JP2005031357A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の光源装置を有する光走査装置、画像形成装置において、温度変化時等の色ずれ発生を低減し、良好な光学性能を有し、偏向手段を小型化し、消費電力、騒音が小さく、低コストな装置を提供すること。
【解決手段】走査光学系を構成するレンズのうち、少なくとも最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１は、複数の光源装置からの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４で共有されていて、各光源装置からの光ビームが、回転多面鏡６により偏向された後、副走査方向に所定の間隔を有し前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、一対の光ビームに対して回転多面鏡の偏向反射面上で近接しかつ、回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビームｂｍ１、ｂｍ４とからなる構成とした。
【選択図】図２
【解決手段】走査光学系を構成するレンズのうち、少なくとも最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１は、複数の光源装置からの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４で共有されていて、各光源装置からの光ビームが、回転多面鏡６により偏向された後、副走査方向に所定の間隔を有し前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、一対の光ビームに対して回転多面鏡の偏向反射面上で近接しかつ、回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビームｂｍ１、ｂｍ４とからなる構成とした。
【選択図】図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の複数の光ビームで走査する機能を有する光走査装置、及び、これを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタ等に関連して広く知られた光走査装置は一般に、光源側からの光ビームを光偏向器（例えば、回転多面鏡）により偏向させ、ｆθレンズ等の走査結像光学系により被走査面に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットで被走査面を光走査（主走査）するように構成されている。被走査面の実体をなすものは像担持体、例えば、光導電性の感光体等である感光媒体の感光面である。前記光走査装置を画像形成装置に用いることでカラー画像を得ることができる。例えば、その一例として、４つの感光体を記録紙の搬送方向に配列し、光走査装置を配備する。
【０００３】
光走査装置は、これらの各感光体に対応した複数の光源装置から光ビームを放射し、その光束を１つの偏向手段により偏向走査し、各感光体に対応する複数の走査結像光学系により各感光体を同時に走査露光して潜像をつくる。
【０００４】
これらの潜像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化され、そののち、これらの可視像は同一の記録紙に順次重ね合わせて転写、定着されることで、カラー画像が得られる。
【０００５】
このように、光走査装置と感光体の組み合わせを２組以上用いて、２色画像や多色画像、カラー画像等を得るようにした画像形成装置は「タンデム式画像形成装置」として知られ、複数の感光体が単一の光偏向器を共用する方式のものが開示されている。
【０００６】
▲１▼光偏向器の両側より光束を入射し、光束を振り分けて走査する対向走査方式（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
▲２▼略平行でかつ副走査方向に離れた複数の光束を偏向器に入射し、複数の光束に対応する複数の走査光学素子を副走査方向に並べて走査する方式（たとえば、特許文献３参照）。
▲３▼偏向器の片側より光束を入射し、３枚構成のレンズＬ１〜Ｌ３を用いて走査光学系で、Ｌ１、Ｌ２は異なる被走査面に向かう複数の光束が通過し、Ｌ３は各被走査面毎に設けられている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
このように、複数の被走査面で光偏向器を共用すると、光偏向器の数を減らすことにより、画像形成装置をコンパクト化・低コスト化することが可能になる。
【０００７】
さらに近来、前記走査特性の向上を目して光走査装置の光学素子に、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。特に、前記説明のタンデム式画像形成装置では、使用する光学素子の数が多いことから、樹脂製の光学素子を使用することでのコストダウン効果は非常に大きい。
【０００８】
このように、光走査装置に樹脂製の光学素子が用いられる場合、温度変化により、ガラスに比べ熱膨張係数が大きいため形状変化が大きく発生し、樹脂製光学素子の光学特性が変化する。
【０００９】
発熱が大きい回転多面鏡等の光偏向器により、光学箱内の温度が上昇するとき、回転多面鏡が回転し作る気流、光学箱内の形状の違いなどにより、熱は一律に伝達していくことはなく、光学箱内の温度は温度分布をもつ。
【００１０】
また、走査レンズにおいても、熱の伝わり方の違い、レンズ形状の違い（光学箱への設置面積の違い）等により、一律な温度変化は生じず、走査レンズの場所による温度差が発生する。
【００１１】
前記タンデム方式画像形成装置では、各感光体に向かう光束は異なる走査レンズを通過し、走査レンズを保持する光学箱内の温度分布により、各走査レンズ間で異なる温度分布が生じることより、走査レンズの形状変化、屈折率の変化などは一律ではなく、各感光体での走査長さの変化量や等速性の変化は異なる。これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し定着することで、カラー画像を得ると、所謂「色ずれ」が生じてしまう。特に光学箱内で発熱が大きい回転多面鏡等の光偏向器に最も近い走査レンズを樹脂とした場合には、光学特性の変化は大きくなる。
【００１２】
さらに、連続出力する場合、特に連続出力枚数が多い場合には、光偏向器の発熱により、機内温度（光学箱内温度）は上昇していく。このため、各走査レンズの温度分布は変化していき、先に説明した如く色ずれが発生し、その変動量も変化していく。この結果、最初に出力された画像と、最後に出力された画像で、色ずれにより色味が変化してしまう。
【００１３】
前記「走査長さの変化」の問題に対処する方法として、書込開始側と書込終了側とに各々受光手段を配し、各受光手段の受光時間差に基づき、各光ビームの画周波数を調整する方法がある（例えば、特許文献７参照）。しかし、この方式を上記「複数の被走査面で光偏向器を共用」するタンデム式画像形成装置に採用しようとすると、書込終了側に受光手段配置用のスペースを必要とするため、有効書込幅の確保がより困難になる。
【００１４】
また、前記書込開始側と書込終了側とに各々受光手段を配し、各受光手段の受光時間差に基づき、各光ビームの画周波数を調整する方法では、各感光体での走査線の長さは補正可能であるが、各走査レンズの持つ温度分布による等速性の変化は補正することができない。このため、例えば書込開始と書込終了での主走査方向のドット位置を各感光体で補正しても、中間での主走査方向のドット位置は一致せず、色ずれが発生してしまう。
【００１５】
前記タンデム方式の光走査装置においては、上記問題を解決するために、発熱が大きいポリゴンミラー等の偏向手段に最も近い走査レンズの材料をガラスとした例も多くあるが、樹脂製の走査レンズに比べ、大幅なコストアップとなってしまう。
【００１６】
さらに、前記▲１▼から▲３▼のタンデム式画像形成装置においては下記のおそれがある。
（ａ） 本方式だけでは、２つの異なる被走査面しか走査できず、４色書込には対応できない。また、異なる走査光学素子を各被走査面に向かうビームが通過するため、各被走査面でビーム位置が相対的にずれ、上記「色ずれ」が発生しやすい。
（ｂ） 光偏向器が大きくなるなど装置が大型化する。これに伴う騒音、消費電力の増加、耐久性劣化の問題。光学素子が増加しコストアップ。異なる走査光学素子を各被走査面に向かうビームが通過するため、各被走査面でビーム位置が相対的にずれ、上記「色ずれ」が発生しやすい。
（ｃ） 光偏向器に最も近い走査レンズＬ１が副走査方向に正のパワーを持っており、各被走査面に向かう光束は収束され、各被走査面への分離が困難になる。
【００１７】
本出願人は、先に温度変動時においても色ずれ発生が小さく、光学性能を良好に補正可能な走査光学系として、光偏向器の片側より光束を入射し、各感光体に向かう光ビームを最も光偏向器側の走査レンズで共有する光学系を提案した。
【００１８】
しかしながら、色ずれ、光学性能は良好な結果を得ることができるが、光偏向器の片側より光束を入射する光学系では、各感光体に向かう光ビームを共用レンズ通過後に分離する必要があり、光ビーム間の間隔を所定値以上にする必要があるため、光偏向器の反射面が副走査方向に厚くなる、もしくは薄い反射面を副走査方向に複数段重ねる必要があり、風損による消費電力アップや、風切り音による騒音、光偏向器自体のコストアップ等の問題があった。
【００１９】
斜入射光学系を用い、光偏向器に入射する光ビームを副走査方向に角度をもって入射させ、偏向器の反射面での副走査方向の高さを低減しつつ、各感光体に向かう光ビームを分離する方式が、対向走査方式などでは実施されている（例えば、特許文献８、特許文献９参照）。しかし、光偏向器の片側より光束を入射する光学系では、光偏向器に入射する光ビームを副走査方向の角度を大きく設定する必要があり、光学性能の劣化が生じ良好な出力画像を得ることができない。なお、本出願人が提案している、前記タンデム方式に対応した光走査装置として例えば、特許文献１０がある。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１１−１５７１２８公報
【特許文献２】
特開平９−１２７４４３公報
【特許文献３】
特開平９−５４２６３公報
【特許文献４】
特開２００１−４９４８公報
【特許文献５】
特開２００１−１０１０７公報
【特許文献６】
特開２００１−３３７２０公報
【特許文献７】
特開平９−５８０５３号公報
【特許文献８】
特開平１０−１４２５４０号公報
【特許文献９】
特開平１０−２２１６１６号公報
【特許文献１０】
特開２０００−３５０１１０号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、偏向手段の片側より、複数の光源装置からの光ビームを入射させる光走査装置において、最も偏向手段に近い走査レンズを全ての光ビームで共有し、温度変化時等の色ずれ発生を低減し、かつ、良好な光学性能、つまり、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現しつつ、偏向手段を小型化し、消費電力、騒音が小さく、低コストな光走査装置を提供することを第１の課題とする（請求項１乃至５および請求項８乃至９）。
【００２２】
本発明は、偏向手段前の光学系の部品点数を低減し、コンパクトで低コストな光走査装置を実現することを第２の課題とする（請求項６、７）。
【００２３】
本発明は、上記第１、第２の課題を達成した高速、高品質な画像形成可能な光走査装置、画像形成装置を提供することを第３の課題とする（請求項１０、１１）。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）． 複数の光源装置を有し、これら光源装置から射出された光ビームをカップリングするカップリング光学系と、該カップリング光学系からの光ビームを主走査方向に長く略線上に集光する第１光学系と、該第１光学系からの光ビームを偏向走査する単一の偏向手段としての回転多面鏡と、前記各光源装置からの光ビームをそれぞれ異なる被走査面に集光する走査光学系とを具備した光走査装置において、前記走査光学系を構成するレンズのうち、少なくとも最も前記回転多面鏡に近い走査結像レンズは、全ての前記光源装置からの光ビームで共有されていて、前記各光源装置からの光ビームが、前記回転多面鏡により偏向された後、副走査方向に所定の間隔を有し前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームと、前記一対の光ビームに対して前記回転多面鏡の偏向反射面上で近接しかつ、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビーム、とからなることとした（請求項１）。
（２）． （１）記載の光走査装置において、前記走査光学系を構成するレンズのうち、最も回転多面鏡に近い走査結像レンズは、副走査方向の屈折力がゼロ、もしくはゼロに近いこととした（請求項２）。
（３）． （１）又は（２）記載の光走査装置において、前記回転多面鏡により偏向された後の、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビームは、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームに対し、前記走査光学系を構成するレンズのうち、最も前記回転多面鏡に近い走査結像レンズに向かいかつ、副走査方向に離れていくように角度を持つこととした（請求項３）。
（４）． （３）記載の光走査装置において、
０．７ × Ｚ１ ＜ ｔａｎβｓ × Ｘ ＜ １．５ × Ｚ１
（但し、Ｚ１ ：回転多面鏡の回転軸に直交する面に水平な光ビーム間の、回転多面鏡反射後の副走査方向の間隔、βｓ ：回転多面鏡の回転軸に直交する面に角度を持つ光ビームの、回転多面鏡反射後の回転軸に直交する面に対する角度、Ｘ ：走査光学系の最も回転多面鏡に近い走査結像レンズの光軸上における、回転多面鏡の偏向反射面の基点から、副走査方向に隣接し異なる光源装置からの光ビームを対応する被走査面に向け分離する分離ミラーまでの距離とする。）を満足することをとした（請求項４）。
（５）． （１）乃至（４）の何れかに記載の光走査装置において、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に水平な一対の光ビームは、前記回転多面鏡の異なる偏向反射面で偏向されることとした（請求項５）。
（６）． （１）、（２）記載の光走査装置において、前記第１光学系は、複数の光源装置からの光ビームで共通使用し、前記第１光学系に入射する複数の光ビームは、前記第１光学系の光軸に略平行に入射されており、前記第１光学系を通過する光ビームの一つは、前記第１光学系の光軸近傍の位置に入射し、その他の光ビームは、前記光軸に対し副走査方向にシフトした位置に入射することとした（請求項６）。
（７）． （６）記載の光走査装置において、前記第１光学系を構成するレンズは、副走査方向の一端の光軸方向の長さと他端の光軸方向の長さが異なっていることとした（請求項７）。
（８）． （１）乃至（７）の何れかに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、偏向反射面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ０とするとき、
０．２ ＜ ｜β０｜ ＜ ０．６
を満足することとした（請求項８）。
（９）． （１）乃至（８）の何れかに記載の光走査装置において、最も回転多面鏡に近い走査レンズの材質は合成樹脂とした（請求項９）。
（１０）． （１）乃至（９）の何れかに記載の光走査装置において、
前記光走査装置が具備する複数の光源装置はそれぞれが複数の光ビームを射出するものとした（請求項１０）。
（１１）． 光走査装置から射出されるカラー画像情報を含む複数の光ビームを被走査面を有する像担持体に夫々走査して静電潜像を形成し、これらの静電潜像を各光ビームのカラー画像情報に対応するカラートナーで可視像化したのち、最終的にこれら可視像をシート状媒体上に転写してカラー画像を得る画像形成装置において、前記光走査装置として、請求項１乃至１０の何れかに記載の光走査装置を用いていることを特徴とする画像形成装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を述べるが、主走査方向、副走査方向の各用語については、次の考え方に従う用い方とした。通常『主走査方向』及び『副走査方向』とは、被走査面でビームスポットが走査される方向とその直交方向を意味するが、本文では、光路の各場所で、（被走査面の）主走査方向と副走査方向に対応する方向を（広い意味で）各々『主走査方向』、『副走査方向』と呼んでいる。
【００２６】
［１］ 請求項１乃至３に対応する例
本発明の光走査装置についての一例として、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４つの色の光ビームで走査してフルカラーを再現する光走査装置について図１、図２により説明する。この光走査装置は、前記４つの色に対応する４つの感光体を被走査面とし、これらの被走査面に対応する４つの光源装置を具備する。なお、以下の説明において、シアンの色を再現するための構成部材には、符号の末尾にＣ、同マゼンタにはＭ、同イエローにはＹ、同ブラックにはＫの各部号を付して説明する。また、以下の説明における符号の中、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｋ」を含むものはこれらの色に関連する。
【００２７】
図１は、光走査装置概略構成の主走査断面を示し、便宜上、偏向手段としての回転多面鏡以降６の折返しミラーは全て省略し、これらにより走査ビームの光路が変更されない状態に展開して示している。図２は光走査装置の副走査断面を示し、偏向手段から被走査面までの光路を折返しミラー（ミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ）を含め示している。
【００２８】
図１、図２において、各光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームは、単一の偏向手段、ここでは回転多面鏡６により偏向され、走査光学系により異なる感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ（被走査面）上に導かれ、走査光学系を構成するレンズの、最も偏向手段に近い複数のレンズ（シリンドリカルレンズからなる第１光学系５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）を、異なる被走査面に向かう複数の光ビームがそれぞれ通過する構成としている。
【００２９】
