JP4148727B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置に用いられる光走査装置、および当該光走査装置を適用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デジタル複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置において画像形成の高速化を実現するために、共通の光偏向器を挟んで両側に各々被走査面を配し、光偏向器の両側からビームを入射させ、光走査を行う光走査装置が知られている。このような構成により、例えば、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色の露光をほぼ同時に行えるため、画像形成の高速化が実現できる。
また、光偏向器の回転数を増大させることで被走査面を走査する走査速度を増大させ、画像形成の高速化を実現する光走査装置も知られている。
さらに、光偏向器の回転数は変えずに、偏向反射面（ポリゴンミラー）の面数を増大させて画像形成の高速化を実現する光走査装置も知られている。
【０００３】
共通の光偏向器を挟んで両側に各々被走査面を配した光走査装置の場合には、被走査面を走査する光ビームは、書込開始に先立ち受光手段により受光され、書込開始の同期が取られる。ここで、光偏向器を複数の走査光学系で共用する場合には、光偏向器を挟んで逆の側にある被走査面は、互いに逆向きに光走査される（書込開始位置が逆となる）。したがって、光偏向器を挟んで両側に配備された走査光学系が有する受光手段は、互いに主走査方向において逆の配置となる。そのため、光偏向器の反射面を大きくしないと必要な走査幅を確保することが困難となるが、反射面を大きくすると光偏向器を回転させるモータの大型化が必要となり、騒音、振動、消費電力、およびコストが増大してしまう。
【０００４】
また、光偏向器の回転数を増大させた場合にも、騒音、振動、消費電力およびコストが増大してしまう。
【０００５】
さらに、偏向反射面の面数を増大させた場合には、反射面を大きくしないと必要な走査幅を確保することができないが、反射面を大きくすると、騒音、振動、消費電力およびコストが増大してしまう。また、回転中心から反射面までの距離が長くなるため、サグ量（画角による反射点位置の差）が大きくなり、光学特性（像面湾曲や等速特性など）が劣化してしまう。
【０００６】
そこで、共通の光偏向器を挟んで両側に各々被走査面を配した光走査装置において、光偏向器の回転数を上げずに画像形成速度を上げる方式がいくつか提案されている。
特開平９−５８０５３号公報には、書込開始側と書込終了側の両方にビーム受光手段を有し、各ビームの画周波数を調整し、各被走査面の間の色ずれを補正する方法が提案されている。
また、特開平９−１２７４４３号公報には、光偏向器への入射角を左右で異ならせることが提案されている。
さらに、特開２００１−３５０１１０号公報には、入射位置及び走査光学系を左右で異ならせて配備することで、偏向反射面を大型化することなく、各被走査面に共通の有効書込幅を確保しつつ、受光手段による検出領域を確保することが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−５８０５３号公報に記載されている方式では、書込開始側と書込終了側に受光手段を配置する領域が必要となり、必要な走査幅の確保がさらに困難になる。
また、特開平９−１２７４４３号公報に記載されている方式では、光偏向器への入射角が異なると左右の偏向前光学系が大きく異なるため、レイアウトが困難になる。
さらに、特開２００１−３５０１１０号公報に記載されている方式では、入射位置及び走査光学系を左右で異ならせて配備するため、主走査方向についてドット位置ずれが発生する。
【０００８】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、共通の光偏向器を挟んで両側に被走査面を配した光走査装置において、有効書込幅を確保しつつ受光手段による検出領域を確保すると共に、主走査方向のドット位置ずれを少なくすることができる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被走査面の異なる複数の走査光学系を有する光走査装置において、走査光学系のそれぞれは、光源と、光源からの光ビームを走査するための光偏向器と、走査された光ビームを被走査面に集光するための走査レンズと、光源からの光ビームを偏向器に導くための結像レンズとを有してなり、光偏向器は、走査光学系のそれぞれで共通であり、走査光学系は、光偏向器で走査される光ビームの主走査方向が略平行となるようにこの光偏向器を挟んで両側に配備されて走査光学系の組をなし、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、それぞれの基準反射位置は、基準面に対して非対称であり、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、各走査光学系を構成する走査レンズが、光偏向器の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置され、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、各走査光学系を構成する走査レンズは、この走査レンズの光軸がこの走査光学系の基準反射位置より光源側にずれるように配置され、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系を通り被走査面へ到達する主光線が被走査面に対し直交したときの偏向器の反射面と基準面のなす角度と、もう一方の走査光学系を通り被走査面へ到達する主光線が被走査面に対し直交したときの偏向器の反射面と基準面のなす角度と、が略等しいことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系の書込開始側をプラス像高とし、他方の走査光学系の書込開始側をマイナス像高としたとき、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系の基準反射位置が、他方の走査光学系の基準反射位置よりプラス側にあることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明は、複数の走査光学系が配備された光走査装置を有する画像形成装置であって、光走査装置は、本発明に係る光走査装置であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる光走査装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す（ａ）は偏向回転面に平行な面内に展開した光学配置図、（ｂ）は偏向反射面上の反射点近傍の説明図である。
光走査装置は、図１（ａ）に示すように、走査光学系ＡとＢとから構成されており、図中、紙面右側が走査光学系Ａであり、紙面左側が走査光学系Ｂである。符号１Ａと１Ｂは光源としての半導体レーザ、２Ａと２Ｂはカップリングレンズ、３Ａと３Ｂはシリンドリカルレンズ、１１Ａと１１Ｂはビーム整形用のアパーチュア、４Ａと４Ｂは防音ガラス、５は光偏向器、６Ａと６Ｂは第１走査レンズ、７Ａと７Ｂは第２走査レンズ、８Ａと８Ｂは防塵ガラス、９Ａと９Ｂは被走査面（感光体）、１０Ａと１０Ｂは受光素子、ＭＡとＭＢはミラーを示している。ミラーＭＡと受光素子１０Ａ、およびミラーＭＢと受光素子１０Ｂは、それぞれ被走査面９Ａと９Ｂに対応する「受光手段」を構成する。
