JP5489612B2 - 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、走査光学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やデジタル複写機の画像形成装置に好適なものである。

従来、レーザービームプリンタやデジタル複写機に用いられている走査光学装置においては、光源手段の発光部の数を増やすことにより高速化や高い解像度を達成することができる。

光源手段の発光部の数を増加させ、高速化や高い解像度を達成する走査光学装置は、従来より種々と提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１では、複数の発光部をコリメータレンズの光軸に対して対称に配置することにより、複数の光束間の光学性能を改善する技術が開示されている。

特開平９−２６５５０号公報

上記従来の走査光学装置は、入射光学係の光軸から主走査方向に距離が遠い位置に複数の発光部を有するマルチビーム光源手段に用いた場合、マルチビーム光源手段の各発光部から出射された各光束の被走査面上のピント位置がずれて光束間でスポット径に差が生じる。これによって、画像が劣化するという課題が生じる。

また、光束のスポット径に差が生じないようにするために、入射光学系のレンズ枚数を増やす必要があり、装置全体の大型化や複雑化を招くだけでなく、入射光学系の敏感度が高くなり、製造誤差による性能劣化が大きくなるという課題が生じる。

仮に、互いに主走査方向に間隔を有する複数の発光部を有する光源手段として、コリメータレンズの光軸から主走査方向に距離が異なる（設計上及び製作上の誤差が原因）２つの発光部を有する光源手段を用いたとする。このとき、入射光学系を構成するコリメータレンズのレンズ面の主走査断面内の形状が円弧であると、コリメータレンズのレンズ面において主走査方向の像面湾曲が起こる。つまり、コリメータレンズのレンズ面を通過した２つの光束の主走査方向の集光状態に違いが生じる。例えば、コリメータレンズのレンズ面を通過した２つの平行光束の主走査方向の平行度に違いが生じる。

２つの発光部から出射された２本の光束の被走査面上のピント位置が異なってくる。そうすると、被走査面上での２本の光束のスポット径が互いに異なってきて、２つの発光部から出射された２本の光束に基づく画像の画質に差が生じてくる。

本発明は、互いに主走査方向に間隔を有する複数の発光部が入射光学系を通過する際に起こる主走査方向の像面湾曲を低減した走査光学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。

そこで、本発明では、互いに主走査方向に離間した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した複数の光束を主走査方向に偏向する偏向手段と、前記複数の発光部から出射した複数の光束を前記偏向手段の偏向面に導光する入射光学系と、前記偏向手段により偏向された複数の光束を被走査面に集光する結像光学系と、を備える。

そして、前記入射光学系が、主走査断面内において軸上から軸外に向って正のパワーが弱くなる非円弧形状の光学面を少なくとも１つ含む光学素子と、該光学素子を通過した光束の主走査方向の光束幅を規定する絞りと、を有し、前記複数の発光部のうち主走査方向に最も離間した２つの発光部同士の間隔をＷ（ｍｍ）、前記少なくとも１つの光学面のうち前記光源手段に最も近い光学面から前記絞りまでの光路長をＬａ（ｍｍ）、前記入射光学系の主走査断面内での焦点距離をｆ（ｍｍ）、前記光源手段に最も近い前記光学面上における、前記２つの発光部の夫々から出射した光束の主走査方向の光束幅をＤ（ｍｍ）、とするとき、２Ｄ≧｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ｜≧Ｄ／８なる条件を満足する構成とした。

本発明によれば、互いに主走査方向に間隔を有する複数の発光部が入射光学系を通過する際に起こる主走査方向の像面湾曲を低減することができる。よって、互いに主走査方向に間隔を有する複数の発光部から出射される複数の光束の被走査面上におけるスポット径のばらつきを低減できる。

本発明の実施例１の主走査断面図 本発明の実施例１の副走査断面図 本発明の実施例１の入射光学系の主走査断面図 本発明の実施例１の入射光学系の像面湾曲を示す図 本発明の実施例１の光源手段の模式図 本発明の実施例１の光源手段及びコリメータレンズの拡大図 本発明の実施例２の入射光学系の主走査断面図 実施例２の入射光学系の主走査方向の像面湾曲を示す図 実施例１におけるコリメータレンズを通過する光束位置を説明する図 本発明の実施例３の入射光学系の主走査断面図 実施例３の入射光学系の主走査方向の像面湾曲を示す図 本発明の実施例３の光源手段の模式図 本発明のカラー画像形成装置の模式図

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の主走査断面図、図２は、本発明の実施例１の副走査断面図である。

尚、以下の説明において、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、副走査方向（偏向手段の回転軸と平行な方向）を法線とする断面である。主走査方向（Ｙ方向）とは、偏向手段の偏向面で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。

