JP4944432B2 - 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（LBP）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等に好適な光走査装置に関するものである。

従来よりレーザービームプリンタ（LBP）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等には光走査装置が用いられている。こ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を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２０は従来の光走査装置の要部概略図である。

図２０において光源手段201から出射した発散光束はコリメータレンズ203により略平行光束に変換され、絞り202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204に入射している。シリンドリカルレンズ204に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束してポリゴンミラーから成る光偏向器205の偏向面（反射面）205aにほぼ線像として結像している。

そして光偏向器205の偏向面205aで偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系206を介して被走査面としての感光ドラム面208上に導光する。そして光偏向器205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208上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。

この種の光走査装置は従来から種々と提案されている（特許文献１，２，３参照）。

特許文献１では単一の光偏向器に対して４本の光束(ビーム)を副走査方向に異なる角度で入射させ、それぞれ異なる感光ドラムに導く光走査装置を開示している。

特許文献２では複数の光偏向器を副走査方向へ積み重ね、複数の光束をそれぞれの光偏向器の偏向面に対して入射させ、それぞれ異なる感光ドラムに導く光走査装置を開示している。

特許文献３では単一の光偏向器に片側２本の光束を副走査方向に異なる角度で入射させ、それぞれ単一の結像レンズの異なる領域を通過させることで、異なる感光ドラムに導く光走査装置を開示している。
特開２００４−３０９５５９号公報 特開２００４−１８８９４０号公報 特開２００４-７０１０９号公報

特許文献１に開示された光走査装置は同じ面形状を持つ長尺レンズを使用している。このため結像レンズ系の１つの面を内側領域と外側領域に分け、それぞれの領域の面を２次
元多項式非球面もしくはアナモフィック非球面で定義される異なる形状で形成している。

一般的に光偏向器の偏向面に対して副走査断面内において斜め方向から光束を入射させると波面収差のねじれにより被走査面上でスポットが回転する。

特許文献１では結像レンズ系の１つの面の内側領域を通過する光束と外側領域を通過する光束とで、長尺レンズの副走査方向のシフト量及びチルト量を異ならせることで波面収差のねじれを減少している。この構成の結像レンズ系は全ての走査光束に対して共通化できるが、長尺レンズがそれぞれの走査光束に対し４本必要となり、装置全体が複雑化してしまうという問題点がある。また結像レンズ系の１つの面の内側領域と外側領域とに分けて定義された２次元多項式非球面、もしくはアナモフィック非球面は図２１に示すように不連続につながっている。そのためプラスチックレンズのような射出成形でレンズを作製した場合、不連続点を基点にレンズ面にヒケが発生するといった問題点が生じる。

特許文献２に開示された光走査装置は図２２に示すように複数の光偏向器225a、225bを副走査方向へ積み重ね、複数の光束をそれぞれの光偏向器225a、225bの偏向面に対して入射させることで光路を分離している。このような場合、副走査断面内において光束を斜めに入射させる必要がないので、上述した波面収差のねじれの問題がない。

しかしながら特許文献２においては光偏向器が複数個必要になり、装置全体が複雑に成り易いという問題点がある。またそれぞれの光偏向器225a、225bを回転させる駆動手段としてのモーターのパワーも強いものを用意せねばならないという問題点がある。

特許文献３に開示された光走査装置は副走査断面内において光偏向器の偏向面に対して斜め方向から異なる角度で複数の光束を入射させ、単一の結像レンズを通過させ、異なる感光ドラムに光束を入射させている。

この特許文献３に開示された結像レンズは、そのレンズの肉厚が１７．９ｍｍ程度と厚く、複数の光束を通過させるためにレンズの高さが高くなる。よって、プラスチック材料などの光学材料で成形した場合、成形タクトが長くなる傾向にあった。また、それぞれの光束は同じ関数で定義された面の異なる領域を通過しているため、副走査断面内において斜めに光束を入射させる光学系としてはスポットの回転の補正が難しい。

本発明は複数の光束で被走査面上を走査するとき、各光束の波面収差のねじれを共通の結像レンズで減少させることにより、被走査面上を良好なるスポットで光走査す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の発明は、複数の発光部を有する光源手段と、前記複数の発光部から出射された複数の光束を副走査断面において異なる方向から偏向手段の同一の偏向面へ入射させる第１の光学系と、前記偏向手段で偏向された複数の光束をそれぞれ異なる被走査面に結像させる第２の光学系と、を有する光走査装置において、
前記第２の光学系は、前記偏向手段で偏向された複数の光束が副走査断面内において異なる領域を通過するように入射し、副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面を少なくとも１面含む結像光学素子を有し、
副走査断面内において、前記偏向手段へ入射する複数の光束の同一の偏向面上での反射点の位置が同一である場合、その関数で定義される前記結像光学素子の光学面の母線は、副走査断面内において、前記反射点を通り且つ前記偏向面に垂直な光学基準軸に対して光束が通過する側と同じ側にシフトし、
副走査断面内において、前記偏向手段へ入射する複数の光束の偏向面上での反射点の位置が異なる場合、その関数で定義される前記結像光学素子の光学面の母線は、副走査断面内において、前記位置が異なる複数の反射点のうち最も離間した２つの反射点の中点を通り且つ前記偏向面に垂直な光学基準軸に対して光束が通過する側と同じ側にシフトしており、
副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面の異なる領域の境界領域は１回微分値が連続であり、副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面は一つの鏡面駒にて面形状を加工されており、
副走査断面内において、前記異なる領域における各光学面の子線面頂点は、直線で接続されていることを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第２の光学系の副走査断面内の結像倍率をβｓとするとき
１．０＜｜βｓ｜＜３．５
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、前記関数で定義される母線は、副走査方向に湾曲していることを特徴としている。

請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記第２の光学系は、単一の結像光学素子より構成されていることを特徴としている。

