(57)【要約】【課題】小型でかつ画像濃度ムラを抑制することができ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１００は、光源１と、光源１からの光束を偏向して被走査面７を主走査方向に光走査する偏向器４と、光源１からの光束を偏向器４に入射させる入射光学系と、偏向器４によって偏向された光束を被走査面７に導光する結像光学系と、を備える光走査装置１００であって、主走査断面内における、軸上像高での射出側ＦナンバーをＦｍ０、最軸外像高での射出側ＦナンバーをＦｍ１、とし、副走査断面内における、軸上像高での射出側ＦナンバーをＦｓ０、最軸外像高での射出側ＦナンバーをＦｓ１、とするとき、    １．１＜Ｆｍ１／Ｆｍ０＜１．４    ０．８＜（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＜１．２なる条件を満たすことを特徴とする。【選択図】図１
2017165023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの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器と、前記光源からの光束を前記偏向器に入射させる入射光学系と、前記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、を備える光走査装置であって、
主走査断面内における、軸上像高での射出側ＦナンバーをＦｍ０、最軸外像高での射出側ＦナンバーをＦｍ１、とし、副走査断面内における、軸上像高での射出側ＦナンバーをＦｓ０、最軸外像高での射出側ＦナンバーをＦｓ１、とするとき、
１．１＜Ｆｍ１／Ｆｍ０＜１．４
０．８＜（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＜１．２
なる条件を満たすことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
１．０５＜Ｆｓ０／Ｆｓ１＜１．４５
なる条件を満たす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】
前記結像光学系は、前記偏向器によって偏向された光束の副走査方向の光束径を制限する副走査絞り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】
前記副走査絞りの副走査方向の開口幅は、主走査方向において前記結像光学系の光軸から離れるに従って大きくなることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記副走査絞りについて、軸上像高に入射する光束の通過位置及び最軸外像高に入射する光束の通過位置のそれぞれにおける副走査方向の開口幅をＷ０及びＷ１、前記光走査装置の最大走査角度をθとするとき、
１．０＜Ｗ１／Ｗ０×ｃｏｓθ
なる条件を満たすことを特徴とする請求項３または４に記載の光走査装置。
【請求項６】
１．０５＜Ｗ１／Ｗ０×ｃｏｓθ＜１．４
なる条件を満たすことを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記結像光学系の副走査横倍率は、主走査方向において前記結像光学系の光軸から離れるに従って小さくな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】
軸上像高及び最軸外像高それぞれにおける前記結像光学系の副走査横倍率をβｓ０及びβｓ１としたとき、
１．０５＜｜βｓ０／βｓ１｜＜１．４
を満たす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】
軸上像高での主走査方向の部分倍率に対する各軸外像高での主走査方向の部分倍率のずれ量と軸上像高での主走査方向の部分倍率との比の最大値をΔＹ（％）としたとき、
１０％＜ΔＹ＜４０％
を満たすことを特徴とする、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】
前記結像光学系は、１つの結像光学素子から成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】
前記光源の発光タイミング及び発光光量を制御する制御部をさらに備え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】
前記光走査装置は、各々が前記入射光学系及び前記結像光学系を含む複数の走査光学系を備えており、
副走査断面内において、前記複数の走査光学系のうちの少なくとも２つの走査光学系の、軸上像高での射出側ＦナンバーＦｓ０及び最軸外像高での射出側ＦナンバーＦｓ１は、互いに異なることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記複数の走査光学系の前記結像光学系はそれぞれ、前記偏向器によって偏向された前記光束の副走査方向の光束径を制限する副走査絞りを備えており、
前記副走査絞りの開口部は、主走査方向において前記結像光学系の光軸から離れるに従って、副走査方向の開口幅が大きくなる形状となっており、
前記複数の結像光学系の前記副走査絞りの前記開口部の形状は、互いに異なることを特徴とする、請求項１２に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記複数の走査光学系のうちの第１の走査光学系の入射光学系は、第１の光束を前記偏向器の第１の偏向面に入射させ、
前記複数の走査光学系のうちの第２の走査光学系の入射光学系は、第２の光束を前記偏向器の第２の偏向面に入射させ、
前記第１の偏向面は、前記第１の光束を偏向して第１の被走査面を主走査方向に光走査し、
前記第２の偏向面は、前記第２の光束を偏向して第２の被走査面を主走査方向に光走査し、
前記複数の走査光学系のうちの前記第１の走査光学系の結像光学系は、前記第１の偏向面によって偏向された前記第１の光束を前記第１の被走査面に導光し、
前記複数の走査光学系のうちの前記第２の走査光学系の結像光学系は、前記第２の偏向面によって偏向された前記第２の光束を前記第２の被走査面に導光することを特徴とする、請求項１２または１３に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記光源からの光束の主走査方向の幅は、前記偏向器の偏向面の主走査方向の幅よりも小さいことを特徴とする、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】
