(57)【要約】    【課題】  第１の光学手段の像面湾曲により発生するマルチビーム光源の軸外発光点の性能劣化を低減し、コンパクトでかつ高精細な光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。    【解決手段】  複数の発光点を有する光源手段１から出射された複数の光束を入射光学系ＬＡにより偏向手段１０に導光し、該偏向手段で偏向された複数の光束を結像光学系６により被走査面７上に結像させる光走査装置において、該入射光学系は第１の光学素子と第１、第２の絞り２、５とを含んでおり、該複数の発光点のうち、少なくとも１つの発光点は、該第１の光学素子の光軸からの距離が他の１つの発光点の光軸からの距離と異なっており、かつ各条件式を満足させること。【選択図】    図１
2008052197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光点を有する光源手段と、光束を偏向走査する偏向手段と、該光源手段からの複数の光束を該偏向手段に導光する入射光学系と、該偏向手段で偏向走査した光束を被走査面に結像させる結像光学系とを有する光走査装置において、
該入射光学系は、第１の光学素子と、副走査方向の光束幅を制限する第１の絞りと、該第１の絞りに対して入射光学系の光軸方向に離間した主走査方向の光束幅を制限する第２の絞りとを含んでおり、
該複数の発光点のうち、少なくとも１つの発光点は、該第１の光学素子の光軸からの距離が他の１つの発光点の光軸からの距離と異なっており、
該第１の光学素子から該第２の絞りまでの距離をｓ、該第２の絞りから該偏向手段の偏向点までの距離をｗ、該第１の光学素子から該第１の絞りまでの距離をｑ、該第１の光学素子の副走査断面内の焦点距離をｆｃｏｌｓとするとき、
０．０３＜ｓ／ｗ＜１．３
｜ｑ｜＜２・ｆｃｏｌｓ
なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記第１の光学素子、第２の結像光学系の主走査断面内での焦点距離を各々ｆｃｏｌ、ｆｆθとするとき、
１０≦(ｆｆθ／ｆｃｏｌ)２≦１００
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】
前記第２の絞りは、前記第１の光学素子の前記偏向手段側に配置されてい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】
前記第１の光学素子の前記偏向手段側に副走査断面内において屈折力を有する第２の光学素子を有し、前記第２の絞りから該第２の光学素子までの距離をｐ、該第２の光学素子の副走査断面内の焦点距離をｆｃｙｌｓとするとき、
｜ｐ｜＋ｗ≦２・ｆｃｙｌｓ
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５】
前記複数の発光点は、主走査方向の最大発光点間隔をＷｍ、副走査方向の最大発光点間隔をＷｓとするとき、
０．３≦Ｗｓ／Ｗｍ≦３
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記入射光学系は、前記光源手段側から前記第１の絞り、前記第１の光学素子、前記第２の絞りの順に配置されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
３以上の発光点を有する光源手段と、光束を偏向走査する偏向手段と、該光源手段からの３以上の光を該偏向手段に導光する入射光学系と、該偏向手段で偏向走査した光を被走査面に結像させる結像光学系とを有する光走査装置において、
該入射光学系は、第１の光学素子と、副走査方向の光束幅を制限する第１の絞りと、主走査方向の光束幅を制限する第２の絞りとを含んでおり、
該３以上の発光点のうち、少なくとも１つの発光点は、該第１の光学素子の光軸からの距離が他の１つの発光点の光軸からの距離と異なっており、
該３以上の発光点からの光束は、該第１、第２の絞りを通過しており、該３以上の発光点のうち、該第１の光学素子の光軸に最も近い第１の発光点の該第１の光学素子による近軸像面と、該第１の光学素子の光軸から最も遠い第２の発光点の該第１の光学素子による近軸像面との間に前記偏向手段の偏向面が位置するように該光源手段が配置されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
前記第１の光学素子、前記結像光学系の主走査断面内での焦点距離を各々ｆｃｏｌ、ｆｆθとするとき、
１０≦(ｆｆθ／ｆｃｏｌ)２≦１００
なる条件を満足することを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記入射光学系は、前記光源手段側から前記第１の絞り、前記第１の光学素子、前記第２の絞りの順に配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
各々が請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１３】
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項１２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】
【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、レーザービームプリンタやデジタル複写機の画像形成装置に用いられている光走査装置は、光源手段から射出された光束を入射光学系により偏向手段としての光偏向器に導光している。そして光偏向器により偏向走査された光束を結像光学系により被走査面である感光ドラム面上にスポット状に結像させ、該光束で感光ドラム面上を光走査している。
