(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射された光束を偏向走査する偏向素子と、前記偏向素子の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上にスポット状に結像する走査光学素子と、を具備する走査光学装置において、
前記走査光学素子は、モールディングプロセスで製造された単レンズであり、
前記走査光学素子の副走査方向の結像倍率の軸上と最軸外における差が１０％以内であり、かつ、
前記単レンズの出射面の副走査方向の曲率半径が軸上から軸外に向って変化しており、かつ、
前記単レンズの全系の副走査方向のパワーをφｓ、前記単レンズの出射面の副走査方向のパワーをφｓ２、前記単レンズの光軸上の副走査方向のパワーをφｐ、前記単レンズの最軸外の副走査方向のパワーをφｍ、前記単レンズの出射面の光軸上の副走査方向のパワーをφｐｘ、前記単レンズの出射面の最軸外の副走査方向のパワーをφｍｘとした場合、
画像有効域内の全域において、０．９≦φｓ２／φｓ≦１．１
を満足し、かつ、
０．９φｍ／φｐ≦φｍｘ／φｐｘ≦１．１φｍ／φｐ
を満足するように、前記単レンズの光学面の形状が設定されていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
前記光源は、独立に変調可能な複数の発光点を有するマルチビーム光源であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記単レンズの出射面の主走査断面の形状は、前記偏向素子側に曲率中心を有する円弧形状である請求項１又は２に記載の走査光学装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学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手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とから成る画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査光学装置と、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走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラとから成る画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置に関し、特に光源手段から放射した光束を偏向素子で偏向させｆθ特性を持った結像素子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やマルチファンクションプリンタ等の画像形成装置に好適な走査光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から放射した光束を光変調している。そして該光変調された光束を例えばポリゴンミラーから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面上にスポット状に集束させ光走査して画像記録を行っている。
【０００３】
図１８は従来の走査光学装置の概略図である。同図において光源手段１から放射した発散光束はコリメーターレンズ２により略平行光となり、絞り３によって該光束を制限してシリンドリカルレンズに入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した平行光束のうち主走査面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査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の反射面にほぼ線像として結像する。光偏向器５の反射面で反射偏向された光束はｆθ特性を有する走査光学素子（ｆθレンズ）６を介して被走査面８に導光される。そして光偏向器５を矢印方向に回転させることによって被走査面８上を走査している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この様な走査光学装置において、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走査光学装置、もしくはその補正光学系（走査光学素子）は従来より種々提案されている。
【０００５】
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走査光学装置に対しても同様の要求がなされている。この様な要望を満足する構成として、走査光学素子を１枚から構成した走査光学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。
【０００６】
特開平４−５０９０８号公報では、走査光学素子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。
【０００７】
一方、特開平９−３３８５０号公報においては、走査光学装置において走査光学素子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。
【０００８】
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しており、レンズの肉厚を小さく押さえるために主走査方向のレンズ形状が比較的大きな非球面量有する場合が多かった。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
