(57)【要約】【課題】  低コストなレンズ構成であってもビーム性能を維持でき、被走査面上でのボウの湾曲方向を揃えて色ずれを抑えることのできる光走査装置を得る。【解決手段】  複数の光源と、該光源からのビームを主走査方向に偏向するポリゴンミラー５と、偏向されたビームを被走査面５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ上に結像するレンズ１１，１２と、該レンズを透過したビームを被走査面に導くための折返しミラー３１〜３８とを備えた光走査装置。折返しミラー３１〜３８の枚数は、ポリゴンミラーに対して一方の上側光路の配置枚数は３、一方の下側光路の配置枚数は２、他方の下側光路の配置枚数は１、他方の上側光路の配置枚数は２であり、これにて被走査面上でのボウの湾曲方向を揃えて色ずれを抑えることができる。【選択図】  図１
2006323275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、該光源からのビームを主走査方向に偏向する偏向器と、該偏向器にて偏向されたビームを被走査面上に結像するレンズと、該レンズを透過したビームを被走査面に導くための光路折返しミラーとを備えた光走査装置において、
前記偏向器は各光源に対して共通に設置されており、
前記レンズは前記偏向器の左右両側に前記光路折返しミラーの前段に配置され、かつ、レンズの面形状は副走査方向に対称であり、
前記光路折返しミラーの枚数に関して、前記偏向器に対して一方の上側光路の配置枚数をＡ、一方の下側光路の配置枚数をＢ、他方の下側光路の配置枚数をＣ、他方の上側光路の配置枚数をＤとしたとき、以下の条件を満足すること、
｜Ａ−Ｂ｜＝２×ｉ＋１
｜Ｃ−Ｄ｜＝２×ｊ＋１
｜Ａ−Ｄ｜＝２×ｍ＋１
｜Ｂ−Ｃ｜＝２×ｎ＋１
但し、ｉ，ｊ，ｍ，ｎは０以上の整数
を特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光路折返しミラーのうち少なくとも１枚に該ミラーを主走査方向において撓ませることで被走査面上での副走査方向の湾曲を補正する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記補正手段はビームが鈍角に入射するミラーに対して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
四つの光源と、
自らが回転することにより前記光源からのビームを主走査方向に偏向する一つの偏向器と、
前記偏向器にて偏向された第１及び第２ビームを被走査面上に結像する第１光学系と、
前記偏向器にて偏向された第３及び第４ビームを被走査面上に結像する第２光学系と、
第１及び第２光学系を透過したビームを被走査面に導くための複数の光路折返しミラーと、
を備えた光走査装置であって、
前記第１及び第２光学系は、それぞれ、２本のビームが通過するレンズであって副走査方向において対称な面形状のレンズを少なくとも１枚含んでおり、
第１ビームと第４ビームが、また、第２ビームと第３ビームが、偏向器の回転軸に対し対称となる位置関係で偏向器に入射するとともに、前記光路折返しミラーの枚数に関して、第１ビームの光路の配置枚数をＡ、第２ビームの光路の配置枚数をＢ、第３ビームの光路の配置枚数をＣ、第４ビームの光路の配置枚数をＤとしたとき、以下の条件を満足すること、
｜Ａ−Ｂ｜＝２×ｉ＋１
｜Ｃ−Ｄ｜＝２×ｊ＋１
｜Ａ−Ｄ｜＝２×ｍ＋１
｜Ｂ−Ｃ｜＝２×ｎ＋１
但し、ｉ，ｊ，ｍ，ｎは０以上の整数
を特徴とする光走査装置。
【請求項５】
第１及び第２ビームの光路は第１光学系の前記レンズを通過する際に、該レンズの光軸から同じ距離だけ離れた位置を通過するとともに、第３及び第４ビームの光路は第２光学系の前記レンズを通過する際に、該レンズの光軸から同じ距離だけ離れた位置を通過することを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
第１光学系の前記レンズと第２光学系の前記レンズは前記偏向器の回転軸と直交する軸に対し線対称な形状であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項７】
