(57)【要約】【課題】樹脂レンズにおける屈折率の付記に綱分布や脈離の発生を有効に抑えて、良好な光学特性を持つ光走査装置を実現する。【解決手段】光走査装置において、走査結像レンズが、少なくとも２つの走査レンズ６、７により構成され、偏向手段５に最も近い走査レンズ６は、樹脂成形により形成されて主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、光走査の等速性を補正する機能を持ち、被走査面８に最も近い走査レンズ７は、主走査方向に弱い屈折力、副走査方向に強い正の屈折力を持ち、走査結像レンズのリニアリティ特性：Ｌｉｎが、条件：（１）    ２．０＜Ｌｉｎ＜１０．０（％）を満足する。【選択図】    図１
2004246290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを偏向手段の偏向反射面による反射により等角速度的に偏向し、偏向された光ビームを走査結像レンズにより被走査面上に導光して上記被走査面上に光スポットとして集光させ、上記被走査面の光走査を行う光走査装置において、
走査結像レンズが、少なくとも２つの走査レンズにより構成され、
上記走査レンズのうち、偏向手段に最も近い走査レンズは、樹脂成形により形成されて主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、光走査の等速性を補正する機能を持ち、
上記走査レンズのうち、被走査面に最も近い走査レンズは、主走査方向に弱い屈折力、副走査方向に強い正の屈折力を持ち、
偏向手段により偏向された光ビームの偏向角：θ、上記光スポットの偏向角：θにおける像高：Ｈ（θ）、ｋを定数として上記光スポットの偏向角：θにおける理想像高：ｋθとするとき、
Ｌｉｎ＝｜［｛（ｄＨ（θ）／ｄθ）／ｋ｝−１］｜×１００（％）
で定義される走査結像レンズのリニアリティ特性：Ｌｉｎが、条件：
（１）    ２．０＜Ｌｉｎ＜１０．０（％）
を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置において、
光源の変調信号のタイミングを変えることにより、リニアリティ特性：Ｌｉｎを補正する変調可変機構を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２記載の光走査装置において、
変調可変機構が、画素クロックよりも高い高周波クロックに基づき、上記画素クロックの位相シフトを行うことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１または２または３記載の走査装置において、
光源から複数の光ビームが放射され、
偏向手段の同一の偏向反射面で偏向される全光ビームが、上記偏向手段の偏向面近傍で主走査方向に交叉するように構成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の光走査装置において、
走査結像レンズを構成する走査レンズのうち、最も偏向手段に近い走査レンズは樹脂成形により形成され、その光軸上における光軸方向のレンズ厚さ：Ｘ１、最も薄い部分の肉厚：Ｘ１ｅ、副走査方向の光学面のみのレンズ高さ：Ｔ１、主走査方向の光学面のみのレンズ長さ：Ｌ１が、被走査面上の有効書き込み幅：Ｗ０とともに、条件：
（２）    ０．２＜｜Ｘ１ｅ／Ｘ１｜＜０．４
（３）    ０．４＜｜Ｔ１／Ｘ１｜＜０．６５
（４）    ０．３＜｜Ｌ１／Ｗ０｜＜０．５
を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、
走査結像レンズを構成する走査レンズのうち、最も被走査面に近い走査レンズは樹脂成形により形成され、その光軸上における光軸方向のレンズ厚さ：Ｘ２、最も薄い部分の肉厚：Ｘ２ｅ、副走査方向の光学面のみのレンズ高さ：Ｔ２、主走査方向の光学面のみのレンズ長さ：Ｌ２が、被走査面上の有効書き込み幅：Ｗ０とともに、条件：
（５）    ０．５＜｜Ｘ２ｅ／Ｘ２｜＜０．８
（６）    ０．２＜｜Ｘ２／Ｔ２｜＜０．５
（７）    ０．８＜｜Ｌ２／Ｗ０｜＜０．９５
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の任意の１に記載の光走査装置において、
偏向反射面と被走査面の間の、光軸上における副走査方向の横倍率：β０、任意像高：ｈにおける副走査方向の横倍率：βｈが、条件：
（８）    ０．９＜｜βｈ／β０｜＜１．１
を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、
偏向反射面と被走査面の間の、光軸上における副走査方向の横倍率：β０が、条件：
（９）  ０．２＜｜β０｜＜０．６
を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
感光性媒体を光走査して画像形成を行う画像形成装置であって、
感光性媒体を光走査する光走査装置として、請求項１〜８の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
感光性媒体が光導電性の感光体であって、３または４個がトナー画像転写媒体の搬送路に沿って配列され、これら感光体に光走査を行う光走査装置として、請求項１〜８の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光走査装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査装置は、デジタル複写装置や光プリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置における画像書込みを行う装置として広く使用されている。光走査装置を用いる上記各種画像形成装置も、カラー化等の高性能化が進み、それに伴ない光走査装置も高性能化が求められている。
【０００３】
光走査装置の特性としては、光走査の等速性や光スポットのスポット径、スポット径の安定性、走査線の直線性や光走査速度等があり、これら全ての特性が良好であることが理想であるが、各特性を同時に良好に実現することは困難であり、ある特性を良好にすると、他の特性が劣化するのが普通である。
【０００４】
光走査における光学的な特性、例えば、像面湾曲やスポット径の小径化等を実現するには、光学系のレンズに「非球面に代表される特殊面」の採用が不可欠となって来ており、特殊面を持つレンズを安価・容易に実現できる樹脂レンズが広く用いられるようになってきている。
【０００５】
樹脂レンズを樹脂成形で形成する際、成形型内で冷却する際の屈折率分布の発生や、「ヒケ」等の変形、型面の転写精度の劣化等が問題となる。
このような問題は、成形される樹脂レンズの「レンズ肉厚」が大きい場合や、レンズ中央部と周辺部との「肉厚差」が大きいときに発生し易い。反面、上記光学的な特性として重要な「等速性」を良好に補正するには、レンズ中央部と周辺部とにある程度の肉厚差が必要となる。
【０００６】
また、近来、光走査によりカラー画像を形成する画像形成装置として、例えば、４つの感光体ドラムを転写紙の搬送方向へ配列し、これら感光体ドラムを同時に光走査して静電潜像を形成し、これら静電潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナーで可視化し、各色トナー画像を同一の転写紙上に重ね合せて転写してカラー画像形成を行う「４ドラムタンデム方式のカラー画像形成装置」が実用化されつつある。
【０００７】
４ドラムタンデム方式のカラー画像形成装置において、装置のコンパクト化を目して、偏向手段を、４つの感光体を光走査する全ての光ビームに共通化することが提案されている。このような偏向手段を全光ビームに共通化する方式として、偏向手段の両側から光ビームを入射させ、偏向手段の両側に光ビームを振り分けて偏向走査する対向走査方式のもの（特許文献１）や、偏向手段の片側から全光ビームを入射させ、偏向手段の片側で全光ビームを同じ向きに偏向走査する片側走査方式のもの（特許文献２、３等）が知られている。
【０００８】
