(57)【要約】【課題】被走査面の異なる複数の走査光学系を備えた光走査装置であっても、コンパクトに構成しつつ色ずれを低減して良好な画像を出力することができる光走査装置と画像形成装置を得る。【解決手段】被走査面の異なる複数の走査光学系Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えた光走査装置であって、光偏向器４は複数の走査光学系で共通であり、複数の走査光学系は、光偏向器４を挟んで両側に配備され、結像光学系は、少なくとも２枚の走査結像レンズで構成され、結像光学系を構成する走査結像レンズのうち光偏向器４の最も近くに配設された走査結像レンズ５Ａ，５Ｂは、副走査方向の屈折力が０もしくは０に近く、かつ、複数の走査光学系で共有されている。【選択図】図１
2005106849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査面の異なる複数の走査光学系を備えた光走査装置であって、
上記走査光学系は、画像信号に基づき変調駆動される光源と、上記光源からの光束を偏向する偏向反射面を備えた光偏向器と、上記光偏向器により偏向された光束を被走査面に集光してビームスポットとして結像させる結像光学系とを有してなり、
上記光偏向器は、上記複数の走査光学系で共通であり、
上記複数の走査光学系は、上記光偏向器を挟んで両側に配備され、
上記結像光学系は、少なくとも２枚の走査結像レンズで構成され、
上記結像光学系を構成する走査結像レンズのうち上記光偏向器の最も近くに配設された走査結像レンズは、副走査方向の屈折力が０もしくは０に近く、かつ、複数の走査光学系で共有されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光偏向器の最も近くに配設された走査結像レンズは、樹脂製である請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
走査結像レンズの副走査方向の高さＨが、条件式
５ｍｍ＜Ｈ＜１２ｍｍ
を満足する請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
光偏向器の最も近くに配設された走査結像レンズに入射する少なくも１の光束は、当該走査結像レンズの光軸に対して水平に入射する請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】
走査結像レンズの光軸に対して水平に入射する光束は、ブラックの画像信号に対応する光束である請求項４記載の光走査装置。
【請求項６】
光源の変調駆動のタイミングを変えることで被走査面に結像されるビームスポットの主走査方向の位置を補正する変調可変機構を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
変調可変機構は、画素クロックよりも高い高周波クロックに基づき当該画素クロックの位相シフトを行う請求項６記載の光走査装置。
【請求項８】
偏向反射面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ０としたとき、条件式
０．２＜｜β０｜＜０．６
を満足する請求項１乃至７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
光源はマルチビーム光源である請求項１乃至８のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１０】
光書込装置から像担持体に光書込みを行い、電子写真法により、この像担持体上に静電潜像を形成する装置であって、
上記光書込装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の光走査装置であ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、光走査装置と画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の光源から射出した各光ビームを偏向手段で偏向し、偏向された各光ビームを対応する走査結像レンズにより、それぞれ異なる像担持体上に導光し、上記各像担持体を光走査して像担持体ごとに静電潜像を形成し、これら静電潜像を互いに異なる色のトナー画像として可視化し、これら互いに色の異なるトナー画像を同一のシート状記録媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置が知られている。
カラー画像を形成するには、通常、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色、もしくはこれらに黒（Ｋ）を加えた４色のトナー画像を形成する必要がある。このため、像担持体も３体もしくは４体必要となり、それに応じて光走査光学系も３組もしくは４組が必要となる。このため、これら３組もしくは４組の光走査光学系を構成する光学素子数が多数となり、コスト上昇や装置の大型化を招来し易いという問題がある。
【０００３】
このような問題を有効に軽減できる光走査装置として、各像担持体を光走査する各光ビームを「回転軸を共通化したポリゴンミラー」により偏向する方式が提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照。）。この「回転軸を共通化したポリゴンミラー」により偏向する方式には、特許文献１，２，３に記載されているように、光偏向器の回転軸を含む平面を挟んで両側から光ビームを入射し、前記光偏向器を含む平面の両側に光ビームを振り分けて走査する「対向走査方式」が知られている。
【０００４】
この「対向走査方式」には、同一側に振り分けられる光ビームをそれぞれ走査結像する走査結像レンズを副走査方向に積み重ねて配置する方式も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
