JP2012252347A - 光走査装置、光書込装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト上昇及び制御の複雑化を来たすことなく、画像形成装置の温度変動による色ずれを低減し、画像の高画質化を実現する。
【解決手段】符号１、１’は光源を、２は光偏向器（ポリゴンミラー）を、３、３’は走査レンズとしてのｆθレンズを、４、４’は同期検知手段を、６、６’は被走査面をそれぞれ示している。走査レンズ系を構成するｆθレンズ３、３’は、光偏向器２に対して主走査平面で対向するように配置されているとともに、光偏向器２の回転中心７を基準に主走査平面で略線対称に配置されている。走査レンズ３、３’は主走査方向にパワーをもたないノンパワー部分を有し、同期検知手段４、４’に到達する同期光束はそのノンパワー部分を通過する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被走査面を光走査する光走査装置、該光走査装置を有する光書込装置、該光書込装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらのうちの少なくとも２つを有する複合機、プロッタ等の画像形成装置に関する。

光走査装置は、デジタル複写装置やレーザプリンタに関連して広く知られている。走査光学系は光走査装置に用いられ、光偏向器により偏向される光束を被走査面上に光スポットとして集光する光学系である。
光走査装置を用いて光書込装置や画像形成装置を構成する場合、光学素子のもつ公差や、温度変動による光学素子の膨張収縮などによる光学性能の劣化が課題となっており、光スポットの小径化と並んで安定化が望まれている。
高い安定性は光学素子に調整機構を搭載するといった方法で得ることができるが、画像形成装置のレイアウトやコストの要求もあるため、なるべく単純な構造で安定性を高める必要がある。
求められる安定性の中でも特に、各色に対応した走査光学系が形成する光スポットの各色間での主走査位置ずれは、多色画像において目に見える劣化として現れてしまう。

光スポットの主走査位置は、書込タイミングの調整により安定化させることができる。書込範囲以外の部分に受光手段を設け、電気的に書込開始タイミングを調整するいわゆる同期検知による方法は既に広く知られている。
同期検知の方式としては、走査線の片側端で受光を行う方式と、両端で受光を行う方式がある。後者の方式は、走査線両端に書込開始タイミングの基準が設けられていることになるので、主走査位置ずれの低減に関して高い効果が期待できる。しかし、この場合走査光学系に２つの受光部が必要となるため、色再現が可能な多色画像形成装置を構成するとなると、受光部とそれに対する電気制御基板の数が増えてしまう。
そのためなるべく少ない受光部で書込開始タイミングを調整できる技術が求められている。
また、同期検知に用いる光束（以下「同期光束」という）は、書込開始タイミングの基準となるため、上述のとおり主走査位置に関する高い安定性が求められるが、当然この同期光束も走査レンズの公差と温度変動などによる光学性能の劣化を伴って受光手段に到達する。

特許文献１には、走査レンズ端部に切り欠き部を設けて同期光束が走査レンズを通過しないようにし、走査レンズの膨張収縮の影響を受けないようにした光走査装置が開示されている。
特許文献２には、同様に同期光束通過部としてのリブを設けて同期光束が走査レンズを通過しないようにし、走査レンズの膨張収縮の影響を受けないようにした光走査装置が開示されている。

上記同期光束に関する話題は、各色の画像に対応した光スポットの主走査位置を揃えるものではなく、あくまでもある単一の色における光スポットの主走査位置ずれの低減と安定化に関するものである。
高品質の画像を得るためには、各色のもつ主走査位置ずれの低減だけでなく、光スポット主走査位置の各色間のずれ（以下、単に「色ずれ」という）が小さく、さらに温度変動などによって発生する色ずれに対しても強固な光走査装置、光書込装置を構成する必要がある。

