JP4451519B2 - 走査光学系および光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走査光学系および光走査装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査装置は、デジタル複写機やレーザプリンタ、ファクシミリ、レーザプロッタ、レーザ製版装置等の画像形成装置に関連して広く知られている。そしてこの光走査装置に用いられる走査光学系は、光偏向器により偏向するビームを被走査面上に走査用の光スポットとして集光する光学系である。そして画像形成装置においては、例えば感光性の像担持体の被走査面に対して光走査装置による走査を行って画像書込みを行い潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して可視画像を形成し、その可視画像を記録用紙等の記録媒体に転写して画像を得ている。
近来、このような光走査装置に対して走査の高密度化や高速化が要請されている。また、光走査装置を用いる画像形成装置のレイアウト上の理由等により、走査光学系に「長いバック長」が要請されることが多い。この「バック長」とは、走査光学系を構成する結像素子（レンズや凹面鏡等）のうちで、最も被走査面側に配備されるものから被走査面に至る距離である。
【０００３】
光走査装置を用いる画像形成装置では、一般に感光性の像担持体、例えば光導電性の感光体を用い、この感光体を帯電手段により均一に帯電した後、光走査装置による光走査で画像書込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を現像手段により現像してトナー画像とし、このトナー画像を記録媒体上に転写し、定着して所望の記録画像を得ている。
このような画像形成装置で、帯電手段や現像手段、転写手段といった画像形成プロセス上必要な機械装置は、その機械的な構成により感光体に対する機械的な位置関係が限定されているので、その配備位置の自由度が少ない。これに対して光走査装置の光学系は、光源から被走査面（実体的には上記感光体の感光面）に至る光学配置に相当の自由度があり、画像形成装置における帯電手段や現像手段等のレイアウトに対応して光学設計を行うことが可能であるため、レイアウト上の要請により、上記のような「バック長の長い走査光学系」が求められることも多い。
【０００４】
近来、光走査装置における「走査密度」も１２００ｄｐｉ（１インチ当りのドット数）或いは２４００ｄｐｉといった高密度が要請されている。光走査の高密度化を達成するには、被走査面上に集光させる光スポットのスポット径を小さくする必要がある。光スポットのスポット径を小径化するには、走査光学系に入射するビームのビーム径を大きくする必要がある。このように走査光学系に入射するビーム径が大きくなると、走査光学系の像面湾曲や結像倍率といった幾何光学的な特性を良好にするのみでは足らず、波動光学的な波面収差を光スポットの像高に拘わらず一定に設定することが重要となる。
【０００５】
光走査装置による光走査を高速化できる方法として、被走査面の複数走査線を同時走査する「マルチビーム方式」が注目され、モノリシックな半導体レーザアレイの発光源を１列に並べたＬＤアレイ方式や、複数の半導体レーザからのビームを合成するビーム合成方式の光源を用いるマルチビーム方式の光走査装置が実現されつつある。このようなＬＤアレイ方式やビーム合成方式の光源を用いると、シングルビーム方式の光走査装置の場合と同様、光源から被走査面に至る光路上の光学系を複数ビームで共通化して使用できるので、機械的変動に対して安定性の高いマルチビーム方式の光走査装置が可能になる。
【０００６】
１２００ｄｐｉ或いは２４００ｄｐｉといった高密度の光走査をマルチビーム方式の光走査装置で実現するには、光源における発光源の間隔（ＬＤアレイ方式では、ＬＤアレイにおける各発光源の間隔、ビーム合成方式では、合成されたビームの仮想的な発光源間隔）を小さくする必要がある。
例えば複数ビームで同時走査する際の複数走査線のピッチが１走査線分である場合、即ち、いわゆる隣接走査の場合で２４００ｄｐｉの走査密度を実現しようとすると、光源における発光源間隔は一般に１０μｍよりも小さいものになる。
【０００７】
光源としてモノリシックな半導体レーザアレイを用いる場合を考えると、モノリシックな半導体レーザアレイでは、発光源の間隔が１０μｍよりも小さくなると、１つの発光源の点滅が隣接する発光源の点滅に「熱的・電気的」に影響するようになり、個々の発光源を独立して変調制御することが難しくなる。
また、光源としてビーム合成方式のものを用いる場合であると、合成されたビームの仮想的な発光源の副走査方向の間隔を極めて小さくする必要があり、しかも、その間隔を精度よく調整する必要があり、ビーム合成に伴う調整に手間がかかる。
【０００８】
そこで光源における発光源の間隔をある程度大きくして、尚且つ高密度のマルチビーム走査を実現するには、隣接ビームが被走査面上で１走査線分以上の間隔を開けて走査を行う、いわゆる「飛び越し走査」を行えばよい。しかし、隣接ビームが飛び越す走査線数（飛び越し次数）が大きくなると、「ビームが走査光学系を通過する位置」が、ビーム毎に副走査方向に大きく異なるようになる。そのようになると、走査光学系の光学作用がビーム毎に同じにならず、特に、副走査方向の倍率が光スポットの像高と共に変動し、走査線ピッチが「像高と共に大きく変動する」ことになる。従って、飛び越し走査における飛び越し次数は、あまり大きくない「適正な次数」であることが必要である。
【０００９】
高密度の光走査を実現するには、マルチビーム走査方式においても、被走査面上に結像する個々の光スポット径を小さくすることは当然であり、このために走査光学系における、波動光学的な波面収差を小さく抑えることが必要であることは、シングルビーム方式の場合と何ら変わらない。また、１２００ｄｐｉや２４００ｄｐｉといった高密度の光走査をマルチビーム方式の光走査装置で実現するには、上述の飛び越し走査を行うことにより、光源における発光源間隔が極端に狭くならないようにしつつ、飛び越し次数を適当にし、走査線ピッチの像高による大きな変動を抑えるのがよい。さらに、マルチビーム方式、シングルビーム方式を問わず、走査光学系はバック長が長いものであることが好ましい。また、マルチビーム方式では、光源と光偏向器間に配備される光学系を複数ビームに対して共通とすることが、機械的変動に対する光走査の安定性の観点から望ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、シングルビーム方式とマルチビーム方式とを問わず、バック長を確保しつつ、小径の光スポットを実現できる走査光学系を実現することを課題とする。
この発明はまた、上記走査光学系を使用することにより、高密度化に適応できるシングルビーム方式及びマルチビーム方式の光走査装置を実現し、さらには、このような光走査装置を用いて良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を実現することを他の課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の走査光学系は「光偏向器により偏向されるビームを被走査面上に光スポットとして集光させる光学系」であって、以下の如き特徴を有する（請求項１）。
即ち、走査光学系は、２枚のレンズにより構成される。この２枚のレンズのうち、光偏向器側のレンズは「主走査方向に正の屈折力、副走査方向に負の屈折力を有する」ものであり、被走査面側のレンズは「主走査方向に負の屈折力、副走査方向に正の屈折力を有する」ものである。
更に、上記光偏向器側のレンズの少なくとも１つのレンズ面においては、「主走査断面内の形状が非円弧形状」であり、上記被走査面側のレンズの少なくとも１つのレンズ面においては、「主走査断面内の形状が非円弧形状」である。
更に、上記光偏向器側のレンズの少なくとも１つのレンズ面においては、「主・副走査方向の曲率半径が異なる」ものであり、上記被走査面側のレンズの少なくとも１つのレンズ面においては、「主・副走査方向の曲率半径が異なる」ものである。
更に、上記２枚のレンズのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、「副非円弧面」とすることができる。上記「副非円弧面」は、「副走査断面内の形状が非円弧形状」である。
更に、上記２枚のレンズの４つのレンズ面のうち、少なくとも２つのレンズ面は、副走査方向の曲率半径が主走査方向の断面形状に依存しないで変化する特殊トロイダル面であり、上記特殊トロイダル面である少なくとも２つのレンズ面が、面間に空気間隔を有し、
上記特殊トロイダル面である少なくとも２つのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、副走査方向の曲率半径の変化が主走査方向に非対称である。
ここで上記「主走査断面」は、レンズ面近傍において、理想的な偏向光束の主光線が掃引する平面、即ち主走査方向に平行な平面に合致した仮想的な平断面をいう。また、レンズ面近傍において主走査方向に直交する仮想的な平断面を「副走査断面」と呼ぶことにする。
この請求項１記載の走査光学系において、上記副非円弧面は、「その非円弧形状が、主走査方向における副走査断面の位置に応じて変化する面」とすることができる（請求項２）。尚、走査光学系における副非円弧面の形状は、被走査面上の各走査位置（光スポットの集光位置）における波面収差を補正するように定められている。これにより、被走査面上の各走査位置毎に、最良の波面収差を設定することができる。
【００１２】
この請求項１または２記載の走査光学系において、「光偏向器側のレンズ及び、被走査面側のレンズの主走査断面内の形状を、光偏向器側に凹面を向けたメニスカス形状とする」ことができる（請求項３）。
この請求項３記載の走査光学系において、上記２枚のレンズの４つのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、有効書込範囲内において、そのレンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊが、条件：
（１） ０．９＜｜Ｉ・Ｊ｜≦１．０
を満足することが好ましい（請求項４）。
【００１３】
上記請求項１〜４の何れか１つに記載の走査光学系においては、中心像高における副走査方向の横倍率：β_２が、条件：
（２） ０．５≦｜β_２｜≦２．０
を満足することが好ましい（請求項５）。
尚、光偏向器以後に配備される「走査光学系の副走査方向の横倍率」は、この明細書中では、副走査方向において、被走査面近傍の像点に共役な走査光学系の物点と、被走査面近傍の像点との横倍率と定義する。この副走査方向の横倍率のうちで、中心像高における横倍率が上記の「β_２」であり、任意像高：ｈにおける横倍率が後述の「β_ｈ」である。
【００１４】
上記請求項１〜５の何れか１つに記載の走査光学系において、「偏向反射面近傍と被走査面位置とを副走査方向に関して、幾何光学的に共役関係とする機能を有するアナモフィックな光学系」とすることができる（請求項６）。この請求項６記載の走査光学系において、「上記２枚のレンズの４つのレンズ面の全てにおいて、主・副走査方向の曲率半径を異ならせる」ことができる（請求項７）。
上記のように請求項１〜７の何れか１つに記載の走査光学系において、上記２枚のレンズの４つのレンズ面のうち、少なくとも２つのレンズ面は、「特殊トロイダル面」である。
ここで、「特殊トロイダル面」は、「副走査方向の曲率半径が主走査方向の断面形状に依存しないで変化する面」である。また、「副走査方向の曲率半径」は、レンズ面を副走査断面で切断したとき、副走査断面におけるレンズ面の曲率半径をいう。従って、上記「副走査方向の曲率半径が主走査方向の断面形状に依存しないで変化する」とは、上記副走査断面の位置を主走査方向に変化させたとき、副走査断面の位置に応じて、副走査方向の曲率半径が変化することを意味する。
【００１５】
上記の走査光学系において、上記特殊トロイダル面である少なくとも２つのレンズ面は、有効書込範囲内において、副走査方向の曲率半径の最大値：｜ｒ｜_ｍａｘと、副走査方向の曲率半径の最小値：｜ｒ｜_ｍｉｎが、条件：
（３） ０．５＜｜ｒ｜_ｍｉｎ／｜ｒ｜_ｍａｘ≦１．０
を満足することが好ましい（請求項８）。
更に、上記のように特殊トロイダル面である少なくとも２つのレンズ面は、「面間に空気間隔を有する」。
更に、上記のように特殊トロイダル面である少なくとも２つのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、「副走査方向の曲率半径の変化が主走査方向に非対称である」）。
【００１６】
上記請求項１〜８の何れか１つに記載の走査光学系において、中心像高における副走査方向の横倍率：β_２と、任意像高における副走査方向の横倍率：β_ｈが、条件：
（４） ０．９≦｜β_ｈ／β_２｜≦１．１
を満足することが好ましい（請求項９）。
更に、上記請求項１〜９の何れか１つに記載の走査光学系において、有効書込幅：Ｗと、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅：Ｆ_Ｓが、条件：
（５） Ｆ_Ｓ／Ｗ＜０．００５
を満足することが好ましい（請求項１０）。
【００１８】
上記請求項１〜１０の何れか１つに記載の走査光学系において、小径光スポットのスポット径としては、被走査面上の光スポットのスポット径を、その光スポットにおける光強度分布のラインスプレッド関数における１／ｅ^２強度で定義するとき、そのスポット径が、主・副走査方向とも有効書込範囲内において５０μｍ以下となる範囲を有するように走査光学系の結像性能を設定することができる（請求項１１）。
上記「ラインスプレッド関数」は、被走査面上に形成された光スポットの中心座標を基準としたとき、主走査方向及び副走査方向の座標をＹ，Ｚとして、光スポットの光強度分布をｆ（Ｙ，Ｚ）とするとき、Ｚ方向のラインスプレッド関数：ＬＳＺは、
（６） ＬＳＺ（Ｚ）＝∫ｆ（Ｙ，Ｚ）ｄＹ
（積分はＹ方向における光スポットの全幅について行う）
で定義され、Ｙ方向のラインスプレッド関数：ＬＳＹは、
（７） ＬＳＹ（Ｙ）＝∫ｆ（Ｙ，Ｚ）ｄＺ
（積分はＺ方向における光スポットの全幅について行う）
で定義される。
【００１９】
このように定義されるラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ），ＬＳＹ（Ｙ）は、一般に略ガウス分布型の形状であるので、Ｙ方向及びＺ方向のスポット径は、これらラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ），ＬＳＹ（Ｙ）が、その最大値の１／ｅ^２以上となる領域のＹ，Ｚ方向の幅で与えられる。上記請求項１１において述べられている内容は、このように定義されるＹ，Ｚ方向のスポット径が有効書込範囲内において、光スポットが５０μｍ以下になる範囲を有するということである。ラインスプレッド関数により上記の如く定義されるスポット径は、「光スポットをスリットで等速走査し、スリットを通った光を光検出器で受光し、受光量を積分する」ことにより容易に測定可能であり、このような測定を行う装置も市販されている。
従来の技術では、５０μｍ以下のスポット径を持つ良好な光スポットを形成することは容易でないが、この発明のように、走査光学系内に、副非円弧面を１面以上用い、その面形状を「波面収差を良好に補正する形状」とすることにより、５０μｍ以下のスポット径を持つ良好な光スポットをも確実に形成することができる。
【００２０】
上記請求項１〜１１の何れか１つに記載の走査光学系において、副非円弧面の、副走査断面内における非円弧形状の「非円弧量」を、主走査方向に非対称に変化させることができる（請求項１２）。ここで、「非円弧量」は、円弧（近軸曲率半径）からのずれ量である。
上記請求項１〜１２の何れか１つに記載の走査光学系は勿論、シングルビーム方式の光走査装置に使用できるが、「光偏向器により同時に偏向される複数ビームを、被走査面上に複数の光スポットとして集光する」ために用いることもできる（請求項１３）。
【００２１】
請求項１４記載の光走査装置は、シングルビーム方式の光走査装置である。
即ち、この光走査装置は、「光源からのビームを、カップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされたビームを線像結像光学系により、光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、上記光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向ビームを走査光学系により、被走査面上に光スポットとして集光させ、上記被走査面を走査するシングルビーム方式の光走査装置において、上記走査光学系として、請求項１〜１２の何れか１つに記載の走査光学系を用いた」ことを特徴とする。
【００２２】
請求項１５記載の光走査装置は、マルチビーム方式の光走査装置である。
即ち、この光走査装置は、「複数の発光源からのビームを、カップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数ビームを共通の線像結像光学系により、光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、上記光偏向器により同時に等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数の走査線を同時に走査するマルチビーム方式の光走査装置において、複数の偏向ビームに共通の走査光学系として、請求項１４記載の走査光学系を用いた」ことを特徴とする。尚、上記カップリングレンズは、複数ビームに対して、個別的としても共通化してもよい。
この請求項１５記載のマルチビーム方式の光走査装置においては、光源として「複数の発光源が１列に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイ」を用いることができる（請求項１６）。この場合、上記半導体レーザアレイの発光源の間隔は「１０μｍ以上」であることが好ましい（請求項１７）。
【００２３】
