JP2015135424A

JP2015135424A - 光走査装置及びそれを有する画像形成装置

Info

Publication number: JP2015135424A
Application number: JP2014006929A
Authority: JP
Inventors: 工藤　源一郎; Genichiro Kudo; 源一郎工藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2015-07-27
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: US20150205097A1; US9658449B2; JP6047107B2

Abstract

【課題】主走査ジッターが生じず、且つ偏向器を小型化することができる光走査装置を提供する。【解決手段】光走査装置は、それぞれが複数の発光点を有する複数の光源と、複数の光源から出射した光束を同一の偏向面で偏向し、複数の被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、複数の光源と偏向面との間に配置され、複数の光源から出射した光束の主走査方向及び偏向器の回転軸に平行な副走査方向の光束幅を規制する開口部を有する第１の絞りと、を備え、第１の絞りが有する開口部の数が、複数の光源の数よりも少ないことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置に関し、特に、レーザービームプリンタ、デジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等の画像形成装置に好適である。

従来、複数の色の画像を重ねてカラー画像を形成するカラー画像形成装置用の光走査装置が種々提案されている。特許文献１は、複数の光源に対応する絞りを光源の数と同数設け、ゴースト光を低減するために絞りをポリゴンミラーから離間させる、または偏向器に対する光束の斜入射角度を大きくする技術を用いた光走査装置を開示している。特許文献２は、光源の数と同数の絞りを有し、それぞれにおいて絞り位置を適切に配置することにより走査光学系の光路分離をしやすくする技術を用いた光走査装置を開示している。

特開２００９−１０３８１６号公報特開２００９−３１２４号公報

しかし、複数の光源の各々が複数の発光点を有する構成（マルチビーム系）を採用する場合、該複数の発光点は互いに主走査方向に離間して配置されることになる。そのため、複数の発光点から出射した各光束の主光線が入射する位置は、ポリゴンミラーの偏向面上において主走査方向に大きく離間してしまう。よって、特許文献１及び２に記載の構成においてマルチビーム系を採用した場合、偏向器を小型化できないという問題や、被走査面に対してピント位置のずれが生じた際に、各光束が被走査面に入射する位置が互いに主走査方向にずれて（主走査ジッター）画像の劣化が生じるという問題が生じてしまう。
そこで本発明は、複数の光源の各々が複数の発光点を有する構成において、主走査ジッターを抑制し、且つ偏向器を小型化することができる光走査装置を提供せんとするものである。

本発明による光走査装置は、それぞれが複数の発光点を有する複数の光源と、複数の光源から出射した光束を同一の偏向面で偏向し、複数の被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、複数の光源と偏向面との間に配置され、複数の光源から出射した光束の主走査方向及び偏向器の回転軸に平行な副走査方向の光束幅を規制する開口部を有する第１の絞りと、を備え、第１の絞りが有する開口部の数が、複数の光源の数よりも少ないことを特徴とする。

本発明によれば、主走査絞り（第１の絞り）が有する開口部の数が、複数の光源の数よりも少なくなるように、複数の光源に対して主走査絞りを共通化することによって、主走査ジッターを抑制し、且つ偏向器を小型化することができる光走査装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る光走査装置の模式的断面図。本発明の第１実施形態に係る光走査装置の入射光学系の模式的断面図。光源それぞれが備える発光点の配置を示した図。本発明の第１実施形態に係る光走査装置の副走査絞りの正面図。本発明の第１実施形態に係る光走査装置の主走査絞りの正面図。本発明の第１実施形態に係る光走査装置において、光源から出射した光束が偏向走査される様子を示した図。一定間隔で発光点の発光制御をした場合の被走査面上に形成されるドットの位置を模式的に示した図。（ａ）本発明の第２実施形態に係る光走査装置の模式的副走査断面図、（ｂ）本発明の第２実施形態に係る光走査装置の入射光学系の模式的副走査断面図、（ｃ）本発明の第２実施形態に係る光走査装置の主走査絞りの正面図。（ａ）本発明の第３実施形態に係る光走査装置の模式的副走査断面図、（ｂ）本発明の第３実施形態に係る光走査装置の入射光学系の模式的副走査断面図、（ｃ）本発明の第３実施形態に係る光走査装置の主走査絞りの正面図。本発明に係る光走査装置を搭載したカラー画像形成装置の模式的要部副走査断面図。

以下、本発明に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。

以下の説明において、主走査方向とは偏向器の回転軸及び結像光学系の光軸に垂直な方向（偏向器で光束が反射（偏向）される方向）、副走査方向とは偏向器の回転軸と平行な方向である。
また、主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面、副走査断面とは結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。

図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１実施形態に係る光走査装置１００の模式的主走査断面図及び模式的副走査断面図を示している。
図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、光走査装置１００の入射光学系の模式的副走査断面図及び模式的主走査断面図を示している。

