(57)【要約】    【課題】  入射光学系の球面収差が原因で生じる像面湾曲を良好に補正することができる光走査装置を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から出射した光束を、順にコリメート作用を有する第１の光学系１１と、ビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系１２を介し、光束を偏向する光偏向器５に導光し、光偏向器で偏向された光束を第３の光学系６で被走査面７上に導光する際、主走査断面内においては、光源手段から出射した光束を第１の光学系と第２の光学系を介して略平行光束に変換して、光偏向器の偏向面に偏向面の主走査方向の幅より広くして入射させており、被走査面上の像高に応じて、第１の光学系で発生する球面収差を第２の光学系の非球面作用を有する面で補償するようにしたこと。【選択図】    図１
2005241727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段から出射した光束を、順にコリメート作用を有する第１の光学系と、ビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系を介し、光束を偏向する光偏向器に導光し、該光偏向器で偏向された光束を第３の光学系で被走査面上に導光する光走査装置において、
主走査断面内においては、該光源手段から出射した光束を該第１の光学系と該第２の光学系を介して略平行光束に変換して、該光偏向器の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広くして入射させており、
該被走査面上の像高に応じて、該第１の光学系で発生する球面収差を該第２の光学系の非球面作用を有する面で補償するようにしたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光源手段から出射した光束を、順にコリメート作用を有する第１の光学系と、ビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系を介し、光束を偏向する光偏向器に導光し、該光偏向器で偏向された光束を第３の光学系で被走査面上に導光する光走査装置において、
該第２の光学系の少なくとも一部は、該第３の光学系を含み、
主走査断面内においては、該光源手段から出射した光束を該第１の光学系と該第２の光学系を介して略平行光束に変換して、該光偏向器の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広くして入射させており、
副走査断面内においては、該光源手段から出射した光束を該第１の光学系と該第２の光学系を介して収束光束に変換して、該光偏向器の偏向面の法線に対し所定の角度で入射させており、
該被走査面上の像高に応じて、該第１の光学系で発生する球面収差を該第２の光学系の非球面作用を有する面で補償するようにしたことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
光源手段から出射した光束を、順にコリメート作用を有する第１の光学系と、ビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系を介し、光束を偏向する光偏向器に導光し、該光偏向器で偏向された光束を第３の光学系で被走査面上に導光する光走査装置において、
主走査断面内において該第２の光学系の光軸と該第３の光学系の光軸との成す角度は所定の角度を有し、
主走査断面内においては、該光源手段から出射した光束を該第１の光学系と該第２の光学系を介して略平行光束に変換して、該光偏向器の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広くして入射させており、
副走査断面内においては、該第１の光学系と該第２の光学系を介して該光源手段から出射した光束を収束光束に変換して、該光偏向器の偏向面の法線に対し所定の角度で入射させており、
該被走査面上の像高に応じて、該第１の光学系で発生する球面収差を該第２の光学系の非球面作用を有する面で補償するようにしたことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
前記第１の光学系は単一の球面レンズを有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第２の光学系は、前記第１の光学系で発生する球面収差に起因する被走査面上での像面湾曲を補償していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第２の光学系は、主走査断面が非円弧の面を１つ以上有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第２光学系は、主走査断面内の屈折力が副走査断面内の屈折力よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記第２光学系は、主走査断面と副走査断面とで互いに異なる屈折力を有する補正素子を１つ以上有し、かつ該補正素子の少なくとも一つの面は非球面作用を有しており、該非球面作用により前記第１光学系で発生する球面収差を補償していることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の走査光学系。
【請求項９】
前記補正素子は、前記光源手段から出射する光束の波長が変動した際に生じる光学系全系の色収差又は／及び前記第１、第２、第３の光学系全系から生じる色収差を補償している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】
前記補正素子は、一方の面に回折格子が形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記第２の光学系は、アナモフィックレンズを有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記光源手段と前記光偏向器との間に反射部材を設け、該光偏向器に入射する光束が、該反射部材を介して該光偏向器に入射すると共に、副走査断面内において、該光偏向器の偏向面の法線に対し所定の角度で入射す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１３】
前記第１、第２の光学系を介して前記光偏向器に入射する光束は、前記第３の光学系によって被走査面上を走査する光束と同一平面内に存在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１４】
前記第１の光学系はガラス材より成るレンズを有し、前記第２の光学系は樹脂より成るレンズを１つ以上有し、
該第１、第２の光学系による最大球面収差をＳＡ、該第１、第２の光学系の主走査方向の合成焦点距離をＦ12  、前記第３の光学系の主走査方向の焦点距離をＦ3  、前記光源手段から出射する光束の波長をλ、前記光偏向器のファセット幅をＷとするとき、
３．０×｜ＳＡ｜×（Ｆ3／Ｆ１２）２≦１．５５×１０3×（Ｆ3／Ｗ×λ）2
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１項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１６】
請求項１乃至１４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１７】
