(57)【要約】      （修正有）【課題】レイアウトに依らず、共通のレンズを用いつつ簡易な構成で走査線曲がりの非対称性成分を補正する。【解決手段】光走査装置は、複数の光源装置１を有し、各光源装置１からの光ビームを共通の光偏向器５により偏向した後、光走査光学系により各々異なる被走査面１１ａに集光して主走査方向に走査する。光走査光学系は、同一の偏向反射面で走査される光ビームで共用される共用レンズ７と、光ビーム毎に個別に配置され、主走査方向に対称な面形状をもつ個別レンズ８と、を有する。この光走査装置において、副走査方向にパワーを持つ一定の条件を満たす走査レンズを、光軸が被走査面の法線に対して、ある条件を満たすように傾けて配置する。これにより、ポリゴンサグによって生じる走査線曲がりの非対称成分（うねり成分）を、小さく抑える。このような光走査装置を具備する画像形成装置は、色ズレがなく、高品位な画像再現性を確保することができる。【選択図】図１
2015222336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源装置を有し、各光源装置からの光ビームを共通の光偏向器により偏向した後、光走査光学系により各々異なる被走査面に集光して主走査方向に走査する光走査装置において、
前記複数の光源装置からの全ての光ビームは、主走査断面内において前記被走査面の法線に対し、および副走査断面内において前記光偏向器の偏向反射面の法線に対し、それぞれ斜方向に前記光偏向器に入射し、
前記光走査光学系は、同一の偏向反射面で走査される光ビームで共用される共用レンズと、光ビーム毎に個別に配置され、主走査方向に対称な面形状をもつ個別レンズと、を有し、
かつ、前記被走査面上に到達したときの副走査位置が中央像高の副走査位置に対し最も離れる光束を一の光束、前記一の光束が到達する側の端像高に向かう光束を二の光束とし、
前記一の光束の前記個別レンズから被走査面までの光路長をＬａ、前記一の光束の前記個別レンズ通過位置での副走査方向におけるパワーをφａ、前記一の光束の主走査断面内における前記個別レンズからの射出角をωａ、前記二の光束の前記個別レンズから被走査面までの光路長をＬｂ、前記二の光束の前記個別レンズ通過位置での副走査方向におけるパワーをφｂ、前記二の光束の主走査断面内における前記個別レンズからの射出角をωｂ、としたとき、下記の条件式（６）：
【数１】
2015222336.tif 000017
を満たす前記個別レンズについて、
前記個別レンズを傾けたことによる前記一の光束の像面上の副走査位置移動量をΔＶａ、前記個別レンズを傾けないときの中央像高と前記一の光束の像面上副走査位置の差をδとしたとき、下記の条件式（７）：
【数２】
2015222336.tif 000018
を満たすように、主走査断面内において前記個別レンズの光軸が前記被走査面の法線に対して傾いて配置されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記個別レンズにおいて、副走査方向のパワーが主走査方向の軸上から軸外に向かうに従って連続的に小さくなることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光走査光学系は、前記光偏向器を挟んで対向配置されており、対応する全ての前記個別レンズは同形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光走査光学系は、前記被走査面を主走査方向に走査する走査線の副走査方向の傾きを調整する走査線傾き調整機構を有することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記一の光束が到達する像高に対し、中央像高を軸対称とした逆側の像高に到達する光束を三の光束としたとき、前記三の光束が到達する前記被走査面上の副走査位置と中央像高の副走査位置との差が、前記一の光束の到達する副走査位置と中央像高の副走査位置との差と略等しいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光走査光学系の副走査方向の結像倍率βが、
|β|≦１．５
であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記二の光束が前記光偏向器によって偏向された後、主走査断面内において被走査面の法線となす角度が４０°以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置であって、
電子写真プロセスの露光プロセスを実行する手段として請求項１〜７のいずれか１項に記載の光走査装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置と、その光走査装置を用いたデジタル複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光走査装置や、その光走査装置を用いた画像形成装置においては、光束を光偏向器などの偏向手段で偏向させ、その偏向された光束を被走査面に微小なスポット光として結像させ、被走査面上を主走査方向に等速走査させる光走査装置が知られており、デジタル複写機、レーザビームプリンタ、レーザビームプロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置の潜像書込手段等に応用されている。
この光走査装置は、例えばレーザ光源から射出されたレーザ光を光偏向器で偏向反射することによって感光体等の被走査面上を走査させ、これと同時に、上記レーザ光を画像信号に応じて強度変調（例えばオン、オフ）させることにより、被走査面に画像を書き込むようになっている。
また、カラー画像形成装置において、光走査装置と感光体の組み合わせを２組以上用いて、２色画像や多色画像、カラー画像等を得るようにした画像形成装置があり、このような画像形成装置は、「タンデム式画像形成装置」と呼ばれている。
このタンデム式画像形成装置として、例えば特許文献１（特開２００６−３２３２７８号公報）の如く単一の光偏向器によって左右両側に同時に光走査を行う、所謂、対向走査型がよく知られている。
【０００３】
