(57)【要約】【課題】簡素な構成でコストをかけずに、印字光束と印字位置検知光束の結像性能を劣化させることなく、印字中でも印字位置を同時に検知することを可能にした光走査装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】光源からの光束を主走査方向に偏向する偏向器と、光束を偏向器の偏向面に入射させる入射光学系と、偏向器により偏向された光束を被走査面に集光する結像光学系と、偏向器により偏向された光束による印字位置を検知する検知手段と、を有する光走査装置であって、入射光学系は、副走査断面内において光源からの光束を互いに同じ偏光状態の第１及び第２の光束に分割する分割素子と、第１及び第２の光束を偏向面における副走査方向の異なる位置に集光する集光素子と、を備え、第１及び第２の光束の両方は、結像光学系の一部を通過し、第１の光束は被走査面を走査し、第２の光束は検知手段の検知面を走査する。【選択図】図１
2015200783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を主走査方向に偏向する偏向器と、前記光源からの光束を前記偏向器の偏向面に入射させる入射光学系と、前記偏向器により偏向された光束を被走査面に集光する結像光学系と、前記偏向器により偏向された光束による印字位置を検知する検知手段と、を有する光走査装置であって、
前記入射光学系は、前記主走査方向に垂直な副走査断面内において前記光源からの光束を互いに同じ偏光状態の第１及び第２の光束に分割する分割素子と、前記第１及び第２の光束を前記偏向面における前記主走査方向に垂直な副走査方向の異なる位置に集光する集光素子と、を備え、
前記第１及び第２の光束の両方は、前記結像光学系の一部を通過し、
前記第１の光束は前記被走査面を走査し、前記第２の光束は前記検知手段の検知面を走査することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記集光素子はプラスチックレンズであ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】
前記第１の光束と前記第２の光束は、副走査断面内で同一の偏向面に異なる入射角度で入射することを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記分割素子はプリズムを備え、前記第１の光束と前記第２の光束の少なくとも一方が前記プリズムを通過してい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】
前記分割素子は回折面を備え、前記第１の光束と前記第２の光束は互いに次数の異なる回折光束であ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６】
前記結像光学系における少なくとも一つの結像光学素子は、副走査断面内で少なくとも入射面と出射面のいずれかが、前記第１の光束が通過する第１光学面と前記第２の光束が通過する第２光学面を備える多段トーリックレンズであ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】
前記第１光学面と前記第２光学面は、主走査方向と副走査方向の少なくとも一方の面形状が互いに異なる光学面であることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記多段トーリックレンズは、前記第２光学面が主走査方向に分割されていることを特徴とする請求項６または７に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記多段トーリックレンズは、前記検知手段に向かう像高で、前記第１光学面と前記第２光学面における主走査方向の屈折力と副走査方向の屈折力の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記多段トーリックレンズは、前記検知手段に向かう像高で、前記第１光学面に対し前記第２光学面における主走査方向の屈折力が強いことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記検知手段は、少なくとも書き出し側に１個設けられ、同期検知を行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置。
【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と、前記光走査装置で走査された光束によって感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置および画像形成装置に関し、特に印字位置を検知可能なものであって、電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）などに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真式の画像形成装置に使用されるレーザ光走査装置では、ビームスポットの印字を所望の位置に正確に行うために各種ビーム位置検出手段を設けている。例えば、印字位置の開始を制御するために同期検出手段が設けられている。同期位置検出手段が無いと、ポリゴンミラーなどの偏向器によって偏向走査される光束が、感光ドラムなどの被走査面上での書き出しのタイミングを揃えることが困難となるため、同期位置検出手段はレーザ光走査装置では必ず搭載される。
【０００３】
書き出しタイミング以外の印字位置精度に係る要因として、主走査方向（走査するビームの方向）に関しては、全体倍率、片倍率、部分倍率がある。更に、複数のビームを同時に走査するマルチビーム光走査装置では、各ビーム間の主走査方向の相対的な位置ズレを合わせる必要もあり、この各ビーム間の主走査方向の相対的な位置ズレ（マルチビームジッターとも呼ばれる）がある。
