(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を以後の光学系にカップリングする第１光学系と、
この第１光学系からの光束を、光偏向器の偏向反射面近傍に、主走査方向に長く略線状に集光させる第２光学系と、
上記光偏向器により偏向される偏向光束を被走査面に向けて集光し、上記被走査面上に光走査のための光スポットを形成する第３光学系とを有し、
この第３光学系が少なくとも２枚の樹脂製結像素子を有し、
温度変動：ΔＴに対する主走査方向の像面の、各像高での像面変動量：ΔＭの、有効書込領域内における最大値：ΔＭmax、最小値：ΔＭminが条件：
｜(ΔＭmax−ΔＭmin)／ΔＴ|＜0.01[ｍｍ／℃]      （１）
を満足し、
上記第３光学系の有する２枚以上の樹脂製結像素子の各単体による温度変化：ΔＴに対する主走査方向のバックフォーカス変動量：Δfmの、上記２枚以上の樹脂製結像素子に対する総和をΣΔｆmとするとき、各像高でのバックフォーカス総変動量：ΣΔｆmの、有効書込領域内における最大値：（ΣΔｆm）max、最小値：（ΣΔｆm）minが、条件：
｜{(ΣΔｆm)max−(ΣΔｆm)min}／ΔＴ)｜＜0.02[ｍｍ／℃]      （２）
を満足することを特徴とする走査結像光学系。
【請求項２】
請求項１記載の走査結像光学系において、
第３光学系が、２枚の樹脂製結像素子で構成されることを特徴とする走査結像光学系。
【請求項３】
光源からの光束を以後の光学系にカップリングする第１光学系と、  
この第１光学系からの光束を、光偏向器の偏向反射面近傍に、主走査方向に長く略線状に集光させる第２光学系と、  
上記光偏向器により偏向される偏向光束を被走査面に向けて集光し、上記被走査面上に光走査のための光スポットを形成する第３光学系とを有し、  
この第３光学系が少なくとも２枚の樹脂製結像素子を有し、  
温度変動：ΔＴに対する副走査方向の像面の、各像高での像面変動量：ΔＳの、有効書込領域内における最大値：ΔＳmax、最小値：ΔＳminが条件：  
｜(ΔＳmax−ΔＳmin)／ΔＴ|＜0.01[ｍｍ／℃]      （３）
を満足し、
上記第３光学系が有する２枚以上の樹脂製結像素子の各単体による温度変化：ΔＴに対する副走査方向のバックフォーカス変動量：Δfsの、上記２枚以上の樹脂製結像素子に対する総和をΣΔｆsとするとき、各像高でのバックフォーカス総変動量：ΣΔｆsの、有効書込領域内における最大値：（ΣΔｆs）max、最小値：（ΣΔｆs）minが、条件：  
｜{(ΣΔｆs)max−(ΣΔｆs)min}／ΔＴ)｜＜0.02[ｍｍ／℃]      （４）
を満足することを特徴とする走査結像光学系。
【請求項４】
請求項３記載の走査結像光学系において、  
第３光学系が、２枚の樹脂製結像素子で構成されることを特徴とする走査結像光学系。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の走査結像光学系において、  
第３光学系が、主走査方向において、８次以上の高次係数を持つ非円弧面を２面以上有することを特徴とする走査結像光学系。
【請求項６】
請求項１〜５記載の走査結像光学系において、  
第２光学系が、主走査方向に負のパワーを有する１枚以上の樹脂製結像素子と、１枚以上の正のパワーのガラス製結像素子を有し、ΔＴに対する主走査方向の像面変動量：ΔＭが、条件：  
｜ΔＭ／ΔＴ｜＜0.03[ｍｍ／℃]        （５）
を満足することを特徴とする走査結像光学系。
【請求項７】
請求項１〜６記載の走査結像光学系において、  
第２光学系が、副走査方向に負のパワーを有する１枚以上の樹脂製結像素子と、１枚以上の正のパワーを有するガラス製結像素子を有し、ΔＴに対する副走査方向の像面変動量：ΔＳが、条件：  
｜ΔＳ／ΔＴ｜＜0.03[ｍｍ／℃]          （６）
を満足することを特徴とする走査結像光学系。
【請求項８】
請求項６または７記載の走査結像光学系において、  
第２光学系の樹脂製結像素子の少なくとも１面が副非円弧面であり、第３光学系の樹脂製結像素子の少なくとも１面が副非円弧面であり、これら副非円弧面により波面収差を補正することを特徴とする走査結像光学系。
【請求項９】
請求項１〜８の任意の１に記載の走査結像光学系において、
第２および第３光学系の樹脂製結像素子の材料がポリオレフィン樹脂であることを特徴とする走査結像光学系。
【請求項１０】
光源から放射される発散性の光束を第１光学系により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた光束を第２光学系により、光偏向器の偏向反射面近傍に、主走査方向に長く略線状に結像させ、上記光偏向器により偏向させ、偏向光束を第３光学系により被走査面に向けて集光し、上記被走査面上に光スポットを形成し、上記被走査面の光走査を行う光走査装置において、
第１〜第３光学系により構成される走査結像光学系として、請求項１〜９の任意の１に記載の走査結像光学系を用いることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の光走査装置において、
温度変化により第３光学系で発生する像面変動のバイアス成分を補正するバイアス成分補正手段を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の光走査装置において、  
走査結像光学系が、請求項６または７記載のものであって、第２光学系がバイアス成分補正手段であることを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項１０または１１または１２記載の光走査装置において、  
被走査面上の光スポットの光強度分布をラインスプレッドファンクション（ＬＳＦ）で表したとき、強度：1/ｅ２のスレッシュ幅で定義されるスポット径が、少なくとも主走査方向について、５０μｍ以下であることを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３の任意の１に記載の光走査装置において、
マルチビーム走査方式であることを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の光走査装置において、  
光源が、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１６】
感光媒体を光走査して画像形成を行う画像形成装置において、  
感光媒体の光走査に、請求項１０〜１５の任意の１に記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の画像形成装置において、
感光媒体の光走査により、上記感光媒体に潜像が形成され、この潜像が可視化されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の画像形成装置において、
感光媒体が光導電性の感光体で、潜像が静電潜像として形成され、トナー画像として可視化され、上記トナー画像がシート状の記録媒体に最終的に担持されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走査結像光学系・光走査装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査装置は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関連して広く知られているが、光走査装置の低コスト化や結像光学素子における特殊面形状の実現のため、走査結像光学系材料の樹脂化が進んでいる。
【０００３】
樹脂製レンズは、環境変化による温・湿度等の変化に由来する曲率半径や屈折率の変動がガラスレンズに比して大きく、このような変動が生じると、像面の変動が生じて光スポットの結像面が被走査面に対してずれ、スポット径が増大して画像劣化の原因になる。
【０００４】
また、近来、光走査の効率の高効率化を目してマルチビーム走査が実施されつつあるが、マルチビーム走査において上記像面の変動が生じると、隣接する光スポットの主走査線の間隔（走査線ピッチ）が正規の間隔幅からずれ、スポット径の増大と相俟って画質を劣化させる。
【０００５】
このため、走査結像光学系に樹脂製光学素子を用いる場合、環境変化による樹脂製光学素子の光学特性の変動を補正する必要がある。このような補正を行う方法として従来、特開平８−２９２３８８号公報、特許第２８０４６４７号公報、特許第２７３６９８４号公報開示のものが知られている。
【０００６】
これら従来法は、温度変化に伴う「像面の光学系光軸方向への変位」を補正するものであり、温度変化に伴なう「像面の変形」が生じなければそれなりに有効であるが、像面が変形するような場合には、補正として十分ではない。
【０００７】
図５を参照すると、図５（ａ）において、符号Ｉは像面を示し、符号ＳＦは被走査面を示す。像面Ｉは「主走査方向の像面」であるとする。説明の単純化のため、図５（ａ）では、主走査方向の像面湾曲が理想的に補正され、主走査方向の像面Ｉが完全に被走査面ＳＦに合致している場合を示している。
【０００８】
図５（ｂ）は、温度の変化に共ない主走査方向の像面Ｉが変位して、被走査面ＳＦに対して乖離した状態を示す。この状態において、主走査方向の像面Ｉは、被走査面ＳＦに直交する方向へ変位しているが、像面の形状は変化していない。
