(57)【要約】【課題】画像形成装置等に用いる光走査装置を低コスト化するため、共通の光偏向手段で複数の光束を同一方向に向けて偏向し、異なる被走査面上を同時に走査する方法が行われている。複数の光束は互いに非平行に光偏向手段に入射させるが、従来光学素子の光学面形状は同一のものを用いていたため、偏向反射面上での反射点がずれ、波面収差の増大が起こり、像面湾曲が大きく発生してしまう。【解決手段】互いに非平行な光束Ａと光束Ｂは光偏向手段を経由後、第１の光学素子のそれぞれ異なる光学面Ｓ１、Ｓ２を透過する。光学面Ｓ１とＳ２は互いに異なる形状をしており、それぞれの光学基準軸は主走査方向に距離Ｄだけ相対的にずらしてある。光束Ａと光束Ｂが透過するその他の光学素子は互いに同形状としてあるので、コスト上昇を招かずに像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができる。【選択図】  図１
2006301205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数光源と、該複数光源からの複数光束を偏向する光偏向手段と、複数の光学素子を含み前記複数の光束で複数の被走査面を走査する走査光学系とを有し、前記複数光束は少なくとも互いに平行でない光束Ａと光束Ｂを含み、前記光偏向手段によって偏向された前記複数光束を、前記走査光学系によって前記被走査面上にビームスポットを形成しつつ主走査方向に走査を行う光走査装置において、前記走査光学系の複数の光学素子のうち、前記光偏向手段に最も近い光学素子（以下第１光学素子と呼ぶ）は、前記光束Ａが透過する光学面Ｓ１と、前記光束Ｂが透過する光学面Ｓ２とを有し、前記光学面Ｓ１と光学面Ｓ２とは互いに異なる光学面形状を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、第１光学素子は光学面Ｓ１と光学面Ｓ２を有する一体構造のレンズであることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光走査装置において、第１光学素子は、光学面Ｓ１を有するレンズと、光学面Ｓ２を有するレンズとを組み合わせた構造のレンズであることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、光学面Ｓ１の光学面基準軸と光学面Ｓ２の光学面基準軸とは前記主走査方向に関して相対的に変位させてあることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光走査装置において、前記光偏向手段へ入射する光束Ａの光軸が光学面Ｓ１の光学面基準軸と成す角の鋭角側をα、前記光偏向手段へ入射する光束Ｂの光軸が光学面Ｓ２の光学面基準軸と成す角の鋭角側をβ、光学面Ｓ１の光学面基準軸の主走査方向位置座標をＹａ、光学面Ｓ２の光学面基準軸の主走査方向位置座標をＹｂ、前記光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸との距離をＰとし、光学面Ｓ１の光学面基準軸から見て入射光束Ａの存在する側を主走査方向の正方向とするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする光走査装置。
０＜Ｄ＜Ｐ・ｓｉｎ（（｜β−α｜）／２）
Ｄ＝Ｙｂ−Ｙａ
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、前記複数の光束それぞれに対して複数の光学素子を有し、第１の光学素子以外の光学素子は互いに共通形状であることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記ビームスポットの主走査方向の位置である像高における倍率の差を低減するように、前記複数光源の変調に用いる画素クロックの位相もしくは画周波数の少なくともいずれか一方を変更する倍率誤差補正手段を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記複数光源のうち少なくとも１つは青紫色光源であることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記複数光源は、複数発光点が１次元的もしくは２次元的に配列された光源を含むことを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つ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１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において、前記複数の被走査面としての複数の光導電性感光体と、該各感光体に均一帯電させる帯電手段と、各感光体に対応して色の異なるトナーを内蔵する複数の現像手段と、転写手段とを有し、前記光走査装置により前記各感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を前記現像手段によって色別の画像に可視化し、前記転写手段によって同一のシート状の被転写体に前記色別の画像を重ね転写して画像形成を行う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、プリンタ、複写機、ファックスなどの画像形成装置に用いることができる、レーザー光源からの光束を走査する光走査装置と、それを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置、特にフルカラー画像形成装置に対する高画質化要求の高まりの中、高画質でなおかつ低コストな光走査装置及び画像形成装置が望まれている。
光走査装置を低コスト化するためにはその部品点数を低減することが１つの解決手段となる。
従来の技術では、共通の光偏向手段で複数の光束を同一方向に向けて偏向し、異なる被走査面上を同時に走査し、該複数の光束は該光偏向手段に入射する際に互いに非平行な、光走査装置において、異なる被走査面上に向かう光束を走査する光学素子を２段一体成形したり、別体成形したものを複数段重ねるといった方式が提案されている。
