JP2012145702A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】走査レンズの低コスト化、また、レイアウトの最適化による光学ハウジング、ひいてはそれを用いる画像形成装置全体の小型化、さらに、副走査ビームスポット径や副走査ビームピッチの像高間偏差を低減し、良好な画質を得る。
【解決手段】異なる被走査面に対応する２つの光源と、２つの光源からの光束を偏向する光偏向器と、光偏向器により偏向された２つの光源からの光束を各々対応する被走査面に集光する２枚の走査レンズとを備えた光走査装置において、２つの光源からの光束は、光偏向器の偏向反射面の法線に対し、副走査方向に角度を有して入射し、光偏向器の同一の偏向反射面により偏向反射され、２枚の走査レンズは、２つの光源からの光束の全てで共用され、かつ、少なくとも２面は、主走査位置によって副走査方向の曲率が変化する副走査曲率変化面である。
【選択図】図１
【解決手段】異なる被走査面に対応する２つの光源と、２つの光源からの光束を偏向する光偏向器と、光偏向器により偏向された２つの光源からの光束を各々対応する被走査面に集光する２枚の走査レンズとを備えた光走査装置において、２つの光源からの光束は、光偏向器の偏向反射面の法線に対し、副走査方向に角度を有して入射し、光偏向器の同一の偏向反射面により偏向反射され、２枚の走査レンズは、２つの光源からの光束の全てで共用され、かつ、少なくとも２面は、主走査位置によって副走査方向の曲率が変化する副走査曲率変化面である。
【選択図】図１
Description
本発明は、光走査装置や、その光走査装置を用いたデジタル複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置に関する。
従来、光走査装置、画像形成装置においては、光束を光偏向器などの偏向手段で偏向させ、その偏向された光束を被走査面に微小なスポット光として結像させ、被走査面上を主走査方向に等速走査させる光走査装置が知られており、レーザビームプリンタ、レーザビームプロッタ、ファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置の潜像書込手段等に応用されている。
この光走査装置は、例えばレーザ光源から射出されたレーザ光を光偏向器で偏向反射することによって像担持体等の被走査面上を走査させ、これと同時に、上記レーザ光を画像信号に応じて強度変調（例えばオン、オフ）させることにより、被走査面に画像を書き込むようになっている。
この光走査装置は、例えばレーザ光源から射出されたレーザ光を光偏向器で偏向反射することによって像担持体等の被走査面上を走査させ、これと同時に、上記レーザ光を画像信号に応じて強度変調（例えばオン、オフ）させることにより、被走査面に画像を書き込むようになっている。
また、斜入射光学系においては、カラー画像形成装置の光走査装置において、低コストをはかる手段として、特許文献２の如く光偏向器の偏向反射面に副走査方向に角度を有して光束を入射させる斜入射光学系が知られている。
斜入射光学系は、複数の光束がそれぞれ偏向反射面で偏向反射された後に、各々対応する被走査面（感光体）に、折り返しミラーなどで分離され導かれる。このとき、それぞれの光束の、光偏向器に入射する副走査方向の角度（以降、斜入射角）は折り返しミラーで各光束が分離可能な角度に設定される。
斜入射光学系は、複数の光束がそれぞれ偏向反射面で偏向反射された後に、各々対応する被走査面（感光体）に、折り返しミラーなどで分離され導かれる。このとき、それぞれの光束の、光偏向器に入射する副走査方向の角度（以降、斜入射角）は折り返しミラーで各光束が分離可能な角度に設定される。
これにより、光偏向器を副走査方向に薄肉化し、低コストな光走査装置が実現可能となる。また、光偏向器にポリゴンミラーを用いた場合、高速回転に大きなエネルギーを必要とすることもなくなり、低消費電力化や、低騒音化も実現できる。
その反面、特に周辺像高において、走査レンズにねじれた状態で入射する光束が入射することで、波面収差が増大し、結像特性が著しく劣化し、高画質化を妨げる要因となる。
さらに、被走査面上での走査線が副走査方向に曲がってしまうといった問題（以降、走査線曲がり）がある。
その反面、特に周辺像高において、走査レンズにねじれた状態で入射する光束が入射することで、波面収差が増大し、結像特性が著しく劣化し、高画質化を妨げる要因となる。
さらに、被走査面上での走査線が副走査方向に曲がってしまうといった問題（以降、走査線曲がり）がある。
引用文献１では、光源装置から射出された光ビームをカップリング光学系によりカップリングし、カップリング光学系からの光ビームを主走査方向に長い線状に第１光学系により集光し、第１光学系からの光ビームをポリゴンミラーにより偏向走査し、光源から射出されポリゴンミラーで偏向された光ビームを被走査面に走査光学系により集光する。光源装置からの光ビームは、ポリゴンミラーの偏向反射面の法線に対し副走査方向に角度を持ち、走査光学系は、副走査方向に曲率を持たない面で構成され、かつ、主走査方向への光走査の位置に応じて副走査方向のチルト偏芯角度が異なるチルト偏芯面を少なくとも１面含むことで、斜め入射方式の光走査装置における走査線曲がりと波面収差の劣化を有効に補正することができるという技術が開示されている。
特許文献１では、主走査方向に副走査方向への傾き（チルト）偏心を変化させる面を採用することで、上記課題を解決している。
特許文献１では、主走査方向に副走査方向への傾き（チルト）偏心を変化させる面を採用することで、上記課題を解決している。
引用文献２では、走査光学系は、主走査平面を挟む両側から２本ずつ反射面に入射する４本のレーザ光束を同時に偏向する１個のポリゴンミラー、及び、ポリゴンミラーで偏向されたレーザ光束が全て前側レンズ群に入射し、前側レンズ群を透過した４本のレーザ光束が個々に４個の後側レンズ群に入射する結像光学系を有しており、主走査平面に近い側の１対の後側レンズ群は、互いに同じ形状で１８０°回転した状態で対向配置され、主走査平面から遠い側の１対の後側レンズ群は、互いに同じ形状で１８０°回転した状態で対向配置されることで、回転多面鏡に入射される複数本のレーザ光束がその中心軸に直交する平面に対して傾けられている構成を採りながらも、レーザ光束に対して副走査方向にズラして配置されるという技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１、２では、２枚構成の走査レンズのうち、被走査面に近い第２の走査レンズが、各被走査面に対応する個別の長尺レンズとして設けられており、依然、走査レンズのコストは高くなってしまうことや、光走査装置のレイアウトの自由度を狭めるために小型化には適さない、といった問題があった。
また、光偏向器の偏向反射面の法線に対して、副走査方向に角度を有して光束が入射する光学系（以降、斜入射光学系）について、従来、複数の光源からの光束で共用される共用走査レンズと、異なる被走査面に対応する光源ごとに個別の走査レンズを有する２枚構成が主なものであった。
また、光偏向器の偏向反射面の法線に対して、副走査方向に角度を有して光束が入射する光学系（以降、斜入射光学系）について、従来、複数の光源からの光束で共用される共用走査レンズと、異なる被走査面に対応する光源ごとに個別の走査レンズを有する２枚構成が主なものであった。
このため、カラータンデム方式に用いる画像形成装置などを構成する場合に、一般的に４つ以上の長尺の個別レンズが必要となり、その分のコスト増大や、光走査装置のレイアウトにおける自由度が低下するといった問題があった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、走査レンズの低コスト化、また、レイアウトの最適化による光学ハウジング、ひいてはそれを用いる画像形成装置全体の小型化、さらに、副走査ビームスポット径や副走査ビームピッチの像高間偏差を低減し、良好な画質を得ることを目的とする。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、走査レンズの低コスト化、また、レイアウトの最適化による光学ハウジング、ひいてはそれを用いる画像形成装置全体の小型化、さらに、副走査ビームスポット径や副走査ビームピッチの像高間偏差を低減し、良好な画質を得ることを目的とする。
上記課題を解決するたに、請求項１記載の発明は、異なる被走査面に対応する２つの光源と、前記２つの光源からの光束を偏向する光偏向器と、前記光偏向器により偏向された前記２つの光源からの光束を各々対応する被走査面に集光する２枚の走査レンズとを備えた光走査装置において、前記２つの光源からの光束は、前記光偏向器の偏向反射面の法線に対し、副走査方向に角度を有して入射し、前記光偏向器の同一の偏向反射面により偏向反射され、前記２枚の走査レンズは、前記２つの光源からの光束の全てで共用され、かつ、少なくとも２面は、主走査位置によって副走査方向の曲率が変化する副走査曲率変化面であることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記２枚の走査レンズのうち、副走査方向に最も強い集光作用を有する第１の副走査曲率変化面は、副走査方向に並んだ複数の光束透過領域を有する第１の多層面とすることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記２枚の走査レンズは、さらに、副走査方向に曲率を有さず、主走査位置によって副走査方向の傾きが変化する特殊面を有し、前記特殊面は第２の多層面としていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の発明において、前記第２の多層面は、少なくとも主走査方向中央部で、前記２つの光源からの光束の副走査方向の間隔が離れる方向に屈折させる副走査方向の傾きを有することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の発明において、前記２つの曲率変化面のうち、副走査方向に最も強い集光作用を有する面以外の、第２の副走査曲率変化面は、前記第１の副走査曲率変化面より上流にある面であり、少なくとも主走査方向中央部で、副走査方向について負の曲率を有することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の発明において、前記第１の多層面を、最も下流となる面に設けることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１つに記載の発明において、前記２枚の走査レンズのうち、最も下流となる面を副走査方向に頂点が２つある形状とし、それ以外の少なくとも一面を、少なくとも主走査方向中央部で副走査方向に谷型となる形状とすることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の発明において、前記２つの光源は、複数の発光点を有することを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の発明において、前記２つの光源からの光束は、副走査方向について、前記光偏向器の偏向反射面より光源側で交差することを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９の何れか１つに記載の発明において、前記２つの光源からの光束を、前記光偏向器の偏向反射面近傍で副走査方向に結像する光学素子をさらに有し、前記光学素子は、同一の偏向反射面に向かう複数の光束で共用され、かつ、各光源からの光束が副走査方向に交差する位置に配置されていることを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項１０の何れか１つに記載の発明において、前記光偏向器は、前記２つの光源からの光束を偏向反射する面を２面有することを特徴とする。
