(57)【要約】【課題】  光走査装置及びそれを備える画像形成装置において、小型化及び印字性能の両立を実現すること。【解決手段】  光走査装置１００は、光源１からの光束を偏向して被走査面６を主走査方向に走査する偏向器４と、偏向器４により偏向された光束を被走査面６に導光する単一の結像光学素子５と、を備え、被走査面６における軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なり、０．０＜（Ｒ１±ｈ／２＋Ｒ２±ｈ／２）／（Ｒ１±ｈ／２−Ｒ２±ｈ／２）＜１．７、０．８＜ｈ／ＴＣ＜２．０なる条件を満足する。【選択図】  図１
2018205361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、該偏向器により偏向された光束を前記被走査面に導光する単一の結像光学素子と、を備え、
前記被走査面における軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なり、
前記被走査面における主走査方向での最軸外像高をＹ＝±ｈとし、前記結像光学素子の入射面及び出射面の夫々において、像高Ｙ＝±ｈ／２に至る主光線が通過する位置での主走査断面内の曲率半径をＲ１±ｈ／２及びＲ２±ｈ／２とし、前記結像光学素子の光軸上における前記偏向器から前記被走査面までの距離をＴＣとするとき、
０．０＜（Ｒ１±ｈ／２＋Ｒ２±ｈ／２）／（Ｒ１±ｈ／２−Ｒ２±ｈ／２）＜１．７
０．８＜ｈ／ＴＣ＜２．０
なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記結像光学素子の光軸上における結像係数をＫとし、前記偏向器により走査角度θで偏向された光束が入射する、前記被走査面での主走査方向における像高をＹ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）とするとき、像高Ｙ＝±ｈにおいて
０．３≦Ｂ≦０．６
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記結像光学素子の光軸上での主走査断面内における焦点距離をｆとするとき、
１．０≦ＴＣ／ｆ≦１．３
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。
【請求項４】
前記結像光学素子の副走査断面内における横倍率をβｓとするとき、
３．０＜｜βｓ｜＜６．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記結像光学素子の光軸上での主走査断面内における形状は、両凸形状であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記結像光学素子の部分倍率ずれに基づいて前記光源の発光を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記結像光学素子の光軸上における結像係数をＫとし、前記偏向器により走査角度θで偏向された光束が入射する、前記被走査面での主走査方向における像高をＹ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）とするとき、１／ｃｏｓ２（Ｂ×θ）に応じて前記光源の発光を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記結像光学素子の部分倍率ずれが全像高で２％以内になるように、前記光源の発光を制御することを特徴とする請求項６又は７に記載の光走査装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の光走査装置と、該光走査装置により前記被走査面に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の光走査装置と、外部機器から出力されたデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラと、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光走査装置に関し、例えば、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）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、画像形成装置に用いられる光走査装置として、偏向器により偏向された光束を被走査面に導光するための結像光学系が、単一の結像光学素子で構成されたものが知られている。特許文献１には、単一の結像光学素子を通過する光束が被走査面を非等速で走査するように構成された光走査装置が記載されている。