請求項１乃至１５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、例えば、レーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクション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】
近年、光走査装置においては、低コスト化及び小型化が求められている。
【０００３】
特許文献１は、低コスト化及び小型化を達成するために、被走査面上を非等速に走査する光走査装置を開示している。
具体的には、そのような非等速光走査装置では、結像光学系を従来よりも薄く且つ幅が小さい１枚の結像レンズのみで構成できるため、装置の低コスト化及び小型化を達成することができる。
【０００４】
一般的に、非等速光走査装置では、軸上像高と軸外像高とで走査速度が異なり、それにより、主走査方向の光学的な倍率が異なるため、画像濃度ムラが生じてしまう。
特許文献１に開示されている光走査装置では、各像高に応じて光源の発光タイミングを制御して、電気的に走査位置を補正することによって、そのような画像濃度ムラを低減している。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている光走査装置では、各像高に応じて光源の発光タイミングを制御したとしても、中間階調の画像形成時においては、被走査面上での主走査方向のスポット径が軸上像高よりも軸外像高において肥大する。そして、それに起因して、画像濃度ムラが生じてしまう。
例えば、１ドットを形成する際の光源の発光時間を著しく短くし、一方で、光源の発光強度を瞬間的に著しく強くすると、被走査面上に畳み込まれる潜像のスポット径を擬似的に均一にすることができる。しかしながら、そのために必要な光源の発光強度が著しく強すぎるために、一般的な半導体レーザーではダイナミックレンジが足りないため、そのような実施形態を実現することはできない。
従って、特許文献１に開示されている非等速光走査装置では、中間階調の画像形成時における画像濃度ムラを十分に低減することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
そこで、本発明は、小型でかつ画像濃度ムラを抑制することができる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】
【０００８】
本発明に係る光走査装置は、光源と、光源からの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器と、光源からの光束を偏向器に入射させる入射光学系と、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、を備える光走査装置であって、主走査断面内における、軸上像高での射出側ＦナンバーをＦｍ０、最軸外像高での射出側ＦナンバーをＦｍ１、とし、副走査断面内における、軸上像高での射出側ＦナンバーをＦｓ０、最軸外像高での射出側ＦナンバーをＦｓ１、とするとき、
１．１＜Ｆｍ１／Ｆｍ０＜１．４
０．８＜（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＜１．２
なる条件を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型でかつ画像濃度ムラを抑制することができ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】
【００１０】
【図１】第一実施形態に係る光走査装置の主走査断面図及び一部副走査断面図。
【図２】第一実施形態に係る光走査装置における部分倍率ずれと像高との関係を示した図。
【図３】第一実施形態に係る光走査装置における各像高でのＬＳＦスポット径を示した図。
【図４】第一実施形態に係る光走査装置における各像高での射出側Ｆナンバーを示した図。
【図５】第一実施形態に係る光走査装置の副走査絞りの開口部形状を示した図。
【図６】第一実施形態に係る光走査装置における各像高でのＬＳＦ深度中心位置を示した図。
【図７】第一実施形態に係る光走査装置の結像光学系の副走査倍率ずれと像高との関係を示した図。
【図８】第一実施形態に係る光走査装置における被走査面上の各像高でのスポットプロファイルを示した図。
【図９】第二実施形態に係る光走査装置の主走査断面図及び一部副走査断面図。
【図１０】第二実施形態に係る光走査装置における部分倍率ずれと像高との関係を示した図。
【図１１】第二実施形態に係る光走査装置における各像高でのＬＳＦスポット径を示した図。
【図１２】第二実施形態に係る光走査装置における各像高での射出側Ｆナンバーを示した図。
【図１３】第二実施形態に係る光走査装置の副走査絞りの開口部形状を示した図。
【図１４】第二実施形態に係る光走査装置における各像高でのＬＳＦ深度中心位置を示した図。
【図１５】第二実施形態に係る光走査装置の結像光学系の副走査倍率ずれと像高との関係を示した図。
【図１６】第二実施形態に係る光走査装置における被走査面上の各像高でのスポットプロファイルを示した図。
【図１７】第三実施形態に係る光走査装置の主走査断面図及び一部副走査断面図。
【図１８】第三実施形態に係る光走査装置の結像光学系の各像高における副走査横倍率ずれを示した図。
【図１９】第三実施形態に係る光走査装置における部分倍率ずれと像高との関係を示した図。
【図２０】第三実施形態に係る光走査装置における各像高でのＬＳＦスポット径を示した図。
【図２１】第三実施形態に係る光走査装置における各像高での射出側Ｆナンバーを示した図。
【図２２】第三実施形態に係る光走査装置における各像高でのＬＳＦ深度中心位置を示した図。
【図２３】第三実施形態に係る光走査装置における被走査面上の各像高でのスポットプロファイルを示した図。
【図２４】第一又は第三実施形態に係る光走査装置が搭載されたモノクロ画像形成装置の要部副走査断面図。
【図２５】第二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副走査断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本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。
