(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる被走査面に対応する少なくとも２個の光源を備え、
これら各光源から射出される光ビームは、
主走査方向に回転する複数の反射偏向面を有する光偏向器の反射偏向面の法線に対し副走査方向に角度を持って、前記光偏向器反射偏向面により反射偏向され、
同一の反射偏向面により反射偏向された複数の光ビームで共用される少なくとも１枚の走査レンズにより各対応する被走査面に集光される光走査装置において、
前記走査レンズの少なくとも１面は、副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有し、
各屈折面は、副走査方向に正の屈折力を持ち、各屈折面の面頂点を、それぞれの屈折面を通過する光束に対して、前記走査レンズの副走査方向の中心側に偏心させて、配置され、
前記走査レンズにおける前記副走査方向に偏心配置された前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面から射出する光束の主光線は、
前記光偏向器の回転軸に垂直な面にほぼ平行であり、前記主走査方向の周辺に対して前記主走査方向の中心で前記副走査方向の射出角が大きいこと
を特徴とする光走査装置。
【請求項２】
異なる被走査面に対応する少なくとも２個の光源を備え、
これら各光源から射出される光ビームは、
主走査方向に回転する複数の反射偏向面を有する光偏向器の反射偏向面の法線に対し副走査方向に角度を持って、前記光偏向器反射偏向面により反射偏向され、
同一の反射偏向面により反射偏向された複数の光ビームで共用される少なくとも１枚の走査レンズにより各対応する被走査面に集光される光走査装置において、
前記走査レンズの少なくとも１面は、副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有し、
各屈折面は、副走査方向に正の屈折力を持ち、各屈折面の面頂点を、それぞれの屈折面を通過する光束に対して、前記走査レンズの副走査方向の中心側に偏心させて、配置され、
前記各光源からの光ビームは、適宜なる光学素子により前記光偏向器の反射偏向面近傍で副走査方向に結像し、
前記光学素子は、同一の前記反射偏向面に向かう複数の光ビームで共用され、且つ各光ビームが副走査方向に交差する位置に配置されること
を特徴とする光走査装置。
【請求項３】
前記走査レンズは、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面の各々の子線頂点を連ねた複数の母線が、
それぞれ前記光偏向器の反射偏向面の法線に平行な平面内に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記走査レンズは、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有するレンズ面が１面のみであり、
その他のレンズ面の前記副走査方向の形状が平面形状であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記走査レンズにおける前記副走査方向の形状が平面形状であるレンズ面は、前記光偏向器の反射偏向面の回転軸に平行であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記走査レンズの前記副走査方向に正の屈折力を持ち且つ前記副走査方向の中心側に偏心される屈折面は、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面のうち最も被走査面に近い屈折面であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光偏向器の反射偏向面における各光ビームの反射位置は、
各光ビームの光軸が副走査方向に当該光偏向器の反射偏向面より光源側にて交差するように離間していることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
単一の光偏向器に、前記複数の光源からの光ビームを反射偏向する反射偏向面を２面有し、
各反射偏向面に対してそれぞれ請求項１〜請求項７のいずれか１項の構成を具備してなることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
前記走査レンズは、単一のレンズからなる１枚構成であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記走査レンズは２枚構成であり、２枚の走査レンズは同一の反射偏向面で反射偏向される複数の光ビームで共有されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置であって、
電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する手段として、請求項１〜請求項１０のいずれか１項の光走査装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル複写機、レーザプリンタおよびレーザファクシミリ等に用いる光走査装置に係り、特に、カラー画像形成に好適な斜め入射方式の光学系を用いた光走査装置およびそのような光走査装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、光走査装置および画像形成装置について説明する。
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、光源側からの光ビームを光偏向器により偏向させ、ｆθレンズ等の走査結像光学系によって、被走査面に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットで被走査面を光走査（主走査）するように構成されている。被走査面は、光導電性の感光材料等からなる感光体の感光面であり、具体的には、例えば円筒状の感光体ドラムの外周面として形成されている。
また、フルカラー画像形成装置の一例として、４つの感光体を記録紙の搬送方向に配列し、これら各感光体に対応する複数の光源装置から放射された光ビームの光束を単一の偏向手段により偏向走査し、各感光体に対応する複数の走査結像光学系により各感光体を同時に露光して潜像を形成し、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック等のそれぞれ異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し定着することで、カラー画像を得ることができるように構成されている。このように、光走査装置と感光体の組み合わせを２組以上用いて、２色画像、多色画像、またはカラー画像等を得るようにした画像形成装置は、「タンデム式画像形成装置」として知られている。
【０００３】
次に、斜め入射光学系について説明する。
最近では、カラー画像形成装置の光走査装置における低コスト化を図る手段として、例えば、特許文献１（特開２００３−５１１４号公報）等に開示されるような技術が知られている。すなわち、特許文献１（特開２００３−５１１４号公報）には、光偏向器の反射偏向面に副走査方向に角度を持たせて光ビームを入射させる斜め入射光学系が示されている。このような斜め入射光学系においては、複数の光ビームがそれぞれ反射偏向面で反射偏向された後に、各々対応する被走査面（感光体）に、折返しミラー等で分離されて導かれる。この場合、各光ビームの副走査方向の角度（光偏向器に斜め入射する角度）は、それぞれ前述した折返しミラー等で各光束を分離することが可能な角度に設定されている。
このような斜め入射光学系を用いることによって、ミラー等で各光束が分離可能な副走査方向の隣接する光ビームの間隔を、光偏光器を大型化（つまり、副走査方向へのポリゴンミラーの多段化や、厚肉化）することなしに、実現することが可能となる。すなわち、光偏向器の反射偏向面の副走査方向の幅寸法を大きくすることなく、低コストな光走査装置を実現することが可能となる。例えば光偏向器としてポリゴンミラーを用いた場合、高速回転に大きなエネルギーを必要とすることもなく、高速回転させたときの、いわゆる「風切り音」も小さくすることができる。
【０００４】
しかしながら、その反面、斜め入射方式の光学系においては、特に周辺の像高において走査レンズに入射する光束がねじれて入射することによって、波面収差が増大し、光学性能が著しく劣化し、ビームスポット径が太くなってしまい、高画質化を妨げる要因となる。中央近傍の像高においては、光束のねじれは生じにくく、ビームスポット径は像高間での偏差が大きいという現象であらわれる。このように、波面収差が生じると、周辺像高で光スポットのスポット径が大径化してしまう。この問題を解決することができないと、近年強く要請されつつある高品質な光走査を実現することができない。
さらに、走査線曲がりが大きいという問題もある。この走査線曲がりの発生量は、上述した各光ビームの副走査方向についての斜め入射角により異なり、各光ビームで描かれた潜像をそれぞれ各色のトナーにより重ね合わせて可視化した際に、色ずれとなってあらわれてしまう。
本出願人は、先に、上述したような問題を解決するための技術を、例えば、特許文献２（特開２００６−７２２８８号公報）等にて提案した。特許文献２（特開２００６−７２２８８号公報）においては、副走査方向に最も屈折力を持つ走査レンズよりも光偏向器側に、副走査方向に曲率を持たず、主走査方向に副走査方向へのティルト（チルト）偏心を変化させる面を採用して、波面収差の補正を可能としている。さらに、走査線曲りについても同様の面を被走査面側に配置される走査レンズに採用することによって補正可能としている。
この結果、斜め入射光学系特有の光学特性の劣化を良好に補正することが可能となり、従来に比べ低コスト化および小型化を達成した。
【０００５】
しかしながら、特許文献２（特開２００６−７２２８８号公報）で提案した方式では、走査レンズを少なくとも２枚構成とする必要がある。そして、２枚構成の走査レンズのうちの被走査面側に配置される走査レンズは、長尺で、且つ各色毎に個別に設けられるため、光偏向器から被走査面に向かう光路をレイアウトする際の設計の自由度を著しく狭めることとなってしまう。特に、小型化を狙う画像形成装置では、搭載される光走査装置の小型化（特に副走査方向の高さの低減）が強く求められるため、被走査面側の走査レンズの配置は小型化に対する大きな弊害となる。
また、特許文献２（特開２００６−７２２８８号公報）には、走査レンズを偏心配置して走査線曲がりなどを補正している実施例も示されているが、異なる斜め入射角に対応するためには個別に配置される走査レンズが必要であり、走査レンズの枚数増大によるコストアップや、個別レンズの使用により光走査装置の光学的なレイアウトにおける設計の自由度が低下し、装置の大型化に繋がるなど、大きなデメリットがある。
上述したように、特許文献２（特開２００６−７２２８８号公報）等に開示された従来の光走査装置おいて要求される課題は、次の通りである。
【０００６】
まず、第１の課題は、複数の光源からの光ビームに共用する少なくとも１枚の走査レンズを用いて斜め入射光学系を実現する際に生じる斜め入射光学系に特有の波面収差劣化を補正すること、すなわち、良好なビームスポット径を確保することが第１の課題である。また、第２の課題は、斜め入射光学系に特有となる走査線曲がりを補正することおよびカラー機、つまりカラー光走査装置、における色ずれを低減することとなる。さらに、走査レンズを共用レンズとすることにより走査光学系の副走査倍率が高くなり、斜め入射光学系に特有の課題となる走査線間隔のばらつきを低減することが、第３の課題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、光走査装置においては、低コスト化、低消費電力化および小型化に適した斜め入射方式の光走査装置であって、上述した課題を解決して、
（１）光偏向器から被走査面に至る光路レイアウトの自由度が高く、特に副走査方向において光走査装置の小型化を達成させること、
（２）斜め入射特有の光学特性の劣化を補正し、良好な光学特性を維持すること、そして
（３）光学素子の部品点数を低減し、低コスト化を実現すること、
が要求されている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、光偏向器から被走査面に至る光路レイアウトの自由度を高め、特に、副走査方向について小型化し、斜め入射特有の光学特性の劣化を抑制し、良好な光学特性を有し、そして光学素子の部品点数を低減して、低コスト化を実現することを可能とする光走査装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
すなわち、本発明の請求項１の目的は、光路レイアウトの自由度を高め、副走査方向について小型化し、良好な光学特性を有し、そして光学素子の部品点数を低減して、低コスト化を実現することを可能とし、特に、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりを効果的に補正し得る光走査装置を提供することにある。
【０００８】
請求項２の目的は、光路レイアウトの自由度を高め、副走査方向について小型化し、良好な光学特性を有し、そして光学素子の部品点数を低減して、低コスト化を実現することを可能とし、特に、斜め入射角を増大させることなく、一層良好な光学特性を得ることを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりと波面収差の劣化を効果的に補正し得る光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりをさらに一層効果的に補正し得る光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりをより一層効果的に補正し得る光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、走査光学系の副走査方向の倍率を低減し、副走査方向の走査線間隔変動を低減することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、斜め入射角を低減し、さらに良好な光学特性を得ることを可能とする光走査装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項８の目的は、特に、部品点数を少なく、構成を簡単化して、小型化および低コスト化を達成しつつ良好な光学特性を得ることを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項９の目的は、特に、簡単な構成で、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりを効果的に補正して良好な光学特性を得ることを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、特に、簡単な構成で、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりを、効果的に補正して良好な光学特性を得ることを可能とすると共に、光学素子の部品点数を低減し、低コスト化を実現し得る光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項１１の目的は、特に、走査線曲がりと波面収差の劣化を効果的に補正し、色ずれがなく、高品位な画像再現性を確保することを可能とする画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
