(57)【要約】【課題】  複数の光学素子に対する周囲温度の変化による悪影響を抑えることができる光走査装置や画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明の光走査装置は、単一の光偏向装置と、光源からの光線を光偏向装置に入射させる偏向前光学系と、光偏向装置からの反射光線を被走査面に結像させる偏向後光学系とを有し、偏向前光学系の少なくとも１個の光学素子と、偏向後光学系の少なくとも１個の光学素子とが一体化されている。一体化されている偏向後光学系の光学素子がｆθレンズで、偏向前光学系の光学素子が、偏向後光学系の温度変化の影響を緩和する補正用レンズであることが好ましい。  本発明の画像形成装置は、本発明の光走査装置を適用している。【選択図】      図２
2007272173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の光偏向装置と、
光源からの光線を上記光偏向装置に入射させる偏向前光学系と、
上記光偏向装置からの反射光線を被走査面に結像させる偏向後光学系とを有し、
上記偏向前光学系の少なくとも１個の光学素子と、上記偏向後光学系の少なくとも１個の光学素子とが一体化されている
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
一体化されている上記偏向後光学系の少なくとも１個の光学素子がｆθレンズであり、
一体化されている上記偏向前光学系の少なくとも１個の光学素子が、偏向後光学系の温度変化の影響を緩和する補正用レンズである
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
一体化されている上記偏向後光学系の光学素子は、複数枚のｆθレンズのうち、上記光偏向装置に最も近いｆθレンズであることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
一体化されている上記偏向前光学系の光学素子と上記偏向後光学系の光学素子とが面接触していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項５】
上記偏向前光学系の光学素子と上記偏向後光学系の光学素子とが一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項６】
上記偏向前光学系の光学素子と上記偏向後光学系の光学素子とが溶着によって一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項７】
上記偏向前光学系の光学素子と上記偏向後光学系の光学素子とが接着によって一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項８】
単一の光偏向装置と、光源からの光線を上記光偏向装置に入射させる偏向前光学系と、上記光偏向装置からの反射光線を被走査面に結像させる偏向後光学系とを有し、上記偏向前光学系の少なくとも１個の光学素子と、上記偏向後光学系の少なくとも１個の光学素子とが一体化されている光走査装置と、
上記光走査装置からの光線に基づいて潜像が形成される被走査面を備えた感光体と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
光走査装置の偏向前光学系の少なくとも１個の光学素子と、光走査装置の偏向後光学系の少なくとも１個の光学素子とが一体化されて形成されていることを特徴とする光走査装置用光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置、及び、そのような画像形成装置に利用可能な光走査装置に関する。また、光走査装置に適用する光走査装置用光学部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光走査装置において、温度、湿度などの変化の影響による、ビーム位置の変動やデフオーカス発生を抑制するために、温湿度変化により、偏向後光学系で発生するビーム位置変化の反対のビーム位置変化を発生させたり、デフォーカス発生量の逆のデフォーカスを発生させたりする補正用光学素子を、偏向前光学系に配置するものがあった。例えば、特許文献１には、このような補正用光学素子を有する光走査装置が記載されている。
【特許文献１】米国特許第６，３３７，７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のような補正用光学素子を有する光走査装置の場合、偏向後光学系の中の光学素子と、偏向前光学系における上述した補正用光学素子の温度や湿度の関係が所定の関係にあることを前提として設計を行っており、実際の使用条件が、この設計条件から異なっていると、補正がうまく働かなくなったり、逆に特性を劣化させたりすることがあった。
【０００４】
例えば、偏向後光学系中の光学素子と、偏向前光学系中の補正用光学素子の温湿度が同じとして補正用光学素子を設計し、温度がΔＴだけ変化した際に、偏向後光学系での副走査方向のデフォーカス発生量がΔＤＦＣＳ（副）、主走査方向のデフォーカス発生量がΔＤＦＣＳ（主）だけ発生するものとする。これをキャンセルするために、偏向前光学系における補正用光学素子の温度変化がΔＴだけあった際（偏向後光学系の温度変化はなしとする）に、副走査方向のデフォーカス発生量が−ΔＤＦＣＳ（副）、主走査方向のデフォーカス発生量が−ΔＤＦＣＳ（主）だけ発生するように、偏向前光学素子を設計する。これらを組み合わせると、偏向後光学系と、偏向前光学系の補正用光学素子の温度が同じΔＴだけ変化すれば、トータルとしての主走査方向及び副走査方向のデフォーカスは０とできるが、偏向後光学系の温度変化がなく、偏向前光学系の補正用光学素子の温度のみΔＴだけ変化すると、トータルとして、副走査方向のデフォーカス発生量が−ΔＤＦＣＳ（副）、主走査方向のデフォーカス発生量が−ΔＤＦＣＳ（主）だけ発生してしまう。
