JP2005092148A - 光走査装置及びカラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学素子に対して、温度変動などの外乱が生じた場合であっても、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力するカラー画像形成装置及び光走査装置を提供する。
【解決手段】 本発明の光学系に使用する偏向器は２段に分割されたポリゴンミラーであり、格段のミラーに複数の光束を入射させる。同一ミラーに入射する光束は副走査方向に関して互いに平行ではなく、各々ある角度をなすように設計されている。これにより、副走査方向の入射角を小さくしても光路分離が容易になり、波面収差の劣化によるビームスポット太りの発生を抑えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルカラー複写機、カラーレーザプリンタ等の光走査装置及びカラー画像形成装置に関する。

近年、カラー画像形成装置の高速化に伴い、例えば、４つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に配列し、これらの各感光体ドラムに対応した複数の走査光学系で同時に露光して潜像をつくり、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以降Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）などの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し、カラー画像を得るデジタル複写機やレーザプリンタが実用化されている（４ドラムタンデム方式）。

４ドラムタンデム方式は１ドラム方式に対して、カラーもモノクロも同じ速度で出力できるため、高速プリントに有利である。その反面、４つの感光体（像坦持体）に、４つの走査光学系を有するため装置の小型化に課題がある。また各々の感光体で現像したトナー像を転写する際の色ずれを低減することが課題である。

このようなタンデム式画像形成装置として、複数の感光媒体が単一の光偏向器を共用する方式のものが開示されている。
（１）複数の感光体に対して、複数の光走査装置を有する方式。
感光体と同数の光走査装置を有し、各光走査装置間の偏向器の同期を取って走査する（特許文献１）。
（２）偏向器の両側より光束を入射し、２方向に光束を振り分けて偏向走査する対向走査方式。
略平行でかつ副走査方向に離れた複数の光束を偏向器に入射し、複数の光束に対応する複数の走査光学素子を副走査方向に並べて走査する（特許文献２）。
（３）偏向器の片側より光束を入射し、１方向に偏向走査する片側走査方式。
偏向器の片側より光束を入射し、３枚構成の走査光学系で、Ｌ１、Ｌ２は異なる被走査面に向かう複数の光束が通過し、Ｌ３は各被走査面毎に設けられている（特許文献３、４及び５等）。

近年、走査特性の向上を目して光走査装置の光学素子に、非円弧に代表される特殊面が形成し易く、なおかつ低コストを実現するため、「樹脂製の成形光学素子」が多用されている。特に、前記説明のタンデム式画像形成装置では、使用する光学素子の数が多いことから、樹脂製の光学素子を使用することでのコストダウン効果は非常に大きい。
その反面、光走査装置に樹脂製の光学素子が用いられる場合、温度変化により、ガラスに比べ熱膨張係数が大きいため形状変化が大きく発生し、樹脂製光学素子の光学特性が変化する。特に、発熱が大きいポリゴンミラー等の偏向手段により、光学箱内の温度が上昇するとき、ポリゴンミラーが回転し作る気流、光学箱内の形状の違いなどにより、熱は一律に伝達していくことはなく、光学箱内の温度は温度分布を持つ。また、走査レンズにおいても、熱の伝わり方の違い、レンズ形状の違い（光学箱への設置面積の違い）等により、一律な温度変化は生じず、走査レンズの場所による温度差が発生する。

前記タンデム方式画像形成装置では、各感光体に向かう光束は異なる走査レンズを通過し、走査レンズを保持する光学箱内の温度分布により、各走査レンズ間で異なる温度分布が生じることより、走査レンズの形状変化、屈折率の変化などは一律ではなく、各感光体での走査長さの変化量や等速性の変化は異なる。これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）などの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し定着することで、カラー画像を得ると、所謂「色ずれ」が生じてしまう。特に光学箱内で発熱が大きいポリゴンミラー等の偏向手段に最も近い走査レンズを樹脂とした場合には、光学特性の変化は大きくなる。