図１９は同公報の実施例における、走査光学素子、および各光学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。
【００１２】
図１９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。
【００１３】
本発明では、第１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（副走査方向）の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走査光学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。
【００１４】
第２に、本発明では、光学系の特性である像面湾曲特性、等速走査を行なうためのｆθ特性、波面収差も良好に補正し、走査光学素子を適切な形状にすることにより、モールドレンズの配置誤差により発生する走査線湾曲も微小に抑えることができる走査光学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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の発明では、光源と、前記光源から出射された光束を偏向走査する偏向素子と、前記偏向素子の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上にスポット状に結像する走査光学素子と、を具備する走査光学装置において、
前記走査光学素子は、モールディングプロセスで製造された単レンズであり、
前記走査光学素子の副走査方向の結像倍率の軸上と最軸外における差が１０％以内であり、かつ、
前記単レンズの出射面の副走査方向の曲率半径が軸上から軸外に向って変化しており、かつ、
前記単レンズの全系の副走査方向のパワーをφｓ、前記単レンズの出射面の副走査方向のパワーをφｓ２、前記単レンズの光軸上の副走査方向のパワーをφｐ、前記単レンズの最軸外の副走査方向のパワーをφｍ、前記単レンズの出射面の光軸上の副走査方向のパワーをφｐｘ、前記単レンズの出射面の最軸外の副走査方向のパワーをφｍｘとした場合、
画像有効域内の全域において、０．９≦φｓ２／φｓ≦１．１
を満足し、かつ、
０．９φｍ／φｐ≦φｍｘ／φｐｘ≦１．１φｍ／φｐ
を満足するように、前記単レンズの光学面の形状が設定されている構成とした。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例の走査光学装置の主走査方向の断面図、図２は副走査方向の断面図である。
【００３４】
本実施例の単レンズは、モールドプロセスで成形されたプラスチィックレンズである。但し、モールドレンズであればガラスモールドレンズにも本発明は適用できる。
【００３５】
同図において１は光源手段であり、例えば半導体レーザーによって成り立っている。２はコリメーターレンズである。３は絞りであり光束（光量）を制限している。４はシリンドリカルレンズである。
【００３６】
５は光偏向器でポリゴンミラーより成っておりモーター等の駆動手段により矢印方向に回転している。６１はｆθ特性を有する走査光学素子であり本実施例では単レンズで構成されている。８は被走査面である感光ドラムである。
【００３７】
光源手段である半導体レーザー１から出射した発散光束はコリメーターレンズ２によって略平行光に変換される。この光束は絞り３によって光量を制限されリンドリカルレンズ４に入射する。このうち主走査方向の光束はそのまま光偏向器であるポリゴンミラー５に入射するが、副走査方向の光束はシリンドリカルレンズ４によりポリゴンミラー面付近に結像される。したがってポリゴンミラー５に入射する光束は主走査方向に長手の線像となる。
【００３８】
このポリゴンミラー５に入射した光束はモ−タ−によるポリゴンミラー５の矢印方向の回動によって走査光学素子に向け偏向走査され、ｆθ特性を有する走査光学素子６１に入射される。走査光学素子６１は主走査方向と副走査方向に異なる屈折力（パワー）を持ち、ポリゴンミラーからの偏向光束を被走査面に結像させるとともにポリゴンミラー面の倒れを補正している。走査光学素子６１に入射した光束は、該走査光学素子６１により被走査面８上に結像して、感光ドラム等からなる被走査面８上を該光束で光走査する。
【００３９】
本発明における屈折面の面形状は以下の形状表現式により表されている。
【００４０】
光軸との交点を原点とし、光軸方向をｘ軸、主走査面内において光軸と直交する軸をｙ軸、副走査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、
【００４１】
【外７】
0004717285.tif 000002
【００４２】
（但し、Ｒは光軸上の母線曲率半径、Ｋ、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０は非球面係数）
副走査方向（光軸を含み主走査方向に対して直交する方向）と対応する子線方向が、
【００４３】
【外８】
0004717285.tif 000003
【００４４】
ここでｒ’＝ｒ０（１＋Ｄ２Ｙ２＋Ｄ４Ｙ４＋Ｄ６Ｙ６＋Ｄ８Ｙ８＋Ｄ１０Ｙ１０）
（但し、ｒ０は光軸上の子線曲率半径、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０は係数）
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な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。
【００４５】
ここで本発明の走査光学素子では前記課題を解決するために副走査方向に以下の３つの機能を持たせている。
ａ）副走査像面湾曲、面倒れの補正