【００１５】
これらの光学部品は、それぞれ走査光学系ＡとＢを構成する要素である。ただし、光偏向器５は、走査光学系ＡとＢに共通の要素である。
また光偏向器５は、例えばポリゴンミラー等であり、図示しない駆動機構で矢印方向に一定速度で回転している。
さらに光偏向器５は、図示しない防音用のハウジングに収納されており、当該ハウジングには光ビームを通過させるための窓が穿設され、これらの窓を透明なガラスの平行平板である防音ガラス４Ａと４Ｂが塞いでいる。
【００１６】
なお、図１（ａ）には光偏向器５と被走査面９Ａと９Ｂとの間に配備される光路屈曲用ミラーは図示していない。
また、図１（ａ）に示した実施の形態では、各走査光学系に１つの光源が配備された例を示しているが、各走査光学系に配備される光源の数は複数であってもよい。
さらに、図１（ａ）に示した実施の形態では、光偏向器５を挟んで１組の走査光学系が配備された例を示しているが、複数の走査光学系の組を副走査方向に距離を有して配備するようにしてもよい。
【００１７】
２つの走査光学系ＡとＢは、光偏向器５で走査される光ビームの主走査方向が略平行となるように光偏向器５を挟んで両側に配備されて走査光学系の組を構成している。すなわち図１（ａ）において、光偏向器５の紙面上側に位置する半導体レーザ１Ａ，１Ｂから射出された光ビームは、光偏向器５に入射すると走査光学系Ａにおいては紙面右側に反射され、走査光学系Ｂにおいては紙面左側に反射され、また、感光体９Ａと９Ｂ上を走査する光ビームの主走査方向が略平行となる。
ここで、半導体レーザ１Ａと１Ｂから射出された光ビームが光偏向器５で偏向される方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。
また、符号ＰＳで示す「基準面」は、光偏向器５の回転軸を含み、被走査面９Ａと９Ｂの主走査方向に平行な仮想的な平面を示す。
【００１８】
半導体レーザ１Ａと１Ｂから射出された発散光束は、カップリングレンズ２Ａと２Ｂにより以後の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。
カップリングレンズ２Ａと２Ｂによりカップリングされた各光ビームは、同じビーム形態であり、「平行ビーム」とすることも「収束性もしくは発散性のビーム」とすることもできる。
【００１９】
カップリングレンズ２Ａと２Ｂを通過した光ビームは、アパーチュア１１Ａと１１Ｂを通過してビーム外周部を遮断され、ビーム整形された後に副走査方向にのみ正のパワーを有する結像レンズとしてのシリンドリカルレンズ３Ａと３Ｂにより光偏向器５の偏向反射面近傍にて、それぞれ主走査方向の線像として結像する。
光偏向器５で偏向された各光ビームは、第１走査レンズ６Ａと６Ｂ、第２走査レンズ７Ａと７Ｂ、光走査装置のケーシングの防塵ガラス８Ａと８Ｂを通過して感光体に入射し、被走査面９Ａと９Ｂの表面に光スポットとして結像すると共に、略等速で上記被走査面上を走査する。
【００２０】
ここで、各半導体レーザ１Ａと１Ｂから光偏向器５に至る光路は、基準面ＰＳに関して略対象的に設定されている。
また、被走査面９Ａと９Ｂを走査する光ビームは、書込開始に先立ちそれぞれミラーＭＡ，ＭＢにより反射され、受光素子１０Ａ，１０Ｂに導光されて検出される。
走査光学系ＡとＢはそれぞれ、受光素子１０Ａ，１０Ｂの受光信号を基準として、その所定時間後に書込開始位置ＣＡ，ＣＢから光走査による書込みを開始し、書込終了位置ＦＡ，ＦＢで書込みを終了する。
【００２１】
次に、走査光学系の基準反射位置について説明する。
図１（ｂ）において、符号５Ａは半導体レーザ１Ａから射出された光ビームＢＡを偏向する偏向反射面、５Ｂは半導体レーザ１Ｂから射出された光ビームＢＢを偏向する偏向反射面を示す。
【００２２】
偏向反射面５Ａが、基準面ＰＳに対して角度θＡをなすとき、偏向反射面５Ａにより反射された光ビームＢＡの主光線が被走査面９Ａの主光線に対して直交する状態になったとする（このとき走査レンズ６Ａと７Ａの作用は考えない）。この状態において、光ビームＢＡの主光線が偏向反射面５Ａにより反射される位置が「光ビームＢＡに対する基準反射位置」である（図中、符号ＲＡで示す）。
同様に、偏向反射面５Ｂが、基準面ＰＳに対して角度θＢをなすとき、偏向反射面５Ｂにより反射された光ビームＢＢの主光線が被走査面９Ｂの主光線に対して直交する状態になったとする。この状態において、光ビームＢＢの主光線が偏向反射面５Ｂにより反射される位置が「光ビームＢＢに対する基準反射位置」である（図中、符号ＲＢで示す）。
【００２３】
基準反射位置ＲＡとＲＢの位置は、光偏向器５の回転軸ＡＸを基準として、図１（ｂ）示したように特定する。すなわち、基準反射位置ＲＡは、回転軸ＡＸから基準面ＰＳに平行な方向へ距離ＸＡだけ離れ、基準面ＰＳに直交する方向へ距離ＹＡだけ離れている。同様に、基準反射位置ＲＢは、回転軸ＡＸから基準面ＰＳに平行な方向へ距離ＸＢだけ離れ、基準面ＰＳに直交する方向へ距離ＹＢだけ離れている。
ここで、基準面ＰＳに関して回転軸ＡＸを基準に正・負を考え、走査光学系Ａの書込開始側をプラス側、走査光学系Ｂの書込開始側をマイナス側とする。
【００２４】
以下、本発明にかかる光走査装置が有する特徴について、具体的な数値を用いて説明する。なお、走査光学系ＡとＢを構成する光学素子は互いに同一のレンズであるが、基準反射位置が基準面ＰＳに対して非対象であることに起因して、配置が若干異なるので、これら各走査光学系のデータは個別に与える。
【００２５】
図２は、光偏向器５以前の走査光学系のデータを示す図表であり、（ａ）は走査光学系Ａ、（ｂ）は走査光学系Ｂ、についてである。
ここでメリジオナル方向（主走査方向）の曲率半径をＲｍ、サジタル方向（副走査方向）の曲率半径をＲｓ、使用波長での屈折率をＮ、光軸方向の距離をＸとする。
また、半導体レーザ１Ａと１Ｂの発光波長は、共に６５５ｎｍを想定する。
さらに、図表中、備考の「半導体レーザ」は半導体レーザ１Ａと１Ｂ、「カバーガラス」は半導体レーザ１Ａと１Ｂのカバーガラス、「カップリングレンズ」はカップリングレンズ２Ａと２Ｂ、「シリンドリカルレンズ」はシリンドリカルレンズ３Ａと３Ｂを指す。
【００２６】
防音ガラス４Ａと４Ｂは、共に厚さ１．９ｍｍで屈折率１．５１４の平行平板であり、基準面ＰＳに対して角度８ｄｅｇで配備されている。
【００２７】
光偏向器５は、面数が６（ポリゴン形状）、回転中心と反射面の距離（内接円半径）が１８ｍｍであり、偏向反射面における有効反射部は、エッジ部から０．２ｍｍを除いた範囲である。
【００２８】
「＊」を付した面（カップリングレンズ２Ａと２Ｂの両面）は、共軸非球面である。数値は示さないが、カップリングレンズ２Ａと２Ｂによる波面収差は良好に補正されている。
また、カップリングレンズ２Ａと２Ｂから射出する光ビームは、共に「平行ビーム」である。
【００２９】
角度θＡ＝角度θＢ＝３０ｄｅｇ（このとき光ビームＢＡとＢＢの偏向反射面５Ａと５Ｂへの入射角は２８．４５ｄｅｇである）であり、基準反射位置ＲＡとＲＢは、距離ＸＡ＝１６．５０ｍｍ、距離ＹＡ＝７．４２ｍｍ、距離ＸＢ＝１６．２９ｍｍ、距離ＹＢ＝７．７８ｍｍである。
すなわち、ＸＡ−ＸＢ＝０．２１ｍｍ、ＹＢ−ＹＡ＝０．３６ｍｍであるから、基準反射位置ＲＡとＲＢは、基準面ＰＳに対して２次元的に「僅か」に非対象である。
