(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、前記光源手段から射出された光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を被走査面上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、
前記結像光学系は、モールドプロセスで成形された単レンズからなり、
前記単レンズの入射面の主走査断面の形状は非円弧であり、且つ、前記単レンズの出射面の主走査断面の形状は円弧であり、
前記結像光学系の全系の副走査方向のパワーをφｓ、前記単レンズの入射面の副走査方向のパワーをφｓ１、前記結像光学系の副走査方向のＦナンバーの最小値をＦｍｉｎ、前記結像光学系の副走査方向のＦナンバーの最大値をＦｍａｘ、前記単レンズの出射面の副走査方向のパワーをφｓ２、軸上における前記偏向手段から前記単レンズの出射面までの空気換算距離をＬａｏ、軸上における前記単レンズの出射面から前記被走査面までの距離をＬｂｏとし、軸外における前記偏向手段から前記単レンズの出射面までの空気換算距離をＬａθ、軸外における前記単レンズの出射面から前記被走査面までの距離をＬｂθとしたとき、
軸上から軸外の全域において、φｓ１＝０、φｓ２＝φｓを満たし、且つ、
【数１】
0004684470.tif 000011
を満たし、且つ、前記単レンズの出射面の副走査方向の曲率半径を軸上から軸外に向って変化させることで、Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ≧０．９が満足されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記結像光学系の光路長をＬ、前記結像光学系の焦点距離をｆとしたとき、以下の関係式を満足する請求項１に記載の光走査装置。
１．３５ｆ≦Ｌ≦１．５５ｆ
【請求項３】
請求項１又は２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現像器と、前記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備えた画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一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備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、特に光源手段から光変調され出射した光束を回転多面鏡等より成る偏向素子で反射偏向（偏向走査）させた後、ｆθ特性を有する結像光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等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を、例えば回転多面鏡（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、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１７は従来の光走査装置の要部概略図である。
【０００４】
同図において光源手段１から出射した発散光束はコリメーターレンズ２により略平行光束とされ、絞り３によって該光束を制限して副走査方向にのみ所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に入射した略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にほぼ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で反射偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレンズ系）６を介して被走査面としての感光ドラム面８上に導光し、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって該感光ドラム面８上を光走査して画像情報の記録を行なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この様な光走査装置において、高精度な画像情報の記録を行なうためには、被走査面全域に渡って像面湾曲が良好に補正されていること。走査角θと像高Ｙとの間に等速性をともなう歪曲特性（ｆθ特性）を有していること。像面上でのスポット径が各像高において均一であること等が必要である。この様な光学特性を満足する光走査装置、もしくはその補正光学系（ｆθレンズ）は従来より種々提案されている。
【０００７】
一方、レーザービームプリンターやデジタル複写機の装置のコンパクト化や低下価格化に伴い、光走査装置に対しても、同様の要求がなされている。
【０００８】
この様な要望を満足する構成として、ｆθレンズを１枚から構成した光走査装置が、例えば特開平４−５０９０８号公報や特開平９−３３８５０号公報等で提案されている。
【０００９】