しかし、この方式によれば、主走査方向及び副走査方向に位置決めする機構が必要となるため、部品点数が増えるといった問題や、生産工程数が増えるといった問題が生じ、コストアップにつながる。また、重ね合わせるレンズ間の位置決め誤差により、光ビームが通過する走査結像レンズが異なるとビームスポット位置が異なるといった問題が生じ、色ずれが生じる結果となる。
【０００５】
上記問題を解決するため、重ね合わせて配置する走査結像レンズを樹脂等により一体で成形する方式が提案されている（例えば、特許文献４，５参照。）。
しかし、この方式によれば、位置決め誤差に関する問題は解消されるが、副走査方向の形状が複雑であるため、成形する際の金型の転写精度が悪く、その結果、一体で成形する複数のレンズ間で形状誤差が発生して色ずれが生じる問題が残る。
【０００６】
上記転写精度の問題を解決するため、光偏向器の最も近くに配設された走査結像レンズを全ての光ビームで共用し、且つ副走査方向に屈折力を持たないように構成することで副走査方向の形状を簡単化し、上記転写精度の向上を図る方式が本出願人より提案されている（特願２００２−２７６３１８号）。更にこの方式では、すべての光ビームが同一の走査結像レンズと通り、且つ副走査方向に屈折力を持たないため、全ての光ビーム間で結像性能を同一にすることが可能であり、また温度変動等によりビームスポット位置が変動したとしても、全ての光ビームにおいて同様に変動するため温度変動の影響による色ずれが抑制できる。
しかし、この方式によれば、走査結像レンズをすべての光ビームで共用する構成であるため、走査結像レンズの副走査方向の高さが高くなってしまう。副走査方向高さの高い走査結像レンズは、成形の際にレンズ内部に歪みが発生しやすく、その歪みの影響によりビームスポット径が劣化してしまうだけでなく、副走査方向高さの低いレンズに比べて成形する際の転写精度が悪く、その結果、副走査方向高さの違いにより主走査方向の面形状が異なるといった問題が残り、色ずれの原因となる。また、副走査方向高さの高い走査結像レンズは、副走査方向両端で温度差を持ちやすく、そのため光ビームが通る副走査方向高さの違いによりビームスポット位置が異なるといった問題も残り、色ずれの原因となる。
【特許文献１】特開２００２−０９０６７２号公報
【特許文献２】特開２００２−１６２５８７号公報
【特許文献３】特開２０００−０７５２３０号公報
【特許文献４】特開２００２−２５４４６６号公報
【特許文献５】特開２００２−１６０２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、被走査面の異なる複数の走査光学系を備えた光走査装置であっても、コンパクトに構成しつつ色ずれを低減して良好な画像を出力することができる光走査装置と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】
【０００８】
請求項１記載の発明は、被走査面の異なる複数の走査光学系を備えた光走査装置であって、走査光学系は、画像信号に基づき変調駆動される光源と、光源からの光束を偏向する偏向反射面を備えた光偏向器と、光偏向器により偏向された光束を被走査面に集光してビームスポットとして結像させる結像光学系とを有してなり、光偏向器は、複数の走査光学系で共通であり、複数の走査光学系は、光偏向器を挟んで両側に配備され、結像光学系は、少なくとも２枚の走査結像レンズで構成され、結像光学系を構成する走査結像レンズのうち光偏向器の最も近くに配設された走査結像レンズは、副走査方向の屈折力が０もしくは０に近く、かつ、複数の走査光学系で共有されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、光偏向器の最も近くに配設された走査結像レンズは、樹脂製であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、走査結像レンズの副走査方向の高さＨが、条件式５ｍｍ＜Ｈ＜１２ｍｍを満足することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、光偏向器の最も近くに配設された走査結像レンズに入射する少なくも１の光束は、走査結像レンズの光軸に対して水平に入射することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、走査結像レンズの光軸に対して水平に入射する光束は、ブラックの画像信号に対応する光束であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、光源の変調駆動のタイミングを変えることで被走査面に結像されるビームスポットの主走査方向の位置を補正する変調可変機構を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、変調可変機構は、画素クロックよりも高い高周波クロックに基づき画素クロックの位相シフトを行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、偏向反射面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ０としたとき、条件式０．２＜｜β０｜＜０．６を満足することを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、光源はマルチビーム光源であることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、光書込装置から像担持体に光書込みを行い、電子写真法により、像担持体上に静電潜像を形成する装置であって、光書込装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被走査面の異なる複数の走査光学系を備えた光走査装置であっても、コンパクトに構成しつつ色ずれを低減して良好な画像を出力することができる光走査装置と画像形成装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる光走査装置と画像形成装置の実施の形態について説明する。
