(57)【要約】    【課題】  入射光学系を小型化にし、また環境変動や製造バラツキに起因する印字品質の劣化を防ぐことができるコンパクトな光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。    【解決手段】  光源手段１から発せられた複数の光束の状態を第１の光学素子３により変換し、変換された複数の光束を第２の光学素子４により副走査断面内において偏向手段５の偏向面5aに対して斜め方向から入射させ、偏向手段で偏向させた後、第３の光学素子6により被走査面8上の異なる位置に導光し、被走査面上を複数の光束で光走査する際、第２の光学素子は光源手段から発せられた複数の光束に対して共通に用いられており、光源手段から発せられた複数の光束のうち少なくとも１つの光束は、第２の光学素子の光軸に対して斜め方向から入射すること。【選択図】    図１
2005148284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段から発せられた複数の光束の状態を第１の光学素子により変換し、該変換された複数の光束を第２の光学素子により副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して斜め方向から入射させ、該偏向手段で偏向させた後、第３の光学素子により被走査面上の異なる位置に導光し、該被走査面上を複数の光束で光走査する光走査装置において、
該第２の光学素子は該光源手段から発せられた複数の光束に対して共通に用いられており、該光源手段から発せられた複数の光束のうち少なくとも１つの光束は、該第２の光学素子の光軸に対して斜め方向から入射することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記複数の光束が前記第２の光学素子の光軸に対して斜め方向から入射していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記第１の光学素子は前記光源手段から発せられた複数の光束に対応して各々配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１の光学素子は前記光源手段から発せられた複数の光束に対応して共通に用いられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記偏向手段の偏向面で偏向された光束と、前記第３の光学素子の光軸とが成す副走査方向の角度をθ(rad)、該第３の光学素子の副走査方向の倍率をβ、前記複数の光束に対応して各々配設した第１の光学素子の主点間の間隔を２ｈ(mm)、該偏向面上での複数の光束の副走査方向の間隔を２ｈ´（≠０）(mm)、該第１の光学素子から該第２の光学素子までの主点間距離をｓ(mm)とするとき、
【数１】
2005148284.tif 000010
なる条件を満足することを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記複数の光束に対応して各々配設した第１の光学素子から前記第２の光学素子までの各々の距離が、互いに異なっていることを特徴とする請求項３又は５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光源手段から発せられた複数の光束は、前記偏向手段の偏向面の手前で交差していること特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
光源手段から発せられた複数の光束の状態を第１の光学素子により変換し、該変換された複数の光束を第２の光学素子により副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して斜め方向から入射させ、該偏向手段で偏向させた後、第３の光学素子により被走査面上の異なる位置に導光し、該被走査面上を複数の光束で光走査する光走査装置において、
該第２の光学素子は該光源手段から発せられた複数の光束に対して共通に用いられており、該光源手段から発せられた複数の光束は、該偏向手段の偏向面の手前で交差していることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
前記光源手段から発せられた複数の光束が交差する位置、もしくはその近傍に絞りを設けたことを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第１の光学素子はコリメータレンズであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記第２の光学素子はシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記光源手段は各々独立して設けた複数のレーザ発光部より成ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記光源手段は複数の発光点を有するマルチ半導体レーザより成ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配設された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体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、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有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１３の何れか１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有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
