JP2006235213A - 光走査装置、およびカラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の光偏向器を共用するタンデム式画像形成装置において、低コスト化のため光偏向器の偏向反射面に副走査方向に角度を持って光ビームを入射させる斜入射光学系が提案されている。一方、光偏向器の高速化に伴い騒音の低減が必要となり、光偏向器をハウジングに密封し、光の入出射部に平行平板の透過部材が挿入するようになった。しかし、透過部材は光ビームの入射点で反射を生じ、ゴースト画像のため画質劣化が生ずる。
【解決手段】光偏向器への光ビームの入出射面に平行平板の透過部材を配置する。透過部材の平面は光偏向器の回転軸に平行で、その法線が走査光学系の光軸と非平行となるように配置する。上記回転軸に直交する仮想面に関して互いに異なる方向から斜入射する光ビームの偏向反射光は、走査光学系の一部に設けられた特殊チルト偏芯面により、走査線曲がりが改善され、色ずれのない高品質のカラー画像が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光走査装置、及びそれを搭載したカラー画像形成装置に関する。

レーザプリンタ等に関連して広く知られた光走査装置は、一般に光源装置から放射された光ビームを光偏向器により偏向させ、ｆθレンズ等の走査光学系により被走査面に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットで被走査面を光走査（主走査）するように構成されている。被走査面の実体をなすものは光導電性の感光媒体の感光面である。
また、フルカラー画像形成装置の一例として、４つの感光体を記録紙の搬送方向に配列し、これらの各感光体に対応した複数の光源装置から放射された光ビームの光束を１つの光偏向器により偏向走査し、各感光体に対応する複数の走査光学系により各感光体に同時に露光して潜像を作り、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック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後、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、カラー画像を得られるように構成されるものがある。このように、光走査装置と感光体の組み合わせを２組以上用いて、２色画像や多色画像、カラー画像等を得るようにした画像形成装置は「タンデム式画像形成装置」として知られている。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。

光偏向の方式には、光偏向器の両側より光ビームを入射し、該光ビームを振り分けて走査する対向走査方式のもの（例えば、特許文献１ 参照。）、略平行でかつ副走査方向に離れた複数の光ビームを光偏向器に入射し、複数の光ビームに対応する複数の走査光学系を副走査方向に並べて走査する方式のもの（例えば、特許文献２ 参照。）、光偏向器の片側より光ビームを入射し、３枚構成の走査光学系で、最初の２枚のレンズは異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過し、最終レンズは各被走査面毎に設けられている方式のもの（例えば、特許文献３ 参照。）、などがある。このように、複数の被走査面で光偏向器を共用すると、該光偏向器の数を減らすことにより、画像形成装置のコンパクト化・低コスト化が可能になる。
更に、近年、カラー画像形成装置の光走査装置において、単一の光偏向器として低コスト化を図る手段として、光偏向器の偏向反射面に副走査方向に角度を持って光ビームを入射させる斜入射光学系が提案されている（例えば、特許文献４ 参照。）。該斜入射光学系は、複数の光ビームがそれぞれ偏向反射面で反射された後に、各々対応する被走査面（感光体）に、折返しミラーなどで分離され導かれる。このとき、各光ビームの副走査方向における角度（光偏向器に斜入射する角度）は、前記折返しミラーで各光ビームが分離可能な角度に設定されている。

一方、最近の走査光学系は、レーザービームプリンタにおける印字速度を向上させることが必要であり、それに伴い光偏向器の回転速度の高速化が図られている。このときに問題となるのが、光偏向器の高速化に伴う騒音である。そこで、通常は光偏向器を密封ハウジング内に封入し、光偏向器に光ビームが入射し、反射した光ビームが射出する部分に平行平板の透過部材を挿入する。
しかし、この平行平板の透過部材は、光ビームの一部を反射させるため、その反射光が被走査面上に入射することがあり、それが好ましくない画像（ゴースト画像）として露光されてしまう問題があった。
このゴースト画像を防止するために、特許文献４で提案されている斜入射光学系において、光偏向器の回転軸と走査光学系の光軸で作られる平面（副走査断面）内において、光偏向器の偏向反射面に対して平行平板の透過部材が非平行となるように配置し、ゴースト画像を作る反射光を被走査面上に届かないように工夫したものがある（例えば、特許文献５ 参照。）。

