JP2006184563A - 光偏向装置、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成用光走査装置において、異なる反射角度の複数の段からなる偏向多面鏡を用いた光走査装置によって、マルチビーム化による装置の大型化を防ぎ、ビームスポット位置ずれやビーム径の変動の少ない光走査光学系を実現し、ジッターや位置ずれない画像を得、各光学素子を小型化薄肉化し、偏向装置の消費電力を軽減し、各光学素子の小型化や部品点数の減少によりコスト削減を図ることを目的とする。
【解決手段】 複数段の回転多面鏡からなる光ビーム偏向装置であって、各段の偏向反射面と回転多面鏡の回転軸とのなす角が異なることを特徴とする光偏向装置を主たる構成にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レーザ書込光学系に関し、特にレーザプリンタ、ファクシミリ、デジタル複写機等の光走査光学系に使用される光走査装置の光偏向器及び光学素子に関する。

近年レーザプリンタ、ファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置に対して、高精細化、カラー化、高速化の要求が高まっており、色別に感光体を並列配置したタンデム方式や複数のビーム光束を偏向走査し異なる被走査面上に導いて書込を行うマルチレーザ光学系が採用されるようになってきている。
しかし、従来のように、各被走査面に夫々対応して設けられた複数の光源毎に光学系を形成していては、走査結像光学系の部品点数の増加を招くことになる。その場合、個々の部品の取り付け誤差が積み上がり、各ステーションでも倍率誤差や走査線傾きを招くこととなる。また、タンデム方式では各ステーション間での位置関係のずれにより、色ずれや走査線ピッチずれが生じる。
また、複数の光源を共通の光学系により偏向走査しようとすると、偏向器や走査光学系の副走査方向の厚さが大きくなり、装置の大型化や製造コストの上昇、また、偏向器の電力消費の増大を招く。また、複数のビーム光束を各ステーションに分離する手段を設けなければならないという問題も生じる。
共通の偏向器で副走査方向に角度の異なる偏向反射面を有する２段以上の複数段からなるポリゴンミラーを設ければ、複数の光束が副走査方向に隣接していても、各ビーム光束に対応した各々のポリゴンミラーの段から分離することができる。これにより、複数のビーム光束を各々の走査結像光学系に分離しつつ、被走査面に走査することができる。また、分離手段が不要となるので、副走査方向のビーム光束の間隔を従来よりも狭ピッチにすることができ、偏向器を薄くでき軽量化による消費電力の低減さらなる高速化が可能となる。また、光学素子の薄肉化により製造コストを下げることができ、部品点数も削減することができる。
２段以上の回転多面鏡からなる偏向器を用いることによって、副走査方向の光源の間隔を狭ピッチにすることも可能になり、また、複数の光源を交差させたり、偏向反射面への入射角等のビーム光束の光路のレイアウト構成に自由度を持たせることによって、装置の小型化や高速化を図ることができる。
また、ビーム光束の光強度や分布の変動による被走査面上での光スポット位置ずれおよびビームスポット形状の変化が生じたときに、偏向器の各段の回転軸あるいは回転軸方向に対する偏向反射面のなす角度を、１段の反射面内部で、適宜変えた偏向器を用いることによって補正することができる。

今後、より高精細化が求められる中で、より厳密な光スポット位置ずれ及びビームスポット形状を実現していくためには、ビーム光束間での光強度や分布をより安定化する必要がある。
斯かる走査結像光学系および光走査装置については種々の改善方法が提案されており（例えば、特許文献１参照）、又、２光束ピラミダル偏向素子についても提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、現状では、マルチビーム化に対応しつつ更なる大型化を防止することは容易でなく、またビームスポット位置ずれやビーム径の変動の少ない光走査光学系の実現が更に求められている。また、ジッターや位置ずれがより少ない画像を得ることや、各光学素子を更に小型化薄肉化し、偏向装置の消費電力を更に軽減し、各光学素子の更なる小型化や部品点数の減少によりコスト削減を図ることが求められている。
特開平１１−１４９３２号公報 特開平４−１９９０２０号公報

