(57)【要約】【課題】走査レンズが不要であり、汎用性が高く、安定した光走査を維持しつつ、小型化を図ることができる光走査装置を提供する。【解決手段】  偏向器前光学系Ａは、２つの光源に対応し、第１液晶素子２２０６Ａ、第２液晶素子２２０７Ａ、第１ＫＴＮ素子２２０８Ａ及び第２ＫＴＮ素子２２０９Ａなどを有している。第１液晶素子２２０６Ａと第２液晶素子２２０７Ａは、光束の結像位置とＮＡ（開口数）が、有効走査領域内で一定に保たれるように印加電圧が制御される。第１ＫＴＮ素子２２０８Ａは、感光体ドラム表面での光スポットの副走査方向に関する位置が所望の位置となるように印加電圧が制御される。第２ＫＴＮ素子２２０９Ａは、ポリゴンミラーと連動して、感光体ドラム表面の有効走査領域内を光スポットが等速で移動するように印加電圧が制御される。【選択図】図３
2012225960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査面を光束により主走査方向に走査する光走査装置であって、
光源と、
前記光源から射出された光束の光路上に配置され、入射光束の光路を前記主走査方向に平行な面内で偏向し、該偏向の偏向角を正弦波的に変動させる第１光偏向手段と、
前記主走査方向に平行な面に直交する軸まわりに一定の角速度で回転する回転多面鏡を有し、前記第１光偏向手段を介した光束を偏向する第２光偏向手段と、を備える光走査装置。
【請求項２】
前記第１光偏向手段での偏向角の角速度は、前記第２光偏向手段における前記回転多面鏡の角速度よりも大きい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】
前記光源と前記第２光偏向手段との間の光路上に配置され、前記回転多面鏡の各鏡面の前記回転多面鏡の回転軸に対する傾斜情報に基づいて、入射光束の光路を前記回転多面鏡の回転軸に平行な方向に関して偏向する第３光偏向手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光源と前記第２光偏向手段との間の光路上に配置され、光学系の焦点距離を変更することができる少なくとも２つの光学素子を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記被走査面を走査する光束のリニアリティは、絶対値が３％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光源は第１光源として第１光束を射出し、
該第１光束とは異なる第２光束を射出する第２光源と、
前記第１光束の光路と前記第２光束の光路とを同一とする光合成部材と、
前記第２光偏向手段で偏向された前記第１光束及び前記第２光束を分離する光分離部材とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第１光束及び前記第２光束は、対応する被走査面と前記第２光偏向手段との間において、１回のみ反射され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】
少なくとも１つの像担持体と、
前記少なくとも１つの像担持体を、対応する画像情報に応じて変調された光束により走査する請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
【請求項９】
複数の像担持体と、
前記複数の像担持体を、それぞれ対応する画像情報に応じて変調された光束により走査する請求項６又は７に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、被走査面を光により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】
レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、レーザファクシミリ、あるいはこれらを含む複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置は、近年、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体ドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及している。
【０００３】
一例として特許文献１には、感光体ドラム毎に光走査装置を備える画像形成装置が開示されている。
【０００４】
また、一例として特許文献２には、２段構造のポリゴンミラーを備える光走査装置が開示されている。
【０００５】
また、一例として特許文献３には、１段構造のポリゴンミラーに複数の光束が斜入射される光走査装置が開示されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般的な光走査装置では、隣接する２つの感光体ドラムの間隔（感光体ピッチ）や感光体ドラムと光走査装置との間に配置される現像ユニット等のレイアウト条件によって、光偏向器から感光体ドラムまでの光路長が決定される。従って、同じ仕様の画像形成装置であっても、レイアウト条件が異なる画像形成装置では、同じ光走査装置を使用することができなかった。
【０００７】
また、一般的に走査レンズは、製造コスト及び光学面の形状精度の点から、該走査レンズと類似した形状のキャビティを有する金型に樹脂を射出して成形されたものが用いられている。このような樹脂製の走査レンズは、ポリゴンミラーの発熱等により環境温度が上昇すると、熱膨張による結像性能の変化を生じさせる。そのため、「回折光学素子」や「光束を発散させるパワーをもつ光学素子と光束を収束させるパワーをもつ光学素子を組み合わせた光学系」を用いて、集光位置の変動を相殺させるような工夫が必要であった。このことは、光走査装置のコストアップを招くとともに、光学素子の配置が制約され小型化を困難にしていた。