請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、前記第２の光学系は、複数の結像光学素子から成り、これらの結像光学素子のうち、前記結像光学素子は、最も被走査面側に設けられていることを特徴としている。

請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、前記境界領域は、スプライン関数で接続されていることを特徴としている。

請求項７の発明の画像形成装置は、請求項１乃至６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ビーム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８の発明の画像形成装置は、請求項１乃至６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。

請求項９の発明の光走査装置は、複数の発光部を有する光源手段と、前記複数の発光部から出射された複数の光束を副走査断面において異なる方向から偏向手段の同一の偏向面へ入射させる第１の光学系と、前記偏向手段で偏向された複数の光束をそれぞれ異なる被走査面に結像させる第２の光学系と、を有する光走査装置において、
前記第２の光学系は、前記偏向手段で偏向された複数の光束が副走査断面内において、異なる領域を通過するように入射し、前記異なる領域はそれぞれ異なる関数で定義された形状より成る出射面と、平面より成る入射面と、を含む結像光学素子から成り、
副走査断面内において、前記偏向手段へ入射する複数の光束の同一の偏向面上での反射点の位置が同一である場合、その関数で定義される前記結像光学素子の光学面の母線は、副走査断面内において、前記反射点を通り且つ前記偏向面に垂直な光学基準軸に対して光束が通過する側と同じ側にシフトし、
副走査断面内において、前記偏向手段へ入射する複数の光束の偏向面上での反射点の位置が異なる場合、その関数で定義される前記結像光学素子の光学面の母線は、副走査断面内において、前記位置が異なる複数の反射点のうち最も離間した２つの反射点の中点を通り且つ前記偏向面に垂直な光学基準軸に対して光束が通過する側と同じ側にシフトしており、
副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面の異なる領域の境界領域は１回微分値が連続であり、副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面は一つの鏡面駒にて面形状を加工されていることを特徴としている。

本発明によれば光偏向器に副走査断面内において斜め方向から異なる角度で複数の光束を入射させた際に発生する波面収差のねじれを共通の結像レンズで減少させることにより、良好なるスポットで光走査することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

副走査断面内において、光偏向器へ入射する複数の光束の同一の偏向面上での反射点の位置が同一である場合、本発明の光学基準軸COとは、副走査断面内において、光偏向器の同一の偏向面に入射する複数の光束の偏向面上での反射点を通り且つ偏向面に対して垂直な軸と定義される。

副走査断面内において、光偏向器へ入射する複数の光束の偏向面上での反射点の位置が異なる場合、本発明の光学基準軸COとは、副走査断面内において、位置が異なる複数の反射点のうち最も離間した２つの反射点を結んだ直線の中点を通り且つ偏向面に垂直な軸と定義される。

以下の如く、実施例１〜３では、光偏向器の同一の偏向面に入射する光束の数は２本であるが、本発明はそれに限定されない。

本発明では、光偏向器の同一の偏向面に入射する光束の数は３本以上であっても良い。

例えば、光偏向器へ入射する４本の光束（副走査方向に光束a、光束ｂ、光束ｃ、光束ｄの順番で同一偏向面に入射している）の偏向面上での反射点の位置が夫々異なる場合、
本発明の光学基準軸COとは、副走査断面内において、位置が異なる４本の反射点のうち最も離間した２つの反射点ａ、ｄ（光束ａの反射点ａと光束ｄの反射点ｄ）を結んだ直線の中点を通り且つ偏向面に垂直な軸と定義される。

図１は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２は本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）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及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に平行で、後述する光学基準軸CO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は単一の発光部（発光点）を有する光源手段（半導体レーザー）であり、波長λ＝790nmの光束を発する赤外光源より成っている。尚、本実施例では光源手段１を単一の発光部より構成したが、これに限らず、例えば２つ以上の発光部から構成しても良い。

３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から出射された発散光束を弱い収束光束に変換している。２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(屈折力)を有しており、集光レンズ３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の反射面（偏向面）５ａまたはその近傍に線像として結像させている。

尚、集光レンズ３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。上記集光レンズ３、開口絞り２、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学系（第１の光学系）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（第２の光学系）であり、プラスチック材料より成る単一の結像レンズ（結像光学素子）(ｆθレンズ)６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、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａまたはその近傍と感光ドラム面８との間を略共役関係にすることにより、倒れ補償を行っている。

本実施例では、光源１、集光レンズ３、シリンドリカルレンズ４を副走査方向に２組重ねて配置させる事で、光偏向器５の偏向面５ａに異なる角度で２本のビームを入射させている。尚、主走査断面においては、上述の２組の光学系は重なってしまうため、図１では
一方のみを描いている。

本実施例では光偏向器５で偏向された２つの光束が副走査断面内において結像レンズ６の異なる領域を通過するように構成している。結像レンズ６はこの異なる領域に対して副走査断面内において、それぞれ異なる関数で定義された形状の光学面を少なくとも１面含んでいる。

ここで「異なる関数」とは、定義式が同じであるが、その係数の値が異なること、または係数の絶対値は同じであるが符号が異なることを意味する。

また、定義式そのものを異ならせても良い。例えば、図２に示した光束Ｌ１に対するレンズ面形状を１０次までの関数とし、光束Ｌ２に対するレンズ面形状を１０次より大きい高次の関数を用いて表現するなどの方法をとっても良い。

本実施例では、同一の定義式で係数が異なる関数で定義された形状の光学面を出射側に設けている。

さらにその関数で定義される母線は、光偏向器５へ入射する２つの光束の偏向面５ａ上での反射点５ｂを通り、該偏向面５ａに垂直な光学基準軸COに対して副走査断面内において、該光学基準軸COに対して光束が通過する側と同じ側にシフトしている。

