(57)【要約】【課題】インライン型のカラー画像形成装置において、昇温時の色ずれの低減を目的とする。【解決手段】インライン型のカラー画像形成装置における走査光学装置において、スキャナモータに最も近い位置に配置された結像レンズは主走査方向に最も焦点距離の長いレンズであって、このレンズの近傍でスキャナモータの周囲が密閉されていることを特徴とする。また、このレンズにガラスレンズを用いたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各色の画像情報に応じて変調されたレーザ光を出射する複数の走査光学装置と、これらの走査光学装置から出射されたレーザ光によって各色の画像を形成する複数の感光体を有し、順に各色の像を重ね合わせることによってカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、これらレーザ光が感光体に照射する時間や位置を互いに合わせることで所望の色を得ることができるカラー画像形成装置の走査光学装置において、
前記複数の走査光学装置には少なくともレーザ光を前記感光体上に走査するための偏向モータと、この走査されたレーザ光をスポット状に結像するための結像レンズを有しており、前記偏向モータに最も近い側に配置された結像レンズがレーザ走査方向にもっとも焦点距離の長い結像レンズであり、かつ前記結像レンズの近傍で偏向モータの周囲が閉じられた空間を形成していることを特徴とするカラー画像形成装置における走査光学装置。
【請求項２】
各色の画像情報に応じて変調されたレーザ光を出射する複数の走査光学装置と、これらの走査光学装置から出射されたレーザ光によって各色の画像を形成する複数の感光体を有し、順に各色の像を重ね合わせることによってカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、これらレーザ光が感光体に照射する時間や位置を互いに合わせることで所望の色を得ることができるカラー画像形成装置の走査光学装置において、
前記複数の走査光学装置には少なくともレーザ光を前記感光体上に走査するための偏向モータと、この走査されたレーザ光をスポット状に結像するための結像レンズを有しており、この結像レンズの少なくとも１つはガラスレンズであって、前記ガラスレンズが最も偏向モータの近くに配置されており、かつ前記ガラスレンズの近傍で偏向モータの周囲が閉じられた空間を形成していることを特徴とするカラー画像形成装置における走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各色に現像された感光体上の画像を順に重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関するもので、詳しくはこのカラー画像形成装置に使用される走査光学装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の感光体を有し、各色毎に現像された画像を順に重ね合わせてカラー画像を形成するいわゆるインライン形式のカラー画像形成装置として、図３に示すようなカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
このカラー画像形成装置はＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応する４個の走査光学装置１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｂ、感光体ドラム２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｂ、現像器３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｂと、搬送ベルト４などから構成されている。そして、各走査光学装置１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｂからのレーザ光によって、それぞれの感光体ドラム２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｂ面上に各色毎の画像情報を記録して、高速でカラー画像を形成するものである。
【０００４】
従来、これらに用いられる走査光学装置は図４に示すような構成である。
【０００５】
画像情報に応じて変調がかけられたレーザ光を出射する光源装置１０１、この光源装置１０１から出射してレーザ光を回転多面鏡１０３の反射面上で線状に結像するためのシリンドリカルレンズ１０２、回転多面鏡１０３を高速に回転してレーザ光を感光体ドラム２００に走査するための偏向モータ１０４、感光体ドラム２００上を走査するレーザ光をスポット状に結像するための結像レンズ１０５・１０６、これらを精度良く配置するために精度良く成形された光学フレーム１０７などから構成されている。
【０００６】
このようなインライン形式のカラー画像形成装置に用いられるこの走査光学装置においては、各色のレーザ光を各々の感光体ドラムの所望の位置に照射し、各色を精度良く重ね合わせてカラー画像を形成する必要があるため、以下のようなレーザ光の照射位置や照射時間を調整している。
【０００７】
まず、レーザ光の走査方向については主に３つの調整手段を走査光学装置および感光体ドラムなどの画像形成部に備えている。
【０００８】
第１は画像の書き出し位置を調整する手段である。図４に示すように走査光学装置内に水平同期検出器１０８を有しており、この水平同期検出器１０８に入射するレーザ光をトリガにしてレーザ光の変調開始タイミングを可変にすることで、各色の書き出し位置を合わせる。
【０００９】
第２は走査方向の倍率を合わせる手段である。この倍率が異なっていると上記書き出し位置が調整されている場合であっても、書き終わり側に行くに従い色ずれが大きくなるため倍率も合わせなければいけない。そこでレーザ光の変調周波数を可変にすることで走査方向の倍率を合わせて、書き出し側と書き終わり側の両方の色ずれを抑えることが可能になる。（図５参照）
