JP5094318B2 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

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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、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（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（光ビーム）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(走査光学系）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２１は従来の光走査装置の要部概略図である。
図２１において光源手段１から出射した単一又は複数の発散光束はコリメータレンズ２により平行光束に変換され、絞り３によって該光束を制限して副走査方向にのみ特定の屈折力を有する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５の偏向面（反射面）５ａに線像として結像している。
そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向走査された光束をｆθ特性を有する結像レンズ６を介して被走査面としての感光ドラム面８上に導光する。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、単一又は複数の光束で感光ドラム面８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。尚、図２１において１８は同期検出用のミラー、１９は同期検出用のセンサーである。
従来よりカラー画像を形成するカラー画像形成装置の光走査装置においては、装置全体のコンパクトを目的に偏向手段としての光偏向器を複数の光束で共用した光走査装置が種々と提案されている(特許文献１参照）。
図２２は光偏向器を複数の光束で共用した従来のカラー画像形成装置の光走査装置の要部概略図である。
図２２に示した光走査装置は、光偏向器５を挟んで両側に走査ユニットＳＲ、ＳＬを配置し、一つの偏向面に対し、副走査断面内において、斜め方向から上下２つの光束を入射させている。そして光偏向器５の一方の側の走査ユニットＳＲで２つの被走査面８Ａ，８Ｂを走査し、また他方の側の走査ユニットＳＬにおいても同様に２つの被走査面８Ｃ，８Ｄを走査している。
図２２に示した走査ユニットＳＲ、ＳＬはそれぞれ上下の光束Ｒａ、Ｒｂにおいて、同一の結像光学系（走査光学系）を使用している。この結像光学系においては、レンズやミラーと言った光学部品と光束を干渉させないために、光偏向器５に近い被走査面８Ｂ，８Ｃに結像する光束Ｒｂにおいては、反射ミラーを３枚使って光路の取り回しを行っている。
一般に、反射ミラーの枚数が多くなれば、ミラーに付着するゴミやキズなどにより画像に筋が出やすくなる。また、ミラーの振動による走査線のバンディングが目立ったりもする。更には、ミラーの枚数が多くなれば、それだけ装置全体が複雑化になる。よって、反射ミラーの数は必要最小限の枚数で光走査装置を構成することが望ましい。
図２３は図２２の光走査装置において、光偏向器５に近い被走査面８Ｂ、８Ｃに結像する（被走査面を走査する）結像光学系ＳＢの反射ミラーの数を２とした場合の副走査断面図である。
一目で分かる通り、光偏向器５から遠い被走査面８Ａ，８Ｄに結像する光束Ｒａと光偏向器５に近い被走査面８Ｂ、８Ｃに結像するための結像レンズとが互いに干渉してしまっている。これを避けるためには、結像レンズや反射ミラーの位置などを変更させればよいが、予め決められたカラー画像形成装置本体の限られたスペースの中でこれを達成させるのは非常に困難である。
よって、図２３に示したように従来は、画像の筋やバンディングといった問題が残るが、反射ミラーの枚数を増やして与えられたスペースの中に光路を上手く折りたたんでいる。
特許文献１には、異なる被走査面に結像する光束に対して異なる結像光学系を用いて、省スペース化を達成した光走査装置を開示している。
図２４は特許文献１に開示されている副走査断面図である。同図においては、光偏向器５に近い被走査面８Ｂ、８Ｃに結像する結像光学系ＳＢと、光偏向器５から遠い被走査面８Ａ，８Ｄに結像する結像光学系ＳＡの両方において、反射ミラーを１枚だけ用いた光走査装置を示している。
特開２００２−０５５２９３号公報
従来のカラー画像形成装置の光走査装置には次に挙げる課題が存在する。
図２２、図２３に示したように、上下の光束Ｒａ，Ｒｂで共通の結像光学系を用いた従来例では、光学部品の配置自由度が少なく、図２２ではミラー枚数の増加、図２３では光束と光学部品の干渉といった課題が存在している。
特に、光偏向器５から最も遠い被走査面８Ａ，８Ｄに結像する結像光学系ＳＡの最も被走査面８Ａ，８Ｄに近い結像レンズが、最も被走査面８Ａ，８Ｄに近い反射ミラーよりも光偏向器５側に配置されている結像光学系は上記課題が発生しやすい。
一方、複数の光束に対して異なる結像光学系ＳＡ，ＳＢで構成した特許文献１に開示の光走査装置は、全ての結像光学系ＳＡ，ＳＢにおいて反射ミラー１枚で光路を折り返している。そのため、光偏向器５に近い被走査面８Ｂ、８Ｃに結像する結像光学系ＳＢの光路長と、光偏向器５から遠い被走査面８Ａ，８Ｄに結像する結像光学系ＳＡの光路長とに、被走査面同士の間隔ほどの大きな差が生じている。
ここで光路長とは、光偏向器の偏向点から被走査面までの光学的な距離を言う。尚、本明細書において、「光学的に」とは、「光路を展開したときの状態において」のことである。
また、副走査断面内において光偏向器５の偏向面に垂直な面に対し斜めに光束を入射させているため、波面収差の捩れによるスポットの崩れを十分補正した光学系としなければならない。しかし、光偏向器５に近い結像レンズを共用し、被走査面同士の間隔ほどの大きな光路長差がある２つの結像光学系ＳＡ、ＳＢにおいて、波面収差の捩れの補正や、その他の近軸性能を満足することは非常に困難である。
本発明は光学部品の配置自由度を高め、コンパクトで光学部品の点数が少ない小型の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。
本発明に係る光走査装置の代表的な構成は、複数の光源手段と、前記複数の光源手段から出射された同一波長である複数の光束を主走査方向において偏向走査する偏向手段と、前記複数の光源手段から出射した光束を前記偏向手段の同一の偏向面に前記主走査方向と異なる副走査方向において互いに異なる角度で入射させる入射光学系と、前記偏向面で偏向走査された複数の光束にそれぞれ対応して設けられた複数の結像光学系と、を有する光走査装置において、前記複数の結像光学系により前記複数の光束は互いに異なる被走査面に結像しており、前記複数の結像光学系は、前記偏向手段で前記被走査面において同じ方向に複数の光束が偏向走査されており、前記複数の結像光学系の中の、光学的に前記偏向手段に最も近いレンズが共通のレンズであり、且つ光学的に前記偏向手段から最も遠いレンズは互いに異なるレンズであって、前記共通のレンズを経た前記複数の光束のうち一方の光束を反射し、他方の光束が入射しない第１ミラーと、前記一方の光束は入射せず、前記他方の光束を反射する該第１ミラーとは異なる第２ミラーとを有しており、前記偏向手段の偏向点から前記被走査面までの光学的な距離を前記結像光学系の光路長と定義したとき、前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長は、前記偏向手段に物理的に最も遠い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長と異なり、前記偏向手段から前記被走査面までの物理的な距離が異なる結像光学系のうち光路長の短い方の結像光学系のＫθ係数をＫ１、前記偏向手段から前記被走査面までの物理的な距離が異なる結像光学系のうち光路長の長い方の結像光学系のＫθ係数をＫ２とするとき、