特開平４−５０９０８号公報では、ｆθレンズの主走査方向に高次の非球面を用い、収差特性を比較的良好に補正しているが、光偏向器と被走査面間の副走査方向の倍率が一定となっていないために、副走査方向のスポット径が、像高によって変化してしまう傾向があった。
【００１０】
一方、特開平９−３３８５０号公報においては、光走査装置において、ｆθレンズのレンズ面のうち、少なくとも２つの面において、副走査方向の曲率が、結像レンズの有効部で主走査方向に沿って連続的に、かつ主走査方向の曲率と独立に変化する事によって、副走査方向の主平面の位置を２つの面のベンディングによって制御し、各像高における副走査倍率を一定とすることにより、スポット径を一定にする方法が提案されている。
【００１１】
しかしながら、上記提案においては、副走査倍率を一定とするために、少なくとも２つの面のベンディングさせ、主平面の位置を倍率が一定となる様に制御しているため、主走査と副走査の形状を完全に独立に設定することが可能であるが、レンズの肉厚を小さく押さえる等の要望により、主走査方向のレンズ形状が比較的大きな非球面量を有する場合が多かった。
【００１２】
上記の様な主走査方向の非球面量の大きなレンズでは、各レンズ面、およびレンズの配置誤差により、光学的な性能の劣化が大きく発生する。光学的な性能の劣化の中で特に副走査方向の走査線湾曲は走査線高さのずれや走査線の傾き等と異なり、装置本体で配置するミラー等の調整により補正することができないため大きな問題点となる。このため走査線湾曲を微小に抑える為には各レンズ面、及びレンズの配置を設計値通りに精度良く配置するか、もしくはレンズに調整機構を設けて設計上の配置になるように調整する必要が生じる。
【００１３】
更に４本の感光体（感光ドラム）を用いて各々に光走査装置を配置してレーザー光により潜像を形成し、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｂｋ（ブラック）の各色の原稿の画像を各々対応する感光体面上に形成するカラー画像形成装置の場合、各感光体面上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色の画像を紙等の転写体上に重ね合わせるため、各感光体に対応した光走査装置の走査線に湾曲が発生していると４色間での走査線の形状に誤差を生じ、転写体上での画像において色ずれが生じるため著しい画像性能の劣化を招くという問題点がある。
【００１４】
図１８は、特開平９−３３８５０号公報の実施例における、走査光学素子、および各光学素子面が主走査方向と垂直な方向（副走査方向）へ偏心（５０μｍ）したときの被走査面上における走査線移動量を示す。同図より光学面の偏心時に走査線湾曲が大きく発生し、高品位な画像を得るためには配置精度の向上や、偏心調整を必要とすることが分かる。
【００１５】
図１８において、Ｒ１曲線は、ｆθレンズ６の入射面のみが副走査方向へ偏心した場合の走査線湾曲量を示し、Ｒ２曲線は、ｆθレンズ６の出射面のみが偏心した場合の走査線湾曲量を示し、ｂｌｏｃｋ曲線は、ｆθレンズ６の入射面及び出射面の両面が偏心した場合の走査線湾曲量を示している。
【００１６】
本発明は、この様な問題点を解決するものであり、ｆθレンズを１枚のレンズにより構成し、ｆθレンズを適切な形状にすることにより、レンズの配置誤差により発生する走査線湾曲を微小に抑え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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために、請求項１の発明は、光源手段と、前記光源手段から射出された光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を被走査面上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、
前記結像光学系は、モールドプロセスで成形された単レンズからなり、
前記単レンズの入射面の主走査断面の形状は非円弧であり、且つ、前記単レンズの出射面の主走査断面の形状は円弧であり、
前記結像光学系の全系の副走査方向のパワーをφｓ、前記単レンズの入射面の副走査方向のパワーをφｓ１、前記結像光学系の副走査方向のＦナンバーの最小値をＦｍｉｎ、前記結像光学系の副走査方向のＦナンバーの最大値をＦｍａｘ、前記単レンズの出射面の副走査方向のパワーをφｓ２、軸上における前記偏向手段から前記単レンズの出射面までの空気換算距離をＬａｏ、軸上における前記単レンズの出射面から前記被走査面までの距離をＬｂｏとし、軸外における前記偏向手段から前記単レンズの出射面までの空気換算距離をＬａθ、軸外における前記単レンズの出射面から前記被走査面までの距離をＬｂθとしたとき、
軸上から軸外の全域において、φｓ１＝０、φｓ２＝φｓを満たし、且つ、
【数２】
0004684470.tif 000002
を満たし、且つ、前記単レンズの出射面の副走査方向の曲率半径を軸上から軸外に向って変化させることで、Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ≧０．９が満足されていることを特徴とする。