各々が請求項１乃至１４の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、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１８】
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１７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を及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から出射した光束を光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させ偏向させた後、ｆθ特性を有する走査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やデジタル複写機や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】
従来から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やマルチファンクションプリンタ等の画像形成装置においては光走査装置が広く用いられている。
【０００３】
この光走査装置は、例えば半導体レーザー等より成る光源手段から出射された光束をコリメーターレンズにより略平行光束(もしくは収束光束もしくは発散光束)に変換し、ポリゴンミラー(回転多面鏡)より成る光偏向器の偏向面(偏向反射面)に導き、該光偏向器で偏向された光束を走査光学系(fθレンズ系)を用いて、被走査面上にスポット状に結像させつつ等速走査させている。
【０００４】
またこの光走査装置は、主走査断面内と直交する副走査断面内においては、コリメーターレンズから射出された略平行光束を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を用いて、光偏向器の偏向面近傍に集光し、その後走査光学系で被走査面上に再結像する、所謂倒れ補正光学系を用いることもある。
【０００５】
一方、主走査断面内でコリメーターレンズから射出された略平行光束の光束幅は偏向面より狭くし、全ての光束を該偏向面で反射偏向させるアンダーフィルド走査光学系（以下「ＵＦＳ」とも称す。）が用いられている。ＵＦＳは光エネルギーを無駄なく偏向走査することができる反面、偏向面をある程度大きくする必要があり、光偏向器が大型化する傾向にあった。
【０００６】
近年、レーザービームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクションプリンタでは印字速度の向上の要望が強くなってきているが、印字速度を向上させる為には、光偏向器を高速に回転させるか、もしくは偏向面の面数を増やす必要がある。光偏向器が大型なＵＦＳでは、更に高速回転させると光偏向器の発熱や騒音や電力等の問題点が生じる。また偏向面の面数を増やすと、さらに光偏向器が大型化し、同様に光偏向器の発熱や騒音や電力等の問題点が生じる。
【０００７】
これに対し光源手段から出射された光束を光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させるオーバーフィルド走査光学系（以下「ＯＦＳ」とも称す。）では、ＵＦＳに比べ光偏向器そのものが小さく、更なる高速回転や反射面数の増加が可能である。
【０００８】
ＯＦＳでは光束を光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させ光束の一部を偏向面で切り取るようにしているので、光エネルギーの利用効率がＵＦＳより低い分、光源手段の出力パワーが必要という問題点もあったが、近年では光源手段としてハイパワーの半導体レーザが登場しており、この問題点は解決されている。
【０００９】
しかしながら上記ＯＦＳにおいては以下に示す課題を有する。
【００１０】
ＯＦＳでは光源手段から射出した光束を光偏向器の偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させ、該光偏向器の偏向面で切り取るようにして偏向し被走査面に導いている。よって被走査面上の像高に応じて、光偏向器への入射光束の異なる部分を使用することになる。例えば被走査面上の中央部に導かれる光束は光偏向器への入射光束の中央部分が使用され、周辺部に導かれる光束は光偏向器への入射光束の周辺部分が使用されるのである。このため光偏向器への入射光束に、例えば球面収差のように光束の中央部（軸上近傍）と周辺部に波面の差異があると、被走査面上では像高に応じて結像位置に差異が生じる、いわゆる像面湾曲が発生することになる。
【００１１】
像面湾曲により被走査面上では像高に応じてビームスポットサイズが肥大するようになる。またＯＦＳ（オーバーフィルド走査光学系）はＵＦＳ（アンダーフィルド走査光学系）と比較して、像面湾曲によって被走査面上のスポットプロファイルにサイドローブが発生しやすい傾向もある。
【００１２】
スポットサイズの肥大化やスポットプロファイルのサイドローブの問題は、被走査面上に書き込まれた画像に対し、解像力の低下や細線の太り等の悪影響を及ぼすという問題点となる。この傾向はビームスポット径を小さくするほど大きくなるため、画像形成装置の高画質化に対応する際には特に大きな問題点となっていた。
【００１３】
上記の問題点を解決するＯＦＳを用いた光走査装置が種々と提案されている（例えば特許文献１、２、３参照）。
【００１４】
特許文献１では、光源手段と、該光源手段からの少なくとも主走査方向の発散光束を略平行光束に変換する第１の光学系と、回転軸に平行な複数の偏向面（反射面）を有し、且つ該回転軸を中心に略等角速度で回転し、入射した光束を該偏向面により所定の主走査方向に沿って偏向反射する回転多面鏡と、該回転多面鏡によって偏向反射された光束が被走査面上を略等速度で主走査方向に沿って走査するように偏向反射された光束を被走査面上に収束させる第２の光学系とを有し、該光源手段からの光束を該回転多面鏡の複数の偏向面に跨がるように入射させるオーバーフィルドタイプより構成され、該光源手段からの光束が全て入射される第１の光学系により、該回転多面鏡の一偏向面で偏向反射された一部の光束が入射される第２の光学系での収差を補正する波面を形成するように構成されている。即ち、光源手段から光偏向器に至る入射光学系としての第１の光学系の球面収差と、光偏向器から被走査面に至る走査光学系としての第２の光学系の像面湾曲を相殺させることを開示している。
【００１５】
特許文献２では、光源手段を含み、該光源手段から出射した光束を主走査断面内において略平行光束に変換する第１の光学系と、該第１の光学系を含み、光偏向器の偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させる第２の光学系と、該光偏向器で偏向反射された光束を被走査面上に結像させる第３の光学系と、を有する光走査装置において、前記第１の光学系は負レンズと正レンズからなる色消しレンズや少なくとも１面が非球面で形成された単レンズを用いていることを開示している。即ち、光源手段からの光束を集光する集光レンズ（群）としての第１の光学系を凹凸レンズの２枚構成、もしくは非球面レンズを採用することで、該第１の光学系の球面収差そのものの発生を押さえ込んでいるのである。
【００１６】
特許文献３では、カップリングレンズと光偏向器との間に少なくとも１枚の樹脂レンズとガラスレンズを設け、該樹脂レンズの主走査断面内の形状を非円弧（非球面）とすることで球面収差を補正することを開示している。
【特許文献１】特開平９−３０４７２０号公報
【特許文献２】特開２００１−５９９４６号公報