このように、複数の被走査面で光偏向器を共用すると、光偏向器の数を減らすことにより、光走査装置の小型化、低コスト化することが可能となるという利点が得られる。
さらに、タンデム式画像形成装置に用いられる光走査装置において、低コスト化をはかる手段として、特許文献２（特開２００７−２４０５９０号公報）の如く光偏向器の偏向反射面に副走査方向に角度を有して光束を入射させる斜入射光学系が知られている。
斜入射光学系は、複数の光束がそれぞれ偏向反射面で偏向反射された後に、各々対応する被走査面に、折り返しミラーなどで分離され導かれる。このとき、それぞれの光束の、光偏向器に入射する副走査方向の角度（以降、「斜入射角」という）は折り返しミラーで各光束が分離可能な角度に設定される。
これにより、光偏向器を副走査方向に薄肉化し、低コストな光走査装置が実現可能となる。
また、光偏向器にポリゴンミラーを用いた場合、高速回転に大きなエネルギーを必要とすることもなくなり、低消費電力化や、低騒音化も実現できる。
その反面、斜入射光学系には、光路長差が原因となって副走査方向の変移量が異なることにより、被走査面上での走査線が副走査方向に曲がってしまうといった問題（以降、「走査線曲がり」という）がある。
【０００４】
そこで、走査線傾き調整により走査線曲がりの一次成分を、走査線湾曲調整により走査線曲がりの二次成分を取り除く方法が一般的によく知られている。
例えば、特許文献２では、走査レンズを光軸に平行な軸の周りに回転させることで走査線傾きを補正し、走査レンズの副走査方向の曲率中心が副走査方向に調整移動するように撓ませることで走査線湾曲を補正している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、その一方で、ポリゴンミラーは、その回転中心が偏向反射面と合致していないため、光源側から入射する光束の偏向反射面による反射位置が、ポリゴンミラーの回転に伴い変動する、所謂、「サグ」が発生するという問題がある。
サグは、ポリゴンミラーにより偏向される偏向光束の主光線が被走査面に直交になるときの主光線の方向を基準線とすると、この基準線の両側の偏向光束に対して非対称に発生する。
そのため、被走査面を走査する光束の光路長差が非対称に生じ、走査線曲がりに非対称成分が発生する。特に、近年要求されている小型の光走査装置を実現するための広画角光学系では、サグは増大し走査線曲がりの非対称性は顕著に現れる。
また、前記走査線傾き調整および走査線湾曲調整では、三次成分以降の走査線曲がり、すなわち非対称成分は取り切れず、各々の光束で描かれた潜像を各色のトナーにより重ね合わせ可視化した際に、色ずれとなって現れてしまう。
その非対称部分の対応に関して特許文献２には、走査レンズを主走査方向において光軸に対し非対称に構成することで走査線曲がりの非対称成分に対応することが記載されている。
【０００６】
しかしながら、前記した対向走査型では、対向側は走査レンズを光軸を中心として反転して用いることになるため、走査線曲がりの非対称成分に対応できず、対向側の光学系の光学性能が著しく劣化するといった課題があった。
また、特許文献１には、折り返しミラーの枚数を規定することで、非対称形状の走査レンズでも共通に使用できるようにする技術が開示されている。しかしながら、全光学系の折り返しミラーの配置枚数が規定されるため、レイアウトの制約が大きいという課題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところ、レイアウトに依らず、共通のレンズを用いつつ、簡易な構成で、走査線曲がりの非対称部分を補正することのできる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】
【０００７】
請求項１に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
複数の光源装置を有し、各光源装置からの光ビームを共通の光偏向器により偏向した後、光走査光学系により各々異なる被走査面に集光して主走査方向に走査する光走査装置において、
前記複数の光源装置からの全ての光ビームは、主走査断面内において前記被走査面の法線に対し、および副走査断面内において前記光偏向器の偏向反射面の法線に対し、それぞれ斜方向に前記光偏向器に入射し、
前記光走査光学系は、同一の偏向反射面で走査される光ビームで共用される共用レンズと、光ビーム毎に個別に配置され、主走査方向に対称な面形状をもつ個別レンズと、を有し、
かつ、前記被走査面上に到達したときの副走査位置が中央像高の副走査位置に対し最も離れる光束を一の光束、前記一の光束が到達する側の端像高に向かう光束を二の光束とし、
前記一の光束の前記個別レンズから被走査面までの光路長をＬａ、前記一の光束の前記個別レンズ通過位置での副走査方向におけるパワーをφａ、前記一の光束の主走査断面内における前記個別レンズからの射出角をωａ、前記二の光束の前記個別レンズから被走査面までの光路長をＬｂ、前記二の光束の前記個別レンズ通過位置での副走査方向におけるパワーをφｂ、前記二の光束の主走査断面内における前記個別レンズからの射出角をωｂ、としたとき、下記の条件式（６）：
【０００８】
【数１】
2015222336.tif 000003
【０００９】
を満たす前記個別レンズについて、
その前記個別レンズを傾けたことによる前記一の光束の像面上の副走査位置移動量をΔＶａ、前記個別レンズを傾けないときの中央像高と前記一の光束の像面上副走査位置の差をδとしたとき、下記の条件式（７）：
【００１０】
【数２】
2015222336.tif 000004
【００１１】
を満たすように、主走査断面内において前記個別レンズの光軸が前記被走査面の法線に対して傾いて配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１の発明によれば、レイアウトに依らず共通のレンズを用いつつ、簡易な構成で走査線曲がりの非対称成分を補正することができ、色ずれの少ない光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の要部を、光偏向器の回転軸と垂直な平面で一部を切断して模式的に示す平面断面図である。
