(57)【要約】【課題】オーバーイルミネーションタイプの光走査装置において、感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきを抑え、画像の画質を向上させる。【解決手段】この発明の光走査装置において、結像光学系６０は、ポリゴンミラー５０の各反射面と感光体ドラム２３との間で距離が最小となる位置に定義される系の光軸を光束が通過する位置を境界点として第１の方向に非対称な面を少なくとも１面有した結像レンズ６１を有する。【選択図】図２
2011158912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、光軸に対して、前記第１の方向に、自身の中心が長手方向の中心が偏心されているか、あるいは前記光軸と交差する位置で、前記第１の方向と直交する第２の方向の軸周りに回転されている面の回転中心に対して、所定量回転されている面を少なくとも１面有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記結像光学系は、複数のパワーを有する光学部品を含むことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光軸に対して、前記第１の方向に、自身の中心が長手方向の中心が偏心されているか、あるいは前記光軸と交差する位置で、前記第１の方向と直交する第２の方向の回転中心に対して、所定量回転されている面は、前記光束を透過する面であることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光軸に対して、前記第１の方向に、自身の中心が長手方向の中心が偏心されているか、あるいは前記光軸と交差する位置で、前記第１の方向と直交する第２の方向の回転中心に対して、所定量回転されている面は、前記光束を反射する面であることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項５】
光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、少なくとも１つのパワーを有する面を有する光学部品を含み、前記光学部品のうちの前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の前記第１の方向をｙ軸、前記第１の方向と直交する第２の方向をｚ軸、前記光束の進行する方向をｘ軸とするとき、  
前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の非球面項は、    
ＡｍΣｙｍ（ｍ＝０，１，２，３，…）または  
ＡｍｎΣｙｍｚｎ（ｍ＝０，１，２，３，…，ｎ＝０，１，２，３，…）とすると、  
ｍ＝２×ｋ＋１（ｋ＝０，１，２，３…）のときに、Ａｍ≠０またはＡｍｎ≠０である項を含むことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、パワーを有するレンズを含み、前記パワーを有するレンズは、前記光束が入射する際の反射を抑止する表面処理をともなわない面を少なくとも１面有し、前記光走査手段への入射光と前記結像光学系の光軸とが主走査平面または副走査平面で角度を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、複数の光学部品を含み、複数の光学部品のうちのパワーを有する光学部品は、２以下であることを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
前記偏向前光学系は、前記第１の方向と前記第１の方向と直交する第２の方向でパワーの異なるレンズを含むことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
光ビームを受光して像を生成する感光体と、
光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、上記光束を前記感光体の所定の位置に走査する光走査手段と、この光走査手段で走査された上記光束を前記感光体に結像させる結像光学系とを備え、上記光走査手段に入射する上記光束が上記光走査手段の単一の反射面の上記第１の方向の幅より広い光走査装置であって、上記結像光学系は、光軸に対して、上記第１の方向に、自身の中心が長手方向の中心が偏心されているか、あるいは上記光軸と交差する位置で、上記第１の方向と直交する第２の方向の軸周りに回転されている面の回転中心に対して、所定量回転されている面を少なくとも１面有することを特徴とする光走査装置と、
この光走査装置により前記感光体に形成された像を現像する現像装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記光軸の通過位置を境界点として前記第１の方向に非対称な面を持つ光学部品は、プラスチックレンズであることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、レーザプリンタやデジタル複写機等に使用される光走査装置に関し、特にポリゴンミラーへ入射する光束の主走査方向（ポリゴンミラーの回転方向に沿う方向）の幅が、ポリゴンミラーにおける反射面の主走査方向の面の幅よりも広いオーバーイルミネーションタイプの光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ビームを用いて静電潜像を形成し、その静電潜像を現像して可視（現像剤）像を得る静電複写方式の画像形成装置であるレーザプリンタ装置やデジタル複写装置等においては、出力すべき画像（元の画像）を、第１の方向と第１の方向に直交する第２の方向に分解し、分解された第１の方向と第２の方向のいずれかの方向の画像データに基づいて光強度を変化した光ビームを、概ね直線状に、所定の時間間隔で繰り返し出力すなわち走査する光走査装置が用いられる。なお、１ライン分の光ビームと次の１ライン分の光ビームが走査される間または１ラインが走査されている間に、記録媒体や潜像保持体を、所定の速度で、走査される光ビームと直交する方向に移動することで、元の画像に対応した画像が得られる。
【０００３】
このような光走査装置においては、光ビームが走査される方向すなわち第１の方向は、通常、主走査方向と呼ばれる。また、第１の方向と直交する第２の方向は、通常、副走査方向と呼ばれる。
【０００４】
光走査装置は、光ビーム（レーザビーム）を出射する光源である半導体レーザ素子、半導体レーザ素子から出射された光ビームの断面ビーム径および断面形状を所定の大きさおよび形状に整える第１のレンズ群、第１のレンズ群により所定の大きさおよび形状に整えられた光ビームを、記録媒体または潜像保持体が移動される方向と直交する方向に連続的に反射して偏向（走査）する偏向装置および偏向装置により偏向された光ビームを、記録媒体または潜像保持体の所定位置に結像させる第２のレンズ群等を含む。
【０００５】
画像形成装置は、像（潜像）を保持する記録媒体または潜像保持体、記録媒体または潜像保持体を、光走査装置により１ライン分の画像データが照射される毎に１ライン分だけ移動させて、１ライン分の画像が１ライン分の画像と直交する方向に、順に整列された画像を形成する。なお、画像形成装置は、潜像を可視化する方法および潜像を記録媒体に直接形成するか否かに応じて、湿式（液体式）と乾式および直接式と転写式（間接式）に分類可能である。
【０００６】
上述した画像形成装置および光走査装置においては、プロセス速度（記録媒体または潜像保持体が移動される速度）、画像解像度（単位長さ当たりのドットの数、一般に１インチ当たりのドット数）、偏向装置のポリゴンミラーモータの回転速度（回転数）ならびに偏向装置のポリゴンミラーの面数との間には、    
Ｐ（ｍｍ／ｓ）をプロセス速度、    
Ｒ（ｄｐｉ）を画像解像度（１インチ当たりのドット数）、    
Ｖｒ（ｒｐｍ）をポリゴンミラーモータの回転数、および    
Ｎをポリゴンミラーの面数、    
とするとき、    
Ｐ×Ｒ＝２５．４×Ｖｒ×Ｎ／６０    ・・・（１）    
の関係がある。
【０００７】
（１）式より、画像形成速度と画像解像度は、ポリゴンミラーの回転数（通常は、ポリゴンミラーモータの回転数と同一）とポリゴンミラーの面数に比例することが認められる。よって、画像形成装置の高速化（単位時間あたりの画像形成速度の増大）や高解像度化（画像解像度の向上）のためには、ポリゴンミラーの面数を増やすか、ポリゴンミラーの回転数を高める必要がある。
【０００８】