この発明に係る画像形成装置は、「感光性の像担持体の被走査面に対して光走査手段による走査を行って潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置」であり、上記像担持体の被走査面の走査を行う光走査手段として、請求項１４〜１７の何れか１つに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする（請求項１８）。
ここで、上記感光性の像担持体としては、例えば光導電性の感光体を用いることができ、この感光体を帯電手段で均一帯電した後、請求項１４〜１７の何れか１つに記載の光走査装置を用いて感光体上に画像書込を行い、静電潜像を形成し、この静電潜像を例えばトナーを用いた現像手段により可視化する。そして、感光体上に形成されたトナー画像を記録媒体（記録用紙やオーバーヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート等）に転写手段で転写した後、定着手段で定着することにより、記録媒体上に固着画像を得ることができる。このような画像形成装置は、いわゆる電子写真方式の画像形成装置であり、例えばデジタル複写機やファクシミリ、レーザプリンタ、レーザプロッタ等として実施できる。
また、上記感光性の像担持体としては、例えば銀塩写真フィルム等を用いることもできる。この場合、光走査装置による光走査によりフィルム上に形成された潜像は通常の銀塩写真プロセスの現像手段で可視化できる。このような画像形成装置は、例えば光製版装置として実施できる。
【００２４】
次に本発明による走査光学系及び光走査装置の特徴及び作用についてより詳細に説明する。
シングルビーム方式でも、マルチビーム方式でも、光偏向器以後に配備される走査光学系の副走査方向の横倍率：｜β_２｜は、｜β_２｜≧０．５が「実用的に使える範囲」である。即ち、｜β_２｜が０．５より小さいと、一般に被走査面側のレンズが被走査面に近づきすぎ、そのレンズの主走査方向の全長が長くなるため、加工が困難になり、レンズの製造コストも高くなる。また、「長いバック長の確保」も難しい。
また、光学系が著しく拡大倍率（｜β_２｜＞２）となると、環境変動や走査光学系の取り付け誤差による像面位置変動が大きくなりやすく、光スポットの小径化は、「副非円弧面」を用いても困難となる。即ち、走査光学系は、請求項５記載の発明のように、副走査方向の倍率：β_２が、条件:
（２） ０．５≦｜β_２｜≦２．０
を満足することが望ましい。
【００２５】
請求項１記載の走査光学系は、副走査方向においては、光偏向器側から順に「負・正の屈折力配分」とすることにより、いわゆる「レトロフォーカス型」としている。このため、実際のレンズ配置におけるよりも被走査面側に「副走査方向の後側主点」を配備することができるので、バック長を長くとることが可能となり、走査光学系の副走査方向の横倍率：｜β₂｜を上記条件（２）の範囲とすることにより、被走査面側のレンズの「主走査方向のレンズ全長の長大化」及び、「環境変動や走査光学系の取付誤差による像面位置変動」を有効に抑えることができる。
また、請求項１記載の走査光学系は、上記の如く「副走査方向においてレトロフォーカス型」であるため、「Ｆナンバ」を小さくできる。
【００２６】
更に、請求項１記載の走査光学系は、主走査方向においては、光偏向器側から順に「正・負の屈折力配分」とし、且つ、「それぞれのレンズの少なくとも１面を、主走査断面内の形状が非円弧形状」とすることで、ｆθ特性等の「等速度特性」を確保している。特に、被走査面側のレンズを負パワーとすると、レンズの肉厚が主走査方向に亘って均一になりやすく、加工上有利である。また、環境変動による光学特性の劣化をキャンセルでき、安定な走査光学系を得ることができる。
更にまた、請求項１記載の走査光学系は、「それぞれのレンズの少なくとも１面において、主・副走査方向の曲率半径を異ならせる」ことにより、主・副走査方向の光学特性を独立に制御することができる。
【００２７】
更に、請求項３記載の走査光学系のように、「それぞれのレンズの主走査断面内の形状を、光偏向器側に凹面を向けたメニスカス形状」とすることにより、主走査方向のコマ収差を抑えることができ、主走査方向の波面収差を良好に補正することができる。
また、請求項４記載の走査光学系のように、２枚のレンズの４つのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、有効書込範囲内において、そのレンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊが、条件：
（１） ０．９＜｜Ｉ・Ｊ｜≦１．０
を満足するようにすると、主走査方向の波面収差の補正はより効果的になる。勿論、上記４つのレンズ面のうち、条件（１）を満足するレンズ面が多ければ多いほど、主走査方向の波面収差の低減は、より一層効果的である。
【００２８】
更に、請求項６記載の発明のように、走査光学系を「アナモフィックな光学系」とすることにより、光偏向器における面倒れを補正することが可能となる。
また、請求項７記載の発明のように、走査光学系の２枚のレンズの４つのレンズ面のうち、全てのレンズ面について、主・副走査方向の曲率半径を異ならせることにより、走査線曲がりを小さく抑えることが可能となる。
【００２９】
ところで、良好な光走査を行うには、被走査面上の光スポットの径（主走査方向の径は、信号の電気的な補正である程度対処できるが、副走査方向の径はこのような補正ができないので、特に副走査方向のスポット径）が、像高によって大きく変化しないことが重要である。このことは高密度の光走査では特に重要になってくる。「被走査面上の光スポットの副走査方向の径が、像高によって大きく変化しない」ためには、走査光学系の副走査方向の横倍率が像高により大きく変化しないことが必要である。また、走査光学系の副走査方向の横倍率の、像高による変動は、マルチビーム走査方式においては「同時に走査される走査線のピッチ（走査線ピッチと言う）が像高と共に変化する」問題となって現れる。
【００３０】
従って、マルチビーム方式の光走査において、走査線のピッチの「像高による変動」を抑えるには「マルチビーム走査光学系の副走査方向の横倍率を、像高間で一定に補正する」ことが必要である。そしてこのことは、走査光学系を構成する２枚のレンズの４つのレンズ面のうちの少なくとも２つのレンズ面を「特殊トロイダル面」とし、副走査方向のベンディングにより「副走査方向の主点位置を像高に応じて調整する」ことにより実現できる。
【００３１】
上記の本発明のマルチビーム走査光学系のように、少なくとも２つのレンズ面を「特殊トロイダル面」とし、副走査方向でベンディングさせて「副走査方向の主点位置を調整する」場合、これら少なくとも２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面の面間隔が広いほうが、主点位置の変化量を大きくとることができ、ベンディングにより副走査方向の横倍率を調整できる範囲が広くなる。このため、本発明では、走査光学系の中で、上記少なくとも２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面の間隔を大きくとれるように、これらの少なくとも２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面間に空気間隔を有するようにした。
【００３２】
また、「特殊トロイダル面」は、上記で定義したように「副走査方向の曲率半径が主走査方向に変化する面」であるが、この副走査方向の曲率半径の変化が大きいと、次のような課題が発生する。即ち、そのようなレンズを切削加工する際に、切削圧が大きく変化するため、面精度の確保が難しくなる。また、プラスチック成形の際に、曲率半径の小さい部分と曲率半径の大きい部分の肉厚差が大きくなるため、ヒケや内部歪を生じ易くなる。更に、曲率半径の公差によるパワー変動の影響が、曲率半径の小さい部分と曲率半径の大きい部分で大きく異なり、副走査方向の像面湾曲の変動が大きくなる。そこで請求項８記載の発明では、上記「特殊トロイダル面」である少なくとも２つのレンズ面は、有効書込範囲内において、副走査方向の曲率半径の最大値：｜ｒ｜_ｍａｘと、副走査方向の曲率半径の最小値：｜ｒ｜_ｍｉｎが、条件：
（３） ０．５＜｜ｒ｜_ｍｉｎ／｜ｒ｜_ｍａｘ≦１．０
を満足するようにすることにより、上記の課題を解決している。
【００３３】
また、光偏向器としてポリゴンミラーを用いる場合、ポリゴンミラーの回転中心は、走査光学系の光軸からずらして設置されるため、ビーム偏向に伴って偏向反射面での反射点が変位し、偏向光束の偏向の起点が変動する「光学的なサグ」が発生する。そしてこの「光学的なサグ」が存在すると、走査光学系の光軸の＋像高側と−像高側とで、光束の通る経路が異なることになる。このため、副走査方向の横倍率は「主走査方向において非対称に変化」する。この非対称な横倍率変化は、上記「特殊トロイダル面」である少なくとも２つのレンズ面のうちの、少なくとも１つのレンズ面を「副走査方向の曲率半径の変化が主走査方向に非対称な面」とすることで補正できる。
【００３４】
ここで言う「副走査方向の曲率半径の変化が主走査方向に非対称な面」とは、例えば、
（ａ）副走査方向の曲率半径の変化が、光軸から主走査方向に離れるにつれて左右非対称に単調増加する、
（ｂ）副走査方向の曲率半径の変化が、光軸から主走査方向に離れるにつれて左右非対称に単調減少する、
（ｃ）副走査方向の曲率半径の変化の極値が、光軸外にある、
（ｄ）副走査方向の曲率半径の変化が、＋像高側から−像高側に向って単調増加する、
（ｅ）副走査方向の曲率半径の変化が、＋像高側から−像高側に向って単調減少する、
（ｆ）副走査方向の曲率半径の変化が、極値を２以上有する、
等、様々な面が考えられるが、このような「光軸として一般的な回転対称軸を持たない」全ての面を指す。
【００３５】
そして、これらのどれが「副走査方向の曲率半径の変化が主走査方向に非対称な面」として採用されるかは、設計条件により左右される。尚、このような非対称形状のレンズに関して「光軸」というとき、この明細書中では、レンズ面形状を決定する基準座標系における「主・副走査方向に直交的な基準軸」を言うものとする。
【００３６】
このとき、シングルビーム方式でもマルチビーム方式でも、有効走査領域内における「副走査方向の横倍率変化」は１０％以下であることが好ましく、より好ましくは７％以下がよい。請求項９記載の発明では、上記走査光学系において、中心像高における副走査方向の横倍率：β_２と、任意像高における副走査方向の横倍率：β_ｈが、条件：
（４） ０．９≦β_ｈ／β_２≦１．１
を満足するようにすることにより、上記１０％以下の副走査方向横倍率変化を実現している。
【００３７】
特に、マルチビーム方式での光走査の場合、副走査方向の横倍率変化が７％以下であれば、「１２００ｄｐｉで７次飛び越し走査」を行う場合でも、同時に走査する複数走査線の走査線ピッチ１４８．１９μｍに対してピッチ変動は１０．３７μｍとなり、１２００ｄｐｉでの隣接ピッチ：２１．１７μｍの略半分に抑えられる。飛び越し走査の場合、ピッチ変動が「隣接ピッチの略半分」であることは、走査線ピッチ変動に対する許容限界であり、５次飛び越しや3次飛び越しならば、更にピッチ変動を小さく抑えることができる。
【００３８】
良好な光走査を行うには、被走査面上の光スポットの副走査方向のビームウェスト位置が、像高によって大きくばらつかないことも重要である。また、「被走査面上の光スポットの副走査方向のビームウェスト位置が、像高によって大きくばらつかない」ためには、走査光学系の副走査方向の像面湾曲量が像高により大きく変化しないことが必要である。
請求項１０記載の発明では、上記走査光学系において、有効書込幅：Ｗと、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅：Ｆ_Ｓが、条件：
（５） Ｆ_Ｓ／Ｗ＜０．００５
を満足するようにすることにより、副走査方向の像面湾曲量が像高により変動することを抑えている。
【００３９】
尚、前述の条件（４）を満足しつつ上記の条件（５）を満足するには、副走査方向の像面湾曲についても「光学的なサグ」を考慮しなければならない。この「光学的なサグ」の影響は、一般に「走査光学系の副走査方向横倍率の変化」に与える影響とは必ずしも一致しない。従って、「副走査方向の曲率半径の変化が主走査方向に非対称な面」は、横倍率変化の非対称性を補正するため、及び副走査方向の像面湾曲の非対称性を補正するために、走査光学系の２枚のレンズの４つのレンズ面のうち、少なくとも２つのレンズ面に導入することが好ましい。
【００４０】
尚、請求項１記載の走査光学系は、前述したように上記２枚のレンズのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面を「副非円弧面」としているため、光スポットのスポット径を「より小さく絞る」ことができ、光走査の高密度化に容易に対応することができる。
光走査の有効書込範囲内に亘って光スポットのスポット径を「より小さく絞る」ためには、請求項２記載の発明のように「副非円弧面の形状を、主走査方向における副走査断面の位置に応じて変化させる」ことが好ましい。
また、「光学的なサグ」の影響により、発生する波面収差量も光スポットの像高に応じて非対称に異なることになるが、請求項１２記載の走査光学系のように、副非円弧面の非円弧量を、主走査方向に非対称とすることにより、上記サグによる非対称な波面収差を補正し、各像高ごとに最良の波面収差を設定することができる。
【００４１】
波面収差は、前述したように「特殊トロイダル面」の組み合わせによりある程度までは小さく抑えることが可能である。しかし、より高密度の書込が要請されると、「特殊トロイダル面」の組み合わせによる波面収差の低減では所望の小径の光スポットを得ることが難しくなる。そこで、更なる波面収差の低減のために、上記「副非円弧面」が非常に有効な手段となる。尚、上記「副非円弧面」は、被走査面上の各走査位置（光スポットの集光位置）における波面収差を補正するように定められる。これにより、被走査面上の各走査位置毎に、最良の波面収差を設定することができる。
【００４２】
また、「副非円弧面」には、次のような機能もある。すなわち、走査光学系によっては、被走査面上における光スポットの移動速度を等速化する等速化特性等、他の光学特性の良好性も要求されるから、像面湾曲の補正も他の光学特性の補正とのバランスの取れたものでなければならず、像面湾曲のみを良好にしようとすると、他の光学特性が劣化したりする問題がある。
また、被走査面の実体の一例である光導電性の感光体と光走査装置の組み付けの公差を考慮すると、走査光学系における像面湾曲が設計上いくら良好に補正されても、被走査面位置が上記公差により設計上の位置からずれた場合に、設計上の良好な像面湾曲を実現できない場合もある。
【００４３】
その場合には、上記「副非円弧面」に「副走査方向の像面湾曲によるビームウェストの被走査面に対する位置ずれを補正する」機能を持たせることで上記の問題点を解決することができる。つまり、副走査方向の像面湾曲により、副走査方向の近軸結像点（近軸光線束による結像位置）が被走査面に対して像高毎にばらついているにも拘わらず、全光線束に対応するビームのビームウェストを被走査面に近付ける補正を「副非円弧面」を用いることで達成することができ、この補正により副走査方向の光スポット径の変動を有効に補正することができる。
【００４４】
また、請求項１５記載のマルチビーム方式の光走査装置のように、カップリングされた各ビームにつき、線像結像光学系から走査光学系までを、複数ビームに共通化することにより、線像結像光学系以下をシングルビーム方式の光走査装置と同様に構成することができ、機械的変動に対し、極めて安定性の高いマルチビーム走査装置を実現することができる。
マルチビーム方式の光走査装置の場合、光源としては、ＬＤアレイ方式のものでも、ビーム合成方式のものでも利用できる。ＬＤアレイ方式の光源を用いる場合、請求項１７記載の発明のように、半導体レーザアレイの発光源の間隔を１０μｍ以上とすることにより、発光源間の熱的・電気的な影響を有効に軽減して良好なマルチビーム走査を行うことが可能になる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の構成・動作を図面を参照して詳細に説明する。
図２２に、この発明に係る光走査装置の実施の１形態を要部のみ示す。図２２に示す光走査装置は、シングルビーム方式のものである。
図２２において、半導体レーザである光源１から放射されたビームは発散性の光束で、カップリングレンズ２により以後の光学系にカップリングされる。カップリングされたビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じて、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
カップリングレンズ２を透過したビームは、アパーチャ３の開口部を通過する際、光束周辺部を遮断されて「ビーム整形」され、「線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４は、パワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には正のパワーを持ち、入射してくるビームを副走査方向に集束させ、「光偏向器」であるポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に集光させる。
ポリゴンミラー５の偏向反射面により反射されたビームは、ポリゴンミラー５の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、「走査光学系」をなす２枚のレンズ６，７を透過し、折り曲げミラー８により光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす光導電性の感光体９上に光スポットとして集光し、被走査面を光走査する。尚、ビームは光走査に先立ってミラー１０に入射し、レンズ１１により受光素子１２に集光される。そして受光素子１２の出力に基づき、光走査の書込開始タイミングが決定される。
【００４６】
