(57)【要約】【課題】各光学機能部の連結部分における光軸方向の段差を低減することにより、光学性能の劣化を招くことなく良好な画像が得られる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は、光束を偏向する偏向器と、副走査断面において互いに異なる入射角で偏向器に光束を入射させる複数の入射光学系と、偏向器によって偏向される複数の光束を被走査面に集光する結像光学系と、を備え、結像光学系は、副走査方向に配列され、連結部を介して互いに連結された第１及び第２の光学機能部を有しており、連結部を含む平面内において、第１及び第２の光学機能部の入射面同士及び出射面同士の少なくとも一方は、少なくとも１つの点上で重なることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を偏向する偏向器と、
副走査断面において互いに異なる入射角で前記偏向器に光束を入射させる複数の入射光学系と、
前記偏向器によって偏向される複数の光束を被走査面に集光する結像光学系と、
を備え、
前記結像光学系は、副走査方向に配列され、連結部を介して互いに連結された第１及び第２の光学機能部を有しており、
前記連結部を含む平面内において、前記第１及び第２の光学機能部の入射面同士及び出射面同士の少なくとも一方は、少なくとも１つの点上で重なることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記連結部を含む平面内において、前記第１の光学機能部の入射面と前記第２の光学機能部の入射面とは、少なくとも第１の点上で重なっており、
前記偏向器の回転軸と前記結像光学系の光軸に垂直な主走査方向における前記第１の点の一方の側の所定の領域において、前記連結部を含む平面内で、前記第１の光学機能部の前記入射面は、前記光軸方向において、前記第２の光学機能部の前記入射面より偏向器側にあり、前記第１の点の他方の側の所定の領域において、前記連結部を含む平面内で、前記第２の光学機能部の前記入射面は、前記光軸方向において、前記第１の光学機能部の前記入射面より偏向器側にある、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】
前記連結部を含む平面内において、前記第１の光学機能部の出射面と前記第２の光学機能部の出射面とは、少なくとも第２の点上で重なっており、
前記偏向器の回転軸と前記結像光学系の光軸に垂直な主走査方向における前記第２の点の一方の側の所定の領域において、前記連結部を含む平面内で、前記第２の光学機能部の前記出射面は、前記光軸方向において、前記第１の光学機能部の前記出射面より偏向器側にあり、前記第２の点の他方の側の所定の領域において、前記連結部を含む平面内で、前記第１の光学機能部の前記出射面は、前記光軸方向において、前記第２の光学機能部の前記出射面より偏向器側にある、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】
前記連結部を含む平面内において、前記第１及び第２の光学機能部の入射面同士及び出射面同士の少なくとも一方は、前記第１の光学機能部の主走査方向の有効径をａ：（１０−ａ）に分ける点上で重なる（ａは８以上）、ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記連結部を含む平面と前記第１の光学機能部の前記入射面が接続する際に形成される第１の線、前記連結部を含む平面と前記第２の光学機能部の前記入射面が接続する際に形成される第２の線、前記連結部を含む平面と前記第１の光学機能部の前記出射面が接続する際に形成される第３の線、及び前記連結部を含む平面と前記第２の光学機能部の前記出射面が接続する際に形成される第４の線において、前記光軸方向における、前記第１の線及び前記第２の線の間の最大間隔をΔｓａｇ１（ｍｍ）、且つ、前記光軸方向における、前記第３の線及び前記第４の線の間の最大間隔をΔｓａｇ２（ｍｍ）としたときに、
０≦Δｓａｇ１≦０．２
０≦Δｓａｇ２≦０．２
となる条件式を満たすことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第１の光学機能部の前記入射面に入射する軸上のマージナル光線の副走査方向の光線高さと前記第２の光学機能部の前記入射面に入射する最軸外のマージナル光線の副走査方向の光線高さとの中間位置をＺ0（ｍｍ）、前記連結部の副走査方向の位置をＺ1（ｍｍ）としたとき、条件式
Ｚ0−０．５ ≦ Ｚ1 ≦ Ｚ0＋０．５
を満たすことを特徴とする、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の光学機能部の前記出射面から出射する軸上のマージナル光線の副走査方向の光線高さと前記第２の光学機能部の前記出射面から出射する最軸外のマージナル光線の副走査方向の光線高さとの中間位置をＺ0（ｍｍ）、前記連結部の副走査方向の位置をＺ1（ｍｍ）としたとき、条件式
Ｚ0−０．５ ≦ Ｚ1 ≦ Ｚ0＋０．５
を満たすことを特徴とする、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】
光束を偏向する偏向器と、
副走査断面において互いに異なる入射角で前記偏向器に光束を入射させる複数の入射光学系と、
前記偏向器によって偏向される複数の光束を被走査面に集光する結像光学系と、
を備え、
前記結像光学系は、副走査方向に並んで配列される第１及び第２の光学機能部を有しており、
前記第１の光学機能部の入射面及び前記第２の光学機能部の入射面は、互いに連続かつ微分連続とする曲面からなる入射側連結面によって接続されており、前記第１の光学機能部の出射面及び前記第２の光学機能部の出射面は、互いに連続かつ微分連続とする曲面からなる出射側連結面によって接続されており、
前記第１及び第２の光学機能部の一方の入射面を他方の光学機能部側に延長した面同士及び一方の出射面を他方の光学機能部側に延長した面同士の少なくとも一方は、少なくとも１つの点上で重なることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
前記第１の光学機能部の前記入射面を前記第２の光学機能部側に延長した面と、前記第２の光学機能部の前記入射面を前記第１の光学機能部側に延長した面とは、少なくとも第１の点上で重なり、
主走査方向における前記第１の点の一方の側の所定の領域において、前記第１の光学機能部の前記入射面の前記延長した面は、光軸方向において、前記第２の光学機能部の前記入射面の前記延長した面よりも、前記偏向器側にあり、主走査方向における前記第１の点の他方の側の所定の領域において、前記第２の光学機能部の前記入射面の前記延長した面は、光軸方向において、前記第１の光学機能部の前記入射面の前記延長した面よりも前記偏向器側にある、ことを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第１の光学機能部の前記出射面を前記第２の光学機能部側に延長した面と、前記第２の光学機能部の前記出射面を前記第１の光学機能部側に延長した面とは、少なくとも第２の点上で重なり、
主走査方向における前記第２の点の一方の側の所定の領域において、前記第２の光学機能部の前記出射面の前記延長した面は、光軸方向において、前記第１の光学機能部の前記出射面の前記延長した面よりも、前記偏向器側にあり、主走査方向における前記第２の点の他方の側の所定の領域において、前記第１の光学機能部の前記出射面の前記延長した面は、光軸方向において、前記第２の光学機能部の前記出射面の前記延長した面よりも前記偏向器側にある、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記第１の光学機能部の前記入射面に入射する軸上像高のマージナル光線の副走査方向の光線高さと前記第２の光学機能部の前記入射面に入射する最軸外像高のマージナル光線の副走査方向の光線高さとの中間位置をＺ0（ｍｍ）、前記入射側連結面内の任意の副走査方向の位置をＺspとしたときに、以下の条件式
Ｚ0−０．５ ≦ Ｚsp ≦ Ｚ0＋０．５