本発明は、光走査装置の構成に単純な特徴をもたせ、コスト上昇及び制御の複雑化を来たすことなく、画像形成装置の温度変動による色ずれを低減し、画像の高画質化を実現することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、「光偏向器を基準とした走査レンズ系の配置形態」と、「同期光束が走査レンズ系の膨張収縮の影響を受けない」という条件との関係に主眼をおき、その最適化を図ることにより、温度変動による色ずれを低減することを狙ったものである。
具体的には、請求項１記載の発明では、ｍ（ｍ≧１）個の発光部をもつ２ｎ（ｎ≧１）個の光源を有し、前記光源のｍ×ｎ個の光束は光偏向器の回転軸を含む副走査断面に対して略対称に入射し、２ｎ個の光源から発せられた光束により被走査面を走査し、前記被走査面への書込タイミングを決定するための同期検知手段を有し、ｍ個の光束を、前記光偏向器に対して対向するように配置された前記被走査面にそれぞれ結像させる走査レンズ系を有する光走査装置において、前記同期検知手段による同期検知は各走査線の片側端で行われ、前記走査レンズ系は前記光偏向器の回転軸と直交する主走査方向の線に対して略線対称に配置されてい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、前記同期検知手段に検知される同期光束の、像面と等価な面上の温度変動による主走査方向におけるスポット位置ずれ量が５μｍ／℃以下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又は２に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系が主走査方向にパワーをもたないノンパワー部分を有し、前記同期光束が前記ノンパワー部分を通過することを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の光走査装置において、前記ノンパワー部分は、副走査方向に前記光偏向器の面倒れを補正するパワーを有していることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記同期光束が前記走査レンズ系を通過しないことを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系に開口部が設けられ、前記同期光束が前記開口部を通過す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、２、３、５又は６に記載の光走査装置において、前記光偏向器の面倒れの面間偏差が２００秒以下に抑えられていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、請求項１、２、３、５又は６に記載の光走査装置において、前記同期検知手段の、前記同期光束を受光部に集光する同期光学系が、前記光偏向器の面倒れによる影響を補正する機能を有してい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７のうちのいずれかに記載の光走査装置において、１以上の走査レンズからなる一方側の前記走査レンズ系を前記光偏向器から近い順にＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｊ（ｊ＝１、２、３、・・・）と表記し、前記光偏向器に対して対向する他方側の前記走査レンズ系を前記光偏向器から近い順にＬ’１、Ｌ’２、・・・Ｌ’ｊ（ｊ＝１、２、３・・・）と表記した場合、任意のｊにおけるＬｊとＬ’ｊには同一形状のレンズが用いられていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明では、光書込装置において、請求項１乃至８のうちのいずれかに記載の光走査装置を複数備え、１つの光走査装置の同期光束のみを検知し、他の光走査装置の書込タイミングは前記同期光束の検知信号から電気的に予測することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明では、光書込装置において、請求項１乃至８のうちのいずれかに記載の光走査装置を複数備え、これらの光走査装置における光偏向器は、共通の回転軸を有していることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明では、請求項９記載の光書込装置において、前記各光走査装置における光偏向器は、共通の回転軸を有していることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明では、請求項１０又は１１に記載の光書込装置において、複数段の光偏向器の同位相面に入射する各段の光束の主走査方向における入射角が異なっていることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の光書込装置において、前記複数段の光偏向器の同位相面に入射する各段の光束が、主走査方向に異なった反射点で偏向されることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明では、請求項９に記載の光書込装置において、全ての光束は前記光偏向器の反射面の法線に対し副走査方向に角度を持っていることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明では、複数の像担持体に対して光書込装置による光走査を行って各色に対応する潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化してカラー画像を得る画像形成装置において、前記光書込装置が、請求項９乃至１４のうちのいずれかに記載のものであることを特徴とする。

本発明によれば、走査レンズ系の線対称配置と、温度変動の影響を受けない同期光束との組み合わせにより、簡単な構成及び単純な特徴で温度変動による色ずれを抑制することができる。

主走査位置ずれを説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る線対称配置の光走査装置の模式図である。 回転対称配置の光走査装置の模式図である。 線対称配置における主走査位置ずれを説明する図である。 回転対称配置における主走査位置ずれを説明する図である。 線対称配置で、同期光束通過部分がノンパワーである場合の主走査位置ずれを説明する図である。 回転対称配置で、同期光束通過部分がノンパワーである場合の主走査位置ずれを説明する図である。 第３の実施形態に係る、光走査装置を２段に配置した光書込装置の概要断面図である。 第４の実施形態に係る、上下段の光束の主走査方向における入射角を違えた場合の模式図である。 第５の実施形態に係る、上下段の光束の反射点を違えた場合の模式図である。 光束の入射方式を説明する図で、（ａ）は従来の平行入射方式を示す図、（ｂ）は斜入射方式を示す図である。 画像形成装置の概要構成図である。

以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図７に基づいて説明する。
まず、以下の仮定の下に走査レンズの同期光束通過部分と走査光学系の配置の組み合わせについて考えてみる。
走査レンズにおける同期光束通過部分のパワーの有無、線対称配置か回転対称配置の違いで、表１に示すとおり４通りの組み合わせがある。

