JP6147067B2 - 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および画像形成装置に関し、特に、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、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、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の画像形成装置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（レーザ等）から光変調され出射した光束を、例えば例えば回転多面鏡（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体（像担持体）の感光面（被走査面）上にスポット状に集光し、その感光面上を光走査して画像記録を行っている。

また、カラー画像形成装置において用いる光走査装置としては、１つの光偏向器を複数の感光体で共用し、副走査断面内で光偏向器の同一の偏向面に対し斜め方向から複数の光束を入射させて、複数の感光面を同時に走査する光走査装置が知られている。特許文献１には、光学部品の簡素化及び光学系全体の小型化のために、光偏向器の同一の偏向面で偏向された複数の光束を、１つの結像レンズを介して対応する感光面の夫々に導光する構成が開示されている。

特開２００８−１５１３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成においては、複数の光束のうち一方の光束の一部が結像レンズの表面及び当該偏向面で反射され、不要光（ゴースト光）として他方の光束により走査される感光面に入射してしまうという問題がある。さらに、光偏向器を挟んで両側に結像光学系を有する構成においては、一方の結像光学系のレンズ表面で反射された光が、光偏向器を挟んで他方の結像光学系に不要光（ゴースト光）として入射してしまうという問題がある。

本発明の目的は、複数の光束が通過する結像光学素子において、不要光（ゴースト）の発生を抑制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を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る光走査装置は、第１及び第２の光束を偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を前記第１及び第２の被走査面の夫々に集光する結像光学系と、を備える光走査装置であって、前記結像光学系は、複数の結像光学素子を有し、該複数の結像光学素子のうち光路中で最も前記偏向手段から遠い第１の結像光学素子の出射面は、前記第１及び第２の光束の夫々が入射する第１及び第２の曲面を含み、副走査断面内において、前記第１及び第２の光束に含まれる光線のうち、前記第１及び第２の曲面にて反射する反射光線は、互いに交差することを特徴とする。
また、本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の光束が通過する結像光学素子において、不要光（ゴースト）の発生を抑制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を提供することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るタンデム型の光走査装置の主走査断面図、（ｂ）は第１の実施形態に係る光走査装置の副走査断面図、（ｃ）は第１の実施形態に係る第二の結像レンズの出射面により発生するゴーストを示す副走査断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第一の結像レンズの入射面により発生するゴーストを示す副走査断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第一の結像レンズの出射面により発生するゴーストを示す副走査断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る第二の結像レンズの入射面により発生するゴーストを示す副走査断面図である。 比較例における第二の結像レンズの出射面により発生するゴーストを示す副走査断面図である。 比較例における第二の結像レンズの出射面の拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係る第二の結像レンズの出射面の拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係るスポット径である。 本発明の第２の実施形態に係る第二の結像レンズの出射面の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係るスポット径である。 本発明の第３の実施形態に係る第二の結像レンズの出射面により発生するゴーストを示す副走査断面図である。 本発明の実施形態のカラー画像形成装置の要部概略図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１２は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載したカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態は、光走査装置により、４ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体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１２において、６０はカラー画像形成装置、１１は実施形態１から３に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２１、２２、２３、２４は各々像担持体としての感光ドラム３１、３２、３３、３４は各々トナー像として現像する現像器、５１は搬送ベルトである。

図１２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、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（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。

本実施形態におけるカラー画像形成装置は光走査装置１１により４ビームを走査し、各々がＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（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している。

本実施形態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、各色の静電潜像を各々対応する感光面上（感光ドラム２１、２２、２３、２４面上）に形成している。その後、転写器により被転写材（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。そして、その後に定着器により転写されたトナー像を被転写材に定着させている。

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。

（光走査装置）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態のタンデム型の光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図１（ｂ）はその副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。以下の説明において、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。

図中、１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋは各々光源手段であり、半導体レーザより成っている。２ｙ、２ｍ、２ｃ、２ｋは各々開口絞りであり、夫々が発光部を備えた光源手段１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋから出射された発散光束を特定のビーム形状に成形している。３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋは各々集光レンズ（アナモフィックレンズ）であり、主走査方向（主走査断面内）と副走査方向（副走査断面内）とで異なる屈折力（パワー）を有している。

