(57)【要約】【課題】焦点距離の短いカップリングレンズを用いてスポット径の小径化が可能で、環境温度変動に起因する像面変動を有効に軽減させうるマルチビーム走査方式の光走査装置を実現する。【解決手段】複数の発光源を有する光源１からの複数の光束を第１光学系２により実質的な平行光束に変換し、第２光学系１００により主走査対応方向に線状に集光させ、光偏向器５により偏向させ、第３光学系６００により光スポットとして被走査面７上に集光させてマルチビーム走査方式の光書込みを行う光走査装置において、第３光学系６００は少なくとも１枚の樹脂製結像素子を有し、第２光学系１００は少なくとも１枚の樹脂製結像素子１１と、少なくとも１枚のガラス製結像素子１０、１２を有し、第２光学系１００が、主走査方向において、平行光束形態を保って光束径を拡大させるビームエキスパンド機能を有する。【選択図】    図１
2005049535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光源を有する光源と、
この光源からの複数の光束を所望の光束に変換して、以後の光学系にカップリングさせる第１光学系と、
この第１光学系からの各光束を、主走査対応方向に長く略線状に集光する第２光学系と、
上記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、該偏向反射面により上記複数の光束を偏向させる光偏向器と、
上記第１光学系と光偏向器との間に配備される開口絞りと、
上記光偏向器により偏向された複数の光束を被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光させる第３光学系とを有し、
上記第３光学系は、少なくとも１枚の樹脂製結像素子を有し、
上記第２光学系は、少なくとも１枚の樹脂製結像素子と、少なくとも１枚のガラス製結像素子を有し、
上記第２光学系が、主走査方向において、光束径を拡大させるビームエキスパンド機能を有することを特徴とするマルチビーム走査方式の光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置において、
第２光学系における少なくとも１枚の結像素子が、主走査方向に負のパワーを有することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光走査装置において、
第２光学系に含まれる樹脂製結像素子は、副走査方向に負のパワーを有する面を２面以上有し、第１光学系を保持する保持部材の温度変化による変形に起因する像面変動および／または第３光学系における樹脂製結像素子の温度変化に起因する像面変動を有効に補正するように面形状を定められていることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、
第２光学系は、副走査方向にパワーを有する結像素子を少なくとも１枚有し、この結像素子が、各光束の、第１〜第３光学系による副走査方向のビームウエスト位置を略被走査面に合致させるように位置決めされ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、
第２光学系は、主走査方向にパワーを有する結像素子を少なくとも１枚有し、この結像素子が、各光束の、第１〜第３光学系による主走査方向のビームウエスト位置を被走査面上に略一致させるように位置決めされることを特徴とする調整方法。
【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、
第２光学系を構成する結像素子の少なくとも１枚は、主走査方向または副走査方向のみにパワーを持つ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、
第２光学系が、光源側から光偏向器側へ向かって順次、主走査方向にのみ負のパワーを持つガラス製レンズ、主走査方向と副走査方向に異なる負のパワーを持つ樹脂製レンズ、主走査方向と副走査方向に異なる正のパワーを持つガラス製レンズを配してな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、
光源が、複数の発光源を持つ半導体レーザアレイであることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項８記載の光走査装置において、
半導体レーザアレイは、発光源の配列方向を副走査方向に対して傾けて配置されることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光走査装置において、
第２光学系の最初の面に入射する各光束の主走査方向の光束径：Ａｍ、上記第２光学系の最後の面から射出する各光束の主走査方向の光束径：Ａｐが、条件：
（１）    Ａｐ／Ａｍ＞１．２
を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の任意の１に記載の光走査装置を用いてマルチビーム走査方式による光書込みを行う画像形成装置。
【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。この発明の光走査装置は「マルチビーム走査方式の光走査装置」であり、この発明の画像形成装置はこの発明の光走査装置を用い、デジタル複写機、光プリンタ、光プロッタやレーザファクシミリ等の画像形成装置として実施できる。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル複写装置、光プリンタ、光プロッタやレーザファクシミリ等の画像形成装置の光書込み系に用いられる光走査装置において、光書込み速度を向上させる方策として、複数光束により被走査面の複数ラインを同時に光走査する「マルチビーム走査方式」が提案されている。