光走査装置１００は、光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、副走査絞り２、コリメータレンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、及び主走査絞り５を備えている。
また、光走査装置１００は、光偏向器６、走査レンズ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、防塵ガラス１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備えている。
さらに、光走査装置１００は、ミラー１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、及び被走査面としての感光ドラム面１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを備えている。

光源１ａ乃至１ｄ、副走査絞り２、コリメータレンズ３ａ乃至３ｄ、シリンドリカルレンズ４ａ乃至４ｄ、及び主走査絞り５によって、光走査装置１００の入射光学系が構成されている。
また、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆ、及びミラー１３ａ乃至１３ｆによって、光走査装置１００の結像光学系が構成されている。

光源１ａ乃至１ｄはそれぞれ、図３に示すように、４個の発光点ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４を有する半導体レーザーから構成されている。
副走査絞り２はそれぞれ、矩形形状の開口部を有する開口絞りであり、図４に示すように、開口部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを備え、光源１ａ乃至１ｄから出射した光束の副走査方向の光束幅を規制している。なお、本実施形態では、光源１ａ乃至１ｄから出射した光束がそれぞれ、開口部２ａ乃至２ｄを通過する構成となっているが、開口部２ａ及び２ｃ、２ｂ及び２ｄをそれぞれつなげて一つの開口部とする構成も考えることができる。
コリメータレンズ３ａ乃至３ｄはそれぞれ、光源１ａ乃至１ｄから出射した光束を主走査方向、副走査方向双方に関して略平行光束になるように変換している。
シリンドリカルレンズ４ａ乃至４ｄは、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、プラスティックモールドレンズで構成されている。
主走査絞り５は、主走査方向の光束幅を規制する矩形形状の開口部を有する開口絞りである。具体的には、図５に示すように、主走査絞り５は、開口部５１及び５２を備え、開口部５１は、光源１ｃ及び１ｄから出射した光束の主走査方向の光束幅を規制しており、開口部５２は、光源１ａ及び１ｂから出射した光束の主走査方向の光束幅を規制している。開口部５１及び５２は、副走査方向については一端部（上部）が開放されており、光束幅より広くなっている。

光偏向器６は、例えばポリゴンミラー（回転多面鏡）を備えており、モーター等の駆動手段（不図示）により図１（ａ）中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
走査レンズ１１ａ乃至１１ｆは、ｆθ特性を有するｆθレンズであり、被走査面１５ａ乃至１５ｄの画像領域にスポット像を結像させる。走査レンズ１１ａ乃至１１ｆは、副走査断面内において光偏向器６の偏向面（反射面）又はその近接位置と、被走査面としての感光ドラム面１５ａ乃至１５ｄ又はその近傍との間を略共役関係にする。これにより、光偏向器６の面倒れ補正機能を有している。
防塵ガラス１２ａ乃至１２ｄは、光走査装置１００内にトナー等が入ることを防止するためのパワーを持たない平板ガラスである。

例えば、ブラックステーションに着目すると、画像情報に応じて光源１ｄより光変調されて出射した光束は、副走査絞り２の開口部２ｄ及び主走査絞り５の開口部５１によって光束断面の幅が制限される。光束は、コリメータレンズ３ｄにより略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ４ｄに入射する。シリンドリカルレンズ４ｄに入射した光束は、主走査断面内においてはそのままの状態で、一方副走査断面内においては収束して、出射し、光偏向器６の偏向面にほぼ焦線の像（主走査方向に長手の線像）にて結像する。
光偏向器６の偏向面で反射偏向された光束は、走査レンズ１１ｄ及び１１ｆにより感光ドラム面１５ｄ上にスポット状に結像され、光偏向器６を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面１５ｄ上を主走査方向に等速度で光走査する。これにより、記録媒体である感光ドラム面１５ｄ上に画像記録が行われる。
このとき、感光ドラム面１５ｄ上を光走査する前に感光ドラム面１５ｄ上の走査開始位置のタイミングを決定する必要がある。その為に、光偏向器６で反射偏向された光束を不図示のＢＤレンズにより不図示のＢＤセンサーに導光している。そしてＢＤセンサーからの出力信号に基づく同期信号（ＢＤ信号）を用いて発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４の感光ドラム面１５ｄ上への画像記録の走査開始位置タイミングを決定している。

本実施形態では、ＬＤ１及びＬＤ４から出射した光束の偏向面上における主走査方向の間隔が小さくなるように主走査絞り５の開口部５１及び５２の位置を設定する。それにより、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆの主走査方向のピント位置がずれた場合に発生する被走査面１５ａ乃至１５ｄのドット位置ずれを低減させている。被走査面１５ａ乃至１５ｄ上でピントが１ｍｍずれた場合に発生する主走査方向の印字位置ずれΔＹは、以下のように計算できる。偏向面から主走査絞りまでの距離をＬ、発光点の主走査方向の幅をＷｍ、入射光学系の主走査方向における焦点距離をｆ_ｃｏｌ、及び結像光学系（ｆθ光学系）の主走査方向における焦点距離をf_ｆθとすると、以下の式（１）のように計算できる。