本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、異なる反射角度の複数の段からなる偏向多面鏡を用いた光走査装置によって、マルチビーム化による装置の大型化を防ぎ、ビームスポット位置ずれやビーム径の変動の少ない光走査光学系を実現し、ジッターや位置ずれない画像を得、各光学素子を小型化薄肉化し、偏向装置の消費電力を軽減し、各光学素子の小型化や部品点数の減少によりコスト削減を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数段の偏向反射面を備え且つ各偏向反射面に共通の回転軸にて回転する回転多面鏡を備えた光偏向装置であって、各段の偏向反射面と前記回転軸とのなす角度が異なることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の光偏向装置において、少なくとも１つの段の偏向反射面が、前記回転軸と平行であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の光偏向装置において、前記各段の偏向反射面が前記回転軸との間で形成する角度は、各偏向反射面間に位置し且つ前記回転軸と直交する平面に対して対称となることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１、２、又は３に記載された回転多面鏡を、複数個積層したことを特徴とする。対称となる偏向反射面の組合せが１以上あり、複数の組合せも可能であることを意味する。
請求項５の発明は、複数の光源からの各光ビームを、請求項１乃至４の何れか一項に記載の光偏向装置の回転多面鏡によって偏向し、該各偏向された光ビームを、走査結像光学系により各段の偏向反射面にそれぞれに対応した複数の被走査面に走査させるようにしたことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５記載の光走査装置において、前記光偏向器の各偏向反射面に対して、各光源からの光ビームを、被走査面の副走査方向に平行に入射させることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項５又は６記載の光走査装置において、上記偏向反射面の各々により偏向された各光ビームの入射角の差が２度以下であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項５、６又は７記載の光走査装置において、前記走査結像光学系を構成する少なくとも１つの光学素子について、副走査断面内でのチルト量を調整するチルト調整手段を設けたことを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の光走査装置において、上記偏向反射面に対し、少なくとも主走査方向において偏向反射面よりも大きい光束幅の光ビームを入射させることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記光源を共通の支持部材によって支持するとともに、各光源からの光ビームを上記各偏向面に振り分けることを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１０記載の光走査装置において、前記光源が複数の発光源を有するＬＤアレイであるとともに、各発光源からの光ビームを上記各偏向面に振り分けることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項５記載の光走査装置において、前記各偏向面で偏向された各光ビームを受ける前記走査結像光学系を構成する光学素子のうち、少なくとも前記光偏向装置に最も近い光学素子を複数の光ビームにより共用することを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１２記載の光走査装置において、前記光学素子は、主走査方向にのみパワーを有することを特徴とする。
請求項１４の発明は、請求項５乃至１３のいずれか一項に記載の光走査装置を備え、複数の像担持体（感光体ドラム、感光体ベルト、転写ベルト等）を同時に走査するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、２段以上の偏向反射面を有した回転多面鏡を備え、光源からの複数の光ビームを各偏向反射面によって偏向する偏向装置であって、各々の偏向反射面と回転多面鏡の回転軸のなす角が異なることを特徴とする偏向装置により、マルチビーム光学系において、偏向と分離を一つの偏向装置により行うことができ、部品点数を削減でき、装置の小型化を図ることができる。また、狭ピッチに入射する光ビームを適宜指定の被走査面に対する走査結像光学系に反射できるので、光源のアレイ化など多数の光源に対応した構成を作ることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る光偏向装置の斜視図、図２はその正面図である。
この光偏向装置は、２段以上の偏向反射面１ａ、１ｂを有する回転多面鏡１を備え、回転軸Ａに対して各々の偏向反射面１ａ、１ｂが異なる角度を有する偏向装置としては、例えば、図１に示すように、上段の偏向反射面１ａと下段の偏向反射面１ｂとが副走査方向に回転軸Ａに対して異なる傾きを有するとき、入射したビーム光束Ｌは、反射面の傾きに応じて、点線の方向から実線の方向に反射偏向され、反射方向を変えることができる。なお、回転軸Ａは、各偏向反射面１ａ、１ｂに共通する回転軸である。
回転軸Ａに対して副走査方向（回転軸Ａと平行な方向）に異なる傾きを有した複数段の偏向反射面をもった回転多面鏡１を備えた偏向装置によって、光スポットが被走査面に走査されかつ副走査方向に別々に同時照射することが可能となる。
このようにすることにより、複数のビーム光束による副走査方向間隔の狭ピッチ化にも対応することができ、回転軸との角度の違いにより各被走査面に別々に同時照射することが容易になる。
図２は本発明の一実施形態に係る回転多面鏡の正面図であり、同図に示すように、２段の偏向反射面１ａ、１ｂのうちの一方の偏向反射面１ａを回転軸Ａに対して所定の傾斜角βを有した反射面とする一方で、他方の偏向反射面１ｂを回転軸Ａと平行な反射面を持つように構成することにより、反射光や反射面を利用した位置決め方法によって取り付けを行う工程での位置合わせを容易にすることができる。また、装置稼働時においても回転多面鏡の回転による軸ずれ、面倒れの影響を評価する基準とすることができ、偏向器の回転状態を逐次計測することができ、光学素子の位置制御やＬＤ発光制御等によって、取り付け工程、稼動状態を補正することができる。

