(57)【要約】【課題】  画像形成装置の十分な小型化を実現することが可能な光走査装置を提供すること。【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、２．０≦ｈ／Ｔｃ≦３．０、１０≦（ｄ＋Ｓｋ）／Ｔ１≦１２なる条件式を満足する。【選択図】  図１
2019086620.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有効走査幅をｈとし、前記結像光学素子の光軸上において、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、前記結像光学素子の厚さをｄ、前記結像光学素子から前記被走査面までの距離をＳｋ、前記軸上偏向点から前記結像光学素子までの距離をＴ１とするとき、
２．０≦ｈ／Ｔｃ≦３．０
１０≦（ｄ＋Ｓｋ）／Ｔ１≦１２
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】
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に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記偏向器により最大走査角度の半分の走査角度で偏向される光線と前記結像光学素子の入射面との交点から前記軸上偏向点までの光軸方向における距離をＴ１ｈａｌｆとし、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入射面との交点から前記軸上偏向点までの光軸方向における距離をＴ１ｍａｘとするとき、
０．０＜（Ｔ１ｈａｌｆ−Ｔ１）／（Ｔ１ｈａｌｆ−Ｔ１ｍａｘ）≦５．０
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】
前記偏向器により最大走査角度で偏向される光線と前記結像光学素子の出射面との交点における該出射面の主走査方向に対する傾きをΔ２ｍａｘとし、前記偏向器により最大走査角度の半分の走査角度で偏向される光線と前記出射面との交点における該出射面の主走査方向に対する傾きをΔ２ｈａｌｆとするとき、
０．４０≦｜Δ２ｍａｘ−Δ２ｈａｌｆ｜≦１．０
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】
前記偏向器により最大走査角度の半分の走査角度で偏向される光線と前記結像光学素子の出射面との交点から前記軸上偏向点までの光軸方向における距離をＴ２ｈａｌｆとし、前記光軸上における前記軸上偏向点から前記出射面までの距離をＴ２とするとき、
−０．１０≦（Ｔ２ｈａｌｆ−Ｔ２）／ｄ≦０．１０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記軸上偏向点から前記光源の発光面の中心までの光軸方向における距離及び主走査方向における距離を各々Ｘｏｂｊ及びＹｏｂｊとするとき、
０．０≦Ｘｏｂｊ／Ｙｏｂｊ≦０．３６
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】
主走査断面内において前記軸上偏向点に入射する光線と前記光軸との成す角度をθｍとするとき、
７０°＜θｍ≦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６の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光源から出射する光束の波長をλとするとき、
λ≦７００ｎｍ
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記結像光学素子の光軸を含む副走査断面内における横倍率をβｓとするとき、
２．０＜｜βｓ｜＜９．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
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９の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
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１０の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
２．１≦ｈ／Ｔｃ≦２．７
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】
１０．５≦（ｄ＋Ｓｋ）／Ｔ１≦１１．５
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、光走査装置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に記載の光走査装置においては、偏向器から被走査面までの距離が十分に短縮されていない。よって、この光走査装置を画像形成装置に適用する場合、装置全体の十分な小型化を実現することが難しくなる。
【０００５】
本発明の目的は、画像形成装置の十分な小型化を実現することが可能な光走査装置を提供することである。
【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有効走査幅をｈとし、前記結像光学素子の光軸上において、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、前記結像光学素子の厚さをｄ、前記結像光学素子から前記被走査面までの距離をＳｋ、前記軸上偏向点から前記結像光学素子までの距離をＴ１とするとき、２．０≦ｈ／Ｔｃ≦３．０、１０≦（ｄ＋Ｓｋ）／Ｔ１≦１２なる条件式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、画像形成装置の十分な小型化を実現することが可能な光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る光走査装置の要部概略図。
【図２】本発明の実施例１に係る光走査装置の要部拡大図。
【図３】本発明の実施例１に係る光走査装置の像面湾曲特性を示す図。
【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】本発明の実施例２に係る光走査装置の像面湾曲特性を示す図。
