走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置
【課題】 上下方向（副走査方向）の薄型化を図りつつ、各々の結像光学素子の諸収差を良好に補正し、高い光学性能を有し、複数の光束で複数の被走査面を走査することができる走査光学装置を得ること。
【解決手段】 複数の光源手段から出射された複数の光束を、複数の光源手段毎に設けた集光光学系を介して主走査方向へ光束を偏向走査する共通の偏向素子の偏向面により第１の方向へ偏向走査し、または複数の結像光学素子を介してそれぞれ異なる被走査面に導光する走査光学装置において、複数の光源手段から出射された複数の光束は主走査方向と副走査方向ともに互いに異なる方向から偏向素子の偏向面に入射し、結像光学素子の１つは偏向面で偏向された複数の光束を光束毎に結像する複数の光学部を副走査方向に離間して有し、複数の光学部の副走査方向の形状は、偏向素子の偏向面に対する光束の主走査方向の入射角に応じて異なっていること。
【解決手段】 複数の光源手段から出射された複数の光束を、複数の光源手段毎に設けた集光光学系を介して主走査方向へ光束を偏向走査する共通の偏向素子の偏向面により第１の方向へ偏向走査し、または複数の結像光学素子を介してそれぞれ異なる被走査面に導光する走査光学装置において、複数の光源手段から出射された複数の光束は主走査方向と副走査方向ともに互いに異なる方向から偏向素子の偏向面に入射し、結像光学素子の１つは偏向面で偏向された複数の光束を光束毎に結像する複数の光学部を副走査方向に離間して有し、複数の光学部の副走査方向の形状は、偏向素子の偏向面に対する光束の主走査方向の入射角に応じて異なっていること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、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（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。
【０００３】
走査光学装置としてタンデム型の走査光学装置が種々と提案されている（特許文献１、２）。タンデム型の走査光学装置では、例えばカラー画像形成における各色相に対応する複数の被走査面を同時に走査する複数の走査結像機能を有している。
【０００４】
このカラー画像形成装置に用いるタンデム型の走査光学装置では、光源手段を複数有し、一つまたは複数の偏向素子に光束を入射させる。このとき入射する複数の光束は偏向面および結像光学素子の光軸を含み偏向面に直交する面に対しそれぞれ角度を有している。そして一つまたは複数の走査光学素子（結像光学系）を介した後、ミラー等により光束を分離し、それぞれ異なる複数の被走査面上を複数の光スポットで走査している。
【０００５】
特許文献１のタンデム型の走査光学装置では、４つの光源からの光束を主走査方向に異なる角度で偏向素子の偏向面に入射させている。そして４つの光束を各々走査光学素子を介して異なる被走査面に導光し、光走査している。特許文献２のタンデム型の走査光学装置では、４つの光源からの光束を副走査方向に異なる角度で偏向素子に入射させている。そして内側光束と、外側光束において対応する走査光学素子の補正レンズの形状を変えて走査線曲がり（ボウ）を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３９６８７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のタンデム型の走査光学装置では、複数の光束の偏向面への副走査方向の入射角を０とし走査光学系を上下方向（副走査方向）に２段に重ねて配置している。このため走査光学装置の上下方向の厚さが増大する傾向がある。また複数の光束の全ての光路において用いる走査光学素子を同一としている。このため副走査方向の像面傾き（ピント方向）が生じてくる。
【０００８】
特許文献２のタンデム型の走査光学装置では、４つの光源を副走査方向に並べて配置している。このため走査光学装置の上下方向の厚さが増大する傾向がある。また副走査方向の入射角が絶対的に大きくなることにより、諸収差が多く発生し、これらの収差の補正が難しい。
【０００９】
タンデム型の走査光学装置においては、装置全体の小型化のため上下方向の薄型化を図りつつ、諸収差を良好に補正し、高い光学性能が得られることが要望されている。これらの要望を満たすためには、複数の光源の配置、及び複数の光束の偏向素子の偏向面への入射方法、そして走査光学素子（結像光学素子）の形状を最適化することが重要である。
【００１０】
本発明は、上下方向（副走査方向）の薄型化を図りつつ、各々の結像光学素子から発生する諸収差を良好に補正し、高い光学性能を有し、複数の光束で複数の被走査面を走査することができる走査光学装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の走査光学装置は、複数の光源手段から出射された複数の光束を、前記複数の光源手段毎に設けた集光光学系を介して主走査方向へ光束を偏向走査する共通の偏向素子の偏向面により第１の方向へ偏向走査し、または複数の結像光学素子を介してそれぞれ異なる被走査面に導光する走査光学装置において、前記複数の光源手段から出射された複数の光束は主走査方向と副走査方向ともに互いに異なる方向から前記偏向素子の偏向面に入射し、前記結像光学素子の１つは前記偏向面で偏向された前記複数の光束を光束毎に結像する複数の光学部を副走査方向に離間して有し、前記複数の光学部の副走査方向の形状は、前記偏向素子の偏向面に対する光束の主走査方向の入射角に応じて異なっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上下方向（副走査方向）の薄型化を図りつつ、各々の結像光学素子から発生する諸収差を良好に補正し、高い光学性能を有し、複数の光束で複数の被走査面を走査することができる走査光学装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の走査光学装置の主走査方向の要部断面図である。
【図２】実施例１の走査光学装置の副走査方向の要部断面図である。
【図３】実施例１の走査光学装置における光源配置を示す説明図である。
【図４】実施例１の走査光学装置の偏向素子近傍における主走査方向の拡大図である。
【図５】実施例１の走査光学装置の線像位置と偏向面の距離を示す説明図である。
【図６】実施例１の走査光学装置の偏向素子から結像光学素子までの副走査方向の拡大図である。
【図７】実施例１の走査光学装置の主走査方向の断面図である。
【図８】実施例１の走査光学装置の副走査方向の断面図である。
【図９】本発明のカラー画像形成装置の要部概略図である。
【図１０】比較例の走査光学装置の光源配置を示す図である。
【図１１】実施例１の結像光学素子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の走査光学装置は、複数の光源手段１ｋ，１ｃから出射した複数の光束を、複数の光源手段毎に設けた集光光学系を介して主走査方向へ光束を偏向走査する共通の偏向素子５を有する。偏光素子５の偏向面５１により第１の方向へ偏向走査し、または複数の結像光学素子６ｋ，６ｃを介してそれぞれ異なる被走査面８ｋ，８ｃに導光する。
【００１５】
複数の光源手段１ｋ，１ｃからの複数の光束は主走査方向と副走査方向ともに互いに異なる角度を有して偏向素子５の偏向面５１に入射している。結像光学素子の１つ６２ｃｋは偏向面５１で偏向された複数の光束を光束毎に結像する複数の光学部Ａ，Ｂを副走査方向に離間して有している。そして複数の光学部Ａ，Ｂの副走査方向の形状は、偏向素子５の偏向面５１に対する光束の主走査方向の入射角に応じて異なっている。以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１６】
［実施例１］
図１は本発明の実施例１のタンデム型の走査光学装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図２は本発明の実施例１のタンデム型の走査光学装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図３は本発明の実施例１の複数の光源手段の配置の説明図である。
【００１７】
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。
【００１８】
また本明細書及び図面においては、サフィックスｘは色相に対応するｙ（イエロー）、ｍ（マゼンタ）、ｃ（シアン）、ｋ（ブラック）を表わす。またｙ〜ｋとはｙ，ｍ，ｃ，ｋのことである。
【００１９】