更に、連続出力する場合、特に連続出力枚数が多い場合には、偏向手段の発熱により、機内温度（光学箱内温度）は上昇していく。このため、各走査レンズの温度分布は変化していき、先に説明した如く色ずれが発生し、その変動量も変化していく。この結果、最初に出力された画像と、最後に出力された画像で、色ずれにより色味が変化してしまう課題がある。

このような色ずれの問題に対処する方法として、書込開始側と書込終了側とに各々受光手段を配し、各受光手段の受光時間差に基づき、各光ビームの画周波数で調整する方法があるが（特許文献６など）、この方式では走査線の全幅の長さは補正可能であるが、各走査レンズの持つ温度分布による等速性の変化は補正することができない。このため、例えば書込開始と書込終了での主走査方向のドット位置を各感光体で補正しても、中間像高での主走査方向のドット位置は一致せず、色ずれが発生してしまう。
特開２００１−３０５８２６号公報 特開平９−５４２６３号公報 特開２００１−４９４８号公報 特開２００１−１０１０７号公報 特開２００１−３３７２０号公報 特開平９−５８０５３号公報 特開２００２−３６６２５号公報

前述の（１）〜（３）のタンデム式画像形成装置においては下記の特徴と課題がある。
（１）複数の感光体に対して、複数の光走査装置を有する方式。
異なる光走査装置であるため、光学素子の形状ばらつきや温湿度環境が異なるため、各被走査面でビーム位置が相対的にずれ、上記「色ずれ」が発生しやすい。
（２）偏向器の両側より光束を入射し、２方向に光束を振り分けて偏向走査する対向走査方式。
上記（１）に比べ光走査装置が小型化しやすく、コストウェイトの高いポリゴンスキャナーを４色に対して共通に使用できるため低コスト化に有利である。一方、ポリゴンを中心として対向する光学系で、光学素子の形状ばらつきや温湿度環境が異なるため、各被走査面でビーム位置が相対的にずれ、上記「色ずれ」が発生しやすい。
（３）偏向器の片側より光束を入射し、１方向に偏向走査する片側走査方式。
各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応する各光束が、主走査方向に主にパワーを有する走査レンズ（第１レンズ）に共有に透過するため光学素子の形状ばらつきが少なく、且つ温湿度環境も殆ど同じであるため、各色の相対的な主走査方向のビームスポット位置変動（即ち色ずれ）を発生しにくいメリットがある。

その一方、次のような課題がある。
・各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応する光束が共用して透過する光学素子は、副走査対応方向のレンズ高さが厚くなるため、各光束に対する面精度ばらつきを補償することが難しくなるため、ビームスポット径の小径化に課題がある。さらに肉厚化に伴い成形時間増大によるコストアップを低減することが課題である。
・各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応する光束が、同一の偏向ミラー面に入射するため、ポリゴンミラーの厚さが厚くなるため、偏向器が大きくなるなど装置が大型化する。更にこれに伴う風損による騒音、消費電力の増加、耐久性劣化が課題である。
・各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に対応する光束を分離するため、各光束が偏向ミラー面に対して斜め入射の構成としているため、ポリゴンミラーの偏向に伴うビーム光束のスキューのため、波面収差が劣化し易く、ビームスポット小径化に課題がある。更に、像坦持体（感光体）上の走査線曲がりを発生するため、それを補正するための調整が必須となる。