これにより、開口絞り２ｙ、２ｍ、２ｃ、２ｋを通過した発散光束を主走査方向では平行光束（もしくは収束光束）、副走査方向では収束光束に変換している。即ち、集光レンズ３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋは、夫々の光束の集光状態を変換する光束変換手段として機能する。尚、光源手段１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋ、開口絞り２ｙ、２ｍ、２ｃ、２ｋ、集光レンズ３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋの各要素は、入射光学系Ｌｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋの一要素を構成している。

入射光学系Ｌｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋは、光源手段１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋから出射した複数の光束を後述する偏向手段５の偏向面５ｙｍ、５ｃｋに導光している。尚、集光レンズ３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋを２つの光学素子(コリメータレンズとシリンダーレンズ)より構成しても良い。また、集光レンズ３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋは一体化していても良い。５は偏向手段としての光偏向器であり、モータより成る駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度（等角速度）で回転している。６ｙｍ、６ｃｋは結像手段としての集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系である。

本実施形態における結像光学系６ｙｍ、６ｃｋは、主走査方向（主走査断面内）と副走査方向（副走査断面内）とで異なるパワーを有する結像光学素子である第１、第２の結像レンズ（走査レンズ）６１ｙｍ、６２ｙｍ、６１ｃｋ、６２ｃｋを有している。本実施形態における第１、第２の結像レンズ６１ｙｍ、６２ｃｋ、６１ｃｋ、６２ｃｋは、光束を透過させる光透過性のプラスチック材料（樹脂）より成る。そして、光偏向器５の偏向面５ｙｍ、５ｃｋによって偏向された画像情報に基づく複数の光束を、互いに異なる被走査面としての感光ドラム面７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋ上（被走査面上）に結像させている。

第１、第２の結像レンズ６１ｙｍ、６２ｙｍ、６１ｃｋ、６２ｃｋは、副走査断面内において、光偏向器５の偏向面５ｙｍ、５ｃｋと感光ドラム面７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋとの間を共役関係にすることにより、偏向面５ｙｍ、５ｃｋの面倒れ補償を行っている。第１の結像レンズ６１ｙｍ、６１ｃｋは、第１の結像レンズの光軸上では主走査断面内において正のパワーを有しており、副走査断面内においてはパワーを有していない。７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋは被走査面としての感光ドラム面（感光ドラム）である。

９ｙ、９ｍ、９ｃ、９ｋは、各々防塵ガラスであり、結像光学系６ｙｍ、６ｃｋと被走査面７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋとの間に配置されており、走査光学装置内への塵埃の侵入を防いでいる。

本実施形態における光走査装置は、これらの走査機能を４つ有することで、異なる色相に対応する画像情報を同時に異なる被走査面上に記録するタンデム型の走査光学装置であり、以下、それについて、詳細に説明する。

本実施形態における４つの光源手段１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋは、各々主走査方向及び副走査方向に離間して全体として矩形状に配置されている。このうち、光源手段１ｃ、１ｋからの光束を光偏向器５の偏向面５ｃｋへ、光源手段１ｙ、１ｍからの光束を光偏向器５の偏向面５ｙｍへ入射させ、それぞれの光束を光偏向器５の左右に分離している。さらに光源手段１ｃ、１ｋからの光束を、副走査断面内で異なる入射角を持ち光偏向器５に斜入射させることにより、第一の結像レンズ６１ｃｋ、第二の結像レンズ６２ｃｋ後に配置したミラー８１ｃにより空間分離している。尚、光源手段１ｙ、１ｍからの光束に関しても同様である。

このように光偏向器５に対し異なる斜入射角を有する複数の光束を、光偏向器５の異なる２つの偏向面５１ｙｍ，５１ｃｋに入射させることにより、一つの光偏向器５で４つの光束を同時に走査可能としている。

空間的（物理的）に光偏向器５に最も遠い側の被走査面７ｙ、７ｋに向かう光源手段１ｙ、１ｋからの光束は、光偏向器５により偏向走査された後、それぞれ１枚の反射素子８１ｙ、８１ｋで偏向され、それぞれの被走査面７ｙ、７ｋに導光される。以下、被走査面７ｙ、７ｋに向かう光源手段１ｙ、１ｋからの光束の光路を「外側光路」と称す。

一方、空間的（物理的）に光偏向器５に最も近い側の被走査面７ｍ、７ｃに向かう光源手段１ｍ、１ｃからの光束は、光偏向器５により偏向走査された後、それぞれ３枚の反射素子８１ｍ、８２ｍ、８３ｍ、８１ｃ、８２ｃ、８３ｃで偏向される。そして、それぞれの被走査面７ｍ、７ｃに導光される。以下、被走査面７ｍ、７ｃに向かう光源手段１ｍ、１ｃからの光束の光路を「内側光路」と称す。

