(57)【要約】【課題】走査結像光学系に含まれる樹脂製結像素子の反りに起因する走査線曲がりを低減し、温度変化に起因する走査位置変動を有効に低減できる光走査装置およびこれを用いた画像形成装置を得る。【解決手段】光源からの発散光束を集光しカップリングする第１結像光学系と、光源からの光束を被走査媒体に向かうように偏向する偏向器１０６と、偏向器と光源の間に配置され偏向器の偏向反射面近傍に偏向方向に長い線像を形成する第２結像光学系１１３，１１４と、偏向器からの光束を被走査媒体上で光スポットとして等速走査させる第３結像光学系１２０，１２２，１２３とを有する。第３結像光学系を構成する光学素子の少なくとも一つを偏向方向と直交する方向に複数箇所にて押圧保持し姿勢を制御する押圧部材を有し、この押圧部材の材質が押圧箇所によって異なっている。押圧部材は、押圧箇所により太さが異なっていても、接触面積が異なっていてもよい。【選択図】図１
2006259626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの発散光束を集光しカップリングする第１結像光学系と、光源からの光束を被走査媒体に向かうように偏向する偏向器と、偏向器と光源の間に配置され偏向器の偏向反射面近傍に偏向方向に長い線像を形成する第２結像光学系と、偏向器からの光束を被走査媒体上で光スポットとして等速走査させる第３結像光学系とを有する光走査装置において、
第３結像光学系を構成する光学素子の少なくとも一つを偏向方向と直交する方向に複数箇所にて押圧保持し姿勢を制御する押圧部材を有し、
上記押圧部材の材質が押圧箇所によって異なっていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光源と、光源からの発散光束を集光しカップリングする第１結像光学系と、光源からの光束を被走査媒体に向かうように偏向する偏向器と、偏向器と光源の間に配置され偏向器の偏向反射面近傍に偏向方向に長い線像を形成する第２結像光学系と、偏向器からの光束を被走査媒体上で光スポットとして等速走査させる第３結像光学系とを有する光走査装置において、
第３結像光学系を構成する光学素子の少なくとも一つを偏向方向と直交する方向に複数箇所にて押圧保持し姿勢を制御する押圧部材を有し、
上記押圧部材は、押圧箇所により太さが異なっていることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
光源と、光源からの発散光束を集光しカップリングする第１結像光学系と、光源からの光束を被走査媒体に向かうように偏向する偏向器と、偏向器と光源の間に配置され偏向器の偏向反射面近傍に偏向方向に長い線像を形成する第２結像光学系と、偏向器からの光束を被走査媒体上で光スポットとして等速走査させる第３結像光学系とを有する光走査装置において、
第３結像光学系を構成する光学素子の少なくとも一つを偏向方向と直交する方向に複数箇所にて押圧保持し姿勢を制御する押圧部材を有し、
上記押圧部材は、押圧箇所により光学素子に対する接触面積が異なっていることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置において、押圧部材は光学素子を支持部材側から押圧し、上記押圧部材の線膨張係数は光学素子の偏向方向周辺部より中央部の方が小さいことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置において、押圧部材は光学素子を支持部材の反対側から押圧し、押圧部材の線膨張係数は光学素子の偏向方向周辺部より中央部の方が大きいことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項２記載の光走査装置において、押圧部材の太さは、上記押圧部材が光学素子を支持部材側から押圧する場合は光学素子偏向方向周辺部より中央部の方が細く、支持部材の反対側から押圧する場合は光学素子の偏向方向周辺部より中央部の方が太いことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項３記載の光走査装置において、押圧部材の光学素子に対する接触面積は、上記押圧部材が光学素子を支持部材側から押圧する場合は光学素子偏向方向周辺部より中央部の方が小さく、支持部材の反対側から押圧する場合は光学素子の偏向方向周辺部より中央部の方が大きいことを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置において、光学素子は光軸と略平行な方向を回転軸として回転調整可能であることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置において、光学素子は光軸と略直交しかつ偏向走査面と平行な方向を回転軸として回転調整可能な姿勢制御機構によって姿勢が制御されることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の光走査装置において、光学素子は姿勢制御機構により調整され、姿勢制御機構を動作させるアクチュエータはステッピングモータとネジ及び歯車で構成された差動歯車であることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
電子写真プロセスによる画像形成装置であって、電子写真プロセス中の露光プロセスを実行する装置として請求項１乃至１０のいずれかに記載の光走査装置を搭載している画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の画像形成装置において、像担持体を複数有し、像担持体に形成された静電潜像を各色トナーにより現像し、各色トナー像を転写体上で重ね合わせてカラー画像を形成することによりカラー画像を形成可能にした画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像形成装置において、色ずれ検出手段を備え、その検出結果に基づき光学素子の姿勢を制御し、色ずれ補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の画像形成装置において、色ずれ検出手段は転写体上に各色のトナー像を形成してレジストずれを検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれかに記載の画像形成装置において、ネットワーク通信機能を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機およびレーザプリンタ等の書き込み装置として用いられる光走査装置およびこの光走査装置を用いた上記デジタル複写機、レーザプリンタなどの画像形成装置に関するもので、特に、複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成することができる多色対応の画像形成装置に適したものである。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光束を、ポリゴンミラー（回転多面鏡）の光偏向手段により偏向させ、偏向される光束をｆθレンズ等の走査結像光学系を用いて被走査面に向けて集光させることにより、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面を走査する光走査装置が知られている。光走査装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写機等の画像形成装置において、画像を書き込むための装置として広く知られている。
【０００３】
光走査装置を用いる画像形成装置においては、画像形成プロセスとして、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスからなる電子写真プロセスが用いられている。電子写真プロセス内の一工程である上記露光プロセスでは、光走査により画像の書き込みを行う画像書き込み工程が採用されている。上記のプロセスを経て形成される画像の良否は光走査の良否に影響される。光走査の良否は、光走査装置での主走査方向や副走査方向の走査特性に依存する。