「走査光学系」は、光偏向器５により偏向されるビームを、被走査面９上に光スポットとして集光させる光学系であって、２枚のレンズ６，７により構成される。光偏向器５側のレンズ６は、主走査方向に正の屈折力、副走査方向に負の屈折力を有し、少なくとも１つのレンズ面においては、主走査断面内の形状が非円弧形状であり、主・副走査方向の曲率半径が異なり、被走査面９側のレンズ７は、主走査方向に負の屈折力、副走査方向に正の屈折力を有し、少なくとも１つのレンズ面においては、主走査断面内の形状が非円弧形状であり、主・副走査方向の曲率半径が異なる（請求項１）。また、レンズ６，７は、主走査断面内の形状が、光偏向器５側に凹面を向けたメニスカス形状である（請求項３）。また、上記２枚のレンズ６，７の４つのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、有効書込範囲内において、そのレンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊが、条件：
（１） ０．９＜｜Ｉ・Ｊ｜≦１．０
を満足することが好ましい（請求項４）。
【００４７】
この「走査光学系」は、中心像高の副走査方向倍率：β_２が、条件：
（２） ０．５≦｜β_２｜≦２．０
を満足する（請求項５）。
また、この実施の形態において、レンズ６，７は、偏向反射面近傍と被走査面９とを副走査方向に関して、幾何光学的に共役関係とする機能を有するアナモフィックな光学系である（請求項６）。
また、この実施の形態において、レンズ６，７の各面は、全て主・副走査方向の曲率半径が異なる面である（請求項７）。
更に、この実施の形態において、レンズ６，７の４つのレンズ面のうち、少なくとも２つのレンズ面は「特殊トロイダル面」であり、この少なくとも２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面間に空気間隔を有する。
また、上記２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面のうちの少なくとも１つのレンズ面は、副走査方向の曲率半径変化が主走査方向に非対称で、中心像高における副走査方向の横倍率：β_２と、任意像高における副走査方向の横倍率：β_ｈが、条件：
（４） ０．９≦｜β_ｈ／β_２｜≦１．１
を満足し（請求項９）、有効書込幅：Ｗ、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅：Ｆ_Ｓが、条件：
（５） Ｆ_Ｓ／Ｗ＜０．００５
を満足する（請求項１０）。
【００４８】
更に、この実施の形態において、レンズ６，７の４つのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、副走査断面内の形状が非円弧形状である副非円弧面であり、その非円弧面形状は、被走査面上の各走査位置における波面収差を補正するように、主走査方向における副走査断面の位置に応じて変化する面である。
また、この実施の形態において、レンズ６，７は、被走査面上の光スポットのスポット径を、光スポットにおける光強度分布のラインスプレッド関数における１／ｅ^２強度で定義するとき、そのスポット径を主・副走査方向とも、有効書込範囲内に５０μｍ以下となる範囲を有するような結像性能を持つ光学系である（請求項１１）。
また、この実施の形態において、レンズ６，７の４つのレンズ面のうち、上記副非円弧面は、副走査断面内における非円弧形状の、円弧からのずれ量である非円弧量を、主走査方向に非対称に変化させる（請求項１２）。
【００４９】
図２２に実施の形態を示すシングルビーム方式の光走査装置は、光源からのビームをカップリングレンズ２により以後の光学系にカップリングし、カップリングされたビームを線像結像光学系４により光偏向器５の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、光偏向器５により等角速度的に偏向させ、偏向ビームを走査光学系６，７により、被走査面９上に光スポットとして集光し、被走査面９を光走査する光走査装置であって、走査光学系６，７として、請求項１〜１２記載の走査光学系を用いたものである（請求項１４）。
【００５０】
図２３に、この発明に係るマルチビーム方式の光走査装置の実施の１形態を示す。煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図２２におけるものと同一の符号を付した。
図２３において、光源１Ａは複数の発光源を有する半導体レーザアレイであって、図示の例では４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４を等間隔で１列に配列したものである。ここでは、４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４を副走査方向に配列した実施形態を示しているが、勿論、半導体レーザアレイを傾け、発光源の配列方向が副走査方向に対して主走査方向側に傾くようにしてもよい。尚、発光源ｃｈ１〜ｃｈ４の相互の間隔は、１０μｍ以上である（請求項１７）。
【００５１】
半導体レーザアレイ１Ａの４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４から放射された４ビームは、図に示すように「楕円形のファーフィールドパターン」の長軸方向が主走査方向に向いた発散性の光束であるが、４ビームに共通のカップリングレンズ２により、以後の光学系にカップリングされる。カップリングされたビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
カップリングレンズ２を透過した４ビームは、アパーチャ３により「ビーム整形」され、「共通の線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ４の作用により、それぞれ副走査方向に集束され、「光偏向器」であるポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。
ポリゴンミラー５の偏向反射面により反射された４ビームは、ポリゴンミラー５の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、「走査光学系」をなす２枚のレンズ６，７を透過し、折り曲げミラー８により光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす光導電性の感光体９上に、副走査方向に分離した４つの光スポットとして集光し、被走査面上の４走査線を同時に光走査する。尚、ビームの１つは、光走査に先立ってミラー１０に入射し、レンズ１１により受光素子１２に集光される。そして受光素子１２の出力に基づき、４ビームの光走査の書込開始タイミングが決定される。
【００５２】
「走査光学系」は、光偏向器５により同時に偏向される４ビームを、被走査面９上に４つの光スポットとして集光させる光学系であって、２枚のレンズ６，７により構成される。これらのレンズ６，７は、図２２に即して説明したものと同様の構成のものであり、中心像高の副走査方向倍率：β_２が、条件：
（２） ０．５≦｜β_２｜≦２．０
を満足する（請求項５）。
また、図２２の実施の形態と同様、レンズ６，７の４つのレンズ面のうち、少なくとも２つのレンズ面は「特殊トロイダル面」であり、この少なくとも２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面間に空気間隔を有する。また、上記２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面のうちの少なくとも１つのレンズ面は、副走査方向の曲率半径変化が主走査方向に非対称で、中心像高における副走査方向の横倍率：β_２と、任意像高における副走査方向の横倍率：β_ｈが、条件：
（４） ０．９≦｜β_ｈ／β_２｜≦１．１
を満足し（請求項９）、有効書込幅：Ｗ、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅：Ｆ_Ｓが、条件：
（５） Ｆ_Ｓ／Ｗ＜０．００５
を満足する（請求項１０）。
【００５３】
図２３に実施の形態を示すマルチビーム方式の光走査装置は、複数の発光源ｃｈ１〜ｃｈ４からのビームを、共通のカップリングレンズ２により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数ビームを、共通の線像結像光学系４により、光偏向器５の偏向反射面近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、光偏向器５により同時に等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを共通の走査光学系６，７により、被走査面９上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数の走査線を同時に走査するマルチビーム方式の光走査装置であって、複数の偏向ビームに共通の走査光学系として、請求項１３記載の走査光学系を用いたものである（請求項１５）。そして光源として、複数の発光源ｃｈ１〜ｃｈ４が１列に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイ１Ａを用い（請求項１６）、半導体レーザアレイ１Ａの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４の相互の間隔は１０μｍ以上である（請求項１７）。
【００５４】
図２４に、この発明に係るマルチビーム方式の光走査装置の実施の別形態を示す。この光走査装置は、光源としてビーム合成方式のものを用いるものである。
図２４において、光源１−１，１−２は半導体レーザであって、それぞれ単一の発光源を持つ。光源１−１，１−２から放射された各ビームは、カップリングレンズ２−１，２−２により以後の光学系にカップリングされる。カップリングされた各ビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じて、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
カップリングレンズ２−１，２−２を透過した各ビームは、アパーチャ３−１，３−２により「ビーム整形」され、ビーム合成プリズム２０に入射する。ビーム合成プリズム２０は、反射面と、偏光分離膜と１／２波長板とを有する。光源１−２からのビームは、ビーム合成プリズム２０の反射面と、偏光分離膜とに反射されてビーム合成プリズム２０を射出する。また、光源１−１からのビームは１／２波長板により偏光面を９０度旋回され、偏光分離膜を透過してビーム合成プリズム２０から射出する。このようにして、２ビームが合成される。カップリングレンズ２−１，２−２の光軸に対する光源１−１，１−２の発光部の位置関係の調整により、ビーム合成された２ビームは互いに副走査方向に微小角をなしている。
【００５５】
ビーム合成プリズム２０によりビーム合成された２ビームは、「共通の線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ４の作用により、それぞれ副走査方向に集束され、「光偏向器」であるポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。
ポリゴンミラー５の偏向反射面により反射された２ビームは、ポリゴンミラー５の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、「走査光学系」をなす２枚のレンズ６，７を透過し、折り曲げミラー８により光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす光導電性の感光体９上に、副走査方向に分離した２つの光スポットとして集光し、被走査面上の２走査線を同時に光走査する。尚、ビームの１つは、光走査に先立ってミラー８により反射されて、受光素子１２に集光される。そして受光素子１２の出力に基づき、２ビームの光走査の書込開始タイミングが決定される。またこのようにする代わりに、２つのビームを主走査方向にも分離し、各ビームを光走査に先立って受光素子１２に集光し、受光素子１２の出力に基づき、２ビームの書込開始タイミングを各々個別に決定するようにしてもよい。
【００５６】
「走査光学系」は、光偏向器５により同時に偏向される２ビームを、被走査面９上に２つの光スポットとして集光させる光学系であって、２枚のレンズ６，７により構成される。これらのレンズ６，７は、図２２、図２３に即して説明したものと同様の構成のものであり、中心像高の副走査方向倍率：β_２が、条件：
（２） ０．５≦｜β_２｜≦２．０
を満足する（請求項５）。
また、図２２、図２３の実施の形態と同様、レンズ６，７の４つのレンズ面のうち、少なくとも２つのレンズ面は「特殊トロイダル面」であり、この少なくとも２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面間に空気間隔を有する。また、上記の２つの「特殊トロイダル面」のレンズ面のうちの少なくとも１つのレンズ面は、副走査方向の曲率半径変化が主走査方向に非対称で、中心像高における副走査方向の横倍率：β_２と、任意像高における副走査方向の横倍率：β_ｈが、条件：
（４） ０．９≦｜β_ｈ／β_２｜≦１．１
を満足し（請求項９）、有効書込幅：Ｗ、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅：Ｆ_Ｓが、条件：
（５） Ｆ_Ｓ／Ｗ＜０．００５
を満足する（請求項１０）。
【００５７】
図２４に実施の形態を示すマルチビーム方式の光走査装置は、複数の発光源１−１，１−２からのビームを、カップリングレンズ２−１，２−２により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数ビームを、共通の線像結像光学系４により、光偏向器５の偏向反射面近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、光偏向器５により同時に等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを共通の走査光学系６，７により、被走査面９上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数の走査線を同時に走査するマルチビーム方式の光走査装置であって、複数の偏向ビームに共通の走査光学系として、請求項１３記載の走査光学系を用いたものである（請求項１５）。
【００５８】
図２５は、この発明に係る画像形成装置の実施の１形態を示している。この画像形成装置は、感光性の像担持体１００の被走査面に対して光走査装置１１４による走査を行って潜像を形成し、該潜像を現像手段１１６で可視化して画像を得るものであり、光走査装置１１４として、請求項１４〜１７の何れか１つに記載の光走査装置を用いたものである（請求項１８）。尚、この実施形態は、像担持体１００として光導電性の感光体を用い、感光体上の潜像を現像手段１１６のトナーで可視化する、いわゆる電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置の例である。
【００５９】
図２５において、光導電性の感光体１００は、円筒状に形成されて矢印方向へ等速回転し、帯電手段（図には一例としてコロナ放電式のものを示しているが、帯電ローラや帯電ブラシ等の接触式のものとしてもよい）１１２により均一帯電され、光走査装置１１４による書込みで静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段１１６により現像され、現像により得られた可視像は、転写手段（図には一例としてローラ式のものを示しているが、転写・分離チャージャ式のもの等としてもよい）１２０によりシート状の記録媒体（転写紙やオーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート等）Ｓに転写される。転写後の記録媒体Ｓは定着手段１２２に送られ、転写された可視像を定着手段１２２により定着されて装置外の排紙トレイ等へ排出される。
【００６０】
図２５において、符号１１８はトナーホッパーを示している。このトナーホッパー１１８は、貯蔵したトナーを、必要に応じて現像手段１１６に補給するようになっており、ホッパーごと交換できるようになっている。
光走査装置１１４は光偏向器１１４１以後が描かれている。光偏向器１１４１により偏向されたビームは、レンズ１１４２を透過し、ミラー１１４４，１１４５により光路を屈曲され、レンズ１１４３を透過して光走査装置１１４から射出し、感光体１００を光走査する。この例でレンズ１１４２，１１４３が走査光学系の実体をなし、バック長は、レンズ１１４３の感光体１００側の面から感光体１００に至る距離である。
【００６１】
ところで、トナーホッパー１１８を頻繁に交換するユーザの負担を軽減するため、トナーホッパー１１８の貯蔵トナー量を増大させてトナーホッパー交換期間を長くすることが行われており、それに伴いトナーホッパー１１８が大型化するので、光走査装置１１４の走査光学系に長いバック長が要求されている。しかし、この画像形成装置においては、光走査装置１１４として、請求項１４〜１７の何れか１つに記載の光走査装置を用いているので、後述の実施例に示すように走査光学系は「長いバック長」を有することができ、上記のような長いバック長の要求に応えることができ、良好な画像形成を実現できる。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明の具体的な例として３つの実施例を挙げて説明する。各実施例（実施例１〜３）において、走査光学系を構成するレンズのレンズ面形状の表現は以下の式による。
「主走査断面内における非円弧形状」
レンズ面の主走査断面内における非円弧形状を、主走査断面内の近軸曲率半径：Ｒ_m、光軸からの主走査方向の距離：Ｙ、円錐定数：Ｋ、高次の係数：Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，Ａ₄，Ａ₅，Ａ₆，・・、光軸方向のデプス：Ｘを用いて次の多項式（８）で表す。