また、ＹＡ＜ＹＢであるから、被走査面９Ｂ側の偏向面での基準反射位置ＲＢは、被走査面９Ａ側の偏向面での基準反射位置ＲＡよりも主走査方向についてプラス側にある。
【００３０】
次に、光偏向器５以降の走査光学系のデータを示す。
図３は、光偏向器５以降の走査光学系のデータを示す図表であり、（ａ）は走査光学系Ａ、（ｂ）は走査光学系Ｂ、についてである。
【００３１】
走査光学系Ａでは、偏向反射面５Ａの基準反射位置ＲＡから走査レンズ６Ａの入射側面に至る距離が５２．０ｍｍであり、一方走査光学系Ｂでも、偏向反射面５Ｂの基準反射位置ＲＢから走査レンズ６Ｂの入射側面に至る距離が５２．０ｍｍである。
【００３２】
図４は、像高と主走査方向のドット位置ずれ量との関係について示した図表であり、走査レンズが光偏向器５の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置された場合と、非対称に配置された場合とを比較して示している。
光偏向器５の回転中心（回転軸ＡＸの位置）から走査レンズ６Ａ，７Ａ，６Ｂ，７Ｂの頂点までの主走査方向の距離を、それぞれＨＡ１，ＨＡ２，ＨＢ１，ＨＢ２とする。図５は、光偏向器５の回転中心から走査レンズの頂点までの主走査方向の距離ＨＡ，ＨＢについて説明した図である。
【００３３】
ここで、走査レンズが対称に配置された場合として、
ＨＡ１＝９．０ｍｍ
ＨＢ１＝９．０ｍｍ
ＨＡ２＝９．１ｍｍ
ＨＢ２＝９．１ｍｍ
とする。
一方、走査レンズが非対称に配置された場合として、
ＨＡ１＝１０．０ｍｍ
ＨＢ１＝９．０ｍｍ
ＨＡ２＝１０．１ｍｍ
ＨＢ２＝９．１ｍｍ
とする。
【００３４】
図４は、走査レンズが、光偏向器５の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置された場合の方が、非対称に配置された場合に比べて、左右での主走査方向のドット位置ずれを低減することができることを示している。
【００３５】
角度θＡ＝角度θＢ＝３０ｄｅｇとなるときの光偏向器５の回転中心から反射点までの主走査方向の距離ＹＡ，ＹＢは、
ＹＡ＝７．４２ｍｍ
ＹＢ＝７．７８ｍｍ
である。一方、走査レンズが、光偏向器５の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置された場合の、光偏向器５の回転中心から各走査レンズの頂点までの主走査方向の距離は、
ＨＡ１＝ＨＢ１＝９．０ｍｍ
ＨＡ２＝ＨＢ２＝９．１ｍｍ
である。したがって、
ＹＡ＜ＨＡ１
ＹＡ＜ＨＡ２
ＹＢ＜ＨＢ１
ＹＢ＜ＨＢ２
となり、
走査光学系Ａを構成する走査レンズ６Ａ，７Ａの光軸は、走査光学系Ａの基準反射位置ＲＡより半導体レーザ１Ａ側にずれており、走査光学系Ｂを構成する走査レンズ６Ｂ，７Ｂの光軸も、走査光学系Ｂの基準反射位置ＲＢより半導体レーザ１Ｂ側にずれている。すなわち、走査光学系Ａを構成する走査レンズ６Ａ，７Ａは、走査レンズ６Ａ，７Ａの光軸が走査光学系Ａの反射基準位置ＲＡより半導体レーザ１Ａ側にずれるように配置されており、走査光学系Ｂにおいても同様である。
【００３６】
「＊」で示される面は共軸非球面であり、光軸方向の距離Ｘは次式で表すことができる。
Ｘ＝｛（Ｙ＾２）／Ｒ｝／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒ）＾２｝］
＋Ａ・Ｙ＾４＋Ｂ・Ｙ＾６＋Ｃ・Ｙ＾８＋Ｄ・Ｙ＾１０
【００３７】
面番号１の面（走査レンズ６Ａ、６Ｂの入射側面）では、
Ｋ＝２．６６７
Ａ＝１．７９Ｅ−０７
Ｂ＝−１．０８Ｅ−１２
Ｃ＝−３．１８Ｅ−１４
Ｄ＝−３．７４Ｅ−１８
である。
【００３８】
面番号２の面（走査レンズ６Ａ、６Ｂの射出側面）では、
Ｋ＝０．０２
Ａ＝２．５０Ｅ−０７
Ｂ＝９．６１Ｅ−１２
Ｃ＝４．５４Ｅ−１５
Ｄ＝−３．０３Ｅ−１８
である。
【００３９】
「＊＊」を付された面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径は主走査方向に連続的に変化する面である。
【００４０】
面番号３の面（走査レンズ７Ａ、７Ｂの入射側面）では、
Ｋ＝７１．７３
Ａ＝４．３３Ｅ−０８
Ｂ＝−５．９７Ｅ−１３
Ｃ＝−１．２８Ｅ−１６
Ｄ＝５．７３Ｅ−２１
である。
【００４１】
主走査方向における光軸からの距離Ｙを変数とする副走査方向の曲率半径Ｒｓ（Ｙ）と、それに対応する曲率Ｃｓ（Ｙ）との間には、以下の関係が成り立つ。Ｃｓ（Ｙ）＝（１／Ｒｓ（０））＋Σｂｊ・Ｙ＾ｊ （ｊ＝１，２，・・・）
ここで、面番号３の面は主走査方向において光軸対称であり、
Ｒｓ（０）＝−４７．７
ｂ２＝１．６０Ｅ−０３
ｂ４＝−２．３２Ｅ−０７
ｂ６＝１．６０Ｅ−１１
ｂ８＝−５．６１Ｅ−１６
ｂ１０＝２．１８Ｅ−２０
ｂ１２＝−１．２５Ｅ−２４
である。
【００４２】
このときの走査光学系ＡとＢの光学特性を図６と図７に示す。なお、図６，７において、共に（ａ）は像面湾曲、（ｂ）は等速特性を示すが、何れも良好に補正され、サグによる性能（像面湾曲、リニアリティ）への影響が低減されていることを示している。
【００４３】
被走査面上における主走査方向のビームスポット径（最大強度の１／ｅ＾２での幅）を約５０μｍとする場合には、アパーチュア１１Ａと１１Ｂにおける主走査方向の開口径を４．５ｍｍにする必要がある。この場合、光偏向器５で「偏向反射面でけずられずに光走査することができる範囲」は、
被走査面９Ａに対して、−１７１．２ｍｍ〜１７５．０ｍｍ
被走査面９Ｂに対して、−１７２．０ｍｍ〜１７４．２ｍｍ
となり、走査光学系Ａの方がプラス側にある。
したがって、被走査面９Ａと９Ｂとで共通の光走査可能領域は、
−１７１．２ｍｍ〜１７４．２ｍｍ
であり、被走査面９Ａの光走査に関しては書込開始側（プラス側）に０．８ｍｍの余裕があり、被走査面９Ｂの光走査に関しても、書込開始側（マイナス側）に０．８ｍｍの余裕がある。
すなわち、偏向反射面を大きくすることなく、被走査面９Ａ，９Ｂに共通の有効書込幅を確保しつつ、書込開始位置の外側（走査光学系Ａでは書込開始位置よりプラス側、走査光学系Ｂでは書込開始位置よりマイナス側）に受光手段による検出領域を確保することができる。その結果、光偏向器の大型化に伴う騒音、振動、消費電力、コストの増大を有効に回避することができる。
【００４４】
次に、本発明にかかる画像形成装置について説明する。
図８は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図であり、高速のカラー画像出力に有利なタンデム型画像形成装置である。
画像形成装置２００は、光走査装置１００、光走査装置によって露光され静電潜像が形成される感光体、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段、などの電子写真プロセスを実行する手段を有してなる。
【００４５】
転写ベルト２２１の上方には、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、イエロー（Ｙ）用、及びブラック（Ｂｋ）用のドラム形の感光体９ＡＹ、９ＡＸ，９ＢＸ，９ＢＹが、転写ベルト２２１の移動方向（図の右から左に向かって）の上流側から順に配設され、時計回りに回転している。
【００４６】
感光体９ＡＹの周囲には、帯電器、現像器２１０ＡＹ、転写器等の電子写真プロセスにしたがうプロセス部材が順に配置されている（帯電器、転写器は図示していない）。光走査装置１００は、電子写真プロセスの露光プロセスを実行するもので、帯電器で均一に帯電された感光体９ＡＹの表面を走査して静電潜像を形成する。
