JP2006154845A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 主走査方向の像面湾曲や歪曲収差ならびに副走査方向の像面湾曲や倍率の変動等を良好に補正すると共にコンパクトな構成で高精細な印字に適した光走査装置を得ること。
【解決手段】 回転多面鏡と、光源手段から出射された光束を該回転多面鏡に導光する入射光学手段と、該回転多面鏡によって反射偏向された光束を被走査面上に結像させるｆθ特性を備えた走査光学手段と、を有し、
前記走査光学手段は、複数のレンズを有し、該複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズは、主走査断面内において少なくとも１つのレンズ面が該レンズの光軸を挟んで主走査方向に非対称に形状が変化する母線非対称面であり、
該母線非対称面は、レンズ有効部の両端部において母線非対称傾斜面。
【選択図】図１

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、光源手段から出射した光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより反射偏向させ、走査光学手段（ｆθレンズ系）を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するものである。

例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機等の装置に好適なものである。

特に本発明は走査光学手段を構成する複数枚のｆθレンズの形状を適切に設定することにより、主走査方向の像面湾曲収差及びｆθ特性が補正されて良好なる画像が常に得られるものである。

従来よりレーザービームプリンタ等の光走査装置においては光源手段から画像信号に応じて光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る偏向手段により周期的に偏向させている。そしてｆθ特性を有する走査光学手段によって感光性の記録媒体（感光体ドラム）面上にスポット状に収束させ、記録媒体面上を光走査して画像記録を行なっている。

図２２は従来の光走査装置の要部概要図である。同図において光源手段９１から出射した発散光束はコリメーターレンズ９２によって略平行光束とされ、絞り９３によって該光束（光量）を制限して副走査方向のみに屈折力を有するシリンドリカルレンズ９４に入射している。シリンドリカルレンズ９４に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平行光束の状態で出射し、副走査断面内においては収束して回転多面鏡から成る偏向手段９５の偏向面９５ａにほぼ線像として結像している。

そして偏向手段９５の偏向面９５ａで反射偏向された光束をｆθ特性を有する走査光学手段９９を介して被走査面としての感光ドラム面９８上へ導光している。そして該偏向手段９５の矢印方向に回転させることによって該感光ドラム面９８上を光走査して画像情報の記録を行っている。

この種の光走査装置において高精度な画像情報の記録を行うには被走査面全域に渡って像面湾曲が良好に補正されスポット径が揃っていること、被走査面上を光走査する際に等速性が保たれていること（ｆθ特性）が重要である。このような光学特性を満たす光走査装置もしくはｆθレンズ系（走査光学手段）は従来より種々と提案されている。又一方でレーザービームプリンタやデジタル複写機等のコンパクト化及び低コスト化に伴い、光走査装置にも同様のことが求められている。

これらの要望を両立させる光走査装置が提案されている（特許文献１）。

特許文献１においては像面湾曲や歪曲収差を良好に補正すると共に像高によるスポット径の変化等の影響を小さく抑えている。

一般に光走査装置の更なるコンパクト化を図るにはｆθレンズ系の焦点距離を短くし、画角を広げ、ｆθレンズ系を構成するｆθレンズも偏向手段であるポリゴンミラーヘ近づける必要がある。これらは全て収差補正を難しくさせてしまい、このままではコンパクト化した際に、広画角領域における像面湾曲及びｆθ特性が良好に補正されないという問題点があった。

また広画角化に伴いもう１つ問題点が発生する。従来より光源手段から出射した光束はポリゴンミラーの偏向面へｆθレンズ系の光軸に対して斜めから入射しているが、このとき偏向面で光束が反射偏向される反射位置が連続的、且つ走査中心に対して非対称に変化する。この反射位置の非対称変化は特に結像位置に影響を与え平坦な像面湾曲を得ることが困難となる。

上記反射位置の非対称変化はそもそも光源手段からの光束をｆθレンズ系の光軸に対して斜めから入射させることによって生じる。このため、該光源手段からの光束をｆθレンズ系の光軸方向から入射させることによって無くすことができる。

しかしながら配置上の無理があり、ｆθレンズ系の外側から入射させなくてはならないため反射位置の非対称変化が像面湾曲に与える非対称性を無くすことができない。

そこで、ｆθレンズ系を構成するｆθレンズの母線形状に上下非対称性が導入された例が種々と提案されている（特許文献２、３）。
特開平１０−２３２３４６号公報 特開平４−６０６０８号公報 特開平９−２６５０４１号公報

