(57)【要約】【課題】光偏向を制御する手段の小型化、低コスト化、環境安定性向上、低消費電力化を実現し、かつ良好な画像品質を保つ光走査装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】光走査装置は、光源と、光源から出射された複数光束を整形する光偏向手段前光学系と、光束を偏向走査する光偏向手段と、光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を備える。光偏向手段前光学系は、各光束を平行又は略平行光束に変換する第１の光学系と、偏向走査方向と偏向走査垂直方向とに独立した開口部材と、偏向走査方向にのみ屈折力を有する第２の光学系と、複数光束の進行方向を偏向走査垂直方向に電気的に偏向制御可能な光制御素子と、偏向走査垂直方向にのみ屈折力を有する第３の光学系と、を含む。光制御素子は、光源が発した各光束が偏向走査方向に集光される点近傍に配置され、該配置位置における偏向走査方向の光束の幅は、偏向走査方向の開口部材の開口幅よりも小さい。【選択図】図１
2011137997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光点を有する光源と、
前記光源から出射された複数の光束を整形する光偏向手段前光学系と、
前記光偏向手段前光学系から出射された複数の光束を偏向走査する光偏向手段と、
前記光偏向手段の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を備え、
前記光偏向手段前光学系は、前記光源から出射された各光束を平行光束もしくは略平行光束に変換する第１の光学系と、偏向走査方向と偏向走査垂直方向とにそれぞれ独立した開口部材と、前記偏向走査方向にのみ屈折力を有する第２の光学系と、前記複数の光束の進行方向を偏向走査垂直方向に電気的に偏向制御可能な光制御素子と、前記偏向走査垂直方向にのみ屈折力を有する第３の光学系と、を含み、整形した前記光束を前記光偏向手段に導き、
前記光制御素子は、前記光源の複数の発光点から発せられた各光束が偏向走査方向に集光される集光点近傍に配置され、
前記光制御素子の配置位置における偏向走査方向の光束の幅は、前記偏向走査方向の開口部材の開口幅よりも小さくなることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光偏向手段前光学系は、前記光源側より、前記第１の光学系、前記第２の光学系、前記偏向走査方向の開口部材、前記偏向走査垂直方向の開口部材、前記光制御素子の順に配置されてい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】
前記偏向走査方向の開口部材は、前記光源の複数の発光点から発せられた光束の主光線が前記第１の光学系及び前記第２の光学系により偏向走査方向に収束する収束点近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至２の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記偏向走査垂直方向の開口部材は、前記光源の複数の発光点から発せられた光束が前記第１の光学系及び前記第２の光学系により偏向走査方向に集光される集光点近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光制御素子は、前記第３の光学系の偏向走査垂直方向の前側焦点位置よりも光源側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光制御素子は、電圧印加により屈折率が変化する電気光学特性を有する第１の電気光学部材であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第１の電気光学部材は、偏向走査方向に対向する第１の電極を有し、該第１の電極の少なくとも一方は三角形状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】
前記第２の光学系と前記光偏向手段との間に、前記第１の電気光学部材とは別に、電圧印加により屈折率が変化する電気光学特性を有する第２の電気光学部材が配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記第２の電気光学部材は、対向する矩形形状の第２の電極を有することを特徴とする請求項８記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第２の電極への印加電圧は、前記第１の電極への印加電圧に対して逆位相で印加されることを特徴とする請求項９記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記第１の電気光学部材及び前記第２の電気光学部材は、ＬｉＮｂＯ3結晶であることを特徴とする請求項８乃至１０何れか一項に記載の光走査装置
【請求項１２】
前記第１の電極及び前記第２の電極が形成される面は、前記ＬｉＮｂＯ3結晶の光学軸に対して垂直な結晶面であることを特徴とする請求項１１記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記第２の光学系を出射したの光束が偏向走査方向に集光する位置と前記被走査面との偏向走査方向の共役倍率は、３倍以下であることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記光源は、複数の発光点が等間隔に１次元に配列されたアレイ光源であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記アレイ光源は、半導体レーザアレイであることを特徴とする請求項１４記載の光走査装置。