【０００８】
さらに、樹脂製の走査レンズは、一般的に複屈折を有しており、該走査レンズに入射した光は、偏光状態が変化して射出される。そこで、偏光を利用して光束分離を行う場合、光束分離素子において、透過するべき光束の一部が反射され、反射されるべき光束の一部が透過してゴースト光になるおそれがあった。
【０００９】
発明者等は、上記各不都合を解消するために、走査レンズを用いない光走査装置について種々の実験及び検討を行った。
【００１０】
本発明は、上述した発明者等の実験及び検討に基づいてなされたものであり、以下の構成を有する。
【００１１】
本発明は、第１の観点からすると、被走査面を光束により主走査方向に走査する光走査装置であって、光源と、前記光源から射出された光束の光路上に配置され、入射光束の光路を前記主走査方向に平行な面内で偏向し、該偏向の偏向角を正弦波的に変動させる第１光偏向手段と、前記主走査方向に平行な面に直交する軸まわりに一定の角速度で回転する回転多面鏡を有し、前記第１光偏向手段を介した光束を偏向する第２光偏向手段と、を備える光走査装置である。
【００１２】
これによれば、走査レンズが不要であり、汎用性が高く、安定した光走査を維持しつつ、小型化を図ることができる。
【００１３】
本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と、前記少なくとも１つの像担持体を、対応する画像情報に応じて変調された光束により走査する本発明の光走査装置と、を備える画像形成装置である。
【００１４】
これによれば、画像品質の低下を招くことなく、小型化を図ることができる。
【００１５】
本発明は、第３の観点からすると、複数の像担持体と、前記複数の像担持体を、それぞれ対応する画像情報に応じて変調された光束により走査する本発明の光走査装置と、を備える画像形成装置である。
【００１６】
これによれば、画像品質の低下を招くことなく、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。
【図２】光走査装置を説明するための図である。
【図３】偏向器前光学系を説明するための図である。
【図４】ポリゴンミラーで偏向された光束の光路を説明するための図である。
【図５】走査制御装置を説明するためのブロック図である。
【図６】フラッシュメモリのデータ領域に格納されているデータの一部を説明するための図である。
【図７】偏光ビームスプリッタ２２０５Ａを説明するための図である。
【図８】第１ＫＴＮ素子を説明するための図である。
【図９】第１ＫＴＮ素子による光の偏向を説明するための図である。
【図１０】第２ＫＴＮ素子を説明するための図である。
【図１１】第２ＫＴＮ素子から射出される光束の振れ角を説明するための図である。
【図１２】第２ＫＴＮ素子から射出される光束の振れ角の時間変化を説明するための図である。
【図１３】第２ＫＴＮ素子から射出される光束の振れ角と偏向反射面で偏向された光束の進行方向との関係を説明するための図（その１）である。
【図１４】第２ＫＴＮ素子から射出される光束の振れ角と偏向反射面で偏向された光束の進行方向との関係を説明するための図（その２）である。
【図１５】第２ＫＴＮ素子から射出される光束の振れ角と偏向反射面で偏向された光束の進行方向との関係を説明するための図（その３）である。
【図１６】感光体ドラム表面を主走査方向に走査する光束の、本実施形態におけるリニアリティを説明するための図である。
【図１７】偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂを説明するための図である。
【図１８】従来の光走査装置における面倒れ補正系を説明するための図である。
【図１９】偏向器前光学系の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１８に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１９】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００２０】
通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００２１】
プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。
【００２２】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
【００２３】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００２４】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００２５】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００２６】
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。
【００２７】
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。
【００２８】
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。
【００２９】
光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて各色毎に変調された光束によって、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。