各々が請求項１乃至１３の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配設され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１７】
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項１６記載のカラー画像形成装置。
【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れを用いた画像形成装置に関し、特に走査光学系の配置誤差に伴う被走査面上での走査線曲がりの敏感度を低減して、常に良好なる画像が得られるようにした、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やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の画像形成装置に用いられる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（偏向手段）により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査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８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81から出射した発散光束はコリメータレンズ83により略平行光束に変換され、絞り82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（パワー）を有するシリンドリカルレンズ84に入射している。シリンドリカルレンズ84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回転多面鏡から成る偏向手段85の偏向面（反射面）85aにほぼ線像として結像している。
【０００５】
そして偏向手段85の偏向面85aで偏向された光束をｆθ特性を有する走査光学系（ｆθレンズ系）86を介して被走査面としての感光ドラム面88上に導光し、該偏向手段85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88上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して画像情報の記録を行なっている。
【０００６】
尚、同図において89は同期検出用の折り返しミラー（BDミラー）であり、走査光学系86からの光束の一部を同期検出部90側へ反射させている。90は同期検出部あり、得られる同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面88への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
【０００７】
多色の画像形成装置、例えばタンデム型のフルカラー複写機においては、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して４つの感光体（感光ドラム）を転写ベルトの搬送面に沿って列設し、上述した光走査装置によって４本の光束を光走査して各感光ドラムの周面に各色の静電潜像を形成するとともに該当する色のトナーで顕像化し、これを転写ベルトによって搬送される記録シート上に順次転写してフルカラー画像を形成している。
【０００８】
このような画像形成装置に用いられる光走査装置において、複数の光束を用いて異なる感光ドラム面上を照射するための方法としては、複数のレーザ発光部（光源）を副走査方向に平行に配設し、該複数のレーザ発光部から放射した複数の光束を光偏向器の偏向面上で近接するよう、該偏向面に対して斜入射させるという方法が知られている(例えば特許文献１参照)。
【特許文献１】特開平9-258126号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この方法の場合、例えば図９に示すように各々のレーザ発光部81a,81b、コリメータレンズ83a,83b、そしてシリンドリカルレンズ84a,84bが副走査方向に対して干渉しないように配設する必要がある。特にシリンドリカルレンズ84a,84bを干渉しないように配設することが入射光学系のコンパクトを図るのに重要である。
【００１０】
ところで光偏向器85の偏向面85aに対して斜入射する系の場合、走査レンズ86の副走査方向の厚みを薄くするために偏向面85aへの光束の斜入射角度は約１〜３度ぐらいである。斜入射角度が小さいので複数のシリンドリカルレンズ84a,84bを干渉させないようにするには、該複数のシリンドリカルレンズ84a,84bを光偏向器85から離さなければ成らない。そのためシリンドリカルレンズ84a,84bの焦点距離が長くなり、入射光学系全体が大型化になる傾向にあった。
【００１１】
