JP2009069507A - 光走査装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フルカラー画像形成装置において、光走査装置の小型化、低コスト化のため、走査レンズを１枚構成としたい。走査光学系は拡大光学系であり、その配置位置を最適化しても、光学素子の形状誤差、組付け時のばらつきによる光学性能の劣化は大きい。同期信号を検知する受光素子は走査端の前後どちらか一方に置くだけにしたいが、走査レンズが温度変化により形状変化したとき同期が大きくずれてしまう。
【解決手段】１つの偏向器４を挟んで対向する位置にそれぞれ２つずつの被走査面６を配置する光走査装置において、同期検知用の光束は走査レンズ５の端部で主走査方向に屈折力を持たない領域を通過し、第１同期用レンズ８を通過後、同期用折り返しミラー９、第２同期用レンズ１０を経て受光素子７に入射する。同期用折り返しミラー９と受光素子７は第２同期用レンズ１０に関し共役な位置になるよう配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の光走査装置、および、これを用いた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、光源側からの光ビームを光偏向器により偏向させ、ｆθレンズ等の走査結像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体等である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つの偏向手段により偏向走査し、各感光体に対応する複数の走査結像光学系により各感光体に同時に露光して潜像をつくり、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のち、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ている。

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。
その方式の１つとして、偏向器の両側より光束を入射し、光束を振り分けて走査する対向走査方式がある（例えば、特許文献１、２ 参照。）。他の方式として、略平行でかつ副走査方向に離れた複数の光束を偏向器に入射し、複数の光束に対応する複数の走査光学素子を副走査方向に並べて走査する方式がある（例えば、特許文献３ 参照。）。さらに他の方式として、偏向器の片側より光束を入射し、３枚構成の走査光学系で、Ｌ１、Ｌ２は異なる被走査面に向かう複数の光束が通過し、Ｌ３は各被走査面毎に設けられる方式がある（例えば、特許文献３、４、５ 参照。）。

このように、複数の被走査面で光偏向器を共用すると、光偏向器の数を減らすことにより、画像形成装置をコンパクト化・低コスト化することが可能になる。近年、画像形成装置の小型化はより加速しており、搭載される光走査装置の小型化、低コスト化への要求はより高くなっている。
光走査装置の小型化、低コスト化の要求に対して、走査光学系を構成する走査レンズを、主流である２枚構成から１枚構成とする方法が考えられる。しかし、走査レンズを１枚構成とし、その配置位置を光偏向器に極力近づけることで走査レンズを小型化した場合、省スペース、低コストには大きな効果を得るが、走査光学系の副走査方向において拡大光学系（倍率の絶対値が１より大きい）となり、光学素子の形状誤差、組付け時のばらつきによる光学性能の劣化が著しく大きくなってしまうという課題があり、光学性能を劣化させる、もしくは、光偏向器から走査レンズの距離を増大させるなど小型、低コストと良好な光学性能の両立には大きな課題があった。

本出願人は１枚構成の走査光学系を提案している（特許文献７ 参照。）。本走査光学系によれば、１枚構成で良好な光学特性を達成している。しかし、走査光学系は拡大光学系であり、その配置位置を最適化しても、２枚構成の走査光学系で多く用いられる等倍から縮小の光学系に対し、光学素子の形状誤差、組付け時のばらつきによる光学性能の劣化は大きい。

更に、低コスト化、および省スペース化のためには、同期信号を検知する受光素子を書き出し側、もしくは書き終わり側のどちらか一方とすることが望ましい（以下、１点同期と呼ぶ）。同期用光束を受光素子に導く光学素子からなる同期光学系にかかる部品コストのみではなく、エレキ的な制御においても簡素化可能となる。しかし、走査レンズを光偏向器に近づける場合、同期用の光ビームは走査レンズを通過させる必要が生じ、温度変動に伴う主走査方向の走査位置ずれが大きく発生してしまうという課題がある。１枚構成の走査光学系で、１点同期を採用している例としては、特許文献８が公知である。しかし、同期に向かう光ビームは走査レンズを通過しており、温度変動が生じた際走査レンズの形状変化により主走査方向の位置ずれが同期位置においても発生する。公知例の如くモノクロ機においては位置ずれは目立たないが、本発明のカラー機に展開した場合においては、特に対向走査方式において、対向する走査光学系で走査方向が主走査方向逆となるため色ずれとなって画像品質を大幅に劣化させることとなり採用は困難である。また、公知例においては光偏向器の偏向反射面から受光素子までの距離は、偏向反射面から被走査面までの光軸上の距離とほぼ等距離となっており、光走査装置の小型化に課題がある。