先ず、本発明にかかる光走査装置について説明する。
【００２０】
図１は、本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す、（ａ）は偏向回転面に平行な面内に展開した光学配置図、（ｂ）は偏向回転面に垂直な面内に展開した光偏向器以降の光学配置図、である。なお、図１（ｃ）については後述する。
図１は、被走査面の異なる４つの走査光学系（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備えた光走査装置であり、たとえば、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色に対応するドラムを備えた４ドラム式カラー画像形成装置に適用可能である。
【００２１】
図１において、符号１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋはそれぞれ光源である半導体レーザ、４は半導体レーザ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋからの光束を偏向する偏向反射面を備えた光偏向器であるポリゴンミラー、２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋはそれぞれ半導体レーザ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋからの光束をカップリングするカップリングレンズ、３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋはそれぞれカップリングレンズ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋからの光束をポリゴンミラー４に導くシリンドリカルレンズ、７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ．７Ｋは被走査面である感光体（像担持体）の表面、５Ａと５Ｂは第１走査レンズ、６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは第２走査レンズ、を示している。ここで、被走査面７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ上を光束が走査する方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。
【００２２】
図１に示す４つの走査光学系のそれぞれは、２枚の走査結像レンズから構成されている結像光学系を有する。すなわち、第１走査レンズ５Ａと第２走査レンズ６Ｙは、被走査面７Ｙを光走査する光スポットを形成する「結像光学系」を構成する。同様に、第１走査レンズ５Ａと第２走査レンズ６Ｋは、被走査面７Ｋを光走査する光スポットを形成する「結像光学系」を、第１走査レンズ５Ｂと第２走査レンズ６Ｃは、被走査面７Ｃを光走査する光スポットを形成する「結像光学系」を、第１走査レンズ５Ｂと第２走査レンズ６Ｍは、被走査面７Ｍを光走査する光スポットを形成する「結像光学系」を構成する。
【００２３】
結像光学系を構成する走査結像レンズのうち、ポリゴンミラー４の最も近くに配設された走査結像レンズ、つまり第１走査レンズ５Ａ，５Ｂは、複数の走査光学系で共用されている。すなわち、第１走査レンズ５Ａは走査光学系ＹとＫで共用され、第１走査レンズ５Ｂは走査光学系ＭとＣで共用されている。
以下の説明では、第１走査レンズ５Ａ，５Ｂを総称して「共用レンズ」という。
【００２４】
共用レンズは、副走査方向の屈折率が０もしくは０に近くなるように構成されている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、第１走査レンズ５Ａ，５Ｂは、互いに同一光学特性、つまり、主走査方向にのみ正のパワーを持ち、副走査方向にはパワーを持たない。また、共用レンズのレンズ面は、主走査方向に平行な断面内において「非円弧形状」を有する。この「非円弧形状」は、共用レンズを通過する光源からの光束が被走査面に形成する光スポットの光走査の等速性（ｆθ特性）を実現するように設定されている。
【００２５】
なお、光源１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋからの光束を被走査面７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに光スポットとして結像させる各走査光学系は、設計上互いに「光学的に等価」となるよう構成されている。
【００２６】
また、図１は、結像光学系が２枚の走査結像レンズで構成されている例を示しているが、本発明において結像光学系は、少なくとも２枚の走査結像レンズで構成されていればよい。
【００２７】
以下、光走査装置を構成する走査光学系の配置について説明する。
２つの走査光学系ＹとＣは、ポリゴンミラー４を挟んで両側に配備されて、走査光学系の組を構成している。すなわち図１（ａ）において、ポリゴンミラー４の紙面上側に位置する半導体レーザ１Ｙと１Ｃから射出された光束は、ポリゴンミラー４に入射すると走査光学系Ｙにおいては紙面左側に反射され、走査光学系Ｃにおいては紙面右側に反射され、被走査面７Ｙと７Ｃ上を走査する光束の主走査方向が略平行となる。