図中、１ｙ〜１ｋ（１）は各々少なくとも１つの発光部（発光点）を有する光源手段(光源）であり、例えば半導体レーザーより成っている。２ｙ〜２ｋ（２）は光束変換手段としてのアナモフィックコリメータレンズであり、対応する複数の光源手段１ｙ〜１ｋから出射した複数の光束の集光状態を変換する機能を有する。更に光束を偏向手段５の偏向面において主走査方向に延伸した線像に変換する機能とを有している。尚、アナモフィックコリメータレンズに限らず、それぞれ独立した機能を有するコリメータレンズとシリンドリカルレンズとを用いて構成しても良い。
【００２０】
３ｙ〜３ｋ（３）は各々絞りであり、光束（光量）を制限している。尚、絞り３ｙ〜３ｋ（３）及びアナモフィックコリメータレンズ２ｙ〜２ｋ（２）の各要素はそれぞれ入射光学系（集光光学系）の一要素を構成している。５は偏向手段(偏向素子）としての光偏向器であり、複数の偏向面を有する回転多面鏡(ポリゴンミラー）よりなり、モータ等の駆動手段により矢印Ａ方向に等速で回転しており、入射光学系からの光束を偏向走査している。
【００２１】
ＳＲ，ＳＬは各々光偏向器５に対して対向配置されたステーション(走査ユニット）である。６ｙ〜６ｋ（６）は各々ｆθ特性を有し、主走査方向と副走査方向で異なる屈折力を持つ結像光学手段(結像光学系）であり、光偏向器５からの複数の光束を光束毎に対応した被走査面８ｙ〜８ｋ（８）上に結像させている。
【００２２】
本実施例における結像光学手段６ｙ〜６ｋを構成する各々の結像光学素子(結像レンズ）はプラスチックモールド製より形成されている。ステーションＳＲ側の結像光学手段６ｃ、６ｋは、各々共通の第１の結像レンズ６１ｃｋと第２の結像レンズ６２ｃ、６２ｋ（６２ｃｋ）を有している。ステーションＳＬ側の結像光学手段６ｙ、６ｍは、各々共通の第１の結像レンズ６１ｙｍと第２の結像レンズ６２ｙ、６２ｍ（６２ｙｍ）を有している。
【００２３】
結像光学手段６ｙ〜６ｋは、各々光偏向器５によって偏向走査された画像情報に基づく光束を対応する被走査面としての感光ドラム面８ｙ〜８ｋ上に結像させている。かつ結像光学手段６ｙ〜６ｋは、各々副走査断面内において光偏向器５の偏向面５１、５２と感光ドラム面８ｙ〜８ｋとの間を共役関係にすることにより偏向面５１、５２の面倒れ補償を行っている。
【００２４】
７３ｋ，７１ｃ，７２ｃは各々ステーションＳＲ側の反射素子としてのミラー(反射ミラー）であり、ステーションＳＲ内で光路を折り曲げている。７３ｙ，７１ｍ，７２ｍは各々ステーションＳＬ側の反射素子としてのミラー(反射ミラー）であり、ステーションＳＬ内で光路を折り曲げている。８ｋ，８ｃは各々ステーションＳＲ側の被走査面としての感光ドラム面である。８ｙ，８ｍは各々ステーションＳＬ側の被走査面としての感光ドラム面である。
【００２５】
本実施例では複数の被走査面８ｙ〜８ｋに向かう各光路にはそれぞれ光路中に１以上の反射素子が配されている。結像光学手段６ｙ〜６ｋと被走査面８ｙ〜８ｋとの間には、各々防塵ガラス（不図示）が配置されており、走査光学装置内への塵埃の侵入を防いでいる。
【００２６】
＜走査光学装置＞
本実施例の走査光学装置は４つの光源手段１ｙ〜１ｋの発光部から出射した光束を異なる４つの被走査面８ｙ〜８ｋに導光し、光走査するものである。以下、走査光学装置の機能説明においては簡単のため１つの光源手段１ｋから発せられた光束の光路について説明する。
【００２７】
光源手段である半導体レーザ１ｋから出射した発散光束は、アナモフィックコリメータレンズ２ｋに入射し、集光された後に絞り３ｋによって光量を制限される。アナモフィックコリメータレンズ２ｋは、光源手段１ｋからの光束を主走査断面内（主走査方向）に関しては平行光束に変換し、副走査断面内（副走査方向）に関しては光偏向器５の偏向面５１に結像するよう光束の状態を変換している。
【００２８】
即ち主走査方向に長手の結像として結像している。尚、光源手段１ｋ，１ｃからの複数の光束は偏向面５１に主走査方向と副走査方向において互いに異なる方向から入射している。複数の光源手段１ｋ，１ｃからの複数の光束は、主走査断面内へ投射したとき偏向面への入射角度が２度以上１０度以下である。
【００２９】
光偏向器５に入射した光束は偏向面５１により被走査面方向に偏向走査され、ｆθ特性を有する結像光学手段６ｋに入射する。本実施例において結像光学手段６ｋは主に主走査方向にパワーを有するプラスチック製の第１のトーリックレンズ(結像レンズ)６１ｃｋと主に副走査方向にパワーを有するプラスチック製の第２のトーリックレンズ(結像レンズ)６２ｃｋとより構成される。また、結像光学手段６ｋは、偏向面５１からの偏向光束を被走査面８ｋに結像させるとともに偏向面５１の面倒れを補償している。
【００３０】
本実施例における第１のトーリックレンズ６１ｃｋは、上記の如く２組の結像光学手段６ｃ、６ｋで共通に使用されている。なお、結像光学手段６ｋの形態、製法はこれに限定されるものではない。
【００３１】
上記結像光学手段６ｋにより被走査面８ｋ上に結像した光束は、モータ軸（不図示）に取り付けられたポリゴンミラーの回転により被走査面８ｋ上を主走査方向に等角速度で偏向走査する。
【００３２】
＜タンデム型の走査光学装置＞
本実施例における走査光学装置はこれらの走査機能を４つ有することで、異なる色相に対応する画像情報を同時に異なる被走査面上に記録するタンデム型の走査光学装置であり、以下、それについて、詳細に説明する。
【００３３】
本実施例においては図１に示すとおり、光源１ｋの他、光源１ｙ、１ｍ、１ｃを有しており、出射された４本の光束がそれぞれアナモフィックコリメータレンズ２、絞り３を介して偏向素子５に入射される。
【００３４】
図２の走査光学装置の副走査方向断面図において、図２（ａ）は偏向素子５から被走査面の断面図、図２（ｂ）は光源から偏向素子の断面図である。光源１ｃ、１ｋからの光束を偏向素子５の偏向面５１へ、複数の光源手段からの光束のうち一部の光束である光源１ｙ、１ｍからの光束を偏向素子５の偏向面５２へ入射させており、それぞれの光束を偏向素子５を挟み対向方向に分離している。また光源１ｃ、１ｋからの光束を副走査断面内で異なる入射角をもち偏向素子５の偏向面５１に斜入射させている。これにより、第２のトーリックレンズ６２ｃｋ後に配置したミラー７１ｃにより空間分離している。
【００３５】
このことは、光源１ｙ、１ｍからの光束に関しても同様である。このように偏向面５１に対し異なる斜入射角を有する複数の光束を、偏向素子５の異なる２つの偏向面５１、５２に入射させることにより、一つの偏向素子５で４つの光束を同時に走査している。偏向素子５から出射した４本の光束は結像光学素子６を介し、それぞれの光路に個別に配置された反射素子（ミラー）７１ｘ〜７３ｘ（ｘ＝ｙ〜ｋ）にてそれぞれの色相に対応する被走査面８ｙ〜８ｋへ導光される。
【００３６】
上述の４つの光束は減法混色にてフルカラー画像を形成するための３原色であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）とＫ（ブラック）に対応しており、被走査面上に配置した感光ドラム上に画像情報を記録する。
【００３７】
このようなカラー画像形成装置においては近年小型化の要望が高く、特にマルチファンクションプリンタの普及に伴い、高さ方向をより低くすることが求められている。これを実現するためには搭載するタンデム型の走査光学装置の薄型化が必須であり、そのためには光源部の高さを低くすることが重要となる。
【００３８】
＜複数光源配置＞
図１０は本発明の比較例におけるタンデム型の走査光学装置の複数の光源配置を示す説明図である。この比較例は一般的に用いられる副走査方向の入射角の違いや同一偏向素子の異なる偏向面を用いた光束分離を行っており、４つの光源１ａ〜１ｄを略正方形の頂点の位置に配置した構成となっている。
【００３９】
本比較例において光源１ａ〜１ｄからの光束の偏向素子への主走査方向の入射角は全ての光束において±９０°、副走査方向の入射角は±３°である。本比較例では、光源の調整機構、保持機構を考慮し、副走査方向の入射角を比較的大きくとることにより光源周りの空間を確保している。しかしながらこのような配置の場合、副走査方向における光源間距離は大きくなり、タンデム型の走査光学装置の薄型化に支障をきたすこととなる。
【００４０】
図３は本実施例における光源１ｙ〜１ｋの配置を示す説明図である。本実施例において光源からの光束の偏向素子への主走査方向の入射角は、偏向素子よりそれぞれの画像中心へ向かう光束の出射方向を０°とする。この場合、光源１ｋからの光束の入射方向を−９０°、光源１ｃからの光束の入射方向を−８５°としている。またこれと対称となる形で光源１ｍからの光束の入射方向を９０°、光源１ｙからの光束の入射方向を８５°としている。