特開平１１−１５７１２８号公報 特開平９−５４２６３号公報 特開２００１−４９４８号公報 特開２００３−５１１４号公報 特開平８−３３４７２０号公報

特許文献５で想定されている斜入射光学系は、光偏向器の回転軸に垂直な面に対して、同じ側から光ビームが入射する場合には有効であるが、本発明で提案しているように回転軸に垂直な面に対して、異なる側から光偏向器に入射する光ビームが存在する光走査装置の場合、一方の側の光ビームはゴースト画像を防止できても、もう一方の側の光ビームはゴースト画像をかえって助長してしまう課題がある。
更に、斜入射光学系の重要な課題である「走査線曲がり」も、副走査断面内において光偏向器の偏向反射面に対して平行平板の透過部材が非平行となるように配置すると、一方の側の光ビームによる走査線は曲がりが低減されるものの、もう一方の側の光ビームによる走査線は曲がりが増長されてしまう。
いずれにしても、特許文献５にあるような方式では、高品質の画質を維持しつつゴースト画像を防止することは困難であった。
本発明は、上記問題点を解決するもので、斜入射光学系を用いた光走査装置において、ゴースト像の発生を抑えた光走査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、複数の光ビームを偏向する光偏向器と、該光偏向器によって偏向された光ビームが走査される被走査面と、該被走査面と前記光偏向器の間に設けられ前記被走査面上に光ビームを結像させる走査光学系と、該走査光学系と前記光偏向器の間に前記光ビームが透過する平行平板の透過部材とを有し、前記複数の光ビームは前記光偏向器の回転軸に垂直な面に対して相異なる方向から所定の角度を以て前記光偏向器に入射する光ビームを含む光走査装置において、前記透過部材の面における法線は、前記走査光学系の光軸と非平行となるよう配置されていることを特徴とすることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、複数の光ビームを偏向する光偏向器と、該光偏向器によって偏向された光ビームが走査される被走査面と、該被走査面と前記光偏向器の間に設けられ前記被走査面上に光ビームを結像させる走査光学系と、該走査光学系と前記光偏向器の間に前記光ビームが透過する平行平板の透過部材とを有し、前記複数の光ビームは前記光偏向器の回転軸に垂直な面に対して相異なる方向から所定の角度を以て前記光偏向器に入射する光ビームを含む光走査装置において、前記透過部材の面における法線の前記回転軸に垂直な面に対する射影が前記走査光学系の光軸となす角度をα、前記光偏向器に入射する光ビームの前記回転軸に垂直な面に対する射影が前記光軸となす角度をθ、前記光ビームが前記透過部材に到達する位置を点Ｐとし、前記走査光学系を構成する光学素子の内、前記光偏向器に最も近い光学素子の外形中心位置を点Ｏとするとき、点Ｐから点Ｏまでの光軸方向の距離をδｘ、光軸と直交する方向の距離をδｙ、点Ｏから前記光学素子の有効外形端部までの距離をＬとして、
（Ｌ+δｙ）／δｘ≦ｔａｎ（θ−２α）
を満足するように、該透過部材が配備されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光走査装置において、前記透過部材の面は、前記光偏向器の回転軸に平行となるよう配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は複数の光学素子からなり、前記複数の光ビームのうち前記光偏向器の同一偏向反射面で反射された光ビームは、前記走査光学系を構成する光学素子のうち前記光偏向器に最も近い光学素子を共有することを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の光走査装置において、前記同一偏向反射面で反射される複数の光ビームは、前記光偏向器の回転軸に垂直な面に対して平行に入射する光ビームを含むことを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、副走査方向に曲率を持たず、且つ像高に応じて副走査方向のチルト偏芯角度が異なる特殊チルト偏芯面を、少なくとも１面含むことを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の光走査装置において、前記特殊チルト偏芯面の少なくとも１面は、光軸から主走査方向に離れるに従い、偏心量が増加することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載の光走査装置において、前記特殊チルト偏芯面は、光軸上の偏心量がゼロであることを特徴とする。