【請求項１６】
前記光源は、複数の発光点が等間隔に１次元に配列された発光点列を等間隔に複数列配置した２次元アレイ光源であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１７】
前記２次元アレイ光源は、面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１６記載の光走査装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか一項に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された感光体表面に光を照射して静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像手段と、を含む現像ユニットと、
前記感光体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備えることを特徴とする請求項１８記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記現像ユニットを複数備えることを特徴とする請求項１９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束を偏向走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、複合機等の画像形成装置の高速化、高解像度化、書込み幅の広幅化により、走査光学系に用いられる走査ビーム本数は増加傾向にあり、複数ビームを用いた光走査装置を備えたカラー画像形成装置が一般的となっている。これらの画像形成装置に搭載される光走査装置は、近年、書込み幅の広幅化に伴い走査レンズのサイズが大きくなっており、コストダウンのためにはガラスレンズから樹脂レンズへの代替が不可欠となってきている。コストダウンの効果は特にタンデム式の書込みユニットにおいては光学素子の部品点数が多いためより顕著になる。
【０００３】
しかし、その一方、樹脂レンズは成形条件や残留応力などによって長手方向、特に偏向走査方向（以下、主走査方向と称する）と直交する方向（以下、副走査方向と称する）に撓みが発生しやすく、その撓み量は金型の違いによってばらつくことがあるため、光走査装置において被走査面に形成される走査線湾曲発生の原因となってしまう。走査線湾曲は、特にカラー画像形成装置においては、各ステーション間で異なった走査線湾曲があると色を重ね合わせた際の色ずれとなるため、画像品質を劣化させることになるという問題があった。
【０００４】
上記した問題を解決するため、例えば、光学素子を支持する保持部材に設けた走査線曲がり補正手段によって走査線の曲がりを補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。また、ビームの偏向角を電気的光学的に偏向する素子として、電気光学結晶が知られている。上記問題を解決するために、この電気光学結晶を用いて被走査面上の走査ビームを副走査方向に変位させ、カラー画像のずれ量を補正する技術も提案されている（例えば、特許文献２）。尚、上記特許文献２では、具体的には電気光学結晶としてバルク型や導波路型のＬｉＮｂＯ3があることが記載されている。
【０００５】
上記問題を解決するための他の技術として、電気光学部品を用いて感光体上で副走査方向にビーム位置を制御する機能を有する光走査装置の技術が提案されている（例えば、特許文献３）。また、電気光学素子を光走査装置に用いた別の技術として、電気光学素子を第１のシリンダレンズのビームウェスト位置に配設して、収束作用を持たせる形状の電極対を有する電気光学レンズとして使用する技術も開示されている（例えば、特許文献４）。
【０００６】
さらに、上記問題を解決するための他の技術として、電気光学結晶を用いた光偏向素子において、電気光学結晶の表面に設けたプリズムを用いて結晶内に入射した光を結晶底面で反射させることで電極幅を狭くし、小さい印加電圧で大きな偏向角を得るという技術が提案されている（例えば、特許文献５）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載の技術では、４つの色の１つを基準として、その基準色の走査位置に略一致するように基準色以外の走査ビームの走査位置を補正しているため、基準色の熱変形による走査線曲がりが大きい場合があるという課題があった。また、走査線曲がり補正手段は所定の位置に固定化されているため、補正できる走査線曲がり形状も限定的なものになるという課題があった。
【０００８】
また、上記特許文献２の技術においては、一般的に、導光路型のデバイスは、デバイスの相対的な位置ずれが厳しいため、光を導波層もしくは導波路に入射するのが難しく、光入射部での光量ロスや環境変化に対して出射光強度が不安定になる等の課題があった。他方、電気光学結晶がバルク型の場合、一般的に、電気光学結晶に印加される電圧は高圧になるため、省電力化が図れないという課題があった。
【０００９】