【０００４】
主走査方向の走査特性の一つとして、光走査の等速性が挙げられる。例えば、光偏向手段としてポリゴンミラーを用いる場合、光束の偏向は等角速度的に行われるのに対し、被走査面上では光走査の等速性が求められ、光走査の等速性を実現するために走査結像光学系としてｆθ特性を持つものを用いている。しかしながら、走査結像光学系に要請される他の性能との関係もあって、完全なｆθ特性を実現することは容易ではない。このため、現実の光走査においては、光走査が完全に等速的に行われることはなく、走査特性としての等速性は、理想の等速走査からのずれを伴っている。
【０００５】
副走査方向の走査特性には、走査線曲がりや走査線の傾きがある。走査線は、被走査面上における光スポットの移動軌跡であり、直線であることが理想とされ、光走査装置の設計も走査線が直線となるよう行われる。しかし、実際には光学素子や機構部品の加工誤差や組立誤差等が原因となって走査線に曲がりが発生するのが普通である。
【０００６】
また、走査結像光学系として結像ミラーを用い、「偏向光束の」、結像ミラーへの入射方向と反射方向との間で、偏向光束の副走査方向に角度をもたせる場合には、原理的に走査線の曲がりが発生する。走査結像光学系をレンズ系として構成する場合でも、被走査面を副走査方向に分離した複数の光スポットで光走査するマルチビーム走査方式では走査線の曲がりが不可避である。
【０００７】
走査線の傾きは、走査線が副走査方向に対して正しく直交しない現象であり、走査線曲がりの一種である。従って、以下の説明においては特に断らない限り、走査線の傾きを走査線の曲がりという表現に含めて説明する。
光走査の等速性が完全でないと、形成された画像に主走査方向の歪みが生じ、走査線曲がりは、形成された画像に副走査方向の歪みを生じさせる。
【０００８】
画像が所謂モノクロで、単一の光走査装置により画像が書き込まれて形成される場合は、走査線曲がりや等速性の不完全さ（理想の等速走査からのずれ）がある程度抑えられていれば、形成された画像に「目視で分かるほどの歪み」は生じないが、それでも、このような画像の歪みが少ないに越したことはない。
【０００９】
モノクロ画像とは別に、マゼンタ・シアン・イエローの３色、あるいはこれに黒を加えた４色の画像を色成分画像として形成し、これらの色成分画像を重ね合わせることにより合成的にカラー画像を形成することは、従来から、カラー複写機等で行われている。このようなカラー画像形成を行う方式の一つとして、色成分毎の画像を色成分毎の感光体上に形成するタンデム型と呼ばれる画像形成装置がある。タンデム型の画像形成装置は、感光体および感光体に対応して電子写真プロセスを実行するための装置ないしはユニットからなる画像形成ステーションを複数備えている。したがって、露光プロセスを実行する光走査装置相互で感光体に対する走査線位置のばらつきや走査線の曲がり具合や傾きが異なると、各ステーションで形成された各色に対応する画像を重ねて形成されたカラー画像に「色ずれ」と呼ばれる異常画像が現れ、カラー画像の画質を劣化させる。
【００１０】
従来、光走査装置としては走査線の曲がりや傾きを低減するために、走査結像光学系を構成する長尺レンズを、複数の支点を支持点として湾曲させ、あるいは副走査方向に傾けることにより、走査線曲がり及び走査線傾きを補正する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、カールソンプロセスといわれる電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、像担持体としての感光体ドラムの回転に従って、露光による潜像の形成、トナーによる現像、トナー像の転写体への転写が行われる。従って、複数の感光体ドラムを転写体の搬送方向に沿って配列し、各色の画像形成ステーションで形成したトナー像を重ねる多色画像形成装置においては、感光体ドラムの偏心や径のばらつきによる潜像形成から転写までの時間差、各色の感光体ドラム間隔の異なり、転写体、例えば、転写ベルトや記録紙を搬送する搬送ベルトの速度変動や蛇行によって、各トナー像の副走査方向のレジストずれにより色ずれや色変わりとなって画像品質を劣化させる。
【００１２】
従来、このレジストずれは、光走査装置によるものと、光走査装置以外によるものの区分けなく、転写体に記録されたレジストずれ検出パターンにより装置の立上げ時やジョブ間等で定期的に検出し、副走査方向については、ポリゴンミラーの偏向反射面の１面おきに書き出しのタイミングを合わせることにより先頭ラインの位置を補正し、主走査方向については、同期検知信号により光源の発光開始タイミングを調節することにより書出し位置を補正している（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。また、この補正とともに、走査始端から走査終端に至る走査時間を検出し、検出した走査時間に画素クロックの周波数を合わせる等の対策をとることにより、各色間の全幅倍率を合せている（例えば、特許文献５参照）。
【００１３】
一方、こういった多色画像形成装置においては、高速化、高密度化が年々進んでいる。この対応策としてポリゴンモータの回転数を増加する方法があるが、軸受寿命に限界があり、発熱、振動が抑えきれなくなっていることから、より低い回転数で複数のビームを同時に走査することで、高速化、高密度化が実現できるマルチビーム光源を用いる方式が提案されている。しかしながら、マルチビーム光源は光源間においてピッチや波長の差があるため、特許文献４に開示されているように、複数のラインを一組として個別にレジストずれ検出を行うことで光源間のずれを回避する例が提案されている。さらに、副走査方向の走査位置を補正する手段として液晶偏向素子を用いた例が提案されている（例えば、特許文献６、特許文献７参照）。
【００１４】
近年、走査特性の向上を意図して、光走査装置の結像光学系に、非球面に代表される特殊な面を有する光学素子を採用することが一般化している。このような特殊な面を有する光学素子を容易に形成することができる材料として樹脂材料がある。樹脂材料はこれを一体成形することによって特殊な面を形成することができるため、コストも安価であることから、樹脂材料で製作された光学素子が結像光学系に多用されている。
【００１５】
樹脂材料からなる光学素子は、温度や湿度の変化の影響を受け光学特性が変化しやすく、このような光学素子を光走査装置の走査結像光学系に用いると、温度や湿度の変化によって、走査線の曲がり具合や等速性も変化する。このため、例えば、数十枚のカラー画像の形成を連続して行うと、画像形成装置の連続運転により機内温度が上昇し、結像光学系の光学特性が変化して、各光走査装置において画像を書き込む走査線の曲がり具合や等速性が次第に変化し、色ずれの現象により、初期に得られたカラー画像と終期に得られたカラー画像とで色合いがまったく異なるものになることがある。また、光走査装置内の温度が上昇することによって、光走査装置のハウジングが膨張し、光学素子の受け面の位置が変化することにより、光学素子に対するビーム位置が変化し、あるいは折り返しミラーの設置角度が変化するなど、感光体に対する走査位置が経時的にずれる不具合が発生する。
【００１６】
走査結像光学系を構成する光学素子として代表的なｆθレンズ等の走査結像レンズは一般に、副走査方向におけるレンズ不用部分（偏向光束が入射しない部分）をカットし、主走査方向に長い短冊形レンズとして形成される。走査結像光学系が複数枚のレンズで構成される場合、レンズの配設位置が光偏向手段から離れるほど、主走査方向のレンズ長さが大きくなり、１００ミリ程度〜２００ミリ以上の長さをもつ長尺レンズが必要となる。このような長尺レンズは一般に樹脂材料を用いて樹脂成形で形成されるが、外界の温度変化によってレンズ内の温度分布が不均一となると、反りを生じてレンズが副走査方向に弓なりの形状となる。このような長尺レンズの反りは、前述した走査線曲がりの原因となるが、反りが著しい場合には、走査線曲がりも極端に発生する。