本実施例ではそれぞれの領域の母線を上記の如く副走査方向にシフトさせることにより、２つの光束が光偏向器５の偏向面５ａに斜め入射することによって生ずる波面収差のねじれ（スポットの回転）を減少させている。

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から出射した発散光束は集光レンズ３により弱い収束光束に変換され、開口絞り２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。

尚、集光レンズ３より出射した弱い収束光束は、シリンドリカルレンズ４と結像レンズ６がないとした場合、光偏向器５の偏向点から被走査面８に向かって３６９．５ｍｍの位置に結像する。

シリンドリカルレンズ４に入射した弱い収束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更に収束して光偏向器５の同一の偏向面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２つの光束は光偏向器５の回転軸を含む副走査断面内において、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）に対して互いに異なる角度（斜入射角α＝±３度）で入射している。

そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された２つの光束はそれぞれ結像レンズ６の異なる領域を通過して感光ドラム面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。

ここで、本実施例における数値実施例１の光学素子の光学配置及び各光学素子の面形状
を表１に示す。

結像レンズ６の入射面、出射面の母線形状は、１０次までの関数として表せる非球面形状により構成している。結像レンズ６と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をＹ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、

（但し、Rは母線曲率半径，K，B4，B6，B8，B10は非球面係数）
なる式で表されるものである。

本実施例においては上述した如く子線頂点を連ねた母線が以下に定義される関数で副走査方向にシフトしている。但し、Ｚの原点は光学基準軸COとしている。

また、副走査方向と対応する子線方向が、

なる式で表されるものである。Sは母線方向の各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義される子線形状である。

ここで主走査方向に光軸からＹ離れた位置における副走査方向の曲率半径（子線曲率半径）Rs*が、

（但し、Rsは光軸上の子線曲率半径，D2，D4，D6，D8，D10は子線変化係数）
なる式で表されるものである。

尚、本実施例では結像レンズ６の面形状を上記数式にて定義したが、本実施例はこれを制限するものではない。

本実施例では上記の如く光源手段として波長λ＝790nmの光束を発する赤外光源を用い、有効走査全域において主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を共に良好に補正している。

本実施例では図２の副走査断面内において偏向面５ａで偏向される２つの光束（偏向面５ａに入射する２つの光束）Ｌ１,Ｌ２が光学基準軸COに対して±３度の角度で図面上、上下方向に偏向され、共通の結像レンズ６に入射し、感光ドラム８面へ導光される。

ここで光学基準軸COとは、副走査断面内において、上述した如く光偏向器５の同一の偏光面に入射する２つの光束Ｌ１,Ｌ２の偏向面５ａ上での反射点５ｂ（本実施例の場合は、２つの反射点が重なっている）を通り、該偏向面５ａに対して垂直な軸のことである。

但し、光偏向器５に入射する２つの光束Ｌ１,Ｌ２の偏向面５ａ上での反射点が副走査断面内において位置が異なっている場合、光学基準軸COは、副走査断面内において、該位置が異なる２つの反射点を結んだ直線の中点を通り且つ偏向面に対して垂直な軸と定義される。

上記表１に示した数値実施例１は、図２に示す光学基準軸COに対し図面上、上側の光束Ｌ１が通過する面形状について示したものである。光学基準軸COに対し図面上、下側の光束Ｌ２が通過する面形状と上側の光束Ｌ１が通過する面形状は、光学基準軸COに関して対称である（即ち、それぞれの領域の母線のシフト量を光学基準軸COに関して、上下逆にしている。）。

ここで表１において、係数Ａ₀〜Ａ₁₀の符号は光学基準軸COより上方が「プラス」、下方が「マイナス」となる。

図３は本実施例の結像レンズ６の副走査断面内における拡大図である。

図３においてＲ１は入射面であり、副走査断面内においてノンパワーな平面より成っている。Ｒ２は出射面であり、上記の如く光学基準軸COに対し図面上、上側領域Ｏと下側領域Ｕの２つの領域に分割され、該分割された領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状より成っている。

またその関数で定義されるそれぞれの領域の母線は、上記の如く副走査断面内において、２つの光束が光偏向器５の偏向面５ａに斜め入射することによって生ずる波面収差のねじれを減少するようにシフトしている。

Ｃ１は上側領域Ｏの面頂点（子線面頂点）Ｐ１を通り、光学基準軸COに平行な軸である。同様にＣ２は下側領域Ｕの面頂点（子線面頂点）Ｐ２を通り、光学基準軸COに平行な軸である。

本実施例では結像光学系ＬＢの副走査断面内の結像倍率をβsとするとき
１．０＜｜βｓ｜＜３．５ ‥‥(1)
なる条件を満足させている。

上記条件式(1)は結像光学系ＬＢの副走査断面内の結像倍率βsを規定するものである。条件式(1)の上限値を超えると結像レンズ６が光偏向器５に近くなり、結像レンズ６面上で上下の光束を分離しようとすると、副走査方向の斜入射角が大きくなり、波面収差のねじれ（スポット回転）を減少させることが難しくなるので良くない。また条件式(1)の下限値を超えると結像レンズ６が被走査面８に近くなり、該結像レンズ６を出射した上下の光束をそれぞれ対応する感光ドラムへ導く光路の取り回しが難しくなるので良くない。

本実施例の結像光学系ＬＢの副走査断面内の結像倍率βsは
βs＝−2.484
であり、これは条件式(1)を満たしている。

さらに好ましくは上記条件式(1)を次の如く設定するのが良い。

１．５＜｜βｓ｜＜３．０ ‥‥(1ａ)
本実施例では、同一の偏向面に対して、副走査方向の上下から２つの光束を入射し、異なる被走査面上に結像させる構成（図２及び図８参照）にしている。よって、最も被走査面に近いレンズから被走査面の間に折り返しミラーを配置し光路を分離させなければならない。そうするためには、それぞれの光束が被走査面に結像するポイントを副走査に測った間隔を３ｍｍ以上とするのがよい。仮に、それぞれの光束が被走査面に結像するポイントが近接していたとした場合、レンズ面上では光束は分離していたとしても、被走査面に近づくに連れて光束が接近するため、折り返しミラーによる光路分離が難しくなってしまう。本実施例では、光束が被走査面に結像するポイントを副走査に測った間隔を６．５８ｍｍとしているので、折り返しミラーによって光路を容易に分離させることができている。