ポリゴン反射面近傍にある線像を被走査面近傍に再結像させ、画像有効域内において副走査方向の像面湾曲を補正すると共に、ポリゴンミラー面の倒れ補正を行う。
ｂ）走査光学素子の画像有効域内における副走査倍率の一定化
走査光学素子の副走査方向の結像倍率（以下、副走査倍率）を画像有効域内で略一定とすることにより、被走査面に入射する光束の副走査方向Ｆｎｏを揃え、画像有効域内での副走査スポット径を均一にするとともにマルチビーム走査光学装置においては隣接走査線の間隔を一定とする。この画像有効域内における副走査方向の結像倍率の差は走査光学装置としての実用上、１０％以下、望ましくは５％以下に抑えることが必要である。
【００４６】
また光学箱（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光学素子全体が主走査面と垂直な方向（以下、Ｚ方向）へ偏心した場合、走査光学素子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。
ｃ）走査光学素子の各光学面の画像有効域内における副走査倍率の一定化
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、走査レンズの各光学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。特に光軸上の副走査方向屈折力の大きい面は偏心に対する敏感度が高いため、同光学面の副走査倍率の一定化は必須である。
【００４７】
この画像有効域内における光軸上の副走査方向屈折力の大きい光学面の副走査方向の結像倍率（副走査倍率）の差は走査光学装置としての実用上、１０％以下、望ましくは５％以下に抑えることが必要である。ここで光学面の副走査倍率とは該光学面に対する物体距離と像距離との比で表される尺度であり、該光学面をＺ方向に偏心させた時の単位量当たりの被走査面上での照射位置変化量とも対応する量である。
【００４８】
またこの尺度の代わりに走査光学素子の副走査方向の屈折力比を光軸上の副走査方向屈折力が大きい光学面（ｘ面）において一定にすることでも同様の効果が得られ、その場合は下記の条件式を満足させることが必要である。
【００４９】
０．９φｍ／φｐ≦φｍｘ／φｐｘ≦１．１φｍ／φｐ……（１）
第３の光学素子の副走査方向屈折力  光軸上：φｐ  最軸外：φｍ
同素子ｘ面の副走査方向屈折力  光軸上：φｐｘ  最軸外：φｍｘ
ここでφｍは、φｍｘは主走査方向の屈折を考慮する必要があり、例えば、
φｍｘ＝（ｎｉｃｏｓθｉ−ｎｏｃｏｓθ０）／ｒ
ｎｏ：物体側屈折率  ｎｉ：像側屈折率
θｏ：物体側入射角  θｉ：像側入射角
で算出することが可能である。
【００５０】
次に本発明ではこれらを実施する具体的な手法として、走査光学素子を単レンズから構成し、
１）走査光学素子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、
２）走査光学素子の出射面に副走査方向のほぼ全ての屈折力を配すること、
３）走査光学素子の出射面の副走査方向の曲率を主走査方向の軸上から軸外に向け連続的に変化させること、
により上記ａ），ｂ），ｃ）３項目を満足させている。
【００５１】
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）から走査光学素子の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。
【００５２】
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。
【００５３】
ここでポリゴンミラー５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。
【００５４】
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。
【００５５】
図４に本実施例における設計データを示す。
【００５６】
本実施例では走査光学素子６１は入射面は主走査方向が非球面形状、副走査方向が平面のシリンダー面、出射面は主走査方向が円形状、副走査方向が主走査方向とは異なる円形状でかつ主走査方向に対応して曲率が変化する変形トーリック面により構成されている。
【００５７】
出射面の主走査形状は上記項目１）に従い、画像有効域内で副走査倍率が略一定となるよう決定されており、また副走査方向の屈折力も出射面に集中させている。
【００５８】
また走査光学素子全体、光軸上の副走査方向の屈折力が最も大きい出射面における副走査方向の屈折力は、
【００５９】
【表１】
0004717285.tif 000004
【００６０】
となり条件式（１）を満足する。
【００６１】
本実施例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Ｌａ０＝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Ｌｂ０＝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、
【００６２】
【外９】
0004717285.tif 000005
【００６３】
となり、
【外１０】
0004717285.tif 000006
【００６４】
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。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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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＝１．０≦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。
