(57)【要約】【課題】光束が、境界線によってケラレたり、反対側の領域に入射することが防止されている多段結像レンズを備えた光走査装置を提供する。【解決手段】光走査装置は、第１及び第２の光束を偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する偏向器と、副走査断面内において互いに異なる入射角で、軸上偏向点を含む主走査断面に対して互いに同じ側から第１及び第２の光束を偏向器の偏向面に入射させる第１及び第２の入射光学系と、偏向器により偏向された第１及び第２の光束を第１及び第２の被走査面に導光する結像光学系と、を備え、結像光学系は、第１及び第２の光束の夫々が通過する第１及び第２の光学面を含む結像光学素子を有しており、第１及び第２の光学面の境界は、主走査方向における中央部よりも端部の方で、軸上偏向点を含む主走査断面から離れていることを特徴とする。【選択図】図１
2017090592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の光束を偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する偏向器と、
副走査断面内において前記第１及び第２の光束を互いに異なる入射角で前記偏向器の偏向面に入射させる第１及び第２の入射光学系と、
前記偏向器により偏向された前記第１及び第２の光束を前記第１及び第２の被走査面に導光する結像光学系と、を備え、
前記第１及び第２の入射光学系は、軸上偏向点を含む主走査断面に対して前記第１及び第２の光束を互いに同じ側から前記偏向面に入射させており、
前記結像光学系は、前記第１及び第２の光束の夫々が通過する第１及び第２の光学面を含む結像光学素子を有しており、
前記第１及び第２の光学面は、副走査断面内において互いに不連続に接続されており、
前記第１及び第２の光学面の境界は、主走査方向における中央部よりも端部の方で、軸上偏向点を含む主走査断面から離れていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
第１及び第２の光束を偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する偏向器と、
副走査断面内において前記第１及び第２の光束を互いに異なる入射角で前記偏向器の偏向面に入射させる第１及び第２の入射光学系と、
前記偏向器により偏向された前記第１及び第２の光束を前記第１及び第２の被走査面に導光する結像光学系と、を備え、
前記第１及び第２の入射光学系は、軸上偏向点を含む主走査断面に対して前記第１及び第２の光束を互いに同じ側から前記偏向面に入射させており、
前記結像光学系は、前記第１及び第２の光束の夫々が通過する、副走査断面内において互いに接続された第１及び第２の光学面を含む結像光学素子を有しており、
前記第１及び第２の光学面を互いに異なる非球面式で定義したとき、前記第１及び第２の光学面の境界は、主走査方向における中央部よりも端部の方で、軸上偏向点を含む主走査断面から離れていることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の光学面の前記境界は、主走査方向における中央部よりも端部の方で、軸上偏向点を含む主走査断面に対して、前記第１及び第２の光束が前記偏向面に入射する側の反対側に向かって離れていることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の光束の前記副走査断面における入射角度をそれぞれα１及びα２、前記主走査断面内における、前記軸上偏向点から前記結像光学素子までの距離をＴ、前記偏向器から前記結像光学素子までの間に配設されたｍ個のレンズのうち、ｉ番目のレンズの肉厚及び屈折率をそれぞれｄｉ及びｎｉ、としたとき、前記軸上偏向点を原点としたときの、前記境界の主走査方向位置Ｙにおける副走査方向の位置Ｈｒ（Ｙ）は、以下の条件式
０≦α１×α２  （ただし、α１＝０且つα２＝０は除く）
【数１】
2017090592.tif 000035
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の光学面の前記第２の光学面側の端部と、前記第２の光学面の前記第１の光学面側の端部との、前記結像光学素子の光軸方向における位置の関係は、主走査方向における中央部と端部とで逆である、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】
前記境界の形状は、少なくとも１つの屈曲点を有する、直線群、曲線群、又は少なくとも１つの直線及び少なくとも１つの曲線を含む群で表され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に光走査装置。
【請求項７】
前記入射角度α１及びα２は、以下の条件式
０．５°≦｜α２｜≦２．５°
３．５°≦｜α１｜≦５．０°
を満たすことを特徴とする、請求項４に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記結像光学素子の入射面の母線形状は、変曲点を有さないことを特徴とする、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】
前記結像光学素子の入射面の子線チルトの最大値と最小値の差は、１００分以下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】
前記第１及び第２の入射光学系は、前記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ことを特徴とする、請求項１乃至９のいず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前記第１及び第２の光学面は、非対称形状であることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１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１３】
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１２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、副走査斜入射光学系）が用いられている。
【０００３】
特許文献１は、複数の光束が、それぞれ異なる副走査斜入射角度で同一のポリゴンミラーに入射する、光走査装置を開示している。また、特許文献１の光走査装置には、副走査方向に配列するように２つの結像光学素子が一体に成型されている多段結像レンズが設けられている。
特許文献１の光走査装置に設けられている多段結像レンズでは、複数の走査光束の軌跡が考慮されていない。そのため、走査光束が、多段結像レンズの境界部においてケラれたり、あるいは、反対側の領域に入射してしまい、結果として、結像性能が劣化してしまうという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、光束が、境界線によってケラレたり、反対側の領域に入射することが防止されている多段結像レンズを備えた光走査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光走査装置は、第１及び第２の光束を偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する偏向器と、副走査断面内において第１及び第２の光束を互いに異なる入射角で偏向器の偏向面に入射させる第１及び第２の入射光学系と、偏向器により偏向された第１及び第２の光束を第１及び第２の被走査面に導光する結像光学系と、を備え、第１及び第２の入射光学系は、軸上偏向点を含む主走査断面に対して第１及び第２の光束を互いに同じ側から偏向面に入射させており、結像光学系は、第１及び第２の光束の夫々が通過する第１及び第２の光学面を含む結像光学素子を有しており、第１及び第２の光学面は、副走査断面内において互いに不連続に接続されており、第１及び第２の光学面の境界は、主走査方向における中央部よりも端部の方で、軸上偏向点を含む主走査断面から離れていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光束が、境界線によってケラレたり、反対側の領域に入射することが防止されている多段結像レンズを備え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】
【０００８】