【０００５】
実際上、偏向後光学系と、偏向前光学系中の補正用光学素子とは同じ光走査装置の要素として画像形成装置内に設置されているが、画像形成装置には、トナーを用紙に定着させる定着装置等の熱源や放熱用ファン等の冷却装置が種々配置され、かつ、熱源や冷却装置からの熱の伝導方向や対流の方向も単純ではなく、偏向後光学系と偏向前光学系中の補正用光学素子とで温度変化が異なる可能性もあり得る。
【０００６】
また、一般に、偏向後光学系の光学素子は偏向されたビームを通す必要から大きなものであり、偏向前光学系の光学素子は走査される前に配置されていて小さいものである。そのため、周囲温度の変化に対する応答性も異なり、偏向後光学系と偏向前光学系中の補正用光学素子とで温度変化が異なる可能性もあり得る。
【０００７】
なお、部品としての大きさが異なれば取り付け時の精度出し作業の煩雑さも異なり、小さい光学素子の方が取り付け作業に長時間を要し、長時間をかけて取り付けたのに、上述のようなデフォーカスの問題が発生してしまう。取付精度調整を行わない場合でも、取付基準面間距離が小さいと、取付基準面、若しくは、光学素子の取付部の誤差の取付の傾き角への影響が大きくなってしまう。光学素子の実装時の傾きを抑えるためには、寸法が大きい方が望ましい。
【０００８】
本発明の一態様の目的は、複数の光学素子に対する周囲温度の変化による悪影響を抑えることができる光走査装置、画像形成装置及び光走査装置用光学部品を提供することにある。
【０００９】
本発明の一態様の他の目的は、十分な取り付け精度を確保しつつ、大きさが小さい光学素子の取り付け作業を容易にできる光走査装置、画像形成装置及び光走査装置用光学部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の光走査装置は、単一の光偏向装置と、光源からの光線を上記光偏向装置に入射させる偏向前光学系と、上記光偏向装置からの反射光線を被走査面に結像させる偏向後光学系とを有し、上記偏向前光学系の少なくとも１個の光学素子と、上記偏向後光学系の少なくとも１個の光学素子とが一体化されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様の画像形成装置は、単一の光偏向装置と、光源からの光線を上記光偏向装置に入射させる偏向前光学系と、上記光偏向装置からの反射光線を被走査面に結像させる偏向後光学系とを有し、上記偏向前光学系の少なくとも１個の光学素子と、上記偏向後光学系の少なくとも１個の光学素子とが一体化されている光走査装置と、上記光走査装置からの光線に基づいて潜像が形成される被走査面を備えた感光体とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様の光走査装置用光学部品は、光走査装置の偏向前光学系の少なくとも１個の光学素子と、光走査装置の偏向後光学系の少なくとも１個の光学素子とが一体化されて形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の光学素子に対する周囲温度の変化による悪影響を抑えることができ、また、十分な取り付け精度を確保しつつ、大きさが小さい光学素子の取り付け作業を容易にできる光走査装置、画像形成装置及び光走査装置用光学部品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による光走査装置及び画像形成装置の第１の実施形態を説明する。第１の実施形態の光走査装置は４ビーム光走査装置であり、第１の実施形態の画像形成装置はカラー画像形成装置である。
【００１５】
図１は、第１の実施形態である４ビーム光走査装置が利用されるカラー画像形成装置を示している。図１は、第１の実施形態に係るカラー用画像形成装置の概略縦断面図である。
【００１６】
なお、この種のカラー画像形成装置では、通常、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＢ（ブラック）の色成分ごとに色分解された４種類の画像データと、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢのそれぞれに対応して色成分ごとに画像を形成するさまざまな装置が４組利用されることから、各参照符号に、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢを付加することで色成分ごとの画像データとそれぞれに対応する装置を識別することとする。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置１００は、色分解された色成分毎に画像を形成する第１〜第４の画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ及び５０Ｂを有している。
【００１８】
それぞれの画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）は、図２を用いて詳述するマルチビーム光走査装置１の第１の折り曲げミラー３３Ｂ及び第３の折り曲げミラー３７Ｙ、３７Ｍ及び３７Ｃにより各色成分の画像情報を光走査するためのレーザビームＬ（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が出射される位置のそれぞれに対応する光走査装置１の下方に、画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ及び５０Ｂの順で配置されている。