【特許文献３】特開２００２−２６７９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら上記特許文献１では、第１の光学系（入射光学系）と第２の光学系（走査光学系）は一対の設計となる為、他の画像形成装置に流用する際にスペック、例えば走査スピードが異なるなどの際に第１の光学系を再設計すると第２の光学系も再設計する必要が発生してしまう。
【００１８】
この点を改善した特許文献２では、集光レンズを２枚構成にしたり、もしくは非球面レンズを使用したりしているのでコスト的に不利となる傾向にある。特にレーザ光源という熱源近傍に配置される集光レンズは熱に対する光学安定性を考えると樹脂レンズは使用しにくく、ガラス製になるため、使用枚数の増加や非球面利用によるコストアップを無視することはできない。
【００１９】
特許文献３では、カップリングレンズと光偏向器との間に少なくとも１枚の樹脂レンズとガラスレンズを設け、該樹脂レンズの主走査断面内の形状を非円弧（非球面）とすることで球面収差を補正するとの開示があるものの、ＯＦＳ特有の入射光学系での球面収差が光走査装置の像面湾曲を生じさせるとの課題への解決方法の開示が全く記載されていない。
【００２０】
本発明は入射光学系の球面収差が原因で生じる像面湾曲を良好に補正することができる光走査装置を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】
【００２１】
請求項１の発明の光走査装置は、
光源手段から出射した光束を、順にコリメート作用を有する第１の光学系と、ビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系を介し、光束を偏向する光偏向器に導光し、該光偏向器で偏向された光束を第３の光学系で被走査面上に導光する光走査装置において、
主走査断面内においては、該光源手段から出射した光束を該第１の光学系と該第２の光学系を介して略平行光束に変換して、該光偏向器の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広くして入射させており、
該被走査面上の像高に応じて、該第１の光学系で発生する球面収差を該第２の光学系の非球面作用を有する面で補償するようにしたことを特徴としている。
【００２２】
請求項２の発明の光走査装置は、
光源手段から出射した光束を、順にコリメート作用を有する第１の光学系と、ビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系を介し、光束を偏向する光偏向器に導光し、該光偏向器で偏向された光束を第３の光学系で被走査面上に導光する光走査装置において、
該第２の光学系の少なくとも一部は、該第３の光学系を含み、
主走査断面内においては、該光源手段から出射した光束を該第１の光学系と該第２の光学系を介して略平行光束に変換して、該光偏向器の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広くして入射させており、
副走査断面内においては、該光源手段から出射した光束を該第１の光学系と該第２の光学系を介して収束光束に変換して、該光偏向器の偏向面の法線に対し所定の角度で入射させており、
該被走査面上の像高に応じて、該第１の光学系で発生する球面収差を該第２の光学系の非球面作用を有する面で補償するようにしたことを特徴としている。
【００２３】
請求項３の発明の光走査装置は、
光源手段から出射した光束を、順にコリメート作用を有する第１の光学系と、ビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系を介し、光束を偏向する光偏向器に導光し、該光偏向器で偏向された光束を第３の光学系で被走査面上に導光する光走査装置において、
主走査断面内において該第２の光学系の光軸と該第３の光学系の光軸との成す角度は所定の角度を有し、
主走査断面内においては、該光源手段から出射した光束を該第１の光学系と該第２の光学系を介して略平行光束に変換して、該光偏向器の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広くして入射させており、
副走査断面内においては、該第１の光学系と該第２の光学系を介して該光源手段から出射した光束を収束光束に変換して、該光偏向器の偏向面の法線に対し所定の角度で入射させており、
該被走査面上の像高に応じて、該第１の光学系で発生する球面収差を該第２の光学系の非球面作用を有する面で補償するようにしたことを特徴としている。
【００２４】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記第１の光学系は単一の球面レンズを有することを特徴としている。
【００２５】
請求項５の発明は請求項１乃至４の何れか１項の発明において、
前記第２の光学系は、前記第１の光学系で発生する球面収差に起因する被走査面上での像面湾曲を補償していることを特徴としている。
【００２６】
請求項６の発明は請求項１乃至５の何れか１項の発明において、
前記第２の光学系は、主走査断面が非円弧の面を１つ以上有することを特徴としている。
【００２７】
請求項７の発明は請求項６の発明において、
前記第２光学系は、主走査断面内の屈折力が副走査断面内の屈折力よりも小さいことを特徴としている。
【００２８】
請求項８の発明は請求項１乃至７の何れか１項の発明において、
前記第２光学系は、主走査断面と副走査断面とで互いに異なる屈折力を有する補正素子を１つ以上有し、かつ該補正素子の少なくとも一つの面は非球面作用を有しており、該非球面作用により前記第１光学系で発生する球面収差を補償していることを特徴としている。
【００２９】
請求項９の発明は請求項８の発明において、
前記補正素子は、前記光源手段から出射する光束の波長が変動した際に生じる光学系全系の色収差又は／及び前記第１、第２、第３の光学系全系から生じる色収差を補償していることを特徴としている。
【００３０】
請求項１０の発明は請求項８又は９の発明において、
前記補正素子は、一方の面に回折格子が形成されていることを特徴としている。
【００３１】
請求項１１の発明は請求項１乃至５の何れか１項の発明において、
前記第２の光学系は、アナモフィックレンズを有することを特徴としている。
【００３２】
請求項１２の発明は請求項１又は２の発明において、
前記光源手段と前記光偏向器との間に反射部材を設け、該光偏向器に入射する光束が、該反射部材を介して該光偏向器に入射すると共に、副走査断面内において、該光偏向器の偏向面の法線に対し所定の角度で入射することを特徴としている。
【００３３】
請求項１３の発明は請求項３の発明において、
前記第１、第２の光学系を介して前記光偏向器に入射する光束は、前記第３の光学系によって被走査面上を走査する光束と同一平面内に存在することを特徴としている。
【００３４】
請求項１４の発明は請求項１乃至１３の何れか１項の発明において、
前記第１の光学系はガラス材より成るレンズを有し、前記第２の光学系は樹脂より成るレンズを１つ以上有し、
該第１、第２の光学系による最大球面収差をＳＡ、該第１、第２の光学系の主走査方向の合成焦点距離をＦ12  、前記第３の光学系の主走査方向の焦点距離をＦ3  、前記光源手段から出射する光束の波長をλ、前記光偏向器のファセット幅をＷとするとき、
３．０×｜ＳＡ｜×（Ｆ3／Ｆ１２）２≦１．５５×１０3×（Ｆ3／Ｗ×λ）2
なる条件を満足することを特徴としている。
【００３５】
請求項１５の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至１４の何れか１項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。
【００３６】
