(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、分離された各ビームを被走査面上に結像するレンズ１３とを備えた光走査装置。レンズ１１，１２はその面形状が副走査方向に対称であり、レンズ１３はその面形状が主走査方向に対称であり、上側光路と下側光路とで主走査方向に１８０°反転配置されている。ミラー３１〜３８の枚数は、レンズ１３Ｙ，１３Ｍの前段で２枚、レンズ１３Ｃ，１３Ｋの前段で１枚であり、レンズ１３Ｙ，１３Ｋの後段で０枚、レンズ１３Ｍ，１３Ｃの後段で１枚である。【選択図】  図１
2006323279.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第１光学系と、該第１光学系を透過したビームをそれぞれの被走査面に分離して導くための光路折返しミラーと、分離された各ビームを被走査面上に結像する第２光学系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、
前記第１光学系を構成するレンズは前記偏向器の左右両側に同じ構成のものが配置され、かつ、レンズの面形状は副走査方向に対称であり、
前記第２光学系を構成するレンズは全ての光路に関して同じ構成であり、かつ、レンズの面形状は主走査方向に対称であり、上側光路と下側光路とで主走査方向に１８０°反転配置されており、
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下側光路の配置枚数をＡ、一方の上側光路の配置枚数をＢ、他方の上側光路の配置枚数をＣ、他方の下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、
第２光学系の前段では、
｜Ａ−Ｂ｜＝２×ｉ
｜Ｃ−Ｄ｜＝２×ｊ
｜Ａ−Ｄ｜＝２×ｍ＋１
｜Ｂ−Ｃ｜＝２×ｎ＋１
但し、ｉ，ｊ，ｍ，ｎは０以上の整数
第２光学系の後段では、
｜Ａ−Ｂ｜＝２×ｉ＋１
｜Ｃ−Ｄ｜＝２×ｊ＋１
｜Ａ−Ｄ｜＝２×ｍ
｜Ｂ−Ｃ｜＝２×ｎ
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に記載の光走査装置。
【請求項３】
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又は請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
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３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。
【０００３】
そして、この種のタンデム方式の画像形成装置の光走査装置としては、Ａタイプ（一つの光走査装置で、光源系１、偏向器１、走査系１）、Ｂタイプ（四つの光走査装置で、それぞれに、光源系１、偏向器１、走査系１）、Ｃタイプ（一つの光走査装置で、光源系４、偏向器１、走査系１〜４）に大別される。
【０００４】
前記Ａタイプは、光走査装置によって書込みが可能なのは１箇所のみであるから、感光体を順次書込み位置に移動させなければならず、画像形成の高速化は困難である。前記Ｂタイプは、光走査装置と感光体の数が同じであるから、画像形成の高速化が可能であるが、四つの光走査装置（特に高価な偏向器を４個）を設けるのはコスト面、スペース面で不利である。前記Ｃタイプは、高速化と低コストを実現でき、本発明の対象でもある。
【０００５】
ところで、前記Ｃタイプでは、四つの光源部からのビームをどのようにして一つの偏向器に入射させるかという問題と、偏向器で偏向した後のビームをどのようにして分離し、四つの感光体に導くかが問題となる。さらに、Ｃタイプでは、偏向器の両側に走査系を配置するＣ１タイプと、片側のみに走査系を配置するＣ２タイプとに分けられる。
【０００６】
本発明では前記Ｃ１タイプを対象とするが、それでも片側ずつで２ビームを走査する必要があり、２ビームを異なる位置の感光体上に導くためには走査系内に光路分離手段を配置できるように副走査方向断面で２ビームの間隔を確保する必要がある。特許文献１には、２ビームを偏向面に対して副走査方向に異なる角度で入射させ、走査レンズ系の光軸を中心に対称な光路を構成した光走査装置が開示されている。
【０００７】
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。このようなボウは、上下の光学系で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。特許文献１では前段に配置した第１光学系と後段に配置した第２光学系との間の光路折返しミラーの枚数の差を１とすることによりボウの湾曲方向を揃えている。
【０００８】
一方、主走査方向の光学性能を向上させるために、分離ミラーの後段に配置された第２光学系を光軸に対して主走査方向に非対称な形状にしたり、ボウなど副走査方向の光学性能を向上させるために、副走査方向にも非対称な形状にすることが考えられる。この場合は、設計性能は向上するが、偏向器の回転軸に対して同じ側に配置された二つの第２光学系が偏向器の回転軸に垂直な平面に対して対称形な別部品となるため、加工誤差の量が異なってしまう。
【０００９】
特許文献２では、前記ボウの湾曲を抑えるために第２光学系の副走査方向の偏芯量を規定しているが、ボウの湾曲方向を揃えることまでも想定していない。
