(57)【要約】【課題】  高品位の印字が可能な光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。【解決手段】  光源手段１から出射された光束を偏向手段５へ導光する入射光学系１５と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面７上に導光する少なくとも副走査断面内にパワーのある回折面１４を有する結像光学系６とを有し、該光束の主光線が走査中、常に主走査断面外に位置し、かつ面倒れ補正機能を有する光走査装置において、各条件式を満足するように各要素を設定すること。【選択図】  図１
2006154785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段から出射された光束を偏向手段へ導光する入射光学系と、該偏向手段で反射された光束を被走査面上に導光する少なくとも副走査断面内にパワーのある回折面を有する結像光学系とを備え、副走査断面内において該偏向手段の偏向面と該被走査面とは共役関係を満たす光走査装置において、
副走査断面内において、該偏向手段で反射された光束の主光線は、該回折面の光軸外を通過しており、
該結像光学系の副走査断面内の横倍率をβ、該結像光学系の副走査断面内の焦点距離をｆ［ｍｍ］、該光源手段から出射された光束の波長が１［ｎｍ］変化したときの該結像光学系の副走査断面内の焦点距離の変化量をδｆ［ｍｍ］、該回折面上での該主光線と該回折面の光軸の副走査断面内の距離をｈ［ｍｍ］、解像度をＲ［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］、とするとき、
｜（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／２、｜ｈ｜＞０
なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記結像光学系の副走査断面内のトータルのパワーをφａ［１／ｍｍ］、前記回折面の副走査断面内の回折によるパワーをφｄ［１／ｍｍ］、とするとき、
２．０＜φａ／φｄ＜４．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光源手段は複数の発光部を有し、該複数の発光部から出射した複数の光束で前記被走査面上を走査するとき、
｜（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／４
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
光源手段から出射された光束を偏向手段へ導光する入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の結像光学素子を有する結像光学系とを備え、副走査断面内において該偏向手段の偏向面と該被走査面とは共役関係を満たす光走査装置において、
該１以上の結像光学素子のうち、副走査断面内において最も強いパワーを有する結像光学素子は、副走査断面内にパワーのある回折面を有し、
副走査断面内において、該偏向手段で反射された光束の主光線は、該回折面の光軸外を通過しており、
該結像光学系の副走査断面内の横倍率をβ、該回折面上での該主光線と該回折面の光軸の副走査断面内の距離をｈ［ｍｍ］、解像度をＲ［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］、該結像光学系の副走査断面内のトータルのパワーをφａ［１／ｍｍ］、該回折面の副走査断面内の回折によるパワーをφｄ［１／ｍｍ］とするとき、
４．２５１×１０−４×｜（１−β）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／２、｜ｈ｜＞０
２．０＜φａ／φｄ＜４．０
なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
前記光源手段は複数の発光部を有し、該複数の発光部から出射した複数の光束で前記被走査面上を走査するとき、
４．２５１×１０−４×｜（１−β）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／２、｜ｈ｜＞０
なる条件を満足す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】
前記結像光学系を通過する主光線は、前記回折面の第０輪帯部以外を通過することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
各々が請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１０】
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項９記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
特に、光源手段から出射した光束（レーザ光）を結像光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、等の画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、画像形成装置に用いられる光走査装置として、偏向手段（光偏向器）の回転軸と直交しない角度から光束を入射させる光学系（斜入射光走査装置）が知られている。
