(57)【要約】【課題】レンズを適切に構成することで低コスト化とともに高画質化も図った光走査装置を提供する。【解決手段】本発明に係る光走査装置１００は、光源１からの光束を偏向して被走査面９を主走査方向に走査する偏向器６と、少なくとも二つのレンズ７及び８を備え、偏向器６によって偏向された光束を被走査面９に導光する結像光学系７０とを有し、少なくとも二つのレンズ７及び８のうち偏向器６に最も近接して配置されている第１のレンズ７の吸水率は、第２のレンズ８の吸水率より大きく、第１のレンズ７の入射面と出射面との間の光軸上における距離をＤ、第１のレンズ７の光軸を含んだ副走査断面内における外縁部から該光軸までの最小距離の２倍をＨとしたとき、  Ｄ＜Ｈなる条件式を満たすことを特徴とする。【選択図】  図１
2019184808.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、
少なくとも二つのレンズを備え、該偏向器によって偏向された光束を前記被走査面に導光する結像光学系とを有し、
前記少なくとも二つのレンズのうち前記偏向器に最も近接して配置されている第１のレンズの吸水率は、第２のレンズの吸水率より大きく、
前記第１のレンズの入射面と出射面との間の光軸上における距離をＤ、前記第１のレンズの前記光軸を含んだ副走査断面内における外縁部から前記光軸までの最小距離の２倍をＨとしたとき、
Ｄ＜Ｈ
なる条件式を満たすことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記第２のレンズは、前記少なくとも二つのレンズのうち前記被走査面に最も近接して配置されている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。
【請求項３】
前記第２のレンズは、前記少なくとも二つのレンズのうち副走査断面内におけるパワーが最も大きい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。
【請求項４】
前記第１のレンズの前記光軸上を通過する前記光束の副走査方向における最大径をｄとするとき、
Ｄ＜Ｈ−ｄ
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１のレンズの飽和状態における吸水率は、１％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第２のレンズの飽和状態における吸水率は、０．０５％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第１及び第２のレンズは、樹脂で作製されているレンズであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記第１のレンズは、アクリルで作製されているレンズであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記第２のレンズは、シクロオレフィンポリマーまたはシクロオレフィンコポリマーで作製されているレンズであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいず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１１】
請求項１乃至９のいず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、特にレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）等の画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、低コスト化を図るために、樹脂製の光学部材を用いた光走査装置が知られている。
特許文献１は、結像光学系に樹脂製のレンズを用いることで低コスト化を図った光走査装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３９６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
樹脂の中には吸湿が大きく発生するものがあり、そのような樹脂から作製されたレンズにおいて吸湿が発生すると、光学性能が変化し画質を劣化させてしまう虞がある。
そこで本発明は、レンズを適切に構成することで低コスト化とともに高画質化も図った光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光走査装置は、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、少なくとも二つのレンズを備え、偏向器によって偏向された光束を被走査面に導光する結像光学系とを有し、少なくとも二つのレンズのうち偏向器に最も近接して配置されている第１のレンズの吸水率は、第２のレンズの吸水率より大きく、第１のレンズの入射面と出射面との間の光軸上における距離をＤ、第１のレンズの光軸を含んだ副走査断面内における外縁部から該光軸までの最小距離の２倍をＨとしたとき、
Ｄ＜Ｈ