【００１２】
なお、以下の説明において、主走査方向は、偏向器の回転軸及び光学系の光軸に垂直な方向に対応し、副走査方向は、偏向器の回転軸に平行な方向に対応する。また、主走査断面は、副走査方向に垂直な断面に対応し、副走査断面は、主走査方向に垂直な断面に対応する。
【００１３】
［第一実施形態］
図１（ａ）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１（ｂ）及び（ｃ）は、第一実施形態に係る光走査装置１００の一部副走査断面図を示している。
【００１４】
光走査装置１００は、光源１、アナモフィックレンズ２、主走査絞り３、偏向器４、副走査絞り５及び結像レンズ（結像光学素子）６を備えている。
【００１５】
光源１としては、発光点を有する半導体レーザーなどが用いられる。なお、発光点は複数有っても良い。
アナモフィックレンズ２は、主走査断面内及び副走査断面内において互いに異なる正の屈折力を有しており、光源１より出射した光束を略平行光束に変換し、且つ副走査方向に集光する。なおここで、略平行光束とは、弱発散光束、弱収束光束及び平行光束を含むものとする。
主走査絞り３は、矩形状の開口部を有しており、アナモフィックレンズ２を通過した光束の主走査方向の光束径を制限する。なお、主走査絞り３の開口部の副走査方向の幅については、使用する光束径よりも広いラフアパーチャとしている。
【００１６】
このようにして、光源１から出射した光束は、偏向器４の偏向面４ａの近傍において副走査方向にのみ集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
なお、アナモフィックレンズ２及び主走査絞り３によって、本実施形態に係る光走査装置１００の入射光学系が構成される。
【００１７】
偏向器４は、不図示のモーター等の駆動手段により図中矢印Ａ方向に回転することにより、各光束をそれぞれ、被走査面７に向けて反射偏向する。例えば、偏向器４は、ポリゴンミラーなどで構成される。
副走査絞り５は、各像高に応じて副走査方向の開口幅が異なる開口部を有しており、偏向器４によって反射偏向された光束を、各像高において所望の副走査方向の光束幅となるように整形している。
副走査絞り５の開口部の形状の詳細については、後述する。
【００１８】
結像レンズ６は、入射面（第１面）及び出射面（第２面）の２つの光学面（レンズ面）を有しており、主走査断面内において、偏向器４によって反射偏向された光束が被走査面７上を所望の走査特性で走査するように構成されている。また、結像レンズ６は、副走査断面内においては、偏向器４の偏向面４ａの近傍と被走査面７の近傍とを共役の関係にすることで、面倒れ補償（偏向面４ａが倒れた際の被走査面７上での副走査方向の走査位置ずれを低減する）を行っている。
なお、副走査絞り５及び結像レンズ６によって、本実施形態に係る光走査装置１００の結像光学系が構成される。
【００１９】
光源１の発光点から出射した光束は、アナモフィックレンズ２によって主走査断面内においては略平行光束に変換され、且つ副走査断面内においては偏向器４の偏光面上で略線状となるように集光される。アナモフィックレンズ２を通過した光束は、主走査絞り３によって主走査方向の光束径が制限され、偏向器４の偏向面４ａに入射する。
そして、光源１から出射し、偏向器４に入射した光束は、偏向器４により反射偏向された後、副走査絞り５によって副走査方向の光束径が制限される。副走査絞り５を通過した光束は、結像レンズ６によって被走査面７上に導光及び結像され、被走査面７を走査する。
このようにして、結像レンズ６によって、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７の近傍にスポット状の像が形成される。そして、偏向器４を一定速度で回転させることによって、被走査面７上を主走査方向に光走査することにより、被走査面７上に静電潜像が形成される。
【００２０】
なお、本実施形態に係る光走査装置１００においては、アナモフィックレンズ２を用いているが、その代わりに、機能を分けた２つのレンズであるカップリングレンズ及びシリンドリカルレンズを用いても構わない。
また、本実施形態に係る光走査装置１００では、偏向器４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４つより多くしても構わない。
また、本実施形態に係る光走査装置１００では、アナモフィックレンズ２及び結像レンズ６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が、それに限らず、ガラスモールドレンズを採用しても構わない。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、その生産性及び光学性能の向上を図ることができる。
【００２１】
次に、本実施形態に係る光走査装置１００の諸特性を以下の表１に示す。
【表１】
2017165023.tif 000003
なお、表１において、「Ｅ−ｘ」は、「×１０-x」を意味している。
【００２２】
本実施形態に係る光走査装置１００のアナモフィックレンズ２の入射面は、回折格子が形成された回折面としている。アナモフィックレンズ２はプラスチック材料を用いた射出成形で形成されており、環境変動による屈折力の変化を半導体レーザーの波長変化による回折パワーの変化で補償する、所謂温度補償光学系としている。
【００２３】
アナモフィックレンズ２の入射回折面は、以下の式（１）で表される位相関数により定義される。
φ＝２πＭ／λ×(Ｃ３Ｚ2×Ｃ５Ｙ2)  ・・・（１）
ここで、φは位相関数、Ｍは回折次数であり、本実施形態では、１次回折光（Ｍ＝１）を用いている。また、λは設計波長であり、本実施形態ではλ＝７９０ｎｍである。
【００２４】
本実施形態に係る光走査装置１００の結像レンズ６の入射面及び出射面の母線形状（主走査断面内でのレンズ面の形状）は、以下の式（２）のような、１２次までの関数として表すことができる非球面形状である。
【数１】
2017165023.tif 000004
ここで、各レンズ面と光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸としている。
また、Ｒは母線曲率半径、Ｋは離心率、Ｂi（ｉ＝４、６、８、１０、１２）は非球面係数である。