０．８５＜Ｋ１／Ｋ２＜０．９８
なる条件を満足することを特徴とする。
また、本発明に係る光走査装置の他の代表的な構成は、複数の光源手段と、前記複数の光源手段から出射された同一波長である複数の光束を主走査方向において偏向走査する偏向手段と、前記複数の光源手段から出射した光束を前記偏向手段の同一の偏向面に前記主走査方向と異なる副走査方向において互いに異なる角度で入射させる入射光学系と、前記偏向面で偏向走査された複数の光束にそれぞれ対応して設けられた複数の結像光学系と、を有する光走査装置において、前記複数の結像光学系により前記複数の光束は互いに異なる被走査面に結像しており、前記複数の結像光学系は、前記偏向手段で前記被走査面において同じ方向に複数の光束が偏向走査されており、前記複数の結像光学系の中の、光学的に前記偏向手段に最も近いレンズが共通のレンズであって、前記偏向手段の偏向点から前記被走査面までの光学的な距離を前記結像光学系の光路長と定義したとき、前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長は、前記偏向手段に物理的に最も遠い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長と異なり、前記偏向手段から前記被走査面までの物理的な距離が異なる結像光学系のうち光路長の短い方の結像光学系のＫθ係数をＫ １ 、前記偏向手段から前記被走査面までの物理的な距離が異なる結像光学系のうち光路長の長い方の結像光学系のＫθ係数をＫ ２ とするとき、
０．８５＜Ｋ １ ／Ｋ ２ ＜０．９８
なる条件を満足し、前記結像光学系は、複数若しくは単一の結像レンズから構成され、前記結像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｜＜２．２
なる条件を満足することを特徴とする。
更に、上記光走査装置を用いた画像形成装置も本発明の他の一側面を構成する。
本発明によれば光学部品の配置自由度を高め、コンパクトで光学部品の点数が少ない小型の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、結像光学系（走査光学系）の光軸または軸上と表現した場合は、被走査面の中心で被走査面に垂直方向の軸のことである。また、レンズの光軸と表現する場合には、レンズの入射面及び出射面の面頂点を結んだ直線のことを言う。
また主走査方向（Ｙ方向）とは偏向手段の回転軸及び結像光学系の光軸（Ｘ方向）に垂直な方向（偏向手段で光束が偏向反射（偏向走査）される方向）である。副走査方向（Ｚ方向）とは偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。副走査断面とは結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。
本実施例の光走査装置は偏向手段５を挟み走査ユニットＳＲ，ＳＬを２つ備え、１つの偏向手段５により４本の光束Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ´ａ、Ｒ´ｂを偏向走査し、対応する感光ドラム面８Ａ（Ｂｋ），８Ｂ（Ｃ），８Ｃ（Ｍ），８Ｄ（Ｙ）を走査する。
ここで走査ユニットＳＲにおいて、偏向手段である光偏向器（５面ポリゴンミラー）５の偏向面５ａで偏向反射した偏向光束Ｒａは、結像レンズ６Ａ、７Ａを通過後、反射ミラーＭ１により折り返され、被走査面である感光ドラム８Ａ（Ｂｋ）に導かれる。また、光偏向器５の偏向面５ａで偏向反射した偏向光束Ｒｂは、結像レンズ６Ａを通過後、反射ミラーＭ２で折り返され、結像レンズ７Ｂを通過し、反射ミラーＭ３により折り返され、被走査面である感光ドラム８Ｂ（Ｃ）に導かれる。
一方、走査ユニットＳＬにおいて、光偏向器５の偏向面５´ａで偏向反射した偏向光束Ｒ´ａは結像レンズ６´Ａ、７´Ａを通過後、反射ミラーＭ´１により折り返され、被走査面である感光ドラム８Ｄ（Ｙ）に導かれる。また、光偏向器５の偏向面５´ａで偏向反射した偏向光束Ｒ´ｂは結像レンズ６´Ａを通過後反射ミラーＭ´２で折り返され結像レンズ７´Ｂを通過し、反射ミラーＭ´３により折り返され、被走査面である感光ドラム８Ｃ（Ｍ）に導かれる。
尚、以下の説明において、光偏向器５に最も遠い被走査面８Ａ、８Ｄに結像する光学系（被走査面を走査する光学系）を結像光学系ＳＡ、ＳＤと称する。また光偏向器５に最も近い被走査面８Ｂ、８Ｃに結像する光学系（被走査面を走査する光学系）を結像光学系ＳＢ、ＳＣと称す。
また、上記光偏向器５に最も近いとは、物理的に構成上、該光偏向器５の偏向面に最も近いことを称し、また光偏向器５に最も遠いとは、物理的に構成上、該光偏向器５の偏向面から最も遠いことを称す。
本実施例における２つの走査ユニットＳＲ，ＳＬの構成及び光学的作用は互いに同じであるので、以下走査ユニットＳＲを中心に説明する。
本実施例における複数の結像光学系ＳＡ，ＳＢは各々複数の結像レンズから構成され、最も偏向手段に近い結像レンズ６Ａは、複数の結像光学系ＳＡ，ＳＢで共用されている。
また、本実施例では光偏向器５に最も近い被走査面８Ｂに結像する結像光学系ＳＢのミラーの枚数が、該光偏向器５に最も遠い被走査面８Ａに結像する結像光学系ＳＡのミラーの枚数に比べて多くなるように構成している。
本実施例では、光偏向器５から最も遠い被走査面８Ａに結像する結像光学系ＳＡの被走査面８Ａに最も近い結像レンズ７Ａを、被走査面８Ａに最も近い反射ミラーＭ１より光偏向器５側（偏向手段側）に配置している。これにより、結像レンズ７Ａの主走査方向の長さを短くし、装置全体の小型化を図っている。
一方、被走査面８Ａに最も近い結像レンズ７Ａを被走査面８Ａに最も近い反射ミラーＭ１よりも被走査面８Ａ側に配置すれば、前述したような走査光束と結像レンズ７Ａの干渉の問題を避けることは可能である。しかしながら、その反面、結像レンズ７Ａの主走査方向の長さが長くなるため、装置全体が大型化してくる。
本実施例においては、図１に示した通り、光束Ｒｂが副走査断面内でそれ自体の光束と交差しない光学配置としている。この場合は、光束Ｒｂの光路長を光束Ｒａの光路長よりも短くすることで、結像レンズ７Ｂが被走査面８Ｂ側の方に近づき、図２３で示したような共通の結像レンズ６Ａで構成した場合に課題となっていたレンズと光束の干渉を回避することができる。
図２ａは光偏向器５で同じ側に偏向走査される光束Ｒａ、Ｒｂの内、光束Ｒａに対する結像光学系ＳＡの主走査断面図であり、図２ｂは光束Ｒｂに対する結像光学系ＳＢの主走査断面図である。
本実施例において、光偏向器５に近い結像レンズ６Ａは両結像光学系ＳＡ、ＳＢで同一形状のものであり、被走査面８Ａ、８Ｂ側に近い結像レンズ７Ａ、７Ｂは主走査断面内及び副走査断面内ともに形状が異なっている。