請求項１６の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至１４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。
【００３７】
請求項１７の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１乃至１４の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、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。
【００３８】
請求項１８の発明は請求項１７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】
【００３９】
本発明によれば被走査面上の像高に応じて第１の光学系で発生する球面収差を第２の光学系の非球面作用を有する面で補償することにより、像面湾曲を良好に補正す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。また本発明によれば装置の製造時や装置使用時に感光ドラム上の照射位置が変動すること、また収差が急激に悪化しスポットの結像状態が劣化すること等を低減し、良好なる結像性能が発揮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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は本発明の実施例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。
【００４２】
ここで、主走査方向とは偏向手段の回転軸及び結像光学系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結像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。
【００４３】
同図において１は光源手段であり、半導体レーザより成っている。
【００４４】
１１はコリメート作用を有する第１の光学系であり、ガラス材のレンズより成る集光レンズ（コリメータレンズ）２より成っている。本実施例における集光レンズ２は単一の球面レンズより成り、光源手段１より出射された光束を略発散光束（もしくは略平行光束もしくは略収束光束）に変換している。
【００４５】
１２は第１の光学系１１から出射した光束の口径を大きくするビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面を有する第２の光学系であり、シリンドリカルレンズ(レンズ系)３、補正素子としての補正レンズ４、そして後述する第３の光学系６の一部を構成する第１の結像レンズ６１より成っている。
【００４６】
１３は入射光学系であり、第１の光学系１１と第２の光学系１２とより成っている。
【００４７】
上記シリンドリカルレンズ（シリンダレンズ）３は、副走査断面内にのみ所定のパワーを有しており、集光レンズ２を通過した光束を副走査断面内で後述するポリゴンミラー５の偏向面（偏向反射面）５１に略主走査方向に長い線像として結像させている。
【００４８】
上記補正レンズ４は、樹脂のレンズより成り、主走査断面と副走査断面とで互いに異なる屈折力(パワー)を有し、入射面４１にアナモフィックな非球面形状で、主走査断面が非円弧な面を有し、射出面４２に回折格子を有している。この補正レンズ４を有する第２の光学系１２の主走査断面内のパワーは副走査断面内のパワーよりも小さくなるように設定されている。尚、回折格子は射出面４２に限らず、入射面４１もしくは両面に形成しても良い。また、回折格子に非球面効果を持たせても良い。
【００４９】
５は偏向手段としての光偏向器であり、ポリゴンミラー（回転多面鏡）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。
【００５０】
６は集光機能とｆθ特性とを有する第３の光学系としての結像光学系（fθレンズ系）であり、第１、第２の２枚の結像レンズ６１，６２を有しており、ポリゴンミラー５によって偏向反射された画像情報に基づく光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面７上に結像させ、かつ副走査断面内においてポリゴンミラー５の偏向面５１と感光ドラム面７との間を光学的に略共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。
【００５１】
本実施例における第１の結像レンズ６１は同一の副走査断面内において、主走査方向の屈折力を有するように構成され、光源手段１からの入射光束Ｌｉと、偏向面５１で偏向走査される偏向光束Ｌｏとが入射する、所謂ダブルパスとなっている。
【００５２】
本実施例において光源手段１から出射された光束は集光レンズ２によって略発散光束に変換され、シリンドリカルレンズ３、補正レンズ４、そして第１の結像レンズ６１により副走査断面内において収束光束に変換され、ポリゴンミラー５の偏向面５１の法線に対し所定の角度（θ＝３°）で斜入射し、該偏向面５１近傍にほぼ線像(主走査方向に長手の線像)として結像している（斜入射光学系）。
【００５３】
一方、主走査断面内においては集光レンズ２からの略発散光束を補正レンズ４、そして第１の結像レンズ６１により略平行光束に変換し、ポリゴンミラー５の偏向角の中央、もしくは略中央から入射している（正面入射）。このときの略平行光束の光束幅は主走査方向において光偏向器５の偏向面５１のファセット幅に対し十分広くなるように設定している（ＯＦＳ）。
【００５４】
そして光偏向器５の偏向面５１で偏向反射された光束は第１、第２の結像レンズ６１、６２を介して感光ドラム面７上に導光される。そして光偏向器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７上を矢印Ｂ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７上に画像記録を行なっている。
【００５５】
次に本実施例における光走査装置の諸元を表−１に示す。
【００５６】
【表１】
2005241727.tif 000003
【００５７】
【表２】
2005241727.tif 000004
【００５８】
ただし、表現式を以下のように定義する。
【００５９】
・ レンズ面形状（トーリック形状） ．．．主走査方向が１０次までの関数で表せる非球面形状、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、
【００６０】
【数１】
2005241727.tif 000005
【００６１】
（但し、R は曲率半径、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、
【００６２】
【数２】
2005241727.tif 000006
【００６３】
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）
・ 回折格子 ．．．主走査方向が10次まで、副走査方向が主走査方向の位置により異なる２次の位相関数で表される回折面
φ＝ｍλ＝ ｂ2Ｙ2＋ ｂ４Ｙ４＋ ｂ６Ｙ６＋ ｂ８Ｙ８＋ ｂ10Ｙ10
＋（ｄ0＋ｄ1Ｙ＋ｄ2Ｙ2＋ｄ3Ｙ3＋ｄ4Ｙ4）Ｚ2
(但し、ｍは回折次数：＋１次回折光を使用)
本実施例における光偏向器５はφ18.6に内接する８面のポリゴンミラーであり、偏向面５１の主走査方向の幅は7.12ｍｍである。ＯＦＳではこの偏向面５１の幅が主走査方向の絞りの役目を果たす。副走査方向の絞りは特に明示しないが、光源手段１から光偏向器５に至る光路上に設けると構成しやすい。
