(57)【要約】    【課題】  簡易な構成で高速、高精細印字を可能とし、かつタンデム型カラー画像形成装置における環境変化に伴う主走査方向の色ずれを低減した走査光学ユニット及びそれを用いたカラー画像形成装置を得ること。    【解決手段】  光源手段から出射した複数の光束を偏向する偏向手段と、被走査面上に導光する走査光学系と、走査開始位置のタイミングを制御する同期検出手段とを有する走査光学装置を１つ以上有し、偏向手段の偏向面に入射する光束の主走査方向の光束幅は偏向面の主走査方向の幅より広く、走査光学系は１枚以上のプラスチック製光学素子を有し、同期検出手段に入射する光束は走査光学系を構成する少なくとも１枚以上のプラスチック製の走査光学素子により結像されており、１つ以上の走査光学装置の偏向手段で偏向される複数の光束の被走査面上における走査方向は全て同一方向であること。【選択図】    図１
2006030467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部を有する光源手段と、該複数の発光部から出射した複数の光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向された複数の光束を各々対応する被走査面上に導光する１つ以上の走査光学系と、該被走査面上の走査開始位置のタイミングを制御する１つ以上の同期検出手段と、を具備する走査光学装置を１つ以上有する走査光学ユニットにおいて、
該偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の主走査方向の光束幅は各々該偏向面の主走査方向の幅より広く、
該１つ以上の走査光学系は１枚以上のプラスチック製の走査光学素子を有し、
該１つ以上の同期検出手段に入射する光束は、該走査光学系を構成する少なくとも１枚以上のプラスチック製の走査光学素子により結像されており、
該１つ以上の走査光学装置の偏向手段で偏向される複数の光束の被走査面上における走査方向は全て同一方向であることを特徴とする走査光学ユニット。
【請求項２】
前記走査光学系を構成する１枚以上の走査光学素子の材料は、全てプラスチックであることを特徴とする請求項１に記載の走査光学ユニット。
【請求項３】
前記偏向手段の偏向面の数をｎ、前記走査光学系の走査画角を±θ（rad）とするとき、
０．８＜θ・ｎ／２π＜０．９５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学ユニット。
【請求項４】
前記光源手段の発光部の数は２つであり、前記走査光学装置の数は２つであることを特徴とする請求項１記載の走査光学ユニット。
【請求項５】
前記光源手段の発光部の数は４つであり、前記走査光学装置の数は１つであることを特徴とする請求項１記載の走査光学ユニット。
【請求項６】
前記複数の発光部は各々独立に変調された複数の光束を出射するマルチビーム光源であることを特徴とする請求項１記載の走査光学ユニット。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の走査光学ユニットと、該走査光学ユニットの被走査面に各々配置され、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カラー画像形成装置。
【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前記走査光学ユニットの１つ以上の走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラと、を有していることを特徴とする請求項７に記載のカラー画像形成装置。
【請求項９】
光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する走査光学系と、該被走査面上の走査開始位置のタイミングを制御する同期検出手段と、を具備する走査光学装置を複数有する走査光学ユニットにおいて、
該偏向手段の偏向面に入射する光束の主走査方向の光束幅は該偏向面の主走査方向の幅より広く、
該走査光学系は１枚以上のプラスチック製の走査光学素子を有し、
該同期検出手段に入射する光束は、該走査光学系を構成する少なくとも１枚のプラスチック製の走査光学素子により結像されており、
該複数の走査光学装置の各々の偏向手段で偏向される光束の被走査面上における走査方向は全て同一方向であることを特徴とする走査光学ユニット。
【請求項１０】
前記走査光学系を構成する１枚以上の走査光学素子の材料は、全てプラスチックであることを特徴とする請求項９に記載の走査光学ユニット。
【請求項１１】
前記偏向手段の偏向面の数をｎ、前記走査光学系の走査画角を±θ（rad）とするとき、
０．８＜θ・ｎ／２π＜０．９５
なる条件を満足することを特徴とする請求項９に記載の走査光学ユニット。
【請求項１２】
前記走査光学装置を構成する光源手段は独立に変調された複数の光束を出射するマルチビーム光源手段であることを特徴とする請求項９、１０又は１１に記載の走査光学ユニット。
【請求項１３】
請求項９乃至１２の何れか１項に記載の走査光学ユニットと、該走査光学ユニットの被走査面に各々配置され、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カラー画像形成装置。
【請求項１４】
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前記走査光学ユニットの走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラと、を有していることを特徴とする請求項１３に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査光学ユニット及びそれを用いたカラー画像形成装置に関し、特に光源手段から光変調され出射した光束を偏向手段としてのポリゴンミラーにより反射偏向させ、走査光学手段を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば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）等の走査光学ユニットに好適なものである。