【０００９】
このとき、偏向光束は、図の如く像面Ｉ上に結像し、発散状態となって被走査面ＳＦに到達して光スポットを形成する。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態を説明図的に拡大して示している。光スポットを形成する光束は、幾何光学的な結像点（実線で示す光線の交点）の近傍に「ビームウエスト」を形成し、ビームウエスト近傍の光束径は、破線で示すように変化する。理想的な状況は「ビームウエスト位置が被走査面ＳＦと合致する状態」であり、光スポットの設計上の（主走査方向の）スポット径は、このときのビームウエスト径：ｄである。
【００１０】
しかるに図５（ｃ）のように、像面Ｉが被走査面ＳＦに対してずれると、被走査面ＳＦ上に形成される光スポットの主走査方向のスポット径：Ｄは、設計上のスポット径：ｄよりも大きくなる。これが所謂「ビーム径の太り」である。図５（ｃ）の状態は、主走査方向のスポット径を小径化するために、主走査方向において光束を強く集束させている場合である。
【００１１】
これに対し、図５（ｄ）の状態は、主走査方向のスポット径はそれほど小径でなく、このため光束の集束状態がゆるい。この場合には、像面Ｉのずれによる、設計上のスポット径：ｄと被走査面上でのスポット径：Ｄとの間にそれほど大きな違いは無い。
【００１２】
ここで、設計上のスポット径：ｄと、実際上のスポット径：Ｄとの関係において、実用上、上記ビーム径の太りが問題とならない範囲をＤ≦ｄ＋Δｄとし、ビームウエスト位置の両側において、Ｄ≦ｄ＋Δｄが成り立つ距離範囲をΔＬとするとき、ΔＬを「深度余裕」と呼ぶ。この場合、像面Ｉと被走査面ＳＦとの乖離がΔＬ内であるならば、実用上問題となる「ビーム径の太り」は発生しない。
【００１３】
深度余裕は、図５（ｃ）と（ｄ）との比較からも明らかなように、光線の集束の強さに依存する。スポット径が小さくなるほど、光スポットを形成する光束は強く集束させられるのでΔＬが小さくなり、深度余裕はせまくなる。
【００１４】
温度変化により「像面Ｉと被走査面ＳＦとに生じた乖離」が図５（ｂ）の如くであって、乖離した像面Ｉの形状が「乖離前の形状から実質的に変化」していなければ、スポット径が「ある程度大き」い場合には、像面Ｉの乖離量が深度余裕の範囲内となって、像面の移動をあえて補正するまでもないこともある（図５（ｄ）の場合）。
【００１５】
温度変化により被走査面ＳＦと乖離した像面の形状が、乖離前と実質的に同じであるならば、このような像面の乖離を補正することが可能であり、上に挙げた各公報記載の補正は、このような像面位置の変動を補正する方法である。
【００１６】
樹脂製結像素子を用いた場合「温度変化による像面変動」は、上述したような「像面の形状が変動の前後で実質的に変わらない」場合のみとは限らない。図５（ｅ）に示すのは、図５（ａ）に示すような像面Ｉが、温度変化により、被走査面ＳＦから乖離するのみならず、形状が円弧形状に変形した場合である。
【００１７】
像面Ｉの形状が図５（ｅ）のように変形した場合、図の上下方向を主走査方向とすると「ビーム径の太り」は、走査領域の中央部では大きく、両端側では小さい。このような場合、有効書込領域において、スポット径が光スポットの像高と共に変化するので、描き込まれた画像の画質の劣化が目立ち易い。
【００１８】
例えば、ｆθレンズ系に使用された樹脂製レンズの「温度変化による光学特性変化」に起因して、図５（ｅ）の如き像面変動が生じる場合、このような変動を上記各公報記載の補正方法で補正すると、補正後の像面Ｉの状態は、例えば、図５（ｆ）の如きものとなり、光軸近傍でのスポット径は良好になるが、書込領域両端部における「ビーム径の太り」が大きくなってしまう。
【００１９】
上には、主走査方向における像面の変動の場合を説明したが、副走査方向の像面変動の場合も同様である。特に、副走査方向における像面変動において「像面の変形が著しい状態」でマルチビーム走査を行うと、走査線ピッチが像高と共に変動して、書き込まれた画像の画質を著しく劣化させる。
【００２０】
【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、樹脂製光学素子を使用する走査結像光学系を用い、温度変化に起因する像面の変形を有効に軽減した光走査装置の実現を課題とする。この発明はまた、樹脂製結像素子を使用する走査結像光学系を用い、温度変化に起因する像面の変形を有効に軽減し、像面と被走査面との乖離を有効に補正した光走査装置の実現を課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の走査結像光学系は、第１〜第３光学系を有する。
第１光学系は、光源からの光束を以後の光学系にカップリングする。
第２光学系は、第１光学系からの光束を、光偏向器の偏向反射面近傍に、主走査方向に長く略線状に集光させる。
第３光学系は、光偏向器により偏向される偏向光束を被走査面に向けて集光し、被走査面上に光走査のための光スポットを形成する。
【００２２】
請求項１記載の走査結像光学系は、以下の点を特徴とする。即ち、第３光学系が少なくとも２枚の樹脂製結像素子を有し、温度変動：ΔＴに対する主走査方向の像面の、各像高での像面変動量：ΔＭの、有効書込領域内における最大値：ΔＭmax、最小値：ΔＭminが条件：
｜(ΔＭmax−ΔＭmin)／ΔＴ|＜0.01[ｍｍ／℃]      （１）
を満足する。
【００２３】
ここにおいて「温度変動：ΔＴ」は、第１〜第３光学系の使用環境における温度変化範囲を意味する。走査結像光学系は、一般に、平均的な室温である２５℃前後を基準として設計されるが、光走査装置が実際に使用される環境では、第１〜第３光学系の温度は例えば、１０℃（冬季において、週明けに光走査装置が最初に運転されるような場合等）から４５℃（長時間の連続使用で、装置内で発生した熱により温度が上昇した場合等）程度の範囲で変動する。この場合を例にとれば、上記温度変動：ΔＴは３５℃（＝４５℃−１０℃）である。
【００２４】
温度変動の上限をＴＵ、下限をＴＬ、設計基準温度をＴＣとする。光スポットの像高（主走査方向の位置）をＨとし、主走査方向の像面湾曲量をＭで表すと、像面湾曲量：Ｍは、像高：Ｈと温度：Ｔとの関数として表すことができる。この場合、Ｍ（Ｈ，ＴＣ）は設計温度における主走査方向の像面湾曲で、設計上の像面湾曲であり、有効書込領域内における任意像高：Ｈにおいて、Ｍ（Ｈ，ＴＣ）の絶対値が０に近いほど像面湾曲は良好に補正されていることになる。
【００２５】
上の説明における「温度変動：ΔＴに対する主走査方向の像面の、各像高での像面変動量：ΔＭ」は、Ｍ（Ｈ，ＴＵ）−Ｍ（Ｈ，ＴＬ）を意味し、従って、ΔＭは像高：Ｈの関数であるからこれをΔＭ（Ｈ）と書くと、上記ΔＭmax、ΔＭminはそれぞれ、ΔＭ（Ｈ）の最大値および最小値を意味する。
【００２６】
従って、条件（１）における「｜(ΔＭmax−ΔＭmin)|」の部分は、温度変動：ΔＴによる像面の変形量の目安を表しており、この量が小さいほど、温度変動に伴なう像面の「形状変形の程度」が小さいことになる。条件（１）は、ΔＴの温度変動における「単位温度変化あたりの像面の変形」の程度が０．０１ｍｍより小さいことを意味している。
【００２７】
第３光学系の樹脂製結像素子がレンズであれば、１枚の樹脂製結像光学系でも、その入射側のレンズ面形状と、射出側のレンズ面形状とを調整することにより、条件（１）を満足させることが可能である。
【００２８】
しかし、請求項１記載の走査結像光学系においては、第３光学系が「２枚以上の樹脂製結像素子」を有する。そして、請求項１記載の走査結像光学系は、これら樹脂製結像素子の各単体による温度変化：ΔＴに対する主走査方向のバックフォーカス変動量：Δfmの、上記２枚以上の樹脂製結像素子に対する総和をΣΔｆmとするとき、各像高でのバックフォーカス総変動量：ΣΔｆmの、有効書込領域内における最大値：（ΣΔｆm）max、最小値：（ΣΔｆm）minが、条件：
｜{(ΣΔｆm)max−(ΣΔｆm)min}／ΔＴ)｜＜0.02[ｍｍ／℃]      （２）
を満足する。
【００２９】
第３光学系が２枚以上の樹脂製結像素子を含む場合、個々の樹脂製結像素子の光学特性が温度とともに変化する。主走査方向のバックフォーカス：ｆｍは、第３光学系における最も像面側の素子面から像面までの距離である。温度変動があると、樹脂製結像素子の光学特性の変化により、バックフォーカス：ｆｍが変化する。このときのバックフォーカス：ｆｍの変化は、個々の樹脂製結像素子の光学特性に起因するものの総和であるので、請求項２記載の走査結像光学系では、樹脂製結像素子ごとの影響を独立に考える。
【００３０】
即ち、例えば、第３光学系に２枚の樹脂製結像素子が含まれる場合を考え、これらを樹脂製結像素子Ａ、樹脂製結像素子Ｂとする。これら樹脂製結像素子Ａ、Ｂの個々が上記「樹脂製結像素子の各単体」である。
【００３１】
第３光学系において「樹脂製結像素子Ａのみ」に、温度変動：ΔＴが生じたものとする。即ち、この場合、第３光学系における樹脂製結像素子Ｂや他の結像素子には温度変動は生じていない。このときの、主走査方向のバックフォーカスの変化量（変動量）を「ΔｆmA」とする。同様に、第３光学系の樹脂製結像素子Ｂのみに温度変動：ΔＴが生じた場合を考え、このときの、主走査方向のバックフォーカスの変化量を「ΔｆmB」とする。
【００３２】