図１において、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応する光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、副走査方向（紙面に対直な方向）上で位置を異ならせて配置されている。これら光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからそれぞれ射出された光ビームの光束は、カップリング光学系２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによりそれぞれ平行光束（弱い収束もしくは発散光束でも良い）にそれぞれカップリングされる。
【００３０】
この時、カップリング光学系によりカップリングされた各光ビームのビーム形態は「同じビーム形態」である。このビーム形態は「平行ビーム」となることも、「収束性もしくは発散性のビーム」となることもできる。それぞれの光ビームの光束は、被走査面上で所望のビームスポット径を得るための開口絞り３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを通過する。
【００３１】
光源装置１Ｙからの光ビームは開口絞り３Ｙを通過後、第１光学系５を経て回転多面鏡６に至る。また、光源装置１Ｍからの光ビームはミラー４Ｍで折り返され、同じく光源装置１Ｃからの光ビームはミラー４Ｃで折り返され、同じく光源装置１Ｋからの光ビームはミラー４Ｋで折り返されることで、これらそれぞれの光ビームは、光源装置１Ｙからの光ビームと図１において重なる光路をたどり、第１光学系５を通過し、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａ近傍で第１光学系５により主走査方向に長い線像を形成する。
【００３２】
本例においては、光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを副走査方向平行配置しているが、光走査装置のレイアウト上、折返しミラーなどで折返し、複数の光源装置を主走査方向に距離を持って配置してもよい。
【００３３】
かかる構成の光走査装置は、複数の光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを有し、これら光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから射出された光ビームをカップリングするカップリング光学系２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、該カップリング光学系からの光ビームを主走査方向に長く略線上に集光する例えばシリンドリカルレンズからなる第１光学系５、該第１光学系５からの光ビームを偏向走査する単一の偏向手段としての回転多面鏡６と、前記各光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームをそれぞれ異なる被走査面（感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）に集光する走査光学系７とを具備している。走査光学系７は、回転多面鏡６と被走査面との間に配置されている。
【００３４】
本例では、走査光学系７は、最も回転多面鏡６に近い位置に配置された走査結像レンズＬ１と、走査結像レンズＬ１よりも回転多面鏡６から離れた位置に配置された走査結像レンズＬ２Ｙ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｋ等からなる。
【００３５】
このように、各光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームｂｍ１、ｂｍ２、ｂｍ３、ｂｍ４は、共通の回転多面鏡８により偏向される。偏向された各光ビームは、副走査方向に光路分割ミラーと干渉しない所定の間隔を有して回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面（仮想平面）に平行な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、これら一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対して回転多面鏡６の偏向反射面上で近接しかつ、該回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面に対して角度をなす光ビームｂｍ１、ｂｍ４である。
【００３６】
これらの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は、走査結像レンズＬ１、Ｌ２Ｙ〜Ｌ２Ｋにより別個の被走査面（感光体８Ｙ〜８Ｋの面）に導かれ、対応する被走査面上に光スポットとして集光される。
【００３７】
走査光学系７を構成する２以上の走査結像レンズのうち、回転多面鏡に最も近い走査結像レンズＬ１は、複数の光ビームｂｍ１〜ｂｍ４に共通化されている。走査結像レンズＬ１は副走査方向に屈折力をもたない（屈折力がゼロもしくはゼロに近い）ため、複数の光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は、図２に示すように走査結像レンズＬ１を直線的に通過する。これらの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は相互に近づかない関係にあるので、光路分割ミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの配置が容易である。
【００３８】
図２において、光ビームｂｍ１は光ビームｂｍ２（ｂｍ３）に対して上向きの角度をなして進み、光路分割ミラー９Ｙにて偏向されて走査結像レンズＬ２Ｙを通り、感光体８Ｙに向かう。同様に、光ビームｂｍ４は光ビームｂｍ２（ｂｍ３）に対して下向きの角度をなして進み、光路分割ミラー９Ｋにて偏向されて走査結像レンズＬ２ＫＹを通り、感光体８Ｋに向かう。
【００３９】
すなわち、回転多面鏡６により偏向された後の、回転軸Ｏに直交する面に対して角度をなす光ビームｂｍ１、ｂｍ４は、回転Ｏに直交する面に平行な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し、走査光学系７を構成するレンズのうち、最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１に向かいかつ、副走査方向に離れていくように角度を持つ。
【００４０】
回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する平面に対し角度を有する光ビームｂｍ１（ｂｍ４）は、一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し所望の角度を得るように光源装置１Ｙ（１Ｋ）、カップリング光学系２Ｙ（２Ｋ）、第１光学系５Ｙ（５Ｋ）を傾けて配置しても良いし、前記折返しミラーを用いて角度をつけてもよい。
【００４１】
図１、図２に示すように、偏向手段である回転多面鏡６により走査された光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は走査光学系７を通過し、それぞれの光ビームが対応する各感光体８Ｙ〜８Ｋの被走査面上を略等速に走査するとともに被走査面上近傍で集光する。
【００４２】
このとき、図２に示すように、走査光学系の走査レンズＬ１には、全ての光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから射出された光ビームｂｍ１〜ｂｍ４の光束が副走査方向に並び通過する。被走査面は実体的には感光体８Ｙ〜８Ｋの感光面であり、この実施の形態では「光導電性の感光体の感光面であり、図１の上下方向に光走査される。即ち、図１の上下方向は主走査方向（主走査線の方向）である。
【００４３】
回転多面鏡６に最も近い走査結像レンズＬ１は、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過する構成となっているため、異なる被走査面間での色ずれや色味による画像劣化を抑制可能である。
【００４４】
回転多面鏡６に最も近い走査結像レンズＬ１は、主走査方向に強い正の屈折力を持ち、等速性を補正している。本レンズに、異なる被走査面に向かう複数の光ビームｂｍ１〜ｂｍ４を共通に通過させることで、走査結像レンズＬ１の加工ばらつきによる主走査方向のビームスポット位置ずれが、異なる被走査面でほぼ同一となり、色ずれの発生を抑制することができる。
【００４５】
さらに、偏向手段としての回転多面鏡６は、モーター部、基盤による発熱が大きい。基盤に関しては、当該光走査装置の主要光学部材（図１、２に示した光学部材、回転多面鏡等）を内包する図示しない光学箱の外に出すなどして、該光学箱内の温度変動を低減することができるが、モーター部の発熱による温度上昇は発生する。
【００４６】
この温度変動による熱が、光学箱内を伝搬して走査レンズ、特に、回転多面鏡６に最も近い走査結像レンズＬ１に温度分布を生じさせる。この温度分布は、特に回転多面鏡６による光学箱内の気流、走査結像レンズＬ１の形状等により、走査結像レンズ内で一様な温度変化が生じないために発生する。
【００４７】
この結果、本例とはちがい、異なる走査光学素子を経て各被走査面に向かうビームが通過する対向走査方式のタンデム方式カラー機などにおいては、連続プリント時に各被走査面での相対的な主走査方向のビームスポット位置が変動し、色味が変化してしまう。
【００４８】
しかしながら、本発明の光走査装置においては、偏向手段たる回転多面鏡８に最も近い走査結像レンズＬ１は異なる被走査面に向かう複数の光束を通過させているため、走査結像レンズが主走査方向に温度分布を待った場合においても、主走査方向のビームスポット位置ずれは、異なる被走査面でほぼ同一となり、連続プリント時の色味の変化、色ずれの発生を抑制することができる。
【００４９】
本例では、図３に示すように、偏向手段としての回転多面鏡６の偏向反射面６Ａで反射される複数の光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面（仮想平面）に対し、水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、これら光ビームに対して副走査方向に角度βｓ１、βｓ２を持つ光ビームｂｍ１、ｂｍ４となって、これら全ての光ビームｂｍ１〜ｂｍ４で共有する走査結像レンズＬ１に入射されるようになっている。
【００５０】
これに対して、従来の光走査装置では図４に示すように、全ての光ビームｂｍが回転多面鏡６Ｊの回転軸Ｏと直交する面に対し水平であり、回転多面鏡６Ｊの高さ（副走査方向の高さ）ｈ１は図３に示す本例における回転多面鏡６の高さｈと比べて、「ｈ＜ｈ１」の関係となり、回転多面鏡６の高さ（副走査方向の寸法）が大幅に低減可能となる。以下、これを説明する。
【００５１】
本光走査装置の形態では、図１、図３に示すように、複数の光源装置１Ｙ〜１Ｋからの各光ビームｂｍ１〜ｂｍ４を、これら光ビームに対応して設けられた各被走査面（感光体）に導くために、全ての光ビームｂｍ１〜ｂｍ４で共有する走査結像レンズＬ１を通過後に、副走査方向にこれら光ビームｂｍ１〜ｂｍ４を分離用のミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ等で折り返し、分離する必要がある。
【００５２】
このような分離用のミラーを必要とする従来の光走査装置において、図４に示すように、全ての光ビームｂｍが回転多面鏡６Ｊの回転軸Ｏと直交する面に対し水平であり、かかる光ビームでは良好な光学性能が得られる反面、各光源装置からの各光ビームｂｍの間隔、つまり異なる被走査面に導かれる光ビーム間の間隔Ｚ１は、前記分離ミラーの配置に必要な最小間隔、通常３ｍｍから５ｍｍの間隔を回転多面鏡６Ｊの偏向反射面の部位で持つことが必要であり、それだけ回転多面鏡６Ｊの高さ（副走査方向の高さ）ｈ１≧３Ｚ１と高くなり、風損の影響による消費電力アップ、騒音の増大、コストアップなどの課題が生じていた。特に、光走査装置の構成部品で偏向手段の占めるコスト比率は高く、コスト面での課題も大きい。
【００５３】
本例では、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａで反射される、複数の光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームは、回転多面鏡の回転軸と直交する面に対し、水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、角度を持つ（副走査方向に角度を持つ）光ビームｂｍ１、ｂｍ４として、全ての光ビームで共有する走査レンズＬ１に入射させる。
【００５４】
図３に示すように、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面（仮想平面）に対し水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、角度を持つ（斜入射する）光ビームｂｍ１、ｂｍ４とがあるが、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａで間隔Ｚ１の関係にある光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し、光ビームｂｍ１、ｂｍ４は発散する方向に進むのであるから、回転多面鏡６の高さ（副走査方向の高さ）ｈ≧Ｚ１となり、分離用のミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ等で折り返し、分離する部位では各光ビーム間隔を十分に間隔Ｚ１以上にすることが可能である。
【００５５】
なお、図５に示すように、回転多面鏡６ＪＪから偏向射出される全ての光ビームｂｍを光軸に対して発散させて走査結像レンズＬ１に対して斜め入射させる方式では、全部の光ビームｂｍが回転多面鏡６ＪＪの偏向反射面では１点に集まっているので、回転多面鏡６ＪＪの高さ（副走査方向の高さ）Ｚ１≧ｈ２となり、分離用のミラーで折り返し、分離する部位でも各光ビーム間隔を十分に間隔Ｚ１以上にすることが可能であるが、全ての光ビームｂｍが走査結像レンズＬ１に対して角度をもって入射するので、諸収差量が増大し光学性能の劣化がする。よって、図３にかかる本例は、図５の例のように光学性能を劣化することなく、また、図４の例のように回転多面鏡の高さを大とすることなく、可及的に回転多面鏡の高さを小さくできるといえる。
【００５６】
すなわち、従来の全光ビーム水平入射に対し一部副走査方向に斜入射させる本方式では、全ての光ビームで共用するレンズに角度をもって入射する例と比べて、回転多面鏡の回転軸と直交する面に対する角度を小さくすることで、諸収差量が増大することなく光学性能の劣化を小さく抑えることが可能となる。この結果、安定したビームスポット径を得ることが可能となったり、ビームスポット径の小径化による画質向上にも有利となる。
【００５７】
本例では、最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１は、副走査に屈折力をほぼ持たないことにより、主走査断面形状は副走査方向に変化しない。このため、入射する光束が副走査方向にずれた場合においても等速性は劣化しない。また、主走査方向の結像性能の劣化も抑制することが可能である。
【００５８】
また、走査結像レンズＬ１の副走査屈折力がほぼゼロであるため、該走査結像レンズＬ１は、正の強い屈折率を持つ。この結果、走査結像レンズＬ１ひいては走査光学系７の副走査倍率は縮小系となり、部品の組み付け誤差、部品の形状誤差などによる性能劣化を抑制可能である。また、副走査方向は、偏向手段の基点と被走査面が共役関係にあり、偏向手段の面倒れ補正機能を有していることは言うまでもない。
【００５９】
本例では図３に示すように、回転多面鏡６により偏向された後の、回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面に対して角度をなす光ビームｂｍ１、ｂｍ４は、回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面に平行な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し、走査光学系を構成するレンズのうち、最も前記回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１に向かいかつ、副走査方向に離れていくように角度βｓ１、βｓ２（βｓ１＝βｓ２としてもよいし、異なる値としてもよい。）をもつことから、図５の例のように光学性能を劣化することなく、また、図４の例のように回転多面鏡の高さを大とすることなく、可及的に回転多面鏡の高さを小さくできるといえる。
【００６０】
［２］ 請求項４に対応する例
本例は、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面（仮想平面）に対し角度をもつ光ビーム（ｂｍ１、ｂｍ４）の上記角度（副走査方向の角度）の上限と下限を下記条件式（１）で規定したものである。
【００６１】
０．７ ＊ Ｚ１ ＜ ｔａｎβｓ ＊ Ｘ ＜ １．５ ＊ Ｚ１ …（１）
但し、上記条件式（１）において、Ｚ１は、図１、図３における回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面（仮想平面）に水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３間の、回転多面鏡反射後の副走査方向の間隔である。
【００６２】
また、βｓは、図１、図３における回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面（仮想平面）に角度を持つ光ビームｂｍ１、ｂｍ４の、回転多面鏡反射後の回転軸に直交する面（仮想平面）に対する角度βｓ１、βｓ２等が対応する。
【００６３】
Ｘは、図２における走査光学系の最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１の光軸上における、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａの基点から、副走査方向に隣接し異なる光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームを対応する各感光体（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）の被走査面に向け分離する分離ミラー（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ）までの距離である。ここで、基点とは、回転多面鏡がその偏向反射面の位置を変えながら光ビームを偏向するという特性から、条件式（１）におけるＸの一方の位置を特定するため定めた位置であり、具体的には、例えば、走査結像レンズＬ１による感光体被走査面上での像高０のときの回転多面鏡６（偏向反射面６Ａ）の回転位置における光ビームの反射位置である。