異なる被走査面に対応する少なくとも２個の光源を備え、
これら各光源から射出される光ビームは、
主走査方向に回転する複数の反射偏向面を有する光偏向器の反射偏向面の法線に対し副走査方向に角度を持って、前記光偏向器反射偏向面により反射偏向され、
同一の反射偏向面により反射偏向された複数の光ビームで共用される少なくとも１枚の走査レンズにより各対応する被走査面に集光される光走査装置において、
前記走査レンズの少なくとも１面は、副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有し、
各屈折面は、副走査方向に正の屈折力を持ち、各屈折面の面頂点を、それぞれの屈折面を通過する光束に対して、前記走査レンズの副走査方向の中心側に偏心させて、配置され、
前記走査レンズにおける前記副走査方向に偏心配置された前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面から射出する光束の主光線は、
前記光偏向器の回転軸に垂直な面にほぼ平行であり、前記主走査方向の周辺に対して前記主走査方向の中心で前記副走査方向の射出角が大きいことを特徴としている。
請求項２に記載した本発明に係る光走査装置は、
異なる被走査面に対応する少なくとも２個の光源を備え、
これら各光源から射出される光ビームは、
主走査方向に回転する複数の反射偏向面を有する光偏向器の反射偏向面の法線に対し副走査方向に角度を持って、前記光偏向器反射偏向面により反射偏向され、
同一の反射偏向面により反射偏向された複数の光ビームで共用される少なくとも１枚の走査レンズにより各対応する被走査面に集光される光走査装置において、
前記走査レンズの少なくとも１面は、副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有し、
各屈折面は、副走査方向に正の屈折力を持ち、各屈折面の面頂点を、それぞれの屈折面を通過する光束に対して、前記走査レンズの副走査方向の中心側に偏心させて、配置され、
前記各光源からの光ビームは、適宜なる光学素子により前記光偏向器の反射偏向面近傍で副走査方向に結像し、
前記光学素子は、同一の前記反射偏向面に向かう複数の光ビームで共用され、且つ各光ビームが副走査方向に交差する位置に配置されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１または請求項２の光走査装置であって、
前記走査レンズは、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面の各々の子線頂点を連ねた複数の母線が、
それぞれ前記光偏向器の反射偏向面の法線に平行な平面内に位置することを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項の光走査装置であって、
前記走査レンズは、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有するレンズ面が１面のみであり、
その他のレンズ面の前記副走査方向の形状が平面形状であることを特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項４の光走査装置であって、
前記走査レンズにおける前記副走査方向の形状が平面形状であるレンズ面は、前記光偏向器の反射偏向面の回転軸に平行であることを特徴としている。
【００１３】
請求項６に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項の光走査装置であって、
前記走査レンズの前記副走査方向に正の屈折力を持ち且つ前記副走査方向の中心側に偏心される屈折面は、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面のうち最も被走査面に近い屈折面であることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１〜請求項６のいずれか１項の光走査装置であって、
前記光偏向器の反射偏向面における各光ビームの反射位置は、
各光ビームの光軸が副走査方向に当該光偏向器の反射偏向面より光源側にて交差するように離間していることを特徴としている。
【００１４】
請求項８に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１〜請求項７のいずれか１項の光走査装置であって、
単一の光偏向器に、前記複数の光源からの光ビームを反射偏向する反射偏向面を２面有し、
各反射偏向面に対してそれぞれ請求項１〜請求項８のいずれか１項の構成を具備してなることを特徴としている。
請求項９に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１〜請求項８のいずれか１項の光走査装置であって、
前記走査レンズは、単一のレンズからなる１枚構成であることを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置であって、
前記走査レンズは２枚構成であり、２枚の走査レンズは同一の反射偏向面で反射偏向される複数の光ビームで共有されることを特徴としている。
請求項１１に記載した本発明に係る画像形成装置は、
電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置であって、
電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する手段として、請求項１〜請求項１０のいずれか１項の光走査装置を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光偏向器から被走査面に至る光路レイアウトの自由度を高め、特に、副走査方向について小型化し、斜め入射特有の光学特性の劣化を抑制し、良好な光学特性を有し、そして光学素子の部品点数を低減して、低コスト化を実現することが可能となる光走査装置および画像形成装置を提供することができる。
すなわち、本発明の請求項１の光走査装置によれば、
異なる被走査面に対応する少なくとも２個の光源を備え、
これら各光源から射出される光ビームは、
主走査方向に回転する複数の反射偏向面を有する光偏向器の反射偏向面の法線に対し副走査方向に角度を持って、前記光偏向器反射偏向面により反射偏向され、
同一の反射偏向面により反射偏向された複数の光ビームで共用される少なくとも１枚の走査レンズにより各対応する被走査面に集光される光走査装置において、
前記走査レンズの少なくとも１面は、副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有し、
各屈折面は、副走査方向に正の屈折力を持ち、各屈折面の面頂点を、それぞれの屈折面を通過する光束に対して、前記走査レンズの副走査方向の中心側に偏心させて、配置され、
前記走査レンズにおける前記副走査方向に偏心配置された前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面から射出する光束の主光線は、
前記光偏向器の回転軸に垂直な面にほぼ平行であり、前記主走査方向の周辺に対して前記主走査方向の中心で前記副走査方向の射出角が大きいことにより、
光路レイアウトの自由度を高め、副走査方向について小型化し、良好な光学特性を有し、そして光学素子の部品点数を低減して、低コスト化を実現することが可能となり、特に、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりを効果的に補正することができる。なお、ここで、光束の主光線とは、絞りの中心を通る光線のことを意味している。
【００１６】
また、本発明の請求項２の光走査装置によれば、請求項１の光走査装置において、
異なる被走査面に対応する少なくとも２個の光源を備え、
これら各光源から射出される光ビームは、
主走査方向に回転する複数の反射偏向面を有する光偏向器の反射偏向面の法線に対し副走査方向に角度を持って、前記光偏向器反射偏向面により反射偏向され、
同一の反射偏向面により反射偏向された複数の光ビームで共用される少なくとも１枚の走査レンズにより各対応する被走査面に集光される光走査装置において、
前記走査レンズの少なくとも１面は、副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有し、
各屈折面は、副走査方向に正の屈折力を持ち、各屈折面の面頂点を、それぞれの屈折面を通過する光束に対して、前記走査レンズの副走査方向の中心側に偏心させて、配置され、
前記各光源からの光ビームは、適宜なる光学素子により前記光偏向器の反射偏向面近傍で副走査方向に結像し、
前記光学素子は、同一の前記反射偏向面に向かう複数の光ビームで共用され、且つ各光ビームが副走査方向に交差する位置に配置されることにより、
光路レイアウトの自由度を高め、副走査方向について小型化し、良好な光学特性を有し、そして光学素子の部品点数を低減して、低コスト化を実現することが可能となり、特に、斜め入射角を増大させることなく、一層良好な光学特性を得ることが可能となる。
本発明の請求項３の光走査装置によれば、請求項１または請求項２の光走査装置において、
前記走査レンズは、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面の各々の子線頂点を連ねた複数の母線が、
それぞれ前記光偏向器の反射偏向面の法線に平行な平面内に位置することにより、
特に、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりと波面収差の劣化を効果的に補正することができる。
【００１７】
本発明の請求項４の光走査装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項の光走査装置において、
前記走査レンズは、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面を有するレンズ面が１面のみであり、
その他のレンズ面の前記副走査方向の形状が平面形状であることにより、
特に、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりをさらに一層効果的に補正することができる。
本発明の請求項５の光走査装置によれば、請求項４の光走査装置において、
前記走査レンズにおける前記副走査方向の形状が平面形状であるレンズ面は、前記光偏向器の反射偏向面の回転軸に平行であることにより、
特に、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりをより一層効果的に補正することができる。
本発明の請求項６の光走査装置によれば、請求項１〜請求項５のいずれか１項の光走査装置において、
前記走査レンズの前記副走査方向に正の屈折力を持ち且つ前記副走査方向の中心側に偏心される屈折面は、
前記副走査方向に並ぶ複数の屈折面のうち最も被走査面に近い屈折面であることにより、
特に、走査光学系の副走査方向の倍率を低減し、副走査方向の走査線間隔変動を低減することが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項７の光走査装置によれば、請求項１〜請求項６のいずれか１項の光走査装置において、
前記光偏向器の反射偏向面における各光ビームの反射位置は、
各光ビームの光軸が副走査方向に当該光偏向器の反射偏向面より光源側にて交差するように離間していることにより、
特に、斜め入射角を低減し、さらに良好な光学特性を得ることが可能となる。
本発明の請求項８の光走査装置によれば、請求項１〜請求項７のいずれか１項の光走査装置において、
単一の光偏向器に、前記複数の光源からの光ビームを反射偏向する反射偏向面を２面有し、
各反射偏向面に対してそれぞれ請求項１〜請求項７のいずれか１項の構成を具備することにより、
特に、部品点数を少なく、構成を簡単化して、小型化および低コスト化を達成しつつ良好な光学特性を得ることが可能となる。
【００１９】
本発明の請求項９の光走査装置によれば、請求項１〜請求項８のいずれか１項の光走査装置において、
前記走査レンズは、単一のレンズからなる１枚構成であることにより、
特に、簡単な構成で、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりを効果的に補正して良好な光学特性を得ることが可能となる。
本発明の請求項１０の光走査装置によれば、請求項１〜請求項８のいずれか１項の光走査装置において、
前記走査レンズは２枚構成であり、２枚の走査レンズは同一の反射偏向面で反射偏向される複数の光ビームで共有されることにより、
簡単な構成で、斜め入射光学系に特有の走査線曲がりをより効果的に補正して良好な光学特性を得ることを可能となり、特に、光学素子の部品点数を低減し、低コスト化を実現することができる。
本発明の請求項１１の画像形成装置によれば、
電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置であって、
電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する手段として、請求項１〜請求項１０のいずれか１項の光走査装置を具備することにより、
特に、走査線曲がりと波面収差の劣化を効果的に補正し、色ずれがなく、高品位な画像再現性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の要部の主として主走査方向に係る構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図１の光走査装置の要部の主として副走査方向に係る構成を模式的に示す側面図である。
【図３】図１の光走査装置の走査レンズの構成を説明するための図であり、（ａ）は、走査レンズ近傍を模式的に示す側面図、そして（ｂ）は、走査レンズの形状を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光走査装置の光偏向器の概略構成を模式的に示す平面図である。
【図５】図４の光走査装置の光偏向器の反射面位置のばらつきによる副走査方向の位置変動を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る光走査装置の光偏向器への斜め入射角が小さい場合の副走査方向のビーム間隔を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る光走査装置の光偏向器の偏向反射面での反射位置を離間させて、斜め入射角が小さい場合にも所要の副走査方向ビーム間隔を得ることを説明するための模式図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る画像形成装置の要部の構成を模式的に示す側面断面図である。
【図９】本発明の実施例１に係る光走査装置の要部の副走査方向に係る構成を模式的に示す側面図である。
【図１０】本発明の実施例１に係る光走査装置における主走査方向についての種々の像高におけるビームスポット径の偏差を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例１に係る光走査装置における副走査方向についての種々の像高におけるビームスポット径の偏差を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施例に係る光走査装置における走査線曲がり特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の第７の実施の形態に係る光走査装置の要部の主として主走査方向に係る構成を模式的に示す平面図である。
