JP2004226497A

JP2004226497A - 光走査装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004226497A
Application number: JP2003011372A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Imai; 重明今井; Seizo Suzuki; 清三鈴木; Naoki Miyatake; 直樹宮武; Kyogo Takahashi; 恭吾高橋; Takayoshi Sato; 敬悦佐藤
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】コンパクトで低コストに実現でき、色ずれ及び色相の変化を抑制できる光走査装置、およびこの光走査装置を用いる画像形成装置を実現する。
【解決手段】複数のレーザ光源１Ｙ〜１Ｋから射出した各光ビームを、偏向手段４と結像手段５、６Ｙ〜６Ｋとを介してそれぞれ異なる像担持体７Ｙ〜７Ｋ上に導き、光走査を行う光走査装置であって、複数のレーザ光源から射出した各光ビームを、共通の偏向手段４を用いて同一の向きに走査するように構成され、結像手段が複数の走査結像レンズ５、６Ｙ〜６Ｋで構成され、且つ、複数の走査結像レンズのうち少なくとも１つが、同一の偏向手段４により偏向される全光ビームに共用される共用レンズ５であり、この共用レンズが同一光学特性の積重レンズ５Ａ、５Ｂを複数枚、副走査方向に積み重ねた構成である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のレーザ光源から射出した各光ビームを偏向手段で偏向し、偏向された各光ビームを対応する走査結像レンズにより、それぞれ異なる像担持体上に導光し、上記各像担持体を光走査して像担持体ごとに静電潜像を形成し、これら静電潜像を互いに異なる色のトナー画像として可視化し、これら互いに色の異なるトナー画像を同一のシート状記録媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置が知られている。
【０００３】
カラー画像を形成するには通常、イエロー、マゼンタ、シアンの３色もしくはこれらに黒を加えた４色のトナー画像を形成する必要がある。このため、像担持体も３もしくは４体必要となり、それに応じて、光走査光学系も３組もしくは４組が必要となる。
【０００４】
このため、これら３組もしくは４組の光走査光学系を構成する光学素子数が多数となり、コスト上昇や装置の大型化を招来し易いという問題がある。
このような問題を有効に軽減できる光走査装置として、各像担持体を光走査する各光ビームを「回転軸を共通化したポリゴンミラー」により偏向させ、且つ、偏向された光ビームが最初に入射する走査結像レンズを「全光ビームに共通化」し、共通化された走査結像レンズが「副走査方向にパワーを持たない」ようにしたものが提案されている（特許文献１、２）。
【０００５】
このようにポリゴンミラーや走査結像レンズを全光ビームに共通化することにより、ポリゴンミラーや走査結像レンズの個数が減り、光走査装置をコンパクト化でき、かつ、低コスト化できる。
【０００６】
特許文献１、２記載の光走査装置の有用性はコンパクト化や低コスト化に留まらない。近来、走査特性の向上を目して光走査光学系の光学素子に「非球面に代表される特殊な面」の採用が一般化しており、このような特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価な「樹脂製の光学素子」が多用されている。
【０００７】
樹脂製の光学素子は「温度変化による形状変化」が大きく、形状変化に伴い光学特性も大きく変化する。ポリゴンミラーにより偏向された光ビームが「最初に入射する走査結像レンズ」は、ポリゴンミラーに近く、ポリゴンミラーが動作により発熱すると、その影響により温度上昇し易い。
【０００８】
ポリゴンミラーは回転により光学箱内に複雑な気流を生じるため、ポリゴンミラーから周囲への伝熱は一様でない。偏向される光ビームが最初に入射する走査結像レンズが「光ビームごとに別個」であると、上記伝熱の不均一のため、走査結像レンズの温度変化も別個となり、光学特性は走査結像レンズごとに異なるものとなる。すると、各像担持体を光走査する光ビームに対する光学作用に差異が生じ、像担持体ごとの「走査長さや等速性」が異なるものになる。
【０００９】
従って、異なる像担持体に形成された静電潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーで可視化して同一のシート状記録媒体上で重ね合わせると、得られるカラー画像に所謂「色ずれ」や「色相の変化」が生じる。
【００１０】
しかるに、上記の如く「ポリゴンミラーにより偏向される全光ビームが最初に入射する走査結像レンズが、全光ビームに共通化されている」と、この走査結像レンズを樹脂レンズとした場合に、ポリゴンミラーの熱の影響で光学特性が変化しても、光学特性の変化が全光ビームに共通化されるので、像担持体ごとの走査長さや等速性の差異は有効に軽減され、上記色ずれや色相の変化も有効に軽減される。
【００１１】
また、全光ビームに共通化された走査結像レンズは「副走査方向にパワーを持たない」ため、走査結像レンズの光学特性の変化は、副走査方向の特性に影響を及ぼさない。
【００１２】
