(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、小型化及び結像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に導光する複数の結像光学素子５ａ，５ｂを含む結像光学系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、０．１５≦Ｔ／Ｔｃ≦０．２５、８３°≦αｉｎ＜９０°、８３°≦αｏｕｔ＜９０°なる条件式を満足する。【選択図】  図１
2019095647.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複数の結像光学素子を含む結像光学系とを備え、
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、
前記結像光学系の光軸上において、前記偏向器の軸上偏向点から前記被走査面までの距離をＴｃ、前記軸上偏向点から前記被走査面に最も近い結像光学素子の出射面までの距離をＴとし、主走査断面において、前記偏向器により最大走査角度で偏向される光線と前記被走査面に最も近い結像光学素子の入射面及び出射面との交点を各々Ａ及びＣ、該交点Ａ及びＣにおける前記入射面及び出射面の接線と前記光軸との成す角度を各々αｉｎ及びαｏｕｔとするとき、
０．１５≦Ｔ／Ｔｃ≦０．２５
８３°≦αｉｎ＜９０°
８３°≦αｏｕｔ＜９０°
なる条件式を満足することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
主走査断面において、前記光軸と前記被走査面に最も近い結像光学素子の入射面との交点をＡ０、前記交点Ａから前記交点Ａ０までの主走査方向における距離を二等分する前記光軸に平行な直線と前記入射面との交点をＡ１、該交点Ａ１と前記交点Ａ及びＡ０の夫々とを結ぶ直線が互いに成す角度をβｉｎとし、前記光軸と前記被走査面に最も近い結像光学素子の出射面との交点をＣ０、前記交点Ｃから前記交点Ｃ０までの主走査方向における距離を二等分する前記光軸に平行な直線と前記出射面との交点をＣ１、該交点Ｃ１と前記交点Ｃ及びＣ０の夫々とを結ぶ直線が互いに成す角度をβｏｕｔとするとき、
１７４°≦βｉｎ＜１８０°
１７４°≦βｏｕｔ＜１８０°
なる条件式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】
前記結像光学系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で偏向された光線が入射する、前記被走査面での主走査方向における像高Ｙを
Ｙ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）
なる式で表すとき、前記走査角度θが最大となるときの前記像高Ｙにおいて
０．３０≦Ｂ≦０．７０
なる条件式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】
前記結像光学系の光軸を含む副走査断面内における横倍率をγとするとき、
３．０＜｜γ｜＜６．０
なる条件式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】
前記結像光学系の光軸上において、前記軸上偏向点から前記偏向器に最も近い結像光学素子までの距離をＴ１とするとき、
０．２０≦Ｔ１／Ｔ≦０．５０
なる条件式を満足す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】
前記結像光学系の光軸上において、前記偏向器に最も近い結像光学素子から前記被走査面に最も近い結像光学素子までの距離をＴ２とするとき、
０．３５≦Ｔ２／Ｔ≦０．６５
なる条件式を満足す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】
前記結像光学系の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６の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記結像光学系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で偏向された光線が入射する、前記被走査面での主走査方向における像高Ｙを
Ｙ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）
なる式で表すとき、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６の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
０．１７≦Ｔ／Ｔｃ≦０．２３
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
８４．５°≦αｉｎ＜９０°
８４．５°≦αｏｕｔ＜９０°
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記偏向器に最も近い結像光学素子及び前記被走査面に最も近い結像光学素子の主走査断面における光軸上でのパワーを各々φ１ｍ及びφ２ｍとするとき、
１．５≦｜φ１ｍ／φ２ｍ｜≦１０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記偏向器に最も近い結像光学素子及び前記被走査面に最も近い結像光学素子の副走査断面における光軸上でのパワーを各々φ１ｓ及びφ２ｓとするとき、
５．０≦｜φ２ｓ／φ１ｓ｜≦３０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
