JP4739996B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の光ビームにてそれぞれ異なる被走査面上を走査する光走査装置、および光走査装置を搭載する画像形成装置に関するものである。

レーザプリンタなどに関連して広く知られた光走査装置は、一般的に光源側から出射された光ビームを光偏向器により偏向させ、ｆθレンズなど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、この光スポットにより被走査面を光走査（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、電子式画像形成装置では光導電性の感光体などである感光媒体の感光面である。

また、フルカラー画像形成装置の一例として、４つの感光体を記録紙の搬送方向に配列し、各感光体に対応して設置された複数の光源装置から出射された光ビームを、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に同時に露光して潜像を形成し、各潜像をイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックなどの異なる各色の現像剤を使用する現像器で可視像化した後、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、その後、定着することによって、カラー画像が得られるように構成されている電子写真式画像形成装置がある。

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，多色画像あるいはカラー画像など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ている。このようなタンデム式画像形成装置として、複数の感光体が単一の光偏向器を共用する構成のものがある。

図１４（ａ）は従来のタンデム方式の画像形成装置の構成を示す斜視図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）における光源周囲の要部を拡大して示す斜視図である。

図１４（ａ）において、４つの光源１０１ａ〜１０１ｄから出射する光ビームＬを単一の光偏向器であるポリゴンミラー１０２に入射させ、各光ビームＬを、カップリングレンズ，シリンドリカルレンズ，走査レンズ，折返しミラーなどからなる光学系１０３を経て被走査体であるＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の各色に対応した４つの感光体ドラム１０４に光スポットとして集光し、感光面を走査する構成になっている。

図１４（ｂ）は図１４（ａ）における光源１０１ａ〜１０１ｄとポリゴンミラー１０２の周辺を拡大して示した図であって、この光走査装置はポリゴンミラー１０２の対向する偏向反射面に光ビームＬが入射する対向走査方式の構成になっている。

また、特許文献１には、略平行でかつ副走査方向に離れた複数の光ビームを光偏向器に入射し、複数の光ビーム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構成が記載され、また、特許文献２〜４には光偏向器の片側より光ビームを入射し、レンズ３枚構成の走査光学系であって、走査レンズＬ１，Ｌ２には異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過し、走査レンズＬ３は各被走査面ごとに設けられている構成が記載されている。

このように、複数の被走査面において光偏向器を共用する構成にすると、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することが可能になる。

しかし、例えばシアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの４つの異なる被走査面（感光体）を有するフルカラー対応の画像形成装置の光走査装置としては、光偏向器の数を減らすことは可能であるが、副走査方向に複数の感光体に向かう光ビームを略平行に並べて光偏向器に入射させるため、光偏向器を構成するポリゴンミラーが副走査方向に大型化するという課題がある。一般的に、光走査装置を構成する光学素子の中で、ポリゴンミラーのコストは高く、装置全体の低コスト化、小型化を図る場合において弊害となる。

さらに最近では、カラー画像形成装置の光走査装置において、単一の光偏向器を用いて低コスト化を図る手段として、光偏向器の偏向反射面に副走査方向に角度を持って光ビームを入射させる斜入射光学系が知られている（特許文献５参照）。

前記斜入射光学系において複数の光ビームは、それぞれ光偏向器の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に折返しミラーなどによって分離され導かれる。この構成において、それぞれの光ビームにおける副走査方向の角度（光偏向器に斜入射する角度）は、前記折返しミラーで各光ビームが分離可能な角度に設定されている。

前記斜入射光学系を用いることにより、前記折返しミラーで各光ビームが分離可能な副走査方向の隣接する光ビームの間隔の確保を、光偏光器の大型化（副走査方向へのポリゴンミラーの多段化および厚肉化）することなく、実現することが可能となる。
特許第３２９５２８１号公報 特開２００１−４９４８号公報 特開２００１−１０１０７号公報 特開２００１−３３７２０号公報 特開２００３−５１１４号公報 特開平１１−１４９３２号公報 特開平１１−３８３４８号公報 特開２００４−７０１０９号公報 特許第３４５０６５３号公報

しかしながら、前記斜入射方式には、走査線曲がりの発生、および波面収差劣化によるビームスポット径の像高間偏差増大という問題がある。

前記走査線曲がり発生量は、前記各光ビームの副走査方向の斜入射角により異なり、各光ビームで描かれた潜像を各色のトナーにより重ね合わせ可視化した際に、色ずれとなって現れてしまう。また、斜入射することにより、光ビームが走査レンズにねじれて入射することにより、波面収差も増大し、特に周辺の像高で光学性能が著しく劣化し、ビームスポット径が太ってしまい、高画質化を妨げる要因となる。

斜入射方式では、光源側からの光ビームをポリゴンミラーの回転軸に向けて入射させるために、主走査方向で走査レンズの光軸と重なる位置に光源を配置した場合、走査レンズとの干渉を避けるために斜入射角が増大してしまう。

斜入射方式に固有の現象である大きな走査線曲がりを補正する方法として、走査結像光学系に、副走査断面内におけるレンズ面の固有傾きを、走査線曲がりを補正するように主走査方向へ変化させるレンズ面を有するレンズを備えた構成（特許文献６参照）や、走査結像光学系に、副走査断面内における反射面の固有傾きを、走査線曲がりを補正するように主走査方向へ変化させる反射面を有する補正反射面を備えた構成（特許文献７参照）などが提案されている。

また、特許文献８には、斜入射される光束を走査レンズの軸外を通し、走査レンズの子線の非球面量を主走査方向に沿って変化させる面を用いて走査線の位置を揃える構成が記載されている。特許文献８においては、１枚の走査レンズにて補正を行う例を挙げており、前記走査線曲がりの補正は可能であるが、以下に説明する波面収差増大によるビームスポット径の劣化については記載されていない。

斜入射方式における他の問題として、光線スキューにより周辺像高（走査線の両端部近傍）で波面収差の大きな劣化が発生し易いことである。このような波面収差が生じると、周辺像高で光スポットのスポット径が大径化してしまう。すなわち、ビームスポット径の像高間偏差が生じてしまう。この問題を解決することができないと、近年、強く要請されている高画質化を実現することができない。前記特許文献に記載された光走査装置では、斜入射方式に特有の大きな走査線曲がりが良好に補正されているが、前記波面収差の補正に関しては十分といえない。

斜入射方式の問題である前記のような走査線曲がりと波面収差の劣化を良好に補正できる光走査装置として、走査結像光学系に複数の回転非対称レンズを備え、これら回転非対称レンズのレンズ面の子線頂点を結ぶ母線形状を副走査方向に湾曲させたものが提案されている（特許文献９参照）。

しかし、前記子線頂点を結ぶ母線形状を副走査方向に湾曲させたレンズ面を有するレンズは、母線を湾曲させることによって諸問題を解決しており、入射光ビームに対応した個別の走査レンズが必要となるため、タンデム型の走査光学系に適用する場合、走査レンズの枚数が増大してしまうことになる。

同一のレンズに異なる被走査面に向かう複数の光ビームを入射させた場合、母線形状を湾曲させることにより、一方の光ビームに対しては諸問題の解決がなされるが、他方の光束については走査線曲がりや波面収差を低減させることは難しい。

