(57)【要約】光偏向器（４）と、結像光学系（３）と、曲面ミラー（７ａ〜７ｄ）とを備え、結像光学系（３）からの各光束は、光偏向器（４）の偏向面（４ａ）に斜めに入射し、光偏向器（４）からの各光束は、曲面ミラー（７ａ〜７ｄ）に斜めに入射し、偏向面（４ａ）中心における法線を含み主走査方向に平行な面（６）を境界とすると、曲面ミラー（７ａ〜７ｄ）は、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、被走査面（８ａ〜８ｄ）を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しい。このことにより、光源（１ａ〜１ｄ）の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となる。
2003054611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しいことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記複数の曲面ミラーで反射された各光束は、それぞれ対応する前記被走査面まで直進する請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面の中心は、ほぼ直線上に配置されている請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光偏向器上に形成される前記各光束の線像は、ほぼ同じ位置に形成される請求項１に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーから前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸は、いずれの２つも平行でなく、略扇状に広がっている請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しいことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
前記複数の曲面ミラーで反射された各光束は、それぞれ対応する前記被走査面まで直進する請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面の中心は、ほぼ直線上に配置されている請求項６に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記光偏向器上に形成される前記各光束の線像は、ほぼ同じ位置に形成される請求項６に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーから前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸は、いずれの２つも平行でなく、略扇状に広がっている請求項９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、
前記複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点と、最も下の曲面ミラーの頂点との間の距離をＬｍ、前記複数の被走査面のうち、最も上の被走査面の中心と、最も下の被走査面の中心との間の距離をＬｉ、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
2003054611.tif 000048
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しい請求項１１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も上と最も下の中心軸のなす角をβｒ、前記複数の被走査面のうち、最も上の被走査面の中心と、最も下の被走査面の中心との間の距離をＬｉ、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との間の距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
2003054611.tif 000049
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
前記Ｄ１、Ｄ２、βｒ、及びＬｉが、
2003054611.tif 000050
の関係を満足する請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しい請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項１６】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーのうち最も上の曲面ミラーの頂点と最も下の曲面ミラーの頂点とを結ぶ線と、前記複数の被走査面のうち最も上の被走査面の中心と最も下の被走査面の中心を結ぶ線とのなす角をΔβ、前記最も上の曲面ミラーの頂点における法線と前記偏向面からの光束とのなす角度をβ２、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との間の距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
2003054611.tif 000051
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】
前記Δβ、β２、Ｄ１、Ｄ２が、
2003054611.tif 000052
の関係を満足する請求項１６に記載の光走査装置。
【請求項１８】
前記Δβ、β２、Ｄ１、Ｄ２が、
2003054611.tif 000053
の関係を満足する請求項１６に記載の光走査装置。
【請求項１９】
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しい請求項１６に記載の光走査装置。
【請求項２０】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も上と最も下の中心軸のなす角をβｒ、
前記ＸＺ面と直交し前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含む面を各曲面ミラーにおけるＹＺ面とし、
前記複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＨ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＨ、最も下の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＬ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＬとすると、
2003054611.tif 000054
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２１】
前記βｒ、ＲｘＨ、ＲｙＨ、ＲｘＬ、及びＲｙＬが、
2003054611.tif 000055
の関係を満足する請求項２０に記載の光走査装置。
【請求項２２】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、
前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も前記光源から遠い位置にある中心軸と、前記複数の被走査面のうち、最も前記光源から遠い位置に配置された被走査面の中心と最も前記光源から近い位置に配置された被走査面の中心とを結ぶ線とのなす角をβｉｄとすると、
2003054611.tif 000056
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２３】
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しく、
前記記βｉｄは、
2003054611.tif 000057
の関係を満足する請求項２２に記載の光走査装置。
【請求項２４】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーのうち最も上の曲面ミラーの頂点と、最も下の曲面ミラーの頂点とを結ぶ線に対して、他の曲面ミラーの頂点が前記複数の被走査面と反対側に配置されている請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２５】
前記複数の曲面ミラーは、副走査方向断面形状が円弧である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２６】
前記複数の曲面ミラーは、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正する形状である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２７】
前記複数の曲面ミラーは、各頂点における法線を含み主走査方向に平行なＹＺ面に対して、非対称である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２８】
前記複数の曲面ミラーは、前記ＹＺ面と曲面が交わる曲線である母線上にある頂点以外の各点の法線が、前記ＹＺ面に含まれない、ねじれ形状である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２９】
前記母線上の各点の法線と前記ＹＺ面とのなす角度は、周辺ほど大きい請求項２８に記載の光走査装置。
【請求項３０】
前記母線上の各点の法線が前記ＹＺ面となす角度の方向は、前記曲面ミラーで反射される光束が前記偏向面からの入射光束に対してなす角度を正の方向とした場合、正の方向である請求項２８に記載の光走査装置。
【請求項３１】
前記複数の曲面ミラーは、頂点における主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲率半径とが異なるアナモフィックミラーである請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３２】
前記複数の曲面ミラーは、主走査方向、副走査方向ともに凹のミラー面である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３３】
前記複数の曲面ミラーは、副走査方向の屈折力が主走査方向における中心部と周辺部で変化しているミラー面である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３４】
前記複数の曲面ミラーは、副走査方向断面の曲率半径が主走査方向断面形状に依らない請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３５】
前記結像光学系は、前記複数の光源部からの光束を主走査方向について収束光束とする請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３６】
前記複数の光源部の少なくとも一つは、波長可変光源と波長制御部とを具備する請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３７】
請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置を備えたカラー画像形成装置であって、
異なる色のトナーを現像する複数の現像器と、前記複数の現像器によって現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着器とが、前記複数の被走査面に配置した複数の感光体のそれぞれに対応するように配置されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３８】
請求項２２に記載の光走査装置を備えたカラー画像形成装置であって、
異なる色のトナーを現像する複数の現像器と、前記複数の現像器によって現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着器とが、前記複数の被走査面に配置した複数の感光体のそれぞれに対応するように配置されており、
前記光源が配置されている側を上側とすると、前記複数の被走査面は、下側方向に順次配置されており、前記複数の被走査面のうち、前記光源からも最も遠い位置にある被走査面が最も下側の走査面であることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３９】
前記記βｉｄは、
2003054611.tif 000058
の関係を満足する請求項３８に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、又はデジタル複写機等のカラー画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。
背景技術
従来のカラー画像形成装置としては、例えば水平方向に延びるように配置された用紙搬送路に対して複数の光走査装置を配設し、用紙搬送路に沿って移動する用紙に各光走査装置から順次トナー像を転写させ、用紙上にカラー画像を形成する構成のタンデム型と称されるものが知られている。
タンデム型カラー画像形成装置に用いられる光走査装置としては、単一の光束を走査する従来の光走査装置を単に４つ用いるもの（特開２０００−１４１７５９号公報）、単一の光偏向器と４組のレンズ系を用いたもの（特開２００１−１３３７１７号公報）、及び単一の光偏向器と、４組の曲面ミラーとレンズを用いたもの（特開平１０−１４８７７７号公報）が知られている。
しかしながら、前記のような従来の光走査装置は、いずれも部品点数が多く小型化が困難でありコストも高くなるという問題があった。また、複数のレンズ系を用いるので、各走査線の性能の均一化が困難であるという問題もあった。
発明の開示
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、小型化が可能で、良好な光学性能が得られる光走査装置及びこれを用いたカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の第１の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しいことを特徴とする。
本発明の第２の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しいことを特徴とする。
本発明の第３の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、
前記複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点と、最も下の曲面ミラーの頂点との間の距離をＬｍ、前記複数の被走査面のうち、最も上の被走査面の中心と、最も下の被走査面の中心との間の距離をＬｉ、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
2003054611.tif 000003
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第４の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も上と最も下の中心軸のなす角をβｒ、前記複数の被走査面のうち、最も上の被走査面の中心と、最も下の被走査面の中心との間の距離をＬｉ、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との間の距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
2003054611.tif 000004
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第５の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーのうち最も上の曲面ミラーの頂点と最も下の曲面ミラーの頂点とを結ぶ線と、前記複数の被走査面のうち最も上の被走査面の中心と最も下の被走査面の中心を結ぶ線とのなす角をΔβ、前記最も上の曲面ミラーの頂点における法線と前記偏向面からの光束とのなす角度をβ２、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との間の距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
2003054611.tif 000005
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第６の走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も上と最も下の中心軸のなす角をβｒ、
前記ＸＺ面と直交し前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含む面を各曲面ミラーにおけるＹＺ面とし、
前記複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＨ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＨ、最も下の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＬ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＬとすると、
2003054611.tif 000006
の関係を満足することを特徴とする。
