(57)【要約】    【課題】  昇温時の画像端部の印字位置ズレを低減し、レジズトレーションを低減することができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。    【解決手段】  複数の光源手段１，１と、複数の光源手段からの光束を偏向走査する共通の光偏向器５と、光偏向器を挟んで光軸方向に対向して配置され、光偏向器からの光束を異なる被走査面１１，１１に導光する第１の結像光学系ＬＡ，ＬＡと第２の結像光学系ＬＢ，ＬＢと、第１、第２の結像光学系を各々収納する収納部材１２を有し、第１、第２の結像光学系を構成する結像光学素子６，８のうち、光偏向器に隣接して配置された２つの結像光学素子６は、第１の結像光学系と第２の結像光学系で走査方向に異なる位置に設けられた主走査方向位置決め基準部６１，６２を有し、走査方向位置決め基準部は、収納部材の基準受け１３部に対して位置決めされていること。【選択図】    図１
2010049059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源手段と、
前記複数の光源手段から放射された光束を偏向走査する共通の光偏向器と、
主走査断面内において、前記光偏向器を挟んで光軸方向に対向して配置され、前記共通の光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束を異なる被走査面に結像させる第１の結像光学系と第２の結像光学系と、前記第１、第２の結像光学系を各々収納する収納部材を有する走査光学装置において、
前記第１の結像光学系を構成する前記光偏向器に前記第１の結像光学系の光軸方向に最も近い結像光学素子を第１の結像光学素子とし、前記第２の結像光学系を構成する前記光偏向器に前記第２の結像光学系の光軸方向に最も近い結像光学素子を第２の結像光学素子としたとき、前記第１の結像光学素子の主走査方向の位置を決める第１の主走査方向位置決め基準部と前記第２の結像光学素子の主走査方向の位置を決める第２の主走査方向位置決め基準部は、主走査方向に異なる位置に設けられており、
前記第１の主走査方向位置決め基準部及び前記第２の主走査方向位置決め基準部は、前記収納部材の基準受け部に対して位置決めされていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記第１の主走査方向位置決め基準部及び前記第２の主走査方向位置決め基準部は、前記光軸から副走査方向に離れ、かつ主走査方向に離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記光軸から副走査方向に離れた位置に設けられた前記第１の主走査方向位置決め基準部及び前記第２の主走査方向位置決め基準部は、前記光軸を挟んで主走査方向の両側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記第１の結像光学素子及び前記第２の結像光学素子は、共通の金型で成形された同一形状をなし、前記光偏向器の回転軸を含み前記被走査面に平行な面内の対称軸周りに180°回転した状態で配置されていることを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記収納部材の基準受け部に対して位置決めされる前記第１の主走査方向位置決め基準部及び前記第２の主走査方向位置決め基準部は、前記光偏向器の回転方向に対し上流に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項６】
前記第１の結像光学素子の主走査方向の全有効部の長さ又は前記第２の結像光学素子の主走査方向の全有効部の長さをYEA、前記光軸から前記第１の主走査方向位置決め基準部までの主走査方向の距離又は前記光軸から前記第２の主走査方向位置決め基準部までの主走査方向の距離をYPとしたとき、
0.02×YEA＜｜YP｜＜0.30×YEA
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の走査光学装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）の画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より光源手段、結像光学系を有する走査光学系を複数と、複数の走査光学系に共通の偏向手段とを有し、前記複数の走査光学系から出射した光束を各々対応する複数の像担持体上に導光し、カラー画像を形成するカラー画像形成装置が種々と提案されている。(特許文献１、２参照）
上記従来のカラー画像形成装置の主たる構成及び光学的作用を図１３、図１４を用いて説明する。
【０００３】
図１３におけるカラー画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して独立した像担持体（以下、「感光ドラム」と称す。）を有する。感光ドラムは導電体に感光層を塗布したもので、走査光学系から出射された光束（光束）により静電潜像を形成する。
【０００４】
図１３において、21は図示しない画像読取装置もしくはパーソナルコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて光束を照射する走査光学装置である。22は前記感光ドラムに摩擦帯電されたトナーによって感光ドラム上にトナー像を形成する現像器、23は前記感光ドラム上のトナー像を転写用紙に搬送するための中間転写ベルトである。24はトナー像を形成する転写用紙を格納する給紙カセット、25は転写用紙に転写されたトナー像を熱により用紙に吸着させる定着器である。26は定着された転写用紙を積載する排紙トレイ、27は感光ドラムに残ったトナーを清掃するクリーナーである。
【０００５】
図１３において、画像形成は、結像光学系によって画像情報に基づいて光変調され発光した光束を感光ドラム上に照射することで、帯電器により帯電された感光ドラムに静電潜像を形成する。その後現像器22内で摩擦帯電されたトナーを前記静電潜像に付着させることで前記感光ドラム上にトナー像が形成される。前記トナー像は前記感光ドラム上から中間転写ベルト上に転写され、本体下部に設けられた給紙カセットから搬送された転写用紙にトナー像を再度転写することで画像が転写用紙に形成される。転写用紙上に転写された画像は定着器25によりトナーが定着され、排紙トレイ26上に積載される。