また、副走査方向に曲率を持つため、組み付け誤差，加工誤差，環境変動などの影響により、同レンズに入射する光ビームが副走査方向にシフトした場合、副走査方向のレンズの屈折力の影響を受け、走査線曲がりの形状が変化し、カラー画像における初期（あるいは設計時）の色ずれ抑制の効果は得られず、色ずれが発生してしまうという課題がある。

さらに、波面収差補正においても、曲率を持つ面においては入射光ビームのぶれにより光ビームのスキュー状態の変化が大きく、良好なビームスポット径を安定して得ることは難しい。

斜入射方式の構成の特許文献６においても特許文献９と同様の面を用い走査線曲がりの補正を実施しているが、既述したように、良好なビームスポット径を安定して得ることは難しい。

そこで本発明の技術課題は、前記従来技術の課題を解決し、
（１）低コスト，低消費電力，小型化に適した斜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光走査装置を実現することを課題とする。
（２）斜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し、温度変動時においても色ずれ発生が小さい画像形成装置を実現することを課題とする。

すなわち、斜入射方式の構成において、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光走査装置を提供することを目的とする。

また、光偏向器の小型化あるいはマルチビームによる光偏向器であるポリゴンミラー（回転多面鏡）の回転数低下による消費電力の低下などを考慮した光走査装置を提供すること、および、その光走査装置を搭載し、前記目的を達成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の光源装置を設置し、前記複数の光源装置から出射する光ビームを共通の光偏向器により偏向した後、走査光学系により各々異なる被走査面に集光する構成の光走査装置において、
前記複数の光源装置から出射する複数の光ビームに前記光偏向器の反射面の法線に対し副走査方向に角度を持たせ、前記走査光学系を構成する少なくとも１つのレンズ素子の入射面側を、主走査方向に応じて副走査方向の曲率が変化する面で、かつ該面の主走査方向の周辺に向かい負の屈折力が強くなる光学面とし、前記光学面が、異なる被走査面を走査する少なくとも２本の光ビームで共有され、前記少なくとも２本の光ビームは共通の光偏向器の反射面にて偏向反射されることを特徴とし、この構成によって、複数の光ビームを共通の光偏向器に入射させることにより、小型化を図ることができると共に、光走査装置を構成する光学部品の中でコスト比率の高い光偏向器に関するコストを下げ、かつ消費電力や騒音を低減することが可能になり、しかもこのような斜入射方式の構成であっても、前記光学面の構成により、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。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、光学面の基準軸上における副走査方向の屈折力をゼロもしくはゼロに近くなるように設定したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、光学面が複数の光源装置から出射する複数の光ビームで共有され、該複数の光ビームの各々が副走査方向において前記光学面の基準軸外を通過するように設定したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の光走査装置において、光学面を、異なる被走査面にそれぞれ向かう複数の光ビームで共有されるように設定したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の光走査装置において、光学面を、副走査方向の正の屈折率が最も大きなレンズ素子、もしくは副走査方向の正の屈折率が最も強い屈折力を持つレンズ面よりも光偏向器側に配置したことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の光走査装置において、光学面を、光偏向器に最も近いレンズ素子の入射面としたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項記載の光走査装置において、走査光学系に、複数の光源装置から出射する光ビームごとに対応して配置されるレンズを備え、該レンズに主走査方向に副走査方向のチルト偏心量が異なる面を設けたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項記載の光走査装置において、走査光学系に、複数の光源装置から出射する光ビームごとに対応して配置されるレンズを設け、該レンズの少なくとも１面を主走査方向に副走査方向のシフト偏心量が異なる面としたことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８いずれか１項記載の光走査装置において、光源装置として、複数の光ビームを出射するマルチビーム光源装置を用いたことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９いずれか１項記載の光走査装置において、異なる被走査面が、少なくとも４つの感光体表面であることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、少なくとも１つの画像担持体と、該画像担持体に対応させて走査結像光学系が設けられる光走査装置とを備え、前記画像担持体に対して光走査を行うことにより画像形成を行う画像形成装置において、前記光走査装置として、請求項１〜１０いずれか１項記載の光走査装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、本発明に係る光走査装置を搭載することによって、全体として小型化を図ることができると共に、コストを下げ、かつ消費電力や騒音を低減することが可能になり、しかも、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ため、高品位で、カラー画像にあっては色ずれなどがない画像再現性を確保することができる。

本発明に係る光走査装置によれば、低コスト，低消費電力，小型化に適した斜入射方式の構成であって、しかも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光走査装置が実現する。

また、本発明に係る画像形成装置によれば、斜入射方式の構成の光走査装置を採用したことによって低コスト化，低消費電力化，小型化を図ることができ、しかも、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ため、温度変動時などにおいても色ずれ発生が小さい高画質の画像形成装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る光走査装置の実施形態１を説明するための図であり、（ａ）は光走査装置の光学系の平面図、（ｂ）は光学系の要部の正面図、（ｃ）は光学系と被走査体とを示す正面図である。

図１（ａ）〜（ｃ）において、光源装置（図示せず）を構成する半導体レーザから放射された発散性の光束（光ビーム）Ｌは、カップリングレンズ１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１により変換された光ビームＬの形態は、平行光束であることにも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であるようにもすることができる。

カップリングレンズ１からの光ビームＬは、シリンドリカルレンズ２により副走査方向に集光され、ポリゴンミラーからなる回転多面鏡（光偏向器）３の偏向反射面に入射する。図１（ｂ）に示すように、光源側からの光ビームＬは、光偏向器３の偏向反射面の回転軸に直交する平面Ａに対して傾いて入射する。したがって、光偏向器３により反射された光ビームＬも平面Ａに対して傾いている。

光偏向器３の回転軸に直交する平面Ａに対し角度を有する光ビームＬに該角度を付けるために、所望の角度に光源装置，カップリングレンズ１，シリンドリカルレンズ２などの入射側の光学系を傾けて配置する構成にしてもよいし、光偏向器３前に折返しミラーなどの光偏向素子を配置し、この偏向素子により角度を付けるようにしてもよい。また、シリンドリカルレンズ２の光軸を副走査方向にシフトすることにより、偏向反射面に向かう光ビームＬに角度を付けてもよい。

図１（ｃ）に示すように、光偏向器３により反射された光ビームＬは、光偏向器３の等速回転とともに等角速度的に偏向し、本例では第１走査レンズ（Ｌ１）４と、複数の第２走査レンズ（Ｌ２）５と、折返しミラー６からなる走査光学系を通って等速性を持って、複数（本例では４つ）の被走査体７上に集光する。これにより、偏向された光ビームＬは被走査体７の面上に光スポットＳを形成し、被走査面の光走査を行う。

図１（ｂ），（ｃ）は走査光学系を副走査方向より見た図である。図１（ｂ）は折返しミラーを省略して展開した図である。このため、第２走査レンズ（Ｌ２）５が重なって描かれている。

光偏向器３に近い第１走査レンズ（Ｌ１）４の第一面には、基準軸ａに対し副走査方向でかつ該基準軸ａ以外を、異なる被走査体７に向かう光ビームＬが通過している。すなわち、第１走査レンズ（Ｌ１）４は、複数の光源装置からの光ビームＬで共用される走査レンズである。ここでいう基準軸ａとは、偏向反射面の法線を含み偏向反射面上の複数の光源装置からの光ビームＬの反射点の副走査方向で中心を含む軸とする。