【０００４】
更に、副走査方向（走査するビームと直交する方向）に関しては、走査線の傾きや走査線の湾曲、走査線の副走査方向の変位などがある。更に、複数のビームを同時に走査するマルチビーム光走査装置では、各ビーム間の副走査方向の相対的な位置関係を所望量に合わせる必要もある。各ビーム間の副走査方向の相対的な位置関係は、印字解像度として、例えば１２００ＤＰＩなら２１．６７μｍの副走査ビーム間ピッチに合わせることが必要となる。
【０００５】
そして、モノトーン画像を印字する画像形成装置（白黒プリンター）では、主走査方向や副走査方向の印字位置精度が正確でないと、正確な形状の印字ができないばかりか、スクリーントーン状の画像を印字するとモアレを生じ画像品質を下げてしまう。また、複数色の画像を重ね合わせるカラー画像形成装置では、主走査方向や副走査方向の印字位置精度が正確でないと、所謂レジストレーションが合わなくなり、色にじみを生じて画像品質を下げてしまう。
【０００６】
従来、こうした全体倍率、片倍率、部分倍率、マルチビームジッター、走査線の傾きや走査線の湾曲、走査線の副走査方向の変位、副走査ビーム間ピッチ等の印字位置精度は、レーザ光走査装置を組み立てる際に調整してきている。即ち、組立作業中に計測装置を用いて、所望の印字位置精度となるように光学部品の位置を合わせたり、光学部品を変形させたりして調整を行っていた。
【０００７】
もしくは、組立中に計測装置で印字位置精度のズレ量を検出した結果を画像形成装置のメモリーに記憶させ、実画像を印字する際にビームスポットの印字位置を電気的に補正する所謂電気補正を行うケースもあった。
【０００８】
近年、コストダウンの要求から、レーザ光走査装置では、光学樹脂材料で製造されたプラスチックレンズが多用されるようになってきている。また、レーザ光走査装置を収納するケーシングも樹脂材料で構成されることが殆どとなってきている。光学樹脂材料は、周知のように環境温度の影響や光源（レーザ）の波長変動の影響を受け、屈折率が変動し易い。屈折率が変動すると、レーザ光走査装置の印字性能が変動する。また、樹脂製のケーシングも変形し易く、光学部品の位置精度も変動し、レーザ光走査装置の印字性能が変動する。
【０００９】
この結果、例えばユーザが画像形成装置で連続プリントを行うと、機内昇温を起こし、レーザ光走査装置の印字性能が変動する。特に、近年の高速印字の要求から、光源も大出力でビーム数も多いマルチビームが使用されて、レーザ素子やレーザ発光制御基板の発熱、さらには偏向器の高速回転化による発熱もあって、レーザ光走査装置の印字性能の変動が顕著になってきている。
【００１０】
また、昇温による屈折率変動により、ビームスポットのピントずれも生じ易くなってきている。このように、印字中に印字性能（印字位置精度、ビームスポットのピント）が変動すると、連続プリントした画像が徐々に画質が低下することとなる。
【００１１】
特許文献１では、ユーザが画像形成装置を使用する際に生じてしまう印字性能の変動に対して、印字位置の変動を検知してフィードバック制御を行い画像品質の劣化を低減する光走査装置が提案されている。このとき、電気光学素子により、光源からの光束を、被走査面に入射する第１光束と印字位置を検出する位置検出素子に入射する第２光束とに振り分けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−５３４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、電気光学素子にコストがかかるという問題がある。文献中、電気光学素子はカリウムとタンタルとニオブと酸素を含む電気光学結晶、あるいはリチウムとニオブを含む電気光学結晶、あるいはリチウムとタンタルを含む電気光学結晶を提案している。いずれも、素子構成が複雑で製造に手間もかかるものである。更に、フィードバック制御を行うための電気制御系も必要となる。
【００１４】
また、特許文献１においては、第１光束と第２光束とは互いに偏光状態が異なるため、電気光学素子の後方に、複屈折の影響を受けるプラスチックレンズを配置することが困難となり、低コスト化を図ることができない。
【００１５】
本発明の目的は、簡素な構成でコストをかけずに、印字光束と印字位置検知光束の結像性能を劣化させることなく、印字中でも印字位置を同時に検知することを可能にした光走査装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係る光走査装置は、光源からの光束を主走査方向に偏向する偏向器と、前記光源からの光束を前記偏向器の偏向面に入射させる入射光学系と、前記偏向器により偏向された光束を被走査面に集光する結像光学系と、前記偏向器により偏向された光束による印字位置を検知する検知手段と、を有する光走査装置であって、前記入射光学系は、前記主走査方向に垂直な副走査断面内において前記光源からの光束を互いに同じ偏光状態の第１及び第２の光束に分割する分割素子と、前記第１及び第２の光束を前記偏向面における前記主走査方向に垂直な副走査方向の異なる位置に集光する集光素子と、を備え、前記第１及び第２の光束の両方は、前記結像光学系の一部を通過し、前記第１の光束は前記被走査面を走査し、前記第２の光束は前記検知手段の検知面を走査することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡素な構成でコストをかけずに、印字光束と印字位置検知光束の結像性能を劣化させることなく、印字中でも印字位置を同時に検知することを可能にした光走査装置および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】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る光走査装置の全体を説明する図である。
【図２】第１の実施形態における光束分割を説明する図である。