【００４１】
このように本実施例では光源１ｙ，１ｃからの光束を副走査方向に加え主走査方向においても異なる方向から偏向素子５に入射させており、高さ方向の寸法を抑えたままで、複数の光源間隔の確保を容易にしている。さらに主走査方向に隣接する光源１ｋ，１ｃからの光束に関し、副走査方向の入射角が互いに異なるように配置する、つまり複数の光源を千鳥状に配置することにより、より一層の空間を確保して、保持機構の簡易化や調整の高精度化を容易にしている。
【００４２】
このように光源配置および偏向素子への入射方向を規定することにより、副走査方向の入射角が小さい状態においても複数の光源の間隔を充分に確保している。
【００４３】
＜トーリックレンズ６２ｃｋの副走査方向の形状＞
本実施例においては、複数の光源１ｋ，１ｃ間の間隔を確保するため、複数の光源からの光束の偏向素子５への主走査方向の入射角を異ならせている。このとき入射角が異なる光束に対し、同一形状の走査光学素子（トーリックレンズ）（結像光学素子）を用いると被走査面８ｋ，８ｃにおける副走査像面（最良結像位置）がピント方向に傾く。
【００４４】
以下図４、図５を用いてこのことの発生原理を説明する。図４は偏向素子５の偏向面５１近傍における主走査方向の拡大図である。図４は被走査面８ｋ，８ｃ上の０割方向（画像中心）、±１０割方向（画像端部）の３点に向かう光束を偏向する位置における偏向面５１を示す。また実線は光源１ｋ（−９０°方向）から、破線は光源１ｃ（−８５°方向）からの入射光束及び偏向面５１を示している。
【００４５】
図５はアナモフィックコリメータレンズ２による光束の線像位置と偏向面の距離Δｘを偏向角（像高）ごとに示す図であり、Δｘが０の場合、偏向面５１に線像が一致する。図４、図５より偏向素子の偏向走査に伴い偏向面５１がｘ軸方向に出入りし光路長が変化することが読み取れ、さらに偏向面５１の前後の仕方は主走査方向の入射角に応じて異なる。この偏向面５１の光軸（ｘ方向）の出入りによる光路長変化は通常の光学設計に盛り込まれるため、理論的には副走査方向の像面は全域で補正することが可能である。
【００４６】
しかしながら、前述の理由より一つの設計値において異なる主走査方向の入射角に対応することは困難である。したがってある主走査方向の入射角において最適化された走査光学素子を、偏向素子５に対して異なる主走査方向の入射角で用いた場合、偏向面５１の出入り量の差により副走査方向の像面の傾きが発生する。
【００４７】
本実施例では偏向素子５に対する主走査方向の入射角差に伴う副走査方向の像面傾きを低減するため、主走査方向の入射角に応じて走査光学素子の光学部Ａ，Ｂの副走査方向の形状を異ならせている。
【００４８】
具体的には図１１に示すようにトーリックレンズ６２ｃｋの光路ｋに対応する光学部Ａ（６２ｋ）と光路ｃに対応する光学部Ｂ（６２ｃ）において副走査方向の形状を異ならせている。
【００４９】
また図５に示した関係より主走査方向の光源手段側の最軸外像高位置を−ｙｍａｘとする。この位置において、主走査方向の入射角が最も小さい光束（光路ｃ）に対応した走査光学素子の光学部Ｂは、最も大きい光束（光路ｋ）に対応した走査光学素子の光学部Ａに対して、走査光学素子６２ｃｋへの入射前の光路長が短くなる（ｃ＜ｋ）。
【００５０】
したがって主走査方向の入射角が最も小さい光束（１ｃ）に対応した走査光学素子の光学部Ｂは次のようになる。最も大きい光束（１ｋ）に対応した走査光学素子の光学部Ａに対して、主走査方向の光源手段側の最軸外像高位置−Ｙｍａｘにおける副走査方向のパワーが大きくすることが必要となる。
【００５１】
光源手段側の最軸外像高位置（−Ｙｍａｘ）を走査する光束が入射する光学部Ａの位置の副走査方向のパワーをφＡ副とする。同様に光学部Ｂの位置の副走査方向のパワーをφＢ副とする。このとき、
φＡ副＜φＢ副
としている。
【００５２】
なお主走査方向の形状に関しては偏向面５１の面出入りの影響を受けないため、トーリックレンズ６２ｃｋの光学部ｃと光学部ｋにおいて同一形状としている。ここで言う入射角が小さいとは、入射角の符号に関係なく入射角が浅い（正面入射に近い）（絶対値が小さい）ことを意味している。
【００５３】
＜設計例＞
表１、表２は本実施例における設計パラメータを示す表であり、表１は偏向面５１に対する主走査方向の入射角が大きい光路（ｋ光路、ｍ光路）の光学部Ａの設計例である。表２は偏向面５ａに対する主走査方向の入射角が小さい光路（ｙ光路、ｃ光路）の光学部Ｂの設計例を示している。
【００５４】
【表１】
【００５５】
なお本実施例における走査光学素子６は以下の座標系、形状表現式にて形状を規定している。走査光学素子６と光軸（ｘ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軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、
【００５６】
【数１】
【００５７】
（但し、Rは母線曲率半径，K，B4，B6，B8，B10は非球面係数）
なる式で表されるものである。
【００５８】
【表２】
【００５９】
また副走査方向と対応する子線方向が、
【００６０】
【数２】
【００６１】
なる式で表されるものである。Sは母線方向の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る子線形状である。ここで主走査方向に光軸（ｘ軸）からＹ離れた位置における副走査方向の曲率半径（子線曲率半径）Rs*が、
【００６２】
【数３】
【００６３】
（但し、Rsは光軸上の子線曲率半径，D2，D4，D6，D8，D10は子線変化係数）
なる式で表されるものである。
【００６４】
同表より本実施例においてはトーリックレンズ６２のＲ３面、Ｒ４面において、光学部Ａ、光学部Ｂの主走査方向の形状を同一とし、副走査方向の形状を変化させている。これにより偏向素子５に対する主走査方向の入射角が異なることにより発生する副走査方向の像面湾曲を補正している。なお本実施例では面形状を上記数式にて定義したが、表現式、次数ともこれに限るものではなく、本発明の権利の範囲はこれを制限するものではない。
【００６５】
＜複合光学素子＞
本実施例において光学部６２ｃと光学部６２ｋは副走査方向に一体的に形成された複合光学素子よりなり、一つのトーリックレンズ６２ｃｋを構成している。光学素子の複合化は製造が容易となることの他、一体化によるレンズの薄型化や、形状が類似した２つのレンズが存在することにより発生する誤組立てを回避することができる。
【００６６】
＜複合化に伴う光源配置＞
複合光学素子６２ｃｋは偏向素子５への入射光束が主走査方向に角度を有して入射していることから、その副走査方向の形状が主走査方向に沿って非対称に変化する形状を有している。したがって図６に示すとおり、複合光学素子６２ｃｋを第１の方向に対して偏向素子５を挟んで対向する第２の方向の走査光学素子６２ｙｍとして用いる場合は次のようにする。偏向素子５の回転軸並びに走査光学素子６の光軸にともに垂直な軸を中心として回転させ配置する必要がある。
【００６７】
つまり複合光学素子６２ｃｋを第１の方向にて使用する場合に対し、第２の方向ではその天地を逆にして配置する必要があり、光学部Ａとそれと異なる光学形状を有する光学部Ｂは偏向素子５を挟んで配置した場合、天地逆の位置に来ることとなる。
【００６８】
したがって偏向素子５に対し主走査方向の入射角が小さい光束同士（光源１ｃ、１ｙからの光束）は、偏向素子５への副走査方向の入射角を異ならせる必要があり、本実施例では光源１ｃを上方に、光源１ｙを下方に配置している。主走査方向の入射角が大きい光束１ｋ，１ｍ同士もこれと同様であり、隣接した光源からの光束の偏向面５ａに対する副走査方向の入射角が異なる千鳥配置となる。
【００６９】
このように本実施例では、偏向素子５により第１の方向へ偏向する光束のうち、偏向素子の偏向面への主走査方向の入射角が最も小さい光束の偏向面に対する副走査方向の入射角を適切に設定している。即ち、この光束と偏向素子５により第２の方向へ偏向する光束のうち、偏向素子の偏向面への主走査方向の入射角が最も小さい光束は、偏向素子の偏向面に対する副走査方向の入射角が異なる。
【００７０】
＜光源保持＞
本実施例において複数の光源１ｋ，１ｃ，１ｍ，１ｙは図３に示すように同一平面上に配置されており、光源の光軸方向並びに光軸に直交する方向に調整しやすいよう適度な間隔を保ち保持されている。
【００７１】
ここで同一平面上とは一つの平面内に全ての光源が乗っている状態を意味し、主走査方向並びに副走査方向の入射角を異ならせるため光源パッケージが傾いて配置されている状態を含むものである。また複数の光源１ｋ，１ｃ，１ｍ，１ｙは同一基板上に取り付けられていることが好ましく、薄型化のため光源取り付け面に対して直交する方向に配置された基板にフレキシブルケーブルを介して接続しても良い。
