(57)【要約】【課題】走査レンズ系に特殊な加工をすることもなく温度変動などの外乱に影響されない同期検知で光走査を行って書き込み、高品質の画像を形成する小型、低コスト、低駆動電力な光走査装置、光書込装置、画像形成装置を提供する。【解決手段】ｍ（ｍ≧１）個の発光部１をもつ２ｎ（ｎ≧１）個の光源部２と、各光源部２からの（ｍ×ｎ）個の光束３が回転中心４０に対して対向して入射する光偏向器４と、２ｎ個の光源部２に対応する２ｎ個の被走査面５と、発光部１のｍ個の光束３を光偏向器４に対して対向するように配置される２ｎ個の被走査面５にそれぞれ結像させる走査レンズ系６と、２ｎ個の被走査面５上の書込幅中心５０と光偏光器４の回転中心４０が一直線７上に並ぶように配置して光偏向器４の偏向光束を走査光束３１の書き込みタイミングを決定する同期光束３２として受光する同期受光手段８を備える。【選択図】図１
2008026410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射する複数の光束を主走査方向に沿って被走査面を光走査する光走査装置において、ｍ（但し、ｍ≧１）個の発光部をもつ２ｎ（但し、ｎ≧１）個の光源部と、前記各光源部からの（ｍ×ｎ）個の光束が回転中心に対して対向して入射する光偏向器と、２ｎ（但し、ｎ≧１）個の前記光源部に対応する２ｎ（但し、ｎ≧１）個の被走査面と、前記発光部のｍ（但し、ｍ≧１）個の光束を前記光偏向器に対して対向するように配置される２ｎ（但し、ｎ≧１）個の前記被走査面にそれぞれ結像させる走査レンズ系と、２ｎ（但し、ｎ≧１）個の前記被走査面上の書込幅中心と前記光偏光器の回転中心が一直線上に並ぶように配置して前記光偏向器の偏向光束を走査光束の書き込みタイミングを決定する同期光束として受光する同期受光手段を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、前記光源部は、複数の前記発光部が１列に配列される半導体レーザーアレイを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光走査装置において、前記光偏向器の走査光学系は、主走査方向において被走査面上の光スポットを等速的に光走査させる機能を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の光走査装置において、前記光偏向器の走査光学系は、副走査方向において前記光偏向器の面倒れを補正する機能を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、１以上の走査レンズＬからなる走査レンズ系の前記光偏向器から近い順の走査レンズＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｊ（ｊ＝１．２、・・・）と前記光偏向器の回転中心に対して前記走査レンズ系と対向する１以上の走査レンズＭからなる他の走査レンズ系の前記光偏向器から近い順の走査レンズＭ１、Ｍ２、・・・Ｍｊ（ｊ＝１．２、・・・）の任意のｊにおいて、形状が同一の前記走査レンズＬｊと前記走査レンズＭｊを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、アナモフィックな面を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化を前記走査レンズ面の光軸に対して非対象に備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、１枚で構成される前記走査レンズを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、樹脂で成形される前記走査レンズを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、被走査面の法線に対して傾いている光軸を有する前記走査レンズを少なくとも１枚を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記同期受光手段は、書き込みタイミングの決定に用いる前記走査レンズ系を通過しない同期光束を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記光束は、前記光偏向器の反射面の法線に対して副走査方向に角度を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
光源から出射する複数の光束を主走査方向に沿って被走査面を走査して画像を形成する光書込装置において、前記請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置と、前記光走査装置で前記被走査面を光走査して画像を書き込む画像書込手段を備えることを特徴とする光書込装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光書込装置において、前記光走査装置は、副走査方向に複数個を重ねて備えることを特徴とする光書込装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光書込装置において、副走査方向に重ねる前記各光走査装置は、共通の回転軸を有する前記光偏向器を備えることを特徴とする光書込装置。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の光書込装置において、副走査方向に重ねる前記各光走査装置は、前記光偏向器の同位相面に入射する上下段の光束の主走査方向における異なる入射角を備えることを特徴とする光書込装置。
【請求項１８】
請求項１５、１６または１７に記載の光書込装置において、副走査方向に重ねる前記各光走査装置は、前記光偏向器の同位相面に入射する上下段の光束の主走査方向に偏向される異なる反射点を備えることを特徴とする光書込装置。
【請求項１９】
請求項１４に記載の光書込装置において、２個の前記光走査装置は、主走査平面が同一となるように並列に配置して備えることを特徴とする光書込装置。
【請求項２０】
被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置または前記請求項１４ないし１９のいずれか一項に記載の前記光書込装置と、前記光走査装置または前記光書込装置により被記録媒体に記録画像を形成する画像形成ユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
被記録媒体にカラーの記録画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置１０または前記請求項１４ないし１９のいずれか一項に記載の前記光書込装置と、前記光走査装置または前記光書込装置により被記録媒体にカラーの記録画像を形成する画像形成ユニットを備える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、及びその光走査装置を備える光書込装置、並びにその光走査装置またはその光書込装置を備える画像形成装置に関する。詳しくは、光源から出射する複数の光束を主走査方向に沿って被走査面を光走査する光走査装置、及びその光走査装置を備えて光源から出射する複数の光束を主走査方向に沿って被走査面を走査して画像を形成する光書込装置、並びにその光走査装置またはその光書込装置を備える被記録媒体に記録画像を形成する複写機、ファクシミリ装置、プリンタあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光走査装置、及びその光走査装置を備える光書込装置、並びにその光走査装置またはその光書込装置を備える画像形成装置において、光走査装置と光書込装置は、デジタル複写装置やレーザプリンタ等に関連して広く知られている。
走査光学系は、光走査装置に用いられ、光偏向器により偏向される光束を被走査面上に光スポットとして集光する光学系である。光走査装置は近来、光走査の高密度化が強く要請され、それに応えるべく、光スポットの小径化や安定化が追求されている。
【０００３】
特に、光スポット位置は、例えば、多色画像を形成する際に色ずれに影響するため、光スポット径と並んで安定化が求められている。一般的には、書き込み範囲外の光束である同期光束を用いて受光素子で検知し、被走査面上の書き込み位置を定める方式が広く用いられている。
同期光束は、光スポット位置を決定する基準となる光束なので、書き込み光束より高い安定性が求められる。温度変動などの外乱により、走査レンズが変形を起こすと、走査レンズを通過する光束に関して光スポットの位置ずれが発生することになる。
従って、基準となる同期光束は、走査レンズのパワーを受けないことが望ましい。最も良い方法は、走査レンズを通過しない方式であるが、光走査装置の小型化のために、走査レンズの小型化と光偏向器への接近が進み、走査レンズ外を通る同期光束と、光偏向器前の光学系が干渉してしまうおそれがあるため、そのようなレイアウトを組むのは困難となってきている。
【０００４】
そこで、温度変動による走査レンズの変形による同期光束への影響を抑えるために、既に、以下のような対策が提案されている。
まず、走査レンズの端部にコの字型の切り欠きを入れる（特許文献１を参照）。
