JP4878158B2 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。

従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の光走査装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させている。そして偏向された光束はｆθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。

図１４は従来の光走査装置の要部概略図である。

同図において光源手段141から出射した発散光束はコリメータレンズ142により平行光束に変換される。そして変換された光束は絞り143によって該光束を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ144に入射している。シリンドリカルレンズ144に入射した平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束して回転多面鏡から成る偏向手段145の偏向面（偏向面）145aに線像として結像している。

そして偏向手段145の偏向面145aで偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系146を介して被走査面としての感光ドラム面148上に導光している。そして偏向手段145を矢印Ａ方向に回転させることによって、該光束で感光ドラム面148上を矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行なっている。

上記の光走査装置においては感光ドラム面148上を光スポットで走査する前に該感光ドラム148面上における画像形成を開始するタイミングを調整するために、光検出器としてのＢＤ（beam detector）センサ−152が設けられている。このＢＤセンサー152は光偏向器145で反射偏向された光束の一部であるＢＤ光束、即ち感光ドラム148面上の画像形成領域を走査する前の画像形成領域外の領域を走査しているときの光束を受光する。このＢＤ光束はＢＤミラー151で反射され、ＢＤレンズ（不図示）で集光されてＢＤセンサー152に入射する。そしてこのＢＤセンサー152の出力信号からＢＤ信号（同期信号）を検出し、このＢＤ信号に基づいて感光ドラム148面における画像記録の開始タイミングを調整している。

同図における結像光学系146は副走査断面内において光偏向器145の偏向面145aと感光ドラム面148とが共役関係となるように構成しており、これより偏向面145aの面倒れを補償している。

この様な光走査装置において、印刷速度の速い印刷機が年々望まれている。例えばカラーＬＢＰの場合では、印刷速度を考えると、１つの感光ドラムに４回走査させて転写させるタイプより、４色に対応する感光ドラムに対してそれぞれ走査させて転写ドラムに転写させるタンデム型の方が望まれている。

また、オフィス内での省スペース化のためにコンパクトな光走査装置が望まれており、従来、ミラー等で光路を折り曲げることで光走査装置全体を小型化している。

ところで近年、さらなる簡素化（低コスト化）が望まれている。近年、多くの光走査装置では、レンズやポリゴンミラーなどの光学部品が装置全体に対して占めるコストの割合が大きくなっている。そこでレンズ枚数を少なく、かつポリゴンミラーの高さを低くするために副走査断面内においてポリゴンミラーの偏向面に対して斜め方向から光束を入射（斜入射）させている。そして光束が共通の結像レンズを通過するようにしてレンズ枚数を削減させている（特許文献１参照）。

光走査装置においては、光束の主光線に対して左右のマージナル光線がポリゴンミラーの偏向面へ入射する際、その入射位置に差が生じることが知られている。ポリゴンミラーに対して斜入射する場合、偏向面に入射する高さが面の出入り量の分だけ主光線に対してマージナル光線の入射高さが異なる。

したがって、偏向された光束のマージナル光線の副走査方向の偏向角度は主光線と同じだが、図１５に示すように光線の副走査方向の高さは左右で異なり、スキューした状態で結像レンズ146のレンズ面に入射する。このままスキューした状態では被走査面上で45度方向の波面収差が残存するために結像されたスポットに回転が生じてしまう。そのために走査系においてマージナル光線と主光線との副走査方向の角度を変化させてスキューを補正し、被走査面におけるスポット回転を補正している（特許文献２参照）。
特開２００２−３６５５７４号公報 特開２００４−７０１０８号公報

ところで、近年、光走査装置を構成する光学素子（レンズ）は生産性や収差補正のしやすさから樹脂による成形品であることが多い。樹脂は製造のバラツキや環境変動によって形状が変動することがあり、例えばレンズの副走査方向の曲率が変動した場合、上述したような設計上補正されたスキューが悪化する。この結果、被走査面上のスポットの肥大をまねき画像品質が劣化するという問題点がある。