【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】第一実施形態に係る結像光学系の副走査断面図。
【図３】第一実施形態に係る入射光学系の副走査断面図。
【図４】第一実施形態に係る入射光学系を光源側から見た図。
【図５】第一実施形態に係る多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表した図。
【図６】第一実施形態に係る結像レンズの第１の領域及び第２の領域の入射面及び出射面の母線形状を示した図。
【図７】第一実施形態に係る結像レンズの第１の領域及び第２の領域の入射面及び出射面の子線チルト量の主走査方向位置依存性を示した図。
【図８】第一実施形態に係る結像レンズの主走査方向の各位置における、入射面の副走査断面形状を示した図。
【図９】第一実施形態に係る結像レンズの主走査方向の各位置における、出射面の副走査断面形状を示した図。
【図１０】第二実施形態に係る結像レンズの主走査方向の各位置における、入射面の副走査断面形状を示した図。
【図１１】第二実施形態に係る結像レンズの主走査方向の各位置における、出射面の副走査断面形状示した図。
【図１２】第三実施形態に係る多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表した図。
【図１３】第四実施形態に係る多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表した図。
【図１４】第五実施形態に係る多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表した図。
【図１５】第六実施形態に係る多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表した図。
【図１６】第七実施形態に係る多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表した図。
【図１７】本発明の実施形態に係る光走査装置が搭載されたカラー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、本発明の実施形態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。
【００１０】
以下の説明において、主走査方向は、回転多面鏡の回転軸（または揺動軸）及び結像光学系の光軸に垂直な方向、すなわち、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、結像光学系の光軸方向及び主走査方向に垂直な方向、すなわち回転多面鏡の回転軸（または揺動軸）に平行な方向に対応する。主走査断面は、主走査方向及び結像光学系の光軸に平行な平面、すなわち、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。
【００１１】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態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。
【００１２】
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。図２は、第一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は、第一実施形態に係る光走査装置１００の入射光学系ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４の副走査断面図を示している。図４は、第一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。
【００１３】
次に、図１乃至図４を用いて各光学系の構成について述べる。
【００１４】
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２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。
【００１５】
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）同一の入射角度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）同一の入射角度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への入射角度の差によって、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。
【００１６】
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（反射面）４ａを有しており、矢印Ａの方向に一定速度で回転（回動）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。
【００１７】
結像光学系ＬＢは、ポリゴンミラー４によって偏向走査（反射偏向）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（結像光学素子）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８ｋ、８ｃ、８ｙ、８ｍ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８ｃ、８ｋ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８ｙ、８ｍ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。また、折り返しミラー６ａは、結像レンズ５ｂ１に入射する光束と、結像レンズ５ｂ２に入射する光束とを光線分離している。なお、折り返しミラー６及び６ａは図１では図示していない。
【００１８】
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によって所定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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
【表１】
2017090592.tif 000003
【００２２】
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Ｒ、Ｄ、Ｎを示している。ここで、Ｒは面の曲率半径、Ｄは面頂点間隔、Ｎは屈折率である。
【００２３】
【表２】
2017090592.tif 000004
【００２４】
表３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。
【００２５】
【表３】
2017090592.tif 000005
【００２６】
ただし、位相関数Φは以下の式（１）のように表される。
【００２７】
【数１】
2017090592.tif 000006
【００２８】
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。
【００２９】
表４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の結像レンズ５ａ、結像レンズ５ｂ１、５ｂ２の非球面係数を示している。
【００３０】
【表４−１】
2017090592.tif 000007
【００３１】
【表４−２】
2017090592.tif 000008
【００３２】
【表４−３】
2017090592.tif 000009
【００３３】
【表４−４】
2017090592.tif 000010
【００３４】
【表４−５】
2017090592.tif 000011
【００３５】
ただし、結像レンズ５ａ、及び結像レンズ５ｂ１、５ｂ２の非球面形状は、以下の式（２）乃至（５）で定義する。
【００３６】
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。
【００３７】
【数２】
2017090592.tif 000012
【００３８】
一方、子線形状は、以下の式（３）で表される。
【００３９】
【数３】
2017090592.tif 000013
【００４０】
従って、実際の面形状ｘは、以下の式（４）で表される。
【００４１】
ｘ＝Ｘ＋Ｓ  ・・・・・（４）
【００４２】