しかし、従来技術ではその際に、光学素子の光学面形状は同一のものを用いていた。
複数光束において、それぞれの光束の入射角度が異なると、光偏向手段の偏向反射面上での反射点がずれるため、光学面形状が同一であると波面収差の増大が起こり、像面湾曲が大きく発生してしまう。そのため、被走査面上のビームスポット径を小さくすることができず、画質の劣化を招いていた。
また、特に光学素子としてプラスチックレンズを用いた場合、レンズの厚みが厚いと、射出成形による樹脂成形においてサイクルタイムが長くなり、レンズ単価が高くなり光走査装置が高価になるという課題がある。
【０００３】
走査光学系に用いられる光学素子をそれぞれの光束に対して最適化し別形状で作成した場合には、光学素子の種類が増えることによって製造上の工数の増大や設備投資費用の増大を招く。例えば樹脂成形による製作においては、金型を多種類作成しなければならない等して光走査装置が高価になるという問題がある。
光走査装置において、光学特性のひとつである等速特性は、光スポットの主走査方向の直径を一定に保ち、良好な光走査を行うために低く抑え０％に近づける提案がある（例えば、特許文献１  参照）。しかし、この等速特性を走査光学系のみで完全に０％にすることは困難であり、そのため、光スポット径がばらつき、良好な光走査ができず、画像品質において粒状性が大きくなるなどの劣化を招いていた。
光走査装置の製造過程における製造誤差に対しても、また、温度や湿度の環境変化に対しても、光スポット径の変動を小さくすることは、良好な光走査のためには重要な課題である。また、高解像度化のためには光スポット径を小さくすることが重要である。
１つの発光点しか有さない光源を用いた場合に比べ、ｎ個（ｎは２以上の整数）の発光点を有する光源を用いて光走査を行うときには、書込密度×書込速度をｎ倍とすることが出来る。また、書込速度を上げることが出来るため、光偏向手段、例えば回転多面鏡を、高価で高速回転可能な方式のものを用いる必要がなくなる。回転多面鏡を高速回転するためには、高価な方式と共に、制御のための回路も複雑になり、また高い駆動電圧が必要となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０９８４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、地球環境においてエネルギー資源への負担を軽減し、かつ光走査を高速、高解像度で行うことを可能とするため、光偏向手段の必要駆動電力を低減するため、また安価な光走査装置を提供するため、上記のような課題を解決し、高速、高密度の書込みが出来、省電力化を実現する、高画質で良好な光走査を実現する光走査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、複数光源と、該複数光源からの複数光束を偏向する光偏向手段と、複数の光学素子を含み前記複数の光束で複数の被走査面を走査する走査光学系とを有し、前記複数光束は少なくとも互いに平行でない光束Ａと光束Ｂを含み、前記光偏向手段によって偏向された前記複数光束を、前記走査光学系によって前記被走査面上にビームスポットを形成しつつ主走査方向に走査を行う光走査装置において、前記走査光学系の複数の光学素子のうち、前記光偏向手段に最も近い光学素子（以下第１光学素子と呼ぶ）は、前記光束Ａが透過する光学面Ｓ１と、前記光束Ｂが透過する光学面Ｓ２とを有し、前記光学面Ｓ１と光学面Ｓ２とは互いに異なる光学面形状を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、第１光学素子は光学面Ｓ１と光学面Ｓ２を有する一体構造のレンズであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、第１光学素子は、光学面Ｓ１を有するレンズと、光学面Ｓ２を有するレンズとを組み合わせた構造のレンズであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光走査装置において、光学面Ｓ１の光学面基準軸と光学面Ｓ２の光学面基準軸とは前記主走査方向に関して相対的に変位させてあることを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の光走査装置において、前記光偏向手段へ入射する光束Ａの光軸が光学面Ｓ１の光学面基準軸と成す角の鋭角側をα、前記光偏向手段へ入射する光束Ｂの光軸が光学面Ｓ２の光学面基準軸と成す角の鋭角側をβ、光学面Ｓ１の光学面基準軸の主走査方向位置座標をＹａ、光学面Ｓ２の光学面基準軸の主走査方向位置座標をＹｂ、前記光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸との距離をＰとし、光学面Ｓ１の光学面基準軸から見て入射光束Ａの存在する側を主走査方向の正方向とするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
０＜Ｄ＜Ｐ・ｓｉｎ（（｜β−α｜）／２）
Ｄ＝Ｙｂ−Ｙａ
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、前記複数の光束それぞれに対して複数の光学素子を有し、第１の光学素子以外の光学素子は互いに共通形状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記ビームスポットの主走査方向の位置である像高における倍率の差を低減するように、前記複数光源の変調に用いる画素クロックの位相もしくは画周波数の少なくともいずれか一方を変更する倍率誤差補正手段を有することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記複数光源のうち少なくとも１つは青紫色光源であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記複数光源は、複数発光点が１次元的もしくは２次元的に配列された光源を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の光走査装置を用いた画像形成装置を特