(57)【要約】【課題】  斜入射光学系の温度変動に対する光学特性のロバスト性を向上し、光走査装置の高機能化及び多種の光走査装置の実現に伴う部品点数を低減すると同時に高い安定性を有する光走査装置を実現する。【解決手段】  単数又は複数の発光点を有し、光源１、光束を後続の光学系にカップリングするカップリングレンズ２、カップリングレンズからの光束を整形するアパーチャ３、光束を主走査方向に偏向する光偏向装置５、主走査方向に長い線像として光偏向面に集光する単一の線像形成レンズ４を含む入射光学系と、光偏向装置によって偏向された光束を、被走査面上に結像する２枚の第一の走査レンズ６ａ及び第二の走査レンズ６ｂから成り、光偏向器に近い第一の走査レンズは異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成となっている。線像形成レンズ゛４は回折面を有し、副走査方向に平行な階段状の段差により成っている。【選択図】  図１
2010117588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単数又は複数の発光点を有し、単数又は複数の光束を射出する光源、単数又は複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリングレンズ、カップリングレンズから射出する光束を整形するアパーチャ、上記単数又は複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置、カップリング光学系より射出される単数又は複数の光束を光偏向装置へ導き、主走査方向に長い線像として光偏向面に集光する単一の線像形成レンズを含み、光偏向装置の反射面法線に対して副走査方向に角度をもって光束が入射するよう設置された入射光学系と、
光偏向装置によって偏向された単数又は複数の光束を被走査面上に結像する2枚の第一の走査レンズ及び第二の走査レンズから成り、そのうち光偏向器に近い側の第一の走査レンズはそれぞれ異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成となっている走査レンズ系とを有する光走査装置において、
上記線像形成レンズは回折面を有し、この回折面は、副走査方向に平行な階段状の段差により成っていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
回折面の形状はマルチステップ面であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
光偏向装置はポリゴンミラー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。
【請求項４】
回折面の設けられた光学素子は樹脂製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学走査装置。
【請求項５】
電子写真プロセスを実行することにより画像を形成する画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する装置として請求項１〜５のいずれかに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
複数の感光体を備え、各感光体に電子写真プロセスを実行することにより画像を形成する画像形成装置であって、各感光体にそれぞれの色に対応する画像信号が書き込む光走査装置を備え、この光走査装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の光走査装置であるカラー対応の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、FAX若しくはレーザプリンタなどに好適である光走査装置、光書込装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光走査装置は従来から、光プリンタやデジタル複写機、光プロッタ等の画像形成装置に関連して広く知られているが、近年、小型化、低価格化とともに、環境変動の影響を受け難く画質も良い高安定・高精細・高速な画像形成装置が求められ、これに対応した光走査装置が求められている。
【０００３】
画像形成装置の小型化、低価格化を実現するための光捜査装置として、斜入射光学系が提案されている。斜入射光学系を用いることにより、複数の被走査面の書込に対して必要な光偏向器が１つでよく、また単一の走査レンズに複数の被走査面へ向かう光束を入射できるレイアウトが可能となるためである。