【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】
【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により構成することで、光走査装置１００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。
【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、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、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】
ここで、被走査面６における有効領域の主走査方向での幅（有効走査幅）をｈとする。また、結像光学素子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、結像光学素子５の厚さをｄ、結像光学素子５から被走査面６までの距離をＳｋ、軸上偏向点から結像光学素子５までの距離をＴ１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）及び（２）を満足する。
２．０≦ｈ／Ｔｃ≦３．０          （１）
１０≦（ｄ＋Ｓｋ）／Ｔ１≦１２    （２）
【００１６】
条件式（１）は、偏向器４から被走査面６までの光軸方向における光路長と有効走査幅との関係、すなわち光走査装置１００の走査画角（最大走査角度）の条件を示している。条件式（１）を満足することで、光走査装置１００の走査画角を広角化することができるため、有効走査幅を維持しつつ偏向器４から被走査面６までの距離を十分に短縮することが可能になる。
【００１７】
条件式（１）の上限を上回ると、走査画角が大きくなり過ぎてしまうため、偏向器４の偏向面を著しく大型化することが必要になり、偏向器４と各光路や他の部材との干渉を回避することが困難になる。また、条件式（１）の下限を下回ると、走査画角が小さくなり過ぎてしまうため、偏向器４から被走査面６までの距離を十分に短縮することが困難になる。
【００１８】
条件式（２）は、結像光学素子５の光軸方向における配置の条件を示している。条件式（２）を満足することで、結像光学素子５を偏向器４に十分に近づけて配置することができる。すなわち、条件式（１）及び（２）を同時に満足することで、走査画角を広角化した場合の結像光学素子５の主走査方向における大型化を抑制することが可能になる。
【００１９】
条件式（２）の上限を上回ると、結像光学素子５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結像光学素子５との干渉を回避することが困難になる。また、条件式（２）の下限を下回ると、偏向器４と結像光学素子５との距離が長くなり過ぎてしまい、結像光学素子５の主走査方向における大型化を抑制することが困難になる。
【００２０】
このように、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）及び（２）を同時に満足することで、光走査装置１００の小型化及び光走査装置１００を備える画像形成装置の小型化を実現することができる。さらに、以下の条件式（１ａ）及び（２ａ）を満足することがより好ましい。
２．１≦ｈ／Ｔｃ≦２．７                  （１ａ）
１０．５≦（ｄ＋Ｓｋ）／Ｔ１≦１１．５    （２ａ）
【００２１】
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］、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（３）で表される。
Ｙ＝（Ｋ／Ｂ）×ｔａｎ（Ｂ×θ）    （３）
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）
【００２５】
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）
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
０．３０≦Ｂ≦０．７０    （６）
【００２９】
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、装置全体の小型化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。さらに、以下の条件式（６ａ）を満足することがより好ましい。
０．４０≦Ｂ≦０．６０    （６ａ）
【００３０】
図２に、光走査装置１００の結像光学素子５の周辺の拡大図を示す。ここで、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。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。
【００３１】
そして、図２に示すように、中間光線と結像光学素子５の入射面との交点から軸上偏向点までの光軸方向における距離をＴ１ｈａｌｆ、最軸外光線と入射面との交点から軸上偏向点までの光軸方向における距離をＴ１ｍａｘとする。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（７）を満足することが望ましい。
０．０＜（Ｔ１ｈａｌｆ−Ｔ１）／（Ｔ１ｈａｌｆ−Ｔ１ｍａｘ）≦５．０    （７）
【００３２】
条件式（７）は、結像光学素子５の入射面の形状に関する。条件式（７）を満足すると、主走査断面内において結像光学素子５の入射面が二つの変極点を有し、かつ結像光学素子５の入射面の主走査方向における光軸上から中間位置にかけての形状変化よりも、中間位置から端部にかけての形状変化の方が大きくなる。これにより、軸上像高から軸外像高にわたって良好な結像性能を実現することができる。
【００３３】
条件式（７）の上限を上回ると、結像光学素子５の入射面の主走査方向における中間位置から端部にかけての形状変化が小さくなり過ぎてしまい、軸外像高での収差を良好に補正することが難しくなる。また、条件式（７）の下限を下回ると、結像光学素子５の入射面の光軸上から端部にかけての形状変化の方向が一様になってしまい、中間像高におけるコマ収差を良好に補正することが難しくなる。さらに、以下の条件式（７ａ）を満足することがより好ましい。