【０００４】
例えば、オーバーフィルド光走査装置（ＯＦＳ光学系）では光量分布が左右で非対称にならないように結像光学系（走査レンズ系）側から副走査方向に角度をつけて光偏向器に光束を入射させることが多い。
【０００５】
また、被走査面（感光ドラム面）の数に対して光偏向器の数が少ない光走査装置では、該光偏向器で偏向された複数の光束を分離するために副走査方向に異なった角度をつけて該光偏向器に複数の光束を入射させているものもある。
【０００６】
このような光走査装置においては結像光学系に設けられた光学面の光軸を含む主走査断面上に常に光束（光線）を入射し続けることは困難である。
【０００７】
これは、光偏向器で偏向された光束が円錐状に該光束の進行方向を変化させるからである。またそれに伴い走査線湾曲も発生するため、従来では積極的に光学面を偏心させることで走査線湾曲を軽減するといったことも行われている。
【０００８】
また、近年では温度補償のために結像光学系等に回折面を設けた光走査装置が種々提案されている。そのような光走査装置では環境温度が変化した際の正の屈折力（パワー）の変化を、環境温度が変化した際の正の回折力の変化で打ち消すようなパワー配置にしている（特許文献２）。
【０００９】
このような光走査装置においてはモードホップ（モードホッピング）により環境温度と関係なく波長が変化すると結像位置が光軸方向にずれてしまう。
【００１０】
このため許容できる深度幅は十分に確保する必要がある。この深度幅を十分に確保した光走査装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−５４２６３号公報公報（対応外国なし）
【特許文献２】特開平１０−３３３０７０号公報（ＵＳＰ６０６７１０６号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、結像光学系に回折面を設けた光走査装置において、該結像光学系を構成する光学素子が副走査方向に偏心している場合、光源からの出射光の波長が変化すると、結像位置は光軸方向にずれるばかりでなく副走査方向にもずれてしまう。
【００１２】
このため走査中（光源手段から出射した光束で被走査面上に画像を形成中）にモードホップが発生すると、その前後の走査線間隔が変化するため画像品位を劣化させてしまうという問題点が発生してくる。
【００１３】
特にカラー画像形成装置では色ずれを発生する原因になるため走査線の位置ずれは特に軽減する必要がある。
【００１４】
本発明は高品位の印字が可能な光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、本発明では、光源手段から出射された光束を偏向手段へ導光する入射光学系と、該偏向手段で反射された光束を被走査面上に導光する少なくとも副走査断面内にパワーのある回折面を有する結像光学系とを備え、副走査断面内において該偏向手段の偏向面と該被走査面とは共役関係を満たす光走査装置において、
副走査断面内において、該偏向手段で反射された光束の主光線は、該回折面の光軸外を通過しており、
該結像光学系の副走査断面内の横倍率をβ、該結像光学系の副走査断面内の焦点距離をｆ［ｍｍ］、該光源手段から出射された光束の波長が１［ｎｍ］変化したときの該結像光学系の副走査断面内の焦点距離の変化量をδｆ［ｍｍ］、該回折面上での該主光線と該回折面の光軸の副走査断面内の距離をｈ［ｍｍ］、解像度をＲ［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］、とするとき、
｜（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／２、｜ｈ｜＞０
なる条件を満足する構成をとっている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、副走査断面内にパワーのある回折面を有する結像光学系とを備え、副走査断面内において該偏向手段の偏向面と該被走査面とは共役関係を満たす光走査装置において、該光走査装置を構成する各要素を適切に設定することにより、モードホップによる走査線の高さズレを軽減することができ、これにより高速で高品位の印字が可能な光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明では、回折面上での光束の主光線と回折面の光軸の副走査断面内の距離（光線の高さ）をｈと定義する。
【００１８】
まず、本発明の目的を達成する為の原理について図９を用いて説明を記していく。
【００１９】
図９は偏向手段（光偏向器）で偏向された後の光路を模式的に示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００２０】
図９において、５ａは光偏向器に設けられた偏向面、６は副走査断面内に正の回折力（回折によるパワー）のある回折面を有する結像光学系（走査レンズ系）、７は被走査面、８は結像光学系６の光軸、破線９は偏向面５ａで偏向された光束の波長が変化する前の主光線の光路、実線１０は偏向面５ａで偏向された光束の波長が変化した後の主光線の光路である。
【００２１】