【００６４】
偏向反射面へ入射する光ビームの光路を示した図６、偏向反射面により偏向された光ビームの光路を示した図７を用いて説明する。
偏向手段としての回転多面鏡６の高さを低減するためには、Ｚ１の値、つまり回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面Ｈに水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３間の副走査方向の間隔は、対応する感光体（８Ｍ、８Ｃ）の各被走査面に分離できる最小値（光路分割ミラーを配置可能な最小値）に設定される。この時、水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面Ｈに角度を持つ光ビームｂｍ１の角度βｓは、上記条件式（１）を満足するように設定されることが望ましい。
【００６５】
なお、上記基点は、図７中、符号Ｏ３で示す位置であり、像高０のときの偏向反射面の位置である。図７にハッチングを付して示した回転多面鏡６の断面概形は、像高０（位置Ｏ３）に至る前又は後の偏向反射面の位置を示している。
【００６６】
ここで、条件式（１）の下限を越えると、各光ビームと対応して異なる位置に設けられた各感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋの各被走査面に光ビームを分離する各光路分割ミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの位置において、ミラーの配置等、必要な間隔を満足するためには、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａに入射する光ビームの、偏向反射面上での副走査方向のシフト量σ（光ビームｂｍ１と光ビームｂｍ２との間隔）が大きくなり過ぎ、回転多面鏡６が大型化してしまう。
【００６７】
条件式（１）の上限を越えると、回転多面鏡６を小型化（副走査方向の高さ低減）した状態で、対応する異なる被走査面に光ビームを分離する光路分割ミラーの位置において、光ビームと干渉しない必要な間隔を十分満足できるが、全ての光ビームで共有する走査結像レンズＬ１の副走査方向の高さが高くなりコストアップになったり、光走査装置自体が大型化してしまう。更には、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面に角度を持つ光ビームｂｍ１の角度βｓが大きくなり、光学性能が劣化する。
【００６８】
従って、条件式（１）を満足するように各パラメータを設定することで、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面に角度を持つ光ビームｂｍ１（ｂｍ２）の角度βｓを小さくし良好な光学性能を維持しつつ、回転多面鏡６の小型化による低コスト化を満足することができる。
【００６９】
［３］ 請求項５に対応する例
これまで述べた各例において、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａは、全ての光ビームｂｍ１〜ｂｍ４で共有している。しかし、偏向反射面６Ａを形成する多面体は所定のレーザビームを偏向するのに十分な軸方向長さ（副走査方向の厚み）を有しておればよく、図８に示すが如く、回転多面鏡６０の回転軸Ｏと直交する面に水平で、光ビームｂｍ２、ｂｍ３間で所定の間隔Ｚ１を得るような上部回転多面鏡６０ｕと、下部回転多面鏡６０を共通の回転軸Ｏをもつようにして一体化したものとして構成することができる。
【００７０】
ここで、上部回転多面鏡６０ｕは一対の光ビームｂｍ１、ｂｍ２、下部回転多面鏡６０ｄは一対の光ビームｂｍ３、ｂｍ４をそれぞれ偏向する、というように、各一対の光ビームで異なる偏向反射面を構成するようにすることが望ましい。
【００７１】
本例では、これまで説明した各例において、回転多面鏡の回転軸Ｏに直交する面に水平な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３は、回転多面鏡６０の異なる偏向反射面で偏向されるようにしたものである。同様に、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面に角度を持つ光ビームｂｍ１、ｂｍ４についても、回転多面鏡６０の異なる偏向反射面で偏向されるようにしている。
【００７２】
偏向反射面の軸方向の長さ（副走査方向の厚み）が大きくなると、回転体としてイナーシャが大きく、起動時間が長くなる問題がある。そこで、偏向反射面の軸方向の長さ（副走査方向の厚み）を小さくし、２段化することで、前記問題の解決を図ったのである。
【００７３】
この場合、図９（ａ）に示すように、上部回転多面鏡６０ｕの各偏向反射面と、下部回転多面鏡６０ｕの各偏向反射面とは、位相を異ならせることもできるし、図９（ｂ）に示すように位相を等しくすることもできる。
【００７４】
［４］ 請求項６、７に対応する例
４．１ 請求項６対応
これまでの例で説明したように、偏向手段の片側より、複数の光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４を入射させる光走査装置においては、走査結像レンズに干渉することなく第１光学系５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋや、カップリング光学系２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ及び光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ等をそれぞれ複数配置することは、そのレイアウト上困難であり、コンパクトな光走査装置を実現するためには大きな課題であった。
【００７５】
そこで、本例では、第１光学系は、複数の光源装置からの光ビームで共通使用し、第１光学系に入射する複数の光ビームは、前記第１光学系の光軸に略平行に入射されており、第１光学系を通過する光ビームの一つは、第１光学系の光軸近傍の位置に入射し、その他の光ビームは、前記光軸に対し副走査方向にシフトした位置に入射することとした。これにより、第１光学系の部品点数を低減し、コンパクトな光走査装置を実現する。
【００７６】
本例では、図１０において１つの第１光学系５Ｑには各光源装置からの各光ビームが共通に入射される。図１０に示すが如く、第１光学系５Ｑに入射する複数の光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は第１光学系５Ｑの光軸に略平行に入射されており、第１光学系５Ｑを通過する光ビームｂｍ１、ｂｍ４は第１光学系５Ｑの光軸近傍の位置に入射し、もう一方の光ビームｂｍ２、ｂｍ３は、前記光軸に対し副走査方向にシフトした位置に入射するように配置する。
【００７７】
つまり、回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する平面に対し角度を有する光ビームｂｍ１、ｂｍ４と、回転軸Ｏに直交する平面に対し水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３で、第１光学系５Ｑを共有し、部品点数を減らすことが可能となる。
【００７８】
４．２ 請求項７対応
前記図１０に示した例で、第１光学系５Ｑに４つの光ビームを共通に利用する場合、周辺側の２つの光ビームｂｍ２、ｂｍ３は直進し、中心寄りの２本の光ビームｂｍ１、ｂｍ４は互いに発散する方向へ進む。このため、従来のシリンドリカルレンズをそのまま適用すると、図１１に実線と２点鎖線との組み合わせの概形し示すように、光ビームｂｍ１と光ビームｂｍ２用として１個のシリンドリカルレンズ５Ｑ１を用い、光ビームｂｍ３と光ビームｂｍ４用として１個のシリンドリカルレンズ５Ｑ２を用いる構成が考えられる。
【００７９】
しかし、かかる構成では、各シリンドリカルレンズはそれぞれ半分しか有効使用部分がなく、残る半分は機能していないので、スペース、コストの面でも無駄である。
【００８０】
そこで本例では、図１１に実線で示すように、シリンドリカルレンズ５Ｑｕについては上半分を除いた構成とし、シリンドリカルレンズ５Ｑｄについては下半分を除いた構成とした。
【００８１】
その結果、本例では第１光学系を構成するシリンドリカルレンズ５Ｑｕと、シリンドリカルレンズ５Ｑｄについてそれぞれ、副走査方向の一端の光軸方向の長さと他端の光軸方向の長さが異なった形状のレンズとなった。
【００８２】
このように、第１光学系としてのシリンドリカルレンズ５Ｑｕ、５Ｑｄを、副走査方向の一端と他端の長さを異ならせることで、スペース効率を向上させることができる。さらに、これら、シリンドリカルレンズ５Ｑｕ、５Ｑｄを副走査方向に重ねて配置することが可能となり、偏向手段としての回転多面鏡より光源側のレイアウトをシンプルにすることができる。
【００８３】
図１２（ａ）に示したのは、シリンドリカルレンズ５Ｑｕ、５Ｑｄを副走査方向に調整間隔ｄをおいて一体化した例であり、図１２（ｂ）に示したのは、シリンドリカルレンズ５Ｑｕ、５Ｑｄを副走査方向に調整間隔ｄをおかないで一体化した例である。
【００８４】
図１に示したように、各光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームはそれぞれ第１光学系５Ｙ〜５Ｋの光軸を通る構成であるので、光源装置相互の干渉を避けて配置するためには、空間的に離して構成し、かつ、ミラー４Ｙ〜４Ｃを用いて偏向手段に導いている。
【００８５】
かかる構成では、以下に述べるようにミラーへの入射光線と射出光線のなす角が鈍角もしくは鈍角に近くなる光ビームが生じ、波面収差が劣化する。
【００８６】
本例では、図１０、図１１などで説明したように、第１光学系を構成するシリンドリカルレンズの光軸付近に入射する光ビームと、光軸から離れた位置に入射する光ビームを同一のシリンドリカルレンズに入射する構成とし、複数の光ビームを同一の第１光学系で共有した。このため、各光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームを、ミラーを用いて第１光学系に導く構成とし、その際に、全ての光ビームを第１光学系の光軸に入射するという制約がなく、一部の光ビームについては光軸から離れた部位から入射させるので、各光源装置から第１光学系に導くためのミラーについて、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にすることが可能となった。
【００８７】
例えば、図１において、第１光学系４Ｋの部位に図１１、図１２などで示したような第１光学系を配置する。光源装置１Ｋからの光ビームｂｍ４は図１に示すように、上記第１光学系に向かって進む。この場合、中間にミラーは要らない。光源装置１Ｃについては、現在の位置より若干位置をずらし、中間にミラーを介することで、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にして、光ビームｂｍ３を上記共通の第１光学系に向かわせることができる。
【００８８】
光源装置１Ｍについては、現在の位置で、中間にミラーを介することで、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にして、光ビームｂｍ２を上記共通の第１光学系に向かわせることができる。光源装置１Ｙについては、現在の位置で、中間にミラーを介することで、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にして、光ビームｂｍ１を上記共通の第１光学系に向かわせることができる。このように、各光ビーム共、各ミラーについて、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にすることができるので、波面収差が劣化を低減することが可能である。
【００８９】
以下に更に、説明する。本例によれば、第１光学系とカップリング光学系の間で、各光源装置からの光ビームをミラーにより合成することが可能となり、ミラーへの入射光線と射出光線のなす角を鋭角に設定することが容易になる。
【００９０】
ミラーへの入射光線と射出光線のなす角を鋭角とすることで、反射面での光束幅（主走査方向）は小さくなり、ミラーと回転多面鏡の偏向反射面までの距離は、光束内（主走査方向の最外側の光線）で大きくずれない。
【００９１】
しかし、ミラーへの入射光線と射出光線のなす角を鈍角とすると、反射面での光束幅（主走査方向）は広がり、ミラーと回転多面鏡の偏向反射面までの距離は、光束内（主走査方向の最外側の光線）で大きく異なる。この結果、ミラーの取付時の倒れにより、光ビームが副走査方向に倒れると、回転多面鏡で被走査面に向け偏向反射される際、光束内で主走査方向の最外側の光線間の副走査方向の倒れ量が異なり、波面収差が劣化する。
【００９２】
このため、被走査面上で良好なビームスポット径を得ることが困難になる。また、良好なビームスポット径を得るために、反射ミラーを精度良く配置する必要が生じ、組み付け時の工数増加によるコストアップにつながる。つまり、ミラーへの入射光線と射出光線のなす角を鋭角となるようにビーム合流手段としてのミラーを配置することで、良好なビームスポット径を維持しつつ、組み付け性を向上することが可能となる。
【００９３】
［５］ 請求項８に対応する例
本例の光走査装置において、走査光学系７は全ての光ビームで共有する走査レンズＬ１の副走査方向の屈折力がゼロ、もしくはゼロに近いため、被走査面側に配置される走査レンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋは副走査方向に強い正の屈折力を有し、走査光学系７の副走査方向は縮小光学系とすることが可能となる。
【００９４】
そこで、走査光学系７は、偏向反射面６Ａと各感光体８Ｙ〜８Ｋの各被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ０とするとき、「 ０．２＜｜β０｜＜０．６」の条件式（２）を満足する事が望ましい。
【００９５】
条件式（２）の下限を越えると、狙いのビームスポット系に対し、偏向反射面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率を大きく設定したときに対し、アパーチャ径（開口絞り３Ｙ〜３Ｋの開口径）を小さく設定する必要が生じる。この結果、光量不足の問題や、アパーチャ（開口絞り３Ｙ〜３Ｋ）における回折の影響によるビームスポット径の劣化の問題が大きく発生する。
【００９６】
一方、横ばい率β０を大きくするためには、最も被走査面側に近い走査結像レンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋを偏向手段としての回転多面鏡６に近づける必要がある。本例の光走査装置は、最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズは全ての光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームで共有され、その後、各色に対応する被走査面に折り返しミラーで分離され導かれる。
【００９７】
このとき、条件式（２）の上限を越えると、最も被走査面側の走査結像レンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋが回転多面鏡６側に寄り、走査結像レンズ間の間隔（レンズＬ１とレンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋとの間隔）が狭くなる。
【００９８】
そのため、これら走査結像レンズＬ１と走査結像レンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋ間に折り返し用の光路分割ミラー９Ｙ〜９Ｋを用い、光路分離しようとする場合、斜入射角を大きくする必要が生じる。斜入射角を大きくすると光学性能の劣化が大きく生じてしまう。また、偏向反射面６Ａ上で水平入射ビーム間の間隔を広げるためには、偏向反射面６Ａ上での間隔を広げる必要があり、光反射面６Ａが大きくなることから回転多面鏡の大型化によるコストアップ、風損などの影響、メカ的なバランスの問題で高速回転に向かなくなる。
【００９９】
従来、書込光学系を構成する部品の加工誤差、組み付け誤差による像面位置変動を、第１光学系の光軸方向シフトにより調整し、良好な光学性能、安定したビームスポット径を得る方式が公知である。
【０１００】
本例の如く、走査光学系７が縮小系である場合、書込光学系を構成する部品の加工誤差、組み付け誤差による像面位置変動は小さくなり、第１光学系５Ｙ〜５Ｋを光軸方向にシフトさせ像面位置調整を行う必要がなくなる。
【０１０１】
この結果、シリンドリカルレンズからなる第１光学系５Ｙ〜５Ｋを使用しても、各光源装置１Ｙ〜１Ｋに対応する光ビーム毎に、第１光学系５Ｙ〜５Ｋの光軸方向シフトによる調整が不要となり、良好な光学性能、安定したビームスポット径を得ることが可能となる。
【０１０２】
［６］ 請求項９に対応する例
本例は、これまで述べた光走査装置について、少なくとも最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１の材質は合成樹脂としたというものである。
【０１０３】
走査結像レンズＬ１を合成樹脂、例えば、プラスチックとすることで、前記走査特性の向上を目して光走査装置の光学素子に、非球面に代表される特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価にすることができる。さらに、前記説明のタンデム式画像形成装置の場合においては、使用する光学素子の数が多いことから、樹脂製の光学素子を使用することでのコストダウン効果は非常に大きい。
【０１０４】
従来、光走査装置に樹脂製の光学素子が用いられる場合、発熱が大きい回転多面鏡等の偏向手段により、光学箱内の温度が上昇し、回転多面鏡が回転し作る気流、光学箱内の形状の違いなどにより、熱は一律に伝達せず、光学箱内の温度は温度分布を持つため、ガラスに比べ熱膨張係数が大きいため形状変化が大きく発生し、樹脂製光学素子の光学特性が変化する課題があった。
【０１０５】
また、走査レンズにおいても、熱の伝わり方の違い、レンズ形状の違い（光学箱への設置面積の違い）等により、一律な温度変化は生じず、走査レンズの場所による温度差が光学性能、特に各色での等速性が異なることによる色ずれの発生が生じていた。
【０１０６】
しかし、本例によれば、最も偏向手段（回転多面鏡６）に近い走査結像レンズＬ１は、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過することで、等速性の変動は、各色で同様に生じ、色ずれの発生は抑制される。このため、最も偏向手段に近い走査結像レンズＬ１を含み、全ての走査レンズの材質をプラスチックにした場合においても、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、更に色ずれや色味の変化の発生を抑制する光走査装置を提供することが可能である。