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。
【００４３】
１／ｒ'＝１／ｒ＋Ｅ2Ｙ2＋Ｅ4Ｙ4＋Ｅ6Ｙ6＋Ｅ8Ｙ8＋Ｅ10Ｙ10  ・・・・・（５）
【００４４】
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。
【００４５】
また、結像レンズ５ｂ１ｋ、５ｂ１ｃ、５ｂ２ｙ及び５ｂ２ｍそれぞれを通過した光束が、感光ドラムＫ，Ｃ，Ｙ及びＭに照射される。
従って、結像レンズ５ｂ１は、結像レンズ５ｂ１ｋ及び５ｂ１ｃが一体結合されて構成されており、結像レンズ５ｂ２は、結像レンズ５ｂ２ｙ及び５ｂ２ｍが一体結合されて構成されている。
換言すると、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２は、互いに異なる非球面式で表される上下２つの領域を有する多段レンズ面で構成されている。例えば、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２は、子線形状が式（３）で表すことができる第１の領域と、子線形状が式（３）で表すことができる第２の領域とを備えていても良い（もちろん、第１の領域と第２の領域で式の係数は完全には一致しない）。また、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２は、子線形状が式（３）で表すことができる第１の領域と、子線形状が式（３）以外の非球面表現式で表すことができる第２の領域とを備えていても良い。
なお、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の上下領域の間の境界部分については後述する。
【００４６】
また表４中の面偏心量とは、結像レンズ５ａの光軸に対する結像レンズ５ｂの各レンズ面の光軸の偏心量を表した値である。
例えば、表４にあるように、結像レンズ５ｂ１ｋの第９面の面偏心量がＺ方向に＋８．０ｍｍであることは、結像レンズ５ｂ１ｋの第９面の光軸が結像レンズ５ａの光軸に対してＺ軸方向上側に８．０ｍｍだけ偏心していることを表している。
なお、本実施形態では、面形状を上記定義の関数により定義したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
ここで、図２及び図３に示されているように、軸上像高における偏向点を含み、ポリゴンミラーの回転軸に垂直な平面を基準平面Ｇと定義する。
このとき、結像レンズ５ａの光軸は、基準平面Ｇ内に含まれる。
【００４８】
図３からわかるように、入射光学系ＬＡ１乃至ＬＡ４は、基準平面Ｇに対して副走査方向に互いに異なる入射角度（以下、副走査斜入射角度）で偏向面４ａに入射している。
ここで、共通の結像レンズに、基準平面Ｇに対して互いに同じ側から入射する２つの光束のうち、副走査斜入射角度の絶対値が大きい方を第１の光束とし、副走査斜入射角度の絶対値が小さい方を第２の光束と定義する。ここでは、結像レンズ５ｂ１と結像レンズ５ｂ２は略同様の構成であるため、結像レンズ５ｂ１についてのみ説明する。
このとき、感光ドラムＫに向かう入射光学系ＬＡ１からの光束が第１の光束であり、入射光学系ＬＡ１の副走査斜入射角度をα１とするとα１＝＋４．２゜と設定している。また、感光ドラムＣに向かう入射光学系ＬＡ２からの光束が第２の光束であり、入射光学系ＬＡ２の副走査斜入射角度をα２と定義するとα２＝＋１．５゜と設定している。
【００４９】
本実施形態では、ポリゴンミラー４に入射する第１の光束及び第２の光束の副走査斜入射角度の絶対値を異ならせることで、基準平面Ｇに対して副走査方向に非対称に光路をとり回すことを可能にしている。
具体的には、図２中の結像レンズ５ｂ１が基準平面Ｇに対して副走査方向上側に偏心配置することができ、また、結像レンズ５ｂ１に入射する第１の光束及び第２の光束の光路が基準平面Ｇに対して副走査方向に上側に偏らせることが可能となっている。
また、ポリゴンミラー４に入射する第１の光束及び第２の光束の副走査斜入射角度の符号が同一となるように設定することで、結像レンズ５ｂ１に入射する第１の光束及び第２の光束の光路が基準平面Ｇに対して副走査方向に上側に偏らせることが可能となっている。
同様にして、結像レンズ５ｂ２に入射する入射光学系ＬＡ３の光束（第２の光束）と入射光学系ＬＡ４の光束（第１の光束）の光路は、基準平面Ｇに対して副走査方向に下側に偏らせることができる。
本実施例では、このように結像光学系ＬＢの一部を基準平面Ｇに対して非対称に配置することができるため、光路の取り回しの自由度を増やすことができる。それにより、光走査装置の小型化を達成しつつ、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２通過後の複数の光束を最小限の折り返しミラー６で各被走査面上に導光することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、結像光学系ＬＢをこのように構成することができるため、光路分離折り返しミラー６ａ近傍で結像レンズ５ｂ１に入射させる２つの光束と、結像レンズ５ｂ２に入射させる２つの光束とを十分に空間分離させることができる。
本実施形態では、折り返しミラー６ａにより、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の手前で、４つの光束を副走査方向上側及び下側の光路にあらかじめ分離する。それにより、共通の結像レンズ５ａの位置をより被走査面８に近づけて配置することができ、副走査倍率を低くすることができる。
これにより、各レンズの取り付け誤差、成形バラつきによる結像性能劣化の影響を低減することができ、良好な画像を形成することができる。
【００５１】
主走査方向への走査画角をθ（ｒａｄ）、副走査斜入射角度をα（ｒａｄ）、結像レンズ５ａの光軸に垂直な仮想平面までの偏向面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。
【００５２】
【数４】
2017090592.tif 000014
【００５３】
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、斜入射角度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結像レンズ５ａを通過しても変化しない。そのため、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２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。
【００５４】
例えば、上記のように、結像レンズ５ｂ１には、副走査斜入射角度の絶対値は異なるが符号は等しい入射光学系ＬＡ１及びＬＡ２からの光束が入射する。そのため、入射光学系ＬＡ１及びＬＡ２それぞれからの光束の結像レンズ５ｂ１ｋ及び５ｂ１ｃの通過位置は、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。
【００５５】
次に、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２のレンズ面形状について説明する。
【００５６】
上記のように、本実施形態では、ポリゴンミラー４に入射する副走査斜入射角度の符号が同一で絶対値が異なる二つの光束の内、副走査斜入射角度の大きい方の光束を第１の光束、小さい方の光束を第２の光束と定義している。また、結像レンズ５ｂ１のうち第１の光束が通過する領域を第１の領域、第２の光束が通過する領域を第２の領域と定義する。
もし、二つの光束の副走査斜入射角度の絶対値が共に同じであれば、第１の領域と第２の領域を、基準平面Ｇを挟んで副走査方向に対称形状の光学面で構成することによって、結像性能を補正することができる。しかしながら、本実施形態のように、第１の光束と第２の光束の副走査方向斜入射角度の絶対値が異なる場合には、コニカルスキャンに起因する収差量が互いに異なる。そのため、従来のような副走査方向に対称な光学面形状ではコニカルスキャンに起因する走査線湾曲及び波面収差を第１の光束及び第２の光束に対して共に完全に補正することができない。
そこで本実施形態では、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の光学面の入射面及び出射面の両面に対して、第１の領域と第２の領域の副走査断面形状が境界線を挟んで上下非対称形状となるように設定している。換言すると、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の光学面の入射面及び出射面の両面に対して、第１の領域と第２の領域の間に境界が形成される。なお、第１の領域と第２の領域は互いに異なる数式によって表面形状がそれぞれ定義される２つの領域である。