【０００３】
このような光走査装置においては、光源手段から射出した光束をコリメータレンズで平行光束に変換し、倒れ補正を行うために平行光束に変換された光束を、シリンドリカルレンズで光偏向器の偏向面に線像として形成している。光偏向器の偏向面で偏向走査された光束は、結像レンズ系により感光ドラム面上を等速走査し、スポットを形成している。
【０００４】
図１０は従来の光走査装置の要部概略図である。
【０００５】
図１０において、９１は光源手段であり、半導体レーザーより成っている。９２はコリメータレンズであり、半導体レーザー９１から出射された発散光束を平行光束に変換している。９３はシリンドリカルレンズであり、副走査方向（副走査断面内）のみに屈折力を有しており、コリメータレンズ９２を通過した光束を副走査断面内において後述する偏向手段９５の偏向面（偏向反射面）９５ａに線像として結像させている。９４は絞り（スリット部材）であり、シリンドリカルレンズ９３を通過した光束を制限している。
【０００６】
尚、光源手段９１、コリメータレンズ９２、シリンドリカルレンズ９３、絞り９４の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【０００７】
偏向手段９５は複数の偏向面を有する光偏向器であり、回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モーターの不図示の駆動手段により回転している。
【０００８】
９６は結像光学系（fθレンズ系）であり、主に主走査方向に屈力を有する第１の結像レンズ９６ａと、主に副走査方向に屈折力を有する第２の結像レンズ９６ｂより成っている。結像光学系９６は光偏向器９５で偏向走査された光束を被走査面９７上にスポットを形成している。さらに結像光学系９６は副走査断面内で偏向面９５ａと被走査面９７とを共役関係に設定しており、偏向面９５ａの倒れ（面倒れ）による結像位置ずれを低減している（面倒れ補正光学系）。
【０００９】
このような光走査装置においては、光源手段９１の発光点（発光部）の数を増やすことにより高速化や高い解像度を達成することができる。
【００１０】
光源手段の発光部の数を増加させ、高速化や高い解像度を達成する光走査装置は従来より種々と提案されている（特許文献１〜４参照）。
【００１１】
特許文献１，３，４ではマルチビーム光源の使用時の課題を解決するために光偏向器の偏向面上で光源手段から出射された複数の光束の主光線を近接させる技術が開示されている。また特許文献２では複数光源間の被走査面上の光量を低減させる技術が開示されている。
【特許文献１】特許２５２４５６７号明細書
【特許文献２】特許３１７０７９８号明細書
【特許文献３】特許３３９７７６５号明細書
【特許文献４】特開２００１−１４７３８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の光走査装置は入射光学系の光軸からの距離が遠いマルチビームレーザーを光源手段に用いた場合、マルチビームレーザーから出射された各ビームの被走査面上のピント位置がずれてビーム間でスポット径に差が生じ、画像が劣化するという課題が生じる。
【００１３】
しかしながら従来の光走査装置においては入射光学系で発生する収差（像面湾曲）により、被走査面上において、マルチビームの各光源間でピント差（スポット径差）が発生する課題については何ら開示されていない。
【００１４】
今、仮に複数の発光点を有する光源手段として、コリメータレンズの光軸からの距離が異なる（設計上及び製作上の誤差が原因）２つの発光点を有する光源手段を用いたとする。このときコ２リメータレンズに像面湾曲があると、２つの発光点からの光束の被走査面または偏向面での集光位置（ピント位置）が異なってくる。そうすると被走査面上での２つの光束のスポット径が互いに異なってきて、２つの発光点に基づく画像の画質に差が生じてくる。
【００１５】
本発明は第１の光学素子（コリメータレンズ）の像面湾曲により発生するマルチビーム光源の軸外発光点の性能劣化を低減し、高精細な画像形成ができ、しかもコンパクトであ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】
【００１６】
請求項１の発明の光走査装置は、
複数の発光点を有する光源手段と、光束を偏向走査する偏向手段と、該光源手段からの複数の光束を該偏向手段に導光する入射光学系と、該偏向手段で偏向走査した光束を被走査面に結像させる結像光学系とを有する光走査装置において、
該入射光学系は、第１の光学素子と、副走査方向の光束幅を制限する第１の絞りと、該第１の絞りに対して入射光学系の光軸方向に離間した主走査方向の光束幅を制限する第２の絞りとを含んでおり、
該複数の発光点のうち、少なくとも１つの発光点は、該第１の光学素子の光軸からの距離が他の１つの発光点の光軸からの距離と異なっており、
該第１の光学素子から該第２の絞りまでの距離をｓ、該第２の絞りから該偏向手段の偏向点までの距離をｗ、該第１の光学素子から該第１の絞りまでの距離をｑ、該第１の光学素子の副走査断面内の焦点距離をｆｃｏｌｓとするとき、
０．０３＜ｓ／ｗ＜１．３
｜ｑ｜＜２・ｆｃｏｌｓ
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１７】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記第１の光学素子、第２の結像光学系の主走査断面内での焦点距離を各々ｆｃｏｌ、ｆｆθとするとき、