【００１９】
各画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の下方には、それぞれの画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を介して形成された画像を転写される転写材を搬送する搬送ベルト５２が配置されている。
【００２０】
搬送ベルト５２は、図示しないモータにより、矢印の方向に回転されるベルト駆動ローラ５６ならびにテンションローラ５４に掛け渡され、ベルト駆動ローラ５６が回転される方向に所定の速度で回転される。
【００２１】
各画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）は、矢印方向に回転可能な円筒状に形成され、光走査装置１により露光された画像に対応する静電潜像が形成される感光体ドラム５８Ｙ、５８Ｍ、５８Ｃ及び５８Ｂを有している。
【００２２】
各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の周囲には、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）表面に所定の電位を提供する帯電装置６０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の表面に形成された静電潜像に対応する色が与えられているトナーを供給することで現像する現像装置６２（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）との間に搬送ベルト５２を介在させた状態で搬送ベルト５２の背面から各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）に対向され、搬送ベルト５２により搬送される記録媒体すなわち記録用紙Ｐに、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）のトナー像を転写する転写装置６４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、各転写装置６４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）による用紙Ｐへのトナー像の転写の際に転写されなかった感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）上の残存トナーを除去するクリーナ６６（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）並びに各転写装置６４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）によるトナー像の転写後に感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）上に残った残存電位を除去する除電装置６８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が、各感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が回転される方向に沿って、順に、配置されている。
【００２３】
搬送ベルト５２の下方には、各画像形成部５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）により形成された画像が転写される記録用紙Ｐを収容している用紙カセット７０が配置されている。
【００２４】
用紙カセット７０の一端であって、テンションローラ５４に近接する側には、おおむね半月状に形成され、用紙カセット７０に収容されている用紙Ｐを最上部から１枚ずつ取り出す送り出しローラ７２が配置されている。
【００２５】
送り出しローラ７２とテンションローラ５４の間には、カセット７０から取り出された１枚の用紙Ｐの先端と画像形成部５０Ｂ（黒）の感光体ドラム５８Ｂに形成されたトナー像の先端を整合させるためのレジストローラ７４が配置されている。
【００２６】
レジストローラ７４と第１の画像形成部５０Ｙの間のテンションローラ５４の近傍であって、実質的に、テンションローラ５４と搬送ベルト５２が接する位置に対応する搬送ベルト５２の外周上に対向される位置には、レジストローラ７４により所定のタイミングで搬送される１枚の用紙Ｐに、所定の静電吸着力を提供する吸着ローラ７６が配置されている。
【００２７】
搬送ベルト５２の一端かつベルト駆動ローラ５６の近傍であって、実質的に、ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上には、搬送ベルト５２に形成された画像又は用紙Ｐに転写された画像の位置を検知するためのレジストレーションセンサ７８及び８０が、ベルト駆動ローラ５６の軸方向に所定の距離をおいて配置されている（図１は、正面断面図であるから、図１において紙面前方に位置される第１のセンサ７８は見えない）。
【００２８】
ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上であって、搬送ベルト５２により搬送される用紙Ｐと接することのない位置には、搬送ベルト５２上に付着したトナーあるいは用紙Ｐの紙かすなどを除去する搬送ベルトクリーナ８２が配置されている。