尚、本明細書において主光線とは光束の中心光線又は絞りの中心を通る光線のことを称す。
【００２２】
図９に示すように結像光学系６の光軸８から距離ｈ離れた個所を光線（主光線）が通過しても結像光学系に面倒れ補正機能があれば光線は破線９で示された光路を通り再び光軸８上に戻ってくる。
【００２３】
ところが波長が変化すると特に正の回折力（パワー）が変化するため、例えば、実線１０に示すような光路を通って被走査面７から離れた個所で結像する。
【００２４】
このため、被走査面７上では光軸８から高さｘ離れた個所を光線が通過することになり、この距離ｘの分だけ走査線位置がずれることになる。
【００２５】
モードホップ前の結像光学系６の副走査断面内の焦点距離をｆ［ｍｍ］、結像光学系６の副走査断面内の横倍率（以下、「副走査方向の横倍率」とも称す。）をβとする。
【００２６】
また、モードホップ後の結像光学系６の副走査断面内の焦点距離をｆ＋ｄｆ［ｍｍ］、結像光学系６の副走査方向の横倍率をβ’とする。
【００２７】
このとき結像光学系６の像側主平面から結像点までの距離はモードホップ前後で（１−β）ｆ→（１−β’）（ｆ＋ｄｆ）と変化する。尚、図９ではβ＜０、β’＜０である。
【００２８】
光偏向器５の偏向面５ａと結像光学系６の位置関係はモードホップ前後で変わらないため、副走査断面内において、結像光学系６の像側の主平面での光線通過位置（回折面の光軸を基準としたときの主光線が該回折面に入射するときの光線高さ）をｈ［ｍｍ］とすると、走査線位置ずれｘは
ｘ＝ｈ（１−β／β’）
と表すことができる。−β’＝（ｆ＋ｄｆ）／｛ｆ／（−β）−ｄｆ｝より、代入後、上式を整理すると
ｘ＝ｈｄｆ（１−β）／（ｆ＋ｄｆ）
近似して、
ｘ≒（１−β）・（ｄｆ／ｆ）・ｈ
と表すことができる。
【００２９】
発明者は、走査線の位置ずれは走査線間隔の半分以上ずれると印字品位を極端に悪化させてしまうため、走査線位置ずれ｜ｘ｜は走査線間隔の半分以下にする必要があることを見出した。
【００３０】
今、解像度をＲ［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］とすれば走査線間隔は２５．４／Ｒ［ｍｍ］となる。また、モードホップにより波長が１［ｎｍ］程度変化することは十分考えられるため、波長が１［ｎｍ］変化したときの結像光学系６の副走査断面内の焦点距離の変化量をδｆとすると、
｜ｘ｜≒｜（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／２、ｈ≠０      （１）
を満足するように光走査装置を構成する必要がある。
【００３１】
本発明において、光線の高さｈの値は、｜ｈ｜＜４．８を満たすことが好ましい。理由は、上限を超えるとスポットが回転し、印字性能を劣化させてしまうためである。
【００３２】
また、副走査方向の横倍率βは、０．８≦β≦３．５を満たすことが好ましい。
【００３３】
理由は、下限を超えると主走査方向におけるレンズの長さが長くなり、レンズコストが高くなる問題起る。
【００３４】
上限を超えると副走査方向の横倍率が高くなりすぎて偏心による副走査方向への印字位置ズレが顕著に現れ易くなるである。
【００３５】
［ピント位置の温度補償］
以下では特に結像光学系６内で副走査断面内におけるピント位置の温度補償がなされている場合を考える。
【００３６】
結像光学系６で副走査断面内におけるピント位置の温度補償を行うためには、該結像光学系６の屈折力と回折力が、ある割合になっている必要がある。
【００３７】
結像光学系６の全系のパワーは正である。理由は、被走査面７上で光束を結像させる必要があるためである。
【００３８】
副走査断面内におけるピント位置の温度補償を行うためには、屈折力φｒと回折力φｄは同符号のパワーである必要がある。よって、屈折力φｒと回折力φｄは共に正のパワーとなる。詳細は、特許文献２を参照されたい。
【００３９】
今、屈折力φｒと回折力φｄを合わせた副走査断面内のトータルのパワーをφａ、光束の波長をλ、結像光学系６のレンズの材質の屈折率をｎ、温度Ｔに対するφａ、λ、ｎの敏感度をそれぞれｄφａ／ｄＴ、ｄλ／ｄＴ、ｄｎ／ｄＴとするとき
ｄφａ／ｄＴ＝（φｄ／λ）・（ｄλ／ｄＴ）＋｛φｒ／（ｎ−１）｝・（ｄｎ／ｄＴ）
と表すことができる。
【００４０】
仮にλ＝７８０×１０−６［ｍｍ］、ｎ＝１．５２４２、ｄλ／ｄＴ＝０．２５５×１０−６［ｍｍ／℃］、ｄｎ／ｄＴ＝−０．８５×１０−４［／℃］とすると、
ｄφａ／ｄＴ＝３．２６９×１０−４φｄ−１．６２２×１０−４φｒ
となる。温度補償を行うためにはｄφａ／ｄｔ＝０と成ればよいから
φｒ≒２．０１６φｄ
の関係が導き出せる。
【００４１】
また、波長が変化した後のトータルパワーφａの変化量ｄφａは回折力をφｄとすると
ｄφａ＝φｄ・ｄλ／λ
より、結像光学系６の副走査断面内の焦点距離ｆと、波長が１［ｎｍ］変化したときの結像光学系６の副走査断面内の焦点距離の変化量δｆとの比δｆ／ｆは
δｆ／ｆ＝１／（１＋φｄ／φａ・ｄλ／λ）−１
近似して
δｆ／ｆ≒−φｄ／φａ・ｄλ／λ
と表すことができる。また、温度補償系における回折力φｄと屈折力φｒの関係より
φａ＝φｄ＋φｒ＝３．０１６φｄ
となり、更にλ＝７８０［ｎｍ］、モードホップによる波長の変化が１［ｎｍ］とすると
δｆ／ｆ＝−４．２５１×１０−４
が導ける。よって温度補償時において印字品位を極端に悪化させないための走査線位置ずれｘは