【０００３】
近年、上記の画像形成装置において光走査による画像書込みの高密度化が進みつつあり、被走査面上での光スポット径はますます小径化が望まれている。
光スポット径の小径化には、カップリング後の光束径を大きくする必要があり、このための方策として、従来から、図７に示すように、ＮＡ（開口数）を確保するためにカップリングレンズＣＰＬの焦点距離を大きくする（ｆ’＞ｆ）ことが行われているが、焦点距離の増大に伴い、図示の如くに「カップリングレンズＣＰＬの外径」が大きくなり、コスト上昇を招来している。
【０００４】
また、光走査装置に用いられる光学系には、低コスト化や特殊な面形状を実現するために樹脂製レンズが欠かせないものとなってきている。
【０００５】
しかしながら、樹脂製レンズは「環境温度の変動等による曲率半径や屈折率の変動」がガラス製レンズに比して大きく、環境温度の変動に起因して像面が変動すると、被走査面上における光スポットの径が増大する所謂「スポット径太り」が発生して画像劣化の原因となる。環境温度変動による像面変動は、レンズを保持するホルダの熱膨張等によっても生ずる。
【０００６】
このような「環境温度変動に伴う像面変動」の低減あるいは解消を提言するものとして、特許文献１〜４記載のものが知られているが、何れも万全という訳ではない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２９２３８８
【特許文献２】
特開平８−２９２３８８
【特許文献３】
特開平１０−２０２２５
【特許文献４】
特許公報２７６１７２３
【０００８】
【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、焦点距離の短いカップリングレンズを用いて尚且つスポット径の小径化が可能であり、光学系中に樹脂製レンズを用いつつ、環境温度変動に起因する像面変動を有効に軽減させうる、マルチビーム走査方式の新規な光走査装置の実現、および、この光走査装置を用いる画像形成装置の実現を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の光走査装置は「マルチビーム走査方式の光走査装置」であって、光源と、第１〜第３光学系と、光偏向器と、開口絞りとを有する（請求項１）。
【００１０】
「光源」は、複数の発光源を有し、複数の光束を放射する。
「第１光学系」は、光源からの複数の光束を入射され、各光束を所望の光束に変換して、以後の光学系にカップリングさせる。上記「所望の光束」は、以後の光学系に応じて適宜に設定されるが、例えば「実質的な平行光束」や「弱い発散性の光束」あるいは「弱い集束性の光束」であることができる。
【００１１】
「第２光学系」は、第１光学系からの各光束を、主走査対応方向に長く略線状に集光する光学系である。
「光偏向器」は、第２光学系による略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向反射面により複数の光束を偏向する。光偏向器としては、ポリゴンミラーや回転単面鏡、回転２面鏡のような回転型のものや、ガルバノミラーのような揺動型のものを用いることができる。
【００１２】
「開口絞り」は、第１光学系と光偏向器との間に配備され、各光束に対するビーム整形を行う。即ち、開口絞りは、これを第１光学系と第２光学系との間に配し、ビーム整形を行った後の各光束を第２光学系に入射させてもよいし、第２光学系と光偏向器との間に配して、「第２光学系の作用により主走査対応方向に長く略線状に結像する各光束」に対してビーム整形を行うようにしても良い。
【００１３】
「第３光学系」は、光偏向器により偏向された複数の光束を被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光させる光学系である。光偏向器が回転型のものであれば、第３光学系はｆθレンズとなる。また、光偏向器が揺動型のものであるときはｆ・ｓｉｎθレンズとなる。
【００１４】
第３光学系は、少なくとも１枚の樹脂製結像素子を有する。
第２光学系は、少なくとも１枚の樹脂製結像素子と、少なくとも１枚のガラス製結像素子を有する。
【００１５】
この第２光学系は「主走査方向において、光束径を拡大させるビームエキスパンド機能」を有する。
【００１６】
上記請求項１記載の光走査装置における第２光学系は「少なくとも１枚の結像素子が、主走査方向に負のパワーを有する」ことができる（請求項２）。即ち、ビームエキスパンド機能は、１対の凸レンズの焦点位置を合致させた構成として実現することもできるが、レンズ系の長さが大きくなりがちである。請求項２記載の光走査装置のように、第２光学系中に少なくとも１枚「主走査方向に負のパワーを持つ結像素子」を含めることにより、レンズ系の長さを増大させることなく、主走査方向におけるビームエキスパンド機能を実現できる。
【００１７】
請求項１または２記載の光走査装置において、第２光学系に含まれる樹脂製結像素子は「副走査方向に負のパワーを有する面を２面以上有し、第１光学系を保持する保持部材の温度変化による変形に起因する像面湾曲変動および／または第３光学系における樹脂製結像素子の温度変化に起因する像面変動を、有効に補正するように面形状を定められている」ことができる（請求項３）。
【００１８】
