(57)【要約】    【課題】  装置全体をコンパクトに構成することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。    【解決手段】  ２つの光源手段と、偏向手段と、２つの光束を偏向手段に入射させる入射光学系と、２つの光束を対応する被走査面に導光する各光束毎に設けた結像光学系とを有し、結像光学系は１以上の結像光学素子と、２以上の反射光学素子を有しており、偏向手段の回転動作又は揺動動作によって、２つの被走査面を走査するようにした光走査ユニットを複数並列配置し、結像光学素子を構成する少なくとも１つの結像光学素子には、偏向面で偏向された光束が入射し通過し、その後、少なくとも１つの反射光学素子で反射した後、再度、入射方向とは逆方向から入射し通過しており、偏向手段で偏向した２つの光束は、結像光学素子を再通過した後に、偏向手段の回転軸方向又は揺動方向であって、該偏向面から離れた空間内で互いに交差していること。【選択図】    図１
2008299051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの光源手段と、複数の偏向面を有し、回転動作又は揺動動作する偏向手段と、前記少なくとも２つの光源手段からの光束を前記偏向手段の異なる偏向面に入射させる入射光学系と、前記偏向手段の異なる偏向面で偏向走査された少なくとも２つの光束をそれぞれ対応する被走査面上に結像させる結像光学系とを有し、
前記結像光学系のそれぞれは、少なくとも１つ以上の結像光学素子と、少なくとも２つ以上の反射光学素子を有しており、
前記偏向手段の回転動作又は揺動動作によって、前記複数の被走査面を同時に偏向走査するようにした光走査ユニットを複数配置した光走査装置であって、
前記結像光学素子を構成する少なくとも１つの結像光学素子には、前記偏向面で偏向走査された光束が入射し通過し、その後、前記少なくとも１つの反射光学素子で反射した後、再度、前記入射方向とは前記結像光学系の光軸方向において逆方向から入射し通過しており、
前記偏向手段の異なる偏向面で偏向走査された少なくとも２つの光束のそれぞれは、前記結像光学素子を再通過した後に、副走査断面内において互いに交差していることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光源手段からの光束が、前記結像光学素子を２度通過するとき、副走査断面内において、１度目に通過した後の光束の主光線と、２度目に通過する前の光束の主光線との成す角をψ（°）とするとき、
４°＜ψ＜２０°
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光源手段から出射した光束が前記偏向手段の偏向面で偏向走査されるときの偏向点と、前記偏向手段で偏向走査された光束が前記反射光学素子のうちで最初に反射される反射光学素子の反射点との副走査断面内において定義される距離をＴ（ｍｍ）、隣接する前記２つの被走査面の光束の入射点間の副走査断面内において定義される距離をＤ（ｍｍ）とするとき、
０．３５＜Ｔ／Ｄ＜０．７５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光束が２度通過する結像光学素子は１枚であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光走査装置。
【請求項５】
副走査断面内において、前記入射光学系から出射した光束の主光線は、前記偏向手段の偏向面に垂直に入射していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記結像光学系が有する反射光学素子は全て平面ミラーであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
各々が請求項１から６のいずれか１項に記載の光走査装置と、前記複数の被走査面に配置された複数の感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する複数の現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する複数の転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換するプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（LBP）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）の画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりレーザービームプリンタ（LBP）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等には光走査装置が用いられている。この光走査装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束（光ビーム）を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させている。そして偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体（感光体ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。
【０００３】
図１９は従来の光走査装置の要部概略図である。
【０００４】
図１９において光源手段１から出射した単一又は複数の発散光束はコリメータレンズ３により平行光束に変換され、絞り２によって該光束を制限して副走査方向にのみ特定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束してポリゴンミラーから成る光偏向器５の偏向面（反射面）５ａに線像として結像している。
【０００５】
そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向された光束をｆθ特性を有する結像レンズ６を介して被走査面としての感光体ドラム面８上に導光する。そして光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、単一又は複数の光束で感光体ドラム面８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。尚、図１９において１８は同期検出用のミラー、１９は同期検出用のセンサーである。
【０００６】
また従来からカラー画像形成装置において、装置全体のコンパクト化を目的に光偏向器（ポリゴンミラー）を複数の光束で共用した光走査装置が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００７】
図２０は特許文献１に開示されている光走査装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【０００８】
図２０における光走査装置１２は２つの光走査ユニット１２Ａ、１２Ｂを単一の光学箱１１に並列に複数配置することで、イエロー（Y）、マゼンタ（M）、シアン（C）、ブラック（Bk）の合計４色の画像を形成している。
【０００９】
