JP2006133287A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走査結像光学系に含まれる樹脂製結像素子の、温度変化に起因する変形や、各部品の取り付け誤差に起因する、走査線曲がりの補正を可能にする。
【解決手段】 １以上の光源からの光束を光偏向走査手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に応じた被走査面に向けて集光させ、上記被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査装置において、光源から被走査面に至る光路上に設けられ、被走査面上における光スポットの位置を副走査方向に調整するための液晶偏向素子手段と、この液晶偏向素子手段を制御する制御手段とを有する。液晶偏向素子手段の構成や制御を単純化しつつ、精度を向上させる。
【選択図】 図３

Description

この発明は光走査装置および画像形成装置に関する。

最初に、本発明、および特許文献１に記述された技術を実現させるために必要な公知技術である液晶偏向素子について簡単に説明する。液晶偏向素子は、電気的な信号で駆動されるものと、磁気的な信号で駆動されるものとが知られているが、以下では、電気的な信号で駆動されるものを例にとって説明する。

電気的な信号による駆動で光束を偏向させる液晶偏向素子は、大別すると、電気信号により屈折率を変化させるものと、電気信号により回折作用を起こさせるものとの２種に分けられる。

まず、屈折率の変化を利用する液晶偏向素子については、例えば、特許文献２に記載されている。１例を示すと図１の如くである。

図１（ｂ）において、液晶１は誘電異方性が正のネマチック液晶で、スペーサ３により所定間隙に保たれた１対の透明配向膜２Ａ、２Ｂ間に薄層状に密封されている。符号１Ａで示す液晶分子は分子軸方向に長い形状である。配向膜２Ａは、液晶分子１Ａの分子軸が配向膜表面に対して直交方向となるように配向処理され、配向膜２Ｂは、液晶分子１Ａの分子軸が配向膜表面に対して平行方向となるように配向処理されている。

配向膜２Ａの外側にはＺｎＯ等による透明な電気抵抗膜４が形成されている。透明な電気抵抗膜４、配向膜２Ａ、２Ｂおよび液晶１は、図１（ｂ）に示す如く１対の透明なガラス基板５Ａ、５Ｂにより挟持されている。ガラス基板５Ｂの配向膜２Ｂ側の面にはＩＴＯ等による透明な電極膜６が一面に形成されている。

一方、ガラス基板５Ａの配向膜２Ａ側の面には、図１（ａ）に示すようなパターンの電極７Ａ、７Ｂが形成され、これら電極７Ａ、７Ｂは（ｂ）に示す如く、電気抵抗膜４に接している。

電極７Ａ、７Ｂは、これらが光束の透過領域にかかる場合にはＩＴＯ等により透明電極として形成されるが、電極７Ａ、７Ｂが光束の透過領域にかからなければ（電極７Ａ、７Ｂが光束を遮らなければ）金属薄膜等により不透明な電極として形成することもできる。図１の例では、電極７Ａ、７Ｂは透明電極として形成されている。

図１（ｂ）の状態において、電極膜６と電極７Ｂを接地し、図１（ａ）に示す電極７Ａ、７Ｂの端子Ａ、Ｂ間に電圧：Ｖを印加すると、電気抵抗膜４の電位は、電極７Ａの側から電極７Ｂの側へ直線的に低下する。このため、電気抵抗膜４と透明な電極膜６との間には図１（ｂ）の上方から下方へ向って直線的に減少する電界（向きは図の左右方向を向いている）が作用する。

この電界は液晶１に作用し、液晶分子１Ａをその分子軸が電界に平行になるように回転させる。液晶分子１Ａの回転角は電界の強さに直線的に比例するので、上記電界が作用すると、電極７Ａの側では液晶分子１Ａの分子軸は電界の方向（図の左右方向）により近くなるが、電極７Ｂの側では電界が実質的に０であるので、液晶分子１Ａの分子軸は殆ど電極膜６に平行のままである。

液晶分子１Ａの誘電率は、分子軸に平行な方向において大きく、分子軸に直交する方向において小さい。このため、屈折率は分子軸に平行な方向においてより大きくなる。前記電界の作用により、上述の如き液晶分子１Ａの分子軸の向きの分布が生じると、液晶１における屈折率は、分子軸が電界に略平行となる電極７Ａの側で高く、電極７Ｂの側では低くなり、図１（ｃ）に示すように電極７Ａの側から電極７Ｂの側へ直線的に減少する。

従って、このような屈折率分布が生じている液晶偏向素子に、図１（ｂ）の右側から光束を入射させて液晶偏向素子を透過させると、透過光束は屈折率分布の作用により、屈折率の高い側（図１（ｂ）で上方）へ偏向される。接地する電極を電極７Ｂから７Ａに変えて、端子Ａ、Ｂ間に印加する電圧の向きを上記と逆にすれば、図１の場合と逆に、電極７Ｂの側から電極７Ａの側へ向って減少する屈折率分布が得られ、透過光束を図１の下方へ偏向させることができる。