また、上記特許文献３に記載の技術では、光を偏向した後に電気光学部品を配置しているため、電気光学部品サイズが大きくなってしまうという課題があった。
【００１０】
また、上記特許文献４に記載の技術では、結晶中の電界分布を利用してレンズとして用いているため、収差量が大きくなってしまい、所望の結像特性が得られ難いという課題があった。さらに、マルチビームを用いた場合には、それぞれの光束が異なった屈折率分布を有する箇所を通過するため、それぞれ異なった光学作用になってしまうという課題もあった。
【００１１】
また、特許文献５に記載の技術では、電気光学結晶の厚みを薄くすればするほど印加電圧は小さくできる反面、入射角度誤差に対する感度が厳しくなり、経時的環境変化に対する安定性も低下させてしまうという課題があった。また、プリズムを付加する分だけコスト高になるという課題もあった。
【００１２】
本発明はこのような実情を鑑みてなされたものであり、上記課題を解決し、光偏向を制御する手段の小型化、低コスト化、環境安定性向上、低消費電力化を実現し、かつ良好な画像品質を保つ光走査装置及び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】
【００１３】
本発明の光走査装置は、複数の発光点を有する光源と、光源から出射された複数の光束を整形する光偏向手段前光学系と、光偏向手段前光学系から出射された複数の光束を偏向走査する光偏向手段と、光偏向手段の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を備え、光偏向手段前光学系は、光源から出射された各光束を平行光束もしくは略平行光束に変換する第１の光学系と、偏向走査方向と偏向走査垂直方向とにそれぞれ独立した開口部材と、偏向走査方向にのみ屈折力を有する第２の光学系と、複数の光束の進行方向を偏向走査垂直方向に電気的に偏向制御可能な光制御素子と、偏向走査垂直方向にのみ屈折力を有する第３の光学系と、を含み、整形した光束を光偏向手段に導き、光制御素子は、光源の複数の発光点から発せられた各光束が偏向走査方向に集光される集光点近傍に配置され、光制御素子の配置位置における偏向走査方向の光束の幅は、偏向走査方向の開口部材の開口幅よりも小さくなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の画像形成装置は、上記光走査装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光偏向を制御する手段の小型化、低コスト化、環境安定性向上、低消費電力化を実現し、かつ良好な画像品質を保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る光走査装置の概略構成例を示す図である。
【図２】本実施形態に係る光走査装置の発光点配列例を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る光走査装置の発光点配列例を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る光走査装置の回転多面鏡前光学系までの光束の変化例を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る光走査装置の開口部材を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る複数色画像形成装置の概略構成例を示す図である。
【図８】光制御素子の作用を説明するための図である。
【図９】光制御素子の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態の例について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
（光走査装置）
図１は、本実施形態に係る光走査装置の概略構成例を示す。本実施形態に係る光走査装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、複合機等の画像形成装置に搭載され、複数の光束、すなわちマルチビームを用いて光記録を行う。以下、回転多面鏡前光学系の例について、図１〜３を用いて説明する。
【００１９】
図１に示す例では、光走査装置は、マルチビームを出射するマルチビーム光源（以下、単に「光源１」と略称する）を備えている。図２は、光源１の発光点の配列例を示す図である。このようなマルチビーム光源としては、例えば、端面発光型半導体レーザが適しているが、これに限定されるものではない。尚、他のマルチビーム光源として、上述した１次元アレイのタイプに限らず、図３に示すような２次元配列の光源を適用することもできる。図３に示す例では、光源は、１０個の発光点Ａ１〜Ａ１０を１次元に等間隔で配列した複数の光源列４０〜４２を横軸に対して任意の角度を有し、縦軸方向に等間隔で配置した２次元配列のアレイである。この種の光源としては、例えば、面発光レーザ等を挙げることができる。
【００２０】
本実施形態では、光源１として、図２に示すような１０個の発光点Ａ１〜Ａ１０を有し、個々の発光点Ａ１〜Ａ１０がそれぞれ等間隔で１次元に配列されている光源を適用する例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。尚、各発光点Ａ１〜Ａ１０の配列方向は、後述する回転多面鏡の偏向走査面の垂直方向（図２では縦軸方向）に対して所定の角度を有して配置されている。これら個々の発光点Ａ１〜Ａ１０は、図１に示すコントローラ２０から送信される画像データ信号１４に従ってレーザドライバ１５により発光駆動される。