本発明の第７の走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、
前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も前記光源から遠い位置にある中心軸と、前記複数の被走査面のうち、最も前記光源から遠い位置に配置された被走査面の中心と最も前記光源から近い位置に配置された被走査面の中心とを結ぶ線とのなす角をβｉｄとすると、
2003054611.tif 000007
の関係を満足することを特徴とする。
次に、本発明の第１のカラー画像形成装置は、前記本発明のいずれかの光走査装置を備えたカラー画像形成装置であって、
異なる色のトナーを現像する複数の現像器と、前記複数の現像器によって現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着器とが、前記複数の被走査面に配置した複数の感光体のそれぞれに対応するように配置されていることを特徴とする。
本発明の第２のカラー画像形成装置は、５５＜βｉｄ≦５０の関係を満足する前記光走査装置を備えたカラー画像形成装置であって、
異なる色のトナーを現像する複数の現像器と、前記複数の現像器によって現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着器とが、前記複数の被走査面に配置した複数の感光体のそれぞれに対応するように配置されており、
前記光源が配置されている側を上側とすると、前記複数の被走査面は、下側方向に順次配置されており、前記複数の被走査面のうち、前記光源からも最も遠い位置にある被走査面が最も下側の走査面であることを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明の第１の光走査装置は、複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しいので、複数の光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となる。
本発明の第２の光走査装置は、結像光学系から光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しいので、各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一とできるので、調整コスト低減を実現できる。
本発明の第３の光走査装置は、
2003054611.tif 000008
の関係を満足するので、各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なることを防止でき、主走査方向像面湾曲を２．５ｍｍより小さくし、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になる。
本発明の第４の光走査装置は、
2003054611.tif 000009
の関係を満足するので、主走査方向像面湾曲を２．５ｍｍより小さくし、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になり、各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なることを防止できる。
本発明の第５の光走査装置は、
2003054611.tif 000010
の関係を満足するので、主走査方向像面湾曲を２．５ｍｍより小さくし、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉを実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易となる。
本発明の第６の光走査装置は、
2003054611.tif 000011
の関係を満足するので、主走査方向像面湾曲を２．５ｍｍより小さくし、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になる。
本発明の第７の光走査装置は、
2003054611.tif 000012
の関係を満足するので、光源から最も遠い曲面ミラーの反射領域が隣接する曲面ミラから被走査面に向かう光束を遮ること、及び光源から最も近い曲面ミラーの反射領域が隣接する曲面ミラーに向かう光束を遮ることを防止できる。このため、良好な光学性能を確保できるとともに、各走査線の相対性能誤差が小さくできるので、高解像度を実現することができる
前記本発明の第１、第２の光走査装置においては、前記複数の曲面ミラーで反射された各光束は、それぞれ対応する前記被走査面まで直進することが好ましい。前記のような光走査装置によれば、部品点数を減らすことができるので、部品コスト、組立調整コストの削減ができると同時に、各走査線の性能を均一化することができる。
また、前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面の中心は、ほぼ直線上に配置されていることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、カラー画像形成装置に用いる場合に、複数の感光体、現像器、転写材搬送路の配置構成が容易となる。
また、前記光偏向器上に形成される前記各光束の線像は、ほぼ同じ位置に形成されることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、光偏向器の薄型化が可能となり、また装置全体の小型化も実現できる。
また、前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーから前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸は、いずれの２つも平行でなく、略扇状に広がっていることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、光偏向器の小型化を図ることができる。
前記第３の光走査装置においては、前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しいことが好ましい。前記のような光走査装置によれば、複数の光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となり、かつ各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一とできるので、調整コスト低減を実現できる。
前記第４の光走査装置においては、
2003054611.tif 000013
の関係を満足することが好ましい。前記関係式において、下限を下回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。上限を上回ると、結果的に各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なり分離することが困難になる。
前記第５の光走査装置においては、
2003054611.tif 000014
の関係を満足することが好ましい。前記関係式において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。
2003054611.tif 000015
の関係を満足することが好ましい。前記関係式において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が０．５ｍｍ以上発生し、解像度１２００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径２５〜４０μｍ以下を満足するのが困難となる。
また、前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しいことが好ましい。前記のような光走査装置によれば、複数の光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となり、かつ各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一とできるので、調整コスト低減を実現できる。
前記第６の光走査装置においては、
2003054611.tif 000016
の関係を満足することが好ましい。前記関係式において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。
前記第７の光走査装置においては、前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しく、
前記記βｉｄは、
2003054611.tif 000017
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍより小さくでき、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉを実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になる。また、被走査面の各被走査面を走査する光束の走査速度を等しくすれば、光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となる。また、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが異なることを許容すれば、各被走査面は比較的自由に配置することができるので、例えば各曲面ミラの間隔がある幅以上必要な場合や、複数の被走査面の配列方向を垂直方向から傾けて装置の高さを低くする場合に有効である。
また、前記各光走査装置においては、前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーのうち最も上の曲面ミラーの頂点と、最も下の曲面ミラーの頂点とを結ぶ線に対して、他の曲面ミラーの頂点が前記複数の被走査面と反対側に配置されていることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、良好な性能を達成しながら、各走査線の性能、走査速度、第一結像光学系からの光束の収束度を均一化できる。
また、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向断面形状が円弧であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、複数の曲面ミラーを比較的加工、計測が容易な形状とすることができる。
また、前記複数の曲面ミラーは、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正する形状であることが好ましい。
また、前記複数の曲面ミラーは、各頂点における法線を含み主走査方向に平行なＹＺ面に対して、非対称であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正することができる。
また、前記複数の曲面ミラーは、前記ＹＺ面と曲面が交わる曲線である母線上にある頂点以外の各点の法線が、前記ＹＺ面に含まれない、ねじれ形状であることが好ましい。前記のような、光走査装置によれば、各光学系を単純な構成にでき光束の斜め入射に起因して生じる光線収差を補正しつつ、しかも走査線曲がりを補正することができる。
また、前記曲面ミラーがねじれ形状である光走査装置においては、前記母線上の各点の法線と前記ＹＺ面とのなす角度は、周辺ほど大きいことが好ましい。前記のような光走査装置によれば、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正することができる。
また、前記母線上の各点の法線が前記ＹＺ面となす角度の方向は、前記曲面ミラーで反射される光束が前記偏向面からの入射光束に対してなす角度を正の方向とした場合、正の方向であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正することができる。
また、前記各光走査装置においては、前記複数の曲面ミラーは、頂点における主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲率半径とが異なるアナモフィックミラーであることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、主走査方向結像位置と、副走査方向結像位置を各々被走査面近傍とすることができる。
また、前記複数の曲面ミラーは、主走査方向、副走査方向ともに凹のミラー面であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、主走査方向結像位置と、副走査方向結像位置を各々被走査面近傍とすることができる。
また、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向の屈折力が主走査方向における中心部と周辺部で変化しているミラー面であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、副走査方向像面湾曲を補正することができる。
また、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向断面の曲率半径が主走査方向断面形状に依らないことが好ましい。前記のような光走査装置によれば、副走査方向像面湾曲を補正することができる。
また、前記結像光学系は、前記複数の光源部からの光束を主走査方向について収束光束とすることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、主走査方向、副走査方向の各像面湾曲、ｆθ特性を良好な性能とすることができる。
また、前記複数の光源部の少なくとも一つは、波長可変光源と波長制御部とを具備することが好ましい。前記のような光走査装置によれば、スポットの大きさはほぼ波長に比例にするので、波長を制御すると感光ドラム上に結像するスポットの大きさを任意に制御することができ、しかも、第２結像光学系が反射ミラーのみで構成されるので色収差が全く発生しないため、ｆθ特性など他の性能を劣化することなく解像度を任意に変えることができる。
また、本発明のカラー画像形成装置においては、前記βｉｄは、
９０＜βｉｄ≦１５０
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、角度βｉｄが鈍角であるので、感光ドラム３０ａ〜３０ｄの配列方向を垂直方向から傾けることができ、装置の高さを低くすることができ、装置の小形化に有利である。また、図３３に示したように、中間転写ベルト３３から用紙への転写位置を最上部にすることができるので、転写が容易になる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施形態に係る光走査装置の基本構成図を示している。本図は、本実施形態に係る光走査装置を、ポリゴンミラー４の回転軸５と複数の曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点を含む面（以下、「ＸＺ面」という。）で切断した断面図である。
図１において、光源である半導体レーザ１ａ〜１ｄからの各光束は、各半導体レーザ１ａ〜１ｄに対応する第１結像光学系を構成する軸対称レンズ２ａ〜２ｄを通過して、それぞれ緩い収束光となり、同じく第１結像光学系を構成するシリンドリカルレンズ３に入射する。軸対称レンズ２ａ〜２ｄは、主走査方向、副走査方向の双方に屈折力を持つレンズであるが、シリンドリカルレンズ３は、副走査方向にのみ屈折力を持つレンズであり、シリンドリカルレンズ３に入射した光束は、副走査方向に関してのみ収束される。
この収束光は、各焦線が重なるように、光偏向器であるポリゴンミラー４に斜めに入射し、偏向面４ａ上に線像を形成する。すなわち、偏向面４ａ上の線像は、ほぼ同じ位置に形成されることになり、ポリゴンミラー４の薄型化が可能となり、装置全体の小型化も実現できる。
ここで、水平面６はポリゴンミラー４の偏向面４ａの中心における法線を含む面であり、かつ主走査方向（図１の紙面に直交する方向）に延びた面に平行な面である。前記の斜めに入射するとは、この水平面６に対して斜めに入射するという意味である。なお、水平面６は、図１では直線の図示であるが、この直線を含み、紙面に直交する方向に延びた面である。
次に、ポリゴンミラー４で偏向された各光束は、第２結像光学系である曲面ミラー７ａ〜７ｄに斜めに入射する。斜めに入射するとは、ポリゴンミラー４からの各光束が、曲面ミラー７ａ〜７ｄの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するという意味である。曲面ミラー７ａ〜７ｄによる反射光束は、被走査面８ａ〜８ｄに結像される。このような斜め入射により、複数の曲面ミラー７ａ〜７ｄは、副走査方向について異なる位置に配置されている。さらに、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、水平面６を境界とすると、同じ側（半導体レーザ１ａ〜１ｄと反対側）に配置されている。
このことにより、ポリゴンミラー４からの反射光束がシリンドリカルレンズ３に戻らないことになる。さらに、主走査方向に関して斜め入射する必要がなくなるので、曲面ミラー７ａ〜７ｄの形状を、偏向面４ａの法線を含み副走査方向に平行な面に関し面対称形状とすることができる。
ここで、本実施形態では、ＸＺ面内において、曲面ミラー７ａ〜７ｄから複数の被走査面８ａ〜８ｄへ向かう各光束の中心軸はいずれの二つも平行でなく、略扇状に広がる方向である。すなわち、任意の２つの光束の中心軸についてみると、被走査面８ａ〜８ｄ側に向かって広がっている。このことにより、本実施形態では、ポリゴンミラー４の小型化を図っている。すなわち、各中心軸を平行にした構成では、いずれの光学系も良好な性能を達成するためには、偏向面４ａの焦線位置が大きく異なることになり、ポリゴンミラー４が大型化しコスト高となる。