１０≦(ｆｆθ／ｆｃｏｌ)２≦１００
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記第２の絞りは、前記第１の光学素子の前記偏向手段側に配置されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項４の発明は請求項１又は２の発明において、
前記第１の光学素子の前記偏向手段側に副走査断面内において屈折力を有する第２の光学素子を有し、前記第２の絞りから該第２の光学素子までの距離をｐ、該第２の光学素子の副走査断面内の焦点距離をｆｃｙｌｓとするとき、
｜ｐ｜＋ｗ≦２・ｆｃｙｌｓ
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２０】
請求項５の発明は請求項１から４の何れか１項の発明において、
前記複数の発光点は、主走査方向の最大発光点間隔をＷｍ、副走査方向の最大発光点間隔をＷｓとするとき、
０．３≦Ｗｓ／Ｗｍ≦３
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２１】
請求項６の発明は請求項１から５の何れか１項の発明において、
前記入射光学系は、前記光源手段側から前記第１の絞り、前記第１の光学素子、前記第２の絞りの順に配置されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項７の発明の光走査装置は、
３以上の発光点を有する光源手段と、光束を偏向走査する偏向手段と、該光源手段からの３以上の光を該偏向手段に導光する入射光学系と、該偏向手段で偏向走査した光を被走査面に結像させる結像光学系とを有する光走査装置において、
該入射光学系は、第１の光学素子と、副走査方向の光束幅を制限する第１の絞りと、主走査方向の光束幅を制限する第２の絞りとを含んでおり、
該３以上の発光点のうち、少なくとも１つの発光点は、該第１の光学素子の光軸からの距離が他の１つの発光点の光軸からの距離と異なっており、
該３以上の発光点からの光束は、該第１、第２の絞りを通過しており、該３以上の発光点のうち、該第１の光学素子の光軸に最も近い第１の発光点の該第１の光学素子による近軸像面と、該第１の光学素子の光軸から最も遠い第２の発光点の該第１の光学素子による近軸像面との間に前記偏向手段の偏向面が位置するように該光源手段が配置されていることを特徴としている。
【００２３】
請求項８の発明は請求項７の発明において、
前記第１の光学素子、前記結像光学系の主走査断面内での焦点距離を各々ｆｃｏｌ、ｆｆθとするとき、
１０≦(ｆｆθ／ｆｃｏｌ)２≦１００
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２４】
請求項９の発明は請求項７又は８の発明において、
前記入射光学系は、前記光源手段側から前記第１の絞り、前記第１の光学素子、前記第２の絞りの順に配置されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項１０の発明の画像形成装置は、
請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００２６】
請求項１１の発明の画像形成装置は、
請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。
【００２７】
請求項１２の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１から９の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。
【００２８】
請求項１３の発明は請求項１２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して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば第１の光学手段の像面湾曲により発生するマルチビーム光源の軸外発光点の性能劣化を低減することができ、発光点間のスポット径のばらつきが少ない高速でかつ高精細な画像を形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】
【００３０】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１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）、図２は本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００３２】
尚、以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡の回転軸及び結像光学系の光軸に垂直な方向（回転多面鏡で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向とは回転多面鏡の回転軸と平行な方向である。また主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。
【００３３】
図中、１は光源手段であり、複数（３以上）の発光点（発光部）を有する面発光レーザー(ＶＣＳＥＬ・マルチビーム光源)より成っている。面発光レーザー１は複数の発光点のうち、少なくとも１つの発光点が、後述する第１の光学手段３の光軸からの距離が他の１つの発光点の光軸からの距離と異なっている。本実施例では後述する図５に示すように面発光レーザー１は６４個の発光点から成っている。
【００３４】