【０００２】
特に複数の光源から出射した複数の光束を対応する複数の被走査面上に導光し、カラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置において、主走査方向の色ずれを低減し良好なる画像が得られるカラー画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００３】
従来よりレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る偏向手段（偏向素子）により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学手段によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。
【０００４】
図１１は従来の走査光学装置の要部概略図である。
【０００５】
同図において光源111から出射した発散光束はコリメーターレンズ112により略平行光束に変換され、絞り113によって該光束を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ114に入射している。シリンドリカルレンズ114に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束してポリゴンミラーから成る偏向素子115の偏向面（反射面）115aにほぼ線像として結像している。
【０００６】
そして偏向素子115の偏向面115aで偏向された光束をｆθ特性を有する走査光学素子116を介して被走査面としての感光ドラム面118上に導光し、偏向素子115を矢印Ａ方向に回転させることによって該感光ドラム面118上を矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行なっている。
【０００７】
近年、レーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置では、画像形成の高速化に伴い、走査光学装置に対して一層の高速走査が求められている。走査光学装置において画像形成の高速化を行うには、偏向手段であるポリゴンミラーの回転数を上げれば良いが、回転数の高速化には機械的な上限が存在する。このため、光源のマルチビーム化により光源数を増やす方法やポリゴンミラーの偏向面（反射面）の数を増やす方法がとられている。
【０００８】
ここで後者のポリゴンミラーの偏向面の数を増やす方法に関しては、単純に偏向面の数を増やすとポリゴン径の著しい増大を招く。このためポリゴンミラーへの入射光束の主走査方向の光束径を偏向面（ポリゴンミラー面）より大きくし、該偏向面を主走査方向の絞りとすることでポリゴン径を低減するオーバーフィルド走査光学系（以下、「OFS」とも称す。）が用いられている。このOFSはポリゴン径を小さくできるという特徴だけでなく、従来のアンダーフィルド走査光学系（以下、「UFS」とも称す。）に対し走査効率（実走査角と理論走査角の比）も大きく取れるため、偏向面の数が同じのポリゴンミラーを使用した場合、画像周波数の低減、光路長の低減等ができるといった特徴も有する。
【０００９】
一方、画像形成装置のカラー化も進んでおり、特に印字速度の面から複数の光源からの光束を異なる色光に対応した複数の被走査面に導光し、シアン(C)、マゼンタ（M）、イエロー（Y）、ブラック（Bk）の４色を同時に露光、現像するタンデム型カラー画像形成装置が注目されている。
【００１０】
しかしながらタンデム型カラー画像形成装置は従来の４サイクル型カラー画像形成装置と比較して、４色に対応する走査光学装置における光路が異なるため、走査光学素子(走査レンズ)にプラスチック製の光学素子を用いた場合、環境変化時における主走査方向の色ずれが大きくなってくる。特に多面のポリゴンミラーを用いたOFSでは、UFSと比較して走査光学素子の焦点距離が長くなるため、この環境変化に伴う主走査方向の色ずれが顕著になるという問題点がある。
【００１１】
OFSを搭載したタンデム型カラー画像形成装置が知られている(特許文献１参照)。
【００１２】
また走査光学素子の材料にプラスチックを使用した場合に環境変化時に生ずる色ずれを低減した画像形成装置が知られている(特許文献２参照)。
【特許文献１】特開２００２−１４８５４６号公報
【特許文献２】特開２０００−３３００５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１では走査光学素子の材料をガラス製とすることで環境変化時における色ずれの問題点を回避しているが、該走査光学素子の材料がガラス製で、かつ光学素子の枚数も多いことから製造コスト面で問題点がある。
【００１４】
特許文献２では同期検出用光学素子(BDレンズ)を同期検出光束(BD光束)に正対させることで、環境変化時においても画像中央部の結像位置は変化しない光学構成としている。
【００１５】
しかしながら光走査光学系にOFSを用いた場合、その走査効率の高さから、同期検出用光学素子を走査光学素子とは別個に正対配置することは難しいため同期検出光束は走査光学素子の一部を介さざるを得ず、実施が困難である。
【００１６】
本発明は簡易な構成で高速、高精細印字が可能で、かつタンデム型カラー画像形成装置に適用したときの環境変化に伴う主走査方向の色ずれを低減することができる走査光学ユニット及びそれを用いたカラー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】