今日、多くの画像形成装置で利用されているアンダーイルミネーションタイプ（オーバーイルミネーションタイプと比較する際の総称）の光走査装置においては、ポリゴンミラーに入射する光ビーム（光束）の主走査方向の幅（断面ビーム径であり、主走査方向と副走査方向とで異なる場合は、主走査方向のビーム径）は、ポリゴンミラーの任意の反射面の主走査方向の幅に比べて小さく制限されている。従って、ポリゴンミラーの各反射面に案内された光ビームは、その反射面により、全て反射される。
【０００９】
一方、記録媒体または潜像保持体（像面）に案内された光ビームの断面ビーム径（主走査方向と副走査方向とで異なる場合は、主走査方向のビーム径）は、第２のレンズ群（結像光学系）のＦナンバーＦｎに比例する。ＦナンバーＦｎは、    
結像光学系の焦点距離をｆ、および    
ポリゴンミラーにおける任意の反射面での光ビームの主走査方向の径をＤ、    
とすると、    
Ｆｎ＝ｆ／Ｄ    
で表される。従って、解像度を高めるために、走査対象物（像面）すなわち記録媒体または潜像保持体（感光体）上での光ビームの断面ビーム径を小さくしようとすると、ポリゴンミラーの各反射面上での主走査方向の断面ビーム径を、大きくする必要がある。このため、ポリゴンミラーの各反射面の面幅を増大し、さらに反射面の面数を増大すると、ポリゴンミラーの大きさが大型になる。
【００１０】
しかしながら、大型のポリゴンミラーを高速で回転させるためには、トルクの大きな大型のモータが要求される。この場合、当然、モータコストが上昇する。同時に、騒音や振動も増大され、さらに多くの熱が発生するため、これらの対策が必要になる。
【００１１】
この対策として、オーバーイルミネーションタイプの光走査装置がある。オーバーイルミネーションを用いた光走査装置の原理は、例えばLaser Scanning Notebook （Leo Beiser 著, SPIE OPTICAL ENGINEERING PRESS）等に開示されている。
【００１２】
オーバーイルミネーションタイプの光走査装置では、ポリゴンミラーの各反射面に照射される光ビームの主走査方向の幅が、ポリゴンミラーの個々の反射面の主走査方向の幅よりも大きく設定されることから、各反射面の全面で光ビームを反射させることができる。従って、ポリゴンミラーの大きさ、特に直径を、必要以上に増大することなく、画像形成速度および解像度を高めるために、ポリゴンミラーの反射面の数を増やすことができる。
【００１３】
このように、ポリゴンミラーに照射される光ビームの断面ビーム径とポリゴンミラーにおける各反射面の主走査方向の幅との関係にオーバーイルミネーションを適用することにより、ポリゴンモータにかかる負荷の大きさが低減され、ポリゴンミラーを高速で回転させたとしても、発熱も抑制される。これにより、ポリゴンモータのコストも低減される。また、ポリゴンミラーの反射面の面数が増大されることで、ポリゴンミラーの主走査面の形状が真円に近づくため、騒音、特に風切り音や振動が低減できる。なお、騒音や振動があるレベルまで低減されることにより、防音および気密のために必要とされる防塵ガラス等の部品点数も減少されることから、一層、コストが低減されるメリットも期待できる。また、高デューティーサイクル（duty cycle）が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したオーバーイルミネーションタイプの光走査装置においては、アンダーイルミネーションタイプの光走査装置では、ポリゴンミラーにより偏向された光ビームの主走査方向の幅は、走査角度（位置角度）に拘わりなく、一定であるに対し、走査角度によって変動する問題がある。
【００１５】
このように、オーバーイルミネーションタイプの光走査装置においては、ポリゴンミラーの任意の反射面に案内された光ビームがポリゴンミラーの任意の反射面で反射される角度すなわち走査角度が変化することにともなって、ＦナンバーＦｎが変化することから、感光体（像面）に到達した光ビームの断面ビーム径のうちの主走査方向については、ばらつき（偏差）が発生する。特に、ポリゴンミラーに入射する光ビームが、主走査平面において、結像光学系の光軸と角度を持つ場合（斜めから入射する場合）、断面ビーム径のばらつきは、主走査方向に関し、結像光学系の光軸中心に対して左右非対称となる問題がある。
【００１６】
なお、像面（感光体）での光ビームの断面ビーム径のばらつきを低減するために、ポリゴンミラーの任意の反射面に、主走査方向の正面（近傍）から光ビームを入射させると、ポリゴンミラーの個々の反射面で反射（偏向）された光ビームが、第２のレンズ群で反射されてポリゴンミラーの任意の反射面に戻され、もう一度第２のレンズ群に向けて反射されることがある。この第２のレンズ群とポリゴンミラーの任意の反射面との間を往復した光ビームが、感光体の画像領域内に結像されると、画像の画質が劣化する問題がある。
【００１７】
また、第２のレンズ群に含まれるレンズのレンズ面に、反射防止膜（光透過率を向上させるコーティング）を設けることで、第２のレンズ群とポリゴンミラーの各反射面との間を往復する光ビームの発生を抑止することができるが、当然、レンズ単体のコストが上昇する問題がある。なお、反射防止膜は、ガラス転移温度が低いレンズのレンズ面に設ける場合に、レンズ表面の面精度が低下して光学特性が悪化する虞れがある。
【００１８】
この発明の目的は、感光体に光ビームを結像するための結像用レンズのレンズ面で反射された光ビームが再び結像用レンズを通じて感光体に走査されることに起因する画質の劣化を防止可能で、装置の大きさを低減可能なオーバーイルミネーションタイプの光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明は、上述の目的を達成するためになされたもので、光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、前記結像光学系は、光軸に対して、前記第１の方向に、自身の中心が長手方向の中心が偏心されているか、あるいは前記光軸と交差する位置で、前記第１の方向と直交する第２の方向の軸周りに回転されている面の回転中心に対して、所定量回転されている面を少なくとも１面有することを特徴とする光走査装置を提供するものである。
【００２０】
またこの発明は、光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、前記結像光学系は、少なくとも１つのパワーを有する面を有する光学部品を含み、前記光学部品のうちの前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の前記第１の方向をｙ軸、前記第１の方向と直交する第２の方向をｚ軸、前記光束の進行する方向をｘ軸とするとき、前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の非球面項は、    
ＡｍΣｙｍ（ｍ＝０，１，２，３，…）または  
ＡｍｎΣｙｍｚｎ（ｍ＝０，１，２，３，…，ｎ＝０，１，２，３，…）とすると、  
ｍ＝２×ｋ＋１（ｋ＝０，１，２，３…）のときに、Ａｍ≠０またはＡｍｎ≠０である項を含むことを特徴とする光走査装置を提供するものである。
【００２１】
さらにこの発明は、光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、前記結像光学系は、パワーを有するレンズを含み、前記パワーを有するレンズは、前記光束が入射する際の反射を抑止する表面処理をともなわない面を少なくとも１面有し、前記光走査手段への入射光と前記結像光学系の光軸とが主走査平面または副走査平面で角度を有することを特徴とする光走査装置を提供するものである。
【００２２】
またさらにこの発明は、光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、前記結像光学系は、複数の光学部品を含み、複数の光学部品のうちのパワーを有する光学部品は、２以下であることを特徴とする光走査装置を提供するものである。
【００２３】