【０００４】
光学機器の高安定、低価格化、部品点数低減を実現する方法として、微細な形状を有する光学素子（回折光学素子・回折レンズ・位相シフタ・SWSなど）に関する技術が、昨今の高精度加工技術の進歩にともない広く知られ、また様々な光学系において用いられている。特に、光走査装置への回折光学素子(以下、「回折レンズ」とする。)の搭載は、回折レンズの負分散特性を利用した温度補償機能を得ることができるため、広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
斜入射光学系は、走査レンズに対するスキュー光線により走査する光学系であるため、走査レンズの光軸に対して光束が入射する従来の水平入射方式に比べ、被走査面上での光学特性が確保しにくい。そのため斜入射光学系で高精度な走査を実現するためには、主走査断面内における走査レンズのなるべく中央部を用いた収差補正が望ましい。このような光学設計思想に基づくと画角は狭くする必要が生じ、最終的に「画角が狭く、光路長が長い」光学系が好適ということになる。さらに、斜入射光学系は走査線の曲がりも大きく発生するため、各走査線を補正するための副走査方向のパワーを持った２枚目の走査レンズがそれぞれ必要になる。以上の斜入射光学系に関する光学設計の指針をまとめると、「画角が狭く、光路長が長く、副走査方向のパワーを持った２枚目の走査レンズが被走査面に近い位置に配置される」ことになる。このような光学系は一般に、副走査方向の主平面が被走査面に寄り、横倍率が極めて小さくなる。横倍率が小さいと、外乱による光学的な誤差は縮小されるため、副走査方向に関しては本来安定性の高い光学系となる。
【０００６】
しかしながら、走査レンズ２枚構成の斜入射光学系においては、主走査方向の倍率の方が副走査方向の倍率よりも特に大きくなり、温度変動に対する主走査方向光学特性のロバスト性が下がる。そこで、斜入射光学系に関し、温度補償用レンズを用いる提案がなされている（特許文献２参照）。さらに、温度補償レンズを用いる回折レンズの温度補償に関し、直線状の段差をもつ回折面の形態が提案されている（特許文献３参照）。また、斜入射光学系に関し、温度補償に用いるレンズの回折面に関する条件式が提案されている。（特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５-０３１３５７号公報
【特許文献２】特開２００７-２９３１８２号公報
【特許文献３】特開２００２-２８７０６２号公報
【特許文献４】特開２００４-１２６１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２では、温度補償用の回折レンズの形態に対する言明がない。回折レンズは形体的な変化の問題から温度補償ができなくなることがあり、特許文献２に記載の発明は、高安定性に関しては不十分であった。さらに、特許文献３では、直線状の段差を持つ回折面の形態が提案されているが、斜入光学系特有の温度補償の思想及びそれに付随する回折レンズの形態に関しての提案がなされていない。特許文献４では、温度補償に用いる回折面に関する条件式は記載されているが、斜入射光学系特有の温度補償の思想及びそれに付随する回折レンズの形態に関する改善は記載がなく、不十分なものであった。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の未解決の課題を解決することを目的とする。
具体的には、被走査面上に結像する２枚の走査レンズのうち光偏向器に近い側の走査レンズは、それぞれ異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成となっている走査レンズ系を有する光走査装置であり、線像形成レンズ゛が回折面を有し、回折面は、副走査方向に平行な階段状の温度変動に強い段差の形状を持つことにより、斜入射光学系の温度変動に対する光学特性のロバスト性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、単数又は複数の発光点を有し、単数又は複数の光束を射出する光源、単数又は複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリングレンズ、カップリングレンズから射出する光束を整形するアパーチャ、上記単数又は複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置、カップリング光学系より射出される単数又は複数の光束を光偏向装置へ導き、主走査方向に長い線像として光偏向面に集光する単一の線像形成レンズを含み、光偏向装置の反射面法線に対して副走査方向に角度をもって光束が入射するよう設置された入射光学系と、