ここに言う「像面変動」は、第３光学系による光スポットの結像における像面が、第３光学系の光軸方向に微小距離変動することを意味する。像面の移動に伴い、像面湾曲の形状も微妙に変化する。
【００１９】
上記請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、第２光学系は「副走査方向にパワーを有する結像素子」を少なくとも１枚有し、この結像素子が、各光束の「第１〜第３光学系による副走査方向のビームウエスト位置」を略被走査面に合致させるように位置決めされることができる（請求項４）。
【００２０】
また、請求項１〜４の任意の１に記載の光走査装置において、第２光学系は、「主走査方向にパワーを有する結像素子」を少なくとも１枚有し、この結像素子が、各光束の「第１〜第３光学系による主走査方向のビームウエスト位置」を被走査面上に略一致させるように位置決めされることができる（請求項５）。
【００２１】
請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、第２光学系を構成する結像素子の少なくとも１枚は「主走査方向または副走査方向のみ」にパワーを持つことが好ましい（請求項６）。
【００２２】
請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置における第２光学系は、光源側から光偏向器側へ向かって順次、主走査方向にのみ負のパワーを持つガラス製レンズ、主走査方向と副走査方向に異なる負のパワーを持つ樹脂製レンズ、主走査方向と副走査方向に異なる正のパワーを持つガラス製レンズを配してなる構成とすることができる（請求項７）。
【００２３】
この発明の光走査装置に用いる光源は「複数の発光源を有するもの」であり、種々のものが使用可能であるが、「複数の発光源を持つ半導体レーザアレイ」は光源として好適である（請求項８）。
半導体レーザアレイにおける発光源の間隔を短くすることは可能だが、隣接する発光源間における「熱的なクロストーク」等の影響を除くためには発光源間隔はある程度大きい方がよく、発光源間隔が大きいほどコスト的にも有利である。
【００２４】
然しながら、被走査面上においては各発光源からの光束の形成する光スポットの副走査方向の間隔を、副走査方向の画素密度に応じた値に設定する必要があり、半導体レーザアレイの「副走査方向における発光点間隔をＰＬｓ」、被走査面上での走査線間隔をＰｓ、光源と被走査面の間の光学系（第１〜第３光学系）による副走査方向の横倍率をβとすると走査線間隔：Ｐｓは、
Ｐｓ＝ＰＬｓ×β
で設定される。したがって「走査線間隔を、高密度に対応できる値（１２００ｄｐｉの場合で２１．２μｍ）」にするには副走査方向の横倍率：βを小さくするか、副走査方向における発光源間隔：ＰＬｓを小さくする必要がある。
【００２５】
倍率：βを小さくすると、開口絞りの副走査方向の開口幅が小さくなり、光の利用効率が低減し、被走査面上で十分な光量を得るのが困難になる。
発光源間隔：ＰＬｓを小さくすると「熱的なクロストーク等」の問題が生じることになる。発光源間隔：ＰＬｓを小さくせずに、走査線間隔を小さくするため、半導体レーザアレイを「発光源の配列方向を副走査方向に対して傾けて」配置するのが良い（請求項９）。
【００２６】
例えば、半導体レーザアレイにおける発光源間隔が８０μｍの場合で、発光源の配列方向を副走査方向に対して８３．３度傾ける場合であると、第２光学系の最初の面（最も光源側の面）に入射する各光束の主走査方向の光束径：Ａｍ、第２光学系の最後の面から射出した各光束の主走査方向の光束径：Ａｐが、条件：
（１）    Ａｐ／Ａｍ＞１．２
を満足することが好ましい（請求項１０）。
【００２７】
発光源間隔が広がる程、被走査面上で所望のピッチを出すために傾け角を大きくする必要があり、発光源の配列方向を副走査方向に対して３０度程度以上傾ける場合には、上記条件式を満足することが好ましい。
上記「Ａｐ／Ａｍ」は、第２光学系による「主走査方向のビームエキスパンド比」である。
【００２８】
この発明の画像形成装置は「請求項１〜１０の任意の１に記載の光走査装置を用いてマルチビーム走査方式による光書込みを行う画像形成装置」である（請求項１１）。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を説明する。
図１は「光走査装置」の実施の１形態を説明するための図である。
複数の発光源を有する光源１は複数の光束を放射するが、図の煩雑化を避けるため、単一の光束の主光線を示している。光源１から放射された光束は「第１光学系」であるカップリングレンズ２によって実質的な平行光束にされて以下の光学系にカップリングされる。カップリングレンズ２は共軸非球面を有し、カップリングされた光束の波面収差が良好に補正されるように形成されている。
【００３０】
カップリングレンズ２から射出した光束は、被走査面上に「所望のスポット径の光スポット」を得るための開口絞り２０を通過して「ビーム整形」された後、ガラス製レンズ１０に入射する。
【００３１】
ガラス製レンズ１０の入射面１０ａは「主走査方向にのみ負のパワーを持つシリンドリカル面」であり、射出面１０ｂは「平面」である。主走査方向は図の面内にあり、副走査方向は図面に直交する方向である。
【００３２】
ガラス製レンズ１０を通過した光束は樹脂製レンズ１１に入射する。樹脂製レンズ１１の入射面１１ａは「主・副走査方向にそれぞれ異なった負のパワーを持つアナモフィック面」である。また、樹脂製レンズ１１の射出面１１ｂは、副走査方向にのみ負のパワーを持ったシリンドリカル面である。
【００３３】