【００３０】
各感光体ドラム上における光束の走査方向は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラムの回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。
【００３１】
ところで、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」、「画像形成領域」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。そして、主走査方向に関して、有効走査領域の中心を原点０とする位置座標は「像高」と呼ばれている。
【００３２】
光走査装置２０１０によって形成された各潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。
【００３３】
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（以下では、「トナー画像」という）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。
【００３４】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００３５】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
【００３６】
定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。
【００３７】
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。
【００３８】
次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
【００３９】
この光走査装置２０１０は、一例として図２に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、偏向器前光学系Ａ、偏向器前光学系Ｂ、ポリゴンミラー２１０４、２つの偏光ビームスプリッタ（２１０５Ａ、２１０５Ｂ）、２つの折り返しミラー（２１０６Ａ、２１０６Ｂ）、及び走査制御装置３０２２（図２では図示省略、図５参照）などを有している。なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００４０】
各光源は、半導体レーザを含んでいる。光源２２００ｂと光源２２００ｃは、Ｘ軸方向に関して離れて配置されており、いずれも−Ｙ方向に光束を射出する。光源２２００ａと光源２２００ｄは、Ｘ軸方向に関して対向して配置されており、光源２２００ａは＋Ｘ方向に光束を射出し、光源２２００ｄは−Ｘ方向に光束を射出する。
【００４１】
なお、以下では、便宜上、光源２２００ａから射出された光束を「光束ＬＢａ」といい、光源２２００ｂから射出された光束を「光束ＬＢｂ」といい、光源２２００ｃから射出された光束を「光束ＬＢｃ」といい、光源２２００ｄから射出された光束を「光束ＬＢｄ」という。
【００４２】
光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、偏光方向が互いに直交する直線偏光である。また、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、偏光方向が互いに直交する直線偏光である。
【００４３】
偏向器前光学系Ａは、一例として図３に示されるように、２つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ）、偏光ビームスプリッタ２２０５Ａ、第１液晶素子２２０６Ａ、第２液晶素子２２０７Ａ、第１ＫＴＮ素子２２０８Ａ、及び第２ＫＴＮ素子２２０９Ａを有している。
【００４４】
この偏向器前光学系Ａは、光源２２００ａから射出された光束ＬＢａ、光源２２００ｂから射出された光束ＬＢｂをポリゴンミラー２１０４に導く。偏向器前光学系Ａの詳細については後述する。
【００４５】
偏向器前光学系Ｂは、一例として図３に示されるように、２つの開口板（２２０２ｃ、２２０２ｄ）、偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂ、第１液晶素子２２０６Ｂ、第２液晶素子２２０７Ｂ、第１ＫＴＮ素子２２０８Ｂ、及び第２ＫＴＮ素子２２０９Ｂを有している。
【００４６】
この偏向器前光学系Ｂは、光源２２００ｃから射出された光束ＬＢｃ、光源２２００ｄから射出された光束ＬＢｄをポリゴンミラー２１０４に導く。偏向器前光学系Ｂの詳細については後述する。
【００４７】
ポリゴンミラー２１０４は、一例として内接円の半径が７ｍｍの４面鏡を有している。該４面鏡における各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。すなわち、ポリゴンミラー２１０４は、４つの偏向反射面（偏向反射面１〜偏向反射面４）を有している。
【００４８】
このポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、偏向器前光学系Ａからの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ、偏向器前光学系Ｂからの光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、それぞれＺ軸に直交する平面内で等角速度的に偏向する。
【００４９】
偏光ビームスプリッタ２１０５Ａは、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置され、光束ＬＢａを透過させ、光束ＬＢｂを−Ｚ方向に反射する（図４参照）。