【０１０７】
［７］ 請求項１０に対応する例
本例は、光走査装置が具備する複数の光源装置はそれぞれが複数の光ビームを射出するものとした。複数ビームを用いることで、回転多面鏡の速度を従来通りなら高速走査が可能となり、全体の走査速度を従来通りなら回転多面鏡の回転速度を低速にでき、消費電力を低減できる。
【０１０８】
本例の光走査装置において、これまでの説明では説明を簡略にするため、各光源装置１Ｙ〜１Ｋまでの各光源装置においては、単数の光ビームが射出されるかのように説明した。
【０１０９】
発明の実施に当たっては、複数の発光点を持つ光源（例えば半導体レーザアレイ）や、単数（例えば半導体レーザ）もしくは複数（例えば半導体レーザアレイ）の発光点を有する光源を複数用いた光源装置を用いて光走査を行うことができる。つまり、複数の光ビームを感光体８Ｙ〜８Ｋに同時に走査するマルチビーム光源装置を用い、高速化、高密度化を狙う光走査装置を用いても、前記説明と同様の効果が得られる。
【０１１０】
図１３に示したのは、１つの光源装置について単ビームを射出する２つの半導体レーザを用いた光源装置の例である。
【０１１１】
半導体レーザ４０３、４０４は各々ベース部材４０５の裏側に形成した嵌合穴４０５−１、４０５−２（図示されず）の座の部分に、個別に円筒状ヒートシンク部４０３−１、４０４−１を嵌合し、押え部材４０６、４０７の突起４０６−１、４０７−１をヒートシンク部４０３−１、４０４−１の切欠部に合わせて発光原の配列方向を合わせ、背面側からねじ４１２で固定される。
【０１１２】
また、カップリングレンズ４０８、４０９は各々その外周部をベース部材４０５の半円状の取付ガイド面４０５−４、４０５−５に沿わせて光軸方向の調整を行い、半導体レーザ４０３、４０４の各発光点から射出した発散ビームが平行光束となるように位置決めされ接着される。
【０１１３】
なお、本例では上記したように各々の半導体レーザ４０３、４０４からの光線が主走査面内で交差するように設定するため、光軸に沿って前記嵌合穴４０５−１、４０５−２および半円状の取付ガイド面４０５−４、４０５−５を傾けて形成している。
【０１１４】
ホルダ部材４１０にベース部材４０５の円筒状係合部４０５−３を係合し、ねじ４１３を貫通穴４１０−２、４１０−３を介してねじ穴４０５−６、４０５−７に螺合して固定され光源ユニットを構成する。
【０１１５】
上記した光源ユニットは、光走査装置の光学部品を装着する光学ハウジングの取付壁４１１に設けた基準穴４１１−１にホルダ部材の円筒部４１０−１を嵌合し、表側（図中、取付壁４１１の左側）よりスプリング６１１を挿入した上で、ストッパ部材６１２を円筒部突起４１０−４に係合することでホルダ部材４１０は取付壁４１１の裏側に密着して保持される。
【０１１６】
このとき、スプリング６１１の一端部６１１−１はストッパ部材６１２の孔６１２−１に挿入されており、他端部６１１−２は取付壁４１１に形成された突起４１１−２に掛けられることにより、ホルダ部材４１０は円筒部４１０−１の中心を回転軸として回転力を与えられる。
【０１１７】
この回転力によるホルダ部材４１０の回転は、ホルダ部材４１０の側部より突出した掛止突起４１０−５が調整ねじ６１３の先端部に当接することにより阻止されている。よって、調整ねじ６１３を回転することにより、ホルダ部材４１０を半導体レーザ４０３、４０４間の中点をとおる光軸のまわりに回転し、半導体レーザ４０３、４０４から射出される光ビームのピッチを調節することができる。
【０１１８】
取付壁４１１の左方に開口絞り４１５が光学ハウジングに取り付けられて設けられている。開口絞り４１５には、各半導体レーザ４０３、４０４からの光ビームに対応してスリットが設けられていて、光ビームの射出径を規定する。
【０１１９】
前記図１に示した光源装置１Ｙ〜１Ｋのそれぞれを、図１３に示した光源装置のように、２つの光ビームを射出する光源装置により構成することができる。また、本例は１つの光源装置から２ビームを射出するが、さらに半導体レーザを多く設けた光源装置とすることもできる。
【０１２０】
図１３で説明した光源装置は半導体レーザが単ビームを射出する半導体レーザを２つ並列して設けた例であったが、他の例として、図１４に示すように、半導体レーザ４０３０を設けた構成とする例もある。この例では、半導体レーザ４０３０は、内部に図１４（ｂ）に示すような半導体レーザアレイ４０３１を装備している。この例では、半導体レーザアレイ４０３１は４本の光ビームを射出するものであり、該半導体レーザアレイに合わせて、カップリングレンズ４０３２が設けられている。また、図１４（ａ）に示すように、開口絞り４１５０も当該半導体レーザアレイ４０３１に合わせたものが設けられている。
【０１２１】
光源装置全体の構成は、前記１３におけるものに準じている。
半導体レーザ４０３０はベース部材４０５０の裏側に形成した嵌合穴４０５０−１の座の部分に、円筒状ヒートシンク部４０３−１を嵌合し、押え部材４０６０の突起４０６０−１をヒートシンク部４０３０−１の切欠部に合わせて、背面側からねじ４１２で固定される。
【０１２２】
カップリングレンズ４０３２はその外周部をベース部材４０５の半円状の取付ガイド面４０５０−４に沿わせて光軸方向の調整を行い、半導体レーザ４０３０の半導体レーザアレイ４０３１の各発光点から射出した発散ビームが平行光束となるように位置決めされ接着される。
【０１２３】
以下、ホルダ部材４０５０のベース部材に対する取付けについては、前記図１３で説明した例に準ずるので、対応する部材について図１３で使用したのと同じ符号を図１４（ａ）の図に付して説明を省略する。
【０１２４】
例えば、前記図１３に示したように、光源装置として２つの半導体レーザからの光ビームを用いる場合、図１５（ｂ）に示すが如く、各半導体レーザ４０３、４０４から射出された全ての光ビームを回転多面鏡６の偏向反射面近傍で主走査方向において交差させるのが好ましい（前記図６の例が対応する）。
【０１２５】
図１５（ａ）は上記のような交差をさせない例である。これら図１５（ａ）、（ｂ）において、符号Ｄ１は、半導体レーザ４０３から射出した光ビームが被走査面８０においてある像高に到達する際の回転多面鏡６の偏向反射面を表しており、符号Ｄ２は半導体レーザ４０４から射出した光ビームが被走査面８０において同像高に到達する際の回転多面鏡６偏向反射面を表している。
【０１２６】
各々の光ビームは回転多面鏡６に入射するときに、ある角度Δα分、離されている。従って、この角度差だけ同像高に到達するための偏向反射面に時間的な遅れ（符号Ｄ１と符号Ｄ２のような）が生じる。
【０１２７】
図１５（ａ）の場合は、２つの光ビームはかなり異なった光路を通っており、図１５（ｂ）の場合は、全く同じ光路を通っている。光ビームが走査光学系７を構成する各光学素子の異なる位置を通過してくると、当然異なる光学作用を受けるから、被走査面８０上で主走査方向の同じ像高に達する２つの光ビームの収差等の光学特性は違ったものとなり、特に走査線ピッチの像高間変動に対する影響は非常に大きい。
【０１２８】
そこで、図１５（ｂ）のように回転多面鏡６の偏向反射面近傍で２つの光ビームを交差させることにより、被走査面８０上の主走査方向の同一像高に達するときに、走査光学系７の主走査方向のほぼ同じ光路を通るようになり、走査線曲がりを効果的に低減することができる。また、回転多面鏡６より像面側の各部品ばらつきによる各光ビーム間の主走査方向書込位置変動は、全ての光ビームでほぼ同量となり、各ビーム間での主走査方向書込位置ずれは抑えられる。更に、同じ像高へ結像する全ての光ビームを、走査光学系の主走査方向のほぼ同じ位置を通過させることにより、走査光学系を構成するレンズの収差の影響を小さく抑え、且つ、主走査方向の結像位置は各ビームとも精度良く合致でき、同期検知後全ての光ビームに共通に遅延時間を設定しても、書込はじめの像高での主走査方向の位置ずれを抑えることが可能となる。
【０１２９】
また、図１５（ｂ）のようにすることにより、回転多面鏡６の内接円半径を最小にすることができる。なお、前記図１４で説明したような半導体レーザアレイを一つ使うマルチビーム光源装置については、本説明の範疇ではない。
【０１３０】
本説明では、マルチビームについて例を挙げ説明したが、異なる被走査面に向かう複数の光ビームを回転多面鏡の同一の反射面で偏向する場合、各光ビームを回転多面鏡の偏向反射面近傍で主走査方向において交差させることで、同様の効果が得られる。
【０１３１】
［８］ 請求項１１に対応する例
これまで説明した光走査装置を用いる画像形成装置の実施の１形態として「タンデム式のカラー画像形成装置」の実施の１形態を図１６により説明する。図中符号５０で示した光走査装置としては、図１、図２などに即して説明した如きものが用いられている。該光走査装置５０内の光学部材の構成は前記説明における図２の構成と共通部分を含み該当部材については同一符号を付し、説明は省略する。
【０１３２】
符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ、光導電性の感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋを光走査する偏向光ビームを示している。この部分の説明は、図２に関する説明を援用する。
【０１３３】
感光体８Ｙ（８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）の周囲には、帯電手段ＹＣ（ＭＣ、ＣＣ、ＫＣ）、現像手段ＹＤ（ＭＤ、ＣＤ、ＫＤ）、転写手段ＹＴ（ＭＴ、ＣＴ、ＫＴ）、クリーニング手段ＹＬ（ＭＬ、ＣＬ、ＫＬ）が配置され、感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに接触するように搬送ベルト２Ａが配設されている。
【０１３４】
感光体８Ｙ〜８Ｋは時計方法へ回転しつつ、対応する帯電手段ＹＣ〜ＫＣにより均一帯電され、光ビームＹ〜Ｋにより光走査されて静電潜像をネガ潜像として書込まれる。これら静電潜像は現像装置ＹＤ〜ＫＤにより現像され、感光体８Ｙ、８Ｍ、６Ｃ、８Ｋにそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナー画像が形成される。
【０１３５】
カラー画像を形成されるシート状記録媒体である転写紙は、カセット１Ａから給紙されてレジストローラ９により搬送ベルト２Ａ上に載せかけられる。搬送ベルト２Ａはチャージャ１０によるコロナ放電で帯電され、転写紙は搬送ベルト２Ａ上に静電吸着される。
【０１３６】
このようにして搬送ベルト２Ａに保持された転写紙は転写部を順次搬送されつつ、感光体８Ｋから「黒トナー画像」、感光体８Ｃから「シアントナー画像」、感光体８Ｍから「マゼンタトナー画像」、感光体８Ｙから「イエロートナー画像」を転写手段ＫＴ〜ＹＴの作用により順次転写される。
【０１３７】
このようにして転写紙上にカラー画像が合成的に形成される。カラー画像を担持した転写紙は除電チャージャ１１より除電され、転写紙自体の腰の強さにより搬送ベルト２Ａから分離し定着装置１４に進み、カラー画像を定着され、排出ローラ１６によりトレイ１７上に排出される。トナー画像転写後の感光体８Ｙ〜８Ｋは、クリーニング手段ＹＬ〜ＫＬによりそれぞれクリーニングされる。
【０１３８】
即ち、図１６に示す画像形成装置は、複数の光導電性の感光体８Ｙ〜８Ｋを感光性媒体として、転写媒体（転写紙）の搬送路に沿って配列し、各感光体に光走査を行って静電潜像を形成し、各静電潜像を異なる色のトナー画像として可視化し、各色トナー画像を同一のシート状記録媒体に重ね合わせて転写・定着して合成的に画像を得る画像形成装置（請求項１１）である。また、タンデム型の画像形成装置で、光導電性の感光体の数が４でカラー画像を形成するタンデム型の画像形成装置である。
【０１３９】
別の表現をすれば、光走査装置５０から射出されるカラー画像情報を含む複数の光ビームＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを被走査面を有する像担持体（感光体８Ｙ〜８Ｋ）に夫々走査して静電潜像を形成し、これらの静電潜像を各光ビームのカラー画像情報に対応するカラートナーで可視像化したのち、最終的にこれら可視像をシート状媒体としての転写紙上に転写してカラー画像を得る画像形成装置である。
【０１４０】
以上説明した例により、偏向手段としての回転多面鏡の片側より、複数の光源装置からの光ビームを入射させる光走査装置において、最も回転多面鏡に近い走査結像レンズを全ての光ビームで共有し、温度変化時等の色ずれ発生を低減し、かつ、良好な光学性能、つまり、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現しつつ、各光源装置からの光ビームを、回転多面鏡により偏向された後、回転多面鏡の回転軸に直交する面に水平な光ビームと回転多面鏡の回転軸に直交する面に角度を持つ光ビームとを用いることで、回転多面鏡を小型化し、消費電力、騒音が小さく、低コストな光走査装置および、当該光走査装置を具備した画像形成装置を提供すること可能である。
【０１４１】
更に、第１光学系を複数の光源装置からの光ビームで共有することで、回転多面鏡前の光学系の部品点数を低減し、コンパクトで低コストな光走査装置及び画像形成装置を実現すること可能である。
【０１４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、偏向手段に最も近い走査結像レンズは、異なる被走査面に向かう複数の光ビームで共有されているため、異なる被走査面間での色ずれや色味による画像劣化を抑制可能である。また、各光源装置からの光ビームが、偏向手段により偏向された後、副走査方向に所定の間隔を有し偏向手段の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームと、該一対の光ビームに対して偏向手段の偏向反射面上で近接しかつ、偏向手段の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビームとからなることにより、全ての光ビームが偏向手段の回転軸と直交する面に対し水平であった従来の光走査装置の偏向手段に対し、その高さ（副走査方向の高さ）を大幅に低減可能となる。
【０１４３】
請求項２記載の発明では、走査結像レンズの副走査倍率は縮小系となり、部品の組み付け誤差、部品の形状誤差などによる性能劣化を抑制可能である。
【０１４４】
請求項３記載の発明では、光学性能の劣化を抑えつつ回転多面鏡の高さを小さくできる。
【０１４５】
請求項４記載の発明では、偏向手段の回転軸と直交する面に角度を持つ光ビームの角度を小さくし良好な光学性能を維持しつつ、偏向手段の小型化による低コスト化を満足することができる。
【０１４６】
請求項５記載の発明では、偏向手段を中間部に肉抜きした構成とすることで軽量化し、回転体としてイナーシャを減少させ、起動時間を短縮できる。
【０１４７】
請求項６記載の発明では、第１光学系の部品点数を低減し、コンパクトな光走査装置を実現することができる。
【０１４８】
請求項７記載の発明では、スペース効率を向上させることができる。
【０１４９】
請求項８記載の発明では、容易に良好な光学性能、安定したビームスポット径を得ることが可能となる。
【０１５０】
請求項９記載の発明では、非球面に代表される特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価にすることができる。
【０１５１】
請求項１０記載の発明では、複数ビームを用いることで、回転多面鏡の速度を従来通りなら高速走査が可能となり、全体の走査速度を従来通りなら回転多面鏡の回転速度を低速にでき、消費電力を低減できる。
【０１５２】
請求項１１記載の発明では、請求項１〜１０が備えた特徴を具備した画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、光走査装置概略構成の主走査断面を示した図である。
【図２】図２は、光走査装置の副走査断面を示した図である。
【図３】本例において、偏向手段から偏向射出される光ビームの光路を示した図である。
【図４】従来例において、偏向手段から偏向射出される光ビームの光路を示した図である。
【図５】比較例において、偏向手段から偏向射出される光ビームの光路を示した図である。
【図６】偏向反射面へ入射する光ビームの光路を示した図である。
【図７】偏向反射面により偏向された光ビームの光路を示した図である。
【図８】２段に構成した回転多面鏡の断面図である。
【図９】２段に構成した回転多面鏡の斜視図である。
【図１０】回転多面鏡の回転軸に直交する平面に対し角度を有する光ビームと、回転軸に直交する平面に対し水平な光ビームで、第１光学系を共有した例を説明した図である。
【図１１】一対の光ビームをそれぞれ異なるシリンドリカルレンズで分担した例を説明した図である。
【図１２】図１２（ａ）は２つのシリンドリカルレンズを間隔をおいて一体化した例、図１２（ｂ）は２つのシリンドリカルレンズを間隔をあけないで一体化した例を説明した図である。
【図１３】複数の光ビームを射出する光源装置を例示した分解斜視図である。
【図１４】図１４（ａ）はマルチビームを射出する光源装置を例示した分解斜視図、図１４（ｂ）は半導体レーザアレイから射出した光ビームがカップリングレンズに至る様子を説明した斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）は、２つの光源からの光ビームを回転多面鏡６の偏向反射面近傍で主走査方向において交差させない場合の光路を示した図、図１５（ｂ）は、同交差させた場合の光路を示した図である。
【図１６】画像形成装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
６ 回転多面鏡
Ｌ１ （回転多面鏡に最も近い）走査結像レンズ
ｂｍ２、ｂｍ３ 回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビーム
ｂｍ１、ｂｍ４ 回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の複数の光ビームで走査する機能を有する光走査装置、及び、これを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタ等に関連して広く知られた光走査装置は一般に、光源側からの光ビームを光偏向器（例えば、回転多面鏡）により偏向させ、ｆθレンズ等の走査結像光学系により被走査面に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットで被走査面を光走査（主走査）するように構成されている。被走査面の実体をなすものは像担持体、例えば、光導電性の感光体等である感光媒体の感光面である。前記光走査装置を画像形成装置に用いることでカラー画像を得ることができる。例えば、その一例として、４つの感光体を記録紙の搬送方向に配列し、光走査装置を配備する。
【０００３】
光走査装置は、これらの各感光体に対応した複数の光源装置から光ビームを放射し、その光束を１つの偏向手段により偏向走査し、各感光体に対応する複数の走査結像光学系により各感光体を同時に走査露光して潜像をつくる。