【図１４】図１３の光走査装置の要部の主として副走査方向に係る構成を模式的に示す側面図である。
【図１５】図１３の光走査装置の走査レンズの構成を説明するための図であり、（ａ）は、走査レンズ近傍を模式的に示す側面図、そして（ｂ）は、走査レンズの形状を模式的に示す斜視図である。
【図１６】本発明の第８の実施の形態に係る光走査装置の光偏向器の概略構成を模式的に示す平面図である。
【図１７】図１６の光走査装置の光偏向器の反射面位置のばらつきによる副走査方向の位置変動を説明するための模式図である。
【図１８】本発明の第９の実施の形態に係る光走査装置の光偏向器への斜め入射角が小さい場合の副走査方向のビーム間隔を説明するための模式図である。
【図１９】本発明の第１０の実施の形態に係る光走査装置の光偏向器の偏向反射面での反射位置を離間させて、斜め入射角が小さい場合にも所要の副走査方向ビーム間隔を得ることを説明するための模式図である。
【図２０】本発明の第１２の実施の形態に係る画像形成装置の要部の構成を模式的に示す側面断面図である。
【図２１】本発明の実施例２に係る光走査装置における主走査方向についての種々の像高におけるビームスポット径の偏差を示すグラフである。
【図２２】本発明の実施例２に係る光走査装置における副走査方向についての種々の像高におけるビームスポット径の偏差を示すグラフである。
【図２３】本発明の実施例２に係る光走査装置における走査線曲がり特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の光走査装置およびそれを用いた画像形成装置を詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１〜図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の要部の構成を示している。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の要部の主として主走査方向に係る構成を模式的に示す平面図、そして図２は、図１の光走査装置の要部の主として副走査方向に係る構成を模式的に示す側面図である。図３は、図１の光走査装置の走査レンズの構成を説明するための図であり、図３の（ａ）は、走査レンズ近傍を模式的に示す側面図、そして図３の（ｂ）は、走査レンズの形状を模式的に示す斜視図である。
図１〜図３に示す光走査装置は、光源（光源装置）１１、カップリングレンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、光偏向器１４、走査レンズ１５、光学素子１６、１７、感光体（被走査面）１８、１９および折返しミラー２０、２１、２２を具備している。
【００２２】
まず、図１および図２を参照して、本発明に係る斜め入射方式の光走査装置の概略を説明する。
光源１１としては、例えば半導体レーザを用いる。光源１１から放射された発散性の光束は、カップリングレンズ１２によって、以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズ１２により変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもあり得る。
カップリングレンズ１２からの光束は、シリンドリカルレンズ１３によって、副走査方向に集光され、光偏向器１４の回転駆動される反射偏向面に入射する。光偏向器１４としては、例えば外周面を多角形状の反射偏向面としたポリゴンミラーを回転駆動する構成を用いる。この場合、図示のように、光源１１側からの光束は、反射偏向面の法線ｎに対して副走査方向について傾斜角を有して入射する。反射偏向面に法線ｎに対して副走査方向について傾斜角を有して入射する（以下においては、傾斜角を有して入射することを「斜め入射する」という場合もある）光ビームは、所望の角度に光源１１、カップリングレンズ１２およびシリンドリカルレンズ１３を傾斜させて配置してもよいし、適宜折返しミラーを用いて角度を持たせるようにしてもよい。また、シリンドリカルレンズ１３の光軸を副走査方向にシフトすることによって、光偏向器１４の反射偏向面に向かう光ビームに角度を持たせるようにしてよい。
【００２３】
光偏向器１４の反射偏向面により反射された光束は、反射偏向面を形成するポリゴンミラーの等速回転とともに等角速度的に偏向走査され、走査レンズ１５を通って、感光体１８および１９等の被走査面上に到達する。反射偏向された偏向光束は、走査レンズ１５によって、感光体１８および１９等の被走査面に向けて集光される。このことによって、偏向光束は、感光体１８および１９等の被走査面上に光スポットを形成し、被走査面の光走査を行う。
次に、本発明の光走査装置における光学系の特徴について、タンデム型のカラー画像形成装置に用いられる光走査装置を例にとって説明する。ここでは、例えば、図２に示すように２つの被走査面に対応する光走査装置について説明する。
複数の光源１１（図２には示されていない）からの各光ビームは、同一の光偏向器１４の同一の反射偏向面に斜め入射される。各光ビームは、光偏向器１４のポリゴンミラーの反射偏向面の法線ｎを挟んで、副走査方向についての両側（図２における領域Ｂと領域Ａ）から反射偏向面に入射し、反射されて副走査方向についての反対側の領域（それぞれ領域Ａと領域Ｂ）へ射出されている。全ての光ビームは、共通の走査レンズ１５を透過後、副走査方向への折り返しミラー２０および２１と折り返しミラー２２により分離され、光学素子１６と１７を透過して対応する被走査面としての感光体１８と１９に導かれる。
【００２４】
この実施の形態では、反射偏向面の法線ｎを挟んで、副走査方向についての片側、例えば図２における領域Ａから入射され、反射偏向されて領域Ｂに射出される光ビームに対応する折返しミラーの枚数は奇数枚（折返しミラー２２）であり、その逆側、つまり図２における領域Ｂから入射され、反射偏向されて領域Ａに射出される光ビームに対応する折返しミラーの枚数は偶数枚（折返しミラー２０、２１）として配置されている（図２に示されている光ビームは光偏向器１４で反射偏向された後の光ビームであり、それぞれの入射光は、図示された光ビームの副走査方向について反対側の領域から入射される）。このように折返しミラー２０〜２２等を配置することにより、斜め入射光学系で発生する走査線曲がりの方向を一致させることができ、重ね合わせ画像による色ずれを低減することができる。
図２に示すように、偏向手段としての光偏向器１４のポリゴンミラーの反射偏向面で反射される、複数の光源１１からの光ビームをポリゴンミラーの反射偏向面の法線ｎに角度を持つ光ビーム、すなわち副走査方向に角度を持つ光ビーム、とすることで、光偏向器１４の法線ｎに平行な光ビームを用いた場合に対し、光走査装置を構成する部品でコスト比率の高い光偏向器の副走査方向の幅を低減することが可能となる。このように光偏向器１４を小型化することによって、コストを下げるばかりでなく、消費電力や騒音を低減して、環境を考慮した光走査装置を提供することが可能となる（以下においては、光偏向器１４の反射偏向面の法線ｎに対する角度を斜め入射角という場合もある）。
【００２５】
さらに、光学素子の部品点数を低減して低コスト化を実現するために、本発明に係る走査レンズ１５は、光偏向器１４の同一の反射偏向面により反射偏向される全ての光ビームに共用される。従来の複数の走査レンズを副走査方向に重ねて配置する構成に対し、本発明に係る走査レンズ１５では、副走査方向に並ぶ複数のレンズ面を近接して配置することが可能であり、斜め入射角の低減や、走査レンズの小型化という効果を得ることができる。特に、本発明に係る構成において、斜め入射角を低減することによって、大きな効果を得ることが可能となる（詳細は後述する）。また、従来、各被走査面毎に個別に対応して配置された個別の走査レンズをなくすことによって、光走査装置の光学的なレイアウトにおける設計の自由度が増大し、装置を小型化することが可能となる。
また、斜め入射光学系においては、波面収差の劣化が生じ易いという課題がある。走査レンズ入射面の主走査方向の形状が、反射偏向面の光ビームの反射点を中心とする円弧形状でない限り、像高によって、光偏向器の反射偏向面から走査レンズ入射面までの距離が変動する。通常の場合、走査レンズを前述した形状とすることは、光学性能を維持する上で困難である。
【００２６】
すなわち、通常、光ビームは、光偏向器によって偏向走査され、各像高にて、主走査断面において、走査レンズの入射面に対して垂直に入射することはなく、主走査方向にある入射角を有して入射する。光偏向器により反射偏向された光ビームの光束は、主走査方向にある幅を持っており、光束内で主走査方向の両端の光ビームは、光偏向器の反射偏向面から走査レンズ入射面までの距離が異なり、（斜め入射されているため）副走査方向について角度を有していることにより、走査レンズにねじれた状態で入射することになる。この光束のねじれは、特に副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズへの入射時に波面収差を増大させる。つまり、副走査方向に強い屈折力を持つ面に光束がスキューし入射することによって、例えば主走査方向について光束内両端の光ビームの屈折は異なっており、被走査面上では各光ビームは一点に集まらず、つまり波面収差が劣化している状態になりため、ビームスポット径が劣化することとなる。
図１に示すように、走査レンズ１５への主走査方向についての入射角は、一般的には周辺像高に行くほど大きくなり、光束の主走査方向両端の光ビームの副走査方向についての走査レンズ１５への入射位置は大きくずれるため、光束のねじれは大きくなり、周辺に近付くほど、波面収差の劣化によるビームスポット径の増大は大きくなる。
【００２７】
従来の水平入射に対し、副走査方向に斜め入射させる本発明方式においては、走査線曲がりが大きくなりがちであるという課題がある。この走査線曲がりの発生量は、上述した各光ビームの副走査方向の斜め入射角により異なり、各光ビームでそれぞれ描かれた潜像を各色のトナーにより重ね合わせ可視化する際に、色ずれとなってあらわれてしまう。
例えば、上述したように、走査光学系を構成する走査レンズ、特に、副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズの主走査方向の形状が、反射偏向面の光ビームの反射点を中心とする円弧形状であれば、走査レンズにおける主走査方向の位置（像高）にかかわらず、光偏向器の反射偏向面から走査レンズ入射面までの距離がほぼ一定となり、走査に伴って距離が変動することはない。しかし、通常の場合、走査レンズをこのような形状とすることは、光学性能を維持する上で困難である。つまり、図１に示すように、通常、光ビームは、光偏向器により偏向走査され、主走査断面における各像高位置において、レンズ面に対し垂直に入射することはほとんどなく、主走査方向についてある入射角を持って入射する。
このように、斜め入射されているために副走査方向に角度を持っていることによって、光偏向器１４により反射偏向された光ビームは、光偏向器１４の反射偏向面から走査レンズ１５の入射面までの距離が、像高（すなわち走査レンズ１５における主走査方向の位置）によって異なり、走査レンズ１５への副走査方向の入射高さが周辺に行くほど中心より高い位置、もしくは低い位置（副走査方向について光ビームがもつ角度の方向によって相違する）に入射される。
【００２８】
この結果として、副走査方向に屈折力を持つ面を通過する際に、副走査方向に受ける屈折力が変動して走査線曲がりが発生してしまう。通常の水平入射であれば、反射偏向面から走査レンズ入射面までの距離が変動しても、光ビームは走査レンズに対して水平に進行するため、走査レンズ上での副走査方向の入射位置が変動することはなく、走査線曲がりが発生することはない。
本発明に係る光走査装置は、図３に示すように、光偏向器１４の同一の反射偏向面により反射偏向された全ての光ビームに共用される走査レンズ１５のレンズ面の１面（本実施の形態においては、被走査面側の面）が、副走査方向に並ぶ複数の正の屈折力を持つ面を有し、副走査方向に並ぶ複数の面それぞれの子線頂点を連ねた母線は、それぞれ光偏向器１４の反射偏向面の法線ｎに平行な平面内に位置するように配置されている。この最も被走査面側の面以外の面は、副走査方向に平坦な平面形状であり、ポリゴンスキャナ、つまり回転駆動されるポリゴンミラーを用いた光偏向器１４の回転中心に平行に配置されている。つまり、走査レンズ１５は、光偏向器１４の反射偏向面に正立して配置されていることとなる。
【００２９】
一般的に、光走査装置においては、光偏向器の反射面と被走査面は共役関係にある。このため、走査レンズ１５のレイアウトを本発明のようにすると、主走査方向の位置にかかわらず、副走査倍率偏差を小さくして、副走査方向の倍率をほぼ一定とすることによって、走査線曲がりを補正することが可能となる。これは、走査レンズ１５の光軸から光偏向器１４のポリゴンミラーの反射偏向面上の光ビーム反射点までの距離が一定（すなわち物体高が一定）であることから、像高も走査レンズ光軸から同じ距離に揃うこととなるためである。なお、この実施の形態においては、走査レンズ１５の入射面の副走査方向の形状は平面であるため、射出面の式の原点の法線を光軸と定義する。この光軸は、光偏向器１４の反射偏向面の法線ｎに平行であり、副走査方向に並ぶ面の数だけ光軸が存在することとなる。
副走査方向の倍率偏差を低減するためには、副走査方向の曲率が主走査方向に変化する面を用いることが像面湾曲補正と共に有効となる。但し、副走査方向において走査レンズの光軸から大きく外れた位置（つまり軸外）を光ビームが透過すると収差の影響が大きくなり、主走査方向の位置による像高が一定とならないため、光ビームは軸上に近い位置を通すことが望ましい。
【００３０】
また、カラー機、すなわちカラー画像形成装置用の光走査装置において、走査線曲がりによる色ずれは、折り返しミラーの枚数を先に述べたように最適に設定することで曲がり方向を一致させることが可能であり、色ずれを低減することができる。しかしながら、走査線曲り自体が大きく発生すると画像品質、つまり画質を劣化させることはいうまでもなく、本発明の各実施の形態によれば、良好な画質を獲得することが可能となる。
また、走査線曲がりと同時に波面収差の補正も斜め入射光学系の課題となるが、この実施の形態のように、副走査方向に並ぶ複数の面を、各面の頂点、すなわち子線頂点、がそれぞれ対応する面を通過する光束に対し、走査レンズ１５の副走査方向の中心側（光軸と対応する光ビームの光偏向器反射偏向面上の反射点とが副走査方向で近づく方向）に偏心するようにさせることで補正可能となる。
斜め入射光学系における波面収差の劣化の大きい周辺像高に向かう光ビームの主光線が、走査レンズから射出した後に光偏向器の反射偏向面の法線に対してほぼ平行になるようにレンズ面を副走査方向にシフト偏心させることによって、コマ収差が補正され波面収差は良好に補正されることとなる。ここで光ビーム（光束）の主光線とは、絞り等により規制される光路の中心を通る光線のことを意味している。この場合のシフト偏心は、同面に対応する光ビームが交差する点に対し、走査レンズの副走査方向の中心側に偏心させることであり、走査レンズから射出した後に周辺像高に向かう光ビームの主光線が、光偏向器の反射偏向面の法線に対しほぼ平行になるようにすることができる。
【００３１】