【００６４】
また光偏向器５では偏向面５１の主走査方向の幅より広い状態で入射してきた入射光束の一部を偏向面５１で切り取るようにして光束を偏向し、fθレンズ系６に導いている。よって、被走査面７上の像高に応じて光偏向器５への入射光束の異なる部分を使用することになる。例えば被走査面７上の中央部に導かれる光束は光偏向器５への入射光束の中央部分が使用され、周辺部に導かれる光束は光偏向器５への入射光束の周辺部分が使用されるのである。
【００６５】
本実施例では上記表−１に示す如く主に主走査方向にパワーを有する第１の結像レンズ６１は、レンズ面形状が与式(1)の関数で表現された非球面形状である。副走査方向に対しては略ノンパワーであるが、これに限らず、例えば両面が副走査方向にフラットなシリンダー形状でもよい。入射した光束に対し主に主走査方向の結像及び等速走査を担当することになる。
【００６６】
一方、第２の結像レンズ６２は主に副走査方向にパワーを有するアナモフィックレンズである。第２の結像レンズ６２も非球面レンズであり、レンズ面形状は与式(2)の関数で表現された非球面形状である。主走査方向に対しては略ノンパワーである。入射した光束に対し主に副走査方向の結像及び主走査方向の若干の歪曲収差の補正を担当している。
【００６７】
尚、fθレンズ系６は必ずしも表−１に示すようなパワー配置、使用枚数、そして硝材特性に限定されるものではなく、１枚または３枚以上の構成、別のパワー配置、関数表現式、そして硝材など既知のfθレンズ系の構成であっても良い。
【００６８】
次に補正素子４の光学的作用について説明する。
【００６９】
本実施例における補正レンズ４は上記の如く第１の結像レンズ６１と共同し、集光レンズ２からの略発散光束を主走査断面内において略平行光束に変換すると共に光偏向器５の１つの偏向面５１の主走査方向の幅より広い状態で入射させている。
【００７０】
また補正レンズ４は上記表−１に示すように入射面４１が主走査断面と副走査断面とで互いに異なるパワーを有するアナモフィックな非球面形状を有している。この非球面形状は集光レンズ２で発生する球面収差を補償、もしくは低減する特性を持つように決定されている。これにより本実施例では被走査面7上の像高に応じて集光レンズ２（第１の光学系）で発生する球面収差を第２の光学系１２の中の補正レンズ４の非球面で補償している。尚、補正レンズ4は集光レンズ２で発生する球面収差に起因する被走査面上での像面湾曲を補償している。
【００７１】
また補正レンズ４の出射面４２は表−１に示すようにフラットなベース面上に回折格子を形成している。この回折格子は主に光源手段から出射される光束の波長が、例えば昇温等で変動した際に生じる光学系全系の色収差又は／及び第１、第２、第３の光学系全系が、例えば昇温等で生じるピント変動（色収差）を補償するように決定されている。
【００７２】
本実施例では入射面４１の非球面形状が主に集光レンズ２で発生する球面収差を補償する光学的作用を有し、出射面４２の回折格子が主に昇温した時のピント変動（色収差）を補償する光学的作用を有している。
【００７３】
次に集光レンズ２で発生する球面収差を補償する補正素子４の光学的作用を図３を用いて説明する。
【００７４】
同図では横軸に被走査面７における像高を、縦軸に主走査方向の像面をプロットしている。同図において３つの像面湾曲ａ，ｂ，ｃのうち、像面湾曲ａは図１における第１、第２の結像レンズ６１、６２から成るfθレンズ系６による像面湾曲である。像面湾曲ｂはfθレンズ系６と従来の入射光学系を結合（ドッキング）させたときの像面湾曲である。像面湾曲ｃはfθレンズ系６に本実施例の入射光学系１３を結合させたとき、即ち、表−１に記載の数値実施例の像面湾曲である。
【００７５】
尚、従来の入射光学系とは図１に示す本実施例の入射光学系１３に対し、補正レンズ４を省いた光学系であり、光源手段１、集光レンズ２、シリンドリカルレンズ３、そして第１の結像レンズ６１より成り、主走査断面内では光偏向器５の１つの偏向面５１の主走査方向の幅より広い光束幅で光偏向器５に光束を入射させ、また副走査断面内では偏向面５１近傍に結像状態で光偏向器５に光束を入射させている。
【００７６】
良好に補正されたfθレンズ系６の像面湾曲ａに対し、このような従来の入射光学系を用いてしまうと、集光レンズ２で発生する球面収差の影響を受けてしまい、主に軸外像高において像高に応じた像面湾曲が大きく発生し、被走査面7上での光学結像性能が悪化する。
【００７７】
これに対し本実施例の光学性能を示す像面湾曲ｃはfθレンズ系６の像面湾曲と同等になっている。即ち、被走査面7上の像高に応じて集光レンズ２（第１の光学系）で発生する収差を第２の光学系１２の中の補正レンズ４の非球面で補償しているのである。
【００７８】
次に昇温したときのピント変動（色収差）を補償する補正レンズ４の光学的作用を図４を用いて説明する。
【００７９】
同図では横軸に被走査面７における像高を、縦軸に主走査方向の像面をプロットしている。同図において３つの像面湾曲ａ，ｂ，ｃのうち、像面湾曲ａは図１における光源手段１、集光レンズ２、シリンドリカルレンズ３、補正レンズ４、そしてfθレンズ系６による常温での像面湾曲である。像面湾曲ｂはfθレンズ系６の温度が２５℃昇温した場合の像面湾曲である。像面湾曲ｃはfθレンズ系６のみならず、図１における光源手段１、集光レンズ２、シリンドリカルレンズ３、補正レンズ４、そしてfθレンズ系６のすべてが２５℃昇温した場合の像面湾曲である。
【００８０】
本実施例において光走査装置の環境温度が変動したとき、各光学素子の屈折率変動と形状変化、レーザ波長の変化及びこれによる各光学素子の屈折率変動によりピント変動が生じ、像面湾曲が変動する。このようなピント変動は広義の色収差として解釈される。
【００８１】
上記３つの像面湾曲ａ，ｂ，ｃから、本実施例の光走査装置の昇温時のピント変動はfθレンズ系６で昇温時に生じるピント変動と、第１の光学系１１と第２の光学系１２からなる入射光学系１３で昇温時に生じるピント変動とが互いに相殺していることが分かる。特に入射光学系１３で生じるピント変動は補正レンズ４の回折格子面の寄与が大きい。光源手段１が昇温で波長変動した際に生じる補正レンズ４の回折格子面のパワー変動を最適化することで光走査装置全系の色収差（ピント変動）を補償している。
【００８２】
本実施例では上記の如く第１の光学系１１はガラス材より成るレンズを有し、第２の光学系１２は樹脂より成るレンズを有し、該第１、第２の光学系１１，１２による最大球面収差をＳＡ、該第１、第２の光学系１１，１２の主走査方向の合成焦点距離をＦ12  、第３の光学系（fθレンズ系）６の主走査方向の焦点距離をＦ3  、光源手段１から出射する光束の波長をλ、光偏向器５のファセット幅５１をＷとするとき、
３．０×｜ＳＡ｜×（Ｆ3／Ｆ１２）２≦１．５５×１０3×（Ｆ3／Ｗ×λ）2 ‥‥(1)
なる条件を満足させている。
【００８３】
次に上記条件式(1)の技術的意味について説明する。
【００８４】
条件式(1)の右辺は光走査装置の像面湾曲量の許容量を示している。瞳形状が円弧や楕円となるＵＦＳとは異なり、ＯＦＳの瞳形状は一般に矩形形状となる。このとき被走査面上にスポットを結ぶ光束の主走査方向のスポット径の最小値Ｓｍは、
Ｓｍ＝ｋ×Ｆｎｏ×λ
ただし、ｋは定数、Ｆｎｏは被走査面上にスポットを結ぶ光束のＦナンバー、λは波長である。ｋは瞳形状が楕円の場合、概ねｋ≒1.65であるが、瞳形状が矩形形状の場合は概ねｋ≒1.42となる。またＦｎｏは本装置のＦθ係数Ｆ3とポリゴンミラー５の１つの偏向面の主走査方向の幅（ファセット幅Ｗ）によって、
Ｆｎｏ＝Ｆ3／Ｗ
と示せる。
【００８５】