請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請求項１１の何れか１つに記載の光走査装置を用いた画像形成装置である。
本発明によれば、２枚の走査レンズを全ての光束で共用することにより、走査レンズ枚数の削減、レイアウト自由度の向上をはかることができる。また、副走査方向に曲率が変化する面を２面有することにより、像高間の副走査横倍率偏差を低減でき、ビームスポット径の均一化をはかり、良好な光結像特性を得ることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図に示す実施形態を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
（斜入射光学系）
まず、本発明の第１実施形態に係る光走査装置の斜入射光学系について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置について説明するための図である。光偏向器であるポリゴンミラー１０６から走査レンズ１２０、１２４の部分においての主走査方向、副走査方向を矢印で示している。
２つの光源としての半導体レーザを含む光源ユニット１０７から放射された発散性の光束２０１、２０２は、カップリングレンズにより以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズにより変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもできる。
＜第１実施形態＞
（斜入射光学系）
まず、本発明の第１実施形態に係る光走査装置の斜入射光学系について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置について説明するための図である。光偏向器であるポリゴンミラー１０６から走査レンズ１２０、１２４の部分においての主走査方向、副走査方向を矢印で示している。
２つの光源としての半導体レーザを含む光源ユニット１０７から放射された発散性の光束２０１、２０２は、カップリングレンズにより以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズにより変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもできる。
カップリングレンズからの光束は、シリンドリカルレンズ１１３により副走査方向に集光され、ポリゴンミラー１０６の偏向反射面に入射する。光偏向器はＭＥＭＳミラーを採用しても良い。ここで、光束２０１、２０２は、ポリゴンミラー１０６の偏向反射面の法線に対して副走査方向に傾いて入射する。所望の斜入射角にするために、所望の角度に光源ユニット１０７、カップリングレンズ、シリンドリカルレンズ１１３を傾けて配置しても良いし、ポリゴンミラー前に折り返しミラーを用いて角度をつけても良い。
また、カップリングレンズや、シリンドリカルレンズ１１３の光軸を副走査方向にシフトすることで、偏向反射面に向かう光束に角度をつけても構わない。
また、カップリングレンズや、シリンドリカルレンズ１１３の光軸を副走査方向にシフトすることで、偏向反射面に向かう光束に角度をつけても構わない。
偏向反射面により反射された光束は、ポリゴンミラー１０６により等角速度的に偏向し、走査レンズ１２０、１２４を透過して、被走査面１０１、１０２上に集光されて到達する。これにより、偏向光束は被走査面上に光スポットを形成し、被走査面の光走査を行う。
ここで、光束２０１、２０２が光源から出射された後、被走査面１０１、１０２に至るまでに通過していく順序における、早いこと・遅いことを、上流・下流と定義する。
ここで、光束２０１、２０２が光源から出射された後、被走査面１０１、１０２に至るまでに通過していく順序における、早いこと・遅いことを、上流・下流と定義する。
図２は図１のポリゴンミラー１０６以降の光路図を違う角度から見た図である。光源ユニット１０７からの各光束２０１、２０２は、ポリゴンミラー１０６の同一偏向反射面に斜入射される。各光束は、偏向反射面の法線を挟み副走査方向両側（図２に示すＡ領域とＢ領域）より入射している。
その後、共通の走査レンズ１２０、１２４を透過後、折り返しミラー１２７〜１２９により、分離され、対応する被走査面としての感光体１０１、１０２に導かれる。
本実施形態は、偏向反射面の法線を挟み副走査方向片側、例えば図２に示すＡ領域より入射される光束２０２に対応する折り返しミラーの枚数は偶数枚であり、逆の図２に示すＢ領域側から入射される光束２０１に対応する枚数は奇数枚として配置されている。
図２に示す光束２０１、２０２はポリゴンミラー１０６で偏向された後のものであり、入射光は図２に示す光束の副走査方向反対側の領域からの入射となる。この配置により、斜入射光学系で発生する走査線曲がりの方向を一致させることができ、重ね合わせ画像による色ずれを低減することができる。
その後、共通の走査レンズ１２０、１２４を透過後、折り返しミラー１２７〜１２９により、分離され、対応する被走査面としての感光体１０１、１０２に導かれる。
本実施形態は、偏向反射面の法線を挟み副走査方向片側、例えば図２に示すＡ領域より入射される光束２０２に対応する折り返しミラーの枚数は偶数枚であり、逆の図２に示すＢ領域側から入射される光束２０１に対応する枚数は奇数枚として配置されている。
図２に示す光束２０１、２０２はポリゴンミラー１０６で偏向された後のものであり、入射光は図２に示す光束の副走査方向反対側の領域からの入射となる。この配置により、斜入射光学系で発生する走査線曲がりの方向を一致させることができ、重ね合わせ画像による色ずれを低減することができる。
このような斜入射光学系では、光偏向器の法線に平行な光束を用いた場合に対し、光走査装置を構成する部品でコスト比率の高い光偏向器の副走査方向の幅を低減可能となる。光偏向器の小型化に伴い、コストを下げるばかりでなく、消費電力や騒音を低減し環境を考慮した光走査装置の提供が可能となる。
光学素子の部品点数を低減し低コスト化を実現するために、本実施形態の走査レンズ１２０、１２４は、ポリゴンミラー１０６の同一の偏向反射面により偏向反射される全ての光束２０１、２０２で共用される。また、各光束が分離される前の、ポリゴンミラー１０６の近くに走査レンズを配置しているため、その後の被走査面に至る光学レイアウトの自由度が高く、特に副走査方向において光走査装置の小型化をはかることができる。
光学素子の部品点数を低減し低コスト化を実現するために、本実施形態の走査レンズ１２０、１２４は、ポリゴンミラー１０６の同一の偏向反射面により偏向反射される全ての光束２０１、２０２で共用される。また、各光束が分離される前の、ポリゴンミラー１０６の近くに走査レンズを配置しているため、その後の被走査面に至る光学レイアウトの自由度が高く、特に副走査方向において光走査装置の小型化をはかることができる。
（走査レンズの多層化）
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の走査レンズの多層化について説明する。
従来、走査レンズを副走査方向に重ねて配置する構成であった。
これに対して、本実施形態の走査レンズでは、副走査方向に並ぶ多層（本実施形態では２層）の複数のレンズ面を近接する事が可能である。
本実施形態では、多層面間の境界部を光学的有効範囲としていないが、異なる被走査面に向かう各光束それぞれに独立して機能する面であれば、単層面で副走査方向に円弧形状でない形状としている場合でもその範疇である。それぞれの層は一体成型され、接合するような面を有していない。
このような構成では、走査レンズの小型化や、斜入射角の低減という効果を有する。斜入射光学系において、斜入射角を低減することは大きな効果を得る事ができる。この詳細について、以下に述べる。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の走査レンズの多層化について説明する。
従来、走査レンズを副走査方向に重ねて配置する構成であった。
これに対して、本実施形態の走査レンズでは、副走査方向に並ぶ多層（本実施形態では２層）の複数のレンズ面を近接する事が可能である。
本実施形態では、多層面間の境界部を光学的有効範囲としていないが、異なる被走査面に向かう各光束それぞれに独立して機能する面であれば、単層面で副走査方向に円弧形状でない形状としている場合でもその範疇である。それぞれの層は一体成型され、接合するような面を有していない。
このような構成では、走査レンズの小型化や、斜入射角の低減という効果を有する。斜入射光学系において、斜入射角を低減することは大きな効果を得る事ができる。この詳細について、以下に述べる。
（斜入射角低減の効果）
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の斜入射角低減の効果について説明する。
斜入射光学系においては、光偏向器としてのポリゴンミラーの面毎で発生する副走査方向の走査線間隔の変動が増大するという課題が発生する。ポリゴンミラーにおいて、回転中心と各ミラー面を結ぶ垂線をｒとしたとき（図３（ａ））、ポリゴンミラーの加工精度により、各ミラー反射面でのｒがばらつき、図３（ｂ）に示すように、副走査方向に物点位置が変化し、被走査面においても副走査方向に結像点が変化してしまう。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の斜入射角低減の効果について説明する。
斜入射光学系においては、光偏向器としてのポリゴンミラーの面毎で発生する副走査方向の走査線間隔の変動が増大するという課題が発生する。ポリゴンミラーにおいて、回転中心と各ミラー面を結ぶ垂線をｒとしたとき（図３（ａ））、ポリゴンミラーの加工精度により、各ミラー反射面でのｒがばらつき、図３（ｂ）に示すように、副走査方向に物点位置が変化し、被走査面においても副走査方向に結像点が変化してしまう。
偏向面に副走査方向に垂直に入射する走査光学系においては、ｒがばらついても物点位置は副走査方向に変化しないため、被走査面上の結像点も変化しない。
また、本実施形態の光学系は、レイアウト性向上、小型化、低コストを狙い、走査レンズを光偏向器近傍に配置するため倍率が高い。これにより、物点の副走査方向位置ずれは、被走査面で拡大されてしまう。つまり、上述した副走査方向の走査線間隔の変動の増大は、斜入射光学系、特に走査光学系の副走査方向の倍率が高い斜入射光学系に特有の課題といえる。
また、本実施形態の光学系は、レイアウト性向上、小型化、低コストを狙い、走査レンズを光偏向器近傍に配置するため倍率が高い。これにより、物点の副走査方向位置ずれは、被走査面で拡大されてしまう。つまり、上述した副走査方向の走査線間隔の変動の増大は、斜入射光学系、特に走査光学系の副走査方向の倍率が高い斜入射光学系に特有の課題といえる。