また、本実施形態では、ＸＺ面内において、各被走査面８ａ〜８ｄの中心は、等間隔に一直線上に配置されている。この構成により、カラー画像形成装置に用いる場合に、複数の感光体、現像器、及び転写材搬送路の配置構成が容易となる。
また、本実施形態では、曲面ミラーが光束折り曲げ手段の機能を果たすので、曲面ミラー７ａ〜７ｄと、被走査面との間に、光束折り曲げ手段を配置していない。すなわち、曲面ミラー７ａ〜７ｄで反射された各光束は、それぞれ対応する被走査面８ａ〜８ｄまで直進することになる。このことにより、部品点数を減らすことができるので、部品コスト、組立調整コストの削減ができるとともに、各走査線の性能を均一化することができる。
さらに、被走査面８ａ〜８ｄ上を光束が走査される各走査速度が等しくなるように設計されている。これは、ポリゴンミラー４、曲面ミラー７ａ〜７ｄ、及び被走査面８ａ〜８ｄの各配置に加え、曲面ミラー７ａ〜７ｄの最適化により実現できる。この構成により、光源の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となる。
本図の例では、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、ＸＺ面において、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点と、最も下の曲面ミラー７ａの頂点とを結ぶ線に対して、他の曲面ミラー７ｂ、７ｃの頂点が被走査面８ａ〜８ｄと反対側に配置されている。この構成により、偏向面４ａと各曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点までの間の距離の違いを小さくできるので、良好な性能を達成しながら、各走査線の性能、走査速度を均一化できる。また、後に説明する実施形態２、３では、良好な性能を達成しながら、各走査線の性能、第１結像光学系からの光束の収束度を均一化できる。
各曲面ミラー７ａ〜７ｄの形状は、主像面湾曲、副像面湾曲、及びｆθ誤差を補正するように、走査方向断面の非円弧形状、各像高に対応した副走査方向の曲率半径が決められている。また、副走査方向断面形状は円弧としたので、加工、計測が容易となる。
さらに、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正する形状とし、走査線湾曲を補正するために各像高に対応した位置での面のねじり量が決められている。より具体的には、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、▲１▼各頂点における法線を含み主走査方向に平行なＹＺ面に対して、非対称である。▲２▼前記ＹＺ面と曲面が交わる曲線である母線上にある頂点以外の各点の法線が、前記ＹＺ面に含まれない、ねじれ形状である。▲３▼前記母線上の各点の法線と前記ＹＺ面とのなす角度は、周辺ほど大きい。▲４▼前記母線上の各点の法線が前記ＹＺ面となす角度の方向は、曲面ミラー７ａ〜７ｄで反射される光束が偏向面４ａからの入射光束に対してなす角度を正の方向とした場合、正の方向であるという構成▲１▼〜▲４▼を備えている。
また、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、▲５▼頂点における主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲率半径とが異なるアナモフィックミラーである。▲６▼主走査方向、副走査方向ともに凹のミラー面であるという構成▲５▼〜▲６▼を備えている。このことにより、主走査方向結像位置と、副走査方向結像位置を各々被走査面近傍とすることができる。
また、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、▲７▼副走査方向の屈折力が主走査方向における中心部と周辺部で変化しているミラー面である。▲８▼副走査方向断面の曲率半径が主走査方向断面形状に依らないという構成▲７▼〜▲８▼を備えている。このことにより、副走査方向像面湾曲を補正することができる。
各曲面ミラーの面形状は、面の頂点を原点、副走査方向ｘ軸、主走査方向ｙ軸、頂点における法線をｚ軸とする直交座標系において、副走査方向座標がｘ（ｍｍ）、主走査方向座標がｙ（ｍｍ）の位置における頂点からのサグ量を入射光束の向かう方向を正とするｚ（ｍｍ）として以下の式（１）で示される。
2003054611.tif 000018
式（１）において、ｆ（ｙ）は母線上の形状である非円弧を示す式であり、以下の式（２）で表される。
2003054611.tif 000019
また、ｇ（ｙ）はｙ位置における副走査方向（ｘ方向）の曲率半径、θ（ｙ）はｙ位置におけるねじり量であり、それぞれ以下の式（３）、（４）で表される。
2003054611.tif 000020
ここで、前記式（２）〜（４）において、ＲＤｙ（ｍｍ）は頂点における主走査方向曲率半径、ＲＤｘ（ｍｍ）は副走査方向曲率半径、ｋは母線形状を示す円錐定数である。また、ＡＤ、ＡＥ、ＡＦ、ＡＧは母線形状を示す高次定数であり、ＢＣ、ＢＤ、ＢＥ、ＢＦ、ＢＧは、ｙ位置における副走査方向曲率半径を決める定数であり、ＥＣ、ＥＤ、ＥＥはｙ位置におけるねじり量を決めるねじり定数である。
なお、曲面ミラー形状は、式（１）で表されるものに限るものではなく、同様の形状を表すことができれば他の式を用いてもよい。
また、前記の曲面ミラー形状に関する説明は、以下の実施形態２、３についても同様である。
（実施例１）
以下、本実施形態の実施例１を以下の表１に示す。
2003054611.tif 000021
表１において、ａ〜ｄは被走査面８ａ〜８ｄに対応している。また、β１（度）は各半導体レーザ１ａ〜１ｄからの光束の中心軸と水平面６とのなす角、β２（度）は各曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点における法線（図１の破線）と各光束の中心軸とのなす角、Ｄ１（ｍｍ）は偏向反射点と各曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点との間の距離、Ｄ２（ｍｍ）は各曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点と各被走査面８ａ〜８ｄの中心までの距離、ｒｐ（ｍｍ）はポリゴンミラー４の内接半径、Ｙｍａｘ（ｍｍ）は最大像高、α（度）は最大像高に対応したポリゴン回転角である。本実施例１では、被走査面間隔Ｇ（図１）は２５ｍｍである。
また、ポリゴンミラー４に向かう各光束の主走査方向の収束度を示すための値として、Ｓ（ｍｍ）を用いた。Ｓ（ｍｍ）は、後方に光学系が全く無い場合の主走査方向の結像位置と、偏向反射点との間の距離である。Ｓ（ｍｍ）は、光源へ向かう方向を正とした。このため、負の値であれば集束光であることになる。これら、表１の各記号に関する説明は、以下の表２〜１０、１２〜１５についても同様である。
本実施例では、被走査面８ａ〜８ｄ上を光束が走査される各走査速度が等しくなるように設計されているので、ａ〜ｄにおいて、ポリゴン回転角αは、いずれも１０．７５４（度）で同じ値である。
図２、３に実施例１の測定結果を示しており、図２Ａは主走査方向像面湾曲（ＣＭ）、図２Ｂは副走査方向像面湾曲（ＣＳ）、図３Ａは誤差（ｆθ）、図４Ｂは走査線湾曲（ＢＯＷ）を示す。各図の、縦軸Ｙは像高であり、線種ａ〜ｄは、被走査面８ａ〜８ｄに対応している。
ｆθ誤差（ΔＹ）は、走査中心近傍におけるポリゴンの単位回転角当たりの走査速度（感光ドラム面上で光束が走査される速度）をＶ（ｍｍ／度）、ポリゴン回転角をα（度）、像高をＹ（ｍｍ）としたときに、以下の式（５）で表される量である。
2003054611.tif 000022
以上の図２に関する説明は、以下の図４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２４、２６、２８、及び３０についても同様であり、図３に関する説明は、以下の図５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２５、２７、２９、及び３１についても同様である。
図２、３から分かるように、実施例１は良好な光学性能であり、かつ各走査線の相対性能誤差が小さく、高解像度が実現できている。
また、走査速度が等しいので光源の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となる。また、表１に示したように、実施例１においては、Ｓの値はａ〜ｄにおいてそれぞれ異なっており、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが異なることを許容したので、曲面ミラーは比較的自由に配置することができ、例えば各曲面ミラーの間隔をある幅以上必要な場合などに有効である。
（実施の形態２）
実施形態２に係る光走査装置の基本構成は、図１に示した実施の形態１と同様である。実施形態２は、軸対称レンズ２ａ〜２ｄによる各光束の収束度合いが等しくなるように設計配置されている点が、実施形態１と異なっている。
（実施例２）
以下、本実施形態の実施例２を以下の表２に示す。なお、本実施例の被走査面間隔Ｇ（図１）は２５ｍｍである。
2003054611.tif 000023
本実施例では、軸対称レンズ２ａ〜２ｄによる各光束の収束度合いが等しくなるように設計配置されているので、ａ〜ｄにおいて、距離ｓはいずれも−８３１．７５で同じ値である。一方、各被走査面を走査する各光束の走査速度が異なることを許容しており、ａ〜ｄにおいて、ポリゴン回転角αはそれぞれ異なる値である。
図４、５に実施例２の測定結果を示している。図４、５から分かるように、実施例２は良好な光学性能であり、かつ各走査線の相対性能誤差が小さく、高解像度が実現できている。
また、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが等しいので、各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一とでき、調整コスト低減を実現できる。また、各被走査面を走査する各光束の走査速度が異なることを許容したので、曲面ミラーは比較的自由に配置することができ、例えば各曲面ミラーの間隔をある幅以上必要な場合などに有効である。
（実施の形態３）
実施形態３に係る光走査装置の基本構成は、図１に示した実施の形態１と同様である。本実施形態では、実施形態１と同様に、被走査面８ａ〜８ｄ上を光束が走査される各走査速度が等しくなるように設計されている。このことに加えて、軸対称レンズ２ａ〜２ｄによる各光束の収束度合いが等しくなるように設計配置されている。
ここで、ＸＺ面において、曲面ミラー７ａ〜７ｄのうち、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点と、最も下の曲面ミラー７ａの頂点との距離をＬｍ、被走査面８ａ〜８ｄのうち最も上の被走査面８ｄの中心と、最も下の被走査面８ａの中心との距離をＬｉ、偏向面４ａと最も上の曲面ミラー７ｄの頂点との距離をＤ１、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点と最も上の被走査面８ｄの中心との距離をＤ２とすると、本実施形態は以下の式（６）を満足している。
2003054611.tif 000024
式（６）において下限を下回ると、各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なり分離することが困難になる。上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍ以上発生し、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉを実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが困難となる。
また、ＸＺ面において、複数の被走査面８ａ〜８ｄへ向かう各光束の中心軸のうち、最も上の中心軸と最も下の中心軸とのなす角をβｒとすると、本実施形態は以下の式（７）を満足している。
2003054611.tif 000025
式（７）において、下限を下回ると、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍ以上発生し、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが困難となる。上限を上回ると、結果的に各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なり分離することが困難になる。
より高解像度化を達成するためには、以下の式（８）を満足し、主走査方向像面湾曲をより補正することが好ましい。
2003054611.tif 000026
式（８）において、下限を下回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。上限を上回ると、結果的に各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なり分離することが困難になる。
また、ＸＺ面において、曲面ミラー７ａ〜７ｄのうち、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点と、最も下の曲面ミラー７ａの頂点を結ぶ線と、被走査面８ａ〜８ｄのうち，最も上の被走査面８ｄの中心と、最も下の被走査面８ａの中心を結ぶ線とのなす角をΔβ、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点における法線が偏向面４ａからの光束となす角度をβ２とすると、本実施形態は以下の式（９）を満足している。
2003054611.tif 000027
式（９）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍ以上発生し、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが困難となる。
より高解像度を達成するには、以下の式（１０）を満足することが好ましい。
2003054611.tif 000028
式（１０）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。
さらに高解像度を達成するには以下の式（１１）を満足することが好ましい。
2003054611.tif 000029
式（１１）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が０．５ｍｍ以上発生し、解像度１２００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径２５〜４０μｍ以下を満足するのが困難となる。
また、ＸＺ面と直交し複数の曲面ミラー７ａ〜７ｄの各頂点における法線を含む面を各曲面ミラーにおけるＹＺ面とし、複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＨ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＨ、最も下の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＬ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＬとすると、本実施形態は、以下の式（１２）を満足している。
2003054611.tif 000030
式（１２）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍ以上発生し、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが困難となる。
さらに高解像度を達成するには以下の式（１３）を満足することが好ましい。
2003054611.tif 000031
式（１３）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ２強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。
以下、本実施形態の実施例３〜１０を以下の表３〜１０に示す。なお、実施例８、９の被走査面間隔Ｇ（図１）は３０ｍｍであり、その他の実施例の被走査面間隔は２５ｍｍである。
る。
（実施例３）
2003054611.tif 000032
（実施例４）
2003054611.tif 000033
（実施例５）
2003054611.tif 000034
（実施例６）
2003054611.tif 000035
（実施例７）
2003054611.tif 000036
（実施例８）
2003054611.tif 000037
（実施例９）
2003054611.tif 000038
（実施例１０）
2003054611.tif 000039
実施例３〜１０は、いずれも前記式（６）、（７）、（９）、及び（１２）を満足しており、実施例３〜８は、前記式（８）、（１１）、及び（１３）も満足している。各実施例の各式に相当する数値を以下の表１１に示す。
2003054611.tif 000040
表１１中、曲率半径条件式とあるのは、式（１２）又は式（１３）の式のことである。
図６、７に実施例３、図８、９に実施例４、図１０、１１に実施例５、図１２、１３に実施例６、図１４、１５に実施例７、図１６、１７に実施例８、図１８、１９に実施例９、図２０、２１に実施例１０の測定結果を示している。
図６〜図２１から分かるように、実施例３〜１０のすべてについて、副走査方向像面湾曲、ｆθ誤差、及び走査線湾曲の特性は良好である。
また、実施例３〜８は、前記式（７）、式（９）、及び式（１２）を満足しており、主走査方向像面湾曲も±１ｍｍ以内の良好な性能が得られた。