同様に、２つの走査光学系ＫとＭも、ポリゴンミラー４を挟んで両側に配備されて、走査光学系の組を構成している。
【００２８】
また、走査光学系ＹとＫは副走査方向に距離を有して配備されている。同様に、走査光学系ＣとＭも副走査方向に距離を有して配備されている。すなわち、光走査装置を構成する走査光学系は、ポリゴンミラー４を挟んで両側に配備されると共に、両側において副走査方向に複数配備されている。
【００２９】
なお、図１は、走査光学系の組として、ＹとＣ並びにＫとＭの場合を示したが、走査光学系の組合せはこれに限定するものではなく、たとえば、ＹとＫ並びにＣとＭなどを走査光学系の組としてもよい。
【００３０】
以下、光走査装置による光走査について、走査光学系ごとに説明する。
【００３１】
半導体レーザ１Ｙは、画像信号に基づき変調駆動され発散光束を射出する。半導体レーザ１Ｙから射出された発散光束は、カップリングレンズ２Ｙにより、以後の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。
カップリングレンズ２Ｙを通過した光束は、シリンドリカルレンズ３Ｙによりポリゴンミラー４の偏向反射面近傍にて主走査方向の線像として結像する。
ポリゴンミラー４は、図示しないモータにより略等速に図１（ａ）の紙面時計回りに回転していて、入射光束を等角速度的に偏向する。
半導体レーザ１Ｙから射出されてポリゴンミラー４で偏向された光束は、第１走査レンズ５Ａと第２走査レンズ６Ｙを通過し、第１走査レンズ５Ａと第２走査レンズ６Ｙの作用により集束性の光束となって被走査面７Ｙ上に集光されてビームスポットとして結像し、略等速的に被走査面７Ｙ上を図１（ａ）の紙面下側から上側に向かって光走査される。
【００３２】
同様に、半導体レーザ１Ｋから射出された光束は、カップリングレンズ２Ｋとシリンドリカルレンズ３Ｋを通過してポリゴンミラー４で偏向され、第１走査レンズ５Ａと第２走査レンズ６Ｋを通過して被走査面７Ｋに集光されてビームスポットとして結像し、略等速的に被走査面７Ｋ上を図１（ａ）の紙面下側から上側に向かって光走査される。
【００３３】
また、半導体レーザ１Ｍから射出された光束は、カップリングレンズ２Ｍとシリンドリカルレンズ３Ｍを通過してポリゴンミラー４で偏向され、第１走査レンズ５Ｂと第２走査レンズ６Ｍを通過して被走査面７Ｍに集光されてビームスポットとして結像し、略等速的に被走査面７Ｍ上を図１（ａ）の紙面上側から下側に向かって光走査される。
【００３４】
同様に、半導体レーザ１Ｃから射出された光束は、カップリングレンズ２Ｃとシリンドリカルレンズ３Ｃを通過してポリゴンミラー４で偏向され、第１走査レンズ５Ｂと第２走査レンズ６Ｃを通過して被走査面７Ｃに集光されてビームスポットとして結像し、略等速的に被走査面７Ｃ上を図１（ａ）の紙面上側から下側に向かって光走査される。
【００３５】
ここで、カップリングレンズ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによりカップリングされた各光束は同じビーム形態であり、「平行ビーム」とすることも「収束性もしくは発散性のビーム」とすることもできる。
【００３６】
なお、図１（ｂ）に示すように組をなす走査光学系ＫとＭは、光源１Ｋから放射された光束のポリゴンミラー４への入射位置と、光源１Ｍから放射された光束のポリゴンミラー４への入射位置が、ポリゴンミラー４の回転軸４１を含む平面に対してほぼ対称な位置関係になるように配備されている。同様に、組をなす走査光学系ＹとＣも、光源１Ｙと１Ｃからポリゴンミラー４への入射位置が、回転軸４１を含む平面に対してほぼ対称な位置関係になるように配備されている。
【００３７】
また、図１（ｂ）に示すように、ポリゴンミラー４が備える偏向反射面は「各偏向反射面が回転軸方向に単一の反射面となる」ように構成したものであるが、本発明ではこれに代えて、たとえば図１（ｃ）に示すポリゴンミラー４ａのように「光源からの光束が入射しない部分をポリゴンミラーの内接円より若干小径となるように溝を形成した」ものであってもよい。
【００３８】
以上説明したように、半導体レーザ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋから射出された４本の光束は、ポリゴンミラー４の等速回転により同時に被走査面７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ上を光スポットとして光走査される。光走査された各被走査面には各色に対応する静電潜像が形成される。各静電潜像は、各色に対応するトナーにより可視化されて同一のシート状記録媒体上に転写され、相互に重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００３９】
以上説明した実施の形態によれば、結像光学系を構成する走査結像レンズのうち、ポリゴンミラー４の最も近くに配設され、複数の走査光学系で共用されているレンズ、つまり共用レンズが副走査方向にパワーを持たないことから、各共用レンズを通過する複数の光束間、つまり、第１走査レンズ５Ａであれば光源１Ｙと１Ｋからの光束間、第１走査レンズ５Ｂであれば光源１Ｍと１Ｃからの光束間で、等速性や主走査方向の結像性能を同一にすることが可能となり、その結果、形成画像の色ずれを抑制することができる。また、共用レンズに入射するポリゴンミラー４からの偏向光束が副走査方向にずれた場合であっても、共用レンズを通過する複数の光束間で、等速性や主走査方向の結像性能の劣化を抑制することもできる。
さらに、共用レンズの副走査方向の形状は単純で済むため、各共用レンズを形成する際の金型の転写精度の向上が可能となる。
さらにまた、共用レンズが、β回転（主走査方向を軸とした回転）やγ回転（光軸回りの回転）をしたとしても、結像性能の劣化が少なく、取り付け誤差に起因する結像性能の劣化を軽減でき、走査光学系の組み付けが容易となる。
