(57)【要約】【課題】検出規制部のゴミ・ケバの付着の影響を受けにくくし、かつ副走査方向の到達位置の変動を抑え書き出しタイミングが異なることを抑制することができる光走査装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】光束を偏向して被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された光束を集光する集光光学系と、該集光光学系からの光束を受光して信号を出力する受光手段と、前記受光手段に入射する光束を規制する規制部と、を有し、前記集光光学系は、副走査断面内における形状が非円弧である光学面を含み、前記光学面は、前記副走査断面内において、前記偏向手段からの光束のうち、近軸光線を光軸方向における第１の位置に集光し、最外光線を光軸方向における第２の位置に集光しており、前記規制部は、光軸方向において前記第１の位置と前記第２の位置との間に配置されている。【選択図】図６
2017107033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を偏向して被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、
該偏向手段により偏向された光束を集光する集光光学系と、
該集光光学系からの光束を受光して信号を出力する受光手段と、
前記受光手段に入射する光束を規制する規制部と、
を有し、
前記集光光学系は、副走査断面内における形状が非円弧である光学面を含み、
前記光学面は、前記副走査断面内において、前記偏向手段からの光束のうち、近軸光線を光軸方向における第１の位置に集光し、最外光線を光軸方向における第２の位置に集光しており、
前記規制部は、光軸方向において前記第１の位置と前記第２の位置との間に配置されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記信号は、前記被走査面における光束の書き出しタイミングを決めるための同期検出信号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】
前記偏向手段により偏向された光束を前記被走査面に導光する結像光学系を有す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】
前記規制部は前記受光手段の光路中前方に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記規制部は前記受光手段のエッジ部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記偏向手段からの光路に沿って、前記第１の位置、前記規制部、前記第２の位置の順に並んでいることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記集光光学系は１つの集光光学素子から成り、前記偏向手段と前記第１の位置の間の光路に設けられることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記非円弧の形状は以下の式で表わされることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置。
【数１】
2017107033.tif 000014
ここで、Ｓは前記光学面の非円弧形状を表し、ｒは前記光学面の光軸上の副走査方向（Ｚ方向）の曲率半径、Ｋｚは定数、ｄ２ｎｉは非球面係数である。
【請求項９】
ｄ２、ｄ４、ｄ６のうち、ｄ４以外はゼロで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】
ｄ２、ｄ４、ｄ６のうち、ｄ６以外はゼロで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１１】
前記集光光学系の主走査断面における結像位置は前記規制部と一致していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１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１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１３】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置と、外部機器から出力された色信号を画像データ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および画像形成装置に関し、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】
従来からのレーザービームプリンター（ＬＢＰ）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等の画像形成装置に用いられている光走査装置は、光源手段から射出された光束を入射光学系により光偏向器に導光する。そして、光偏向器により偏向された光束を走査光学系により被走査面である感光ドラム面上にスポット状に結像させ、高速で該感光ドラム面上を光走査している。