【００１７】
請求項１の発明の走査光学ユニットは、
複数の発光部を有する光源手段と、該複数の発光部から出射した複数の光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向された複数の光束を各々対応する被走査面上に導光する１つ以上の走査光学系と、該被走査面上の走査開始位置のタイミングを制御する１つ以上の同期検出手段と、を具備する走査光学装置を１つ以上有する走査光学ユニットにおいて、
該偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の主走査方向の光束幅は各々該偏向面の主走査方向の幅より広く、
該１つ以上の走査光学系は１枚以上のプラスチック製の走査光学素子を有し、
該１つ以上の同期検出手段に入射する光束は、該走査光学系を構成する少なくとも１枚以上のプラスチック製の走査光学素子により結像されており、
該１つ以上の走査光学装置の偏向手段で偏向される複数の光束の被走査面上における走査方向は全て同一方向であることを特徴としている。
【００１８】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記走査光学系を構成する１枚以上の走査光学素子の材料は、全てプラスチックであることを特徴としている。
【００１９】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記偏向手段の偏向面の数をｎ、前記走査光学系の走査画角を±θ（rad）とするとき、
０．８＜θ・ｎ／２π＜０．９５
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２０】
請求項４の発明は請求項１の発明において、
前記光源手段の発光部の数は２つであり、前記走査光学装置の数は２つであることを特徴としている。
【００２１】
請求項５の発明は請求項１の発明において、
前記光源手段の発光部の数は４つであり、前記走査光学装置の数は１つであることを特徴としている。
【００２２】
請求項６の発明は請求項１の発明において、
前記複数の発光部は各々独立に変調された複数の光束を出射するマルチビーム光源であることを特徴としている。
【００２３】
請求項７の発明のカラー画像形成装置は、
請求項１乃至６の何れか１項に記載の走査光学ユニットと、該走査光学ユニットの被走査面に各々配置され、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している。
【００２４】
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前記走査光学ユニットの１つ以上の走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラと、を有していることを特徴としている。
【００２５】
請求項９の発明の走査光学ユニットは、
光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する走査光学系と、該被走査面上の走査開始位置のタイミングを制御する同期検出手段と、を具備する走査光学装置を複数有する走査光学ユニットにおいて、
該偏向手段の偏向面に入射する光束の主走査方向の光束幅は該偏向面の主走査方向の幅より広く、
該走査光学系は１枚以上のプラスチック製の走査光学素子を有し、
該同期検出手段に入射する光束は、該走査光学系を構成する少なくとも１枚のプラスチック製の走査光学素子により結像されており、
該複数の走査光学装置の各々の偏向手段で偏向される光束の被走査面上における走査方向は全て同一方向であることを特徴としている。
【００２６】
請求項１０の発明は請求項９の発明において、
前記走査光学系を構成する１枚以上の走査光学素子の材料は、全てプラスチックであることを特徴としている。
【００２７】
請求項１１の発明は請求項９の発明において、
前記偏向手段の偏向面の数をｎ、前記走査光学系の走査画角を±θ（rad）とするとき、
０．８＜θ・ｎ／２π＜０．９５
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２８】
請求項１２の発明は請求項９，１０又は１１の発明において、
前記走査光学装置を構成する光源手段は独立に変調された複数の光束を出射するマルチビーム光源手段であることを特徴としている。
【００２９】
請求項１３の発明のカラー画像形成装置は、
請求項９乃至１２の何れか１項に記載の走査光学ユニットと、該走査光学ユニットの被走査面に各々配置され、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している。
【００３０】
請求項１４の発明は請求項１３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前記走査光学ユニットの走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラと、を有していることを特徴としている。
【００３１】
本発明において、走査光学ユニットとは、複数の走査光学装置を備えたユニットを意味し、走査光学ユニットと複数の像担持体（例えば、感光ドラム）を有する装置を画像形成装置と定義する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば全ての偏向光束の被走査面上における走査方向を同一方向とすることにより、環境変化に伴う主走査方向の色ずれを低減することができ、これによりオーバーフィルドタイプの走査光学装置に安価なプラスチック製の走査光学素子の導入が可能となり、色ずれが少なく、高速、高解像度に対応可能な走査光学ユニット及びそれを用いたカラー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】