次に、同期光束の通過部分を主走査方向にノンパワーとする（特許文献２を参照）。
更に、走査レンズの端部に傾斜部を設ける（特許文献３を参照）。
然し、これらの対策は、温度変動による走査レンズの変形による同期光束への影響を抑えるために、走査レンズの有効範囲外の部分に加工を施すことになるので、走査レンズ周辺部の精度が落ちる、工程数の増加がコストアップにつながるなどの不具合がある。
【特許文献１】特開２００２−９８９２１号公報
【特許文献２】特開平１０−１０４４５号公報
【特許文献３】特許第３２８８９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光走査装置、及びその光走査装置を備える光書込装置、並びにその光走査装置またはその光書込装置を備える画像形成装置においては、温度変動による走査レンズの変形による同期光束への影響を抑えるために、走査レンズの有効範囲外の部分に加工を施すことになるので、走査レンズ周辺部の精度が落ちる、工程数の増加がコストアップにつながるなどと言う問題が発生していた。
そこで本発明の課題は、このような問題点を解決するものである。即ち、走査レンズ系に特殊な加工をすることもなく温度変動などの外乱に影響されない同期検知で光走査を行って書き込み高品質の画像を形成する小型、低コスト、低駆動電力な光走査装置、及びその光走査装置を備える光書込装置、並びにその光走査装置またはその光書込装置を備える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】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、光源から出射する複数の光束を主走査方向に沿って被走査面を光走査する光走査装置において、ｍ（但し、ｍ≧１）個の発光部をもつ２ｎ（但し、ｎ≧１）個の光源部と、前記各光源部からの（ｍ×ｎ）個の光束が回転中心に対して対向して入射する光偏向器と、２ｎ（但し、ｎ≧１）個の前記光源部に対応する２ｎ（但し、ｎ≧１）個の被走査面と、前記発光部のｍ（但し、ｍ≧１）個の光束を前記光偏向器に対して対向するように配置される２ｎ（但し、ｎ≧１）個の前記被走査面にそれぞれ結像させる走査レンズ系と、２ｎ（但し、ｎ≧１）個の前記被走査面上の書込幅中心と前記光偏光器の回転中心が一直線上に並ぶように配置して前記光偏向器の偏向光束を走査光束の書き込みタイミングを決定する同期光束として受光する同期受光手段を備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記光源部は、複数の前記発光部が１列に配列される半導体レーザーアレイを備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の光走査装置において、前記光偏向器の走査光学系は、主走査方向において被走査面上の光スポットを等速的に光走査させる機能を備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項４に記載の本発明は、請求項１、２または３に記載の光走査装置において、前記光偏向器の走査光学系は、副走査方向において前記光偏向器の面倒れを補正する機能を備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項５に記載の本発明は、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、１以上の走査レンズＬからなる走査レンズ系の前記光偏向器から近い順の走査レンズＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｊ（ｊ＝１．２、・・・）と前記光偏向器の回転中心に対して前記走査レンズ系と対向する１以上の走査レンズＭからなる他の走査レンズ系の前記光偏向器から近い順の走査レンズＭ１、Ｍ２、・・・Ｍｊ（ｊ＝１．２、・・・）の任意のｊにおいて、形状が同一の前記走査レンズＬｊと前記走査レンズＭｊを備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項６に記載の本発明は、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、アナモフィックな面を備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項７に記載の本発明は、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、少なくとも一面は副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線である特殊トーリック面を備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化を前記走査レンズ面の光軸に対して非対象に備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項９に記載の本発明は、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、１枚で構成される前記走査レンズを備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項１０に記載の本発明は、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、樹脂で成形される前記走査レンズを備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項１１に記載の本発明は、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記走査レンズ系は、被走査面の法線に対して傾いている光軸を有する前記走査レンズを少なくとも１枚を備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項１２に記載の本発明は、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記同期受光手段は、書き込みタイミングの決定に用いる前記走査レンズ系を通過しない同期光束を備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項１３に記載の本発明は、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記光束は、前記光偏向器の反射面の法線に対して副走査方向に角度を備える光走査装置であることを特徴とする。
又は、請求項１４に記載の本発明は、光源から出射する複数の光束を主走査方向に沿って被走査面を走査して画像を形成する光書込装置において、前記請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置と、前記光走査装置で前記被走査面を光走査して画像を書き込む画像書込手段を備える光書込装置であることを特徴とする。
又は、請求項１５に記載の本発明は、請求項１４に記載の光書込装置において、前記光走査装置は、副走査方向に複数個を重ねて備える光書込装置であることを特徴とする。
又は、請求項１６に記載の本発明は、請求項１５に記載の光書込装置において、副走査方向に重ねる前記各光走査装置は、共通の回転軸を有する前記光偏向器を備える光書込装置であることを特徴とする。
又は、請求項１７に記載の本発明は、請求項１５または１６に記載の光書込装置において、副走査方向に重ねる前記各光走査装置は、前記光偏向器の同位相面に入射する上下段の光束の主走査方向における異なる入射角を備える光書込装置であることを特徴とする。
又は、請求項１８に記載の本発明は、請求項１５、１６または１７に記載の光書込装置において、副走査方向に重ねる前記各光走査装置は、前記光偏向器の同位相面に入射する上下段の光束の主走査方向に偏向される異なる反射点を備える光書込装置であることを特徴とする。
又は、請求項１９に記載の本発明は、請求項１４に記載の光書込装置において、２個の前記光走査装置は、主走査平面が同一となるように並列に配置して備える光書込装置であることを特徴とする。
又は、請求項２０に記載の本発明は、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置または前記請求項１４ないし１９のいずれか一項に記載の前記光書込装置と、前記光走査装置または前記光書込装置により被記録媒体に記録画像を形成する画像形成ユニットを備える画像形成装置であることを特徴とする。
又は、請求項２１に記載の本発明は、被記録媒体にカラーの記録画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置１０または前記請求項１４ないし１９のいずれか一項に記載の前記光書込装置と、前記光走査装置または前記光書込装置により被記録媒体にカラーの記録画像を形成する画像形成ユニットを備える画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、走査レンズ系に特殊な加工をすることもなく温度変動などの外乱に影響されない同期検知で光走査を行って書き込み高品質の画像を形成する小型、低コスト、低駆動電力な光走査装置、及びその光走査装置を備える光書込装置、並びにその光走査装置またはその光書込装置を備える画像形成装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の主走査断面内の光学配置を示す基本構成図である。
