(57)【要約】【課題】走査光学系が単一のレンズで構成されていながら、幾何光学的な収差と、波動光学的な収差も良好に補正可能である走査光学系、これを用いた光走査装置、画像形成装置およびカラー画像形成装置を得る。【解決手段】光偏向器５により偏向される光束を、被走査面上に光スポットとして集光させる走査光学系であって、走査光学系は１枚のレンズ６により構成され、主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、両面共にアナモフィックな面であり、少なくとも一面は、副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面であり、その特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ６の光軸に対して非対称である。【選択図】図１
2006309090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、
上記走査レンズは主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面であり、
上記特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称であることを特徴とする走査光学系。
【請求項２】
請求項１記載の走査光学系において、走査レンズの両面がアナモフィック面によってなることを特徴とする走査光学系。
【請求項３】
請求項２記載の走査光学系において、走査レンズの少なくとも一面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に沿って一定な曲率一定面であることを特徴とする走査光学系。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の走査光学系において、光偏向器の反射面上の反射点から走査レンズ入射面までの距離をｄ０、走査レンズ射出面から被走査面までの距離をＬとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５  ・・・（１）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズの第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜  ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜  ・・・（３）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の走査光学系において、有効書き込み幅をＷ、有効書き込み幅内における副走査像面湾曲の幅をＦｓとしたとき、
Ｆｓ／Ｗ＜０．００５  ・・・（４）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項７】
主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、
上記走査レンズは、主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、両面がアナモフィック面であることを特徴とする走査光学系。
【請求項８】
請求項７記載の走査光学系において、走査レンズの少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面であり、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称であることを特徴とする走査光学系。
【請求項９】
請求項８記載の走査光学系において、走査レンズの少なくとも一面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定な曲率一定面であることを特徴とする走査光学系。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載の走査光学系において、光偏向器の反射面上の反射点から走査レンズ入射面までの距離をｄ０、走査レンズ射出面から被走査面までの距離をLとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５    ・・・（１）
を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズの第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜    ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜    ・・・（３）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれかに記載の走査光学系において、有効書込幅をＷ、有効書込幅内における副走査像面湾曲の幅をＦｓとしたとき、
Ｆｓ／Ｗ＜０．００５    ・・・（４）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項１３】
主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、
上記走査レンズは、主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、
上記走査レンズの光偏向器側の面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定であることを特徴とする走査光学系。
【請求項１４】
請求項１３記載の走査光学系において、走査レンズの両面はアナモフィック面であることを特徴とする走査光学系。
【請求項１５】
請求項１４記載の走査光学系において、走査レンズの被走査面側の面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面であり、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称であることを特徴とする走査光学系。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかに記載の走査光学系において、光偏向器の反射面上の反射点から走査レンズ入射面までの距離をｄ０、走査レンズ射出面から被走査面までの距離をＬとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５    ・・・（１）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズの第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜    ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜    ・・・（３）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれかに記載の走査光学系において、有効書込幅をＷ、有効書込幅内における副走査像面湾曲の幅をＦｓとしたとき、
Ｆｓ／Ｗ＜０．００５    ・・・（４）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載の走査光学系において、主走査方向において、被走査面上の光スポットを略等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器の面倒れを補正する機能を有することを特徴とする走査光学系。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズは樹脂で成形されていることを特徴とする走査光学系。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズの光軸が被走査面の法線に対してチルトしていることを特徴とする走査光学系。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれかに記載の走査光学系において、同時に偏向される複数ビームを、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光することを特徴とするマルチビーム走査光学系。
【請求項２３】
主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、
上記走査レンズの第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜  ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜  ・・・（３）
の条件を満足し、
上記走査レンズの光偏向器側の面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定であることを特徴とする走査光学系。
【請求項２４】
請求項２３記載の走査光学系において、走査レンズの少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面であり、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称であることを特徴とする走査光学系。
【請求項２５】
請求項２４記載の走査光学系において、走査レンズの両面がアナモフィック面であることを特徴とする走査光学系。
【請求項２６】
請求項２５記載の走査光学系において、走査レンズが主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有していることを特徴とする走査光学系。
【請求項２７】
請求項２３〜２５のいずれかに記載の走査光学系において、光偏向器の反射面上の反射点から走査レンズ入射面までの距離をｄ０、走査レンズの射出面から被走査面までの距離をＬとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５  ・・・（１）
を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項２８】
請求項２３〜２７のいずれかに記載の走査光学系において、有効書込幅をＷ、有効書込幅内における副走査像面湾曲の幅をＦｓとしたとき、
Ｆｓ／Ｗ＜０．００５  ・・・（４）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項２９】
請求項２３〜２８のいずれかに記載の走査光学系において、主走査方向において、被走査面上の光スポットを略等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器の面倒れを補正する機能を有することを特徴とする走査光学系。
【請求項３０】
請求項２３〜２９のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズは樹脂で成形されていることを特徴とする走査光学系。
【請求項３１】