光束は次いでガラス製レンズ１２に入射する。ガラス製レンズ１２の入射面１２ａは副走査方向に正のパワーを持つシリンドリカル面、射出面１２ｂは正のパワーを持つ球面である。ガラス製レンズ１２は、トロイダル面で構成することも可能である。
【００３４】
ガラス製レンズ１０と樹脂製レンズ１１およびガラス製レンズ１２は、第２光学系１００を構成する。第２光学系１００は、光束を「主走査方向については平行光束、副走査方向については集束光束」として射出させるが、主走査方向においては、入射する平行光束径に比して、射出する平行光束径を拡大させる。
即ち、第２光学系は、主走査方向に関してビームエキスパンド機能を有する。
【００３５】
第２光学系１００から射出した光束は、「光偏向器」であるポリゴンミラー５の偏向反射面５Ａの近傍に「主走査方向に長く略線状」に結像する。ポリゴンミラー５の偏向反射面５Ａにより反射された光束は、ポリゴンミラー５の等速回転に伴い等角速度的に偏向する偏向光束となり、第３光学系６００を構成するレンズ６１、６２の作用により、被走査面７上に光スポットとして集光され、被走査面７を主走査方向（図の上下方向）光走査する。
【００３６】
第３光学系６００は「ｆθレンズ」であり、光スポットによる被走査面の光走査を等速化する機能をもつ。光源１からは複数の光束が放射されるので、被走査面７上には複数の光スポットが形成される。これら複数の光スポットは互いに副走査方向へ分離しており、被走査面７の複数ラインを同時に光走査する。
【００３７】
第３光学系６００を構成するレンズ６１、６２のうちの少なくとも１枚は「樹脂製レンズ」である。
【００３８】
図１に図示されていないが、有効書込み幅を光走査するのに先立ち、同期光を検出し、同期光検知の一定時間後に光走査による書込みを開始する。このとき、複数光束の光スポットの書込み開始位置を一致させる必要があるため、同期検知素子上で光束は少なくとも主走査方向に集光されるのが望ましい。
【００３９】
即ち、図１の光走査装置は、複数の発光源を有する光源１と、この光源１からの複数の光束を入射され、各光束を所望の光束（該例で「実質的な平行光束」）に変換して、以後の光学系にカップリングさせる第１光学系２と、この第１光学系２からの各光束を、主走査対応方向に長く略線状に集光する第２光学系１００と、略線状の集光部の近傍に偏向反射面５Ａを有し、偏向反射面により複数の光束を偏向する光偏向器５と、第１光学系２と光偏向器５の間（該例では第１光学系２と第２光学系１００との間）に配備される開口絞り２０と、光偏向器５により偏向された複数の光束を被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光させる第３光学系６００を有し、第３光学系６００は、少なくとも１枚の樹脂製結像素子を有し、第２光学系１００は、少なくとも１枚の樹脂製結像素子１１と、少なくとも１枚のガラス製結像素子１０、１２を有し、第２光学系１００は、主走査方向において、平行光束形態を保って光束径を拡大させるビームエキスパンド機能を有する（請求項１）。
【００４０】
第２光学系１００における少なくとも１枚の結像素子１０は「主走査方向に負のパワー」を有する（請求項２）。
第２光学系１００に含まれる「樹脂製結像素子」である樹脂製レンズ１１は、副走査方向に負のパワーを有する面を２面（主・副走査方向にそれぞれ異なった負のパワーを持つアナモフィック面１１ａ、および、副走査方向にのみ負のパワーを持ったシリンドリカル面１１ｂ）有し、第１光学系２を保持する保持部材の温度変化による変形に起因する像面変動および／または第３光学系６００における樹脂製結像素子の温度変化に起因する像面変動を有効に補正するように面形状を定められている（請求項３）。
【００４１】
即ち、図１の実施の形態においては、第１光学系２を保持する保持部材の温度変化による変形に起因する像面変動および第３光学系６００における樹脂製結像素子の温度変化に起因する像面変動のうち、主走査方向の像面変動を樹脂製レンズ１１の入射面１１ａにおける主走査方向のパワーの変動（樹脂製レンズ１１の温度変動に伴う主走査方向の負のパワーの変動）で補正し、副走査方向の像面変動を、入射面１１ａ及び射出面１１ｂの副走査方向のパワー変動で補正する。
【００４２】
樹脂製レンズ１１は、副走査方向の負のパワーを、入射面１１ａと射出面１１ｂとに分けて配分しているので、上記負のパワーを１面のみで実現する場合に比して、各面の副走査方向の曲率を小さくできレンズ面の形成が容易である。
【００４３】
図３（ａ）は、光源１として４チャンネル即ち、４個の発光源を持つ半導体レーザアレイを用いた場合のカップリングの様子を示している。
ＣＨ１〜ＣＨ４は４個の「発光源」を示し、符号２は第１光学系としてのカップリングレンズを示す。４個の発光源ＣＨ１〜ＣＨ４は、同一直線状に等間隔で配列しており、これら発光源から放射される光束は、発散光束で、そのファーフィールドパターンは、図に示されたように、発光源ＣＨ１〜ＣＨ４の配列方向に直交する方向を長軸方向とする楕円形である。
【００４４】
前述の如く、半導体レーザアレイにおいて発光源ＣＨ１〜ＣＨ４の相互の間隔を小さくすることは可能だが、熱的なクロストーク等の影響をなくすためには発光源の間隔は広い方がよい。説明中の実施の形態では、発光源ＣＨ１〜ＣＨ４の間隔を大きくし、被走査面上における光スポット相互の副走査方向の分離量（走査線ピッチ）を所望の大きさにするため、図３（ｂ）に示すように、発光源ＣＨ１〜ＣＨ４の配列方向を副走査方向（図の上下方向）に対して傾け角：θで傾けて用いている。
【００４５】
このようにして、隣接する発光源間隔：Ｄに対し、発光源の副走査方向の間隔：Ｐ０（Ｐ０＝Ｄ・ｃｏｓθ）を実際の発光源間隔：Ｄよりも小さくできる。