本実施例における結像レンズ６の肉厚は１０．９５ｍｍである。これは前述の特許文献３の結像レンズ(肉厚=17.9mm程度)に比して薄く抑えられている。結像レンズ６の肉厚を薄くすることは、プラスチック材で形成するとき、成形タクトの短縮、内部屈折率分布の
低減、そして複屈折の低減などの効果がある。本実施例では上記の如く結像レンズ６の出射面Ｒ２の上側領域Ｏと下側領域Ｕとの面形状を最適にすることによって、該結像レンズ６の肉厚を薄くすることを可能としている。

図４は被走査面上において軸上から最軸外にかけてのスポット形状の断面図である。図４においてはピーク光量の５％、１０％、１３．５％、３６．８％、５０％の５本の等高線で描いている。Ｙは像高である。

通常、副走査断面内において光偏向器の偏向面に対し光束を斜入射させた場合、軸外でスポットの回転（波面収差のねじれ）が発生する。

そこで本実施例では結像レンズ６の出射面Ｒ２のそれぞれの領域Ｏ，Ｕの母線を副走査方向（Ｚ方向）において光束が通過する側に0.935949ｍｍシフトさせている。これにより本実施例では軸上から最軸外にかけてスポットの回転を減少させている。

次に結像レンズ６の出射面Ｒ２において異なる領域の境界部のつなぎ方について説明する。

従来、特許文献１に開示された結像レンズなどでは異なる領域のレンズ面を不連続につないでいた。このようにしてしまうと成形時に不連続点を基点として面にヒケが発生し、不連続点近傍で面精度がでない問題点が発生する。極力ヒケを発生させないためには光学基準軸COに対して上側領域Ｏと下側領域Ｕの面形状を滑らかに接続する必要がある。

本実施例では出射面Ｒ２の面頂点（子線面頂点）Ｐ１と面頂点（子線面頂点）Ｐ２の外側を光束が通過するため、該面頂点Ｐ１と面頂点Ｐ２との間（境界面）を直線で接続している。

面頂点Ｐ１と面頂点Ｐ２を通る直線は、それぞれのレンズ面の接線になっているため、レンズ面と境界面を滑らかに接続させることができる。よって、本実施例では成形時にヒケを発生することなく、安定して良好なるレンズを作製することが可能となる。

図５は比較例としての結像レンズ５６の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図５において入射面Ｒ１は負（凹）のパワーを有し、面頂点Ｐ５１は光学基準軸COを通る。出射面Ｒ２は正（凸）のパワーを有し、面頂点Ｐ５２は光学基準軸COを通る。図５における結像レンズ５６は両面Ｒ１，Ｒ２にパワーを与えることで、スポットの回転を減少させている。

図６は本実施例と比較例の各面を０．０３ｍｍシフト及び３分チルトさせたときの最軸外(Y=105mm)での副走査断面内での像面の移動量を比較したグラフである。

図６において比較例の結像レンズ５６は入射面Ｒ１、出射面Ｒ２ともに強いパワーを有するため敏感である。一方、本実施例の結像レンズ６は入射面Ｒ１側が副走査断面内においてノンパワー（平面）であるため敏感度が大幅に低減されていることが分かる。よって、従来行われていたようなベンディングでスポットの回転を減少させるより、母線のシフトでスポットの回転を減少させた結像レンズの方が敏感度が低く、金型加工及び成形がし易いレンズと言える。

図７は本実施例においてレンズを成形するための金型の模式図である。

図７において３０１、３０２は鏡面駒、３０３、３０４は抱き駒である。従来は、上下
の異なる領域に対してそれぞれ設けられた鏡面駒を一体化するため、その相対的配置がでるように鏡面駒の精度を厳しく管理しなければならなかった。本実施例では一つの鏡面駒に対し上側領域Ｏと下側領域Ｕの面形状を同時に加工しているため、それぞれの面の相対差は基本的に発生しない。また入射面Ｒ１側をノンパワーとしているため、入射面Ｒ１と出射面Ｒ２の相対差の精度を緩和することが可能となっている。

また本実施例の結像レンズ６はｆθ特性と走査線曲がりについて、その光学性能を緩和している。と言うのも、近年発達した電気的な画像補正を使いスポットの位置制御を行えば、光学的に補正したものとほぼ等価な画像が得られるからである。よって、本実施例の結像レンズ６は電気的な画像補正と光学的な画像補正との組み合わせで画像形成装置に搭載している。

図８は上述した結像レンズ６を２つのステーションＳ１，Ｓ２を有する画像形成装置の結像光学系に適用したときの副走査断面図である。図８においては本実施例の結像レンズ６を２つのステーションＳ１，Ｓ２で各々使い、共通の光偏向器５で４本の光束を走査している様子を示している。尚、２つのステーションＳ１，Ｓ２の光学的作用は同一のため以下１つのステーションＳ１について説明する。

図８において結像レンズ６を通過した光偏向器５からの２本の光束のうち光学基準軸COに対して上側を通過する光束は折り返しミラー7b1,7b2で２回折り返された後、内側の感光ドラム８ｂに入射する。光学基準軸COに対して下側を通過する光束は折り返しミラー7a1で１回折り返された後、外側の感光ドラム８ａに入射する。