【００５７】
図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面を光軸に垂直な断面に投影したときの多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表している。なお、ここでの議論では、光路は展開されている、すなわち、折り返しミラー６、６ａが存在しないと仮定しているものとする。
なお、図５中において、副走査方向に沿った基準平面Ｇの位置をＺ＝０、光束が結像レンズ５ａの光軸と交わる点をＹ＝０としている。また、以降の議論は、結像レンズ５ｂ２についても同様であるため、結像レンズ５ｂ２についての説明は省略する。
【００５８】
結像レンズ５ｂ１に対しては、入射光学系ＬＡ１からの第１の光束が通過する領域が第１の領域であり、入射光学系ＬＡ２からの第２の光束が通過する領域が第２の領域である。
結像レンズ５ｂ１の第１の領域の入射面及び出射面の形状は、表４の５ｂ１ｋの非球面係数で表すことができ、第２の領域の入射面及び出射面の形状は、表４の５ｂ１ｃの非球面係数で表すことができる。
【００５９】
本実施形態では、表４からわかるように、母線形状、子線曲率形状及び子線チルト形状を、第１の領域（５ｂ１ｋ）と第２の領域（５ｂ１ｃ）とで異ならせている。
このように、第１の領域と第２の領域とで非球面係数を異ならせ、それぞれの入射面及び出射面を、各光束の光学特性を補正するために最適になるように、互いに異なる面形状で構成している。
このため、入射面及び出射面の副走査断面形状は、第１の領域と第２の領域の間の境界で不連続となり、すなわち、入射面及び出射面は、副走査断面内において第１の領域と第２の領域の間に境界線を有している。
【００６０】
上記のように式（６）に従って、主走査方向においてレンズ中央部からレンズ端部に行くにつれて、第１の光束及び第２の光束の主光線及びマージナル光線の軌跡は共に、軸上偏向点を含む主走査断面から離れる方向に湾曲している。ここで、軸上偏向点とは、画像中心に向かうとき、入射光学系からの光束の主光線が偏向面で偏向反射される点と定義する。
従来の多段レンズにおいては、この走査光束の軌跡が考慮されておらず、光軸に垂直な断面に投影したときの境界線形状は直線に設定されていた。そのため、走査光束が上下に振れた際に主走査方向レンズ端部において、境界線でケラレる、あるいは、反対側の領域に入射してしまい、結像性能が劣化してしまう課題があった。
そこで本実施形態では、光軸に垂直な断面に投影したときの第１の領域と第２の領域の間の境界線を、主走査方向において中央部から端部に行くに従って、軸上偏向点を含む主走査断面から離れる方向に湾曲させている。
換言すると、結像レンズ５ｂ１の第１の領域及び第２の領域の入射面同士及び出射面同士の間の境界は、主走査方向における中央部よりも端部の方で、第１及び第２の光束が偏向面に入射する側の反対側に向かって、軸上偏向点を含む主走査断面から離れている。
これにより、第１の領域及び第２の領域に入射する走査光束が、光軸に垂直な断面に投影したときの境界線を挟んで反対側の領域に入射することを防ぐことができる。
なお、ここで結像レンズ５ｂ１の主走査方向における中央部とは、軸上光束が通過する位置に対応しており、結像レンズ５ｂ１の主走査方向における端部とは、最軸外光束が通過する位置に対応している。
【００６１】
次に、本実施形態における境界線の条件式について説明する。
【００６２】
まず、第１の光束及び第２の光束の副走査斜入射角度をそれぞれ、α１及びα２とする。従って、α１及びα２の関係は以下の式（７）及び（８）の双方を満たすように設定される。
０＜α１×α２  ・・・・・（７）
｜α２｜＜｜α１｜  ・・・・・（８）
【００６３】
また、基準平面Ｇ内における軸上偏向点から多段レンズまでの距離をＴとする。偏向面４ａから多段レンズ面までの間に配設されたレンズ枚数をｍ（ｍ個のレンズ）とし、偏向面４ａから順に各レンズを第ｉレンズ（ｉ＝０，１，・・・，ｍ）としたとき、第ｉ番目のレンズの肉厚をｄｉ、屈折率をｎｉとする。
さらに、軸上偏向点を原点としたときの多段レンズ面の主走査方向の任意の位置をＹとし、多段レンズ面の副走査断面内における境界線の主走査方向位置Ｙにおける副走査方向の位置Ｈｒ（Ｙ）とする。そのとき、本実施形態では、光軸に垂直な断面に投影したときの境界線の形状が、以下の条件式（９）を満たすように設定されている。
【００６４】
【数５】
2017090592.tif 000015
【００６５】
次に、条件式（９）の導出について説明する。
【００６６】
まず、簡単のために、偏向面４ａから多段レンズ面までの間にレンズが配設されていない場合(すなわち、屈折率がｎ≠１となる領域が無い場合)について、考える。
そのとき、主走査断面内において、多段レンズ面の主走査方向の任意の位置Ｙに到達する光線の軸上偏向点から多段レンズ面上の到達位置までの光路長をｔ（Ｙ）とすると、ｔ（Ｙ）は、以下の近似式（１０）で表すことができる。
【００６７】
【数６】
2017090592.tif 000016
【００６８】
ここで、多段レンズ面上をそれぞれ副走査斜入射角度α１及びα２でコニカルスキャンする二つの光束の軌跡の中点の副走査方向高さをｈ０（Ｙ）とすると、ｈ０（Ｙ）は、以下の近似式（１１）で表すことができる。
【００６９】
【数７】
2017090592.tif 000017
【００７０】
ここで、式（１１）に式（１０）を代入すると、以下の式（１２）が得られる。
【００７１】
【数８】
2017090592.tif 000018
【００７２】
式（１２）で表される二つの光束の軌跡の中点の副走査方向高さに、さらに、二つの光束の副走査方向光束径を考慮すると、二つの光束からの離間量が同一となる座標点を算出することができる。この座標点を繋いだ曲線が、理想的な境界線となる。
ただし、結像レンズ５ｂ１上での二つの走査光束の副走査方向光束径は、厳密には若干異なるが、被走査面８上では同等のスポット径であり、且つ被走査面８から結像レンズ５ｂ１までの光路長は略同等である。そのため、光束径の差異は十分微小であるとし無視することができる。
従って、偏向面４ａから多段レンズ面までの間にレンズが無い場合においては、理想の境界線形状は、式（１２）で表すことができる。
【００７３】
次に、偏向面４ａから多段レンズ面までの間にレンズが配設されている場合(すなわち、屈折率がｎ≠１となる領域が有る場合)について、考える。
【００７４】
上記のように、偏向面４ａから多段レンズ面までの間に配設されたレンズ枚数をｍとし、偏向面４ａから順に各レンズを第ｉレンズ（ｉ＝０，１，・・・，ｍ）としたときの、各レンズの肉厚をｄｉ、屈折率をｎｉとする。なお、肉厚ｄｉは主走査方向の位置Ｙに依存するが、それについては、ここでは無視する。
【００７５】
主走査断面内において、多段レンズ面の主走査方向の任意の位置Ｙに到達する光線の軸上偏向点から多段レンズ面上の到達位置までの光路長のうち、第ｉレンズを通過する際の内部の光路長をｄｉ（Ｙ）とする。そのとき、ｄｉ（Ｙ）は以下の近似式（１３）で表すことができる。
【００７６】
【数９】
2017090592.tif 000019
【００７７】
従って、偏向面４ａから多段レンズ面までの間にレンズが配設されていない場合に対する、多段レンズ面上をそれぞれ副走査斜入射角度α１及びα２で走査する二つの光束の軌跡の中点の副走査方向高さのずれ量Δｈｉ（Ｙ）は以下の式（１４）のようになる。
【００７８】
【数１０】
2017090592.tif 000020
【００７９】
ここで、式（１４）に式（１３）を代入すると、以下の式（１５）が得られる。
【００８０】
【数１１】
2017090592.tif 000021
【００８１】
従って、第１レンズ乃至第ｍレンズを途中で通過して、多段レンズ面上を走査する二つの光束の軌跡の中点の副走査方向高さｈ（Ｙ）、すなわち理想的な境界線の副走査方向高さは、上記のｈ０（Ｙ）及びΔｈｉ（Ｙ）を用いて以下の式（１６）で表すことができる。
【００８２】
【数１２】
2017090592.tif 000022
【００８３】
ここで式（１６）に、式（１２）及び式（１５）を代入すると、以下の式（１７）が得られる。
【００８４】
【数１３】
2017090592.tif 000023
【００８５】
本実施形態では、多段レンズ面の副走査断面内の境界線の副走査方向高さＨｒ（Ｙ）が、以下の条件式（１８）を満たすことが好ましい。
【００８６】
【数１４】