光偏向装置によって偏向された単数又は複数の光束を被走査面上に結像する２枚の第一の走査レンズ（以下「L１」とする。）及び第二の走査レンズ（以下、「L２」とする。）から成り、そのうち光偏向器に近い側の走査レンズＬ１は、それぞれ異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成と成っている走査レンズ系とを有する光走査装置において、
上記線像形成レンズは回折面を有し、この回折面は、副走査方向に平行な階段状の段差により成っていることを特徴とすることを主要な特徴とする。
【００１１】
２枚の走査レンズL１及びL２構成の走査光学系においては、光偏向装置から1枚目の走査レンズL１に主走査方向のパワーを集中させ、２枚目の走査レンズL２に副走査方向のパワーを集中させることが好ましい。主走査方向に関しては走査レンズ系には、「被走査面上の走査特性を確保しつつ全像高に亘ってピントを合わせる」ことが求められるが、これを実現する場合、走査特性は光偏向器に近い位置で確保するのが好ましい。走査特性の確保は光束の進行方向に作用するものであるため、光偏向器から遠い位置で性能を得ようとすると強い主走査方向の屈折パワーが求められる。そのため、走査レンズの主走査形状が湾曲あるいは偏肉になり生産上好ましくない。
【００１２】
一方、副走査方向に関しては光偏向器で偏向された光束を、全像高に亘って副走査方向に集光するだけでよい。ここで光偏向器から遠い位置に副走査方向の集光パワーを設けると、走査レンズ系の副走査方向の横倍率を低減でき、ロバスト性を確保できる。
【００１３】
斜入射光学系は、異なる被走査面に向かう複数の光束が、光偏向器反射面法線に対してそれぞれ角度をもって入射する光走査装置の一つの形式を指す。斜入射光学系は、異なる被走査面に向かう複数の光束を、単一の光偏向器で偏向することができるため、装置の簡略化及び小型化に有効な方式である。
【００１４】
従来の斜入射でない方式(以下「水平入射光学系」という。)である場合、互いに異なる被走査面に向かう複数の光束を副走査方向に分離する必要があることから、多段型の光偏向器が必要になる、あるいは複数の光偏向器が必要になるなど、光走査装置が大型化且つ高価格化してしまう。
【００１５】
斜入射光学系は、小型化に効果がある代償として、副走査断面内において偏心した光学系であることから水平入射光学系に比べて収差補正が困難となる。従って、複数枚の走査レンズによる収差補正が好ましい。
【００１６】
斜入射光学系において、光偏向器付近では、互いに異なる被走査面へ向かう光束が接近している。従って、走査レンズ系の第一の走査レンズL１を、互いに異なる被走査面へ向かう複数の光束で共有する構成(以下「L１共有構成」)が好ましい。L１を各被走査面に対して用意すると、各被走査面に対応する光束が充分に分離される領域にL１を設置することになり、光走査装置が大型化してしまう。L１共有構成は、光走査装置の部品低減にも有効である。
【００１７】
L１共有構成に前提をおくと、L１は光偏向器になるべく近い場所に配置するのが好ましい。これは前述のように光偏向器付近は各被走査面に対応する光束が接近しているためである。光偏向器から離れた場所のL１共有構成を実現しようとするとL1は副走査方向に大型化せざるを得なくなってしまう。
【００１８】
同時に各被走査面に対応して配置される第二の走査レンズL２は、各被走査面に向かう光束が互いに分離した領域に配置される必要があり、光偏向器から離れて配置される。これまでの「斜入射光学系」「走査レンズ２枚構成」「L１共有構成」を前提にすると、以下のような走査レンズ系が好ましい。
L１：光偏向器に近く、主に主走査方向にパワーをもつ。異なる被走査面に向かう光束が同じL１に入射する。
L２：光偏向器から遠い長尺レンズで、主に副走査方向のパワーをもち、各被走査面に対応して配置される。
【００１９】
従って本発明の光学系は全系において「主走査方向の横倍率＞副走査方向の横倍率」となる光学系であり、斜入射光学系は主走査方向の光学性能が副走査方向に対して特に脆弱であることが示唆される。一般的な光走査装置においては主走査方向の開口数NAが大きく、焦点深度が浅いため、被走査面上でのビームスポットを小径化するためには、主走査方向のピントのロバスト性を向上する必要がある。
【００２０】