【００４６】
半導体レーザアレイ１を傾けると、図３（ｃ）に示すように、放射光束のファーフィールドパターンの長軸方向も傾き、カップリングレンズ２によりカップリングされた平行光束の断面形状も、長軸が副走査方向に傾いた楕円形状となり、開口絞り２０における主走査方向の開口幅：Ａｍを狭めざるを得ない。
【００４７】
周知の如く、レーザ光束を集光させたとき、そのビームウエスト径は、集光前の光束径に反比例するので、上記の如く開口幅：Ａｍを狭めると、この光束をそのまま集光させた場合、主走査方向のスポット径を小径化できない。
【００４８】
この問題を解決する一つの方策は、前述の如く、カップリングレンズの焦点距離を大きくして回口数：ＮＡを大きくすることであるが、カップリングレンズの外径が大きくなりコスト上昇を招来する。
【００４９】
この発明では、第２光学系１００に、主走査方向におけるビームエキスパンド機能を持たせることにより、カップリングレンズ２としては焦点距離の短いものを用い、カップリングレンズ２により平行光束化した光束の主走査方向の光束径を第２光学系１００により拡大することにより、所望の小径光スポットを得るのに必要な光束径を確保するのである。
【００５０】
図４は、第２光学系１００の光学作用を示している。図４（ａ）は、主走査方向の光学作用であり「ビームエキスパンド作用」である。開口絞り２０から射出する平行光束は主走査方向に光束径：Ａｍを有するが、ガラス製レンズ１０と樹脂製レンズ１１の「主走査方向の負のパワー」により、発散傾向を与えられ、ガラス製レンズ１２の「主走査方向の正のパワー」により、光束径：Ａｐの平行光束に戻されて、偏向反射面５Ａへ入射する。
【００５１】
図４（ｂ）は、第２光学系１００の副走査方向の光学作用である。開口絞りからの平行光束はガラス製レンズ１０を、副走査方向にはそのまま透過し、樹脂製レンズ１１により発散光束に変換され、ガラス製レンズ１２により、集束光束化されて偏向反射面５Ａの位置に集束する。このとき、偏向反射面５Ａにおける集束幅が十分に小さくなるように、樹脂製レンズ１１により副走査方向に大きく発散させて必要なＮＡを確保する。
【００５２】
開口絞り２０から射出する平行光束の主走査方向に光束径：Ａｍと、第２光学系１００から射出する光束の主走査方向の光束径：Ａｐの比：Ａｐ／Ａｍ、即ちビームエキスパンド比は、半導体レーザアレイ１における発光源ＣＨ１〜ＣＨ４の間隔が８０μｍ程度の場合には、前述の如く、Ａｐ／Ａｍ＞１．２であることが好ましく、被走査面７上のスポット径を３０μｍ程度に絞る場合はＡｐ／Ａｍ＞１．５であることが好ましい。
【００５３】
上に説明した実施の形態において、第２光学系１００におけるガラス製レンズ１０は「主走査方向のみに負のパワー」を有するので、このガラス製レンズ１０を光軸方向へ変位させると、副走査方向の光学作用は変化せず、主走査方向のみの光学作用が変化する。このことを利用して、ガラス製レンズ１０の光軸方向の位置を微調整し、第３光学系６００等の加工誤差等によって発生する「主走査方向におけるビームウエスト位置ずれ」を補正し、主走査方向のビームウエスト位置が被走査面に略一致する調整位置に固定することができる（請求項５）。
【００５４】
一方、樹脂製レンズ１１は副走査方向にパワーを持っているので、この樹脂製レンズ１１を光軸方向に変位させることにより、第３光学系６００等の加工誤差等によって発生する「副走査方向におけるビームウエスト位置ずれ」を補正し、副走査方向のビームウエスト位置が被走査面に略一致するように調整位置に固定することができる（請求項４）。
【００５５】
第２光学系１００における樹脂製レンズ１１は、主走査方向・副走査方向に異なる負のパワーを持つので、これを光軸方向へ変位させ、副走査方向におけるビームウエスト位置を被走査面に略一致するように調整することができるが、この調整によって主走査方向におけるビームウエスト位置が被走査面からずれても、ガラス製レンズ１０は主走査方向のみにパワーを持っている（請求項６）ので、上記調整による「主走査方向におけるビームウエスト位置のずれ」を、ガラス製レンズ１０の光軸方向の変位で補正することができる。
【００５６】
上記実施の形態における第２光学系は、光源側から光偏向器側へ向かって順次、主走査方向にのみ負のパワーを持つガラス製レンズ１０、主走査方向と副走査方向に異なる負のパワーを持つ樹脂製レンズ１１、主走査方向と副走査方向に異なる正のパワーを持つガラス製レンズ１２を配してなり（請求項７）、光源１が、複数の発光源を持つ半導体レーザアレイで（請求項８）、発光源ＣＨ１〜ＣＨ４の配列方向を副走査方向に対して傾けて配置される（請求項９）。
【００５７】
【実施例】
以下、上に説明した光走査装置に関連した具体的な数値実施例を挙げる。
レンズ面形状は、以下の定義に従う。
主走査断面内の比円弧形状
「主走査断面」は、レンズ光軸を含み、主走査方向に平行な仮想的平断面である。この面内における非円弧形状は、光軸上の主走査方向の近軸曲率半径：Ｒｍ、主走査方向における光軸からの距離：Ｙ、円錐常数：Ｋ、高次の係数：Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、・・、光軸方向のデプス：Ｘを用いて以下の多項式で表す。
2005049535.tif 000003
奇数次の係数：Ａ１、Ａ３、Ａ５・・の１以上が０でないとき、非円弧形状は主走査方向に非対称形状となるが、実施例では、偶数次の係数のみを用いており、主走査方向に対称形である。
副走査断面内の曲率の主走査方向における変化
「副走査断面」は、主走査方向に直交する仮想的な平断面である。