を満たす、ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記第１の光学機能部の前記出射面から出射する軸上像高のマージナル光線の副走査方向の光線高さと前記第２の光学機能部の前記出射面から出射する最軸外像高のマージナル光線の副走査方向の光線高さとの中間位置をＺ0（ｍｍ）、前記出射側連結面内の任意の副走査方向の位置をＺspとしたときに、以下の条件式
Ｚ0−０．５ ≦ Ｚsp ≦ Ｚ0＋０．５
を満たす、ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記複数の入射光学系は、副走査方向に垂直である主走査断面において、それぞれ異なる角度から前記偏向器に光束を入射させる、少なくとも２つの入射光学系を含む、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記複数の入射光学系は、副走査方向に垂直な主走査断面に対して同じ側から前記偏向器に光束を入射させる少なくとも２つの入射光学系を含む、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記複数の入射光学系から出射した光束は、前記偏向器の同一の偏向面によって偏向走査される、ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の光走査装置と、前記光走査装置によって前記被走査面に配置された感光体の感光面上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、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１７】
外部機器から入力し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せしめるプリンタコントローラをさらに備える、ことを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
【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、例えばレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）、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】
従来、光走査装置において、部品点数を削減し、簡易な構成で装置全体の小型化を図るために、ポリゴンミラーに対して副走査方向に斜めから入射する光学系（以下、斜入射光学系）が用いられている。
【０００３】
また、更なる小型化及び低コスト化を達成するために、通常は感光ドラムごとに個別に設置されている、感光ドラムに近い側の結像レンズを、複数の感光ドラムに対して共用化している光走査装置が種々提案されている。
具体的には、各感光ドラムへ向かう光束ごとに個別に入射光学面及び出射光学面を有する光学機能部を設定し、複数の光学機能部を副走査方向に並べることで結像レンズを作成することによって、複数の感光ドラムに対して、結像レンズの共用化を行っている。
【０００４】
特許文献１及び特許文献２は、複数の光学機能部が副走査方向に並べられている結像レンズを備えた光走査装置を開示している。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された従来技術には、以下に示すような課題がある。
【０００５】
特許文献１には、結像レンズに用いられる多段トーリックレンズの副走査方向に並べて配置されている光学機能部の間に不連続部が存在することが記載されている。また、副走査斜入射角の符号は同一であるが、絶対値の異なる光束が多段トーリックレンズに入射することが記載されている。副走査斜入射角の符号は同一であるが、絶対値の異なる光束にそれぞれ対応した光学機能部を結像レンズにおいて副走査方向に並べて配置した場合、各光学機能部の間の不連続部において、光軸方向に段差が発生する。そのため、不連続部では成形時の形状の転写性が悪化し、結果として、結像レンズの光学性能が低下する虞がある。これを回避する方法として、光軸方向の段差をなくすように各光学機能部の各入射面及び／又は出射面をスプライン曲面で滑らかに接続する方法が考えられる。しかしながら、その場合、光学機能部の光学的に有効な領域が減少し、結果として、公差等で光束が副走査方向にずれて多段トーリックレンズに入射した場合、本来の結像特性を満たせない虞がある。そのため、各光学機能部の間の不連続部における光軸方向の段差を低減する必要がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている光走査装置では、副走査斜入射角の絶対値が同一で符号の異なる光束に対応して異なる光学機能部を副走査方向に並べて配置した多段トーリックレンズを用いている。そして、各光学機能部の境界部において入射面及び／又は出射面をスプライン曲面で接続している光走査装置を開示している。しかしながら、特許文献２に係る光走査装置では、副走査斜入射角の絶対値が異なるが符号が等しい光束において、各光学機能部の間の境界部と各光線の副走査方向の間隔が近接することが考慮されていない。そのため、特許文献２に係る光走査装置では、副走査斜入射角の絶対値が異なるが符号が等しい光束が、公差等によって副走査方向に振れることでスプライン曲面部を通過してしまい、結果として光学性能の劣化を招く恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９４７１３号公報
【特許文献２】特開２００８―１５１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、斜入射光学系を採用し、複数の光学機能部を副走査方向に並べて配置した結像レンズを搭載しており、各光学機能部の連結部分における光軸方向の段差を低減することにより、光学性能の劣化を招くことなく良好な画像が得られる光走査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光走査装置は、光束を偏向する偏向器と、副走査断面において互いに異なる入射角で偏向器に光束を入射させる複数の入射光学系と、偏向器によって偏向される複数の光束を被走査面に集光する結像光学系と、を備え、結像光学系は、副走査方向に配列され、連結部を介して互いに連結された第１及び第２の光学機能部を有しており、連結部を含む平面内において、第１及び第２の光学機能部の入射面同士及び出射面同士の少なくとも一方は、少なくとも１つの点上で重なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、各光学機能部の連結部分における光軸方向の段差を低減することができ、それにより、光学性能の劣化を招くことなく良好な画像が得られる、低コスト且つ小型である光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光走査装置１００の主走査断面図。
【図２】第１実施形態に係る光走査装置１００の結像光学系ＬＢの副走査断面図。
【図３】（ａ）第１実施形態に係る光走査装置１００の入射光学系ＬＡ１、ＬＡ３の副走査断面図、（ｂ）第１実施形態に係る光走査装置１００の入射光学系ＬＡ２、ＬＡ４の副走査断面図。
【図４】第１実施形態に係る光走査装置１００の入射光学系ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４を光源１側から見た図。
【図５】第１実施形態に係る光走査装置１００のＢＤ光学系ＬＣの副走査断面図。
【図６】第１実施形態における、偏向面４ａから２０ｍｍだけ第１結像レンズ５ａに近づいた位置での入射光学系ＬＡ３から射出された光束の副走査方向光線高さの主走査方向位置依存性を示した図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態における、光学機能部５ｂ２ｃと５ｂ２ｋそれぞれの第１面及び第２面を通過する、入射光学系ＬＡ３及びＬＡ４から射出された光束の主光線及びマージナル光線の副走査方向光線高さの主走査方向位置依存性を示した図。