請求項２３〜３０のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズの光軸が被走査面の法線に対してチルトしていることを特徴とする走査光学系。
【請求項３２】
請求項２３〜３１のいずれかに記載の走査光学系において、同時に偏向される複数ビームを、副走査方向に分離した複数の光スポットとして被走査面上に集光することを特徴とするマルチビーム方式の走査光学系。
【請求項３３】
主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、
光偏向器の反射面上の反射点から走査レンズ入射面までの距離をｄ０、走査レンズ射出面から被走査面までの距離をＬとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５  ・・・（１）
を満足し、
上記走査レンズの第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜  ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜  ・・・（３）
の条件を満足し、
上記走査レンズの少なくとも一面がアナモフィック面によってなることを特徴とする走査光学系。
【請求項３４】
請求項３３記載の走査光学系において、走査レンズが主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有していることを特徴とする走査光学系。
【請求項３５】
請求項３４記載の走査光学系において、走査レンズの少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面であり、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称であることを特徴とする走査光学系。
【請求項３６】
請求項３５記載の走査光学系において、走査レンズの光偏向器側の面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定であることを特徴とする走査光学系。
【請求項３７】
請求項３３〜３５のいずれかに記載の走査光学系において、有効書込幅をＷ、有効書込幅内における副走査像面湾曲の幅をＦｓとしたとき、
Ｆｓ／Ｗ＜０．００５  ・・・（４）
の条件を満足することを特徴とする走査光学系。
【請求項３８】
請求項３３〜３７のいずれかに記載の走査光学系において、被走査面上の光スポットを主走査方向に略等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器の面倒れを補正する機能を有することを特徴とする走査光学系。
【請求項３９】
請求項３３〜３８のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズが樹脂で成形されていることを特徴とする走査光学系。
【請求項４０】
請求項３３〜３９のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズの光軸が被走査面の法線に対してチルトしていることを特徴とする走査光学系。
【請求項４１】
請求項３３〜４０のいずれかに記載の走査光学系において、同時に偏向される複数ビームを、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光することを特徴とするマルチビーム方式の走査光学系。
【請求項４２】
光源からの光束をカップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされた光束を、線像結像光学系により光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、上記光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査光学系により、被走査面上に光スポットとして集光させ、上記被走査面を光走査するシングルビーム方式の光走査装置であって、
走査光学系として、請求項１〜４１のいずれかに記載の走査光学系を用いたことを特徴とする光走査装置。
【請求項４３】
複数の発光源からの光束をカップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数光束を共通の線像結像光学系により、光偏向器の偏向反射面位置近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、上記光偏向器により同時に等角速度的に偏向させ、複数の偏向光束を共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数走査線を同時に光走査するマルチビーム方式の光走査装置であって、
共通の走査光学系として請求項２２、３２、または４１記載の走査光学系を用いたことを特徴とする光走査装置。
【請求項４４】
請求項４３記載の光走査装置において、複数の発光源が１列に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイを、光源として用いたことを特徴とする光走査装置。
【請求項４５】
感光性の像担持体に対して光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置において、
像担持体を光走査する光走査装置として請求項４２〜４４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４６】
複数の感光性の像担持体に対して光走査装置による光走査を行って各色に対応する潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化してカラー画像を得る画像形成装置において、 
像担持体を光走査する光走査装置として請求項４２〜４４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カラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査光学系、光走査装置、画像形成装置およびカラー画像形成装置に関するもので、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに適用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
光走査装置は、デジタル複写装置やレーザプリンタなどに関連して広く用いられている。走査光学系は、光偏向器により偏向される光束を被走査面上に光スポットとして集光する光学系であり光走査装置に用いられる。走査光学系は、被走査面の走査範囲全体にわたって所定の光スポットとして集光すること、等角速度的に偏向される光束を被走査面上で等速度的に走査させる等速化機能の精度が高いこと、各種収差が良好に補正されていることなど、光学的に高い性能が要求される。従来、走査装置の走査光学系は一般的にレンズ系で構成され、走査光学系のレンズ構成枚数は、１枚から複数枚まで様々である。コスト面からは１枚構成のものが有利であるが、レンズ１枚で構成される走査光学系は、複数枚構成のものと比較すると設計パラメータ数が極端に少なく、単純なレンズ面形状では、良好な収差補正が難しい。
【０００３】
１枚の走査レンズ１だけで構成された走査光学系であっても、収差や等速度特性を、特殊なレンズ面形状の採用によって良好に補正することが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１記載の発明は、偏向光束の主光線が被走査面に直交するときの主光線方向を基準方向ａとするとき、有効書き込み領域の一端Ａに向かう偏向光束の主光線が基準方向ａとなす角度θ１と、有効書き込み領域の他端Ｂに向かう偏向光束の主光線が基準方向ａとなす角度θ２とが互いに異なり、サグの影響を軽減させるように、少なくとも一つの走査結像素子が上記基準方向に対しシフトまたはチルトされていることを特徴とする。特許文献２記載の発明は、走査結像素子を構成する単レンズの、主走査面内での近軸曲率半径、非球面量、被走査面までの距離などの値を、一定の条件を満足するように設定したことを特徴とする。
【０００４】
近年、光走査装置は、光走査の高密度化が強く要請され、それに応えるべく、光スポットの小径化・安定化が追求されている。このような光スポットの小径化・安定化は、幾何光学的な収差補正のみでは足らず、波動光学的な収差の補正が重要であり必要である。上記各公報には、このような波動光学的な収差補正に関しては言及されていない。
また、光走査装置のコンパクト化や走査レンズの薄肉化など、小型化も求められているが、性能を保ちつつ小型化を目論むと、倍率の増大のために公差に弱くなるといった制約がある。そのためできるだけ単純な形状で高い性能を確保できる走査光学系の実現が求められている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５３９１５号公報
【特許文献２】特開２００２−９０６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、走査光学系が単一のレンズで構成されていながら、その両面すなわち入射面と出射面の特質を効率的に用いることにより、幾何光学的な収差のみならず、波動光学的な収差も良好に補正可能である新規な走査光学系、これを用いた光走査装置、画像形成装置およびカラー画像形成装置を実現することを課題としている。以下、請求項ごとの発明の目的を記す。
【０００７】
請求項１、８、１５および３５記載の発明は、光学的なサグによる副走査方向の波動光学的な収差を抑制することを目的としている。
請求項２、７、１４および２４記載の発明は、上記波動光学的な収差を、主・副走査方向独立に抑制することを目的としている。
請求項３、９および３６記載の発明は、請求項１、８あるいは３５に記載されているような複雑な形状を有する走査光学系を簡便に実現することを目的としている。
請求項４、１０、１６および２７記載の発明は、上記走査光学系の有する走査レンズの好適な位置を指定することで、最大限の光学性能を確保することを目的としている。
【０００８】
請求項５、１１、１７および２３記載の発明は、上記走査光学系の有する走査レンズの、好適な曲率半径の大小関係を指定することで、最大限の光学性能を確保することを目的としている。
請求項６、１２、１８、２８および３７記載の発明は、上記走査光学系の、有効書き込み幅内における副走査方向の光学性能を確保することを目的としている。
請求項１３記載の発明は、１枚構成の走査レンズの両面で効率的に波動光学的な収差を抑制し、かつ公差にも強い走査光学系を提供することを目的としている。
【０００９】
請求項１９、２９および３８記載の発明は、主走査方向の良好な等速度特性を確保することが可能で、光偏向器の偏向反射面の面倒れに強い走査光学系の実現を目的としている。
請求項２０、３０および３９記載の発明は、上記走査光学系を構成する光学素子を成形する際の低コスト化を目的としている。
請求項２１および４０記載の発明は、光学的なサグによる波動光学的な収差を簡便な方法で抑制することを目的としている。