光軸を含む副走査断面における副走査方向の曲率半径：Ｒｓ（０）、主走査方向における光軸からの距離：Ｙ、係数：Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・を用い、上記Ｙの位置における曲率：Ｃｓ（Ｙ）を次式で表す。
【００５８】
Ｃｓ（Ｙ）＝１／Ｒｓ（０）＋Ｂ１・Ｙ＋Ｂ２・Ｙ２＋Ｂ３・Ｙ３＋Ｂ４・Ｙ４＋Ｂ５・Ｙ５＋・・（２）
「副非円弧面（主・副走査断面内の形状が何れも非円弧である形状）」
光軸から主走査方向の距離：Ｙ、主走査断面からの副走査方向の距離：Ｚを用い、光軸方向のデプス：Ｘ（Ｙ，Ｚ）を以下の式で表す。
【００５９】
2005049535.tif 000004
式（３）右辺の第２項の和は、サフィックス：ｎについてとる。右辺第１項及び第２項は、式（１）の右辺と同一である。
【００６０】
式（３）右辺の第４項を、
ｆＳＡＧ（Ｙ，Ｚ）＝Σ（Σｄｊ，ｈＹｈ）Ｚｊ
とすると、これは、以下のように書くことができる。
【００６１】
2005049535.tif 000005
【００６２】
ここに、
Ｃｍ（＝１／Ｒｍ）：光軸を含む主走査断面内の近軸曲率
Ｃｓ（０）（＝１／Ｒｓ（０））：光軸を含む副走査断面内の近軸曲率
Ｃｓ（Ｙ）：主走査方向の位置：Ｙにおける副走査断面内の近軸曲率
Ｋｚ（Ｙ）：主走査方向の位置：Ｙにおける副走査断面内の２次曲線を表す円錐定数
ＦＳＡＧ（Ｙ，Ｚ）：非球面高次補正量
Ｃｓ（Ｙ）＝｛１／Ｒｓ（０）｝＋Ｂ１・Ｙ＋Ｂ２・Ｙ２＋Ｂ３・Ｙ３＋Ｂ４・Ｙ４＋Ｂ５・Ｙ５＋・・
Ｋｚ（Ｙ）＝Ｃ０＋Ｃ１・Ｙ＋Ｃ２・Ｙ２＋Ｃ３・Ｙ３＋Ｃ４・Ｙ４＋Ｃ５・Ｙ５＋・・
Ｃｓ（Ｙ）の右辺における「Ｙの奇数次係数：Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、・・」の１以上が０でないとき、副走査方向の曲率半径が主走査方向に非対称となる。
同様に、Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５、・・Ｆ１、Ｆ３、Ｆ５・・Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５・・等の非円弧量を表すＹの奇数次係数が０でないとき、副走査方向の非円弧量が主走査方向に非対称となる。
実施例
図２は、図１の光走査装置の光学配置を、光源１から被走査面７まで直線的に展開した状態を、上下方向を副走査方向として描いている。面間隔を図２に示す如く、ｄ１〜ｄ１１とする。また、図１に示すように、レンズ６１、６２の主走査方向におけるシフト量（図の上方へのシフトを正とする。）を図の如く、ｄ１２、ｄ１３とする。
【００６３】
光源１：半導体レーザアレイ
発光源ピッチ：８０μｍ、発光源数：４チャンネル、発光波長：６５５ｎｍ
発光源配列方向の副走査方向に対する傾け角：θ＝８３．３度        。
【００６４】
走査線ピッチ：
「第１光学系（カップリングレンズ２）」
非球面を持つガラスレンズで収差を良好に補正されている。
焦点距離：２７ｍｍ、カップリング作用：コリメート作用          。
【００６５】
開口絞り２０
「開口幅」    主走査方向：４．５２ｍｍ  副走査方向：１．４７ｍｍ
設置位置：カップリングレンズ２の光偏向器側の焦点面位置      。
【００６６】
「光偏向器（ポリゴンミラー５）」
偏向反射面数：５、内接円半径：１８ｍｍ
光源側からの光束入射角と第３光学系の光軸とがなす角：６０度
光書込み幅：±１５０ｍｍ
画角：±３８度
書込密度：１２００ｄｐｉ
走査線ピッチ：２１．２μｍ                                。
【００６７】
Ａｍ＝４．５２ｍｍ、Ａｐ＝７．８１ｍｍ、Ａｐ／Ａｍ＝１．７３
ｄ１＝３ｍｍ、ｄ２＝４０ｍｍ、ｄ３＝４ｍｍ、ｄ４＝１２．５ｍｍ、
ｄ５＝６ｍｍ、ｄ６＝１３５．１ｍｍ
ガラス製レンズ１０のレンズ面１０ａの曲率半径
主走査方向：−８０．００１ｍｍ    副走査方向：∞
ガラス製レンズ１０のレンズ面１０ｂの曲率半径
主走査方向：∞    副走査方向：∞                            。
【００６８】
樹脂製レンズ１１のレンズ面１１ａの曲率半径
主走査方向：−７９．３ｍｍ    副走査方向：−１６ｍｍ（副非円弧面）
樹脂製レンズ１１のレンズ面１１ａの曲率半径
主走査方向：∞    副走査方向：１６ｍｍ                        。
【００６９】
ガラス製レンズ１２のレンズ面１２ａの曲率半径
主走査方向：∞    副走査方向：２３ｍｍ
ガラス製レンズ１２のレンズ面１２ａの曲率半径
主走査方向：−６９．２０５ｍｍ  副走査方向：−６９．２０５ｍｍ（球面）
副非円弧面（レンズ面１１ａ）の形状のデータ
Ｒｍ＝−７９．３      Ｒｓ＝−１６
Ａ０＝  ３．８３０６２６Ｅ−０
Ｃ０＝−４．５７５４３５Ｅ−０
Ｃ２＝−４．１１５９１０Ｅ−０
Ｃ４＝  １．４４４１０９Ｅ−１
Ｉ０＝−４．２９６５９３Ｅ−４
Ｉ２＝−１．７４４０６０Ｅ−４
Ｉ４＝  ４．５８０５９４Ｅ−６
Ｋ０＝−１．４３４８１８Ｅ−４
Ｋ２＝  ３．３４２２７９Ｅ−５
Ｋ４＝−２．２７５３８７Ｅ−７
上の表記において、例えば、「３．３４２２７９Ｅ−５」は、「３．３４２２７９×１０−５」を意味する。以下においても同様である。
【００７０】
樹脂製レンズ１１の材料の屈折率：１．５２７２３８（λ＝６５５ｎｍ、２５℃時）
樹脂製レンズ１１の線膨張係数：７Ｅ−５
ガラス製レンズ１０、１２の材料の屈折率：１．７３８７５５（λ＝６５５ｎｍ、２５℃時）
ガラス製レンズ１０、１２の線膨張係数：５．４Ｅ−６