図３（ａ）及び（ｂ）は夫々他の実施形態に係る回転多面鏡の正面図であり、（ａ）の実施形態は、回転軸Ａに対して直交する方向からビーム光束Ｌを照射するＬＤアレイ光源（図示せず）を利用した場合である。この実施形態では、上下２段の各偏向反射面１ａ、１ｂ’が回転軸Ａと直交する平面ａ（各偏向反射面間に位置し、且つ副走査方向と平行な平面）を挟んで上下対称となる反射面を有するので、入射光Ｌは各々反対の方向に等しい角度で反射されるので、各偏向反射面によるビーム光束断面の形状やビーム強度分布は平面ａを境界として対称となり、偏向反射面での入反射角の違いによる強度分布の変動を抑えることができる。
また、各段の偏向反射面１ａ、１ｂ’を、回転軸Ａに対して対称な反射面を複数並べた構成とすることによって、同一被走査面に複数のビーム光束によって書込を行うようなマルチビーム光学系において、偏向装置から各々の被走査面に一定の間隔で光ビームを偏向することできる。
回転多面鏡１’の構成を、回転軸Ａに対する角度の異なる２段以上の偏向反射面１ａ、１ｂ’を有した構成とすることにより、副走査方向に狭ピッチな複数の光源を、各々の被走査面への走査結像光学系に偏向分離することができる。
図３（ｂ）は図３（ａ）の回転多面鏡１’を共通の回転軸Ａを有するように複数個積層一体化した構成を備えている。この例では、回転多面鏡１’を２段重ねした例を示したが、３段重ね以上としても良いし、最上部、又は最下部の偏向反射面１ａを省略して、偏向反射面を３段構造としてもよい。
図４は図２の回転多面鏡の特性を示す図であり、上段の偏向反射面１ａにて反射した光束は、上下の偏向反射面１ａ、１ｂの反射面の角度差β（上段の偏向反射面１ａの回転軸Ａに対する傾きβ）の２倍角分の反射角度２βで照射方向変換がなされることになり、反射面の角度が異なる偏向反射面１ａ、１ｂを一体型の偏向器とすることで偏向器も装置全体も小型化することができる。
複数の光ビームの各偏向反射面への入射角度を一定範囲内にすることによって、反射による光束断面の拡大化を抑制し、各々の被走査面上毎の被走査面上でのビームスポット強度分布を一定に保つことができ、色ずれ等を軽減することができる。