【０００４】
これらの潜像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化され、そののち、これらの可視像は同一の記録紙に順次重ね合わせて転写、定着されることで、カラー画像が得られる。
【０００５】
このように、光走査装置と感光体の組み合わせを２組以上用いて、２色画像や多色画像、カラー画像等を得るようにした画像形成装置は「タンデム式画像形成装置」として知られ、複数の感光体が単一の光偏向器を共用する方式のものが開示されている。
【０００６】
▲１▼光偏向器の両側より光束を入射し、光束を振り分けて走査する対向走査方式（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
▲２▼略平行でかつ副走査方向に離れた複数の光束を偏向器に入射し、複数の光束に対応する複数の走査光学素子を副走査方向に並べて走査する方式（たとえば、特許文献３参照）。
▲３▼偏向器の片側より光束を入射し、３枚構成のレンズＬ１〜Ｌ３を用いて走査光学系で、Ｌ１、Ｌ２は異なる被走査面に向かう複数の光束が通過し、Ｌ３は各被走査面毎に設けられている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
このように、複数の被走査面で光偏向器を共用すると、光偏向器の数を減らすことにより、画像形成装置をコンパクト化・低コスト化することが可能になる。
【０００７】
さらに近来、前記走査特性の向上を目して光走査装置の光学素子に、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。特に、前記説明のタンデム式画像形成装置では、使用する光学素子の数が多いことから、樹脂製の光学素子を使用することでのコストダウン効果は非常に大きい。
【０００８】
このように、光走査装置に樹脂製の光学素子が用いられる場合、温度変化により、ガラスに比べ熱膨張係数が大きいため形状変化が大きく発生し、樹脂製光学素子の光学特性が変化する。
【０００９】
発熱が大きい回転多面鏡等の光偏向器により、光学箱内の温度が上昇するとき、回転多面鏡が回転し作る気流、光学箱内の形状の違いなどにより、熱は一律に伝達していくことはなく、光学箱内の温度は温度分布をもつ。
【００１０】
また、走査レンズにおいても、熱の伝わり方の違い、レンズ形状の違い（光学箱への設置面積の違い）等により、一律な温度変化は生じず、走査レンズの場所による温度差が発生する。
【００１１】
前記タンデム方式画像形成装置では、各感光体に向かう光束は異なる走査レンズを通過し、走査レンズを保持する光学箱内の温度分布により、各走査レンズ間で異なる温度分布が生じることより、走査レンズの形状変化、屈折率の変化などは一律ではなく、各感光体での走査長さの変化量や等速性の変化は異なる。これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し定着することで、カラー画像を得ると、所謂「色ずれ」が生じてしまう。特に光学箱内で発熱が大きい回転多面鏡等の光偏向器に最も近い走査レンズを樹脂とした場合には、光学特性の変化は大きくなる。
【００１２】
さらに、連続出力する場合、特に連続出力枚数が多い場合には、光偏向器の発熱により、機内温度（光学箱内温度）は上昇していく。このため、各走査レンズの温度分布は変化していき、先に説明した如く色ずれが発生し、その変動量も変化していく。この結果、最初に出力された画像と、最後に出力された画像で、色ずれにより色味が変化してしまう。
【００１３】
前記「走査長さの変化」の問題に対処する方法として、書込開始側と書込終了側とに各々受光手段を配し、各受光手段の受光時間差に基づき、各光ビームの画周波数を調整する方法がある（例えば、特許文献７参照）。しかし、この方式を上記「複数の被走査面で光偏向器を共用」するタンデム式画像形成装置に採用しようとすると、書込終了側に受光手段配置用のスペースを必要とするため、有効書込幅の確保がより困難になる。
【００１４】
また、前記書込開始側と書込終了側とに各々受光手段を配し、各受光手段の受光時間差に基づき、各光ビームの画周波数を調整する方法では、各感光体での走査線の長さは補正可能であるが、各走査レンズの持つ温度分布による等速性の変化は補正することができない。このため、例えば書込開始と書込終了での主走査方向のドット位置を各感光体で補正しても、中間での主走査方向のドット位置は一致せず、色ずれが発生してしまう。
【００１５】
前記タンデム方式の光走査装置においては、上記問題を解決するために、発熱が大きいポリゴンミラー等の偏向手段に最も近い走査レンズの材料をガラスとした例も多くあるが、樹脂製の走査レンズに比べ、大幅なコストアップとなってしまう。
【００１６】
さらに、前記▲１▼から▲３▼のタンデム式画像形成装置においては下記のおそれがある。
（ａ） 本方式だけでは、２つの異なる被走査面しか走査できず、４色書込には対応できない。また、異なる走査光学素子を各被走査面に向かうビームが通過するため、各被走査面でビーム位置が相対的にずれ、上記「色ずれ」が発生しやすい。
（ｂ） 光偏向器が大きくなるなど装置が大型化する。これに伴う騒音、消費電力の増加、耐久性劣化の問題。光学素子が増加しコストアップ。異なる走査光学素子を各被走査面に向かうビームが通過するため、各被走査面でビーム位置が相対的にずれ、上記「色ずれ」が発生しやすい。
（ｃ） 光偏向器に最も近い走査レンズＬ１が副走査方向に正のパワーを持っており、各被走査面に向かう光束は収束され、各被走査面への分離が困難になる。
【００１７】
本出願人は、先に温度変動時においても色ずれ発生が小さく、光学性能を良好に補正可能な走査光学系として、光偏向器の片側より光束を入射し、各感光体に向かう光ビームを最も光偏向器側の走査レンズで共有する光学系を提案した。
【００１８】
しかしながら、色ずれ、光学性能は良好な結果を得ることができるが、光偏向器の片側より光束を入射する光学系では、各感光体に向かう光ビームを共用レンズ通過後に分離する必要があり、光ビーム間の間隔を所定値以上にする必要があるため、光偏向器の反射面が副走査方向に厚くなる、もしくは薄い反射面を副走査方向に複数段重ねる必要があり、風損による消費電力アップや、風切り音による騒音、光偏向器自体のコストアップ等の問題があった。
【００１９】
斜入射光学系を用い、光偏向器に入射する光ビームを副走査方向に角度をもって入射させ、偏向器の反射面での副走査方向の高さを低減しつつ、各感光体に向かう光ビームを分離する方式が、対向走査方式などでは実施されている（例えば、特許文献８、特許文献９参照）。しかし、光偏向器の片側より光束を入射する光学系では、光偏向器に入射する光ビームを副走査方向の角度を大きく設定する必要があり、光学性能の劣化が生じ良好な出力画像を得ることができない。なお、本出願人が提案している、前記タンデム方式に対応した光走査装置として例えば、特許文献１０がある。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１１−１５７１２８公報
【特許文献２】
特開平９−１２７４４３公報
【特許文献３】
特開平９−５４２６３公報
【特許文献４】
特開２００１−４９４８公報
【特許文献５】
特開２００１−１０１０７公報
【特許文献６】
特開２００１−３３７２０公報
【特許文献７】
特開平９−５８０５３号公報
【特許文献８】
特開平１０−１４２５４０号公報
【特許文献９】
特開平１０−２２１６１６号公報
【特許文献１０】
特開２０００−３５０１１０号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、偏向手段の片側より、複数の光源装置からの光ビームを入射させる光走査装置において、最も偏向手段に近い走査レンズを全ての光ビームで共有し、温度変化時等の色ずれ発生を低減し、かつ、良好な光学性能、つまり、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現しつつ、偏向手段を小型化し、消費電力、騒音が小さく、低コストな光走査装置を提供することを第１の課題とする（請求項１乃至５および請求項８乃至９）。
【００２２】
本発明は、偏向手段前の光学系の部品点数を低減し、コンパクトで低コストな光走査装置を実現することを第２の課題とする（請求項６、７）。
【００２３】
本発明は、上記第１、第２の課題を達成した高速、高品質な画像形成可能な光走査装置、画像形成装置を提供することを第３の課題とする（請求項１０、１１）。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）． 複数の光源装置を有し、これら光源装置から射出された光ビームをカップリングするカップリング光学系と、該カップリング光学系からの光ビームを主走査方向に長く略線上に集光する第１光学系と、該第１光学系からの光ビームを偏向走査する単一の偏向手段としての回転多面鏡と、前記各光源装置からの光ビームをそれぞれ異なる被走査面に集光する走査光学系とを具備した光走査装置において、前記走査光学系を構成するレンズのうち、少なくとも最も前記回転多面鏡に近い走査結像レンズは、全ての前記光源装置からの光ビームで共有されていて、前記各光源装置からの光ビームが、前記回転多面鏡により偏向された後、副走査方向に所定の間隔を有し前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームと、前記一対の光ビームに対して前記回転多面鏡の偏向反射面上で近接しかつ、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビーム、とからなることとした（請求項１）。
（２）． （１）記載の光走査装置において、前記走査光学系を構成するレンズのうち、最も回転多面鏡に近い走査結像レンズは、副走査方向の屈折力がゼロ、もしくはゼロに近いこととした（請求項２）。
（３）． （１）又は（２）記載の光走査装置において、前記回転多面鏡により偏向された後の、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビームは、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームに対し、前記走査光学系を構成するレンズのうち、最も前記回転多面鏡に近い走査結像レンズに向かいかつ、副走査方向に離れていくように角度を持つこととした（請求項３）。
（４）． （３）記載の光走査装置において、
０．７ × Ｚ１ ＜ ｔａｎβｓ × Ｘ ＜ １．５ × Ｚ１
（但し、Ｚ１ ：回転多面鏡の回転軸に直交する面に水平な光ビーム間の、回転多面鏡反射後の副走査方向の間隔、βｓ ：回転多面鏡の回転軸に直交する面に角度を持つ光ビームの、回転多面鏡反射後の回転軸に直交する面に対する角度、Ｘ ：走査光学系の最も回転多面鏡に近い走査結像レンズの光軸上における、回転多面鏡の偏向反射面の基点から、副走査方向に隣接し異なる光源装置からの光ビームを対応する被走査面に向け分離する分離ミラーまでの距離とする。）を満足することをとした（請求項４）。
（５）． （１）乃至（４）の何れかに記載の光走査装置において、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に水平な一対の光ビームは、前記回転多面鏡の異なる偏向反射面で偏向されることとした（請求項５）。
（６）． （１）、（２）記載の光走査装置において、前記第１光学系は、複数の光源装置からの光ビームで共通使用し、前記第１光学系に入射する複数の光ビームは、前記第１光学系の光軸に略平行に入射されており、前記第１光学系を通過する光ビームの一つは、前記第１光学系の光軸近傍の位置に入射し、その他の光ビームは、前記光軸に対し副走査方向にシフトした位置に入射することとした（請求項６）。
（７）． （６）記載の光走査装置において、前記第１光学系を構成するレンズは、副走査方向の一端の光軸方向の長さと他端の光軸方向の長さが異なっていることとした（請求項７）。
（８）． （１）乃至（７）の何れかに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、偏向反射面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ０とするとき、
０．２ ＜ ｜β０｜ ＜ ０．６
を満足することとした（請求項８）。
（９）． （１）乃至（８）の何れかに記載の光走査装置において、最も回転多面鏡に近い走査レンズの材質は合成樹脂とした（請求項９）。
（１０）． （１）乃至（９）の何れかに記載の光走査装置において、
前記光走査装置が具備する複数の光源装置はそれぞれが複数の光ビームを射出するものとした（請求項１０）。
（１１）． 光走査装置から射出されるカラー画像情報を含む複数の光ビームを被走査面を有する像担持体に夫々走査して静電潜像を形成し、これらの静電潜像を各光ビームのカラー画像情報に対応するカラートナーで可視像化したのち、最終的にこれら可視像をシート状媒体上に転写してカラー画像を得る画像形成装置において、前記光走査装置として、請求項１乃至１０の何れかに記載の光走査装置を用いていることを特徴とする画像形成装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を述べるが、主走査方向、副走査方向の各用語については、次の考え方に従う用い方とした。通常『主走査方向』及び『副走査方向』とは、被走査面でビームスポットが走査される方向とその直交方向を意味するが、本文では、光路の各場所で、（被走査面の）主走査方向と副走査方向に対応する方向を（広い意味で）各々『主走査方向』、『副走査方向』と呼んでいる。
【００２６】
［１］ 請求項１乃至３に対応する例
本発明の光走査装置についての一例として、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４つの色の光ビームで走査してフルカラーを再現する光走査装置について図１、図２により説明する。この光走査装置は、前記４つの色に対応する４つの感光体を被走査面とし、これらの被走査面に対応する４つの光源装置を具備する。なお、以下の説明において、シアンの色を再現するための構成部材には、符号の末尾にＣ、同マゼンタにはＭ、同イエローにはＹ、同ブラックにはＫの各部号を付して説明する。また、以下の説明における符号の中、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｋ」を含むものはこれらの色に関連する。
【００２７】
図１は、光走査装置概略構成の主走査断面を示し、便宜上、偏向手段としての回転多面鏡以降６の折返しミラーは全て省略し、これらにより走査ビームの光路が変更されない状態に展開して示している。図２は光走査装置の副走査断面を示し、偏向手段から被走査面までの光路を折返しミラー（ミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ）を含め示している。
【００２８】
図１、図２において、各光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームは、単一の偏向手段、ここでは回転多面鏡６により偏向され、走査光学系により異なる感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ（被走査面）上に導かれ、走査光学系を構成するレンズの、最も偏向手段に近い複数のレンズ（シリンドリカルレンズからなる第１光学系５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）を、異なる被走査面に向かう複数の光ビームがそれぞれ通過する構成としている。
【００２９】
図１において、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応する光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、副走査方向（紙面に対直な方向）上で位置を異ならせて配置されている。これら光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからそれぞれ射出された光ビームの光束は、カップリング光学系２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによりそれぞれ平行光束（弱い収束もしくは発散光束でも良い）にそれぞれカップリングされる。
【００３０】
この時、カップリング光学系によりカップリングされた各光ビームのビーム形態は「同じビーム形態」である。このビーム形態は「平行ビーム」となることも、「収束性もしくは発散性のビーム」となることもできる。それぞれの光ビームの光束は、被走査面上で所望のビームスポット径を得るための開口絞り３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを通過する。
【００３１】
光源装置１Ｙからの光ビームは開口絞り３Ｙを通過後、第１光学系５を経て回転多面鏡６に至る。また、光源装置１Ｍからの光ビームはミラー４Ｍで折り返され、同じく光源装置１Ｃからの光ビームはミラー４Ｃで折り返され、同じく光源装置１Ｋからの光ビームはミラー４Ｋで折り返されることで、これらそれぞれの光ビームは、光源装置１Ｙからの光ビームと図１において重なる光路をたどり、第１光学系５を通過し、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａ近傍で第１光学系５により主走査方向に長い線像を形成する。
【００３２】
本例においては、光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを副走査方向平行配置しているが、光走査装置のレイアウト上、折返しミラーなどで折返し、複数の光源装置を主走査方向に距離を持って配置してもよい。
【００３３】
かかる構成の光走査装置は、複数の光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを有し、これら光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから射出された光ビームをカップリングするカップリング光学系２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、該カップリング光学系からの光ビームを主走査方向に長く略線上に集光する例えばシリンドリカルレンズからなる第１光学系５、該第１光学系５からの光ビームを偏向走査する単一の偏向手段としての回転多面鏡６と、前記各光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームをそれぞれ異なる被走査面（感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）に集光する走査光学系７とを具備している。走査光学系７は、回転多面鏡６と被走査面との間に配置されている。
【００３４】
