JP2007102108A - 光走査装置・画像形成装置・液晶素子 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変動があっても高精度なビームスポット位置精度を確保でき、且つ、低コストな光走査装置を提供する。
【解決手段】光源としての半導体レーザ１１から発射されカップリングレンズ１２を出射したレーザビーム２１は、シリンドリカルレンズ１３の作用により偏向器であるポリゴンミラー１４の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像され、走査光学系（走査レンズ）１５により、被走査面（感光体ドラム）１６上をビームスポットとして走査される。カップリングレンズ１２とシリンドリカルレンズ１３の間には、光路偏向手段として、液晶素子４３が配置されている。液晶素子４３は、電気信号にて駆動される位相変調可能な液晶素子であり、該液晶素子４３は、温度変化に伴い、主走査方向と副走査方向で異なるパワー成分を発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光書き込みユニットとしての光走査装置、該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置、上記光走査装置に用いられる液晶素子に関する。

［マルチビーム走査装置］
近年、ＬＢＰやデジタル複写機等の画像形成装置において、高画質化、高速化、カラー化が進み、ユーザが要求する品質も高まってきている。
高速化の要求に対しては、マルチビーム化が有効である。ただし、その際には複数ビーム間のピッチ（走査線間隔）調整が必要である。複数ビーム間のピッチ調整の方法としては、マルチビーム光源ユニットを光軸回りに回転する方法や、ピッチ調整用の光学素子を用いる方法がある（たとえば、特許文献１参照）。
一方、高画質化の要求に対しては、ビームスポット径の小径化が必要であり、これまでもいくつかの方法が提案されている（たとえば、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。ただし、ビームスポット径を小径化する際には、特に画像形成装置や光走査装置が定着部やポリゴンスキャナ等多くの熱源を備えていることや、使用環境の温度変動に鑑みて、温度変動まで考慮したビームスポットの小径化が必要である。

しかしながら、光源ユニットを光軸回りに回転させる従来例では、光源ユニットそのものを動かすため、電装部品の信頼性が問題になる。また、ピッチ調整用の光学素子を用いる従来例では、ガラス製の高精度な光学素子が必要となるためコストアップにつながる。
一方、ビームスポット径を高精度に初期調整したとしても、温度変動をはじめとする経時変化に伴い、ビームスポット位置ずれが発生してしまう。
そこで、ピッチ調整手段として、電気信号にて駆動される「液晶素子」が提案されている。別途配備されたビームピッチ検出によりビームピッチを検出し、その検出結果に基づき液晶素子を駆動することにより、ビームピッチの経時変化の補正が可能となる。液晶素子は、低電圧駆動、無発熱、無騒音、無振動、小型、軽量等の特徴を有するビームピッチ調整手段である。

［タンデム式カラー画像形成装置］
近年、走査光学系の光学素子にはプラスチック材料が多く使われている。プラスチックは量産性に優れている一方で成形時の金型内温度の分布や金型から取り出した後の冷却が一律に行われないなどのことから、形状が理想のものから外れてしまうことも多い。
走査光学系においては、主走査方向に長い形状の光学素子が多く、副走査方向に光学素子が曲がってしまうこともあり、保持方法によっては走査線傾き、走査線曲がりなどの副走査対応方向への走査位置ずれとなる。また、光学素子のハウジングへの取り付け誤差も走査面上での副走査対応方向への走査位置ずれとなり無視できない大きさになる場合が多い。
更に、複数の走査手段を持つ画像形成装置においては、走査手段を保持固定しているハウジング間の温度偏差により、各走査手段毎に走査線曲がりなどの副走査対応方向への走査位置ずれの量が異なってしまう。

また、複数の光ビームを単一の偏向器に入射させて走査し、光学素子を副走査方向に重ね合わせて配置する方式（同一の光学ハウジング内に全ての走査手段を保持する方式）においても、前記走査光学系の形状誤差、取付誤差、同一ハウジング内での温度分布の影響により、各感光体での走査線傾き、走査線曲がりなどの副走査対応方向への走査位置ずれの量が異なってしまう。
タンデム型のフルカラー複写機においては、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して４つの感光体ドラムを転写ベルトの搬送面に沿って列設し、ビーム走査装置により各感光体ドラムに対応して設けられたビームを走査して、当該感光体ドラム周面に静電潜像を形成すると共に該当する色のトナーで顕像化し、これを転写ベルトによって搬送されるシート上に順次転写して多色画像を形成するようになっていることから、各色毎にばらばらの副走査対応方向の走査位置ずれが生じてしまうと画質の低下、色ずれなどを引き起こす。