【００４０】
また、以上説明したように、本発明にかかる光走査装置は、組を構成する走査光学系をポリゴンミラー４を挟んで両側に配備して、各走査光学系からの光束をポリゴンミラー４の回転軸４１を含む平面の両側に振り分ける方式を採用するため、共用レンズの副走査方向高さを有効に低減することができ、共用レンズを成形により作製する際には、転写面積を低減してさらに高精度な転写を実現することができる。
【００４１】
なお、以上説明した実施の形態において、共用レンズは、ガラス製の他、樹脂製であってもよい。
共用レンズを樹脂製とした場合、共用レンズの主走査方向の面形状を非円弧形状とすると共に、他の走査結像レンズの主走査方向の面形状を非円弧形状とし、かつ、副走査断面内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が主走査断面内において主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面を用いることで、主走査方向と副走査方向共に像面湾曲を良好に補正をすることが可能である。ここで、副走査断面とは主走査方向に直交する仮想的な平断面、主走査断面とは光軸を含み主走査方向に平行な平断面、をいう。
また、走査結像レンズの面形状を非円弧形状とすることで、等速性を良好に補正をすることも可能である。
さらに、共用レンズを樹脂製とすることで、ガラス製とした場合に比べて低コスト化を実現することもできる。
【００４２】
なお、結像手段を構成するすべての走査結像レンズを樹脂レンズとすることで低コスト化を図ることができる。ただし、樹脂レンズで構成した場合、ポリゴンミラー４の近くに配設される共用レンズは、ポリゴンミラー４の熱の影響を受けて温度上昇し、膨張など形状変形して光学特性が変化し得るとも考えられる。
しかし、本発明においては、共用レンズはポリゴンミラー４により偏向される少なくとも２種類の光束で共用されており、かつ、各共用レンズはポリゴンミラー４に対してほぼ対称な位置、つまり、回転軸４１から第１走査レンズ５Ａまでの距離と回転軸４１から第１走査レンズ５Ｂまでの距離が略等しくなるように設置されているため、異なる被走査面に向かう光束間の結像性能の変動は共通化され、各被走査面上における光学特性の差異は有効に軽減され、前述の「色ずれ」を有効に抑制・軽減することができる。
【００４３】
次に、共用レンズの副走査方向高さについて説明する。
一般に、「副走査方向高さの高いレンズ」には、以下の４つの問題が生じる。
１つ目の問題は、副走査方向高さが高いレンズは、樹脂成型により形成する場合、成形の際にレンズ内部に歪みが発生しやすい。歪みが発生したレンズは、ビームスポット径等の光学性能が劣化する。
２つめの問題は、副走査方向高さが高いレンズは、冷却工程において金型内の樹脂圧力や樹脂温度を均一に保つのが難しく、所望の形状精度を確保するのが難しい。そのため、副走査方向高さの違いによって主走査方向の面形状が異なるという問題が生ずるおそれもある。副走査方向高さの違いにより主走査方向の面形状が異なると、光束が通過する副走査方向高さの違いで結像性能が異なり、色ずれを招来する。
３つ目の問題は、副走査方向高さが高いレンズは、成型時間が長くなるため製造コストの増加につながる。
４つ目の問題は、副走査方向高さが高いレンズは、副走査方向両端で温度差を持ちやすく、そのため光束が通る副走査方向高さの違いにより被走査面上のビームスポット位置が異なるといった問題が生じて、色ずれの原因となる。
【００４４】
しかし、本発明にかかる光走査装置は、前述の通り、組を構成する走査光学系の各光束をポリゴンミラー４の回転軸４１を含む平面の両側に振り分ける方式を採用することで、共用レンズの副走査方向高さを有効に低減している。したがって、本発明にかかる光走査装置であれば、上記４つの問題は生じない。
すなわち、共用レンズの副走査方向高さを低く抑えることで、共用レンズを成形する際に生じるレンズ内部の歪みを低減でき、高性能な光学特性を実現できる。
また、共用レンズの副走査方向高さを低く抑えることで、転写面積を低減できることから更に高精度な転写が実現でき、副走査方向高さの違いによる主走査方向の面形状の相異を低減でき、色ずれ低減が可能になる。
さらに、共用レンズの副走査方向高さを低く抑えることで、成型時間を短縮できるため製造コストの削減が可能である。
さらにまた、共用レンズの副走査方向高さを低く抑えることで、副走査方向両端で発生する温度差を低減でき、光束が通る副走査方向高さの違いによりビームスポット位置が異なる問題を解消することができ、色ずれを低減できる。
さらにまた、前述の通り、共用レンズの副走査方向の形状は単純で済むため、各レンズを成形する際の金型の転写精度を向上させることができ、その結果、光ビームが通過する副走査方向高さの違いによる結像性能の差異を低減することが可能となり、前述の「色ずれ」を有効に抑制・軽減することができる。
【００４５】
ここで、共用レンズの実施例について説明する。
共用レンズは、副走査方向高さが１２ｍｍ以上になると、共用レンズをポリゴンミラー４の両側に配備した場合の前述のメリットを活かすことができず、これらを樹脂で成型した場合には成型時間が長くなる。その結果、前述の通り、レンズ内部の歪み等による光学性能劣化の問題が生じ、更に、転写面積の増大から転写精度の劣化が免れず、また、副走査方向両端で温度差を持ちやすくなる。一方、共用レンズの副走査方向高さが５ｍｍ以下になると、共用レンズに「反り」が発生して結像性能が劣化するおそれがある。
このような理由から、共用レンズの副走査方向高さＨは、「５ｍｍ＜Ｈ＜１２ｍｍ」を満足することが好ましい。このように、共用レンズ１枚当たりの副走査方向高さを５ｍｍより厚く、１２ｍｍよりも薄くすることで、レンズ内部に歪みがなく良好な光学性能を有し「副走査方向高さにより主走査方向の面形状が変化しない高精度な面形状」を有する共用レンズを低コストで実現することができる。また、共用レンズの副走査方向両端で発生する温度差を低減することも可能である。