図５に上記各実施形態に係る光偏向装置を用いた本発明の光走査装置の構成例を示す。この光走査装置は、光学素子としてのチルト調整手段４１を少なくとも一つ備えている。このチルト調整手段４１は、副走査方向断面に直交する回転軸４１ａを中心として回動する調整手段である。このチルト調整手段４１は、回転多面鏡の面倒れによる偏向反射面１ａ、１ｂの傾きによる被走査面５０での主走査方向等の光スポット結像位置の位置ずれを補正することができる。複数の光ビーム間での偏向反射面での反射角の違いによって発生する光ビーム毎の強度分布の違いを、チルト調整手段４１としての光学素子を回転軸４１ａを中心として矢印のように回転させることによって、ビームスポット形状を調整することも可能である。
また、このチルト調整手段４１は、偏向反射面１ａ、１ｂでの反射の違いによる各光ビームのビーム強度分布の違いを、走査光学系のミラー等のチルト角を調整することにより補正する。
この光走査装置によれば、反射面の角度が異なる各段の偏向反射面１ａ、１ｂを用いることにより、副走査方向に角度を持たせて偏向反射面の各反射面に光ビームを入射させることによって、回転多面鏡の回転軸Ａに対して、光源と走査結像光学系を同一側に立体的に配置することができ、装置の小型化を図ることができる。つまり、反射面の角度が夫々異なる複数段の回転多面鏡は、入射光ビーム間で２βの角度を持つので、光源側のコリメートレンズ等の配置に余裕をもつことができ、光束間での反射角の違いはチルト調整手段によって補正することができる。尚、図５において、符号１０は光源、１５はカップリングレンズ、２０はアパーチャ、２５はシリンドリカルレンズである。
図６に示す走査装置は、個々の反射面よりも大きい光束を入射させるオーバーフィールド系の走査方式である。この光走査装置の回転多面鏡１では、偏向反射面１ａを構成する反射面１ａ’の数を増やすことにより、回転数を変えずに多くの偏向を行うことができ、高速化を実現できる。また、図６（ａ）のように反射面１ａ’に照射される光ビームＢのうちの中心部分Ｍのみが反射面１ａ’によって反射されるので、光強度分布の比較的安定的な範囲のみを偏向走査させることが可能となる。しかし、いわゆるオーバーフィールド光学系では、偏向反射面の回転に伴って、図６（ｂ）に示すように反射後の光ビーム光束の光強度分布がＢ１’、Ｂ２’のように大きく変化するためこれらに対する光学素子の位置制御や光源のパルス制御等の補正方法が必要である。

次に、図７（ａ）はシングルビームとＬＤアレイを備えた各場合の光学系を示し、（ｂ）はマルチビームの光学系を示す。図７（ａ）に示すような複数の光源の構成について、共通の支持部材により支持するＬＤアレイ構造とすることによって、各々の光源を個別に固定するよりも相対的なずれが生じ難い。また、各光ビームの偏向反射面に対する光強度を任意に決めることができ、各ビームの光路を考慮した構成とすることができる。突き当て部２１を上下させることによって矢印方向に光源部分を回転させることができるので、光源部分が傾くことによって、ＬＤ光源１０、ＬＥアレイ１１と、アパーチャ２０を可変することによって、副走査方向に対する光強度分布を回転させ、被走査面上の光スポット形状を可変することができる。
図７（ｂ）に示すような複数の光源１０を用いた構成よりもＬＤアレイ１１を用いることにより、光源をアレイ上に実装することにより光源間の間隔が一意的に決定し、副走査方向に狭ピッチな構成が可能となるので、偏向装置を薄肉化することができ、各被走査面へ各光ビームを分離することが可能となる。