図２０における光走査ユニット１２Ａ、１２Ｂは各々４面ポリゴンミラーからなる光偏向器５の異なる偏向面に光束を各々入射させ、主に主走査方向にパワー(屈折力）を有する結像レンズ６１を通過させた後、反射ミラー７で光路を９０°折り返している。そして反射ミラー７で反射した光束を主に副走査方向にパワーを有する結像レンズ６２を通過させた後、被走査面である感光体ドラム８に導光している。
【００１０】
図２１は特許文献２に開示されている光走査装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図２１における光走査装置１２は、単一の光学箱１１に収納されている。
【００１１】
図２１においては４面ポリゴンミラーからなる一つの光偏向器５に図面上、上下左右の４方向から光束を入射させている。図２１における光走査装置１２は、主に主走査方向にパワーを有する結像レンズ６１Ａ、６１Ｂを、上下方向(副走査方向）の光束で共用し、主に副走査方向にパワーを有するレンズ６２Ａ・６２Ｂ、６２Ｃ・６２Ｄをそれぞれの光束に対応させて配置している。
【００１２】
図２１においては、一つの光偏向器５を上下方向(副走査方向）の光束で共用するために、それぞれの光束を副走査断面内で偏向面に垂直な断面に対し上下斜め方向から入射させている。そして４つの感光体ドラム８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの内、外側に配置されている感光体ドラム８Ａ，８Ｄに光束を導く光学系には反射ミラー７１を１枚用いている。また内側に配置されている感光体ドラム８Ｂ，８Ｃに光束を導く光学系には反射ミラー７２，７３を２枚用いている。
【特許文献１】特開２００４−１８４６５５号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図２０、図２１において光走査装置１２を収納した光学箱１１の面Ｓから被走査面（感光体ドラム面）８までの垂直方向の距離をＨとするとき、距離Ｈは短い方が望ましい。因みに上記特許文献１の光走査装置では、Ｈ＝１６４ｍｍ、特許文献２の光走査装置では、Ｈ＝１０５ｍｍである。また特許文献２では、光偏向器の法線に対して上下方向(副走査方向）に光束を分離させているために、光偏向器の偏向面に対して副走査断面内で斜め方向から光束を入射させている。このように副走査断面内で斜め方向から光束を入射させる光走査装置は、偏向面のシフト偏心によるピッチムラを考慮して設計されている。
【００１４】
一般的に光走査装置をよりコンパクトにするためには、
(1)光偏向器から被走査面までの光学的な距離を短くする、
(2)画像形成装置本体の配置に合うように光路をミラーで折りたたむ、
方法がある。
【００１５】
尚、上記「光学的な距離」とは、「光路を展開したときの状態においての距離(光路長）」のことである。
【００１６】
上記方法(1)では通常、光偏向器としてのポリゴンミラーの面数を少なくし、走査画角を広げて光路を短くする光学系がある。このような光学系で問題となるのは画像端部での主走査方向の焦点深度である。主走査断面内において画像端部に入射する光束の主光線と被走査面に垂直な面とのなす角度をα（°）とするとき、焦点深度はｃｏｓ３αに比例して減少する。
【００１７】
一般に角度αが４０°より大きくなると、結像レンズの製造誤差によるピントのバラツキや、光走査装置と感光体ドラムとの間の距離のバラツキを焦点深度内に抑えることが困難となる。
【００１８】
また、このような光学系にマルチビームレーザー光源を用いた場合、感光体ドラム面に斜め方向から複数の光束が入射することが原因となって主走査方向にジッターが多く発生する。また光偏向器としてのポリゴンミラーの面数を少なくすると、高速化の観点から不利になる。
【００１９】
一方、光偏向器に入射する光束を平行光束から収束光束にすることで光路長を短くしてコンパクト化する方法がある。しかしながら、強い収束度をもつ光束を光偏向器に入射させると、偏向面のシフト偏心誤差により主走査方向にジッターが多く発生する。よって、収束度が強い光束を入射させた光走査装置では、光偏向器としてのポリゴンミラーの加工精度を上げる必要があり、製造が難しくなってしまう。
【００２０】
上記方法(2)では、上述した焦点深度や主走査方向のジッターの問題を回避することができる。しかしながら、ミラー（反射ミラー）の数が増えれば増えるほどその分、装置全体が複雑化になってしまう。またミラーの面精度や配置誤差によるピントズレ、ミラーの振動によるピッチムラによって画像劣化が大きくなる。よって、この場合においても、画質やサイズを全て満たす光走査装置を製造することは非常に困難となっている。
【００２１】
本発明は装置全体をコンパクトに構成することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１の発明の光走査装置は、
少なくとも２つの光源手段と、複数の偏向面を有し、回転動作又は揺動動作する偏向手段と、前記少なくとも２つの光源手段からの光束を前記偏向手段の異なる偏向面に入射させる入射光学系と、前記偏向手段の異なる偏向面で偏向走査された少なくとも２つの光束をそれぞれ対応する被走査面上に結像させる結像光学系とを有し、
前記結像光学系のそれぞれは、少なくとも１つ以上の結像光学素子と、少なくとも２つ以上の反射光学素子を有しており、
前記偏向手段の回転動作又は揺動動作によって、前記複数の被走査面を同時に偏向走査するようにした光走査ユニットを複数配置した光走査装置であって、
前記結像光学素子を構成する少なくとも１つの結像光学素子には、前記偏向面で偏向走査された光束が入射し通過し、その後、前記少なくとも１つの反射光学素子で反射した後、再度、前記入射方向とは前記結像光学系の光軸方向において逆方向から入射し通過しており、
前記偏向手段の異なる偏向面で偏向走査された少なくとも２つの光束のそれぞれは、前記結像光学素子を再通過した後に、副走査断面内において互いに交差していることを特徴としている。
【００２３】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記光源手段からの光束が、前記結像光学素子を２度通過するとき、副走査断面内において、１度目に通過した後の光束の主光線と、２度目に通過する前の光束の主光線との成す角をψ（°）とするとき、
４°＜ψ＜２０°
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２４】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記光源手段から出射した光束が前記偏向手段の偏向面で偏向走査されるときの偏向点と、前記偏向手段で偏向走査された光束が前記反射光学素子のうちで最初に反射される反射光学素子の反射点との副走査断面内において定義される距離をＴ（ｍｍ）、隣接する前記２つの被走査面の光束の入射点間の副走査断面内において定義される距離をＤ（ｍｍ）とするとき、
０．３５＜Ｔ／Ｄ＜０．７５
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２５】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記光束が２度通過する結像光学素子は１枚であることを特徴としている。
【００２６】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において、