【００５０】
偏光ビームスプリッタ２１０５Ａを透過した光束ＬＢａは、折り返しミラー２１０６Ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射される。
【００５１】
偏光ビームスプリッタ２１０５Ａで反射された光束ＬＢｂは、感光体ドラム２０３０ｂに照射される。
【００５２】
すなわち、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、いずれもポリゴンミラー２１０４と感光体ドラムとの間において１回のみ反射される。
【００５３】
偏光ビームスプリッタ２１０５Ｂは、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置され、光束ＬＢｄを透過させ、光束ＬＢｃを−Ｚ方向に反射する（図４参照）。
【００５４】
偏光ビームスプリッタ２１０５Ｂで反射された光束ＬＢｃは、感光体ドラム２０３０ｃに照射される。
【００５５】
偏光ビームスプリッタ２１０５Ｂを透過した光束ＬＢｄは、折り返しミラー２１０６Ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射される。
【００５６】
すなわち、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、いずれもポリゴンミラー２１０４と感光体ドラムとの間において１回のみ反射される。
【００５７】
なお、図４における符号Ｓは隣接する２つの感光体ドラムの間隔（感光体ピッチ）であり、符号Ａは偏向反射面での反射位置と被走査面とのＺ軸方向に関する距離であり、符号Ｂは偏向反射面での反射位置と偏光ビームスプリッタにおける光分離位置とのＸ軸方向に関する距離である。
【００５８】
走査制御装置３０２２は、一例として図５に示されるように、ＣＰＵ３２１０、フラッシュメモリ３２１１、ＲＡＭ３２１２、液晶素子電圧印加回路３２１３、ＩＦ（インターフェース）３２１４、画素クロック生成回路３２１５、画像処理回路３２１６、書込制御回路３２１９、光源駆動回路３２２１、ＫＴＮ素子電圧印加回路３２２２などを有している。なお、図５における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００５９】
ＩＦ（インターフェース）３２１４は、プリンタ制御装置２０９０との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像情報は、ＩＦ（インターフェース）３２１４を介して供給される。
【００６０】
フラッシュメモリ３２１１は、プログラム領域及びデータ領域を有し、プログラム領域には、ＣＰＵ３２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラムが格納され、データ領域には、プログラムの実行に必要な各種データ（図６参照）が格納されている。
【００６１】
ＲＡＭ３２１２は、作業用のメモリである。
【００６２】
ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置２０１０の全体を制御する。
【００６３】
画素クロック生成回路３２１５は、画素クロック信号を生成する。なお、画素クロック信号は、１／８クロックの分解能で位相変調が可能である。
【００６４】
画像処理回路３２１６は、ＣＰＵ３２１０によって色毎にラスター展開された画像データに所定の中間調処理などを行った後、光源毎のドットデータを作成する。
【００６５】
書込制御回路３２１９は、ステーション毎に、不図示の先端同期検知センサの出力信号に基づいて書き込み開始のタイミングを求める。そして、書き込み開始のタイミングに合わせて、各光源のドットデータを画素クロック生成回路３２１５からの画素クロック信号に重畳させるとともに、光源毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。
【００６６】
光源駆動回路３２２１は、書込制御回路３２１９からの各変調データに応じて、各光源の駆動信号を出力する。
【００６７】
液晶素子電圧印加回路３２１３は、ＣＰＵ３２１０の指示に基づいて、各液晶素子に個別に電圧を印加する。
【００６８】
ＫＴＮ素子電圧印加回路３２２２は、ＣＰＵ３２１０の指示に基づいて、各ＫＴＮ素子に個別に電圧を印加する。
【００６９】
ここで、偏向器前光学系Ａの詳細について説明する。
【００７０】
開口板２２０２ａは、光源２２００ａから射出された光束ＬＢａの光路上に配置された開口部を有し、該光束のビーム径を所望の大きさに制限する。開口板２２０２ｂは、光源２２００ｂから射出された光束ＬＢｂの光路上に配置された開口部を有し、該光束のビーム径を所望の大きさに制限する。
【００７１】
偏光ビームスプリッタ２２０５Ａは、開口板２２０２ａの＋Ｘ側であって、かつ開口板２２０２ｂの−Ｙ側に配置されている。この偏光ビームスプリッタ２２０５Ａは、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を−Ｙ方向に反射する偏光分離面を有している。
【００７２】
ここでは、偏光ビームスプリッタ２２０５Ａの偏光分離面に対して、光源２２００ａから射出される光束ＬＢａはｓ偏光であり、光源２２００ｂから射出される光束ＬＢｂはｐ偏光である。
【００７３】
そこで、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束ＬＢａは、偏光ビームスプリッタ２２０５Ａで−Ｙ方向に反射され、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束ＬＢｂは、偏光ビームスプリッタ２２０５Ａを透過する。これにより、偏光ビームスプリッタ２２０５Ａから射出される光束ＬＢａと光束ＬＢｂの光路はほぼ同一である（図７参照）。