図中、Ｃ0は軸上光束の主光線の偏向点(基準点）である。副走査方向においては、光束Ｒａ、Ｒｂは偏向点Ｃ0にて交差する。偏向点Ｃ0は結像光学系の基準点であり、偏向点Ｃ0から被走査面までの距離を以下、「結像光学系の光路長」と定義する。
これらの図に示した通り、本実施例では、二つの結像光学系ＳＡ、ＳＢの光路長を異ならせることで、光学部品の配置自由度を高めている。
ここで図２Ａの結像光学系ＳＡにおける光路長をＴ１ａ、図２Ｂの結像光学系ＳＢにおける光路長をＴ１ｂとするとき、
Ｔ１ａ＝２４６ｍｍ、
Ｔ１ｂ＝２３１．９ｍｍ
であり、その光路長の差を１４.１ｍｍとしている。
このように光路長差をつけるためには、走査像高Ｙ（mm）に対する走査画角θ（rad）の比Ｋ（Ｋθ係数、Ｙ＝Ｋθ）と、光偏向器５の偏向面に入射する光束の主走査方向の収束度ｍを夫々異ならせればよい。
ここに、
ｍ＝１−Ｓｋ／ｆ
Ｓｋ：主走査断面内における結像光学系の後側主平面から被走査面までの距離（ｍｍ）
ｆ：結像光学系の主走査断面内の焦点距離（ｍｍ）。
ｍの値によって、次の３つの場合に分けられる。
ｍ＝０のとき
主走査方向において、光偏向器に平行光束が入射
ｍ＜０のとき
主走査方向において、光偏向器に発散光束が入射
ｍ＞０のとき
主走査方向において、光偏向器に収束光束が入射。
本実施例においては、光束Ｒａに対する結像光学系ＳＡのＫθ係数をＫａ、収束度をｍａ、光束Ｒｂに対する結像光学系ＳＢのＫθ係数をＫｂ、収束度をｍｂとするとき、以下の如く各パラメータを設定している。
Ｋａ＝２１０．０ （mm/rad） ｍａ＝−０．００３
Ｋｂ＝１９９．１６１４（mm/rad） ｍｂ＝ ０．０７５
よって、光路長の短い結像光学系ＳＢのＫθ係数をＫ１、光路長の長い結像光学系ＳＡのＫθ係数をＫ２としたとき、
Ｋ１／Ｋ２＝Ｋｂ／Ｋａ＝０．９４８４
となる。これは下記の条件式（１）を満足する。
０．８５＜Ｋ１／Ｋ２＜０．９８ ‥‥‥（１）
条件式（１）は光路長の短い結像光学系ＳＢのＫθ係数Ｋ１、と光路長の長い結像光学系ＳＡのＫθ係数Ｋ２との比に関するものであり、条件式（１）の上限値を越えると光学部品の配置自由度が少なくなってくる。また条件式（１）の下限値を下回ると共通の結像レンズ６Ａを使った設計が困難となってしまう。具体的には、主走査方向の像面湾曲ｄｍとｆθ特性ｄｙ1の両立が困難になり、スポット形状の崩れ、副走査方向の結像倍率の一様性などが悪化する。
更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。
０．８７＜Ｋ１／Ｋ２＜０．９６ ‥‥‥（１ａ）
このように上記条件式（１）、さらには条件式（１ａ）を満足するように構成すれば、配置自由度を高めた状態において、より良好な光学性能を得ることが可能となる。
また、収束度ｍもそれぞれの結像光学系ＳＡ、ＳＢにおいて、下記の条件式（２）を満足させている。
｜ｍ｜＜０．２ ・・・（２）
条件式（２）は収束度ｍを規定するものであり、条件式（２）を逸脱すると、光偏向器の反射面の面偏心による主走査方向のジッタ−が大きく発生してしまうのでよくない。
更に好ましくは上記条件式（２）を次の如く設定するのが良い。
｜ｍ｜＜０．１５ ・・・（２ａ）
尚、図１に示した光偏向器５で偏向走査されるもう一方の側の走査ユニットＳＬは、上述した走査ユニットＳＲと同じ光学的作用をし、走査ユニットＳＬのそれぞれの光束Ｒ´a、Ｒ´ｂは被走査面である感光ドラム８Ｄ（Ｙ）、８Ｃ（Ｍ）に導かれている。
本実施例においては、このように一つの光偏向器の異なる偏向面にそれぞれ複数の光源手段から出射した光束をそれぞれ対応する入射光学系を介して入射させ、該光偏向器を挟んだ両側を偏向走査している。これによって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色を同時に走査できる光走査装置を達成している。
図３は図１に示した光偏向器５の周りの一部を拡大した拡大図である。図４は走査ユニットＳＲを構成する各入射光学系の副走査断面図である。
本実施例において、光偏向器５の偏向面５ａに対して垂直で且つ基準点Ｃ0を通過する面をＰ0としたとき、面Ｐ0に対してそれぞれγa＝３．３°、γb＝３．３°の斜入射角の光束を偏向走査させている。斜入射角は大きすぎると、波面収差の捩れによるスポットの崩れを補正することが困難となり、小さすぎると光路の分離がし難くなる。
本実施例では斜入射角γa、γbを上下で３．３°と同じに設定し、反射ミラーＭ２での光路の分離を容易にしている。
本実施例では光源手段に半導体レーザー１Ａ、１Ｂ（波長は後述する表１乃至表４に示すように同一波長である７９０ｎｍ）を使用し、半導体レーザー１Ａ、１Ｂから出射した発散光束を入射結像レンズとしてのカップリングレンズ２Ａで弱発散光束（ｍ＝−０．００３に設定）に変換している。またカップリングレンズ２Ｂで弱収束光束（ｍ＝０．０７５に設定）に変換している。
副走査断面内においては、カップリングレンズ２Ａ、２Ｂで集光された光束を入射結像レンズとしてのシリンドリカルレンズ４Ａ、４Ｂで光偏向器５の偏向面に一旦結像させている。また、開口絞り３Ａ、３Ｂはそれぞれの被走査面８Ａ、８Ｂ上でのスポット径（スポットのピーク光量の１／ｅ２スライス径）を等しくするように、副走査方向に異なる径としている。
また本実施例では、光源手段１Ａ、１Ｂから光偏向器５までの光学系（入射光学系ＬＡ、ＬＢ）は、開口絞り３Ａ、３Ｂ以外は形状が全く同じ光学部品（入射結像レンズ）を使用し、光軸方向の距離をそれぞれ入射光学系毎に異ならして最適化している。
このように、光学部品を共通化することにより、部品の種類を削減し、１部品あたりの生産数を増加させている。
同じ光学部品で収束度ｍが異なる光束を出射させるためには、カップリングレンズと光源手段との距離d0を異ならせればよい。また、収束度ｍの異なる光束を偏向面５ａに一旦結像させるためには、シリンドリカルレンズ４Ａ、４Ｂと偏向面５ａとの距離d5を異ならせればよい。尚、具体的な数値は後述する表１、２に示している。
５は偏向手段としての光偏向器（ポリゴンミラー）であり、外接円半径１７mmの５面構成のものである。また、ポリゴンミラー５はモーター９により図２Ａ、Ｂに示した矢印Ａ方向に一定速度で回転することで、被走査面８Ａ、８Ｂを矢印Ｂ方向に走査している。
尚、２つの結像光学系ＳＡ，ＳＢの構成は同じであるので、以下結像光学系ＳＡを中心に説明する。
結像光学系ＳＡは、光偏向器５によって偏向走査された画像情報に基づく光束Ｒａを主走査断面内(主走査方向)において被走査面としての感光ドラム面８Ａ上にスポットに結像させている。また、副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面８Ａとの間を光学的に共役関係にすることにより、面倒れ補正を行っている。
通常、ポリゴンミラーなどの複数の偏向面が存在する光偏向器の場合、偏向面毎に副走査方向への偏向面の倒れ角が異なるため、面倒れ補正光学系を採用することが一般的である。
本実施例において半導体レーザー１Ａから出射した発散光束は、カップリングレンズ２Ａにより弱発散光束に変換され、開口絞り３Ａによって該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ４Ａに入射している。シリンドリカルレンズ４Ａに入射した弱発散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し、光偏向器５の偏向面５ａに入射する。このとき偏向面５ａに入射する光束を結像レンズ６Ａの光軸と該光束の主光線とのなす角度αがα＝７０°となるように入射させている。