本発明はコンパクトで簡易な構成でありながらも高い光学性能を得ることができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１の発明の光走査装置は、光源手段と、前記光源手段から出射された光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置において、
前記光源手段から出射された光束が前記偏向手段の偏向面に入射するときの副走査断面内における前記光束の主光線と前記偏向面の法線の成す角度をγ、前記結像光学系の副走査方向の結像倍率をβ、前記結像光学系のうち前記被走査面に最も近い結像光学素子の出射面を通過する光束の主走査方向の光束幅をＷ[mm]、副走査断面内における前記偏向手段の回転軸を法線とする平面と前記偏向手段の偏向面に入射する光束の位置から前記被走査面上に入射する光束の位置を結んだ直線とのなす角度をε（≠γ）とするとき、
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項２の発明の光走査装置は、光源手段と、前記光源手段から出射された光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置において、
前記光源手段から出射された光束が前記偏向手段の偏向面に入射するときの副走査断面内における前記光束の主光線と前記偏向面の法線の成す角度をγ、前記結像光学系の副走査方向の結像倍率をβ、前記結像光学系のうち前記被走査面に最も近い結像光学素子の出射面を通過する光束の主走査方向の光束幅をＷ[mm]、副走査断面内における前記偏向手段の回転軸を法線とする平面と前記偏向手段の偏向面に入射する光束の位置から前記被走査面上に入射する光束の位置を結んだ直線とのなす角度をε（≠γ）とするとき、
前記被走査面上の主走査方向の走査位置ｙにおける位置変化Δｙに対する、副走査方向の像面湾曲dsの変化量ΔdsをΔdｓ/Δyとするとき、
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記結像光学系の副走査方向の結像倍率βは、
1.0≦｜β｜≦3.0
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項４の発明の画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。

請求項５の発明の画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。

本発明によればコンパクトで簡易な構成でありながらも高い光学性能を得ることができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１における光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。

尚、以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡の回転軸および結像光学系の光軸に垂直な方向（回転多面鏡で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向とは回転多面鏡の回転軸と平行な方向である。また主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。

図中、１は光源手段であり、例えば半導体レーザー等より成っている。２は集光光学系としての集光レンズ(コリメータレンズ)であり、光源手段１から出射された光束を平行光束に変換している。３は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。

４はレンズ系(シリンドリカルレンズ)であり、副走査断面内(副走査方向)にのみ所定のパワーを有しており、集光レンズ２を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（偏向面）５ａもしくはその近傍に線像として結像させている。

尚、集光レンズ２とシリンドリカルレンズ４を１つの光学素子より構成しても良い。また集光レンズ２、開口絞り３、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。

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

ＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系であり、単一の結像レンズ（アナモフィックレンズ）６より成り、光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面８上に結像させる。また結像レンズ６は副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａもしくはその近傍と感光ドラム面８との間を共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。

８は被走査面としての感光ドラム面である。

本実施例において半導体レーザー１から出射した光束は集光レンズ２により平行光束に変換され、開口絞り３によって該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した平行光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては光偏向器５の偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。

このとき偏向面５ａに入射する光束を光偏向器５の回転軸と結像光学系６の光軸を含む副走査断面内から、該光偏向器５の回転軸と垂直な平面（光偏向器５の回転平面）に対して所定の角度（γ=1.5°）をもって斜め方向(下方)から入射させている。これにより入射光束と偏向光束とを分離している（斜入射光学系）。

入射角度γは、副走査断面内において、光偏向器５の偏向面５ａに入射する光束の主光線と偏向面５ａの主光線との成す角度と定義される。

そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された光束は結像レンズ６を介して感光ドラム面８上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。

図２は本発明の実施例１の副走査方向の断面を簡易的に示した要部断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例における結像レンズ６は前述の如くポリゴンミラー５の偏向面５ａの面倒れを補償するために、該偏向面５aと被走査面８とを共役関係にしている。