本実施例では光学基準軸COに対して上下２本の光束に対して共通の結像レンズ６だけから構成し、それぞれの領域の母線を該光学基準軸COに対して上下対称にシフトすることによりスポットの回転を減少させている。従来の光走査装置では長尺レンズをそれぞれの光束に対して持ち、副走査方向の斜入射角度に応じてシフト量及びチルト量を異ならせてスポットの回転を減少させていた。これに対して本実施例では部品点数を削減させることができ、また装置全体の簡素化も図ることができる。

図９は本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図１０は本発明の実施例２の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図９、図１０において前記図１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。

ここで光学基準軸COとは、副走査断面内において、上述した如く光偏向器５の同一の偏光面に入射する２つの光束Ｌ１,Ｌ２の偏向面５ａ上での反射点５ｂ（本実施例の場合は、２つの反射点が重なっている）を通り、該偏向面５ａに対して垂直な軸のことである。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、結像レンズ９６の入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２の両面を異なる領域に対して副走査断面内において、それぞれ異なる関数で定義された形状より形成したことである。さらにその関数で定義されるそれぞれの領域の母線を光学基準軸COに対して副走査断面内において、該光学基準軸COに対して光束が通過する側と同じ側にシフトさせ且つ母線を湾曲させたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、図９においてＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系であり、プラスチック材料より成る単一の結像レンズ(ｆθレンズ)９６より成っている。

本実施例では前述の実施例１と同様に光偏向器５で偏向された２つの光束が副走査断面
内において結像レンズ９６の異なる領域を通過するように構成している。結像レンズ９６の入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２はこの異なる領域に対して副走査断面内において、それぞれ異なる関数で定義された形状より成っている。

さらにその関数で定義される母線は、光学基準軸COに対して副走査断面内において、該光学基準軸COに対して光束が通過する側と同じ側にシフトさせ且つ湾曲している。

本実施例では上記の如くそれぞれの領域の母線を副走査方向にシフト且つ湾曲させることにより、２つの光束が光偏向器５の偏向面５ａに斜め入射することによって生ずる波面収差のねじれを減少させている。

本実施例においてコリメータレンズ３より出射した弱収束光束は、シリンドリカルレンズ４と結像レンズ６がないとした場合、光偏向器５の偏向点から被走査面８に向かって２９９.６ｍｍの位置に結像する。

また本実施例では前述の実施例１と同様に光源手段として波長λ＝790nmの光束を発する赤外光源を用い、有効走査全域において主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を共に良好に補正している。

また本実施例では図１０の副走査断面内において偏向面５ａで偏向される２つの光束（偏向面５ａに入射する２つの光束）Ｌ１,Ｌ２が光学基準軸COに対して±３度の角度で図面上、上下方向に偏向され、共通の結像レンズ９６に入射し、感光ドラム８面へ導光される。

ここで、本実施例における数値実施例２の光学素子の光学配置及び各光学素子の面形状を表２に示す。

表２に示した数値実施例２は、図１０に示す光学基準軸COに対し図面上、上側の光束が通過する面形状について示したものである。光学基準軸COに対し図面上、下側の光束Ｌ２が通過する面形状と上側の光束Ｌ１が通過する面形状は、光学基準軸COに関して対称である（即ち、それぞれの領域の母線のシフト量及び湾曲量を光学基準軸COに関して、上下逆
にしている。）。

図１１は本実施例の結像レンズ９６の副走査断面内における拡大図である。

図１１において結像レンズ９６の入射面Ｒ１は副走査断面内において負（凹）のパワーを有し、光学基準軸COに対し図面上、上側領域Ｏと下側領域Ｕの２つの領域に分割されている。出射面Ｒ２は副走査断面内において正（凸）のパワーを有し、入射面Ｒ１と同様に光学基準軸COに対し図面上、上側領域Ｏと下側領域Ｕの２つの領域に分割されている。

この２つの領域Ｏ、Ｕに分割された入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２は、該分割された領域に対してそれぞれ異なる関数で定義される形状より成っている。またその関数で定義されるそれぞれの領域の母線は、副走査断面内において、２つの光束が光偏向器５の偏向面５ａに斜め入射することによって生ずる波面収差のねじれを減少するようにシフト且つ湾曲している。

Ｃ３は入射面Ｒ１の上側領域Ｏの面頂点Ｐ３を通り、光学基準軸COに平行な軸である。同様にＣ４は下側領域Ｕの面頂点Ｐ４を通り、光学基準軸COに平行な軸である。Ｃ５は出射面Ｒ２の上側領域Ｏの面頂点Ｐ５を通り、光学基準軸COに平行な軸である。同様にＣ６は下側領域Ｕの面頂点Ｐ６を通り、光学基準軸COに平行な軸である。

本実施例の結像光学系ＬＢの副走査断面内の結像倍率βsは
βs＝−1.944
であり、これは条件式(1)を満たしている。

本実施例では、同一の偏向面に対して、副走査方向の上下から２つの光束を入射し、異なる被走査面上に結像させる構成にしている。よって、最も被走査面に近いレンズから被走査面の間に折り返しミラーを配置し光路を分離させなければならない。そうするためには、それぞれの光束が被走査面に結像するポイントを副走査に測った間隔を３ｍｍ以上とするのがよい。仮に、それぞれの光束が被走査面に結像するポイントが近接していたとした場合、レンズ面上では光束は分離していたとしても、被走査面に近づくに連れて光束が接近するため、折り返しミラーによる光路分離が難しくなってしまう。本実施例では、光束が被走査面に結像するポイントを副走査に測った間隔を１４．１６ｍｍとしているので、折り返しミラーによって光路を容易に分離させることができている。