しかし、特許文献１、２に記載された光走査装置では「ポリゴンミラーにより偏向された全光ビームに共通化された走査結像レンズ」が、全光ビームに共通であるため「副走査方向に高い厚肉レンズ」となっている。このような厚肉のレンズをガラスで形成しようとすると、材料や加工のコストが嵩み易い。
【００１３】
また、このような厚肉のレンズを樹脂で成型する場合には、レンズ内部に歪みが発生し易く、レンズ内部に生じた歪みは、光スポットの「スポット径の不均一・像高による変動等」を惹起する。さらに、冷却工程中「金型内の樹脂圧力や樹脂温度を均一に保つ」のが難しくなり、「ヒケ」等の変形の発生により、所望の形状精度が得られず、副走査方向高さ（肉厚）の違いによって主走査方向の面形状が設計上の形状から外れ、各光ビーム間の結像性能に差異を生じて前述の「色ずれや色相変化」が生じる虞もある。また、副走査方向に高い肉厚の樹脂レンズは成型に長時間を要し、製造効率が低いためコストアップに繋がる。
【００１４】
なお、走査結像レンズを「積重レンズを重ねた構成」とすることは、特許文献３に記載がある。
【００１５】
【特許文献１】
特開平２−２５００２０号公報
【特許文献２】
特開平７− ４３６２７号公報
【特許文献３】
特開２０００−７５２３０号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、コンパクトで低コストに実現でき、色ずれや色相の変化を抑制できる光走査装置の実現を課題とする。この発明はまた、この光走査装置を用いる画像形成装置の実現を課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明の光走査装置は「複数のレーザ光源から射出した各光ビームを、偏向手段と結像手段とを介してそれぞれ異なる像担持体上に導き、光走査を行う光走査装置」であって、以下の点を特徴とする（請求項１）。
【００１８】
即ち、複数のレーザ光源から射出した各光ビームが、共通の偏向手段を用いて複数の像担持体を同一の向きに光走査するように構成される。
「結像手段」が複数の走査結像レンズで構成され、且つ、複数の走査結像レンズのうち少なくとも１つが、同一の偏向手段により偏向される全光ビームに共用される共用レンズであり、この共用レンズが「同一光学特性の積重レンズを複数枚、副走査方向に積み重ねた構成」である。
【００１９】
即ち「積重レンズ」は、積み重ねにより共用レンズを構成する個々のレンズである。
【００２０】
請求項１記載の光走査装置における「走査結像レンズのうちの共用レンズ」は副走査方向に実質的にパワーを持たない構成であることができる（請求項２）。
また、請求項１または２に記載の光走査装置において「走査結像レンズのうちの共用レンズを構成する、同一光学特性の積重レンズ」は、その副走査方向の厚さ：Ｈが、条件：
（１）５ｍｍ＜Ｈ＜１２ｍｍ
を満足することが好ましい（請求項３）。
【００２１】
請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置における「走査結像レンズのうちの共用レンズ」は、２枚の積重レンズを副走査方向に積み重ねてなり、各積重レンズを透過する複数光ビームのうち、副走査方向の両端部を通る光ビームの走査軌跡により挟まれる領域が、各積重レンズにおける副走査方向の中心に対して副走査方向にシフトしている構成とすることができる（請求項４）。
【００２２】
上記請求項１〜４の任意の１に記載の光走査装置における「走査結像レンズのうちの共用レンズを構成する各積重レンズ」は、互いに重ね合わせられる面内に、積重レンズ相互の相対的位置を決める相対的位置決め手段を有することができる（請求項５）。この場合「相対的位置決め手段」は、各積重レンズにおける主走査方向の両端部に設けることが好ましい（請求項６）。
【００２３】
請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置における「走査結像レンズのうちの共用レンズを構成する各積重レンズ」は、重ね合わせられる面の中心付近の１箇所を接着されていることができる（請求項７）。この場合において、積重レンズ相互の接着位置は「これら積重レンズを重ね合わせる面に形成された凹部」であることができる（請求項８）。
【００２４】
請求項１〜８の任意の１に記載の光走査装置は「シングルビーム走査方式」のものとして構成することができることは勿論であるが、各像担持体を光走査する光ビームを複数とし「マルチビーム走査方式」で光走査する構成とすることもできる（請求項９）。
【００２５】
上記請求項１〜９の任意の１に記載の光走査装置において用いられる「共用レンズ」はガラスレンズとして構成することもできるが、「樹脂レンズ」として構成することができる（請求項１０）。
【００２６】
この発明の画像形成装置は「複数のレーザ光源から射出した各光ビームを、偏向手段と結像手段とを介してそれぞれ異なる像担持体上に導き、光走査を行って各像担持体に静電潜像を形成し、これら静電潜像を異なる色のトナーで可視化し、得られる各色トナー画像を同一のシート状記録媒体へ重ね合せて転写して画像形成を行う画像形成装置」であって、異なる像担持体を光走査する光走査装置として、請求項１〜１０の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする（請求項１１）。
【００２７】
「シート状記録媒体」は最終的に画像を担持するシート状の媒体であって、転写紙やＯＨＰシート（オーバ・ヘッド・プロジェクタ用のプラスチックシート）等である。
【００２８】