請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、像高に応じて副走査方向の曲率が変化する面を少なくとも１面含むことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、前記回転軸を含み前記光軸に直交する面に関してほぼ対称に光学素子が配置されている対向走査方式であることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光走査装置を搭載したカラー画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、光ビームを透過部材に対し斜入射させることで、透過部材からの反射によるゴースト像を防止し、高品質な画像を得ることができる。
光ビームをポリゴンの回転軸に直交する面に対して角度をもって入射させても、走査光学系に特殊チルト偏芯面を含ませることで、色ずれを防止し、安価に高品質のカラー画像を形成することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図１、２は本発明を適用した走査光学系の実施例を示す図である。図１は主走査断面内（副走査断面に直交する面）における配置、図２は副走査断面における配置をそれぞれ示す。
両図において符号１は半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３はアパーチャ、４はシリンドリカルレンズ、５はポリゴンミラー、６は走査光学系をなす第１レンズ、７は同第２レンズ、８は被走査面、１２は回転軸、１３は密封ハウジング、１４は透過部材、ＬＢは光束、Ａｘは走査光学系の光軸、Ｎは透過部材の任意の位置における法線をそれぞれ示す。
光偏向器としてのポリゴンミラー５は、周面に複数の反射面を有し、回転軸１２を中心に回転駆動される。ポリゴンミラー５は、密封ハウジング１３に封入されており、密封ハウジング１３は平行平板の透過部材１４を有しており、透過部材１４を介して光ビームは入射および射出される。透過部材１４の法線Ｎは、主走査断面内においては、走査光学系の光軸Ａｘに対しαだけ傾いており、透過部材の面は、副走査断面内においては、光偏向器の回転軸１２に対して平行に配置されている。言い換えれば、法線Ｎは、少なくとも光軸Ａｘに対して平行にならないように設定されている。
ポリゴンミラー５に入射する光ビームは、図２から分るように、少なくとも主走査断面に対して上から斜めに（角度＋β）入射するＬＢ１と、下から斜めに（角度−β）入射するＬＢ２を含んでいる。
更にＬＢ３とＬＢ４はポリゴンミラー５の回転軸１２に対して垂直に入射する。このようにすると、ＬＢ１とＬＢ２の斜入射角を最も小さくすることが可能となり、被走査面上に発生する走査線曲がりの発生量を最小に抑えることができる。
なお、ＬＢ１〜ＬＢ４は、光軸Ａｘに対して、主走査断面内で角度θを有している。本実施例では、ＬＢ１〜ＬＢ４は全て同じ角度θを有しているとしているが、勿論これらの角度がθ１≠θ２≠θ３≠θ４のようにすべて互いに異ならせても構わない。

図３はポリゴンミラーの偏向反射面と透過部材との関係を示す図である。同図（ａ）は副走査断面内において、光偏向器の光軸に対して透過部材が非平行となるように配置した図、同図（ｂ）は透過部材が平行となるように配置した図である。
同図において符号Ｇはゴースト光、Ｐは透過部材に対する光束の入射点をそれぞれ示す。
副走査方向の入射角βについて、図３により説明する。ポリゴンミラー５のそれぞれの偏向反射面の光束入射点Ｐにおいて光軸に直交する平面３１を考えると、この平面３１に対して一定の角度−βをなして光ビームＬＢ１、＋βをなしてＬＢ２が偏向反射面に入射する。光ビームＬＢ１、ＬＢ２は図１の半導体レーザ１ａ、１ｂから放射され各々の光ビームを平行光束とするコリメータレンズ２ａ、２ｂ、アパーチャ３ａ、３ｂ、および副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂを介してポリゴンミラー５に入射される。
ポリゴンミラー５を反射された光ビームは、走査光学系をなす第１レンズ６、および第２レンズ７を介して被走査面８に光スポットを形成する。
図３（ａ）で明らかなように、非平行とした場合には、光ビームＬＢ１の透過部材１４における反射光は被走査面に向かうことがないが、ＬＢ２の透過部材１４における反射光は被走査面に向かいゴースト画像を形成してしまう。透過部材１４の傾きの方向を変えれば、その事情はＬＢ１とＬＢ２で交代するにすぎない。
また、このような配置にすると、走査線曲がりが片方で必ず増長されることになり、どちらかの光ビームで形成された画像は不可避的に劣化する。
したがって、ＬＢ１とＬＢ２の走査線曲がりを防止するには、副走査断面内において、ポリゴンミラー５の回転軸１２に対して、透過部材１４は平行であることが好ましいことが理解できる。
しかし、図３（ｂ）に示すように、平行とした場合には、ＬＢ１もＬＢ２もゴースト画像を形成する反射光が発生することになる。

