(57)【要約】【課題】偏向手段の前後の光学系共に樹脂製レンズを用い、レンズ形状の自由度を拡大させ、発光点間に波長差があっても良好な光学特性を確保できる光走査装置を得る。【解決手段】第１光学系は回折面を有する樹脂レンズを、第２光学系は樹脂製光学素子を有し、同一の光源から射出する複数のレーザビームは同一の光学素子を通過し、一つの光源内のレーザビーム間の波長ばらつき幅をΔλ、第１光学系において光源波長が１ｎｍ増加したときの屈折部のパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’１、第１光学系において光源波長が１ｎｍ増加したときの回折部のパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’２、第２光学系において光源波長が１ｎｍ増加したときのパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’３、主走査ビーム径の深度をＷｍとしたとき、  Δλ＜Ｗｍ／｜Δｍ’１＋Δｍ’２＋Δｍ’３｜    （Ａ）  の条件式を満足する。【選択図】図１
2008039964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザビームを射出する半導体レーザ素子と、
上記複数のレーザビームを偏向する偏向手段と、
上記半導体レーザ素子からのレーザビームを偏向手段に導く第１光学系と、
偏向手段により偏向されたレーザビームを被走査面に導く第２光学系と、を有し、
第１の光学系は回折面を有する樹脂レンズを少なくとも１つ有し、
第２の光学系は樹脂製光学素子を少なくとも１つ有し、
同一の半導体レーザ素子から射出する複数のレーザビームは同一の光学素子を通過し、
一つの半導体レーザ素子内のレーザビーム間の波長ばらつきの幅をΔλ、第１光学系において光源波長が１ｎｍ増加したときの屈折部のパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’１、第１光学系において光源波長が１ｎｍ増加したときの回折部のパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’２、第２光学系において、光源波長が１ｎｍ増加したときのパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’３、被走査面上における主走査ビーム径の深度をＷｍとしたとき、
Δλ＜Ｗｍ／｜Δｍ’１＋Δｍ’２＋Δｍ’３｜    （Ａ）
の条件式を満足する光走査装置。
【請求項２】
複数のレーザビームを射出する半導体レーザ素子と、
上記複数のレーザビームを偏向する偏向手段と、
上記半導体レーザ素子からのレーザビームを偏向手段に導く第１光学系と、
偏向手段により偏向されたレーザビームを被走査面に導く第２光学系と、を有し、
第１の光学系は回折面を有する樹脂レンズを少なくとも１つ有し、
第２の光学系は樹脂製光学素子を少なくとも１つ有し、
同一の半導体レーザ素子から射出する複数のレーザビームは同一の光学素子を通過し、
第１光学系において、光源波長が１ｎｍ増加したときの屈折部のパワー変化による副走査ビームウェスト位置変化をΔｓ’１、第１光学系において、光源波長が１ｎｍ増加したときの回折部のパワー変化による副走査ビームウェスト位置変化をΔｓ’２、第２光学系において、光源波長が１ｎｍ増加したときのパワー変化による副走査ビームウェスト位置変化をΔｓ’３、被走査面上における副走査ビーム径の深度をＷｓとしたとき、
Δλ＜Ｗｓ／｜Δｓ’１＋Δｓ’２＋Δｓ’３｜    （Ｂ）
の条件式を満足する光走査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光走査装置において、全系の主走査方向横倍率の絶対値が副走査方向横倍率の絶対値より大きく、副走査方向ビーム径が主走査方向ビーム径より大きく、かつ、回折部の副走査方向のパワーが回折部の主走査方向のパワーより大きいことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査装置において、副走査方向にパワーを持ち、かつ、副走査方向断面が主走査方向の位置によらず同一である光学素子を第１の光学系に有することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光走査装置において、第１光学系は複数のレーザビームをカップリングするカップリングレンズと、カップリングレンズからのビームを少なくとも副走査方向に集光する結像レンズを有してなり、カップリングレンズはガラス製、結像レンズは樹脂製であることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の光走査装置において、第１の光学系は、半導体レーザ素子からの発散ビームをカップリングする回折面を有する樹脂製のカップリングレンズを少なくとも１つとカップリングレンズを出射したビームを制限するアパーチャと、アパーチャからのビームを少なくとも副走査方向に集光する回折面を有するアナモフックなレンズを具備し、前記カップリングレンズとアパーチャの像側にある光学素子との距離をＬ、アパーチャとアパーチャの像側にある光学素子との距離をＬ２としたとき、
Ｌ２＜Ｌ／２
の条件式を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光走査装置において、回折面形状は、階段状でかつほぼノンパワーとなっていることを特徴とする光走査装置。
【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うち露光プロセスを実行する装置として請求項１〜７のいずれかに記載の光走査装置を用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置およびこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光走査装置およびこれを用いた画像形成装置の低コスト化を図るために、構成レンズの樹脂化を推し進めることが望まれている。構成レンズが、ガラスレンズであっても、環境温度の変化によるレンズ面の曲率、厚さ、屈折率が変動し、また、光源である半導体レーザから射出されるレーザビームの波長が変化し、レンズの屈折率の変動によるピント位置が変動し、被走査面におけるビームのスポット径が増大して、形成される画像が劣化する原因となっている。さらに樹脂製レンズでは、環境温度の変化によるレンズ面の曲率、厚さ、屈折率の変動、また、光源である半導体レーザの波長変化による屈折率の変動がガラスレンズに比して大きく、形成される画像の劣化がさらに大きくなる。
【０００３】
これを解決する手段として、例えば、光偏向器より前側の光学系に少なくとも３枚のレンズを組み合わせて、環境温度の変化によるピンと位置変動を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の発明によれば、レンズ枚数が増大することによってコストアップとなる。また、複数のレンズのうち少なくとも１枚はガラスレンズである必要があり、これもコストアップの要因となる。
【０００４】
走査レンズに回折面を設け、温度変化に伴う走査光学系によるピント位置変動を回折部のパワー変化で補正する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、特許文献２記載の発明によれば、走査レンズは光ビームの通過する領域が広く、回折面を加工するために時間がかかり、コストアップとなる。また、第１光学系（光偏向器より前側の光学系）を構成する光学素子の配置変化までは考慮していない。さらに、特許文献２では、同一の感光体を複数ビームで走査するマルチビームについて言及されていない。
【０００５】
これらの問題を解決するために、光偏向器より前側の光学系において、回折面と屈折面を組み合わせることにより、温度変化によるピント位置変動を低減する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、特許文献３記載の発明は、偏向器より後側の光学系（走査光学系）の温度変化によるピント位置変動までは考慮していないため、走査光学系に樹脂製の光学素子を有する場合には、ピント位置変動を十分に低減することができない。また、同一の感光体を複数のビームで走査するマルチビームについては言及していない。
【０００６】