【００４６】
次に、共用レンズに入射する光束の入射角度について説明する。
共用レンズに入射する少なくとも１の光束は、共用レンズの光軸に対して水平に入射することが望ましい。光束を共用レンズの主走査方向面に対して水平に入射させると、ビームスポット径の劣化がほとんどなく良好な光学特性を実現することができる。したがって、良好な光学特性の実現が最優先であるような状況では、特に有効である。
また、ポリゴンミラー４の副走査方向高さの低減による高速回転化及び低コスト化のため、あるいは光線分離のために、共用レンズへの光束を共用レンズの光軸に対して副走査方向に角度を持って入射させることも可能である。このように、共用レンズの光軸に対して副走査方向に角度を持って入射させたとしても、前述のように共用レンズは副走査方向に屈折力をもっていないため、ビームスポット径の劣化は少なく抑えることが可能である。
【００４７】
なお、光束を走査結像レンズの光軸に対して副走査方向に角度を持って入射させると、一般に走査線の曲がりや傾きが発生する。
しかし、共用レンズに入射させる２つの光束のうち少なくとも1つの光束は、共用レンズの光軸に対して水平に入射させ、かつ、この水平入射させる光束をブラック（Ｋ）の像担持体に導かれる光束とすることで、使用頻度の高いモノクロ印刷時には走査線の曲がりや傾きの発生を抑止することができ、また、カラー印刷時には走査線の曲がりや傾きの発生が抑止されたブラックの走査線を基準にしてカラーの走査線の曲がりや傾きの補正を行うことが可能となる。
【００４８】
次に、光源の変調駆動のタイミングを変化させる変調可変機構について説明する。
前述のように、共用レンズの副走査方向高さを低く抑えることで、転写精度の向上を図ることができ、また、副走査方向両端での温度差の低減により光束が通る副走査方向高さの違いにより結像性能が異なる問題を解消することができることから、色ずれの低減が可能である。
しかし、共用レンズ間、つまり図１に示した例では、第１走査レンズ５Ａ，５Ｂ間での形状誤差や設置誤差等の影響により、色ずれが生じるおそれがある。また、結像光学系を構成する走査結像レンズのうち、最も像面寄りに位置しているレンズ、つまり、６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、各光源からの光束ごとに1つずつ存在しているため、走査結像レンズ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの間で形状誤差や、設置場所の違いによる温度差等の影響で、ビームスポット位置が変化して色ずれが生じるおそれがある。
【００４９】
そこで、これまで説明した本発明にかかる光走査装置に変調可変機構を備えるようにしてもよい。この変調可変機構は、光源の変調駆動のタイミングを変えることで被走査面に結像されるビームスポットの主走査方向の位置を補正する手段である。このように、光源の変調駆動のタイミングを光源ごとに独立に変えて、光源ごとの主走査方向のビームスポット位置を補正することで、更なる色ずれの低減が可能である。
ここで、変調可変機構によるビームスポットの主走査方向位置の補正方法について説明する。たとえば、光走査装置の組立時に、複数像高位置に光検知部を設け、ビームが光検知部間を横切る走査時間をカウンタ回路にて計測する。この計測された走査時間の変動量を装置本体の図示しない記憶装置（メモリー）に記憶する（焼き付ける）。装置本体に搭載後は、記憶装置に記憶したデータに基づいて光源の発光タイミングを可変することで、像担持体上に形成される潜像ドット位置が良好に補正されて書き込まれる。
また、装置本体の電源投入時や間欠的に、中間転写ベルト上などのドット位置ずれを直接計測し、理想位置からのずれを補正するように光源の変調時に発光タイミングを可変しても良い。
【００５０】
図２は、変調可変機構によるビームスポットの主走査方向位置の補正方法を示す概念図であり、ビームスポットの主走査方向位置の「理想状態」「補正前」「補正後」を示している。ここでは例として、データ領域１０６μｍの理想状態から主走査方向に１０．６μｍ（１２００ｄｐｉの１／２ドットに相当する）ずれた補正前のビームスポットを、理想状態とのドット位置ずれ誤差が１／８クロック以内となるように補正されていることを示している。
【００５１】
なお、変調可変機構は、画素クロックよりも高い高周波数クロックに基づきこの画素クロックの位相シフトを行うことを特徴とする。図３は、変調可変機構による位相シフトについて説明するためのタイムチャートである。ここでは、高周波クロックＶＣＬＫの４分周に相当する画素クロックＰＣＬＫを生成し、位相シフトとして「+１／８ＰＣＬＫ」「−１／８ＰＣＬＫ」シフトさせる場合について説明する。なお、位相シフト量と外部から与える位相データの対応を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2005106849.tif 000003
【００５３】
図３は、位相シフト量とクロック１とクロック２の切替の様子を示している。なお、以下の説明中の（  ）内の数字は、図３中の（  ）内の数字と対応する。
なお、切替は、マルチプレクサでクロック１が選択された状態からスタートする。
【００５４】
先ず、ＰＣＬＫに同期して位相データ００を与える（１）。
この場合は、位相データｂｉｔ０が「０」なので、セレクト信号は「０」のままとして、クロック１を選択したままＰＣＬＫとして出力する（２）。これによりＰＣＬＫは、位相シフト量０のクロックとなる。
【００５５】
次に、位相データとして「０１」を与える（３）。