更に、走査光学系を小型化するためには、被走査面に向かい走査される光ビームの画角は大きくなり、光偏向器の偏向反射面の主走査方向大きさを大きくする必要が生じる。ポリゴンミラーの場合は、面数を少なくし偏向角を増すことで偏向反射面を小さくすることも可能であるが、ポリゴンミラーを高速回転する必要が生じるため、熱、騒音、消費電力の面、高速化の限界など課題が多い。
同期光学系の光ビームは、被走査面に向かう光ビームより主走査方向で光軸より外側となり、画角はより大きくなる。そこで、受光素子、同期用レンズ等の同期光学系は特に主走査方向において精度よく光学箱に保持する必要がある。

特開平１１−１５７１２８号公報 特開平９−１２７４４３号公報 特開平９−５４２６３号公報 特開２００１−４９４８号公報 特開２００１−１０１０７号公報 特開２００１−３３７２０号公報 特開２００６−３０９０９０号公報 特開平１１−４４８５７号公報

光走査装置の小型化、低コスト化の要求のため、走査光学系の走査レンズを光偏向器近傍に配置する拡大光学系において、光学素子の形状誤差、組付けばらつきにより生じる光学性能の劣化を低減し、省スペースで低コストを達成し、且つ良好な光学性能を得る光走査装置、画像形成装置、および、カラー画像形成装置の実現を第１の課題とする。また、温度変動に伴う主走査方向の走査位置ずれの低減を第２の課題とする。同期光学系、および受光素子の光学箱への保持精度を向上し、且つ、光走査装置を小型化することを第３の課題とする。

請求項１に記載の発明では、複数の被走査面に対応する光ビームを射出する複数の光源からの光ビームを、所望のビーム形状とするカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの光ビームを少なくとも副走査方向に集光させる集光光学系と、該集光光学系からの光ビームを少なくとも主走査方向に偏向する光偏向器と、該光偏向器により偏向された光ビームを対応する被走査面に集光する走査光学系と、光学素子を保持する光学箱とを具備する光走査装置において、前記光学箱は、前記光学素子、および、同期信号を検知する少なくとも１つの受光素子と、該受光素子に光ビームを集光する同期光学系を保持する第一の光学箱と、少なくとも前記被走査面に光ビームを導く折返しミラーを保持する第二の光学箱とが具備されており、第一の光学箱に保持される同期光学系において、前記光偏向器の偏向反射面から前記受光素子までの距離は、前記偏向反射面から前記被走査面までの光軸上の距離より短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、同一の被走査面に向かう光ビームに対応する走査光学系は１枚の走査レンズで構成され、該走査レンズは、前記同期光学系へ向かう光ビームと前記被走査面に向かう光ビームで共用され、前記同期光学系に向かう光ビームの通過位置は、少なくとも主走査方向に屈折力を持た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または２に記載の光走査装置において、同一の被走査面に向かう光ビームは、複数の光源、もしくは複数の発光点を持つマルチビーム光源であ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つ記載の光走査装置において、前記同期光学系は、前記受光素子に光ビームを集光する複数のレンズを具備し、最も光偏向器に近い第１レンズは、前記同期光学系において主走査方向に最も強い屈折力を持つことを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記同期光学系には、主走査方向に光ビームを偏向する少なくとも１枚の同期用折返しミラーを具備し、該同期用折返しミラーと前記受光素子を両者の間に配置される第２レンズに関して副走査方向で略共役な関係とすることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する手段として 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置を具備したことを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の画像形成装置において、被走査面として、少なくとも４つの感光体を持ち、カラー画像を形成することを特徴とする。

本発明によれば、光走査装置の小型化、低コスト化の要求に対応可能で、走査光学系の走査レンズを光偏向器近傍に配置する拡大光学系において、光学素子の形状誤差、組付けばらつきにより生じる光学性能の劣化を低減し、省スペースで低コストを達成し、且つ良好な光学性能を得る光走査装置、および画像形成装置の実現が可能となる。