副走査断面内において、前記入射光学系から出射した光束の主光線は、前記偏向手段の偏向面に垂直に入射していることを特徴としている。
【００２７】
請求項６の発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において、
前記結像光学系が有する反射光学素子は全て平面ミラーであることを特徴としている。
【００２８】
請求項７の発明の画像形成装置は、
各々が請求項１から６のいずれか１項に記載の光走査装置と、前記複数の被走査面に配置された複数の感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する複数の現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する複数の転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００２９】
請求項８の発明は請求項７の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換するプリンタコントローラを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば装置全体をコンパクトに構成することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００３３】
図２は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００３４】
尚、以下の説明において、主走査方向（Ｙ方向）とは偏向手段の回転軸及び結像光学系の光軸（Ｘ方向）に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向（Ｚ方向）とは偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。副走査断面とは結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。
【００３５】
また、以下の説明において、上側（上方）とは偏向手段の回転軸方向であって感光体ドラム側のことであり、下側（下方）とはその逆側（光走査ユニットの底面側）のことである。
【００３６】
本実施例の光走査装置１２を用いた画像形成装置では図１に示すように２つの光走査ユニット１２Ａ、１２Ｂを各々収納した光学箱１１Ａ、１１Ｂを並列に複数配置させている。
【００３７】
これによって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の合計４色の画像を同時に形成している。
【００３８】
尚、それぞれの光学箱１１Ａ、１１Ｂに収めた光走査ユニット１２Ａ、１２Ｂの構成及び光学的作用は同一であるため、以下、光学箱１１Ａに収めた光走査ユニット１２Ａを中心に述べる。
【００３９】
そして、光学箱１１Ｂに収めた光走査ユニット１２Ｂの各部材のうち光学箱１１Ａに収めた光走査ユニット１２Ａと同じ部材については括弧を付して示す。
【００４０】
本実施例における光走査ユニット１２Ａ（１２Ｂ）は、２つの光源手段（不図示）と、複数（４面）の偏向面を有し、回転動作する偏向手段５Ａ（５Ｂ）としての光偏向器（ポリゴンミラー）を有する。
【００４１】
さらに、２つの光源手段からの光束を夫々光偏向器５Ａ（５Ｂ）の異なる偏向面に入射させる入射光学系（不図示）を有する。
【００４２】
さらに、光偏向器５Ａ（５Ｂ）の異なる偏向面で同時に偏向走査された２つの光束を夫々対応する被走査面上８Ａ・８Ｂ（８Ｃ・８Ｄ）に結像させる各光束毎に設けた結像光学系Ｌ６Ａ・Ｌ６Ｂ（Ｌ６Ｃ・Ｌ６Ｄ）を有する。さらに結像光学系Ｌ６Ａ・Ｌ６Ｂ（Ｌ６Ｃ・Ｌ６Ｄ）は、結像光学素子（結像レンズ）６Ａ・６Ｂ（６Ｃ・６Ｄ）と、２つ以上の反射光学素子（ミラー）７Ａ、７Ｂ・７Ｃ、７Ｄ（７Ｅ、７Ｆ・７Ｇ、７Ｈ）を有する。
【００４３】
そして、光偏向器５Ａ（５Ｂ）の回転動作によって、２つの被走査面８Ａ・８Ｂ（８Ｃ・８Ｄ）を走査する。
【００４４】
本実施例において、光偏向器５Ａ（５Ｂ）で偏向走査された偏向光束Ｒ１（Ｒ３）は結像光学素子を構成する少なくとも１つの結像光学素子６Ａ（６Ｃ）を通過後、反射光学素子７Ａ（７Ｅ）により折り返される。
【００４５】
そして、折り返された偏向光束Ｒ１（Ｒ３）は、再度入射方向とは結像光学系の光軸方向において逆方向から結像光学素子６Ａ（６Ｃ）を通過する。
【００４６】
結像光学素子６Ａ（６Ｃ）を通過した光束は反射光学素子７Ｂ（７Ｆ）により上側に折り返され、被走査面であるＹ（Ｃ）色用の感光体ドラム８Ａ（８Ｃ）に導かれる。
【００４７】
また、光偏向器５Ａ（５Ｂ）の偏向面で偏向走査された偏向光束Ｒ２（Ｒ４）は結像光学素子６Ｂ（６Ｄ）を通過後、反射光学素子７Ｃ（７Ｇ）により折り返され、再度入射方向とは結像光学系の光軸方向において逆方向から結像光学素子６Ｂ（６Ｄ）を通過する。
【００４８】
結像光学素子６Ｂ（６Ｄ）を通過した光束は反射光学素子７Ｄ（７Ｈ）により上側に折り返され、被走査面であるＭ（Ｂｋ）色用の感光体ドラム８Ｂ（８Ｄ）に導かれる。
【００４９】
本実施例においては、上記の如く光偏向器５Ａ（５Ｂ）の異なる偏向面で同時に偏向された２つの偏向光束Ｒ１・Ｒ２（Ｒ３・Ｒ４）が、結像光学素子６Ａ・６Ｂ（６Ｃ・６Ｄ）を再通過する。そしてその後に、２つの偏向光束Ｒ１・Ｒ２（Ｒ３・Ｒ４）が、光偏向器５Ａ（５Ｂ）の回転軸方向であって、偏向面から離れた空間内で互いに交差する。
【００５０】
つまり、本実施例では、副走査断面内において、偏向光束Ｒ１・Ｒ２（Ｒ３・Ｒ４）が光偏向器５Ａ（５Ｂ）の上方で交差し、光偏向器５Ａ（５Ｂ）に対して、それぞれ結像光学素子がある側とは逆側の感光体ドラムに導かれている。
【００５１】
このように構成することで、感光体ドラム８Ａ・８Ｂ（８Ｃ・８Ｄ）から隣接する光走査ユニット１２Ａ（１２Ｂ）及び光学箱１１Ａ（１１Ｂ）までの距離を短縮することが可能となる。これにより装置全体のコンパクト化が実現できる。
【００５２】
尚、本実施例においては、上記偏向光束Ｒ１・Ｒ２（Ｒ３・Ｒ４）が２度通過する結像光学素子６Ａ・６Ｂ（６Ｃ・６Ｄ）を１枚のレンズ(結像レンズ）で構成している。
【００５３】
また結像光学系Ｌ６Ａ・Ｌ６Ｂ（Ｌ６Ｃ・Ｌ６Ｄ）が有する反射光学素子７Ａ、７Ｂ・７Ｃ、７Ｄ（７Ｅ、７Ｆ・７Ｇ、７Ｈ）を全て平面ミラーで構成している。
【００５４】
尚、本実施例においては光偏向器５Ａ（５Ｂ）の上方で偏向光束Ｒ１と偏向光束Ｒ２（偏向光束Ｒ３と偏向光束Ｒ４）を交差させたが、後述するカラー画像形成装置本体のユニット構成によっては、回転動作をする光偏向器５Ａ（５Ｂ）の下方で交差させても良い。
【００５５】
本実施例では、光学箱１１Ａ（１１Ｂ）の底面ＳＡ（ＳＢ）から被走査面（感光体ドラム８Ａ・８Ｂ（８Ｃ・８Ｄ）面）８までの垂直方向の副走査断面内において定義される距離をＨとするとき、Ｈ＝４８ｍｍである。
【００５６】
これは同じ４面ポリゴンミラーを使用しながらも、前記図２１に示した従来の光走査装置（Ｈ＝１０５ｍｍ）に比して半分のサイズである。
【００５７】
本実施例において光源手段から出射した光束が光偏向器５Ａ（５Ｂ）の偏向面で偏向されるときの点を偏向点とする。この偏向点と光偏向器５Ａ（５Ｂ）で偏向された光束が平面ミラーのうちで最初に反射される平面ミラー７Ａ・７Ｃ（７Ｅ・７Ｇ）の反射点との副走査断面内において定義される距離をＴ（ｍｍ）とする。さらに、隣接する２つの被走査面８Ａ・８Ｂ（８Ｃ・８Ｄ）の光束の入射点間の距離をＤ（ｍｍ）とするとき、