本実施例において複数の結像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｜＜２．２ ・・・（３）
なる条件を満足させている。
条件式（３）は結像光学系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（３）の上限値を超えると面倒れによるピッチムラの劣化や波面収差の補正不足が発生するので良くない。また、条件式（３）の下限値を超えると、被走査面に近い結像レンズが被走査面に近づき過ぎ、結像レンズの主走査方向の長さが長くなると共に配置の自由度が無くなるので良くない。
本実施例においては、結像光学系ＳＡの結像倍率βsが
βs＝−１．９８、
結像光学系ＳＢの結像倍率βsが
βs＝−１．７７
である。これは共に条件式（３）を満たしている。
更に好ましくは上記条件式（３）を次の如く設定するのが良い。
１.２＜｜βs｜＜２．０ ・・・（３ａ）
次に本実施例における光走査装置のレンズ面形状及び光学配置を表１、表２に示す。
Figure 0005094318
Figure 0005094318
ここに、表１は結像光学系ＳＡのレンズ形状及び配置を示し、表２は結像光学系ＳＢのレンズ形状及び配置を示している。
結像レンズ６Ａ、７Ａ、７Ｂのレンズ入射面、レンズ出射面の母線形状は共に、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６Ａ、７Ａ、７Ｂのそれぞれのレンズ面と結像レンズ６Ａ、７Ａ、７Ｂの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、
Figure 0005094318
（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。
非球面係数B4，B6，B8，B10は光走査装置の半導体レーザー１Ａが配置されている側（B4s，B6 s，B8 s，B10 s）と半導体レーザー１Ａが配置されていない側（B4ｅ，B6 e，B8 e，B10 e）とで数値を異ならせる。そのことで、主走査方向に非対称な形状を表現することができる。
また、副走査方向と対応する子線方向が、
Figure 0005094318
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、
Figure 0005094318
（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。
こちらも主走査形状と同様に、非球面係数D2〜D10は光走査装置の半導体レーザー１Ａが配置されている側（D2s〜D10 s）と半導体レーザー１Ａが配置されていない側（D2e〜D10 e）とで数値を異ならせることで、主走査方向に非対称な形状を表現することができる。
尚、本実施例では面形状を上記定義式により函数を定義したが、本発明の権利の範囲はこれを制限するものではない。
図５は本発明の実施例１の主走査方向と副走査方向の像面湾曲を表すグラフである。尚、図５〜図９までの添え字aは光束Ｒａに対する結像光学系ＳＡの光学性能を示し、添え字ｂは光束Ｒｂに対する結像光学系ＳＢの光学性能を示している。
画像の有効幅（Ｗ＝３１０ｍｍ）において、結像光学系ＳＡは、主走査方向の像面湾曲ｄｍが０．７２ｍｍ、副走査方向の像面湾曲ｄｓが０．４６ｍｍである。また結像光学系ＳＢは、主走査方向の像面湾曲ｄｍが０．７４ｍｍ、副走査方向の像面湾曲ｄｓが０．４２ｍｍであり、ともに良好に補正されていることが分かる。
図６は本発明の実施例１のｆθ特性ｄｙ1を表すグラフである。
ｆθ特性ｄｙ1に関しては実際に光束が到達する位置から理想像高を引いた差分を示している。結像光学系ＳＡは、最大で８５μｍのズレが生じており、結像光学系ＳＢは、最大で９０μｍのズレが生じている。このままで使用した場合には、主走査方向の色ずれの発生原因になってしまう。そのため、画像クロックを各像高に合わせて変化させ、ｆθ特性ｄｙ1を低減させることが望ましい。ｆθ特性の補正不足は画像クロックの変更により電気的に補正が可能ではあるが、ｆθ特性のズレが大きくなりすぎると、主走査方向のスポット径自体が変化してしまう。
本実施例ではスポット径自体を大きく変化させてしまうほどのｆθ特性のズレは発生しておらず、本実施例の光走査装置を用いて感光体ドラム上に潜像を形成したとしても、画像の濃度ムラなどの問題につながる事はない。
図７は本発明の実施例１の走査線曲がりｄｚを表すグラフである。
走査線曲がりｄｚに関しては各像高での副走査方向の結像位置から画像中心での副走査方向の結像位置を引いた差分で示している。結像光学系ＳＡは、最大で７μｍのズレが発生しており、結像光学系ＳＢは、最大で６μｍのズレが発生している。しかし、どちらも画像上問題となるレベルのものではない。
本実施例では、結像レンズ７Ａは光軸を回転軸として光偏向器側から見て時計周りに、０．５４４分回転させている。また結像レンズ７Ｂは光軸を回転軸として光偏向器側から見て反時計周りに０．５６０分回転させている。このようにする事で走査線の傾きを補正している。
図８は各像高におけるスポットの断面形状を示した説明図である。
図８においては各像高におけるスポットのピーク光量の２％、５％、１０％、１３．５％、３６．８％、５０％のスライスで切った断面を示している。
通常、副走査断面内において斜め方向から光束を入射させる光走査装置では、波面収差の捩れによりスポットが崩れる現象が見られる。本実施例においては各面のパワー配置、レンズのチルト量、シフト量を最適化することで波面収差の捩れを低減している。結像光学系ＳＡでは結像レンズ７Ａを面Ｐ0に対して１．５８ｍｍ副走査方向にシフトさせることで波面収差の補正を行っている。
結像光学系ＳＢでは結像レンズ７Ｂを面Ｐ0に対して１．７３ｍｍ副走査方向にシフトさせることで波面収差の補正を行っている。このようにする事で、全像高に渡って崩れの無いきれいなスポット形状を達成している。
図９は、偏向反射面のシフト偏心誤差を１０μｍ与えたときの主走査方向のジッターｄｙ２を表した説明図である。
結像光学系ＳＡでは、主走査方向のジッターは最大でも０．１μｍであり、結像光学系ＳＢでは、最大でも１．４μｍであり、問題ないレベルまで抑えることができている。
また、最近では一つの偏向面を往復振動させる共振型の光偏向器の開発が盛んである。この共振型の光偏向器を用いることで、前述した面倒れによるピッチムラや面偏心による主走査方向のジッターといった問題を解決することが可能となる。よって本実施例は共振型の光偏向器と組み合わせて使用することで、その効果を更に発揮させることが可能となる。
以上説明してきたように、従来例のように２つの走査光束において同一の光学系を用いていた場合に対し、本実施例のように各光束において結像光学系の一部を異なるものとし、Ｋθ係数を異ならせて走査するようにしている。これにより、光路配置の自由度が増し、且つ、光学部品を必要最小限のもので達成することを可能としている。また、Ｋθ係数や収束度ｍといったパラメータを規定する事で、光学性能上問題ない実現可能な光学系を提供することを可能としている。
また、本実施例では光偏向器の偏向面に対し、副走査断面内において光束を斜め方向から入射させる斜入射光学系について説明してきたが、これに限ることはない。例えばポリゴンミラーを上下２段に重ねて、それぞれのポリゴンミラーの偏向面に対し、副走査断面内において光束を垂直に光束を入射させる光学系においても、本発明の効果が発揮される。