このような対向走査方式や片側走査方式のカラー画像形成装置において、光走査光学系に樹脂製レンズが用いられると、偏向手段で発生する熱に起因して装置内に生じる不均一な温度分布により、各感光体の光走査に関わる光走査光学系の光学特性が区々となり、例えば、等速特性の不揃いに起因して「各色のトナー画像を重ね合せて形成されたカラー画像」に「色ずれ」と呼ばれる現象が生じて画質を低下させる問題があり、また、多数枚のカラー画像を連続して形成するとき、装置の連続運転に伴なう機内温度上昇により上記色ずれの発生も経時的に変化して、形成されるカラー画像の色相が変化し、形成されたカラー画像同士の色相が同じにならないという問題もある。
【０００９】
このような「色ずれ」を補正する技術としては特許文献４記載のものが知られている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−５４２６３号公報
【特許文献２】
特開２００１−４９４８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１０１０７号公報
【特許文献４】
特開２００２−０３６６２５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述したところに鑑み、樹脂レンズにおける屈折率の不均一な分布や脈離の発生を有効に抑えて良好な光学特性を持つ光走査装置を実現し、かかる光走査装置を用いて良好な画像形成を行い得る画像形成装置を実現することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の光走査装置は「光源からの光ビームを偏向手段の偏向反射面による反射により等角速度的に偏向し、偏向された光ビームを走査結像レンズにより被走査面上に導光して被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面の光走査を行う光走査装置」であって、以下の如き特徴を有する。
【００１３】
即ち「走査結像レンズ」は、少なくとも２つの走査レンズにより構成される。走査結像レンズを構成する２以上の走査レンズのうち「最も偏向手段に近い走査レンズ」は、樹脂成形により形成されて主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力は「ゼロもしくはゼロに近」く、光走査の等速性を補正する機能を持つ。
【００１４】
走査レンズのうち「最も被走査面に近い走査レンズ」は、主走査方向に弱い屈折力、副走査方向に強い正の屈折力を持つ。
【００１５】
偏向手段により偏向された光ビームの偏向角：θ、光スポットの偏向角：θにおける像高：Ｈ（θ）、ｋを定数として光スポットの偏向角：θにおける理想像高：ｋθとするとき、
Ｌｉｎ＝｜［｛（ｄＨ（θ）／ｄθ）／ｋ｝−１］｜×１００（％）
で定義される、走査結像レンズのリニアリティ特性：Ｌｉｎは、条件：
（１）    ２．０＜Ｌｉｎ＜１０．０（％）
を満足する。
【００１６】
上記の如く、走査レンズのうちで、偏向手段に最も近いものは、主走査方向に正の屈折力をもつが、副走査方向には全く、あるいは殆ど屈折力をもたない。また、被走査面に最も近い走査レンズは、副走査方向には強い正の屈折力を持つが、主走査方向には弱い屈折力しか持たない。従って、走査結像レンズとして、２枚の走査レンズで構成されるものを考えた場合、被走査面上に光スポットを結像する機能は、主として偏向手段側の走査レンズが主走査方向の結像機能を受け持ち、被走査面側の走査レンズは主として副走査方向の結像機能を受け持つ。
【００１７】
上記の如く、偏向手段側の走査レンズは等速性を補正する機能を持つが、走査結像レンズとして達成される等速性は、上記のリニアリティ特性：Ｌｉｎが、２〜１０％の範囲である。
【００１８】
偏向手段は、偏向反射面により光ビームを反射させて「等角速度的に偏向」させる。従って、偏向手段による偏向角を「θ（走査結像レンズの光軸に偏向光ビームが平行となったときを０とする）」とすると、走査結像レンズにより等速特性が理想的に補正されているときは、偏向角：θに対する光スポットの「主走査方向の像高」は、ｋ・θで与えられる。ｋは定数であり、走査結像レンズがｆθレンズ（主走査方向において平行光ビームを入射され、主走査方向における焦点面が被走査面と合致する）である場合であれば、ｋ＝ｆである。
【００１９】
偏向角：θにおける光スポットの現実の像高をＨ（θ）とすると、偏向角：θの状態から、偏向角がΔθだけ変化したときの像高は、Ｈ（θ＋Δθ）であり、偏向角変化：Δθに対する像高変化：ΔＨ（θ）は、
ΔＨ（θ）＝Ｈ（θ＋Δθ）−Ｈ（θ）である。このとき、等速特性が理想的であるならば、偏向角変化：Δθに対する光スポットの理想的な像高変化は、
ｋ・（θ＋Δθ）−ｋ・θ＝ｋ・Δθ
となる。上記ΔＨ（θ）とｋ・Δθの比：ΔＨ（θ）／（ｋ・Δθ）が、偏向角変化：Δθが０となる極限において、有効書込幅に対応する偏向角範囲において１であれば、走査結像レンズの等速特性は理想的である。
【００２０】
上記極限：｛（ｄＨ（θ）／ｄθ）／ｋ｝と１との差は、走査結像レンズの等速特性を表しており、その絶対値を「％表示」したものが、上述のリニアリティ特性：Ｌｉｎである。
【００２１】
リニアリティ特性：Ｌｉｎは「有効書込幅に対応する偏向角範囲において、０に近いほど」良好であるが、請求項１記載の光走査装置では、これを上記の如く２〜１０％の範囲に設定するのである。
【００２２】
このように、請求項１記載の光走査装置は、リニアリティ特性：Ｌｉｎに対する要求を「ある程度」緩やかにする点に特徴がある。
【００２３】
このようにリニアリティ特性：Ｌｉｎに対する要求が緩やかになることにより、他の光学特性、例えば像面湾曲や波面収差の良好な補正が容易になる。
【００２４】
また、リニアリティ特性に対する要求が緩やかになることに伴ない、偏向手段側の走査レンズの肉厚や肉厚差を軽減することが可能になる。
【００２５】
条件（１）における上限の１０．０％を超えると、主走査の等速特性の劣化に伴い、光走査において「１ドットを書き込む際の光スポットの変位量」が変動し、書き込まれるドットの大きさが像高により大きく変動する。また、下限の２．０％を超えると、リニアリティ特性は良好になるが、そのために偏向手段側のレンズ肉厚が厚くなり、中央と周辺の肉厚差も大きくなるため、この走査レンズを成形加工するときに面精度が劣化しやすくレンズ内部に屈折率分布や脈理を発生しやすい、また、厚肉化に伴い、成形時間および樹脂材料が増大しコストアップを招来する。
【００２６】
本発明の光走査装置は、主走査方向に関して、最も偏光器に近い走査レンズは正の屈折力を持ち、等速性を良好に補正している。また、被走査面に最も近いレンズは主走査方向に弱い屈折力を持つことで、レンズの肉厚を主走査方向にわたり均一化しやすく加工上有利となる。
【００２７】
上記「最も偏向手段に近い走査レンズ」は、副走査方向の屈折力がゼロもしくはゼロに近い。このようにこの走査レンズは「副走査方向の屈折力を殆ど持たない」ため、主走査断面（光軸と主走査方向とに平行な仮想的な平断面）内における形状は副走査方向に実質的に変化しない。このため、この走査レンズに入射する光ビームの入射位置が副走査方向にずれた場合においても、この走査レンズが持つ等速特性補正機能は劣化しない。また、主走査方向の結像性能の劣化も抑制される。
【００２８】
「最も被走査面側の走査レンズ」は、上記の如く、副走査方向に正の強い屈折率を持ち、その結果「走査結像レンズの副走査方向の結像倍率」を縮小系とすることができる。このようにすると、部品の組み付け誤差、部品の形状誤差などによる光スポットの副走査方向の結像特性の変動が縮小倍率により縮小化されるので、上記各誤差による性能劣化を有効に軽減できる。
【００２９】
「被走査面側の走査レンズ」は一般に長尺になりやすく、主走査方向（長手方向）のレンズ最周辺部（コバ部）の肉厚を確保することが難しく、レンズ成形時の樹脂の流動性が悪くなり面精度を確保することが難しくなることが多いが、請求項１記載の光走査装置では、被走査面側の走査レンズは「主走査方向には弱い屈折力しか持たない」ので、長手方向において、中央部と両端部の肉厚差が少なく、レンズ最周辺部にも肉厚を確保することが容易であり、レンズ成形時の樹脂の流動性劣化による面精度の劣化を有効に軽減でき、良好な面精度を実現することが可能である。
【００３０】