【０００３】
このような光走査装置においては、感光ドラム面上における画像の書き出しタイミングを正確に制御するために、画像信号を書き出す前に同期検出を行うのが一般的である。この方式では、書き込み範囲外の部分に受光手段（ＢＤセンサ）を設け、書き込み範囲外を走査する光束を同期検出用光学素子（ＢＤレンズ）で受光手段まで導き集光させ、その信号（ＢＤ信号）により書き出しタイミングを制御している。また、ＢＤセンサの直前に検出規制部（ＢＤスリット）を配置することで、ＢＤセンサの形状に因らず、検出精度を向上させることができる。
【０００４】
つまり、図１（ａ）に示すように、偏向器の偏向面（ファセット）毎に偏向面に対する角度（面倒れ）に違いがあって、スポットａ、ｂのようにＢＤスリット上の副走査方向の到達位置が異なっても、主走査方向の受光タイミングを合わせることが出来る。しかし、図１（ａ）のスポットｃのようにＢＤスリットのエッジ部にゴミ・ケバ（主にトナー汚れ）があると受光不良が発生してしまう。
【０００５】
また、図１（ｂ）のようにＢＤスリットのエッジ部に製造誤差に因る凹凸があったり、図１（ｃ）のようにＢＤスリットの製造誤差や取り付け誤差に因るＢＤスリットの傾斜があったりすると、走査線毎にＢＤセンサの受光タイミング差（ΔＴ）が生じる。このため、走査線毎の書き出し位置にばらつきが生じてしまう。このような走査線毎の主走査方向における書き出しタイミングのばらつきを、「ジッター」と呼する。
【０００６】
そこで、ＢＤ光学系のＢＤセンサ上の副走査方向の到達位置ずれを抑制するために、偏向器の反射点とＢＤスリットを略共役にする構成が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４８６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のように偏向器の反射点とＢＤスリットを光学的に共役関係にして偏向器の面倒れを補正しようとした場合、面倒れ補正を重視すると、ＢＤスリット上での光束幅が狭くなる。このため、スリットのゴミ・ケバの付着の影響を受け易くなってしまう。
【０００９】
逆に、ＢＤスリット上での光束幅を広くするためには、偏向器の反射点の共役点をＢＤスリットから光軸方向に離す必要がある。その結果、ＢＤスリット上での副走査方向の到達位置の変動が大きくなり、ＢＤスリットの製造誤差や取り付け誤差があると書き出しタイミングが異なってしまう（図１（ｂ）（ｃ））。
【００１０】
つまり、単に偏向器の反射点とＢＤスリットを光学的に共役関係にするだけでは、ゴミ・ケバの付着の影響を受けにくくすることと、副走査方向の到達位置の変動を抑え書き出しタイミングが異なることを抑制することを両立させることが困難と分かる。
【００１１】
また、ＢＤスリットが無い場合（ＢＤセンサ自体にＢＤ信号の検出を規制する部分（検出規制部）を備える場合）でも、ＢＤ信号の検出を規制する検出規制部の製造誤差やゴミ・ケバにより同様の問題が生じる。ここで、ＢＤスリットが無い場合とは、例えば、コストダウンの為にＢＤスリットを配置せず、ＢＤセンサのエッジ部を検出規制部とする場合や、２つのＢＤセンサを並べたコンパレートタイプで、その２つのＢＤセンサの境界を検出規制部とする場合である。
【００１２】
本発明の目的は、検出規制部のゴミ・ケバの付着の影響を受けにくくし、かつ副走査方向の到達位置の変動を抑え書き出しタイミングが異なることを抑制することができる光走査装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る光走査装置は、光束を偏向して被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された光束を集光する集光光学系と、該集光光学系からの光束を受光して信号を出力する受光手段と、前記受光手段に入射する光束を規制する規制部と、を有し、前記集光光学系は、副走査断面内における形状が非円弧である光学面を含み、前記光学面は、前記副走査断面内において、前記偏向手段からの光束のうち、近軸光線を光軸方向における第１の位置に集光し、最外光線を光軸方向における第２の位置に集光しており、前記規制部は、光軸方向において前記第１の位置と前記第２の位置との間に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、出規制部のゴミ・ケバの付着の影響を受けにくくし、かつ副走査方向の到達位置の変動を抑え書き出しタイミングが異なることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）はＢＤスリットにゴミ・ケバが在る場合の受光不良説明図、（ｂ）はＢＤスリットに凹凸がある場合のジッター説明図、（ｃ）はＢＤスリットに傾斜がある場合のジッター説明図