実施例９、１０は、曲面ミラーの配置に制限がある場合の実施例であり、前記式（６）、式（７）、及び式（９）を満足している。実施例９、１０の数値はこれら各式の上限又は下限に近いため、主走査方向像面湾曲が数値例３〜８と比較すると大きくなっている。
また、本実施の形態は、実施の形態１、２と比較して配置自由度は小さくなるが、走査速度が等しい（ポリゴン回転角αが等しい）ので光源の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となるとともに、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが等しい（距離Ｓが等しい）ので、各光源と第１結像光学系の位置調整手段を同一とでき、調整コスト低減を実現できる。
なお、本実施形態は、前記式（６）、（７）、（９）、及び（１２）をすべて満足している実施例で説明したが、これら各式の少なくとも一つを満足する構成でもよい。
（実施の形態４）
実施形態４に係る光走査装置の基本構成は、図１に示した実施の形態１と同様である。実施形態４に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図を図２２、２３に示している。光走査装置の構成部品は、図１に示した実施の形態１と同様であるが、本実施形態は、各構成部品の配置位置に特徴がある。
具体的には、ＸＺ面において、複数の被走査面８ａ〜８ｄへ向かう各光束の中心軸のうち最も半導体レーザ１ａ〜１ｄから遠い位置にある中心軸と、被走査面８ａ〜８ｄのうち光源１ａ〜１ｄから最も遠い位置にある被走査面８ｄの中心と最も半導体レーザ１ａ〜１ｄに近い位置にある被走査面８ａの中心とを結ぶ線とのなす角をβｉｄ（度）とすると、以下の式（１４）の関係を満足している。
2003054611.tif 000041
この関係を満足することにより、半導体レーザ１ａ〜１ｄから最も遠い曲面ミラー７ｄの反射領域が隣接する曲面ミラー７ｃから被走査面８ｃに向かう光束を遮ること、及び半導体レーザ１ａ〜１ｄから最も近い曲面ミラー７ａの反射領域が隣接する曲面ミラー７ｂに向かう光束を遮ることを防止できる。このため、良好な光学性能を確保できるとともに、各走査線の相対性能誤差が小さくできるので、高解像度を実現することができる。
ここで、図２２は、式（１４）のβｉｄが下限に近い構成を示している。本図の構成では、曲面ミラー７ｄの反射領域と曲面ミラー７ｃからの光束との間隔が狭くなっている。このため、βｉｄが下限を下回ると、半導体レーザ１ａ〜１ｄから最も遠い曲面ミラー７ｄの反射領域が隣接する曲面ミラー７ｃから被走査面８ｃに向かう光束を遮ることになる。
一方、図２３は、βｉｄが上限に近い構成を示している。本図の構成では、曲面ミラー７ａの反射領域と曲面ミラー７ｂへ向かう光束との間隔が狭くなっている。このため、βｉｄが上限を上回ると、半導体レーザ１ａ〜１ｄから最も近い曲面ミラー７ａの反射領域が隣接する曲面ミラー７ｂに向かう光束を遮ることになる。
また、被走査面８ａ〜８ｄの各被走査面を走査する光束の走査速度を等しくすれば、光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となる。
また、被走査面８ａ〜８ｄを走査する複数の光束の走査速度をほぼ等しくし、かつポリゴンミラー４へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いをほぼ等しくして、以下の式（１５）を満足するようにしてもよい。
2003054611.tif 000042
この構成によれば、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍより小さくでき、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉを実現する１／ｅ２強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になる。
また、ポリゴンミラー４へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが異なることを許容すれば、各被走査面８ａ〜８ｄは比較的自由に配置することができるので、例えば各曲面ミラー７ａ〜７ｄの間隔がある幅以上必要な場合や、複数の被走査面（感光ドラム）の配列方向を垂直方向から傾けて装置の高さを低くする場合に有効である。
また、前記実施形態３のように、前記式（６）、（７）、（９）、及び（１２）の各式の少なくとも一つを満足する構成としてもよい。
以下、本実施形態に係る実施例１１〜１４を、以下の表１２〜１５に示す。以下の各実施例においては、被走査面間隔Ｇは３０ｍｍである。
（実施例１１）
2003054611.tif 000043
（実施例１２）
2003054611.tif 000044
（実施例１３）
2003054611.tif 000045
（実施例１４）
2003054611.tif 000046
実施例１１〜１４のβｉｄは式（１４）の関係を満足している。図２４、２５に実施例１１の測定結果、図２６、２７に実施例１２の測定結果、図２８、２９に実施例１３の測定結果、図３０、３１に実施例１４の測定結果をそれぞれ示している。
なお、前記実施例１〜１０に係る表１〜１０についても、βｉｄの値を示しており、実施例１〜１０は、式（１４）の関係を満足している。
また、実施例３〜１０は、各被走査面に対応するｓ、αの値が等しく、βｉｄは式（１５）の関係を満足している。
（実施の形態５）
図３２は、本発明の一実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置であり、光走査装置１６に、前記実施形態１から４のいずれかに記載の光走査装置を適用したものである。感光ドラム９ａ〜９ｄには、光が照射されると電荷が変化する感光体が表面を覆っている。この感光体の表面には、帯電ロール１０ａ〜１０ｄによって、静電気イオンが付着され、感光体は帯電する。現像ユニット１１ａ〜１１ｄの印字部には帯電トナーが付着する。転写ロール１２ａ〜１２ｄには、感光ドラム９ａ〜９ｄ上に形成されたトナー像が転写される。
感光ドラム９ａ〜９ｄ、帯電ロール１０ａ〜１０ｄ、現像ユニット１１ａ〜１１ｄ、転写ロール１２ａ〜１２ｄは、４つの画像形成ユニット１３ａ〜１３ｄとして構成されている。また、定着器１４により転写されたトナーが用紙に定着される。１５は給紙カセットである。
光走査装置１６には、半導体レーザ、軸対称レンズ、シリンドリカルレンズで構成される光源ブロック１７、ポリゴンミラー１８、平面の折り返しミラー１９、曲面ミラー２０ａ〜２０ｄを備えている。
４色（イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成ユニット１３ａ〜１３ｄは、縦方向に配置されており、光走査装置１６によって感光ドラム９ａ〜９ｄ上に各色の画像が形成される。これら画像は、現像ユニット１１ａ〜１１ｄによって現像され、転写ロール１２ａ〜１２ｄによって給紙カセット１５から搬送された用紙に各色ごと順に転写され、定着器１４によって定着される。
本実施形態に係るカラー画像形成装置は、実施形態１から３のいずれかに記載の光走査装置を用いているので、小型、低コスト、高速、高解像度のカラー画像形成装置を実現することができる。
（実施の形態６）
図３３は実施の形態６に係るカラー画像形成装置の基本構成図を示している。図３３において、３０ａ〜３０ｄは光が照射されると電荷が変化する感光体が表面を覆っている感光ドラム、３１ａ〜３１ｄは感光体の表面に静電気イオンを付着し帯電する帯電ロール、３２ａ〜３２ｄは印字部に帯電トナーを付着させる現像ユニット、３３は各色に対応した感光ドラム３０ａ〜３０ｄ上に形成されたトナー像を一時的に転写する中間転写ベルト、３４は中間転写ベルト３３に形成されたトナー像を用紙へ転写する転写ロール、そして、３５ａ〜３５ｄは、感光ドラム３０ａ〜３０ｄ、帯電ロール３１ａ〜３１ｄ、現像ユニット３２ａ〜３２ｄからなる画像形成ユニット、３６は、転写されたトナーを用紙に定着する定着器、３７は給紙カセットである。また、３８は実施形態１から４のいずれかに示した光走査装置、３９は光源である半導体レーザ、軸対称レンズ、シリンドリカルレンズで構成される光源ブロック、４０はポリゴンミラー、４１は平面の折り返しミラー、４２ａ〜４２ｄは曲面ミラーである。
４色（イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成ユニット３５ａ〜３５ｄを縦方向に配置し、光走査装置３８によって感光ドラム３０ａ〜３０ｄ上に各色の画像を形成し、現像ユニット３２ａ〜３２ｄによって現像され、中間転写ベルト３３へ各色ごと順に転写され、転写ロール３４によって給紙カセット３７から搬送された用紙に転写され、定着器３６によって定着される。
本図に示したカラー画像形成装置は、光源ブロック３９が配置されている側を上側とすると、感光ドラム３０ａ〜３０ｄは、下側方向に順次配置されている。このため、感光ドラム３０ａ〜３０ｄは、下側に行くにつれて、光源ブロック３９から遠ざかることになり、最も下側の感光ドラム３０ｄの位置が、光源ブロック３９から最も遠い位置になっている。
この構成によれば、光源ブロック３９、ポリゴンミラー４０を、曲面ミラー４２ａ〜４２ｄの上部の空間に配置できることになるので、装置全体の小型化を実現できる。すなわち、曲面ミラー４２ａ〜４２ｄの上部の空スペースを有効に利用できる。曲面ミラー４２ａ〜４２ｄの下側には、給紙カセット３７が配置されるので、光源ブロック３９、ポリゴンミラー４０を配置するには、専用の空間を別途設ける必要がある。
また、感光ドラム３０ａ〜３０ｄへ向かう各光束の中心軸のうち、最も光源ブロック３９から遠い位置にある中心軸と、感光ドラム３０ａ〜３０ｄのうち、最も光源ブロック３９から遠い位置に配置された感光ドラム３０ｄの走査面の中心と最も光源ブロック３９に近い位置に配置された感光ドラム３０ａの被走査面の中心とを結ぶ線とのなす角をβｉｄとすると、以下の式（１６）の関係を満足することが好ましい。
2003054611.tif 000047
この構成によれば、角度βｉｄが鈍角であるので、感光ドラム３０ａ〜３０ｄの配列方向を垂直方向から傾けることができ、装置の高さを低くすることができ、装置の小形化に有利である。また、図３３に示したように、中間転写ベルト３３から用紙への転写位置を最上部にすることができるので、転写が容易になる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明の光走査装置によれば、第２結像光学系と感光ドラムの間に折り返しミラーを必要とせずに、部品点数を減らし、低コストで小型化が可能で、良好な光学性能でかつ、各走査線の相対性能誤差が小さいので高解像度を実現している。
また、走査速度が等しいので光源の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となるとともに、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いががほぼ等しいので、各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一にでき、調整コスト低減を実現できる。このため、本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、又はデジタル複写機等のカラー画像形成装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図。
図２Ａは、実施例１の主走査方向像面湾曲。
図２Ｂは、実施例１の副走査方向像面湾曲。
図３Ａは、実施例１のｆθ誤差。
図３Ｂは、実施例１の走査線湾曲。
図４Ａは、実施例２の主走査方向像面湾曲。
図４Ｂは、実施例２の副走査方向像面湾曲。
図５Ａは、実施例２のｆθ誤差。
図５Ｂは、実施例２の走査線湾曲。
図６Ａは、実施例３の主走査方向像面湾曲。
図６Ｂは、実施例３の副走査方向像面湾曲。
図７Ａは、実施例３のｆθ誤差。
図７Ｂは、実施例３の走査線湾曲。
図８Ａは、実施例４の主走査方向像面湾曲。
図８Ｂは、実施例４の副走査方向像面湾曲。
図９Ａは、実施例４のｆθ誤差。
図９Ｂは、実施例４の走査線湾曲。
図１０Ａは、実施例５の主走査方向像面湾曲。
図１０Ｂは、実施例５の副走査方向像面湾曲。
図１１Ａは、実施例５のｆθ誤差。
図１１Ｂは、実施例５の走査線湾曲。
図１２Ａは、実施例６の主走査方向像面湾曲。
図１２Ｂは、実施例６の副走査方向像面湾曲。
図１３Ａは、実施例６のｆθ誤差。
図１３Ｂは、実施例６の走査線湾曲。
図１４Ａは、実施例７の主走査方向像面湾曲。
図１４Ｂは、実施例７の副走査方向像面湾曲。
図１５Ａは、実施例７のｆθ誤差。
図１５Ｂは、実施例７の走査線湾曲。
図１６Ａは、実施例８の主走査方向像面湾曲。
図１６Ｂは、実施例８の副走査方向像面湾曲。
図１７Ａは、実施例８のｆθ誤差。
図１７Ｂは、実施例８の走査線湾曲。
図１８Ａは、実施例９の主走査方向像面湾曲。
図１８Ｂは、実施例９の副走査方向像面湾曲。
図１９Ａは、実施例９のｆθ誤差。
図１９Ｂは、実施例９の走査線湾曲。
図２０Ａは、実施例１０の主走査方向像面湾曲。
図２０Ｂは、実施例１０の副走査方向像面湾曲。
図２１Ａは、実施例１０のｆθ誤差。
図２１Ｂは、実施例１０の走査線湾曲。
図２２は、実施形態４に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図。
図２３は、実施形態４の別の例に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図。
図２４Ａは、実施例１１の主走査方向像面湾曲。
図２４Ｂは、実施例１１の副走査方向像面湾曲。
図２５Ａは、実施例１１のｆθ誤差。
図２５Ｂは、実施例１１の走査線湾曲。
図２６Ａは、実施例１２の主走査方向像面湾曲。
図２６Ｂは、実施例１２の副走査方向像面湾曲。
図２７Ａは、実施例１２のｆθ誤差。
図２７Ｂは、実施例１２の走査線湾曲。
図２８Ａは、実施例１３の主走査方向像面湾曲。
図２８Ｂは、実施例１３の副走査方向像面湾曲。
図２９Ａは、実施例１３のｆθ誤差。
図２９Ｂは、実施例１３の走査線湾曲。
図３０Ａは、実施例１４の主走査方向像面湾曲。
図３０Ｂは、実施例１４の副走査方向像面湾曲。
図３１Ａは、実施例１４のｆθ誤差。
図３１Ｂは、実施例１４の走査線湾曲。
図３２は、本発明の実施形態５に係るカラー画像形成装置の概略断面図。
図３３は、本発明の実施形態６に係るカラー画像形成装置の概略断面図。
【図１】
2003054611.tif 000059
【図２Ａ】
2003054611.tif 000060
【図２Ｂ】
2003054611.tif 000061
【図３Ａ】
2003054611.tif 000062
【図３Ｂ】
2003054611.tif 000063
【図４Ａ】
2003054611.tif 000064
【図４Ｂ】
2003054611.tif 000065
【図５Ａ】
2003054611.tif 000066
【図５Ｂ】
2003054611.tif 000067
【図６Ａ】
2003054611.tif 000068
【図６Ｂ】
2003054611.tif 000069
【図７Ａ】
2003054611.tif 000070
【図７Ｂ】
2003054611.tif 000071
【図８Ａ】
2003054611.tif 000072
【図８Ｂ】
2003054611.tif 000073
【図９Ａ】
2003054611.tif 000074
【図９Ｂ】
2003054611.tif 000075
【図１０Ａ】
2003054611.tif 000076
【図１０Ｂ】
2003054611.tif 000077
【図１１Ａ】
2003054611.tif 000078
【図１１Ｂ】
2003054611.tif 000079
【図１２Ａ】
2003054611.tif 000080
【図１２Ｂ】
2003054611.tif 000081
【図１３Ａ】
2003054611.tif 000082
【図１３Ｂ】
2003054611.tif 000083
【図１４Ａ】
2003054611.tif 000084
【図１４Ｂ】
2003054611.tif 000085
【図１５Ａ】
2003054611.tif 000086
【図１５Ｂ】
2003054611.tif 000087
【図１６Ａ】
2003054611.tif 000088
【図１６Ｂ】
2003054611.tif 000089
【図１７Ａ】
2003054611.tif 000090
【図１７Ｂ】
2003054611.tif 000091
【図１８Ａ】
2003054611.tif 000092
【図１８Ｂ】
2003054611.tif 000093
【図１９Ａ】
2003054611.tif 000094
【図１９Ｂ】
2003054611.tif 000095
【図２０Ａ】
2003054611.tif 000096
【図２０Ｂ】
2003054611.tif 000097
【図２１Ａ】
2003054611.tif 000098
【図２１Ｂ】
2003054611.tif 000099
【図２２】
2003054611.tif 000100
【図２３】
2003054611.tif 000101
【図２４Ａ】
2003054611.tif 000102
【図２４Ｂ】
2003054611.tif 000103
【図２５Ａ】
2003054611.tif 000104
【図２５Ｂ】
2003054611.tif 000105
【図２６Ａ】
2003054611.tif 000106
【図２６Ｂ】
2003054611.tif 000107
【図２７Ａ】
2003054611.tif 000108
【図２７Ｂ】
2003054611.tif 000109
【図２８Ａ】
2003054611.tif 000110
【図２８Ｂ】
2003054611.tif 000111
【図２９Ａ】
2003054611.tif 000112
【図２９Ｂ】
