JP2009271355A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高性能で、かつ環境温度特性に優れた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】 光源手段から出射した光束を偏向手段に導光する第１の光学系と、偏向手段により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第２の光学系とを有し、第２の光学系は主走査方向と副走査方向に正のパワーを有する硝子製の結像光学素子と、プラスチック製の結像光学素子とを有し、プラスチック製の結像光学素子の少なくとも１面の副走査断面内の曲率半径が、結像光学素子の主走査方向に亙って連続的に変化しており、第２の光学系の主走査、副走査断面内のパワーをφ_Ｍ、φ_Ｓ、プラスチック製の結像光学素子の主走査、副走査断面内のパワーの絶対値を｜φ_ＭＰ｜、｜φ_ＳＰ｜、とするとき、｜φ_ＭＰ｜＜０．２５φ_Ｍ、｜φ_ＳＰ｜＜０．１５φ_Ｓなる条件を満足すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（LBP）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。

従来よりレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機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出射した光束を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器（偏向手段）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特性を有する結像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。

この種の光走査装置は従来より種々と提案されている(特許文献1参照）。

図１１は特許文献1で提案されている光走査装置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1は半導体レーザ等から成る光源手段であり、光源手段1から出射された光束はコリメータレンズ2により平行光束とされ、開口絞り3によってその断面の大きさが整えられてシリンドリカルレンズ4に入射する。シリンドリカルレンズ4は副走査断面のみにパワーを有しており、シリンドリカルレンズ4に入射した光束は主走査断面では平行で副走査断面のみ収束されて回転多面鏡5の偏向面（偏向反射面）上に線状になって入射する。前記コリメータレンズ2、開口絞り3、シリンドリカルレンズ4とで第１の光学系(入射光学系）LAが構成されている。

回転多面鏡5は、一定方向に回転している。そして主走査方向に偏向走査された光束は正の屈折力（パワー）を有する球面レンズ161と主走査断面内及び副走査断面内ともに正のパワーを有するトーリックレンズ162とによって感光ドラム面7上に集光される。そして回転多面鏡5を回転することによって感光ドラム面7は光束により等速で走査される。前記球面レンズ161とトーリックレンズ162とで第２の光学系(結像光学系）16が構成されている。

そして、トーリックレンズ162の主走査断面内の焦点距離、トーリックレンズ162の副走査断面内の焦点距離、トーリックレンズ162と被走査面7までの距離、等々に関する条件を適切に設定することにより、高性能な光走査装置を達成している。
特開平７−１７４９９９号公報

近年、印刷業や複写業においては、多品種少量印刷の手段として、高速デジタル複写機を用いたＰＯＤ（プリント・オン・デマンド）が普及しつつあり、デジタル商業印刷が注目され始めている。

これらに使用されるデジタル複写機は、業務用印刷に相応しい高画質の画像が常に安定して得られることが要望されている。

一方、製作が容易で設計性能を向上させることが出来るという理由から、最近の光走査装置の走査光学系には自由な非球面形状が容易に得られる射出成形によるプラスチックレンズが多用されている。

しかしながら、プラスチックレンズは、その材料の特性上、環境温度が変化した場合の屈折率変化が大きい。この為、昇温すると結像光学系（走査光学系）の焦点距離が変化しピントがずれ、感光ドラム面上でのスポットサイズが変化してしまうという問題点が生じてくる。

特に、プラスチックレンズを上述したデジタル商業印刷などに使用される高速デジタル複写機などに使用した場合には、連続プリント枚数も多くなる為、昇温による影響が無視できなくなってくる。

従って、デジタル商業印刷などに使用される高速デジタル複写機にプラスチックレンズを使用する為には、環境温度が変化しても感光ドラム面上でのスポットサイズの変化がすくなくなるような、特殊な工夫が必要となる。

上述した特許文献１の場合は、球面レンズ161は単純な形状なので、その材料を硝子製より製作することが可能である。一方、トーリックレンズ162は複雑な非球面形状であるので、その材料をプラスチック製より製作する必要がある。