このとき、主走査方向の光軸近傍を透過する光ビームは、レンズ面を射出した後に副走査方向に角度を持つこととなるが、もともと光束のスキューによる波面収差の発生は小さく光学特性上の問題は発生しない。また、このシフト量は斜め入射角が小さいほど小さくなり、またレンズ面をシフト偏心しても斜め入射角が５度（ｄｅｇ）以下程度に設定されれば、光軸近傍を光ビームが通過し、先に説明した走査線曲りの補正への影響は小さい。このため、斜め入射光学系特有の課題となる波面収差の劣化および走査線曲がりの発生を同時に解決することが可能となる。実際の設計例は、後に数値実施例として詳述するが、波面収差が補正されることによって、良好なビームスポット径が得られ、且つ、走査線曲がりも５μｍ程度と小さく抑えた結果が得られている。
本発明に係るこの実施の形態においては、走査レンズ１５に副走査方向に並んで配置される複数のレンズ面（つまり屈折面）を用いている。被走査面に結像させる機能を持たせるためには、レンズ面を単一の面とし、複数の光ビームで共用させるようにしてもよい。しかしながら、先に説明したように、走査レンズ１５に入射する光ビームの斜め入射角に応じてレンズ面を副走査方向にシフト偏心させて波面収差を補正するためには、複数の光ビームを共有する走査レンズ１５においては、各光ビーム毎に子線頂点の位置を副走査方向に変化させる必要がある。このため、各光ビームに対応した複数のレンズ面を持つ必要が生じる。また、各光ビームは、正の屈折力を持つレンズ面の子線頂点近傍を透過させることが可能であり、副走査方向の軸外（つまり、子線頂点から副走査方向に大きく離れた位置）を通すことがないため、収差の影響も少なく走査線曲がりも良好に補正することが可能となる。
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第１の実施の形態と基本的に同様の構成を有する本発明の第２の実施の形態に係る光走査装置について説明する。
本発明に係る光走査装置の構成は、光偏向器から被走査面に至る光学的なレイアウトの自由度が高く、特に副走査方向において光走査装置の小型化を達成するために、共用の走査レンズは光偏向器の近くに配置されている。
斜め入射光学系においては、光偏向器１４のポリゴンミラーの反射偏向面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動の増大という課題が発生する。
図４に示す光偏向器１４のポリゴンミラーにおいて、回転中心０と複数の平面状のミラー面からなる反射偏向面のうちの１つのミラー面を結ぶ垂線の長さを寸法Ａと定義する。反射偏向面の各ミラー面における寸法Ａのばらつきによって、図５に示すように、物点位置、すなわち反射点位置、が副走査方向に変化し、被走査面においても副走査方向に結像点が変化してしまう。斜め入射光学系でない通常の走査光学系においては、寸法Ａがばらついても反射点位置は、副走査方向に変化しないため、被走査面上の結像点も変化しない。
【００３３】
また、本発明の光学系は、レイアウト性の向上、小型化および低コスト化を狙っており、先に述べた通り倍率が高い。このため、反射点の副走査方向についての位置ずれは、被走査面において拡大されてしまう。つまり、このような反射点の副走査方向についての位置ずれは、斜め入射光学系、特に走査光学系の副走査方向の倍率が高い斜め入射光学系特有の問題ということができる。このばらつきが、例えば反射偏向面を６面持つポリゴンミラーを用いるポリゴンスキャナとしての光偏向器においては、６ライン周期で副走査方向の走査線の変動が発生し、形成される画像の画質を著しく低下させてしまう。
特に、走査レンズの枚数の削減や、光走査装置の小型化に向けて、走査レンズを光偏向器の近傍に配置する場合には、共役関係にある光偏向器反射偏向面近傍と被走査面との間の走査光学系の（副走査方向についての）倍率は高くなる。斜め入射光学系において、走査光学系の副走査倍率が高いと、通常の光学系における光学素子の形状誤差および組付け誤差による被走査面上での結像位置変動が大きくなるという問題に加えて、ポリゴンミラーの面毎に発生する前述の副走査方向の走査線間隔の変動が増大するという問題が発生する。
【００３４】
そこで、この実施の形態に係る本発明の光走査装置の光学系は、走査レンズの副走査方向に正の屈折力を持ち、且つ、副走査方向に偏心された面は、最も被走査面に近いレンズ面としている。このようにした結果、走査光学系の副走査方向の倍率を低減することが可能となり、ポリゴンミラーの面毎に発生する副走査方向の走査線間隔変動を低減することができる。
また、倍率のより一層の低減を狙うためには、走査レンズを光偏向器から離して配置する方法があるが、光偏向器から被走査面に至る光路長を固定した場合、画角が増大して光学特性の維持が困難となる。また、画角を大きくしない場合は、光路長を伸ばす必要が生じ光走査装置は大型化してしまう。
このような問題を生じさせない範囲で、走査光学系の副走査方向の倍率を限界まで下げるために、この実施の形態の構成のように、副走査方向に正の屈折力を持つレンズ面を最も被走査面側に配置することが望ましい。
【００３５】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態に係る光走査装置について説明する。この本発明の第３の実施の形態に係る光走査装置においても、基本的な構成は、上述した第１および第２の実施の形態の光走査装置とおおむね同様である。
光偏向器１４のポリゴンミラーの面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動の増大という問題を解決するための別の方法として、斜め入射角を低減する方法がある。
斜め入射角を低減すると、ポリゴンスキャナとしての光偏向器１４の寸法Ａのばらつきによる副走査方向での物点（反射点）の位置ずれは小さくなる。つまり、光偏向器１４のポリゴンミラーの反射偏向面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動を低減することが可能である。
しかしながら、斜め入射角が小さいと、図６に示すように、走査レンズ１５の透過後の複数の光ビームをそれぞれ対応する被走査面としての感光体１８、１９等に導くための分離が困難となってしまう。具体的には、各光ビームを分離するための折返しミラーを配置することが可能な光ビーム間隔を得るためには、斜め入射角が大きいほど、光偏向器１４に近い位置に折返しミラーを配置して各光ビームを分離することが可能となり、光走査装置の小型化に有利となる。斜め入射角が小さいと、光ビーム間の間隔を確保できず、折り返しミラーを光偏向器１４の近傍に配置することができないという新たな問題を生じてしまう。
【００３６】
本発明に係る走査レンズ１５は、最も被走査面側のレンズ面を正の屈折力を持つ凸面として副走査方向に並べて配置し、その他の面は副走査方向についての形状を平面形状としている。副走査方向に並べて配置される凸面のレンズ面は、それぞれの光ビームに対応する上段および下段のレンズ面（形状は同一であってもよい）が独立しているため、各光ビームの主光線の副走査方向の間隔は一定量だけ離す必要が生じる。各光ビームは、互いに副走査方向に離間するように所要の斜め入射角を持つため、これらの副走査方向の間隔は被走査面に近づくほど広くなる。すなわち、本発明に係る走査レンズ１５のように、被走査面に最も近いレンズ面を副走査方向に凸面が並ぶレンズ面とし、その他の光偏向器１４側のレンズ面を副走査方向について平面形状として、全ての光ビームに共通なレンズ面とすることによって、斜め入射角を低減することが可能となる。走査レンズ１５の副走査方向に平面形状とした面は、複数の光ビームに共通であるため、光ビームの主光線の副走査方向の間隔を一定量離す必要は生じない。
また、各光ビームに共通の面として副走査方向を平面形状とする場合、当該面は光偏向器１４（ポリゴンスキャナ）のポリゴンミラーの回転軸に平行で、且つ光偏向器１４の反射偏向面の法線ｎが直交する配置であることが望ましい。副走査方向にティルト偏心していると主走査方向について副走査方向の倍率を合わせることが困難になり、走査線曲がりが増大してしまう。
【００３７】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態に係る光走査装置について説明する。この本発明の第４の実施の形態に係る光走査装置においても、基本的な構成は、上述した第１〜第３の実施の形態の光走査装置とおおむね同様である。
すなわち、更に斜め入射角を低減するための本発明の第４の実施の形態として、各光源からの光ビームの光偏向器１４の反射偏向面における反射位置、つまり反射点は、各光ビームが、副走査方向について、光偏向器１４よりも光源側で交差するように離間していることが望ましい。
本発明に係る走査レンズ１５においては、レンズ面を副走査方向に並べて配置して一体的に成形する共用レンズとすることによって、走査レンズ１５を透過する光ビームの副走査方向の間隔を近接させることを実現している。各光ビームは、光学素子の加工誤差および組付け誤差等によって、走査レンズ１５における透過位置が副走査方向に変化するため、レンズ面に光線が透過する領域を持たせる必要がある。この結果、各光ビームの走査レンズ上での副走査方向の間隔にも限界があり、走査レンズ１５を光偏向器１４に近づけて小型化したり、光走査装置の小型化に向けて光学的なレイアウトの自由度を広げたりしようとした場合には、斜め入射角が大きくなる。
【００３８】
もちろん、従来の走査レンズを副走査方向に重ねて配置する場合に比して、斜め入射角低減の効果は充分に得られるが、光偏向器１４に近づけて走査レンズ１５を配置し、先に説明した光学特性をより向上しようとした場合には、さらなる斜め入射角の低減が望まれることとなる。
図７に示すように、各光ビームは、光偏向器１４のポリゴンミラーの反射面、つまり反射偏向面、において副走査方向に交差させず、この実施の形態では、各光源１１からの光ビームの光偏向器１４の反射偏向面での反射位置を、各光ビームが光偏向器１４の反射偏向面よりも光源側において副走査方向に交差するように、離間させる。このようにした結果、それぞれ対応する被走査面に分離させるための副走査方向の光束間隔を保ちつつ、斜め入射角を（図７における破線で示す斜め入射角から実線で示す斜め入射角へ）低減することが可能となる。但し、光偏向器１４のポリゴンミラーの反射偏向面の副走査方向の厚さを増大させることは、コスト的にも好ましくなく、光偏向器１４の消費電力および騒音等の点で課題も増大するため、その厚みは一般的な３ｍｍ〜４ｍｍ程度に抑えておくことが望ましい。光偏向器の反射偏向面の法線に平行な水平な光ビームを用い、走査レンズを副走査方向に重ねて配置した構成の場合、光偏向器のポリゴンミラーの反射偏向面の副走査方向の厚みは８ｍｍ〜１０ｍｍ程度になることが多く、本発明のこの実施の形態のようにして、反射偏向面の厚みを若干大きくしても、コスト的にも負担は少なく、光偏向器１４の消費電力および騒音等を低減する効果は、充分に得られる。
【００３９】
従来、光学的なレイアウトより、斜め入射角は、３度〜５度（ｄｅｇ）程度に設定されることが多いが、この実施の形態においては、斜め入射角を１度（ｄｅｇ）程度とすることができ、安定した光学特性を確保することが可能となる。このことについては、後に説明する一実施例において具体的な結果を示している。
光偏向器１４のポリゴンミラーの反射偏向面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動は、光偏向器１４の複数の反射偏向面による副走査方向の反射位置ずれを△Ｓとし（図５参照）、走査レンズ１５の倍率をβとしたとき、
△Ｓ×β＜５μｍ
を満足するように、光偏向器１４に入射する光ビームの反射偏向面の法線ｎに対する副走査方向の角度を設定することが望ましい。これ以上の変動が生じると、画像上で濃度むらなどとしてあらわれ画質が大きく劣化する。
先に説明した走査光学系の副走査方向の倍率βの低減と、上述した斜め入射角の低減との組合せを最適に行うことによって、光偏向器１４の副走査方向の厚みを抑え、且つ走査レンズ１５を光偏向器１４に近づけて光学的なレイアウトの自由度を維持し、良好な光学特性と光走査装置の小型化を達成しながら、ポリゴンミラーの反射偏向面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動を低減することが可能となる。
【００４０】
さらに、各光源１１からの光ビームは、シリンドリカルレンズ１３等の光学素子により光偏向器１４の反射偏向面近傍で副走査方向について結像されるが、該光学素子は、同一の反射偏向面に向かう複数の光ビームで共用され、且つ各光ビームが副走査方向に交差する位置に配置されていることが望ましい。本発明では、斜め入射角を小さく設定するため、光源１１から光偏向器１４に至る光学系で、光偏向器１４の反射偏向面近傍に副走査方向に光ビームを絞る機能を持つ光学素子、例えばシリンドリカルレンズ１３の配置に課題が生じる。つまり、各光源にそれぞれ対応して個々にシリンドリカルレンズを配置するためには、斜め入射角を大きく設定する必要が生じる。
そこで、本発明に係るこの実施の形態においては、例えばシリンドリカルレンズ１３のような光学素子を、同一の反射偏向面に向かう複数の光ビームで共用し、且つこれらの各光ビームが副走査方向について交差する位置に配置している。この結果、斜め入射角を大きく変えることなく、各光ビームを反射偏向面近傍で副走査方向に結像させることが可能となる。なお、２つの光源１１を主走査方向に離間させ、先に述べたシリンドリカルレンズ１３等の光学素子を各光ビームにそれぞれ対応させて配置することも可能である。この場合は、走査レンズ１５の副走査方向に並ぶレンズ面の形状を異ならせることによって良好な光学特性を得ることが可能である。但し、部品の集約化およびレンズ面の共通化というメリットを得るためには、この実施の形態に係る構成を実施することが望ましい。
【００４１】
また、光源１１から射出される発散光を所望の光束状態にカップリングするカップリングレンズ１２の干渉を避けるため、複数の光源１１を主走査方向に離間し、シリンドリカルレンズ１３等の光学素子を共通化するようにしてもよいことはいうまでもない。この場合、光偏向器１４の反射偏向面近傍で主走査方向に各光ビームを交差させることが望ましい。光源１１の離間距離が小さければ、走査レンズ１５の副走査方向に並ぶレンズ面はほぼ共通の形状としてもよい。
【００４２】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施の形態に係る光走査装置について説明する。この本発明の第５の実施の形態に係る光走査装置においても、基本的な構成は、上述した第１〜第４の実施の形態の光走査装置とおおむね同様である。
上述した第１〜第４の実施の形態においては、２つの被走査面に対応する光走査装置１４を例にとって説明してきた。これらの実施の形態をフルカラー用の４つの被走査面に対応させる場合には、上述した光走査装置を２つ並べることで達成することが可能となる。また、光走査装置の中で比較的コストの高い光偏向器１４を共通使用し、対向する異なる反射偏向面に対して本発明に係る光走査装置を配置構成するようにしてもよい。この場合には、全ての光ビームの斜め入射角を同一にすることによって、共通の走査レンズ１５を使用することが可能となり、従来４〜８枚用いていた走査レンズ１５を２枚に低減しつつ、良好な光学特性を得ることが可能となり、小型化および低コスト化を達成することが可能となる。
【００４３】
〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施の形態に係る画像形成について説明する。この本発明の第６の実施の形態に係る画像形成装置においては、上述した第１〜第５の実施の形態の光走査装置を用いて画像形成装置を構成している。