図４は透過部材の法線を走査光学系の光軸に対して傾けた状態を示す主走査方向断面図である。
同図において符号θは走査光学系に対する光束の入射角度、αは透過部材の法線Ｎと光軸Ａｘとのなす角、δｘは透過部材に対する光束入射点から走査光学系の第１レンズまでの距離、δｙは光軸Ａｘから透過部材に対する光束入射点Ｐ迄の距離、Ｌは第１レンズの主走査断面における中心から片側の有効長さをそれぞれ示す。
上記したような反射光を被走査面に到達させないために、透過部材の法線が主走査断面内において、光軸Ａｘに対しαだけ傾くように配置する。より具体的には、ポリゴンミラー５に最も近い第１レンズ６の外形中心（有効範囲の中心）位置に対して、ポリゴンミラー５に入射する光ビームが透過部材１４を通過する位置をδｘ、δｙとし、第１レンズ６の外形中心から有効端部までの距離をＬとしたとき、
（Ｌ+δｙ）／δｘ≦ｔａｎ（θ−２α）・・・・（１）
を満足するように、透過部材１４を配備する。このとき、光ビームＬＢ１、ＬＢ２の透過部材１４における反射光は、第１レンズ６を通過することがないので、これら反射光が被走査面に到達しゴースト画像を形成することが防止できる。

次に、走査光学系を構成している第１レンズ６、および第２レンズ７について詳細に説明する。
本発明の光走査装置は斜入射光学系を採用している。従来の水平入射に対し副走査方向に斜入射させる方式では、被走査面に形成された走査線の曲がりが大きくなるという問題がある。この走査線曲がり発生量は、各光ビームの副走査方向の斜入射角により異なり、各々の光ビームで形成された潜像を各色のトナーにより重ね合わせ可視化した際に、色ずれとなって現れてしまう。また、斜入射することにより、光束が走査レンズにねじれて入射することで、波面収差も増大し、特に周辺の像高で光学性能が著しく劣化し、ビームスポット径が太ってしまい、高画質化を妨げる要因となる。
本発明においては、特殊チルト偏芯面を採用し、波面収差及び走査線曲がりを補正している。走査線曲がりや波面収差の補正は、レンズ面を副走査方向にチルト偏芯させることで補正可能である。像高間での副走査方向の走査位置、および劣化した波面収差量のバランスを取ることにより、各像高での走査位置や波面収差を補正し、被走査面上での走査線曲がりや波面収差の劣化によるビームスポット径の太りを良好に補正している。

しかし、レンズ面に入射する光ビームのねじれ量（スキュー量）による波面収差の劣化量や、ポリゴンミラーに斜入射することによる像高間での物点の副走査方向の変化量（サグ量）、ポリゴンミラーからレンズ面までの距離は像高間で異なるため、波面収差の補正や走査線曲がりの補正を完全に行うことはできない。そこで本発明によれば、「特殊チルト偏芯面」を採用することで、更に良好に波面収差及び走査線曲がりを補正することを可能にしている。
特殊チルト偏芯面とは、レンズ長手方向（主走査方向）のレンズ高さに応じてレンズ短手方向（副走査方向）の偏芯角度（チルト量）が異なる特殊面である。
特殊チルト偏芯面のチルト量（偏芯角度）とは、レンズの光軸に直交する面に対する短手方向の傾き角を言う。チルト量が０であるときには光軸に対し直交する面となる。
特殊チルト偏芯面は、被走査面上における「走査線曲がりと波面収差」を補正するように形成される。
レンズ面の面形状は、以下の形状式による。ただし、この発明の内容は以下の形状式に限定されるものではなく、同一の面形状を別の形状式を用いて特定することも可能である。