光偏向器の前側に回折面を用いた樹脂製レンズを用い、温度変化に伴う走査光学系によるピント位置変動を、回折部のパワー変化で補正する技術も提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５参照）。しかし、特許文献４、特許文献５記載の発明は、第１光学系の光学素子の配置変化までは考慮していないので、やはり、ピント位置変動が十分に低減できない。また、同一の感光体を複数ビームで走査するマルチビームについては言及していない。
【０００７】
光偏向器より前側の光学系において、回折面と屈折面を組み合わせることにより、温度変化によるピント位置変動を低減するという技術は、特許文献６にも記載されている。特許文献６では、マルチビームについても言及しているが、光偏向器より前側に回折面を２面有している。
【０００８】
マルチビーム方式の光走査装置の場合、各発光点で波長が異なる可能性がある。回折面のパワーは波長への依存性が強いために、上記のような回折面を用いた光学系では回折面と屈折面のパワー配置を適切に選ばないとビーム間でピント位置がずれ、ビームスポット径が異なってしまい、画像劣化が起こる。上記の光学系ではこのような配慮がなされていない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２１４５５６号公報
【特許文献２】特開平１１−２２３７８３号公報
【特許文献３】特開２００４−１２６１９２号公報
【特許文献４】特開２００３−３３７２９５号公報
【特許文献５】特開平１１−２２３７８３号公報
【特許文献６】特開２００５−２５８３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
光源である半導体レーザレイやＶＣＳＥＬの各発光点間に波長のばらつきが存在すると、回折面での光線屈折角は波長の依存性が強いため、各発光点間の波長差によってピント位置がずれ、よって主走査方向ビームスポット径が異なってしまい、光走査によって描かれる画像の品質が著しく劣化する。
【００１１】
そこで本発明は、半導体レーザ素子からのレーザビームを偏向手段に導く第１光学系、偏向手段により偏向されたレーザビームを被走査面に導く第２光学系共に樹脂製レンズを用いて、低コスト化を図り、レンズ形状の自由度拡大による初期の光学特性を向上させ、なおかつ、発光点間に波長差があっても良好な光学特性を確保できる光走査装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、低コストで、構成が簡単であり、高速かつ高密度の光走査が可能であり、半導体レーザ素子から射出される複数のビームがともに、温度変動にかかわりなく安定して小さなビームスポットを形成し、複数ビーム間の走査線間隔を安定的に維持することができる光走査装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、上記の光走査装置を用いることにより、高画質の画像を得ることができ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】
【００１２】
波長のばらつきが幅でΔλｎｍとすると、それによって発生する発光点間の主走査ビームウェスト位置ずれ量は、第１光学系において光源波長が１ｎｍ増加したときの屈折部のパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’１、第１光学系において光源波長が１ｎｍ増加したときの回折部のパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’２、偏向手段により偏向されたレーザビームを被走査面に導く第２光学系において光源波長が１ｎｍ増加したときのパワー変化による主走査ビームウェスト位置変化をΔｍ’３としたとき、
｜Δλ（Δｍ’１＋Δｍ’２＋Δｍ’３）｜
で表される。また、主走査方向ビームウェスト位置ずれが許容されるのは、主走査方向ビームスポット径を主走査方向ビームスポットの光量分布において最大強度のｅ-2で定義したとき、この主走査方向ビームスポット径の、主走査方向ビームウェスト位置での太りが１０％までである。この許容範囲内に収まらなければ、許容できないほどの画像劣化（階調性、鮮鋭性の悪化）が生じてしまう。
【００１３】
ここで、主走査方向ビームスポット径が主走査方向ビームウェスト位置での主走査方向ビームスポット径からの太りが１０％以下となる深度幅をＷｍとすると、
｜Δλ（Δｍ’１＋Δｍ’２＋Δｍ’３）｜＜Ｗｍ