そこで本発明は、
１．光学素子の形状ずれ、及び連続プリント時などの温度変動、温度分布などの外乱が生じた場合においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる光走査装置を提供することを第１の目的とする。
２．ポリゴンミラーの風損による騒音、消費電力、耐久性を向上する高速書き込み対応の光走査装置を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１に記載の発明である光走査装置は、複数のビーム光束を１つの偏向器で偏向走査し、複数の像坦持体上に結像する走査光学素子を有し、該偏向器は２段に分割されたポリゴンミラーで構成され、それぞれの段の同一ミラー面に、少なくとも２以上の像坦持体に導かれる光束を副走査対応方向に互いに角度を持って入射させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置であって、上記同一ミラー面に少なくとも２以上の像坦持体に導かれるそれぞれの光束の副走査対応方向になす角βは１°＜β＜４°を満足することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置であって、上記各像坦持体に導かれる光束の内、少なくとも１つの光束は、ポリゴンミラー回転軸に垂直な面に対し０．５度以内の角度で入射することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置であって、上記走査光学素子において、少なくとも１面は副走査対応方向にチルトする偏心面を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光走査装置であって、上記偏心面は、像高に対応して偏心角度が変化する面形状であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置であって、透過部と反射部で構成される光束分離器を更に有し、上記各像坦持体に導かれる光束の内、少なくとも１つの光束を該反射部で光路分離することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに１項に記載の光走査装置であって、上記走査光学素子において、上記各像坦持体に導かれる全ての光束は、最も偏向反射面側に位置する走査光学素子に入射することを特徴とする。

請求項８に記載の発明であるカラー画像形成装置は、請求項１〜７に記載の光走査装置を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、光学素子の形状ずれ、及び連続プリント時などの温度変動、温度分布などの外乱が生じた場合においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる光走査装置および画像形成装置を提供できる。

本発明の理解を容易にするため、本発明をベースとして作成した光学系を比較の対象として取り上げる。
「比較例１」
・図６（ａ）において、各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応する光束は、ポリゴンミラーに対して斜めに入射することにより、厚さの薄いポリゴンミラーが使用でき、風損、消費電力、耐久性に有利な偏向器を実現している。各光束は副走査対応方向でほぼ同一箇所で反射し、ポリゴン厚さは３ｍｍとしている。
・また各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応する光束は、長尺ミラーで構成される分離ミラーＭ１〜Ｍ４で光束分離するためポリゴンミラーに対して、大きな入射角度で入射しており、比較例１ではＹとＢｋの成す角度は、約１０°となっている。
・以上の比較例１では、ポリゴンミラーへの入射角を大きく採る必要があるため、大きな走査線曲がりを発生する。走査線曲がりは走査レンズＬ２の副走査方向にシフトするなどの手段によりある程度改善することができる。しかし波面収差の劣化によるビームスポット径太りは改善することが難しく、画像上の濃度むら、階調性の劣化が問題となる。

「比較例２」
・図６（ｂ）において、各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応する光束は、斜め入射による波面収差の劣化を防ぐため、偏向ミラー面に対して略平行に入射する構成としており、各光束は５ｍｍ間隔、ポリゴン厚さは１７ｍｍとしている。
・また各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応する光束は、走査レンズＬ１を共用して透過しており、Ｌ１に対して略平行で、光束間隔は５ｍｍ間隔、Ｌ１レンズ高さは２０ｍｍとしている。
・上記構成とすることで、長尺ミラーで構成される分離ミラーＭ１〜Ｍ４で、各光束を分離している。
・本比較例では、ポリゴンミラーの厚さが厚くなるため、偏向器が大きくなるなど装置が大型化する。更にこれに伴う風損による騒音、消費電力の増加、耐久性劣化が問題となる。
・さらに、Ｌ１レンズの高さが厚くなるため、各光束に対する面精度ばらつきを補償することが難しくなり、ビームスポット径の小径化に課題がある。さらに肉厚化に伴い成形時間増大によるコストアップを低減することが課題である。

尚、この光学系のレイアウト及び幾何光学性能は図７（ａ）、（ｂ）に示す。
図７（ａ）は光路図を示しており、この光学系は光源（半導体レーザアレイ）７０１、カップリングレンズ７０２、アパーチャ７０３、シリンドリカルレンズ７０４、カバーガラス７０５、偏向器７０６、走査レンズＬ１ ７０７、走査レンズＬ２ ７０８及び非走査面７０９を有する。

図７（ｂ）は幾何収差図である。左側のグラフの実線は主走査の像面湾曲を、破線は副走査の像面湾曲を示している。右側のグラフの実線はリニアリティを、破線はＦθ特性を示している。グラフのｙ軸は像高である。