２は第１の絞りであり、副走査方向の通過光束の光束幅を制限してビーム形状を整形している。３は第１の光学素子としての集光レンズ(以下、「コリメータレンズ」と称す。)であり、光源手段１から出射された発散光束を平行光束に変換している。
【００３５】
４は第２の光学手段としてのレンズ系(以下、「シリンドリカルレンズ」と称す。)であり、副走査断面内(副走査方向)にのみパワーを有している。シリンドリカルレンズ４はコリメータレンズ３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器１０の偏向面（反射面）１０ａに線像として結像させている。５は第２の絞りであり、主走査方向の通過光束の光束幅を制限してビーム形状を整形している。本実施例における第２の絞り５はコリメータレンズ３の光偏向器１０側に配置されている。
【００３６】
尚、コリメータレンズ３とシリンドリカルレンズ４を１つの光学素子より構成しても良い。また第１の絞り２、コリメータレンズ３、シリンドリカルレンズ４、そして第２の絞り５の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００３７】
本実施例における入射光学系ＬＡは光源手段1側から第1の絞り２、コリメータレンズ３、シリンドリカルレンズ４、そして第２の絞り５の順に配置されている。
【００３８】
１０は偏向手段としての光偏向器であり、４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モーターの駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００３９】
６は集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系（fθレンズ系）であり、第１、第２の結像レンズ（ｆθレンズ）６ａ，６ｂより成り、共に主走査面内で非球面形状のアナモフィックレンズより形成されている。結像光学系６は光偏向器１０によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム（感光体）面７上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器１０の反射面１０ａと感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより、面倒れ補正を行っている。
【００４０】
７は被走査面としての感光ドラム（感光体）面である。
【００４１】
本実施例において画像情報に応じて光源手段１から光変調され出射した複数（本実施例では６４本）の光束は第１の絞り２により副走査方向の光束幅が制限され、コリメータレンズ３により平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射して第２の絞り５により主走査方向の光束幅が制限される。また副走査断面内においては収束して第２の絞り５を通過し（主走査方向の光束幅が制限される）光偏向器１０の偏向面１０ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。
【００４２】
そして光偏向器１０の偏向面１０ａで反射偏向された複数の光束は各々結像光学系６により感光ドラム面７上にスポット状に結像され、光偏向器１０を矢印Ａ方向に回転させることによって感光ドラム面７上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面上に複数の走査線を同時に形成し、画像記録を行っている。
【００４３】
本実施例において第１、第２の結像レンズ６ａ，６ｂの形状は、以下の数式により表される。
【００４４】
それぞれ結像レンズと光軸との交点を原点とし、図１に示すように光軸に対して走査開始側と走査終了側で、光軸をＸ軸、主走査面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査面内で光軸と直交する方向をＺ軸とし、以下の関数で表せる。
【００４５】
【数１】
2008052197.tif 000003
【００４６】
【数２】
2008052197.tif 000004
【００４７】
但し、Rは曲率半径、K、B4、B6、B8、B10は非球面係数である。
【００４８】
本実施例では主走査方向の形状を光軸に対し、対称に構成している、つまり走査開始側と走査終了側の非球面係数を一致させている。
【００４９】
また副走査方向は光軸に対して走査開始側と走査終了側で第２の結像レンズ６ｂの１面の副走査面(光軸を含み主走査面と直交する面)内の曲率をレンズの有効部内において連続的に変化させており、主走査、副走査方向の形状を光軸に対して対称に構成している。
【００５０】
副走査方向の形状は光軸に対して走査開始側と走査終了側で光軸をＸ軸、主走査面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査面内で光軸と直交する方向をＺ軸とし、以下の連続関数で表せる。
【００５１】
【数３】
2008052197.tif 000005
【００５２】
【数４】
2008052197.tif 000006
【００５３】
(ｒ’は副走査方向曲率半径、D2、D4、D6、D8、D10は係数) 
係数のサフィックスsは走査開始側、eは走査終了側を表している。
【００５４】
副走査方向の曲率半径とは主走査方向の形状(母線)に直交する断面内における曲率半径である。
【００５５】
