(57)【要約】    【課題】  小型化を重視した光走査装置と簡素化を重視した光走査装置の両方に対応可能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から出射した光束を他の状態の光束に変換する集光光学系３と、該集光光学系から出射した光束を偏向する偏向手段５と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面７上に導光する結像光学系６と、を有する光走査装置において、該結像光学系は、少なくとも２枚の光学素子から成る第１の構成と、該少なくとも２枚の光学素子のうち、何れか１枚の光学素子を光路中より除去した状態である第２の構成と、の複数の構成をとることができる機構より成ること。【選択図】    図１
2007156172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、
該光源手段から出射した光束を他の状態の光束に変換する集光光学系と、
該集光光学系から出射した光束を偏向する偏向手段と、
該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する結像光学系と、を有する光走査装置において、
該結像光学系は、少なくとも２枚の光学素子から成る第１の構成と、該少なくとも２枚の光学素子のうち、何れか１枚の光学素子を光路中より除去した状態である第２の構成と、の複数の構成をとることができる機構より成ることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光源手段と、
該光源手段から出射した光束を他の状態の光束に変換する集光光学系と、
該集光光学系から出射した光束を偏向する偏向手段と、
該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する結像光学系と、を有する光走査装置において、
該結像光学系は、複数の光学素子から成る第１の構成と、該複数の光学素子のうち、該偏向手段側に位置している少なくとも１枚の光学素子を光路中より除去した状態の第２の構成とのうち、一方の構成が選択できる機構より成ることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
前記第１の構成における第１の光学特性と、前記第２の構成における第２の光学特性とが互いに等しい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の光学特性において、
主走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＭ１、
主走査方向の像面湾曲量をｄＭ１(ｍｍ)、
副走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＳ１、
副走査方向の像面湾曲量をｄＳ１(ｍｍ)、
使用する光束の波長をλ１、
前記第２の光学特性において、
主走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＭ２、
主走査方向の像面湾曲量をｄＭ２(ｍｍ)、
副走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＳ２、
副走査方向の像面湾曲量をｄＳ２(ｍｍ)、
使用する光束の波長をλ２、
とするとき、
【数１】
2007156172.tif 000023
【数２】
2007156172.tif 000024
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５】
前記第１の構成における前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの距離をＬ１、
前記第２の構成における該偏向手段の偏向面から該被走査面までの距離をＬ２とするとき、
Ｌ１＜Ｌ２
なる条件を満足す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の構成において、前記第１の構成から何れか１枚の光学素子を光路中より除去した後に残った１枚の光学素子の光入射面から前記偏向手段の偏向面までの距離と、該第１の構成において、該残った１枚の光学素子の光入射面から該偏向手段の偏向面までの距離と、が等しい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の構成において、光路中に挿着して第１の構成とする１枚の光学素子は、複数種類存在することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
請求項１乃至７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９】
請求項１乃至７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１０】
各々が請求項１乃至７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１１】
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１０に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およびそれを用いた画像形成装置に関し、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やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等には光走査装置が用いられている。この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放射した光束を、例えばポリゴンミラー等から成る光偏向器により周期的に偏向させている。そして偏向された光束をｆθレンズ等から成る結像光学系によって感光性の記録媒体面上にスポット状に集光させ、その面上を光走査することによって画像記録を行なっている。