【０００６】
図１４は図１３の走査光学装置２１と、現像器２２を有する画像形成部の副走査断面図である。
【０００７】
尚、図１４において画像形成部は、２つの走査ユニットＳＲ、ＳＬを有し、前記２つの走査ユニットＳＲ、ＳＬは光偏向器28に対して左右対称な構成であるため図中の記号は片側（走査ユニットＳＲ）のみ示し、説明する。
【０００８】
図中の走査ユニットＳＲにおいて、画像情報に基づいて光変調され発光した光束は偏向走査する回転多面鏡28（ポリゴンミラー）、感光ドラム面42（43）上でスポット状に結像させるための２枚のｆθレンズ29、30を有する結像光学系LBを経る。そしてｆθレンズ29、30を経た光束は、それぞれ特定の方向へ反射する反射ミラー31a(31b〜31d)、結像光学系LBを埃から保護するための防塵ガラス32(33)を経る。そして防塵ガラス32(33)をそれぞれ経た光束により感光ドラム面42(43)上へ静電潜像を形成する。尚、41は光学箱である。
【０００９】
走査光学装置は、画像形成装置のコンパクト化に伴い、図１４に示すように、１台のポリゴンミラー28で４つの感光ドラムを走査露光する方式が使用されるようになってきた。
【００１０】
この方式はポリゴンミラー28のそれぞれ対向面に２つの光束を照射する２つの走査ユニットＳＲ、ＳＬを有している。各走査ユニットＳＲ、ＳＬはそれぞれポリゴンミラー28の偏向面（反射面）に、副走査方向（上下）に所定距離だけ平行シフトさせた２つの光束を入射させて偏向走査している。
【００１１】
またこの方式は、上下２光路の光束をそれぞれ感光ドラム面42,43上に結像させるための２枚のｆθレンズ29,30を設けている。２枚のｆθレンズ29,30はそれぞれ同一レンズ面を上下２段に設けた結像光学系LBを構成する。その製造方法は、２枚のレンズを張り合わせる、もしくはモールドレンズとして一体成型されている。
【００１２】
この上下２段にｆθレンズ29,30を配置した結像光学系LBを用いる走査ユニットではポリゴンミラー28として夫々の光路に対して光束を偏向走査する偏向面が必要で、上下方向で分厚いポリゴンミラー、又は２段構成のポリゴンミラーが使用されている。この方式では大型のポリゴンミラーを駆動することになり、モータの負荷が大きくなる傾向がある。
【００１３】
これに対し、ポリゴンミラーを薄型化して使用するカラー画像形成装置が種々と提案されている。図１５は従来のカラー画像形成装置の要部概略図である。
【００１４】
尚、図１５において画像形成部は、２つの走査ユニット(走査光学装置）ＳＲ、ＳＬを有し、前記２つの走査ユニットＳＲ、ＳＬはポリゴンミラー33に対して左右対称な構成であるため図中の記号は片側（走査ユニットＳＲ）のみ示し、説明する。
【００１５】
同図においては、
副走査断面内でポリゴンミラー33の偏向面に対して各光束(レーザ光）をそれぞれ異なる角度で入射させる、所謂斜入射光学系を用いることでポリゴンミラー33を薄型化させている。
【００１６】
各光束はポリゴンミラー33で偏向走査された後に共通のｆθレンズ35、36を透過し、対応するそれぞれ２枚の反射ミラー34a,34c(34d,34f)と１枚の凹面ミラー34b(34e）を経由して感光ドラム44,45に照射される。
またその光束の光路の分離は、光路の途中に配置された反射ミラー34dで行われる。
【００１７】
反射ミラー34dで図中下側を偏向走査される光束を、上側を偏向走査される光束と交差するように図中上部方向へ反射させ、光学箱41の上部に配置された複数の反射ミラー34c、34fで感光ドラム44,45へ導く。このように光束を被走査面に導くため複数の反射ミラーを使用している。
【００１８】
これらの走査光学装置に用いられる
ｆθレンズ35、36には、高精度な光学性能を達成する非球面形状のレンズ面を簡易に生産するためにプラスチックレンズが用いられるようになってきた。プラスチックレンズをケーシング(収納部材）に精度良く取り付ける方法は従来から種々と提案されている(特許文献３参照）。
【００１９】
図１６は特許文献３で提案されているプラスチックレンズをケーシング(収納部材）に取り付ける方法を示した要部斜視図である。
【００２０】
同図において、プラスチックレンズ300はレンズ部301とこれを囲むように形成された短辺リブ302及び長辺リブ303よりなる。さらに長辺リブ303の収容筺体600への位置決め用の基準面601に当接する側にはレンズの走査方向（図中矢印Ｘ）の中央位置に突起304を設けてある。そして収容筺体(収納部材）600の凹部602に突起304を嵌着係合させて走査方向の位置決めが行われる。これにより、プラスチックレンズ300の熱膨張を走査方向Ｘの中央を基準として両端に逃がすことが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−２１１３３号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７７９０号公報
【特許文献３】特開平０７−１９９１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記走査光学装置においては、以下に示す問題点があった。
【００２２】
回転多面鏡を回転させるためのスキャナモータの駆動時の走査光学装置内は、スキャナモータからの発熱による走査光学装置内の温度上昇と、回転多面鏡が回転することによる空気の流れが発生し、不均一な温度分布となる。
【００２３】
特にスキャナモータに近接して配置されている結像レンズは、スキャナモータからの発熱を受け易いことと、回転多面鏡が回転することによる空気の流れを受け易いことが挙げられる。
【００２４】
結像レンズ表面の空気の流れは、初めに結像レンズ表面の画像書き始め側から受けて、画像書き終わり側に向かって流れる。これにより、スキャナモータに最も近い結像レンズは、走査方向の画像書き始め側の温度が、画像書き終わり側の温度より高くなる現象が起こる。
【００２５】
図１７はスキャナモータを連続駆動させたときの、結像レンズの表面温度を測定した結果を示す図（グラフ）である。同図に示すように画像書き始め側と画像書き終わり側とで、２℃〜５℃程度温度差が発生していることが分かる。結像レンズが走査方向に非対称に昇温すると以下に示す問題点が生じる。
【００２６】