本実施例の光源手段１は、図５に示すようにアレイ化が容易な面発光レーザーで構成されており、発光点は主走査方向に８ビーム、副走査方向に８ビームの２次元アレイ構造である。さらに各々の発光点は独立変調可能に構成されており、不図示のレーザードライバーにより発光強度やタイミングが制御される。またレーザー光源の組み立て時の取り付け誤差により発生するビーム間隔誤差を抑制するために、入射光学系ＬＡに光軸と平行な軸を中心に回転可能に保持されている。
【００５６】
尚、図５において１ａは軸上もしくはその周辺の発光点、１ｂは主走査方向の最軸外の発光点、５０は主走査方向の任意の位置の発光点である。
【００５７】
本実施例の結像光学系６は、結像光学素子（結像レンズ）６ａ、６ｂを光透過性のパワーを有するプラスティックレンズで構成し、該結像光学素子の軽量化を達成するとともに、非球面を用いることにより設計上の自由度を向上させることも可能としている。
【００５８】
尚、結像光学素子はガラス製であってもよく、更に回折のパワーを有する光学素子であってもよい。ガラス材料や回折面で構成した場合は、環境特性に優れた光走査装置を提供することが可能となる。
【００５９】
また本実施例では結像光学系を２枚の結像光学素子で構成しているが、これに限らず、１枚もしくは３枚以上で構成しても上記の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
表１に本発明の実施例１における光走査装置の各数値を示す。ここで「Ｅ−ｘ」は「１０−ｘ」を示している。
【００６１】
Ｒ１面は結像光学素子６ａの光偏向器１０側の面、Ｒ２面は結像光学素子６ａの被走査面７側の面、Ｒ３面は結像光学素子６ｂの光偏向器１０側の面、Ｒ４面は結像光学素子６ｂの被走査面７側の面である。
【００６２】
【表１】
2008052197.tif 000007
【００６３】
本実施例ではコリメータレンズ３から第２の絞り５までの距離をｓ、該第２の絞り５から光偏向器１０の偏向点１０ｂまでの距離をｗ、該コリメータレンズ３から第１の絞り２までの距離をｑ、該コリメータレンズ３の副走査断面内の焦点距離をｆｃｏｌｓとするとき、
０．０３＜ｓ／ｗ＜１．３‥‥‥(1)
｜ｑ｜＜２・ｆｃｏｌｓ‥‥‥(2)
なる条件を満足するように各要素を設定している。これにより本実施例ではコリメータレンズ３の像面湾曲に基づく画質の低下を低減している。
【００６４】
尚、距離の符号は光の進行方向に測ったときをプラス、その逆をマイナスとする。以下、同様である。
【００６５】
条件式(1)はコリメータレンズ３から第２の絞り５までの距離ｓと第２の絞り５から光偏向器１０の偏向点１０ｂまでの距離ｗとの比に関するものである。条件式(1)の上限値を越えると、コリメータレンズ３の像面湾曲によるピント差が大きくなり、スポット径が肥大するので良くない。また条件式(1)の下限値を越えると偏向面１０ａ上での複数光線間の主光線離間量が大きくなり、書き出し位置ずれが発生するので良くない。
【００６６】
条件式(2)はコリメータレンズ３から第１の絞り２までの距離ｑと該コリメータレンズ３の副走査断面内の焦点距離２・ｆｃｏｌｓとの差に関するものである。
【００６７】
条件式(2)を逸脱するとコリメータレンズで発生する像面湾曲によりピント差が大きくなり副走査方向のスポット径が肥大するのでよくない。
【００６８】
更に望ましくは上記条件式(1)、(2)を次の如く設定するのが良い。
【００６９】
0.5＜ｓ／ｗ＜1.0        ‥‥‥(1ａ)
｜ｑ｜＜1.0・ｆｃｏｌｓ     ‥‥‥(2ａ)
更に望ましくは
0.6＜ｓ／ｗ＜0.8       ‥‥‥(1b)
｜ｑ｜＜0.7・ｆｃｏｌｓ     ‥‥‥(2b)
また本実施例ではコリメータレンズ３、結像光学系６の主走査断面内での焦点距離を各々ｆｃｏｌ、ｆｆθとするとき、
１０≦(ｆｆθ／ｆｃｏｌ)２≦１００‥‥‥(3)
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００７０】
条件式(3)はコリメータレンズ３の主走査断面内での焦点距離ｆｃｏｌと結像光学系６の主走査断面内での焦点距離ｆｆθとの比に関するものである。
【００７１】
条件式(3)を外れるとコリメータレンズの初期調整が複雑になると共に、コリメータレンズの光軸方向位置が環境変動で変化した場合にスポット径が肥大するのでよくない。
【００７２】
更に望ましくは上記条件式(3)を次の如く設定するのが良い。
【００７３】
16≦(ｆｆθ／ｆｃｏｌ)２≦64      ‥‥‥(3ａ)
また本実施例ではコリメータレンズ３の光偏向器１０側に副走査断面内にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ４を有する。第２の絞り５から該シリンドリカルレンズ４までの距離をp、該シリンドリカルレンズ４の副走査断面内の焦点距離をｆｃｙｌｓとするとき、
｜ｐ｜＋ｗ≦２・ｆｃｙｌｓ‥‥‥(4)
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００７４】
条件式(4)を逸脱すると、光学系全系の副走査方向の射出瞳位置が第2の結像レンズ６ｂから離れてしまい、結像光学系６で発生する像面湾曲が大きくなるので良くない。また入射光学系LAの距離が長くなるので良くない。
【００７５】
更に望ましくは上記条件式(4)を次の如く設定するのが良い。
【００７６】
｜ｐ｜＋ｗ≦1.8・ｆｃｙｌｓ‥‥‥(4a)
また本実施例における光源手段１の複数の発光点は、主走査方向の最大発光点間隔をＷｍ、副走査方向の最大発光点間隔をＷｓとするとき、
０．３≦Ｗｓ／Ｗｍ≦３‥‥‥(5)
なる条件を満足するようにしている。
【００７７】
条件式(5)は複数の発光点の主走査方向の最大発光点間隔Ｗｍと副走査方向の最大発光点間隔Ｗｓとの比に関するものである。条件式(5)を逸脱すると、像面湾曲の影響が大きくなり、発光点間のスポット径のばらつきが発生するので良くない。