次に、図８（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す図８（ａ）、（ｂ）に示す走査結像光学系を構成する光学素子のうち、少なくとも回転多面鏡１（偏向装置）に最も近い走査光学系Ｌ１を複数の光ビームにより共用することによって、部品点数を削減できる。また、光学素子の取り付け誤差や装置内温度差や湿度の変動等の外乱によって、光学素子の形状の歪み、屈折率等が、各々光ビームに対する光学系で発生した場合に、色ずれ等の原因となるので、少なくとも一つの光学素子を各光ビーム間で共通化することにより、これら外乱による各光学素子間での変動の傾向を同じくすることができる。
また、共用の光学素子を複数の光ビームが通過するときに各々の光ビームの通過する領域が、前記光学素子の副走査方向に幅を持って並ぶことになるので、副走査方向にパワーを持たないことにより、各光ビーム間における光路や透過率やビームスポットの光強度分布の変化を抑えることができる。
２段以上の偏向反射面を有する光偏向装置を用いることによって、偏向を行いつつ、反射後の光ビームを分離することが可能となり、光ビームを分離する光学素子等が不要となり、部品点数の削減を行うことができる。また、複数の偏向反射面は、同一の共通回転軸Ａを有しているので回転軸の影響がほぼ同じ傾向で発生し、各被走査面への分離光学系ごとの取り付け誤差等からも影響を受けなくなる。また、偏向反射面への入射条件を可変することによって、光ビームの強度分布変動を抑えることが可能となる。近接した光源の配置となっても、交差させることにより、偏向反射後、光束間の距離を大きく分離することができる。
図８（ａ）、（ｂ）に示した光走査装置は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの電子写真式画像形成装置の書込光学系として使用される。複数の光源１〜４からの発散角を持つ光束をカップリングレンズ１５によって平行光束とし、弱発散性あるいは弱い集光性をもつ光束となる。カップリングされた光束は、次に図示しないアパーチャを通過することによって光束周辺部分の遮光により除去されてビーム整形される。ビーム整形された光束は副走査方向にのみ正のパワーを持つ図示しないシリンドリカルレンズを透過し、同レンズの作用によって副走査方向に集光し、光ビーム光束として、回転多面鏡１の回転軸Ａに対して傾きの異なる各偏向反射面１ａ、１ｂにそれぞれ入射し、各偏向反射面１ａ、１ｂの近傍に主走査対応方向に長い線像として結像する。偏向反射面１ａ、１ｂにより反射されたそれぞれの光束は各々の走査結像光学系４５に向けて入射し、走査結像系４５の作用によってそれぞれの感光体５０の被走査面上に光スポットとして集光する。
各感光体５０の周囲に配置される帯電チャージャーと画像書込ユニットからのレーザ光の照射部とブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）からなるカラー現像部およびドラムクリーニング部を用いて、各光源１１〜４によって各感光体５０上に静電潜像を形成し、形成された静電潜像をカラー現像部によって現像してトナー像を形成する。中間転写ベルトとテンションローラおよびクリーニング部を有し、各感光体１〜４に形成されたトナー像を中間転写ベルトに重ね転写をおこなう。転写されたトナー像を定着部によって定着をおこなう。

本発明による光走査装置を用いるとことにより、高速化に伴うレーザ光源の増加または装置の小型化に伴う光路レイアウトの狭ピッチ化に対応するとともに、構成する光学素子の薄肉化により、偏向反射面の副走査方向厚さを薄くすることにより、偏向器の回転多面鏡が薄肉化され、消費電力の低減を図ることができ、偏向器を熱源とする装置内温度差及び変動を抑えることができる。
各偏向反射面にて反射した光束はそれぞれ偏向器の等速回転により偏向され、図４に示すように角偏向反射面１ａ、１ｂの回転軸Ａに対する副走査方向の傾きβの２倍の角度２βで分岐される。副走査方向の傾きによる光ビームの主走査方向両端での副走査位置ずれについては、走査結像光学系を構成する光学素子により補正することができる。また、副走査方向にも傾斜を有する偏向反射面に対応する光ビームに対しては光源である光学素子の半導体レーザに印加する制御データを調整することによって、補正することも可能である。
分離光学系を形成する必要がなく、また、副走査方向に狭ピッチな光源で構成されるようなマルチビーム光学系においても、本発明を適用することにより偏向装置を薄肉化することができ消費電力を低減できる。