斜入射角を小さく設定できると、このような課題を解決することができる。斜入射角が低減すると、ポリゴンミラーの加工精度による副走査方向での物点位置ずれは小さくなる。つまり、ポリゴンミラーの面毎で発生する副走査方向の走査線間隔の変動を低減可能である。
しかし、斜入射角が小さいと、図４（ａ）示すように、走査レンズ透過後の複数の光束を、各々対応する被走査面としての感光体に導くための分離に必要な間隔ｔの確保が困難となってしまう。
間隔ｔを確保するために、分離する折り返しミラーを配置する面Ｐは、光偏向器から遠い位置に設定しなければならず、レイアウトの自由度低下を招いてしまう。各々の光束を分離する折り返しミラーは、斜入射角が大きいほど光偏向器に近い位置で配置でき、光走査装置の小型化に有利となる。
しかし、斜入射角が小さいと、図４（ａ）示すように、走査レンズ透過後の複数の光束を、各々対応する被走査面としての感光体に導くための分離に必要な間隔ｔの確保が困難となってしまう。
間隔ｔを確保するために、分離する折り返しミラーを配置する面Ｐは、光偏向器から遠い位置に設定しなければならず、レイアウトの自由度低下を招いてしまう。各々の光束を分離する折り返しミラーは、斜入射角が大きいほど光偏向器に近い位置で配置でき、光走査装置の小型化に有利となる。
（副走査方向に強いパワーを有する面（第１の多層面））
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の副走査方向に強いパワーを有する面（第１の多層面）について説明する。
本発明の形態では、副走査方向に最も強いパワーを有する面を副走査方向に並んで複数の面を有する第１の多層面とした。
この面は、走査レンズのどの面に設けても良いが、本実施形態では、この面を、第２の走査レンズ１２４の射出面に設けている。このような構成にすると、走査光学系の副走査方向の横倍率が低減でき、先述した走査線間隔変動を低減できるため好ましい。
被走査面に結像させる機能を有するためには１面とし、複数の光束で共用する面としても良い。
しかし、この場合、図４（ｂ）に示すように、副走査方向について基準軸１２４２から離れた位置を光束が透過し、各光束の副走査方向の間隔が離れにくくなるよう屈折するため、分離に必要な間隔ｔを確保できる面Ｐまでの距離が長くなってしまう。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の副走査方向に強いパワーを有する面（第１の多層面）について説明する。
本発明の形態では、副走査方向に最も強いパワーを有する面を副走査方向に並んで複数の面を有する第１の多層面とした。
この面は、走査レンズのどの面に設けても良いが、本実施形態では、この面を、第２の走査レンズ１２４の射出面に設けている。このような構成にすると、走査光学系の副走査方向の横倍率が低減でき、先述した走査線間隔変動を低減できるため好ましい。
被走査面に結像させる機能を有するためには１面とし、複数の光束で共用する面としても良い。
しかし、この場合、図４（ｂ）に示すように、副走査方向について基準軸１２４２から離れた位置を光束が透過し、各光束の副走査方向の間隔が離れにくくなるよう屈折するため、分離に必要な間隔ｔを確保できる面Ｐまでの距離が長くなってしまう。
図４（ｃ）に示すように、副走査方向に最も強いパワーを有する面を多層面とすることにより、この面の基準軸１２４２−Ａ、１２４２−Ｂにより近い位置に光束を透過させることができ、面Ｐまでの距離を短く、ひいては光走査装置のレイアウト自由度の向上、小型化を実現している。
また、本実施形態では、基準軸１２４２−Ａ、１２４２−Ｂを、副走査断面内において、ポリゴンミラー１０６の回転軸と垂直な方向とし、光束が透過する位置に近づけて、各光束の分離を容易にするレイアウトとしたが、図４（ｄ）に示すように、基準軸１２４２−Ａ、１２４２−Ｂを傾けることによっても構成可能である。
また、本実施形態では、基準軸１２４２−Ａ、１２４２−Ｂを、副走査断面内において、ポリゴンミラー１０６の回転軸と垂直な方向とし、光束が透過する位置に近づけて、各光束の分離を容易にするレイアウトとしたが、図４（ｄ）に示すように、基準軸１２４２−Ａ、１２４２−Ｂを傾けることによっても構成可能である。
基準軸とは、レンズ面ごとに存在し、数１で表される各レンズ面式の原点の法線と定義する。数１と異なる式であったとしても、数１で近似して表現できる形状もこの範疇とする。
Ｘ（Ｙ，Ｚ）＝Ｃm・Ｙ2／｛１＋√（１−（１＋ａ0）・Ｃm 2・Ｙ2）｝＋ａ1・Ｙ＋ａ2・Ｙ2＋・・・
＋Ｃs（Ｙ）・Ｚ2／｛１＋√（１−Ｃs（Ｙ）2・Ｚ2）｝
＋（Ｆ0＋Ｆ1・Ｙ＋Ｆ2・Ｙ2＋・・・）・Ｚ （数１）
ここで、Ｃs（Ｙ）＝Ｃs＋ｂ1・Ｙ＋ｂ2・Ｙ2＋ｂ3・Ｙ3＋ｂ4・Ｙ4＋・・・
数１における、Ｙ、Ｚはそれぞれ、走査レンズ上の主走査方向、副走査方向、Ｃｍは原点における主走査方向の曲率、Ｃｓは原点における副走査方向の曲率を表す。このように、主走査方向、副走査方向に直交する方向のデプスデータＸ（Ｙ，Ｚ）で、レンズ面形状を表している。
副走査方向に並ぶ２つの射出面は同一の形状であり、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面で構成される。
Ｘ（Ｙ，Ｚ）＝Ｃm・Ｙ2／｛１＋√（１−（１＋ａ0）・Ｃm 2・Ｙ2）｝＋ａ1・Ｙ＋ａ2・Ｙ2＋・・・
＋Ｃs（Ｙ）・Ｚ2／｛１＋√（１−Ｃs（Ｙ）2・Ｚ2）｝
＋（Ｆ0＋Ｆ1・Ｙ＋Ｆ2・Ｙ2＋・・・）・Ｚ （数１）
ここで、Ｃs（Ｙ）＝Ｃs＋ｂ1・Ｙ＋ｂ2・Ｙ2＋ｂ3・Ｙ3＋ｂ4・Ｙ4＋・・・
数１における、Ｙ、Ｚはそれぞれ、走査レンズ上の主走査方向、副走査方向、Ｃｍは原点における主走査方向の曲率、Ｃｓは原点における副走査方向の曲率を表す。このように、主走査方向、副走査方向に直交する方向のデプスデータＸ（Ｙ，Ｚ）で、レンズ面形状を表している。
副走査方向に並ぶ２つの射出面は同一の形状であり、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面で構成される。
（副走査横倍率偏差の低減）
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の副走査横倍率偏差の低減について説明する。
また、本実施形態では、第１の走査レンズ１２０の入射面においても、数１で表されるレンズ面形状としている。この面も、数１におけるｂで表される係数は有限の値をとっており、つまり、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面で構成される面としている。
前述した第２走査レンズ１２４の射出面では、副走査方向に強いパワーを有しているが、さらに、第１走査レンズ１２０の入射面の各レンズ高さにおいて副走査方向のパワーをそれぞれ設定することによって、副走査方向の主点位置を調整し、各像高に至る光線の横倍率を均一にしている。
副走査方向の曲率を有する面が一面のみの場合にくらべて、主点位置を調整できる範囲が広がるため、各面の主走査方向形状の自由度が増すため、光学特性を向上しながら、レイアウト性も良くすることができる。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の副走査横倍率偏差の低減について説明する。
また、本実施形態では、第１の走査レンズ１２０の入射面においても、数１で表されるレンズ面形状としている。この面も、数１におけるｂで表される係数は有限の値をとっており、つまり、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面で構成される面としている。
前述した第２走査レンズ１２４の射出面では、副走査方向に強いパワーを有しているが、さらに、第１走査レンズ１２０の入射面の各レンズ高さにおいて副走査方向のパワーをそれぞれ設定することによって、副走査方向の主点位置を調整し、各像高に至る光線の横倍率を均一にしている。
副走査方向の曲率を有する面が一面のみの場合にくらべて、主点位置を調整できる範囲が広がるため、各面の主走査方向形状の自由度が増すため、光学特性を向上しながら、レイアウト性も良くすることができる。
ここでいう光学特性とは、例えば副走査ビームスポット径が挙げられる。副走査方向の結像位置が被走査面上に揃っている場合でも、副走査横倍率の偏差が大きいと、そのスポット径が不均一になってしまう。
しかし、本実施形態のように、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面を２面採用し、副走査横倍率偏差を低減することにより、被走査面上での副走査方向ビームスポット径を均一化することが容易となって良い。
また、プリント速度の高速化や、画素の高密度化のために、光源からの光束２０１、２０２を、マルチビームとして書込を行う場合は、さらに、その副走査方向のピッチが、像高間で均一となり、高画質化につながる効果も奏する。
しかし、本実施形態のように、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面を２面採用し、副走査横倍率偏差を低減することにより、被走査面上での副走査方向ビームスポット径を均一化することが容易となって良い。
また、プリント速度の高速化や、画素の高密度化のために、光源からの光束２０１、２０２を、マルチビームとして書込を行う場合は、さらに、その副走査方向のピッチが、像高間で均一となり、高画質化につながる効果も奏する。
（光束間隔拡大面）
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の光束間隔拡大面について説明する。
本実施形態では、さらに、少なくとも主走査方向中央部で、光束間隔を副走査方向に拡大する面を有し、分離がより容易となるようにしている。
例えば、図４（ａ）の面Ｐ上の光束２０１、２０２が描く走査線は図５に示すように模される。平面に対して、主走査周辺部は、中央部よりも光路長が長いため、斜入射角があるとその分面Ｐ上での副走査位置も異なるため、このような走査線の曲がりが発生する。ここで明らかなように、主走査中央部の副走査方向の間隔が最も狭く、少なくともここが分離可能な間隔ｔだけ離れていれば、各光束の分離が可能となる。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の光束間隔拡大面について説明する。
本実施形態では、さらに、少なくとも主走査方向中央部で、光束間隔を副走査方向に拡大する面を有し、分離がより容易となるようにしている。
例えば、図４（ａ）の面Ｐ上の光束２０１、２０２が描く走査線は図５に示すように模される。平面に対して、主走査周辺部は、中央部よりも光路長が長いため、斜入射角があるとその分面Ｐ上での副走査位置も異なるため、このような走査線の曲がりが発生する。ここで明らかなように、主走査中央部の副走査方向の間隔が最も狭く、少なくともここが分離可能な間隔ｔだけ離れていれば、各光束の分離が可能となる。
このため、少なくとも主走査方向中央部での光束間隔を拡大する面を設けており、本実施形態では、第１走査レンズ１２０の射出面を副走査方向に並ぶ複数の面を有する第２の多層面とし、副走査方向に傾きを有する構成とした。