回折レンズは一般に強い負分散特性が知られている。温度上昇時、一般の屈折レンズは膨張及び光源波長の長波長化による材料分散の影響を受けて光学系全体の焦点距離が長くなり、ピントずれとして観測される。特に樹脂材料を用いている場合は膨張量が大きく、ピントずれは極めて大きいものとなる。これに対して回折レンズは光源波長の長波長化に対し、焦点距離を短くするという特性（負分散特性）をもつ。この特性を用いて温度上昇時のピントずれを補償するような回折面を形成すれば、温度変動に対してロバスト性を備えた光学系を実現することができる。
【００２１】
特に、温度上昇時のピントずれの主要因は、樹脂製で最も厚い有限焦点距離の光学素子である走査レンズであることが多い。即ち温度補償が成立している光走査装置においては、走査レンズの膨張によるピントずれと回折レンズによる補正パワーが釣り合わされていると言ってよい。上記の課題を踏まえ、主走査方向に回折面による補正パワーを設けるとき、レンズの態様は、図４、図５のような、副走査方向に平行な階段状の段差となる。
【００２２】
回折レンズが有する回折面は、屈折面の面形状を適切な段差、ピッチで折り返した形状であり、先述の通り屈折面と同じくパワーを有する。面の形状とパワーは、回折部のものと屈折部のものを合ったものになる。通常レンズの周辺部に向かって上記ピッチは微細になる。本発明の回折面の面形状は、マルチステップ形状であることを特徴とすることが好ましい。マルチステップ形状は、上記折返し部分の角度が直角となり、光軸に対称な階段状の形状を指す。鋸歯状の回折面よりも成形上の簡便性が更に向上する。光学的にはノンパワーの面と等価であり、偏心に対して光学性能が劣化しにくくなり、部品・組付誤差に対してもロバスト性を備えた光走査装置を実現できる。マルチステップ形状は、図６のように、凹面の屈折面、凸面の回折面（例えば、フレネルレンズ型）を組み合わせた形として理解できる。
【００２３】
画像形成装置における感光性の像担持体としては種々のものを使用することが可能である。例えば、像担持体として銀塩フィルムを用いることができる。この場合、光走査による書込みで潜像が形成されるが、この潜像は通常の銀塩写真プロセスによる処理で可視化することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。感光性の像担持体としてはまた光走査の際にビームスポットの熱エネルギーにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いることもでき、この場合には、光走査により直接に可視画像を形成できる。
【００２４】
感光性の像担持体としてはまた光導電性の感光体を用いることができる。光導電性の感光体としては、酸化亜鉛紙のようにシート状のものを用いることもできるし、セレン感光体や有機光半導体等ドラム状あるいはベルト状で繰り返し使用されるものを用いることができる。
【００２５】
光導電性の感光体を像担持体として用いる場合には、電子写真プロセスを実行することによって画像が形成される。すなわち、感光体の均一帯電と、光走査装置による光走査により静電潜像が形成される。静電潜像は現像によりトナー画像として可視化される。トナー画像は、感光体が酸化亜鉛紙のようにシート状のものである場合は感光体上に直接的に定着され、感光体が繰り返し使用可能なものである場合には、転写紙やＯＨＰシート（オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）等のシート状記録媒体に転写され、定着される。
【００２６】
光導電性の感光体からシート状記録媒体へのトナー画像の転写は、感光体からシート状記録媒体へ直接的に転写（直接転写方式）しても良いし、感光体から一旦中間転写ベルト等の中間転写媒体に転写した後、この中間転写媒体からシート状記録媒体へ転写（中間転写方式）するようにしてもよい。
【００２７】
このような画像形成装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写装置等として実施できる。また、この発明の画像形成装置は、上記感光体を複数個、シート状記録媒体の搬送路に沿って配置し、複数の光走査装置を用いて感光体ごとに静電潜像を形成し、これらを可視化して得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体に転写・定着して合成的にカラー画像や多色画像を得るタンデム式の画像形成装置として実施することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る光走査装置によれば、被走査面上に結像する２枚の走査レンズL１及びL２のうち光偏向器に近い側の走査レンズL１はそれぞれ異なる被走査面へ導かれる光束群が共通して入射する構成となっている走査レンズ系を有していて、光偏向に主走査方向に長い線象を形成する線像形成レンズ゛が回折面を有し、この回折面は、副走査方向に平行な階段状の温度変動に強い段差の形状を持つことにより、斜入射光学系の温度変動に対する光学特性のロバスト性を向上することができる。