請求項１１記載の画像形成装置は、カラー画像や複数色画像を形成するデジタル複写装置や光プリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置等として実施できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１および図２はこの発明の光走査装置を、４ドラムのタンデム式カラー画像形成装置に適用した実施の１形態を説明するための図である。
【００３０】
図１（ａ）は、光走査装置の光学配置を副走査方向から見た状態を示し、同図（ｂ）は、主走査方向から見た状態を示す。図示の簡略化のため、偏向手段から被走査面に至る光路を直線的に展開して示している。
【００３１】
以下の説明において、符号もしくは符号の一部として付せられたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色に関連することを示す。
【００３２】
図１（ａ）において、レーザ光源１Ｙ〜１Ｋは「半導体レーザ」であって、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の「各色トナーで可視化されるべき静電潜像」を書込むための光ビームを放射する。符号２Ｙ〜２Ｋは「カップリングレンズ」、符号３Ｙ〜３Ｋは「シリンドリカルレンズ」、符号「ＭＹ〜ＭＣ」はミラーを示す。
【００３３】
レーザ光源１Ｙから放射された光ビームはカップリングレンズ２Ｙにより平行光束化され、図示されないアパーチュアによりビーム整形された後、シリンドリカルレンズ３Ｙにより副走査方向（図面に直交する方向）にのみ集束され、ミラーＭＹにより反射されて「偏向手段」としてのポリゴンミラー４の偏向反射面位置に「主走査方向に長い線像」として結像する。
【００３４】
同様に、レーザ光源１Ｍ（１Ｃ）から放射された光ビームはカップリングレンズ２Ｍ（２Ｃ）により平行光束化され、図示されないアパーチュアによりビーム整形された後、シリンドリカルレンズ３Ｍ（３Ｃ）により副走査方向（図面に直交する方向）にのみ集束され、ミラーＭＭ（ＭＣ）により反射されてポリゴンミラー４の偏向反射面位置に、主走査方向に長い線像として結像する。
【００３５】
レーザ光源１Ｋから放射された光ビームはカップリングレンズ２Ｋにより平行光束化され、図示されないアパーチュアによりビーム整形された後、シリンドリカルレンズ３Ｋにより副走査方向（図面に直交する方向）にのみ集束され、ポリゴンミラー４の偏向反射面位置に、主走査方向に長い線像として結像する。
【００３６】
レーザ光源１Ｙ〜１Ｋからポリゴンミラー４に入射する各光ビームの光路は光路長が互いに等しく、ミラーＭＹとポリゴンミラー４との間では、副走査方向に重なり合っており、この部分において各光路は互いに平行で、各光路間は等間隔である。
【００３７】
従って、各光源からの光ビームは、ポリゴンミラー４の偏向反射面位置において、互いに副走査方向に分離した（副走査方向から見て互いに重なり合う）線像として結像する。
【００３８】
上記の如く、レーザ光源１Ｙ〜１Ｋから放射された光ビームは、副走査方向に互いに平行且つ等間隔にポリゴンミラー４に入射するが、隣接する光ビームの主光線間の間隔：Ｌは５ｍｍに設定されている。
【００３９】
ポリゴンミラー４は、偏向反射面を６面有し、図１においては「各偏向反射面が回転軸方向に単一の反射面となっている」ように描かれているが、実際には、偏向反射面として用いられない光ビーム間部分に「ポリゴンミラー４の内接円より若干小径となる」ように溝を形成し、風損を低減している。換言すれば、ポリゴンミラー４は「丈の短い６面柱が上記溝を介して４層に重ねられた形態」であり、各層における偏向反射面の回転軸方向の厚さを略２ｍｍとしている。
【００４０】
レーザ光源側からの４本の光ビームは、ポリゴンミラー４の等速回転に伴い、同時に等角速度的に偏向される。偏向される各光ビームは、副走査方向から見ると互いに重なり合い、主走査方向から見ると、図１（ｂ）に示すように、互いに平行である。
【００４１】
偏向する４本の光ビームは、走査結像レンズ５と走査結像レンズ６Ｙ〜６Ｋによりそれぞれ被走査面７Ｙ〜７Ｋに導光され、これら被走査面７Ｙ〜７Ｋ上に夫々光スポットとして集光し被走査面の光走査を行う。
【００４２】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、走査結像レンズ５と６Ｙ〜６Ｋとは「結像手段」を構成している。
走査結像レンズ５と走査結像レンズ６Ｙとは、被走査面７Ｙを光走査する光スポットを形成する「走査結像光学系」を構成する。同様に、走査結像レンズ５と走査結像レンズ６Ｍとは、被走査面７Ｍを光走査する光スポットを形成する「走査結像光学系」を、走査結像レンズ５と走査結像レンズ６Ｃとは、被走査面７Ｃを光走査する光スポットを形成する「走査結像光学系」を構成し、走査結像レンズ５と走査結像レンズ６Ｋとは、被走査面７Ｋを光走査する光スポットを形成する「走査結像光学系」を構成する。
【００４３】
即ち「結像手段」は上記４組の走査結像光学系で構成され、詳しくは、５枚の走査結像レンズ５、６Ｙ〜６Ｋで構成されている。
【００４４】
結像手段を構成する複数枚のレンズ５、６Ｙ〜６Ｋのうち、走査結像レンズ５は「ポリゴンミラー４により偏向される全光ビーム（上記４本の光ビーム）」に共用された「共用レンズ」である。
以下、走査結像レンズ５を共用レンズ５と呼ぶ。
【００４５】