ただし、
Ｃ_ｍ＝１／Ｒ_Ｙ、Ｃ_ｓ(Ｙ)＝１／Ｒ_Ｚ
光軸を含み、主走査方向に平行な平断面である「主走査断面」内の近軸曲率半径をＲ_Ｙ、光軸から主走査方向の距離をＹ、高次係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、…とし、主走査断面に直交する「副走査断面」内の近軸曲率半径をＲ_Ｚとする。
（Ｆ_０＋Ｆ_１・Ｙ＋Ｆ_２・Ｙ^２＋Ｆ_３・Ｙ^３＋Ｆ_４・Ｙ^４＋・・・・）・Ｚ
は、チルト量を表す部分であり、チルト量を持たないとき、Ｆ_０、Ｆ_１、Ｆ_２、…は全て０である。
Ｆ_１、Ｆ_２、…が０で無いとき、チルト量は主走査方向に変化することになる。
後で説明する複数の光源からの光ビームで共用される走査レンズにおいては、ポリゴンミラーの偏向反射面の法線に対して副走査方向に角度を持つ光ビームの通過位置は、レンズの短手方向（副走査方向）中心より副走査方向に距離を隔てた位置を通過する。このときの面形状は、像高０に向かう光ビームが特殊チルト偏芯面を通過する位置を含み、偏向反射面の法線に平行な線を、前記式の説明で用いた光軸とする。

図５はチルト量が主走査方向に変化する状態の１例を示す図である。
同図においてＹ方向は主走査方向、Ｚ方向は副走査方向を示している。特殊チルト面の形状をわかりやすくするため、主走査方向の中心線の形状は直線とし、チルト量も実際より誇張している。主走査方向の位置により、副走査方向の面の傾きが変化している。
また、特殊チルト偏芯面の副走査方向の面形状は、曲率を持たない平面形状（直線の集合体）とすることで、色ずれを低減することができる。
主走査方向に異なる副走査方向の曲率を持つトーリック面の場合に前記母線を湾曲させると、副走査方向の高さ毎に主走査方向の形状が大きく変化し、温度変動、光学素子の組み付け誤差により副走査方向に光ビームの入射位置がずれると倍率誤差変動が大きく発生し、カラー機においては、各色間でのビームスポット位置がずれ、色ずれが発生してしまう。
しかし、本発明の如く特殊チルト偏芯面の副走査方向の面形状は、曲率を持たない平面形状とすることで、副走査方向の高さ毎に主走査方向の形状誤差を小さくでき、副走査方向に光ビームの入射位置がずれた場合の倍率誤差変動を小さくすることができ、色ずれの発生を抑えることができる。

図１に示したように、ポリゴンミラー５の偏向反射面に入射する光ビームを走査レンズに干渉させないように主走査方向に角度を持って入射させることで、副走査方向の入射角度を小さく設定できる。副走査方向の斜入射させる角度が大きいと、前記光学性能の劣化が大きくなるため、良好な補正は困難になってしまう。このため、ポリゴンミラーの偏向反射面に入射する光ビームを主走査方向に角度を持って入射させることが望ましい。
更に、副走査方向の像面湾曲を良好に補正するために、像高に応じて副走査方向の曲率が変化する面を、走査光学系に少なくとも１面含むことが望ましい。
前記、特殊チルト偏芯面は曲率を持たない面であり、副走査方向に集光する作用を持たない。そこで、像高に応じて副走査方向の曲率が変化する面（以下特殊トロイダル面という）を用いることで、特殊チルト偏芯面を、波面収差補正、走査線曲がり補正のために複数面用いた場合においても、レンズ枚数を増加させることなく、効率的に各像高における像面湾曲を補正可能となる。

特殊トロイダル面のレンズ面の面形状は、以下の形状式による。ただし、この発明の内容は以下の形状式に限定されるものではなく、同一の面形状を別の形状式を用いて特定することも可能である。

ただし、
Ｃ_ｍ＝１／Ｒ_Ｙ、
Ｃ_ｓ（Ｙ）＝１／Ｒ_Ｚ＋ａ・Ｙ＋ｂ・Ｙ^２＋ｃ・Ｙ^３＋ｄ・Ｙ^４＋ｅ・Ｙ^５＋ｆ・Ｙ^６＋・・・・
光軸を含み、主走査方向に平行な平断面である「主走査断面」内の近軸曲率半径をＲ_Ｙ、光軸から主走査方向の距離をＹ、高次係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…とし、主走査断面に直交する「副走査断面」内の近軸曲率半径をＲ_Ｚとする。