尚、本実施例では結像光学系を複数の結像レンズより構成したが、これに限らず、複数若しくは単一の結像レンズより構成しても良い。この場合は、光偏向器５に最も近い結像レンズ６Ａ，６´Ａを用いて構成する。
図１０ａ、図１０ｂは各々本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
図１０ａは光偏向器で同じ側に偏向走査される光束Ｒｃ、Ｒｄの内、光束Ｒｃに対する結像光学系ＳＣの主走査断面図、図１０ｂは光束Ｒｄに対する結像光学系ＳＤの主走査断面図である。図１０ａ、図１０ｂにおいて、前記図２ａ、図２ｂに示した要素と同一要素には同符番を付している。
尚、副走査断面図は前述の実施例１の図１と同様である。
本実施例において、前述の実施例１と異なる点は、二つの結像光学系ＳＣ，ＳＤの光路長の差を更に大きくすることで、光学部品の配置自由度をさらに高めたことである。その他の構成及び光学的作用は前述の実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
尚、結像光学系ＳＣ，ＳＤの構成は実施例１の結像光学系ＳＡ，ＳＢと同様である。
ここで図１０ａの結像光学系ＳＣにおける光路長をＴ２ａ、図１０ｂの結像光学系ＳＤにおける光路長をＴ２ｂとするとき、
Ｔ２ａ＝２５７．４７ｍｍ、
Ｔ２ｂ＝２３２．０ｍｍ
であり、その光路長の差を２５．４７ｍｍとしている。
光路長の差をつけるためには、前述の如くＫθ係数Ｋと収束度ｍを夫々異ならせればよい。
本実施例においては、光束Ｒｃに対する結像光学系ＳＣのＫθ係数をＫｃ、収束度をｍｃ、光束Ｒｄに対する結像光学系ＳＤのＫθ係数をＫｄ、収束度をｍｄとしたとき、以下のように各パラメータを設定している。
Ｋｃ＝２２０．０（ｍｍ／rad） ｍｃ＝−０．０６１
Ｋｄ＝２００．０（ｍｍ／rad） ｍｄ＝ ０．０７７
よって、光路長の短い結像光学系ＳＤのＫθ係数をＫ１、光路長の長い結像光学系ＳＣのＫθ係数をＫ２としたとき、
Ｋ１／Ｋ２＝Ｋｄ／Ｋｃ＝０．９０９１
となり、これは前記条件式（１）を満足する。
また、光路長の長い結像光学系ＳＣの収束度ｍｃ、光路長の短い結像光学系ＳＤの収束度ｍｄは、共に前記条件式（２）を満足する。
図１１は走査ユニットＳＲを構成する各入射光学系の副走査断面図である。同図において図４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、光偏向器５の偏向面５ａに対して垂直で且つ基準点Ｃ0を通過する面をＰ0としたとき、面Ｐ0に対してそれぞれγa＝３．３°、γb＝３．３°の斜入射角の光束を偏向走査させている。
斜入射角は大きすぎると、波面収差の捩れによるスポットの崩れを補正することが困難となり、小さすぎると光路の分離がし難くなる。
本実施例では斜入射角γa、γbを上下で３．３°と同じに設定し、反射ミラーＭ２での光路の分離を容易にしている。
本実施例では光源手段に半導体レーザー１Ｃ、１Ｄを使用し、半導体レーザー１Ｃ、１Ｄから出射した発散光束をカップリングレンズ２Ｃで弱発散光束（ｍ＝−０．０６１に設定）に変換している。またカップリングレンズ２Ｄで弱収束光束（ｍ＝０．０７７に設定）に変換している。
副走査断面内においては、カップリングレンズ２Ｃ、２Ｄで集光された光束をシリンドリカルレンズ４Ｃ、４Ｄで光偏向器５の偏向面５ａに一旦結像させている。また、開口絞り３Ｃ、３Ｄはそれぞれの被走査面８Ｃ、８Ｄ上でのスポット径（スポットのピーク光量の１／ｅ２スライス径）を等しくするように、副走査方向に異なる径としている。
尚、本実施例においては、シリンドリカルレンズ４Ｃ、４Ｄの副走査方向の曲率半径を異ならせることで（形状を異ならしている）、シリンドリカルレンズから偏向面までの距離ｄ５を同じにしている。このようにする事で、上下に配置されたシリンドリカルレンズ同士をプラスチックレンズ４Ｅで一体化に構成し、部品点数を削減することで装置全体の簡素化を図っている。
尚、集光レンズ２Ｃとシリンドリカルレンズ４Ｃを１つの光学素子（アナモフィックレンズ）として一体的に構成しても良い。そうすることで、二つのカップリングレンズと二つのシリンドリカルレンズを一体のアナモフィックプラスチックレンズ１つで構成することが可能である。
尚、２つの結像光学系ＳＣ，ＳＤの構成は同じであるので、以下結像光学系ＳＣを中心に説明する。
結像光学系ＳＣは、光偏向器５によって偏向走査された画像情報に基づく光束Ｒｃを主走査断面内(主走査方向)において被走査面としての感光ドラム面８Ｃ上にスポットに結像させている。また、副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面８Ｃとの間を光学的に共役関係にすることにより、面倒れ補正を行っている。
通常、ポリゴンミラーなどの複数の偏向面が存在する光偏向器の場合、偏向面毎に副走査方向への偏向面の倒れ角が異なるため、面倒れ補正光学系を採用することが一般的である。
本実施例において半導体レーザー１Ｃから出射した発散光束は、カップリングレンズ２Ｃにより弱発散光束に変換され、開口絞り３Ｃによって該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ４ｃに入射している。シリンドリカルレンズ４Ｃ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し、光偏向器５の偏向面５ａに入射する。このとき偏向面５ａに入射する光束を結像レンズ６Ｃの光軸と該光束の主光線とのなす角度αがα＝７０°となるように入射させている。
本実施例においては、結像光学系ＳＣの結像倍率βsが
βs＝−１．８３、
結像光学系ＳＤの結像倍率βsが
βs＝−１．５０
である。これは共に前記条件式（３）を満たしている。
次に本実施例における光走査装置のレンズ面形状及び光学配置を表３、表４に示す。
尚、面形状の定義式は前述の実施例１と同じ式を使用している。
Figure 0005094318
Figure 0005094318
ここに、表３は結像光学系ＳＣのレンズ形状及び配置を示し、表４は結像光学系ＳＤのレンズ形状及び配置を示している。
図１２は本発明の実施例２の主走査方向と副走査方向の像面湾曲を表すグラフである。尚、図１２〜図１６までの添え字ａは結像光学系ＳＣの光学性能を示し、添え字ｂは結像光学系ＳＤの光学性能を示している。
画像の有効幅（Ｗ＝３１０ｍｍ）において、結像光学系ＳＣは、主走査方向の像面湾曲ｄｍが０．４７ｍｍ、副走査方向の像面湾曲ｄｓが０．３４ｍｍである。また結像光学系ＳＤは、主走査方向の像面湾曲ｄｍが０．５４ｍｍ、副走査方向の像面湾曲ｄｓが０．３３ｍｍであり、ともに良好に補正されていることが分かる。
図１３は本発明の実施例２のｆθ特性ｄｙ1を表すグラフである。
ｆθ特性ｄｙ1に関しては実際に光束が到達する位置から理想像高を引いた差分を示している。結像光学系ＳＣは、最大で１１６μｍのズレが生じており、結像光学系ＳＤは、最大で７４μｍのズレが生じている。このままで使用した場合には、主走査方向の色ずれの発生原因になってしまう。そのため、画像クロックを各像高に合わせて変化させ、ｆθ特性ｄｙ1を低減させることが望ましい。ｆθ特性の補正不足は画像クロックの変更により電気的な補正が可能ではあるが、ｆθ特性のズレが大きくなりすぎると、主走査方向のスポット径自体が変化してしまう。
本実施例ではスポット径自体を大きく変化させてしまうほどのｆθ特性のズレは発生しておらず、本実施例の光走査装置を用いて感光体ドラム上に潜像を形成したとしても、画像の濃度ムラなどの問題につながる事はない。
