(57)【要約】【課題】部品個々のばらつきなどによる走査等速性誤差の変化を小さくした光走査装置およびそれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】光源から出射された光束を偏向走査するための光偏向素子と、偏向走査された光束を被走査媒体上において略等速性をもって走査結像させる走査光学素子とから構成される光走査装置において、前記光源、前記光偏向素子、及び前記走査光学素子を光学箱に搭載し、該光学箱は前記被走査媒体に対する相対的位置関係を可変にした。【選択図】      図１
2004219867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光束を偏向走査するための光偏向素子と、偏向走査された光束を被走査媒体上において略等速性をもって走査結像させる走査光学素子とから構成される光走査装置において、前記光源、前記光偏向素子、及び前記走査光学素子を光学箱に搭載し、該光学箱は前記被走査媒体に対する相対的位置関係を可変にしたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光学箱と前記被走査媒体は、光束が偏向走査される平面内において相対的位置関係を可変にし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】
前記光学箱は、等速性が変化すべく相対的位置関係を可変にした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】
請求項１、２、及び３の何れかに記載の光走査装置を具備した画像形成装置。
【請求項５】
請求項項１、２、及び３の何れかに記載の光走査装置を複数個具備した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
従来からの光走査装置は、光偏向素子として光偏光素子、走査光学素子としてＦθレンズあるいはＦθミラーが広く利用されている。そして等速で回転する光偏光素子に対し、被走査媒体上の光束の走査等速性を持たせるため、ＦθレンズあるいはＦθミラーの形状等の最適化設計を行い、走査等速性誤差（走査速度の理想値に対する誤差の割合を走査等速性誤差と称する）が最小限になるようにしている（例えば、特許文献１参照）。また画素クロックの時間幅を走査角度毎に予め設定された値に変化させて、更に走査等速性誤差を低減させる方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開２００１−０５６４４５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１４８５４０号公報
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、部品個々のばらつきなどのため、実際の走査等速性誤差は最小限になるよう設計された値（設計値と称す）に対して変化している場合がある。この変化量の典型例としては、走査速度が走査範囲内において単調増加しており、走査速度は開始側が設計値より遅く、走査終了側が設計値より速くなっている場合がある。またはその逆の場合もあり得る。
【０００３】
本発明の目的は、部品個々のばらつきなどによる走査等速性誤差の変化を小さくした光走査装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、光源から出射された光束を偏向走査するための光偏向素子と、偏向走査された光束を被走査媒体上において略等速性をもって走査結像させる走査光学素子とから構成される光走査装置において、前記光源、前記光偏向素子、及び前記走査光学素子を光学箱に搭載し、該光学箱は前記被走査媒体に対する相対的位置関係を可変にすることによって達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。１は光源、２は光束、３は光偏向素子、４は走査光学素子、５は被走査媒体、１０は光学箱である。光偏向素子３は回転多面鏡光、走査光学素子４は３枚のレンズ、被走査媒体５は感光ドラムで構成されている。