【図３】第１の実施形態における光束分割の変形例を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る光走査装置の全体を説明する図である。
【図５】第２の実施形態における光束分割を説明する図である。
【図６】第２の実施形態における光束分割の第１変形例を説明する図である。
【図７】第２の実施形態における光束分割の第２変形例を説明する図である。
【図８】第３の実施形態に係る光走査装置の全体を説明する図である。
【図９】第３の実施形態における光束分割を説明する図である。
【図１０】第４の実施形態に係る光走査装置の全体を説明する図である。
【図１１】第４の実施形態における主走査方向の光路展開図である。
【図１２】第４の実施形態における主走査方向における集光状態を示す図である。
【図１３】光束分割手段への入射光束を規制する絞りの種類を説明する図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１４は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置としてカラー画像形成装置の要部概略図である。このカラー画像形成装置は、光走査装置を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプである。
【００２２】
図１４において、１０６０はカラー画像形成装置、１０６１、１０６２、１０６３、１０６４は光走査装置である。また、１０７１、１０７２、１０７３、１０７４は各々像担持体としての感光ドラム、１０３１、１０３２、１０３３、１０３４は各々現像器、１０５１は搬送ベルトである。なお、このカラー画像形成装置は、現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを備えている。
【００２３】
図１４において、カラー画像形成装置１０６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１０５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。コードデータであるこれらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ１０５３によって、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像信号（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１０６１、１０６２、１０６３、１０６４に入力される。
【００２４】
そして、これらの光走査装置（詳細は後述）からは、各画像データに応じて変調された光ビーム１０４１、１０４２、１０４３、１０４４が射出される。そして、これらの光ビームによって、感光ドラム１０７１、１０７２、１０７３、１０７４の感光面が主走査方向に走査される。本実施形態におけるカラー画像形成装置は、光走査装置（１０６１、１０６２、１０６３、１０６４）を各々平行に４個並べ、各々がＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応している。
【００２５】
本実施形態におけるカラー画像形成装置は、上述の如く４つの光走査装置１０６１、１０６２、１０６３、１０６４により、各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の静電潜像を各々対応する感光ドラム面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【００２６】
外部機器１０５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置１０６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００２７】
（光走査装置）
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る光走査装置について説明する。図１で、被走査面８は光束の走査方向（主走査方向）をＹ軸とし、走査レンズ６の光軸をＸ軸、これらと直交する副走査方向をＺ軸として示している。
【００２８】
図１で、１は光源、２は集光レンズ、３は絞り、４はシリンダーレンズ、５は偏向器としてのポリゴンミラー、６１、６２はそれぞれ光学樹脂材料で製造された結像光学素子（プラスチックレンズ）である第１走査レンズ、第２走査レンズである。結像光学系６は、第１走査レンズ６１、第２走査レンズ６２、折り返しミラー７を備え、光源１からの光束を被走査面（感光体）８に集光させる。９は後述する光束分割手段としての光束分割素子である。
【００２９】
光源１は複数の発光点を有するレーザ光源で、単一のチップに複数の発光部を有するマルチビームレーザである。端面発光型のレーザであっても、垂直共振器方式のレーザ（ＶＣＳＥＬ：面発光レーザ）であっても良い。波長λ＝６５０ｎｍであるが、必ずしもこれに限られることなく、波長λ＝８５０ｎｍの赤外レーザやλ＝４３０ｎｍのブルーレーザであっても良い。面発光レーザを使用する場合は、後方出射光を生じないため、被走査面に向かう光束の一部を光路分離して光量検知センサに導き、光量をモニターし、光量を制御すると良い。
【００３０】
光源１から放射された発散光束は、集光レンズ２によって略平行光に変換される。集光レンズ２は、単玉のガラス球面レンズを示すが、これに限られるものではなく、貼り合わせレンズやガラスモールドレンズやプラモールドレンズであっても良い。
【００３１】
集光レンズ２を通過した略平行光は、絞り３により所望の光束幅に変換された後に、後述する光束分割素子９に導かれる。更に、後述する光束分割素子９を通過した光束は、シリンダーレンズ４により副走査方向に収束する光束に変換され、偏向器５の１つの偏向反射面５１近傍に集光する。