仮定：
光偏向器の両側で等しい温度変動（以下「均一な温度変動」という）が起こる。
図２、図３中、上方向に像高ｈをとり、温度変動による主走査位置ずれΔｘをとる。片側端で同期検知を行う場合、走査開始端と終了端を検知する方法があるが、終了端検知は光偏向器の次の面による走査の開始端とみなすことができるため、以下、走査開始端を検知する方式に絞って議論を進める。
簡単のため、温度変動は温度の上昇が光走査装置内で均一に起こるとする。すなわち光偏向器両側の走査レンズは等しく熱膨張する。

上記４通りの組み合わせについて、温度変動で走査レンズが変形した場合に各々発生しうる色ずれについて評価する。
線対称な配置（表１中ＡとＣ）の概略的な光学レイアウトは図２のようになる。図２において、符号１、１’は光源を、２は光偏向器（ポリゴンミラー）を、３、３’は走査レンズ系を構成する走査レンズとしてのｆθレンズを、４、４’は同期検知手段を、６、６’は被走査面をそれぞれ示している。
ｆθレンズ３、３’は、光偏向器２に対して主走査平面で対向するように配置されているとともに、光偏向器２の回転中心７を基準に主走査平面で略線対称に配置されている。

走査レンズ３、３’は略線対称に配置されているため、両方の走査光学系における主走査位置ずれは像高ｈ＝（＋）側にΔｘ１、ｈ＝（−）側にΔｘ２発生すると考えることができる。
表１におけるＡ、Ｃの間には、同期検知手段４、４’に到達する光束が温度変動の影響を受ける、受けないという部分で違いがある。
回転対称な配置（表１中ＢとＤ）の概略的な光学レイアウトは図３のようになる。走査レンズ３、３’は略回転対称に配置されているため、両方の走査光学系における主走査位置ずれは書込終了端側にΔｘ１、開始端側にΔｘ２発生すると考えることができる。
表１におけるＢ、Ｄの間には、同期検知手段４、４’に到達する光束が温度変動の影響を受ける、受けないという部分で違いがある。

主走査位置ずれは、図１に示すように、像高ｈに対して記述することができる。図１において、矢印Ｓは走査方向を、走査線上の破線部分ｍは光源の非発光領域を示している（他の図において同じ）。
Ａの場合、両側の走査光学系における同期光束はそれぞれ逆方向にΔｘ１、Δｘ２の位置ずれを起こす。そのため両側の走査光学系で発生する主走査位置ずれは、図１のグラフをそれぞれ逆方向にΔｘ１、Δｘ２シフトした図４のような形で発生する。
色ずれは、この２つのグラフの差分であるから、Δｘ１＋Δｘ２で与えられる。
Ｂの場合、両側の走査光学系における同期光束はそれぞれ逆方向にΔｘ１の位置ずれを起こす。そのため両側の走査光学系で発生する主走査位置ずれは、図１のグラフをそれぞれ逆方向にΔｘ１シフトした図５のような形で発生する。色ずれは、この２つのグラフの差分であるから、Δｘ１＋Δｘ２で与えられる。

Ａ、Ｂは同期光束が走査レンズの変形の影響を受けてしまうため、光偏向器２に対して対称性を持った配置をしたとしても、必ず「走査線両端に発生する主走査位置ずれの和（Δｘ１＋Δｘ２）」が色ずれとして発生してしまうことがわかる。同時に配置だけでは色ずれ低減は望めないことを示している。
Ｃの場合、両側の走査光学系における同期光束は温度変動で位置ずれを起こさない。そのため両側の走査光学系で発生する主走査位置ずれは、いずれも図１のグラフと同一なものとなり、図６のような形で発生する。色ずれはこの場合発生しない。
Ｄの場合も、両側の走査光学系における同期光束は温度変動で位置ずれを起こさない。両側の走査光学系で発生する主走査位置ずれは配置上互いに逆向きに起こるため、図１のグラフをそれぞれ逆向きに重ねた図７のような形で発生する。
色ずれとして、｜Δｘ１−Δｘ２｜が残留する。

同期光束が温度変動の影響を受けないＤの場合においても、配置の回転対称性により、像高ｈ＝０に対して完全に対称な主走査位置ずれが起こらないかぎり必ず色ずれが残留することがわかる。
以上より、対向走査方式における走査光学系の配置と、同期光束通過部分のノンパワー化の組み合わせにより原理的に色ずれを最小とするものはＣの場合であることがわかる。
実際の温度変動は光走査装置全体において均一に起こる訳ではない。上記の内容から不均一な温度変動が起こったことを想定してみる。例えば対向する２つの走査光学系のうち、片方のみ温度変動が起こったとする。この場合、図４〜図７においていずれかの走査光学系の主走査位置ずれを０にすればよいことは容易に理解できる。
するといずれの場合も色ずれは最小でもΔｘ１あるいはΔｘ２残留することがわかる。すなわち不均一な温度変動に関しては、走査光学系の配置とノンパワー化だけでは効果がないと言える。