【００５３】
【発明の実施の形態】
（作用）
本発明の課題を解決するためには、
・ 画像有効域内における走査レンズの副走査倍率を略一定とすること、
・ 走査レンズの入射面、及び出射面の各像高における副走査倍率を略一定とすること、
が重要となる。
【００５４】
光学箱（筐体）へのレンズ組み付け誤差、レンズ自体の製造誤差により走査レンズ全体が走査面と垂直な方向（Ｚ方向）へ偏心した場合、走査レンズの副走査倍率を略一定とすることで被走査面上における走査線は一律シフトし偏心による走査線曲がりを無くすことが可能となる。
【００５５】
また特にモールドレンズにおいて型内の組み付け精度不足により入射面に対する出射面のＺ方向偏心が生じた場合、走査レンズの各面における副走査倍率を略一定とすることで、同様に被走査面における偏心による走査線曲がりを無くすことが可能となる。
【００５６】
これらを達成するための具体的な手法として本発明では走査レンズを単レンズから構成し、
・ 走査レンズの出射面に副走査方向のほぼ全てのパワーを配すること、
・ 走査レンズの出射面の主走査方向の形状を画像有効域内で副走査倍率が略一定となるよう決定すること、
を特徴とする。
【００５７】
副走査倍率が一定となるような主走査形状とは図３で示すように、ポリゴン偏向面から走査レンズ出射面までの空気換算距離（レンズ内部は実距離／屈折率で換算）と出射面から被走査面までの距離との比が画像有効域内で略一定となるような面形状であり、偏向器側に曲率中心を有する略円形状の光学面となる。そして同面に副走査方向のほぼ全てのパワーを配することによって走査レンズの副走査倍率を画像有効域内で略一定とするとともに、入射面、出射面における副走査倍率も略一定となる。
【００５８】
これにより走査レンズ全体、及び各光学面の偏心が生じても走査線曲がりを生じない走査光学系を単玉レンズを使用し安価に実現することが可能となる。また本走査光学装置は特にこれを複数用いたカラー画像形成装置における走査光学系に好適であり、同装置に適用した場合、走査線の曲がり調整をすることなく走査線の曲がりによる色ずれの少ない画像を得ることができる。
【００５９】
［実施形態１］
図１は本発明の光走査装置の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２は図１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００６０】
尚、本明細書においては走査光学手段の光軸と光偏向器により偏向された光束とが形成する面を主走査断面、走査光学手段の光軸を含み主走査断面と直交する面を副走査断面と定義する。
【００６１】
図中、１は光源手段であり、例えば半導体レーザーより成っている。２はコリメーターレンズであり、光源手段１から出射された光束を略平行光束に変換している。３は開口絞りであり、通過光束（光量）を制限している。４はシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器（偏向素子）５の偏向面５ａにほぼ線像として結像させている。
【００６２】
尚、コリメーターレンズ２、開口絞り３、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学系の一要素を構成している。
【００６３】
５は偏向素子としての例えばポリゴンミラー（回転多面鏡）より成る光偏向器であり、モータ等の駆動手段（不図示）により所定方向に一定速度で回転している。
【００６４】
６１はｆθ特性を有する走査光学素子（ｆθレンズ）であり、両面にアナモフィック面を有する単レンズにより構成され、光偏向器５と非走査面としての感光ドラム面８との中間より該偏向器側に配置している。
【００６５】
本実施形態の単レンズは、モールドプロセスで成形されたプラスディックレンズである。
【００６６】
本実施形態における走査光学素子６1は、主走査面内において第１面が偏向器側に凸面を向けた１０次までの関数で表せる非球面、第２面は被走査面側に凸面を向けた円弧よりなり、副走査面内においては、第１面は平面、第２面は被走査面側に凸面を向けた円弧で、その曲率はレンズの有効部内において軸上から軸外に向かい連続的に変化させている。
【００６７】
走査光学素子６１は、光偏向器５によって反射偏向（偏向走査）された画像情報に基づく光束を被走査面８上に結像させている。
【００６８】
８は被走査面としての感光ドラム面である。光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された光束は走査光学素子６１を介して感光ドラム面８上に導光され、該光偏向器５を所定方向に回転させることによって、該感光ドラム面８上を所定方向（主走査方向）に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。
【００６９】
本発明の走査光学素子は、前記課題を解決するために副走査方向に以下の機能を有している。
・副走査方向の像面湾曲補正および面倒れ補正
・副走査倍率の一定化
・走査線湾曲の配置敏感度の低減化
