(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を複数の感光体それぞれの感光面に対して主走査方向に走査可能な光走査装置であって、
複数の光源を有し、前記複数の光源からの光束を、回転偏向器の反射面で主走査方向に長い所定の断面形状となるようにし、前記回転偏向器の反射面で副走査方向に異なる位置となるように導く偏向前光学系と、
回転方向に複数配列された反射面によって、前記偏向前光学系からの入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を前記主走査方向に走査させる前記回転偏向器と、
主走査方向および副走査方向において独立に曲率が変化している複数の光学素子から構成され、前記回転偏向器における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束を、該光束が導かれるべき感光体の感光面に導く偏向後光学系とを備え、
前記偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束の主光線が前記主走査方向と直交する副走査方向における互いに異なる入射位置に入射される少なくとも１つの光学素子においては、該光学素子における前記光束の入射面および出射面のうち少なくともいずれかに熱膨張に起因する色ずれを打ち消すように副走査方向における光束のビーム位置を変化させる回折格子が形成されており、
前記回折格子が形成されている光学素子は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束に対して、該光束の入射位置に応じて、前記偏向後光学系により前記感光面に導かれる光束が該感光面上において、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合いおよび走査範囲に対する光束の位置のそれぞれが静電潜像を形成できる条件となるような正のパワーを与える共有光学素子であり、
前記偏向後光学系は、前記共有光学素子を少なくとも２つ備える光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記偏向後光学系は、前記回折格子が形成されている光学素子として、入射面および出射面のうち少なくともいずれかに回折格子が形成されている板状の光学素子を有する光走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記回折格子が形成されている光学素子は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束全てにパワーを与える光走査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記回折格子は、主走査方向および副走査方向のうち少なくともいずれかにおいてパワーを有する光走査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記回折格子が形成されている光学素子は、入射面および出射面が曲面に形成されている光走査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記偏向後光学系は、主走査方向において正のパワーを有する前記共有光学素子を少なくとも２つ備え、
前記少なくとも２つの共有光学素子の内の少なくともいずれか１つの光学素子の入射面および出射面の内の少なくともいずれか１面に回折格子が形成されている光走査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記偏向後光学系は、前記回転偏向器における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束を、前記少なくとも２つの共有光学素子の内のいずれか２つの間で、副走査方向において交差させる光走査装置。
【請求項８】
光源からの光束を複数の感光体それぞれの感光面に対して主走査方向に走査可能な光走査装置であって、
複数の光源を有し、前記複数の光源からの光束を、回転偏向器の反射面で主走査方向に長い所定の断面形状となるようにし、前記回転偏向器の反射面で副走査方向に異なる位置となるように導く偏向前光学系と、
回転方向に複数配列された反射面によって、前記偏向前光学系からの入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を前記主走査方向に走査させる前記回転偏向器と、
主走査方向および副走査方向において独立に曲率が変化している複数の光学素子から構成され、前記回転偏向器における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束を、該光束が導かれるべき感光体の感光面に導く偏向後光学系とを備え、
前記偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、前記光源からの光束の主光線が前記主走査方向と直交する副走査方向において前記偏向後光学系の光軸の光路とは異なる入射位置に入射される少なくとも１つの光学素子においては、該光学素子における前記光束の入射面および出射面のうち少なくともいずれかに熱膨張に起因する色ずれを打ち消すように副走査方向における光束のビーム位置を変化させる回折格子が形成されており、
前記回折格子が形成されている光学素子は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束に対して、該光束の入射位置に応じて、前記偏向後光学系により前記感光面に導かれる光束が該感光面上において、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合いおよび走査範囲に対する光束の位置のそれぞれが静電潜像を形成できる条件となるような正のパワーを与える共有光学素子であり、
前記偏向後光学系は、前記共有光学素子を少なくとも２つ備える光走査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光走査装置において、
前記偏向後光学系は、前記回折格子が形成されている光学素子として、入射面および出射面のうち少なくともいずれかに回折格子が形成されている板状の光学素子を有する光走査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光走査装置において、
前記回折格子が形成されている光学素子は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束全てにパワーを与える光走査装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の光走査装置において、
前記偏向後光学系は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束を、前記回折格子に対して、副走査方向における互いに異なる位置に入射させる光走査装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の光走査装置において、
前記回折格子は、主走査方向および副走査方向のうち少なくともいずれかにおいてパワーを有する光走査装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の光走査装置において、
前記回折格子が形成されている光学素子は、入射面および出射面が曲面に形成されている光走査装置。
【請求項１４】
請求項８に記載の光走査装置において、
前記偏向後光学系は、前記回転偏向器における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束を、前記少なくとも２つの共有光学素子の内のいずれか２つの間で、副走査方向において交差させる光走査装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の光走査装置と、
前記光走査装置によって走査される光束により静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体上に形成された静電潜像を顕像化させる現像部と
を備えてなる画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の画像形成装置において、
前記複数の感光体は、前記現像部により顕像化される現像剤像をベルトに転写するものであり、