請求項１記載の発明における上記「樹脂製結像素子の各単体（この場合、樹脂製結像素子Ａ、Ｂ）による温度変化：ΔＴに対する主走査方向のバックフォーカス変動量：Δfm」は上記「ΔｆmA、ΔｆmBのそれぞれ」を意味し、「２枚以上の樹脂製結像素子に対する総和：ΣΔｆm」は、上の例でいえば「ΔｆmA＋ΔｆmB」を意味する。
【００３３】
温度変動に伴なう「像面の形状の変形」を考慮するから、バックフォーカス：ｆｍの変動量：Δfmは光スポットの像高：Ｈの関数であり、上記ΣΔｆmも像高：Ｈの関数である。従って、有効書込領域内における最大値：（ΣΔｆm）max、最小値：（ΣΔｆm）minは、像高：Ｈの関数としての総変動量：ΣΔｆm(Ｈ)における最大値および最小値を意味する。
【００３４】
条件（２）における「｜{(ΣΔｆm)max−(ΣΔｆm)min}｜」の部分も、温度変動：ΔＴによる「像面の形状の変形量」の目安を表しており、この量が小さいほど、温度変動に伴なう「像面の変形の程度」が小さい。条件（２）は、ΔＴの温度変動における単位温度変化あたりの「像面の変形の程度」が０．０２ｍｍより小さいことを意味している。
【００３５】
第３光学系が複数枚の樹脂製結像素子を有するので、個々の素子の形状を調整することにより、上記ΣΔｆmの像高：Ｈによる変化を小さく（すなわち、前記「｜{(ΣΔｆm)max−(ΣΔｆm)min}｜」を小さく）して、条件（２）を満足させることができる。
【００３６】
請求項１記載の走査結像光学系における第３光学系は、２枚の樹脂製結像素子で構成することができる（請求項２）。
【００３７】
請求項３記載の走査結像光学系は、以下の如き特徴を有する。即ち、第３光学系は、少なくとも２枚の樹脂製結像素子を有する。温度変動：ΔＴに対する副走査方向の像面の、各像高での像面変動量：ΔＳの、有効書込領域内における最大値：ΔＳmax、最小値：ΔＳminが条件：
｜(ΔＳmax−ΔＳmin)／ΔＴ|＜0.01[ｍｍ／℃]        （３）
を満足する。
【００３８】
ここにおいて、ΔＳ、ΔＳmax、ΔＳminの意味するところは、請求項１におけるΔＭ、ΔＭmax、ΔＭminの説明における「主走査方向」を「副走査方向」で置き換えたものに相当する。
【００３９】
第３光学系の樹脂製結像素子がレンズであれば、１枚の樹脂製結像光学系でも、その入射側のレンズ面形状と、射出側のレンズ面形状とを調整することにより、条件（３）を満足させることが可能である。
【００４０】
しかし、請求項３記載の走査結像光学系は２枚以上の樹脂製結像素子を有し、以下の特徴を有する。
【００４１】
即ち、これら樹脂製結像素子の各単体による温度変化：ΔＴに対する副走査方向のバックフォーカス変動量：Δfsの、上記２枚以上の樹脂製結像素子に対する総和をΣΔｆsとするとき、各像高でのバックフォーカス総変動量：ΣΔｆsの、有効書込領域内における最大値：（ΣΔｆs）max、最小値：（ΣΔｆs）minが、条件：
｜{(ΣΔｆs)max−(ΣΔｆs)min}／ΔＴ)｜＜0.02[ｍｍ／℃]      （４）
を満足する。
【００４２】
Δｆs、ΣΔｆs、（ΣΔｆs）max、（ΣΔｆs）minの意味するところは、請求項２におけるΔｆm、ΣΔｆm、（ΣΔｆm）max、（ΣΔｆm）minの説明における「主走査方向」を「副走査方向」で置き換えたものに相当する。
【００４３】
請求項３記載の走査結像光学系でも、第３光学系が複数枚の樹脂製結像素子を有するので、各素子の形状の調整により、上記ΣΔｆsの像高：Ｈによる変化を小さく（すなわち、前記「｜{(ΣΔｆs)max−(ΣΔｆs)min}｜」を小さく）して、条件（４）を満足させることができる。
【００４４】
上記請求項３記載の走査結像光学系の第３光学系は、２枚の樹脂製結像素子で構成することができる（請求項４）。
【００４５】
上記請求項１〜４の任意の１に記載の走査結像光学系において、第３光学系は「主走査方向において、８次以上の高次係数を持つ非円弧面を２面以上有する」ことが好ましい（請求項５）。
【００４６】
非円弧面が８次以上の高次係数を有すると、非円弧面の形状表現の自由度が大きいため、このような非円弧形状を２面以上用いることにより、温度変化に対するパワー変動を、各像高ごとに細かく補正することが容易になる。
【００４７】
上記請求項１〜５記載の走査結像光学系において、第２光学系を「主走査方向に負のパワーを有する１枚以上の樹脂製結像素子と、１枚以上の正のパワーのガラス製結像素子を有する」構成とし、温度変動：ΔＴに対する主走査方向の像面変動量：ΔＭが、条件：
｜ΔＭ／ΔＴ｜＜0.03[ｍｍ／℃]      （５）
を満足するように構成できる（請求項６）。
【００４８】
第３光学系は一般に、主走査方向に正のパワーを持ち、第３光学系の樹脂製結像素子は、このような正のパワーを分担する。これに対し、第２光学系に「主走査方向に負のパワーを持つ樹脂製結像素子」を含めることにより、温度変化に起因して第３光学系において発生する像面変動のうち、主走査方向の像面全体の平行移動的な変動（これを像面変動の「バイアス成分」と呼ぶ）を補正することが可能になる。
【００４９】
請求項１〜６記載の走査結像光学系において、第２光学系を「副走査方向に負のパワーを有する１枚以上の樹脂製結像素子と、１枚以上の正のパワーを持つガラス製結像素子を有する」構成とし、温度変動：ΔＴに対する副走査方向の像面変動量：ΔＳが、条件：
｜ΔＳ／ΔＴ｜＜0.03[ｍｍ／℃]        （６）
を満足するようにすることができる（請求項７）。
【００５０】
第３光学系は一般に、副走査方向に正のパワーを持ち、第３光学系の樹脂製結像素子は、このような正のパワーを分担する。第２光学系に「副走査方向に負のパワーを持つ樹脂製結像素子」を含めることにより、温度変化に起因して第３光学系において発生する像面変動のうち、副走査方向の像面全体の平行移動的な変動（バイアス成分）を補正することが可能になる。
【００５１】
即ち、請求項６、７記載の発明では、温度変動に伴なう像面変動の「像面形状の変化」を有効に抑制しつつ、像面変動のバイアス成分をも有効に補正できるので、主走査方向あるいは「主走査方向および副走査方向」の像面を、温度変動にかかわらず、常に被走査面の近傍に位置させることができる。
【００５２】
換言すれば、請求項６、７記載の走査結像光学系は、請求項１〜５を前提とし、請求項１〜５において「像面の形状の変形が所定の範囲内に制限されている」ので、バイアス成分をも含めて条件（５）、（６）を満足することにより、良好な深度余裕を実現できる。従って、光スポットのスポット径を小さくする場合にも、ビーム径の太りや、マルチビーム走査における走査線ピッチの変動を有効に抑制することができる。
【００５３】
若干付言すると、請求項１〜４における条件（１）〜（４）は、温度変動に伴なう像面変動のうちの「像面形状の変形」を小さくする条件である。即ち、図５に即して言えば、条件（１）〜（４）が充足されることにより、温度変動に伴ない、像面Ｉが被走査面ＳＦに対して図５（ｂ）のように乖離しても、像面Ｉ自体に大きな変形は生じない。即ち、条件（１）〜（４）を満足すると、主走査方向・副走査方向の像面の形状が、例えば図５（ｅ）に示すように大きく変形することはない。
【００５４】
上記請求項６または７記載の走査結像光学系において、第２光学系の樹脂製結像素子の少なくとも１面を副非円弧面とし、第３光学系の樹脂製結像素子の少なくとも１面を副非円弧面とし、これら副非円弧面により波面収差を補正することができる（請求項８）。
【００５５】
「副非円弧面」は、「副走査断面（主走査方向に直交する仮想的な平断面）内の形状が非円弧形状で、この副走査断面内の非円弧形状が、副走査断面の、主走査方向における位置に応じて変化する面」を言う。なお、光軸を含み主走査方向に平行な仮想的な平断面を「主走査断面」と呼ぶ。
【００５６】
このような副非円弧面を、第２光学系と第３光学系とに採用することにより、偏向光束の波面収差を、有効書込領域内において良好に補正でき、同領域内において良好な光スポットを形成することができる。
【００５７】
上記請求項１〜８の任意の１に記載の走査結像光学系において、第２および第３光学系の樹脂製結像素子の材料を「ポリオレフィン樹脂」とすることが好ましい（請求項９）。ポリオレフィン樹脂で形成された結像素子は、他の光学樹脂材料で形成されたものに比して、環境変動による光学特性の変動が少ないので、上に説明した「温度変動に伴なう像面変動」自体を小さくでき、上記各条件（１）〜（４）を満足させることも容易である。
【００５８】
この発明の光走査装置は「光源から放射される発散性の光束を第１光学系により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた光束を第２光学系により、光偏向器の偏向反射面近傍に、主走査方向に長く略線状に結像させ、光偏向器により偏向させ、偏向光束を第３光学系により被走査面に向けて集光し、被走査面上に光スポットを形成し、被走査面の光走査を行う光走査装置」であって、第１〜第３光学系により構成される走査結像光学系として、請求項１〜９の任意の１に記載の走査結像光学系を用いることを特徴とする（請求項１０）。
【００５９】
この請求項１０記載の光走査装置は「温度変化により第３光学系で発生する像面変動のバイアス成分を補正するバイアス成分補正手段」を有することができる（請求項１１）。
【００６０】