第１光学系と第２光学系は偏向器の回転軸と直交する軸に対し線対称に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記各光源から放射されたビームは前記偏向器へ副走査方向面内で所定の傾斜角度をもって入射す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光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、特に、画像データに基づいて変調された複数のビーム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光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フルカラーの複写機やプリンタなどの画像形成装置にあっては、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ベルトに転写して合成するタンデム方式が主流となっている。そして、この種のタンデム方式の画像形成装置には、例えば、各感光体上に単一の偏向器（ポリゴンミラー）を用いて４本のビームを同時に走査して画像を描画する光走査装置が搭載されている。
【０００３】
この種の光走査装置では、偏向器の両側に上下一対ずつの走査光学系を設け、レンズ系としては上下の光学系で共通に構成するもの、非共通とするもの、共通レンズと非共通のレンズを組み合わせて構成するものが知られている。この３種のうち、上下の光学系で共通の１組のレンズ系で構成したものがコスト面から最も有利である。
【０００４】
しかし、上下の光学系に１組のレンズ系を用いると、副走査方向に対称な面形状にする必要があり、ビームを偏向器へ副走査方向に傾斜角度をもって入射させると被走査面上での描画ラインの副走査方向の湾曲（以下、ボウと称する）が顕著になる。このようなボウを設計的に補正しようとすると、他の収差を増大させる結果となり、ビーム性能が悪化することになる。そのため、ボウを残存させたままにすると、上下の光学系でボウの湾曲方向が異なるために副走査方向に色ずれした画像となってしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１には、温度変化に伴うハウジングの線膨張変化によるボウの湾曲方向を揃えるため、折返しミラーを偏向器の左右では偶数・奇数で異なる枚数、上下では偶数・奇数で一致した枚数で構成した光走査装置が開示されている。しかし、この光走査装置では、全ての光学系に非共通のレンズを使用しておりコスト高になる。また、ビームが偏向器に対して副走査方向に斜入射していないために偏向器が厚くなり、これもコスト高の要因となっている。折返しミラーの枚数は偏向器の左右において偶数・奇数で異なっているものの、上下は偶数・奇数で一致しているため、ハウジングの線膨張変化によるボウの湾曲方向を揃えることができるものの、設計的に残存するボウの湾曲方向を４色で揃えることはできないという問題点を有している。
【０００６】
また、特許文献２には、折返しミラーを偏向器の左右では偶数・奇数で一致する枚数、上下では偶数・奇数で異なる枚数で構成した光走査装置が開示されている。この光走査装置においても、上下は偶数・奇数で異なっているものの、左右は偶数・奇数で一致しているため、ボウの湾曲方向を４色で揃えることはできないという問題点を有している。
【特許文献１】特開２００２−２０２４７２号公報
【特許文献２】特開２００４−７０１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、低コストなレンズ構成であってもビーム性能を維持でき、被走査面上でのボウの湾曲方向を揃えて色ずれを抑えることのできる光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するため、第１の発明は、複数の光源と、該光源からのビームを主走査方向に偏向する偏向器と、該偏向器にて偏向されたビームを被走査面上に結像するレンズと、該レンズを透過したビームを被走査面に導くための光路折返しミラーとを備えた光走査装置において、偏向器は各光源に対して共通に設置されており、前記レンズは偏向器の左右両側に光路折返しミラーの前段に配置され、かつ、レンズの面形状は副走査方向に対称であり、光路折返しミラーの枚数に関して、偏向器に対して一方の上側光路の配置枚数をＡ、一方の下側光路の配置枚数をＢ、他方の下側光路の配置枚数をＣ、他方の上側光路の配置枚数をＤとしたとき、以下の条件を満足すること、
｜Ａ−Ｂ｜＝２×ｉ＋１
｜Ｃ−Ｄ｜＝２×ｊ＋１
｜Ａ−Ｄ｜＝２×ｍ＋１
｜Ｂ−Ｃ｜＝２×ｎ＋１
但し、ｉ，ｊ，ｍ，ｎは０以上の整数
を特徴とする。
【０００９】
第１の発明に係る光走査装置において、偏向器の左右両側とは、偏向器の回転軸を中心とする左右対称な両側をいう。また、下側光路とは偏向器にて偏向されたビームが前記レンズの光軸を中心として被走査面側を進行する光路をいい、上側光路とは被走査面とは反対側を進行する光路をいう。
