメータレンズ
４：液晶光学素子
５：ポリゴンミラー
６、６Ａ、６Ｂ：Ｆθレンズ
７：感光ドラム
７ａ：被走査面
８：光軸
９：検出器
１０：延長線
２０：焦点制御装置
２１：焦点距離制御手段
２２：補正パターン記憶手段
５１：多素子レーザ
５４、６４：光束５２および６２の主光線
１１０：光走査装置
１１１：帯電器
１１２：現像器
１１３：転写器
１１４：定着器
１１５：除電器
１１６：清掃器
１１７：画像記録用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特開２００４−１０９７８２号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４０６３号公報
【特許文献３】特開２００７−１０２１０８号公報
【特許文献４】特開昭５９−６２８２１号公報
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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