この構成によれば、結像光学素子を偏向器に近づけて配置することができ、装置全体の小型化を実現することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３１８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、結像光学素子によって被走査面に形成されるスポットの形状が光走査装置の印字性能に与える影響について十分に考慮されていない。特に、コマ収差によってスポットの外側に微小な強度ピーク（サイドローブ）が生じると、良好な印字性能が得られなくなる可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、光走査装置及びそれを備える画像形成装置において、小型化及び印字性能の両立を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての光走査装置は、光源からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、該偏向器により偏向された光束を前記被走査面に導光する単一の結像光学素子と、を備え、前記被走査面における軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なり、前記被走査面における主走査方向での最軸外像高をＹ＝±ｈとし、前記結像光学素子の入射面及び出射面の夫々において、像高Ｙ＝±ｈ／２に至る主光線が通過する位置での主走査断面内の曲率半径をＲ１±ｈ／２及びＲ２±ｈ／２とし、前記結像光学素子の光軸上における前記偏向器から前記被走査面までの距離をＴＣとするとき、０．０＜（Ｒ１±ｈ／２＋Ｒ２±ｈ／２）／（Ｒ１±ｈ／２−Ｒ２±ｈ／２）＜１．７、０．８＜ｈ／ＴＣ＜２．０なる条件を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光走査装置及びそれを備える画像形成装置において、小型化及び印字性能の両立を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る光走査装置の要部概略図。
【図２】コマ収差がスポットの形状に与える影響を説明するための図。
【図３】レンズの形状と収差係数との関係を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る光走査装置の収差特性を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面は、便宜的に実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。また、各図面において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
なお、以下の説明において、主走査方向とは、偏向器の回転軸（又は揺動軸）と結像光学系の光軸方向とに垂直な方向（偏向器により被走査面が光走査される方向）であり、副走査方向とは、偏向器の回転軸（又は揺動軸）に平行な方向である。また、主走査断面とは、光軸を含み主走査方向に平行な断面（副走査方向に垂直な断面）であり、副走査断面とは、結像光学系の光軸及び副走査方向に平行な断面（主走査方向に垂直な断面）である。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る光走査装置１００の主走査断面（ＸＹ断面）における要部概略図である。本実施形態に係る光走査装置１００は、光源１からの光束を偏向して被走査面６を主走査方向に走査する偏向器４と、偏向器４により偏向された光束を被走査面６に導光する単一の結像光学素子５とを備えている。結像光学系を単一の結像光学素子５で構成することで、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。また、本実施形態に係る結像光学素子５は、それを通過する光束が被走査面６を非等速で走査するように構成されている。このことについて詳細に説明する。
【００１２】
一般的に、光走査装置における結像光学系は、通過した光束が被走査面を等速で走査するように、偏向器の回転角度（走査角度）と被走査面での主走査方向における像高とが略比例関係となる歪曲収差（ｆθ特性）を有している。また、結像光学系は、被走査面における有効領域（印字領域）に良好な像（スポット）を形成するために、有効領域の全域で像面湾曲を良好に補正する必要がある。
【００１３】
しかし、結像光学系が単一の結像光学素子で構成されている場合、像面湾曲を良好に補正しつつ等速性を確保するためには、主走査断面内での結像光学素子の光学面の形状を軸上像高と軸外像高とで大きく異ならせる必要がある。そして、光走査装置の更なる小型化のために結像光学素子を偏向器に近づけて配置した場合、光学面の形状の変化がより急峻になりコマ収差が増大してしまう。
