(57)【要約】【課題】ビームスポット径の安定化を図ることができる光走査装置を実現する。【解決手段】本発明の光走査装置は、光源１０１、光源からの発散光をカップリングするカップリングレンズ１０２、光源からの光束の一部のみを透過させる開口部をもつアパーチャ部材１０３、光束の一部の位相を部分的に変化させる位相型光学素子１０４、アパーチャ部材を透過した光束を偏向走査する偏向手段１０５、偏向手段により走査された走査光を被走査面１に結像する走査レンズ１０６１，１０７１を有し、アパーチャ部材の開口部の主走査方向端部における光強度をＩｍ、副走査方向端部における光強度をＩｓとするとき、位相型光学素子１０４は、被走査面上のビームプロファイルにおいてＩｍとＩｓのうち小さい方向のサイドローブ増大量の方がＩｍとＩｓのうち大きい方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるようにサイドローブ強度を増大させる機能を有する構成とした。【選択図】図１
2010127992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの発散光をカップリングするカップリングレンズと、
前記光源からの光束の一部のみを透過させる開口部をもつアパーチャ部材と、
前記光束の一部の位相を部分的に変化させる位相型光学素子と、
前記アパーチャ部材を透過した光束を偏向し走査する偏向手段と、
前記偏向手段により走査された走査ビームを被走査面に結像する走査レンズと、を有し、
前記アパーチャ部材の開口部における主走査方向端部における光強度をＩｍ、副走査方向端部における光強度をＩｓとするとき、前記位相型光学素子は、前記被走査面上のビームプロファイルにおいて、前記ＩｍとＩｓのうち小さい方向のサイドローブ増大量の方が、前記ＩｍとＩｓのうち大きい方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるように、サイドローブ強度を増大させる機能を有していることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子における位相変調部の形状において、前記サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい形状を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子の位相変調部は、前記アパーチャ部材の開口部を光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子上に射影した開口射影部を考えたとき、少なくとも前記開口射影部の中心部に設けることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記位相変調部の形状は、前記開口部の一方の端部から他方の端部まで途切れることなく続く形状を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子の位相変調部は、１箇所のみであることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子の位相変調部の形状は、長方形形状で且つ前記サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい形状を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光走査装置において、
前記アパーチャ部材の開口部を光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子上に射影した開口射影部を考えたとき、前記長方形形状の長い方の幅は、前記開口射影部と等しいか、もしくはそれよりも大きいことを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記アパーチャ部材の開口部の形状は矩形形状であることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記光源を面発光レーザ、もしくは面発光レーザアレイとし、Ｉｍ＜Ｉｓとすることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記光源は端面発光レーザアレイとし、該端面発光レーザアレイの光源の配列方向を副走査方向から傾けて配置させ、Ｉｍ＜Ｉｓとすることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子は、主走査方向のサイドローブ増大量の方が副走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子における位相変調部と、副走査方向のサイドローブ増大量の方が主走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子の位相変調部を重ね合わせた位相変調部を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光走査装置において、
前記位相型光学素子における位相変調部は、主走査方向に長い形状と副走査方向に長い形状が、交わる形状を含むことを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光走査装置において、
前記位相変調部における主走査方向に長い形状、および副走査方向に長い形状は長方形を含むことを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一つに記載の光走査装置と、
前記光走査装置により像担持体上にそれぞれ形成された静電像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された画像を記録媒体に転写する転写手段と、転写された画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一つに記載の光走査装置と、
前記光走査装置により複数の像担持体上にそれぞれ形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写手段と、転写された画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有し、多色またはカラー画像を出力することを特徴とする多色画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、レーザ計測装置、レーザ加工装置等に応用される光走査装置と、その光走査装置を備え、良好な画像形成を行うことができるデジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ、あるいはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置及び多色画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ、あるいはこれらの機能を備えた複合機（ＭＦＰ）等の画像形成装置の出力画像の画質向上が市場で求められている。出力画像の画質向上のためには、ビームスポット径の小径化及び安定化が必要不可欠である。ビームスポット径の安定化は、ビームの深度余裕（許容するビームスポット径以下となる光軸方向の距離）が大きくなれば達成できる。しかし、深度余裕ｄとビームスポット径ｗ（波長：λ）には以下の関係、
ｄ ∝ ｗ^2／λ
があり、ビームスポット径の小径化と、安定化（深度余裕の拡大）は物理的に相反する関係にあり、ビームスポット径の小径化を実現すると、通常は深度余裕が狭くなり、ビームスポット径の安定性が低下する。
【０００３】