他の感光体９ＡＸ，９ＢＸ，９ＢＹについても、同様に電子写真プロセスを実行するためのユニットが配置されている。
【００４７】
このような複数の感光体を有するタンデム型画像形成装置において、例えば複数色モード選択時であれば、各感光体９ＡＹ、９ＡＸ，９ＢＸ，９ＢＹに対して、対応する色の画像信号に応じて図示しない露光ユニットの露光により、各々の感光体９ＡＹ、９ＡＸ，９ＢＸ，９ＢＹ上に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、転写ベルト２２１上に静電的に吸着されて、給紙口２２０より搬送される転写紙上に順次転写されることにより、重ね合わせられる。そして、定着器２２２によりカラー画像として定着され、排紙口２２３より排紙される。
【００４８】
また、単色モード選択時であれば、ある色Ｓ（Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋのいずれか）に対応する感光体およびプロセス部材のみが動作し、他の色の感光体及びプロセス部材は非動作状態となる。
例えば、色Ｓに対応する感光体に対してのみ、露光ユニットの露光により静電潜像が形成されるものとすると、ある色Ｓのトナーで現像されてトナー像となり、転写ベルト２２１上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に転写されることにより、単色画像として定着されて排紙される。
【００４９】
ここで、光走査装置１００について説明する。
図９は、光走査装置１００における光偏向器以降の副走査断面を示したレイアウト図である。光走査装置１００は、４つの走査光学系ＡＸ、ＡＹ、ＢＸ、ＢＹから構成されている。走査光学系ＡＸとＢＸは、光偏向器５Ｘの偏向回転面に平行な面内に光偏向器５Ｘを挟んで両側に配置され、走査光学系ＢＸとＢＹは、光偏向器５Ｙの偏向回転面に平行な面内に光偏向器５Ｙを挟んで両側に配置されている。また、走査光学系ＡＸとＡＹは副走査方向に距離を有して配置されており、走査光学系ＢＸとＢＹも副走査方向に距離を有して配置されている。
【００５０】
光偏向器５Ｘで偏向された光ビームは、第１走査レンズ６ＡＸ，６ＢＸ、第２走査レンズ７ＡＸ，７ＢＸを通過して感光体９ＡＸ，９ＢＸに入射し、被走査面である感光体９ＡＸ，９ＢＸの表面に光スポットとして結像する。
同様に、光偏向器５Ｙで偏向された光ビームは、第１走査レンズ６ＡＹ，６ＢＹ、第２走査レンズ７ＡＹ，７ＢＹを通過して感光体９ＡＹ，９ＢＹに入射し、被走査面である感光体９ＡＹ，９ＢＹの表面に光スポットとして結像する。
なお、図中のＭＡＸ１，２，３、ＭＡＹ１，２，３、ＭＢＸ１，２，３、ＭＢＹ１，２，３は、それぞれ、走査光学系ＡＸ，ＡＹ，ＢＸ，ＢＹにおいて、光偏向器で偏向された各光ビームを感光体９ＡＸ，９ＡＹ，９ＢＸ，９ＢＹに導くための光路屈曲用ミラーを示している。
【００５１】
画像形成装置２００の光走査装置１００に、前記の本発明にかかる光走査装置を適用すれば、光偏向器の回転速度を上げることなく単色及び多色の出力画像の高速度化を図ることができ、また有効書込幅を確保しつつ受光手段による検出領域を確保することができ、さらに主走査方向の色ずれを低減することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、それぞれの基準反射位置は、基準面に対して非対称であり、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、各走査光学系を構成する走査レンズが、光偏向器の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置されているため、各走査光学系の被走査面に共通の有効書込幅を確保しつつ、受光手段による検出領域を確保することができると共に、主走査方向のドット位置ずれを少なくすることができる。しかも、偏向反射面の大型化が不要であるため、光偏向器の大型化に伴う騒音、振動、消費電力、およびコストの増大を有効に回避しつつ、走査速度の高速化を図ることができる。
【００５３】
また、本発明によれば、各走査光学系を構成する走査レンズは、この走査レンズの光軸がこの走査光学系の基準反射位置より光源側にずれるように配置されているため、サグによる性能（像面湾曲、リニアリティ）への影響を低減することができる。
【００５４】
さらに、本発明によれば、本発明にかかる光走査装置を適用することで、光偏向器の回転速度を上げることなく単色及び多色の出力画像の高速度化を図ることができ、また有効書込幅を確保しつつ受光手段による検出領域を確保することができ、さらに主走査方向の色ずれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す（ａ）は光学配置図、（ｂ）は偏向反射面上の反射点近傍の説明図である。
【図２】上記光走査装置の光偏向器以前の走査光学系のデータを示す図表ある。
【図３】上記光走査装置の光偏向器以降の走査光学系のデータを示す図表ある。
【図４】上記光走査装置の像高と主走査方向のドット位置ずれ量との関係を示す図表である。
【図５】上記光走査装置の光偏向器の回転中心から走査レンズの頂点までの主走査方向の距離について説明した図である。
【図６】上記光走査装置を構成する走査光学系の組のうち、一方の走査光学系の光学特性を示す図である。
【図７】上記光走査装置を構成する走査光学系の組のうち、他方の走査光学系の光学特性を示す図である。
【図８】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。
【図９】上記画像形成装置が有する光走査装置の光偏向器以降の副走査断面を示したレイアウト図である。
【符号の説明】
１Ａ，２Ａ 光源（半導体レーザ）
２Ａ，２Ｂ カップリングレンズ
３Ａ，３Ｂ シリンドリカルレンズ
４Ａ，４Ｂ 防音レンズ
５ 光偏向器
５Ａ，５Ｂ 偏向反射面
６Ａ，６Ｂ 走査レンズ
７Ａ，７Ｂ 走査レンズ
８Ａ，８Ｂ 防塵ガラス
９Ａ，９Ｂ 被走査面
１０Ａ，１０Ｂ 受光素子
１１Ａ，１１Ｂ アパーチュア
ＭＡ，ＭＢ ミラー
ＰＳ 基準面
ＡＸ 回転軸
ＲＡ，ＲＢ 基準反射位置
１００ 光走査装置
２００ 画像形成装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置に用いられる光走査装置、および当該光走査装置を適用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デジタル複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置において画像形成の高速化を実現するために、共通の光偏向器を挟んで両側に各々被走査面を配し、光偏向器の両側からビームを入射させ、光走査を行う光走査装置が知られている。このような構成により、例えば、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色の露光をほぼ同時に行えるため、画像形成の高速化が実現できる。
また、光偏向器の回転数を増大させることで被走査面を走査する走査速度を増大させ、画像形成の高速化を実現する光走査装置も知られている。
さらに、光偏向器の回転数は変えずに、偏向反射面（ポリゴンミラー）の面数を増大させて画像形成の高速化を実現する光走査装置も知られている。
【０００３】
