(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、前記光源手段から出射された光束を偏向する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有する走査光学装置において、
前記結像光学系は、モールドプロセスで成形された単レンズからなり、
前記単レンズの入射面が前記入射面の面頂点を通る主走査方向に平行な軸周りに回転偏心したときに発生する副走査方向の走査線曲がりの方向と、前記単レンズの出射面が前記出射面の面頂点を通る主走査方向に平行な軸周りに回転偏心したときに発生する副走査方向の走査線曲がりの方向とが逆方向になるように、前記単レンズの入射面の主走査断面の形状は非円弧であり、且つ、前記単レンズの出射面の主走査断面の形状は前記偏向手段側に曲率中心を有する円弧であり、
前記結像光学系の全系の副走査方向のパワーをφｓ、前記単レンズの入射面の副走査方向のパワーをφｓ１、前記結像光学系の副走査方向のＦナンバーの最小値をＦｍｉｎ、前記結像光学系の副走査方向のＦナンバーの最大値をＦｍａｘ、前記単レンズの出射面の副走査方向のパワーをφｓ２、軸上における前記偏向手段から前記単レンズの出射面までの空気換算距離をＬａｏ、軸上における前記単レンズの出射面から前記被走査面までの距離をＬｂｏとし、軸外における前記偏向手段から前記単レンズの出射面までの空気換算距離をＬａθ、軸外における前記単レンズの出射面から前記被走査面までの距離をＬｂθとしたとき、
軸上から軸外の全域において、φｓ１＝０、φｓ２＝φｓを満たし、且つ、
【数１】
0004850358.tif 000015
を満たし、且つ、前記単レンズの出射面の副走査方向の曲率半径を軸上から軸外に向って変化させることで、Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ≧０．９が満足されていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の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、前記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備えた画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の走査光学装置と、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走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラとを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から光変調され出射した光束を光偏向手段としてのポリゴンミラーにより反射偏向させ、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ーやデジタル複写機等の装置に好適な走査光学装置に係り、
特に走査光学系を構成する単レンズの回転偏心に対して、走査線曲がりの敏感度を低減した良好な画像が常に得られる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
また、複数の走査光学装置を用いて各色に対応した複数の像担持体から成るカラー画像形成装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する結像走査光学系によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。
【０００４】
図２０は従来の走査光学装置の要部概略図である。
【０００５】
同図において光源手段１７１から出射した発散光束はコリメーターレンズ１７２により略平行光束に変換され、絞り１７３によって該光束を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ１７４に入射している。シリンドリカルレンズ１７４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ポリゴンミラーから成る光偏向器１７５の偏向面（反射面）１７５ａにほぼ線像として結像している。
【０００６】