このようなレンズ構成の光走査装置においては、トーリックレンズの副走査断面内のパワーが大きいと、昇温したときに感光ドラム面上における副走査方向のピントずれが大きく成ってくる。

本発明は高性能で、かつ環境温度特性に優れた光走査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。

請求項１の発明の光走査装置は、
光源手段と、
前記光源手段から出射した光束を偏向手段に導光する第１の光学系と、
前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第２の光学系と、を有する光走査装置において、
前記第２の光学系は、前記偏向手段側に配置された主走査方向と副走査方向に正のパワーを有する硝子製の結像光学素子と、
前記被走査面側に配置されたプラスチック製の結像光学素子と、を有し、
前記被走査面側に配置されたプラスチック製の結像光学素子の少なくとも１面の副走査断面内の曲率半径が、該結像光学素子の主走査方向に亙って連続的に変化しており、
前記第２の光学系の主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーをφ_Ｍ、
前記第２の光学系の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーをφ_Ｓ、
前記プラスチック製の結像光学素子の主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーの絶対値を｜φ_ＭＰ｜、
前記プラスチック製の結像光学素子の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーの絶対値を｜φ_ＳＰ｜、
とするとき、
｜φ_ＭＰ｜＜０．２５φ_Ｍ
｜φ_ＳＰ｜＜０．１５φ_Ｓ
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記硝子製の結像光学素子は、主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーよりも主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーの方が大きいトーリックレンズであることを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記パワーφ_Ｍ、φ_Ｓ、前記パワーの絶対値｜φ_ＭＰ｜、｜φ_ＳＰ｜は、
｜φ_ＭＰ｜≠｜φ_ＳＰ｜
φ_Ｍ≠φ_Ｓ
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項４の発明は請求項３の発明において、
前記プラスチック製の結像光学素子の副走査断面内のパワーは、該結像光学素子の主走査方向の中央部において正のパワーを有しており、該結像光学素子の主走査方向の両端部にいくに従い徐々に正のパワーが小さくなり負のパワーとなることを特徴としている。

請求項５の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至４のいずれか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、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。

請求項６の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至４のいずれか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。

請求項７の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１乃至４のいずれか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。

請求項８の発明は請求項７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。

本発明によれば高性能で、かつ環境温度特性に優れた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。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。

尚、以下の説明において、主走査方向（Ｙ方向）とは偏向手段で光束が偏向走査される方向である。副走査方向（Ｚ方向）とは偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは偏向手段の回転軸を法線とする平面である。副走査断面とは主走査方向の軸を法線とする平面である。

図１において、1は半導体レーザ等から成る光源手段である。

光源手段1から射出した光束はコリメータレンズ2により平行光束とされ、開口絞り3によってその断面の大きさが整えられてシリンドリカルレンズ4に入射する。シリンドリカルレンズ4は副走査断面内のみにパワーを有しており、シリンドリカルレンズ4に入射した光束は主走査断面内では平行で副走査断面内のみ収束されて偏向手段としての回転多面鏡5の偏向面5a上に線状になって入射する。

尚、コリメータレンズ2、開口絞り3、シリンドリカルレンズ4等の各要素は第１の光学系（入射光学系）LAの一要素を構成しており、光源手段1から射出した光束を偏向手段5に導光している。尚、コリメータレンズ2とシリンドリカルレンズ４を１つの光学素子(アナモフィックレンズ）より構成しても良い。

さらに入射光学系LAからの光束は図中矢印5b方向に一定角速度で回転している回転多面鏡5の偏向面5aによって偏向走査される。そして偏向走査された光束は、2枚の結像光学素子61、62から成る第２の光学系(結像光学系）としての走査結像レンズ6によって感光ドラム等から成る被走査面7上にスポット状に集光される。この光束で感光ドラム７上を図中矢印7b方向に一定速度で走査する。

走査結像レンズ6は、偏向手段側に配置された主走査方向と副走査方向に正のパワーを有する硝子製の結像光学素子61と、被走査面側に配置されたプラスチック製の結像光学素子62とを有している。