０．０＜（Ｔ１ｈａｌｆ−Ｔ１）／（Ｔ１ｈａｌｆ−Ｔ１ｍａｘ）≦１．０    （７ａ）
【００３４】
また、最軸外光線が通過する位置での結像光学素子５の出射面の主走査方向に対する傾き（形状変化率）をΔ２ｍａｘ、中間光線が通過する位置での結像光学素子５の出射面の主走査方向に対する傾きをΔ２ｈａｌｆとする。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（８）を満足することが望ましい。
０．４０≦｜Δ２ｍａｘ−Δ２ｈａｌｆ｜≦１．０    （８）
【００３５】
ただし、ここでの傾きとは、各光線が通過する位置での結像光学素子５の出射面の形状の変化率である。結像光学素子５の出射面のうち、各光線が通過する位置を含む微小な領域について、光軸方向（Ｘ方向）における幅を主走査方向（Ｙ方向）における幅で除したものである。なお、出射面の傾きの符号については、光軸上から端部に向かうに従い被走査面６の側に傾く場合を正とし、逆に偏向器４の側に傾く場合を負とする。
【００３６】
条件式（８）は、主走査断面内における結像光学素子５の出射面の形状に関する。条件式（８）を満足することで、主走査断面内において結像光学素子５の出射面の中間位置から端部にかけての形状変化をある程度急峻にすることができ、軸外像高における収差を良好に補正することができる。
【００３７】
条件式（８）の上限を上回ると、結像光学素子５の出射面の中間位置から端部にかけての形状変化が急峻になり過ぎてしまい、良好な結像性能を得ることが難しくなる。また、条件式（８）の下限を下回ると、結像光学素子５の出射面の中間位置から端部にかけての形状変化が一様になってしまい、軸外像高における収差を良好に補正することが難しくなる。さらに、以下の条件式（８ａ）を満足することがより好ましい。
０．５０≦｜Δ２ｍａｘ−Δ２ｈａｌｆ｜≦０．８０    （８ａ）
【００３８】
なお、後述する表１におけるΔ２ｍａｘ及びΔ２ｈａｌｆの値は、結像光学素子５の出射面の主走査方向における有効幅を主走査方向において３３個の微小領域に分割したときの、最軸外光線及び中間光線が通過する位置を含む微小領域の傾きの値を示している。ただし、ここでの有効幅とは、結像光学素子５の出射面のうち二つの最軸外光線が通過する位置同士の主走査方向における間隔を示す。すなわち、この有効幅をＹｈとし、最軸外光線及び中間光線が通過する位置を含む微小領域の夫々の主走査方向における両端同士の光軸方向における間隔をＸｍａｘ及びＸｈａｌｆとするとき、Δ２ｍａｘ及びΔ２ｈａｌｆは以下の式で表される。
Δ２ｍａｘ＝Ｘｍａｘ／（Ｙｈ／３３）
Δ２ｈａｌｆ＝Ｘｈａｌｆ／（Ｙｈ／３３）
【００３９】
このとき、結像光学素子５の出射面を通過する光束の主走査方向における幅はＹｈ／３３に対して十分に小さいため、上記の式で定義されるΔ２ｍａｘ及びΔ２ｈａｌｆが条件式（８）を満たしていれば、上述した効果を得ることができる。
【００４０】
また、中間光線と出射面との交点から軸上偏向点までの光軸方向における距離をＴ２ｈａｌｆとし、光軸上における軸上偏向点から結像光学素子５の出射面までの距離をＴ２とする。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（９）を満足することが望ましい。
−０．１０≦（Ｔ２ｈａｌｆ−Ｔ２）／ｄ≦０．１０    （９）
【００４１】
条件式（９）は、条件式（８）と同様に結像光学素子５の出射面の形状に関するものである。条件式（９）を満足することで、主走査断面内において結像光学素子５の出射面の光軸上から中間位置にかけての形状変化を小さくすることができ、軸上像高から軸外像高にわたって良好な結像性能を実現することができる。
【００４２】
条件式（９）の上限を上回ると、結像光学素子５の出射面の光軸上から中間位置にかけての形状変化が大きくなり過ぎてしまい、コマ収差を良好に補正することが難しくなる。また、条件式（９）の下限を下回ると、結像光学素子５の出射面の光軸上から中間位置にかけての形状が偏向器４の側に大きく変化してしまい、走査特性及び結像性能を良好に保つことが難しくなる。さらに、以下の条件式（９ａ）を満足することがより好ましい。
−０．０５０≦（Ｔ２ｈａｌｆ−Ｔ２）／ｄ≦０．０５０    （９ａ）
【００４３】
また、軸上偏向点から光源１の発光面の中心までの光軸方向における距離及び主走査方向における距離を各々Ｘｏｂｊ、Ｙｏｂｊとするとき、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。ただし、ここでの光軸方向における距離は、軸上偏向点を基準として光源１が被走査面６の側（＋Ｘ側）にある場合を正、被走査面６とは反対側にある場合を負（−Ｘ側）とする。また、ここでの主走査方向における距離は、軸上偏向点を基準として光源１が走査の上流側（＋Ｙ側）にある場合を正、走査の下流側（−Ｙ側）にある場合を負とする。
０．０≦Ｘｏｂｊ／Ｙｏｂｊ≦０．３６    （１０）
【００４４】
条件式（１０）は、光源１の位置、すなわち偏向器４に入射する光束の入射角の条件を示している。条件式（１０）の上限を上回ると、光源１の位置が被走査面６の側に寄り過ぎてしまい、偏向器４に入射する光束と結像光学素子５との干渉を回避することが難しくなる。また、条件式（１０）の下限を下回ると、光源１の位置が被走査面６とは反対側に寄り過ぎてしまい、偏向器４によって走査可能な領域が小さくなって広角化が難しくなる。さらに、以下の条件式（１０ａ）を満足することがより好ましい。
０．０≦Ｘｏｂｊ／Ｙｏｂｊ≦０．３０    （１０ａ）
【００４５】
また、主走査断面内において軸上偏向点に入射する光線と光軸との成す角度をθｍとするとき、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
７０°＜θｍ≦９０°    （１１）
【００４６】
条件式（１１）は、条件式（１０）と同様に偏向器４に入射する光束の入射角の条件を示している。条件式（１１）の上限を上回ると、偏向器４によって走査可能な領域が小さくなって広角化が難しくなる。また、条件式（１１）の下限を下回ると、偏向器４に入射する光束と結像光学素子５との干渉を回避することが難しくなる。さらに、以下の条件式（１１ａ）を満足することがより好ましい。