そして偏向手段１７５の偏向面１７５ａで偏向された光束をｆθ特性を有する結像走査光学系７６を介して被走査面としての感光ドラム面１７８上に導光し、偏向手段１７５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１７８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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この様な走査光学装置において、高精度な画像情報の記録を行なうためには、被走査面全域に渡って像面湾曲が良好に補正されていること。画角θと像高Ｙとの間に等速性をともなう歪曲特性（ｆθ特性）を有していること。像面上でのスポット径が各像高において均一であること等が必要である。この様な光学特性を満足する走査光学装置、もしくは結像走査光学系は従来より種々提案されている。
【０００８】
一方、レーザービームプリンターやデジタル複写機の装置のコンパクト化や低下価格化に伴い、走査光学装置に対しても、同様の要求がなされている。
【０００９】
この様な要望を満足する構成として、結像走査光学系を１枚のｆθレンズから構成した走査光学装置が、例えば特開平４−５０９０８号公報や特開平９−３３８５０号公報等で提案されている。
【００１０】
特開平４−５０９０８号公報では、ｆθレンズの主走査方向に高次の非球面を用い、収差特性を比較的良好に補正しているが、偏向手段と被走査面間の副走査方向の倍率が一定となっていないために、副走査方向のスポット径が、像高によって変化してしまう傾向があった。
【００１１】
一方、特開平９−３３８５０号公報においては、走査光学装置において、ｆθレンズのレンズ面のうち、少なくとも２つの面において、副走査方向の曲率が、ｆθレンズの有効部で主走査方向に沿って連続的に、かつ主走査方向の曲率と独立に変化する事によって、副走査方向の主平面の位置を２つの面のベンディングによって制御し、各像高における副走査倍率を一定とすることにより、スポット径を一定にする方法が提案されている。
【００１２】
しかしながら、上記提案においては、副走査倍率を一定とするために、少なくとも２つの面のベンディングさせ、主平面の位置を倍率が一定となる様に制御しているため、主走査と副走査の形状を完全に独立に設定することが可能であるが、レンズの肉厚を小さく押さえる等の要望により、主走査方向のレンズ形状が比較的大きな非球面量を有する場合が多かった。
【００１３】
上記の様な主走査方向の非球面量の大きなレンズでは、各レンズ面、およびレンズの配置誤差により、光学的な性能の劣化が大きく発生する。光学的な性能の劣化の中で特に副走査方向の走査線曲がりは走査線高さのずれや走査線の傾き等と異なり、装置本体で配置するミラー等の調整により補正することができないため大きな問題点となる。このため走査線湾曲を微小に抑える為には各レンズ面、及びレンズの配置を設計値通りに精度良く配置するか、もしくはレンズに調整機構を設けて設計上の配置になるように調整する必要が生じる。
【００１４】
更に４本の感光体（感光ドラム）を用いて各々に走査光学装置を配置してレーザー光により潜像を形成し、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｂｋ（ブラック）の各色の原稿の画像を各々対応する感光体面上に形成するカラー画像形成装置の場合、各感光体面上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色の画像を紙等の転写体上に重ね合わせるため、各感光体に対応した走査光学装置の走査線に湾曲が発生していると４色間での走査線の形状に誤差を生じ、転写体上での画像において色ずれが生じるため著しい画像性能の劣化を招くという問題点がある。
【００１５】
本発明は、この様な問題点を解決するものであり、ｆθレンズを１枚のレンズにより構成し、光学系の特性である像面湾曲特性、等速走査を行なうためのｆθ特性、波面収差を良好に補正し、ｆθレンズを適切な形状にすることにより、１枚のレンズの回転偏心により発生する走査線曲がりを微小に抑えることができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために、請求項１の発明は、光源手段と、前記光源手段から出射された光束を偏向する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有する走査光学装置において、
前記結像光学系は、モールドプロセスで成形された単レンズからなり、
前記単レンズの入射面が前記入射面の面頂点を通る主走査方向に平行な軸周りに回転偏心したときに発生する副走査方向の走査線曲がりの方向と、前記単レンズの出射面が前記出射面の面頂点を通る主走査方向に平行な軸周りに回転偏心したときに発生する副走査方向の走査線曲がりの方向とが逆方向になるように、前記単レンズの入射面の主走査断面の形状は非円弧であり、且つ、前記単レンズの出射面の主走査断面の形状は前記偏向手段側に曲率中心を有する円弧であり、