2003054611.tif 000113
【図３０Ａ】
2003054611.tif 000114
【図３０Ｂ】
2003054611.tif 000115
【図３１Ａ】
2003054611.tif 000116
【図３１Ｂ】
2003054611.tif 000117
【図３２】
2003054611.tif 000118
【図３３】
2003054611.tif 000119
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月28日(2004.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しいことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記複数の曲面ミラーで反射された各光束は、それぞれ対応する前記被走査面まで直進する請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面の中心は、ほぼ直線上に配置されている請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光偏向器上に形成される前記各光束の線像は、ほぼ同じ位置に形成される請求項１に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーから前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸は、いずれの２つも平行でなく、略扇状に広がっている請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しいことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
前記複数の曲面ミラーで反射された各光束は、それぞれ対応する前記被走査面まで直進する請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面の中心は、ほぼ直線上に配置されている請求項６に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記光偏向器上に形成される前記各光束の線像は、ほぼ同じ位置に形成される請求項６に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーから前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸は、いずれの２つも平行でなく、略扇状に広がっている請求項９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、
前記複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点と、最も下の曲面ミラーの頂点との間の距離をＬｍ、前記複数の被走査面のうち、最も上の被走査面の中心と、最も下の被走査面の中心との間の距離をＬｉ、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
０．２５＜（Ｌｍ／Ｌｉ）／（Ｄ１／Ｄ２）＜０．４５
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しい請求項１１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も上と最も下の中心軸のなす角をβｒ、前記複数の被走査面のうち、最も上の被走査面の中心と、最も下の被走査面の中心との間の距離をＬｉ、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との間の距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
１．０＜（Ｄ１＋Ｄ２）・ｔａｎβｒ／Ｌｉ＜１．６
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
前記Ｄ１、Ｄ２、βｒ、及びＬｉが、
１．２＜（Ｄ１＋Ｄ２）・ｔａｎβｒ／Ｌｉ＜１．６
の関係を満足する請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しい請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項１６】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーのうち最も上の曲面ミラーの頂点と最も下の曲面ミラーの頂点とを結ぶ線と、前記複数の被走査面のうち最も上の被走査面の中心と最も下の被走査面の中心を結ぶ線とのなす角をΔβ、前記最も上の曲面ミラーの頂点における法線と前記偏向面からの光束とのなす角度をβ２、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との間の距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
−１．８＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜０．４
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】
前記Δβ、β２、Ｄ１、Ｄ２が、
−１．４＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜０
の関係を満足する請求項１６に記載の光走査装置。
【請求項１８】
前記Δβ、β２、Ｄ１、Ｄ２が、
−０．９＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜−０．５
の関係を満足する請求項１６に記載の光走査装置。
【請求項１９】
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しい請求項１６に記載の光走査装置。
【請求項２０】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も上と最も下の中心軸のなす角をβｒ、
前記ＸＺ面と直交し前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含む面を各曲面ミラーにおけるＹＺ面とし、
前記複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＨ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＨ、最も下の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＬ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＬとすると、
0.001＜［１−ＲｙＨ・ＲｘＬ／ＲｘＨ・ＲｙＬ］／tanβｒ＜0.012
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２１】
前記βｒ、ＲｘＨ、ＲｙＨ、ＲｘＬ、及びＲｙＬが、
0.003＜［１−ＲｙＨ・ＲｘＬ／ＲｘＨ・ＲｙＬ］／tanβｒ＜0.07
の関係を満足する請求項２０に記載の光走査装置。
【請求項２２】
複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、
前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も前記光源から遠い位置にある中心軸と、前記複数の被走査面のうち、最も前記光源から遠い位置に配置された被走査面の中心と最も前記光源から近い位置に配置された被走査面の中心とを結ぶ線とのなす角をβｉｄとすると、
５５＜βｉｄ≦１５０
の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２３】
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しく、
前記記βｉｄは、
５５＜βｉｄ＜１００
の関係を満足する請求項２２に記載の光走査装置。
【請求項２４】
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーのうち最も上の曲面ミラーの頂点と、最も下の曲面ミラーの頂点とを結ぶ線に対して、他の曲面ミラーの頂点が前記複数の被走査面と反対側に配置されている請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２５】
前記複数の曲面ミラーは、副走査方向断面形状が円弧である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２６】
前記複数の曲面ミラーは、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正する形状である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２７】
前記複数の曲面ミラーは、各頂点における法線を含み主走査方向に平行なＹＺ面に対して、非対称である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２８】
前記複数の曲面ミラーは、前記ＹＺ面と曲面が交わる曲線である母線上にある頂点以外の各点の法線が、前記ＹＺ面に含まれない、ねじれ形状である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項２９】
前記母線上の各点の法線と前記ＹＺ面とのなす角度は、周辺ほど大きい請求項２８に記載の光走査装置。
【請求項３０】
前記母線上の各点の法線が前記ＹＺ面となす角度の方向は、前記曲面ミラーで反射される光束が前記偏向面からの入射光束に対してなす角度を正の方向とした場合、正の方向である請求項２８に記載の光走査装置。
【請求項３１】
前記複数の曲面ミラーは、頂点における主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲率半径とが異なるアナモフィックミラーである請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３２】
前記複数の曲面ミラーは、主走査方向、副走査方向ともに凹のミラー面である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３３】
前記複数の曲面ミラーは、副走査方向の屈折力が主走査方向における中心部と周辺部で変化しているミラー面である請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３４】
前記複数の曲面ミラーは、副走査方向断面の曲率半径が主走査方向断面形状に依らない請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３５】
前記結像光学系は、前記複数の光源部からの光束を主走査方向について収束光束とする請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３６】
前記複数の光源部の少なくとも一つは、波長可変光源と波長制御部とを具備する請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項３７】
請求項１から２３のいずれかに記載の光走査装置を備えたカラー画像形成装置であって、
異なる色のトナーを現像する複数の現像器と、前記複数の現像器によって現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着器とが、前記複数の被走査面に配置した複数の感光体のそれぞれに対応するように配置されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３８】
請求項２２に記載の光走査装置を備えたカラー画像形成装置であって、
異なる色のトナーを現像する複数の現像器と、前記複数の現像器によって現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着器とが、前記複数の被走査面に配置した複数の感光体のそれぞれに対応するように配置されており、
前記光源が配置されている側を上側とすると、前記複数の被走査面は、下側方向に順次配置されており、前記複数の被走査面のうち、前記光源からも最も遠い位置にある被走査面が最も下側の走査面であることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３９】
前記記βｉｄは、
９０＜βｉｄ≦１５０
の関係を満足する請求項３８に記載のカラー画像形成
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、又はデジタル複写機等のカラー画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のカラー画像形成装置としては、例えば水平方向に延びるように配置された用紙搬送路に対して複数の光走査装置を配設し、用紙搬送路に沿って移動する用紙に各光走査装置から順次トナー像を転写させ、用紙上にカラー画像を形成する構成のタンデム型と称されるものが知られている。
【０００３】
タンデム型カラー画像形成装置に用いられる光走査装置としては、単一の光束を走査する従来の光走査装置を単に４つ用いるもの（特開２０００−１４１７５９号公報）、単一の光偏向器と４組のレンズ系を用いたもの（特開２００１−１３３７１７号公報）、及び単一の光偏向器と、４組の曲面ミラーとレンズを用いたもの（特開平１０−１４８７７７号公報）が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記のような従来の光走査装置は、いずれも部品点数が多く小型化が困難でありコストも高くなるという問題があった。また、複数のレンズ系を用いるので、各走査線の性能の均一化が困難であるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、小型化が可能で、良好な光学性能が得られる光走査装置及びこれを用いたカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の第１の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しいことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しいことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、
前記複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点と、最も下の曲面ミラーの頂点との間の距離をＬｍ、前記複数の被走査面のうち、最も上の被走査面の中心と、最も下の被走査面の中心との間の距離をＬｉ、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
０．２５＜（Ｌｍ／Ｌｉ）／（Ｄ１／Ｄ２）＜０．４５
の関係を満足することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も上と最も下の中心軸のなす角をβｒ、前記複数の被走査面のうち、最も上の被走査面の中心と、最も下の被走査面の中心との間の距離をＬｉ、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との間の距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
１．０＜（Ｄ１＋Ｄ２）・ｔａｎβｒ／Ｌｉ＜１．６
の関係を満足することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５の光走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーのうち最も上の曲面ミラーの頂点と最も下の曲面ミラーの頂点とを結ぶ線と、前記複数の被走査面のうち最も上の被走査面の中心と最も下の被走査面の中心を結ぶ線とのなす角をΔβ、前記最も上の曲面ミラーの頂点における法線と前記偏向面からの光束とのなす角度をβ２、前記偏向面と前記最も上の曲面ミラーの頂点との間の距離をＤ１、前記最も上の曲面ミラーの頂点と前記最も上の被走査面の中心との間の距離をＤ２とすると、
−１．８＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜０．４
の関係を満足することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第６の走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も上と最も下の中心軸のなす角をβｒ、
前記ＸＺ面と直交し前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含む面を各曲面ミラーにおけるＹＺ面とし、
前記複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＨ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＨ、最も下の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＬ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＬとすると、
0.001＜［１−ＲｙＨ・ＲｘＬ／ＲｘＨ・ＲｙＬ］／tanβｒ＜0.012