【００６８】
図５は本実施例における、幾何収差、走査光学素子の副走査倍率差を示しており、いづれも良好に補正されている。また画像有効域内における各光学面の副走査倍率差は、
入射面：０％（平面）
出射面：１．４％
となり、光軸上の副走査方向屈折力が最も大きい出射面において画像有効域内での副走査倍率が略一定となっていることが伺える。
【００６９】
図６は本実施例における走査光学素子全体、及び各光学面をＺ方向に偏心（偏心量５０μｍ）させたときの被走査面上における走査線の移動量（Ｚ方向）を示す図である。同図より偏心により照射位置は変動するものの、走査線湾曲（曲がり）の発生は微量であることが分かる。
【００７０】
図６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。
【００７１】
つまり、図６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。
【００７２】
また、図６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。
【００７３】
以上、本実施例では走査光学素子をシリンダー面、変形トーリック面からなる単レンズより構成し、走査光学素子、及び同素子の各光学面の副走査倍率を画像有効域内で略一定とすることにより、走査光学素子全体、及び各光学面に配置誤差、製造誤差による偏心が生じても走査線湾曲を生じない走査光学装置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。
【００７４】
（第２実施例）
図７は本発明の第２実施例の走査光学装置の主走査方向の断面図、図８は副走査方向の断面図である。第２実施例において第１実施例と異なる点は、光源にマルチビームレーザーを用いた点、さらに走査光学装置をカラー画像形成装置に搭載した点、走査光学素子の入射面、出射面の形状を変更した点であり他は第１実施例と同様である。
【００７５】
同図において１１は光源であるマルチビームレーザーであり、独立に変調された２本の光束を同時に出射している（図中では１本の光束のみ記載）。また本実施例ではこの走査光学装置を図９に示すカラー画像形成装置に搭載している。同装置は複数の走査光学装置からの複数の光束をそれぞれ対応する像担持体上に導光し、異なった色光の画像情報を記録するカラー画像形成装置である。
【００７６】
図１０に本実施例における設計データを示す。
【００７７】
本実施例では走査光学素子６２は入射面は主走査方向が非球面形状、副走査方向が微小の屈折力を有する凸面のトーリック面、出射面は主走査方向が非球面形状、副走査方向が主走査方向とは異なる円形状でかつ主走査方向に対応して曲率が変化する変形トーリック面により構成されている。
【００７８】
出射面の主走査形状は上記項目１）に従い、画像有効域内で副走査倍率が略一定となるよう決定されており、また副走査方向の屈折力も入射面側に微少量配分しているものの大半を出射面に集中させている。入射面側の屈折力配分は走査光学素子の屈折力の１割以下であれば実質上、本発明の効果を得られる。
【００７９】
図１１は本実施例における、幾何収差、走査光学素子の副走査倍率差を示しており、いづれも良好に補正されている。また走査光学素子全体、光軸上の副走査方向の屈折力が最も大きい出射面における副走査方向の屈折力は、
【００８０】
【表２】
0004717285.tif 000007
【００８１】
となり条件式（１）を満足する。
【００８２】
また、本実施例においても、Ｌｂθ／Ｌａθ＝０．９７４８×Ｌｂ０／Ｌａ０となり、
【外１１】
0004717285.tif 000008
【００８３】
を満たす。
【００８４】
また、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＝０．９３２≦１．１
である。
【００８５】
図１２は本実施例における走査光学素子全体、及び各光学面をＺ方向に偏心（偏心量５０μｍ）させたときの被走査面上における走査線の移動量（Ｚ方向）を示す図である。同図より偏心により照射位置は変動するものの、走査線湾曲（曲がり）の発生は微量であることが分かる。
【００８６】
以上、本実施例では走査光学素子をトーリック面、変形トーリック面からなる単レンズより構成し、走査光学素子、及び同素子の各光学面の副走査倍率を画像有効域内で略一定とすることにより、走査光学素子全体、及び各光学面に偏心が生じても走査線湾曲を生じない走査光学装置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。
【００８７】
さらに本実施例固有の効果として、画像有効域内における走査光学素子の副走査倍率の一定化により、マルチビームを用いた走査光学装置における複数光束間の被走査面上での走査線間隔が均一化され、高精細な画像形成が可能な走査光学装置が実現できる。
【００８８】
また走査光学素子の各光学面の副走査倍率を一定化することで素子の製造誤差等により走査線湾曲を生じない、そして走査線湾曲（曲がり）調整を必要としない色ずれの少ないカラー画像形成装置の実現が可能となる。
【００８９】
（第３実施例）
図１３は本発明の第３実施例の走査光学装置における主走査方向の断面図、図１４は副走査方向の断面図である。第３実施例において第１実施例と異なる点は、走査光学素子の入射面と出射面の形状を変更した点、さらに走査光学装置を画像形成装置に搭載した点であり他は第１実施例と同様である。
【００９０】
図１５に本実施例における設計データを示す。
【００９１】
本実施例では走査光学素子６３は入射面は主走査方向が非球面形状、副走査方向が凸面のトーリック面、出射面は主走査方向が円形状、副走査方向が主走査方向とは異なる円形状でかつ主走査方向に対応して曲率が変化する変形トーリック面により構成されている。