【００２９】
搬送ベルト５２を介して搬送された用紙Ｐがベルト駆動ローラ５６から離脱されてさらに搬送される方向には、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置８４が配置されている。
【００３０】
図２は、図１に示した画像形成装置１００に組み込まれるマルチビーム光走査装置（４ビーム光走査装置）１を示している。偏向後光学系については、その折り曲げミラーによる折り曲げを展開して示したものである。
【００３１】
マルチビーム光走査装置１は、図１に示した第１〜第４の画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ及び５０Ｂのそれぞれに向けて光ビームを出力する光源３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ及び３Ｂ、各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が放射した光ビーム（レーザビーム）を所定の位置に配置された像面すなわち図１に示した第１〜第４の画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ及び５０Ｂの感光体ドラム５８Ｙ、５８Ｍ、５８Ｃ及び５８Ｂの外周面に向かって所定の角速度で偏向（走査）する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置７を有している。光偏向装置７と各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）との間には、偏向前光学系５（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）が、光偏向装置７と像面との間には、偏向後光学系９が、それぞれ、配置されている。
【００３２】
偏向前光学系５は、図２に示すように、半導体レーザ素子でなる色成分毎の光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）と、各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）から出射されたレーザビームに所定の集束性又は発散角を与えるレンズ（有限焦点レンズ又はコリメータレンズ；以下では有限焦点レンズとして説明する）１３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、有限焦点レンズ１３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を通過したレーザビームＬに任意の断面ビーム形状を与える絞り１４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）、絞り１４（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を通過した副走査方向に関してさらに所定の集束性を与えるシリンダレンズ１７（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を含み、各光源３（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を出射されたレーザビームの断面ビーム形状を所定の形状に整えて、光偏向装置７の偏向面に案内する。
【００３３】
シリンダレンズ１７Ｙから出射されたイエローのレーザビームＬＹは、折り曲げミラー１５Ｙによって折り曲げられた後、折り曲げミラー１５Ｃの下方（又は上方）を通過し、偏光ビームスプリッタ（又はハーフミラー）１９によって反射されて光偏向装置７の偏向面に案内される。シリンダレンズ１７Ｍから出射されたマゼンタのレーザビームＬＭは、折り曲げミラー１５Ｂの下方（又は上方）を通過した後、偏光ビームスプリッタ１９を直進して光偏向装置７の偏向面に案内される。シリンダレンズ１７Ｃから出射されたシアンのレーザビームＬＣは、折り曲げミラー１５Ｃによって光路が折り曲げられた後、偏光ビームスプリッタ１９によって反射されて光偏向装置７の偏向面に案内される。シリンダレンズ１７Ｂから出射されたブラックのレーザビームＬＢは、折り曲げミラー１５Ｂによって光路が折り曲げられた後、偏光ビームスプリッタ１９を透過して光偏向装置７の偏向面に案内される。
【００３４】
光偏向装置７は、例えば８面の平面反射面（平面反射鏡）が正多角形状に配置されたポリゴンミラー７ａと、ポリゴンミラー７ａを主走査方向に所定の速度で回転させるモータ７ｂとを有している。
【００３５】
第１の実施形態の場合、偏光ビームスプリッタ１９とポリゴンミラー７ａとの間に、温度、湿度などの変化の影響による、ビーム位置の変動やデフオーカス発生を抑制するために、温湿度変化により、偏向後光学系９で発生するビーム位置変化の反対のビーム位置変化を発生させたり、デフォーカス発生量の逆のデフォーカスを発生させたりする補正用光学素子２０が設けられている。補正用光学素子２０は、全ての色成分のレーザビームを通す副走査方向に負のパワーを持っている自由曲面レンズである。
【００３６】
偏向後光学系９は、ポリゴンミラー７ａにより偏向（走査）されたレーザビームＬ（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）の像面上での形状及び位置を最適化する２枚組みのｆθレンズ（結像レンズ）２１（２１ａ及び２１ｂ）と、図１に示すように、２枚組みのｆθレンズ２１から出射された色成分毎のレーザビームＬ（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）を対応する感光体ドラム５８（Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢ）に案内する複数のミラー３３Ｙ、３５Ｙ及び３７Ｙ、３３Ｍ、３５Ｍ及び３７Ｍ、３３Ｃ、３５Ｃ及び３７Ｃ、並びに、３３Ｂとを有している。