特開平９−１３１９２０号公報 特開平３−１１６１１２号公報 特開平５−１９１９０号公報 特開２００１−１６６２３７号公報 特開２００４−１０９７００号公報 特開平９−１３１９２０号公報 特開２００４−１０９６９９号公報 特開２００３−３３７２９３号公報

液晶素子は、数［μｍ］〜数十［μｍ］程度の液晶層を、２枚のガラス基板で密封したセル構造となっている。そのため、周囲の温度が変化した場合、雰囲気温度の上昇に伴い、比較的膨張率の高い液晶層が熱膨張し、液晶素子の中央部が膨らみ、結果としてレンズ効果（正パワー）を発生する虞があった。
それにより、ビームウェスト位置が変化し、ビームスポット径が劣化する（増大する）虞があった。

本発明は、温度変動があっても高精度なビームスポット位置精度を確保でき、且つ、低コストな光走査装置（マルチビーム走査装置の場合、ビームピッチ変動の発生を抑制可能）を提供することを、その目的とする。
また、本発明は、上記光走査装置を用いた高画質な画像出力が可能な画像形成装置（タンデム式カラー画像形成装置の場合、色ずれの発生を抑制可能）を提供することを、その目的とする。
また、本発明は上記光走査装置を実現できる液晶素子の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、光源からの光ビームにより光学系を介して被走査面上を走査する光走査装置において、上記光源から上記被走査面までの光路中に、電気信号にて駆動される位相変調可能な液晶素子が配設され、該液晶素子は、温度変化に伴い、主走査方向と副走査方向で異なるパワー成分を発生することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、温度変化に伴う上記光学系のビームウェスト位置変動は、上記液晶素子によるビームウェスト位置変動の成分を除去したとき、主走査方向と副走査方向で異なる変動量であ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に記載の光走査装置において、上記液晶素子は、液晶層を挟持する少なくとも２枚の透明な基板と、該透明な基板間に液晶層を封止するシール材から構成され、上記透明な基板の主走査方向の長さをａ、副走査方向の長さをｂ、アスペクト比ｃ＝ａ／ｂとしたとき、主走査方向と副走査方向のうちいずれか一方又は双方の、温度変化に伴うビームウェスト位置変動の発生量を低減するように上記アスペクト比ｃを設定したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、上記液晶素子は、液晶層を挟持する少なくとも２枚の透明な基板と、該透明な基板間に液晶層を封止するシール材から構成され、上記シール材で囲まれる領域（液晶層の形状）の主走査方向の長さをａ１、副走査方向の長さをｂ１、アスペクト比ｃ１＝ａ１／ｂ１としたとき、主走査方向と副走査方向のうちいずれか一方又は双方の、温度変化に伴うビームウェスト位置変動の発生量を低減するように、上記アスペクト比ｃ１を設定したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の光走査装置において、上記透明な基板と上記シール材のうちいずれか一方又は双方で囲まれる領域の形状は、線対称形状であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の光走査装置において、上記透明な基板と上記シール材のうちいずれか一方又は双方で囲まれる領域の形状は、長方形、楕円形又は長円形であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、上記液晶素子は、液晶層を挟持する少なくとも２枚の透明な基板と、該透明な基板間に液晶層を封止するシール材から構成され、温度変化に伴い、主走査方向と副走査方向とで異なるパワーが発生するように、上記透明な基板の少なくとも一方に、構造的に脆弱な部分を線対称に備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、上記液晶素子は、光ビームの光路を偏向する機能を有す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乃至８のうちのいずれかに記載の光走査装置を露光装置として用い、像担持体上に画像を形成することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明では、液晶素子において、請求項１乃至８のうちのいずれかに記載の光走査装置に用いられることを特徴とする。