前記結像光学系の全系の副走査方向のパワーをφｓ、前記単レンズの入射面の副走査方向のパワーをφｓ１、前記結像光学系の副走査方向のＦナンバーの最小値をＦｍｉｎ、前記結像光学系の副走査方向のＦナンバーの最大値をＦｍａｘ、前記単レンズの出射面の副走査方向のパワーをφｓ２、軸上における前記偏向手段から前記単レンズの出射面までの空気換算距離をＬａｏ、軸上における前記単レンズの出射面から前記被走査面までの距離をＬｂｏとし、軸外における前記偏向手段から前記単レンズの出射面までの空気換算距離をＬａθ、軸外における前記単レンズの出射面から前記被走査面までの距離をＬｂθとしたとき、
軸上から軸外の全域において、φｓ１＝０、φｓ２＝φｓを満たし、且つ、
【数２】
0004850358.tif 000002
を満たし、且つ、前記単レンズの出射面の副走査方向の曲率半径を軸上から軸外に向って変化させることで、Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ≧０．９が満足されている
ことを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１(A)は、本発明の実施形態１における走査光学装置の主走査断面図であり、図1(B)は副走査断面図である。
【００３９】
ここで、主走査方向とは光走査により光束が走査される方向を示し、副走査方向とは光軸と主走査方向とに直交した方向を示す。
【００４０】
光源手段である半導体レーザー1からの発散光を第1光学系を構成する1枚のコリメーターレンズ2により略平行光束に変換した後、絞り3により所望のスポット径が得られるように光束幅が制限される。
【００４１】
第2光学系は副走査方向のみに所定の屈折力を有した1枚のシリンドリカルレンズ4で構成され、後述する偏向手段5の偏向面5ａ近傍に主走査方向に長手の線像として結像させている。
【００４２】
5は例えば4面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）から成る偏向手段であり、モーターの駆動手段（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。
【００４３】
61はｆθ特性を有する第3光学系（走査光学系）であって、偏向手段5によって反射偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面7上に結像させ、且つ該偏向手段5の偏向面5ａの面倒れを補正している。このとき、偏向手段5の偏向面5ａで反射偏向された2本の光束は第3光学系61を介して感光体ドラム面７上に導光され、ポリゴンミラー5を矢印Ａ方向に回転させることによって該感光体ドラム面7上を矢印Ｂ方向に同時に光走査している。これにより感光体ドラム面上に走査線を形成し、画像記録を行っている。
【００４４】
ここで、第3光学系（結像走査光学系）61を構成する1枚のｆθレンズについて説明する。
【００４５】
ｆθレンズ61は、モールドプロセスで成形された光学樹脂であるZEONEX E48R（日本ゼオン社製）からなるプラスチックレンズであって、副走査方向のパワー（屈折力）を出射面61bにのみ持たせ、且つ副走査倍率が略一定となるように主走査方向形状（母線形状）をポリゴンミラー5側に曲率中心を有した円弧形状に定めている。
【００４６】
ここで、副走査倍率が一定となるような主走査方向形状（母線形状）とは、図２に示したように、ポリゴンミラー5の偏向面5aから走査レンズ61の出射面61bまでの空気換算距離（レンズ内部は実距離／屈折率で換算）と出射面61bから被走査面7までの距離との比が画像有効域内で略一定
【外７】
0004850358.tif 000003
【００４７】
となるような形状であり、ポリゴンミラー5側に曲率中心を有する略円弧形状となる。
【００４８】
また、副走査方向のパワーを出射面61bのみに持たせ、曲率半径は光軸から軸外へ掛けて徐々に大きくなる形状とすることにより、副走査方向の像面湾曲ならびに副走査倍率の均一性（副走査倍率一定）を補正している。
【００４９】
主走査方向においては、出射面61bが副走査倍率を一定とする円弧形状に定められており、入射面61aが残存する主走査方向の像面湾曲ならびにｆθ特性を補正するような非円弧形状としている。
【００５０】
図３に本実施形態における設計データを示す。
【００５１】
本発明における屈折面の面形状は、以下の形状表現式により表されている。
【００５２】
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、
【外８】
0004850358.tif 000004
【００５３】
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、
【外９】
0004850358.tif 000005
【００５４】
尚、光軸外の子線曲率半径r'は各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義されている。また形状表現式における多項式は１０次までの関数で表現しているが、次数はこれ以上でも以下でも差し支えない。