本実施形態では、上記考察結果に基づき、光偏向器の両側で均一な温度変動が起こったとした場合における、温度変動による色ずれを低減する「走査レンズの同期光束通過部分のパワーの有無と走査光学系の配置との組み合わせ」を表１の組み合わせにおけるＣタイプに特定したものである。
したがって、本実施形態における光走査装置は、図２に示す構成を有している。すなわち、光偏向器２により偏向される光束を、被走査面６、６’上に光スポットとして集光させる走査光学系を２つ有する対向走査型の光走査装置であり、以下の特徴を有している。

まず第１に、ｍ（ｍ≧１）個の発光部をもつ２ｎ（ｎ≧１）個の光源を有し、前記光源のｍ×ｎ個の光束は光偏向器の回転軸を含む副走査断面に対して略対称に入射し、２ｎ個の光源から発せられた光束により被走査面を走査し、前記被走査面への書込タイミングを決定するための同期検知手段を有し、ｍ個の光束を、前記光偏向器に対して対向するように配置された前記被走査面にそれぞれ結像させる走査レンズ系を有している。
第２に、同期検知は各走査線の片側端で行われ、走査レンズ系は光偏向器の回転軸と直交する主走査方向の線に対して略線対称に配置され、被走査面と等価な面での同期光束の主走査方向におけるスポット位置は、温度変動に対して５μｍ／℃以下のずれを発生するようになっている。
ここで、「５μｍ／℃以下のずれ精度」は、表１のＣタイプとした場合にその結果として一義的に得られるというものではなく、Ｃタイプとした場合に得ることが可能となる精度である。
偏向器２を中心に対向する走査光学系は、光偏向器２の回転軸と直交する主走査方向の線７に対して略線対称となるため、ここでは「線対称配置」という表現を用いることとする。

光書込装置内で現実に起こる温度変動に対して、スポット位置ずれ量が５μｍ／℃以下であれば、色ずれを低減することができる。
上述のように実際の温度変動は光書込装置全体において均一に起こる訳ではないが、光書込装置という閉空間における温度分布の偏差はそれほど大きくはなく、実際上はＣタイプに特定した効果を十分に享受できる。

本実施形態に係る光走査装置において、走査レンズ３、３’のノンパワー部分と、同期検知手段４、４’における同期光束を受光部へ集光させる同期光学系は、副走査方向に光偏向器２の面倒れを補正するパワーを有することが好ましい。
また、本実施形態に係る光走査装置において、光偏向器２の反射面倒れの面間偏差が２００秒以下に抑えられていることが好ましい。同期光束が受光部に達する際の副走査方向の位置ずれが低減され、書込タイミングの決定が安定化するためである。すなわち、光偏向器の各面に対する書込位置のずれを低減できる。

本実施形態では、２つの走査光学系が光偏向器２の回転軸を通る副走査断面（換言すれば、図２に示す線７）に対して略対称に配置されているため、光偏向器２の回転に対応して走査される光束は、両側に配置された被走査面６、６’での走査方向は逆となるが、光偏向器２の両側で略線対称な走査を行っていることになる。
つまり、被走査面上で所望の結像性能をもたせるための走査レンズ系も全く等価となる。すなわち、同一形状の走査レンズを両方の走査光学系に適用可能となるため、生産時のコストダウンとなる。
図２では走査レンズ系として代表してｆθレンズ３、３’のみを示したが、走査レンズ系を構成する他の走査レンズもこれらは略線対称に配置される。
ここで、一方側の走査レンズ系の走査レンズを光偏向器２から近い順にＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｊ（ｊ＝１、２、３、・・・）とし、対向する他方側の走査レンズ系の走査レンズを光偏向器２から近い順にＬ’１、Ｌ’２、・・・Ｌ’ｊ（ｊ＝１、２、３・・・）とした場合、任意のｊにおけるＬｊの形状とＬ’ｊの形状は同一であり、同一形状の走査レンズを両方の走査光学系に適用可能となるため、生産時のコストダウンとなる。
すなわち、レンズの点数及び光走査装置の工程数を減らすことができる。