深度余裕を狭くすることなく、ビームスポット径の小径化を実現するためには、ビームスポットの深度余裕を拡大する必要がある。深度余裕を拡大する方法として、特許文献１（特開２００８−２６５８６号公報）に記載のように、位相型光学素子を用いて被走査面上でのビームプロファイルのサイドローブ強度を増大させることで深度余裕を拡大する方法が知られている。
【０００４】
また、深度余裕に影響を与えるパラメータとして、光走査装置に通常用いられるアパーチャ部材の開口部の大きさと、アパーチャ部材に入射するビームの大きさがある。開口部の大きさに対して、アパーチャ部材に入射するビームの大きさが小さければ、被走査面上においてサイドローブ強度が弱くなり、その結果、深度余裕が減少する。逆に、ビームが十分大きければ、サイドローブ強度が強くなり、深度余裕は増大する。
【０００５】
一般の光走査装置においては、主走査方向と副走査方向の両方の深度余裕を確保する必要があるので、アパーチャ部材の開口部の大きさの主走査と副走査の比と、開口部に入射するビームの主走査と副走査の比も重要になる。
アパーチャ部材の開口部の大きさ、及び開口部の大きさの主走査と副走査の比は、光学系と、被走査面上でのビームスポットの大きさによって決まる。また、開口部に入射するビームの大きさ、及びその主走査と副走査の比は、光源の発散角とカップリングレンズの焦点距離によって決まる。開口部の主走査と副走査の比と、開口部に入射するビームの主走査と副走査の比は同一にするのが望ましく、そうすることで、主走査方向と副走査方向の深度余裕を効率よく確保することができる。しかし、そうすることは通常は非常に難しい。
そのため、主走査方向と副走査方向のどちらか一方は、開口部に対して入射するビームの大きさが小さくなってしまい、深度が減少してしまうという問題がある。カップリングレンズの焦点距離を十分長くすれば、その問題は回避できるが、そうすると開口部を透過する光量が大きく減少してしまい、光走査装置の高速化に対して非常に不利になってしまう。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アパーチャ部材の開口部の大きさと開口部に入射するビームの大きさの関係に起因する深度減少を防止して、ビームスポット径の安定化を図り、且つ、光走査装置の高速化に不利となることがない光走査装置、及びそれを用いた画像形成装置、多色画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の解決手段は、光走査装置であって、光源と、前記光源からの発散光をカップリングするカップリングレンズと、前記光源からの光束の一部のみを透過させる開口部をもつアパーチャ部材と、前記光束の一部の位相を部分的に変化させる位相型光学素子と、前記アパーチャ部材を透過した光束を偏向し走査する偏向手段と、前記偏向手段により走査された走査ビームを被走査面に結像する走査レンズと、を有し、前記アパーチャ部材の開口部における主走査方向端部における光強度をＩｍ、副走査方向端部における光強度をＩｓとするとき（ここでは開口中心を通る断面で考える）、前記位相型光学素子は、前記被走査面上のビームプロファイルにおいて、前記ＩｍとＩｓのうち小さい方向のサイドローブ増大量の方が、前記ＩｍとＩｓのうち大きい方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるように、サイドローブ強度を増大させる機能を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の解決手段は、第１の解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子における位相変調部の形状において、前記サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい形状を有することを特徴とする。
また、本発明の第３の解決手段は、第１または第２の解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子の位相変調部は、前記アパーチャ部材の開口部を光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子上に射影した開口射影部を考えたとき、少なくとも前記開口射影部の中心部に設けることを特徴とする。
さらに本発明の第４の解決手段は、第１〜第３のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記位相変調部の形状は、前記開口部の一方の端部から他方の端部まで途切れることなく続く形状を有することを特徴とする。
さらに本発明の第５の解決手段は、第１〜第４のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子の位相変調部は、１箇所のみであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第６の解決手段は、第２〜第５のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子の位相変調部の形状は、長方形形状で且つ前記サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい形状を有することを特徴とする。
また、本発明の第７の解決手段は、第６の解決手段の光走査装置において、前記アパーチャ部材の開口部を光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子上に射影した開口射影部を考えたとき、前記長方形形状の長い方の幅は、前記開口射影部と等しいか、もしくはそれよりも大きいことを特徴とする。
さらに本発明の第８の解決手段は、第１〜第７のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記アパーチャ部材の開口部の形状は矩形形状であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第９の解決手段は、第１〜第８のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記光源を面発光レーザ、もしくは面発光レーザアレイとし、Ｉｍ＜Ｉｓとすることを特徴とする。
また、本発明の第１０の解決手段は、第１〜第８のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記光源は端面発光レーザアレイとし、該端面発光レーザアレイの光源の配列方向を副走査方向から傾けて配置させ、Ｉｍ＜Ｉｓとすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第１１の解決手段は、第１〜第１０のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子は、主走査方向のサイドローブ増大量の方が副走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子における位相変調部と、副走査方向のサイドローブ増大量の方が主走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子の位相変調部を重ね合わせた位相変調部を有することを特徴とする。
また、本発明の第１２の解決手段は、第１１の解決手段の光走査装置において、前記位相型光学素子における位相変調部は、主走査方向に長い形状と副走査方向に長い形状が、交わる形状を含むことを特徴とする。