幾何光学性能において、リニアリティが約５．７％とやや大きいが、走査光学系の組立時に、計測されたリニアリティ（または主走査方向ビームスポット位置ずれ）のデータに基づき、それを補正するように、画素クロックの位相をシフトすることにより、電気的な補正を行っている（例えば、特許文献７など）。

以下本発明の光学系に関する具体的な数値実施例を挙げる。光学系のレイアウトは図７（ａ）に示す通りである。
偏向器前の光学系のデータを表１に示す。ＲＹは主走査方向曲率半径、ＲＺは副走査方向曲率半径（レンズ中心）、Ｎは使用波長（６５５ｎｍ）での屈折率、そしてＸは、各面が回転多面鏡の回転軸に垂直な面に投影したときの光軸方向（Ｌ１光軸方向になる）の距離である。尚、面番号４は共軸非球面である。数値は示さないが、カップリングレンズを射出した波面収差は良好に補正されている。偏向器はＡ寸１８ｍｍ、６面のポリゴンミラーである。

偏向器後の光学系のデータを表２に示す。βは偏向器と非走査面間の副走査倍率であり、本実施例では０．３８である。面番号１及び２の各面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向は平面となっている。レンズ面形状は、数１で与えられる。面番号３及び４の各面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径はレンズ高により連続的に変化する。各面形状は数１にて与えられる。

但し、Ｃｍ＝１／Ｒ_Y 、 Ｃｓ（Ｙ）は、
Ｃｓ（Ｙ）＝１／Ｒ_Z＋Ｂ₁・Ｙ＋Ｂ₂・Ｙ²＋Ｂ₃・Ｙ³＋Ｂ₄・Ｙ⁴＋Ｂ₅・Ｙ⁵＋・・・
で与えられる。

本実施例の非球面係数は表３の通りである。尚、本光学系において、厚さ１．９ｍｍの防音ガラス（屈折率１．５１）を挿入し、防音ガラスは８ｄｅｇ偏向面内で傾けて配置している。

本発明の第１の実施例を図１に示す。
複数のビーム光束を１つの偏向器で偏向走査し、複数の像坦持体上に結像する走査光学素子を有し、該偏向器は２段に分割されたポリゴンミラーで構成され、それぞれの段の同一ミラー面に、少なくとも２以上の像坦持体に導かれる光束が副走査対応方向に互いに角度を持って入射することを特徴としている。
ここで用いる２段に分割されたポリゴンミラーは６面、内接円半径１８ｍｍ、ミラー中心間隔は６ｍｍ、各段のミラー厚は２ｍｍ、全厚さは８ｍｍとしている。また２段のミラー間に４ｍｍの空隙を設け、半径１０ｍｍ円筒状としている。

本構成のポリゴンミラーを採用することにより以下のような利点がある。
・「比較例１」に比べ、副走査方向の入射角を小さくしても光路分離が容易のため（本実施例ではＹとＭ、およびＣとＢｋの成す角度は２°としている）、波面収差の劣化によるビームスポット太りの発生を抑えることができる。
・「比較例２」に比べ、ポリゴンミラー厚が薄くできるとともに、不要な偏向に用いない部分は空隙を設けているため、ポリゴンミラー回転時の風損を低減でき、またスキャナー全体の重心位置を低く設定することができるため、騒音、消費電力の低減、耐久性向上に有利な構成を実現することができる。

第２の実施例においては、同一ミラー面に少なくとも２以上の像坦持体に導かれるそれぞれの光束の副走査対応方向なす角βは以下を満足することを特徴とする：
１°＜β＜４°。
ここで、上限の４°を超えると、波面収差の劣化によるビームスポット径太りが無視できず、画像上の濃度むらや階調性の劣化を招く。
また下限の１°を超えると光路分離が難しくなり、経時変動などに伴うＬＤの出射方向の変動により、分離ミラーで光束が蹴られやすくなり、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ間の光量ばらつきによる色味が変動しやすくなる。
したがって、上記範囲内に設定することにより、良好なカラー画像をえることができる。