式（８）において、奇数次の係数：Ａ₁，Ａ₃，Ａ₅，・・に０以外の数値を代入したとき、非円弧形状は「主走査方向に非対称形状」となる。
【００６３】
「副走査断面内における曲率半径」
レンズ面の副走査断面内における曲率半径は、副走査断面内で曲率半径が主走査方向（光軸位置を原点とする座標：Ｙで表す）に変化する場合、次の多項式（９）で表す。尚、下記のＣ_S(Ｙ)は、座標：Ｙにおける曲率を表すため、曲率半径はＣ_S(Ｙ)の逆数として求める。
Ｃ_S(Ｙ)＝{１／Ｒ_S(０)}
＋Ｂ₁Ｙ＋Ｂ₂Ｙ²＋Ｂ₃Ｙ³＋Ｂ₄Ｙ⁴＋Ｂ₅Ｙ⁵＋Ｂ₆Ｙ⁶・・（９）
Ｒ_S(０)は、副走査断面内における光軸上（Ｙ＝０）の曲率半径を表し、Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃，Ｂ₄，Ｂ₅，Ｂ₆，・・は高次の係数である。
式（９）において、Ｙの奇数次の係数：Ｂ₁，Ｂ₃，Ｂ₅，・・に０以外の数値を代入したとき、副走査断面内の曲率半径の変化が主走査方向に非対称となる。
【００６４】
「副非円弧面」
副非円弧面は、副走査断面の主走査方向の位置（光軸位置を原点とする座標）：Ｙ、副走査方向の座標：Ｚを用いて次の多項式（１０）で表す。