なお、ｙに関して、光走査装置１００の光源１が配置されている側及び配置されていない側をそれぞれ、プラス側及びマイナス側とする。そして、プラス側とマイナス側とで係数Ｂiが異なる場合は、表１にあるように、プラス側の係数には添字ｕを付し（すなわち、Ｂiu）、マイナス側の係数には添字ｌを付している（すなわち、Ｂil）。この場合、母線形状は、主走査方向において非対称な形状となる。
【００２５】
また、本実施形態に係る光走査装置１００の結像レンズ６の入射面及び出射面の子線形状（任意の像高における副走査断面内でのレンズ面の形状）は、以下の式（３）のような非球面形状である。
【数２】
2017165023.tif 000005
ここで、Ｓは母線方向の各々の位置における母線の法線を含み主走査断面と垂直な面内に定義される子線形状であり、ｍjkは非球面係数である。
【００２６】
また、子線曲率半径ｒ’は、レンズ面のｙ座標に従って、以下の式（４）のように連続的に変化する。
【数３】
2017165023.tif 000006
ここで、ｒは光軸上における子線曲率半径、Ｅj（ｊ＝２、４、６、８、１０、１２）は子線曲率半径の変化係数である。なお、ｙに関してプラス側とマイナス側で係数Ｅjが異なる場合は、表１にあるように、プラス側の係数には添字ｕを付し（すなわち、Ｅju）、マイナス側の係数には添字ｌを付している（すなわち、Ｅjl）。この場合、子線形状は、主走査方向において非対称な形状となる。
【００２７】
なお、本実施形態では、結像レンズ６のレンズ面の母線形状及び子線形状をそれぞれ、式（２）及び式（３）に表される関数で定義したが、これに限らず、他の関数で定義しても構わない。
【００２８】
本実施形態に係る光走査装置１００の結像レンズ６の走査特性は、以下の式（５）で表される。
Ｙ＝Ｋθ＋αθ3・・・（５）
ここで、偏向器４による走査角度をθ、走査角度θで偏向された光束の被走査面７上での主走査方向の集光位置（像高）をＹ、軸上像高における結像係数をＫとしている。
また、本実施形態では、軸上像高は、光軸上の像高（Ｙ＝０）に対応し、すなわち走査角度θ＝０に対応する。一方で、最軸外像高は、走査角度θが最大（最大走査角度）となる時の像高に対応する。
【００２９】
ここで、結像係数Ｋは、結像レンズ６に平行光が入射する場合の走査特性（ｆθ特性）Ｙ＝ｆθにおけるｆに相当する係数である。すなわち、結像係数Ｋは、結像レンズ６に平行光以外の光束が入射する場合に、ｆθ特性と同様に集光位置Ｙと走査角度θとを比例関係にするための係数である。本実施形態では、表１に示したように、Ｋ＝１０７である。
【００３０】
また、式（５）におけるαは、本実施形態に係る光走査装置１００の結像レンズ６の走査特性を決定するための係数（以下、走査特性係数と称する）であり、本実施形態では、α＝１２．５である。また、例えば、αが０の時には、式（５）は、Ｙ＝Ｋθと表すことができるため、等速走査を行う従来の光走査装置に用いられる結像レンズの走査特性Ｙ＝ｆθに相当することとなる。
【００３１】
ここで、式（５）を走査角度θで微分すると、以下の式（６）に示されるように、走査角度θに対する被走査面７上での光束の走査速度ｄＹ／ｄθが得られる。
【数４】
2017165023.tif 000007
【００３２】
さらに、式（６）から軸上像高における走査速度ｄＹ／ｄθ＝Ｋを差し引いて、且つ軸上像高における走査速度ｄＹ／ｄθ＝Ｋで除すると、以下の式（７）が得られる。
【数５】
2017165023.tif 000008
【００３３】
式（７）は、軸上像高に対する各像高での走査速度のずれ量と軸上像高での走査速度との比、すなわち軸上像高での部分倍率に対する各像高での部分倍率のずれ量と軸上像高での部分倍率との比（部分倍率ずれ）を表している。
本実施形態に係る光走査装置１００では、α≠０であるため、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とになる。
すなわち、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を走査した場合には、被走査面上に形成される画像の劣化（印字性能の劣化）を招いてしまう。
【００３４】
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００では、不図示の制御部により、α≠０に伴う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）を制御し、電気的に走査位置及び印字幅を補正している。それにより、等速性が確保できている場合と同様の印字性能を得ることができる。
【００３５】
図２は、本実施形態に係る光走査装置１００における部分倍率ずれと像高Ｙとの関係を示している。なお、図２では、電気的補正を行う前の部分倍率ずれ及び電気的補正後の部分倍率ずれがそれぞれ示されている。
【００３６】
図２に示されているように、本実施形態に係る光走査装置１００では、最軸外像高で約２７％生じている部分倍率ずれを電気的補正することによって、部分倍率ずれが全像高で１％以下になっていることがわかる。
また、軸外像高で任意の幅を走査するときの発光時間は、軸上像高に比べて速度の比の分短くなるため、画像濃度が軸外像高の方が薄くなってしまう、すなわち濃度ムラが発生してしまう。
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００では、濃度ムラを補正するために、不図示の制御部により、光源１の発光光量を、軸外像高における速度と軸上像高における速度との比の分だけ、軸外像高での発光光量を強くなるように制御している。それにより、被走査面上の像高全域で照度分布を均一にしている。
本実施形態に係る光走査装置１００では、このように光源１の発光タイミングと発光光量を制御することで、非等速性に起因する基本的な印字性能の劣化を低減している。
【００３７】
以上のように、本実施形態に係る光走査装置１００において、結像レンズ６は、それを通過する光束が被走査面７上で等速性を持たないような走査特性を有している。結像レンズ６にこのような走査特性を持たせることで、結像レンズ６を偏向器４に近接して配置することを可能にし、且つ、結像レンズ６の小径化ひいては光走査装置１００の小型化を実現している。
【００３８】
ここでは、部分倍率ずれに伴う印字性能の劣化を議論したが、非等速性に起因する印字性能の劣化はこれだけではない。