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係る光走査装置の要部主走査断面図、（ｂ）はＢＤ光路の副走査断面図
【図３】本発明の実施形態に係る走査レンズの子線定義の説明図
【図４】比較例に係るＢＤ光路の副走査断面図
【図５】（ａ）は比較例に係る面倒れが在る場合の副走査断面図、（ｂ）はＢＤスリット近傍の拡大図
【図６】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光走査装置で面倒れが在る場合の副走査断面図、（ｂ）はＢＤスリット近傍の拡大図
【図７】（ａ）は第１の実施形態の変形例に係る光走査装置で面倒れが在る場合の副走査断面図、（ｂ）はＢＤスリット近傍の拡大図
【図８】比較例に係るＢＤスリット上での縦収差図
【図９】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１乃至第３の実施形態に係るＢＤスリット上での縦収差図
【図１０】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置、カラー画像形成装置
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１０（ａ）は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置の副走査方向の要部断面図である。図１０（ａ）において、符号１０５は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０５には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１５からコードデータＤｃが入力する。このコードデータＤｃは、装置内のプリンタコントローラ１１０によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。
【００１９】
この画像データＤｉは、後述する光走査装置の構成を有する露光ユニット１０１に入力される。そして、この露光ユニット１０１からは、画像データＤｉに応じて変調された露光光１０４が出射され、この露光光１０４によって感光ドラム１０２の感光面が露光される。
【００２０】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０２は、モーター１１３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１０２の感光面が露光光１０４に対して移動する。感光ドラム１０２の上方には、感光ドラム１０２の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０３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１０３によって帯電された感光ドラム１０２の表面に、前記露光ユニット１０１によって露光光１０４が照射されるようになっている。
【００２１】
露光光１０４は、画像データＤｉに基づいて変調されており、この露光光１０４を照射することによって感光ドラム１０２の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記露光光１０４の照射位置よりもさらに感光ドラム１０２の回転方向の下流側で感光ドラム１０２に当接するように配設された現像器１０６によってトナー像として現像される。
【００２２】
現像器１０６によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０２の下方で、感光ドラム１０２に対向するように配設された転写器としての転写ローラ１０７によって被転写材たる記録材としての用紙１１１上に転写される。用紙１１１は感光ドラム１０２の前方（図１０（ａ）において右側）の用紙カセット１０８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１０８端部には、給紙ローラ１０９が配設されており、用紙カセット１０８内の用紙１１１を搬送路へ送り込む。
【００２３】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１１はさらに感光ドラム１０２後方（図１０（ａ）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（図示せず）を有する定着ローラ１１２と、この定着ローラ１１２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。そして、転写部から搬送されてきた用紙１１１を定着ローラ１１２と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１１上の未定着トナー像を定着せしめる。
【００２４】
更に、定着ローラ１１２の後方には排紙ローラ１１５が配設されており、定着された用紙１１１を画像形成装置の外に排出せしめる。
【００２５】
