JP2004212628A

JP2004212628A - 光走査装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2004212628A
Application number: JP2002381818A
Authority: JP
Inventors: Seizo Suzuki; 清三鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: US7088485B2; JP4365582B2; US20040184125A1

Abstract

【課題】光偏向手段と走査結像光学系の一部を複数の光ビームに共用する光走査装置において、さらなる高速化と高密度化を実現する。
【解決手段】複数の光ビームＬＸＹ〜ＬＸＢを、共通の光偏向手段ＰＭ１０の偏向反射面により偏向させ、複数組の走査結像光学系により複数の潜像担持体Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｂｋに導光し、各潜像担持体上に１以上の光スポットを形成して各潜像担持体の光走査を行う光走査装置において、複数組の走査結像光学系を構成する光学素子のうち、少なくとも、最も光偏向手段側にあるレンズが、複数の潜像担持体を光走査する光ビームに共通化された共用レンズＬ１であり、光偏向手段ＰＭ１０の偏向反射面が、軸方向に２以上の反射面ＲＦ１、ＲＦ２に分離されている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光走査装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近来、タンデム方式の画像形成装置が実用化されつつある。例えば、４個のドラム状の感光体を転写紙の搬送路に沿って配列し、これらを同時的に光走査して各感光体に静電潜像を形成し、形成された４種の静電潜像をイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒の４種のトナーで別個に可視化し、これらトナーによる４色のトナー画像を同一の転写紙上に重ね合せて転写してカラー画像を得る。
【０００３】
このようなタンデム式の画像形成装置はデジタル複写機や光プリンタ等として実用化されつつあるが、カラー画像もモノクロ画像も同じ速度で形成でき、カラー画像の形成を高速化できる。しかしながら反面、感光体ごとに光走査装置を設けると、画像形成装置としての小型化の点で問題がある。
【０００４】
また、感光体ごとに別個の光走査装置を用いると、光走査装置間の光学特性の微妙な差異により、転写紙上に重ねられる各色トナー画像のサイズ等が微妙に異なり、得られるカラー画像に「色ずれ」を生じ易い。さらに、感光体ごとに別個に光走査装置を用いると、光学系に樹脂製の光学素子（プラスチックレンズ等）が含まれると、画像形成装置を連続運転する際、装置内の温度上昇で、樹脂製光学素子ごとに温度が異なり、樹脂製光学素子間の光学特性が不均一になり、これが原因して、出力されるカラー画像の色相が時間と共に変化する問題もある。
【０００５】
タンデム式の画像形成装置における上記の如き問題を有効に軽減できる方式として、感光体を光走査する光ビームを偏向させる光偏向手段を「４個の感光体を光走査する全光ビームに共通化」し、さらに、光偏向手段により偏向された光ビームを対応する感光体上に結像させる４組の走査結像光学系の一部を、全光ビームに共通化することが提案されている（特許文献１〜３等）。
【０００６】
このような画像形成装置は、４個の感光体を光走査する光ビームが全て、光偏向手段の片側で偏向されるので「４ドラム片側偏向方式」と呼ばれる。
４ドラム片側偏向方式では、感光体ごとに別個の光走査装置を用いる場合に比して、光走査装置における光偏向手段や走査結像光学系の一部が、複数感光体に共用されるため、画像形成装置としてのコンパクト性が向上する。
【０００７】
また、走査結像光学系の一部が、複数の光ビームに共用されることにより、走査結像光学系ごとの光学特性の差異が軽減され、「共用される光学素子」を樹脂製とした場合、温度変化等で「共用される光学素子」の光学特性が変化しても、この変化は「共用している複数光ビームに共通」であるので、前述の「色ずれ」や連続運転時の「経時的な色相変化」が有効に軽減される。
【０００８】
図１は、上記の如き「４ドラム片側偏向方式」の画像形成装置の要部を略示している。符号ＰＭで示す「光偏向手段」としてのポリゴンミラーに、４本の光ビームが図示されない光源側から入射する。これら４本の光ビームは実質的な平行光束で、ポリゴンミラーＰＭの偏向反射面の回転軸に略直交する方向から入射し、かつ副走査方向（上記回転軸の方向）に等間隔でずれている。
【０００９】
ポリゴンミラーＰＭの偏向反射面で反射され、偏向される４本の光ビームは、これら光ビームに共通化されたレンズＬ１を透過し、ミラーＭ１〜Ｍ８により光路分離され、ドラム状に形成された光導電性の感光体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋへ導光される。
【００１０】