ここで、式（１０）におけるＣ_Sは、上記の式（９）で定義されたＣ_S(Ｙ)である。また、Ｋ_Sは、次の式（１１）で定義される。
Ｋ_S＝Ｋ_S(０)＋Ｃ₁Ｙ＋Ｃ₂Ｙ²＋Ｃ₃Ｙ³＋Ｃ₄Ｙ⁴＋Ｃ₅Ｙ⁵＋・・（１１）
式（１０）において、Ｆ₁，Ｆ₃，Ｆ₅，・・、Ｇ₁，Ｇ₃，Ｇ₅，・・等の係数に０以外の数値を代入すると、副走査断面内の非円弧量が主走査方向に非対称となる。
すなわち、副非円弧面は、前述のように「副走査断面内の形状が非円弧形状で、この副走査断面内の非円弧形状が、主走査方向における副走査断面の位置に応じて変化する面」であるが、式（１０）において、右辺の第１〜２行は主走査方向の座標：Ｙのみの関数で「主走査断面内の形状」を表す。また、右辺の第３行以下は、副走査断面のＹ座標が決まると、Ｚの各次数の項の係数が一義的に決まり、座標：Ｙにおける「副走査断面内の非円弧形状」が定まる。
尚、副非円弧面等の面形状に関する解析表現は、上に挙げたものに限らず種々のものが可能であり、この発明における面形状が上記式による表現に限定されるものではない。
【００６５】
（実施例１）
最初に挙げる実施例１は、図２３に即して実施の形態を説明したマルチビーム方式の光走査装置に用いられる走査光学系の具体例である。ここで図１に、図２３に示す光走査装置の光源１Ａから被走査面９に至る光学系の主走査断面上の光学配置を示す。
・光源１Ａ：半導体レーザアレイ、
発光源数：４、発光源間隔（発光源ピッチ）：１４μｍ、波長：７８０ｎｍ。
・カップリングレンズ２：２群３枚構成（第２群は接合レンズ）、
焦点距離：２２ｍｍ、カップリング作用：コリメート作用。
・アパーチャ３：開口形状：矩形。
・シリンドリカルレンズ４、
副走査方向の焦点距離：１２６．１８ｍｍ。
・ポリゴンミラー５、
偏向反射面数：５、内接円半径：２５ｍｍ。
・光源側からの入射ビーム（副走査方向に直交する面への射影状態における入射方向）と走査光学系の光軸がなす角：６０度。
・走査方法：１２００ｄｐｉ、５次飛び越し走査。
・「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデータ」
下記のデータ表記の記号につき説明すると、面番号をｉとし、ポリゴンミラーの偏向反射面を第０面（面番号：ｉ＝０）、走査光学系のポリゴンミラー側のレンズ６の入射側レンズ面を第１面（ｉ＝１）、出射側レンズ面を第２面（ｉ＝２）、被走査面側のレンズ７の入射側レンズ面を第３面（ｉ＝３）、出射側レンズ面を第４面（ｉ＝４）とする。また、曲率半径を、主走査方向につき「Ｒ_m」、副走査方向につき「Ｒ_S」、屈折率を「ｎ」、レンズの焦点距離を、主走査方向につき「ｆ_m」、副走査方向につき「ｆ_S」で表す。尚、以下のデータにおける「Ｒ_m、Ｒ_S」は、円弧形状以外については、「近軸曲率半径」である。また、Ｘは面間隔、Ｙはシフト量（ポリゴンミラー５による偏向ビームの主光線が走査線と直交する状態を基準として、レンズ光軸の「主走査方向におけるずれ量」を言い、図１において上方を正とする）を表す。