【０００３】
図９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91から出射した光束はコリメータレンズ92により略平行光束に変換され、絞り93によって該光束が制限される。そして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94に入射する。シリンドリカルレンズ94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95の偏向面（偏向反射面）95ａにほぼ線像として結像している。
【０００５】
そして偏向手段95の偏向面95ａで偏向された光束を結像光学系（ｆθレンズ系）96を介して被走査面としての感光ドラム面97上に導光する。そして偏向手段95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97上を矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行なっている。
【０００６】
このような光走査装置および画像形成装置においては、近年、装置全体の簡素化（低コスト化）および小型化が要求されている。
【０００７】
これらの要求を満たす光走査装置として、例えば結像光学系（走査光学系）を単一レンズ（ｆθレンズ）で構成したものがある（特許文献１参照）。
【０００８】
特許文献１では単一レンズの形状を工夫することにより良好なる結像性能を維持しつつ簡素化を図っている。
【０００９】
特に特許文献１においては、単一レンズの両面を非球面形状より構成している。そして単レンズの両面の副走査断面内の曲率をレンズの有効部内において軸上から軸外に向かい連続に変化させ、被走査面に入射する光束の像高による副走査方向のＦナンバーの変化を抑えている。それにより副走査方向のスポット径の一様性を向上させた高画質化が可能な簡易な光走査装置を実現している。
【００１０】
一方、結像光学系を２枚の非球面レンズ（ｆθレンズ）で構成し、その非球面形状および２枚の非球面レンズのパワー比を最適に設定することにより、広角走査を実現しつつ小型化を図った光走査装置が提案されている（特許文献２参照）。
【００１１】
特許文献２においては、２枚の非球面レンズの非球面の形状および２枚の非球面レンズのパワー比を最適に設定することにより、広角走査及び小型化を実現している。
【特許文献１】特開平８-２９７２５６号公報
【特許文献２】特開２００１−２９６４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１における光走査装置は、結像光学系を単レンズで構成することにより大幅な簡素化を達成している。さらに、その単レンズの形状を工夫することにより良好なる結像性能を維持しているにも関わらず、走査幅216ｍｍに対して偏向面から被走査面までの距離（以下、「光路長」と称す。）が157.5ｍｍと、比較的小型な光走査装置を実現している。
【００１３】
一方、特許文献２では、結像光学系を２枚の非球面レンズで構成することによって、走査幅216ｍｍに対して光路長が130ｍｍという小型化を実現している。
【００１４】
特許文献１および特許文献２における光走査装置は、ともに簡素化、小型化に対してより好適な光走査装置である。
【００１５】
しかしながら、特許文献１の光走査装置は、簡素化の為に結像光学系を単レンズで構成している為、特許文献２ほどの小型化を実現することは難しい。また特許文献２の光走査装置は、小型化の為に結像光学系を２枚の非球面レンズで構成している為、特許文献１ほどの簡素化を実現することは難しい。
【００１６】
その為、より簡素化が必要な画像形成装置に対しては特許文献１のような簡素化に好適な結像光学系を用いた光走査装置が使用される。また、より小型化が必要な画像形成装置に対しては特許文献２のような小型化に好適な結像光学系を用いた光走査装置が使用されているのが一般的である。
【００１７】
このように従来は目的に応じて複数の種類の結像光学系を使用していた。この為、異なる結像光学系を複数生産する必要があり、設備投資および１つの種類の生産数量の観点からコスト的に不利であるという問題点があった。
【００１８】
本発明は小型化を重視した光走査装置と簡素化を重視した光走査装置の両方に対応可能な光走査装置およ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】
【００１９】
請求項１の発明の光走査装置は、
光源手段と、
該光源手段から出射した光束を他の状態の光束に変換する集光光学系と、
該集光光学系から出射した光束を偏向する偏向手段と、
該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する結像光学系と、を有する光走査装置において、
該結像光学系は、少なくとも２枚の光学素子から成る第１の構成と、該少なくとも２枚の光学素子のうち、何れか１枚の光学素子を光路中より除去した状態である第２の構成と、の複数の構成をとることができる機構より成ることを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明の光走査装置は、
光源手段と、
該光源手段から出射した光束を他の状態の光束に変換する集光光学系と、
該集光光学系から出射した光束を偏向する偏向手段と、