｜ｘ｜≒４．２５１×１０−４×｜（１−β）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／２、ｈ≠０      （２）
を満足するように光走査装置を構成する必要がある。
【００４２】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００４３】
図１は本発明の実施例１の光走査装置（光走査装置）の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２は図１に示した光源手段の発光部（発光点）１ａ，１ｂの位置関係を示した説明図である。
【００４４】
ここで、主走査方向とは偏向手段の回転軸に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは偏向手段の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で回折面の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。
【００４５】
図１において、１は光源手段であり、２つの発光部１ａ、１ｂを有する、例えばモノリシック２ビームレーザより成っている。
【００４６】
２つの発光部１ａ，１ｂは図２に示すように主走査方向及び副走査方向に対して各々離して配置しており、発光部間の距離は副走査方向よりも主走査方向の方が長くなるように構成している。
【００４７】
これは、光源手段１を回転させることによって副走査方向の発光部間の距離を所望の値に設定できるためである。
【００４８】
また、初期状態において各発光部１ａ，１ｂから出射する２本の光束の波長が異なることにより走査線間隔（副走査方向の走査線の位置ずれ）がずれてしまう分は、光源手段１を光軸周りに回転させることによって調整している。
【００４９】
尚、発光部の数は２つに限定されず、必要に応じて３又は４以上でも良い。もちろん発光部の数は、１つでも良い。
【００５０】
２はコリメーターレンズ（集光レンズ）であり、光源手段１から出射された２本の光束を略平行光束に変換している。３はシリンドリカルレンズ（光学系）であり、副走査方向のみに所定の屈折力を有している。４は開口絞りであり、シリンドリカルレンズ３から出射された２本の光束を所望の最適なビーム形状に成形している。
【００５１】
本実施例１ではこの開口絞り４を後述する偏向手段５の偏向面５ａに近づけて配置することで２本の光束の偏向点（開口絞り４の中心を通過する光線が偏向面５ａで偏向反射される点）を近づけ主走査方向の結像スポットのドット位置ずれ（主走査方向のジッター）を軽減している。
【００５２】
尚、コリメーターレンズ２、シリンドリカルレンズ３、開口絞り４等の各要素は入射光学系１５の一要素を構成している。
【００５３】
５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印ＰＡ方向に一定速度で回転している。
【００５４】
６はｆθ特性を有する結像光学系であり、光偏向器側から順に第１、第２の２枚の走査光学素子（ｆθレンズ）６ａ，６ｂを有し、光偏向器５により偏向された２本の光束を被走査面としての感光ドラム面７上にスポット状に結像させ、同時に２本の走査線を形成している。
【００５５】
本実施例１では第１の走査光学素子６ａに対して第２の走査光学素子６ｂに副走査断面内のパワー（屈折力）を持たせることで副走査断面内の倍率を低減し、敏感度が高くなることを抑制している。
【００５６】
また、第２の走査光学素子６ｂは、被走査面７側のレンズ面に副走査断面内に正の回折力のある回折面１４を有しており、主走査断面内におけるピント位置の色補償と副走査断面内におけるピント位置の温度補償をしている。
【００５７】
第１の走査光学素子６ａ、第２の走査光学素子６ｂのうち、副走査断面内において最も強いパワーをもつ第２の走査光学素子６ｂの面に回折面１４を設けることで環境温度が変化したときにパワーが最も変化し易い面と回折力が最も変化し易い面を近傍に配置することができる。
【００５８】
このため、副走査断面における環境温度の変化による光束の通過位置の変化を低減し、新たな光学性能の劣化を低減している。
【００５９】
また、結像光学系６は、副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより面倒れ補正機能を有している。
【００６０】
７は被走査面としての感光ドラム面である。
【００６１】
本実施例１において、画像情報に応じて光源手段１から光変調され出射した２本の光束はコリメーターレンズ２により平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ３に入射する。
【００６２】
シリンドリカルレンズ３に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射して開口絞り４を通過する（一部遮光される）。
【００６３】
また、副走査断面内においては収束して開口絞り４を通過し（一部遮光される）光偏向器５の偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。
【００６４】