上記３つの機能は、走査光学素子が画像有効域内で良好な画像を記録を行うために必要となる条件であり、特に副走査倍率を一定にすることにより、被走査面に入射する光束の副走査方向のFnoを均一化し、画像有効域内での副走査スポット径を一定とし、マルチビーム走査光学装置においては、隣接した走査線の間隔を一定とするために必要である。画像有効域内における副走査方向の結像倍率の差（副走査Fnoの比）は走査光学装置として実用上１０％以下、望ましくは５％以下に押さえることが必要である。
【００７０】
また、走査線湾曲の配置敏感度を低減することにより、光学箱（筐体）への取りつけ精度やレンズ自身の製造精度を低減することが可能である。
【００７１】
本発明では、これらの機能を実現するために、走査光学素子をアナモフィック単レンズより構成し、
・走査光学素子の出射面の主走査方向の形状を副走査倍率が一定となるように定めること
・走査光学素子の出射面に副走査方向のパワーを略集中すること
・走査光学素子の出射面の副走査方向の曲率を軸上から軸外にむけて連続的に変化させること
により、上記の項目を可能にしている。
【００７２】
副走査倍率が一定となるような主走査形状とは図３で示すように、ポリゴンミラー面（偏向面）から走査光学素子出射面までの空気換算距離Ｐ１又はＭ１（レンズ内部は実距離／屈折率で換算）と出射面から被走査面までの距離Ｐ２又はＭ２との比が画像有効域内で略一定となるような面形状であり、偏向器側に曲率中心を有する略円形状の光学面となる。そして同面に副走査方向のほぼ全てのパワーを配することによって走査光学素子の副走査倍率を画像有効域内で略一定とするとともに、出射面における副走査倍率も略一定となる。ポリゴンミラー面（偏向面）から走査光学素子出射面までの空気換算距離と出射面から被走査面までの距離との比の変動量は走査光学装置として実用上１０％以下、望ましくは５％以下に押さえることが必要である。
【００７３】
これにより、走査光学素子６１の副走査方向のパワーを出射面６１ｂに集中させ、且つ主走査方向に光軸から離れるに従って子線曲率半径を連続的に変化させる構成をとるだけで、副走査方向の像面湾曲ならびに副走査倍率を被走査面８上の走査有効全域における均一性（副走査倍率一定）の両方を同時に且つ良好に補正することができる。
【００７４】
ここでポリゴンミラー面上に回転中心が無いことによる走査中の偏向面の出入りは量が小さいため無視して考えても差し支えない。
【００７５】
走査線の湾曲の敏感度を低減させるためには、結像光学系の副走査方向のパワーが、単レンズの１面に略集中していることが望ましい。副走査方向のパワーが複数の光学素子または複数の面で分担されている場合には、それぞれの光学素子の配置誤差により発生する走査線湾曲が積算されるばかりか、光偏向器側に配置される光学素子により発生する走査線湾曲が被走査面側に配置される光学素子の配置誤差により増幅する場合があるからである。したがって結像光学系が単レンズにより構成され、かつ単レンズの１面に副走査方向のパワーが略集中していることが、走査線湾曲の敏感度を低減させる最適な方法である。副走査方向のパワーの集中の度合いは、単レンズの全副走査パワーに対して、走査光学装置として実用上９０％以上、望ましくは９５％以上であることが必要である。
【００７６】
また単レンズの副走査方向に強い正のパワーを有する面は主走査断面内における形状が円弧に近いことが望ましい。これは、主走査断面内における形状が大きな非球面量を有するような場合には、レンズに対して主走査方向を軸とする回転を与えた場合に副走査方向に強い正のパワーを持つ面に入射する光線の高さが主走査方向の場所によって変化し、すなわち副走査方向の屈折力が場所によって変化してしまうために走査線湾曲が２次的な曲線とならず、走査線にうねりが発生してしまうからである。
【００７７】
また単レンズの副走査方向に強い正のパワーを有する面は被走査面側に近い側に配置されることが望ましい。これは副走査方向に強い正のパワーにより屈折された光束が被走査面までの距離が近ければ曲がりに対する敏感度が低くなるためである。
【００７８】
上記の条件を満足しつつ、主走査方向の像面湾曲及び等速走査を行なうためのｆθ特性を良好に補正するためには、前記結像光学系の光路長をＬ、焦点距離をｆとしたとき、薄肉系の設計に於いて、
１．２８ｆ≦Ｌ≦１．４８ｆ
を満足する必要があり、この条件を厚肉系に適用した場合には、主平面間隔を考慮して、以下の条件の範囲に入ることが望ましい。
【００７９】
１.３５ｆ≦Ｌ≦１．５５ｆ
さらに、走査光学素子の出射面６１ｂの副走査方向の曲率を軸上から軸外にむけて連続的に変化させることによって、副走査方向の像面湾曲を補正すると共に、ポリゴンミラーの偏向面５ａに結像された焦線を被走査面８上に再結像し、倒れ補正光学系を構成している。ここで、出射面６１ｂの主走査方向の形状は、副走査倍率が一定となる様に決定されているため、副走査方向の曲率変化は、ほとんどが上記目的のために用いられることとなるため、従来の様に、副走査方向の曲率の変化を使用して副走査方向の結像倍率の一定化を行なう必要が無い。
【００８０】