第１走査レンズ（Ｌ１）４の面形状については後述するが、その入射面は、主走査方向に応じて副走査方向の曲率が変化する面で、かつ同面の主走査方向の周辺に向かい負の屈折力が強くなる面で構成される特殊面（光学面）を有する。この特殊面についての機能および詳細な形状については後述する。

以上説明のごとく、第１走査レンズ（Ｌ１）４は、複数の光源装置からの各光ビームＬ、すなわち異なる被走査体７にそれぞれ向かう光ビームＬで共用されている。さらに、被走査体７側には、異なる被走査体７に向かう光ビームＬごとに第２走査レンズ（Ｌ２）５が配置される。

第２走査レンズ（Ｌ２）５は、主に副走査方向に強い屈折力を有する。後述するが、共用レンズは副走査方向の屈折力が小さいことが望ましく、異なる被走査体７に向かう光ビームＬごとに配置される第２走査レンズ（Ｌ２）５は、副走査方向に大きな屈折力を有し、光ビームＬを被走査体７の副走査方向に集束させる機能を有する。

ここで、光偏向器のポリゴンミラーに対する光ビームの入射構造について説明する。

図１４（ａ），（ｂ）に示す従来の光走査装置では、図２（ａ）に示すように、各々対応する被走査体に向かう光ビームＬを、その分離に必要な間隔Ｚを得るために、上下２段化されたポリゴンミラー３’を使用している。２段化することなく一段で使用してもよいが、ポリゴンミラー３’の副走査方向の厚さが厚くなり、高速化，低コスト化に不向きな構成となる。

一方、本実施形態では斜入射方式の構成の光学系を用いることによって、ポリゴンミラー３’の偏向反射面自体に、複数の光ビームＬを副走査方向に所定の間隔を持たせる必要がなくなる。

すなわち、図２（ｂ）に示すように、ポリゴンミラー３’の反射面の法線に対し、副走査方向に異なる角度を持つ複数の光源装置からの光ビームＬの対を、図中左右より同一のポリゴンミラー３’の異なる反射面に入射させることにより、ポリゴンミラー３’の偏向反射面を形成する多面体を一段で、副走査方向の厚みを低減することができ、回転体としてのイナーシャを小さくでき起動時間を短くできる。さらに、図２（ａ）に示す従来の対向走査方式の２段化されたポリゴンミラー３’の構造に比してコストダウンが可能になる。

また、図２（ｃ）に示すように、全ての光ビームＬを同一のポリゴンミラー３’における偏向反射面に入射させても同様の効果を得ることができる。

本実施形態のように、異なる被走査体７に向かう全ての光ビームＬを、光偏向器３の反射面の法線に対し角度を持つ、すなわち副走査方向に角度を持つ光ビームＬとすることにより、光走査装置を構成する部品の中において、コスト比率の高いポリゴンミラー３’のコストを下げ、なおかつ消費電力や騒音を低減することが可能であるなど、環境を考慮した光走査装置の提供が可能となる。

斜入射構成を用いたときの光学性能面における課題について説明する。

従来の水平入射に対し、副走査方向に斜め入射させる本実施形態のような構成では、走査線曲がりが大きいという問題がある。この走査線曲がり発生量は、前記各光ビームＬの副走査方向の斜入射角により異なり、例えば、被走査体７がカラー画像形成装置における感光体である場合には、各光ビームＬで描かれた潜像を各色のトナーにより重ね合わせて可視像化した際に、色ずれとなって現れてしまう。また、斜め入射することにより、光ビームＬが走査レンズにねじれて入射することにより、波面収差も増大し、特に周辺の像高で光学性能が著しく劣化し、被走査体上でのビームスポット径が太ってしまい、高画質化を妨げる要因となる。

斜入射光学系における、波面収差の発生と走査線曲がりの発生について説明を加える。

例えば、走査光学系を構成する走査レンズ、特に副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズ（図１では第２走査レンズ（Ｌ２））の入射面の主走査方向の形状が、偏向反射面の光ビームの反射点を中心とする円弧形状でない限り、主走査方向のレンズ高さにより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。すなわち、図１に示すように、通常の光ビームＬは、光偏向器３により偏向走査され、各像高にて主走査断面において、レンズ面に対し垂直入射することはなく、主走査方向にある入射角を持って入射する。

副走査方向に角度を持っている（斜め入射されているため）ことにより、光偏向器により偏向反射された光ビームは、像高により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は異なり、走査レンズへの副走査方向の入射高さが周辺に行くほど中心より高い位置、もしくは低い位置（光ビームの副走査方向にもつ角度の方向により異なる）に入射される。この結果、副走査方向に屈折力を持つ面を通過する際に、副走査方向に受ける屈折力が異なり走査線曲がりが発生してしまう。通常の水平入射であれば、偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離が異なっても、光ビームは走査レンズに対し水平に進行するため、走査レンズ上での副走査方向の入射位置が異なることはなく、走査線曲がりの発生が生じない。副走査方向に屈折力を持つレンズであれば、前記説明のように走査線曲がりは発生することは言うまでもない。

斜入射による波面収差劣化について説明する。

既述したように、走査光学系を構成する走査レンズ入射面の主走査方向の形状が、偏向反射面の光ビーム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入射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。すなわち、通常の光ビームは、光偏向器により偏向走査され、各像高にて主走査断面において、レンズ面に対し垂直入射することはなく、主走査方向にある入射角を持って入射する。

光偏向器により偏向反射された光ビームの光束は、主走査方向にある幅を持っており、光束内で主走査方向の両端の光ビームは、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り、副走査方向に角度を持っている（斜め入射されているため）ことにより、走査レンズにねじれた状態で入射することになる。この結果、波面収差が著しく劣化し、ビームスポット径が太る。図１で示すように、主走査方向の入射角は、周辺像高に行くほど角度が小さくなり、光ビームの主走査方向両端における光ビームの副走査方向の走査レンズへの入射位置は大きくずれるため、光ビームのねじれは大きくなり、周辺に行くほど、波面収差の劣化によるビームスポット径の太りは大きくなる。

そこで、本実施形態においては、波面収差補正をレンズの特殊面にて行っている。より具体的には、共用レンズ（本実施形態では第１走査レンズ（Ｌ１）４）の入射面を、主走査方向に応じて副走査方向の曲率が変化する面で、かつ同面の主走査方向の周辺に向かい負の屈折力が強くなる面で構成される特殊面として構成することにより、波面収差補正を実施している。

本実施形態における共用レンズ（第１走査レンズ（Ｌ１）４）について説明する。

共用レンズを使用するメリットは、複数の被走査体７に向かう光ビームＬごとに走査レンズを設ける場合に対し、走査レンズの枚数を減らすことができ、低コストな光走査装置が提供できる点、また、斜入射光学系の場合、走査レンズを共用せず２段重ねる場合には、複数の光ビームＬの副走査方向の間隔を広く取る必要があるため斜入射角が増大して、波面収差の劣化や走査線曲がりの発生が増大してしまうが、このことを抑制することができる点が挙げられる。