光走査装置において、ｆθレンズ系のコンパクト化を図る上では画角±４７°を越える広画角領域においても像面湾曲及びｆθ特性が良好に補正されていなければならない。

しかしながら特許文献２、３の光走査装置は、必ずしもこれを満足するものではなかった。

また光走査装置をマルチビームに対応させるためには主走査方向におけるジッターを低減させるためにコリメーターレンズから出射された光束を略平行光束にする必要があった。

本発明は、主走査方向の像面湾曲や歪曲収差ならびに副走査方向の像面湾曲や倍率の変動等を良好に補正すると共にコンパクトな構成で高精細な印字に適した光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１の発明の光走査装置は、光源手段と、回転多面鏡と、該光源手段から出射された光束を該回転多面鏡に導光する入射光学手段と、該回転多面鏡によって反射偏向された光束を被走査面上に結像させるｆθ特性を備えた走査光学手段と、を有する光走査装置において、
前記入射光学手段は、該光束を主走査断面内において、該回転多面鏡の偏向面に該走査光学手段の光軸に対して斜め方向から入射させ、
前記走査光学手段は、複数のレンズを有し、該複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズは、主走査断面内において少なくとも１つのレンズ面が該レンズの光軸を挟んで主走査方向に非対称に形状が変化する母線非対称面であり、
該母線非対称面は、レンズ有効部の両端部において該レンズの光軸に対して該光源手段側の端部のレンズ面位置が反光源手段側の端部の面位置より該被走査面側に位置する母線非対称傾斜面であることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記母線非対称傾斜面は前記走査光学手段を構成する複数のレンズのうち最も被走査面側に位置するレンズに設けられていることを特徴としている。

請求項３の発明の光走査装置は、光源手段と、回転多面鏡と、該光源手段から出射された光束を該回転多面鏡に導光する入射光学手段と、該回転多面鏡によって反射偏向された光束を被走査面上に結像させる走査光学手段と、を有する光走査装置において、
前記入射光学手段は、該光束を主走査断面内において、該回転多面鏡の偏向面に該走査光学手段の光軸に対して斜め方向から入射させ、
前記走査光学手段は、複数のレンズを有し、該複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズは、主走査断面内において少なくとも１つのレンズ面が該レンズの光軸を挟んで主走査方向に非対称に形状が変化する母線非対称面であり、
該母線非対称面は、レンズ有効部の両端部において該レンズの光軸に対して該光源手段側の端部の曲率が反光源手段側の端部の曲率より大きい母線非対称曲率面であることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記母線非対称曲率面は前記走査光学手段を構成する複数のレンズのうち最も被走査面側に位置するレンズに設けられていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、前記走査光学手段は、第１のレンズ、第２のレンズからなり、主走査断面内における該第１のレンズ、該第２のレンズのパワーを各々φ１、φ２としたとき、
φ２≦φ１／５
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、主走査断面内において、前記第２のレンズの主平面は、前記走査光学手段の光軸方向において前記第１のレンズよりも前記偏向手段側に位置していることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、前記走査光学手段の光軸方向において前記回転多面鏡の偏向面から前記第２のｆθレンズの被走査面側の面までの距離をｄ、該被走査面上の有効走査幅をＷとしたとき、
ｄ／Ｗ≦０．２
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項の発明において、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのレンズ有効部の長さは、共に該レンズの光軸に対して前記光源手段側のレンズ有効部が反光源手段側のレンズ有効部よりも長いことを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項の発明において、前記走査光学手段のｆθ係数をｋ、前記被走査面上の有効走査幅をＷとしたとき、
ｋ／Ｗ≦０．６
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項の発明において、前記光源手段は複数の発光部を有することを特徴としている。

請求項１１の発明は、請求項１，２，５乃至１０のいずれか１項の発明において、前記母線非対称傾斜面は、レンズ有効部の両端部においてレンズの光軸に対して光源手段側の端部の曲率が反光源手段側の端部の曲率より大きい母線非対称曲率面であることを特徴としている。

請求項１２の発明の画像形成装置は、請求項１乃至１１のいずれか１項記載の光走査装置と、該光走査装置の被走査面に配置された感光体と、該感光体上を光束が走査することによって形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着手段とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、主走査方向の像面湾曲や歪曲収差ならびに副走査方向の像面湾曲や倍率の変動等を良好に補正すると共にコンパクトな構成で高精細な印字に適した光走査装置及びそれを用いた画像形成装置が得られる。

