(57)【要約】    【課題】  装置全体をコンパクトにし、かつ画像の書き出し位置ずれ（ジッタ）を低減すると共に、ピント調整を容易に行う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】  光源手段1から出射された光束を集光する第１の光学素子2、第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段4、偏向手段で偏向走査された光束を被走査面7に結像する結像光学系LB、偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサ5に集光する第２の光学素子2bを備え、第１の光学素子と第２の光学素子は一体化されている走査光学装置であって、結像光学系のｆθ係数をｆ、第２の光学素子の主走査方向の焦点距離をｆｂｄ、同期検知センサ上の位置ずれを△Ｙ、走査光学装置の解像度をＤＰＩ、偏向手段の偏向面の同期タイミング角度誤差を△θとするとき、条件式(1)を満足させること。【選択図】    図１
2008260244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、該光源手段から出射された光束を集光する第１の光学素子と、該第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面に結像する結像光学系と、該偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサに集光する第２の光学素子と、を備え、
該第１の光学素子と該第２の光学素子は一体化されている走査光学装置であって、
該結像光学系のｆθ係数をｆ、該第２の光学素子の主走査方向の焦点距離をｆｂｄ、該走査光学装置の解像度をＤＰＩ、該偏向手段の偏向面の同期タイミング角度誤差を△θ、角度誤差△θによる該同期検知センサ上での主走査方向の位置ずれを△Ｙとするとき、
ｆ／ｆｂｄ×△Ｙ≦（２５．４／ＤＰＩ）／２
△Ｙ＝ｆｂｄ×ｔａｎ（２△θ）
なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
光源手段と、該光源手段から出射された光束を集光する第１の光学素子と、該第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面に結像する結像光学系と、該偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサに集光する第２の光学素子と、を備え、
該第１の光学素子と該第２の光学素子は、双方の光軸が平行で、かつ双方の有効部が並列配列となるように一体化されている走査光学装置であって、
該光源手段を、該第１の光学素子の光軸方向に調整する光源調整手段を有し、
該結像光学系のｆθ係数をｆ、該第２の光学素子の主走査方向の焦点距離をｆｂｄ、該走査光学装置の解像度をＤＰＩ、該偏向手段の偏向面の同期タイミング角度誤差を△θ、角度誤差△θによる該同期検知センサ上での主走査方向の位置ずれを△Ｙとするとき、
ｆ／ｆｂｄ×△Ｙ≦（２５．４／ＤＰＩ）／２
△Ｙ＝ｆｂｄ×ｔａｎ（２△θ）
なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。
【請求項３】
光源手段と、該光源手段から出射された光束を集光する第１の光学素子と、該第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面に結像する結像光学系と、該偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサに集光する第２の光学素子と、を備え、
該第１の光学素子と該第２の光学素子は、双方の光軸が平行で、かつ双方の有効部が並列配列となるように一体化されている走査光学装置であって、
該第２の光学素子は、入射面が主走査断面内において平面形状で、該第２の光学素子の光軸に対して対称に光束が出射するように絞りが設けられていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項４】
前記第１、第２の光学素子を、該第１の光学素子の光軸方向に調整して位置決めする光学素子調整手段を有していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記結像光学系のｆθ係数をｆ、前記第２の光学素子の主走査方向の焦点距離をｆｂｄ、前記同期検知センサ上の位置ずれを△Ｙ、前記走査光学装置の解像度をＤＰＩ、前記偏向手段の偏向面の同期タイミング角度誤差を△θとするとき、
ｆ／ｆｂｄ×△Ｙ≦（２５．４／ＤＰＩ）／２
△Ｙ＝ｆｂｄ×ｔａｎ（２△θ）
なる条件を満足す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６】
前記第１の光学素子は、コリメータレンズより成り、該コリメータレンズの主走査方向の焦点距離をｆｃｏｌとするとき、
【数１】
2008260244.tif 000005
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の走査光学装置。
【請求項７】
前記第１の光学素子は主走査断面内と副走査断面内とで異なる屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の走査光学装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光ビームによって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の走査光学装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記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画像形成装置。