尚、走査結像レンズ6を以下、「ｆθレンズ6」、結像光学素子61を「第１ｆθレンズ61」、結像光学素子62を「第２ｆθレンズ62」と称す。

ここにおいて、ｆθレンズ6は主走査断面内においては平行光束を被走査面7上に結像させる。また副走査断面内においてはシリンドリカルレンズ4によって偏向面5aに副走査方向に結像された光束の結像位置（焦線位置）と被走査面7とを共役な関係とする、所謂面倒れ補正光学系を構成している。

表１、表２に本実施例における光走査装置の諸特性を示す。

ｆθレンズ6を構成する第２ｆθレンズ62の各レンズ面の主走査断面の形状は、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、

なる式で表わされる非球面形状である。

なお、Rは曲率半径、ｋは離心率、Ｂ_４〜Ｂ_１０は非球面係数である。

また、第２ｆθレンズ62の回転多面鏡5側のレンズ面(第１面）の副走査断面の形状は、副走査断面の曲率半径がｒである円弧形状である。

さらに、第２ｆθレンズ62の少なくとも１面（本実施例では被走査面7側の面）(第２面）の副走査断面の形状は、副走査断面内の曲率半径r'が、レンズの主走査方向に亙って（レンズ面のY座標により）連続的に変化し、

で表される形状をしている。

ｒは光軸上における副走査断面の曲率半径、Ｄ_２〜Ｄ_１０は副走査断面の曲率半径の変化係数である。また、Yのプラス側（図１における上側）とマイナス側（図１における下側）で係数が異なっており、プラス側の係数には添字ｕを附し、マイナス側の係数には添字ｌを附している。

尚、本実施例では、第２ｆθレンズ62の被走査面7側の面の副走査断面内の曲率半径r'を、レンズの主走査方向に亙って連続的に変化させたが、回転多面鏡5側の面または両方の面をレンズの主走査方向に亙って連続的に変化させても良い。

次に、ｆθレンズ6を構成する第１ｆθレンズ61の回転多面鏡5側のレンズ面は、曲率半径がRである球面である。

また、第１ｆθレンズ61の被走査面7側の面の形状は、主走査断面の曲率半径がRである円弧形状、副走査断面の曲率半径がｒである円弧形状からなるトーリック面である。

図２に、本実施例における被走査面７上での主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す。

主走査方向及び副走査方向は、共にほぼ±1mm以下程度に良好な収差補正が成されていることが解る。

次に、多くの枚数を連続プリントした場合を想定し、環境温度が30℃程度上昇（機内昇温）した場合を考える。本実施例においては、第２ｆθレンズ62をプラスチック製の非球面レンズとしているため、30℃昇温したときに、プラスチック材料の屈折率が0.003低下する。

図３に、本実施例において環境温度が30℃程度上昇したとき（第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が0.003低下したとき）の主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す。

図２、図３を比較すると、30℃昇温して第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が0.003低下しても、主走査方向及び副走査方向の像面湾曲は殆ど変化していないことが解る。

つまり、30℃昇温して第２ｆθレンズ62の屈折率が0.003低下してもピントずれが殆ど発生しないということである。

本実施例においては、第１ｆθレンズ61を硝子(ガラス）製のトーリックレンズとし、その主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーφ_ＭＧを強い正のパワーとしており、そのパワーφ_ＭＧは、
φ_ＭＧ=0.00425
に設定している。

また第２ｆθレンズ62をプラスチック製のトーリックレンズとし、その主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーφ_ＭＰを弱い正のパワーとしており、そのパワーφ_ＭＰは、
φ_ＭＰ=0.00111
に設定している。

そうすることによって、第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が昇温によって変動しても、主走査方向のピントずれが殆ど発生しないようにしている。