感光体Ｙは「イエロートナーで可視化されるべき静電潜像」を形成するためのもので、ミラーＭ１、Ｍ５により導光される光ビームが、レンズＬ１とＬ２Ｙとの作用で光スポットとして結像される。感光体Ｍは「マゼンタトナーで可視化されるべき静電潜像」を形成するためのもので、ミラーＭ２、Ｍ６により導光される光ビームが、レンズＬ１とＬ２Ｍとの作用で光スポットとして結像される。同様に、感光体Ｃは「シアントナーで可視化されるべき静電潜像」を形成するためのもので、ミラーＭ３、Ｍ７により導光される光ビームが、レンズＬ１とＬ２Ｃとの作用で光スポットとして結像される。感光体Ｂｋは「黒トナーで可視化されるべき静電潜像」を形成するためのもので、ミラーＭ４、Ｍ８により導光される光ビームが、レンズＬ１とＬ２Ｂとの作用で光スポットとして結像される。
【００１１】
このような光走査装置で、光走査領域を３００ｍｍ程度とし、各感光体上に形成する光スポットのスポット径を５０μｍ以下に設定しようとすると、ポリゴンミラーＰＭに入射する各光ビームの光束径は５ｍｍ程度になる。そのような場合には、各光ビームをレンズＬ１透過後に分離する必要もあって、光ビーム相互がポリゴンミラーＰＭの回転軸方向において互いに重なり合わないようにする必要があり、そうすると、ポリゴンミラーＰＭの偏向反射面は、回転軸方向に図示の如く１７ｍｍ程度必要となる。
【００１２】
偏向反射面が回転軸方向に１７ｍｍもあるポリゴンミラーは、高速回転の際の所謂「風損」が大きく、騒音の発生、消費電力やジッターの増大を招くため、書込み自体の高速化に問題が多い。
【００１３】
ポリゴンミラーの偏向反射面を「回転軸方向に小さくする」光学配置として、図２に示す如きものが考えられる。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図１におけると同一の符号を付した。
【００１４】
図２の例では、ポリゴンミラーＰＭ１に入射する４本の光ビームを、偏向反射面の回転軸に直交する面に対して傾け、その傾き角を光ビームごとに異ならせている。この場合には、４本の光ビームを、ポリゴンミラーＰＭ１の偏向反射面の「回転軸方向の同一位置」に入射させることができるため、偏向反射面の回転軸方向の大きさを有効に小さくできる。この「図１のポリゴンミラーＰＭに比して薄型」のポリゴンミラーＰＭ１であると、高速回転に伴なう風損も少なく、低消費電力での高速回転が可能であり、高速書込みが可能である。
【００１５】
しかしながら、図２の光学配置では、４本の光ビームが偏向反射面位置で相互になす角度差が小さいと、レンズＬ１を透過した複数光ビームをミラーＭ１〜Ｍ４で光路分離するのに、ミラーＭ１〜Ｍ４をレンズＬ１から大きく離さなければならず、このようなミラー配置では光走査装置のコンパクト性が損われる。
【００１６】
逆に、上記角度差を大きくすると、光路分離は容易になり、装置のコンパクト性も良いが、偏向された各光ビームの「大きな傾き角」のため、光ビームに「光線のスキュー」が発生し、波面収差が劣化する。波面収差が劣化すると、光スポットを小径化することが困難になる。例えば、図２の光学配置で、光ビームの傾き角が５度程度あると、図一の場合と同様の構成で光束径：５ｍｍの光ビームでも、形成される光スポットのスポット径は「光強度分布の強度の１／ｅ^２を閾値」として６０μｍ程度が限度となる。
【００１７】
この程度の大きさの光スポットでは、例えば１２００ｄｐｉ（２４．１μｍピッチ）のドット密度の画像に対し十分な解像度と階調性を得ることはできない。
【００１８】
なお、ポリゴンミラーの偏向反射面を２段に分離することは、１ドラム方式のカラー画像形成装置に関連して特許文献４に記載されている。また、この発明の実施例で行っているような「等速特性の電気的補正」は特許文献５に記載されている。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００１− ４９４８号公報
【特許文献２】
特開２００１− １０１０７号公報
【特許文献３】
特開２００１− ３３７２０号公報
【特許文献４】
特開２００２−２７８２０７号公報
【特許文献５】
特開２０００− ３６６２５号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述した事情に鑑み、光偏向手段と走査結像光学系の一部を複数の光ビームに共用する光走査装置において、さらなる高速化と高密度化の実現を課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の光走査装置は「複数の光ビームを、共通の光偏向手段の偏向反射面により偏向させ、複数組の走査結像光学系により複数の潜像担持体に導光し、各潜像担持体上に１以上の光スポットを形成して各潜像担持体の光走査を行う光走査装置」であって、以下の点を特徴とする（請求項１）。
【００２２】
即ち、複数組の走査結像光学系を構成する光学素子のうち、少なくとも、最も光偏向手段側にあるレンズが「複数の潜像担持体を光走査する光ビームに共通化された共用レンズ」であり、光偏向手段の偏向反射面が「軸方向に２以上の反射面に分離」されている。
【００２３】
上に「各潜像担持体上に１以上の光スポットを形成して各潜像担持体の光走査を行う」と記したように、この発明の光走査装置は、個々の潜像担持体を「シングルビーム方式」で光走査することもできるし、２以上の光スポットによる「マルチビーム走査方式」で光走査することもできる。