プラスチックレンズは昇温すると通常材料の屈折率が低下する。屈折率の低下により結像レンズの屈折力（パワー）が低減するので被走査面上のビーム到達位置が光軸から離れる方向に移動し、所謂結像倍率（印字幅）が増大する。
【００２７】
また屈折率の変化以外にも線膨張係数が大きい樹脂材料を使用しているので、昇温に伴いレンズ形状が膨張する。前記特許文献３のようにプラスチックレンズ300を走査方向Ｘの中央を基準に膨張すると、印字位置が光軸から離れる方向に移動し、やはり所謂結像倍率（印字幅）が増大する。
【００２８】
この結果、特に図１４、図１５に示すカラー画像像形成装置では次に示す問題点が生じる。
【００２９】
図１８は図１４の走査ユニットの一部分を光偏向器（ポリゴンミラー）の回転軸方向Ａから見たときの要部断面図である。図１８において図１４に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００３０】
同図に示すように１つの光偏向器28を共用し、光偏向器28に対して左右に結像レンズ29を配置し、複数の被走査面を走査する方式では左右の結像光学系LBで、画像書き始め側と画像書き終わり側が反対になる。前述のように光偏向器に近接する結像レンズの昇温は画像書き始め側が大きく、書き終わり側は小さい。よって屈折率変動や熱膨張によるビームの到達位置変動も画像書き始め側が大きく、書き終わり側は小さくなる。この結果、光偏向器28に対して左右の結像光学系LBを比べると、画像端部（被走査面の端部）での画像書き始め側と画像書き終わり側で反対になっているので、印字位置ずれ量の大小関係が画像端部（被走査面の端部）で反対になってしまう。
【００３１】
この結果、複数色を重ね合わせるカラー画像形成装置においては、色間の画像位置ズレ、所謂レジストレーションズレが顕著になり、画像品質を劣化させることになる。
【００３２】
特に近年は、光偏向器の駆動手段としてのスキャナモータの高速化に伴って発熱量が大きくなることや、また走査光学装置の小型化により結像レンズを発熱体であるスキャナモータに近接して設けることから、熱の影響を受けやすくなっている。
【００３３】
本発明は昇温時の画像端部の印字位置ズレを低減し、レジズトレーションを低減することができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
請求項１の発明の走査光学装置は、
複数の光源手段と、
前記複数の光源手段から放射された光束を偏向走査する共通の光偏向器と、
主走査断面内において、前記光偏向器を挟んで光軸方向に対向して配置され、前記共通の光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束を異なる被走査面に結像させる第１の結像光学系と第２の結像光学系と、前記第１、第２の結像光学系を各々収納する収納部材を有する走査光学装置において、
前記第１の結像光学系を構成する前記光偏向器に前記第１の結像光学系の光軸方向に最も近い結像光学素子を第１の結像光学素子とし、前記第２の結像光学系を構成する前記光偏向器に前記第２の結像光学系の光軸方向に最も近い結像光学素子を第２の結像光学素子としたとき、前記第１の結像光学素子の主走査方向の位置を決める第１の主走査方向位置決め基準部と前記第２の結像光学素子の主走査方向の位置を決める第２の主走査方向位置決め基準部は、主走査方向に異なる位置に設けられており、前記第１の主走査方向位置決め基準部及び前記第２の主走査方向位置決め基準部は、前記収納部材の基準受け部に対して位置決めされていることを特徴としている。
【００３５】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記第１の主走査方向位置決め基準部及び前記第２の主走査方向位置決め基準部は、前記光軸から副走査方向に離れ、かつ主走査方向に離れた位置に設けられていることを特徴としている。
【００３６】
請求項３の発明は請求項２の発明において、
前記光軸から副走査方向に離れた位置に設けられた前記第１の主走査方向位置決め基準部及び前記第２の主走査方向位置決め基準部は、前記光軸を挟んで主走査方向の両側に位置していることを特徴としている。
【００３７】
請求項４の発明は請求項３の発明において、
前記第１の結像光学素子及び前記第２の結像光学素子は、共通の金型で成形された同一形状をなし、前記光偏向器の回転軸を含み前記被走査面に平行な面内の対称軸周りに180°回転した状態で配置されていることを特徴としている。
【００３８】
請求項５の発明は請求項１の発明において、
前記収納部材の基準受け部に対して位置決めされる前記第１の主走査方向位置決め基準部及び前記第２の主走査方向位置決め基準部は、前記光偏向器の回転方向に対し上流に位置するように配置されていることを特徴としている。
【００３９】
請求項６の発明は請求項１の発明において、
前記第１の結像光学素子の主走査方向の全有効部の長さ又は前記第２の結像光学素子の主走査方向の全有効部の長さをYEA、前記光軸から前記第１の主走査方向位置決め基準部までの主走査方向の距離又は前記光軸から前記第２の主走査方向位置決め基準部までの主走査方向の距離をYPとしたとき、
0.02×YEA＜｜YP｜＜0.30×YEA
なる条件を満足することを特徴としている。
【００４０】
請求項７の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至６の何れか一項に記載の走査光学装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とする画像形成装置。
【００４１】
請求項８の発明は請求項７の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば昇温時の画像端部の印字位置ズレを低減し、レジズトレーションを低減することができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の走査光学装置は、複数の光源手段と、複数の光源手段から放射された光束を偏向走査する共通の光偏向器とを有している。更に主走査断面内において、光偏向器を挟んで光軸方向に対向して配置され、共通の光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束を異なる被走査面に結像させる第１の結像光学系と第２の結像光学系と、第１、第２の結像光学系を各々収納する収納部材を有している。