さらに本発明の第１３の解決手段は、第１２の解決手段の光走査装置において、前記位相変調部における主走査方向に長い形状、および副走査方向に長い形状は長方形を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１４の解決手段は、画像形成装置であって、第１〜第１３のいずれか一つの解決手段の光走査装置と、前記光走査装置により像担持体上にそれぞれ形成された静電像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された画像を記録媒体に転写する転写手段と、転写された画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の第１５の解決手段は、多色画像形成装置であって、第１〜第１３のいずれか一つの解決手段の光走査装置と、前記光走査装置により複数の像担持体上にそれぞれ形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写手段と、転写された画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有し、多色またはカラー画像を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光走査装置では、第１の解決手段の構成を採用することで、開口部を透過する光量が大きく、且つ被走査面上でのビームスポット径における深度余裕を拡大することができ、高速かつ安定性が高い光走査装置を実現することができる。
また、本発明の光走査装置では、第２の解決手段の構成を採用することで、ＩｍとＩｓの小さい方向のサイドローブを重点的に増大させることができる。
さらに本発明の光走査装置では、第３、第４、第５の解決手段の構成を採用することで、高次回折光が発生するのを避けつつ、効果的に深度拡大が実現でき、画像に悪影響を及ぼすことや、光利用効率が低下することを防止できる。
【００１５】
本発明の光走査装置では、上記の構成及び効果に加え、第６の解決手段の構成を採用することで、サイドローブの増大量が小さい方向の増大量をより小さく設定でき、サイドローブの増大量が大きい方向の増大量をより重点的に増大することができる。
また、本発明の光走査装置では、第７の解決手段の構成を採用することで、サイドローブ増大量が小さい方向のサイドローブ強度はほとんど変化しなくすることができる。
さらに本発明の光走査装置では、第８の解決手段の構成を採用することで、非点収差による深度余裕の減少を避けることができる。
さらに本発明の光走査装置では、第９または第１０の解決手段の構成を採用することで、深度余裕の減少を避けつつ、開口部を通過する光量を増大させることができ、小型で且つ光利用効率がよく、且つ深度が広い光走査装置を実現できる。
【００１６】
本発明の光走査装置では、第１１、第１２の解決手段の構成を採用することで、画像に悪影響を及ぼすことがなく、主走査方向、副走査方向ともに、良好な深度余裕を得ることができる。
また、本発明の光走査装置では、第１３の解決手段の構成を採用することで、主走査方向と副走査方向のサイドローブ強度を完全に独立に制御することができる。
【００１７】
本発明の画像形成装置または多色画像形成装置では、第１〜第１３のいずれか一つの解決手段の光走査装置を用いることで、開口部を通過する光量を増大させつつ、深度余裕を拡大できることから、高速で且つ画像安定性が高い、画像形成装置を実現することができる。さらに、プロセス制御頻度を低減することができ、トナー消費量低減等の環境負荷低減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の構成、動作及び作用効果を、図示の実施例に基いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
［実施例１］
（光走査装置の説明）
まず、本発明に係る光走査装置の一実施例について図１〜３を用いて説明する。
図１は光走査装置の構成例を示す主走査断面図を示しており、１ステーション分の光走査装置の基本的な構成例を示している。図２はフルカラー画像形成装置に展開した光走査装置を立体的に示した図であり、図３は図２に示す光走査装置の偏向手段（ポリゴンミラー等の光偏向器）１０５以降の光学系の概略構成を示す断面図である。
図１〜３に示す光走査装置は、光源ユニット１００１と、シリンドリカルレンズ１０４１と、光源ユニット１００１からの光ビームを偏向し走査する偏向手段である光偏向器１０５と、該光偏向器により走査された走査ビームを被走査面（像担持体である感光体ドラム）１（１Ｙ，１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）に結像する第１の走査レンズ１０６１〜１０６４と第２の走査レンズ１０７１〜１０７４とを有しており、ここでは光偏向器の一例であるポリゴンミラー１０５に対して対向する方向に２ステーション分ずつ走査している。また、図１、図２では、説明の簡略化のため、光源ユニット１００１や第１走査レンズ以降の光学系は、１ステーション分のみを図示している。
【００２０】
図１〜３に示す光走査装置３では、被走査面１である４つの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを転写ベルト１０の移動方向に沿って配列し、順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する画像形成装置において、各光走査装置を一体的に構成し単一のポリゴンミラー１０５で全ての光ビームを走査する。また、ポリゴンミラー１０５は６面とし、上下２段の構造としている。
【００２１】
図１に示すように、光源ユニット１００１内には、光源（例えば半導体レーザ、または面発光レーザ、もしくは面発光レーザアレイ、あるいは端面発光レーザアレイ）１０１と、光源からの発散光をカップリングするカップリングレンズ１０２と、光源からの光束の一部のみを透過させる開口部をもつアパーチャ部材１０３と、光束の一部の位相を部分的に変化させる位相型光学素子１０４が配設されている。位相型光学素子１０４は、例えばアパーチャ部材１０３とシリンドリカルレンズ１０４１の間に設けられるが、図１の例ではアパーチャ部材１０３に密接して（一体化して）設けられている。
【００２２】
この光源ユニット１００１において、光源１０１から射出された光束は、カップリングレンズ１０２によって略平行光化もしくは略発散光束化もしくは略収束光束化されるが、この実施例では略平行光としている。その後、アパーチャ部材１０３により所望の光束幅に切り取られた光束１００２は位相型光学素子１０４を通過し、シリンドリカルレンズ１０４１により、ポリゴンミラー１０５近傍で副走査方向に一度集光され、第１走査レンズＬ１（１０６１〜１０６４）、第２走査レンズＬ２（１０７１〜１０７４）からなる走査光学系により被走査面（像面）１（１Ｙ，１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）上にビームスポットを形成する。このように、通常の光走査装置では、ポリゴンミラー１０５の面倒れによる光学特性の劣化を低減するため、ポリゴンミラー１０５近傍で一度副走査方向に集光する面倒れ補正光学系が採用されている。
【００２３】
この実施例の光走査装置において、第１走査レンズＬ１（１０６１〜１０６４）、第２走査レンズＬ２（１０７１〜１０７４）はともに樹脂製であり、回折格子を１つまたは複数の光学面上に形成しても良い。
カップリングレンズ１０２はガラスモールド製、シリンドリカルレンズ１０４１はガラス製としているが、回折構造を形成し、樹脂により作製しても良い。
また、通常は、図３に示すように、偏光手段（ポリゴンミラー）１０５と像面（被走査面）１（１Ｙ，１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の間に折り返しミラー（１１１１〜１１１４、１１２１〜１１２４）が１枚以上挿入され、光路が折りたたまれる。また、各ステーション毎の走査光学系は２枚の走査レンズで構成される実施例を示したが、１枚もしくは３枚以上の走査レンズを用いても良い。