図１０（ａ）においては図示していないが、プリントコントローラ１１０は、データの変換だけでなく、モーター１１３を始め画像形成装置内の各部などの制御を行う。
【００２６】
図１０（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光走査装置を複数有しこれを搭載したカラー画像形成装置の要部概略図である。露光装置１１７乃至１２０を４個並べ、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。
【００２７】
図１０（ｂ）において、１３３はカラー画像形成装置、１２１乃至１２４は各々像担持体としての感光ドラム、１２５乃至１２８は各々現像器、１３４は搬送ベルトである。図１０（ｂ）において、カラー画像形成装置１３３には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１３５からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ１９３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。
【００２８】
これらの画像データは、それぞれ露光装置１１７乃至１２０に入力される。そして、これらの露光装置からは、各画像データに応じて変調された露光光１２９乃至１３２が出射され、これらの露光光によって、感光ドラム１２１乃至１２４の感光面が露光される。
【００２９】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は露光装置（１１７，１１８，１１９，１２０）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応する。そして、各々平行して感光ドラム１２１，１２２，１２３，１２４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。
【００３０】
本カラー画像形成装置は上述の如く４つの露光装置１１７乃至１２０により各々の画像データに基づいた露光光を用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム１２１乃至１２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【００３１】
なお、外部機器１３５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１３３とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００３２】
（光走査装置）
以下、本発明の実施形態に係る光走査装置の構成について説明する。尚、以下の説明において、次のように定義する。
【００３３】
主走査方向とは、偏向器の回転軸および結像光学系の光軸に垂直な方向（偏向器で光束が偏向反射（偏向走査）される方向）である。また、副走査方向とは、偏向器の回転軸と平行な方向のことである。また、主走査断面とは、結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面のことである。また、副走査断面とは、結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面のことである。
【００３４】
図２は、本実施形態の光走査装置の要部断面図であり、図２（ａ）は主走査断面図を、図２（ｂ）は後述の偏光器５からＢＤセンサ受光面までの光路（ＢＤ光路）に沿った副走査断面図をそれぞれ示している。
【００３５】
本実施形態において、光源１から出射した光束は、副走査開口絞り２により副走査方向の光束幅を制限された後、アナモフィックレンズ３に入射する。アナモフィックレンズ３は、主走査断面内において正の屈折力を有しており、入射する光束を主走査断面内においては略平行光に変換している。
【００３６】
また、アナモフィックレンズ３は、副走査断面内においても正の屈折力を有することで偏向器５の偏向面５ａの近傍に光束を集光しており、主走査方向に長い線像を形成している。尚、本実施形態においては、アナモフィックレンズ３通過後の光束は主走査断面内において略平行光としているが、収束光もしくは発散光としても良い。
【００３７】
アナモフィックレンズ３を通過した光は主走査開口絞り４によって主走査方向の光束幅を制限される。そして、偏向器５の偏向面５ａにて反射偏向され、第１結像レンズ６、第２結像レンズ７から成る結像光学系より被走査面（感光ドラム面）８上に光スポットとして結像される。
【００３８】
本実施形態に係る光走査装置は、偏向器５を不図示の駆動部により矢印Ａ方向に一定速度で回転させ、被走査面８上を主走査方向に光走査することにより、被走査面８上に静電潜像を形成している。
【００３９】
また、本実施形態に係る光走査装置は、画像形成領域外で、偏向手段５の偏向面５ａで反射偏向された光束は、集光光学系における集光光学素子としてのＢＤレンズ９に入射し、ＢＤスリット１０上で主走査方向に集光する。即ち、ＢＤレンズ９の母線方向の結像位置は受光手段（ＢＤセンサ）に入射する光束を規制する検出規制部としてのＢＤスリット１０（後に詳述）と一致している。