上記請求項６または７に記載の走査結像光学系では、第２光学系が、温度変動による像面変動のバイアス成分を補正する機能を持つので、上記請求項１１記載の光走査装置において、走査結像光学系として請求項６または７記載のものを用い、その第２光学系を「バイアス成分補正手段」とすることができる（請求項１２）。バイアス成分補正手段は上記のものの他、例えば「温度変動を検知し、検知された温度に応じて、第２光学系を光軸方向へ変位させ、像面のバイアス変動成分を補正する」もの等、種々のものが可能である。
【００６１】
上記請求項１０または１１または１２記載の光走査装置において、被走査面上の光スポットの強度分布をラインスプレッドファンクション（ＬＳＦ）で表したとき、強度：1/ｅ２のスレッシュ幅で定義されるスポット径を、少なくとも主走査方向について「５０μｍ以下」とすることができる（請求項１３）。
【００６２】
上記請求項１０〜１３の任意の１に記載の光走査装置は、シングルビーム方式の光走査装置として実施することもできるが、マルチビーム走査方式の光走査装置として実施することもできる（請求項１４）。このように、マルチビーム走査方式の光走査装置として実施する場合、光源としては、複数の半導体レーザからの光束をビーム合成プリズムで合成する方式のもの（この場合、第１光学系は各半導体レーザごとに設けられる）でもよいが、半導体レーザアレイを光源として用いることもできる（請求項１５）。
【００６３】
この発明の画像形成装置は「感光媒体を光走査して画像形成を行う画像形成装置」であって、感光媒体の光走査に上述の請求項１０〜１５の任意の１に記載の光走査装置を用いることを特徴とする（請求項１６）。
【００６４】
「感光媒体」としては公知の種々のものを用いることができる。例えば、熱により発色する発色性印画紙を感光媒体とし、これを光走査し、光スポットによる「熱エネルギ」で発色させて画像形成を行うことができる。
【００６５】
感光媒体によっては、光走査により感光媒体に潜像を形成し、この潜像を可視化することにより画像形成を行うようにすることができる（請求項１７）。この場合、例えば、感光媒体として銀塩フィルムを用いることができる。銀塩フィルムに光走査により形成された潜像は「通常の銀塩写真のプロセス」に従い、現像・定着を行って可視化できる。このような画像形成装置は、光製版器や光描画装置として実施することができる。
【００６６】
感光媒体には「光導電性の感光体」を用いることもできる。この場合、潜像は静電潜像として形成され、トナー画像として可視化される。トナー画像は、シート状の記録媒体に最終的に担持させることができる（請求項１８）。
【００６７】
光導電性の感光体として周知の酸化亜鉛感光紙を用いると、酸化亜鉛感光紙上に形成されたトナー画像をそのまま、酸化亜鉛感光紙をシート状の記録媒体として定着することができる。
【００６８】
繰り返し使用可能な光導電性の感光体を用いる場合は、感光体上に形成されたトナー画像を、転写紙やＯＨＰシート（オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）等のシート状の記録媒体に、直接もしくは中間転写ベルト等の中間転写媒体を介して転写し、定着することにより所望の画像を得ることができる。
【００６９】
このような画像形成装置は、デジタル複写機や光プリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置等として実施できる。
【００７０】
【発明の実施の形態】
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。
【００７１】
この光走査装置はマルチビーム走査方式のものであって、符号１で示す光源は図１（ｃ）に示すように、４個の半導体レーザ発光部（チャンネル）ＣＨ１〜ＣＨ４を直線上に等間隔に配列した４チャンネル半導体レーザアレイである。
【００７２】
図１（ａ）は、光走査装置の光学配置を副走査方向（図面に直交する方向）から見た状態を示し、（ｂ）は、光源から被走査面に至る光路を光軸にそって展開した状態を主走査方向から見た状態を示している。なお、図の煩雑を避けるため、光束については１本の主光線のみを図示している。
【００７３】
光源１から放射された発散性の光束（レーザ光束）は、「第１光学系」であるカップリングレンズ２により「以後の光学系への伝播」に適した光束状態、例えば、平行光束、弱い発散性もしくは弱い集束性の光束にカップリングされる。後述する実施例では、カップリングレンズ２は、光源１からの光束を実質的な平行光束にカップリングしている。
【００７４】
カップリングレンズ２としては単玉の非球面レンズ等を使用でき、カップリングされた光束の波面収差を、カップリングレンズ単独で良好に補正することができる。カップリングレンズ２から射出した光束は、アパーチュア３の開口部を通過してビーム整形され、第２光学系４に入射する。
【００７５】
第２光学系４は３枚のレンズ１０、１１、１２により構成されている。これら３枚のレンズ１０、１１、１２のうち、レンズ１０、１１は樹脂製レンズ（樹脂製結像素子）、レンズ１２はガラス製レンズ（ガラス製結像素子）である。
【００７６】
第２光学系４は、第１光学系２側から入射する光束を、「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」に集光させる。このとき、光束は、ポリゴンミラー５を収納するケーシングの防音ガラス８を透過する。防音ガラス８は、その表面で反射される光束が「ゴースト光」として作用しないように、副走査方向に対して所定の微小角傾けられている。
【００７７】
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の等速回転に伴ない等角速度的に偏向する偏向光束となり、上記防音ガラス８を透過して第３光学系６に入射する。第３光学系６は「ｆθレンズ」であって、２枚のレンズ６１、６２により構成されている。後述の実施例では、レンズ６１、６２は共に樹脂製レンズ（樹脂製結像素子）である。
【００７８】
第３光学系６を透過した偏向光束は、光走査装置の光学系を収納するハウジングに設けられた防塵ガラス９（反射光がゴースト光となるのを防止するため、副走査方向に対して所定の角度傾いている）を透過し、第３光学系により被走査面７に向けて集光され、被走査面７上に光スポットを形成する。この光スポットにより、被走査面７の主走査が等速的に行われる。
【００７９】
説明中の実施の形態では、光源が４チャンネルの半導体レーザアレイであり、４本の光束が放射されるので、被走査面７上には、互いに副走査方向に分離した４個の光スポットが形成され、４本の主走査ラインが同時走査されてマルチビーム走査が行われる。
【００８０】
マルチビーム走査は、隣接する光スポットが互いに隣接する主走査ラインを走査する「線順次走査方式」とすることもできるし、隣接する光スポットが間に１ライン以上の主走査ラインをまたいで走査する「飛び越し走査方式」とすることもできる。被走査面７は、実体的には感光媒体（光導電性の感光体等）の感光面である。
【００８１】
光束は、第３光学系により集光されつつ偏向し、有効書込領域での書込みを開始する前に反射鏡１３と同期用レンズ１４を介してフォトダイオード１５に検出され、フォトダイオード１５から発せられる受光信号に基づき、書込み開始のための同期信号が生成される。
【００８２】
第２光学系４を構成するレンズ１０、１１、１２は、そのレンズ面形状を副走査断面についてみると、図１（ｄ）に示す如くである。樹脂製レンズ１０の入射面１０ａは「負のパワーを持った球面（凹球面）」であり、射出面１０ｂは副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る。従って、樹脂製レンズ１０は、主・副走査方向に負のパワーを持つアナモルフィックなレンズであり、その負のパワーは副走査方向において「より強」い。
【００８３】
従って、光源側から入射する平行光束は、樹脂製レンズ１０により、主・副走査方向ともに発散傾向を与えられて樹脂製レンズ１１に入射する。レンズ１１は副走査方向に負のパワーを有し、レンズ１０からの発散光束は、レンズ１１により、副走査方向にはさらに発散性を強められ、主走査方向には入射光束の発散性を略保存されてガラス製レンズ１２に入射する。なお、後述する実施例では、樹脂製レンズ１１の射出側面１１ｂが「副非円弧面」である。
【００８４】
ガラス製レンズ１２は、主走査方向に正のパワーを有し、副走査方向は「より強い正のパワー」を有する。樹脂製レンズ１１側から入射する発散光束は、副走査方向についてはガラス製レンズ１２の強い正のパワーにより集光光束に変換され、主走査方向については正のパワーにより平行光束に戻される。即ち、第２光学系４は、副走査方向については集束光学系として機能し、主走査方向についてはビームエキスパンダとしての機能を有する。
【００８５】
従って、ガラス製レンズ１２を透過した光束は、上記の如くポリゴンミラー５の偏向反射面５Ａの位置に「主走査方向に長く略線状」に集光することになる。
【００８６】
なお、ガラス製レンズ１２は、後述の実施例では入射面１２ａが、副走査方向に正のパワーを持つ凸シリンドリカル面、射出面１２ｂが凸球面である。
【００８７】