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記複数の被走査面としての複数の光導電性感光体と、該各感光体に均一帯電させる帯電手段と、各感光体に対応して色の異なるトナーを内蔵する複数の現像手段と、転写手段とを有し、前記光走査装置により前記各感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を前記現像手段によって色別の画像に可視化し、前記転写手段によって同一のシート状の被転写体に前記色別の画像を重ね転写して画像形成を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光偏向手段に入射する光束Ａと光束Ｂの角度が異なっていても、それぞれの光束に対応した光学面Ｓ１、Ｓ２を設けることによって、光束Ａ、光束Ｂともに光スポットを小径化することができ、像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができる。
光学面Ｓ１の光学面基準軸は光学面Ｓ２の光学面基準軸と比較して主走査方向において距離Ｄだけ変位して形づくられているので、光偏向手段上での反射点が異なっていてもそれに応じて光学面基準軸を設定することができ、光束Ａと光束Ｂのそれぞれの像面湾曲を好適に低減することができる。
距離Ｄに関して所定の関係式（６）、（７）を満足させることにより、変位させすぎによる弊害を防ぎ、光束Ａ、光束Ｂともに像面湾曲を良好に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の実施形態を説明するための模式図である。
同図において符号Ｅ１は第１の光学素子としての走査レンズ、Ｅ２は第２の光学素子としての走査レンズ、Ｈａ、Ｈｂは被走査面、ＬＳＵ１、ＬＳＵ２は光源、ｐｏｌはポリゴンミラーをそれぞれ示す。
本実施例では光源数は２としている。光源の１つの単位である光源ユニットは、その大きさから来る配置の制約から、図中に示した光束Ａまたは／及び光束Ｂに対して垂直な方向で、且つ同図では水平の方向に変位して配置される。また、光束を分離して、異なる光学面によって走査を行い、異なる被走査面上へ導くために、光偏向手段ｐｏｌの回転軸ａに対して平行な方向に変位して配置される。このことによって、光偏向手段に光束Ａ及び／又は光束Ｂを入射する際に、ミラーなどの反射部材を介して折り返すことなく、入射することができる。このとき、光束Ａと光束Ｂは互いに平行ではなくなっている。光束Ａ及び光束Ｂは光偏向手段ｐｏｌを共通とし、光偏向手段ｐｏｌの有する偏向反射面で反射され、偏向される。偏向された光束Ａ、Ｂは、走査光学系ＳＯＳによってそれぞれ、被走査面であるＨａ、Ｈｂ上に結像され、光スポットを形成しつつ、光走査される。このとき走査される方向を主走査方向と呼ぶ。これに対し、主走査方向に直交する方向を副走査方向と呼ぶ。それぞれの方向は、被走査面上だけでなく、任意の面においても、光学的にそれぞれに対応する方向に対し、同じ呼び方をする。
【００１３】
このときに、走査光学系ＳＯＳのうち最も光偏向手段ｐｏｌに近い第１の光学素子Ｅ１は、光束Ａのみを透過させて同光束に変換を与える光学面Ｓ１と、光束Ｂのみを透過させて同光束に変換を与える光学面Ｓ２を有しており、光学面Ｓ１と光学面Ｓ２とは異なる光学面形状で一体的に形成されている。このように構成することにより、入射状態が光束Ａと光束Ｂにおいて差異をもっているような、例えば光偏向手段に入射する光束の角度が異なった光束でも、それぞれの光束に対応した光学面Ｓ１、Ｓ２によって、光束Ａ、光束Ｂともに光スポットを小径化することができ、像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができる。
なお、同図においては、光束Ａと光束Ｂは主走査断面（光学面基準面と主走査方向に平行な面）において角度をなしているが、副走査断面（光学面基準軸と副走査方向に平行な面）においても角度を成して非平行とすることもできる。
【００１４】
ここで光学面基準軸を定義すると、光学素子の光学面形状ｆｍ（Ｙ）＋ｆｓ（Ｙ，Ｚ）において、光学面の主走査方向および副走査方向での中央付近で極値を持つ点、即ち周知の以下の面形状の式、
ｆｍ（Ｙ）＝(Ｃｍ・Ｙ２)／［１＋√（１−（１＋Ａ０）・Ｃｍ２・Ｙ２）］
＋Ａ１・Ｙ＋Ａ２・Ｙ２＋Ａ３・Ｙ３＋Ａ４・Ｙ４＋・・            式（１）
Ｃｍ＝１／Ｒｍ                                                          式（２）
ｆｓ（Ｙ，Ｚ）＝（Ｚ２・Ｃｓ（Ｙ）／［１＋√（１−（１＋Ｋｓ（Ｙ））（Ｚ・Ｃｓ（Ｙ））２）］
＋（Ｆ０＋Ｆ１・Ｙ＋Ｆ２・Ｙ２＋Ｆ３・Ｙ３＋Ｆ４・Ｙ４＋・・）Ｚ
＋（Ｇ０＋Ｇ１・Ｙ＋Ｇ２・Ｙ２＋Ｇ３・Ｙ３＋Ｇ４・Ｙ４＋・・）Ｚ
＋（Ｈ０＋Ｈ１・Ｙ＋Ｈ２・Ｙ２＋Ｈ３・Ｙ３＋Ｈ４・Ｙ４＋・・）Ｚ
＋（Ｉ０＋Ｉ１・Ｙ＋Ｉ２・Ｙ２＋Ｉ３・Ｙ３＋Ｉ４・Ｙ４＋・・）Ｚ
＋（Ｊ０＋Ｊ１・Ｙ＋Ｊ２・Ｙ２＋Ｊ３・Ｙ３＋Ｊ４・Ｙ４＋・・）Ｚ＋・・  式（３）
Ｃｓ（Ｙ）＝（１／ＲＳ０）＋Ｂ１・Ｙ＋Ｂ２・Ｙ２＋Ｂ３・Ｙ３＋Ｂ４・Ｙ４＋Ｂ５・Ｙ５＋・・                                                              式（４）
Ｋｓ（Ｙ）＝ＫＳ０＋Ｃ１・Ｙ＋Ｃ２・Ｙ２＋Ｃ３・Ｙ３＋Ｃ４・Ｙ４＋Ｃ５・Ｙ５＋・・                                                                      式（５）
ＹとＺは、光軸を原点とする互いに直交するＹ軸とＺ軸上の座標であり、且つ、Ｙ方向は主走査方向、Ｚ方向は副走査方向に対応する。
ＫＳ０:光軸上のＺ方向の円錐定数
ＣＳ０:光軸上のＺ方向の曲率
において、Ｙ＝Ｚ＝０とした点を通り、被走査面と垂直な直線を光学面基準軸と呼ぶ。
Ｙ方向（主走査方向）およびＺ方向（副走査方向）は、同図中に矢印で示したとおり、主走査方向は光束が走査される方向、副走査方向は主走査方向に垂直で同図では上下方向である。
【００１５】