なる条件式を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、レンズを適切に構成することで低コスト化とともに高画質化も図った光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一実施形態に係る光走査装置の主走査断面図。
【図２】第二実施形態に係る光走査装置の主走査断面図。
【図３】実施形態に係るモノクロ及びカラー画像形成装置の要部副走査断面図。
【図４】レンズの模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本実施形態に係る光走査装置を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
【０００９】
なお、以下の説明において、主走査方向とは、偏向器の回転軸及び光学系の光軸に垂直な方向（回転多面鏡で光束が偏向走査される方向）である。副走査方向とは、偏向器の回転軸に平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向に垂直な断面である。副走査断面とは、主走査方向に垂直な断面である。
従って、以下の説明において、主走査方向及び副走査断面は、入射光学系と結像光学系とで異なることに注意されたい。
【００１０】
光学系に用いられるレンズの樹脂材料としては、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、アクリル等が用いられることが多い。
特に、光走査装置の光学系に用いられるレンズの樹脂材料としては、耐環境安定性等の観点からＣＯＰやＣＯＣが用いられることが多い。
但し、グレード等にもよるが、ＣＯＰやＣＯＣは、アクリルと比べて重量あたりの単価が高いことが多いため、コストダウンを図る上ではアクリルを採用することが望ましい。
しかしながら、アクリルは、耐環境安定性の観点、特に吸湿が大きいことに注意しなければならない。
【００１１】
アクリルを用いてレンズを作製した場合、使用される場所の湿度等に応じて、レンズが周囲の水分を取り込んだり、レンズから周囲へ水分が排出されたりする。
これにより、レンズの面形状が変化したり、屈折率に偏り、すなわち分布が生じたりする。特に、レンズ内において屈折率の偏りがあると、光線が通過する際に屈折率の大きいほうに向かって曲がる。そのため、レンズの光軸上より軸外の方が屈折率が高い場合、負のパワーを有しているかの様に振舞う。
また、レンズの面形状が変化すると、その形状に応じて光束が集光する位置、すなわちピントが変化する。
【００１２】
レンズにおける吸湿は、まず表面において生じ、その後、内部に向かって水分が浸透していくため、その影響は、レンズの外形に依存する。
例えば、光走査装置の結像光学系に用いられるレンズは、偏向器による走査方向（主走査方向）に長く、光軸方向や光軸方向及び主走査方向に垂直な副走査方向に短い形状であることが多い。
このようなレンズ形状の場合、中心までの距離が最も短い面から浸透してきた水分が最も早く中心に到達するため、中心までの距離が最も短い面からの吸湿の影響が支配的になる。
逆に言えば、中心までの距離が遠い面からの吸湿の影響は少ないため、主走査方向に沿った吸湿の光学的な影響は小さくなる。
従って、結像光学系に用いられるレンズにおいては、副走査方向及び光軸方向に沿った吸湿を主に考慮すればよい。
【００１３】
次に、副走査方向及び光軸方向それぞれにおける吸湿を比較すると、レンズの光軸方向の長さ（光軸上における入射面と出射面との間の距離、すなわち、肉厚）と副走査方向の長さ（光軸を含んだ副走査断面内における外縁部から光軸までの距離の２倍、すなわち、レンズ高さ）との大小関係は、製品によって異なるが、「肉厚＜レンズ高さ」の関係に有る場合には、光軸方向からの吸湿が支配的になる。
ここで、吸湿により光軸方向に沿って屈折率の偏りが発生しても、ピント等にはほとんど影響しない。
従って、レンズにおいて吸湿の影響を抑制するためには、レンズの肉厚をＤ、レンズ高さの最小値をＨとするとき、以下の条件式（１）を満たすようにレンズ外形を設計すると良いと考えられる。
Ｄ＜Ｈ  ・・・（１）
【００１４】
また、光走査装置の結像光学系に用いられるレンズでは有限の幅を持つ光束が通過する。そのため、光束幅がある程度大きくなると、「肉厚＜レンズ高さ」の関係を満たすようにレンズを設計したとしても、レンズの光軸方向から浸透してきた水分が中心にたどり着く前に、副走査方向から浸透してきた水分がレンズの光束通過部分に到達してしまう。それにより、副走査方向から浸透してきた水分がレンズの光学性能に影響を与える可能性がある。
そこで、レンズを通過する光束の副走査方向の最大径をｄ、レンズの肉厚をＤ、レンズ高さの最小値をＨとするとき、以下の条件式（２）を満たすようにレンズを設計することがより好ましい。
Ｄ＜Ｈ−ｄ  ・・・（２）
なお、ここで図４に示されているように、レンズ部４０１に加えて鍔部４０２を有するレンズ４００を考慮すると、レンズ高さの最小値Ｈは、鍔部４０２を含めたレンズ４００の光軸を含んだ副走査断面内における外縁部から光軸までの最小距離の２倍と定義すればよい。
【００１５】