【００４０】
このようにして、偏向手段５の偏向面５ａで反射偏向された光束は、書き出しタイミングを検出する同期検出用の受光手段である同期検出素子（ＢＤセンサ）１１に入射する。以降、ＢＤセンサ１１に入射する光束をＢＤ光束と呼称する。ＢＤセンサ１１は、ＢＤセンサ１１上の受光面１１ａに到達したＢＤ光束を用いて画像書き込みのための同期開始タイミング（書き出しタイミング）を決めるための同期検出信号であるＢＤ信号を出力する。
【００４１】
以降の説明では、光束の進む方向に沿って、光源１から偏向器５までを入射光学系、偏向器５から被走査面８までを結像光学系
偏向器５からＢＤセンサ１１までをＢＤ光学系と称する。光源１としては、例えば半導体レーザーを用いることができ、その発光部は１個でも複数個でもよい。
【００４２】
本実施形態においては、入射光学系の光学素子をアナモフィックレンズ３のみで構成しているが、主走査方向及び副走査方向のそれぞれの光学的機能を独立させた複数の光学素子により入射光学系を構成してもよい。また、本実施形態では、偏向器５として４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、偏向面の数を５つ以上にしてもよい。
【００４３】
本実施形態に係る結像光学系（走査光学系）における結像光学素子としての第１および第２の走査レンズ（結像レンズ）６および７は、射出成形によって形成されたプラスチックモールドレンズである。しかし、走査レンズ６、７としてガラスモールドレンズを採用してもよい。モールドレンズは、非球面形状の成形が容易であり、かつ大量生産に適しているため、走査レンズ６、７としてモールドレンズを採用することで、その生産性及び光学性能の向上を図ることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、走査光学系は走査レンズが２枚の系を採用しているが、走査レンズの数は１つでも良いし、３枚以上にしても良い。
【００４５】
ここで、本実施形態に係る光走査装置の構成を表１に、走査レンズとＢＤレンズの形状をそれぞれ表２、３に示す。
【００４６】
【表１】
2017107033.tif 000003
【００４７】
【表２】
2017107033.tif 000004
【００４８】
【表３】
2017107033.tif 000005
【００４９】
本実施形態に係るアナモフィックレンズ３の第１面には回折格子構造が設けられており、回折格子の位相関数は
【００５０】
【数１】
2017107033.tif 000006
【００５１】
と表現される。ｋは回折次数を表し、ここではｋ＝１としている。またλは、波長でありλ＝７９２ｎｍとしている。
【００５２】
本実施形態に係る走査レンズ６、７は、図３に示す位置Ｘ、Ｙにおける母線形状の法線方向と走査レンズ６，７の光軸方向との間の角度θを用い、以下の式（１）で定義される。ここで、レンズ面と光軸との交点を原点とし、走査レンズ６，７の光軸方向の軸をＸ軸、主走査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。
ｘ＝Ｘ＋Ｓｃｏｓθ   
ｙ＝Ｙ  -  Ｓｓｉｎθ               ・・・（１）
そして、走査レンズ６、７の主走査断面（ＸＹ断面）内でのレンズ面の形状（母線形状）は、以下の式（２）で表わされる。
【００５３】
【数２】
2017107033.tif 000007
【００５４】
そして、任意のレンズ面座標Ｙにおける主走査断面内における母線の垂線を含み主走査面と直交する断面内（Ｙ＝０である場合の副走査断面と平行な断面内）でのレンズ面の形状（子線形状）は、以下の式（３）で表わされる。そして、走査レンズ６、７は、この式（３）を前提に、以下の式（４）によって定義される。
【００５５】
【数３】
2017107033.tif 000008
【００５６】
【数４】
2017107033.tif 000009
【００５７】
ここで、式（３）、（４）において、Ｓは走査レンズ６、７のレンズ面の非円弧形状を表し、ｒ’はレンズ面に関する主走査方向（Ｙ方向）における副走査方向（Ｚ方向）の曲率半径、ｒはレンズ面の光軸上の副走査方向（Ｚ方向）の曲率半径である。また、Ｄ２ｉ、Ｄ４ｉ、Ｄ６ｉ、Ｄ８ｉ、Ｄ１０ｉは、走査レンズ６、７に関する非球面係数である。式（３）においては、Ｙ≧０の場合をｕｐｐｅｒ、Ｙ≦０の場合をｌｏｗｅｒ、として各々の非球面係数を設定しており、ｕｐｐｅｒがｉ＝ｕ、ｌｏｗｅｒがｉ＝ｌ、として各非球面係数を表１に示している。
【００５８】
さて、本実施形態に係るＢＤレンズ９の入射面側の光学面９ａは球面形状であるが、射出面側の光学面９ｂにおける子線形状は、非円弧形状として以下の式（５）によって定義される。
【００５９】
【数５】
2017107033.tif 000010
【００６０】