2017090592.tif 000024
【００８７】
もしＨｒ（Ｙ）が条件式（１８）の下限値を下回ると、二つの光束のうち副走査方向下側の走査光束がレンズ取り付け誤差などによって振れて境界線でケラレてしまう。一方で、もしＨｒ（Ｙ）が条件式（１８）の上限値を上回ると、二つの光束のうち副走査方向上側の走査光束がレンズ取り付け誤差などで振れて境界線でケラレてしまう。これらのような場合、良好な結像性能が得られない。
従って、本実施形態では、条件式（１８）を満たすように多段レンズ面の境界線を設定することによって、二つの走査光束の境界線によるケラレを防いで良好な結像性能を達成し、且つ小型化に最適な結像レンズ配置を可能にすることができる。それにより、光走査装置の小型化を達成している。
【００８８】
また、本実施形態では、多段レンズ面の境界線の副走査方向高さＨｒ（Ｙ）が、理想の境界線の副走査方向高さＨ（Ｙ）と一致していることがより好ましい。具体的には、主走査方向においてレンズ鏡面全域にわたって、多段レンズ面の境界線の副走査方向高さＨｒ（Ｙ）が、理想の境界線の副走査方向高さＨ（Ｙ）と一致していることがより好ましい。
【００８９】
なお、本実施形態では、結像レンズ５ｂ１の入射面の境界線の形状は、α１＝＋４．２度、α２＝＋１．５度、Ｔ＝１０２．９２５ｍｍ、ｍ＝１、ｎ１＝１．５２４、ｄ１＝８ｍｍとしたときの式（１７）で表される曲線形状で構成されている。
また、本実施形態では、結像レンズ５ｂ１の出射面の境界線の形状は、α１＝＋４．２度、α２＝＋１．５度、Ｔ＝１０８．１５０ｍｍ、ｍ＝２、ｎ１＝１．５２４、ｄ１＝８ｍｍ、ｎ２＝１．５２４、ｄ２＝５．２２５ｍｍとしたときの式（１７）で表される曲線形状で構成されている。なお、肉厚ｄ２については、結像レンズ５ｂ１ｋと５ｂ１ｃの肉厚の平均値となっていることに注意されたい。また、Ｔ、ｎｉ及びｄｉの値は、第１の領域と第２の領域とで異なる場合には、両者の平均値をとることに注意されたい。
【００９０】
また、本実施形態では、副走査斜入射角度α１及びα２は、以下の条件式（１９）及び（２０）を満たすように設定している。
０．５°≦｜α２｜≦２．５°・・・・・（１９）
３．５°≦｜α１｜≦５．０°・・・・・（２０）
【００９１】
なお、本実施形態では感光ドラムＫに向かう光束の斜入射角度α１は＋４．２度、感光ドラムＣに向かう光束の斜入射角度α２＝＋１．５度となっているため、条件式（１９）及び（２０）はそれぞれ満たされている。
【００９２】
もし、｜α１｜＞５．０度となると、コニカルスキャンに起因する走査線湾曲量及び波面収差が大きくなりすぎて、これらを十分良好に補正することができず、良好な画像を形成することができなくなる。
また、｜α１｜＜３．５度あるいは｜α２｜＞２．５度となると、以下の問題が生じる。すなわち、結像レンズ５ｂ１の多段レンズ面上で感光ドラムＫへの光束と感光ドラムＣへの光束との光線分離が不十分となる。それにより、公差によって光束通過高さがずれた際に、各光束が多段レンズ面の境界線によって、又は境界線を挟んで反対側の面に入射することによって、反対側の面でケラレてしまう。そのため、不要なゴースト光や光束のケラレによる被走査面上でのスポット劣化が生じてしまい、良好な画像が得られない。
また、｜α２｜＜０．５度となると、基準平面Ｇに対して副走査方向に非対称に光路を偏らせる効果が小さくなりすぎるため、感光ドラムＣに向かう第２の光束をもう一つの第２の光束である感光ドラムＹに向かう光束と光路分離することができない。そのため、図２のようにコンパクトに結像光学系の光路を折り曲げることができない。
従って、本実施形態では、条件式（１９）及び（２０）を満たすように、副走査斜入射角度α１及びα２を設定することによって、境界線による光束のケラレを防ぎ、かつ斜入射角度が大きいことによる結像性能の劣化を防ぐことができる。それにより、コンパクトで良好な結像性能を達成することができる光走査装置を得ることができる。
【００９３】
本実施形態では、例えば図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、走査光束が境界線によってケラレるのを防ぐために、境界線を、主走査方向において中央部から端部に行くにつれて、軸上偏向点を含む主走査断面から離れる方向に湾曲させている。
また、このように入射面及び出射面における境界線の湾曲方向を同一方向にすることで、入射面の境界線と出射面の境界線との間の副走査方向高さのずれを極力抑えることができる。それにより、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２を単純なレンズ形状で形成することを可能にし、射出成形時のレンズ面変形を小さく抑えることができる。
【００９４】
本実施形態の結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２のような多段レンズを作製する方法としては、レンズを金型で射出成形する、あるいはレンズを直接切削加工する方法等がある。いずれの方法でも、不連続部である境界線の形状が複雑な場合は、レンズ金型あるいはレンズ自体の加工が著しく難しくなり、レンズのコストＵＰや形成された面の精度の低下等の問題が生じる。このため、境界線の形状は、極力簡易にすることが肝要である。
【００９５】
そこで、本実施形態では、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の境界線の形状を単純な湾曲形状で形成するために、入射面及び出射面の形状を以下のように設定している。
まず第一に、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の入射面の母線形状を、変曲点を有さないように設計している。これにより、入射面上及び出射面上における走査光束の副走査方向高さの主走査方向依存性を、単純な湾曲形状にすることができる。
【００９６】
図６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、結像レンズ５ｂ１の第１の領域及び第２の領域それぞれの入射面及び出射面の母線形状を示している。
【００９７】
図６（ａ）及び（ｂ）からわかるように、結像レンズ５ｂ１の第１及び第２の領域の入射面は、母線形状が変曲点を有さないように、単純な凹面形状に設定されている。
【００９８】
第二に、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の入射面は、子線の面傾きが主走査方向位置によって変化する子線チルト変化面であり、この子線チルトの変化量を小さく抑えて設定している。
走査光束が入射面で副走査方向に屈折される角度は、各主走査方向位置での子線チルトと子線曲率で決まる。
そのため、本実施形態では、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の入射面の主走査方向全域での子線チルトの変化量、すなわち最大値と最小値の差を、１００分以下となるように設定している。
これにより、出射面上における走査光束の副走査方向高さの主走査方向依存性を、単純な湾曲形状にすることができる。
【００９９】
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、結像レンズ５ｂ１の第１の領域及び第２の領域それぞれの入射面及び出射面の子線チルト量の主走査方向位置依存性を示している。
【０１００】
図７（ａ）及び（ｂ）からわかるように、結像レンズ５ｂ１の入射面での主走査方向全域での子線チルト量の変化は小さく設定されている。
【０１０１】
また、走査光束が結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２に入射するまでの光路において、副走査方向の屈折力が強いレンズが配設されている場合、そのレンズの取り付け誤差によって結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２に入射する走査光束の副走査方向高さがずれてしまう。
そのため、本実施形態では、結像レンズ５ａは副走査方向に略ノンパワーとし、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２に正の副走査方向の屈折力を付している。
これにより、結像レンズ５ａの取り付け誤差が大きい場合であっても、走査光束の副走査方向高さのずれを十分に抑え、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の境界線で光束がケラレることを防ぐことができる。