更に、例えば「最も偏向手段に近い走査レンズ」の、主走査方向の面形状を非円弧形状としたり、その他の走査レンズの面形状を「主走査方向に非円弧形状」とし、且つ「副走査断面（主走査方向に直交する仮想的な平断面）内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内で前記主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となる」ように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面を用いたりすることで、主・副走査方向共に像面湾曲を良好に補正することが可能である。
【００３１】
請求項１記載の光走査装置では、光ビームのリニアリティ特性：Ｌｉｎを多少犠牲にし、主走査方向の像面湾曲等の補正に傾注して「主走査断面内の設計」を行うため、走査レンズの薄肉化と肉厚偏差を抑えることができ、面精度が高く、主・副走査方向の像面湾曲を良好に補正し、安定した小径の光スポットを形成できる光走査装置を低コストで実現できる。
【００３２】
請求項１記載の光走査装置は「光源の変調信号のタイミングを変えることにより、リニアリティ特性：Ｌｉｎを補正する変調可変機構」を持つ構成とすることができる（請求項２）。この場合において、変調可変機構は「画素クロックよりも高い高周波クロックに基づき、画素クロックの位相シフトを行う」ことができる（請求項３）。
【００３３】
上記請求項１または２または３記載の走査装置は「光源から複数の光ビームを放射し、偏向手段の同一の偏向反射面で偏向される全光ビームを、偏向手段の偏向面近傍で主走査方向に交叉させる」ようにできる（請求項４）。
【００３４】
この場合光源から放射させる複数の光ビームは、同一の被走査面上へ導光して「マルチビーム走査方式」で光走査を行うようにすることもできるし、各光ビームを異なる被走査面に導いて光走査を行うようにすることもでき、さらには、複数の被走査面をそれぞれマルチビーム走査方式で光走査するようにすることもできる。
【００３５】
上記請求項１〜４の任意の１に記載の光走査装置において、走査結像レンズを構成する走査レンズのうち、最も偏向手段に近い走査レンズを樹脂成形により形成する場合、その光軸上における光軸方向のレンズ厚さ：Ｘ１、最も薄い部分の肉厚：Ｘ１ｅ、副走査方向の光学面のみのレンズ高さ：Ｔ１、主走査方向の光学面のみのレンズ長さ：Ｌ１が、被走査面上の有効書き込み幅：Ｗ０とともに、条件：
（２）    ０．２＜｜Ｘ１ｅ／Ｘ１｜＜０．４
（３）    ０．４＜｜Ｔ１／Ｘ１｜＜０．６５
（４）    ０．３＜｜Ｌ１／Ｗ０｜＜０．５
を満足することが好ましい（請求項５）。
【００３６】
前述の如く、走査結像レンズを構成する走査レンズのうち「最も偏向手段に近い走査レンズ」は、主走査方向の屈折力が大きく、リニアリティ特性と主走査方向の像面湾曲を補正する機能の殆どを担っている。
【００３７】
条件（２）の下限値：０．２を超えると、偏向手段に最も近い走査レンズにおける「中心と周辺の偏肉度（肉厚差の程度）が大きく」なり面精度の高い走査レンズを得ることが困難になる（特にレンズ周辺部で「ヒケ」を生じやすい）。また、偏肉度が大きいため「十分なコバ厚」を確保することが困難であり、成形時の樹脂の流動性が悪くなり面精度の劣化を招くと共に、レンズ内部に脈理が発生しやすい。
【００３８】
条件（２）の上限値：０．４を超えると、リニアリティを補正する機能を十分に果たせず、それに伴ない「画像上の倍率誤差」も劣化し、前述のドット径の大きな変動を発生させやすい。
【００３９】
この発明の光走査装置は、例えば前述の「片側走査方式のタンデム型の画像形成装置」において使用することができるが、走査結像レンズを構成する走査レンズのうち、「偏向手段に最も近い走査レンズ」は、異なる感光体を光走査する全光ビームに共用させることができる。このような場合、この走査レンズは副走査方向の肉厚が厚くなるが、この走査レンズを後述する「２段重ねのレンズ」として実施することができる。
【００４０】
このようにすると、この２段重ねレンズの「互いに重ねられる個々のレンズ」は、副走査方向のレンズ厚を薄くできる。しかし、光軸方向の肉厚が副走査方向（重ねられる方向）の肉厚より厚くなる。すると、これらのレンズを樹脂成形で形成する場合、型内での冷却は「厚みがより薄い副走査側のコバ面」から冷却が進行する。
【００４１】
このような場合、上記条件（３）における下限値：０．４を超えると、冷却時間が短くなる反面、副走査方向のレンズ高さに対し、相対的に光軸方向のレンズ肉厚が厚くなるため、内部の屈折率分布を発生しやすく透過率も劣化し易い。
【００４２】
条件（３）における上限値：０．６５を超えると、副走査方向のレンズ高さが高くなり、冷却しにくくなるため成形時間が長くなり、成形時間を無理に短縮すると面精度の劣化やコストアップを招来する。
【００４３】
条件（２）は、偏向手段に最も近い走査レンズが、複数の感光体を光走査する複数光ビームに共用されない場合（この場合には、副走査方向の高さは、光軸方向の肉厚より薄くなることが多い）にも上記の如く有効な条件である。
【００４４】
条件（４）において上限値：０．３を超えると、該走査レンズが偏向手段側に寄り易くなり、主走査方向の光学倍率が拡大し、レンズ形状公差に伴う像面湾曲の劣化が生じやすい。また、下限値：０．５を超えると、該走査レンズが大口径化し易く、面精度確保や低コスト化の妨げになる。
【００４５】
条件（２）〜（４）を同時に満足することにより、上記の不具合を回避した良好な走査レンズを実現できる。
【００４６】
請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、走査結像レンズを構成する走査レンズのうち「最も被走査面に近い走査レンズ」を樹脂成形により形成する場合、この走査レンズの光軸上における光軸方向のレンズ厚さ：Ｘ２、最も薄い部分の肉厚：Ｘ２ｅ、副走査方向の光学面のみのレンズ高さ：Ｔ２、主走査方向の光学面のみのレンズ長さ：Ｌ２が、被走査面上の有効書き込み幅：Ｗ０とともに、条件：
（５）    ０．５＜｜Ｘ２ｅ／Ｘ２｜＜０．８
（６）    ０．２＜｜Ｘ２／Ｔ２｜＜０．５
（７）    ０．８＜｜Ｌ２／Ｗ０｜＜０．９５
を満足することが好ましい（請求項６）。
【００４７】
走査結像レンズを構成する走査レンズのうちで「最も被走査面に近い走査レンズ」は、主走査方向の屈折力は比較的小さいが、最も偏向手段側の走査レンズで補正できなかったリニアリティ特性を微調補正し、主走査方向の像面湾曲の微調補正を行う機能を担っている。また、該走査レンズは、副走査方向の屈折力が大きく、副走査方向の像面湾曲を補正する役目を殆ど担っている。
【００４８】
条件（５）において下限値：０．５を超えると、該走査レンズの長手方向（主走査方向）における中心と周辺の「偏肉度」が大きくなり、面精度の高い走査レンズを得ることが難しい（特に長手方向の周辺部で「ヒケ」を生じやすい）。また、十分なコバ厚確保が難しく、成形時の樹脂の流動性が悪くなり面精度の劣化やレンズ内部の脈理の発生を招来しやすい。
【００４９】
条件（５）において上限値：０．８を超えると、主走査方向の像面湾曲の微小な高次成分を補正することが困難となる。
【００５０】
「被走査面に最も近い走査レンズ」は、副走査方向に強い正の屈折力を持ち、また、偏向手段側の走査レンズが副走査方向に殆ど屈折力を持たないため、光ビームを強い屈折力で被走査面に集光させるために、副走査方向のレンズ厚は光軸方向の肉厚よりも厚い構成となる。
【００５１】
このような走査レンズを樹脂で成形する場合、型内における冷却は「厚さの薄い副走査側」から進行するため、光軸方向からの冷却が支配的となる。
【００５２】
条件（６）において下限値：０．２を超えると、冷却時間が短くなる反面、光軸方向のレンズ肉厚に対し、副走査方向の高さが相対的に高くなるため、レンズ剛性の劣化による走査線曲がりを発生しやすい。
【００５３】
条件（６）において上限値：０．５を超えると、レンズ肉厚が厚くなり冷却しにくくなるため成形時間が長くなりコストアップを招来し、成形時間を無理に短縮しようとすると面精度の劣化を惹起する。
【００５４】
条件（７）において下限値：０．８を超えると、該走査レンズが偏向器側に寄りやすくなり、光路を屈曲するような場合、折り返しミラーと干渉しやすくなる等、光学配置のレイアウト自由度が小さくなる。
条件（７）において上限値：０．９５を超えると、該走査レンズが長尺化し易く、面精度確保および低コスト化の妨げになる。
【００５５】
条件（５）〜（７）を同時に満足することにより、上記の不具合を解消した良好な走査レンズを実現できる。