ここで、光源手段１からの光束がポリゴンミラー５の偏向面に入射するときの副走査断面内における偏向面の法線に対する入射角度をγとする。結像レンズ６の副走査方向のパワーをφ、結像レンズ６の副走査方向の結像倍率(副走査倍率)をβ、結像レンズ６に入射する光線の副走査方向の高さをｈとする。また結像レンズ６の出射角度をγ’（＝γ／β）とする。そうすると結像レンズ６のパワーが例えば製造のバラツキや環境変化等によりΔφ変化したときの出射角度の変化量Δγ’は、近軸計算より
Δγ’=ｈ・Δφ・・・（式Ａ）
となる。またポリゴンミラー５の偏向面５ａの反射点から結像レンズ６までの距離をＳ₀、結像レンズ６から被走査面８までの距離をＳとすると、結像レンズ６の副走査方向のパワーが変動することによる被走査面８上の走査位置変化（照射位置ずれ）Δzは、
Δz=Δγ’×Ｓ・・・（式Ｂ）
となり、h=S₀×γと（式Ａ）とあわせて、（式Ｂ）は
Δｚ＝S₀×Ｓ×γ×Δφ・・・（式Ｃ）
となる。結像レンズ６の副走査方向のパワーがΔφ変動することで、被走査面８上での副走査方向のピントがΔS変化するときとすると、Δφは

なる。したがって、（式Ｃ）と（式Ｄ）より、Δzは

となる。

図３は光走査装置の要部斜視図である。同図の点で囲った円内Ａは結像レンズ６の光出射側の面における光線の出射状態を示している。

同図に示すようにポリゴンミラー５で偏向された光束の主光線Ｌｐが結像レンズ６を通過する位置をＰ、左右のマージナル光線Ｌ１,Ｌ２が結像レンズ６を通過する位置をそれぞれＭ１、Ｍ２とする。それぞれの通過位置における副走査方向のパワーφ_P、φ_M1、φ_M2が個別に変動した場合、それぞれ結像位置ΔＳ_P、ΔＳ_M1、ΔＳ_M2に差が生じて、被走査面８上においてスキューが発生してしまう。スキューの量はマージナル光線の差分を計算すればよく、（式Ｅ）より、マージナル光線Ｌ１,Ｌ２のスキュー量を各々Δz_M１、Δz_M2とするとき、

となる。

ここで図３に示すように結像レンズ６の出射面を通過するマージナル光線の通過位置Ｍ１〜Ｍ２までの主走査方向の光束幅をＷ[mm]とすると、被走査面８上の主走査方向の走査位置ｙにおける位置変化Δｙに対する、副走査方向の像面湾曲dsの変化量ΔdsをΔdｓ/Δyとするとき、マージナル光線間のピント変動差（ΔＳＭ ₁ −ΔＳＭ ₂ ）は、次のとおりである。

結像レンズ６のｆθ係数をｆとする。
被走査面８の像高ｙ、偏向手段５による走査角をθとすると、
ｙ＝ｆ・θ ‥‥‥（１ｂ）
である。
偏向手段５で偏向角ｄθだけ偏向されたときの被走査面８上における移動量ｄｙは（１ｂ）式より、
ｄｙ＝ｆ・ｄθ ‥‥‥（２ｂ）
偏向面５ａからの光束が結像レンズ６面上において距離Ｗだけ移動するときの偏向角ｄθは、
Ｗ＝Ｓ ₀ ・ｄθ ‥‥‥（３ｂ）
これより
ｄｙ＝ｆ・Ｗ／Ｓ ₀ ‥‥‥（４ｂ）
本発明における光走査装置を含めて、通常、ペンディング等の影響のため結像レンズ上に主平面上がないことが多く、一般には
ｆ≒Ｓ＋Ｓ ₀ ‥‥‥（５ｂ）
となっていることが多い。
このため（４ｂ）式は、
ｄｙ＝｛（Ｓ＋Ｓ ₀ ）／Ｓ ₀ ｝・Ｗ
β＝Ｓ／Ｓ ₀
より、
ｄｙ＝（１＋β）・Ｗ ‥‥‥（６ｂ）
である。
一方、図３に示すマージナル光線Ｌ１による被走査面８上における副走査方向の結像位置ΔＳＭ ₁ 、マージナル光線Ｌ２による被走査面８上における副走査方向の結像位置ΔＳＭ ₂ の差（ΔＳＭ ₁ −ΔＳＭ ₂ ）は次のとおりである。
被走査面８の主走査方向の走査位置ｙにおける位置変化Δｙに対する副走査方向のピント位置ずれをΔｄｓとする。
主走査方向に距離Ｍだけ離れた２つのマージナル光線Ｌ１、Ｌ２が被走査面８を移動するときの距離をｄｙとする。
そうすると、
ΔＳＭ ₁ −ΔＳＭ ₂ ＝（Δｄｓ／Δｙ）・ｄｙ ‥‥‥（７ｂ）
となる。（６ｂ）式を（７ｂ）式に代入すると、
となる。