従来の水平入射に対し副走査方向に斜入射させる本方式では、光ビームが走査レンズにねじれて入射することで波面収差も増大する。特に周辺の像高では、走査レンズに入射する光束のねじれは大きくなり光学性能が著しく劣化し、ビームスポット径が太ってしまい高画質化を妨げる要因となる。
走査レンズ入射面の主走査方向の形状が、ポリゴンミラーにおける光ビームの反射点を中心とする円弧形状でない限り、像高によりポリゴンミラーの偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離は異なる。通常、走査レンズを円弧形状にすることは、光学性能を維持する上で困難である。つまり、通常の光ビームは、ポリゴンミラーにより偏向走査され、各像高にて主走査断面において、レンズ面に対し垂直入射することはなく、主走査方向にある入射角を持って入射する。

図６は主走査方向の位置によるビームスポットの径の変化を示す図である。同図（ａ）は主走査方向のビーム径、同図（ｂ）は副走査方向のビーム径をそれぞれ表す図である。
同図において横軸は主走査方向の位置、縦軸はスポット径をそれぞれ示す。
ポリゴンミラーにより偏向反射された光ビームは、主走査方向にある幅を持っており、光ビームの主走査方向の両端では、ポリゴンミラーの偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離が異なり、副走査方向に角度を持っている（斜入射されているため）ことにより、走査レンズにねじれた状態で入射することになる。この結果、波面収差が著しく劣化し、ビームスポット径が太る。図５で示したように、主走査方向の入射角は、周辺像高に行くほどきつくなり、光束のねじれは大きくなり、図６に示すように、周辺に行くほど波面収差の劣化によるビームスポット径の太りは大きくなる。
そこで、本発明の特殊チルト偏芯面において、光軸から主走査方向に離れるに従い、偏心量が増加する面形状とすることが望ましい。光軸近傍、つまり中央像高付近における光ビームは、レンズ面にほぼ垂直に入射するため、光ビームが副走査方向に角度を持つことによる波面収差の劣化は小さい。このことは同図の波面収差補正前のビームスポット径においても明らかである。光軸から主走査方向に離れるに従い偏心量を増加させ、光ビームのねじれによる波面収差劣化を補正させることで、良好な光学性能、ビームスポット径を得ることができる。
また、波面収差の劣化は、特に副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズへの入射時に、光束がねじれることにより大きく発生する。

図７は従来の走査光学系に斜入射させたときの副走査断面での光線を示す図である。
同図において符号Ｌ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズをそれぞれ示す。
同図に示す光線は、カップリングレンズ通過後に配置されているアパーチャの副走査方向中心、主走査方向両端の２本の光線である。また、副走査方向に強い屈折力を持つレンズは、図中Ｌ２であり、Ｌ１は、副走査方向にほぼ屈折力を持たない。
同図において「仮想面」として示したのは、本来は斜めに抜けていく光線であるところを、走査レンズＬ２における光線座標を評価しやすいように、便宜的に挿入しているものであり、実際の実施形態では存在しないものである。
同図から明らかなように、ポリゴンミラーで反射された各光ビームは、走査レンズに副走査方向の高さを異ならせて入射する。中心像高においては、走査レンズにほぼ垂直に入射するため、各光ビームは副走査方向に高さを異ならせることなく走査レンズに入射している。このため、波面は劣化せず良好なビームスポット径を保つことができる。一方、周辺像高（ここでは、被走査面上の＋１５０ｍｍの位置に到達する光束）では、ポリゴンミラーから走査レンズまでの光路長の違いにより、副走査方向に入射高さが異なっている。
このため、被走査面上では各光ビームは一点に集まらず、つまり波面収差が劣化している状態になり、ビームスポット径が劣化している。
また、被走査面上で像高０に向かう光束と、像高＋１５０ｍｍに向かう光束が副走査方向で一致していない。これは、走査線曲がりを意味し、副走査方向に強い屈折力を持つＬ２までの光路長の差により、周辺像高に向かう光束が中心像高に向かう光束に対し、副走査方向に強い屈折力を持つＬ２の光軸上より副走査方向に高さを持って入射していることにより発生している。また、ポリゴンミラーのサグにより、反射点が副走査方向にずれていることも影響している。
波面収差の補正のためには、前記副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズへの入射高さを補正し、被走査面上で一点に集光するようにする必要がある。このため、波面収差の補正を行うために用いる特殊チルト偏芯面は、副走査方向に最も強い屈折力を持つ走査レンズより、ポリゴンミラー側のレンズに設けることが望ましい。