請求項２２、３２および４１記載の発明は、上記走査光学系において光書き込みの高速化を実現することを目的としている。
【００１０】
請求項３３および３３記載の発明は、１枚構成の走査レンズでありかつ少なくとも一面にアナモフィック面をもつ走査レンズの好適な位置とその曲率半径の大小関係を指定することで、走査レンズ両面で効率的に波動光学的な収差を抑制することができる走査光学系提供することを目的とする。
【００１１】
請求項４２記載の発明は、上記走査光学系を搭載した光走査装置の実現を目的としている。
請求項４３記載の発明は、複数光源の走査光学系を搭載して光書き込みの高速化を可能にした光走査装置の実現を目的としている。
請求項４４記載の発明は、光書き込みの高速化を可能にするための複数光源の実現を目的としている。
【００１２】
請求項４５記載の発明は、上記光走査装置を搭載した画像形成装置の実現を目的としている。
請求項４６記載の発明は、上記光走査装置を搭載し、多色の画像形成が可能なカラー画像形成装置の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明にかかる走査光学系は、光偏向器により偏向される光束を、被走査面上に光スポットとして集光させる走査光学系であって、以下の特徴を有する。すなわち、請求項１に記載されているように、走査光学系は１枚のレンズにより構成され、主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、両面共にアナモフィックな面であり、少なくとも一面は、副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面であり、その特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズの光軸に対して非対称となっている。
【００１４】
上記特殊トーリック面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に連続的に変化するレンズ面である。すなわち、副走査断面の位置を主走査方向に変化させたとき、副走査断面の位置に応じて、副走査方向の曲率が変化するレンズ面である。
【００１５】
請求項２記載の発明のように、請求項１記載の発明における走査光学系は、これを両面共にアナモフィックな面にし、一方の面を特殊トーリック面にしてもよい。
請求項３記載の発明のように、請求項２記載の発明における走査光学系は、その一方の面が曲率一定面で、他方の面が特殊トーリック面であってもよい。
【００１６】
請求項４記載の発明のように、請求項１〜３のいずれかに記載の走査光学系において、光偏向器の反射面上の反射点から走査レンズ入射面までの光軸上の距離をｄ０、走査レンズ射出面から被走査面までの光軸上の距離をＬ、としたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５  ・・・（１）
の条件を満足することが望ましい。
【００１７】
また、請求項５記載の発明のように、請求項１〜４のいずれかに記載の走査光学系は、第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜  ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜  ・・・（３）
の条件を満足することが望ましい。
【００１８】
請求項６記載の発明のように、請求項１〜５のいずれかに記載の走査光学系において、有効書込幅をＷ、有効書込幅内における副走査像面湾曲の幅をＦｓとしたとき、
Ｆｓ／Ｗ＜０．００５  ・・・（４）
の条件を満足することが好ましい。
【００１９】
「有効書込幅」は、光走査により画像書込みを有効に行いうる光走査領域をいう。「副走査像面湾曲」は、副走査方向の像面湾曲をいう。また、主走査方向の像面湾曲を「主走査像面湾曲」という。
【００２０】
請求項７記載の発明は、主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、上記走査レンズは、主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、両面がアナモフィック面であることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、走査レンズの少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面とし、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称にしたことを特徴とする。
請求項９〜１２記載の発明のように、請求項７記載の発明においても、請求項３〜６に記載されている構成と同じ構成を採用するとよい。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、上記走査レンズは、主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、上記走査レンズの光偏向器側の面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定であることを特徴とする。
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の発明において、走査レンズの両面をアナモフィック面にしたことを特徴とする。
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の発明において、走査レンズの被走査面側の面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面とし、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称であることを特徴とする。
請求項１６〜１８記載の発明のように、請求項１３記載の発明においても、請求項４〜６に記載されている構成と同じ構成を採用するとよい。
【００２２】
請求項１９記載の発明のように、請求項１〜１８のいずれかに記載の走査光学系は、主走査方向において被走査面上の光スポットを等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器の面倒れを補正する機能を有することが好ましい。
請求項２０記載の発明は、請求項１〜１９のいずれかに記載の走査光学系は、樹脂で成形したことを特徴とする。
請求項２１記載の発明のように、請求項１〜２０のいずれかに記載の走査光学系は、走査レンズの光軸が被走査面の法線に対してチルトしていても実現可能である。
請求項２２記載の発明は、請求項１〜２１のいずれかに記載の走査光学系において、同時に偏向される複数光束を、副走査方向に分離した複数の光スポットとして被走査面上に集光するものであることを特徴とする。すなわち、この発明の走査光学系はマルチビーム方式の光走査装置の走査光学系として用いることができる。
【００２３】
請求項２３記載の発明は、主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、上記走査レンズの第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜  ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜  ・・・（３）
の条件を満足し、上記走査レンズの光偏向器側の面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定であることを特徴とする。
【００２４】
請求項２４記載の発明は、請求項２３記載の発明において、走査レンズの少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面とし、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称としたことを特徴とする。
請求項２５記載の発明は、請求項２４記載の発明において、上記走査レンズの両面をアナモフィック面になっていることを特徴とする。
請求項２６記載の発明は、請求項２５記載の発明において、上記走査レンズが主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項２７記載の発明は、請求項２３〜２５のいずれかに記載の走査光学系において、光偏向器の反射面上の反射点から走査レンズ入射面までの距離をｄ０、走査レンズの射出面から被走査面までの距離をＬとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５  ・・・（１）
を満足することを特徴とする。
請求項２８記載の発明は、請求項２３〜２７のいずれかに記載の走査光学系において、有効書込幅をＷ、有効書込幅内における副走査像面湾曲の幅をＦｓとしたとき、
Ｆｓ／Ｗ＜０．００５  ・・・（４）
の条件を満足することを特徴とする。
【００２６】
請求項２９記載の発明は、請求項２３〜２８のいずれかに記載の走査光学系において、被走査面上の光スポットを主走査方向に略等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器の面倒れを補正する機能を有していることを特徴とする。
請求項３０記載の発明は、請求項２３〜２９のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズはこれを樹脂で成形したことを特徴とする。
請求項３１記載の発明は、請求項２３〜３０のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズの光軸が被走査面の法線に対してチルトさせたことを特徴とする。
請求項３２記載の発明は、請求項２３〜３１のいずれかに記載の走査光学系において、同時に偏向される複数ビームを、副走査方向に分離した複数の光スポットとして被走査面上に集光させてマルチビーム方式としたことを特徴とする。
【００２７】
請求項３３記載の発明は、主走査方向に発散性の光束を光偏向器により偏向し、偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる単一の走査レンズで構成された走査光学系において、光偏向器の反射面上の反射点から走査レンズ入射面までの距離をｄ０、走査レンズ射出面から被走査面までの距離をＬとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５  ・・・（１）
を満足し、上記走査レンズの第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜  ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜  ・・・（３）
の条件を満足し、上記走査レンズの少なくとも一面がアナモフィック面によってなることを特徴とする。
【００２８】
請求項３４記載の発明は、請求項３３記載の走査光学系において、走査レンズを主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状にしたことを特徴とする。