の関係を満足することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第７の走査装置は、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた各光束を走査する単一の光偏向器と、前記複数の光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の同一偏向面上に前記各光束の線像を形成する結像光学系と、前記複数の光源に対応する複数の被走査面と前記光偏向器との間に配置され、前記複数の被走査面にそれぞれ対応する複数の曲面ミラーとを備え、
前記結像光学系からの各光束は、前記光偏向器の前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射し、
前記光偏向器からの各光束は、前記複数の曲面ミラーの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するように、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向について異なる位置に配置され、
前記偏向面中心における法線を含み主走査方向に平行な面を境界とすると、前記複数の曲面ミラーは、前記境界によって分割された空間のうち、同じ空間に配置されており、
前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、
前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸のうち、最も前記光源から遠い位置にある中心軸と、前記複数の被走査面のうち、最も前記光源から遠い位置に配置された被走査面の中心と最も前記光源から近い位置に配置された被走査面の中心とを結ぶ線とのなす角をβｉｄとすると、
５５＜βｉｄ≦１５０
の関係を満足することを特徴とする。
【００１３】
次に、本発明の第１のカラー画像形成装置は、前記本発明のいずれかの光走査装置を備えたカラー画像形成装置であって、
異なる色のトナーを現像する複数の現像器と、前記複数の現像器によって現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着器とが、前記複数の被走査面に配置した複数の感光体のそれぞれに対応するように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２のカラー画像形成装置は、５５＜βｉｄ≦５０の関係を満足する前記光走査装置を備えたカラー画像形成装置であって、
異なる色のトナーを現像する複数の現像器と、前記複数の現像器によって現像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着器とが、前記複数の被走査面に配置した複数の感光体のそれぞれに対応するように配置されており、
前記光源が配置されている側を上側とすると、前記複数の被走査面は、下側方向に順次配置されており、前記複数の被走査面のうち、前記光源からも最も遠い位置にある被走査面が最も下側の走査面であることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１の光走査装置は、複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しいので、複数の光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となる。
【００１６】
本発明の第２の光走査装置は、結像光学系から光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しいので、各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一とできるので、調整コスト低減を実現できる。
【００１７】
本発明の第３の光走査装置は、
０．２５＜（Ｌｍ／Ｌｉ）／（Ｄ１／Ｄ２）＜０．４５
の関係を満足するので、各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なることを防止でき、主走査方向像面湾曲を２．５ｍｍより小さくし、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になる。
【００１８】
本発明の第４の光走査装置は、
１．０＜（Ｄ１＋Ｄ２）・ｔａｎβｒ／Ｌｉ＜１．６
の関係を満足するので、主走査方向像面湾曲を２．５ｍｍより小さくし、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になり、各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なることを防止できる。
【００１９】
本発明の第５の光走査装置は、
−１．８＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜０．４
の関係を満足するので、主走査方向像面湾曲を２．５ｍｍより小さくし、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易となる。
【００２０】
本発明の第６の光走査装置は、
0.001＜［１−ＲｙＨ・ＲｘＬ／ＲｘＨ・ＲｙＬ］／tanβｒ＜0.012
の関係を満足するので、主走査方向像面湾曲を２．５ｍｍより小さくし、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になる。
【００２１】
本発明の第７の光走査装置は、
５５＜βｉｄ≦１５０
の関係を満足するので、光源から最も遠い曲面ミラーの反射領域が隣接する曲面ミラから被走査面に向かう光束を遮ること、及び光源から最も近い曲面ミラーの反射領域が隣接する曲面ミラーに向かう光束を遮ることを防止できる。このため、良好な光学性能を確保できるとともに、各走査線の相対性能誤差が小さくできるので、高解像度を実現することができる
前記本発明の第１、第２の光走査装置においては、前記複数の曲面ミラーで反射された各光束は、それぞれ対応する前記被走査面まで直進することが好ましい。前記のような光走査装置によれば、部品点数を減らすことができるので、部品コスト、組立調整コストの削減ができると同時に、各走査線の性能を均一化することができる。
【００２２】
また、前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の被走査面の中心は、ほぼ直線上に配置されていることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、カラー画像形成装置に用いる場合に、複数の感光体、現像器、転写材搬送路の配置構成が容易となる。
【００２３】
また、前記光偏向器上に形成される前記各光束の線像は、ほぼ同じ位置に形成されることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、光偏向器の薄型化が可能となり、また装置全体の小型化も実現できる。
【００２４】
また、前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーから前記複数の被走査面へ向かう各光束の中心軸は、いずれの２つも平行でなく、略扇状に広がっていることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、光偏向器の小型化を図ることができる。
【００２５】
前記第３の光走査装置においては、前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しいことが好ましい。前記のような光走査装置によれば、複数の光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となり、かつ各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一とできるので、調整コスト低減を実現できる。
【００２６】
前記第４の光走査装置においては、
１．２＜（Ｄ１＋Ｄ２）・ｔａｎβｒ／Ｌｉ＜１．６
の関係を満足することが好ましい。前記関係式において、下限を下回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。上限を上回ると、結果的に各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なり分離することが困難になる。
【００２７】
前記第５の光走査装置においては、
−１．４＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜０
の関係を満足することが好ましい。前記関係式において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【００２８】
また、−０．９＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜−０．５
の関係を満足することが好ましい。前記関係式において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が０．５ｍｍ以上発生し、解像度１２００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径２５〜４０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【００２９】
また、前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いががほぼ等しいことが好ましい。前記のような光走査装置によれば、複数の光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となり、かつ各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一とできるので、調整コスト低減を実現できる。
【００３０】
前記第６の光走査装置においては、
0.003＜［１−ＲｙＨ・ＲｘＬ／ＲｘＨ・ＲｙＬ］／tanβｒ＜0.07
の関係を満足することが好ましい。前記関係式において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【００３１】
前記第7の光走査装置においては、前記複数の被走査面を走査する複数の光束の走査速度がほぼ等しく、かつ前記結像光学系から前記光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いがほぼ等しく、
前記記βｉｄは、
５５＜βｉｄ＜１００
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍより小さくでき、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉを実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になる。また、被走査面の各被走査面を走査する光束の走査速度を等しくすれば、光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となる。また、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが異なることを許容すれば、各被走査面は比較的自由に配置することができるので、例えば各曲面ミラの間隔がある幅以上必要な場合や、複数の被走査面の配列方向を垂直方向から傾けて装置の高さを低くする場合に有効である。
【００３２】
また、前記各光走査装置においては、前記光偏向器の回転軸と前記複数の曲面ミラーの頂点を含むＸＺ面において、前記複数の曲面ミラーのうち最も上の曲面ミラーの頂点と、最も下の曲面ミラーの頂点とを結ぶ線に対して、他の曲面ミラーの頂点が前記複数の被走査面と反対側に配置されていることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、良好な性能を達成しながら、各走査線の性能、走査速度、第一結像光学系からの光束の収束度を均一化できる。
【００３３】
また、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向断面形状が円弧であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、複数の曲面ミラーを比較的加工、計測が容易な形状とすることができる。
【００３４】
また、前記複数の曲面ミラーは、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正する形状であることが好ましい。
【００３５】
また、前記複数の曲面ミラーは、各頂点における法線を含み主走査方向に平行なＹＺ面に対して、非対称であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正することができる。
【００３６】
また、前記複数の曲面ミラーは、前記ＹＺ面と曲面が交わる曲線である母線上にある頂点以外の各点の法線が、前記ＹＺ面に含まれない、ねじれ形状であることが好ましい。前記のような、光走査装置によれば、各光学系を単純な構成にでき光束の斜め入射に起因して生じる光線収差を補正しつつ、しかも走査線曲がりを補正することができる。
【００３７】
また、前記曲面ミラーがねじれ形状である光走査装置においては、前記母線上の各点の法線と前記ＹＺ面とのなす角度は、周辺ほど大きいことが好ましい。前記のような光走査装置によれば、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正することができる。
【００３８】
また、前記母線上の各点の法線が前記ＹＺ面となす角度の方向は、前記曲面ミラーで反射される光束が前記偏向面からの入射光束に対してなす角度を正の方向とした場合、正の方向であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正することができる。
【００３９】
また、前記各光走査装置においては、前記複数の曲面ミラーは、頂点における主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲率半径とが異なるアナモフィックミラーであることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、主走査方向結像位置と、副走査方向結像位置を各々被走査面近傍とすることができる。
【００４０】
また、前記複数の曲面ミラーは、主走査方向、副走査方向ともに凹のミラー面であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、主走査方向結像位置と、副走査方向結像位置を各々被走査面近傍とすることができる。
【００４１】
また、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向の屈折力が主走査方向における中心部と周辺部で変化しているミラー面であることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、副走査方向像面湾曲を補正することができる。
【００４２】
また、前記複数の曲面ミラーは、副走査方向断面の曲率半径が主走査方向断面形状に依らないことが好ましい。前記のような光走査装置によれば、副走査方向像面湾曲を補正することができる。
【００４３】
また、前記結像光学系は、前記複数の光源部からの光束を主走査方向について収束光束とすることが好ましい。前記のような光走査装置によれば、主走査方向、副走査方向の各像面湾曲、ｆθ特性を良好な性能とすることができる。
【００４４】
また、前記複数の光源部の少なくとも一つは、波長可変光源と波長制御部とを具備することが好ましい。前記のような光走査装置によれば、スポットの大きさはほぼ波長に比例にするので、波長を制御すると感光ドラム上に結像するスポットの大きさを任意に制御することができ、しかも、第２結像光学系が反射ミラーのみで構成されるので色収差が全く発生しないため、ｆθ特性など他の性能を劣化することなく解像度を任意に変えることができる。
【００４５】
また、本発明のカラー画像形成装置においては、前記βｉｄは、
９０＜βｉｄ≦１５０
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、角度βidが鈍角であるので、感光ドラム３０a〜３０dの配列方向を垂直方向から傾けることができ、装置の高さを低くすることができ、装置の小形化に有利である。また、図３３に示したように、中間転写ベルト３３から用紙への転写位置を最上部にすることができるので、転写が容易になる。
【００４６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施形態に係る光走査装置の基本構成図を示している。本図は、本実施形態に係る光走査装置を、ポリゴンミラー４の回転軸５と複数の曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点を含む面（以下、「ＸＺ面」という。）で切断した断面図である。
【００４８】
図１において、光源である半導体レーザ１ａ〜１ｄからの各光束は、各半導体レーザ１ａ〜１ｄに対応する第１結像光学系を構成する軸対称レンズ２ａ〜２ｄを通過して、それぞれ緩い収束光となり、同じく第１結像光学系を構成するシリンドリカルレンズ３に入射する。軸対称レンズ２ａ〜２ｄは、主走査方向、副走査方向の双方に屈折力を持つレンズであるが、シリンドリカルレンズ３は、副走査方向にのみ屈折力を持つレンズであり、シリンドリカルレンズ３に入射した光束は、副走査方向に関してのみ収束される。
【００４９】
この収束光は、各焦線が重なるように、光偏向器であるポリゴンミラー４に斜めに入射し、偏向面４ａ上に線像を形成する。すなわち、偏向面４ａ上の線像は、ほぼ同じ位置に形成されることになり、ポリゴンミラー４の薄型化が可能となり、装置全体の小型化も実現できる。