以上が、屈折率変化を利用した液晶偏向素子による光束偏向の原理である。偏向の程度である偏向量、即ち偏向角は、液晶偏向素子に固有の値で飽和し、飽和するとそれより大きな偏向角は生じない。液晶偏向素子を駆動する電気信号としては直流電圧を用いても良いが、液晶偏向素子の寿命の面から考えると、電気信号はパルス状または正弦波状に変調された信号で、平均電圧が０Ｖ近傍であるものが好ましい。

偏向角を変化させるには、端子Ａ、Ｂ間の電位差：Ｖの増減によって行うこともできるが、上記パルス信号を駆動信号とする場合はパルスのデュ−ティ比を変えることによっても行うことができる。

図２は電気信号により屈折率を変化させる方式の液晶偏向素子の別例である。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用いた。この素子は図１の素子の変形例であり、図１の素子との差異は、ガラス基板５Ａの側において、透明な電気抵抗膜を３つの部分４Ａ、４Ｂ、４Ｃに分割し、透明電極を図２（ａ）の如くにパターニングし、電気抵抗膜４Ａに電極７Ａ１と７Ｂ１が対応し、電気抵抗膜４Ｂに電極７Ａ２と７Ｂ２が対応し、電気抵抗膜４Ｃに電極７Ａ３と７Ｂ３が対応するようにした点にある。

端子Ａ、Ｂ間に駆動信号を印加すると、図２（ｃ）の如き屈折率分布が得られる。この場合、端子Ａ、Ｂに印加する電圧：Ｖに対する電界の変化率が大きくなるので、図１の素子に比してより大きな屈折率勾配が得られ、より大きな偏向角（偏向量）を得ることができる。

図１と図２を見比べて明らかなように、偏向角の大きさは電位差Ｖのほかに端子７Ａと７Ｂの間隔を変更することによっても行うことができる。これは本発明を実現するために重要な技術である。

以上、従来から知られた電気信号により光束を偏向させるタイプの液晶偏向素子につき簡単に説明した。

次に、本発明の従来の技術について説明する。

特許文献１の従来技術に示すように、光源側からの光束を、回転多面鏡等の光偏向走査手段により偏向させ、偏向される光束をｆθレンズ等の走査結像光学系により被走査面に向けて集光させることにより、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面を光走査する光走査装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写機等の画像形成装置に関連して広く知られている。

光走査装置を用いる画像形成装置では一般に光走査により画像の書込みを行う画像書込工程を含む画像形成プロセスが実行されるが、形成される画像の良否は光走査の良否にかかっている。光走査の良否は、光走査装置の副走査方向の走査特性に依存する。

副走査方向の走査特性には走査線曲がりや走査線の傾きがある。走査線は被走査面上における光スポットの移動軌跡で、直線であることが理想であり、光走査装置の設計も走査線が直線となるように行われるが、実際には、加工誤差や組立誤差等が原因して走査線に曲がりが発生するのが普通である。

また、走査結像光学系として結像ミラーを用い、偏向光束の、結像ミラーへの入射方向と反射方向との間に、副走査方向で角度を持たせる場合には、原理的に走査線の曲がりが発生するし、走査結像光学系をレンズ系として構成する場合でも、被走査面を副走査方向に分離した複数の光スポットで光走査するマルチビーム走査方式では走査線の曲がりが不可避的である。

走査線の傾きは、走査線が副走査方向に対して正しく直交しない現象で、走査線曲がりの１種である。従って、以下の説明においては特に断らない限り、走査線の傾きは走査線曲がりに含めて説明する。

走査線曲がりは、形成された画像に副走査方向の歪みを生じさせる。画像が所謂モノクロで、単一の光走査装置により書込み形成される場合は、走査線曲がりの不完全さがある程度抑えられていれば、形成された画像に目視で分かるほどの歪みは生じないが、それでも、このような画像の歪みは少ないに越したことは無い。

マゼンタ・シアン・イエローの３色、あるいはこれに黒を加えた４色の画像を色成分画像として形成し、これらの色成分画像を重ね合せることにより合成的にカラー画像を形成することは、従来から、カラー複写機等で行われている。

このようなカラー画像形成を行うのに、各色の成分画像を異なる光走査装置で異なる感光体に形成する所謂タンデム型と呼ばれる画像形成方式があるが、このような画像形成方式の場合、光走査装置相互で走査線の曲がり具合や傾きが異なると、各光走査装置ごとの走査線曲がりが一応補正されていたとしても、形成されたカラー画像に色ずれと呼ばれる画像異常が現われて、カラー画像の画質を劣化させる。

また、色ずれ現象の現われ方として、カラー画像における色合いが所望のものにならないという現象がある。近来、走査特性の向上を目指して、光走査装置の結像光学系に、非球面に代表される特殊な面を採用することが一般化しており、このような特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価な樹脂材料の結像光学系が多用されている。