しかしながら、肉厚が１０ｍｍを超えるレンズにおいて、条件式（１）の関係を満たすようにレンズの高さを高くすると、材料の使用量が増えることによるコストアップを招いてしまう。また、それに加えて、成形による作製においては、取り個数を減らしてしまう可能性もあるため好ましくない。
【００１６】
屈折率の偏り等、非偏心な光学的変化のピントに対する影響は、通過する光束の幅が大きい光学面において相対的に高くなり、逆に光束幅が小さい光学面では相対的に低くなる。
上記のように、副走査方向に沿った吸湿がピントに大きく影響するため、通過する光束の副走査方向における幅が小さい光学面を有するレンズをアクリル等のローコスト材で作製することが望ましい。
具体的には、光走査装置においては、偏向器の近傍で光束は副走査方向に一旦集光するため、複数のレンズから構成される結像光学系においては、偏向器に最も近接して配置されているレンズを光束が通過する際の副走査方向の幅が小さくなることが多い。
従って、最も偏向器に近いレンズをアクリルで作製することが望ましい。
【００１７】
一方、被走査面に最も近いレンズや副走査断面内において最もパワーを有するレンズにおいては、他のレンズと比較して副走査方向の光束幅が大きくなっていることが多いため、副走査方向に沿った吸湿の影響を受けやすくなる。
そのため、そのようなレンズに対しては、飽和状態における吸水率が非常に小さい、具体的には０．０５％以下であるＣＯＰやＣＯＣで作製したレンズを採用することが望ましい。
【００１８】
以上のことから、光走査装置の結像光学系が２枚のレンズで構成されている場合、偏向器に近い方の第１のレンズはアクリルで、被走査面に近い方の第２のレンズはＣＯＰ若しくはＣＯＣで作製する。それによって、光学性能を維持しつつコストダウンを図ることが可能となる。
【００１９】
なお、アクリルの飽和状態における吸水率は、製造しているメーカーやグレードによって様々であるが、一般的には多くにおいて１％以上である。
【００２０】
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係る光走査装置１００の主走査断面図を示している。
本実施形態に係る光走査装置１００は、光源１、アナモフィックコリメータレンズ３、開口絞り５、偏向器６、第１の結像レンズ７（第１のレンズ）及び第２の結像レンズ８（第２のレンズ）を備えている。
【００２１】
光源１としては、例えば半導体レーザーが用いられ、不図示のカバーガラスによって保護されている。
アナモフィックコリメータレンズ３は、光源１から射出された光束を主走査断面内においては平行光束に、副走査断面内においては収束光束になるように変換している。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。また、アナモフィックコリメータレンズ３の入射面側に回折面を設けることによって温度補償を行っている。
【００２２】
開口絞り５は、アナモフィックコリメータレンズ３を通過した光束を所定のビーム形状に整形する、具体的には主走査方向及び副走査方向の光束径を制限することで、被走査面９上におけるスポット径を所望の大きさにしている。
偏向器６は、４面構成の回転多面鏡であり、開口絞り５を通過した光束を主走査方向に偏向走査している。また、偏向器６は、モータ等の駆動手段（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。
第１及び第２の結像レンズ７及び８は、ｆθ特性を有しており、偏向器６の偏向面６ａによって偏向走査された光束を被走査面９上に集光（導光）している。
【００２３】
本実施形態に係る光走査装置１００では、アナモフィックコリメータレンズ３及び開口絞り５によって入射光学系８０が構成されており、第１及び第２の結像レンズ７及び８によって結像光学系７０が構成されている。
そして結像光学系７０は、副走査断面内において、偏向器６の偏向面６ａと被走査面９との間を共役関係にして面倒れ補正を行っている。
【００２４】
本実施形態に係る光走査装置１００では、画像情報に応じて光変調されて光源１から出射した発散光束が、アナモフィックコリメータレンズ３によって、主走査断面内においては平行光束に、副走査断面内においては偏向器６の偏向面６ａ近傍で集光するように変換される。これにより、偏向面６ａ上において主走査方向に長い線像が形成される。そして、アナモフィックコリメータレンズ３を通過した光束は、開口絞り５に設けられている開口部を通過することで光束の一部が遮光される。
【００２５】
偏向器６の偏向面６ａによって偏向反射された光束は、第１及び第２の結像レンズ７及び８によって被走査面９上に集光され、スポット状の像が形成される。そして、偏向器６を矢印Ａ方向に回転させることによって、被走査面９上を矢印ＰＢ方向（主走査方向）に等速度で光走査する。
これにより、記録媒体として被走査面９の位置に配置されている感光ドラム９の感光面上に画像記録が行われる。
【００２６】
次に、本実施形態に係る光走査装置１００に設けられている各光学素子の曲率半径、面間隔、屈折率等の諸元値を以下の表１に示す。
【００２７】
【表１】
2019184808.tif 000003
【００２８】