ここで、式（５）において、ＳはＢＤレンズ９の射出面側の光学面９ｂの非円弧形状を表し、ｒはレンズ面の光軸上の副走査方向（Ｚ方向）の曲率半径、Ｋｚは定数、ｄ２ｎｉは非球面係数である。本実施形態では、表３（９ｂ面におけるｄ２、ｄ４、ｄ６）に示すようにｄ２、ｄ６はゼロで、４次の非球面係数ｄ４のみゼロ以外の値を有する。即ち、ｄ２、ｄ４、ｄ６のうち、ｄ４以外はゼロである。
【００６１】
ここで、偏向器５の偏向面５ａの面倒れ方向はプラス、マイナス両側に発生する可能性がある為、ＢＤレンズ９の射出面側の子線形状は偶数次項のみで構成される。
【００６２】
尚、この走査光学系の第１と第２の走査レンズ６、７は光軸に対してそれぞれ、第１の走査レンズ６は光軸から主走査方向に＋０．５５９ｍｍに平行偏心している。また、第２の走査レンズは光軸から主走査方向に＋０．６９８ｍｍに平行偏心し、入射面側を通る副走査方向（Ｚ軸方向）を回転軸として時計回りに１５’回転偏心している。
【００６３】
（書き出しタイミングの検出精度）
書き出しタイミングの検出精度劣化は、ＢＤスリット１０のゴミ・ケバの付着でＢＤ信号が検出できない（図１（ａ））ことで生じる。また、偏向器の偏向面の面倒れとＢＤスリットのエッジ部の凹凸や傾斜等でＢＤセンサに入るタイミングがずれる（図１（ｂ）（ｃ））ことで生じる。
【００６４】
そのため、ＢＤスリットにゴミ・ケバの付着があっても検出可能なように、副走査方向にＢＤ光束幅を持たせることで書き出しタイミングの検出精度を向上させることができる。また、偏向器５の偏向面の面倒れとＢＤスリット１０のエッジ部に凹凸や傾斜等があっても、同じ副走査方向位置（Ｚ方向高さ）に入るようにすることで書き出しタイミングの検出精度を向上させることができる。そして、実際のＢＤ信号を考えた場合、ＢＤ光束の主光線の位置変動ではなく、重心位置変動を抑制することで、ＢＤ信号として安定した出力信号を得ることができる。
【００６５】
そこで、本実施形態では、ＢＤレンズに非球面成分を与えることでＢＤスリット上での光束幅を広げ、さらに主光線と周辺光線の変動をＢＤレンズの球面と非球面成分を調整しバランスさせることで、書き出しタイミングの検出精度を改善する。
【００６６】
（同期検出系における比較例との対比）
比較例として、従来のＢＤ光学系のＢＤレンズの形状を表４に示す。入射光学系、結像光学系、ＢＤ光学系の構成と配置及び結像光学系の形状は本実施形態と同じ為、省略する。
【００６７】
【表４】
2017107033.tif 000011
【００６８】
ここで、比較例のＢＤ光学系の概略図を図４に示す。図４に示すように、副走査方向の結像位置をＢＤセンサ１１の後ろ側にすることで、ＢＤスリット１０上でのＢＤ光束の副走査方向の光線通過高さ（Ｚｓｌｉｔ）が１８０ｕｍになるようにしている。また、後側ピントにすることで、前側ピントに比べセンサへの入射角ｕ′を小さくし、面倒れに有利になるようにしている。
【００６９】
しかし、このような比較例においては、偏向面の面倒れ角度が５分の場合にＢＤセンサ１１上のＢＤ光束の副走査方向の重心位置は２４．１ｕｍ程度大きくずれてしまう。
【００７０】
そこで、本実施形態では、ＢＤレンズ９の射出面側に４次成分の非球面形状を与えている。これにより、ＢＤスリット１０上でのＢＤ光束の副走査方向の光線通過高さは１００ｕｍとなり、偏向面の面倒れ角度が５分の場合にＢＤスリット１０上のＢＤ光束の副走査方向の重心位置ずれは０．０２ｕｍに抑えられる。即ち、以下に定性的に説明するが、ＢＤレンズ９の非球面形状によって、ＢＤスリット１０上での副走査光束幅の確保と重心位置ずれ抑制の両立が可能となっている。
【００７１】
（本実施形態における重心位置ずれ抑制の原理）
検出規制部としてのＢＤスリット１０上での重心位置ずれの抑制原理について、図５乃至図７を用いて定性的に説明する。図５乃至図７の（ａ）はＢＤ光学系の偏向器５の偏向面５ｂが面倒れを起こしているときの副走査断面の概略図であり、定性的に説明するためレンズを矢印で示している。また、主光線Ｐ（図中実線）および近軸光線の集光点の位置（第１の位置）をＱ１（黒丸）、最外光線Ｍ（図中破線）の集光点の位置（第２の位置）をＱ２（白い菱形）で示している。
【００７２】
ここで、主光線は副走査断面内でＢＤレンズの入射瞳の中心を通る光線、近軸光線は副走査断面内でＢＤレンズの入射瞳における主光線に隣接する光線、すなわち近軸近似が成り立つ光線である。また、最外光線は副走査断面内でＢＤレンズの入射瞳の一方の端部、他方の端部を通る光線（マージナル光線）である。
【００７３】
このように本実施形態では、集光光学系としてのＢＤレンズは、副走査断面内における形状が非円弧である光学面を含み、この光学面における中央部側の第１の領域を通過する光束が光軸方向における第１の位置Ｑ１に集光する。かつ、前記光学面における前記第１の領域の外側の第２の領域を通過する光束が光軸方向における第２の位置Ｑ２に集光する。
【００７４】
図５乃至図７の（ｂ）はそれぞれ図７の（ａ）の検出規制部としてのＢＤスリット１０近傍の概略図であり、面倒れが無い場合の光線を細線（Ｐ，Ｍｌｏｗｅｒ）、面倒れが在る場合の光線を太線（Ｐ′，Ｍ′ｌｏｗｅｒ）で示している。ただし、簡単の為に、最外光線Ｍは図中レンズの上側を通過するＭｕｐｐｅｒを省略して、下側を通過するＭｌｏｗｅｒのみを図示している。