ガラス製レンズ１２は、実施例の場合のようにシリンドリカル面と球面の組合せで構成できるほか、シリンドリカルレンズと球面レンズを貼り合わせた構成でもよく、異なるパワーを持った２面のシリンドリカル面で構成しても良い。また、カップリングレンズ２のカップリング状態を変えて、第２光学系に入射する光束が弱い集束性の光束となるようにすると、レンズ１２を「副走査方向にのみ正のパワーを持つシリンドリカルレンズとすることもできる。
【００８８】
以下に挙げる実施例では、第３光学系６を構成するレンズ６１、６２が共に樹脂製レンズであるので、温度変動により像面変動を生じるが、像面の形状変化が前記条件（１）〜（４）を満足するようにレンズ６１、６２の形状が設定される。また、像面変動のバイアス成分のうち、主走査方向の像面変動については、第２光学系４における樹脂製レンズ１０における「入射面１０ａの主走査方向のパワー変動」で補正相殺し、副走査方向の像面変動については樹脂製レンズ１０の射出面１０ｂ、樹脂製レンズ１１の入射面１１ａ、射出面１１ｂのパワー変動で補正相殺している。
【００８９】
【実施例】
以下、図１に即して説明した光走査装置の具体的な実施例を挙げる。
【００９０】
レンズ面の形状表現は、以下の如く行う。
【００９１】
レンズ面の主走査断面を考えたとき、この主走査断面内でのレンズ面形状が非円弧である場合、主走査断面内での近軸曲率半径をＲｍ、光軸からの主走査方向の距離をＹ、円錐常数をＫ、高次の係数をＡ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4，Ａ5，Ａ6，・・、光軸方向のデプスをＸ(Ｙ)として、周知の式：
Ｘ(Ｙ)=(Ｙ2/Ｒｍ)/[1+√｛1-(1+Ｋ)(Ｙ/Ｒｍ)2｝+
+Ａ1Ｙ+Ａ2Ｙ2+Ａ3Ｙ3+Ａ4Ｙ4+Ａ5Ｙ5+Ａ6Ｙ6+・・(１Ａ)
で表し、Ｒｍ、Ｋ、Ａ1等を与えて形状を特定する。奇数次の係数：Ａ1，Ａ3，Ａ5・・の何れかが「非０」であると、主走査断面内の非円弧形状は光軸に対して非対称形状となる。実施例では偶数次のみを用いており、主走査方向に対称形である。
主走査方向に直交する仮想的な平断面である副走査断面は、レンズ面に対して主走査方向の任意の座標：Ｙにおいて考えることができる。
【００９２】
例えばトーリック面のように、副走査断面内の曲率（曲率半径の逆数）が、主走査方向の座標：Ｙに応じて変化する場合には、光軸を含む副走査断面におけるレンズ面の曲率半径をＲs(０)、係数をＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，・・として、当該レンズ面の副走査断面の曲率：Ｃ(Ｙ)を次式（２Ａ）で表す。
【００９３】
Ｃs(Ｙ)={1/Ｒs(0)}+Ｂ1Ｙ+Ｂ2Ｙ2+Ｂ3Ｙ3+Ｂ4Ｙ4+Ｂ5Ｙ5+・・(２Ａ)
Ｙの奇数次の係数：Ｂ1、Ｂ３、Ｂ５、・・の何れかが「非０」であるとき、副走査断面内の曲率の変化は、主走査方向において光軸に関して非対称となる。「副非円弧面」は、前述の如く、副走査断面内の形状が非円弧形状で、この副走査断面内の非円弧形状が、副走査断面の主走査方向における位置：Ｙに応じて変化する面であるが、主走査方向の座標：Ｙ、副走査方向の座標：Ｚにおける光軸方向のデプス：Ｘ(Ｙ，Ｚ)を用い、次ぎの（３Ａ）式で表す。
【００９４】
Ｘ(Ｙ，Ｚ)＝｛Ｙ２/Ｒｍ｝/[１＋√{１−(１＋Ｋ)(Ｙ/Ｒｍ)２}]
＋Ａ１Ｙ＋Ａ２Ｙ２＋Ａ３Ｙ３＋・・
＋Ｃｓ(Ｙ)Ｚ２/[１＋√{１−(１＋Ｋｓ(Ｙ))Ｃｓ(Ｙ)２Ｚ２｝］
＋(Ｆ０+Ｆ１Ｙ+Ｆ２Ｙ２+Ｆ３Ｙ３+Ｆ４Ｙ４+・・)Ｚ
＋(Ｇ０+Ｇ１Ｙ+Ｇ２Ｙ２+Ｇ３Ｙ３+Ｇ４Ｙ４+・・)Ｚ２
＋(Ｈ０+Ｈ１Ｙ+Ｈ２Ｙ２+Ｈ３Ｙ３+Ｈ４Ｙ４+・・)Ｚ３
＋(Ｉ０+Ｉ１Ｙ+Ｉ２Ｙ２+Ｉ３Ｙ３+Ｉ４Ｙ４+・・)Ｚ４
＋(Ｊ０+Ｊ１Ｙ+Ｊ２Ｙ２+Ｊ３Ｙ３+Ｊ４Ｙ４+・・)Ｚ５
＋(Ｋ０+Ｋ１Ｙ+Ｋ２Ｙ２+Ｋ３Ｙ３+Ｋ４Ｙ４+・・)Ｚ６
＋(Ｌ０+Ｌ１Ｙ+Ｌ２Ｙ２+Ｌ３Ｙ３+Ｌ４Ｙ４+・・)Ｚ７
＋(Ｍ０+Ｍ１Ｙ+Ｍ２Ｙ２+Ｍ３Ｙ３+Ｍ４Ｙ４+・・)Ｚ８
＋(Ｎ０+Ｎ１Ｙ+Ｎ２Ｙ２+Ｎ３Ｙ３+Ｎ４Ｙ４+・・)Ｚ９
＋・・・                                （３Ａ）  。
【００９５】
式（３Ａ）の右辺第３行の「Ｃｓ(Ｙ)」は、前記（２Ａ）式で定義され、Ｋｓ(Ｙ)は、主走査方向の「座標：Ｙの位置における副走査断面」内の形状における円錐定数であり、Ｙの関数として、
Ｋs(Ｙ)＝Ｃ０+Ｃ１Ｙ+Ｃ２Ｙ２+Ｃ３Ｙ３+Ｃ４Ｙ４+Ｃ５Ｙ５+・・（４Ａ）
と表される。右辺第１項の「Ｃ０」は、Ｋs(０)である。
【００９６】
（３Ａ）式において、Ｆ１、Ｆ３、Ｆ５、・・、Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５、・・等が「非０」であるとき、副走査断面内の非円弧量が主走査方向に非対称となる。
【００９７】
副非円弧面を表す式（３Ａ）式において、右辺第１〜第２行は主走査方向の座標：Ｙのみの関数で前述の（１Ａ）式と同じく「主走査断面内の形状」を表す。また、右辺第３行以下では、副走査断面のＹ座標が決まるとＹの係数に応じて「Ｚの各次数の項」の係数が決まり、座標：Ｙにおける「副走査断面内の非円弧形状」が定まる。尚、副非円弧面の解析表現は上に挙げたものに限らず、種々のものが可能であり、この発明における副非円弧面の形状が上記式による表現に限定されるものではない。
【００９８】
「具体的な数値例」
画素密度：１２００ｄｐｉ、有効書込幅：±１５０ｍｍ、画角：±３７．７度
「光源ユニット」
光源：４チャンネル半導体レーザアレイ  発光波長：７８０ｎｍ、
チャンネル配列ピッチ：１４μｍ、
チャンネル配列方法が副走査方向に対して成す角：１２．４度、
温度変化に対する波長変動係数：２．３１×１０-5（ｎｍ／℃）、
保持部材（アルミニウム製）の線膨張係数：２．３１×１０-5（１／Ｌ℃）
「カップリングレンズ（第１光学系）」
ガラス非球面レンズ  焦点距離：２７ｍｍ、
カップリング作用：コリメート作用
波面収差を有効に補正されている。
【００９９】
「アパーチュア」
光軸上（像高：０）におけるスポット径：約３０μｍを狙いとした。
【０１００】
開口部：８．２ｍｍ（主走査方向）×１．６ｍｍ(副走査方向)の矩形開口
カップリングレンズからの距離：４．５ｍｍ
「ポリゴンミラー」
偏向反射面数：５面
内接円半径：１８ｍｍ
光源側からの入射光束の主光線とｆθレンズ光軸とがなす角：６０度
偏向反射面による偏向の起点と回転軸の距離：
ｆθレンズの光軸方向：１６．６ｍｍ、主走査方向：７．２ｍｍ
「ポリゴンスキャナー用防音ガラス」
フロートガラス  厚さ：１．９ｍｍ
副走査方向に対する傾き角：２度、
主走査方向に対する傾き角：８度
「防塵ガラス」
フロートガラス  厚さ：１．９ｍｍ
副走査断面内に対する傾き角：２０度
「同期光学系」
被走査面と略等価な結像位置に同期検知用フォトダイオードを設置
同期用レンズは副走査に曲率を有するシリンダレンズ
以下に具体的データをあげる光学系において、樹脂製レンズは全て「ポリオレフィン径樹脂」で成形して作製した。
【０１０１】
「カップリングレンズとポリゴンミラー間の光学配置」
図１（ｂ）に示すように、カップリングレンズ２と偏向反射面５Ａとの間の面間隔をｄ０〜ｄ６とすると、これら面間隔の数値は以下の通りである。
【０１０２】
ｄ０＝４７ｍｍ，ｄ１＝３ｍｍ，ｄ２＝９．２ｍｍ，ｄ３＝３ｍｍ，
ｄ４＝８．１５ｍｍ，ｄ５＝６ｍｍ，ｄ６＝１１４ｍｍ
レンズ１０、１１は樹脂製であり、レンズ１２はガラス製である。
【０１０３】
第２光学系の各レンズ面１０ａ〜１２ｂの曲率半径
レンズ面１０ａの曲率半径：−１１９．９７ｍｍ
レンズ面１０ｂの曲率半径：∞（主）  １６．４ｍｍ（副）
レンズ面１１ａの曲率半径：∞（主）  −１６ｍｍ（副）
レンズ面１１ｂの曲率半径：１．０Ｅ＋８ｍｍ（主）  １８．０３ｍｍ（副）
レンズ面１２ａの曲率半径：∞（主）  １３．５４ｍｍ（副）
レンズ面１２ｂの曲率半径：−１８６ｍｍ
上の表記において、（主）、（副）とあるのは、それぞれ主走査方向、副走査方向を表す。また「１．０Ｅ＋８」は「１．０×１０8」を意味する。以下においても同様である。
【０１０４】
レンズ面の形状は、レンズ面１０ａが凹球面、レンズ面１０ｂ、１１ａが凹シリンドリカル面、レンズ面１２ａが凸シリンドリカル面、レンズ面１２ｂが凸球面である。そして、レンズ面１１ｂ（樹脂製レンズ１１の射出側のレンズ面）は「副非円弧面」である。
【０１０５】
0004495883.tif 000002
「ポリゴンミラーと被走査面間の光学配置」
図１（ｂ）に示すように、偏向反射面５Ａと被走査面７との間の面間隔をｄ７〜ｄ１１とし、レンズ６１、６２の主走査方向へのシフト量（図１（ａ）において図面上方へのシフトを正とする）を、それぞれｄ１２、ｄ１３とすると、これらの数値は以下の通りである。
【０１０６】
ｄ７＝７１．６ｍｍ，ｄ８＝３０ｍｍ，ｄ９＝６６．３ｍｍ，
ｄ１０＝８．５ｍｍ，ｄ１１＝１５９．３ｍｍ，ｄ１２＝０．２ｍｍ，
ｄ１３＝０．２ｍｍ
樹脂製レンズ６１、６２の屈折率：
１．５２３９７８（λ＝７８０ｎｍ、２５℃時）
樹脂製レンズ６１、６２の線膨張係数：７×１０-5（１／Ｌ℃）
樹脂製レンズ６１，６２の屈折率係数  -８．９×１０-5（１／℃）
レンズ面６１ａ（主走査断面内の形状が光軸対称な非円弧形状で、副走査断面内の曲率は主走査方向において光軸に関して非対称に変化する）の形状データ
Rm＝-1030.233，Rs= -89.519
A0=-4.041619E+02，A4= 6.005017E-08，A6=-7.538155E-13,A8=-4.036824E-16,