【図８】従来の光走査装置に設けられる結像レンズ用の、２つの光学機能部を有する多段トーリックレンズの成形用金型４０を示した図。
【図９】成型用金型４０を用いて成型された多段トーリックレンズ５０を示した図。
【図１０】従来の光走査装置に設けられる結像レンズの成型用金型６０及び成型用金型６０によって成形された多段トーリックレンズ６１を示した図。
【図１１】第１実施形態における、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの間の第１面及び第２面それぞれにおける連結部分での段差量４１ｓａｇ及び４２ｓａｇの主走査方向位置依存性を示した図。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態における、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第１面及び第２面での、軸上像高及び最軸外像高における副走査断面内の設計形状を示した図。
【図１３】本発明の設計を適用した、第１実施形態に係る光走査装置１００の第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２に用いられる多段トーリックレンズ９０を示した図。
【図１４】本発明の第２実施形態における、図７（ｂ）に対応する、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃと５ｂ２ｋそれぞれの第２面を通過する、入射光学系ＬＡ３及びＬＡ４から射出された光束の主光線及びマージナル光線の光線高さの主走査方向位置依存性を示した図。
【図１５】第２実施形態における第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面での、軸上像高における副走査断面内の設計形状を示した図。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２実施形態における、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面での、軸上像高における副走査断面形状の副走査方向１階部分の微分値及び局所曲率を示した図。
【図１７】第２実施形態の第２結像レンズ５ｂ２用の、２つの光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋを有する多段トーリックレンズの成型用金型１５０を示した図。
【図１８】成型用金型１５０を用いて成型された第２実施形態の第２結像レンズ５ｂ２を示した図。
【図１９】本発明に係る光走査装置が搭載されたカラー画像形成装置９１の要部概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明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。
【００１３】
以下の説明において、主走査方向は、回転多面鏡によって光束が偏向走査される方向に対応する。副走査方向は、光軸方向及び主走査方向に垂直な方向に対応する。主走査断面は、副走査方向に垂直な平面に対応する。副走査断面は、主走査方向に垂直な平面に対応する。
【００１４】
本発明に係る光走査装置は、入射光学系ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４（以下、まとめてＬＡと称する場合がある。）、回転多面鏡としてのポリゴンミラー４、結像光学系ＬＢ、及び同期検出光学系（ＢＤ光学系）ＬＣを備えている。
入射光学系ＬＡは、光源から射出された光束を所望の形状に変換し、ポリゴンミラー４は、入射光学系ＬＡによって所望の形状に変換された光束を偏向走査するために回転する。結像光学系ＬＢは、ポリゴンミラー４によって偏向反射された光束を被走査面８に集光し、ＢＤ光学系ＬＣは、被走査面８への光束の照射開始タイミングを決定する。
【００１５】
図１は、本発明の第１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。図２は、第１実施形態に係る光走査装置１００の結像光学系ＬＢの副走査断面図を示している。図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態に係る光走査装置１００の入射光学系ＬＡ１、ＬＡ３の副走査断面図、及び入射光学系ＬＡ２、ＬＡ４の副走査断面図を示している。図４は、第１実施形態に係る光走査装置１００の入射光学系ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４を光源１側から見た図を示している。図５は、第１実施形態に係る光走査装置１００のＢＤ光学系ＬＣの副走査断面図を示している。
【００１６】
次に、図１乃至図５を用いて各光学系の構成について述べる。
【００１７】
入射光学系ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４はそれぞれ、光源１、カバーガラス９、開口絞り２、及びアナモフィックコリメータレンズ３を備えている。
光源１は、発光点を有する半導体レーザーである。
カバーガラス９は、光源１の防塵のために、光源１に隣接して配置されている。
開口絞り２は、光源１から射出された光束を所望の形状に切り取るものであり、本実施形態では矩形絞りとしている。ただし開口絞り２は、必要に応じて、楕円等の任意の形状の絞りであっても本発明に影響しない。
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、開口絞り３で所望の形状に切り取られた光束の収束度を変更するものであり、ここでは、主走査方向には略平行光、副走査方向にはポリゴンミラー４の偏向面４ａ近傍で集光するような光束に変換している。尚、略平行光とは、弱発散光、弱収束光および平行光を含むものとする。また、アナモフィックコリメータレンズ３の代わりに、光源１から射出された光束を略平行光に変換するコリメータレンズと、該略平行光をポリゴンミラー４の偏向面４ａ近傍で副走査方向にのみ集光させるシリンドリカルレンズとを、直列に配置しても構わない。
【００１８】
図１からわかるように、入射光学系ＬＡ１及びＬＡ３の光軸は、ポリゴンミラー４の回転軸に平行な同一の平面内にある。そして、入射光学系ＬＡ１及びＬＡ３からの光束は、ポリゴンミラー４の回転軸に垂直な断面（主走査断面）において（該断面への投影が）同一の入射角となるような態様で、ポリゴンミラー４の偏向面４ａに入射している。また、入射光学系ＬＡ２及びＬＡ４の光軸は、ポリゴンミラー４の回転軸に平行な同一の平面内にある。そして、入射光学系ＬＡ２及びＬＡ４からの光束は、ポリゴンミラー４の回転軸に垂直な断面（主走査断面）において（該断面への投影が）同一の入射角となるような態様で、ポリゴンミラー４の偏向面４ａに入射している。
また、図３及び図４からわかるように、入射光学系ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４はそれぞれ、副走査断面において（該断面への投影が）それぞれ互いに異なる入射角度でポリゴンミラー４の偏向面４ａに入射している。具体的には、ＬＡ１及びＬＡ２の光軸の副走査断面における偏向面４ａへの入射角の符号は同一であり、ＬＡ３及びＬＡ４の光軸の副走査断面における偏向面４ａへの入射角の符号は同一であってＬＡ１及びＬＡ２の入射角の符号とは異なる。この副走査断面における偏向面４ａへの入射角の差によって、後述の光線分離手段による光線分離、及び各被走査面への導光が可能となっている。
【００１９】
ポリゴンミラー４は、偏向器としての回転多面鏡であり、複数の偏向面４ａを有しており、矢印Ａの方向に一定速度で回転している。本実施形態では、ポリゴンミラー４は、矩形の４面鏡であり、４つの偏向面４ａを有している。入射光学系ＬＡから射出された光束は、回転するポリゴンミラー４によって偏向走査されて、結像光学系ＬＢへ導光される。
【００２０】