【００７２】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、走査光学装置と、被走査面に配置された感光体と、走査光学装置で走査された光束によって感光体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を有する。さらに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ている。
【００７３】
図９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。図９において、１６０はカラー画像形成装置、１１０は各々実施例に示した構成を有する走査光学装置、１２１，１２２，１２３，１２４は各々像担持体としての感光ドラム（感光体）、１３１，１３２，１３３，１３４は各々現像器、１５１は搬送ベルトである。
【００７４】
図９において、カラー画像形成装置１６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１５２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１５３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１１０に入力される。
【００７５】
そして、これらの走査光学装置１１０からは、各画像データに応じて変調された光ビーム１４１，１４２，１４３，１４４が出射される。そしてこれらの光ビームによって感光ドラム（感光体）１２１，１２２，１２３，１２４の感光面が主走査方向に走査される。
【００７６】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く走査光学装置１１０からの各々の画像データに基づいた４本の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１２１，１２２，１２３，１２４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。
【００７７】
前記外部機器１５２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１６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００７８】
本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７９】
以上、本実施例においては、タンデム型の走査光学装置において複数の光源の配置および偏向素子への入射方法を適切に規定し、かつ対応する結像光学素子の光学部の形状を最適化している。これにより高性能かつ薄型化されたタンデム型の走査光学装置を容易に実現するとともに、これを搭載するカラー画像形成装置の小型化を容易とするものである。
【００８０】
なお本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００８１】
［実施例２］
図７は本発明の実施例２の走査光学装置の主走査方向の断面図である。図８は副走査方向の断面図であり、図８（ａ）は偏向素子から被走査面の断面図、図８（ｂ）は光源から偏向素子の断面図である。
【００８２】
実施例２において実施例１と異なる点は一つの偏向素子５ｃｋ（５ｙｍ）からの片側に２本の光束を偏向走査する走査光学系６ｃ，６ｋ（６ｙ，６ｍ）を２つ並べてタンデム型走査光学装置を構成している点、それに伴い走査光学装置の光源配置が異なる点である。他は実施例１と同様である。
【００８３】
図７に示すとおり本実施例においても実施例１と同様、複数の光源間の間隔を確保するため、複数の光源１ｃ，１ｋ（１ｙ，１ｍ）からの光束の偏向素子５ｃｋ（５ｙｍ）への主走査方向の入射角を異ならせている。その上で問題となる副走査像面の傾きを低減するため、主走査方向の入射角に応じて走査光学素子の光学部の副走査方向形状を異ならせている。
【００８４】
具体的にはトーリックレンズ６２ｃｋの光路ｋに対応する光学部Ａと光路ｃに対応する光学部Ｂにおいて副走査方向の形状を異ならせている（トーリックレンズ６２ｙｍに関しても同様である）。
【００８５】
本実施例においてトーリックレンズ６２ｃｋとトーリックレンズ６２ｙｍは実施例１と異なり同じ基準面を用いて反転することなく取り付ける。したがって偏向素子５に対し主走査方向の入射角が小さい光束同士（光源１ｃ、１ｙからの光束）は、偏向素子５への副走査方向の入射角を揃える必要があり、本実施例では光源１ｃ、１ｙ共に上方に配置している。
【００８６】
主走査方向の入射角が大きい光束同士（光源１ｋ，１ｍからの光束）もこれと同様であり、本実施例では光源１ｋ、１ｍ共に下方に配置している。なお本実施例の設計パラメータは実施例１の表１、表２と同じである。
【００８７】
以上、本実施例においては、タンデム型走査光学装置において複数の光源の配置および偏向素子への入射方法を規定し、かつ対応する走査光学素子の光学部の形状を最適化するものである。これにより高性能かつ薄型化されたタンデム型走査光学装置を容易かつ安価に実現するとともに、これを搭載するカラー画像形成装置の小型化を容易とするものである。
【００８８】
なお本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更ができる。
【符号の説明】
【００８９】
１．光源（半導体レーザ） ２．アナモフィックコリメータレンズ ３．開口絞り
５．偏向素子（ポリゴンミラー） ５１．５２．偏向面
６．走査光学素（ｆθレンズ） ６１．第１トーリックレンズ
６２．第２トーリックレンズ ７．反射素子 ８．被走査面（感光ドラム面）
符号の後のsuffix y,m,c,kは各色に対応する光学素子であることを意味する
【技術分野】
【０００１】
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、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（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。
【０００３】
走査光学装置としてタンデム型の走査光学装置が種々と提案されている（特許文献１、２）。タンデム型の走査光学装置では、例えばカラー画像形成における各色相に対応する複数の被走査面を同時に走査する複数の走査結像機能を有している。
【０００４】
このカラー画像形成装置に用いるタンデム型の走査光学装置では、光源手段を複数有し、一つまたは複数の偏向素子に光束を入射させる。このとき入射する複数の光束は偏向面および結像光学素子の光軸を含み偏向面に直交する面に対しそれぞれ角度を有している。そして一つまたは複数の走査光学素子（結像光学系）を介した後、ミラー等により光束を分離し、それぞれ異なる複数の被走査面上を複数の光スポットで走査している。
【０００５】
特許文献１のタンデム型の走査光学装置では、４つの光源からの光束を主走査方向に異なる角度で偏向素子の偏向面に入射させている。そして４つの光束を各々走査光学素子を介して異なる被走査面に導光し、光走査している。特許文献２のタンデム型の走査光学装置では、４つの光源からの光束を副走査方向に異なる角度で偏向素子に入射させている。そして内側光束と、外側光束において対応する走査光学素子の補正レンズの形状を変えて走査線曲がり（ボウ）を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３９６８７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のタンデム型の走査光学装置では、複数の光束の偏向面への副走査方向の入射角を０とし走査光学系を上下方向（副走査方向）に２段に重ねて配置している。このため走査光学装置の上下方向の厚さが増大する傾向がある。また複数の光束の全ての光路において用いる走査光学素子を同一としている。このため副走査方向の像面傾き（ピント方向）が生じてくる。
【０００８】
特許文献２のタンデム型の走査光学装置では、４つの光源を副走査方向に並べて配置している。このため走査光学装置の上下方向の厚さが増大する傾向がある。また副走査方向の入射角が絶対的に大きくなることにより、諸収差が多く発生し、これらの収差の補正が難しい。
【０００９】
タンデム型の走査光学装置においては、装置全体の小型化のため上下方向の薄型化を図りつつ、諸収差を良好に補正し、高い光学性能が得られることが要望されている。これらの要望を満たすためには、複数の光源の配置、及び複数の光束の偏向素子の偏向面への入射方法、そして走査光学素子（結像光学素子）の形状を最適化することが重要である。