【００４４】
第１の結像光学系を構成する光偏向器に第１の結像光学系の光軸方向に最も近い結像光学素子を第１の結像光学素子とし、第２の結像光学系を構成する光偏向器に第２の結像光学系の光軸方向に最も近い結像光学素子を第２の結像光学素子とする。そのとき、第１の結像光学素子の主走査方向の位置を決める第１の主走査方向位置決め基準部と第２の結像光学素子の主走査方向の位置を決める第２の主走査方向位置決め基準部は、主走査方向に異なる位置に設けられている。そして、第１の主走査方向位置決め基準部及び第２の主走査方向位置決め基準部は、収納部材の基準受け部に対して位置決めされている。
【００４５】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００４６】
図１は本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）、図２は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００４７】
尚、以下の説明において、副走査方向（Ｚ方向）とは、偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向（偏向手段の回転軸と平行な方向）を法線とする断面である。主走査方向（Ｙ方向）とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。
【００４８】
本実施例の走査光学装置は、複数の光源手段からの複数の光束を複数の偏向面を有する共通（単一）の光偏向器（ポリゴンミラー）の異なる偏向面で偏向走査し、それぞれ異なる結像光学系を介して、それぞれ異なる感光ドラム面上を光走査するものである。
【００４９】
図中、Ｍ１、Ｍ２は各々第１、第２のステーション(走査光学系）である。本実施例における第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の構成及び光学的作用は同一のため、以下、第１のステーションＭ１を中心に述べる。そして第２のステーションＭ２の各部材のうち第１のステーションＭ１と同じ部材については同一番号を付して示す。そして必要に応じて第２のステーションＭ２の各部材について述べる。
【００５０】
第１のステーションＭ１は光源手段1と、前記光源手段1から放射した光束を平行光束に変換する集光レンズ（コリメータレンズ）2と、集光レンズ2で変換された平行光束を規制する開口絞り3とを有している。さらに規制された光束を主走査方向に長い線像として結像させるシリンドリカルレンズ(シリンダレンズ）4と、偏向手段としての単一の光偏向器5とを有している。さらに光偏向器5で偏向走査された光束を被走査面としての感光ドラム面11上にスポットに形成する第１の結像光学系としての結像光学系LBを有している。尚、第２のステーションＭ２の結像光学系を第２の結像光学系と称する。
【００５１】
結像光学系LBは結像光学素子としての樹脂製の第１、第２の結像レンズ(走査レンズ）6，8を有している。さらに光路を折り曲げる折り曲げミラー7,9と、カバーガラス10とを有している。
【００５２】
結像光学系LBは主走査断面内においては平行光束を被走査面11上に結像させる。また副走査断面内においてはシリンドリカルレンズ4によって偏向面51に副走査方向に結像された光束の結像位置（焦線位置）と被走査面11とを共役な関係とする、所謂、面倒れ補正光学系を構成している。
【００５３】
尚、コリメータレンズ2、開口絞り3、シリンドリカルレンズ4等の各要素は入射光学系LAの一要素を構成しており、光源手段1から射出した光束を光偏向器5に導光している。尚、コリメータレンズ2とシリンドリカルレンズ4を１つの光学素子(アナモフィックレンズ）より構成しても良い。
【００５４】
本実施例の走査光学装置は、図１に示すよう副走査断面内で光偏向器5の偏向面に垂直な面内で走査する、所謂偏向面内走査光学系である。このため、図２に示すように偏向面51である紙面内に入射光学系LAを配置している。
【００５５】
本実施例においては上述した如く光偏向器5を挟んで左右に同じステーション(走査光学系）Ｍ１、Ｍ２を対向して配置し、光偏向器5を共通に使用して複数の被走査面11、11を光走査している。
【００５６】
このように複数の被走査面11、11を走査露光し、既知の電子写真プロセスにより複数色の画像を重ね合わせてカラー画像を形成することができる。図１では２つの被走査面11、11を印字する方式を示しているが、図１の走査光学装置を２台並べることによりイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色のカラー画像を形成することができる。
【００５７】
次に実施例１における走査光学装置の光学系の諸元を表１に示す。尚、表中において、「Ｅ−ｘ」は「１０−ｘ」を示している。
【００５８】
【表１】
2010049059.tif 000003
【００５９】
【表２】
2010049059.tif 000004
【００６０】
ポリゴンミラー外接円    φ40
ポリゴンミラー偏向面数  6面
入射光学系と結像レンズの光軸との成す角度  70°
ポリゴンミラー中心（0,0）に対すると画像中心光束のポリゴンミラー上反射点（15.05,8.71）
【００６１】
【表３】
2010049059.tif 000005
【００６２】
ただし、表現式を以下のように定義する。
【００６３】
・ レンズ面形状（トーリック形状） ．．．主走査方向が１０次までの関数で表せる非球面形状、光軸との交点を原点とし、光軸方向をｘ軸、主走査面内において光軸と直交する軸をｙ軸、副走査面内において光軸と直交する軸をｚ軸とする。そのとき、主走査方向と対応する母線方向が、
【００６４】
【数１】
2010049059.tif 000006
【００６５】
（但し、Ｒは曲率半径、ｋ、Ｂ4、Ｂ6、Ｂ8、Ｂ10は非球面係数）
副走査方向（光軸を含み主走査方向に対して直交する方向）と対応する子線方向が、
【００６６】
【数２】
2010049059.tif 000007
【００６７】
ここで  r’＝r0（１＋Ｄ2Ｙ2＋Ｄ4Ｙ4＋Ｄ6Ｙ6＋Ｄ8Ｙ8）
（但し、ｒ0は光軸上の子線曲率半径、Ｄ2、Ｄ4、Ｄ6、Ｄ8は係数）
また、表中、
第１の結像レンズの主走査方向の焦点距離をG1m、