【００５６】
請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置において、偏向反射面と被走査面の間の、光軸上における副走査方向の横倍率：β０、任意像高：ｈにおける副走査方向の横倍率：βｈは、条件：
（８）    ０．９＜｜βｈ／β０｜＜１．１
を満足することが好ましい（請求項７）。
【００５７】
このように全像高にわたって光学倍率を略一定にすることにより、被走査面を複数の光ビームで同時にマルチビーム走査する場合、複数ビーム間の副走査方向のビームピッチを良好に保つことができ、マルチビーム化による高密度化、高速化にも対応可能な光走査装置が可能となる。
【００５８】
また、条件（８）が満足されると、副走査方向においてビームウェスト径が一定に保たれるため、像面湾曲も良好に補正されていれば、全像高に渡って安定した小径の光スポットを実現でき、濃度むらが少なく階調性、ドット安定性に優れた良好な画像を提供できる。
【００５９】
走査結像レンズは複数の走査レンズで構成されるが、走査結像レンズを２枚の走査レンズで構成する場合であれば、「副走査方向の倍率を全像高にわたって均一化する」ことは、少なくとも２つのレンズ面を「主走査断面内で非円弧形状とし、副走査断面内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が主走査断面内で上記主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面」とし、これら２つのレンズ面をベンディングさせて「副走査方向の主点位置を調整する」ことにより実現できる。
【００６０】
請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、偏向反射面と被走査面の間の、光軸上における副走査方向の横倍率：β０は、条件：
（９）  ０．２＜｜β０｜＜０．６
を満足することが好ましい（請求項８）。
【００６１】
条件（９）の下限値：０．２を越えると、狙いのスポット径に対し、偏向反射面と被走査面の間の「光軸上の副走査方向横倍率」を大きく設定したときに比して、ビーム整形用のアパーチュアの開口径を小さく設定する必要があり、その結果、光量不足や、アパーチュアにおける回折の影響によるスポット形状劣化の問題が発生する。
【００６２】
条件（９）の上限値：０．６を越えると、タンデム式の画像形成装置の場合に、偏向手段に最も近い走査レンズを通過した光ビームを、各感光体に向けて光路分離するためのミラーを配置するのに、全体の光路長を長くする必要があり装置の大型化を招来し、あるいは光走査装置内のレイアウトが困難になる。
【００６３】
この発明の画像形成装置は、感光性媒体を光走査して画像形成を行う画像形成装置であって、感光性媒体を光走査する光走査装置として、請求項１〜８の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする（請求項９）。
【００６４】
このような画像形成装置は、デジタル複写装置や光プリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置として実施できる。
【００６５】
請求項９記載の画像形成装置において、感光性媒体を光導電性の感光体とし、３または４個の感光体をトナー画像転写媒体の搬送路に沿って配列し、これら感光体に光走査を行う光走査装置として、請求項１〜８の任意の１に記載のものを用いることができる（請求項１０）。このような画像形成装置は、タンデム式のカラー画像形成装置や、カラー複写装置、カラープロッタ、カラープリンタ、カラーファクシミリ等として実施できる。
【００６６】
【発明の実施の形態】
図１に光走査装置の光学配置の実施の１形態を示す。
光源である半導体レーザ１から放射された光ビームは、カップリングレンズ２により平行光束化される（平行光束とする代わりに、弱い収束性もしくは弱い発散性の光束にするように光学設計を行うことも可能である）。カップリングされた光ビームは、被走査面上に所望のスポット径を得るためのアパーチュア３の開口を通過してビーム整形され、線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ４により副走査方向へ集束され、ミラーＭＬに光路を折返され、「偏向手段」であるポリゴンミラー５の偏向反射面位置近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。
【００６７】
ポリゴンミラー５の偏向反射面により反射された光ビームは、ポリゴンミラー５の等速回転により等角速度的に偏向され、「走査結像レンズ」を構成する２枚の走査レンズ６、７を透過して被走査面８上に導光され、走査結像レンズの作用により、被走査面８上に光スポットとして集光し、被走査面８を光走査する。
【００６８】
上記の如く、走査結像レンズは２枚の走査レンズ６、７により構成される。
偏向手段であるポリゴンミラー５に近い走査レンズ６は、樹脂成形により形成されて主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、光走査の等速性を補正する機能を持つ。被走査面に近い走査レンズ７は主走査方向に弱い屈折力、副走査方向に強い正の屈折力を持つ。
【００６９】
これら走査レンズ６、７により構成される走査結像レンズのリニアリティ特性：Ｌｉｎは、前述の条件（１）を満足する。
【００７０】
即ち、図１の光学配置を持つ光走査装置は、光源１からの光ビームを偏向手段５の偏向反射面による反射により等角速度的に偏向し、偏向された光ビームを走査結像レンズ６、７により被走査面８上に導光して被走査面８上に光スポットとして集光させ、被走査面８の光走査を行う光走査装置であって、走査結像レンズが、少なくとも２つの走査レンズ６、７により構成され、走査レンズ６、７のうち、偏向手段５に最も近い走査レンズ６は、樹脂成形により形成されて主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、光走査の等速性を補正する機能を持ち、走査レンズ６、７のうち、被走査面８に最も近い走査レンズ７は、主走査方向に弱い屈折力、副走査方向に強い正の屈折力を持ち、偏向手段５により偏向された光ビームの偏向角：θ、光スポットの偏向角：θにおける像高：Ｈ（θ）、ｋを定数として光スポットの偏向角：θにおける理想像高：ｋθとするとき、
Ｌｉｎ＝｜［｛（ｄＨ（θ）／ｄθ）／ｋ｝−１］｜×１００（％）
で定義される走査結像レンズのリニアリティ特性：Ｌｉｎが、条件：
（１）    ２．０＜Ｌｉｎ＜１０．０（％）
を満足する（請求項１）。
【００７１】
なお、図１において、符号ＧＬはポリゴンミラー５のハウジングに形成された防音ガラス（平行平板ガラス）を示す。
【００７２】
【実施例】
以下、図１に示す光学系の具体的な実施例を２例挙げる。
【００７３】
実施例に用いられている記号は以下の通りである。
ＲＹ：主走査方向の曲率半径
ＲＺ：副走査方向の曲率半径（レンズ中心）
Ｎ：使用波長（６５５ｎｍ）での屈折率
Ｘ：光軸方向の距離
実施例１
「光源とポリゴンミラーとの間の光学系のデータ」
光源からポリゴンミラーに至る光路上の光学系のデータを表１に示す。
【００７４】
【表１】
2004246290.tif 000003
【００７５】
アパーチュアの開口幅は、主走査方向：５．６ｍｍ、副走査方向：０．６４ｍｍである。「＊」印を付した面は共軸非球面であり、非球面に関する数値は示さないが、カップリングレンズを射出した波面収差は良好に補正されている。
【００７６】
また、ポリゴンミラーは内接円半径：１８ｍｍ、偏向反射面数：６面のものであり、入射角（偏向される光ビームの主光線が被走査面に直交的となるときの、該主光線と光源側から入射する光ビームの主光線が成す角）は６０度である。
【００７７】
「ポリゴンミラーと被走査面との間の光学系のデータ」
ポリゴンミラーと被走査面との間の光学系のデータを表２に示す。
【００７８】
β０（偏光器と被走査面間の副走査倍率）：０．３８
βｈ／β０：０．９８（中央像高との倍率差の最も大きい像高での値）
【００７９】
【表２】
2004246290.tif 000004
【００８０】
レンズ面形状は、下式で与えられる。
【００８１】
2004246290.tif 000005
この式において、Ｃｍ＝  １／ＲＹ  であり、
