JP6319207B2 - 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の光線を発する光源と、これら光線を反射して被走査面を走査させるポリゴンミラーとを備えた光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。

カラープリンター等の画像形成装置に用いられる光走査装置は、複数の光源と、これら光源が発する光線を反射して感光体ドラムの周面を走査させるポリゴンミラーと、前記光線を前記周面に結像させる走査レンズとを備える。小型化、低コスト化が要求される光走査装置では、１つのポリゴンミラーをＹＣＭＢｋの４色の光線で共用したり、各色の走査光学系を１枚の走査レンズで構成したりする。４色共用タイプの光走査装置では、ポリゴンミラーを挟んで２色ずつの光源及び入射光学系が配置される対向走査方式が採用される。この場合、ポリゴンミラーの一つの偏向面に２色の光線が入射され、他の一つの偏向面に残りの２色の光線が入射される。

このような対向走査方式の光走査装置において、特許文献１には、光源、入射光学系及び走査レンズを、２色分ずつ、ポリゴンミラーを挟んで完全に対称配置する光走査装置が開示されている。この光走査装置では、ポリゴンミラーの偏向面に入射する光線の光軸と当該偏向面から被走査面へ向かう光線の光軸とがなす角度（本明細書では「入射開角」という）を、４色すべての光路において同一としている。しかし、この構成を採用すると、２色の入射光学系を副走査方向に重ねて同位置に配置する必要があるため、光学部品の配置の自由度が著しく制限される不具合がある。この問題を解決する技術として、特許文献２には、対向対置された２色ずつの入射光学系の各々において、入射開角が異なるように２色のうちの一方色と他方色の入射光学系を配置した光走査装置が開示されている。

特開２００８−１０２２９１号公報 特開２００８−１２２７０６号公報

しかしながら、特許文献２の光走査装置では、光学部品の配置の自由度は増すが、２つの入射光学系の入射開角が異なることに起因して、光学性能が悪化するという問題が生じる。すなわち、一方色の光線が被走査面に作る光像の光学性能（例えば像面湾曲）が良好となるように当該一方色の走査光学系の光学部品を配置すると、他方色の光線が作る光像の光学性能が悪化するといった問題が生じることがある。このことは、入射開角の差が大きいほど顕著になる傾向がある。

本発明の目的は、入射開角を異ならせてポリゴンミラーの一つの偏向面に二つの光線を入射させる構成を備える光走査装置において、二つの光線が被走査面に作る光像の光学性能を良好にすることにある。

本発明の一の局面に係る光走査装置は、第１光線を発する第１光源及び第２光線を発する第２光源と、回転軸と、前記第１光線と前記第２光線とが同じタイミングで入射され得る偏向面とを備え、前記回転軸回りに回転しつつ、前記第１光線及び前記第２光線を反射して被走査面を主走査方向に走査させるポリゴンミラーと、前記偏向面に対して第１入射開角をもって前記第１光線を入射させる第１入射光学系、及び、前記偏向面に対して前記第１入射開角とは異なる第２入射開角をもって前記第２光線を入射させる第２入射光学系と、前記偏向体と前記被走査面との間に配置され、前記第１光線を前記被走査面上に結像させる第１走査レンズ、及び、前記第２光線を前記被走査面上に結像させる第２走査レンズと、を備え、前記第１走査レンズと前記第２走査レンズとは、副走査方向に重ね合わされるように配置され、前記回転軸の軸方向に沿った前記ポリゴンミラーの平面視において、前記偏向面が反射する光線が走査レンズの光軸上の位置を通過するときの、前記偏向面における前記光線の反射点を基準点とするとき、前記基準点に相当する点が前記ポリゴンミラーの前記回転によって描く円軌跡をオフセットさせた曲線に沿うように、前記第２走査レンズが前記第１走査レンズに対して主走査方向及び光軸方向に位置を異にして重ね合わされている。

上記の光走査装置によれば、前記基準点の円軌跡のオフセット曲線に沿って、第２走査レンズが第１走査レンズに対して主走査方向及び光軸方向に位置を異にして重ね合わされる。前記基準点は、ポリゴンミラーの偏向面が反射する光線が走査レンズの光軸上の位置を通過するときの前記光線の反射点である。このため、前記基準点で反射された第１光線が第１走査レンズの光軸上の位置又はその近傍を通過し、且つ、前記基準点で反射された第２光線が第２走査レンズの光軸上の位置又はその近傍を通過するように、第１、第２走査レンズを配置することが可能となる。従って、前記第１光線が被走査面に作る光像の光学性能及び前記第２光線が被走査面に作る光像の光学性能の双方を良好にすることが可能となる。

上記の光走査装置において、前記第１光線が、特定の位置に存在する前記基準点で反射されて前記第１走査レンズの光軸上の位置を通過するように、前記第１入射光学系及び前記第１走査レンズが前記ポリゴンミラーに対して配置され、前記第２光線が、前記ポリゴンミラーの回転方向において前記特定の位置とは異なる位置にある前記基準点で反射されて、前記第２走査レンズの光軸上の位置を通過するように、前記第２入射光学系及び前記第２走査レンズが前記ポリゴンミラーに対して配置されていることが望ましい。