また走査光学系をコンパクトに構成したい場合、走査レンズ86は光偏向器85側に近づくので、該走査レンズ86の副走査方向の走査倍率(副走査倍率)βは１以上（拡大）になる。このとき例えばシリンドリカルレンズ84a,84bの面のうち副走査方向の曲率が変化して焦点距離ｆがΔｆ変化すると、副走査方向の像面（感光ドラム面）の位置がずれて印字品質を劣化させるという問題点がある。このときの像面位置のずれ量Δは
Δ=Δｆ×β２
で表されるので、副走査倍率βが大きくなればなるほどシリンドリカルレンズ84a,84bの面の曲率変化に対する像面位置のずれ量Δは大きくなる。
【００１２】
シリンドリカルレンズ84a,84bの焦点距離ｆは面の曲率半径をＲ、材質の屈折率をｎとすると近軸理論から
ｆ=Ｒ／（ｎ―1）
で与えられるので、Δｆは曲率半径Ｒの変化が大きいほど大きい。製作上（コストダウン）の目的からシリンドリカルレンズ84a,84bの多くは樹脂成形品（樹脂レンズ）であるので、環境変動や製造バラツキによる副走査方向の曲率変化は硝子レンズよりも大きい。また焦点距離ｆが長くなればなるほど曲率半径Ｒが大きくなるので、樹脂成形による曲率半径Ｒの変化量は大きくなり、シリンドリカルレンズ84a,84bに要求される精度はさらに高くなってしまう。
【００１３】
本発明は入射光学系を小型化すると共に、斜入射角度が小さく走査光学系の副走査倍率が大きい光走査装置においても、環境変動や製造バラツキに起因する印字品質の劣化を防ぐ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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明の光走査装置は、
光源手段から発せられた複数の光束の状態を第１の光学素子により変換し、該変換された複数の光束を第２の光学素子により副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して斜め方向から入射させ、該偏向手段で偏向させた後、第３の光学素子により被走査面上の異なる位置に導光し、該被走査面上を複数の光束で光走査する光走査装置において、
該第２の光学素子は該光源手段から発せられた複数の光束に対して共通に用いられており、該光源手段から発せられた複数の光束のうち少なくとも１つの光束は、該第２の光学素子の光軸に対して斜め方向から入射することを特徴としている。
【００１５】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記複数の光束が前記第２の光学素子の光軸に対して斜め方向から入射していることを特徴としている。
【００１６】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記第１の光学素子は前記光源手段から発せられた複数の光束に対応して各々配設されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項４の発明は請求項１又は２の発明において、
前記第１の光学素子は前記光源手段から発せられた複数の光束に対応して共通に用いられていることを特徴としている。
【００１８】
請求項５の発明は請求項３の発明において、
前記偏向手段の偏向面で偏向された光束と、前記第３の光学素子の光軸とが成す副走査方向の角度をθ(rad)、該第３の光学素子の副走査方向の倍率をβ、前記複数の光束に対応して各々配設した第１の光学素子の主点間の間隔を２ｈ(mm)、該偏向面上での複数の光束の副走査方向の間隔を２ｈ´（≠０）(mm)、該第１の光学素子から該第２の光学素子までの主点間距離をｓ(mm)とするとき、
【００１９】
【数１】
2005148284.tif 000003
【００２０】
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２１】
請求項６の発明は請求項３又は５の発明において、
前記複数の光束に対応して各々配設した第１の光学素子から前記第２の光学素子までの各々の距離が、互いに異なっていることを特徴としている。
【００２２】
請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、
前記光源手段から発せられた複数の光束は、前記偏向手段の偏向面の手前で交差していること特徴としている。
【００２３】
請求項８の発明の光走査装置は、
光源手段から発せられた複数の光束の状態を第１の光学素子により変換し、該変換された複数の光束を第２の光学素子により副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して斜め方向から入射させ、該偏向手段で偏向させた後、第３の光学素子により被走査面上の異なる位置に導光し、該被走査面上を複数の光束で光走査する光走査装置において、
該第２の光学素子は該光源手段から発せられた複数の光束に対して共通に用いられており、該光源手段から発せられた複数の光束は、該偏向手段の偏向面の手前で交差していることを特徴としている。
【００２４】
請求項９の発明は請求項８の発明において、
前記光源手段から発せられた複数の光束が交差する位置、もしくはその近傍に絞りを設けたことを特徴としている。
【００２５】
請求項１０の発明は請求項１乃至９のいずれか１項の発明において、
前記第１の光学素子はコリメータレンズであることを特徴としている。
【００２６】
請求項１１の発明は請求項１乃至１０のいずれか１項の発明において、
前記第２の光学素子はシリンドリカルレンズであることを特徴としている。
【００２７】