また、本実施形態のように、ポリゴンミラー３に近い第１走査レンズ（Ｌ１）４を、異なる被走査体７に向かう光ビームＬで共用し、斜入射角をできるだけ小さく設定することによって、波面収差の発生，走査線曲がりの発生を抑制することが可能となる。波面収差は前記光学面で補正可能であるが、その補正量をさらに小さくすることができる。

斜入射角を小さく設定するための対向走査方式として、共用する光ビームの数を減らし斜入射角を小さくすることが有利である。しかし、全ての光ビームを共用することによって、走査レンズの枚数を最も少なくすることができ、低コスト化に有利になる。走査光学系に求められるスペックにより、どちらも選択可能である。特に、後述する光学面においては、副走査方向の高い位置に入射するほど、波面収差補正に必要な副走査方向の偏向が同一面で容易に設定可能であるため、全ての光ビームで共用するレンズを持つ片側走査方式において有利となる。

前記走査レンズを共有しない場合、異なる光源装置からの光ビームごとに、すなわち、異なる感光体に向かう光ビームごとに対応する走査レンズを副走査方向に並べて配置する必要がある。対向走査方式では少なくとも２段重ね、片側走査方式においては４段重ねが必要となる。このとき、各走査レンズは、各光ビームに対応するレンズ面の有効範囲外にリブが必要となり、副走査方向に隣り合う光ビーム間の距離が離れて斜入射角が増大し、光学性能の劣化が大きくなってしまう。

斜入射角を変えずに隣り合う光ビームの間隔を広げるためには、走査レンズを光偏向器から遠ざける必要があり、特に主走査方向に置いては屈折力を強くする必要があるためレンズの肉厚が厚くなり、走査レンズが大型化しコストアップとなってしまう。さらに、重ねるレンズの固定のための接着工程、および精度良い位置決めなど、組み付けにおける課題も生じてしまう。

また、共有された走査レンズを一体的に成形することで部品点数を減らすことができ、部品間のばらつきを小さく抑えることが可能となる。例えば片側走査方式においては、カラー画像形成装置におけるシアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの各被走査面としての感光体に向かう光ビーム全てを単一のレンズで共有することにより、走査レンズを大幅に減らすことが可能となる。

また、対向走査方式においては、２色分の光ビームで共有することで走査レンズの数を減らすことができる。つまり、各色に対応する光ビーム間での部品公差のばらつきを低減することができ、各色間で安定した光学性能を得ることができる。

また、本実施形態のように、第１走査レンズ（Ｌ１）４を共用レンズとし、共用レンズの副走査方向の基準軸ａ以外を複数の光ビームＬが透過する構成とすることにより、後述する特殊面（光学面）の効果により、波面収差の補正が可能となる。

特殊面による波面収差補正について説明する。

既述した通り、走査レンズへの主走査方向の入射角は、周辺像高に行くほど角度が小さくなり、光ビームのねじれは大きくなって、周辺像高に行くほど波面収差の劣化によるビームスポット径の太りは大きくなる。

波面収差の劣化は、特に副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズへの入射時に、光ビームがねじれることにより大きく発生する。

図３は従来の走査光学系（特殊面なし）に斜め入射させたときの副走査断面での光ビームの模式図である。図３に示す光ビームは、カップリングレンズ通過後に配置されているアパーチャの副走査方向中心、主走査方向両端の２本の光ビームである。

図３中のＬ１は図１における第１走査レンズ４、Ｌ２は第２走査レンズ５であり、副走査方向に強い屈折力を持つレンズは第２走査レンズ（Ｌ２）である。さらに、図３中の仮想面とは、実際には存在しない面であって、図中において第２走査レンズ（Ｌ２）を第１走査レンズ（Ｌ１）と水平に配置させるための仮想ミラー面のことである。

図３から明らかなように、光偏向器で反射された各光ビーム（イ部分）は、第１走査レンズ（Ｌ１）に副走査方向に高さを異ならせて入射する。中心像高においては、第１走査レンズ（Ｌ１）にほぼ垂直に入射するため、各光ビームは副走査方向に高さを異ならせることなく、第１走査レンズ（Ｌ１）に入射している。このため、波面は劣化せず良好なビームスポット径を保つことができる。

一方、周辺像高（ここでは、被走査面上の＋１５０ｍｍの位置に到達する光ビーム）では、光偏向器から第２走査レンズ（Ｌ２）までの光路長の違いにより、各光ビーム（ロ部分）は副走査方向に入射高さが異なっている。このため、第２走査レンズ（Ｌ２）から出射した後の被走査面上では各光ビームは一点に集まらず、すなわち、波面収差が劣化している状態になり、ビームスポット径が劣化する。

波面収差の補正のためには、前記副走査方向に強い屈折力を持つ第２走査レンズ（Ｌ２）への入射高さを補正し、被走査面上で一点に集光するようにする必要がある。このため、波面収差の補正を行うために用いる特殊面は、副走査方向に最も強い屈折力を持つ走査レンズより、光偏向器側のレンズに設けることが望ましい。

具体的には、図４に示すように、第１走査レンズ（Ｌ１）で周辺の光ビームを跳ね上げ、第２走査レンズ（Ｌ２）の高い位置に入射させることにより、波面収差の劣化（光ビームのねじれ）を補正することが可能となり、被走査面で各光ビームを一点に集光することができる。図４に示す例では、後で説明する面の採用（第２走査レンズ（Ｌ２））したことにより走査線曲がりも補正されている。

特殊面の効果について説明する。

特殊面は次式（数１）で表される、主走査方向に応じて副走査方向の曲率が変化する面で、かつ、同面の主走査方向の周辺に向かい負の屈折力が強くなる面である。ただし、この発明の内容は以下の形状式に限定されるものではなく、同一の面形状を別の形状式を用いて特定することも可能である。

光軸を含み、主走査方向に平行な平断面である「主走査断面」内の近軸曲率半径をＲＹ、光軸から主走査方向の距離をＹ、高次係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，‥‥とし、主走査断面に直交する「副走査断面」内の近軸曲率半径をＲＺとする。

本実施形態において、特殊面は第１走査レンズ（Ｌ１）４の入射面に採用される。主走査方向に応じて副走査方向の曲率が変化する面で、かつ同面の主走査方向の周辺に向かい負の屈折力が強くなる面により、透過する光ビームは主走査方向周辺に向かい、該光ビームを副走査方向に跳ね上げることが可能となる。

この結果、既述したように、副走査方向に強い屈折力を持つ第２走査レンズ（Ｌ２）５への副走査方向の入射高さを調整することが可能になり、良好に波面収差補正を実施することが可能となる。

光ビームを前記のように、第２走査レンズ（Ｌ２）５への入射位置を変化させ波面収差補正を実施する場合、第１走査レンズ（Ｌ１）４の特殊面の光軸（基準軸ａ）を光ビームが通過する構成では、結像位置が変化するのみであって、第２走査レンズ（Ｌ２）５への副走査方向の入射高さの調整を実施することは困難である。そこで、特殊面の主走査方向への副走査方向の曲率変化を用い、さらに光ビームを基準軸ａ以外を透過させることにより、光ビームの進路を偏向することが可能となる。また、複数の光ビームが同特殊面をもつ第１走査レンズ（Ｌ１）４を共有することができるため、走査レンズの枚数を減らすことができ、低コストを実現することができる。