図２は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０またはその光走査装置１０を備える光書込装置１００のシングルビーム方式の基本構成の斜視図である。
図３は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０またはその光走査装置１０を備える光書込装置１００のマルチビーム方式の基本構成の斜視図である。
図４は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の像面湾曲（ａ）と等速度特性（ｂ）を示すグラフである。
図５は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の主走査方向のスポット径の深度曲線（ａ）と副走査方向のスポット径の深度曲線（ｂ）を示すグラフである。
図６は、本発明の実施の形態例にかかる斜入射方式の光走査装置１０を備える光書込装置１００の基本構成図である。
図７は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０に交差角を与えて上下段の光束３の反射点を違える基本構成図である。
図８は、本発明の実施の形態例にかかる複数個の光走査装置１０を上下段で重ね合わせて備える光書込装置１００の基本構成図である。
図９は、本発明の実施の形態例にかかる複数個の光走査装置１０を同一の主走査平面上で並列させて備える光書込装置１００の基本構成図である。
図１０は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０または光書込装置１００を備えて被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置の基本構成図である。
図１１は、本発明の実施の形態例にかかる複数個の光走査装置１０または光書込装置１００を同一の主走査平面上で並列に備えて被記録媒体にカラーの記録画像を形成する画像形成装置３００の基本構成図である。
図１２は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の光偏光器４と被走査面５との間にある光学系のデータを示す図表である。
図１３は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の入射面（面番号：ｉ＝１）の主走査方向の各係数を示す図表である。
図１４は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の射出面（面番号：ｉ＝２）の主走査方向と副走査方向の係数を示す図表である。
【０００９】
図１において、光源から出射する複数の光束を主走査方向に沿って被走査面を光走査する光走査装置１０は、ｍ（但し、ｍ≧１）個の発光部１をもつ２ｎ（但し、ｎ≧１）個の光源部２と、各光源部２からの（ｍ×ｎ）個の光束３が回転中心４０に対して対向して入射する光偏向器４と、２ｎ（但し、ｎ≧１）個の光源部２に対応する２ｎ（但し、ｎ≧１）個の被走査面５と、発光部１のｍ（但し、ｍ≧１）個の光束３を光偏向器４に対して対向するように配置される２ｎ（但し、ｎ≧１）個の被走査面５にそれぞれ結像させる走査レンズ系６と、２ｎ（但し、ｎ≧１）個の被走査面５上の書込幅中心５０と光偏光器４の回転中心４０が一直線７上に並ぶように配置して光偏向器４の偏向光束を走査光束３１の書き込みタイミングを決定する同期光束３２として受光する同期受光手段８を備えている。
光走査装置１０は、光偏向器４に対して対向配置される２つの被走査面５上の書込幅中心５０と光偏光器４の回転中心４０が略一直線７上に並ぶように配置されている。そして光偏向器４の両側に配置される被走査面５０上の書込幅中心５０をそろえているので後述するタンデム式の画像形成装置３００に好適な光走査が可能になる（図１１を参照）。
【００１０】
光走査装置１０は、このような光学配置により光偏向器４前の光学系と走査光学系との間に空間的余裕を確保しやすくなるため、走査レンズ系６の端部などに特殊な加工を施さなくとも走査レンズ系６を通過させない同期光束３２の光路を確保できる。
また、特殊な加工を走査レンズ系６の端部に施したときの、走査レンズ系６の周辺部の加工精度の悪化も回避することができる上、加工を行わない分のコストダウンにもなる。
更に、一般には、装置の小型化のためには、走査レンズ系６を光偏向器４に近づけることが好ましい。このとき同期光束３２の通過部分の確保は困難になってくる。
然し、本発明の光走査装置１０は、走査レンズ系６の配置だけで、同期受光手段８の受光する走査レンズ系６を通過しない同期光束３２の光路を確保することができるため、温度変動などの外乱による走査レンズ系６の変形の影響を一切受けない同期光学系を実現して、装置の小型化と同期光束３２の温度に対する安定化を両立することが可能となる。
【００１１】
また、本件発明の光走査装置１０の光学配置においては、走査レンズ系６は、１以上の走査レンズＬからなる走査レンズ系６０の前記光偏向器４から近い順のＬ１、Ｌ２、・・・Ｌｊ（ｊ＝１．２、・・・）と前記光偏向器４の回転中心４０に対して走査レンズ系６０と対向する１以上の走査レンズＭからなる走査レンズ系６１の前記光偏向器４から近い順のＭ１、Ｍ２、・・・Ｍｊ（ｊ＝１．２、・・・）の任意のｊにおいて、形状が同一の走査レンズＬｊと走査レンズＭｊを備える。
このように走査レンズ系６０と走査レンズ系６１の２つの走査光学系が光偏向器４の回転中心４０に対して回転対称に配置されているため、光偏向器４の回転に対応して走査される光束３は、光偏向器４の両側で全く等価な走査を行っていることになる。つまり、両側に配置された被走査面５上で所望の結像性能をもたせる為の走査レンズ系６０と走査レンズ系６１も全く等価となる。
即ち、同一形状の走査レンズ系６０と走査レンズ系６１を両方の走査光学系に適用可能となるため、成形するレンズの形状を同一として金型成形点数を減らすことによる生産時のコストダウンとなる。
光走査装置１０における走査レンズ系６は、上記の光学配置で良好な結像特性を得るために、主・副走査方向で独立した波面収差補正が可能なアナモフィックな面を備えている。
従って、走査レンズ系６で効率的に波動光学的な収差を抑制する光走査装置１０を提供することができる。
【００１２】
走査レンズ系６は、少なくとも一面は、例えば、被走査面５側の面が特殊トーリック面であり、副走査断面内の曲率中心を主走査断面内で結ぶ線が非直線であり、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿う変化を走査レンズ（Ｌ、Ｍ）面の光軸に対して非対象に備える。
走査レンズ系６の特殊トーリック面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に連続的に変化するレンズ面である。即ち、副走査断面の位置を主走査方向に変化させたとき、副走査断面の位置に応じて、副走査方向の曲率が変化するレンズ面である。この形状により、副走査方向の波動光学的な収差を抑制して結像性能への後述する光学的なサグの影響を低減することができる。
更に、走査レンズ系６は、1枚の走査レンズ（Ｌ、Ｍ）でも波面収差を補正し良好な結像性能を得ることができるうえ、走査レンズ（Ｌ、Ｍ）の個数、及び工程数を減らすことによる成形上のコストダウンにつながる。
【００１３】
光走査装置１０が有する光偏向器４の走査光学系は、主走査方向において被走査面５上の光スポットを等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器４の面倒れを補正する機能を有する。
従って、主走査方向の等速度特性の確保が可能で光偏向器４の面倒れに強い光走査装置１０を提供することが出来る。
更に、走査レンズ系６は、樹脂で成形される走査レンズ（Ｌ、Ｍ）を備えている。樹脂を用いた成形には、低コスト、及び複雑な形状が成形可能というメリットがある。
【００１４】
走査レンズ系６は、被走査面５の法線に対してチルトしていて傾いている光軸を有する走査レンズ（Ｌ、Ｍ）を少なくとも１枚を備えているから、後述する光学的なサグによる波動光学的な収差を簡便な方法で抑制する光走査装置１０を提供することが出来る。
光源部２は、複数の発光部１が１列に配列されるモノリシックな半導体レーザーアレイ１１を備えているから、高速な光走査で光書き込みを行うことが出来る。
高速化のためマルチビーム方式を用いる場合には、複数の発光部１を有する光源部２が必要となる。モノリシックな半導体レーザーアレイ１１は複数の発光部１が単一の素子に設けられているから、取り付けに対する安定性が良い。
【００１５】
光走査装置１０は、光走査装置１０で被走査面５を光走査して画像を書き込む画像書込手段１０１の折り曲げミラー１１１、１１２等を備えることで、光源から出射する複数の光束を主走査方向に沿って被走査面を走査して画像を形成する図６、８、９に図示するような光書込装置１００を構成することが出来る。