【００５５】
また、図４に本実施形態における走査光学装置の収差図を示す。
【００５６】
同図より、主走査方向及び副走査方向の像面湾曲は共に±０.５mm以下、副走査倍率の均一性は２.５％以下であり良好に補正されている。画像有効域内における副走査倍率の差は走査光学装置としての実用上、10％以下、望ましくは5％以下に抑えることが必要である。
【００５７】
このとき、本実施形態の単玉ｆθレンズ61のように画像有効域内で副走査倍率を一定とした構成により、光学箱（筐体）へのレンズ組み付け誤差、レンズ自体の製造誤差により走査レンズ6全体が副走査方向（Z方向）へ偏心した場合において走査線が一律シフトし、走査線曲がりを無くすことを可能とした。
【００５８】
また、本実施形態の単玉ｆθレンズ61は、入射面61aは副走査方向にノンパワーであり、出射面61bにのみパワーを有した構成としたので単玉ｆθレンズ61の入射面61a及び出射面61b夫々の面においても副走査倍率を一定としている。
【００５９】
この構成により、特にモールドレンズにおいて型内の組み付け精度不足により入射面61aに対する出射面61bの副走査方向の偏心が生じた場合においても走査線が一律シフトし、走査線曲がりを無くすことを可能とした。
【００６０】
続いて、単玉ｆθレンズ61の入射面61a及び出射面61bが主走査方向と平行な軸を中心とした回転偏心が生じた場合における走査線曲がりについて説明する。
【００６１】
出射面61bが主走査方向と平行な軸を中心に回転角γだけ回転偏心した場合において、光軸上の光線が被走査面上に到達する高さをZ2o、画角θの光線が被走査面7上に到達する高さをZ2θとしたとき、走査線曲がり量ΔZ2は次式から計算できる。
【外１０】
0004850358.tif 000006
【００６２】
但し、
ΔX2 ： レンズ出射面6bのデビエーション
Rxo  ： 光軸上におけるレンズ出射面6bから子線曲率中心までの光軸方向に沿った距離
Rxθ ： 画角θにおけるレンズ出射面6bから子線曲率中心までの光軸方向に沿った距離
L2o  ： 光軸上におけるレンズ出射面6bから被走査面7までの距離
L2θ  ： 画角θにおけるレンズ出射面6bから被走査面7までの距離
fs2o ： 光軸上におけるレンズ出射面6bの副走査方向の焦点距離
fs2θ ： 画角θにおけるレンズ出射面6bの副走査方向の焦点距離
ここで、デビエーションとは、あるレンズ面位置における光軸上のレンズ面位置に対する光軸方向のサグ量である。また、本実施形態では、子線は母線に対して垂直な方向に形成されているので、Rxθを算出する場合はレンズ出射面位置における子線曲率半径Rsθに母線の傾斜角ηを用いて
Rxθ＝Rsθ×cosη    ・・・(4)
から求められる。
【００６３】
また、入射面61aが主走査方向と平行な軸を中心に回転角γだけ回転偏心した場合において、光軸上の光線が被走査面上に到達する高さをZ1o、画角θの光線が被走査面7上に到達する高さをZ1θとしたとき、走査線曲がり量ΔZ1は次式から計算できる。
【外１１】
0004850358.tif 000007
【００６４】
但し、
N ： 走査レンズ61の屈折率
do ： 光軸上におけるｆθレンズ61の入射面61aと出射面61bとの距離
dθ ： 画角θにおけるｆθレンズ61の入射面61aと出射面61bとの距離
fs2o： 光軸上におけるレンズ出射面61bの副走査方向の焦点距離
fs2θ： 画角θにおけるレンズ出射面61bの副走査方向の焦点距離
L2o ： 光軸上におけるレンズ出射面61bから被走査面7までの距離
L2θ： 画角θにおけるレンズ出射面61bから被走査面7までの距離
φ ： 画角θにおける主走査方向の入射面61a出射後の光線の傾き
単玉ｆθレンズ61が主走査方向と平行な軸周りに回転偏心した場合の走査線曲がりΔZlは、入射面61a及び出射面61bで発生した走査線曲がりの和で求めることができる。
ΔZl＝ΔZ１＋ΔZ２    ・・・(8)
ここで、近似的に走査線曲り量を求める方法について説明する。
【００６５】
本実施形態では副走査方向のパワーを出射面61bに集中させていて、且つ副走査倍率を一定としているので、出射面61bから被走査面までの距離Lと出射面61bの副走査方向の焦点距離fs2の比 L2 / fs2 は画角θによらず一定値となる。よって、光軸上の L2o / fs2o を代表として全ての画角においてこの値を用いる。
【００６６】
また、
ΔX２＞＞Rx２−Rxｏ    ・・・(9)
なる関係にあることから、Rx（レンズ出射面61bから子線曲率中心までの光軸方向に沿った距離）の成分を削除することができる。