樹脂材料の結像光学系は、温度や湿度の変化の影響を受けて光学特性が変化しやすく、このような光学特性の変化は走査線の曲がり具合をも変化させる。そうすると、例えば、数十枚のカラー画像の形成を連続して行う場合に、画像形成装置の連続運転により機内温度が上昇し、結像光学系の光学特性が変化して、各光走査装置の書込む走査線の曲がり具合が次第に変化し、色ずれの現象により、初期に得られたカラー画像と、終期に得られたカラー画像とで色合いが全く異なるものになることがある。

走査結像光学系として代表的なｆθレンズ等の走査結像レンズは一般に、副走査方向におけるレンズ不用部分（偏向光束が入射しない部分）をカットし、主走査方向に長い短冊形レンズとして形成される。走査結像レンズが複数枚のレンズで構成される場合、配設位置が光偏向走査手段から離れるレンズほど、主走査方向のレンズ長さが大きくなり、１０数センチ〜２０センチ以上にもなる所謂長尺レンズとなる。

このような長尺レンズは一般に樹脂材料を用いて樹脂成形で形成されるが、外界の温度変化によりレンズ内の温度分布が不均一になると、反りを生じてレンズが副走査方向に弓なりになる。このような長尺レンズの反りは前述した走査線曲がりの原因となるが、反りが著しい場合には、走査線曲がりも極端に発生する。

このような問題を解決するために、特許文献１の特許請求の範囲では、光学系内に複数のセルによって構成された液晶偏向素子手段を設け、セルごとの偏向量を可変することにより、これまで述べてきた曲がりの補正を行う提案が行なわれている。

これは例えば、特許文献１の図４および図５に記述されている構成によって実現が容易である旨説明がされている。

前述の液晶偏向素子は、特許文献１の図４に記述の光学系に液晶偏向素子手段１８を設け、セルごとの偏向量を可変とする。また、この液晶偏向素子手段１８は、特許文献１の図５に記載の構成によって、コントローラ２２によって制御される。コントローラ２２は、各セルに対しての電圧値を変化させることで実際にセルごとの偏向量を制御し、副走査方向に対する曲がりの補正を実現する。

特許文献１の段落０１０２および段落０１０３には、この解決方法の精緻性についての限界が記述されている。すなわち、偏向素子の主走査方向に対する担当範囲が広いと、修正が粗くなり、担当範囲を狭める必要がある可能性についての記述がされている。

また、特許文献１には、液晶偏向素子手段１８を、１８Ａの位置に設けることによって液晶偏向素子１８の大きさを縮小する考察がされている。その場合、セルの密度を大きくしなければならないこと、また、その密度も偏向角が大きくなるにしたがって大きくしなければならないといった問題点を挙げ、実現は難しいと結論付けている。
特開２００３−２４１１２９号公報 特開昭６３−２４０５３３号公報

しかしながら前記背景技術における特許文献１では、特許文献１自体にも述べられている限界のように、偏向量の制御がセル単位でしか行えないため、近年のプリンタ技術に見られる高精度化・高画質化に対応するに困難であるという問題点があった。

また、高精度化・高画質化に対応するために、各偏向素子の担当補正領域を小さくしようとすると、それだけ精密な加工技術が必要になり、コストがアップするという問題があった。また、液晶のセルの構成は、プリンタの印字精度と比較しても粗い傾向があり、コストに見合った精度が得られないという問題点があった。

さらに前記特許文献１では、液晶素子手段を置く場所は光路上の下流が望ましいという制限があるため、上流に配置することによって液晶素子手段の大きさを縮小することによるコストダウンが難しいという問題点があった。

本発明は上述した事情に鑑み、走査結像光学系における走査線曲がりを有効に抑制し、さらにコストを抑えた構成を実現することを課題とする。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）１以上の光源からの光束を光偏向走査手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に応じた被走査面に向けて集光させ、前記被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査手段と、光源から被走査面に至る光路上に設けられ、前記被走査面上における光スポットの位置を副走査方向に調整するための液晶偏向素子手段と、前記液晶偏向素子手段を制御する制御手段と、を有する光走査装置において、前記液晶偏向素子手段は一体となった素子によってなり、なおかつ、前記制御手段による制御によって、前記制御手段による制御量に応じた前記液晶偏向素子の光路上の偏向角が主走査方向の位置によって異なるように構成されることを特徴とする光走査装置。

（２）前記液晶偏向素子手段における主走査方向の偏向角の変化が連続的であることを特徴とする（１）に記載の光走査装置。

（３）前記信号に応じて液晶偏向素子に対して電圧を印加することによって前記液晶偏向素子の屈折率を変化させる前記液晶偏向素子手段と、前記電圧を印加する電極間の距離を主走査方向に変化させることで、屈折率を主走査方向に変化させることによって前記偏向角を変化させるように構成されることを特徴とする（１）または（２）に記載の光走査装置。