【図２】図１に示した光走査装置を用いた画像形成装置の要部を、主走査ビームの軸線により形成される平面と平行な方向から見た副走査断面における構成を模式的に一部を切断して示す正面断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は光偏向器であるポリゴンミラー周辺の副走査方向断面図であり、（ａ）、（ｂ）は従来用いざるを得なかった厚肉のポリゴンミラーを示し、（ｃ）は本発明の第１の実施の形態において用いることのできる薄肉のポリゴンミラーを示す。
【図４】入射光のポリゴンミラーの偏向反射面で反射される位置（像高）がポリゴンミラーの回転により変化することを示すポリゴンミラーの回転軸と垂直に切断して模式的に示す断面図である。
【図５】個別レンズの回転偏心により、そのレンズ面が８ａから８ｂへΔＸ移動したことによる光束の変移を示す副走査方向断面図である。
【図６】個別レンズの回転偏心により、そのレンズ面が移動したことによる光束の変移を示す主走査方向断面図である。
【図７】被走査面上での走査線曲がりのうねり成分の一つの形状例を示す波形図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は被走査面上での走査線曲がりのうねり成分の各々別の形状例を示す図である。
【図９】本実施例の第２走査レンズの第２面における主走査方向レンズ高さに対する副走査曲率分布を示す曲率分布図である。
【図１０】本実施例における各像高に向かう光束と中央像高に向かう光束の偏向反射点の光路長差を示す像高・光路長差関係図である。
【図１１】本実施例と同じ光学系を用いたときの各像高に対する走査線曲がりを、調整なしの場合、傾き調整後の場合および湾曲調整をした場合各々について示す像高・走査線曲がり関係図である。
【図１２】本実施例におけるレンズの傾き量αと各像高に向かう像面上副走査位置の変移ΔＶの関係を示す像高・像面上走査位置変移関係図である。
【図１３】本実施例における、レンズの各傾き量を異ならせた場合毎の各像高に対する走査線曲がりを示す像高・走査線曲がり関係図である。
【図１４】本実施例における主走査断面内において第２走査レンズの光源側の一端がポリゴンミラーに近づくようにレンズを０．３５ｄｅｇ傾かせた場合の、各像高に向かう光束の像面上副走査位置の変移ΔＶを示す像高・像面上副走査位置変移関係図である。
【図１５】図１１の走査線曲がりと本実施例における走査線曲がりを比較する像高・走査線曲がり関係図である。
【図１６】本発明を適用することによりその効果をより有効に発揮することができる対向走査型光走査装置の要部を主走査ビームの軸線により形成される平面と平行な方向から見た断面図である。
【図１７】ポリゴンミラーの副走査反射面に対する斜入射角度を示す図であり、（ａ）は普通の走査型光走査装置を用いた場合を、（ｂ）は本実施例を対向走査型光走査装置に適用した場合を示す。
【図１８】本発明を適用した場合と適用しなかった場合と比較して示す走査線曲がりのイメージを示す走査線まがり形状図である。
【図１９】走査レンズを傾けた本実施例と、走査レンズを傾けない場合とを各像高に対する副走査倍率について比較して示す像高・副走査倍率関係図である。
【図２０】本実施例において画角を変えた場合の走査線曲がりの非対称成分を示す各画角に対する走査線曲がりを示す画角・走査線曲がり関係図である。
【図２１】本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置の第２の実施の形態の要部の構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
具体的な実施の形態について説明する前に、本発明の特徴につき、作用効果を含めて説明する。
本発明は、複数の光源装置を有し、各光源装置からの光ビームを共通の光偏向器により偏向した後、光走査光学系により各々異なる被走査面に集光して主走査方向に走査する光走査装置において、
前記複数の光源装置からの全ての光ビームは、主走査断面内において前記被走査面の法線に対し、および副走査断面内において前記光偏向器の偏向反射面の法線に対し、それぞれ斜方向に前記光偏向器に入射し、
前記光走査光学系は、同一の偏向反射面で走査される光ビームで共用される共用レンズと、光ビーム毎に個別に配置され、主走査方向に対称な面形状をもつ個別レンズと、を有し、
かつ、前記被走査面上に到達したときの副走査位置が中央像高の副走査位置に対し最も離れる光束を一の光束、前記一の光束が到達する側の端像高に向かう光束を二の光束とし、
前記一の光束の前記個別レンズから被走査面までの光路長をＬａ、前記一の光束の前記個別レンズ通過位置での副走査方向におけるパワーをφａ、前記一の光束の主走査断面内における前記個別レンズからの射出角をωａ、前記二の光束の前記個別レンズから被走査面までの光路長をＬｂ、前記二の光束の前記個別レンズ通過位置での副走査方向におけるパワーをφｂ、前記二の光束の主走査断面内における前記個別レンズからの射出角をωｂ、としたとき、
下記の条件式（６）：
【００１５】
【数３】
2015222336.tif 000005
【００１６】
を満たす前記個別レンズについて、
前記個別レンズを傾けたことによる前記一の光束の像面上の副走査位置移動量をΔＶａ、前記個別レンズを傾けないときの中央像高と前記一の光束の像面上副走査位置の差をδとしたとき、
下記の条件式（７）：
【００１７】
【数４】
2015222336.tif 000006
【００１８】
を満たすように、主走査断面内において前記個別レンズの光軸が前記被走査面の法線に対して傾いて配置されている、ことを特徴としている（請求項１に対応する）。
このような構成とすることにより、レイアウトに依らず共通のレンズを用いつつ、簡易な構成で走査線曲がりの非対称成分（うねり成分）を、特定の条件下で走査レンズを傾けることにより補正することで、走査線曲がりを小さく抑えた、色ずれの少ない光走査装置を提供することができる。
また、本発明に係る光走査装置は、前記個別レンズにおいて、副走査方向のパワーが主走査方向の軸上から軸外に向かうに従って連続的に小さくなるようにすることが好ましい（請求項２に対応する）。
【００１９】