さらにまたこの発明は、光ビームを受光して像を生成する感光体と、光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、上記光束を前記感光体の所定の位置に走査する光走査手段と、この光走査手段で走査された上記光束を前記感光体に結像させる結像光学系とを備え、上記光走査手段に入射する上記光束が上記光走査手段の単一の反射面の上記第１の方向の幅より広い光走査装置であって、上記結像光学系は、光軸に対して、上記第１の方向に、自身の中心が長手方向の中心が偏心されているか、あるいは上記光軸と交差する位置で、上記第１の方向と直交する第２の方向の軸周りに回転されている面の回転中心に対して、所定量回転されている面を少なくとも１面有することを特徴とする光走査装置と、この光走査装置により前記感光体に形成された像を現像する現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、この発明は、オーバーイルミネーションタイプの光走査装置において、結像光学系のパワーを持つ面の形状を主走査方向に非対称としたので、結像光学系のレンズ面による反射光による画像悪化を防ぐことができ、且つ画像領域でのビーム径ばらつきを低減することが可能となり、出力画像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態である光走査装置が組み込まれる画像形成装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した画像形成装置に組み込まれる光走査装置を説明する概略図。
【図３】図２に示した光走査装置を含むデジタル複写装置の駆動回路の一例を示す概略ブロック図。
【図４】図２に示したオーバーイルミネーションタイプの光走査装置のポリゴンミラーの個々の反射面と結像レンズとの間をレーザビームを往復する状態を説明する概略図。
【図５】図２に示したオーバーイルミネーションタイプの光走査装置のポリゴンミラーの個々の反射面の回転により走査されるレーザビームの走査位置とレーザビームの主走査方向の光束幅との関係を説明する概略図。
【図６】図２に示したオーバーイルミネーションタイプの光走査装置を用い、収束角度のばらつきを主走査方向の全走査領域で低減させることにより、感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきの程度を抑えることのできる原理を説明する概略図。
【図７】図２を用いて説明した光走査装置において、主走査方向位置に対する収束角度ψのばらつきの状態を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域として、周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフ。
【図８】図２を用いて説明した光走査装置において、感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径の変動を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域として、周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフ。
【図９】図２を用いて説明した光走査装置において、主走査方向のｆθ特性を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域として、周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフ。
【図１０】図２を用いて説明した光走査装置の別の実施の形態を説明する概略図。
【図１１】図１０を用いて説明した光走査装置において、主走査方向位置に対する収束角度ψのばらつきの状態を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域として、周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフ。
【図１２】図１０を用いて説明した光走査装置において、感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径の変動を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域として、周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフ。
【図１３】図１０を用いて説明した光走査装置において、主走査方向のｆθ特性を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域として、周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、この発明の実施の形態である光走査装置を有する画像形成装置としてのデジタル複写機を示すものである。
【００２８】
図１に示されるように、デジタル複写装置１は、例えば画像読取手段としてのスキャナ部１０と、画像形成手段としてのプリンタ部２０と、を有している。
【００２９】
スキャナ部１０は、矢印の方向に移動可能に形成された第１キャリッジ１１、第１キャリッジ１１に従動して移動される第２キャリッジ１２、第２キャリッジ１２からの光に所定の結像特性を与える光学レンズ１３、光学レンズ１３により所定の結像特性が与えられた光を光電変換して電気信号を出力する光電変換素子１４、原稿Ｄを保持する原稿台１５、原稿台１５に原稿Ｄを押しつける原稿固定カバー１６等を有している。
【００３０】
第１キャリッジ１１には、原稿Ｄを照明する光源１７、光源１７が放射する光で照明されて原稿Ｄから反射された反射光を、第２キャリッジ１２に向けて反射するミラー１８ａが設けられている。
【００３１】
第２キャリッジ１２には、第１キャリッジ１１のミラー１８ａから伝達された光を９０゜折り曲げるミラー１８ｂ、ミラー１８ｂで折り曲げられた光をさらに９０゜折り曲げるミラー１８ｃを有している。
【００３２】
原稿台１５に載置された原稿Ｄは、光源１７によって照明され、画像の有無に対応する光の明暗が分布する反射光を反射する。この原稿Ｄの反射光は、原稿Ｄの画像情報として、ミラー１８ａ，１８ｂおよび１８ｃを経由して、光学レンズ１３に入射される。
【００３３】
光学レンズ１３に案内された原稿Ｄからの反射光は、光学レンズ１３により、光電変換素子（ＣＣＤセンサ）１４の受光面に集光される。
【００３４】
以下、図示しない操作パネルまたは外部装置から画像形成の開始が入力されると、図示しないキャリッジ駆動用モータの駆動により第１キャリッジ１１と第２キャリッジ１２が原稿台１５に対して所定の位置関係となるよう定められているホーム位置に一旦移動されたのち、原稿台１５に沿って所定の速度で移動されることで、原稿Ｄの画像情報すなわち原稿Ｄから反射された画像光が、ミラー１８ａが延出されている方向すなわち主走査方向に沿った所定の幅で切り出されて、ミラー１８ｂに向けて反射されるとともに、ミラー１８ａが延出されている方向と直交する方向すなわち副走査方向に関してミラー１８ａにより切り出された幅を単位として、順次取り出され、原稿Ｄの全ての画像情報がＣＣＤセンサ１４に案内される。なお、ＣＣＤセンサ１４から出力される電気信号はアナログ信号であり、図示しないＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換されて、画像信号として図示しない画像メモリに、一時的に記憶される。
【００３５】
以上のようにして、原稿台１５上に載置された原稿Ｄの画像は、ＣＣＤセンサ１４により、ミラー１８ａが延出されている第１の方向に沿った１ラインごとに図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す例えば８ビットのデジタル画像信号に変換される。
【００３６】
プリンタ部２０は、図２および図３を用いて後段に説明する露光装置としての光走査装置２１および被画像形成媒体である記録用紙Ｐ上に画像形成が可能な電子写真方式の画像形成部２２を有している。
【００３７】
画像形成部２２は、図３を用いて説明するメインモータにより外周面が所定の速度で移動するよう回転され、光走査装置２１からレーザビームＬが照射されることで画像データすなわち原稿Ｄの画像に対応する静電潜像が形成されるドラム状の感光体（以下、感光体ドラムと示す）２３、感光体ドラム２３の表面に所定極性の表面電位を与える帯電装置２４、感光体ドラム２３に光走査装置により形成された静電潜像に可視化材としてのトナーを選択的に供給して現像する現像装置２５、現像装置２５により感光体ドラム２３の外周に形成されたトナー像に所定の電界を与えて記録用紙Ｐに転写する転写装置２６、転写装置でトナー像が転写された記録用紙Ｐおよび記録用紙Ｐと感光体ドラム２３との間のトナーを、感光体ドラム２３との静電吸着から解放して（感光体ドラム２３から）分離する分離装置２７および感光体ドラム２３の外周面に残った転写残りトナーを除去し、感光体ドラム２３の電位分布を帯電装置２４により表面電位が供給される以前の状態に戻すクリーニング装置２８等を有している。なお、帯電装置２４、現像装置２５、転写装置２６、分離装置２７およびクリーニング装置２８は、感光体ドラム２３が回転される矢印方向に沿って、順に配列されている。また、光走査装置２１からのレーザビームＬは、帯電装置２４と現像装置２５と間の感光体ドラム２３上の所定位置Ｘに照射される。