【００２１】
光源１には、例えば、端面発光半導体レーザアレイや面発光半導体レーザアレイを含む半導体レーザアレイを適用することができる。また、これらのレーザアレイは、製法に半導体プロセスを利用することができるので、高い発光点位置精度を有する素子が実現できる。
【００２２】
図１において、光源１は、コントローラ２０から送信される画像データ信号１４に従ってレーザドライバ１５を駆動させることにより、各発光点から各々独立に変調された複数の光束を出射する。光源１から出射された複数の光束は、カップリングレンズ２により各々平行光に変換される。その後、平行光に変換された光束は、偏向走査方向にのみ屈折力を有するシリンダレンズ３により、偏向走査方向では収束光に変換された後、偏向走査方向の開口部材４、偏向走査垂直方向の開口部材２５、光制御素子２６を介し、偏向走査方向にのみ屈折力を有するシリンダレンズ２７により再び平行光束に変換される。その後、再び平行光束に変換された光束は、偏向走査垂直方向に屈折力を有するシリンダレンズ５を経て偏向走査方向に長い複数の略線状に結像され、偏向走査手段である回転多面鏡６の偏向面（反射面）６ａにより反射されて偏向走査される。尚、以下では偏向走査方向を主走査方向、偏向走査垂直方向を副走査方向と称する。
【００２３】
回転多面鏡６は、回転多面鏡窓１６が取り付けられた回転多面鏡ハウジング１７内に格納されており、コントローラ２０からの回転駆動制御信号２１に基づいて、光偏向素子駆動回路２２を介して回転駆動制御される。尚、光偏向素子駆動回路２２は、回転多面鏡駆動回路とも称される。上述した光源１から回転多面鏡窓１６が回転多面鏡前光学系に相当する。
【００２４】
図４は、光源１から回転多面鏡６までの光束の変化例を説明するための図である。以下、回転多面鏡前光学系までの光束の変化の例について、図４を用いて詳細に説明する。図４の（ａ）は主走査方向の光束の挙動を、図４の（ｂ）は副走査方向の光束の挙動を示している。また、図４の（ｃ）は主走査方向の光束の主光線の挙動を、図４の（ｄ）は副走査方向の光束の主光線の挙動を示している。
【００２５】
尚、煩雑を避けるために、図４の（ａ）及び（ｂ）では１つの光束のみを示している。例えば、本実施形態では図２に示す光源を適用しており、光源１は偶数個の発光点を持つため、各発光点Ａ１〜Ａ１０の中心、つまり図２に示す発光点Ａ５とＡ６の中間に仮想発光点Ａｃを設定し、その発光点Ａｃから発した光束としている。また、図４の（ｃ）及び（ｄ）では、両端の発光点Ａ１、Ａ１０から発した光束の主光線に対応する３０、３２及び仮想発光点Ａｃから発した光束の主光線である３１のみを示している。ここで、本実施形態では１０個の発光点を有する光源を適用した場合を例に挙げて説明するが、発光点数はこれに限定されるものではなく、２個以上であれば何ビームであっても良い。
【００２６】
また、発光点数が偶数個の場合、発光点列中央に位置する仮想発光点から発した主光線がカップリングレンズ２からシリンダレンズ５に至る回転多面鏡前レンズ系の光軸と一致する。他方、発光点数が奇数個の場合、発光点列中央に位置する発光点から発した主光線が、カップリングレンズ２からシリンダレンズ５に至る回転多面鏡前レンズ系の光軸と一致する。尚、ここでの光軸とは、回転多面鏡前に配置されている各レンズの入出射面形状を式によって表現するときに設定される原点を通る軸のことである。
【００２７】
回転多面鏡前光学系であるカップリングレンズ２、シリンダレンズ３、シリンダレンズ２６、シリンダレンズ５の焦点距離を、それぞれｆＬ１、ｆＬ２、ｆＬ３、ｆＣＹＬとすると、光源１から回転多面鏡６までの各レンズの配置間隔は、図４に示すように設定される。
【００２８】
図４の（ａ）〜（ｄ）において、ｄ１はカップリングレンズ２とシリンダレンズ３との主点間距離であり、任意設定値である。
【００２９】
シリンダレンズ３を出射した各光束の主光線が主走査方向に収束する点には主走査方向の開口部材４が配置されている。ｄ２は、シリンダレンズ３出射側主点から主走査方向の開口部材４までの距離であり、下記の式（１）で表すことができる。このｄ２が示す位置では各光束が主走査方向に重なっているため、このｄ２が示す位置に主走査方向の開口部材４を配置することにより、主走査方向の各光束のけられ状態を等しくできる。
【００３０】
ｄ２＝ｆＬ２×（ｆＬ１−ｄ１）／（ｆＬ１＋ｆＬ２−ｄ１）・・・式（１）
【００３１】
シリンダレンズ３を出射した光束が副走査方向に収束する点には副走査方向の開口部材２５が配置される。図４に示すように、ｄ３は、主走査方向の開口部材４から副走査方向の開口部材２５までの距離を示している。シリンダレンズ３の厚みをＴ４、屈折率をＮ４とすると、副走査方向の開口部材２５の配置位置はシリンダレンズ３の後側主点位置からｆＬ２＋（Ｎ４−１）×Ｄ４／Ｎ４の位置となる。また、図４より、ｄ２＋ｄ３＝ｆＬ２＋（Ｎ４−１）×Ｄ４／Ｎ４であるから、ｄ３は下記の式（２）で表すことができる。このｄ３が示す位置では各光束が副走査方向に重なっているため、このｄ３が示す位置に副走査方向の開口部材２５を配置することにより、副走査方向の各光束のけられ状態を等しくできる。
【００３２】
ｄ３＝｛ｆＬ２×ｆＬ２／（ｆＬ１＋ｆＬ２−ｄ１）｝＋（Ｎ４−１）×Ｄ４／Ｎ４・・・式（２）
【００３３】