【００７４】
第１液晶素子２２０６Ａは、偏光ビームスプリッタ２２０５Ａから射出された光束（光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。
【００７５】
第２液晶素子２２０７Ａは、第１液晶素子２２０６Ａを介した光束（光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。
【００７６】
第１液晶素子２２０６Ａと第２液晶素子２２０７Ａは、強誘電性液晶を含む液晶素子であり、印加電圧に応じて偏向器前光学系Ａの焦点距離を変更する。
【００７７】
ここでは、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの結像位置とＮＡ（開口数）が、有効走査領域内で一定に保たれるように、第１液晶素子２２０６Ａ及び第２液晶素子２２０７Ａに印加される電圧と像高との関係がそれぞれ予め設定され、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている（図６参照）。
【００７８】
そして、ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている第１液晶素子２２０６Ａ及び第２液晶素子２２０７Ａに印加される電圧と像高との関係を参照し、液晶素子電圧印加回路３２１３を介して、第１液晶素子２２０６Ａ及び第２液晶素子２２０７Ａへの印加電圧を制御する。
【００７９】
第１ＫＴＮ素子２２０８Ａは、ＫＴＮ結晶（タンタル酸ニオブ酸カリウム、ＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ３）を含む素子であり、第２液晶素子２２０７Ａを介した光束（光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。
【００８０】
第１ＫＴＮ素子２２０８Ａは、一例として図８に示されるように、Ｚ軸方向に関して対向する２つの電極にＫＴＮ結晶が挟まれている。
【００８１】
この第１ＫＴＮ素子２２０８Ａは、２つの電極間に印加される電圧（電圧Ｖｚという）に応じて、入射光束の光路を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に関して偏向する（図９参照）。
【００８２】
ここでは、ポリゴンミラー２１０４の各偏向反射面の面倒れ情報に基づいて、感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂの表面での光スポットの副走査方向に関する位置が所望の位置となるように、偏向反射面毎に第１ＫＴＮ素子２２０８Ａへの印加電圧Ｖｚが予め設定され、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている（図６参照）。
【００８３】
そして、ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている偏向反射面毎の第１ＫＴＮ素子２２０８Ａへの印加電圧Ｖｚを参照し、ＫＴＮ素子電圧印加回路３２２２を介して、第１ＫＴＮ素子２２０８Ａへの印加電圧を制御する。
【００８４】
第２ＫＴＮ素子２２０９Ａは、上記ＫＴＮ結晶を含む素子であり、第１ＫＴＮ素子２２０８Ａを介した光束（光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。
【００８５】
第２ＫＴＮ素子２２０９Ａは、一例として図１０に示されるように、Ｘ軸方向に関して対向する２つの電極にＫＴＮ結晶が挟まれている。
【００８６】
この第２ＫＴＮ素子２２０９Ａは、２つの電極間に印加される電圧（電圧Ｖｘｙという）に応じて、入射光束の光路をＸＹ面内で偏向する（図１１参照）。
【００８７】
ここで、ポリゴンミラー２１０４の等速回転における角速度をωｐとする。また、第２ＫＴＮ素子２２０９Ａから射出される光束の射出方向のＹ軸方向に対する傾斜角を振れ角φとする。
【００８８】
この振れ角φは、一例として図１２に示されるように、正弦波的に変動される。このときの振れ角φの最大値をφｍａｘとし、振れ角φの時間的な変化を偏向角の角速度ωＤという。
【００８９】
ここでは、一例として図１３に示されるように、振れ角φが０のときに、偏向反射面で偏向された光束は、像高０の位置に向かうように設定されている。そして、一例として図１４及び図１５に示されるように、振れ角φの絶対値がφｍａｘのときに、偏向反射面で偏向された光束は、有効走査領域の端部に向かうように設定されている。
【００９０】
このとき、感光体ドラム表面を走査する光束のリニアリティＬｉｎは、次の（１）式で求めることができる。ここで、ｔは時間であり、光束が像高０の位置に向かうタイミングを０としている。
【００９１】
【数１】
2012225960.tif 000003
【００９２】
上記（１）式から算出されるリニアリティＬｉｎの値が、ある時間ｔの範囲内で０であれば、その範囲内での光走査はリニアリティが高いといえる。
【００９３】
本実施形態では、有効走査領域に対応するｔの範囲内でリニアリティＬｉｎが０となるように、ωｐ、ωＤ、及びφｍａｘを設定した。具体的には、一例として、ωｐ＝６２８３．１８５ｒｐｓ、ωＤ＝２９３２６．４２ｒｐｓ、φｍａｘ＝１．９４５°とした。ｒｐｓとは、「ラジアン／秒」のことである。
【００９４】