【００２４】
光源側から共通の光偏向手段に入射する光ビームをＮ本とし、潜像担持体の数をＭ個とすると、走査結像光学系はＭ組（潜像担持体と同数）である。Ｎ＝Ｍであれば、各潜像担持体はシングルビーム方式で光走査され、Ｎ＝ｎＭであれば、各潜像担持体はｎ本の光ビームによるマルチビーム方式で光走査される。
【００２５】
「走査結像光学系」の各組は、共通の光偏向手段により偏向された光ビームを、対応する潜像担持体に集光させるための結像光学素子（レンズや結像ミラー）と、各光ビームの光路を分離して対応する潜像担持体へ導光するための光路分離ミラーを有する。上記結像光学素子のうちで、光路上において光偏向手段に最も近く配設されるレンズがＮ本の光ビームに共用される「共用レンズ」である。
【００２６】
「光偏向手段」は、偏向反射面により光ビームを反射させて偏向させる方式のものであり、ポリゴンミラーを好適に用い得るほか、回転単面鏡や回転２面鏡等「偏向反射面を回転」させる方式のものや、ガルバノミラーのように「偏向反射面を揺動」させる方式のものを用いることもできる。
【００２７】
上において光偏向手段に関して「偏向反射面の軸」とあるのは、偏向反射面を回転させる方式のものにおいては「偏向反射面の回転軸」、偏向反射面を揺動させる方式のものにおいては「偏向反射面の揺動軸」を言い、これらの軸の方向が「偏向反射面の軸方向」である。
【００２８】
請求項１記載の光走査装置は、共通の光偏向手段に入射する複数の光ビームが「偏向反射面の軸方向に直交的に入射する直交入射ビーム」と「偏向反射面の軸方向に直交する面に対して傾いて入射する斜め入射ビーム」とを含むようにできる（請求項２）。
【００２９】
請求項２記載の光走査装置は、偏向反射面の軸に直交する面に対する傾き角：θで光偏向手段に入射する斜め入射ビームが、軸の方向に分離された反射面間の入射位置間隔：ｄ、偏向反射面と像面との距離：Ｌに対し、条件：
１０＜２Ｌ・ｔａｎθ＋ｄ＜４０（ｍｍ）
を満足することが好ましい（請求項３）。
【００３０】
上限の４０ｍｍを超えると、斜め入射による波面収差の劣化のために斜め入射ビームによる光スポットのスポット径を５０μｍ以下の小径にすることができない。また、光偏向手段の「偏向反射面の軸方向のサイズ」が大きくなりやすく、高速化への対応が困難となる。下限の１０ｍｍを超えると、偏向される複数の光ビームを光束分離することが難しくなり、各光ビームの「副走査方向に許容できる位置ずれ」が少なくなる。
【００３１】
上記請求項１または２または３記載の光走査装置の、複数組の走査結像光学系における「最も光偏向手段側に配設される共用レンズ」は、光偏向手段の偏向反射面の軸方向に複数段に重ねられた「複数段レンズ」であることができる（請求項４）。
【００３２】
請求項１〜４の任意の１に記載の光走査装置は、共通の光偏向手段により偏向されて共用レンズを透過した複数の光ビームを、対応する潜像担持体に応じて光路分離するための光路分離ミラーを複数有するが、これら光路分離ミラーのうち少なくとも１個を「複数の偏向光ビームのうち１以上を反射し、１以上を透過させる」ものとすることができる（請求項５）。
【００３３】
請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において「複数組の走査結像光学系において、最も像面側に配設されるレンズのうち少なくとも１枚は、副走査方向にシフト偏心またはチルト偏心して取り付けられる」ことができ（請求項６）、請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置において「複数組の走査結像光学系において、最も像面側（潜像担持体側）に配設されるレンズのうち少なくとも１枚は、副走査方向にチルトした偏心面を少なくとも１面有する」ことができる（請求項７）。
【００３４】
この発明の画像形成装置は「複数の光ビームを、共通の光偏向手段の偏向反射面により偏向させ、複数組の走査結像光学系により複数の潜像担持体に導光し、各潜像担持体上に１以上の光スポットを形成し、各潜像担持体の光走査を行って各潜像担持体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で可視化し、得られる各色トナー画像を共通のシート状記録媒体上に転写して画像形成を行う画像形成装置」であって、複数の潜像担持体を光走査する光走査装置として、請求項１〜７の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする。
【００３５】
潜像担持体には光走査により「静電潜像」が形成されるので、潜像担持体は光導電性の感光体である。この請求項８記載の画像形成装置は、潜像担持体の数を３または４とし、各潜像担持体に形成される静電潜像をマゼンタ、シアン、イエローの３色もしくはこれらに黒を加えた４色のトナーで現像し、カラー画像形成を行う構成とすることができる（請求項９）。上記イエロー、マゼンタ、トナーの各色トナーに変えて、赤、緑、青の３色のトナーを用いることもできる。
【００３６】