よって、光軸上と画角θの場合で異なるパラメーター（走査線曲がりを発生させる要因）がΔX2だけとなり、出射面61bが主走査方向と平行な軸を中心に回転角γだけ回転偏心した場合における走査線曲がり量ΔZ2は、
【外１２】
0004850358.tif 000008
【００６７】
と簡素な式にて計算できる。
【００６８】
また、入射面61aが主走査方向に平行な軸周りに回転偏心した場合の走査線曲がり量ΔZ1については、光軸上と画角θの場合で異なるパラメーター（走査線曲がりを発生させる要因）が３つあり、d(ｆθレンズ61の入射面61aと出射面61bとの距離)、L2（レンズ出射面61bから被走査面7までの距離）、φ（主走査方向の入射面61a出射後の光線の傾き）である。
【００６９】
そこで、各パラメーターについて、発生させる走査線曲がり量を計算し、その和をｆθレンズが主走査方向と平行な軸周りに回転偏心したときに生じる走査線曲がり量とする。
また、
【外１３】
0004850358.tif 000009
【００７０】
となる。
【００７１】
このとき、ｆθレンズ61が主走査方向と平行な軸周りに3分（γ= 8.727E−4  rad）回転偏心した場合の走査線曲がりが40μｍ、望ましくは20μｍ以下とするのが良い。
よって、(8)式より
【外１４】
0004850358.tif 000010
【００７２】
を満足するように単玉ｆθレンズ61の各面の形状を構成すればよい。
【００７３】
(15)式の範囲を越えると、走査線曲がりによる画像劣化が目立ち、特に複数の走査光学装置を用いたカラー画像形成装置においては、色ずれが問題となる。
【００７４】
本実施形態の走査光学装置において、θmax＝±40.9(deg)、ΔX2＝−12.81(mm)、L2o＝147.28(mm)、L2θ＝170.74(mm)、fs2o＝44.95(mm)、N＝1.5242、φ＝23.7(deg)、do＝17.90(mm) 、dθ＝3.47(mm)であって、単玉ｆθレンズ61が主走査方向と平行な軸周りに３分（γ= 0.0008727 rad）回転偏心した場合に生じる走査線曲がり量ΔZlは、上記（１０）〜（１４）式より、
ΔZ1＝+ 0.036 (mm)
ΔZ2＝−0.037 (mm)
ΔZl＝−0.001 (mm)
であって、（１５）式を満足する構成であって回転偏心に対して走査線曲がりの敏感度を低減された単玉ｆθレンズであることが分かる。
【００７５】
本実施形態における走査光学装置では、光軸上におけるポリゴンミラーの偏向面5aから走査光学素子61の出射面61bまでの空気換算距離（レンズ中は 実距離 /屈折率）はLａｏ=63.193mm、前記走査光学系61の出射面61bから前記被走査面８までの距離はLｂｏ=147.283mmであり、軸外におけるポリゴンミラーの偏向面5aから走査光学素子61の出射面61bまでの空気換算距離はLａθ=72.843mm、走査光学素子61の出射面61bから前記被走査面８までの距離はLｂθ=170.742mmであって、
【外１５】
0004850358.tif 000011
【００７６】
となり、
【外１６】
0004850358.tif 000012
【００７７】
なる条件を満足するように両面61a、61b（特に出射面61b）の主走査方向形状（母線形状）を決定している。
【００７８】
図４は各々本実施形態における光走査装置の近軸収差（像面湾曲、歪曲収差、副走査倍率差）を示す諸収差図であり、像面湾曲における実線は副走査方向、点線は主走査方向を示している。この諸収差図から分かるように本実施形態では近軸収差が良好に補正されており、高精細印字に適した良好なる光走査装置を実現させている。
【００７９】
副走査方向のFnoの比は、
Ｆｍｉｎ／Ｆｍａｘ＝０．９８２≧０．９
となり、副走査倍率の一定の条件を満足することを示している。
【００８０】
前記走査光学系61の光路長をＬ、焦点距離をｆとしたとき、
１．３５ｆ≦Ｌ＝１．４５≦１．５５ｆ
であり、出射面の主走査方向の形状を副走査倍率を一定とするように決定し、かつ主走査方向の像面湾曲及びfθ特性も良好に補正する、光路長と焦点距離の関係を満足している。
【００８１】
前記走査光学系の全系の副走査方向のパワーをφs、出射面61b（第２面）の副走査方向のパワーをφs2としたとき
０．９≦φs2／φs≦１．１
であり、副走査方向のパワーが出射面に集中していることによって、走査線湾曲の配置敏感度の低い系が実現されている。
【００８２】
図５には本実施形態における走査光学装置において、入射面61a、出射面61b、単玉ｆθレンズ自体が副走査方向（Z方向）に50μｍシフトした場合の走査線曲がりを示す。
【００８３】
また、図６には本実施形態における走査光学装置において、入射面61a、出射面61b、単玉ｆθレンズ自体が主走査方向に平行な軸周りに３分回転偏心した場合の走査線曲がりを示す。
【００８４】