そのため、光走査装置の高機能化及び多種の光走査装置の実現に伴う部品点数を低減すると同時に安定性の高い光走査装置を実現する。また、光走査装置の生産に関わる材料使用量を削減でき、資源採掘量・プラスチックゴミ排出量に関して環境負荷の低減につながるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明にかかる光走査装置及び画像形成装置の実施の形態を図を用いて説明する。図１は本発明を実施した光走査装置の要部を示す主走査断面に相当する。図１は便宜上光偏向面への入射光学系を折り返して表示している。
【００３０】
「入射光学系」
半導体レーザである光源1から放射された光束は、カップリングレンズ２により以後の光学系にカップリングされる。カップリングレンズ２を透過した光束は、アパーチャ３の開口部を通過する際、光束周辺部が遮断されて整形され、線像形成光学系である回折レンズ゛４に入射する。回折レンズ４は、入射してくる光束を副走査方向に集束させ、光偏向器であるポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として集光させる。回折レンズ４は走査光学系の変動を補正するパワーを持たせている。
【００３１】
光偏向器への入射光学系は、レイアウトの要請からミラーなどにより屈曲させられていてもよい。この実施例では、単一の発光点を持つ半導体レーザ素子を例に取っているが、複数の発光点をもつ半導体レーザアレイであってもよく、1つの走査光学系に対して入射光学系が複数存在していてもよい。
【００３２】
入射光学系は、光偏向器の反射面法線に対して特定の角度をもって光束が入射するように設けられている。(以下、これを「斜入射角を与える」と呼ぶ)。斜入射角の与え方については幾つかの方式がある。最も単純な方式としては、入射光学系の全体を光偏向器に対して斜入射角分傾けて設置するものがある。
【００３３】
この実施例においては、図２で示すように、４つの被走査面にそれぞれ向かう光束２０１、２０２、２０３、２０４が光偏向器５の共通の反射面にて偏向される方式を想定する。光束２０１、２０２、２０３、２０４はそれぞれ、光偏向器５の反射面法線５１に対して、＋３．３°、＋１．４６°、−１．４６°、−３．３°で入射するように入射光学系を設けてある。斜入射角を与える他の方法として、線像形成レンズ４に対して副走査方向に偏心した状態で入射させ、線像形成レンズ４の副走査方向に関する屈折力を用いて斜入射角を与える方式がある。本発明実施の態様としては、いずれの方式でもよい。
【００３４】
「走査光学系〜被走査面」
この実施例では光偏向器５はポリゴンミラーであることが好ましい。反射面により反射された光束２０１、２０２、２０３、２０４は、ポリゴンミラー５の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、走査光学系をなす走査レンズ系６を透過し、光束を被走査面に導光するための折り曲げミラー７により光路を折曲げられ、被走査面の実体をなす光導電性の感光体８上にビームスポットとして集光し、被走査面を光走査する。走査レンズ系６は２枚構成としている。
【００３５】
光束２０１、２０２、２０３、２０４は、図２に示しているように、２枚の走査レンズ゛のうち、１枚目の走査レンズ６aを共通に通過する構成になっている。また、図３のように、ポリゴンミラー５の対向する反射面を用いて複数の被走査面８を走査する方式であってもよい。
【００３６】
（実施例１）
実施例１において用いるガラス材料および樹脂材料のデータは表１のとおりである。
2010117588.tif 000003
表１において「中央値」は、基準温度２５℃における使用波長に対する屈折率、「温度変動」は、温度が基準温度から２５℃上昇したときの屈折率である。
【００３７】
「光源」
光源である半導体レーザ1は設計上の発光波長７８０ｎｍで、標準温度２５℃に対して温度が１℃上昇すると、発光波長が０．２５ｎｍ長波長側へシフトする。この性質は端面発光型半導体レーザの一般的なものである。
【００３８】
「カップリングレンズ」