【請求項１０】
光源手段と、該光源手段から出射された光束を集光する第１の光学素子と、該第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面に結像する結像光学系と、該偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサに集光する第２の光学素子と、を備え、
該第１の光学素子と該第２の光学素子は、双方の光軸が平行で、かつ双方の有効部が並列配列となるように一体化され、該第２の光学素子は、入射面が主走査断面内において平面形状で、該第２の光学素子の光軸に対して対称に光束が出射するように絞りが設けられており、
該光源手段を、該第１の光学素子の光軸方向に調整し、位置決めすること、又は前記第１、第２の光学素子を、該第１の光学素子の光軸方向に調整して位置決めすることの少なくとも一方を行うことを特徴とする走査光学装置における位置決め方法。
【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や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】
レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機はその性能向上とともに市場に広く普及し、近年はさらなるコンパクト化による普及機が求められている。それに伴いＬＢＰやデジタル複写機の書き込み装置である光走査装置にも同様にコンパクト化の要求が強まっている。
【０００３】
光走査装置のコンパクト化には光学部品の削減や光路長を短くすることや光路をコンパクトに構成することが重要である。この種の走査光学装置は従来から種々と提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１における走査光学装置は、光源手段（レーザ光源）から出射された光束を集光する第１のレンズ（コリメータレンズ）と光偏向器で偏向された光束を被走査面上に導光する第２のレンズ（結像レンズ）とを有している。さらに第２レンズを通過した光束の一部を水平同期信号を得る同期検知センサに集光する第３のレンズ（水平同期検知用レンズ）を有している。特許文献１では第１のレンズと第３のレンズを一体のレンズで形成している。
【０００５】
これにより第１のレンズと第３のレンズは相互の位置精度が高まり、１つのレンズとして構成を簡略化している。また第１のレンズと第３のレンズの光軸を直交させているので、光源手段と水平同期検知センサは直交する配置になっている。
【特許文献１】特開平３−２７４０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では第１のレンズと第３のレンズの光軸が直交しているので、レーザ光源と水平同期検知センサを、それぞれ異なる基板上に保持している。
【０００７】
この種の走査光学装置においては光源手段から光偏向器までの光路上の光学部品及び光偏向器から水平同期検知センサまでの光路上の光学部品の組立て誤差及び部品精度を考慮し、調整により走査開始位置のタイミングずれ量が特定値以下に抑えることが望ましい。
【０００８】
またこの種の走査光学装置においては光源手段と第１のレンズとの間隔は調整手段により、該光源手段を移動させてピント調整するのが望ましい。但し、光源手段がマルチビームになると該光源手段を光軸回りに回転調整し、特定の解像度に調整する機構が必要になる。この場合、光源手段に多くの調整自由度を与えると調整機構が複雑になり環境による昇温で性能が安定しない場合がある。
【０００９】
また特許文献１のように第１のレンズと第３のレンズとを一体に構成し、第１のレンズを光軸方向に移動させてピント調整する場合は、該第３のレンズの主走査方向の結像位置のずれ量が特定値以下になるように各部材を構成する必要がある。そうしないとピント調整をしたとき被走査面上の画像書き出し位置ずれ（ジッタ）を低減することが難しくなる。
【００１０】
本発明は装置全体をコンパクトにし、かつ画像の書き出し位置ずれ（ジッタ）を低減すると共に、ピント調整を容易に行う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】
【００１１】
請求項１の発明の走査光学装置は、
光源手段と、該光源手段から出射された光束を集光する第１の光学素子と、該第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面に結像する結像光学系と、該偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサに集光する第２の光学素子と、を備え、
該第１の光学素子と該第２の光学素子は一体化されている走査光学装置であって、
該結像光学系のｆθ係数をｆ、該第２の光学素子の主走査方向の焦点距離をｆｂｄ、該走査光学装置の解像度をＤＰＩ、該偏向手段の偏向面の同期タイミング角度誤差を△θ、角度誤差△θによる該同期検知センサ上での主走査方向の位置ずれを△Ｙとするとき、
ｆ／ｆｂｄ×△Ｙ≦（２５．４／ＤＰＩ）／２
△Ｙ＝ｆｂｄ×ｔａｎ（２△θ）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明の走査光学装置は、
光源手段と、該光源手段から出射された光束を集光する第１の光学素子と、該第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面に結像する結像光学系と、該偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサに集光する第２の光学素子と、を備え、