【００２４】
光学面形状の表現式は下記の式１、式２、式３のとおりであり、Ｘはレンズの光軸方向の座標）、Ｙは主走査方向座標、Ｚは副走査方向の座標を示す。Ｃm0は中央（Ｙ＝０：ポリゴンミラーの回転中心を通る断面）の主走査方向曲率を示し曲率半径Ｒmの逆数であり、ａ00，ａ01，ａ02，・・・は主走査形状の非球面係数である。ＣS(Ｙ)はＹに関する副走査方向の曲率であり、式２に示すとおりであり、ＲS0は副走査方向の光軸上の曲率を示し、ｂ00，ｂ01，ｂ02，・・・は副走査方向の非球面係数である。式１におけるＫZ(Ｙ)は、式３に示すとおりである。
【００２５】
下記の表１は走査レンズＬ１，Ｌ２、シリンドリカルレンズ１０４１の各係数を示しており、表２は、各光学素子間の距離、および各光学素子の屈折率（波長６５５ｎｍ）を示している。表２における座標は図１に示すとおりである。表２において、「次の面とのなす角度」は、ｘ軸からの角度であり、ｘ軸からｙ軸に向かう向きを正としている。「次の面中心との座標差」とは、次の面中心の座標から、現在の面中心の座標を引いた値である。なお、分かりやすくするため、「現在の面中心から次の面中心までの距離、角度」と「次の面中心との座標差」の２つのうちどちらか一方を用いて記載している。下記の表３はカップリングレンズ１０２の係数データであり、カップリングレンズ１０２は回転対称非球面であり、下記の式４に従う。なお、シリンドリカルレンズ１０４１の射出面（第２面）は平面である。カップリングレンズ１０２はガラスモールドであり、シリンドリカルレンズ１０４１はガラス、走査レンズＬ１，Ｌ２は樹脂とした。また、走査レンズの副走査方向の横倍率は約−０．９６倍である。また、表１〜３の各寸法表記単位はｍｍである。
【００２６】
なお、図１における防音ガラス１０８はα＝１６deg、β＝２．８degとしており、防塵ガラス１０９１は光軸と垂直方向に対して副走査方向に１８．５deg傾けて配置している。ここで、αはｘ軸からｙ軸に向かう角度で、βはｚ軸からｘ軸に向かう角度である。厚さは、どちらも１．９ｍｍ（屈折率は１．５１４３７１（波長６５５ｎｍ））である。
【００２７】
【数１】
2010127992.tif 000003
【００２８】
【数２】
2010127992.tif 000004
【００２９】
【数３】
2010127992.tif 000005
【００３０】
【数４】
2010127992.tif 000006
【００３１】
【表１】
2010127992.tif 000007
【００３２】
【表２】
2010127992.tif 000008
【００３３】
【表３】
2010127992.tif 000009
【００３４】
（位相型光学素子による深度拡大の説明）
次に、深度余裕を拡大できる位相型光学素子１０４について説明する。
深度余裕を拡大できる方法としては幾つかの方法が知られており、例えばベッセルビームを用いる方法が知られており、その発生方法として幾つかの方法があるが、前述の特許文献１に記載のように、光利用効率の面や、レイアウト性の面であまり好ましくない。深度拡大は、特許文献１に記載のように、位相型光学素子を用いて、被走査面上におけるビームプロファイルのサイドローブを少し増大させることで実現するのが良い。
また、増大させるサイドローブは、メインローブに最も近い１次のサイドローブ強度とするのが良い。
【００３５】
ここで、位相型光学素子１０４とは、透明基板上に凹凸構造を作製することで、透過光に対して位相分布を付与する素子である。凹凸構造の変わりに、屈折率分布を作製することによっても、位相分布の付与は可能である。以下では、凹凸構造（屈折率分布構造）を付与して、位相を変更した部分を、位相変調部と呼ぶ。
上記の位相変調部の構造を適切に設定することで、被走査面上におけるビームプロファイルのサイドローブを増大させることが可能である。以下に具体的な実施例を示す。
【００３６】
（実施例１−１）
前述のように、深度余裕に影響を与えるパラメータとして、光走査装置に通常用いられるアパーチャ部材１０３の開口部の大きさと、アパーチャ部材１０３に入射するビームの大きさがある。アパーチャ部材１０３の開口部の大きさに対して、入射するビームの大きさが小さければ、被走査面上においてサイドローブ強度が弱くなり、その結果、深度余裕が減少する。逆に、ビームが十分大きければ、サイドローブ強度が強くなり、深度余裕は増大する。
【００３７】
図４にシミュレーション結果を示す。シミュレーションには、上記の図１、表１〜３で示した光学系を用いた。図４は主走査方向のビームスポット径vsデフォーカス曲線（以下、Ｂ−Ｄ曲線と呼ぶ）である。（ａ）、（ｂ）においてアパーチャ部材１０３の開口部の形状は矩形である。
図４（ａ）は、アパーチャ部材１０３上のビーム径が主走査６．９３ｍｍ×副走査１．８２ｍｍ、アパーチャ部材１０３の開口部（矩形）の幅が主走査５．００ｍｍ×副走査１．２８ｍｍとしたときのＢ−Ｄ曲線である。また、アパーチャ部材１０３の開口部の中心部を通る主走査方向の断面、および副走査方向の断面を考え、主走査断面において、アパーチャ部材の開口部における主走査方向開口端部における光強度をＩｍ、副走査断面において、副走査方向開口端部における光強度をＩｓとすると、Ｉｍ＝０．７７１、Ｉｓ＝０．７８７である。ただし開口部におけるピーク値を１に規格化している。また、中心部を通る断面の代わりに、重心断面としてもよく、結果にほとんど差異はない。
【００３８】
なお、シミュレーションでは、アパーチャ部材１０３の開口部に入射させるビームをガウス分布と仮定し、開口部の中心に入射させている。そのため、Ｉｍ、Ｉｓは、両方の端部でほぼ同じ値となっている。なお、両方の端部で、Ｉｍ、Ｉｓの値が異なる際は、小さい方の値をＩｍ、Ｉｓとする。
【００３９】
図４（ｂ）は、アパーチャ部材１０３上のビーム径が主走査３．３５ｍｍ×副走査１．８２ｍｍ、アパーチャ部材１０３の開口部（矩形）の幅が５．５２ｍｍ×１．２８ｍｍとしたときのＢ−Ｄ曲線であり、Ｉｍ＝０．２５７、Ｉｓ＝０．７８７である。像高±１４８．５、±１００、±５０、０ｍｍ像高のＢ−Ｄ曲線をまとめて描いている。また、図４（ａ），（ｂ）において、像高０ｍｍ、デフォーカス０ｍｍのビームスポット径は、概略４５×５０μｍになるようにしている。
【００４０】
図４（ａ），（ｂ）において、ビームスポット径が５０μｍ以下となるデフォーカス領域（＝深度）は、（ａ）は−２ｍｍ〜１．８ｍｍ（幅で３．８ｍｍ）、（ｂ）は−１．６ｍｍ〜１．５ｍｍ（幅で３．１ｍｍ）である。上記のように、開口部端部の光強度（上記の例ではＩｍ）が小さくなると（（ａ）ではＩｍ＝０．７７１に対し、（ｂ）ではＩｍ＝０．２５７）、深度が減少する。このときの主走査方向（主走査断面）のビームプロファイルを図５に示す。
【００４１】
図５の（ａ）は、像高０ｍｍ、デフォーカス０ｍｍにおける、主走査方向のビームプロファイル（重心断面）を示しており、同図（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大したグラフである。また、実線(1) のグラフは図４の（ａ）、破線(2) のグラフは図４の（ｂ）に対応したビームプロファイルである。実線(1) のグラフのサイドローブピーク強度は、破線(2) のグラフのサイドローブピーク強度よりも大きく、実線(1)が４．２％、破線(2) が２．０％である（左右どちらのサイドローブでも、ほぼ同じ値）。
【００４２】
ここで、サイドローブピーク強度とは、メインローブに最も近いサイドローブのピーク強度を示している。なお、通常は、メインローブの両側にサイドローブが発生するが、両側のサイドローブピーク強度が異なるときは、小さい方の値とする。