カップリングレンズ２はガラスで成形されたガラスモールド製レンズであり、焦点距離は、約１２．５mmで略平行の光束に変換する機能を有するように配置される。略平行の光束は、弱い発散・弱い収束光であってもよい。カップリングレンズ２は非球面が用いられている。非球面係数（非開示である）は、カップリングされた光束の波面収差を非球面により十分に補正しているとこが好ましい。
【００３９】
「アパーチャ」
アパーチャ３は被走査面８上で求められるビームスポット径に応じた寸法の開口である。アパーチャ３は、筐体と一体化していても、素子として組みつけられていてもよい。アパーチャの形状は必要に応じて矩形、楕円形、円形等を選択する。
【００４０】
「回折レンズ」
線像形成レンズとしての回折レンズ4は、入射面に副走査方向に曲率をもつ曲率半径６９．５mmのシリンドリカル面、射出面にマルチステップ形状の回折面をもつ、肉厚３mmの樹脂製回折レンズである。マルチステップ形状の回折面は、図６に記載の階段状の段差２２により分割された光軸に垂直な無数の領域から成る。回折レンズ４は、副走査方向に関して焦点距離約１４５mmである。
【００４１】
マルチステップ形状は、図６に示すように、屈折レンズ形状を折り返したフレネルレンズ型の「回折部」と「屈折部」を組み合わせた形状として実現される。このとき「回折部」と「屈折部」は同じパワーを有しており、マルチステップ形状において、段差で区切られる各領域は光軸に対して垂直な面となる。マルチステップ形状とすることで、加工成形の容易性、偏心に対するロバスト性が向上する。マルチステップ゜形状に内在する「回折部」のパワーが、波長変動時の負分散によるパワー変動の大きさ、あるいは本明細書で記載される温度補償パワーに相当し、形状としては段数に相当する。
【００４２】
実施例１において回折面形状は、主凹シリンダー面の「屈折部」に、それを正負反転して、特定の段差で折り返した主凸シリンダー面の「回折部」を重ね合わせることで実現される。「屈折部」である主凹シリンダー面の主走査方向及び副走査方向の曲率を本明細書では「基板曲率」と呼ぶ。マルチステップ面は、「屈折部」と「回折部」の曲率が互いに等しいため、温度補償パワーは基板曲率と比例すると考えてよい。
【００４３】
図６のように、回折面形状は以下のような形態をとりうる。
・マルチステップ型
温度変動、波長ばらつきがない場合は光学的平面と等価であるが、温度変動により波長が変動したり、波長がばらついたりした場合に、回折面形状に応じた波面変換作用を持つ。
・フレネルレンズ型
外乱を考慮せずとも設計値の段階で波面変換作用を呈する。いずれの場合も、本発明で狙っている効果は変わらず得られるが、加工容易性等の理由でマルチステッフ゜型を選択するとより好ましい。
【００４４】
「入射光学系の配置」
上に述べた入射光学系の光軸上の配置は以下の通りである。
光源からカップリングレンズ入射面まで：１０．８mm
カップリングレンス゛肉厚：２．５mm
カップリングレンス゛射出面からアパーチャまで：１．０mm
アパーチャから線像形成レンズ入射面まで：８１．５mm
線像形成レンス゛肉厚：３mm
【００４５】
「光偏向器と走査光学系」 
図１に走査光学系の略図を示す。また、走査光学系は図２に示す折返しミラー７ほかのミラーで実際には光路が折り返されているが、図1では簡略化のため省略している。表２に、走査光学系のレイアウトを示す。本光学系は、被走査面８にて±１０８mmの像高に亘って光走査による書込を行うものである。
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表２においてＲｍは「主走査方向の近軸曲率」、Ｒｓは「副走査方向の近軸曲率」であり、ｘ、ｙは「各光学素子の原点から次の光学素子の原点までの相対距離」を表している。単位はｍｍである。
【００４６】
内接円半径が１３mmの６面ポリゴンミラー５に対するｘ、ｙについてみると、ポリゴンミラー５の回転軸から見て、第1走査結像レンズ６ａの入射面の原点（入射側面の光軸位置）は、光軸方向（ｘ方向、図１の左右方向）に１１．３０ｍｍ離れ、主走査方向（ｙ方向、図１の上下方向）に６．３４ｍｍ離れている。なお、走査レンズL２(６ｂ)と被走査面８の間には、ガラスを材質とする厚さ：１．９ｍｍの防塵ガラス１４が配置される。
【００４７】
走査レンズ系の各面は非球面であり、全面ともに主走査方向には非円弧形状で、L１（６ａ）の射出面以外は副走査断面（光軸と副走査方向とに平行な仮想的断面）内の曲率が主走査方向に従って変化する特殊面である。走査レンズ系は、等角速度回転する光偏向器５によって偏向される光束を、被走査面８に対して略等速運動となるよう変換し、且つ常に被走査面８に集光するように設計されている。