前記光走査装置を構成する複数の光学素子は、該複数の光学素子を支持するハウジングの材質の線膨張係数をαH、複数の感光体同士の間隔を規定する部材の線膨張係数をαF、前記ベルトを駆動するシャフトの材質の線膨張係数をαS、前記ベルトに沿って複数配列される感光体の内の両端に位置する２つの感光体の間隔をＬ、該２つの感光体それぞれに導かれるべき光束の副走査方向におけるビーム間隔をＬＢ、上昇温度をｔとするとき、前記ビーム間隔ＬＢの変化量が、
−（αH−２×αF＋αS）×（Ｌ×ｔ）＋αH×ＬＢ×ｔ
となるような光学特性に設定されている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光束を感光体の感光面に対して主走査方向に走査させる光走査装置に関し、特に、光学特性の向上を実現する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの光束を所定の断面形状に整形し、所定の方向に走査させる光走査装置において、偏向前光学系に複数の光源からの光束を通す負のパワーを持つレンズもしくは回折光学素子を設けることにより、温度変化が生じた際に、当該光走査装置を備える画像形成装置で発生する色ずれを抑える方向にビーム間隔が変化するようにする技術が知られる（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
また、偏向前光学系内に倍率色収差を補正する回折光学素子を設け、主走査方向の走査線長が波長変動によりばらつかないようにする技術が知られる（例えば下記特許文献２参照）。
【０００４】
また、偏向後光学系内に屈折面と回折面を有する走査光学素子を設け、当該走査光学素子の少なくとも１面の屈折面の副走査方向における曲率半径を主走査方向に対応して光軸上から外側に向かって連続的に変化させ、かつ少なくとも１面の回折面の副走査方向における回折パワーを主走査方向に対応して光軸上から外側に向かって連続的に変化させる構成が知られる（例えば下記特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−２２１８７０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７１１１７号公報
【特許文献３】特開２００２−２２１６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１（特開２００５−２２１８７０号公報）に記載の技術では、偏向前光学系に配置するレンズの枚数を増やす必要がある。
また、特許文献２（特開２００６−１７１１１７号公報）および特許文献３（特開２００２−２２１６８１号公報）に記載の技術では、副走査方向に関して、画像形成装置の熱膨張に起因する色ずれを補正するということは考慮されていないため、画像形成装置の温度上昇に起因する色ずれが発生してしまうという問題があった。
【０００６】
この発明の実施の形態は、環境温度の変動に応じて光学特性を適切に補正することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る光走査装置は、光源からの光束を複数の感光体それぞれの感光面に対して主走査方向に走査可能な光走査装置であって、複数の光源を有し、前記複数の光源からの光束を主走査方向に長い所定の断面形状とし、副走査方向に異なる位置に導く偏向前光学系と、回転方向に複数配列された反射面によって、前記偏向前光学系からの入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を前記主走査方向に走査させる回転偏向器と、主走査方向および副走査方向において独立に曲率が変化している複数の光学素子から構成され、前記回転偏向器における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束を、該光束が導かれるべき感光体の感光面に導く偏向後光学系とを備え、前記偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束の主光線が前記主走査方向と直交する副走査方向における互いに異なる入射位置に入射される少なくとも１つの光学素子においては、該光学素子における前記光束の入射面および出射面のうち少なくともいずれかに熱膨張に起因する色ずれを打ち消すように副走査方向における光束のビーム位置を変化させる回折格子が形成されており、前記回折格子が形成されている光学素子は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束に対して、該光束の入射位置に応じて、前記偏向後光学系により前記感光面に導かれる光束が該感光面上において、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合いおよび走査範囲に対する光束の位置のそれぞれが静電潜像を形成できる条件となるような正のパワーを与える共有光学素子であり、前記偏向後光学系は、前記共有光学素子を少なくとも２つ備えることを特徴とする構成としている。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る光走査装置は、光源からの光束を複数の感光体それぞれの感光面に対して主走査方向に走査可能な光走査装置であって、複数の光源を有し、前記複数の光源からの光束を主走査方向に長い所定の断面形状として、副走査方向に異なる位置に導く偏向前光学系と、回転方向に複数配列された反射面によって、前記偏向前光学系からの入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を前記主走査方向に走査させる回転偏向器と、主走査方向および副走査方向において独立に曲率が変化している複数の光学素子から構成され、前記回転偏向器における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束を、該光束が導かれるべき感光体の感光面に導く偏向後光学系とを備え、前記偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、前記光源からの光束の主光線が前記主走査方向と直交する副走査方向において前記偏向後光学系の光軸の光路とは異なる入射位置に入射される少なくとも１つの光学素子においては、該光学素子における前記光束の入射面および出射面のうち少なくともいずれかに熱膨張に起因する色ずれを打ち消すように副走査方向における光束のビーム位置を変化させる回折格子が形成されており、前記回折格子が形成されている光学素子は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束に対して、該光束の入射位置に応じて、前記偏向後光学系により前記感光面に導かれる光束が該感光面上において、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合いおよび走査範囲に対する光束の位置のそれぞれが静電潜像を形成できる条件となるような正のパワーを与える共有光学素子であり、前記偏向後光学系は、前記共有光学素子を少なくとも２つ備えることを特徴とする構成としている。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る画像形成装置は、上述のような構成の光走査装置と、前記光走査装置によって走査される光束により静電潜像が形成される感光体と、前記感光体上に形成された静電潜像を顕像化させる現像部とを備えてなることを特徴とする構成としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、環境温度の変動に応じて光学特性を適切に補正することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の実施の形態による光走査装置における光学系での光路を副走査方向から見た図であり、図２は本実施の形態による光走査装置を備えた画像形成装置９００の概略構成を示す副走査方向断面図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、本実施の形態による光走査装置１は、偏向前光学系７、ポリゴンミラー（回転偏向器）８０および偏向後光学系Ａを備えてなる構成となっている。
【００１３】
光走査装置１は、光源からの発散光を、複数の光学素子からなる偏向前光学系にて所定の断面形状を有する光束となるように整形し、偏向前光学系７にて整形された光束を回転偏向器により偏向させ、偏向後光学系Ａを経て複数の感光体４０１ｙ〜４０１ｋそれぞれの感光面に対して主走査方向に走査させる。光走査装置１により走査される光束は、感光体４０１ｙ〜４０１ｋの感光面に静電潜像を形成する。各感光体上に形成された静電潜像は、現像部５０１ｙ〜５０１ｋにより各感光体に対応する色の現像剤で顕像化される。