表１において、Ｒｙは主走査断面内における曲率半径、Ｒｚは副走査断面内における曲率半径、Ｄは光学面若しくは光学素子間の距離、Ｎは波長７８０ｎｍの光束に対する屈折率である。
また、非球面係数において、添え字ｕは光源側、ｌは反光源側の非球面係数であることを示している。
【００２９】
また、アナモフィックコリメータレンズ３の入射面側には回折面が設けられており、以下の位相関数φで定義される。
【数１】
2019184808.tif 000004
【００３０】
ここで、λは設計波長（＝７９０ｎｍ）、Ｙは主走査方向の座標、Ｚは副走査方向の座標、Ｃは主走査方向（Ｙ方向）の位相係数、Ｅは副走査方向（Ｚ方向）の位相係数である。
この回折面は、位相関数φが２πの整数倍となる座標において、光路長が波長相当の差異を生じる高さの段差が設けられた回折格子となっている。
【００３１】
また、第１及び第２の結像レンズ７及び８の各光学面の主走査断面内における非球面形状Ｘ（母線形状）及び副走査断面内における非球面形状Ｓ（子線形状）はそれぞれ、以下の式（４）及び（５）で表される。
【数２】
2019184808.tif 000005
【数３】
2019184808.tif 000006
【００３２】
ここで、ｋは離心率、Ｙは主走査方向の座標、Ｚは副走査方向の座標、ＲＹは主走査断面内の曲率半径、ｒＺ’は副走査断面内の曲率半径である。
また、副走査断面内の曲率半径ｒＺ’は、ｒＺを光軸上における副走査断面内の曲率半径としたとき、以下の式（６）のように表される。
【数４】
2019184808.tif 000007
【００３３】
本実施形態に係る光走査装置１００の結像光学系７０に設けられている第１及び第２の結像レンズ７及び８のうち、偏向器６側の第１の結像レンズ７の材料として、アクリルの一種である三菱ケミカル株式会社のアクリペット（２４時間の吸水率０．３％、飽和状態における吸水率１％程度）を採用することで、コストダウンを図っている。
そして、偏向器６から第１の結像レンズ７までの距離を１０．５ｍｍとすることで、第１の結像レンズ７の入射面及び出射面それぞれを通過する際の光軸上における副走査方向の光束幅ｄを０．４８ｍｍ及び０．７６ｍｍとしている。
また、第１の結像レンズ７の肉厚Ｄを６．５ｍｍ、レンズ高さの最小値Ｈを１０ｍｍとすることで、入射面及び出射面のいずれにおいても条件式（１）及び（２）を満たすようにして、第１の結像レンズ７の光学性能に対する吸湿の影響を抑制している。
【００３４】
一方、被走査面９側の第２の結像レンズ８の材料として、ＣＯＰ樹脂の一種である日本ゼオン株式会社のＥ４８Ｒ（飽和状態における吸水率０．０５％以下）を採用することで、第２の結像レンズ８の光学性能に対する吸湿の影響を抑制している。
なお、表１から計算してもわかるように、第１の結像レンズ７の副走査断面内におけるパワーは負であり、第２の結像レンズ８よりも小さくなっている。
【００３５】
［第二実施形態］
図２は、第二実施形態に係る光走査装置２００の主走査断面図を示している。
本実施形態に係る光走査装置２００は、第１、第２、第３及び第４の光源１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄ、第１及び第２の副走査絞り２Ａ及び２Ｂ、及び第１、第２、第３及び第４のコリメータレンズ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄを備えている。また、本実施形態に係る光走査装置２００は、第１及び第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ａ及び４Ｂ、第１及び第２の主走査絞り５Ａ及び５Ｂ、偏向器６、第１の結像レンズ７Ａ及び７Ｂ、及び第２の結像レンズ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄを備えている。
【００３６】
第１、第２、第３及び第４の光源１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄとしては、例えば半導体レーザーが用いられ、不図示のカバーガラスによって保護されている。第１及び第２の光源１Ａ及び１Ｂは、互いに副走査方向に配列しており、第３及び第４の光源１Ｃ及び１Ｄは、互いに副走査方向に配列している。
第１の副走査絞り２Ａ及び第２の副走査絞り２Ｂはそれぞれ、第１、第２の光源１Ａ、１Ｂから出射した光束ＬＡ、ＬＢ及び第３、第４の光源１Ｃ、１Ｄから出射した光束ＬＣ、ＬＤの副走査方向の光束径を制限している。
【００３７】
第１及び第２のコリメータレンズ３Ａ及び３Ｂはそれぞれ、第１の副走査絞り２Ａを通過した光束ＬＡ及びＬＢを主走査断面内において平行光束になるように変換している。また、第３及び第４のコリメータレンズ３Ｃ及び３Ｄはそれぞれ、第２の副走査絞り２Ｂを通過した光束ＬＣ及びＬＤを主走査断面内において平行光束になるように変換している。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
【００３８】