該第１の光学素子と該第２の光学素子は、双方の光軸が平行で、かつ双方の有効部が並列配列となるように一体化されている走査光学装置であって、
該光源手段を、該第１の光学素子の光軸方向に調整する光源調整手段を有し、
該結像光学系のｆθ係数をｆ、該第２の光学素子の主走査方向の焦点距離をｆｂｄ、該走査光学装置の解像度をＤＰＩ、該偏向手段の偏向面の同期タイミング角度誤差を△θ、角度誤差△θによる該同期検知センサ上での主走査方向の位置ずれを△Ｙとするとき、
ｆ／ｆｂｄ×△Ｙ≦（２５．４／ＤＰＩ）／２
△Ｙ＝ｆｂｄ×ｔａｎ（２△θ）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明の走査光学装置は、
光源手段と、該光源手段から出射された光束を集光する第１の光学素子と、該第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面に結像する結像光学系と、該偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサに集光する第２の光学素子と、を備え、
該第１の光学素子と該第２の光学素子は、双方の光軸が平行で、かつ双方の有効部が並列配列となるように一体化されている走査光学装置であって、
該第２の光学素子は、入射面が主走査断面内において平面形状で、該第２の光学素子の光軸に対して対称に光束が出射するように絞りが設けられていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１乃至３の何れか１項の発明において、
前記第１、第２の光学素子を、該第１の光学素子の光軸方向に調整して位置決めする光学素子調整手段を有していることを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は請求項３の発明において、
前記結像光学系のｆθ係数をｆ、前記第２の光学素子の主走査方向の焦点距離をｆｂｄ、前記同期検知センサ上の位置ずれを△Ｙ、前記走査光学装置の解像度をＤＰＩ、前記偏向手段の偏向面の同期タイミング角度誤差を△θとするとき、
ｆ／ｆｂｄ×△Ｙ≦（２５．４／ＤＰＩ）／２
△Ｙ＝ｆｂｄ×ｔａｎ（２△θ）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明は請求項１乃至５の何れか１項の発明において、
前記第１の光学素子は、コリメータレンズより成り、該コリメータレンズの主走査方向の焦点距離をｆｃｏｌとするとき、
【００１７】
【数１】
2008260244.tif 000003
【００１８】
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１９】
請求項７の発明は請求項１乃至５の何れか１項の発明において、
前記第１の光学素子は主走査断面内と副走査断面内とで異なる屈折力を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項８の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至７の何れか１項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光ビームによって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００２１】
請求項９の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至７の何れか１項に記載の走査光学装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記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。
【００２２】
請求項１０の発明の走査光学装置における位置決め方法は、
光源手段と、該光源手段から出射された光束を集光する第１の光学素子と、該第１の光学素子で集光された光束を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面に結像する結像光学系と、該偏向手段で偏向走査された光束の一部を同期検知センサに集光する第２の光学素子と、を備え、
該第１の光学素子と該第２の光学素子は、双方の光軸が平行で、かつ双方の有効部が並列配列となるように一体化され、該第２の光学素子は、入射面が主走査断面内において平面形状で、該第２の光学素子の光軸に対して対称に光束が出射するように絞りが設けられており、
該光源手段を、該第１の光学素子の光軸方向に調整し、位置決めすること、又は前記第１、第２の光学素子を、該第１の光学素子の光軸方向に調整して位置決めすることの少なくとも一方を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば装置全体をコンパクトにし、かつ画像の書き出し位置ずれ（ジッタ）を低減すると共に、ピント調整を容易に行う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】
【００２４】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１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。
【００２６】