本発明の光走査装置についての一例として、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４つの感光体（感光体ドラム、感光体ベルト、転写ベルト等の像担持体）に対応する４つの光源装置を具備する光走査装置について、図８（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。図８（ａ）において各光源１、２、３、４から夫々出射された各光ビームは、単一の回転多面鏡（光偏向装置）１により偏向され、走査結像レンズＬ１により異なる感光体被走査面上５０１〜５０４上に導かれ、走査結像レンズの最も回転多面鏡１に近い走査レンズＬ１には、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過する構成とする。
図８（ａ）は主走査断面を示し、便宜上、折返しミラーは全て省略し、これらにより走査ビームの光路が変更されない状態に展開して示す。図８（ｂ）は副走査断面を示し、回転多面鏡１から感光体被走査面５０１〜５０４までの光路を折返しミラーを含めて示す。図８（ａ）に示すが如く、各色に対応する光源装置（副走査方向に沿って平行に配列）から射出された光ビームの光束は、カップリング光学系によりそれぞれ平行光束（弱い収束もしくは発散光束でも良い）にそれぞれカップリングされる。この時、カップリング光学系によりカップリングされた各光ビームのビーム形態は同じビーム形態である。このビーム形態は平行ビームとなることも、収束性もしくは発散性のビームとなることもできる。それぞれの光ビームの光束は、被走査面上で所望のビームスポット径を得るための開口絞りを通過後、第１光学系を通過し、偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像を形成する。
本発明においては、光源装置を副走査方向に平行配置しているが、光走査装置のレイアウト上、折返しミラーなどで折返し、複数の光源装置を主走査方向に距離を持って配置してもよい。
また、回転多面鏡１の回転軸Ａに直交する平面に対し所定の角度を有する光ビームに対しては、所望の角度に光源装置、カップリング光学系、第１光学系を傾けて配置しても良いし、前記折返しミラーを用いて角度をつけても良い。

図８（ａ）及び（ｂ）は本発明の回転多面鏡を適用した走査光学系の構成図である。複数の光源１〜４から出射されたレーザ光は、複数の光源１〜４からの発散角を持つ光束をカップリングレンズによって平行光束とし、カップリングされた光束は、次にアパーチャを通過することによって光束周辺部分の遮光により除去されてビーム整形される。ビーム整形された光束は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を透過し、同レンズの作用によって副走査方向に集光し、光ビームとして回転多面鏡１の回転軸Ａに対して傾きの異なる各偏向反射面１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにそれぞれ入射し、各偏向反射面の近傍に主走査対応方向に長い線像として結像する。各偏向反射面１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにより反射されたそれぞれの光束は各々の走査結像光学系４５に向けて入射し、走査結像系４５の作用によってそれぞれの感光体５０１〜５０４の被走査面上を略等速に走査するとともに被走査面上近傍で集光する。この時、走査光学系の走査レンズＬ１は、全ての光源から射出された光ビームの光束が副走査方向に並んで通過する。被走査面は実体的には感光媒体の感光面であり、この実施例の形態では光導電性の感光体の感光面であり、図８（ａ）の上下方向である主走査方向に光走査される。
最も回転多面鏡に近い走査レンズ４１は、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過する構成となっているため、異なる被走査面間での色ずれや色味による画像劣化を抑制可能である。

偏向手段に最も近いレンズは、主走査方向に強い正の屈折力を持ち、等速性を補正している。このレンズに異なる被走査面に向かう複数の光束を通過させることで、走査レンズの加工ばらつきによる主走査方向のビームスポット位置ずれが、異なる被走査面でほぼ同一となり、色ずれの発生を抑制することができる。
さらに、偏向手段としての回転多面鏡は、ポリゴンモーター部、回路基板からの発熱が大きい。回路基板に関しては、光学箱外に配置するなどして、光学箱内の温度変動を低減することができるが、ポリゴンモーター部の発熱による温度上昇は発生する。この温度変動による熱が、そのままでは光学箱内を伝搬し走査レンズ、特に、回転多面鏡に最も近い走査レンズに温度分布を生じさせる。この温度分布は、特に回転多面鏡による光学箱内の気流、走査レンズの形状等により、走査レンズ内で一様な温度変化が生じないために発生する。この結果、異なる走査光学素子を各被走査面に向うビームが通過する対向走査方式のタンデム方式カラー機などにおいては、連続プリント時に各被走査面での相対的な主走査方向のビームスポット位置が変動し、色味が変化してしまう。
しかしながら、本発明の光走査装置においては、回転多面鏡に最も近い走査レンズＬ１は異なる被走査面に向かう複数の光束を通過させているため、走査レンズＬ１が主走査方向に温度分布を持った場合においても、主走査方向のビームスポット位置ずれは、異なる被走査面でほぼ同一となり、連続プリント時の色味の変化、色ずれの発生を抑制することができる。