この光走査装置によれば、前記基準点で反射される第１光線、第２光線は、それぞれ、第１走査レンズ、第２走査レンズの光軸上の位置を通過する。つまり、入射開角が異なる第１、第２入射光学系を採用しても、前記基準点と第１走査レンズとの相対位置と、前記基準点と第２走査レンズとの相対位置とを同一にすることができる。従って、入射開角が異なることに起因する光学性能の悪化を確実に抑止することができる。

上記の光走査装置において、前記第１入射開角は、予め定められた基準となる入射開角であり、前記第２入射開角は、前記第１入射開角よりも大きい入射開角であり、前記第１光線の光路において、設計上で定まる長さの前記ポリゴンミラーと前記第１走査レンズとの間の第１中間光路の下流端に、前記第１走査レンズに光軸上の第１光線が入射する第１軸上点を位置合わせして前記第１走査レンズが配置され、前記オフセットさせた曲線は、前記第１軸上点に前記第１光線の基準点に相当する点がシフトするように、前記円軌跡を移動させて形成される曲線であって、前記第２光線の光路において、前記ポリゴンミラーと前記第２走査レンズとの間の光路であって前記第１中間光路と同じ長さを有する第２中間光路の下流端に、前記第２走査レンズに光軸上の第２光線が入射する第２軸上点が位置合わせされ、且つ、前記第２軸上点が、前記オフセットさせた曲線上に載るように、前記第２走査レンズが配置されている構成とすることができる。

この光走査装置によれば、前記第１入射開角が予め定められた基準となる入射開角であり、前記第２入射開角が前記第１入射開角よりも大きい入射開角である場合において、前記基準点と第１走査レンズとの相対位置と、前記基準点と第２走査レンズとの相対位置とを同一にすることができる。従って、入射開角が異なることに起因する光学性能の悪化を確実に抑止することができる。

上記の光走査装置において、光路上において、前記ポリゴンミラーと第１被走査面との間に配置される走査レンズは前記第１走査レンズのみであり、前記ポリゴンミラーと第２被走査面との間に配置される走査レンズは前記第２走査レンズのみである構成とすることができる。

１枚の走査レンズ構成の走査光学系を採用した場合、前記基準点と走査レンズとの相対位置の相違によって、光学性能の悪化が顕著になり易い。従って、上記の本発明の構成を好適に適用することができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する第１像担持体及び第２像担持体と、前記第１像担持体、前記第２像担持体の周面を各々前記被走査面として、前記第１光線、第２光線をそれぞれ照射する上記の光走査装置と、を備える。

本発明によれば、入射開角を異ならせてポリゴンミラーの一つの偏向面に二つの光線を入射させる構成を備える光走査装置において、これら二つの光線が被走査面に作る光像の光学性能を良好にすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 光走査装置の副走査断面の構成を概略的に示す光路図である。 光走査装置の要部の斜視図である。 第１、第２走査レンズの配置を説明するための模式図である。 （Ａ）は、第１、第２走査レンズの配置を主走査断面で示す図、（Ｂ）は、第１、第２走査レンズの配置を副走査断面で示す図である。 本発明に実施例に係る第１、第２走査レンズの配置関係を備えた走査光学系の主走査断面図である。 上記実施例の走査光学系の像面湾曲を示すグラフである。 比較例に係る第１、第２走査レンズの配置関係を備えた走査光学系の主走査断面図である。 上記比較例の走査光学系の像面湾曲を示すグラフである。 第２走査レンズの光軸上の位置が、オフセット曲線上から僅かにずれている状態を示す説明図である。 第２走査レンズの光軸上の位置が、図１０に示す位置Ｐ０〜Ｐ１に各々配置されたときの、像面湾曲をそれぞれ示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳述する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す概略断面図である。画像形成装置１は、タンデム型のカラープリンターであって、略直方体のハウジングからなる本体ハウジング１０を含む。なお、画像形成装置は、フルカラーの複写機や複合機であっても良い。

本体ハウジング１０は、シートに対して画像形成処理を行う複数の処理ユニットを内部に収容する。本実施形態では、処理ユニットとして、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋ、光走査装置２３、中間転写ユニット２８及び定着装置３０を含む。本体ハウジング１０の上面には排紙トレイ１１が備えられている。排紙トレイ１１に対向して、シート排出口１２が開口されている。本体ハウジング１０の側壁には、手差し給紙トレイ１３が開閉自在に取り付けられている。本体ハウジング１０の下部には、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット１４が、着脱自在に装着されている。