このような構成とすることにより、レンズの副走査パワーを軸外に向けて単調減少させることで、レンズのチルトによる曲がりの補正に余分な高次成分を含ませずに、効果的に曲がりを補正することができる。
というのは、副走査位置変移量ΔＶは、後で説明する図１４から明らかなように、軸外に向かうにつれてその微分量（傾き）が小さくなることでΔＶのうねりを生じさせている。下記の条件式（１）
ΔＶ＝（ＬΦ−１）ΔＺ    ・・・（１）
についてＬ（前記レンズから被走査面までの光路長）およびΔＺ（屈折する副走査位置変移量）は単調増加であるため、ΔＶがその微分量に余分な高次成分を含ませずに徐々に小さくなるようにするためには、Φ（副走査方向パワー）が単調減少である必要がある。従って、前記第２走査レンズは、副走査方向のパワーφが主走査方向の軸上から軸外に向かうに従って連続的に小さくなるようにすることが好ましいのである。
【００２０】
また、本発明に係る光走査装置は、
光走査光学系が前記光偏向器を挟んで対向配置されており、対応するすべての個別レンズが同形状であることが好ましい。（請求項３に対応する）。
即ち、第２走査レンズ８を主走査方向に非対称な形状にすることが困難である、いわゆる対向走査型光走査装置は、図１６のように、光走査光学系をポリゴンミラー５を挟んだ対向側にも上記光学系を配置し光偏向器であるポリゴンミラー５で左右両側に振り分けることにより、単一の光偏向器で複数の感光体を走査する技術である。さらに、本実施の形態である斜入射光学系と組み合わせることにより、図１７のように副走査断面における斜入射角を小さく設定することができ、走査線曲がり等の光学性能を向上させることができる。
しかしながら、対向走査型光走査装置では、走査レンズを図１６の矢印方向のように反転させて用いることになり、主走査方向に非対称な形状の走査レンズでは、対向側の光学性能を維持できず、例えばレンズ形状の非対称性が主走査方向に逆転した別形状のレンズを用いる必要がある。
【００２１】
従って、主走査方向に対称な形状を持つ対向走査系のものに適用することで、各光学系で同形状のレンズを用いることによる低コスト化と、走査線曲がりの低減を両立させることができる。
また、本発明に係る光走査装置は、
前記光走査光学系が、前記被走査面を主走査方向に走査する走査線の副走査方向の傾きを調整する走査線傾き調整機構を有することが好ましい（請求項４に対応する）。
このような傾き調整機構を設けることにより、光学系によって異なる各々のレンズ傾き量に応じた、精度の良い調整が可能となる。
即ち、光学素子の位置ずれ等により走査線曲がりの非対称成分の大きさは変わるため、それを補正するレンズの傾き量は各々異なる。それに伴い、本発明を実施することによって光走査光学系に生じる曲がりの一次成分を調整する前記傾き調整量も各々異なってくる。従って、調整に用いる光学素子が可動である傾き調整機構を設けることで、各々のレンズの傾き量に応じた、精度の良い調整が可能となる。
【００２２】
また、本発明に係る光走査装置は、
前記一の光束が到達する像高に対し、中央像高を軸対称とした逆側の像高に到達する光束を三の光束としたとき、前記三の光束が到達する前記被走査面上の副走査位置と中央像高の副走査位置との差が、前記一の光束の到達する副走査位置と中央像高の副走査位置との差と略等しいことが好ましい（請求項５に対応する）。
このような構成とすることにより、走査線曲がりの残差が四次関数の形となることによって、三次成分を完全に取り去り、走査線曲がりのｐ−ｖ値を最も小さくすることができる。
即ち、本発明の狙いは、走査線曲がりのうねり成分の中で、特に大きい三次関数の成分を取り除くことにある。従って、本発明を適用した際に残る可能性のある走査線曲がりは、図１８にみるように、次点で成分の大きい四次の成分となる。
即ち、走査線曲がりのｐ−ｖ値が最も小さくなるように本発明を適用すれば、像高ａに対し、中央像高を軸対称とした逆側の像高ｃの走査線曲がりが、像高ａの走査線曲がりと、方向および大きさが略一致する。なお、四次以降の高次成分は、一次、二次、三次の成分に比べて極めて小さいため、色ずれに関して無視できるレベルである。
【００２３】
また、前記光走査光学系の副走査方向の結像倍率βが、
|β|≦１．５
であることが好ましい（請求項６に対応する）。
このような構成とすることにより、副走査倍率が小さな光学系に本発明を適用することで、レンズのチルトによる光学性能への影響を抑えることができる。
というのは、本実施例と比較例、すなわち、レンズを傾ける前後の副走査倍率の変化の様子を示す図１９から明らかなように、本発明は、走査レンズを傾けることにより、像高間の副走査倍率偏差を崩すことによって曲がりの非対称性を補正させている。従って、副走査倍率が小さい光学系に本発明を適用することで、倍率偏差を崩すことによる光学性能への影響を抑えることができる。
また、発明に係る光走査装置は、
前記二の光束が前記光偏向器によって偏向された後、主走査断面内において被走査面の法線となす角度が４０°以上であることが好ましい（請求項７に対応する）。
【００２４】
このような構成とすることにより、本発明を曲がりの非対称性が大きくなる広画角の光学系への適用をしてより本発明の効果を高めることできる。というのは、画角を変更したときの走査線曲がりの非対称成分の様子を示している図２０からも明らかなように、走査線曲がりの非対称成分は、画角が広い光学系であるほど大きくなる。これは、画角が広くなることによりポリゴンミラーの回転角が大きいところまで光走査するため、前述したサグが大きくなるためである。そのため、曲がりの非対称性が大きくなる広画角の光学系に対し、本発明はより効果的に作用する。
本発明に係る画像形成装置は、
電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する手段として以上に記載のいずれかの光走査装置を具備することを特徴とする（請求項８に対応する）。
このような構成とすることにより、具備する光走査装置の持つ利点（効果）を享受する画像形成装置を得ることができる。即ち、走査線曲がりを有効に補正し、色ずれが無く、高品位な画像再現性が確保し得る画像形成装置を提供することができる。
【００２５】