具体的に、上記（１）式は、次のように求められる。偏向器６の偏向面上での発光点ＬＤ１から出射した光束と発光点ＬＤ４から出射した光束との間の間隔をＭ、発光点ＬＤ１から出射した光束のコリメータレンズ３ａ乃至３ｄ通過後の主光線の角度をαとする。ここで、主光線とは、絞りの中心を通過する光束である。主走査方向の幅を規制する絞りと副操作方向の幅を規制する絞りが別個に存在する場合には、副走査方向の規制幅の中心の平面（主走査断面）内を通過する光線のうち、主走査方向の規制幅の中心の平面（副走査断面）を通る光束を指す。また、発光点ＬＤ１から出射した光束の被走査面１５ａ乃至１５ｄへ入射する主光線の角度をβとする。このとき、
Ｗｍ／２＝ｆ_ｃｏｌ×ｔａｎα
Ｍ／２＝Ｌ×ｔａｎα
Ｍ／２＝ｆ_ｆθ×ｔａｎβ
ΔＹ／２＝１×ｔａｎβ
より、上記（１）式が得られる。

図３は、光源１ａ乃至１ｄそれぞれが備える発光点ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４の配置を示している。

発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４は、互いに主走査方向に間隔を有し副走査方向にずれて配置されている。図３では、横軸が光源１ａ乃至１ｄの主走査方向、縦軸が副走査方向を示している。ＬＤ１乃至ＬＤ４は、５０μｍ間隔に一次元配列されており、主走査方向、副走査方向共に等間隔で配置されている。また、副走査方向の解像度に応じてレーザーを傾けて配置するとともに、入射光学系や結像光学系のばらつきによって、被走査面１５ａ乃至１５ｄで所望の副走査間隔になるように、発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４は、光軸回りに回転角度γを変えられる構成となっている。
また、発光点ＬＤ４からのビームと発光点ＬＤ１からのビームとでは、被走査面１５ａ乃至１５ｄに対する入射角が異なる。従って、被走査面１５ａ乃至１５ｄ上では、ＬＤ１からのビームが走査下流側つまり走査前方側、ＬＤ４からのビームが走査上流側つまり走査後方側のビームとなる。また、ＬＤ１乃至ＬＤ４からの少なくとも一つのビームの同期位置検出信号により書き出しタイミングが決定される構成となっており、本実施形態では最も走査後方側のビームであるＬＤ４からのビームのみで書き出しタイミングを検知している。

本実施形態のコリメータレンズ３ａ乃至３ｄは、入射面が平面形状、出射面は球面形状で構成されている。
コリメータレンズ３ａ乃至３ｄは、レーザー光を略平行光に変換するとともに、マルチビーム間の被走査面における焦点位置の差を低減させ、スポット径差の発生を抑制している。

本実施形態のシリンドリカルレンズ４ａ乃至４ｄは、プラスティックレンズであり、一体にモールド形成されている（図中では、わかりやすくするために、分離して描かれている）。各レンズの入射面に回折面を設け、環境変動によるスポット径変動を抑制している。回折面の位相関数は、以下の式（２）で表される。

ただし、ｍは回折次数、Ｅ_１乃至Ｅ_１０及びＦ_０乃至Ｆ_１０は位相係数である。ここで、Ｆ_０乃至Ｆ_１０に関する項が、副走査方向のパワーを表す項となっている。
本実施形態では、製造上有利になるように、回折次数ｍを１、つまり１次の回折光を用いて昇温時の屈折率変動と波長変動をキャンセルさせている。

走査レンズ（ｆθレンズ）１１ａ乃至１１ｆの形状は、以下の式（３）及び（４）で示される関数により表される。

ここで、夫々の走査レンズと光軸との交点を原点とし、光軸に対して走査開始側と走査終了側に分け、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内において光軸と直交する方向をＺ軸とする。
また、Ｒは曲率半径、Ｋ、Ｂ_４、Ｂ_６、Ｂ_８、Ｂ_１０は非球面係数である。また、各係数の添え字ｓは走査開始側、ｅは走査終了側を表している。

本実施形態では、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆの主走査方向の形状を光軸に対し、対称に構成している、すなわち、走査開始側と走査終了側の非球面係数を一致させている。

また、副走査方向については、光軸に対して走査開始側と走査終了側で第２走査レンズ１１ｂの両面の副走査断面（光軸を含み主走査断面と直交する面）内の曲率をレンズの有効部内において連続的に変化させている。そして、Ｚの一次項をＹの関数として連続的に変化させチルトさせている。
走査レンズ１１ｂの両面を主走査方向の軸上から軸外に向かって連続的にチルトさせることにより、スポットの劣化の低減と走査線湾曲の低減を両立させている。
本実施形態では、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆの副走査方向の形状は、以下の式（５）及び（６）で示される連続関数により表される。