主走査断面において、前記偏向器により最大走査角度で偏向される光線と前記偏向器に最も近い結像光学素子の入射面及び出射面との交点を各々Ｆ及びＧ、該交点Ｆ及びＧにおける前記入射面及び出射面の接線と前記光軸との成す角度を各々α１ｉｎ及びα１ｏｕｔとするとき、
３５°≦α１ｉｎ＜６０°
２５°≦α１ｏｕｔ＜５０°
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３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１５】
請求項１乃至１３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は小型化が求められている。特許文献１には、偏向器からの光束を被走査面に導光するための結像光学系を構成する複数の結像光学素子の位置や形状を適切に設定することで、装置全体を小型化しつつ像面湾曲を補正可能な光走査装置が記載されている。また、特許文献２には、結像光学系を単一の結像光学素子で構成しつつ、被走査面を非等速で光走査するように構成することで、装置全体の小型化を実現した光走査装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４８９９３号公報
【特許文献２】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では、装置全体の小型化のために各結像光学素子を偏向器に近づけて配置しているため、像面湾曲を良好に補正するためには各結像光学素子の光学面の形状を急峻に変化させることが必要になる。この場合、各結像光学素子の厚さが増大してしまうため、装置全体の小型化が十分ではない。
【０００５】
また、特許文献２では、結像光学系を単一の結像光学素子で構成しているため、装置全体の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、結像光学素子の副走査倍率を大きくすることが必要になる。この場合、偏向器の製造誤差などに起因して、被走査面における副走査方向の照射位置ずれが生じてしまう可能性がある。
【０００６】
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、小型化及び結像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】
【０００７】
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複数の結像光学素子を含む結像光学系とを備え、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、前記結像光学系の光軸上において、前記偏向器の軸上偏向点から前記被走査面までの距離をＴｃ、前記軸上偏向点から前記被走査面に最も近い結像光学素子の出射面までの距離をＴ、前記偏向器により最大走査角度で偏向される光線と前記被走査面に最も近い結像光学素子の入射面及び出射面との交点を各々Ａ及びＣ、該交点Ａ及びＣにおける前記入射面及び出射面の接線と前記光軸との成す角度を各々αｉｎ及びαｏｕｔとするとき、０．１５≦Ｔ／Ｔｃ≦０．２５、８３°≦αｉｎ＜９０°、８３°≦αｏｕｔ＜９０°なる条件式を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
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、小型化及び結像性能の両立を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る光走査装置の要部概略図。
【図２】実施例１に係る結像光学素子の形状を説明するための図。
【図３】実施例１に係る光走査装置における照射位置ずれを示す図。
【図４】本発明の実施例２に係る光走査装置の要部概略図。
【図５】実施例２に係る光走査装置における照射位置ずれを示す図。
【図６】本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る光走査装置１００の要部概略図であり、図１（ａ）は主走査断面（ＸＹ断面）を示し、図１（ｂ）は副走査断面（ＺＸ断面）を示している。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に導光する結像光学素子５ａ，５ｂを含む結像光学系５とを備えている。また、本実施形態に係る結像光学系５は、それを通過した光束が被走査面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。
【００１３】
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。
【００１４】
しかし、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、結像光学系における各光学面の主走査断面内での形状を軸上像高と軸外像高とで異ならせる必要がある。さらに、光走査装置の小型化のために結像光学系を構成する各結像光学素子を偏向器に近づけて配置した場合、各光学面の形状が急峻になってしまう。この場合、コマ収差が増大すると共に、各結像光学素子の厚さが増大して装置全体を十分に小型化することが難しくなってしまう。
【００１５】
そこで、本実施形態に係る結像光学系５は、通過した光束が被走査面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、結像性能を保ちつつ結像光学系５をより偏向器４に近接して配置することができる。さらに、各結像光学素子の厚さの増大を抑制することができるため、装置全体の更なる小径化を実現することが可能になる。
【００１６】