すなわち、上記のように、電気的な補正により、被走査面上の像高全域で照度分布を略均一にしたとしても、以下に示す理由により画像濃度にムラが生じてしまう。
【００３９】
一般的な画像形成装置では、中間階調を表現する際には、スクリーンと呼ばれる線状のパターンを被記録材上に形成し、そのパターンの密度を制御することで階調表現を行っている。
この線状のパターンのスクリーンで一般的によく使われるのが、走査方向に対して約４５度の角度を有する斜線のパターンである。このパターン線の線幅は最小で１ドットと非常に狭いため、潜像を形成するスポット径の大きさに依存する。
このため、光走査装置として非等速光走査装置を用いた場合、中間階調画像を形成しようとすると、電気的補正をしても、軸上像高と軸外像高とで主走査スポット径の大きさに差が生じることによって、画像の濃度にムラが生じてしまう。
【００４０】
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００では、軸上像高における主走査スポット径と軸外像高における主走査スポット径の大きさの差に起因する中間階調画像の濃度ムラを低減するために、副走査スポット径の大きさを軸上像高と軸外像高とで異ならせている。
【００４１】
図３は、本実施形態に係る光走査装置１００における各像高での主走査方向及び副走査方向のＬＳＦ（Ｌｉｎｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）スポット径を示している。
ここで、主走査方向のＬＳＦスポット径(主走査ＬＳＦスポット径)とは、スポットプロファイルを各像高で副走査方向に積算して得られた光量プロファイルを、その最大値に対して１３．５％の位置でスライスした時の幅のことである。また、副走査方向のＬＳＦスポット径(副走査ＬＳＦスポット径)とは、スポットプロファイルを各像高で主走査方向に積算して得られた光量プロファイルを、その最大値に対して１３．５％の位置でスライスした時の幅のことである。
【００４２】
上で示したように、本実施形態に係る光走査装置１００では、部分倍率ずれを軸上像高から最軸外像高にかけて２７％大きくなるように設定しているため、図３に示されているように、主走査ＬＳＦスポット径も軸上像高から最軸外像高にかけて大きくなっている。
本実施形態に係る光走査装置１００では、この主走査ＬＳＦスポット径の軸外像高での肥大に伴う画像濃度ムラを打ち消すために、図３に示されているように、副走査ＬＳＦスポット径を軸上像高から最軸外像高にかけて小さくなるように設定している。
【００４３】
図４は、本実施形態に係る光走査装置１００における各像高での主走査方向及び副走査方向の射出側Ｆナンバーを示している。
【００４４】
一般的に、開口絞りの像を射出瞳といい、後側焦点から射出瞳までの距離を射出瞳径で割った値を、光走査装置の射出側Ｆナンバーという。以降、主走査断面内における光走査装置の射出側Ｆナンバーを主走査射出側Ｆナンバー、副走査断面内における光走査装置の射出側Ｆナンバーを副走査射出側Ｆナンバーと呼ぶこととする。
【００４５】
本実施形態に係る光走査装置１００では、スポット径を、図３に示されるような関係にするために、軸上像高から最軸外像高にかけて、主走査射出側Ｆナンバーが暗くなる分、副走査射出側Ｆナンバーを明るくなるように、各Ｆナンバーを設定している。
【００４６】
ここで、軸上像高での主走査射出側ＦナンバーをＦｍ０、最軸外像高での主走査射出側ＦナンバーをＦｍ１、軸上像高での副走査射出側ＦナンバーをＦｓ０、最軸外像高での副走査射出側ＦナンバーをＦｓ１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）及び（９）を満たすように、設計されている。
１．１＜Ｆｍ１／Ｆｍ０＜１．４  ・・・（８）
０．８＜（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＜１．２  ・・・（９）
【００４７】
条件式（８）におけるＦｍ１／Ｆｍ０は、最軸外像高での主走査射出側Ｆナンバーと軸上像高での主走査射出側Ｆナンバーとの比であり、すなわち、最軸外像高での主走査方向の部分倍率と軸上像高での主走査方向の部分倍率の比と等価である。
結像光学系が等速走査系であるときには、部分倍率ずれはゼロであるため、部分倍率比は１、すなわちＦｍ１／Ｆｍ０は１となる。
従って、条件式（８）は、本実施形態に係る光走査装置１００は、非等速走査系であることも規定している。
【００４８】
もし条件式（８）の上限値を上回ると、部分倍率ずれが過剰に大きくなるため、部分倍率ずれを補正するために必要となる副走査射出側Ｆナンバーの主走査方向における変化量が急激になる。そのため、スポットプロファイルが歪な形状となり、良好な画像を得ることができない。
一方で、条件式（８）の下限値を下回ると、部分倍率ずれが十分ではないため、性能を得るために、結像レンズ６の肉厚を厚くし、結像レンズ６を偏向器４から遠く離さなければならず、結像レンズ６ひいては光走査装置１００の小型化ができない。
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００では、条件式（８）を満たすように、結像光学系を設定することにより、非等速走査系に起因する画像濃度ムラの課題を解決しつつ、結像レンズ６ひいては光走査装置１００を小型化することができる。
【００４９】
条件式（９）において、Ｆｓ１／Ｆｓ０は、最軸外像高での副走査射出側ＦナンバーＦｓ１と軸上像高での副走査射出側ＦナンバーＦｓ０との比である。
すなわち、条件式（９）は、主走査射出側Ｆナンバー比に対する副走査射出側Ｆナンバー比によるキャンセルの度合いを示している。
もし、Ｆｓ１／Ｆｓ０がちょうどＦｍ１／Ｆｍ０の逆数であるとき、すなわち、（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＝１のとき、中間階調を表現するスクリーンが、一般的に良く使われる走査方向に対して４５度傾いた線状パターンであれば、主走査射出側Ｆナンバー比を副走査射出側Ｆナンバー比で完全にキャンセルすることができ、画像濃度ムラへの影響を最も小さくできる。
【００５０】
もし条件式（９）の上限値を上回ると、軸上像高における副走査スポット径に対する最軸外像高における副走査スポット径の変化量が足りず、主走査スポット径が軸外において肥大することに起因する濃度ムラへの影響を問題ないレベルにまで低減できない。