となり、（式Ｆ）と（式Ｇ）よりスキュー量ｚｉは

で表現することができる。

上式より製造のバラツキや環境変動によるピント変動が局所的なときにはスキューが悪化してスポット回転(波面収差のねじれ)を生じてスポット径が肥大し、画質を劣化させる恐れがあることが分かる。

図４は被走査面８上におけるスキュー量と45度方向の波面収差量との関係、および被走査面８上をデフォーカスさせたときのスポット回転を示した図である。

一般的に45度方向の波面収差量が0.04λ以上になると被走査面８上をデフォーカスさせたときのスポット回転が目立ち焦点深度の減少につながる。したがって、45度方向の波面収差量を0.04λ以下に抑えるためには、図４からスキュー量Δz_iは0.003mm以下に抑える必要がある。

斜入射光学系の場合、ポリゴンミラー５の高さを低減するために、該ポリゴンミラー５の偏向面５aに入射する複数の光束（光線）の高さは、該偏向面５ａに対して中央である。ところが光線の分離を簡易にするために結像レンズ６を通過後に光線を広げたままにすることが多い。この場合には被走査面８における光線通過位置の高さはポリゴンミラー５の偏向面５aへの入射高さとは異なっている。

したがって、前述した斜入射モデルにおける共役関係は、図５に示すようにポリゴンミラー５の偏向面５aへの入射位置Ｚｐと被走査面８上の入射位置Ｚｉを結んだ直線を基準軸と考えたほうがよい。この直線がポリゴンミラー５の回転軸に対して垂直である結像光学系の光軸となす角度ε（≠γ）を用いて、｜γ―ε｜で斜入射モデルを考える。

したがって、製造のバラツキや環境変動によるピント変動によって発生するスキューを抑えるためには、γ＝tan（γ−ε）とおいて式Ｈを

なる条件を満足させるのが良い。

一般的な製品において、ピント変動量｜Δds／Δy｜が0.02(mm/mm)程度なので、（式２）の左辺の〔（1+β）/β〕×tan|(γ―ε)|×Wが

なる条件を満足するように光学系を設定するのが良い。

上記（式１）(式２)は各々スキュー量を抑えるための条件である。（式１）(式２)の条件を外れると製造のバラツキや環境変動によるピント変動によって発生するスキュー量を抑えることが難しく成ってくるので良くない。

さらに望ましくは上記（式１）(式２)を次の如く設定するのが良い。

（式１）(式２)において副走査方向の斜入射角度が同一の場合、副走査倍率β（結像倍率β）が１より小さくなるとスキューの変動量が敏感になるのが分かる。また、副走査倍率βが大きすぎると形状変化による副走査方向のピント敏感度が増すので、結像光学系の副走査倍率βは
1.0≦｜β｜≦3.0・・・（式３）
なる条件を満足することが望ましい。

さらに望ましくは上記（式３)を次の如く設定するのが良い。

1.2≦｜β｜≦2.8・・・（式３a）
また斜入射角度γが小さいと結像光学系を出射したあと複数光束の分離が難しくなるので良くない。よって斜入射角度γは
1.5(度)≦γ・・・（式４）
なる条件を満足することが良い。

さらに望ましくは上記（式４)を次の如く設定するのが良い。

1.5(度)≦γ≦3.5(度)・・・（式４ａ）
図６(A)は本発明の実施例１のポリゴンミラー５から被走査面までの光学系の副走査断面図である。図６(B)は比較例として従来のポリゴンミラー５から被走査面までの光学系の副走査断面図である。尚、表１に本発明の実施例１の走査光学装置の諸数値を示し、また表２に従来の走査光学装置の諸数値を示す。