この発明の画像形成装置は、デジタル複写装置・光プリンタ・光プロッタやファクシミリ装置として実施することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。
図３に光走査装置の実施の一形態を示す。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図１におけると同一の符号を付した。
【００３８】
図３の実施の形態において、光走査装置は４つの潜像担持体（光導電性の感光体でドラム状に形成されている）Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを光走査するものである。各潜像担持体の光走査はシングルビーム方式で行われ、これらを光走査する４本の光ビームは共通の光偏向手段ＰＭ１０により同時に偏向される。
【００３９】
光偏向手段ＰＭ１０はポリゴンミラーであって、その偏向反射面は回転軸方向に分離された反射面ＲＦ１、ＲＦ２に分離されている。また、レンズＬ１を「共用レンズ」とし、この共用レンズＬ１とレンズＬ２Ｙ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｂとの組合せ（およびミラーＭ１〜Ｍ８）により「４組の走査結像光学系」が構成される。
【００４０】
即ち、図３に実施の形態を示す光走査装置は、複数の光ビームを、共通の光偏向手段ＰＭ１０の偏向反射面により偏向させ、偏向された複数の光ビームを、複数組の走査結像光学系により複数の潜像担持体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋに導光し、各潜像担持体上に１個の光スポットを形成して各潜像担持体の光走査を行う光走査装置であって、図示の如く、複数組の走査結像光学系を構成する光学素子のうち、少なくとも、最も光偏向手段側にあるレンズＬ１が、複数の潜像担持体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを光走査する光ビームに共通化された「共用レンズ」であり、光偏向手段ＰＭ１０の偏向反射面ＲＦ１、ＲＦ２が、軸方向に２面の反射面に分離されている（請求項１）。
【００４１】
光偏向手段ＰＭ１０の偏向反射面ＲＦ１、ＲＦ２を２段に分離したことにより「入射する光ビームが当たらない部分」は肉抜きでき、結果としてポリゴンミラー全体の重量が軽くなると共に、回転に伴う風損を効果的に低減することができるので、高速回転に伴なう騒音を抑え、消費電力やジッターを低減させることができる。
【００４２】
この実施の形態では、光偏向手段における偏向反射面の分離数を２段としているが、潜像担持体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを光走査する４本の光ビームに対応させて偏向反射面を４段に分離しても良い。
【００４３】
図１の実施の形態において、潜像担持体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを光走査する光ビームのうち、潜像担持体Ｍ、Ｃを光走査する光ビームＬＸＭ、ＬＸＣは、偏向反射面ＲＦ１、ＲＦ２の軸方向に直交的に入射する「直交入射ビーム」であり、潜像担持体Ｙ、Ｂｋを光走査する光ビームＬＸＹ、ＬＸＢは偏向反射面ＲＦ１、ＲＦ２の軸方向に直交する面に対して傾いて入射する「斜め入射ビーム」である。
【００４４】
即ち、共通の光偏向手段ＰＭ１０に入射する複数の光ビームは、偏向反射面ＲＦ１、ＲＦ２の軸方向に直交的に入射する直交入射ビームＬＸＭ、ＬＸＣと、上記軸方向に直交する面に対して傾いて入射する斜め入射ビームＬＸＹ、ＬＸＢとで構成される（請求項２）。
【００４５】
後述する実施例では、斜め入射ビームＬＸＹ、ＬＸＢの「偏向反射面の軸に直交する面に対してなす傾き角」は２度とした。この程度の傾き角だと、光束のスキューによる大きな波面収差の劣化を生ずることなく、光スポットをスポット径：５０μｍ以下のレベルに小径化することが可能となる。また、光ビームＬＸＹ、ＬＸＢを「斜め入射ビーム」としたことに伴ない、偏向された各光ビームをミラーＭ１〜Ｍ４により「副走査方向に十分分離」できる。
【００４６】
このような光学配置とすることにより、実施例ではポリゴンミラーＰＭ１０の回転軸方向の高さを８ｍｍとでき、図１における高さ１７ｍｍに対して大幅に薄くでき、高速化への対応が容易になった。
【００４７】
図３に示す「偏向反射面の軸に直交する面に対する傾き角：θで光偏向手段に入射する斜め入射ビームＬＸＹ、ＬＸＢが、軸方向に分離された反射面ＲＦ１、ＲＦ２への入射位置間隔：ｄ」を実施例では６ｍｍに設定し、偏向反射面と像面との距離：Ｌを３７０ｍｍに設定した。
【００４８】
したがって、実施例においては、θ＝２、ｄ＝６ｍｍ、Ｌ＝３７０ｍｍとして、２Ｌ・ｔａｎθ＋ｄ＝３１．８ｍｍとなり、条件：
１０＜２Ｌ・ｔａｎθ＋ｄ＜４０（ｍｍ）
が満足された。
【００４９】
実施例では、共用レンズＬ１の副走査方向（図１の上下方向）の厚みを１５ｍｍとした。このように「副走査方向に肉厚のレンズ」を、樹脂レンズとして一体成形する場合、肉厚が大きいため成形時間がかかり製造効率が低い。この問題を回避するには、共用レンズを、図５に示すように、２個のレンズＬ１１、Ｌ１２を副走査方向に２段に重ねた「複数段レンズ」構成とするのがよい。