請求項１２の発明は請求項１乃至１１のいずれか１項の発明において、
前記光源手段は各々独立して設けた複数のレーザ発光部より成ることを特徴としている。
【００２８】
請求項１３の発明は請求項１乃至１１のいずれか１項の発明において、
前記光源手段は複数の発光点を有するマルチ半導体レーザより成ることを特徴としている。
【００２９】
請求項１４の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至１３の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配設された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体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、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有することを特徴としている。
【００３０】
請求項１５の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至１３の何れか１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有していることを特徴としている。
【００３１】
請求項１６の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１乃至１３の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配設され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。
【００３２】
請求項１７の発明は請求項１６の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば光源手段から発せられた複数の光束のうち、少なくとも１つの光束を副走査断面内で共通のシリンドリカルレンズに、該シリンドリカルレンズの光軸に対して斜め方向から入射させることにより、入射光学系を小型化することができ、また斜入射角度が小さく走査光学系の副走査倍率が大きい光走査装置においても、環境変動や製造バラツキに起因する印字品質の劣化を防ぐことができるコンパクトな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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は本発明の実施例１における光走査装置の入射光学系の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)、図２は本発明の実施例１における光走査装置の偏向手段以降の要部斜視図、図３は本発明の実施例１における光走査装置の入射光学系の要部断面図である。
【００３６】
ここで、主走査方向とは偏向手段の回転軸及び走査光学素子の光軸に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは偏向手段の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で走査光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。
【００３７】
図中、1は光源手段であり、各々独立して配設した２つのレーザ発光部1a,1bを有している。各々のレーザ発光部1a,1bは、例えば半導体レーザより成っている。
【００３８】
3a,3bは各々第１の光学素子としてのコリメータレンズであり、レーザ発光部1a,1bから放射された２つの光束に対応して各々配設しており、該光束（レーザ光）を略平行光束（もしくは略発散光束もしくは略収束光束）に変換している。
【００３９】
4は第２の光学素子としての単一のシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ正の屈折力（パワー）を有しており、レーザ発光部1a,1bから放射された２つの光束に対して共通に用いられている。
【００４０】
本実施例では副走査断面内において、各々のコリメータレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して偏心、かつ傾けて配設しており、レーザ発光部1a,1bから発せられた２つの光束が各々共通のシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して互いに異なった方向で斜め方向から入射（斜入射）するように構成している（斜入射光学系）。
【００４１】
2は絞り（開口絞り）であり、シリンドリカルレンズ4と光偏向器5との間の光路内で、かつレーザ発光部1a,1bから発せられた２つの光束（主光線）が交差する位置、もしくはその近傍に配設されており、入射光束の光束幅を制限している。
【００４２】
尚、コリメータレンズ3a,3b、シリンドリカルレンズ4、絞り4等の各要素は入射光学系11の一要素を構成している。
【００４３】
5は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モータ等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００４４】