【００３２】
絞り３は、図１においては矩形の開口３１を有している。図１において、絞り３は集光レンズ２と後述する光束分割素子９との間に設けているが、必ずしもこれに限られるものではない。また、絞り３の開口形状は、矩形形状に限られるものではなく、楕円形状、長円形状などの開口や、図１３（Ａ）乃至（Ｃ）のように１枚の母材に複数の開口を副走査方向に並べて配置しても良い。なお、開口の大きさは同じである必要はない。このように、絞り３の形状は、使用される光源の波長や要求されるビームスポットの大きさや形状により決定すれば良い。
【００３３】
また、絞り３は、複数の部材に分けて設置しても良い。例えば、副走査方向に淵が伸びて主走査方向の光束を制限するスリット部材を、シリンダーレンズ４と偏向器５の間に設け、主走査方向に淵が伸びて副走査方向の光束を制限するスリット部材を図１の絞り３の位置に設けても良い。ここで、副走査方向の光束を制限するスリット部材を、結像光学素子である走査レンズと共役な位置（概ね光源１と集光素子２の間）に設けた方が、複数のビームの印字間隔の均一性が向上する。
【００３４】
また、主に主走査方向の光束を制限する絞りは、できるだけ偏向反射面５１に近づけた方が良い。これは、光源に使用するレーザの発光点数が多い場合は、主走査方向の光束を制限するスリット部材を偏向器近傍に設けたほうがジッターを低減することができるからである。仮に、主に主走査方向の光束を制限する絞りが、偏向反射面から遠ざかると、偏向反射面５１上で各発光点からの光束が大きく分離してしまい、被走査面８がデフォーカスした際に各ビーム間の印字位置が相対的にズレてジッターとなる。これらの点を考慮した上で、複数の部材に分割した絞りを採用すれば良い。
【００３５】
ここで、集光レンズ２、絞り３、シリンダーレンズ４は、後述する光束分割素子９と共に、偏向器前光学系もしくは入射光学系を構成する。なお、集光レンズ２とシリンダーレンズ４を、モールド成形によって一体的に構成したアナモフィックレンズを使用しても良い。その際の光束分割素子９と絞り３は、アナモフィックレンズの前側か後側のいずれかに設定すれば良い。
【００３６】
（光束分割手段）
光源と偏向器の間の光路中に設けられる光束分割素子９は、クサビ状で同じ頂角のプリズム９１と９２によって構成される。プリズム９１と９２は副走査方向の上下に配置され、プリズム９１には副走査方向（ｚ方向）で上側の光束が入射する一方、プリズム９２には副走査方向（ｚ方向）で下側の光束が入射する
これにより、図２に示すように、副走査断面内で光束分割素子９に入射した光束は、同じ偏光状態の第１光束（印字用の光束）と第２光束（印字検知用の光束）に分割されて出射し、シリンダーレンズ４へ向かう。シリンダーレンズ４は、複屈折の影響を受けるプラスチック製の集光素子としてのプラスチックレンズであるが、本実施形態では同じ偏光状態の第１光束と第２光束が分割されているため、シリンダーレンズ４において複屈折の影響を受けない。ここで、同じ偏光状態とは、入射光が直線偏光の場合には同じ振動方向、入射光が円偏光の場合には同じ回転方向を意味する。
【００３７】
分割された第１光束と第２光束は、副走査断面内で光軸Ｘに対し、互いに大きさが同じで符号がちがう偏角を有する。よって、第１光束と第２光束は異なる進行方向に向かう。光束分割素子９の入射光束の進行方向は、光軸Ｘに一致していたので、射出した光束は、第１光束も第２光束も入射光束とは進行方向が異なっている。
【００３８】
光束分割素子９から射出した第１光束と第２光束は、シリンダーレンズ４によって副走査方向に集光作用をうけ、主走査方向に長い線像として偏向器５の１つの偏向反射面５１近傍の副走査方向の異なる位置に集光する。集光位置が異なる理由は、光束分割素子９によって分離された第１光束と第２光束が副走査断面内で互いに偏角を有しているからである。
【００３９】
ここで、図３に示すように、光束分割素子９と絞り３を一体的に構成した光束分割素子９３を使用しても良い。図３において、光束分割素子９３以外は、図２と同じ構成である。光束分割素子９と絞り３を一体化することで、コストダウンをすることができる。
【００４０】
（偏向器）
複数の偏向反射面で構成された偏向器５は、不図示の駆動系により回転軸５０により回転駆動される。入射光学系によって偏向器５の偏向反射面５１に導かれた第１光束と第２光束は、副走査断面内で偏向反射面５１の垂線に対して偏角を有して入射している。偏向反射面の垂線に対して偏角を有して入射していることから、いわゆる斜入射構成となっている。
【００４１】
そして、前述した絞り３、光束分割素子９を介して分割された第１光束（印字用光束）と第２光束（印字検知用光束）が、回転駆動する任意の偏向反射面５１の副走査方向の異なる位置に集光され、偏向反射面５１で偏向される。
【００４２】
（結像光学系）
次に、結像光学系６の作用について述べる。結像光学系６（Ｆθレンズ、走査レンズ系）は、結像光学素子がプラスチック製の第１走査レンズ６１とプラスチック製の第２走査レンズ６２の２枚の構成である。
【００４３】
偏向器５で反射偏向された第１光束は、結像光学系６によって被走査面８上に結像し、ビームスポットを形成すると共に被走査面８上を走査する。また、偏向器５で反射偏向された第２光束は、結像光学系６によって走査され、折り返しミラー７で折り返された後に、印字位置検知手段１０としてのポジションセンサ１０Ｒ、１０Ｃ、１０Ｌの検知面上に結像する。そして、ビームスポットを形成すると共に、ポジションセンサ１０Ｒ、１０Ｃ、１０Ｌの検知面上を走査する。
【００４４】
プラスチック製の結像光学素子である第１、第２走査レンズ６１、６２は、金型に樹脂を充填させ冷却後に型から取り出す既知の成形技術にて製造される。これにより、ガラスレンズを使用した従来の走査レンズより安価に製造できる。
【００４５】