【００１４】
そこで、本実施形態に係る結像光学素子５は、それを通過する光束が被走査面６において等速性を満たさないように（非等速で走査するように）構成されている。すなわち、本実施形態に係る光走査装置１００においては、軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なっている。これにより、光学性能を保ちつつ結像光学素子５をより偏向器４に近接して配置することができ、装置全体の更なる小径化を実現することが可能になる。
【００１５】
ただし、各光学部材の位置や形状が製造誤差などにより設計値からずれた場合、有効領域における中間像高近傍で発生するコマ収差によって、スポット形状が変化して良好な印字性能が得られなくなってしまう可能性が生じる。
【００１６】
図２に、模式的な光走査装置によって被走査面に形成されるスポットの形状と、スポットの主走査断面及び副走査断面における光量分布を示す。図２（ａ）は、結像光学系のコマ収差が良好に補正されている場合のスポットを示し、図２（ｂ）は、中間像高近傍で生じたコマ収差によって形状が変化したスポットを示している。図２（ａ）に示す良好なスポットに対して、図２（ｂ）に示すスポットにはサイドローブが発生している。
【００１７】
このようなコマ収差に起因する強度ピークが製造誤差等によって増大してしまうと、光走査装置による被走査面の走査にムラが生じ、画像形成装置により形成される画像に濃度ムラが生じてしまう可能性がある。従って、光走査装置の小型化及び印字性能の両立を実現するためには、各光学部材の製造誤差も考慮して、中間像高近傍で生じるコマ収差をより低減することが必要になる。
【００１８】
図３は、焦点距離が同じである両凸レンズ、平凸レンズ、及びメニスカスレンズの夫々に対する収差係数の値を示したものである。図３では、コマ収差に対応する収差係数ＩＩ、像面湾曲に対応する収差係数ＩＩＩ、歪曲収差に対応する収差係数Ｖ、及び収差係数ＩＩＩと収差係数Ｖの和である収差係数ＩＶの値を示している。
【００１９】
図３より、像面湾曲を良好に補正するためには、収差係数ＩＩＩ及びＩＶが小さくなるメニスカスレンズを選択すればよいことがわかる。一方、コマ収差及び歪曲収差を良好に補正するためには、収差係数ＩＩ及びＶが小さくなる両凸レンズを選択すればよいことがわかる。また、平凸レンズは、メニスカスレンズ及び両凸レンズの中間の性能を持っていることがわかる。
【００２０】
なお、被走査面を非等速走査する光走査装置においては、結像光学素子の歪曲収差がある程度大きくても許容される。そこで、本実施形態においては、諸収差のバランスを考慮して、結像光学素子５の中間像高近傍に到達する光束が通過する位置での形状を平凸に近い形状としている。これにより、像面湾曲を補正しつつ、中間像高近傍におけるコマ収差を低減することができるため、製造誤差が生じた場合にも良好な印字性能を実現することが可能になる。本実施形態に係る結像光学素子５の形状について、以下に詳細に説明する。
【００２１】
偏向器４により偏向された光束の被走査面６での主走査方向における集光位置（像高）をＹ［ｍｍ］とするとき、軸上像高はＹ＝０、軸外像高はＹ≠０で表される。また、最軸外像高をＹ＝±ｈとするとき、被走査面６における有効領域は−ｈ≦Ｙ≦ｈで表される。また、結像光学素子５の入射面及び出射面の夫々において、像高Ｙ＝±ｈ／２（中間像高）に至る主光線が通過する位置での主走査断面内の曲率半径をＲ１±ｈ／２［ｍｍ］及びＲ２±ｈ／２［ｍｍ］、偏向器４から被走査面６までの距離をＴＣ［ｍｍ］とする。
【００２２】
このとき、本実施形態に係る光走査装置１００は、以下の条件式（１）及び（２）を満足している。
０．０＜（Ｒ１±ｈ／２＋Ｒ２±ｈ／２）／（Ｒ１±ｈ／２−Ｒ２±ｈ／２）＜１．７ （１）
０．８＜ｈ／ＴＣ＜２．０    （２）
【００２３】
条件式（１）は、結像光学素子５の中間像高に対応する位置での形状を表している。この条件式（１）を満たすことにより、中間像高における収差の発生を抑制することができる。条件式（１）の中辺の値が大きくなると、結像光学素子５の中間像高に対応する位置での形状がメニスカス形状に近づくが、条件式（１）の上限を上回るとコマ収差の発生を抑制することが難しくなる。一方、条件式（１）の中辺の値が小さくなると、結像光学素子５の中間像高に対応する位置での形状が両凸形状に近づくが、条件式（１）の下限を下回ると像面湾曲の発生を抑制することが難しくなる。
【００２４】
