(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束により少なくとも１つの被走査面を走査する光走査装置であって、
複数の発光点を有する光源と、
前記光源からの複数の光束を整形し、光偏向手段まで導く光偏向手段前光学系と、
前記光偏向手段前光学系を介した複数の光束を偏向走査する光偏向手段と、
前記光偏向手段の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査光学系とを備え、
前記光偏向手段前光学系は、偏向走査方向と偏向走査垂直方向とで各々異なった負のパワーを有する第１の光学素子、偏向走査方向にのみパワーを有する第２の光学素子、及び偏向走査垂直方向にのみパワーを有する第３の光学素子を有し、前記第２の光学素子は、前記第１の光学素子から出射された光束を、偏向走査方向について平行光に変換して出射し、前記第２の光学素子及び前記走査光学系は、
｜φｍ２｜＜｜φＦｍ｜
（ただし、｜φｍ２｜は前記第２の光学素子の偏向走査方向のパワーの絶対値を表わし、｜φＦｍ｜は前記走査光学系の偏向走査方向中央部における偏向走査方向のパワーの絶対値を表わす。）を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記第１の光学素子による偏向走査垂直方向の中間結像点と、被走査面との共役倍率が１以下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】
前記第１の光学素子は、
｜φｍ１｜≦｜φｓ１｜
（ただし、｜φｍ１｜は第１の光学素子の偏向走査方向のパワーの絶対値を表わし、｜φｓ１｜は第１の光学素子の偏向走査垂直方向のパワーの絶対値を表わす。）を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１の光学素子が、樹脂製レンズであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１の光学素子が、アナモフィックレンズであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第１の光学素子の入射面が、凹面または凸面であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第１の光学素子、前記第２の光学素子、及び前記第３の光学素子は、所定の配置位置に接着固定されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光源が、複数の発光点が所定の間隔に１次元に配列されたアレイ光源であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
前記アレイ光源が、端面発光型半導体レーザアレイであることを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記光源は、複数個の前記アレイ光源からの光束が合成された光源であることを特徴とする請求項８または９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記光源は、複数の発光点が所定の間隔に１次元に配列された発光点列を、所定の間隔で複数列配置した２次元アレイ光源であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記２次元アレイ光源が、面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上の前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記記録媒体上の前記トナー像を定着する定着手段とを備え、
前記光走査手段が請求項１から１２のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記転写手段を複数備えることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、及び該光走査装置を用いたデジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ等の光走査装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ等に関連して広く知られた光走査装置は一般に、光束を光偏向器などの光偏向手段で偏向させ、その偏向された光束を被走査面に微小なスポット光として結像させ、被走査面上を主走査方向に等速走査させるように構成されている。
この光走査装置は、例えばレーザ光源から射出されたレーザ光を光偏向器で偏向反射することによって像担持体等の被走査面上を走査させ、同時にレーザ光を画像信号に応じて強度変調（例えばオン、オフ）させることにより、被走査面に画像を書き込むようになっている。
【０００３】
近年、画像形成装置の高速化、高解像度化、書込み幅の広幅化により、走査光学系に用いられる走査ビーム本数は増加傾向にあり、複数ビームを用いた光走査装置を複数個そなえたカラー画像形成装置が一般的となっている。