ここで、ｒ’は副走査方向における（Ｚ−Ｘ断面内における）曲率半径、Ｄ_２、Ｄ_４、Ｄ_６、Ｄ_８、Ｄ_１０は非球面係数である。また、各係数の添え字ｓは走査開始側、ｅは走査終了側を表している。
なお、光軸に対して走査開始側と走査終了側に分け、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する方向をＺ軸とする。

本実施形態の走査レンズ１１ａ乃至１１ｆは、光透過性のパワーを有するプラスティックレンズで構成されており、軽量化を達成するとともに、非球面を用いることにより設計上の自由度を向上させることも可能としている。なお、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆは、ガラス製であってもよく、さらに回折のパワーを有する光学素子であってもよい。ガラス材料や回折面で構成した場合には、環境特性に優れた光走査装置を提供することが可能となる。
また本実施形態では、ステーション毎に走査レンズを２枚の結像光学素子で構成しているが、これに限らず、１枚もしくは３枚以上の結像光学素子で構成しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態に係る光走査装置１００の光学系の各数値を以下の表１に示す。表中の入射光学系のデータ欄のｒは曲率半径（ｍｍ）（０は平面を示す）、ｄは面間隔（ｍｍ）、Ｎ（７９０ｎｍ）は波長７９０ｎｍに対する屈折率である。

ここで、「Ｅ−ｘ」は「１０^−ｘ」を示している。Ｒ１面は、走査レンズ１１ａの光偏向器６側の面、Ｒ２面は、走査レンズ１１ａの被走査面１２側の面を示している。また、Ｒ３面は、走査レンズ１１ｂの光偏向器６側の面、Ｒ４面は、走査レンズ１１ｂの被走査面１２側の面を示している。

図４は、光走査装置１００の副走査絞り２の正面図を示している。

主に副走査方向の光束幅を制限する副走査絞り２は、図１（ａ）及び（ｂ）、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、シリンドリカルレンズ４ａ乃至４ｄと主走査絞り５との間に配置されている。また副走査絞り２は、光源１ａ乃至１ｄの各々に対応する矩形状の開口部２ａ乃至２ｄを備えている。本実施形態では、開口部２ａ乃至２ｄの副走査方向幅は２．１ｍｍとしている。

図５は、光走査装置１００の主走査絞り５の正面図を示している。

主に主走査方向の光束幅を制限する主走査絞り５は、図１（ａ）及び（ｂ）、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、副走査絞り２と偏向器６の間に配置されている。また主走査絞り５は、光源１ｃ及び１ｄに対応する共通の開口部５１、及び光源１ａ及び１ｂに対応する共通の開口部５２を備えている。本実施形態では、開口部５１及び５２の主走査方向幅は３．６ｍｍとしている。
本実施形態の主走査絞り５の開口部５１及び５２は、製造上有利になるように上部が開放されたスリット状に作製されており、スリット幅がレーザーごとにばらつき難くし、高精細化を達成している。
以上のように、本実施形態に係る光走査装置１００は、４つの光源１ａ乃至１ｄを備え、各光源が４つの発光点（レーザー）ＬＤ１乃至ＬＤ４を備えることにより、４本のビームを発光する。それにより、４つの異なる被走査面１５ａ乃至１５ｄを走査して画像を形成するとともに、主走査絞り５に２つの開口部５１及び５２を設けて、光学性能を向上させている。

発光点ＬＤ２及びＬＤ３から出射した光束の主光線は、コリメータレンズ３ａ乃至３ｄの光軸近傍を通過し、主走査絞り５を通る。一方、発光点ＬＤ１及びＬＤ４から出射した光束の主光線は、コリメータレンズ３ａ乃至３ｄの軸外を通過し、主走査絞り５でお互い交差して偏向器６に入射する。なお、主走査絞り５と、走査レンズ１１ａ及び１１ｂの軸上へ光束が偏向される状態の偏向器６の偏向面との間の距離をＬとしている。偏向器６で偏向された光束は、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆを通過し、被走査面１５ａ乃至１５ｄに結像される。

ここで、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆの主走査断面内のピント位置ずれが発生した場合に、被走査面１５ａ乃至１５ｄの主走査方向の印字位置ずれが発生する理由を説明する。