第２の結像レンズの主走査方向の焦点距離をG2m、
第１の結像レンズと第２の結像レンズの主走査方向の合成焦点距離をFθｍ、
第１の結像レンズの副走査方向の焦点距離をG1ｓ、パワーをφ1
第２の結像レンズの副走査方向の焦点距離をG2ｓ、パワーをφ2
第１の結像レンズと第２の結像レンズの副走査方向の合成焦点距離をFθｓ、パワーをφall
ポリゴンミラーから被走査面までの距離TC、
としている。
【００６８】
本実施例において、光源手段1から放射された発散光束は集光レンズ2によって平行光束に変換される。そして変換された平行光束は絞り3により所望の光束幅に変換された後、シリンダレンズ4により副走査方向に収束する光束に変換され、光偏向器5の１つの偏向面51近傍に集光する。偏向面51近傍に集光された光束は線像を形成している。
【００６９】
複数の偏向面で構成された光偏向器5は、駆動系52により図２の紙面に垂直な回転軸により回転駆動される。光偏向器5の回転方向は図中矢印Ａのように時計回り方向に回転している。入射光学系LAによって光偏向器5に導かれた入射光束の主光線は、副走査断面内で偏向面51に対して垂直に入射している。そして回転駆動する任意の偏向面51で光束を偏向走査し、結像光学系（ｆθレンズ）LBに導いている。
【００７０】
次に、第１の結像レンズ6と第２の結像レンズ8から構成される結像光学系LBの光学的作用について述べる。
【００７１】
結像光学系（ｆθレンズ）LBは、樹脂製の第１の結像レンズ6と樹脂製の第２の結像レンズ8の２枚構成より成っている。光偏向器5で偏向走査された光束を被走査面11上に結像しビームスポットを形成すると共に被走査面11上を等速走査する。
【００７２】
尚、本実施例では結像光学系LBを２枚の結像レンズより構成したが、これに限らず、単一もしくは３枚以上の結像レンズより構成しても良い。
【００７３】
樹脂製の第１，第２の２枚の結像レンズ6,8はそれぞれ金型に樹脂を充填させ冷却後に型から取り出す既知の成形技術にて製造される。これによりガラスレンズを使用した従来の結像レンズより容易に製造できる。
【００７４】
表１に示すごとく主に主走査方向にパワーを有する第１の結像レンズ6は、レンズ面形状は与式の関数で表現された非球面形状である。第１の結像レンズ6は副走査断面内のパワーより主走査断面内のパワーの方が大きく、かつ、主走査断面が非円弧で光偏向器5側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである。主走査断面内の形状は光軸に対して対称である。副走査方向に対しては入射面と出射面が同じ曲率の略ノンパワーであるが、例えば両面が副走査方向にフラットなシリンダー形状でもよい。入射した光束に対し主に主走査方向の結像を担う事になる。
【００７５】
一方の第２の結像レンズ8は表１に示すごとく主に副走査方向にパワーを持つアナモフィックレンズである。レンズ面形状は与式の関数で表現された非球面形状である。第２の結像レンズ8は主走査断面内のパワーより副走査断面内のパワーの方が大きく、かつ、主走査断面の入射面が円弧であり他の面が非円弧の形状をしている。
【００７６】
主走査断面内の形状は光軸に対して対称であり、軸上近傍の主走査方向は略ノンパワーである。副走査断面の形状は入射面の曲率が極めて緩い略平面、出射面が軸上から軸外にかけて曲率が徐々に変化する凸形状であり、光軸に対して対称形状をしている。入射した光束に対し主に副走査方向の結像及び主走査方向の若干の歪曲収差の補正を担っている。
【００７７】
第１、第２の結像レンズ6,8からなる結像光学系LBによる副走査方向の結像関係は、偏向面51と被走査面である感光ドラム11が略共役関係となる所謂倒れ補正系となっている。
【００７８】
なお、結像光学系LBは必ずしも表１に示されるような関数表現式である必要はなく既知の表現式であっても良い。またより結像性能を向上させるために光軸に対して非対称形状にしてもよい。
【００７９】
第１の結像レンズ6を通過した光束は第１ミラー7で反射された後に第２の結像レンズ8に入射している。さらに第２の結像レンズ8を出射した光束は第２ミラー9で反射された後カバーガラス10を透過し、被走査面である感光ドラム11に導かれる。
【００８０】
次に本発明の目的である光偏向器5を挟んだ左右の結像光学系LBで、昇温時の画像端部の印字位置ズレを等しくし、レンジズレ(色ずれ）を低減させる手段について図３を用いて説明する。
【００８１】
図３は図１、図２に示した第１のステーションＭ１の第１の結像レンズ6を光偏向器5側から見た正面図である。同図において図１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００８２】
前記図２に示す如く光偏向器5は矢印Ａ方向へ回転するので、図３では走査光束は矢印Ａの方向に第１の結像レンズ6上を走査する。
【００８３】
図３において、6は光偏向器5に隣接して配置された第１の結像レンズであり、走査方向Ａの異なる位置（光軸63から副走査方向に離れ、かつ主走査方向Ａに離れた位置）に設けられた主走査方向位置決め基準部61、62を有している。
【００８４】
上記主走査方向位置決め基準部61、62は図３に示すように副走査方向の上下（上下方向）に伸びる突起部より成り、光軸63を挟んで走査方向Ａの両側（反対側）に位置している。
【００８５】
また主走査方向位置決め基準部61(62)は光偏向器5の回転方向に対し上流に位置するように配置されている。
【００８６】
63は第１の結像レンズ6の光軸、64は第１の結像レンズ6の有効域である。ここで有効域64とは被走査面上の画像を形成する領域に到達する光束が結像レンズを通過する領域のことを称す。
【００８７】
本実施例において、被走査面上で印字範囲を±156ｍｍを走査する場合、表１の結像光学系LBでは画角±39.4°となる。またこの場合、第１の結像レンズ6の有効域64は±26.2ｍｍ必要となる。よって、第１の結像レンズ6の走査方向の全有効部YEAは52.4ｍｍとなる。
【００８８】
12はケーシング（収納部材）であり、結像光学系LBを収納しており、基準穴13（基準受け部）を有している。基準穴13（基準受け部）13に対し第１の結像レンズ6上の主走査方向位置決め基準部61は勘合している。
【００８９】
またケーシング（収納部材）12には高さ方向（上下方向）Ｂの支持部14が設けられており、第１の結像レンズ6の下部を突き当てている。第１の結像レンズ6は、ケーシング（収納部材）12に対し、不図示のバネにより固定されている。