本発明によれば、温度変化に伴うビームウェスト位置変動を主走査方向と副走査方向にて異なる変動量とすることができ、主走査方向と副走査方向のビームウェスト位置変動を抑制することが可能となる。
タンデム式カラー画像形成装置に適用した場合には、色ずれの発生を低減することができる。
また、温度変化に伴う被走査面(感光体ドラム)でのビームスポット形状変化を発生せず、光ビームの位相変調可能な液晶素子を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図６に基づいて説明する。
［光走査装置の概要］
（光走査装置の基本構成）
通常、「主走査方向」と「副走査方向」は、被走査面でビームスポットが走査される方向とその直交方向を意味するが、ここでは、光路の各場所で、被走査面の主走査方向と副走査方向に対応する方向を広い意味で、各々「主走査方向」、「副走査方向」と呼んでいる。
図１及び図２は、画像出力装置に用いられる「光走査装置」の一例である。本実施形態における光走査装置２０は一つの光源から出射する１本のレーザビームを被走査面上に走査する光走査装置であるが、複数の光源（例えば、半導体レーザアレイ）から出射する複数本のレーザビームを同時に走査する「マルチビーム光走査装置」に応用することも可能である。また、複数の被走査面（感光体）を有するタンデム式カラー画像形成装置用の光走査装置に応用することもできる。
半導体レーザ１１から発射されカップリングレンズ１２を出射したレーザビーム２１は、シリンドリカルレンズ１３の作用により偏向器であるポリゴンミラー１４の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像され、走査光学系（走査レンズ）１５により、被走査面（感光体ドラム）１６上をビームスポットとして走査される。同期検知センサ１９にレーザビームが入射することにより得られる同期検知信号に基づき、主走査方向の書込開始タイミングが決定される。一般には上述の各光学素子は、図２に示すように光学ハウジング１７に収納される。

（液晶素子による副走査ビームスポット位置調整可能な光走査装置）
光走査装置、特にマルチビーム走査装置においては、被走査面上のビームスポット位置の初期調整、及び環境、経時変動の補正のため、「光ビーム位置補正手段」が具備されることが多い。
光ビーム位置補正手段の基本構成としては、
・折返しミラーを回転する
・シリンドリカルレンズをシフト／回転する
・プリズムをシフト／回転する
・電気光学素子、ＡＯＭを利用する
・半導体レーザとカップリングレンズの間に配設された平行平板を回転する
等、光路を偏向する（レーザビームを微小角度だけ偏向する）「光路偏向手段」の構成が従来より考案されている。
しかし従来の方法では装置が大型化する、消費電力、発熱、騒音が大きい等の問題があった。

そのため、本実施形態では図１に示すように、光路偏向手段として、小型、軽量化、省エネルギ対応可能、無騒音、無発熱である等の特徴を有する液晶素子４３を採用した。
液晶素子のもつ「位相を変調する」機能により、液晶素子に入射するレーザビームの位相を変化させることができる。外部から与えられる電気信号により液晶層内の位相を副走査方向に勾配を形成するような液晶素子を構成することができる。
このような液晶素子は、レーザビームを（副走査方向に）微小角度偏向する光路偏向手段、すなわち「偏向素子」として使用することができる。図１記載の液晶素子４３を偏向素子として用いることにより、被走査面（感光体ドラム面）１６におけるビームスポット位置を副走査方向に移動することができる。

［温度変化時のビームウェスト位置変動］
（ビームウェスト位置変動の発生）
光源（半導体レーザ）１１から被走査面（感光体ドラム表面）１６までの光路図を示した図６及び光走査装置２０を示す図２を用いて、光学ハウジング１７内部の温度が変化した場合のビームウェスト位置の挙動について検討する。
図２に示すように、光走査装置２０は、光学ハウジング１７内部に、光源ユニット１８、シリンドリカルレンズ１３、ポリゴンミラー（偏向器）１４、及び走査光学系１５を収納して構成されている。
光源ユニット１８は、図３に示すように、ベース部材２２に半導体レーザ１１を保持するとともに、カップリングレンズ１２をベース部材２２に接着剤２４で固定して一体に構成されている。
ポリゴンミラー１４は、図示しないポリゴンモータに組み付けられ、数万［ｒｐｍ］の回転数にて回転される。その際、ポリゴンモータの駆動ＩＣからの発熱やポリゴンミラーの回転に伴う空気との摩擦による発熱等の影響で、光学ハウジング１７内部の温度が上昇する。また、本光走査装置を電子写真プロセスを適用したレーザプリンタ等に搭載した場合には、例えば、トナーを記録紙に転写、定着する定着装置からの発熱等、外部の熱源が光学ハウジング１７内部の温度に影響を及ぼす場合もある。