光学素子Ｅ１は、光学面Ｓ１に対する光学面基準軸と、光学面Ｓ２に対する光学面基準軸が、主走査方向にＤだけ変位し、異なるように形をなしている。そのため、光偏向手段上での反射点が異なっていてもそれに応じて光学面基準軸を設定することができ、光束Ａと光束Ｂのそれぞれの像面湾曲を好適に低減することができる。
このときの変位の仕方としては、同図において、以下の条件を満たすことが望ましい。
０＜Ｄ＜Ｐ・ｓｉｎ（（｜β−α｜）／２）                                式（６）
Ｄ＝Ｙｂ−Ｙａ                                                          式（７）
但し、
α：光束Ａの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面Ｓ１の光学面基準軸と成す角
β：光束Ｂの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面Ｓ２の光学面基準軸と成す角
Ｙａ：光学面Ｓ１の光学面基準軸の主走査方向位置座標
Ｙｂ：光学面Ｓ２の光学面基準軸の主走査方向位置座標
Ｐ：光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸ａとの距離
光偏向手段の回転中心軸から見て複数光束が入射する側を主走査方向における正の方向とする。
この条件を満たすことにより、光学面Ｓ１とＳ２の光学面基準軸を変位させすぎることによって逆に像面湾曲を増大させてしまうことを防ぎ、変位を最適にすることができ、像面湾曲を光束Ａ、光束Ｂとも良好に補正することができる。
【００１６】
図２は本発明の他の実施形態を説明するための図である。
本実施形態では光源数は２としている。光源の１つの単位である光源ユニットは、その大きさから来る配置の制約から、図中に示した光束Ａおよび光束Ｂの少なくとも一方に対して垂直な方向で、且つ同図では水平の方向に変位して配置される。また、光束を分離して、異なる光学面によって走査を行い、異なる被走査面上へ導くために、光偏向手段ｐｏｌの回転軸ａに対して平行な方向に変位して配置される。このことによって、光偏向手段に光束Ａあるいは光束Ｂを入射する際に、ミラーなどの反射部材を介して折り返すことなく、入射することができる。このとき、光束Ａと光束Ｂは互いに平行ではなくなっている。
光束Ａ及び光束Ｂは光偏向手段ｐｏｌを共通とし、光偏向手段ｐｏｌの有する偏向反射面で反射され、偏向される。偏向された光束Ａ、Ｂは、走査光学系ＳＯＳによってそれぞれ、被走査面であるＨａ、Ｈｂ上に結像され、光スポットを形成しつつ、光走査される。
【００１７】
このときに、走査光学系ＳＯＳは、光束Ａに変換を与え最も光偏向手段ｐｏｌに近い光学素子Ｅ１Ａと、光束Ｂに変換を与え最も光偏向手段ｐｏｌに近い光学素子Ｅ１Ｂを有しており、光学素子Ｅ１Ａと光学素子Ｅ１Ｂとは異なる光学面形状を有している別部材であり、両者を組み合わせた構造のレンズとして見かけ上一体化されており、光偏向手段ｐｏｌから見て同じ側に位置する。こうすることにより、光偏向手段によって同一偏向反射面で同一方向へ向けて複数光源からの複数光束を偏向走査する場合にも、それぞれの光束Ａ、Ｂについて入射状態が光束Ａと光束Ｂにおいて差異をもっている、例えば該光偏向手段に入射する光束の角度が異なっていても、それぞれの光束に対応した光学面Ｓ１、Ｓ２によって、光束Ａ、光束Ｂともに光スポットを小径化することができ、像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができ、なおかつレンズなどの厚みを抑えることができ、射出成形におけるサイクルタイムを短くすることができ、レンズの単価を低減することができる。
【００１８】
なお、同図においては、光束Ａと光束Ｂは主走査断面（光学面基準面と主走査方向に平行な面）において角度をなしているが、副走査断面（光学面基準軸と副走査方向に平行な面）においても角度を成して非平行とすることもできる。
光学素子Ｅ１Ａに対する光学面Ｓ１の光学面基準軸と、光学素子Ｅ１Ｂに対する光学面Ｓ２の光学面基準軸が、主走査方向に変位し、異なるように配備されている。これにより、光偏向手段上での反射点が異なっていてもそれに応じて光学面基準軸を設定することができ光束Ａと光束Ｂのそれぞれの像面湾曲を好適に低減することができる。
このときの変位の仕方としては、同図において、以下の条件を満たすことが望ましい。
０＜Ｄ＜Ｐ・ｓｉｎ（（｜β−α｜）／２）                              式（６）
Ｄ＝Ｙｂ−Ｙａ                                                        式（７）
但し、
α：光束Ａの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面Ｓ１の光学面基準軸と成す角
β：光束Ｂの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面Ｓ２の光学面基準軸と成す角
Ｙａ：光学面Ｓ１の光学面基準軸の主走査方向位置座標
Ｙｂ：光学面Ｓ２の光学面基準軸の主走査方向位置座標
Ｐ：光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸ａとの距離
光偏向手段の回転中心軸から見て複数光束が入射する側を主走査方向における正の方向とする。
この条件を満たすことにより、光学面Ｓ１とＳ２の光学面基準軸を変位させすぎることによって逆に像面湾曲を増大させてしまうことを防ぎ、変位を最適にすることができ、像面湾曲を光束Ａ、光束Ｂとも良好に補正することができる。
【００１９】
図３はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号４は光偏向手段、５Ａと５Ａ’、および５Ｂと５Ｂ’はそれぞれ上述のＥ１ＡとＥ１Ｂに相当する光学素子、６Ａ、６Ａ’、６Ｂ、６Ｂ’はそれぞれ走査光学系を成す他の光学素子、７Ａ、７Ａ’、７Ｂ、７Ｂ’は光学系ハウジングの光束射出窓を塞ぐ防塵ガラス、８Ａ、８Ａ’、８Ｂ、８Ｂ’は感光体（被走査面）である。