【００１７】
多色画像形成装置に対応した光走査装置の一例として、各色に対応する光源からの光ビームを単一のポリゴンミラーで一括して走査するようにし、各光ビームを対応する走査光学系や感光体ドラムに導くための複数のミラーを共通のハウジングに一体的に支持した構成や、各感光体ドラムに対応させて個別に光走査装置を配備した構成が知られている（例えば、特許文献８参照）。このような特許文献８記載の構成によれば、感光体ドラムへ向かう光ビームは各々異なる経路を通るよう構成部品が配置されるため、多色画像形成装置が設置される環境温度等により各照射位置は容易に変動してしまう。
【００１８】
上記照射位置のずれは、例えば、中間転写ベルトなどの転写体に記録されたレジストずれ検出パターンを装置の立上げ時やジョブ間等で定期的に検出し、検出結果に基づいて補正することができる。しかし、プリント動作に伴う定着器やポリゴンモータからの熱等によって照射位置がさらに変動してしまうため、１ジョブのプリント枚数が多いと徐々に色ずれや色変わりが発生してくるという問題がある。特に、特許文献８記載の発明のように、光学系を、ポリゴンミラーを挟んで対向させて配備する場合、相対向する光学系では走査方向が相反するため、主走査倍率の変動によって書き出し位置がずれるうえ、ハウジングの歪みによって各色間の走査位置ずれが増す方向にずれるため、色ずれや色変わりが生じ易い。
【００１９】
その対策として、常に温度を観測して所定の温度変化幅に達したら、あるいは、所定のプリント枚数を超えたら、プリント動作を途中で中止し、再度照射位置のずれを補正し直すことが考えられる。しかし、レジストずれ検出パターンを作成し、これを検出して補正し、再度検出パターンを作成してこれを検出し、補正する、という流れを考慮すると、補正が終了するまでには数分間を費やすことになって生産性が落ちるうえ、検出パターンを形成するのに無駄にトナーが消費されてしまう。したがって、光ビーム照射位置補正の頻度は最小限に抑えたい。
【００２０】
【特許文献１】特開２００２−２５８１８９号公報
【特許文献２】特公平７−１９０８４号公報
【特許文献３】特開２００１−２５３１１３号公報、
【特許文献４】特開２００３−１５４７０３号公報
【特許文献５】特開平９−５８０５３号公報
【特許文献６】特開２００３−２３３０９４号公報
【特許文献７】特開２００３−２１５４８４号公報
【特許文献８】特開２００２−１４８５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、上記従来の光走査装置および画像形成装置における技術的な問題点に鑑み、走査結像光学系に含まれる樹脂製結像素子の反りに起因する走査線曲がりを低減し、かつ温度変化に起因する走査位置変動を有効に低減しうる構成を備えた光走査装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、請求項１記載の発明のように、光源と、光源からの発散光束を集光しカップリングする第１結像光学系と、光源からの光束を被走査媒体に向かうように偏向する偏向器と、偏向器と光源の間に配置され偏向器の偏向反射面近傍に偏向方向に長い線像を形成する第２結像光学系と、偏向器からの光束を被走査媒体上で光スポットとして等速走査させる第３結像光学系とを有する光走査装置において、第３結像光学系を構成する光学素子の少なくとも一つを偏向方向と直交する方向に複数箇所にて押圧保持し姿勢を制御する押圧部材を有し、この押圧部材の材質が押圧箇所によって異なっていることを最も主要な特徴とする。
【００２３】
請求項２記載の発明のように、上記押圧部材は、押圧箇所により太さが異なっていてもよい。
請求項３記載の発明のように、上記押圧部材は、押圧箇所により光学素子に対する接触面積が異なっていてもよい。
請求項４記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、押圧部材は光学素子を支持部材側から押圧し、上記押圧部材の線膨張係数は光学素子の偏向方向周辺部より中央部の方を小さくしてもよく、請求項５記載の発明のように、押圧部材は光学素子を支持部材の反対側から押圧し、押圧部材の線膨張係数は光学素子の偏向方向周辺部より中央部の方を大きくしてもよい。
請求項６記載の発明のように、請求項２記載の発明において、押圧部材の太さは、上記押圧部材が光学素子を支持部材側から押圧する場合は光学素子偏向方向周辺部より中央部の方を細く、支持部材の反対側から押圧する場合は光学素子の偏向方向周辺部より中央部の方を太くするとよい。
請求項７記載の発明のように、請求項３記載の発明において、押圧部材の光学素子に対する接触面積は、上記押圧部材が光学素子を支持部材側から押圧する場合は光学素子偏向方向周辺部より中央部の方を小さく、支持部材の反対側から押圧する場合は光学素子の偏向方向周辺部より中央部の方を大きくするとよい。
【００２４】
請求項８記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、光学素子は光軸と略平行な方向を回転軸として回転調整可能にするとよい。
請求項９記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、光学素子は光軸と略直交しかつ偏向走査面と平行な方向を回転軸として回転調整可能な姿勢制御機構によって姿勢が制御されるようにするとよい。
請求項１０記載の発明のように、請求項８または９記載の発明において、光学素子は姿勢制御機構により調整され、姿勢制御機構を動作させるアクチュエータはステッピングモータとネジ及び歯車で構成された差動歯車にするとよい。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、電子写真プロセスによる画像形成装置であって、電子写真プロセス中の露光プロセスを実行する装置として請求項１乃至１０のいずれかに記載の光走査装置を搭載していることを特徴とするものである。
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、像担持体を複数有し、像担持体に形成された静電潜像を各色トナーにより現像し、各色トナー像を転写体上で重ね合わせてカラー画像を形成することによりカラー画像を形成可能にしたものである。
請求項１３記載の発明のように、請求項１２記載の発明において、色ずれ検出手段を備え、その検出結果に基づき光学素子の姿勢を制御し、色ずれ補正を行うようにするとよい。
請求項１４記載の発明のように、請求項１３記載の発明において、色ずれ検出手段は転写体上に各色のトナー像を形成してレジストずれを検出するようにするとよい。
請求項１５記載の発明のように、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の画像形成装置において、ネットワーク通信機能を持たせるとよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明にかかる光走査装置は、これを画像形成装置に搭載することにより、ジョブ中に発生する色ずれや色変わりの対策として行っている照射位置ずれ補正の回数を低減することが可能になる。それにより生産性の向上を図ることができ、検出パターンを形成する回数も減るため、ずれ補正のためのパターン形成回数が減り、パターン形成によって消費されるトナーの量を減らすことができる。よって、消費電力の削減や消耗品の消費量の抑制を図ることができる。
各請求項記載の発明ごとの効果は以下のとおりである。
【００２７】
請求項１〜７記載の発明によれば、温度変化によって走査光学素子が変形することによる走査線の曲がりの発生を、簡単な方法により低減することができる。
請求項８〜１０記載の発明によれば、走査光学素子の調整を行うことにより、走査線の曲がりや傾きの少ない画像を得ることができる。