上記の複数ビーム用の光源としては、発光点が１次元に所定の間隔で配置された半導体レーザアレイや、発光点が２次元に所定の間隔で配置された面発光レーザアレイ等が用いられる。このうち、前者については、複数の半導体レーザアレイ光源から発した光束を合成することによりビーム数を増加させたものは、面発光レーザアレイ同様に発光点が２次元に配置された光源とみなすことができる。
【０００４】
これらの複数ビームを発する光源を光走査装置に用いる場合、光源の回転調整によって被走査面上に形成される走査線の間隔を調整することは困難である。この問題に対処するために光走査装置の光学系に１群のアナモフィック光学素子を設け、アナモフィック光学素子の光軸方向の位置を調整可能とすることで、光学系の副走査方向倍率を調整する手段が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
一方、上述のように画像形成装置の書込み幅の広幅化に伴い、搭載される光走査装置を構成する走査レンズのサイズが大きくなっており、コストダウンのためには、ガラスレンズから樹脂製レンズへの代替が不可欠となってきている。コストダウンの効果は特にタンデム式の書き込みユニットにおいては光学素子の部品点数が多いためより顕著になる。
【０００６】
しかしながら、樹脂製レンズには、温度変化に伴う膨張収縮により、レンズ面の曲率や屈折率が変化してレンズ性能、特に被走査面上での光スポットの焦点位置が変化するという問題がある。この焦点位置の変化は、被走査面上における光スポットのスポット径を増大させてビーム太りを生じさせ、光走査の解像度を低下させる原因となる。また、マルチビーム光走査装置の場合には被走査面上に形成される走査線間隔の誤差となり、形成画像の品質劣化の原因になる。
【０００７】
樹脂製レンズの温度変化に伴う焦点位置、走査線間隔の変化は、正レンズと負レンズとで互いに逆に発生するので、補正するために、光源から光偏向素子に至る光路上に、互いに逆のパワーを持つ組合せで樹脂製レンズを配備し、走査レンズの温度変化による焦点位置の変化を相殺することが知られている（例えば、特許文献４〜６参照）。
【０００８】
特許文献４では、光源、入射光学系、偏向器、走査光学系、被走査媒体を含む構成の光走査装置が記載され、入射光学系は、光源からの発散光束を平行光束にする第一の光学系（コリメートレンズ）と、該第一の光学系を介した光源からの光を副走査方向において偏向器近傍で結像させる第二の光学系とからなり、第一の光学系、あるいは第二の光学系のいずれかに副走査方向に負のパワーを持つ樹脂製の光学素子（レンズ）を含む構成が記載されている。特許文献５には、偏向器の偏向位置近傍で結像させる第１結像部において、副走査方向にのみ負の屈折力を有し、樹脂を材料とする負レンズを備え、温度補償を行う構成の走査光学装置が記載されている。特許文献６には、カップリング光学系から光偏向器の間に主走査方向、副走査方向共に負のパワーを持つアナモフィック面を有する樹脂製レンズと、少なくとも副走査方向に正のパワーを持つアナモフィック面を有するガラスレンズとを少なくとも１対持たせることで環境温度変動に伴う被走査面上の光スポットの焦点位置ずれを自己補正する補正光学系を備えた走査光学装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
樹脂製レンズの温度変化に伴う形成画像の品質劣化に対し、上述のように、２次元配列光源を用いたマルチビーム光走査装置の光偏向器前光学系において、負のパワーを有する樹脂レンズを配することで温度補正用機能を持たせること、さらに、複数のアナモフィック光学素子を配し、副走査方向倍率の調整機能を持たせることが考えられる。
しかしながら、光学系に複数のアナモフィック素子を用いる場合、被走査面上の結像スポット径、被走査面上に形成される走査線の走査線間隔に対するアナモフィック素子の配置誤差の影響（配置誤差感度）が高くなるという問題があり、これを解決する方法は未だ提供されていないのが現状である。
【００１０】
よって、本発明の課題は、複数のアナモフィック素子により温度補正機能と副走査方向倍率の調整機能を付加した光学系において、前記複数のアナモフィック素子の配置誤差による被走査面上の結像スポット径、及び形成される走査線の間隔に対する影響を低減し、温度変化に伴う画像品質の劣化を抑制可能な光走査装置、該光走査装置を備えた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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る光走査装置、及び画像形成装置は、以下のとおりである。
〔１〕  光束により少なくとも１つの被走査面を走査する光走査装置であって、
複数の発光点を有する光源と、
前記光源からの複数の光束を整形し、光偏向手段まで導く光偏向手段前光学系と、
前記光偏向手段前光学系を介した複数の光束を偏向走査する光偏向手段と、
前記光偏向手段の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査光学系とを備え、
前記光偏向手段前光学系は、偏向走査方向と偏向走査垂直方向とで各々異なった負のパワーを有する第１の光学素子、偏向走査方向にのみパワーを有する第２の光学素子、及び偏向走査垂直方向にのみパワーを有する第３の光学素子を有し、前記第２の光学素子は、前記第１の光学素子から出射された光束を、偏向走査方向について平行光に変換して出射し、前記第２の光学素子及び前記走査光学系は、