すなわち、第１走査レンズ（Ｌ１）４の特殊面において、基準軸ａ以外に光ビームを透過させる必要があり、共用レンズである第１走査レンズ（Ｌ１）４に特殊面を用いることで、斜入射光学系で課題となる波面収差補正を達成できるだけでなく、コンパクトな光学系、かつ低コストな光学系の達成も可能となる。また、レンズ枚数が低減されることにより、部品ばらつきの影響を低減することが可能になり、安定した光学性能を得ることができる。

前記特殊面を入射面側に配置する効果について説明する。

波面収差補正のために、第２走査レンズ（Ｌ２）５への副走査方向の入射高さを最適に設定するように、特殊面を用いる場合、第１走査レンズ（Ｌ１）４の入射面あるいは射出面のどちらにも設定することは可能である。

しかし、射出面に特殊面を用いた場合、射出面の副走査方向の面形状は、負の屈折力を持たせるために（光ビームを主走査方向周辺で跳ね上げる形状とするため）、光偏向器３側に凸面を向けた形状とする必要がある。第１走査レンズ（Ｌ１）４に入射する光束は、同射出面に形成される特殊面に入射する際に、図５（ａ）に示すように、入射角が大きくなり、光ビームが部品の組み付け、あるいは形状誤差などの影響で副走査方向の角度が変化した場合に、入射角の変化も大きくなってしまう。

入射角が大きく変化するため、設計時に第２走査レンズ（Ｌ２）への副走査方向の入射高さを最適に設定しても、出射角も変化するため、第２走査レンズ（Ｌ２）への副走査方向の入射高さは大きく変化してしまうこととなる。すなわち、設計時に良好に補正した波面収差が、光ビームが部品の組み付け、あるいは形状誤差などの影響で副走査方向の角度が変化することで大きく劣化してしまい、安定した光学性能の維持が難しくなる。具体的にはビームスポット径の像高間での偏差が増大し、画像品質を劣化させてしまう。

一方、本実施形態のように、入射面側に特殊面を採用した場合、入射面の副走査方向の面形状は負の屈折力を持たせるために（光ビームを主走査方向周辺で跳ね上げる形状とするため）、像面側に凸面を向けた形状となる。この場合、光ビームが部品の組み付け、あるいは形状誤差などの影響で副走査方向の角度が変化した場合に、図５（ｂ）に示すように、入射角の変化は小さく、設計時に第２走査レンズ（Ｌ２）５への副走査方向の入射高さを最適に設定しておけば射出角の変化も小さく、第２走査レンズ（Ｌ２）５への副走査方向の入射高さの変化を小さく抑えることが可能となる。

すなわち、設計時に良好に補正した波面収差が、部品の組み付け、あるいは形状誤差などの影響で副走査方向の角度が変化しても、光ビームが良好に保たれ、安定した光学性能を達成することが可能となる。具体的にはビームスポット径の像高間での偏差が変動することなく、画像品質を良好に保つことができる。

前記波面収差補正のための特殊面以外の面に、像面湾曲補正を目的として同特殊面を用いてもよい。その際には同特殊面に正の屈折力を持たせる必要がある。

前記実施形態では２枚構成の走査レンズを例にして説明したが、１枚構成の場合は副走査方向に最も強い屈折力を持つ面よりも、光偏向器側に特殊面を設ければ同様の効果が得られる。

また、光偏向器に近い走査レンズに特殊面を形成することによって、特に主走査方向の光束幅が広いため、特殊面の形状設定、および波面収差の補正が良好に達成可能となる。波面収差補正のためには、光ビームにおける副走査方向の角度を偏向する必要がある。

既述したように、特殊面により補正（光線の副走査方向の偏向）を実施する場合に光ビームの幅が小さいと、その補正は困難になる。すなわち、主走査方向の光束幅が絞られている位置、つまり被走査媒体に近い位置に特殊面を導入しても、光ビームの方向を変えることはできるが、光ビームを副走査方向に偏向することは難しい。

このため、光偏向器に最も近い走査レンズを複数の光ビームで共用し、その入射面に特殊面を用いることが、良好な波面収差の補正，安定した光学性能，低コストな光走査装置を実現する上で最も望ましいこととなる。

次に、本発明に係る光走査装置の実施形態２について説明する。

前記特殊面の基準軸上における副走査方向の屈折力はゼロ、もしくはゼロに近いことが望ましい。

走査レンズの入射面を前記特殊面として負の屈折力を持たせた場合、レンズ面は像面側に凸の面、つまり入射側から見た場合に副走査方向は凹面となる。走査レンズに入射する光ビームは発散光であるが、入射面で反射された光ビームは、集光されポリゴンミラーの偏向反射面に戻り、該偏向反射面でさらに反射され、被走査面に到達する可能性があり、ゴースト光として画像品質を劣化させるおそれがある。

そこで、特殊面の基準軸近傍の副走査方向の屈折力をゼロとすることにより、特殊面で反射された光ビームは、光偏向器の偏向反射面に向かい発散光として入射され、さらに斜め入射されているため、光偏向器の偏向反射面より副走査方向外側へ反射される。このため、被走査面上で集光し、ゴースト光として画像品質を劣化させることを低減することが可能となる。

主走査方向の周辺に向かい特殊面は入射側から見て凹面へと変化していくが、周辺に向かう光ビームは主走査方向に角度を持ち同特殊面に入射されるため、その反射光が光偏向器の偏向反射面に向かわず、本実施形態では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、光偏向器３の外側へ逃げる。この結果、被走査面上にゴースト光は発生しづらく、画像品質の劣化を低減することが可能となる。

なお、図６（ａ）において図１にて説明した部材に対応する部材には同一符号付して詳しい説明は省略する。図６（ｂ）は図６（ａ）における要部を正面から見て示す図である。

副走査方向に角度を持ち入射させることによる波面収差の劣化は、光軸近傍では走査レンズに対し光束のスキューがほとんど発生しないため非常に小さい。このため、前記特殊面において、光軸上もしくはその近傍における副走査方向の屈折力は、ゼロもしくはゼロに近くに設定することが可能である。

次に、本発明に係る光走査装置の実施形態３について説明する。

斜入射光学系のもうひとつの課題となる走査線曲がりについては、共用レンズ（本例では第１走査レンズ（Ｌ１）４）通過後に、異なる被走査体に向かう光ビームごとに配置される走査レンズ（本例では第２走査レンズ（Ｌ２）５）により補正可能である。

例えば、異なる被走査体に向かう光ビームごとに配置される走査レンズを副走査方向にシフト偏心してもよいし、またチルト偏心してもよい。このことにより、走査線曲がりが改善される。走査線曲がりの発生については、既述したとおりであるため説明は省略する。

本実施形態では、図１において、複数の光源装置から出射される各光ビームＬごとに配置される第２走査レンズ（Ｌ２）５の少なくとも１面を、主走査方向に副走査方向のシフト偏心量が異なる面とすることによって、主走査方向、すなわち各像高における像点位置を副走査方向に補正し、前記走査線曲がりを補正することを可能としている。