このときの上記（１）式の計算結果が図１６に示されている。なお、図１６では、横軸を時間ｔから像高に変換している。また、縦軸のリニアリティは単位を％としている。このように、本実施形態では、有効走査領域内でのリニアリティが高いといえる。図１６には、比較のために、第２ＫＴＮ素子がない場合が破線で示されている。
【００９５】
ポリゴンミラー２１０４の角速度ωｐ、第２ＫＴＮ素子２２０９Ａにおける偏向角の角速度ωＤ、振れ角φの最大値φｍａｘは、予め設定され、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている（図６参照）。
【００９６】
そして、ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている第２ＫＴＮ素子２２０９Ａにおける偏向角の角速度ωＤ、振れ角φの最大値φｍａｘを参照し、ＫＴＮ素子電圧印加回路３２２２を介して、第２ＫＴＮ素子２２０９Ａへの印加電圧を制御する。
【００９７】
この場合、感光体ドラム２０３０ａ表面の光スポットは、第２ＫＴＮ素子２２０９Ａでの振り角の変化とポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に等速で移動する。
【００９８】
同様に、感光体ドラム２０３０ｂ表面の光スポットは、第２ＫＴＮ素子２２０９Ａでの振り角の変化とポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に等速で移動する。
【００９９】
次に、図３に戻り、偏向器前光学系Ｂの詳細について説明する。
【０１００】
開口板２２０２ｃは、光源２２００ｃから射出された光束ＬＢｃの光路上に配置された開口部を有し、該光束のビーム径を所望の大きさに制限する。開口板２２０２ｄは、光源２２００ｄから射出された光束ＬＢｄの光路上に配置された開口部を有し、該光束のビーム径を所望の大きさに制限する。
【０１０１】
偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂは、開口板２２０２ｃの−Ｙ側であって、かつ開口板２２０２ｄの−Ｘ側に配置されている。この偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂは、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を−Ｙ方向に反射する偏光分離面を有している。
【０１０２】
ここでは、偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂの偏光分離面に対して、光源２２００ｃから射出される光束ＬＢｃはｐ偏光であり、光源２２００ｄから射出される光束ＬＢｄはｓ偏光である。
【０１０３】
そこで、開口板２２０２ｃの開口部を通過した光束ＬＢｃは、偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂを透過し、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光束ＬＢｄは、偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂで−Ｙ方向に反射される。これにより、偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂから射出される光束ＬＢｃと光束ＬＢｄの光路はほぼ同一である（図１７参照）。
【０１０４】
第１液晶素子２２０６Ｂは、偏光ビームスプリッタ２２０５Ｂから射出された光束（光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。
【０１０５】
第２液晶素子２２０７Ｂは、第１液晶素子２２０６Ｂを介した光束（光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。
【０１０６】
第１液晶素子２２０６Ｂと第２液晶素子２２０７Ｂは、強誘電性液晶を含む液晶素子であり、印加電圧に応じて偏向器前光学系Ｂの焦点距離を変更する。
【０１０７】
ここでは、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの結像位置とＮＡ（開口数）が、有効走査領域内で一定に保たれるように、第１液晶素子２２０６Ｂ及び第２液晶素子２２０７Ｂに印加される電圧と像高との関係がそれぞれ予め設定され、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている（図６参照）。
【０１０８】
そして、ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている第１液晶素子２２０６Ｂ及び第２液晶素子２２０７Ｂに印加される電圧と像高との関係を参照し、液晶素子電圧印加回路３２１３を介して、第１液晶素子２２０６Ｂ及び第２液晶素子２２０７Ｂへの印加電圧を制御する。
【０１０９】
第１ＫＴＮ素子２２０８Ｂは、上記ＫＴＮ結晶を含む素子であり、第２液晶素子２２０７Ｂを介した光束（光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。
【０１１０】
第１ＫＴＮ素子２２０８Ｂは、上記第１ＫＴＮ素子２２０８Ａと同様に、Ｚ軸方向に関して対向する２つの電極にＫＴＮ結晶が挟まれており、該２つの電極間に印加される電圧に応じて、入射光束の光路を副走査対応方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）に関して偏向する。
【０１１１】
ここでは、ポリゴンミラー２１０４の各偏向反射面の面倒れ情報に基づいて、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄの表面での光スポットの副走査方向に関する位置が所望の位置となるように、偏向反射面毎に第１ＫＴＮ素子２２０８Ｂへの印加電圧が予め設定され、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている（図６参照）。