結像光学系ＬＢは、ポリゴンミラー４によって偏向走査された光束を被走査面８近傍に集光させるための第１結像レンズ５ａ及び第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２を備えている。第１結像レンズ５ａ及び第二結像レンズ５ｂ１、５ｂ２は、主走査断面内及び副走査断面内において正の屈折力を有する。ただし、主走査断面内と副走査断面内の屈折力の大きさは互いに異なっている。また、主走査方向においては、ｆθ特性を有しており、ポリゴンミラー４によって偏向走査された光束を、主走査方向においては偏向角（偏向器の回転角）に比例した位置に、副走査方向においては一定間隔で、被走査面８近傍に集光させることを可能としている。結像光学系ＬＢは、ポリゴンミラー４の偏向面４ａの近傍と被走査面８とを光学的に共役関係にすることで、偏向面４ａの面倒れ補償を行っている。
なお、本実施形態では、被走査面８は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する感光ドラム面より構成され、それぞれ８ｙ、８ｍ、８ｃ、８ｋと称することとする。入射光学系ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４から射出された光束はそれぞれ、被走査面８ｙ、８ｍ、８ｃ、８ｋに入射する。
結像光学系ＬＢの第１結像レンズ５ａは、すべての被走査面８ｙ、８ｍ、８ｃ、８ｋに共通の結像レンズである。また、第２結像レンズ５ｂ１は、感光ドラム８ｙ、８ｍに向かう光束用の結像レンズであり、第２結像レンズ５ｂ２は、感光ドラム８ｃ、８ｋに向かう光束用の結像レンズである。
光線分離手段としての折り返しミラー６は、各被走査面へ向かう光束を適宜分離反射することで、各被走査面に導光している。なお、折り返しミラー６は図１では図示していない。
【００２１】
同期検出光学系としてのＢＤ光学系ＬＣは、ＢＤレンズ１０及びＢＤセンサ１１を備えている。
ＢＤレンズ１０は、主走査断面内と副走査断面内の屈折力が異なるトーリックレンズである。
ＢＤセンサ１１は、フォトダイオードにより構成され、φ１．５ｍｍ程度の受光面を有する。
ポリゴンミラー４の偏向面４ａによって所望の角度で偏向反射された光束は、ＢＤレンズ１０に入射することで、ＢＤセンサ１１近傍で主走査方向には集光し、副走査方向では広がった状態となるように変換される。このように主走査方向に集光することで、画像情報の同期タイミング（ＢＤ信号）を高精度に検知することができ、また副走査方向に広がらせることでＢＤセンサ１１上のゴミ等に起因する検知精度低下を防止することができる。
ＢＤ信号をＢＤセンサ１１上の所望の位置に光束が到達した際に取得することで、ポリゴンミラー４の回転速度の制御、及び被走査面８における画像の書き出しタイミングの制御を行うことができる。なお、本実施形態では、入射光学系ＬＡ３から射出された光束のみを用いてＢＤ信号取得を行っているが、すべての入射光学系ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４から射出された光束を用いて画像印字用のＢＤ信号を取得しても構わない。
【００２２】
本実施形態に係る光走査装置１００は、以上のように構成されている。すなわち、画像情報に基づいて入射光学系ＬＡ１乃至ＬＡ４それぞれの光源１から光束が強度変調して射出され、入射光学系ＬＡ１乃至ＬＡ４を通過後、ポリゴンミラー４の同一の偏向面４ａに入射する。入射光学系ＬＡ１乃至ＬＡ４からポリゴンミラー４の偏向面４ａに入射した光束は、ポリゴンミラー４によって偏向走査され、結像光学系ＬＢによって被走査面８の所望の位置に集光させることで、任意の画像情報を記録している。
本実施形態に係る光走査装置１００では、入射光学系ＬＡ１乃至ＬＡ４をそれぞれ、主走査断面に対してそれぞれの光軸が異なる角度を有するように、副走査方向に配置している。そして、入射光学系ＬＡ１乃至ＬＡ４から射出された光束を同一の偏向面４ａに入射させて偏向走査することで、光学素子の共通化を行い、省スペース化及び低コスト化を達成している。
【００２３】
表１は、本実施形態に係る光走査装置１００が備える各光学部材の主たる構成を示している。
【００２４】
【表１】
2015219495.tif 000003
【００２５】
表２は、本実施形態に係る光走査装置１００が備える入射光学系ＬＤ１乃至ＬＤ４、及びそれぞれに対応する結像光学系５ａ、５ｂ１、５ｂ２のＲＤＮを示している。ここで、Ｒは面の曲率半径、Ｄは面間隔、Ｎは屈折率である。
【００２６】
【表２】
2015219495.tif 000004
【００２７】
表３は、本実施形態に係る光走査装置１００が備えるＢＤ光学系ＬＣのＲＤＮを示している。
【００２８】
【表３】
2015219495.tif 000005
【００２９】
表４は、本実施形態に係る光走査装置１００が備える入射光学系ＬＡ１乃至ＬＡ４それぞれのアナモフィックコリメータレンズ３の母線方向及び子線方向の曲率半径Ｒ、ｒ、及び回折格子の位相関数を示している。
【００３０】
【表４】
2015219495.tif 000006
【００３１】
ただし、位相関数は以下の式（１）のように表される。
【００３２】
【数１】
2015219495.tif 000007
【００３３】
ここで、ｋは回折次数であり、ここではｋ＝１としている。また、λは波長であり、ここではλ＝７９０ｎｍとしている。
【００３４】
表５は、本実施形態に係る光走査装置１００が備える結像光学系ＬＢの第１結像レンズ５ａ、第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２の非球面係数を示している。
【００３５】
【表５】
2015219495.tif 000008
【００３６】
ただし、第１結像レンズ５ａ、及び第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２の非球面形状は、以下の式（２）乃至（５）で定義する。
【００３７】
結像光学系ＬＢにおいて、結像レンズの曲面と光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、副走査断面内において光軸と直交する軸をＺ軸とする。そのときの、Ｘ―Ｙ平面と曲面の交線を母線、Ｘ―Ｚ平面と曲面の交線を子線としたとき、母線形状は、以下の式（２）で表される。
【００３８】
【数２】
2015219495.tif 000009
【００３９】
一方、子線形状は、以下の式（３）で表される。
【００４０】
【数３】
2015219495.tif 000010
【００４１】
従って、実際の面形状ｘは、以下の式（４）で表される。
【００４２】
ｘ＝Ｘ＋Ｓ  ・・・・・（４）
【００４３】
ここで、Ｙの値により変化する子線の曲率半径ｒ’は、以下の式（５）で表される。
【００４４】
ｒ'＝ｒ(１＋Ｅ2Ｙ2＋Ｅ4Ｙ4＋Ｅ6Ｙ6＋Ｅ8Ｙ8＋Ｅ10Ｙ10)  ・・・・・（５）
【００４５】
ただし、式（３）及び式（５）では、Ｙ≧０をｕｐｐｅｒ、Ｙ≦０をｌｏｗｅｒとして、それぞれにおいて個別に非球面係数を設定する。
【００４６】
なお、面偏心量とは、第１結像レンズ５ａの光軸を基準として、表記の値の副走査方向座標から式（４）を展開することを示している。
【００４７】
表６は、本実施形態に係る光走査装置１００が備えるＢＤ光学系ＬＣのＢＤレンズ１０の非球面係数を示している。
【００４８】
【表６】
2015219495.tif 000011
【００４９】
ここで、子線形状は、式（３）で表される。母線形状は、式（２）で定義されるが、子線は母線に直交する方向でＸ−Ｚ平面と曲面の交線を子線と定義する。
【００５０】
次に、本実施形態に係る光走査装置１００が備える結像光学系ＬＢの構成について詳細に述べる。
【００５１】
第１結像レンズ５ａは、感光ドラム面８ｙ、８ｍ、８ｃ、８ｋに向かうすべての光束が通過する共通のレンズであり、主走査断面内には強い屈折力（パワー）を有し、副走査断面内には弱い正のパワーを有している。ただし、第１結像レンズ５ａの主走査断面及び副走査断面内のパワーの正負、及び強さに本発明は依存しない。