主走査方向に副走査方向のシフト偏心量が異なる面とすることによって、光ビームＬの進路を副走査方向に変化させることができる。つまり、副走査方向のシフト偏心を主走査方向に最適に与えることにより、主走査方向に走査される光ビームＬを所望の方向（副走査）に偏向することが可能となり、走査線曲がりを補正することができる。

走査線曲がりを補正するための面は、最も被走査体側の走査レンズ（本例では第２走査レンズ（Ｌ２）５）に使用することが望ましい。光ビームは被走査面に近づく程、その大きさ（光束径）は小さくなる。このため、走査線曲がり補正のために光ビームの進行方向を変化させても光ビームへの影響は小さく、光偏向器に近い走査レンズ（本例では第１走査レンズ（Ｌ１）４）の特殊面で波面収差を補正した状態を劣化させることを防ぐことができる（補正後の光ビームを大きくスキューさせ波面を乱すことはない）。

すなわち、波面収差補正のためには、光束径が大きく光ビームの進行方向を補正しやすい光偏向器に近い走査レンズが有効となる。

さらに、被走査体に近い走査レンズでは、各像高に向かう光ビームがより分離されており、隣り合う光ビームの重なりが小さい。このため、副走査方向のシフト偏心量を細かく設定することが可能であって、走査線曲がりの補正を良好に補正することができる。

前記走査線曲がりを補正するための面の面形状の一例としては、下記のような形状式（数２）を満たすものが考えられる。

光軸を含み、主走査方向に平行な平断面である主走査断面内の近軸曲率半径をＲＹ、光軸から主走査方向の距離をＹ、高次係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，‥‥とし、主走査断面に直交する副走査断面内の近軸曲率半径をＲＺとする。

なお、（数２）式において、（Ｆ０＋Ｆ１・Ｙ＋Ｆ２・Ｙ^２＋Ｆ３・Ｙ^３＋Ｆ４・Ｙ^４＋‥‥）Ｚはチルト量を表す部分であり、チルト量を持たないとき、Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，‥‥は全てゼロである。Ｆ１，Ｆ２，‥‥がゼロでないとき、チルト量は主走査方向に変化することになる。

また、Ｄ０＋Ｄ１・Ｙ＋Ｄ２・Ｙ^２＋Ｄ３・Ｙ^３＋Ｄ４・Ｙ^４＋‥‥は、副走査方向のシフト量を表す部分であり、Ｄの係数を持つ場合、シフト量は主走査方向に変化することになる。

また、Ｃｓ（Ｙ）＝１／ＲＺ＋ａＹ＋ｂＹ^２＋ｃＹ^３＋ｄＹ^４＋ｅＹ^５＋ｆＹ^６＋ｇＹ^７＋‥‥は、主走査方向に副走査方向の曲率が変化することを意味する。

ただし、副走査形状が平面の場合、シフト偏心しても（Ｄの係数を設定しても）、面形状は変わらない。

このように本実施形態の構成の走査光学系は、複数の光源装置から出射される光ビームごとに配置されるレンズの少なくとも１面を、前記主走査方向に副走査方向のシフト偏心量が異なる面とすることによって、良好な走査線曲がり補正が可能となる。

次に、本発明に係る光走査装置の実施形態４について説明する。

実施形態４における走査線曲がり補正について説明する。走査線曲がり補正は、走査レンズにおける母線湾曲面の変わりに、副走査方向に屈折力を持たず、主走査方向に副走査方向のチルト偏心量が異なる面（以下、特殊チルト面という）を用いることによっても、より良好に補正することが可能となる。

主走査方向に副走査方向のチルト偏心量を変化させることにより、光ビームの進路を副走査方向に変化させることができる。このチルト量を主走査方向に異ならせて最適に与えることにより、主走査方向に走査される光ビームを所望の方向（副走査）に偏向することが可能となり、走査線曲がりを補正することができる。実施形態３で説明した母線湾曲面と同様に、この特殊チルト面も、既述した理由と同様に、最も被走査面側の走査レンズに使用することが望ましい。

特殊チルト面の面形状の一例としては、下記のような形状式（数３）を満たすものが考えられる。

光軸を含み、主走査方向に平行な平断面である主走査断面内の近軸曲率半径をＲＹ、光軸から主走査方向の距離をＹ、高次係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，‥‥とし、主走査断面に直交する副走査断面内の近軸曲率半径をＲＺとする。

なお、（Ｆ０＋Ｆ１・Ｙ＋Ｆ２・Ｙ^２＋Ｆ３・Ｙ^３＋Ｆ４・Ｙ^４＋‥‥）Ｚは、チルト量を表す部分であり、チルト量を持たないとき、Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，‥‥は全てゼロである。Ｆ１，Ｆ２，‥‥がゼロでないとき、チルト量は主走査方向に変化することになる。

前記特殊チルト面における副走査方向の形状を、曲率を持たない平面形状とした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、温度変動あるいは光学素子の組み付け誤差により、副走査方向に光ビームの入射位置がずれた場合に、倍率誤差変動が大きく発生し、カラー画像形成装置においては、各色間での被走査体である感光体面での光スポット位置がずれ、色ずれが発生してしまう。

そこで、本実施形態のように、特殊チルト面の副走査方向の面形状は、曲率を持たない平面形状とすることにより、副走査方向の高さ毎に主走査方向の形状誤差を小さくでき、副走査方向に光ビームの入射位置がずれた場合の倍率誤差変動を小さくすることができるため、色ずれの発生を抑えることができる。

実際には、特殊チルト面を用いることにより、主走査形状が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て主走査形状の変化を小さくすることができる。この結果、温度分布発生による光ビーム間での倍率変動の差は小さくでき、同期を取ることによって書き出し位置と書き終わり位置を、各光ビームで一致させたときの中間像高での色ずれを低減することができる。

また、図７（ｂ）に示すように、入射光ビームが副走査方向にシフトした場合、特殊チルト面は屈折力を持たないため、光ビームの進行方向もシフトするのみであり、その方向の変化は小さい。副走査方向に曲率を持つ、すなわち屈折力を持つ面では、図７（ａ）に示すように、入射光ビーム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ビームの進行方向が変わる。各像高において、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、光ビームのスキューが発生して、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、特殊チルト面における副走査方向の形状は、曲率を持たない平面形状とする必要がある。

ところで、近年、光走査装置および画像形成装置においては、動作の高速化および高密度化が進んでいる。光偏向器としてポリゴンミラーを使う場合、ポリゴンミラーを高速で回転させることにより、高速化，高密度化への対応は可能である。しかし、回転数を上げるには限界があり、ポリゴンミラーの回転数を上げることなく高速化，高密度化を図ることが要求される。このために複数の光ビームで同一の被走査面を走査することが考えられる。

本発明に係る光走査装置において、光源を、例えば、複数の発光点を有する半導体レーザアレイや、単数の発光点もしくは複数の発光点を有する光源を複数用いたマルチビーム光源装置とし、複数の光ビームを感光体表面に同時に走査するように構成するとよい。

このようにすることにより、高速化，高密度化を図った光走査装置および画像形成装置に適用することができ、かかる光走査装置および画像形成装置を構成した場合にも、これまで説明してきた効果と同様の効果を得ることができる。

図８（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の光走査装置に適用することができるマルチビーム光源装置を構成する光源ユニットの例の構成を示す斜視図である。