【００１４】
以下、本実施の形態による光走査装置１の詳細について説明する。
ポリゴンミラー８０は、回転方向に複数配列された反射面によって入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を主走査方向に走査させる。
偏向前光学系７は、ＬＤからなる光源７１、光源７１からの発散光を収束光、平行光もしくは緩い拡散光とする有限焦点レンズ（またはコリメータレンズ）７２、アパーチャ７３および光束をポリゴンミラー８０近傍で集光させるシリンダレンズ７４を備えてなる。
【００１５】
偏向前光学系７は、このような構成により、光源７１からの光を例えば主走査方向に長い所定の断面形状の光束となるように整形してポリゴンミラー８０に向けて導くとともに、ポリゴンミラー８０の反射面近傍で副走査方向に光束を集光させる。
【００１６】
偏向後光学系Ａは、プラスチック等の樹脂材料から形成され、連続的にパワーが変化するようなパワー分布の自由曲面を有するｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２から構成されている。
【００１７】
偏向前光学系は異なる副走査方向高さ、傾きを持って配置されており、偏向後光学系Ａは、それぞれ異なる光路で、各反射面に対応する感光体４０１ｙ〜４０１ｋの感光面に導く。
【００１８】
ｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２は、主走査方向と副走査方向の二方向において独立に曲率が変化している。ここでのｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２は、共有（共用）光学素子に相当するものである。ｆθレンズ１１１，１１２のパワー分布は、ポリゴンミラー８０にて反射偏向され複数の感光体４０１ｙ〜４０１ｋそれぞれに導かれるべき全ての光束（複数の偏向前光学系より入射され、反射偏向される全ての光束）に対して、該光束の入射位置に応じて、偏向後光学系Ａにより感光面に導かれる光束が該感光面上において所定の光学特性（例えば、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合、走査範囲に対する光束の位置などについての所定条件を満たす特性）となるようなパワーを与えるパワー分布に設定されている。このように、共有光学素子は、複数の、副走査方向における通過位置の異なる光軸を持つ偏向前光学系より入射され、ポリゴンミラー８０により反射偏向され、副走査方向における互いに異なる位置に入射される光束すべてに作用する滑らかなレンズ面を有している。
【００１９】
このように、従来、一般的には感光体毎に独立に設けられていた光学素子の一部を共有光学素子にまとめて、複数の感光体に導かれるべき全ての光束に対して該共有光学素子によってパワーを与えることで、副走査方向における光学部品の配置スペースの削減に寄与することができる。また、配置すべき光学部品の点数を削減することができるため、各光学部品の配置誤差等に起因する光学特性の劣化を回避することができるとともに、低コスト化にも寄与することができる。
【００２０】
なお、ここでの「所定の光学特性」とは、感光体の感光面上に静電潜像を形成する上で望ましい光学特性を意味している。
【００２１】
このように複数枚のレンズによって上記共有光学素子を構成することにより、一枚のレンズから構成する場合に比して、それぞれのレンズのレンズ面の曲率を緩く設定することができ、加工が容易となり、製造コストの低下および加工精度の向上（光学特性の向上）に寄与することができる。
【００２２】
なお、共有光学素子をｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２により構成する場合、例えば、ｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２それぞれの入射面および出射面の両方について、連続的に変化するパワー分布に設定することができるが、必ずしも共有光学素子の全てのレンズ面に対してこのようなパワー分布を設定する必要はない。一般に、このように複数枚のレンズによって共有光学素子を構成する場合には、光束進行方向下流側に位置するレンズの方がサイズが大きい場合が多い。すなわち、光束進行方向下流側のレンズに入射される光束の方が、上流側に位置するレンズに比して、ビーム径が小さく、同じ振り角でも光束の移動距離が大きいため、上記のように連続的に変化するパワー分布とする効果が大きいと考えられる。よって、複数のレンズによって上述のような共有光学素子を構成する場合には、光束進行方向における最も下流側に（すなわち、最も像面に近い側に）位置するレンズの出射面側に上述のような連続的に変化するパワーを付与することが好ましい。
【００２３】
なお、図１および図２では、共有光学素子が２枚のｆθレンズからなる構成を示したが、これに限られるものではなく、共有光学素子を１枚のｆθレンズレンズによって構成することもできる。図３および図４は、共有光学素子を１枚のｆθレンズ１１０によって構成した偏向後光学系Ａ’の一例を示す図である。図３および図４に示す構成では、各感光体４０１ｙ〜４０１ｋに対応して共有光学素子と各感光体との間の光路上に設けられ、入射面側が凸面となっている正のパワーを有するシリンダレンズ１２０ｙ〜１２０ｋを更に備えている。
【００２４】
図３および図４に示す構成におけるｆθレンズ１１０のパワー分布は、ポリゴンミラー８０にて反射偏向され複数の感光体４０１ｙ〜４０１ｋそれぞれに導かれるべき全ての光束（複数の異なる副走査方向角度と高さを持つ偏向前光学系より入射し、反射偏向される全ての光束）に対して、該光束の入射位置に応じて、各個別の感光体に導かれる光線に作用するシリンダレンズ１２０ｙ〜１２０ｋと協働し、偏向後光学系Ａにより感光面に導かれる光束が該感光面上において所定の光学特性（例えば、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合、走査範囲に対する光束の位置などについての所定条件を満たす特性）となるようなパワーを与えるパワー分布に設定されている。また、同図に示す例では、ｆθレンズ１１０の出射面１１０ｋ上に回折格子が形成されている。
【００２５】
このように、共有光学素子を１枚のレンズからなる構成とすることにより、複数枚のｆθレンズを用いる構成に比して光学系の部品点数を削減することができ、低コスト化に寄与することができる。
【００２６】
続いて、本実施の形態による光走査装置（図１および図２参照）の偏向後光学系Ａにおける共有光学素子について詳述する。
【００２７】
ここでのｆθ２レンズ１１２における光束の出射面１１２ｋには、回折格子が形成されている。
【００２８】
ここでのｆθ２レンズ１１２は、偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、複数の光源７１からの各光束の主光線が主走査方向と直交する副走査方向における互いに異なる入射位置に入射されるプラスチックレンズとなっている。なお、ｆθ２レンズ１１２に対して入射する各光源からの光束は、副走査方向において互いに異なる入射位置で入射していればよく、複数の光束の内のいずれか１つが偏向後光学系の光軸上を通って入射される構成であってもよい。このように、各光源からの光束が副走査方向において異なる位置に入射する光学素子に回折格子を形成することにより、温度変化に応じた各光束間での相対的な間隔調整および角度調整が可能となる。
【００２９】
なお、１つの光源からの単一の光束のみを走査させる構成の場合には、回折格子を形成すべき光学素子は、偏向後光学系Ａを構成する複数の光学素子の内、光源からの光束の主光線が主走査方向と直交する副走査方向において偏向後光学系Ａの光軸の光路とは大きく異なる入射位置に入射される光学素子であるｆθ２レンズ１１２とすることが好ましい。基本的に、光軸上を通って入射する光束に対しては、出射角度を変えることができないため、回折格子による温度変化に応じた色収差の補正を行うためには、少なくとも光軸とは異なる位置に光束を入射させる必要がある。
【００３０】
また、ｆθ２レンズ１１２の出射面１１２ｋに形成されている回折格子は、副走査方向においてパワーを有するものであり、これによって「縦色収差」および「横色収差」の発生を抑制することができる。ここで、「横色収差」とは、倍率色収差に相当し、「縦色収差」とは、光軸方向に生じる色収差（すなわち、波長により軸上像点の位置もしくは焦点が異なること）に相当する。