共通の光偏向器を挟んで両側に各々被走査面を配した光走査装置の場合には、被走査面を走査する光ビームは、書込開始に先立ち受光手段により受光され、書込開始の同期が取られる。ここで、光偏向器を複数の走査光学系で共用する場合には、光偏向器を挟んで逆の側にある被走査面は、互いに逆向きに光走査される（書込開始位置が逆となる）。したがって、光偏向器を挟んで両側に配備された走査光学系が有する受光手段は、互いに主走査方向において逆の配置となる。そのため、光偏向器の反射面を大きくしないと必要な走査幅を確保することが困難となるが、反射面を大きくすると光偏向器を回転させるモータの大型化が必要となり、騒音、振動、消費電力、およびコストが増大してしまう。
【０００４】
また、光偏向器の回転数を増大させた場合にも、騒音、振動、消費電力およびコストが増大してしまう。
【０００５】
さらに、偏向反射面の面数を増大させた場合には、反射面を大きくしないと必要な走査幅を確保することができないが、反射面を大きくすると、騒音、振動、消費電力およびコストが増大してしまう。また、回転中心から反射面までの距離が長くなるため、サグ量（画角による反射点位置の差）が大きくなり、光学特性（像面湾曲や等速特性など）が劣化してしまう。
【０００６】
そこで、共通の光偏向器を挟んで両側に各々被走査面を配した光走査装置において、光偏向器の回転数を上げずに画像形成速度を上げる方式がいくつか提案されている。
特開平９−５８０５３号公報には、書込開始側と書込終了側の両方にビーム受光手段を有し、各ビームの画周波数を調整し、各被走査面の間の色ずれを補正する方法が提案されている。
また、特開平９−１２７４４３号公報には、光偏向器への入射角を左右で異ならせることが提案されている。
さらに、特開２００１−３５０１１０号公報には、入射位置及び走査光学系を左右で異ならせて配備することで、偏向反射面を大型化することなく、各被走査面に共通の有効書込幅を確保しつつ、受光手段による検出領域を確保することが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−５８０５３号公報に記載されている方式では、書込開始側と書込終了側に受光手段を配置する領域が必要となり、必要な走査幅の確保がさらに困難になる。
また、特開平９−１２７４４３号公報に記載されている方式では、光偏向器への入射角が異なると左右の偏向前光学系が大きく異なるため、レイアウトが困難になる。
さらに、特開２００１−３５０１１０号公報に記載されている方式では、入射位置及び走査光学系を左右で異ならせて配備するため、主走査方向についてドット位置ずれが発生する。
【０００８】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、共通の光偏向器を挟んで両側に被走査面を配した光走査装置において、有効書込幅を確保しつつ受光手段による検出領域を確保すると共に、主走査方向のドット位置ずれを少なくすることができる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被走査面の異なる複数の走査光学系を有する光走査装置において、走査光学系のそれぞれは、光源と、光源からの光ビームを走査するための光偏向器と、走査された光ビームを被走査面に集光するための走査レンズと、光源からの光ビームを偏向器に導くための結像レンズとを有してなり、光偏向器は、走査光学系のそれぞれで共通であり、走査光学系は、光偏向器で走査される光ビームの主走査方向が略平行となるようにこの光偏向器を挟んで両側に配備されて走査光学系の組をなし、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、それぞれの基準反射位置は、基準面に対して非対称であり、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、各走査光学系を構成する走査レンズが、光偏向器の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置され、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、各走査光学系を構成する走査レンズは、この走査レンズの光軸がこの走査光学系の基準反射位置より光源側にずれるように配置され、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系を通り被走査面へ到達する主光線が被走査面に対し直交したときの偏向器の反射面と基準面のなす角度と、もう一方の走査光学系を通り被走査面へ到達する主光線が被走査面に対し直交したときの偏向器の反射面と基準面のなす角度と、が略等しいことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系の書込開始側をプラス像高とし、他方の走査光学系の書込開始側をマイナス像高としたとき、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系の基準反射位置が、他方の走査光学系の基準反射位置よりプラス側にあることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明は、複数の走査光学系が配備された光走査装置を有する画像形成装置であって、光走査装置は、本発明に係る光走査装置であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる光走査装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す（ａ）は偏向回転面に平行な面内に展開した光学配置図、（ｂ）は偏向反射面上の反射点近傍の説明図である。
光走査装置は、図１（ａ）に示すように、走査光学系ＡとＢとから構成されており、図中、紙面右側が走査光学系Ａであり、紙面左側が走査光学系Ｂである。符号１Ａと１Ｂは光源としての半導体レーザ、２Ａと２Ｂはカップリングレンズ、３Ａと３Ｂはシリンドリカルレンズ、１１Ａと１１Ｂはビーム整形用のアパーチュア、４Ａと４Ｂは防音ガラス、５は光偏向器、６Ａと６Ｂは第１走査レンズ、７Ａと７Ｂは第２走査レンズ、８Ａと８Ｂは防塵ガラス、９Ａと９Ｂは被走査面（感光体）、１０Ａと１０Ｂは受光素子、ＭＡとＭＢはミラーを示している。ミラーＭＡと受光素子１０Ａ、およびミラーＭＢと受光素子１０Ｂは、それぞれ被走査面９Ａと９Ｂに対応する「受光手段」を構成する。
【００１５】
これらの光学部品は、それぞれ走査光学系ＡとＢを構成する要素である。ただし、光偏向器５は、走査光学系ＡとＢに共通の要素である。
また光偏向器５は、例えばポリゴンミラー等であり、図示しない駆動機構で矢印方向に一定速度で回転している。
さらに光偏向器５は、図示しない防音用のハウジングに収納されており、当該ハウジングには光ビームを通過させるための窓が穿設され、これらの窓を透明なガラスの平行平板である防音ガラス４Ａと４Ｂが塞いでいる。
【００１６】
なお、図１（ａ）には光偏向器５と被走査面９Ａと９Ｂとの間に配備される光路屈曲用ミラーは図示していない。
また、図１（ａ）に示した実施の形態では、各走査光学系に１つの光源が配備された例を示しているが、各走査光学系に配備される光源の数は複数であってもよい。
さらに、図１（ａ）に示した実施の形態では、光偏向器５を挟んで１組の走査光学系が配備された例を示しているが、複数の走査光学系の組を副走査方向に距離を有して配備するようにしてもよい。
【００１７】