０．３５＜Ｔ／Ｄ＜０．７５      ‥‥‥（１）
なる条件を満足させている。
【００５８】
上記条件式(1)の下限値を超えると、平面ミラー７Ａ・７Ｃ（７Ｅ・７Ｇ）が光偏向器５Ａ（５Ｂ）に近すぎて、結像レンズ６Ａ・６Ｂ（６Ｃ・６Ｄ）の配置自由度が奪われ、像面湾曲補正やｆθ特性を満足する結像レンズを設計することが困難となり良くない。また条件式(1)の上限値を超えると、隣接する平面ミラー７Ａと平面ミラー７Ｇが近づきすぎ、光学箱の形状が複雑化してしまう可能性があり良くない。
【００５９】
本実施例における距離Ｔと距離Ｄは、
Ｔ＝２８．５ｍｍ
Ｄ＝７０ｍｍ
である、これら値を条件式(1)に当てはめると、
Ｔ／Ｄ＝０．４１
であり、これは条件式(1)を満足している。
【００６０】
尚、本実施例において、更に望ましくは上記条件式(1)を次の如く設定するのが良い。
【００６１】
０．３７＜Ｔ／Ｄ＜０．７０      ‥‥‥（１ａ）
次に図２を用いて実施例１の特徴について説明する。図２においては、図１に示した４色Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに対応した光学系(走査光学系）のうち、一つの色に対応する光学系のみを取り出して描いている。図２においてはＹ色用に対応する光学系のみを取り出して描いている。
【００６２】
図３は図１において、光学系の配置が分かるように一部を取り出して詳しく描いた副走査断面図である。図３においてはＹ色用に対応する光学系の配置が分かるように一部を取り出して描いている。
【００６３】
尚、他の色用Ｍ，Ｃ，Ｂｋに対応した光学系の構成及び光学的作用はＹ色用の光学系と同様である。図２、図３において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００６４】
図中、１Ａは光源手段であり、半導体レーザーより成っている。３Ａは集光レンズ(コリメータレンズ)であり、光源手段１Ａから出射された発散光束を収束光束に変換している。尚、集光レンズ３Ａは入射光束を収束光束に限らず、平行光束もしくは発散光束に変換しても良い。
【００６５】
２Ａは開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。４Ａはシリンドリカルレンズであり、副走査断面内（副走査方向）にのみ特定のパワーを有しており、開口絞り２Ａを通過した光束を副走査断面内で光偏向器５Ａの偏向面（反射面）５ａに線像として結像させている。
【００６６】
尚、集光レンズ３Ａとシリンドリカルレンズ４Ａを１つの光学素子（アナモフィックレンズ）として一体的に構成しても良い。また集光レンズ３Ａ、開口絞り２Ａ、そしてシリンドリカルレンズ４Ａ等の各要素は入射光学系（集光光学系）Ｌ１Ａの一要素を構成している。
【００６７】
５Ａは偏向手段としての光偏向器（ポリゴンミラー）であり、従来から使用されている外接円半径１０ｍｍの４面構成のものである。また、回転動作をする光偏向器５Ａはモーター９Ａにより図中矢印Ａ方向に一定速度で回転することで、被走査面上８Ａを矢印Ｂ方向(主走査方向）に走査している。
【００６８】
Ｌ６Ａは結像光学系であり、ｆθ特性を有する結像光学素子としての１枚の結像レンズ（プラスチックレンズ）６Ａと反射光学素子としての２枚のミラー７Ａ、７Ｂを有している。尚、図面を見やすくするため、ミラー７Ｂの光線折り曲げについては、光学的に光路を展開した形で描いている。結像光学素子としては、屈折光学素子と回折光学素子を含んでいても良い。本実施例では全て屈折光学素子で構成されている。
【００６９】
本実施例におけるミラー７Ａ、７Ｂは主走査方向及び副走査方向ともにノンパワーの平面ミラーより成っている。
【００７０】
尚、結像光学系Ｌ６Ａは複数の結像光学素子を有していても良い。またパワー(屈折力))）を有する反射光学素子を有していても良い。
【００７１】
ただし、本実施例のように反射光学素子を全て平面ミラーで構成することは製造面で有利である。
【００７２】
結像光学系Ｌ６Ａは、回転動作をする光偏向器５Ａによって偏向走査された画像情報に基づく光束を主走査断面内(主走査方向)において被走査面としての感光体ドラム面８Ａ上にスポットに結像させている。
【００７３】
また、副走査断面内において回転動作をする光偏向器５Ａの偏向面５ａと感光体ドラム面８Ａとの間を光学的に共役関係にすることにより、面倒れ補正を行っている。
【００７４】
通常、ポリゴンミラーなどの複数の偏向面が存在する光偏向器の場合、偏向面毎に副走査方向への偏向面の倒れ角が異なるため、面倒れ補正光学系を採用することが一般的である。
【００７５】
本実施例において半導体レーザー１Ａから出射した発散光束は、集光レンズ３Ａにより収束光束に変換され、開口絞り２Ａによって該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ４Ａに入射している。
【００７６】
シリンドリカルレンズ４Ａに入射した収束光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出し、光偏向器５Ａの偏向面５ａに入射する。このとき主走査断面内で偏向面５ａに入射する光束を結像レンズ６Ａの光軸と該光束の主光線とのなす角度γがγ＝７８°となるように入射させている。
【００７７】
また、副走査断面内においては、更に収束して回転動作をする光偏向器５Ａの偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。
【００７８】
このとき入射光学系Ｌ１Ａから出射した光束の主光線は、副走査断面内において光偏向器５Ａの偏向面５ａに垂直に入射し、光束は偏向面５ａ上に集光している。つまり主光線は光偏向器５Ａの回転軸に対し垂直方向から入射している。
【００７９】
偏向面５ａに入射する光束（偏向光束）は主走査断面内においては上記の如く角度γ＝７８°で入射するが、副走査断面内においては偏向面５ａに対して垂直方向から入射する。偏向面５ａに垂直方向から光束が入射することで、該偏向面５ａのシフト偏心によるピッチムラは原理的に発生しない。
【００８０】
そして光偏向器５Ａの偏向面５ａで偏向走査された光束は結像レンズ６Ａを通過し、平面ミラー７Ａで反射されて、再度結像レンズ６Ａを入射方向とは結像光学系の光軸方向において逆方向から入射している。そして結像レンズ６Ａを通過した光束は、平面ミラー７Ｂで再び反射され感光体ドラム面８Ａ上にスポット状に結像される。これにより記録媒体としての感光体ドラム面８Ａ上に画像記録を行なっている。
【００８１】
本実施例においては上記の如く光偏向器５Ａの偏向面５ａで偏向走査された光束が結像レンズ６Ａを１度通過した後、平面ミラー7Ａで折り返され、再度入射方向とは結像光学系の光軸方向において逆方向から結像レンズ６Ａを通過している。このように構成することにより、本実施例では装置全体のコンパクト化を図っている。
【００８２】
本実施例において、光源手段１Ａからの光束が、結像レンズ６Ａを２度通過するとき、副走査断面内において、１度目に通過した後の光束の主光線と、２度目に通過する前の光束の主光線との成す角をψ（°）とするとき、
４°＜ψ＜２０°      ‥‥‥（２）
なる条件を満足させている。
【００８３】