尚、以下の説明において、主走査方向（Ｙ方向）とは偏向手段の軸及び結像光学系の光軸（Ｘ方向）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）である。副走査方向（Ｚ方向）とは偏向手段の軸と平行な方向である。主走査断面とは結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。副走査断面とは主走査断面に垂直な断面である。
【００２７】
図１において、１は光源手段であり、半導体レーザより成っている。本実施例では光源手段１と後述する同期検出センサ５とを同一平面上に配置している。
【００２８】
２は複合レンズであり、光源手段１から出射された光束を集光（平行光束に変換）する第１の光学素子としてのコリメータレンズ２ａと後述する第２の光学素子としての同期検出用の結像レンズ２ｂとが一体化されている。
【００２９】
コリメータレンズ２ａと同期検出用の結像レンズ２ｂは、双方の光軸が平行で、かつ双方の有効部が並列配列となるように一体化されている。
【００３０】
尚、本明細書において、コリメータレンズ（第１の光学素子）２ａと同期検出用の結像レンズ（第２の光学素子）２ｂとが「一体化」とは、(1)双方が同一の部材上に各々固定され１部品として扱えること、(2)双方が結合されること、の少なくとも一方を含む。
【００３１】
３はシリンドリカルレンズであり、副走査断面内（副走査方向）のみにパワー（屈折力）を有しており、副走査断面内においてコリメータレンズ２ａで平行光束とされた光束を後述する光偏向器４の偏向面４ａに主走査方向に長い線像として結像している。
【００３２】
尚、コリメータレンズ２ａ、シリンドリカルレンズ３は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００３３】
４は偏向手段としての光偏向器であり、４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モーターの駆動手段（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。
【００３４】
ＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系であり、プラスチック材料より成る単一の結像レンズ（ｆθレンズ）６より成り、光偏向器４によって偏向走査された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面７上に結像させている。また副走査断面上において光偏向器４の偏向面４ａと感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。
【００３５】
７は被走査面としての感光ドラム面である。
【００３６】
２ｂは同期検出用の結像レンズ（以下、「同期検出用結像レンズ」と記す。）であり、単一のアナモフィックレンズより成り、上述した如くコリメータレンズ２ａと一体的に形成されており、光偏向器４と後述する同期検出素子５との間の光路内に設けられている。この同期検出用結像レンズ２ｂは光偏向器４で偏向走査された光束の一部を後述する同期検知センサ５面上に集光している。
【００３７】
５は同期検出素子としての光センサ（以下、「同期検出センサ」と記す。）であり、本実施例では同期検出センサ５からの出力信号を検知して得られた同期信号を用いて感光ドラム面７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。
【００３８】
尚、同期検出用結像レンズ２ｂと同期検出センサ５は同期検出用光学系ＢＤの一要素を構成している。
【００３９】
６２は光学素子調整手段であり、コリメータレンズ２ａと同期検出用結像レンズ２ｂを、該コリメータレンズ２ａの光軸方向に調整して位置決めしている。
【００４０】
８は入射光学系ＬＡの光軸、９は同期検出用結像レンズ２ｂへ入射する光束の主光線である。
【００４１】
本実施例において画像情報に応じて光源手段１から光変調され出射した発散光束はコリメータレンズ２ａにより平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ３に入射している。シリンドリカルレンズ３は入射した平行光束のうち主走査断面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収束して光偏向器４の偏向面４ａに主走査断面内に長い線像として結像している。
【００４２】
そして光偏向器４の偏向面４ａで偏向された光束を結像光学系ＬＢにより被走査面としての感光ドラム面７上に導光している。そして光偏向器４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７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。
【００４３】
このとき感光ドラム面７上を光走査する前に該感光ドラム面７上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、光偏向器４で反射偏向された光束の一部を同期検出用結像レンズ２ｂにより同期検出センサ５に導光している。そして同期検出センサ５からの出力信号を検知して得られた同期信号を用いて感光ドラム面７上への画像記録の走査開始位置のタイミング（同期タイミング）を調整している。
【００４４】
本実施例では上記の如く光源手段１と同期検出センサ５を同一平面上に配置することにより制御基盤を一体化し、光学部品を削減している。このように構成することによってコリメータレンズ２ａと同期検出用結像レンズ２ｂとを近接して配置することができる。これにより本実施例ではコリメータレンズ２ａと同期検出用結像レンズ２ｂとを複合レンズ化して一体化している。
【００４５】