２つの走査光学系ＡとＢは、光偏向器５で走査される光ビームの主走査方向が略平行となるように光偏向器５を挟んで両側に配備されて走査光学系の組を構成している。すなわち図１（ａ）において、光偏向器５の紙面上側に位置する半導体レーザ１Ａ，１Ｂから射出された光ビームは、光偏向器５に入射すると走査光学系Ａにおいては紙面右側に反射され、走査光学系Ｂにおいては紙面左側に反射され、また、感光体９Ａと９Ｂ上を走査する光ビームの主走査方向が略平行となる。
ここで、半導体レーザ１Ａと１Ｂから射出された光ビームが光偏向器５で偏向される方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。
また、符号ＰＳで示す「基準面」は、光偏向器５の回転軸を含み、被走査面９Ａと９Ｂの主走査方向に平行な仮想的な平面を示す。
【００１８】
半導体レーザ１Ａと１Ｂから射出された発散光束は、カップリングレンズ２Ａと２Ｂにより以後の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。
カップリングレンズ２Ａと２Ｂによりカップリングされた各光ビームは、同じビーム形態であり、「平行ビーム」とすることも「収束性もしくは発散性のビーム」とすることもできる。
【００１９】
カップリングレンズ２Ａと２Ｂを通過した光ビームは、アパーチュア１１Ａと１１Ｂを通過してビーム外周部を遮断され、ビーム整形された後に副走査方向にのみ正のパワーを有する結像レンズとしてのシリンドリカルレンズ３Ａと３Ｂにより光偏向器５の偏向反射面近傍にて、それぞれ主走査方向の線像として結像する。
光偏向器５で偏向された各光ビームは、第１走査レンズ６Ａと６Ｂ、第２走査レンズ７Ａと７Ｂ、光走査装置のケーシングの防塵ガラス８Ａと８Ｂを通過して感光体に入射し、被走査面９Ａと９Ｂの表面に光スポットとして結像すると共に、略等速で上記被走査面上を走査する。
【００２０】
ここで、各半導体レーザ１Ａと１Ｂから光偏向器５に至る光路は、基準面ＰＳに関して略対象的に設定されている。
また、被走査面９Ａと９Ｂを走査する光ビームは、書込開始に先立ちそれぞれミラーＭＡ，ＭＢにより反射され、受光素子１０Ａ，１０Ｂに導光されて検出される。
走査光学系ＡとＢはそれぞれ、受光素子１０Ａ，１０Ｂの受光信号を基準として、その所定時間後に書込開始位置ＣＡ，ＣＢから光走査による書込みを開始し、書込終了位置ＦＡ，ＦＢで書込みを終了する。
【００２１】
次に、走査光学系の基準反射位置について説明する。
図１（ｂ）において、符号５Ａは半導体レーザ１Ａから射出された光ビームＢＡを偏向する偏向反射面、５Ｂは半導体レーザ１Ｂから射出された光ビームＢＢを偏向する偏向反射面を示す。
【００２２】
偏向反射面５Ａが、基準面ＰＳに対して角度θＡをなすとき、偏向反射面５Ａにより反射された光ビームＢＡの主光線が被走査面９Ａの主光線に対して直交する状態になったとする（このとき走査レンズ６Ａと７Ａの作用は考えない）。この状態において、光ビームＢＡの主光線が偏向反射面５Ａにより反射される位置が「光ビームＢＡに対する基準反射位置」である（図中、符号ＲＡで示す）。
同様に、偏向反射面５Ｂが、基準面ＰＳに対して角度θＢをなすとき、偏向反射面５Ｂにより反射された光ビームＢＢの主光線が被走査面９Ｂの主光線に対して直交する状態になったとする。この状態において、光ビームＢＢの主光線が偏向反射面５Ｂにより反射される位置が「光ビームＢＢに対する基準反射位置」である（図中、符号ＲＢで示す）。
【００２３】
基準反射位置ＲＡとＲＢの位置は、光偏向器５の回転軸ＡＸを基準として、図１（ｂ）示したように特定する。すなわち、基準反射位置ＲＡは、回転軸ＡＸから基準面ＰＳに平行な方向へ距離ＸＡだけ離れ、基準面ＰＳに直交する方向へ距離ＹＡだけ離れている。同様に、基準反射位置ＲＢは、回転軸ＡＸから基準面ＰＳに平行な方向へ距離ＸＢだけ離れ、基準面ＰＳに直交する方向へ距離ＹＢだけ離れている。
ここで、基準面ＰＳに関して回転軸ＡＸを基準に正・負を考え、走査光学系Ａの書込開始側をプラス側、走査光学系Ｂの書込開始側をマイナス側とする。
【００２４】
以下、本発明にかかる光走査装置が有する特徴について、具体的な数値を用いて説明する。なお、走査光学系ＡとＢを構成する光学素子は互いに同一のレンズであるが、基準反射位置が基準面ＰＳに対して非対象であることに起因して、配置が若干異なるので、これら各走査光学系のデータは個別に与える。
【００２５】
図２は、光偏向器５以前の走査光学系のデータを示す図表であり、（ａ）は走査光学系Ａ、（ｂ）は走査光学系Ｂ、についてである。
ここでメリジオナル方向（主走査方向）の曲率半径をＲｍ、サジタル方向（副走査方向）の曲率半径をＲｓ、使用波長での屈折率をＮ、光軸方向の距離をＸとする。
また、半導体レーザ１Ａと１Ｂの発光波長は、共に６５５ｎｍを想定する。
さらに、図表中、備考の「半導体レーザ」は半導体レーザ１Ａと１Ｂ、「カバーガラス」は半導体レーザ１Ａと１Ｂのカバーガラス、「カップリングレンズ」はカップリングレンズ２Ａと２Ｂ、「シリンドリカルレンズ」はシリンドリカルレンズ３Ａと３Ｂを指す。
【００２６】
防音ガラス４Ａと４Ｂは、共に厚さ１．９ｍｍで屈折率１．５１４の平行平板であり、基準面ＰＳに対して角度８ｄｅｇで配備されている。
【００２７】
光偏向器５は、面数が６（ポリゴン形状）、回転中心と反射面の距離（内接円半径）が１８ｍｍであり、偏向反射面における有効反射部は、エッジ部から０．２ｍｍを除いた範囲である。
【００２８】
「＊」を付した面（カップリングレンズ２Ａと２Ｂの両面）は、共軸非球面である。数値は示さないが、カップリングレンズ２Ａと２Ｂによる波面収差は良好に補正されている。
また、カップリングレンズ２Ａと２Ｂから射出する光ビームは、共に「平行ビーム」である。
【００２９】
角度θＡ＝角度θＢ＝３０ｄｅｇ（このとき光ビームＢＡとＢＢの偏向反射面５Ａと５Ｂへの入射角は２８．４５ｄｅｇである）であり、基準反射位置ＲＡとＲＢは、距離ＸＡ＝１６．５０ｍｍ、距離ＹＡ＝７．４２ｍｍ、距離ＸＢ＝１６．２９ｍｍ、距離ＹＢ＝７．７８ｍｍである。
すなわち、ＸＡ−ＸＢ＝０．２１ｍｍ、ＹＢ−ＹＡ＝０．３６ｍｍであるから、基準反射位置ＲＡとＲＢは、基準面ＰＳに対して２次元的に「僅か」に非対象である。
また、ＹＡ＜ＹＢであるから、被走査面９Ｂ側の偏向面での基準反射位置ＲＢは、被走査面９Ａ側の偏向面での基準反射位置ＲＡよりも主走査方向についてプラス側にある。
【００３０】
次に、光偏向器５以降の走査光学系のデータを示す。
図３は、光偏向器５以降の走査光学系のデータを示す図表であり、（ａ）は走査光学系Ａ、（ｂ）は走査光学系Ｂ、についてである。
【００３１】
走査光学系Ａでは、偏向反射面５Ａの基準反射位置ＲＡから走査レンズ６Ａの入射側面に至る距離が５２．０ｍｍであり、一方走査光学系Ｂでも、偏向反射面５Ｂの基準反射位置ＲＢから走査レンズ６Ｂの入射側面に至る距離が５２．０ｍｍである。
【００３２】
図４は、像高と主走査方向のドット位置ずれ量との関係について示した図表であり、走査レンズが光偏向器５の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置された場合と、非対称に配置された場合とを比較して示している。
光偏向器５の回転中心（回転軸ＡＸの位置）から走査レンズ６Ａ，７Ａ，６Ｂ，７Ｂの頂点までの主走査方向の距離を、それぞれＨＡ１，ＨＡ２，ＨＢ１，ＨＢ２とする。図５は、光偏向器５の回転中心から走査レンズの頂点までの主走査方向の距離ＨＡ，ＨＢについて説明した図である。
【００３３】