となり、これを変形すると、
Δλ＜Ｗｍ／|Δｍ’１＋Δｍ’２＋Δｍ’３｜    （Ａ）
となる。
よって、本発明は、半導体レーザレイやＶＣＳＥＬの各発光点間に波長のばらつきが式（Ａ）を満足することを一つの特徴とする。
【００１４】
波長のばらつきが幅でΔλｎｍとすると、それによって発生する発光点間の副走査方向ビームウェスト位置ずれ量は、
｜Δλ（Δｓ’１＋Δｓ’２＋Δｓ’３）｜
で表される。また、副走査方向のビームウェスト位置ずれが許容されるのは、副走査方向ビームスポット径を副走査方向ビームスポットの光量分布において最大強度のｅ-2で定義したとき、この副走査方向ビームスポット径の、副走査方向ビームウェスト位置での太りが１０％までである。この許容範囲内に収まらなければ、許容できないほどの画像劣化（階調性、鮮鋭性の悪化）が生じてしまう。
【００１５】
ここで、副走査方向ビームスポット径の、副走査ビームウェスト位置での副走査ビームスポット径からの太りが１０％以下となる深度幅をＷｍとすると、
｜Δλ（Δｓ’１＋Δｓ’２＋Δｓ’３）｜＜Ｗｓ
となり、これを変形すると、
Δλ＜Ｗｓ／｜Δｓ’１＋Δｓ’２＋Δｓ’３｜    （Ｂ）
となる。よって、本発明は、半導体レーザレイやＶＣＳＥＬの各発光点間における波長のばらつきが式（Ｂ）を満足することを他の特徴とする。
【００１６】
マルチビーム方式の光走査装置において、主走査方向のビームスポット位置の差は走査によって消えてしまうので問題とならないが、副走査方向のビームスポット位置の差は副走査方向のビームピッチとして光学性能に大きな影響を与える。
従って、本発明は、全系の主走査方向横倍率の絶対値を副走査方向横倍率の絶対値より大きくとることを特徴とする。これにより、光源部の変動によって生じる副走査方向ビームピッチ誤差を低減でき、良好な走査像が得られる。
【００１７】
また、主走査が副走査より高速で行われているので、動的な主走査方向のビームスポット径は動的な副走査方向のビームスポット径より大きく形成されることを他の特徴とする。従って、主走査方向、副走査方向共に等しい動的ビームスポット径を得るためには、（静的）副走査方向ビームスポット径が（静的）主走査方向ビームスポット径より大きいことが望ましい。そして、副走査方向ビームスポット径が主走査方向ビームスポット径より小さいので、温度変動、発光点間の波長差による変動を受け易く、これを補償するために回折部のパワーも副走査方向が主走査方向より大きいことが望ましい。
【００１８】
マルチビーム走査光学系では副走査方向ビームピッチを微小調整するために発光点群を回転させる方法が採られる。しかし、この方法を捕ると、副走査方向のビームピッチの調整に伴い、第１光学系にあるレンズ上で主走査方向に位置が変化してしまう。この主走査方向に対しての位置変化による光学特性の変化を最小限に留めるためには、副走査方向の断面が主走査方向の位置によらず同一である光学素子を有することが望ましい。また、発光点群を回転させない場合おいても、取り付け公差等で第１光学系にあるレンズ上で主走査方向に位置が変化しても光学特性の変化を最小限にする効果もある。
【００１９】
本発明は、カップリングレンズをガラス製にしたことを他の特徴とする。これにより、式（Ａ）のΔｍ’１、式（Ｂ）のΔｓ’１の絶対値を小さくすることができ、Δλを大きくとることができるので、半導体レーザレイおよびＶＣＳＥＬの選別基準を緩くすることができる。
【００２０】
副走査方向に位置のずれた発光点からの光束はカップリングレンズを通ることにより、それぞれ進行方向の異なる略平行光となり、アパーチャで光束幅を制限され、回折面を有するアナモフックなレンズに入射する。アナモフックなレンズの回折面は光軸から離れるに従って格子間隔が細かくなっている。このように格子間隔が細かい場所では、製造上、光学性能を保つことが難しくなる。従って、光学性能を保つために、アナモフックなレンズの光軸近傍に光束が入射することが望ましい。
また、アナモフックなレンズの光軸近傍に光束が入射するためにはアパーチャとアパーチャの像側にある光学素子との距離は短くなければならない（図５（ａ）参照）。前記カップリングレンズとアパーチャの像側にある光学素子との距離をＬ、アパーチャとアパーチャの像側にある光学素子との距離をＬ２としたとき、Ｌ２がＬ／２を超えると、光学性能の劣化が許容レベルを超えるので、
Ｌ２＜Ｌ／２      （Ｇ)