6はｆθ特性を有する第３の光学素子としての走査光学系(ｆθレンズ系)であり、単一のｆθレンズを有し（複数のｆθレンズより構成しても良い。）、光偏向器5により偏向された２つの光束を各々対応する反射ミラー7a,9a（7b,9b）を介して感光ドラム面（被走査面）8上にスポット状に結像させ、２本の走査線10a,10bを形成している。走査光学系6は副走査断面内において光偏向器5の偏向面5a又はその近傍と感光ドラム面8又はその近傍との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。
【００４５】
7a,9a（7b,9b）は各々反射ミラーであり、走査光学系6と感光ドラム面8との間の光路内に各々配設されており、光偏向器5で偏向された各々の光束を感光ドラム面8へ導いている。8は被走査面としての感光ドラム面である。
【００４６】
本実施例において各々のレーザ発光部1a,1bから放射された２つの光束（レーザ光）は、対応するコリメータレンズ3a,3bにより略平行光束に変換された後、副走査断面内において共通のシリンドリカルレンズ4に該シリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して斜め方向から入射している。そしてシリンドリカルレンズ4から射出された２つの光束は絞り2の位置（光偏向器5の偏向面5aの手前の位置）で交差してビーム成形されて光偏向器5の偏向面5a近傍にほぼ線上として結像している。尚、このとき２つの光束は副走査断面内において偏向面5aに対してほぼ同じ角度で斜入射しているが、これに限らず、異なる角度で斜入射させても良い。
【００４７】
そして光偏向器5の偏向面5aで偏向された２つの光束は単一のｆθレンズ6により対応する反射ミラー7a,9a（7b,9b）を介して、感光ドラム面8上の異なる位置に各々結像している。そして光偏向器5を矢印Ａ方向に回転させることで感光ドラム面8上を主走査方向に２つの光束で同時に光走査して画像情報の記録を行っている。
【００４８】
尚、本実施例では２以上の光束を用い、副走査断面内において２つ以上のコリメータレンズの光軸を共通のシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して上下方向または一方向からそれぞれ偏心、かつ傾けて構成しても良い。前記図９に示したように各光束毎に複数のシリンドリカルレンズ84a,84bを用いると、該シリンドリカルレンズ84a,84bの干渉を防ぐため、その焦点距離を長くしなければならない。そのため従来の光走査装置では、シリンドリカルレンズ84a,84bの面の曲率変化に対する像面位置の変化の敏感度が大きくなるという傾向にあった。
【００４９】
そこで本実施例ではシリンドリカルレンズ4を一つにして共通化させることによって干渉を考慮する必要をなくしている。これによりシリンドリカルレンズ4の焦点距離ｆを短くすることができ、該シリンドリカルレンズ4の面の曲率変化に対する像面位置の変化を鈍感にしている。
【００５０】
本実施例では上記の如く副走査断面内において２つのコリメータレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して偏心、かつ傾けている。近年、装置全体をコンパクトにするため、光偏向器と感光ドラムとの間に複数の反射ミラーを配設して光路を折り返す光走査装置が増えている。同装置では少なくとも１枚の走査レンズを通過した後、異なる反射ミラーを用いてそれぞれの感光ドラム面上に光束を導いているが、走査レンズ上において２つの光束の離間量が小さいと反射ミラーが他の反射ミラーを介する光束と干渉する恐れがある。
【００５１】
そこで本実施例では、上記の如く光偏向器5の偏向面5aの手前（絞り２の位置）で２つの光束を交差させるように構成することによって、走査レンズ6上における２つの光束の離間量を大きくして、光束の分離を容易にしている。
【００５２】
２つのコリメータレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して平行偏心させるだけだと２つの光束は偏向面5aで交差するので、本実施例のように２つのコリメータ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して傾けることによって２つの光束が偏向面5aの手前で交差するようにしている。これにより上記の如く光束の分離を容易にしている。
【００５３】
本実施例では上記の如く絞り2をシリンドリカルレンズ4と光偏向器5の偏向面5aとの間の光路内で、かつ２つの光束が交差する位置、もしくはその近傍に設けている。絞り2を配設する位置によって斜入射角度θと偏向面5a上での離間量が決まるのは図１から明らかである。また絞り2をこの位置に置くことで、該絞りが１つですむので製造誤差によるスポット径のばらつきは小さくなる。
【００５４】
ここでコリメータレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bがシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して偏心する量をコリメータレンズ3a,3bの主点からシリンドリカルレンズ4の光軸L4に下した点3a1,3b1までの距離で表わしh(mm)（即ちコリメータレンズ3a,3bの主点間を2h）とすると、偏心量hは近軸理論の考えから次のように与えられる。
【００５５】
【数２】
2005148284.tif 000004
【００５６】