尚、上述した主走査方向の開口部材４や副走査方向の開口部材２５により形成されたスリット状の開口は、図５に示すように、偏向方向と偏向垂直方向にそれぞれ独立に配置される。尚、スリット状の開口部とは、上記開口部材４や開口部材２５によって遮断されない箇所を示しており、光束の一部を通過させる領域を示している。
【００３４】
本実施形態に係る回転多面鏡前光学系では、副走査方向の開口部材２５直後に光制御素子２６が配置されている。この光制御素子２６の機能に関しては後述するが、光制御素子２６とは、レンズ作用を持たない平板部材で構成される素子である。尚、レンズ作用とは、光束の収束や発散作用を示している。
【００３５】
図４中に示されるｄ４は、副走査方向の開口部材２５からシリンダレンズ２７の入射側主点までの距離を示している。シリンダレンズ３から出射した収束光束は、シリンダレンズ２７により主走査方向に再び平行光束へと変換される。光制御素子２６の光進行方向の厚みをＴ１、屈折率をＮ１とすると、ｄ４は下記の式（３）で表すことができる。尚、（Ｎ１−１）×Ｄ１／Ｎ１は、光制御素子２６による光路長補正項である。
【００３６】
ｄ４＝ｆＬ２＋（Ｎ１−１）×Ｄ１／Ｎ１・・・式（３）
【００３７】
また、シリンダレンズ２７は、主走査方向で各光束の主光線を回転多面鏡６の反射面上に略一致させる機能をもつ。図４中に示されるｄ５は、シリンダレンズ２７から回転多面鏡６までの距離を示している。シリンダレンズ５の光進行方向の厚みをＴ２、屈折率をＮ２、回転多面鏡窓１６の光進行方向の厚みをＴ３、屈折率をＮ３とすると、ｄ５は下記の式（４）で近似される。
【００３８】
【数１】
2011137997.tif 000003
【００３９】
図４中に示されるΔは、回転多面鏡６に入射する主光線の交差ポイントと偏向面６ａとの距離を示しており、その距離は任意に設定が可能である。Δ＝０の場合は、回転多面鏡６の偏向面６ａに略一致するので、マルチビームを用いた場合であっても、偏向面６ａのサイズは１本ビームの場合と同程度になり、不必要に回転多面鏡６のサイズを大きくしなくてもよくなる。
【００４０】
図１において、回転多面鏡６で偏向走査された複数の光束は、走査レンズ群７により被走査対象物１３の被走査面（画像形成装置の場合は感光体の表面に相当する）１３ａに、主・副の両走査方向で結像され、被走査面１３ａ上を走査する。尚、走査レンズ群は、「走査光学素子」ともいうことがある。また、画像形成装置の場合、上記被走査対象物は感光体を示し、被走査面とは、感光体の表面を示す。
【００４１】
図示は省略するが、被走査面１３ａ上の各々の結像スポットは、各々の結像スポットを変調することによりマルチビームによる光記録が行われる。図１に示した光走査装置では、被走査面１３ａの一方の端部である走査開始端（印刷開始端部）の付近に光検出器２３が設置されており、光記録が行われる際、光検出器２３から最大の用紙サイズを有する印刷用紙２４の光検出器２３とは反対側の端部である走査終了端（印刷終了端部）までの範囲は、結像スポットの品質を保ちながら走査する必要がある。この範囲が有効走査幅である。
【００４２】
回転多面鏡６の偏向面６ａと被走査面１３ａとの間は、副走査方向に光学的共役関係にすることにより、面倒れ補正機能を持たせている。本実施形態では、走査レンズ群７は走査光学系に相当し、ガラス製のレンズ８〜１１と、ガラス製レンズ１１と被走査面１３ａの間に配置された透明樹脂製のレンズ１２を含む５枚構成の場合を例に挙げているが、これに限定されるものではない。
【００４３】
上述した光学系の各部の諸元を下記表１に示す。
【００４４】
【表１】
2011137997.tif 000004
【００４５】
尚、回転多面鏡前光学系に使用されているレンズは全てガラス製である場合を例に挙げて示している。また、回転多面鏡６の偏向面６ａから被走査面１３ａにおける走査レンズ群７の各レンズの諸元を下記表２に示す。
【００４６】
【表２】
2011137997.tif 000005
【００４７】
表２に記載の面番号（１）は回転多面鏡６の偏向面６ａを、面番号（２）と（３）とは光偏向素子窓１６の入射面１６ａと出射面１６ｂをそれぞれ示している。尚、入射面１６ａは偏向面６ａに反射した光束の出射面となり、出射面１６ｂは偏向面６ａに反射した光束の入射面となる。また、面番号（４）〜（１３）は走査レンズ群７を構成する各レンズの面を示している。詳細には、面番号（４）と（５）はそれぞれ両側球面レンズ８の入射面８ａと出射面８ｂを、面番号（６）と（７）はそれぞれ両側球面レンズ９の入射面９ａと出射面９ｂを示している。面番号（８）と（９）はそれぞれトーリックレンズ１０の入射面１０ａと出射面１０ｂを示しており、面番号（８）の入射面１０ａは平面に、面番号（９）の出射面１０ｂがトーリック面となっている。
【００４８】
さらに、面番号（１０）と（１１）はそれぞれシリンダレンズ１１の入射面１１ａと出射面１１ｂを示しており、面番号（１０）の入射面１１ａが副走査方向シリンダ面に、面番号（１１）の出射面１１ｂが平面となっている。また、面番号（１２）と（１３）はそれぞれ両側非球面レンズ１２の入射面１２ａと出射面１２ｂを示しており、副走査方向に負の屈折力を有している。また、面番号（１４）は被走査面１３ａを示している。
【００４９】
上記した両側球面レンズ８、両側球面レンズ９、トーリックレンズ１０、シリンダレンズ１１の硝材としては、各々、例えば、（株）オハラ製（登録商標）のＳ−ＰＨＭ５２、Ｓ−ＴＩＨ６、Ｓ−ＢＳＭ１８、Ｓ−ＢＳＬ７（以上「登録商標」）等を適用することができる。また、両側非球面レンズ１２の樹脂材としては、ゼオネックスＥ４８Ｒ（登録商標）等を適用することができる。