本実施形態では走査光学素子の屈折面の面形状は以下の形状表現式により定義されている。光学面と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、副走査断面内において光軸と直交する軸をＺ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、
【外９】
0004684470.tif 000003
【００８１】
但し、Ｒは母線曲率半径，Ｋ，Ｂ4，Ｂ6，Ｂ8，Ｂ10は非球面係数
副走査方向（光軸を含む主走査方向に直交する方向）と対応する子線方向が、
【外１０】
0004684470.tif 000004
【００８２】
ここで
１／ｒ'＝１／ｒ＋Ｄ2Ｙ2＋Ｄ4Ｙ4＋Ｄ6Ｙ6＋Ｄ8Ｙ8＋Ｄ10Ｙ10
但し、ｒは子線曲率半径、Ｄ2，Ｄ4，Ｄ6，Ｄ8，Ｄ10は子線変化係数
なる式で表わされるものである。
【００８３】
なお光軸外の子線曲率半径ｒ'は各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直ね面内に定義されている。また形状表現式における多項式は１０次までの関数で表現しているが、次数はこれ以上でも以下でも差し支えない。
【００８４】
図４に本実施形態における走査光学素子６１の非球面係数を表す各係数及びその他の諸特性を示す。
【００８５】
本実施形態における走査光学素子６１は、両面にアナモフィック面を有する単レンズにより構成され、主走査面内において第１面が偏向器側に凸面を向けた非球面、第２面は被走査面側に凸面を向けた円弧よりなり、副走査面内においては、第１面は平面、第２面は被走査面側に凸面を向けた円弧で、その曲率はレンズの有効部内において軸上から軸外に向かい連続的に変化させている。
【００８６】
図５に本実施形態における走査光学素子６１の各面を通過する主光線の座標と偏向面５ａから各面までの光線距離を示している。最軸外を走査する時の入射光線の主光線と偏向面５ａとの交点をＸ、Ｙ座標の原点とし算出している。本実施形態における走査光学装置では、光軸上におけるポリゴンミラーの偏向面５ａから走査光学素子６１の出射面６１ｂまでの空気換算距離（レンズ中は  実距離／屈折率）はＬａｏ＝６３．１９３ｍｍ、前記走査光学素子６１の出射面６１ｂから前記被走査面８までの距離はＬｂｏ＝１４７．２８３ｍｍであり、軸外におけるポリゴンミラーの偏向面５ａから走査光学素子６１の出射面６１ｂまでの空気換算距離はＬａθ＝７２．８４３ｍｍ、走査光学素子６１の出射面６１ｂから前記被走査面８までの距離はＬｂθ＝１７０．７４２ｍｍであって、
【外１１】
0004684470.tif 000005
【００８７】
となり、
【外１２】
0004684470.tif 000006
【００８８】
なる条件を満足するように両面６１ａ・６１ｂ（特に出射面６１ｂ）の主走査方向形状（母線形状）を決定している。
【００８９】
図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本実施形態における光走査装置の近軸収差（像面湾曲、歪曲収差、副走査倍率差）を示す諸収差図であり、像面湾曲における実線は副走査方向、点線は主走査方向を示している。この諸収差図から分かるように本実施形態では近軸収差が良好に補正されており、高精細印字に適した良好なる光走査装置を実現させている。
【００９０】
副走査方向のFnoの比は、
Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ＝０．９８２≧０．９
となり、副走査倍率の一定の条件を満足することを示している。
【００９１】
前記結像光学系の光路長をＬ、焦点距離をｆとしたとき、
１．３５ｆ≦Ｌ＝１．４５≦１．５５ｆ
であり、出射面の主走査方向の形状を副走査倍率を一定とするように決定し、かつ主走査方向の像面湾曲及びｆθ特性も良好に補正する、光路長と焦点距離の関係を満足している。
【００９２】
前記結像光学系の全系の副走査方向のパワーをφs、出射面（第２面）の副走査方向のパワーをφs2としたとき
０．９≦φs2／φs≦１．１
であり、副走査方向のパワーが出射面に集中していることによって、走査線湾曲の配置敏感度の低い系が実現されている。
【００９３】
図７は走査光学素子６１を副走査断面内において光軸と直交するＺ軸方向に移動した場合の走査線湾曲量（Ｚ方向のオフセット量は除く）を示しており、移動量は０．１ｍｍである。どちらも光走査装置上に走査光学素子を配置する上で適当な誤差と考えられるが、この配置誤差を与えても走査線湾曲はほとんど発生せず、装置上問題となるレベルには達することはない。
【００９４】
図７において、Ｒ１曲線は、ｆθレンズ６１の入射面のみが偏心した場合の走査線湾曲量を示し、Ｒ２曲線は、ｆθレンズ６１の出射面のみが偏心した場合の走査線湾曲量を示し、ｂｌｏｃｋ曲線は、ｆθレンズ６１の入射面及び出射面の両面が偏心した場合の走査線湾曲量を示している。
【００９５】
つまり、図７の結果から、光学箱（筐体）へのレンズ組み付け誤差、レンズ自体の製造誤差により走査レンズ全体が走査面と垂直な方向（Ｚ方向）へ偏心した場合でも、走査レンズの副走査倍率を略一定とすることで被走査面上における走査線は一律シフトし偏心による走査線曲がりを無くすことが可能であることが判る。
【００９６】