【００３１】
なお、ｆθ２レンズ１１２に形成される回折格子は、常に副走査方向においてパワーを有するものである必要はなく、主走査方向にのみパワーを有するものであってもよい。このように、ｆθ２レンズ１１２に形成される回折格子を、主走査方向にのみパワーを有する回折格子とした場合、主走査方向の「縦色収差」の発生を抑制する（デフォーカス量を低減させる）ことができる。
【００３２】
もちろん、製造コストおよび工数を考慮し、ｆθ２レンズ１１２に形成される回折格子を、主走査方向および副走査方向の両方においてパワーを付与する構成としてもよい。
【００３３】
また、回折格子が形成されている光学素子を、入射面および出射面が曲面に形成されているｆθ２レンズ１１２とすることにより、温度変化に応じてビーム位置やデフォーカスを補正しつつ(温度補償)、像面での波面収差を改善することができるようになる。もちろん、設計上特性を出すことができれば、レンズ面は平面でもよい。
【００３４】
続いて、上述のようなｆθレンズに形成される回折格子について設定される光学特性の詳細について説明する。
【００３５】
図５〜図７は、環境温度の変化に起因する、画像形成装置９００におけるレジストレーションずれについて説明するための図である。なお、図５〜図７では、感光体４０１ｋおよび４０１ｙの位置関係を例に挙げて説明する。
ここで、図５〜図７において、
【００３６】
光線間隔：Ｌ
感光体ドラム半径：ｒd
感光体ドラム回転速度：ωd
転写ベルト駆動シャフト半径：ｒS
転写ベルト駆動シャフト回転角速度：ωS
光線間隔を定義する直線と、ドラム間を結ぶ直線との角度：γ
【００３７】
とするとき、下記式（１）の関係が成立する。
【００３８】
ｒd  ×  ωd  ≒  ｒs  ×  ωs  ＝  ｖ  ・・・（１）
【００３９】
ここで、同じ箇所に像を重ねるためには、走査線Ａで書き込むタイミングと、走査線Ｂで書き込むタイミングに、
【００４０】
Ｔ    ＝    Ｌ  ／cosγ／  （ｒs  ×  ωs）  ・・・（２）
【００４１】
の時間差を設けて露光を行うことになる。
【００４２】
まず、走査線の位置の変動の影響について考察する。
光線間隔がΔＬHだけずれると、走査線Ｂで感光体上に書き込まれた像が、転写ポイントに到達する時間が、
【００４３】
ΔＴ    ＝  ΔＬH  ／cosγ／  ｖ  ≒  ΔＬH  ／cosγ／  ｖ  ・・・（３）
【００４４】
だけ遅れる（図６参照）。
ベルト上に形成される画像の位置関係で表現すると、
【００４５】
ｖ  ×  ΔＴ  ≒  ΔＬH  ／cosγ・・・（４）
【００４６】
だけ、走査線Ｂにより形成される画像が後ろ側（図６における右側）にずれる。
続いて、感光体の位置の変動の影響について考察する。
感光体間の間隔がΔＬFだけずれると、走査線Ｂで書き込まれた像が、転写ポイントに到達する時間が、
【００４７】
ΔＴ  ＝  −ΔＬF／ｖ  ・・・（５）
【００４８】
だけ遅れる。この影響で、走査線Ｂによる画像としては、
【００４９】
ｖ × ΔＴ = −ΔＬF  ・・・（６）
【００５０】
だけ後ろ側（図７における左側）にずれる（符号がマイナスであるため、走査線Ｂによる画像がΔＬＤだけ左側にずれることになる）。転写ポイントもΔＬFだけ左側にずれるので、トータルでは、
【００５１】
−２ × ΔＬF  ・・・（７）
【００５２】
だけ、走査線Ｂによる画像が後ろ側（図７における右側）にずれる（符号がマイナスであるため、走査線Ｂによる画像が２×ΔＬFだけ左側にずれることになる）。
【００５３】
次に、シャフト径の変動の影響について考察する。
シャフト径がΔｒsだけ大きくなると、ｖがΔｒsωsだけ早くなる。このため、同じ時間Ｔで、ベルト（もしくはベルト上で搬送される媒体）が進む距離は、
【００５４】
Δｒsωs Ｔ ＝ Δｒs／ｒs×Ｌ／cosγ  ・・・（８）
【００５５】
だけ大きくなる。走査線Ｂによる画像としては、
【００５６】
Δｒs／ｒs×Ｌ／cosγ  ・・・（９）
【００５７】
だけ後ろ側（図７における右側）にずれる。
上述の「走査線の位置の変動」、「感光体の位置の変動」および「シャフト径の変動」すべての影響を考慮するために、上記式（４）、式（７）、式（９）を加えると、
【００５８】
ΔＬH／cosγ−２×ΔＬF＋Δｒs／ｒs×Ｌ／cosγ  ・・・（１０）
【００５９】
だけのずれが生じることになる。
【００６０】
画像形成装置９００におけるハウジング、各感光体を支持し、各感光体間の位置関係を規定するフレーム、ベルトを駆動する駆動シャフトのそれぞれの合成線膨張係数（合成熱膨張係数）をαH、αF、αSとし、上昇温度をｔとするとき、
【００６１】
ΔＬH  ＝  αH  ×  Ｌ  ×  ｔ  ・・・（１１）
ΔＬF  ＝  αF  ×  Ｌ  ×  ｔ／cosγ  ・・・（１２）
Δｒs  ＝  αS  ×  ｒs  ×  ｔ  ・・・（１３）
【００６２】
で表されるため、これら式（１１）〜式（１３）を、式（１０）に代入して、
【００６３】
αH×Ｌ×ｔ／cosγ−２×αF×Ｌ×ｔ／cosγ＋αS×ｒs×ｔ／ｒs×Ｌ／cosγ
＝（αH−２×αF＋αS）／cosγ×（Ｌ×ｔ）  ・・・（１４）
【００６４】
のずれが求められる（プラスは後ろ側（図７における右側））。
これを走査線Ｂの位置でキャンセルしようとすると、式（４）から明らかなように、走査線Ｂを、式（１４）と同じ絶対量で逆符号の距離だけ動かせばよい。すなわち、
【００６５】
−（αH−２×αF＋αS）×（Ｌ×ｔ）  ・・・（１５）
【００６６】
これは、ビーム間ピッチを−（αH−２×αF＋αS）×（Ｌ×ｔ）にすることを意味する。すなわち、ビーム位置を動かさないのではなく、式（１５）で表される量だけ動かせば、温度変化が生じた場合でも画像上でのずれが生じない。
上記のように仮定した、光学ハウジングの膨張と、当該光学ハウジングの熱膨張に起因する走査線の間隔の変動がちょうど同じになるのは、副走査方向ビーム間ピッチが、αH×ＬＢ×ｔ（ここで、ＬＢは偏向面から像面までの光路折り返しを展開した際の像面での副走査ビーム位置間隔）だけ膨張した場合となる。
このため、折り返しミラーを展開した際の被走査面ビーム位置を、
【００６７】
−（αH−２×αF＋αS）×（Ｌ×ｔ）＋αH×ＬＢ×ｔ  ・・・（１６）
【００６８】
だけずらすことができれば、温度変化による色重ねのずれの発生を防止することができ、レジストレーション制御を行っていないときの色ずれ量を抑えることができる。また、レジストレーション制御を実行する時間間隔を長くすることができる。
【００６９】
ここで、画像形成装置９００における光走査装置を構成する複数の光学素子を支持するハウジング、各感光体を支持しつつ各感光体間の位置関係を規定するフレーム、ベルトを駆動する駆動シャフトのそれぞれの合成線膨張係数（合成熱膨張係数）をαH、αF、αSとし、上昇温度をｔ、走査線間ピッチをＬとするとき、温度がｔ度上昇した場合、
【００７０】
（αH  −２×αF  ＋αS  ）  ×（  Ｌ×ｔ  ）  ・・・（１７）
【００７１】
だけずれが発生する。本実施の形態の構成にすることにより、折り返しミラーを展開した際の被走査面上でのビーム位置が、
【００７２】
−（αH−２×αF＋αS）×（Ｌ×ｔ）＋αH×ＬＢ×ｔ  ・・・（１８）
【００７３】
だけ温度変化に応じてずれるようにすれば、温度変化による色重ねのずれの発生を防止することができ、レジストレーション制御を行なわない場合における色ずれ量を抑えることができ、また、レジストレーション制御を実行する頻度を減らすことができる。
【００７４】
このように、光束がレンズの光軸から離れた位置を通る構成の場合、偏向後光学系の屈折レンズと回折レンズ（屈折レンズ面に回折光学素子面を付加した形のレンズ）について最適な光学パワー配置を行うことにより、画像形成装置の熱膨張に起因する色ずれを打ち消すように副走査方向におけるビーム位置を変化させることができる。さらに、最適な光学パワー配置を行うことにより、主走査方向における結像面の温度依存性を低減する光学系も提供可能となる。
【００７５】
続いて、本発明の具体的実施例について説明する。以下に述べる各実施例では、図１および図２にて示した、ｆθレンズが２枚構成となっている光学系を採用した例を述べる。
【００７６】
（実施例１）
まず、本発明の実施例１について説明する。
【００７７】
光学系ハウジング材質：アルミダイキャスト（線膨張係数αH＝２．１×１０-5）