主走査方向のスポット径は被走査面の前後移動（光軸方向への位置変化）のデフォーカスによって最小値Ｓｍから増大する。一般的には最小スポット径Ｓｍの1.2倍のスポット径を満足するデフォーカス範囲を所定深度幅と定める。この所定深度幅をＷｍとすると、経験的にＷｍは
Ｗｍ≒（1.2×Sm）２×1.6×10３
となる。
【００８６】
光走査装置の像面湾曲量の許容量Ｗａを
Ｗａ＝Ｗｍ／３
とするならば、上記算出式を代入し、
Ｗａ＝Ｗｍ／３≒（1.2×Sm）２×1.6×10３/3
＝1.55×10３（F3/W×λ）２
となる。この最終式が条件式の右辺であり、許容深度となる。上記表−１の諸元を代入することで条件式(1)の右辺（許容値）Ｗａは
Ｗａ＝1.79
となる。
【００８７】
さらに光走査装置の像面湾曲量の許容量Ｗａを
Ｗａ‘＝Ｗｍ／６
と厳しく割り振るならば、
Ｗａ‘＝0.78×10３（F3/W×λ）2
となり、上記表−１の諸元を代入すると
Ｗa‘＝0.94
となる。
【００８８】
条件式(1)において左辺は光源手段１から光偏向器５に至る光学系の球面収差によって生じる被走査面７上の像面湾曲量の概算値を示している。ＳＡは光源手段１から光偏向器５に至る光学系に対し、光偏向器５側より略平行光束を入射させ、光源相当面で球面収差を評価する、所謂逆トレース評価によって得られる球面収差量である。
【００８９】
また条件式(1)の左辺の（Ｆ3／Ｆ１２）２は主走査方向について走査光学系全系の縦倍率であり、最大球面収差ＳＡに走査光学系全系の縦倍率（Ｆ3／Ｆ１２）２を掛けることで球面収差によって生じる走査面上の最大像面湾曲の量を示している。
【００９０】
図５には光源手段１から光偏向器５に至る光学系に対し逆トレースによって得られた球面収差を示し、図中の破線が本実施例の球面収差量、さらに比較のために本実施例に対し、補正レンズ４の入射面４１の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとし、球面収差補正効果を除した場合の球面収差を示す。
【００９１】
図５から読み取れるように本実施例では最大球面収差量は+0.023である。このとき条件式(1)の左辺は0.68となる。一方、補正レンズ４の入射面４１の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとしたケースでは最大球面収差量は-0.072である。このとき条件式(1)の左辺は2.14となる。
【００９２】
よって先に算出した許容値Ｗａ＝1.79、もしくはＷa‘＝0.94に対し、本実施例の諸元に対する条件式(1)の左辺は0.68であり、これは条件式(1)を満たしている。
【００９３】
一方、補正レンズ４の入射面４１の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとしたケースでは条件式(1)の左辺は2.14であり、条件式(1)を満たさないことが分かる。
【００９４】
次に環境変動に対してピント変動を生じにくい条件について述べる。
【００９５】
硝材としてガラス材とプラスチック材とでは屈折率変動が２桁以上異なる。そのためプラスチックレンズにパワーを持たせるよりガラスレンズにパワーを持たせた方がピント変動を生じにくい。入射光学系１３を構成する集光レンズ２と補正レンズ４のパワー比はできるだけ集光レンズ２を高める必要がある。これを条件式とすると
｜Ｆ１／Ｆ２ｐ｜＜１・・（2）
となる。
【００９６】
ただし、
Ｆ１は第１の光学系１１（集光レンズ２）の焦点距離、Ｆ２ｐは第２の光学系１２の樹脂レンズ（補正レンズ４）による主走査方向の焦点距離である。
【００９７】
本実施例においてはＦ１／Ｆ２ｐ＝-0.235となり、これは上記条件式(2)を満たしている。
【００９８】
このように本実施例においては上記の如く集光レンズ２で発生する球面収差を補正レンズ４の非球面で補償することにより、被走査面７での像面湾曲が悪化することなく良好なる光学性能を得ることができる。
【００９９】
尚、本実施例ではアナモフィックな非球面形状を有する補正レンズ４を１枚用いたが、これに限らず、複数枚設けても良い。また本実施例では上記に示した図１、図２に示す構成に限らず、例えば光源手段１と光偏向器５との間に反射部材を設け、該光偏向器５に入射する光束を該反射部材を介して該光偏向器５に入射させ、かつ副走査断面内において該光偏向器５の偏向面５１の法線に対し所定の角度で入射するように構成しても良い。
【０１００】
また本実施例では補正素子のアナモフィックな入射面を非球面形状とすることで集光レンズ２で発生する球面収差を補償したが、補正素子の回折格子の高次係数、例えば位相関数のｂ４等を最適化することで非球面効果をもたせ、集光レンズ２で発生する球面収差を補償してもよい。
【実施例２】
【０１０１】
図６は本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１０２】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、主走査断面内において第２の光学系１２の光軸Ｌ１と第３の光学系６の光軸Ｌ２との成す角度αが所定の角度（α≠０）を成すように構成したことと、該第２の光学系１２をアナモフィックレンズ３１より構成したことである。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。
【０１０３】
即ち、同図において１２はビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系であり、アナモフィックレンズ（トーリックレンズ）３１より成り、主走査断面と副走査断面とで互いに異なるパワーを有している。
【０１０４】
本実施例では第１、第２の光学系１１，１２を介して光偏向器５に入射する光束が、第３の光学系６によって被走査面7上を走査する光束と同一平面内に存在するように構成し（所謂、偏向面内走査光学系）、主走査断面内において第３の光学系６の光軸Ｌ２と入射光学系１３の光軸Ｌ１とが成す角度αをα＝60°に設定している。尚、この設定角度αはこれに限定されるものではない。
【０１０５】
次に本実施例における光走査装置の諸元を表−２に示す。
【０１０６】
【表３】
2005241727.tif 000007
【０１０７】
【表４】
2005241727.tif 000008
【０１０８】
本実施例における光偏向器５は前述の実施例１と同様にφ18.6に内接する８面のポリゴンミラーであり、偏向面５１の主走査方向の幅は7.12ｍｍである。
【０１０９】
本実施例において光源手段１から出射された光束は集光レンズ２によって略発散光束に変換され、アナモフィックレンズ３１により主走査断面内においては略平行光束に変換され、光偏向器５の１つの偏向面５１の主走査方向の幅より広い光束幅として光偏向器５に入射している。一方、副走査断面内ではアナモフィックレンズ３１を通過することにより、略発散光束は収束光束に変換され、偏向面５１近傍にほぼ結像（主走査方向に長手の線像）として結像している。
【０１１０】
そして光偏向器５の偏向面５１で偏向反射された光束は第１、第２の結像レンズ６１、６２を介して感光ドラム面７上に導光される。そして光偏向器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７上を矢印Ｂ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７上に画像記録を行なっている。
【０１１１】
本実施例におけるアナモフィックレンズ３１の主走査断面内の面形状は、非球面形状であり、集光レンズ２で発生する球面収差を補償、もしくは低減する光学特性をもつように決められている。これにより本実施例では被走査面7上の像高に応じて集光レンズ２で発生する球面収差をアナモフィックレンズ３１の非球面で補償するようにしている。