第１、第２ｆθレンズ61、62のトータルの主走査方向の中央部における主走査断面内（ｆθレンズ6の主走査断面内）のパワーφ_Ｍと、プラスチック製である第２ｆθレンズ62の主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーの絶対値｜φ_ＭＰ｜の比は、
｜φ_ＭＰ｜＜０．２５φ_Ｍ ‥‥（1）
なる条件式を満足することが好ましい。

上記条件式(1)を逸脱し、プラスチック製である第２ｆθレンズ62の主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーの絶対値｜φ_ＭＰ｜が大きくなると、第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が昇温によって変動したときのピントずれ量が大きくなってしまう。

本実施例においては、第１ｆθレンズ61と第２ｆθレンズ62のトータルの主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーφ_Ｍは、
φ_Ｍ=0.00535
である。これより
0.25φ_Ｍ=0.25×0.00535=0.0013375
であるから、上記条件式（1）を満足させていることが解る。

それによって第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が昇温によって変動しても、主走査方向のピントずれが少なくなるようにしている。

さらに好ましくは上記条件式(1)を次の如く設定するのが良い。

｜φ_ＭＰ｜＜0.21φ_Ｍ ‥‥（1ａ）
次に、硝子製の第１ｆθレンズ61の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーφ_ＳＧを強い正のパワーとしており、そのパワーφ_ＳＧは、
φ_ＳＧ=0.01812
に設定している。

また第２ｆθレンズ62をプラスチック製のトーリックレンズとし、その主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーφ_ＳＰを弱い正のパワーとしており、そのパワーφ_ＳＰは、
φ_ＳＰ=0.00186
に設定している。

そうすることによって、第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が昇温によって変動しても、副走査方向のピントずれが少なくなるようにしている。

第１、第２ｆθレンズ61、62のトータルの主走査方向の中央部における副走査断面内（ｆθレンズ6の副走査断面内）のパワーφ_Ｓと、プラスチック製である第２ｆθレンズ62の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーの絶対値｜φ_ＳＰ｜の比は、
｜φ_ＳＰ｜＜０．１５φ_Ｓ ‥‥（2）
なる条件式を満足することが好ましい。

上記条件式(2)を逸脱し、プラスチック製である第２ｆθレンズ62の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーの絶対値｜φ_ＳＰ｜が大きくなると、第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が昇温によって変動したときのピントずれ量が大きくなってしまう。

本実施例においては、第１ｆθレンズ61と第２ｆθレンズ62のトータルの主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーφ_Ｓは、
φ_Ｓ=0.01998
である。これより
0.15φ_Ｓ=0.15×0.01998=0.002997
であるから、上記条件式（2）を満足させていることが解る。

それによって第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が昇温によって変動しても、副走査方向のピントずれが少なくなるようにしている。

さらに好ましくは上記条件式(2)を次の如く設定するのが良い。

｜φ_ＳＰ｜＜0.1φ_Ｓ ‥‥（2a）
本実施例においては、ｆθレンズ6の主走査方向の中央部における主走査断面内及び副走査断面内のパワーφ_Ｍ、φ_Ｓの関係が以下の条件式(4)を満足するように設定している。また第２ｆθレンズ62の主走査方向の中央部における主走査断面内及び副走査断面内のパワーの絶対値｜φ_ＭＰ｜、｜φ_ＳＰ｜の関係が以下の条件式(3)を満足するように設定している。

これにより、本実施例では、副走査断面内においてシリンドリカルレンズ4によって偏向面5aに副走査方向に結像された光束の結像位置（焦線位置）と被走査面7とを共役な関係とする、所謂面倒れ補正光学系を構成している。これにより、偏向面5aの加工誤差によるピッチムラを低減している。さらに、主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を良好に補正していると同時に、3昇温して第２ｆθレンズ62の屈折率が0.003低下してもピントずれが殆ど発生しない構成とすることが可能となっている。

｜φ_ＭＰ｜≠｜φ_ＳＰ｜ ‥‥（3）
φ_Ｍ≠φ_Ｓ ‥‥（4）
ここで、前述した特許文献1に開示されているような例を比較例として挙げる。
［比較例］
図４は、本発明の比較例の光走査装置の主走査断面図である。