ここで、結像光学系５の光軸上において、偏向器４の軸上偏向点から被走査面６までの距離をＴｃ、軸上偏向点から被走査面６に最も近い結像光学素子５ｂの出射面までの距離をＴとする。ただし、ここでの軸上偏向点とは、光源１から出射して被走査面６の軸上像高に向かう光束（軸上光束）の主光線と偏向器４の偏向面との交点（光軸と偏向面との交点）を示す。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）を満足する。
０．１５≦Ｔ／Ｔｃ≦０．２５    （１）
【００１７】
条件式（１）は、結像光学系５の光軸方向における配置の条件を示している。条件式（１）を満足することで、結像光学系５を構成する各結像光学素子を偏向器４に十分に近づけて配置することができる。これにより、光走査装置１００を光軸方向及び主走査方向において小型化することが可能になる。
【００１８】
条件式（１）の上限を上回ると、結像光学系５における被走査面６に最も近い光学面が偏向器４から離れ過ぎてしまい、その光学面の主走査方向における幅を大きくすることが必要になるため、装置全体を十分に小型化することが困難になる。また、条件式（１）の下限を下回ると、各結像光学素子が偏向器４に近づき過ぎてしまい、光源１から偏向器４に至る光路や他の部材と各結像光学素子との干渉を回避することが困難になる。あるいは、結像光学系５の副走査倍率が大きくなり過ぎてしまい、偏向器４の製造誤差（面倒れ等）に起因して、被走査面６における副走査方向の照射位置ずれ（印字位置ずれ）が生じてしまう。
【００１９】
また、偏向器４により偏向される光線の走査角度が最大値（θｍａｘ）となるとき、すなわち光線が最大走査角度で偏向されて最軸外像高に到達するとき、その光線を最軸外光線とする。さらに、偏向器４により偏向される光線の走査角度が最大値の半値（θｍａｘ／２）となるとき、すなわち光線が最大走査角度の半分の走査角度で偏向されて中間像高に到達するとき、その光線を中間光線とする。
【００２０】
そして、図２（ａ）に示すように、主走査断面において、最軸外光線と結像光学素子５ｂの入射面及び出射面との交点を各々Ａ及びＣ、結像光学素子５ｂの入射面及び出射面の交点Ａ及びＣにおける接線と光軸との成す角度を各々αｉｎ及びαｏｕｔとする。ただし、角度αｉｎ及びαｏｕｔの夫々は、各接線と光軸との成す角度のうち鋭角側の方（小さい方）を示す。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（２）及び（３）を満足する。
８３°≦αｉｎ＜９０°     （２）
８３°≦αｏｕｔ＜９０°    （３）
【００２１】
条件式（２）及び（３）は、被走査面６に最も近い結像光学素子５ｂの端部の主走査断面内における形状を示している。条件式（２）及び（３）を満足することで、結像光学素子５ｂの端部における各光学面の傾斜（曲がり具合）を小さくすることができ、結像光学素子５ｂの厚さを低減することが可能になる。
【００２２】
条件式（２）及び（３）の上限を上回ると、結像光学素子５ｂの端部の主走査断面内におけるパワー（屈折力）が略ゼロになってしまうため、良好な結像性能を得ることが難しくなる。また、条件式（２）及び（３）の下限を下回ると、結像光学素子５ｂの端部が急峻になってしまい、結像光学素子５ｂの厚さを低減することが難しくなる。
【００２３】
このように、本実施形態に係る光走査装置１００によれば、被走査面６を非等速で走査するように構成しつつ、条件式（１）乃至（３）を同時に満足することで、小型化及び結像性能の両立を実現することができる。さらに、以下の条件式（１ａ）乃至（３ａ）を満足することがより好ましい。
０．１７≦Ｔ／Ｔｃ≦０．２３    （１ａ）
８４．５°≦αｉｎ＜９０°       （２ａ）
８４．５°≦αｏｕｔ＜９０°     （３ａ）
【００２４】
ここで、図２（ａ）に示すように、主走査断面において、光軸と結像光学素子５ｂの入射面との交点をＡ０、交点Ａから交点Ａ０までの主走査方向における距離を二等分する光軸に平行な直線と入射面との交点をＡ１とする。また、光軸と結像光学素子５ｂの出射面との交点をＣ０、交点Ｃから交点Ｃ０までの主走査方向における距離を二等分する光軸に平行な直線と出射面との交点をＣ１とする。そして、図２（ｂ）に示すように、交点Ａ１と交点Ａ及びＡ０の夫々とを結ぶ直線が互いに成す角度をβｉｎ、交点Ｃ１と交点Ｃ及びＣ０の夫々とを結ぶ直線が互いに成す角度をβｏｕｔとする。ただし、角度βｉｎ及びβｏｕｔの夫々は、各直線の成す角度のうち鈍角側の方（大きい方）を示す。このとき、以下の条件式（４）及び（５）を満足することが望ましい。
１７４°≦βｉｎ＜１８０°     （４）
１７４°≦βｏｕｔ＜１８０°    （５）
【００２５】
条件式（４）及び（５）は、被走査面６に最も近い結像光学素子５ｂの各光学面の主走査断面内における形状を示している。条件式（４）及び（５）を満足することで、主走査方向の全域で結像光学素子５ｂの各光学面の傾斜（曲がり具合）を小さくすることができ、結像光学素子５ｂの厚さを低減することが可能になる。
【００２６】
条件式（４）及び（５）の上限を上回ると、結像光学素子５ｂの主走査断面内における全域にわたってパワーが略ゼロになってしまうため、良好な結像性能を得ることが難しくなる。また、条件式（４）及び（５）の下限を下回ると、主走査方向の全域にわたって結像光学素子５ｂの各光学面の傾斜が大きくなってしまい、結像光学素子５ｂの厚さの増大を抑制することが難しくなる。さらに、以下の条件式（４ａ）及び（５ａ）を満足することがより好ましい。
１７６°≦βｉｎ＜１８０°     （４ａ）
１７６°≦βｏｕｔ＜１８０°    （５ａ）
【００２７】
なお、本実施形態に係る結像光学系５は、二つの結像光学素子５ａ，５ｂで構成されているが、必要に応じて三つ以上の結像光学素子で構成されていてもよい。その場合にも、被走査面６に最も近い結像光学素子が上述した各条件式を満足することで、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