【００５０】
ここで、水平面６はポリゴンミラー４の偏向面４ａの中心における法線を含む面であり、かつ主走査方向（図１の紙面に直交する方向）に延びた面に平行な面である。前記の斜めに入射するとは、この水平面６に対して斜めに入射するという意味である。なお、水平面６は、図１では直線の図示であるが、この直線を含み、紙面に直交する方向に延びた面である。
【００５１】
次に、ポリゴンミラー４で偏向された各光束は、第２結像光学系である曲面ミラー７ａ〜７ｄに斜めに入射する。斜めに入射するとは、ポリゴンミラー４からの各光束が、曲面ミラー７ａ〜７ｄの各頂点における法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜めに入射するという意味である。曲面ミラー７ａ〜７ｄによる反射光束は、被走査面８ａ〜８ｄに結像される。このような斜め入射により、複数の曲面ミラー７ａ〜７ｄは、副走査方向について異なる位置に配置されている。さらに、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、水平面６を境界とすると、同じ側（半導体レーザ１ａ〜１ｄと反対側）に配置されている。
【００５２】
このことにより、ポリゴンミラー４からの反射光束がシリンドリカルレンズ３に戻らないことになる。さらに、主走査方向に関して斜め入射する必要がなくなるので、曲面ミラー７ａ〜７ｄの形状を、偏向面４ａの法線を含み副走査方向に平行な面に関し面対称形状とすることができる。
【００５３】
ここで、本実施形態では、ＸＺ面内において、曲面ミラー７ａ〜７ｄから複数の被走査面８ａ〜８ｄへ向かう各光束の中心軸はいずれの二つも平行でなく、略扇状に広がる方向である。すなわち、任意の２つの光束の中心軸についてみると、被走査面８ａ〜８ｄ側に向かって広がっている。このことにより、本実施形態では、ポリゴンミラー４の小型化を図っている。すなわち、各中心軸を平行にした構成では、いずれの光学系も良好な性能を達成するためには、偏向面４ａの焦線位置が大きく異なることになり、ポリゴンミラー４が大型化しコスト高となる。
【００５４】
また、本実施形態では、ＸＺ面内において、各被走査面８ａ〜８ｄの中心は、等間隔に一直線上に配置されている。この構成により、カラー画像形成装置に用いる場合に、複数の感光体、現像器、及び転写材搬送路の配置構成が容易となる。
【００５５】
また、本実施形態では、曲面ミラーが光束折り曲げ手段の機能を果たすので、曲面ミラー７ａ〜７ｄと、被走査面との間に、光束折り曲げ手段を配置していない。すなわち、曲面ミラー７ａ〜７ｄで反射された各光束は、それぞれ対応する被走査面８ａ〜８ｄまで直進することになる。このことにより、部品点数を減らすことができるので、部品コスト、組立調整コストの削減ができるとともに、各走査線の性能を均一化することができる。
【００５６】
さらに、被走査面８ａ〜８ｄ上を光束が走査される各走査速度が等しくなるように設計されている。これは、ポリゴンミラー４、曲面ミラー７ａ〜７ｄ、及び被走査面８ａ〜８ｄの各配置に加え、曲面ミラー７ａ〜７ｄの最適化により実現できる。この構成により、光源の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となる。
【００５７】
本図の例では、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、ＸＺ面において、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点と、最も下の曲面ミラー７ａの頂点とを結ぶ線に対して、他の曲面ミラー７ｂ、７ｃの頂点が被走査面８ａ〜８ｄと反対側に配置されている。この構成により、偏向面４ａと各曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点までの間の距離の違いを小さくできるので、良好な性能を達成しながら、各走査線の性能、走査速度を均一化できる。また、後に説明する実施形態２、３では、良好な性能を達成しながら、各走査線の性能、第１結像光学系からの光束の収束度を均一化できる。
【００５８】
各曲面ミラー７ａ〜７ｄの形状は、主像面湾曲、副像面湾曲、及びｆθ誤差を補正するように、走査方向断面の非円弧形状、各像高に対応した副走査方向の曲率半径が決められている。また、副走査方向断面形状は円弧としたので、加工、計測が容易となる。
【００５９】
さらに、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正する形状とし、走査線湾曲を補正するために各像高に対応した位置での面のねじり量が決められている。より具体的には、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、（１）各頂点における法線を含み主走査方向に平行なＹＺ面に対して、非対称である。（２）前記ＹＺ面と曲面が交わる曲線である母線上にある頂点以外の各点の法線が、前記ＹＺ面に含まれない、ねじれ形状である。（３）前記母線上の各点の法線と前記ＹＺ面とのなす角度は、周辺ほど大きい。（４）前記母線上の各点の法線が前記ＹＺ面となす角度の方向は、曲面ミラー７ａ〜７ｄで反射される光束が偏向面４ａからの入射光束に対してなす角度を正の方向とした場合、正の方向であるという構成（１）〜（４）を備えている。
【００６０】
また、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、（５）頂点における主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲率半径とが異なるアナモフィックミラーである。（６）主走査方向、副走査方向ともに凹のミラー面であるという構成（５）〜（６）を備えている。このことにより、主走査方向結像位置と、副走査方向結像位置を各々被走査面近傍とすることができる。
【００６１】
また、曲面ミラー７ａ〜７ｄは、（７）副走査方向の屈折力が主走査方向における中心部と周辺部で変化しているミラー面である。（８）副走査方向断面の曲率半径が主走査方向断面形状に依らないという構成（７）〜（８）を備えている。このことにより、副走査方向像面湾曲を補正することができる。
【００６２】
各曲面ミラーの面形状は、面の頂点を原点、副走査方向ｘ軸、主走査方向ｙ軸、頂点における法線をｚ軸とする直交座標系において、副走査方向座標がｘ（ｍｍ）、主走査方向座標がｙ（ｍｍ）の位置における頂点からのサグ量を入射光束の向かう方向を正とするｚ（ｍｍ）として以下の式（１）で示される。
【００６３】
【数１】
2003054611.tif 000120
【００６４】
式（１）において、ｆ（ｙ）は母線上の形状である非円弧を示す式であり、以下の式（２）で表される。
【００６５】
【数２】
2003054611.tif 000121
【００６６】
また、ｇ（ｙ）はｙ位置における副走査方向（ｘ方向）の曲率半径、θ（ｙ）はｙ位置におけるねじり量であり、それぞれ以下の式（３）、（４）で表される。
【００６７】
式（３）  ｇ（ｙ）＝ＲＤｘ（１＋ＢＣｙ2＋ＢＤｙ4＋ＢＥｙ6
＋ＢＦｙ8＋ＢＧｙ10）
式（４）  θ（ｙ）＝ＥＣｙ2＋ＥＤｙ4＋ＥＥｙ6
ここで、前記式（２）〜（４）において、ＲＤｙ（ｍｍ）は頂点における主走査方向曲率半径、ＲＤｘ（ｍｍ）は副走査方向曲率半径、ｋは母線形状を示す円錐定数である。また、ＡＤ、ＡＥ、ＡＦ、ＡＧは母線形状を示す高次定数であり、ＢＣ、ＢＤ、ＢＥ、ＢＦ、ＢＧは、ｙ位置における副走査方向曲率半径を決める定数であり、ＥＣ、ＥＤ、ＥＥはｙ位置におけるねじり量を決めるねじり定数である。
【００６８】
なお、曲面ミラー形状は、式（１）で表されるものに限るものではなく、同様の形状を表すことができれば他の式を用いてもよい。
【００６９】
また、前記の曲面ミラー形状に関する説明は、以下の実施形態２、３についても同様である。
【００７０】
（実施例１）
以下、本実施形態の実施例１を以下の表１に示す。
【００７１】
【表１】
2003054611.tif 000122
【００７２】
表１において、ａ〜ｄは被走査面８ａ〜８ｄに対応している。また、β１（度）は各半導体レーザ１ａ〜１ｄからの光束の中心軸と水平面６とのなす角、β２（度）は各曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点における法線（図１の破線）と各光束の中心軸とのなす角、Ｄ１（ｍｍ）は偏向反射点と各曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点との間の距離、Ｄ２（ｍｍ）は各曲面ミラー７ａ〜７ｄの頂点と各被走査面８ａ〜８ｄの中心までの距離、ｒｐ（ｍｍ）はポリゴンミラー４の内接半径、Ｙmax（ｍｍ）は最大像高、α（度）は最大像高に対応したポリゴン回転角である。本実施例１では、被走査面間隔Ｇ（図１）は２５ｍｍである。
【００７３】
また、ポリゴンミラー４に向かう各光束の主走査方向の収束度を示すための値として、Ｓ（ｍｍ）を用いた。Ｓ（ｍｍ）は、後方に光学系が全く無い場合の主走査方向の結像位置と、偏向反射点との間の距離である。Ｓ（ｍｍ）は、光源へ向かう方向を正とした。このため、負の値であれば集束光であることになる。これら、表１の各記号に関する説明は、以下の表２〜１０、１２〜１５についても同様である。
【００７４】
本実施例では、被走査面８ａ〜８ｄ上を光束が走査される各走査速度が等しくなるように設計されているので、ａ〜ｄにおいて、ポリゴン回転角αは、いずれも１０．７５４（度）で同じ値である。
【００７５】
図２、３に実施例１の測定結果を示しており、図２Ａは主走査方向像面湾曲（ＣＭ）、図２Ｂは副走査方向像面湾曲（ＣＳ）、図３Ａは誤差（ｆθ）、図４Ｂは走査線湾曲（ＢＯＷ）を示す。各図の、縦軸Ｙは像高であり、線種ａ〜ｄは、被走査面８ａ〜８ｄに対応している。
【００７６】
ｆθ誤差（ΔＹ）は、走査中心近傍におけるポリゴンの単位回転角当たりの走査速度（感光ドラム面上で光束が走査される速度）をＶ（ｍｍ／度）、ポリゴン回転角をα（度）、像高をＹ（ｍｍ）としたときに、以下の式（５）で表される量である。
【００７７】
式（５）ΔＹ＝Ｙ−Ｖ×α
以上の図２に関する説明は、以下の図４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２４、２６、２８、及び３０についても同様であり、図３に関する説明は、以下の図５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２５、２７、２９、及び３１についても同様である。
【００７８】
図２、３から分かるように、実施例１は良好な光学性能であり、かつ各走査線の相対性能誤差が小さく、高解像度が実現できている。
【００７９】
また、走査速度が等しいので光源の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となる。また、表１に示したように、実施例１においては、Ｓの値はａ〜ｄにおいてそれぞれ異なっており、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが異なることを許容したので、曲面ミラーは比較的自由に配置することができ、例えば各曲面ミラーの間隔をある幅以上必要な場合などに有効である。
【００８０】
（実施の形態２）
実施形態２に係る光走査装置の基本構成は、図１に示した実施の形態１と同様である。実施形態２は、軸対称レンズ２ａ〜２ｄによる各光束の収束度合いが等しくなるように設計配置されている点が、実施形態１と異なっている。
【００８１】
（実施例２）
以下、本実施形態の実施例２を以下の表２に示す。なお、本実施例の被走査面間隔Ｇ（図１）は２５ｍｍである。
【００８２】
【表２】
2003054611.tif 000123
【００８３】
本実施例では、軸対称レンズ２ａ〜２ｄによる各光束の収束度合いが等しくなるように設計配置されているので、ａ〜ｄにおいて、距離ｓはいずれも−８３１．７５で同じ値である。一方、各被走査面を走査する各光束の走査速度が異なることを許容しており、ａ〜ｄにおいて、ポリゴン回転角αはそれぞれ異なる値である。
【００８４】
図４、５に実施例２の測定結果を示している。図４、５から分かるように、実施例２は良好な光学性能であり、かつ各走査線の相対性能誤差が小さく、高解像度が実現できている。
【００８５】
また、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが等しいので、各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一とでき、調整コスト低減を実現できる。また、各被走査面を走査する各光束の走査速度が異なることを許容したので、曲面ミラーは比較的自由に配置することができ、例えば各曲面ミラーの間隔をある幅以上必要な場合などに有効である。
【００８６】
（実施の形態３）
実施形態３に係る光走査装置の基本構成は、図１に示した実施の形態１と同様である。本実施形態では、実施形態１と同様に、被走査面８ａ〜８ｄ上を光束が走査される各走査速度が等しくなるように設計されている。このことに加えて、軸対称レンズ２ａ〜２ｄによる各光束の収束度合いが等しくなるように設計配置されている。
【００８７】
ここで、ＸＺ面において、曲面ミラー７ａ〜７ｄのうち、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点と、最も下の曲面ミラー７ａの頂点との距離をＬｍ、被走査面８ａ〜８ｄのうち最も上の被走査面８ｄの中心と、最も下の被走査面８ａの中心との距離をＬｉ、偏向面４ａと最も上の曲面ミラー７ｄの頂点との距離をＤ１、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点と最も上の被走査面８ｄの中心との距離をＤ２とすると、本実施形態は以下の式（６）を満足している。
【００８８】
式（６）  ０．２５＜（Ｌｍ／Ｌｉ）／（Ｄ１／Ｄ２）＜０．４５
式（６）において下限を下回ると、各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なり分離することが困難になる。上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍ以上発生し、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉを実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【００８９】
また、ＸＺ面において、複数の被走査面８ａ〜８ｄへ向かう各光束の中心軸のうち、最も上の中心軸と最も下の中心軸とのなす角をβｒとすると、本実施形態は以下の式（７）を満足している。
【００９０】
式（７）１．０＜（Ｄ１＋Ｄ２）・ｔａｎβｒ／Ｌｉ＜１．６
式（７）において、下限を下回ると、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍ以上発生し、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが困難となる。上限を上回ると、結果的に各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なり分離することが困難になる。
【００９１】
より高解像度化を達成するためには、以下の式（８）を満足し、主走査方向像面湾曲をより補正することが好ましい。
【００９２】
式（８）１．２＜（Ｄ１＋Ｄ２）・ｔａｎβｒ／Ｌｉ＜１．６
式（８）において、下限を下回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。上限を上回ると、結果的に各反射面の間隔が小さくなり、光束の反射する有効領域が重なり分離することが困難になる。
【００９３】
また、ＸＺ面において、曲面ミラー７ａ〜７ｄのうち、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点と、最も下の曲面ミラー７ａの頂点を結ぶ線と、被走査面８ａ〜８ｄのうち，最も上の被走査面８ｄの中心と、最も下の被走査面８ａの中心を結ぶ線とのなす角をΔβ、最も上の曲面ミラー７ｄの頂点における法線が偏向面４ａからの光束となす角度をβ２とすると、本実施形態は以下の式（９）を満足している。
【００９４】
式（９）  −１．８＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜０．４
式（９）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍ以上発生し、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【００９５】
より高解像度を達成するには、以下の式（１０）を満足することが好ましい。
【００９６】
式（１０）
−１．４＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜０
式（１０）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【００９７】
さらに高解像度を達成するには以下の式（１１）を満足することが好ましい。
【００９８】
式（１１）
−０．９＜Δβ／β２−０．２（Ｄ１／Ｄ２）＜−０．５
式（１１）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が０．５ｍｍ以上発生し、解像度１２００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径２５〜４０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【００９９】