図中、１は光源手段であり、互いに主走査方向及び副走査方向に離れた複数の発光部を有する半導体レーザーより成っている。半導体レーザー１の複数の発光部は、コリメータレンズ３の光軸から主走査方向の距離が異なっている。半導体レーザー１は、図５に示すように互いに主走査方向及び副走査方向に離れた８個の発光部が一次元状に配列された８ビームレーザーで構成されている。２は、第１の絞り（副走査絞り）であり、副走査方向の通過光束の光束幅を制限してビーム形状を整形している。３は、光源手段１から出射された光束を平行光束に変換するモールディングプロセスで作製されたガラス製の第１光学素子である。第１光学素子としてのコリメータレンズ３の出射面は、光軸から周辺部に向かい凸（正）のパワーが弱くなる回転対称な非円弧で形成されたレンズ面（光学面）を有している。

これによって、複数の発光部から出射された光束の被走査面上のピント位置を同一にして、被走査面上での複数の光束間のスポット径を同一にするとともに、光源手段１から出射された発散光束を主走査断面内及び副走査断面内において平行光束に変換している。尚、本実施例では、コリメータレンズ３の出射面を主走査断面内において非円弧としたが、入射面、もしくは両面を主走査断面内において非円弧としても良い。本発明では、主走査断面内において非円弧な光学面を少なくとも１面含んでいれば良い。

４は、副走査方向のみパワーを有するモールディングプロセスで作製されたガラス製の第２光学素子４としてのシリンドリカルレンズ４である。シリンドリカルレンズ４は、副走査断面内において、コリメータレンズ３を通過した光束を光偏向器１０の偏向面１０ａ上に主走査方向に長い線像として結像させている。尚、コリメータレンズ３とシリンドリカルレンズ４を１つの複合光学素子としてのアナモフィックレンズより構成しても良い。アナモフィックレンズは、主走査方向のパワーと副走査方向のパワーが異なるコリメート機能及び偏向面上に副走査方向に結像させる機能の両方を備えている。５は、第２の絞り（主走査絞り）であり、光偏向器１０に入射する光束の主走査方向の光束幅を規定している。

また、第２の絞り５は、偏向面１０ａ上での各発光部からの光束の主光線を近接させることによって、互いに主走査方向に間隔を有する複数の発光部から出射した複数の光束の被走査面上における主走査方向のジッター量を低減している。主走査方向のジッターとは、被走査面上に結像する複数のスポットの主走査方向の結像位置ずれを意味する。尚、光源手段側から順に並べられた、第１の絞り２、コリメータレンズ３、シリンドリカルレンズ４、第２の絞り５の各要素は、入射光学系ＬＡとしての一要素を構成している。１０は、５面構成の回転多面鏡より成っており、駆動手段により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。６は、ｆθ特性とを有する結像光学系であり、第１の結像レンズ６ａ、第２の結像レンズ６ｂよりなる。

副走査断面内において、結像光学系６は、光偏向器１０の偏向面１０ａと感光ドラム面７との間を共役関係にする面倒れ補正光学系の機能を備えている。７は、被走査面としての感光ドラム面である。

画像情報に応じて光源手段１から光変調され出射した８本の光束１ａ、１ｂ、１ｃ・・・は、第１の絞り２により副走査方向の光束幅が制限される。そして、８本の光束は、コリメータレンズ３により平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した光束は、主走査断面内において集光状態が変化する事なく出射して第２の絞り５により主走査方向の光束幅が制限される。

また、シリンドリカルレンズ４に入射した光束は、副走査断面内において収束して、第２の絞り５にて主走査方向の光束幅が制限され、光偏向器１０の偏向面１０ａに主走査方向に長手の線像として結像する。

そして、光偏向器１０の偏向面１０ａで偏向走査された複数の光束は、各々結像光学系６により感光ドラム面７上にスポット状に結像される。

また、光偏向器１０の偏向面１０ａで偏向走査された複数の光束は、矢印Ａ方向に回転する光偏向器１０により感光ドラム面７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、記録媒体である感光ドラム面７上に複数の走査線を同時に形成し、画像記録を行っている。

図２に示すように、３枚の平面ミラー８ａ、８ｂ、８ｃを光偏向器１０から被走査面７までの光路中に配置している。

光源手段としての半導体レーザー１は、図５に示すように８個の発光部が一次元方向にピッチ間隔５０μｍで配列されており、かつ主走査方向に対して角度α（α＝９．２度）傾けた状態で配列されている。