【００６６】
上記レンズ６とレンズ７の各レンズ面（面番号１〜４）の主走査方向と副走査方向の係数を表１〜表４に挙げる。また、レンズ７の射出面（第４面）の副走査方向の係数を、表５に挙げる。尚、表５において、「Ｃ₀」とあるのは、式（１１）の右辺第１項の「Ｋ_S(０)」を表している。
【００６７】
【表１】

【００６８】
【表２】

【００６９】
【表３】

【００７０】
【表４】

【００７１】
【表５】

【００７２】
実施例１の走査光学系の中心像高の副走査方向の横倍率：β₂は、
β₂＝１．３２０
であり、前述の条件（２）を満足する。
図６に、実施例１の発光源ｃｈ１（ＬＤアレイの最外発光源）に関する像面湾曲（左図：実線は副走査方向、破線は主走査方向）及び、等速度特性（右図：実線はリニアリティ、破線はｆθ特性）を示す。
全走査領域：３２３ｍｍに対する、像面湾曲の幅は、
副走査方向：０．０９８ｍｍ／３２３ｍｍ
主走査方向：１．３４０ｍｍ／３２３ｍｍ
であり、等速度特性は、
リニアリティ：０．０５０％／３２３ｍｍ
であり、像面湾曲・等速度特性ともに極めて良好に補正されている。
特に、副走査像面湾曲は前述の条件（５）を満足する。即ち、
（５） ０．０９８÷３２３＝０．０００３０３＜０．００５
である。
【００７３】
図２には、中心像高の副走査方向の横倍率：β₂に対する、任意像高の副走査方向横倍率：β_hの変化を示す。
｜β_h／β₂｜＝１．０００
であり、倍率変化についても前述の条件（４）を満足し、極めて良好に補正されている。
また、図３（ａ）にはレンズ６の入射面（第１面）の副走査方向の曲率半径の変化、図３（ｂ）にはレンズ６の射出面（第２面）の副走査方向の曲率半径の変化、図４（ａ）にはレンズ７の入射面（第３面）の副走査方向の曲率半径の変化、図４（ｂ）にはレンズ７の射出面（第４面）の副走査方向の曲率半径の変化を示す。これらの面のうち、第１面と第４面は、主走査方向に対称に変化する面、第２面と第３面は、主走査方向に非対称に変化する面である。
【００７４】
図５には、実施例１の各レンズ面において、そのレンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊの内積Ｉ・Ｊの変化を示す。４つのレンズ面のうち、第２面、第３面、第４面が前述の条件（１）を満足している。
更に図７には、実施例１における発光源ｃｈ１の光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット径の変動）」を示す。像高は±１５０ｍｍを等間隔に分割した全２１像高で示した。（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。
実施例１では、ラインスプレッド関数の１／ｅ²強度で定義されるスポット径として３０μｍ程度を意図している。図に示されているように、主・副走査方向とも良好な深度を有しており、被走査面の位置精度に対する許容度が高い。
また、この実施例１では、走査光学系の副走査方向の共役長（ポリゴンミラー５の偏向反射面から被走査面９に至る距離）：３１６．２０ｍｍに対し、その半分の長さ以上をバック長：１７５．７２ｍｍとしている。
【００７５】
（実施例２）
次に挙げる実施例２は、図２３に即して実施の形態を説明したマルチビーム方式の光走査装置に用いられる走査光学系の別の具体例である。ここで図８に、図２３に示す光走査装置の光源１Ａから被走査面９に至る光学系の主走査断面上の光学配置を示す。
・光源１Ａ：半導体レーザアレイ、
発光源数：４、発光源間隔（発光源ピッチ）：１４μｍ、波長：７８０ｎｍ。
・カップリングレンズ２：単レンズ構成、
焦点距離：２７ｍｍ、カップリング作用：コリメート作用。
・アパーチャ３：開口形状：矩形。
・シリンドリカルレンズ４、
副走査方向の焦点距離：５８．６９ｍｍ。
・ポリゴンミラー５、
偏向反射面数：５、内接円半径：２０ｍｍ。
・光源側からの入射ビーム（副走査方向に直交する面への射影状態における入射方向）と走査光学系の光軸とがなす角：６０度。
・走査方法：１２００ｄｐｉ、隣接走査。
・「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデータ」
下記のデータ表記の記号の意味は実施例１と同じである。