以下に、本発明の一実施の形態に係る光走査装置および画像形成装置について図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１および図２を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置および第２の実施の形態に係る画像形成装置の構成の概要を説明する。図１は、本発明の一つの実施の形態に係る光走査装置の要部を、光偏向器の回転軸と垂直な平面で一部を切断して模式的に示す平面断面図であり、図２は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の要部を、主走査ビームの軸線により形成される平面と平行な方向から見た副走査断面における構成を模式的に一部を切断して示す正面断面図である。
光源としての半導体レーザ１から放射された発散性の光束（以下、「光ビーム」ともいう）は、カップリングレンズ２により、以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズ２により変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもできる。カップリングレンズ２からの光束は、アパーチャ３を通過してシリンドリカルレンズ４により副走査方向に集光され、光偏向器５（以下、「ポリゴンミラー」ともいう）の偏向反射面に入射させている。
【００２６】
次いで、偏向反射面により反射された光束は、ポリゴンミラー５の等速回転とともに等角速度的に偏向し、共用レンズ７（以下、「第１走査レンズ」ともいう）、個別レンズ８（以下、「第２走査レンズ」ともいう）、折り返しミラー９および防塵ガラス１０を介して感光体１１の被走査面１１ａ上に集光する。なお光偏向器５は、高速回転に伴う風切音を防音するケーシング内に密閉され、光源からのレーザ光束の入射・射出は防音ガラス６を介して行われる。
これにより、偏向光束は、被走査面上に光スポットを形成し、被走査面の光走査を行う。
次に、第１の実施の形態に係る光走査装置におけるポリゴンミラーに対する斜入射方式について説明する。
図３（ｃ）は、第１の実施の形態に係る光走査装置に用いられるポリゴンミラー５周辺の副走査方向断面図であり、光ビームのポリゴンミラー５への入射状態を示している。
斜入射方式では、光源側からの光ビームは、ポリゴンミラー５の回転軸に直交する平面、あるいはポリゴンミラー５の偏向反射面の法線を含む水平面に対して傾いて入射する。従って、偏向反射面により反射された光ビームも、該平面（水平面）に対して傾いている。この、光束の進行方向に対する副走査方向の傾き角を「斜入射角」といい、本文ではβで表す。
【００２７】
これにより、水平入射方式である図３（ａ）あるいは（ｂ）のように副走査方向に厚肉のポリゴンミラーを用いなくとも、光束をそれぞれの被走査面に導くように分離することができ、低コストや低消費電力、低騒音な光走査装置が実現できる。
このようなポリゴンミラー５の回転軸に直交する平面に対し角度を有する光ビームは、光源装置である半導体レーザ１、カップリングレンズ２、シリンドリカルレンズ４の光軸を水平面に対して傾けて配置してポリゴンミラー５の偏向反射面に所望の角度に入射するようにしても良いし、入射ミラーを用いて角度をつけて入射させるようにしても良い。また、シリンドリカルレンズ４の光軸を光ビームが進行する方向に対して副走査方向に傾けることで、偏向反射面に向かう光ビームに角度をつけても構わない。
次に、斜入射方式がもつ大きな課題である、「走査線曲がり」について説明する。
例えば、副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズ（本実施形態では第２走査レンズ８）の入射面の主走査方向の形状が、ポリゴンミラー５の偏向反射面の光ビームの反射点を中心とする円弧形状でない限り、主走査方向のレンズ高さによりポリゴンミラー５の偏向反射面から前記走査レンズ入射面までの距離は異なるようになる。
【００２８】
通常、走査レンズを前記形状にすることは、光学性能を維持する上で困難である。つまり、図１に示すように、通常の光ビームは、ポリゴンミラー５により偏向走査され、走査レンズである第２走査レンズ８の各像高の主走査断面において、レンズ面に対し垂直入射することはなく、主走査方向にある入射角を持って入射する。
図３（ａ）や（ｂ）のようにポリゴンミラーの偏向反射面に対して通常の水平入射であれば、偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離が異なっても、光ビームは、走査レンズに対し水平に進行するため、走査レンズ上での副走査方向の入射位置が異なることはなく、走査線曲がりが生じない。
しかしながら、図３（ｃ）のようにポリゴンミラー５の偏向反射面に副走査方向に角度を持って斜入射することにより、ポリゴンミラー５により偏向反射された光ビームは、像高によりポリゴンミラー５の偏向反射面から走査レンズ入射面までの光路長は異なるようになり、走査レンズへの副走査方向の入射高さが周辺に行くにつれ中央像高に向かう光束に対し高い位置、もしくは低い位置に入射される。
この結果、走査レンズの副走査方向に屈折力を持つ面を通過する際に、副走査方向に受ける屈折力が異なり走査線曲がりが発生することになる。
【００２９】
通常、この走査線曲がりを補正するために、前記した走査線傾き調整および走査線湾曲調整を行ったり、走査レンズ面に副走査方向の傾きが主走査方向に異なるような特殊面を用いる等の工夫が施される。
ところが、ポリゴンミラー５の偏向反射面から走査レンズ入射面までの光路長が像高によって異なってしまう別の要因として、主走査断面内においてポリゴンミラー５に（被走査面の法線に対し）斜め方向に入射すると、偏向反射面の回転に従い偏向反射点の位置が異なってしまう、所謂、「サグ」がある。
図４は、光源側からの光束（入射光）が、ポリゴンミラー５の時計回りの回転に伴って偏向反射面が５ａ、５ｂ、５ｃと変化し、各像高に向かって反射される（反射光または走査光）様子を示したものである。一般的には、中央像高に向かって反射される光束が、その後の光走査光学系の光軸に略平行となるように設定される。