よって、副走査方向の光学倍率を高くでき、半導体レーザーの隣接する発光部同士の間隔を広げることができる。

また、半導体レーザー１は、その組み立て時の取り付け誤差により発生するビーム間隔誤差を調整するために、入射光学系ＬＡに光軸と平行な軸を中心に回転可能に保持されている。

尚、図５において、１ａは、軸上に最も近い軸外の発光部、１ｂ、１ｃは、主走査方向の最軸外の発光部である。発光部１ｂ、１ｃは、入射光学系ＬＡの光軸を基準として主走査方向に対称に配置されている。

本実施例では、主走査方向において互いに光軸から異なる位置に配置された２個以上の発光部から成る半導体レーザーならば、本発明は適用できる。

但し、本発明の課題は、複数の発光部が光軸から主走査方向に離れる距離が大きいマルチビーム走査光学装置において顕著になる。

よって、本発明では、主走査方向において互いに光軸から異なる位置に配置された発光部を４個以上有する半導体レーザーに適用するとより効果を発揮する。軸上に最も近い軸外の発光部１ａと主走査方向の最軸外の発光部１ｂ、１ｃは、設計上、主走査方向において互いに光軸から異なる位置に配置されている。

よって、軸上に最も近い軸外の発光部１ａから出射された光束ａと主走査方向の最軸外の発光部１ｂ、１ｃから出射された光束ｂ、ｃは、コリメータレンズ３のレンズ面の主走査断面の形状が円弧の場合、コリメータレンズ３のレンズ面において主走査方向の像面湾曲が起こる。

つまり、コリメータレンズのレンズ面を通過した光束ａ、光束ｂ、ｃの主走査方向の集光状態に違いが生じる。コリメータレンズのレンズ面を通過した平行光束ａ、平行光束ｂ、ｃの主走査方向の平行度に違いが生じる。光束ａ、光束ｂ、ｃの被走査面上のピント位置が異なってくるので、被走査面上での光束ａ、光束ｂ、ｃのスポット径が互いに異なってくる課題が起こる。

同様に、製造上の配置誤差により入射光学系ＬＡの光軸を基準として主走査方向に対称に配置された主走査方向の最軸外の発光部１ｂ、１ｃから出射された光束ｂ、光束ｃの被走査面上におけるスポット径が互いに異なる課題が起こる。

本実施例の入射光学系の光学パラメータは、表１のように構成されている。本実施例では、主走査断面内において、コリメータレンズ３の出射面を軸上から軸外にむかって正のパワーが弱くなる非円弧にすることにより、被走査面上における主走査方向の像面湾曲を補正している。また、コリメータレンズ３は、レンズ成形上、有利になるように、コリメータレンズ３の入射面に弱い凸のパワー（ｒ＝１００ｍｍ）をつけている。コリメータレンズ３のレンズ形状の定義式を以下に示す。

また、結像光学系は、各々結像レンズと光軸との交点を原点とし、図１に示すように、結像光学系の光軸に対して走査開始側と走査終了側で、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する方向をＺ軸とし、以下の関数で表せる。

但し、Ｒは、曲率半径、Ｋ、Ｂ_４、Ｂ_６、Ｂ_８、Ｂ_１０は、非球面係数である。

副走査断面の形状は、光軸に対して走査開始側と走査終了側で光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する方向をＺ軸とし、以下の連続関数で表せる。Ｒ１面、Ｒ２面、Ｒ３面、Ｒ４面の副走査方向の形状を定義する関数である。

（ｒ’は、副走査方向の曲率半径、Ｄ_２、Ｄ_４、Ｄ_６、Ｄ_８、Ｄ_１０は係数） 係数のサフィックスｓは走査開始側、ｅは走査終了側を表している。

副走査方向の曲率半径とは、主走査方向の母線に直交する断面内における曲率半径である。副走査方向の曲率半径とは、言い方を換えれば、レンズ面の母線状における法線を含む断面内における曲率半径である。

本実施例では、結像光学系を２枚の結像レンズで構成しているが、これに限らず、１枚もしくは３枚以上の結像光学素子で構成しても良い。

表２に本発明の実施例１における走査光学装置の各数値を示す。ここで「Ｅ−ｘ」は「１０^−ｘ」を示している。

Ｒ１面は、第１の結像レンズ６ａの光偏向器１０側の入射面、Ｒ２面は、第１の結像レンズの被走査面側の出射面である。Ｒ３面は、第２の結像レンズ６ｂの光偏向器１０側の入射面、Ｒ４面は、第２の結像レンズの被走査面側の出射面である。以下の表２に本実施例の結像光学系で使用される光学パラメータを値を示す。