上述した光走査装置を複数個用いてなる光書込装置では、１つの光走査装置の同期光束のみを検知し、他の光走査装置の書込タイミングを該同期光束検知信号から電気的に予測させることが可能となる（第２の実施形態）。
これは本発明における同期光束が主走査位置ずれに対して強固なものであるため、同期検知に関する信頼度が増す。そのため他の光走査装置の同期検知信号を電気的に予測したとしても全光走査装置の書込タイミングを満足に決定することができる。
この方式（以下「ディレイ方式」という）により受光素子（同期検知手段）の点数低減が可能となるため、低コストな書込光学系を実現できる。

図８に基づいて第３の実施形態を説明する。
本実施形態では、上述した光走査装置を複数個用いて、それらを上下段で重ねあわせることで光書込装置１０を構成している。
図８において、符号５は折り返しミラーを、６は被走査面としての感光体ドラムを示している。
この場合、光偏向器２の回転軸が上下段で共通となるため、光書込装置１０の中でも比較的高価な光偏向器２の部品点数を減らすことができ、コストダウンとなる。
また、上述したディレイ方式を用いて同期検知を行う場合も、上下段の光偏向器の位相が共通の軸で回転しているため、より正確な検知タイミングを予測することができる。

図９に示すように、図８で示した光書込装置１０において、上下段の光束の光偏向器２への入射角を異ならせる（ここでは「交差角を与える」という）構成としてもよい（第４の実施形態）。
図９において、符号１１はカップリングレンズを、１２はアパーチャを、１３はシリンドリカルレンズをそれぞれ示している。
これにより、上下段の間隔を発光点間隔以下まで縮めることが可能となり、小型化を実現できる。

交差角を与えた上下段の光束は、当然その光学特性や光偏向器２による偏向角にも差異が生じる。特に偏向角度範囲端近傍の同期光束において、上下段いずれか片方でケラレが起こる可能性がある。
そこで、図１０に示すように、上下段の光束の反射点をわずかに違えることで、その差異を軽減でき（最大書込幅の上下段の差異の補償）、光学特性の各走査光学系の偏差を抑えることができる（第５の実施形態）。

上述した光書込装置は、光偏向器２の反射面の法線に対し平行に光束が入射し偏向される形態であった。本発明は、光偏向器２の反射面の法線に対し角度を持って光束が入射する場合にも適用することができる（第６の実施形態）。ここではこの方式を斜入射方式と呼ぶ。
従来の水平対向走査方式の光走査装置においては、図１１（ａ）に示すように、各々対応する被走査面に向かう光束を分離に必要な間隔Ｚを得るために、２段化されたポリゴンミラー４０を使用している。２段化することなく一段で使用しても良いが、ポリゴンミラー部の副走査方向の厚さが厚くなり、高速化、低コスト化に不向きとなる。
一方、本発明のような斜入射光学系では、ポリゴンミラーの偏向反射面において、複数の光ビームを副走査方向に所定の間隔を持たせる必要がない。
つまり、図１１（ｂ）に示すように、ポリゴンミラー２の反射面の法線に対し、副走査方向に異なる角度を持つ複数光源からの光束の対を、図中左右より同一のポリゴンミラー２の異なる反射面に入射させることで、ポリゴンミラー２の偏向反射面を形成する多面体を一段で、かつ、副走査方向の厚みを低減でき、回転体としてのイナーシャを小さくでき、起動時間を短くできる。

斜入射方式のメリットとして、１段の光偏向器で４色の画像の書込が可能であるため、光書込装置を構成する際のコストを低減することができる。
斜入射方式を適用する場合には走査線の曲がりと波面収差の劣化が避けられない課題として発生するため、走査レンズの面形状を、斜入射する光束に対応したものとする必要があるが、本発明の効果はそのまま活用することができ、組み合わせることで低コスト化が図れる。

図１２に基づいて第７の実施形態（多色画像形成装置）を説明する。
本実施形態に係る多色画像形成装置（カラー画像形成装置）としてのレーザカラープリンタでは、ローラ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ間に張設された中間転写ベルト２１の展張面に沿って感光性の像担持体としてのドラム状の感光体２０Ｙ（イエロー）、２０Ｍ（マゼンタ）、２０Ｃ（シアン）、２０Ｋ（ブラック）が並設されている。
感光体２０Ｙの周囲には、反時計回り方向に順に、図示しない帯電手段、露光手段としての共通の光走査装置１０５、現像手段１０６Ｙ、中間転写ベルト２１の内側に設けられる図示しない１次転写ローラ、図示しないクリーニング手段、図示しない除電手段等が配置されている。感光体２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋにおいても同様である。