本実施例における結像レンズ９６の肉厚は１０．５ｍｍである。これは前述の特許文献３の結像レンズ(肉厚=17.9mm程度)に比して薄く抑えられている。結像レンズ９６の肉厚を薄くすることは、プラスチック材で形成するとき、成形タクトの短縮、内部屈折率分布の低減、そして複屈折の低減などの効果がある。本実施例では上記の如く結像レンズ９６の入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２の上側領域Ｏと下側領域Ｕとの面形状を最適にすることによって、該結像レンズ９６の肉厚を薄くすることを可能としている。

図１２は被走査面上において軸上から最軸外にかけてのスポット形状を示した断面図である。図１２においてはピーク光量の５％、１０％、１３．５％、３６．８％、５０％の５本の等高線で描いている。Ｙは像高である。

通常、副走査断面内において光偏向器の偏向面に対し光束を斜入射させた場合、軸外でスポットの回転（波面収差のねじれ）が発生する。

そこで本実施例では結像レンズ９６の入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２のそれぞれの領域Ｏ、Ｕの母線を湾曲させ、且つ副走査方向（Ｚ方向）において光束が通過する側に入射面Ｒ１
では2.9513ｍｍシフトさせ、出射面Ｒ２では2.66012ｍｍシフトさせている。これにより本実施例では軸上から最軸外にかけてスポットの回転を減少させている。

次に結像レンズ９６の入射面Ｒ１及び出射面Ｒ２において異なる領域の境界部のつなぎ方について説明する。

上記図１１に示した通り、それぞれの面頂点Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６は光束通過位置内に存在するため、前述の実施例１のようなつなぎ方はできない。

そこで本実施例では光線通過位置外の位置において、上下のレンズ面を滑らかに接続することを考える。入射面Ｒ１においては、光学基準軸COから上下方向に、０．８ｍｍ離れた位置をそれぞれＰ３´、Ｐ４´とする。その位置でレンズ面と境界面を滑らかにつなぐことを考える。ここで、滑らかにつなぐとは、レンズ面及び境界面の面形状の１次微分係数が一致していることを意味する。

図１３は入射面Ｒ１の面形状を表したグラフである。図１３において横軸はレンズの高さ方向（Ｚ方向）に相当し、縦軸はレンズのディフォーカス方向（Ｘ方向）に相当する。また、縦軸のプラス側は光偏向器５側と定義する。光学基準軸COを横軸の原点に、レンズ面頂点Ｐ３及びＰ４を縦軸の原点となるように設定する。Ｙ＝０での副走査方向の曲率半径をｒ_０、母線シフト量をＡ_０とすると、レンズ面の副走査断面内の面形状は

で表現できる。ｒ_０＝−17.6606、Ａ_０＝2.9513を代入し、Ｚ＝0.8での１次微分係数を計算すると、dX/dZ＝−0.12273となる。境界面を２次関数（２次のスプライン関数）で表現した場合、Ｘ＝aZ²＋bとすると、dX/dZ＝2aZ＝1.6ａとなり、1.6ａ＝−0.12273からａ＝−0.0767となる。

また２次関数Ｘ＝−0.0767Z^２+bと

がＺ＝0.8で一致するためには、ｂ＝0.180609と計算される。よって、境界面を表す２次関数は、Ｘ＝−0.0767Z^２+0.180609と決定される。

同様に出射面Ｒ２についても光学基準軸COから、例えば0.8ｍｍ離れた位置で滑らかに接続するようにすると、Ｘ＝−0.10483Z^２+0.222003となる。

図１３では円弧形状のままつないだ場合と、滑らかに接続した場合（太線）の２つの曲線を重ねて描いている。滑らかに接続した方が、樹脂の流れがスムーズになり、成形安定性に対して有利であると言える。

図１４は結像レンズ９６の出射面Ｒ２の面形状に関して表したグラフである。尚、結像レンズ９６の出射面Ｒ２の面形状は入射面Ｒ１と同様であるので、説明は省略する。

このように本実施例において境界領域における形状は、上記の如く副走査断面内において、１回微分値が連続であり、また境界領域は、スプライン関数で接続されている。

尚、本実施例においては境界面を２次関数で表現したが、滑らかに接続するのであればこれに限る必要はない。もっと高次を使ったスプライン関数を用いても同様の効果を発揮することが可能である。

図１５は本発明の実施例３の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図１６は本発明の実施例３の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図１５、図１６において前記図１、図２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６１，６２より構成したことである。さらに結像光学系ＬＢの被走査面８側の第２の結像レンズ６２の出射面Ｒ２を異なる領域に対して副走査断面内において、それぞれ異なる関数で定義された形状より形成したことである。さらにその関数で定義されるそれぞれの領域の母線を光学基準軸COに対して副走査断面内において、該光学基準軸COに対して光束が通過する側と同じ側にシフトさせ且つ母線を湾曲させたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

ここで光学基準軸COとは、副走査断面内において、上述した如く光偏向器５の同一の偏光面に入射する２つの光束Ｌ１,Ｌ２の偏向面５ａ上での反射点５ｂ（本実施例の場合は、２つの反射点が重なっている）を通り、該偏向面５ａに対して垂直な軸のことである。

即ち、図１５においてＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系であり、プラスチック材料より成る第１、第２の結像レンズ(ｆθレンズ)６１，６２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、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、倒れ補償を行っている。

本実施例では結像光学系ＬＢの被走査面側の第２の結像レンズ６２の出射面Ｒ２を前述の実施例1と同様に異なる領域に対して副走査断面内において、それぞれ異なる関数で定義された形状より形成している。

さらにその関数で定義される母線を光学基準軸COに対して副走査断面内において、該光学基準軸COに対して光束が通過する側と同じ側にシフトさせ且つ母線を湾曲させている。

本実施例では上記の如くそれぞれの領域の母線を副走査方向にシフトさせ且つ湾曲させることにより、２つの光束が光偏向器５の偏向面５ａに斜め入射することによって生ずる波面収差のねじれを減少させている。