第１の一体化シリンドリカルレンズ４Ａ及び第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ｂはそれぞれ、第１、第２のコリメータレンズ３Ａ、３Ｂを通過した光束ＬＡ、ＬＢ及び第３、第４のコリメータレンズ３Ｃ、３Ｄを通過した光束ＬＣ、ＬＤを副走査断面内において収束光束になるように変換している。なお、第１及び第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ａ及び４Ｂにおいては、ゴースト光の発生を抑制するために、主走査断面内においてもパワーを持たせている。また、第１及び第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ａ及び４Ｂそれぞれの出射面側に回折面を設けることによって温度補償を行っている。
【００３９】
第１の主走査絞り５Ａ及び第２の主走査絞り５Ｂはそれぞれ、第１の一体化シリンドリカルレンズ４Ａを通過した光束ＬＡ、ＬＢ及び第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ｂを通過した光束ＬＣ、ＬＤの主走査方向の光束径を制限している。そして、第１及び第２の副走査絞り２Ａ及び２Ｂと第１及び第２の主走査絞り５Ａ及び５Ｂとで、第１、第２、第３及び第４の被走査面９Ａ、９Ｂ、９Ｃ及び９Ｄ上におけるスポット径を所望の大きさにしている。
偏向器６は、５面構成の回転多面鏡であり、第１及び第２の主走査絞り５Ａ及び５Ｂを通過した光束ＬＡ乃至ＬＤを主走査方向に偏向走査している。また、偏向器６は、モータ等の駆動手段（不図示）により図中矢印ＰＡ方向に一定速度で回転している。
第１の結像レンズ７Ａ及び７Ｂ、及び第２の結像レンズ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄは、ｆθ特性を有しており、偏向器６の第１及び第２の偏向面６ａ及び６ｂによって偏向走査された光束ＬＡ乃至ＬＤを第１、第２、第３及び第４の被走査面９Ａ、９Ｂ、９Ｃ及び９Ｄ上に集光（導光）している。
【００４０】
本実施形態に係る光走査装置２００では、第１の副走査絞り２Ａ、第１のコリメータレンズ３Ａ、第１の一体化シリンドリカルレンズ４Ａ及び第１の主走査絞り５Ａによって第１の入射光学系８０Ａが構成されている。
また、第１の副走査絞り２Ａ、第２のコリメータレンズ３Ｂ、第１の一体化シリンドリカルレンズ４Ａ及び第１の主走査絞り５Ａによって第２の入射光学系８０Ｂが構成されている。
また、第２の副走査絞り２Ｂ、第３のコリメータレンズ３Ｃ、第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ｂ及び第２の主走査絞り５Ｂによって第３の入射光学系８０Ｃが構成されている。
また、第２の副走査絞り２Ｂ、第４のコリメータレンズ３Ｄ、第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ｂ及び第２の主走査絞り５Ｂによって第４の入射光学系８０Ｄが構成されている。
【００４１】
そして、本実施形態に係る光走査装置２００では、第１の結像レンズ７Ａ及び第２の結像レンズ８Ａによって第１の結像光学系７０Ａが構成されている。また、第１の結像光学系７０Ａは、副走査断面内において、偏向器６の第１の偏向面６ａと第１の被走査面９Ａとの間を共役関係にして面倒れ補正を行っている。
【００４２】
また、第１の結像レンズ７Ａ及び第２の結像レンズ８Ｂによって第２の結像光学系７０Ｂが構成されており、第２の結像光学系７０Ｂは、副走査断面内において、偏向器６の第１の偏向面６ａと第２の被走査面９Ｂとの間を共役関係にして面倒れ補正を行っている。
また、第１の結像レンズ７Ｂ及び第２の結像レンズ８Ｃによって第３の結像光学系７０Ｃが構成されており、第３の結像光学系７０Ｃは、副走査断面内において、偏向器６の第２の偏向面６ｂと第３の被走査面９Ｃとの間を共役関係にして面倒れ補正を行っている。
また、第１の結像レンズ７Ｂ及び第２の結像レンズ８Ｄによって第４の結像光学系７０Ｄが構成されており、第４の結像光学系７０Ｄは、副走査断面内において、偏向器６の第２の偏向面６ｂと第４の被走査面９Ｄとの間を共役関係にして面倒れ補正を行っている。
【００４３】
本実施形態に係る光走査装置２００では、画像情報に応じて光変調されて第１の光源１Ａから出射した発散光束ＬＡは、第１の副走査絞り２Ａによって副走査方向の光束径が制限される。そして、第１の副走査絞り２Ａを通過した光束ＬＡは、第１のコリメータレンズ３Ａによって主走査断面内において平行光束になるように変換される。そして、第１のコリメータレンズ３Ａを通過した光束ＬＡは、第１の一体化シリンドリカルレンズ４Ａによって副走査断面内において収束光束になるように変換される。そして、第１の一体化シリンドリカルレンズ４Ａを通過した光束ＬＡは、第１の主走査絞り５Ａによって主走査方向の光束径が制限され、偏向器６の第１の偏向面６ａ近傍で集光するように変換される。これにより、第１の偏向面６ａ上において光束ＬＡによる主走査方向に長い線像が形成される。
【００４４】