請求項３５記載の発明は、請求項３４記載の走査光学系において、走査レンズの少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面であり、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化が走査レンズ面の光軸に対して非対称にしたことを特徴とする。
請求項３６記載の発明は、請求項３５記載の走査光学系において、走査レンズの光偏向器側の面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定にしたことを特徴とする。
【００２９】
請求項３７記載の発明は、請求項３３〜３５のいずれかに記載の走査光学系において、有効書込幅をＷ、有効書込幅内における副走査像面湾曲の幅をＦｓとしたとき、
Ｆｓ／Ｗ＜０．００５  ・・・（４）
の条件を満足することを特徴とする。
【００３０】
請求項３８記載の発明は、請求項３３〜３７のいずれかに記載の走査光学系において、被走査面上の光スポットを主走査方向に略等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器の面倒れを補正する機能を有していることを特徴とする。
請求項３９記載の発明は、請求項３３〜３８のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズが樹脂で成形されていることを特徴とする。
請求項４０記載の発明は、請求項３３〜３９のいずれかに記載の走査光学系において、走査レンズの光軸が被走査面の法線に対してチルトしていることを特徴とする。
請求項４１記載の発明は、請求項３３〜４０のいずれかに記載の走査光学系において、同時に偏向される複数ビームを、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光することを特徴とする。
【００３１】
請求項４２記載の光走査装置は、光源からの光束をカップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされた光束を、線像結像光学系により光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査光学系により、被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面を光走査するシングルビーム方式の光走査装置であって、走査光学系として請求項１〜４１のいずれかに記載の走査光学系を用いたことを特徴とする。
【００３２】
請求項４３記載の光走査装置は、複数の発光源からの光束をカップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数光束を共通の線像結像光学系により、光偏向器の偏向反射面位置近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、光偏向器により同時に等角速度的に偏向させた複数の偏向光束を共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数走査線を同時に光走査するマルチビーム方式の光走査装置であって、共通の走査光学系として請求項２２、３２または４１記載の走査光学系を用いたことを特徴とする。
上記カップリングレンズは、複数光束に対して、個別的としてもよいし、共通化してもよい。
請求項４４記載の発明は、請求項４３記載の光走査装置における光源として、複数の発光源が１列に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイを用いたことを特徴とする。
【００３３】
請求項４５記載の発明は、感光性の像担持体に対して光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置であって、像担持体の光走査を行う光走査装置として、請求項４２〜４４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。
請求項４６記載の発明は、複数の感光性の像担持体に対して光走査装置による光走査を行って各色に対応する潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化してカラー画像を得る画像形成装置であって、複数の像担持体の光走査を行う光走査装置として請求項４２〜４４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。
【００３４】
上記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できる。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することができる。
感光性の像担持体としてはまた、光走査の際に光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る。この場合には、光走査により直接的に可視画像を形成することができる。
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などのように、ドラム状あるいはベルト状に形成されていて繰り返し使用されるものを用いることができる。
【００３５】
光導電性の感光体を像担持体として用いる場合には、感光体の表面を均一に帯電し、帯電した感光体の表面を光走査装置による光走査によって静電潜像を形成する。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たあと定着される。
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）してもよいし、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。
【００３６】
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、本発明にかかる画像形成装置は、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しかつ定着して、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。
【００３７】
本発明の特徴に関して説明を補足する。光スポットのスポット径を小径化するには波面収差の劣化を抑える必要があるが、これを走査光学系だけで行うには限界がある。この場合、走査光学系に入射する「光束の形態」も波面収差補正のパラメータとすることにより、波面収差の劣化を容易に規制できるようになる。この発明で使用されている、走査レンズ１枚構成の走査光学系は、入射させる光束が発散性であるため、平行光束よりも広いレンズ面で波面収差を補正することができる。
【００３８】
次に、走査光学系の小型化要求を満足させるためには、必然的に走査レンズを光偏向器側に近づけることになる。その際、走査レンズから被走査面までの距離はより長くなると同時に、所望の光学特性を与える走査レンズ面の領域も狭くなっていく。単一のレンズの狭い領域で速度特性と波面収差の抑制の両立を図るのは難しい。しかし、本発明のように入射させる光束の形態が発散性であると、平行光束よりも広いレンズ面で波面収差を補正することができ、また条件（１）のような「走査レンズが光偏向器に近い領域」においては、走査レンズの波面収差の抑制における負担を軽減させることができるといった利点がある。すなわち、走査光学系に入射する「光束の形態」も波面収差補正のパラメータとすることにより、波面収差の劣化を容易に規制することができるようになる。
【００３９】
本発明のような、１枚の走査レンズで構成した走査光学系は、入射させる光束が発散性であるため、平行光束よりも広いレンズ面で波面収差を補正することができる。また、レンズは主走査方向、副走査方向ともに「両凸形状」となっているので、走査光学系の有するべき主走査方向、副走査方向の正のパワーを、入射側と射出側の各レンズ面に分配することができる。そのため、走査光学系において波面収差の劣化を抑えることが可能になり、良好な収差特性を得ることができる。
【００４０】
前記特許文献２記載の発明においては、走査光学系が被走査面側に凸のメニスカス形状をもつ単一の走査レンズから構成され、光偏向器を介した発散性光束を上記走査レンズにより被走査面上に結像させるようになっている。
両凸形状の単一の走査レンズを用いない場合、平行光束でない光束を被走査面上に集光するのに、各面の要するパワーの負担が射出面に偏り、良好な光学性能を得るには若干の課題を残している。
【００４１】
本発明は、正のパワーを単一の走査レンズの入射側と射出側のレンズ面（以下「入射面」、「射出面」という）に分配している。正のパワーを入射面と出射面に分配する有効な形態の１つとして、入射面に主走査断面内の屈折作用を、射出面に集光作用をもたせる、といった機能的分配がある。この形態が有効なのは以下のような理由によるものである。入射面は偏向された各光束が密集しているため、全光束に対する作用に適している。そのため入射面は各光束を被走査面上の所望の位置へ導く屈折作用を担わせるのに都合がよいと言える。一方、射出面は各光束が離散しているため、各光束それぞれに対する作用に適している。そのため射出面は各光束それぞれに対して集光作用を調整するのに都合が良いと言える。
【００４２】
このように、光学的な機能分配を行う場合、主・副両走査方向において入射面の曲率半径は射出面の曲率半径に比べ大きいことが好ましい。それには以下のような理由がある。入射面の曲率が小さいと、入射面は主光線の屈折作用だけでなく光束の集光作用にも大きく寄与することになり、射出面もそれに伴った形状をとらざるを得なくなり、走査レンズの両面に対する効率的な機能分離が困難になるからである。
【００４３】
副走査断面内においては両面で集光作用を調整することになるが、偏向された光束は後述する光学的なサグの影響をそれぞれはらんでいる。従って偏向された光束の一本一本を調整する面としては、光束が密集する入射面は不向きであり、光束が離散して通過する射出面が好ましい。このような場合入射面の副走査断面内の曲率を主走査方向に対して一定に保ち、副走査断面内の集光作用の粗調整を担わせるのが好ましい。また、入射面の副走査断面内の曲率を主走査方向に対して一定であると、主走査断面内のレンズ面形状が「副走査方向の高さによらず維持される」ため、取り付け精度などにより副走査方向にレンズがずれたとしても、光学性能上は全く問題にならないという点で有利である。さらに、主走査方向の位置によらず副走査断面内の曲率が一定であるので、走査光学系の評価がしやすいというメリットもある。
【００４４】
このように、波面収差の劣化を抑制できるため、被走査面上の光スポットのスポット径を小径化することが可能となり、単一のレンズによる高密度書込への対応が可能となる。走査光学系を構成する単一の走査レンズの両レンズ面をともにアナモフィックな面とすることにより、波面収差補正を主・副走査方向に対して独立に行うことができ、主走査方向において等速度特性を確保しつつ、副走査方向において「光偏向器の面倒れ」を補正する機能を実現することが可能になる。