ここで、被走査面に最も近い光学素子である６Ａ、６Ａ’、６Ｂ、６Ｂ’は、同一の形状であり、複数光束を被走査面上に走査する光走査装置であっても製造コストの低減をすることができ、安価な光走査装置を提供できる。また前述の図１、図２においても、光学素子Ｅ２ａ、Ｅ２ｂはそれぞれ同一図内では同一形状となっている。したがって、光学素子（走査レンズ）の製造上、射出成形用の金型を多種類必要とすることなく、工数の増大や設備投資費用の増大を引き起こさず、光学素子単価を低減でき、光走査装置を安価に提供することができる。
【００２０】
図４は倍率誤差補正に用いる画素クロック変更のタイミングチャートである。同図（ａ）は位相変更を示す図、同図（ｂ）は周波数変更を示す図である。
同図において横軸は時間、縦軸は信号のＯＮ（光源の点灯）／ＯＦＦ（光源の消灯）を表す。
同図（ａ）において、矢印Ａに相当する時間位相をずらす。ずらす位相は１／８クロックサイクル毎であってもよいし、１／１６であっても、１／３２であってっもよい。
同図（ｂ）ではドットを書き込む周期をＴ１からＴ２へ、つまり、画周波数を変更して書き込みのタイミングを矢印Ｂに相当する時間ずらす制御をしている。
このように画素クロック位相および画周波数の少なくとも一方を変更することによって倍率誤差補正を行うことができる。これによって、等速特性を走査光学系において０％に抑えることができなくても、光スポットの主走査方向の直径を一定に保ち、主走査倍率誤差を低減することができ、光スポット径ばらつきを低減することが出来、良好な光走査を行うことができる。
【００２１】
ここで画周波数とは、主走査方向へ光走査を行う際に走査面上にドットを形成するために光源の点灯および消灯を行う光源の制御において、光源の点灯開始から、消灯を経て次の点灯開始までの時間の逆数で表され、単位はＨｚである。
現在のコピー、ＦＡＸ、プリンタなどの画像形成装置に用いられる光走査装置には、赤外光または赤色の光源が広く用いられている。走査光学系の小型化、低コスト化を進めなおかつ安定な光走査を行うためには、組立てなどによる製造誤差や温度や湿度などの環境の変動が起こっても、光スポット径が変化しないことが必要であり、光ビームの直径が所望とする大きさを保つ範囲（ビーム深度）が広いことが必要である。
【００２２】
上述のような光走査装置においてその光源としては、青紫色光源を使うことが望ましい。短波長の光ビームは、それよりも長波長の光ビームに比べて、光スポットを小径化することが容易であり、ビーム深度を広くすることが容易であるからである。高密度・高画質な画像形成を行える光走査を行うことが出来、またビーム深度を広げることが出来、温度、湿度の変動などの環境要因から来る外乱に対しても安定した光走査を行うことが出来る。
青紫色光源には例えば、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）系の結晶を用いた半導体レーザーダイオードが含まれる。
【００２３】
図５は複数の発光点が１次元的に配列されている例を示す図である。
図６は複数の発光点が２次元的に配列されている例を示す図である。
両図において符号Ｌは走査線、ＢＳはビームスポット、ＳＰは走査線の間隔をそれぞれ示す。
両図は被走査面上における走査線ＬとビームスポットＢＳの関係を表している。
図５においてビームスポットＢＳ１〜ＢＳ４は同一直線上に等間隔に並んでいる。主走査においては、各ビームスポットＢＳが所定の時間の位相差をもって走査される。
図６においてビームスポットＢＳ１〜ＢＳ４は２次元的な配列になっているが、各ビームスポットは、互いに隣接しない走査線の間で同一の位相差をもって走査される。本発明に用いる光源の配列はこのように光偏向手段による一度の光偏向走査によって複数列の書き込を行うことができるような配列が好ましい。光偏向手段の動作速度を一定としたときにでも、光走査書込の高速化、書込の高密度化を達成することができる。この光源としては、一般的な半導体レーザーダイオードによる１次元的に配列されたＬＤアレイなどや、面発光型半導体レーザーで作られた２次元的に配列されたＬＤアレイなどを用いることができる。複数の発光点を独立に駆動することで高速かつ高密度の光書込を行うことができ、またそうした上でも安価な光偏向手段を用いることが出来るので光走査装置の価格を低減することができ、光偏向手段の駆動電圧に関して省電力化を実現することができる。
なお、実用的にはこの２例以外の配列でも特に問題はない。
【００２４】
図７は本発明の光走査装置を適用した画像形成装置を示す図である。
同図において符号３１、３２はポリゴンミラー、３３、３４は第１走査レンズ、３５〜３８は第２走査レンズ符号ｍ１〜ｍ１２は光路折り曲げミラーをそれぞれ示す。その他の符号は説明中で直接引用する。
装置内下部に給紙カセット１０が配置され、その上部に、給紙カセット１０から給紙されるシート状記録媒体である転写紙Ｓを搬送する搬送ベルト１２が設けられている。搬送ベルト１２の上には４個の感光媒体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが図の如く搬送ベルト１２の周面に沿って配置されている。
以下の説明において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒に関連することを示す。感光媒体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは何れも光導電性の感光体であり、以下「感光体１３Ｙ〜１３Ｋ」と呼ぶ。
感光体１３Ｙ〜１３Ｋは同一径に形成され、各感光体の周囲には画像形成プロセスに従うプロセス手段が順に配設されている。感光体１３Ｙを例に採れば、帯電手段４Ｙ、現像装置５Ｙ、転写チャージャ６Ｙ、クリーニング装置７Ｙ等が配設されている。
【００２５】
感光体１３Ｙ〜１３Ｋは転写紙Ｓの搬送路の上流側から下流側へ向かって、即ち、図の右側から左側へ向かって等間隔に配設されている。搬送ベルト１２の周囲には、感光体５Ｙの上流側にレジストローラ１９とチャージャ２０が設けられ、感光体５Ｋの下流側には分離手段２１、除電手段２２、ベルトクリーナ２３が設けられている。分離手段２１の転写紙搬送路下流側には定着装置２４が設けられている。転写紙搬送路の終端は排出ローラ２５であり、画像形成装置の天板を兼ねたトレイ２６上に転写紙を排出するようになっている。