図４に示すように本発明では、また、回転多面鏡の偏向反射面１ａ、１ｂのうちの一方が回転軸方向と平行な反射面を有することにより、取り付け時の位置決め工程を容易にすることができる。また、入反射される光ビームの状態から、偏向器の回転軸ぶれや面倒れ等を測定でき、光学素子の補正手段の制御系に情報を伝えることができる。
また、本発明の回転多面鏡では、光軸中心に対称な偏向反射面を形成することにより、各々の偏向反射面と各光ビームとの反射角をほぼ等しいものとし、光ビームの形状や被走査面上のビームスポット位置や強度分布を安定させ、色ずれや走査線曲がり、縦線ゆらぎをなくすこととする。
さらに、安定した光ビームの被走査面上でのスポット位置や強度分布により、色ずれや、走査線ピッチずれなどの画像悪化を回避し、良質な出力画像を得ることができる。
また、光軸中心に対して略平行に入射させることによって、光強度を最大限に反射させることができ、被走査面上での十分な光量分布を得ることができる。光源のアレイは２次元配列の場合、平行入射とした方が光量を有効に活用でき、設計や取り付け工数の面でも、略平行入射の方が扱いやすい。光学素子に取り付け誤差や位置ずれが生じても、角度による影響が鈍角の方が鋭角のときよりも影響を受けにくい。また、光学素子を薄肉化することができ、偏向器の軽量化により消費電力を削減できる。
各偏向反射面に対する光ビーム間の入射角差を２度とすれば、ビーム形状の変動を円形の場合にはほぼ０．１％以下に抑えることができるので、反射に伴う光ビーム光量の減少やビーム形状の変動を補正せずとも、安定な被走査面への光走査を行うことができる。
偏向器によって同時に副走査方向への分離も行ったことによる光ビームの被走査面上での位置ずれを光学素子のチルト角を制御することによって補正できる。光源や走査結像光学系や反射ミラー等の位置制御を行い、被走査面でのビームスポット位置ずれを補正することができる。

光源と走査結像光学系を同一平面上に必ずしも設置しなくても良いので、自由なレイアウトが可能となり、部品点数の削減や装置の小型化を図ることができる。複数の光源を同一支持部材により支持することによって、独立して支持したときよりも相対的な位置ずれを生じにくくすることができて、より安定した、光スポットを各被走査面上に良好な状態で適切な位置に結像できる。
光源をＬＤアレイ化することによって、多数の光源を狭ピッチな間隔で実装できるとともに駆動回路を共通化でき、光源１つ当たりの単価を削減することができる。安価にマルチビーム光学系を構成でき、従来困難だった狭ピッチな光ビームの各被走査面上への分岐光学系の役割を、各偏向反射面の回転軸方向に対する異なる傾きで行っているので、分岐光学系が不要となりさらに安価にかつ小型化を図ることができる。
被走査結像光学系のうち、少なくとも、回転多面鏡に最も近い光学素子を共用することにより、光源毎に個別に走査結像系を設ける場合に比べて、取り付け位置誤差の相対的な削減や、装置内の温度差による各被走査面に対応する光学素子間での温度変動や湿度の違いによって、光学素子間に歪みや屈折率分布や位置ずれの傾向が異なる場合に、色ずれや縦線ゆらぎ、走査線ピッチずれを生じる。光学素子を最も影響を受けると思われる走査結像光学系の偏向器に近い光学素子を共用することによって、各光ビームは同一の光学素子を通過し、影響を同等のものとすることができる。