ここで、走査レンズが対称に配置された場合として、
ＨＡ１＝９．０ｍｍ
ＨＢ１＝９．０ｍｍ
ＨＡ２＝９．１ｍｍ
ＨＢ２＝９．１ｍｍ
とする。
一方、走査レンズが非対称に配置された場合として、
ＨＡ１＝１０．０ｍｍ
ＨＢ１＝９．０ｍｍ
ＨＡ２＝１０．１ｍｍ
ＨＢ２＝９．１ｍｍ
とする。
【００３４】
図４は、走査レンズが、光偏向器５の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置された場合の方が、非対称に配置された場合に比べて、左右での主走査方向のドット位置ずれを低減することができることを示している。
【００３５】
角度θＡ＝角度θＢ＝３０ｄｅｇとなるときの光偏向器５の回転中心から反射点までの主走査方向の距離ＹＡ，ＹＢは、
ＹＡ＝７．４２ｍｍ
ＹＢ＝７．７８ｍｍ
である。一方、走査レンズが、光偏向器５の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置された場合の、光偏向器５の回転中心から各走査レンズの頂点までの主走査方向の距離は、
ＨＡ１＝ＨＢ１＝９．０ｍｍ
ＨＡ２＝ＨＢ２＝９．１ｍｍ
である。したがって、
ＹＡ＜ＨＡ１
ＹＡ＜ＨＡ２
ＹＢ＜ＨＢ１
ＹＢ＜ＨＢ２
となり、
走査光学系Ａを構成する走査レンズ６Ａ，７Ａの光軸は、走査光学系Ａの基準反射位置ＲＡより半導体レーザ１Ａ側にずれており、走査光学系Ｂを構成する走査レンズ６Ｂ，７Ｂの光軸も、走査光学系Ｂの基準反射位置ＲＢより半導体レーザ１Ｂ側にずれている。すなわち、走査光学系Ａを構成する走査レンズ６Ａ，７Ａは、走査レンズ６Ａ，７Ａの光軸が走査光学系Ａの反射基準位置ＲＡより半導体レーザ１Ａ側にずれるように配置されており、走査光学系Ｂにおいても同様である。
【００３６】
「＊」で示される面は共軸非球面であり、光軸方向の距離Ｘは次式で表すことができる。
Ｘ＝｛（Ｙ＾２）／Ｒ｝／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒ）＾２｝］
＋Ａ・Ｙ＾４＋Ｂ・Ｙ＾６＋Ｃ・Ｙ＾８＋Ｄ・Ｙ＾１０
【００３７】
面番号１の面（走査レンズ６Ａ、６Ｂの入射側面）では、
Ｋ＝２．６６７
Ａ＝１．７９Ｅ−０７
Ｂ＝−１．０８Ｅ−１２
Ｃ＝−３．１８Ｅ−１４
Ｄ＝−３．７４Ｅ−１８
である。
【００３８】
面番号２の面（走査レンズ６Ａ、６Ｂの射出側面）では、
Ｋ＝０．０２
Ａ＝２．５０Ｅ−０７
Ｂ＝９．６１Ｅ−１２
Ｃ＝４．５４Ｅ−１５
Ｄ＝−３．０３Ｅ−１８
である。
【００３９】
「＊＊」を付された面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径は主走査方向に連続的に変化する面である。
【００４０】
面番号３の面（走査レンズ７Ａ、７Ｂの入射側面）では、
Ｋ＝７１．７３
Ａ＝４．３３Ｅ−０８
Ｂ＝−５．９７Ｅ−１３
Ｃ＝−１．２８Ｅ−１６
Ｄ＝５．７３Ｅ−２１
である。
【００４１】
主走査方向における光軸からの距離Ｙを変数とする副走査方向の曲率半径Ｒｓ（Ｙ）と、それに対応する曲率Ｃｓ（Ｙ）との間には、以下の関係が成り立つ。Ｃｓ（Ｙ）＝（１／Ｒｓ（０））＋Σｂｊ・Ｙ＾ｊ （ｊ＝１，２，・・・）
ここで、面番号３の面は主走査方向において光軸対称であり、
Ｒｓ（０）＝−４７．７
ｂ２＝１．６０Ｅ−０３
ｂ４＝−２．３２Ｅ−０７
ｂ６＝１．６０Ｅ−１１
ｂ８＝−５．６１Ｅ−１６
ｂ１０＝２．１８Ｅ−２０
ｂ１２＝−１．２５Ｅ−２４
である。
【００４２】
このときの走査光学系ＡとＢの光学特性を図６と図７に示す。なお、図６，７において、共に（ａ）は像面湾曲、（ｂ）は等速特性を示すが、何れも良好に補正され、サグによる性能（像面湾曲、リニアリティ）への影響が低減されていることを示している。
【００４３】
被走査面上における主走査方向のビームスポット径（最大強度の１／ｅ＾２での幅）を約５０μｍとする場合には、アパーチュア１１Ａと１１Ｂにおける主走査方向の開口径を４．５ｍｍにする必要がある。この場合、光偏向器５で「偏向反射面でけずられずに光走査することができる範囲」は、
被走査面９Ａに対して、−１７１．２ｍｍ〜１７５．０ｍｍ
被走査面９Ｂに対して、−１７２．０ｍｍ〜１７４．２ｍｍ
となり、走査光学系Ａの方がプラス側にある。
したがって、被走査面９Ａと９Ｂとで共通の光走査可能領域は、
−１７１．２ｍｍ〜１７４．２ｍｍ
であり、被走査面９Ａの光走査に関しては書込開始側（プラス側）に０．８ｍｍの余裕があり、被走査面９Ｂの光走査に関しても、書込開始側（マイナス側）に０．８ｍｍの余裕がある。
すなわち、偏向反射面を大きくすることなく、被走査面９Ａ，９Ｂに共通の有効書込幅を確保しつつ、書込開始位置の外側（走査光学系Ａでは書込開始位置よりプラス側、走査光学系Ｂでは書込開始位置よりマイナス側）に受光手段による検出領域を確保することができる。その結果、光偏向器の大型化に伴う騒音、振動、消費電力、コストの増大を有効に回避することができる。
【００４４】
次に、本発明にかかる画像形成装置について説明する。
図８は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図であり、高速のカラー画像出力に有利なタンデム型画像形成装置である。
画像形成装置２００は、光走査装置１００、光走査装置によって露光され静電潜像が形成される感光体、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段、などの電子写真プロセスを実行する手段を有してなる。
【００４５】
転写ベルト２２１の上方には、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、イエロー（Ｙ）用、及びブラック（Ｂｋ）用のドラム形の感光体９ＡＹ、９ＡＸ，９ＢＸ，９ＢＹが、転写ベルト２２１の移動方向（図の右から左に向かって）の上流側から順に配設され、時計回りに回転している。
【００４６】
感光体９ＡＹの周囲には、帯電器、現像器２１０ＡＹ、転写器等の電子写真プロセスにしたがうプロセス部材が順に配置されている（帯電器、転写器は図示していない）。光走査装置１００は、電子写真プロセスの露光プロセスを実行するもので、帯電器で均一に帯電された感光体９ＡＹの表面を走査して静電潜像を形成する。
他の感光体９ＡＸ，９ＢＸ，９ＢＹについても、同様に電子写真プロセスを実行するためのユニットが配置されている。
【００４７】
このような複数の感光体を有するタンデム型画像形成装置において、例えば複数色モード選択時であれば、各感光体９ＡＹ、９ＡＸ，９ＢＸ，９ＢＹに対して、対応する色の画像信号に応じて図示しない露光ユニットの露光により、各々の感光体９ＡＹ、９ＡＸ，９ＢＸ，９ＢＹ上に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、転写ベルト２２１上に静電的に吸着されて、給紙口２２０より搬送される転写紙上に順次転写されることにより、重ね合わせられる。そして、定着器２２２によりカラー画像として定着され、排紙口２２３より排紙される。
【００４８】
また、単色モード選択時であれば、ある色Ｓ（Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋのいずれか）に対応する感光体およびプロセス部材のみが動作し、他の色の感光体及びプロセス部材は非動作状態となる。