｜φｍ２｜＜｜φＦｍ｜
（ただし、｜φｍ２｜は前記第２の光学素子の偏向走査方向のパワーの絶対値を表わし、｜φＦｍ｜は前記走査光学系の偏向走査方向中央部における偏向走査方向のパワーの絶対値を表わす。）を満足することを特徴とする光走査装置である。
〔２〕  前記第１の光学素子による偏向走査垂直方向の中間結像点と、被走査面との共役倍率が１以下であることを特徴とする前記〔１〕に記載の光走査装置である。
〔３〕  前記第１の光学素子は、
｜φｍ１｜≦｜φｓ１｜
（ただし、｜φｍ１｜は第１の光学素子の偏向走査方向のパワーの絶対値を表わし、｜φｓ１｜は第１の光学素子の偏向走査垂直方向のパワーの絶対値を表わす。）を満足することを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の光走査装置である。
〔４〕  前記第１の光学素子が、樹脂製レンズであることを特徴とする前記〔１〕から〔３〕のいずれかに記載の光走査装置である。
〔５〕  前記第１の光学素子が、アナモフィックレンズであることを特徴とする前記〔１〕から〔４〕のいずれかに記載の光走査装置である。
〔６〕  前記第１の光学素子の入射面が、凹面または凸面であることを特徴とする前記〔１〕から〔５〕のいずれかに記載の光走査装置である。
〔７〕  前記第１の光学素子、前記第２の光学素子、及び前記第３の光学素子は、所定の配置位置に接着固定されていることを特徴とすることを特徴とする前記〔１〕から〔６〕のいずれかに記載の光走査装置である。
〔８〕  前記光源が、複数の発光点が所定の間隔に１次元に配列されたアレイ光源であることを特徴とする前記〔１〕から〔７〕のいずれかに記載の光走査装置である。
〔９〕  前記アレイ光源が、端面発光型半導体レーザアレイであることを特徴とする前記〔８〕に記載の光走査装置である。
〔１０〕  前記光源は、複数個の前記アレイ光源からの光束が合成された光源であることを特徴とする前記〔８〕または〔９〕に記載の光走査装置である。
〔１１〕  前記光源は、複数の発光点が所定の間隔に１次元に配列された発光点列を、所定の間隔で複数列配置した２次元アレイ光源であることを特徴とする前記〔１〕から〔７〕のいずれかに記載の光走査装置である。
〔１２〕  前記２次元アレイ光源が、面発光レーザアレイであることを特徴とする前記〔１１〕に記載の光走査装置である。
〔１３〕  感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上の前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記記録媒体上の前記トナー像を定着する定着手段とを備え、
前記光走査手段が前記〔１〕から〔１２〕のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置である。
〔１４〕  前記転写手段を複数備えることを特徴とする前記〔１３〕に記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数のアナモフィック素子により温度補正機能と副走査方向倍率の調整機能を付加した光学系において、前記複数のアナモフィック素子の配置誤差による被走査面上の結像スポット径、及び形成される走査線の間隔に対する影響を低減し、温度変化に伴う画像品質の劣化を抑制可能な光走査装置、該光走査装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
本発明の光走査装置を備えた画像形成装置は、初期的には形成画像品質の向上、経時的には形成画像品質の安定化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の光走査装置の一実施態様を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すマルチビーム光源の発光点の配列を示す説明図である。
【図３】図１に示すマルチビーム光源から光偏向素子までの光学系の詳細説明図である。
【図４】本発明の画像形成装置全体の一実施態様の概略構成図である。
【図５】本発明の画像形成装置全体の他の実施態様の概略構成図である。
【図６】マルチビーム光源の他の実施形態を説明する図である。
【図７】ビーム合成光源例の構成を説明する図である。
【図８】常温環境（３５℃）時の光学特性を示す図である。
【図９】低温環境（１０℃）時の像面湾曲特性を示す図である。
【図１０】高温環境（６０℃）時の像面湾曲特性を示す図である。
【図１１】温度補正無しの場合における低温環境（１０℃）時の像面湾曲特性を示す図である。
【図１２】温度補正無しの場合における高温環境（６０℃）時の像面湾曲特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光走査装置、及び画像形成装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１５】
本発明の光走査装置の一実施態様の概略構成図を図１に示す。本発明の光走査装置は、光束により少なくとも１つの被走査面を走査する光走査装置であって、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、複合機を含む画像形成装置に搭載され、複数の光束（マルチビーム）を用いて光記録する。