そして、光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された２本の光束は各々結像光学系６により感光ドラム面７上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印ＰＡ方向に回転させることによって、該感光ドラム面７上を矢印ＰＢ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。
【００６５】
これにより記録媒体である感光ドラム面７上に２本の走査線を同時に形成し、画像記録を行っている。
【００６６】
尚、本実施例１の光走査装置は走査中（光源手段１から出射した光束で被走査面７上に画像を形成中）、副走査断面内において、発光点１ａ，１ｂからの光束の主光線Ｌｐが常に主走査断面外（回折面の光軸外）に位置するように構成している。
【００６７】
ここで、図３は被走査面７から第２の走査光学素子６ｂを見たときの回折面１４と光束ａ、ｂ、ｃとの位置関係を示した説明図である。
【００６８】
第２の走査光学素子６ｂはレンズ面に回折面が一体成形されたプラスチック製のモールドレンズである。
【００６９】
結像レンズである第１の結像光学素子６ａ、第２の結像光学素子６ｂの母線の形状は、以下の式で表される。Ｙは主走査方向の座標であり、レンズ光軸上を０とし、光源手段１側を正、反光源手段側を負としている。Ｘは光軸方向の座標であり、軸上を０とし、被走査面７側を正、偏向手段５側を負としている。
【００７０】
【数１】
2006154785.tif 000003
【００７１】
本実施例における結像レンズの子線断面（副走査断面）の曲率半径ｒは、主走査方向の座標Ｙに応じて変化し、以下の式で表される。
ｒ＝Ｒ｛１＋Σ（ａｉ＊Ｙｉ）｝
ｋ、ａｉは非球面係数である。
【００７２】
回折面１４の定義式の定義式を以下に示す。
【００７３】
【数２】
2006154785.tif 000004
【００７４】
φは位相差、λは波長、Ｃｎは位相多項式係数、ｙは光軸から見た主走査方向の座標、ｚは光軸から見た副走査方向の座標であり、上式は光軸での位相を０とした時の座標（ｙ，ｚ）の場所における位相を示している。
【００７５】
図３において各々の楕円は回折面１４の輪帯を示しており、Ｏａは回折面１４の光軸、１３は回折面１４の第０輪帯部（鏡面中央部付近の比較的広い面積をもつ楕円部）を示している。３つの丸ａ、ｂ、ｃは各々走査中の光束を示している。Ｌｐは光束の主光線を示している。同図において走査中の光束ａ、ｂ、ｃは左右方向の矢印Ａの方向に走査していく。
【００７６】
本実施例では図３に示すように第２の結像光学素子６ｂを通過する光束の主光線Ｌｐが副走査断面内において回折面１４の第０輪帯部１３以外を通過するように構成している。
【００７７】
これは、他の輪帯部は半径方向に対する格子高さの変化が直線状に近く加工が容易なのに対して、第０輪帯部１３は曲面状に加工する必要があるため、より難易度の高い加工が必要になり、第０輪帯部１３を光束が通過した場合に該光束に意図しないパワーや波面収差を与えないようにするためである。
【００７８】
このような場合、回折面１４の光軸Ｏａから副走査方向に大きく離れたところを光束が通過することになる。
【００７９】
本実施例１では第０輪帯部１３の副走査方向の幅が１．４（ｍｍ）、回折面１４における光束幅が４（ｍｍ）、組み立て公差等で光束の通過位置が振れる分を±１（ｍｍ）として、回折面１４の光軸を基準としたときの主光線Ｌｐが該回折面１４に入射するときの光線高さをｈを
ｈ＝３．７（ｍｍ）
としている。
【００８０】
また、本実施例１の光走査装置は光束の波長λを
λ＝７８０×１０−６［ｍｍ］、
結像光学系６を構成する第１、第２の結像光学素子６ａ、６ｂのレンズの材質の屈折率ｎを共に
ｎ＝１．５２４２、
温度に対するλ、ｎの敏感度ｄλ／ｄＴ、ｄｎ／ｄＴを各々
ｄλ／ｄＴ＝０．２５５×１０−６［ｍｍ／℃］、
ｄｎ／ｄＴ＝−０．８５×１０−４［／℃］、
結像光学系６の副走査方向の横倍率βを
β＝−３、
解像度Ｒを
Ｒ＝６００［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］
としている。
【００８１】
また、本実施例１では副走査断面内に関して温度補償を行っており、結像光学系６の副走査断面内のトータルのパワーをφａ［１／ｍｍ］、副走査断面内の回折のパワーをφｄ［１／ｍｍ］、とするとき、
２．０＜φａ／φｄ＜４．０      （３）
なる条件を満足するように各要素を設定している。条件式（３）を逸脱すると温度補償は成り立たなくなるので良くない。因みに本実施例では
φａ／φｄ＝３．０１６
であり、これは条件式（３）を満たしている。
【００８２】
尚、本実施例では副走査断面内に限らず、もちろん主走査断面内においても温度補償が行われている。
【００８３】
本実施例１において結像光学系６の副走査断面内の焦点距離ｆと波長が＋１［ｎｍ］変化したときのｆの変化量δｆとの比δｆ／ｆは、上記の如く
δｆ／ｆ＝−４．２５１×１０−４
である。
【００８４】
本実施例１においてモードホップによって波長が１［ｎｍ］振れたときの走査線高さのズレｘは
ｘ＝（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ＝−６．２９×１０−３［ｍｍ］
となる。即ち、