【００９０】
第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の第１、第２の結像光学系LBの第１の結像レンズ6は、共通の金型で成形された同一形状を成している。この第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の第１、第２の結像光学系LBの第１の結像レンズ6が光偏向器5の回転軸を含み被走査面に平行な面内の対称軸周りに180°回転した状態で配置されている。
【００９１】
これにより第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の第１、第２の結像光学系LBの第１の結像レンズ6は光偏向器5の回転軸を含み被走査面に平行な面に対して対称なレンズ面形状を有する。
【００９２】
以上のように本実施例における主走査方向位置決め基準部61(62)は、ケーシング（収納部材）12の基準穴13（基準受け部）に対して位置決めされている。
【００９３】
さらに本実施例においては、第１の結像レンズ6の走査方向の全有効部YEAと、光軸63から主走査方向位置決め基準部61(62)までの走査方向の距離YPを以下の条件式(1)を満足するように設定している。
【００９４】
0.02×YEA＜｜YP｜＜0.30×YEA        ‥‥(1)
条件式(1)は距離YPを規定したものであり、条件式(1)の上限値又は下限値を外れると昇温時の画像端部の印字位置ズレが大きくなってくるので良くない。
【００９５】
本実施例では上記の如く第１の結像レンズ6の走査方向の全有効部YEAを、
YEA=52.4ｍｍ
と設定している。
【００９６】
また、上記条件式(1)を満足するように主走査方向位置決め基準部61(62)を、
YP=±10ｍｍ
の位置に設けている。これにより本実施例では昇温時の画像端部の印字位置ズレを低減している。
【００９７】
更に好ましくは上記条件式(1)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００９８】
0.05×YEA＜｜YP｜＜0.25×YEA        ‥‥(1a)
尚、本実施例では２つの主走査方向位置決め基準部61、62の光軸63からの走査方向の距離YPを等距離としたが、必ずしもこの必要はなく、上記条件式(1)を満たす如く、光軸63を挟んで走査方向Ａの反対側に設ければよい。
【００９９】
図４、図５、図６は各々本実施例における第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の第１、第２の結像光学系LBの印字位置における昇温変動を示す図である。図７、図８、図９は各々比較例における第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の第１、第２の結像光学系LBの印字位置における昇温変動を示す図である。
【０１００】
図４、図５では、各々常温時の印字位置±156ｍｍに対し、光偏向器5の駆動時の発熱及び回転による気流により第１の結像レンズ6が昇温した際の印字位置変動（μm）を示している。
【０１０１】
昇温は結像レンズ有効部で走査書き出し側（走査上流部）の昇温が＋17℃、走査書き終わり側（走査下流部）の昇温が＋15℃となった場合を想定した。このとき昇温に伴う屈折率変動Δｎ＝0.00085/℃、線膨張7×10-5/（℃・ｍｍ）である。
【０１０２】
図４は第１のステーションＭ１の第１の結像光学系の材料の屈折率変動による印字位置変動と線膨張による印字位置変動及びその合算印字位置変動を示している。図５は第２のステーションＭ２の第２の結像光学系の材料の屈折率変動による印字位置変動と線膨張による印字位置変動及びその合算印字位置変動を示している。図６は第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の、それぞれの合算印字位置変動とそれにより２つの結像光学系LB間で生じる印字位置の差分（レジズレ量）を示している。
【０１０３】
図７、図８、図９の比較例では、本実施例に対し、主主走査方向位置決め基準部の位置YP=0（つまり、レンズの中心位置）に設けた場合を想定している。本実施例と同様に比較例でも。昇温は結像レンズ有効部で走査書き出し側（走査上流部）の昇温が＋17℃、走査書き終わり側（走査下流部）の昇温が＋15℃となった場合を想定している。
【０１０４】
図7は第1のステーションＭ１の第１の結像光学系の材料の屈折率変動による印字位置変動と線膨張による印字位置変動及びその合算印字位置変動を示している。図８は第２のステーションＭ２の第２の結像光学系の材料の屈折率変動による印字位置変動と線膨張による印字位置変動及びその合算印字位置変動を示している。図９は第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の、それぞれの合算印字位置変動とそれにより２つの結像光学系LB間で生じる印字位置の差分（レジズレ量）を示している。
【０１０５】
図７、図８、図９の比較例では、２つの結像光学系LB間で生じる印字位置の差分（レジズレ量）が約10μmあるのに対し、図４、図５、図６の本実施系では約２μmと大幅に低減することが可能となる。
【０１０６】
図１の実施例では、２つの被走査面を印字する方式を示しているが、これに限られるものではなく、１つの光偏向器に対して左右に配置したステーション、例えば前述した図１４に示すように１つの光偏向器で４つの被走査面を走査するような形式にも転用できる。また、各被走査面を走査するビーム数は１もしくは２以上であってもよく、これに限定されるものではない。
【０１０７】
本実施例では２つの主主走査方向位置決め基準部61、62を第１の結像レンズ6の副走査方向の上下に伸びる突起部として構成したが、必ずしも突起でなくてもよく、溝や穴として第１の結像レンズ6に形成し、ケーシング13からでた突起部に勘合させてもよい。また第１の結像レンズ6の副走査方向の上下のリブより水平方向に伸びる突起として主走査方向位置決め基準部61、62を構成してもよい。
【０１０８】