【００３３】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３４】
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)である。
【００３５】
本実施例では同図に示すようにブラック(Bk)とシアン(C)の２つのステーションで１つのポリゴンミラー(偏向手段)５ｋｃを共用して使用して走査光学装置を構成している。またマゼンタ(M)とイエロー(Y)の２つのステーションで１つのポリゴンミラー５ｍｙを共用して使用して走査光学装置を構成している。ポリゴンミラー５ｋｃ,５ｍｙにより偏向された光源手段(本実施例では２つの光源より成る。)から出射された複数の光束は２つのステーション間で共用された第１の走査光学素子６１ｋｃ,６１ｍｙにより主に主走査断面内の屈折力(パワー)が付加され、対応する折り返しミラーを介した後、それぞれのステーションに個別に配置された第２の走査光学素子６２ｋ,６２ｃ、６２ｍ、６２ｙにより主に副走査断面内のパワーが付加され、対応する被走査面に配置された４つの感光ドラム(像担持体)８ｋ、８ｃ、８ｍ、８ｙ面上に夫々結像される。
【００３６】
尚、本実施例ではブラック(Bk)とシアン(C)の２つのステーションで１つの走査光学装置を構成し、マゼンタ(M)とイエロー(Y)の２つのステーションで他の１つの走査光学装置を構成し、該２つ走査光学装置で走査光学ユニットを構成しているが、走査光学装置の数は２つ以上でも良い。
【００３７】
ここでブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各ステーションの構成及び光学的作用は同様であるので、以下説明を簡単にするためにブラックステーション(Bk)に的を絞り説明を行うこととする。
【００３８】
図２Ａはブラックステーション(Bk)の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２Ｂはブラックステーション(Bk)の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００３９】
ここで、主走査方向とは偏向手段の回転軸及び走査光学系の光軸に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは偏向手段の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で走査光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。
【００４０】
図中、１ｋは光源手段としての光源であり、半導体レーザより成っている。２ｋは光束変換素子（コリメーターレンズ）であり、光源手段１ｋより出射された光束を略平行光束（もしくは発散光束もしくは収束光束）に変換している。３ｋは開口絞り（アパーチャー）であり、通過光束を規制してビーム形状を整形している。４１ｋは主走査断面内にのみ所定のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、主走査方向のピント調整機構を有している。４２ｋは補正アナモフィック回折素子であり、トーリック面と回折素子面から構成されており、主走査方向の光束発散作用と、回折素子面で温度補償作用と、回折素子面の非球面効果等を有し、またコリメーターレンズ２ｋの球面収差の補償を担っている。また補正アナモフィック回折素子４２ｋはコリメーターレンズ２ｋを通過した光束を副走査断面内で後述するポリゴンミラー(回転多面鏡)５ｋｃの偏向面（反射面）５１ｋｃにほぼ線像として結像させている。
【００４１】
４３ｋｃは折り返しミラーであり、補正アナモフィック回折素子４２ｋを透過した光束をポリゴンミラー５ｋｃ側へ反射させている。尚、折り返しミラー４３ｋｃには図１に示すシアン(C)ステーションからの光束もポリゴンミラー５ｋｃ側に反射している。
【００４２】
ポリゴンミラー５ｋｃは複数（本実施例では10面）の偏向面を有する偏向手段としての光偏向器であり、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００４３】
尚、コリメーターレンズ２ｋ、開口絞り３ｋ、シリンドリカルレンズ４１ｋ、補正アナモフィック回折素子４２ｋ、折り返しミラー４３ｋｃ、後述する第１の走査レンズ６１ｋｃ等の各要素は入射光学系の一要素を構成している。
【００４４】
本実施例では光源手段１ｋから出射した光束を入射光学系により主走査断面内において、ポリゴンミラー５ｋｃの偏向面５１ｋｃの幅よりも広い光束幅で偏向面５１ｋｃに入射させている（オーバーフィルド光学系、OFS）。ここで偏向面自体が主走査方向の実質的な絞りとして作用する。
【００４５】
６ｋｃは集光機能とｆθ特性とを有する走査光学手段（走査光学系）であり、プラスチック材より成る第１、第２のトーリックレンズ（走査光学素子）６１ｋｃ，６２ｋｃを有している。走査光学手段６ｋｃはポリゴンミラー５ｋｃによって反射偏向された画像情報に基づく光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面８ｋ上にスポットに結像させ、かつ副走査断面内においてポリゴンミラー５ｋｃの偏向面５１ｋｃと感光ドラム面８ｋとの間を光学的に略共役関係にすることにより、偏向面の倒れを補正している。
【００４６】
本実施例ではポリゴンミラー５ｋｃに入射する光束(入射光束)が非球面を含む第１のトーリックレンズ６１ｋｃを通過し、該ポリゴンミラー５ｋｃで偏向された光束(偏向光束)が再度第１のトーリックレンズ６１ｋｃに入射するダブルパス構成としている。