外側光路と内側光路において反射素子の枚数が相違している理由は、全ての光路においてその光路長を合わせるという制約条件のもと、光学素子と光路との物理的干渉、組立て性等を考慮し配置を決定するためである。尚、本実施形態では反射素子の枚数を内側光路で３枚、外側光路で１枚として構成したが、これに限定されることはない。複数の被走査面間の間隔や結像光学素子の位置等によって、内側光路及び外側光路における反射素子の枚数を決定すれば良い。

（走査光学系）
走査光学系の具体的数値例として、本実施形態におけるレンズ面形状及び光学配置を表１に示す。

本実施形態の第一の結像レンズ６１ｙｍ、６１ｃｋ、第二の結像レンズ６２ｙｍ、６２ｃｋ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６１ｙｍ、６１ｃｋ、６２ｙｍ、６２ｃｋのそれぞれのレンズ面は、以下に述べる非球面式から定義される。そして、各レンズ面の面形状は、各レンズ面の原点を通り、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、以下の式で表されるものである。

（但し、Rは母線曲率半径、K、B₄、B₆、B₈、B₁₀は非球面係数）
また、副走査方向と対応する子線方向が、以下の式で表されるものである。

ここで、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断面と垂直な面内に定義される子線形状である。

また、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）ｒ´は、以下の式で表されるものである。

（但し、ｒは光軸上の子線曲率半径、Ｄ_２、Ｄ_４、Ｄ_６、Ｄ_８、Ｄ_１０は子線変化係数）
本実施形態では、最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子６２ｙｍ、６２ｃｋの入射面の光軸上の子線曲率半径をｒ１、出射面の光軸上の子線曲率半径をｒ２とするとき、｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜としている。具体的には、表１に示すように、ｒ１＝２００、ｒ２＝−２７．２４３としている。

また、上記のＳに関して、Mj_kは子線方向の非球面を表す係数である。例えば、Mj_1はZの１次項であり、副走査方向の面の傾き（子線チルト）を表している。本実施形態では、主走査方向に０、２、４、６、８、１０次の係数を使って子線チルト量を変化させている。

また、表１に示した各係数には、添え字u及びlが付いている。それぞれUpper側、Lower側の意味であり、結像光学系の各レンズ面頂点に対し、光源手段１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋがある側をLower側、光源手段１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋがある側と反対側をUpper側と定義する。添え字U及びｌが付いていない係数については、Upper側、Lower側に共通の係数である。

本実施形態では、図１（ｂ）に示した如く、感光ドラム７ｙ、７ｍに到達する光路で、第一の結像レンズ６１ｙｍ、及び第二の結像レンズ６２ｙｍを共用している。また、第二の結像レンズ６２ｙｍの入射面、及び出射面に関しては、副走査断面内において２つのトーリック面を重ねたことを特徴とする多段トーリック面より成っている。

同様に図１（ｂ）に示した如く、感光ドラム７ｃ，７ｋに到達する光路で、第一の結像レンズ６１ｃｋ、及び第二の結像レンズ６２ｃｋを共用している。また、第二の結像レンズ６２ｃｋの入射面、及び出射面に関しては、副走査断面内において２つのトーリック面を重ねたことを特徴とする多段トーリック面より成っている。

（ゴーストの抑制）
次に、本実施形態のゴーストの抑制という目的を達成するための手段と効果について説明する。図２は、本実施形態の第一の結像レンズの入射面での反射光により発生するゴーストを示す副走査断面図、図３は本実施形態の第一の結像レンズの出射面での反射光により発生するゴーストを示す副走査断面図である。また、図４は、本実施形態の第二の結像レンズの入射面での反射光によるゴーストを示す副走査断面図である。図２、３、４における副走査断面内において、主走査方向を回転軸とした時計回りの方向をＣＷ、反時計回りをＣＣＷとする。

なお、入射光学系を出射した光束の主光線が光偏向器の偏向面で偏向走査されて被走査面中心に入射するとき、副走査断面内において光束の主光線の偏向面への入射点を通り、偏向面に対して垂直な軸を光学基準軸Ｃ０とする。