【００７５】
図５は比較例として示したもので、検出規制部１０としてのＢＤスリットより後側ピントにしたＢＤ光学系の副走査断面概略図である。この場合、図５（ａ）のような下向きの面倒れが生じたとき、主光線Ｐも最外光線Ｍも共に下向きの面倒れにより検出規制部１０での光線通過位置（ΔＺＰ，ΔＺＭ）が双方図中下側に変動する。つまり、スポットの重心位置も下側に大きく変動することとなる。これにより、図１（ｂ）（ｃ）の場合に書き出しタイミングが大きくずれてしまう。
【００７６】
図６は、光軸方向で第１の位置Ｑ１が検出規制部１０より前側（前側ピント）、第２の位置Ｑ２が検出規制部１０より後側（後側ピント）にした本実施形態のＢＤ光学系の副走査断面概略図である。この場合、図６（ａ）のような偏向面５ｂに下向きの面倒れが生じたとき、図６（ｂ）で最外光線Ｍは検出規制部１０での光線通過位置が下側に変動する一方、主光線Ｐは検出規制部１０での光線通過位置が上側に変動する。
【００７７】
ここで、検出規制部１０での光線通過位置として主光線が上側に変動する理由は、以下の通りである。即ち、偏向面５ｂの下向きの面倒れでＢＤレンズ９に対し下側（下向き）に入射する主光線が、ＢＤレンズから出射して検出規制部としてのＢＤスリット１０の光路中前方の集光点に向かうとき上向きとなるため、ＢＤスリット１０上で上側に変動するからである。
【００７８】
このようにして、主光線Ｐと最外光線Ｍの通過位置（ΔＺＰ，ΔＺＭ）は逆方向に変動するため、変動量をバランスすることで、スポットの重心位置変動を抑制することが出来る。即ち、スポットの重心位置変動を抑制するためには、第１の位置Ｑ１と第２の位置Ｑ２の間に検出規制部１０の光軸方向位置を設けることが必要である。
【００７９】
（第１の実施形態の変形例）
図７は、第１の実施形態の変形例を示し、主光線Ｐと最外光線Ｍの集光点位置を図６と逆にした場合である。この場合も、図６と同様に主光線Ｐと最外光線Ｍは逆方向に変動するため、変動量をバランスすることで、スポットの重心位置変動を抑制することが出来る。この場合も含め、スポットの重心位置変動を抑制するためには、第１の位置Ｑ１と第２の位置Ｑ２の間に検出規制部１０の光軸方向位置を設けることが必要である。
【００８０】
なお、図７に示した、第１の位置Ｑ１が後側ピント、第２の位置Ｑ２が前側ピントとなっている場合、偏向器５の偏向面５ｂの面倒れによる周辺光線の敏感度が高くなり、主光線の変動量とバランスが取り難い。そのため、図６に示したような、第１の位置Ｑ１を前側ピント、第２の位置Ｑ２を後側ピントにした方がより好ましい。
【００８１】
このような図６における非球面成分のパワーは、球面成分のパワーと逆符号である。即ち、ＢＤレンズ９に関しては、球面成分と逆符号の子線成分で、ＢＤスリットに対し主光線の集光点を前側に、かつ最外線の集光点を後側にずらしている。
【００８２】
（縦収差）
ここで、図８と図９（ａ）に、比較例と第１の実施形態のＢＤスリット１０上での縦収差図を示す。横軸は光軸方向距離を示しており、ｄｅｆ＝０ｍｍがＢＤスリット位置である。縦軸は、ＢＤレンズの出射面（９ｂ面）側での光線通過位置ｈ［ｍｍ］を示している。
【００８３】
図８に示す比較例では、微小な球面収差は発生しているがほぼ全光線がＢＤスリットの後側８ｍｍ近傍に集光している。それに比べ、図９（ａ）に示す第１の実施形態では、近軸光線がＢＤスリットの前側−１ｍｍ近傍に集光し、ＢＤレンズ出射面（９ｂ面）の光線通過位置ｈが高くなる（非球面成分の影響が強くなる）につれ集光位置（集光点位置）が後側になる。そして、最外光線ではＢＤスリットの後側４ｍｍで集光している。即ち、第１の位置Ｑ１と第２の位置Ｑ２の間に、検出規制部１０を配置した構成となっている。
【００８４】
（本実施形態の効果）
以上、本実施形態では、集光光学系としてのＢＤレンズ９の子線方向の光線通過範囲内で非球面成分を与えることで、光軸方向において主光線（近似IX光線）の集光点位置と、光束幅を決定する最外光線の集光点位置の間にＢＤスリット１０を設ける。これにより、検出規制部としてのＢＤスリット１０上での副走査光束幅の確保と、スポットの副走査方向における重心位置ずれ抑制が可能となり、書き出しタイミングの検出精度を向上させることができる。
【００８５】
《第２の実施形態》
次に本発明の第２の実施形態として、ＢＤレンズ９の出射面（９ｂ面）側に６次の非球面成分を付加した場合を説明する。本実施形態に係るＢＤレンズの形状を表５に示す。入射光学系・結像光学系・ＢＤ光学系の構成と配置は、第１の実施形態の表１と、結像光学系の形状は第１の実施形態の表２と同じ為、省略する。
【００８６】
【表５】
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【００８７】