感光体間隔を規定する材質：アルミダイキャスト（線膨張係数αF＝２．１×１０-5）
転写ベルト駆動シャフト材質：快削鋼（線膨張係数αS＝１．１５×１０-5）
両端の感光体（感光体４０１ｋと感光体４０１ｙ）に入射する光線の間隔：Ｌ＝２２５ｍｍ
温度上昇：ｔ＝１５度
【００７８】
の場合、理想的な副走査方向両端のビーム間距離変化量は、
【００７９】
−（αH  −２×αF  ＋αS  ）  ×（  Ｌ×ｔ  ）  ＋αH×ＬＢ×ｔ＝  ０．０３８  ・・・（１９）
【００８０】
となる（これは、温度変化が生じた場合に、光線の副走査方向位置を全くずらさない場合には、３８μｍ／cosγの色重ねずれが発生することを意味する。）。
光学素子７９の屈折レンズ面の形状は、レンズ面の形状を図８に示すような座標系で表現する場合、例えば、図９に示すような形状定義式で表現される。同図に示す定義式において、本実施例では、ａｙ＝１，ａｚ＝１としている。
また、光学素子７９に形成される回折格子のパターンを規定する光路差関数は、下記の多項式で表される。
【００８１】
Φ  ＝  Σｃlm×ｙl×ｚm  ・・・（２０）
【００８２】
第１の実施例では、偏向後光学系Ａにおける像面側の自由曲面レンズ（ｆθ２レンズ１１２）の出射面１１２ｋ上に回折面を設けている。図１０は、第１の実施例における各光学素子の光学設計データを示す図であり、図１１は、共有光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルであり、図１２は、第１の実施例における各光学素子の偏芯量や傾きを示すデータテーブルであり、図１３は係数値のデータテーブルであり、図１４は、光路差関数の係数テーブルを示す図である。回折光学素子の設計波長は、７８０ｎｍであり、レンズの材料は、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）である。
【００８３】
図１１に示すように、副走査方向におけるｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２のパワーは２枚とも正であり、ｆθ２レンズ１１２の出射面１１２ｋ上の回折格子のパワーも正に設定されている。また、主走査方向におけるｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２のパワーは２枚とも正であり、ｆθ２レンズ１１２の出射面１１２ｋ上の回折格子のパワーは主走査方向では「負」に副走査方向では「正」に設定されている。
【００８４】
図１１に示すνは、±１５度温度変化した際の屈折率と、レーザダイオードの波長変化の値から定義したアッベ数に相当するもので、
【００８５】
屈折レンズに対する値
ν＝（ｎ（２５度時屈折率）−１）／（ｎ（１０度時屈折率）−ｎ（４５度時屈折率））＝１６６．３６０９  ・・・（２１）
【００８６】
回折レンズに対する値
ν＝λ（２５度時波長）／（λ（１０度時波長）−λ（４５度時波長））＝−９２．８５７１  ・・・（２２）
【００８７】
となる。
図１１に示すΣφ／νは、偏向後光学系のｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２とｆθ２レンズ１１２の出射面１１２ｋ上の回折格子のφ／νの和である。
【００８８】
デフォーカスがずれないようにするための、軸上色消し条件は、偏向後光学系のレンズを含めてΣφ／ν＝０（φ＝１／ｆでパワーを示す）であり、屈折レンズと回折レンズのνの符号が異なることから軸上色消しに関する値Σφ／νをある程度自由に設定することが可能となる。
【００８９】
横色収差（副走査の温度変化による像高の変化量）に関しても、偏向後光学系における回折格子が形成されているレンズ面のパワーが正であることにより、屈折レンズの正のパワーを弱めるとともに、νの符号が屈折レンズと回折レンズで逆である（屈折レンズと回折レンズの符号が同じ時には、温度が変化した際の、屈折力の変化の方向が逆になることを示す）ことにより、温度変化による光束出射角の変化量を抑える役目を果たす。
【００９０】
これらの光学部品の一部は、偏芯、傾きを持って配置される（図１２参照）。図１２に示す第１面で偏芯と傾きが与えられているが、これにより、回折光学素子を付加した自由曲面レンズ（ｆθ２レンズ１１２）では、それぞれの光線の高さ、および、入射角が異なっている。この高さ、入射角が異なることによる、屈折力、および、温度変化時の屈折力変化率の違いを利用して、像面での副走査方向ビーム位置変化量が所定の値になるようにしている。
【００９１】
図１５は、実施例１における、複数の光源７１から射出される複数の光束であるＲＡＹ１、ＲＡＹ２、ＲＡＹ３およびＲＡＹ４それぞれの主光線と、ｆθ１レンズと、出射面側に回折格子面を付加したｆθ２レンズの副走査方向断面を示す図（副走査方向に拡大した図）である。図１５からわかるように、実施例１における偏向後光学系は、ポリゴンミラー８０における複数の反射面により反射偏向される光束を、ｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２との間で、副走査方向において交差させている。
【００９２】
偏向後光学系に複数の光線を通し、分離ミラーで分離するための光線間距離をもたせようとすると、偏向後光学系では、各光線間の距離をある程度確保する必要がある。一方、偏向後光学系での副走査方向における合成主点を通過するように光線を通せば、温度変化の影響を受けにくくなる。最適化設計を行うと、ｆθレンズが２枚構成である場合、２枚のｆθレンズは両方とも副走査方向におけるパワーは正となり、主点は２枚のレンズの間に位置するようになる。よって、偏向後光学系にて導く複数の光線に副走査方向主点を通過させ、且つ像面側にて光線間距離を確保しようとすると、図１５に示すような光路となる。
【００９３】
また、副走査方向については、本実施例では、偏向前光学系からのポリゴンミラー８０への入射光束を反射面近傍で集光させる（ポリゴンミラー８０の反射面上と感光体の感光面上とで副走査方向において共役な関係にする）構成とすることにより、ポリゴンミラーの各反射面の傾斜に起因する副走査方向におけるビーム位置のずれを抑制している（面倒れ補正）。
【００９４】
このような構成において、ｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２との間で光束を交差させずに感光体まで導こうとすると、各光束の光軸に対する傾斜角度が大きくなり、レンズ面での屈折が大きくなってしまう。このような大きい屈折は、様々な収差を大きくする原因となる。そこで、上述のようにｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２との間で光束を交差させることにより、偏向された光束をできるだけ光軸から離れないような光路で感光体まで導き、レンズ面での屈折ができるだけ小さくなるような光路としている。
【００９５】
図１６に示すように、ＲＡＹ１（Ｙ用光線）とＲＡＹ４（Ｋ用光線）のビーム間隔は、１５度の温度上昇で、２５μｍ広がる方向に移動することがわかる。光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（３８μｍ／cosγ）を打ち消す方向に動くため、１５度の温度上昇でも、イエローと黒との間で、１３μｍ／cosγの色重ねずれしか発生しない。
【００９６】
さらに、主走査方向デフォーカス変化量も、ほぼゼロに抑えられている（図１６参照）。温度変化時の副走査方向デフォーカス変化量も後述の比較例の構成に比べると低い。
【００９７】
ＲＡＹ２と、ＲＡＹ４の関係については、Ｌ＝７５×２＝１５０となり、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（２５μｍ／cosγ）を、打ち消す方向に１１μｍ動くため１４μｍ／cosγのずれとなり、ＲＡＹ３とＲＡＹ４についても、Ｌ＝７５となり、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（１３μｍ／cosγ）を打ち消す方向に１０μｍ動くため３μｍ／cosγのずれに抑えることができる。
【００９８】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。
【００９９】
光学系ハウジング材質：アルミダイキャスト（線膨張係数αH＝２．１×１０-5）
感光体間隔を規定する材質：アルミダイキャスト（線膨張係数αF＝２．１×１０-5）