｜−６．２９×１０−３［ｍｍ］｜＜｛２５．４／Ｒ｝／２＝２１．１×１０−３［ｍｍ］
であり、これは上記条件式（１）及び条件式（２）を満たしている。
【００８５】
本実施例１のように光束を複数用いる場合、一部の光束のみでモードホップを起こすと走査線間隔（副走査方向の走査線の位置ずれ）がまちまちになってしまうため、光束を単数で用いる場合より画像品位が劣化し易くなる。このため光束を複数用いる場合は単数で用いる場合以上に走査線高さのズレを厳しく管理する必要がある。
【００８６】
そこで、本実施例１ではモードホップによる走査線高さのズレｘを走査線間隔の１／４以下になるように、以下の条件式（４）、（５）を満たすように各要素を設定している。
｜（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／４            （４）
４．２５１×１０−４×｜（１−β）・ｈ｜＜｛２５．４／Ｒ｝／４    （５）
具体的には走査線間隔ｄは、
Ｒ＝６００［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］より、
ｄ＝２５．４／Ｒ＝４２．３×１０−３［ｍｍ］
である。本実施例１においてモードホップによって波長が１（ｎｍ）振れたときの走査線高さのズレｘは上記より、
ｘ＝（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ＝−６．２９×１０−３［ｍｍ］
となる。即ち、
｜−６．２９×１０−３［ｍｍ］｜＜｛２５．４／Ｒ｝／４＝１０．６×１０−３［ｍｍ］
であり、これは条件式（４）及び条件式（５）を満たしている。
【００８７】
これにより本実施例１ではモードホップにより走査線高さが変化しても画像品位は劣化し難くしていることが分かる。
【００８８】
尚、本実施例１においては回折面を１つ設けたが、これに限らず、複数設けても良い。このときは、副走査断面内において、少なくとも１つの回折面の主走査断面外（回折面の光軸外）に主光線が位置すれば良い。
【００８９】
また、本実施例１では結像光学系６を２枚のレンズより構成したが、これに限らず、例えば単一、もしくは３枚以上のレンズより構成しても良い。
【実施例２】
【００９０】
図４は本発明の実施例２の画像形成装置の光学系の副走査断面図である。
【００９１】
図５は、図４において光束分離手段１１や折り返しミラー１２等を省略した場合の状態で、特に光偏向器５に対して４つの光束が入射しているが、４つの光束のうちの任意の１本の光束を例にとっている。
【００９２】
光源手段１から出射した任意の１本の光束がコリメータレンズ２、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ３、絞り４を順に通過し、６つの偏向面を有する光偏向器（ポリゴンミラー）５で偏向反射され、結像光学系６を通過した後、被走査面７上に到達する光走査装置を図示した主走査断面図である。
【００９３】
図４、図５において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００９４】
本実施例２において前述の実施例１と特に異なる点は、被走査面（感光ドラム面）７を４つ備えた（即ち、図５に示す光走査装置を４つ備えた走査ユニット）点である。但し、光偏向器５は共有される。
【００９５】
つまり、本実施例２は、４ステーション型である。
【００９６】
更に、各光束を図４に示すように図面上、上下方向に±２°の角度をつけて同一の光偏向器５に入射させ、該光偏向器５で偏向された後の光束を光束分離手段（折り返しミラー）１１により分離した後、各々の光束を対応する折り返しミラー１２を介して対応する被走査面７上に各々導いている点である。
【００９７】
また、本実施例２では図６に示すように副走査断面内において第２の結像光学素子６ｂを通過する光束の主光線Ｌｐが回折面１４の第０輪帯部１３内を通過するように構成している。
【００９８】
但し、図６に示すように副走査断面内において第２の結像光学素子６ｂを通過する光束の主光線Ｌｐが回折面１４の光軸外を通過している。
【００９９】
その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【０１００】
即ち、本実施例では前述の実施例１と同様に結像光学系６を構成する第２の結像光学素子６ｂの被走査面７側のレンズ面に射出成形で回折面１４を設けている。
【０１０１】
第２の結像光学素子６ｂは、モールドレンズである。
【０１０２】
図６は、前記図３と同様に被走査面７から第２の結像光学素子６ｂを見たときの回折面１４と光束との位置関係を示した説明図である。図６において図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１０３】
本実施例２では図６に示すように回折面１４における各光束を図面上、上下方向に±２．１（ｍｍ）ずらしている。
【０１０４】
即ち、光線高さｈをｈ＝±２．１（ｍｍ）としている。これは光偏向器５の偏向面５ａに対し±２°角度をつけて入射したことに起因する走査線湾曲などを補正するためである。
【０１０５】
尚、図６ではｈ＝２．１（ｍｍ）のときを示している。そして主光線Ｌｐが回折面１４の第０輪帯部１３以外を通過するようにしている。尚、第２の結像光学素子６ｂ（６ｂ２，６ｂ３）はｈ＝２．１（ｍｍ）、第２の結像光学素子６ｂ（６ｂ１，６ｂ４）はｈ＝−２．１（ｍｍ）の位置を主光線Ｌｐが通過している。