A10= 4.592164E-20，A12=-2.396524E-24，
B1=-9.317851E-06，B2= 3.269905E-06，B3= 4.132497E-09,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                                  。
【０１０７】
レンズ面６１b（主走査断面内の形状が光軸対称な非円弧形状で、副走査断面内の曲率は主走査方向において光軸対称に変化する）の形状データ
Rm＝-109.082，Rs= -110.881
A0=-5.427642E-01，A4= 9.539024E-08，A6= 4.882194E-13,A8=-1.198993E-16,
A10= 5.029989E-20，A12=-5.654269E-24
B2=-3.652575E-07，B4= 2.336762E-11，B6= 8.426224E-14,B8=-1.026127E-17,
B10=-2.202344E-21，B12= 1.224555E-26                        。
【０１０８】
レンズ面６２ａ（主走査断面内の形状が光軸対称な非円弧形状で、副走査断面内の曲率は主走査方向において光軸対称に変化する）の形状データ
Rm＝1493.655，Rs= -70.072
A0= 5.479389E+01，A4=-7.606757E-09，A6=-6.311203E-13,A8= 6.133813E-17,
A10=-1.482144E-21，A12= 2.429275E-26，A14=-1.688771E-30
B2=-8.701573E-08，B4= 2.829315E-11，B6=-1.930080E-15,B8= 2.766862E-20,
B10= 2.176995E-24，B12=-6.107799E-29
レンズ面６２b（副非円弧面）の形状データ
Rm＝1748.584，Rs= -28.035
A0=-5.488740E+02，A4=-4.978348E-08，A6= 2.325104E-12,A8=-7.619465E-17,
A10= 3.322730E-21，A12=-3.571328E-26，A14=-2.198782E-30，
B1=-1.440188E-06，B2= 4.696142E-07，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-01，
I0=-1.320849E-07，I2=-1.087674E-11，I4=-9.022577E-16,I6=-7.344134E-20,
K0= 9.396622E-09，K2= 1.148840E-12，K4= 8.063518E-17，K6=-1.473844E-20
以上により、光走査装置における各レンズの形状が特定される。
【０１０９】
上に挙げた具体的な数値例の２５℃における、像面湾曲を図２（ａ）の中央の図として示す。この図における破線が主走査方向の像面であり、実線が副走査方向の像面を表す。像面湾曲は、主走査方向とも２５℃に対しては十分に良好に補正され、主走査方向・副走査方向の像面は実質的に被走査面と合致している。
【０１１０】
実施例１
実施例１は、上記数値例において、第２光学系として「上記数値例のものと等価」な、焦点距離：４５ｍｍのガラス製シリンドリカルレンズを用いた場合である。このとき、２５℃における像面湾曲は図２（ａ）中央の図と同じであるが、１０℃では図２（ａ）の左図、４５℃では右図のようになる。即ち、第３光学系６を構成する樹脂製レンズ６１、６２の「温度変動による光学特性の変化」により、像面は主走査方向（破線）、副走査方向（実線）とも変動する。
【０１１１】
像面の変動は、全体がずれるバイアス成分と、像面の変形とで構成され、バイアス成分（像高０での変化）は、例えば４５℃では、主走査方向に付き略１ｍｍ、副走査方向に付き略１．５ｍｍが発生している。
【０１１２】
ここで、像面の変形を、前述の条件のパラメータで評価してみる。
【０１１３】
先ず、１０℃および４５℃における主走査方向の各像高での像面変動量（単位：ｍｍ）を像高の代表値：０、±４０、±８０、±１２０、±１５０ｍｍについて求めると、以下のようになる。
像高        150      120       80       40       0
10℃      -0.066    -0.013    0.017    0.023    0.024
45℃       0.054    -0.012   -0.051   -0.061   -0.062
像高       -40       -80      -120     -150
10℃       0.023     0.017   -0.012   -0.063
45℃      -0.060    -0.052   -0.014    0.050
これから、ΔＭを求めると次ぎのようになる。
像高        150      120         80       40       0
ΔＭ      0.120      0.001    -0.068    -0.084    -0.086
像高       -40       -80      -120     -150
ΔＭ      -0.084    -0.068    -0.001   0.113
これから、ΔＭmax＝0.120（像高：150ｍｍ）、ΔＭmin＝-0.086（像高：0ｍｍ）であり、温度変動：ΔＴ＝４５−１０＝３５℃であるから、条件（１）のパラメータ：｜(ΔＭmax−ΔＭmin)／ΔＴ|の値は０．００６となり、条件（１）を満足している。
【０１１４】
次ぎに、第３光学系における樹脂製レンズ６１、６２の各々に対する主走査方向のバックフォーカスの変動量：Δｆｍ（２５℃の像面からの変化量）を求めると、以下のようになる。
【０１１５】
「レンズ６１単体の温度変動による、像面の２５℃の位置からのずれ量」
像高        150      120        80         40       0
10℃      -0.817    -0.740    -0.756    -0.829    -0.867
45℃       1.068     0.968     0.991     1.088     1.139
像高       -40       -80      -120     -150
10℃      -0.829    -0.756   -0.737    -0.808
45℃       1.089     0.991    0.964     1.057
「レンズ６２単体の温度変動による、像面の２５℃の位置からのずれ量」
像高        150      120       80         40       0
10℃       0.000    -0.067    -0.072    -0.029    -0.004
45℃       0.000     0.087     0.094     0.039     0.005
像高       -40       -80      -120     -150
10℃       -0.030   -0.072   -0.067    -0.003
45℃        0.039    0.094    0.088     0.004
これから、各樹脂製結像素子単体の温度変動による主走査方向のバックフォーカス変動量：Δｆｍを求めると以下のようになる。
【０１１６】
「レンズ６１単体の温度変動によるΔｆｍ」
像高        150      120        80         40       0
Δｆｍ    -1.885    1.708      1.747     1.918     2.006
像高       -40       -80      -120     -150
Δｆｍ      1.918    1.747    1.701    1.865
「レンズ６２単体の温度変動によるΔｆｍ」
像高        150      120        80         40       0
Δｆｍ     0.000    0.154      0.166     0.068     0.009
像高       -40       -80      -120     -150
Δｆｍ     0.069    0.166     0.155    0.007
次ぎに、これらを用いて、樹脂製結像素子に対する総和：ΣΔｆmを求めると、以下のようになる。
【０１１７】
「レンズ６１、６２に対する総和：ΣΔｆm」
像高          150      120        80         40       0
ΣΔｆｍ     1.885    1.862      1.913     1.986     2.015
像高         -40       -80      -120     -150
ΣΔｆｍ     1.987    1.913     1.856    1.872
これから、ΣΔｆｍの最大値：（ΣΔｆm）max、最小値：（ΣΔｆm）minは、（ΣΔｆm）max＝２．０１５（像高：０）、（ΣΔｆm）min＝１．８６５（像高：−１２０ｍｍ）であるから、条件（２）のパラメータ：｜{(ΣΔｆm)max−(ΣΔｆm)min}／ΔＴ)｜の値は、０．００５となり、条件（２）を満足する。