次に、本実施形態に係る結像光学系５の走査特性について説明する。結像光学系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］、被走査面６での主走査方向における像高をＹ［ｍｍ］とするとき、以下の式（６）で表される。
Ｙ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）    （６）
【００２９】
ここで、結像係数Ｋは、結像光学系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、結像光学系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。
【００３０】
また、式（６）におけるＢは、結像光学系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（６）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（６）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（６）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。
【００３１】
ここで、式（６）を走査角度θで微分すると、以下の式（７）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）    （７）
【００３２】
さらに、式（７）を軸上像高における速度ｄＹ（０）／ｄθ＝Ｋで除すると、以下の式（８）に示すようになる。
（ｄＹ／ｄθ）／Ｋ＝１／ｃｏｓ２（Ｂ×θ）    （８）
【００３３】
式（８）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。
【００３４】
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、結像光学系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。
【００３５】
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（９）を満たすことが望ましい。
０．３０≦Ｂ≦０．７０    （９）
【００３６】
条件式（９）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、装置全体の小型化と光学性能との両立が難しくなる。また、条件式（９）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。さらに、以下の条件式（９ａ）を満足することがより好ましい。
０．４０≦Ｂ≦０．６０    （９ａ）
【００３７】
また、結像光学系５の光軸を含む副走査断面内における横倍率（副走査倍率）をγとするとき、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
３．０＜｜γ｜＜６．０    （１０）
【００３８】
条件式（１０）の上限を上回るほど結像光学系５の副走査倍率が高くなると、各光学部材の製造誤差や配置誤差等に起因する照射位置ずれが大きくなってしまう。また、条件式（１０）の下限を下回るほど結像光学系５の副走査倍率が低くなると、主走査方向において各結像光学素子を十分に小型化することが難しくなる。さらに、以下の条件式（１０ａ）を満足することがより好ましい。
３．５＜｜γ｜＜５．５    （１０ａ）
【００３９】
また、結像光学系５の光軸上において、軸上偏向点から偏向器４に最も近い結像光学素子５ａまでの距離をＴ１とするとき、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
０．２０≦Ｔ１／Ｔ≦０．５０    （１１）
【００４０】
条件式（１１）の上限を上回ると、結像光学素子５ａが偏向器４から離れ過ぎてしまい、結像光学素子５ａが主走査方向において大型化してしまう。また、条件式（１１）の下限を下回ると、結像光学素子５ａが偏向器４に近づき過ぎてしまい、光路や他の部材と結像光学素子５ａとが干渉してしまう可能性が生じる。さらに、以下の条件式（１１ａ）を満足することがより好ましい。
０．２５≦Ｔ１／Ｔ≦０．４５    （１１ａ）
【００４１】
また、結像光学系５の光軸上において、偏向器４に最も近い結像光学素子５ａから被走査面６に最も近い結像光学素子５ｂまでの距離をＴ２とするとき、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
０．３５≦Ｔ２／Ｔ≦０．６５    （１２）
【００４２】
条件式（１２）の上限を上回ると、結像光学素子５ａから結像光学素子５ｂまでの距離が大きくなり過ぎてしまい、装置全体の小型化が難しくなる。また、条件式（１２）の下限を下回ると、結像光学系５の副走査倍率が大きくなり過ぎてしまい、偏向器４の製造誤差に起因する印字位置ずれが生じ易くなってしまう。さらに、以下の条件式（１２ａ）を満足することがより好ましい。
０．４０≦Ｔ２／Ｔ≦０．６０    （１２ａ）
【００４３】
なお、光走査装置１００では、主走査断面において結像光学系５の全系に正のパワーを持たせることが必要になる。ここで、上述した条件式（２）及び（３）や条件式（４）及び（５）を満足する場合、主走査断面における結像光学素子５ｂの各光学面が平面に近い形状になるため、結像光学素子５ｂに十分な正のパワーを持たせることが難しくなる。
【００４４】