また、条件式（２）は、偏向器４から被走査面６までの距離と、印字領域の長さとの関係を示している。条件式（２）の上限を上回るほど距離ＴＣが短くなると、走査画角が大きくなり過ぎてしまい、結像光学素子５を主走査方向において大型化することが必要になる。また、結像光学素子５の主走査断面内での屈折力を大きくすることが必要になり、諸収差の補正が難しくなる。一方、条件式（２）の下限を下回るほど距離ＴＣが長くなると、装置全体の小型化が難しくなる。
【００２５】
このように、本実施形態に係る光走査装置１００は、結像光学系が単一の結像光学素子５で構成され、かつ被走査面６を非等速で走査する構成において、条件式（１）及び（２）を満足することによって小型化及び印字性能の両立を実現している。さらに、以下の条件式（１´）及び（２´）を満足することがより好ましい。
１．０＜（Ｒ１±ｈ／２＋Ｒ２±ｈ／２）／（Ｒ１±ｈ／２−Ｒ２±ｈ／２）＜１．７（１´）
０．８＜ｈ／ＴＣ＜１．０    （２´）
【００２６】
次に、本実施形態に係る結像光学素子５の走査特性について説明する。結像光学素子５の走査特性は、偏向器４の走査角度をθ（ｄｅｇ）、軸上像高での結像係数をＫ［ｍｍ］、とするとき以下の式（３）で表される。
Ｙ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）    （３）
【００２７】
ここで、結像係数Ｋは、結像光学素子５に平行光が入射する場合の走査特性であるｆθ特性：Ｙ＝ｆ×θにおけるｆに相当する係数であり、ｆθ特性を平行光以外の光束（収束光や発散光）に対して拡張するための係数である。すなわち、結像係数Ｋは、結像光学素子５に入射する光束の収束度にかかわらず、像高Ｙと走査角度θとを比例関係にするための係数である。
【００２８】
また、式（３）におけるＢは、結像光学素子５の走査特性を決定するための係数（走査特性係数）である。式（３）は、Ｂ＝０のときはＹ＝Ｋ×θとなりｆθ特性に相当するが、Ｂ≠０のときは像高Ｙと走査角度θとが比例関係にならない走査特性となる。例えば、Ｂ＝１のときの式（３）は、Ｙ＝Ｋｔａｎθとなるため、カメラ等の撮像装置に用いられる光学系の射影特性Ｙ＝ｆｔａｎθに相当する。すなわち、式（３）において、走査特性係数Ｂを０＜Ｂ＜１の範囲で設定することで、射影特性Ｙ＝ｆｔａｎθとｆθ特性Ｙ＝ｆθとの間の走査特性を得ることができる。
【００２９】
ここで、式（３）を走査角度θで微分すると、以下の式（４）に示すように、被走査面６での光束の走査角度θに対する走査速度が得られる。
ｄＹ／ｄθ＝Ｋ／ｃｏｓ２（Ｂ×θ）    （４）
【００３０】
さらに、式（４）を軸上像高における速度ｄＹ（０）／ｄθ＝Ｋで除すると、以下の式（５）に示すようになる。
（ｄＹ／ｄθ）／Ｋ＝１／ｃｏｓ２（Ｂ×θ）    （５）
【００３１】
式（５）は、軸上像高に対する軸外像高での等速性のずれ量、すなわち軸上像高での部分倍率に対する軸外像高での部分倍率のずれ量（部分倍率ずれ）を表している。本実施例に係る光走査装置１００は部分倍率を有するため、Ｂ≠０の場合は、軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なることになる。つまり、軸外像高における走査位置（単位時間あたりの走査距離）は部分倍率ずれに応じて間延びしてしまうため、この部分倍率ずれを考慮せずに被走査面６を走査した場合は、被走査面６に形成される像の劣化（印字性能の劣化）を招いてしまう。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、不図示の制御部により光源１の発光を制御することで、印字性能の劣化を抑制している。具体的には、部分倍率ずれに応じて光源１の変調タイミング（発光タイミング）及び変調時間（発光時間）を制御することで、被走査面６における走査位置及び走査時間を電気的に補正することができる。これにより、部分倍率ずれ及び像の劣化を補正し、ｆθ特性を満たす場合と同様に良好な印字性能を得ることが可能になる。制御部によって光源１を制御する場合、良好な印字性能を確保するためには、結像光学素子５の部分倍率ずれが全像高で２％以内に収まるようにすることが望ましい。
【００３３】
このとき、本実施形態に係る光走査装置１００は、最軸外像高Ｙ＝±ｈにおいて以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
０．３≦Ｂ≦０．６    （６）
【００３４】
条件式（６）の下限値を下回ると、部分倍率ずれが小さくなり過ぎてしまい、装置全体の光学性能と光学性能との両立が難しくなる。また、条件式（６）の上限値を上回ると、部分倍率ずれが大きくなり過ぎてしまい、走査位置及び走査時間の補正が難しくなる。
【００３５】
また、結像光学素子５の光軸上での主走査断面内における焦点距離をｆ、結像光学素子５の副走査断面内における横倍率（近軸横倍率）をβｓ、とするとき、以下の条件式（７）及び（８）の少なくとも一方を満たすことが望ましい。