感光体１３Ｙ〜１３Ｋの配列の上部には、光走査装置３０が配設されている。
図示されていないが、４個の光源が設けられ、これら４個の光源から４群の光束が放射される。光束の各群は、光走査をシングルビーム走査方式で行なうかマルチビーム走査方式で行うかに応じて１本もしくは複数本である。
４群の光束のうち２群はポリゴンミラー３１に入射し、ポリゴンミラー３１により図の左右に振り分け偏向され、それぞれ、感光体１３Ｍ、１３Ｃに対して光走査を行う。残り２群の光束はポリゴンミラー３２に入射し、ポリゴンミラー３２により図の左右に振り分け偏向され、それぞれ、感光体１３Ｙ、１３Ｋに対して光走査を行う。
【００２６】
ポリゴンミラー３１、３２は同一の回転軸に固定され、一体となって回転駆動され回転駆動手段とともに、複数群の光束を偏向させる「同一の光偏向手段」を構成する。
ポリゴンミラー３１、３２により図の右側の領域で偏向される２群の光束は、これら光束に共通の第１走査レンズ３３を透過したのち、ミラーｍ１〜ｍ６により光束分離されて光走査すべき感光体１３Ｍ、１３Ｙに導光され、それぞれが被走査面側の第２走査レンズ３６、３５を透過し、感光体１３Ｍ、１３Ｙ上に光スポットを形成して光走査を行う。
ポリゴンミラー３１、３２により図の左側の領域で偏向される２群の光束は、これら光束に共通の第１走査レンズ３４を透過したのち、ミラーｍ７〜ｍ１２により光束分離されて光走査すべき感光体１３Ｃ、１３Ｋに導光され、それぞれが被走査面側の第２走査レンズ３７、３８を透過し、感光体１３Ｃ、１３Ｋ上に光スポットを形成して光走査を行う。
【００２７】
即ち、この光走査装置は、複数の光源から放射された複数群の光束を同一の光偏向手段３１、３２により偏向させ、走査結像光学系により光束の群ごとに異なる被走査面１３Ｙ〜１３Ｋに導光し、複数の被走査面を光走査する光走査装置において、光偏向手段により偏向される光束の各群は、対応する被走査面へ導光される間に少なくとも２つの走査レンズを透過し、これら走査レンズのうち、光偏向手段に最も近い位置に配設される第１走査レンズ３３は、異なる被走査面１３Ｙ、１３Ｍに向かう複数群の光束を透過させ、光偏向手段に最も近い位置に配設される第１走査レンズ３４は、異なる被走査面１３Ｃ、１３Ｋに向かう複数群の光束を透過させる。
第１走査レンズ３３、３４は、その主走査方向のパワー：Ｐｍと、副走査方向のパワー：Ｐｓが、条件：Ｐｍ＞０≧Ｐｓを満足し、被走査面に最も近い位置に配設される第２走査レンズ３５〜３８は、副走査方向に正のパワーを持ち、同一の被走査面に向う光束の群のみを透過させる。
【００２８】
上記の如き構成で、例えば、フルカラーモード（複数色モード）を実行する場合は、感光体１３Ｙ〜１３Ｋの個々に対し、光走査を含む画像形成プロセスが実行される。１例として感光体１３Ｙに対する画像形成を説明すると、この感光体１３Ｙを光走査するべき光束（ポリゴンミラー３２により偏向される）は、イエロー画像情報により変調される。
感光体１３Ｙは時計方向へ等速回転しつつ、帯電手段４Ｙにより均一帯電され、上記光束により光走査されて「イエロー画像」を書込まれ、イエロー画像に対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。この静電潜像は現像装置５Ｙにより現像されて「イエロートナー画像」として可視化される。このようにして感光体１３Ｙ上にイエロートナー画像が形成される。
同様にして、感光体１３Ｍ上にはマゼンタトナー画像、感光体１３Ｃ上にはシアントナー画像、感光体１３Ｋ上には黒トナー画像がそれぞれ形成される。これら各色トナー画像を転写されるべきシート状の被転写体である転写紙Ｓはカセット１０から給紙され、レジストローラ１９によりタイミングを計って搬送ベルト１２上に乗せ掛けられる。このとき、チャージャ２０が転写紙Ｓに向かって放電し、転写紙Ｓを搬送ベルト１２に静電吸着させる。
【００２９】
搬送ベルト１２に吸着された転写紙Ｓは、搬送ベルトの反時計回りの回転に従って搬送され、転写チャージャ６Ｙによりイエロートナー画像を感光体１３Ｙから、転写チャージャ６Ｍによりマゼンタトナー画像を感光体１３Ｍから、転写チャージャ６Ｃによりシアントナー画像を感光体１３Ｃから、転写チャージャ６Ｋにより黒トナー画像を感光体１３Ｋから転写される。各色トナー画像は、転写紙Ｓ上で互いに重ね合わせられカラー画像を形成する。
ついで、分離手段２１が転写紙Ｓを除電すると、転写紙Ｓは自身の腰の強さにより搬送ベルト１２から分離し、定着装置２４でカラー画像を定着されたのち、排出ローラ２５によりトレイ２６上に排出される。
転写紙Ｓが分離した後の搬送ベルト１２は除電手段２２により除電され、ベルトクリーナ２３によりトナーや紙粉を除去される。
本発明を適用した画像形成装置によれば、高速、かつ高密度の画像形成を行うことが出来、動作電圧を省電力化することが出来、安価な画像形成装置を提供することが出来、高画質な画像形成を行うことが出来る。
【００３０】
図８、９は本発明の走査レンズの実施例を示す図である。図８は光束Ａに対応する光学系配置、図９は光束Ｂに対応する光学系配置をそれぞれ示す。
以下に、走査光学系に関する具体的な実施例を挙げる。数値データ以外の説明は図８、図９に共通である。
光源としては波長が６５５ｎｍの半導体レーザーを想定している。光源から放射された光束はカップリングレンズによりカップリングされ、集束光束になる。このときの光束の状態は設計によっては集束でも発散でも平行光束でも良い。
カップリングレンズを透過した光束は、被走査面上での光束径を所望の値に設定するためのアパーチュアを通過し、副走査方向にのみパワーを有する光学素子、シリンドリカルレンズにより、光偏向手段のポリゴンミラーの偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像に結像する。光偏向手段で反射された光束は走査結像光学系をなす第１走査レンズ（第１光学素子）、第２走査レンズ（第２光学素子）を介して被走査面に導光される。アパーチュアは、開口形状が矩形形状をしており、開口幅は、主走査方向が５．３０ｍｍ、副走査方向が１．３４ｍｍである。シリンドリカルレンズ以降のレンズデータを下記に示す。Ｒｍ、Ｒｓはそれぞれ主走査方向、副走査方向の曲率半径、Ｄは面間隔、Ｎは使用波長（６５５ｎｍ）における屈折率を示す。なお、長さの次元を持つ量の単位はｍｍである。