コリメータレンズ３の入射面は、球面であり、コリメータレンズ３の出射面は、光軸に対して回転対称な非球面であり、コリメータレンズ３は、主走査方向と副走査方向とで焦点距離が同一である。さらに、入射光学系ＬＡの主走査断面内において非円弧な光学面のうち光源手段１に最も近い光学面上での主走査方向に最も離間した発光部から出射された光束の主走査方向の光束幅をＤ（ｍｍ）とする。光束幅Ｄは、コリメータレンズ３の出射面上での主走査方向に最も離間した発光部１ｂから出射された光束ｂの主走査方向の光束幅であり、第２の絞り５の開口幅によって制限される。

ここで、入射光学系の主走査断面（Ｘ−Ｙ断面）を示す図９を用いて、主走査方向の軸外発光部１ｂ（図５）から出射された光束ｂのコリメータレンズ３の通過位置Ｘの算出について説明する。ここで、軸外発光部１ｃ（図５）からの出射された光束ｃの通過位置は、軸外発光部１ｂと同様に計算できるので省略している。図９における各光学素子は、図１および図５と同一の番号で示している。

５ａは、入射瞳位置（主走査絞りのコリメータレンズ３による共役位置）、３ａ、３ｂは、コリメータレンズ３の後側主点位置及び前側主点位置を示している。また、ｆ（ｍｍ）は、コリメータレンズ３の焦点距離、Ｌａ（ｍｍ）は、後側主点位置３ａから第２の絞り５までの光路長を示しており、Ｌｂ（ｍｍ）は、前側主点位置３ｂから入射瞳位置５ａまでの光路長を示している。光源手段の軸外発光部１ｂから出射した光束ｂの主光線は、光軸からｘだけ離れた位置を通過し、第２の絞り５でコリメータレンズ３の光軸と交わるので、近軸計算より、数式Ａを得る。

また、三角形の相似を用いた幾何計算により数式Ｂを得る。

数式Ａを数式Ｂに代入することによって数式Ｃを得る。

数式Ｃの導出過程においては、シリンドリカルレンズ４は、主走査方向にパワーを持たない光学素子のため、シリンドリカルレンズ４の屈折による影響は無視している。また、光源手段１からコリメータレンズ３の前側主点位置までの光路長は、波面収差の影響によりｆからわずかにずれているが、そのずれは無視している。

よって、本発明では、Ｌａ（ｍｍ）は、コリメータレンズ３の主走査断面内において非円弧な出射面から第２の絞り５までの光路長と近似して考えられる。つまり、光源手段１の複数の発光部のうち主走査方向に最も離間した発光部１ｂ、１ｃ同士の間隔をＷ（ｍｍ）、入射光学系ＬＡの主走査断面内において非円弧な光学面のうち光源手段１に最も近い光学面から前記絞りまでの光路長をＬａ（ｍｍ）とする。

入射光学系ＬＡの主走査方向の焦点距離をｆ（ｍｍ）、入射光学系ＬＡの主走査断面内において非円弧な光学面のうち光源手段１に最も近い光学面上での主走査方向に最も離間した発光部１ｂ、１ｃから出射された光束の主走査方向の光束幅をＤ（ｍｍ）とする。その場合、
２Ｄ≧｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ｜≧Ｄ／８ ・・・・・（１）
なる条件を満足するように各要素を設定している。

条件式（１）の上限値より大きくなると、コリメータレンズ３の主走査方向の外形が大きくなり、入射光学系が大型化するので良くない。

また、条件式（１）の下限値より小さくなると、コリメータレンズ３の主走査断面内で非円弧のレンズ面上において、コリメータレンズ３の光軸から最も離間した軸外発光部１ｂから出射した光束ｂの主光線の光軸からの離間量ｘが小さくなる。その場合、コリメータレンズ３のレンズ面で発生する主走査断面内の平行度の崩れをコリメータレンズ３の出射面の主走査断面の形状を軸上から軸外にむかって連続的に正のパワーが小さくなる非円弧形状とすることで補正する際、非球面効果を有効に利用できない。

数１に示すように非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・は、各々ｈ^４項、ｈ^６項、ｈ^８項、・・・の係数であることから、コリメータレンズ３の光軸近傍の光束より光軸から離間した位置を通過する光束に非球面を適用した方が非球面効果を有効に利用できるためである。

ｈは、コリメータレンズ３の光軸からの光束の離間量を考える。また、非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・は、被走査面上における複数の光束の光学性能に寄与する走査光学装置内の全ての光学パラメータとのバランスを考慮して決定される。よって、非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・は、本発明の課題のみを解決するための設計値として扱えない。