画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を、コンピューター等の外部機器から伝送された画像情報に基づき形成するもので、水平方向に所定の間隔でタンデムに配置されている。各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋは、静電潜像及びトナー像を担持する円筒体形状からなる感光体ドラム２１、感光体ドラム２１の周面を帯電させる帯電器２２、前記静電潜像に現像剤を付着させてトナー像を形成する現像装置２４、この現像装置２４に各色のトナーを供給するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナーコンテナ２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｂｋ、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を一次転写させる一次転写ローラー２６、及び感光体ドラム２１の周面の残留トナーを除去するクリーニング装置２７を含む。

光走査装置２３は、各色の感光体ドラム２１の周面上に静電潜像を形成する。本実施形態の光走査装置２３は、各色用に準備された複数の光源と、これら光源から発せられた光線を各色の感光体ドラム２１の周面に結像及び走査させる結像光学系とを含む。各色の結像光学系は互いに独立した光学系ではなく、一部の光学系が共用されている。この光走査装置２３については、後記で詳述する。

中間転写ユニット２８は、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を一次転写させる。中間転写ユニット２８は、各感光体ドラム２１の周面に接触しつつ周回する転写ベルト２８１と、転写ベルト２８１が架け渡される駆動ローラー２８２および従動ローラー２８３とを含む。転写ベルト２８１は、一次転写ローラー２６によって各感光体ドラム２１の周面に押し付けられている。各色の感光体ドラム２１上のトナー像は転写ベルト２８１上の同一箇所に重ね合わせて一次転写される。これにより、フルカラーのトナー像が転写ベルト２８１上に形成される。

駆動ローラー２８２に対向して、転写ベルト２８１を挟んで二次転写ニップ部Ｔを形成する二次転写ローラー２９が配置されている。転写ベルト２８１上のフルカラートナー像は、前記二次転写ニップ部Ｔにおいてシート上に二次転写される。シート上に転写されずに転写ベルト２８１の周面に残留したトナーは、従動ローラー２８３に対向して配置されたベルトクリーニング装置２８４によって回収される。

定着装置３０は、熱源が内蔵された定着ローラー３１と、定着ローラー３１と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラー３２とを含む。定着装置３０は、二次転写ニップ部Ｔにおいてトナー像が転写されたシートを、定着ニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧することで、トナーをシートに溶着させる定着処理を施す。定着処理が施されたシートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１に向けて排出される。

本体ハウジング１０の内部には、シートを搬送するためのシート搬送路が設けられている。シート搬送路は、本体ハウジング１０の下部付近から上部付近まで、二次転写ニップ部Ｔ及び定着装置３０を経由して、上下方向に延びるメイン搬送路Ｐ１を含む。メイン搬送路Ｐ１の下流端は、シート排出口１２に接続されている。両面印刷の際にシートを反転搬送する反転搬送路Ｐ２が、メイン搬送路Ｐ１の最下流端から上流端付近まで延設されている。また、手差しトレイ１３からメイン搬送路Ｐ１に至る手差しシート用搬送路Ｐ３が、給紙カセット１４の上方に配置されている。

給紙カセット１４は、シートの束を収容するシート収容部を備える。給紙カセット１４の右上付近には、シート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すピックアップローラー１５１と、そのシートをメイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出す給紙ローラー対１５２とが備えられている。手差しトレイ１３に載置されたシートも、手差しシート用搬送路Ｐ３を通して、メイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出される。メイン搬送路Ｐ１の二次転写ニップ部Ｔよりも上流側には、所定のタイミングでシートを転写ニップ部に送り出すレジストローラー対１５３が配置されている。

シートに片面印刷（画像形成）処理が行われる場合、給紙カセット１４又は手差しトレイ１３からシートがメイン搬送路Ｐ１に送り出され、該シートに二次転写ニップ部Ｔにおいてトナー像の転写処理が、定着装置３０において転写されたトナーをシートに定着させる定着処理が、各々施される。その後、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に排紙される。一方、シートに両面印刷処理が行われる場合、シートの片面に対して転写処理及び定着処理が施された後、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に一部が排紙される。その後、該シートはスイッチバック搬送され、反転搬送路Ｐ２を経て、メイン搬送路Ｐ１の上流端付近に戻される。しかる後、シートの他面に対して転写処理及び定着処理が施され、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に排紙される。

次に、本実施形態に係る光走査装置２３について、更に詳述する。図２は、光走査装置２３の副走査断面の構成を概略的に示す光路図、図３は、光走査装置２３の要部の斜視図である。光走査装置２３は、イエロー画像描画用のイエロー光線ＬＹ（第１光線）、シアン画像描画用のシアン光線ＬＣ（第２光線）、マゼンタ画像描画用のマゼンタ光線ＬＭ、及び、ブラック画像描画用のブラック光線ＬＢｋにて各々、イエロー用感光体ドラム２１Ｙ（被走査面、第１像担持体）、シアン用感光体ドラム２１Ｃ（被走査面、第２像担持体）、マゼンタ用感光体ドラム２１Ｍ及びブラック用感光体ドラム２１Ｂｋの周面を走査する。