また、本発明の光走査装置は、複数の発光点を有する光源と、前記光源からの複数の光束を整形し、光偏向手段まで導く光偏向手段前光学系と、前記光偏向手段前光学系を介した複数の光束を偏向走査する光偏向手段と、前記光偏向手段の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査光学系とを備え、前記光偏向手段前光学系は、少なくとも偏向走査垂直方向に負のパワーを有する第１の光学素子、偏向走査方向にのみパワーを有する第２の光学素子、及び偏向走査垂直方向にのみパワーを有する第３の光学素子を有する。
【００１６】
図１に示す光源１は、マルチビームを出射するマルチビーム光源（以下単に「光源」と略称する）である。図２に、光源１の発光点の配列を示す。このようなマルチビーム光源としては、例えば、端面発光型半導体レーザが挙げられる。なお、別のマルチビーム光源としては、図２に示す１次元アレイのタイプに限定されず、図６に示すような２次元配列の光源であってもよい。図６に示す光源は、１０個の発光点Ａ１〜Ａ１０を１次元に等間隔で配列した複数の光源列４０〜４２を横軸に対して任意の角度を有し、縦軸方向に等間隔で配置した２次元配列のアレイである。この種の光源としては、具体的には、面発光レーザが用いられる。
【００１７】
光源１として端面発光半導体レーザアレイ、面発光半導体レーザアレイを含む半導体レーザアレイが用いられることにより、これらのレーザアレイは製法に半導体プロセスを利用することができるので、高い発光点位置精度を有する素子が実現できる。
【００１８】
また、図７に示すように、複数の光源１から発した光を偏光プリズム、ハーフミラーなどのビーム合成素子４００を用いて合成させてもよい。
【００１９】
光源１は、図２に示すように、１０個の発光点Ａ１〜Ａ１０を有し、個々の発光点Ａ１〜Ａ１０がそれぞれ等間隔で１次元に配列されている。また、各発光点Ａ１〜Ａ１０の配列方向は、回転多面鏡６の偏向走査面の垂直方向（図２では縦軸方向）に対して所定の角度を有して配置されている。
これら個々の発光点Ａ１〜Ａ１０は、図１に示すコントローラ２０からの画像データ信号１４に従ってレーザドライバ１５により発光駆動される。
【００２０】
光源１は、コントローラ２０からの画像データ信号１４に従ってレーザドライバ１５を駆動させることにより、各発光点から各々独立に変調された複数の光束を出射する。光源１から出射された複数の光束は、カップリングレンズ２により各々の光束が平行光に変換される。カップリングレンズ２の略後側焦点位置には開口部材４が配置されており、これにより後述する主走査方向と副走査方向の光束サイズを制約している。開口部材４を通過した光束は、次に、偏向走査方向（主走査方向）と偏向走査垂直方向（副走査方向）とで各々異なった負のパワー（屈折力）を有する第１の光学素子であるアナモフィックレンズ３に入射する。
【００２１】
第１の光学素子であるアナモフィックレンズ３は、入射面が凹面又は凸面であることが好ましく、図１に示す態様では凹面としている。入射面を凹面とすることで、入射面からの反射光は発散光になるので、反射光が光源側に戻った場合に光源の発振特性が不安定になるのを抑制することができる。
【００２２】
アナモフィックレンズ３からの出射光束は、主副両方向共に発散光束となる。アナモフィックレンズ３を出射した光束は、まず、主走査方向において、アナモフィックレンズ３の直後に配置されている主走査方向にのみパワーを有する第２の光学素子であるシリンダレンズ７により再び平行光に変換される。
すなわち、主走査方向においてアナモフィックレンズ３とシリンダレンズ７は、ビームエキスパンダを構成している。
【００２３】
副走査方向においては、シリンダレンズ７を透過した後、第３の光学素子である副走査方向にのみパワーを有するシリンダレンズ５により主走査方向に長い線像として偏向走査手段である回転多面鏡６の略偏向面（反射面）６ａ位置に結像し、偏向面６ａにより反射されて偏向走査される。
【００２４】
ここで、副走査方向において、アナモフィックレンズ３とシリンダレンズ５を一対で１つのシリンダレンズ（焦点距離をｆ合成ＣＹＬとする）と見なすと、アナモフィックレンズ３とシリンダレンズ５の相対距離を調整することにより、ｆ合成ＣＹＬも変化する。
その状態において、アナモフィックレンズ３とシリンダレンズ５とをセットで光軸方向に調整し、前記線像の結像位置を回転多面鏡６の偏向面６ａ位置に合わせることで、光源部と偏向面６ａ位置の共役配置関係を保持することができる。つまり、副走査方向においては、アナモフィックレンズ３とシリンダレンズ５はズームレンズを構成していることになる。これは、後述する走査光学素子２７を含めた光学系全体の副走査方向倍率を微調整するのに利用することができ、特に、発光点が２次元配置された光源１を用いる場合に活用することができる。
本実施態様のように、発光点が１次元配置された光源であっても、光源部の回転調整機構を無くすことができる。
【００２５】
第１の光学素子であるアナモフィックレンズ３、第２の光学素子であるシリンダレンズ７、及び第３の光学素子であるシリンダレンズ５は、配置位置が調整された後、接着固定される。これにより、レンズ保持部材を削減でき、コストを抑えることができる。