転写ベルト駆動シャフト材質：アルミ（線膨張係数αS＝２．１×１０-5）
両端の感光体（感光体４０１ｋと感光体４０１ｙ）に入射する光線の間隔：Ｌ＝２２５ｍｍ
温度上昇：ｔ＝１５度
【０１００】
の場合、理想的な副走査方向両端のビーム間距離変化量は、
【０１０１】
−（αH  −２×αF  ＋αS  ）  ×（  Ｌ×ｔ  ）  ＋αH×ＬＢ×ｔ＝  ０．００７  ・・・（２３）
【０１０２】
となる（これは、温度変化が生じた場合に、光線の副走査方向位置を全くずらさない場合には、７μｍ／cosγの色重ねずれが発生することを意味する。）。
【０１０３】
光学素子７９の屈折レンズ面の形状は、レンズ面の形状を図８に示すような座標系で表現する場合、例えば、図９に示すような形状定義式で表現される。同図に示す定義式において、本実施例では、ａｙ＝１，ａｚ＝１としている。
また、光学素子７９に形成される回折格子のパターンを規定する光路差関数は、下記の多項式で表される。
【０１０４】
Φ  ＝  Σｃlm×ｙl×ｚm  ・・・（２４）
【０１０５】
第２の実施例でも、偏向後光学系Ａにおける像面側の自由曲面レンズ（ｆθ２レンズ１１２）の出射面１１２ｋ上に回折面を設けている。図１７は、第２の実施例における各光学素子の光学設計データを示す図であり、図１８は、共有光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルであり、図１９は、第２の実施例における各光学素子の偏芯量や傾きを示すデータテーブルであり、図２０は係数値のデータテーブルであり、図２１は、光路差関数の係数テーブルを示す図である。回折光学素子の設計波長は、７８０ｎｍであり、レンズの材料は、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）である。
【０１０６】
図１８に示すように、副走査方向におけるｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２のパワーは２枚とも正であり、ｆθ２レンズ１１２の出射面１１２ｋ上の回折格子のパワーは負に設定されている。また、主走査方向におけるｆθ１レンズ１１１およびｆθ２レンズ１１２のパワーは２枚とも正であり、ｆθ２レンズ１１２の出射面１１２ｋ上の回折格子のパワーは主走査方向および副走査方向共に「負」に設定されている。
【０１０７】
横色収差（副走査の温度変化による像高の変化量）に関して、実施例１と異なり、偏向後光学系におけるｆθ２レンズ１１２の出射面１１２ｋ上の回折格子のパワーが「負」であることにより、温度が上昇した際、ｆθ１レンズで屈折角の絶対値が小さくなり、ｆθ２への入射する光線の高さと傾きの絶対値が小さくなってしまっても、ｆθ２での光線の屈折角の絶対値がさらに小さくなるため、像面での光線の位置があまり変わらないようになっている。
【０１０８】
図１９に示す第１面で偏芯と傾きが与えられているが、これにより、回折光学素子を付加した自由曲面レンズ（ｆθ２レンズ１１２）では、それぞれの光線の高さ、および、入射角が異なっている。この高さ、入射角が異なることによる、屈折力、および、温度変化時の屈折力変化率の違いを利用して、像面での副走査方向ビーム位置変化量が所定の値になるようにしている。
【０１０９】
図２２は、実施例２における、複数の光源７１から射出される複数の光束であるＲＡＹ１、ＲＡＹ２、ＲＡＹ３およびＲＡＹ４それぞれの主光線と、ｆθ１レンズと、出射面側に回折格子面を付加したｆθ２レンズの副走査方向断面を示す図（副走査方向に拡大した図）である。
【０１１０】
図２３に示すように、ＲＡＹ１（Ｙ用光線）と、ＲＡＹ４（黒用光線）は、１５度の温度上昇で、１１μｍ広がる方向に移動することがわかる。光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（７μｍ／cosγ）を打ち消す方向に動くため、１５度の温度上昇でも、イエローと黒との間で、４μｍ／cosγの色重ねずれしか発生しない。
【０１１１】
さらに、主走査方向デフォーカス変化量も、ほぼゼロに抑えられている（図２３参照）。温度変化時の副走査方向デフォーカス変化量も後述の比較例の構成に比べると低い。
【０１１２】
ＲＡＹ２と、ＲＡＹ４の関係については、Ｌ＝７５×２＝１５０となり、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（５μｍ／cosγ）を、打ち消す方向に２μｍ動くため３μｍ／cosγのずれとなり、ＲＡＹ３とＲＡＹ４についても、Ｌ＝７５となり、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（３μｍ／cosγ）を、打ち消す方向に９μｍ動くため６μｍ／cosγのずれに抑えることができる。
【０１１３】
（実施例３）
次に、実施例３について説明する。
本実施例では、偏向後光学系に２枚のｆθレンズ（ｆθレンズ１１１および１１２）が含まれる構成となっており、像面側に位置するｆθレンズ１１２の出射面１１２ｋに、回折光学素子としての機能を付加している。
【０１１４】
ここで、ｆθレンズ１１２の出射面に付加される回折光学素子の設計波長は７８０ｎｍであり、レンズの材料はＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）である。
また、本実施例における偏向前光学系は、光束進行方向における光源７１からポリゴンミラー８０の反射面までの間での最も下流側の位置に配置され副走査方向において負のパワーを有する光学素子７９を有している。ここでの光学素子７９は、偏向後光学系を構成する光学素子と同じ材質となっている。
【０１１５】
図２４は実施例３における各光学素子の光学設計データを示す図であり、図２５は実施例３における各光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルである。
これらの光学部品の一部は、偏芯、傾きを持って配置される（図２６参照）。図２６に示す第１面で偏芯と傾きが与えられているが、これにより、光学素子７９では、それぞれの副走査方向における光線の高さおよび入射角が異なっている。
【０１１６】
この高さおよび入射角が異なることによる屈折力の違い、温度変化時の屈折力の変化率、および偏向後光学系における回折光学素子の温度変化時のＬＤの波長が変化することによる屈折力変化率を利用して、最適なパワー配置としている。これにより、温度変化でデフォーカスが大きく変化することなく、像面での副走査方向におけるビーム位置の変化量を、所定の値となるようにしている。
【０１１７】
図２７は係数値のデータテーブルであり、図２８は、光路差関数の係数テーブルを示す図である。
【０１１８】
図２９は、実施例３における、複数の光源７１から射出される複数の光束であるＲＡＹ１、ＲＡＹ２、ＲＡＹ３およびＲＡＹ４それぞれの主光線と、光学素子７９、ｆθ１、回折光学素子を出射面に付加したｆθ２レンズの副走査方向断面を示す図（副走査方向に拡大した図）である。図２９からわかるように、実施例３における偏向後光学系は、ポリゴンミラー８０における複数の反射面により反射偏向される光束を、ｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２との間で、副走査方向において交差させている。
【０１１９】
図３０は、実施例３における温度上昇時におけるビーム変化量を示す図である、図３０に示されているように、ＲＡＹ１（Ｙ用光線）とＲＡＹ４（Ｋ用光線）のビーム間隔は、１５度の温度上昇で２２μｍ狭くなる方向に移動することがわかる。光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（２４μｍ／ｃｏｓγ）を打ち消す方向に動くため、１５度の温度上昇でも、イエローと黒との間で、２μｍ／ｃｏｓγの色重ねずれしか発生しない。
【０１２０】
さらに、主走査方向におけるデフォーカス変化量も、０．２以下に抑えられている（図３０参照）。
【０１２１】
ＲＡＹ２とＲＡＹ４の関係については、Ｌ＝７５×２＝１５０となり、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（１６μｍ／ｃｏｓγ）を、打ち消す方向に１３μｍ動くため３μｍ／ｃｏｓγのずれとなり、ＲＡＹ３とＲＡＹ４についても、Ｌ＝７５となり、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（８μｍ／ｃｏｓγ）を、打ち消す方向に９μｍ動くため１μｍ／ｃｏｓγのずれに抑えることができる。
【０１２２】
（実施例４）