また、画像情報に応じて光変調されて第２の光源１Ｂから出射した発散光束ＬＢは、第１の副走査絞り２Ａによって副走査方向の光束径が制限され、第２のコリメータレンズ３Ｂによって主走査断面内において平行光束になるように変換される。そして、第２のコリメータレンズ３Ｂを通過した光束ＬＢは、第１の一体化シリンドリカルレンズ４Ａによって副走査断面内において収束光束になるように変換される。そして、第１の一体化シリンドリカルレンズ４Ａを通過した光束ＬＢは、第１の主走査絞り５Ａによって主走査方向の光束径が制限され、偏向器６の第１の偏向面６ａ近傍で集光するように変換される。これにより、第１の偏向面６ａ上において光束ＬＢによる主走査方向に長い線像が形成される。
【００４５】
また、画像情報に応じて光変調されて第３の光源１Ｃから出射した発散光束ＬＣは、第２の副走査絞り２Ｂによって副走査方向の光束径が制限され、第３のコリメータレンズ３Ｃによって主走査断面内において平行光束になるように変換される。そして、第３のコリメータレンズ３Ｃを通過した光束ＬＣは、第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ｂによって副走査断面内において収束光束になるように変換される。そして、第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ｂを通過した光束ＬＣは、第２の主走査絞り５Ｂによって主走査方向の光束径が制限され、偏向器６の第２の偏向面６ｂ近傍で集光するように変換される。これにより、第２の偏向面６ｂ上において光束ＬＣによる主走査方向に長い線像が形成される。
【００４６】
また、画像情報に応じて光変調されて第４の光源１Ｄから出射した発散光束ＬＤは、第２の副走査絞り２Ｂによって副走査方向の光束径が制限され、第４のコリメータレンズ３Ｄによって主走査断面内において平行光束になるように変換される。そして、第４のコリメータレンズ３Ｄを通過した光束ＬＤは、第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ｂによって副走査断面内において収束光束になるように変換される。そして、第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ｂを通過した光束ＬＤは、第２の主走査絞り５Ｂによって主走査方向の光束径が制限され、偏向器６の第２の偏向面６ｂ近傍で集光するように変換される。これにより、第２の偏向面６ｂ上において光束ＬＤによる主走査方向に長い線像が形成される。
【００４７】
偏向器６の第１の偏向面６ａによって偏向反射された光束ＬＡは、第１及び第２の結像レンズ７Ａ及び８Ａによって第１の被走査面９Ａ上に集光され、スポット状の像が形成される。そして、偏向器６を矢印ＰＡ方向に回転させることによって、第１の被走査面９Ａ上を矢印ＰＢ方向（主走査方向）に等速度で光走査する。
【００４８】
また、偏向器６の第１の偏向面６ａによって偏向反射された光束ＬＢは、第１及び第２の結像レンズ７Ａ及び８Ｂによって第２の被走査面９Ｂ上に集光され、スポット状の像が形成される。そして、偏向器６を矢印ＰＡ方向に回転させることによって、第２の被走査面９Ｂ上を矢印ＰＢ方向（主走査方向）に等速度で光走査する。
また、偏向器６の第２の偏向面６ｂによって偏向反射された光束ＬＣは、第１及び第２の結像レンズ７Ｂ及び８Ｃによって第３の被走査面９Ｃ上に集光され、スポット状の像が形成される。そして、偏向器６を矢印ＰＡ方向に回転させることによって、第３の被走査面９Ｃ上を矢印ＰＢ方向（主走査方向）に等速度で光走査する。
また、偏向器６の第２の偏向面６ｂによって偏向反射された光束ＬＤは、第１及び第２の結像レンズ７Ｂ及び８Ｄによって第４の被走査面９Ｄ上に集光され、スポット状の像が形成される。そして、偏向器６を矢印ＰＡ方向に回転させることによって、第４の被走査面９Ｄ上を矢印ＰＢ方向（主走査方向）に等速度で光走査する。
【００４９】
これにより、記録媒体として第１、第２、第３及び第４の被走査面９Ａ、９Ｂ、９Ｃ及び９Ｄの位置にそれぞれ配置されている第１、第２、第３及び第４の感光ドラム９Ａ、９Ｂ、９Ｃ及び９Ｄの感光面上に画像記録が行われる。
【００５０】
本実施形態に係る光走査装置２００では、第１及び第２の入射光学系８０Ａ及び８０Ｂの光軸はそれぞれ、主走査断面に対して＋３゜及び−３゜傾いている。また、第３及び第４の入射光学系８０Ｃ及び８０Ｄの光軸はそれぞれ、主走査断面に対して−３゜及び＋３゜傾いている。
これにより、第１乃至第４の光源１Ａ乃至１Ｄから出射した光束ＬＡ乃至ＬＤはそれぞれ、偏向器６に斜入射しており、各光束を分離して各被走査面に導くことができるようにしている。
【００５１】
次に、本実施形態に係る光走査装置２００に設けられている各光学素子の曲率半径、面間隔、屈折率等の諸元値を以下の表２に示す。
【００５２】
【表２】
2019184808.tif 000008
【００５３】
表２において、Ｒｙは主走査断面内における曲率半径、Ｒｚは副走査断面内における曲率半径、Ｄは光学面若しくは光学素子間の距離、Ｎは波長７９０ｎｍの光束に対する屈折率である。
また、非球面係数において、添え字ｕは反光源側、ｌは光源側の非球面係数であることを示している。
【００５４】
また、第１及び第２の一体化シリンドリカルレンズ４Ａ及び４Ｂの出射面側には回折面が設けられており、上記の式（３）の位相関数φで定義される。
【００５５】