上記より、開口部端部の光強度が減少すると、サイドローブピーク強度が減少し、深度余裕が低下するのが分かる。上記では、主走査断面のみを説明したが、副走査断面においても同じことが言える。
【００４３】
図６に、位相型光学素子１０４を用いて、上記の深度余裕の低下を補う実施例（シミュレーション結果）を示す。シミュレーションには、上記と同じ光学系を用いた。図６の（ａ）は、シミュレーションに用いた位相型光学素子１０４で、矩形形状の点線１０４ｂは、用いたアパーチャ部材１０３の開口部を光軸と平行に射影した形状（開口射影部と呼ぶ）を示している。
【００４４】
図６（ａ）において、斜線部が位相変調部１０４ａであり、使用波長（６５５ｎｍ）において、非位相変調部（斜線部以外）との位相差がπラジアンになるように設定している。位相変調部１０４ａは長方形形状で、副走査方向は開口射影部部１０４ｂよりも大きく、主走査方向の幅は１００μｍとした。また、位相型光学素子１０４は、図１に示すように、アパーチャ部材１０３の直後に密接して一体的に配置したこととした。同図（ｂ）のＢ−Ｄ曲線で、アパーチャ部材上のビーム径は主走査３．３５ｍｍ×副走査１．８２ｍｍ（図４の（ｂ）と同じ）で、開口部（矩形）の幅は、５．２ｍｍ×１．２８ｍｍで、Ｉｍ＝０．３００、Ｉｓ＝０．７８７である。
図６（ｂ）は、主走査方向のＢ−Ｄ曲線を示しており、ビームスポット径が５０μｍ以下となるデフォーカス領域（＝深度）は、−２．１ｍｍ〜１．８ｍｍ（幅３．９ｍｍ）となり、図４（ａ）と同等の深度余裕である。
【００４５】
図７に位相型光学素子１０４を用いた時の、像高０ｍｍ、デフォーカス０ｍｍにおける、主走査方向のビームプロファイル（重心断面）を示す。
図７（ａ）の破線(3) のグラフが上記の位相型光学素子１０４を用いたときのビームプロファイルであり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大したグラフである。実線(1) のグラフは、比較のために示した図４の（ａ）のビームプロファイルである。破線(3) のグラフのサイドローブピーク強度は５．９％である。
なお、上記のシミュレーション（図４（ａ），（ｂ）、および図６（ｂ））において、副走査方向サイドローブ強度は全く変化していない。
【００４６】
上記の実線(1) のグラフと、破線のグラフ(2)、(3)を比較すると、破線のグラフ(2) に対して破線のグラフ(3) は、Ｉｍは同等（(2) のＩｍ＝０．２５７、(3) のＩｍ＝０．３００）だが、サイドローブピーク強度は(3) の方が大きいため（(2) は２．０％、(3) は５．９％）、Ｉｍ低下に伴う深度減少が効果的に抑止できており、(1) と同等の深度余裕が得られている。また、(1) と(3) を比較すると、Ｉｍは、(1) が０．７７１に対し、(3) は０．３００である（Ｉｓは同じ）。従って、光源から射出されるビームの光量が等しいとすると、アパーチャ部材１０３の開口部を透過する光量は、Ｉｍが小さい(3) の方が大きくなる。従って、破線のグラフ(3) のビームプロファイル、つまり位相型光学素子１０４を用いる方が、光量面で有利であり、光走査装置の高速化に向く。
【００４７】
実際の光走査装置において、アパーチャ部材１０３上のビーム径は、光源１０１の発散角とカップリングレンズ１０２（１枚、非球面）の焦点距離で決まる。カップリングレンズ１０２の焦点距離を変更すると、アパーチャ部材１０３上のビーム径を可変できるが、主走査方向と副走査方向を独立に変化させることはできない。カップリングレンズ１０２を複数枚で構成すれば、独立に変化させることも可能であるが、調整が複雑になり、またレンズ枚数が増えるため、安定性が減少し、コストアップの要因にもなるため好ましくない。そのため、深度余裕を広くするためには、カップリングレンズ１０２の焦点距離を長くする必要があるが、ＩｍとＩｓのうち、例えばＩｍ＜Ｉｓであるとすると、Ｉｍに合わせて焦点距離を設定すると、Ｉｓについては値が大きくなりすぎる。ＩｍやＩｓの値が大きくなりすぎると、アパーチャ部材１０３の開口部を透過する光量が減少するため、光走査装置の高速化に不利となる。そのため、ＩｍとＩｓのうち値が大きい方に合わせて焦点距離を設定し（ＩｍとＩｓの大きい方は０．７〜０．９に設定するのが好ましい）、ＩｍとＩｓのうち値が小さい方については、位相型光学素子１０４を用いて、被走査面上のビームプロファイルのサイドローブを増大させ、深度余裕を増大させるのが良い。このようにすることで、アパーチャ部材１０３の開口部を透過する光量が大きく、且つ被走査面上でのビームスポット径における深度余裕が広い光走査装置を実現することができる。
【００４８】
なお、Ｉｍ、Ｉｓの評価は、例えば、光ビームをアパーチャ部材１０３の開口部に入射させた状態で、対物レンズ、カメラレンズ等のレンズを用いて、ＣＣＤカメラで測定することができる。ＣＣＤカメラによる撮像結果において、アパーチャ部材１０３の開口部の中心を通る主走査断面、副走査断面を抽出し、開口部の端部に相当する光強度からＩｍ、Ｉｓを求めればよい。また、中心を通る断面の変わりに重心を通る断面としても良く、結果にほとんど違いは生じない。なお、Ｉｍ、Ｉｓを求める際、アパーチャ部材１０３の開口部におけるピーク強度で規格化しておくのがよい。
【００４９】
次に、アパーチャ部材１０３の開口部を、光ビームの進行方向に沿って平行に位相型光学素子１０４上に射影した、開口射影部を考える。図８は、位相型光学素子１０４のＩｍとＩｓの小さい方向のサイドローブ形状を重点的に増大できる位相変調部１０４ａの形状例を示しており、主走査方向のサイドローブを重点的に増大させると仮定したときの実施例である。
【００５０】
ＩｍとＩｓの小さい方向のサイドローブを重点的に増大させるためには、位相型光学素子１０４における位相変調部１０４ａは、図８に示すように、サイドローブを増大量が大きい方向の幅をＡ、サイドローブを増大量が小さい方向の幅をＢとしたとき、ＡよりもＢの方が大きくなるように位相変調部１０４ａの幅を設定することで実現できる。なお、ＡもしくはＢが開口射影部１０４ｂよりも大きいときは、ＡもしくはＢは、開口射影部１０４ｂの幅とする。位相変調部１０４ａの外形形状が曲線のときは、外形形状を表す曲線を、それを横切る直線で近似し、且つ面積を同一にして矩形形状をフィットして、その矩形形状で考える。なお、図８における点線部が開口射影部１０４ｂである。また、図８は、主走査方向のサイドローブ強度を増大させると仮定して、主走査方向の幅よりも副走査方向の幅の方が広い形状（縦長な形状）を示している。副走査方向のサイドローブ形状を増大させるためには、横長な形状にすればよい。
【００５１】
図８の（ａ）、（ｂ）は、位相変調部１０４ａが長方形形状であり、（ｃ）、（ｄ）は、位相変調部１０４ａが楕円形状、（ｅ）、（ｆ）は、位相変調部が、中央部がくびれた形状である。（ｇ）は（ｃ）、（ｄ）の楕円形状を、（ｈ）は（ｅ）、（ｆ）の中央部がくびれた形状を、矩形形状（太い点線１０４ｃで示す）でフィットすることを示す模式図である。
【００５２】
上記のＢ（位相変調部１０４ａの長い方の幅）は開口射影部１０４ｂの縁まで達していても良いし、開口射影部１０４ｂの中に納まる形状でもよいが、上記のＡとＢの差は大きい方が良く、またＢはなるべく長い方が良い。そうすることで、サイドローブの増大量が小さい方向の増大量をより小さく設定でき、サイドローブの増大量が大きい方向の増大量をより重点的に増大できる。
なお、開口射影部１０４ｂよりも外側の領域は、光がほとんど透過しないので、位相変調部１０４ａを設けても設けなくても、光学特性にはほとんど影響がない。
【００５３】