光走査装置２３は、各色の走査光学系として、各色の光線の光路に各々配置される入射光学系と、４色で共用される一つのポリゴンミラー４、各色の光線用の走査レンズ６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂｋと、各色の光線を各ドラム２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｂｋの周面へ照射させる反射ミラー７１〜７８と、これらを収容するハウジング（図略）とを含む。本実施形態では、イエロー及びシアン用の走査光学系と、マゼンタ及びブラック用の走査光学系とが、ポリゴンミラー４を挟んで対向して配置されている。つまり、本実施形態の光走査装置２３は、１つのポリゴンミラー３３を、互いに対向して配置された２組の２色用走査光学系で共用する対向走査方式の装置である。図３では、この２組の２色用走査光学系のうちの一方の斜視図を示している。

図３には、イエロー用の入射光学系５Ｙ（第１入射光学系）とシアン用の入射光学系５Ｃ（第２入射光学系）とを示している。イエロー用の入射光学系５Ｙは、レーザーユニット５１Ｙ、コリメータレンズ５２Ｙ及びシリンドリカルレンズ５３Ｙを含む。レーザーユニット５１Ｙは、イエロー用感光体ドラム２１Ｙの周面に照射されるイエロー光線ＬＹ（レーザー光線）を発するレーザー素子（第１光源）を含む。コリメータレンズ５２Ｙは、レーザーユニット５１Ｙから発せられ拡散するイエロー光線ＬＹを平行光に変換する。シリンドリカルレンズ５３Ｙは、前記平行光を主走査方向に長い線状光に変換してポリゴンミラー４の偏向面４１に結像させる。

シアン用の入射光学系５Ｃは、シアン光線ＬＣを発するレーザー素子（第２光源）を含むレーザーユニット５１Ｃと、上記と同様な機能を果たすコリメータレンズ５２Ｃ及びシリンドリカルレンズ５３Ｃを含む。図３に示す通り、イエロー用の入射光学系５Ｙとシアン用の入射光学系５Ｃとは、ポリゴンミラー４（偏向面４１）に対して入射開角を互いに異ならせて配置されている。これにより、２つの入射光学系をハウジング内の同位置に配置せずとも良くなり、光学部品の配置の自由度を担保することができる。

すなわち、イエロー光線ＬＹがポリゴンミラー４の偏向面４１に入射する光軸と、当該偏向面４１から被走査面（感光体ドラム２１Ｙの周面）へ向かう光線の光軸とがなす角度は、第１入射開角θ１である。一方、シアン光線ＬＣが偏向面４１に入射する光軸と、当該偏向面４１から被走査面へ向かう光線の光軸とがなす角度は、第１入射開角θ１よりも大きい第２入射開角θ２である。本実施形態では、θ１＝７５度、θ２＝９０度に設定されている。なお、第１入射開角θ１は、当該光走査装置２３において基準となる入射開角であり、このθ１をもつイエローの走査光学系を優先して、光路、前記ハウジング、光学部品の配置などの設計が為されている。

図略のマゼンタ用の入射光学系及びブラック用の入射光学系の構成要素も、上記と同じである。本実施形態では、ブラック光線ＬＢｋがポリゴンミラー４の偏向面４１に対して第１入射開角θ１で入射され、マゼンタ光線ＬＭが偏向面４１に対して第２入射開角θ２で入射されるよう、各々の入射光学系の配置が定められている。

ポリゴンミラー４は、正六角形の各辺に沿って６つの偏向面４１が形成された多面鏡である。ポリゴンミラー４の中心位置には、回転軸４０が取り付けられている。回転軸４０には、図略のポリゴンモーターの出力軸が連結されている。ポリゴンミラー４は、前記ポリゴンモーターが回転駆動されることによって、回転軸４０の軸回りに回転しつつ、各入射光学系からから発せられたレーザー光線（光線ＬＹ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＢｋ）を反射（偏向）すると共に、該レーザー光線にて各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｂｋの周面を走査させる。

ポリゴンミラー４が備える６つの偏向面のうち、ある走査タイミングにおいて、一の偏向面４１にイエロー光線ＬＹとシアン光線ＬＣとが入射される。また、同じ走査タイミングにおいて、前記一の偏向面４１と対向する他の偏向面４１にマゼンタ光線ＬＭとブラック光線ＬＢｋとが入射される。図３に示すように、偏向面４１は、上段と下段との２つに分離している。ここでは、上段がイエロー光線ＬＹ用の偏向面４１Ｙ（ブラック光線ＬＢｋ用でもある）、下段がシアン光線ＬＣ用の偏向面４１Ｃ（マゼンタ光線ＬＭ用でもある）である。これは、偏向面４１の領域のうち、実際には光線の反射に用いられない中段部分を肉抜きして、ポリゴンミラー４の軽量化を図るための工夫である。勿論、偏向面４１は、肉抜き部分が存在しない、単純な平面としても良い。