【００９２】
また走査光学素子全体、光軸上の副走査方向の屈折力が最も大きい出射面における副走査方向の屈折力は、
【００９３】
【表３】
0004717285.tif 000009
【００９４】
となり条件式（１）を満足する。
【００９５】
また、本実施例においても、Ｌｂθ／Ｌａθ＝１．００５７×Ｌｂ０／Ｌａ０となり、
【外１２】
0004717285.tif 000010
【００９６】
を満たす。
【００９７】
また、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
である。
【００９８】
出射面の主走査形状は上記項目１）に従い、画像有効域内で副走査倍率が略一定となるよう決定されており、また副走査方向の屈折力も出射面に集中させている。
【００９９】
図１６は本実施例における、幾何収差、走査光学素子の副走査倍率差を示しており、いづれも良好に補正されている。また画像有効域内における各光学面の副走査倍率差は、
入射面：６５％
出射面：５．３％
となり、光軸上の副走査方向屈折力が最も大きい出射面において画像有効域内での副走査倍率が略一定となっていることが伺える。なお入射面に付けている副走査方向の屈折力は微量であり同面の偏心による走査線移動量自体が少ないため、入射面の副走査倍率差は大きくても差し支えない。入射面側の屈折力配分は走査光学素子の屈折力の１割以下であれば実質上、本発明の効果を得られる。
【０１００】
図１７は本実施例における走査光学素子全体、及び各光学面をＺ方向に偏心（偏心量５０μｍ）させたときの被走査面上における走査線の移動量（Ｚ方向）を示す図である。同図より偏心により照射位置は変動するものの、走査線湾曲（曲がり）の発生は微量であることが分かる。
【０１０１】
（第４実施例）
図２１は本発明の光走査装置の実施例４の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２２は図２１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【０１０２】
実施例４が実施例１と異なる点は、走査光学素子の第１面の主走査方向が円弧、第２面が非球面となっている点である。  主走査方向の形状が実施例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２３に本実施例における走査光学素子６４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２４に本実施例における走査光学素子６４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。
【０１０５】
また走査光学素子全体、光軸上の副走査方向の屈折力が最も大きい出射面における副走査方向の屈折力は、
【０１０６】
【表４】
0004717285.tif 000011
【０１０７】
本実施例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６４の出射面６４ｂまでの空気換算距離（レンズ中は実距離／屈折率）はＬａ０＝６７．２８８ｍｍ、前記走査光学素子６４の出射面６４ｂから前記被走査面８までの距離はＬｂ０＝１４７．１８７ｍｍ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６４の出射面６４ｂまでの空気換算距離はＬａθ＝７７．０９４ｍｍ、走査光学素子６４の出射面６４ｂから前記被走査面８までの距離はＬｂθ＝１７１．０９５ｍｍであって、
【外１３】
0004717285.tif 000012
【０１０８】
となり、
【外１４】
0004717285.tif 000013
【０１０９】
なる条件を満足するように両面６４ａ・６４ｂ（特に出射面６４ｂ）の主走査方向形状（母線形状）を決定している。
【０１１０】
図２５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本実施例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例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。
【０１１１】
副走査方向のＦｎｏの比は、
Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ＝１≧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。
【０１１２】
走査光学素子の光路長をＬ、焦点距離をｆとしたとき、
１．３５ｆ≦Ｌ＝１．４７８≦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。
【０１１３】
走査光学素子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≦１．１
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。
【０１１４】
走査光学素子６４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６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。
【０１１５】
図２０は、本発明の画像形成装置の実施形態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、実施例に示した構成を有する走査光学装置１００に入力される。そして、この走査光学装置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。