2004246290.tif 000006
である。
【００８２】
式１において、右辺の第１行と第２行は、周知の「非円弧形状」を与える。
ポリゴンミラーと被走査面との間の光学系の各レンズ面の形状のデータを表３に与える。
【００８３】
【表３】
2004246290.tif 000007
【００８４】
表３から明らかなように、「＊」印を付した第１面および第２面（ポリゴンミラー側の走査レンズの各面）は、主走査断面内の形状が「非円弧形状」であり、副走査方向には無曲率（曲率半径：∞）である。
【００８５】
「＊＊」印を付した第３面および第４面は、主走査断面内の形状が非円弧形状で、副走査方向の曲率半径：１／  Ｃｓ（Ｙ）は、レンズ高さ（主走査方向のレンズ高さ：Ｙ）により式２に従って連続的に変化する。
【００８６】
図１に示した防音ガラスＧＬは、厚さ：１．９ｍｍの平行平板ガラス（屈折率：１．５１）であり、副走査方向に対して８度傾けて配置されている。
【００８７】
実施例１において、前述の条件の各パラメータの値は以下の通りである。長さの単位はｍｍである。
リニアリティ特性：｜Ｌｉｎ｜＝５．７％
Ｘ１＝１７．０７、Ｘ１ｅ＝５．７、Ｔ１＝１０．５、Ｌ１＝１２２、Ｗ０＝３００
｜Ｘ１ｅ／Ｘ１｜＝０．３３、｜Ｔ１／Ｘ１｜＝０．６２、｜Ｌ１／Ｗ０｜＝０．４１
Ｘ２＝３．５、Ｘ２ｅ＝２．８、Ｔ２＝７．５、Ｌ２＝２６８
｜Ｘ２ｅ／Ｘ２｜＝０．８０、｜Ｘ２／Ｔ２｜＝０．４７、｜Ｌ２／Ｗ０｜＝０．８９      。
【００８８】
「実施例２」
光源からポリゴンミラーに至る光路上の光学系のデータは、上記実施例１のものと同一である。
【００８９】
「ポリゴンミラーと被走査面との間の光学系のデータ」
ポリゴンミラーと被走査面との間の光学系のデータを、実施例１に倣って、表４、表５に示す。
【００９０】
β０（偏光器と被走査面間の副走査倍率）：０．３６
βｈ／β０：０．９７（中央像高との倍率差の最も大きい像高での値）
【００９１】
【表４】
2004246290.tif 000008
【００９２】
【表５】
2004246290.tif 000009
【００９３】
表３から明らかなように、「＊」印を付した第１面および第２面（ポリゴンミラー側の走査レンズの各面）は、主走査断面内の形状が「非円弧形状」であり、副走査方向には無曲率（曲率半径：∞）である。
【００９４】
「＊＊」印を付した第３面および第４面は、主走査断面内の形状が非円弧形状で、副走査方向の曲率半径：１／  Ｃｓ（Ｙ）は、レンズ高さ（主走査方向のレンズ高さ：Ｙ）により式２に従って連続的に変化する。
【００９５】
図１に示した防音ガラスＧＬは、厚さ：１．９ｍｍの平行平板ガラス（屈折率：１．５１）であり、副走査方向に対して８度傾けて配置されている。
【００９６】
実施例２において、前述の条件の各パラメータの値は以下の通りである。長さの単位はｍｍである。
リニアリティ特性：｜Ｌｉｎ｜＝３．５％
Ｘ１＝２１．５１、Ｘ１ｅ＝７．１８、Ｔ１＝１０、Ｌ１＝１２８、Ｗ０＝３００
｜Ｘ１ｅ／Ｘ１｜＝０．３３、｜Ｔ１／Ｘ１｜＝０．４６、｜Ｌ１／Ｗ０｜＝０．４３
Ｘ２＝３．７１、Ｘ２ｅ＝２．８７、Ｔ２＝９、Ｌ２＝２７６
｜Ｘ２ｅ／Ｘ２｜＝０．７７、｜Ｘ２／Ｔ２｜＝０．４１、｜Ｌ２／Ｗ０｜＝０．９        。
【００９７】
図２に、実施例１に関する像面湾曲と等速特性を示す。図３には、実施例２に関する像面湾曲と等速特性を示す。像面湾曲の図（図２、図３において左図）の破線は主走査方向・実線は副走査方向の像面湾曲を示す。また、等速特性の図（図２、図３において右図）の破線はｆθ特性、実線はリニアリティ特性を表す。
【００９８】
実施例１ではリニアリティ特性：Ｌｉｎの最大値が５．７％、実施例２ではリニアリティ特性：Ｌｉｎの最大値が３．５％であって、何れも請求項１における条件（１）を満足している。これら、実施例１、２におけるリニアリティ特性：Ｌｉｎ＝５，７％、３．５％は一般に光走査装置において要求される値に対してやや過大であるが、このように、リニアリティ特性に対する要求を緩やかにしたことに伴い、像面湾曲は実施例１、２とも極めて良好に補正されている。
【００９９】
因みに、実施例１における像面湾曲は、主走査方向につき０．１０２ｍｍ（−０．０７７〜０．０２５）、副走査方向につき０．０８５ｍｍ（−０．００５９〜０．１４４）であり、実施例２における像面湾曲は、主走査方向につき０．１１７ｍｍ（−０．０５７〜０．００６）、副走査方向につき０．０３０ｍｍ（−０．０７８〜０．１０８）である。
【０１００】
図４は、実施例１に関する光スポットのスポット径（縦軸：μｍ）の「デフォーカス（横軸：ｍｍ）に対する変化」を像高をパラメータとして示したものである。（ａ）は主走査方向のスポット径、（ｂ）は副走査方向のスポット径に関するものである。図５は、実施例２に関する光スポットのスポット径（縦軸：μｍ）のデフォーカス（横軸：ｍｍ）に対する変化を、像高をパラメータとして示したものである。（ａ）は主走査方向のスポット径、（ｂ）は副走査方向のスポット径に関するものである。
【０１０１】
図４、図５から明らかなように、実施例１、２とも、各像高間で安定した小径の光スポットが実現されている。
【０１０２】
また、実施例１、２とも、走査結像レンズを構成する走査レンズ６、７は、何れも樹脂成形により形成されている。偏向手段に最も近い走査レンズ６に関する、条件（２）、（３）、（４）は、上記の如く、実施例１、２とも満足され、被走査面に最も近い走査レンズ７に関する条件（５）、（６）、（７）も、上記の通り、実施例１、２とも満足されている（請求項５、６）。
【０１０３】
また、請求項７記載の条件（８）のパラメータ：｜βｈ／β０｜、請求項８記載の条件（９）のパラメータ：β０は、実施例１において、｜βｈ／β０｜＝０．９８、β０＝０．３８、実施例２において、｜βｈ／β０｜＝０．９７、β０＝０．３６であり、実施例１、２とも条件（８）、（９）を満足している。
【０１０４】
尚、上記実施例１、２はいずれも、光源１から放射した光ビームを、カップリングレンズ２で平行光束としたが、若干収束性の光束とすることで走査レンズ６が担う正の屈折力を小さくでき、走査レンズ６の更なる薄肉化が可能である。
【０１０５】
しかし、上記光ビームの収束性を強くしすぎると、ポリゴンミラーの各反射面の「内接円ばらつきによるジター」を発生させやすくなる。
【０１０６】
上に説明したように、実施例１、２の光学系による光走査装置では、リニアリティ特性を若干犠牲にすることにより、像面湾曲等の他の光学特性を良好に補正している。リニアリティ特性が実施例１、２のように大きくなると、主走査方向における倍率誤差（狙いとする理想走査長さからのずれ）が大きく、特に「ＣＡＤ図面」などのように等倍性が要求される画像を形成する場合は問題となる。
【０１０７】
このようなリニアリティ特性の不足による問題を回避するには、請求項２記載のように、「変調可変機構」を用いて、光源の変調信号のタイミングを変えることにより、リニアリティ特性：Ｌｉｎを補正するようにすればよい。
【０１０８】
例えば、光走査装置の組立時に、複数像高位置に光検知部を等間隔に設け、光ビームが光検知部間を横切る走査時間をカウンタ回路にて計測する。この計測された走査時間の変動量を装置本体のメモリに焼き付ける。画像形成装置本体に光走査装置を搭載後は、上記メモリに記憶させたデータに基づいて光源の変調の際の発光タイミングを可変することにより、感光媒体上に形成される潜像のドット位置を良好に補正することができる。
【０１０９】
あるいは、画像形成装置本体の電源投入時や間欠的に、中間転写ベルト上などのドット位置ずれを直接計測し、理想位置からのずれを補正するように光源の変調時に発光タイミングを可変しても良い。
【０１１０】
「変調可変機構」は、光源である半導体レーザを駆動するドライバと、このドライバに「画像信号に対応する変調信号」を印加する信号入力手段と、この信号入力手段による画像信号の入力タイミングを可変調整する調整手段とで構成することができる。
【０１１１】
変調可変機構が「画素クロックよりも高い高周波クロックに基づき、画素クロックの位相シフトを行う」ことによりリニアリティ特性を補正する場合（請求項３）を、図６、図７を参照して説明する。
【０１１２】
図６の最上段は、１０６μｍのデータ領域を光スポットにより６ドットとして書込む場合における「理想状態」を示す。中段の図は、リニアリティ特性の補正不測により、上記６ドットの位置がずれた状態を示し、下段は、中段の状態を変調可変機構により補正した状態を示している。