【００２８】
請求項１１記載の発明によれば、上記の効果を得ることができる光走査装置を画像形成装置に適用することにより、高品質の画像を形成することができる。
請求項１２〜１４記載の発明によれば、色ずれの少ないカラー画像を形成することができる。
請求項１５記載の発明によれば、ネットワーク通信機能を有することにより、複数の機器からの出力を処理することが可能な情報処理システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明にかかる光走査装置および画像形成装置の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、４ステーションを走査するタンデム型画像形成装置に対応した光走査装置の実施例を示す。４ステーションからなる光走査装置は、左右に２ステーションずつ２分して配置され、偏向器としてのポリゴンミラーは２ステーションに対して１個配置されて２ステーションが共用している。各ステーションは、個別に光走査ユニットを構成し、被走査面での光走査方向を揃えて並置した方式になっている。各ステーションに対応する４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４は転写体１０５の移動方向に沿って等間隔で配列され、順次異なる色のトナー像を形成する。各感光体ドラムで形成される各色のトナー像は、転写体１５０に転写されかつ重ね合わせられることでカラー画像を形成する。
【００３０】
各感光体ドラムを走査する光走査装置は図示されないハウジングによって一体的に構成され、ポリゴンミラー１０６により光ビームを走査する。ポリゴンミラー１０６の回転方向は同一であるので、各々の書出し開始位置が一致するように画像を書き込んでいく。また、図示の実施例では、各感光体ドラムに対して半導体レーザを一対配備し、副走査方向に記録密度に応じて１ラインピッチ分ずらして走査することにより、２ラインずつ同時に走査するようにしている。各光走査ユニットの構成は同一であるので、ここでは、ポリゴンミラー１０６を中心とする片側の光走査ユニットについて説明する。各光源ユニット１０７，１０８からのレーザビーム２０１、２０２は、光源ユニット毎に射出位置が副走査方向に異なる部位、実施例では光源ユニット１０７と１０８との射出位置が、所定高さ、実施例では６ｍｍだけ異なるよう配備している。光源ユニット１０８からのビームは入射ミラー１１１により折り曲げ、直接ポリゴンミラー１０６へ向かう光源ユニット１０７からのビームに主走査方向を近接させてポリゴンミラー１０６に入射される。各光源ユニット１０７，１０８は、それぞれの光源としての半導体レーザから放射される発散光を集光し、ほぼ平行光束として後続の光学系にカップリングするカップリングレンズを有している。本発明では、カップリングレンズのことを第１結像光学系という。
【００３１】
各光源ユニット１０７，１０８とポリゴンミラー１０６の間にはシリンドリカルレンズ１１３、１１４が配置されている。シリンドリカルレンズ１１３、１１４は、一方を平面、もう一方を副走査方向に共通の曲率からなる凸の円筒面となっていて、ポリゴンミラー１０６の偏向点までの光路長が等しくなるように配備してある。各光ビームはポリゴンミラー１０６の偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像が形成されるように、副走査方向にのみ収束される。シリンドリカルレンズ１１３、１１４は第２結像光学系を構成し、後述する走査結像光学系との組み合わせで、偏向点と感光体ドラムの表面とが副走査方向に共役関係となるように配置することで、面倒れ補正光学系をなす。
【００３２】
光源ユニット１０７とシリンドリカルレンズ１１３の間には非平行平板１１７が配置されている。非平行平板１１７は、いずれか一面を主または副走査方向にわずかに傾けたガラス基板であり、光軸周りに回転制御することで、基準となる光源ユニット１０７からのビームに対する相対的な走査位置を調整する。
ポリゴンミラー１０６は偏向反射面を６面有していて、実施例では２段に構成され、偏向に用いていない中間部をポリゴンミラー１０６の内接円より若干小径となるように溝を設けて風損を低減した形状としている。ポリゴンミラー１０６の１層の厚さは約２ｍｍである。なお、上下のポリゴンミラーの位相は同一である。
【００３３】
ポリゴンミラー１０６は図示されないモータによって等速回転駆動され、各偏向反射面によって光源ユニットからのレーザビームを偏向反射する。偏向されたレーザビームの進路上には第３結像光学系としての走査結像光学系が配置されている。走査結像光学系は第１走査レンズとしての結像レンズ１２０を有する。結像レンズ１２０も２層に一体成形、または接合され、各結像レンズ１２０は、主走査方向にはポリゴンミラー１０６の回転に伴って感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となっている。結像レンズ１２０を透過したあとのビームの進路上には、ビーム毎に第２走査レンズとしてのアナモフィックレンズ１２２、１２３が配備されている。結像レンズ１２０とアナモフィックレンズ１２２、１２３とにより走査結像光学系を構成し、各ビームを感光体ドラム１０１，１０２の表面上に集光させて光スポットを形成し、光スポットが走査することによって感光体ドラム１０１，１０２の表面上に潜像を形成して画像を記録する。
【００３４】
図１に示す実施例では、以上説明した２つのステーションを一組として、もう一組のステーションが並置され、合計４個のステーションが等間隔に配置されている。４個のステーションはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色ステーションとなっている。各色ステーションは、ポリゴンミラーから感光体面に至る各々の光路長が一致するように、また、等間隔で配列された各感光体ドラムに対する入射位置、入射角が等しくなるように、複数枚のミラーで光路が曲げられている。図示の実施例では１ステーションあたり３枚ずつのミラーが配置されている。
【００３５】
色ステーション毎に光路を追って説明すると、光源ユニット１０７からのビーム２０１は、シリンドリカルレンズ１１３を介し、ポリゴンミラー１０６の上段で偏向された後、結像レンズ１２０の上層を通過し、ミラー１２６で反射され、アナモフィックレンズ１２２を通過し、ミラー１２７、１２８で反射されて感光体ドラム１０２に導かれ、第２のステーションとしてマゼンタ画像を形成する。
光源ユニット１０８からのビーム２０２は、非平行平板１１７、シリンドリカルレンズ１１４を介して入射ミラー１１１で反射され、ポリゴンミラー１０６の下段で偏向された後、結像レンズ１２０の下層を通過し、ミラー１２９で反射され、アナモフィックレンズ１２３を通過し、ミラー１３０、１３１で反射されて感光体ドラム１０１に導かれ、第１のステーションとしてイエロー画像を形成する。
残りの一組の光走査ユニットも同様な構成で、詳細な説明は省くが、光源ユニット１０９からのビームは感光体ドラム１０４に導かれ、第４のステーションとしてブラック画像を形成し、また、光源ユニット１１０からのビームは感光体ドラム１０３に導かれ、第３のステーションとしてシアン画像を形成する。
【００３６】
図２は、光源ユニットの例を示す。全ての光源ユニットは図２に示す構成と同一の構成である。図２において、半導体レーザ３０１、３０２およびカップリングレンズ３０３、３０４は、各色に対応する走査手段に、射出軸に対して主走査方向に対称に配備されている。半導体レーザはパッケージの外周が各々ベース部材３０５、３０６の嵌合孔に裏側より圧入され、各ベース部材３０５、３０６はホルダ３０７の裏面に当接され、ホルダ３０７の表側から貫通したねじが各ベース部材３０５、３０６の各３点に螺合されることにより、各ベース部材３０５、３０６がホルダ３０７に固定されている。カップリングレンズ３０３，３０４は、ホルダ３０７に相反する方向に開く形で形成されたＶ溝部３０８、３０９に外周が突き当てられ、板ばね３１０、３１１によりＶ溝部３０８、３０９の内側に押し付けた状態で板ばね３１０、３１１がホルダ３０７にねじ固定され、カップリングレンズ３０３，３０４は固定されている。