上記の位相型光学素子１０４における位相変調部１０４ａは、開口射影部１０４ｂの中心部に設けるのが良い。開口射影部１０４ｂの周辺部の光は、被走査面上の１点（集光点）に集光されるときに、開口射影部１０４ｂの中心部の光よりも大きい角度（中心部の光は０度で被走査面に入射すると考える）で、被走査面に入射する。大きい角度で入射する光は、高い空間周波数を持った光波であるため、高い空間周波数を持った光波の位相を、開口射影部１０４ｂの中心を透過する光に対して位相を変化させると、集光点から離れた位置にピークが立ちやすい（高次回折光が発生しやすい）ため、画像に悪影響を及ぼしたり、光利用効率が低下したりする恐れがある。そのため、位相変調部１０４ａは、開口射影部１０４ｂの中心付近に設けるのがよく、そうすることで、高次回折光が発生するのを避けつつ、効果的に深度拡大が実現でき、画像に悪影響を及ぼすことや、光利用効率が低下することを防止できる。
【００５４】
位相型光学素子１０４の位相変調部１０４ａは、途中で途切れた形状にすると、それが回折格子になって、高次回折光が発生してしまう恐れがある。そのため、図８の（ａ）、（ｃ）、（ｅ）のように、開口射影部１０４ｂの一方の端部から、他方の端部まで、途切れることなく続く形状にする方が好ましい。そうすることで、高次回折光の発生を最小限に抑えることができる。
【００５５】
また、位相変調部１０４ａを位相型光学素子１０４の複数箇所に設けると、それが回折格子になり、高次回折光が発生してしまう恐れがあるので、位相変調部１０４ａは１箇所のみに設ける方が好ましい。
【００５６】
位相型光学素子１０４の位相変調部１０４ａの形状として、最も望ましい形状は、サイドローブ光の増大量が大きい方向よりも、サイドローブ光の増大量が小さい方向の幅の方が大きい長方形形状である。そうすることで、サイドローブの増大量が小さい方向の増大量をより小さく設定でき、サイドローブの増大量が大きい方向の増大量をより重点的に増大することができる。
【００５７】
図８の（ａ）、（ｂ）のよう長方形形状の位相変調部１０４ａにおいて、長い方の幅が、開口射影部１０４ｂよりも小さいと、サイドローブの増大量が小さい方向において、少しではあるがサイドローブ強度が増大する。そのため、長方形形状の位相変調部１０４ａの長い方の幅は、開口射影部１０４ｂと同じにするか、もしくはそれよりも広くする方がよい。そうすることで、サイドローブ増大量が小さい方向のサイドローブ強度はほとんど変化しなくなり、望ましい。
【００５８】
なお、上記では、位相型光学素子１０４の位相変調部１０４ａは、図６（ａ）に示すように、基板を掘り下げる実施例を示したが、位相変調部が出っ張る形状にしても、効果は全く同等である。
【００５９】
また、アパーチャ部材１０３の開口形状を、矩形以外の形状にすると、主走査方向と副走査方向の独立性が失われ、非点収差（主走査方向のピント位置と副走査方向のピント位置がずれること）による、ビームスポット径の劣化（深度余裕の減少）が発生してしまう。そのため、アパーチャ部材１０３の開口形状は矩形形状（長方形形状）とするのが良く、そうすることで、深度余裕を増大できる。
【００６０】
なお、アパーチャ部材１０３の開口形状を矩形とし、位相型光学素子１０４の位相変調部１０４ａは長方形として、長い方の幅を開口射影部１０４ｂと等しいか、もしくはそれよりも大きくすると（例えば図８（ａ）の例）、主走査方向と副走査方向は独立になり、主走査方向と副走査方向のどちらか一方（もしくは両方）のサイドローブ強度を選択的に増大させることができ、しかも非点収差の影響を全く受けなくなるので、本発明に最も好適である。
【００６１】
（実施例１−２）
次に光走査装置の光源１０１に面発光レーザや面発光レーザアレイを用いたときの実施例を示す。
面発光レーザからは真円に近いビームが射出される。そのため、アパーチャ部材１０３の開口部の形状は、主走査方向と副走査方向で幅が同じ形状、例えば、正方形形状や円形形状が望ましい。しかし、そのような開口形状を持った光走査装置を設計してしまうと、光偏向器（ポリゴンミラー）１０５よりも光源側の光学系の長さを非常に長くする必要があり、光走査装置が大型化してしまう。そこで、アパーチャ部材１０３の開口形状は、主走査方向の幅の方が、副走査方向の幅よりも長く設定する（つまりＩｍ＜Ｉｓにする）ことで、ポリゴンミラー１０５よりも光源側の光学系の長さを短縮するのが良い。しかし、そのままでは、Ｉｍが小さいことに起因して、主走査方向の深度余裕が狭くなってしまう。また、Ｉｍを十分大きくすると、前述のように、開口部を通過する光量が減少し、高速化に対して不利になってしまう。従って、Ｉｍは低く設定し、変わりに前述の実施例１で説明した位相型光学素子１０４を用いて主走査方向のサイドローブ強度を増大させることで、主走査方向の深度余裕を増大させるのが良い。
【００６２】
Ｉｍの範囲としてより好ましいのは、０．２＜Ｉｍ（強度が低い方）＜０．７に設定するのが良い。Ｉｍ（強度が低い方）が０．２以下では、レーザの発散角ばらつきに起因した、被走査面上でのビームスポット径のばらつきが大きくなってしまい、あまり好ましくない。０．７よりも大きくすると、位相型光学素子１０４による深度拡大効果が小さくなってしまい、さらにアパーチャ部材１０３の開口部を通過する光量が小さくなってしまうため望ましくなく、あまり好ましくない。
【００６３】
（実施例１−３）
次に光走査装置の光源１０１に、端面発光レーザアレイを用いたときの実施例を示す。
端面発光レーザアレイの複数の発光部が副走査方向に並ぶようにして用いると、複数の発光部の間隔を非常に狭く設定しなければならない。発光部の間隔を狭くしてしまうと、発光部間で熱的な干渉が発生してしまい、レーザの変調特性の劣化を引き起こしてしまうため、好ましくない。そのため、発光部の間隔は、比較的広く設定し（１０〜３０μｍ程度）、代わりに発光部の配列方向を、副走査方向から傾けて用いるのがよい。
【００６４】
端面発光レーザアレイの発光部の配列の模式図を図９に示す。同図（ａ）は端面発光レーザアレイの発光部の配列方向を副走査方向に設定したときで、（ｂ）は、発光部の配列方向を副走査差方向から傾けて用いたときの例である。端面発光レーザからは、互いに直交する方向での発散角が異なった楕円状のビームが射出され、端面発光レーザアレイのときは、発光部の配列方向と垂直方向に長軸を持つ楕円状のビームが射出される。発光部の配列方向を傾けるときの傾け角度は、光学系の副走査方向の倍率と、発光点間ピッチ、書込解像度（ｄｐｉ）に依存するが、４５deg以上に傾ける必要がある場合が非常に多く、７０deg程度まで傾ける必要があるときも多い。
【００６５】
このように、端面発光レーザアレイの発光点の配列方向を傾けて使用すると、主走査方向よりも副走査方向の幅の方が広いビームが、アパーチャ部材１０３の開口部に入射することになる。前述のように、ポリゴンミラー１０５よりも光源側の光学系の長さを短くするためには、アパーチャ部材１０３の開口形状を、主走査方向の幅の方が、副走査方向の幅よりも長い形状にする必要があり、そうすると、Ｉｍ＜Ｉｓとなってしまい、主走査方向の深度余裕が減少してしまう。それを避けて設計すると（例えば、副走査方向の方が長い開口形状を用いることや、レーザアレイの発光点間ピッチを小さくして、レーザアレイの傾け角を小さくする）、前述のように、ポリゴンミラー１０５よりも光源側の光学系の長さが長くなってしまい、書込光学系が大型化してしまうと言った問題や、レーザの変調特性といった問題を引き起こす恐れがある。
【００６６】
そこで、そのような設計はせず、レーザアレイを傾けて用い、且つ、主走査方向の幅の方が、副走査方向の幅よりも広い開口形状を用いるのが良い。そして、前述の実施例１で説明した位相型光学素子１０４を用いて主走査方向のサイドローブ強度を増大させ、主走査方向の深度余裕を増大させるのが良い。そうすることで、小型で且つ光利用効率がよく、且つ深度が広い光走査装置を実現することができる。
なお、Ｉｍの範囲がより好ましいのは、前述のように、０．２＜Ｉｍ（強度が低い方）＜０．７に設定するのがよい。
【００６７】
（実施例１−４）