まず、光走査装置１０を複数個用いて、それらを副走査方向に複数個を上下段で重ね合わせることで、図８に図示する光書込装置１００を構成することができる。
この場合には、４色以上の画像を形成するための４つ以上の被走査面５に書き込み可能で、光偏向器４の回転軸４１が上下段で共通となるため、光書込装置１００の中でも比較的高価な光偏向器４の部品数を減らすことができ、コストダウンとなる。
【００１６】
光走査装置１０を副走査方向に複数個を上下段で重ね合わせる光書込装置１００において、上下段の光束３の光偏向器４への入射角を異ならせる（以下に「交差角を与える」と呼ぶ）ことによって、上下段の間隔を発光点間隔以下まで縮めることが可能となり、小型化を実現できる（図７(a)を参照）。
交差角を与えた上下段の光束３は、当然その光学特性や光偏向器４による偏向角にも差異が生じる。特に、偏向角度範囲端近傍の同期光束において、上下段いずれか片方でケラレが起こる可能性がある。そこで、上下段の光束３の反射点をわずかに違えることで、その差異を軽減でき、光学特性の各走査光学系の偏差を抑えることができる（図7(b)を参照）。
【００１７】
上記の光書込装置１００の構成のほかに、複数個の光走査装置１０を同一の主走査平面上で並列させる構成の光書込装置１００もある（図９を参照）。この構成は、既に被走査面５が4つ以上並列している状態となるため、走査レンズ系６以降の画像書込手段１０１の折り曲げミラー１１１だけでその数を減らすことが可能となり、コストを低減することができると同時にメカニカルな変動に対し強い光書込装置１００を実現できる。
それに加え、画像形成装置を構成する際に被走査面５である像担持体２１１の感光体ドラムの間隔の自由度が大きくなるといった利点もある。像担持体２１１の感光体ドラムの長寿命化を考慮した場合、直径の大きな像担持体２１１の感光体ドラムが必要となるが、その場合、光書込装置１００の有する走査光学系の光路長に強く制約を受ける。複数個の光走査装置１０を同一の主走査平面上で並列させる配置を適用する構成の光書込装置１００にすることにより、像担持体２１１の感光体ドラムの長寿命化を実現する画像形成装置を構成することが可能となる。
【００１８】
これまでに説明した上記の光書込装置１００の備える光走査装置１０は、光偏向器４の反射面の法線に対し平行に光束３が入射し偏向される形態である。
然し、図６に図示する本件発明の光書込装置１００の備える光走査装置１０は、光偏向器４の反射面の法線に対し角度を持って光束３が入射し偏向する方式を採用する。この方式を斜入射方式と呼ぶ。
この斜入射方式のメリットとして、1段の光偏向器４で4色の画像の書き込みが可能であるため、光書込装置１００を構成する際のコストを低減することができる。この斜入射方式を適用する場合には走査線の曲がりと波面収差の劣化が避けられない課題として発生するため、走査レンズ系６の面形状を、斜入射する光束３に対応したものとする必要があるが、本発明の効果はそのまま活用することができ、組み合わせることで低コスト化が図れる。
【００１９】
図１０に図示する光走査装置１０または光書込装置１００を備える本発明の画像形成装置２００は、被走査面５である感光性の像担持体２１１の感光体ドラムに対して光走査装置１０による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段２１３で可視像化して画像を得る。
また、図１１に図示する光走査装置１０または光書込装置１００を備える本発明の画像形成装置３００は、複数の被走査面５である感光性の像担持体（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）２１１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）の感光体ドラムに対して光走査装置１０による光走査を行って各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）に対応する潜像を形成し、この各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）に対応する潜像を現像手段（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）２１３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）で可視像化してカラー画像を得る。
【００２０】
被走査面５である感光性の像担持体２１１としては種々のものの使用が可能である。例えば、像担持体２１１として銀塩フィルムを用いることができる。この場合、光走査による書き込みで潜像が形成されるが、この潜像は通常の銀塩写真プロセスによる処理で可視像化することができる。このような画像形成装置は、光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。
感光性の像担持体２１１としては、また光走査の際に光スポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いることもでき、この場合には、光走査により直接に可視画像を形成できる。
感光性の像担持体２１１としては、また光導電性の感光体を用いることができる。光導電性の感光体としては、酸化亜鉛紙のようにシート状のものを用いることもできるし、セレン感光体や有機光半導体等のドラム状あるいはベルト状で繰り返し使用されるものを用いることができる。
【００２１】
光導電性の感光体を像担持体２１１として用いる場合には、感光体の均一帯電と、光走査装置１０による光走査により静電潜像が形成される。静電潜像は現像によりトナー画像として可視像化される。トナー画像は、感光体が酸化亜鉛紙のようにシート状のものである場合は感光体上に直接的に定着され、感光体が繰り返し使用可能なものである場合には、転写用紙やＯＨＰシート（オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）等のシート状記録媒体に転写して定着される。
光導電性の感光体からシート状記録媒体へのトナー画像の転写は、感光体からシート状記録媒体へ直接的に転写（直接転写方式）しても良いし、感光体から一旦中間転写ベルト等の中間転写媒体に転写した後、この中間転写媒体からシート状記録媒体へ転写（中間転写方式）するようにしてもよい。このような画像形成装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写装置等として実施できる。
また、本発明の光走査装置１０または光書込装置１００を備える画像形成装置３００は、像担持体２１１の感光体ドラムを複数個、シート状記録媒体の搬送路に沿って配置し、複数の光走査装置１０または光書込装置１００を用いて像担持体２１１の感光体ドラムごとに静電潜像を形成し、これらを可視像化して得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体に転写して定着して合成的にカラー画像や多色画像を得るタンデム式の画像形成装置として実施することができる。
【００２２】
光走査装置１０または光書込装置１００を図１０、１１に図示する画像形成装置２００、３００に組付ける場合、低コスト化も重要な課題となる。光走査装置１０の低コスト化を実現する形態として、本件発明では1つの光偏向器４を用いて、光偏向器４に対して対向した2つの走査光学系を配置した対向走査方式、副走査断面内で光偏向器４に対し角度をもって光束３が入射する斜入射方式を採用している。いずれも、光走査装置１０のコストを比較的大きく占めている光偏向器４の数を減らした方式と言える。４色以上の画像を書き込むことができる光書込装置１００の構成に関し、対向走査方式では２段以上の光偏向器４を必要とするのに対して、斜入射方式は1段の光偏向器４を用いるだけでよいという点で成形上のコストメリットがある。
【００２３】
被走査面５上で、光スポットの副走査方向の径が、像高によって大きく変化しないためには、走査光学系の副走査方向の横倍率：βが、像高により大きく変化しないことが必要である。
また、副走査方向の横倍率：βの像高による変動は、マルチビーム方式の光走査においては、同時に光走査される走査線の走査線ピッチが像高と共に変化する問題を生じる。従って、マルチビーム方式の光走査において走査線ピッチの像高による変動を抑えるには、走査光学系の副走査方向の横倍率を、像高間で一定に補正することが必要である。
このことは、走査レンズ系６は、少なくとも１面に特殊トーリック面を採用することで達成できる。また、光偏向器４として一般的なポリゴンミラーは、その回転中心４０が走査光学系の光軸からずらして設置されるため、光束偏向に伴って偏向反射面での反射点が変位し、偏向光束の偏向の起点が変動する光学的なサグが発生する。サグが存在すると、走査光学系光軸に関して＋像高側と−像高側とで、光束３の通る経路が異なり、副走査方向の横倍率は主走査方向において非対称に変化する。
【００２４】