【００４５】
また、良好な光走査を行うには、被走査面上の光スポットの径が、像高によって大きく変化しないことも重要で、高密度の光走査では特に重要である。ちなみに、光スポットの主走査方向の径は信号の電気的な補正である程度対処できるが、副走査方向の径はこのような補正ができないので、特に副走査方向のスポット径が像高によって変化しないことが重要である。被走査面上で、光スポットの副走査方向の径が、像高によって大きく変化しないためには、走査光学系の副走査方向の横倍率：βが、像高により大きく変化しないことが必要である。そこで、波面収差補正を主走査方向および副走査方向に対して独立に行うことができるように、両レンズ面ともアナモフィックな面を用いるとよい。
【００４６】
また、副走査方向の横倍率：βの像高による変動は、マルチビーム方式の光走査においては、同時に光走査される走査線の副走査方向のピッチが像高と共に変化する、という問題を生じる。従って、マルチビーム方式の光走査において走査線ピッチの像高による変動を抑えるには、走査光学系の副走査方向の横倍率を、像高間で一定に補正することが必要である。このことは、少なくとも１面に特殊トーリック面を採用することで達成できる。また、光偏向器として一般的なポリゴンミラーは、その回転中心が走査光学系の光軸からずれた位置に設置されるため、光束の偏向に伴って偏向反射面での反射点が変位し、偏向光束の偏向の起点が変動する「光学的なサグ」が発生する。サグが存在すると、走査光学系光軸に関して＋像高側と−像高側とで、光束の通る経路が異なり、副走査方向の横倍率は、主走査方向において非対称に変化する。 この非対称な横倍率変化は、上記特殊トーリック面を、副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に関して非対称な面とすることで補正することができる。
【００４７】
副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に関して非対称な面は、例えば、
（ａ）副走査断面内の曲率半径が、光軸から主走査方向に離れるにつれて左右非対称に単調増加する面
（ｂ）副走査断面内の曲率半径が、光軸から主走査方向に離れるにつれて左右非対称に単調減少する面
（ｃ）副走査断面内の曲率半径の主走査方向に沿った変化の極値が、光軸外にある面
（ｄ）副走査断面内の曲率半径の主走査方向に沿った変化が、＋像高側から−像高側に向かって単調増加する面
（ｅ）副走査断面内の曲率半径の主走査方向に沿った変化が、＋像高側から−像高側に向かって単調減少する面
（ｆ）副走査断面内の曲率半径の主走査方向に沿った変化が、極値を２以上有する面
など、種々の面が考えられる。これらのような、光軸として一般的な回転対称軸を持たないすべての面を、「副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に関して非対称な面」という。これらのどれが「曲率の変化が非対称な面」として採用されるかは設計条件により定まる。
このような非対称形状のレンズにおける「光軸」は、この明細書においては、レンズ面形状を決定する基準座標系における「主走査方向、副走査方向に直交的な基準軸」をいうものとする。
【００４８】
本発明においては、上記「特殊トーリック面」を「副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に関して非対称な面」とすることで、副走査方向の光学性能に対する光学的なサグの影響を軽減している。また、光束一本一本の副走査断面内の集光作用の微調整を可能としている。このように、本発明によれば、波面収差の劣化を抑制できるため、被走査面上の光スポットのスポット径を小径化することが可能となり、高密度書込への対応が可能となる。
【００４９】
この発明の走査光学系を構成する走査レンズは、両レンズ面ともアナモフィックな面であるので、波面収差補正を主・副走査方向に対して独立に行うことができ、主走査方向においてｆθ特性等の「等速度特性」を確保しつつ、副走査方向において「光偏向器の面倒れ」を補正する機能を実現することが可能になる。このような場合、特殊トーリック面を１面だけに採用し、その反対側の面を主走査方向に沿って副走査断面の曲率が一定な「曲率一定面」とするのが好ましい。特殊トーリック面はその形状が複雑であり、また特に、副走査断面内の曲率の主走査方向にそった変化を、主走査方向に非対称とすると、光軸位置を見出し難いため、両面共に特殊トーリック面とすると走査光学系の性能保持が困難となる。そのため、特殊トーリック面の採用は最低限とすることが、走査光学系の性能確保の面からも、加工コストの低廉化の面からも好ましい。請求項３記載の発明においては、上記事項を考慮して、特殊トーリック面を１面のみに採用した。
【００５０】
特殊トーリック面の反対側の面を「曲率一定面」とすると、主走査断面内のレンズ面形状が、副走査方向の高さによらず維持されるため、取り付け精度誤差などにより副走査方向にレンズがずれたとしても、光学性能上は全く問題にならないという点で有利である。さらに、主走査方向の位置によらず副走査断面内の曲率が一定であるので、走査光学系の評価がしやすいという利点もある。
このように、本発明にかかる走査光学系によれば、走査レンズの面形状を工夫することにより、主走査方向においてｆθ特性等の「等速度特性」を確保しつつ、副走査方向において「光偏向器の面倒れ」を補正する機能を実現することが可能になる。
【００５１】
走査レンズ位置には以下のような制約が存在する。走査レンズが光偏向器に近すぎると、副走査方向の横倍率の絶対値が大きくなりすぎるため、部品の加工精度のばらつきや取り付け誤差が拡大され、それらに起因する光学性能の劣化が著しい光学系となる。これとともに、走査レンズが樹脂で成形されている場合、光偏向器の発熱による温度変動の影響を受けやすく、温度変動によって変形して光学特性を劣化させやすい。逆に、走査レンズが光偏向器から遠すぎる位置にあると、被走査面における光スポットの等速度特性を確保するために走査レンズは長手方向に大きくせざるを得ず、コスト増加につながる。また、等速度特性を確保するために必要なパワーも大きくなるため、走査レンズ面の形状は大きな曲率を有することになる。すると走査レンズ外形端の厚みが著しく薄くなり成形ができなくなるおそれもある。そこで、走査レンズを樹脂の一体成形で製造することができるように走査レンズを厚くすると、結局コスト増加につながる。
【００５２】
本発明においては、上記のような位置関係の制約も考慮し、発散性光束を入射する場合に適した条件（１）のような走査レンズ位置の範囲を定めることで、被走査面における光スポットの像面湾曲補正と等速度特性の確保を最大限に実現する走査光学系を提案している。
【００５３】
波面収差の劣化を有効に抑えるには、入射面の曲率半径を、射出面の曲率半径に対して大きくするのが好ましい。前記の条件（２）および／または（３）を満足することにより波面収差の劣化を有効に抑えることが可能になる。
【００５４】
良好な光走査を行うには、被走査面上に光スポットを形成する偏向光束のビームウェスト位置が、像高によって大きくばらつかないことも重要である。特に副走査方向におけるビームウェスト位置が被走査面に対して、像高によって大きくばらつかないためには、走査光学系の副走査像面湾曲が像高により大きく変化しないことが必要である。すなわち、有効書き込み幅：Ｗ内における副走査像面湾曲の（変化）幅：Ｆｓは、前記条件（４）を満足することが好ましい。
【００５５】
条件（１）を満足しつつ条件（４）を満足するには、副走査像面湾曲について、光学的なサグを考慮する必要がある。この光学的なサグの影響は、一般に、走査光学系の、副走査方向の横倍率の変化に与える影響とは必ずしも一致しないが、被走査面上のスポット径の狙いをどの程度にするか、また走査光学系をどのように配置するかで、副走査像面湾曲の補正と横倍率の変化の補正に、ある関連を持たせることが可能である。
【００５６】
光学的なサグが存在することにより、主走査方向の光束について、光偏向器の偏向反射面上の反射点、走査レンズ、被走査面を結ぶ光路長を像高に応じて変化させることになるため、主走査方向の横倍率の変化に影響を与える。すなわち、主走査方向におけるｆθ特性等の等速度特性は、光学的なサグの影響により被走査面に関して一定とならず、傾いた形となる。これを補正するためには、走査レンズそのものを被走査面の法線に対してチルトする方法が有効である。前記特許文献１記載の発明においては、主走査方向、副走査方向に直交的な基準軸に対して、走査レンズの光軸をシフトおよび／またはチルトすることで主走査方向、副走査方向の光学性能に対する光学的なサグの影響を同時に軽減している。光学的なサグの影響は主走査方向と副走査方向で異なるので、それぞれ独立に軽減する方法が好ましい。
【００５７】
請求項１記載の本発明においては、副走査方向の光学性能に対する光学的なサグの影響を軽減しているので、これに請求項９に記載している構成を組み合わせることによって、光学的なサグの影響を、主走査方向と副走査方向に対して独立に軽減することができる。
【００５８】
本発明にかかる走査光学系を構成する走査レンズは樹脂で成形されていることが好ましい。樹脂を用いて走査レンズを成形することにより、低コスト化を図ることができ、また複雑な形状が成形可能であるという利点がある。
【００５９】
また、本発明にかかる光走査装置をマルチビーム方式に適用する場合は、カップリングされた各光束につき、線像結像光学系から走査光学系までを、複数光束につき共通化する。こうすることにより、線像結像光学系以下をシングルビーム方式の光走査装置と同様に構成できるので、機械的変動に対し極めて安定性のよいマルチビーム方式の光走査装置を実現することができる。マルチビーム方式を用いると、シングルビーム方式に比べ、光偏向器例えばポリゴンミラーの回転数を低くしながら同じ書き込み速度を実現することができる。そのため、低電力による光偏向器の駆動が可能となり、省エネルギーの光走査装置を実現することができる。マルチビーム方式の光走査装置の光源としては、複数の発光点が配列された半導体レーザ（ＬＤ）からなるＬＤアレイ方式のものも、ビーム合成方式のものも利用できる。ＬＤアレイ方式の光源を用いる場合、発光源の間隔を１０μｍ以上とすることにより、発光源間の熱的・電気的な影響を有効に軽減して、良好なマルチビーム方式の光走査を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００６０】
以上説明したように、本発明によれば、新規な、走査光学系、光走査装置、画像形成装置および カラー画像形成装置を実現することができる。 
本発明にかかる走査光学系は、上記の如く、レンズ１枚構成で安価に作製でき、光走査装置をコンパクト化でき、なおかつ、幾何光学的な収差のみならず波動光学的な収差も良好に補正可能であり、光スポットの小径化に適している。このような走査光学系を用いることにより、小径化した光スポットによる良好な光走査が可能となり、従って、かかる光走査装置を用いる画像形成装置は、精細な画像の形成が可能である。