ここで、光束の主光線とは開口絞り２ｙ、２ｍ、２ｃ、２ｋの中心を通過する光線をいう。

図２において、入射面６１１ｃｋの副走査断面内の形状を光偏向器に対して凸形状となるように設定している。よって、第一の結像レンズ６１ｃｋの入射面６１１ｃｋで反射して発生するゴースト６１１ｃｇ、６１１ｋｇは、光学基準軸Ｃ０から離れていく方向に反射している。ここで、光偏向器と第一の結像レンズ６１ｃｋの間に設けた第１の遮光手段である遮光部材３０によりゴーストが遮光されるため、光偏向器を挟んで対向側に配置している結像光学系６ｙｍにゴーストは入射せず、ゴーストは被走査面７ｙ、７ｍにも到達しない。

図３においても同様に、出射面６１２ｃｋの副走査断面内の形状を光偏向器に対して凸形状となるように設定している。よって、第一の結像レンズ６１ｃｋの出射面６１２ｃｋで反射して発生するゴースト６１２ｃｇ、６１２ｋｇは、光学基準軸から離れていく方向に反射している。そして、光偏向器と第一の結像レンズ６１ｃｋの間に設けた遮光部材３０によりゴーストが遮光されるため、光偏向器を挟んで対向側に配置している結像光学系６ｙｍにゴーストは入射せず、ゴーストは被走査面７ｙ、７ｍにも到達しない。

更に、図４においても、入射面６２１ｃ、６２１ｋの副走査断面内の形状を光偏向器に対して凸形状となるように設定している。よって、第二の結像レンズ６２ｃｋの入射面６２１ｃ、６２２ｋで反射して発生するゴースト６２１ｃｇ、６２１ｋｇは、光学基準軸から離れていく方向に反射している。そして、光偏向器と第一の結像レンズ６１ｃｋの間に設けた遮光部材３０によりゴーストが遮光されるため、光偏向器を挟んで対向側に配置している結像光学系６ｙｍにゴーストは入射せず、ゴーストは被走査面７ｙ、７ｍにも到達しない。

（比較例との対比）
図５に比較例における第二の結像レンズにより発生するゴーストを示す副走査断面図、図６に比較例における第二の結像レンズの出射面の拡大図を示す。また図１（c）に本実施形態の第二の結像レンズにより発生するゴーストを示す副走査断面図、図７に本実施形態の第二の結像レンズの出射面の拡大図を示す。

ここで、第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｃ、６２２ｋに関しても、第二の結像レンズの入射面と同様に、副走査断面内の形状を光偏向器に対して凸形状となるように設定すれば、上述したようにゴーストを遮光することが出来る。しかし、第二の結像レンズ６２ｃｋに入射した発散光束を被走査面上で副走査断面内において集光させなければならないため、通常は第二の結像レンズの出射面は、光偏向器に対して凹形状となる。

この場合でも、図５に示すように、第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｃ、６２２ｋにより発生したゴースト６２２ｃｇ、６２２ｋｇは、遮光部材３０により遮光されるため、ゴーストは問題にはならない。

しかしながら、以下に示すような問題が発生する。第二の結像レンズ６２ｃｋは、副走査斜入射光学系を採用することにより発生するスポット回転や走査線湾曲を補正するために、図６に示すように出射面を互いに異なる副走査方向に平行偏心させている。即ち、出射面６２２ｃ、６２２ｋは副走査方向に平行偏心し、２つに分離した曲線領域を備える。出射面６２２ｃ、６２２ｋの断面の曲線領域は円弧であり、図６に示すような状態を考えると、２つの出射面６２２ｃ、６２２ｋを繋いでいる境界部である繋ぎ部２３の連続性がなく角度がきついために、成形後に繋ぎ部２３において収縮の向きが異なる。

このため、繋ぎ部２３近傍における副走査方向の形状が、元の円弧形状に対して非球面成分（４次以上）を含んだクセのようなものを発生し、出射面６２２ｃ、６２２ｋの光線が通過する位置の形状にまで影響を及ぼし、光束の波面収差を劣化させる可能性がある。

そこで、本実施形態では、図５における第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｋをＣＣＷの方向、出射面６２２ｃをＣＷの方向に主走査方向を回転軸としてチルト偏心させる。そうすることで、図１（ｃ）のように出射面６２２ｋで反射されたゴーストは出射面６２２ｋへの入射光束に対してＣＣＷ方向へ、出射面６２２ｃで反射されたゴーストは出射面６２２ｃへの入射光束に対してＣＷ方向へ反射する。