該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する結像光学系と、を有する光走査装置において、
該結像光学系は、複数の光学素子から成る第１の構成と、該複数の光学素子のうち、該偏向手段側に位置している少なくとも１枚の光学素子を光路中より除去した状態の第２の構成とのうち、一方の構成が選択できる機構より成ることを特徴としている。
【００２１】
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の構成における第１の光学特性と、前記第２の構成における第２の光学特性とが互いに等しいことを特徴としている。
【００２２】
請求項４の発明は請求項３の発明において、
前記第１の光学特性において、
主走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＭ１、
主走査方向の像面湾曲量をｄＭ１(ｍｍ)、
副走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＳ１、
副走査方向の像面湾曲量をｄＳ１(ｍｍ)、
使用する光束の波長をλ１、
前記第２の光学特性において、
主走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＭ２、
主走査方向の像面湾曲量をｄＭ２(ｍｍ)、
副走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＳ２、
副走査方向の像面湾曲量をｄＳ２(ｍｍ)、
使用する光束の波長をλ２、
とするとき、
【００２３】
【数１】
2007156172.tif 000003
【００２４】
【数２】
2007156172.tif 000004
【００２５】
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２６】
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１の構成における前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの距離をＬ１、
前記第２の構成における該偏向手段の偏向面から該被走査面までの距離をＬ２とするとき、
Ｌ１＜Ｌ２
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２７】
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の構成において、前記第１の構成から何れか１枚の光学素子を光路中より除去した後に残った１枚の光学素子の光入射面から前記偏向手段の偏向面までの距離と、該第１の構成において、該残った１枚の光学素子の光入射面から該偏向手段の偏向面までの距離と、が等しいことを特徴としている。
【００２８】
請求項７の発明は請求項１乃至６の何れか１項の発明において、
前記第２の構成において、光路中に挿着して第１の構成とする１枚の光学素子は、複数種類存在することを特徴としている。
【００２９】
請求項８の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至７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。
【００３０】
請求項９の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至７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１０の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１乃至７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。
【００３２】
請求項１１の発明は請求項１０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】
本発明によれば光走査装置の結像光学系を構成する光学素子の一部を着脱可能とし、小型化を重視した光走査装置と簡素化を重視した光走査装置の両方に対応可能な光走査装置およ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は本発明の光走査装置の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００３６】
図中、１は光源手段であり、例えば半導体レーザー等より成っている。２は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。３は集光光学系としての集光レンズ(コリメーターレンズ)であり、光源手段１から出射された発散光束を収束光束に変換している。
【００３７】
４はレンズ系(シリンドリカルレンズ)であり、副走査断面内(副走査方向)にのみ所定のパワーを有しており、集光レンズ３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（偏向反射面）５ａもしくはその近傍にほぼ線像として結像させている。尚、集光レンズ３とシリンドリカルレンズ４を１つの光学素子より構成しても良い。また開口絞り２、集光レンズ３、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００３８】
５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モーター等の駆動手段（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。光偏向器５は集光レンズ３から出射した光束を主走査方向に偏向している。