とする。本発明は、かかる構成にしたことを他の特徴とする。
【００２１】
本発明は、回折面を、階段構造でかつほぼノンパワーとしたことを他の特徴とする。階段構造とするためには、回折面の「回折部」のパワーと「屈折部」のパワーを、絶対値が等しく異符号のものとすればよい。このとき得られる回折面は必然的に階段構造となる。このような構造を取ると、回折面とバックカットの関係はどこでもほぼ直角となり、計測が容易になるばかりでなく、加工も非常にしやすいという利点がある。
【００２２】
さらに、得られた回折面はノンパワーであるから、反対側の面に対する面間偏心があってもそれによる影響が極めて少ないため、加工精度に対する要求も抑えることが可能となる。また、階段構造であれば、シェーパー加工のような加工痕を発生させないような形成方法を採用することができ、加工時間を短縮することもできる。加工時間の短縮化は、加工時の熱の発生の低減など副次的なメリットも派生し、高精度の回折面を得るのに好ましい。また、レンズそのもののパワーは入射面と射出面のパワーの合成として与えられるが、一方の面がノンパワーでも反対側のパワーを適切に設定することで、所望のレンズパワーを得ることができる。従って、このような階段構造の回折面は、いかなるパワーのレンズにも採用することができるのである。
【００２３】
回折面は、局所的に非平面であるところがない（平面で構成される）ため、良好な面精度で非常に滑らかに仕上げることができ、散乱光の発生やビームスポット径太りの発生も殆どない。さらに、この階段構造の回折面を、マルチビーム光源を用いた光走査装置に展開した場合には、この光学素子による光軸方向の回転による、被走査面上の走査線ピッチの変動が起こりにくい、というメリットもある。
【００２４】
本発明にかかる画像形成装置は、以上述べた光走査装置を、電子写真プロセスのうち露光プロセスを実行する装置として用いたことを特徴とする。これによって、低コストで、動作の安定性が高く、高画質の画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかる光走査装置によれば、発光点間に波長差があっても、一定のビームスポットが得られ、かつ、温度変化によるビームウェスト位置変化が少ないマルチビーム方式の光走査装置を提供することができる。
また、収差の少ないマルチビーム方式の光走査装置を提供することができる。
本発明にかかる画像形成装置によれば、露光プロセスを実行する装置として本発明にかかる光走査装置を用いることにより、高品質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明にかかる光走査装置および画像形成装置の実施例を、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、光走査装置の一実施例を示す光学配置図である。図１において、符号１は光源部、符号３はアパーチュア、符号４は線像形成用光学素子としてのアナモフィック光学素子、符号５は光偏向器である回転多面鏡のポリゴンミラー、符号６は光学素子３としての走査レンズ、符号８は被走査面をそれぞれ示している。また、符号Ｇ１はポリゴンミラー５を収納する防音ハウジング（図示されず）の窓を塞ぐ防音ガラスを示し、符号Ｇ２は図１に示す光学系を収納するハウジングの、偏向光ビームの射出部に設けられた防塵ガラスを示している。
【００２８】
半導体レーザ１から放射された発散性のレーザビームは、図５に示すカップリングレンズ２により所望の形態の光ビームに変換され、アパーチュア３によりビーム整形されてアナモフィック光学素子４に入射する。アナモフィック光学素子４を透過したレーザビームは、副走査方向に集束しつつ防音ガラスＧ１を透過して偏向手段としてのポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。ポリゴンミラー５の偏向反射面に反射されたレーザビームは、防音ガラスＧ１を透過して走査レンズ６に入射する。走査レンズ６は、１枚のレンズにより構成され、このレンズを透過したレーザビームは防塵ガラスＧ２を透過して被走査面８に入射し、走査レンズ６の作用により被走査面８上に光スポットを形成する。カップリングレンズ２およびアナモフィック光学素子４は、半導体レーザ素子からのレーザビームを偏向手段に導く第１光学系を構成している。走査レンズ６は、偏向手段により偏向されたレーザビームを被走査面に導く第２光学系を構成している。