通常のマルチビーム走査光学装置では、コリメータレンズ３の光軸上に配置された仮想発光部から出射された仮想光束がコリメータレンズ３にて完全な平行光束に変換されるように設計される。

よって、コリメータレンズ３のレンズ面で発生する主走査断面内の平行度の崩れは、コリメータレンズ３の光軸近傍の軸外発光部１ａから出射した平行光束ａの方がコリメータレンズ３の光軸から最も離間した軸外発光部１ｂから出射した平行光束ｂに比べて小さくなるように設計される。軸外発光部１ａは、コリメータレンズ３の光軸近傍に配置されているので、光束ａが主走査断面の形状が非円弧であるコリメータレンズ３の出射面を通過する離間量ｘが小さくなる。

しかし、軸外発光部１ａから出射した光束ａは、コリメータレンズ３のレンズ面で発生する主走査断面内の平行度の崩れは小さいので、非球面効果による補正量が小さくても良い。

条件式（１）の技術的意義を以下に説明する。条件式（１）の｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ｜の値を大きくすることで、コリメータレンズ３の光軸から最も離間した軸外発光部１ｂから出射した光束ｂの主光線の光軸からの離間量ｘを大きくできる。よって、コリメータレンズ３の出射面の主走査断面の形状を軸上から軸外にむかって連続的に正のパワーが小さくなる非円弧形状による非球面効果が有効利用できる。｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ｜の値を大きくするためには、｜Ｌａ｜、Ｗの値を大きくするか、ｆの値を小さくすれば良い。

しかし、Ｗの値は、被走査面上における走査線のピッチに制約される。

よって、本実施例では、｜Ｌａ｜＞２×ｆを満たす事で、コリメータレンズ３の光軸から最も離間した軸外発光部１ｂから出射した光束ｂの主光線の光軸からの離間量ｘを大きくしている。離間量ｘを大きくするために、本実施例では、｜Ｌａ｜＞８０ｍｍが好ましい。

入射光学系の光路長が長くなり、入射光学系が大型化しないように、８×ｆ_１＞｜Ｌａ｜、２００ｍｍ＞｜Ｌａ｜が好ましい。よって、
８×ｆ＞｜Ｌａ｜＞２×ｆ ・・・（２）
なる条件を満足するように各要素を設定している。

本実施例では、０．２５ｍｍ＜Ｗ＜１ｍｍの値をとることが好ましい。

Ｗの下限値より小さくなると、隣接する発光部から出射される光束のクロストークが問題となる。Ｗの上限値より大きくなると、被走査面上の走査線ピッチ（解像度）を実現するために走査光学装置の光学系の設計自由度が落ちる問題が起こる。また、本実施例では、被走査面上での主走査方向のスポット径の大きさを考慮した場合、２ｍｍ＜Ｄ＜８ｍｍの値をとることが好ましい。また、光源手段１から光偏向器１０の偏向面１０ａまでの光路長をＬ（ｍｍ）、第２の絞り５から光偏向器１０の偏向面１０ａまでの光路長をＭ（ｍｍ）とする。ここで、偏向面までの光路長とは、偏向面が被走査面の走査範囲の中心を走査しているときで、光束の中心光束が偏向面に入射している点までの光路長である。

互いに主走査方向に間隔を有する複数の発光部から出射した複数の光束の被走査面上における主走査方向のジッター量を低減するために、
０＜Ｍ／Ｌ＜０．６ ・・・（３）
なる条件を満足するように各要素を設定している。Ｍの値が小さいと、第２の絞り５を光偏向器１０に近づけられ、主走査方向のジッター量を低減できる。０＜Ｍ＜５０、１００＜Ｌ＜３００であることが好ましい。

更に、望ましくは、条件式（１）、（２）、（３）を次の如く設定するのが良い。
Ｄ≧｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ_１｜≧Ｄ／６ （１ａ）、｜Ｌａ｜＞２．５×ｆ_１ （２ａ）、０＜Ｍ／Ｌ＜０．５ ・・・（３ａ）
図３に、図１の入射光学系の模式図を示す。図５に示す８個の発光部（発光点）のうち、コリメータレンズ３の光軸から主走査方向に最も離れた位置にある発光部１ｂが、主走査方向に０．１７５ｍｍ離れた位置にある。図４にコリメータレンズ３で起こる主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す。図４では、主走査方向と副走査方向とで同じ像面湾曲形状となっている。図４において、縦軸は、発光部の主走査方向位置を示し、横軸はコリメータレンズ３の像面湾曲量を示す。座標位置４００（横軸＝０）は、光軸近傍の軸外発光部１ａのピント位置を示し、座標位置４０１（横軸＝０．１７）は、最軸外発光部１ｂの像面湾曲を示している。