【００３８】
スキャナ部１０で原稿Ｄから読み取られた画像信号は、図示しない画像処理部において、例えば輪郭補正あるいは中間調表示のための階調処理等の処理により印字信号に変換され、さらに光走査装置２１の以下に説明する半導体レーザ素子から放射されるレーザビームの光強度を、帯電装置２４により所定の表面電位が与えられている感光体ドラム２３の外周に、静電潜像を記録可能な強度と潜像を記録しない強度とのいづれかに変化させるためのレーザ変調信号に変換される。
【００３９】
光走査装置２１の以下に示すそれぞれの半導本レーザ素子は、上述したレーザ変調信号に従って強度変調され、所定の画像データに対応して感光体ドラム２３の所定位置に静電潜像を記録するよう、発光する。この半導本レーザ素子からの光は、光走査装置２１内の以下に説明する偏向装置によりスキャナ部１０の読み取りラインと同一の方向である第１の方向に偏向されて、感光体ドラム２３の外周上の所定位置Ｘに、照射される。
【００４０】
以下、感光体ドラム２３が所定速度で矢印方向に回転されることで、スキャナ部１０の第１キャリッジ１１および第２キャリッジ１２が原稿台７に沿って移動されると同様に、偏向装置により順次偏向される半導体レーザ素子からのレーザビームが１ライン毎に、感光体ドラム２３上の外周に所定間隔で露光される。
【００４１】
このようにして、感光体ドラム２３の外周上に、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００４２】
感光体ドラム２３の外周に形成ざれた静電潜像は、現像装置２５からのトナーにより現像され、感光体ドラム２３の回転により転写装置２６と対向する位置に搬送され、用紙カセット２９から、給紙ローラ３０および分離ローラ３１により１枚取り出され、アライニングローラ３２でタイミングが整合されて供給される記録用紙Ｐ上に、転写装置２６からの電界によって転写される。
【００４３】
トナー像が転写された記録用紙Ｐは、分離装置２７によりトナーとともに分離され、搬送装置３３により定着装置３４に案内される。
【００４４】
定着装置３４に案内された記録用紙Ｐは、定着装置３４からの熱と圧力によりトナー（トナー像）が定着されたのち、排紙ローラ３５によりトレイ３６に排出される。
【００４５】
一方、転写装置２６によりトナー像（トナー）を記録用紙Ｐに転写させた後の感光体ドラム２３は、引き続く回転の結果、クリーニング装置２８と対向され、外周に残っている転写残りトナー（残留トナー）が除去されて、さらに帯電装置２４により表面電位が供給される以前の状態に初期状態に戻され、次の画像形成が可能となる。
【００４６】
以上のプロセスが繰り返されることで、連続した画像形成動作が可能となる。
【００４７】
このように、原稿台１５にセットされた原稿Ｄは、スキャナ部１０で画像情報が読み取られ、読み取られた画像情報がプリンタ部２０でトナー像に変換されて記録用紙Ｐに出力されることで、複写される。
【００４８】
なお、上述した画像形成装置の説明は、デジタル複写機を例としたが、例えば画像読取部が存在しないプリンタ装置でもかまわない。
【００４９】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、図１に示した光走査装置の構成を説明する概略図である。なお、図２（ａ）は、光走査装置に含まれる光源（半導体レーザ素子）と感光体ドラム（走査対象物）との間に配列される光学要素を、光偏向装置（ポリゴンミラー）から感光体ドラムに向かう光ビームが光偏向装置により走査される方向と平行な方向である主走査方向（第１の方向）と直交する方向から見るとともにミラーによる折り返しを展開して説明した概略平面図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した方向すなわち主走査方向と直交する副走査方向（第２の方向）が平面となるように示した概略断面図である。
【００５０】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、光走査装置２１は、例えば、７８０ｎｍのレーザビーム（光ビーム）Ｌを出射する半導体レーザ素子（光源）４１、半導体レーザ素子４１から出射されたレーザビームＬの断面ビーム形状を所定の形状および大きさに整える有限焦点レンズまたはコリメートレンズ４２、有限焦点レンズまたはコリメートレンズ４２を通過されたレーザビームＬの光量（光束幅）を、所定の大きさに制限するアパーチャ４３、アパーチャ４３により光量が制限されたレーザビームＬの断面形状を、所定の断面ビーム形状に整えるために、副走査方向のみに正のパワーが与えられたシリンドリカルレンズ４４、および有限焦点レンズもしくはコリメートレンズ４２、アパーチャ４３、およびシリンドリカルレンズ４４により断面形状が所定の断面ビーム形状に整えられた半導体レーザ素子４１からのレーザビームＬを、所定の方向に折り曲げるミラー４５等を有する偏向前光学系４０を有している。
【００５１】
偏向前光学系４０により所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬが進行する方向には、所定の速度で回転するポリゴンミラーモータ５０Ａと一体に形成され、シリンドリカルレンズ４４により、断面ビーム形状が所定の形状に整えられたレーザビームＬを、後段に位置される感光体ドラム（被走査面）２３に向けて走査するポリゴンミラー（光偏向装置）５０が設けられている。
【００５２】
ポリゴンミラー５０と感光体ドラム２３との間には、ポリゴンミラー５０の各反射面で連続して反射されたレーザビームＬを、感光体ドラム２３の軸線方向に沿って、概ね直線状に結像する結像光学系６０が設けられている。
【００５３】
結像光学系６０は、ポリゴンミラー５０の個々の反射面で連続して反射されるレーザビームＬを、感光体ドラム２３に照射される際の感光体ドラム２３上での位置とポリゴンミラー５０の各反射面の回転角とを比例させながら図１に示した露光位置Ｘにおいて感光体ドラム２３の長手（軸線）方向の一端から他端に照射し、感光体ドラム２３上の長手方向のどの位置においても、所定の断面ビーム径となるように、ポリゴンミラー５０が回転される角度に基づいて、所定の関係が与えられた収束性を提供可能な結像レンズ（通常、ｆθレンズと呼ばれる）６１と、画像形成部２２内を浮遊するトナー、塵あるいは紙粉等が光走査装置２１の図示しないハウジング内に回り込むことを防止する防塵ガラス６２等からなる。
【００５４】
なお、光走査装置２１内の半導体レーザ素子４１から感光体ドラム２３までのレーザビームＬの光路は、図示しない複数のミラー等により、光走査装置２１の図示しないハウジング内で折り曲げられている。また、結像レンズ６１の主走査方向および副走査方向の曲率およびポリゴンミラー５０と感光体ドラム２３との間の光路が最適化されることで、結像レンズ６１と図示しないミラーの少なくとも１つが一体に形成されてもよい。
【００５５】
また、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した光走査装置においては、ポリゴンミラー５０の各反射面に向けられる入射レーザビームの主光線が沿う軸ＯＩと結像光学系６０の光軸ＯＲを、それぞれ主走査平面に投影したときの両者のなす角度αは、α＝５°である。また、同光走査装置を副走査断面から見た状態で、入射レーザビームと結像光学系の光軸ＯＲとのなす角度は、２°である。
【００５６】
図３は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した光走査装置を含むデジタル複写装置の駆動回路の一例を示す概略ブロック図である。
【００５７】
主制御装置としてのＣＰＵ１０１には、所定の動作規則やイニシャルデータが記憶されているＲＯＭ（読み出し専用メモリ）１０２、入力された制御データを一時的に記憶するＲＡＭ１０３、ＣＣＤセンサ１４からの画像データまたは外部装置から供給される画像データを保持するとともに、以下に示す画像処理回路に対して画像データを出力する共有（画像）ＲＡＭ１０４、バッテリバックアップにより、複写装置１への通電が遮断された場合であってもそれまでに記憶されたデータを保持するＮＶＭ（不揮発性メモリ）１０５、および画像ＲＡＭ１０４に記憶されている画像データに所定の画像処理を付加して、以下に説明するレーザドライバに出力する画像処理装置１０６等が接続されている。