【００４８】
主走査方向あるいは副走査方向におけるパワー配置に着目し表２を見直すと、副走査方向に関してはL２の入射面にしか集光パワーが設けられていない。従って走査レンズ系としては、主走査方向のパワーはL１に、副走査方向のパワーはL２に集中していることがわかる。ポリゴンミラー５から遠い位置に副走査方向のパワーを集中させることで、副走査方向の横倍率が下がり、本来走査線が曲がっている斜入射光学系において結像位置ずれの低減などに有利となる。
【００４９】
「回折レンズの効果」
回折面の形状として、実施例１では以下の回折レンズを用いる。
「実施例：温度補償回折レンズ」(本発明の回折レンズ)
曲率半径：第１面副走査方向のみ６９．５mm
基板曲率半径：主走査方向−１３０mm
段差：１．４８９μｍ
回折部の位相関数の２次係数：主走査方向：+０．００２０１５２３５
回折面は線像形成レンズ４の射出面に設けられ、図４のような形態となる。温度補償を行う回折面の形態は光学系によっては逆パワーの図５のような形態となる場合もある。
【００５０】
「比較例：回折面を持たない樹脂シリンドリカルレンズ」
曲率半径：第1面副走査方向のみ７４．９mm
回折面の位相関数φ(ｙ)は、下式で表される。Ｙは主走査方向を表す。
φ(ｙ)=Ｃ１・Ｙ２
光走査装置の温度変動のモデルとして、光走査装置内の全光学素子が、光偏向器の温度５０℃となっているモデルを考える。駆動していない光走査装置に、恒温槽などで環境温度変動を与えた場合の飽和状態に相当する。
【００５１】
上記タイプ1の回折レンズ゛は、温度変動によるピントずれがちょうどキャンセルされるように設定されている。タイプ１、２の回折レンズ及び樹脂シリンドリカルレンズを適用した場合のピントずれ量を以下の表３に示す。ここでは簡略化のため、図２の実施例における光束２０１の像高０mmの値を示している。
2010117588.tif 000005
本発明の回折レンズを用いない場合、主走査方向に３mmものピントずれが生じる。副走査方向に関しては、光学系のもつ副走査方向横倍率の小ささのために１mm以内のピントずれで収まっている。
【００５２】
本発明は、斜入射光学系における主副の倍率比から、温度補償用回折パワーを主走査方向に設定することで光学特性の安定性向上をもたらすものであり、また本発明の回折レンズは斜入射光学系特有の課題解決に有効な形態を持つものである。
【００５３】
「画像形成装置」
図７に画像形成装置の実施の１形態を示す。この画像形成装置は、感光性の像担持体１１１０を中心にして、これに帯電、露光、転写、定着、クリーニングの電子写真プロセスを実行することによりよって画像を形成するものである。
この画像形成装置はレーザプリンタである。レーザプリンタ１０００は感光性の像担持体１１１０として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。像担持体１１１０の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２１、現像装置１１３１、転写ローラ１１４１、クリーニング゛装置１１５１が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。
【００５４】
上記露光プロセスを実行する装置として、レーザ光束LBにより光走査を行う光走査装置１１７１が設けられ、帯電ローラ１１２１1と現像装置１１３１との間で「光書込による露光」を行うようになっている。図７において、符号１１６１は定着装置、符号１１８１はカセット、符号１１９１はレジストローラ対、符号１２０１は給紙コロ、符号１２１１は搬送路、符号１２２１は排紙ローラ対、符号１２３１はトレイ、符号Pはシート状記録媒体としての転写紙を示している。
【００５５】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体１１１０が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２１により均一帯電され、光走査装置１１７１のレーザ光束ＬＢの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。
【００５６】