また、ＸＺ面と直交し複数の曲面ミラー７ａ〜７ｄの各頂点における法線を含む面を各曲面ミラーにおけるＹＺ面とし、複数の曲面ミラーのうち、最も上の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＨ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＨ、最も下の曲面ミラーの頂点におけるＸＺ断面曲率半径をＲｘＬ、ＹＺ断面曲率半径をＲｙＬとすると、本実施形態は、以下の式（１２）を満足している。
【０１００】
式（１２）
0.001＜［１−ＲｙＨ・ＲｘＬ／ＲｘＨ・ＲｙＬ］／tanβｒ＜0.012
式（１２）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍ以上発生し、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【０１０１】
さらに高解像度を達成するには以下の式（１３）を満足することが好ましい。
【０１０２】
式（１３）
0.003＜［１−ＲｙＨ・ＲｘＬ／ＲｘＨ・ＲｙＬ］／tanβｒ＜0.007
式（１３）において、下限を下回る、又は上限を上回ると、主走査方向像面湾曲が１．０ｍｍ以上発生し、解像度６００Ｄ．Ｐ．Ｉ．を実現する１／ｅ2強度のビーム径４０〜６０μｍ以下を満足するのが困難となる。
【０１０３】
以下、本実施形態の実施例３〜１０を以下の表３〜１０に示す。なお、実施例８、９の被走査面間隔Ｇ（図１）は３０ｍｍであり、その他の実施例の被走査面間隔は２５ｍｍである。
る。
【０１０４】
（実施例３）
【０１０５】
【表３】
2003054611.tif 000124
【０１０６】
（実施例４）
【０１０７】
【表４】
2003054611.tif 000125
【０１０８】
（実施例５）
【０１０９】
【表５】
2003054611.tif 000126
【０１１０】
（実施例６）
【０１１１】
【表６】
2003054611.tif 000127
【０１１２】
（実施例７）
【０１１３】
【表７】
2003054611.tif 000128
【０１１４】
（実施例８）
【０１１５】
【表８】
2003054611.tif 000129
【０１１６】
（実施例９）
【０１１７】
【表９】
2003054611.tif 000130
【０１１８】
（実施例１０）
【０１１９】
【表１０】
2003054611.tif 000131
【０１２０】
実施例３〜１０は、いずれも前記式（６）、（７）、（９）、及び（１２）を満足しており、実施例３〜８は、前記式（８）、（１１）、及び（１３）も満足している。各実施例の各式に相当する数値を以下の表１１に示す。
【０１２１】
【表１１】
2003054611.tif 000132
【０１２２】
表１１中、曲率半径条件式とあるのは、式（１２）又は式（１３）の式のことである。
【０１２３】
図６、７に実施例３、図８、９に実施例４、図１０、１１に実施例５、図１２、１３に実施例６、図１４、１５に実施例７、図１６、１７に実施例８、図１８、１９に実施例９、図２０、２１に実施例１０の測定結果を示している。
【０１２４】
図６〜図２１から分かるように、実施例３〜１０のすべてについて、副走査方向像面湾曲、ｆθ誤差、及び走査線湾曲の特性は良好である。
【０１２５】
また、実施例３〜８は、前記式（７）、式（９）、及び式（１２）を満足しており、主走査方向像面湾曲も±１ｍｍ以内の良好な性能が得られた。
【０１２６】
実施例９、１０は、曲面ミラーの配置に制限がある場合の実施例であり、前記式（６）、式（７）、及び式（９）を満足している。実施例９、１０の数値はこれら各式の上限又は下限に近いため、主走査方向像面湾曲が数値例３〜８と比較すると大きくなっている。
【０１２７】
また、本実施の形態は、実施の形態１、２と比較して配置自由度は小さくなるが、走査速度が等しい（ポリゴン回転角αが等しい）ので光源の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となるとともに、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが等しい（距離Ｓが等しい）ので、各光源と第１結像光学系の位置調整手段を同一とでき、調整コスト低減を実現できる。
【０１２８】
なお、本実施形態は、前記式（６）、（７）、（９）、及び（１２）をすべて満足している実施例で説明したが、これら各式の少なくとも一つを満足する構成でもよい。
【０１２９】
（実施の形態４）
実施形態４に係る光走査装置の基本構成は、図１に示した実施の形態１と同様である。実施形態４に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図を図２２、２３に示している。光走査装置の構成部品は、図１に示した実施の形態１と同様であるが、本実施形態は、各構成部品の配置位置に特徴がある。
【０１３０】
具体的には、ＸＺ面において、複数の被走査面８ａ〜８ｄへ向かう各光束の中心軸のうち最も半導体レーザ１ａ〜１ｄから遠い位置にある中心軸と、被走査面８ａ〜８ｄのうち光源１ａ〜１ｄから最も遠い位置にある被走査面８ｄの中心と最も半導体レーザ１ａ〜１ｄに近い位置にある被走査面８ａの中心とを結ぶ線とのなす角をβid（度）とすると、以下の式（１４）の関係を満足している。
【０１３１】
式（１４）  ５５＜βid≦１５０
この関係を満足することにより、半導体レーザ１ａ〜１ｄから最も遠い曲面ミラー７ｄの反射領域が隣接する曲面ミラー７ｃから被走査面８ｃに向かう光束を遮ること、及び半導体レーザ１ａ〜１ｄから最も近い曲面ミラー７ａの反射領域が隣接する曲面ミラー７ｂに向かう光束を遮ることを防止できる。このため、良好な光学性能を確保できるとともに、各走査線の相対性能誤差が小さくできるので、高解像度を実現することができる。
【０１３２】
ここで、図２２は、式（１４）のβidが下限に近い構成を示している。本図の構成では、曲面ミラー７ｄの反射領域と曲面ミラー７ｃからの光束との間隔が狭くなっている。このため、βidが下限を下回ると、半導体レーザ１ａ〜１ｄから最も遠い曲面ミラー７ｄの反射領域が隣接する曲面ミラー７ｃから被走査面８ｃに向かう光束を遮ることになる。
【０１３３】
一方、図２３は、βidが上限に近い構成を示している。本図の構成では、曲面ミラー７ａの反射領域と曲面ミラー７ｂへ向かう光束との間隔が狭くなっている。このため、βidが上限を上回ると、半導体レーザ１ａ〜１ｄから最も近い曲面ミラー７ａの反射領域が隣接する曲面ミラー７ｂに向かう光束を遮ることになる。
【０１３４】
また、被走査面８ａ〜８ｄの各被走査面を走査する光束の走査速度を等しくすれば、光源の駆動周波数を同一にでき、回路の簡素化が可能となる。
【０１３５】
また、被走査面８ａ〜８ｄを走査する複数の光束の走査速度をほぼ等しくし、かつポリゴンミラー４へ向かう各光束の主走査方向の収束度合い又は発散度合いをほぼ等しくして、以下の式（１５）を満足するようにしてもよい。
【０１３６】
式（１５）  ５５＜βid＜１００
この構成によれば、主走査方向像面湾曲が２．５ｍｍより小さくでき、解像度４００Ｄ．Ｐ．Ｉを実現する１／ｅ2強度のビーム径６０〜８０μｍ以下を満足するのが容易になる。
【０１３７】
また、ポリゴンミラー４へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いが異なることを許容すれば、各被走査面８ａ〜８ｄは比較的自由に配置することができるので、例えば各曲面ミラー７ａ〜７ｄの間隔がある幅以上必要な場合や、複数の被走査面（感光ドラム）の配列方向を垂直方向から傾けて装置の高さを低くする場合に有効である。
【０１３８】
また、前記実施形態３のように、前記式（６）、（７）、（９）、及び（１２）の各式の少なくとも一つを満足する構成としてもよい。
【０１３９】
以下、本実施形態に係る実施例１１〜１４を、以下の表１２〜１５に示す。以下の各実施例においては、被走査面間隔Ｇは３０ｍｍである。
【０１４０】
（実施例１１）
【０１４１】
【表１２】
2003054611.tif 000133
【０１４２】
（実施例１２）
【０１４３】
【表１３】
2003054611.tif 000134
【０１４４】
（実施例１３）
【０１４５】
【表１４】
2003054611.tif 000135
【０１４６】
（実施例１４）
【０１４７】
【表１５】
2003054611.tif 000136
【０１４８】
実施例１１〜１４のβidは式（１４）の関係を満足している。図２４、２５に実施例１１の測定結果、図２６、２７に実施例１２の測定結果、図２８、２９に実施例１３の測定結果、図３０、３１に実施例１４の測定結果をそれぞれ示している。
【０１４９】
なお、前記実施例１〜１０に係る表１〜１０についても、βidの値を示しており、実施例１〜１０は、式（１４）の関係を満足している。
【０１５０】
また、実施例３〜１０は、各被走査面に対応するs、αの値が等しく、βidは式（１５）の関係を満足している。
【０１５１】
（実施の形態５）
図３２は、本発明の一実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置であり、光走査装置１６に、前記実施形態１から４のいずれかに記載の光走査装置を適用したものである。感光ドラム９ａ〜９ｄには、光が照射されると電荷が変化する感光体が表面を覆っている。この感光体の表面には、帯電ロール１０ａ〜１０ｄによって、静電気イオンが付着され、感光体は帯電する。現像ユニット１１ａ〜１１ｄの印字部には帯電トナーが付着する。転写ロール１２ａ〜１２ｄには、感光ドラム９ａ〜９ｄ上に形成されたトナー像が転写される。
【０１５２】
感光ドラム９ａ〜９ｄ、帯電ロール１０ａ〜１０ｄ、現像ユニット１１ａ〜１１ｄ、転写ロール１２ａ〜１２ｄは、４つの画像形成ユニット１３ａ〜１３ｄとして構成されている。また、定着器１４により転写されたトナーが用紙に定着される。１５は給紙カセットである。
【０１５３】
光走査装置１６には、半導体レーザ、軸対称レンズ、シリンドリカルレンズで構成される光源ブロック１７、ポリゴンミラー１８、平面の折り返しミラー１９、曲面ミラー２０ａ〜２０ｄを備えている。
【０１５４】
４色(イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成ユニット１３a〜１３dは、縦方向に配置されており、光走査装置１６によって感光ドラム９ａ〜９ｄ上に各色の画像が形成される。これら画像は、現像ユニット１１ａ〜１１ｄによって現像され、転写ロール１２ａ〜１２ｄによって給紙カセット１５から搬送された用紙に各色ごと順に転写され、定着器１４によって定着される。
【０１５５】
本実施形態に係るカラー画像形成装置は、実施形態１から３のいずれかに記載の光走査装置を用いているので、小型、低コスト、高速、高解像度のカラー画像形成装置を実現することができる。
【０１５６】
（実施の形態６）
図３３は実施の形態６に係るカラー画像形成装置の基本構成図を示している。図３３において、３０a〜３０dは光が照射されると電荷が変化する感光体が表面を覆っている感光ドラム、３１a〜３１dは感光体の表面に静電気イオンを付着し帯電する帯電ロール、３２a〜３２ｄは印字部に帯電トナーを付着させる現像ユニット、３３は各色に対応した感光ドラム３０a〜３０d上に形成されたトナー像を一時的に転写する中間転写ベルト、３４は中間転写ベルト３３に形成されたトナー像を用紙へ転写する転写ロール、そして、３５a〜３５dは、感光ドラム３０a〜３０d、帯電ロール３１a〜３１d、現像ユニット３２a〜３２dからなる画像形成ユニット、３６は、転写されたトナーを用紙に定着する定着器、３７は給紙カセットである。また、３８は実施形態１から４のいずれかに示した光走査装置、３９は光源である半導体レーザ、軸対称レンズ、シリンドリカルレンズで構成される光源ブロック、４０はポリゴンミラー、４１は平面の折り返しミラー、４２a〜４２dは曲面ミラーである。
【０１５７】
４色(イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成ユニット３５a〜３５dを縦方向に配置し、光走査装置３８によって感光ドラム３０a〜３０d上に各色の画像を形成し、現像ユニット３２a〜３２dによって現像され、中間転写ベルト３３へ各色ごと順に転写され、転写ロール３４によって給紙カセット３７から搬送された用紙に転写され、定着器３６によって定着される。
【０１５８】
本図に示したカラー画像形成装置は、光源ブロック３９が配置されている側を上側とすると、感光ドラム３０a〜３０dは、下側方向に順次配置されている。このため、感光ドラム３０a〜３０dは、下側に行くにつれて、光源ブロック３９から遠ざかることになり、最も下側の感光ドラム３０dの位置が、光源ブロック３９から最も遠い位置になっている。
【０１５９】
この構成によれば、光源ブロック３９、ポリゴンミラー４０を、曲面ミラー４２a〜４２dの上部の空間に配置できることになるので、装置全体の小型化を実現できる。すなわち、曲面ミラー４２a〜４２dの上部の空スペースを有効に利用できる。曲面ミラー４２a〜４２dの下側には、給紙カセット３７が配置されるので、光源ブロック３９、ポリゴンミラー４０を配置するには、専用の空間を別途設ける必要がある。
【０１６０】
また、感光ドラム３０a〜３０dへ向かう各光束の中心軸のうち、最も光源ブロック３９から遠い位置にある中心軸と、感光ドラム３０a〜３０dのうち、最も光源ブロック３９から遠い位置に配置された感光ドラム３０ｄの走査面の中心と最も光源ブロック３９に近い位置に配置された
感光ドラム３０ａの被走査面の中心とを結ぶ線とのなす角をβｉｄとすると、以下の式（１６）の関係を満足することが好ましい。
【０１６１】
式（１６）  ９０＜βｉｄ≦１５０
この構成によれば、角度βidが鈍角であるので、感光ドラム３０a〜３０dの配列方向を垂直方向から傾けることができ、装置の高さを低くすることができ、装置の小形化に有利である。また、図３３に示したように、中間転写ベルト３３から用紙への転写位置を最上部にすることができるので、転写が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
以上のように、本発明の光走査装置によれば、第２結像光学系と感光ドラムの間に折り返しミラーを必要とせずに、部品点数を減らし、低コストで小型化が可能で、良好な光学性能でかつ、各走査線の相対性能誤差が小さいので高解像度を実現している。
【０１６３】
また、走査速度が等しいので光源の駆動周波数を同一とでき、回路の簡素化が可能となるとともに、光偏向器へ向かう各光束の主走査方向の収束度合いががほぼ等しいので、各光源と第一結像光学系の位置調整手段を同一にでき、調整コスト低減を実現できる。このため、本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、又はデジタル複写機等のカラー画像形成装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図。
【図２Ａ】実施例１の主走査方向像面湾曲。
【図２Ｂ】実施例１の副走査方向像面湾曲。
【図３Ａ】実施例１のｆθ誤差。
【図３Ｂ】実施例１の走査線湾曲。
【図４Ａ】実施例２の主走査方向像面湾曲。
【図４Ｂ】実施例２の副走査方向像面湾曲。
【図５Ａ】実施例２のｆθ誤差。
【図５Ｂ】実施例２の走査線湾曲。
【図６Ａ】実施例３の主走査方向像面湾曲。
【図６Ｂ】実施例３の副走査方向像面湾曲。
【図７Ａ】実施例３のｆθ誤差。
【図７Ｂ】実施例３の走査線湾曲。
【図８Ａ】実施例４の主走査方向像面湾曲。
【図８Ｂ】実施例４の副走査方向像面湾曲。
【図９Ａ】実施例４のｆθ誤差。
【図９Ｂ】実施例４の走査線湾曲。
【図１０Ａ】実施例５の主走査方向像面湾曲。
【図１０Ｂ】実施例５の副走査方向像面湾曲。
【図１１Ａ】実施例５のｆθ誤差。
【図１１Ｂ】実施例５の走査線湾曲。
【図１２Ａ】実施例６の主走査方向像面湾曲。
【図１２Ｂ】実施例６の副走査方向像面湾曲。
【図１３Ａ】実施例６のｆθ誤差。
【図１３Ｂ】実施例６の走査線湾曲。
【図１４Ａ】実施例７の主走査方向像面湾曲。
【図１４Ｂ】実施例７の副走査方向像面湾曲。
【図１５Ａ】実施例７のｆθ誤差。
【図１５Ｂ】実施例７の走査線湾曲。
【図１６Ａ】実施例８の主走査方向像面湾曲。
【図１６Ｂ】実施例８の副走査方向像面湾曲。
【図１７Ａ】実施例８のｆθ誤差。
【図１７Ｂ】実施例８の走査線湾曲。
【図１８Ａ】実施例９の主走査方向像面湾曲。
【図１８Ｂ】実施例９の副走査方向像面湾曲。
【図１９Ａ】実施例９のｆθ誤差。
【図１９Ｂ】実施例９の走査線湾曲。
【図２０Ａ】実施例１０の主走査方向像面湾曲。
【図２０Ｂ】実施例１０の副走査方向像面湾曲。
【図２１Ａ】実施例１０のｆθ誤差。
【図２１Ｂ】実施例１０の走査線湾曲。
【図２２】実施形態４に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図。
【図２３】実施形態４の別の例に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図。
【図２４Ａ】実施例１１の主走査方向像面湾曲。
【図２４Ｂ】実施例１１の副走査方向像面湾曲。
【図２５Ａ】実施例１１のｆθ誤差。
【図２５Ｂ】実施例１１の走査線湾曲。
【図２６Ａ】実施例１２の主走査方向像面湾曲。
【図２６Ｂ】実施例１２の副走査方向像面湾曲。
【図２７Ａ】実施例１２のｆθ誤差。
【図２７Ｂ】実施例１２の走査線湾曲。
【図２８Ａ】実施例１３の主走査方向像面湾曲。
【図２８Ｂ】実施例１３の副走査方向像面湾曲。
【図２９Ａ】実施例１３のｆθ誤差。
【図２９Ｂ】実施例１３の走査線湾曲。
【図３０Ａ】実施例１４の主走査方向像面湾曲。
【図３０Ｂ】実施例１４の副走査方向像面湾曲。
【図３１Ａ】実施例１４のｆθ誤差。
【図３１Ｂ】実施例１４の走査線湾曲。
【図３２】本発明の実施形態５に係るカラー画像形成装置の概略断面図。
【図３３】本発明の実施形態６に係るカラー画像形成装置の概略断面図。
【国際調査報告】
2003054611.tif 000137
2003054611.tif 000138