上記のことを応用すれば、主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を任意に制御することが可能な位相型光学素子１０４も実現可能である。その実施例を図１０に示す。図１０は主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を増大させる位相型光学素子の例である。
主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を任意に制御するためには、主走査方向のサイドローブ増大量の方が副走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子の位相変調部（以下、Ｈｍと呼ぶ）と、副走査方向のサイドローブ増大量の方が主走査方向のサイドローブ増大量よりも大きくなるような位相型光学素子の位相変調部（以下、Ｈｓと呼ぶ）とを重ね合わせた位相変調部１０４ａを有する位相型光学素子１０４で実現できる。Ｈｍ、Ｈｓは前述の実施例１で説明した方法で実現できる（例えば図８）。
【００６８】
図１０において、上段は、主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を増大させる位相変調部（Ｈｍ＋Ｈｓ）１０４ａを有する位相型光学素子１０４で、中段は、Ｈｓを有する位相型光学素子、下段は、Ｈｍを有する位相型光学素子である。また、同図（ａ）は位相変調部Ｈｍ、Ｈｓの形状を長方形形状としたとき、（ｂ）は位相変調部Ｈｍ、Ｈｓの形状を楕円としたとき、（ｃ）は位相変調部Ｈｍ、Ｈｓの形状を中央部がくびれた形状としたときである。
なお、図１０において、位相変調部１０４ａの、非位相変調部に対する位相差は、使用波長（例えば６５５ｎｍ）に対してπラジアンになると仮定している。
【００６９】
ここで、２つの位相型光学素子を重ね合わせるとは、２つの位相型光学素子の位相を加えるということを指す。図１０において、位相型光学素子１０４の２つの位相変調部Ｈｍ、Ｈｓが重なり合っている部分（交差している部分）の位相は、非位相変調部の位相（０ラジアン）と等価になっている。これはπラジアン＋πラジアン＝２πラジアン＝０ラジアンであるためである。このように、２つの位相変調部が重なりあう部分は、非位相変調部と等価な位相に設定するのが良い。
【００７０】
また、ＩｍとＩｓのうち、小さい方向の方がサイドローブ強度が弱く、深度が狭い。そのため、ＩｍとＩｓのうち小さい方向のサイドローブ強度の増大量を大きくし、深度余裕の増大量を大きくするのが良い。ＩｍとＩｓのうち大きい方向のサイドローブ強度を大きくしすぎても、深度余裕の増大量は大きくすることができず、逆にサイドローブ強度が大きすぎて画像に悪影響を及ぼす恐れが出てくる。そのため、ＩｍとＩｓのうち小さい方向のサイドローブ強度の増大量を大きくするのがよく、そうすることで、画像に悪影響を及ぼすことがなく、主走査方向、副走査方向ともに、良好な深度余裕を得ることができる。
【００７１】
なお、位相変調部１０４ａの位相をπから少しずらして用いる際は、上記の交差する部分の位相は、非位相変調部とは少し異なる（例えば、０．９π＋０．９π＝１．８π）が、非位相変調部と同じ位相にしても、実用上はほとんど影響がない。そのため、素子の加工性を考えると、交差する部分の位相は非位相変調部と同じ位相にするのが望ましい。
【００７２】
なお、図１０において最も望ましいのは、図１０（ａ）の位相変調部１０４ａを有する位相型光学素子１０４であり、ＨｍおよびＨｓをともに長方形形状と考え、それらを重ね合わせた形状にするのがよく、そうすることで、主走査方向と副走査方向のサイドローブ強度を完全に独立に制御できる。つまり、Ｈｍは主走査方向のサイドローブ強度のみを増大させ、Ｈｓは副走査方向のサイドローブ強度のみを増大させることができる。また、前述のように、開口形状を矩形形状とすると、非点収差の影響を受けないため、なお良い。
【００７３】
［実施例２］
（画像形成装置の説明）
次に実施例１で説明した光走査装置を用いた画像形成装置の構成例を以下に示す。
図１１に本発明に係る光走査装置を用いた多色対応の画像形成装置の一構成例を示す。図中の符号１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、転写ベルト１０に沿って並設された感光体ドラムであり、図２や図３に示した被走査面（感光体ドラム）１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに相当するものである。
【００７４】
各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは図中の矢印方向に回転され、その周囲には、帯電装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（図では帯電ローラによる接触式のものを示しているが、この他、帯電ブラシや、非接触式のコロナチャージャ等を用いることもできる）、実施例１で説明したような構成の本発明の光走査装置３、各色の現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、転写装置（転写チャージャ、転写ローラ、転写ブラシ等）５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、クリーニング装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ等が配設されている。また、図中の符号３０は定着装置、２０は記録紙等のシート状記録媒体Ｓを積載した給紙カセット、２１は給紙ローラ、２２は分離ローラ、２３は搬送ローラ、２４はレジストローラを示している。
【００７５】
感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは潜像形成手段である光走査装置３により画像情報に応じて強度変調された光ビームが露光され、静電潜像が形成される。この露光工程を行う光走査装置３の基本的な構成は実施例１で説明した通りであり、図１１の例では、図１〜３と同様に１つの偏向手段（光偏向器）１０５で４系統のビームを振り分けて走査する構成である。すなわち、図１１に示す光走査装置３では、４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにそれぞれ対応するための４つの光源ユニット１００１とシリンドリカルレンズ１０４１、偏向手段である１つのポリゴンミラー１０５、４系統の光学系（第１走査レンズ（Ｌ１）１０６１〜１０６４、折り返しミラー１１１１〜１１１４，１１２１〜１１２４、第２走査レンズ（Ｌ２）１０７１〜１０７４等）を備えており、１つの偏向手段（ポリゴンミラー）１０５で４系統の光ビームを左右に振り分けて走査し、４系統の光学系で各光ビームを各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに照射する構成である。
【００７６】