各色の画像情報に基づいて各々レーザビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に各色成分画像の静電潜像が形成され、各現像手段１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋにより可視像化される。
各色のトナー像は中間転写ベルト２１上に順次重ね合わせて転写される。重ね合わせ画像は、給紙カセット１１１から所定のタイミングで給紙される転写紙（記録媒体）に２次転写ローラ１０２ｄにより一括転写される。カラー画像転写後、中間転写ベルト２１は図示しないクリーニング手段で清掃される。転写紙は定着装置１１４へ送られてここで熱と圧力によりカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙は、装置本体を略垂直に搬送されて装置上面の排紙トレイ１１０に排出される。
光走査装置１０５として、第１の実施形態で説明したものを用いることにより、極めて良好な画像形成を実行することができる。

「感光性の像担持体」としては種々のものの使用が可能である。例えば、像担持体として「銀塩フィルム」を用いることができる。この場合、光走査による書込みで潜像が形成されるが、この潜像は通常の銀塩写真プロセスによる処理で可視化することができる。このような画像形成装置は「光製版装置」や、ＣＴスキャン画像等を描画する「光描画装置」として実施できる。

感光性の像担持体としてはまた「光走査の際に光スポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）」を用いることもでき、この場合には、光走査により直接に可視画像を形成できる。
感光性の像担持体としてはまた「光導電性の感光体」を用いることができる。光導電性の感光体としては、酸化亜鉛紙のようにシート状のものを用いることもできるし、セレン感光体や有機光半導体等「ドラム状あるいはベルト状で繰り返し使用されるもの」を用いることができる。
光導電性の感光体を像担持体として用いる場合には、感光体の均一帯電と、光走査装置による光走査により静電潜像が形成される。静電潜像は現像によりトナー画像として可視化される。トナー画像は、感光体が酸化亜鉛紙のようにシート状のものである場合は感光体上に直接的に定着され、感光体が繰り返し使用可能なものである場合には、転写紙やＯＨＰシート（オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）等のシート状記録媒体に転写・定着される。

光導電性の感光体からシート状記録媒体へのトナー画像の転写は、感光体からシート状記録媒体へ直接的に転写（直接転写方式）しても良いし、感光体から一旦中間転写ベルト等の中間転写媒体に転写した後、この中間転写媒体からシート状記録媒体へ転写（中間転写方式）するようにしてもよい。
このような画像形成装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写装置等として実施できる。

本発明は、上述したとおり、走査光学系の線対称配置と、同期光束が温度変動に影響を受けない条件とを組み合わせる設計とすることにより、色ずれの発生を容易に低減する効果を有する。
色ずれが少なく、また温度変動に対しても強固な光走査装置を実現するためには各色の走査光学系をなるべく等価なものに近づける方法が有効である。すなわち、各色で主走査位置ずれが発生しても、全色において同じような位置ずれが発生すれば、各色の主走査位置ずれの偏差量である「色ずれ」は発生しないことになる。

温度変動により発生する主走査位置ずれに関して更に詳しく述べる。走査光学系において、光偏向器によって偏向された光束は、走査レンズの屈折・集光作用によって等速的に被走査面を走査する。理想的な等速性を持っている場合、光偏向器の回転角θと被走査面上の光スポット位置には比例関係が成立する。
すなわち、光偏向器の反射面の角度で理想的な光スポット位置（以下「理想像高」）は定まっていることになり、何らかの要因によって発生した理想像高とのずれを、ここでは主走査位置ずれと定義している。このことから、走査レンズを通る光線が光軸から遠ざかるほど主走査位置ずれが大きくなることは容易に想像できる。
また、光偏向器の回転軸が反射面と位置が異なっているため、走査レンズ光軸に対して非対称な走査が行われることになるので、両端の像高における主走査位置ずれは異なり、主走査位置ずれを像高ｈでプロットすると図１のように非対称な形状となる。

（同期光束通過部分のノンパワー化について）
同期光束のみ温度変動の影響を受けないようにするには、以下のような方法が考えられる。走査光学系に応じて適切な方法を選択すれば、本発明の効果を充分に期待することができる。
（１）走査レンズを一切通過しない同期光学系を設計する。
（２）走査レンズ内の同期光束通過部分に空気層（開口部）を設け、走査レンズによる屈折を回避させる。
（３）走査レンズ内の同期光束通過部分を主走査方向に平行平板状にして走査レンズ変形が起こったとしても影響を受けないようにする。
同期光束の安定化に関しては（１）の方法が最も有効である。しかし、光走査装置の小型化、走査レンズの薄肉化が進むにつれ、光偏向器前のビーム整形光学系、同期光束通過部分、走査レンズが光偏向器近傍に集中したレイアウトとなるため、より小型なレイアウトを目論む場合の足枷となる場合がある。
（２）、（３）の方法は（１）のもつ問題を回避することが可能な方法である。しかし走査レンズ成形時に２次加工が必要となるため、走査レンズが高価になってしまう。
本発明では、（１）〜（３）のどの方法を用いたとしても、「同期光束がノンパワー部分を通過する」という意味である。