このような温度変化に起因して、光学ハウジング１７や、その内部に収納された光学素子が熱膨張又は収縮し、その結果として、被走査面近傍にてビームウェスト位置変動が発生する。
その様子を図６に示す。図６（ａ）は主走査方向、図６（ｂ）は副走査方向の光路図（光束）を示すが、ポリゴンミラー１４にて反射される光路を展開して、模式的に表している（ポリゴンミラーにて偏向、走査される光路のうち、例えば中央像高に至る光路（及び光学素子）を、直線上に並べて示している）。
本図は、本発明の効果の説明に必要な「温度変化に伴う樹脂製レンズの変形及び屈折率変化に起因するレーザビームの太さ（光束の幅）の増減」のみを模式的に示しており、本発明の効果の説明に重要ではない「ガラス製レンズの変形、屈折率変化、及び光学素子間隔の変化等に起因する光束の幅の増減」は図示していない。
また、光束の幅は、適宜（各図毎に倍率を変えて）拡大して図示しているため、相対的な比較はできない。

図６（ｂ）に示すように、常温（２５℃）の場合には、主走査、副走査方向共に、被走査面上にビームウェスト位置が配されている。
一方、温度が上昇した場合（４５℃、図６（ａ））、樹脂製の走査光学系１５は熱膨張するためパワーが弱く（焦点距離が長く）なり、主走査、副走査方向共に、ビームウェスト位置はポリゴンミラー１４から遠ざかる向きに移動する。
逆に、温度が下降した場合（５℃、図６（ｃ））には、ビームウェスト位置はポリゴンミラー１４に近づく向きに移動する。
一般に、主走査方向と副走査方向では、各光学素子の曲率半径が異なるため、ビームウェスト位置変動量も異なる。本光走査装置を画像形成装置の露光装置として使用する場合、ビームスポットは主走査方向に移動しながら感光体表面を露光するので、主走査方向の露光ビーム（走査ビーム）のスポット径は、静止時の主走査ビームスポット径より太る。
従って、静止時のビームスポット径においては、副走査方向よりも主走査方向を小さく設定する必要があり、主走査方向のビームウェスト位置変化を優先的に低減することが望ましい。そのため、通常は光学素子を保持する保持部材の材質（熱膨張率）を適宜選択して、主走査方向のビームウェスト位置変動が小さくなるように設計することが多い。
例えば図６においては、半導体レーザ１１とカップリングレンズ１２を一体的に保持するベース部材２２の材質を選択することが効果的である。

（液晶素子を配備した場合）
図６に示す光学系に液晶素子４３を追加配備した場合のビームウェスト位置の挙動について、図４及び図５を参照しながら検討する。図５は本発明に対する比較例、図４は本発明の構成例について説明した図である。
「比較例；液晶素子の外形形状のアスペクト比ｃ＝１の場合」
図５に示すように、比較例として、液晶素子の外形形状（すなわちガラス基板）の主走査方向の長さａ、副走査方向の長さをｂ、アスペクト比ｃ＝ａ／ｂとしたとき、ｃ＝１である液晶素子を適用した場合について考える。
上述のように、液晶素子は、数［μｍ］〜数十［μｍ］程度の液晶層を、２枚のガラス基板（透明な基板）で密封したセル構造となっているため、雰囲気温度の上昇に伴い、比較的膨張率の高い液晶層が熱膨張し、液晶素子の中央部が膨らむ。アスペクト比ｃ＝１の場合には、主走査、副走査方向において、同等の曲率半径となる（回転対称形状）ように変形するため、液晶素子にて発生する正パワーも主走査、副走査方向にて同等となる。
従って、図６に示した光学系に、このような液晶素子４３を組み合わせた場合には、ベース部材２２の材質を適宜設計しても、主走査方向と副走査方向のビームウェスト位置変動の発生量を同一にすることができない。すなわち、主走査方向と副走査方向のビームウェスト位置変動を同時に低減することはできない。