【０１１２】
そして、ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている偏向反射面毎の第１ＫＴＮ素子２２０８Ｂへの印加電圧を参照し、ＫＴＮ素子電圧印加回路３２２２を介して、第１ＫＴＮ素子２２０８Ｂへの印加電圧を制御する。
【０１１３】
第２ＫＴＮ素子２２０９Ｂは、上記ＫＴＮ結晶を含む素子であり、第１ＫＴＮ素子２２０８Ｂを介した光束（光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。
【０１１４】
第２ＫＴＮ素子２２０９Ｂは、上記第２ＫＴＮ素子２２０８Ａと同様に、Ｘ軸方向に関して対向する２つの電極にＫＴＮ結晶が挟まれており、該２つの電極間に印加される電圧に応じて、入射光束の光路をＸＹ面内で偏向する。
【０１１５】
ここでは、上記第２ＫＴＮ素子２２０８Ａと同様に、ポリゴンミラー２１０４と連動して、感光体ドラム表面を光スポットが等速で走査するように、第２ＫＴＮ素子２２０９Ｂにおける偏向角の角速度ωＤ、振れ角φの最大値φｍａｘは、予め設定され、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている（図６参照）。
【０１１６】
そして、ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１のデータ領域に格納されている第２ＫＴＮ素子２２０９Ｂにおける偏向角の角速度ωＤ、振れ角φの最大値φｍａｘを参照し、ＫＴＮ素子電圧印加回路３２２２を介して、第２ＫＴＮ素子２２０９Ｂへの印加電圧を制御する。
【０１１７】
この場合、感光体ドラム２０３０ｃ表面の光スポットは、第２ＫＴＮ素子２２０９Ｂでの振り角の変化とポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に等速で移動する。
【０１１８】
同様に、感光体ドラム２０３０ｄ表面の光スポットは、第２ＫＴＮ素子２２０９Ｂでの振り角の変化とポリゴンミラー２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に等速で移動する。
【０１１９】
ところで、本実施形態では、一例として、図４における符号Ｓは１００ｍｍ、符号Ａは７０ｍｍ、符号Ｂは４３（＝５０−７）ｍｍとしている。
【０１２０】
このような位置関係で、従来の光走査装置のように、ポリゴンミラーと偏光ビームスプリッタとの間に走査光学系を配置させようとすると、該走査光学系の焦点距離は１２０ｍｍよりも小さくしなければならない。例えば、走査光学系の焦点距離を１００ｍｍとすると、Ａ３サイズ（書き込み範囲：約３００ｍｍ）に対応し、いわゆるｆθ特性が満足できる走査光学系を考えると、画角は３００÷１００＝３ｒａｄ＝１７２°となり、このような走査光学系は、現実的に設計不可能であった。
【０１２１】
このように、図４における符号Ｓの値及び符号Ａの値を小さくしようとすると、画角が大きくなる。しかしながら、ポリゴンミラーと感光体ドラムとの間に配置される走査光学系が確保できる画角には限度があり、結果的に符号Ｓの値及び符号Ａの値を小さくするのには限界があった。
【０１２２】
また、従来の光走査装置では、一例として図１８に示されるように、光源から射出され平行光束とされた光束は、シリンドリカルレンズに入射し、ポリゴンミラーの偏向反射面位置に副走査対応方向に関してのみ結像される。この光束は、ポリゴンミラーで偏向され、発散しながら走査レンズに入射し、被走査面上に集光される。この場合は、偏向反射面が回転軸に非平行でいわゆる面倒れ（「βチルト」ともいう）があっても、その影響を受けることなく、被走査面上の所望の位置に光束を集光させることができる。すなわち、シリンドリカルレンズと走査レンズによって面倒れ補正系が構成されている。
【０１２３】
しかしながら、本実施形態では、上記面倒れ補正系がないため、例えば、偏向反射面と被走査面との光路長が１２０ｍｍのときに、面倒れが１分あれば、被走査面上での集光位置は、副走査方向に関して所望の位置から約３５μｍずれる。書き込み密度が１２００ｄｐｉのときの走査線の間隔は２１μｍであるため、この位置ずれは許容できるものではない。
【０１２４】
そこで、本実施形態では、第１ＫＴＮ素子２２０８Ａ及び第１ＫＴＮ素子２２０８Ｂによって上記位置ずれを補正している。
【０１２５】
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、偏向器前光学系Ａ、偏向器前光学系Ｂ、ポリゴンミラー２１０４、２つの偏光ビームスプリッタ（２１０５Ａ、２１０５Ｂ）、２つの折り返しミラー（２１０６Ａ、２１０６Ｂ）、及び走査制御装置３０２２などを有している。
【０１２６】
各偏向器前光学系は、それぞれ２つの光源に対応し、２つの開口板、偏光ビームスプリッタ、第１液晶素子、第２液晶素子、第１ＫＴＮ素子、及び第２ＫＴＮ素子を有している。
【０１２７】
偏光ビームスプリッタは、２つの開口板の開口部をそれぞれ通過した光束を合成する。第１液晶素子と第２液晶素子は、光束の結像位置とＮＡ（開口数）が、有効走査領域内で一定に保たれるように印加電圧が制御される。第１ＫＴＮ素子は、感光体ドラム表面での光スポットの副走査方向に関する位置が所望の位置となるように印加電圧が制御される。第２ＫＴＮ素子は、ポリゴンミラー２１０４と連動して、感光体ドラム表面の有効走査領域内を光スポットが等速で移動するように印加電圧が制御される。
【０１２８】