【００１０】
本発明は、上下方向（副走査方向）の薄型化を図りつつ、各々の結像光学素子から発生する諸収差を良好に補正し、高い光学性能を有し、複数の光束で複数の被走査面を走査することができる走査光学装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の走査光学装置は、複数の光源手段から出射された複数の光束を、前記複数の光源手段毎に設けた集光光学系を介して主走査方向へ光束を偏向走査する共通の偏向素子の偏向面により第１の方向へ偏向走査し、または複数の結像光学素子を介してそれぞれ異なる被走査面に導光する走査光学装置において、前記複数の光源手段から出射された複数の光束は主走査方向と副走査方向ともに互いに異なる方向から前記偏向素子の偏向面に入射し、前記結像光学素子の１つは前記偏向面で偏向された前記複数の光束を光束毎に結像する複数の光学部を副走査方向に離間して有し、前記複数の光学部の副走査方向の形状は、前記偏向素子の偏向面に対する光束の主走査方向の入射角に応じて異なっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上下方向（副走査方向）の薄型化を図りつつ、各々の結像光学素子から発生する諸収差を良好に補正し、高い光学性能を有し、複数の光束で複数の被走査面を走査することができる走査光学装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の走査光学装置の主走査方向の要部断面図である。
【図２】実施例１の走査光学装置の副走査方向の要部断面図である。
【図３】実施例１の走査光学装置における光源配置を示す説明図である。
【図４】実施例１の走査光学装置の偏向素子近傍における主走査方向の拡大図である。
【図５】実施例１の走査光学装置の線像位置と偏向面の距離を示す説明図である。
【図６】実施例１の走査光学装置の偏向素子から結像光学素子までの副走査方向の拡大図である。
【図７】実施例１の走査光学装置の主走査方向の断面図である。
【図８】実施例１の走査光学装置の副走査方向の断面図である。
【図９】本発明のカラー画像形成装置の要部概略図である。
【図１０】比較例の走査光学装置の光源配置を示す図である。
【図１１】実施例１の結像光学素子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の走査光学装置は、複数の光源手段１ｋ，１ｃから出射した複数の光束を、複数の光源手段毎に設けた集光光学系を介して主走査方向へ光束を偏向走査する共通の偏向素子５を有する。偏光素子５の偏向面５１により第１の方向へ偏向走査し、または複数の結像光学素子６ｋ，６ｃを介してそれぞれ異なる被走査面８ｋ，８ｃに導光する。
【００１５】
複数の光源手段１ｋ，１ｃからの複数の光束は主走査方向と副走査方向ともに互いに異なる角度を有して偏向素子５の偏向面５１に入射している。結像光学素子の１つ６２ｃｋは偏向面５１で偏向された複数の光束を光束毎に結像する複数の光学部Ａ，Ｂを副走査方向に離間して有している。そして複数の光学部Ａ，Ｂの副走査方向の形状は、偏向素子５の偏向面５１に対する光束の主走査方向の入射角に応じて異なっている。以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１６】
［実施例１］
図１は本発明の実施例１のタンデム型の走査光学装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図２は本発明の実施例１のタンデム型の走査光学装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図３は本発明の実施例１の複数の光源手段の配置の説明図である。
【００１７】
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。
【００１８】
また本明細書及び図面においては、サフィックスｘは色相に対応するｙ（イエロー）、ｍ（マゼンタ）、ｃ（シアン）、ｋ（ブラック）を表わす。またｙ〜ｋとはｙ，ｍ，ｃ，ｋのことである。
【００１９】
図中、１ｙ〜１ｋ（１）は各々少なくとも１つの発光部（発光点）を有する光源手段(光源）であり、例えば半導体レーザーより成っている。２ｙ〜２ｋ（２）は光束変換手段としてのアナモフィックコリメータレンズであり、対応する複数の光源手段１ｙ〜１ｋから出射した複数の光束の集光状態を変換する機能を有する。更に光束を偏向手段５の偏向面において主走査方向に延伸した線像に変換する機能とを有している。尚、アナモフィックコリメータレンズに限らず、それぞれ独立した機能を有するコリメータレンズとシリンドリカルレンズとを用いて構成しても良い。
【００２０】
３ｙ〜３ｋ（３）は各々絞りであり、光束（光量）を制限している。尚、絞り３ｙ〜３ｋ（３）及びアナモフィックコリメータレンズ２ｙ〜２ｋ（２）の各要素はそれぞれ入射光学系（集光光学系）の一要素を構成している。５は偏向手段(偏向素子）としての光偏向器であり、複数の偏向面を有する回転多面鏡(ポリゴンミラー）よりなり、モータ等の駆動手段により矢印Ａ方向に等速で回転しており、入射光学系からの光束を偏向走査している。
【００２１】
ＳＲ，ＳＬは各々光偏向器５に対して対向配置されたステーション(走査ユニット）である。６ｙ〜６ｋ（６）は各々ｆθ特性を有し、主走査方向と副走査方向で異なる屈折力を持つ結像光学手段(結像光学系）であり、光偏向器５からの複数の光束を光束毎に対応した被走査面８ｙ〜８ｋ（８）上に結像させている。
【００２２】
本実施例における結像光学手段６ｙ〜６ｋを構成する各々の結像光学素子(結像レンズ）はプラスチックモールド製より形成されている。ステーションＳＲ側の結像光学手段６ｃ、６ｋは、各々共通の第１の結像レンズ６１ｃｋと第２の結像レンズ６２ｃ、６２ｋ（６２ｃｋ）を有している。ステーションＳＬ側の結像光学手段６ｙ、６ｍは、各々共通の第１の結像レンズ６１ｙｍと第２の結像レンズ６２ｙ、６２ｍ（６２ｙｍ）を有している。
【００２３】
結像光学手段６ｙ〜６ｋは、各々光偏向器５によって偏向走査された画像情報に基づく光束を対応する被走査面としての感光ドラム面８ｙ〜８ｋ上に結像させている。かつ結像光学手段６ｙ〜６ｋは、各々副走査断面内において光偏向器５の偏向面５１、５２と感光ドラム面８ｙ〜８ｋとの間を共役関係にすることにより偏向面５１、５２の面倒れ補償を行っている。
【００２４】
７３ｋ，７１ｃ，７２ｃは各々ステーションＳＲ側の反射素子としてのミラー(反射ミラー）であり、ステーションＳＲ内で光路を折り曲げている。７３ｙ，７１ｍ，７２ｍは各々ステーションＳＬ側の反射素子としてのミラー(反射ミラー）であり、ステーションＳＬ内で光路を折り曲げている。８ｋ，８ｃは各々ステーションＳＲ側の被走査面としての感光ドラム面である。８ｙ，８ｍは各々ステーションＳＬ側の被走査面としての感光ドラム面である。
【００２５】
本実施例では複数の被走査面８ｙ〜８ｋに向かう各光路にはそれぞれ光路中に１以上の反射素子が配されている。結像光学手段６ｙ〜６ｋと被走査面８ｙ〜８ｋとの間には、各々防塵ガラス（不図示）が配置されており、走査光学装置内への塵埃の侵入を防いでいる。
【００２６】
＜走査光学装置＞
本実施例の走査光学装置は４つの光源手段１ｙ〜１ｋの発光部から出射した光束を異なる４つの被走査面８ｙ〜８ｋに導光し、光走査するものである。以下、走査光学装置の機能説明においては簡単のため１つの光源手段１ｋから発せられた光束の光路について説明する。
【００２７】
光源手段である半導体レーザ１ｋから出射した発散光束は、アナモフィックコリメータレンズ２ｋに入射し、集光された後に絞り３ｋによって光量を制限される。アナモフィックコリメータレンズ２ｋは、光源手段１ｋからの光束を主走査断面内（主走査方向）に関しては平行光束に変換し、副走査断面内（副走査方向）に関しては光偏向器５の偏向面５１に結像するよう光束の状態を変換している。
【００２８】
即ち主走査方向に長手の結像として結像している。尚、光源手段１ｋ，１ｃからの複数の光束は偏向面５１に主走査方向と副走査方向において互いに異なる方向から入射している。複数の光源手段１ｋ，１ｃからの複数の光束は、主走査断面内へ投射したとき偏向面への入射角度が２度以上１０度以下である。
【００２９】