この非対称な横倍率変化は、上記の特殊トーリック面を用いるとともに副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に関して非対称な面とすることで補正できる。副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に関して非対称な面は、例えば、（ａ）副走査断面内の曲率半径が光軸から主走査方向に離れるにつれて左右非対称に単調増加する面、（ｂ）副走査断面内の曲率半径が光軸から主走査方向に離れるにつれて左右非対称に単調減少する面、（ｃ）副走査断面内の曲率半径の主走査方向に沿った変化の極値が光軸外にある面、（ｄ）副走査断面内の曲率半径の主走査方向に沿った変化が＋像高側から−像高側に向かって単調増加する面、（ｅ）副走査断面内の曲率半径の主走査方向に沿った変化が＋像高側から−像高側に向かって単調減少する面、（ｆ）副走査断面内の曲率半径の主走査方向に沿った変化が極値を２以上有する面等、種々の面が考えられるが、これらのような光軸として一般的な回転対称軸を持たないすべての面を指す。これらのどれが曲率の変化が非対称な面として採用されるかは設計条件により定まる。
【００２５】
なお、このような非対称形状のレンズにおける光軸は、レンズ面形状を決定する基準座標系における主走査・副走査方向に直交的な基準軸を言うものとする。
本発明においては、上記の特殊トーリック面を副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に関して非対称な面とすることで、副走査方向の光学性能に対する光学的なサグの影響を軽減し、光束３の一本一本の副走査断面内の集光作用の微調整を可能としている。
光学的なサグは、主走査方向の光束３について光偏向器４の面上の反射点、走査レンズ系６、被走査面５を結ぶ光路長を像高に応じて変化させるため、主走査方向の横倍率の変化に影響を与える。
即ち、主走査方向における等速度特性等の等速度特性は、光学的なサグの影響により被走査面５に関して一定とならず傾いた形となる。これを補正するためには、走査レンズ系６そのものを被走査面５の法線に対してチルトする傾ける方法が有効である。
【００２６】
また、本件発明の光走査装置１０をマルチビーム方式に適用する場合は、カップリングされた各光束３につき、線像結像光学系から走査光学系までを複数光束に共通化することにより、線像結像光学系以下をシングルビーム方式の光走査装置１０と同様に構成できるので、機械的変動に対し極めて安定性のよいマルチビーム方式の光走査装置１０を実現できる。
マルチビーム方式を用いると、シングルビームに比べ少ない光偏向器４の回転数で同じ書込速度を実現することができる。そのため低電力による光偏向器４の駆動が可能となり、省エネルギの光走査装置１０を実現することができる。
【００２７】
マルチビーム方式の光走査装置１０の光源としては、LDアレイ方式のものもビーム合成方式のものも利用できる。LDアレイ方式の光源を用いる場合、発光源の間隔を１０μｍ以上とすることにより、発光源間の熱的、電気的な影響を有効に軽減して良好なマルチビーム方式の光走査を行うことが可能になる。
斜入射方式の光走査装置１０は、図６に図示するように1段の光偏向器４で光書込装置１００を構成できる。
即ち、光走査装置１０に斜入射方式を適用することで、光偏向器４のポリゴンミラーの高さ（副走査方向の高さ）ｈが低く、空気との接触面積が2段のものより小さいため、風損の影響による電力の消費が抑えられ、結果として低電力で光書込装置１００を駆動できると言う効果がある。
【００２８】
半導体レーザである光源部２の発光部1とカップリングレンズ２０は、ｍ個の光束３を射出するものであってもよい。図１に図示する光源部２は、光偏向器４に対して対向するように配置される。
即ち、図１では、n個の光源部２が対向配置され、２n個の光源部２を有しており、ｍ×ｎの光束３が互いに対向して光偏向器４に入射していることになる。
ｍ=1であるときはシングルビーム方式（図２を参照）、ｍ≧2であるときはマルチビーム方式（図３を参照）の光走査装置１０に相当する。
即ち、ｍ×ｎの光束３が光偏向器４の対向する反射面にそれぞれ入射し、光偏向器４に対して対向するように配置された２ｎ個の被走査面５にそれぞれの走査レンズ系６の走査レンズ系６０と走査レンズ系６１によって結像する。２ｎ個の被走査面５は、光偏向器４の回転中心４０と略一直線７上に並ぶように配置されている。図1に図示する配置は、図６に図示する斜入射方式でも実現することができる。
【００２９】
図２において、光源部２の半導体レーザである発光部１から放射された発散性の光束３はカップリングレンズ２０により以後の光学系にカップリングされる。カップリングレンズ２０により変換された光束３の形態は、弱い発散性の光束３である。
光源部２のカップリングレンズ２０を透過した光束３は、アパーチャ２１の開口部を通過する際、光束周辺部を遮断されてビーム整形され、線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ２２に入射する。シリンドリカルレンズ２２は、パワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には正のパワーを持ち、入射してくる光束３を副走査方向に集束させ、光偏向器４であるポリゴンミラーの偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として集光させる。
【００３０】
光偏向器４の偏向反射面により反射された光束３は、光偏向器４のポリゴンミラーの等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、走査光学系をなす走査レンズ系６の１枚の走査レンズを透過し、画像書込手段１０１の折り曲げミラー１１１により光路を折曲げられ、被走査面５の実体をなす光導電性の像担持体２１１の感光体上に光スポットとして集光し、被走査面５を光走査する。
光偏向器４で偏向する光束３の同期光束３２は、走査光束３１による像担持体２１１の光走査に先立ってミラー８０により反射され、走査レンズ８１により同期受光手段８の受光素子に集光される。同期受光手段８の出力に基づき、光走査の書き込み開始のタイミングが決定される。
【００３１】
走査レンズ系６の各走査レンズ系６０と走査レンズ系６１は、光偏向器４により偏向される光束３を被走査面５上に光スポットとして集光させる光学系であって、１枚の走査レンズ（L、M）により構成される。走査レンズ系６の走査レンズ（L、M）は、主走査方向、副走査方向共に両凸形状であり、また、この実施の形態において、走査レンズ系６の走査レンズ（L、M）は、偏向反射面近傍と被走査面５である像担持体２１１の感光体とを副走査方向に関して、幾何光学的に共役関係とする機能を有するアナモフィックな光学系である。
光走査装置１０の実施の形態では、走査レンズ系６の走査レンズ（L、M）の一方の面に曲率一定面、他方の面に特殊トーリック面を採用しており、特殊トーリック面では副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に対して非対称である。
図２に示すシングルビーム方式の光走査装置１０は、光源部２からの光束３をカップリングレンズ２０により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた光束３を線像結像光学系のシリンドカルレンズ２２により光偏向器４の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、光偏向器４により等角速度的に偏向させ、偏向光束３の走査光束３１を走査レンズ系６により、被走査面５の像担持体２１１上に光スポットとして集光し、被走査面５を光走査する。
【００３２】
図３に示す光走査装置１０はマルチビーム方式のものである。煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図２におけるシングルビーム方式と同一の符号を付した。
光源部２の発光部１は、半導体レーザーアレイ１１であって、４つの発光部ｃｈ１〜ｃｈ４を等間隔で１列に配列したものである。ここでは、副走査方向に配列した実施例を示している。もちろん、半導体レーザアレイ１１の発光源配列方向を副走査方向に対して傾けて用いてもよい。
４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４から放射される４つの光束３は楕円形のファーフィールドパタンの長軸方向が主走査方向に向いた発散性の光束３であるが、４つの光束３に共通のカップリングレンズ２０により、以後の光学系にカップリングされる。
カップリングされた各光束３の形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束３や弱い集束性の光束３となることも、平行光束３となることもできる。
【００３３】
カップリングレンズ２０を透過した４つの光束３は、アパーチャ２１でビーム整形され、共通の線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ２２の作用により、それぞれ副走査方向に集束され、光偏向器４であるポリゴンミラーの偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。