図６(A),(B)に示すように従来例の光学系はレンズ軸上に光束が集光しているのに対して、本実施例の光学系はレンズ軸上（被走査面上の中心）から2.3mmの位置に光束が集光している。本実施例では従来と集光位置が異なっている。また本実施例では副走査方向の曲率が主走査方向の位置に対して変化し、それぞれの曲率頂点を母線に対して湾曲させることで斜入射によるスポット回転を補正している。

結像レンズの副走査方向の形状変化により、例えば図７(A)に示すように副走査方向の像面湾曲の変化量｜Δdｓ／Δy｜が約0.02(mm/mm)発生したとする。このとき画像端部像高（110mm）における設計時の被走査面上のスポット形状を図７(B)に示し、また被走査面が所定量変化したときの同スポット形状を図７(C)に示す。

また従来例についても同様に、結像レンズの副走査方向の形状変化により、例えば図8(A)に示すように副走査方向の像面湾曲の変化｜Δds／Δy｜が約0.02(mm/mm)発生したとする。このとき画像端部像高（110mm）における設計時の被走査面上のスポット形状を図8(B)に示し、また被走査面が所定量変化したときの同スポット形状を図8(C)に示す。

本実施例及び従来例の両者を比較してみると像面湾曲の変化が同じであるのに関わらず、被走査面上でのスポット回転の度合いは、従来例より本実施例の方が小さいのが分かる。

ここで上記(式１)の左辺（1+1/β）×tan|(γ―ε)|×Wを計算すると、従来例が
β=2.5
γ=3.0
ε=0.0
W=4.4mm
よって、
（1+1/β）×tan|(γ―ε)|×W=0.31(mm)
となり、（式１）を満足していない。これに対して本実施例は
β=2.7
γ=2.0
ε=0.77
W=4.4mm
よって、
（1+1/β）×tan|(γ―ε)|×W=0.13(mm)
となる。これは（式１）を満足しており、また（式２）の左辺は0.0026(mm)であり、これは（式２）を満足している。これにより像面湾曲が発生してもスポット回転を抑えることができる構成であることがわかる。

一般的に偏向面５aに対する斜入射角度が大きくなると複数の偏向面の偏芯ムラによって副走査方向のジッタ−(被走査面上における副走査方向の結像位置ずれ)が発生する。したがって本実施例のように斜入射角度γと角度εを小さくするような構成にすることで、例えば後述するように本装置を複数用いたカラー画像形成装置の場合には、複数の感光ドラムへの光線分離が容易になる。さらに斜入射角度γが低減でき、偏向面の偏芯ムラによる副走査ジッタ−を低減することができる。

尚、本実施例では光源手段を単一の発光部(発光点)より構成したが、これに限らず、複数の発光部より構成しても良い。また本実施例では主走査断面内において、斜め方向（下方）からポリゴンミラーの偏向面に入射させたが、これに限らず、正面からポリゴンミラーの偏向面に入射させる構成にしても良い。

［カラー画像形成装置］
図９Ａ、図９Ｂはそれぞれ図１に示した光走査装置を２つ備えた（但し、光偏向器は共有している。）タンデム型のカラー画像形成用の光走査装置の要部断面図である。図９Ａは主走査断面図、図９Ｂは副走査断面図である。図９Ａ、図９Ｂにおいては夫々の結像光学系14,15へ２本の光束を入射させて、更に共通(１つ)の光偏向器5に同時に４本の光束を入射させ該共通の光偏向器5で４つの光束を偏向し、夫々に対応した感光体ドラム8a,8b,8c,8d上を光走査している。

図中、S1、S2は各々第１、第２のステーション（走査ユニット）であり、光偏向器5を挟み対向配置されている。12は光源手段であり、夫々１本の光束を出射する４つの半導体レーザー1a,1b,1c,1dから成る。４つの半導体レーザー1a,1b,1c,1dから出射した４本の発散光束は夫々に対応したコリメータレンズ2a,2b,2c,2dにより平行光束に変換され、夫々に対応した開口絞り3a,3b,3c,3dによって光束幅が制限される。

開口絞り3a,3bを通過した平行光束は副走査方向のみにパワーを有する第１のシリンドリカルレンズ4aにより、光偏向器5の偏向面5a近傍に主走査方向に長手の線像として結像される。また開口絞り3c,3dを通過した平行光束は副走査方向のみにパワーを有する第２のシリンドリカルレンズ4bにより、光偏向器5の偏向面5b近傍に主走査方向に長手の線像として結像される。