ただし、本発明はこの構成に限定されるものではなく、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２に最も強い副走査方向の屈折力を与えていれば、本発明の効果は十分に得られる。
【０１０２】
多段レンズを射出成形で作製した場合、第１の領域と第２の領域との間の境界線における光軸方向の段差が大きいと、境界線付近及び走査光束通過領域で子線方向の面クセが大きくなってしまうため、結像性能が劣化してしまうという課題がある。
そこで、本実施形態では、第１の領域と第２の領域のレンズ面の間の光軸方向の段差の向きが主走査方向に沿って中央部と端部とで逆になるように、各レンズ面を設計する。
これにより、レンズ全域において段差の大きさを小さく抑えることができる。
【０１０３】
図８は、本実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の主走査方向の各位置における、入射面の副走査断面形状を示している。
図９は、本実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の主走査方向の各位置における、出射面の副走査断面形状を示している。
【０１０４】
図８及び図９に示されているように、結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面において、第１の領域と第２の領域とが、光軸方向に段差を有するように、境界線によって不連続に接続されている。そして、該段差の向きが、主走査方向に沿って中央部と端部とで逆になっていることがわかる。
換言すると、結像レンズ５ｂ１の第１の領域の第２の領域側の端部と、第２の領域の第１の領域側の端部との、結像レンズ５ｂ１の光軸方向における位置の関係は、結像レンズ５ｂ１の主走査方向における中央部と端部とで逆である。
また、図８及び図９からわかるように、本実施形態では、結像レンズ５ｂ１の第１の領域及び第２の領域の入射面及び出射面の面頂点位置を光軸方向にずらして境界線における段差を低減することによって、段差に起因する面クセ量を低減することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、表４からわかるように、結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面を、副走査断面内における面傾き量が主走査方向に沿って変化する光学面（子線チルト変化面）として設定している。
本実施形態では、このような光学面を用いることで、結像レンズの主走査方向の任意の位置で母線形状とは独立して副走査方向の面傾きを設定することができ、走査領域全域でコニカルスキャンに起因する波面収差を良好に補正することができる。
ただし、本発明はこの構成に限らず、非対称な複数の領域を有する多段レンズにおいて、前述したように複数の領域を接続する境界線を非直線形状に設定すれば、本発明の効果を十分満たすことができる。
【０１０６】
［第二実施形態］
上記のように、本実施形態の結像レンズ５ｂ１の第１の領域及び第２の領域の入射面及び出射面は、副走査断面内において、境界線に対して非対称であるため、境界線が光軸方向に段差を有し、面の傾きが不連続な部分を有する。
従って、結像レンズ５ｂ１が射出成形によって成形される際には、段差や、面の傾きに不連続な部分があると、その近傍で、射出成形時の熱変形応力によって、レンズ面の変形及びクセが生じやすい。
そこで、第１の領域と第２の領域の間をスプライン曲線によって接続することで、境界線の光軸方向の段差及び面の傾きの不連続性を無くし、不連続性に起因する問題を抑制してもよい。
【０１０７】
図１０は、第二実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の主走査方向の各位置における、入射面の副走査断面形状を示している。
図１１は、第二実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の主走査方向の各位置における、出射面の副走査断面形状を示している。
【０１０８】
図１０及び図１１に示されているように、第一実施形態と同様に、結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面において、第１の領域と第２の領域とが、光軸方向に段差を有するように、境界線によって接続されている。そして、該段差の向きが、主走査方向に沿って中央部と端部とで逆になっていることがわかる。
また、第二実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の第１の領域と第２の領域の入射面及び出射面を接続する境界線は、スプライン曲線となっている。
【０１０９】
副走査断面内において、非対称である第１の領域と第２の領域の入射面及び出射面をスプライン曲線で接続した場合、スプライン曲線と第１の領域及び第２の領域との接続部において局所曲率半径が非常に小さい凹凸部が必ず生じる。
この凹凸部によって走査光束がケラレた場合においても、第一実施形態のような境界線が段差である場合と同様に、結像性能の劣化が生じてしまう。そのため、この凹凸部を第一実施形態の境界線と同様に主走査方向に沿って湾曲させることで、結像性能の劣化を防ぐことができる。
すなわち、スプライン曲線を用いることによって、第１の領域と第２の領域との間の不連続性を無くしても、スプライン曲線と第１の領域及び第２の領域との接続部における凹凸部を主走査方向に沿って湾曲させることで、本発明の効果を十分に得ることができる。
【０１１０】
本発明は、多段結像レンズにおける複数の領域のレンズ面が非対称であれば、有効な効果を発揮することができる。
【０１１１】
ここまで、結像レンズ５ｂ１についてのみ説明してきたが、結像レンズ５ｂ２についても同様に構成することができる。
【０１１２】
第一実施形態では、境界線を、例えば式（１７）に示されるような単純な湾曲形状で構成したが、本発明はこれに限定されない。第１の領域及び第２の領域の入射面及び出射面を接続する境界線は、主走査方向において中央部よりも端部の方が、軸上偏向点を含む主走査断面から離れる方向でさえあれば、本発明の効果を十分に得ることができる。
また、第一及び第二実施形態では、各光源から射出される光束同士の干渉を防ぐために、入射光学系ＬＡ２及びＬＡ４の光束及び入射光学系ＬＡ１及びＬＡ３の光束それぞれの主走査断面内における偏向面４ａへの入射角度を８５度及び７５度と設定した。しかし、該入射角度を単一の値に統一してもよい。主走査断面内における偏向面４ａへの入射角度を単一の値に統一した場合、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２を同一な形状に設計することができ、一種類のレンズ金型のみで結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２を成形できるため、レンズ製造コストをさらに削減することができる。
【０１１３】
第一及び第二実施形態では、入射光学系ＬＡ１の光束及び入射光学系ＬＡ２の光束を、副走査方向において４．２°及び１．５°の異なる斜入射角度で偏向面４ａへ入射させているが、同一の角度で斜入射させても、本発明の効果を得ることができる。同様に、入射光学系ＬＡ３の光束及び入射光学系ＬＡ４の光束を、副走査方向において同一の角度で偏向面４ａへ斜入射させても、本発明の効果を得ることができる。
また、第一及び第二実施形態の光源１は、一つの発光点を有する半導体レーザーで構成したが、複数の発光点を有するモノリシックマルチビームレーザーで構成しても構わない。
また、第一及び第二実施形態の偏向手段４は、一つのポリゴンミラーで構成したが、副走査方向に配列された複数のポリゴンミラーで構成しても構わない。
【０１１４】
第一及び第二実施形態の結像レンズ５ａは、副走査方向にノンパワーに設定することで、結像レンズ５ａの副走査方向に対する偏心による結像性能の劣化を低減しているが、副走査方向にパワーを有していても構わない。
また、第一及び第二実施形態では、図２に示されているように、結像レンズ５ａの後に折り返しミラー６ａを配置し、４本の光束を２本ずつ２組の光束に分離し、それぞれ結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２で入射させているが、本発明の効果はこの構成に限定されない。例えば、折り返しミラー６ａを無くし、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２を一体成型し、４本の光束にそれぞれ対応する４つの領域を有する多段結像レンズ５ｂを用いても、本発明の効果を得ることができる。