【００３７】
この第１の実施形態の場合、図２に示すように、偏向前光学系５における補正用光学素子２０と、光偏向装置７に最も近い側のfθレンズ２１ａとは一体で成形されている。例えば、樹脂レンズ（ガラスレンズであっても良い）でなる補正用光学素子２０とfθレンズ２１ａとを当初より一体で成形させても良く、別々に成形したものを、接着若しくは溶着したものであっても良い。
【００３８】
なお、別々に成形したものを接着若しくは溶着して一体化する場合において、補正用光学素子２０とfθレンズ２１ａとが同一材料、若しくは、材料が異なっても熱伝導率がほぼ等しいことが好ましい。ここで、熱伝導率がほぼ等しいとは、例えば、２つの熱伝導率の比が、０．３〜３．４である場合を言う。また、別々に成形したものを接着若しくは溶着して一体化する場合において、補正用光学素子２０の一体化側の端部と、fθレンズ２１ａの一体化側の端部とが、図８に示すように、面接触していることが好ましい（なお、接触面は平面に限定されない）。面接触により、面同士に介在する空気層を抑えることができ、ある程度の熱伝導が可能であるためである。
【００３９】
一体化された偏向前光学系５における補正用光学素子２０及びfθレンズ２１ａは、その一体化により、周囲の温度（や湿度）の変化の影響が同一になり易く、また、温度（や湿度）の変化が異なっていても速やかにその相違の影響が小さくなる。
【００４０】
偏向後光学系９が複数枚のfθレンズでできていて、そのレンズ間距離が大きい場合には、同程度のパワーの絶対値を持つレンズの影響を比較した場合、光偏向装置７に近いfθレンズのデフォーカスに与える影響が大きい。そのため、光偏向装置７に最も近い側のfθレンズ２１ａを補正用光学素子２０と一体化した図２に示すような構成は、偏向後光学系９が複数枚のfθレンズでできていて、そのレンズ間距離が大きい場合であって、副走査方向へのパワーの絶対値が、fθレンズ２１ａ及び２１ｂで同程度であるとき、若しくは、fθレンズ２１ａのパワーの絶対値が大きいようなときに特に有効である。
【００４１】
以下では、偏向前光学系５における補正用光学素子２０及びfθレンズ２１ａを一体化した意義を、温度の変化の面から説明する。
【００４２】
光走査装置の光学系ユニット内の熱の移動には、固体内の熱伝導と、空気と固体の間の熱交換である熱伝達が関係している。ユニット内の空気の温度は、その内部の空気の流れ、外部及び内部の加熱源、外部からの冷却等により、一般的には、場所により異なっている。その中に置かれた物質の温度は、周囲の空気が均一な温度の場合には、その温度にならう。一方で、不均一な空気中に置かれた物質は、温度勾配を持つが、その温度差は、異なる温度の空気中に置かれた別個の物質の温度差よりは小さくなる。
【００４３】
以上のような温度分布のことをモデル化して示したのが図３及び図４である。図３は、別個の物質（補正用光学素子２０及びfθレンズ２１ａ）が異なる温度の空気中に置かれた場合を示しており、図４は、１個の物質（又は一体化された物質；一体化された補正用光学素子２０及びfθレンズ２１ａ）が異なる温度の空気の境界位置に設けられた場合を示している。補正用光学素子２０の周辺の空気の温度をθi1、偏向後光学系９のfθレンズ２１ａの周辺の空気の温度をθi2とすると、個別レンズとして別個に配置された場合には、図３に示すように、各レンズ２０、２１ａの温度は、その周辺温度と同じとなる。一方で、これらレンズ２０、２１ａを一体化した場合には、温度分布は、図４に示すようになる。
【００４４】
以下、図４に示すようにモデル化したもので、補正用光学素子２０や偏向後光学系９のfθレンズ２１ａの端部温度θ１、θ２がどのようになるか検討する。
【００４５】
熱伝達により、物体表面Ａ（Ａは表面積も表している）を通し、補正用光学素子２０の周辺空気から補正用光学素子２０へ単位時間当たりに流入する熱量Ｑ１は、（１）式で表すことができ、fθレンズ２１ａの周辺空気からfθレンズ２１ａへ単位時間当たりに流入する熱量Ｑ２は、（２）式で表すことができる。（１）式及び（２）式において、θ１は補正用光学素子２０の端部温度、θ２はfθレンズ２１ａの端部温度、ｈは静止した空気の熱伝達率である。
【００４６】
Ｑ１＝ｈＡ（θi1−θ１）                                        …（１）
Ｑ２＝ｈＡ（θ２−θi2）                                        …（２）
一体として形成されている補正用光学素子２０端からfθレンズ２１ａへの熱伝達により移動する熱量Ｑ３は、（３）式で表すことができる。（３）式において、λは熱伝導率、ｌは補正用光学素子２０端及びfθレンズ２１ａ端の距離である。
【００４７】
Ｑ３＝λＡ（θ１−θ２）／ｌ                                      …（３）
（１）式〜（３）式の熱量Ｑ１〜Ｑ３は等しいため、これらを連立させて、θ１、θ２について解くと、（４）式及び（５）式が得られる。
【００４８】
θ１＝｛ｈｌθi1＋λ（θi1＋θi2）｝／（ｈｌ＋２λ）              …（４）
θ２＝｛ｈｌθi2＋λ（θi1＋θi2）｝／（ｈｌ＋２λ）              …（５）