【０１１３】
この補正は「画素クロックよりも高い高周波クロックに基づき、画素クロックの位相シフトを行う」ことで実行される。
図７において、最上段は、高周波クロック：ＶＣＬＫを示している。ここではＶＣＬＫの４分周に相当する画素クロック：ＰＣＬＫ（図７の上から２段目）を生成し、位相シフトとして「＋１／８ＰＣＬＫ」もしくは「−１／８ＰＣＬＫ」だけシフトさせる場合を説明する。
【０１１４】
外部から与える位相データと位相シフト量の対応は次の如くである。
2004246290.tif 000010
【０１１５】
図７の上から３段目以下に、位相シフト量とクロック１とクロック２の切替の様子を示す。
【０１１６】
始めに「マルチプレクサでクロック１が選択された状態」からスタートする。ＰＣＬＫに同期して位相データ「００」を与える（▲１▼）。位相データ：ｂｉｔ０が０なので、セレクト信号は０のままで「クロック１を選択した」まま、ＰＣＬＫとして出力する（▲２▼）。これにより、ＰＣＬＫは「位相シフト量：０」のクロックとなる。
【０１１７】
次ぎに、位相データとして「０１」を与える（▲３▼）。この場合は位相データ：ｂｉｔ０が０なので、ＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「１」としてクロック２を選択するようにしてＰＣＬＫとして出力させる（▲４▼）。このときのクロック２は、図に示すように「１ＶＣＬＫ分だけ周期が長くなったクロック」となる。
【０１１８】
このようにして、＋１／８ＰＣＬＫ分だけ位相シフトしたＰＣＬＫが得られる。
次に再び、位相データとして「０１」を与えると（▲５▼）、位相データ：ｂｉｔ０が１なので、ＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「０」としてクロック１を選択するようにして、ＰＣＬＫとして出力させる（▲６▼）。このときのクロック１は図に示すように「１ＶＣＬＫ分だけ周期が長くなったクロック」となっている。これにより＋１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトしたＰＣＬＫが得られる。
【０１１９】
次に、位相データとして「１１」を与える（▲７▼）。位相データ「ｂｉｔ０」が１なので、ＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「１」としてクロック２を選択するようにしてＰＣＬＫとして出力させる（▲８▼）。このとき、クロック１は、図示のように「１ＶＣＬＫ分だけ周期が短くなったクロック」となっている。これにより−１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトしたＰＣＬＫが得られる。
【０１２０】
上述の如くして、位相データに応じてクロック１、クロック２の周期を変え、クロック１、クロック２を切り替えてＰＣＬＫとして出力させることにより、１／８ＰＣＬＫステップで位相シフトされた画素クロック：ＰＣＬＫを得ることができる。位相データ記憶回路には外部からのデータ設定を行い、画素クロック：ＰＣＬＫに同期して、順次位相データを出力する構成により、走査結像レンズのリニアリティ特性：Ｌｉｎにより生じるドット位置の変動を補正する位相データ（各走査ラインの光走査に同じ位相データとなる）を、あらかじめ位相データ記憶回路に記憶しておき、走査ラインを光走査するごとに、位相データ記憶回路の最初の位相データから順次出力すれば、外部からライン毎に同じデータを出力する必要がない。
【０１２１】
図８に、画像形成装置の実施の１形態を示す。この画像形成装置はモノクロームの光プリンタである。
【０１２２】
光プリンター１００は、感光性媒体１１１として「円筒状に形成された光導電性の感光体（感光体ドラム）」を有している。感光体ドラム１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配設されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。更に、光ビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で「光書込による露光」を行うようになっている。
【０１２３】
図８において、符号１１６は定着装置、符号１１８はカセット、符号１１９はレジストローラ対、符号１２０は給紙コロ、符号１２１は搬送路、符号１２２は排紙ローラ対、符号１２３はトレイ、符号Ｐはシート状記録媒体としての転写紙を示している。
【０１２４】
画像形成を行うときは、感光体ドラム１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７の光ビームＬＢの光書込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。
【０１２５】
この静電潜像は現像装置１１３により反転現像され、感光体ドラム１１１上にトナー画像が形成される。
【０１２６】
転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９に捕らえられる。レジストローラ対１１９は、感光体ドラム１１１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、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。
【０１２７】
トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。
【０１２８】
トナー画像が転写された後の感光体ドラム１１１の表面は、クリーニング装置１１５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。
【０１２９】
光走査装置として、図１に光学配置を示した実施例１や２のものを用い、上に説明した「変調可変機構によるリニアリティ特性の補正」を行うことにより、良好な画像形成を実現できる（請求項９、１０）。
【０１３０】
上には、シングルビーム走査方式による光走査の場合を説明したが、前述したように、この発明の光走査装置は、マルチビーム走査方式を行うように構成することもできる。図９（ａ）は、図１の光学配置を変形して、マルチビーム走査を実現するように構成した１例を示している。上に説明した図８の画像形成装置における光走査装置１１７は、図９（ａ）に示す如く構成することもできる。
【０１３１】
図９（ａ）において、光源である半導体レーザ１Ａ、１Ｂから放射される複数の光ビーム（２本の光ビーム）は、カップリングレンズ２Ａ、２Ｂにより夫々平行光束化され、シリンドリカルレンズ４により、偏向手段であるポリゴンミラー５のの「同一の偏向反射面」位置に主走査方向に長い線像として結像し、ポリゴンミラー５の等速回転により等角速度的に偏向される。
【０１３２】
これら２本の偏向光ビームは、走査結像レンズを構成する走査レンズ６、７を透過し、光路折り返しミラーｍｋにより光路を折り返されて、被走査面の実態をなす光導電性の感光体ドラム８に導光され、感光体ドラム８上に「互いに副走査方向に分離した２個の光スポット」として集光し、２走査ラインを同時に光走査する。図９（ａ）に示されたように、半導体レーザ１Ａ、１Ｂからの各光ビームは、偏向手段であるポリゴンミラー５の偏向面近傍で主走査方向に交叉する（請求項４）。
【０１３３】
図９（ｃ）において、符号Ｄ１は、半導体レーザ１Ａから射出した光ビームが被走査面８において「ある像高：Ｑ」に到達する際におけるポリゴンミラー５の偏向反射面の位置を表しており、符号Ｄ２は、半導体レーザ１Ｂから射出した光ビームが被走査面４０７において上記像高：Ｑに到達する際におけるポリゴンミラーの偏向反射面の位置を表している。
【０１３４】
２本の光ビームは、ポリゴンミラーの偏向反射面に入射するときに、ある角度：Δαだけ分離されている。従って、２本の光ビームが上記像高：Ｑに到達するのに、角度差：Δαだけ偏向反射面が回転する。
【０１３５】
図９（ｃ）のように、半導体レーザ１Ａ、１Ｂから放射された２本の光ビームが、ポリゴンミラーの偏向反射面近傍で「主走査方向に交差させる」と、これら光ビームが被走査面８上の主走査方向の同一像高：Ｑに達するとき、各光ビームは走査レンズ６、７を「主走査方向のほぼ同じ位置」で透過するので、走査レンズ６、７の光学作用が２本の光ビームに同じように作用することになり、各光ビームに対する光学特性のずれの影響を有効に回避できる。