また、第一及び第二実施形態では、複数の光源の保持部同士及び調整工具同士の干渉を防ぐために、入射光学系ＬＡ２及びＬＡ４の光束及び入射光学系ＬＡ１及びＬＡ３の光束それぞれの主走査断面内における偏向面４ａへの入射角度を異なる角度にしている。しかし、該入射角度を統一しても構わない。その場合、４つの光源を、副走査方向に一列に並べて配列することになる。また、各入射光学系の光路を合成するための合成プリズムやミラー等の合成手段を用いても、本発明の効果を得ることができる。
【０１１５】
［第三実施形態］
図１２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第三実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面を光軸に垂直な断面に投影したときの多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表している。なお、ここでの議論では、光路は展開されている、すなわち、折り返しミラー６、６ａが存在しないと仮定しているものとする。
なお、図１２中において、副走査方向に沿った基準平面Ｇの位置をＺ＝０、光束が結像レンズ５ａの光軸と交わる点をＹ＝０としている。また、以降の議論は、結像レンズ５ｂ２についても同様であるため、結像レンズ５ｂ２についての説明は省略する。
【０１１６】
本実施形態に係る境界線は、第一及び第二実施形態とは異なり、湾曲形状ではなく、１つの屈曲点を有する２つの直線で構成されている。それ以外の構成については、第一及び第二実施形態と同様であるため、同様の符番を付して、説明を省略する。
【０１１７】
第三実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面それぞれの境界線の、主走査方向座標Ｙ（ｍｍ）に対する副走査方向座標Ｚ（ｍｍ）の関係をそれぞれ、以下の表５及び表６に示す。
【０１１８】
【表５】
2017090592.tif 000025
【０１１９】
【表６】
2017090592.tif 000026
【０１２０】
なお、表中の境界線の角度は、境界線がＹ軸に対してなす角度として定義されており、反時計回りを正としている。
【０１２１】
具体的には、第三実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面それぞれの境界線は、主走査方向中央部（Ｙ＝０）に屈曲点を１つ有して、該屈曲点を挟んで傾きが異なる２つの直線で構成されている。
ここで、光軸に垂直な断面に投影した時の、屈曲点を挟んだ２つの境界線（本実施形態では２つの直線）の間に形成される角度を屈曲角度と定義する。屈曲角度が大きいと、レンズ金型又はレンズ自身の加工が困難になってしまうため、屈曲角度は小さい方が好ましい。
【０１２２】
具体的には、本実施形態では、結像レンズ５ｂ１の入射面においては、屈曲点を挟んで０≦Ｙ≦１００の領域では、境界線の角度は０．６３度、−１００≦Ｙ＜０の領域では、境界線の角度は−０．６３度と設定されている。
従って、屈曲角度は、０．６３＋０．６３＝１．２６度となり、十分小さく設定されていることがわかる。
また、本実施形態では、屈曲点を主走査方向中央部（Ｙ＝０）にのみ設けることで、屈曲点の数を最小限に抑えており、境界線による走査光束のケラレを防いでいる。
また、本実施形態では、屈曲角度を１．２６度と小さく設定しているが、屈曲角度は１０度以下に抑えることができれば、本発明の効果を十分に得ることができる。
【０１２３】
同様に、結像レンズ５ｂ１の出射面における屈曲角度は、０．５２＋０．５２＝１．０４度となり、十分小さく設定されていることがわかる。
【０１２４】
なお、本実施形態においても、境界線の副走査方向高さＨｒ（Ｙ）が、条件式（１８）を満たすように設定されているため、レンズ全域において境界線による走査光束のケラレを防ぐことができ、良好な結像性能を得ることができる。
【０１２５】
［第四実施形態］
図１３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第四実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面を光軸に垂直な断面に投影したときの多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表している。なお、ここでの議論では、光路は展開されている、すなわち、折り返しミラー６、６ａが存在しないと仮定しているものとする。
【０１２６】
本実施形態に係る境界線は、第三実施形態とは異なり、３つの屈曲点を有する４つの直線で構成されている。それ以外の構成については、第一及び第二実施形態と同様であるため、同様の符番を付して、説明を省略する。
【０１２７】
第四実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面それぞれの境界線の、主走査方向座標Ｙ（ｍｍ）に対する副走査方向座標Ｚ（ｍｍ）の関係をそれぞれ、以下の表７及び表８に示す。
【０１２８】
【表７】
2017090592.tif 000027
【０１２９】
【表８】
2017090592.tif 000028
【０１３０】
表７及び表８に示されているように、第四実施形態においても、第三実施形態と同様に、屈曲角度を小さく抑えることができていることがわかる。
【０１３１】
本実施形態においては、結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２は、レンズ金型に樹脂を流し込み、射出成形することで製造される。
また、多段結像レンズ５ｂ１及び５ｂ２の入射面及び出射面はそれぞれ、境界線を挟んだ副走査方向上下の第１の領域及び第２の領域に対応して形状が異なるように副走査方向に並べられた２つのレンズ鏡面駒によって成形される。
２つのレンズ鏡面駒を並べた金型構造において、境界線が中央部から端部に行くに従って、軸上偏向点を含む主走査断面から単調に離れる方向に湾曲あるいは屈曲させていると、いずれかの鏡面駒のレンズ端部における副走査方向幅が狭くなってしまう。
鏡面駒の幅が狭いと十分な剛性が得られず、レンズ成形時に鏡面駒の端部が変形することで、レンズ面形状の成形安定性が悪くなるという問題がある。
そこで、本実施形態では、境界線が、少なくとも２つ以上の屈曲点を有するようにしている。そして、主走査方向の最も端部側の屈曲点において、該屈曲点を挟んで中央部側の境界線よりも端部側の境界線の方が、光軸方向に垂直な断面に投影した時の主走査方向に対してなす角度が小さくなるように設定されている。
これにより、本実施形態では、鏡面駒のレンズ端部における副走査方向幅を十分に確保することができ、レンズ面形状の成形安定性を十分に保つことができる。
【０１３２】
［第五実施形態］
図１４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第五実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面を光軸に垂直な断面に投影したときの多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表している。なお、ここでの議論では、光路は展開されている、すなわち、折り返しミラー６、６ａが存在しないと仮定しているものとする。
【０１３３】
本実施形態に係る境界線は、第三及び第四実施形態とは異なり、４つの屈曲点を有する５つの直線で構成されている。なお、４つの屈曲点のいずれも、主走査方向中央部（Ｙ＝０）に設けられていない。それ以外の構成については、第一及び第二実施形態と同様であるため、同様の符番を付して、説明を省略する。
【０１３４】
第五実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面それぞれの境界線の、主走査方向座標Ｙ（ｍｍ）に対する副走査方向座標Ｚ（ｍｍ）の関係をそれぞれ、以下の表９及び表１０に示す。
【０１３５】
【表９】
2017090592.tif 000029
【０１３６】
【表１０】
2017090592.tif 000030
【０１３７】
屈曲点を４つにすることで、各屈曲角度をさらに小さくできるとともに、中央部と両端部における境界線を光軸に垂直な断面に投影した場合に、主走査方向と平行にすることができる。
これにより、鏡面駒の光軸中心の回転姿勢をより制御しやすくし、レンズ面の面偏心誤差をより小さく抑えることができる。
【０１３８】
［第六実施形態］