図５は、パラメータｈ、ｌ、λ、θi1及びθi2に、ある任意の値を設定した場合（概ね実際に即した値を選定している）におけるθ１及びθ２の値を示している。図５の条件下においては、補正用光学素子２０の端部温度θ１及びfθレンズ２１ａの端部温度θ２はそれぞれ、約１０.８度、約４.２度となり、これを一体化しないときの温度、すなわち、１５度と０度に対して差が小さくなっていることが認められる。
【００４９】
すなわち、上述したように、一体化された偏向前光学系５における補正用光学素子２０及びfθレンズ２１ａは、その一体化により、周囲の温度（や湿度）の変化の影響が同一になり易く、また、温度（や湿度）の変化が異なっていても速やかにその相違がなくなろうとすることが分かる。
【００５０】
図６は、補正用光学素子２０及びfθレンズ２１ａを一体化したことにより、温度変化時の副走査方向の位置ずれを従来より小さくできることの説明図である。
【００５１】
図６は、２枚組のｆθレンズを等価的に１枚で表している。また、図６では、４レーザビーム中、被走査面での副走査方向の位置が最も上になるレーザビーム（例えばＬＹ）と最も下になるレーザビーム（例えばＬＢ）とを示している。図６（Ａ）は、補正用光学素子２０が存在しない従来方式を示しており、図６（Ｂ）は第１の実施形態の場合を示しており、図６（Ｃ）は、補正用光学素子２０が存在するが一体化されていない従来方式を示している。
【００５２】
図６（Ａ）に示すように、通常は、温度が上がると、寸法が大きくなる効果と、レンズ素材の屈折率が小さくなる効果により、パワーの絶対値は小さくなる。これにより、折り返しミラーによる折り返しを展開した場合の像面でのビーム間ピッチは大きくなる。
【００５３】
これに対し、偏向前光学系に、副走査方向に負のパワーを持つ光学素子（補正用光学素子２０）を入れると、図６（Ｂ）に示すように、温度上昇した際に、折り返しミラーによる折り返しを展開した場合の像面でのビーム間ピッチが小さくなる方向に作用を持たせることができ、これを利用して、被走査面でのビーム間ピッチ変化量を任意の値に設定することができる。但し、補正用光学素子２０と、偏向後のfθレンズ２１（２１ａ）の温度が大きく異なると、図６（Ｃ）に示すように、却って特性を劣化させてしまう。偏向後光学系のレンズ（の１つ）と、温度変化の影響を緩和する偏向前光学系中のレンズを一体化することで、温度差を抑えることができるため、設計時に想定している温度条件（偏向後光学系のレンズ（の１つ）と、温度変化の影響を緩和する偏向前光学系中のレンズ温度は等しい）を保ちやすくなる。
【００５４】
第１の実施形態の光走査装置１は、図６（Ｃ）に示すようなことが起こらないようにするため、偏向前光学系中の補正機能を持つ補正用光学素子２０と、偏向後光学系中のｆθレンズ２１ａを一体化し、温度関係が、設計上推定したものから大きく変わらないようにしている。
【００５５】
図７は、補正用光学素子２０及びfθレンズ２１ａを一体化したことにより、温度変化時のデフォーカス量を従来より小さくできることの説明図である。図７でも、２枚組のｆθレンズを等価的に１枚で表している。また、図７では、４レーザビーム中の１レーザビームを取り出して示している。図７（Ａ）は、補正用光学素子２０が存在しない従来方式を示しており、図７（Ｂ）は第１の実施形態の場合を示しており、図７（Ｃ）は、補正用光学素子２０が存在するが一体化されていない従来方式を示している。
【００５６】
図７（Ａ）に示すように、通常は、温度が上がると、寸法が大きくなる効果と、レンズ素材の屈折率が小さくなる効果により、パワーの絶対値は小さくなる。これにより、結像位置が遠ざかってデフォーカスが発生する。
【００５７】
これに対し、偏向前光学系に、副走査方向に負のパワーを持つ光学素子（補正用光学素子２０）を入れると、図７（Ｂ）に示すように、温度上昇した際に、常温時よりも手前側で一度結像する。この程度は、補正用光学素子２０のパワーの大きさと位置によって任意に設定可能なため、偏向後での結像位置変動をキャンセルする方向にも設定できる。但し、補正用光学素子２０と、偏向後のfθレンズ２１（２１ａ）の温度が大きく異なると、図７（Ｃ）に示すように、却って特性を劣化させてしまう。偏向後光学系のレンズ（の１つ）と、温度変化の影響を緩和する偏向前光学系中のレンズを一体化することで、温度差を抑えることができるため、設計時に想定している温度条件（偏向後光学系のレンズ（の１つ）と、温度変化の影響を緩和する偏向前光学系中のレンズ温度は等しい）を保ちやすくなる。
【００５８】
第１の実施形態の光走査装置１は、図７（Ｃ）に示すようなことが起こらないようにするため、偏向前光学系中の補正機能を持つ補正用光学素子２０と、偏向後光学系中のｆθレンズ２１ａを一体化し、温度関係が、設計上推定したものから大きく変わらないようにしている。
【００５９】
以上のように、偏向前光学系中の補正機能を持つ補正用光学素子２０と、偏向後光学系中のｆθレンズ２１ａを一体化したことにより、補正用光学素子２０を設けた意図、すなわち、副走査方向の位置ずれやデフォーカスの抑制を、場所毎の異なる温度変化に拘わらず発揮させることができる。
【００６０】
さらに、偏向前光学系中の補正機能を持つ補正用光学素子２０と、偏向後光学系中のｆθレンズ２１ａとを一体化することにより、以下のような効果を奏することもできる。
【００６１】
部品点数を少なくでき、取り付け部品、工数を削減することができる。
【００６２】
また、偏向後光学系と、補正用光学素子２０との相対位置を一定に保ちやすくなる。一般に、偏向前光学系の補正用光学素子２０は小さいために、取付部の寸法誤差等による角度ずれが発生しやすいが、これと大きなレンズとを一体化して設置することにより、取付部の寸法誤差等による角度ずれを発生し難くすることができる。