【００３９】
６は集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系(走査光学系)であり、両面が複雑な非球面形状より成る単一のｆθレンズ(結像レンズ)6-1より成っている。ｆθレンズ6-1は光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面７上に結像させている。かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａまたはその近傍と感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより、倒れ補償を行っている。
【００４０】
７は被走査面としての感光ドラム面である。
【００４１】
尚、本明細書中において、主走査方向とは回転多面鏡５の回転軸および結像光学系６の光軸に垂直な方向（回転多面鏡５で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向とは回転多面鏡５の回転軸と平行な方向である。また主走査断面とは主走査方向と結像光学系６の光軸を含む平面である。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。
【００４２】
本実施例において半導体レーザ１から出射した発散光束は開口絞り２によって該光束（光量）が制限され、集光レンズ３により収束光束に変換され、シリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した平行光束のうち主走査断面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更に収束して光偏向器５の偏向面５ａ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。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向された光束はｆθレンズ6-1を介して感光ドラム面７上にスポット状に結像される。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）に等速度で光走査している。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。
【００４３】
結像光学系６は両面が複雑な非球面形状をした単一のｆθレンズ6-1で構成されている。このｆθレンズ6-1はプラスチック材料を射出成型することによって大量に生産することが可能な為、特に簡易（低コスト）な画像形成装置に好適な光走査装置を達成することが可能である。
【００４４】
本実施例においては結像光学系６を単一のｆθレンズ6-1で構成した実施例を「第２の構成」と称す。また後述する図２に示すように結像光学系１６をｆθレンズ6-1とｆθレンズ6-2の２枚のｆθレンズで構成した実施例を「第１の構成」と称す。
【００４５】
本実施例の光走査装置は、使用目的（小型化もしくは簡素化）に応じて、図２に示す「第１の構成」と図１に示す「第２の構成」との複数の構成をとることができる機構より成っている。
【００４６】
本実施例では「第１の構成」における第１の光学特性と、「第２の構成」における第２の光学特性とが等しくなるように構成している。
【００４７】
ｆθレンズとは、走査角θであるときにｆθレンズで走査された光線の光軸からの結像位置（高さ）ｙが、ｆθレンズの主走査方向の焦点距離をｆとして、ｙ＝ｆθとなるレンズである。
【００４８】
従って、「第２の構成」のように結像光学系６を単一のｆθレンズ6-1で構成した場合には、最大走査角θｍａｘと最大走査位置ｙｍａｘが決まってしまうと、該ｆθレンズ6-1の主走査方向の焦点距離ｆが一義的に決定されてしまう。
【００４９】
「第２の構成」における最大走査角θｍａｘは48.6°、最大走査位置ｙｍａｘは107.0ｍｍ、であるから、ｆθレンズ6-1の主走査方向の焦点距離ｆは、126.14503ｍｍとなる。
【００５０】
通常の単一のレンズで主走査方向の焦点距離ｆを上記126.14503ｍｍとした場合、単一のレンズに全ての屈折力を持たせる必要がある為、中心肉厚が比較的厚肉となってしまう。
【００５１】
そこで、「第２の構成」においては、集束レンズ３から出射する光束を収束光束としている。それによってｆθレンズ6-1の主走査方向（主走査断面内）の屈折力を弱くすることによって、該ｆθレンズ6-1の中心肉厚を通常に比べて薄肉化し、簡素化（低コスト化）を図っている。
【００５２】
さらに、集束レンズ３から出射する光束を収束光束とすることによって、光路長が短くなるようにしている。
【００５３】
但し、ｆθレンズ6-1の主走査方向(主走査断面内)の屈折力を弱くしていくと、一般にｆθ特性を満足することが困難となってくる。結像光学系６を１枚のｆθレンズで構成した場合には、特にｆθ特性を満足することが困難となる為、光路長を短くするには限界がある。
【００５４】
「第２の構成」における光路長（光偏向器５の偏向面５ａから被走査面7までの距離）Ｌ２は、Ｌ２＝139.1423ｍｍである。単一のｆθレンズ6-1で構成した結像光学系６としては、非常に短い光路長が達成されている。
【００５５】
図２は本発明の光走査装置の実施例１の他の形態である「第１の構成」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に示した要素を同一要素には同符番を付している。尚、同図においては前述した図１と同じ要素である半導体レーザ１からシリンドリカルレンズ４までを省略している。