【００３７】
半導体レーザ３０１，３０２の発光点がそれぞれカップリングレンズ３０３，３０４の光軸上になるように、ベース部材３０５，３０６のホルダ３０７への当接面（光軸に直交する面）上での配置を調節して固定している。また、カップリングレンズ３０３，３０４からの射出光が平行光束となるように、Ｖ溝上（光軸方向）での位置を調節して固定している。各々の射出光の光軸は射出軸Ｃに対して互いに交差するように傾けられている。図示の実施例ではこの交差位置をポリゴンミラーの偏向反射面の近傍となるように、半導体レーザ３０１，３０２の支持部材すなわちベース部材３０５、３０６の傾斜を設定している。
【００３８】
半導体レーザ３０１，３０２の駆動回路が形成されたプリント基板３１２はホルダ３０７に立設した台座にネジにより固定され、各半導体レーザのリード端子をプリント基板３１２のスルーホールに挿入してハンダ付けすることで、光源ユニット３００が一体的に構成されている。
光源ユニットは、光走査装置が組み込まれたハウジングの壁面に高さを異ならしめて形成された係合穴に、各ホルダ３０７の円筒部３１３を挿入して位置決めし、当接面３１４を上記ハウジングの壁面に突き当ててネジ止めされる。この光源ユニットの取り付けに際して、上記円筒部３１３を基準として傾け量γを調整することで、二つの半導体レーザ３０１，３０２からのビームによる被走査面上でのビームスポット間隔を、記録密度に応じた走査ラインピッチＰに合わせることができる。
【００３９】
この実施例のように、複数の半導体レーザを用いて光源部を構成し、さらに光源部を複数個組み合わせることにより、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４上を走査する光束の数を増やすことができる。これより、本光走査装置を搭載する画像形成装置の出力速度を高速化することができる。また、逆に出力速度を高速化しない場合は、ポリゴンモータの回転速度の低くすることができ、消費電力の低減、発熱量の低減、などが可能であり、環境に対し配慮した光走査装置を構成することができる。
【００４０】
次に、出力速度の向上を図る手段として、光源や光源部を増やす方法以外の方法について説明する。光源に関して、上記実施例では半導体レーザを用いていたが、複数の発光点をモノリシックにアレイ配列した半導体レーザアレイ（レーザー・ダイオード・アレイ：ＬＤＡ）を光源として用いることにより、同等の効果を得ることができる。複数の発光点から射出する発散光束を共通のカップリングレンズによりカップリングし、上記半導体レーザアレイとカップリングレンズの組みを複数組合せて光源部を構成すればよい。また、別の光源としては、複数の発光点を２次元的にアレイ配列した面発光レーザアレイを用いて光源を構成してもよい。
【００４１】
図３は、走査結像光学系を構成する走査レンズの一つであるアナモフィックレンズの支持筐体の構成例を示す。図３において、アナモフィックレンズ４０５は、樹脂製で、レンズ部を囲うようにリブ部４０６が形成され、長さ方向中央部の一側縁部には位置決め用の突起４０７が形成されている。アナモフィックレンズ４０５は支持板４０１によって支持されている。支持板４０１は細長い板金の幅方向両側縁部を折り曲げ加工してチャンネル状に形成され、アナモフィックレンズ４０５の上記突起４０７が、支持板４０１の折り曲げ部に形成された切欠部に係合している。また、アナモフィックレンズ４０５は、リブ部４０６の下面が、支持板４０１の長手方向一端寄りの位置に形成された切り起こし部４１０に突き当てられて長手方向の位置決めがなされている。位置決めされたアナモフィックレンズ４０５と支持板４０１は、長さ方向両端近くにおいて、一対の板ばね４０３により上下から付勢して挟み込み、支持板４０１でアナモフィックレンズ４０５を保持している。板ばね４０３はアナモフィックレンズ４０５を支持板４０１に重ね合わせた状態で外側よりはめ込み、一端部は支持板４０１の底部に形成された開口４１３から支持板４０１の内側に出し、支持板４０１の前記折り曲げ部の基部に形成された開口４１４に挿入されて固定されている。
【００４２】
支持板４０１の長さ方向中央部にはねじ孔４１２が形成され、このネジ孔４１２に支持板４０１の底面側から調節ねじ４０８が螺合されている。調節ねじ４０８の位置には、支持板４０１の幅方向にまたがり、支持板４０１を底面側から抱え込むようにして板ばね４０２が配置され、板ばね４０２の両端の折り曲げ部がアナモフィックレンズ４０５の下側リブの上面内側に回りこんで引っ掛けられている。上記調節ねじ４０８は板ばね４０２の孔４１９を貫通して支持板４０１のねじ孔４１２にねじ込まれて板ばね４０２が取り付けられている。調節ねじ４０８の先端にアナモフィックレンズ４０５のリブの下面が当接するとともに、板ばね４０２はアナモフィックレンズ４０５を支持板４０１に向かって押し付けるように付勢し、もって、調節ねじ４０８の先端にアナモフィックレンズ４０５のリブの下面が確実に当接するように構成されている。図示の実施例ではアナモフィックレンズ４０５の長さ方向中央部だけでなく、両端部近くにも、したがって、合計３箇所に調節ねじ４０８が配備されている。
【００４３】
アナモフィックレンズ４０５のように、長尺のプラスチック光学素子は成形条件や残留応力などによって長手方向、特に走査面と直交方向に反りが発生しやすい。その反り量は型の違いによって異なるが、数十ミクロンとなることがあり、反りの方向も型の違いによって異なる。また、アナモフィックレンズ４０５は長尺で、剛性が低いため、わずかな応力が加わるだけで変形（反り）を生じ易く、また、周囲温度の変化に伴って上下に温度分布があると熱膨張差によっても変形する。そのため、各ステーション間の走査線の曲がり、傾きを高精度に補正することは非常に困難であった。
【００４４】
本発明の上記実施例では、アナモフィックレンズ４０５を支持板４０１に沿わせることで形状を安定的に保ち、後述する傾き調整の際に局部的に応力が加わっても、アナモフィックレンズ４０５を変形させることがない、すなわち、母線の直線性を保持するようにしている。アナモフィックレンズ４０５を装着した支持板４０１は、長さ方向一端部に形成された突起４１８がハウジング側に設けられた凹部４２７に嵌合されることによって位置決めされている。また、ハウジング側に基部が固定された板ばね４２６の先端部がアナモフィックレンズ４０５の底面とハウジングの取り付け面との間に介在し、アナモフィックレンズ４０５の一端部を図３において上向きに付勢している。
【００４５】
支持板４０１の他端側（図３、図４において右側）には、ステッピングモータ４１５がハウジングなどに固定され、支持板４０１に形成した嵌合孔を貫通して支持板４０１に固着された可動筒４１６のねじ孔に、ステッピングモータ４１５のシャフトの先端に形成された送りねじが螺合されている。ステッピングモータ４１５の回転により、支持板４０１の他端側は、可動筒４１６のねじ孔とモータ４１５の上記送りねじのリードにより副走査方向（アナモフィックレンズの高さ方向）に変位可能としている。これにより、支持板４０１の他端側はアナモフィックレンズ４０５の他端側とともにステッピングモータ４１５の正逆回転に追従して、光軸と直交する面内で、支持板４０１の一端側の突起４１８の係合部を支点として回転調節することができる。この回転方向をγとする。それに伴って副走査方向におけるアナモフィックレンズ４０５の母線が傾いて、アナモフィックレンズ４０５の結像位置としての走査ラインが傾けられる。
【００４６】
図１に示す実施例では、右側から順に第１、第２、第３のステーションのアナモフィックレンズに回転支点端の方向を揃えて配備し、基準となる左端の第４のステーションの走査ラインに対して他の走査ラインが平行となるように、ユニット毎に傾き調整を行うように構成されている。
【００４７】