すなわち、本発明に係る第６の実施の形態は、上述した第１〜第５の実施の形態に係る光走査装置を適用した画像形成装置であり、この第６の実施の形態に係る画像形成装置を、図８を参照しながら説明する。
図８は、本発明の第６の実施の形態に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラーレーザプリンタの要部の側面断面の構成を模式的に示している。
図８に示すタンデム型フルカラーレーザプリンタは、光走査装置１００、感光体１０７（イエロー用感光体１０７Ｙ、マゼンタ用感光体１０７Ｍ、シアン用感光体１０７Ｃ、ブラック用感光体１０７Ｋ）、帯電チャージャ１０８（イエロー用帯電チャージャ１０８Ｙ、マゼンタ用帯電チャージャ１０８Ｍ、シアン用帯電チャージャ１０８Ｃ、ブラック用帯電チャージャ１０８Ｋ）、現像装置１１０（イエロー用現像装置１１０Ｙ、マゼンタ用現像装置１１０Ｍ、シアン用現像装置１１０Ｃ、ブラック用現像装置１１０Ｋ）、転写チャージャ１１１（イエロー用転写チャージャ１１１Ｙ、マゼンタ用転写チャージャ１１１Ｍ、シアン用転写チャージャ１１１Ｃ、ブラック用転写チャージャ１１１Ｋ）、クリーニング装置１１２（イエロー用クリーニング装置１１２Ｙ、マゼンタ用クリーニング装置１１２Ｍ、シアン用クリーニング装置１１２Ｃ、ブラック用クリーニング装置１１２Ｋ）、給紙カセット１１３、ピックアップローラ１１４、給紙ローラ１１５、レジストローラ１１６、搬送ベルト１１７、ベルトプーリ１１８、１１９、ベルト帯電チャージャ１２０、ベルト分離チャージャ１２１、ベルト除電チャージャ１２２、ベルトクリーニング装置１２３、定着装置１２４、排紙ローラ１２５および排紙トレイ１２６を具備している。
【００４４】
光走査装置１００は、光偏向器１０１、走査レンズ１０２（１０２Ａ、１０２Ｂ）、折返しミラー１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍａ、１０３Ｍｂ、１０３Ｃａ、１０３Ｃｂ、１０３Ｋ）および光学素子１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）を備えている。
図８において、画像形成装置であるタンデム型フルカラーレーザプリンタの装置内の下部側には、ほぼ水平方向に配設された給紙カセット１１３から、ピックアップローラ１１４によって取り出され、給紙ローラ１１５を介して給紙される転写紙Ｓを搬送するエンドレスループ状の搬送ベルト１１７が、少なくとも一方が回転駆動される一対のベルトプーリ１１８とベルトプーリ１１９との間に張設されて設けられている。この搬送ベルト１１７上には、イエロー用感光体１０７Ｙ、マゼンタ用感光体１０７Ｍ、シアン用感光体１０７Ｃおよびブラック用感光体１０７Ｋが、転写紙Ｓの搬送方向に沿って搬送路の上流側から順に等間隔で配設されている。なお、ここでは、参照符号に対して、適宜、添字Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫを付して、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣおよびブラックＫを区別している。これら感光体１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃおよび１０７Ｋは、全て同一径に形成された円筒状の感光体ドラムであり、その周囲には、電子写真プロセスにしたがって各プロセスを実行するプロセス装置が順に配設されている。すなわち、イエロー用感光体１０７Ｙを例にとれば、その周囲にイエロー用の帯電チャージャ１０８Ｙ、光走査装置１００の光学素子１０４Ｙ等のビーム射出光学系、現像装置１１０Ｙ、転写チャージャ１１１Ｙおよびクリーニング装置１１２Ｙ等が、順次配設されている。他の色の感光体１０７、つまりマゼンタ用感光体１０７Ｍ、シアン用感光体１０７Ｃ、そしてブラック用感光体１０７Ｋについてもほぼ同様に構成されている。
【００４５】
すなわち、この実施の形態は、イエロー用感光体１０７Ｙ、マゼンタ用感光体１０７Ｍ、シアン用感光体１０７Ｃおよびブラック用感光体１０７Ｋの外周表面を各色毎に設定された被走査面または被照射面とするものであり、各色の感光体１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃおよび１０７Ｋに対して光走査装置１００により対応する光ビームが結像される。
光走査装置１００は、対向走査方式として構成しており、（第１〜第５の実施の形態における光偏向器１４に対応する）光偏向器は、単一の光偏向器１０１を用い、（第１〜第５の実施の形態における走査レンズ１５に対応する）走査レンズ１０２は、イエローＹおよびマゼンタＭで共有する走査レンズ１０２Ａと、シアンＣおよびブラックＫで共有する走査レンズ１０２Ｂとで構成し、（第１〜第５の実施の形態における折返しミラー２０〜２２に対応する）折返しミラー１０３は、イエローＹ用の折返しミラー１０３Ｙと、マゼンタＭ用の折返しミラー１０３Ｍａおよび１０３Ｍｂと、シアンＣ用の折返しミラー１０３Ｃａおよび１０３Ｃｂと、ブラックＫ用の折返しミラー１０３Ｋとで構成し、そして（第１〜第５の実施の形態における光学素子１６および１７に対応する）光学素子１０４は、イエローＹ用の光学素子１０４Ｙと、マゼンタＭ用の光学素子１０４Ｍと、シアンＣ用の光学素子１０４Ｃと、ブラックＫ用の光学素子１０４Ｋとで構成している。
【００４６】
また、搬送ベルト１１７の周囲には、イエローＹ用感光体１０７Ｙよりも搬送ベルト１１７による転写紙Ｓの搬送方向の上流側に位置させてレジストローラ１１６およびベルト帯電チャージャ１２０が設けられ、ブラック用感光体１０７Ｋよりも搬送ベルト１１７による転写紙Ｓの搬送方向の下流側に位置させて、ベルト分離チャージャ１２１、除電チャージャ１２２およびクリーニング装置１２３等が、搬送ベルト１１７の移動路に沿って、順次設けられている。そして、ベルト分離チャージャ１２１により搬送ベルト１１７から分離されて搬送される転写紙Ｓの搬送路のベルト分離チャージャ１２１よりも下流側には、定着装置１２４が設けられ、さらに排紙ローラ１２５および排紙トレイ１２６が配置されている。
このような構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃおよび１０７Ｋに対して、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣおよびブラックＫの各色用の画像信号に基づき、光走査装置１００のイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣおよびブラックＫの各色の光ビームの光走査によって、各感光体１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃおよび１０７Ｋの表面に、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣおよびブラックＫの各色の信号に対応する静電潜像が形成される。これら静電潜像は、各対応する現像装置１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃおよび１１０Ｋにおいて色トナーにより現像されてトナー像となり、搬送ベルト１１７上に静電的に吸着されて搬送される転写紙Ｓ上に順次転写されることによって重ね合わせられ、転写紙Ｓ上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー画像は、定着装置１２４によって転写紙Ｓに定着された後、排紙ローラ１２５によって排紙トレイ１２６に排出される。
【００４７】
このような画像形成装置としてのフルカラーレーザプリンタの光走査装置１００における走査光学系を、上述した第１〜第５の実施形態に係る光走査装置として構成することによって、走査線曲がりと波面収差の劣化を有効に補正し、色ずれがなく、高品位な画像再現性を確保し得る画像形成装置とすることができる。
上述した走査レンズにおける副走査方向に並ぶ複数の屈折面は、各々異なる被走査面に対応する光ビーム毎のレンズ面を意味するものであり、単一の形状式であらわした１つの面としても本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【実施例１】
【００４８】
次に、上述した本発明の第１〜第５の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例１は、本発明に係る光走査装置の具体的数値例による具体的構成の実施例である。
本発明の実施例１を、走査レンズの配置や形状を具体的な数値を示して説明する。
図１〜図３に示す構成における光源１１から射出された光ビーム（波長：６５９ｎｍ）は、カップリングレンズ１２（焦点距離：２７ｍｍ）によりほぼ平行光束に変換され、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ１３により光偏向器１４（内接円半径：７ｍｍ、反射面４面）の反射偏向面近傍に副走査方向のみ集光する。この場合、光偏向器１４の内接円半径が７ｍｍということは、上述における寸法Ａが７ｍｍということである。このとき、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ１３は、副走査方向についてのみ温度変動による結像位置変化を補正する回折面を持つ樹脂製（６５９ｎｍの屈折率：１．５２７１）のレンズである（ちなみに、カップリングレンズ１２は、ガラス製で６５９ｎｍの屈折率：１．６８９４）。このレンズは、走査レンズ１５の副走査方向の倍率が高いため温度変動を補正し安定した光学性能を得るために配置されている。
【００４９】
光源１１からの光ビームは、光偏向器１４の反射偏向面の法線ｎに対し１度（ｄｅｇ）の角度を有する（すなわち、斜め入射角：１度）。反射偏向面には、異なる被走査面に対応する２つの光ビームが、±１度で光偏向器１４の反射偏向面に斜め入射している。カップリングレンズ１２および副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ１３の構成は、各光ビームについて共通である。また、各光ビームは、主走査方向については、被走査面の法線に対し６８度の角度を有し光偏向器１４の反射偏向面に入射している。
【００５０】
光偏向器１４から被走査面までの走査レンズ１５の配置は、光偏向器の回転中心から走査レンズ１５の入射面までの距離が４０．９ｍｍ、走査レンズの肉厚は１４ｍｍ、光偏向器１４の回転中心から被走査面までの距離が２１０ｍｍであり、被走査面から９０ｍｍ光偏向器側には、肉厚１．９ｍｍの主走査方向および副走査方向について共に屈折力を持たない光学素子１６および１７が配置されている。走査レンズ１５の屈折率は、波長６５９ｎｍで１．５２７１である。
この実施例に示しているのは、２つの異なる被走査面に向かう光ビームに対応する光学系であり、走査レンズ１５は、１枚構成で各光ビームで共有される。走査レンズ１５の入射面は、副走査方向に曲率を持たない平面形状である。射出面は、副走査方向に正の屈折力を持つ２つのレンズ面が並んで配置される。２つのレンズ面の形状は、同一の形状でありその詳細は後述する。
さらに、異なる被走査面に向かう光ビームは±１度の斜め入射角で光偏向器１４の反射偏向面に、後述する対称面に対して対称に入射される。光偏向器１４の反射偏向面上での各光ビームの副走査方向の反射点の間隔は、約２．５ｍｍである。そして、光偏向器１４の反射偏向面の副走査方向の厚みは、４ｍｍである。
【００５１】
光偏向器１４の反射偏向面上での２つの光ビームの反射点の中点と反射偏向面の法線を含む主走査平面を対称面として、前述した走査レンズ射出面の副走査方向に並ぶ複数のレンズ面は副走査方向に対称に配置される。また、各レンズ面の子線頂点（基準軸）は、約２．０３ｍｍだけ対称面側（走査レンズ１５の副走査方向の中心側）にシフトされ配置されている。これは、各レンズ面に対応する光ビームのレンズ面との交点に対し、走査レンズの副走査方向中心側にシフト偏心されて配置されていることとなる（主走査方向中心近傍で約０．５ｍｍ）。
次に、走査レンズ１５のレンズ面の形状を表１に示している。表１に示すこの実施例のレンズの形状は、光偏向器１４で反射された光ビームが走査レンズ１５の下段を透過した時の例を示している。この場合、入射面（１５ａ）は、副走査方向に曲率を持たない平面形状である。
【００５２】
【表１】
0005885060.tif 000002
【００５３】
射出面１５ｂは、副走査方向の曲率が主走査方向に変化する面で、その形状を示す式は、次に示す通りである。
主走査方向に平行な断面である主走査断面内の近軸曲率半径をＲＹ、基準軸から主走査方向の距離をＹ、高次係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…とし、主走査断面に直交する副走査断面内の近軸曲率半径をＲＺとする。
【００５４】
【数１】
0005885060.tif 000003
【００５５】
但し、
Ｃｍ＝１／ＲＹ、
Ｃｓ（Ｙ）＝（１／ＲＺ）＋ａＹ＋ｂＹ２＋ｃＹ３＋ｄＹ４＋ｅＹ５＋ｆＹ６＋ｇＹ７＋ｈＹ８＋ｉＹ９＋ｊＹ１０…
ここで、各面の基準軸とは、式の原点の法線と定義する（上述した対称面に平行）。
【００５６】
走査レンズ１５と被走査面との間に配置される主走査方向および副走査方向ともに屈折力を持たない光学素子１６、１７は、走査レンズ１５の基準軸に対し、図９に示すように入射光に対して副走査方向に１４度だけティルト偏心させて配置している（図９においては、光偏向器１４に入射する光学系および被走査面に折り返す折返しミラーは省略している。光ビームは、図における奥側から手前に向かって、光偏向器１４に入射する）。
この実施例の光学系においては、図１０および図１１に示すように、ビームスポット径は、像高間での偏差もなく良好な結果を得ている。図１０および図１１のグラフは、９つの像高（像高：±１１０、±９０、±６０、±３０、０）について、それぞれ主走査方向および副走査方向についてのビームスポット径を示している。つまり、波面収差は良好に補正されていることとなる。この実施例においては、カップリングレンズ１２と副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ１３との間に、主走査方向２．３ｍｍ×副走査方向２．１ｍｍの矩形絞りを設けることによって、前述のようなビームスポット径を得ている。
【００５７】
さらに、走査線曲がりは、図１２に示すように、約５μｍと小さく補正されている。走査線曲がりとは、被走査面上での副走査方向の走査位置のＰＶ値（Peak−Valley値）とする。
この実施例に係る光学系を光偏向器１４としてのポリゴンスキャナの対向する方向にそれぞれ配置することによって、異なる４つの被走査面に対応可能となる。イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣおよびブラックＫの４色に対応したフルカラー機の光走査装置に適用する場合には、このような形態をとればよい。
続いて、本発明の第７の実施の形態〜第１２の実施の形態および実施例２に係る図２３を用いて光走査装置並びに画像形成装置について、図１３〜図２３を用いて詳細に説明する。
【００５８】
〔第７の実施の形態〕
図１３〜図１６は、本発明の第７の実施の形態に係る光走査装置の要部の構成を示している。図１３は、本発明の第７の実施の形態に係る光走査装置の要部の主として主走査方向に係る構成を模式的に示す平面図、そして図１４は、図１３の光走査装置の要部の主として副走査方向に係る構成を模式的に示す側面図である。図１５は、図１３の光走査装置の走査レンズの構成を説明するための図であり、図１５の（ａ）は、走査レンズ近傍を模式的に示す側面図、そして図１５の（ｂ）は、走査レンズの形状を模式的に示す斜視図である。