【０１１２】
尚、fθレンズ系６は必ずしも表−２に示されるようなパワー配置や使用枚数、硝材特性に限定されるものではなく、１枚または３枚以上の構成、別のパワー配置、関数表現式、硝材など既知のFθレンズの構成で合っても良い。
【０１１３】
次に集光レンズ２で発生する球面収差を補償するアナモフィックレンズ３１の光学的作用を図７を用いて説明する。
【０１１４】
同図では横軸に被走査面７における像高を、縦軸に主走査方向の像面をプロットしている。同図において３つの像面湾曲ａ，ｂ，ｃのうち、像面湾曲ａは図６における第１、第２の結像レンズ６１、６２から成るfθレンズ系６による像面湾曲である。像面湾曲ｂはfθレンズ系６と従来の入射光学系を結合させたときの像面湾曲である。像面湾曲ｃはfθレンズ系６に本実施例の入射光学系１３を結合させたとき、即ち、表−２に記載の数値実施例の像面湾曲である。
【０１１５】
尚、従来の入射光学系とは図６に示す本実施例に対しアナモフィックレンズ３１の非球面係数Ｂ４を省いた光学系である。
【０１１６】
良好に補正されたfθレンズ系６の像面湾曲ａに対し、このような従来の入射光学系を用いてしまうと、集光レンズ２で発生する球面収差の影響を受けてしまい、主に軸外像高において像高に応じた像面湾曲が大きく発生し、被走査面7上での光学結像性能が悪化する。
【０１１７】
これに対し本実施例の光学性能を示す像面湾曲ｃはfθレンズ系６の像面湾曲と同等になっている。即ち、被走査面7上の像高に応じて集光レンズ２（第１の光学系）で発生する収差をアナモフィックレンズ３１（第２の光学系）の非球面で補償しているのである。
【０１１８】
本実施例においては前述の実施例１同様、条件式(1)について、上記表−２の諸元を代入することにより、条件式(1)の右辺（許容値）はＷａ＝1.79、もしくはＷa‘＝0.94となる。
【０１１９】
図８には光源手段１から光偏向器５に至る光学系に対し逆トレースによって得られた球面収差を示し、図中の破線が本実施例の球面収差量、さらに比較のために本実施例に対し、アナモフィックレンズ３１の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとし、球面収差補正効果を除した場合の球面収差を実線で示す。
【０１２０】
図８から読み取れるように本実施例では最大球面収差量は+0.0014である。このとき条件式(1)の左辺は0.58となる。
【０１２１】
一方、アナモフィックレンズ３１の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとしたケースでは最大球面収差量は-0.2007である。このとき条件式(1)の左辺は82.8となる。
【０１２２】
よって先に算出した許容値Ｗａ＝1.79、もしくはＷa‘＝0.94に対し、本実施例の諸元に対する条件式(1)の左辺は0.58であり、これは条件式(1)を満たしている。
【０１２３】
一方、アナモフィックレンズ３１の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとしたケースでは条件式(1)の左辺は82.8であり、これは条件式(1)を満たさないことが分かる。
【０１２４】
また上記表−２からアナモフィックレンズ３１の入射面の主走査方向の曲率は副走査方向の曲率より緩く、主走査方向のパワーが副走査方向のパワーより小さいことが分かる。
【実施例３】
【０１２５】
図９は本発明の実施例３の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１２６】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は第２の光学系１２をアナモフィックレンズ３２と第３の光学系６の一部を構成する第１の結像レンズ６１とより構成したことである。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。
【０１２７】
即ち、同図において１２はビームエキスパンダー作用と収差補償する非球面作用を有する面を有する第２の光学系であり、主走査断面と副走査断面とで互いに異なるパワーを有するアナモフィックレンズ３２と、第３の光学系６の一部を構成する第１の結像レンズ６１とより成っている。
【０１２８】
本実施例においては前述の実施例１と同様、副走査断面内でポリゴンミラー５の偏向面５１の法線に対し所定の角度θ＝3度で斜め方向から光束を入射させている(斜入射光学系)。また実施例１と同様、副走査断面内で所定の角度で光偏向器へ入射した入射光束と光偏向器によって偏向された偏向光束をfθレンズ系６の一部である第１の結像レンズ６１を通過させるダブルパスとしている。
【０１２９】
次に本発明の実施例３における光走査装置の諸元を表−３に示す。
【０１３０】
【表５】
2005241727.tif 000009
【０１３１】
【表６】
2005241727.tif 000010
【０１３２】
本実施例において光偏向器５は前述の実施例１と同様にφ18.6に内接する8面のポリゴンミラーであり、偏向面５１の主走査方向の幅は7.12ｍｍである。
【０１３３】
本実施例における光源手段１から出射された光束は集光レンズ２によって略発散光束に変換され、アナモフィックレンズ３２と第１の結像レンズ６１とにより主走査断面内においては略平行光束に変換され、光偏向器５の１つの偏向面５１の主走査方向の幅より広い光束幅として光偏向器５に入射している。一方、副走査断面内ではアナモフィックレンズ３２を通過することにより略発散光束は収束光束に変換され、偏向面５１近傍にほぼ結像（主走査方向に長手の線像）として結像している。
【０１３４】
そして光偏向器５の偏向面５１で偏向反射された光束は第１、第２の結像レンズ６１、６２を介して感光ドラム面７上に導光される。そして光偏向器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７上を矢印Ｂ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７上に画像記録を行なっている。
【０１３５】
本実施例におけるアナモフィックレンズ３２の主走査断面内の面形状は、非球面形状であり、集光レンズ２で発生する球面収差を補償、もしくは低減する光学特性をもつように決められている。これにより本実施例では被走査面7上の像高に応じて集光レンズ２で発生する球面収差をアナモフィックレンズ３２の非球面で補償するようにしている。
【０１３６】
尚、fθレンズ系６は必ずしも表−３に示されるようなパワー配置や使用枚数、硝材特性に限定されるものではなく、１枚または３枚以上の構成、別のパワー配置、関数表現式、硝材など既知のFθレンズの構成で合っても良い。
【０１３７】
次に集光レンズ２で発生する球面収差を補償するアナモフィックレンズ３２の光学的作用を図１０を用いて説明する。
【０１３８】
同図では横軸に被走査面７における像高を、縦軸に主走査方向の像面をプロットしている。同図において３つの像面湾曲ａ，ｂ，ｃのうち、像面湾曲ａは図９における第１、第２の結像レンズ６１、６２から成るfθレンズ系６による像面湾曲である。像面湾曲ｂはfθレンズ系６と従来の入射光学系を結合させたときの像面湾曲である。像面湾曲ｃはfθレンズ系６に本実施例の入射光学系１３を結合させたとき、即ち、表−３に記載の数値実施例の像面湾曲である。
【０１３９】
尚、従来の入射光学系とは図９に示す本実施例に対しアナモフィックレンズ３２の非球面係数Ｂ４を省いた光学系である。
【０１４０】