【０１３６】
また、ポリゴンミラーよりも像面側の「部品ばらつきによる各光ビーム間の主走査方向の書込位置変動」は、全光ビームで略同量となり、各ビーム間での主走査方向の書込位置ずれが抑えられる。更に、主走査方向の結像位置は各ビームとも精度良く合致でき、同期検知後全ての光ビームに共通に遅延時間を設定しても、書込はじめの像高での主走査方向の位置ずれを抑えることが可能となる。
【０１３７】
また、図９（ｃ）のようにすることにより、ポリゴンミラー４０３の内接円半径を最小にすることができる。
【０１３８】
これに対し、図９（ｂ）のように、２本の光ビームが、偏向反射面位置で主走査方向に交差しない場合には、同一の像高Ｑに到達するのに、２本の光ビームはかなり異なった光路を通るため、走査レンズ６、７により「異なる光学作用」を受けることになり、被走査面８上で同じ像高：Ｑに達する２本の光ビームに対する収差の影響も異なり、走査線ピッチの像高間変動に対する影響が大きい。
【０１３９】
図９には、マルチビーム走査方式の例を説明したが、被走査面が複数ある場合に「異なる被走査面に向かう光ビーム」をポリゴンミラーの同一偏向反射面で偏向するように構成する場合にも、各光ビームを「ポリゴンミラーの偏向反射面近傍で主走査方向において交差させる」ことにより上記と同様の効果が得られる。
【０１４０】
各光ビームの「主走査方向の交差位置」のずれは、ポリゴンミラーの偏向反射面上で０．５ｍｍ以内にするのが望ましい。
【０１４１】
図１に示した光学配置の光走査装置はまた、タンデム式の画像形成装置に対する光学系として使用できる。
【０１４２】
例えば、図１において、半導体レーザ１からシリンドリカルレンズ４を介してポリゴンミラーに至る光路を、図１の図面に直交する方向へ４段に重ね、これら４段の各々を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像を書込むための光ビームに関する光路とすることができる。この場合には、ポリゴンミラー５が、４本の光ビームに対して共用されることになる。
【０１４３】
図１０は、このようにポリゴンミラーを４本の光ビームに共通化した状態を説明図的に示している。図１０（ａ）は、共用のポリゴンミラー５Ａから被走査面にいたる光路を、直線的に展開した状態を示している。
【０１４４】
ポリゴンミラー５Ａは、４本の光ビームを同時に偏向させる。偏向された４本の光ビームは走査レンズ６Ａを透過する。即ち、走査レンズ６Ａは４本の光ビームに共用されている。走査レンズ６Ａを透過した各光ビームごとに、走査レンズ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを透過して、対応する被走査面８Ｙ〜８Ｋに導光され、各被走査面上に光スポットとして集光し、光走査を行う。
【０１４５】
走査レンズ６は、実施例１、２の如き構成とすることができる。実施例１、２に示した走査レンズ６は、副走査方向に屈折力を持たず、レンズ面が副走査方向に無曲率であるので、図１０に示す如く、副走査方向にレンズ幅を大きくすることにより４本の光ビームに共用することができる。
【０１４６】
走査レンズ７Ｙ〜７Ｋは、同一の構成であり、実施例１、２における走査レンズ７を用いることができる。結局、走査レンズ６Ａと走査レンズ７Ｙ〜７Ｋにより４組の「走査結像レンズ」が構成され、各走査結像レンズは２枚の走査レンズで構成されることになる。
【０１４７】
図１０（ｂ）は、ポリゴンミラー５Ａにより同時に偏向された４本の光ビームが、夫々対応する被走査面の実態を成す感光体ドラム８Ｙ〜８Ｋに導光される状態を示している。感光体ドラム８Ｙを光走査する光ビームは、走査レンズ６Ａを透過後、ミラーＭＹ１で反射され、走査レンズ７ＹとミラーＭＹ２介して感光体ドラム８Ｙに集光する。
【０１４８】
感光体ドラム８Ｍを光走査する光ビームは、走査レンズ６Ａを透過後、ミラーＭＭ１で反射され、走査レンズ７Ｍ、ミラーＭＭ２を介して感光体ドラム８Ｍに集光する。感光体ドラム８Ｃを光走査する光ビームは、走査レンズ６Ａを透過後、ミラーＭＣ１で反射され、走査レンズ７Ｃ、ミラーＭＣ２を介して感光体ドラム８Ｃに集光する。感光体ドラム８Ｋを光走査する光ビームは、ミラーＭＫで反射され、走査レンズ７Ｋを介して感光体ドラム８Ｋに集光する。
【０１４９】
なお、光源からポリゴンミラーに至る側は、４層の光路を互いに副走査方向に平行に配置しているが、光走査装置のレイアウト上、折返しミラーなどで折返し、複数の光源が主走査方向に距離を持つように配置することもできる。
【０１５０】
偏向手段に最も近い走査レンズ６Ａは、主走査方向に強い正の屈折力を持ち、等速性を補正しているので、このレンズを「異なる被走査面８Ｙ〜８Ｋに向かう複数の光ビームが通過する構成」としたことにより、走査レンズ６Ａの加工ばらつきや、温度変化等による光学特性変化による主走査方向のスポット位置ずれが異なる被走査面で同一となり、異なる被走査面間、即ち、各色間の主走査方向の「スポット位置ずれ」を低減でき、色ずれや色相変化による画像劣化を抑制可能である。
【０１５１】
図１０に示したポリゴンミラー５Ａは、４面の被走査面８Ｙ〜８Ｋを光走査する４本の光ビームに共用される。このポリゴンミラー５Ａの実際の形態を、図１１を参照して説明する。
【０１５２】
ポリゴンミラー５Ａは、ポリゴンスミラー５Ａの軸方向に離間したポリゴンミラー部を形成する正６角柱５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、純度：９９％以上のアルミニウムで形成され、各柱面は鏡面仕上げされており、これらは、マルテンサイト系のステンレス鋼からなる軸受シャフト５０に「焼き嵌固定」されている。
【０１５３】
マルテンサイト系ステンレス（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）は、焼入れ可能で表面硬度を高くでき、軸受シャフトとしては耐磨耗性が良好で好適である。ポリゴンミラーの下部にはロータ磁石５１が固定され、ステータコア（巻線コイル）５２とともに「アウタロータ型のブラシレスモータ」を構成している。
【０１５４】
正６角柱の偏向反射面は、光ビームを偏向するのに十分な軸方向長さ（厚み）、具体的には１〜３ｍｍの軸方向長さを有している。正６角柱の厚さが、１ｍｍ以下になると、正６角柱が薄板となるため鏡面加工時の剛性が低く、鏡面の平面度が悪化する。逆に、厚みが３ｍｍ以上だと回転の慣性能率が大きく、起動時間が長くなる。
【０１５５】
正６面柱相互の間隔の部分は、正６面柱の内接円半径よりも小径とし、高速回転に伴う風損の低減を図っている。間隙部による風損は間隙部を成す部分の最大外周円径で決まるので、外接円部の角部が大きく影響する。したがって、上記角部を丸めることが好適である。一方、間隙部を上記内接円径よりも小径にすることにより風損をより小さくすることも可能であるが、多面体部に挟まれているので、その低減効果は相対的に小さい。
【０１５６】
ポリゴンミラー５Ａとして、各光ビームごとに偏向反射面を軸方向に分離した４層構成のものを説明したが、２層構成でもよいし各偏向反射面が回転軸方向へ１面となったものを用いることもできる。
【０１５７】
また、図１０には、４本の光ビームに共用されるポリゴンミラー５Ａに、光源側からの４本の光ビームが副走査方向に互いに平行で、ポリゴンミラー５Ａの回転軸に直交するように入射する場合を説明したが、図１２に示す例のように、４本の光ビームが互いに傾いてポリゴンミラー５Ｂに入射するようにしてもよい。この場合には、ポリゴンミラー５Ｂは軸方向の高さが小さく、高速回転に伴う風損が小さく、また慣性能率が小さいので高速回転が容易である。
【０１５８】
また、図１３に示すように、正６角柱を２層に重ねたポリゴンミラー５Ｃを用い、各正６角柱に２本ずつ光ビームを互いに傾けて入射させてもよい。この場合も、ポリゴンミラー５Ｃの軸方向高さが小さいので、高速回転に伴う風損が小さく、高速回転が容易である。
【０１５９】
なお、繁雑を避けるべく、混同の虞がないと思われるものについては、図１２、図１３においても、図１０におけると同一の符号を付した。図１２、図１３において、符号ＭＫ１、ＭＫ２は感光体ドラム８Ｋを光走査する光ビームの光路を折り曲げるミラーである。