【００５２】
第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２は、主走査断面内に弱い屈折力を有し、副走査断面内に強い屈折力を有する。第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２には、斜入射光学系の特徴として周辺部で光束がねじれて入射することで、波面収差の劣化が発生し、結果としてスポットの劣化が生じやすい。そのため、光束のねじれによる波面収差の劣化を補正するように、第２結像光学系５ｂ１、５ｂ２の子線形状は、周辺に向かうにしたがって子線の副走査方向へのチルト量が変化する面形状を採用している。具体的には、表５に記載した第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２の子線チルト変化形状ｍ０＿１乃至ｍ１２＿１項が面のチルト量に対応した項目である。この子線チルトの効果によって、本実施形態では周辺部でも良好なスポット形状を確保している。
【００５３】
第２結像レンズ５ｂ１は、感光ドラム８ｙ、８ｍ用の結像レンズであり、第２結像レンズ５ｂ２は、感光ドラム８ｃ、８ｋ用の結像レンズである。第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２はそれぞれ、互いに異なる光学性能を有する２つの光学機能部が副走査方向に配列された多段トーリックレンズである。それぞれの光学機能部を、通過する光束が到達する感光ドラム面８ｙ、８ｍ、８ｃ、８ｋに対応させて、５ｂ１ｙ、５ｂ１ｍ、５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋと称する。
ここで、光学機能部とは、第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２において、光束が入射する第１面および光束が出射する第２面をあわせたものであり、すなわち、第１面はポリゴンミラー４に近い側、第２面は感光ドラム８に近い側に対応している。
【００５４】
以降、本発明の具体的な構成を、第２結像レンズ５ｂ２、すなわち光学機能部５ｂ２ｃ及び５ｂ２ｋのみを用いて説明する。なお、第２結像レンズ５ｂ１、すなわち光学機能部５ｂ１ｙ、５ｂ１ｍについても以下で述べる構成と同様の構成をとればよい。
【００５５】
光学機能部５ｂ２ｃ及び５ｂ２ｋを通過する各光束について、対応する入射光学系ＬＡ３及びＬＡ４の副走査斜入射角を比較すると、図４及び表１より、副走査斜入射角の絶対値は異なるが、符号は同一となっていることがわかる。
次に、副走査斜入射角を有する光束がポリゴンミラー４の偏向面４ａで偏向反射されたときの軌跡を調べるために、偏向面４ａと第１結像レンズ５ａの間に光軸に垂直な仮想平面Ｐを設定して、そこでの光束の通過位置を調べてみる。
その結果が図６に表されており、図６は、偏向面４ａから２０ｍｍだけ第１結像レンズ５ａに近づいた位置での入射光学系ＬＡ３から射出された光束の副走査方向光線高さの主走査方向位置依存性を示している。ただし、図６において、主走査方向位置の原点は、光束が第１結像レンズ５ａの光軸と交わる点としている。
【００５６】
図６からわかるように、軸上が最も光線高さの絶対値が低く、軸外にいくに従って光線高さの絶対値が大きくなっていることがわかる。
具体的には、主走査方向への走査画角をθ（ｒａｄ）、副走査斜入射角をα（ｒａｄ）、仮想平面Ｐまでの偏向面４ａからの距離をＬ（ｍｍ）とすると、光線高さの走査画角依存性Ｚ（θ）は、以下の式（６）のように表される。
【００５７】
【数４】
2015219495.tif 000012
【００５８】
つまり、斜入射光学系の場合、軸外に向かう（すなわちθの絶対値が大きくなる）にしたがって、光線の副走査方向の光線高さが増加していき、斜入射角αが大きいほど光線高さの絶対値は大きくなる。
軸上より軸外のほうが副走査方向の光線高さの絶対値が大きいという関係性は、副走査方向に弱い正のパワーを有する第１結像レンズ５ａを通過しても変化しない。そのため、光学機能部５ｂ２ｃ及び５ｂ２ｋの第１面への光束の副走査方向の入射位置としては、軸上から軸外へ向かって大きくなるように湾曲する。
【００５９】
光学機能部５ｂ２ｃ及び５ｂ２ｋにはそれぞれ、副走査斜入射角の絶対値は異なるが符号は等しい入射光学系ＬＡ３及びＬＡ４からの光束が入射する。そのため、入射光学系ＬＡ３及びＬＡ４それぞれからの光束の光学機能部５ｂ２ｃ及び５ｂ２ｋの第１面上通過位置は、軸上から軸外に向かうにしたがって同一方向に、異なる大きさだけ湾曲することとなる。
【００６０】
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、光学機能部５ｂ２ｃと５ｂ２ｋそれぞれの第１面及び第２面を通過する、入射光学系ＬＡ３及びＬＡ４から射出された光束の主光線及びマージナル光線の副走査方向光線高さの主走査方向位置依存性を示している。ただし図７（ａ）及び（ｂ）において、主走査方向位置の原点は、光束が第１結像レンズ５ａの光軸と交わる点としている。
図７（ａ）及び（ｂ）より、光学機能部５ｂ２ｃを通過する全光線と光学機能部５ｂ２ｋを通過する全光線との間で、光学機能部５ｂ２ｋの軸上を通過するマージナル光線Ｌ1と光学機能部５ｂ２ｃの最軸外を通過するマージナル光線Ｌ2又はＬ3とが、互いに最も副走査方向に近接していることがわかる。
【００６１】
一般に、光走査装置に用いられる結像レンズは、大量生産の容易性と、非球面形状の加工容易性の観点からプラスチックモールドレンズが多用されている。本実施形態に係る光走査装置１００が備える第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２もプラスチックモールドレンズとしている。なお、本実施形態では、第１結像レンズ５ａもプラスチックモールドレンズとしているが、第１結像レンズ５ａの材質、及び製造方法には本発明は限定されない。
【００６２】
上述のように、本実施形態に係る光走査装置１００が備える結像レンズ５ｂ１、５ｂ２では、異なる光学性能を有する２つの光学機能部が副走査方向に上下に並んで配置されている。そのため、副走査方向に並んだ２つの光学機能部の間に連結部分が存在する。この連結部分に向かってそれぞれの光学機能部をそのまま延長した場合、形状が連続的になるように接合することはできない。その結果、連結部分に第１面に対しては段差（最大間隔）Δｓａｇ１、第２面に対しては段差Δｓａｇ２が生じる。一般に、段差Δｓａｇ１及びΔｓａｇ２が０．２ｍｍより大きくなると成形時の面形状の転写性の悪化を招く恐れがある。従って、０≦Δｓａｇ１≦０．２ｍｍ及び０≦Δｓａｇ２≦０．２ｍｍを満たすことが好ましい。
【００６３】
図８は、従来の光走査装置に設けられる結像レンズ用の、２つの光学機能部を有する多段トーリックレンズの成形用金型４０を示している。成形用金型４０は、各光学機能部の形状を多段トーリックレンズに転写するための鏡面コア４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ及び各鏡面コアを保持するための抱き駒４３、４４を備えている。また、上述のように、鏡面コア４１ａと４１ｂの間の連結部分には段差４１ｓａｇが生じ、鏡面コア４２ａと４２ｂの間の連結部分には段差４２ｓａｇが生じる。
【００６４】
図９は、成型用金型４０を用いて成型された多段トーリックレンズ５０を示している。多段トーリックレンズ５０には、鏡面コア４１ｓａｇ及び４２ｓａｇそれぞれの転写形状である段差５１ｓａｇ及び５２ｓａｇが生じている。
【００６５】
段差部では、金型４０とレンズ５０の間の接触表面積が大きい。そのため、段差部とそれ以外の部分での熱収縮率に差が生じ、レンズ５０の成形時に段差５１ｓａｇ及び５２ｓａｇがさらに大きくなる。
また、連結部分を段差のない連続的な形状とするために、上下の光学機能部の連結部分にスプライン曲面を用いることで、上下の光学機能部を滑らかに連結させることもできる。しかしながら、その場合、公差発生などによって光束の光学機能部通過位置が副走査方向にズレた場合に、光束が連結部分であるスプライン曲面領域を通過する可能性がある。