図８は特殊チルト偏芯面による波面収差および走査線曲がり補正後の光路を示す図である。
Ｌ１の第２面に特殊チルト偏芯面を採用し波面収差の補正を行っている。Ｌ２への入射高さを高くし、光束内の主走査方向両端の光ビームについても、周辺に行くほど副走査方向に強い屈折力を持つＬ２への副走査方向の入射高さを高くしている。
通常、走査レンズはポリゴンミラーの偏向反射点を中心として主走査方向で同心円上になるようにレンズ面を形成することは、所望の光学性能を確保するためには難しい。
このため、ポリゴンミラーにて偏向反射された光ビームは、周辺に行くほどポリゴンミラーの偏向反射面の法線に対し副走査方向に角度を持つ方向に高く、走査レンズに入射する。つまり、図７の光路図で示したように、偏向反射面にて光ビームが跳ね上げられた場合、走査レンズの入射面では、周辺像高に行くほど走査レンズの上部（Ｌ２で像高０の光ビーム通過位置を光軸としたとき、＋１５０ｍｍ像高では副走査方向の高さでプラス側）を光ビームが通過する。
特殊チルト偏芯面で波面収差を補正する場合、Ｌ２への入射高さを高くし、光束内の主走査方向両端の光ビームについても、周辺に行くほど副走査方向に強い屈折力を持つＬ２への副走査方向の入射高さを高くすることで補正可能となる。つまり、最も副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズよりポリゴンミラー側の走査レンズに、ポリゴンミラーの偏向反射面の法線に対し副走査方向に角度を持つ光ビームに対し、周辺に向かい、より前記法線に対する角度を大きくするように特殊チルト面を形成し、副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズへの副走査方向の入射位置を調整することで、波面収差の劣化を補正可能となる。

図９は本発明の光走査装置をカラー画像形成装置に展開した一実施の形態を説明するための図である。
同図において符号１５は給紙カセット、１６は搬送ベルト、１７は帯電チャージャ、１８は走査光学系、１９は現像装置、２０は転写チャージャ、２１はクリーニング装置、２２はレジストローラ、２３はベルト帯電チャージャ、２４はベルト分離チャージャ、２５は除電チャージャ、２６はクリーニング装置、２７は定着装置、２８は排紙トレイ、２９は排紙ローラをそれぞれ示している。
最後に、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、タンデム型フルカラーレーザプリンタへの適用例である
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１５から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト１６が設けられている。この搬送ベルト１６上にはブラックＫ用の感光体８Ｂｋ、シアンＣ用の感光体８Ｃ、マゼンタＭ用の感光体８Ｍ、およびイエローＹ用の感光体８Ｙが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下の符号は、各色に対応させて添字Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙを適宜付けて区別するものとする。
これらの感光体８Ｂｋ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｙ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８Ｙを例に採れば、帯電チャージャ１７Ｙ、走査光学系１８からのビームＬＹ、現像装置１９Ｙ、転写チャージャ２０Ｙ、クリーニング装置２１Ｙ等が順に配設されている。他の感光体８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに対しても同様である。

即ち、本実施の形態では、感光体８Ｂｋ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｙを各色毎に設定された被走査面とするものであり、各々に対して走査光学系１８からのビームが１対１の対応関係で設けられている。但し、走査レンズ６は、Ｍ、Ｙで共有させて使用、Ｂｋ、Ｃで共有させて使用とする。また、搬送ベルト１６の周囲には、感光体８Ｂｋよりも上流側に位置させてレジストローラ２２と、ベルト帯電チャージャ２３が設けられ、感光体８Ｙよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ２４、除電チャージャ２５、クリーニング装置２６等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ２４よりも搬送方向下流側には定着装置２７が設けられ、排紙トレイ２８に向けて排紙ローラ２９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８Ｂｋ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｙに対してＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ用の各色の画像信号に基づき各々の走査光学系１８による光ビーム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１６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。
前記画像形成装置の走査光学系１８を配備した光走査装置を、本発明の光走査装置とすることで、ゴースト像のない高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を実現することができる。