また、表３、表４に比較例における光走査光学系（光走査装置）の諸特性を示す。

本比較例の、実施例１と異なる点は、第１ｆθレンズ161を硝子製の球面レンズとした点と、第２ｆθレンズ162の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーφ_ＳＰを比較的大きく設定した点である。

ｆθレンズ16を構成する第２ｆθレンズ162の各レンズ面の主走査断面の形状は、前記実施例１と同様に、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軸とする。さらに、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、

なる式で表わされる非球面形状である。

なお、Rは曲率半径、ｋは離心率、Ｂ_４〜Ｂ_１０は非球面係数である。

また、第２ｆθレンズ162の被走査面７側のレンズ面(第２面）の副走査断面の形状は、副走査断面の曲率半径がｒである円弧形状である。

さらに、第２ｆθレンズ162の回転多面鏡5側の面(第１面）の副走査断面の形状は、副走査断面の曲率半径r'が、レンズ面のY座標により連続的に変化し、

で表される形状をしている。

ｒは光軸上における副走査断面の曲率半径、Ｄ_２〜Ｄ_１０は副走査断面の曲率半径の変化係数である。また、Yのプラス側（図４における上側）とマイナス側（図４における下側）で係数が異なっており、プラス側の係数には添字ｕを附し、マイナス側の係数には添字ｌを附している。

次に、ｆθレンズ16を構成する第１ｆθレンズ161の両面(第１面、第２面）は、それぞれ曲率半径がRである球面で構成されている。

図５に、本比較例における主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す。

本発明の実施例１と同様、主走査方向及び副走査方向共にほぼ±1mm以下程度に良好な収差補正が成されていることが解る。

次に、多くの枚数を連続プリントした場合を想定し、環境温度が30℃程度上昇（機内昇温）した場合を考える。本比較例においては、第２ｆθレンズ162をプラスチック製の非球面レンズとしているため、30℃昇温したときに、プラスチック材料の屈折率が0.003低下する。

図６に、本比較例において環境温度が30℃程度上昇したとき（第２ｆθレンズ162の屈折率が0.003低下したとき）の主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す。

図５、図６を比較すると、本発明の実施例１と異なり、本比較例では30℃昇温して第２ｆθレンズ162の材料の屈折率が0.003低下した場合、副走査方向の像面湾曲のグラフが大きくプラス側に変動してしまっていることが解る。

つまり、30℃昇温して第２ｆθレンズ162の材料の屈折率が0.003低下した場合、副走査断面において大きなピントずれが発生してしまうということである。

本比較例においては、硝子製の第１ｆθレンズ161を球面レンズとしている為、主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーφ_ＳＧは主走査断面と同じパワーであり、そのパワーφ_ＳＧは、
φ_ＳＧ=0.00425
である。

また第２ｆθレンズ162をプラスチック製のトーリックレンズとし、その主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーφ_ＳＰは比較的強い正のパワーとなっており、そのパワーは、
φ_ＳＰ=0.01444
に設定している。

本比較例においては、第１ｆθレンズ161と第２ｆθレンズ162の主走査方向の中央部におけるトータルの副走査断面内のパワーφ_Ｓは、
φ_Ｓ=0.01869
である。

従って、
0.15φ_Ｓ=0.15×0.01869=0.0028035
であるから、本比較例においては、前記条件式（2）を大きく逸脱し、プラスチック製である第２ｆθレンズ162の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーの絶対値｜φ_ＳＰ｜を大きく設定してしまっている。

その為に、第２ｆθレンズ162の材料の屈折率が昇温によって変動したときのピントずれ量が大きくなってしまっていることが理解される。

本発明は、このような問題を解決する為に、実施例１のような構成をとることによって、前記条件式（1）、（2）を共に満足させている。

それによって第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が昇温によって変動しても、主走査方向及び副走査方向のピントずれが少なくなるようにしている。