（４）前記信号に応じて液晶偏向素子に対して電圧を印加することによって前記液晶偏向素子の屈折率を変化させる前記液晶偏向素子手段と、前記液晶偏向素子の前記光路上の角度を主走査方向に変化させることで、前記偏向角を主走査方向に可変とするように構成されることを特徴とする（１）または（２）に記載の光走査装置。

（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

請求項１に記載の本発明は、走査結像光学系に含まれる結像素子の１以上における形状変化や取り付け誤差による走査線曲がりが発生しても、液晶偏向素子手段により、コストを抑え、容易且つ確実に補正を行うことができ、従って良好な光走査を実現できる。

請求項２に記載の本発明は、前述の変化が連続的であるので、請求項１よりさらに、良好な光走査を実現することが期待できる。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の発明をより具体的に実現する一手段を提供できる。

請求項４に記載の本発明は、請求項１または２に記載の発明をより具体的に実現する一手段を提供できる。

請求項５に記載の本発明は、請求項1〜４のいずれかに記載の光走査装置を備えた画像形成装置を提供できる。

以下、発明の実施の形態を説明する。

図４は光走査装置の実施の１形態を示している。図４（ａ）に示すように、光源装置（光源とカップリングレンズとを含む）１０から射出した光束は、平行光束（弱い収束もしくは発散光束でも良い）で、被走査面上で所望形状の光スポット径を得るための開口絞り（図示されず）を通過し、線像結像光学系をなす（副走査方向にのみ正のパワーを持つ）シリンドリカルレンズ１２に入射し、副走査方向にのみ集束され、光偏向走査手段のポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。

ポリゴンミラー１４の等速回転に伴い、偏向反射面に反射された光束は等角速度的に偏向する偏向光束となり、走査結像光学系としてのｆθレンズ１６を構成する２枚のレンズ１６１、１６２を順次透過し、液晶偏向素子手段１８を透過して被走査面２０に到達し、ｆθレンズ１６の作用により被走査面２０上に光スポットとして集光し、被走査面２０を光走査する。

液晶偏向素子手段１８は「主走査方向に長い長尺形状」で、被走査面２０上において光スポットの位置調整を行わせるためのものである。光スポットの位置調整は、副走査方向に関して行われる。

符号２２で示す「コントローラ」はマイクロコンピュータ等で構成され、液晶偏向素子手段１８の液晶偏向素子における調整偏向量を設定し、このように設定された調整偏向量を実現するように液晶偏向素子手段１８を制御駆動する。コントローラ２２はまた、画像形成装置全体を制御する「システムコントローラ」における機能の一として設定することもできる。即ち、コントローラ２２は「液晶偏向素子手段を制御する制御手段」である。

図３を参照して、液晶偏向素子手段による光スポットの位置調整を説明する。先に説明したように、液晶偏向素子は電気的もしくは磁気的な駆動信号に応じて透過光束を偏向させる機能を持ち、その偏向方向は任意に設定できる。

図３（ａ）において左右方向は主走査方向である。符号Ｌは電気信号で駆動される液晶偏向素子を示している。液晶偏向素子Ｌは、図１に即して説明した構成のものに準拠するが、詳細は後述する。

符号Ｄは液晶偏向素子Ｌを駆動するドライバ回路を示している。ドライバ回路Ｄはコントローラ２２により制御駆動される。

液晶偏向素子Ｌは、詳細には図５（ｂ）に示すように構成される。

これは、図１に示すものを７Ａ・７Ｂ・５Ａ側から見たものである。左右方向を主走査方向とする。この場合、電極７Ａと７Ｂとの間隔は、主走査方向にテーパー状に配置されている。

この配置により、電圧Ｖが７Ａ・７Ｂ間に印加された場合、主走査方向の位置によって図１で説明した屈折率分布（本発明では便宜的に「屈折率勾配」と呼ぶ）が変化する。この屈折率勾配は印加電圧に比例し、電極の間隔に反比例するため、図３（ｃ）に示すように主走査方向に対して比例の関係となる。

この操作によって、電圧Ｖの電圧値を制御することで、主操作方向に対して一様でない屈折率勾配を生み出すことができ、結果として副走査方向の曲がり（傾き）の補正を行うことができる。

次に、ｆθレンズ１６の熱特性による弓なりの反りを補正する手段について述べる。

図４に示す光走査装置において「走査結像光学系」をなすｆθレンズ１６は、２枚のレンズ１６１、１６２で構成されている。これらレンズ゛１６１、１６２は共に「樹脂製」であり、「樹脂製結像素子」である。レンズ１６１、１６２は共に主走査方向に長い短冊形の形状であるが、図４（ｂ）に示すように、レンズ１６１は比較的長さが短く、レンズ肉厚も厚い。このレンズ１６１は、レンズ支持基板に副走査方向の片側面を強固に固定することにより、温度変化に伴う反りを実質的に抑えることができる。