【００７８】
更に望ましくは上記条件式(5)を次の如く設定するのが良い。
【００７９】
0.5≦Ｗｓ／Ｗｍ≦2      ‥‥‥(5ａ)
本実施例におけるコリメータレンズ３の像面湾曲収差を図４に示す。
【００８０】
本実施例のコリメータレンズ３は、回転対象なガラス製の球面レンズで構成されているため、主走査方向と副走査方向とで同じ像面湾曲形状となっている。
【００８１】
一般的に近軸理論より像面湾曲量は収差係数IIIに比例することが知られており
III＝ｈ２ｈａ２Ａ＋２ｈ２ｈａ２Ｂ＋φ
ｈ：物体近軸光線
ｈａ：瞳近軸光線
Ａ、Ｂ：固有係数
φ：コリメータレンズのパワー
と表せるので、コリメータレンズから絞りまでの距離をｓ、コリメータレンズの焦点距離をｆｃｏｌ、最大発光点間隔をＷとし、
ｈ＝１、
ｈａ＝ｓＷ／２ｆｃｏｌ
であることを考慮すると、像面湾曲量を規定の値以下にするためには
(a)コリメータレンズの焦点距離
(b)コリメータレンズから絞りまでの距離
(c)発光点間隔
を適切に構成する必要ある。
【００８２】
尚、固有係数Ａ及びＢの詳細は、レンズ設計法（共立出版）松井著を参照のこと。
【００８３】
本実施例では、コリメータレンズ３の主走査断面内での焦点距離ｆｃｏｌを
ｆｃｏｌ＝２０ｍｍ、
主走査方向と副走査方向の最大発光点間隔Ｗを、ともに
Ｗ＝０．３２ｍｍ
に設定している。さらにコリメータレンズ３から第２の絞り５までの距離ｓを
ｓ＝２０ｍｍ、
第２の絞り５から偏向点１０ｂまでの距離ｗを
ｗ＝３２．５ｍｍ
に設定している。よって、
ｓ／ｗ＝２０／３２．５＝０．６１５
となる。これは前記条件式(1)を満足している。これにより本実施例においては発光点間のピント差を抑制することができる。
【００８４】
また本実施例においては、コリメータレンズ３から第１の絞り２までの距離ｑ、コリメータレンズ３の副走査断面内の焦点距離ｆｃｏｌｓを、
ｑ＝−２．５２９  （｜ｑ｜＝２．５２９）        
ｆｃｏｌｓ＝２０．０        
に設定している。よって、
｜ｑ｜＜  2*20＝40      
となる。これは前記条件式(2)を満足している。
【００８５】
また本実施例においては、コリメータレンズ３の主走査断面内での焦点距離ｆｃｏｌ、と結像光学系６の主走査断面内での焦点距離ｆｆθを、
ｆｃｏｌ＝２０ｍｍ
ｆｆθ  ＝１５０ｍｍ
に設定している。よって、
(ｆｆθ／ｆｃｏｌ)２＝５６．２５
となる。これは前記条件式(3)を満足している。
【００８６】
本実施例において、被走査面の移動量（ピントズレ量）が１ｍｍ発生した場合の書き出し位置ずれ量をΔＹとするとき、書き出し位置ずれ量ΔＹは、
ΔＹ＝ｗ×Ｗ／（ｆｃｏｌ×ｆｆθ）‥‥‥(6)
で表せる。
【００８７】
よって、書き出し位置ずれ量ΔＹは、以下の値となる。
【００８８】
ΔＹ＝32.5×0.32/（20×150）＝3.47μm
本実施例の主走査方向の画像の書き込み解像度は１２００ｄｐｉである。よって書き出し位置ずれ量ΔＹ（3.47μm）は、１画素（21.2μm）の１／４以下となっているので、画像への影響はない。
【００８９】
本実施例において第１の絞り２は光源手段１とコリメータレンズ３の間で、コリメータレンズ３の入射面ｒ1（光源手段側の面）から２．５３ｍｍの位置に配置されている。これはコリメータレンズ３、シリンドリカルレンズ４や結像光学系６で発生する副走査方向の像面湾曲量を抑制するためである。
【００９０】
またシリンドリカルレンズ４の副走査断面内の焦点距離ｆｃｙｌｓは、
ｆｃｙｌｓ＝３２．２ｍｍ
であり、第２の絞り５からシリンドリカルレンズ４の入射面ｒ1（光源手段側の面）までの距離ｐは、
ｐ＝−１２．２ｍｍ
であり、第２の絞り５から偏向点１０ｂまでの距離ｗは、上記の如く
ｗ＝３２．５ｍｍ
である。よって、
｜ｐ｜＋ｗ＝１２．２＋３２．５＝４４．７≦２×３２．２
となる。これは前記条件式(4)を満たしている。これにより結像光学系６で発生する像面湾曲を低減し、また入射光学系ＬＡの距離が長くならないようにしている。
【００９１】
本実施例の副走査方向の射出瞳位置は、第２の結像レンズ６ｂと被走査面７の間にあり、第２の結像レンズ６ｂの出射面ｒ２から５４．７ｍｍである。更に第２の絞り５が光偏向器１０側に配置されている。これは偏向面１０ａ上の光線離間量を低減させるためである。
【００９２】
像面湾曲量は前述したように、コリメータレンズ３の形状（曲率半径、屈折率と肉厚）や非球面量により抑えることができるが、コリメータレンズ３の構成レンズ枚数が増えたり、また非球面レンズを使用する必要があるため簡易に構成することは難しい。
【００９３】
図３に図１の光源手段１から光偏向器１０までの光学系の拡大図を示す。
【００９４】
前述した図５に示す６４個の発光点のうち、コリメータレンズ３の光軸から最も離れた位置にある発光点１ｂが、主走査方向に０．１６ｍｍ離れた位置にある。また６４個の発光点全てが、主に副走査方向の光束幅を決定する第１の絞り２と、コリメータレンズ３とシリンドリカルレンズ４と主に主走査方向の光束幅を決定する第２の絞り５を通過して光偏向器１０へ向かう。
【００９５】
本実施例では前記図４に示したように光源手段は座標位置５００（横軸＝0）に配置されており、軸上もしくはその周辺の発光点１ａ（図4の500）と主走査方向の最軸外発光点１ｂ（図4の564）では、横軸の座標が異なっている。
【００９６】
つまり発光点１ａと１ｂからの光束は被走査面上でピント方向（Ｘ軸方向）にずれた位置に結像することを示している。発光点１ａは設計上のピントズレがゼロであり、発光点１ｂのピント位置が像面に対して｜Δmcol｜×（ｆｆΘ／ｆcol）２だけずれている。