第３は走査方向の左右の倍率差（片倍率と称す）を合わせる手段である。走査光学装置１００と感光体ドラム２００の平行が狂って固定されると書き出し側（図６の左側）と書き終わり側（図６の右側）でレーザ光の光路長が異なる。図６のように左側が光路長が長い色では左側に行くに従い倍率が大きくなり、逆に右側が光路長が長い場合は右側に行くに従い倍率が大きくなる。このような片倍率が存在すると第１と第２の調整だけでは色間のずれが調整しきれない。そこでこのような片倍率が生じることのないように走査光学装置と感光体ドラムの相対位置を調整する手段を有する必要がある。本発明の提案者も先の特開２００２−１６６５９１号においてこの調整手段を提案している。
【００１０】
次に紙などの転写材の搬送方向の調整手段について主に２つ有している。
【００１１】
第１に画像書き出し先端位置の調整手段である。感光体ドラムに照射されるレーザ光の位置ずれなどによって、各色で画像の書き込み位置が異なる。これを調整する手段として搬送方向の書き出しタイミングを可変できるようにしておくことにより調整が可能である。
【００１２】
第２に画像の傾きを調整する手段である。先に記載した図６のように走査光学装置１００と感光体ドラム２００の平行が狂って固定された場合には、搬送方向においても画像の傾きとして現れる。そのため先述したように走査光学装置と感光体ドラムの相対位置を調整する手段を有することによりこの傾きも抑えることが可能である。
【００１３】
このような調整は図３に示す５のような色ずれ検出センサを画像形成部の下流に配置し、色ずれ量を算出することにより調整することが可能である。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１６６５９１号
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような調整を精度良く行った場合でも、カラー画像形成装置内が温度上昇したときや走査光学装置内の偏向モータの発熱によってレーザ光の走査する位置や走査速度が変化してしまうことがある。
【００１６】
詳しくは連続印刷時には偏向モータは連続で高速回転しており、モータ駆動部のＩＣの発熱やコイルの発熱によって偏向モータの周辺が昇温し、この近傍に配置された結像レンズの温度も上がり、この結像レンズが樹脂材料で成形されているときには屈折率が変化しレーザ光の走査速度や照射位置が変わってしまう。
【００１７】
さらに、この結像レンズにおいて偏向モータに固定している回転多面鏡によって引き起こされた熱の流れによって不均一に暖められると、左右でのレーザ光の走査速度差（片倍率）を発生するという不具合も生じる。
【００１８】
これらはカラー画像形成装置内で一律同じように温度上昇する場合には顕著な色ずれにはならないが、定着器や電装部などの高温装置に近い走査光学装置と遠い走査光学装置では温度上昇具合が異なるため、色ずれが発生する。
【００１９】
本発明の目的はレーザ光の走査速度変化や照射位置を極力小さくすることで各色の重ね合わせがずれないようにし、安定したカラー画像が得られるようにしたものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るカラー画像形成装置の走査光学装置は、各色の画像情報に応じて変調されたレーザ光を出射する複数の走査光学装置と、これらの走査光学装置から出射されたレーザ光によって各色の画像を形成する複数の感光体を有し、順に各色の像を重ね合わせることによってカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、これらレーザ光が感光体に照射する時間や位置を互いに合わせることで所望の色を得ることができるカラー画像形成装置の走査光学装置において、
（１）前記複数の走査光学装置には少なくともレーザ光を前記感光体上に走査するための偏向モータと、この走査されたレーザ光をスポット状に結像するための結像レンズを複数有しており、この偏向モータに最も近い側に配置された結像レンズがレーザ走査方向にもっとも焦点距離の長い結像レンズであり、かつこの結像レンズの近傍で偏向モータの周囲が閉じられた空間を形成していることを特徴とする。
【００２１】
（２）前記複数の走査光学装置には少なくともレーザ光を前記感光体上に走査するための偏向モータと、この走査されたレーザ光をスポット状に結像するための結像レンズを有しており、この結像レンズの少なくとも１つはガラスレンズであって、このガラスレンズが最も偏向モータの近くに配置されており、かつこのガラスレンズの近傍で偏向モータの周囲が閉じられた空間を形成していることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明のインライン形式のカラー画像形成装置に用いられる走査光学装置の詳細を図１を用いて説明する。
【００２３】
図中１１は各色毎に画像情報によって変調されたレーザ光を出射する光源であって、画像情報に応じて変調されたレーザ光を出射する半導体レーザ１１ａやこのレーザ光を略平行光とするコリメータレンズ１１ｂなどから構成されている。
この光源１１を出射したレーザ光はシリンドリカルレンズ１２によって偏向モータ１４に固定されている回転多面鏡１３の反射面１３ａ上に線状に集光され、回転多面鏡１３によって感光体ドラム２の方向に高速に偏向される。この偏向されたレーザ光はｆΘ特性を有する結像レンズ１５、１６によって感光体ドラム２上に結像して潜像を形成する。
【００２４】
この回転多面鏡１３によって偏向されたレーザ光の一部は反射ミラー１７を介して画像書き出し位置を調整するために水平同期検出センサ１８に入射する。
【００２５】