【００１０】
タンデム方式で四つの画像を合成してカラー画像を形成するプリンタでは、ボウなどの副走査方向のずれは“色ずれ”として目立ちやすく、モノクロプリンタ以上に副走査方向に高い精度が要求される。
【特許文献１】特開昭６４−９０９号公報
【特許文献２】特開２００３−５７５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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】
【００１２】
以上の目的を達成するため、本発明は、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第１光学系と、該第１光学系を透過したビームをそれぞれの被走査面に分離して導くための光路折返しミラーと、分離された各ビームを被走査面上に結像する第２光学系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、前記第１光学系を構成するレンズは偏向器の左右両側に同じ構成のものが配置され、かつ、レンズの面形状は副走査方向に対称であり、第２光学系を構成するレンズは全ての光路に関して同じ構成であり、かつ、レンズの面形状は主走査方向に対称であり、上側光路と下側光路とで主走査方向に１８０°反転配置されており、
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下側光路の配置枚数をＡ、一方の上側光路の配置枚数をＢ、他方の上側光路の配置枚数をＣ、他方の下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、
第２光学系の前段では、
｜Ａ−Ｂ｜＝２×ｉ
｜Ｃ−Ｄ｜＝２×ｊ
｜Ａ−Ｄ｜＝２×ｍ＋１
｜Ｂ−Ｃ｜＝２×ｎ＋１
但し、ｉ，ｊ，ｍ，ｎは０以上の整数
第２光学系の後段では、
｜Ａ−Ｂ｜＝２×ｉ＋１
｜Ｃ−Ｄ｜＝２×ｊ＋１
｜Ａ−Ｄ｜＝２×ｍ
｜Ｂ−Ｃ｜＝２×ｎ
但し、ｉ，ｊ，ｍ，ｎは０以上の整数
を特徴とする。
【００１３】
本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。
【００１４】
本発明に係る光走査装置によれば、光路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、分離された二つの光路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、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。
【００１５】
また、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ビームの分離が可能となる。
【００１６】
また、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（実施例、図１〜図３参照）
本発明に係る光走査装置の一実施例について、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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光学系を構成する第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、分離されたビームを各感光体ドラム５０上に結像するための第２光学系を構成する第３レンズ１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）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。
【００２４】
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の前段に同じ構成のものが配置され、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）。
【００２５】
第３レンズ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、全て同じ金型によって成形された同一構成のものであり、その第１面（ビーム入射側）及び第２面（ビーム出射側）の面形状は主走査方向Ｙに対称である。また、レンズ１３Ｙ，１３Ｍに関しては主走査方向Ｙに１８０°反転配置されている。即ち、図１においてレンズ１３Ｙ，１３Ｍは同形のレンズであって端部ａ，ｂがそれぞれ主走査方向Ｙに１８０°反転された状態で配置されている。この関係はレンズ１３Ｋ，１３Ｃにおいても同様である。なお、面形状のデータに関しては後に説明する（表５参照）。
【００２６】
光路折返しミラー３１〜３８の枚数に関して、感光体ドラム５０の並び順に、即ち、図３に示すように、ポリゴンミラー５に対して左下側光路（イエロー露光用）の配置枚数をＡ、左上側光路（マゼンタ露光用）の配置枚数をＢ、右上側光路（シアン露光用）の配置枚数をＣ、右下側光路（ブラック露光用）の配置枚数をＤとしたとき、第２光学系（第３レンズ１３）の前段及び後段に分けると、以下の枚数で配置されている。
【００２７】