【００５８】
ＣＰＵ１０１にはまた、光走査装置２１の半導体レーザ素子４１を発光させるレーザドライバ１２１、ポリゴンミラー５０を回転するポリゴンモータ５０Ａを駆動するポリゴンモータドライバ１２２、および感光体ドラム２３や、付随する用紙（被転写材）の搬送機構等を駆動するメインモータ２３Ａを駆動するためのメインモータドライバ１２３等が接続されている。
【００５９】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示した光走査装置２１では、半導体レーザ素子４１を放射された発散性のレーザビームＬは、有限焦点レンズまたはコリメートレンズ４２により、断面ビーム形状が収束性にもしくは実質的に平行に変換される（希に、発散性のこともある）。
【００６０】
断面ビーム形状が所定形状に変換されたレーザビームＬは、アパーチャ４３により通過されて光束幅および光量が最適に設定されるとともに、シリンドリカルレンズ４４により、副走査方向にのみ所定の収束性が与えられる。これにより、レーザビームＬは、ポリゴンミラー５０の各反射面上で主走査方向に延びた線状となる。
【００６１】
ポリゴンミラー５０は、例えば正１２面体であり、その内接円直径Ｄｐが２９ｍｍに形成されている。ポリゴンミラー５０の各反射面（１２面）の主走査方向の幅Ｗｐは、ポリゴンミラー５０の反射面の数をＮとすると、    
Ｗｐ＝ｔａｎ（π／Ｎ）×Ｄｐ    
から求めることができ、この例では、    
Ｗｐ＝ｔａｎ（π／１２）×２９＝７．７７ｍｍ    
である。
【００６２】
これに対し、ポリゴンミラー５０の各反射面に照射されるレーザビームＬの主走査方向のビーム幅ＤＬは、概ね３２ｍｍであり、ポリゴンミラー５０の個々の反射面の主走査方向の幅Ｗｐ＝７．７７ｍｍに比較して、広く設定されている。
【００６３】
ポリゴンミラー５０の各反射面に案内され、ポリゴンミラー５０が回転されることにより連続して反射されることで直線状に走査（偏向）されたレーザビームＬは、結像光学系６０の結像レンズ６１によって、感光体ドラム２３（像面）上で、断面ビーム径が少なくとも主走査方向に関して、概ね均一になるように所定の結像特性が与えられ、感光体ドラム２３の表面に、概ね直線状に結像される。また、結像レンズ６１により、ポリゴンミラー５０の個々の反射面の回転角度と感光体ドラム２３上に結像された光ビームの結像位置すなわち走査位置が、比例関係を持つように補正される。従って、結像レンズ６１により、感光体ドラム２３上に、直線状に走査される光ビームの速度は、全走査域で一定となる。なお、結像レンズ６１は、ポリゴンミラー５０の各反射面が副走査方向に対して個々に非平行であるすなわち各反射面に倒れが生じている影響による副走査方向の走査位置のずれも補正できる曲率（副走査方向曲率）が与えられている。結像レンズ６１は、さらに副走査方向の像面湾曲も補正している。これら副走査方向の光学特性を補正するために、副走査方向の曲率は、走査位置により変化させている。
【００６４】
結像レンズ６１のレンズ面の形状は、    
【表１】
2011158912.tif 000003
【００６５】
および    
【数１】
2011158912.tif 000004
【００６６】
により定義されている。
【００６７】
また、結像レンズ６１の材質は、アクリル（ＰＭＭＡ）であり、屈折率ｎは、波長が７８０ｎｍのレーザビームに関し、ｎ＝１．４８３９８７である。また、結像レンズ６１の厚さは、光軸（レーザビームが進行する方向）上のデフォーカス方向で２４ｍｍ、副走査方向の高さは、２５ｍｍである。
【００６８】
このような結像レンズ６１を用いることで、ポリゴンミラー５０の個々の反射面の回転角θと感光体ドラム２３上に結像されるレーザビームＬの位置とが概ね比例されるので、レーザビームＬが感光体ドラム２３上に結像される際の位置が補正可能となる。
【００６９】
結像レンズ６１は、また、ポリゴンミラー５０の各反射面相互の副走査方向の傾きの偏差すなわち面倒れ量のばらつきによって生じる副走査方向の位置ずれを補正可能である。詳細には、結像レンズ６１のレーザビーム入射面（ポリゴンミラー５０側）と出射面（感光体ドラム２３側）とにおいて、概ね光学的に共役の関係とすることで、ポリゴンミラー５０の任意の反射面とポリゴンミラー５０の回転軸との間に定義される傾きが（個々の反射面毎に）異なる場合でも、感光体ドラム２３上に案内されるレーザビームＬの副走査方向の走査位置のずれを補正することができる。
【００７０】
また、副走査方向の像面湾曲、副走査方向の走査線の曲がりも結像レンズ６１により補正される。これらを補正するために、結像レンズ６１の副走査方向の曲率は、走査位置に応じて変化されている。
【００７１】
なお、レーザビームＬの断面ビーム径は、半導体レーザ素子４１が放射する光ビームＬの波長に依存することから、レーザビームＬの波長を６５０ｎｍまたは６３０ｎｍ、もしくはより短い波長とすることで、レーザビームＬの断面ビーム径を、一層、小径化できる。
【００７２】
図４は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示したオーバーイルミネーションタイプの光走査装置において、ポリゴンミラーの個々の反射面と結像レンズとの間をレーザビームを往復する状態を説明する概略図である。
【００７３】
図４に示されるように、ポリゴンミラー６１の個々の反射面に入射するレーザビームＬが、主走査平面内で、ポリゴンミラー６１の概ね正面から入射される場合、ポリゴンミラー５０の各反射面へ入射するレーザビームＬ１は、ポリゴンミラー５０の任意の反射面で連続して反射されて、画像レーザビームＬ２となる。この画像レーザビームＬ２は、結像レンズ６１のレンズ面で反射され、反射レーザビームＬ３となる。
【００７４】
結像レンズ６１のレンズ面からの反射レーザビームＬ３は、ポリゴンミラー５０の個々の反射面に戻され、ポリゴンミラー５０の個々の反射面のうちの反射光が画像領域に寄与する面で反射されて、結像レンズ６１に向かう反射レーザビームＬ４となる。
【００７５】
このように、ポリゴンミラー５０の任意の反射面と結像レンズ６１のレンズ面との間を往復した後、再びポリゴンミラー５０の反射光が画像領域に寄与する面で反射された反射レーザビームＬ４が結像レンズ６１により感光体ドラム２３上の画像領域へ結像されると、出力画像の画質が劣化することになる。なお、結像レンズ６１のレンズ面で反射される反射レーザビームＬ３の光強度は、結像レンズ６１のレンズ面に、光透過率を向上させるコーティング（反射防止膜）が形成されていない場合に、特に、顕著になる。また、結像レンズ６１が、反射防止膜を設けることが可能なガラス製のレンズであっても、ガラス転移温度が低い材質で形成されている場合には、反射防止膜を設ける工程で、レンズ表面の面精度が劣化（変化）しやすく、結果的に、光学特性が悪化する問題がある。
【００７６】
ポリゴンミラー５０の任意の反射面と結像レンズ６１のレンズ面との間を往復したレーザビーム（Ｌ４）により、画像の画質が劣化されないためには、ポリゴンミラー５０の個々の反射面に入射される入射レーザビームを、主走査断面で結像レンズ６１の光軸に対して、任意の角度の方向から入射させる必要がある（結像レンズ６１の光軸とポリゴンミラー５０の個々の反射面に入射される入射レーザビームとの間に傾きを与える必要がある）。
【００７７】
しかしながら、結像レンズ６１の光軸とポリゴンミラー５０の個々の反射面に入射される入射レーザビームと間に、上述した傾きがある場合、図５に示すように、ポリゴンミラー５０の各反射面で走査されたレーザビームＬａ，Ｌｂ，Ｌｃの主走査方向の幅を、それぞれＤａ，ＤｂおよびＤｃとすると、各反射レーザビームの主走査方向の幅の大小関係（長短）は、Ｄａ  ＞  Ｄｂ  ＞  Ｄｃとなる。すなわち、結像光学系６０の全体の焦点距離をｆ、ポリゴンミラー５０の任意の反射面で反射された光ビームの主走査方向の径（幅）をＤｘとすると、ｆ／Ｄｘで定義されるＦナンバーＦｎが、走査角度により異なることがよく知られている。
【００７８】
感光体ドラム２３の所定の位置に結像されたレーザビームの断面ビーム径は、ＦナンバーＦｎに概ね比例するので、感光体ドラム２３上におけるビーム径を、それぞれ、ωａ，ωｂ，ωｃとすると、ωａ  ＜  ωｂ  ＜  ωｃとなる。
【００７９】