【００６１】
請求項１、１５記載の発明によれば、上記特殊トーリック面を、副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に関して非対称な面、とすることで、副走査方向の光学性能に対する光学的なサグの影響を軽減し、走査光学系の波面収差劣化を抑制することができる。
【００６２】
請求項２記載の発明によれば、上記波動光学的な収差を、主走査方向、副走査方向に独立して抑制することができる。
請求項３、９記載の発明によれば、複雑な形状を有する走査光学系を簡便にし、低コスト化を実現するとともに成形時の性能確保を実現することができる。
請求項４、１０、１６記載の発明によれば、発散性光束を入射する場合に適した条件（１）を満足した走査レンズ位置の範囲を定めることで、被走査面における光スポットの像面湾曲補正と等速度特性の確保を最大限に実現することができる。
【００６３】
請求項５、１１、１７、２３，３３記載の発明によれば、上記走査光学系を構成する走査レンズの、好適な曲率半径の大小関係を指定することで、単一の走査レンズの各面を用いて効率的に波面収差を抑制し、最大限の光学性能を確保することができる。また、公差に強い、すなわち、公差の範囲で精度がばらついても、高い光学性能を確保することができる。
請求項６、１２，１８、２８、３７記載の発明によれば、走査光学系の副走査像面湾曲の像高に伴う変化を低減し、副走査方向におけるビームウェスト位置が被走査面に対して像高によって大きくばらつくことを抑制することができる。
【００６４】
請求項７記載の発明によれば、単一のレンズからなる走査レンズ面の形状を、主・副走査方向において両凸形状とすることで、走査レンズのもつ正のパワーを各面に分担させることができる。また、両面がアナモフィック面であることで、波動光学的な収差を、主・副走査方向に独立して抑制することが可能となる。
【００６５】
請求項８、２４、３５記載の発明によれば、単一のレンズからなる走査レンズの少なくとも１面を特殊トーリック面とすることで、走査光学系の波面収差劣化を良好に抑制することができる。上記「特殊トーリック面」を「副走査断面内の曲率の主走査方向における変化が光軸に関して非対称な面」とすることで、副走査方向の光学性能に対する「光学的なサグ」の影響を軽減し、走査光学系の波面収差劣化を抑制することができる。
【００６６】
請求項１３記載の発明によれば、単一のレンズからなる走査レンズの各面によって、波面収差を効率的に抑制することができるとともに、公差に強い走査光学系を得ることができる。
請求項１４、２５記載の発明によれば、波動光学的な収差を、主・副走査方向に独立して抑制することが可能となる。
【００６７】
請求項１９、３８記載の発明によれば、主走査方向の等速度特性の確保が可能で、光偏向器の面倒れに基づく不具合が生じにくい走査光学系を実現することができる。
請求項２０、３０、３９記載の発明によれば、上記走査光学系を構成する走査レンズを、低コストで成形することができる。
【００６８】
請求項２１、３１、４０記載の発明によれば、光学的なサグによる波動光学的な収差を簡便な方法で抑制することができる。
請求項２２、３２、４１記載の発明によれば、上記走査光学系にて高速な光書き込みを実現することができる。
請求項２６、３４記載の発明によれば、走査レンズに必要とされるパワーを各面に分担させることができる。
請求項２７記載の発明によれば、発散製光束を入射する場合に適した条件（３）のような走査レンズ位置の範囲を定めることで、像面湾曲補正と等速度特性の確保を最大限に確保することができる。
請求項２９記載の発明によれば、主走査方向の等速度特性の確保が可能で、「光偏向器の面倒れ」に強い走査光学系を実現することができる。
請求項３６記載の発明によれば、成形しやすく、公差に強い走査光学系を得ることができる。
請求項４２記載の発明によれば、上記のような効果を有する走査光学系を搭載した光走査装置を実現することができる。
請求項４３記載の発明によれば、複数光源の走査光学系を搭載することによって、光書き込みの高速化を図ることができる光走査装置を実現することができる。
【００６９】
請求項４４記載の発明によれば、光書き込みの高速化を図ることができる光走査装置のための複数光源を実現することができる。
請求項４５記載の発明によれば、上記のような効果を有する光走査装置を搭載した画像形成装置を実現することができる。
請求項４６記載の発明によれば、上記のような効果を有する光走査装置を搭載した多色の画像形成が可能なカラー画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる走査光学系、光走査装置、画像形成装置およびカラー画像形成装置の実施例について説明する。
図１は、光走査装置の実施の形態を要部のみ示している。この光走査装置はシングルビーム方式のものである。図１において、半導体レーザである光源１から放射された発散性の光束は、カップリングレンズ２により、光束の形態は弱い発散性の光束に変換される。
【００７１】
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ビーム整形され、線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４は、パワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には正のパワーを持ち、入射してくる光束を副走査方向にのみ集束させ、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。 
【００７２】
ポリゴンミラー５の偏向反射面により反射された光束は、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１枚の走査レンズ６を透過し、折り曲げミラー７により光路を折り曲げられ、被走査面の実体をなす光導電性の感光体８上に光スポットとして集光し、被走査面を光走査する。 
【００７３】
偏向光束は感光体８の表面を光走査するのに先立ってミラー９により反射され、結像レンズ１０により受光素子１１に集光される。受光素子１１は光束を受光することによって信号を出力し、受光素子１１の出力に基づき、光走査の書き込み開始タイミングが決定される。
【００７４】
走査光学系は、光偏向器５により偏向される光束を被走査面８上に光スポットとして集光させる光学系であって、図１に示す実施の形態では１枚の走査レンズ６により構成されている。走査レンズ６は、主走査方向、副走査方向共に両凸形状である。また、この実施の形態において、走査レンズ６は、ポリゴンミラー５の偏向反射面近傍と被走査面である感光体８の表面とを、副走査方向に関して、幾何光学的に共役関係とする機能を有するアナモフィックな光学系である。
【００７５】
上記走査光学系は、光偏向器であるポリゴンミラー５の偏向反射面上の反射点から走査レンズ６の入射面までの距離をｄ０、走査レンズ６の射出面から被走査面である感光体８の表面までの距離をＬとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５  ・・・（１）
の条件を満足するものが用いられる。
また、この実施の形態において、走査レンズ６は、偏向反射面近傍と被走査面である感光体８とを副走査方向に関して、幾何光学的に共役関係とする機能を有するアナモフィックな光学系である。
【００７６】
この実施の形態では、走査レンズ６の一方の面に曲率一定面、他方の面に特殊トーリック面を採用しており、特殊トーリック面では、副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に対して非対称である。また、第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜  ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜  ・・・（３）
の条件を満足するものが用いられる。
【００７７】
図１に示すシングルビーム方式の光走査装置は、光源１からの光束を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し、カップリングされた光束を線像結像光学系４により光偏向器５の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、光偏向器５により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査光学系６により、被走査面８上に光スポットとして集光し、被走査面８を光走査するように構成されている。走査光学系６として、請求項１〜４１のいずれかに記載の走査光学系を用いている。
【００７８】
図２は光走査装置の別の実施形態を示すもので、マルチビーム方式の例である。煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図１に示す実施形態に使用した符合と同一の符号を付した。図２において、光源１は、４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４を等間隔で１列に配列した、半導体レーザアレイで構成されている。ここでは、４つの発光源を副走査方向に配列した例を示している。もちろん、半導体レーザアレイの発光源を、副走査方向に対し傾けて配列してもよい。４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４から放射された４つの光束は、楕円形のファーフィールドパタンの長軸方向が主走査方向に向いた発散性の光束である。４つの光束は、これに共通の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。カップリングされた各光束の形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
【００７９】
カップリングレンズ２を透過した４光束は、アパーチャ３でビーム整形され、共通の線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ４の作用により、それぞれ副走査方向に集束され、光偏向器であるポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。ポリゴンミラー５が回転駆動されることにより、その偏向反射面により４つの光束が等角速度的に偏向され、偏向された４光束は、走査光学系をなす１枚の走査レンズ６を透過し、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感光体８の表面に、副走査方向に分離した４つの光スポットとして集光し、被走査面の４走査線を同時に光走査する。
【００８０】
上記偏向光束の１つは、感光体８の表面を光走査するのに先立って走査レンズ６を透過し、そのあとミラー９により反射され、レンズ１０により受光素子１１に集光される。受光素子１１は光束を受光することによって検出信号を出力し、この信号の出力に基づき、４光束各々の光走査の書き込み開始タイミングが決定される。
【００８１】