【００６３】
さらに、成形レンズの場合、端部は特性が出にくいため、有効領域から、成形品端までの距離を大きく取る必要があった。補正用光学素子２０と偏向後光学系中のｆθレンズ２１ａの一体成形の場合、ｆθレンズ２１ａの補正用光学素子２０側、及び、補正用光学素子２０のｆθレンズ２１ａ偏向後光学系側は一体成形の端部になっていないので、これら箇所の有効領域外の部分を小さくでき、小型化が可能となる。さらにまた、同じ理由から、偏向後光学系の光路と、偏向前光学系の光路の分離角を小さくできるため、ポリゴンミラーの内接円直径を小さくできるという利点もある。
【００６４】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による光走査装置及び画像形成装置の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態の光走査装置は１ビーム光走査装置であり、第２の実施形態の画像形成装置はそのような１ビーム光走査装置を１又は複数個用いたものである。
【００６５】
図９は、第２の実施形態の光走査装置における光学系の構成を示す平面図であり、第１の実施形態に係る図２との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。なお、図９は、図２と同様に、偏向後光学系については、その折り曲げミラーによる折り曲げを展開して示したものである。
【００６６】
図９において、第２の実施形態の光走査装置１Ａは、レーザビームを出力するＬＤなどでなる光源３、光源３からのレーザビームの拡散を抑制する副走査方向に正のパワーを持つ有限焦点レンズ（又はコリメータレンズ）１３、有限焦点レンズ１３を通過したレーザビームに任意の断面ビーム形状を与える絞り１４、絞り１４を通過した副走査方向に関してさらに所定の集束性を与えるガラスのシリンダレンズ１７を持ち、その下流に、副走査方向に負のパワーを持つ、シリンダ形状の補正用光学素子（補正用レンズ）２０を配している。補正用光学素子２０を通った光線は、ポリゴンミラー７ａによって偏向され、１枚組のfθレンズ２１により、被走査面５８上に結像されるようになされている。
【００６７】
この第２の実施形態のfθレンズ２１は、面倒れ補正効果を持つように、ポリゴンミラー７ａの面と、像面を共役な関係にするため、副走査方向には正のパワーを持っている。
【００６８】
第２の実施形態においても、偏向後光学系の光学素子、すなわち、樹脂で成形されたfθレンズ２１は、偏向前光学系内の補正用光学素子（樹脂レンズ）２０と一体で成形されている。このような一体化光学素子は、別々に成形したものを接着若しくは溶着して形成したものであっても良い。一体化されるfθレンズ２１及び補正用光学素子２０の熱伝導率、並びに、一体化に利用される材料（接着剤）の熱伝導率はほぼ等しい。
【００６９】
第２の実施形態によっても、上述した第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。ここで、第２の実施形態によれば、偏向後光学系のレンズの合成パワーを決める全て（１枚）のレンズ２１と、補正用光学素子２０の温度関係を一定に保つことができるため、一体化したことによる効果は一段と大きいものである。
【００７０】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による光走査装置及び画像形成装置の第３の実施形態を説明する。第３の実施形態の光走査装置は１ビーム光走査装置であり、第３の実施形態の画像形成装置はそのような１ビーム光走査装置を１又は複数用いたものである。
【００７１】
図１０は、第３の実施形態の光走査装置における光学系の構成を示す平面図であり、第１の実施形態に係る図２との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。なお、図１０は、図２と同様に、偏向後光学系については、その折り曲げミラーによる折り曲げを展開して示したものである。
【００７２】
図１０において、第３の実施形態の光走査装置１Ｂは、レーザビームを出力するＬＤなどでなる光源３、光源３からのレーザビームの拡散を抑制する副走査方向に正のパワーを持つ有限焦点レンズ（又はコリメータレンズ）１３、有限焦点レンズ１３を通過したレーザビームに任意の断面ビーム形状を与える絞り１４、絞り１４を通過した副走査方向に関してさらに所定の集束性を与えるガラスのシリンダレンズ１７を持ち、その下流に、副走査方向に弱い負のパワーを持つ、シリンダ形状の補正用光学素子（補正用レンズ）２０を配している。補正用光学素子２０を通った光線は、ポリゴンミラー７ａによって偏向され、２枚組のfθレンズ２１ａ及び２１ｂにより、被走査面５８上に結像されるようになされている。
【００７３】
第３の実施形態の光走査装置１Ｂにおける２枚のfθレンズ２１ａ及び２１ｂの距離は、接触するかしないか程度に小さい。
【００７４】
これらのfθレンズ２１ａ及び２１ｂの内、下流側のfθレンズ２１ｂは、面倒れ補正効果を持つように、ポリゴンミラー７ａの面と、像面を共役な関係にするため、副走査方向には正のパワーを持っており、副走査方向のパワーは、上流側のfθレンズ２１ａよりも大きくなっている。
【００７５】
この第３の実施形態においては、下流側のfθレンズ（例えば樹脂で成形されたレンズ）２１ｂが、偏向前光学系内の補正用光学素子（例えば樹脂レンズ）２０と一体で成形されている。このような一体化光学素子は、別々に成形したものを接着若しくは溶着して形成したものであっても良い。一体化されるfθレンズ２１ｂ及び補正用光学素子２０の熱伝導率、並びに、一体化に利用される材料（接着剤）の熱伝導率はほぼ等しい。