図１は本発明の光走査装置の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。

尚、本明細書において偏向手段によって光束が反射偏向（偏向走査）される方向を主走査方向（母線方向）、走査光学手段の光軸及び主走査方向と直交する方向を副走査方向（子線方向）と定義する。

図中、１は光源手段であり、例えば半導体レーザーより成っている。３は開口絞りであり、通過光束径を整えている。２は集光レンズとしてのコリメーターレンズであり、光源手段１から出射された光束を略平行光束に変換している。４はシリンドリカルレンズ（アナモフィックなレンズ）であり、副走査方向にのみ所定のパワーを有しており、コリメーターレンズ２を通過した略平行光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａ近傍にほぼ線像として結像させている。

尚、開口絞り３、コリメーターレンズ２、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学手段１１の一要素を構成している。

５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モータ等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。

９は集光機能とｆθ特性を有する走査光学手段（ｆθレンズ系）であり、後述する形状より成る第１、第２の２枚のｆθレンズ６，７を有している。そして光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面８上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと被走査面８との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。

８は被走査面としての感光ドラム面である。

本実施形態において半導体レーザー１から出射した光束は開口絞り３によって該光束（光量）が制限され、コリメーターレンズ２により略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。

また副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された光束は第１，第２のｆθレンズ６，７を介して感光ドラム面８上にスポット状に結像される。そして該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。

次に本実施形態における走査光学手段９を構成する第１、第２のｆθレンズ６，７の特徴について説明する。

本実施形態では走査光学手段９を共に正のパワー（屈折力）を有する第１，第２のｆθレンズ６，７で構成し、双方のパワー配分を適切に行うことによって良好なる像面湾曲特性を得ている。

即ち、本実施形態においては第１、第２のｆθレンズ６，７の主走査断面内におけるパワーを各々φ１，φ２としたとき
φ２≦φ１／５ ・・・・（１）
なる条件を満足するようにしている。

第２のｆθレンズ７は主走査断面内においてポリゴンミラー５側へ凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成り、主平面を第１のｆθレンズ６よりもポリゴンミラー５側に位置させている。これにより像面湾曲特性とｆθ特性を共に良好に補正している。ここで形状とは光軸近傍（ベース球面）のことを言う。

また第１、第２のｆθレンズ６，７は両面共に母線形状（主走査断面形状）が非円弧な非球面レンズであり、双方の非球面量の配分を適切に行うことによって、更に良好なる像面湾曲特性及びｆθ特性を得ている。

図２は第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂに与えられた非球面変位量を示す説明図である。図中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は各々順に第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを示しており、レンズ面座標において＋側にあれば被走査面８側に、−側にあればポリゴンミラー５側に変位していることを示している。

第１のｆθレンズ６は主走査断面内においてポリゴンミラー５側に凹面を向けたメニスカス状の正レンズより成っている。そして入射面６ａ及び出射面６ｂは共にベース球面（光軸上近傍）から被走査面８側に変位するように非球面量が与えられており、主に像面湾曲特性を良好に補正している。

第２のｆθレンズ７は上述の如く主走査断面内においてポリゴンミラー５側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズである。そして入射面７ａ及び出射面７ｂは共にベース球面からポリゴンミラー５側に変位するように非球面量が与えられており、主にｆθ特性を良好に補正している。

このように本実施形態では第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを上記のように適切に変化させることによって、その自由度を上げている。

一般に光走査装置をコンパクト化するにあたって、広画角領域においても像面湾曲及びｆθ特性を満足させる走査光学手段（ｆθレンズ系）が求められる。

本実施形態では走査光学手段９のｆθ係数をｋ、被走査面８上の有効走査幅をＷとしたとき、
ｋ／Ｗ≦０．６ ・・・・（２）
なる条件を満足するように各要素を設定している。

即ち、本実施形態では有効走査幅ｗ＝２１４(mm)、ｆθ係数ｋ＝１１０(mm/rad)であって、上記条件式（２）を満足する広画角（±５５．７°）で構成されている。このときの第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂのレンズ面座標を図３に示す。レンズ面座標とは光軸と各レンズ面の交点を原点とし、レンズ面形状（母線形状）を各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの相対座標系で示したものである。