【０１０６】
本実施例１の光走査装置は光束の波長λを
λ＝７８０×１０−６［ｍｍ］、
結像光学系を構成する第１、第２の結像光学素子６ａ，６ｂのレンズの材質の屈折率ｎを共に
ｎ＝１．５２４２、
温度に対するλ、ｎの敏感度ｄλ／ｄＴ、ｄｎ／ｄＴを各々
ｄλ／ｄＴ＝０．２５５×１０−６［ｍｍ／℃］、
ｄｎ／ｄＴ＝−０．８５×１０−４［／℃］、
結像光学系６の副走査方向の横倍率βを
β＝−１．８、
解像度Ｒを
Ｒ＝１２００［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］
としている。
【０１０７】
また、本実施例では前述の実施例１と同様に副走査断面内に関して温度補償を行っている。即ち、本実施例では上述した条件式（３）を満たすように各要素を設定している。因みに本実施例では
φａ／φｄ＝３．０１６
であり、これは条件式（３）を満たしている。
【０１０８】
本実施例２において結像光学系６の副走査断面内の焦点距離ｆと波長が＋１（ｎｍ）変化したときのｆの変化量δｆとの比δｆ／ｆは、上記の如く
δｆ／ｆ＝−４．２５１×１０−４
である。本実施例２においてモードホップによって波長が１［ｎｍ］振れたときの走査線高さのズレｘは
ｘ＝（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ＝−２．５０×１０−３［ｍｍ］
となる。即ち、
｜−２．５０×１０−３［ｍｍ］｜＜｛２５．４／Ｒ｝／２＝２１．１×１０−３［ｍｍ］
であり、これは条件式（１）及び条件式（２）を満たしている。
【０１０９】
本実施例２のように複数の被走査面を走査する場合は、走査線間隔誤差ではなく色ずれ（レジストレーションずれ）を起こすが、いずれにせよ光束を複数同時に走査する場合は単数の光束を走査する場合以上に走査線高さのズレを厳しく管理する必要がある。
【０１１０】
そこで本実施例ではモードホップによる走査線高さのズレｘを走査線間隔の１／４以下になるように、上記の条件式（４）及び条件式（５）を満たすように各要素を設定している。
【０１１１】
具体的には走査線間隔ｄは、
Ｒ＝１２００［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］より、
ｄ＝２５．４／Ｒ＝２１．２×１０−３［ｍｍ］
である。本実施例においてモードホップによって波長が１［ｎｍ］振れたときの走査線高さのズレｘは上記より、
ｘ＝（１−β）・（δｆ／ｆ）・ｈ＝−２．５０×１０−３［ｍｍ］
と成る。即ち、
｜−２．５０×１０−３［ｍｍ］｜＜｛２５．４／Ｒ｝／４＝５．３×１０−３［ｍｍ］
であり、これは条件式（４）及び条件式（５）を満たしている。
【０１１２】
これにより本実施例ではモードホップにより走査線高さが変化しても色ずれ等に起因する画像品位の劣化が起こり難くしていることが分かる。
【０１１３】
本実施例１の解像度は、６００ｄｐｉで、本実施例２の解像度は、１２００ｄｐｉであるが、解像度が大きくなれば本発明の課題は顕著になる。よって、解像度が１２００ｄｐｉ以上の光走査装置において、本発明はより効果を発揮する。本発明の条件式（１）〜（５）は解像度が１２００ｄｐｉ以上でより効果を発揮する。
【０１１４】
［画像形成装置］
図７は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。
【０１１５】
この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータＤｃが入力する。このコードデータＤｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。
【０１１６】
この画像データＤｉは、実施例１に示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。
【０１１７】
そして、この光走査ユニット１００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【０１１８】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。
【０１１９】
そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。
【０１２０】
感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。
【０１２１】
そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【０１２２】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。
【０１２３】
この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
【０１２４】
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。
【０１２５】
用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図７において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。