図１は本発明の光走査装置の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１は半導体レーザ、２はカップリングレンズ、３はシリンドリカルレンズ、４はポリゴンミラー、５は走査レンズ、６は被走査面、７は受光素子、８は第１同期用レンズ、９は同期用折返しミラー、１０は第２同期用レンズ、１２は防塵ガラス、ＯＢ１は第一の光学箱、ＯＢ２は第二の光学箱をそれぞれ示す。
光源としての半導体レーザ１から放射された発散性の光束Ｌはカップリングレンズ２により以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズ２により変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもできる。
カップリングレンズ２からの光束はシリンドリカルレンズ３により副走査方向に集光され、光偏向器としてのポリゴンミラー４の偏向反射面に入射する。

偏向反射面により反射された光束は、ポリゴンミラー４の等速回転とともに等角速度的に偏向し、走査光学系としての走査レンズ５を透過して被走査面６上に集光する。これにより、偏向光束は被走査面上に光スポットを形成し、被走査面の光走査を行う。（折返しミラーは図示していない）
また、同期信号を検知する受光素子７に向かう光ビームは、ポリゴンミラー４の偏向反射面で偏向されたあと、走査レンズ５の端部を透過し第１同期用レンズ８に入射する。その後、主走査方向の同期用折返しミラー９で偏向され第２同期用レンズ１０を透過後受光素子７に所望のビームスポット形状で入射する。

図２は折り返しミラーを含む走査光学系を示す模式図である。
同図において符号１１、１１’は折り返しミラーをそれぞれ示す。
本実施形態の走査光学系は、１枚構成である。低コスト、省スペースのために、走査レンズ５は光偏向器４に近づけて配置することが良い。光偏向器４に近く配置することで、走査レンズ５の主走査方向の大きさは小さくなり、低コスト化にも寄与することとなる。また、走査レンズ５透過後に各々対応する被走査面６に向け、同図の如く副走査方向に折り返す場合においても、走査レンズ５が光偏向器４に近いほど折返しミラー１１を光偏向器４に近づけることが可能となり、光走査装置の小型化が可能となる。ここでは、走査レンズ５を１枚構成としているが走査レンズ５、５’として２枚構成とし、走査レンズ５’を走査レンズ５近傍に配置しても構わない。しかし、コスト面、小型化の観点から１枚構成が有利となることは言うまでもない。

一方、走査レンズ５を光偏向器４に近づけて配置することにより、走査光学系の副走査方向の倍率が大きくなり（拡大系となり）、光学素子の形状誤差、組付け誤差などに対する光学性能の変動が著しく大きくなる。具体的には、特に副走査方向の像面湾曲の変動が大きく発生し、被走査面上でのビームスポット径の変動が大きくなる。つまり、設計時に所望のビームスポット径に絞れても、実際の組付け後には大幅なビームスポット径の太りが発生することとなる。
そこで本発明は、光源１から走査レンズ５まで（図１中点線枠内）を第一の光学箱ＯＢ１に保持し、それ以降の折返しミラー１１、防塵ガラス１２を第２の光学箱ＯＢ２に保持する構成としている。また、第一の光学箱ＯＢ１は、第二の光学箱ＯＢ２に保持される構成となっている。

この結果、第一の光学箱ＯＢ１を組付ける際に、光源１から走査レンズ５で発生する主走査方向の像面湾曲をカップリングレンズ２を光軸方向に移動し調整し、同様に光源１から走査レンズ５で発生する副走査方向の像面湾曲をシリンドリカルレンズ３の光軸方向の移動により調整する事で、光学素子の形状誤差、および、組付け誤差による像面湾曲の発生を大幅に低減可能となる。第２の光学箱内ＯＢ２の各素子で発生する像面湾曲の変動は調整できないが、レンズが配置されていないことからその発生量は小さい。像面湾曲変動を調整した第一の光学箱ＯＢ１を第２の光学箱ＯＢ２に組付けることで、拡大系の走査光学系にもかかわらず、像面湾曲変動が小さく、安定したビームスポット径を得ることが可能となる。

通常の一体的な光学箱で同様のことを実施する場合、副走査方向に光路が折り返されているため、組付け時の調整は困難となる。本発明の構成にすれば、第一の光学箱ＯＢ１で実施する場合は光ビームの射出方向が光学箱に水平であり、且つ、光学箱も小さいため、ビームウエスト位置を計測するための計測機の配置、作業性が容易である。従来の一体型の光学箱においては、光ビームの射出方向が光学箱に対し角度を持っており、調整装置、測定機などが複雑になり、且つ、大型化し、作業性も悪いものとなる。
更に、光源から走査光学系までの全てを第一の光学箱ＯＢ１に保持しており、感光体の間隔が異なる他機種への展開も、第二の光学箱ＯＢ２のみの設計で対応可能となり、設計の効率化、第一の光学箱ＯＢ１の共通化によるコストメリットも発生する。