図８（ａ）の分解斜視図において、半導体レーザ１１，１２は、それぞれベース部材１３の裏側に形成した図示しない嵌合孔に個別に嵌合されている。前記嵌合孔は、主走査方向に所定角度、本例では約１．５°微小に傾斜していて、この嵌合孔に嵌合された半導体レーザ１１，１２も主走査方向に約１．５°傾斜している。半導体レーザ１１，１２は、その円筒状ヒートシンク部１１−１，１２−１に切り欠きが形成されていて、押え部材１４，１５の中心丸孔に形成された突起１４−１，１５−１をヒートシンク部１１−１，１２−１の切り欠き部に合わせることによって、発光源の配列方向が合わせられる。押え部材１４，１５は、ベース部材１３にその背面側からネジ１６で固定されることにより、半導体レーザ１１，１２がベース部材１３に固定される。

また、コリメートレンズ１７，１８は、それぞれの外周をベース部材１３に一対設けられた半円状の取付けガイド面１３−１に沿わせて光軸方向の調整を行い、発光点から射出した発散ビームが平行光ビームとなるように、位置決めされて接着される。

なお、本例では、各半導体レーザ１１，１２から出射される光ビームが主走査面内で交差するように設定するため、光ビーム方向に沿って前記嵌合孔および半円状の取付けガイド面１３−１をそれぞれ傾けて形成している。ベース部材１３の円筒状係合部１３−２をホルダ部材１９に係合し、ネジ２０を、ホルダ部材１９の通孔１９−１に通してベース部材１３のネジ孔１３−３に螺合することによって、ベース部材１３がホルダ部材１９に固定され、光源ユニットが構成される。

前記光源ユニットのホルダ部材１９は、その円筒部１９−２が光学ハウジングの取付け壁２１に設けた基準孔２１−１に嵌合され、取付け壁２１の表側よりスプリング２２を挿入して、ストッパ部材２３をホルダ部材１９の円筒部突起１９−３に係合することにより、取付け壁２１の裏側に密着して保持され、これによって光源ユニットが保持される。スプリング２２の一端２２ａを取付け壁２１の突起２１−１に引っ掛け、スプリング２２の他端２２ｂを光源ユニットのストッパ部材２３に引っ掛けることにより、光源ユニットに円筒部１９−２を中心回転軸とした回転力を発生している。

光源ユニットは、前記回転力を制御するように調節ネジ２４を具備しており、この調節ネジ２４を回転させることにより、光軸の周りであるθ方向にユニット全体を回転しピッチを調節することができるように構成されている。

光源ユニットの前方には、各半導体レーザ１１，１２に対応したスリットが設けられたアパーチャ２５が配置され、光学ハウジングに取り付けられて光ビームの出射径を規定するように構成されている。

図８（ｂ）は光源ユニットの他の例を示す分解斜視図であって、図８（ａ）に示す光源ユニットと異なる点は、４個の発光源を持つ半導体レーザ３０を設けた点であり、出射された各光ビームは、ビーム合成手段を用いて合成するように構成されている。半導体レーザ３０には円筒状ヒートシンク部３０−１に切り欠きが形成されている。なお、他の構成部材は、図８（ａ）にて説明した部材と同一符号を付して詳しい説明を省略する。

図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示す例に準じる構成のものであって、４個の発光源を持つ半導体レーザアレイ３１からの光ビームを、ビーム合成手段３２を用いて合成する例を示している。他の構成部材は、図８（ａ），（ｂ）と同様であって、その説明を省略する。

図９は本発明に係る光走査装置を搭載した画像形成装置の実施形態の概略構成図である。本実施形態は本発明に係る光走査装置をタンデム型フルカラーレーザプリンタに適用した例である。

図９において、装置本体内の下部には、水平方向に配設された給紙カセット４１から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト４２が設けられている。この搬送ベルト４２上にはイエロー用の感光体４３Ｙ，マゼンタ用の感光体４３Ｍ，シアン用の感光体４３Ｃ，ブラック用の感光体４３Ｋが、転写紙の搬送方向上流側から順に等間隔で配設されている。これらの画像担持体である感光体４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋは、全て同一径に形成されたものであって、各感光体の周囲には、電子写真プロセスを実行するプロセス部材が順に配設されている。感光体４３Ｙを例に採れば、帯電チャージャ４４Ｙ，光走査光学系４５Ｙ，現像装置４６Ｙ，転写チャージャ４７Ｙ，クリーニング装置４８Ｙなどが順に配設されている。他の感光体４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋに対しても同様にプロセス部材が配設されている。

本実施形態では、感光体４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋの表面を各色ごとに設定された被走査面ないしは被照射面とするものであり、各感光体に対して光走査光学系４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋが１対１の対応関係で設けられている。ただし、走査レンズＬ１は、前記本発明に係る光走査装置のように、光走査光学系４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋにおいて共通使用している。

また、搬送ベルト４２の周囲には、感光体４５Ｙよりも上流側に、レジストローラ４９とベルト帯電チャージャ５０とが設けられ、感光体４５Ｋよりも搬送ベルト４２の回転方向下流側に、ベルト分離チャージャ５１，除電チャージャ５２，クリーニング装置５３などが順に設けられている。さらにベルト分離チャージャ５１よりも転写紙搬送方向下流側には定着装置５４が設けられ、定着後の転写紙を排紙トレイ５５に向けて排出するように排紙ローラ５６が設けられている。

このような構成の画像形成装置において、例えばフルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋに対してイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック用の各色の画像信号に基づき、各光走査装置４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋから出射される光ビームＬによる光走査により、各感光体４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋの表面に、各色信号に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は各々の対応する現像装置４６Ｙなどで色トナーにより現像されてトナー像となり、搬送ベルト４２にて搬送される転写紙上に、転写チャージャ４７Ｙなどにより順次転写されることによって重ね合わされ、転写紙上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー像は定着装置５４で定着された後、排紙ローラ５６により排紙トレイ５５に排紙される。

本画像形成装置の光走査光学系４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋを、本発明に係る光走査装置の実施形態の構成とすることにより、走査線曲がりと波面収差の劣化を有効に補正し、色ずれがなく、高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置とすることができる。

なお、本例では片側走査方式の光走査装置の構成例を説明したが、例えば対向走査方式の光走査装置においても同様の構成となる。

以下、本発明に係る光走査装置を実施例にて具体的に説明する。構成部材は図１に示す光学系の構成に対応して説明する。

光源として用いられる半導体レーザは発光波長：７８０ｎｍのものであり、放射される発散性の光ビームはカップリングレンズ（焦点距離：１０ｍｍ）１により実質的な平行光ビームに変換され、シリンドリカルレンズ（焦点距離：１２５ｍｍ）２の作用により、光偏向器３の偏向反射面の位置に主走査方向に長い線像として結像する。光偏向器３は、ポリゴンミラーの偏向反射面数：６で内接円半径：１３ｍｍのものである。

また、光偏向器３の回転軸と偏向反射面は平行に形成されており、偏向反射面に光ビームは副走査方向に３．３°、１．４６°で斜めに入射され、主走査方向においては像高０に向かう光ビームに対し約６０°で入射されている。カップリングレンズ１から出射された光ビームを規制するアパーチャは、主走査方向に４．７ｍｍ、副走査方向に１．０６ｍｍの矩形アパーチャを用いる。