【００５０】
共用レンズを複数段レンズとすることにより、１段当たりの走査レンズＬ１１、Ｌ１２の副走査方向の厚さを薄くでき、成形時の成形時間が短縮され製造効率を向上させることができ、「ヒケ」などの発生も抑えられるため高精度の面形状を得ることができる。走査レンズＬ１１、Ｌ１２の「重ね合わせ」は図の如く、相対的位置決め手段４１、４２を嵌合させて行っても良いし、接着により一体化しても良い。
【００５１】
図４は、光走査装置の実施の別形態を示す。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図３におけると同一の符号を付した。図４の実施の形態においては、図３の実施の形態におけるミラーＭ１に代えて、光路分離ミラーＭ０が用いられている。
【００５２】
共通の光偏向手段ＰＭ１０により偏向されて共用レンズＬ１を透過した複数の光ビームを、対応する潜像担持体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋに応じて光路分離する複数の光路分離ミラーＭ０〜Ｍ８のうち、光路分離ミラーＭ０は「複数の偏向光ビームＬＸＹ、ＬＸＭ、ＬＸＣ、ＬＸＢのうち光ビームＬＸＹを反射し、光ビームＬＸＭ、ＬＸＣ、ＬＸＢを透過」させる（請求項５）。
【００５３】
図４の実施の形態では、最も光偏向手段側の光路分離ミラーＭ０は「透明な長尺平行平板中の一部を反射ミラーＭ０Ｙとした」もので、光ビームＬＸＹのみを反射させ、他の光ビームＬＸＭ、ＬＸＣ、ＬＸＢは透過させる。
【００５４】
通常の長尺ミラーでは「エッジ部の面ダレ・カケ、光ビームの位置決め精度」を補償するため「エッジ部から十分内側」をミラー有効部としている。そのため光路分離のためには、各光路分離ミラーの間隔を大きくせざるを得ず、それに応じて、これら光路分離ミラーに入射する光ビーム相互間を十分に離して設定する必要があった。
【００５５】
図４に示す実施の形態のように、複数光ビームのうち少なくとも光ビームＬＸＹを反射し、他の光ビームＬＸＭ、ＬＸＣ、ＬＸＢを透過させる光学素子Ｍ０を用いることにより、上記の「面ダレ・カケ、光ビームの位置決め精度のマージンを大きく取る必要」が無くなり、光ビーム間隔を大きく広げなくても良くなる。
【００５６】
図４の実施の形態において、光ビームＬＸＹに対してのみ「このような光学素子」を用いているのは、偏向反射面ＲＦ１、ＲＦ２から分離ミラーＭ０Ｙまでの距離が短いため、光ビーム間隔を広くとることが難しいことによる。当然、このような光学素子を全ての分離ミラーに採用することも可能である。
【００５７】
実施例のように斜め入射ビームＬＸＹ、ＬＸＢを２度程度傾けて、偏向反射面ＲＦ１、ＲＦ２に入射する構成とすると、潜像担持体Ｙ、Ｂｋ上で０．２〜０．５ｍｍ程度の「かなり大きな走査線曲がり」が生じる。このような走査線曲がりは、主に副走査方向にパワーを有するレンズＬ２Ｙ、Ｌ２Ｂを副走査方向へ傾ける「βチルト」あるいは副走査方向へシフトさせる「Ｚシフト」を行うことにより低減することができる（請求項６）。
【００５８】
しかし、レンズＬ２Ｙ、Ｌ２ＢのβチルトやＺシフトのみでは、走査線曲がりを完全にゼロに補正することはできず、感光体Ｙ、Ｂｋと感光体Ｍ、Ｃとの間で約０．０２〜０．０５ｍｍ程度の「無視できない走査線のずれ」を生じ、その結果「副走査方向の色ずれ」を発生することがある。
【００５９】
また、Ｌ２Ｙ等のβチルト、Ｚシフトにより、波面収差も若干劣化するため、光スポットの小径化に対する影響もある。
【００６０】
βチルトやＺシフトを行う代わりに、あるいはβチルトやＺシフトと共用して「像高に対応してチルト角度が変化する偏心面」を用いる（請求項７）ことにより、走査線曲がりを原理的には完全にゼロに補正することができ、副走査方向の色ずれ発生を有効に軽減もしくは防止できる。また、波面収差の劣化も非常に小さくなり、５０μｍ以下の小径の光スポットを実現できる。
【００６１】
走査レンズＬ２Ｙ、Ｌ２Ｂのレンズ面として与える「偏心面」は、以下の式で表すことができる。
【００６２】
Ｘｔ（Ｙ，Ｚ）＝（Ｆ_０＋Ｆ_１・Ｙ＋Ｆ_２・Ｙ^２＋Ｆ_３・Ｙ^３＋Ｆ_４・Ｙ^４＋Ｆ_５・Ｙ^５＋Ｆ_６・Ｙ^６＋…）Ｚ
「Ｘｔ」は、チルト成分による形状をデプスで示している。Ｙは主走査方向の座標、Ｚは副走査方向の座標である。
【００６３】
チルト係数：Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３・・を任意に設定することにより、像高に応じてチルト角を変化させることができ、このような偏心面の採用により、走査線曲がりを良好に補正し、光スポットの小径化を実現できる。
【００６４】
図６は、画像形成装置の実施の一形態を示している。この画像形成装置は、４ドラム片側偏向方式のタンデム式カラー画像形成装置である。
【００６５】
装置の下部にはシート状記録媒体である「転写紙」を収納する給紙カセット１が配設され、その上部に、搬送ベルト２が左右方向へ張り渡されている。搬送ベルト２上にはイエロー用の感光体Ｙ、マゼンタ用の感光体Ｍ、シアン用の感光体Ｃ及び黒用の感光体Ｂｋが図示の如く等間隔に配設されている。