尚、本実施例において被走査面上の走査開始位置のタイミングを決定する同期検知光学系(BD光学系）は不図示であるが、既存の方式（同期検知方式）を採用すればよい。つまり、結像光学系を通過した光束を同期検知用の反射ミラーで反射し、同期検知用の同期検知センサに導く方式を採用すれば良い。また、結像光学系とは別に設けた同期検知用の結像光学素子の光軸と同期検知用の光束の中心光線とが一致するように設けた、所謂同期検知別光路方式を採用すれば良い。
【０１０９】
また、第１、第２のステーション(走査光学系）Ｍ１、Ｍ２の結像光学系にそれぞれに同期検知光学系を設けてもよいし、片方のステーションのみで同期検知を行い、もう片方は擬似信号で同期検知を行なってもよい。
【０１１０】
印字位置変動の相対差をより小さくするには上記の同期検知別光路方式の方が有利である。その理由は同期検知用の結像光学素子の光軸と同期検知用の光束の中心光線とが一致するように設けると光源手段の波長が第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２で異なったとしても、軸上像高の印字位置の変動が小さいという特性があるからである。
【０１１１】
このように本実施例では光偏向器5に隣接して配置した２つの第１の結像レンズ6が走査方向に非対称に昇温しても、主走査方向位置決め基準部61(62)の位置を適切に設定することにより、画像端部の印字位置ズレを低減することができる。つまり本実施例では、走査方向に光軸から離れた主走査方向位置決め基準部61(62)を起点に熱膨張して生じる印字位置ズレと、非対称な屈折率変動によって生じる印字位置ズレとが合わさり、画像両端部でトータルの印字ズレが等しくなるようにしている。これにより光偏向器5を挟んだ左右の結像光学系LBで、昇温時の画像端部の印字位置ズレが等しくなり、レンジズレ(色ずれ）を低減することができる。
【実施例２】
【０１１２】
図１０は本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図１１は図１０に示した第１のステーションＭ１の第１の結像レンズ6を光偏向器5側から見た正面図である。図１０、図１１において図２、図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１１３】
本実施例において、前述の実施例１と異なる点は、光偏向器5に隣接して配置した第１の結像レンズ6の外形形状及びその保持方法を異ならせて構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【０１１４】
つまり、本実施例において光偏向器5に隣接して配置された２つの第１の結像レンズ6は、主走査方向位置決め基準部65ａを光軸63から副走査方向に離れた位置にそれぞれ複数個有している。そして光偏向器5の回転方向に応じて、第１の結像光学系LBと第２の結像光学系LBで主走査方向位置決め基準部65ａを、選択的に使用して収納部材12の基準受け部15に位置決めしている。
【０１１５】
尚、本実施例において副走査断面図は実施例１の図１と同様である。また本実施例における結像光学系の諸元は前述した実施例１の表１と同じである。
【０１１６】
図１０に示す如く光偏向器5は矢印Ａ方向へ回転するので、図１１では走査光束は矢印Ａの方向に第１の結像レンズ6上を走査する。
【０１１７】
図１１において、65は主走査方向位置決め基準部群であり、第１の結像レンズ6の副走査方向の上下面にそれぞれ設けられている。主走査方向位置決め基準部群65は、それぞれ溝より構成される主走査方向位置決め基準部65aを複数個有している。
【０１１８】
主走査方向位置決め基準部65aは図１１に示すように光軸近傍と光軸63を挟んで走査方向Ａに複数個設けられている。また複数個の主走査方向位置決め基準部65aのうち、１つの主走査方向位置決め基準部65aは、光偏向器5の回転方向に対し上流に位置するように選択されている。
【０１１９】
15は基準突起（基準受け部）であり、結像光学系LBを収納するケーシング（収納部材）12に設けられている。基準突起（基準受け部）15に対し主走査方向位置決め基準部群65を構成する複数の主走査方向位置決め基準部65a（溝）のうち、１つの主走査方向位置決め基準部65a（溝）は勘合している。
【０１２０】
またケーシング（収納部材）12の高さ方向Ｂに設けた支持部14により、第１の結像レンズ6の下部を突き当てている。第１の結像レンズ6は、ケーシング（収納部材）12に対し、不図示のバネにより固定されている。
【０１２１】
本実施例においても前述の実施例１と同様に第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の第１、第２の結像光学系LBの第１の結像レンズ6は、共通の金型で成形された同一形状を成している。この第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の第１、第２の結像光学系LBの第１の結像レンズ6が光偏向器5の回転軸を含み被走査面に平行な面内の対称軸周りに180°回転した状態で配置されている。
【０１２２】
これにより第１、第２のステーションＭ１、Ｍ２の第１、第２の結像光学系LBの第１の結像レンズ6は光偏向器5の回転軸を含み被走査面に平行な面に対して対称なレンズ面形状を有する。
【０１２３】
本実施例における１つの主走査方向位置決め基準部65ａは、ケーシング（収納部材）12の基準突起（基準受け部）15に対して位置決めされている。
【０１２４】
本実施例においては前述の実施例１と同様に被走査面上で印字範囲を±156ｍｍを走査する場合、表１の結像光学系LBでは画角±39.4°となる。またこの場合、第１の結像レンズ6の有効域64は±26.2ｍｍ（52.4ｍｍ）必要となる。
【０１２５】
本実施例では上記の如く第１の結像レンズ6の走査方向の全有効部YEAを、
YEA=52.4ｍｍ
と設定している。
【０１２６】
また、上記条件式(1)を満足するように主走査方向位置決め基準部65aを、
YP=±5ｍｍ、YP=±10ｍｍ
の５箇所位置に設けている。YP=０は主走査方向に対し光軸に一致して設けられて、レンズ単体の強化の基準として使用される。YP=±5ｍｍ、±10ｍｍの位置の主走査方向位置決め基準部65ａが選択されケーシング（収納部材）12の基準突起（基準受け部）15に対して位置決めされている。これにより本実施例では昇温時の画像端部の印字位置ズレを低減している。
【０１２７】