本発明の形態によれば、同期信号を検知する受光素子、および受光素子に光ビームを集光する同期光学系（図１に示す例では第１同期用レンズ８、同期用折り返しミラー９、第２同期用レンズ１０）は第一の光学箱ＯＢ１に保持される。また、ポリゴンミラー面から受光素子までの光路長は、ポリゴンミラー面から被走査面までの光軸上の光路長より短く設定している。この結果、第一の光学箱を小型化し、且つ、同期光学系を第一の光学箱に保持可能となる。光走査装置の小型化のためには、第一の光学箱の小型化が大きな課題となる。走査レンズを光偏向器に近づけても、第一の光学箱が大型化すれば、走査レンズ以降の折り返しミラーの配置位置は、光偏向器から遠ざかり、最終的には第２の光学箱も大型化し光走査装置の小型化は達成できない。

次に、同期信号を検知するための受光素子７、および、同期光学系を第一の光学箱ＯＢ１に配置する効果について説明する。
同期信号を検知するための受光素子７を第２の光学箱ＯＢ２に配置した場合、理想的な受光素子７の配置位置（設計時の配置位置）に向かう光ビームの到達位置に対し、主走査方向、副走査方向共に大きくずれることとなる。第一の光学箱ＯＢ１から射出される光ビームに対し、異なる光学箱に配置されている受光素子は、光学箱間の組付け誤差の影響を受けるため、受光素子の位置精度は素子のメカ的な位置精度（取り付け精度）では決まらないこととなるためである。

主走査方向に対して大きく受光素子の位置がずれた場合は、ポリゴンミラーにより、通常より主走査方向の光軸から離れる方向（画角の大きくなる方向）に光源からの光ビームを偏向する必要が生じ、ポリゴンミラーの反射面の主走査方向の大きさを大きくする必要が生じる。同一の面数であれば、ポリゴンミラーは小型化したほうが、騒音面、消費電力面で有利となり、環境面での利点も大きい。受光素子、または、受光素子と同期光学系が、第２の光学箱ＯＢ２に配置され、その位置精度が悪くなると、前記効果が得られなくなる。

また、副走査方向に関しても、受光素子の副走査方向の取り付け位置精度が悪いと、光ビームが受光素子の受光面を外れてしまい、光量変動により受光素子からの出力信号のタイミングが変化し、書出しタイミングが安定しない課題も生じる。受光面の大きさは、副走査方向に関し２〜３ｍｍ程度の長さのものが多く、光源から受光素子までの光学素子の形状誤差、取り付け誤差による受光面での副走査方向の位置変動を考えた場合、安定して受光面に光ビームが理想的にはケラレることなく入射するためには、受光素子は、精度よく位置決めされることが望ましい。

本発明においては、拡大系の走査光学系において良好な光学性能を得るために光学箱を２体構造としているので、光源１から走査光学系５までの光学素子は全て第一の光学箱ＯＢ１に配置されている。そこで、同期光学系、および、受光素子７も第一の光学箱ＯＢ１に配置することで、組付けによる受光素子７、および、同期光学系の位置精度を極力向上し、安定した同期信号を得ることを可能にし、更に、環境面で有利となるポリゴンミラー４の採用を実現している。また、ポリゴンミラー面から受光素子７までの光路長は、ポリゴンミラー面から被走査面６までの光軸上の光路長より短く設定することで、第一の光学箱ＯＢ１の小型化も達成可能となる。

次に同期光学系について説明する。
図３は走査レンズの形状を示す図である。
本実施形態の走査レンズは、同図に示す形状を有する。図中両端部は同期光学系に向かう光ビームの透過する位置で、主走査方向に屈折力を持たない面で形成されている。
図１に示すが如く、同期信号は書き出し開始側のみに配置し、省スペース、低コストを実現している。本方式において、従来通りの走査レンズを用いた場合、同期光学系へ向かう光ビームは、書込の光ビーム（感光体へ向かう光ビーム）同様に主走査方向の屈折力を持つ走査レンズを透過することとなる。この時、温度変化により走査レンズの屈折率変化、形状変化、ＬＤの波長変化などにより、走査位置は同期位置においても変化することとなる。