光偏向器５に入射した光束は偏向面５１により被走査面方向に偏向走査され、ｆθ特性を有する結像光学手段６ｋに入射する。本実施例において結像光学手段６ｋは主に主走査方向にパワーを有するプラスチック製の第１のトーリックレンズ(結像レンズ)６１ｃｋと主に副走査方向にパワーを有するプラスチック製の第２のトーリックレンズ(結像レンズ)６２ｃｋとより構成される。また、結像光学手段６ｋは、偏向面５１からの偏向光束を被走査面８ｋに結像させるとともに偏向面５１の面倒れを補償している。
【００３０】
本実施例における第１のトーリックレンズ６１ｃｋは、上記の如く２組の結像光学手段６ｃ、６ｋで共通に使用されている。なお、結像光学手段６ｋの形態、製法はこれに限定されるものではない。
【００３１】
上記結像光学手段６ｋにより被走査面８ｋ上に結像した光束は、モータ軸（不図示）に取り付けられたポリゴンミラーの回転により被走査面８ｋ上を主走査方向に等角速度で偏向走査する。
【００３２】
＜タンデム型の走査光学装置＞
本実施例における走査光学装置はこれらの走査機能を４つ有することで、異なる色相に対応する画像情報を同時に異なる被走査面上に記録するタンデム型の走査光学装置であり、以下、それについて、詳細に説明する。
【００３３】
本実施例においては図１に示すとおり、光源１ｋの他、光源１ｙ、１ｍ、１ｃを有しており、出射された４本の光束がそれぞれアナモフィックコリメータレンズ２、絞り３を介して偏向素子５に入射される。
【００３４】
図２の走査光学装置の副走査方向断面図において、図２（ａ）は偏向素子５から被走査面の断面図、図２（ｂ）は光源から偏向素子の断面図である。光源１ｃ、１ｋからの光束を偏向素子５の偏向面５１へ、複数の光源手段からの光束のうち一部の光束である光源１ｙ、１ｍからの光束を偏向素子５の偏向面５２へ入射させており、それぞれの光束を偏向素子５を挟み対向方向に分離している。また光源１ｃ、１ｋからの光束を副走査断面内で異なる入射角をもち偏向素子５の偏向面５１に斜入射させている。これにより、第２のトーリックレンズ６２ｃｋ後に配置したミラー７１ｃにより空間分離している。
【００３５】
このことは、光源１ｙ、１ｍからの光束に関しても同様である。このように偏向面５１に対し異なる斜入射角を有する複数の光束を、偏向素子５の異なる２つの偏向面５１、５２に入射させることにより、一つの偏向素子５で４つの光束を同時に走査している。偏向素子５から出射した４本の光束は結像光学素子６を介し、それぞれの光路に個別に配置された反射素子（ミラー）７１ｘ〜７３ｘ（ｘ＝ｙ〜ｋ）にてそれぞれの色相に対応する被走査面８ｙ〜８ｋへ導光される。
【００３６】
上述の４つの光束は減法混色にてフルカラー画像を形成するための３原色であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）とＫ（ブラック）に対応しており、被走査面上に配置した感光ドラム上に画像情報を記録する。
【００３７】
このようなカラー画像形成装置においては近年小型化の要望が高く、特にマルチファンクションプリンタの普及に伴い、高さ方向をより低くすることが求められている。これを実現するためには搭載するタンデム型の走査光学装置の薄型化が必須であり、そのためには光源部の高さを低くすることが重要となる。
【００３８】
＜複数光源配置＞
図１０は本発明の比較例におけるタンデム型の走査光学装置の複数の光源配置を示す説明図である。この比較例は一般的に用いられる副走査方向の入射角の違いや同一偏向素子の異なる偏向面を用いた光束分離を行っており、４つの光源１ａ〜１ｄを略正方形の頂点の位置に配置した構成となっている。
【００３９】
本比較例において光源１ａ〜１ｄからの光束の偏向素子への主走査方向の入射角は全ての光束において±９０°、副走査方向の入射角は±３°である。本比較例では、光源の調整機構、保持機構を考慮し、副走査方向の入射角を比較的大きくとることにより光源周りの空間を確保している。しかしながらこのような配置の場合、副走査方向における光源間距離は大きくなり、タンデム型の走査光学装置の薄型化に支障をきたすこととなる。
【００４０】
図３は本実施例における光源１ｙ〜１ｋの配置を示す説明図である。本実施例において光源からの光束の偏向素子への主走査方向の入射角は、偏向素子よりそれぞれの画像中心へ向かう光束の出射方向を０°とする。この場合、光源１ｋからの光束の入射方向を−９０°、光源１ｃからの光束の入射方向を−８５°としている。またこれと対称となる形で光源１ｍからの光束の入射方向を９０°、光源１ｙからの光束の入射方向を８５°としている。
【００４１】
このように本実施例では光源１ｙ，１ｃからの光束を副走査方向に加え主走査方向においても異なる方向から偏向素子５に入射させており、高さ方向の寸法を抑えたままで、複数の光源間隔の確保を容易にしている。さらに主走査方向に隣接する光源１ｋ，１ｃからの光束に関し、副走査方向の入射角が互いに異なるように配置する、つまり複数の光源を千鳥状に配置することにより、より一層の空間を確保して、保持機構の簡易化や調整の高精度化を容易にしている。
【００４２】
このように光源配置および偏向素子への入射方向を規定することにより、副走査方向の入射角が小さい状態においても複数の光源の間隔を充分に確保している。
【００４３】
＜トーリックレンズ６２ｃｋの副走査方向の形状＞
本実施例においては、複数の光源１ｋ，１ｃ間の間隔を確保するため、複数の光源からの光束の偏向素子５への主走査方向の入射角を異ならせている。このとき入射角が異なる光束に対し、同一形状の走査光学素子（トーリックレンズ）（結像光学素子）を用いると被走査面８ｋ，８ｃにおける副走査像面（最良結像位置）がピント方向に傾く。
【００４４】
以下図４、図５を用いてこのことの発生原理を説明する。図４は偏向素子５の偏向面５１近傍における主走査方向の拡大図である。図４は被走査面８ｋ，８ｃ上の０割方向（画像中心）、±１０割方向（画像端部）の３点に向かう光束を偏向する位置における偏向面５１を示す。また実線は光源１ｋ（−９０°方向）から、破線は光源１ｃ（−８５°方向）からの入射光束及び偏向面５１を示している。
【００４５】
図５はアナモフィックコリメータレンズ２による光束の線像位置と偏向面の距離Δｘを偏向角（像高）ごとに示す図であり、Δｘが０の場合、偏向面５１に線像が一致する。図４、図５より偏向素子の偏向走査に伴い偏向面５１がｘ軸方向に出入りし光路長が変化することが読み取れ、さらに偏向面５１の前後の仕方は主走査方向の入射角に応じて異なる。この偏向面５１の光軸（ｘ方向）の出入りによる光路長変化は通常の光学設計に盛り込まれるため、理論的には副走査方向の像面は全域で補正することが可能である。
【００４６】
しかしながら、前述の理由より一つの設計値において異なる主走査方向の入射角に対応することは困難である。したがってある主走査方向の入射角において最適化された走査光学素子を、偏向素子５に対して異なる主走査方向の入射角で用いた場合、偏向面５１の出入り量の差により副走査方向の像面の傾きが発生する。
【００４７】
本実施例では偏向素子５に対する主走査方向の入射角差に伴う副走査方向の像面傾きを低減するため、主走査方向の入射角に応じて走査光学素子の光学部Ａ，Ｂの副走査方向の形状を異ならせている。
【００４８】
具体的には図１１に示すようにトーリックレンズ６２ｃｋの光路ｋに対応する光学部Ａ（６２ｋ）と光路ｃに対応する光学部Ｂ（６２ｃ）において副走査方向の形状を異ならせている。
【００４９】
また図５に示した関係より主走査方向の光源手段側の最軸外像高位置を−ｙｍａｘとする。この位置において、主走査方向の入射角が最も小さい光束（光路ｃ）に対応した走査光学素子の光学部Ｂは、最も大きい光束（光路ｋ）に対応した走査光学素子の光学部Ａに対して、走査光学素子６２ｃｋへの入射前の光路長が短くなる（ｃ＜ｋ）。
【００５０】
したがって主走査方向の入射角が最も小さい光束（１ｃ）に対応した走査光学素子の光学部Ｂは次のようになる。最も大きい光束（１ｋ）に対応した走査光学素子の光学部Ａに対して、主走査方向の光源手段側の最軸外像高位置−Ｙｍａｘにおける副走査方向のパワーが大きくすることが必要となる。
【００５１】
光源手段側の最軸外像高位置（−Ｙｍａｘ）を走査する光束が入射する光学部Ａの位置の副走査方向のパワーをφＡ副とする。同様に光学部Ｂの位置の副走査方向のパワーをφＢ副とする。このとき、
φＡ副＜φＢ副
としている。
【００５２】
なお主走査方向の形状に関しては偏向面５１の面出入りの影響を受けないため、トーリックレンズ６２ｃｋの光学部ｃと光学部ｋにおいて同一形状としている。ここで言う入射角が小さいとは、入射角の符号に関係なく入射角が浅い（正面入射に近い）（絶対値が小さい）ことを意味している。
【００５３】
＜設計例＞
表１、表２は本実施例における設計パラメータを示す表であり、表１は偏向面５１に対する主走査方向の入射角が大きい光路（ｋ光路、ｍ光路）の光学部Ａの設計例である。表２は偏向面５ａに対する主走査方向の入射角が小さい光路（ｙ光路、ｃ光路）の光学部Ｂの設計例を示している。