【００１０】
第１の発明に係る光走査装置によれば、上側光路と下側光路とを分離する折返しミラーの前段に副走査方向に対称な面形状を有するレンズを配置したため、上側光路と下側光路とで共通のレンズを用いることができ、低コストになる。また、折返しミラーの枚数を、前記条件式を満足するように設定することで、即ち、上側光路と下側光路及び左右でそれぞれ偶数・奇数で異なるように設定することで、ミラーで折り返された後の被走査面上での描画ラインのボウの湾曲方向を揃えることができ、副走査方向の色ずれを効果的に抑えることができる。
【００１１】
第１の発明に係る光走査装置においては、光路折返しミラーのうち少なくとも１枚に該ミラーを主走査方向において撓ませることで被走査面上でのボウを補正する手段を設けることが好ましい。設計的に大きなボウが残存した場合であっても補正が可能になる。このようにボウを補正した場合、折返しミラーの枚数に関する前記条件式はボウ（副走査方向の位置ずれの２次成分）補正後の副走査方向の位置ずれ残存分を揃えることになる。
【００１２】
第２の発明は四つの光源と、自らが回転することにより前記光源からのビームを主走査方向に偏向する一つの偏向器と、偏向器にて偏向された第１及び第２ビームを被走査面上に結像する第１光学系と、偏向器にて偏向された第３及び第４ビームを被走査面上に結像する第２光学系と、第１及び第２光学系を透過したビームを被走査面に導くための複数の光路折返しミラーと、を備えた光走査装置であって、第１及び第２光学系は、それぞれ、２本のビームが通過するレンズであって副走査方向において対称な面形状のレンズを少なくとも１枚含んでおり、第１ビームと第４ビームが、また、第２ビームと第３ビームが、偏向器の回転軸に対し対称となる位置関係で偏向器に入射するとともに、前記光路折返しミラーの枚数に関して、第１ビームの光路の配置枚数をＡ、第２ビームの光路の配置枚数をＢ、第３ビームの光路の配置枚数をＣ、第４ビームの光路の配置枚数をＤとしたとき、以下の条件を満足すること、
｜Ａ−Ｂ｜＝２×ｉ＋１
｜Ｃ−Ｄ｜＝２×ｊ＋１
｜Ａ−Ｄ｜＝２×ｍ＋１
｜Ｂ−Ｃ｜＝２×ｎ＋１
但し、ｉ，ｊ，ｍ，ｎは０以上の整数
を特徴とする。
【００１３】
第２の発明に係る光走査装置によれば、第１及び第２光学系は、それぞれ、２本のビームが通過するレンズであって副走査方向において対称な面形状のレンズを少なくとも１枚含んでいるため、第１及び第２ビームと第３及び第４ビームとで共通のレンズを用いることができ、低コストになる。また、折返しミラーの枚数を前記条件式を満足するように設定したため、前記第１の発明と同様に被走査面上での描画ラインのボウの湾曲方向を揃えることができ、副走査方向の色ずれを効果的に抑えることができる。
【００１４】
第２の発明に係る光走査装置において、第１及び第２ビームの光路は第１光学系の前記レンズを通過する際に、該レンズの光軸から同じ距離だけ離れた位置を通過するとともに、第３及び第４ビームの光路は第２光学系の前記レンズを通過する際に、該レンズの光軸から同じ距離だけ離れた位置を通過することが好ましい。第１光学系の前記レンズと第２光学系の前記レンズは偏向器の回転軸と直交する軸に対し線対称な形状であってもよい。また、第１光学系と第２光学系は偏向器の回転軸と直交する軸に対し線対称に配置されていてもよい。
【００１５】
第１及び第２の発明において、各光源から放射されたビームは偏向器へ副走査方向面内で所定の傾斜角度をもって入射することが好ましい。偏向器の厚みを増すことなく上側光路及び下側光路へのビームの分離が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る光走査装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１及び第２実施例、図１〜図３及び図４参照）
本発明に係る光走査装置の第１実施例について、図１に立体配置概念を示し、図２に光源部から偏向器までの光路構成を示し、図３に副走査断面を示す。また、図４に第２実施例の副走査断面を示す。
【００１８】
この光走査装置は、タンデム方式の電子写真法による画像形成装置の露光走査ユニットとして構成され、図３に示すように、四つの感光体ドラム５０（５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ）上にそれぞれの色の画像を形成するように構成されている。なお、感光体ドラム５０上に形成された４色の画像（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／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。