図６（ａ）はこの様子を示す主走査方向中央部の副走査断面図である。図４（ｃ）よりも、よりポリゴンミラー１０６に近い位置で分離可能な間隔ｔを確保できている。
図６（ａ）はこの様子を示す主走査方向中央部の副走査断面図である。図４（ｃ）よりも、よりポリゴンミラー１０６に近い位置で分離可能な間隔ｔを確保できている。
本実施形態では、この光束間隔拡大面を多層面としたため、レンズ面の副走査方向の傾きを個別に設定でき、各光束２０１、２０２の斜入射角をレンズ透過後に個別に広げることを可能としている。
また、別の形態として、図６（ｂ）のように、多層面とせず、主走査方向中央部で副走査方向に負のパワーを有することも可能である。
また、別の形態として、図６（ｂ）のように、多層面とせず、主走査方向中央部で副走査方向に負のパワーを有することも可能である。
（波面収差補正）
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の波面収差補正について説明する。
さらに、上述した光束間隔拡大面は、斜入射光学系に特有の波面収差劣化を補正する機能も兼ねるようにしている。
まず、斜入射光学系の波面収差劣化について述べる。
走査レンズ面の主走査方向の形状が、偏向反射面の光束の反射点を中心とする円弧形状でない限り、像高により光偏向器の偏向反射面から走査レンズ面までの距離は異なる。通常、走査レンズを前記形状にすることは、光学性能を維持する上で困難である。このとき、光束は主走査方向の中央部以外では、主走査方向において、走査レンズ面に対しある入射角を有して入射する。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の波面収差補正について説明する。
さらに、上述した光束間隔拡大面は、斜入射光学系に特有の波面収差劣化を補正する機能も兼ねるようにしている。
まず、斜入射光学系の波面収差劣化について述べる。
走査レンズ面の主走査方向の形状が、偏向反射面の光束の反射点を中心とする円弧形状でない限り、像高により光偏向器の偏向反射面から走査レンズ面までの距離は異なる。通常、走査レンズを前記形状にすることは、光学性能を維持する上で困難である。このとき、光束は主走査方向の中央部以外では、主走査方向において、走査レンズ面に対しある入射角を有して入射する。
光束は主走査方向にある幅を有しており、光束内で主走査方向の両端でも、光偏向器の偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離が異なる。また、斜入射角を有しているため、走査レンズ面にねじれた状態で入射することになる。この光束のねじれは、特に副走査方向に強い屈折力を有する走査レンズへの入射時に波面収差を増大させる。
つまり、副走査方向に強い屈折力を有する面に光束がねじれて入射することで、例えば主走査方向で光束内両端の光ビームでの屈折は異なり、被走査面上では各光ビームは一点に集まらない、という波面収差が劣化している状態になるため、ビームスポット径が劣化する事となる。
つまり、副走査方向に強い屈折力を有する面に光束がねじれて入射することで、例えば主走査方向で光束内両端の光ビームでの屈折は異なり、被走査面上では各光ビームは一点に集まらない、という波面収差が劣化している状態になるため、ビームスポット径が劣化する事となる。
一般的に、主走査方向の走査レンズ面への入射角は、周辺像高に行くほどきつくなり、光束の主走査方向両端での走査レンズ面への副走査方向の入射位置は大きくずれるため、光束のねじれが大きくなり、ビームスポット径の太りは大きくなる。
そこで、本実施形態によれば、光束間隔拡大面を、副走査方向の曲率を有さず、かつ、少なくとも主走査方向の中央部で副走査方向に傾きを有し、その傾きが主走査方向に変化する特殊面としている。
もしくは、別の形態として、光束拡大面を、少なくとも主走査方の向中央部で副走査方向に負のパワーを有し、主走査方向に曲率が変化する面としている。
波面収差の補正のためには、副走査方向に強い屈折力を有する走査レンズ面への入射高さを、像高ごとに補正し、被走査面上で一点に集光すれば良い。
本実施形態では、第２走査レンズ１２４の射出面に副走査方向に最も強い屈折力を持たせているため、その前までにこの光束拡大面による波面収差補正が必要となる。
特殊面について、副走査方向の形状を、曲率を有さない平面形状としている理由について説明する。
そこで、本実施形態によれば、光束間隔拡大面を、副走査方向の曲率を有さず、かつ、少なくとも主走査方向の中央部で副走査方向に傾きを有し、その傾きが主走査方向に変化する特殊面としている。
もしくは、別の形態として、光束拡大面を、少なくとも主走査方の向中央部で副走査方向に負のパワーを有し、主走査方向に曲率が変化する面としている。
波面収差の補正のためには、副走査方向に強い屈折力を有する走査レンズ面への入射高さを、像高ごとに補正し、被走査面上で一点に集光すれば良い。
本実施形態では、第２走査レンズ１２４の射出面に副走査方向に最も強い屈折力を持たせているため、その前までにこの光束拡大面による波面収差補正が必要となる。
特殊面について、副走査方向の形状を、曲率を有さない平面形状としている理由について説明する。
副走査方向に曲率を付けた場合、副走査方向の高さごとに主走査方向の形状が大きく変化し、温度変動、光学素子の組み付け誤差などにより、副走査方向に光束の入射位置がずれた場合に、主走査方向の倍率誤差変動が大きく発生し、カラー機においては、各色間でのビームスポット位置がずれ、結果として色ずれが発生してしまう。
そこで、本実施形態のように、特殊面の副走査方向の面形状は、曲率を有しない平面形状とすることで、副走査方向の高さごとの主走査方向の形状変化は小さくでき、光束の入射位置が副走査方向にずれた場合の主走査方向の倍率誤差の変動を小さくすることができ、色ずれの発生を抑えることができる。
そこで、本実施形態のように、特殊面の副走査方向の面形状は、曲率を有しない平面形状とすることで、副走査方向の高さごとの主走査方向の形状変化は小さくでき、光束の入射位置が副走査方向にずれた場合の主走査方向の倍率誤差の変動を小さくすることができ、色ずれの発生を抑えることができる。
実際には、特殊面を用いることで主走査形状は副走査方向の高さにより変化するが、その量は僅かであり、副走査方向に曲率を付けた場合に比べ主走査形状の変化を小さくできる。
この結果、温度分布発生による光束間での主走査方向倍率変動の差は小さくでき、同期を取ることで書き出し位置と書き終わり位置を各光束で一致させたときの中間像高での色ずれを低減できる。
また、図７（ｂ）のように、入射光線が副走査方向にシフトした場合、特殊面は屈折力を有しないため光線の進行方向もシフトするのみで、その方向の変化は小さい。副走査方向に曲率を有する、つまり屈折力を有する面では、図７（ａ）のように、入射光線が副走査方向にシフトした場合、屈折力が変わることにより光線の進行方向が変わる。各像高でこの進行方向の変化量が異なると、走査線曲がりが大きく発生してしまう。また、光束のねじれが発生し波面収差の劣化、ビームスポット径の劣化が生じる。
以上の理由から、特殊面における副走査方向の形状は、曲率を有しない平面形状とすると良い。
この結果、温度分布発生による光束間での主走査方向倍率変動の差は小さくでき、同期を取ることで書き出し位置と書き終わり位置を各光束で一致させたときの中間像高での色ずれを低減できる。
また、図７（ｂ）のように、入射光線が副走査方向にシフトした場合、特殊面は屈折力を有しないため光線の進行方向もシフトするのみで、その方向の変化は小さい。副走査方向に曲率を有する、つまり屈折力を有する面では、図７（ａ）のように、入射光線が副走査方向にシフトした場合、屈折力が変わることにより光線の進行方向が変わる。各像高でこの進行方向の変化量が異なると、走査線曲がりが大きく発生してしまう。また、光束のねじれが発生し波面収差の劣化、ビームスポット径の劣化が生じる。
以上の理由から、特殊面における副走査方向の形状は、曲率を有しない平面形状とすると良い。
（金型の加工性）
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の金型の加工性について説明する。
光束間隔拡大面を設ける場合、光束が透過する主走査方向の全領域において、光束間隔が離れる方向に屈折するように副走査方向の傾きを有する、つまり、図８に示すように、レンズは主走査方向全域で谷型あることが望ましい。このような形状とすることで、波面収差の補正を行える上に、走査レンズを成形する際の金型の加工性が向上する。特殊面は多層構造としており、斜入射角低減に向けその間隔は近接している。
このため、本レンズを成形する際の金型を山型の構造とすることにより、型加工時にバイトが各層の境界部を加工する際も、その逃げを考慮しないで良く、容易に加工が行うことができる。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置の金型の加工性について説明する。
光束間隔拡大面を設ける場合、光束が透過する主走査方向の全領域において、光束間隔が離れる方向に屈折するように副走査方向の傾きを有する、つまり、図８に示すように、レンズは主走査方向全域で谷型あることが望ましい。このような形状とすることで、波面収差の補正を行える上に、走査レンズを成形する際の金型の加工性が向上する。特殊面は多層構造としており、斜入射角低減に向けその間隔は近接している。
このため、本レンズを成形する際の金型を山型の構造とすることにより、型加工時にバイトが各層の境界部を加工する際も、その逃げを考慮しないで良く、容易に加工が行うことができる。
金型側の形状が谷型になると、特に、各面の副走査方向の傾き角が、金型側で谷型となるような５ｄｅｇ以上となると、バイトを小さくするか、各々のレンズ面の間隔を広げる必要が生じてしまう。レンズ面間隔を広げると、斜入射角の増大による光学特性の劣化や、走査レンズの大型化による高コスト化という問題があり、バイトを小さくすると、加工時間の増大、それによる加工環境の変化による加工精度の劣化などの問題が出てくる。
（ポリゴン前交差）
本発明の第１実施形態に係る光走査装置のポリゴン前交差について説明する。
更に、図９に示すように、斜入射角を低減するための実施形態として、各々光源からの光束の、光偏向器の偏向反射面での反射位置は、各々の光束が副走査方向に光偏向器より光源側で交差するように離間していることが望ましい。
これにより、各々対応する被走査面に分離させるための副走査方向の光束間隔ｔを確保する面Ｐを、よりポリゴンミラーに近づけることができる。もしくは、同じ位置に面Ｐを配置する場合、斜入射角を低減する事が可能となる。
但し、ポリゴンミラー偏向反射面の副走査方向の厚さを増大させる事は、コスト的にも、ポリゴンの消費電力、騒音など課題も大きくなるため、その厚みは一般的な３〜４ｍｍ程度に抑えておくことが望ましい。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置のポリゴン前交差について説明する。
更に、図９に示すように、斜入射角を低減するための実施形態として、各々光源からの光束の、光偏向器の偏向反射面での反射位置は、各々の光束が副走査方向に光偏向器より光源側で交差するように離間していることが望ましい。