そのため、主走査断面においては、偏向器４に最も近い結像光学素子５ａが、被走査面６に最も近い結像光学素子５ｂよりも大きな正のパワーを有していることが望ましい。一方、副走査断面では、被走査面６に最も近い結像光学素子５ｂが、偏向器４に最も近い結像光学素子５ａよりも大きな正のパワーを有していることが望ましい。このように、各結像光学素子の各断面でのパワーを適切に設定することで、良好な結像性能を得ることができる。
【００４５】
具体的には、偏向器４に最も近い結像光学素子５ａ及び被走査面６に最も近い結像光学素子５ｂの主走査断面における光軸上でのパワーを各々φ１ｍ及びφ２ｍとするとき、以下の条件式（１３）を満足することが望ましい。
１．５≦｜φ１ｍ／φ２ｍ｜≦１０    （１３）
【００４６】
条件式（１３）の上限を上回ると、結像光学素子５ａの主走査断面におけるパワーが大きくなり過ぎてしまい、諸収差の補正が難しくなる。また、条件式（１３）の下限を下回ると、結像光学素子５ａの主走査断面におけるパワーが小さくなり過ぎてしまい、結像光学系５の全系のパワーを十分に確保することが難しくなる。さらに、以下の条件式（１３ａ）を満足することがより好ましい。
２．０≦｜φ１ｍ／φ２ｍ｜≦８．０    （１３ａ）
【００４７】
また、偏向器４に最も近い結像光学素子５ａ及び被走査面６に最も近い結像光学素子５ｂの副走査断面における光軸上でのパワーを各々φ１ｓ及びφ２ｓとするとき、以下の条件式（１４）を満足することが望ましい。
５．０≦｜φ２ｓ／φ１ｓ｜≦３０    （１４）
【００４８】
条件式（１４）の上限を上回ると、結像光学素子５ｂの副走査断面におけるパワーが大きくなり過ぎてしまい、諸収差の補正が難しくなる。また、条件式（１４）の下限を下回ると、結像光学素子５ｂの副走査断面におけるパワーが小さくなり過ぎてしまい、結像光学系５の全系のパワーを十分に確保することが難しくなる。さらに、以下の条件式（１４ａ）を満足することがより好ましい。
１０≦｜φ２ｓ／φ１ｓ｜≦２５    （１４ａ）
【００４９】
また、主走査断面において、偏向器４に最も近い結像光学素子５ａの入射面及び出射面と最軸外光線との交点を各々Ｆ及びＧ、結像光学素子５ａの入射面及び出射面の交点Ｆ及びＧにおける接線と光軸との成す角度を各々α１ｉｎ及びα１ｏｕｔとする。ただし、角度α１ｉｎ及びα１ｏｕｔの夫々は、各接線と光軸との成す角度のうち鋭角側の方（小さい方）を示す。このとき、以下の条件式（１５）及び（１６）を満足することが望ましい。
３５°≦α１ｉｎ＜６０°     （１５）
２５°≦α１ｏｕｔ＜５０°    （１６）
【００５０】
条件式（１５）及び（１６）の上限を上回ると、結像光学素子５ａの端部の主走査断面内における傾斜が不十分になり、良好な結像性能を得ることが難しくなる。また、条件式（１５）及び（１６）の下限を下回ると、結像光学素子５ａの端部の傾斜が大きくなり過ぎてしまい、結像光学素子５ａの厚さを低減することが難しくなる。さらに、以下の条件式（１５ａ）及び（１６ａ）を満足することがより好ましい。
４０°≦α１ｉｎ＜５５°     （１５ａ）
３０°≦α１ｏｕｔ＜４５°    （１６ａ）
【００５１】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１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と、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。
【００５２】
光走査装置１００において、光源１から出射した光束は、開口が設けられた開口絞り２を通過し、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。
【００５３】
本実施例に係る入射光学系３は、コリメータレンズ３ａ及びシリンドリカルレンズ３ｂの二つの入射光学素子で構成されている。コリメータレンズ３ａは、光源１から出射した光束の主走査断面内における収束度を変換するためのものであり、本実施例では光源１からの発散光を平行光に変換している。ただし、ここでの平行光とは、厳密な平行光だけでなく、弱収束光及び弱発散光などの略平行光を含むものである。
【００５４】
また、シリンドリカルレンズ３ｂは、副走査断面内においてのみパワーを有するレンズであり、コリメータレンズ３ａを通過した光束を副走査断面内において集光し、偏向器４の偏向面又はその近傍に主走査方向に長い線像を形成している。なお、装置全体の更なる小型化及び低コスト化のために、コリメータレンズ３ａ及びシリンドリカルレンズ３ｂを一体化して一つのレンズとしてもよい。
【００５５】
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ができるようにしてもよい。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は弱くなる一方で、回折面のパワーは強くなる。よって、入射光学系３に回折面を設けることで、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。
【００５６】
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。
【００５７】
本実施例に係る結像光学素子５ａ，５ｂの夫々は、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トーリックレンズである。結像光学系５は、偏向器４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。
【００５８】
なお、本実施例に係る入射光学系３および結像光学系５を構成する各レンズは、樹脂材料を射出成形することで形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。また、プラスチックモールドレンズを採用することで、回折面や非球面の成形が容易になり、生産性及び光学性能の向上を図ることができる。ただし、必要に応じて、入射光学系３および結像光学系５を構成する各レンズをガラスレンズとしてもよい。