そこで、本実施形態では、液晶素子の外形形状のアスペクト比を異ならせている（ｃ≠１）。
液晶素子の外形形状のアスペクト比を異ならせ、温度変化に伴う液晶素子の膨張、収縮に起因して発生するパワー成分を主走査方向と副走査方向で異ならせることにより、主走査方向と副走査方向のビームウェスト位置変動の発生量を実質的に同一とすることが可能となる。
図６の光学系に対して、液晶素子４３を追加配備した図４においては、アスペクト比ｃ＝ａ／ｂ＞１となる液晶素子４３を適用した。これにより、温度変化に伴い液晶素子４３で発生するパワー成分が、副走査方向にてより大きくなるように設定することができる。
併せてベース部材２２の材質（熱膨張率）を適宜選択することにより、主走査方向と副走査方向のビームウェスト位置変動を効果的に抑制することが可能となる。

（数値例）
光学ハウジング１７内の温度が、２５℃から４５℃に変化したときのビームウェスト位置変化の数値例を以下に示す。本検討においては、光学ハウジング１７内の光源ユニット１８、液晶素子４３、シリンドリカルレンズ１３、ポリゴンミラー１４、第一走査レンズ１５−１及び第二走査レンズ１５−２が温度変化したことを想定している。
光走査装置２０における具体的な数値例について、以下、図１及び図２を参照しながら光学系データを示して説明する。
＃１「液晶素子を備えない光学系；図６の場合」
半導体レーザ１１の発振波長を６５５ｎｍ、カップリングレンズ１２の焦点距離ｆｃｏｌを１５ｍｍとする（常温；２５℃）。カップリングレンズ１２の第１面及び第２面は共軸非球面であり、数値は示さないがカップリングレンズ１２による波面収差は良好に補正されている。カップリングレンズ１２から射出した光束は平行光束にカップリングされている。
カップリングレンズ１２を出射したレーザビームは、図示しないアパーチャ（開口）によりビーム整形された後、シリンドリカルレンズ１３の作用によりポリゴンミラー１４上に主走査方向に長い線像として決像される。
カップリングレンズ１２の第２面からアパーチャまでの距離は１０ｍｍ、アパーチャからシリンドリカルレンズ１３の第１面までの距離は３７．３ｍｍとした。

カップリングレンズ１２から被走査面１６までの光学系データを表１及び表２に示す。

シリンドリカルレンズ１３はガラス製、第一走査レンズ１５−１及び第二走査レンズ１５−２は樹脂製とし、その線膨張係数αは表中に示した。
表２中、主走査方向の曲率半径をＲｍ、副走査方向の曲率半径をＲｓ、使用波長での屈折率をＮとする。ここで、シリンドリカルレンズ１３の入射側と出射側を面番号３、面番号４、ポリゴンミラー１４の偏向反射面を面番号５、第１走査レンズ１５−１の入射側と出射側を面番号６、面番号７、第２走査レンズ１５−２の入射側と出射側を面番号８、面番号９、被走査面１６を面番号１０とする。
なお、像高Ｈ＝０に至るレーザビームの、ポリゴンミラー１４に対する入射ビームと反射ビームのなす角度は６０°である。
このような光学系の場合、２５℃から４５℃に温度上昇することにより、ビームウェスト位置は、
主走査方向：＋０．５６［ｍｍ］
副走査方向：＋１．１２［ｍｍ］
移動することになる。なお、正号（＋）は、ビームウェスト位置がポリゴンミラーから遠ざかる向きに移動することを示す。

＃２「比較例；図５の場合」
図６（表２）の構成に対し、液晶素子４３を追加配備した構成について検討する。アパーチャから液晶素子４３までの距離が８．３ｍｍ（液晶素子４３からシリンドリカルレンズ１３の第１面までの距離は２９ｍｍ）となるように、液晶素子４３を配備した。
液晶素子４３は、液晶層を２枚のガラス基板で密封したセル構造であり、温度上昇に伴い中央部が膨れ正パワーのレンズ効果を生じる。例えば実験的には、縦×横：１６×１６［ｍｍ］（厚さ：０．５［ｍｍ］）の２枚のガラス基板で、層厚：数１０［μｍ］の液晶層を密封した液晶素子の場合、２０℃の温度上昇（２５℃から４５℃）にて、２５℃では平面であった液晶素子の入射面（又は出射面）が、４５℃ではＲ＝４０，０００［ｍｍ］に相当する面形状変化（透過波面収差に換算して、λ／０．８相当の球面；λ＝６５５ｎｍ）を発生させた。
この液晶素子４３によるパワー成分が付加され、本比較例の構成の場合、２５℃から４５℃に温度変化した場合のビームウェスト位置変動は、
主走査方向：−０．０７［ｍｍ］ ；負号（−）は、ポリゴンミラー１４に近づく方向を示す。
副走査方向：＋０．８６［ｍｍ］
となった。