本例では、走査光学系７は、最も回転多面鏡６に近い位置に配置された走査結像レンズＬ１と、走査結像レンズＬ１よりも回転多面鏡６から離れた位置に配置された走査結像レンズＬ２Ｙ、Ｌ２Ｍ、Ｌ２Ｃ、Ｌ２Ｋ等からなる。
【００３５】
このように、各光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームｂｍ１、ｂｍ２、ｂｍ３、ｂｍ４は、共通の回転多面鏡８により偏向される。偏向された各光ビームは、副走査方向に光路分割ミラーと干渉しない所定の間隔を有して回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面（仮想平面）に平行な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、これら一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対して回転多面鏡６の偏向反射面上で近接しかつ、該回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面に対して角度をなす光ビームｂｍ１、ｂｍ４である。
【００３６】
これらの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は、走査結像レンズＬ１、Ｌ２Ｙ〜Ｌ２Ｋにより別個の被走査面（感光体８Ｙ〜８Ｋの面）に導かれ、対応する被走査面上に光スポットとして集光される。
【００３７】
走査光学系７を構成する２以上の走査結像レンズのうち、回転多面鏡に最も近い走査結像レンズＬ１は、複数の光ビームｂｍ１〜ｂｍ４に共通化されている。走査結像レンズＬ１は副走査方向に屈折力をもたない（屈折力がゼロもしくはゼロに近い）ため、複数の光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は、図２に示すように走査結像レンズＬ１を直線的に通過する。これらの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は相互に近づかない関係にあるので、光路分割ミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの配置が容易である。
【００３８】
図２において、光ビームｂｍ１は光ビームｂｍ２（ｂｍ３）に対して上向きの角度をなして進み、光路分割ミラー９Ｙにて偏向されて走査結像レンズＬ２Ｙを通り、感光体８Ｙに向かう。同様に、光ビームｂｍ４は光ビームｂｍ２（ｂｍ３）に対して下向きの角度をなして進み、光路分割ミラー９Ｋにて偏向されて走査結像レンズＬ２ＫＹを通り、感光体８Ｋに向かう。
【００３９】
すなわち、回転多面鏡６により偏向された後の、回転軸Ｏに直交する面に対して角度をなす光ビームｂｍ１、ｂｍ４は、回転Ｏに直交する面に平行な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し、走査光学系７を構成するレンズのうち、最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１に向かいかつ、副走査方向に離れていくように角度を持つ。
【００４０】
回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する平面に対し角度を有する光ビームｂｍ１（ｂｍ４）は、一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し所望の角度を得るように光源装置１Ｙ（１Ｋ）、カップリング光学系２Ｙ（２Ｋ）、第１光学系５Ｙ（５Ｋ）を傾けて配置しても良いし、前記折返しミラーを用いて角度をつけてもよい。
【００４１】
図１、図２に示すように、偏向手段である回転多面鏡６により走査された光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は走査光学系７を通過し、それぞれの光ビームが対応する各感光体８Ｙ〜８Ｋの被走査面上を略等速に走査するとともに被走査面上近傍で集光する。
【００４２】
このとき、図２に示すように、走査光学系の走査レンズＬ１には、全ての光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから射出された光ビームｂｍ１〜ｂｍ４の光束が副走査方向に並び通過する。被走査面は実体的には感光体８Ｙ〜８Ｋの感光面であり、この実施の形態では「光導電性の感光体の感光面であり、図１の上下方向に光走査される。即ち、図１の上下方向は主走査方向（主走査線の方向）である。
【００４３】
回転多面鏡６に最も近い走査結像レンズＬ１は、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過する構成となっているため、異なる被走査面間での色ずれや色味による画像劣化を抑制可能である。
【００４４】
回転多面鏡６に最も近い走査結像レンズＬ１は、主走査方向に強い正の屈折力を持ち、等速性を補正している。本レンズに、異なる被走査面に向かう複数の光ビームｂｍ１〜ｂｍ４を共通に通過させることで、走査結像レンズＬ１の加工ばらつきによる主走査方向のビームスポット位置ずれが、異なる被走査面でほぼ同一となり、色ずれの発生を抑制することができる。
【００４５】
さらに、偏向手段としての回転多面鏡６は、モーター部、基盤による発熱が大きい。基盤に関しては、当該光走査装置の主要光学部材（図１、２に示した光学部材、回転多面鏡等）を内包する図示しない光学箱の外に出すなどして、該光学箱内の温度変動を低減することができるが、モーター部の発熱による温度上昇は発生する。
【００４６】
この温度変動による熱が、光学箱内を伝搬して走査レンズ、特に、回転多面鏡６に最も近い走査結像レンズＬ１に温度分布を生じさせる。この温度分布は、特に回転多面鏡６による光学箱内の気流、走査結像レンズＬ１の形状等により、走査結像レンズ内で一様な温度変化が生じないために発生する。
【００４７】
この結果、本例とはちがい、異なる走査光学素子を経て各被走査面に向かうビームが通過する対向走査方式のタンデム方式カラー機などにおいては、連続プリント時に各被走査面での相対的な主走査方向のビームスポット位置が変動し、色味が変化してしまう。
【００４８】
しかしながら、本発明の光走査装置においては、偏向手段たる回転多面鏡８に最も近い走査結像レンズＬ１は異なる被走査面に向かう複数の光束を通過させているため、走査結像レンズが主走査方向に温度分布を待った場合においても、主走査方向のビームスポット位置ずれは、異なる被走査面でほぼ同一となり、連続プリント時の色味の変化、色ずれの発生を抑制することができる。
【００４９】
本例では、図３に示すように、偏向手段としての回転多面鏡６の偏向反射面６Ａで反射される複数の光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面（仮想平面）に対し、水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、これら光ビームに対して副走査方向に角度βｓ１、βｓ２を持つ光ビームｂｍ１、ｂｍ４となって、これら全ての光ビームｂｍ１〜ｂｍ４で共有する走査結像レンズＬ１に入射されるようになっている。
【００５０】
これに対して、従来の光走査装置では図４に示すように、全ての光ビームｂｍが回転多面鏡６Ｊの回転軸Ｏと直交する面に対し水平であり、回転多面鏡６Ｊの高さ（副走査方向の高さ）ｈ１は図３に示す本例における回転多面鏡６の高さｈと比べて、「ｈ＜ｈ１」の関係となり、回転多面鏡６の高さ（副走査方向の寸法）が大幅に低減可能となる。以下、これを説明する。
【００５１】
本光走査装置の形態では、図１、図３に示すように、複数の光源装置１Ｙ〜１Ｋからの各光ビームｂｍ１〜ｂｍ４を、これら光ビームに対応して設けられた各被走査面（感光体）に導くために、全ての光ビームｂｍ１〜ｂｍ４で共有する走査結像レンズＬ１を通過後に、副走査方向にこれら光ビームｂｍ１〜ｂｍ４を分離用のミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ等で折り返し、分離する必要がある。
【００５２】
このような分離用のミラーを必要とする従来の光走査装置において、図４に示すように、全ての光ビームｂｍが回転多面鏡６Ｊの回転軸Ｏと直交する面に対し水平であり、かかる光ビームでは良好な光学性能が得られる反面、各光源装置からの各光ビームｂｍの間隔、つまり異なる被走査面に導かれる光ビーム間の間隔Ｚ１は、前記分離ミラーの配置に必要な最小間隔、通常３ｍｍから５ｍｍの間隔を回転多面鏡６Ｊの偏向反射面の部位で持つことが必要であり、それだけ回転多面鏡６Ｊの高さ（副走査方向の高さ）ｈ１≧３Ｚ１と高くなり、風損の影響による消費電力アップ、騒音の増大、コストアップなどの課題が生じていた。特に、光走査装置の構成部品で偏向手段の占めるコスト比率は高く、コスト面での課題も大きい。
【００５３】
本例では、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａで反射される、複数の光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームは、回転多面鏡の回転軸と直交する面に対し、水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、角度を持つ（副走査方向に角度を持つ）光ビームｂｍ１、ｂｍ４として、全ての光ビームで共有する走査レンズＬ１に入射させる。
【００５４】
図３に示すように、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面（仮想平面）に対し水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３と、角度を持つ（斜入射する）光ビームｂｍ１、ｂｍ４とがあるが、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａで間隔Ｚ１の関係にある光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し、光ビームｂｍ１、ｂｍ４は発散する方向に進むのであるから、回転多面鏡６の高さ（副走査方向の高さ）ｈ≧Ｚ１となり、分離用のミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ等で折り返し、分離する部位では各光ビーム間隔を十分に間隔Ｚ１以上にすることが可能である。
【００５５】
なお、図５に示すように、回転多面鏡６ＪＪから偏向射出される全ての光ビームｂｍを光軸に対して発散させて走査結像レンズＬ１に対して斜め入射させる方式では、全部の光ビームｂｍが回転多面鏡６ＪＪの偏向反射面では１点に集まっているので、回転多面鏡６ＪＪの高さ（副走査方向の高さ）Ｚ１≧ｈ２となり、分離用のミラーで折り返し、分離する部位でも各光ビーム間隔を十分に間隔Ｚ１以上にすることが可能であるが、全ての光ビームｂｍが走査結像レンズＬ１に対して角度をもって入射するので、諸収差量が増大し光学性能の劣化がする。よって、図３にかかる本例は、図５の例のように光学性能を劣化することなく、また、図４の例のように回転多面鏡の高さを大とすることなく、可及的に回転多面鏡の高さを小さくできるといえる。
【００５６】
すなわち、従来の全光ビーム水平入射に対し一部副走査方向に斜入射させる本方式では、全ての光ビームで共用するレンズに角度をもって入射する例と比べて、回転多面鏡の回転軸と直交する面に対する角度を小さくすることで、諸収差量が増大することなく光学性能の劣化を小さく抑えることが可能となる。この結果、安定したビームスポット径を得ることが可能となったり、ビームスポット径の小径化による画質向上にも有利となる。
【００５７】
本例では、最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１は、副走査に屈折力をほぼ持たないことにより、主走査断面形状は副走査方向に変化しない。このため、入射する光束が副走査方向にずれた場合においても等速性は劣化しない。また、主走査方向の結像性能の劣化も抑制することが可能である。
【００５８】
また、走査結像レンズＬ１の副走査屈折力がほぼゼロであるため、該走査結像レンズＬ１は、正の強い屈折率を持つ。この結果、走査結像レンズＬ１ひいては走査光学系７の副走査倍率は縮小系となり、部品の組み付け誤差、部品の形状誤差などによる性能劣化を抑制可能である。また、副走査方向は、偏向手段の基点と被走査面が共役関係にあり、偏向手段の面倒れ補正機能を有していることは言うまでもない。
【００５９】
本例では図３に示すように、回転多面鏡６により偏向された後の、回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面に対して角度をなす光ビームｂｍ１、ｂｍ４は、回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面に平行な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し、走査光学系を構成するレンズのうち、最も前記回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１に向かいかつ、副走査方向に離れていくように角度βｓ１、βｓ２（βｓ１＝βｓ２としてもよいし、異なる値としてもよい。）をもつことから、図５の例のように光学性能を劣化することなく、また、図４の例のように回転多面鏡の高さを大とすることなく、可及的に回転多面鏡の高さを小さくできるといえる。
【００６０】
［２］ 請求項４に対応する例
本例は、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面（仮想平面）に対し角度をもつ光ビーム（ｂｍ１、ｂｍ４）の上記角度（副走査方向の角度）の上限と下限を下記条件式（１）で規定したものである。
【００６１】
０．７ ＊ Ｚ１ ＜ ｔａｎβｓ ＊ Ｘ ＜ １．５ ＊ Ｚ１ …（１）
但し、上記条件式（１）において、Ｚ１は、図１、図３における回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面（仮想平面）に水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３間の、回転多面鏡反射後の副走査方向の間隔である。
【００６２】
また、βｓは、図１、図３における回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する面（仮想平面）に角度を持つ光ビームｂｍ１、ｂｍ４の、回転多面鏡反射後の回転軸に直交する面（仮想平面）に対する角度βｓ１、βｓ２等が対応する。
【００６３】
Ｘは、図２における走査光学系の最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１の光軸上における、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａの基点から、副走査方向に隣接し異なる光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光ビームを対応する各感光体（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）の被走査面に向け分離する分離ミラー（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ）までの距離である。ここで、基点とは、回転多面鏡がその偏向反射面の位置を変えながら光ビームを偏向するという特性から、条件式（１）におけるＸの一方の位置を特定するため定めた位置であり、具体的には、例えば、走査結像レンズＬ１による感光体被走査面上での像高０のときの回転多面鏡６（偏向反射面６Ａ）の回転位置における光ビームの反射位置である。
【００６４】
偏向反射面へ入射する光ビームの光路を示した図６、偏向反射面により偏向された光ビームの光路を示した図７を用いて説明する。
偏向手段としての回転多面鏡６の高さを低減するためには、Ｚ１の値、つまり回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面Ｈに水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３間の副走査方向の間隔は、対応する感光体（８Ｍ、８Ｃ）の各被走査面に分離できる最小値（光路分割ミラーを配置可能な最小値）に設定される。この時、水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３に対し、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面Ｈに角度を持つ光ビームｂｍ１の角度βｓは、上記条件式（１）を満足するように設定されることが望ましい。
【００６５】
なお、上記基点は、図７中、符号Ｏ３で示す位置であり、像高０のときの偏向反射面の位置である。図７にハッチングを付して示した回転多面鏡６の断面概形は、像高０（位置Ｏ３）に至る前又は後の偏向反射面の位置を示している。
【００６６】
ここで、条件式（１）の下限を越えると、各光ビームと対応して異なる位置に設けられた各感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋの各被走査面に光ビームを分離する各光路分割ミラー９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの位置において、ミラーの配置等、必要な間隔を満足するためには、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａに入射する光ビームの、偏向反射面上での副走査方向のシフト量σ（光ビームｂｍ１と光ビームｂｍ２との間隔）が大きくなり過ぎ、回転多面鏡６が大型化してしまう。
【００６７】
条件式（１）の上限を越えると、回転多面鏡６を小型化（副走査方向の高さ低減）した状態で、対応する異なる被走査面に光ビームを分離する光路分割ミラーの位置において、光ビームと干渉しない必要な間隔を十分満足できるが、全ての光ビームで共有する走査結像レンズＬ１の副走査方向の高さが高くなりコストアップになったり、光走査装置自体が大型化してしまう。更には、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面に角度を持つ光ビームｂｍ１の角度βｓが大きくなり、光学性能が劣化する。
【００６８】
従って、条件式（１）を満足するように各パラメータを設定することで、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面に角度を持つ光ビームｂｍ１（ｂｍ２）の角度βｓを小さくし良好な光学性能を維持しつつ、回転多面鏡６の小型化による低コスト化を満足することができる。
【００６９】
［３］ 請求項５に対応する例