図４から光軸近傍の軸外発光部１ａ（図４の４００）と主走査方向の最軸外発光部１ｂ（図４の４０１）では、横軸の座標が異なっている。つまり、光軸近傍の軸外発光部１ａと最軸外発光部１ｂからの光束は、被走査面上で主走査方向のピント方向（Ｘ軸方向）にずれた位置に結像することを示している。光軸近傍の発光部１ａは、設計上の被走査面上で主走査方向のピントズレがゼロであり、最軸外発光部１ｂの被走査面上の主走査方向のピント位置が、ΔＭ＝｜Δｍｃｏｌ｜×（ｆ_ｆΘ／ｆ）^２だけずれている。但し、
｜Δｍｃｏｌ｜：発光部１ａと発光部１ｂの入射光学系ＬＡの主走査方向の像面湾曲差 ｆ_ｆΘ：結像光学系６の主走査断面内での焦点距離 ｆ：コリメータレンズ３の焦点距離
また、図４に示すように、本実施例の入射光学系ＬＡは、発光部が光軸から０．５ｍｍ離れた位置にあっても像面湾曲が良好に補正されており、主走査方向に最も離間した発光部同士の間隔Ｗ＝１．０ｍｍの半導体レーザーを使用しても発光部間の被走査面上の主走査方向のピント差が抑えられるように構成されている。

図６にコリメータレンズ３の光源手段１近傍の拡大図を示す。

光軸近傍の軸外発光部１ａと主走査方向の最軸外発光部１ｂからの光束は、ほぼ同一に発散角で図３に示すシリンドリカルレンズ４から射出されている。これは、コリメータレンズ３から出射される複数の光束は、主走査方向の像面湾曲がないことを示しており、コリメータレンズ３に主走査方向の像面湾曲がある場合は、この発散角に差が生じる。

一般的に像面湾曲を低減するためには（ａ）ペッツバール和（レンズのパワー）、（ｂ）非球面形状、（ｃ）発光部間隔を適切に設定する必要がある。

本実施例では、ｆ＝２４．９ｍｍ、Ｗ＝０．３５ｍｍ、Ｌａ＝１１１．４８ｍｍ、Ｄ＝４．０ｍｍに設定している。
｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ｜＝０．３５×１１１．４８／２×２４．９＝０．７８
となる。これは、前記条件式（１）を満足している。よって、本実施例では、コリメータレンズ３を通過する光束を分離させることが可能となり、コリメータレンズ３に適切な非球面量を設定できる。よって、光軸近傍の軸外発光部１ａと主走査方向の最軸外発光部１ｂ間の被走査面上における主走査方向のピント差を抑制することができる。

また、本実施例では、Ｌａ＝１１１．４８ｍｍ、ｆ＝２４．９ｍｍ、Ｍ＝２２．５ｍｍ、Ｌ＝１６９．８ｍｍに設定している。
｜Ｌａ｜＝１１１．４８ｍｍ、２ｆ＝４９．８ｍｍ
Ｍ／Ｌ＝２２．５／１６９．８＝０．１３３
となる。これは、条件式（２）、（３）を満足している。

尚、本実施例において、被走査面の主走査方向のピントズレ量が１ｍｍ発生した場合の主走査方向のジッター量（書き出し位置ずれ量ΔＹ）とするとき、主走査方向のジッター量は、
ΔＹ＝Ｍ×Ｗ／（ｆ×ｆ_ｆθ） ・・・（５）
で表せる。従って、ΔＹは、以下の値となる。
ΔＹ＝２２．５×０．３５／（２４．９×２００）＝１．５８μｍ
また、本実施例では、主走査方向の画像の書き込み解像度は１２００Ｄｐｉであり、よって、書き出し位置ずれ量ΔＹ（１．５８μｍ）は、１画素（２１．２μｍ）の１／４以下となっているので、画像への影響はない。

本実施例において、第１の絞り２（副走査絞り）は、光源手段１とコリメータレンズ３との間に配置され、コリメータレンズ３の入射面ｒ１（光源手段側の面）から４．０ｍｍの位置に配置にある。これは、結像光学系６の副走査方向の射出瞳位置を被走査面から遠ざけ、被走査面が光軸方向にずれても副走査方向のピッチ間隔が変化しないようにするためである。尚、本実施例では、副走査方向の射出瞳位置が第２の結像レンズ６ｂ上にあり、複数の発光部から出射された光束は、副走査断面において、第２の結像レンズ６ｂ上でクロスしているので、各ビームの副走査方向の光学性能を一致しやすくしている。