次に本実施例の数値例を表１、表２に示す。表１、表２においてＤは光学部品の面間隔、Ｒはレンズの曲率半径、Ｒ１は入射面側、Ｒ２は出射面側の曲率半径である。Ｒｍは主走査方向のレンズの曲率半径、Ｒｓは副走査方向のレンズの曲率半径である。
【００４６】
本実施例において入射光学系ＬＡの光軸８と同期検出用結像レンズ２ｂへ入射する光束の主光線９とのなす角度αは１２．５゜である。なお、表１では主走査断面内の光学性能を示したため、副走査断面内のみにパワーを有するシリンドリカルレンズ３の数値データは無視している。
【００４７】
＜表1＞  入射光学系及び同期検出用光学系の数値例
コリメータレンズの主走査方向の焦点距離をｆｃｏｌ＝37.1ｍｍ、
同期検出用結像レンズの主走査方向の焦点距離をｆｂｄ＝28.7ｍｍ、
コリメータレンズと結像レンズの材料の屈折率N＝1.5306
D       R
光源手段                20.0
コリメータレンズR1      3.0       ∞
コリメータレンズR2     40.8     -19.7
偏向面                 40.5       ∞
同期検出用結像レンズR1      3.0       15.2
同期検出用結像レンズR2     24.3       ∞
同期検出センサ           0        ∞
＜表２＞  結像光学系ＬＢの数値例  
結像レンズのｆθ係数f＝126.1ｍｍ、
走査光学装置の解像度DPI=600dpi、
結像レンズの材料の屈折率N＝1.5306
D         Ｒｍ       Ｒｓ
偏向面             26.6       ∞         ∞
結像レンズR1       9.0       43.0      -10.3
結像レンズR2     103.5       67.3       -7.8
被走査面            0         ∞
次に本実施例のピント調整について説明する。
【００４８】
本実施例においては光学素子調整手段６２により複合レンズ２を入射光学系ＬＡの光軸８に平行移動させて、つまりコリメータレンズ２ａと光源手段１との間の距離を調整することによってピント調整を行う。このとき同期検出用光学系ＢＤ側は複合レンズ２を移動させても同期検出センサ５上での同期検知誤差（ジッタ量）が特定の許容範囲（走査線の解像度の1/2）に収まるように設計されている。
【００４９】
つまり同期検出用結像レンズ２ｂへの入射光束は、該同期検出用結像レンズ２ｂの光軸（基板に垂直）に対して斜め方向から入射する。そのため複合レンズ２、つまり同期検出用結像レンズ２ｂが入射光学系ＬＡの光軸８方向にシフトすると同期検出センサ５上への結像位置が主走査方向へシフトし、走査開始位置のタイミングに誤差が生じる。
【００５０】
そこで本実施例は結像光学系ＬＢのｆθ係数をｆ、同期検出用結像レンズ２ｂの主走査方向の焦点距離をｆｂｄ、走査光学装置の解像度をＤＰＩとする。さらに偏向手段４の偏向面４ａの同期タイミング角度誤差を△θ、角度誤差△θによる同期検知センサ上での主走査方向の位置ずれを△Ｙとする。このとき
ｆ／ｆｂｄ×△Ｙ≦（２５．４／ＤＰＩ）／２・・・（１）
△Ｙ＝ｆｂｄ×ｔａｎ（２△θ）・・・（２）
なる条件を満足させている。
【００５１】
これにより本実施例では同期検出用結像レンズ２ｂをコリメータレンズ２ａと一体化し、装置全体のコンパクト化を図り、また複合レンズ２を光軸方向にシフト調整しても主走査方向のジッタを解像度の１／２画素以下の許容範囲内に抑えることができる。
【００５２】
ここで表１より
ｆｂｄ＝２８．７ｍｍ
表２より
ｆ＝１２６．１ｍｍ
よって
ｆ／ｆｂｄ＝４．２３
ここでｆ／ｆｂｄは偏向手段４の角度変化に対する被走査面７に入射する光束の位置変化と、同期検知センサ５上に入射する光束の位置変化の比である敏感度に相当する。
【００５３】
また表２より、ＤＰＩ＝６００を条件式（１）の右辺に代入すると、
（２５．４／ＤＰＩ）／２＝０．０４２３／２≒０．０２１
よって、条件式（１）の同期検知センサ５上の位置ずれ△Ｙは、
ΔＹ≦（０．０２１／４．２３）≒０．００５
となる。また偏向面４ａの同期タイミング角度誤差△θは、
Δθ＝（１／２）ｔａｎ-1（ΔＹ／ｆｂｄ）・・・（３）
と表され、ΔＹ＝０．００５、ｆｂｄ＝２８．７を式（３）に代入すると、
Δθ＝０．００５(deg)
となる。よって被走査面上の書き出し位置ずれジッタ（ジッタ量）は
ΔＹ×ｆ／ｆｂｄ＝０．００５×４．２３≒０．０２１(mm)
となる（これは解像度の１／２画素以下である）。つまり条件式（１）を満足する必要な偏向面４ａの同期タイミング角度誤差△θを０．００５deg以下に抑えることが望ましい。
【００５４】
尚、偏向面４ａの同期タイミング角度誤差Δθは被走査面７における正規の書き出し位置Ｙａに対する光偏向器４の角度をθ、各部材の製作誤差によって書き出し位置Ｙａに対応する偏向手段の角度をθ´、とする。そのとき、
Δθ＝θ´-θ
である。
【００５５】
また同期検知センサ５上の位置ずれΔＹは、同期タイミング角度誤差Δθがあったときの同期検知センサ５上における正規（Δθが０のとき）の位置からのずれ量である。
【００５６】
結像光学系ＬＢのｆθ係数ｆは、該結像光学系ＬＢの焦点距離に相当する。
【００５７】
同期検出センサ５上の位置ずれ（ジッタ量）△Ｙは結像レンズ６の主走査方向の焦点距離ｆと同期検出用結像レンズ２ｂの焦点距離ｆｂｄとの比（ｆ/fbd）に比例するから同期検出用光学系ＢＤの敏感度(f/fbd)は５以下が望ましい。また敏感度(f/fbd)が１倍以下になると同期検出用光学系ＢＤの光路長が結像光学系ＬＢの光路と同等以上に大きくなり、装置の小型化に反するため、敏感度(f/fbd)は１以上が望ましい。つまり本実施例では
１≦（ｆ／ｆｂｄ）≦５        ・・・（４）
なる条件を満足させることが望ましい。
【００５８】