本発明の複数段の回転多面鏡の例を示す斜視図である。 本発明の回転軸と平行面をもつ段のある多面鏡の側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の回転軸に垂直な平面に対して対称な反射面を持つ多面鏡の一例の側面図、及び回転軸に垂直な平面に対して対称な反射面の組合せを複数持つ多面鏡の一例の側面図である。 本発明の偏向反射面の傾きβの２倍の反射角で偏向することを示す説明図である。 本発明の光学素子のチルト調整手段を示す概略構成図の一例である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明のオーバーフィールド光学系での偏向された光ビームの概略図である。 （ａ）は本発明のシングルビームＬＤ光源とレーザアレイ光源の一例の概略構成図、（ｂ）は本発明のマルチビーム光源の一例の概略構成図である。 （ａ）は本発明の回転多面鏡を使用した走査光学系の概略構成図、（ｂ）は本発明の回転多面鏡を使用したカラー画像形成装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 回転多面鏡、１ａ〜１ｄ 偏向反射面、１０ 光源、１５ カップリングレンズ、２０ アパーチャ、２５ シリンドリカルレンズ、３０ 偏向手段、４１ チルト調整手段、５０ 感光体（感光体ドラム、感光体ベルト、転写ベルト等の像担持体）、５０１、５０２、５０３、５０４ 感光体被走査面、Ｌ１ 走査レンズ

Claims (14)

1. 複数段の偏向反射面を備え且つ各偏向反射面に共通の回転軸にて回転する回転多面鏡を備えた光偏向装置であって、各段の偏向反射面と前記回転軸とのなす角度が異なることを特徴とする光偏向装置。
2. 請求項１記載の光偏向装置において、少なくとも１つの段の偏向反射面が、前記回転軸と平行であることを特徴とする光偏向装置。
3. 請求項１記載の光偏向装置において、前記各段の偏向反射面が前記回転軸との間で形成する角度は、各偏向反射面間に位置し且つ前記回転軸と直交する平面に対して対称となることを特徴とする光偏向装置。
4. 請求項１、２、又は３に記載された回転多面鏡を、複数個積層したことを特徴とする光偏向装置。
5. 複数の光源からの各光ビームを、請求項１乃至４の何れか一項に記載の光偏向装置の回転多面鏡によって偏向し、該各偏向された光ビームを、走査結像光学系により各段の偏向反射面にそれぞれに対応した複数の被走査面に走査させるようにしたことを特徴とする光走査装置。
6. 請求項５記載の光走査装置において、前記光偏向器の各偏向反射面に対して、各光源からの光ビームを、被走査面の副走査方向に平行に入射させることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項５、又は６記載の光走査装置において、上記偏向反射面の各々により偏向された各光ビームの入射角の差が２度以下であることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項５、６、又は７記載の光走査装置において、前記走査結像光学系を構成する少なくとも１つの光学素子について、副走査断面内でのチルト量を調整するチルト調整手段を設けたことを特徴とする光走査装置。
9. 請求項５乃至８のいずれか一項に記載の光走査装置において、上記偏向反射面に対し、少なくとも主走査方向において偏向反射面よりも大きい光束幅の光ビームを入射させることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項５乃至８のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記光源を共通の支持部材によって支持するとともに、各光源からの光ビームを上記各偏向面に振り分けることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１０記載の光走査装置において、前記光源が複数の発光源を有するＬＤアレイであるとともに、各発光源からの光ビームを上記各偏向面に振り分けることを特徴とする光走査装置。
12. 請求項５記載の光走査装置において、前記各偏向面で偏向された各光ビームを受ける前記走査結像光学系を構成する光学素子のうち、少なくとも前記光偏向装置に最も近い光学素子を複数の光ビームにより共用することを特徴とする光走査装置。
13. 請求項１２記載の光走査装置において、前記光学素子は、主走査方向にのみパワーを有することを特徴とする光走査装置。
14. 請求項５乃至１３のいずれか一項に記載の光走査装置を備え、複数の像担持体を同時に走査するようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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