ここで、結像光学系６は、既知のパワー（屈折力）配置により設計される。例えば、第１走査レンズ６１は、主に主走査方向にパワーを有する非球面レンズとして構成される。レンズ面形状は、既知の関数で表現された非球面形状である。第１走査レンズ６１は、副走査断面内のパワーより主走査断面内のパワーの方が大きく、かつ、主走査断面が非円弧で偏向器５側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである。主走査断面内の形状は、光軸に対して対称である。そして、副走査方向に対しては入射面と出射面が同じ曲率の略ノンパワーであっても良く、仕様に応じてパワーを持たせても良い。
【００４６】
一方の第２走査レンズ６２は、主に副走査方向にパワーを持つアナモフィックレンズである。第２走査レンズ６２は、副走査方向に第１レンズ部６３と第２レンズ部６４を有する多段ト−リックレンズとして一体的に形成している。
【００４７】
一体化された第１レンズ部６３と第２レンズ部６４は、それぞれレンズ面形状が既知の関数で表現された非球面形状であり、上下対称なレンズ形状をしている。前述したように、偏向反射面５１に入射する第１光束と第２光束が斜入射構成のため、収差補正を第１レンズ部６３と第２レンズ部６４で上下対称に構成する。
【００４８】
第２走査レンズ６２は、主走査断面内のパワーより副走査断面内のパワーの方が大きく、かつ、主走査断面の入射面が円弧であり、他の面が非円弧の形状をしている。主走査断面内の形状は光軸に対して対称であり、軸上近傍の主走査方向は略ノンパワーである。副走査断面の形状は、入射面の曲率が極めて緩い略平面、出射面が軸上から軸外にかけて曲率が徐々に変化する凸形状であり、光軸に対して対称形状をしている。そして、入射した光束に対し、主に副走査方向の結像及び主走査方向の若干の歪曲収差の補正を担っている。
【００４９】
また、上述の斜入射系により生じる収差を補正するために、光学面が副走査断面内でシフトあるいはチルト、あるいは非円弧面形状を採用しても良い。結像光学系６による副走査方向の結像関係は、偏向反射面５１と被走査面８、偏向反射面５１と印字位置検知手段１０が略共役関係となる所謂倒れ補正系となっている。
【００５０】
なお、結像光学系６は必ずしも上記のような構成をとる必要はなく、また関数表現式も既知の表現式であっても良い。また、より結像性能を向上させるために、光軸に対して非対称形状にしても良い。
【００５１】
なお、図１の構成には同期検知手段を示さないが、被走査面８上で有効画像域以外の像高の光束に対し、同期検知光学系により同期検知受光センサに同期検知光を導き、印字書き出しのタイミングを制御している。同期検知光学系は、既知の構成により達成できるし、後述のように印字位置検知手段１０を同期検知手段として兼用することもできる。
【００５２】
以上の構成により、光束分割素子９で光路分離された第１光束は偏向器５に導かれる。さらに偏向器５で偏向された第１光束は、第１走査レンズ６１と第２走査レンズ６２の第１レンズ部６３により被走査面８上に結像し、ビームスポットを形成すると共に被走査面（感光ドラム）８上を走査する印字光束の走査線１１となる。
【００５３】
また、光束分割素子９で光路分離された第２光束は、偏向器５に導かれる。さらに偏向器５で偏向された第２光束は、第１の走査レンズ６１と第２走査レンズ６２の第２レンズ部６４により印字位置検知手段１０上に結像し、ビームスポットを形成すると共に印字位置検知手段１０上を走査する検知光束の走査線１２となる。
【００５４】
第１光束と第２光束は、同一の第１走査レンズ６１と、第１レンズ部と第２レンズ部が一体化した第２走査レンズ６２を通過するため、画像形成装置内で光走査装置が昇温した際には、同様の光学性能の変化が生じる。つまり、昇温により第１走査レンズ６１と第２走査レンズ６２の屈折率が変化すると、たとえば主走査方向の印字位置性能（全体倍率、片倍率、部分倍率）が第１光束と第２光束で同じように変化する。
【００５５】
そこで、第２光束による検知光束の印字位置変化を検知すれば、第１光束による印字光束の印字位置変化量を予測できる。検知光束の印字位置変化の検知結果により、印字光束の印字位置を既知の方法（電気的な発光タイミングをずらす、光学素子をアクチュエータで微調整するなど）で補正し、所望の印字位置で印字できるようにすれば良い。
【００５６】
（印字位置検知手段）
次に、印字位置検知手段１０について述べる。ポジションセンサ１０Ｒ，１０Ｃ，１０Ｌは、検知したい印字位置項目により既知の受光部を設ける。受光部は、複数種類を併設して良い。
【００５７】
主走査方向の印字位置を検知する場合は、走査する検知光束の主走査方向と直交する方向に淵を有するスリットと、スリットの後方に受光部を配置した受光センサを用いる。または、走査する検知光束の主走査方向と直交する方向に受光部の直線端部を配置した受光センサを用いる。または、走査する検知光束の主走査方向と直交する方向に配列したラインＣＣＤセンサを用いる。このような既知の受光センサを、ポジションセンサ１０Ｒ、１０Ｃ、１０Ｌとして配置すれば良い。
【００５８】
全体倍率（走査倍率）は、ビームスポットがポジションセンサ１０Ｒ、１０Ｌの間を通過する時間を計測することで算出できる。所望の通過時間に対して増減が生じた場合は、その比率分だけ印字タイミングをずらす既知の補正方法にて、全体倍率補正を行う。片倍率は、ビームスポットがポジションセンサ１０Ｒ〜１０Ｃ、１０Ｃ〜１０Ｌのそれぞれの間を通過する時間を計測し、差分を算出することで算出できる。所望の通過時間差分に対して増減が生じた場合は、その比率分だけ印字タイミングをずらす既知の補正方法にて片倍率補正を行う。
【００５９】
部分倍率は、ポジションセンサの数を増やして検知する。例えば、ポジションセンサ１０Ｒと１０Ｌの間に等間隔に複数のポジションセンサを配置し、各センサ間の通過時間の差分として算出できる。所望の通過時間に対して異なる場合は、その比率分だけ印字タイミングをずらす既知の補正方法にて部分倍率補正を行う。
【００６０】