図１３〜図１５に示す光走査装置は、光源（光源装置）４１、カップリングレンズ４２、シリンドリカルレンズ４３、光偏向器４４、走査レンズ４５，４６、光学素子４７，４８、感光体（被走査面）４９，５０および折返しミラー５１，５２，５３を具備している。
まず、図１３および図１４を参照して、本発明に係る斜め入射方式の光走査装置の概略を説明する。
【００５９】
光源４１としては、例えば半導体レーザを用いる。光源４１から放射された発散性の光束は、カップリングレンズ４２によって、以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズ４２により変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもあり得る。
カップリングレンズ４２からの光束は、シリンドリカルレンズ４３によって、副走査方向に集光され、光偏向器４４の回転駆動される反射偏向面に入射する。光偏向器４４としては、例えば外周面を多角形状の反射偏向面としたポリゴンミラーを回転駆動する構成を用いる。この場合、図示のように、光源４１側からの光束は、反射偏向面の法線ｎに対して副走査方向について傾斜角を有して入射する。反射偏向面に法線ｎに対して副走査方向について傾斜角を有して入射する（以下においては、傾斜角を有して入射することを「斜め入射する」という場合もある）光ビームは、所望の角度に光源４１、カップリングレンズ４２およびシリンドリカルレンズ４３を傾斜させて配置してもよいし、適宜折返しミラーを用いて角度を持たせるようにしてもよい。また、シリンドリカルレンズ４３の光軸を副走査方向にシフトすることによって、光偏向器４４の反射偏向面に向かう光ビームに角度を持たせるようにしてよい。
【００６０】
光偏向器４４の反射偏向面により反射された光束は、反射偏向面を形成するポリゴンミラーの等速回転とともに等角速度的に偏向走査され、２枚構成の走査レンズ４５，４６を通って、感光体４９および５０等の被走査面上に到達する。反射偏向された偏向光束は、２枚の走査レンズ４５および４６によって、感光体４９および５０等の被走査面に向けて集光される。このことによって、偏向光束は、感光体４９および５０等の被走査面上に光スポットを形成し、被走査面の光走査を行う。
次に、本発明の光走査装置における光学系の特徴について、タンデム型のカラー画像形成装置に用いられる光走査装置を例にとって説明する。ここでは、例えば、図１４に示すように２つの被走査面に対応する光走査装置について説明する。
複数の光源４１（図１４には示されていない）からの各光ビームは、同一の光偏向器４４の同一の反射偏向面に斜め入射される。各光ビームは、光偏向器４４のポリゴンミラーの反射偏向面の法線ｎを挟んで、副走査方向についての両側（図１４における領域Ｂと領域Ａ）から反射偏向面に入射し、反射されて副走査方向についての反対側の領域（それぞれ領域Ａと領域Ｂ）へ射出されている。全ての光ビームは、共通の２枚の走査レンズ４５，４６を透過後、副走査方向への折り返しミラー５１と折り返しミラー５２および５３により分離され、光学素子４７と４８を透過して対応する被走査面としての感光体４９と５０に導かれる。
【００６１】
この第７の実施の形態では、反射偏向面の法線ｎを挟んで、副走査方向についての片側、例えば図１４における領域Ａから入射され、反射偏向されて領域Ｂに射出される光ビームに対応する折返しミラーの枚数は奇数枚（折返しミラー５１）であり、その逆側、つまり図１４における領域Ｂから入射され、反射偏向されて領域Ａに射出され、さらに領域Ａに射出される光ビームに対応する折返しミラーの枚数は偶数枚（折返しミラー５２，５３）として配置されている（図１４に示されている光ビームは光偏向器４４で反射偏向された後の光ビームであり、それぞれの入射光は、図示された光ビームの副走査方向について反対側の領域から入射される）。このように折返しミラー５１〜５３等を配置することにより、斜め入射光学系で発生する走査線曲がりの方向を一致させることができ、重ね合わせ画像による色ずれを低減することができる。
図１４に示すように、偏向手段としての光偏向器４４のポリゴンミラーの反射偏向面で反射される、複数の光源４１からの光ビームをポリゴンミラーの反射偏向面の法線ｎに角度を持つ光ビーム、すなわち副走査方向に角度を持つ光ビーム、とすることで、光偏向器４４の法線ｎに平行な光ビームを用いた場合に対し、光走査装置を構成する部品でコスト比率の高い光偏向器４４の副走査方向の幅を低減することが可能となる。このように光偏向器４４を小型化することによって、コストを下げるばかりでなく、消費電力や騒音を低減して、環境を考慮した光走査装置を提供することが可能となる（以下においては、光偏向器４４の反射偏向面の法線ｎに対する角度を斜め入射角という場合もある）。
【００６２】
また、第７の実施の形態における走査レンズ４５，４６は、ポリゴンミラー４４の同一の偏向反射面により偏向反射される全ての光ビーム５４，５５で共有される。このような構成とすることにより、光学素子の部品点数を低減し低コスト化を実現することができる。
さらに、光学素子の部品点数を低減して低コスト化を実現するために、本発明に係る走査レンズ４５および４６は、光偏向器４４の同一の反射偏向面により反射偏向される全ての光ビームに共用される。従来の複数の走査レンズを副走査方向に重ねて配置する構成に対し、本実施の形態に係る走査レンズ４５，４６では、副走査方向に並ぶ複数のレンズ面を近接して配置することが可能であり、斜め入射角の低減や、走査レンズの小型化という効果を得ることができる。特に、本実施の形態に係る構成において、斜め入射角を低減することによって、大きな効果を得ることが可能となる（詳細は後述する）。また、従来、各被走査面毎に個別に対応して配置された個別の走査レンズをなくすことによって、光走査装置の光学的なレイアウトにおける設計の自由度が増大し、装置を小型化することが可能となる。
【００６３】
また、斜め入射光学系においては、波面収差の劣化が生じ易いという課題がある。走査レンズ入射面の主走査方向の形状が、反射偏向面の光ビームの反射点を中心とする円弧形状でない限り、像高によって、光偏向器の反射偏向面から走査レンズ入射面までの距離が変動する。通常の場合、走査レンズを前述した形状とすることは、光学性能を維持する上で困難である。
すなわち、通常、光ビームは、光偏向器によって偏向走査され、各像高にて、主走査断面において、走査レンズの入射面に対して垂直に入射することはなく、主走査方向にある入射角を有して入射する。光偏向器により反射偏向された光ビームの光束は、主走査方向にある幅を持っており、光束内で主走査方向の両端の光ビームは、光偏向器の反射偏向面から走査レンズ入射面までの距離が異なり、（斜め入射されているため）副走査方向について角度を有していることにより、走査レンズにねじれた状態で入射することになる。この光束のねじれは、特に副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズへの入射時に波面収差を増大させる。つまり、副走査方向に強い屈折力を持つ面に光束がスキューし入射することによって、例えば主走査方向について光束内両端の光ビームの屈折は異なっており、被走査面上では各光ビームは一点に集まらず、つまり波面収差が劣化している状態になるため、ビームスポット径が劣化することとなる。
【００６４】
図１３に示すように、走査レンズ４５，４６への主走査方向についての入射角は、一般的には周辺像高に行くほど大きくなり、光束の主走査方向両端の光ビームの副走査方向についての走査レンズ４５，４６への入射位置は大きくずれるため、光束のねじれは大きくなり、周辺に近付くほど、波面収差の劣化によるビームスポット径の増大は大きくなる。
従来の水平入射に対し、副走査方向に斜め入射させる本発明方式においては、走査線曲がりが大きくなりがちであるという課題がある。この走査線曲がりの発生量は、上述した各光ビームの副走査方向の斜め入射角により異なり、各光ビームでそれぞれ描かれた潜像を各色のトナーにより重ね合わせ可視化する際に、色ずれとなってあらわれてしまう。
例えば、上述したように、走査光学系を構成する走査レンズ、特に、副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズの主走査方向の形状が、反射偏向面の光ビームの反射点を中心とする円弧形状であれば、走査レンズにおける主走査方向の位置（像高）にかかわらず、光偏向器の反射偏向面から走査レンズ入射面までの距離がほぼ一定となり、走査に伴って距離が変動することはない。しかし、通常の場合、走査レンズをこのような形状とすることは、光学性能を維持する上で困難である。つまり、図１３に示すように、通常、光ビームは、光偏向器により偏向走査され、主走査断面における各像高位置において、レンズ面に対し垂直に入射することはほとんどなく、主走査方向についてある入射角を持って入射する。
【００６５】
このように、斜め入射されているために副走査方向に角度を持っていることによって、光偏向器４４により反射偏向された光ビームは、光偏向器４４の反射偏向面から走査レンズ４５の入射面までの距離が、像高（すなわち走査レンズ４５，４６における主走査方向の位置）によって異なり、走査レンズ４５への副走査方向の入射高さが周辺に行くほど中心より高い位置、もしくは低い位置（副走査方向について光ビームがもつ角度の方向によって相違する）に入射される。
この結果として、副走査方向に屈折力を持つ面を通過する際に、副走査方向に受ける屈折力が変動して走査線曲がりが発生してしまう。通常の水平入射であれば、反射偏向面から走査レンズ入射面までの距離が変動しても、光ビームは走査レンズに対して水平に進行するため、走査レンズ上での副走査方向の入射位置が変動することはなく、走査線曲がりが発生することはない。
本実施の形態に係る光走査装置は、図１５に示すように、光偏向器４４の同一の反射偏向面により反射偏向された全ての光ビームに共用される走査レンズ４６のレンズ面の１面（本実施の形態においては、被走査面側の面）が、副走査方向に並ぶ複数の正の屈折力を持つ面を有し、副走査方向に並ぶ複数の面それぞれの子線頂点を連ねた母線は、それぞれ光偏向器４４の反射偏向面の法線ｎに平行な平面内に位置するように配置されている。この最も被走査面側の面以外の面は、副走査方向に平坦な平面形状であり、ポリゴンスキャナ、つまり回転駆動されるポリゴンミラーを用いた光偏向器４４の回転中心に平行に配置されている。つまり、走査レンズ４５，４６は、光偏向器４４の反射偏向面に正立して配置されていることとなる。
【００６６】
一般的に、光走査装置においては、光偏向器の反射面と被走査面は、共役関係にある。このため、走査レンズ４５，４６のレイアウトを本実施の形態のようにすると、主走査方向の位置にかかわらず、副走査倍率偏差を小さくして、副走査方向の倍率をほぼ一定とすることによって、走査線曲がりを補正することが可能となる。これは、走査レンズ４５，４６の光軸から光偏向器４４のポリゴンミラーの反射偏向面上の光ビーム反射点までの距離が一定（すなわち物体高が一定）であることから、像高も走査レンズ光軸から同じ距離に揃うこととなるためである。なお、この実施の形態においては、走査レンズ４５，４６の入射面の副走査方向の形状は平面であるため、射出面の式の原点の法線を光軸と定義する。この光軸は、光偏向器４４の反射偏向面の法線ｎに平行であり、副走査方向に並ぶ面の数だけ光軸が存在することとなる。
副走査方向の倍率偏差を低減するためには、副走査方向の曲率が主走査方向に変化する面を用いることが像面湾曲補正と共に有効となる。但し、副走査方向において走査レンズの光軸から大きく外れた位置（つまり軸外）を光ビームが透過すると収差の影響が大きくなり、主走査方向の位置による像高が一定とならないため、光ビームは軸上に近い位置を通すことが望ましい。
【００６７】
また、カラー機、すなわちカラー画像形成装置用の光走査装置において、走査線曲がりによる色ずれは、折り返しミラーの枚数を先に述べたように最適に設定することで曲がり方向を一致させることが可能であり、色ずれを低減することができる。しかしながら、走査線曲り自体が大きく発生すると画像品質、つまり画質を劣化させることはいうまでもなく、本発明の各実施の形態によれば、良好な画質を獲得することが可能となる。
また、走査線曲がりと同時に波面収差の補正も斜め入射光学系の課題となるが、この実施の形態のように、副走査方向に並ぶ複数の面を、各面の頂点、すなわち子線頂点、がそれぞれ対応する面を通過する光束に対し、走査レンズ４５，４６の副走査方向の中心側（光軸と対応する光ビームの光偏向器反射偏向面上の反射点とが副走査方向で近づく方向）に偏心するようにさせることで補正可能となる。
斜め入射光学系における波面収差の劣化の大きい周辺像高に向かう光ビームの主光線が、走査レンズから射出した後に光偏向器の反射偏向面の法線に対してほぼ平行になるようにレンズ面を副走査方向にシフト偏心させることによって、コマ収差が補正され波面収差は良好に補正されることとなる。ここで光ビーム（光束）の主光線とは、絞り等により規制される光路の中心を通る光線のことを意味している。この場合のシフト偏心は、同面に対応する光ビームが交差する点に対し、走査レンズの副走査方向の中心側に偏心させることであり、走査レンズから射出した後に周辺像高に向かう光ビームの主光線が、光偏向器の回転軸に垂直な面に対しほぼ平行になるようにすることができる。
【００６８】
このとき、主走査方向の光軸近傍を透過する光ビームは、レンズ面を射出した後に副走査方向に角度を持つこととなるが、もともと光束のスキューによる波面収差の発生は小さく光学特性上の問題は発生しない。また、このシフト量は斜め入射角が小さいほど小さくなり、またレンズ面をシフト偏心しても斜め入射角が５度（ｄｅｇ）以下程度に設定されれば、光軸近傍を光ビームが通過し、先に説明した走査線曲りの補正への影響は小さい。このため、斜め入射光学系特有の課題となる波面収差の劣化および走査線曲がりの発生を同時に解決することが可能となる。実際の設計例は、後に数値実施例として詳述するが、波面収差が補正されることによって、良好なビームスポット径が得られ、且つ、走査線曲がりも１９μｍ程度と小さく抑えた結果が得られている。
本発明に係るこの実施の形態においては、走査レンズ４５，４６に副走査方向に並んで配置される複数のレンズ面（つまり屈折面）を用いている。被走査面に結像させる機能を持たせるためには、レンズ面を単一の面とし、複数の光ビームで共用させるようにしてもよい。しかしながら、先に説明したように、走査レンズ４５に入射する光ビームの斜め入射角に応じてレンズ面を副走査方向にシフト偏心させて波面収差を補正するためには、複数の光ビームを共有する走査レンズ４５においては、各光ビーム毎に子線頂点の位置を副走査方向に変化させる必要がある。このため、各光ビームに対応した複数のレンズ面を持つ必要が生じる。また、各光ビームは、正の屈折力を持つレンズ面の子線頂点近傍を透過させることが可能であり、副走査方向の軸外（つまり、子線頂点から副走査方向に大きく離れた位置）を通すことがないため、収差の影響も少なく走査線曲がりも良好に補正することが可能となる。
【００６９】
前述のように、走査線曲がりや波面収差を補正するためには、各光ビームの斜入射角に応じて、レンズ面を副走査方向にシフト偏心させる必要があるが、その偏心量を各ビームで最適とするためには、各光ビームで共通のレンズ面を通過させるよりも、それぞれが異なるレンズ面を通過する構成とした方が自由度が高く、光学特性の向上が図れる。