本実施例における被走査面上での主走査方向のピント差ΔＭは、
ΔＭ＝０．００００３×（２００／２４．９）^２＝０．００２ｍｍ
である。通常、主走査方向のピント差ΔＭは、２ｍｍ以下であれば問題ないが、光学素子の製造誤差や取り付け誤差を考慮すると、望ましくは１ｍｍ以下、さらに望ましくは０．５ｍｍ以下に抑える必要がある。

（実施例２）
図７は、本発明の実施例２における入射光学系の主走査断面図である。

本実施例２において、実施例１と異なる点は、コリメータレンズ１３を光軸に対して回転対称な球面レンズとし、シリンドリカルレンズ１４の出射面の主走査断面の形状を非円弧で構成したことである。

つまり、図７において、１３は、第１光学素子としてのコリメータレンズであり、研磨で製作可能な入射面及び出射面が回転対称な球面であるガラス製の球面レンズより成っている。第２光学素子１４としてのプラスティック製のシリンドリカルレンズ４は、副走査断面内において、コリメータレンズ３を通過した光束を光偏向器１０の偏向面１０ａ上に主走査方向に長い線像として結像させている。シリンドリカルレンズ１４の出射面の主走査断面の形状は、光軸から周辺部に向かい凸（正）のパワーが弱くなる非円弧形状である。シリンドリカルレンズ１４の入射面は、平面である。本実施例では、シリンドリカルレンズ１４の出射面の母線は、ｒ成分はゼロ（平面）であり、４次以上の非球面（非円弧）係数で構成されている。表３に本実施例の入射光学系の諸数値を示す。

ここで、前述の実施例１に示した条件式（１）、（２）の距離Ｌａは、本実施例２において、シリンドリカルレンズ１４の主走査断面において非円弧な出射面から第２の絞り５までの光路長となる。

また、条件式（１）のコリメータレンズ３の光軸から主走査方向に最も離れた発光部から出射された光束の光束幅Ｄは、シリンドリカルレンズ１４の出射面上での光束の主走査方向の光束幅となる。

本実施例では、ｆ_１＝２４．９、Ｗ＝０．３５、Ｌａ＝１２８．５、Ｄ＝４．０に設定している。従って、
｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ_１｜＝０．３５×１２８．５／２×２４．９＝０．９
となる。これは、前記条件式（１）を満足している。

また、本実施例では、Ｌａ＝１３３．９８、ｆ_１＝２４．９、Ｍ＝２２．５、Ｌ＝１６０．７に設定している。従って、
｜Ｌａ｜＝１３３．９８、２ｆ_１＝４９．８、Ｍ／Ｌ＝０．１４
となる。これは、条件式（２）、（３）を満足している。

図８は、本発明の実施例２の入射光学系ＬＡの主走査方向の像面湾曲を示す図である。図８において、８００は、軸上近傍の発光部１ａの近軸像面位置を示しており、８０１は、最軸外発光部１ｂの近軸像面位置を示している。また、光源手段１は、実施例１と同様に１次元に配列した８ビームレーザで構成している。

図８より、Δｍｃｏｌは０．３μｍであり、本実施例の被走査面７上での主走査方向のピント差ΔＭは、
ΔＭ＝｜Δｍｃｏｌ｜×（ｆ_ｆΘ／ｆ_ｃｏｌ）^２
｜Δｍｃｏｌ｜：光軸近傍の発光部１ａと最軸外発光部１ｂの入射光学系ＬＡの主走査方向の像面湾曲差 ｆ_ｆΘ：結像光学系６の主走査断面内での焦点距離 ｆ_ｃｏｌ：コリメータレンズ１３の焦点距離
で表わされる。よって、本実施例では、
ΔＭ＝０．０００３×（２００／２４．９）^２＝０．０２ｍｍ
であり、被走査面７上での主走査方向のピント差ΔＭが０．５ｍｍ以下に抑えられている。尚、本実施例では、シリンドリカルレンズ１４のｒ成分をゼロとしているが、成形上有利なようにゼロ以外で構成してもよく、また、シリンドリカルレンズのレンズ面上に回折素子で構成してもよい。尚、本実施例では、シリンドリカルレンズ１４の出射面を主走査断面内において非円弧としたが、入射面、もしくは両面を主走査断面内において非円弧としても良い。