ただし、ｆ(mm)はシリンドリカルレンズ4の焦点距離、θ(rad)は光偏向器5の偏向面5aへの光束の斜入射角度（即ち偏向面5aで偏向された光束と走査光学系6の光軸とが成す副走査方向の角度）、ｓ(mm)はコリメータレンズ3a,3bからシリンドリカルレンズ4までの距離（主点間距離）、2h´(mm)は偏向面5a上における２つの光束（主光線）の副走査方向の離間量である。
【００５７】
ここでシリンドリカルレンズ4の焦点距離ｆをどれくらい短くすれば良いかを検討する。シリンドリカルレンズ4の面の曲率変化に対するニュートンリングの変化量で規格を考えると、曲率半径ＲがＲ´に変化したときの幅2xにおけるニュートン本数の増加量をｍ、波長をλとすると次のように与えられる。
【００５８】
【数３】
2005148284.tif 000005
【００５９】
ここで上記したf=R/(n−1)より、定数A=mλ(n−1)／ｘ２とすると、焦点距離ｆの変化量Δｆは次のようになる。尚、ｆ´は変化した焦点距離である。
【００６０】
【数４】
2005148284.tif 000006
【００６１】
また副走査方向の像面（被走査面）8の敏感度は走査光学系6の副走査倍率βと焦点距離の変化量Δｆより、
【００６２】
【数５】
2005148284.tif 000007
【００６３】
ここで一般的にシリンドリカルレンズ4の面の曲率の規格をφ５に対してニュートン本数２本とすると、被走査面の変化を１以下にしたいので焦点距離ｆは
【００６４】
【数６】
2005148284.tif 000008
【００６５】
を満足させることが望ましい。これを近軸理論より求めた条件式（１）より焦点距離ｆを求めて組み合わせると、
【００６６】
【数７】
2005148284.tif 000009
【００６７】
を満足させることが望ましい。
【００６８】
条件式（６）は像面の変化量を小さくするための条件であり、条件式（６）を外れると像面の変化量が大きくなり、高品位な画像が得られなくなってくるので良くない。
【００６９】
ここで例えば斜入射角度θを1.8度、偏向面5aでの副走査方向の２ビームの離間量２ｈを１mm、走査光学系6の副走査倍率βが2.38の光走査装置を考える。従来のようにシリンドリカルレンズが２つの場合、シリンドリカルレンズの焦点距離ｆは120mm以上となる。屈折率n=1.52の樹脂だとシリンドリカルレンズの曲率半径Ｒは62.4mmとなる。曲率の規格をφ５に対してニュートン本数２本とすると、焦点距離ｆの変化量Δｆは0.7mmとなり、像面の変化量は4.0mmと非常に大きい。
【００７０】
これに対して本実施例の構成であるシリンドリカルレンズを１つで考える。焦点距離ｆを20mmにするとコリメータレンズ3a,3bの位置（距離h）は条件式（１）より求まる。コリメータレンズ3a,3b同士が干渉しないようにすると、s=94.9mmおよびh=2.5mmとなり、入射光学系11は図１に示すように与えられる。シリンドリカルレンズ4の曲率半径Ｒは10.4mmとなり、同じニュートン変化に対する像面の変化量は0.2mmと小さくなっている。このとき条件式（５）の右辺にβを当てはめるとf≦42.1となり、これは条件式（６）を満足しているのが分かる。
【００７１】
また本実施例におけるシリンドリカルレンズ4は副走査断面内で光源手段1側（入射側）のレンズ面4aを凸面形状、光偏向器5側（出射側）のレンズ面4bを平面とし、また副走査断面と直行する主走査断面の形状を両レンズ面ともにＲ＝∞のシリンダー形状としている。
【００７２】
このように本実施例ではシリンドリカルレンズ4を凸平形状とすることで製造を容易にし、低コスト化を図っている。また本実施例ではシリンドリカルレンズ4の入射側のレンズ面4aを上記のように凸面形状にすることにより、コリメータレンズ3a,3bからの略平行光束の一部が入射面4aで表面反射してもレーザ発光部1a,1bに戻らないようにしている。これによってレーザ発光部1a,1bの発光の安定性を図っている。
【００７３】
尚、本実施例ではレーザ発光部1a,1bを２つより構成したが、これに限らず３つ以上用いても良い。また本実施例では２つのレーザ発光部1a,1bから発した光束を副走査断面内において光偏向器5の偏向面5aに対し同じ入射角度で斜入射させたが、上記の如く場合によっては斜入射角度を変えても良い。
【００７４】
また本実施例ではレーザ発光部1a,1bから発せられた２本の光束を共に共通のシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して斜め方向から斜入射させたが、これに限らず、どちらか一方のみでも良い。
【００７５】
このように本実施例では、上述した如く２つのコリメートレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して副走査方向に偏心、かつ傾けて配設し、該シリンドリカルレンズ4に入射する２つの光束を、該シリンドリカルレンズ4の光軸に対して斜め方向から入射させることにより、シリンドリカルレンズ4の焦点距離fを短くすることができ、これによりコンパクトで、かつシリンドリカルレンズ4の曲率変化に対して鈍感な入射光学系を構成することでき、また複数の光束の分離も容易にしている。
【実施例２】
【００７６】
図４は本発明の実施例２における光走査装置の入射光学系の副走査断面図である。同図において前記図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００７７】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は２つのコリメータレンズ13a,13bからシリンドリカルレンズ4までの各々の距離を互いに異ならせて構成したことである。その他は構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００７８】