一方で、条件式（９）の下限値を下回ると、軸上像高における副走査スポット径に対する最軸外像高における副走査スポット径の変化量が過剰に大きくなり、過補正となって、軸上像高の方が濃度が濃くなりすぎてしまう。
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００では、条件式（９）を満たすように、結像光学系を設計することにより、非等速走査系に起因する画像濃度ムラの課題を解決しつつ、結像レンズ６ひいては光走査装置１００を小型化することができる。
【００５１】
なお、本実施形態に係る光走査装置１００では、Ｆｍ０＝６３．１、Ｆｍ１＝８１．５、Ｆｓ０＝７９．２、Ｆｓ１＝６１．３である。従って、本実施形態に係る光走査装置１００は、Ｆｍ１／Ｆｍ０＝１．２９となり、条件式（８）を満たしており、また、（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＝１．００となり、条件式（９）を満たしている。
【００５２】
また、本実施形態に係る光走査装置１００では、以下の条件式（１０）を満たすように、設計されている。
１．０５＜Ｆｓ０／Ｆｓ１＜１．４５  ・・・（１０）
【００５３】
もし条件式（１０）の下限値を下回ると、軸上像高における副走査スポット径に対する最軸外像高における副走査スポット径の変化量が足りず、主走査スポット径が軸外で肥大することに起因する濃度ムラへの影響を問題ないレベルにまで低減することができない。
一方で、条件式（１０）の上限値を上回ると、軸上像高における副走査スポット径に対する最軸外像高における副走査スポット径の変化量が過剰に大きくなり、過補正となって、軸上像高の方が濃度が濃くなりすぎてしまう。
本実施形態に係る光走査装置１００では、Ｆｓ０／Ｆｓ１＝１．２９となっているため、条件式（１０）を満たす。従って、そのように結像光学系が設計されていることから、非等速走査系に起因する画像濃度ムラの課題を解決しつつ、結像レンズ６ひいては光走査装置１００を小型化することができる。
【００５４】
本実施形態に係る光走査装置１００では、副走査射出側Ｆナンバーが条件式（８）及び（９）を満たすようにするために、結像光学系の光路内に副走査絞り５を設けている。
副走査絞り５は、各像高に応じて副走査方向の開口幅が異なる開口部を有しており、偏向器４によって反射偏向された光束を、各像高において所望の副走査方向の光束幅となるように整形している。
【００５５】
図１（ｃ）は、本実施形態に係る光走査装置１００の一部副走査断面図を示している。
偏向器４によって反射偏向された光束は、副走査絞り５の副走査方向の開口幅よりも広い光束幅を有した状態で副走査絞り５に入射し、副走査絞り５によって副走査方向の光束径が制限される。
すなわち、本実施形態に係る光走査装置１００では、副走査絞り５によって、各像高での副走査射出側Ｆナンバーが規定されている。
【００５６】
図５は、本実施形態に係る光走査装置１００の副走査絞り５の開口部形状を示した図であり、結像光学系の光軸方向から副走査絞り５を見たものである。
【００５７】
図５に示されるように、本実施形態に係る光走査装置１００では、副走査絞り５の開口部は、結像光学系の光軸から主走査方向に沿って端部にいくに従って、副走査方向の開口幅（絞り径）が大きくなる形状となっている。
これにより、副走査射出側Ｆナンバーは、図４に示されるように、軸上像高から軸外像高に向かうにつれて明るくなり、主走査射出側Ｆナンバーの変化とは逆の変化とすることができる。
【００５８】
ここで、副走査絞り５の開口部において、軸上像高を走査する光束の通過位置での副走査方向の開口幅をＷ０、最軸外像高を走査する光束の通過位置での副走査方向の開口幅をＷ１、光走査装置１００の最大走査角度をθ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（１１）を満たすように設計されている。
１．０＜Ｗ１／Ｗ０×ｃｏｓθ  ・・・（１１）
【００５９】
もし、条件式（１１）のＷ１／Ｗ０×ｃｏｓθが１、すなわち、結像光学系の副走査倍率が全像高で略均一であれば、副走査射出側Ｆナンバーが全像高で均一となることを意味する。
【００６０】
次に、条件式（１１）の導出について説明する。
ここで、説明のために、仮想的な光走査系として、入射光学系内に副走査絞りが設けられ、結像光学系の副走査倍率が全像高で均一であり、結像光学系内において偏向器の偏向点からＬ０だけ光軸方向に離れた位置に仮想の面を有する走査光学系を考える。
このような走査光学系では、結像光学系の副走査倍率が全像高で均一であるため、副走査射出側Ｆナンバーは全像高で均一となる。また、像高によらず副走査方向においてある一定の発散を有する光束が偏向器から偏向走査され、偏向走査された光束の仮想の面上での各像高における副走査方向光束幅は、偏向器の偏向点から仮想の面までの距離に比例する。
【００６１】
ここで、偏向器の偏向点から仮想の面までの光軸方向に沿った距離をＬ０、任意の走査角度をθｉとすると、偏向器の偏向点から仮想の面上の或る像高までの距離Ｌｉは、以下の式（１２）で表すことができる。
Ｌｉ＝Ｌ０／ｃｏｓθｉ  ・・・（１２）
【００６２】
次に、仮想の面に到達した光束の軸上像高及び或る像高における副走査方向の光束幅をそれぞれ、ｗ０及びｗｉとすると、仮想の面上における副走査方向の光束幅は、偏向器の偏向点から仮想の面上の像高までの距離に比例するため、以下の式（１３）が得られる。
ｗｉ＝Ｌｉ／Ｌ０×ｗ０  ・・・（１３）
【００６３】
ここで式（１３）に式（１２）を代入すると、ｗｉ＝Ｌｉ／Ｌ０×ｗ０＝（Ｌ０／ｃｏｓθｉ）／Ｌ０×ｗ０＝ｗ０／ｃｏｓθｉより、以下の式（１４）が得られる。
ｗｉ／ｗ０＝１／ｃｏｓθｉ  ・・・（１４）
【００６４】
ｗｉ／ｗ０は、或る像高における副走査方向の光束幅と軸上像高における副走査方向の光束幅との比を表している。すなわち、仮想の面上の走査角度θiの位置における副走査方向の光束幅ｗｉが仮想の面上の軸上像高における副走査方向の光束幅ｗ０の１／ｃｏｓθｉ倍に設定されていれば、副走査射出側Ｆナンバーが全像高で均一となることを意味する。
【００６５】
ここで、上記の仮想的な走査光学系を本実施形態に係る光走査装置１００の走査光学系に置き換える。
その場合、仮想の面が本実施形態に係る光走査装置１００の副走査絞り５に置き換えられ、軸上像高における副走査方向の光束幅ｗ０は、副走査絞り５の開口部における軸上像高での副走査方向の開口幅Ｗ０に置き換えられる。また、最軸外像高（すなわち、最大走査角度θ１の位置）における副走査方向の光束幅ｗ１は、副走査絞り５の開口部における最軸外像高での副走査方向の開口幅Ｗ１に置き換えられる。