図１（ｂ）に示すように、共用レンズ５は、２枚のレンズ５Ａ、５Ｂを副走査方向に積み重ねた構成となっている。レンズ５Ａ、５Ｂは「積重レンズ」で互いに同一光学特性を持つ。積重レンズ５Ａ、５Ｂは主走査方向にのみ正のパワーを持ち、副走査方向にはパワーを持たない。積重レンズ５Ａ、５Ｂのレンズ面は、主走査方向に平行な断面内において「非円弧形状」を有し、各光ビームが被走査面７Ｙ〜７Ｋ上に形成する光スポットの光走査の等速性（ｆθ特性）を実現するように上記非円弧形状が設定されている。
【００４６】
勿論、各レーザ光源１Ｙ〜１Ｋからの光ビームを、被走査面７Ｙ〜７Ｋに光スポットとして結像させる各光学系は、設計上互いに「光学的に等価」である。
被走査面７Ｙ〜７Ｋは実態的には「像担持体」である。
即ち、図１に示す光走査装置は、複数のレーザ光源１Ｙ〜１Ｋから射出した各光ビームを、偏向手段４と結像手段５、６Ｙ〜６Ｋとを介してそれぞれ異なる像担持体７Ｙ〜７Ｋ上に導き、光走査を行う光走査装置であって、複数のレーザ光源１Ｙ〜１Ｋから射出した各光ビームを、共通の偏向手段４を用いて同一の向き（図１（ａ）において、上から下へ向かう向き）に光走査するように構成され、結像手段が複数の走査結像レンズ５、６Ｙ〜６Ｋで構成され、且つ、複数の走査結像レンズのうち少なくとも１つが「同一の偏向手段４により偏向される全光ビーム」に共用される共用レンズ５であり、この共用レンズ５が、同一光学特性の積重レンズ５Ａ、５Ｂを副走査方向に積み重ねた構成である（請求項１）。また、走査結像レンズのうちの共用レンズ５が、副走査方向に実質的にパワーを持たない（請求項２）。
【００４７】
図２は、図１に示した光学系における「ポリゴンミラー４以後の実際の光路状態」を、主走査方向から見た状態を示している。符号７Ｙ〜７Ｋは、図１に示した被走査面の実態をなす像担持体（光導電性の感光体）を示している。
【００４８】
即ち、像担持体７Ｙを光走査する光ビームは、ポリゴンミラー４により偏向されると共用レンズ５を透過し、折り返しミラーｍＹにより光路を折り返されて走査結像レンズ６Ｙを介して像担持体７Ｙ上に光スポットとして集光する。
【００４９】
同様に、像担持体７Ｍ（７Ｃ、７Ｋ）を光走査する光ビームは、ポリゴンミラー４により偏向されると共用レンズ５を透過し、折り返しミラーｍＭ１、ｍＭ２（ｍＣ１、ｍＣ２、ｍＫ１、ｍＫ２）により光路を折り返され、走査結像レンズ６Ｍ（６Ｃ、６Ｋ）と共用レンズ５の作用により像担持体７Ｍ（７Ｃ、７Ｋ）上に光スポットとして集光する。
【００５０】
このようにして、像担持体７Ｙ〜７Ｋには、それぞれ対応する光ビームが光スポットとして集光し、これら光スポットにより光走査がなされ、像担持体７Ｙには「イエロートナーにより可視化されるべき静電潜像」が形成され、像担持体７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにはそれぞれ「マゼンタトナー、シアントナー、黒トナーにより可視化されるべき静電潜像」が形成される。
【００５１】
これらの静電潜像は、夫々対応する色のトナーにより可視化され、後述するように同一のシート状記録媒体上に転写されて相互に重ね合わせられ、カラー画像を構成する。そして、このカラー画像がシート状記録媒体に定着される。
【００５２】
付言すると、上に説明した実施の形態においては、各レーザ光源からの光ビームをカップリングレンズにより平行光束化したが、カップリングレンズ透過後の光ビームを「弱い収束光束あるいは弱い発散光束」とするように光走査光学系を構成することもできる。
【００５３】
上記の如く、共用レンズ５を構成する積重レンズ５Ａ、５Ｂは「副走査方向にパワーを持たない」ので、ポリゴンミラー４側から入射する偏向光ビームが副走査方向にずれた場合にも等速性や副走査方向の光学特性に影響せず、主走査方向の結像性能の劣化も抑制できる。
【００５４】
また、上に説明した実施の形態では、結像手段を構成する全走査結像レンズ５、６Ｙ〜６Ｋを樹脂レンズとして低コスト化を図っている。樹脂レンズとして形成された共用レンズ５（積重レンズ５Ａ、５Ｂ）は、ポリゴンミラー４の熱の影響を受けて温度上昇し、形状変形（膨張）等により光学特性が変化するが、共用レンズ５は偏向される全光ビームに共用されているので、異なる像担持体に向かう光ビーム間の結像性能の変動が共通化されるため、各像担持体上における光学特性の差異が有効に軽減されるの、前述の「色ずれ、色相の変化」を有効に抑制・軽減できる（請求項１０）。
【００５５】
また、共用レンズ５は「副走査方向にパワーを持たない」ので、共用レンズ５が、β回転（主走査方向を軸とした回転）、γ回転（光軸回りの回転）しても、結像性能の劣化が少なく、取付誤差に起因する結像性能の劣化を軽減でき、光学系の組み付けが容易である。
【００５６】
共用レンズ５の主走査方向の面形状を非円弧形状にするとともに、他の走査結像レンズ６Ｙ〜６Ｋの面形状を主走査方向に非円弧形状とし、且つ「副走査断面（主走査方向に直交する仮想的な平断面）内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面（光軸を含み、主走査方向に平行な平断面）内において、前記主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となる」ように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面を用いることで、主走査方向、副走査方向共に像面湾曲を良好に補正することが可能である。
【００５７】
偏向手段としてのポリゴンミラー４は「モーター部・基盤による発熱」が大きいが、基盤を光学箱外に出すなどして光学箱内の温度変動を低減できる。
【００５８】