副走査方向の印字位置を検知する場合は、走査する検知光束の主走査方向に対して±４５度方向に淵を有する２つスリット（Ｖ字スリットという）の後方に受光部を配置した受光センサを用いる。または、走査する検知光束の主走査方向に対して±４５度方向に受光部の直線端部を配置した受光センサ（△形状の受光部を持つ）を用いる。このように既知のセンサをポジションセンサ１０Ｒ、１０Ｃ、１０Ｌとして配置すれば良い。
【００６１】
±４５度方向に淵を有する受光センサでは、センサ上をビームスポットが通過する時間が、走査線の副走査方向への移動と共に変化する。この時間変化から走査線の副走査方向の変位を算出する。
【００６２】
走査線傾きは、ポジションセンサ１０Ｒと１０Ｌそれぞれでの副走査方向の変位量の差分として算出できる。走査線傾きに対して増減が生じた場合は、その分の印字位置を副走査方向に変位させる既知の補正方法にて走査線の傾き補正を行う。
【００６３】
走査線湾曲は、ポジションセンサ１０Ｃでの副走査方向の変位に対する、１０Ｒと１０Ｌそれぞれでの副走査方向の変位量の平均として算出できる。走査線湾曲に対して増減が生じた場合は、その分の印字位置を副走査方向に変位させる既知の補正方法にて走査線の傾き補正を行う。走査線の副走査方向の変位についても同様である。更に、ポジションセンサの数を増やせば、走査線の複雑な形状（うねり）も検知できる。
【００６４】
主走査方向の印字位置を検知する、あるいは副走査方向の印字位置を検知することは、単一のビームに対して実施しても良いし、マルチビーム（複数のビームスポット）の全て、もしくは一部に対して検知しても良い。その際、マルチビームそれぞれについて変化量が異なる場合は、基準となるビームに対する相対的な位置ずれとしてビーム毎の補正量を決めても良い。または、全てのビームの変化量の平均を代表的な位置ズレとして補正量を決めても良い。
【００６５】
マルチビーム同士のうちの２つのビームに注目して、一つポジションセンサを横切る２つのビーム間の時間の変化により、結像光学系６のピント変動量を算定することも可能である。つまり、２つのビームの通過時間の変化は、結像光学系６の屈折率変化に依存し、結像光学系６のピント変化も結像光学系６の屈折率変化に依存することから、屈折率変化を媒体としてピントと２つのビームの通過時間に関連性を見いだせるのである。変動したピントを補正するために、集光レンズ２やシリンダーレンズ４を光軸方向に微調整する調整機構を設けても良い。
【００６６】
主走査方向の印字位置検知、副走査方向の印字位置検知、マルチビーム間の相対的な位置検知など複数の印字位置検知を行うために、ポジションセンサ１０は一つの基板上に複数の受光部を設けても良いし、受光部ごとに異なる基板を設けても良い。
【００６７】
図１の構成には同期検知手段を示さないが、印字位置検知手段１０Ｒや１０Ｌの検知結果に基づいて書き出しタイミングを決める同期検知手段としても良い。その際は、被走査面８の印字開始位置より若干上流側の像高相当の第２光束を受光できる位置に、印字位置検知手段を設ければ良い。このように第２光束により同期検知を行えば、印字位置検知を併用しつつ、従来のような同期検知光学系（同期検知結像素子やミラー）を必要とせず、コスト的に有利になる。
【００６８】
なお、本構成では、検知光束を折り返しミラー７で折り返して印字光束と分離しているが、必ずしもこのような構成である必要はない。例えば、印字光束を折り返しミラー７で折り返して検知光束と分離しても良い。また、反射方向は９０方向に限らず、反射方向を任意に設定しても良い。
【００６９】
（本実施形態の変形例）
図３では、光束分割素子９と絞り３を一体的に構成した光束分割素子９３を使用している。図３において、光束分割素子９３以外は、図２と同じ構成である。光束分割素子９と絞り３を一体化することで、低コスト化をすることができる。
【００７０】
《第２の実施形態》
以下、図４乃至図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る光走査装置について説明する。本実施形態では、図４、図５に示すように第１の実施形態におけるプリズム９１を用いず、第１光束（印字光束）の光路を光軸Ｘと平行となるようにした光学系を配置した点が、第１の実施形態と異なる。図中の符号は第１の実施形態と同じである。
【００７１】
光源１から放射された発散光束は、集光レンズ２によって略平行光に変換される。略平行光は、絞り３により所望の光束幅に変換された後に、光束分割素子９に導かれる。さらに光束分割素子９を通過した光束は、シリンダーレンズ３により副走査方向に収束する光束に変換され、偏向器５の１つの偏向反射面５１近傍に線像として集光する。
【００７２】
絞り３は、図４においては矩形の開口３１を有している。第１の実施形態と同様に、絞りは複数の部材に分けて設置しても良い。また、絞り３の開口形状は矩形形状に限られるものではなく、楕円形状、長円形状などの開口や、図１３（Ａ）乃至（Ｃ）のように１枚の板金に複数の開口を副走査方向に並べて配置しても良い。
【００７３】
光束分割素子９は、クサビ状のプリズム９２によって構成される。このため、図２に示すように、副走査断面内で光束分割素子９から射出した光束は、プリズム９２を通過しないでまっすぐ進む第１光束と、プリズム９２を通過する第２光束に分離される。第２光束は、副走査断面内で光軸Ｘに対し偏角を有するようになる。よって、第１光束と第２光束は、異なる進行方向に向かう。光束分割素子９の入射光束の進行方向は光軸Ｘに一致しているので、光束分割素子９２を射出した第２光束は入射光束と進行方向が異なっている。
【００７４】
光束分割素子９から射出した第１光束と第２光束は、シリンダーレンズ４によって副走査方向に集光作用を受け、主走査方向に長い線像として偏向器５の１つの偏向反射面５１近傍の副走査方向の異なる位置に異なる入射角度で集光する。第１光束は偏向反射面５１上の光軸Ｘ近傍に集光され、いわゆる偏向面内入射構成である。光束分割素子９としてのプリズム９２によって分離された第２光束は、副走査断面内で偏向反射面５１上の光軸Ｘから離れた位置に集光され、いわゆる斜入射構成である。