この「サグ」によって、中央像高を主走査方向の対称軸とする、光源側と反光源側のいずれかの像高同士において、図４にみるような偏向反射点の位置が異なることによる光路長差が生じ、走査線曲がりに非対称成分が含まれてしまう。
【００３０】
「サグ」の非対称性を示す一例として、後述する本実施例における、各像高に向かう光束と中央像高に向かう光束の偏向反射点の光路長差を図１０に示す。中央像高に対し非対称に光路長差が生じている。なお、「サグ」がもつ極値ｋは、プラス側の像高を含むいずれの像高にあってもよい。
しかしながら、走査レンズに主走査方向に対称な形状を用いている場合、前述した走査線曲がり補正方法では走査線曲がりの非対称成分を補正することができない。例えば、図１０の「サグ」をもつ光走査装置の走査線曲がりに、前記走査線傾き調整および、さらに前記走査線湾曲調整を施したときの、曲がりの推移を図１１に示す。なお本実施の形態においては、傾き調整は、折り返しミラー９を光軸に対し傾け、湾曲調整は、第２走査レンズ８を副走査方向に撓ませることでそれぞれ行っている。
傾き調整を行うことで曲がりの一次成分の補正を、湾曲調整を行うことで曲がりの二次成分の補正を施しているが、三次以降の高次成分、すなわち、曲がりの非対称成分を取り除くことができない。従って、光束が走査されたときに副走査方向にうねって被走査面上に結像することになり、画質劣化につながる。
【００３１】
そこで、本発明の第１の実施の形態では、副走査方向にパワーをもつ走査レンズを光軸が被走査面の法線に対してある条件を満たすように傾いて配置させることにより、走査線曲がりのうねり成分を補正させている。
図５は、前記第２走査レンズ８の回転によりレンズ面が８ａから８ｂに移動することによる光束の変移を示した副走査方向断面図である。レンズ面８ａから８ｂへの変移ΔＸの方向は、主走査方向において回転中心（本例では光軸）に対し光源側の光束か反光源側の光束かによって異なる。図５は、光源側の像高に向かう光束に対し、レンズ面を光源側の一端がポリゴンミラー５に近づくように傾けた場合の様子を示しており、レンズ面が被走査面から遠のく方向である（図６参照）。
斜入射光学系の場合、前記第２走査レンズ８を透過する光束は、その回転中心を通る光束でない限り、レンズ面の移動により屈折する副走査位置が異なり、図５のように屈折角変化が生じる。屈折角変化をΔθ、副走査方向のパワーをφ、屈折する副走査位置変移量をΔＺとすると、それらの関係はおよそ
Δθ＝φ×ΔＺ
で表される。
【００３２】
屈折角変化が生じると、当然、被走査面に到達したときの副走査位置も変移する。被走査面１１ａ上の副走査位置変移量をΔＶとすると、以下の式（１）で表される。
ΔＶ＝（Ｌ・Φ−１）ΔＺ                    （１）
ただし、Ｌは、前記第２走査レンズ８から被走査面１１ａまでの光路長である。
ところで、副走査位置変移量ΔＺは、レンズの傾き角をα、斜入射角をβ、光束が通過するレンズ高をＹ、主走査断面内におけるレンズ射出後の光線と光軸とのなす角をωとすると、図６に示す主走査方向断面図よりＹｓｉｎα＝ΔＸｃｏｓωを用いて、およそ以下の式（２）で表される。
【００３３】
【数５】
2015222336.tif 000007
【００３４】
一方で、被走査面上での走査線曲がりのうねり成分は、例えば、図７や図８（ｂ）〜（ｄ）のような三次関数に代表されるような形状をとる。図８（ｃ）および（ｄ）は、傾き（一次）成分が含まれており、それを除くことでそれぞれ図８（ａ）および（ｂ）と同等になる。
曲がりが最も大きい像高をａとし、その量をδとする。ここで、前記レンズを傾けることにより、端像高ｂに向かう光束は、副走査方向にΔＶｂの大きさで変移するとする。と同時に、像高ａにおいても、副走査方向にΔＶａの大きさで変移する。逆側の端像高においては端像高ｂと逆方向に曲がりが変移するため、全体的に傾き（一次）成分が生じることとなる。そこで本実施形態では、前記走査線傾き調整を行うことによって、この傾き成分を補正している。端像高ｂの副走査位置を元の位置に戻すように−ΔＶｂの分調整している場合、像高ａに関しても、−ΔＶｂ×ａ／ｂの分副走査位置が調整される。その調整した先が、もともとの曲がり量δより小さくなれば、走査線曲がりのうねりを小さくしたということができる。すなわち条件式は、以下の式（３）で表される。
【００３５】
【数６】
2015222336.tif 000008
【００３６】
なお、δは負の値をとってもよい。その場合は式（３）は不等号が逆転した式となる。ΔＶａとΔＶｂの方向がδの符号と逆方向となることに留意しつつ上式の計算を進めると、以下の二つの式（４）、式（５）が得られる。
【００３７】
【数７】
2015222336.tif 000009
【００３８】
【数８】
2015222336.tif 000010
【００３９】
式（４）は、レンズが傾くことによる曲がりの変移の比ΔＶａ／ΔＶｂが、像高比ａ／ｂに対し大きくなる（ようなレンズを用いる）ことで、曲がりのうねり成分が補正可能であることを意味する。これに式（１）および式（２）を代入し、光束が通過するレンズ高の比と像高比がおよそ等しい（ａ／ｂ≒Ｙａ／Ｙｂ）とすれば、以下の条件式（６）、（７）が得られる。
【００４０】
【数９】
2015222336.tif 000011
【００４１】
【数１０】
2015222336.tif 000012
【００４２】
すなわち、条件式（６）の条件下のレンズについて、条件式（７）を満たすように前記レンズを傾けることにより、走査線曲がりのうねり成分を補正することが可能となる。
【実施例】
【００４３】
次に、本発明にかかる光走査装置の具体的な実施例を、レンズを傾けないときの比較例と合わせて、数値データを用いて示す。
図１に示した光源１から偏向手段としてのポリゴンミラー５までの仕様は、次の通りである。
光源１から、波長６６０ｎｍの光束が発射され、焦点距離２０．４ｍｍのカップリングレンズ２で略平行光とされる。略平行光とされた光束は、主走査方向２．８ｍｍ、副走査方向１．６ｍｍのアパーチャ３を通過した後、副走査方向にのみ焦点距離１３２．４ｍｍのパワーを有するシリンドリカルレンズ４にて、ポリゴンミラー５の偏向反射面１１ａ上に主走査方向に長い線像として結像される。ここでポリゴンミラー５は、内接円半径が９ｍｍ、面数が５面のものを用いている。ポリゴンミラー５への入射角は、主走査断面内において被走査面の法線に対し、７０ｄｅｇ、副走査断面内においてポリゴンミラー５の偏向反射面の法線に対し２．３ｄｅｇ、それぞれ傾けて入射させている。