これにより、各々対応する被走査面に分離させるための副走査方向の光束間隔ｔを確保する面Ｐを、よりポリゴンミラーに近づけることができる。もしくは、同じ位置に面Ｐを配置する場合、斜入射角を低減する事が可能となる。
但し、ポリゴンミラー偏向反射面の副走査方向の厚さを増大させる事は、コスト的にも、ポリゴンの消費電力、騒音など課題も大きくなるため、その厚みは一般的な３〜４ｍｍ程度に抑えておくことが望ましい。
しかし、ポリゴンミラーの偏向反射面の法線に平行な光束を入射し、走査レンズを副走査方向に重ねて配置した場合ポリゴンミラー反射面の副走査方向の厚みは８〜１０ｍｍ程度になる事が多く、本実施形態のように、反射面の厚みを若干大きくしても、コストや、ポリゴンの消費電力、騒音などの低減効果は十分得られる。
従来、光学レイアウトより斜入射角は、３〜５ｄｅｇ程度に設定される事が多いが、本実施形態により、斜入射角を１ｄｅｇ程度としたときも、つまり、安定した光学特性の確保しながらも、従来と同等の位置で光束を分離し小型なレイアウトを実現することも可能となる。後に数値例で結果を示す。
従来、光学レイアウトより斜入射角は、３〜５ｄｅｇ程度に設定される事が多いが、本実施形態により、斜入射角を１ｄｅｇ程度としたときも、つまり、安定した光学特性の確保しながらも、従来と同等の位置で光束を分離し小型なレイアウトを実現することも可能となる。後に数値例で結果を示す。
（シリンドリカルレンズ）
本発明の第１実施形態に係る光走査装置のシリンドリカルレンズについて説明する。
更に、各光源からの光束は、光学素子によりポリゴンミラーの偏向反射面近傍で副走査方向に結像し、前記光学素子は、同一の偏向反射面に向かう複数の光束で共用され、かつ、各光束が副走査方向に交差する位置に配置されていることが望ましい。
本実施形態においては、この光学素子をシリンドリカルレンズとしているが、同様の機能を有する光学素子であれば代替することも可能である。斜入射角が小さいと、各光源からの光束ごとにシリンドリカルレンズを配置するには干渉が起きてしまう。
本発明の第１実施形態に係る光走査装置のシリンドリカルレンズについて説明する。
更に、各光源からの光束は、光学素子によりポリゴンミラーの偏向反射面近傍で副走査方向に結像し、前記光学素子は、同一の偏向反射面に向かう複数の光束で共用され、かつ、各光束が副走査方向に交差する位置に配置されていることが望ましい。
本実施形態においては、この光学素子をシリンドリカルレンズとしているが、同様の機能を有する光学素子であれば代替することも可能である。斜入射角が小さいと、各光源からの光束ごとにシリンドリカルレンズを配置するには干渉が起きてしまう。
そこで、本実施形態においては、シリンドリカルレンズを、同一の偏向反射面に向かう複数の光束で共用し、かつ、各光束が副走査方向に交差する位置に配置している。この結果、斜入射角を大きく変えることなく、各々の光束を偏向反射面近傍で副走査方向に結像させることが可能となる。
２つの光源を主走査方向に離間させ、シリンドリカルレンズを各光束に対応させ配置することで、干渉を防ぐことも可能である。この場合は、走査レンズの副走査方向に並ぶレンズ面の形状を異ならせる事で良好な光学特性を得る事が可能である。しかし、部品の集約化、レンズ面の共通化というメリットを得るためには、本発明の形態を実施することが望ましい。
２つの光源を主走査方向に離間させ、シリンドリカルレンズを各光束に対応させ配置することで、干渉を防ぐことも可能である。この場合は、走査レンズの副走査方向に並ぶレンズ面の形状を異ならせる事で良好な光学特性を得る事が可能である。しかし、部品の集約化、レンズ面の共通化というメリットを得るためには、本発明の形態を実施することが望ましい。
光源から射出される発散光を所望の光束状態にカップリングするカップリングレンズの干渉を避けるため、光源を主走査方向に離間し、シリンドリカルレンズなどの光学素子を共通化しても良い事は言うまでもない。
この場合、光偏向器の偏向反射面近傍で主走査方向に各々の光束を交差させる事が望ましい。光源の離間距離が小さければ、走査レンズの副走査方向に並ぶレンズ面は共通形状としても良い。
この場合、光偏向器の偏向反射面近傍で主走査方向に各々の光束を交差させる事が望ましい。光源の離間距離が小さければ、走査レンズの副走査方向に並ぶレンズ面は共通形状としても良い。
＜第２実施形態＞
（画像形成装置）
本発明の第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。
図１０は前述の光走査装置１００を搭載した画像形成装置の例を示す。感光体ドラム９０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置１００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラにトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、ドラムに残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニングケース９０５が配置される。感光体ドラムへ光偏向器の走査により画像記録が行われる。
上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
（画像形成装置）
本発明の第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。
図１０は前述の光走査装置１００を搭載した画像形成装置の例を示す。感光体ドラム９０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置１００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラにトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、ドラムに残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニングケース９０５が配置される。感光体ドラムへ光偏向器の走査により画像記録が行われる。
上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
一方、記録紙は給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、転写ベルトからトナー画像が転写されて、定着ローラ９１０で定着して排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。
また、図１０は４ステーション構成のフルカラータンデム方式の画像形成装置の例であるが、５ステーション以上のタンデム方式画像形成装置や、モノクロ機においても、光走査装置を光書込手段に適用することができる。
また、図１０は４ステーション構成のフルカラータンデム方式の画像形成装置の例であるが、５ステーション以上のタンデム方式画像形成装置や、モノクロ機においても、光走査装置を光書込手段に適用することができる。
本実施形態では、４ステーション分の走査を行うために、第１実施形態で述べた光走査装置を、光偏向器の図中の左右に配置し、それぞれ異なる偏向面にて走査されるような構成をとっている。このように、光偏向器を各光走査装置で共用することにより、部品点数の削減がはかれ、また、２つ以上光偏向器を用いるときに必要な回転速度や位相を合わせる制御が不要となり、より低コストで簡易な構成とすることができる。
（比較例）
本発明の第２実施形態に係る光走査装置の比較例について説明する。
まず、比較対象となる数値例を示す。
主走査断面図を図１５に示す。光源１から、波長６５９ｎｍの光束が発射され、カップリングレンズ２で略平行光とされる。このカップリングレンズ２の焦点距離は２７ｍｍとしている。平行光とされた光束は、主走査方向２．５ｍｍ、副走査方向２．２ｍｍのアパーチャ３を通過した後、副走査方向にのみ焦点距離４７ｍｍの集光力を有するシリンドリカルレンズ４にて、ポリゴンミラー６の偏向反射面上に、副走査方向のみ結像される。
ここで、ポリゴンミラー６は図３（ａ）で示した内接円半径ｒを７ｍｍ、面数を４面としている。
本発明の第２実施形態に係る光走査装置の比較例について説明する。
まず、比較対象となる数値例を示す。
主走査断面図を図１５に示す。光源１から、波長６５９ｎｍの光束が発射され、カップリングレンズ２で略平行光とされる。このカップリングレンズ２の焦点距離は２７ｍｍとしている。平行光とされた光束は、主走査方向２．５ｍｍ、副走査方向２．２ｍｍのアパーチャ３を通過した後、副走査方向にのみ焦点距離４７ｍｍの集光力を有するシリンドリカルレンズ４にて、ポリゴンミラー６の偏向反射面上に、副走査方向のみ結像される。
ここで、ポリゴンミラー６は図３（ａ）で示した内接円半径ｒを７ｍｍ、面数を４面としている。
走査レンズ１１、１２各面の基準軸は、主走査断面内で一致している。この基準軸とポリゴンミラー６への入射する光束との角度αを平均入射角と定義し、本実施形態ではこれを６８ｄｅｇとしている。
また、副走査方向にはポリゴンミラー６の回転軸に対して１ｄｅｇ傾いて（斜入射角１ｄｅｇで）、ポリゴンミラー６に入射している。副走査方向の入射位置は、異なる被走査面に向かう光束間で２．５ｍｍ離している（図９に示すｈ）。
ポリゴンミラー６の反射面の副走査方向の厚さを小さくするために、各光束の副走査方向入射位置は、ポリゴンミラー６の反射面に対して対称となるように入射している。
すなわち、副走査方向について、ポリゴンミラー６の反射面外形中心を副走査方向の座標原点としたときに、各光束のポリゴンミラー６反射面への入射位置は、±１．２５ｍｍと設定している。このため、ポリゴンミラー６の反射面の副走査方向の厚さは４ｍｍのものを採用している。
また、副走査方向にはポリゴンミラー６の回転軸に対して１ｄｅｇ傾いて（斜入射角１ｄｅｇで）、ポリゴンミラー６に入射している。副走査方向の入射位置は、異なる被走査面に向かう光束間で２．５ｍｍ離している（図９に示すｈ）。
ポリゴンミラー６の反射面の副走査方向の厚さを小さくするために、各光束の副走査方向入射位置は、ポリゴンミラー６の反射面に対して対称となるように入射している。
すなわち、副走査方向について、ポリゴンミラー６の反射面外形中心を副走査方向の座標原点としたときに、各光束のポリゴンミラー６反射面への入射位置は、±１．２５ｍｍと設定している。このため、ポリゴンミラー６の反射面の副走査方向の厚さは４ｍｍのものを採用している。
ポリゴンミラー６に反射された光束は、走査レンズ１１、１２にて被走査面３１上で結像する作用を付与される。走査レンズ１１、１２と、被走査面３１との間に平行平板である防塵ガラス１５を設けている。
図１５では、各被走査面へ導光する折り返しミラー（図１に示す折り返しミラー１２７〜１２９）での副走査方向への折り返しを省略して示しており、最もポリゴンミラー１０６に近い、各被走査面へ向かう光束を分離する第１折り返しミラー２１（図４、図６、図９に示す面Ｐ）の位置のみ示している。折り返しミラーの副走査方向への偏向を考慮しない場合、防塵ガラス１５は、ポリゴンミラー６の回転軸に対して１４ｄｅｇ傾けている。