上記条件式(2)の下限値を超えると、平面ミラー７Ａで反射された光束と光偏向器５Ａの回転軸などが干渉してしまう可能性があるのでよくない。また、条件式(2)の上限値を超えると、光走査装置（光学箱１１Ａ）自体が副走査方向に大きくなってしまい、コンパクト化という目的を外れてしまうので良くない。また、条件式(2)の上限値を超えると、結像レンズ６Ａに入射する光束の斜入射角度が大きすぎて、後述する波面収差の捩れに起因するスポット回転や走査線湾曲等を低減することが難しくなるので良くない。
【００８４】
本実施例における角度ψは、
ψ＝１２．２°
であり、これは条件式(2)を満足している。
【００８５】
尚、本実施例において、更に望ましくは上記条件式(2)を次の如く設定するのが良い。
【００８６】
８°＜ψ＜１６°      ‥‥‥（２ａ）
本実施例では図３に示すように平面ミラー7Ａを光偏向器５Ａの回転軸に対して副走査方向にβ＝４°傾けて配置している。これにより平面ミラー7Ａで反射された光束が光偏向器５Ａに干渉することなく、被走査面８Ａに導くことができる。
【００８７】
次に本実施例におけるレンズ面形状及び光学配置を表１に示す。
【００８８】
【表１】
2008299051.tif 000003
【００８９】
結像レンズ６Ａの光偏向器５Ａ側にあるレンズ入射面601、平面ミラー７Ａ側にあるレンズ出射面602の母線形状は、10次までの関数として表せる非球面形状により構成している。結像レンズ６Ａのそれぞれのレンズ面と結像レンズ６Ａの光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をＹ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、
【００９０】
【数１】
2008299051.tif 000004
【００９１】
（但し、Rは母線曲率半径，K，B4，B6，B8，B10，は非球面係数）
なる式で表されるものである。
【００９２】
非球面係数B4，B6，B8，B10は光走査装置の半導体レーザー１Ａが配置されている側（B4s，B6 s，B8 s，B10 s）と半導体レーザー１Ａが配置されていない側（B4e，B6 e，B8 e，B10 e）とで数値を異ならせる。このことで主走査方向に非対称な形状を表現することができる。
【００９３】
また、子線頂点を連ねた母線が以下に定義された関数で湾曲している。但し、Ｚの原点は偏向面５ａと入射光束の主光線との交点としている。
【００９４】
【数２】
2008299051.tif 000005
【００９５】
また、副走査方向と対応する子線方向が、
【００９６】
【数３】
2008299051.tif 000006
【００９７】
なる式で表されるものである。Sは母線方向の各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義される子線形状である。
【００９８】
ここで主走査方向に光軸からＹ離れた位置における副走査方向の曲率半径（子線曲率半径）Rs*が、
【００９９】
【数４】
2008299051.tif 000007
【０１００】
（但し、Rsは光軸上の子線曲率半径，D2，D4，D6，D8，D10は子線変化係数）
なる式で表されるものである。
【０１０１】
主走査形状と同様に非球面係数D2，D4，D6，D8，D10を半導体レーザー１Ａが配置されている側（D2s，D4s，D6 s，D8 s，D10 s）と配置されていない側（D2e，D4e，D6 e，D8 e，D10 e）とで数値を異ならせる。このことで主走査方向に非対称な形状を表現することができる。
【０１０２】
本実施例では、表１に示した通り結像レンズ６Ａの光偏向器５Ａ側にあるレンズ入射面601、平面ミラー７Ａ側にあるレンズ出射面602の主走査方向における形状を、それぞれ上記に示した一つの函数からなる形状より形成している。
【０１０３】
光束としては４つのレンズ面で屈折されることになっているので、４つの面（レンズ入射面601、レンズ出射面602、レンズ再入射面602、レンズ再出射面601）を夫々独立に定義した面で構成する。
【０１０４】
そうすると、光偏向器５Ａ側にあるレンズ出射面601及び平面ミラー７Ａ側にあるレンズ出射面602に大きな段差が生じる場合がある。主走査方向の形状を個別に最適化してしまうと、大きな段差が生じることが予想される。
【０１０５】
よって、本実施例は少なくとも主走査方向においては、係数を含めて一つの函数からなるレンズ形状を採用している。
【０１０６】
尚、本実施例では面形状を上記定義式により函数を定義したが、本発明の権利の範囲はこれを制限するものではない。
【０１０７】
本実施例では光束の発振波長λがλ＝７９０ｎｍの赤外光源を光源手段(半導体レーザ）１Ａとして用いている。また像高Ｙと偏向反射角θとの比例係数κ（Ｙ＝κθ）はκ＝１００（rad／mm）である。
【０１０８】
図４は本発明の実施例１の主走査方向と副走査方向の像面湾曲を表すグラフである。
【０１０９】
画像の有効幅（Ｗ＝２２０ｍｍ）において、主走査方向の像面湾曲ｄｍは０．５０ｍｍ、副走査方向の像面湾曲ｄｓは０．７６ｍｍであり、ともに良好に低減されていることが分かる。
【０１１０】
図５は本発明の実施例１のｆθ特性を表すグラフである。
【０１１１】
図５においては実際に光束が到達する位置から理想像高を引いた差分を示している。最大で０．７６１ｍｍのズレが生じている。このままで使用するには多少大きい値であるが、画像クロックを各像高に合わせて変化させることで、ｆθ特性を低減させることは可能である。ただ、ｆθ特性のズレが大きくなりすぎると、主走査方向のスポット径自体が変化してしまう。
【０１１２】
本実施例では潜像の深さに影響を及ぼすスポット径に対しては十分問題ないレベルのｆθ特性を示している。
【０１１３】
図６は各像高におけるスポットの断面形状を示した説明図である。
【０１１４】
図６においては各像高におけるスポットのピーク光量の２％、５％、１０％、１３．５％、３６．８％、５０％のスライスで切った断面を示している。
【０１１５】
通常、副走査断面内において斜め方向から光束を入射させる光走査装置では、波面収差の捩れによりスポットが回転する現象が見られる。
【０１１６】
本実施例においては、各面のパワー配置、レンズのチルト量、シフト量及び母線の副走査方向への湾曲量を最適化することで波面収差の捩れを低減している。
【０１１７】
結像レンズ６Ａのチルト量に関しては偏向面５ａと入射光束の主光線との交点を原点としたとき、座標（12.900，0.200，1.350）を中心に副走査方向へ図３に示す矢印方向へδ＝５．５°チルトさせている。
【０１１８】
また、本実施例においては、主走査断面内において画像端部に入射する光束の主光線と被走査面８Ａに垂直な面とのなす角度αをα＝３５．５°と４０°以下になるように構成している。これにより画像端部での主走査方向の焦点深度を確保している。
【０１１９】
図７は本発明の実施例１の被走査面に到達する走査線湾曲を表すグラフである。
【０１２０】
本実施例においては走査線湾曲を０．４４９ｍｍであり、このままでは使用することが難しい。
【０１２１】
しかし、最近では、副走査方向の位置ズレ（走査線傾きや走査線曲がり）においても、像高毎に画像データを副走査方向にずらすことで補正が可能となっている。
【０１２２】
また、反射ミラーなどの光学部品を曲げることでも走査線曲がりを補正することが可能である。