光偏向器４の偏向反射面により等角速度的に偏向された４つの光束３は走査レンズ系６をなす１枚のレンズ（L、M）を透過し、画像書込手段１０１の折り曲げミラー１１１により光路を折曲げられ、被走査面５の実体をなす像担持体２１１の感光体上に、副走査方向に分離した４つの光スポットとして集光し、被走査面５の像担持体２１１の４つの走査線を同時に光走査する。
光偏向器４で偏向する光束３の１つの同期光束３２は、走査光束３１による像担持体２１１の光走査に先立ってミラー８０により反射され、走査レンズ８１により同期受光手段８の受光素子に集光される。同期受光手段８の出力に基づき、４つの光束３各々の光走査の書き込み開始のタイミングが決定される。
【００３４】
走査レンズ系６の走査光学系は、光偏向器４により同時に偏向される４つの光束３を、被走査面５上に４つの光スポットとして集光させる光学系であって、１枚の走査レンズ（L、M）により構成される。
図２に図示する光走査装置１０の実施の形態と同様、走査レンズ系６の走査レンズ（L、M）の一方の面に曲率一定面、他方の面に特殊トーリック面を採用しており、特殊トーリック面の副走査断面内の曲率の主走査方向に沿った変化が光軸に対して非対称である。
図３に示すマルチビーム方式の光走査装置１０は、光源部２の複数の発光源ｃｈ１〜ｃｈ４からの複数の光束３を、共通のカップリングレンズ２０により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数の光束３を、共通の線像結像光学系のシリンドカルレンズ２２により、光偏向器４の偏向反射面近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、光偏向器４により同時に等角速度的に偏向させ、偏向光束３の走査光束３１を共通の走査レンズ系６により、被走査面５の像担持体２１１上に、副走査方向に分離した１以上の光スポットとして集光し、これら１以上の光スポットにより１以上の走査線を同時光走査するマルチビーム方式である。そして、光源部２の複数の発光部ｃｈ１〜ｃｈ４が１列に配列したモノリシックな半導体レーザーアレイ１１を用いており、取り付けに対する安定性に優れている。実施に関して、複数の発光部１を有する光源部２は、モノリシックな半導体レーザーアレイ１１のみに限定されるものではない。
【００３５】
なお、光スポットのスポット径は、被走査面５上の光スポットにおける光強度分布のラインスプレッド関数における１／ｅ2強度で定義される。
ラインスプレッド関数は、被走査面５上に形成される光スポットの中心座標を基準として主走査方向及び副走査方向の座標：Ｙ、Ｚにより光スポットの光強度分布：ｆ（Ｙ、Ｚ）を定めたとき、Ｚ方向のラインスプレッド関数：ＬＳＺは、ＬＳＺ（Ｚ）＝∫ｆ（Ｙ、Ｚ）ｄＹ  （積分はＹ方向における光スポットの全幅について行う）で定義され、Ｙ方向のラインスプレッド関数：ＬＳＹは、ＬＳＹ（Ｙ）＝∫ｆ（Ｙ、Ｚ）ｄＺ（積分はＺ方向における光スポットの全幅について行う）で定義される。
これらラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ）、ＬＳＹ（Ｙ）は、通常、略ガウス分布型の形状であり、Ｙ方向及びＺ方向のスポット径は、これらラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ）、ＬＳＹ（Ｙ）が、その最大値の１／ｅ2以上となる領域のＹ、Ｚ方向幅で与えられる。
ラインスプレッド関数により上記の如く定義されるスポット径は、光スポットをスリットで等速光走査し、スリットを通った光を光検出器で受光し、受光量を積分することにより容易に測定可能であり、このような測定を行う装置も市販されている。
【００３６】
以下、具体的な実施例を挙げる。実施例の中で示す走査レンズ系６の走査レンズ面の形状等は、以下の式による。
主走査断面内における非円弧形状について、主走査断面内の近軸曲率半径：Ｒ、光軸からの主走査方向の距離：Ｙ、円錐定数：Ｋ、高次の係数：Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4、Ａ5、Ａ6、・・、光軸方向のデプス：Ｘを用いて周知の多項式（１）で表す。
（１）Ｘ=(Ｙ2／Ｒ)／［１＋√｛１−(１+Ｋ)（Ｙ／Ｒ）2｝］＋Ａ1Ｙ1＋Ａ2Ｙ2＋Ａ3Ｙ3＋Ａ4Ｙ4＋Ａ5Ｙ5＋Ａ6Ｙ6＋・・
（１）式において、奇数次の係数：Ａ1、Ａ3、Ａ5、・・の１以上が０でないとき、主走査方向に非対称形状となる。
【００３７】
副走査断面内における曲率について、副走査断面内の曲率（曲率半径の逆数）が主走査方向（光軸位置を原点とする座標：Ｙで示す）において変化する場合、副走査断面内の曲率：Ｃ（Ｙ）を次の（2）式で表す。r（０）は、副走査断面内における光軸上の曲率半径を表し、Ｂ1、Ｂ2・・等は高次の係数を表す。
（2）C（Y）＝｛１／r（０）｝＋Ｂ1Ｙ1＋Ｂ2Ｙ2＋Ｂ3Ｙ3＋Ｂ4Ｙ4＋Ｂ5Ｙ5＋Ｂ6Ｙ6＋・・
（2）式において、Ｙの奇数次係数：Ｂ1、Ｂ3、Ｂ5、・・の１以上が０でないとき、副走査断面内の曲率半径の変化は、主走査方向に非対称となる。Ｙの係数：Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、・・が全て０であるとき、曲率一定面となる。
特殊トーリック面の解析表現は上に挙げたものに限らず種々のものが可能であり、本発明における面形状が上記式による表現に限定されるものではない。
【００３８】
実施例１について、光源部２の発光部１の波長は７８０ｎｍ、カップリングレンズ２０の焦点距離は１５ｍｍでカップリング作用は発散作用である。 自然集光点（カップリングレンズ２０から射出した発散性の光束３を逆追跡した場合の集光位置）は、カップリングレンズ２０の入射面から被走査面５側へ向って−１２５６.１７９ｍｍの位置にある。シリンドリカルレンズ２２の副走査方向の焦点距離：４１.００ｍｍである。
光偏光器４のポリゴンミラーの偏向反射面数は；６、内接円半径は；１３ｍｍ、光源部２側からの光束３の入射角と被走査面５の法線とがなす角は；６８度である。
光偏光器４のポリゴンミラーと被走査面５との間にある光学系のデータは、図１２の図表に示す。曲率半径を、主走査方向につき「Ｒ」、副走査方向につき「ｒ」、屈折率を「ｎ」で表す。尚、以下のデータにおける「Ｒ、ｒ」は、近軸曲率半径である。
【００３９】
上記において、Ｘ、Ｙは、面番号；ｉ〜ｉ＋１における頂点間の光軸方向および主走査方向の距離を表す。例えば、面番号０（偏向反射面）におけるＸ＝３１.５、Ｙ＝０.４９は、偏向反射点位置（像高：０を与える反射位置）に対して走査レンズ系６の走査レンズ（Ｌ、Ｍ）の入射面（面番号：１）の頂点が、光軸方向（Ｘ方向）に３１.５ｍｍ、主走査方向（Ｙ方向）に０.４９ｍｍ、それぞれ離れていることを意味する。面番号：１におけるＸ＝１３.５は走査レンズ系６の走査レンズ（Ｌ、Ｍ）の光軸上の肉厚を与える。
入射面（面番号：ｉ＝１）は、曲率一定面であり、かつ、主走査断面内の形状は上記（2）式で表される非円弧形状である。この面の主走査方向の各係数を図１３の図表に挙げる。
射出面（面番号：ｉ＝２）は、特殊面で、主走査断面内の形状は光軸に対称的な非円弧形状である。この面の主走査方向と副走査方向の係数を図１４の図表に挙げる。実施例の走査光学系の中心像高における副走査方向の横倍率β2は、β2＝−４.１７である。
実施例の像面湾曲を図４（ａ）に実線は副走査像面湾曲、破線は主走査像面湾曲で示し、等速度特性を図４（ｂ）に実線はリニアリティ、破線はｆθ特性を示す。主走査方向は０.９４５ｍｍ/２１６ｍｍ、副走査方向は２.０４９ｍｍ/２１６ｍｍ、リニアリティは１.２８７％/２１６ｍｍと、像面湾曲、等速度特性ともに極めて良好に補正されている。
【００４０】
実施例における光スポットの各像高ごとのスポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット径の変動）は、主走査方向を図５（a）、副走査方向を図５（b）に示す。実施例では、ラインスプレッド関数の１／ｅ2強度で定義されるスポット径として７０μｍ程度を意図している。図に示されているように、主走査、副走査方向とも良好な深度を有しており、被走査面５の位置精度に対する許容度が高い。
実施例では、走査レンズ系６をなす走査レンズ（Ｌ、Ｍ）をプラスチック材料で構成しているが、勿論、ガラス材料を使ってもよい。また、更なるビームスポット径の小径化を狙うために、副走査方向を非円弧形状としてもよい。
更に、走査レンズ系６を偏心させることで、より好ましく収差補正を行うことが可能であり、実施例においては、走査レンズ（Ｌ、Ｍ）を被走査面５の法線に対して０.５０度チルトすることで上記の良好な性能を実現している。
【００４１】
上記のように光学性能を満足した小型の光走査装置１０を実現しつつも、図１に示す同期光束３２は走査レンズ系６、６０、６１の走査レンズ（Ｌ、Ｍ）を通過しないため、走査レンズ系６、６０、６１の走査レンズ（Ｌ、Ｍ）が温度変動などで変形したとしても、同期光束３２の形成する光スポットの位置ずれは発生しない。
本発明における光偏向器４に対して回転対称な光走査装置１０においては、各走査光学系の同期光束３２、同期受光手段８の同期検知位置も対称に配置されている。そのため、同期光束３２が走査レンズ系６を通過する場合、温度変動が起こると走査線の書き出し位置が変動することになる。図1においては、書き出し位置が互いに上下逆方向にずれる。ここで対向する2つの走査光学系間の位置ずれ偏差、即ち色ずれは、各走査光学系で発生する主走査方向位置ずれを加算したものとなる。上記で述べているように同期光束３２が走査レンズ系６を通過しなければ、温度変動に対して走査線の書き出し位置は変わらないため、色ずれは各走査光学系が本来もっている主走査方向位置ずれの差分のみで与えられることになる。