走査レンズ６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂｋは、入射光線の角度と像高とが比例関係となる歪曲収差（ｆθ特性）を有するレンズであって、主走査方向に長尺のレンズである。これら走査レンズ６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂｋは、ポリゴンミラー４の偏向面４１によって反射された光線ＬＹ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＢｋを各々集光し、各感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｂｋの周面に結像させる。本実施形態では、各光線ＬＹ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＢｋをドラム周面上に結像させる機能を有するレンズが、１枚の走査レンズのみである。

すなわち、図３ではイエローとシアンの走査光学系の一部を示しているが、ポリゴンミラー４とイエロー用感光体ドラム２１Ｙとの間の光路に配置される走査レンズは、１枚の走査レンズ６Ｙ（第１走査レンズ）のみであり、ポリゴンミラー４とシアン用感光体ドラム２１Ｃとの間の光路に配置される走査レンズは、１枚の走査レンズ６Ｃ（第２走査レンズ）のみである。イエロー光線ＬＹは、走査レンズ６Ｙによって感光体ドラム２１Ｙの周面に結像され、シアン光線ＬＣは、走査レンズ６Ｃによって感光体ドラム２１Ｃの周面に結像される。同様に、マゼンタ光線ＬＭは、走査レンズ６Ｍによって感光体ドラム２１Ｍの周面に結像され、ブラック光線ＬＢｋは、走査レンズ６Ｂｋによって感光体ドラム２１Ｂｋの周面に結像される。これにより、光走査装置２３の部品点数の削減、コンパクト化が図られている。

図３に示すように、シアン用の走査レンズ６Ｃとイエロー用の走査レンズ６Ｙは、副走査方向（上下方向）に重ね合わされるように配置されている。本実施形態では、走査レンズ６Ｙが上段に、走査レンズ６Ｃが下段に配置され、走査レンズ６Ｃの上面と走査レンズ６Ｙの下面とが接している。

図４は、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの配置を説明するための模式図である。図５（Ａ）は、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの配置を主走査断面で示す図、図５（Ｂ）は、前記配置を副走査断面で示す図である。走査レンズ６Ｍ、６Ｂｋについても同様であるので、図示及び説明を省く。これらの図に示す通り、イエロー用の走査レンズ６Ｙに対してシアン用の走査レンズ６Ｃは、主走査方向及び光軸方向に位置を異にして重ね合わされている。

走査レンズ６Ｙ、６Ｃの配置について、図４を参照して詳述する。図４は、ポリゴンミラー４の回転軸４０の軸方向に沿った当該ポリゴンミラー４の平面視において、ポリゴンミラー４の一つの偏向面４１を示している。さらに図４には、この偏向面４１上の特定の反射点Ｐと、この反射点Ｐに相当する点がポリゴンミラー４の回転軸４０回りの回転（回転方向を矢印で示している）によって描く円軌跡Ａ１とが描かれている。反射点Ｐは、偏向面４１が反射するイエロー光線ＬＹ及びシアン光線ＬＣが、それぞれ走査レンズ６Ｙ、６Ｃの光軸上の位置を通過するときの、偏向面４１における前記光線ＬＹ、ＬＣの反射点である。つまり、反射点Ｐは、偏向面４１において光軸上を通過する光線が反射される基準となる位置であり、以下これを基準点Ｐと言う。

図４には、円軌跡Ａ１を光軸方向の下流側へ所定距離だけシフトさせたオフセット曲線Ａ２を記載している。走査レンズ６Ｃは走査レンズ６Ｙに対して、円軌跡Ａ１のオフセット曲線Ａ２に沿うように、主走査方向及び光軸方向に位置を異にして下側に重ね合わされている。

具体的に説明する。イエロー用の入射光学系５Ｙ及び走査レンズ６Ｙは、イエロー光線ＬＹが偏向面４１の特定の位置に存在する基準点Ｐで反射されて走査レンズ６Ｙの光軸上の位置を通過するように、ポリゴンミラー４に対して配置されている（入射開角θ１＝７５度）。走査レンズ６Ｙは入射面６Ｙ１と出射面６Ｙ２とを備える。基準点Ｐで反射されたイエロー光線ＬＹは、入射面６Ｙ１の光軸上の位置である軸上点６ＹＡ（第１軸上点）を通過する。この軸上点６ＹＡが、オフセット曲線Ａ２上に載るように、走査レンズ６Ｙが前記ハウジングに対して組み付けられる。換言すると、イエロー光線ＬＹの光路において、設計上で定まる長さのポリゴンミラー４と走査レンズ６Ｙとの間の光路Ｙｄ（第１中間光路）の下流端に、軸上点６ＹＡが位置合わせされる。そして、この軸上点６ＹＡに、円軌跡Ａ１の反射点Ｐ（第１光線の基準点）に相当する点がシフトするように円軌跡Ａ１を仮想的に移動させることで、オフセット曲線Ａ２が設定される。