【００７６】
第３の実施形態によっても、上述した第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。第３の実施形態の構成の場合、偏向後光学系の副走査方向の合成パワーへの影響が大きい副走査方向パワーの大きいｆθレンズと、補正用光学素子との温度関係を一定に保つことができるため、一体化したことによる効果は大きい。
【００７７】
（Ｄ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【００７８】
上記各実施形態においては、ｆθレンズと補正用光学素子との一体化を、ｆθレンズの一方の端部側に補正用光学素子を一体成形することにより実現する方法や、別個に成形されたｆθレンズと補正用光学素子とを溶着又は接着することにより実現する方法を示したが、他の方法によって、一体化するようにしても良い。例えば、図１１（Ａ）に示すように、台部材又は天井部材などの連結部材２２を介して、下方や上方で連結することで一体化するようにしても良く（例えば、台部材などの部分が光走査装置のフレームに取り付けられる）、また例えば、図１１（Ｂ）に示すように、ｆθレンズと補正用光学素子の端部間を連結部材２２を介して線状に連結することで一体化するようにしても良い。図１１（Ｂ）に示す一体化方法は、言い換えると、ｆθレンズと補正用光学素子とで連結部材を挟み込んだ方法である。ここで、連結部材の熱伝導率は、一体化対象の両光学素子と同じであっても異なっていても良い。連結部材の材料としては、熱伝導し易い材料（アルミなどの金属）や、一体化される両光学素子と同じ材料が好ましい。連結部材も、その断面積が大きい方が、熱が伝わり易いので好ましい。
【００７９】
また、第１及び第３の実施形態においては、複数枚組のｆθレンズを有する場合に、そのうちの１枚を補正用光学素子と一体化するものを示したが、複数枚のｆθレンズと補正用光学素子とを一体化するようにしても良い。例えば、上述した図１０に波線で示すような台部材又は天井部材などの連結部材を利用すれば、複数枚のｆθレンズと補正用光学素子とを一体化することができる。また例えば、図示は省略するが、補正用光学素子と１枚のｆθレンズとを一体化し、複数枚のｆθレンズ同士は、左右端の両方又は一方で一体化し、結果として、複数枚のｆθレンズと補正用光学素子とを一体化するようにしても良い。
【００８０】
さらに、上記各実施形態においては、一体化される複数の部材が樹脂レンズであるように説明したが、ガラスレンズ同士を一体化するようにしても良く、材質が異なる部材を一体化するようにしても良い。
【００８１】
さらにまた、上記各実施形態においては、偏向前光学系内の補正用光学素子と偏向後光学系内のｆθレンズとを一体化するものを示したが、一体化される偏向前光学系内の光学素子と偏向後光学系の光学素子との組合せは、上記各実施形態のものに限定されるものではない。例えば、偏向前光学系内のシリンダレンズと偏向後光学系内のｆθレンズとを一体化するようにしても良い。このようにした場合でも、小さいな部品である偏向前光学系内の光学素子に対する取り付け性に関係する効果などを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の実施形態の４ビーム光走査装置が適用されたカラー画像形成装置の概略縦断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に組み込まれる４ビーム光走査装置の光学素子の配置を示す概略平面図である。
【図３】別個の物質が異なる温度の空気中に置かれた場合の温度分布モデルを示す説明図である。
【図４】１個の物質が異なる温度の空気の境界位置に設けられた場合の温度分布モデルを示す説明図である。
【図５】１個の物質が異なる温度の空気の境界位置に設けられた場合における温度分布のパラメータ条件とその条件下での物質の両端部での温度とを示す図表である。
【図６】補正用光学素子及びfθレンズを一体化したことにより、温度変化時の副走査方向の位置ずれを従来より小さくできることの説明図である。
【図７】補正用光学素子及びfθレンズを一体化したことにより、温度変化時のデフォーカス量を従来より小さくできることの説明図である。
【図８】面接触による一体化の説明図である。
【図９】第２の実施形態の光走査装置の光学素子の配置を示す概略平面図である。
【図１０】第３の実施形態の光走査装置の光学素子の配置を示す概略平面図である。
【図１１】ｆθレンズと補正用光学素子との連結部材を利用した一体化方法の説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…光走査装置、３…光源、７…光偏向装置、７ａ…ポリゴンミラー、２０…補正用光学素子、２１、２１ａ、２１ｂ…ｆθレンズ、１００…画像形成装置。
【図１】
2007272173.tif 000003
【図２】
2007272173.tif 000004
【図３】
2007272173.tif 000005
【図４】
2007272173.tif 000006
【図５】
2007272173.tif 000007
【図６】
2007272173.tif 000008
【図７】
2007272173.tif 000009
【図８】
2007272173.tif 000010
【図９】
2007272173.tif 000011
【図１０】
2007272173.tif 000012
【図１１】
2007272173.tif 000013