【００２６】
光偏向手段である回転多面鏡６は、回転多面鏡窓１６が取り付けられた回転多面鏡ハウジング１７内に格納されており、コントローラ２０からの回転駆動制御信号２１に基づき光偏向素子駆動回路２２（「回転多面鏡駆動回路」ともいう）を介して回転駆動制御される。光源１から回転多面鏡窓１６が光偏向手段前光学系である。
【００２７】
図３は、光偏向手段前光学系における光束の変化を示す詳細説明図である。
図３（Ａ）は主走査方向の光束の挙動を示す図であり、図３（Ｂ）は副走査方向の光束の挙動を示す図である。なお、煩雑を避けるために、図３（Ａ）及び（Ｂ）では、１つの光束（本実施態様においては、光源１は偶数個の発光点を持つため、各発光点Ａ１〜Ａ１０の中心（発光点Ａ５とＡ６の中間）に仮想発光点Ａｃを設定し、その発光点Ａｃから発した光束にしている）のみ示している。
なお、この本実施態様では１０個の発光点を有する光源の場合を例示しているが、発光点数はこれに限定されず、２個以上であればよい。
【００２８】
発光点数が偶数個の場合は、発光点列中央に位置する仮想発光点から発した主光線が、発光点数が奇数個の場合は、発光点列中央に位置する発光点から発した主光線が、カップリングレンズ２からシリンダレンズ５に至る光偏向手段前光学系の光軸と一致する。
ここで光軸とは、光偏向手段前に配置されている各レンズの入出射面形状を式によって表現するときに設定される原点を通る軸のことである。
【００２９】
図１において、回転多面鏡６で偏向走査された複数の光束は、走査レンズ群（「走査光学素子」ともいう）２７により被走査対象物（画像形成装置の場合は感光体に相当する）１３の被走査面（画像形成装置の場合は感光体の表面に相当する）１３ａに、主・副の両走査方向で結像され、被走査面１３ａ上を走査する。
被走査面１３ａ上の各々の結像スポット（図示を省略する）は、各々の結像スポットを変調することによりマルチビームによる光記録が行われる。
【００３０】
図１に示した光走査装置では、被走査面１３ａの一方の端部である走査開始端（印刷開始端部）の付近に光検出器２３が設置されており、光記録が行われる際、光検出器２３から最大の用紙サイズを有する画像記録用紙２４の光検出器２３とは反対側の端部である走査終了端（印刷終了端部）までの範囲は、結像スポットの品質を保ちながら走査する必要がある。この範囲が有効走査幅２６である。
【００３１】
回転多面鏡６の偏向面６ａと、被走査面１３ａの間は、副走査方向に光学的共役関係にすることにより、面倒れ補正機能を持たせている。
本実施態様の場合、走査レンズ群２７は走査光学系に相当し、ガラス製のレンズ８〜１１と、ガラス製レンズ１１と被走査面１３ａの間に配置された透明樹脂製のレンズ１２を含む５枚構成である。
【００３２】
以上のように説明した光学系のうち、走査光学系全体と光偏向手段前光学系の諸元を下記表１に、光偏向手段前光学系の詳細諸元を下記表２及び表３に示す。特にことわりが無いものは、基準温度（３５℃）の場合を示している。
【００３３】
【表１】
0005610127.tif 000002
【００３４】
【表２】
0005610127.tif 000003
【００３５】
【表３】
0005610127.tif 000004
【００３６】
光偏向手段前光学系に使用されているレンズとしては、カップリングレンズ２、第２の光学素子であるシリンダレンズ７、第３の光学素子であるシリンダレンズ５がガラス製であり、第１の光学素子であるアナモフィックレンズ３が樹脂製である。
カップリングレンズ２、シリンダレンズ７、シリンダレンズ５の硝材としては、例えば、（株）オハラ製（登録商標）のＬ−ＢＡＬ３５、Ｓ−ＢＳＬ７、Ｓ−ＢＳＬ７（以上「登録商標」）等が挙げられる。
【００３７】
上記表２に記載の面番号（１）は光源の発光点、面番号（２）及び（３）はそれぞれカップリングレンズ２の入射面と出射面、面番号（４）は開口部材、面番号（５）及び（６）はそれぞれアナモフィックレンズ３の入射面と出射面、面番号（７）及び（８）はそれぞれシリンダレンズ７の入射面と出射面、面番号（９）及び（１０）はそれぞれシリンダレンズ５の入射面と出射面、面番号（１１）及び（１２）はそれぞれ光偏向素子窓１６の入射面１６ａと出射面１６である。
【００３８】
カップリングレンズ２の面形状は、回転対称非球面レンズで光軸方向をｚ軸、ｚ軸に垂直な面をｘｙ面とすると、下記数式（１）で表される。
【数１】
0005610127.tif 000005
【００３９】
ただし、上記数式（１）中、r０は曲率半径、ｋは円錐定数、α4は追加関数の係数であり、カップリングレンズ２入出射面のｋ、α4は、それぞれ表２に記載された数値である。
【００４０】
つぎに、回転多面鏡６の偏向面６ａから被走査面１３ａにおける走査レンズ群７の各レンズの諸元を下記表４に示す。
【００４１】
【表４】
0005610127.tif 000006
【００４２】
表４に記載の面番号（１）は回転多面鏡６の偏向面６ａを、面番号（２）及び（３）は光偏向素子窓１６の入射面１６ａと出射面１６ｂ（なお、入射面１６ａは偏向面６ａに反射した光束の出射面になり、出射面１６ｂは偏向面６ａに反射した光束の入射面になる）をそれぞれ示している。