また、第１の結像レンズ７Ａ、７Ｂ及び第２の結像レンズ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄの各光学面の主走査断面内における非球面形状（母線形状）は、上記の式（４）で表される。
また、第１の結像レンズ７Ａ、７Ｂの各光学面の副走査断面内における非球面形状（子線形状）は、上記の式（５）で表される。
加えて、第２の結像レンズ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄの各光学面の副走査断面内における非球面形状（子線形状）は、以下の式（７）のように表される。
【数５】
2019184808.tif 000009
ここで、副走査断面内の曲率半径ｒＺ’は、上記の式（６）で表される。
【００５６】
本実施形態に係る光走査装置２００の第１及び第２の結像光学系７０Ａ及び７０Ｂに設けられている第１の結像レンズ７Ａ、第２の結像レンズ８Ａ及び８Ｂのうち、偏向器６側の第１の結像レンズ７Ａの材料として、アクリルの一種である三菱ケミカル株式会社のアクリペット（２４時間における吸水率０．３％、飽和状態における吸水率１％程度）を採用することで、コストダウンを図っている。
【００５７】
そして、偏向器６から第１の結像レンズ７Ａまでの距離を１７ｍｍとすることで、第１の結像レンズ７Ａの入射面及び出射面それぞれを通過する際の光軸上における副走査方向の光束幅ｄを０．４１ｍｍ及び０．４５ｍｍとしている。
また、第１の結像レンズ７Ａの肉厚Ｄを７．２９ｍｍ、入射面上及び出射面上それぞれにおけるレンズ高さの最小値Ｈを１０．６ｍｍ及び１２．２ｍｍとしている。これにより、入射面及び出射面のいずれにおいても条件式（１）及び（２）を満たすようにして、第１の結像レンズ７Ａの光学性能に対する吸水の影響を抑制している。
【００５８】
一方、第１及び第２の被走査面９Ａ及び９Ｂ側の第２の結像レンズ８Ａ及び８Ｂの材料として、ＣＯＰ樹脂の一種である日本ゼオン株式会社のＫ２２Ｒ（飽和状態における吸水率０．０５％以下）を採用することで、第２の結像レンズ８Ａ及び８Ｂの光学性能に対する吸湿の影響を抑制している。
なお、表２から計算してもわかるように、第１の結像レンズ７Ａの副走査断面内におけるパワーは負であり、第２の結像レンズ８Ａ及び８Ｂよりも小さくなっている。
また、上記の構成は、第３及び第４の結像光学系７０Ｃ及び７０Ｄにおいても同様である。
【００５９】
［モノクロ画像形成装置］
図３（ａ）は、第一実施形態に係る光走査装置１００が搭載されたモノクロ画像形成装置１０４の要部副走査断面図を示している。
【００６０】
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。入力されたコードデータ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。そして、画像データＤｉは、第一実施形態に係る光走査装置１００に入力される。
光走査装置１００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム１０３が射出され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面上が主走査方向に沿って走査される。
【００６１】
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、主走査方向に垂直な副走査方向に移動する。
感光ドラム１０１の回転方向の上流側には、感光ドラム１０１の感光面上を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が感光ドラム１０１の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ドラム１０１の感光面上に、光走査装置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。
【００６２】
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の感光面上に静電潜像が形成される。
この静電潜像は、光ビーム１０３の照射位置よりも更に感光ドラム１０１の回転方向の下流側において感光ドラム１０１に当接するように配設された現像手段である現像器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の下方において感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８（転写器）によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。
【００６３】
用紙１１２は、感光ドラム１０１の前方（図３（ａ）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の端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、給紙ローラ１１０によって用紙カセット１０９内の用紙１１２が搬送路へ送り込まれる。