【００７６】
上記レンズ６とレンズ７の各レンズ面（面番号１〜４）の主走査方向と副走査方向の係数を表６〜表９に挙げる。また、レンズ７の射出面（第４面）の副走査方向の係数を、表１０に挙げる。
【００７７】
【表６】

【００７８】
【表７】

【００７９】
【表８】

【００８０】
【表９】

【００８１】
【表１０】

【００８２】
実施例２の走査光学系の中心像高の副走査方向の横倍率：β₂は、
β₂＝０．７０４
であり、前述の条件（２）を満足する。
図１３に、実施例２の発光源ｃｈ１（ＬＤアレイの最外発光源）に関する像面湾曲（左図：実線は副走査方向、破線は主走査方向）及び、等速度特性（右図：実線はリニアリティ、破線はｆθ特性）を示す。
全走査領域：３２３ｍｍに対する、像面湾曲の幅は、
副走査方向：０．０６５ｍｍ／３２３ｍｍ
主走査方向：０．１０５ｍｍ／３２３ｍｍ
であり、等速度特性は、
リニアリティ：０．０８８％／３２３ｍｍ
であり、像面湾曲・等速度特性ともに極めて良好に補正されている。
特に、副走査像面湾曲は前述の条件（５）を満足する。即ち、
（５） ０．０６５÷３２３＝０．０００２０１＜０．００５
である。
【００８３】
図９には、中心像高の副走査方向の横倍率：β₂に対する、任意像高の副走査方向横倍率：β_hの変化を示す。
０．９９８≦｜β_h／β₂｜≦１．０００
であり、倍率変化についても前述の条件（４）を満足し、極めて良好に補正されている。
また、図１０（ａ）にはレンズ６の入射面（第１面）の副走査方向の曲率半径の変化、図１０（ｂ）にはレンズ６の射出面（第２面）の副走査方向の曲率半径の変化、図１１（ａ）にはレンズ７の入射面（第３面）の副走査方向の曲率半径の変化、図１１（ｂ）にはレンズ７の射出面（第４面）の副走査方向の曲率半径の変化を示す。これらの面のうち、第１面と第４面は、主走査方向に対称に変化する面、第２面と第３面は、主走査方向に非対称に変化する面である。
【００８４】
図１２には、実施例２の各レンズ面において、そのレンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊの内積Ｉ・Ｊの変化を示す。４つのレンズ面のうち、第２面、第３面、第４面が前述の条件（１）を満足している。
図１４には、実施例２における発光源ｃｈ１の光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット径の変動）」を示す。像高は±１５０ｍｍを等間隔に分割した全２１像高で示した。（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。
実施例２では、ラインスプレッド関数の１／ｅ²強度で定義されるスポット径として３０μｍ程度を意図している。図に示されているように、主・副走査方向とも良好な深度を有しており、被走査面の位置精度に対する許容度が高い。
また、この実施例２では、走査光学系の副走査方向の共役長（ポリゴンミラー５の偏向反射面から被走査面９に至る距離）：３１６．２１ｍｍに対し、その半分近い長さをバック長：１４９．２０ｍｍとしている。
【００８５】
（実施例３）
次に挙げる実施例３は、図２２に即して実施の形態を説明したシングルビーム方式の光走査装置に用いられる走査光学系の具体例である。ここで図１５に、図２２に示す光走査装置の光源１から被走査面９に至る光学系の主走査断面上の光学配置を示す。
・光源１：半導体レーザ、
発光源数：１、波長：６５５ｎｍ。
・カップリングレンズ２：２群３枚構成（第２群は接合レンズ）、
焦点距離：２２ｍｍ、カップリング作用：コリメート作用。
・アパーチャ３：開口形状：矩形。
・シリンドリカルレンズ４、
副走査方向の焦点距離：７０ｍｍ。
・ポリゴンミラー５、
偏向反射面数：５、内接円半径：２５ｍｍ。
・光源側からの入射ビーム（副走査方向に直交する面への射影状態における入射方向）と走査光学系の光軸とがなす角：６０度。
・「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデータ」
下記のデータ表記の記号の意味は実施例１と同じである。

【００８６】
上の表記において、「E10」は、「×１０¹⁰」を意味する。上記レンズ６とレンズ７の各レンズ面（面番号１〜４）の主走査方向と副走査方向の係数を表１１〜表１４に挙げる。また、レンズ７の射出面（第４面）の副走査方向の係数を、表１５に挙げる。
【００８７】
【表１１】

【００８８】
【表１２】

【００８９】
【表１３】

【００９０】
【表１４】

【００９１】
【表１５】

【００９２】
実施例３の走査光学系の中心像高の副走査方向の横倍率：β₂は、
β₂＝１．１１６
であり、前述の条件（２）を満足する。
図２０に、実施例３に関する像面湾曲（左図：実線は副走査方向、破線は主走査方向）及び、等速度特性（右図：実線はリニアリティ、破線はｆθ特性）を示す。
全走査領域：３２３ｍｍに対する、像面湾曲の幅は、
副走査方向：０．００９ｍｍ／３２３ｍｍ
主走査方向：０．１０４ｍｍ／３２３ｍｍ
であり、等速度特性は、
リニアリティ：０．２０７％／３２３ｍｍ
であり、像面湾曲・等速度特性ともに極めて良好に補正されている。
特に、副走査像面湾曲は前述の条件（５）を満足する。即ち、
（５） ０．００９÷３２３＝０．００００２８＜０．００５
である。
【００９３】
図１６には、中心像高の副走査方向の横倍率：β₂に対する、任意像高の副走査方向横倍率：β_hの変化を示す。
｜β_h／β₂｜＝１．０００
であり、倍率変化についても前述の条件（４）を満足し、極めて良好に補正されている。
また、図１７（ａ）にはレンズ６の入射面（第１面）の副走査方向の曲率半径の変化、図１７（ｂ）にはレンズ６の射出面（第２面）の副走査方向の曲率半径の変化、図１８（ａ）にはレンズ７の入射面（第３面）の副走査方向の曲率半径の変化、図１８（ｂ）にはレンズ７の射出面（第４面）の副走査方向の曲率半径の変化を示す。これらの面のうち、第１面と第４面は、主走査方向に対称に変化する面、第２面と第３面は、主走査方向に非対称に変化する面である。
【００９４】
更に、実施例３では、
第１面：｜ｒ｜_min／｜ｒ｜_max＝０．９２３
第２面：｜ｒ｜_min／｜ｒ｜_max＝０．７０７
第３面：｜ｒ｜_min／｜ｒ｜_max＝０．８１０
第４面：｜ｒ｜_min／｜ｒ｜_max＝０．９８１
のように、全ての面において条件（３）を満足する。このため実施例１、実施例２と比較して、曲率半径の公差によるパワー変動の影響が小さく、副走査像面湾曲変動が起きにくくなっている。
【００９５】
図１９には、実施例３の各レンズ面において、そのレンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊの内積Ｉ・Ｊの変化を示す。４つのレンズ面のうち、第２面、第３面、第４面が前述の条件（１）を満足している。
図２１には、実施例３における光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット径の変動）」を示す。像高は±１５０ｍｍを等間隔に分割した全２１像高で示した。（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。
実施例３では、ラインスプレッド関数の１／ｅ²強度で定義されるスポット径として３０μｍ程度を意図している。図に示されているように、主・副走査方向とも良好な深度を有しており、被走査面の位置精度に対する許容度が高い。
また、この実施例３では、走査光学系の副走査方向の共役長（ポリゴンミラー５の偏向反射面から被走査面９に至る距離）：３１６．２１ｍｍに対し、その半分の長さ以上をバック長：１６８．６２ｍｍとしている。
【００９６】
尚、上記各実施例において、走査光学系の副走査方向のＦナンバーは、大きくても２８近傍であり、従来技術、例えば特開平８−２９７２５６号公報で提案されたマルチビーム走査光学系のＦナンバー：５２〜７３．５に比して明るく、ビームスポット径を「より小さく絞る」ことができ、高密度化を図れる。
また、上記各実施例では、走査光学系の２枚のレンズ６，７をプラスチック材料で構成しているが、勿論、ガラス材料を使ってもよく、また、プラスチック材料とガラス材料を組み合わせてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、新規な走査光学系と光走査装置及び画像形成装置を実現することができる。この発明の走査光学系は、副走査方向において光偏向器側から順に、負・正の屈折力分配とした「レトロフォーカス型」であり、実際のレンズ配置におけるよりも被走査面側に「副走査方向の後側主点」を配置できるので、シングルビーム方式とマルチビーム方式とを問わず、長いバック長を確保することができる。また、副非円弧面を採用して波面収差を有効に補正することにより、５０μｍ程度以下の小径の光スポットを安定して得ることができる。
また、この発明の光走査装置は、上記走査光学系を用いて、小径の安定した光スポットにより書込密度の高い良好な書込を実現することができる。そして、このような走査光学系をマルチビーム方式の光走査装置に用いることにより、走査線ピッチを機械的変動に対して安定ならしめ、高密度化に適応できる良好なマルチビーム方式の光走査を実現することが可能となる。
更に、この発明の画像形成装置は、上記の性能良好な光走査装置を用いることにより、良好な画像形成の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の走査光学系に関する光学配置を示す図である。
【図２】実施例１の走査光学系の中心像高の副走査方向の横倍率：β₂に対する、任意像高の副走査方向の横倍率:β_hの変化を示す図である。
【図３】実施例１の走査光学系の、第１面及び第２面の、副走査断面内の曲率半径の主走査方向の変化の様子を示す図である。
【図４】実施例１の走査光学系の、第３面及び第４面の、副走査断面内の曲率半径の主走査方向の変化の様子を示す図である。
【図５】実施例１の走査光学系の各レンズ面において、各レンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊの内積Ｉ・Ｊの変化を示す図である。
【図６】実施例１の走査光学系に関する像面湾曲と等速度特性を示す図である。
【図７】実施例１の走査光学系における光スポットの、各像高ごとのスポット径の深度曲線を示す図である。
【図８】実施例２の走査光学系に関する光学配置を示す図である。
【図９】実施例２の走査光学系の中心像高の副走査方向の横倍率：β₂に対する、任意像高の副走査方向の横倍率:β_hの変化を示す図である。
【図１０】実施例２の走査光学系の、第１面及び第２面の、副走査断面内の曲率半径の主走査方向の変化の様子を示す図である。
【図１１】実施例２の走査光学系の、第３面及び第４面の、副走査断面内の曲率半径の主走査方向の変化の様子を示す図である。
【図１２】実施例２の走査光学系の各レンズ面において、各レンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊの内積Ｉ・Ｊの変化を示す図である。
【図１３】実施例２の走査光学系に関する像面湾曲と等速度特性を示す図である。
【図１４】実施例２の走査光学系における光スポットの、各像高ごとのスポット径の深度曲線を示す図である。
【図１５】実施例３の走査光学系に関する光学配置を示す図である。
【図１６】実施例３の走査光学系の中心像高の副走査方向の横倍率：β₂に対する、任意像高の副走査方向の横倍率:β_hの変化を示す図である。
【図１７】実施例３の走査光学系の、第１面及び第２面の、副走査断面内の曲率半径の主走査方向の変化の様子を示す図である。
【図１８】実施例３の走査光学系の、第３面及び第４面の、副走査断面内の曲率半径の主走査方向の変化の様子を示す図である。
【図１９】実施例３の走査光学系の各レンズ面において、各レンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊの内積Ｉ・Ｊの変化を示す図である。
【図２０】実施例３の走査光学系に関する像面湾曲と等速度特性を示す図である。
【図２１】実施例３の走査光学系における光スポットの、各像高ごとのスポット径の深度曲線を示す図である。
【図２２】シングルビーム方式の光走査装置の実施の１形態を示す斜視図である。
【図２３】マルチビーム方式の光走査装置の実施の１形態を示す斜視図である。
【図２４】マルチビーム方式の光走査装置の実施の別形態を示す斜視図である。
【図２５】画像形成装置の実施の１形態を示す概略要部構成図である。
【符号の説明】
１ 光源（半導体レーザ）
１Ａ 光源（半導体レーザアレイ）
２ カップリングレンズ
３ アパーチャ
４ 線像結像光学系（シリンドリカルレンズ）
５ 光偏向器（ポリゴンミラー）
６，７ 走査光学系を構成するレンズ
９ 被走査面
１００ 像担持体（感光体）
１１４ 光走査装置
１１６ 現像手段