【００４７】
８ｋは被走査面としての感光ドラム面（像担持体）であり、その面上をスポットが等速で走査する。
【００４８】
７０ｋは同期検出用の折り返しミラー（以下、「ＢＤミラー」と記す。）であり、感光ドラム面８ｋ上の走査開始位置のタイミングを調整するための同期検出用の光束（ＢＤ光束）を同期検出素子７１ｋ側へ反射させている。
【００４９】
７１ｋは同期検出素子としての光センサー（以下、「ＢＤセンサー」と記す。）であり、本実施例では該ＢＤセンサー７１ｋからの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面８ｋ上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
【００５０】
尚、ＢＤミラー７０ｋとＢＤセンサー７１ｋの各要素は同期検出手段(BD光学系)の一要素を構成している。
【００５１】
本実施例において光源手段１ｋから出射された発散光束はコリメーターレンズ２ｋによって略平行光束に変換され、開口絞り３ｋにて規制され、シリンドリカルレンズ４１ｋ、そして補正アナモフィック回折素子４２ｋに入射している。ここで補正アナモフィック回折素子４２ｋに入射した略平行光束は副走査断面内においては収束して折り返しミラー４３ｋｃを介して第１のトーリックレンズ６１ｋｃを通過し、ポリゴンミラー５ｋｃの偏向面５１ｋｃに入射し、該偏向面５１ｋｃ近傍にほぼ線像(主走査方向に長手の線像)として結像している。このとき偏向面５１ｋｃに入射する光束は副走査断面内において、該偏向面５１ｋｃに対して所定の角度で斜入射している（斜入射光学系）。また主走査断面内における光束はそのままの状態で開口絞り３ｋにて規制され、折り返しミラー７ｋを介して第１のトーリックレンズ６１ｋｃを通過し、ポリゴンミラー５ｋｃの偏向角の中央、もしくは略中央から偏向面５１ｋｃに入射している（正面入射）。このときの略平行光束の光束幅は主走査方向においてポリゴンミラー５ｋｃの偏向面５１ｋｃのファセット幅に対し十分広くなるように設定している（オーバーフィルド光学系）。
【００５２】
そしてポリゴンミラー５ｋｃの偏向面５１ｋｃで反射偏向された光束（偏向光束）は第１のトーリックレンズ６１ｋｃ、第２のトーリックレンズ６２ｋを介して感光ドラム面８ｋ上にスポットに結像され、該ポリゴンミラー５ｋｃを矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８ｋ上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８ｋ上に画像記録を行なっている。
【００５３】
このとき感光ドラム面８ｋ上を光走査する前に該感光ドラム面８ｋ上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、ポリゴンミラー５ｋｃで反射偏向された光束の一部は第１のトーリックレンズ６１ｋｃの端部により主に主走査断面内の屈折力が付加され、ＢＤミラー７０ｋを介してＢＤセンサー７１ｋに導光される。そしてＢＤセンサー７１ｋからの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面８ｋ上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
【００５４】
尚、同期検出手段(BD光学系)はポリゴンミラー１つにつき少なくとも１つあれば良く、全てのステーションに設置する必要は無い。
【００５５】
表１に本実施例の光学配置、ならびに走査光学素子（非球面トーリックレンズ）の形状を示す。
【００５６】
【表１】
2006030467.tif 000003
【００５７】
尚、走査光学素子の形状は10次までの関数として表せる非球面形状により構成している。例えば、走査光学素子と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をＹ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、
【００５８】
【数１】
2006030467.tif 000004
【００５９】
（但し、Rは母線曲率半径，K，B4，B6，B8，B10は非球面係数）
なる式で表されるものである。
【００６０】
また副走査方向と対応する子線方向が、
【００６１】
【数２】
2006030467.tif 000005
【００６２】
なる式で表されるものである。Sは母線方向の各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義される子線形状である。
【００６３】
ここで主走査方向に光軸からＹ離れた位置における副走査方向の曲率半径（子線曲率半径）Rs*が、
【００６４】
【数３】
2006030467.tif 000006
【００６５】
（但し、Rsは光軸上の子線曲率半径，D2，D4，D6，D8，D10は子線変化係数）
なる式で表されるものである。
【００６６】
尚、本実施例は上記の如くポリゴンミラーの偏向面に対して光束を副走査断面内において斜め方向から入射（斜入射）させているため、これにより発生するスポット回転や走査線湾曲を補正するため、第２の光学素子（非球面トーリックレンズ）６２ｋを副走査方向（Ｚ方向）に所定量偏心させている。
【００６７】
また本実施例では面形状を上記数式にて定義したが、表現式、次数ともこれに限るものではなく、本発明の権利の範囲はこれを制限するものではない。
【００６８】
図３は本実施例における走査光学装置の歪曲収差を示した図である。同図において実線が常温時、破線が25℃昇温時のデータである。
【００６９】
図４は本実施例における走査光学装置の昇温時と常温時の差分を主走査方向の結像位置の変化量に換算して示した図である。図３、図４において丸破線Ａ内は同期検出位置相当におけるデータである。