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

14、15は各々集光機能とｆθ特性とを有する第１、第２の結像光学系（ｆθレンズ系）であり、主走査方向と副走査方向とに異なる屈折力を有するプラスチック樹脂製の単一のトーリックレンズ（結像光学素子）より成っている。第１、第２の結像光学系14、15は各々光偏向器5によって反射偏向された画像情報に基づく２本の光束を被走査面としての感光ドラム面8a,8b,8c,8d上に結像させている。かつ副走査断面内において光偏向器5の偏向面5a,5bと感光ドラム面8a,8b,8c,8dとの間を共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。

光偏向器5の偏向面5a,5bで反射偏向された４本の光束は第１の結像光学系14もしくは第２の結像光学系15を介して夫々の光束に対応した感光体ドラム面8a,8b,8c,8d上に導光される。そして光偏向器5を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面8a,8b,8c,8d上を矢印Ｂ方向に光走査している。これにより４つの感光ドラム面8a,8b,8c,8d上に夫々１本ずつの走査線を形成し、画像記録を行っている。

図１０Ａは本発明の実施例２の主走査断面図、図１０Ｂは本発明の実施例２の副走査断面図である。図１０Ａ、Ｂにおいて図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、結像光学系ＬＢを第１、第２の結像レンズ（アナモフィックレンズ）６１，６２より構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、図中、ＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系であり、主走査方向と副走査方向とで互いにパワーの異なるプラスチック材料より成る第１、第２の結像レンズ(アナモフィックレンズ)６１，６２より成っている。結像光学系ＬＢは光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面８上に結像させている。かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａ近傍と感光ドラム面８との間を共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。

表３に本実施例における走査光学装置の諸数値を示す。

結像レンズが２枚系の場合、斜入射角度γに対して副走査方向にパワーのあるレンズ（本実施例ではアナモフィックレンズ62）またはレンズ面を副走査方向に偏芯もしくはチルトさせることで、斜入射光学系において発生するスポット回転を補正している。

前述の実施例１で述べた基準軸の設定方法は結像レンズが２枚系でも同様であり、２枚の結像レンズを合成したレンズ系に対して、偏向点の高さと被走査面上の結像位置の高さとを結べば結像レンズが一枚系と同様のモデルとなる。

本実施例において、第２の結像レンズ（アナモフィックレンズ）62の副走査方向の形状変化により、図１１(A)に示すように副走査方向の像面湾曲の変化量｜Δdｓ／Δy｜が約0.02(mm/mm)発生したとする。このとき画像端部像高（110mm）における設計時の被走査面上のスポット形状を図１１(B)に示し、被走査面が所定量変化したときの同スポット形状を図１１(C)に示す。

図１１(A),(B),(C)から像面湾曲の変化量｜Δdｓ／Δy｜が比較的大きいにも関わらず、被走査面上でのスポット回転の度合いが小さく、深度への影響が少ないのが分かる。

ここで(式１)の左辺（1+1/β）×tan|(γ―ε)|×Wを計算すると、
β=1.7
γ=2.0
ε=0.86
W =3.9mm
よって、
（1+1/β）×tan|(γ―ε)|×W=0.10(mm)
となる。これは（式１）を満足しており、また（式２）の左辺は0.0021(mm)であり、これは（式２）を満足している。これにより像面湾曲が発生してもスポット回転を抑えることができる構成であることがわかる。

また結像レンズが１枚系に対して、レンズ枚数が増えると副走査方向にパワーのある結像レンズがより被走査面８に近い構成となる。よって同一の斜入射角度で比較すると、斜入射角度γと角度εとの差が小さくなる。また結像レンズが２枚系の場合、一般的に１枚目の結像レンズは主に主走査方向にパワーを持ち、２枚目の結像レンズは主に副走査方向にパワーを持つ構成をとることが多い。よって副走査方向にパワーを持つ結像レンズに入射する光束幅は１枚目の結像レンズによって主走査方向に収束されるため比較的小さくなる。