【００６６】
感光体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは同一径のドラム状に形成され、その周囲には、電子写真プロセスに従いプロセス部材が配設されている。例えば、感光体Ｙを囲繞して、帯電チャージャ４Ｙ、現像装置６Ｙ、転写チャージャ７Ｙ、クリーニング装置８Ｙが配設されている。他の感光体Ｍ、Ｃ、Ｂｋにおいても同様である。
【００６７】
搬送ベルト２の周囲には、感光体Ｙの上流側にレジストローラ９とベルト帯電チャージャ１０が設けられ、感光体Ｂｋの下流側にベルト分離チャージャ１１が設けられ、ベルト下面側に、除電チャージャ１２、クリーニング装置１３が設けられている。ベルト分離チャージャ１１の左側には定着装置１４が設けられ、排紙ローラ１６を介して排紙トレイ１５に至る搬送路が形成されている。
【００６８】
図６に符号２０で示す部分は図３に即して説明した光走査装置であり、ポリゴンミラーＰＭ１０により偏向された光ビームにより、感光体Ｙ〜Ｂｋを、帯電チャージャと現像装置との間で光走査する。フルカラーモード（複数色モード）では、各感光体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋに対してイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像用の信号に基づき光走査装置２０による光走査が行われ、静電潜像が形成される。
【００６９】
即ち、イエロートナーによるトナー画像を例にとって説明すると、感光体Ｙは帯電チャージャ４Ｙにより感光面を均一帯電され、次いで光走査装置２０の光走査装置によりイエロートナーで現像されるべき静電潜像を書き込まれる。この静電潜像は現像装置６Ｙにより現像されてイエロートナー画像となる。
【００７０】
同様にして、感光体Ｍ、Ｃ、Ｂｋにはそれぞれ、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。
【００７１】
シート状記録媒体である転写紙は、給紙カセット１から給紙され、レジストローラ９によりタイミングをはかって搬送ベルト２上に乗せ掛けられる。このとき搬送ベルト２はベルト帯電チャージャ１０により帯電され、転写紙を静電吸着する。静電吸着された転写紙は搬送ベルト２の反時計回りの回転に伴い、等速的に搬送され、転写チャージャ７Ｙによりイエロートナー画像を感光体Ｙから、転写チャージャ７Ｍによりマゼンタトナー画像を感光体Ｍから、転写チャージャ７Ｃによりシアントナー画像を感光体Ｃから、転写チャージャ７Ｂにより黒トナー画像を感光体Ｂｋから順次転写される。トナー画像転写後の各感光体は、クリーニング装置８Ｙ等によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉を除去される。
【００７２】
このようにして、転写紙上にイエロー・マゼンタ・シアン・黒の各色トナー画像が重ね合せられ、カラー画像を構成する。このカラー画像を担持した転写紙は除電チャージャ１２により除電されて搬送ベルト２から分離し、定着装置１４によりカラー画像を定着されたのち、排紙ローラ１６により排紙トレイ１５上に排出される。転写紙分離後の搬送シート２は除電チャージャ１２により除電され、クリーニング装置１３によりクリーニングされる。
【００７３】
これら静電潜像は、各々対応する色のトナーで現像されてトナー画像となり、搬送ベルト２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、フルカラー画像として定着された後、排紙される。また、黒色モード（単色モード）時であれば、感光体Ｙ、Ｍ、Ｃ及びそのプロセス部材は非作動状態とされ、感光体Ｂｋに対してのみ、黒色用の画像信号に基づき光走査装置２０による光ビームの光走査で静電潜像が形成される。
【００７４】
この静電潜像は黒色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト２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ことにより、黒色なるモノクロ画像として定着された後、排紙される。
【００７５】
即ち、図６の画像形成装置は、複数の光ビームを、共通の光偏向手段の偏向反射面により偏向させ、複数組の走査結像光学系により複数の潜像担持体Ｙ〜Ｂｋに導光し、各潜像担持体上に光スポットを形成し、各潜像担持体の光走査を行って各潜像担持体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で可視化し、得られる各色トナー画像を共通のシート状記録媒体上に転写して画像形成を行う画像形成装置で、複数の潜像担持体Ｙ〜Ｂｋを光走査する光走査装置として請求項１〜７の任意の１に記載のものを用い得るもの（請求項８）であり、潜像担持体の数が４であり、各潜像担持体Ｙ〜Ｂｋに形成される静電潜像をマゼンタ、シアン、イエローの３色に黒を加えた４色のトナーで現像し、カラー画像形成を行う画像形成装置（請求項９）である。
【００７６】
【実施例】
最後に、光走査装置の具体的な実施例を挙げる。この実施例は、図３に即して実施の形態を説明したものの具体例であり、各光源から潜像担持体に至る光路上の光学配置は、図７に示す如くである。