【００３１】
光束Ａ対応の光学系（光学系Ａ）
面番号    Ｒｍ       Ｒｓ        Ｄ      Ｎ        備考
１         ∞         36.1        3       1.5144   シリンドリカルレンズ
２         ∞         ∞         72.6     1
３         ∞         ∞         40.2     1        偏向反射面
４       -121.5     -120          8.4     1.5273   第１走査レンズ
５        -62.0     -136         98.6     1
６      -5000        -80.2        3.8     1.5273   第２走査レンズ
７       1218.0      -26.4      143.4     1
８         −        −                            被走査面 
【００３２】
面形状は式（１）ないし（５）において、
第４面     第５面     第６面     第７面
Ａ４     1.62E-07   3.93E-07   1.72E-08  -9.27E-08
Ａ６    -7.55E-10  -3.54E-10  -3.12E-12   4.98E-12
Ａ８     5.46E-13  -1.68E-14  -1.04E-16  -7.00E-16
Ａ１０  -1.25E-16   1.07E-16  -9.28E-22   3.04E-20
Ａ１２   4.50E-21  -1.52E-20   0         -1.13E-24
Ｂ１       0          1.09E-05  -5.50E-06  -5.37E-06
Ｂ２       1.95E-06  -2.30E-06   9.81E-07   2.09E-06
Ｂ３       0         -1.36E-08  -5.42E-10  -5.68E-10
Ｂ４       1.85E-09   2.18E-09   7.60E-11  -1.02E-10
Ｂ５       0          9.87E-12   0         -7.48E-15
Ｂ６       0          0         -4.11E-15   5.74E-15
Ｂ８       0          0         -2.40E-18  -9.44E-19
Ｂ１０     0          0         -7.29E-23  -2.23E-22
【００３３】
光束Ｂ対応の光学系（光学系Ｂ）
面番号    Ｒｍ       Ｒｓ        Ｄ      Ｎ        備考
１         ∞        36.1         3       1.5144   シリンドリカルレンズ
２         ∞        ∞          72.6     1
３         ∞        ∞          40.2     1        偏向反射面
４       -121.5    -120           8.4     1.5273   第１走査レンズ
５        -62.0    -136          98.6     1
６      -5000       -80.2         3.8     1.5273   第２走査レンズ
７       1218.0     -26.4       143.4     1
８         −        −                            被走査面 
【００３４】
面形状は式（１）ないし（５）において、
第４面     第５面     第６面     第７面
Ａ４    -1.93E-07   1.24E-07   1.72E-08  -9.27E-08
Ａ６     1.59E-10  -5.91E-11  -3.12E-12   4.98E-12
Ａ８    -3.24E-13  -2.02E-14  -1.04E-16  -7.00E-16
Ａ１０  -6.43E-16   2.84E-17  -9.28E-22   3.04E-20
Ａ１２   4.50E-21  -4.81E-21   0         -1.13E-24
Ｂ１      -1.12E-05  -1.66E-05  -5.50E-06  -5.37E-06
Ｂ２       1.95E-06  -4.11E-06   9.81E-07   2.09E-06
Ｂ３       4.08E-09  -2.69E-09  -5.42E-10  -5.68E-10
Ｂ４       1.85E-09   3.68E-09   7.60E-11  -1.02E-10
Ｂ５       0          0          0         -7.48E-15
Ｂ６       0          0         -4.11E-15   5.74E-15
Ｂ８       0          0         -2.40E-18  -9.44E-19
Ｂ１０     0          0         -7.29E-23  -2.23E-22
【００３５】
光学系Ａと光学系Ｂとの比較から分かるとおり、光学系Ａと光学系Ｂの第１走査レンズは互いに別形状を有している。一方、第２走査レンズに関しては、互いに等しい形状を有している。このとき光学系Ａの第１走査レンズと光学系Ｂの第１走査レンズとは、図１に示したように一体的に形成することができるし、図２に示したように別部材として形成することもできる。
光束Ａ、光束Ｂが光偏向手段に入射する際の、走査光学系との成す角α、βは、それぞれ５８度と７３度である。このように入射角度を異ならせることで、上述のように走査レンズを重ねたとしても、入射ミラーを用いることなく、複数光束を光偏向手段に入射させることができる。