これまで述べた各例において、回転多面鏡６の偏向反射面６Ａは、全ての光ビームｂｍ１〜ｂｍ４で共有している。しかし、偏向反射面６Ａを形成する多面体は所定のレーザビームを偏向するのに十分な軸方向長さ（副走査方向の厚み）を有しておればよく、図８に示すが如く、回転多面鏡６０の回転軸Ｏと直交する面に水平で、光ビームｂｍ２、ｂｍ３間で所定の間隔Ｚ１を得るような上部回転多面鏡６０ｕと、下部回転多面鏡６０を共通の回転軸Ｏをもつようにして一体化したものとして構成することができる。
【００７０】
ここで、上部回転多面鏡６０ｕは一対の光ビームｂｍ１、ｂｍ２、下部回転多面鏡６０ｄは一対の光ビームｂｍ３、ｂｍ４をそれぞれ偏向する、というように、各一対の光ビームで異なる偏向反射面を構成するようにすることが望ましい。
【００７１】
本例では、これまで説明した各例において、回転多面鏡の回転軸Ｏに直交する面に水平な一対の光ビームｂｍ２、ｂｍ３は、回転多面鏡６０の異なる偏向反射面で偏向されるようにしたものである。同様に、回転多面鏡６の回転軸Ｏと直交する面に角度を持つ光ビームｂｍ１、ｂｍ４についても、回転多面鏡６０の異なる偏向反射面で偏向されるようにしている。
【００７２】
偏向反射面の軸方向の長さ（副走査方向の厚み）が大きくなると、回転体としてイナーシャが大きく、起動時間が長くなる問題がある。そこで、偏向反射面の軸方向の長さ（副走査方向の厚み）を小さくし、２段化することで、前記問題の解決を図ったのである。
【００７３】
この場合、図９（ａ）に示すように、上部回転多面鏡６０ｕの各偏向反射面と、下部回転多面鏡６０ｕの各偏向反射面とは、位相を異ならせることもできるし、図９（ｂ）に示すように位相を等しくすることもできる。
【００７４】
［４］ 請求項６、７に対応する例
４．１ 請求項６対応
これまでの例で説明したように、偏向手段の片側より、複数の光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームｂｍ１〜ｂｍ４を入射させる光走査装置においては、走査結像レンズに干渉することなく第１光学系５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋや、カップリング光学系２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ及び光源装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ等をそれぞれ複数配置することは、そのレイアウト上困難であり、コンパクトな光走査装置を実現するためには大きな課題であった。
【００７５】
そこで、本例では、第１光学系は、複数の光源装置からの光ビームで共通使用し、第１光学系に入射する複数の光ビームは、前記第１光学系の光軸に略平行に入射されており、第１光学系を通過する光ビームの一つは、第１光学系の光軸近傍の位置に入射し、その他の光ビームは、前記光軸に対し副走査方向にシフトした位置に入射することとした。これにより、第１光学系の部品点数を低減し、コンパクトな光走査装置を実現する。
【００７６】
本例では、図１０において１つの第１光学系５Ｑには各光源装置からの各光ビームが共通に入射される。図１０に示すが如く、第１光学系５Ｑに入射する複数の光ビームｂｍ１〜ｂｍ４は第１光学系５Ｑの光軸に略平行に入射されており、第１光学系５Ｑを通過する光ビームｂｍ１、ｂｍ４は第１光学系５Ｑの光軸近傍の位置に入射し、もう一方の光ビームｂｍ２、ｂｍ３は、前記光軸に対し副走査方向にシフトした位置に入射するように配置する。
【００７７】
つまり、回転多面鏡６の回転軸Ｏに直交する平面に対し角度を有する光ビームｂｍ１、ｂｍ４と、回転軸Ｏに直交する平面に対し水平な光ビームｂｍ２、ｂｍ３で、第１光学系５Ｑを共有し、部品点数を減らすことが可能となる。
【００７８】
４．２ 請求項７対応
前記図１０に示した例で、第１光学系５Ｑに４つの光ビームを共通に利用する場合、周辺側の２つの光ビームｂｍ２、ｂｍ３は直進し、中心寄りの２本の光ビームｂｍ１、ｂｍ４は互いに発散する方向へ進む。このため、従来のシリンドリカルレンズをそのまま適用すると、図１１に実線と２点鎖線との組み合わせの概形し示すように、光ビームｂｍ１と光ビームｂｍ２用として１個のシリンドリカルレンズ５Ｑ１を用い、光ビームｂｍ３と光ビームｂｍ４用として１個のシリンドリカルレンズ５Ｑ２を用いる構成が考えられる。
【００７９】
しかし、かかる構成では、各シリンドリカルレンズはそれぞれ半分しか有効使用部分がなく、残る半分は機能していないので、スペース、コストの面でも無駄である。
【００８０】
そこで本例では、図１１に実線で示すように、シリンドリカルレンズ５Ｑｕについては上半分を除いた構成とし、シリンドリカルレンズ５Ｑｄについては下半分を除いた構成とした。
【００８１】
その結果、本例では第１光学系を構成するシリンドリカルレンズ５Ｑｕと、シリンドリカルレンズ５Ｑｄについてそれぞれ、副走査方向の一端の光軸方向の長さと他端の光軸方向の長さが異なった形状のレンズとなった。
【００８２】
このように、第１光学系としてのシリンドリカルレンズ５Ｑｕ、５Ｑｄを、副走査方向の一端と他端の長さを異ならせることで、スペース効率を向上させることができる。さらに、これら、シリンドリカルレンズ５Ｑｕ、５Ｑｄを副走査方向に重ねて配置することが可能となり、偏向手段としての回転多面鏡より光源側のレイアウトをシンプルにすることができる。
【００８３】
図１２（ａ）に示したのは、シリンドリカルレンズ５Ｑｕ、５Ｑｄを副走査方向に調整間隔ｄをおいて一体化した例であり、図１２（ｂ）に示したのは、シリンドリカルレンズ５Ｑｕ、５Ｑｄを副走査方向に調整間隔ｄをおかないで一体化した例である。
【００８４】
図１に示したように、各光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームはそれぞれ第１光学系５Ｙ〜５Ｋの光軸を通る構成であるので、光源装置相互の干渉を避けて配置するためには、空間的に離して構成し、かつ、ミラー４Ｙ〜４Ｃを用いて偏向手段に導いている。
【００８５】
かかる構成では、以下に述べるようにミラーへの入射光線と射出光線のなす角が鈍角もしくは鈍角に近くなる光ビームが生じ、波面収差が劣化する。
【００８６】
本例では、図１０、図１１などで説明したように、第１光学系を構成するシリンドリカルレンズの光軸付近に入射する光ビームと、光軸から離れた位置に入射する光ビームを同一のシリンドリカルレンズに入射する構成とし、複数の光ビームを同一の第１光学系で共有した。このため、各光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームを、ミラーを用いて第１光学系に導く構成とし、その際に、全ての光ビームを第１光学系の光軸に入射するという制約がなく、一部の光ビームについては光軸から離れた部位から入射させるので、各光源装置から第１光学系に導くためのミラーについて、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にすることが可能となった。
【００８７】
例えば、図１において、第１光学系４Ｋの部位に図１１、図１２などで示したような第１光学系を配置する。光源装置１Ｋからの光ビームｂｍ４は図１に示すように、上記第１光学系に向かって進む。この場合、中間にミラーは要らない。光源装置１Ｃについては、現在の位置より若干位置をずらし、中間にミラーを介することで、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にして、光ビームｂｍ３を上記共通の第１光学系に向かわせることができる。
【００８８】
光源装置１Ｍについては、現在の位置で、中間にミラーを介することで、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にして、光ビームｂｍ２を上記共通の第１光学系に向かわせることができる。光源装置１Ｙについては、現在の位置で、中間にミラーを介することで、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にして、光ビームｂｍ１を上記共通の第１光学系に向かわせることができる。このように、各光ビーム共、各ミラーについて、入射光線と射出光線のなす角を鋭角にすることができるので、波面収差が劣化を低減することが可能である。
【００８９】
以下に更に、説明する。本例によれば、第１光学系とカップリング光学系の間で、各光源装置からの光ビームをミラーにより合成することが可能となり、ミラーへの入射光線と射出光線のなす角を鋭角に設定することが容易になる。
【００９０】
ミラーへの入射光線と射出光線のなす角を鋭角とすることで、反射面での光束幅（主走査方向）は小さくなり、ミラーと回転多面鏡の偏向反射面までの距離は、光束内（主走査方向の最外側の光線）で大きくずれない。
【００９１】
しかし、ミラーへの入射光線と射出光線のなす角を鈍角とすると、反射面での光束幅（主走査方向）は広がり、ミラーと回転多面鏡の偏向反射面までの距離は、光束内（主走査方向の最外側の光線）で大きく異なる。この結果、ミラーの取付時の倒れにより、光ビームが副走査方向に倒れると、回転多面鏡で被走査面に向け偏向反射される際、光束内で主走査方向の最外側の光線間の副走査方向の倒れ量が異なり、波面収差が劣化する。
【００９２】
このため、被走査面上で良好なビームスポット径を得ることが困難になる。また、良好なビームスポット径を得るために、反射ミラーを精度良く配置する必要が生じ、組み付け時の工数増加によるコストアップにつながる。つまり、ミラーへの入射光線と射出光線のなす角を鋭角となるようにビーム合流手段としてのミラーを配置することで、良好なビームスポット径を維持しつつ、組み付け性を向上することが可能となる。
【００９３】
［５］ 請求項８に対応する例
本例の光走査装置において、走査光学系７は全ての光ビームで共有する走査レンズＬ１の副走査方向の屈折力がゼロ、もしくはゼロに近いため、被走査面側に配置される走査レンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋは副走査方向に強い正の屈折力を有し、走査光学系７の副走査方向は縮小光学系とすることが可能となる。
【００９４】
そこで、走査光学系７は、偏向反射面６Ａと各感光体８Ｙ〜８Ｋの各被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ０とするとき、「 ０．２＜｜β０｜＜０．６」の条件式（２）を満足する事が望ましい。
【００９５】
条件式（２）の下限を越えると、狙いのビームスポット系に対し、偏向反射面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率を大きく設定したときに対し、アパーチャ径（開口絞り３Ｙ〜３Ｋの開口径）を小さく設定する必要が生じる。この結果、光量不足の問題や、アパーチャ（開口絞り３Ｙ〜３Ｋ）における回折の影響によるビームスポット径の劣化の問題が大きく発生する。
【００９６】
一方、横ばい率β０を大きくするためには、最も被走査面側に近い走査結像レンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋを偏向手段としての回転多面鏡６に近づける必要がある。本例の光走査装置は、最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズは全ての光源装置１Ｙ〜１Ｋからの光ビームで共有され、その後、各色に対応する被走査面に折り返しミラーで分離され導かれる。
【００９７】
このとき、条件式（２）の上限を越えると、最も被走査面側の走査結像レンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋが回転多面鏡６側に寄り、走査結像レンズ間の間隔（レンズＬ１とレンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋとの間隔）が狭くなる。
【００９８】
そのため、これら走査結像レンズＬ１と走査結像レンズＬ２Ｙ〜Ｌ２Ｋ間に折り返し用の光路分割ミラー９Ｙ〜９Ｋを用い、光路分離しようとする場合、斜入射角を大きくする必要が生じる。斜入射角を大きくすると光学性能の劣化が大きく生じてしまう。また、偏向反射面６Ａ上で水平入射ビーム間の間隔を広げるためには、偏向反射面６Ａ上での間隔を広げる必要があり、光反射面６Ａが大きくなることから回転多面鏡の大型化によるコストアップ、風損などの影響、メカ的なバランスの問題で高速回転に向かなくなる。
【００９９】
従来、書込光学系を構成する部品の加工誤差、組み付け誤差による像面位置変動を、第１光学系の光軸方向シフトにより調整し、良好な光学性能、安定したビームスポット径を得る方式が公知である。
【０１００】
本例の如く、走査光学系７が縮小系である場合、書込光学系を構成する部品の加工誤差、組み付け誤差による像面位置変動は小さくなり、第１光学系５Ｙ〜５Ｋを光軸方向にシフトさせ像面位置調整を行う必要がなくなる。
【０１０１】
この結果、シリンドリカルレンズからなる第１光学系５Ｙ〜５Ｋを使用しても、各光源装置１Ｙ〜１Ｋに対応する光ビーム毎に、第１光学系５Ｙ〜５Ｋの光軸方向シフトによる調整が不要となり、良好な光学性能、安定したビームスポット径を得ることが可能となる。
【０１０２】
［６］ 請求項９に対応する例
本例は、これまで述べた光走査装置について、少なくとも最も回転多面鏡６に近い走査結像レンズＬ１の材質は合成樹脂としたというものである。
【０１０３】
走査結像レンズＬ１を合成樹脂、例えば、プラスチックとすることで、前記走査特性の向上を目して光走査装置の光学素子に、非球面に代表される特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価にすることができる。さらに、前記説明のタンデム式画像形成装置の場合においては、使用する光学素子の数が多いことから、樹脂製の光学素子を使用することでのコストダウン効果は非常に大きい。
【０１０４】
従来、光走査装置に樹脂製の光学素子が用いられる場合、発熱が大きい回転多面鏡等の偏向手段により、光学箱内の温度が上昇し、回転多面鏡が回転し作る気流、光学箱内の形状の違いなどにより、熱は一律に伝達せず、光学箱内の温度は温度分布を持つため、ガラスに比べ熱膨張係数が大きいため形状変化が大きく発生し、樹脂製光学素子の光学特性が変化する課題があった。
【０１０５】
また、走査レンズにおいても、熱の伝わり方の違い、レンズ形状の違い（光学箱への設置面積の違い）等により、一律な温度変化は生じず、走査レンズの場所による温度差が光学性能、特に各色での等速性が異なることによる色ずれの発生が生じていた。
【０１０６】
しかし、本例によれば、最も偏向手段（回転多面鏡６）に近い走査結像レンズＬ１は、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過することで、等速性の変動は、各色で同様に生じ、色ずれの発生は抑制される。このため、最も偏向手段に近い走査結像レンズＬ１を含み、全ての走査レンズの材質をプラスチックにした場合においても、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、更に色ずれや色味の変化の発生を抑制する光走査装置を提供することが可能である。
【０１０７】
［７］ 請求項１０に対応する例
本例は、光走査装置が具備する複数の光源装置はそれぞれが複数の光ビームを射出するものとした。複数ビームを用いることで、回転多面鏡の速度を従来通りなら高速走査が可能となり、全体の走査速度を従来通りなら回転多面鏡の回転速度を低速にでき、消費電力を低減できる。
【０１０８】
本例の光走査装置において、これまでの説明では説明を簡略にするため、各光源装置１Ｙ〜１Ｋまでの各光源装置においては、単数の光ビームが射出されるかのように説明した。
【０１０９】
発明の実施に当たっては、複数の発光点を持つ光源（例えば半導体レーザアレイ）や、単数（例えば半導体レーザ）もしくは複数（例えば半導体レーザアレイ）の発光点を有する光源を複数用いた光源装置を用いて光走査を行うことができる。つまり、複数の光ビームを感光体８Ｙ〜８Ｋに同時に走査するマルチビーム光源装置を用い、高速化、高密度化を狙う光走査装置を用いても、前記説明と同様の効果が得られる。
【０１１０】
図１３に示したのは、１つの光源装置について単ビームを射出する２つの半導体レーザを用いた光源装置の例である。
【０１１１】
半導体レーザ４０３、４０４は各々ベース部材４０５の裏側に形成した嵌合穴４０５−１、４０５−２（図示されず）の座の部分に、個別に円筒状ヒートシンク部４０３−１、４０４−１を嵌合し、押え部材４０６、４０７の突起４０６−１、４０７−１をヒートシンク部４０３−１、４０４−１の切欠部に合わせて発光原の配列方向を合わせ、背面側からねじ４１２で固定される。
【０１１２】
また、カップリングレンズ４０８、４０９は各々その外周部をベース部材４０５の半円状の取付ガイド面４０５−４、４０５−５に沿わせて光軸方向の調整を行い、半導体レーザ４０３、４０４の各発光点から射出した発散ビームが平行光束となるように位置決めされ接着される。
【０１１３】
なお、本例では上記したように各々の半導体レーザ４０３、４０４からの光線が主走査面内で交差するように設定するため、光軸に沿って前記嵌合穴４０５−１、４０５−２および半円状の取付ガイド面４０５−４、４０５−５を傾けて形成している。
【０１１４】
ホルダ部材４１０にベース部材４０５の円筒状係合部４０５−３を係合し、ねじ４１３を貫通穴４１０−２、４１０−３を介してねじ穴４０５−６、４０５−７に螺合して固定され光源ユニットを構成する。
【０１１５】
上記した光源ユニットは、光走査装置の光学部品を装着する光学ハウジングの取付壁４１１に設けた基準穴４１１−１にホルダ部材の円筒部４１０−１を嵌合し、表側（図中、取付壁４１１の左側）よりスプリング６１１を挿入した上で、ストッパ部材６１２を円筒部突起４１０−４に係合することでホルダ部材４１０は取付壁４１１の裏側に密着して保持される。
【０１１６】
このとき、スプリング６１１の一端部６１１−１はストッパ部材６１２の孔６１２−１に挿入されており、他端部６１１−２は取付壁４１１に形成された突起４１１−２に掛けられることにより、ホルダ部材４１０は円筒部４１０−１の中心を回転軸として回転力を与えられる。
【０１１７】
この回転力によるホルダ部材４１０の回転は、ホルダ部材４１０の側部より突出した掛止突起４１０−５が調整ねじ６１３の先端部に当接することにより阻止されている。よって、調整ねじ６１３を回転することにより、ホルダ部材４１０を半導体レーザ４０３、４０４間の中点をとおる光軸のまわりに回転し、半導体レーザ４０３、４０４から射出される光ビームのピッチを調節することができる。
【０１１８】
取付壁４１１の左方に開口絞り４１５が光学ハウジングに取り付けられて設けられている。開口絞り４１５には、各半導体レーザ４０３、４０４からの光ビームに対応してスリットが設けられていて、光ビームの射出径を規定する。
【０１１９】
前記図１に示した光源装置１Ｙ〜１Ｋのそれぞれを、図１３に示した光源装置のように、２つの光ビームを射出する光源装置により構成することができる。また、本例は１つの光源装置から２ビームを射出するが、さらに半導体レーザを多く設けた光源装置とすることもできる。