これに対し、レンズ１６２は主走査方向の長さが大きく、肉厚が比較的薄いため、温度変化による反りが顕著に発生し易い。

環境の温度変化により、このレンズ１６２の副走査方向の上下の温度差が発生し、レンズ１６２に副走査方向への弓なりの反りを生じることがある。このとき、レンズの長手方向の中央部をＨ＝０とし、Ｈ＝０、Ｈ＝±１００ｍｍの位置における反りの量との関係を示したのが、図８である。この図において、縦軸の変位ｘとあるのは反りによる浮き上がり量である。この図を見てもわかるように、反り量として予測できるのは、内側の反りの変位が大きく、外側の反りの変位が小さい、いわゆる弓なりに変位するということである。

このような反りに対する補正のための液晶偏向素子の導電体７Ａ・７Ｂとして、図９の（ｂ）を挙げる。反りによる変位の少ない外側の電極間の距離が大きく、中心部分の電極間の距離が小さい。

この場合の各電圧における屈折率勾配は、図９（ｃ）に示すとおりである。Ｖ１およびＶ２は電圧の例だが、当然のことながら、Ｖ１＞Ｖ２である。

補正力は印加電圧Ｖに比例し、図９（ｄ）に示すとおりである。図９（ａ）に示すコントローラ２２は、電圧Ｖを変化させることで補正力を制御することができる。

通常は、曲がりと「倒れ」は複合して発生するものであり、前述した手法を組み合わせる必要がある。すなわち、図６（ｂ）に記述のように、電極７Ａ・７Ｂが異なるパターンの液晶偏向素子を貼り合わせ、独立して制御することによって、走査線曲がりを精度高く補正することができる。

ここで、図７を用いて、走査位置検出手段による走査位置の検出を説明する。

最初に、走査位置検出手段２３のセンサＰ（図示せず）の受光面が被走査面と光学的に等価な位置を占めるように配設され、偏向光束もしくは偏向光束の一部を分離した検出光束で走査される場合の例を図７（ａ）、（ｂ）に示す。

図７（ａ）で、図面に直交する方向が主走査方向、上下方向が副走査方向である。因みに、図４に示す光走査装置における走査位置検出は、図７（ａ）に示す如き方式で行われ、液晶偏向素子手段１８は、主走査方向に偏向される結像光束の光路上において副走査方向に対して傾けて配設されている。

このため、結像光束はその一部が液晶偏向素子手段１８の入射側面で反射されて検出光束ＬＳとなり、前記入射側の面を反射面として被走査面２０と等価な面に配置された走査位置検出手段２３の受光面位置に光スポットを形成し、走査位置を検出される。

図７（ｂ）でも、図面に直交する方向が主走査方向、上下方向が副走査方向である。主走査方向に偏向され、液晶偏向素子手段１８を透過した結像光束は、結像光束光路上において副走査方向に対して傾けて配設された反射面部材１９により反射され、反射面部材１９の反射面に関して被走査面２０と等価な面に配置された走査位置検出手段２３の受光面位置に光スポットを形成し、走査位置を検出される。

反射面部材１９は、これを透明ガラスで構成して常時図示の位置に設置し、結像光束の一部を反射により走査位置検出手段２３側へ分離するようにしても良いし、結像光束の光路に出入可能とし、走査位置検出を行うときにのみ図示の位置に設置するようにしてもよい。

図７（ａ）、（ｂ）に示したのは、偏向光束による光スポットを直接検出して、走査位置の検出を行う場合であるが、走査位置検出は、必ずしも光スポットの検出により行う必要はない。走査位置検出の別例を、図７（ｃ）、（ｄ）に示す。

図７（ｃ）において、符号２５は被走査面の実体をなす光導電性の感光体を示している。走査位置は感光体２５の感光面に対する光スポット位置であるから、画像形成プロセスにより走査線１ライン分を感光体２５に書込み、得られる静電潜像を可視化して線状のトナー画像ＬＴＩを得ると、このトナー画像ＬＴＩは走査線を可視化したものとなっている。

トナー画像ＬＴＩをランプ２６で照射し、結像系２７によりイメージセンサ２８上に結像させて読取り、その結果に基づき走査線曲がりを検出できる。この場合、ランプ２６、結像系２７、イメージセンサ２８が走査位置検出手段を構成する。

図７（ｄ）において、符号２９は、中間転写媒体としての中間転写ベルトを示している。図７（ｃ）の場合と同様にして感光体２５上に形成した線状のトナー画像ＬＴＩを、転写手段３０により中間転写ベルト２９上に転写し、転写されたトナー画像ＬＴＩをランプ２６で照射し、結像系２７によりイメージセンサ２８上に結像させて読取り、その結果に基づき走査線曲がりを検出する。この場合も、ランプ２６、結像系２７、イメージセンサ２８が走査位置検出手段を構成する。