図６は、本実施形態に係る光走査装置１００において、光源１ａから出射した光束が偏向走査される様子を示している。

図６において、発光点ＬＤ１から出射した光束の主光線を破線、発光点ＬＤ４から出射した光束の主光線を実線で示している。前述したように、発光点ＬＤ１及びＬＤ４から出射した光束は、偏向器６の偏向面に互いに異なる入射角で入射するため、被走査面１５ａの主走査方向の同一位置に異なる角度で入射して結像する。
従って、本来被走査面１５ａにおいて主走査方向の同一位置で結像すべき光束が、製造誤差により主走査方向で同一位置となる光軸方向の位置が被走査面上とは異なる位置となった場合に、被走査面上のスポット位置は主走査方向のずれが発生する。ピントがプラス側にずれた状態（主走査方向で同一位置となる光軸方向の位置が被走査面よりも反偏向器側となる状態）では、被走査面１５ａ上で発光点ＬＤ１及びＬＤ４から出射した光束が主走査方向において同一位置にスポットを形成せず、主走査方向にズレて形成される。この状態を「プラスずれ」と記載する。逆に、ピントがマイナス側にずれた状態（主走査方向で同一位置となる光軸方向の位置が被走査面よりも偏向器側となる状態）においては、被走査面１５ａ上で発光点ＬＤ１及びＬＤ４から出射した光束が主走査方向において同一位置にスポットを形成せず、主走査方向にズレて形成される。この場合は、前記プラスずれの場合とは逆の方向にずれる。この状態を「マイナスずれ」と記載する。

以上のように、走査レンズ１１ａ及び１１ｂのピントずれがない場合には、発光点ＬＤ１から出射した光束から順に発光点ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４と、それぞれ所定の時間間隔で、被走査面１５ａの主走査方向の同一位置を通過する。一方、走査レンズ１１ａ及び１１ｂにおいて、主走査方向のピントずれ（像面湾曲）が発生すると、発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４から出射した光束の主光線同士の主走査方向の間隔がずれるという問題が発生する。具体的には、走査レンズ１１ａ及び１１ｂにおける主走査方向のピントずれ量と方向に応じて、所望の値からずれてしまう。

図７は、一定間隔で発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４の発光制御をした場合の被走査面上に形成されるドットの位置を模式的に示している。

図７において、上下方向が副走査方向であり、左右方向が主走査方向である。図７に示すように、走査レンズの主走査方向のピントずれがない領域では、主走査方向に沿って等間隔に発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４に対応するドットが形成される。一方、走査レンズの主走査方向にピントずれがある場合には、主走査方向に沿って等間隔に発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４に対応するドットが形成されない。この主走査方向のドットずれが、多色を重ねた場合の色ずれとなってしまう。また、ずれがビーム周期（本実施形態では４ビーム）で副走査方向に繰り返されるため、モアレが発生して画像品質を劣化させてしまう。
上記画像劣化を低減するために、主走査方向の印字位置ずれΔＹが１／２０画素乃至２画素になるように、主走査絞り５の位置と、入射光学系及び結像光学系の主走査焦点距離を決定している。

本実施形態に係る光走査装置１００では、主走査方向の解像度Ｒは６００ｄｐｉ、主走査絞り５から偏向器６の偏向面までの距離Ｌは４０ｍｍである。また、発光点ＬＤ１及びＬＤ４間の主走査方向の幅Ｗｍは０．０９ｍｍ、結像光学系（ｆθ光学系）の主走査焦点距離ｆ_ｆθは１８７ｍｍ、入射光学系の主走査焦点距離ｆ_ｃｏｌは２０ｍｍである。
これにより、式（１）から、主走査方向の印字位置ずれΔＹは、以下の式（７）のように、０．０００９６ｍｍと計算される。

式（７）で得られたΔＹの値は、以下の条件式（８）を満足している。

条件式（８）は、主走査方向の合焦位置が光軸方向に１ｍｍずれたときの被走査面１５ａ乃至１５ｄ上におけるドットずれ量ΔＹの範囲を規定している。具体的には、一般的に主走査方向解像度Ｒが６００ｄｐｉの画像形成装置では、ピントずれ１ｍｍでドットずれ量ΔＹを２画素未満に抑える必要がある。従って、１インチが２５．４ｍｍであることから、上述した条件式（８）を満足する必要がある。
条件式（８）が満たされないと、ピントずれが１ｍｍあるときのドットずれがモアレとして画像を劣化させるので好ましくない。

次に、主走査絞りの開口部の副走査方向幅Ｄｓは、以下の条件式（９）を満足するように設定されることが好ましい。

ここで、Δｚは、副走査方向上方のステーションの光源から出射した光束の主光線と、副走査方向下方のステーションの光源から出射した光束の主光線との、偏向面上での副走査方向での離間量である。Ｌは主走査絞りから偏向器の偏向面までの距離である。β_ｓは結像光学系の副走査方向の倍率である。ｋはトランケーション因子である。λは光源から出射される光束の波長である。ρ_ｓは被走査面上の副走査方向のスポット径である。θは光源から出射される光束の偏向器の偏向面に対する副走査方向斜入射角である。