１．０≦ＴＣ／ｆ≦１．３    （７）
３．０＜｜βｓ｜＜６．０    （８）
【００３６】
条件式（７）の上限を上回るほど焦点距離が短くなると、結像光学素子５の屈折力を大きくすることが必要になり、光学性能を良好に保つことが難しくなる。条件式（７）の下限を下回るほど焦点距離が長くなると、結像光学素子５を主走査方向において大型化することが必要になり、装置全体の小型化が難しくなる。
【００３７】
また、条件式（８）の上限を上回るほど副走査倍率が高くなると、各光学部材の配置誤差による印字位置のずれ量が大きくなってしまう。条件式（８）下限を下回るほど副走査倍率が低くなると、結像光学素子５を主走査方向において大型化することが必要になり、装置全体の小型化が難しくなる。
【００３８】
さらに、以下の条件式（７´）及び（８´）を満足することがより好ましい。
１．０≦ＴＣ／ｆ≦１．１    （７´）
４．５＜｜βｓ｜＜６．０    （８´）
【００３９】
なお、軸上像高においては、結像光学素子５を両凸形状とすることが望ましい。これにより、結像光学素子５の像側主点を像側に近づけることができ、結像光学素子５を偏向器４に近づけて装置全体の小型化を図った場合にも、結像光学素子５の主走査倍率の増大を抑制することが可能になる。
【００４０】
以上、本実施形態に係る光走査装置１００は、結像光学系が単一の結像光学素子５で構成され、かつ被走査面６を非等速で走査する構成を採っている。そして、この構成において、結像光学素子５の形状及び偏向器４の配置を適切に設定することで、小型化及び印字性能の両立を実現することができる。
【００４１】
［実施例］
以下、本発明の実施例に係る光走査装置１００について説明する。本実施例に係る光走査装置１００は、上述した実施形態に係る光走査装置１００と同等の構成を採っているため、重複する説明を省略する。本実施例に係る光走査装置１００は、光源１からの光束を規制する開口絞り２と、光束を偏向器４の偏向面に導光する入射光学系３と、上述した偏向器４及び結像光学系５とを備えている。
【００４２】
光走査装置１００において、光源１から出射した光束は、楕円形状の開口が設けられた開口絞り２によって楕円形状に整形されて、入射光学系３によって偏向器４の偏向面に導光される。光源１としては、例えば半導体レーザを用いることができ、その発光点の数は１個でも複数個でもよい。本実施例では、開口絞り２として楕円形状の開口が設けられた楕円絞りを採用しているが、開口の形状はこれに限られるものではなく、例えば矩形の開口が設けられた矩形絞り等を採用してもよい。
【００４３】
本実施例に係る入射光学系３は、主走査断面と副走査断面とで互いに異なるパワーを有する単一の入射光学素子（入射レンズ）で構成されている。この入射光学素子は、主走査断面では光束を略平行光に変換し、かつ副走査断面では光束を偏向器４の偏向面又はその近傍に集光することで、主走査方向に長い線像を形成するアナモフィックコリメータレンズである。なお、ここでの略平行光とは、厳密な平行光だけでなく、弱収束光及び弱発散光を含むものである。
【００４４】
また、本実施例に係る入射光学系３は樹脂材料により構成されたプラスチックモールドレンズであるため、ガラスレンズを採用した場合と比較して大幅なコストダウンが可能になる。さらに、入射光学系３に回折面を設けることで、環境温度の変化によって光源１の発振波長や各光学面の形状が変化した場合のピント変動の補償を可能にしている。例えば、環境温度が常温に対して上昇した場合、光束の長波長化と樹脂材料の伸長により屈折面のパワー（屈折力）は弱くなる一方で、回折面のパワーは強くなるため、屈折面及び回折面によるピント変動を互いにキャンセルさせることができる。
【００４５】
偏向器４は、不図示の駆動部（モータ等）により図中の矢印方向に一定速度で回転させられ、偏向面にて入射光学系３からの光束を偏向することで、結像光学系５を介して被走査面６における有効領域を主走査方向に走査する。本実施例では、偏向器４として四つの偏向面を有する回転多面鏡（ポリゴンミラー）を採用しているが、偏向面の数はこれに限られるものではない。また、回転多面鏡の代わりに、一つ又は二つの偏向面が揺動軸まわりに揺動する揺動ミラーを採用してもよい。
【００４６】
本実施例に係る結像光学系５は、主走査断面と副走査断面とで互いに異なるパワーを有する単一の結像光学素子（トーリックレンズ）で構成されている。結像光学系５は、偏向面にて偏向された光束を被走査面６に導光及び集光し、主走査断面内及び副走査断面内の両方において、被走査面６又はその近傍に光源１の像を形成している。また、結像光学系５は、偏向面又はその近傍と被走査面６又はその近傍とを副走査断面において共役関係にすることより、偏向面が傾いた際の被走査面６上での走査位置ずれの低減（面倒れ補償）を行っている。