尚、ｆθ係数ｋ(mm/rad)とは、画角をθ(rad)、被走査面上８の像高をＹ(mm)としたとき、次式の関係が成り立つ係数である。

Ｙ＝ｋ×θ
このとき、主走査方向において偏向手段へ入射する光束が平行光束であれば、ｆθ係数ｋは走査光学手段９の焦点距離と等しくなる。

図中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は各々順に第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを示しており、レンズ面座標において＋側にあれば被走査面８側に、−側にあればポリゴンミラー５側に位置することを示している。

第２のｆθレンズ７の入射面７ａの主走査断面内における母線形状は該レンズ７の光軸上のベース球面がポリゴンミラー５側へ凸を向けている。そして該光軸上からレンズ有効部の両端部へかけてベース球面からポリゴンミラー５側へ変位するように与えられた非球面変位量が徐々に大きくなり凸から凹へ反転している。そして該レンズ有効部の両端部での面位置（面座標）が該レンズの光軸上の面頂点の位置よりもポリゴンミラー５側に位置している。これにより±５５．７°という広画角においてもｆθ特性を良好に補正することができる。

図４に第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの曲率（局所１／Ｒ）を示す。

第１のｆθレンズ６の各面６ａ，６ｂの母線方向（主走査方向）の曲率は、共に該レンズ６の光軸上からレンズ有効部の両端部へかけて徐々に大きくなり、途中で変曲点を取って徐々に小さくなるように形成されている。これにより広画角における像面湾曲を良好に補正することができる。
また第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの主走査断面内における母線形状はレンズ有効部の両端部での面位置を共に該レンズの光軸上の面頂点の位置よりも該ポリゴンミラー５側に位置させている。そして該レンズ有効部の両端部の曲率を共に負より構成している。これによりコンセントリックなレンズ系とし、広画角領域においても波面収差を良好に補正することができる。

本実施形態では第１、第２のｆθレンズ６，７の母線形状は１６次までの関数として表せる非球面形状より構成している。例えば第１、第２のｆθレンズ６，７と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をＹ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が

・・・（３）
（但し、Ｒは母線曲率半径，Ｋ，Ｂ₄ ，Ｂ₆ ，Ｂ₈ ，Ｂ₁₀，Ｂ₁₂，Ｂ₁₄，Ｂ₁₆は
非球面係数）
なる式で表わされるものである。

本実施形態においては走査光学手段９の光軸は被走査面８の有効走査幅の中心へ向かう光線上に重ねて配置しており、これにより第１、第２のｆθレンズ６，７のシフト及びチルトを与えていない。

本実施形態ではポリゴンミラー５の偏向面５ａから第２のｆθレンズ７の被走査面８側のレンズ面７ｂまでの距離をｄ、被走査面８上の有効走査幅をＷとしたとき、
ｄ／ｗ≦０．２ ……（４）
なる条件を満足するように各要素を設定している。本実施形態では
ｄ／ｗ＝０．１５
であり、走査光学手段９をポリゴンミラー５近傍に配置して装置全体のコンパクト化を図っている。

次に表−１に本実施形態における第１、第２のｆθレンズ６，７の母線形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図５に本実施形態における像面湾曲と歪曲収差（ｆθ特性）の収差図を示す。同図において各収差とも実用上問題無いレベルまで補正されていることが分かる。

尚、本実施形態では上述の如く走査光学手段９を２枚のｆθレンズで構成することによって各レンズの光軸方向の中心肉厚を薄くでき、これにより該２枚のｆθレンズをプラスチック成形する際の成形タクトタイムを短縮でき、コストダウンが図れる。また第２のｆθレンズ７は主走査断面内において正のパワーを有しているが、負のパワーにしても上述の実施形態１と同様に像面湾曲特性を良好に補正することができる。

また本実施形態ではシングルビームの光走査装置に限らず、複数の発光部を有するマルチビーム光走査装置においても適用することができる。

図６は本発明の光走査装置の実施形態２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施形態において前述の実施形態１との相違点は複数の光束を用いて被走査面８上を光走査するマルチビーム光走査装置より構成した点である。

又、光源手段３１から出射した複数の光束を主走査断面内において走査光学手段９の光軸に対し斜め方向（光軸に対し８５°の角度を成して）からポリゴンミラー５へ入射させた点である。そして走査光学手段９を構成する第１、第２のｆθレンズ６，７を４面構成のポリゴンミラー５に最適な形状より形成した点である。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、同図において３１は光源手段であり、複数の発光部を有するマルチ半導体レーザーより成っている。