【００７０】
走査光学素子の材料にプラスチックを用いた走査光学装置は、環境変化（特に温度変化）による材料の屈折率変化の影響で全体倍率変化を生じ、本実施例では図３、図４より25℃の環境変化（昇温）により最軸外光束間における全体倍率が約348(μm)、同期検出位置から書き終わり側最軸外では約376(μm)変化することがわかる。
【００７１】
本実施例では光走査光学系にOFSを用いているため通常のUFSと比較してその走査光学素子の焦点距離がf=276.2(mm)と長く、この全体倍率変化も大きな数値となっている。
【００７２】
次に走査効率と同期検出に関する考察を行う。本実施例の光走査光学系はOFSであり、その特性を生かすため走査効率を通常のUFSに対して高く設定している。走査効率とは理論上走査できる画角（n/２π：半画角）に対する実際の走査画角の比である。走査効率が高いほど画像周波数や光路長を低減できるが、逆に高すぎると同期信号やレーザＡＰＣが行いにくくなるという問題点がある。このためポリゴンミラーの偏向面の数をｎ、走査光学手段の走査画角を±θ（rad）とするとき、
０．８＜θ・ｎ／２π＜０．９５          ‥‥（１）
なる条件を満足させておくことが望ましい。
【００７３】
本実施例では前記表１より走査効率を約0.9（=90%）に設定しているため、残りの10%で同期検出信号(BD信号)を取得する必要がある。したがって同期検出光束（BD光束）を書き出し側最軸外光束と近接させる必要があり、その結果、同期検出光束の結像のために最適化された独自の結像光学素子(BDレンズ)を設けることができなくなる。
【００７４】
本出願人は先に提案した特許文献２において環境変化に伴う全体倍率変化は同期検出光学系の工夫（例えば同期検出光束に対して同期検出用光学素子を正対させ、環境変化時の同期検出位置における結像位置変化を無くすこと。）で低減できることを開示している。しかしながら走査効率の高いOFSは本実施例のようにプラスチック製の第１の光学素子（非球面トーリックレンズ）61kcの端部を同期検出光束の結像に使用することが必須となるため、同特許文献２における技術を展開することが難しい。
【００７５】
そこで本実施例ではプラスチック製の走査光学素子を用いたOFSにおいて、図１に示すように、例えばブラックステーション(Bk)とシアンステーション(C)間といった複数の光束でポリゴンミラー５ｋｃを共用する場合、同時に同一偏向面を使用し、該ポリゴンミラー５ｋｃに対して片側に走査することで走査方向が同一となるような構成としている。かつマゼンタステーション(M)とイエローステーション(Y)といった異なるポリゴンミラー５ｍｙを使用する光束とも走査方向を合わせることで、全ての光束が同一方向に走査するように構成している。
【００７６】
図５は被走査面（感光ドラム面）上における画像中央部、画像両端部での主走査方向の結像位置を示した説明図である。同図において、○が常温時、×が昇温時のデータ（走査位置）である。また□は同期検出相当位置（同期検出素子７１ｋが配置されている位置と光学的に等価な被走査面上の位置）を示している。また図中の矢印は走査方向を示している。
【００７７】
一方、比較例として同一の光学配置を図９に示す。同図に示すようなステーション間で走査方向の異なる走査光学装置に搭載したときの主走査方向の結像位置を図１０に示す。図９、図１０において図１、図５に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００７８】
尚、図９においては４つの光源(不図示)から出射した各々の光束を同一のポリゴンミラー５で偏向させて、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローに対応した４つの被走査面に配置した感光ドラム面８ｋ、８ｃ、８ｍ、８ｙ上に導光している。
【００７９】
図５に示す本実施例は全てのステーション(Bk)、(C)、(M)、(Y)での走査方向が同一であるため、環境変化によりプラスチック製の走査光学素子の材料の屈折率が変化し、主走査方向の結像位置ズレが生じても、全てのステーション間で同一方向にずれるため色ずれが生じない。
【００８０】
一方、図１０に示す比較例ではポリゴンミラーの対向面を使用し両側に走査し走査方向が異なっているため、環境変化によりステーション間で主走査方向の結像位置ズレを生じ、色ずれが多く発生することがわかる。
【００８１】
［カラー画像形成装置］
図６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。図６において、160はカラー画像形成装置、110は実施例１に示した構成を有する画像形成装置、121,122,123,124は各々像担持体としての感光ドラム、131,132,133,134は各々現像器、151は搬送ベルトである。
【００８２】
図６において、カラー画像形成装置160には、パーソナルコンピュータ等の外部機器152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153によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（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、それぞれ画像形成装置110に入力される。そして画像形成装置110からは、各画像データに応じて変調された光ビーム141,142,143,144が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム121,122,123,124の感光面が主走査方向に走査される。