上の実施の形態では、共通の偏向手段であるポリゴンミラー４により４本の光ビームが偏向され、これら４本の光ビームは、副走査方向に隣接する光路間：Ｌ＝５ｍｍとなっているので、共用レンズ５の「副走査方向の高さ」は、少なくとも１７ｍｍ程度必要となる。
【００５９】
このような「副走査方向高さが高いレンズ」を樹脂成型で形成する場合、成形の際にレンズ内部に歪みが発生し易く、歪みが発生したレンズはスポット径等の光学性能の劣化を生じる。副走査方向高さが高いレンズはまた、冷却工程において金型内の樹脂圧力や樹脂温度を均一に保つのが難しく、所望の形状精度を確保するのが難しく、副走査方向高さの違いによって主走査方向の面形状が異なる問題が生ずる虞れもある。
【００６０】
副走査方向の高さの違いにより主走査方向の面形状が異なると、各色光ビーム間の結像性能が異なり、色ずれや色相変化を招来する。また、副走査方向高さが高いレンズは成型時間が長くなるためコストアップにつながる。
【００６１】
上記実施の形態では、共用レンズ５を２枚の積重レンズ５Ａ、５Ｂの積み重ねにより構成しているので、積重レンズ５Ａ、５Ｂの副走査方向高さは半減でき、成形の際に生じるレンズ内部の歪みや、副走査方向高さの違いによる主走査方向の面形状の相異を低減でき、高性能な光走査が可能となり、成型時間を短縮できるため低コストでの製造が可能である。
【００６２】
積重レンズ５Ａ、５Ｂの「副走査方向高さ」が１２ｍｍ以上に高くなると、これらを樹脂で成型した場合には成型時間が長くなり、上に説明したレンズ内部の歪み等による光学性能劣化の問題が生じ、共用レンズを積重レンズに分けて構成するメリットを活かせない。従って、積重レンズ５Ａ、５Ｂの副走査方向高さが１２ｍｍ以上となるような場合には、積み重ねる積重レンズの数を増やして、積重レンズ１枚あたりの副走査方向高さを１２ｍｍより小さくするのがよい。
【００６３】
逆に、共用レンズ５を構成する積重レンズ５Ａ、５Ｂの副走査方向厚さが５ｍｍ以下に薄くなると、レンズに「反り」が発生し結像性能が劣化する虞がある。
【００６４】
このような理由で、走査結像レンズのうちの共用レンズを構成する「同一光学特性の積重レンズ」の副走査方向の厚さ：Ｈは、条件：
（１）５ｍｍ＜Ｈ＜１２ｍｍ
を満足することが好ましい（請求項３）。
【００６５】
このように、積重レンズ１枚当たりの「副走査方向高さ」を５ｍｍより厚く、１２ｍｍよりも薄くすることで、レンズ内部に歪みがなく良好な光学性能を有し「副走査方向高さにより主走査方向の面形状が変化しない高精度な面形状」を有する積重レンズ、従って共用レンズを低コストで実現できる。
【００６６】
以下、図１、図２に示した実施の形態に即して、請求項４以下の各発明を説明する。
樹脂レンズを成形する方法は従来から各種の方法が実施されているが、所望の形状精度のレンズ面を形成できる成形方法として「低圧・低充填で成型を行って、非転写面（レンズのコバ面）にヒケを誘導し、内部歪みを低減しながら転写面（レンズ面）の形状精度を確保する方法」が知られている（特開平１１−２８７４５号公報）。
この公知の成形方法を用いて積重レンズ５Ａ、５Ｂを形成する場合には、次のような問題がある。積重レンズ５Ａの場合を図３（ａ）に示すと、副走査方向の一方のコバ面に「ヒケを誘導」した場合、積重レンズ５Ａを透過する２本の偏向光ビームＬＢＹ（像担持体７Ｙを光走査する光ビーム）の走査軌跡（光ビームＬＢＹが偏向に伴って積重レンズ５Ａ内を通過する軌跡）が「誘導されたヒケ部ＨＫ」を通る場合があり、このような場合には、ヒケ部ＨＫの部分を通る光ビームＬＢＹに対する結像性能の低下が生じることは明らかである。
【００６７】
このような状況を回避する方法の１つは、積重レンズ５Ａの副走査方向の厚さを「ひけが発生する分」だけ大きくして、誘導されたヒケ部ＨＫが、偏向光ビームＬＢＹの走査軌跡に掛からないようにすることであるが、このようにすると、積重レンズ５Ａ、５Ｂを副走査方向に重ね合わせた共用レンズ４の副走査方向高さも高くなり、それに応じてポリゴンミラーの軸方向高さも高くなり、コストアップを招来する。
【００６８】
このような場合、偏向光ビームＬＢＹ、ＬＢＭの走査軌跡により挟まれる領域ＤＹＭを、図３（ｂ）に示すように、副走査方向へずらし、ヒケ部ＨＫが光ビームＬＢＹの透過軌跡に掛からないようにすればよい。
【００６９】
積重レンズ５Ｂに関しても同様とし、図３（ｃ）に示すように、共用レンズ５を構成する２枚の積重レンズ５Ａ、５Ｂを副走査方向に（相互のヒケ部ＨＫが、副走査方向において外側になるように）積み重ねて構成し、各積重レンズ５Ａ、５Ｂを透過する複数光ビームのうち、副走査方向の両端部を通る光ビームの走査軌跡により挟まれる領域ＤＹＭ、ＤＣＫを各積重レンズ５Ａ、５Ｂにおける副走査方向の中心に対して「副走査方向にシフト」させる（請求項４）ことにより、積重レンズ５Ａ、５Ｂの積み重ねによる「共用レンズ５の副走査方向高さ」の増大を避け、ヒケ部ＨＫの影響を回避できる。
【００７０】
共用レンズの副走査方向高さが増大しないので、ポリゴンミラーの高さを低く抑えることができ、コスト増を避けることができる。また、積重レンズ５Ａ、５Ｂは副走査方向にパワーを持たないので、上記の如くに走査軌跡を副走査方向にシフトさせても光学特性の変化はない。
【００７１】
共用レンズ５は、積重レンズ５Ａ、５Ｂを積み重ねて構成されるが、これら積重レンズを重ね合わせるときの、相対的位置決め手段の１例を図４に示す。