一方、コリメータレンズ２ａの調整量を小さく抑えることができれば同期検出用結像レンズ２ｂの位置ずれによるタイミング誤差も抑えることができる。そのためにはコリメータレンズ２ａによるピント調整の敏感度を大きく設定すればよい。
【００５９】
ピント調整は焦点距離の２乗に比例するから、本実施例では（ｆ/fcol）2＝11.56倍である。被走査面７上のピントずれ量に対してコリメータレンズ２ａの調整量を半分以下に抑えるには２倍の敏感度以上に設定すればよい。また、あまり敏感度が高くなると調整誤差がピントずれになってしまうため１０倍以下が望ましい。つまり
【００６０】
【数２】
2008260244.tif 000004
【００６１】
なる条件を満足させればよい。
【００６２】
尚、ピント調整の際には光学素子調整手段６２より複合レンズ２を光軸上、移動させたが、これに限らず、後述する実施例２の如く光源調整手段６１より光源手段1を移動させても良い。これにより同期検出用結像レンズ２ｂへの影響がなくピンと調整ができる。また複合レンズ２と光源手段１とを相対的に移動させても良い。
【００６３】
また本実施例では結像光学系を１枚のレンズより構成したが、これに限らず、２枚以上のレンズより構成しても良い。また結像光学系を回折光学素子を含ませて構成しても良い。
【実施例２】
【００６４】
図２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。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。
【００６５】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、複合レンズ１０をアナモフィックレンズ１０ａと同期検出用結像レンズ１０ｂを一体化して構成したことと、ピント調整の際には光源手段1を移動させたことである。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。
【００６６】
つまり図２において、１０は複合レンズであり、主走査断面内と副走査断面内とで異なる屈折力を有する第１の光学素子としてのアナモフィックレンズ１０ａと、第２の光学素子としての同期検出用結像レンズ１０ｂとが一体となって形成されている。
【００６７】
尚、主走査断面内と副走査断面内とで異なる屈折力とは、一方の屈折力が０であり、他方が有限の値の場合や双方の屈折力が有限の場合も含む。
【００６８】
６1は光源調整手段であり、光源手段１をアナモフィックレンズ１０ａの光軸方向に調整して位置決めしている。
【００６９】
アナモフィックレンズ１０ａはコリメータレンズとシリンドリカルレンズとを一体化したものであり、光源手段１より出射された光束を主走査断面内に関しては収束光束に変換し、副走査断面内に関しては光偏向器４の偏向面４ａに集光する収束光束に変換している。
【００７０】
１０ｂは同期検出用結像レンズであり、単一のアナモフィックなレンズより成り、同期検出素子５面上に同期検出用の光束を結像させている。
【００７１】
本実施例において光源手段１から出射した光束はアナモフィックレンズ１０ａにより主走査断面内においては収束光束に変換され、また副走査断面内においては収束光束に変換され、光偏向器４の偏向面４ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器４の偏向面４ａで反射偏向された光束は結像レンズ６により感光ドラム面７上にスポット状に結像され、該光偏向器４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７上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面７上に画像記録を行っている
このとき感光ドラム面７上を光走査する前に該感光ドラム面７上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、光偏向器４で反射偏向された光束の一部を同期検出用結像レンズ１０ｂにより同期検出センサ５に導光している。そして同期検出センサ５からの出力信号を検知して得られた同期信号を用いて感光ドラム面７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。
【００７２】
本実施例においては光源調整手段６１により光源手段１を、アナモフィックレンズ１０ａの光軸方向に移動させてピント調整を行っている。
【００７３】
尚、本実施例では光源手段１を移動させたが、これに限らず、複合レンズ１０を移動させても良く、あるいは複合レンズ１０と光源手段１とを相対的に移動させても良い。
【００７４】
このように本実施例では上記の如くアナモフィックレンズ１０ａと、同期検出用結像レンズ１０ｂとを一体化にして成形することにより、実施例１より、さらに部品点数を削減することができ、これにより装置全体の更なるコンパクト化を図っている。
【００７５】
また、本実施例では光源手段１から被走査面７に至る光学系において、主走査断面内及び副走査断面内の倍率を等しくして、主走査断面内及び副走査断面内のピント調整を一度にできるように構成している。
【００７６】
尚、本実施例の主走査断面内における数値例は、前述の実施例１と同等であり、これにより同等の効果を得ている。
【実施例３】
【００７７】
図３(ａ)，(ｂ)は各々本発明の実施例３の走査光学装置の一部分の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）であり、複合レンズを入射光学系の光軸方向に調整する前後での同期検出用結像レンズで結像する光束の様子を示している。図３（ｃ）は同期検出センサ５の受光面にスポットが結像する様子を示した図、図３（ｄ）は同期検出センサ５からの出力信号を示している。図３(ａ),（ｂ）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。