【００８３】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く画像形成装置110からの各々の画像データに基づいた４本の光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム121,122,123,124面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【００８４】
前記外部機器152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160とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００８５】
以上、本実施例ではプラスチック製の走査光学素子を用いたオーバーフィルドタイプの走査光学装置をタンデム型カラー画像形成装置に搭載する際、複数の光束でポリゴンミラーを共用し、該ポリゴンミラーの同一偏向面を使用し、該ポリゴンミラーに対して片側に走査することで、走査方向が同一となるような構成としている。かつポリゴンミラーを共用しない他の複数の光束とも走査方向を合わせることで、全ての光束が同一方向に走査するように配置を行っている。これにより高速、高解像度に適したオーバーフィルドタイプの走査光学装置に安価なプラスチック製の走査光学素子の導入が可能となり、かつそれをタンデム型カラー画像形成装置に搭載したときの環境変化に伴う主走査方向の色ずれを低減することが可能となる。
【００８６】
尚、本実施例では走査光学装置を２つ用いて走査光学ユニットを構成したが、これに限らず、１つでも良い。また１つで構成した場合、光源の数を４つにしてカラー画像形成装置を構成するようにしても良い。
【００８７】
また本実施例では光源を単一の光束を出射するシングルビーム光源より構成したが、これに限らず、例えば各々独立に変調された複数の光束を出射するマルチビーム光源より構成しても良い。
【実施例２】
【００８８】
図７は本発明の実施例２における副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００８９】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、光源手段から出射した光束を偏向走査するポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで偏向された光束を被走査面上に導光する走査光学手段と、該被走査面上の走査開始位置のタイミングを制御する同期検出手段と、を具備する走査光学装置を４つ用いてカラー画像形成装置を構成し、該４つの走査光学装置の各々のポリゴンミラーで偏向される光束の被走査面上における走査方向が全て同一方向となるように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と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００９０】
尚、ブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各ステーションの構成及び光学的作用は同様であるので、ここではブラックステーション(Bk)について説明する。
【００９１】
本実施例においてはポリゴンミラー５kで偏向された入射光学系(不図示)からの光束は第１、第２のトーリックレンズ６１ｋ、６２ｋと複数の折り返しミラーを介して感光ドラム面８ｋ上にスポットに結像され、該ポリゴンミラー５ｋを矢印方向に回転させることによって、該感光ドラム面８ｋ上を主走査方向に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８ｋ上に画像記録を行なっている。
【００９２】
本実施例における光学配置は前述の実施例１と同様、表１に示すオーバーフィルドタイプの走査光学装置である。したがって走査効率が高いため同期検出用光束を書き出し側の最軸外光束と近接させる必要があり、その結果、同期検出用光束の結像のために最適化された独自の結像素子(BDレンズ)を設けることができなくなる。
【００９３】
そこで本実施例においては図７に示すように、全てのステーション(Bk)、(C)、(M)、(Y)におけるポリゴンミラーを図中矢印の如く同一方向に回転させることで、各ステーションにおける被走査面上の全ての光束が同一方向に走査するように構成している。
【００９４】
これにより本実施例では図５に示す実施例１の結果と同様、環境変化によりプラスチック製の走査光学素子の屈折率が変化し、主走査方向の結像位置ズレが生じても、全てのステーション間で同一方向にずれるため色ずれが軽減される。
【００９５】
このように本実施例では上記の如くプラスチック製の走査光学素子を用いたオーバーフィルドタイプの走査光学装置をタンデム型カラー画像形成装置に搭載する際、ステーション毎にポリゴンミラーを共有しない場合、全てのポリゴンミラーの回転方向を同一方向とすることで全ての光束の走査方向が同一となるような構成としている。これにより実施例１と同様、高速、高解像度に適したオーバーフィルドタイプの走査光学装置に安価なプラスチック製の走査光学素子の導入が可能となり、かつそれをタンデム型カラー画像形成装置に搭載したときの環境変化に伴う主走査方向の色ずれを低減することが可能となる。
【００９６】
尚、本実施例において走査光学手段を構成する走査光学素子を保持する筐体は各ステーション毎に設けても良く、もしくはステーション共通で設けても良い。
【００９７】
［カラー画像形成装置］
図８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、走査光学装置を４個並べ各々並行して像担持体である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８において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々ステーションの構成を有する走査光学装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。