良好に補正されたfθレンズ系６の像面湾曲ａに対し、このような従来の入射光学系を用いてしまうと、集光レンズ２で発生する球面収差の影響を受けてしまい、主に軸外像高において像高に応じた像面湾曲が大きく発生し、被走査面7上での光学結像性能が悪化する。
【０１４１】
これに対し本実施例の光学性能を示す像面湾曲ｃはfθレンズ系６の像面湾曲と同等になっている。即ち、被走査面7上の像高に応じて集光レンズ２（第１の光学系）で発生する収差をアナモフィックレンズ３２（第２の光学系）の非球面で補償しているのである。
【０１４２】
本実施例においては前述の実施例１、２と同様、条件式(1)について、上記表−３を諸元を代入することで条件式(1)の右辺（許容値）はＷａ＝1.79、もしくはＷa‘＝0.94となる。
【０１４３】
図１１には光源手段１から光偏向器５に至る光学系に対し逆トレースによって得られた球面収差を示し、図中の破線が本発明の球面収差量、さらに比較のために本実施例に対し、アナモフィックレンズ３２の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとし、球面収差補正効果を除した場合の球面収差を実線で示す。
【０１４４】
図１１から読み取れるように本実施例では最大球面収差量は+0.0023である。このとき条件式(1)の左辺は0.07となる。
【０１４５】
一方、アナモフィックレンズ３２の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとしたケースでは最大球面収差量は-0.0694である。このとき条件式(1)の左辺は2.07となる。
【０１４６】
よって先に算出した許容値Ｗａ＝1.79、もしくはＷa‘＝0.94に対し、本実施例の諸元に対する条件式(1)の左辺は0.07であり、これは条件式(1)を満たしている。
【０１４７】
一方、アナモフィックレンズ３２の非球面形状の非球面係数Ｂ４をゼロとしたケースでは条件式(1)の左辺は2.07であり、これは条件式(1)を満たさないことが分かる。
【０１４８】
また上記表−３からアナモフィックレンズの入射面の主走査方向の曲率は副走査方向の曲率より緩く、主走査方向のパワーが副走査方向のパワーより小さいことが分かる。
【０１４９】
［画像形成装置］
図１２は、本発明の画像形成装置の実施例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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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１２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。
【０１５３】
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１２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。
【０１５４】
図１２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。
【０１５５】
［カラー画像形成装置］
図１３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１３において、２６０はカラー画像形成装置、２１１，２１２，２１３，２１４は各々実施例１〜３に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２２１，２２２，２２３，２２４は各々像担持体としての感光ドラム、２３１，２３２，２３３，２３４は各々現像器、２５１は搬送ベルトである。
【０１５６】
図１３において、カラー画像形成装置２６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器２５２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２５３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２１１，２１２，２１３，２１４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２４１，２４２，２４３，２４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２２１，２２２，２２３，２２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１５７】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置（２１１，２１２，２１３，２１４）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２２１，２２２，２２３，２２４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。
【０１５８】
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２１１，２１２，２１３，２１４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２２１，２２２，２２３，２２４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。
【０１５９】
前記外部機器２５２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２６０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】
【０１６０】
【図１】本発明の実施例１の主走査断面図
【図２】本発明の実施例１の副走査断面図
【図３】本発明の実施例１の像面湾曲を示す図
【図４】本発明の実施例１の昇温時の像面湾曲を示す図
【図５】本発明の実施例１の入射光学系の球面収差を示す図
【図６】本発明の実施例２の主走査断面図
【図７】本発明の実施例２の像面湾曲を示す図
【図８】本発明の実施例２の入射光学系の球面収差を示す図
【図９】本発明の実施例３の主走査断面図
【図１０】本発明の実施例３の像面湾曲を示す図
【図１１】本発明の実施例３の入射光学系の球面収差を示す図
【図１２】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図１３】本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１６１】
１  光源手段
２  集光レンズ
３  シリンドリカルレンズ
３１,３２  アナモフィックレンズ
４  補正素子
５  光偏向器
６１  第１の結像レンズ
６２  第２の結像レンズ
７    被走査面
１１  第１の光学系
１２  第２の光学系
６    第３の光学系
１３  入射光学系
２１１，２１２，２１３，２１４  光走査装置
２２１、２２２、２２３、２２４  像担持体（感光ドラム）
２３１、２３２、２３３、２３４  現像器
２４１，２４２，２４３，２４４  光ビーム
２５１  搬送ベルト
２５２  外部機器
２５３  プリンタコントローラ
２６０  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】
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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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