【００７８】
本実施例において前述の実施例1、２と異なる点は、同期検出用結像レンズ２０ｂの入射面２０ｂ１を主走査断面内において、平面形状で、同期検出用結像レンズ２０ｂの光軸に対して傾けて形成したことである。さらに同期検出用結像レンズ２０ｂの光軸に対して対称に光束が出射するように絞り１６を設けたことである。
【００７９】
ここで同期検出用結像レンズ２０ｂの光軸とは、第２の光学素子２０ｂの入射面２０ｂ１で屈折し出射面２０ｂ２に入射する光束と平行でかつ第２の光学素子２０ｂの出射面２０ｂ２と直交する直線である。その他の構成及び光学的作用は実施例１、２と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００８０】
つまり、図中、２０ｂは同期検出用結像レンズであり、入射面２０ｂ１が主走査断面内において、平面形状（主走査断面内でのパワーが０（ノンパワー）で、同期検出用結像レンズ２０ｂの光軸に対して傾けて形成している。さらに同期検出用結像レンズ２０ｂの光軸に対して対称に光束が出射するように絞り１６を設けている。
【００８１】
本実施例では複合レンズ２０、つまり同期検出用結像レンズ２０ｂが入射光学系ＬＡの光軸８方向に光学素子調整手段６２により移動させると、その入射面に入射した平行光束は主走査方向にシフトする。同期検出用結像レンズ２０ｂの入射面２０ｂ１は屈折した光線が常に光軸と平行になるように傾斜した平面で構成されているので、出射面２０ｂ２に入射する光線は光軸上に結像する（図３の結像点）。入射面で主走査方向に光束がシフトしても光束幅が常に絞り１６の主走査方向の幅よりも広くなるよう絞り１６の幅を設定しているため、出射面２０ｂ２から出射する光束は光軸に対して対称に切り出され出射する。
【００８２】
また、絞り１６は複合レンズ２０を調整のために移動させても同期検出用結像レンズ２０ｂとの位置関係が変わらないように設置するのが望ましい。絞り１６が複合レンズ２０と一体化されていても良い。複合レンズ２０を調整した量だけ結像点が同期検知センサ５上からずれても該センサ５に入射するスポットの重心は光軸と該センサ５の交点上にあり、調整量に比例してスポット径が変化するだけである。図３（ｃ）は主走査方向に２分割されたＡ，Ｂの受光面を有し、Ａセンサの出力とＢセンサの出力の差分を出力信号として出力する。図３（ｄ）は縦軸にセンサ出力（Ａ−Ｂ）、横軸にセンサ上でのスポットの移動量を示している。
【００８３】
本実施例では同期検知センサ５の分割センサＡ，Ｂの境界線上にスポットの重心が位置するように設定している。このためスポット径が変化しても図３（ｄ）に示すように同期検知センサ５の出力信号が０になる位置は変わらず、複合レンズ２０を調整しても同期検出信号のずれは生じない。
【００８４】
比較のために、図３から絞り１６が無い場合の構成として図４（ａ）、（ｂ）を説明する。
【００８５】
複合レンズ２０をコリメータレンズの光軸８の方向に調整すると、偏向面４で反射した光束は第２の光学素子２０ｂの入射面２０ｂ１にγだけ主走査方向にシフトした位置で屈折し光軸と平行な光線として出射面２０ｂ２に入射する。結像点は光軸上であるが、出射した光束は光軸に対して非対称であるため、結像点はセンサ５からずれた量だけセンサ５のスポット径も光軸に非対称となり、スポットの重心は光軸からδだけずれてしまう。絞り１６が無いとセンサ５上に重心をもつスポットが得られないのである。
【００８６】
本実施例においては複合レンズ２０、つまり同期検出用結像レンズ２０ｂが入射光学系の光軸方向（図３(ｂ)の矢印Ｚ）に調整されても同期検出用結像レンズ２０ｂから出射し、同期検出センサ５上に結像する光束の結像位置は主走査方向に、ずれることはない。つまり画像の書き出し位置ずれが原理的に生じない。
【００８７】
本実施例の主走査断面内における数値例は、前述の実施例１と同等であり、これにより同等の効果を得ている。
【００８８】
尚、各実施例において、ピント調整方法は、光源手段を第１の光学素子の光軸方向に調整し、位置決めすること、又は第１、第２の光学素子を、該第１の光学素子の光軸方向に調整して位置決めすることの少なくとも一方を行えばよい。
【００８９】
［画像形成装置］
図５は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施例１から３のいずれかに示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データDｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光体ドラム（感光体）１０１の感光体面が主走査方向に走査される。
【００９０】
静電潜像担持体（感光ドラム）たる感光ドラム１０１は、モーター１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光体ドラム１０１の感光体面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光体ドラム１０１の上方には、感光体ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光体ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【００９１】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データDｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光体ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光体ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