従って、結像レンズ６１の光軸とポリゴンミラー５０の各反射面に入射される入射レーザビームと間に、上述の傾きがある場合、感光体ドラム２３上での結像位置（走査位置）に起因して、レーザビームの断面ビーム径にばらつきが生じ、感光体ドラム２３に記録される画像の画質が悪化することになる。
【００８０】
なお、感光体ドラム２３に結像されるレーザビームの断面ビーム径ωは、収束角度（レーザビームの中心光とレーザビームの外縁とのなす角）をψ、レーザビームの波長をλとすると、ω≒λ／（πｔａｎψ）によっても表すことができるので、断面ビーム径ωのばらつきを低減するには、レーザビームが感光体ドラム２３に収束（結像）される際の収束角度ψのばらつきを低減させる必要がある。
【００８１】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、上述した収束角度のばらつきを主走査方向の全走査領域で低減させることにより、感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきの程度を抑えることのできる原理、すなわち結像レンズの形状の特徴を説明する概略図である。
【００８２】
図６（ａ）は、ポリゴンミラー５０の個々の反射面上における断面ビーム径が大きいとき、すなわちＦナンバーＦｎが小さい場合に適用可能な結像レンズ６１を通過するレーザビームの特性を説明する概略図である。なお、この状態は、図５に示したレーザビームＬａとポリゴンミラー５０の任意の反射面との関係に相当する。
【００８３】
図６（ａ）に示される通り、結像レンズ６１の主走査方向に関し、入射レーザビームの径（幅）Ｄ１よりも出射レーザビームの径（幅）Ｄ２が小さくなるように結像レンズ６１の特性を設定することで、感光体ドラム２３（像面）に到達するレーザビームの収束角度ψが小さくなる。従って、感光体ドラム２３（像面）に走査された走査線（潜像）の主走査方向の幅（レーザビームのビーム径）は、結像レンズ６１を用いない場合に比較して、大きくなる。
【００８４】
いうまでもなく、図６（ａ）に示したように、出射レーザビームの径Ｄ２を入射レーザビームの径Ｄ１よりも小さくできるためには、結像レンズ６１のその部分の特性、特に入射面の形状は、凸レンズ状となる。なお、出射面の形状は、結像光学系６０により提供される合成焦点位置を、感光体ドラム２３の表面の所定位置（像面）またはその近傍に一致させることのできる形状に、定義される。
【００８５】
図６（ｂ）は、ポリゴンミラー５０の個々の反射面上における断面ビーム径が大きいとき、すなわちＦナンバーＦｎが小さい場合に適用可能な結像レンズ６１を通過するレーザビームの特性を説明する概略図である。なお、この状態は、図５に示したレーザビームＬｃとポリゴンミラー５０の任意の反射面との関係に相当する。
【００８６】
図６（ｂ）に示される通り、結像レンズ６１の主走査方向に関し、入射レーザビームの径（幅）Ｄ１よりも出射レーザビームの径（幅）Ｄ２が大きくなるように結像レンズ６１の特性を設定することで、感光体ドラム２３（像面）に到達するレーザビームの収束角度ψが大きくなる。従って、感光体ドラム２３（像面）に走査された走査線（潜像）の主走査方向の幅（レーザビームのビーム径）は、結像レンズ６１を用いない場合に比較して、小さくなる。
【００８７】
いうまでもなく、図６（ｂ）に示したように、出射レーザビームの径Ｄ２を入射レーザビームの径Ｄ１よりも大きくできるためには、結像レンズ６１のその部分の特性、特に入射面の形状は、凹レンズ状となる。なお、出射面の形状は、結像光学系６０により提供される合成焦点位置を、感光体ドラム２３の表面の所定位置（像面）またはその近傍に一致させることのできる形状に、定義される。なお、結像レンズ６１の入射面の形状が凸レンズ状であっても、その曲率が小さい場合には、入射面の形状が凹レンズ状である場合と同じ効果が得られる。
【００８８】
このように、主走査方向において、レーザビームが走査される位置に応じて、結像レンズ６１の入射面のレンズ形状と出射面のレンズ形状のそれぞれの曲率を変化させてその比率を変えることにより、感光体ドラム２３に走査されたレーザビームの収束角度ψのばらつきを低減することが可能となる。この結果、感光体ドラム２３に走査される走査線の長さ方向の全域において、レーザビームの断面ビーム径を均一にできる。
【００８９】
以上説明したように、結像レンズのレンズ面で反射された反射レーザビームがポリゴンミラーの各反射面との間を往復して結像レンズに入射されることにより生じる画質の劣化を回避するために、レーザビームを、主走査平面内でポリゴンミラーの個々の反射面に結像光学系の光軸に対して所定の角度で入射させた場合に生起されるレーザビームの主走査方向の断面ビーム径の変化は、結像レンズの主走査方向の各レンズ面形状を、主走査方向に関して非対称に設定する（レーザビームが走査される位置に応じて結像レンズ６１の入射面のレンズ形状と出射面のレンズ形状のそれぞれの曲率を変化させてその比率を変える）ことにより、概ね、均一化される。なお、上述した各レンズ面の形状は、（２）式の非球面項をｙｍとし、ｍに奇数項を含ませることで、達成される。
【００９０】
このように、結像レンズの入射面と出射面のそれぞれの面形状を、主走査方向の全での走査領域において、レーザビームが走査される位置に応じて、それぞれの曲率を変化させてその比率を変えることで、ＦナンバーＦｎのばらつきを補正することができ、全ての走査領域で、レーザビームの断面ビーム径を均一にすることができる。また、従来の光走査装置においては、主走査方向に関して、収束角度を一定に維持するために、パワーを有する多くの光学部品を必要としていたが、本発明によれば、少ない光学部品で、感光体ドラム２３の所定の位置に結像されるレーザビームの断面ビーム径を、主走査方向の長さの全域に亘って、概ね均一に設定できる。
【００９１】
なお、上述の主走査方向に非対称な形状の面が定義される光学部品は、レンズに限定されることなく、パワーのあるミラー面等の光学部品によっても同じ効果が得られる。また、上述の主走査方向に非対称な形状の面が定義される光学部品がレンズであり、しかもガラス製であるならば、屈折率が高く、諸特性の補正が容易である。なお、光学部品をガラス製とすることは、吸湿や周囲温度の変化の影響を受けにくくなる点で、一層効果的である。この場合、レンズ面形状が複雑になると、切削加工や研磨加工に要求される加工時間が長くなり、コストが非常に増大するので、成形加工が好ましい。
【００９２】
図７は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）および図３を用いて説明した光走査装置を用いることにより得られる光学特性のうちの主走査方向位置に対する収束角度ψのばらつきの状態を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域として、周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフである。なお、図７において、曲線ａは、この発明の実施の形態を適用した光走査装置により得られる特性を、曲線（一点鎖線）ｂは、左右対称な結像レンズを用いた周知の光走査装置により得られる特性を、それぞれ示している。なお、周知の光走査装置に用いる左右対称形状の結像レンズは、（２）式のｙｍの奇数項の係数が全て「０」である場合に相当する。図７に示されるように、本願発明の光走査装置においては、ポリゴンミラー５０の各反射面に入射するレーザビームの主走査方向の入射角度と反対側の走査端（この場合、「＋」方向）は、前にも説明したように、ＦナンバーＦｎが大きくなり、収束角度は、小さくなる。
【００９３】
図７から、主走査方向に非対称な形状の面が定義される本発明の結像レンズ６１を用いることにより、曲線ａで示される通り、収束角度ψの振れ幅が減少していることがわかる。特に、走査端で、効果が高いことが認められる。
【００９４】
図８は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）および図３を用いて説明した光走査装置を用いることにより得られる光学特性のうちの感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径の変動を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域としたときの周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフである。なお、図８において、曲線ａは、この発明の実施の形態を適用した光走査装置により得られる特性を、曲線（一点鎖線）ｂは、左右対称な結像レンズを用いた周知の光走査装置により得られる特性を、それぞれ示している。