【００７７】
半導体レーザである光源ＬＤから放射される光ビームは、カップリングレンズＣＬによりカップリングされて平行ビームとなり、アパーチュアＡＰによりビーム整形され、シリンドリカルレンズＣＹＬにより副走査方向へ集束され、ミラーＭにより反射されてポリゴンミラーＰＭ１０に入射し、偏向反射面位置に主走査方向に長い線像として結像する。
【００７８】
図３に即して説明したように、ポリゴンミラーＰＭ１０に入射する光ビームのうち、感光体Ｍ、Ｃを光走査する光ビームＬＸＭ、ＬＸＣは直交入射ビーム、感光体Ｙ、Ｂｋを光走査する光ビームＬＸＹ、ＬＸＢは斜め入射ビームであり、これら斜め入射ビームの傾き角は２度である。
【００７９】
ポリゴンミラーＰＭ１０により偏向された各光ビームは、共用レンズＬ１を透過し、図７に図示されない光路分離ミラーにより光路分離されて感光体Ｙ〜Ｂｋに導かれ、共用レンズＬ１とともに４組の走査結像光学系をなすレンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｂの作用により、各感光体上に光スポットとして集光され光走査を行う。
【００８０】
以下に挙げるデータにおいて、記号の意味は以下の如くである。
ＲＹ：主走査方向の曲率半径ＲＺ：副走査方向の曲率半径（レンズ中心）
Ｎ：使用波長（６５５ｎｍ）での屈折率Ｘ：光軸方向の距離
「光源からポリゴンミラーまでの光学配置」

アパーチュアの開口幅は、主走査方向：５．６ｍｍ、副走査方向：０．６４ｍｍである。
【００８１】
上のデータにおいて「＊」印を付した面（カップリングレンズの射出側面）は共軸非球面である。この被球面につき数値データは示さないが、カップリングレンズを射出した光ビーム（平行ビーム）の波面収差は良好に補正されている。
【００８２】
ポリゴンミラーＰＭ１０は偏向反射面数：６、内接円半径：１８ｍｍであり、図３に即して説明したように、回転軸方向の高さ：８ｍｍ、斜め入射ビームＬＸＹ、ＬＸＢの、反射面ＲＦ１、ＲＦ２への入射位置間隔：ｄ＝６ｍｍである。
「ポリゴンミラーＰＭ１０と被走査面との間の光学系配置」
β（偏光器と被走査面間の副走査方向の横倍率）：０．３８

偏向反射面と像面との距離：Ｌは３７０ｍｍである。
【００８３】
「＊」印を付した各面は「主走査方向の形状が非円弧形状で、副走査方向は無曲率」となっている。
【００８４】
「＊」印を付した各面のレンズ面形状は、下式で与えられる。
【００８５】
Ｘ（Ｙ，Ｚ）＝（Ｃｍ・Ｙ^２）／｛１＋√［１−（１＋Ｋ）・（Ｙ・Ｃｍ）^２］｝
＋Ａ_４・Ｙ^４＋Ａ_６・Ｙ^６＋Ａ_８・Ｙ^８＋Ａ_１０・Ｙ^１０＋Ａ_１２・Ｙ^１２＋Ａ_１４・Ｙ^１４
＋Ｃｓ（Ｙ）・Ｚ^２／｛１＋√［１−（Ｃｓ（Ｙ）・Ｚ）^２］｝
Ｃｍ＝１／ＲＹ、Ｃｓ（０）＝１／ＲＺである。
【００８６】
「＊＊」印を付した各面は「主走査方向の形状が非円弧形状で、副走査方向の曲率半径がレンズ高さ：Ｙにより連続的に変化する。これら各面の形状は、上記式において、Ｃｓ（Ｙ）を下式で表現したもので与えられる。
【００８７】
Ｃｓ（Ｙ）＝１／ＲＺ＋Ｂ_１・Ｙ＋Ｂ_２・Ｙ^２＋Ｂ_３・Ｙ^３＋Ｂ_４・Ｙ^４＋Ｂ_５・Ｙ^５＋Ｂ_６・Ｙ^６＋Ｂ_７・Ｙ^７＋Ｂ_８・Ｙ^８
＋Ｂ_９・Ｙ^９＋Ｂ_１０・Ｙ^１０＋Ｂ_１１・Ｙ^１１＋Ｂ_１２・Ｙ^１２＋…
実施例における上記各係数は以下の通りである。
【００８８】

【００８９】
なお、図７に示すように、ポリゴンミラーＰＭ１０のケーシングに防音ガラスＧＬを設けた。防音ガラスＧＬは、厚さ：１．９ｍｍ、屈折率：１．５１であり、副走査方向（図７において図面に直交する方向）に対して８度傾けて配置されている。
【００９０】
実施例に関する特性図を図８に示す。像面湾曲（破線は主走査方向、実線は副走査方向）は、主走査方向：０．１０２（−０．０７７〜０．０２５）・副走査方向：０．０８５（０．００６９〜０．１４４）とも極めて良好に補正されている。等速特性（破線はｆθ特性、実線はリニアリテイ）において、リニアリティの変化は５．７５５（−４．５９８〜１．１５７）％とやや大きいので、光走査装置の組立時に計測されたリニアリティのデータに基づき、リニアリティを補正するように「画素クロックの位相をシフト」する電気的な補正を行っている。
【００９１】
図９に、実施例における感光体Ｂｋ上の光スポットの「スポット径（縦軸）のデフォーカス（横軸光スポットの結像位置と感光面との機械的なずれ）による変化」を光スポットの像高（ｍｍ）をパラメータとして示す。（ａ）は主走査方向のスポット径に関するものであり、（ｂ）は副走査方向のスポット径に関するものである。図から明らかなように、光スポットの径は、主・副走査方向とも５０μｍより小さく、デフォーカスに対して安定している。