副走査方向にシフトした偏心に対しては、レンズとして副走査倍率が揃っていること、及び各面について副走査倍率が揃っている構成であることから、被走査面上に到達する高さは変化するものの走査線曲がりの敏感度が小さく抑えられている。
【００８５】
また、主走査方向に平行な軸周りに回転した偏心に対しては、上記(10)〜(15)式を満足させて出射面61bが回転偏心して発生する走査線曲がりとは逆方向に同量の走査線曲がりが発生する入射面61aの形状を構成しているので、入射面61aで生じた走査線曲がりと出射面6bで生じた走査線曲がりとが相殺して、単玉ｆθレンズ自体として回転偏心した場合では走査線曲がりの敏感度が小さく抑えられている。
【００８６】
これにより、本発明の効果を用いて、回転偏心が生じても走査線曲がりが小さく抑えられた常に良好なる画像が得られる走査光学装置を提供することができる。
【００８７】
また、本実施形態においては特にプラスチックレンズで顕著な環境変動時のピント移動を補償する為に単玉ｆθレンズ61のうち少なくとも一方の面に回折格子面を設けて形成しても良い。
【００８８】
また、本実施形態においては光源手段をマルチビームレーザーより構成しても前述の実施形態１と同様に適用することができる。
【００８９】
マルチビームのビーム本数は、２本でも3本以上でも良い。
【００９０】
本実施形態における走査光学素子である単レンズ６１はモールドプロセスで成形されたガラスレンズでも良い。
【００９１】
（実施形態２）
図７(A)は本実施形態における走査光学装置の主走査断面図であり、図７(B)は副走査断面図である。
【００９２】
本実施形態と実施形態１との相違点は、光源手段にマルチビームを用いた点、第3光学系を構成する単玉ｆθレンズの入射面、出射面の形状を変更した点でありその他は第1実施形態と同様である。
【００９３】
同図において１１は光源手段であるマルチビームレーザーであり、独立に変調された2本の光束を同時に出射している（図中では１本の光束のみ記載）。
【００９４】
また、本実施形態ではこの走査光学装置を図８に示すカラー画像形成装置に搭載している。同装置は複数の走査光学装置からの複数の光束をそれぞれ対応する像担持体上に導光し、異なった色光の画像情報を記録するカラー画像装置である。
【００９５】
図９に本実施形態における設計データを示す。
【００９６】
本実施形態では単玉ｆθレンズ61の入射面61aは主走査方向が非球面形状、副走査方向が凸面のトーリック面であり、出射面61bは主走査方向が非球面形状、副走査方向が主走査方向とは異なる曲率半径を有した円弧形状で且つ主走査方向に対応して曲率半径が変化する変形トーリック面により構成されている。
【００９７】
副走査方向のパワーが集中した出射面61bは、画像有効域内で副走査倍率が略一定となるように主走査方向の形状が決定されている。
【００９８】
図９を用いて計算すると、φs2／φs＝0.932となり、０．９≦φs2／φs≦１．１を満たす。Lbθ／Laθ＝0.974×Lb0／La0となり、
【外１７】
0004850358.tif 000013
【００９９】
を満たす。
【０１００】
図１０は本実施形態における主走査方向及び副走査方向の像面湾曲、ｆθ特性、単玉ｆθレンズの副走査倍率を示しており、いずれも良好に補正されている。
【０１０１】
図１１は本実施形態における単玉ｆθレンズ全体、及び各光学面を副走査方向に50μｍ偏心させた場合の被走査面上における走査線の副走査方向の移動量を示す図である。同図より偏心により照射位置は変動するものの、走査線曲がりの発生は微量であることが分かる。
【０１０２】
また、図１２は本実施形態における単玉ｆθレンズ全体、及び各光学面を主走査方向に平行な軸周りに3分回転偏心させた場合の被走査面上における走査線の副走査方向の移動量を示す図である。同様に偏心により照射位置は変動するものの、走査線曲がりの発生は微量であることが分かる。
【０１０３】
以上、本実施形態では第3光学系をトーリック面、変形トーリック面からなる単玉ｆθレンズから構成し、(10)〜(15)式に示した条件を満足し、出射面が主走査方向と平行な軸周りに回転偏心することにより発生する走査線曲がりとは逆方向にかつ同量の走査線曲がりを発生させる入射面を形成したことにより、入射面で生じる走査線曲がりと出射面で生じる走査線曲がりとを相殺させて、単玉ｆθレンズが回転偏心した場合に走査線曲がりを生じない走査光学装置を単玉ｆθレンズを使用し安価に実現することが可能となる。
【０１０４】
更に、本実施形態固有の効果として、画像有効域内における単玉ｆθレンズの副走査倍率の一定化により、マルチビームを用いた走査光学装置における複数光束間の被走査面上での走査線間隔が均一化され、高精細な画像形成が可能な走査光学装置が実現できる。
【０１０５】