【００７５】
複数の偏向反射面で構成された偏向器５は、不図示の駆動系により回転軸５０により回転駆動される。そして、回転駆動する任意の偏向反射面５１で光束を偏向し、結像光学系６（Ｆθレンズ、走査レンズ系）に導いている。結像光学系６に導かれた偏向光束は、結像光学系６の集光作用により被走査面８上に集光し走査される。
【００７６】
次に、結像光学系６の作用について述べる。結像光学系（Ｆθレンズ、走査レンズ系）は、プラスチック製の第１走査レンズ６１とプラスチック製の第２結像レンズ６２の２枚構成である。偏向器５で反射偏向された第１光束は、結像光学系６によって被走査面８上に結像し、ビームスポットを形成すると共に被走査面８上を走査する。
【００７７】
偏向器５で反射偏向された第２光束は、結像光学系６によって走査され、折り返しミラー７で折り返された後に、印字位置検知手段１０としてのポジションセンサ１０Ｒ，１０Ｃ，１０Ｌ上を結像する。そして、ビームスポットを形成すると共にポジションセンサ１０Ｒ，１０Ｃ，１０Ｌ上を走査する。
【００７８】
結像光学系６は、既知のパワー配置により設計される。第１の実施形態と異なる点は、第１光束が偏向面内入射構成であり、第２光束が斜入射構成であることである。第２走査レンズ６２は主に副走査方向にパワーを持つアナモフィックレンズである。第２走査レンズ６２は副走査方向に第１レンズ部６３と第２レンズ部６４を有する多段ト−リックレンズを一体的に形成している。一体化された第１レンズ部６３と第２レンズ部６４はそれぞれ、レンズ面形状は既知の関数で表現された非球面形状である。しかし、第１実施形態と異なるのは、上下対称ではないことである。
【００７９】
上述したように、偏向反射面５１に入射する第１光束は偏向面内入射構成であり、第２光束が斜入射構成のためとなるため、結像光学系６で発生する収差量が異なる。このため、第１レンズ部６３と第２レンズ部６４では上下対称とならない。多段トーリックレンズである第２走査レンズ６２は、第１レンズ部６３と第２レンズ部６４が同一形状ではなく、主走査方向と副走査方向の少なくとも一方の面形状が異なる形状にして、それぞれの収差補正を行い所望の光学性能を得ている。
【００８０】
以上の構成により、光束分割素子９で光路分離された第１光束は、偏向器５に導かれる。更に偏向器５で偏向された第１光束は、第１走査レンズ６１、および第２走査レンズ６２としての第１レンズ部６３により被走査面８上に結像し、ビームスポットを形成すると共に、被走査面（感光ドラム）８上を走査する印字光束の走査線１１となる。
【００８１】
また、光束分割素子９で光路分離された第２光束は、偏向器５に導かれる。更に偏向器５で偏向された第１光束は、第１走査レンズ６１、および第２走査レンズ６２としての第２レンズ部６４により印字位置検知手段１０上に結像し、ビームスポットを形成すると共に印字位置検知手段１０上を走査する検知光束の走査線１２となる。
【００８２】
第１光束と第２光束は、同一の第１走査レンズ６１および一体化された第２走査レンズ６２を通過するため、画像形成装置内で光走査装置が昇温した際には同様の光学性能の変化が生じる。つまり、昇温により第１走査レンズ６１と第２走査レンズ６２の屈折率が変化した際には、たとえば主走査方向の印字位置性能（全体倍率、片倍率、部分倍率）が第１光束と第２光束で同じように変化する。
【００８３】
そこで、第２光束による検知光束の印字位置変化を検知すれば、第１光束による印字光束の印字位置変化量を予測できる。検知光束の印字位置変化の検知結果により、印字光束の印字位置を既知の方法（電気的な発光タイミングをずらす、光学素子をアクチュエータで微調整するなど）で変化させ、所望の印字位置で印字できるようにすれば良い。
【００８４】
印字位置検知手段１０については、第１の実施形態と同様である。ポジションセンサ１０Ｒ，１０Ｃ，１０Ｌは、検知する印字位置項目により既知の受光部を設ける。受光部は複数種類を併設しても良い。
【００８５】
第１の実施形態と同様に、図４の構成には同期検知手段を示さないが、印字位置検知手段１０Ｒや１０Ｌの検知結果に基づいて書き出しタイミングを決める同期検知としても良い。その際は、被走査面８の印字開始位置より若干上流側の像高相当の第２光束を受光できる位置に、印字位置検知手段を設ければ良い。このように第２光束により同期検知を行えば、印字位置検知を併用しつつ、従来のような同期検知光学系（同期検知結像素子やミラー）を必要とせず、コスト的に有利になる。
【００８６】
（本実施形態の第１変形例）
図６では、光束分割素子９と絞り３を一体的に構成した光束分割素子９５を使用している。絞り３の開口に、プリズム９４と平行平板９５を嵌め込んでいる。プリズム９４と平行平板９５は、モールド製法で一体的に成型しても良い。
【００８７】
（本実施形態の第２変形例）
図７では、光束分割素子として回折面を備えた回折素子９６を絞り３と一体化している。回折素子９６を絞り３は別々に設けても良い。回折素子は既知のもので良く、次数の異なるＮ次回折光とＭ次回折光の２種類の回折光束を、第１光束と第２光束として使用することになる。例えば、０次回折光を第１光束として印字光束に使用し、１次回折光を第２光束として印字検知光束に使用すれば良い。その際、０次回折光は偏向反射面５１に対して偏向面内入射し、１次回折光は偏向反射面５１に対して斜入射する。
【００８８】
よって、それぞれの光束に対して収差補正された第２走査レンズ（多段トーリック）の光学面を用意すればよいことは図４の実施形態と同じである。
【００８９】
《第３の実施形態》