本実施形態に係る光走査装置１００では、Δｚは０ｍｍ、Ｌは４０ｍｍ、｜β_ｓ｜は１．７６、ｋは１．４、λは０．７９×１０^−３ｍｍ、ρｓは０．０７ｍｍ、｜θ｜は３°である。このとき、（９）式の右辺は、以下の（１０）式のように、５．３ｍｍと計算される。

本実施形態の光走査装置１００の主走査絞り５の開口部５１及び５２の副走査方向幅Ｄｓは、条件式（９）を満足している。
なお、条件式（９）を満足しない場合は、主走査方向の光束を制限できなくなるので好ましくない。

以上のように、マルチビーム光走査装置において、主走査絞りの数を光源の数より少なくし、主走査絞りを含む入射光学系と結像光学系の構成を適切に設定することにより、低価格で高精細な光走査装置を提供することができる。また、本発明の光走査装置をカラー画像形成装置に利用することにより、色ずれのない高精細なカラー画像を得ることができる。

図８（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る光走査装置２００の模式的副走査断面図を示している。
図８（ｂ）は、光走査装置２００の入射光学系の模式的副走査断面図を示している。
図８（ｃ）は、光走査装置２００の主走査絞り５の正面図を示している。

本実施形態に係る光走査装置２００は、入射光学系および走査光学系の構成に関して、第１実施形態に係る光走査装置１００と異なり、その他の構成については、第１実施形態に係る光走査装置１００と同様である。
具体的には、光走査装置２００では、感光ドラム１５ａ乃至１５ｄ間の間隔を狭くし、本体を小型化することを目的としている。そのために、偏光器６の同一の偏向面に４つの光源１ａ乃至１ｄの光束を入射するように構成された走査光学系、すなわち片側走査系を採用している。
なお、本実施形態に係る光走査装置２００においては、第１実施形態に係る光走査装置１００と同様の機能を有する光学部品について同一の符番を付している。

光走査装置２００では、図８（ｂ）に示すように、光源１ａ及び１ｄから出射される光束は副走査方向に±４．２°、光源１ｂ及び１ｃから出射される光束は副走査方向に±２°の角度で偏向器の同一偏向面に入射させる、いわゆる副走査斜入射光学系としている。これにより偏光器６の偏向面の高さを高くすることなく片側走査系を実現することができる。

光走査装置２００の主走査絞り５は、１個の開口部５３のみを備えている。従って、第１実施形態に係る光走査装置１００の主走査絞り５に比べて、開口部の数が光源の数よりさらに少なくなっている。それにより、第１実施形態に係る光走査装置１００に比べて、光束ごとの絞り径のばらつきによる被走査面上のスポット径のばらつきをさらに低減することができる。

次に、本実施形態に係る光走査装置２００において使用される数値を用いて計算を行う。

本実施形態に係る光走査装置２００では、例えば、主走査方向の解像度Ｒを６００ｄｐｉ、主走査絞り５から偏向器６の偏向面までの距離Ｌは４０ｍｍである。また、発光点ＬＤ１及びＬＤ４間の主走査方向の幅Ｗｍは０．０９ｍｍ、結像光学系（ｆθ光学系）の主走査焦点距離ｆ_ｆθは２１０ｍｍ、入射光学系の主走査焦点距離ｆ_ｃｏｌは３０ｍｍである。
これにより、式（１）より、主走査方向の印字位置ずれΔＹは、以下の式（１１）のように、０．０００５７ｍｍと計算される。

式（１１）で得られたΔＹの値は、以下の条件式（１２）を満足している。

条件式（１２）は、主走査方向の合焦位置が光軸方向に１ｍｍずれたときの被走査面１５ａ乃至１５ｄ上におけるドットずれ量ΔＹの範囲を規定している。具体的には、一般的に主走査方向解像度Ｒが６００ｄｐｉの画像形成装置では、ピントずれ１ｍｍでドットずれ量ΔＹを２画素未満に抑える必要がある。従って、１インチが２５．４ｍｍであることから、上述した条件式（１２）を満足する必要がある。
条件式（１２）を満たさないと、ピントずれが１ｍｍあるときのドットずれがモアレとして画像を劣化させるので好ましくない。

次に、主走査絞りの開口部の副走査方向幅Ｄｓは、以下の条件式（１３）を満足するように設定されることが好ましい。

ここで、Δｚは、副走査方向上方のステーションの光源から出射した光束の主光線と、副走査方向下方のステーションの光源から出射した光束の主光線との、偏向面上での副走査方向での離間量である。Ｌは主走査絞りから偏向器の偏向面までの距離である。β_ｓは結像光学系の副走査方向の倍率である。ｋは、トランケーション因子である。λは光源から出射される光束の波長である。ρ_ｓは被走査面上の副走査方向のスポット径である。θは光源から出射される光束の偏向器の偏向面に対する副走査方向斜入射角である。