図１４は本発明の実施例２の走査線曲がりｄｚを表すグラフである。
走査線曲がりｄｚに関しては各像高での副走査方向の結像位置から画像中心での副走査方向の結像位置を引いた差分で示している。結像光学系ＳＣは、最大で５μｍのズレが発生しており、結像光学系ＳＤは、最大で４μｍのズレが発生している。しかし、どちらも画像上問題となるレベルのものではない。
本実施例では、結像レンズ７Ｃは光軸を回転軸として光偏向器側から見て時計周りに、０．５７９分回転させている。また結像レンズ７Ｄは光軸を回転軸として光偏向器側から見て反時計周りに０．５６２分回転させている。このようにする事で走査線の傾きを補正している。
図１５は各像高におけるスポットの断面形状を示した説明図である。
図１５においては各像高におけるスポットのピーク光量の２％、５％、１０％、１３．５％、３６．８％、５０％のスライスで切った断面を示している。
通常、副走査断面内において斜め方向から光束を入射させる光走査装置では、波面収差の捩れによりスポットが崩れる現象が見られる。
本実施例においては各面のパワー配置、レンズのチルト量、シフト量を最適化することで波面収差の捩れを低減している。結像光学系ＳＣでは結像レンズ７Ｃを面Ｐ0に対して２．０８ｍｍ副走査方向にシフトさせることで波面収差の補正を行っている。結像光学系ＳＤでは結像レンズ７Ｄを面Ｐ0に対して２．３３ｍｍ副走査方向にシフトさせることで波面収差の補正を行っている。このようにする事で全像高に渡って、崩れの無いきれいなスポット形状を達成している。
図１６は偏向反射面のシフト偏心誤差を１０μｍ与えたときの主走査方向のジッターｄｙ２を表した説明図である。
結像光学系ＳＣでは、主走査方向のジッターは最大でも１．０μｍであり、結像光学系ＳＤでは、最大でも１．４μｍであり、問題ないレベルまで抑えることができている。
これまで述べてきた設計例は光偏向器から結像レンズ７Ａ、７Ｂまでの距離、又は光偏向器から結像レンズ７Ｃ、７Ｄまでの距離を同じにして行ってきた。本実施例では更に、被走査面側の結像レンズから光偏向器までの距離を変えることで、配置自由度を向上させている。
図１７（ａ）〜（ｄ）は各々結像光学系ＳＣの主走査断面図であり、光偏向器５から結像レンズ７Ｃまでの距離をそれぞれ変えて設計した場合を示している。
同図（ａ）は光偏向器５から結像レンズ７Ｃまでの距離を２．５ｍｍ、同図（ｂ）は光偏向器５から結像レンズ７Ｃまでの距離を５．０ｍｍと遠ざけて設計した場合を示している。また同図（ｃ）は光偏向器５から結像レンズ７Ｃまでの距離を１０．０ｍｍ、同図（ｄ）は光偏向器５から結像レンズ７Ｃまでの距離を１５．０ｍｍと遠ざけて設計した場合を示している。
距離１０．０ｍｍ以上遠ざけて設計した辺りから、結像レンズ７Ｃの端部の肉厚が大きくなっている。レンズの肉厚が大きくなればなるほど、成形タクトが増加する。よって、本実施例の目的であるコンパクトで光学部品の点数が少ない光走査装置と言うコンセプトから外れた構成となってしまう。
このようにレンズの肉厚が大きくなってしまう原因は、レンズ間距離が変わったことによる主走査方向の像面湾曲ｄｍやｆθ特性ｄｙ1の変化を結像レンズ７Ｃの形状のみで補正していることから来ている。よって、結像レンズ６Ｃを二つの結像光学系で共用する場合には、レンズ間距離の差にも制限を設ける必要がある。
そこで本実施例では、光路長の長い結像光学系のＫθ係数をＫ2（ｍｍ/rad）とするとき、光偏向器から最も被走査面に近いレンズまでの距離の差を０．０５Ｋ２以下となるように設定している。
本実施例の場合はＫ２＝２２０（ｍｍ/rad）であるので、二つの結像光学系ＳＣ、ＳＤにおける光偏向器５から最も被走査面に近い結像レンズ７Ｃ、７Ｄまでの距離の差を１１ｍｍ以下にすれば、配置自由度を増すことが可能となる。
図１８は本発明の実施例３の副走査断面図である。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。
本実施例において、前述の実施例１、２と異なる点は、偏向手段(光偏向器）５に近い被走査面８Ｂ、８Ｃに結像する結像光学系ＳＢ、ＳＣの光束Ｒｂ，Ｒ´ｂが、副走査断面内においてそれ自体の光束と交差している点である。その他の構成及び光学的作用は前述の実施例１、２と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
つまり本実施例においては、前述の実施例１、２とは逆で、光偏向器５に近い被走査面８Ｂ、８Ｃに結像する結像光学系ＳＢ、Ｓｃの光路長を光偏向器５から遠い被走査面８Ａ、８Ｄに結像する結像光学系ＳＡ，Ｓｄの光路長よりも長く設定している。これにより本実施例では、結像レンズ７Ｂ、７´Ｂの配置自由度を高めている。
図１９は本発明の比較例の副走査断面図である。同図の比較例は結像光学系ＳＡ（ＳＤ）と結像光学系ＳＢ（ＳＣ）との光路長が等しい場合を示している。
尚、２つの走査ユニットＳＲ，ＳＬの構成及び光学的作用は同じであるので、以下走査ユニットＳＲを中心に説明する。
比較例においては、結像レンズ７Ｂと光束（走査光束）Ｒｂの設計上の間隔Δ２はΔ２＝２．０４ｍｍと小さい。よってレンズやミラーなどの光学部品の取り付けなどに起因する光線の振れや、環境変化による筐体の歪みによる光線の振れなどで、結像レンズ７Ｂと光束Ｒｂが干渉するおそれがあった。
本実施例においては、光束Ｒｂに対応する結像光学系ＳＢの光路長（１７１．３ｍｍ）を光束Ｒａに対応する結像光学系ＳＡの光路長（１６１.１ｍｍ）より、１０．２ｍｍ長く設定している。これにより、光束Ｒｂと結像レンズ７Ｂとの隙間Δ１をΔ１＝３．４３ｍｍと比較例の配置より約１．７倍に拡大している。
尚、本実施例では被走査面の間隔（感光体ドラムの間隔）を６９ｍｍと固定して比較しているが、本実施例のように光路長を異ならせることで、従来よりも対応できる被走査面の間隔の範囲を広げることが可能となる。
［カラー画像形成装置］
図２０は、本発明のカラー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１００はカラー画像形成装置を示す。このカラー画像形成装置１００には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１０２からコードデータ（Ｒ、Ｇ，Ｂの色信号）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１０１によって、Ｙｉ（イエロー）、Ｍｉ（マゼンタ）、Ｃｉ（シアン）、Ｂｋｉ（ブラック）の異なった色の画像データに変換され、実施例１〜３に示した構成を有する光走査装置１１に入力される。そして、この光走査装置１１からは、画像データＹｉ、Ｍｉ、Ｃｉ、Ｂｋｉに応じて変調された光ビームが出射され、この光ビームによって感光体ドラム２１〜２４の感光面を主走査方向に走査される。
静電潜像担持体（感光体）たる感光体ドラム２１〜２４は、モータ（不図示）によって時計廻り（Ｒ方向）に回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム２１〜２４の感光面が光ビームに対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光体ドラム２１〜２４の上方には、感光体ドラム２１〜２４の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ（不図示）が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光体ドラム２１〜２４の表面に、前記光走査装置１１によって走査される光ビームが照射されるようになっている。