図４はアナモフィックレンズ４０５の装着状態を光軸方向からみた図である。アナモフィックレンズ４０５は長さ方向両端部が支持板４０１に形成された立曲げ部４１０の上端で支持され、長さ方向中央と上記立曲げ部４１０に近い位置の合計３箇所が前記調節ねじ４０８の先端で支持されている。調節ねじ４０８の突出し量が立曲げ部４１０の高さに足りない場合には、前記板ばね４０２の弾力による引き付け力で、アナモフィックレンズ４０５母線４１２が下側に凸となるよう反る。逆に調節ねじ４０８の突出し量が立曲げ部４１０の高さを超えるとアナモフィックレンズ４０５は調節ねじ４０８に押されて上側に凸に反る。従って、これらの調節ねじ４０８を調整することによってアナモフィックレンズ４０５の焦線を副走査方向に湾曲させることができ、走査ラインの曲がりを補正することができる。一般に、走査ラインの曲がりは、光学系を構成する光学素子の配置誤差や成形時の反り等に起因する。走査ラインの曲がりをキャンセルする方向にアナモフィックレンズ４０５を湾曲させることによって直線性を矯正することができる。あるいは、各走査ライン間の湾曲の方向と量を揃えることができる。
【００４８】
調節ねじ４０８は主走査方向に沿った複数箇所に配備するとよい。図３、図４に示す例のように、アナモフィックレンズ４０５の長さ方向中央部と両端部の立曲げ部４１０との間の計３箇所に調節ねじ４０８を配備することにより、Ｍ型やＷ型の曲がりについても補正が可能となる。実施例では、全てのアナモフィックレンズに調節ねじ４０８が配備され、組み付け時に各ステーションの走査ラインが真直になるように調整される。
【００４９】
画像形成装置の機内温度が上昇すると、初期調整を高精度に行っても、プラスチック製の光学素子やそれを保持する部材に主走査方向、副走査方向の温度分布差が生じ、光学素子に反りが発生しまたは反りが変化することにより、被走査面での走査線曲がりや走査線傾き量が変化するという問題が発生する。
【００５０】
そこで本発明では、温度変化によって、光学素子やそれを保持する部材に温度分布差が生じた場合の、走査線曲がりや走査線傾きの変化を低減する方法を提案する。その一つの方法として、光学素子を矯正し調整している調節ねじ、すなわち、図３、図４における調整ねじ４０８の材質を、配置個所により異ならせることにより対応する。各調節ねじ４０８の材質が異なることにより、各調節ねじの線膨張係数が異なり、温度上昇による伸び量に差が生じる。それにより光学素子を押し込む量が場所により異なることになり、温度分布差が生じた場合の変化を低減することができる。
【００５１】
図４に示すように、アナモフィックレンズ４０５が板ばね４０３により上方向から支持板４０１に向かって押される場合は、前記立曲げ部４１０とアナモフィックレンズ４０５の間に働く摩擦力の影響により、一般的にレンズ中央部付近が上方向に反る。そこでこれを打ち消す力が働くように、各調節ねじ４０８の材質を異ならせる。つまり、アナモフィックレンズ４０５の周辺部の調節ねじの線膨張係数を大きく、中央部付近の調節ねじの線膨張係数を小さくすれば、周辺部の方が中央部より変化量が大きくなり、アナモフィックレンズ４０５の反り発生させる力を打ち消すことができる。
【００５２】
この実施例の場合は、アナモフィックレンズ４０５を支持している支持板４０１側から調節ねじにより押圧されているが、支持板４０１の反対側から調節ねじにより押圧される場合は上記の逆になり、周辺部の調節ねじの線膨張係数を小さく、中央部付近の調節ねじの線膨張係数を大きくすることにより、アナモフィックレンズ４０５の反りを打ち消すことができる。つまり、アナモフィックレンズ４０５を支持板３０１側から押圧する場合、調節ねじ４０８の線膨張係数は、アナモフィックレンズ４０５の周辺の方を大きくし、支持板４０１の反対側から押圧する場合、調節ねじ４０８の線膨張係数は、アナモフィックレンズ４０５の周辺の方を小さくする。こうすることにより、アナモフィックレンズ４０５の反りを打ち消すことができる。
【００５３】
アナモフィックレンズ支持部の別の例を、図５を参照しながら説明する。図５に示す例では、アナモフィックレンズ４０５の副走査方向両側から、上板金５２６と下板金５２３によりアナモフィックレンズ４０５を狭持している。上板金５２６の長手方向に３箇所、下板金５２３の前記立曲げ部（図３、図４の立曲げ部４１０に相当）とオフセットした位置にアナモフィックレンズ４０５を押圧するための調整機構を設けている。
【００５４】
この例の場合も、板ばねとレンズ支持部によりアナモフィックレンズ４０５に働く摩擦力の影響により、一般的にアナモフィックレンズ４０５の中央部付近が上方向に反る。また、このように上下方向から板金５２６，５２３により支持する場合は、調節ねじも板金５２６，５２３に挟まれることにより変形する。このような場合にアナモフィックレンズ４０５の反りを打ち消すには、アナモフィックレンズ４０５の支持板側から押圧する場合はレンズ周辺部の調節ねじを中央部付近の調節ねじに対し変形しにくくすることにより対応でき、支持板の反対側から押圧する場合はレンズ中央部付近の調節ねじを周辺部の調節ねじに対し変形しにくくすることにより対応できる。つまり、レンズの反りに対し、調節ねじを変形しにくくすることにより対応する。
【００５５】
その方法としては、調節ねじの太さや、調節ねじとアナモフィックレンズ４０５の接触面積を調節ねじの配置個所により異ならせる方法がある。つまり、調節ねじによりアナモフィックレンズ４０５の支持板側から押圧する場合は、アナモフィックレンズ４０５の周辺側における調節ねじの太さを太くし、支持板の反対側から押圧する場合は、アナモフィックレンズ４０５の中央部付近における調節ねじの太さを太くする。こうすることによりアナモフィックレンズ４０５の反りを打ち消すことができる。これは言い換えると、アナモフィックレンズ４０５の支持板側から押圧する場合は調節ねじのアナモフィックレンズ４０５に対する接触面積を、アナモフィックレンズ４０５の周辺の方を大きくし、支持板の反対側から押圧する場合は調節ねじの接触面積を、中央部付近の方を大きくすることと同じである。そうすることにより、アナモフィックレンズ４０５の変形により発生する応力に対抗して反りの発生を打ち消すことができる。
【００５６】
次に、調節ねじとは別の方法による押圧調整機構の例を、図５、図６を参照しながら説明する。符号５１０はこの押圧調整機構を示している。押圧調整機構５１９は上板金５２６の上に固定されたブラケット５２７、テーパピン５２８、コロ５２６で構成されている。コの字型に曲げたブラケット５２７の底面と、上板金５２６に同一形状の角孔が開けられ、この角孔にコロ５２９が落とし込まれている。コロ５２９の軸線に直交する方向からブラケット５２７の孔とネジ孔でテーパピン５２８が支持され、テーパピン５２８のテーパ部がコロ５２９に当たっている。テーパピン５２８は、その回転位置を調整することにより、ブラケット５２７のネジ孔にリードされて軸線方向に移動し、回転方向によって、コロ５２９を締め付ける方向と緩める方向に直線移動する。テーパピン５２８でコロ５２９を締め付けることでアナモフィックレンズ４０５を副走査方向に押圧し曲げることで走査線曲がり補正が可能となる。
【００５７】
次に、走査線曲がり調整機構の例を、図７を参照しながら説明する。走査線傾き調整機構は上板金５２６の他端部に取り付けられたステッピングモータ５３５を主体として構成されている。ステッピングモータ５２６の軸５３６には所定ピッチのネジが切られ、そのネジ部５５０はナット部５５１に螺合している。ナット部５５１はその外側に平歯車５５２が形成されている。モータ軸５３６には平歯車５４８が一体的に構成されていて、平歯車５４８は他の平歯車５４９Ａとかみ合っている。平歯車５４９Ａはこれと実質一体の平歯車５４９Ｂとともに２段歯車を構成しており、下側の平歯車５４９Ｂは上記平歯車５５２と噛み合っている。歯車５４８と５５２はほぼ同じ径であり、歯車５４９Ａと５４９Ｂも略同じ径であるが、モータ軸５３６と一体の歯車５４８と、ナット部５５１と一体の歯車５５２との間に僅かな回転差が生じるように、歯数に差がつけられて差動ネジ機構５５５を構成している。したがって、ステッピングモータ５２６を正逆回転させることにより、ネジ部５５０とナット部５５１との間に回転差が生じ、ナット部５５１が歯車５５２とともに僅かずつ上下動する。上下の板金５２６，５２３の間に上記歯車列の軸受け部が設けられて、差動ネジ機構５５５がアナモフィックレンズ４０５の保持部材と一体的に構成されている。上記歯車５５２の回転中心部は下板金５２３を突き抜けて下方に伸びて支持板５３２に当接している。支持板５３２は図３、図４に示す実施例における支持板４０１に対応する。