【０００６】
諸元を表１に示す。表中の（１）は光偏光素子３の反射面、（２）乃至（７）は走査光学素子４を構成する３枚のレンズの面、（８）は光学箱１０の回転中心、（９）は被走査媒体５の面である。また、光偏光素子３に関する仕様を表２に示す。
【０００７】
【表１】
2004219867.tif 000003
【０００８】
【表２】
2004219867.tif 000004
【０００９】
部品個々のばらつき等が無い場合の走査等速性誤差は図８の８１で表される。ここで走査光学素子を構成するレンズ面（７）が形状誤差を有しているとする。具体的には図７に示すように、面法線の走査平面内における方向余弦が誤差を有しており、走査開始側（Ｘ−）および走査終了側（Ｘ＋）が走査中央（Ｘ＝０）より誤差量が大きくなっている。この場合の走査等速性誤差は図８の８２のようになる。またこの形状誤差による変化量は図８の８４のようになり、走査角度に対して単調増加している。ここで、光学箱を−０．２８ｄｅｇ回転させた場合が図８の８３であり、これは８１とほぼ一致しており、レンズ面（７）の形状誤差に伴う走査等速性誤差の増加を補正することができる。
【００１０】
走査媒体上の光束位置（Ｘ座標）の誤差で表すと、図９のようになる。９１が部品個々のばらつき等が無い場合、９２がレンズ面（７）が形状誤差を有している場合、９３が光学箱を−０．２８ｄｅｇ回転させた場合である。光束位置で比較を行っても誤差が補正される様子がわかる。
【００１１】
次に本発明の作用を図２乃至４を用いて説明する。
【００１２】
一般に、光学箱１０に搭載されているＦθレンズの光軸６は、被走査媒体５の面法線と０に近い角度をなしている。すなわち光束が偏向走査される平面（主走査平面と称する）内においてＦθレンズの光軸６と被走査媒体５は直交している。主走査平面に垂直な平面内においては意図的に角度を持たせる場合があるが、これは被走査媒体での光束の反射によるゴーストを防ぐ等の目的であり、走査等速性とは直接関連しない。Ｆθレンズ４と被走査媒体５の間に反射ミラーを配置する場合もあり、その場合は光軸の延長をミラーで折り返して考えれば同様である。図２には各部品の誤差が十分小さい場合を示している。この時の走査等速性誤差は設計値となる。
【００１３】
図３には部品誤差がある場合を示している。例えばＦθレンズ４の面が主走査平面において破線７のように形状誤差を有していると、走査等速性誤差が変化する。図３の場合は、走査開始側（図においてＦθレンズの光軸６より下部）で走査速度が減少しており、走査終了側で走査速度が増大している。
【００１４】
図４には光学箱１０が該被走査媒体５に対して相対的位置関係が可変な場合を示している。この場合にはＦθレンズの光軸６と被走査媒体５の面法線との主走査平面内におけるなす角度を変化させて、走査開始側の走査速度を増加、走査終了側の走査速度を減少させている。これにより部品誤差による走査等速性誤差を設計値に近付けることができる。
【００１５】
この走査等速性の変化について、図５および図６を用いて更に説明する。Ｆθレンズなど走査光学素子の光軸に沿って進む光線をここで走査中央光線と称する。図において１１は走査開始側光線、１２は走査中央光線、１３は走査終了側光線である。簡単のため走査中央光線１２の走査光学素子４の出射位置近傍に光学箱回転中心（Ａ点）を設け、また光学箱回転中心を通り被走査媒体５に平行な面をＴ面とする。Ｔ面と被走査媒体の距離をＬ、主走査平面と被走査媒体の交線方向の座標をＸ座標とし、夫々以下のように置く。なお、各図において角度は反時計向きを正、位置は上向きを正とする。
走査開始側光線の被走査媒体上Ｘ座標：Ｘｓ
走査中央光線の被走査媒体上Ｘ座標：Ｘｃ
走査終了側光線の被走査媒体上Ｘ座標：Ｘｅ
走査開始側光線のＴ面上Ｘ座標：Ｘｐｓ
走査中央光線のＴ面上Ｘ座標：Ｘｐｃ
走査終了側光線のＴ面上Ｘ座標：Ｘｐｅ
また、各光線１１乃至１３の走査光学素子４と被走査媒体５間における走査光学素子の光軸６とのなす角度を夫々以下のように置く。
走査開始側光線の光軸とのなす角度：ψｓ
走査中央光線の光軸とのなす角度：ψｃ
走査終了側光線の光軸とのなす角度：ψｅ