【００５０】
両側非球面レンズ１２の入射面１２ａと出射面１２ｂは、主走査方向をｘ、副走査方向をｙ、光軸方向をｚとすると、下記式（５）、式（６）で表現される非球面形状をしている。
【００５１】
【数２】
2011137997.tif 000006
【００５２】
【数３】
2011137997.tif 000007
【００５３】
上記式（５）、式（６）におけるｒｘ、ｒｙは、それぞれ母線（主走査方向）及び子線（副走査方向）の曲率半径、ｋｙは副走査方向の円錐定数（但し，ｋｙ＝０）である。式（５）の右辺の第１項は基本的なトーリック形状を表し、右辺の第２項は基本形状に光軸非対称成分を付加する追加関数を表す。式（５）中のＰｍｎは、下記表３に示した諸元で与えられる定数であり、これにより、両側非球面レンズ１２の入射面１２ａと出射面１２ｂの母線は光軸対称の非円弧曲線に、任意のｙｚ断面における子線は光軸非対称の非円弧曲線になる。尚、上述の説明では走査レンズ群７は５枚レンズ構成の場合の例を示したが、レンズの枚数はこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００５４】
【表３】
2011137997.tif 000008
【００５５】
（画像形成装置）
図６は、上述した光走査装置を搭載した画像形成装置の概略構成例を示す。尚、本実施形態では、画像形成装置５０として、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。図６に示すように、本実施形態に係る画像形成装置５０は、帯電装置５１により帯電された感光体ドラム５２の表面に、光走査装置５３からレーザ光を照射して静電潜像を形成する。光走査装置５３は、上述した光走査装置と同じ構成とすることができる。静電潜像を形成する際には、レーザ光は感光体ドラム５２の表面の方線に対して所定の入射角で感光体ドラム５２の表面を照射する。上述のようにして静電潜像を形成された感光体ドラム５２は時計回り方向に回転される。そして、現像装置５４は、感光体ドラム５２の表面に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像にする。
【００５６】
他方、搬送装置５７〜５９により用紙等の記録媒体５６を用紙トレイ等から搬送し、転写装置５５において感光体ドラム５２に圧接して、感光体ドラム５２上のトナー像を記録媒体５６上に転写し、定着装置６０へと搬送する。定着装置６０は、プレヒータ６１、ヒートローラ６２並びにバックアップローラ６３等から構成されており、それらのローラによって記録媒体５６に対して加熱と圧力をかけて記録媒体５６上のトナー像を定着する。このようにして、記録媒体５６上への画像形成が完了する。そして、トナー像を記録媒体５６に転写した感光体ドラム５２は更に回転を続け、次の画像プロセス、つまり帯電、露光、現像、転写、定着等を繰り返し、用紙トレイ等から記録媒体５６を順次供給して、上述と同様にして画像形成を継続的に実行する。
【００５７】
すなわち、本実施形態では、上記帯電装置５１が感光体ドラム５２の表面を帯電する帯電手段に相当し、上記感光体ドラム５２が感光体に相当し、上記光走査装置５３が帯電装置５１によって帯電させた感光体ドラム５２の表面に光を照射して静電潜像を形成する光走査手段に相当する。また、上記現像装置５４が感光体ドラム５２上の静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像手段に相当し、上記転写装置５５が感光体ドラム５２上のトナー像を記録媒体５６上に転写する転写手段に相当し、上記定着装置６０が記録媒体５６上のトナー像を定着する定着手段に相当する。
【００５８】
図７は、上述した光走査装置を複数搭載したフルカラー画像形成装置の概略構成例を示す。尚、本実施形態では上述した光走査装置を４つ搭載した画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００５９】
図７に示すように、本実施形態に係る画像形成装置には、光走査装置、感光ドラム、現像器等から構成される４つの現像ユニット３２４〜３２７が垂直方向に配置されている。また、現像ユニット３２４〜３２７は、それぞれ光走査装置３２０〜３２３を搭載している。これらの現像ユニット３２４〜３２７は複数の色、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに対応している。各現像ユニットの感光ドラム上に形成されたトナー像は、ベルト状の中間転写体３２８へ転写され、重ね合わせられることによりフルカラーのトナー像となる。そして、そのフルカラートナー像は、転写器３２９により画像記録用紙３３０へ転写され、図示しない定着装置によって定着されてフルカラー画像が形成される。
【００６０】
ここで、上述したフルカラー画像形成装置において、被走査面を走査する走査線に曲がりがあると、形成画像にも歪みを生じるため画像品質が劣化してしまう。さらに、走査線曲がりが各色毎にずれる、つまり色ずれが生じてしまうと、色相変化や色むらが発生してしまう等、画像品質が劣化してしまう。
【００６１】
本実施形態では、被走査面を照射する光束の位置を副走査方向に偏向する光制御素子２６を、回転多面鏡前光学系に設けている。この光制御素子２６により各光束を副走査方向に偏向することで、色ずれを補正することができる。
【００６２】