シアン用の入射光学系５Ｃ及び走査レンズ６Ｃもまた、シアン光線ＬＣが偏向面４１の基準点Ｐで反射されて走査レンズ６Ｃの光軸上の位置を通過するように、ポリゴンミラー４に対して配置されている（入射開角θ２＝９０度）。入射開角が相違することに伴い、シアン光線ＬＣの光路におけるポリゴンミラー４と走査レンズ６Ｃとの間の光路Ｃｄ（第２中間光路）は、前記イエローの光路Ｙｄに対して、ポリゴンミラー４の回転方向上流側にずれて設定されている。つまり、シアン光線ＬＣが基準点Ｐで反射された時点（ｔｃ）よりも所定の回転角だけ偏向面４１が回転方向下流側へ回転した時点（ｔｙ）で、イエロー光線ＬＹが基準点Ｐで反射される関係にある。なお、光路Ｙｄと光路Ｃｄとの長さは同一である。

走査レンズ６Ｃは入射面６Ｃ１と出射面６Ｃ２とを備える。基準点Ｐで反射されたシアン光線ＬＣは、入射面６Ｃ１の光軸上の位置である軸上点６ＣＡ（第２軸上点）を通過する。この軸上点６ＣＡが光路Ｃｄの下流端に位置合わせされ、且つ、軸上点６ＣＡがオフセット曲線Ａ２上に載るように、光路Ｃｄの下流端走査レンズ６Ｃが前記ハウジングに対して組み付けられる。光路Ｙｄと光路Ｃｄとの長さが同一であるので、基準点Ｐの時点（ｔｃ）の位置と時点（ｔｙ）の位置との位置関係と、軸上点６ＹＡと軸上点６ＣＡとの位置関係とは一致することになる。

上記の通り、軸上点６ＹＡと軸上点６ＣＡとがオフセット曲線Ａ２上において位置を異にするように、走査レンズ６Ｙと走査レンズ６Ｃとが副走査方向に重ねて配置されている。その結果、図５（Ａ）に示すように、走査レンズ６Ｙの光軸（レンズ中心）に対して走査レンズ６Ｃの光軸（レンズ中心）が、主走査方向において距離ｄ１だけシフトすることになる。また、図５（Ｂ）に示すように、走査レンズ６Ｙに対して走査レンズ６Ｃは、光軸方向の上流側に距離ｄ２だけズレて配置されることになる。このような走査レンズの配置を採用することで、被走査面における像面湾曲を抑制することができる。

なお、走査レンズ６Ｃの軸上点６ＣＡは、上述の通りオフセット曲線Ａ２上に載るものであることが望ましいが、所望の光学特性を達成できる限りにおいて、オフセット曲線Ａ２に対して若干のずれが存在していても良い。例えば、軸上点６ＣＡの配置位置がオフセット曲線Ａ２に対して、設計公差に相当する程度分だけ主走査方向又は光軸方向にずれていても良い。

＜実施例＞
次に、上記実施形態に係る光走査装置２３の要件を満たす走査光学系の一例を示す。ここでは、シアン用の走査光学系とイエロー用の走査光学系との組合せについて示す。マゼンタ用の走査光学系とブラック用の走査光学系との組合せについても、これと同じである。ここに示す走査光学系の構成は、図６に示すように、入射光学系５Ｙ、５Ｃ、１つのポリゴンミラー４、走査レンズ６Ｙ、６Ｃを含む。上記と同様に、イエロー光線ＬＹの入射開角は７５度、シアン光線ＬＣの入射開角は９０度である。そして、イエロー用の走査レンズ６Ｙの入射面におけるレンズ中心と、シアン用の走査レンズ６Ｃの入射面におけるレンズ中心との主走査方向の距離ｄ１は１．３９８ｍｍ、光軸方向の距離ｄ２は０．９８３ｍｍである。かかる配置は、走査レンズ６Ｃの軸上点６ＣＡを、オフセット曲線Ａ２上に載せるための配置である。

ポリゴンミラー４は、面数＝６の正六面体ミラーであって、前記正六面体の内接円の直径＝３０ｍｍのものを用いた。ポリゴンミラー４と走査レンズ６Ｙ、６Ｃの各入射面との光軸上の距離（光路Ｙｄ、光路Ｃｄの長さ）＝２３．７ｍｍ、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの各出射面と感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｃの周面（被走査面）との光軸上の距離＝１２０ｍｍとした。

表１に、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの入射面（Ｒ１面）及び出射面（Ｒ２面）の面形状を示す。

表１において、Ｒｍは主走査曲率半径、Ｒｓは副走査曲率半径、Ｋｙは主走査コーニック係数、Ｋｘは副走査コーニック係数、Ａｎ（ｎは整数）は主走査方向の面形状の高次の係数、Ｂｎ（ｎは整数）は幅走査方向の面形状の高次の係数を示している。

Ｒ１面及びＲ２面の面形状は、面頂点を原点、副走査方向をｘ軸、主走査方向をｙ軸、周面１４Ｓに向かう向きをｚ軸の正の方向（光軸方向）とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用い、以下のサグ量を示す数式により定義する。但し、Ｚｍ（主走査方向）、Ｚｓ（副走査方向）は、高さｙの位置でのｚ軸方向の変位量（面頂点基準）、ｙは、ｚ軸に対して垂直な方向の高さ（Ｙ²＝ｘ²＋ｙ²）である。