一般にマルチビームを用いたマルチビーム光走査装置においては各収差を更に良好に補正する必要があり、とりわけ像面湾曲においては複数のビーム間におけるジッターヘの影響があることから、その補正について重要視される。

図７は第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂに与えられた非球面変位量を示す説明図である。図８は第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂのレンズ面座標を示す説明図、図９は第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの曲率を示す説明図である。これらは前述の実施形態１と略同様であり、これにより同様の効果を得ている。

第１、第２のｆθレンズ６，７を有する走査光学手段９は母線形状が非対称な面を３面有しており、該第１のｆθレンズ６のレンズ面６ｂ、該第２のｆθレンズ７の両レンズ面７ａ，７ｂがそれにあたる。

尚、母線形状が非対称な面（以下「母線非対称面」とも称す。）とは、例えば前記（３）式に示された母線形状を表現する多項式において非球面係数が異なることによって光軸を挟んで光源手段側と反光源手段側（レンズの上下、主走査方向）とで非対称に形状が変化するレンズ面（非球面）を言う。

図１０、図１１は各々本実施形態の第２のｆθレンズ７の各面７ａ，７ｂにおける母線形状の非対称性を示した説明図である。

図１０には光軸を挟んで光源手段側（図中上半部）と反光源手段側（図中下半部）とのレンズ有効部において、光軸から主走査方向（Ｙ方向）に等距離にある位置での光軸方向（Ｘ方向）の位置差を示してある。

同図においては光源手段側のレンズ有効部の光軸方向の面位置（Ｘ座標）から反光源手段側のレンズ有効部の光軸方向の面位置を引いた値をプロットしている。この値が＋（プラス）ならば光源手段側のレンズ有効部の面位置が反光源手段側のレンズ有効部の面位置よりも被走査面８側に、−（マイナス）ならばポリゴンミラー５側に位置している
ことを示している。

同図より母線非対称面はレンズ有効部の両端部において、レンズの光軸に対して光源手段側の端部の面位置が反光源手段側の端部の面位置よりも被走査面８側に位置しており、レンズ面を傾かせていることが分かる。このような傾いたレンズ面を母線非対称傾斜面と称す。本実施形態では第２のｆθレンズ７の両面７ａ，７ｂが母線非対称傾斜面である。

図１１には光軸を挟んで光源手段側と反光源手段側とのレンズ有効部において、光軸から主走査方向に等距離にある位置Ｙでの曲率（１／Ｒ）差を示してある。同図においては光源手段側の面のあるＹ座標における曲率から反光源手段側の同一Ｙ座標における曲率を引いた値をプロットしている。この値が＋（プラス）ならば光源手段側のレンズ有効部の曲率が反光源手段側のレンズ有効部の曲率よりも大きく、−（マイナス）ならば小さいことを示す。

同図より母線非対称面はレンズ有効部の両端部において光源手段側の端部の曲率が反光源手段側の端部の曲率より大きいことが分かる。このような曲率が両端部で異なるレンズ面を母線非対称曲率面と称す。本実施形態では第２のｆθレンズ７の両面７ａ，７ｂが母線非対称曲率面である。

光源手段１から出射された複数の光束がポリゴンミラー５へ走査光学手段９の光軸に対して斜め方向（光軸に対し８５°の角度を成して）から入射することにより、該ポリゴンミラー５の偏向面５ａで反射される光束の反射位置が該光軸に対して非対称に変化する。

また本実施形態では前述の実施形態１と同様にポリゴンミラー５の偏向面５ａから第２のｆθレンズ７の被走査面８側のレンズ面７ｂまでの距離をｄ、被走査面８上の有効走査幅をＷとしたとき、前記条件式（４）は
ｄ／ｗ＝０．１５
である。

このように走査光学手段９がポリゴンミラー５に近接して配置された場合、上述したように反射位置の非対称変化によって、上下同一画角の光束でもレンズ面上の非対称な位置を透過する。そのため反射位置の非対称変化は結像位置ばかりでなくｆθ特性にも非対称な影響を及ぼし、光学性能の劣化を招く要因となっていた。

そこで本実施形態では上述の如く第２のｆθレンズ７の両面７ａ，７ｂを母線非対称傾斜面及び母線非対称曲率面の２つの母線非対称面より形成することによって、この反射位置の非対称変化が及ぼす悪影響を補正し、像面湾曲及びｆθ特性を良好に補正している。