【００５６】
実施例１の他の形態である「第１の構成」においては、先の「第２の構成」で使用したｆθレンズ6-1をそのまま使用している。さらに光偏向器５とｆθレンズ6-1との間にもう一枚のｆθレンズ6-2を挿入し、該ｆθレンズ6-1とｆθレンズ6-2とで結像光学系１６を構成している。
【００５７】
ｆθレンズ6-2もｆθレンズ6-1と同様プラスチック材料を射出成型することによって大量に生産し、簡素化（低コスト）を実現している。
【００５８】
「第１の構成」の光走査装置は、特に小型の画像形成装置に対応する為に設計が成されたものである。先の「第２の構成」における光路長Ｌ２は、Ｌ２＝139.1423ｍｍであった。
【００５９】
一方、「第１の構成」においては、集束レンズ３から出射する光束を収束度合いを強くすることにより、光路長の短縮を図っている。またそれによって劣化し易いｆθ特性を、ｆθレンズ6-2を光偏向器５とｆθレンズ6-1との間に挿入している。そしてｆθレンズ6-2を光偏向器５側に凹面を向けた負のパワーのメニスカス形状の非球面レンズとすることによりｆθ特性を良好に補償している。
【００６０】
「第１の構成」における光路長Ｌ１は、Ｌ１＝134.7553ｍｍであり、「第２の構成」よりも短くすることが出来、より小型の画像形成装置に好適な光走査装置を達成している。
【００６１】
このように本実施例では「第１の構成」における光偏向器５の偏向面５ａから被走査面７までの距離をＬ１、「第２の構成」における光偏向器５の偏向面５ａから被走査面７までの距離をＬ２とするとき、
Ｌ１＜Ｌ２
なる条件を満足させている。
【００６２】
さらに、図２の「第１の構成」および図１の「第２の構成」におけるｆθレンズ6-1の位置（光偏向器５の偏向面５ａからｆθレンズ6-1の入射面までの距離）は、ともに26.6ｍｍと同じ位置にある。これにより「第１の構成」および「第２の構成」の光走査装置の筐体を共通のものとすることも可能であり、部品の共通化による簡素化（コストダウン）にも効果的である。
【００６３】
表１−１、表１−２に本実施例における「第１の構成」および「第２の構成」の光走査装置の光学系の諸特性を示す。
【００６４】
【表１】
2007156172.tif 000005
【００６５】
【表２】
2007156172.tif 000006
【００６６】
【表３】
2007156172.tif 000007
【００６７】
【表４】
2007156172.tif 000008
【００６８】
ｆθレンズ6-1の主走査断面の非球面形状は、各レンズ面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をX軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をY軸、副走査断面内において光軸と直交する軸をZ軸としたときに、
【００６９】
【数３】
2007156172.tif 000009
【００７０】
なる式で表わされる。
【００７１】
なを、Ｒは曲率半径、ｋ、Ｂ４〜Ｂ１６は非球面係数である。
【００７２】
また、副走査断面の形状は主走査方向のレンズ面座標がYであるところの曲率半径ｒ′が、
【００７３】
【数４】
2007156172.tif 000010
【００７４】
なる式で表わされる形状をしている。
【００７５】
なを、ｒは光軸上における曲率半径、Ｄ２〜Ｄ１６は各係数である。
【００７６】
また、走査の開始側と終了側で係数が異なる場合は、開始側（図１において上側）の係数には添字ｕを附し、終了側（図１において下側）の係数には添字ｌを附している。
【００７７】
また、ｆθレンズ6-2の副走査断面の形状は主走査方向のレンズ面座標がYであるところの曲率半径ｒ′が、
【００７８】
【数５】
2007156172.tif 000011
【００７９】
なる式で表わされる形状をしている。
【００８０】
なを、ｒは光軸上における曲率半径、Ｄ２〜Ｄ１６は各係数である。
【００８１】
図３に、本実施例における「第１の構成」における主走査方向と副走査方向の像面湾曲ｄＭ１、ｄＳ１を示す。図４に、本実施例における「第２の構成」における主走査方向と副走査方向の像面湾曲ｄＭ２、ｄＳ２を示す。
【００８２】
被走査面7上にスポット状に集光されたレーザビーム（光束）の、ビームウェスト位置におけるビーム半径をｗ０、ビームウェスト位置からレーザビームの進行方向に距離ｘだけ離れた位置におけるビーム半径をｗとする。さらに光束の波長をλ０とすると、良く知られたガウシアンビームの伝播の式、
【００８３】
【数６】
2007156172.tif 000012
【００８４】
が成り立つ。
【００８５】
ここで「ビーム半径」とは、ビーム断面の強度分布がガウス分布として、ピーク強度に対して１／ｅ２（ｅは自然対数の底）の強度となる半径と定義される。
【００８６】
（1）式を変形すれば、
【００８７】
【数７】
2007156172.tif 000013
【００８８】
が得られる。
【００８９】
ここで、被走査面7上における集光スポット径の許容値は、被走査面7上でのビーム径が25％増大する程度であれば良好な印字品質が得られるため、ビーム径が25％増大するまで許容することが出来る。
【００９０】
よって、ｗ＝1.25ｗ０を（2）式に代入すれば、
【００９１】
【数８】
2007156172.tif 000014
【００９２】
が得られる。
【００９３】
従って、主走査方向の像面湾曲量ｄＭ(ｍｍ)、および副走査方向の像面湾曲量ｄＳ(ｍｍ)を上記（3）式以下の量にしておけば良好なる印字品質が得られることとなる。
【００９４】
即ち、本実施例では第１の構成における第１の光学特性において、主走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＭ１、主走査方向の像面湾曲量をｄＭ１(ｍｍ)とする。