この静電潜像は現像装置１１３１により反転現像され、像担持体１１１０上にトナー画像が形成される。転写紙Ｐを収納したカセット１１８１は、画像形成装置１０００本体に脱着可能であり、図７のように装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の1枚が給紙コロ１２０１により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９１に銜えられる。レジストローララ対１１９１は、像担持体１１１０上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。
【００５７】
送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４１の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６１へ送られ、定着装置１１６１においてトナー画像を定着され、搬送路１２１１を通り、排紙ローラ対１２２１によりトレイ１２３１上に排出される。トナー画像が転写された後の像担持体１１１０の表面は、クリーニング装置１１５１によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
光走査装置１１７１として本発明の光走査装置を用いることにより、良好な画像形成が可能となる。
【００５８】
「多色画像形成装置」
図８に多色画像形成装置の実施の一形態を示す。
図８において、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは矢印の方向に回転し、回転順に帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、クリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配備されている。帯電部材２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置を構成する帯電部材である。この帯電部材と現像部材４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの間の感光体表面に書き込みユニットによりビームが照射され、感光体に静電潜像が形成されるようになっている。そして、静電潜像に基づき、現像部材により感光体面上にトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより、記録紙１１に各色順次転写トナー像が転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の位相型光学素子を用いた光走査装置を多色画像形成装置に展開することで、感光体上でのビームスポット径の変動を抑えることができる。従って、出力画像のドット径の変動を抑えることができるため、ドット径の揃った高画質な画像を提供することができる。また、感光体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、省エネ等の環境負荷低減が可能である。また、本発明は単色の画像形成装置に対しても本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明を実施した光走査装置の要部を示した主走査断面図である。
【図２】本発明を実施した光走査装置の副走査断面を示した図である。
【図３】斜め入射の対向走査方式光書き込み装置の例を示す光学配置図である。
【図４】副走査方向に平行な段差を持つレンズの斜視図である。
【図５】副走査方向に平行な段差を持つレンズの他の態様の斜視図である。
【図６】光学素子における屈折部および回折部の一般的形状を説明するためのモデル図である。
【図７】画像形成装置の実施の１形態を示す正面図である。
【図８】多色画像形成が可能な画像形成装置の実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    光源
２    カップリングレンズ
３    アパーチャ
４    線像形成レンズとしての回折レンズ
５    ポリゴンミラー
６    走査光学系をなす走査レンズ系
６ａ  第一走査結像レンズ
６ｂ  第二走査結合レンズ
７    ビームスポットミラー
８    感光体
１４    防塵ガラス
２２    回折レンズのバックカット
２３    回折レンズの外表面
５１  ポリゴンミラー５の反射面法線
２０１    第一の光束
２０２    第二の光束
２０３    第三の光束
２０４    第四の光束
【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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