面番号（４）〜（１３）が走査レンズ群２７を構成する各レンズの面を示しており、面番号（４）及び（５）はそれぞれ両側球面レンズ８の入射面８ａと出射面８ｂを、面番号（６）及び（７）はそれぞれ両側球面レンズ９の入射面９ａと出射面９ｂを、面番号（８）及び（９）はそれぞれトーリックレンズ１０の入射面１０ａと出射面１０ｂを示しており、面番号（８）の入射面１０ａは平面に、面番号（９）の出射面１０ｂがトーリック面となっている。
面番号（１０）及び（１１）はそれぞれシリンダレンズ１１の入射面１１ａと出射面１１ｂを示しており、面番号（１０）の入射面１１ａが副走査方向シリンダ面に、面番号（１１）の出射面１１ｂが平面となっている。
面番号（１２）及び（１３）は、それぞれ両側非球面レンズ１２の入射面１２ａと出射面１２ｂを示しており、副走査方向に負の屈折力を有している。
面番号（１４）は被走査面１３ａを示している。
【００４３】
両側球面レンズ８、両側球面レンズ９、トーリックレンズ１０、シリンダレンズ１１の硝材としては、例えば、（株）オハラ製（登録商標）のＳ−ＰＨＭ５２、Ｓ−ＴＩＨ６、Ｓ−ＢＳＭ１８、Ｓ−ＢＳＬ７（以上「登録商標」）等が挙げられ、両側非球面レンズ１２の樹脂材としてはゼオネックスＥ４８Ｒ（登録商標）等が挙げられる。
【００４４】
両側非球面レンズ１２の入射面１２ａと出射面１２ｂは、主走査方向をｘ、副走査方向をｙ、光軸方向をｚとすると、下記数式（２）、数式（３）で表現される非球面形状である。
【００４５】
【数２】
0005610127.tif 000007
【数３】
0005610127.tif 000008
【００４６】
上記数式（２）及び数式（３）中、ｒｘ、ｒｙは、それぞれ母線（主走査方向）及び子線（副走査方向）の曲率半径であり、ｋｙは副走査方向の円錐定数（但し、ｋｙ＝０）である。
【００４７】
数式（２）の右辺の第１項は基本的なトーリック形状を表し、右辺の第２項は基本形状に光軸非対称成分を付加する追加関数を表す。
数式（２）中のＰｍｎは、下記表５に示した諸元で与えられる定数であり、これより両側非球面レンズ１２の入射面１２ａと出射面１２ｂの母線は光軸対称の非円弧曲線に、任意のｙｚ断面における子線は光軸非対称の非円弧曲線になる。
【００４８】
【表５】
0005610127.tif 000009
【００４９】
なお、上述の説明では走査レンズ群２７は５枚レンズ構成の場合を示したが、その枚数はこれに限るものではない。
【００５０】
図８は、本発明の光走査装置における走査光学系の光学特性図である。
図８（Ａ）は被走査面１３上の走査位置と主走査方向の像面湾曲との関係を示す図であり、図８（Ｂ）は被走査面１３上の走査位置と副走査方向の像面湾曲との関係を示す図である。図中、Ｂ１、Ｂｃ、Ｂ１０は、図２に示す複数の発光点Ａ１〜Ａ１０のうち両端のＡ１及びＡ１０と仮想中心Ａｃから発した光束のデータを示している。走査幅は約±２５０［ｍｍ］である。
図８（Ｃ）は被走査面１３上の走査位置とＦθ性及びリニアリティ特性を示す図であり、図８（Ｄ）は被走査面１３上の走査位置と副走査方向倍率の倍率比（画角０度位置を基準としている）の関係を示す図であり、走査幅内での倍率比バラツキは±０．１［％］以下である。図８（Ｅ）は被走査面１３上の走査位置と結像性能（幾何ＲＭＳ）の関係を示す図である。
【００５１】
図４は、本発明の画像形成装置の概略構成図である。
図４に示すように、本発明の画像形成装置５０は、感光体５２と、感光体５２の表面を帯電させる帯電手段５１と、帯電した感光体５２の表面に光を照射して静電潜像を形成する光走査手段５３と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上の前記トナー像を記録媒体である画像記録用紙５６に転写する転写手段と、前記記録媒体上の前記トナー像を定着する定着手段６０とを備え、光走査手段５３として、本発明の光走査装置を備える。
【００５２】
画像形成装置５０における画像形成を説明する。
帯電装置５１により帯電された感光体ドラム５２の表面には、光走査装置５３からレーザ光が照射され、静電潜像が形成される。その際、レーザ光は感光体ドラム５２の表面の方線に対して所定の入射角で感光体ドラム５２の表面を照射する。静電潜像を形成された感光体ドラム５２を時計回り方向に回転して、現像装置５４により静電潜像をトナーで現像してトナー像にする。
一方、搬送装置５７〜５９により画像記録用紙５６を用紙トレイ等から搬送し、転写装置５５において感光体ドラム５２に圧接して、感光体ドラム５２上のトナー像を画像記録用紙５６上に転写し、定着装置６０へと搬送する。
定着装置６０は、プレヒータ６１、ヒートローラ６２並びにバックアップローラ６３などから構成されており、それらのローラによって画像記録用紙５６に対して加熱と圧力をかけて画像記録用紙５６上のトナー像を定着する。このようにして、画像記録用紙５６上に画像が形成される。
【００５３】
すなわち、帯電装置５１が感光体ドラム５２の表面を帯電する帯電手段に相当し、感光体ドラム５２が感光体に相当し、本発明の光走査装置５３が帯電装置５１によって帯電させた感光体ドラム５２の表面に光を照射して静電潜像を形成する光走査手段に相当する。