図４の例では、積重レンズ５Ｂの上側の面（積重レンズ５Ａとの接合面）に、直方体状の嵌合用凸部５Ｂ１１、５Ｂ１２が形成され、積重レンズ５Ａの下方の面（積重レンズ５Ｂとの接合面）には、直方体状の嵌合用凹部５Ａ１１、５Ａ１２を形成されている。積重レンズ５Ｂの上方から積重レンズ５Ａを載せて押圧し、嵌合用凸部５Ｂ１１、５Ｂ１２を、それぞれ嵌合用凹部５Ａ１１、５Ａ１２に嵌合させ、両積重レンズ５Ａ、５Ｂを一体化する。「相対的位置決め手段」をなす嵌合用凹部と嵌合用凸部の嵌合により「積重レンズ相互の相対的な位置決め」が実行される。
【００７２】
図４に示す例では、各積重レンズ５Ａ、５Ｂが、互いに重ね合わせられる面内に、積重レンズ相互の相対的位置を決める相対的位置決め手段５Ａ１１、５Ａ１２、５Ｂ１１、５Ｂ１２を有する（請求項５）が、このように、相対的位置決め手段を積重レンズの重ね合わせる面内に設け、積重レンズ５Ａ、５Ｂと一体に成型することにより「外部位置決め手段」が不要となり、コストダウンを図ることが可能である。
【００７３】
また、相対的位置決め手段５Ａ１１、５Ａ１２、５Ｂ１１、５Ｂ１２の「重ね合わせられる面内における位置」は高精度に決めることができるため、積重レンズ５Ａ、５Ｂの相対的位置関係を高精度に実現でき、積重レンズのずれに起因する各像担持体での「主走査書込位置ずれ」等を有効に防止できる。
【００７４】
相対的位置決め手段５Ａ１１、５Ａ１２、５Ｂ１１、５Ｂ１２の「形成位置」を、図５（ａ）に示すように「主走査方向の中央に近づけて設定」すると、相対的位置決め手段５Ａ１１、５Ａ１２、５Ｂ１１、５Ｂ１２が光ビームＬＢＭの走査軌跡に及ぶことを避けるため「相対的位置決め手段５Ａ１１、５Ａ１２、５Ｂ１１、５Ｂ１２の副走査方向高さ分だけ、積重レンズ５Ａの副走査方向高さを大きく」する必要があり、その結果、共用レンズとしての副走査方向高さ：ＨＬ１が増大し、「ポリゴンミラーの軸方向高さ」が高くなってコスト高を招来する。また、風損のためにポリゴンミラーの高速回転が困難になる。
【００７５】
このような問題を回避するため、相対的位置決め手段５Ａ１１、５Ａ１２、５Ｂ１１、５Ｂ１２は、図５（ｂ）に示すように、積重レンズ５Ａ、５Ｂの主走査方向の両端部に設けることが好ましい（請求項６）。相対的位置決め手段をこのように設けることにより、光ビームＬＢＭによる有効走査領域に相当するレンズ内の走査領域（光ビームＬＢＭの実線で示す部分）が相対的位置決め手段５Ａ１１、５Ａ１２、５Ｂ１１、５Ｂ１２により妨げられることがなく、共用レンズの副走査方向高さ：ＨＬ２の増大、ポリゴンミラーの軸方向高さの増大を回避でき、ポリゴンミラーの高速回転が容易になり、コスト増も回避される。
【００７６】
ところで、樹脂レンズとして構成した積重レンズ５Ａ、５Ｂを積み重ねて構成した共用レンズ５の周囲の温度や湿度が変動すると、積重レンズ５Ａ、５Ｂが膨張したり収縮したりする。積重レンズ５Ａ、５Ｂを相互に「接着剤で完全に固定してしまう」と、積重レンズ５Ａ、５Ｂの膨張や収縮に差異がある場合、積重レンズに歪みが発生する虞がある。
【００７７】
このとき、積重レンズ間での歪み量が異なったり、積重レンズ内での副走査方向位置によって歪み量が異なったりすると、像担持体相互で「主走査書込位置ずれ量」が異なり、前述の色ずれや色相変化の原因となる。
【００７８】
このような問題を回避するには、積重レンズ５Ａ、５Ｂを互いに１箇所のみで接着し「積重レンズ相互に自由膨張・収縮を妨げない」ようにすることが好ましい。接着する１箇所は「重ね合わせられる面の中心付近の１箇所」が好適である（請求項７）。
【００７９】
先に、積重レンズを樹脂レンズとして成形するのに、意図的に非転写面にヒケを誘導する方法（特開平１１−２８７４５号公報記載の方法）を説明した。このような方法で形成された積重レンズには、副走査方向のコバ面に「ヒケ」による凹部（図３や図５に符号ＨＫで示す部分）が形成されるので、「ヒケ部ＨＫ同士を接着剤で接着する」ようにすると「接着剤用の凹部を新たに設けることによる共用レンズの副走査方向高さの増加」を防ぐことができる。
【００８０】
一般の成型法で積重レンズを成型する場合は、重ね合わせる面内に凹部を設け、凹部に接着剤を塗布することにより、接着剤による積重レンズ相互の「浮き」を防ぐことができる（請求項８）。
【００８１】
図６には「請求項５、６記載の相対的位置決め手段と、請求項７、８記載の接着を併用した例」を示す。図６の例において「光軸方向の相対的位置決め」は、重ね合わせる面内に設けた相対的位置決め手段５Ａ１３、５Ａ１４（主走査方向に長い直方体状の嵌合用凹部）、５Ｂ１１、５Ｂ１２（直方体状の嵌合用凸部）の嵌合を利用して行い、「主走査方向の相対的位置決め」は、外部位置決め手段ＧＢを用いて行う。
【００８２】
接着剤ＳＴをヒケ部ＨＫに塗布して「１箇所のみを接着」する。接着剤が硬化した後は、外部位置決め手段ＧＢは不要となるので、これを除去する。このようにすると、積重レンズ５Ａ、５Ｂは、光軸方向及び主走査方向に自由に膨張・収縮できる。
【００８３】
図１、図２に即して「シングルビーム走査方式で各像担持体を光走査」する場合を説明したが、レーザ光源として「２以上の光ビームを放射するもの」を用いれば、マルチビーム走査方式で、各像担持体の光走査を行うことができる。
【００８４】
２以上の光ビームを放射するレーザ光源としては、例えば「半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）」を用いることもできるし、あるいは公知の「複数の半導体レーザからの光ビームをビーム合成プリズムで合成する方式のもの」を用いることもでき、また公知の「主走査方向に並べたレーザ光源から放出される光ビームをポリゴンミラーの偏向反射面の略同じ位置に入射させる光ビーム交差入射方式」を採用することもできる。