先に説明したように、光ビームは、画像データＹｉ、Ｍｉ、Ｃｉ、Ｂｋｉに基づいて変調されており、この光ビームを照射することによって感光体ドラム２１〜２４の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビームの照射位置よりもさらに感光ドラム２１〜２４の回転方向の下流側で感光体ドラム２１〜２４に当接するように配設された現像器３１〜３４によってトナー像として現像される。
現像器３１〜３４によって現像されたトナー像は、感光ドラム２１〜２４の上方で、感光体ドラム２１〜２４に対向するように配設された中間転写ベルト１０３上で、一旦４色のトナー像が転写されカラー画像として形成される。そして、中間転写ベルト１０３上に形成されたカラートナー画像は転写ローラ（転写器）１０４によって被転写材たる用紙１０８上に転写される。用紙１０８は用紙カセット１０７内に収納されている。
未定着トナー像を転写された用紙１０８はさらに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１０５とこの定着ローラ１０５に圧接するように配設された加圧ローラ１０６とで構成されている。これにより、転写部から搬送されてきた用紙１０８を定着ローラ１０５と加圧ローラ１０６の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１０８上の未定着トナー像を定着せしめる。そして、定着された用紙１０８は画像形成装置の外に排出させられる。
１０９はレジストレーションセンサであり、中間転写ベルト１０３上に形成された、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのレジストレーションマークを読取る事で、各色の色ずれ量を検知する。その検出結果を光走査装置１１にフィードバックすることで、色ずれのない高品位なカラー画像を形成することを可能にしている。
図２０においては図示していないが、プリントコントローラ１０１は、先に説明したデータの変換だけでなく、画像形成装置内の各部や、光走査装置内のポリゴンモータなどの制御も行う。
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の拡大図 本発明の実施例１の光走査装置の入射光学系の副走査断面図 本発明の実施例１の像面湾曲を表すグラフ 本発明の実施例１の像面湾曲を表すグラフ 本発明の実施例１の主走査方向の結像位置ズレを表すグラフ 本発明の実施例１の主走査方向の結像位置ズレを表すグラフ 本発明の実施例１の走査線曲がりを表すグラフ 本発明の実施例１の走査線曲がりを表すグラフ 本発明の実施例１のスポットプロファイル 本発明の実施例１のスポットプロファイル 本発明の実施例１の主走査方向のジッターを表すグラフ 本発明の実施例１の主走査方向のジッターを表すグラフ 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の光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例２の光走査装置の入射光学系の副走査断面図 本発明の実施例２の像面湾曲を表すグラフ 本発明の実施例２の像面湾曲を表すグラフ 本発明の実施例２の主走査方向の結像位置ズレを表すグラフ 本発明の実施例２の主走査方向の結像位置ズレを表すグラフ 本発明の実施例２の走査線曲がりを表すグラフ 本発明の実施例２の走査線曲がりを表すグラフ 本発明の実施例２のスポットプロファイル 本発明の実施例２のスポットプロファイル 本発明の実施例２の主走査方向のジッターを表すグラフ 本発明の実施例２の主走査方向のジッターを表すグラフ 光偏向器から結像レンズまでの距離を変えた時の結像レンズの形状を説明する図 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の比較例の光走査装置の副走査断面図 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斜視図 従来の光走査装置の副走査断面図 従来の光走査装置の副走査断面図 従来の光走査装置の副走査断面図
符号の説明
１、１Ａ〜１Ｄ 光源手段（半導体レーザー）
２、２Ａ〜２Ｄ 集光レンズ（カップリングレンズ）
３、３Ａ〜３Ｄ 開口絞り
４、４Ａ〜４Ｄ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段
５ａ 偏向面
６、６Ａ、６Ｃ、７Ａ〜７Ｄ 結像レンズ
Ｍ１〜Ｍ３ ミラー
８、８Ａ〜８Ｄ 被走査面（感光ドラム）
９ モーター
１０ 筐体
１１ 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
１００ カラー画像形成装置
１０１ プリンタコントローラ
１０２ 外部機器（パーソナルコンピューター）
１０３ 中間転写ベルト
１０４ 転写ローラ
１０５ 定着ローラ
１０６ 加圧ローラ
１０７ 用紙カセット
１０８ 転写材（用紙）
１０９ レジストレーションセンサ

Claims (15)

  1. 複数の光源手段と、前記複数の光源手段から出射された同一波長である複数の光束を主走査方向において偏向走査する偏向手段と、前記複数の光源手段から出射した光束を前記偏向手段の同一の偏向面に前記主走査方向と異なる副走査方向において互いに異なる角度で入射させる入射光学系と、前記偏向面で偏向走査された複数の光束にそれぞれ対応して設けられた複数の結像光学系と、を有する光走査装置において、
    前記複数の結像光学系により前記複数の光束は互いに異なる被走査面に結像しており、前記複数の結像光学系は、前記偏向手段で前記被走査面において同じ方向に複数の光束が偏向走査されており、
    前記複数の結像光学系の中の、光学的に前記偏向手段に最も近いレンズが共通のレンズであり、且つ光学的に前記偏向手段から最も遠いレンズは互いに異なるレンズであって、前記共通のレンズを経た前記複数の光束のうち一方の光束を反射し、他方の光束が入射しない第１ミラーと、前記一方の光束は入射せず、前記他方の光束を反射する該第１ミラーとは異なる第２ミラーとを有しており、
    前記偏向手段の偏向点から前記被走査面までの光学的な距離を前記結像光学系の光路長と定義したとき、
    前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長は、前記偏向手段に物理的に最も遠い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長と異なり、
    前記偏向手段から前記被走査面までの物理的な距離が異なる結像光学系のうち光路長の短い方の結像光学系のＫθ係数をＫ１、前記偏向手段から前記被走査面までの物理的な距離が異なる結像光学系のうち光路長の長い方の結像光学系のＫθ係数をＫ２とするとき、０．８５＜Ｋ１／Ｋ２＜０．９８
    なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
  2. 前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系のミラーの枚数は、前記偏向手段に物理的に最も遠い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系のミラーの枚数に比べて多いことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