【０１２３】
また、本実施例では、コリメータレンズ３Ａから出射した光束を収束光束とすることで光路長の短縮化を計っている。
【０１２４】
入射光線の収束度ｍを以下のように定義する。
【０１２５】
ｍ＝１−Ｓｋ／ｆ
Ｓｋ：主走査断面内における結像光学系の後側主平面から被走査面までの距離（ｍｍ）
ｆ：結像光学系の主走査断面内の焦点距離（ｍｍ）
本実施例における収束度ｍはｍ＝０．２４８である。
【０１２６】
図８は偏向面のシフト偏心誤差を１０μｍ与えたときの主走査方向のジッターを表した説明図である。
【０１２７】
図８に示すように主走査方向のジッターは最大でも８．７μｍであり、問題ないレベルまで抑えることができている。
【０１２８】
また、最近では一つの偏向面を往復振動させる共振型の光偏向器の開発が盛んである。この共振型の光偏向器を用いることで、前述した面倒れによるピッチムラや面偏心による主走査ジッターといった問題を解決することが可能となる。
【０１２９】
よって、本実施例は、揺動動作する共振型の光偏向器と組み合わせて使用することで、その効果を更に発揮させることが可能となる。
【０１３０】
本実施例に揺動動作をして往復振動する共振型の光偏向器を用いる場合には、光偏向器の一つの偏向面の一方の面（表面）とその他方の面（裏面）を偏向面とし、その二つの偏向面に光束を入射させるようにすればよい。
【０１３１】
そして、例えば、一方の偏向面（表面）で偏向走査された光束は結像光学系Ｌ６Ａにより被走査面８Ａを走査させるようにし、他方の偏向面（裏面）で偏向走査された光束は、結像光学系Ｌ６Ｂにより被走査面８Ｂを走査させるようにすればよい。
【０１３２】
また、揺動動作をして往復振動する共振型の光偏向器は、光束により走査される任意の被走査面上は一つの偏向面で行われるので、偏向面の面倒れによるピッチムラが発生しない。
【０１３３】
よって、偏向面と被走査面を副走査方向に共役関係とした、面倒れ補正光学系とする必要がなく、偏向面に副走査方向に光束を集光させても良いし、偏向面に副走査方向に光束を集光させなくても良い。
【０１３４】
つまり、往復振動する共振型の光偏向器の偏向面上に主走査方向に長手の線像を形成しても良いし、往復振動する共振型の光偏向器の偏向面上に主走査方向に長手の線像を形成しなくても良い。
【０１３５】
このように結像光学系Ｌ６Ａを構成する結像光学素子を１つで構成すれば構成が簡素化できる。
【０１３６】
また、結像光学系Ｌ６Ａを構成する結像光学素子を少なくとも２つ以上設けても良い。そして光束が２度通過する結像光学素子を少なくとも２つ以上としても良い。これによれば収差補正が容易となる。
【実施例２】
【０１３７】
図９は本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の実施例２の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図９において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１３８】
本実施例において、前述の実施例１と異なる点は、
(3)２つの光走査ユニット１２Ａ、１２Ｂを１つの光学箱１１に収納したこと、
(4)光偏向器５Ａ（５Ｂ）に外接円半径２０ｍｍの６面のポリゴンミラーを使用したこと、
(5)結像レンズ１６Ａ、１６Ｂ（１６Ｃ、１６Ｄ）の光偏向器５Ａ（５Ｂ）側の面を、偏向面で偏向された光束が通過する位置と、平面ミラー７Ａ、７Ｃ（７Ｅ、７Ｇ）で折り返された光束が通過する位置とで、副走査断面内の屈折力が異なる形状としたこと、
である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【０１３９】
つまり図９において、１１は光学箱であり、２つの光走査ユニット１２Ａ、１２Ｂを収納している。
【０１４０】
本実施例において光偏向器５Ａ（５Ｂ）の偏向面で偏向走査された偏向光束Ｒ１（Ｒ３）は結像レンズ１６Ａ（１６Ｃ）を通過する。その後、偏向光束Ｒ１（Ｒ３）は平面ミラー７Ａ（７Ｅ）により折り返され、再度入射方向とは結像光学系の光軸方向において逆方向から結像レンズ１６Ａ（１６Ｃ）を通過する。
【０１４１】
結像レンズ１６Ａ（１６Ｃ）を通過した光束は平面ミラー７Ｂ（７Ｆ）により上側に折り返され、被走査面であるＹ（Ｃ）色用の感光体ドラム８Ａ（８Ｃ）に導かれる。
【０１４２】
また、光偏向器５Ａ（５Ｂ）の偏向面で偏向走査された偏向光束Ｒ２（Ｒ４）は結像レンズ１６Ｂ（１６Ｄ）を通過後、平面ミラー７Ｃ（７Ｇ）により折り返され、再度入射方向とは結像光学系の光軸方向において逆方向から結像レンズ１６Ｂ（１６Ｄ）を通過する。
【０１４３】
結像レンズ１６Ｂ（１６Ｄ）を通過した光束は平面ミラー７Ｄ（７Ｈ）により上側に折り返され、被走査面であるＭ（Ｂｋ）色用の感光体ドラム８Ｂ（８Ｄ）に導かれる。
【０１４４】
本実施例においては、光偏向器５Ａ（５Ｂ）の異なる偏向面で偏向走査された２つの偏向光束Ｒ１・Ｒ２（Ｒ３・Ｒ４）が、結像光学素子１６Ａ・１６Ｂ（１６Ｃ・１６Ｄ）を再通過する。
【０１４５】
そして、その後に、副走査断面内において、２つの偏向光束Ｒ１・Ｒ２（Ｒ３・Ｒ４）が、光偏向器５Ａ（５Ｂ）の回転軸方向であって、偏向面から離れた空間内で互いに交差する。
【０１４６】
つまり本実施例では偏向光束Ｒ１・Ｒ２（Ｒ３・Ｒ４）が光偏向器５Ａ（５Ｂ）の上方で交差し、光偏向器５Ａ（５Ｂ）に対して、それぞれ結像レンズがある側とは逆側の感光体ドラムに導かれている。このように構成することで、感光体ドラム８Ａ・８Ｂ（８Ｃ・８Ｄ）から光走査ユニット１２Ａ（１２Ｂ）及び光学箱１１Ａ（１１Ｂ）までの距離を短縮することが可能となる。これにより装置全体のコンパクト化が実現できる。
【０１４７】
尚、本実施例においては、上記偏向光束Ｒ１・Ｒ２（Ｒ３・Ｒ４）が２度通過する結像光学素子１６Ａ・１６Ｂ（１６Ｃ・１６Ｄ）を前述の実施例１と同様に１枚のレンズ(結像レンズ）で構成している。
【０１４８】
また前記結像光学系Ｌ１６Ａ・Ｌ１６Ｂ（Ｌ１６Ｃ・Ｌ１６Ｄ）が有する反射光学素子７Ａ、７Ｂ・７Ｃ、７Ｄ（７Ｅ、７Ｆ・７Ｇ、７Ｈ）を前述の実施例１と同様に全て平面ミラーで構成している。
【０１４９】
尚、本実施例においては光偏向器５Ａ（５Ｂ）の上方で偏向光束Ｒ１と偏向光束Ｒ２（偏向光束Ｒ３と偏向光束Ｒ４）を交差させたが、後述するカラー画像形成装置本体のユニット構成によっては、光偏向器５Ａ（５Ｂ）の下方で交差させても良い。
【０１５０】
本実施例では上記の如く光偏向器に外接円半径２０ｍｍの６面ポリゴンミラーを使用している。
【０１５１】
通常、６面ポリゴンミラーは４面ポリゴンミラーに対して走査できる画角が減るため、偏向反射点から被走査面までの距離を長くしなければならない。よって、コンパクト化には向かない光学系である。
【０１５２】
しかし、同じ回転数で走査した場合、走査スピードを１．５倍にすることができるため、高速化には向いている。
【０１５３】
本実施例では光学箱１１の底面Ｓから被走査面（感光体ドラム面）８までの垂直方向の距離がＨ＝９９ｍｍであり、４面ポリゴンミラーを使用した従来例である図２１（Ｈ＝１０５ｍｍ）の光走査装置に対して若干小さいサイズにすることができる。よって、本実施例では４面ポリゴンミラーを使用した従来例と同等のサイズの光走査装置でありながら、約１．５倍もの高速化を達成している。
【０１５４】