また、図７の結果から、特にモールドレンズにおいて型内の組み付け精度不足により入射面に対する出射面のＺ方向偏心が生じた場合でも、走査レンズの各面における副走査倍率を略一定とすることで、同様に被走査面における副走査方向への偏心による走査線曲がりを無くすことが可能であることが判る。
【００９７】
また、本実施形態においては特にプラスチックレンズで顕著な環境変動時のピント移動を補償する為に第１、第２の光学素子のうち少なくとも一方の面に回折格子面を設けて形成しても良い。また本実施形態においては光源手段をマルチビームレーザーより構成しても前述の実施形態１と同様に適用することができる。
【００９８】
マルチビームのビーム本数は、２本でも３本以上でも良い。
【００９９】
本実施形態における走査光学素子である単レンズ６１はモールドプロセスで成形されたガラスレンズでも良い。
【０１００】
但し、本発明は、モールドレンズに限定される発明ではなく、研磨により成形したレンズにも適用できる。
【０１０１】
［実施形態２］
図８は本発明の光走査装置の実施形態２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図９は図８の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【０１０２】
実施形態２が実施形態１と異なる点は、走査結像素子６２の第１面の副走査方向に弱い凸のパワーが付いている点である。副走査パワーの分担比は、実施形態１と異なるが、良好な収差特性を示しており、十分な結像特性を示している。
【０１０３】
図１０に本実施形態における走査光学素子６１の非球面係数を表す各係数及びその他の諸特性を示す。
【０１０４】
図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本実施形態における光走査装置の近軸収差（像面湾曲、歪曲収差、副走査倍率差）を示す諸収差図であり、像面湾曲における実線は副走査方向、点線は主走査方向を示している。この諸収差図から分かるように本実施形態では近軸収差が良好に補正されており、高精細印字に適した良好なる光走査装置を実現させている。
【０１０５】
本実施形態における走査光学装置では、主走査形状は実施形態１と同じであり主光線の座標及び各面までの光線距離は図５と同様である。光軸上におけるポリゴンミラーの偏向面５ａから走査光学素子６２の出射面６２ｂまでの空気換算距離（レンズ中は  実距離／屈折率）はＬａｏ＝６３．１９３ｍｍ、前記走査光学素子６２の出射面６２ｂから前記被走査面８までの距離はＬｂｏ＝１４７．２８３ｍｍであり、軸外におけるポリゴンミラーの偏向面５ａから走査光学素子６２の出射面６２ｂまでの空気換算距離はＬａθ＝７２．８４３ｍｍ、走査光学素子６２の出射面６２ｂから前記被走査面８までの距離はＬｂθ＝１７０．７４２ｍｍであって、
【外１３】
0004684470.tif 000007
【０１０６】
となり、
【外１４】
0004684470.tif 000008
【０１０７】
なる条件を満足するように両面６２ａ・６２ｂ（特に出射面６２ｂ）の主走査方向形状（母線形状）を決定している。
【０１０８】
副走査方向のFnoの比は、
Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ＝０．９８４≧０．９
となり、副走査倍率の一定の条件を満足することを示している。
【０１０９】
前記結像光学系の光路長をＬ、焦点距離をｆとしたとき、
１．３５ｆ≦Ｌ＝１．４５≦１．５５ｆ
であり、出射面の主走査方向の形状を副走査倍率を一定とするように決定し、かつ主走査方向の像面湾曲及びｆθ特性も良好に補正する、光路長と焦点距離の関係を満足している。
【０１１０】
前記結像光学系の全系の副走査方向のパワーをφs、出射面（第２面）の副走査方向のパワーをφs2としたとき
０．９≦φs2／φs＝０．９２９≦１．１
であり、副走査方向のパワーが出射面に集中していることによって、走査線湾曲の配置敏感度の低い系が実現されている。
【０１１１】
図１２は走査光学素子６２を副走査断面内において光軸と直交するＺ軸方向に移動した場合の走査線湾曲量（Ｚ方向のオフセット量は除く）を示しており、移動量は０．１ｍｍである。どちらも光走査装置上に走査光学素子を配置する上で適当な誤差と考えられるが、この配置誤差を与えても走査線湾曲はほとんど発生せず、装置上問題となるレベルには達することはない。
【０１１２】
［実施形態３］
図１３は本発明の光走査装置の実施形態３の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図１４は図１２の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【０１１３】
実施形態３が実施形態１と異なる点は、走査結像素子６３の第１面の副走査方向に弱い凹のパワーが付いている点である。副走査パワーの分担比は、実施形態１と異なるが、良好な収差特性を示しており、十分な結像特性を示している。
【０１１４】
図１５に本実施形態における走査光学素子６３の非球面係数を表す各係数及びその他の諸特性を示す。
【０１１５】