即ち、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように、第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｋにおける複数の曲線領域（６２２ｃ、６２２ｋ）は、夫々の曲線領域に入射する光束の主光線に対する反射光線が光学基準軸Ｃ０と交差するように設定されている。一方、比較例では、図５に示すように、第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｋにおける複数の曲線領域（６２２ｃ、６２２ｋ）は、夫々の曲線領域に入射する光束の主光線に対する反射光線が光学基準軸Ｃ０と交差しないように設定されている。

そして、光偏向器と第一の結像レンズ６１ｃｋの間に設けた遮光部材３０によりゴーストが遮光されるため、光偏向器を挟んで対向側に配置している結像光学系６ｙｍにゴーストは入射せずゴーストは被走査面７ｙ、７ｍにも到達しない。また、図７に示すように、出射面６２２ｋ、６２２ｃの繋ぎ部２３を見ても、比較例と比較してサグ量は小さくなっており、繋ぎ部２３近傍での波面収差の劣化の恐れも無い。

なお、出射面６２２ｋ、６２２ｃの繋ぎ部２３は、異なる関数で定義された複数の領域の繋ぎ部であって滑らかな曲線（円弧や多項式等）で繋がれていないため、傾きが不連続になっている。しかしながら、繋ぎ部２３のサグ量が小さくなる方向に、第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｃ、６２２ｋを主走査方向を回転軸としてチルト偏心させているため、成形上の影響は軽微である。また、滑らかな曲線で繋いだ場合と比べて、より出射面６２２ｋと出射面６２２ｃの光学有効領域を近接することができる。

そうすることで、出射面６２２ｋ、６２２ｃをそれぞれ通過する光束を近接させることができ、第二の結像レンズ６２ｃｋの副走査方向の高さを低減することができる。

本実施形態においては上記サグ量は０．１ｍｍとなっており、光束に影響を及ぼすほどのクセを発生させることはない。サグ量は０．５ｍｍ以下に抑えられれば問題とならない。

以上、これまで第二の結像レンズ６２ｃｋについて述べてきたが、光偏向器を挟んで対向側に設けた第二の結像レンズ６２ｙｍについても同様の構成を用いることで、同様の効果を得ることができる。

（スポット形状）
図８に、本実施形態におけるスポット形状を示す。本実施形態では、ゴーストが被走査面に到達しないように第二の結像レンズの出射面を主走査方向を回転軸としてチルト偏心させているが、同時にスポット回転も良好に補正されていることが分かる。なお、図８に示すスポット形状に関しては、左右方向が主走査方向、上下方向が副走査方向であり、ピーク光量に対して５％、１３．５％、５０％の等高線で表している。

（最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子の出射面に入射する光束の主光線と、出射面に入射した位置での面法線）
本実施形態では、光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子の出射面に入射する光束の主光線と、出射面に入射した位置での面法線との副走査断面内における成す角をθsとするとき、以下の条件を満足している。
０（deg）＜θｓ ・・・（１）
但し、副走査断面において、θｓは光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子の出射面に入射する光束の主光線に対し、出射面に入射した位置での面法線が結像光学系の光学基準軸に近づく方向を正としている。条件（１）を満たさないと、光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子の出射面６２２ｋ、６２２ｃの繋ぎ部のサグ量を小さく保ちつつ、該出射面で反射され発生したゴーストが偏向手段を挟んで対向側の被走査面に到達するのを防止できない。本実施形態におけるθｓは、以下の値であるため、条件式（１）を満たしている。

θｓ＝３．１６（deg）
（最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子の出射面に入射する光束の入射位置と、繋ぎ部の配置関係）
ここで、図７に示すように、副走査断面内で、光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子の出射面の鏡面端位置と出射面の中心位置における光軸方向の距離をＬ１、鏡面端位置と光束入射位置における光軸方向の距離をＬ２とする。本実施形態では、以下の条件を満足する。

Ｌ１＞Ｌ２ ・・・（２）
条件式（２）を満たさないと、副走査断面内における結像光学素子の出射面の中心部つまりは出射面６２２ｋ、６２２ｃの繋ぎ部２３が光束の主光線通過位置より入射面側であることになる。つまりは、出射面６２２ｋ、６２２ｃの繋ぎ部のサグ量が大きくなってしまい、結像光学素子の成形時に繋ぎ部近傍での波面収差を劣化させてしまう。本実施形態における各距離Ｌ１、Ｌ２は、以下の値であるため、条件式（２）を満たしている。