【００９８】
図８において、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、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（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、それぞれステーション１１，１２，１３，１４に入力される。そして、これらのステーションからは、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２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【００９９】
本実施態様におけるカラー画像形成装置はステーション（１１，１２，１３，１４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【０１００】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つのステーション１１，１２，１３，１４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【０１０１】
前記外部機器５２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６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【０１０２】
本実施例においては図８に示すように全てのステーションにおけるポリゴンミラーを同一方向に回転させることで、各ステーションにおける被走査面上の全ての光束が同一方向に走査するよう構成している。
【０１０３】
これにより本実施例では図５に示す実施例１の結果と同様、環境変化によりプラスチック製の走査光学素子の材料の屈折率が変化し、主走査方向の結像位置ズレが生じても、全てのステーション間で同一方向にずれるため色ずれが軽減される。
【０１０４】
尚、本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１、２の構成はより効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施例１における画像形成装置の副走査断面図
【図２Ａ】本発明の実施例１における走査光学装置の主走査断面図
【図２Ｂ】本発明の実施例１における走査光学装置の副走査断面図
【図３】本発明の実施例１における走査光学装置の歪曲収差を示す図
【図４】本発明の実施例１における走査光学装置の昇温時における主走査結像位置の変化量を示す図
【図５】本発明の実施例１における走査光学装置の被走査面上の結像位置を示す図
【図６】本発明の実施例１における画像形成装置の要部概略図
【図７】本発明の実施例２における走査光学装置の副走査断面図
【図８】本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図
【図９】本発明の比較例における走査光学装置の副走査断面図
【図１０】本発明の比較例における走査光学装置の被走査面上の結像位置を示す図
【図１１】従来の走査光学装置における要部斜視図
【符号の説明】
【０１０６】
１  光源（半導体レーザー）
２  光束変換素子（コリメーターレンズ）
３  開口絞り
４１  シリンドリカルレンズ
４２  補正アナモフィック回折素子
４３  折り返しミラー
５  偏向手段（ポリゴンミラー）
５１  偏向面
６  走査光学手段（ｆθレンズ）
６１、６２  走査光学素子（非球面トーリックレンズ）
７０  折り返しミラー
７１  同期検出素子
８  被走査面（感光体ドラム）
尚、各符号の後のサフィックスは以下の色相に対応するステーションの素子である。
【０１０７】
Ｂｋ  ブラック
Ｃ  シアン
Ｍ  マゼンタ
Ｙ  イエロー
１１、１２、１３、１４    走査光学装置
２１、２２、２３、２４    像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４    現像器
４１、４２、４３、４４    光ビーム
５１    搬送ベルト
５２    外部機器
５３    プリンタコントローラ
６０    カラー画像形成装置
１００  走査光学装置
１０１  感光ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  光ビーム
１０４  画像形成装置
１０７  現像装置
１０８  転写ローラ
１０９  用紙カセット
１１０  給紙ローラ
１１１  プリンタコントローラ
１１２  転写材（用紙）
１１３  定着ローラ
１１４  加圧ローラ
１１５  モータ
１１６  排紙ローラ
１１７  外部機器
【図１】
2006030467.tif 000007
【図２Ａ】
2006030467.tif 000008
【図２Ｂ】
2006030467.tif 000009
【図３】
2006030467.tif 000010
【図４】
2006030467.tif 000011
【図５】
2006030467.tif 000012
【図６】
2006030467.tif 000013
【図７】
2006030467.tif 000014
【図８】
2006030467.tif 000015
【図９】
2006030467.tif 000016
【図１０】
2006030467.tif 000017
【図１１】
2006030467.tif 000018