【００１９】
この光走査装置において、図２に示すように、光源部は四つのレーザダイオード１、コリメータレンズ２、シリンダレンズ３、ハーフミラー４から構成され、単一のポリゴンミラー５に入射する。即ち、各レーザダイオード１から放射されたビーム（拡散光）はコリメータレンズ２により平行光とされ、シリンダレンズ３により副走査方向Ｚにポリゴンミラー５の偏向面上で線状になるように変換される。その後、ビームはハーフミラー４により主走査方向Ｙでは合成され、ポリゴンミラー５に導かれる。
【００２０】
それぞれの光源部は、図２（Ｂ）に示すように、副走査方向Ｚにおいてポリゴンミラー５の主走査方向軸Ｙ’に対して所定の傾斜角度θ／２で配置されている。即ち、各ビームはポリゴンミラー５の偏向面に副走査方向Ｚの面内で傾斜角度θ／２をもって斜入射している。
【００２１】
なお、光源部からのビームは必ずしもポリゴンミラー５に対して斜入射させる必要はないが、斜入射させるとポリゴンミラー５の厚みを増すことなく上側光路及び下側光路へのビームの分離が可能となる。
【００２２】
図１及び図３に示すように、ポリゴンミラー５で主走査方向Ｙに偏向された各ビームを各感光体ドラム５０上に結像するための第１レンズ１１及び第２レンズ１２と、該レンズ１１，１２を透過したビームを各感光体ドラム５０に導くための複数枚の光路折返しミラー３１〜３８と、防塵用のウインドウガラス２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃ，２９Ｋが配置されている。
【００２３】
第１及び第２レンズ１１，１２は、単一のポリゴンミラー５の回転軸５ａ（図３参照）を中心とする左右両側に光路折返しミラー３１〜３８の前段に配置され、かつ、面形状は副走査方向Ｚに対称とされている。即ち、図３において上下対称とされている。なお、面形状のデータに関しては後に説明する（表２〜４参照）。
【００２４】
光路折返しミラー３１〜３８の枚数に関して、ポリゴンミラー５に対して一方の上側光路（マゼンタ露光用）の配置枚数をＡ、一方の下側光路（イエロー露光用）の配置枚数をＢ、他方の下側光路（ブラック露光用）の配置枚数をＣ、他方の上側光路（シアン露光用）の配置枚数をＤとしたとき、Ａは３枚、Ｂは２枚、Ｃは１枚、Ｄは２枚で構成している。
【００２５】
即ち、図３において、折返しミラーの配置枚数は、ポリゴンミラー５の左側で上下で対応するＡ，Ｂが３枚と２枚で偶数・奇数が異なり、右側で上下で対応するＣ，Ｄが１枚と２枚で偶数・奇数が異なっている。また、第１及び第２レンズ１１，１２の上側を透過する光路のＡ，Ｄが３枚と２枚で偶数・奇数が異なり、下側を透過する光路のＢ，Ｃが２枚と１枚で偶数・奇数が異なっている。
【００２６】
一方、第２実施例においては、図４に示すように、光路折返しミラー４１〜４６の枚数に関して、ポリゴンミラー５に対して一方の上側光路（イエロー露光用）の配置枚数Ａは１枚、一方の下側光路（マゼンタ露光用）の配置枚数Ｂは２枚、他方の下側光路（ブラック露光用）の配置枚数Ｃは１枚、他方の上側光路（シアン露光用）の配置枚数Ｄは２枚で構成している。
【００２７】
即ち、第２実施例での折返しミラーの配置枚数は、ポリゴンミラー５の左側で上下で対応するＡ，Ｂが１枚と２枚で偶数・奇数が異なり、右側で上下で対応するＣ，Ｄが１枚と２枚で偶数・奇数が異なっている。また、第１及び第２レンズ１１，１２の上側を透過する光路のＡ，Ｄが１枚と２枚で偶数・奇数が異なり、下側を透過する光路のＢ，Ｃが２枚と１枚で偶数・奇数が異なっている。
【００２８】
なお、図４に示す第２実施例において他の構成は図１〜図３に示した第１実施例と同様であり、同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２９】
ところで、第１及び第２実施例において、左右の上側光路及び下側光路はレンズ１１，１２を通過する際に、該レンズ１１，１２の光軸から同じ距離だけ離れた位置を通過する。また、レンズ１１，１２は同じ成形金型で成形されたものを左右の光学系に用いることで、ポリゴンミラー５の回転軸５ａと直交する軸に対し線対称な形状となる。これにて、レンズ１１，１２の歪みが同じ箇所に発生するため、位置ずれ（画像における色ずれ）が目立たなくなる。
【００３０】
（ボウの湾曲方向、図５参照）