この場合は、ポリゴンミラー２１０４と感光体ドラムとの間に走査レンズを設けることなく、感光体ドラム表面に精度良く潜像を形成することができる。その結果、汎用性が高く、安定した光走査を維持しつつ、小型化を図ることができる。
【０１２９】
そして、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、その結果、画像品質の低下を招くことなく、小型化を図ることができる。
【０１３０】
なお、上記実施形態では、ωｐ＝６２８３．１８５ｒｐｓ、ωＤ＝２９３２６．４２ｒｐｓ、φｍａｘ＝１．９４５°の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、第２ＫＴＮ素子とポリゴンミラー２１０４とが連動して、感光体ドラム表面の有効走査領域内を光スポットが等速で移動するように設定されていれば良い。
【０１３１】
なお、上記実施形態において、光束ＬＢａと光束ＬＢｂの波長を異ならせ、前記偏光ビームスプリッタ２１０５Ａに代えて、光束ＬＢａを透過させ光束ＬＢｂを反射するダイクロイックミラーを用いても良い。同様に、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄの波長を異ならせ、前記偏光ビームスプリッタ２１０５Ｂに代えて、光束ＬＢｄを透過させ光束ＬＢｃを反射するダイクロイックミラーを用いても良い。なお、この場合は、異なる波長の２つの光束で第１液晶素子及び第２液晶素子を共用することができないため、一例として図１９に示されるように、各偏向器前光学系では、第１液晶素子及び第２液晶素子は、光束毎に設けられ、光源と合成用の偏光ビームスプリッタとの間に配置されることとなる。
【０１３２】
また、上記実施形態において、各第２ＫＴＮ素子に代えて、揺動可能な複数のマイクロミラーを有する揺動ミラー素子を用いても良い。
【０１３３】
また、上記実施形態では、画像形成装置として、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写されるカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、記録紙に直接転写されるカラープリンタであっても良い。
【０１３４】
また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。
【０１３５】
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で転写対象物としての印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。
【０１３６】
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。
【０１３７】
要するに、上記光走査装置２０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、画像品質の低下を招くことなく、小型化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、走査レンズが不要であり、汎用性が高く、安定した光走査を維持しつつ、小型化を図るのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、画像品質の低下を招くことなく、小型化を図るのに適している。
【符号の説明】
【０１３９】
２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…ポリゴンミラー（第２光偏向手段）、２１０５Ａ，２１０５Ｂ…偏光ビームスプリッタ（光分離部材）、２１０６Ａ，２１０６Ｂ…折り返しミラー（反射部材）、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、２２０５Ａ，２２０５Ｂ…偏光ビームスプリッタ（光合成部材）、２２０６Ａ，２２０６Ｂ…第１液晶素子（光学素子）、２２０７Ａ，２２０７Ｂ…第２液晶素子（光学素子）、２２０８Ａ，２２０８Ｂ…第１ＫＴＮ素子（第３光偏向手段の一部）、２２０９Ａ，２２０９Ｂ…第２ＫＴＮ素子（第１光偏向手段の一部）、３０２２…走査制御装置（第１光偏向手段の一部、第３光偏向手段の一部）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４０】
【特許文献１】特開２００７−２４５７０５号公報
【特許文献２】特許第４４７６０４７号公報
【特許文献３】特許第３８６９７０１号公報
【図１】
2012225960.tif 000004
【図２】
2012225960.tif 000005
【図３】
2012225960.tif 000006
【図４】
2012225960.tif 000007
【図５】
2012225960.tif 000008
【図６】
2012225960.tif 000009
【図７】
2012225960.tif 000010
【図８】
2012225960.tif 000011
【図９】
2012225960.tif 000012
【図１０】
2012225960.tif 000013
【図１１】
2012225960.tif 000014
【図１２】
2012225960.tif 000015
【図１３】
2012225960.tif 000016
【図１４】
2012225960.tif 000017
【図１５】
2012225960.tif 000018
【図１６】
2012225960.tif 000019
【図１７】
2012225960.tif 000020
【図１８】
2012225960.tif 000021
【図１９】
2012225960.tif 000022