走査光学系は、光偏向器５により同時に偏向される４光束を、被走査面である感光体８の表面上に４つの光スポットとして集光させる光学系であって、１枚の走査レンズ６により構成される。この走査レンズ６は、図１に即して説明したものと同様のものであり、光偏向器５の偏向反射面上の反射点から走査レンズ６の入射面までの距離をｄ０、走査レンズ６の射出面から被走査面までの距離をＬとしたとき、
４．５＜Ｌ／ｄ０＜７．５  ・・・（１）
の条件を満足するものが用いられる。
【００８２】
図１に示す実施の形態と同様、走査レンズ６は、その一方の面に曲率一定面、他方の面に特殊トーリック面を採用しており、特殊トーリック面の、副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が、光軸に対して非対称である。また、第１面の主走査方向の曲率半径をＲ１、第２面の主走査方向の曲率半径をＲ２、第１面の副走査方向の曲率半径をｒ１、第２面の副走査方向の曲率半径をｒ２としたとき、
｜Ｒ１｜＞｜Ｒ２｜  ・・・（２）
｜ｒ１｜＞｜ｒ２｜  ・・・（３）
の条件を満足するものが用いられる。
【００８３】
図２に示すマルチビーム方式の光走査装置の実施の形態は、複数の発光源ｃｈ１〜ｃｈ４からの複数の光束を、共通の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し、カップリングされた複数光束を、共通の線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ４により、光偏向器５の偏向反射面近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、光偏向器５により同時に等角速度的に偏向させ、偏向光束を共通の走査光学系６により、感光体８の表面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数走査線を同時に光走査するマルチビーム方式の光走査装置として構成されている。そして、複数の光束に共通の走査光学系として、請求項４２記載の走査光学系に用いられている走査レンズと同様に構成された走査レンズ６を用いている。また、光源１として、複数の発光源ｃｈ１〜ｃｈ４が１列に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイを用いている。
【００８４】
なお、この明細書中に言う「光スポットのスポット径」は、被走査面上の光スポットにおける光強度分布のラインスプレッド関数における１／ｅ２強度で定義される。ラインスプレッド関数は、被走査面上に形成された光スポットの中心座標を基準として主走査方向および副走査方向の座標：Ｙ、Ｚにより光スポットの光強度分布：ｆ（Ｙ、Ｚ）を定めたとき、Ｚ方向のラインスプレッド関数：ＬＳＺは 
ＬＳＺ（Ｚ）＝∫ｆ（Ｙ、Ｚ）ｄＹ  （積分はＹ方向における光スポットの全幅について行う）で定義され、Ｙ方向のラインスプレッド関数：ＬＳＹは、 
ＬＳＹ（Ｙ）＝∫ｆ（Ｙ、Ｚ）ｄＺ  （積分はＺ方向における光スポットの全幅について行う）で定義される。
【００８５】
これらラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ）、ＬＳＹ（Ｙ）は、通常、略ガウス分布型の形状であり、Ｙ方向及びＺ方向のスポット径は、これらラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ）、ＬＳＹ（Ｙ）が、その最大値の１／ｅ２以上となる領域のＹ、Ｚ方向幅で与えられる。
ラインスプレッド関数により上記の如く定義されるスポット径は、光スポットをスリットに沿って等速度で光走査し、スリットを通った光を光検出器で受光し、受光量を積分することにより容易に測定可能であり、このような測定を行う装置も市販されている。
【００８６】
以下、具体的な実施例を３例挙げる。光走査装置としての光学配置は、図３、図８、図１３に示すとおりである。
実施例の中で示す走査レンズ面の形状等は、以下の式による。
「主走査断面内における非円弧形状」
主走査断面内の近軸曲率半径：Ｒ、光軸からの主走査方向の距離：Ｙ、円錐定数：Ｋ、高次の係数：Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、・・、光軸方向のデプス：Ｘを用いて周知の多項式（５）で表す。 
Ｘ＝（Ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒ）２｝］
＋Ａ１Ｙ＋Ａ２Ｙ２＋Ａ３Ｙ３＋Ａ４Ｙ４＋Ａ５Ｙ５＋Ａ６Ｙ６＋・・      ・・・（５）
（５）式において、奇数次の係数：Ａ１、Ａ３、Ａ５、・・の１以上が０でないとき、主走査方向に非対称形状となる。
【００８７】
「副走査断面内における曲率」 
副走査断面内の曲率（曲率半径の逆数）が主走査方向（光軸位置を原点とする座標：Ｙで示す）において変化する場合、副走査断面内の曲率：Ｃ（Ｙ）を、次の（６）式で表す。ｒ（０）は、副走査断面内における光軸上の曲率半径を表し、Ｂ１、Ｂ２・・等は高次の係数を表す。 
Ｃ（Ｙ）＝｛１／ｒ（０）｝＋Ｂ１Ｙ＋Ｂ２Ｙ２＋Ｂ３Ｙ３
＋Ｂ４Ｙ４＋Ｂ５Ｙ５＋Ｂ６Ｙ６＋・・      （６）
（６）式において、Ｙの奇数次係数：Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、・・の１以上が０でないとき、副走査断面内の曲率半径の変化は、主走査方向に非対称、となる。Ｙの係数：Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・が全て０であるとき、曲率一定面、となる。
特殊トーリック面の解析表現は上に挙げたものに限らず種々の表現が可能であり、この発明における面形状が上記式による表現に限定されるものではない。
以下に、具体的数値を挙げて、本発明にかかる走査光学系の実施例を示す。
【実施例１】
【００８８】
「光源」 
波長：７８０ｎｍ
「カップリングレンズ」 
焦点距離：１５ｍｍ
カップリング作用：発散作用 
自然集光点すなわちカップリングレンズから射出した発散性の光束を逆追跡した場合の集光位置は、光源位置から被走査面側へ向って−２５９．７６ｍｍの位置にある。
「シリンドリカルレンズ」
副走査方向の焦点距離：２６．４９ｍｍ
「ポリゴンミラー」
偏向反射面数：６
内接円半径：１６ｍｍ
光源側からの光束の入射角と走査光学系の光軸とがなす角：６４度
「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデータ」
曲率半径を、主走査方向につき「Ｒ」、副走査方向につき「ｒ」、屈折率を「ｎ」で表す。なお、以下の表１に示すデータにおける「Ｒ、ｒ」は、近軸曲率半径である。
【００８９】
表１
2006309090.tif 000003
【００９０】
上記の表１において、Ｘ、Ｙは、面番号：ｉ〜ｉ＋１における頂点間の光軸方向および主走査方向の距離を表す。例えば、面番号：０（偏向反射面）におけるＸ＝２８、Ｙ＝０．３８は、偏向反射点位置（像高：０を与える反射位置）に対して走査レンズ６の入射面（面番号：１）の頂点が、光軸方向（Ｘ方向）に２８ｍｍ、主走査方向（Ｙ方向）に０．３８ｍｍ、それぞれ離れていることを意味する。面番号：１におけるＸ＝１３．５は走査レンズ６の光軸上の肉厚を与える。上記面番号：０（偏向反射面）におけるＸ＝２８は、請求項４、１０、１６、２７、３３におけるｄ０に相当し、面番号：２（レンズの射出面）におけるＸ＝１５８．５は請求項４、１０、１６、２７、３３におけるＬに相当するため、上記走査光学系は条件（１）：
４．５＜Ｌ／ｄ０＝５．６６＜７．５
を満足している。
【００９１】
入射面（面番号：ｉ＝１）は曲率一定面であり、かつ、主走査断面内の形状は上記（６）式で表される非円弧形状である。この面の主走査方向の各係数を表２に挙げる。
表２
2006309090.tif 000004
【００９２】
射出面（面番号：ｉ＝２）は特殊面で、主走査断面内の形状は光軸に対称的な非円弧形状である。この面の主走査方向と副走査方向の係数を表３に挙げる。
表３
2006309090.tif 000005
【００９３】
実施例１の走査光学系の中心像高における副走査方向の横倍率：β２は、β２＝４．７９である。図４に、実施例１の像面湾曲（左図：実線は副走査像面湾曲、破線は主走査像面湾曲）と等速度特性（右図：実線はリニアリティ、破線はｆθ特性）を示す。
主走査方向：１．３２７ｍｍ／２１６ｍｍ
副走査方向：１．６７６ｍｍ／２１６ｍｍ
リニアリティ：０．４９３％／２１６ｍｍ
と、像面湾曲・等速度特性ともに極めて良好に補正されている。
【００９４】
図５には、中心像高の副走査方向横倍率：β２に対する、任意像高の副走査方向横倍率：βｈの変化を示す。倍率変化：｜βｈ／β２｜は、極めて良好に補正されている。
図６は、走査レンズ６の入射面（図６（ａ））、射出面（図６（ｂ））の曲率変化を示している。本実施例では、入射面を「曲率一定面」としている。
図７には、実施例１における光スポットの像高ごとの、スポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット径の変動）を示す。図７（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。実施例１では、ラインスプレッド関数の１／ｅ２強度で定義されるスポット径として５０μｍ程度を意図している。図に示されているように、主走査方向、副走査方向とも良好な深度を有しており、被走査面の位置精度に対する許容度が高い。
【００９５】
実施例１では、走査光学系をなすレンズ６をプラスチック材料で構成しているが、ガラス材料を使ってもよい。また、更なるビームスポット径の小径化を狙うために、副走査方向を非円弧形状としてもよい。
さらに、走査光学系を偏心させることで、より好ましく収差補正を行うことが可能である。実施例１においては、走査レンズを被走査面の法線に対して０．３３度チルトすることで上記の良好な性能を実現している。
【実施例２】
【００９６】
図８に本発明にかかる走査光学系を有する光走査装置の実施例２を示す。各光学素子には前記実施例における光学素子と共通の符号を付した。
「光源」
波長：７８０ｎｍ
「カップリングレンズ」 
焦点距離：１５ｍｍ
カップリング作用：発散作用
自然集光点は、光源位置から被走査面側へ向って−１２５６．１７９ｍｍの位置にある。
「シリンドリカルレンズ」
副走査方向の焦点距離：２６．４９ｍｍ
「ポリゴンミラー」
偏向反射面数：６
内接円半径：１３ｍｍ
光源側からの光束の入射角と走査光学系の光軸とがなす角：６４度
「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデータ」：表４に示す
表４
2006309090.tif 000006
【００９７】
面番号：２（レンズの射出面）におけるＸ＝１８９は請求項４、１０、１６、２７、３３におけるＬに相当するため、上記走査光学系は条件（１）：
４．５＜Ｌ／ｄ０＝６＜７．５
を満足している。
入射面（面番号：ｉ＝１）は曲率一定面であり、かつ、主走査断面内の形状は前記（６）式で表される非円弧形状である。この面の主走査方向の各係数を表５に挙げる。