図１２、１３に示す例のように、被走査面側に近い走査レンズ７Ｙ〜７Ｋは、ミラーＭＹ２〜ＭＫ２よりも感光体ドラム側に設けることもできる。
【０１６０】
図１０、図１２、図１３の光学配置で、走査レンズ５Ａを４本の光ビームに共用させているが、このように４本の光ビームに共用させることにより、走査レンズ５Ａは副走査方向のレンズ幅が大きくなり、前述したように、樹脂成形で成形する場合「冷却しにくくなるため成形時間が長くなり、成形時間を無理に短縮すると面精度の劣化やコストアップを招来する。」と言う問題がある。
【０１６１】
これを避けるには、図１４に示すように、走査レンズ６Ａを、副走査方向（厚さ方向）に、同一光学特性の２枚のレンズ５Ａ１、５Ａ２に分け、これらを重ね合わせて一体化するようにすればよい。一体化は、レンズ５Ａ２の位置決め用突起５Ａ２１、５Ａ２２を、レンズ５Ａ１の位置決め用凹部５Ａ１１、５Ａ１２に嵌合させて行えばよい。図１０の例では、走査レンズ６Ａはこのような２枚のレンズを重ね合わせた構成となっている。
【０１６２】
最後に、光走査装置を搭載したフルカラー対応のタンデム型画像形成装置の実施の１形態を図１５に即して説明する。
【０１６３】
装置下部に給紙カセット１０が配設され、その上部に、給紙カセット１０から給紙される転写紙（シート状記録媒体）Ｐを搬送する搬送ベルト１２が設けられている。搬送ベルト１２上には光導電性でドラム状に形成された感光体ドラム８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋが転写紙搬送の上流側から順に等間隔で配設されている。
【０１６４】
感光体ドラム８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋは同一径に形成され、各々の周囲には、電子写真プロセスを実行するプロセス手段が配置されている。このプロセス手段の配列と作用は感光体ドラムＹ〜Ｋに対して同様であるので、感光体ドラム８Ｙの場合を例として説明すると、帯電チャージャ１４Ｙ、現像装置１６Ｙ、転写チャージャ１７Ｙ、クリーニング装置１８Ｙ等が感光体ドラム８Ｙを上記順序に時計回りに囲繞するように配設されている。他の感光体ドラム８Ｍ、８Ｃ、８Ｋについても同様である。
【０１６５】
感光体ドラム８Ｙ〜８Ｋの配列の上部に配置された光走査装置２０は、図１０に即して説明した型のものであり、各感光体ドラム８Ｙ〜８Ｋを、帯電チャージャと現像装置との間で光走査する。
【０１６６】
搬送ベルト１２の周囲には、感光体ドラム８Ｙよりも上流側にレジストローラ１９、ベルト帯電チャージャ２１が設けられ、感光体ドラム８Ｋよりも下流側にベルト分離チャージャ２２が設けられ、ベルト下面側に、除電チャージャ２３、クリーニング装置２４等が設けられている。
【０１６７】
ベルト分離チャージャ２２よりも搬送方向下流側には定着装置２５が設けられ、排紙ローラ２６を介して排紙トレイ２７に向かう搬送路が形成されている。
【０１６８】
フルカラーモード（複数色モード）では、各感光体ドラム８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋが帯電チャージャで均一帯電され、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像成分の画像信号に基づき光走査装置２０による光走査により上記各画像成分に対する静電潜像が形成される。
【０１６９】
これら静電潜像は各々、現像装置１６Ｙ等により現像されてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー画像として可視化される。
【０１７０】
カラー画像を担持すべき転写紙Ｐは給紙カセット１０から給紙され、レジストローラ１９によりタイミングを計って搬送ベルト１２上に乗せ掛けられる。このとき搬送ベルト１２はベルト帯電チャージャ２１により帯電され、転写紙Ｐを静電吸着する。転写紙Ｐは搬送ベルト１２により搬送されつつ、転写チャージャ１７Ｙにより感光体ドラム８Ｙ上からイエロートナー画像を転写される。
【０１７１】
以下、転写チャージャ１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋにより、感光体ドラム８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ上から、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次、転写される。このようにして４色のトナー画像が重ね合わせられて転写紙Ｐ上にカラー画像が形成される。トナー画像転写後の各感光体ドラムは、クリーニング装置１８Ｙ等により、それぞれクリーニングされ、残留トナーや紙粉等を除去される。
【０１７２】
カラー画像を担持した転写紙Ｐは、ベルト分離チャージャ２２により搬送ベルト１２から分離して定着装置２５を通過する際、カラー画像を定着され、排出ローラ２６により排紙トレイ２７上に排出される。転写紙Ｐが分離したのちの搬送ベルト１２は除電チャージャ２３により除電され、クリーニング装置２４によりクリーニングされる。
【０１７３】
黒色モード（単色モード）では、感光体ドラム８Ｙ、８Ｍ、８Ｃに対する作像プロセスは行われず、感光体ドラム８Ｋに対してのみ上記の像形成プロセスが実行される。
【０１７４】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば光走査装置および画像形成装置を実現できる。この発明の光走査装置は、上記の如く、走査結像レンズのリニアリティ特性に対する要求を若干緩め、それにより他の光学特性を良好に補正するので、スポット径の小さい良好な光スポットによる光走査が可能である。また、リニアリティ特性に起因する問題については、請求項２、３記載の光走査装置のように、光源の変調信号のタイミングを変えることにより十分な補正が可能である。
【０１７５】
この発明の画像形成装置は、上記光走査装置を用いることにより良好な画像を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光走査装置の実施の１形態における光学配置の１例を説明する図である。
【図２】実施例１に関する像面湾曲と等速特性の図である。
【図３】実施例２に関する像面湾曲と等速特性の図である。
【図４】実施例１に関するスポット径のデフォーカスによる変化を、像高をパラメータとして示す図である。
【図５】実施例２に関するスポット径のデフォーカスによる変化を、像高をパラメータとして示す図である。
【図６】請求項２、３記載の発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図７】請求項３記載の発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図８】画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図９】請求項４記載の発明を実施の１形態に基き説明するための図である。
【図１０】光走査装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図１１】図１０の実施の形態に用いられるポリゴンミラーを説明するための図である。
【図１２】図１０に示す実施の形態の変形例を示す図である。
【図１３】図１０に示す実施の形態の別の変形例を示す図である。
【図１４】ポリゴンミラーに近い走査レンズを、２つのレンズによる重ね合わせレンズとする場合を説明するための図である。
【図１５】図１０に示す光走査装置を用いる画像形成装置の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１      光源（半導体レーザ）
２      カップリングレンズ
３      アパーチュア
４      シリンドリカルレンズ
５      偏向手段（ポリゴンミラー）
６      偏向手段に最も近い走査レンズ
７      被走査面に最も近い走査レンズ
８      被走査面
【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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