【００９５】
さらに副走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＳ１、副走査方向の像面湾曲量をｄＳ１(ｍｍ)、使用する光束の波長をλ１とする。
【００９６】
また第２の構成における第２の光学特性において、主走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＭ２、主走査方向の像面湾曲量をｄＭ２(ｍｍ)とする。
【００９７】
さらに副走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径をＷＳ２、副走査方向の像面湾曲量をｄＳ２(ｍｍ)、使用する光束の波長をλ２とするとき、
【００９８】
【数９】
2007156172.tif 000015
【００９９】
【数１０】
2007156172.tif 000016
【０１００】
なる条件を満足させている。
【０１０１】
本実施例の「第１の構成」および「第２の構成」における主走査方向および副走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径ＷＭ、ＷＳはそれぞれ30μｍと35μｍである。
【０１０２】
従って、本実施例の「第１の構成」および「第２の構成」の主走査方向の像面湾曲量ｄＭ１、ｄＭ２および副走査方向の像面湾曲量ｄＳ１、ｄＳ２は、それぞれ
【０１０３】
【数１１】
2007156172.tif 000017
【０１０４】
【数１２】
2007156172.tif 000018
【０１０５】
を満足していれば、良好なる印字品質を得ることができる。
【０１０６】
図３および図４から解るように、本実施例における「第１の構成」および「第２の構成」の主走査方向および副走査方向の像面湾曲量ｄＭ、ｄＳは上記条件式(4)、(5)を満足しており、良好なる印字品質を得ることが可能であることが理解出来る。
【０１０７】
尚、「第１の構成」においては、光偏向器５とｆθレンズ6-1との間に一枚のｆθレンズ6-2を挿入したが、これに限らず、複数枚のｆθレンズを挿入して結像光学系１６を構成しても良い。
【実施例２】
【０１０８】
次に本発明の光走査装置の実施例２について説明する。
【０１０９】
本実施例においては「第２の構成」に関しては前述の実施例１と同様であるが、「第１の構成」に関しては実施例１において使用したｆθレンズ6-2に代わり、異なる光学性能のｆθレンズ6-3を使用して新たな「第１の構成」としている。
【０１１０】
即ち、本実施例においては、「第２の構成」において光路中に挿着して「第１の構成」とする光学素子が複数種類(6-2,6-3)存在している。
【０１１１】
図５は本発明の光走査装置の実施例２における「第１の構成」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２に示した要素を同一要素には同符番を付している。尚、同図においては図２と同様、図１と同じ要素である半導体レーザ１からシリンドリカルレンズ４までを省略している。
【０１１２】
本実施例における「第１の構成」においては、前述した実施例１の「第１の構成」に対して、ｆθレンズ6-2に代わり、異なる光学性能のｆθレンズ6-3を使用し、最大走査角θｍａｘを実施例１の48.6度から50.0度に広げている。
【０１１３】
それによって、光路長Ｌ１を、Ｌ１＝132.4285ｍｍと、前述の実施例１の「第１の構成」よりもさらに短縮することを可能とし、さらに小型の画像形成装置に好適な光走査装置を達成している。
【０１１４】
なお、本実施例においても「第１の構成」および「第２の構成」におけるｆθレンズ6-1の位置（光偏向器５の偏向面５ａからｆθレンズ6-1の入射面までの距離）は、ともに26.6ｍｍと同じ位置としている。これにより光走査装置の筐体を共通のものとすることも可能であり、部品の共通化による簡素化（コストダウン）にも効果的である。
【０１１５】
表２に本実施例における「第１の構成」の光走査装置の光学系の諸特性を示す。
【０１１６】
【表５】
2007156172.tif 000019
【０１１７】
【表６】
2007156172.tif 000020
【０１１８】
ここでｆθレンズ6-3の副走査断面の形状は主走査方向のレンズ面座標がYであるところの曲率半径ｒ′が、
【０１１９】
【数１３】
2007156172.tif 000021
【０１２０】
なる式で表わされる形状をしている。
【０１２１】
なを、ｒは光軸上における曲率半径、Ｄ２〜Ｄ１６は各係数である。
【０１２２】
図６に、本実施例における「第１の構成」の主走査方向および副走査方向の像面湾曲ｄＭ１、ｄＳ１を示す。
【０１２３】
前述の実施例１と同様、本実施例の「第１の構成」における主走査方向および副走査方向のビームウェスト位置におけるピーク強度に対して１／ｅ２の強度となるビーム半径ＷＭ１、ＷＳ１はそれぞれ30μｍと35μｍである。
【０１２４】
従って、本実施例の「第１の構成」における像面湾曲量ｄＭ１、ｄＳ１は、それぞれ
【０１２５】
【数１４】
2007156172.tif 000022
【０１２６】
を満足していれば良好なる印字品質を得ることができる。
【０１２７】
図６から解るように、本実施例における「第１の構成」の主走査方向および副走査方向の像面湾曲量ｄＭ１、ｄＳ１は上記条件式(4)を満足しており、良好なる印字品質を得ることが可能であることが理解出来る。
【０１２８】
このように本実施例では上記の如く結像光学系を構成するｆθレンズの一部を着脱可能とし、使用目的に応じて、小型化を重視した光走査装置と簡素化を重視した光走査装置の両方に対応可能な光走査装置を達成している。