また本実施例において光源手段から出射した光束が光偏向器５Ａ（５Ｂ）の偏向面で偏向されるときの偏向点と、平面ミラー７Ａ・７Ｃ（７Ｅ・７Ｇ）の反射点との距離ＴはＴ＝４７．６ｍｍである。
【０１５５】
また、隣接する２つの被走査面８Ａ・８Ｂ（８Ｃ・８Ｄ）の光束の入射点間の副走査断面内において定義される距離ＤはＤ＝７０ｍｍである。
【０１５６】
これら値を条件式(1)に当てはめると、
Ｔ／Ｄ＝０．６８
であり、これは条件式(2)を満足している。
【０１５７】
図１０は本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【０１５８】
図１０においては、図９に示した４色Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに対応した走査光学系のうち、一つの色に対応する光学系のみを取り出して描いている。
【０１５９】
図１０においてはＹ色用に対応する光学系のみを取り出して描いている。
【０１６０】
図１１は図９において、光学系の配置が分かるように一部を取り出して詳しく描いた副走査断面図である。
【０１６１】
図１１においてはＹ色用に対応する光学系の配置がわかるように一部を取り出して描いている。
【０１６２】
尚、他の色用Ｍ，Ｃ，Ｂｋ色用に対応する光学系の構成及び光学的作用はＹ色用の光学系と同様である。図１０、図１１において図２、図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１６３】
図中、１６Ａは結像レンズであり、レンズ面601がレンズ入射面601Ａとレンズ再出射面601Ｂとに分けられ、それぞれ副走査断面内の形状が互いに異なる多段トーリック面より成っている。
【０１６４】
つまり、本実施例では結像レンズ１６Ａの光偏向器５Ａ側のレンズ面601を、偏向面で偏向された光束が通過する位置と、平面ミラー７Ａで折り返された光束が通過する位置とで、副走査断面内の屈折力が異なる形状としている。
【０１６５】
また、本実施例では結像レンズ１６Ａから出射した光束と結像レンズ１６Ａに再入射する光束とのなす角ψ（°）を、ψ＝９°と設定している。これは前記条件式(2)を満足している。
【０１６６】
また本実施例においては偏向面５ａに入射する光束（偏向光束）が主走査断面内において結像レンズ１６Ａの光軸と該光束の主光線との成す角度γがγ＝７０°で入射するように設定している。
【０１６７】
また、本実施例では、図１１に示すように平面ミラー7Ａを光偏向器５Ａの回転軸に対して副走査方向にβ＝４．５°傾けて配置している。
【０１６８】
次に本実施例におけるレンズ面形状及び光学配置を表２及び表３に示す。
【０１６９】
【表２】
2008299051.tif 000008
【０１７０】
【表３】
2008299051.tif 000009
【０１７１】
尚、ここに用いた非球面表現式は前述の実施例１と同様である。
【０１７２】
本実施例では、表２及び表３に示した通り結像レンズ１６Ａの光偏向器５Ａ側にあるレンズ入射面601Ａとレンズ再出射面601Ｂとで副走査断面内の屈折力が異なる形状より形成している。しかしながら、入射面601Ａとレンズ再出射面601Ｂ、両面とも主走査断面内における形状を同じ（屈折力が同じ）にしているため、レンズ面で大きな段差が生じることはない。
【０１７３】
結像レンズ１６Ａの平面ミラー７Ａ側にあるレンズ出射面602の主走査方向における形状は前述の実施例１と同じように上記に示した一つの函数からなる形状より形成している。
【０１７４】
本実施例では前述の実施例１と同様に光束の発振波長λがλ＝７９０ｎｍの赤外光源を光源手段１として用いている。
【０１７５】
また、像高Ｙと偏向反射角θとの比例係数κ（Ｙ＝κθ）はκ＝１８０（rad／mm）である。
【０１７６】
図１２は本発明の実施例２主走査方向と副走査方向の像面湾曲を表すグラフである。
【０１７７】
画像の有効幅（Ｗ＝２２０ｍｍ）において、主走査方向の像面湾曲は０．２９ｍｍ、副走査方向の像面湾曲は０．０７ｍｍであり、ともに良好に低減されていることが分かる。
【０１７８】
図１３は本発明の実施例２のｆθ特性を表すグラフである。
【０１７９】
図１３においては実際に光束が到達する位置から理想像高を引いた差分を示している。最大で０．２４８ｍｍのズレが生じている。このままで使用するには多少大きい値であるが、画像クロックを各像高に合わせて変化させることで、ｆθ特性を低減させることは可能である。ただ、ｆθ特性のズレが大きくなりすぎると、主走査方向のスポット径自体が変化してしまう。
【０１８０】
本実施例では潜像の深さに影響を及ぼすスポット径に対しては十分問題ないレベルのｆθ特性を示している。
【０１８１】
図１４は各像高におけるスポットの断面形状を示した説明図である。
【０１８２】
図１４においては各像高におけるスポットのピーク光量の２％、５％、１０％、１３．５％、３６．８％、５０％のスライスで切った断面を示している。
【０１８３】
通常、副走査断面内において斜め方向から光束を入射させる光走査装置では、波面収差の捩れによりスポットが回転する現象が見られる。本実施例においては結像レンズ１６Ａの各面のパワー配置、レンズのチルト量を最適化することで波面収差の捩れを低減している。
【０１８４】
結像レンズ１６Ａのチルト量に関しては偏向面５ａと入射光束の主光線との交点を原点としたとき座標（27.150，0.300，0.000）を中心に副走査方向へ図１１に示す矢印方向へδ＝９．７°チルトさせている。
【０１８５】
また本実施例においては主走査断面内において画像端部に入射する光束の主光線と被走査面８Ａに垂直な面とのなす角度αをα＝２４．４°と４０°以下になるように構成している。これにより画像端部での主走査方向の焦点深度を確保している。
【０１８６】
図１５は本発明の実施例２の被走査面に到達する走査線湾曲を表すグラフである。
【０１８７】
本実施例においては走査線湾曲を０．０２４ｍｍに抑えており、問題ないレベルと成っている。また本実施例では前述の実施例1と同様にコリメータレンズ３Ａから出射した光束を収束光束とすることで光路長の短縮化を計っている。また本実施例における収束度ｍはｍ＝０．２３９である。
【０１８８】
図１６は偏向面のシフト偏心誤差を１０μｍ与えたときの主走査方向のジッターを表した説明図である。
【０１８９】
図１６に示すように主走査方向のジッターは最大でも５．３μｍであり、問題ないレベルまで抑えることができている。
【０１９０】
次に本実施例に使用した結像レンズ１６Ａの多段トーリック面について説明する。
【０１９１】
図１７は結像レンズ１６Ａの周辺の副走査断面図である。光偏向器（不図示）５Ａ側のレンズ面601を、図面上、上下で形状の異なるレンズ入射面601A及びレンズ再出射面601Bとしている。そして副走査断面内のパワーをレンズ再出射面601B側に多く配分することで、結像光学系Ｌ１６Ａの副走査断面内の倍率の低減を図っている。
【０１９２】
本実施例において平面ミラー７Ａ側の面ではなく光偏向器５Ａ側の面を多段トーリック面としたのは、図１７に図示している通り、光偏向器５Ａで偏向された光束と平面ミラー７Ａで折り返された光束との距離が離れているからである。
【０１９３】
マージナル光線間の副走査方向の距離は１．１６ｍｍであり、レンズ入射面601Aとレンズ再出射面601Bの境界点からそれぞれ約０．５ｍｍ離れている。光学部品の配置誤差やレンズ面の成形時に発生するクセなどの影響を考えても、０．５ｍｍ程度離間していれば問題はない。