【００４７】
なお、本実施例に係る入射光学系３および結像光学系５は、射出成形によって形成されたプラスチックモールドレンズであるが、これに限らずガラスレンズとしてもよい。ただし、生産性及び光学性能の向上を図るためには、回折面や非球面形状の成形が容易であり、かつ大量生産に適したプラスチックモールドレンズを採用することが好ましい。また、必要に応じて、主走査断面内で光束を略平行光に変換するコリメータレンズと副走査断面内で光束を集光するシリンダーレンズとで入射光学系３を構成してもよい。ただし、装置全体の小型化及び低コスト化のためには、本実施例のように入射光学系３を単一の光学素子で構成することが望ましい。
【００４８】
本実施例に係る光走査装置１００の構成を表１に示し、本実施例に係る結像光学素子５の形状を表２に示す。なお、表１における軸上偏向点とは、光源１から出射して被走査面６の軸上像高に入射する光束（軸上光束）の主光線と偏向面との交点を示している。各距離は、結像光学素子５の光軸上における値を示している。入射主光線の角度とは、入射光学系３から出射して偏向面に入射する光束の主光線と結像光学系５の光軸との成す角を示している。
【００４９】
また、主走査倍率及び副走査倍率の夫々は、主走査断面及び副走査断面での横倍率を示している。偏向器の回転中心座標は、偏向器と軸上光束の主光線との交点を原点として示している。偏向器の回転角や最大走査画角は、結像光学素子５の光軸に対して対称となるため、光軸に対して一方の側の値を示している。表２における各光学面の曲率半径や非球面係数については、光軸に対して光源１と同じ側（プラス側、Ｕｐｐｅｒ）及び光源１とは反対側（マイナス側、Ｌｏｗｅｒ）とで分けて示している。なお、表２における「Ｅ±Ｎ」は「×１０±Ｎ」を意味している。
【００５０】
【表１】
2018205361.tif 000003
【００５１】
【表２】
2018205361.tif 000004
【００５２】
本実施例に係る結像光学素子５の各光学面（レンズ面）の面頂点を含む主走査断面内での形状（母線形状）は、以下の式で表される。ここでは、各光学面の面頂点と各光軸との交点を原点とし、光軸方向の軸をＸ軸、主走査断面内においてＸ軸と直交する軸をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に直交する軸をＺ軸、としたローカル座標系を定めている。
【００５３】
【数１】
2018205361.tif 000005
【００５４】
ただし、Ｒは光軸上における主走査断面内での曲率半径（母線曲率半径）であり、ｋ，Ｂ２，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０，Ｂ１２，Ｂ１４，Ｂ１６は主走査断面内での非球面係数である。各光軸（Ｘ軸）の両側（Ｙ軸方向におけるプラス側とマイナス側）で非球面係数Ｂ２〜Ｂ１６の数値を互いに異ならせることで、母線形状を光軸に対して主走査方向に非対称な形状とすることができる。
【００５５】
また、本実施例に係る結像光学素子５の各光学面の、主走査方向の各位置（各像高）における副走査断面内での曲率半径ｒ´（子線曲率半径）は、以下の式で表される。ただし、ｒは光軸上での副走査断面内での曲率半径であり、Ｅｉは子線変化係数である。なお、子線形状は、主走査方向における各位置での母線上の面法線を含む主走査断面に垂直な断面内での面形状と言い換えることができる。
【００５６】
【数２】
2018205361.tif 000006
【００５７】
図４に、本実施例に係る光走査装置１００の収差特性を示す。図４（ａ）は主走査断面内におけるピント位置と像高との関係（像面湾曲）を示し、図４（ｂ）は像高ずれと像高との関係（歪曲収差）を示している。図４に示す通り、何れの収差も良好に補正されていることがわかる。
【００５８】
また、表３に、本実施例に係る光走査装置１００における、上述した各条件式の中辺の値を示す。表３に示す通り、光走査装置１００は全ての条件式を満足している。
【００５９】
【表３】
2018205361.tif 000007
【００６０】
［画像形成装置］
図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０４の要部概略図（副走査断面図）である。画像形成装置１０４は、上述した実施例における光走査装置（光走査ユニット）１００を備えている。
【００６１】