【００９７】
本実施例において主走査方向における発光点１ａと１ｂの被走査面７上での結像位置差（ピント差）ΔＭは、
ΔＭ＝｜Δmcol｜×（ｆｆΘ／ｆcol）２
但し、
｜Δmcol｜：発光点１ａと１ｂの像面湾曲差
ｆｆΘ：結像光学系６の主走査断面内での焦点距離
ｆｃｏｌ：コリメータレンズ３の主走査断面内での焦点距離
で計算できる。
【００９８】
本実施例におけるピント差ΔＭは、
ΔＭ＝０．００４×（１５０／２０）２＝０．２３ｍｍ
である。
【００９９】
通常、主走査方向のピント差ΔＭは２ｍｍ以下であれば問題ないが、光学素子の製造誤差や取り付け誤差を考慮すると、望ましくは１ｍｍ以下、さらに望ましくは０．５ｍｍ以下に抑える必要がある。
【０１００】
ピント差ΔＭを低減するためには、以下に示す条件式(7)を満足させるのが良い。
【０１０１】
０≦｜Δmcol｜≦５／（ｆｆΘ／ｆcol）２‥‥‥(7)
本実施例では、
｜Δmcol｜＝０．００４
５／(ｆｆθ／ｆｃｏｌ)２=０．０８９
である。これは条件式(7)を満たしている。これにより発光点間のピント差を低減することができる。
【０１０２】
また本実施例では複数の発光点の主走査方向の最大発光点間隔Ｗｍと副走査方向の最大発光点間隔Ｗｓを、前述の如くともに
Ｗｍ＝０．３２ｍｍ
Ｗｓ＝０．３２ｍｍ
に設定している。よって、
Ｗｓ／Ｗｍ＝１
となる。これは前記条件式(５)を満たしている。本実施例では条件式(５)を満たすことにより、像面湾曲による影響を低減し、かつ発光点間のスポット径のばらつきが発生するのを防止している。
【０１０３】
このように本実施例では上述した如く光源手段１を含む入射光学系ＬＡの各要素を適切に設定している。これによりコリメータレンズ３の像面湾曲により発生するマルチビーム光源の軸外発光点の性能劣化を低減でき、発光点間のスポット径ばらつきが少ない高速で、かつ高精細な光走査装置を提供できる。
【実施例２】
【０１０４】
図６は本発明の実施例２の光源手段の位置を示した主走査断面図（模式図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１０５】
本実施例において前述の実施例1と異なる点は、光源手段の位置を異ならせて構成したことである。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。
【０１０６】
本実施例では複数の発光点のうち、コリメータレンズ３の光軸に最も近い第１の発光点のコリメータレンズ３による近軸像面と、該光軸から最も遠い第２の発光点のコリメータレンズ３による近軸像面との間に偏向面１０ａが位置するように光源手段１を配置している。
【０１０７】
図６において、８００は光源手段１の配置位置を示しており、発光点１〜６４は同一平面８００上に配置されている。７００ａはコリメータレンズ３の光軸３ａ上、もしくはその周辺の発光点のベストピント位置である。７５０ａは図５に示す発光点５０のベストピント位置、７６４ａは光軸３ａから最も離れた発光点１ｂのベストピント位置である。
【０１０８】
本実施例のように光源手段１を配置すると、発光点１ａと１ｂの像面湾曲量の差分｜Δmcol｜は前述の実施例１と同一であるが、光源手段１を位置８００に配置しているので、ピント差を振り分けにできる。これにより本実施例では、被走査面上のピント差を半分に抑えている。
【０１０９】
本実施例におけるコリメータレンズ３の像面湾曲収差を図７に示す。図７において光源手段１は位置７００（横軸＝0）に配置されており、軸上もしくはその周辺の発光点１ａ（図7の700）と主走査方向の任意の位置の発光点１ｃ（図7の750）と最軸外発光点１ｂ（図7の764）では、横軸の座標が異なっている。
【０１１０】
つまり発光点１ａ、１ｂ、１ｃからの光束は被走査面上でピント方向（Ｘ軸方向）にずれた位置に結像することを示している。発光点１ａは設計上のピントズレがゼロであり、発光点１ｃ、１ｂのピント位置が像面に対して｜Δmcol｜×（ｆｆΘ／ｆcol）２だけずれている。
【０１１１】
このように本実施例では上述した如く光源手段１を含む入射光学系ＬＡの各要素を適切に設定している。これによりコリメータレンズ３の像面湾曲により発生するマルチビーム光源の軸外発光点の性能劣化を低減でき、発光点間のスポット径のばらつきが少ない高速で、かつ高精細な光走査装置を提供できる。
【０１１２】
［画像形成装置］
図８は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータの外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施例１または２に示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データDｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【０１１３】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム（感光体）１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム（感光体）１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【０１１４】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データDｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