図１５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第六実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面を光軸に垂直な断面に投影したときの多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表している。なお、ここでの議論では、光路は展開されている、すなわち、折り返しミラー６、６ａが存在しないと仮定しているものとする。
【０１３９】
本実施形態に係る境界線は、第三乃至第五実施形態とは異なり、走査光束が通過する領域のみを湾曲形状とし、その外側領域においては直線形状とされている。それ以外の構成については、第一及び第二実施形態と同様であるため、同様の符番を付して、説明を省略する。
【０１４０】
第六実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面それぞれの境界線の、主走査方向座標Ｙ（ｍｍ）に対する副走査方向座標Ｚ（ｍｍ）の関係をそれぞれ、以下の表１１及び表１２に示す。
【０１４１】
【表１１】
2017090592.tif 000031
【０１４２】
【表１２】
2017090592.tif 000032
【０１４３】
本実施形態では、境界線の形状を、走査光束が通過する領域のみ、走査光束が境界線を挟んで反対側の領域に入射することを防いだり、境界線でケラレてしまわないように、湾曲形状とする。そして、走査光束が通過する領域より外側の領域では、鏡面駒を高精度で設計しやすいように単純な直線形状としている。
【０１４４】
［第七実施形態］
図１６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第七実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面を光軸に垂直な断面に投影したときの多段レンズ面の境界線と多段レンズ面上の走査光束の軌跡を表している。なお、ここでの議論では、光路は展開されている、すなわち、折り返しミラー６、６ａが存在しないと仮定しているものとする。
【０１４５】
本実施形態に係る境界線は、第三乃至第六実施形態とは異なり、２つの屈曲点を有する３つの直線で構成されており、各屈曲点における屈曲角度を０度となっている。それ以外の構成については、第一及び第二実施形態と同様であるため、同様の符番を付して、説明を省略する。
【０１４６】
第七実施形態に係る結像レンズ５ｂ１の入射面及び出射面それぞれの境界線の、主走査方向座標Ｙ（ｍｍ）に対する副走査方向座標Ｚ（ｍｍ）の関係をそれぞれ、以下の表１３及び表１４に示す。
【０１４７】
【表１３】
2017090592.tif 000033
【０１４８】
【表１４】
2017090592.tif 000034
【０１４９】
屈曲角度を０度とすることで、鏡面駒の各面の角度の精度を高くすることが容易になり、また、鏡面駒の光軸中心の回転姿勢をより制御しやすくすることができる。
【０１５０】
上記のように、第三実施形態乃至第七実施形態に係る光走査装置の多段結像レンズ５ｂ１では、境界線の副走査方向高さの主走査方向位置依存性は、少なくとも１つの屈曲点を有する直線群、曲線群、または直線と曲線の組み合わせで表される。
【０１５１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０１５２】
例えば、本発明では、１つの結像レンズの第１の領域及び第２の領域それぞれに同符号で互いに異なる入射角度で１本ずつの光束を斜入射させていたが、本発明はこれに限らない。例えば、１本ずつの光束のうち一方の角度が０度、すなわち垂直入射でも構わない。
【０１５３】
図１７は、本発明の実施形態に係る光走査装置１００が搭載されたカラー画像形成装置６０の要部概略図を示している。
【０１５４】
本実施形態に係るカラー画像形成装置６０は、光走査装置１００により４本の光ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体２１乃至２４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。
図１７において、６０はカラー画像形成装置、１００は本発明の実施形態に係る光走査装置である。２１、２２、２３及び２４は、各々互いに異なった色の画像を形成する像担持体としての感光ドラム、３１、３２、３３及び３４は、各感光ドラムに対応した現像器、５１は搬送ベルトである。
【０１５５】
図１７において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２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５３によって、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）、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、光走査装置１００に入力される。そして、光走査装置１００からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１、４２、４３及び４４が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム２１、２２、２３及び２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１５６】
本実施形態におけるカラー画像形成装置６０では、光走査装置１００により各々がＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）、Ｂ（ブラック）の各色に対応した４本の光ビームによって走査される。そして、各々並行して感光ドラム２１、２２、２３及び２４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している。
本実施形態におけるカラー画像形成装置６０では、上述の如く光走査装置１００により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて、各色の静電潜像が各々対応する感光ドラム２１、２２、２３及び２４の感光面上に形成される。その後、各色の静電潜像が現像器３１、３２、３３及び３４によってトナー像として現像され、搬送ベルト５１によって搬送される被転写材に不図示の転写器によって多重転写される。そして、不図示の定着器によって転写されたトナー像が被転写材に定着され、１枚のフルカラー画像が形成される。
【０１５７】
外部機器５２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６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【０１５８】
本発明によれば、複数の結像光学素子を一体に成型した多段レンズを用いた光走査装置において、配置自由度の向上と良好な結像性能の達成を両立することができる。そして、この効果により低コスト及びコンパクト性を達成し、かつ良好な画像を形成できる光走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１５９】
４  ポリゴンミラー（偏向器）
５ａ、５ｂ１、５ｂ２  結像レンズ（結像光学素子）
８ｙ、８ｍ、８ｃ、８ｋ  感光ドラム（被走査面）
１００  光走査装置
ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４  入射光学系
ＬＢ  結像光学系
【図１】
2017090592.tif 000036
【図２】
2017090592.tif 000037
【図３】
2017090592.tif 000038
【図４】
2017090592.tif 000039
【図５】
2017090592.tif 000040
【図６】
2017090592.tif 000041
【図７】
2017090592.tif 000042
【図８】
2017090592.tif 000043
【図９】
2017090592.tif 000044
【図１０】
2017090592.tif 000045
【図１１】
2017090592.tif 000046
【図１２】
2017090592.tif 000047
【図１３】
2017090592.tif 000048
【図１４】
2017090592.tif 000049
【図１５】
2017090592.tif 000050
【図１６】
2017090592.tif 000051
【図１７】
2017090592.tif 000052