図４は温度が上昇したときの走査位置のずれを模式的に示す図である。
従来の走査レンズを用いた１点同期で、温度が上昇（高温）した時、走査位置のずれを示すと同図のようになる。説明を簡単にするために、受光素子上、書込み開始端、書込み終了端の主走査方向の位置ずれで説明する。
同図中の中央に示した点線で囲む部分は理想的な光ビームの主走査位置とする。点線で示す丸は温度上昇時の主走査位置を模式的に表している。高温になることにより走査レンズの膨張等により主走査方向の屈折力は弱くなる。つまり、走査位置は像高の周辺に向かうように変化することとなる。書き出し開始のタイミングは同期検知信号により所望の時間をあけて決められるため、同期の受光素子と同じ方向にずれる書き出し開始端では、主走査方向の走査位置は丸で示す位置に補正され、主走査位置変化は補正される。
一方、書込み終了端では同期による補正方向と、温度変化により主走査位置ずれが発生する方向が同方向となり、主走査方向の位置ずれはより大きく発生することとなる。つまり、従来通りの走査レンズを用いて１点同期を採用すると、書込終了端において主走査位置ずれが大きく発生することとなる。

図１に示すようにポリゴンミラーを中心として左右に走査光学系が配置される対向走査方式においては、左右の走査方向は逆転する。つまり、右側と左側で書き込まれる画像を重ね合わせてカラー画像を得る場合、各々の書込み終了端と書込み開始端の画像を重ね合わせることとなり、相対的な主走査位置ずれが大きく発生してしまう。この結果、出力画像において色ずれが発生し画像品質を大幅に劣化させることとなる。

図５は本発明による走査位置のずれを模式的に示す図である。
本発明の形態によれば、走査レンズは同期光学系に向かう光ビームの透過する位置で、主走査方向に屈折力を持たない面で形成されている。この結果、温度変化が生じた場合においても同期信号を得る受光素子の位置においての主走査方向の位置ずれは発生しないこととなる。走査レンズ透過後の同期光学系を形成する同期用レンズは光ビームが光軸上を透過するように配置されているため主走査位置の変化は生じない。
本実施形態の走査レンズを用いた１点同期で、温度が上昇（高温）した時の走査位置のずれは同図に示すようになる。

同期位置においては、前記説明の通り主走査方向の位置ずれは発生しない。書込み開始端、終了端においては、走査レンズの膨張などにより点線の丸の位置に主走査位置がずれる。しかし、対向走査方式において、左右の走査方向が逆転しても、書込み開始端、終了端での相対的な主走査位置ずれは一致するため、右側と左側で書き込まれる画像を重ね合わせてカラー画像を得る場合、色ずれの発生は小さくなる。この結果、出力画像において色ずれが小さい高品質な画像が実現できる。

更に、本発明の光学系に用いている同一の被走査面に向かう光源が、マルチビーム光源である場合にも上記同様の効果が得られる。例えば、マルチビーム光源において各光ビームの波長がばらついていると、前記温度変動と同様に波長による主走査位置変化が光ビーム毎に生じる。従来の走査レンズの如く同期用の光ビームが通過する位置で主走査方向に屈折力を持つ場合は、受光素子上で波長差による主走査位置ずれがマルチビーム間で発生するため、書込み終了端で主走査位置ずれが大きく発生するので、前記色ずれの発生のみでなく書込み終了端の位置が走査線ごとに変化する現象が現れる。画像上においては、縦線が揺らぐ現象となり画像品質を低下させる。

図６は２ビーム書込において一方のみ波長が変化した場合を示す模式図である。
走査レンズの同期光学系に向かう光ビームの通過位置が屈折力を持たない場合、図５で説明した如く受光素子７上では主走査位置ずれが発生しないため、波長変化によるマルチビーム間の主走査位置ずれ量を小さくすることが可能となる。つまり書込み開始端、終了端とも波長差による主走査位置ずれは発生してしまうが、その量は小さくなることとなる。
具体的にマルチビーム光源としては、発光点間隔の安定性の高いＬＤアレイを用いることが望ましいが、通常のＬＤを合成する方式でも構わない。

同期光学系について説明を続ける。
同期光学系には少なくとも１枚の同期用折返しミラー９を含み光路長を確保しつつ小型な第一の光学箱ＯＢ１とすることが望ましい。同期用折返しミラー９を用いることで、図１に示すが如く第一の光学箱ＯＢ１を小型化でき、且つ、光路長を長く設定可能となる。光路長についての説明は後述する。