この場合は、位相データｂｉｔ０が「１」なので、ＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「１」とし、クロック２を選択するようにしてＰＣＬＫとして出力させる（４）。この時のクロック２は、図３に示すように１ＶＣＬＫ分周期が長くなったクロックとなっている。これにより、＋１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトしたＰＣＬＫが得られる。
【００５６】
次に、再び位相データとして「０１」を与える（５）。
この場合は、位相データｂｉｔ０が「１」なので、ＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「０」とし、クロック１を選択するようにしてＰＣＬＫとして出力させる（６）。この時のクロック１は、図３に示すように１ＶＣＬＫ分周期が長くなったクロックとなっている。これにより、＋１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトしたＰＣＬＫが得られる。
【００５７】
次に、位相データとして「１１」を与える（７）。
この場合は、位相データｂｉｔ０が「１」なので、ＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「１」とし、クロック２を選択するようにしてＰＣＬＫとして出力させる（８）。この時のクロック１は、図３に示すように１ＶＣＬＫ分周期が短くなったクロックとなっている。これにより−１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトしたＰＣＬＫが得られる。
【００５８】
以上のようにして位相データに応じてクロック１とクロック２の周期を変えてやり、クロック１とクロック２を切り替えてＰＣＬＫとして出力させていくことで、１／８ＰＣＬＫステップで位相シフトされた画素クロックＰＣＬＫを得ることができる。
図示しない位相データ記憶回路には外部からのデータ設定を行い、画素クロックＰＣＬＫに同期して順次位相データを出力していく構成とすることで、毎ラインで同じ位相データが必要となるデータ、たとえば、走査レンズの特性により生じる走査ムラを補正するための位相データであれば、あらかじめ位相データ記憶回路に位相データを記憶しておくとよい。このように構成することで、ラインを走査するたびに位相データ記憶回路の最初の位相データから順次出力すれば、外部からライン毎に同じデータを出力する必要がなくなる。
【００５９】
次に、偏向反射面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率の実施例について説明する。
ポリゴンミラー４の偏向反射面と被走査面７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ０としたとき、β０は条件式「０．２＜｜β０｜＜０．６」を満足することが望ましい。
この条件式の下限を越えると、狙いのビームスポット径に対して、横倍率β０を大きく設定したときよりアパーチャ径を小さく設定する必要が生じる。この場合、光量不足や、アパーチャにおける回折の影響によるビームスポット径の劣化という問題が顕著に発生する（回折の影響については、特開平７−１１０４５１参照。）。
また、この条件式の上限を越えると、最もポリゴンミラー４に近い走査結像レンズの通過後、各色に対応する被走査面へ光路を分離するためのミラーなどを配置した場合、全体の光路長を長くする必要があり、装置が大型化してしまう等、光走査装置内のレイアウトが困難になる。
さらに、この条件式を満たすことで、光学素子等の設置誤差や経時変動等によりビームスポット位置が副走査方向に変動した場合であっても、その変動量は副走査方向の横倍率β０に比例するため、光学素子等の設置誤差や経時変動等の影響によるビームスポット位置の副走査方向の変動を小さく抑えることが可能である。
【００６０】
これまで説明した本発明にかかる光走査装置において、光源に２以上のビーム（光束）を放射するものを用いれば、マルチビーム方式の光走査装置が得られる。２以上のビームを放射する光源部としては、たとえば「半導体レーザアレイ」や、あるいは、ビーム合成プリズムを用いて複数の半導体レーザからのビームを合成する方式、さらには、主走査方向に並べたレーザ光源から放射されるビームをポリゴンミラー反射面のほぼ同じ場所に入射させる「交差方式」を用いることもできる。
このようなマルチビーム方式を用いることで、シングルビーム方式に比べて、光偏向器であるポリゴンミラーの回転数を少なくすることが可能であるため、ポリゴンミラーからの発熱を抑えることや、省エネを実現することも可能である。
【００６１】
次に、本発明にかかる画像形成装置について説明する。図４は、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図であり、高速のカラー画像出力に有利なタンデム型画像形成装置である。この画像形成装置は、レーザプリンタである。
画像形成装置は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）に対応する走査光学系Ｘ（Ｘ：Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備えた光走査装置３１、各走査光学系に対応する感光体７Ｘ、搬送ベルト２０、定着装置１４、図示しない転写紙を備えた給紙カセット３０、排紙トレイ１５を有してなる。
【００６２】
搬送ベルト２０の上方には、光走査装置３１によって露光され静電潜像が形成される像担持体として円筒状に形成された光導電性の感光体が、搬送ベルト２０の移動方向の上流側からシアン用（７Ｃ）、マゼンタ用（７Ｍ）、ブラック用（７Ｋ）、イエロー用（７Ｙ）の順に配設されている。
【００６３】