【００８５】
マルチビーム走査方式を用いることで、シングルビーム走査方式で行うのと同じ光走査速度の光走査を行うのに、ポリゴンミラーの回転数を少なくすることが可能であり、ポリゴンミラーの発熱を抑えることができ、光学箱内の不均一温度分布の発生を抑制できる。またポリゴンミラーの回転数を少なくできることから、省エネルギを図ることもできる。
【００８６】
図７は、画像形成装置の実施の１形態として「４ドラム片側偏向型のカラー画像形成装置」の１例を示している。
【００８７】
装置下部に給紙カセット１０が配設され、その上部に、給紙カセット１０から給紙される転写紙（シート状記録媒体）を搬送する搬送ベルト１２が設けられている。搬送ベルト１２上には光導電性で「同一径のドラム状」に形成された感光体７Ｋ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｙが転写紙搬送の上流側（図の右方）から順に等間隔で配設されている。感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは「像担持体」である。
【００８８】
感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの周囲には、電子写真プロセスを実行する「プロセス手段」が配置されている。即ち、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋはチャージャ、符号１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは現像装置、符号１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋは転写チャージャ、符号１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋはクリーニング装置を示す。
【００８９】
各感光体に対して配設されるプロセス手段は、感光体７Ｙ〜７Ｋに対して同様であるので、感光体７Ｋの場合を例として説明すると、帯電チャージャ１４Ｋ、現像装置１６Ｋ、転写チャージャ１７Ｋ、クリーニング装置１８Ｋは、感光体７Ｋを上記順序に時計回りに囲繞するように配設されている。他の感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃについても同様である。
【００９０】
感光体７Ｙ〜７Ｋの配列の上部に配置された光走査装置２０は、図１、図２に即して説明した型のものであり、各感光体７Ｙ〜７Ｋを「帯電チャージャと現像装置との間」で光走査する。
【００９１】
搬送ベルト１２の周囲には、感光体７Ｋよりも上流側にレジストローラ９、ベルト帯電チャージャ１９が設けられ、感光体７Ｙよりも下流側にベルト分離チャージャ１１が設けられ、ベルト下面側に、除電チャージャ２２、クリーニング装置２３等が設けられている。
【００９２】
ベルト分離チャージャ１１よりも搬送方向下流側には定着装置１５が設けられ、排紙ローラ２６を介して排紙トレイ２５に向かう搬送路が形成されている。
【００９３】
フルカラーモード（複数色モード）では、各感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋが帯電チャージャ１４Ｙ〜１４Ｋで均一帯電され、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像成分の画像信号に基づき、光走査装置２０による光走査により上記各画像成分に対する静電潜像が形成される。これら静電潜像は各々、現像装置１６Ｙ〜１６Ｋ等により現像されてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー画像として可視化される。
【００９４】
カラー画像を担持すべき「シート状記録媒体」としての転写紙は、給紙カセット１０から給紙され、レジストローラ９によりタイミングを計って搬送ベルト１２上に乗せ掛けられる。このとき搬送ベルト１２はベルト帯電チャージャ１９により帯電され、転写紙を静電吸着する。
【００９５】
転写紙は搬送ベルト１２により搬送されつつ、転写チャージャ１７Ｋにより感光体７Ｋ上から「黒トナー画像」を転写される。以下、転写チャージャ１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙにより、感光体７Ｃ、７Ｍ、７Ｙ上から、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像を順次転写される。
【００９６】
このようにして４色のトナー画像が重ね合わせられて転写紙上にカラー画像が形成される。トナー画像転写後の感光体７Ｙ〜７Ｋはクリーニング装置１８Ｙ〜１８Ｋ等によりそれぞれクリーニングされ、残留トナーや紙粉等を除去される。
【００９７】
カラー画像を担持した転写紙は、ベルト分離チャージャ１１により搬送ベルトから分離して定着装置１５を通過する際にカラー画像を定着され、排出ローラ２６により排紙トレイ２５上に排出される。転写紙が分離したのちの搬送ベルト１２は除電チャージャ２２により除電され、クリーニング装置２３によりクリーニングされる。
【００９８】
黒色モード（単色モード）では、感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃに対する作像プロセスは行われず、感光体７Ｋに対してのみ上記の像形成プロセスが実行される。
【００９９】