７３°＜θｍ≦８０°    （１１ａ）
【００４７】
なお、結像光学素子５を偏向器４に近づけて配置した場合、結像光学素子５の副走査断面内での横倍率（副走査倍率）を大きくすることが必要になる。このとき、偏向器４の製造誤差などに起因して、被走査面６における副走査方向の印字位置ずれ（ピッチムラ）が生じてしまう可能性がある。このような場合にも、条件式（１０）及び（１１）の少なくとも一方を満足することで、偏向器４における偏向点の変位量を低減することができるため、ピッチムラの発生を抑制することが可能になる。
【００４８】
また、光源１から出射する光束の波長をλとするとき、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
λ≦７００ｎｍ    （１２）
【００４９】
条件式（１２）を満足することで、光源１から出射する光束の波長（光源１の発振波長）が短くなって光束径を小さくすることができるため、偏向器４の偏向面を小型化しつつ広角化を実現することが可能になる。条件式（１２）の上限を上回ると、光源１の発振波長が長くなり過ぎてしまい、偏向器４の偏向面を小型化しつつ広角化を実現することが難しくなる。さらに、以下の条件式（１２ａ）を満足することがより好ましい。
λ≦５５０ｎｍ    （１２ａ）
【００５０】
また、結像光学素子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βｓとするとき、以下の条件式（１３）を満足することが望ましい。
２．０＜｜βｓ｜＜９．０    （１３）
【００５１】
条件式（１３）の上限を上回るほど副走査倍率が高くなると、各光学部材の製造誤差や配置誤差等に起因するピッチムラが大きくなってしまう。また、条件式（１３）下限を下回るほど副走査倍率が低くなると、主走査方向において結像光学素子５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（１３ａ）を満足することがより好ましい。
２．５＜｜βｓ｜＜８．０    （１３ａ）
【００５２】
［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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
本実施例においては、入射光学系３を単一の入射光学素子で構成しているが、必要に応じて入射光学系３を複数の入射光学素子で構成してもよい。例えば、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。
【００５６】
また、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（屈折力）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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
【数１】
2019086620.tif 000003
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
【数２】
2019086620.tif 000004
【００６５】
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素子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、有効走査幅や偏向器の回転角及び最大走査角度は、結像光学素子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。
【００６６】
【表１】
2019086620.tif 000005
【００６７】
本実施例に係る結像光学素子５の形状を表２に示す。表２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。
【００６８】
【表２】
2019086620.tif 000006
【００６９】
図３に、本実施例に係る光走査装置１００の収差特性として、主走査断面内におけるピント位置と像高との関係（像面湾曲特性）を示す。図３に示す通り、像面湾曲が良好に補正されていることがわかる。
【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。なお、図４では、各光束のマージナル光線を省略して主光線のみを示している。本実施例に係る光走査装置２００の構成を表３に示し、本実施例に係る結像光学素子５の形状を表４に示す。
【００７２】
【表３】
2019086620.tif 000007
【００７３】
【表４】
2019086620.tif 000008
【００７４】
図５に、本実施例に係る光走査装置２００の主走査断面内における像面湾曲特性を示す。図５に示す通り、像面湾曲が良好に補正されていることがわかる。
【００７５】
表５に、実施例１及び２における上述した条件式（１）、（２）、（６）−（１３）の夫々の中辺の値を示す。表５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。
【００７６】
【表５】
2019086620.tif 000009
【００７７】
［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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
［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。
【００８５】
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】
【００８６】
１  光源
４  偏向器
５  結像光学素子
６  被走査面
１００  光走査装置
【図１】
2019086620.tif 000010
【図２】
2019086620.tif 000011
【図３】
2019086620.tif 000012
【図４】
2019086620.tif 000013
【図５】
2019086620.tif 000014
【図６】
2019086620.tif 000015