次に、実施例４について説明する。
本実施例では、偏向後光学系に２枚のｆθレンズ（ｆθレンズ１１１および１１２）が含まれる構成となっており、ポリゴンミラー側に位置するｆθレンズ１１１の出射面１１１ｋに、回折光学素子としての機能を付加している。
【０１２３】
本実施例における偏向前光学系は、光束進行方向における光源７１からポリゴンミラー８０の反射面までの間での最も下流側の位置に配置され副走査方向において負のパワーを有する光学素子７９を有している。ここでの光学素子７９は、偏向後光学系を構成する光学素子と同じ材質となっている。
【０１２４】
図３１は実施例４における各光学素子の光学設計データを示す図であり、図３２は実施例４における各光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルであり、図３３は実施例４における各光学素子に与える偏芯および傾きを示す図であり、図３４は係数値のデータテーブルであり、図３５は、光路差関数の係数テーブルを示す図である。
【０１２５】
光学系ハウジング材質：炭素繊維強化ポリカーボネート樹脂（線膨張係数αH＝２．２５×１０-5）
感光体間隔を規定する材質：冷間圧延鋼板  ＳＰＣＣ（線膨張係数αF＝１．２×１０-5）
転写ベルト駆動シャフト材質：低炭素鋼（線膨張係数αS＝１．１５×１０-5）
両端の感光体（感光体４０１ｋと感光体４０１ｙ）に入射する光線の間隔：Ｌ＝２２５ｍｍ
温度上昇：ｔ＝１５度
【０１２６】
の場合、理想的な副走査方向両端のビーム間距離変化量は、
【０１２７】
−（αH  −２×αF  ＋αS  ）  ×（  Ｌ×ｔ  ）  ＋αH×ＬＢ×ｔ＝  −０．０３４  ＋  ０．００５  ＝  −０．０２９  ・・・（２５）
【０１２８】
となる（これは、温度変化が生じた場合に、光線の副走査方向位置を全くずらさない場合には、２９μｍ／ｃｏｓγの色重ねずれが発生することを意味する。）。
【０１２９】
図３６は、実施例４における、複数の光源７１から射出される複数の光束であるＲＡＹ１、ＲＡＹ２、ＲＡＹ３およびＲＡＹ４それぞれの主光線と、光学素子７９、回折光学素子を付加したｆθ１レンズ１１１、ｆθ２レンズ１１２の副走査方向断面を示す図（副走査方向に拡大した図）である。図３６からわかるように、実施例４における偏向後光学系は、ポリゴンミラー８０における複数の反射面により反射偏向される光束を、ｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２との間で、副走査方向において交差させている。
【０１３０】
図３７は、実施例４における温度上昇時におけるビーム変化量を示す図である、図３７に示されているように、ＲＡＹ１（Ｙ用光線）とＲＡＹ４（Ｋ用光線）のビーム間隔は、１５度の温度上昇で２８μｍ小さくなる方向に移動することがわかる。光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（２９μｍ／ｃｏｓγ）を打ち消す方向に動くため、１５度の温度上昇でも、イエローと黒との間で、１μｍ／ｃｏｓγの色重ねずれしか発生しない。
【０１３１】
ＲＡＹ２とＲＡＹ４の関係については、Ｌ＝７５×２＝１５０となり、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（１９μｍ／ｃｏｓγ）を、打ち消す方向に１８μｍ動くため１μｍ／ｃｏｓγのずれとなり、ＲＡＹ３とＲＡＹ４についても、Ｌ＝７５となり、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（１０μｍ／ｃｏｓγ）を、打ち消す方向に９μｍ動くため１μｍ／ｃｏｓγのずれに抑えることができる。
【０１３２】
さらに、主走査方向におけるデフォーカス変化量は０．１、副走査方向におけるデフォーカス変化量は０．３以下に抑えられている（図３７参照）。
【０１３３】
（比較例）
続いて、上述した実施例１〜実施例４の効果を従来の光走査装置と比較するための比較例について説明する。この比較例では、偏向後光学系内に回折光学素子が配置されていない。図３８は、比較例における各光学素子の光学設計データを示す図であり、図３９は、比較例における偏向前光学系内に配置されるプラスチックレンズの近軸パワーを示すデータテーブルであり、図４０は、比較例における各光学素子の偏芯量や傾きを示すデータテーブルである。
【０１３４】
図４１に示すように、ＲＡＹ１（Ｙ用光線）と、ＲＡＹ４（黒用光線）は、１５度の温度上昇で、９０μｍ広がる方向に移動する。実施例１における、ハウジング、感光体間隔を規定する部材および転写ベルト駆動シャフトの材質の組合せの例では、光線が移動しない場合のレジストレーションずれ量（３２μｍ／cosγ）に対し、９０μｍずれてしまうため、１５度の温度上昇で、イエローと黒との間で、５８μｍ／cosγの色重ねずれが発生してしまう。
【０１３５】
さらに、図４１から、主走査方向および副走査方向におけるデフォーカス変化量も、上述の実施例１および実施例２に比べて、大きいことがわかる。
【０１３６】
図４２は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ２レンズ１１２の入射面１１２ｆに回折格子を形成している例を示す図である。
図４３は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１の出射面１１１ｋに回折格子を形成している例を示す図である。
図４４は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１の入射面１１１ｆに回折格子を形成している例を示す図である。
図４５は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ２レンズ１１２よりも感光面側に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。同図において、板状光学素子１３０の出射面１３０ｋ上には、回折格子が形成されている。
【０１３７】
図４６は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ２レンズ１１２よりも感光面側に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。同図において、板状光学素子１３０の入射面１３０ｆ上には、回折格子が形成されている。図４５および図４６における板状光学素子１３０は、ポリゴンミラー８０にて反射偏向され複数の感光体それぞれに導かれるべき光束全てにパワーを与える。
【０１３８】
図４７は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２の間に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。同図において、板状光学素子１３０の出射面１３０ｋ上には、回折格子が形成されている。
【０１３９】
図４８は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２の間に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。同図において、板状光学素子１３０の入射面１３０ｆ上には、回折格子が形成されている。
【０１４０】
図４９は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１とポリゴンミラー８０の間に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。同図において、板状光学素子１３０の出射面１３０ｋ上には、回折格子が形成されている。
【０１４１】
図５０は、ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１とポリゴンミラー８０の間に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。同図において、板状光学素子１３０の入射面１３０ｆ上には、回折格子が形成されている。
【０１４２】
なお、上述の各実施例では、共有光学素子としてのｆθレンズが２枚構成である例について主に説明したが、図４２〜図５０に示したような構成を、図３および図４に示したようなｆθレンズが１枚構成である光学系に対して適用することも可能であることは言うまでもない。
【０１４３】