図７（ｃ）、（ｄ）の場合とも、線状のトナー画像ＬＴＩは、検出後、図示されないクリーニング手段により感光体２５、中間転写ベルト２９から除去される。

以上は、走査位置検出手段により走査位置を検出する場合であるが、走査位置検出手段を持たない場合には以下の如くにすれば良い。即ち、この場合には、上記の如くして形成したトナー画像を転写紙上に転写・定着し、転写紙上に得られた画像に基づき走査線曲がり（走査線の傾きを含む）を測定し、その結果に基づき、液晶偏向素子手段の各液晶偏向素子における偏向量を決定する。

図７（ａ）の例では、液晶偏向素子手段１８を副走査方向に対して傾けることにより、結像光束の一部を走査位置検出手段２３の方向へ向けて反射させているが、図６（ａ）に示すように、例えば、主走査液晶素子列において、液晶を封入するためのスペーサ３Ａ、３Ｂの大きさを異ならせることにより、ガラス基板５ａ（透明電極や透明抵抗膜、配向膜が形成されている）とガラス基板５ｂ（透明電極や配向膜が形成されている）とに角度を持たせ、ガラス基板５ａの傾きにより走査位置検出手段側へ反射される反射光束を得るようにしてもよい。

以上、図４に示す光走査装置を例にとって、液晶偏向素子手段による走査線曲がりの補正を説明した。

図１２は画像形成装置の実施の１形態を示している。この画像形成装置はモノクロームのレーザプリンタであり、感光媒体が光導電性の感光体で、光走査により形成される静電線像を可視化して得られるトナー画像を、シート状の記録媒体に転写・定着する。

レーザプリンタ１００は、感光媒体１１１として円筒状に形成された光導電性の感光体を有している。感光体１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては帯電ローラ１１２に代えてコロナチャージャや帯電ブラシを用いることもでき、転写ローラ１１４に代えてコロナ放電式の転写手段を用いることもできる。

レーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で光書込による露光を行うようになっている。さらに、符号１１６は定着装置、符号１１８はカセット、符号１１９はレジストローラ対、符号１２０は給紙コロ、符号１２１は搬送路、符号１２２は排紙ローラ対、符号１２３はトレイ、符号Ｐはシート状記録媒体としての転写紙を示している。

画像形成プロセスが実行されるとき、光導電性の感光体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビームＬＢの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂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装置１１３により反転現像され、感光体１１１上にトナー画像が形成される。

転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００本体に脱着可能で図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９に捉えられる。

レジストローラ対１１９は、感光体１１１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写された後の感光体１１１の表面は、クリーニング装置１１５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。

光走査装置１１７は、図４に即して説明したものであり、液晶偏向素子手段を有し、被走査面（感光体１１１）上における光スポットの位置を副走査方向に補正的に調整しつつ、光走査による画像書込みを行う。このようにして走査線曲がりや走査線の傾きが有効に補正され、極めて良好な画像書込みが実現し、歪みのない良好なモノクローム画像を形成することができる。

図１３は、画像形成装置の実施の別形態を示している。この画像形成装置は、光導電性の感光体を感光媒体とし、カラー画像を形成するためのものである。形成されるべきカラー画像は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の４色の成分画像を形成し、これら成分画像を同一のシート状記録媒体上で重ね合せることにより得られる。

符号２１１Ｙ、２１１Ｍは光源装置であって、半導体レーザを光源とし、各々平行光束化したレーザ光束を放射する。

光源装置２１１Ｙはイエロー成分画像を書込むためのものである。光源装置２１１Ｙの発光部をイエロー成分画像の画像情報で駆動すると、イエロー成分画像情報で強度変調された平行光束が放射される。この光束はシリンドリカルレンズ２１２Ｙで副走査方向にのみ集光され、ポリゴンミラー２１５Ｂの偏向反射面位置に主走査方向に長い線像として集光する。

ポリゴンミラー２１５Ｂの偏向反射面により反射された光束は偏向光束となって走査結像光学系であるｆθレンズを構成するレンズ２１６Ａ２、２１６Ｂ２を透過し、光路折曲げミラー２１８Ｙ、２１９Ｙに順次反射され、ｆθレンズの作用により、光導電性の感光体２２０Ｙ上に光スポットを形成する。

この光スポットは、ポリゴンミラー２１５Ｂの等速回転に伴い、被走査面の実体をなす感光体２２０Ｙを光走査する。このとき光スポットの移動速さはｆθレンズの作用により等速化される。

感光体２２０Ｙは円筒状に形成され、光走査に先だって周面を均一帯電されて矢印方向へ等速回転する。感光体２２０Ｙの等速回転に伴い副走査が行われ、感光体２２０Ｙにイエロー成分画像に対するイエロー潜像が静電潜像として形成される。