また、副走査方向にパワーを持つ走査レンズを副走査方向に偏心させると、副走査方向に非対称な形状となる。このとき、図１４中Ａの領域、Ｂの領域それぞれから入射される光ビームに応じて、走査レンズ面形状を副走査方向に反転させる必要が生じる。従来のような、個別レンズにてこの構成を実現する場合、光軸方向まわりに１８０度（ｄｅｇ）回転させて、反転させる必要があるが、このとき、主走査方向の形状も反転してしまう。つまり、主走査方向については、対称形状でなければ、同じ形状の走査レンズを反転させて用いることができない。主走査方向に非対称な形状とすることは、光学特性を保つために、重要な構成要件であるが、これを、個別レンズ、かつ、副走査方向に非対称な形状と両立させるためには、斜入射角に応じて異なる面形状を持つ走査レンズを要する。走査レンズの種類が増えることは、開発費や管理費など、部品以外の部分でも大幅なコストアップにつながるため、好ましくない。
本実施の形態のように、これを一体化した、多層走査レンズ（多層面）で、各光ビームで共用することにより、このようなコストアップを招くことなく、光学特性を良好に保つことが可能となる。
【００７０】
〔第８の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第１の実施の形態および第７の実施の形態と基本的に同様の構成を有する本発明の第８の実施の形態に係る光走査装置について説明する。
この第８の実施の形態に係る光走査装置の構成は、光偏向器から被走査面に至る光学的なレイアウトの自由度が高く、特に副走査方向において光走査装置の小型化を達成するために、共用の走査レンズは光偏向器の近くに配置されている。
斜め入射光学系においては、光偏向器４４のポリゴンミラーの反射偏向面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動の増大という課題が発生する。
図１６に示す光偏向器４４のポリゴンミラーにおいて、回転中心Ｏと複数の平面状のミラー面からなる反射偏向面のうちの１つのミラー面を結ぶ垂線の長さを寸法Ａと定義する。反射偏向面の各ミラー面における寸法Ａのばらつきによって、図１７に示すように、物点位置、すなわち反射点位置、が副走査方向に変化（変化量：ΔＳ）し、被走査面においても副走査方向に結像点が変化（変化量：δ）してしまう。斜め入射光学系でない通常の走査光学系においては、寸法Ａがばらついても反射点位置は、副走査方向に変化しないため、被走査面上の結像点も変化しない。
【００７１】
また、本実施の形態の光学系は、レイアウト性の向上、小型化および低コスト化を狙っており、先に述べた通り倍率が高い。このため、反射点（物点）の副走査方向についての位置ずれは、被走査面において拡大されてしまう。つまり、このような反射点の副走査方向についての位置ずれは、斜め入射光学系、特に走査光学系の副走査方向の倍率が高い斜め入射光学系特有の問題ということができる。このばらつきが、例えば反射偏向面を６面持つポリゴンミラーを用いるポリゴンスキャナとしての光偏向器においては、６ライン周期で副走査方向の走査線の変動が発生し、形成される画像の画質を著しく低下させてしまう。
特に、走査レンズの枚数の削減や、光走査装置の小型化に向けて、走査レンズを光偏向器の近傍に配置する場合には、共役関係にある光偏向器反射偏向面近傍と被走査面との間の走査光学系の（副走査方向についての）倍率は高くなる。斜め入射光学系において、走査光学系の副走査倍率が高いと、通常の光学系における光学素子の形状誤差および組付け誤差による被走査面上での結像位置変動が大きくなるという問題に加えて、ポリゴンミラーの面毎に発生する前述の副走査方向の走査線間隔の変動が増大するという問題が発生する。
【００７２】
そこで、この第８の実施の形態に係る光走査装置の光学系は、走査レンズの副走査方向に正の屈折力を持ち、且つ、副走査方向に偏心された面は、最も被走査面に近いレンズ面としている。このようにした結果、走査光学系の副走査方向の倍率を低減することが可能となり、ポリゴンミラーの面毎に発生する副走査方向の走査線間隔変動を低減することができる。
また、倍率のより一層の低減を狙うためには、走査レンズを光偏向器から離して配置する方法があるが、光偏向器から被走査面に至る光路長を固定した場合、画角が増大して光学特性の維持が困難となる。また、画角を大きくしない場合は、光路長を伸ばす必要が生じ光走査装置は大型化してしまう。
このような問題を生じさせない範囲で、走査光学系の副走査方向の倍率を限界まで下げるために、副走査方向に正の屈折力を持つレンズ面を最も被走査面側に配置することが望ましい。
【００７３】
〔第９の実施の形態〕
次に、本発明の第９の実施の形態に係る光走査装置について説明する。この本発明の第９の実施の形態に係る光走査装置においても、基本的な構成は、上述した第１、第２、第７および第８の実施の形態の光走査装置とおおむね同様である。
光偏向器４４のポリゴンミラーの面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動の増大という問題を解決するための別の方法として、斜め入射角を低減する方法がある。
斜め入射角を低減すると、ポリゴンスキャナとしての光偏向器１４の寸法Ａのばらつきによる副走査方向での物点（反射点）の位置ずれは小さくなる。つまり、光偏向器４４のポリゴンミラーの反射偏向面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動を低減することが可能である。
しかしながら、斜め入射角が小さいと、図１８に示すように、走査レンズの透過後の複数の光ビームをそれぞれ対応する被走査面としての感光体４９、５０等に導くための分離が困難となってしまう。具体的には、各光ビームを分離するための折返しミラーを配置することが可能な光ビーム間隔ｔを得るためには、斜め入射角が大きいほど、光偏向器４４に近い位置に折返しミラーを配置して各光ビームを分離することが可能となり、光走査装置の小型化に有利となる。斜め入射角が小さいと、光ビーム間の間隔を確保できず、折り返しミラーを光偏向器４４の近傍に配置することができないという新たな問題を生じてしまう。
【００７４】
本実施の形態に係る走査レンズ４６は、最も被走査面側のレンズ面を正の屈折力を持つ凸面として副走査方向に並べて配置し、その他の面は副走査方向についての形状を平面形状としている。副走査方向に並べて配置される凸面のレンズ面は、それぞれの光ビームに対応する上段および下段のレンズ面（形状は同一であってもよい）が独立しているため、各光ビームの主光線の副走査方向の間隔は一定量だけ離す必要が生じる。各光ビームは、互いに副走査方向に離間するように所要の斜め入射角を持つため、これらの副走査方向の間隔は被走査面に近づくほど広くなる。すなわち、この第９の実施の形態に係る走査レンズのように、被走査面に最も近いレンズ面を副走査方向に凸面が並ぶレンズ面とし、その他の光偏向器４４側のレンズ面を副走査方向について平面形状として、全ての光ビームに共通なレンズ面とすることによって、斜め入射角を低減することが可能となる。走査レンズの副走査方向に平面形状とした面は、複数の光ビームに共通であるため、光ビームの主光線の副走査方向の間隔を一定量離す必要は生じない。
また、各光ビームに共通の面として副走査方向を平面形状とする場合、当該面は光偏向器４４（ポリゴンスキャナ）のポリゴンミラーの回転軸に平行で、且つ光偏向器４４の反射偏向面の法線ｎが直交する配置であることが望ましい。副走査方向にティルト偏心していると主走査方向について副走査方向の倍率を合わせることが困難になり、走査線曲がりが増大してしまう。
【００７５】
〔第１０の実施の形態〕
次に、本発明の第１０の実施の形態に係る光走査装置について説明する。この本発明の第１０の実施の形態に係る光走査装置においても、基本的な構成は、上述した第１〜第３および第７〜第９の実施の形態の光走査装置とおおむね同様である。
すなわち、更に斜め入射角を低減するための本発明の第１０の実施の形態として、各光源からの光ビームの光偏向器４４の反射偏向面における反射位置、つまり反射点は、各光ビームが、副走査方向について、光偏向器４４よりも光源側で交差するように離間していることが望ましい。
本実施の形態に係る走査レンズ４５，４６においては、レンズ面を副走査方向に並べて配置して一体的に成形する共用レンズとすることによって、走査レンズ４５，４６を透過する光ビームの副走査方向の間隔を近接させることを実現している。各光ビームは、光学素子の加工誤差および組付け誤差等によって、走査レンズ１５における透過位置が副走査方向に変化するため、レンズ面に光線が透過する領域を持たせる必要がある。この結果、各光ビームの走査レンズ上での副走査方向の間隔にも限界があり、走査レンズ４５，４６を光偏向器４４に近づけて小型化したり、光走査装置の小型化に向けて光学的なレイアウトの自由度を広げたりしようとした場合には、斜め入射角が大きくなる。
【００７６】
もちろん、従来の走査レンズを副走査方向に重ねて配置する場合に比して、斜め入射角低減の効果は充分に得られるが、光偏向器４４に近づけて走査レンズ４５，４６を配置し、先に説明した光学特性をより向上しようとした場合には、さらなる斜め入射角の低減が望まれることとなる。
図１９に示すように、各光ビームは、光偏向器４４のポリゴンミラーの反射面、つまり反射偏向面、において副走査方向に交差させず、この実施の形態では、各光源装置４１からの光ビームの光偏向器４４の反射偏向面での反射位置を、各光ビームが光偏向器４４の反射偏向面よりも光源側において副走査方向に交差するように、ｈだけ離間させる。このようにした結果、それぞれ対応する被走査面に分離させるための副走査方向の光束間隔を保ちつつ、斜め入射角を（図１９における破線で示す斜め入射角から実線で示す斜め入射角へ）低減することが可能となる。但し、光偏向器４４のポリゴンミラーの反射偏向面の副走査方向の厚さを増大させることは、コスト的にも好ましくなく、光偏向器４４の消費電力および騒音等の点で課題も増大するため、その厚みは、一般的な３ｍｍ〜４ｍｍ程度に抑えておくことが望ましい。光偏向器４４の反射偏向面の法線に平行な水平な光ビームを用い、走査レンズを副走査方向に重ねて配置した構成の場合、光偏向器４４のポリゴンミラーの反射偏向面の副走査方向の厚みは、８ｍｍ〜１０ｍｍ程度になることが多く、この実施の形態のようにして、反射偏向面の厚みを若干大きくしても、コスト的にも負担は少なく、光偏向器４４の消費電力および騒音等を低減する効果は、充分に得られる。
【００７７】
従来、光学的なレイアウトより、斜め入射角は、３度〜５度（ｄｅｇ）程度に設定されることが多いが、この実施の形態においては、斜め入射角を１度（ｄｅｇ）程度とすることができ、安定した光学特性を確保することが可能となる。このことについては、後に説明する実施例１および実施例２において具体的な結果を示している。
光偏向器４４のポリゴンミラーの反射偏向面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動は、光偏向器４４の複数の反射偏向面による副走査方向の反射位置ずれを△Ｓとし（図５参照）、走査レンズ４５，４６の倍率をβとしたとき、
△Ｓ×β＜５μｍ
を満足するように、光偏向器４４に入射する光ビームの反射偏向面の法線ｎに対する副走査方向の角度を設定することが望ましい。これ以上の変動が生じると、画像上で濃度むらなどとしてあらわれ画質が大きく劣化する。
先に説明した走査光学系の副走査方向の倍率βの低減と、上述した斜め入射角の低減との組合せを最適に行うことによって、光偏向器４４の副走査方向の厚みを抑え、且つ走査レンズ４５，４６を光偏向器４４に近づけて光学的なレイアウトの自由度を維持し、良好な光学特性と光走査装置の小型化を達成しながら、ポリゴンミラーの反射偏向面毎に発生する副走査方向の走査線間隔の変動を低減することが可能となる。
【００７８】
さらに、各光源４１からの光ビームは、シリンドリカルレンズ４３等の光学素子により光偏向器４４の反射偏向面近傍で副走査方向について結像されるが、該光学素子は、同一の反射偏向面に向かう複数の光ビームで共用され、且つ各光ビームが副走査方向に交差する位置に配置されていることが望ましい。本実施の形態では、斜め入射角を小さく設定するため、光源４１から光偏向器４４に至る光学系で、光偏向器４４の反射偏向面近傍に副走査方向に光ビームを絞る機能を持つ光学素子、例えばシリンドリカルレンズ４３の配置に課題が生じる。つまり、各光源にそれぞれ対応して個々にシリンドリカルレンズを配置するためには、斜め入射角を大きく設定する必要が生じる。
そこで、本発明に係るこの実施の形態においては、例えばシリンドリカルレンズ４３のような光学素子を、同一の反射偏向面に向かう複数の光ビームで共用し、且つこれらの各光ビームが副走査方向について交差する位置に配置している。この結果、斜め入射角を大きく変えることなく、各光ビームを反射偏向面近傍で副走査方向に結像させることが可能となる。なお、２つの光源４１を主走査方向に離間させ、先に述べたシリンドリカルレンズ４３等の光学素子を各光ビームにそれぞれ対応させて配置することも可能である。この場合は、走査レンズ４５，４６の副走査方向に並ぶレンズ面の形状を異ならせることによって良好な光学特性を得ることが可能である。但し、部品の集約化およびレンズ面の共通化というメリットを得るためには、この実施の形態に係る構成を実施することが望ましい。
【００７９】
また、光源４１から射出される発散光を所望の光束状態にカップリングするカップリングレンズ４２の干渉を避けるため、複数の光源４１を主走査方向に離間し、シリンドリカルレンズ４３等の光学素子を共通化するようにしてもよいことはいうまでもない。この場合、光偏向器４４の反射偏向面近傍で主走査方向に各光ビームを交差させることが望ましい。光源４１の離間距離が小さければ、走査レンズ４５，４６の副走査方向に並ぶレンズ面はほぼ共通の形状としてもよい。
【００８０】
〔第１１の実施の形態〕
次に、本発明の第１１の実施の形態に係る光走査装置について説明する（請求項７に対応する）。この本発明の第１１の実施の形態に係る光走査装置においても、基本的な構成は、上述した第７〜第１０の実施の形態の光走査装置とおおむね同様である。
上述した第７〜第１０の実施の形態においては、２つの被走査面に対応する光走査装置４４を例にとって説明してきた。これらの実施の形態をフルカラー用の４つの被走査面に対応させる場合には、上述した光走査装置を２つ並べることで達成することが可能となる。また、光走査装置の中で比較的コストの高い光偏向器４４を共通使用し、対向する異なる反射偏向面に対して本発明に係る光走査装置を配置構成するようにしてもよい。この場合には、全ての光ビームの斜め入射角を同一にすることによって、共通の走査レンズを使用することが可能となり、従来４〜８枚用いていた走査レンズを２枚に低減しつつ、良好な光学特性を得ることが可能となり、小型化および低コスト化を達成することが可能となる。
【００８１】
〔第１２の実施の形態〕
次に、本発明の第１２の実施の形態に係る画像形成について説明する。この本発明の第１２の実施の形態に係る画像形成装置においては、上述した第７〜第１１の実施の形態の光走査装置を用いて画像形成装置を構成している。
すなわち、本発明に係る第１２の実施の形態は、上述した第７〜第１１の実施の形態に係る光走査装置を適用した画像形成装置であり、この第１２の実施の形態に係る画像形成装置を、図２０を参照しながら説明する。
図２０は、本発明の第１２の実施の形態に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラーレーザプリンタの要部の側面断面の構成を模式的に示している。