【０１１８】
同様に、１０℃および４５℃における副走査方向の各像高での像面変動量（単位：ｍｍ）を像高の代表値：０、±４０、±８０、±１２０、±１５０ｍｍについて求めると、以下のようになる。
像高        150      120       80       40       0
10℃       0.058    0.049    0.026    0.005    -0.001
45℃      -0.025   -0.010    0.023    0.053     0.062
像高       -40       -80      -120     -150
10℃       0.010     0.034    0.056    0.064
45℃       0.046     0.012   -0.020   -0.034
これから、ΔＳを求めると次ぎのようになる。
像高        150      120         80       40       0
ΔＳ      -0.083    -0.059    -0.003    0.049    0.063
像高       -40       -80      -120     -150
ΔＳ       0.036    -0.022    -0.076   -0.098
これから、ΔＳmax＝0.063（像高：0ｍｍ）、ΔＳmin＝-0.083（像高：150ｍｍ）であり、温度変動：ΔＴ＝４５−１０＝３５℃であるから、条件（３）のパラメータ：｜(ΔＳmax−ΔＳmin)／ΔＴ|の値は０．００４となり、条件（３）を満足している。
【０１１９】
次ぎに、第３光学系における樹脂製レンズ６１、６２の各々に対する副走査方向のバックフォーカスの変動量：Δｆｍ（２５℃の像面からの変化量）を求めると、以下のようになる。
【０１２０】
「レンズ６１単体の温度変動による、像面の２５℃の位置からのずれ量」
像高        150      120        80         40       0
10℃      -0.035    -0.017    -0.013    -0.010    -0.011
45℃       0.045     0.022     0.017     0.013     0.014
像高       -40       -80      -120     -150
10℃      -0.013   -0.019    -0.025    -0.042
45℃       0.017    0.024     0.032     0.055
「レンズ６２単体の温度変動による、像面の２５℃の位置からのずれ量」
像高        150      120       80         40       0
10℃      -0.946    -0.989    -1.036    -1.076    -1.089
45℃       1.248     1.306     1.369     1.422     1.439
像高       -40       -80      -120     -150
10℃       -1.070   -1.028   -0.979    -0.935
45℃        1.415    1.357    1.291     1.233
これから、各樹脂製結像素子単体の温度変動による主走査方向のバックフォーカス変動量：Δｆsを求めると以下のようになる。
【０１２１】
「レンズ６１単体の温度変動によるΔｆs」
像高        150      120        80         40       0
Δｆｓ     0.080    0.039      0.029     0.022     0.024
像高       -40       -80      -120     -150
Δｆｓ     0.031    0.043     0.056    0.097
「レンズ６２単体の温度変動によるΔｆs」
像高        150      120        80         40       0
Δｆｓ     2.195    2.295      2.405     2.497     2.258
像高       -40       -80      -120     -150
Δｆｓ     2.486    2.385     2.270    2.168
次ぎに、これらを用いて、樹脂製結像素子に対する総和：ΣΔｆsを求めると、以下のようになる。
【０１２２】
「レンズ６１、６２に対する総和：ΣΔｆs」
像高          150      120        80         40       0
ΣΔｆｓ     2.274    2.334      2.434     2.520     2.552
像高         -40       -80      -120     -150
ΣΔｆｓ     2.516    2.428     2.326    2.265
これから、ΣΔｆｓの最大値：（ΣΔｆs）max、最小値：（ΣΔｆs）minは、（ΣΔｆs）max＝２．５５２（像高：0ｍｍ）、（ΣΔｆs）min＝２．２６５（像高：−１５０ｍｍ）であるから、条件（４）のパラメータ：｜{(ΣΔｆs)max−(ΣΔｆs)min}／ΔＴ)｜の値は０．００８となり、条件（４）を満足する。
【０１２３】
上に説明した実施例１の光走査装置における走査結像光学系は、光源１からの光束を以後の光学系にカップリングする第１光学系２と、この第１光学系からの光束を、光偏向器５の偏向反射面近傍に、主走査方向に長く略線状に集光させる第２光学系（焦点距離：４５ｍｍのガラス製のシリンドリカルレンズ）と、光偏向器５により偏向される偏向光束を被走査面７に向けて集光し、被走査面７上に光走査のための光スポットを形成する第３光学系６とを有し、この第３光学系が少なくとも２枚の樹脂製結像素子を有し、温度変動：ΔＴに対する主走査方向の像面の、各像高での像面変動量：ΔＭの、有効書込領域内における最大値：ΔＭmax、最小値：ΔＭminが条件：
｜(ΔＭmax−ΔＭmin)／ΔＴ|＜0.01[ｍｍ／℃]        （１）
を満足する走査結像光学系（請求項１）である。
【０１２４】
また、第３光学系６は、２枚以上の樹脂製結像素子６１、６２を有し、これら樹脂製結像素子の各単体による温度変化：ΔＴに対する主走査方向のバックフォーカス変動量：Δfmの、２枚以上の樹脂製結像素子に対する総和をΣΔｆmとするとき、各像高でのバックフォーカス総変動量：ΣΔｆmの、有効書込領域内における最大値：（ΣΔｆm）max、最小値：（ΣΔｆm）minが、条件：
｜{(ΣΔｆm)max−(ΣΔｆm)min}／ΔＴ)｜＜0.02[ｍｍ／℃]      （２）
を満足し（請求項１）、第３光学系６が、２枚の樹脂製結像素子６１、６２で構成される（請求項２）。
【０１２５】
さらに、温度変動：ΔＴに対する副走査方向の像面の、各像高での像面変動量：ΔＳの、有効書込領域内における最大値：ΔＳmax、最小値：ΔＳminが条件：
｜(ΔＳmax−ΔＳmin)／ΔＴ|＜0.01[ｍｍ／℃]          （３）
を満足し（請求項３）、第３光学系が少なくとも２枚以上の樹脂製結像素子６１、６２を有し、これら樹脂製結像素子の各単体による温度変化：ΔＴに対する副走査方向のバックフォーカス変動量：Δfsの、２枚以上の樹脂製結像素子に対する総和をΣΔｆsとするとき、各像高でのバックフォーカス総変動量：ΣΔｆsの、有効書込領域内における最大値：（ΣΔｆs）max、最小値：（ΣΔｆs）minが条件：
｜{(ΣΔｆs)max−(ΣΔｆs)min}／ΔＴ)｜＜0.02[ｍｍ／℃]    （４）
を満足し（請求項３）、第３光学系が、２枚の樹脂製結像素子６１、６２で構成される（請求項４）。
【０１２６】
また、第３光学系６は、主走査方向において、８次以上の高次係数を持つ非円弧面を２面以上（レンズ面６１ａ、６１ｂ、６２ａ）有する（請求項５）。
【０１２７】
被走査面上の光スポットの強度分布をラインスプレッドファンクション（ＬＳＦ）で表したとき、光スポットのスポット径を、強度：1/ｅ２のスレッシュ幅で定義した場合、このように定義されたスポット径をωとすると、前述した深度余裕幅：Ｗは、光束の波長をλとして近似的に次式で表される。
【０１２８】
Ｗ≒1.49×ω2/λ
波長を７８０ｎｍとすると、光スポット径：ωとして５０μｍ、３０μｍを想定してみると、深度余裕幅：Ｗは以下の如くになる。
【０１２９】
スポット径５０μｍに対して４．８ｍｍ
スポット径３０μｍに対して１．７ｍｍ
温度変動による像面変動は、光学部品の製造上のばらつき、ハウジング上への取付精度を除くと、経験上、深度余裕幅の少なくとも１／３以下に抑える必要がある。
【０１３０】
温度変化により発生する像面変動は、バイアス的な変動分(前記「バイアス成分」)と、像面の変形分に大別でき、前者のバイアス的変動は、光学系全系の光軸上の温度変化パラメータ（波長変動、形状変動、屈折率変動など）の最適化や、ポリゴン前の光学系に「温度補償光学系（負パワーの樹脂レンズと正パワーのガラスレンズの組み合わせなど）」を導入することにより補正可能である。
【０１３１】