【００９５】
図８から、主走査方向に非対称な形状の面が定義される本発明の結像レンズ６１を用いることにより、曲線ａで示される通り、主走査方向の断面ビーム径のばらつきの程度が抑制されていることがわかる。特に、走査端で、効果が大きい。
【００９６】
図９は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）および図３を用いて説明した光走査装置を用いることにより得られる光学特性のうちの感光体ドラム上に結像されたレーザビームの位置とポリゴンミラーの回転角度との間の線形性の偏差、すなわちポリゴンミラーの回転角度と走査位置との間に線形性がある場合の走査位置（目標位置）と設計値とのずれ量（結像光学系の系の光軸位置と理論上の主走査方向位置（長さ）と実際にレーザビームが走査された位置との間の距離の差（画像の伸びと縮み）の偏差）であるｆθ特性を示すグラフである。なお、図９において、曲線ａは、この発明の実施の形態を適用した光走査装置により得られる特性を、曲線（一点鎖線）ｂは、左右対称な結像レンズを用いた周知の光走査装置により得られる特性を、それぞれ示している。
【００９７】
図９から、主走査方向に非対称な形状の面が定義される本発明の結像レンズ６１を用いることにより、曲線ａで示される通り、主走査方向のｆθ特性に関し、左右の対称性が向上され、全体のバランスも改善されていることが認められる。また、変化量の最大値も小さく改善されている。
【００９８】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した光走査装置の別の実施の例を説明する概略図である。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて既に説明した構成と同一の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９９】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す光走査装置７１は、半導体レーザ素子４１、有限焦点レンズまたはコリメートレンズ４２、アパーチャ４３およびシリンドリカルレンズ４４等を有する偏向前光学系７０、内接円の直径が２５ｍｍで正１２面体であるポリゴンミラー８０および結像レンズ９１と防塵ガラス６２等を有する結像光学系９０等からなる。
【０１００】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す光走査装置７１においては、半導体レーザ素子４１からのレーザビームは、結像光学系９０の系の光軸ＯＲに対して主走査面内で所定の角度となる走査領域の外側から、ポリゴンミラー８０の各反射面に入射される。なお、ポリゴンミラー８０に向けられるレーザビームが通過すべき入射側の光軸Ｏ１と結像光学系９０の系の光軸ＯＲとの間の角度αは、例えば４６．４２°で、両者を副走査断面から見た際の入射レーザビームＬ０と（光軸ＯＲを含む）走査平面とのなす角度は、０°である。
【０１０１】
また、結像レンズ９１は、屈折率ｎが、ｎ＝１．４８３９８７のアクリル製で、光軸上のデフォーカス方向の肉厚は、１５ｍｍである。なお、レンズ面の形状は、前に説明した（２）式に、以下に示す  
【表２】
2011158912.tif 000005
【０１０２】
のデータを適用することで定義される。
【０１０３】
図１１ないし図１３は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を用いて説明した光走査装置を用いることにより得られるさまざまな光学特性を説明するグラフである。
【０１０４】
図１１は、主走査方向位置に対する収束角度ψのばらつきの状態を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域として、周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフである。なお、図１１において、曲線ａは、この発明の実施の形態を適用した光走査装置により得られる特性を、曲線（一点鎖線）ｂは、左右対称な結像レンズを用いた周知の光走査装置により得られる特性を、それぞれ示している。
【０１０５】
図１１から、主走査方向に非対称な形状の面が定義される本発明の結像レンズ９１を用いることにより、曲線ａで示される通り、収束角度ψの振れ幅が減少していることがわかる。特に、走査端で効果が大きいことが認められる。
【０１０６】
図１２は、感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径の変動を、感光体ドラム上で、−１６０ｍｍから１６０ｍｍまでの範囲を画像領域としたときの周知の光走査装置と比較した結果を示すグラフである。なお、図１２において、曲線ａは、この発明の実施の形態を適用した光走査装置により得られる特性を、曲線（一点鎖線）ｂは、左右対称な結像レンズを用いた周知の光走査装置により得られる特性を、それぞれ示している。
【０１０７】
図１２から、主走査方向に非対称な形状の面が定義される本発明の結像レンズ９１を用いることにより、曲線ａで示される通り、主走査方向の断面ビーム径のばらつきの程度が抑制されていることがわかる。
【０１０８】
図１３は、感光体ドラム上に結像されたレーザビームの位置とポリゴンミラーの回転角度との間の線形性の偏差、すなわちポリゴンミラーの回転角度と走査位置との間に線形性がある場合の走査位置（目標位置）と設計値とのずれ量（結像光学系の系の光軸位置と理論上の主走査方向位置（長さ）と実際にレーザビームが走査された位置との間の距離の差（画像の伸びと縮み）の偏差）であるｆθ特性を示すグラフである。なお、図１３において、曲線ａは、この発明の実施の形態を適用した光走査装置により得られる特性を、曲線（一点鎖線）ｂは、左右対称な結像レンズを用いた周知の光走査装置により得られる特性を、それぞれ示している。
【０１０９】
図１３から、主走査方向に非対称な形状の面が定義される本発明の結像レンズ９１を用いることにより、曲線ａで示される通り、主走査方向のｆθ特性に関して左右の対称性が向上され、全体のバランスも改善されることが認められる。
【０１１０】
なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示した光走査装置において、（２）式のｍが奇数の場合の係数を０とし、結像レンズ９１を、主走査方向に０．３２ｍｍずらしたところ、感光体ドラム２３に結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきが低減され、かつｆθ特性をはじめとした諸光学特性も改善されている。すなわち、パワーを有する光学部品を主走査方向にシフトするのみでも、感光体ドラム２３に結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきを低減できる。また、図示しないが結像レンズ９１の１面のみを偏心させるだけでも同様の効果が得られる。
【０１１１】
また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示した光走査装置において、（２）式のｍが奇数の場合の係数を０とし、結像レンズ９１を、副走査方向の軸周りに０．２３°傾けたところ、感光体ドラム２３に結像されたレーザビームのビーム径のばらつきが低減され、かつｆθ特性をはじめとした諸光学特性も改善されることが確認された。このように、パワーを持つ光学部品を、副走査方向の軸周りに回転させることでも、感光体ドラム２３に結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきを低減できる。また、結像レンズ９１の１面のみ回転させるだけでも同様の効果が得られる。
【０１１２】
さらに、結像レンズ９１に、上述した偏心と回転とを同時に施すことにより、一層、感光体ドラム２３に結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきを低減できる。また、副走査方向の軸周りのみでなく、主走査方向の軸周りや光軸周りの回転も組み合わせると、さらに効果がある。
【０１１３】
なお、図２（ａ）および図２（ｂ）もしくは図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示した各光走査装置において、結像レンズ６１に、複数本のレーザビームが入射されるマルチビーム系の場合には、（２）式における非球面項のｚの次数に奇数項を含ませた    