なお、上述の実施の形態では、回折格子が形成されている光学素子が、１つの光束の光路については１つ配置される構成を例示したが、これに限られるものではなく、例えば、回折格子が形成された光学素子を光路上に２つ配置し、この２つの光学素子に主走査方向におけるパワーを有する回折格子と副走査方向におけるパワーを有する回折格子を別々に形成することで、回折格子による調整の自由度を高めることができ、ひいては光学性能の向上に寄与することができる。
【０１４４】
また、光学ユニットが個別に４つ配列されている走査光学系においても、実施例で挙げたように、それぞれの走査光学系でＲＡＹ１、ＲＡＹ２、ＲＡＹ３、ＲＡＹ４の光路を通すことにより同様の効果を発揮させることができる。
【０１４５】
さらに、１つのポリゴンミラーの角度位置の異なる２面に対して異なる方向から２つの光線を導き、これら光線が入射する偏向面にて反射される反射光をそれぞれ異なる方向に走査させる光学系ユニットにおいても、実施例で挙げたように、それぞれの光線の光路がＲＡＹ１、ＲＡＹ２と同様な光路を通っていれば、同様な効果を奏することができる。
【０１４６】
本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。
【０１４７】
以上に詳述したように本発明によれば、環境温度の変動に応じて光学特性を適切に補正することのできる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施の形態による光走査装置における光学系での光路を副走査方向から見た図である。
【図２】本実施の形態による光走査装置を備えた画像形成装置９００の概略構成を示す副走査方向断面図である。
【図３】共有光学素子を１枚のｆθレンズ１１０によって構成した偏向後光学系Ａ’の一例を示す図である。
【図４】共有光学素子を１枚のｆθレンズ１１０によって構成した偏向後光学系Ａ’の一例を示す図である。
【図５】環境温度の変化に起因する、画像形成装置９００におけるレジストレーションずれについて説明するための図である。
【図６】環境温度の変化に起因する、画像形成装置９００におけるレジストレーションずれについて説明するための図である。
【図７】環境温度の変化に起因する、画像形成装置９００におけるレジストレーションずれについて説明するための図である。
【図８】レンズ面の形状を定義するための座標系の一例を示す図である。
【図９】レンズ面の形状を定義するための定義式の一例を示す図である。
【図１０】第１の実施例における各光学素子の光学設計データを示す図である。
【図１１】共有光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルである。
【図１２】第１の実施例における各光学素子の偏芯量や傾きを示すデータテーブルである。
【図１３】係数値のデータテーブルである。
【図１４】光路差関数の係数テーブルを示す図である。
【図１５】実施例１における、複数の光源７１から射出される複数の光束それぞれの主光線と、ｆθ１レンズと、出射面側に回折格子面を付加したｆθ２レンズの副走査方向断面を示す図である。
【図１６】第１の実施例の効果について説明するための図である。
【図１７】第２の実施例における各光学素子の光学設計データを示す図である。
【図１８】共有光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルである。
【図１９】第２の実施例における各光学素子の偏芯量や傾きを示すデータテーブルである。
【図２０】係数値のデータテーブルである。
【図２１】光路差関数の係数テーブルを示す図である。
【図２２】実施例２における、複数の光源７１から射出される複数の光束それぞれの主光線と、ｆθ１レンズと、出射面側に回折格子面を付加したｆθ２レンズの副走査方向断面を示す図である。
【図２３】第２の実施例の効果について説明するための図である。
【図２４】実施例３における各光学素子の光学設計データを示す図である。
【図２５】実施例３における各光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルである。
【図２６】実施例３における各光学素子に与える偏芯および傾きを示す図である。
【図２７】係数値のデータテーブルである。
【図２８】光路差関数の係数テーブルを示す図である。
【図２９】実施例３における、ＲＡＹ１、ＲＡＹ２、ＲＡＹ３およびＲＡＹ４それぞれの主光線と、光学素子７９、ｆθ１、回折光学素子を出射面に付加したｆθ２レンズの副走査方向断面を示す図である。
【図３０】実施例３における温度上昇時におけるビーム変化量を示す図である。
【図３１】実施例４における各光学素子の光学設計データを示す図である。
【図３２】実施例４における各光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルである。
【図３３】実施例４における各光学素子に与える偏芯および傾きを示す図である。
【図３４】係数値のデータテーブルである。
【図３５】光路差関数の係数テーブルを示す図である。
【図３６】実施例４における、ＲＡＹ１、ＲＡＹ２、ＲＡＹ３およびＲＡＹ４それぞれの主光線と、光学素子７９、回折光学素子を付加したｆθ１レンズ１１１、ｆθ２レンズ１１２の副走査方向断面を示す図である。
【図３７】実施例４における温度上昇時におけるビーム変化量を示す図である。
【図３８】比較例における各光学素子の光学設計データを示す図である。
【図３９】比較例における共有光学素子の近軸パワーを示すデータテーブルである。
【図４０】比較例における各光学素子の偏芯量や傾きを示すデータテーブルである。
【図４１】比較例の構成での温度変化時のデフォーカス変化量等を示す図である。
【図４２】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ２レンズ１１２の入射面１１２ｆに回折格子を形成している例を示す図である。
【図４３】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１の出射面１１１ｋに回折格子を形成している例を示す図である。
【図４４】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１の入射面１１１ｆに回折格子を形成している例を示す図である。
【図４５】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ２レンズ１１２よりも感光面側に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。
【図４６】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ２レンズ１１２よりも感光面側に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。
【図４７】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２の間に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。
【図４８】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１とｆθ２レンズ１１２の間に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。
【図４９】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１とポリゴンミラー８０の間に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。
【図５０】ｆθレンズが２枚構成である光走査装置において、ｆθ１レンズ１１１とポリゴンミラー８０の間に板状の光学素子１３０が配置されている例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  光走査装置、７  偏向前光学系、７１  光源、７２  有限焦点レンズ、７３  アパーチャ、７４  シリンダレンズ、７８  光学素子、７９  光学素子、８０  ポリゴンミラー、１１０  ｆθレンズ、１１１  ｆθ１レンズ、１１２  ｆθ２レンズ、１２０ｙ〜１２０ｋ  シリンダレンズ、４０１ｙ〜４０１ｋ  感光体、５０１ｙ〜５０１ｋ  現像部、９００  画像形成装置。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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