本実施例の光走査装置１０において、+２０℃の温度変動による、対向する走査光学系間の色ずれは、同期光束３２が走査レンズ系６を通過する場合は４４５μｍであるが、同期光束３２が走査レンズ系６を通過しない場合は７３μｍになる。色ずれとは、走査光学系間の主走査方向位置ずれの偏差である。
従って、走査レンズ系６に同期光束３２を通過させないことにより、色ずれの低減の効果が上がっていることが明確である。
【００４２】
実施例２について、光走査装置１０には、図６に記載の斜入射方式を適用することができる。ただしこの方式の適用により発生する走査線曲がりや波面収差を低減するために、特殊な面形状を走査レンズ系６に適用する必要がある。上記特殊な面形状に関しては、レンズ長手方向（主走査方向）のレンズ高さに応じてレンズ短手方向（副走査方向）の偏芯角度（チルト量）が異なる面のような特殊面を用いる必要がある。
特殊面の面形状は、以下の形状式による。ただし、本発明の内容は以下の形状式に限定されるものではなく、同一の面形状を別の形状式を用いて特定することも可能である。
光軸を含み、主走査方向に平行な平断面である主走査断面内の近軸曲率半径をＲＹ、光軸から主走査方向の距離をＹ、高次係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…とし、主走査断面に直交する副走査断面内の近軸曲率半径をＲＺとする。
【００４３】
【数１】
2008026410.tif 000003
但し、Cm＝1/RY、Cs(Y)＝1/RZとする。
(Ｆ0+Ｆ1・Y+Ｆ2・Y2+Ｆ3・Y3+Ｆ4・Y4+・・)Zは、チルト量を表す部分であり、チルト量を持たないとき、F0、F1、F2、・・・は全て０である。F1、F2、・・・が０で無いとき、チルト量は、主走査方向に変化することになる。
【００４４】
実施例３について、実施例1の形態は、複数個の光走査装置１０で構成される光書込装置１００においても適用可能である。図８に、２つの光走査装置１０を光偏向器４の回転軸４１を共通にして副走査方向に重ねた場合の模式図を示す。
４色以上の画像を書き込むことができる光書込装置１００を1つの光偏光器４で実現している。このとき、光偏向器４の両側の走査光学系の書込範囲の差異を低減するために、上下段の光束３の反射点を異ならせる方法を適用することができる。
図９には、光偏向器４の回転軸４１に垂直な平面である主走査平面を同一として2つの光走査装置１０を並列に配置した場合の模式図を示す。この配置によりタンデム式の画像形成装置を構成するのに要する画像書込手段１０１の折り曲げミラー１１１、１１２の数を低減できることがわかる。折り曲げミラー１１１、１１２の数の低減は、被走査面５での光学性能に外乱を与える因子の低減となる。また、被走査面５である像担持体２１１の感光体ドラムについて、2つの光走査装置１０を光偏向器４の回転軸４１を共通にして副走査方向に重ねた場合の配置に比べて間隔の自由度が高くなるため、大きな径の像担持体２１１の感光体ドラムもレイアウトしやすくなり、長寿命化を実現できる。
【００４５】
図１０において、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置２００は、前記請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の光走査装置１０または前記請求項１４ないし１９のいずれか一項に記載の光書込装置１００と、光走査装置１０または光書込装置１００により被記録媒体（Ｐ）の記録用紙に記録画像を形成する画像形成ユニット２０１を備えるレーザプリンタである。
画像形成ユニット２０１は、感光性の像担持体２１１として円筒状に形成された光導電性の感光体ドラムを有している。像担持体２１１の周囲には、帯電手段２１２としての帯電ローラ、現像手段２１３、転写手段２１６としての転写ローラ、クリーニング手段２１５が配備されている。帯電手段２１２としてはコロナチャージャを用いることもできる。
レーザ光束の走査光束３１により光走査を行う光走査装置１０または光書込装置１００が設けられ、帯電手段２１２と現像手段２１３との間で光書き込みによる露光を行うようになっている。
【００４６】
更に、定着装置２１７、給紙カセット２２０、レジストローラ対２２２、給紙コロ２２１、搬送路２１４、排紙ローラ対２１８、排紙トレイ２１９等を所定の位置に配置している。
被記録媒体（Ｐ）に記録画像の形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体２１１が図示の矢印（Ａ）方向の時計回り方向に等速回転され、その表面が帯電手段２１２により均一帯電され、光走査装置１０の走査光束３１の光書き込みによる露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂ネガ潜像であって画像部が露光されている。
この静電潜像は現像手段２１３により反転現像され、像担持体２１１上にトナー画像が形成される。被記録媒体給送ユニット２０２の被記録媒体（Ｐ）を収納した給紙カセット２２０は、画像形成装置２００本体に脱着可能であり、図示のごとく装着された状態において、収納された被記録媒体（Ｐ）の最上位の1枚が給紙コロ２２１により給送され、給送された被記録媒体（Ｐ）は、その先端部をレジストローラ対２２２に銜えられる。
レジストローラ対２２２は、像担持体２１１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、被記録媒体（Ｐ）を転写部へ送り込む。
【００４７】
送り込まれた被記録媒体（Ｐ）は、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写手段２１６の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された被記録媒体（Ｐ）は定着装置２１７へ送られ、定着装置２１７においてトナー画像を定着され、搬送路２１４を通り、排紙ローラ対２１８により排紙トレイ２１９上に排出される。
トナー画像が転写された後の像担持体２１１の表面は、クリーニング手段２１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
従って、前記の光走査装置１０を用いることにより、極めて良好な高品質の画像を形成する画像形成装置２００を提供することが出来る。
【００４８】
図１１において、被記録媒体にカラーの記録画像を形成する画像形成装置３００は、前記請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の光走査装置１０または前記請求項１４ないし１９のいずれか一項に記載の光書込装置１００と、光走査装置１０または光書込装置１００により被記録媒体（Ｐ）に合成的にカラー画像や多色画像を得るカラーの記録画像を形成する画像形成ユニット３０１を備えている。
この画像形成装置３００は、複数の像担持体（イエロー）２１１（Ｙ）、像担持体（マゼンタ）２１１（Ｍ）、像担持体（シアン）２１１（Ｃ）、像担持体（ブラック）２１１（Ｂｋ）のイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応する感光体ドラムを有して、合成的にカラー画像や多色画像を得るタンデム式のカラー機の例を示す。
光偏向器４の回転軸４１に垂直な平面である主走査平面を同一とする２つの走査装置１０を並列に配置して搭載する光書込装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応する。各々のイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応する光書込装置１００からの光ビームの走査光束（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）３１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）が夫々の像担持体（イエロー）２１１（Ｙ）、像担持体（マゼンタ）２１１（Ｍ）、像担持体（シアン）２１１（Ｃ）、像担持体（ブラック）２１１（Ｂｋ）に照射されて静電潜像を形成する。
【００４９】
画像形成装置３００は、画像形成ユニット３０１の上部に光書込装置１００を搭載して、画像形成ユニット３０１は被記録媒体給送ユニット２０２の上部に保持されている。
画像形成ユニット３０１は、被記録媒体の中間転写体としての中間転写ベルト２０３を有しており、その移動方向の図示の矢印（Ｂ）方向に沿って像担持体（イエロー）２１１（Ｙ）、像担持体（マゼンタ）２１１（Ｍ）、像担持体（シアン）２１１（Ｃ）、像担持体（ブラック）２１１（Ｂｋ）を備えた各画像形成ステーションが並列配置されている。像担持体（イエロー）２１１（Ｙ）、像担持体（マゼンタ）２１１（Ｍ）、像担持体（シアン）２１１（Ｃ）、像担持体（ブラック）２１１（Ｂｋ）を有する各画像形成ステーションではイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナー画像がそれぞれ形成される。