同期用折返しミラー９を採用する事で第一の光学箱ＯＢ１の小型化が可能となるが、同期用折返しミラー９の組付け時の副走査方向への倒れにより、受光素子７上での副走査方向の走査位置変動が極めて大きくなる。この結果、光ビームが受光素子７の受光面を外れてしまい、光量変動により受光素子７からの出力信号のタイミングが変化し、書出しタイミングが安定しない課題が生じる。受光素子７、および、同期光学系を第一の光学箱ＯＢ１に配置し、安定して光ビームが受光素子７の受光面に入射させる構成としても、同期用折返しミラー９の副走査方向の倒れが大きく発生してしまうと効果は得られなくなる。

そこで、本実施形態によれば、同期用折返しミラー９と受光素子７を第２同期レンズ１０に関して略共役な関係とし、同期用折返しミラ９ーの倒れが発生しても、第２同期レンズ１０により受光素子７上での副走査方向の位置ずれを低減している。この結果、受光素子７、および、同期光学系を第一の光学箱ＯＢ１に配置し、安定して光ビームが受光素子７の受光面に入射させる構成とし、且つ、同期用折返しミラー９の副走査方向の倒れによる光ビームの副走査方向への変動を低減できることとなる。

次に、光路長について説明を加える。
第一の光学箱ＯＢ１内に同期光学系を配置する効果は前述の通りである。同期光学系の光路長は、同期用折返しミラーの枚数を低減するためにも、光偏向器４の偏向反射面から被走査面６までの距離に対し短く設定する。同期用折り返しミラーの枚数が増えた場合、前記説明の如く副走査方向のミラーの倒れをミラー面と受光素子７で共役とする構成ができず（１枚は可能だが、２枚目以降は不可能）、光ビームの副走査方向の位置ずれが大きくなる。
しかし、光路長をあまり短く設定すると後述する課題が発生するため、第一の光学箱内で１枚の折返しミラーで構成できる範囲内で光路長を長く設定することが望ましい。

本実施形態においては、走査レンズの同期光学系に向かう光ビームが透過する領域は、主走査方向に屈折力を持たない。この効果は前述した通りである。この結果、同期光学系においては、主走査方向に屈折力を持つ同期用のレンズが必要となる。この同期用のレンズは、受光素子７から遠く配置することが望ましい。つまり、前記主走査に屈折力を持つレンズは、同期光学系において、最も光偏向器４に近い位置に配置することが望ましい。このことにより、同期光学系の主走査方向の焦点距離を長く設定可能となり、書込み部の走査レンズ５の主走査方向の焦点距離に近づけることが可能である。
同期光学系の主走査方向の焦点距離が、走査光学系（被走査面に向かう光学系）の主走査方向の焦点距離に対し大幅に短くなる場合、受光素子７を走査するスピードは被走査面を走査するスピードに対し遅くなり、書き出し位置変動が生じてしまう。つまり、受光素子７での検知誤差が、被走査面６での書き出し位置で拡大されてしまうこととなる。この結果、対向走査方式においては、対向する光学系で書き出し位置が反転するため、各画像を重ね合わせた時に色ずれとなり画像品質を低下させてしまう。

つまり同期光学系は、一枚の同期用折返しミラーを用い、第一の光学箱ＯＢ１に省スペースで配置し、同期用折り返しミラー９と受光素子７の間には、同期用折返しミラー９と受光素子７を略共役にし、且つ、副走査方向において受光素子７上に所望の大きさに光ビームを集光する副走査方向に屈折力を持つ同期用レンズ（第２）を持ち、更に、光偏向器４に近い位置、つまり、走査レンズ５透過後の近い位置に主走査方向に屈折力を持つ同期用レンズ（第１）を配置することが望ましいこととなる。走査レンズ５の同期光学系への光ビームが透過する面は、副走査方向に屈折力を持ってもよく、前記同期レンズとあわせて集光作用を持っても良い。

図７は本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置を示す図である。
本実施形態は、本発明に係る光走査装置をタンデム型フルカラーレーザプリンタに適用した例である。同図において、装置内の下部側には水平方向に配設された給紙カセット２３から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト２７が設けられている。この搬送ベルト２７上にはイエローＹ用の感光体１７Ｙ，マゼンタＭ用の感光体１７Ｍ，シアンＣ用の感光体１７Ｃ及びブラックＫ用の感光体１７Ｋが、転写紙の搬送方向上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に対する添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを適宜付けて区別するものとする。