【０１１５】
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図８において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【０１１６】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図８において左側）の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１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【０１１７】
図８においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内の駆動モータなどの制御を行う。
【０１１８】
本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高い画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１または２の構成はより効果を発揮する。
【０１１９】
［カラー画像形成装置］
図９は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置（光結像光学系）を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図９において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施例１または２に示した構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。尚、図９においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
【０１２０】
図９において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータの外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１１，１２，１３，１４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１２１】
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（１１，１２，１３，１４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【０１２２】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置１１，１２，１３，１４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【０１２３】
前記外部機器５２としては、ＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施例1の主走査断面図
【図２】本発明の実施例1の副走査断面展開図
【図３】本発明の実施例1の入射光学系の主走査断面拡大図
【図４】本発明の実施例1のコリメータレンズの像面湾曲を示す図
【図５】本発明の実施例1の光源手段の模式図
【図６】本発明の実施例２の主走査断面図
【図７】本発明の実施例1のコリメータレンズの像面湾曲を示す図
【図８】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図９】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【図１０】従来の光走査装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１２５】
１  光源手段（面発光レーザー）
２  第１の絞り
３  コリメータレンズ
４  シリンドリカルレンズ
５  第２の絞り
１０  偏向手段（ポリゴンミラー）
１０ａ  偏向面
６  結像光学系
６ａ  第１の結像レンズ
６ｂ  第２の結像レンズ
７  被走査面（感光体ドラム）
１１、１２、１３、１４    光走査装置
２１、２２、２３、２４    像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４    現像器
４１、４２、４３、４４    光ビーム
５１    搬送ベルト
５２    外部機器
５３    プリンタコントローラ
６０    カラー画像形成装置
１００  光走査装置
１０１  感光ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  光ビーム
１０４  画像形成装置
１０７  現像装置
１０８  転写ローラ
１０９  用紙カセット
１１０  給紙ローラ
１１１  プリンタコントローラ
１１２  転写材（用紙）
１１３  定着ローラ
１１４  加圧ローラ
１１５  モータ
１１６  排紙ローラ
１１７  外部機器
【図１】
2008052197.tif 000008
【図２】
2008052197.tif 000009
【図３】
2008052197.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008052197.tif 000014
【図８】
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【図９】
2008052197.tif 000016
【図１０】
2008052197.tif 000017