【００５４】
【表１】
【００５５】
なお本実施例における走査光学素子６は以下の座標系、形状表現式にて形状を規定している。走査光学素子６と光軸（ｘ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軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、
【００５６】
【数１】
【００５７】
（但し、Rは母線曲率半径，K，B4，B6，B8，B10は非球面係数）
なる式で表されるものである。
【００５８】
【表２】
【００５９】
また副走査方向と対応する子線方向が、
【００６０】
【数２】
【００６１】
なる式で表されるものである。Sは母線方向の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る子線形状である。ここで主走査方向に光軸（ｘ軸）からＹ離れた位置における副走査方向の曲率半径（子線曲率半径）Rs*が、
【００６２】
【数３】
【００６３】
（但し、Rsは光軸上の子線曲率半径，D2，D4，D6，D8，D10は子線変化係数）
なる式で表されるものである。
【００６４】
同表より本実施例においてはトーリックレンズ６２のＲ３面、Ｒ４面において、光学部Ａ、光学部Ｂの主走査方向の形状を同一とし、副走査方向の形状を変化させている。これにより偏向素子５に対する主走査方向の入射角が異なることにより発生する副走査方向の像面湾曲を補正している。なお本実施例では面形状を上記数式にて定義したが、表現式、次数ともこれに限るものではなく、本発明の権利の範囲はこれを制限するものではない。
【００６５】
＜複合光学素子＞
本実施例において光学部６２ｃと光学部６２ｋは副走査方向に一体的に形成された複合光学素子よりなり、一つのトーリックレンズ６２ｃｋを構成している。光学素子の複合化は製造が容易となることの他、一体化によるレンズの薄型化や、形状が類似した２つのレンズが存在することにより発生する誤組立てを回避することができる。
【００６６】
＜複合化に伴う光源配置＞
複合光学素子６２ｃｋは偏向素子５への入射光束が主走査方向に角度を有して入射していることから、その副走査方向の形状が主走査方向に沿って非対称に変化する形状を有している。したがって図６に示すとおり、複合光学素子６２ｃｋを第１の方向に対して偏向素子５を挟んで対向する第２の方向の走査光学素子６２ｙｍとして用いる場合は次のようにする。偏向素子５の回転軸並びに走査光学素子６の光軸にともに垂直な軸を中心として回転させ配置する必要がある。
【００６７】
つまり複合光学素子６２ｃｋを第１の方向にて使用する場合に対し、第２の方向ではその天地を逆にして配置する必要があり、光学部Ａとそれと異なる光学形状を有する光学部Ｂは偏向素子５を挟んで配置した場合、天地逆の位置に来ることとなる。
【００６８】
したがって偏向素子５に対し主走査方向の入射角が小さい光束同士（光源１ｃ、１ｙからの光束）は、偏向素子５への副走査方向の入射角を異ならせる必要があり、本実施例では光源１ｃを上方に、光源１ｙを下方に配置している。主走査方向の入射角が大きい光束１ｋ，１ｍ同士もこれと同様であり、隣接した光源からの光束の偏向面５ａに対する副走査方向の入射角が異なる千鳥配置となる。
【００６９】
このように本実施例では、偏向素子５により第１の方向へ偏向する光束のうち、偏向素子の偏向面への主走査方向の入射角が最も小さい光束の偏向面に対する副走査方向の入射角を適切に設定している。即ち、この光束と偏向素子５により第２の方向へ偏向する光束のうち、偏向素子の偏向面への主走査方向の入射角が最も小さい光束は、偏向素子の偏向面に対する副走査方向の入射角が異なる。
【００７０】
＜光源保持＞
本実施例において複数の光源１ｋ，１ｃ，１ｍ，１ｙは図３に示すように同一平面上に配置されており、光源の光軸方向並びに光軸に直交する方向に調整しやすいよう適度な間隔を保ち保持されている。
【００７１】
ここで同一平面上とは一つの平面内に全ての光源が乗っている状態を意味し、主走査方向並びに副走査方向の入射角を異ならせるため光源パッケージが傾いて配置されている状態を含むものである。また複数の光源１ｋ，１ｃ，１ｍ，１ｙは同一基板上に取り付けられていることが好ましく、薄型化のため光源取り付け面に対して直交する方向に配置された基板にフレキシブルケーブルを介して接続しても良い。
【００７２】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、走査光学装置と、被走査面に配置された感光体と、走査光学装置で走査された光束によって感光体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を有する。さらに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ている。
【００７３】
図９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。図９において、１６０はカラー画像形成装置、１１０は各々実施例に示した構成を有する走査光学装置、１２１，１２２，１２３，１２４は各々像担持体としての感光ドラム（感光体）、１３１，１３２，１３３，１３４は各々現像器、１５１は搬送ベルトである。
【００７４】
図９において、カラー画像形成装置１６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１５２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１５３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１１０に入力される。
【００７５】
そして、これらの走査光学装置１１０からは、各画像データに応じて変調された光ビーム１４１，１４２，１４３，１４４が出射される。そしてこれらの光ビームによって感光ドラム（感光体）１２１，１２２，１２３，１２４の感光面が主走査方向に走査される。
【００７６】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く走査光学装置１１０からの各々の画像データに基づいた４本の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１２１，１２２，１２３，１２４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。
【００７７】
前記外部機器１５２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１６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００７８】
本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７９】
以上、本実施例においては、タンデム型の走査光学装置において複数の光源の配置および偏向素子への入射方法を適切に規定し、かつ対応する結像光学素子の光学部の形状を最適化している。これにより高性能かつ薄型化されたタンデム型の走査光学装置を容易に実現するとともに、これを搭載するカラー画像形成装置の小型化を容易とするものである。
【００８０】
なお本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００８１】
［実施例２］
図７は本発明の実施例２の走査光学装置の主走査方向の断面図である。図８は副走査方向の断面図であり、図８（ａ）は偏向素子から被走査面の断面図、図８（ｂ）は光源から偏向素子の断面図である。
【００８２】
実施例２において実施例１と異なる点は一つの偏向素子５ｃｋ（５ｙｍ）からの片側に２本の光束を偏向走査する走査光学系６ｃ，６ｋ（６ｙ，６ｍ）を２つ並べてタンデム型走査光学装置を構成している点、それに伴い走査光学装置の光源配置が異なる点である。他は実施例１と同様である。
【００８３】
図７に示すとおり本実施例においても実施例１と同様、複数の光源間の間隔を確保するため、複数の光源１ｃ，１ｋ（１ｙ，１ｍ）からの光束の偏向素子５ｃｋ（５ｙｍ）への主走査方向の入射角を異ならせている。その上で問題となる副走査像面の傾きを低減するため、主走査方向の入射角に応じて走査光学素子の光学部の副走査方向形状を異ならせている。
【００８４】
具体的にはトーリックレンズ６２ｃｋの光路ｋに対応する光学部Ａと光路ｃに対応する光学部Ｂにおいて副走査方向の形状を異ならせている（トーリックレンズ６２ｙｍに関しても同様である）。
【００８５】