以下、図８、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る光走査装置について説明する。本実施形態が、第２の実施形態と異なる点は、第２走査レンズ６２が第２レンズ部６６を持つこと（印字用の第１光束が通過する第２走査レンズを印字検知用の第２光束が通過しない）である。第１、第２の実施形態では、第１光束と第２光束の両方が、第１走査レンズ、第２走査レンズの両方を通過するように構成したが、本実施形態では、第１光束と第２光束の両方が第１走査レンズを通過するように構成している。
【００９０】
また、本実施形態が、第２の実施形態と異なる点は、折り返しシミラー７を省略したこと、第２走査レンズ６２から印字位置検知手段１０までの距離を短くしたことである。光源１から第１の走査レンズ６１までは、第２の実施形態と同様の構成となっている。
【００９１】
第２走査レンズ６２の第２レンズ部６３は、第２の実施形態の第２レンズ部６３に比べ、部分的に光学面の曲率を強く設定した部分レンズ部６６Ｌと６６Ｃと６６Ｒが設けられる。印字位置検知手段１０に向かう第２光束が通過する部分レンズ部６６Ｌと６６Ｃと６６Ｒの光学面は、主走査方向に分割されている。この結果、印字位置検知手段１０のポジションセンサ１０Ｌ，１０Ｃ、１０Ｒに向かう第２光束は、集光位置が走査レンズ６２に近づく。そして、部分レンズ部６６Ｌと６６Ｃと６６Ｒを通過した光束が集光する位置に、ポジションセンサ１０Ｌ，１０Ｃ、１０Ｒを設けている。
【００９２】
図８に示すように、印字位置検知手段に向かう像高で、第１レンズ部の光学面と第２レンズ部の光学面は形状を変えており、少なくとも主走査方向のパワーは異なる。さらに、ポジションセンサ上の副走査方向を集光させるために、第２レンズ部の光学面の形状を変えて、副走査方向のパワーが第１レンズ部と第２レンズ部で異なるように設定しても良い。本構成では、部分レンズ部とポジションセンサは３つの像高に対応させたが、これに限ることなく、部分レンズ部とポジションセンサの数を増減させて検知しても良い。
【００９３】
本実施形態の利点は、折り返しミラーを無くし、構成を簡素化した点である。その他の構成や、印字位置検知方法などは第１、第２の実施形態と同様である。
【００９４】
《第４の実施形態》
以下、図１０乃至図１２を参照して、本発明の第４の実施形態に係る光走査装置について説明する。本実施形態における図中の番号は、第２の実施形態と同じであり、異なるのは第２の走査レンズ６２が第２レンズ部６７を持つ（印字用の第１光束が通過する第２走査レンズを印字検知用の第２光束が通過しない）ことである。第１、第２の実施形態では、第１光束と第２光束の両方が、第１走査レンズ、第２走査レンズの両方を通過するように構成したが、本実施形態では、第１光束と第２光束の両方が第１走査レンズを通過するように構成している。
【００９５】
また、本実施形態が第２の実施形態と異なる点は、印字位置検知手段１０をポジションセンサ１０Ｃにしたことである。光源１から第１の走査レンズ６１までは、第２の実施形態と同様の構成となっている。
【００９６】
第２走査レンズ６２の第２レンズ部６７は、第２の実施形態の第２レンズ部６３に比べ、部分的に光学面の曲率を強く設定した部分レンズ部６６Ｌと６６Ｃと６６Ｒが設けられている。印字位置検知手段１０に向かう第２光束が通過する部分レンズ部６６Ｌと６６Ｃと６６Ｒの光学面は、主走査方向に分割されている。部分レンズ部６６Ｌと６６Ｃと６６Ｒは、それぞれに応じて主走査方向の光束を折り曲げるようなプリズム効果を持たせ、中央のポジションセンサ１０Ｃに検知光束が向かうように構成してある。
【００９７】
この時の光路を図１１と図１２の主走査方向の光路展開の光路展開図に示す。図１１は、印字光束を示し被走査面上を印字光束が走査している。これに対し、図１２では、部分レンズ部６６Ｌと６６Ｒで主走査方向に光束が折り曲げられ、中央のポジションセンサ１０Ｃに向かっている。偏向器５が回転してビームを走査すると、第２の走査レンズ６２を通過後の第２光束が、順次ポジションセンサ１０Ｃに向かうことになる。その結果、１個設けられるポジションセンサ１０Ｃ（単一の印字位置検知手段）で複数の像高の印字位置の変動を順次検知できる。ポジションセンサの使用個数を削減することで、低コスト化が図れる。
【００９８】
この構成では、第２レンズ部６７でプリズム効果により光束を折り曲げているため、例えば昇温によってレンズの屈折率が変動すると、検知光束の全体倍率の変化が、第１レンズ部を通過する印字光束より大きく検知されることがある。その際は、適時補正倍率を掛けて、全体倍率の印字変化量を算出すれば良い。
【００９９】
本構成では、部分レンズ部とポジションセンサは３つの像高に対応させ、３つの部分レンズ部と一つのポジションセンサを設けたが、これに限られることはない。例えば、部分レンズ部を７像高に設け、７像高の３つのグループに分け、３か所のポジションセンサに導くような構成としても良い。また、同期検知用のセンサと共用する構成であっても良い。本実施形態の利点は、ポジションセンサを複数の像高で共有し、構成を簡素化した点である。その他の構成や、印字位置検知方法などは第１、第２の実施形態と同様である。
【０１００】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０１０１】
（変形例１）
上述した実施形態では、結像光学素子として透過型の走査レンズを用いたが、反射型の走査レンズを用いることもできる。
【０１０２】
（変形例２）
上述した実施形態では、光源１は複数の発光点を有するとしたが、１つの発光点を有する場合でも良く、本発明は光源１が１以上の発光点を有する場合に適用できる。
【符号の説明】
【０１０３】
２・・集光レンズ、３・・絞り、４・・シリンダーレンズ、５・・偏向器、６・・結像光学系、９・・光束分割素子、１０・・印字位置検知手段、６１・・第１走査レンズ、６２・・第２走査レンズ
【図１】
2015200783.tif 000003
【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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