光源装置２１１Ｍはマゼンタ成分画像を書きこむためのものである。光源装置２１１Ｍの発光部をマゼンタ成分画像の画像情報で駆動すると、マゼンタ成分画像情報で強度変調された平行光束が放射される。この光束はミラー２１０により反射され、シリンドリカルレンズ２１２Ｍで副走査方向にのみ集光され、ポリゴンミラー２１５Ａ（ポリゴンミラー２１５Ｂと同じもので、ポリゴンミラー２１５Ｂと共通の軸に設けられ、ポリゴンミラー２１５Ｂと一体となって回転される。ポリゴンミラー２１５Ａ、２１５Ｂとこれらを回転駆動するモータは光偏向走査手段２１５を構成する）の偏向反射面位置に主走査方向に長い線像として集光する。

ポリゴンミラー２１５Ａの偏向反射面により反射された光束は偏向光束となって、走査結像光学系であるｆθレンズを構成するレンズ２１６Ａ１、２１６Ｂ１を透過し、光路折曲げミラー２１８Ｍ、２１９Ｍ、２１９Ｍ２に順次反射され、ｆθレンズの作用により、光導電性の感光体２２０Ｍ上に光スポットを形成する。この光スポットは、ポリゴンミラー２１５Ａの等速回転に伴ない被走査面の実体をなす感光体２２０Ｍを光走査する。このとき光スポットの移動速さはｆθレンズの作用により等速化される。感光体２２０Ｍは円筒状に形成され、光走査に先だって周面を均一帯電されて矢印方向へ等速回転する。感光体２２０Ｍのこの回転により副走査が行われ、感光体２２０Ｍにマゼンタ成分画像に対するマゼンタ潜像が静電潜像として形成される。

ポリゴンミラー２１５Ａ、２１５Ｂの回転軸を通り、主走査方向に平行な平面を対称面として、図１３に示された光学配置を略鏡面対称とするように、シアン成分画像・黒成分画像形成用の光学系と感光体が配置されており、上記と同様にして、各感光体上にシアン潜像、黒潜像が静電潜像として形成される。

このようにして各感光体に形成されたイエロー潜像・マゼンタ潜像・シアン潜像・黒潜像はそれぞれ、図示されない現像装置により現像され、イエロー・マゼンタ・シアン・黒のトナー画像となる。各色トナー画像は、図示されない同一のシート状記録媒体（例えば転写紙）上に互いに位置合わせして重ね合せられるように転写されてカラー画像となり、図示されない定着装置によりシート状記録媒体に定着される。カラー画像を定着されたシート状記録媒体は画像形成装置外へ排出される。

上記各色トナー画像のシート状記録媒体への転写は公知の種々の方法で行うことができる。例えば、特開２００１−２２８４１６号公報の図１に示された例のように、感光体２２０Ｙ、２２０Ｍ、２２０Ｃ、２２０Ｋ（感光体２２０Ｃ、２２０Ｋは図１３に図示されていない）に接するように無端ベルト状の中間転写ベルトを設け、中間転写ベルトの内周面側において、各感光体に対応する部分に転写手段（転写チャージャ等）を設け、中間転写ベルトを定速回転させつつ、各感光体に対応する部位において、対応する転写手段の作用によりトナー画像を順次、互いに重なり合うように転写して転写ベルト上にカラー画像を得、転写ベルト上からシート状記録媒体へ転写するようにできる。

あるいは、上記転写ベルトに変えて無端ベルト状の搬送ベルトを、感光体２２０Ｙ〜２２０Ｋ（感光体２２０Ｃ、２２０Ｋは図１３に図示されていない）に接するように設け、搬送ベルトの内周面側において、各感光体に対応する部分に転写チャージャ等の転写手段を設け、搬送ベルトに支持させたシート状記録媒体をして順次の転写部を通過せしめ、各感光体に対応する転写部において、対応する転写手段の作用によりトナー画像を順次、互いに重なり合うように転写するようにもできる。

図の繁雑を避けるため、図１３には図示されていないが、ポリゴンミラー２１５Ａ、２１５Ｂから各感光体２２０Ｙ等に至る光路中には、上に説明した如き各種の液晶偏向素子手段が、例えば、最後の折返しミラーと感光体との間に配置されて走査線曲がりを補正するようになっている。

図４、図１３に示した光走査装置は、光源からの光束を光偏向走査手段１４、２１５により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系１６等により、光源に応じた被走査面２０、２２０Ｙ等に向けて集光させ、被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系が含む樹脂製結像素子と、光源から被走査面に至る光路上に設けられ、被走査面上における光スポットの位置を副走査方向に調整するための液晶偏向素子手段１８と、液晶偏向素子手段を制御する制御手段２２とを有する。

図３および図９に即して説明したように、液晶偏向素子手段１８等は、目的とする曲がり補正制御可能な液晶偏向素子Ｌを有し、光偏向走査手段から被走査面に至る光路中に配置され、光走査に応じて光束の副走査方向の調整偏向量制御することにより、被走査面上における光スポット位置を補正的に調整するものであり、副走査方向を偏向方向とする副走査液晶偏向素子として構成することもできる。