【数２】
2011158912.tif 000006
【０１１４】
により、結像レンズ９１のレンズ面を定義することが望ましい。
【０１１５】
以上説明したように、オーバーイルミネーションタイプの光走査装置において、ポリゴンミラーの個々の反射面で反射されて走査されたレーザビームを感光体ドラムに結像する際に、主走査平面または副走査断面方向に光軸と角度をずらした結像レンズを用いることで、ポリゴンミラーの個々の反射面に、結像レンズの第１面（または第２面）で反射されたレーザビームが戻されることが防止できる。これにより、ポリゴンミラーの個々の反射面で、結像レンズから戻された反射レーザビームがもう一度感光体ドラムに向けて走査されることがなくなり、画像の画質が劣化する虞れが除去される。
【０１１６】
しかしながら、結像レンズに、主走査方向で角度を与えた状態でレーザビームを入射させると、走査開始位置と走査終了位置でＦナンバーの差が大きくなり、感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきが大きくなる。そこで、結像レンズの主走査方向の入射面または出射面もしくはその両面の形状を、主走査方向に沿って非対称形状にすることで、ポリゴンミラーの個々の反射面に入射される入射レーザビームとポリゴンミラーの各反射面と感光体ドラムとの間の系の光軸との間の角度が大きく、しかも入射レーザビームが画像領域外からポリゴンミラーの個々の反射面に入射される場合でも、感光体ドラムに結像されたレーザビームの断面ビーム径のばらつきを抑え、断面ビーム径を均一にすることができ、画像の画質が向上される。
【０１１７】
なお、本願発明は、以下のように構成しても実現できます。
【０１１８】
［Ａ］光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、少なくとも１つのパワーを有する面を有する光学部品を含み、前記光学部品のうちの前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の前記第１の方向をｙ軸、前記第１の方向と直交する第２の方向をｚ軸、前記光束の進行する方向をｘ軸とするとき、前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の非球面項は、    
ＡｍΣｙｍ（ｍ＝０，１，２，３，…）または  
ＡｍｎΣｙｍｚｎ（ｍ＝０，１，２，３，…，ｎ＝０，１，２，３，…）とすると、  
ｍ＝２×ｋ＋１（ｋ＝０，１，２，３…）のときに、Ａｍ≠０またはＡｍｎ≠０である項を含み、
前記少なくとも１面のパワーを有する面を含む光学部品は、プラスチックレンズであることを特徴とする光走査装置。
【０１１９】
なお、この記載は、原出願の請求項１２と１４に相当するものであり、原出願の当初明細書等に、新たな技術的事項を導入しないものであることはいうまでもありません。
【０１２０】
［Ｂ］光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、少なくとも１つのパワーを有する面を有する光学部品を含み、前記光学部品のうちの前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の前記第１の方向をｙ軸、前記第１の方向と直交する第２の方向をｚ軸、前記光束の進行する方向をｘ軸とするとき、前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の非球面項は、    
ＡｍΣｙｍ（ｍ＝０，１，２，３，…）または  
ＡｍｎΣｙｍｚｎ（ｍ＝０，１，２，３，…，ｎ＝０，１，２，３，…）とすると、  
ｍ＝２×ｋ＋１（ｋ＝０，１，２，３…）のときに、Ａｍ≠０またはＡｍｎ≠０である項を含み、
前記少なくとも１面のパワーを有する面を含む光学部品は、ミラーであることを特徴とする光走査装置。
【０１２１】
なお、この記載は、原出願の請求項１２と１５に相当するものであり、原出願の当初明細書等に、新たな技術的事項を導入しないものであることはいうまでもありません。
【０１２２】
［Ｃ］光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、少なくとも１つのパワーを有する面を有する光学部品を含み、前記光学部品のうちの前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の前記第１の方向をｙ軸、前記第１の方向と直交する第２の方向をｚ軸、前記光束の進行する方向をｘ軸とするとき、前記少なくとも１面のパワーを有する面の形状の非球面項は、    
ＡｍΣｙｍ（ｍ＝０，１，２，３，…）または  
ＡｍｎΣｙｍｚｎ（ｍ＝０，１，２，３，…，ｎ＝０，１，２，３，…）とすると、  
ｍ＝２×ｋ＋１（ｋ＝０，１，２，３…）のときに、Ａｍ≠０またはＡｍｎ≠０である項を含み、
前記少なくとも１面のパワーを有する面を含む光学部品は、ガラスレンズであることを特徴とする光走査装置。
【０１２３】
なお、この記載は、原出願の請求項１２と１６に相当するものであり、原出願の当初明細書等に、新たな技術的事項を導入しないものであることはいうまでもありません。
【０１２４】
［Ｄ］光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、パワーを有するレンズを含み、前記パワーを有するレンズは、前記光束が入射する際の反射を抑止する表面処理をともなわない面を少なくとも１面有し、前記光走査手段への入射光と前記結像光学系の光軸とが主走査平面または副走査平面で角度を有し、光軸中心に対して前記第１の方向に非対称な面を少なくとも１面有する光学部品を含むことを特徴とする光走査装置。
【０１２５】
なお、この記載は、原出願の請求項１７と１９に相当するものであり、原出願の当初明細書等に、新たな技術的事項を導入しないものであることはいうまでもありません。
【０１２６】
［Ｅ］光源からの光束を整形して第１の方向に長い線像として結像させる偏向前光学系と、前記光束を走査対象物の所定の位置に走査する光走査手段と、前記光走査手段で走査された前記光束を走査対象物に結像させる結像光学系とを備え、前記光走査手段に入射する前記光束が前記光走査手段の単一の反射面の前記第１の方向の幅より広い光走査装置において、
前記結像光学系は、パワーを有するレンズを含み、前記パワーを有するレンズは、前記光束が入射する際の反射を抑止する表面処理をともなわない面を少なくとも１面有し、前記光走査手段への入射光と前記結像光学系の光軸とが主走査平面または副走査平面で角度を有し、前記結像光学系は、光軸中心に対して、前記第１の方向に、自身の中心が長手方向の中心が偏心されているか、あるいは前記光軸と交差する位置で、前記第１の方向と直交する第２の方向の軸周りに回転されている面の回転中心に対して、所定量回転されている面を少なくとも１面有する光学部品を含むことを特徴とする光走査装置。
【０１２７】
なお、この記載は、原出願の請求項１７と２０に相当するものであり、原出願の当初明細書等に、新たな技術的事項を導入しないものであることはいうまでもありません。
【符号の説明】
【０１２８】
１・・・デジタル複写装置、１０・・・スキャナ部、２０・・・プリンタ部、２１・・・光走査装置、２２・・・画像形成部、２３・・・感光体ドラム（像面、被走査面、走査対象物）、４０・・・偏向前光学系、４１・・・半導体レーザ素子（光源）、４２・・・有限レンズもしくはコリメートレンズ、４３・・・アパーチャ、４４・・・シリンダレンズ、４５・・・ミラー、５０・・・ポリゴンミラー（反射面）、５０Ａ・・・ポリゴンミラーモータ、６０・・・偏向後光学系、６１・・・ポリゴンミラー、６２・・・防塵ガラス。
【図１】
2011158912.tif 000007
【図２】
2011158912.tif 000008
【図３】
2011158912.tif 000009
【図４】
2011158912.tif 000010
【図５】
2011158912.tif 000011
【図６】
2011158912.tif 000012
【図７】
2011158912.tif 000013
【図８】
2011158912.tif 000014
【図９】
2011158912.tif 000015
【図１０】
2011158912.tif 000016
【図１１】
2011158912.tif 000017
【図１２】
2011158912.tif 000018
【図１３】
2011158912.tif 000019