【００６６】
図１０は、上下の光学機能部の連結部分をスプライン曲面で滑らかに連結させた成型用金型６０及び成型用金型６０によって成形された多段トーリックレンズ６１を示している。６１ａ及び６１ｂは、上下の光学機能部の公差を含めた光線通過領域であり、６１ｓｐは、上下の光学機能部のスプライン曲面領域である。段差部を滑らかに連結したために、スプライン曲面領域６１ｓｐが大きくなり、光線通過領域６１ａ及び６１ｂがスプライン曲面領域６１ｓｐと交差している。
一般に、スプライン曲面領域は、光学性能を確保することより、レンズを安定してモールド成形可能とするように上下の光学機能部を滑らかに連結することを優先して考えて設定されるため、被走査面上でのスポット形状の劣化が発生する。そのため、多段トーリックレンズ６１を用いた場合、印字品質の劣化を招く可能性がある。
従って、連結部に対してスプライン曲面領域を設定する場合には、なるべく光ビーム通過領域から離間させる必要がある。
【００６７】
上述のように、本実施形態における感光ドラム８ｃと８ｋに向かう光束の中で第二結像レンズ５ｂ２の第１面上で最も近接する光線は、光学機能部５ｂ２ｋの軸上像高を通過するマージナル光線Ｌ1と光学機能部５ｂ２ｃの最軸外像高を通過するマージナル光線Ｌ2又はＬ3である。
そのため、光線Ｌ1、Ｌ2及びＬ3から十分に離間した領域に上下の光学機能部の連結部分を設定する必要がある。
【００６８】
図７（ａ）及び（ｂ）にはそれぞれ、本実施形態に係る光走査装置１００が備える第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第１面及び第２面上における、光線Ｌ1とＬ2又はＬ3との間の副走査方向の中間位置が示されている。また、図７（ａ）及び（ｂ）にはそれぞれ、光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの連結部分、及び該連結部分の設定可能領域が示されている。
本実施形態に係る光走査装置１００では、第２結像レンズ５ｂ２の第１面における、光学機能部５ｂ２ｋの軸上像高を通過するマージナル光線Ｌ1の副走査方向光線高さ及び光学機能部５ｂ２ｃの最軸外像高を通過するマージナル光線Ｌ2又はＬ3の副走査方向光線高さの中間位置は、５．１８ｍｍと求められる。同様に、第２結像レンズ５ｂ２の第２面における、光学機能部５ｂ２ｋの軸上像高を通過するマージナル光線Ｌ1の副走査方向光線高さ及び光学機能部５ｂ２ｃの最軸外像高を通過するマージナル光線Ｌ2又はＬ3の副走査方向光線高さの中間位置は、５．２９ｍｍと求められる。
従って、本実施形態に係る光走査装置１００では、連結部分をそれらの平均値である５．２３ｍｍの位置に設けている。
【００６９】
第２結像レンズ５ｂ２の第１面及び第２面どちらか一方における、副走査方向上側の光学機能部の軸上像高を通過するマージナル光線の副走査方向光線高さ及び副走査方向下側の光学機能部の最軸外像高を通過するマージナル光線の副走査方向光線高さの中間位置をＺ0（ｍｍ）とする。そのとき、連結部分の副走査方向位置Ｚ1（ｍｍ）は、以下の式（７）のように設定することが好ましい。
【００７０】
Ｚ0−０．５ｍｍ ≦ Ｚ1 ≦ Ｚ0＋０．５ｍｍ  ・・・・・（７）
【００７１】
このように設定することで、連結部分を上下の光学機能部を通過する全光線から十分離間させることができる。条件式（７）を満たさない場合は、連結部分が光束と近接する可能性があり、公差等の発生により、連結部分の影響を光束が受けやすくなり、結果として光学性能の劣化を招く可能性がある。
本実施形態に係る光走査装置１００では、上下の光学機能部の連結部分を第１面と第２面で同一の位置に設けたが、式（７）を満たす範囲内であれば、第１面と第２面で別々に設定しても構わない。
【００７２】
上述のように、光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋは、それぞれ異なる副走査斜入射角を有する光束を被走査面で良好なスポットとするために、それぞれチルト面変化量をはじめとした異なる非球面形状で構成されている。そのため、光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋ同士は連結部分では、連続的に接続することができず、光軸方向の段差が生じる。
【００７３】
図１１は、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの間の第１面及び第２面それぞれにおける連結部分での段差量５１ｓａｇ及び５２ｓａｇの主走査方向位置依存性を示している。
図１１に示されるように、本実施形態では、段差量５１ｓａｇ及び５２ｓａｇが軸上から最軸外に向かって、一旦０になり、そして符号が反転するように設定されていることがわかる。具体的には、一方の最軸外に対する８割以上の像高において符号が反転している。このように設定するために、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋのそれぞれの肉厚を変更している。
このように設定することで、段差量５１ｓａｇ及び５２ｓａｇを小さくすることができる。
【００７４】
すなわち、本実施形態に係る光走査装置においては、連結部分を含む面内において、第１の光学機能部の第１面（入射面）及び第２の光学機能部の第１面（入射面）が少なくとも第１の点上で重なり、且つ／又は、第１の光学機能部の第２面（出射面）及び第２の光学機能部の第２面（出射面）が少なくとも第２の点上で重なるように構成している。
換言すると、本実施形態に係る光走査装置においては、連結部を含む平面内において、第１及び第２の光学機能部の入射面同士及び出射面同士の少なくとも一方は、少なくとも１つの点上で重なるように構成している。
そして、主走査方向における第１の点の一方の側の所定の領域において、第１の光学機能部の光軸方向に沿って見たときに、連結部分を含む面内で、第１の光学機能部の第１面（入射面）は第２の光学機能部の第１面（入射面）より偏向器側にある。且つ、第１の点の他方の側の所定の領域において、第１の光学機能部の光軸方向に沿って見たときに、連結部分を含む面内で、第２の光学機能部の第１面（入射面）は第１の光学機能部の第１面（入射面）より偏向器側にあるように構成している。
そして、主走査方向における第２の点の前記一方の側の所定の領域において、第１の光学機能部の光軸方向に沿って見たときに、連結部分を含む面内で、第２の光学機能部の第２面（出射面）は、第１の光学機能部の第２面（出射面）より偏向器側にある。且つ、第２の点の他方の側の所定の領域において、第１の光学機能部の光軸方向に沿って見たときに、連結部分を含む面内で、第１の光学機能部の第２面（出射面）は、第２の光学機能部の第２面（出射面）より偏向器側にあるように構成している。
第１の点は、主走査方向の最大像高間の長さ（主走査方向の有効径）をａ：（１０−ａ）に分ける位置、第２の点は、ｂ：（１０−ｂ）に分ける位置（ａ及びｂは８以上）であるように構成している。
【００７５】
図１２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第１面及び第２面での、軸上像高及び最軸外像高における副走査断面内の設計形状を示している。ただし、図１２（ａ）及び（ｂ）における光軸方向の位置は、光学機能部５ｂ２ｃの面頂点位置を基準としており、副走査方向の位置は、第１結像レンズ５ａの光軸を基準としている。
このように、段差量について軸上像高と最軸外像高とで符号を反転させることで、段差量の絶対値を小さくすることができる。
【００７６】
図１３（ａ）は、上記の設計を適用した、本実施形態の光走査装置１００の第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２に用いられる多段トーリックレンズ９０を示している。