＃３「本発明の構成例；図４の場合」
上記比較例においても、液晶素子を配備しない場合と比較して、ビームウェスト位置変動は低減されている。しかし、主走査方向と比較すると、副走査方向のビームウェスト位置変動の発生量は十分に抑制されていない。
そこで、液晶素子４３の別の外形形状（アスペクト比ｃ）として、主走査方向の長さａ＝１６［ｍｍ］、副走査方向の長さｂ＝８［ｍｍ］、アスペクト比ｃ＝ａ／ｂ＝２≠１とした。これにより、２５℃から４５℃に温度上昇したときに発生する曲率半径は、
主走査方向：Ｒ主＝４０，０００［ｍｍ］
副走査方向：Ｒ副＝１０，０００［ｍｍ］
となり、その結果として、ビームウェスト位置変動は、
主走査方向：−０．０７［ｍｍ］
副走査方向：＋０．１１［ｍｍ］
にまで低減することができた。
さらには、半導体レーザ１１とカップリングレンズ１２を保持するベース部材２２の材質を適宜選択することで、ビームウェスト位置変動をさらに低減することが可能である。

表３に示す一覧表より、本実施形態のように、液晶素子を組み合わせる光学系の特性（ビームウェスト位置変動の温度変動）に適合して、液晶素子の外形形状（アスペクト比）を設計することにより、光学素子を保持するホルダ部材の材質の最適化と併せて、ビームウェスト位置変動を効果的に抑制することが可能であることが理解できる。

（液晶素子形状の別の例）
上記では、液晶素子の外形形状、すなわち液晶素子を構成するガラス基板のアスペクト比について検討した。しかし、上述のように、液晶素子の構成としては、液晶層を２枚のガラス基板にシール材を用いて封止する構成が一般的である。
そのため、ガラス基板の形状を最適化する必要はなく、液晶層が封止されている領域（シール材で囲まれている領域）の形状を最適化しても構わない（第２の実施形態）。
例えば、ホルダ部材への取付作業性を考慮し、液晶素子の外形形状は正方形（アスペクト比ｃ＝ａ／ｂ＝１）とし、液晶層が封止されている領域の形状をアスペクト比ｃ１≠１となる長方形としても構わない。
ここで、液晶層が封止されている領域の、主走査方向の長さをａ１、副走査方向の長さをｂ１としたとき、アスペクト比ｃ１＝ａ１／ｂ１とした。
また、ガラス基板の外形形状と液晶層のうちいずれか一方又は双方が封止されている領域の形状は、必ずしも長方形でなくてもよい。
例えば、図７（ａ）に示すように、長軸と短軸の長さの異なる楕円形や、図７（ｂ）に示すように、長円形としても構わない。図７において、符号２５は液晶層を、２６はシール材を示している。
より一般的には、ガラス基板の外形形状と液晶層のうちいずれか一方又は双方が封止されている領域の形状が、主走査方向及び副走査方向において、線対称形状であることが望ましい。
すなわち、アスペクト比ｃ又はｃ１の少なくともいずれか一方を１ではない数値としておくことが重要である。

また、図８に示すように、透明な基板としてのガラス基板２７、２７の一部（本図においては、上下１ヵ所ずつ）を切り欠いて、構造的に脆弱な部分（切り欠き部２７ａ）を線対称に設けることにより、温度変化時に発生する主走査方向と副走査方向のパワー成分を異ならせることが可能である（第３の実施形態）。
このような構成を採用すれば、ｃ＝１（ガラス基板を正方形）、ｃ１＝１（液晶層が封止されている領域を円形）とすることができる。