尚、本実施形態では第２のｆθレンズ７のレンズ面を母線非対称傾斜面及び母線非対称曲率面の２つの母線非対称面を用いて形成したが、どちらか一方のみでも良い。

次に表−２に本実施形態における第１、第２のｆθレンズ６，７の母線形状を表す各係数及びその他の諸特性を示す。図１２は本実施形態における像面湾曲と歪曲収差（ｆθ特性）の収差図を示す。同図より第１、第２のｆθレンズ６，７のシフト及びチルトを与えなくとも各収差とも実用上問題無いレベルまで補正されていることが分かる。

図１３はｆθレンズ（第１、第２のｆθレンズ）の主走査方向における要部断面図（主走査断面図）である。同図においてｃはレンズ有効部、ａは光源手段側のレンズ有効部、ｂは反光源手段側のレンズ有効部である。

本実施形態においては最軸外の光束がレンズ面を透過する位置も非対称となる。これより光軸からレンズ有効部の両端部までの距離を上下（光源手段側と反光源手段側）で非対称にすることにより、ｆθレンズを必要以上に長くする必要が無くなり、これにより装置全体のコンパクト化及び低コスト化を図っている。

特に光軸からレンズ有効部の両端部までの距離は光源手段１側のレンズ有効部の長さをａ、反光源手段１側のレンズ有効部の長さをｂとしたとき、
ａ＞ｂ
と成るように設定している。

尚、本実施形態ではマルチビーム光走査装置に限らず、単一の発光部を有するシングルビームの光走査装置においても適用することができる。

また本実施形態では光源手段から出射された複数の光束を集光レンズにより略平行光束に変換したが、弱収束光束に変換しても本発明は上述の実施形態と同様に適用することができる。

図１４（Ａ）は本発明の光走査装置の実施形態３の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。同図において図６に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施形態において前述の実施形態２との相違点は光源手段１から出射された複数の光束を集光レンズ４２により弱収束光束とした点、走査光学手段９をマルチビーム光走査装置として最適なレンズ形状として副走査方向の収差補正を行なった点である。その他の構成及び光学的作用は実施形態２と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、同図において４２は集光レンズであり、光源手段１から出射された複数の光束を各々弱収束光束に変換している。

マルチビーム光走査装置には主走査方向の像面湾曲及びｆθ特性が良好に補正されている必要があるのは前述した通りであるが、副走査方向の像面湾曲も良好に補正する必要がある。また複数の光束で被走査面８上を光走査される走査線のラインピッチ間隔が全像高において等間隔となるように副走査方向の倍率も全像高で一定となるように補正する必要がある。

本実施形態でも前述の実施形態２と同様に光源手段１から出射された光束が走査光学手段９の光軸から８５°の角度を成してポリゴンミラー５へ入射しているため、該ポリゴンミラー５の偏向面で反射される光束の反射位置が光軸に対して非対称に変化する。この反射位置の非対称変化によってポリゴンミラー５の偏向面５ａ近傍に結像される線像の虚像位置が非対称に変化し、主走査方向のみならず副走査方向の結像にも悪影響を及ぼす。つまり副走査方向においても像面湾曲が非対称になるとともに、副走査方向の倍率も一定とはならずに傾きを有してしまう。

そこで本実施形態では前述の実施形態２と同様に第２のｆθレンズ７の各面７ａ，７ｂを母線非対称傾斜面及び母線非対称曲率面の２つの母線非対称面より形成している。これにより、主走査方向の像面湾曲及びｆθ特性、副走査方向の像面湾曲及び倍率の変動を良好に補正している。

尚、本実施形態では第２のｆθレンズ７のレンズ面を母線非対称傾斜面及び母線非対称曲率面の２つの母線非対称面を用いて形成したが、どちらか一方のみでも良い。

本実施形態においてポリゴンミラー５の偏向面から集光レンズ４２による自然収束点までの距離をＬ、走査光学手段９のｆθ係数をｋとしたとき、
｜Ｌ｜≧３×ｋ
なる条件を満足するように各要素を設定している。これにより装置全体のコンパクト化を図っている。

次に表−３に本実施形態における第１、第２のｆθレンズ６，７の母線形状を表す各係数及びその他の諸特性を示す。図１５は第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂに与えられた非球面変位量を示す説明図である。図１６は第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂのレンズ面座標を示す説明図である。図１７は第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの曲率を示す説明図である。これらは前述の実施形態１と略同様であり、これにより同様の効果を得ている。