本実施形態では、段差量について軸上像高と最軸外像高とで符号を反転させるように各光学機能部の肉厚を調整している。そのため、図１３（ａ）に示されているように、多段トーリックレンズ９０の連結部分における最大段差量９１ｓａｇは０．０３ｍｍである。すなわち、図９に示されている従来例における多段トーリックレンズ５０の連結部分における段差量５１ｓａｇに比べて十分小さくなっていることがわかる。その結果、多段トーリックレンズ９１の段差部９１ｓａｇにおける転写性の悪化は低減される。
【００７７】
そして、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示されている多段トーリックレンズ９０の連結部分を副走査方向から見た断面図を示している。
このように、連結部分を含む面内において、第１の光学機能部の入射面及び第２の光学機能部の入射面が少なくとも第１の点（Ｐ１及びＰ２）上で重なり、且つ、第１の光学機能部の出射面及び第２の光学機能部の出射面が少なくとも第２の点（Ｑ１及びＱ２）上で重なっていることがわかる。
【００７８】
次に、本発明の第２実施形態について述べる。
【００７９】
第２実施形態では、第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２の第１の光学機能部及び第２の光学機能部をそれぞれ、連結部の副走査方向の一方の側及び他方の側に連結させる。そして、第１の光学機能部の第２面（出射面）と第２の光学機能部の第２面（出射面）を連結部に含まれるスプライン曲面によって接続している点で、第１実施形態と異なっている。
第２面同士をスプライン曲面によって接続することで、本実施形態に係る第二結像レンズ５ｂ１、５ｂ２用の多段トーリックレンズの第２面を形成するための鏡面コアを一体とすることができる。
【００８０】
図１４は、図７（ｂ）に対応する、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃと５ｂ２ｋそれぞれの第２面を通過する、入射光学系ＬＡ３及びＬＡ４から射出された光束の主光線及びマージナル光線の光線高さの主走査方向位置依存性を示している。なお、図１４には、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面に対する、連結部に含まれるスプライン曲面の領域が示されている。
【００８１】
本実施形態では、スプライン曲面領域（入射側連結面内、または出射側連結面内）に含まれる任意の副走査方向の位置をＺspとする。そして、第２結像レンズ５ｂ２の第１面（入射面）及び第２面（出射面）どちらか一方における、副走査方向上側の光学機能部の軸上像高を通過するマージナル光線の副走査方向光線高さ及び副走査方向下側の光学機能部の最軸外像高を通過するマージナル光線の副走査方向光線高さの中間位置をＺ0（ｍｍ）とする。そのとき、以下の式（８）の関係が満たされることが好ましい。
【００８２】
Ｚ0−０．５ｍｍ ≦ Ｚsp ≦ Ｚ0＋０．５ｍｍ  ・・・・・（８）
【００８３】
式（８）の範囲を満たすように、スプライン曲面領域を設けることで、公差等の発生で光束と第２結像レンズ５ｂ２の副走査方向の当たり位置が副走査方向にずれても、スプライン曲面領域に光線がかかることなく結像性能の劣化を低減することができる。
なお、本実施形態では、Ｚspが以下の式（９）を満たすように、スプライン曲面領域が設けられている。
【００８４】
４．８９ｍｍ ≦ Ｚsp ≦ ５．６９ｍｍ  ・・・・・（９）
【００８５】
上述のように、Ｚ0は、５．２９ｍｍであるので、本実施形態の第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面（出射面）上の連結部分におけるスプライン曲面領域は、式（８）を満たしていることがわかる。
【００８６】
図１５は、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面での、軸上像高における副走査断面内の設計形状を示している。図１６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面（出射面）での、軸上像高における副走査断面形状の副走査方向１階微分の微分値及び局所曲率を示している。
【００８７】
また、表７は、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面に対する、連結部に含まれるスプライン曲面の軸上像高におけるスプライン係数を示している。
【００８８】
【表７】
2015219495.tif 000013
【００８９】
ただし、スプライン曲面形状は、Ｘを第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃの第２面の面頂点位置からの光軸方向の距離、zを第１結像レンズ５aの光軸を基準とした副走査方向座標として、以下の式（１０）で表現される。
【００９０】
Ｘ＝ａ(ｚ−ｈ)4＋ｂ(ｚ−ｈ)3＋ｃ(ｚ−ｈ)2＋ｄ(ｚ−ｈ)＋ｅ  ・・・・・（１０）
【００９１】
図１５の実線で示されているように、スプライン曲面を設けない場合には、光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋを連結部の副走査方向における中央の位置に延長した際に段差が生じる。しかしながら、本実施形態では、スプライン曲面を設けているために、破線のように光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋが滑らかに連結されていることがわかる。
また同様に、図には示していないが、本実施形態では、軸上像高以外においても、光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋが滑らかに連結されている。
【００９２】
すなわち、本実施形態に係る光走査装置においては、第１の光学機能部の第２面（出射面）を第２の光学機能部側に延長した面と、第２の光学機能部の第２面（出射面）を第１の光学機能部側に延長した面とは、少なくとも第２の点で重なるように構成している。
また、主走査方向における第２の点の一方の側の所定の領域において、第１の光学機能部の第２の面（出射面）を第２の光学機能部側に延長した面は、第１の光学機能部の光軸方向に沿って見たときに、第２の光学機能部の第２面（出射面）を第１の光学機能部側に延長した面よりも偏向器側にある。第２の点の他方の側の所定の領域において、第１の光学機能部の光軸方向に沿って見たときに、第２の光学機能部の第２面（出射面）を第１の光学機能部側に延長した面は、第１の光学機能部の第２面（出射面）を第２の光学機能部側に延長した面より偏向器側にあるように構成している。
【００９３】
すなわち、連結部分で面形状が不連続に接続されていたものが、スプライン曲面によって形状連続、および形状の微分において連続して接続されていることがわかる。ただし、ここでいう形状連続とはスプライン曲面と光学機能部５ｂ２ｃと光学機能部５ｂ２kの第２面におけるスプラインフィット誤差による段差をΔｘ、微分値の角度（ｓｅｃ）換算の誤差をΔθとしたときに、以下の式（１１）、（１２）を満たすこととしている。
【００９４】
Δｘ ≦ １００ｎｍ  ・・・・・（１１）
Δθ ≦ ３０ｓｅｃ  ・・・・・（１２）
【００９５】
本実施形態において、式（１１）及び式（１２）を設定している理由としては、第２結像レンズ５ｂ２の第１面及び第２面において光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの面形状は主走査方向及び副走査方向に異なっている。そのため、全像高で光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第１面と第２面を完全に形状連続、かつ微分連続に接続することは困難であり、スプライン接続誤差がでる。そこで、スプライン誤差を、式（１１）及び式（１２）の範囲内に収めることで、第２結像レンズ５ｂ１、５ｂ２の第２面の上下の光学機能部を形成する鏡面コアについて、切削する際の切削精度の悪化を低減できる。結果として、鏡面精度の悪化を招くことなく鏡面コアを一体形成することができる。
【００９６】