【００４４】
ポリゴンミラー５によって反射された光束は、最大画角±４５．４ｄｅｇで走査され、第１走査レンズ７、第２走査レンズ８にて被走査面１１ａ上の潜像領域である像高±１６３．５ｍｍの各々で結像する作用を付与される。第１走査レンズ７および第２走査レンズ８の両面は、下記の式で表現される。
主走査断面内における面形状は、非円弧形状をなしており、光軸における主走査断面内の近軸曲率半径をＲｍ、光軸からの主走査方向の距離をＹ、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４とするとき、光軸方向のデプスをＸとして次の多項式である式（８）で表している。
【００４５】
【数１１】
2015222336.tif 000013
【００４６】
ここで、高次の項に偶数次のみを用いており、主走査断面形状は、光軸に対し対称な系である。
【００４７】
また、光軸における副走査断面内の近軸曲率半径をＲｓ、高次の係数をＢ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８とするとき、副走査曲率Ｃｓが主走査方向に応じて変化する式を以下に式（９）にて示す。
【００４８】
【数１２】
2015222336.tif 000014
【００４９】
ここで、高次の項に偶数次のみを用いており、副走査曲率は、光軸に対し主走査方向に対称な系である。
従って、第１走査レンズ７および第２走査レンズ８の各面は、主走査および副走査の形状が光軸に対し主走査方向に対称なものを用いている。
下表１に本実施例における数値データを示す。符号は、ポリゴンミラー５から被走査面１１ａに光束が進行する方向を正としている。第１走査レンズ７の両面および第２走査レンズ８の第１面の副走査形状は、平面である。
【００５０】
【表１】
2015222336.tif 000015
また、第２走査レンズ８の第２面における、主走査方向レンズ高さに対する副走査曲率分布を図９に示す。
続けて、ポリゴンミラー５以降の光学配置および屈折率の具体的数値を下表２に示す。
【００５１】
【表２】
2015222336.tif 000016
【００５２】
なお、上記表２において、第１走査レンズをＬ１、第２走査レンズをＬ２、第１面をＲ１、第２面をＲ２と表記している。防音ガラス６と防塵ガラス１０は、図１、図２に示すように配置されており、防音ガラス６は主走査方向に平行な方向に対し６ｄｅｇ（６°）、副走査方向に平行な方向に対し４．５ｄｅｇ（４．５°）傾いており、防塵ガラス１０は、副走査方向に平行な方向に対し１２ｄｅｇ（１２°）傾いている。
この光学系を用いたときの、レンズを傾けないときの走査線曲がりは、前述したように図１１に示しており、像高＋１００ｍｍ辺りで最大曲がりδ＝＋６μｍをとる。像高＋１００ｍｍに向かう光束について、各値は、およそ以下のとおりである。
Ｌａ＝１３９．２［ｍｍ］  φａ＝０．０１５［１／ｍｍ］  ωａ＝２３．６［ｄｅｇ］
また、端像高に向かう光束について、各値は、以下のとおりである。
Ｌｂ＝１５０．５［ｍｍ］  φｂ＝０．０１２［１／ｍｍ］  ωｂ＝３０．０［ｄｅｇ］
これは、条件式（６）を満足しているため、走査レンズを傾けることにより走査線曲がりのうねり成分を補正することが可能な光学系である。上記の値から条件式（７）を計算すると副走査位置移動量が、
｜Ｖａ｜＜５５．５［μｍ］
となる。
【００５３】
図１２および図１３は、レンズの傾き量αと、各像高に向かう像面上副走査位置の変移ΔＶの関係およびレンズを傾けた後の走査線曲がりの様子を示している。図１２をみると、条件式（６）を満足しているため、いずれの線も図１１にみる走査線曲がりの非対称成分と逆方向にΔＶのうねりが生じている。
ところで、α＝１．０ｄｅｇ（１．０°）の場合については、図１２をみると＋１００ｍｍ像高についておよそΔＶａ＝６０［μｍ］であり、条件式を満たしていないため、図１３より＋１００ｍｍ像高の曲がりが−７．９［μｍ］となって元の６［μｍ］を超えてしまい、曲がりを小さくできていないことが見て取れる。
本実施例では、走査線曲がりのｐ−ｖ値が最も小さくなるように、主走査断面内において第２走査レンズ８の光源側の一端がポリゴンミラー５に近づくように０．３５ｄｅｇ（０．３５°）傾けている。これによる、各像高に向かう光束の像面上副走査位置の変移ΔＶを図１４に、図１１の走査線曲がりと本実施例における走査線曲がりを比較したものを図１５に、それぞれ示す。＋１００ｍｍ像高のΔＶは−１７．８［μｍ］であり、これは条件式（７）を満たしている。また、比較例の走査線曲がりのｐ−ｖ値が１０μｍであったところ、本発明を実施することで２μｍ以下に抑えることができている。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る光走査装置を用いた画像形成装置の実施の形態を、図２１を参照しながら説明する。
この第２の実施の形態は、本発明に係る光走査装置をタンデム型フルカラーレーザプリンタに適用した例である。図２１において、装置内の下部側には水平方向に配設された給紙カセット２８から給紙される転写紙Ｓを搬送する搬送ベルト１７が設けられている。
この搬送ベルト１７上にはイエローＹ用の感光体１１Ｙ，マゼンタＭ用の感光体１１Ｍ，シアンＣ用の感光体１１ＣおよびブラックＫ用の感光体１１Ｋが、転写紙Ｓの搬送方向上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に対する添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを適宜付けて区別するものとする。これらの感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスにしたがって各プロセスを実行するプロセス部材が順に配設されている。