これまで、２つの被走査面に対応する光走査装置を例に説明してきた。フルカラー用の４つの被走査面に対応させる場合には、この光走査装置を２つ並べることで達成可能となる。また、光走査装置の中で比較的コストの高い光偏向器を共通使用し、対向する異なる偏向反射面に本光走査装置を配置しても良い。この時は、全ての光ビームの斜入射角を同一にすることで、共通の走査レンズを使用可能となり、従来４〜８枚用いていた走査レンズを２枚に低減しつつ、良好な光学特性と小型化、低コスト化を達成可能となる。
【００８２】
さらに、本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置の一実施の形態を、図２０を参照しながら説明する。本実施の形態は、本発明に係る光走査装置をタンデム型フルカラーレーザプリンタに適用した例である。画像形成装置に関しては、上記第６の実施の形態について図８を用いて詳細に説明をしたので、その概略構成のみを説明することとする。
図２０において、装置内の下部側には、水平方向に配設された給紙カセット９０７から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト９０６が設けられている。この搬送ベルト９０６上には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の４つの感光体９０１が、転写紙の搬送方向上流側から順に等間隔で配設されている。４つの感光体９０１は、全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスにしたがって各プロセスを実行するプロセス部材が順に配設されている。帯電チャージャ９０２、光走査光学系１００、現像装置９０４、転写チャージャ（図示せず）、クリーニング装置９０５等が順に配設されている。本実施の形態では、各色の感光体に対して光走査装置より対応する光ビームが結像している。光走査装置は対向走査方式で、光偏向器４４は、単一、走査レンズ４５Ａ、４５Ｂおよび４６Ａ、４６Ｂは、２ステーションの色で共有している。また、ベルト分離チャージャ（図示せず）よりも転写紙搬送方向下流側には、定着装置９１０が設けられ、排紙トレイ９１１に向けて排紙ローラ９１２で結ばれている。
【００８３】
尚、光走査光学系１００は、上述した図１４に示した光走査装置を二組用いている。
即ち、光偏向器４４を中心として、右側に、図１４に示すように、走査レンズ４５Ａ、４６Ａ、折返しミラー５１Ａ、５２Ａ、５３Ａを配置し、光偏向器４４の左側に、走査レンズ４５Ｂ、４６Ｂ、折返しミラー５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ｂを配置してなる光走査装置が用いられている。
このような概略構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体９０１に対してＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各色の画像信号に基づき各々の光走査装置１００による光ビームの光走査で、各感光体表面に、各色信号に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は、各々の対応する現像装置で色トナーにより現像されてトナー像となり、搬送ベルト９０６上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、転写紙上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー像は、定着装置９１０で定着された後、排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排紙される。
上記画像形成装置の光走査光学系１００を、前述の実施形態に係る光走査装置とすることで、走査線曲がりと波面収差の劣化を有効に補正し、色ずれが無く、高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を実現することができる。
以上説明した、副走査方向に並ぶ複数の面は、各々異なる被走査面に対応した光ビーム毎に持つ面を意味するものであり、１つの形状式で表して１つの面としても本発明の範疇であることはいうまでもない。
【実施例２】
【００８４】
次に、上述した本発明の第７〜第１１の実施の形態に基づく、光走査装置の具体的な実施例２を詳細に説明する。以下に述べる実施例２は、本発明に係る光走査装置の具体的数値例による具体的構成の実施例である。
本発明の実施例として、走査レンズの配置や形状を具体的な数値を示して説明する。
図１３〜図１５に示す構成における光源４１から射出された光ビーム（波長：６５９ｎｍ）は、カップリングレンズ４２（焦点距離：２７ｍｍ）によりほぼ平行光束に変換され、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ４３により光偏向器４４（内接円半径：７ｍｍ、反射面４面）の反射偏向面近傍に副走査方向のみ集光する。この場合、光偏向器４４の内接円半径が７ｍｍということは、上述における寸法Ａが７ｍｍということである。このとき、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ４３は、副走査方向についてのみ温度変動による結像位置変化を補正する回折面を持つ樹脂製（６５９ｎｍの屈折率：１．５２７１）のカップリングレンズである（ちなみに、カップリングレンズ４２は、ガラス製で６５９ｎｍの屈折率：１．６８９４）。このカップリングレンズは、走査レンズ４５，４６の副走査方向の倍率が高いため温度変動を補正し安定した光学性能を得るために配置されている。
【００８５】
光源４１からの光ビームは、光偏向器４４の反射偏向面の法線ｎに対し１度（ｄｅｇ）の角度を有する（すなわち、斜め入射角：１度）。反射偏向面には、異なる被走査面に対応する２つの光ビームが、±１度で光偏向器１４の反射偏向面に斜め入射している。カップリングレンズ４２および副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ４３の構成は、各光ビームについて共通である。また、各光ビームは、主走査方向については、被走査面の法線に対し６８度の角度を有し光偏向器４４の反射偏向面に入射している。
光偏向器４４から被走査面までの走査レンズ４５，４６の配置は、光偏向器４４の回転中心から第１走査レンズ４５の入射面までの距離が３６ｍｍ、第１走査レンズの中心肉厚は、７ｍｍ、第２走査レンズ４６の中心肉厚は５ｍｍ、光偏向器４４の回転中心から被走査面までの距離が２１０ｍｍであり、被走査面から４５ｍｍ光偏向器側には、肉厚１．９ｍｍの主走査方向および副走査方向について共に屈折力を持たない光学素子４７および４８が配置されている。第１、第２走査レンズ４５，４６の波長の屈折率は、波長６５９ｎｍで１．５２７１である。
【００８６】
この実施例２に示しているのは、２つの異なる被走査面に向かう光ビームに対応する光学系であり、走査レンズ４５，４６は、２枚構成で各光ビームで共有される。第１走査レンズ４５の入射面射出面と、第２走査レンズ４６の入射面は、副走査方向に曲率を持たない平面形状である。第２走査レンズ４６の射出面は、副走査方向に正の屈折力を持つ２つのレンズ面が並んで配置される。２つのレンズ面の形状は、これを記述する数式に関しては、同一の形状でありその詳細は後述する。
さらに、異なる被走査面に向かう光ビームは、±１度の斜め入射角で光偏向器４４の反射偏向面に、後述する対称面に対して対称に入射される。光偏向器４４の反射偏向面上での各光ビームの副走査方向の反射点の間隔は、約２．５ｍｍである。そして、光偏向器４４の反射偏向面の副走査方向の厚みは、４ｍｍである。
副走査方向の反射点間隔を持たせることにより、折返しミラーによる各光ビームに対応する感光体への分離を容易にしつつ、射入射角の低減を図っている。
【００８７】
光偏向器４４の反射偏向面上での２つの光ビームの反射点の中点と反射偏向面の法線を含む主走査平面を対称面として、前述した走査レンズ射出面の副走査方向に並ぶ複数のレンズ面は副走査方向に対称に配置される。また、各レンズ面の子線頂点を結んだ母線は、１．５ｍｍだけ対称面側（走査レンズ４５，４６の副走査方向の中心側）にシフトされ配置されている。これは、各レンズ面に対応する光ビームのレンズ面との交点に対し、走査レンズの副走査方向中心側にシフト偏心されて配置されていることとなる（主走査方向中心近傍で約０．５ｍｍ）。
次に、走査レンズ４５，４６のレンズ面の形状を表２に示している。表２に示すこの実施例２のレンズの形状式は、下記数２の通りである。第２走査レンズ４６の射出面は、副走査方向の曲率が、主走査方向に変化する面としている。
【００８８】
【数２】
0005885060.tif 000004
ここで、Ｃｓ（Ｙ）＝Ｃｓ＋ｂ１・Ｙ＋ｂ２・Ｙ２＋ｂ３・Ｙ３＋ｂ４・Ｙ４＋・・・
数２における、Ｙ、Ｚは、それぞれ、走査レンズ上の主走査方向、副走査方向、Ｃｍは、原点における主走査方向の曲率、Ｃｓは、原点における副走査方向の曲率を表す。このように、主走査方向、副走査方向に直交する方向のデプスデータＸ（Ｙ，Ｚ）で、レンズ面形状を表している。
【００８９】
【表２】
0005885060.tif 000005
【００９０】
上記表２においてＲｍは、主走査方向の曲率半径（ｍｍ）、Ｒｓは、副走査方向の曲率半径（ｍｍ）であり、Ｒｍ＝１／Ｃｍ，Ｒｓ＝１／Ｃｓ，という関係である。
また、ここで各面の基準軸とは、数２の原点の法線と定義する（前記対称面に平行）。
前述したように、主走査方向に非対称な形状（Ｂの係数について、奇数次が入っているため、副走査方向の曲率が主走査方向に非対称に変化していることがわかる）としており、副走査方向の像面湾曲や倍率の偏差をより効果的に低減することができる。これまでに述べたが、本構成において、倍率の偏差を低減することは、走査線曲がりの低減にもつながる。二層一体化の走査レンズを各光ビームで共用することにより、主走査、副走査方向に非対称な形状でも、複数の種類の走査レンズ面形状を構成しないといけない個別レンズ構成の場合と比べて、簡易で低コストに良好な光学特性を実現している。
走査レンズ４５，４６と被走査面の間に配置される主走査方向、副走査方向とも屈折力を持たない光学素子４７，４８は、折り返しミラー５１，５２，５３による折り返しを展開したときに、走査レンズ４５，４６の基準軸に対し、１４度（ｄｅｇ）だけ副走査方向にチルト偏芯させて配置している。その方向は、走査レンズの上下に入射するそれぞれのビームで逆方向とし、光学特性への影響を同一になるように設定している。
【００９１】
本数値実施例２の光学系では、図２１、図２２に示す如く、ビームスポット径は、像高間での偏差もなく良好な結果を得ている。図２１および図２２のグラフは、９つの像高（像高：±１１０、±９０、±６０、±３０、０）についてのそれぞれ主走査方向および副走査方向についてのビームスポット径を示している。つまり、波面収差は、良好に補正されていることとなる。本実施例においては、カップリングレンズ４２副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ４３の間に、主走査方向２．５ｍｍ、副走査方向２．２ｍｍ矩形絞りＳを設けることで、前記ビームスポット径が得られる。
さらに、走査線曲がりは、図２３に示す如く、約１９μｍと小さく補正されている。走査線曲がりとは、被走査面上での副走査方向の走査位置のＰＶ値（Ｐｅａｋ−Ｖａｌｌｅｙ値）とする。
本実施例に係る光学系を光偏向器４４としてのポリゴンスキャナの対向する方向に配置することによって、異なる４つの被走査面に対応可能となる。イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色に対応したフルカラー機の光走査装置に対応する場合は、この形態をとればよい。
【符号の説明】
【００９２】
１１，４１  光源（光源装置）
１２，４２  カップリングレンズ
１３，４３  シリンドリカルレンズ
１４，４４  光偏向器
１５，４５，４６  走査レンズ
１６，１７，４７，４８  光学素子
１８，１９，４９，５０  感光体（被走査面）
２０，２１，２２，５１，５２，５３  折返しミラー
Ｓ  矩形絞り
１００  光走査装置
１０１  光偏向器１０１
１０２（１０２Ａ、１０２Ｂ）  走査レンズ、
１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍａ、１０３Ｍｂ、１０３Ｃａ、１０３Ｃｂ、１０３Ｋ）  折返しミラー
１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）  光学素子
１０７  感光体
１０７Ｙ  イエロー用感光体
１０７Ｍ  マゼンタ用感光体
１０７Ｃ  シアン用感光体
１０７Ｋ  ブラック用感光体
１０８  帯電チャージャ
１０８Ｙ  イエロー用帯電チャージャ
１０８Ｍ  マゼンタ用帯電チャージャ
１０８Ｃ  シアン用帯電チャージャ
１０８Ｋ  ブラック用帯電チャージャ
１１０  現像装置
１１０Ｙ  イエロー用現像装置
１１０Ｍ  マゼンタ用現像装置
１１０Ｃ  シアン用現像装置
１１０Ｋ  ブラック用現像装置
１１１  転写チャージャ
１１１Ｙ  イエロー用転写チャージャ
１１１Ｍ  マゼンタ用転写チャージャ
１１１Ｃ  シアン用転写チャージャ
１１１Ｋ  ブラック用転写チャージャ
１１２  クリーニング装置
１１２Ｙ  イエロー用クリーニング装置
１１２Ｍ  マゼンタ用クリーニング装置
１１２Ｃ  シアン用クリーニング装置
１１２Ｋ  ブラック用クリーニング装置
１１３  給紙カセット
１１４  ピックアップローラ
１１５  給紙ローラ
１１６  レジストローラ
１１７  搬送ベルト
１１８，１１９  ベルトプーリ
１２０  ベルト帯電チャージャ
１２１  ベルト分離チャージャ
１２２  ベルト除電チャージャ
１２３  ベルトクリーニング装置
１２４  定着装置
１２５  排紙ローラ
１２６  排紙トレイ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開２００３−５１１４号公報
【特許文献２】特開２００６−７２２８８号公報
【図１】
0005885060.tif 000006
【図２】
0005885060.tif 000007
【図３】
0005885060.tif 000008
【図４】
0005885060.tif 000009
【図５】
0005885060.tif 000010
【図６】
0005885060.tif 000011
【図７】
0005885060.tif 000012
【図８】
0005885060.tif 000013
【図９】
0005885060.tif 000014
【図１０】
0005885060.tif 000015
【図１１】
0005885060.tif 000016
【図１２】
0005885060.tif 000017
【図１３】
0005885060.tif 000018
【図１４】
0005885060.tif 000019
【図１５】
0005885060.tif 000020
【図１６】
0005885060.tif 000021
【図１７】
0005885060.tif 000022
【図１８】
0005885060.tif 000023
【図１９】
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【図２０】
0005885060.tif 000025
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
0005885060.tif 000028