これらの感光体１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ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したがって各プロセスを実行するプロセス部材が順に配設されている。感光体１７Ｙを例に採れば、帯電チャージャ１８Ｙ、光走査光学系１６Ｙ、現像装置２０Ｙ、転写チャージャ２１Ｙ、クリーニング装置２２Ｙ等が順に配設されている。他の感光体１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋに対しても同様である。即ち、本実施の形態では、感光体１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋの表面を各色毎に設定された被走査面ないしは被照射面とするものであり、各々の感光体に対して光走査光学系１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋが１対１の対応関係で設けられている。但し、走査レンズＬ１は、Ｍ，Ｙ、Ｋ，Ｃで共通使用している。また、搬送ベルト２７の周囲には、感光体１７Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ２６と、ベルト帯電チャージャ３０が設けられ、感光体１７Ｋよりもベルト２７の回転方向下流側に位置させてベルト分離チャージャ３１、除電チャージャ１８、クリーニング装置２２等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ２１よりも転写紙搬送方向下流側には定着装置２４が設けられ、排紙トレイ３６に向けて排紙ローラ３５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１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋに対してＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の各色の画像信号に基づき各々の光走査装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋによる光ビームの光走査で、各感光体表面に、各色信号に対応した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現像装置で色トナーにより現像されてトナー像となり、搬送ベルト２７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、転写紙上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー像は定着装置３４で定着された後、排紙ローラ３５により排紙トレイ３６に排紙される。
上記画像形成装置の光走査光学系１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋを、前述の実施形態に係る光走査装置とすることで、走査線曲がりと波面収差の劣化を有効に補正し、色ずれが無く、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。

本発明の光走査装置の実施形態を説明するための図である。 折り返しミラーを含む走査光学系を示す模式図である。 走査レンズの形状を示す図である。 温度が上昇したときの走査位置のずれを模式的に示す図である。 本発明による走査位置のずれを模式的に示す図である。 ２ビーム書込において一方のみ波長が変化した場合を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置を示す図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
４ ポリゴンミラー
５ 走査レンズ
７ 受光素子
８ 第１同期用レンズ
９ 同期用折返しミラー
１０ 第２同期用レンズ
ＯＢ１ 第一の光学箱
ＯＢ２ 第二の光学箱

Claims (7)

1. 複数の被走査面に対応する光ビームを射出する複数の光源からの光ビームを、所望のビーム形状とするカップリングレンズと、前記カップリングレンズからの光ビームを少なくとも副走査方向に集光させる集光光学系と、該集光光学系からの光ビームを少なくとも主走査方向に偏向する光偏向器と、該光偏向器により偏向された光ビームを対応する被走査面に集光する走査光学系と、光学素子を保持する光学箱とを具備する光走査装置において、前記光学箱は、前記光学素子、および、同期信号を検知する少なくとも１つの受光素子と、該受光素子に光ビームを集光する同期光学系を保持する第一の光学箱と、少なくとも前記被走査面に光ビームを導く折返しミラーを保持する第二の光学箱とが具備されており、第一の光学箱に保持される同期光学系において、前記光偏向器の偏向反射面から前記受光素子までの距離は、前記偏向反射面から前記被走査面までの光軸上の距離より短い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、同一の被走査面に向かう光ビームに対応する走査光学系は１枚の走査レンズで構成され、該走査レンズは、前記同期光学系へ向かう光ビームと前記被走査面に向かう光ビームで共用され、前記同期光学系に向かう光ビームの通過位置は、少なくとも主走査方向に屈折力を持たない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、同一の被走査面に向かう光ビームは、複数の光源、もしくは複数の発光点を持つマルチビーム光源であ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つ記載の光走査装置において、前記同期光学系は、前記受光素子に光ビームを集光する複数のレンズを具備し、最も光偏向器に近い第１レンズは、前記同期光学系において主走査方向に最も強い屈折力を持つことを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記同期光学系には、主走査方向に光ビームを偏向する少なくとも１枚の同期用折返しミラーを具備し、該同期用折返しミラーと前記受光素子を両者の間に配置される第２レンズに関して副走査方向で略共役な関係とすることを特徴とする光走査装置。
6. 電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する手段として 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、被走査面として、少なくとも４つの感光体を持ち、カラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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