感光体７Ｘの周囲には、帯電手段２１Ｘ、現像手段２２Ｘ、転写ローラ２３Ｘ、クリーニング装置２４Ｘなどの電子写真法（電子写真プロセス）にしたがうプロセス部材が順に配設されている。
なお、帯電手段としては、コロナチャージャを用いることもできる。
【００６４】
搬送ベルト２０の周囲には、感光体７Ｘよりも転写紙搬送経路の上流側にレジストローラ９、ベルト帯電チャージャ１０が配設され、また、感光体７Ｘよりも転写紙搬送経路の下流側にベルト分離チャージャ１１、除電チャージャ１２、クリーニング装置１３などが順に配設されている。
【００６５】
光走査装置３１は、感光体７Ｘに光書込を行う光書込装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行するもので、帯電手段２１Ｘで均一に帯電された感光体７Ｘの表面を走査して静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、いわゆるネガ潜像であって画像部が露光されている。この静電潜像は、現像手段２２Ｘにより反転現像され、感光体７Ｘ上にトナー画像が形成される。
【００６６】
転写紙を収納した給紙カセット３０は、画像形成装置本体に脱着可能であり、図示のごとく画像形成装置の下部に水平方向に装着される。給紙カセット３０に収納された転写紙の最上位の１枚が図示しない給紙コロにより給紙され、給紙された転写紙は、その先端部がレジストローラ９に捕らえられる。レジストローラ９は、感光体７Ｘ上のトナー画像が転写位置へ移動するタイミングに合わせて、転写紙を転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙は、転写部においてトナー像と重ね合わせられ転写ローラ２３Ｘの作用により、トナー画像を静電転写される。
【００６７】
トナー画像を転写された転写紙は定着装置１４へ送られ、定着装置１４においてトナー画像を定着され、図示しない搬送路を通り、排紙ローラ１６により排紙トレイ１５上に排出される。
トナー画像が転写された後の感光体７Ｘの表面は、クリーニング装置２４Ｘによりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【００６８】
このように構成されたタンデム型画像形成装置において、例えば複数色モード（フルカラーモード）選択時であれば、各感光体に対して、対応する色の画像信号に応じて図示しない露光ユニットの露光により、各々の感光体上に静電潜像が形成される。これらの静電潜像は、各々の対応する色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト２０上に静電的に吸着されて、搬送される転写紙上に順次転写されることにより、重ね合わせられる。そして、定着装置１４によりカラー画像として定着され、転写紙は排紙トレイ１５に排紙される。
また、単色モード選択時であれば、ある色Ｓ（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのいずれか）として、他の色の感光体及びプロセス部材は非動作状態となる。ここで、感光体７Ｓに対してのみ、露光ユニットの露光により静電潜像が形成され、ある色Ｓのトナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト２０上に静電的に吸着されて、搬送される転写紙上に転写される。そして、定着装置１４により単色画像として定着され、転写紙は排紙トレイ１５に排紙される。
【００６９】
画像形成装置の光走査装置３１に、これまで説明した本発明に係る光走査装置を適用すれば、形成画像の色ずれを抑制することができるため、高品位な画像を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、デジタルカラー複写機、カラーレーザプリンタなどの画像形成装置に適用することができる。本発明によれば、被走査面の異なる複数の走査光学系を備えた光走査装置やこの光走査装置を適用した画像形成装置であっても、コンパクトに構成しつつ色ずれを低減して良好な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す、（ａ）は偏向回転面に平行な面内に展開した光学配置図、（ｂ）は偏向回転面に垂直な面内に展開した光偏向器以降の光学配置図、（ｃ）は（ｂ）に示した光偏向器の別の形態の例を示す図、である。
【図２】上記光走査装置が備える変調可変機構によるビームスポットの主走査方向位置の補正方法を示す概念図である。
【図３】上記変調可変機構による位相シフトについて説明するためのタイムチャートである。
【図４】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ    半導体レーザ（光源）
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ    カップリングレンズ
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ    シリンドリカルレンズ
４                        ポリゴンミラー（光偏向器）
５Ａ，５Ｂ                走査結像レンズ（第１走査レンズ：共用レンズ）
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ    走査結像レンズ（第２走査レンズ）
７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ    感光体（被走査面）
【図１】
2005106849.tif 000004
【図２】
2005106849.tif 000005
【図３】
2005106849.tif 000006
【図４】
2005106849.tif 000007