【０１９４】
しかしながら、平面ミラー７Ａ側のレンズ面においては、マージナル光線同士の距離が０．５ｍｍ以下であり、こちらのレンズ面を多段トーリック面とするには、製造上無理がある。よって、光偏向器５Ａ側のレンズ面のみを多段トーリック面とし、設計自由度を上げている。
【０１９５】
本実施例では、多段トーリック面を光偏向器５Ａ側の面に用いることで副走査断面内の結像倍率の低減を行っている。その結果、偏向面の副走査断面内の面倒れによるピッチムラを小さく抑えることができている。また偏向面に垂直に光束を入射させているので、偏向面のシフト偏心によるピッチムラも原理的に発生しない。よって光偏向器であるポリゴンミラーの加工精度を緩和することが可能であり、製造の面で有利である。
【実施例３】
【０１９６】
［カラー画像形成装置］
図１８は、本発明のカラー画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１００はカラー画像形成装置を示す。このカラー画像形成装置１００には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１０２から色信号としてのコードデータＤｃが入力する。このコードデータＤｃは、装置内のプリントコントローラ１０１によって、Ｙｉ（イエロー）、Ｍｉ（マゼンタ）、Ｃｉ（シアン）、Ｂｋｉ（ブラック）の各色画像データに変換され、実施例２に示した構成を有する光走査装置１２に入力される。そして、この光走査装置１２からは、画像データＹｉ、Ｍｉ、Ｃｉ、Ｂｋｉに応じて変調された光ビームが出射され、この光ビームによって感光体ドラム２１〜２４の感光面を主走査方向に走査される。
【０１９７】
静電潜像担持体（感光体）たる感光体ドラム２１〜２４は、モータ（不図示）によって時計廻り（Ｒ方向）に回転させられる。そして、この回転に伴って、感光体ドラム２１〜２４の感光面が光ビームに対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光体ドラム２１〜２４の上方には、感光体ドラム２１〜２４の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ（不図示）が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光体ドラム２１〜２４の表面に、前記光走査装置１２によって走査される光ビームが照射されるようになっている。
【０１９８】
先に説明したように、光ビームは、画像データＹｉ、Ｍｉ、Ｃｉ、Ｂｋｉに基づいて変調されており、この光ビームを照射することによって感光体ドラム２１〜２４の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビームの照射位置よりもさらに感光体ドラム２１〜２４の回転方向の下流側で感光体ドラム２１〜２４に当接するように配設された現像器３１〜３４によってトナー像として現像される。
【０１９９】
現像器３１〜３４によって現像されたトナー像は、感光体ドラム２１〜２４の上方で、感光体ドラム２１〜２４に対向するように配設された中間転写ベルト１０３上で、一旦４色のトナー像が転写器（不図示）で転写されカラー画像として形成される。そして、中間転写ベルト１０３上に形成されたカラートナー画像は転写ローラ１０４によって被転写材たる用紙１０８上に転写される。用紙１０８は用紙カセット１０７内に収納されている。
【０２００】
未定着トナー像を転写された用紙１０８はさらに定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１０５とこの定着ローラ１０５に圧接するように配設された加圧ローラ１０６とで構成されている。そして、転写部から搬送されてきた用紙１０８を定着ローラ１０５と加圧ローラ１０６の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１０８上の未定着トナー像を定着せしめる。そして、定着された用紙１０８は画像形成装置の外に排出させられる。
【０２０１】
１０９はレジストレーションセンサであり、中間転写ベルト１０３上に形成された、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのレジストレーションマークを読取る事で、各色の色ずれ量を検知する。その検出結果を光走査装置１２にフィードバックすることで、色ずれのない高品位なカラー画像を形成することを可能にしている。
【０２０２】
図１８においては図示していないが、プリンタコントローラ１０１は、先に説明したデータの変換だけでなく、画像形成装置内の各部や、光走査装置内のポリゴンモータなどの制御も行う。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】本発明の実施例１の光走査装置の副走査断面図
【図２】本発明の実施例１の光走査装置の主走査要部断面図
【図３】本発明の実施例１の光走査装置の副走査断面拡大図
【図４】本発明の実施例１の像面湾曲を表すグラフ
【図５】本発明の実施例１のｆθ特性を表すグラフ
【図６】本発明の実施例１のスポットプロファイルの説明図
【図７】本発明の実施例１の走査線曲がりを表すグラフ
【図８】本発明の実施例１の主走査ジッターを表すグラフ
【図９】本発明の実施例２の光走査装置の副走査断面図
【図１０】本発明の実施例２の光走査装置の主走査要部断面図
【図１１】本発明の実施例２の光走査装置の副走査断面拡大図
【図１２】本発明の実施例２の像面湾曲を表すグラフ
【図１３】本発明の実施例２のｆθ特性を表すグラフ
【図１４】本発明の実施例２のスポットプロファイル
【図１５】本発明の実施例２の走査線曲がりを表すグラフ
【図１６】本発明の実施例３の主走査ジッターを表すグラフ
【図１７】本発明の実施例３の結像レンズ部の副走査断面図
【図１８】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【図１９】従来の光走査装置の要部斜視図
【図２０】従来の光走査装置の副走査断面図
【図２１】従来の光走査装置の副走査断面図
【符号の説明】
【０２０４】
１Ａ  光源手段（半導体レーザー）
２Ａ  開口絞り
３Ａ  集光レンズ（コリメータレンズ）
４Ａ  シリンドリカルレンズ
５Ａ、５Ｂ  偏向手段
５ａ  偏向面
６Ａ〜６Ｄ、１６Ａ〜１６Ｄ  結像レンズ
７Ａ〜７Ｈ  ミラー
８Ａ〜８Ｄ  被走査面（感光体ドラム）
９Ａ、９Ｂ  モーター
１０Ａ  モーター基板
１１  光学箱
１１Ａ、１１Ｂ  光学箱
１２  光走査装置
１２Ａ、１２Ｂ  光走査ユニット
２１、２２、２３、２４    像担持体（感光体ドラム）
３１、３２、３３、３４    現像器
１００  カラー画像形成装置
１０１  プリンタコントローラ
１０２  外部機器（パーソナルコンピューター）
１０３  中間転写ベルト
１０４  転写ローラ
１０５  定着ローラ
１０６  加圧ローラ
１０７  用紙カセット  
１０８  転写材（用紙）
１０９  レジストレーションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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