（低電力化について）
また、この発明の光走査装置をマルチビーム方式に適用する場合は、カップリングされた各光束につき、線像結像光学系から走査光学系までを「複数光束に共通化」することにより、線像結像光学系以下をシングルビーム方式の光走査装置と同様に構成できるので、機械的変動に対し極めて安定性のよいマルチビーム方式の光走査装置を実現できる。
マルチビーム方式を用いると、シングルビームに比べ少ない光偏向器の回転数で同じ書込速度を実現することができる。そのため低電力による光偏向器の駆動が可能となり、省エネルギーの光走査装置を実現することができる。
マルチビーム方式の光走査装置の光源としては、ＬＤアレイ方式のものも「ビーム合成方式のもの」も利用できる。ＬＤアレイ方式の光源を用いる場合、発光源の間隔を１０μｍ以上とすることにより、発光源間の熱的・電気的な影響を有効に軽減して良好なマルチビーム方式の光走査を行うことが可能になる。
上述した斜入射方式は１段の光偏向器で光書込装置を構成できる。すなわち、斜入射方式を適用することで、偏向手段（ポリゴンミラー）の高さ（副走査方向の高さ）が低く、空気との接触面積が２段のものより小さいため、風損の影響による電力の消費が抑えられ、結果として低電力で光書込装置を駆動できるという効果がある。

１、１’ 光源
２ 光偏向器
２ａ 回転軸
３、３’ 走査レンズ
４、４’ 同期検知手段
６、６’ 被走査面

特開２００２−９８９２１号公報 特許第３２９３３４５号公報

上記目的を達成するために、本発明は、「光偏向器を基準とした走査レンズ系の配置形態」と、「同期光束が走査レンズ系の膨張収縮の影響を受けない」という条件との関係に主眼をおき、その最適化を図ることにより、温度変動による色ずれを低減することを狙ったものである。
具体的には、請求項１記載の発明では、第１の光源及び第２の光源を有し、前記第１の光源及び前記第２の光源から発せられた光束を偏向走査する光偏向器を有し、前記光偏向器により偏向走査された光を検知する同期検知手段を有し、前記第１の光源及び前記第２の光源から発せられた光束を、前記被走査面にそれぞれ結像させる走査レンズ系を有する光走査装置において、前記第１の光源及び前記第２の光源から出射された光束に対応する前記光偏向器に最も近い走査レンズは、前記光偏向器の回転軸を含み前記光偏向器に最も近い走査レンズの長手方向に平行な面に対して略線対称に配置され、前記同期検知手段による同期検知は各走査線の片側端で行われ、前記光偏向器から前記同期検知手段への光束は前記光偏向器に最も近い走査レンズのパワーを持つ部分を通過しないことを特徴とする。

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、前記同期検知手段への光束は、前記光偏向器に最も近い走査レンズを通過しないことを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記第１の光源及び第２の光源は、それぞれｍ（ｍ≧１）個の発光部をもつことを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記同期検知手段に検知される同期光束の、像面と等価な面上の温度変動による主走査方向におけるスポット位置ずれ量が５μｍ／℃以下であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光偏向器に最も近い走査レンズは、副走査方向に前記光偏向器の面倒れを補正するパワーを有していることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光偏向器の面倒れの面間偏差が２００秒以下に抑えられてい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乃至４のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記同期検知手段の、前記同期光束を受光部に集光する同期光学系が、前記光偏向器の面倒れによる影響を補正する機能を有していることを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載の光走査装置において、１以上の走査レンズからなる一方側の前記走査レンズ系を前記光偏向器から近い順にＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｊ（ｊ＝１、２、３、・・・）と表記し、前記光偏向器に対して対向する他方側の前記走査レンズ系を前記光偏向器から近い順にＬ’１、Ｌ’２、・・・Ｌ’ｊ（ｊ＝１、２、３・・・）と表記した場合、任意のｊにおけるＬｊとＬ’ｊには同一形状のレンズが用いられてい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７のうちのいずれか１つに記載の光走査装置を複数備え、１つの光走査装置の同期光束のみを検知し、他の光走査装置の書込タイミングは前記同期光束の検知信号から電気的に予測することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明では、請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の光走査装置を複数備え、これらの光走査装置における光偏向器は、共通の回転軸を有して副走査方向に複数段に構成されていることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明では、請求項９に記載の光書込装置において、前記各光走査装置における光偏向器は、共通の回転軸を有して副走査方向に複数段に構成されていることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明では、請求項１０又は１１に記載の光書込装置において、複数段の光偏向器の同位相面に入射する各段の光束の主走査方向における入射角が異なっていることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の光書込装置において、前記複数段の光偏向器の同位相面に入射する各段の光束が、主走査方向に異なった反射点で偏向されることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明では、請求項９に記載の光書込装置において、全ての光束は前記光偏向器の反射面の法線に対し副走査方向に角度を持っていることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明では、複数の像担持体に対して光書込装置による光走査を行って各色に対応する潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化してカラー画像を得る画像形成装置において、前記光書込装置が、請求項９乃至１４のうちのいずれか１つに記載のものであることを特徴とする。