したがって、副走査倍率βが小さくても（式１）および（式２）が満足できるため、製造上のバラツキや環境変動によるピント変動の敏感度を考慮すると結像レンズが２枚系のほうが有利である。

尚、結像光学系を上記の構成に限らず、３枚以上のレンズより構成しても良い。また結像光学系に回折光学素子を含ませて構成しても良い。

［画像形成装置］
図１２は本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施例１又は２のいずれかに示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データDｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。

静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。

先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データDｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。

現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図１２において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図１２において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。

図１２においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。

本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１から２の構成はより効果を発揮する。

［カラー画像形成装置］
図１３は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図１３において、６０はカラー画像形成装置、８１，８２，８３，８４は各々実施例１又は２に示したいずれかの構成を有する光走査装置である。２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。

図１３において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置８１，８２，８３，８４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。

本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（８１，８２，８３，８４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。

本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置８１，８２，８３，８４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。

前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。

本発明の実施例１の主走査断面図 本発明の実施例１の結像光学系の近軸による説明図 本発明の実施例１の光学系を通過する主光線とマージナル光線の説明図 本発明の実施例１の被走査面におけるスキュー量と45度方向の波面収差及びスポット回転の相関図 本発明の実施例１の共軸でない結像光学系における副走査断面図 本発明の実施例１の副走査断面図 従来の光走査装置の副走査断面図 本発明の実施例１における像面湾曲及び像面湾曲に傾きが発生したときの被走査面におけるスポット 従来例における像面湾曲および像面湾曲に傾きが発生したときの被走査面におけるスポット 本発明の実施例１の斜入射タンデム系の主走査断面図 本発明の実施例１の斜入射タンデム系の主走査断面図 本発明の実施例２の主走査断面図 本発明の実施例２の副走査断面図 本発明の実施例２における像面湾曲および像面湾曲に傾きが発生したときの被走査面におけるスポット 本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図 従来の光走査装置の要部概略図 スキュー発生の説明図

符号の説明

１ 光源手段
２ 集束レンズ(コリメータレンズ)
３ 開口絞り
４ レンズ系(シリンドリカルレンズ)
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６、６１、６２ 結像レンズ
８ 被走査面（感光体ドラム）
ＬＡ 入射光学系
ＬＢ 結像光学系
８１，８２，８３，８４ 光走査装置
２１、２２、２３、２４ 像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４ 現像器
４１、４２、４３、４４ 光束
５１ 搬送ベルト
５２ 外部機器
５３ プリンタコントローラ
６０ カラー画像形成装置
１００ 光走査装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０４ 画像形成装置
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モータ
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器

Claims (5)

1. 光源手段と、前記光源手段から出射された光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置において、
   前記光源手段から出射された光束が前記偏向手段の偏向面に入射するときの副走査断面内における前記光束の主光線と前記偏向面の法線の成す角度をγ、前記結像光学系の副走査方向の結像倍率をβ、前記結像光学系のうち前記被走査面に最も近い結像光学素子の出射面を通過する光束の主走査方向の光束幅をＷ[mm]、副走査断面内における前記偏向手段の回転軸を法線とする平面と前記偏向手段の偏向面に入射する光束の位置から前記被走査面上に入射する光束の位置を結んだ直線とのなす角度をε（≠γ）とするとき、
   なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
2. 光源手段と、前記光源手段から出射された光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置において、
   前記光源手段から出射された光束が前記偏向手段の偏向面に入射するときの副走査断面内における前記光束の主光線と前記偏向面の法線の成す角度をγ、前記結像光学系の副走査方向の結像倍率をβ、前記結像光学系のうち前記被走査面に最も近い結像光学素子の出射面を通過する光束の主走査方向の光束幅をＷ[mm]、副走査断面内における前記偏向手段の回転軸を法線とする平面と前記偏向手段の偏向面に入射する光束の位置から前記被走査面上に入射する光束の位置を結んだ直線とのなす角度をε（≠γ）とするとき、
   前記被走査面上の主走査方向の走査位置ｙにおける位置変化Δｙに対する、副走査方向の像面湾曲dsの変化量ΔdsをΔdｓ/Δyとするとき、
   なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
3. 前記結像光学系の副走査方向の結像倍率βは、
   1.0≦｜β｜≦3.0
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。