すなわち、図７に示す画像形成装置は、複数のレーザ光源から射出した各光ビームを、偏向手段と結像手段とを介してそれぞれ異なる像担持体７Ｙ〜７Ｋ上に導き、光走査を行って各像担持体に静電潜像を形成し、これら静電潜像を異なる色のトナーで可視化し、得られる各色トナー画像を同一のシート状記録媒体へ重ね合せて転写して画像形成を行う画像形成装置であって、異なる像担持体７Ｙ〜７Ｋを光走査する光走査装置２０として、請求項１〜１０の任意の１に記載のものを用い得るものである（請求項１１）。
【０１００】
このカラー画像形成装置により、色ずれ・色相変化が無く、高品位な画像を形成できる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な光走査装置および画像形成装置を実現できる。
この発明の光走査装置は、複数の像担持体を光走査する複数光ビームに対して偏向手段が共通化され、また、結像手段をなす走査結像レンズの１部が共用レンズとして全光ビームに共用されるので、コンパクト且つ低コストで実現できる。
【０１０２】
また、共用レンズを樹脂レンズとしても、共用レンズの温度変化に起因する光学特性変化による色ずれ・色相変化が有効に軽減される。さらに共用レンズが２以上の積重レンズの積み重ねにより構成されるので、共用レンズを低コストに実現できる。
従って、この光走査装置を用いる画像形成装置は低コストでコンパクトに実現でき、良好な画像形成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】図１の光走査装置の、ポリゴンミラー以後の実際の光学配置を示す図である。
【図３】請求項４記載の発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図４】請求項５記載の発明の特徴部分を説明する為の図である。
【図５】請求項６記載の発明の特徴部分を説明する為の図である。
【図６】請求項５〜８記載の発明を実施した１形態の特徴部分を説明するための図である。
【図７】画像形成装置の実施の１形態を示す図である。
【符号の説明】
１Ｙ〜１Ｋレーザ光源
２Ｙ〜２Ｋカップリングレンズ
３Ｙ〜３Ｋシリンドリカルレンズ
４ポリゴンミラー（偏向手段）
５共有レンズ
６Ｙ〜６Ｋ走査結像レンズ
７Ｙ〜７Ｋ被走査面（像担持体）

Claims

複数のレーザ光源から射出した各光ビームを、偏向手段と結像手段とを介してそれぞれ異なる像担持体上に導き、光走査を行う光走査装置であって、
複数のレーザ光源から射出した各光ビームを、共通の偏向手段を用いて同一の向きに光走査するように構成され、
上記結像手段が複数の走査結像レンズで構成され、且つ、複数の走査結像レンズのうち少なくとも１つが、上記同一の偏向手段により偏向される全光ビームに共用される共用レンズであり、この共用レンズが、同一光学特性の積重レンズを複数枚、副走査方向に積み重ねた構成であることを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置において、
走査結像レンズのうちの共用レンズが、副走査方向に実質的にパワーを持たないことを特徴とする光走査装置。
請求項１または２に記載の光走査装置において、
走査結像レンズのうちの共用レンズを構成する、同一光学特性の積重レンズの、副走査方向の厚さ：Ｈが、条件：
（１）５ｍｍ＜Ｈ＜１２ｍｍ
を満足することを特徴とする光走査装置。
請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、
走査結像レンズのうちの共用レンズが、２枚の積重レンズを副走査方向に積み重ねてなり、各積重レンズを透過する複数光ビームのうち、副走査方向の両端部を通る光ビームの走査軌跡により挟まれる領域が、各積重レンズにおける副走査方向の中心に対して副走査方向にシフトしていることを特徴とする光走査装置。
請求項１〜４の任意の１に記載の光走査装置において、
走査結像レンズのうちの共用レンズを構成する各積重レンズが、互いに重ね合わせられる面内に、積重レンズ相互の相対的位置を決める相対的位置決め手段を有することを特徴とする光走査装置。
請求項５に記載の光走査装置において、
相対的位置決め手段が、各積重レンズにおける主走査方向の両端部に設けられたことを特徴とする光走査装置。
請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、
走査結像レンズのうちの共用レンズを構成する各積重レンズが、重ね合わせられる面の中心付近の１箇所を接着されていることを特徴とする光走査装置。
請求項７記載の光走査装置において、
積重レンズ相互の接着位置が、これら積重レンズを重ね合わせる面に形成された凹部であることを特徴とする光走査装置。
請求項１〜８の任意の１に記載の光走査装置において、
各像担持体を光走査する光ビームを複数とし、マルチビーム走査方式で光走査することを特徴とする光走査装置。
請求項１〜９の任意の１に記載の光走査装置において、
共用レンズが樹脂レンズであることを特徴とする光走査装置。
複数のレーザ光源から射出した各光ビームを、偏向手段と結像手段とを介してそれぞれ異なる像担持体上に導き、光走査を行って各像担持体に静電潜像を形成し、これら静電潜像を異なる色のトナーで可視化し、得られる各色トナー画像を同一のシート状記録媒体へ、互いに重ね合せて転写して画像形成を行う画像形成装置において、
異なる像担持体を光走査する光走査装置として、請求項１〜１０の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする画像形成装置。