本実施例では前述の実施例１と同様に光源手段として波長λ＝790nmの光束を発する赤外光源を用い、有効走査全域において主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を共に良好に補正している。

また本実施例では図１６の副走査断面内において偏向面５ａで偏向される２つの光束（偏向面５ａに入射する２つの光束）Ｌ１,Ｌ２が光学基準軸COに対して±２度の角度で図
面上、上下方向に偏向され、共通の第１、第２の結像レンズ６１，６２に入射し、感光ドラム８面へ導光される。

本実施例において第１の結像レンズ６１の入射面Ｒ３及び出射面Ｒ４は、ともに副走査断面内において光学基準軸COを光軸にもつ円弧形状である。また第２の結像レンズ６２の入射面Ｒ１は平面形状、出射面Ｒ２は光学基準軸COに対し上側領域と下側領域で母線を反対側にシフトさせた円弧面形状より成っている。

このように本実施例では副走査断面内においてパワーが集中している面（第２の結像レンズ６２の出射面Ｒ２）のそれぞれの領域の母線を前述の実施例１と同様に副走査方向にシフトすることにより、波面収差のねじれ（スポット回転）を減少させている。

ここで、本実施例における数値実施例３の光学素子の光学配置及び各光学素子の面形状を表３に示す。

表３に示した数値実施例３は、図１６に示す光学基準軸COに対し図面上、上側の光束が通過する面形状について示したものである。光学基準軸COに対し図面上、下側の光束Ｌ２が通過する面形状と上側の光束Ｌ１が通過する面形状は、光学基準軸COに関して対称である（即ち、それぞれの領域の母線のシフト量を光学基準軸COに関して、上下逆にしている。）。

図１７は本実施例の第２の結像レンズ６２の副走査断面内における拡大図である。

図１７において第２の結像レンズ６２の入射面（他方の光学面）Ｒ１はノンパワーな平面より成り、出射面（一方の光学面）Ｒ２は副走査断面内において正（凸）のパワーを有し、光学基準軸COに対し図面上、上側領域Ｏと下側領域Ｕの２つの領域に分割されている。

この２つの領域Ｏ、Ｕに分割された出射面Ｒ２は、該分割された領域に対してそれぞれ異なる関数で定義される形状より成っている。またその関数で定義されるそれぞれの領域の母線は、副走査断面内において、２つの光束が光偏向器５の偏向面５ａに斜め入射することによって生ずる波面収差のねじれを減少するようにシフトしている。

尚、本実施例のように被走査面に最も近い走査レンズを上下二つの領域に分割し且つそれぞれの領域に対して異なる関数で定義される形状よりなる光学面にする理由は、大きな斜入射角度を与えなくても、容易に上下２つの光束を分離する事ができるからである。

Ｃ７は出射面Ｒ２の上側領域Ｏの面頂点Ｐ７を通り、光学基準軸COに平行な軸である。同様にＣ８は下側領域Ｕの面頂点Ｐ８を通り、光学基準軸COに平行な軸である。

本実施例の結像光学系ＬＢの副走査断面内の結像倍率βsは
βs＝−1.713
であり、これは条件式(1)を満たしている。

本実施例では、同一の偏向面に対して、副走査方向の上下から２つの光束を入射し、異なる被走査面上に結像させる構成にしている。よって、最も被走査面に近いレンズから被走査面の間に折り返しミラーを配置し光路を分離させなければならない。そうするためには、それぞれの光束が被走査面に結像するポイントを副走査に測った間隔を３ｍｍ以上とするのがよい。仮に、それぞれの光束が被走査面に結像するポイントが近接していたとした場合、レンズ面上では光束は分離していたとしても、被走査面に近づくに連れて光束が接近するため、折り返しミラーによる光路分離が難しくなってしまう。本実施例では、光束が被走査面に結像するポイントを副走査に測った間隔を４．６３ｍｍとしているので、折り返しミラーによって光路を容易に分離させることができている。

本実施例における第２の結像レンズ６２の肉厚は４．０ｍｍである。これは前述の特許文献３の結像レンズ(肉厚=17.9mm程度)に比して薄く抑えられている。第２の結像レンズ６２の肉厚を薄くすることは、プラスチック材で形成するとき、成形タクトの短縮、内部屈折率分布の低減、そして複屈折の低減などの効果がある。本実施例では上記の如く第２の結像レンズ６２の出射面Ｒ２の上側領域Ｏと下側領域Ｕとの面形状を最適にすることにより、該第２の結像レンズ６２の肉厚を薄くすることを可能としている。

通常、副走査断面内において光偏向器の偏向面に対し光束を斜入射させた場合、軸外でスポットの回転（波面収差のねじれ）が発生する。

そこで本実施例では第２の結像レンズ６２の出射面Ｒ２のそれぞれの領域Ｏ，Ｕの母線を湾曲させ、且つ副走査方向（Ｚ方向）において光束が通過する側にそれぞれの領域Ｏ，Ｕの母線を0.84195ｍｍシフトさせている。これにより本実施例では軸上から最軸外にかけてスポットの回転を減少させている。

次に第２の結像レンズ６２の出射面Ｒ２において異なる領域の境界部のつなぎ方について説明する。

上記図１７に示した通り、それぞれの面頂点Ｐ７，Ｐ８は光束通過位置近傍に存在するため、前述の実施例１と同じつなぎ方をした場合、レーザーなどの組付け誤差でレンズ面以外を光束が通過してしまうことがある。

そこで本実施例では前述の実施例２と同じつなぎ方をしている。具体的には光学基準軸COからそれぞれ上下方向に０．５ｍｍ離れた位置をそれぞれＰ７´、Ｐ８´とする。このＰ７´、Ｐ８´において、レンズ面と境界面の面形状の１次微分係数が一致するようにつないでいる。