また、現像装置５４が感光体ドラム５２上の静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像手段に相当し、転写装置５５が感光体ドラム５２上のトナー像を画像記録用紙５６上に転写する転写手段に相当し、定着装置６０が画像記録用紙５６上のトナー像を定着する定着手段に相当する。
【００５４】
そして、トナー像を画像記録用紙５６に転写した感光体ドラム５２は更に回転を続け、次の画像プロセス（帯電、露光、現像、転写、定着）が繰り返され、用紙トレイ等から画像記録用紙５６を順次供給して、同様にして画像形成が継続的に実行される。
【００５５】
本発明の画像形成装置としては、前記転写手段を複数備える画像形成装置が挙げられる。
図５に、本発明の光走査装置を４個用いたフルカラー画像形成装置の例を示す。
図５において、３２０〜３２３は本発明の光走査装置である。３２４〜３２７は光走査装置、感光体ドラム、現像装置などから構成される現像ユニットであり、垂直方向に配置されている。これらの現像ユニット３２４〜３２７は複数の色、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに対応している。各現像ユニットの感光ドラム上に形成されたトナー像はベルト状の中間転写体３２８へ転写され重ね合わせられることによりフルカラーのトナー像となり、さらに転写器３２９により画像記録用紙３３０へ転写され、図示しない定着装置によって定着されてフルカラー画像が形成される。
【００５６】
マルチビーム走査装置を用いたフルカラー画像形成装置において、被走査面を走査するビームスポットの大きさがばらついたり、走査線の間隔にムラが生じたりすると、形成画像の品質劣化の原因になる。特に、カラー画像形成装置では、走査線間隔ムラが各色毎にずれる（以下、「色ずれ」と称する）と色相が変わったり、色むら発生の原因となったりする。
よって、本発明の光走査装置を用い、初期的にビーム径、走査線間隔を所望の値に調整し、調整された状態を経時的に安定に保つことが肝要になる。
経時的な変化の要因としては環境温度変化による光学素子の特性変化があり、具体的には、半導体レーザの波長変化、樹脂製光学素子の屈折率変化の影響が大きいが、本発明では、初期的な走査線間隔の調整をアナモフィックレンズ３とシリンダレンズ５から構成されるズームレンズにより行い、ビーム径と走査線間隔の経時的な安定性をアナモフィックレンズ３により補償している。
【００５７】
一般に、レンズの屈折力（パワー）はその形状（曲率半径、肉厚）と屈折率（使用する波長の関数）によって決定される。
光源に半導体レーザを使用する場合、その発振波長は温度が上昇すると長波長側にシフトする。また、光学系に樹脂性の素子を用いる場合、その屈折率は温度上昇に伴い低下する。このため、正のパワーの樹脂レンズをレンズ系に有する場合、温度上昇は、像面位置を奥側（光の進行方向）にシフトさせるように作用する。
【００５８】
図１１は、光偏向手段前光学系のレンズを全てガラス製とした場合の低温環境（環境温度１０℃、光源の発振波長６５７ｎｍ）における主走査方向（図１１（Ａ））、副走査方向（図１１（Ｂ））の像面湾曲特性である。
図１２は高温環境（環境温度６０℃、光源の発振波長６６５ｎｍ）における主走査方向（図１２（Ａ））、副走査方向（図１２（Ｂ））の像面湾曲特性である。
なお、走査光学系に含まれる樹脂レンズの屈折率変化Δｎは、Δｎ＝０．００５［１／５０℃］とした。
結像位置は温度上昇により主副両方向共にプラス側（光の進行方向）にシフトしているが、影響は副走査方向の方が大きく、走査位置中央付近でのシフト量は１．５ｍｍ（ｐ-ｐ）程度になる。
【００５９】
本発明の光走査装置では、環境温度変化による結像位置シフトを光偏向手段前光学系のアナモフィックレンズ３を樹脂製とし、温度変化に伴うアナモフィックレンズ３以外の光学系のパワー変化を相殺するようにアナモフィックレンズ３のパワーを設定することで温度補償させている。
図９は、光偏向手段前光学系のアナモフィックレンズ３のみを樹脂製レンズにした場合の低温環境（環境温度１０℃、光源の発振波長６５７ｎｍ）における主走査方向（図９（Ａ））、副走査方向（図９（Ｂ））の像面湾曲特性である。
図１０は高温環境（環境温度６０℃、光源の発振波長６６５ｎｍ）における主走査方向（図１０（Ａ））、副走査方向（図１０（Ｂ））の像面湾曲特性である。
像面湾曲は、走査全域で主走査方向は０．５ｍｍ（ｐ-ｐ）、副走査方向は１．０ｍｍ（ｐ-ｐ）程度に抑えられている。なお、アナモフィックレンズ３による温度補償は像面湾曲の抑制だけでなく走査線間隔の誤差も抑制される。
【００６０】
上述のように、環境安定性は確保される一方で、光学系にアナモフィックレンズを複数用いる場合、アナモフィックレンズの配置誤差の影響を受けやすくなる問題に対し、本発明の光走査装置は、第２の光学素子であるシリンダレンズ７と、走査レンズ群２７とが以下の条件を満たすことにより、影響を抑制することができる。
すなわち、シリンダレンズ７の主走査方向のパワーの絶対値を｜φｍ２｜、走査レンズ群２７の主走査方向中央部における副走査方向のパワーの絶対値を｜φＦｍ｜としたとき、
｜φｍ２｜＜｜φＦｍ｜、即ち、｜φｍ２｜／｜φＦｍ｜＜１を満足する。
ここで「主走査方向中央部」とは中央像高、換言すると被走査面に対し偏向光束が垂直に入射する位置である。この中央像高に入射する光束が受ける走査レンズ群の副走査方向のパワー（複数のレンズの場合、複数のレンズを一つの合成されたレンズとみなしている）の絶対値が｜φＦｍ｜である。