【００２９】
ポリゴンミラー５は図示されないモータによって等速回転駆動される。ポリゴンミラー５が等速回転すると、その偏向反射面により反射されたレーザビームは等角速度的に偏向される。走査レンズ６は、等角速度的に偏向しつつ入射してくるレーザビームによる光スポットが、被走査面８上において主走査方向（図の上下方向）へ等速的に移動するようにするｆθ特性を有しており、光スポットは、被走査面８を等速度的に光走査する。走査レンズ６はアナモフィックな光学素子であり、副走査方向においてはポリゴンミラー５の偏向反射面位置と被走査面８の位置とを幾何光学的な共役関係としており、これによりポリゴンミラー５の偏向反射面の面倒れを補正している。被走査面８は、実体的には感光性媒体の感光面、例えば感光体ドラムの表面である。
【００３０】
次に、光源部１の具体的な構造について説明する。光源部１は複数のレーザビームを射出する半導体レーザ素子を有するマルチビーム用光源であり、１パッケージ中に複数の発光点を有する半導体レーザレイやＶＣＳＥＬとなっている。カップリングされた各ビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。また、半導体レーザレイは、光走査装置に搭載される光学素子によっては、被走査面上で所望のビームピッチを達成するために、図２に示すように光軸方向に傾けて用いてもよい。
【００３１】
以下、上記実施例の構成をさらに具体的に説明する。実施例において用いるガラス材料（「ガラス１」と称する。）および樹脂材料（「樹脂」と称する。）のデータを表１に挙げる。
表１
2008039964.tif 000003
表１において「中央値」とあるのは、基準温度：２５℃における使用波長に対する屈折率、「波長飛び」とあるのは、モードホップにより波長飛びを生じたときの屈折率、「温度変動」とあるのは、温度が基準温度から２０℃上昇したときの屈折率である。モードホップによる「波長飛び」は、余裕を見て０．８ｎｍの波長変化を想定している。
【００３２】
また、表２に、光偏向器およびそれ以降の光学系データを示す。
表２
2008039964.tif 000004
表２において、Ｒｍは「主走査方向の近軸曲率」、Ｒｓは「副走査方向の近軸曲率」であり、Ｘ、Ｙは「各光学素子の原点から次の光学素子の原点までの相対距離」を表している。単位はｍｍである。例えば、光偏向器に対するＸ、Ｙについてみると、光偏向器（ポリゴンミラー５）の回転軸から見て、走査レンズ６の入射面の原点（入射側面の光軸位置）は、光軸方向（ｘ方向、図２の左右方向）に４２．９９ｍｍ離れ、主走査方向（ｙ方向、図２の上下方向）に６．９１ｍｍ離れている。また、走査レンズ６の光軸上の肉厚は１３．５ｍｍ、走査レンズ６から被走査面８までの距離は１７６ｍｍである。なお、走査レンズ６と被走査面８の間には、図１に示すようにガラス１を材質とする厚さ：１．９ｍｍの防塵ガラスＧ２が配置される。走査レンズ６の各面は非球面であり、各面ともに主走査方向には「式１で与えられる非円弧形状」で、副走査断面（光軸と副走査方向とに平行な仮想的断面）内の曲率が主走査方向に「式２に従って変化」する特殊面である。
【００３３】
上記「非円弧形状」は、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Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、…、光軸方向のデプスをＸとすると、式１で表現される。
式１
2008039964.tif 000005
【００３４】
上記「副走査断面における曲率の変化」について
副走査断面内の曲率：Ｃｓ(Ｙ)（Ｙ：光軸位置を原点とする主走査方向の座標）が主走査方向に変化する状態を表現する式は、光軸を含む副走査断面内の曲率半径をＲｓ（０）とし、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…を係数とすると、式２の通りである。
式２
2008039964.tif 000006
【００３５】
走査レンズ６の入射側面（特殊面）の係数を表３に挙げる。
表３
2008039964.tif 000007
【００３６】
走査レンズ６の射出側面（共軸非球面）の係数を表４に挙げる。
表４