図１５では、各被走査面へ導光する折り返しミラー（図１に示す折り返しミラー１２７〜１２９）での副走査方向への折り返しを省略して示しており、最もポリゴンミラー１０６に近い、各被走査面へ向かう光束を分離する第１折り返しミラー２１（図４、図６、図９に示す面Ｐ）の位置のみ示している。折り返しミラーの副走査方向への偏向を考慮しない場合、防塵ガラス１５は、ポリゴンミラー６の回転軸に対して１４ｄｅｇ傾けている。
ポリゴンミラー６後のデータを表１に示す。
ここで、Ｄは次の面までの距離、Ｎは次の面までの間隔を埋める材質の波長６５９ｎｍのときの屈折率である。Ｎのハイフン記号は材質が空気（≒屈折率１）であることを示している。
面番号１がポリゴンミラー６の反射面、面番号２が走査レンズ１１の入射面、面番号３が走査レンズ１１の射出面、面番号４が走査レンズ１２の入射面、面番号５が走査レンズ１２の射出面、面番号６が第１折り返しミラー２１の反射面、面番号７が防塵ガラス１５の入射面、面番号８が防塵ガラス１５の射出面、面番号９が被走査面３１を表している。
また、表１に示す面番号１から面番号２までの距離は、ポリゴンミラー６の反射面から走査レンズ１１の入射面までの距離であって、ポリゴンミラー６の回転軸の位置から走査レンズ１１の入射面までの距離は３６ｍｍとしている。
ここで、Ｄは次の面までの距離、Ｎは次の面までの間隔を埋める材質の波長６５９ｎｍのときの屈折率である。Ｎのハイフン記号は材質が空気（≒屈折率１）であることを示している。
面番号１がポリゴンミラー６の反射面、面番号２が走査レンズ１１の入射面、面番号３が走査レンズ１１の射出面、面番号４が走査レンズ１２の入射面、面番号５が走査レンズ１２の射出面、面番号６が第１折り返しミラー２１の反射面、面番号７が防塵ガラス１５の入射面、面番号８が防塵ガラス１５の射出面、面番号９が被走査面３１を表している。
また、表１に示す面番号１から面番号２までの距離は、ポリゴンミラー６の反射面から走査レンズ１１の入射面までの距離であって、ポリゴンミラー６の回転軸の位置から走査レンズ１１の入射面までの距離は３６ｍｍとしている。
次に、走査レンズの曲率半径、数１における係数を表２、表３にまとめる。
なお、ここでのハイフン記号は、その係数が０であることを示している。ここで、走査レンズ１１の射出面、走査レンズ１２の入射面と射出面は、二層構造としているため、上層のデータを表２に、下層のデータを表３に示しており、上層面については、各面番号の下にさらにａを、下層については各面番号の下にさらにｂを付して表す。表３は各層で異なるＦの係数のみ示す。
なお、ここでのハイフン記号は、その係数が０であることを示している。ここで、走査レンズ１１の射出面、走査レンズ１２の入射面と射出面は、二層構造としているため、上層のデータを表２に、下層のデータを表３に示しており、上層面については、各面番号の下にさらにａを、下層については各面番号の下にさらにｂを付して表す。表３は各層で異なるＦの係数のみ示す。
本実施形態の走査レンズ１１、１２の基準軸（数１の原点）は、主走査方向については、ポリゴンミラー６の回転中心座標から３．７８４ｍｍ、紙面上側にシフトしている。また、副走査方向については前述の副走査方向の原点に対して、走査レンズ１１は入射面、射出面ともに０ｍｍ、走査レンズ１２は入射面、射出面ともに各上下層で±２．１ｍｍの位置としている。
各像高で、最大となる副走査横倍率をβｍａｘ、最小となる副走査横倍率をβｍｉｎ、中央像高での副走査横倍率をβ（０）としたとき、副走査横倍率偏差Δβを数２のように定義する。
Δβ＝（βｍａｘ−βｍｉｎ）／β（０）＊１００ ［％］ （数２）
この光学系におけるΔβは１１．３％である。収差によるビームスポット径の太りなどを考慮しない場合、副走査ビームスポット径は１１．３％程度の偏差を有することとなる。
また、ここでは、１チップに２つの発光点があるＬＤアレイを用いている。被走査面３１上で１２００ｄｐｉ（≒２１．２ｕｍ）となるように、光軸方向まわりに、副走査方向に対して８２．７ｄｅｇ傾けて配置している。各像高で、最大となる副走査ビームピッチをｐｍａｘ、最小となる副走査ビームピッチをｐｍｉｎとしたとき、副走査ビームピッチ偏差Δｐを数３のように定義し、その値は４．３％となる。
Δｐ＝（ｐｍａｘ−ｐｍｉｎ）／（１２００／２５．４）＊１００ ［％］ （数３）
Δβ＝（βｍａｘ−βｍｉｎ）／β（０）＊１００ ［％］ （数２）
この光学系におけるΔβは１１．３％である。収差によるビームスポット径の太りなどを考慮しない場合、副走査ビームスポット径は１１．３％程度の偏差を有することとなる。
また、ここでは、１チップに２つの発光点があるＬＤアレイを用いている。被走査面３１上で１２００ｄｐｉ（≒２１．２ｕｍ）となるように、光軸方向まわりに、副走査方向に対して８２．７ｄｅｇ傾けて配置している。各像高で、最大となる副走査ビームピッチをｐｍａｘ、最小となる副走査ビームピッチをｐｍｉｎとしたとき、副走査ビームピッチ偏差Δｐを数３のように定義し、その値は４．３％となる。
Δｐ＝（ｐｍａｘ−ｐｍｉｎ）／（１２００／２５．４）＊１００ ［％］ （数３）
＜第３実施形態＞
（第１数値例）
本発明の第３実施形態に係る光走査装置の第１数値例について説明する。
上述した比較例と、走査レンズの形状とレイアウトを変更した第１数値例を以下に示す。主走査断面図を図１に示しており、同じ機能を有する光学素子については図１５と同じ符号としている。ポリゴンミラー６後のデータを表４に示す。
（第１数値例）
本発明の第３実施形態に係る光走査装置の第１数値例について説明する。
上述した比較例と、走査レンズの形状とレイアウトを変更した第１数値例を以下に示す。主走査断面図を図１に示しており、同じ機能を有する光学素子については図１５と同じ符号としている。ポリゴンミラー６後のデータを表４に示す。
次に、走査レンズの曲率半径、数１における係数を表５、表６にまとめる。比較例と同様、上層のデータを表５に、下層のデータを表６に示しており、上層面については、各面番号の下にさらにａを、下層については各面番号の下にさらにｂを付して表す。表６は各層で異なるＦの係数のみ示す。
それぞれ、走査レンズ１２の射出面が第１多層面、走査レンズ１２の入射面が光束間隔拡大面で、かつ、第２多層面、走査レンズ１１の射出面も多層面とし、主走査方向について副走査方向の傾きが変化する面としている。
走査レンズ１２の入射面にＦ０の係数が入っており、これは、基準軸上において、副走査方向に０．７ｄｅｇ傾けていることを表している。その方向は走査レンズ面が谷型となる方向に、上下層で異なる方向としている。
それぞれ、走査レンズ１２の射出面が第１多層面、走査レンズ１２の入射面が光束間隔拡大面で、かつ、第２多層面、走査レンズ１１の射出面も多層面とし、主走査方向について副走査方向の傾きが変化する面としている。
走査レンズ１２の入射面にＦ０の係数が入っており、これは、基準軸上において、副走査方向に０．７ｄｅｇ傾けていることを表している。その方向は走査レンズ面が谷型となる方向に、上下層で異なる方向としている。
本実施形態の走査レンズ１１、１２の基準軸（数１の原点）は、主走査方向については、ポリゴンミラー６の回転中心座標から３．７９ｍｍ、紙面上側にシフトしている。
また、副走査方向については前述の副走査方向の原点に対して、走査レンズ１１は入射面、射出面ともに０ｍｍ、走査レンズ１２は入射面、射出面ともに各上下層で±２．０４ｍｍの位置としている。走査レンズ１２については、各面の基準軸を副走査方向に平行にシフトしていることを意味している。
また、副走査方向については前述の副走査方向の原点に対して、走査レンズ１１は入射面、射出面ともに０ｍｍ、走査レンズ１２は入射面、射出面ともに各上下層で±２．０４ｍｍの位置としている。走査レンズ１２については、各面の基準軸を副走査方向に平行にシフトしていることを意味している。
走査レンズ１１の射出面と走査レンズ１２の入射面、各特殊面の副走査方向の傾きについて表したグラフを図１２に示す。
ここでは下層の面（面番号３ｂ、４ｂ）についてのみ示している。上層の面（面番号３ａ、４ａ）については正負が逆転したグラフとなるため割愛している。符号については、面の法線が副走査方向について負の方向に傾く方向を正としている。
このため、入射面については、下層面が正の傾きとなる場合に、上層面が負の傾きとなり、レンズ全体の形状としては谷型になる。射出面については、下層面が負の傾きとなる場合に、上層面が正の傾きとなり、レンズ全体の形状としては谷型になる。山型の形状についてはこれの逆になる場合である。これを踏まえると、図１２（ａ）では、＋５ｄｅｇを、図１２（ｂ）では、−５ｄｅｇを超えないように傾きを設定しており、加工性を確保した形状としている。
ここでは下層の面（面番号３ｂ、４ｂ）についてのみ示している。上層の面（面番号３ａ、４ａ）については正負が逆転したグラフとなるため割愛している。符号については、面の法線が副走査方向について負の方向に傾く方向を正としている。
このため、入射面については、下層面が正の傾きとなる場合に、上層面が負の傾きとなり、レンズ全体の形状としては谷型になる。射出面については、下層面が負の傾きとなる場合に、上層面が正の傾きとなり、レンズ全体の形状としては谷型になる。山型の形状についてはこれの逆になる場合である。これを踏まえると、図１２（ａ）では、＋５ｄｅｇを、図１２（ｂ）では、−５ｄｅｇを超えないように傾きを設定しており、加工性を確保した形状としている。
このように光走査装置を構成することにより、ビームスポット径の小径化、走査線曲がりの低減を実現しながら、各光束の分離を容易にし、光走査装置全体の小型化を達成している。
また、走査レンズ１１入射面にも、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面を用いたことにより、数２で定義した副走査横倍率偏差Δβは４．８％、数３で定義した副走査ビームピッチ偏差Δｐは１．０％となる。これは、前述の比較例に対してどちらも低減できており、ビームスポット径や、副走査ビームピッチの均一化により、より高画質の光走査装置を提供できる。
また、走査レンズ１１入射面にも、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面を用いたことにより、数２で定義した副走査横倍率偏差Δβは４．８％、数３で定義した副走査ビームピッチ偏差Δｐは１．０％となる。これは、前述の比較例に対してどちらも低減できており、ビームスポット径や、副走査ビームピッチの均一化により、より高画質の光走査装置を提供できる。
＜第４実施形態＞
（第２数値例）
本発明の第４実施形態に係る光走査装置の第２数値例について説明する。
主走査断面図を図１３に示しており、同じ機能を有する光学素子については図１１と同じ符号としている。
ポリゴンミラー６後のデータを表７に、走査レンズの曲率半径、数１における係数を表８、表９に、各特殊面の副走査方向の傾きについて表したグラフを図１４に示す。本実施形態では、平均入射角αを４５ｄｅｇとしている。
（第２数値例）
本発明の第４実施形態に係る光走査装置の第２数値例について説明する。
主走査断面図を図１３に示しており、同じ機能を有する光学素子については図１１と同じ符号としている。
ポリゴンミラー６後のデータを表７に、走査レンズの曲率半径、数１における係数を表８、表９に、各特殊面の副走査方向の傾きについて表したグラフを図１４に示す。本実施形態では、平均入射角αを４５ｄｅｇとしている。