図７は、実施例に係るイエロー用の走査光学系（入射開角＝７５度）及びシアン用の走査光学系（入射開角＝９０度）の、主走査方向の像面湾曲を示すグラフである。既述の通り、光走査装置２３は入射開角＝７５度であるイエロー用の走査光学系を基準として設計がなされているので、イエロー光線ＬＹによる像面湾曲は、ほぼ全像高に亘って０．５ｍｍ程度以下と良好である。また、入射開角＝９０度のシアン光線ＬＣによる像面湾曲は、イエロー光線ＬＹに比べてマイナス像高領域においてやや劣るものの、最大でも２ｍｍを超過するものではなく、実用上問題が無いレベルである。

上記実施例との比較のため、図８に示すシアン用の走査光学系とイエロー用の走査光学系との組み合わせ走査光学系を作成した。この走査光学系は、入射光学系５Ｙ、５Ｃ、１つのポリゴンミラー４、走査レンズ６Ｙ、６Ｃを含に、イエロー光線ＬＹの入射開角は７５度、シアン光線ＬＣの入射開角は９０度である点で、実施例のものと同じである。勿論、走査レンズ６Ｙ、６Ｃの面形状は、表１と同じである。比較例の走査光学系が実施例と相違している点は、イエロー用の走査レンズ６Ｙのレンズ中心とシアン用の走査レンズ６Ｃのレンズ中心とは、主走査方向には実施例と同距離（ｄ１＝１．３９８ｍｍ）だけ位置を異にしているものの、光軸方向には位置を異にしていない（ｄ２＝０）点である。つまり、走査レンズ６Ｃの軸上点６ＣＡが、上述のオフセット曲線Ａ２上に載っていない態様である。

図９は、比較例に係るイエロー用の走査光学系（入射開角＝７５度）及びシアン用の走査光学系（入射開角＝９０度）の、主走査方向の像面湾曲を示すグラフである。実施例と同様に、比較例においても入射開角＝７５度のイエロー光線ＬＹによる像面湾曲は、ほぼ全像高に亘って０．５ｍｍ程度以下と良好である。しかし、入射開角＝９０度のシアン光線ＬＣによる像面湾曲は、像高中心付近と像高端部付近を除く概ね全ての像高において２ｍｍを超過している。とりわけ、像高±６０ｍｍ付近では４ｍｍを超過するデフォーカスが存在し、所要の光学特性が満たせないことが確認された。

図１０は、走査レンズ６Ｃのレンズ中心（軸上点６ＣＡ）の配置位置Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とオフセット曲線Ａ２との関係を示す図である。上記実施例は、走査レンズ６Ｃのレンズ中心が、オフセット曲線Ａ２上の位置Ｐ０に配置された走査光学系を採用したものである。一方、上記比較例は、走査レンズ６Ｃのレンズ中心は、位置Ｐ０と主走査方向には同位置であるものの、光軸方向には０．９８３ｍｍの距離だけ大きくずれた位置に配置された走査光学系を採用したものである。

比較例のように、走査レンズ６Ｃのレンズ中心が、約１ｍｍ程度もオフセット曲線Ａ２上からずれてしまうのは好ましくないが、０．５ｍｍ程度以下、特に０．３ｍｍ程度以下の範囲でオフセット曲線Ａ２上からずれていても構わない。位置Ｐ０に対し、位置Ｐ１は主走査＋方向に０．１ｍｍ、位置Ｐ２は主走査−方向に０．１ｍｍ、位置Ｐ３は光軸＋方向に０．２ｍｍ、位置Ｐ４は光軸−方向に０．２ｍｍ、各々ずれて位置している。

上記実施例の走査レンズ６Ｃのレンズ中心を、位置Ｐ０から、それぞれ位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に位置を異にして配置して４つの走査光学系を作成し、各走査光学系において像面湾曲を求めた。図１１は、走査レンズ６Ｃのレンズ中心が、図１０に示す位置Ｐ０〜Ｐ４に各々配置された走査光学系の像面湾曲をそれぞれ示すグラフである。なお、Ｐ０でプロットされたグラフは、上記実施例における入射開角＝７５度のグラフと同じである。

図１１に示す通り、走査レンズ６Ｃのレンズ中心が位置Ｐ０から位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３又はＰ４に位置を異にした場合でも、像面湾曲は、全像高に亘って２．０ｍｍ程度以下に抑制されていることが判る。従って、走査レンズ６Ｃのレンズ中心位置が、０．３ｍｍ程度以下の範囲でオフセット曲線Ａ２上からずれていても、実用上問題が無いことが確認された。

以上説明した本実施形態に係る光走査装置２３によれば、入射開角を異ならせてポリゴンミラー４の一つの偏向面に二つの光線を入射させる構成を備える光走査装置２３において、これら二つの光線が被走査面に作る光像の光学性能を良好にすることができる。