  3. 前記結像光学系は、複数の結像レンズから構成され、前記偏向手段から物理的に最も遠い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系において、前記被走査面に光学的に最も近い結像レンズは、前記被走査面に光学的に最も近いミラーより偏向手段側に配置され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. 前記偏向手段に入射する複数の光束は、主走査方向の光束の収束度が互いに異なり、前記収束度をｍとするとき、それぞれ
    ｜ｍ｜＜０．２
    ここに、
    ｍ＝１−Ｓｋ／ｆ
    Ｓｋ：主走査断面内における結像光学系の後側主平面から被走査面までの距離（ｍｍ）
    ｆ：前記結像光学系の主走査断面内の焦点距離（ｍｍ）
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光走査装置。
  5. 前記偏向手段に入射する複数の光束は、副走査断面内において、前記偏向手段の偏向面に垂直な面に対して斜め方向から入射しており、前記複数の光束の斜入射角が等しいことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の光走査装置。
  6. 前記結像光学系は、複数の結像レンズから構成され、前記結像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｜＜２．２
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の光走査装置。
  7. 複数の光源手段と、前記複数の光源手段から出射された同一波長である複数の光束を主走査方向において偏向走査する偏向手段と、前記複数の光源手段から出射した光束を前記偏向手段の同一の偏向面に前記主走査方向と異なる副走査方向において互いに異なる角度で入射させる入射光学系と、前記偏向面で偏向走査された複数の光束にそれぞれ対応して設けられた複数の結像光学系と、を有する光走査装置において、
    前記複数の結像光学系により前記複数の光束は互いに異なる被走査面に結像しており、前記複数の結像光学系は、前記偏向手段で前記被走査面において同じ方向に複数の光束が偏向走査されており、
    前記複数の結像光学系の中の、光学的に前記偏向手段に最も近いレンズが共通のレンズであって、
    前記偏向手段の偏向点から前記被走査面までの光学的な距離を前記結像光学系の光路長と定義したとき、
    前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長は、前記偏向手段に物理的に最も遠い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長と異なり、
    前記偏向手段から前記被走査面までの物理的な距離が異なる結像光学系のうち光路長の短い方の結像光学系のＫθ係数をＫ １ 、前記偏向手段から前記被走査面までの物理的な距離が異なる結像光学系のうち光路長の長い方の結像光学系のＫθ係数をＫ ２ とするとき、０．８５＜Ｋ １ ／Ｋ ２ ＜０．９８
    なる条件を満足し、
    前記結像光学系は、複数若しくは単一の結像レンズから構成され、前記結像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｜＜２．２
    なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
  8. 前記複数の結像光学系は、各々複数の結像レンズから構成され、前記複数の結像光学系において、前記偏向手段から前記被走査面に光学的に最も近い結像レンズまでの光路長の差は、０．０５Ｋ２以下であることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の光走査装置。
  9. 前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光束は、副走査断面内においてそれ自体の光束と交差しなく、前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長は、前記偏向手段に物理的に最も遠い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長よりも短いことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の光走査装置。
  10. 前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光束は、副走査断面内においてそれ自体の光束と交差しており、前記偏向手段に物理的に最も近い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長は、前記偏向手段に物理的に最も遠い被走査面に前記偏向面で偏向走査された光束を結像させる結像光学系の光路長よりも長いことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の光走査装置。
  11. 前記偏向手段は、複数の偏向面を有し、異なる偏向面には、それぞれ複数の光源手段から出射した複数の光束がそれぞれ対応する入射光学系を介して入射しており、前記複数の光束は、前記偏向手段を挟んだ両側に配置した被走査面を走査していることを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の光走査装置。
  12. 前記複数の入射光学系は、同一形状の入射結像レンズを各々有しており、前記同一形状の入射結像レンズは、前記複数の入射光学系毎に前記偏向手段からの光軸方向の位置が異なっており、且つ、前記複数の入射光学系は、副走査方向の絞り径が異なる絞りを有していることを特徴としている請求項１から１１の何れか一項に記載の光走査装置。
  13. 前記複数の入射光学系は、異なる形状の入射結像レンズを各々有しており、前記異なる形状の入射結像レンズは、互いに一体化されており、且つ、前記複数の入射光学系は、副走査方向の絞り径が異なる絞りを有していることを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の光走査装置。
  14. 各々が請求項１から１３の何れか一項に記載の光走査装置と、前記複数の被走査面に配置された複数の感光体と、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複数の現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する複数の転写器と、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。
  15. 外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換するプリンタコントローラを備えたことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
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