第１走査レンズ（Ｌ１）４と第２走査レンズ（Ｌ２）５とは図１０〜図１２に示されるデータに基づく構成である。

面番号１，２で示される第１走査レンズ（Ｌ１）４は、偏向反射面に平行に配置され（レンズに光ビームは±３．３°，±１．４６°で斜め入射される）。

また、面番号３，４で示される第２走査レンズ（Ｌ２）５は、レンズの光軸と入射光束を一致させて配置（レンズに光束が斜め入射されないように各々±３．３°，±１．４６°傾けて配置されている）している。

図１０におけるＸは、各面が光偏向器３の回転軸に垂直な面に投影したときの光軸方向（第１走査レンズ（Ｌ１）の光軸方向になる）の距離を示す。

レンズ面形状における各面形状は下式（数４）で与えられる。

図１０における＊の各面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径がレンズ高さにより連続的に変化する特殊面である。各面形状は（数４）式にて与えられる。ただし、Ｃｓ（Ｙ）は下式（数５）による。

本実施例の非球面係数は以下の通りである。

斜入射角±１．４６°に対応する走査レンズ形状を図１１に示し、斜入射角±３．３°に対応する走査レンズ形状を図１２に示す。ただし、走査レンズＬ１（第１走査レンズ（Ｌ１）４）は共用レンズであり、第１面，第２面の形状は±１．４６°対応と同じである。

なお、本実施例の光学系においては、厚さ１．９ｍｍの防音ガラス（屈折率１．５１４３）を挿入し、防音ガラスは１０ｄｅｇだけ偏向面内で傾けて配置している。

本実施例は、片側走査方式の±３．３°，±１．４６°で斜入射される走査レンズについてのレンズデータである。走査レンズＬ２は各光束ごとに配置されるが、同一の斜入射角で±が異なる光ビームに対応する走査レンズＬ２の形状は、ポリゴンミラー３の偏向反射面の法線を含み各光ビームの中心を含む面に対し副走査方向に鏡面対象な形状となる。

図１３（ａ），（ｂ）に本実施例の走査レンズの光学性能を示す。図１３（ａ）は斜入射角：±３．３ｄｅｇ時の収差図であり、図１３（ｂ）は斜入射角：±１．４６ｄｅｇ時の収差図である。

本発明は、ビームスポット位置補正手段を備える光走査装置、例えばデジタル複写機，レーザプリンタ，レーザファクシミリ装置などの光書込系に用いられる光走査装置に適用され、特に複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する多色画像形成装置に実施して有効である。

本発明に係る光走査装置の実施形態１を説明するための図であり、（ａ）は光走査装置の光学系の平面図、（ｂ）は光学系の要部の正面図、（ｃ）は光学系と被走査体とを示す正面図 （ａ）は従来のポリゴンミラーと光ビームとの関係を示す説明図、（ｂ），（ｃ）は本発明の実施形態におけるポリゴンミラーと光ビームとの関係を示す説明図 従来の走査光学系（特殊面なし）に斜め入射させたときの副走査断面での光線の模式図 本実施形態の走査光学系（特殊面あり）に斜め入射させたときの副走査断面での光線の模式図 （ａ），（ｂ）は第２走査レンズ（Ｌ２）における入射ビームの状態の説明図 （ａ），（ｂ）は本実施形態における第２走査レンズ（Ｌ２）の光反射の説明図、（ａ）は光学系の平面図、（ｂ）は要部を正面から見た図 本実施形態の特殊チルト面における入射ビームの状態の説明図 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態の光走査装置に適用することができるマルチビーム光源装置を構成する光源ユニットの例の構成を示す斜視図 本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置の実施形態の概略構成図 本実施形態における第１走査レンズ（Ｌ１）と第２走査レンズ（Ｌ２）との光学データを示す図 本実施形態における斜入射角±１．４６°に対応する走査レンズ形状のデータを示す図 本実施形態における斜入射角±３．３°に対応する走査レンズ形状のデータを示す図 本発明の実施例である走査レンズの光学性能図であり、（ａ）は斜入射角：±３．３ｄｅｇ時の収差図、（ｂ）は斜入射角：±１．４６ｄｅｇ時の収差図 （ａ）は従来のタンデム方式の画像形成装置の構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）における光源周囲の要部を拡大して示す斜視図

符号の説明

１ カップリングレンズ
２ シリンダレンズ
３ 光偏向器
３’ ポリゴンミラー
４ 第１走査レンズ（Ｌ１）
５ 第２走査レンズ（Ｌ２）
６ 折返しミラー
７ 被走査体
１１，１２，３０，３１ 半導体レーザ
４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋ 感光体
４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋ 光走査光学系
Ｌ１ 走査レンズ

Claims (11)

1. 複数の光源装置を設置し、前記複数の光源装置から出射する光ビームを共通の光偏向器により偏向した後、走査光学系により各々異なる被走査面に集光する構成の光走査装置において、
   前記複数の光源装置から出射する複数の光ビームに前記光偏向器の反射面の法線に対し副走査方向に角度を持たせ、前記走査光学系を構成する少なくとも１つのレンズ素子の入射面側を、主走査方向に応じて副走査方向の曲率が変化する面で、かつ該面の主走査方向の周辺に向かい負の屈折力が強くなる光学面とし、前記光学面が、異なる被走査面を走査する少なくとも２本の光ビームで共有され、前記少なくとも２本の光ビームは共通の光偏向器の反射面にて偏向反射されることを特徴とする光走査装置。
2. 前記光学面の基準軸上における副走査方向の屈折力をゼロもしくはゼロに近くなるように設定したことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記光学面が前記複数の光源装置から出射する前記複数の光ビームで共有され、該複数の光ビームの各々が副走査方向において前記光学面の基準軸外を通過するように設定したことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
4. 前記光学面を、前記異なる被走査面にそれぞれ向かう前記複数の光ビームで共有されるように設定したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の光走査装置。
5. 前記光学面を、副走査方向の正の屈折力が最も大きな前記レンズ素子、もしくは副走査方向の正の屈折率が最も強い屈折力を持つレンズ面よりも前記光偏向器側に配置したことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の光走査装置。
6. 前記光学面を、前記光偏向器に最も近い前記レンズ素子の入射面としたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の光走査装置。
7. 前記走査光学系に、前記複数の光源装置から出射する光ビームごとに対応して配置されるレンズを備え、該レンズに主走査方向に副走査方向のチルト偏心量が異なる面を設けたことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の光走査装置。
8. 前記走査光学系に、前記複数の光源装置から出射する光ビームごとに対応して配置されるレンズを設け、該レンズの少なくとも１面を主走査方向に副走査方向のシフト偏心量が異なる面としたことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の光走査装置。
9. 前記光源装置として、複数の光ビームを出射するマルチビーム光源装置を用いたことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の光走査装置。
10. 前記異なる被走査面が、少なくとも４つの感光体表面であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の光走査装置。
11. 少なくとも一つの画像担持体と、該画像担持体に対応させて走査結像光学系が設けられる光走査装置とを備え、前記画像担持体に対して光走査を行うことにより画像形成を行う画像形成装置において、
    前記光走査装置として、請求項１〜１０いずれか１項記載の光走査装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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