本実施例においては、複数の主走査方向位置決め基準部65a（溝）のうち、どの主走査方向位置決め基準部（溝）を走査方向位置決め基準として選択するかは、製品ごとに選べばよい。つまり、結像光学系LBの仕様でポリゴンミラー回転数や回転方向、ケーシングのリブ構想、ゴースト防止用の遮光壁等の配置等により、昇温の絶対量や温度差が異なるので、最良の組合せを製品ごとに選べばよい。
【０１２８】
本実施例では２つの主走査方向位置決め基準部群65を構成する複数の主走査方向位置決め基準部65aを第１の結像レンズ6の副走査方向の上下に溝部として構成したが、必ずしも溝でなくてもよい。例えば、溝に限らず、複数の突起として第１の結像レンズ6に形成し、ケーシングの穴部に勘合させてもよい。また第１の結像レンズ6の副走査方向の上下のリブより水平方向に伸びる突起として主走査方向位置決め基準部を構成してもよい。
［カラー画像形成装置］
図１２は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、像担持体である複数の感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図１２において、３６０はカラー画像形成装置、３１１は図１３に記載したような、同一ポリゴンミラーの異なる面で４本のビームを走査する走査光学装置である。３４１，３４２，３４３，３４４は各々像担持体としての感光ドラム、３２１，３２２，３２３，３２４は各々現像器、３５１は搬送ベルトである。
【０１２９】
図１２において、カラー画像形成装置３６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器３５２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。これらの互いに異なった色信号は、装置内のプリンタコントローラ３５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂｋ（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、それぞれ走査光学装置３１１に入力される。そして、これらの走査光学装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム３３１，３３２，３３３，３３４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム３４１，３４２，３４３，３４４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１３０】
本実施例におけるカラー画像形成装置は走査光学装置３１１を配し、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂｋ（ブラック）の各色に対応している。そして、各々平行して感光ドラム３４１，３４２，３４３，３４４面上に画像信号（画像情報）を記録し、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を高速に印字している。
【０１３１】
前記外部機器３５２としては、例えばＣＣＤセンサ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３６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の実施例1の副走査断面図
【図２】本発明の実施例1の主走査断面図
【図３】本発明の実施例1の第1の結像レンズの拡大図
【図４】本発明の実施例1の第１の結像光学系の印字変化を示す図
【図５】本発明の実施例1の第２の結像光学系の印字変化を示す図
【図６】本発明の実施例1の第１の結像光学系と第２の結像光学系の印字変化の相対差を示す図
【図７】比較例の第１の結像光学系の印字変化を示す図
【図８】比較例の第２の結像光学系の印字変化を示す図
【図９】比較例の第１の結像光学系と第２の結像光学系の印字変化の相対差を示す図
【図１０】本発明の実施例2の主走査断面図
【図１１】本発明の実施例2の第1の結像レンズの拡大図
【図１２】本発明のカラー画像形成装置の要部断面図
【図１３】従来のカラー画像形成装置の要部断面図
【図１４】従来のカラー画像形成装置の要部断面図
【図１５】従来のカラー画像形成装置の要部断面図
【図１６】結像レンズを筐体に収納する方法を示した要部斜視図
【図１７】モータを連続駆動させたときの、結像レンズ表面温度を測定した結果を示す図
【図１８】従来のカラー画像形成装置の要部断面図
【符号の説明】
【０１３３】
１  光源手段
２  集光レンズ（コリメータレンズ）
３  開口絞り
４  シリンドリカルレンズ
５  偏向手段（回転多面鏡）
６，８  結像レンズ
７，９  反射ミラー
１０  カバーガラス
１１  被走査面
６１，６２  主走査方向位置決め基準部
６３  光軸
６４  有効域
１２  ケーシング（収納部材）
１３  基準穴（基準受け部）
１４  支持部
３１１・・・走査光学装置
３２１、３２２、３２３、３２４・・・現像器
３４１、３４２、３４３、３４４・・・感光ドラム
３５１・・・搬送ベルト
３５２・・・外部機器
３５３・・・プリンタコントローラ
３６０・・・カラー画像形成装置
【図１２】
2010049059.tif 000008
【図１】
2010049059.tif 000009
【図２】
2010049059.tif 000010
【図３】
2010049059.tif 000011
【図４】
2010049059.tif 000012
【図５】
2010049059.tif 000013
【図６】
2010049059.tif 000014
【図７】
2010049059.tif 000015
【図８】
2010049059.tif 000016
【図９】
2010049059.tif 000017
【図１０】
2010049059.tif 000018
【図１１】
2010049059.tif 000019
【図１３】
2010049059.tif 000020
【図１４】
2010049059.tif 000021
【図１５】
2010049059.tif 000022
【図１６】
2010049059.tif 000023
【図１７】
2010049059.tif 000024
【図１８】
2010049059.tif 000025