Ｌ１＝０．８８（ｍｍ）
Ｌ２＝０．７８（ｍｍ）
ここで、光路中で最も偏向手段に近い位置に配置された結像光学素子に関して、図２に示す入射面で反射された光束の主光線と光学基準軸との成す角をθｇｓ１、図３に示す出射面で反射された光束の主光線と光学基準軸との成す角をθｇｓ２とする。また、光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子に関して、図４に示す入射面で反射された光束の主光線と光学基準軸との成す角をθｇｓ３、図１（ｃ）に示す出射面で反射された光束の主光線と光学基準軸との成す角をθｇｓ４とする。このとき、以下の条件が成立する。
０（deg）＞θｓｇ１ ・・・（３）
０（deg）＞θｓｇ２ ・・・（４）
０（deg）＞θｓｇ３ ・・・（５）
０（deg）＜θｓｇ４ ・・・（６）
但し、副走査断面において、θｓｇ１、θｓｇ２、θｓｇ３、θｓｇ４は、夫々光学基準軸に近づく方向を正としている。本実施形態におけるθｓｇ１、θｓｇ２、θｓｇ３、θｓｇ４は、以下の値となり、条件式（３）、（４）、（５）、（６）を満たしている。

ｓｇ１＝−１０．２（deg）
ｓｇ２＝−８．６（deg）
ｓｇ１＝−２．０（deg）
ｓｇ１＝８．７（deg）
（本実施形態の効果）
このように、本実施形態によれば、結像レンズの共通化を図っても、結像レンズのレンズ面におけるゴーストを抑制できる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。

また、チルト偏心を用いた本実施形態によれば、２つの面頂点の間の繋ぎ部（光学非有効部）のサグ量を小さくすることができる。このため、成形時の転写性の劣化を生じ易い２つの面頂点の間の繋ぎ部（光学非有効部）に隣接する光線通過位置でのレンズ面の歪みの影響を小さくすることで、被走査面上でのスポットの形状の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、レンズ表面に反射防止膜を蒸着することで不要光を低減する場合に比べ、低コスト化及び簡易化（量産性向上）を図ることができる。特に、近年、レンズの低コスト化及び量産性向上のために多用されているプラスチックレンズでは、反射防止膜を蒸着することが難しく、コストも上がってしまう。

更に、本実施形態によれば、結像光学系をコンパクトにすることが可能となる。即ち、図６の構成で、結像光学系の光学基準軸に対して平行偏心した２つの曲線領域を備えるレンズ面を光学基準軸方向で偏向手段側に近づける場合（コンパクト化を指向する場合）、副走査断面内の２つの面頂点の間隔が狭くなる。

このため、成形時の転写性の劣化を生じ易い２つの面頂点の間の繋ぎ部（光学非有効部）によって、繋ぎ部に近接する光線通過位置でのレンズ面が歪み易くなる。この結果、感光ドラム面上での波面収差に影響を及ぼし、感光ドラム面上でのスポット形状が劣化することが懸念される。即ち、光学基準軸方向におけるコンパクト化を指向する上で困難な状況にあった。

これに対し、チルト偏心を用いた本実施形態によれば、２つの面頂点の間の繋ぎ部（光学非有効部）のサグ量を小さくすることができる。このため、２つの曲線領域を備えるレンズ面を光学基準軸方向で偏向手段側に近づける（コンパクト化を指向する）ことが可能となる。

また、レンズ面の歪みを生じにくくするため、上記２つの面頂点の間の繋ぎ部（光学非有効部）を滑らかな曲線（円弧や多項式等）で繋ぐ場合には、光学有効部として利用できる領域が狭くなる。そのため、光学有効部を通過する複数の光束同士を副走査方向により離間させる必要が生じ、レンズ面として副走査方向の高さを高くする必要が生じ、コンパクト化を指向する上で困難な状況にあった。

これに対し、チルト偏心を用いた本実施形態によれば、２つの面頂点の間の繋ぎ部（光学非有効部）のサグをより小さくすることができる。このため、２つの曲線領域を備えるレンズ面を滑らかな曲線（円弧や多項式等）で繋ぐ必要がなく、光学基準軸に直交する方向でコンパクト化を指向することが可能となる。