図５に示すように、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から出力されたコードデータＤｃが入力される。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、画像信号（ドットデータ）Ｄｉに変換され、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、画像信号Ｄｉに応じて変調された光束１０３が射出され、この光束１０３によって感光ドラム１０１の感光面（被走査面）が主走査方向に走査される。なお、プリンタコントローラ１１１は、前述したデータの変換だけでなく、後述するモータ１１５などの画像形成装置内の各部の制御を行う。
【００６２】
静電潜像担持体（感光体）としての感光ドラム１０１は、モータ１１５の駆動力によって時計まわりに回転している。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光束１０３に対して副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が感光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面上に、光走査ユニット１００からの光束１０３が照射されるように構成されている。
【００６３】
上述したように、光束１０３は画像信号Ｄｉに基づいて変調されており、この光束１０３を照射することによって感光面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、光束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面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。
【００６４】
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（転写器）１０８によって、被転写材としての用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図５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、これにより用紙カセット１０９内の用紙１１２が搬送路へ送り込まれる。
【００６５】
未定着トナー像が転写された用紙１１２は、さらに感光ドラム１０１後方（図５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（不図示）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。この定着器は、転写ローラ１０８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と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させる。さらに、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、トナー像が定着した用紙１１２は画像形成装置１０４の外に排出される。
【００６６】
なお、光走査ユニット１００、感光ドラム１０１、及び現像器１０７の夫々を複数設けることにより、画像形成装置１０４をカラー画像形成装置としてもよい。また、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のラインセンサを備えたカラー画像読取装置を、外部機器１１７として画像形成装置１０４に接続することにより、カラーデジタル複写機を構成してもよい。
【００６７】
［変形例］
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
【００６８】
例えば、上述した各実施例では、一つの光源からの光束により一つの被走査面を走査する構成を採っているが、これに限らず、複数の光源からの光束を一つの偏向器により同時に偏向して、複数の被走査面を走査する構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  光源
４  偏向器
５  結像光学系（結像光学素子）
６  被走査面
１００  光走査装置
【図１】
2018205361.tif 000008
【図２】
2018205361.tif 000009
【図３】
2018205361.tif 000010
【図４】
2018205361.tif 000011
【図５】
2018205361.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月28日(2018.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、該偏向器により偏向された光束を前記被走査面に導光する単一の結像光学素子と、を備え、