【００５９】
本実施例に係る結像光学系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。
【００６０】
【数１】
2019095647.tif 000003
【００６１】
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，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０，Ｂ１２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Ｂ４〜Ｂ１２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。
【００６２】
また、本実施例に係る結像光学系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は光軸上における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。
【００６３】
【数２】
2019095647.tif 000004
【００６４】
本実施例に係る光走査装置１００の構成を表１に示す。なお、表１に記載の各距離は、結像光学系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の光軸との成す角度を示している。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。また、有効走査幅及び最大走査角度は、結像光学系５の光軸に対して対称となっており、光軸に対して一方の側の値を正、他方の側の値を負としている。
【００６５】
【表１】
2019095647.tif 000005
【００６６】
本実施例に係る結像光学素子５ａ，５ｂの形状を表２及び３に示す。表２及び３において、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。また、「Ｅ±Ｎ」は「×１０±Ｎ」を意味する。
【００６７】
【表２】
2019095647.tif 000006
【００６８】
【表３】
2019095647.tif 000007
【００６９】
図３に、本実施例に係る光走査装置１００において、偏向器４の偏向面が設計値に対して２分倒れた（傾いた）場合の被走査面６における副走査方向の照射位置ずれを示す。図３を見てわかるように、主走査方向の全域（全像高）にわたって照射位置ずれが５μｍ以下に抑えられている。
【００７０】
［実施例２］
以下、本発明の実施例２に係る光走査装置２００について説明する。本実施例に係る光走査装置２００において、上述した実施例１に係る光走査装置１００と同等の構成については説明を省略する。
【００７１】
図４は本実施例に係る光走査装置２００の要部概略図であり、図４（ａ）は主走査断面を示し、図４（ｂ）は副走査断面を示している。本実施例に係る光走査装置２００の構成を表４に示し、本実施例に係る結像光学素子５ａ，５ｂの形状を表５及び６に示す。
【００７２】
【表４】
2019095647.tif 000008
【００７３】
【表５】
2019095647.tif 000009
【００７４】
【表６】
2019095647.tif 000010
【００７５】
図５に、本実施例に係る光走査装置２００において、偏向器４の偏向面が設計値に対して２分倒れた場合の被走査面６における副走査方向の照射位置ずれを示す。図５を見てわかるように、主走査方向の全域にわたって照射位置ずれが５μｍ以下に抑えられている。
【００７６】
表７に、実施例１及び２における上述した条件式（１）−（５）、（９）−（１６）の夫々の中辺の値を示す。表７に示す通り、何れの実施例に係る光走査装置も各条件式を満足している。
【００７７】
【表７】
2019095647.tif 000011
【００７８】
［画像形成装置］
図６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。
【００７９】
図６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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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６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。
【００８３】
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６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。
【００８４】
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。
【００８５】
［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。
【００８６】
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】
【００８７】
１  光源
４  偏向器
５  結像光学系
５ａ，５ｂ  結像光学素子
６  被走査面
１００  光走査装置
【図１】
2019095647.tif 000012
【図２】
2019095647.tif 000013
【図３】
2019095647.tif 000014
【図４】
2019095647.tif 000015
【図５】
2019095647.tif 000016
【図６】
2019095647.tif 000017