図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本実施形態における光走査装置の近軸収差（像面湾曲、歪曲収差、副走査倍率差）を示す諸収差図であり、像面湾曲における実線は副走査方向、点線は主走査方向を示している。この諸収差図から分かるように本実施形態では近軸収差が良好に補正されており、高精細印字に適した良好なる光走査装置を実現させている。
【０１１６】
本実施形態における走査光学装置では、主走査形状は実施形態１と同じであり主光線の座標及び各面までの光線距離は図５と同様である。光軸上におけるポリゴンミラーの偏向面５ａから走査光学素子６３の出射面６３ｂまでの空気換算距離（レンズ中は  実距離／屈折率）はＬａｏ＝６３．１９３ｍｍ、前記走査光学素子６３の出射面６３ｂから前記被走査面８までの距離はＬｂｏ＝１４７．２８３ｍｍであり、軸外におけるポリゴンミラーの偏向面５ａから走査光学素子６３の出射面６３ｂまでの空気換算距離はＬａθ＝７２．８４３ｍｍ、走査光学素子６３の出射面６３ｂから前記被走査面８までの距離はＬｂθ＝１７０．７４２ｍｍであって、
【外１５】
0004684470.tif 000009
【０１１７】
となり、
【外１６】
0004684470.tif 000010
【０１１８】
なる条件を満足するように両面６３ａ・６３ｂ（特に出射面６３ｂ）の主走査方向形状（母線形状）を決定している。
【０１１９】
副走査方向のFnoの比は、
Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ＝０．９６５≧０．９
となり、副走査倍率の一定の条件を満足することを示している。
【０１２０】
前記結像光学系の光路長をＬ、焦点距離をｆとしたとき、
１．３５ｆ≦Ｌ＝１．４５≦１．５５ｆ
であり、出射面の主走査方向の形状を副走査倍率を一定とするように決定し、かつ主走査方向の像面湾曲及びｆθ特性も良好に補正する、光路長と焦点距離の関係を満足している。
【０１２１】
前記結像光学系の全系の副走査方向のパワーをφs、出射面（第２面）の副走査方向のパワーをφs2としたとき
０．９≦φs2／φs＝１．０８５≦１．１
であり、副走査方向のパワーが出射面に集中していることによって、走査線湾曲の配置敏感度の低い系が実現されている。
【０１２２】
走査光学素子６３を副走査断面内において光軸と直交するＺ軸方向に移動した場合の走査線湾曲量の図は省略したが、図７、１２と同様に走査線湾曲はほとんど発生せず、装置上問題となるレベルには達することはない。
【０１２３】
［画像形成装置］
図１９は、前述した実施形態１〜３の光走査装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図１９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等の外部機器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、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（光走査装置）１００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム（光束）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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。ここで用いられるトナー粒子は、例えば帯電ローラ１０２によって帯電された電荷とは逆符号を持つものが用いられる。そして、感光ドラムの非露光部にトナーが付着する部分（画線部）となる。つまり、本実施形態においては、所謂正規現像が行われる。尚、本実施形態において感光ドラムの露光部にトナーが付着する反転現像を行うようにしても良い。
【０１２６】
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１９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。
【０１２７】
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１９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とで構成されており、転写部から撒送されてきた用紙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。
【０１２８】
図１９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、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【０１２９】
［カラー画像形成装置］
図２０は前述した実施形態１〜３の光走査装置を複数個同時に使用し、それぞれ異なる感光ドラム面上に各色毎の画像情報を記録し、カラー画像を形成したタンデムタイプのカラー画像形成装置の要部概略図である。
【０１３０】