第３の実施例においては、各像坦持体に導かれる光束の内、少なくとも１つの光束は、ポリゴンミラー回転軸に垂直な面に対し略平行に入射することを特徴とする。光束がポリゴンミラー回転軸に垂直な面となす傾きは±０．５度までが望ましい。
図１において、ＭとＣに導く光束は、ポリゴンミラーの回転軸に垂直な面に対して、略平行に設定されている。
本構成を採用することにより、ＹとＭおよびＣとＢｋの成す角βが最小に設定できるため、ビームスポット径の劣化を抑えることができる。またポリゴン厚も薄く設定できるため、風損、騒音、耐久性を向上させることができる。

第４の実施例においては、走査光学素子において、少なくとも１面は副走査対応方向にチルトする偏心面を有する特徴とする。ここで、Ｌ１レンズに偏心面を採用した例を示す。
走査レンズＬ１の出射面の形状以外は上記データと全く同じである。Ｌ１の出射面（第２面）は、４段の偏心面で構成され、上記データに対して下式で表されるチルト成分Ｘ_tが付加された形状となっている。走査レンズＬ１の第２面（出射側の面）は
Ｘ_t（Ｙ，Ｚ）＝（Ｆ₀＋Ｆ₁・Ｙ＋Ｆ₂・Ｙ²＋Ｆ₃・Ｙ³＋Ｆ₄・Ｙ⁴＋Ｆ₅・Ｙ⁵＋Ｆ₆・Ｙ⁶＋・・・）Ｚ
である。係数は表４で与えられる。尚、本実施例において中央像高との倍率差の最も大きい像高での値βｈ／β０は０．９９である。

ここでＸ_t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、Ｚは副走査座標を示す。
チルト係数Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₃…を任意に設定することにより像高に応じてチルト角度を変化させることができる。この構成を有する偏心面を採用することにより以下のメリットがある。
偏心面を設定しただけでは、感光体上（像坦持体上）で大きな走査線曲がり（約０．２〜０．５ｍｍ程度）を生じる。この走査線曲がりは副走査方向に主にパワーを有する走査レンズＬ２のβチルト（副走査方向のチルト）またはＺシフト（副走査方向のシフト）により有る程度補正することは可能である。しかし、走査線曲がりは完全にゼロに補正することはできず、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ間で約０．０２〜０．０５ｍｍ程度の無視できない副走査方向の色ずれを発生することがある。

また、Ｌ２のβチルト（副走査対応方向チルト）、Ｚシフト（副走査対応方向シフト）により波面収差も劣化しやすく、小径ビームスポットに絞り込むことが難しくなる。
そこで本発明は、像高に対応してチルト角度が変化する偏心面を用いることにより、走査線曲がりを原理的には完全にゼロにし、走査線曲がりの発生を抑えることができるため、副走査方向の色ずれを発生しにくい。且つ、波面収差の劣化も非常に小さいため、５０μｍ以下の小径ビームスポットを実現することが可能となる。
本実施例におけるビームスポット径を図２に示す。ビームスポット径も小径化を実現している。グラフ右の枠内に示す数値は像高を示す。

第５の実施例においては、透過部と反射部で構成される光束分離手段を有し、各像坦持体に導かれる光束の内、少なくとも１つの光束は、該反射部で光路分離されることを特徴とする。
本発明の実施例を図３に示す。
・各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応する光束は、走査レンズＬ１を共用して透過しており、Ｌ１レンズ高さは１０ｍｍとしている。
・Ｌ１の出射面側がＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各光束に対応して各偏心面のチルト角は設定され（４段）、チルト角に応じて屈折した光束は、分離ミラーＭ１〜Ｍ４に導かれ、光束を分離することができる。
・このような光束分離を行うことにより、ポリゴンミラー厚が薄くできるため、ポリゴンミラー回転時の風損を低減でき、またスキャナー全体の重心位置を低く設定することができるため、騒音、消費電力の低減、耐久性向上に有利な構成を実現することができる。
・さらに走査レンズの高さも低くすることができるため、成形時の成形時間が短縮化でるため低コストの実現が可能となり、また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。