また本実施形態では、上下の光学機能部を形状連続かつ微分連続につなぐことを優先している。そのため、図１６（ｂ）に示されている、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面での、軸上像高における副走査断面形状の副走査方向１階微分の局所曲率は、スプライン曲面と光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋとの連結部分において、逆符号且つ不連続になっている。
【００９７】
図１７は、本実施形態の第２結像レンズ５ｂ２用の、２つの光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋを有する多段トーリックレンズの成形用金型１５０を示している。成形用金型１５０は、各光学機能部の形状を多段トーリックレンズに転写するための鏡面コア１５１ａ、１５１ｂ、１５２及び各鏡面コアを保持するための抱き駒１５３、１５４を備えている。また、鏡面コア１５２は、スプライン曲面部分１５２ｓｐを有している。
【００９８】
従来例の図８と比較すると、本実施形態では、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋをスプライン曲面によって接続したことで、光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの第２面成型用の鏡面コア１５２が一体形成できていることがわかる。そのため、上下の鏡面コアのズレによって発生する成型時の光学機能部の転写位置ズレを低減することができる。
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、第２結像レンズ５ｂ２の光学機能部５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋの間の第２面における段差量が軸上像高から最軸外像高に向かって、一旦０になり、そして符号が反転するように設定している。それに従って、スプライン曲面部分１５２ｓｐを小さくすることができている。これは、図６に示されている従来例の鏡面コア６０と比較してもわかる。
【００９９】
図１８は、成型用金型１５０を用いて成型された本実施形態の第２結像レンズ５ｂ２を示している。第二結像レンズ５ｂ２は、第１面１６２及び第２面１６３を備えている。図１８からわかるように、本実施形態の第２結像レンズ５ｂ２の第２面１６３については、上下の光学機能部がスプライン曲面によって滑らかに接続されている。
【０１００】
以上、第２結像レンズ５ｂ２の第２面の上下の光学機能部をスプライン曲面で滑らかに接続した実施形態について説明したが、第１面についても同様に、上下の光学機能部をスプライン曲面で滑らかに接続しても構わない。
【０１０１】
図１９は、本発明に係る光走査装置が搭載されたカラー画像形成装置９１の要部概略図である。本発明に係るカラー画像形成装置は、複数の光走査装置を並べ、各々並行して像担持体である感光ドラム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。
【０１０２】
カラー画像形成装置９１は、本発明の第１実施形態または第２実施形態に係る光走査装置１０１、像担持体としての感光ドラム（感光体）１１１、１１２、１１３、１１４を備えている。また、カラー画像形成装置９１は、現像器１１５、１１６、１１７、１１８、搬送ベルト１２１、定着器９４、及び用紙カセット９５を備えている。
【０１０３】
カラー画像形成装置９１には、パーソナルコンピュータ等の外部機器９２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号（コードデータ）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９３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（画像信号）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１０１に入力される。そして、光走査装置１０１からは、各画像データに応じて変調された光ビーム１３１、１３２、１３３、１３４が出射し、これらの光ビームによって感光ドラム１１１、１１２、１１３、１１４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１０４】
感光ドラム１１１乃至１１４は、不図示のモータによって回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１１１乃至１１４の感光面が光ビーム１３１乃至１３４に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１１１乃至１１４の下方には、感光ドラム１１１乃至１１４の表面を一様に帯電せしめる不図示の帯電ローラが表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム１１１乃至１１４の表面に、光走査装置１０１から射出される光ビーム１３１乃至１３４が照射されるようになっている。
【０１０５】
先に説明したように、光ビーム１３１乃至１３４は、画像データに基づいて変調されており、光ビーム１３１乃至１３４を照射することによって感光ドラム１１１乃至１１４の表面、すなわち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１３１乃至１３４の照射位置よりもさらに感光ドラム１１１乃至１１４の回転方向の下流側で感光ドラム１１１乃至１１４に当接するように配設された現像器１１５乃至１１８によってトナー像として現像される。
【０１０６】
現像器１１５乃至１１８によって現像されたトナー像は、感光ドラム１１１乃至１１４の上方で、感光ドラム１１１乃至１１４に対向するように配設された不図示の転写ローラ（転写器）によって、被転写材たる不図示の用紙上に順に転写される。用紙は感光ドラム１１１乃至１１４の前方（図１９において下側）の用紙カセット９５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９５の端部には、不図示の給紙ローラが配設されており、給紙ローラによって用紙カセット９５内の用紙が搬送ベルト１２１へ送り込まれ、搬送ベルト１２１が用紙を感光ドラム１１１乃至１１４まで搬送する。
【０１０７】
以上のようにして、未定着トナー像が転写された用紙は、さらに感光ドラム１１１乃至１１４の後方（図１９において左側）の定着器９４へ搬送される。定着器９４は、内部に定着ヒータ（不図示）を有する定着ローラとこの定着ローラに圧接するように配設された加圧ローラとで構成されている。そして、搬送されてきた用紙を定着ローラと加圧ローラの圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙上の未定着トナー像を定着せしめる。さらに定着器９４の後方には不図示の排紙ローラが配設されており、定着された用紙を画像形成装置９１の外部に排出する。
【０１０８】
なお、プリンタコントローラ９３は、先に説明したデータの変換だけでなく、感光ドラム１１１乃至１１４を駆動するモータに加えて、画像形成装置９１内の各構成要素や、光走査装置１０１内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【０１０９】
また、外部機器９２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９１とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【符号の説明】
【０１１０】
４  ポリゴンミラー（偏向器）
５ｂ１ｙ、５ｂ１ｍ、５ｂ２ｃ、５ｂ２ｋ  光学機能部
８  被走査面
１００  光走査装置
ＬＡ  入射光学系
ＬＢ  結像光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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