図５は被走査面上での描画ラインの副走査方向の湾曲（ボウ）に関する概念図である。ここでは、第１及び第２レンズ１１，１２に対して上側を透過する光路の被走査面５０ａ〜５０ｆ上でのボウ５１ａ〜５１ｆの湾曲方向が折返しミラー３０の配置枚数に応じて変化する様子を示している。図５では、下側を透過する光路のボウは省略しているが、上下対称のため上側の光路のボウを反転した方向に湾曲している。
【００３１】
図５から分かるように、ポリゴンミラー５の左右で偶数・奇数が異なっているときに、ボウの湾曲方向が一致している。例えば、被走査面５０ａ，５０ｃ，５０ｅにおいて一致し、被走査面５０ｂ，５０ｄ，５０ｆにおいて一致している。このように、折返しミラーの枚数を本願請求項１に記載の条件式を満足するように設定することにより、被走査面上でボウの湾曲方向が一致し、画像の色ずれを効果的に抑えることができる。
【００３２】
（ボウの補正、図６参照）
被走査面５０上におけるボウは図６に示す補正手段２５によって補正することができる。この補正手段２５は、折返しミラー３０に設けたねじ２６を固定フレーム２７に対して進退させることにより、折返しミラー３０の主走査方向中央部分を矢印Ａ方向に変形させることで該ミラー３０の主走査方向Ｙにおける撓み量を調整する。折返しミラー３０はその両端部が固定部３９，３９にて保持され、かつ、ねじ２６の対向側には板ばね２８が配置されている。
【００３３】
ねじ２６によって折返しミラー３０の撓み量を調整することで被走査面５０上のボウを補正することができる。設計的に大きなボウが残存した場合であってもこの補正手段２５によってボウの補正が可能になる。このようにボウを補正した場合、折返しミラーの配置枚数に関する前記条件式はボウ（副走査方向の位置ずれの２次成分）補正後の副走査方向Ｚの位置ずれ残存分を揃えることになる。
【００３４】
補正手段２５は、任意の折返しミラーに設置すればよいが、４色の各光路においてそれぞれ１枚の折返しミラーに対して設置することが好ましい。各光路において複数の折返しミラーのいずれに設置するかは、光路設計上設置しやすいミラーを選択すればよいが、補正感度の高いミラーを選択することが好ましい。即ち、ビームが鈍角に入射するミラーのほうが、ミラーの撓み量に対してボウの変化量が大きくなる。
【００３５】
（光学素子の配置、構成データ）
以下に示す表１に、前記第１及び第２実施例での光学素子の配置を示す。また、表２〜４に第１及び第２レンズ１１，１２の自由曲面係数データを示す。これらの自由曲面は式（１）に示す自由曲面式にて算出される。
【００３６】
そして、表２〜４から分かるように、副走査方向Ｚには偶数字の係数しか使用しておらず、第１及び第２レンズ１１，１２は副走査方向Ｚに対称な面形状を有している。これにて、上側光路と下側光路とで共通のレンズを使用することができ、低コストになる。
【００３７】
【数１】
2006323275.tif 000003
【００３８】
【表１】
2006323275.tif 000004
【００３９】
【表２】
2006323275.tif 000005
【００４０】
【表３】
2006323275.tif 000006
【００４１】
【表４】
2006323275.tif 000007
【００４２】
（他の実施例）
なお、本発明に係る光走査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】
【００４３】
【図１】本発明に係る光走査装置の第１実施例を示す立体配置概念図である。
【図２】前記第１実施例の光源部から偏向器までの光路構成を示し、（Ａ）はＸ−Ｙ平面図、（Ｂ）はＸ−Ｚ側面図である。
【図３】前記第１実施例の偏向器から被走査面までの光路構成を示すＸ−Ｚ側面図である。
【図４】本発明に係る光走査装置の第２実施例において、偏向器から被走査面までの光路構成を示すＸ−Ｚ側面図である。
【図５】被走査面上でのボウの湾曲方向を示す概念図である。
【図６】被走査面上でのボウの補正手段を示し、（Ａ）はＸ−Ｚ側面図、（Ｂ）はＸ−Ｙ平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…レーザダイオード
５…ポリゴンミラー
１１，１２…レンズ
２５…補正手段
２９…ウインドウガラス
３０〜３８…折返しミラー
４１〜４６…折返しミラー
５０…感光体ドラム（被走査面）
５１ａ〜５１ｆ…ボウ
【図１】
2006323275.tif 000008
【図２】
2006323275.tif 000009
【図３】
2006323275.tif 000010
【図４】
2006323275.tif 000011
【図５】
2006323275.tif 000012
【図６】
2006323275.tif 000013