更に、本発明の実施例１に関して詳細な説明を行う。

本発明の実施例１における第１ｆθレンズ61は硝子製のトーリックレンズであり、その被走査面7側の面の形状は、主走査断面の曲率半径が-135.8である円弧形状、副走査断面の曲率半径が-28.7である円弧形状からなるトーリック面としている。

第１ｆθレンズ61の主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーφ_ＭＧは、
φ_ＭＧ=0.00425
であり、主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーφ_ＳＧは、
φ_ＳＧ=0.01812
である。

本発明の実施例１における第１ｆθレンズ61は、主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーよりも主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーの方が大きく設定している。

そうすることによって、第２ｆθレンズ62の副走査断面内のパワーを小さく設定し、第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が環境温度が変化してもピントずれが殆ど発生しない構成としている。

次に、本発明の実施例１のｆθレンズ6が、仮に、第１ｆθレンズ61のみから構成されていた場合の副走査方向の像面湾曲を図７に示す。

図７から解るように、第１ｆθレンズ61のみの副走査方向の像面湾曲は、被走査面上の約±90mm以内の領域でプラス側に湾曲しており、それ以外の領域ではマイナス側に湾曲していることが解る。

更に、プラス側の湾曲の最大値とマイナス側の湾曲の最大値が、ほぼ±60mm程度になるようにバランスさせた設計となっている。

本発明の実施例１においては、ｆθレンズ6の第１ｆθレンズ61で図７のような副走査像面湾曲になるように、被走査面7側の面の形状を設定し、おおまかな副走査方向の像面湾曲を補正している。

そして、第２ｆθレンズ62により、第１ｆθレンズ61で補正しきれなかった±60mm程度の副走査方向の像面湾曲を補正することによって、図１で示したような副走査方向の像面湾曲にしている。

このような収差補正の方法を採用する事によって第２ｆθレンズ62の副走査断面内のパワーをより小さく設定することが可能となり、第２ｆθレンズ62の材料の屈折率が環境温度が変化してもピントずれが殆ど発生しない構成とすることが可能となる。

このような収差補正を実現する為には、第２ｆθレンズ62で被走査面上の約±90mm以内の領域でプラス側に湾曲した副走査方向の像面をマイナス側に補正し、かつ、それ以外の領域ではマイナス側に湾曲した副走査方向の像面をプラス側に補正する必要がある。

従って、第２ｆθレンズ62のレンズの主走査方向の一部分において正のパワーを有し、他の一部分においては負のパワーを有している必要がある。

具体的には、第２ｆθレンズ62の主走査方向の中央部及びその近傍において正のパワーを有している。そして、レンズの主走査方向の両端部にいくに従い徐々に正のパワーが小さくなり、被走査面上の約±90mmに相当するレンズ位置においてほぼパワーがゼロとなり、更に、その先の両端部にいくに従って負のパワーを有するように設定する必要がある。

図８は、本発明の実施例１の第２ｆθレンズ62の、副走査断面内のパワーφ_ＳＰを縦軸に、第２ｆθレンズ62の第一面のレンズの主走査方向の位置を横軸にとったグラフを示す。

上述のように、第２ｆθレンズ62の主走査方向の中央部及びその近傍において正のパワーを有しており、レンズの主走査方向の両端部にいくに従い徐々に正のパワーが小さくなっている。また、被走査面上の約±90mmに相当するレンズ位置（±50mm近傍）においては、ほぼパワーがゼロとなり、更にその先の両端部にいくに従って負のパワーになっていることが解る。

本発明の実施例１においては、このような構成とすることによって、第２ｆθレンズ62の副走査断面内のパワーをより小さく設定することが可能となる。また、第２ｆθレンズ62の屈折率が環境温度が変化してもピントずれが殆ど発生しない構成とすることを可能としている。