【００５０】
イエロー（Ｙ）のトナー画像を形成する画像形成ステーションを代表して説明すると、像担持体（イエロー）２１１（Ｙ）の感光体ドラムの周囲には、像担持体（イエロー）２１１（Ｙ）の表面を一様に帯電する帯電手段（イエロー）２１２（Ｙ）、光書込装置１００からの走査光束（イエロー）３１（Ｙ）により形成される静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像手段（イエロー）２１３（Ｙ）、中間転写ベルト２０３の内側に設けられて像担持体（イエロー）２１１（Ｙ）上のトナー画像を中間転写ベルト２０３に一次転写するための転写手段（イエロー）２１６（Ｙ）、像担持体（イエロー）２１１（Ｙ）上に残ったトナーを掻き取るクリーニング手段（イエロー）２１５（Ｙ）が配置されている。他の画像形成ステーションにおいても同様の構成を有しているので、色別の欧文字を付して区別し、説明は省略する。
【００５１】
中間転写ベルト２０３は、３つのローラ２３０、２３１、２３２間に掛け回されて支持されており、図示の矢印（Ｂ）方向の反時計回り方向に回転される。
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各トナー画像が中間転写ベルト２０３上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラーのトナー画像が形成される。
被記録媒体（Ｐ）の記録用紙は、被記録媒体給送ユニット２０２の給紙カセット２２０から給紙コロ２２１により最上のものから順に１枚ずつ給紙され、レジストローラ対２２２より副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて転写部位の二次転写手段としての二次転写ローラ２０４へ送り出される。
【００５２】
中間転写ベルト２０３上の重ね合わされたカラーのトナー画像は、転写部位で二次転写手段としての二次転写ローラ２０４により被記録媒体（Ｐ）上に一括転写される。カラートナーの記録画像を転写された被記録媒体（Ｐ）は、定着ローラと加圧ローラを有する定着装置２１７へ送られ、ここでカラートナーの記録画像が定着される。
定着を終えた被記録媒体（Ｐ）は搬送路２１４から排紙ローラ対２１８により画像形成装置３００の本体の上面に形成された排紙トレイ２１９に排出されてスタックされる。
従って、走査レンズ系６に特殊な加工をすることもなく温度変動などの外乱に影響されない同期検知で光走査を行って書き込み高品質の合成的にカラー画像や多色画像を形成する小型、低コスト、低駆動電力な光走査装置１０またはその光走査装置１０を備える光書込装置１００を備える画像形成装置３００を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の主走査断面内の光学配置を示す基本構成図である。
【図２】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置またはその光走査装置を備える光書込装置のシングルビーム方式の基本構成の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置またはその光走査装置を備える光書込装置のマルチビーム方式の基本構成の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の像面湾曲（ａ）と等速度特性（ｂ）を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の主走査方向のスポット径の深度曲線（ａ）と副走査方向のスポット径の深度曲線（ｂ）を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態例にかかる斜入射方式の光走査装置を備える光書込装置の基本構成図である。
【図７】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置に交差角を与えて上下段の光束の反射点を違える基本構成図である。
【図８】本発明の実施の形態例にかかる複数個の光走査装置を上下段で重ね合わせて備える光書込装置の基本構成図である。
【図９】本発明の実施の形態例にかかる複数個の光走査装置を同一の主走査平面上で並列させて備える光書込装置の基本構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置または光書込装置を備えて被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置の基本構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態例にかかる複数個の光走査装置または光書込装置を同一の主走査平面上で並列に備えて被記録媒体にカラーの記録画像を形成する画像形成装置の基本構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の光偏光器と被走査面との間にある光学系のデータを示す図表である。
【図１３】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の入射面（面番号：ｉ＝１）の主走査方向の各係数を示す図表である。
【図１４】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の射出面（面番号：ｉ＝２）の主走査方向と副走査方向の係数を示す図表である。
【符号の説明】
【００５４】
１    発光部
２    光源部
３    光束
４    光偏向器
５    被走査面
６    走査レンズ系
７    一直線
８    同期受光手段
１０    光走査装置
１１    半導体レーザーアレイ
２０    カップリングレンズ
２１    アパーチャ
２２    シリンドカルレンズ
３１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）    走査光束（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）
３２    同期光束
４０    回転中心
４１    回転軸
５０    書込幅中心
６０、６１    走査レンズ系
８０    ミラー
８１    走査レンズ
１００    光書込装置
１０１    画像書込手段
１１１、１１２    折り曲げミラー
２００    画像形成装置
２０１    画像形成ユニット
２０２    被記録媒体給送ユニット
２０３    中間転写ベルト
２０４    二次転写ローラ
２１１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）    像担持体（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）
２１２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）    帯電手段（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）
２１３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）    現像手段（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）
２１４    搬送路
２１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）    クリーニング手段（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）
２１６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）    転写手段（イエロー、マゼンタ、シアン、ブランク）
２１７    定着装置
２１８    排紙ローラ対
２１９    排紙トレイ
２２０    給紙カセット
２２１    給紙コロ
２２２    レジストローラ対
２３０、１３１、１３２    ローラ
３００    画像形成装置
３０１    画像形成ユニット
【図１】
2008026410.tif 000004
【図２】
2008026410.tif 000005
【図３】
2008026410.tif 000006
【図４】
2008026410.tif 000007
【図５】
2008026410.tif 000008
【図６】
2008026410.tif 000009
【図７】
2008026410.tif 000010
【図８】
2008026410.tif 000011
【図９】
2008026410.tif 000012
【図１０】
2008026410.tif 000013
【図１１】
2008026410.tif 000014
【図１２】
2008026410.tif 000015
【図１３】
2008026410.tif 000016
【図１４】
2008026410.tif 000017