本実施例においてトーリックレンズ６２ｃｋとトーリックレンズ６２ｙｍは実施例１と異なり同じ基準面を用いて反転することなく取り付ける。したがって偏向素子５に対し主走査方向の入射角が小さい光束同士（光源１ｃ、１ｙからの光束）は、偏向素子５への副走査方向の入射角を揃える必要があり、本実施例では光源１ｃ、１ｙ共に上方に配置している。
【００８６】
主走査方向の入射角が大きい光束同士（光源１ｋ，１ｍからの光束）もこれと同様であり、本実施例では光源１ｋ、１ｍ共に下方に配置している。なお本実施例の設計パラメータは実施例１の表１、表２と同じである。
【００８７】
以上、本実施例においては、タンデム型走査光学装置において複数の光源の配置および偏向素子への入射方法を規定し、かつ対応する走査光学素子の光学部の形状を最適化するものである。これにより高性能かつ薄型化されたタンデム型走査光学装置を容易かつ安価に実現するとともに、これを搭載するカラー画像形成装置の小型化を容易とするものである。
【００８８】
なお本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更ができる。
【符号の説明】
【００８９】
１．光源（半導体レーザ） ２．アナモフィックコリメータレンズ ３．開口絞り
５．偏向素子（ポリゴンミラー） ５１．５２．偏向面
６．走査光学素（ｆθレンズ） ６１．第１トーリックレンズ
６２．第２トーリックレンズ ７．反射素子 ８．被走査面（感光ドラム面）
符号の後のsuffix y,m,c,kは各色に対応する光学素子であることを意味する
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源手段から出射された複数の光束を、前記複数の光源手段毎に設けた集光光学系を介して主走査方向へ光束を偏向走査する共通の偏向素子の偏向面により第１の方向へ偏向走査し、または複数の結像光学素子を介してそれぞれ異なる被走査面に導光する走査光学装置において、前記複数の光源手段から出射された複数の光束は主走査方向と副走査方向ともに互いに異なる方向から前記偏向素子の偏向面に入射し、前記結像光学素子の１つは前記偏向面で偏向された前記複数の光束を光束毎に結像する複数の光学部を副走査方向に離間して有し、前記複数の光学部の副走査方向の形状は、前記偏向素子の偏向面に対する光束の主走査方向の入射角に応じて異なっていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
主走査方向において、前記偏向素子の偏向面への光束の入射角が最も小さい光束に対応した前記結像光学素子の光学部を光学部Ｂとし、前記偏向素子の偏向面への光束の入射角が最も大きい光束に対応した前記結像光学素子の光学部を光学部Ａとし、前記光源手段の側の最軸外像高を走査する光束が入射する前記光学部Ａ、Ｂの位置の副走査方向のパワーを各々φＡ副、φＢ副とするとき、
φＡ副＜φＢ副
であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記結像光学素子の複数の光学部の主走査方向の形状は同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記結像光学素子は少なくとも２つの被走査面へ向かう光束を結像させる少なくとも２つの光学部を副走査方向に一体的に形成した複合光学素子を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの光学部は副走査方向の形状が異なることを特徴とする請求項４に記載の走査光学装置。
【請求項６】
前記複数の光源手段からの複数の光束は、主走査断面内に投射したとき、前記偏向面への入射角が２度以上１０度以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項の走査光学装置。
【請求項７】
前記複数の光源手段からの光束のうち一部の光束を、前記偏向面とは異なる偏向面により、前記偏向素子を挟んで前記第１の方向と対向する第２の方向へ偏向走査することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【請求項８】
前記偏向素子により第１の方向へ偏向する光束のうち、前記偏向素子の偏向面への主走査方向の入射角が最も小さい光束と、前記偏向素子により第２の方向へ偏向する光束のうち、前記偏向素子の偏向面への主走査方向の入射角が最も小さい光束は、前記偏向素子の偏向面に対する副走査方向の入射角が異なることを特徴とする請求項７に記載の走査光学装置。
【請求項９】
前記複数の光源手段は同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項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ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
複数の光源手段から出射された複数の光束を、前記複数の光源手段毎に設けた集光光学系を介して主走査方向へ光束を偏向走査する共通の偏向素子の偏向面により第１の方向へ偏向走査し、または複数の結像光学素子を介してそれぞれ異なる被走査面に導光する走査光学装置において、前記複数の光源手段から出射された複数の光束は主走査方向と副走査方向ともに互いに異なる方向から前記偏向素子の偏向面に入射し、前記結像光学素子の１つは前記偏向面で偏向された前記複数の光束を光束毎に結像する複数の光学部を副走査方向に離間して有し、前記複数の光学部の副走査方向の形状は、前記偏向素子の偏向面に対する光束の主走査方向の入射角に応じて異なっていることを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】
主走査方向において、前記偏向素子の偏向面への光束の入射角が最も小さい光束に対応した前記結像光学素子の光学部を光学部Ｂとし、前記偏向素子の偏向面への光束の入射角が最も大きい光束に対応した前記結像光学素子の光学部を光学部Ａとし、前記光源手段の側の最軸外像高を走査する光束が入射する前記光学部Ａ、Ｂの位置の副走査方向のパワーを各々φＡ副、φＢ副とするとき、
φＡ副＜φＢ副
であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
【請求項３】
前記結像光学素子の複数の光学部の主走査方向の形状は同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。
【請求項４】
前記結像光学素子は少なくとも２つの被走査面へ向かう光束を結像させる少なくとも２つの光学部を副走査方向に一体的に形成した複合光学素子を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの光学部は副走査方向の形状が異なることを特徴とする請求項４に記載の走査光学装置。
【請求項６】
前記複数の光源手段からの複数の光束は、主走査断面内に投射したとき、前記偏向面への入射角が２度以上１０度以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項の走査光学装置。
【請求項７】
前記複数の光源手段からの光束のうち一部の光束を、前記偏向面とは異なる偏向面により、前記偏向素子を挟んで前記第１の方向と対向する第２の方向へ偏向走査することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【請求項８】
前記偏向素子により第１の方向へ偏向する光束のうち、前記偏向素子の偏向面への主走査方向の入射角が最も小さい光束と、前記偏向素子により第２の方向へ偏向する光束のうち、前記偏向素子の偏向面への主走査方向の入射角が最も小さい光束は、前記偏向素子の偏向面に対する副走査方向の入射角が異なることを特徴とする請求項７に記載の走査光学装置。
【請求項９】
前記複数の光源手段は同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項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ことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３３１２９（Ｐ２０１３−３３１２９Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９１０６（Ｐ２０１１−１６９１０６）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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