本発明を適用した走査光学系の実施例を示す図である。 本発明を適用した走査光学系の実施例を示す図である。 ポリゴンミラーの偏向反射面と透過部材との関係を示す図である。 透過部材の法線を走査光学系の光軸に対して傾けた状態を示す主走査方向断面図である。 チルト量が主走査方向に変化する状態の１例を示す図である。 主走査方向の位置によるビームスポットの径の変化を示す図である。 従来の走査光学系に斜入射させたときの副走査断面での光線を示す図である。 特殊チルト偏芯面による波面収差および走査線曲がり補正後の光路を示す図である。 本発明の光走査装置をカラー画像形成装置に展開した一実施の形態を説明するための図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
５ ポリゴンミラー
６ 第１レンズ
７ 第２レンズ
８ 被走査面
１４ 透過部材

Claims (11)

1. 複数の光ビームを偏向する光偏向器と、該光偏向器によって偏向された光ビームが走査される被走査面と、該被走査面と前記光偏向器の間に設けられ前記被走査面上に光ビームを結像させる走査光学系と、該走査光学系と前記光偏向器の間に前記光ビームが透過する平行平板の透過部材とを有し、前記複数の光ビームは前記光偏向器の回転軸に垂直な面に対して相異なる方向から所定の角度を以て前記光偏向器に入射する光ビームを含む光走査装置において、前記透過部材の面における法線は、前記走査光学系の光軸と非平行となるよう配置されていることを特徴とする光走査装置。
2. 複数の光ビームを偏向する光偏向器と、該光偏向器によって偏向された光ビームが走査される被走査面と、該被走査面と前記光偏向器の間に設けられ前記被走査面上に光ビームを結像させる走査光学系と、該走査光学系と前記光偏向器の間に前記光ビームが透過する平行平板の透過部材とを有し、前記複数の光ビームは前記光偏向器の回転軸に垂直な面に対して相異なる方向から所定の角度を以て前記光偏向器に入射する光ビームを含む光走査装置において、前記透過部材の面における法線の前記回転軸に垂直な面に対する射影が前記走査光学系の光軸となす角度をα、前記光偏向器に入射する光ビームの前記回転軸に垂直な面に対する射影が前記光軸となす角度をθ、前記光ビームが前記透過部材に到達する位置を点Ｐとし、前記走査光学系を構成する光学素子の内、前記光偏向器に最も近い光学素子の外形中心位置を点Ｏとするとき、点Ｐから点Ｏまでの光軸方向の距離をδｘ、光軸と直交する方向の距離をδｙ、点Ｏから前記光学素子の有効外形端部までの距離をＬとして、
   （Ｌ+δｙ）／δｘ≦ｔａｎ（θ−２α）
   を満足するように、該透過部材が配備されていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１または２に記載の光走査装置において、前記透過部材の面は、前記光偏向器の回転軸に平行となるよう配置されていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は複数の光学素子からなり、前記複数の光ビームのうち前記光偏向器の同一偏向反射面で反射された光ビームは、前記走査光学系を構成する光学素子のうち前記光偏向器に最も近い光学素子を共有することを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４に記載の光走査装置において、前記同一偏向反射面で反射される複数の光ビームは、前記光偏向器の回転軸に垂直な面に対して平行に入射する光ビームを含むことを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、副走査方向に曲率を持たず、且つ像高に応じて副走査方向のチルト偏芯角度が異なる特殊チルト偏芯面を、少なくとも１面含むことを特徴とする光走査装置。
7. 請求項６に記載の光走査装置において、前記特殊チルト偏芯面の少なくとも１面は、光軸から主走査方向に離れるに従い、偏心量が増加することを特徴とする光走査装置。
8. 請求項６または７に記載の光走査装置において、前記特殊チルト偏芯面は、光軸上の偏心量がゼロであることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、像高に応じて副走査方向の曲率が変化する面を少なくとも１面含むことを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、前記回転軸を含み前記光軸に直交する面に関してほぼ対称に光学素子が配置されている対向走査方式であることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光走査装置を搭載したことを特徴とするカラー画像形成装置。

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