【０１２９】
尚、各実施例では、光源の数に関しては言及していないが、光源の数は１つでも、複数であっても、本発明の効果は同様に発揮される。
【０１３０】
［画像形成装置］
図７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または２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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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７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。
【０１３４】
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７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とで構成されている。そして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。
【０１３５】
図７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。
本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１〜２の構成はより効果を発揮する。
【０１３６】
［カラー画像形成装置］
図８は本発明の実施例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（光走査光学系）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８において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施例１または２に示したいずれかの構成を有する光走査装置である。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。尚、図８においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
【０１３７】
図８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１１，１２，１３，１４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が射出され、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。
【０１３８】
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（１１，１２，１３，１４）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）の各色に対応している。そして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。
【０１３９】
本実施例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１１，１２，１３，１４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。
【０１４０】
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】
【０１４１】
【図１】本発明の実施例１の第２の構成の主走査断面図
【図２】本発明の実施例１の第１の構成の主走査断面図
【図３】本発明の実施例１の第１の構成の主走査方向および副走査方向の像面湾曲を示す図
【図４】本発明の実施例１の第２の構成の主走査方向および副走査方向の像面湾曲を示す図
【図５】本発明の実施例２の第１の構成の主走査断面図
【図６】本発明の実施例２の第１の構成の主走査方向および副走査方向の像面湾曲を示す図
【図７】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図８】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【図９】従来の光走査装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１４２】
１  光源手段（半導体レーザー）
２  開口絞り
３  集光光学系（集光レンズ）
４  レンズ系（シリンドリカルレンズ）
５  偏向手段（光偏向器）
ＬＡ  入射光学系
６  結像光学系
６−１，６−２，６−３  結像レンズ
７  被走査面（感光ドラム面）
１１、１２、１３、１４  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、４２、４３、４４  光束
５１  搬送ベルト
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】
2007156172.tif 000025
【図２】
2007156172.tif 000026
【図３】
2007156172.tif 000027
【図４】
2007156172.tif 000028
【図５】
2007156172.tif 000029
【図６】
2007156172.tif 000030
【図７】
2007156172.tif 000031
【図８】
2007156172.tif 000032
【図９】
2007156172.tif 000033