図中２０はこれらを精度良く取り付けるための光学フレームである。光学フレーム２０にはシリンドリカルレンズ１２の周囲に配置されたリブ２１と、結像レンズ１５の対向側に配置されたリブ２２を有している。この２つリブ２１、２２と結像レンズ１５などによって偏向モータ１４の周囲を囲む構成になっており、さらに図２に示すように結像レンズ１５の上に配置された発泡ウレタンフォーム１９とカバー３０によって偏向モータ１４の周りが密閉された空間を形成している。
【００２６】
ここで、この結像レンズ１５は光学特性に優れた樹脂材料で成形されたレンズであるが、その形状はレーザ光の走査方向にパワーの小さな（焦点距離の長い）レンズである。このため前述したように偏向モータ１４が高速で長時間回転した場合に発生する駆動部のＩＣ１４ａやコイルの熱によってこの結像レンズ１５が暖められた場合でも、屈折率の変化によってレーザ走査方向の倍率変化を小さくすることができるため、レーザ光の速度変化は小さく抑えることが可能である。
この走査光学装置に用いられる結像レンズ１５、１６は例えば特開平１０−２３２３４６に提案されているような球面レンズとトーリックレンズから構成されており、球面レンズ面は偏向モータ側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、トーリックレンズは走査方向の断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で偏向モータ側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状であれば、球面レンズ側の走査方向にパワーの小さな場合でも、像面わん曲や歪曲収差を良好に補正してあらゆる像高で良好なスポット形状を得ることが可能である。
【００２７】
偏向モータ１４によって発熱した熱によってこの周囲のみ温度上昇するが、結像レンズ１５やリブ２１，２２より外側にはほとんど熱が伝わらないため結像レンズ１６は熱の影響は受けない。この特開平１０−２３２３４６に提案されている球面レンズを結像レンズ１５に、トーリックレンズを結像レンズ１６に用いたときの昇温時（２０℃上昇）の走査方向の位置ずれ量を図７に示す。結像レンズ１５が２０℃昇温したときのずれ量は３０μｍ程度であるが、結像レンズ１６が２０℃昇温したときは１００μｍ近いずれ量が発生する。したがって、両方の結像レンズ１５、１６が昇温の影響を受けると１３０μｍ程度のずれを発生することになるが、本発明の実施例においては結像レンズ１５のみの３０μｍ程度のずれ量に低減することが可能となる。このように走査方向のパワーの小さいレンズ部で温度の影響を遮断することがたいへん有効である。
【００２８】
この構成はレーザ光の走査速度の左右差の低減にも有効である。結像レンズ１５は均一に温度上昇するのではなく、回転多面鏡１３によって形成される風の流れによって不均一な温度分布が発生するため、この温度の影響を小さくできるパワーの小さなレンズは片倍率を小さく抑える手段として有効である。
【００２９】
（実施例２）
上記実施例において、レーザ光の走査方向にパワーの小さい（焦点距離の長い）球面レンズとパワーの大きい（焦点距離の短い）トーリックレンズの組み合わせについて記載しているが、パワーの小さい球面レンズは薄肉で曲率半径の大きなレンズであるため、ガラスモールドやガラスの研磨レンズに置き換えることも可能である。ガラスレンズは温度上昇による屈折率変化が樹脂材料よりも大幅に小さいため図７の結像レンズ１５のずれ量をさらに小さくすることができる。このガラスレンズを結像レンズ１５の位置に配置し、偏向モータ１４で発生した熱を密閉空間に閉じ込めることにより、熱の影響を受けても位置ずれ量がたいへん小さくできる走査光学装置はインライン形式のカラー画像形成装置に用いるにはより好適である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば走査光学装置内に配置された結像レンズにおいて、偏向モータに最も近い側に配置された結像レンズがレーザ走査方向にもっとも焦点距離の長い結像レンズであり、かつこの結像レンズの近傍で偏向モータの周囲が閉じられた空間を形成することにより、偏向モータが発熱した場合であっても結像レンズの屈折率変化の影響が小さくなるので、レーザ光の走査速度変化を小さく抑えることができ、色ずれの少ない良好なカラー画像を得ることができる。
【００３１】
さらに、この偏向モータに最も近い側に配置された結像レンズがガラスレンズであれば、昇温による屈折率変化はほとんどないため、よりレーザ光の速度変化を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である走査光学装置の上面図
【図２】本発明の実施例である走査光学装置の断面図
【図３】インライン形式のカラー画像形成装置の要部構成図
【図４】従来の走査光学装置の上面図
【図５】レーザ走査方向の第１および第２の調整を示す図
【図６】レーザ走査方向の片倍率ずれを示す図
【図７】結像レンズが昇温したときの走査方向の位置ずれ量を示す図
【符号の説明】
１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｂ、１００  走査光学装置
２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｂ、２、２００  感光体ドラム
１１、１０１  光源
１３、１０３  回転多面鏡
１４、１０４  偏向モータ
１５、１６、１０５、１０６  結像レンズ
１８、１０８  水平同期検出センサ
１９  発泡ウレタンフォーム
２０、１０７  光学フレーム
２１、２２  リブ
３０  カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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