各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）現像装置４Ｙ、マゼンタ（Ｍ）現像装置４Ｍ、シアン（Ｃ）現像装置４Ｃ、ブラック（Ｋ）現像装置４Ｋによって現像され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として顕像化される。また、この現像工程にタイミングを合わせて給紙カセット２０からシート状記録媒体Ｓが給紙ローラ２１と分離ローラ２２により１枚ずつ給紙され、搬送ローラ２３を経てレジストローラ２４に至る。そして、上記の現像工程で顕像化された各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のトナー像が転写位置に来るタイミングに合わせてレジストローラ２４によりシート状記録媒体Ｓが転写ベルト１０に送り出され、転写ベルト１０によりシート状記録媒体Ｓが担持されて各色の転写位置に順次搬送される。そして、転写ベルト１０を挟んで各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対向して配置された転写装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより転写バイアスが印加され、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上の各色のトナー像がシート状記録媒体Ｓに順次重ね合わせて転写される。シート状記録媒体Ｓ上に転写された４色重ね合わせのトナー画像（カラー画像）は定着装置３０によって熱及び圧力を加えることにより定着される。そして、トナー画像を定着されたシート状記録媒体Ｓは装置外の図示しない排紙部に排出される。また、トナー画像転写後の各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋはクリーニング装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋのクリーニング部材（ブレード、ブラシ等）によりクリーニングされて残留トナーや紙粉が除去される。
【００７７】
なお、図１１に示す画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれか１色の画像を形成する単色モード、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれか２色の画像を重ねて形成する２色モード、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれか３色の画像を重ねて形成する３色モード、上記のように４色の重ね画像を形成するフルカラーモードを有し、これらのモードを図示しない操作部にて指定して実行することで単色、多色、フルカラーの画像形成が可能である。
【００７８】
また、図１１に示す構成の画像形成装置では、各色の作像部で帯電→露光→現像→転写という工程を経てシート状記録媒体Ｓ上に多色画像形成を行なうものであるが、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋからシート状記録媒体Ｓに直接転写する方式に換えて、中間転写ベルト等の中間転写媒体を用い、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋから中間転写ベルトに１次転写して各色の重ね画像を形成した後、中間転写ベルトからシート状記録媒体Ｓに一括して２次転写する構成の、中間転写方式の画像形成装置としてもよい。
【００７９】
以上のように、本発明に係る画像形成装置では、各色の作像部で帯電→露光→現像→転写という工程を経てシート状記録媒体Ｓ上に多色やフルカラー画像形成を行なうものであるが、本発明の位相型光学素子１０４を用いた光走査装置３を上記の画像形成装置に用いることで、アパーチャ部材の開口部を通過する光量を増大させつつ、深度余裕を拡大できることから、各感光体ドラム上でのビームスポット径の変動を抑えることができ、ドット径の揃った高画質な画像を提供することができので、高速で且つ画像安定性が高い、画像形成装置を実現することができる。
また、各感光体ドラム上におけるビームスポット径が安定化するということは、複数あるプロセス制御条件のうちの１つが安定化するということを意味する。従って、プロセス制御頻度を低減することができ、トナー消費量低減、省エネルギー等の環境負荷の低減が可能である。
【００８０】
なお、上記の実施例では、多色（カラー）画像形成装置を例に上げて説明したが、単色の画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
また、本発明の光走査装置は、レーザ走査方式のレーザ加工装置やレーザ計測装置等にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】光走査装置の基本的な構成例を示す主走査断面図である。
【図２】フルカラー画像形成装置に展開した光走査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示す光走査装置の光偏向器（ポリゴンミラー）以降の光学系の概略構成を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は主走査方向のビームスポット径vsデフォーカス曲線（Ｂ−Ｄ曲線）を示すグラフである。
【図５】（ａ）は像高０ｍｍ、デフォーカス０ｍｍにおける主走査方向のビームプロファイル（重心断面）を示したグラフ、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大したグラフである。
【図６】位相型光学素子を用いて深度余裕の低下を補う実施例（シミュレーション結果）を示す図であって、（ａ）は位相型光学素子の一例を示す図（平面図及び断面図）、（ｂ）は位相型光学素子を用いた場合の主走査方向のビームスポット径vsデフォーカス曲線（Ｂ−Ｄ曲線）を示すグラフである。
【図７】（ａ）は位相型光学素子を用いた時の像高０ｍｍ、デフォーカス０ｍｍにおける主走査方向のビームプロファイル（重心断面）を示したグラフ、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大したグラフである。
【図８】位相型光学素子のＩｍとＩｓの小さい方向のサイドローブ形状を重点的に増大できる位相変調部の形状例を示す図である。
【図９】端面発光レーザアレイの発光部の配列の模式図であり、（ａ）は端面発光レーザアレイの発光部の配列方向を副走査方向に設定したときの例を示す図、（ｂ）は発光部の配列方向を副走査差方向から傾けて用いたときの例を示す図である。
【図１０】主走査方向と副走査方向の両方のサイドローブ強度を増大させる位相型光学素子の例を示す図である。
【図１１】本発明に係る光走査装置を用いた多色対応の画像形成装置の一構成例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８２】
１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）：被走査面（感光体ドラム）
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ：帯電装置
３：光走査装置
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：現像装置
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ：転写装置
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ：クリーニング装置
１０：転写ベルト
２０：給紙カセット
２１：給紙ローラ
２２：分離ローラ
２３：搬送ローラ
２４：レジストローラ
３０：定着装置
１０１：光源
１０２：カップリングレンズ
１０３：アパーチャ部材
１０４：位相型光学素子
１０４ａ：位相変調部
１０４ｂ：開口射影部
１０５：光偏向器（ポリゴンミラー（偏向手段））
１０８：防音ガラス
１００１：光源ユニット
１０４１：シリンドリカルレンズ
１０６１〜１０６４：第１走査レンズ（Ｌ１）
１０７１〜１０７４：第２走査レンズ（Ｌ２）
１０９１：防塵ガラス
１１１１〜１１１４、１１２１〜１１２４：折り返しミラー
Ｓ：シート状記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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