尚、硝子製より成る第１ｆθレンズ61を硝子製より成る２以上のレンズで構成しても良い。このとき図７に示す副走査方向の像面湾曲が逆の形状となるときがある。その場合は第２ｆθレンズ62の副走査断面内のパワーが図８に示す形状と逆となるようにすれば良い。つまりレンズの主走査方向中央部及びその近傍において、負のパワーを有し、主走査方向両端部にいくに従って徐々に負のパワーが小さくなり、両端部で正のパワーとなる形状とするのが良い。
［画像形成装置］
図９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、実施例に示した構成を有する光走査ユニット（光走査装置）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。

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。

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。

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器の一要素を構成する転写ローラ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９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。

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９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。

図９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、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の構成はより効果を発揮する。
［カラー画像形成装置］
図１０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１０において、60はカラー画像形成装置、11、12、13、14は各々実施例に示したいずれかの構成を有する光走査装置、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。

図１０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）、K（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。

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）、K（ブラック）の互いに異なった各色に対応している。そして、各々平行して複数の感光ドラム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。

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。

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。

本発明の実施例１の光走査装置の主走査方向の要部断面図 本発明の実施例１における主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す図 本発明の実施例１において環境温度が30℃程度上昇したときの主走査及び副走査方向の像面湾曲を示す図 比較例の光走査装置の主走査方向の要部断面図 比較例における主走査及び副走査方向の像面湾曲を示す図 比較例において環境温度が30℃程度上昇したときの主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す図 本発明の実施例１のｆθレンズが、仮に、第１ｆθレンズのみから構成されていた場合の副走査方向の像面湾曲を示す図 本発明の実施例１の第２ｆθレンズの副走査断面内のパワーφ_ＳＰを縦軸に、第２ｆθレンズの第一面のレンズの主走査方向の位置を横軸にとって示した図 本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図 本発明のカラー画像形成装置の実施例を示す副走査断面図 従来の光走査装置の主走査方向の断面図

符号の説明

１ 光源手段
２ コリメータレンズ
３ 開口絞り
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（回転多面鏡）
６ ｆθレンズ
７ 被走査面
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 光ビーム
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

Claims (8)

1. 光源手段と、
   前記光源手段から出射した光束を偏向手段に導光する第１の光学系と、
   前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第２の光学系と、を有する光走査装置において、
   前記第２の光学系は、前記偏向手段側に配置された主走査方向と副走査方向に正のパワーを有する硝子製の結像光学素子と、
   前記被走査面側に配置されたプラスチック製の結像光学素子と、を有し、
   前記被走査面側に配置されたプラスチック製の結像光学素子の少なくとも１面の副走査断面内の曲率半径が、該結像光学素子の主走査方向に亙って連続的に変化しており、
   前記第２の光学系の主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーをφ_Ｍ、
   前記第２の光学系の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーをφ_Ｓ、
   前記プラスチック製の結像光学素子の主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーの絶対値を｜φ_ＭＰ｜、
   前記プラスチック製の結像光学素子の主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーの絶対値を｜φ_ＳＰ｜、
   とするとき、
   ｜φ_ＭＰ｜＜０．２５φ_Ｍ
   ｜φ_ＳＰ｜＜０．１５φ_Ｓ
   なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
2. 前記硝子製の結像光学素子は、主走査方向の中央部における主走査断面内のパワーよりも主走査方向の中央部における副走査断面内のパワーの方が大きいトーリックレンズであることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記パワーφ_Ｍ、φ_Ｓ、前記パワーの絶対値｜φ_ＭＰ｜、｜φ_ＳＰ｜は、
   ｜φ_ＭＰ｜≠｜φ_ＳＰ｜
   φ_Ｍ≠φ_Ｓ
   なる条件を満足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。
4. 前記プラスチック製の結像光学素子の副走査断面内のパワーは、該結像光学素子の主走査方向の中央部において正のパワーを有しており、該結像光学素子の主走査方向の両端部にいくに従い徐々に正のパワーが小さくなり負のパワーとなることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか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、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。
6. 請求項１乃至４のいずれか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。
7. 各々が請求項１乃至４のいずれか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。
8. 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７に記載のカラー画像形成装置。