【００５８】
差動ネジ機構５５５は、モータ軸５３６と上記ナット部５５１が歯車列により同方向に回転するように構成され、なおかつ歯車列に歯数差を設けることで、モータ５３が駆動されると、モータ軸５３６とナット部５５１との間に回転位相差が生じ、ナット部５５１がスラスト方向に微少に移動する。ナット部５５１の移動によって支持板５３２とアナモフィックレンズ４０５は長さ方向一端部を支点として微小角度ずつ傾き、走査線傾き調整の分解能を高めることができる。ネジとナットだけで構成した従来式の調整分解能と比較して一桁以上の調整分解能を得ることができる。
【００５９】
上下板金５２６，５２３で挟持され一体化されたアナモフィックレンズ４０５は、レンズホルダとしての支持板５３２に位置決めされ、あるいは一体化された支点が下板金５２３の底面と接触し、そこを支点として回転することができる。したがって、ステッピングモータ５３５が駆動されると、レンズ光軸と略平行な方向を回転軸として、シーソーのように揺動し（この揺動を「γチルト」という）、走査線傾き調整を行う。上下板金５２６，５２３の両端部はレンズホルダ５３２に締結された板バネにより副走査方向に押圧され、調整後その状態を保持するようになっている。レンズホルダ５３２は個別の部材として図示しているが、光学ハウジングと一体的に形成してもよい。
【００６０】
次に、図８により走査線位置補正機構８００について説明する。下板金５２３の光軸近傍に光軸方向に張り出した突起部が設けられ、その先端部に設けられた孔に、差動歯車を構成するナット部８０４の軸が回転可能に嵌合され、Ｅリング等によってスラスト方向の抜け止めがなされている。適宜の支持部たとえば光学ハウジングに、両方向にシャフト８０２，８０６が伸びたステッピングモータ８０１が取り付けられ、一方シャフト８０２に形成されたネジ部８０３が上記ナット部８０４に螺合されている。モータ８０１の他方のシャフト８０６には平歯車８０７が一体に取り付けられ、この歯車８０７は平歯車８０８とかみ合っている。歯車８０８は平歯車８０９と実質一体となって２段歯車を構成し、歯車８０９は、上記ナット部８０４の外周側に形成された平歯車８０５とかみ合っている。以上説明した歯車列は、図７について説明した作動ネジ機構と同様の原理で、モータ８０１の正逆回転によりナット部８０４が微小に光軸と直交方向に移動するようになっている。ナット部８０４には、上記のように下板金５２３の光軸近傍に光軸方向に張り出した突起部が嵌合しているので、ナット部８０４の微小な移動により、前記支点を回転中心としてアナモフィックレンズ４０５をβチルトさせることができる。「βチルト」とは、アナモフィックレンズ４０５をその光軸と略直交しかつ偏向走査面と平行な方向を回転軸として回転させることで、これにより走査線位置補正を行うことができる。
【００６１】
上記差動歯車機構８００はステッピングモータ８０１を両軸タイプとし、片側にネジ、他方側に平歯車を取り付け、ネジとナットの位相差を設ける二段歯車の軸受け部を光学ハウジングと一体構成することで省スペース化を図ることができる。また、支点と下板金のナット嵌合孔までの距離（腕の長さ）を長くすればするほどβチルト方向の調整分解能を向上させることができる。光学シミュレーション上、走査レンズをβチルトさせると走査線位置と走査線曲がりが同時に変化するが、走査線位置の変化に対して走査線曲がりの変化は１／１０以下、例えば走査線位置を５０μｍ変化させても、走査線曲がりの変化は５μｍ以下であり実用上問題ない。
【００６２】
なお、アナモフィックレンズについては、樹脂成形されたレンズとして説明を行ってきたが、ガラス製レンズの場合でも対応可能で、樹脂成形されたレンズと同様に調整可能である。
【００６３】
図１において、画像記録領域の走査開始側および走査終端側には、一つのポリゴンミラーを共用する二つの光走査ステーションを１ユニットとしたとき、ユニット毎にフォトセンサを実装した基板１３８、１３９および１４８、１４９が配備され、各ステーションにおける走査ビームを検出するようになっている。実施例では、基板１３８、１４０は同期検知センサとなし、この検出信号を基に各々感光体ドラムへの書き込み開始のタイミングを測るよう共用している。一方、基板１３９、１４１は終端検知センサをなし、上記同期検知センサとの検出信号の時間差を計測することで走査速度の変化を検出し、検出された走査速度の変化に対して、光源としての各半導体レーザを変調する画素クロックの基準周波数を反比例倍して再設定することで、各ステーションによって記録された画像の転写ベルト１０５上での全幅倍率を安定的に保持することができる。
【００６４】
また、いずれかのセンサを図９に示すように主走査方向に垂直なフォトダイオード１５２と非平行なフォトダイオード１５３とで構成することにより、フォトダイオード１５２からフォトダイオード１５３に至る時間差Δｔを計測することで、光ビームの副走査位置のずれΔｙを検出することができる。副走査位置のずれΔｙはフォトダイオード１５３の傾斜角γ、光ビームの走査速度Ｖを用いて
Δｙ＝（Ｖ／ｔａｎγ）・Δｔ
で表される。実施例では、Δｔが常に一定となるように、後述する光軸偏向手段、またはポリゴンミラー同士の回転位相を制御することで、各色画像の副走査レジストがずれないよう照射位置を保持することができる。さらに、上記センサを走査開始側と走査終端側のいずれにも配備するようにすれば、各端の副走査位置ずれの差、つまり走査線の傾きをが検出することができる。
【００６５】
以上説明した実施例では、各ユニット内では基準となるステーションに対し他のステーションの走査位置を合わせ、ユニット間では各ユニットの基準となるステーション同士の画像の重なり具合を検出し、一方のユニットについて書き出しのタイミングや画素クロックの周期を一律に補正するようにしている。画像の重なり具合は、各ユニットの基準ステーションで転写ベルト１０５上に形成したトナー像の検出パターンを読み取り、主走査方向の倍率、副走査レジスト、走査ラインの傾きを、相対的なずれとして検出し、定期的に補正制御が行なわれる。
【００６６】
主走査方向に関しては、検出結果を基に変調画素クロックを再設定することにより補正制御を行う。副走査方向に関しては、図７及び図８に示したように、ステッピングモータによりアナモフィックレンズの姿勢を制御することにより補正制御を行う。そして補正工程終了後、これらのパターンはクリーニングバイアスローラにてクリーニングされ、転写ベルト１０５上から除去される。
【００６７】
補正制御は、例えば、装置の立ち上げ時やジョブ間等のタイミングで行ない、１ジョブのプリント枚数が多くなる場合には、その間の温度変化によるずれを抑えるために、途中で割り込みをかけて補正がかけられる。
【００６８】
検出手段は、図１に示すように、照明用のＬＥＤ素子１５４と反射光を受光するフォトセンサ１５５、および一対の集光レンズ１５６とからなる。図１に示す実施例では、画像の中央と左右両端の合計３ヵ所に検出手段が配備されている。転写ベルと１０５に、各ユニットで基準となるブラックとマゼンタとのトナー像により、主走査ラインと約４５°傾けたラインパターンを形成し、転写ベルト１０５の移動に応じて検出時間差を読み取っていく。図１０は、その一例で、転写体すなわち転写ベルト１０５の移動にしたがって検出ライン上のトナー像を読み取る。紙面上下方向が主走査方向に相当し、検出時間差ｔｍｋの理論値ｔ０との差より各色の副走査レジストを、また、検出時間差ｔｋ、ｔｍの差より各色の主走査レジストのずれを求める。