レンズ取り付け部（ベース部材）の線膨張係数：２．３１Ｅ−５        。
【００７１】
ｄ７＝７１．２ｍｍ、ｄ８＝３０ｍｍ、ｄ９＝６６．５ｍｍ、
ｄ１０＝８．５ｍｍ、ｄ１１＝１５７．８ｍｍ、ｄ１２＝０．２ｍｍ、
ｄ１３＝０．２ｍｍ                                    。
【００７２】
樹脂製走査レンズ６１、６２の材料の屈折率：１．５２７２３８（λ＝６５５ｎｍ、２５℃時）
樹脂製走査レンズ６１、６２の線膨張係数：７Ｅ−５            。
【００７３】
樹脂製レンズ６１のレンズ面６１ａの形状のデータ
Ｒｍ＝−１０３０．２３３３４６      Ｒｓ＝  −８９．５１８９２７
Ａ０＝−４．０４１６１９Ｅ＋２
Ａ４＝  ６．００５０１７Ｅ−８
Ａ６＝−７．５３８１５５Ｅ−１３
Ａ８＝−４．０３６８２４Ｅ−１６
Ａ１０＝  ４．５９２１６４Ｅ−２０
Ａ１２＝−２．３９６５２４Ｅ−２４
Ｂ１＝−９．３１７８５１Ｅ−６
Ｂ２＝  ３．２６９９０５Ｅ−６
Ｂ３＝  ４．１３２４９７Ｅ−９
Ｂ４＝−４．２０７７１６Ｅ−１０
Ｂ５＝−１．１７０１１４Ｅ−１２
Ｂ６＝  ４．３７０６４０Ｅ−１４
Ｂ７＝  ２．３４７９６５Ｅ−１６
Ｂ８＝−６．２１２７９５Ｅ−１８
Ｂ９＝−３．９６７９９４Ｅ−２０
Ｂ１０＝−３．８７３８６９Ｅ−２１
Ｂ１１＝  ３．８１６８２３Ｅ−２４
Ｂ１２＝  ４．５３５８４３Ｅ−２５                                  。
【００７４】
樹脂製レンズ６１のレンズ面６１ｂの形状のデータ
Ｒｍ＝−１０９．０８２４７４      Ｒｓ＝  −１１０．８８１３３２
Ａ０＝−５．４２７６４２Ｅ−１
Ａ４＝  ９．５３９０２４Ｅ−８
Ａ６＝  ４．８８２１９４Ｅ−１３
Ａ８＝−１．１９８９９３Ｅ−１６
Ａ１０＝  ５．０２９９８９Ｅ−２０
Ａ１２＝−５．６５４２６９Ｅ−２４
Ｂ２＝−３．６５２５７５Ｅ−７
Ｂ４＝  ２．３３６７６２Ｅ−１１
Ｂ６＝  ８．４２６２２４Ｅ−１４
Ｂ８＝−１．０２６１２７Ｅ−１７
Ｂ１０＝−２．２０２３４４Ｅ−２１
Ｂ１２＝  １．２２４５５５Ｅ−２６                                            。
【００７５】
樹脂製レンズ６２のレンズ面６２ａの形状のデータ
Ｒｍ＝１４９３．６５４５８７      Ｒｓ＝  −７０．０７２４３２
Ａ０＝  ５．４７９３８９Ｅ＋１
Ａ４＝−７．６０６７５７Ｅ−９
Ａ６＝−６．３１１２０３Ｅ−１３
Ａ８＝  ６．１３３８１３Ｅ−１７
Ａ１０＝−１．４８２１４４Ｅ−２１
Ａ１２＝  ２．４２９２７５Ｅ−２６
Ａ１４＝−１．６８８７７１Ｅ−３０
Ｂ２＝−８．７０１５７３Ｅ−８
Ｂ４＝  ２．８２９３１５Ｅ−１１
Ｂ６＝−１．９３００８０Ｅ−１５
Ｂ８＝  ２．７６６８６２Ｅ−２０
Ｂ１０＝  ２．１７６９９５Ｅ−２４
Ｂ１２＝−６．１０７７９９Ｅ−２９                                    。
【００７６】
樹脂製レンズ６２のレンズ面６２ｂの形状のデータ
Ｒｍ＝１７４８．５８３９００      Ｒｓ＝  −２８．０３４６１２
Ａ０＝−５．４８８７４０Ｅ＋２
Ａ４＝−４．９７８３４８Ｅ−８
Ａ６＝  ２．３２５１０４Ｅ−１２
Ａ８＝−７．６１９４６５Ｅ−１７
Ａ１０＝  ３．３２２７３０Ｅ−２１
Ａ１２＝−３．５７１３２８Ｅ−２６
Ａ１４＝−２．１９８７８２Ｅ−３０
Ｂ１＝−１．４４０１８８Ｅ−６
Ｂ２＝  ４．６９６１４２Ｅ−７
Ｂ３＝  １．８５３９９９Ｅ−１１
Ｂ４＝−４．１５３０９２Ｅ−１１
Ｂ５＝−８．４９４２７８Ｅ−１６
Ｂ６＝  ２．１９３１７２Ｅ−１５
Ｂ７＝  ９．００３６３１Ｅ−１９
Ｂ８＝−９．２７１６３７Ｅ−２１
Ｂ９＝−１．３２８１１１Ｅ−２２
Ｂ１０＝−１．４０９６４７Ｅ−２４
Ｂ１１＝  ５．５２０１８３Ｅ−２７
Ｂ１２＝  ４．５１３１０４Ｅ−３０
Ｃ０＝−９．９９９９９９Ｅ−１
Ｉ０＝−１．３２０８４９Ｅ−７
Ｉ２＝−１．０８７６７４Ｅ−１１
Ｉ４＝−９．０２２５７７Ｅ−１６
Ｉ６＝−７．３４４１３４Ｅ−２０
Ｋ０＝  ９．３９６６２２Ｅ−９
Ｋ２＝  １．１４８８４０Ｅ−１２
Ｋ４＝  ８．０６３５１８Ｅ−１７
Ｋ６＝−１．４７３８４４Ｅ−２０                                            。
【００７７】
なお、実施例の光学系において、図１、図２に図示されていないが、第２光学系１００とポリゴンミラー５の間と、ポリゴンミラー５と第３光学系６００との間に、共通の防音ガラス（厚さ：１．９ｍｍ、屈折率：１．５１４３７）が設けられ、第３光学系６００と被走査面７との間には、防塵ガラス（厚さ：１．９ｍｍ、屈折率：１．５１４３７）が設けられている。
【００７８】
防音ガラスは、第３光学系６００の光軸に対して傾き角：８度をもって傾けて配置され、防塵ガラスは、副走査方向に対して２０度傾けて配置されている。
半導体レーザアレイ１の各発光源から放射される発散性の光束の発散角は、半値全角で、接合面直交方向が３０度、接合面平行方向が８度である。
図５に上記実施例のスポット径を示す。（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向のもので、像高：±１５０ｍｍ、±８０ｍｍ、および０ｍｍにつき示す。横軸のデフォーカス（ｍｍ）は、主・副走査方向のビームウエスト位置（主走査方向の像面）の「被走査面からのずれ量」を示し、縦軸が「スポット径」を示す。
【００７９】