本実施形態において、Ｆ０係数を付す光束間隔拡大面、かつ、第２多層面は走査レンズ１１の射出面としており、基準軸上では０．９ｄｅｇ谷型に傾けるＦ０係数となっている。第１多層面は走査レンズ１２入射面とし、さらに走査レンズ１２射出面も多層面としている。
本実施形態の走査レンズ１１、１２の基準軸（数１の原点）は、主走査方向については、ポリゴンミラー６の回転中心座標から２．５ｍｍ、紙面上側にシフトしている。
また、副走査方向については前述の副走査方向の原点に対して、走査レンズ１１は入射面、射出面ともに０ｍｍ、走査レンズ１２は入射面、射出面ともに各上下層で±２．３ｍｍの位置としている。
本実施形態の走査レンズ１１、１２の基準軸（数１の原点）は、主走査方向については、ポリゴンミラー６の回転中心座標から２．５ｍｍ、紙面上側にシフトしている。
また、副走査方向については前述の副走査方向の原点に対して、走査レンズ１１は入射面、射出面ともに０ｍｍ、走査レンズ１２は入射面、射出面ともに各上下層で±２．３ｍｍの位置としている。
本実施形態において、図１４（ａ）では、＋５ｄｅｇを超えないように傾きを設定しているのはこれまでと同様だが、第三多層面の傾きを示す図１４（ｂ）では、射出面の傾きのため、−５ｄｅｇを超えないように傾きを設定して、加工性を確保した形状としている。
本実施形態では、走査レンズ１１入射面のレンズ基準軸上で副走査方向の曲率を負としているため、走査レンズ１１射出面以降で上下層に入射していく各光束を副走査方向に離す方向に屈折させる。これにより、上下層の分離を容易にしている。
本実施形態では、走査レンズ１１入射面のレンズ基準軸上で副走査方向の曲率を負としているため、走査レンズ１１射出面以降で上下層に入射していく各光束を副走査方向に離す方向に屈折させる。これにより、上下層の分離を容易にしている。
このように光走査装置を構成することにより、ビームスポット径の小径化、走査線曲がりの低減を実現しながら、各光束の分離を容易にし、光走査装置全体の小型化を達成している。
また、走査レンズ１１入射面にも、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面を用いたことにより、数２で定義した副走査横倍率偏差Δβは４．５％、数３で定義した副走査ビームピッチ偏差Δｐは１．６％となる。これは、前述の比較例に対してどちらも低減できており、ビームスポット径や、副走査ビームピッチの均一化により、より高画質の光走査装置を提供できる。
また、走査レンズ１１入射面にも、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面を用いたことにより、数２で定義した副走査横倍率偏差Δβは４．５％、数３で定義した副走査ビームピッチ偏差Δｐは１．６％となる。これは、前述の比較例に対してどちらも低減できており、ビームスポット径や、副走査ビームピッチの均一化により、より高画質の光走査装置を提供できる。
以上、実施形態を述べたが、本発明の副走査横倍率偏差低減の効果は、主走査方向について、副走査方向の曲率が変化する面が、ここで示したような、第１走査レンズの入射面と、第２走査レンズの射出面以外の２面に設けることでも奏することができる。よって、種々の変形が可能である。
本実施形態に係る光走査装置においては、異なる被走査面に対応する２つの光源と、前記２つの光源からの光束を偏向する光偏向器と、前記光偏向器により偏向された前記２つの光源からの光束を各々対応する被走査面に集光する２枚の走査レンズとを備えた光走査装置において、前記２つの光源からの光束は、前記光偏向器の偏向反射面の法線に対し、副走査方向に角度を有して入射し、前記光偏向器の同一の偏向反射面により偏向反射され、前記２枚の走査レンズは、前記２つの光源からの光束の全てで共用され、かつ、少なくとも２面は、主走査位置によって副走査方向の曲率が変化する副走査曲率変化面であることとする。
これにより、２枚の走査レンズを全ての光束で共用することにより、走査レンズ枚数の削減、レイアウト自由度の向上をはかることができる。また、副走査方向に曲率が変化する面を２面有することにより、像高間の副走査横倍率偏差を低減でき、ビームスポット径の均一化をはかり、良好な光結像特性を得ることができる。
これにより、２枚の走査レンズを全ての光束で共用することにより、走査レンズ枚数の削減、レイアウト自由度の向上をはかることができる。また、副走査方向に曲率が変化する面を２面有することにより、像高間の副走査横倍率偏差を低減でき、ビームスポット径の均一化をはかり、良好な光結像特性を得ることができる。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記２枚の走査レンズのうち、副走査方向に最も強い集光作用を有する第１の副走査曲率変化面は、副走査方向に並んだ複数の光束透過領域を有する第１の多層面とすることとする。
このように、多層面とすることにより、副走査方向について、各光束透過領域を通過する光束がより光軸上の近くを通過するように構成でき、それぞれの被走査面に向かう光束同士が副走査方向に近接しないように集光作用を与えることができるため、走査レンズ後の分離が容易になり、レイアウトの自由度が向上する。さらに、分離が容易になることで斜入射角も小さく設定できるため、良好な学特性をえる事ができる。
このように、多層面とすることにより、副走査方向について、各光束透過領域を通過する光束がより光軸上の近くを通過するように構成でき、それぞれの被走査面に向かう光束同士が副走査方向に近接しないように集光作用を与えることができるため、走査レンズ後の分離が容易になり、レイアウトの自由度が向上する。さらに、分離が容易になることで斜入射角も小さく設定できるため、良好な学特性をえる事ができる。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記２枚の走査レンズは、さらに、副走査方向に曲率を有さず、主走査位置によって副走査方向の傾きが変化する特殊面を有し、前記特殊面は第２の多層面としていることとする。
これにより、主走査方向に傾き角が変化する面を採用することにより、斜入射光学系特有の波面収差の劣化、もしくは、走査線の曲がり増大を低減することを可能とし、良好な光結像特性を得、画像品質の向上をはかることができる。
これにより、主走査方向に傾き角が変化する面を採用することにより、斜入射光学系特有の波面収差の劣化、もしくは、走査線の曲がり増大を低減することを可能とし、良好な光結像特性を得、画像品質の向上をはかることができる。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記第２の多層面は、少なくとも主走査方向中央部で、前記２つの光源からの光束の副走査方向の間隔が離れる方向に屈折させる副走査方向の傾きを有することとする。
これにより、異なる被走査面に向かう光束を互いに副走査方向に離れる方向に屈折するように傾けることにより、各光束をより早い段階で分離することを可能とし、レイアウト自由度をより向上することができる。また、走査レンズ面を傾けて、各光源からの光束の副走査方向の間隔が離れる方向に屈折させる場合、走査レンズが谷型、それを成型する金型が山型となるため、金型の加工が容易、かつ、精度良く行うことができ、より良品質の走査レンズを採用することができる。
これにより、異なる被走査面に向かう光束を互いに副走査方向に離れる方向に屈折するように傾けることにより、各光束をより早い段階で分離することを可能とし、レイアウト自由度をより向上することができる。また、走査レンズ面を傾けて、各光源からの光束の副走査方向の間隔が離れる方向に屈折させる場合、走査レンズが谷型、それを成型する金型が山型となるため、金型の加工が容易、かつ、精度良く行うことができ、より良品質の走査レンズを採用することができる。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記２つの曲率変化面のうち、副走査方向に最も強い集光作用を有する面以外の、第２の副走査曲率変化面は、前記第１の副走査曲率変化面より上流にある面であり、少なくとも主走査方向中央部で、副走査方向について負の曲率を有することとする。
これにより、副走査方向に最も強い正パワーを有する面の前側に負の曲率を有する面を設けることにより、各光源からの光束の副走査方向間隔を拡大しつつ、走査レンズの副走査横倍率をさげることができる。このため、公差による副走査方向の結像位置劣化（走査線間隔変動含む）、結像特性劣化を低減することができる。ここで、上流・下流とは、光束が光源から出射された後、被走査面に至るまでに通過していく順序における、早いことと遅いことを指す。
これにより、副走査方向に最も強い正パワーを有する面の前側に負の曲率を有する面を設けることにより、各光源からの光束の副走査方向間隔を拡大しつつ、走査レンズの副走査横倍率をさげることができる。このため、公差による副走査方向の結像位置劣化（走査線間隔変動含む）、結像特性劣化を低減することができる。ここで、上流・下流とは、光束が光源から出射された後、被走査面に至るまでに通過していく順序における、早いことと遅いことを指す。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記第１の多層面を、最も下流となる面に設けることとする。
これにより、副走査に最も強いパワーを有する面を、光偏向器から最も離すことにより、副走査方向の横倍率を下げることができ、公差による副走査方向の結像位置劣化（走査線間隔変動含む）、結像特性劣化を低減することができる。
これにより、副走査に最も強いパワーを有する面を、光偏向器から最も離すことにより、副走査方向の横倍率を下げることができ、公差による副走査方向の結像位置劣化（走査線間隔変動含む）、結像特性劣化を低減することができる。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記２枚の走査レンズのうち、最も下流となる面を副走査方向に頂点が２つある形状とし、それ以外の少なくとも一面を、少なくとも主走査方向中央部で副走査方向に谷型となる形状とすることとする。
これにより、異なる被走査面に向かう光束を互いに副走査方向に離れる方向に屈折するように傾けることにより、各光束をより早い段階で分離することを可能とし、レイアウト自由度をより向上することができる。また、走査レンズ面を傾けて、各光源からの光束の副走査方向の間隔が離れる方向に屈折させる場合、走査レンズが谷型、それを成型する金型が山型となるため、金型の加工が容易、かつ、精度良く行うことができ、より良品質の走査レンズを採用することができる。
また、副走査に最も強いパワーを有する面を、光偏向器から最も離すことにより、副走査方向の横倍率を下げることができ、公差による副走査方向の結像位置劣化（走査線間隔変動含む）、結像特性劣化を低減することができる。
これにより、異なる被走査面に向かう光束を互いに副走査方向に離れる方向に屈折するように傾けることにより、各光束をより早い段階で分離することを可能とし、レイアウト自由度をより向上することができる。また、走査レンズ面を傾けて、各光源からの光束の副走査方向の間隔が離れる方向に屈折させる場合、走査レンズが谷型、それを成型する金型が山型となるため、金型の加工が容易、かつ、精度良く行うことができ、より良品質の走査レンズを採用することができる。