詳細な計算方法は前述の実施例２と同じであるため、ここでは説明を省略する。

尚、本実施例では結像光学系を２枚のレンズより構成したが、これに限らず、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。

以下の如く、実施例１〜３では、光偏向器の同一の偏向面に入射する光束の数は２本であるが、本発明はそれに限定されない。

本発明では、光偏向器の同一の偏向面に入射する光束の数は３本以上であっても良い。

［画像形成装置］
図１８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１〜３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１８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１８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とで構成されており、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１８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１〜３の構成はより効果を発揮する。

［カラー画像形成装置］
図１９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１９において、６０はカラー画像形成装置、１１は実施例１〜３に示したいずれかの構成を有する光走査装置（図８参照）、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１９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、光走査装置１１に入力される。そして、光走査装置１１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１１から出射する４本のビームを、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、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光走査装置１１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の光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例１の光走査装置の副走査断面図 本発明の実施例１の結像レンズの副走査断面図 本発明の実施例１の被走査面上におけるスポット形状を示す断面図 比較例の結像レンズの副走査断面図 本発明の実施例１と比較例との副走査方向の像面敏感度を示す図 本発明の実施例１の型構造を説明する図 本発明の実施例１のカラー画像形成装置の要部断面図 本発明の実施例２の光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例２の光走査装置の副走査断面図 本発明の実施例２の結像レンズの副走査断面図 本発明の実施例２の被走査面上におけるスポット形状を示す断面図 本発明の実施例２の入射面の副走査断面形状を示す図 本発明の実施例２の出射面の副走査断面形状を示す図 本発明の実施例３の光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例３の光走査装置の副走査断面図 本発明の実施例３の結像レンズの副走査断面図 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 従来の結像レンズの副走査断面図 従来のカラー画像形成装置の要部断面図

符号の説明

１ 光源手段
２ 開口絞り
３ 集光光学系（集光レンズ）
４ レンズ系（シリンドリカルレンズ）
５ 偏向手段（光偏向器）
ＬＡ 入射光学系
ＬＢ 結像光学系
６，６１，６２、９６ 結像レンズ
８ 被走査面（感光ドラム面）
１１、１２、１３、１４ 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 光ビーム
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 (9)

1. 複数の発光部を有する光源手段と、前記複数の発光部から出射された複数の光束を副走査断面において異なる方向から偏向手段の同一の偏向面へ入射させる第１の光学系と、前記偏向手段で偏向された複数の光束をそれぞれ異なる被走査面に結像させる第２の光学系と、を有する光走査装置において、
   前記第２の光学系は、前記偏向手段で偏向された複数の光束が副走査断面内において異なる領域を通過するように入射し、副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面を少なくとも１面含む結像光学素子を有し、
   副走査断面内において、前記偏向手段へ入射する複数の光束の同一の偏向面上での反射点の位置が同一である場合、その関数で定義される前記結像光学素子の光学面の母線は、副走査断面内において、前記反射点を通り且つ前記偏向面に垂直な光学基準軸に対して光束が通過する側と同じ側にシフトし、
   副走査断面内において、前記偏向手段へ入射する複数の光束の偏向面上での反射点の位置が異なる場合、その関数で定義される前記結像光学素子の光学面の母線は、副走査断面内において、前記位置が異なる複数の反射点のうち最も離間した２つの反射点の中点を通り且つ前記偏向面に垂直な光学基準軸に対して光束が通過する側と同じ側にシフトしており、
   副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面の異なる領域の境界領域は１回微分値が連続であり、副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面は一つの鏡面駒にて面形状を加工されており、
   副走査断面内において、前記異なる領域における各光学面の子線面頂点は、直線で接続されていることを特徴とする光走査装置。
2. 前記第２の光学系の副走査断面内の結像倍率をβｓとするとき
   １．０＜｜βｓ｜＜３．５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記関数で定義される母線は、副走査方向に湾曲してい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. 前記第２の光学系は、単一の結像光学素子より構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置。
5. 前記第２の光学系は、複数の結像光学素子から成り、これらの結像光学素子のうち、前記結像光学素子は、最も被走査面側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置。
6. 前記境界領域は、スプライン関数で接続されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光走査装置。
7. 請求項１乃至６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ビーム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。
8. 請求項１乃至６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。
9. 複数の発光部を有する光源手段と、前記複数の発光部から出射された複数の光束を副走査断面において異なる方向から偏向手段の同一の偏向面へ入射させる第１の光学系と、前記偏向手段で偏向された複数の光束をそれぞれ異なる被走査面に結像させる第２の光学系と、を有する光走査装置において、
   前記第２の光学系は、前記偏向手段で偏向された複数の光束が副走査断面内において、異なる領域を通過するように入射し、前記異なる領域はそれぞれ異なる関数で定義された形状より成る出射面と、平面より成る入射面と、を含む結像光学素子から成り、
   副走査断面内において、前記偏向手段へ入射する複数の光束の同一の偏向面上での反射点の位置が同一である場合、その関数で定義される前記結像光学素子の光学面の母線は、副走査断面内において、前記反射点を通り且つ前記偏向面に垂直な光学基準軸に対して光束が通過する側と同じ側にシフトし、
   副走査断面内において、前記偏向手段へ入射する複数の光束の偏向面上での反射点の位置が異なる場合、その関数で定義される前記結像光学素子の光学面の母線は、副走査断面内において、前記位置が異なる複数の反射点のうち最も離間した２つの反射点の中点を通り且つ前記偏向面に垂直な光学基準軸に対して光束が通過する側と同じ側にシフトしており、
   副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面の異なる領域の境界領域は１回微分値が連続であり、副走査断面内において前記異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状の光学面は一つの鏡面駒にて面形状を加工されていることを特徴とする光走査装置。

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