本実施形態において母線非対称面は第１、第２のｆθレンズ６，７の各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂであり、各面６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの子線形状は光軸を挟んで対称、且つ主走査方向にレンズ面座標の変化に伴って連続的に曲率半径を変化させている。

尚、主走査方向の座標がＹの位置における子線の曲率半径Ｒｓ’は

なる式で表されるものである。但し、Ｒｓは光軸上の曲率半径、Ｄ２ ，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ８，Ｄ１０は各係数である。

図１８、図１９は各々本実施形態の第２のｆθレンズ７の各面７ａ，７ｂにおける母線形状の非対称性を示した説明図である。

図１８には前記図１１と同様に光軸を挟んで光源手段側と反光源手段側とにおいて、光軸から主走査方向に等距離にある位置Ｙでの光軸方向の位置差を示してある。図１９には前記図１２と同様に光軸を挟んで光源手段側と反光源手段側とにおいて、光軸から主走査方向に等距離にある位置Ｙでの曲率（１／Ｒ）差を示してある。これらは前述の実施形態２と略同様であり、これにより同様の効果を得ている。

図２０は本実施形態における主走査方向及び副走査方向の像面湾曲と歪曲収差（ｆθ特性）と倍率比を示す説明図である。同図より各収差とも実用上、問題無いレベルまで補正されていることが分かる。

尚、本実施形態ではマルチビーム光走査装置に限らず、単一の発光部を有するシングルビームの光走査装置においても適用することができる。

また本実施形態では光源手段から出射された複数の光束を集光レンズにより弱収束光束に変換したが、略平行光束に変換しても本発明は上述の実施形態と同様に適用することができる。

［画像形成装置］
図２１は、本発明の光走査装置（もしくはマルチビーム光走査装置）を用いた画像形成装置の一例である、電子写真プリンタの構成例を示す副走査方向の要部断面図である。図中、１００は先に説明した本発明の実施形態１〜３のいずれかの光走査装置（もしくはマルチビーム光走査装置）を示す。１０１は静電潜像担持体たる感光ドラム（感光体）であり、該感光ドラム１０１の上方には該感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が該表面に当接している。該帯電ローラ１０２の当接位置よりも下方の上記感光ドラム１０１の回転方向Ａ下流側の帯電された表面には、光走査装置１００によって走査される光ビーム（光束）１０３が照射されるようになっている。

光ビーム１０３は、画像データに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって上記感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。該静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに上記感光ドラム１０１の回転方向下流側で該感光ドラム１０１に当接するように配設された現像手段としての現像装置１０７によってトナー像として現像される。該トナー像は、上記感光ドラム１０１の下方で該感光ドラム１０１に対向するように配設された転写手段としての転写ローラ１０８によって転写材たる用紙１１２上に転写される。該用紙１１２は上記感光ドラム１０１の前方（図２１において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。該用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、該用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図２１において左側）の定着手段としての定着器へと搬送される。該定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３と該定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙１１２を上記定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２をプリンタの外に排出せしめる。

本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図 本発明の実施形態１におけるｆθレンズの各面の非球面変位量を示す説明図 本発明の実施形態１におけるｆθレンズの各面のレンズ面座標を示す説明図 本発明の実施形態１におけるｆθレンズの各面のレンズ曲率を示す説明図 本発明の実施形態１における像面湾曲、歪曲収差を示す説明図 本発明の実施形態２における主走査方向の要部断面図 本発明の実施形態２におけるｆθレンズの各面の非球面変位量を示す説明図 本発明の実施形態２におけるｆθレンズの各面のレンズ面座標を示す説明図 本発明の実施形態２におけるｆθレンズの各面のレンズ曲率を示す説明図 本発明の実施形態２における母線非対称面の位置の差（非対称性）を示す説明図 本発明の実施形態２における母線非対称面の曲率（１／Ｒ）の差（非対称性）を示す説明図 本発明の実施形態２における像面湾曲、歪曲収差を示す説明図 本発明の実施形態２におけるレンズ有効部の上下非対称性を示す説明図 本発明の実施形態３における主走査方向及び副走査方向の要部断面図 本究明の実施形態３におけるｆθレンズの各面の非球面変位量を示す説明図 本発明の実施形態３におけるｆθレンズの各面のレンズ面座標を示す説明図 本発明の実施形態３におけるｆθレンズの各面のレンズ曲率を示す説明図 本発明の実施形態３における母線非対称面の位置の差（非対称性）を示す説明図 本発明の実施形態３における母線非対称面の曲率（１／Ｒ）の差（非対称性）を示す説明図 本発明の実施形態３における主走査像面湾曲、歪曲収差、副走査像面湾曲、副走査倍率比を示す説明図 本発明の光走査光学系を用いた電子写真プリンタの構成例を示す副走査方向の要部断面図 従来の光走査装置の光学系の主走査方向の要部断面図