設計上、主走査方向のスポット径は３０μｍ、副走査方向のスポット径は４０μｍをねらいとしている。主・副走査方向とも良好な焦点深度を有している。
【００８０】
即ち、実施例の光走査装置では、半導体レーザアレイ１における発光源間隔が８０μｍであり、開口絞り２０を通過して第２光学系１００に入射する各光束の主走査方向の光束径：Ａｍ＝４．５２ｍｍ、第２光学系１００を射出した各光束の主走査方向の光束径：Ａｐ＝７．８１ｍｍが、条件：
（１）    Ａｐ／Ａｍ＝１．７３＞１．２
を満足する（請求項１０）。
【００８１】
上記実施例において、環境温度変動に伴なう像面変動は、標準温度：２５℃、温度範囲：０〜４５℃の範囲において、主走査方向において±０．１ｍｍ程度、副走査方向において±０．３ｍｍ程度であり、図５のスポット径の特性図から明らかなように、像面変動が上記範囲であれば、像面変動に伴うデフォーカスによるスポット径変動は、上記狙いとする主走査方向のスポット径：３０μｍ、副走査方向のスポット径：４０μｍを外れることがない。
【００８２】
【発明の実施の形態】
図６に画像形成装置の実施の１形態として光プリンタ（レーザプリンタ）を示す。
レーザプリンタ２００は潜像担持体１１１として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。潜像担持体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が配備されている。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、レーザビームＬＢによりマルチビーム走査方式の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。
【００８３】
図６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は記録媒体としての転写紙を示している。
【００８４】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体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のレーザビームＬＢによるマルチビーム走査方式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。
【００８５】
この静電潜像は現像装置１１３により反転現像され、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。
【００８６】
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に捉えられる。レジストローラ対１１９は、像担持体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。
【００８７】
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。トナー画像が転写された後の像担持体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。
【００８８】
光走査装置として、上に説明した実施の形態や実施例のものを用いて、高密度の良好な画像形成を実現できる。
【００８９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によればマルチビーム走査方式の新規な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、光源からの複数の光束をカップリングする第１光学系として、焦点距離の短いカップリングレンズを用いても、第２光学系のビームエキスパンダ機能により「小径の光スポットを実現するに必要な光束径」を確保でき、また、樹脂製結像素子そのものに結像位置のずれを補正する作用を持たせることで、機械的に結像位置のずれを調整する従来技術にくらべて、コストを削減し、消費電力を抑えることができる。
【００９０】
この発明の光走査装置を用いることにより、この発明の画像形成装置は小径の光スポットにより高密度の精細な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】図１の光学配置を、光源から被走査面にいたる光路を直線的に展開して描いた図である。
【図３】複数の発光源を有する光源の１例である半導体レーザアレイを説明するための図である。
【図４】第２光学系の光学作用を説明するための図である。
【図５】実施例におけるスポット径の特性を説明するための図である。
【図６】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７】カップリングレンズのＮＡとレンズ外径の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１      光源（半導体レーザアレイ）
２      第１光学系（カップリングレンズ）
５      光偏向器（ポリゴンミラー）
５Ａ    偏向反射面
２０    開口絞り
１００  第２光学系
６００  第３光学系
【図１】
2005049535.tif 000006
【図２】
2005049535.tif 000007
【図３】
2005049535.tif 000008
【図４】
2005049535.tif 000009
【図５】
2005049535.tif 000010
【図６】
2005049535.tif 000011
【図７】
2005049535.tif 000012