【００６１】
本発明の光学系では、上記表１より、｜φｍ２｜／｜φＦｍ｜＜０．０９５である。
この値は、図３（Ａ）の光束図におけるアナモフィックレンズ３の中間結像点Ｉｍ（虚像点）と被走査面の共役倍率である。
つまり、光走査装置光学系２７の主走査方向においては、Ｉｍから被走査面は縮小系になっている。これにより、アナモフィックレンズ３の光軸回り配置角度誤差のみならず、光軸垂直方向に配置誤差があったとしてもその影響を緩和させることができる。
これは、光偏向手段前光学系を構成するレンズの配置位置を調整する際の調整箇所低減、及び調整工数低減にも寄与する。
【００６２】
本発明の光走査装置では、アナモフィックレンズ３による副走査方向の中間結像点（図３（Ｂ）におけるＩｓ）と被走査面との共役倍率を１以下とした構成としている。
上記表１から表４より、Ｉｓと被走査面との共役倍率は０．４７であり、副走査方向においても縮小系とすることで配置誤差感度を抑制している。
【００６３】
さらに、本発明の光走査装置では、第１の光学素子であるアナモフィックレンズ３は、以下の条件を満たすことが好ましい。
｜φｍ１｜≦｜φｓ１｜
なお、｜φｍ１｜は第１の光学素子であるアナモフィックレンズ３の偏向走査方向のパワーの絶対値を表わし、｜φｓ１｜は偏向走査垂直方向のパワーの絶対値を表わす。
上式のように、主走査方向のパワー（φｓ１）と副走査方向のパワー（φｍ１）を非対称とし、いずれかのパワーを低くすることにより、低パワー側の配置誤差感度を抑制することができる。
本実施態様では、｜φｓ１｜／｜φｍ１｜≒０．１４であり、主走査方向のパワーは副走査方向のパワーの１／７程度である。このため、アナモフィックレンズ３の配置誤差に対する光学諸特性への影響は、副走査方向の誤差より主走査方向の誤差の方が小さくなり、組立調整項目の削減や工数の低減を図ることができる。
【００６４】
以上のように、本発明の光走査装置によれば、温度補正機能と副走査方向倍率の調整機能を備え、かつ複数のアナモフィック素子の配置誤差による被走査面上の結像スポット径、及び形成される走査線の間隔に対する影響を低減し、温度変化に伴う画像品質の劣化を抑制することができる。さらに、本発明の光走査装置を備えた画像形成装置によれば、初期的には形成画像品質の向上、経時的には形成画像品質の安定化を実現することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１      光源（マルチビーム光源）
２      カップリングレンズ
３      第１の光学素子（アナモフィックレンズ）
４      開口部材
５      第３の光学素子（シリンダレンズ）
６      光偏向手段（回転多面鏡）
６ａ    偏向面
７      第２の光学素子（シリンダレンズ）
８      ガラス製両側球面レンズ
９      ガラス製両側球面レンズ
１０    ガラス製トーリックレンズ
１１    ガラス製シリンダレンズ
１２    樹脂製両側非球面レンズ
１３    被走査対象物
１３ａ  被走査面
１４    画像データ信号
１５    レーザドライバ
１６    光偏向素子窓
１７    光偏向素子ハウジング
１８    開口部材
２０    コントローラ
２１    回転駆動制御信号
２２    光偏向素子駆動回路
２３    光検出器
２４    画像記録用紙
２７    走査光学系（走査レンズ群）
４０〜４２    光源列
５０    画像形成装置
５１    帯電装置
５２    感光体ドラム
５３    光走査装置
５４    現像装置
５５    転写装置
５６    画像記録用紙
５７、５８、５９    搬送装置
６０    定着装置
６１    プレヒータ
６２    ヒートローラ
６３    バックアップローラ
３２０、３２１、３２２、３２３  光走査装置
３２４、３２５、３２６、３２７  現像ユニット
３２８    中間転写体
３２９    転写器
３３０    画像記録用紙
４００    ビーム合成素子
Ａ１〜Ａ１０  発光点    
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６６】
【特許文献１】特開平４−１０１１１２号公報
【特許文献２】特開平８−１５６２５号公報
【特許文献３】特開２００８−７６７１２号公報
【特許文献４】特開平８−１６０３３０号公報
【特許文献５】特開平８−２９２３８８号公報
【特許文献６】特開２００１−７５０３２号公報
【図１】
0005610127.tif 000010
【図２】
0005610127.tif 000011
【図３】
0005610127.tif 000012
【図４】
0005610127.tif 000013
【図５】
0005610127.tif 000014
【図６】
0005610127.tif 000015
【図７】
0005610127.tif 000016
【図８】
0005610127.tif 000017
【図９】
0005610127.tif 000018
【図１０】
0005610127.tif 000019
【図１１】
0005610127.tif 000020
【図１２】
0005610127.tif 000021