（マルチビーム光走査装置の一例）
上記実施形態では、１本のレーザビームを走査する「シングルビーム光走査装置」について説明した。
近年、レーザプリンタやデジタル複写機におけるプリント速度の高速化やプリント密度の高密度化の要求が高まり、それを達成する光走査装置として、複数のレーザビームを同時に走査する「マルチビーム光走査装置」が主流になっている。
図９に、その具体例として、２本のレーザビームを同時に走査するマルチビーム光走査装置を示す（第４の実施形態）。
２つの半導体レーザ１１ａ、１１ｂから発射され各々カップリングレンズ１２ａ、１２ｂを出射した２本のレーザビーム２１ａ、２１ｂは、共通のシリンドリカルレンズ１３の作用により偏向器であるポリゴンミラー１４の偏向反射面上に（副走査方向に結像し、主走査方向に長い）線像として結像され、走査光学系（走査レンズ）１５により、被走査面（感光体ドラム）１６上をビームスポットとして走査される。

本マルチビーム光走査装置２０−１においては、２本のレーザビーム２１ａ、２１ｂが、共通の被走査面（感光体）１６に導かれる構成である。
このような複数のレーザビームで共通の被走査面を走査する「マルチビーム光走査装置」においては、レーザビームの少なくとも１の光路中に配設された、偏向機能を有する液晶素子を駆動、制御することにより、被走査面上の複数ビームの間隔（走査線間隔）を所定の値に補正することが可能である。
これにより高精度に走査線間隔を維持して複数ビームを走査することが可能な「マルチビーム光走査装置」を提供することができる。
このようなマルチビーム光走査装置を画像形成装置の露光装置として用いた場合、シングルビーム光走査装置と比較し、同一出力プリント枚数時にポリゴンスキャナの回転数を低減することが可能となり、発熱、騒音、消費電力を低減し、省エネルギ化を図ることができる。この場合、液晶素子の偏向機能により感光体面上のビームスポット位置補正が可能であるため走査線間隔を高精度に維持でき、かつビームウェスト位置ずれ（すなわちビームスポット径変動）の少ない、高品位な出力画像を得ることができる。
また、画像形成装置の露光手段として使用した場合には、オペレータ（使用者）の要求に応じ、走査密度切替（高速化と高密度化との切替）に対応することも可能である。
液晶素子を全て（２本）のレーザビームの光路に配設した図９の構成とは異なり、必要に応じて液晶素子の使用個数を低減しても構わない。

（４ドラム式タンデム方式画像形成装置の一例）
上述の「マルチビーム光走査装置の一例」の場合とは異なり、複数の光源から出射した複数のレーザビームを、互いに異なる被走査面に導く構成を採用することができる。
この光走査装置を露光装置として、電子写真プロセスを適用した「４ドラム式タンデム方式画像形成装置」を構成することができる（第５の実施形態）。
図１０を用いて、４ドラム式タンデム方式画像形成装置を説明する。帯電、露光、現像、転写、定着等、既知技術で、本発明の説明には不要であるプロセスの説明については省略する。
タンデム型のフルカラー複写機においては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して４つの感光体ドラム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを転写ベルト３１の搬送面に沿って列設し、光走査装置により各感光体ドラムに対応して設けられたレーザビームを走査して、当該感光体ドラム周面に静電潜像を形成すると共に該当する色のトナーで顕像化し、これを転写ベルト３１によって搬送される記録紙（シート）上に順次転写して多色画像を形成するようになっている。
従って、各色毎にばらばらの副走査対応方向の走査位置ずれが生じてしまうと画質の低下、色ずれなどを引き起こす。

本実施形態においては、色ずれを補正するため、色ずれ検出手段として、「色ずれ検出用センサ」を用いた。転写ベルト３１上を搬送される出力紙間にて、各色（各感光体）毎に所定のトナーマーク（色ずれ検知用トナー像）３２を形成し、これを色ずれ検知用センサ３３にて検出することで、色ずれを定量的に把握することができる。
あるいは、ポリゴンミラー１４の各偏向反射面での光走査開始側及び終了側のいずれか一方又は両方に設けられた位置ずれ検知用センサ２３Ａ、２３Ｂを用いて、感光体ドラム１６上を走査するレーザビームの走査位置を検出しても構わない。
これらの検出手段のいずれか一方又は両者を併用して検出した検出結果に基づき、液晶素子を制御することにより、色ずれを補正することが可能となる。