前記被走査面における軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なり、
前記結像光学素子の主走査断面内における光軸上での形状は両凸形状であり、
前記被走査面における主走査方向での最軸外像高をＹ＝±ｈとし、前記結像光学素子の入射面及び出射面の夫々において、像高Ｙ＝±ｈ／２に至る主光線が通過する位置での主走査断面内の曲率半径をＲ１±ｈ／２及びＲ２±ｈ／２とし、前記偏向器における軸上偏向点から前記被走査面までの距離をＴＣとするとき、
１．０＜（Ｒ１±ｈ／２＋Ｒ２±ｈ／２）／（Ｒ１±ｈ／２−Ｒ２±ｈ／２）＜１．７
０．８＜ｈ／ＴＣ＜２．０
なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記結像光学素子の光軸上における結像係数をＫとし、前記偏向器により走査角度θで偏向された光束が入射する、前記被走査面での主走査方向における像高をＹ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）とするとき、像高Ｙ＝±ｈにおいて
０．３≦Ｂ≦０．６
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記結像光学素子の光軸上での主走査断面内における焦点距離をｆとするとき、
１．０≦ＴＣ／ｆ≦１．３
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。
【請求項４】
前記結像光学素子の副走査断面内における横倍率をβｓとするとき、
３．０＜｜βｓ｜＜６．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記結像光学素子の部分倍率ずれに基づいて前記光源の発光を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記結像光学素子の光軸上における結像係数をＫとし、前記偏向器により走査角度θで偏向された光束が入射する、前記被走査面での主走査方向における像高をＹ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）とするとき、１／ｃｏｓ２（Ｂ×θ）に応じて前記光源の発光を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記結像光学素子の部分倍率ずれが全像高で２％以内になるように、前記光源の発光を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の光走査装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の光走査装置と、該光走査装置により前記被走査面に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備え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の何れか一項に記載の光走査装置と、外部機器から出力されたデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラと、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての光走査装置は、光源からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、該偏向器により偏向された光束を前記被走査面に導光する単一の結像光学素子と、を備え、前記被走査面における軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なり、前記結像光学素子の主走査断面内における光軸上での形状は両凸形状であり、前記被走査面における主走査方向での最軸外像高をＹ＝±ｈとし、前記結像光学素子の入射面及び出射面の夫々において、像高Ｙ＝±ｈ／２に至る主光線が通過する位置での主走査断面内の曲率半径をＲ１±ｈ／２及びＲ２±ｈ／２とし、前記偏向器における軸上偏向点から前記被走査面までの距離をＴＣとするとき、１．０＜（Ｒ１±ｈ／２＋Ｒ２±ｈ／２）／（Ｒ１±ｈ／２−Ｒ２±ｈ／２）＜１．７、０．８＜ｈ／ＴＣ＜２．０なる条件を満足することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図３は、焦点距離が同じである両凸レンズ、平凸レンズ、及びメニスカスレンズの夫々に対する収差係数の値を示したものである。図３では、コマ収差に対応する収差係数ＩＩ、非点収差に対応する収差係数ＩＩＩ、歪曲収差に対応する収差係数Ｖ、及び収差係数ＩＩＩとペッツバール和Ｐとの和で表される像面湾曲に対応する収差係数ＩＶの値を示している。