2008039964.tif 000008
【００３７】
図３は、光源部１に組み込まれたカップリングレンズ２に本発明の回折面を採用した例を示す。図３において、カップリングレンズ２は「片面が階段形状の同心円状の回折面、他方の面は回転対称非球面を有する樹脂製レンズ」である。図３（ａ）の左右方向が主走査方向、上下方向が副走査方向である。図３（ａ）はカップリングレンズ２を光軸方向から見た状態であり、片側の面（図３（ｂ）において左側面）には、図示の如く「階段形状に構成された同心円状の溝の集合」による「同心円状の回折面」、他方の面には図示の如く「回転対称非球面形状の屈折面」が形成されている。
【００３８】
光源側からカップリングレンズ２に入射する光ビーム（発散光ビーム）は、カップリングレンズ２を透過すると、所望の形態の光ビームに変換され、光学素子４に導光される。カップリングレンズ２の回折面のパワーは、光源部１の半導体レーザにおける温度変化に起因する主走査方向および／または副走査方向のビームウェスト位置の変動を略０とするように設定される。なお、このときのカップリングレンズ２の回折面は入射面側になるように配置する。これは、階段形状の回折面の場合、回折部は光軸に対し垂直な面を有することになるので、もしそこに平行光束を入射させると回折部で強い反射を起こし、それが逆光路を辿って半導体レーザに戻り、干渉を誘発してしまうからである。カップリングレンズの場合、入射面に入射する光束は発散性であり、それを平行光束に変換して射出面から射出させるケースが多く、このことから階段形状の回折面は入射面側に設定するのが好ましいのである。
【００３９】
光学系の各構成要素は以下のとおりである。
「光源」
光源部１を構成する半導体レーザは、設計上の発光波長：７８５ｎｍで、標準温度：２５℃に対して温度が１℃上昇すると、発光波長が０．２５ｎｍ、長波長側へずれる。モードホップは上記の如く０．８ｎｍの波長変化を想定している。
【００４０】
「カップリングレンズ」
カップリングレンズ２は、上述したような回折面を有する樹脂製レンズであり、焦点距離：１３．９５２ｍｍで弱い発散性の光ビームに変換する機能を有するように配置されている。カップリングレンズ２の片側の面には非球面が用いられ、カップリングされた光ビームの波面収差を非球面により十分に補正している。半導体レーザとカップリングレンズ２とは、線膨張係数：７．０×１０−５の材質による保持部材に固定的に保持されている。カップリングレンズ２の入射面に形成されている回折面は、位相関数：ｗｉｎが式３で表される。
式３
2008039964.tif 000009
【００４１】
式３におけるｒは式４で示すとおりであり、Ｙは光軸を原点とする主走査方向の座標、Ｚは光軸を原点とする副走査方向の座標で、係数：Ｃ０は、Ｃ０＝５．６９３×１０−２である。この回折部は、曲率半径−８．７８３ｍｍの球面を構成している屈折部に形成される。そのため、でき上がった回折面は階段形状となる。射出面の屈折面は、回転対称非球面であり、「式３で与えられる非円弧形状」である。
式４
2008039964.tif 000010
【００４２】
「回転対称非球面」
近軸曲率半径：Ｒ、光軸からの距離：Ｈ、円錐定数：Ｋ、高次の係数をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、…、光軸方向のデプス：Ｘとしたとき、回転対称非球面は式５で表される。
式５
2008039964.tif 000011
【００４３】
カップリングレンズ２の射出側面の係数を表５に挙げる。
表５
2008039964.tif 000012
【００４４】
「アパーチュア」
アパーチュア３は、主走査方向の開口径：２．７６ｍｍ、副走査方向の開口径：２．３６ｍｍの「長方形形状の開口」を有し、カップリングレンズ２によりカップリングされた光ビームをビーム整形する。
【００４５】
「アナモフィック光学素子」
アナモフィック光学素子４は、入射側面が「平面に形成された直線状の回折面」で、射出側面は「平面」を形成したものである。入射面の回折面は、位相関数：ｗｉｎが式６で表されるものである。
式６
2008039964.tif 000013
係数：Ｃｚは、Ｃｚ＝−１．３２８７×１０−２である。
【００４６】
「光偏向器」
偏向手段としての光偏向器はポリゴンミラー５からなり、ポリゴンミラー５は反射面数：６面で内接円半径：１３ｍｍのものである。