【００３６】
図１０、１１はそれぞれ光学系Ａと光学系Ｂの主走査方向の像面湾曲を示す図である。
両図において、横軸は像面湾曲の量、縦軸は像高である。
図１２は光学系Ａに対し、β＝７３度として光束を入射させたときの像面湾曲を示す図である。
図１０および１１から分かるように、像面湾曲は良好に補正されている。これに対し、図１２では、像面湾曲が大きくなってしまい、画像品質面で問題となる。
図１１と図１２との比較から、光学系Ａを、入射角度５８度と７３度に対して共通で使用すると、後者に対して像面湾曲が大きくなってしまうことが分かる。
【００３７】
図１３は第１走査レンズの光軸変位を説明するための図である。
本発明においては、実施例１として挙げたように、光学面形状がそれぞれの光束の入射状態に適した形状であるから、像面湾曲も良好に補正することができる。
またこのとき、光学系Ａの第１走査レンズの光学面Ｓ１の光学面基準軸は、光学系Ｂの第１走査レンズの光学面Ｓ２の光学面基準軸と比較して、主走査方向に距離Ｄだけ変位している。その概略図を同図に示す。
同図において、上側へ向かう方向が主走査方向に関して正の方向である。式（６）におけるＤの値は、光学系Ａの光学面基準軸の座標Ｙａが、光学系Ｂの光学面基準軸の座標Ｙｂの値よりも大きければ、Ｄ＜０となる。ここでは光学系Ａの第４面を光学面Ｓ１、光学系Ｂの第４面を光学面Ｓ２として示してある。光偏向手段としては回転多面鏡を想定しているが、その内接円半径が１８ｍｍであり、したがって式（６）でのＰは、Ｐ＝１８となる。
【００３８】
故に、式（６）における最右辺は、
Ｐ・ｓｉｎ（（｜β−α｜）／２）＝２．３５
となる。上記の実施例では、Ｄ＝１．７５としており、光学基準面の変位量の条件、
０＜Ｄ＜Ｐ・ｓｉｎ（（｜β−α｜）／２）                       ・・式（６）
を満たしている。
この変位がＤ＝０、すなわちＹａ＝Ｙｂだと、入射角度による回転多面鏡での反射点のずれによって、像面湾曲が大きくなってしまい、面形状をそれぞれの光束に対して異ならせたとしても、像面湾曲はビーム深度による許容度を越えてしまう。また、Ｐ・ｓｉｎ（（｜β−α｜）／２）の値（本実施例では２．３５）以上となってしまっても、像面湾曲が大きくなってしまい、画質の劣化を招く。
【００３９】
図１４は光学系ＢにおいてＤ＝２．３５としたときの像面湾曲を示す図である。
図１５はビーム深度を説明するための図である。
図１５において横軸はデフォーカス量、縦軸はビームのスポット径を表す。
ここで、像面湾曲はその値が２．０ｍｍを越えてしまい、これに部品の取り付け公差や、温度、湿度による屈折率変化や熱膨張による結像点の変動なども考慮すると、図１５に示すように、この光学系のビーム深度を越えてしまい、光スポット径がばらつくなど、安定しなくなってしまう。
そのため、式（６）の条件を満たすことが必要で、そのときには像面湾曲が良好に補正される。
また、図２に示すように、光学系Ａ、Ｂに対する第１走査レンズをそれぞれ別部材によって形成することができる。このときにも、上記実施例に挙げた面形状を用いることができる。このときも同様に、光学面基準軸は互いに主走査方向に変位しており、その値Ｄは、式（６）の条件を満たす。
また走査光学系の、第１走査レンズ以外の光学素子である、第２走査レンズは光学系Ａ、Ｂを通じて同形状であることから、レンズを形成するための設備投資を低減することができる。
また、本実施例では、走査レンズの材質としてプラスチックを想定しているが、ガラスレンズとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態を説明するための模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図３】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図４】倍率誤差補正に用いる画素クロック変更のタイミングチャートである。
【図５】複数の発光点が１次元的に配列されている例を示す図である。
【図６】複数の発光点が２次元的に配列されている例を示す図である。
【図７】本発明の光走査装置を適用した画像形成装置を示す図である。
【図８】本発明の走査レンズ光学系の実施例を示す図である。
【図９】本発明の走査レンズ光学系の実施例を示す図である。
【図１０】光学系Ａの主走査方向の像面湾曲を示す図である。
【図１１】光学系Ｂの主走査方向の像面湾曲を示す図である。
【図１２】光学系Ａに対し、β＝７３度として光束を入射させたときの像面湾曲を示す図である。
【図１３】第１走査レンズの光軸変位を説明するための図である。
【図１４】光学系ＢにおいてＤ＝２．３５としたときの像面湾曲を示す図である。
【図１５】ビーム深度を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｓ１      光束Ａが入射する第１走査レンズの光学面
Ｓ２      光束Ｂが入射する第１走査レンズの光学面
Ｄ      Ｓ１とＳ２の光軸の変位量
α      走査レンズ光軸に対する光束Ａの入射角度
β      走査レンズ光軸に対する光束Ｂの入射角度
【図１】
2006301205.tif 000003
【図２】
2006301205.tif 000004
【図３】
2006301205.tif 000005
【図４】
2006301205.tif 000006
【図５】
2006301205.tif 000007
【図６】
2006301205.tif 000008
【図７】
2006301205.tif 000009
【図８】
2006301205.tif 000010
【図９】
2006301205.tif 000011
【図１０】
2006301205.tif 000012
【図１１】
2006301205.tif 000013
【図１２】
2006301205.tif 000014
【図１３】
2006301205.tif 000015
【図１４】
2006301205.tif 000016
【図１５】
2006301205.tif 000017