また、図１３に即して説明した光走査装置は、光源２１１Ｙ、２１１Ｍ等が複数で、各光源から各光源に対応する被走査面２２０Ｙ、２２０Ｍに至る光路を構成する走査光学系２１６Ａ１、２１６Ｂ１、２１６Ａ２、２１６Ｂ２等が、各光源からの光束が形成する光スポットによる走査線を、実質的に互いに平行とするように構成されている。

図１２、図１３に示された画像形成装置は、感光媒体１１１、２２０Ｙ、２２０Ｍ等に光走査を行って、画像形成を行う画像形成装置において、感光媒体に光走査を行う光走査装置として用い得るものである。

本実施例においては、図１のような平坦な基板上に導電体のパターンを主走査方向に変化させることによる屈折率勾配の違いを利用した系を示したが、本発明の目的を達成するための手段はこれに限ったことではない。

例えば、図１０に示すように、液晶と別の部材との境目の光路上の角度を主走査方向に可変とすることによっても実現することができる。この場合でも、電極に印加する電圧を可変することで、角度の主走査方向の変位に応じた曲がり補正を行うことができる。

また例えば、図１１に示すように、前述の光路上の角度は同一とし、電場の強さを主走査方向に可変とする方法でも同様の効果を実現することができる。

これらの実施例の内、どの方法を選択するかは、加工の容易性、コスト、他の部品との整合性によって選択することができる。

液晶偏向素子の１例を説明するための図である。 液晶偏向素子の別例を説明するための図である。 液晶偏向素子手段による走査線曲がりの補正を説明するための図である。 光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。 液晶偏向素子手段による走査線曲がりの補正の従来技術を説明する図である。 液晶偏向素子手段の別例を説明するための図である。 走査位置検出手段による走査位置検出を説明するための図である。 走査線曲がりの１状態を説明するための図である。 液晶偏向素子手段による走査線曲がりの補正を説明するための図である。 液晶偏向素子手段による走査線曲がりの補正を説明するための図である。 液晶偏向素子手段による走査線曲がりの補正を説明するための図である。 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。 画像形成装置の実施の別形態を説明に必要な部分のみ示す図である。

符号の説明

１ 液晶
１Ａ 液晶分子
２Ａ、２Ｂ 透明配向膜
３ スペーサ
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 電気抵抗膜
５Ａ、５Ｂ ガラス基板
６ 電極膜
７Ａ、７Ｂ、７Ａ１〜７Ａ３、７Ｂ１〜７Ｂ３ 電極
Ａ、Ｂ 端子
１０ 光源装置
１２ シリンドリカルレンズ
１４ ポリゴンミラー
１６ ｆθレンズ
１６１、１６２ レンズ
１８ 液晶偏向素子手段
２０ 被走査面
２２ コントローラ
１００ レーザプリンタ
１１１ 感光媒体
１１２ 帯電ローラ
１１３ 現像装置
１１４ 転写ローラ
１１５ クリーニング装置
１１６ 定着装置
１１７ 光走査装置
１１８ カセット
１１９ レジストローラ対
１２０ 給紙コロ
１２１ 搬送路
１２２ 排紙ローラ対
１２３ トレイ
Ｐ シート状記録媒体
ＬＢ レーザビーム

Claims (5)

1. １以上の光源からの光束を光偏向走査手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に応じた被走査面に向けて集光させ、前記被走査面上に光スポットを形成して光走査を行う光走査手段と、
   光源から被走査面に至る光路上に設けられ、前記被走査面上における光スポットの位置を副走査方向に調整するための液晶偏向素子手段と、
   前記液晶偏向素子手段を制御する制御手段と、
   を有する光走査装置において、
   前記液晶偏向素子手段は一体となった素子によってなり、なおかつ、前記制御手段による制御によって、前記制御手段による制御量に応じた前記液晶偏向素子の光路上の偏向角が主走査方向の位置によって異なるように構成されることを特徴とする光走査装置。
2. 前記液晶偏向素子手段における主走査方向の偏向角の変化が連続的であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記信号に応じて液晶偏向素子に対して電圧を印加することによって前記液晶偏向素子の屈折率を変化させる前記液晶偏向素子手段と、
   前記電圧を印加する電極間の距離を主走査方向に変化させることで、屈折率を主走査方向に変化させることによって前記偏向角を変化させるように構成される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。
4. 前記信号に応じて液晶偏向素子に対して電圧を印加することによって前記液晶偏向素子の屈折率を変化させる前記液晶偏向素子手段と、
   前記液晶偏向素子の前記光路上の角度を主走査方向に変化させることで、前記偏向角を主走査方向に可変とするように構成される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。
5. 請求項1〜４のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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