同図において４１，４２，４３，４４は各々前述した実施形態１〜３の光走査装置、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、４５は搬送ベルトである。
【０１３１】
同図におけるカラー画像形成装置は実施形態１〜３の光走査装置（４１，４２，４３，４４）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、各々並行して感光ドラム（２１，２２，２３，２４）面上に画像信号を記録し、その後記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を高速に印字するものである。
【０１３２】
本発明では、１つの偏向手段に２つの結像光学系が対応し、各結像光学系に感光体が対応するユニットが２つあるような形態にも適用できる。
【０１３３】
また、１つの偏向手段に２つの結像光学系が対応し、各結像光学系に２つの感光体が対応する形態にも適用できる。
【０１３４】
このように本発明の光走査装置を複数用いてカラー画像形成装置を構成することにより、高速化を図ることができると同時に各色間のレジストレーションずれ（色ずれ）の少ない高画質なカラー画像を得ることができる。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明によれば本発明では、光学素子を単レンズより構成し、
・走査光学素子の出射面の主走査方向の形状を副走査倍率が一定となるように定めること
・走査光学素子の出射面に副走査方向のパワーを略集中すること
により、光学素子の配置誤差により発生する走査線湾曲を微小に抑え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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図
【図２】本発明の実施形態１の副走査方向の要部断面図
【図３】副走査倍率が一定となる主走査形状の説明図。
【図４】実施形態１における設計データ。
【図５】実施形態１における、光線の座標及び光線距離
【図６】本発明の実施形態１の近軸収差（像面湾曲、歪曲収差、副走査倍率）を示す諸収差図
【図７】本発明の実施形態１の走査光学素子の配置敏感度を示す図
【図８】本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面図
【図９】本発明の実施形態２の副走査方向の要部断面図
【図１０】実施形態２における設計データ。
【図１１】本発明の実施形態２の近軸収差（像面湾曲、歪曲収差、副走査倍率）を示す諸収差図
【図１２】本発明の実施形態２の走査光学素子の配置敏感度を示す図
【図１３】本発明の実施形態３の主走査方向の要部断面図
【図１４】本発明の実施形態３の副走査方向の要部断面図
【図１５】実施形態３における設計データ。
【図１６】本発明の実施形態３の近軸収差（像面湾曲、歪曲収差、副走査倍率）を示す諸収差図
【図１７】従来の光走査装置の要部概略図
【図１８】従来の光走査装置の配置敏感度を示す図
【図１９】本発明の走査光学装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査方向の要部断面図
【図２０】本発明のカラー画像形成装置の要部構成図
【符号の説明】
１  光源手段（半導体レーザー）
２  コリメーターレンズ
３  開口絞り
４  シリンドリカルレンズ
５  偏向素子（光偏向器）
６  走査光学素子（ｆθレンズ）
８  被走査面（感光体ドラム）
１１  結像光学系
４１，４２，４３，４４  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
４５  搬送ベルト
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
１１２  転写材（用紙）
１１３  定着ローラ
１１４  加圧ローラ
１１６  排紙ローラ
【図１】
0004684470.tif 000012
【図２】
0004684470.tif 000013
【図３】
0004684470.tif 000014
【図４】
0004684470.tif 000015
【図５】
0004684470.tif 000016
【図６】
0004684470.tif 000017
【図７】
0004684470.tif 000018
【図８】
0004684470.tif 000019
【図９】
0004684470.tif 000020
【図１０】
0004684470.tif 000021
【図１１】
0004684470.tif 000022
【図１２】
0004684470.tif 000023
【図１３】
0004684470.tif 000024
【図１４】
0004684470.tif 000025
【図１５】
0004684470.tif 000026
【図１６】
0004684470.tif 000027
【図１７】
0004684470.tif 000028
【図１８】
0004684470.tif 000029
【図１９】
0004684470.tif 000030
【図２０】
0004684470.tif 000031