【０１１６】
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、前記走査光学装置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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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３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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
図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、走査光学装置内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【０１２１】
以上、本実施例では走査光学素子をトーリック面、変形トーリック面からなる単レンズより構成し、走査光学素子、及び同素子の各光学面の副走査倍率を画像有効域内で略一定とすることにより、走査光学素子全体、及び各光学面に配置誤差、製造誤差による偏心が生じても走査線湾曲を生じない走査光学装置を実現することが可能となる。さらに本走査光学装置を画像形成装置へ搭載することにより、走査線湾曲の少ない高品位な装置の実現が可能となる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、走査光学装置中の走査光学素子の主走査形状、及び副走査パワー配置を適切に設定することにより、モールドレンズの基本性能が良好に補正されかつ、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（副走査方向）の偏心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走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における走査光学装置の主走査方向の断面図。
【図２】第１実施例における走査光学装置の副走査方向の断面図。
【図３】副走査倍率が一定となる主走査形状の説明図。
【図４】第１実施例における設計データ。
【図５】第１実施例における幾何収差、及び副走査倍率差を示す図。
【図６】第１実施例における走査光学素子偏心時の走査線移動量を示す図。
【図７】第２実施例における走査光学装置の主走査方向の断面図。
【図８】第２実施例における走査光学装置の副走査方向の断面図。
【図９】カラー画像形成装置の断面図。
【図１０】第２実施例における設計データ。
【図１１】第２実施例における幾何収差、及び副走査倍率差を示す図。
【図１２】第２実施例における走査光学素子偏心時の走査線移動量を示す図。
【図１３】第３実施例における走査光学装置の主走査方向の断面図。
【図１４】第３実施例における走査光学装置の副走査方向の断面図。
【図１５】第３実施例における設計データ。
【図１６】第３実施例における幾何収差、及び副走査倍率差を示す図。
【図１７】第３実施例における走査光学素子偏心時の走査線移動量を示す図。
【図１８】従来の走査光学装置の概略図である。
【図１９】従来技術における走査光学素子偏心時の走査線移動量を示す図。
【図２０】画像形成装置の断面図。
【図２１】第４実施例における走査光学装置の主走査方向の断面図。
【図２２】第４実施例における走査光学装置の副走査方向の断面図。
【図２３】第４実施例における設計データ。
【図２４】第４実施例における光線の座標、光線距離を示す図。
【図２５】第４実施例における幾何収差、及び副走査倍率差を示す図。
【符号の説明】
１  光源（半導体レーザー）
２  コリメーターレンズ
３  絞り
４  シリンドリカルレンズ
５  偏向器（ポリゴンミラー）
Ｏ  ポリゴン回転軸
Ａ  ポリゴン回転方向
６  走査光学素子
６１〜６３  走査光学素子（プラスチックトーリックレンズ）
８  被走査面（感光体ドラム）
【図１】
0004717285.tif 000014
【図２】
0004717285.tif 000015
【図３】
0004717285.tif 000016
【図４】
0004717285.tif 000017
【図５】
0004717285.tif 000018
【図６】
0004717285.tif 000019
【図７】
0004717285.tif 000020
【図８】
0004717285.tif 000021
【図９】
0004717285.tif 000022
【図１０】
0004717285.tif 000023
【図１１】
0004717285.tif 000024
【図１２】
0004717285.tif 000025
【図１３】
0004717285.tif 000026
【図１４】
0004717285.tif 000027
【図１５】
0004717285.tif 000028
【図１６】
0004717285.tif 000029
【図１７】
0004717285.tif 000030
【図１８】
0004717285.tif 000031
【図１９】
0004717285.tif 000032
【図２０】
0004717285.tif 000033
【図２１】
0004717285.tif 000034
【図２２】
0004717285.tif 000035
【図２３】
0004717285.tif 000036
【図２４】
0004717285.tif 000037
【図２５】
0004717285.tif 000038