【００９２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な光走査装置および画像形成装置を実現できる。この発明の光走査装置は、上記の如く、複数の光ビームの偏向に共用される光偏向手段の偏向反射面を軸方向に分割したので、風損によるエネルギ消費や騒音を軽減し、高速の光偏向を行うことができ、高速の光走査を実現できる。また、走査結像光学系の一部を共用レンズとして複数光ビームに共通化したことにより、このレンズを樹脂レンズとしても光学特性の温度変化に伴なう変化が複数光ビームに共通となるのでカラー画像形成における色ずれが有効に軽減される。また、斜め入射ビームの傾き角を小さく設定することにより、波面収差の劣化を抑えて光ビームの小径化を実現できる。したがって、この発明の光走査装置を用いる画像形成装置は小径の「光スポットにより解像力の高い良好な画像」を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４ドラム片側偏向式の光走査装置の問題点を説明するための図である。
【図２】４ドラム片側偏向式の光走査装置の問題点を説明するための図である。
【図３】光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図４】光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図５】複数段レンズの１例を説明するための図である。
【図６】画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図７】光走査装置の実施例の光学配置を説明するための図である。
【図８】実施例の光学特性を示す図である。
【図９】実施例における感光体Ｂｋ上の光スポットの、スポット径のデフォーカスによる変化を、光スポットの像高をパラメータとして示す図である。
【符号の説明】
ＰＭ１０光偏向手段
Ｌ１共用レンズ
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ潜像担持体

Claims

複数の光ビームを、共通の光偏向手段の偏向反射面により偏向させ、複数組の走査結像光学系により複数の潜像担持体に導光し、各潜像担持体上に１以上の光スポットを形成して上記各潜像担持体の光走査を行う光走査装置において、
複数組の走査結像光学系を構成する光学素子のうち、少なくとも、最も光偏向手段側にあるレンズが、複数の潜像担持体を光走査する光ビームに共通化された共用レンズであり、光偏向手段の偏向反射面が、軸方向に２以上の反射面に分離されていることを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置において、
共通の光偏向手段に入射する複数の光ビームが、偏向反射面の軸方向に直交的に入射する直交入射ビームと、上記軸方向に直交する面に対して傾いて入射する斜め入射ビームとで構成されることを特徴とする光走査装置。
請求項２記載の光走査装置において、
偏向反射面の軸に直交する面に対する傾き角：θで光偏向手段に入射する斜め入射ビームが、上記軸方向に分離された反射面間の入射位置間隔：ｄ、偏向反射面と像面との距離：Ｌに対し、条件：
１０＜２Ｌ・ｔａｎθ＋ｄ＜４０（ｍｍ）
を満足することを特徴とする光走査装置。
請求項１または２または３記載の光走査装置において、
複数組の走査結像光学系における、最も光偏向手段側に配設される共用レンズが、上記光偏向手段の偏向反射面の軸方向に、複数段に重ねられた複数段レンズであることを特徴とする光走査装置。
請求項１〜４の任意の１に記載の光走査装置において、
共通の光偏向手段により偏向されて共用レンズを透過した複数の光ビームを、対応する潜像担持体に応じて光路分離するための光路分離ミラーを複数有し、これら光路分離ミラーのうち少なくとも１個が、複数の偏向光ビームのうち１以上を反射し、１以上を透過させることを特徴とする光走査装置。
請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、
複数組の走査結像光学系において、最も像面側に配設されるレンズのうち少なくとも１枚は、副走査方向にシフト偏心またはチルト偏心して取り付けられることを特徴とする光走査装置。
請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置において、
複数組の走査結像光学系において、最も像面側に配設されるレンズのうち少なくとも１枚は、副走査対応方向にチルトした偏心面を少なくとも１面有することを特徴とする光走査装置。
複数の光ビームを、共通の光偏向手段の偏向反射面により偏向させ、複数組の走査結像光学系により複数の潜像担持体に導光し、各潜像担持体上に１以上の光スポットを形成し、上記各潜像担持体の光走査を行って各潜像担持体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で可視化し、得られる各色トナー画像を共通のシート状記録媒体上に転写して画像形成を行う画像形成装置であって、
複数の潜像担持体を光走査する光走査装置として、請求項１〜７の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
請求項８記載の画像形成装置において、
潜像担持体の数が３または４であり、各潜像担持体に形成される静電潜像をマゼンタ、シアン、イエローの３色もしくはこれらに黒を加えた４色のトナーで現像し、カラー画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。