本実施形態の構成では、ＢＤスリット１０上でのＢＤ光束の副走査方向の光線通過高さは１８０ｕｍとなり、偏向面５ｂの面倒れ角度が５分でＢＤスリット１０上のＢＤ光束の重心位置ずれは０．０１ｕｍに抑えられる。すなわち、ＢＤレンズ１０の非球面形状によって、副走査光束幅と重心位置ずれ抑制の両立が可能となっている。
【００８８】
図９（ｂ）に、本実施形態のＢＤスリット１０上での縦収差図を示す。本実施形態では、近軸光線がＢＤスリット１０の前側−２ｍｍ近傍に集光する。そして、ＢＤレンズ９の出射面（９ｂ面）の光線通過位置ｈが高くなる（非球面成分の影響が強くなる）につれ集光位置が後側になり、最外光線ではＢＤスリットの後側８ｍｍに集光している。
つまり、本実施形態においても、第１の位置Ｑ１と第２の位置Ｑ２の間に、検出規制部としてのＢＤスリット１０を配置した構成となっている。
【００８９】
ここで、本実施形態では、上述した式（５）に関し、６次の非球面係数ｄ６のみゼロ以外の値を有する。即ち、表５（９ｂ面）に示すようにｄ２、ｄ４、ｄ６のうち、ｄ６以外はゼロである。
【００９０】
このように、ＢＤレンズの非球面形状が６次の場合でも、ＢＤスリット上での副走査光束幅の確保と重心位置ずれ抑制の両立が可能となっている。即ち、ＢＤレンズ９の子線方向の光線通過範囲内で４次以上の非球面成分（６次の非球面成分）を与えることで、上述したような効果を得ることができる。
【００９１】
《第３の実施形態》
次に、第３の実施形態として、ＢＤレンズ９の出射面（９ｂ面）側に４次と６次の非球面成分を付加した場合を説明する。本実施形態に係るＢＤレンズ９の形状を表６に示す。入射光学系・結像光学系・ＢＤ光学系の構成と配置は第１の実施形態の表１と、結像光学系の形状は第１の実施形態の表２と同じ為、省略する。
【００９２】
【表６】
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【００９３】
本実施形態の構成では、ＢＤスリット１０上でのＢＤ光束の副走査方向の光線通過高さは２７０ｕｍとなり、偏向面５ｂの面倒れ角度が５分でＢＤスリット１０上のＢＤ光束の重心位置ずれは０．２５ｕｍに抑えられる。
【００９４】
図９（ｃ）に、本実施形態のＢＤスリット１０上での縦収差図を示す。本実施形態では、主光線（近軸光線）がＢＤスリットの前側−２ｍｍ近傍で集光し、ＢＤレンズ９の出射面（９ｂ面）の光線通過位置ｈが高くなる（非球面成分の影響が強くなる）につれ集光位置が一度後側になり、再度前側に戻す構成となっている。
【００９５】
このように、球面成分（ｒ）と逆符号の子線４次成分（ｄ４）で後側に集光位置（集光点）をずらし、主に偏向器の偏向面の面倒れによる主光線の変動とバランスをとっている。そして、球面成分（ｒ）と同符号の子線６次成分（ｄ６）で最外近傍の光線の集光位置を大きく前側にし、ＢＤスリット１０上での光束幅を広くしている。つまり、本実施形態では、主光線Ｐおよび近軸光線の集光点の位置（第１の位置）と、主に重心変動のバランスをとっている中間光線の集光点の位置（第２の位置）の間に検出規制部１０を配置した構成となっている。
【００９６】
このように本実施形態で、集光光学系としてのＢＤレンズは、副走査断面内における形状が非円弧である光学面を含み、この光学面における中央部側の第１の領域を通過する光束が光軸方向における第１の位置に集光する。かつ、前記光学面における前記第１の領域の外側の第２の領域を通過する光束が光軸方向における第２の位置に集光する。
【００９７】
このように、ＢＤレンズ９を非球面形状として、主に重心位置をバランスする為の次数成分と、それよりも大きい次数成分を組み合わせることによって、ＢＤスリット１０上での副走査光束幅を容易に広げることができる。
【００９８】
（変形例）
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。
【００９９】
（変形例１）
上述した実施形態では、非球面成分をＢＤレンズ９の出射面（９ｂ面）側に与えているが、入射面（９ａ面）側に与えても同様の効果が得られる。
【０１００】
また、集光光学系としてＢＤレンズ９の１枚レンズを説明したが、複数のレンズを備えるようにしても良い。
【０１０１】
（変形例２）
上述した実施形態では、検出規制部としてＢＤスリット１０を設けたが、本発明はこれに限られない。コストダウンの為にＢＤスリット１０を設けず、ＢＤセンサ１１のエッジ部を検出規制部とする場合や、２つのＢＤセンサを並べたコンパレートタイプで、その２つのＢＤセンサの境界を検出規制部としても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
５・・偏向器、９・・ＢＤレンズ、１０・・ＢＤスリット、１１・・ＢＤセンサ
【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】
2017107033.tif 000022
【図９】
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【図１０】
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