Claims (16)

1. ｍ（ｍ≧１）個の発光部をもつ２ｎ（ｎ≧１）個の光源を有し、
   前記光源のｍ×ｎ個の光束は光偏向器の回転軸を含む副走査断面に対して略対称に入射し、
   ２ｎ個の光源から発せられた光束により被走査面を走査し、
   前記被走査面への書込タイミングを決定するための同期検知手段を有し、
   ｍ個の光束を、前記光偏向器に対して対向するように配置された前記被走査面にそれぞれ結像させる走査レンズ系を有する光走査装置において、
   前記同期検知手段による同期検知は各走査線の片側端で行われ、
   前記走査レンズ系は前記光偏向器の回転軸と直交する主走査方向の線に対して略線対称に配置されてい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、
   前記同期検知手段に検知される同期光束の、像面と等価な面上の温度変動による主走査方向におけるスポット位置ずれ量が５μｍ／℃以下であることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   前記走査レンズ系が主走査方向にパワーをもたないノンパワー部分を有し、前記同期光束が前記ノンパワー部分を通過することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項３に記載の光走査装置において、
   前記ノンパワー部分は、副走査方向に前記光偏向器の面倒れを補正するパワーを有していることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   前記同期光束が前記走査レンズ系を通過しないことを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   前記走査レンズ系に開口部が設けられ、前記同期光束が前記開口部を通過することを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１、２、３、５又は６に記載の光走査装置において、
   前記光偏向器の面倒れの面間偏差が２００秒以下に抑えられていることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１、２、３、５又は６に記載の光走査装置において、
   前記同期検知手段の、前記同期光束を受光部に集光する同期光学系が、前記光偏向器の面倒れによる影響を補正する機能を有していることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１乃至７のうちのいずれかに記載の光走査装置において、
   １以上の走査レンズからなる一方側の前記走査レンズ系を前記光偏向器から近い順にＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｊ（ｊ＝１、２、３、・・・）と表記し、
   前記光偏向器に対して対向する他方側の前記走査レンズ系を前記光偏向器から近い順にＬ’１、Ｌ’２、・・・Ｌ’ｊ（ｊ＝１、２、３・・・）と表記した場合、
   任意のｊにおけるＬｊとＬ’ｊには同一形状のレンズが用いられていることを特徴とする光走査装置。
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を複数備え、１つの光走査装置の同期光束のみを検知し、他の光走査装置の書込タイミングは前記同期光束の検知信号から電気的に予測することを特徴とする光書込装置。
11. 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複数備え、これらの光走査装置における光偏向器は、共通の回転軸を有していることを特徴とする光書込装置。
12. 請求項９記載の光書込装置において、
    前記各光走査装置における光偏向器は、共通の回転軸を有していることを特徴とする光書込装置。
13. 請求項１０又は１１に記載の光書込装置において、
    複数段の光偏向器の同位相面に入射する各段の光束の主走査方向における入射角が異なっていることを特徴とする光書込装置。
14. 請求項１２に記載の光書込装置において、
    前記複数段の光偏向器の同位相面に入射する各段の光束が、主走査方向に異なった反射点で偏向されることを特徴とする光書込装置。
15. 請求項９に記載の光書込装置において、
    全ての光束は前記光偏向器の反射面の法線に対し副走査方向に角度を持っていることを特徴とする光書込装置。
16. 複数の像担持体に対して光書込装置による光走査を行って各色に対応する潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化してカラー画像を得る画像形成装置において、
    前記光書込装置が、請求項９乃至１４のうちのいずれかに記載のものであることを特徴とする画像形成装置。

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