第２光学系の前段において、左側で上下に対応するＡとＢはそれぞれ２枚で、｜Ａ−Ｂ｜は偶数、右側で上下に対応するＣとＤはそれぞれ１枚ずつで、｜Ｃ−Ｄ｜は偶数である。また、下側で左右に対応するＡとＤは２枚と１枚で偶数・奇数が異なり、｜Ａ−Ｄ｜は奇数、上側で左右に対応するＢとＣは２枚と１枚で偶数・奇数が異なり、｜Ｂ−Ｃ｜は奇数である。
【００２８】
第２光学系の後段において、左側で上下に対応するＡとＢは０枚と１枚で偶数・奇数が異なり、｜Ａ−Ｂ｜は奇数、右側で上下に対応するＣとＤは１枚と０枚で偶数・奇数が異なり、｜Ｃ−Ｄ｜は奇数である。また、下側で左右に対応するＡとＤはそれぞれ０枚で、｜Ａ−Ｄ｜は偶数、上側で左右に対応するＢとＣはそれぞれ１枚で、｜Ｂ−Ｃ｜は偶数である。
【００２９】
（ボウの湾曲方向、図４参照）
図４（Ａ）は第２光学系（第３レンズ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）上での走査ラインの副走査方向の湾曲（ボウ５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋ）に関する概念図、図４（Ｂ）は被走査面（感光体ドラム５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ）上での走査ラインの副走査方向の湾曲（ボウ５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ，５２Ｋ）に関する概念図である。
【００３０】
第２光学系上での走査ラインは上側光路のボウ５１Ｍ，５１Ｃにおいて右側に湾曲し、下側光路のボウ５１Ｙ，５１Ｋにおいて反転した状態で左側に湾曲している。ビームが第３レンズ１３Ｍ，１３Ｃを透過後に折り返しミラー３３，３７で反射されるとビームの軌跡が反転し、結果的に感光体ドラム５０Ｍ，５０Ｃ上での走査ラインのボウ５２Ｍ、５２Ｃは折返しミラーが配置されていないボウ５２Ｙ，５２Ｋと湾曲方向が一致することになる。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。
【００３１】
第２光学系上では、ポリゴンミラーに近い側と遠い側で折り返しミラーの枚数が同じであるため、透過するビームの軌跡が反転しており、同じレンズ１３をそのまま配置すると光学性能が悪化する。そこで、本実施例では、面形状が主走査方向Ｙに対称なレンズ１３を主走査方向Ｙに反転配置することで、ビームの軌跡が反転していても光学性能の悪化を解消するようにした。しかし、その状態では、被走査面上ではボウの湾曲方向が揃わずに副走査方向Ｚの色ずれとなるため、レンズ１３の後段にも前記条件式を満足する折返しミラーを配置することにより、結果的に被走査面上でのボウの湾曲方向を一致させ、副走査方向Ｚの色ずれを極力解消することができる。
【００３２】
（ボウの補正、図５参照）
被走査面５０上におけるボウは図５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、前記実施例での光学素子の配置を示す。また、表２に第１面（第１レンズ１１の第１面）の自由曲面係数データ、表３に第２面（第１レンズ１１の第２面）の自由曲面係数データ、表４に第４面（第２レンズ１２の第２面）の自由曲面係数データ、表５に第５面（第３レンズ１３の第１面）の自由曲面係数データをそれぞれ示す。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４から分かるように、第４面は副走査方向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】
2006323279.tif 000003
【００３８】
【表１】
2006323279.tif 000004
【００３９】
【表２】
2006323279.tif 000005
【００４０】
【表３】
2006323279.tif 000006
【００４１】
【表４】
2006323279.tif 000007
【００４２】
【表５】
2006323279.tif 000008
【００４３】
（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】
【００４４】
【図１】本発明に係る光走査装置の一実施例を示す立体配置概念図である。
【図２】前記一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】前記一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】前記一実施例において、第２光学系上及び被走査面上でのボウの湾曲方向を示す概念図である。
【図５】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】
【００４５】
１…レーザダイオード
５…ポリゴンミラー
１１，１２…第１及び第２レンズ（第１光学系）
１３…第３レンズ（第２光学系）
２５…補正手段
２９…ウインドウガラス
３０〜３８…折返しミラー
５０…感光体ドラム（被走査面）
５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ，５２Ｋ…被走査面上でのボウ
【図１】
2006323279.tif 000009
【図２】
2006323279.tif 000010
【図３】
2006323279.tif 000011
【図４】
2006323279.tif 000012
【図５】
2006323279.tif 000013