【００６９】
ここで、光源数が複数、実施例では２ビームでこのパターンが形成されるので、図１１に示すように、主走査方向では光源間の波長差によりｄだけ凹凸が発生し、副走査方向ではピッチ誤差によりＤ１とＤ２に示すように組み合わせによりライン幅が異なる。２ビームの場合、ポリゴンミラーの１面で走査されるライン間隔が狭まると、隣接面で走査される次のラインとの間隔は広がってしまう。
そこで、実施例では、光源を全て用い、いずれかの光源からのビームがポリゴンミラーの隣接する２面以上で走査されるように、検出位置に沿って少なくとも３ライン以上にかかるようなライン幅を設定してラインパターンを形成し、検出位置に沿ってラインの両縁を検出してその中間点を求める。これにより、ピッチ誤差を全て含めた形で平均化されたずれを検出することができ、光源毎に個別に検出して平均値を求めるのと同様な効果があり、ピッチ変動や主走査倍率変動の影響を受けない。
ところで、ラインパターンをどの光源から書き始めるかによって、検出毎にライン幅が変わってしまう可能性があるため、ラインパターンの先頭行は常に特定の光源で形成するようにしておく必要がある。
【００７０】
一方、ユニット内においては、図９に示すようにフォトダイオード１５２、１５３を用いてステーション間の走査位置ずれを常に監視することができる。実施例では、このフォトダイオード１５２、１５３を主走査方向における走査領域の両端に配備することで走査線の傾きも検出できるようにし、フィードバック補正によりレジスト位置と傾きとを機械的に補正して、基準となるステーションの走査位置に合わせ込むように制御する。主走査倍率については、上記したように同期検知信号と終端検知信号との検出時間をもとに、ステーション間の倍率変化を常に監視し、基準となるステーションの倍率に合うように各半導体レーザを変調する画素クロックの基準周波数を補正している。よって、各ユニット間の基準となるステーションにおける画像の重なり具合さえ合わせれば、全てのステーションの色ずれを補正することができる。このように、実施例では、トナー像検出による定期的な補正を最小限で済ませることで、プリント動作を中断する時間をかけることなく各色画像の重ね合わせ精度が保たれるようにしている。
【００７１】
また、図１に示すように、４ステーションを２ステーションずつに分け、同一方向に回転するポリゴンミラーで走査するようにして各ステーションの走査方向を揃え、主走査方向の倍率変動があってもレジストずれが発生し難くするとともに、ユニット間の補正を電気的な補正のみで対応できるようにすることで、より補正にかける時間が短くなるよう配慮している。
【００７２】
図１２は上記光走査装置を搭載したタンデム構成の画像形成装置の例を示す。４個の感光体ドラムとそれらの周辺に配置されたプロセスユニットによって一つの画像形成ステーションを構成している。各ステーションの構成は同じであるから、左端の感光体ドラム９０１とその周辺のプロセスユニットを代表として説明する。感光体ドラム９０１の周囲には感光体ドラム９０１を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラ９０３にトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、感光体ドラム９０１に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５が配置されている。感光体ドラム９０１へは上記したようにポリゴンミラーの偏向反射面１面毎の走査により、複数ラインによって同時に画像記録が行われる。上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト９０６上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
【００７３】
一方、給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により転写紙が１枚ずつ引き出され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、転写ベルト９０６上のカラー画像が転写紙に転写される。次に、定着ローラ９１０で上記カラー画像が転写紙に定着され、排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。
なお本発明は、単一のポリゴンミラーを使用し、４ステーションを２ステーションずつに２分して上記単一のポリゴンミラーを中心にして対称的に対向させて配置し、両側からレーザビームを入射して、相反する方向に偏向、走査する対向走査方式としてもかまわない。
【００７４】
さらに、本発明にかかる画像形成装置と、電子演算装置（コンピュータ等）、画像情報通信システム（ファクシミリ等）等とをネットワークを介して接続し相互に通信することができるようにするとよい。こうすることにより、１台の画像形成装置で複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。また、ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、各出力要求から各画像形成装置の状態、例えば、ジョブの混み具合、電源が入っているかどうか、故障しているかどうか等を知ることができる。そして、各画像形成装置の状態を知ることにより、一番状態の良い（使用者の希望に一番適した）画像出力装置を選択し、出力を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明に適用可能な光源部の例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明に適用可能な光学素子保持構造の例を示す分解斜視図である。
【図４】上記光学素子保持構造の、（ａ）は一部断面正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図５】本発明に適用可能な光学素子保持構造の別の例を示す斜視図である。
【図６】本発明に適用可能な光学素子押圧調整機構の例を示す正面断面図である。
【図７】本発明に適用可能な光学素子の姿勢制御機構の例を示す正面断面図である。
【図８】本発明に適用可能な光学素子の姿勢制御機構の別の例を示す正面断面図である。
【図９】本発明に適用可能な走査ビーム検出センサの検出パターンの例を示す正面図である。
【図１０】本発明に適用可能な走査ビーム検出センサの検出パターンの別の例を示す正面図である。
【図１１】被走査面における走査ラインの位置および幅の例を示すモデル図である。
【図１２】本発明にかかる画像形成装置の実施例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０１    感光体ドラム
１０２    感光体ドラム
１０３    感光体ドラム
１０４    感光体ドラム
１０５    転写ベルト
１０６    偏向器としてのポリゴンミラー
１０７    光源ユニット
１０８    光源ユニット
１１３    第２結像光学系としてのシリンドリカルレンズ
１１４    第２結像光学系としてのシリンドリカルレンズ
１２０    第３結像光学系としての結像レンズ
１２２    第３結像光学系としてのアナモフィックレンズ
１２３    第３結像光学系としてのアナモフィックレンズ
３０１    光源としての半導体レーザ
３０２    光源としての半導体レーザ
３０３    第１結像光学系としてのカップリングレンズ
３０４    第１結像光学系としてのカップリングレンズ
４０５    アナモフィックレンズ
【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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