即ち、本実施例では一方のコリメータレンズ13aからシリンドリカルレンズ4までの距離と、他方のコリメータレンズ13bからシリンドリカルレンズ4までの距離を互いに異ならせて構成することによって、更なる入射光学系11のコンパクト化を図っている。
【００７９】
ここで例えば２つのコリメータレンズ13a,13bからシリンドリカルレンズ4まので距離が同じ場合、２つのコリメータレンズ13a,13bを干渉させないように配設しなくてはならないので、該２つのコリメータレンズ13a,13bをシリンドリカルレンズ4まで限りなく近づけることができない。
【００８０】
そこで本実施例では２つのコリメータレンズ13a,13bからシリンドリカルレンズ4までの各々の距離を互いに異ならせることによって、該２つのコリメータレンズ13a,13bをシリンドリカルレンズ4に近づけている。即ち２つのコリメータレンズ13a,13bを相対的に光軸L3a,L3b方向に対して前後にずらすことで、コリメータレンズ13a,13bが一方の光束と干渉するまで、該コリメータレンズ13a,13bをシリンドリカルレンズ4に近づけることができるので入射光学系11の全長を短くすることができる。また副走査方向のスペースも小さくできる。これにより本実施例ではコンパクトな入射光学系11を構成することができ、さらには装置全体の小型化も図ることができる。
【００８１】
尚、本実施例では２つのコリメータレンズ13a,13bを光軸L3a,L3b方向に対して相対的にずらしたが、それに伴い発光点1a,1bの発光点の大きさや、２つのコリメータレンズ13a,13bの焦点距離を変えるようにしても良い。
【実施例３】
【００８２】
図５は本発明の実施例３における光走査装置の要部概略図である。同図において前記図１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００８３】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は光源手段を２つの発光点（発光部）を有する、例えばマルチ半導体レーザーより構成したこと、コリメータレンズ15を１つに共通化させたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００８４】
即ち、同図において12は光源手段であり、２つの発光点を有する、例えばマルチ半導体レーザーより成っている。本実施例では２つの発光点から放射される各々の光束が共通のシリンドリカルレンズ4に該シリンドリカルレンズ4の光軸に対して斜め方向から斜入射するように構成している。
【００８５】
15は第１の光学素子としてのコリメータレンズであり、マルチ半導体レーザー12から放射された２つの光束を各々略平行光束（もしくは略発散光束もしくは略収束光束）に変換している。本実施例におけるコリメータレンズ２はマルチ半導体レーザー12から放射された２つの光束に対して共通に用いられている。
【００８６】
尚、コリメータレンズ15は前述の実施例１または実施例２と同様に２つの光束に対応して別々に設けても良い。
【００８７】
16はｆθ特性を有する第3の光学素子としての走査光学系(走査レンズ系)であり、第１、第２の２枚のｆθレンズ16a,16bを有し、光偏向器5により偏向された２つの光束を感光ドラム面（被走査面）8上にスポット状に結像させ、２本の走査線を形成している。また走査光学系16は副走査断面内において光偏向器5の偏向面5a又はその近傍と感光ドラム面8又はその近傍との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。13は同期検出用の折り返しミラー（BDミラー）であり、走査光学系16からの光束の一部を同期検出部14側へ反射させている。14は同期検出部あり、得られる同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面8への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
【００８８】
本実施例においてはマルチ半導体レーザー12から放射された２つの光束をコリメータレンズ15により略平行光束に変換した後、副走査断面内において共通のシリンドリカルレンズ4に該シリンドリカルレンズ4の光軸に対して斜め方向から入射させている。そしてシリンドリカルレンズ4から射出された２つの光束は開口絞り2の位置(偏向面5aの手前の位置)で交差してビーム成形されて光偏向器5の偏向面5a近傍にほぼ線上として結像している。尚、このとき２つの光束は副走査断面内において偏向面5aに対しほぼ同じ角度で斜入射しているが、これに限らず、異なる角度で斜入射させても良い。
【００８９】
そして光偏向器5の偏向面5aで偏向された２つの光束は第１、第２の２枚のｆθレンズ16a,16bにより感光ドラム面8上に結像している。そして光偏向器5を矢印Ａ方向に回転させることで感光ドラム面8上を主走査方向に同時に光走査して画像情報の記録を行っている。
【００９０】
このように光源手段としてマルチ半導体レーザー12もしくは複数のレーザ発光部1a,1bを用いた光走査装置（マルチビーム光走査装置）の場合、感光ドラム面8上への１回の走査で複数の光束が走査されるため、光走査装置の主走査方向の速度を変えることなく、感光ドラムの回転速度の副走査方向の速度を高速化することができるため、画像形成の高速化が達成できる。