また、副走査に最も強いパワーを有する面を、光偏向器から最も離すことにより、副走査方向の横倍率を下げることができ、公差による副走査方向の結像位置劣化（走査線間隔変動含む）、結像特性劣化を低減することができる。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記２つの光源は、複数の発光点を有することとする。
これにより、副走査横倍率偏差を低減することができるため、マルチビーム光源を用いたときの像高間の副走査ビームピッチ偏差が低減でき、良好な画像を得ることができるため、マルチビーム書込時の効果が高い。
これにより、副走査横倍率偏差を低減することができるため、マルチビーム光源を用いたときの像高間の副走査ビームピッチ偏差が低減でき、良好な画像を得ることができるため、マルチビーム書込時の効果が高い。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記２つの光源からの光束は、副走査方向について、前記光偏向器の偏向反射面より光源側で交差することとする。
これにより、特に、ポリゴンミラーの形状誤差による走査ラインごとの副走査位置劣化を低減する手段の１つに、光束の光偏向器への副走査方向入射角度（以降、斜入射角）を小さくすることが挙げられる。この場合、光偏向器での偏向後に、各光源からの光束を分離することが困難となるが、光偏向器より光源側で副走査方向に交差させた後、その副走査方向の間隔が広がっていく構成とすることにより、斜入射角が小さくても分離が可能となる構成とすることができる。
これにより、特に、ポリゴンミラーの形状誤差による走査ラインごとの副走査位置劣化を低減する手段の１つに、光束の光偏向器への副走査方向入射角度（以降、斜入射角）を小さくすることが挙げられる。この場合、光偏向器での偏向後に、各光源からの光束を分離することが困難となるが、光偏向器より光源側で副走査方向に交差させた後、その副走査方向の間隔が広がっていく構成とすることにより、斜入射角が小さくても分離が可能となる構成とすることができる。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記２つの光源からの光束を、前記光偏向器の偏向反射面近傍で副走査方向に結像する光学素子をさらに有し、前記光学素子は、同一の偏向反射面に向かう複数の光束で共用され、かつ、各光源からの光束が副走査方向に交差する位置に配置されていることとする。
これにより、各光源に対応した光学素子を配置するよりも部品点数、コストの削減がはかれる上に、２つの光学素子の干渉を考慮する必要がないため、斜入射角を小さく設定でき、良好な光学特性を得ることができる。
これにより、各光源に対応した光学素子を配置するよりも部品点数、コストの削減がはかれる上に、２つの光学素子の干渉を考慮する必要がないため、斜入射角を小さく設定でき、良好な光学特性を得ることができる。
本実施形態に係る光走査装置においては、前記光偏向器は、前記２つの光源からの光束を偏向反射する面を２面有することとする。
これにより、一般的に、四色分の被走査面を走査しなければならないカラータンデム方式に用いる画像形成装置を、１つの光偏向器で構成できるようにし、コストの削減がはかれる。また、２つ以上の光偏向器を用いた際の、各々の回転速度や位相などを合わせるような複雑な制御を行う必要がなくなり、簡易で低コストな構成にすることができる。
これにより、一般的に、四色分の被走査面を走査しなければならないカラータンデム方式に用いる画像形成装置を、１つの光偏向器で構成できるようにし、コストの削減がはかれる。また、２つ以上の光偏向器を用いた際の、各々の回転速度や位相などを合わせるような複雑な制御を行う必要がなくなり、簡易で低コストな構成にすることができる。
本実施形態に係る画像形成装置においては、上記のような構成の光走査装置を用いたこととする。
本発明は、光走査装置や、その光走査装置を用いたデジタル複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置に利用可能である。
１ 光源
２ カップリングレンズ
３ アパーチャ
４ シリンドリカルレンズ
６ ポリゴンミラー
１１、１２ 走査レンズ
１５ 防塵ガラス
２１ ミラー
３１ 被走査面
１００ 光走査装置
１０１、１０２ 被走査面（感光体）
１０６ ポリゴンミラー
１０７ 光源ユニット
１１３ シリンドリカルレンズ
１２０、１２４ 走査レンズ
１２７、１２８、１２９ 折り返しミラー
２０１、２０２ 光束
９０１ 感光体ドラム
９０２ 帯電チャージャ
９０３ 現像ローラ
９０４ トナーカートリッジ
９０５ クリーニングケース
９０６ 転写ベルト
９０７ 給紙トレイ
９０８ 給紙コロ
９０９ レジストローラ対
９１０ 定着ローラ
９１１ 排紙トレイ
９１２ 排紙ローラ
１２４２ 基準軸
２ カップリングレンズ
３ アパーチャ
４ シリンドリカルレンズ
６ ポリゴンミラー
１１、１２ 走査レンズ
１５ 防塵ガラス
２１ ミラー
３１ 被走査面
１００ 光走査装置
１０１、１０２ 被走査面（感光体）
１０６ ポリゴンミラー
１０７ 光源ユニット
１１３ シリンドリカルレンズ
１２０、１２４ 走査レンズ
１２７、１２８、１２９ 折り返しミラー
２０１、２０２ 光束
９０１ 感光体ドラム
９０２ 帯電チャージャ
９０３ 現像ローラ
９０４ トナーカートリッジ
９０５ クリーニングケース
９０６ 転写ベルト
９０７ 給紙トレイ
９０８ 給紙コロ
９０９ レジストローラ対
９１０ 定着ローラ
９１１ 排紙トレイ
９１２ 排紙ローラ
１２４２ 基準軸
Claims (12)
- 異なる被走査面に対応する２つの光源と、
前記２つの光源からの光束を偏向する光偏向器と、
前記光偏向器により偏向された前記２つの光源からの光束を各々対応する被走査面に集光する２枚の走査レンズとを備えた光走査装置において、
前記２つの光源からの光束は、前記光偏向器の偏向反射面の法線に対し、副走査方向に角度を有して入射し、前記光偏向器の同一の偏向反射面により偏向反射され、
前記２枚の走査レンズは、前記２つの光源からの光束の全てで共用され、かつ、少なくとも２面は、主走査位置によって副走査方向の曲率が変化する副走査曲率変化面であることを特徴とする光走査装置。 - 前記２枚の走査レンズのうち、副走査方向に最も強い集光作用を有する第１の副走査曲率変化面は、副走査方向に並んだ複数の光束透過領域を有する第１の多層面とすることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
- 前記２枚の走査レンズは、さらに、副走査方向に曲率を有さず、主走査位置によって副走査方向の傾きが変化する特殊面を有し、前記特殊面は第２の多層面としていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
- 前記第２の多層面は、少なくとも主走査方向中央部で、前記２つの光源からの光束の副走査方向の間隔が離れる方向に屈折させる副走査方向の傾きを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の光走査装置。
- 前記２つの曲率変化面のうち、副走査方向に最も強い集光作用を有する面以外の、第２の副走査曲率変化面は、前記第１の副走査曲率変化面より上流にある面であり、少なくとも主走査方向中央部で、副走査方向について負の曲率を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の光走査装置。
- 前記第１の多層面を、最も下流となる面に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の光走査装置。
- 前記２枚の走査レンズのうち、最も下流となる面を副走査方向に頂点が２つある形状とし、それ以外の少なくとも一面を、少なくとも主走査方向中央部で副走査方向に谷型となる形状とすることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の光走査装置。
- 前記２つの光源は、複数の発光点を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の光走査装置。
- 前記２つの光源からの光束は、副走査方向について、前記光偏向器の偏向反射面より光源側で交差することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の光走査装置。
- 前記２つの光源からの光束を、前記光偏向器の偏向反射面近傍で副走査方向に結像する光学素子をさらに有し、
前記光学素子は、同一の偏向反射面に向かう複数の光束で共用され、かつ、各光源からの光束が副走査方向に交差する位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１つに記載の光走査装置。 - 前記光偏向器は、前記２つの光源からの光束を偏向反射する面を２面有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１つに記載の光走査装置。
- 請求項１乃至請求項１１の何れか１つに記載の光走査装置を用いた画像形成装置。
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|---|---|---|---|
| JP2011003204A JP2012145702A (ja) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | 光走査装置および画像形成装置 |
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| JP2011003204A JP2012145702A (ja) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | 光走査装置および画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012145702A true JP2012145702A (ja) | 2012-08-02 |
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ID=46789332
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|---|---|---|---|
| JP2011003204A Pending JP2012145702A (ja) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | 光走査装置および画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2012145702A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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- 2011-01-11 JP JP2011003204A patent/JP2012145702A/ja active Pending
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