防音ガラスＧ１はガラス１を材質とし、厚さ：１．９ｍｍで、上記ｙ方向（図の上下方向）からの傾き角：αは１２度である。また、光源側から入射する光ビームの進行方向と、偏向反射面により「被走査面８における像高：０の位置へ向けて反射される光ビームの進行方向」のなす角：θは６８度である。
【００４７】
上記実施例における、主走査方向及び副走査方向のビームウェスト位置変動は、表６のようになっている。
表６
2008039964.tif 000014
【００４８】
これに対し、もしカップリングレンズに回折面を採用しなければ、ビームウェスト位置変動は、表７のようになる。
表７
2008039964.tif 000015
回折面の効果で、それぞれのビームウェスト位置変動が低減されていることがわかる。
【００４９】
図４は画像形成装置の実施例を示している。この画像形成装置は光プリンタであり、感光媒体として円筒状に形成された光導電性の感光体１１１を有し、その周辺に帯電手段１１２（帯電ローラによる接触式のものを示しているが、コロナチャージャや帯電ブラシを用いることもできる）、現像装置１１３、転写手段１１４（転写ローラを示しているがコロナチャージャを用いるものであってもよい）、クリーニング装置１１５を有している。符号１１６は定着装置を示す。また、光走査装置１１７を有し、帯電手段１１２と現像装置１１３との間で光走査による画像書き込みを行うようになっている。この画像形成装置は、帯電⇒露光⇒現像⇒転写⇒定着⇒クリーニング、という一連の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ものである。上記露光プロセスを実行する装置として、前述の実施例にかかる光走査装置を用いることができる。
【００５０】
画像形成を行うには、感光体１１１が矢印方向へ等速回転され、その表面が帯電手段１１２により均一帯電され、次いで、光走査装置１１７による光走査により感光体１１１の表面に画像が書き込まれ、書き込まれた画像に対応する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」で画像部が露光されている。この静電潜像は現像装置１１３により反転現像されてトナー画像として可視化される。トナー画像は、転写紙やＯＨＰシート等のシート状記録媒体Ｓ上に転写手段１１４により転写され、定着装置１１６により記録媒体Ｓ上に定着される。トナー画像が定着されたシート状記録媒体Ｓ装置外へ排出され、トナー画像転写後の感光体１１１はクリーニング装置１１５によりクリーニングされて残留トナーや紙粉が除去される。
【００５１】
また、光走査装置に複数の光源を設けてマルチビーム化することも可能である。マルチビーム化することにより、ポリゴンミラーの回転数を低減することができ、消費電力を低減することができる。
また、複数の光走査装置と感光体を用いて複数の色の異なるトナー画像を作り、それを重ね合わせてカラー画像を形成することができる画像形成装置を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施例を主走査対応方向から示す平面図である。
【図２】本発明にかかる光走査装置に適用可能な光源部の例を示す斜視図である。
【図３】本発明にかかる光走査装置に適用可能なカップリングレンズの例を示す、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明にかかる画像形成装置の例を概略的に示す正面図である。
【図５】アパーチャとアパーチャの像側にある光学素子との距離に対するアナモフックなレンズの光軸近傍に入射する光ビームの関係を示す光路図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    光源部
２    第１光学系を構成するカップリングレンズ
３    アパーチャ
４    第１光学系を構成するアナモフックなレンズ
５    偏向手段
６    第２光学系を構成する走査レンズ
８    被走査面
１１１    感光体
【図１】
2008039964.tif 000016
【図２】
2008039964.tif 000017
【図３】
2008039964.tif 000018
【図４】
2008039964.tif 000019
【図５】
2008039964.tif 000020