また、(10)〜(15)式に示した条件を満足し、出射面が主走査方向と平行な軸周りに回転偏心することにより発生する走査線曲がりとは逆方向にかつ同量の走査線曲がりを発生させる入射面を形成したことにより、単玉ｆθレンズの組み付け誤差による走査線曲がりが発生しない、そして走査線曲がり調整を必要としない色ずれの少ないカラー画像装置の実現が可能となる。
【０１０６】
（実施形態３）
図１３(A)は本実施形態における走査光学装置の主走査方向の断面図であり、図１３(B)は副走査方向の断面図である。本実施形態において実施形態１との相違点は、第3光学系を構成する単玉ｆθレンズ61の入射面61aと出射面61bの副走査方向の形状を変更した点である。さらに走査光学装置を画像形成装置に搭載した点であり他は実施形態１と同様である。
【０１０７】
図１４に本実施形態における設計データを示す。
【０１０８】
本実施形態では単玉ｆθレンズ61の主走査方向が非球面形状、副走査方向が凸面のトーリック面、出射面は主走査方向が円弧形状、副走査方向が主走査方向とは異なる円弧形状でかつ主走査方向に対応して曲率半径が変化する変形トーリック面により構成されている。出射面の主走査形状は画像有効域内で副走査倍率が略一定となるように決定されており、また副走査方向の屈折力も出射面に集中させている。
【０１０９】
図１５は本実施形態における主走査方向及び副走査方向の像面湾曲、ｆθ特性、単玉ｆθレンズの副走査倍率を示しており、いずれも良好に補正されている。
【０１１０】
ここで、副走査方向において単玉ｆθレンズの全系パワーをφs、出射面光軸上のパワーをφs2としたとき、
φs2／φs＝0.929・・・ (16)
であって、
０．９≦φs2／φs≦１．１   ・・・ (17)
なる条件式を満足している。
【０１１１】
Lbθ／Laθ＝1.0057×Lb0／La0となり、
【外１８】
0004850358.tif 000014
【０１１２】
を満たす。
【０１１３】
本実施形態では単玉ｆθレンズ61の入射面及び出射面ともに実施形態１と同様の主走査方向の形状をしており、副走査方向においては入射面に微弱の正のパワーを有しているが出射面にパワーを略集中させているので条件式(10)〜(15)に示した関係から大きく外れることがない。
【０１１４】
入射面61a側のパワー配分は単玉ｆθレンズ全体のパワーの１割以下であれば実質上、本発明の効果を得られる。よって、出射面61bが主走査方向と平行な軸周りに回転偏心した場合に生じる走査線曲がりと逆方向に湾曲し、湾曲量が同量の走査線曲がりを発生させる入射面形状をとしており、単玉ｆθレンズ61が主走査方向と平行な軸周りに回転偏心することによる走査線曲がりの敏感度を低減する構成としている。
【０１１５】
図１６は本実施形態における単玉ｆθレンズ全体、及び各光学面を副走査方向に50μｍ偏心させた場合の被走査面上における走査線の副走査方向の移動量を示す図である。同図より偏心により照射位置は変動するものの、走査線曲がりの発生は微量であることが分かる。
【０１１６】
また、図１７には本実施形態における単玉ｆθレンズ全体、及び各光学面を主走査方向と平行な軸を中心として3分回転偏心させた場合の走査線の副走査方向の移動量を示す図である。
【０１１７】
同図において、走査線の照射位置は変動するものの、走査線曲がりの発生は微量であることが分かる。
【０１１８】
図１８は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図１８において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施形態  〜  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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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１５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。
【０１２２】
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１６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。
【０１２３】
図１６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。
【０１２４】
図１９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。本実施形態は、走査光学装置を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1９において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施形態１〜３に示したいずれかの構成を有する走査光学装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。