（実施例３）
図１０は、本発明の実施例３における入射光学系の主走査断面図である。表４に本実施例の入射光学系の諸数値を示す。

本実施例３において、実施例１と異なる点は、コリメータレンズ７３をプラスティック製のモールドレンズより構成したことと、コリメータレンズ７３とシリンドリカルレンズ４との間の距離を実施例１より近づけたことである。さらに、図１２に示すように二次元状に発光部を６４個有する面発光レーザー１を用いたことである。１１は光源手段、二次元状アレイ状の発光部を有する面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。本実施例では、ｆ_１＝２４．９、Ｗ＝０．３５、Ｌａ＝１１１．４８、Ｄ＝４．０に設定している。従って、
｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ_１｜＝１．４×８０／２×２４．９＝２．２
となる。これは、実施例１と同様に条件式（１）を満足している。また、Ｌａ＝８０．０、ｆ_１＝２４．９、Ｍ＝２２．５、Ｌ＝１０６．２６
に設定している。従って、
｜Ｌａ｜＝１１１．４８、２ｆ_１＝４９．８、Ｍ／Ｌ＝０．１４
となる。これは、実施例１と同様に条件式（２）、（３）を満足している。

よって、本実施例３では、実施例１よりも入射光学系の短光路化と、被走査面７上での主走査方向のピント差の抑制を両立させている。図１１は、本発明の実施例３の入射光学手段ＬＡの主走査方向の像面湾曲を示す図である。図１１において、１１００は、軸上近傍の発光部１ａの近軸像面位置を示しており、１１０１は、最軸外発光部１ｂの近軸像面位置を示している。
Δｍｃｏｌ＝０．９μｍ、ΔＭ＝０．０００９×（２００／２４．９）^２＝０．０６ｍｍ
であり、ΔＭが０．５ｍｍ以下に抑えられている。

本実施例１〜３では、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズの枚数は、１枚ずつであったが複数枚でも良い。そして、主走査断面の形状を軸上から軸外にむかって連続的に正のパワーが小さくなる非円弧形状のレンズ面は、コリメータレンズ及びシリンドリカルレンズの両方のレンズ面に複数面配置されていても良い。

［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、走査光学装置を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、６１、６２、６３、６４は各々実施例１〜３のいずれかに示した構成を有する走査光学装置、２１、２２、２３、２４は各々像担持体としての感光体、３１、３２、３３、３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。尚、図１３においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。

１ 光源手段
２ 第１の絞り
３ コリメータレンズ
４ シリンドリカルレンズ
５ 第２の絞り
６ 結像光学系
７ 被走査面
１０ 光偏向器

Claims (9)

1. 互いに主走査方向に離間した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した複数の光束を主走査方向に偏向する偏向手段と、前記複数の発光部から出射した複数の光束を前記偏向手段の偏向面に導光する入射光学系と、前記偏向手段により偏向された複数の光束を被走査面に集光する結像光学系と、を備える走査光学装置であって、
   前記入射光学系は、主走査断面内において軸上から軸外に向って正のパワーが弱くなる非円弧形状の光学面を少なくとも１つ含む光学素子と、該光学素子を通過した光束の主走査方向の光束幅を規定する絞りと、を有し、
   前記複数の発光部のうち主走査方向に最も離間した２つの発光部同士の間隔をＷ（ｍｍ）、前記少なくとも１つの光学面のうち前記光源手段に最も近い光学面から前記絞りまでの光路長をＬａ（ｍｍ）、前記入射光学系の主走査断面内での焦点距離をｆ（ｍｍ）、前記光源手段に最も近い前記光学面上における、前記２つの発光部の夫々から出射した光束の主走査方向の光束幅をＤ（ｍｍ）、とするとき、
   ２Ｄ≧｜Ｗ・Ｌａ／２ｆ｜≧Ｄ／８
   なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。
2. ８×ｆ＞｜Ｌａ｜＞２×ｆ
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記光学素子は、前記光源手段から出射した光束の集光状態を変換する第１光学素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。
4. 前記入射光学系は、前記第１光学素子と前記絞りとの間に配置され、前記第１光学素子を通過した光束により前記偏向面に主走査方向に長手の線像を形成する第２光学素子を有することを特徴とする請求項３に記載の走査光学装置。
5. 前記光学素子は、前記光源手段から出射した光束により前記偏向面に主走査方向に長手の線像を形成する第２光学素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。
6. 前記入射光学系は、前記光源手段と前記第２光学素子との間に配置され、前記光源手段から出射した光束の集光状態を変換する第１光学素子を有することを特徴とする請求項５に記載の走査光学装置。
7. 前記光源手段から前偏向面までの光路長をＬ（ｍｍ）、前記絞りから前記偏向面までの光路長をＭ（ｍｍ）、とするとき、
   ０＜Ｍ／Ｌ＜０．６
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の走査光学装置。
8. 前記光源手段は、互いに主走査方向に離間した４つ以上の発光部を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の走査光学装置。
9. 請求項１乃至８の何れか一項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体においてトナー像を現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記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。