一般的な状況下では、温度変動として１０〜４５℃が適当であり、スポット径：５０μｍである場合、温度変動に伴なう像面変動の許容値は、バイアス成分をも含めて４．８ｍｍ×（１／３）／（４５℃−１０℃）＝０．０４６ｍｍ／℃となる。また、スポット径が３０μｍであれば、温度変動に伴なう像面変動の許容値は、バイアス成分を含めて１．７ｍｍ×（１／３）／（４５℃−１０℃）＝０．０１６ｍｍ／℃となる。
【０１３２】
実施例１では、上記の如く、温度変動に起因する「像面の形状の変形」は有効に軽減されているが、バイアス成分が大きいため、スポット径：５０μｍや、３０μｍに対してはスポット系の変動を深度余裕幅内に収めることはできない。  しかし、例えば、スポット径７０μｍ（アパーチュア３の開口径を実施例１のものよりも若干小さくすることで実現できる）では、像面変動の許容値は３．１２ｍｍとなり、実施例１での像面変動に起因するスポット径の変動は深度余裕幅内である。
【０１３３】
実施例２
実施例２は、上に説明した具体的数値例で特定されるものである。即ち、実施例２では、第２光学系４が、主走査方向に負のパワーを有する１枚以上の樹脂製結像素子１０、１１と、１枚以上の正のパワーのガラス製結像素子１２を有し、温度変動に伴ない第３光学系で発生する像面変動のバイアス成分を補正する機能を付与されている。
【０１３４】
図２（ｂ）は、実施例２における、温度：１０℃（左図）および４５℃における主走査方向の像面（破線）と副走査方向の像面（実線）を示している。
【０１３５】
図２（ｂ）からわかるように、実施例２においては、温度が１０℃の場合も４５℃の場合も、主走査方向・副走査方向とも像面は２５℃のときのものと実質的に変わらない。この場合、主走査方向・副走査方向の「像面の変形」は、実施例１の場合と同様であるが、像面変動のバイアス成分が有効に補正されているため、主走査方向・副走査方向のスポット径が３０μｍを狙いとするものであっても、スポット径変動は深度余裕幅内に押さえられている。
【０１３６】
即ち、実施例２では、狙いとするスポット径を主走査方向・副走査方向ともに３０μｍとし、スポット径の変動を上記各方向とも、３０±３μｍとしているが、このときの、被走査面と像面の乖離量（デフォーカス）とスポット径の関係を，主走査方向につき図４（ａ）に、副走査方向につき図４（ｂ）に示す。
【０１３７】
これらの図から明らかなように、像高：±１６１．５ｍｍ（そのうち有効書込幅：±１５０ｍｍ）にわたり、１．５ｍｍ以上の深度余裕幅を実現できている。
【０１３８】
勿論、実施例２においては、ΔＴ（３５℃）に対する主走査方向の像面変動量：ΔＭは条件：
｜ΔＭ／ΔＴ｜＜0.03[ｍｍ／℃]            （５）
を満足し（請求項６）、ΔＴ（３５℃）に対する副走査方向の像面変動量：ΔＳは、条件：
｜ΔＳ／ΔＴ｜＜0.03[ｍｍ／℃]          （６）
を満足する（請求項７）。
【０１３９】
また、実施例２においては、第２光学系４の樹脂製結像素子の少なくとも１面（樹脂製レンズ１１の射出側のレンズ面１１ｂ）が副非円弧面であり、第３光学系の樹脂製結像素子の少なくとも１面（樹脂製レンズ６２の射出側の面６２ｂ）が副非円弧面であり、これら副非円弧面により波面収差を補正している(請求項８)。
【０１４０】
即ち、図３は、実施例２の、光スポットの像高：０における「光学系全体による波面収差」を示している。ＰＶ（ピーク値）は０．０３１λ、Ｒｍｓ（ルートミーンスクエア値）は０．００７λであり、波面収差は極めて良好に補正されている。偏向光束がこのような良好な波面収差を持つため、被走査面上に形成される光スポットは極めて良好な「一山形状」の強度分布を持つ良好なものとなる。
【０１４１】
実施例１、２とも、第２および第３光学系の樹脂製結像素子の材料がポリオレフィン樹脂である（請求項９）。
【０１４２】
従って、図１に実施の形態を示す光走査装置は、光源１から放射される発散性の光束を第１光学系２により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた光束を第２光学系４により、光偏向器５の偏向反射面５Ａ近傍に、主走査方向に長く略線状に結像させ、光偏向器５により偏向させ、偏向光束を第３光学系６により被走査面７に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成し、被走査面７の光走査を行う光走査装置であり、走査結像光学系として上記実施例１または２のものを用いたものは、第１〜第３光学系により構成される走査結像光学系として、請求項１〜９の任意の１に記載の走査結像光学系を用いる光走査装置である（請求項１０）。
【０１４３】
そして、走査結像光学系として実施例２を用いたものは、温度変化により第３光学系で発生する像面変動のバイアス成分を補正するバイアス成分補正手段を有し（請求項１１）、走査結像光学系が、請求項６または７記載のものであって、第２光学系４がバイアス成分補正手段である（請求項１２）。
【０１４４】
また、実施例２の走査結像光学系を用いた図１の光走査装置は、被走査面上の光スポットの光強度分布をラインスプレッドファンクション（ＬＳＦ）で表したとき、強度：1/ｅ２のスレッシュ幅で定義されるスポット径が、少なくとも主走査方向について、５０μｍ以下（３０μｍを狙いとしている）である（請求項１３）。
【０１４５】
また、図１の光走査装置に実施例１、２の走査結像光学系を用いたものは「マルチビーム走査方式」であり（請求項１４）、光源１が、半導体レーザアレイである（請求項１５）。
【０１４６】
図６は画像形成装置の実施の１形態を示している。この画像形成装置は光プリンタであり、感光媒体として円筒状に形成された光導電性の感光体１１１を有し、その周囲に帯電手段１１２（帯電ローラによる接触式のものを示しているが、コロナチャージャや帯電ブラシを用いることもできる。）、現像装置１１３、転写手段１１４（転写ベルトを示しているが、転写ローラやコロナチャージャを用いるものであってもよい。）、クリーニング装置１１５を有している。符号１１６は定着装置を示す。
【０１４７】
また光走査装置１１７を有し、帯電手段１１２と現像装置１１３との間で光走査による画像書き込みを行うようになっている。光走査装置１１７として、例えば、図１に実施の形態を示したものを用いることができる。
【０１４８】
画像形成を行うときには、感光体１１１が矢印方向へ等速回転され、その表面が帯電手段１１２により均一帯電され、次いで、光走査装置１１７による光走査により画像を書き込まれ、書き込まれた画像に対応する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」で画像部が露光されている。
【０１４９】
この静電潜像は現像装置１１３により反転現像されてトナー画像として可視化される。トナー画像は、転写紙やＯＨＰシート等のシート状記録媒体Ｓ上に転写手段１１４により転写され、定着装置１１６により定着される。
【０１５０】
トナー画像を定着されたシート状記録媒体Ｓは装置外へ排出され、トナー画像転写後の感光体１１１はクリーニング装置１１５によりクリーニングされて残留トナーや紙粉を除去される。
【０１５１】
即ち、図６の画像形成装置（光プリンタ）は、感光媒体１１１を光走査して画像形成を行う画像形成装置において、感光媒体１１１の光走査に、請求項１２〜１７の任意の１に記載の光走査装置を用い得るものであり（請求項１６）、感光媒体１１１の光走査により、感光媒体に潜像が形成され、この潜像が可視化されるものであり（請求項１７）、感光媒体１１１が光導電性の感光体で、潜像が静電潜像として形成され、トナー画像として可視化され、トナー画像がシート状の記録媒体Ｓに最終的に担持される（請求項１８）。
【０１５２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な走査結像光学系・光走査装置および画像形成装置を実現できる。
この発明の走査結像光学系は、温度変動に起因する主・副走査方向の像面変動（像面の変形、バイアス成分）を有効に軽減させることにより、光スポットのスポット径変動を軽減し、スポット径の安定した光スポットを実現することができる。従って、このような走査結像光学系を用いる光走査装置は、安定した光スポットで良好な光走査を行うことができ、このような光走査装置を用いる画像形成装置では良好な画像形成が可能である。
【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】実施例の像面変動を説明するための図である。
【図３】実施例２における光学系全体による像高：０における波面収差図である。
【図４】実施例２の深度特性を説明するための図である。
【図５】発明の課題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。
【符号の説明】
１      光源（半導体レーザ）
２      第１光学系（カップリングレンズ）
４      第２光学系
６      第3光学系
【図１】
0004495883.tif 000003
【図２】
0004495883.tif 000004
【図３】
0004495883.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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