例えば、色Ｓに対応する感光体に対してのみ、露光ユニットの露光により静電潜像が形成されるものとすると、ある色Ｓのトナーで現像されてトナー像となり、転写ベルト２２１上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に転写されることにより、単色画像として定着されて排紙される。
【００４９】
ここで、光走査装置１００について説明する。
図９は、光走査装置１００における光偏向器以降の副走査断面を示したレイアウト図である。光走査装置１００は、４つの走査光学系ＡＸ、ＡＹ、ＢＸ、ＢＹから構成されている。走査光学系ＡＸとＢＸは、光偏向器５Ｘの偏向回転面に平行な面内に光偏向器５Ｘを挟んで両側に配置され、走査光学系ＢＸとＢＹは、光偏向器５Ｙの偏向回転面に平行な面内に光偏向器５Ｙを挟んで両側に配置されている。また、走査光学系ＡＸとＡＹは副走査方向に距離を有して配置されており、走査光学系ＢＸとＢＹも副走査方向に距離を有して配置されている。
【００５０】
光偏向器５Ｘで偏向された光ビームは、第１走査レンズ６ＡＸ，６ＢＸ、第２走査レンズ７ＡＸ，７ＢＸを通過して感光体９ＡＸ，９ＢＸに入射し、被走査面である感光体９ＡＸ，９ＢＸの表面に光スポットとして結像する。
同様に、光偏向器５Ｙで偏向された光ビームは、第１走査レンズ６ＡＹ，６ＢＹ、第２走査レンズ７ＡＹ，７ＢＹを通過して感光体９ＡＹ，９ＢＹに入射し、被走査面である感光体９ＡＹ，９ＢＹの表面に光スポットとして結像する。
なお、図中のＭＡＸ１，２，３、ＭＡＹ１，２，３、ＭＢＸ１，２，３、ＭＢＹ１，２，３は、それぞれ、走査光学系ＡＸ，ＡＹ，ＢＸ，ＢＹにおいて、光偏向器で偏向された各光ビームを感光体９ＡＸ，９ＡＹ，９ＢＸ，９ＢＹに導くための光路屈曲用ミラーを示している。
【００５１】
画像形成装置２００の光走査装置１００に、前記の本発明にかかる光走査装置を適用すれば、光偏向器の回転速度を上げることなく単色及び多色の出力画像の高速度化を図ることができ、また有効書込幅を確保しつつ受光手段による検出領域を確保することができ、さらに主走査方向の色ずれを低減することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、それぞれの基準反射位置は、基準面に対して非対称であり、走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、各走査光学系を構成する走査レンズが、光偏向器の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置されているため、各走査光学系の被走査面に共通の有効書込幅を確保しつつ、受光手段による検出領域を確保することができると共に、主走査方向のドット位置ずれを少なくすることができる。しかも、偏向反射面の大型化が不要であるため、光偏向器の大型化に伴う騒音、振動、消費電力、およびコストの増大を有効に回避しつつ、走査速度の高速化を図ることができる。
【００５３】
また、本発明によれば、各走査光学系を構成する走査レンズは、この走査レンズの光軸がこの走査光学系の基準反射位置より光源側にずれるように配置されているため、サグによる性能（像面湾曲、リニアリティ）への影響を低減することができる。
【００５４】
さらに、本発明によれば、本発明にかかる光走査装置を適用することで、光偏向器の回転速度を上げることなく単色及び多色の出力画像の高速度化を図ることができ、また有効書込幅を確保しつつ受光手段による検出領域を確保することができ、さらに主走査方向の色ずれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す（ａ）は光学配置図、（ｂ）は偏向反射面上の反射点近傍の説明図である。
【図２】上記光走査装置の光偏向器以前の走査光学系のデータを示す図表ある。
【図３】上記光走査装置の光偏向器以降の走査光学系のデータを示す図表ある。
【図４】上記光走査装置の像高と主走査方向のドット位置ずれ量との関係を示す図表である。
【図５】上記光走査装置の光偏向器の回転中心から走査レンズの頂点までの主走査方向の距離について説明した図である。
【図６】上記光走査装置を構成する走査光学系の組のうち、一方の走査光学系の光学特性を示す図である。
【図７】上記光走査装置を構成する走査光学系の組のうち、他方の走査光学系の光学特性を示す図である。
【図８】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。
【図９】上記画像形成装置が有する光走査装置の光偏向器以降の副走査断面を示したレイアウト図である。
【符号の説明】
１Ａ，２Ａ 光源（半導体レーザ）
２Ａ，２Ｂ カップリングレンズ
３Ａ，３Ｂ シリンドリカルレンズ
４Ａ，４Ｂ 防音レンズ
５ 光偏向器
５Ａ，５Ｂ 偏向反射面
６Ａ，６Ｂ 走査レンズ
７Ａ，７Ｂ 走査レンズ
８Ａ，８Ｂ 防塵ガラス
９Ａ，９Ｂ 被走査面
１０Ａ，１０Ｂ 受光素子
１１Ａ，１１Ｂ アパーチュア
ＭＡ，ＭＢ ミラー
ＰＳ 基準面
ＡＸ 回転軸
ＲＡ，ＲＢ 基準反射位置
１００ 光走査装置
２００ 画像形成装置
Claims (3)
- 被走査面の異なる複数の走査光学系を有する光走査装置において、
上記走査光学系のそれぞれは、光源と、上記光源からの光ビームを走査するための光偏向器と、上記走査された光ビームを被走査面に集光するための走査レンズと、上記光源からの光ビームを上記偏向器に導くための結像レンズとを有してなり、
上記光偏向器は、上記走査光学系のそれぞれで共通であり、
上記走査光学系は、上記光偏向器で走査される光ビームの主走査方向が略平行となるようにこの光偏向器を挟んで両側に配備されて走査光学系の組をなし、
上記走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、それぞれの基準反射位置は、基準面に対して非対称であり、
上記走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、各走査光学系を構成する走査レンズが、上記光偏向器の回転中心を通り被走査面に平行な直線に対して対称に配置され、
上記走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、各走査光学系を構成する走査レンズは、この走査レンズの光軸がこの走査光学系の基準反射位置より光源側にずれるように配置され、
上記走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系を通り被走査面へ到達する主光線が被走査面に対し直交したときの偏向器の反射面と基準面のなす角度と、もう一方の走査光学系を通り被走査面へ到達する主光線が被走査面に対し直交したときの偏向器の反射面と基準面のなす角度と、が略等しいことを特徴とする光走査装置。 - 走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系の書込開始側をプラス像高とし、他方の走査光学系の書込開始側をマイナス像高としたとき、
上記走査光学系の組を構成する２つの走査光学系において、一方の走査光学系の基準反射位置が、他方の走査光学系の基準反射位置よりプラス側にある請求項１記載の光走査装置。 - 複数の走査光学系が配備された光走査装置を有する画像形成装置において、
上記光走査装置が請求項１乃至２のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。
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