感光体１１Ｙを例に採れば、帯電チャージャ１２Ｙ、光走査光学系１６Ｙ、現像装置１３Ｙ、転写チャージャ１４Ｙ、クリーニング装置１５Ｙ等が順に配設されている。他の感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに対しても同様である。即ち、この第２の実施の形態では、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの表面を各色毎に設定された被走査面ないしは被照射面とするものであり、各々の感光体に対して各々の光走査光学系１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋが１対１の対応関係で設けられている。
【００５５】
但し、走査レンズは、Ｙ、Ｍ，Ｃ，Ｋで共通使用している。また、ローラ１８および１９に架けられて転写紙を搬送する搬送ベルト１７の周囲には、感光体１１Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ２７と、ベルト帯電チャージャ２０が設けられている。また、感光体１１Ｋよりもベルト１７の回転方向下流側に位置させてベルト分離チャージャ２１、一対のローラ２４ａ、２４ｂを備えた定着装置２４が順に設けられ、排紙トレイ２６に向けて排紙ローラ２５で結ばれている。なお、２９は給紙カセット１３内の転写紙Ｓを給紙する給紙ローラである。
このような概略構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに対してＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の各色の画像信号に基づき各々の光走査装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋによる光ビームの光走査で、各感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの表面に、各色信号に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は、各々の対応する現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋで色トナーにより現像されてトナー像となり、搬送ベルト１７上に静電的に吸着されて搬送される転写紙Ｓ上に順次転写されることにより重ね合わせられ、転写紙Ｓ上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー像は、定着装置２４で定着された後、排紙ローラ２５により排紙トレイ２６に排紙される。
上記画像形成装置の光走査光学系１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋを、前述の第１の実施の形態に係る光走査装置とすることで、走査線曲がりを有効に補正し、色ずれが無く、高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、光走査装置と、その光走査装置を用いたデジタル複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置に広く利用可能性がある。
【符号の説明】
【００５７】
１  光源（半導体レーザ）
２  カップリングレンズ
３  アパーチャ
４  シリンドリカルレンズ
５  光偏向器（ポリゴンミラー）
６  防音ガラス
７  共用レンズ（第１走査レンズ）
８  個別レンズ（第２走査レンズ）
９  折り返しミラー
１０  防塵ガラス
１１、１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ  感光体
１１ａ  被走査面
１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ  帯電チャージャ
１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ  現像装置
１４Ｋ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ  転写チャージャ
１５Ｋ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ  クリーニング装置
１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ  光走査光学系
１７  搬送ベルト
１８、１９  搬送ベルトを搬送するローラ
２０  ベルト帯電チャージャ
２１  ベルト分離チャージャ
２４  定着装置
２５  排紙ローラ
２６  排紙トレイ
２７  レジストローラ
２８  給紙カセット
２９  給紙ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開２００６−３２３２７８号公報
【特許文献２】特開２００７−２４０５９０号公報
【図１】
2015222336.tif 000019
【図２】
2015222336.tif 000020
【図３】
2015222336.tif 000021
【図４】
2015222336.tif 000022
【図５】
2015222336.tif 000023
【図６】
2015222336.tif 000024
【図７】
2015222336.tif 000025
【図８】
2015222336.tif 000026
【図９】
2015222336.tif 000027
【図１０】
2015222336.tif 000028
【図１１】
2015222336.tif 000029
【図１２】
2015222336.tif 000030
【図１３】
2015222336.tif 000031
【図１４】
2015222336.tif 000032
【図１５】
2015222336.tif 000033
【図１６】
2015222336.tif 000034
【図１７】
2015222336.tif 000035
【図１８】
2015222336.tif 000036
【図１９】
2015222336.tif 000037
【図２０】
2015222336.tif 000038
【図２１】
2015222336.tif 000039