符号の説明

１ 光源手段
２ コリメーターレンズ
３ 開口絞り
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
９ 走査光学手段
６ 第１のｆθレンズ
７ 第２のｆθレンズ
８ 被走査面（感光ドラム面）
１００ 光走査光学系
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１６ 排紙ローラ

Claims (12)

1. 光源手段と、回転多面鏡と、該光源手段から出射された光束を該回転多面鏡に導光する入射光学手段と、該回転多面鏡によって反射偏向された光束を被走査面上に結像させるｆθ特性を備えた走査光学手段と、を有する光走査装置において、
   前記入射光学手段は、該光束を主走査断面内において、該回転多面鏡の偏向面に該走査光学手段の光軸に対して斜め方向から入射させ、
   前記走査光学手段は、複数のレンズを有し、該複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズは、主走査断面内において少なくとも１つのレンズ面が該レンズの光軸を挟んで主走査方向に非対称に形状が変化する母線非対称面であり、
   該母線非対称面は、レンズ有効部の両端部において該レンズの光軸に対して該光源手段側の端部のレンズ面位置が反光源手段側の端部の面位置より該被走査面側に位置する母線非対称傾斜面であることを特徴とする光走査装置。
2. 前記母線非対称傾斜面は前記走査光学手段を構成する複数のレンズのうち最も被走査面側に位置するレンズに設けられていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 光源手段と、回転多面鏡と、該光源手段から出射された光束を該回転多面鏡に導光する入射光学手段と、該回転多面鏡によって反射偏向された光束を被走査面上に結像させる走査光学手段と、を有する光走査装置において、
   前記入射光学手段は、該光束を主走査断面内において、該回転多面鏡の偏向面に該走査光学手段の光軸に対して斜め方向から入射させ、
   前記走査光学手段は、複数のレンズを有し、該複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズは、主走査断面内において少なくとも１つのレンズ面が該レンズの光軸を挟んで主走査方向に非対称に形状が変化する母線非対称面であり、
   該母線非対称面は、レンズ有効部の両端部において該レンズの光軸に対して該光源手段側の端部の曲率が反光源手段側の端部の曲率より大きい母線非対称曲率面であることを特徴とする光走査装置。
4. 前記母線非対称曲率面は前記走査光学手段を構成する複数のレンズのうち最も被走査面側に位置するレンズに設けられていることを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
5. 前記走査光学手段は、第１のレンズ、第２のレンズからなり、主走査断面内における該第１のレンズ、該第２のレンズのパワーを各々φ１、φ２としたとき、
   φ２≦φ１／５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光走査装置。
6. 主走査断面内において、前記第２のレンズの主平面は、前記走査光学手段の光軸方向において前記第１のレンズよりも前記偏向手段側に位置していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の光走査装置。
7. 前記走査光学手段の光軸方向において前記回転多面鏡の偏向面から前記第２のｆθレンズの被走査面側の面までの距離をｄ、該被走査面上の有効走査幅をＷとしたとき、
   ｄ／Ｗ≦０．２
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の光走査装置。
8. 前記第１のレンズ及び前記第２のレンズのレンズ有効部の長さは、共に該レンズの光軸に対して前記光源手段側のレンズ有効部が反光源手段側のレンズ有効部よりも長いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の光走査装置。
9. 前記走査光学手段のｆθ係数をｋ、前記被走査面上の有効走査幅をＷとしたとき、
   ｋ／Ｗ≦０．６
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の光走査装置。
10. 前記光源手段は複数の発光部を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の光走査装置。
11. 前記母線非対称傾斜面は、レンズ有効部の両端部においてレンズの光軸に対して光源手段側の端部の曲率が反光源手段側の端部の曲率より大きい母線非対称曲率面であることを特徴とする請求項１、２、５乃至１０記載の光走査装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項記載の光走査装置と、該光走査装置の被走査面に配置された感光体と、該感光体上を光束が走査することによって形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。