ここで、Ｌ１レンズの高さは１０ｍｍだが、例えば５ｍｍ高さのレンズを２段に重ね合わせたり、張り合わせたりすることにより、さらに低コスト化、面精度の向上が可能である（図４参照）。

第６の実施例においては、これまでの実施例に用いた走査光学素子において、各像坦持体に導かれる全ての光束は、最も偏向反射面側に位置する走査光学素子に共通に入射することを特徴とする。
本発明によれば、偏向器の片側より光束を入射し、１方向に偏向走査する片側走査方式である。
各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応する各光束が、主走査方向に主にパワーを有する走査レンズ（第１レンズ）に共有に透過するため光学素子の形状ばらつきが少なく、且つ温湿度環境も殆ど同じであるため、各色の相対的な主走査方向のビームスポット位置変動（即ち色ずれ）を発生しにくいメリットがある。

第７の実施例として偏向器後の光学系の数値を変更し、更に走査レンズＬ１及びＬ２に偏心面を用いた場合を説明する。
光源として用いられる半導体レーザは発光波長：６５５ｎｍのもので、放射される発散性の光束はカップリングレンズ（焦点距離：１５ｍｍ）により「実質的な平行光束」に変換され、シリンドリカルレンズ（焦点距離：９６ｍｍ）の作用により、ポリゴンミラーの偏向反射面の位置に「主走査方向に長い線像」として結像する。
ポリゴンミラーは、偏向反射面数：６で内接円半径：１８ｍｍのものである。
また、ポリゴンミラーへは、副走査方向に２°で斜めに入射され、主走査方向においては像高０に向かう光束に対し約６０°で入射されている。
カップリングレンズから射出された光束を規制するアパーチャは、主走査方向に６．４ｍｍ、副走査方向に０．９ｍｍの矩形アパーチャを用いる。
Ｌ１（面番号１、２）は、偏向反射面に平行に配置され（レンズに光束は２°で斜入射される）、Ｌ２（面番号３、４）は、レンズの光軸と入射光束を一致させて配置（レンズに光束が斜入射されないように２°傾けて配置されている）している。

表５に偏向器後の光学系のデータを示す。表の見方は表２と同じである。面番号１、２及び３の各面は主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向は平面となっている。２面及び３面は特殊チルト偏心面である。

レンズ面形状は、数２で与えられる。但し、Ｃ_m＝１／ＲＹ、Ｃ_S（Ｙ）＝１／ＲＺである。

面番号４の面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径は、レンズ高さにより、連続的に変化する。各面形状は、数２にて与えられる。但し、Ｃ_S（Ｙ）は、数３で与えられる。

非球面係数は表６の通りである。尚、本光学系において、厚さ１．９ｍｍの防音ガラス（屈折率１．５１１）を挿入し、防音ガラスは８ｄｅｇ偏向面内で傾けて配置してある。

本実施例によるビームスポット径を図８に示す。図８（ａ）は主走査方向の、（ｂ）は副走査方向のビームスポット径を表している。像高の変化に対してビームスポット径が広がっていないのが読み取れる。

本光学系の課題である
・ポリゴンミラーの厚さが厚くなることによって生じる風損による騒音、消費電力の増加、耐久性劣化、及び
・光束を分離するため、各光束が偏向ミラー面に対して斜め入射の構成としていることにより、波面収差の劣化に伴うビームスポット小径化
を実施例１〜７により改善することができる。