なお、上記実施形態は一例であり、本発明は様々な変形実施形態を取ることができる。例えば、上記実施形態では、第１入射開角θ１＝７５度、第２入射開角θ２＝９０度の例を示したが、これは一例に過ぎない。これらθ１、θ２は、光走査装置２３のハウジング内における走査光学系の配置設計に応じて、適宜設定することができる。

なお、光線の偏向面４１に対する副走査方向の入射角については特に限定はないが、ほぼ９０度とすることが望ましい。これにより、副走査方向のサイズ、つまり、光走査装置２３のハウジングの高さ方向のサイズを抑制できる利点がある。

１ 画像形成装置
２１ 感光体ドラム
２１Ｙ イエロー用感光体ドラム（被走査面、第１像担持体）
２１Ｃ シアン用感光体ドラム（被走査面、第２像担持体）
２３ 光走査装置
４ ポリゴンミラー
４０ 回転軸
４１ 偏向面
５Ｙ、５Ｃ 第１、第２入射光学系
５１Ｙ、５１Ｃ レーザーユニット（光源）
６Ｙ、６Ｃ 第１、第２走査レンズ
θ１、θ２ 第１、第２入射開角
ＬＹ イエロー光線（第１光線）
ＬＣ シアン光線（第２光線）
Ｐ 基準点
６ＹＡ 軸上点（第１軸上点）
６ＣＡ 軸上点（第２軸上点）
Ｙｄ 光路（第１中間光路）
Ｃｄ 光路（第２中間光路）

Claims (5)

1. 第１光線を発する第１光源及び第２光線を発する第２光源と、
   回転軸と、前記第１光線と前記第２光線とが同じタイミングで入射され得る偏向面とを備え、前記回転軸回りに回転しつつ、前記第１光線及び前記第２光線を反射して被走査面を主走査方向に走査させるポリゴンミラーと、
   前記偏向面に対して第１入射開角をもって前記第１光線を入射させる第１入射光学系、及び、前記偏向面に対して前記第１入射開角とは異なる第２入射開角をもって前記第２光線を入射させる第２入射光学系と、
   前記偏向体と前記被走査面との間に配置され、前記第１光線を前記被走査面上に結像させる第１走査レンズ、及び、前記第２光線を前記被走査面上に結像させる第２走査レンズと、を備え、
   前記第１走査レンズと前記第２走査レンズとは、副走査方向に重ね合わされるように配置され、
   前記回転軸の軸方向に沿った前記ポリゴンミラーの平面視において、前記偏向面が反射する光線が走査レンズの光軸上の位置を通過するときの、前記偏向面における前記光線の反射点を基準点とするとき、
   前記基準点に相当する点が前記ポリゴンミラーの前記回転によって描く円軌跡を光軸方向の下流側へオフセットさせた曲線に沿うように、前記第２走査レンズが前記第１走査レンズに対して主走査方向及び光軸方向に位置を異にして重ね合わされている、光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記第１光線が、特定の位置に存在する前記基準点で反射されて前記第１走査レンズの光軸上の位置を通過するように、前記第１入射光学系及び前記第１走査レンズが前記ポリゴンミラーに対して配置され、
   前記第２光線が、前記ポリゴンミラーの回転方向において前記特定の位置とは異なる位置にある前記基準点で反射されて、前記第２走査レンズの光軸上の位置を通過するように、前記第２入射光学系及び前記第２走査レンズが前記ポリゴンミラーに対して配置されている、光走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   前記第１入射開角は、予め定められた基準となる入射開角であり、前記第２入射開角は、前記第１入射開角よりも大きい入射開角であり、
   前記第１光線の光路において、設計上で定まる長さの前記ポリゴンミラーと前記第１走査レンズとの間の第１中間光路の下流端に、前記第１走査レンズに光軸上の第１光線が入射する第１軸上点を位置合わせして前記第１走査レンズが配置され、
   前記オフセットさせた曲線は、前記第１軸上点に前記第１光線の基準点に相当する点がシフトするように、前記円軌跡を移動させて形成される曲線であって、
   前記第２光線の光路において、前記ポリゴンミラーと前記第２走査レンズとの間の光路であって前記第１中間光路と同じ長さを有する第２中間光路の下流端に、前記第２走査レンズに光軸上の第２光線が入射する第２軸上点が位置合わせされ、且つ、前記第２軸上点が、前記オフセットさせた曲線上に載るように、前記第２走査レンズが配置されている、光走査装置。
4. 請求項１〜３のいずれが１項に記載の光走査装置において、
   光路上において、前記ポリゴンミラーと第１被走査面との間に配置される走査レンズは前記第１走査レンズのみであり、前記ポリゴンミラーと第２被走査面との間に配置される走査レンズは前記第２走査レンズのみである、光走査装置。
5. 静電潜像を担持する第１像担持体及び第２像担持体と、
   前記第１像担持体、前記第２像担持体の周面を各々前記被走査面として、前記第１光線、第２光線をそれぞれ照射する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置と、
   を備える画像形成装置。

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