また、ポリゴンミラー１４と各感光体ドラム１６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの回転は、一般には同期していないことが多い。そのため、同期検知センサ（本図では、位置ずれ検知用センサを兼用）２３Ａ、２３Ｂから得られるタイミング信号に基づき光書込（光走査）を開始すると、最大で、ポリゴンミラー１４の各偏向反射面による一走査の半分の距離だけ、副走査方向の走査位置がずれる虞がある。
このような場合にも、転写ベルト３１上のトナー像の色ずれや、光走査開始側、終了側での走査位置を検出し、その結果に基づき液晶素子を制御することにより、不具合現象（色ずれ）を解消することができる。
液晶素子を駆動することにより色ずれの少ない出力画像を得ることができるので、各感光体間の色ずれを検出するタイミング（頻度）を減少することが可能となり、色ずれ検出用に必要となる無駄なトナーの排出を低減することができる。すなわち、環境対策にも寄与できる。
またビームウェスト位置ずれ（すなわちビームスポット径変動）も小さく、出力画像品質を高品位に維持できる。

本発明の第１の実施形態における光走査装置の斜視図である。 光走査装置の主走査断面図である。 光路の直線展開図である。 光源ユニットの断面図である。 比較例における光路の直線展開図である。 液晶素子を有しない光走査装置の光路の直線展開図である。 第２の実施形態における液晶素子形状を示す図である。 第３の実施形態における液晶素子形状を示す図である。 第４の実施形態における光走査装置の斜視図である。 第５の実施形態における画像形成装置の一部を示す斜視図である。

符号の説明

１１ 光源としての半導体レーザ
１６ 被走査面
２０、２０−１ 光走査装置
２１、２１ａ、２１ｂ 光ビーム
２７ 透明な基板としてのガラス基板
４２ 液晶素子

Claims (10)

1. 光源からの光ビームにより光学系を介して被走査面上を走査する光走査装置において、
   上記光源から上記被走査面までの光路中に、電気信号にて駆動される位相変調可能な液晶素子が配設され、該液晶素子は、温度変化に伴い、主走査方向と副走査方向で異なるパワー成分を発生することを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   温度変化に伴う上記光学系のビームウェスト位置変動は、上記液晶素子によるビームウェスト位置変動の成分を除去したとき、主走査方向と副走査方向で異なる変動量であることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１に記載の光走査装置において、
   上記液晶素子は、液晶層を挟持する少なくとも２枚の透明な基板と、該透明な基板間に液晶層を封止するシール材から構成され、
   上記透明な基板の主走査方向の長さをａ、副走査方向の長さをｂ、アスペクト比ｃ＝ａ／ｂとしたとき、
   主走査方向と副走査方向のうちいずれか一方又は双方の、温度変化に伴うビームウェスト位置変動の発生量を低減するように上記アスペクト比ｃを設定したことを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１に記載の光走査装置において、
   上記液晶素子は、液晶層を挟持する少なくとも２枚の透明な基板と、該透明な基板間に液晶層を封止するシール材から構成され、
   上記シール材で囲まれる領域（液晶層の形状）の主走査方向の長さをａ１、副走査方向の長さをｂ１、アスペクト比ｃ１＝ａ１／ｂ１としたとき、
   主走査方向と副走査方向のうちいずれか一方又は双方の、温度変化に伴うビームウェスト位置変動の発生量を低減するように、上記アスペクト比ｃ１を設定したことを特徴とする光走査装置。
5. 請求項３又は４に記載の光走査装置において、
   上記透明な基板と上記シール材のうちいずれか一方又は双方で囲まれる領域の形状は、線対称形状であることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項５に記載の光走査装置において、
   上記透明な基板と上記シール材のうちいずれか一方又は双方で囲まれる領域の形状は、長方形、楕円形又は長円形であることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１に記載の光走査装置において、
   上記液晶素子は、液晶層を挟持する少なくとも２枚の透明な基板と、該透明な基板間に液晶層を封止するシール材から構成され、温度変化に伴い、主走査方向と副走査方向とで異なるパワーが発生するように、上記透明な基板の少なくとも一方に、構造的に脆弱な部分を線対称に備えたことを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１に記載の光走査装置において、
   上記液晶素子は、光ビームの光路を偏向する機能を有することを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれかに記載の光走査装置を露光装置として用い、像担持体上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至８のうちのいずれかに記載の光走査装置に用いられる液晶素子。
    

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