《第２の実施形態》
次に本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、レンズ配置を変更しそれに伴って第一の結像レンズ及び第二の結像レンズの形状も変更した点である。その他の構成及び光学的作用は第１の実施形態と同様であり、これにより同様の効果を得ている。

（走査光学系）
走査光学系の具体的数値例として、本実施形態におけるレンズ面形状及び光学配置を表２に示す。

本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、第一の結像レンズの入射面、出射面、及び第二の結像レンズの入射面の副走査断面内における形状を光偏向器に対して凸形状となるようにしている。これにより、それぞれの面で反射され発生したゴーストは、光学基準軸Ｃ０から離れる方向に出射され、遮光部材３０で遮光されるため問題にならない。

また、第二の結像レンズの出射面に関しても、第１の実施形態と同様に、副走査断面内において、主走査方向を回転軸としてチルト偏心させる。これにより、第二の結像レンズの出射面で発生したゴーストを光学基準軸Ｃ０に近づく方向へ出射させ、遮光部材３０で遮光させる。

図９に、本実施形態の第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｃ、６２２ｋの拡大図を示す。上記のように、第二の結像レンズの出射面を副走査断面内において主走査方向を回転軸としてチルト偏心させることで、図９に示すように第二の結像レンズの出射面の繋ぎ部２３でのサグ量を小さく抑えることができる。

本実施形態においては上記サグ量は０．１２ｍｍとなっており、光束に影響を及ぼすほどのクセを発生させることはない。

次に、図１０において、本実施形態におけるスポット形状を示す。本実施形態では、ゴーストが被走査面に到達しないようにレンズ面を主走査方向を回転軸としてチルト偏心させているが、同時にスポット回転も良好に補正されていることが分かる。

本実施形態では、光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子の出射面に入射する光束の主光線と、出射面に入射した位置での面法線との成す角θsを以下の如く設定している。

θｓ＝３．２４（deg）
よって、これは条件式（１）を満たしている。

本実施形態では、副走査断面内において光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子の出射面の鏡面端位置と、出射面の中心位置における光軸方向の距離Ｌ１、鏡面端位置と光束入射位置における光軸方向の距離Ｌ２を、以下の如く設定している。

Ｌ１＝０．６１（ｍｍ）
Ｌ２＝０．５６（ｍｍ）
よって、これは条件式（２）を満たしている。

ここで、光路中で最も偏向手段に近い位置に配置された結像光学素子に関して、図２に示す入射面で反射された光束の主光線と光学基準軸との成す角をθｇｓ１、図３に示す出射面で反射された光束の主光線と光学基準軸との成す角をθｇｓ２とする。また、光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子に関して、図４に示す入射面で反射された光束の主光線と光学基準軸との成す角をθｇｓ３、図１（ｃ）に示す出射面で反射された光束の主光線と光学基準軸との成す角をθｇｓ４とする。本実施形態におけるθｓｇ１、θｓｇ２、θｓｇ３、θｓｇ４は、以下の値となり、条件式（３）、（４）、（５）、（６）を満たしている。

ｓｇ１＝−８．３（deg）
ｓｇ２＝−１２．５（deg）
ｓｇ１＝−３．０（deg）
ｓｇ１＝８．４（deg）
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、第一の結像レンズと第二の結像レンズとの間、及び副走査断面内において偏向手段の同一偏向面により偏向走査された複数の光束の間に遮光部材を設けた点である。その他の構成及び光学的作用は、第１の実施形態と同様であり、これにより同様の効果を得ている。

図１１に、本実施形態に係る第二の結像レンズの出射面により発生するゴーストを示す副走査断面を示す。第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｃはＣＣＷ方向、出射面６２２ｋはＣＷ方向に、主走査方向を回転軸としてチルト偏心している。このため、出射面６２２ｃ、６２２ｋで発生するゴースト６２２ｃｇ、６２２ｋｇは、第一の結像レンズと第二の結像レンズとの間、及び副走査断面内においては偏向手段の同一偏向面により偏向走査された複数の光束同士の間で交差する。

そこで、本実施形態においては、第一の結像レンズと第二の結像レンズとの間、及び副走査断面内において、偏向手段の同一偏向面により偏向走査された複数の光束同士の間の領域に第２の遮光手段である遮光部材４０を、遮光部材３０と共に設けている。このようにすることで、第二の結像レンズ６２ｃｋの出射面６２２ｃｋで反射して発生したゴースト６２２ｃｇ、６２２ｋｇを、より効果的に遮光することができ、ゴーストが被走査面上に到達する可能性が低くなる。