【００６６】
このとき、式（１４）は、以下の式（１５）に置き換えることができる。
Ｗ１／Ｗ０＝１／ｃｏｓθ  ・・・（１５）
【００６７】
従って、結像光学系内に副走査絞り５を設けた場合、式（１５）を満たすように、副走査絞り５の開口部を設計すれば、副走査射出側Ｆナンバーは全像高で略均一となる。
【００６８】
一方で、本実施形態に係る光走査装置１００は、図４に示されるように、副走査射出側Ｆナンバーを軸上像高から軸外像高に向かうにつれて明るくなるように設定している。
そのために、本実施形態に係る光走査装置１００は、上記の条件式（１１）を満たすように、設計している。
【００６９】
なお、本実施形態に係る光走査装置１００は、条件式（１１）に代えて、以下の条件式（１６）を満たすことがより好ましい。
１．０５＜Ｗ１／Ｗ０×ｃｏｓθ＜１．４  ・・・（１６）
【００７０】
もし条件式（１６）の下限を下回ると、主走査方向の部分倍率ずれに対応する主走査スポット径が軸外で肥大することに起因する濃度ムラを十分に打ち消すことができず、良好な画像を形成することができない。
一方で、条件式（１６）の上限を上回ると、軸外像高の光束形状が左右で過大に非対称になってしまい、被走査面上のスポット形状が歪になり、良好な画像を形成することができない。
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００は、条件式（１６）を満たすように設計することで、上記濃度ムラを十分に低減して、良好な画像を形成することができる。
【００７１】
次に、図５に示される本実施形態に係る光走査装置１００の副走査絞り５の開口部の形状に関する数値を、以下の表２に示す。
【００７２】
【表２】
2017165023.tif 000009
【００７３】
表２に示されているように、本実施形態に係る光走査装置１００の副走査絞り５の開口部の形状は、軸上像高Ｙ＝０ｍｍではＷ０＝０．７５ｍｍ、最軸外像高Ｙ＝±１０７ｍｍ（走査角度θ＝±５２．２３度）ではＷ１＝１．４５ｍｍとなるよう設定されている。
従って、Ｗ１／Ｗ０×ｃｏｓθ＝１．１７となり、本実施形態に係る光走査装置１００は、条件式（１１）及び（１６）を満たしていることがわかる。
【００７４】
また、本実施形態に係る光走査装置１００では、副走査絞り５の開口部の副走査方向上限及び下限端部の主走査方向位置依存性は、以下の４次多項式（１７）で表すことができる。
【数６】
2017165023.tif 000010
ここで、Ｐは、結像光学系の光軸をＹ＝０としたときの各主走査方向位置Ｙにおける、副走査絞り５の開口部の副走査方向端部(上限端部、下限端部)の副走査方向高さであり、Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4はそれぞれ係数である。
【００７５】
本実施形態に係る光走査装置１００における、式（１７）の係数Ａ0乃至Ａ4を、以下の表３に示す。なお、表３において、「Ｅ−ｘ」は、「×１０-x」を意味している。
【表３】
2017165023.tif 000011
【００７６】
表３からわかるように、本実施形態に係る光走査装置１００では、Ｙの奇数次項の係数Ａ１及びＡ３がゼロではない、すなわち、副走査絞り５の開口部の形状が、結像光学系の光軸Ｙ＝０に対して主走査方向の左右で非対称に設計されている。
これは、本実施形態に係る光走査装置１００では、光源１から出射した光束は、主走査断面内において結像光学系の光軸に対して角度を有して偏向器４へ入射しているため、左右の走査角度における偏向点の位置が非対称になることに関連している。
すなわち、本実施形態に係る光走査装置１００では、そのような偏向点の位置の非対称性の影響を打ち消すために、副走査絞り５の開口部の形状を非対称に設計し、像高の左右で副走査射出側Ｆナンバーが略同等になるようにしている。
従って、本実施形態に係る光走査装置１００では、像高の左右で濃度の差が現れず、良好な画像を形成することができる。
【００７７】
図６は、本実施形態に係る光走査装置１００における、各像高での主走査ＬＳＦ深度中心位置及び副走査ＬＳＦ深度中心位置を示している。
ここで、主走査ＬＳＦ深度中心位置とは、被走査面近傍において結像光学系の光軸方向にデフォーカスした際に、主走査ＬＳＦスポット径が９５μｍ以下となる領域の中心位置を意味している。また、副走査ＬＳＦ深度中心位置とは、被走査面近傍において結像光学系の光軸方向にデフォーカスした際に、副走査ＬＳＦスポット径が１００μｍ以下となる領域の中心位置を意味している。
【００７８】
図６からわかるように、いずれの像高においても、主走査ＬＳＦ深度中心位置及び副走査ＬＳＦ深度中心位置が共に、±２ｍｍの範囲内にあり、本実施形態に係る光走査装置１００は、良好な像面性能を有していることがわかる。
【００７９】
図７は、本実施形態に係る光走査装置１００の結像光学系の副走査倍率ずれと像高との関係を示している。
ここで、副走査倍率ずれは、軸上像高における副走査倍率に対する各像高の副走査倍率のずれ量と、軸上像高における副走査倍率との比として定義している。
【００８０】
図７に示されているように、いずれの像高においても、副走査倍率ずれは±２％の範囲内と十分小さく抑えられていることがわかる。
従って、本実施形態に係る光走査装置１００では、副走査倍率ずれは全像高において十分小さく抑えられているため、マルチビーム化した際に、被走査面７上でのマルチビーム間の副走査方向間隔が全像高で問題ないレベルに収めることができる。
【００８１】
図８は、本実施形態に係る光走査装置１００における被走査面７上での像高Ｙ＝０ｍｍ、±５０ｍｍ及び±１０７ｍｍそれぞれにおけるスポットプロファイルを示している。
なお、図８では、被走査面７から結像光学系の光軸方向にＸ＝０ｍｍ及び±１ｍｍだけデフォーカスした際のスポットプロファイルを示している。
ここで、各スポットプロファイルの等高線は、スポットのピーク光量最大値に対して５０％、１３．５％、５％、２％のそれぞれの位置に設定している。
【００８２】
一般的に、サイドローブが１３．５％以上発生すると問題となるが、本実施形態に係る光走査装置１００では、図８に示されているように、各像高においてサイドローブの少ない良好なスポットプロファイルが得られていることがわかる。