色ずれの検出は、例えば、中間転写体３２８もしくは記録媒体５６上に形成されたの色ずれ検出パターン（トナー像）を検出する非図示のパターン検出手段によって行うことができる。このパターン検出手段の検出出力によって得られた走査線データ及び走査線曲がり補正値に基づいて、コントローラ２０から各色間の走査線曲がりを補正する信号を出力し、光制御素子２６が制御される。
【００６３】
光束を偏向する機能を有する光制御素子としては、例えば、電気光学結晶、液晶、音響光学素子を用いた素子が挙げられる。本実施形態では、光制御素子として電気光学結晶を用いた素子を適用する例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００６４】
電気光学結晶には、例えば、ＬｉＮｂＯ3やＫＴＮ等の電気光学効果を有する材料が用いられる。本実施形態では、ＬｉＮｂＯ3が材料として用いられた電気光学結晶を適用する例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。また、電気光学結晶の使用形態としては、例えば、バルク型や光導光路型等が挙げられる。本実施形態では、電気光学結晶の使用形態としてバルク型を用いる例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００６５】
電気光学結晶は、電場を加えると電場の強さに応じて屈折率変化が生じる特性を有している。この特性を利用すると、例えば、図８に示すように、対向する三角形状電極を形成した電気光学結晶に電圧を印加することで、三角形状電極部分の屈折率を電気的に制御できるので、電気光学結晶入射光２７０を透過光２８０から透過光２９０に偏向することができる。光走査装置においては、電気光学結晶への印加電圧を走査線曲がりの補正データに応じて適宜制御することにより偏向角が制御され、走査線曲がりが補正される。
【００６６】
本実施形態では、電気光学結晶としてＬｉＮｂＯ3を使用しているため、電圧変化に対して屈折率変化・電気光学効果が大きくとれるＺカット面に対向電極を形成している。ここで、Ｚカット面とは、光軸に対して垂直な面である。尚、電極の形状は、図８に示すように、両側が同じ三角形状でなくてもよく、何れかが三角形状であればプリズム効果、つまり光の偏向効果を得ることができる。
【００６７】
電気光学結晶の屈折率変化は、電極間隔や印加電圧に依存する。このため、カップリングレンズで平行光にされた光束を偏向させる場合、光束が広くなるためバルク型の結晶が不可欠となる。電気光学結晶としてバルク型の結晶を適用した場合、光導光路型のように、入射光のカップリングが難しくはないため環境変化に対して安定にできるという長所がある。しかしその反面、結晶サイズや電極間隔が広くなり、高電圧制御が必要になるという短所があった。
【００６８】
本実施形態においては、上記短所に対応するため、上述したように光源１から電気光学結晶である光制御素子２６までを図４に示した光学系配置としている。このような配置とすることで、各光束はシリンダレンズ３出射後に副走査方向には平行光束であるが、主走査方向には各光束が収束光となる。図４の（ａ）に示すように、主走査方向の光束の収束点近傍には光制御素子２６が配置されるので、光制御素子２６配置位置での光束幅は、図４の（ｃ）における主光線の幅Ｐ’のみとなる。Ｐ’は、光源部における主走査方向の最大発光点間隔をＰ０とすると、下記の式（７）で近似できる。
【００６９】
Ｐ’≒（ｆＬ２／ｆＬ１）×Ｐ０・・・式（７）
【００７０】
また、表１より、Ｐ０＝０．０３×（１０−１）×ＣＯＳ９°＝０．２７mmであるから、Ｐ’≒（９０／３０）×０．２７≒０．８ｍｍとなり、主走査方向の開口部材の開口全幅４．５９mmよりも小さくできる。つまり、平行光束のまま光制御素子を透過させる場合よりも素子サイズを縮小でき、電極幅も狭くすることができる。Ｐ’は上記のようにカップリングレンズ２、シリンダレンズ３の焦点距離に依存するので、Ｐ’が主走査方向の開口部材の開口全幅以下になるように本実施形態の如く焦点距離を設定すればよい。尚、Ｐ’はシリンダレンズ３出射後に最も光束幅（各光束を総合した値）が小さくなる値であるから、電極幅を狭小化に伴い省電力化にもつながる。
【００７１】
しかし、その一方で主走査方向には収束光束を入射しているので、屈折率を変化させた場合には、それに応じた主走査方向の結像位置ずれが生じるという問題がある。この問題に対応するために、図９に示すような第２の光制御素子３５を光制御素子２６の前に配置することができる。第２の光制御素子３５としては、光制御素子２６と同じ電気光学結晶、例えばＬｉＮｂＯ3を同じ形態で使用することができる。図９に示す例では、第２の光制御素子３５のＺカット面に矩形の対向電極が形成されている。第２の光制御素子３５では、矩形対向電極の光進行方向の幅を光制御素子２６に形成された三角形状電極の光進行部分の幅と同等にし、光制御素子２６に印加される電圧Ｖ１と逆の位相で電圧Ｖ２が印加される。例えば、印加電圧を時間の関数、Ｖ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）とし、最大印加電圧をＶｍとするとき、Ｖ２（ｔ）＝Ｖｍ−Ｖ１（ｔ）とする。こうすることで上記の焦点ずれは補正できる。
【００７２】