Claims (18)

1. 光偏向器により偏向されるビームを被走査面上に光スポットとして集光させる走査光学系であって、
   ２枚のレンズにより構成され、
   光偏向器側のレンズは、主走査方向に正の屈折力、副走査方向に負の屈折力を有し、
   被走査面側のレンズは、主走査方向に負の屈折力、副走査方向に正の屈折力を有し、
   上記光偏向器側のレンズの少なくとも１つのレンズ面においては、主走査断面内の形状が非円弧形状であり、
   上記被走査面側のレンズの少なくとも１つのレンズ面においては、主走査断面内の形状が非円弧形状であり、
   上記光偏向器側のレンズの少なくとも１つのレンズ面においては、主・副走査方向の曲率半径が異なり、
   上記被走査面側のレンズの少なくとも１つのレンズ面においては、主・副走査方向の曲率半径が異なり、
   上記２枚のレンズのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、副走査断面内の形状が非円弧形状である副非円弧面であり、
   上記２枚のレンズの４つのレンズ面のうち、少なくとも２つのレンズ面は、副走査方向の曲率半径が主走査方向の断面形状に依存しないで変化する特殊トロイダル面であり、
   上記特殊トロイダル面である少なくとも２つのレンズ面が、面間に空気間隔を有し、
   上記特殊トロイダル面である少なくとも２つのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、副走査方向の曲率半径の変化が主走査方向に非対称であることを特徴とする走査光学系。
2. 請求項１記載の走査光学系において、
   上記副非円弧面は、その非円弧形状が、主走査方向における副走査断面の位置に応じて変化する面であることを特徴とする走査光学系。
3. 請求項１または２記載の走査光学系において、
   光偏向器側のレンズ及び、被走査面側のレンズの主走査断面内の形状が、光偏向器側に凹面を向けたメニスカス形状であることを特徴とする走査光学系。
4. 請求項３記載の走査光学系において、
   上記２枚のレンズの４つのレンズ面のうち、少なくとも１つのレンズ面は、有効書込範囲内において、そのレンズ面に入射する主光線の方向ベクトル：Ｉと、そのレンズ面に入射する主光線の入射位置でのレンズ面の放線ベクトル：Ｊが、条件：
   （１） ０．９＜｜Ｉ・Ｊ｜≦１．０
   を満足することを特徴とする走査光学系。
5. 請求項１〜４の何れか１つに記載の走査光学系において、
   中心像高における副走査方向の横倍率：β_２が、条件：
   （２） ０．５≦｜β_２｜≦２．０
   を満足することを特徴とする走査光学系。
6. 請求項１〜５の何れか１つに記載の走査光学系において、
   偏向反射面近傍と被走査面位置とを副走査方向に関して、幾何光学的に共役関係とする機能を有するアナモフィックな光学系であることを特徴とする走査光学系。
7. 請求項６記載の走査光学系において、
   上記２枚のレンズの４つのレンズ面の全てにおいて、主・副走査方向の曲率半径が異なることを特徴とする走査光学系。
8. 請求項１〜７の何れか１つに記載の走査光学系において、
   上記特殊トロイダル面である少なくとも２つのレンズ面は、有効書込範囲内において、副走査方向の曲率半径の最大値：｜ｒ｜ _ｍａｘ と、副走査方向の曲率半径の最小値：｜ｒ｜ _ｍｉｎ が、条件：
   （３） ０．５＜｜ｒ｜ _ｍｉｎ ／｜ｒ｜ _ｍａｘ ≦１．０
   を満足することを特徴とする走査光学系。
9. 請求項１〜８の何れか１つに記載の走査光学系において、
   中心像高における副走査方向の横倍率：β _２ と、任意の像高における副走査方向の横倍率：β _ｈ が、条件：
   （４） ０．９≦｜β _ｈ ／β _２ ｜≦１．１
   を満足することを特徴とする走査光学系。
10. 請求項１〜９の何れか１つに記載の走査光学系において、
    有効書込幅：Ｗと、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅：Ｆ _Ｓ が、条件：
    （５） Ｆ _Ｓ ／Ｗ＜０．００５
    を満足することを特徴とする走査光学系。
11. 請求項１〜１０の何れか１つに記載の走査光学系において、
    被走査面上の光スポットのスポット径を、その光スポットにおける光強度分布のラインスプレッド関数における１／ｅ ^２ 強度で定義するとき、そのスポット径が、主・副走査方向とも有効書込範囲内において５０μｍ以下となる範囲を有するような結像性能を持つことを特徴とする走査光学系。
12. 請求項１〜１１の何れか１つに記載の走査光学系において、
    副非円弧面の、副走査断面内における非円弧形状の、円弧からのずれ量である非円弧量が、主走査方向に非対称に変化することを特徴とする走査光学系。
13. 請求項１〜１２の何れか１つに記載の走査光学系において、
    光偏向器により同時に偏向される複数ビームを、被走査面上に複数の光スポットとして集光するために用いられることを特徴とする走査光学系。
14. 光源からのビームを、カップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされたビームを線像結像光学系により、光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、上記光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向ビームを走査光学系により、被走査面上に光スポットとして集光させ、上記被走査面を走査するシングルビーム方式の光走査装置において、
    上記走査光学系として、請求項１〜１２の何れか１つに記載の走査光学系を用いたことを特徴とする光走査装置。
15. 複数の発光源からのビームを、カップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数ビームを共通の線像結像光学系により、光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、上記光偏向器により同時に等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数の走査線を同時に走査するマルチビーム方式の光走査装置において、
    複数の偏向ビームに共通の走査光学系として、請求項１３記載の走査光学系を用いたことを特徴とするマルチビーム方式の光走査装置。
16. 請求項１５記載のマルチビーム方式の光走査装置において、
    複数の発光源が１列に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイを、光源として用いたことを特徴とするマルチビーム方式の光走査装置。
17. 請求項１６記載のマルチビーム方式の光走査装置において、
    上記半導体レーザアレイの発光源の間隔が１０μｍ以上であることを特徴とするマルチビーム方式の光走査装置。
18. 感光性の像担持体の被走査面に対して光走査手段による走査を行って潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置において、
    上記像担持体の被走査面の走査を行う光走査手段として、請求項１４〜１７の何れか１つに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

Images