【０１２０】
図１３で説明した光源装置は半導体レーザが単ビームを射出する半導体レーザを２つ並列して設けた例であったが、他の例として、図１４に示すように、半導体レーザ４０３０を設けた構成とする例もある。この例では、半導体レーザ４０３０は、内部に図１４（ｂ）に示すような半導体レーザアレイ４０３１を装備している。この例では、半導体レーザアレイ４０３１は４本の光ビームを射出するものであり、該半導体レーザアレイに合わせて、カップリングレンズ４０３２が設けられている。また、図１４（ａ）に示すように、開口絞り４１５０も当該半導体レーザアレイ４０３１に合わせたものが設けられている。
【０１２１】
光源装置全体の構成は、前記１３におけるものに準じている。
半導体レーザ４０３０はベース部材４０５０の裏側に形成した嵌合穴４０５０−１の座の部分に、円筒状ヒートシンク部４０３−１を嵌合し、押え部材４０６０の突起４０６０−１をヒートシンク部４０３０−１の切欠部に合わせて、背面側からねじ４１２で固定される。
【０１２２】
カップリングレンズ４０３２はその外周部をベース部材４０５の半円状の取付ガイド面４０５０−４に沿わせて光軸方向の調整を行い、半導体レーザ４０３０の半導体レーザアレイ４０３１の各発光点から射出した発散ビームが平行光束となるように位置決めされ接着される。
【０１２３】
以下、ホルダ部材４０５０のベース部材に対する取付けについては、前記図１３で説明した例に準ずるので、対応する部材について図１３で使用したのと同じ符号を図１４（ａ）の図に付して説明を省略する。
【０１２４】
例えば、前記図１３に示したように、光源装置として２つの半導体レーザからの光ビームを用いる場合、図１５（ｂ）に示すが如く、各半導体レーザ４０３、４０４から射出された全ての光ビームを回転多面鏡６の偏向反射面近傍で主走査方向において交差させるのが好ましい（前記図６の例が対応する）。
【０１２５】
図１５（ａ）は上記のような交差をさせない例である。これら図１５（ａ）、（ｂ）において、符号Ｄ１は、半導体レーザ４０３から射出した光ビームが被走査面８０においてある像高に到達する際の回転多面鏡６の偏向反射面を表しており、符号Ｄ２は半導体レーザ４０４から射出した光ビームが被走査面８０において同像高に到達する際の回転多面鏡６偏向反射面を表している。
【０１２６】
各々の光ビームは回転多面鏡６に入射するときに、ある角度Δα分、離されている。従って、この角度差だけ同像高に到達するための偏向反射面に時間的な遅れ（符号Ｄ１と符号Ｄ２のような）が生じる。
【０１２７】
図１５（ａ）の場合は、２つの光ビームはかなり異なった光路を通っており、図１５（ｂ）の場合は、全く同じ光路を通っている。光ビームが走査光学系７を構成する各光学素子の異なる位置を通過してくると、当然異なる光学作用を受けるから、被走査面８０上で主走査方向の同じ像高に達する２つの光ビームの収差等の光学特性は違ったものとなり、特に走査線ピッチの像高間変動に対する影響は非常に大きい。
【０１２８】
そこで、図１５（ｂ）のように回転多面鏡６の偏向反射面近傍で２つの光ビームを交差させることにより、被走査面８０上の主走査方向の同一像高に達するときに、走査光学系７の主走査方向のほぼ同じ光路を通るようになり、走査線曲がりを効果的に低減することができる。また、回転多面鏡６より像面側の各部品ばらつきによる各光ビーム間の主走査方向書込位置変動は、全ての光ビームでほぼ同量となり、各ビーム間での主走査方向書込位置ずれは抑えられる。更に、同じ像高へ結像する全ての光ビームを、走査光学系の主走査方向のほぼ同じ位置を通過させることにより、走査光学系を構成するレンズの収差の影響を小さく抑え、且つ、主走査方向の結像位置は各ビームとも精度良く合致でき、同期検知後全ての光ビームに共通に遅延時間を設定しても、書込はじめの像高での主走査方向の位置ずれを抑えることが可能となる。
【０１２９】
また、図１５（ｂ）のようにすることにより、回転多面鏡６の内接円半径を最小にすることができる。なお、前記図１４で説明したような半導体レーザアレイを一つ使うマルチビーム光源装置については、本説明の範疇ではない。
【０１３０】
本説明では、マルチビームについて例を挙げ説明したが、異なる被走査面に向かう複数の光ビームを回転多面鏡の同一の反射面で偏向する場合、各光ビームを回転多面鏡の偏向反射面近傍で主走査方向において交差させることで、同様の効果が得られる。
【０１３１】
［８］ 請求項１１に対応する例
これまで説明した光走査装置を用いる画像形成装置の実施の１形態として「タンデム式のカラー画像形成装置」の実施の１形態を図１６により説明する。図中符号５０で示した光走査装置としては、図１、図２などに即して説明した如きものが用いられている。該光走査装置５０内の光学部材の構成は前記説明における図２の構成と共通部分を含み該当部材については同一符号を付し、説明は省略する。
【０１３２】
符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ、光導電性の感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋを光走査する偏向光ビームを示している。この部分の説明は、図２に関する説明を援用する。
【０１３３】
感光体８Ｙ（８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）の周囲には、帯電手段ＹＣ（ＭＣ、ＣＣ、ＫＣ）、現像手段ＹＤ（ＭＤ、ＣＤ、ＫＤ）、転写手段ＹＴ（ＭＴ、ＣＴ、ＫＴ）、クリーニング手段ＹＬ（ＭＬ、ＣＬ、ＫＬ）が配置され、感光体８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに接触するように搬送ベルト２Ａが配設されている。
【０１３４】
感光体８Ｙ〜８Ｋは時計方法へ回転しつつ、対応する帯電手段ＹＣ〜ＫＣにより均一帯電され、光ビームＹ〜Ｋにより光走査されて静電潜像をネガ潜像として書込まれる。これら静電潜像は現像装置ＹＤ〜ＫＤにより現像され、感光体８Ｙ、８Ｍ、６Ｃ、８Ｋにそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナー画像が形成される。
【０１３５】
カラー画像を形成されるシート状記録媒体である転写紙は、カセット１Ａから給紙されてレジストローラ９により搬送ベルト２Ａ上に載せかけられる。搬送ベルト２Ａはチャージャ１０によるコロナ放電で帯電され、転写紙は搬送ベルト２Ａ上に静電吸着される。
【０１３６】
このようにして搬送ベルト２Ａに保持された転写紙は転写部を順次搬送されつつ、感光体８Ｋから「黒トナー画像」、感光体８Ｃから「シアントナー画像」、感光体８Ｍから「マゼンタトナー画像」、感光体８Ｙから「イエロートナー画像」を転写手段ＫＴ〜ＹＴの作用により順次転写される。
【０１３７】
このようにして転写紙上にカラー画像が合成的に形成される。カラー画像を担持した転写紙は除電チャージャ１１より除電され、転写紙自体の腰の強さにより搬送ベルト２Ａから分離し定着装置１４に進み、カラー画像を定着され、排出ローラ１６によりトレイ１７上に排出される。トナー画像転写後の感光体８Ｙ〜８Ｋは、クリーニング手段ＹＬ〜ＫＬによりそれぞれクリーニングされる。
【０１３８】
即ち、図１６に示す画像形成装置は、複数の光導電性の感光体８Ｙ〜８Ｋを感光性媒体として、転写媒体（転写紙）の搬送路に沿って配列し、各感光体に光走査を行って静電潜像を形成し、各静電潜像を異なる色のトナー画像として可視化し、各色トナー画像を同一のシート状記録媒体に重ね合わせて転写・定着して合成的に画像を得る画像形成装置（請求項１１）である。また、タンデム型の画像形成装置で、光導電性の感光体の数が４でカラー画像を形成するタンデム型の画像形成装置である。
【０１３９】
別の表現をすれば、光走査装置５０から射出されるカラー画像情報を含む複数の光ビームＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを被走査面を有する像担持体（感光体８Ｙ〜８Ｋ）に夫々走査して静電潜像を形成し、これらの静電潜像を各光ビームのカラー画像情報に対応するカラートナーで可視像化したのち、最終的にこれら可視像をシート状媒体としての転写紙上に転写してカラー画像を得る画像形成装置である。
【０１４０】
以上説明した例により、偏向手段としての回転多面鏡の片側より、複数の光源装置からの光ビームを入射させる光走査装置において、最も回転多面鏡に近い走査結像レンズを全ての光ビームで共有し、温度変化時等の色ずれ発生を低減し、かつ、良好な光学性能、つまり、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現しつつ、各光源装置からの光ビームを、回転多面鏡により偏向された後、回転多面鏡の回転軸に直交する面に水平な光ビームと回転多面鏡の回転軸に直交する面に角度を持つ光ビームとを用いることで、回転多面鏡を小型化し、消費電力、騒音が小さく、低コストな光走査装置および、当該光走査装置を具備した画像形成装置を提供すること可能である。
【０１４１】
更に、第１光学系を複数の光源装置からの光ビームで共有することで、回転多面鏡前の光学系の部品点数を低減し、コンパクトで低コストな光走査装置及び画像形成装置を実現すること可能である。
【０１４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、偏向手段に最も近い走査結像レンズは、異なる被走査面に向かう複数の光ビームで共有されているため、異なる被走査面間での色ずれや色味による画像劣化を抑制可能である。また、各光源装置からの光ビームが、偏向手段により偏向された後、副走査方向に所定の間隔を有し偏向手段の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームと、該一対の光ビームに対して偏向手段の偏向反射面上で近接しかつ、偏向手段の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビームとからなることにより、全ての光ビームが偏向手段の回転軸と直交する面に対し水平であった従来の光走査装置の偏向手段に対し、その高さ（副走査方向の高さ）を大幅に低減可能となる。
【０１４３】
請求項２記載の発明では、走査結像レンズの副走査倍率は縮小系となり、部品の組み付け誤差、部品の形状誤差などによる性能劣化を抑制可能である。
【０１４４】
請求項３記載の発明では、光学性能の劣化を抑えつつ回転多面鏡の高さを小さくできる。
【０１４５】
請求項４記載の発明では、偏向手段の回転軸と直交する面に角度を持つ光ビームの角度を小さくし良好な光学性能を維持しつつ、偏向手段の小型化による低コスト化を満足することができる。
【０１４６】
請求項５記載の発明では、偏向手段を中間部に肉抜きした構成とすることで軽量化し、回転体としてイナーシャを減少させ、起動時間を短縮できる。
【０１４７】
請求項６記載の発明では、第１光学系の部品点数を低減し、コンパクトな光走査装置を実現することができる。
【０１４８】
請求項７記載の発明では、スペース効率を向上させることができる。
【０１４９】
請求項８記載の発明では、容易に良好な光学性能、安定したビームスポット径を得ることが可能となる。
【０１５０】
請求項９記載の発明では、非球面に代表される特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価にすることができる。
【０１５１】
請求項１０記載の発明では、複数ビームを用いることで、回転多面鏡の速度を従来通りなら高速走査が可能となり、全体の走査速度を従来通りなら回転多面鏡の回転速度を低速にでき、消費電力を低減できる。
【０１５２】
請求項１１記載の発明では、請求項１〜１０が備えた特徴を具備した画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、光走査装置概略構成の主走査断面を示した図である。
【図２】図２は、光走査装置の副走査断面を示した図である。
【図３】本例において、偏向手段から偏向射出される光ビームの光路を示した図である。
【図４】従来例において、偏向手段から偏向射出される光ビームの光路を示した図である。
【図５】比較例において、偏向手段から偏向射出される光ビームの光路を示した図である。
【図６】偏向反射面へ入射する光ビームの光路を示した図である。
【図７】偏向反射面により偏向された光ビームの光路を示した図である。
【図８】２段に構成した回転多面鏡の断面図である。
【図９】２段に構成した回転多面鏡の斜視図である。
【図１０】回転多面鏡の回転軸に直交する平面に対し角度を有する光ビームと、回転軸に直交する平面に対し水平な光ビームで、第１光学系を共有した例を説明した図である。
【図１１】一対の光ビームをそれぞれ異なるシリンドリカルレンズで分担した例を説明した図である。
【図１２】図１２（ａ）は２つのシリンドリカルレンズを間隔をおいて一体化した例、図１２（ｂ）は２つのシリンドリカルレンズを間隔をあけないで一体化した例を説明した図である。
【図１３】複数の光ビームを射出する光源装置を例示した分解斜視図である。
【図１４】図１４（ａ）はマルチビームを射出する光源装置を例示した分解斜視図、図１４（ｂ）は半導体レーザアレイから射出した光ビームがカップリングレンズに至る様子を説明した斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）は、２つの光源からの光ビームを回転多面鏡６の偏向反射面近傍で主走査方向において交差させない場合の光路を示した図、図１５（ｂ）は、同交差させた場合の光路を示した図である。
【図１６】画像形成装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
６ 回転多面鏡
Ｌ１ （回転多面鏡に最も近い）走査結像レンズ
ｂｍ２、ｂｍ３ 回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビーム
ｂｍ１、ｂｍ４ 回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビーム
Claims (11)
- 複数の光源装置を有し、これら光源装置から射出された光ビームをカップリングするカップリング光学系と、該カップリング光学系からの光ビームを主走査方向に長く略線上に集光する第１光学系と、該第１光学系からの光ビームを偏向走査する単一の偏向手段としての回転多面鏡と、前記各光源装置からの光ビームをそれぞれ異なる被走査面に集光する走査光学系とを具備した光走査装置において、
前記走査光学系を構成するレンズのうち、少なくとも最も前記回転多面鏡に近い走査結像レンズは、全ての前記光源装置からの光ビームで共有されていて、
前記各光源装置からの光ビームが、
前記回転多面鏡により偏向された後、副走査方向に所定の間隔を有し前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームと、
前記一対の光ビームに対して前記回転多面鏡の偏向反射面上で近接しかつ、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビーム、
とからな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、
前記走査光学系を構成するレンズのうち、最も回転多面鏡に近い走査結像レンズは、副走査方向の屈折力がゼロ、もしくはゼロに近いことを特徴とする光走査装置。 - 請求項１又は２記載の光走査装置において、
前記回転多面鏡により偏向された後の、前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して角度をなす光ビームは、
前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に平行な一対の光ビームに対し、
前記走査光学系を構成するレンズのうち、最も前記回転多面鏡に近い走査結像レンズに向かいかつ、副走査方向に離れていくように角度を持つことを特徴とする光走査装置。 - 請求項３記載の光走査装置において、
０．７ × Ｚ１ ＜ ｔａｎβｓ × Ｘ ＜ １．５ × Ｚ１
（但し、
Ｚ１ ：回転多面鏡の回転軸に直交する面に水平な光ビーム間の、回転多面鏡反射後の副走査方向の間隔
βｓ ：回転多面鏡の回転軸に直交する面に角度を持つ光ビームの、回転多面鏡反射後の回転軸に直交する面に対する角度
Ｘ ：走査光学系の最も回転多面鏡に近い走査結像レンズの光軸上における、回転多面鏡の偏向反射面の基点から、副走査方向に隣接し異なる光源装置からの光ビームを対応する被走査面に向け分離する分離ミラーまでの距離
とする。）
を満足することを特徴とする光走査装置。 - 請求項１乃至４の何れかに記載の光走査装置において、
前記回転多面鏡の回転軸に直交する面に水平な一対の光ビームは、
前記回転多面鏡の異なる偏向反射面で偏向されることを特徴とする光走査装置。 - 請求項１、２記載の光走査装置において、
前記第１光学系は、複数の光源装置からの光ビームで共通使用し、
前記第１光学系に入射する複数の光ビームは、前記第１光学系の光軸に略平行に入射されており、
前記第１光学系を通過する光ビームの一つは、前記第１光学系の光軸近傍の位置に入射し、
その他の光ビームは、前記光軸に対し副走査方向にシフトした位置に入射することを特徴とする光走査装置。 - 請求項６記載の光走査装置において、
前記第１光学系を構成するレンズは、副走査方向の一端の光軸方向の長さと他端の光軸方向の長さが異なっていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項１乃至７の何れかに記載の光走査装置において、
前記走査光学系は、偏向反射面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ０とするとき
０．２ ＜ ｜β０｜ ＜ ０．６
を満足することを特徴とする光走査装置。 - 請求項１乃至８の何れかに記載の光走査装置において、
最も回転多面鏡に近い走査結像レンズの材質は合成樹脂であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項１乃至８の何れかに記載の光走査装置において、
前記光走査装置が具備する複数の光源装置はそれぞれが複数の光ビームを射出するものとしたことを特徴とする光走査装置。 - 光走査装置から射出されるカラー画像情報を含む複数の光ビームを被走査面を有する像担持体に夫々走査して静電潜像を形成し、これらの静電潜像を各光ビームのカラー画像情報に対応するカラートナーで可視像化したのち、最終的にこれら可視像をシート状媒体上に転写してカラー画像を得る画像形成装置において、前記光走査装置として、請求項１乃至１０の何れかに記載の光走査装置を用いていることを特徴とする画像形成装置。
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2003
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