本実施例では、本発明の光走査装置を持つカラー画像形成装置の一例として、図５にタンデム型カラー画像形成装置として実施した例を示す。
まず、装置内の下部側には水平方向に配設されて給紙カセット１から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト２が設けられている。この搬送ベルト２上にはイエローＹ用の感光体３Ｙ，マゼンタＭ用の感光体３Ｍ，シアンＣ用の感光体３Ｃ及びブラックＫ用の感光体３Ｋが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に対する添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ（Ｋ）を適宜付けて区別するものとする。これらの感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。感光体３Ｙを例に採れば、帯電チャージャ４Ｙ、走査結像光学系５Ｙ、現像装置６Ｙ、転写チャージャ７Ｙ、クリーニング装置８Ｙ等が順に配設されている。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに対しても同様である。即ち、本実施の形態では、感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを各色毎に設定された被照射面とするものであり、各々に対して走査結像光学系５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが１対１の対応関係で設けられている。

また、搬送ベルト２の周囲には、感光体５Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ９と、ベルト帯電チャージャ１０が設けられ、感光体５Ｋよりも下流側に位置させて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等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ１１よりも搬送方向下流側には定着装置１４が設けられ、排紙トレイ１５に向けて排紙ローラ１６で結ばれている。

このような概略構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに対してＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各色の画像信号に基づき各々の走査結像光学系による光ビーム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの光走査で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３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ及びそのプロセス部材は非動作状態とされ、感光体３Ｋに対してのみ黒色用の画像信号に基づき走査結像光学系５Ｋによる光ビームの光走査で静電潜像が形成される。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。

なお、３１Ｍ、３２Ｍは２枚玉のｆθレンズであり、各々ｆθレンズは光学ハウジング３１に固定されているが、その際にプレート３３Ｍ上に載置されている。プレート３３Ｍはｆθレンズ３１Ｍ、３２Ｍの当接面側の全面又は一部と接触している。ｆθレンズ３１Ｍ、３２Ｍの材質は非球面形状が容易かつ低コストなプラスチック材質からなり、具体的には低吸水性や高透明性、成形性に優れた合成樹脂が好適である。

ここで多数枚のカラー画像を連続プリントした場合、特に光走査装置内のポリゴンモータと定着装置の発熱により急激な温度変動を発生する。そのためファーストプリントと複数枚出力した後のカラー画像において、色調が変動することが課題となっており、本発明により、こうした課題を良好に補正することが可能となる。

上記実施例に示したようなカラー画像形成装置を用いることにより、高品質の画像を得ることができる。

第１の実施例における光学系を示す図である。 第４の実施例におけるビームスポット径とデフォーカスの関係を示すグラフである。 第５の実施例における光学系を示す図である。 第５の実施例における走査レンズの構造を示す図である。 第８の実施例におけるカラー画像形成装置の構造を示す図である。 本発明の理解を容易にするための比較例を示した図である。 比較例及び本発明の光学系のレイアウト、及び比較例の幾何収差を示す図である。 第７の実施例における像高とビームスポット径との関係を示した図である。

Claims (8)

1. 複数のビーム光束を１つの偏向器で偏向走査し、複数の像坦持体上に結像する走査光学素子を有し、該偏向器は２段に分割されたポリゴンミラーで構成され、それぞれの段の同一ミラー面に、少なくとも２以上の像坦持体に導かれる光束を副走査対応方向に互いに角度を持って入射させることを特徴とする光走査装置。
2. 前記同一ミラー面に少なくとも２以上の像坦持体に導かれるそれぞれの光束の副走査対応方向になす角βは１°＜β＜４°を満足することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記各像坦持体に導かれる光束の内、少なくとも１つの光束は、ポリゴンミラー回転軸に垂直な面に対し０．５度以内の角度で入射することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記走査光学素子において、少なくとも１面は副走査対応方向にチルトする偏心面を有することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
5. 前記偏心面は、像高に対応して偏心角度が変化する面形状であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 透過部と反射部で構成される光束分離器を更に有し、前記各像坦持体に導かれる光束の内、少なくとも１つの光束を該反射部で光路分離することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
7. 前記走査光学素子において、前記各像坦持体に導かれる全ての光束は、最も偏向反射面側に位置する走査光学素子に入射することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに１項に記載の光走査装置。
8. 請求項１〜７に記載の光走査装置を用いたことを特徴とするカラー画像形成装置。

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