表５
2006309090.tif 000007
射出面（面番号：ｉ＝２）は特殊面で、主走査断面内の形状は光軸に対称的な非円弧形状である。
【００９８】
この面の主走査方向と副走査方向の係数を表６に挙げる。 
表６
2006309090.tif 000008
実施例２の走査光学系の中心像高における副走査方向の横倍率：β２は、β２＝４．８８である。
【００９９】
図９に、実施例２の像面湾曲（左図：実線は副走査像面湾曲、破線は主走査像面湾曲）と等速度特性（右図：実線はリニアリティ、破線はｆθ特性）を示す。
主走査方向：１．６３４ｍｍ／２１６ｍｍ
副走査方向：０．３０５ｍｍ／２１６ｍｍ
リニアリティ：２．５０６％／２１６ｍｍ
と、像面湾曲・等速度特性ともに極めて良好に補正されている。
また、有効書込幅Ｗ＝２１６ｍｍに対して副走査像面湾曲の値Ｆｓ＝０．３０５ｍｍであるので、条件（４）：
Ｆｓ／Ｗ＝０．００１４＜０．００５
を満足している。
【０１００】
図１０に、中心像高の副走査方向横倍率：β２に対する、任意像高の副走査方向横倍率：βｈの変化を示す。倍率変化：｜βｈ／β２｜は、極めて良好に補正されている。
図１１は、レンズ６の入射面（図１１（ａ））、射出面（図１１（ｂ））の曲率変化を示している。本実施例では、入射面を「曲率一定面」としている。
図１２は、実施例２における光スポットの像高ごとの、スポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）を示す。 主走査方向、副走査方向とも良好な深度を有しており、被走査面の位置精度に対する許容度が高い。
【０１０１】
実施例２では、走査光学系をなすレンズ６をプラスチック材料で構成しているが、ガラス材料を使ってもよい。また、更なるビームスポット径の小径化を狙うために、副走査方向を非円弧形状としてもよい。また、走査光学系を偏心させることで、より好ましく収差補正を行うことが可能である。
【実施例３】
【０１０２】
図１３に本発明にかかる走査光学系を有する光走査装置の実施例３を示す。各光学素子には前記実施例における光学素子と共通の符号を付した。
「光源」
波長：７８０ｎｍ
「カップリングレンズ」
焦点距離：１５ｍｍ
カップリング作用：発散作用
自然集光点は、光源位置から被走査面側へ向って−１２５６．１７９ｍｍの位置にある。
「シリンドリカルレンズ」
副走査方向の焦点距離：２６．４９ｍｍ
「ポリゴンミラー」
偏向反射面数：６
内接円半径：１３ｍｍ
光源側からの光束の入射角と走査光学系の光軸とがなす角：６４度
【０１０３】
「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデータ」：表７に示す
表７
2006309090.tif 000009
面番号：２（レンズの射出面）におけるＸ＝１６０は請求項４、１０、１６、２７、３３におけるＬに相当するため、上記走査光学系は条件（１）：
４．５＜Ｌ／ｄ０＝５．０８＜７．５
を満足している。
【０１０４】
入射面（面番号：ｉ＝１）は「曲率一定面」であり、かつ、主走査断面内の形状は上記（６）式で表される非円弧形状である。この面の主走査方向の各係数を表８に挙げる。
表８
2006309090.tif 000010
【０１０５】
射出面（面番号：ｉ＝２）は「特殊面」で、主走査断面内の形状は光軸に対称的な非円弧形状である。この面の主走査方向と副走査方向の係数を表９に挙げる。
表９
2006309090.tif 000011
実施例３の走査光学系の中心像高における副走査方向の横倍率：β２は、β２＝４．２５である。
【０１０６】
図１４に、実施例３の像面湾曲（左図：実線は副走査像面湾曲、破線は主走査像面湾曲）と等速度特性（右図：実線はリニアリティ、破線はｆθ特性）を示す。
主走査方向：２．１５３ｍｍ／２１６ｍｍ
副走査方向：０．５０５ｍｍ／２１６ｍｍ
リニアリティ：１．１４４％  ／２１６ｍｍ
と、像面湾曲・等速度特性ともに極めて良好に補正されている。
また、有効書込幅Ｗ＝２１６ｍｍに対して副走査像面湾曲の値Ｆｓ＝０．５０５ｍｍであるので、条件（４）：
Ｆｓ／Ｗ＝０．００２３＜０．００５
を満足している。
【０１０７】
図１５は、実施例３の、中心像高の副走査方向横倍率：β２に対する、任意像高の副走査方向横倍率：βｈの変化を示す。倍率変化：｜βｈ／β２｜は、極めて良好に補正されている。
図１６は、実施例３における走査レンズ６の入射面の曲率変化（図１６（ａ））と、射出面の曲率変化（図１６（ｂ））を示している。本実施例では、入射面を「曲率一定面」としている。
図１７は、実施例３における光スポットの像高ごとの、スポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）を示す。 主走査方向、副走査方向とも良好な深度を有しており、被走査面の位置精度に対する許容度が高いことがわかる。
【０１０８】
実施例３では、走査光学系をなすレンズ６をプラスチック材料で構成しているが、ガラス材料を使ってもよい。また、更なるビームスポット径の小径化を狙うために、副走査方向を非円弧形状としてもよい。
さらに、走査光学系を偏心させることで、より好ましく収差補正を行うことが可能である。実施例３においては、走査レンズを被走査面の法線に対して０．１度チルトすることで上記の良好な性能を実現している。
【０１０９】
次に、本発明にかかる画像形成装置の実施例について説明する。図１８は画像形成装置の実施例を示す。この実施例はレーザプリンタの例である。図１８において、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、コロナチャージャを用いることもできる。像担持体１１１０および帯電ローラ１１２１の上方には、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１１２１と現像装置１１３１との間で、光書き込みによる露光を行うようになっている。光走査装置１１７１として、これまで説明してきた各実施例にかかる光走査装置のいずれかを用いている。
【０１１０】
図１８において、符号１１６１は定着装置、符号１１８１は給紙カセット、符号１１９１はレジストローラ対、符号１２０１は給紙コロ、符号１２１１は転写紙の搬送路、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それぞれ示している。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る。その表面が帯電ローラ１１２１により均一帯電され、帯電された像担持体１１１０の表面に、光走査装置１１７１がレーザ光束ＬＢで光書き込みを行うことにより露光され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。
【０１１１】
上記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の本体に脱着可能であり、図のごとく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により引き出される。引き出された転写紙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を転写部としての転写ローラ１１４１へ送り込む。
【０１１２】
転写部に送り込まれた転写紙Ｐは、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が転写紙Ｐに静電転写される。転写紙Ｐは定着装置１１６１へ送られ、定着装置１１６１において転写紙Ｐにトナー画像が定着され、転写紙Ｐは搬送路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。
【０１１３】
光走査装置１１７１として、図１、図８、図１３に示すような光走査装置を用いることにより、極めて良好な画像形成を実行することができる。
また、複数の感光性の像担持体を配列し、各像担持体に対してそれぞれに対応する光走査装置により光走査を行って各色に対応する潜像を形成し、これらの潜像を現像手段で可視化して転写紙などの転写媒体に重ねて転写することにより、カラー画像を得るようにした、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置を構成することができる。このカラー画像形成装置の各光走査装置として、前記実施例にかかる光走査装置を用いることにより、極めて良好なカラー画像を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に適用可能であり、また、カラー化したこれらの画像形成装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明にかかるシングルビーム方式の光走査装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかるマルチビーム方式の光走査装置の実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかる光走査装置の実施例１を示す光学配置図である。
【図４】上記実施例１における収差図（像面湾曲と等速度特性）である。
【図５】上記実施例１における倍率変化：｜βｈ／β２｜を示す線図である。
【図６】上記実施例１の走査光学系の入射側面（曲率一定面）と射出側面（特殊面）の、副走査断面内の曲率の主走査方向における変化を示す線図である。
【図７】上記実施例１における光スポットの像高ごとのスポット径の深度曲線を示す線図である。
【図８】本発明にかかる光走査装置の実施例２を示す光学配置図である。
【図９】上記実施例２における収差図（像面湾曲と等速度特性）である。
【図１０】上記実施例２における倍率変化：｜βｈ／β２｜を示す線図である。
【図１１】上記実施例２の走査光学系の入射側面（曲率一定面）と射出側面（特殊面）の、副走査断面内の曲率の主走査方向における変化を示す線図である。
【図１２】上記実施例２における光スポットの像高ごとのスポット径の深度曲線を示す線図である。
【図１３】本発明にかかる光走査装置の実施例３を示す光学配置図である。
【図１４】上記実施例３における収差図（像面湾曲と等速度特性）である。
【図１５】上記実施例３における倍率変化：｜βｈ／β２｜を示す線図である。
【図１６】上記実施例３の走査光学系の入射側面（曲率一定面）と射出側面（特殊面）の、副走査断面内の曲率の主走査方向における変化を示す線図である。
【図１７】上記実施例３における光スポットの像高ごとのスポット径の深度曲線を示す線図である。
【図１８】本発明にかかる画像形成装置の実施形態を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１    光源
２    カップリングレンズ
４    シリンドリカルレンズ
５    光偏向器
６    走査レンズ
８    感光体
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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