【００９１】
［画像形成装置］
図６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、実施形態１〜３のいずれかに示した構成を有する光走査ユニット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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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６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。
【００９５】
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６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。
【００９６】
図６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、先に説明した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、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【００９７】
［カラー画像形成装置］
図７は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図７において、６０はカラー画像形成装置、６１，６２，６３，６４は各々実施形態１〜３に示したいずれかの構成を有する光走査装置、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、５１は搬送ベルトである。
【００９８】
図７において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置６１，６２，６３，６４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【００９９】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置（６１，６２，６３，６４）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、各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【０１００】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置６１，６２，６３，６４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【０１０１】
前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施例１における光偏向器の断面を含む副走査断面図
【図２】本発明の実施例１における走査光学系の要部斜視図
【図３】本発明の実施例１における入射光学系の要部断面図
【図４】本発明の実施例２における光偏向器の断面を含む副走査断面図
【図５】本発明の実施例３におけるマルチビーム光走査装置の要部斜視図
【図６】本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査断面図
【図７】本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図
【図８】従来の光走査装置の要部斜視図
【図９】従来の入射光学系の光偏向器の断面を含む副走査断面図
【符号の説明】
【０１０３】
1,12  光源手段
1a,1b  レーザ発光部（半導体レーザー）
2  開口絞り
3a,3b,15  第１の光学素子（コリメータレンズ）
4  第２の光学素子（シリンドリカルレンズ）
5  偏向手段(ポリゴンミラー)
5a  偏向面
6,16  第３の光学素子（走査光学系）
7a,7b,9a,9b  折り返しミラー
8  被走査面(感光ドラム面)
11  入射光学系
61、62、63、64  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
41  搬送ベルト
51  マルチビームレーザー
52  外部機器
53  プリンタコントローラ
60  カラー画像形成装置
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
111  プリンタコントローラ
112  転写材（用紙）
113  定着ローラ
114  加圧ローラ
115  モータ
116  排紙ローラ
117  外部機器
【図１】
2005148284.tif 000011
【図２】
2005148284.tif 000012
【図３】
2005148284.tif 000013
【図４】
2005148284.tif 000014
【図５】
2005148284.tif 000015
【図６】
2005148284.tif 000016
【図７】
2005148284.tif 000017
【図８】
2005148284.tif 000018
【図９】
2005148284.tif 000019