（変形例１）
上述した実施形態では、レンズ面からの反射光（ゴースト）を遮光する遮光手段３０を設けたが、このような遮光手段を設けずにレンズ面からの反射光（ゴースト）を装置筐体内で単に分散・散乱させるだけの構成としても良い。

（変形例２）
上述した実施形態では、光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子（６２ｃｋ）に関し、副走査断面内において、出射面が結像光学系の光学基準軸に対し平行偏心した複数の曲線領域を備えることを前提とした。更に、光路中で最も被走査面に近い位置に配置された結像光学素子（６２ｃｋ）に関し、副走査断面内において、入射面においても結像光学系の光学基準軸に対し平行偏心した複数の曲線領域を備えるようにしても良い。

５・・偏向手段、Ｌｃ・・入射光学系、６ｃｋ・・結像光学素子

Claims (18)

1. 第１及び第２の光束を偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を前記第１及び第２の被走査面の夫々に集光する結像光学系と、を備える光走査装置であって、
   前記結像光学系は、複数の結像光学素子を有し、
   該複数の結像光学素子のうち光路中で最も前記偏向手段から遠い第１の結像光学素子の出射面は、前記第１及び第２の光束の夫々が入射する第１及び第２の曲面を含み、
   副走査断面内において、前記第１及び第２の光束に含まれる光線のうち、前記第１及び第２の曲面にて反射する反射光線は、互いに交差することを特徴とする光走査装置。
2. 副走査断面内において、前記第１及び第２の曲面の夫々は、前記偏向手段に向かって凹形状であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 副走査断面内において、前記第１の結像光学素子の入射面は、前記偏向手段に向かって凸形状であ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. 前記入射面は、前記第１及び第２の光束の夫々が入射する第３及び第４の曲面を備えることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記複数の結像光学素子のうち光路中で最も前記偏向手段に近い結像光学素子と前記第１の結像光学素子との間に配置され、前記反射光線を遮光する遮光手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記遮光手段は、副走査断面内において、前記偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束の間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記複数の結像光学素子のうち光路中で最も前記偏向手段に近い結像光学素子の入射面及び出射面は、副走査断面内において前記偏向手段に向かって凸形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 副走査断面内において、前記第１の結像光学素子の入射面の曲率半径をｒ１、前記第１及び第２の曲面の夫々の曲率半径をｒ２、とするとき、
   ｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置。
9. 前記偏向手段と前記結像光学系との間に配置され、前記反射光線を遮光する遮光手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光走査装置。
10. 副走査断面内において、前記第１及び第２の曲面の夫々について、鏡面端位置と中心位置との光軸方向における距離をＬ１、前記鏡面端位置と前記第１及び第２の光束が入射する位置との光軸方向における距離をＬ２、とするとき、
    Ｌ１＞Ｌ２
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光走査装置。
11. 副走査断面内において、前記第１及び第２の曲面は、互いに異なる関数で定義された形状を備え、かつ、互いの境界部の傾きが不連続であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置。
12. 副走査断面内において、前記第１及び第２の曲面の夫々は、前記第１及び第２の曲面にて反射する反射光線が互いに交差するように、チルト偏心していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置。
13. 副走査断面内において、前記第１の光束の主光線が入射する位置での前記第１の曲面の第１の面法線と、前記第２の光束の主光線が入射する位置での前記第２の曲面の第２の面法線とは、互いに近づく方向に、前記主光線の夫々に対して傾いていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光走査装置。
14. 前記第１及び第２の光束は、前記偏向手段の偏向面に斜入射することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光走査装置。
15. 前記偏向手段は、前記第１及び第２の光束を共通の第１の偏向面にて偏向することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光走査装置。
16. 前記偏向手段は、前記第１の偏向面とは異なる第２の偏向面にて第３及び第４の光束を偏向し、第３及び第４の被走査面を主走査方向に光走査することを特徴とする請求項１５に記載の光走査装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光走査装置と、該光走査装置により前記第１の及び第２の被走査面に形成される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、を備えることを特徴とする画像形成装置。
18. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力した色信号を画像データに変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラと、を備えることを特徴とする画像形成装置。