本実施形態に係る光走査装置２００では、Δｚは０ｍｍ、Ｌは４０ｍｍ、｜β_ｓ｜は１．２、ｋは１．４、λは０．７９×１０^−３ｍｍ、ρｓは０．０７５ｍｍ、｜θ｜は４．２°である。このとき、（１３）式の右辺は、以下の（１４）式のように、６．５８ｍｍと計算される。

本実施形態の光走査装置２００の主走査絞り５の開口部５３の副走査方向幅Ｄｓは、条件式（１３）を満足している。
なお、条件式（１３）を満足しない場合は、主走査絞りで副走査方向の光束を制限してしまうので好ましくない

図９（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る光走査装置３００の模式的副走査断面図を示している。
図９（ｂ）は、光走査装置３００の入射光学系の模式的副走査断面図を示している。
図９（ｃ）は、光走査装置３００の主走査絞り５ａの正面図を示している。

本実施形態に係る光走査装置３００は、入射光学系および走査光学系の構成に関して、第１実施形態に係る光走査装置１００と異なり、その他の構成については、第１実施形態に係る光走査装置１００と同様である。
具体的には、光走査装置３００では、偏向器６ａ及び６ｂに２個のポリゴンミラーを副走査方向にならべて配置し、１つのモーターで２個のポリゴンミラーを回転させている。
なお、本実施形態に係る光走査装置３００においては、第１実施形態に係る光走査装置１００と同様の機能を有する光学部品について同一の符番を付している。

偏向器６ａ及び６ｂに２個のポリゴンミラーを副走査方向にならべて配置することによって、光源１ａ乃至１ｄから出射される光束をポリゴンミラーに斜入射させることなく、複数の被走査面１５ａ乃至１５ｄを走査できるというメリットが生じる。

また、光走査装置３００は、それぞれ１個の開口部５４を備える、２個の主走査絞り５ａ及び５ｂを備えており、開口部の総数（２個）は、光源の総数（４個）より少なくなっている。それにより、光束ごとの絞り径のばらつきによる被走査面上のスポット径のばらつきを低減することができる。

図９（ｂ）に示すように、光源１ａ及び１ｂから出射した光束は、偏向器６ａのそれぞれのポリゴンミラーの偏向面に垂直に（副走査方向に角度０°で）入射している。これにより、副走査斜入射光学系では発生してしまう、ポリゴンミラーの面位置が前後する（面が偏芯する）ことによるピッチムラを抑制することができる。

図９（ｃ）に示すように、光走査装置３００の主走査絞り５ａ及び５ｂは、矩形状、すなわち、上部が閉じている開口部５４を備えている。上部が閉じていることにより、光源からのゴースト光を遮光することができる。

次に、本実施形態に係る光走査装置３００において使用される数値を用いて計算を行う。

本実施形態に係る光走査装置３００では、例えば、主走査方向の解像度Ｒは１２００ｄｐｉ、主走査絞り５から偏向器６の偏向面までの距離Ｌは３０ｍｍである。また、発光点ＬＤ１及びＬＤ４間の主走査方向の幅Ｗｍは０．２７ｍｍ、結像光学系（ｆθ光学系）の主走査焦点距離ｆ_ｆθは２７５．４６ｍｍ、入射光学系の主走査焦点距離ｆ_ｃｏｌは３０ｍｍである。
これにより、式（１）より、主走査方向の印字位置ずれΔＹは、以下の式（１５）のように、０．０００９８ｍｍと計算される。

式（１５）で得られたΔＹの値は、以下の条件式（１６）を満足している。

条件式（１６）は、主走査方向の合焦位置が光軸方向に１ｍｍずれたときの被走査面１５ａ乃至１５ｄ上におけるドットずれ量ΔＹの範囲を規定している。具体的には、一般的に主走査方向解像度Ｒが１２００ｄｐｉの画像形成装置では、ピントずれ１ｍｍでドットずれ量ΔＹを２画素未満に抑える必要がある。従って、１インチが２５．４ｍｍであることから、上述した条件式（１６）を満足する必要がある。
条件式（１６）が満たされないと、ピントずれが１ｍｍあるときのドットずれがモアレとして画像を劣化させるので好ましくない。

次に、主走査絞りの開口部の副走査方向幅Ｄｓは、以下の条件式（１７）を満足するように設定されることが好ましい。

本実施形態に係る光走査装置３００では、Δｚは５ｍｍ、Ｌは３０ｍｍ、｜β_ｓ｜は１．２、ｋは１．４、λは０．７８×１０^−３ｍｍ、ρｓは０．０７０ｍｍ、｜θ｜は０°である。このとき、（１７）式の右辺は、以下の（１８）式のように、５．５６ｍｍと計算される。

本実施形態の光走査装置３００の主走査絞り５の開口部５４の副走査方向幅Ｄｓは１０ｍｍなので、条件式（１７）を満足している。
なお、条件式（１７）を満足しない場合は、主走査絞りで副走査方向の光束を制限してしまうので好ましくない