上記各変数を以下のように置く。
Ｘｐｓ＝−Ｗ
Ｘｐｃ＝０
Ｘｐｅ＝Ｗ
ψｓ＝−ａ
ψｃ＝−δ
ψｅ＝ａ
ここで以下の関係がある。
Ｌ、Ｗ、δ＞０
π／４＞ａ＞０
ａ＞δ
被走査媒体上の各光線の座標は以下のように表される。
Ｘｓ＝−Ｗ−Ｌｔａｎａ
Ｘｃ＝−Ｌｔａｎδ
Ｘｅ＝Ｗ＋Ｌｔａｎａ
ここで光学箱が小さい角度±ｂ（ｂ＞０）で回転したとする。＋ｂ回転時と−ｂ回転時の被走査媒体上Ｘ座標の差を夫々ΔＸｓ、ΔＸｃ、Δｘｅとする。
ΔＸｅ＝Ｗ＋（Ｌ＋Ｗｓｉｎｂ）ｔａｎ（ａ＋ｂ）−（Ｗ＋（Ｌ−Ｗｓｉｎｂ）ｔａｎ（ａ−ｂ））＝（Ｌ＋Ｗｓｉｎｂ）ｔａｎ（ａ＋ｂ）−（Ｌ−Ｗｓｉｎｂ）ｔａｎ（ａ−ｂ）＝（Ｌ＋Ｗｓｉｎｂ）（ｔａｎａ＋ｔａｎｂ）／（１−ｔａｎａ・ｔａｎｂ）−（Ｌ−Ｗｓｉｎｂ）（ｔａｎａ−ｔａｎｂ）／（１＋ｔａｎａ・ｔａｎｂ））＝２（Ｌｔａｎｂ（１＋ｔａｎ２ａ）＋Ｗｓｉｎｂ・ｔａｎａ（１＋ｔａｎ２ｂ））／（１−ｔａｎ２ａ・ｔａｎ２ｂ）
ΔＸｃ＝−Ｌｔａｎ（δ−ｂ）−（−Ｌｔａｎ（δ＋ｂ））＝Ｌ（ｔａｎ（δ＋ｂ）−ｔａｎ（δ−ｂ））＝２Ｌｔａｎｂ（１＋ｔａｎ２δ）／（１−ｔａｎ２δ・ｔａｎ２ｂ）
ΔＸｓ＝−Ｗ−（Ｌ−Ｗｓｉｎｂ）ｔａｎ（ａ−ｂ）−（−Ｗ−（Ｌ＋Ｗｓｉｎｂ）ｔａｎ（ａ＋ｂ））＝ΔＸｅ
走査終了側と走査中央での差をとる。
ΔＸｅ−ΔＸｃ＝２Ｌｔａｎｂ（１＋ｔａｎ２ｂ）（ｔａｎ２ａ−ｔａｎ２δ）／（１−ｔａｎ２ａ・ｔａｎ２ｂ）（１−ｔａｎ２δ・ｔａｎ２ｂ）ｔａｎ２ａ−ｔａｎ２δ＞０、（１−ｔａｎ２ａ・ｔａｎ２ｂ）＞０、（１−ｔａｎ２δ・ｔａｎ２ｂ）＞０であることを考慮して、次式の関係が成り立つ。
ΔＸｅ−ΔＸｃ＞０
従って、光学箱が＋側に小さい角度回転した場合には、被走査媒体上Ｘ座標に関し、走査開始側光線および走査終了側光線は、走査中央光線より＋側に変化量が大きいことがわかる。すなわち走査開始側において走査速度が減少し、走査終了側において走査速度が増加する。また−側に回転した場合にはその逆となる。
【００１６】
上記の実施例においては、走査光学素子と被走査媒体の間に他の光学素子を配していないため、光学箱を主走査平面内において移動させて被走査媒体との相対的位置関係を変化させたが、走査光学素子と被走査媒体の間に長尺ミラーなどを配し、ミラーを移動させても原理的に等価であり、同様の効果を得ることができる。この場合、長尺ミラーは光学箱と一体に配置すること、光学箱の外部に独立させて配置することはいずれも可能である。
【００１７】
また、光走査装置を複数個用いて複数色画像形成装置を構成する例がある。この時、複数色間相互の位置ずれなどの発生を抑えるためには各光走査装置の走査等速性誤差の相対値を厳しく抑える必要があり、その手段として本発明は更に有効である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば部品個々のばらつきなどによる走査等速性誤差の変化を小さくした光走査装置およびそれを用いた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】
【図１】本発明の実施例を示す構成図
【図２】本発明の作用を示す構成図
【図３】本発明の作用を示す構成図
【図４】本発明の作用を示す構成図
【図５】本発明の作用を示す構成図
【図６】本発明の作用を示す構成図
【図７】走査光学素子の面形状誤差を示すグラフ
【図８】走査等速性誤差を示すグラフ
【図９】被走査媒体上の光束位置を示すグラフ
【符号の説明】
１は光源、２は光束、３は光偏向素子、４は走査光学素子、５は被走査媒体、１０は光学箱である。
【図１】
2004219867.tif 000005
【図２】
2004219867.tif 000006
【図３】
2004219867.tif 000007
【図４】
2004219867.tif 000008
【図５】
2004219867.tif 000009
【図６】
2004219867.tif 000010
【図７】
2004219867.tif 000011
【図８】
2004219867.tif 000012
【図９】
2004219867.tif 000013