【００９２】
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光体ドラム１０１の下方で、感光体ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光体ドラム１０１の前方（図５において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【００９３】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光体ドラム１０１後方（図５において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【００９４】
図５においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モーター１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のモーターなどの制御を行う。
【００９５】
［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。本実施例は、走査光学装置（走査光学系）を４個並べ各々並行して像担持体である感光体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６において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施例１から３の何れかに示した構成を有する走査光学装置である。２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光体ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、７１は搬送ベルトである。尚、図６においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
【００９６】
図６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７２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７３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、それぞれ走査光学装置１１，１２，１３，１４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４１，４２，４３，４４が射出され、これらの光ビームによって感光体ドラム２１，２２，２３，２４の感光体面が主走査方向に走査される。
【００９７】
本実施例におけるカラー画像形成装置は走査光学装置（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）の各色に対応している。そして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。
【００９８】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの走査光学装置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体ドラム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。
【００９９】
前記外部機器５３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。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施例１の主走査断面図
【図２】本発明の実施例２の主走査断面図
【図３】本発明の実施例３の主要部分の主走査断面図
【図４】本発明の実施例３の比較図
【図５】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図６】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１０１】
１  光源手段
２，１０，２０  複合レンズ
２ａ  コリメータレンズ
３  シリンドリカルレンズ
ＬＡ  入射光学系
４  偏向手段
ＬＢ  結像光学系
６  結像レンズ
２ｂ、１０ｂ、２０ｂ  同期検出用結像レンズ
５  同期検出センサ
７  被走査面（感光ドラム面）
１６  絞り
６１  光源調整手段
６２  光学素子調整手段
１１、１２、１３、１４  走査光学装置
２１、２２、２３、２４  像担持体（感光体ドラム）
３１、３２、３３、３４  現像器
４１、４２、４３、４４  光ビーム
７１  搬送ベルト
７２  外部機器
７３  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  感光体ドラム
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  モーター
１１６  排紙ローラ
１１７  外部機器
【図１】
2008260244.tif 000006
【図２】
2008260244.tif 000007
【図３】
2008260244.tif 000008
【図４】
2008260244.tif 000009
【図５】
2008260244.tif 000010
【図６】
2008260244.tif 000011