尚、第２の光制御素子３５の配置位置は、光制御素子２６の後方であってもよい。また、光制御素子２６と第２の光制御素子３５は別々の結晶でなく、同じ結晶上に設けられてもよく、特に限定されるものではない。また、本実施形態では、光制御素子２６の配置位置を表１の仕様に記載したように、副走査方向のシリンダレンズ５の前側焦点位置よりも光源側に配置する例を挙げている。このように光制御素子２６を配置することで、シリンダレンズ５出射後の各光束の主光線は図４の（ｄ）に示すように収束しながら進行するので、走査レンズ７を透過する際に軸外しによる収差の影響を小さくすることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、主走査方向において、シリンダレンズ３を出射した光束が集光する点と被走査面１３ａとの共役倍率が小さい方が、シリンダレンズ３の配置誤差（光軸回り回転誤差）が被走査面１３ａ上の結像特性におよぼす影響が小さくすることができる。特に、上記共役倍率を３倍以下とすると、結像特性を許容範囲に抑えることができる。本実施形態では、共役倍率を（４８０／１７０）＝２．８倍とする例を示しているが、これに限定されるものではなく、共役倍率は適宜変更可能である。
【００７４】
さらに、上述した電気光学結晶の使用形態は、レンズ作用である光束の収束発散作用を持たせていないため、収差的にも優れている。尚、上述した光走査装置においてレンズ２、レンズ３は、主走査方向の焦点距離がｆＬ１×ｆＬ２／（ｆＬ１＋ｆＬ２−ｄ１）であり、副走査方向の焦点距離がｆＬ１である単玉のアナモフィックレンズに代替してもよい。
【００７５】
本実施形態により、例えば電気光学素子部材等の光制御素子を用いた光偏向を制御する手段を搭載した光走査装置において、光偏向を制御する手段の小型化、低コスト化、環境安定性向上、低消費電力化を図ることが可能となる。さらに、上記したような光偏向を制御する手段を備えることにより、被走査面におけるビームの走査位置を副走査方向に電気的に制御することで焦点位置を保ったまま走査線の曲がりを補正し、良好な画像品質を保つ画像形成装置を実現することができる。
【００７６】
以上好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した光走査装置及び画像形成装置に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるということは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る光走査装置は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、複合機を含む画像形成装置全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１    マルチビーム光源
２    カップリングレンズ
３    シリンダレンズ
４    開口部材
５    シリンダレンズ
６    回転多面鏡
６ａ    偏向面
７    走査レンズ群
８    ガラス製両側球面レンズ
９    ガラス製両側球面レンズ
１０    ガラス製トーリックレンズ
１１    ガラス製シリンダレンズ
１２    樹脂製両側非球面レンズ
１３    被走査対象物
１３ａ    被走査面
１４    画像データ信号
１５    レーザドライバ
１６    光偏向素子窓
１７    光偏向素子ハウジング
２０    コントローラ
２１    回転駆動制御信号
２２    光偏向素子駆動回路
２３    光検出器
２４    印刷用紙
２５    開口部材
２６    光制御素子
２７    シリンダレンズ
３０    主光線
３１    主光線
３２    主光線
３５    第２の光制御素子
４０    光源列
４１    光源列
４２    光源列
５０    画像形成装置
５１    帯電装置
５２    感光体ドラム
５３    光走査装置
５４    現像装置
５５    転写装置
５６    記録媒体
５７    搬送装置
５８    搬送装置
５９    搬送装置
６０    定着装置
６１    プレヒータ
６２    ヒートローラ
６３    バックアップローラ
２７０    レーザ光
２８０    レーザ光
２９０    レーザ光
３２０    光走査装置
３２１    光走査装置
３２２    光走査装置
３２３    光走査装置
３２４    現像ユニット
３２５    現像ユニット
３２６    現像ユニット
３２７    現像ユニット
３２８    中間転写体
３２９    転写器
３３０    画像記録用紙
Ａ１〜Ａ１０    発光点
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】特開２００４−２８７３８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１８６２５５号公報
【特許文献３】特開２００８−１８５９１７号公報
【特許文献４】特開平４−２６４４２０号公報
【特許文献５】特開平６−１７５１６６号公報
【図１】
2011137997.tif 000009
【図２】
2011137997.tif 000010
【図３】
2011137997.tif 000011
【図４】
2011137997.tif 000012
【図５】
2011137997.tif 000013
【図６】
2011137997.tif 000014
【図７】
2011137997.tif 000015
【図８】
2011137997.tif 000016
【図９】
2011137997.tif 000017