【０１２５】
図1９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、それぞれ走査光学装置１１，１２，１３，１４に入力される。そして、これらの走査光学装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１２６】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は走査光学装置（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、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。
【０１２７】
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つの走査光学装置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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明の効果は、副走査方向のパワーを出射面に略集中させ出射面の主走査方向の形状を、画像有効域内において副走査方向の倍率が揃う形とした単玉ｆθレンズを用いることで、単玉ｆθレンズが主走査方向と平行な軸を中心に回転した場合において、走査線曲がりを低減した走査光学装置を提供することができる。
【０１３０】
また、この走査光学装置を複数用いたカラー画像形成装置に搭載した場合においては、各走査光学装置間の走査線曲がりの差分が小さく抑えられ、難易な走査線曲がりの調整を必要としない色ずれの少ないカラー画像装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１における主走査断面図及び副走査断面図
【図２】本発明の実施形態１における要部概要図
【図３】本発明の実施形態１における設計データ
【図４】本発明の実施形態１における収差図
【図５】本発明の実施形態１における走査線移動量を示す図
【図６】本発明の実施形態１における走査線移動量を示す図
【図７】本発明の実施形態２における主走査断面図及び副走査断面図
【図８】本発明の実施形態２におけるカラー画像形成装置の要部概要図
【図９】本発明の実施形態２における設計データ
【図１０】本発明の実施形態２における収差図
【図１１】本発明の実施形態２における走査線移動量を示す図
【図１２】本発明の実施形態２における走査線移動量を示す図
【図１３】本発明の実施形態３における主走査断面図及び副走査断面図
【図１４】本発明の実施形態３における設計データ
【図１５】本発明の実施形態３における収差図
【図１６】本発明の実施形態３における走査線移動量を示す図
【図１７】本発明の実施形態３における走査線移動量を示す図
【図１８】本発明の画像形成装置の要部概要図。
【図１９】本発明のカラー画像形成装置の要部概要図
【図２０】従来の走査光学装置における斜視図
【符号の説明】
１  光源手段（半導体レーザー・半導体レーザーアレイ）
２  第1光学系（コリメーターレンズ）
３  開口絞り
４  第2光学系（シリンドリカルレンズ）
５  偏向手段（ポリゴンミラー）
６、６１  第3光学系（ｆθレンズ）
７  被走査面（感光体ドラム）
【図１】
0004850358.tif 000016
【図２】
0004850358.tif 000017
【図３】
0004850358.tif 000018
【図４】
0004850358.tif 000019
【図５】
0004850358.tif 000020
【図６】
0004850358.tif 000021
【図７】
0004850358.tif 000022
【図８】
0004850358.tif 000023
【図９】
0004850358.tif 000024
【図１０】
0004850358.tif 000025
【図１１】
0004850358.tif 000026
【図１２】
0004850358.tif 000027
【図１３】
0004850358.tif 000028
【図１４】
0004850358.tif 000029
【図１５】
0004850358.tif 000030
【図１６】
0004850358.tif 000031
【図１７】
0004850358.tif 000032
【図１８】
0004850358.tif 000033
【図１９】
0004850358.tif 000034
【図２０】
0004850358.tif 000035