【０１２６】
用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【０１２７】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図７において左側）の定着器へと搬送される。
【０１２８】
定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。
【０１２９】
転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。
【０１３０】
更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【０１３１】
図７においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【０１３２】
本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１の構成はより効果を発揮する。
【０１３３】
［カラー画像形成装置］
図８は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置（光走査装置）を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。
【０１３４】
図８において、６０はカラー画像形成装置、６１，６２，６３，６４は各々実施例１に示した構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。
【０１３５】
図８において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。
【０１３６】
これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。
【０１３７】
これらの画像データは、それぞれ光走査装置６１，６２，６３，６４に入力される。
【０１３８】
そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１３９】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置（６１，６２，６３，６４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【０１４０】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置６１，６２，６３，６４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【０１４１】
前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施例１の主走査断面図
【図２】図１に示した光源手段の発光部の位置関係を示す図
【図３】本発明の実施例１の回折面と光束との位置関係を示す図
【図４】本発明の実施例２の副走査断面図
【図５】本発明の実施例２の主走査断面図
【図６】本発明の実施例２の回折面と光束との位置関係を示す図
【図７】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図８】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【図９】本発明の原理説明をするための光走査装置の副走査断面図
【符号の説明】
【０１４３】
１  光源手段
２  集光レンズ（コリメーターレンズ）
３  シリンドリカルレンズ
４  開口絞り
５  偏向手段（ポリゴンミラー）
６  結像光学系
６ａ  第１の光学素子（ｆθレンズ）
６ｂ  第２の光学素子（ｆθレンズ）
７  被走査面（感光ドラム面）
１４  回折面
１５  入射光学系
１００  光走査装置
１０１  感光ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  光ビーム
１０４  画像形成装置
１０７  現像装置
１０８  転写ローラ
１０９  用紙カセット
１１０  給紙ローラ
１１１  プリンタコントローラ
１１２  転写材（用紙）
１１３  定着ローラ
１１４  加圧ローラ
１１５  モータ
１１６  排紙ローラ
１１７  外部機器
６１、６２、６３、６４  光走査装置（光走査装置）
２１、２２、２３、２４  像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４  現像器
４１、４２、４３、４４  光ビーム
５１  搬送ベルト
５２  外部機器
５３  プリンタコントローラ
６０  カラー画像形成装置
【図１】
2006154785.tif 000005
【図２】
2006154785.tif 000006
【図３】
2006154785.tif 000007
【図４】
2006154785.tif 000008
【図５】
2006154785.tif 000009
【図６】
2006154785.tif 000010
【図７】
2006154785.tif 000011
【図８】
2006154785.tif 000012
【図９】
2006154785.tif 000013