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、更に感光ドラム１０１の後方（図３（ａ）において左側）の定着器１１８へと搬送される。
【００６４】
定着器１１８は、内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３と定着ローラ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。
転写され搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４との圧接部において加圧しながら加熱することによって、用紙１１２上の未定着トナー像が定着される。
更に定着器１１８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が排紙ローラ１１６によって画像形成装置１０４の外部に排出される。
【００６５】
図３（ａ）において図示されていないが、プリンタコントローラ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１０４内の各部や、光走査装置１００内の偏向器であるポリゴンモータ等の制御も行う。
なお、画像形成装置１０４の記録密度は、特に限定されないが、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１０４において第一実施形態に係る光走査装置１００の構成はより効果を発揮する。
【００６６】
［カラー画像形成装置］
図３（ｂ）は、四つの第一実施形態に係る光走査装置２１１、２１２、２１３及び２１４が搭載されたカラー画像形成装置２６０の要部副走査断面図を示している。
【００６７】
本実施形態に係る画像形成装置２６０は、第一実施形態に係る光走査装置を四個並べ、各々並行して像担持体である感光ドラムの感光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。
【００６８】
図３（ｂ）に示されているように、画像形成装置２６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器２５２から出力されたＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力される。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ２５３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２１１、２１２、２１３及び２１４に入力される。
そして、光走査装置２１１乃至２１４のそれぞれからは、各画像データに応じて変調された光ビーム２４１、２４２、２４３、２４４が射出される。そして、出射した光ビーム２４１、２４２、２４３、２４４それぞれが感光ドラム２２１、２２２、２２３、２２４の感光面上を主走査方向に沿って走査する。
【００６９】
本実施形態に係るカラー画像形成装置２６０では、四つの光走査装置２１１、２１２、２１３及び２１４が並べられている。
そして、各々の光走査装置がＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色に対応しており、各々並行して感光ドラム２２１、２２２、２２３、２２４の感光面上に画像信号（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。
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置２６０では、上述の如く四つの光走査装置２１１、２１２、２１３及び２１４によって射出された各々の画像データに基づいた光ビーム２４１、２４２、２４３及び２４４を用いて、不図示の帯電器によって帯電された各々対応する感光ドラム２２１、２２２、２２３及び２２４の感光面上に各色の静電潜像を形成している。
【００７０】
その後、各色の静電潜像は現像器２３１、２３２、２３３、２３４によってトナー像として現像され、現像されたトナー像は、不図示の転写器において、用紙カセット２３８から搬送ベルト２５１によって搬送されてきた被転写材たる用紙上に多重転写される。
そして、用紙上に多重転写されたトナー像は定着器２５４によって定着され、一つのフルカラー画像が形成される。
【００７１】
なお、外部機器２５２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２６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
また、カラー画像形成装置２６０には、四つの第一実施形態に係る光走査装置の代わりに一つの第二実施形態に係る光走査装置を用いることもできる。
【符号の説明】
【００７２】
１  光源
６  偏向器
７  第１の結像レンズ（第１のレンズ）
８  第２の結像レンズ（第２のレンズ）
９  被走査面
７０  結像光学系
１００  光走査装置
【図１】
2019184808.tif 000010
【図２】
2019184808.tif 000011
【図３】
2019184808.tif 000012
【図４】
2019184808.tif 000013