図１０は、本発明に係る光走査装置を搭載したカラー画像形成装置６０の模式的要部副走査断面図を示している。

カラー画像形成装置６０は、光走査装置１１、像担持体（感光体）としての感光ドラム２１、２２、２３、２４、現像器３１、３２、３３、３４、及び搬送ベルト５１を備えている。

カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、入力したコードデータがＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、光走査装置１１に入力される。
そして、光走査装置１１からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１、４２、４３、４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１乃至２４の感光面が主走査方向に走査される。

カラー画像形成装置６０では、光走査装置１１により４本のビームを走査するが、各々のビームがＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応している。そして、各ビームによって、各々並行して設けられる感光ドラム２１乃至２４の各ドラム面上に、画像信号（画像情報）に対応した静電潜像が形成される。そして、形成された静電潜像が現像器３１乃至３４により各々現像され、トナー像が形成される。その後、不図示の転写器により、トナー像が被転写材である被記録材に多重転写され、定着器５７により、多重転写されたトナー像が被転写材に定着され、被記録材に１枚のフルカラー画像が形成される。

外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサーを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。

本発明によれば、複数の光源に対して絞りを共通化することにより、絞り位置や絞り径のばらつきによる被走査面上のスポット径のばらつきを抑制することができ、画像の高精細化を可能にすることができる。
従って、偏向器の同一の偏向面で２個以上の被走査面を走査する光走査装置において、主走査ドット位置ずれの低減と偏向器の小型化、小径化を両立させることができる。それにより、マルチビーム光源を用いても高速でかつ高精細な画像を形成することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ光源
５主走査絞り
６偏向器
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ被走査面

Claims

それぞれが複数の発光点を有する複数の光源と、
該複数の光源から出射した光束を同一の偏向面で偏向し、複数の被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、
前記複数の光源と前記偏向面との間に配置され、前記複数の光源から出射した光束の少なくとも前記主走査方向の光束幅を規制する開口部を有する第１の絞りと、
を備え、
前記第１の絞りが有する前記開口部の数が、前記複数の光源の数よりも少ないことを特徴とする光走査装置。
前記複数の光源と前記第１の絞りとの間に配置され、前記複数の光源から出射した光束の副走査方向の光束幅を規制する開口部を有する第２の絞りをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
前記偏向器によって偏向された光束を前記複数の被走査面上に集光する複数の結像光学系をさらに備え、
前記副走査方向における前記第１の絞りの開口部の幅をＤｓ、前記第１の絞りの同一の開口部を通過した光束の主光線同士の前記偏向面上での前記副走査方向における離間量をΔｚ、前記第１の絞りから前記偏向面までの距離をＬ、前記複数の結像光学系の前記主走査方向に垂直な副走査断面内での倍率をβ_ｓ、トランケーション因子をｋ、前記複数の光源から出射する光束の波長をλ、前記複数の光源から出射した光束の前記被走査面上での前記副走査方向におけるスポット径をρ_ｓ、前記複数の光源から出射する光束の前記偏向面に対する前記副走査断面内での斜入射角をθ、とするとき、

なる条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
前記第１の絞りが有する前記開口部の、前記副走査方向における一端は開放されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光走査装置。
前記複数の光源は、第１、第２、第３及び第４の光源からなり、
前記第１の絞りは、第１及び第２の開口部を備えており、
前記第２の絞りは、第１、第２、第３及び第４の開口部を備えており、
前記第１、第２、第３及び第４の光源から出射した光束はそれぞれ、前記第２の絞りの前記第１、第２、第３及び第４の開口部を通過し、そして、前記第１及び第２の光源から出射した光束は、前記第１の絞りの前記第１の開口部を通過し、前記第３及び第４の光源から出射した光束は、前記第１の絞りの前記第２の開口部を通過する、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
前記複数の光源は、第１、第２、第３及び第４の光源からなり、
前記第１の絞りは、第１及び第２の開口部を備えており、
前記第２の絞りは、第１及び第２の開口部を備えており、
前記第１の光源から出射した光束は、前記第２の絞りの前記第１の開口部を通過し、そして、前記第１の絞りの前記第１の開口部を通過し、
前記第２の光源から出射した光束は、前記第２の絞りの前記第２の開口部を通過し、そして、前記第１の絞りの前記第１の開口部を通過し、
前記第３の光源から出射した光束は、前記第２の絞りの前記第１の開口部を通過し、そして、前記第１の絞りの前記第２の開口部を通過し、
前記第４の光源から出射した光束は、前記第２の絞りの前記第２の開口部を通過し、そして、前記第１の絞りの前記第２の開口部を通過する、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置と、前記複数の被走査面上に配置された複数の感光体の感光面上に形成される静電潜像を、トナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。