【００８３】
射出側Ｆナンバーが軸上像高から軸外像高に行くにつれて急激に変化すると、軸外像高のスポットプロファイルが歪な形（例えば三角形）になってしまい、良好な画像を形成することができない。
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００は、上記の条件式（８）、（９）、（１０）、（１１）を満たすように設計することで、結像レンズの小型化を達成しつつ、画像濃度ムラを抑え、且つ良好なスポットプロファイルを得ることができる。
【００８４】
再び図２を参照すると、全像高において最大となる主走査方向の部分倍率ずれの値をΔＹ（％）と定義した場合、本実施形態に係る光走査装置１００は、以下の条件式（１８）を満たすように設計されている。
１０％＜ΔＹ＜４０％  ・・・（１８）
【００８５】
もし条件式（１８）の上限値を超えると、主走査方向の部分倍率ずれが大きすぎるため、それを打ち消すために必要な副走査射出側Ｆナンバーの変化量が過剰に大きくなり、スポットプロファイルが歪な形状となり、良好な画像を得ることができない。
一方で条件式（１８）の下限値を下回ると、主走査方向の部分倍率ずれが十分ではないので、性能をとるために結像レンズ６の肉厚を厚くしたり、結像レンズ６を偏向器４から遠く離さなければならず、結像レンズ６ひいては光走査装置１００の小型化が困難になる。
【００８６】
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００は、条件式（１８）を満たすように設計することにより、非等速走査系に起因する画像濃度ムラの課題を解決しつつ、結像レンズ６ひいては光走査装置１００を小型化することができる。
なお、本実施形態に係る光走査装置１００では、図２に示されるように、最軸外像高における主走査方向の部分倍率ずれが２７％と最も大きく（すなわち、ΔＹ＝２７％）、条件式（１８）が満たされていることがわかる。
【００８７】
本実施形態に係る光走査装置１００では、部分倍率ずれが、軸上像高から軸外像高に行くに従い、２次関数的に増加していく。部分倍率ずれをこのような単純な特性にすることで、電気的補正に必要な係数を簡易にし、電気補正回路のコストを抑えている。
しかしながら、本実施形態は、これに限られず、部分倍率ずれ特性が１次関数や３次以上の関数であっても、本実施形態に係る効果を十分に得ることができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る光走査装置１００では、副走査絞り５の開口部端部形状を４次多項式で表現される連続した形状にしているが、これに限らず、副走査絞り５の開口部端部形状を不連続な形状にしても、本実施形態の効果を得ることができる。
【００８９】
もし光走査装置が、偏向器の偏向面の主走査方向幅よりも入射光束の主走査方向幅の方が広いＯＦＳ（Ｏｖｅｒ  Ｆｉｌｌｅｄ  Ｓｃａｎ）系を採用している場合、そのような光走査装置に本実施形態を採用したとしても、ＯＦＳ系特有の最軸外像高での光量落ちにより、濃度ムラがさらに悪化してしまう。また、それに加えて、電気的補正を行ったとしても、その分レーザ発光光量が不足してしまう。
そこで、本実施形態に係る光走査装置１００は、偏向器４の偏向面４ａの主走査方向幅よりも入射光束の主走査方向幅の方が狭くなっているＵＦＳ（Ｕｎｄｅｒ  Ｆｉｌｌｅｄ  Ｓｃａｎ）系を採用しており、濃度ムラへ影響を与える要因を非等速走査性のみとする事で、良好な画像を得ている。
【００９０】
本実施形態に係る光走査装置１００では、副走査絞り５の開口部の形状を単純にするために、結像レンズ６と偏向器４との間に副走査絞り５を配置している。しかしながら、本実施形態は、これに限られず、副走査射出側Ｆナンバーが上述の条件を満たしていれば、副走査絞り５を結像レンズ６の後方に配置しても、本実施形態の効果を得ることができる。
【００９１】
また、本実施形態に係る光走査装置１００では、結像光学系の低コスト化を達成するために、結像光学系の結像レンズを、１枚の結像レンズ６のみで構成している。しかしながら、本実施形態は、これに限られず、結像光学系を複数枚の結像レンズで構成しても、本実施形態の効果を得ることができる。
【００９２】
また、本実施形態に係る光走査装置１００では、結像光学系内に副走査絞り５を設けており、副走査絞り５の開口部の形状を調節することによって、軸上像高と軸外像高とで副走査射出側Ｆナンバーを異ならせている。しかしながら、本実施形態は、これに限られず、各像高における射出側Ｆナンバーが上述のように設定されていれば、副走査絞り５を入射光学系に設けても、本実施形態の効果を得ることができる。
【００９３】
また、本実施形態に係る光走査装置１００では、主走査絞り３及び副走査絞り５をそれぞれ設けているが、これに限られず、主走査方向及び副走査方向それぞれの光束径を制限することができる１つの絞りのみを設けても構わない。
【００９４】
以上のように、本実施形態によれば、良好な結像性能及び印字性能を確保しつつ、低コスト化及び小型化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。
【００９５】
［第二実施形態］
図９（ａ）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。図９（ｂ）及び（ｃ）は、第二実施形態に係る光走査装置２００の一部副走査断面図を示している。
【００９６】
光走査装置２００は、光源１ａ、１ｂ、アナモフィックレンズ２ａ、２ｂ、主走査絞り３ａ、３ｂ、偏向器４、副走査絞り５ａ、５ｂ及び結像レンズ６ａ、６ｂを備えている。
なお、各部材に関しては、第一実施形態に係る光走査装置１００に用いられている部材と同一であるため、同一の参照符番を付し、説明を省略する。
光走査装置２００は、第一実施形態に係る光走査装置１００とは異なり、偏向器４を挟んで両側に配置されている被走査面７ａ及び７ｂそれぞれを光走査する両側走査光学系を採用している。
【００９７】
なお、アナモフィックレンズ２ａ及び主走査絞り３ａによって、本実施形態に係る光走査装置２００の第１の入射光学系が構成される。
また、アナモフィックレンズ２ｂ及び主走査絞り３ｂによって、本実施形態に係る光走査装置２００の第２の入射光学系が構成される。
また、副走査絞り５ａ及び結像レンズ６ａによって、本実施形態に係る光走査装置２００の第１の結像光学系が構成される。
また、副走査絞り５ｂ及び結像レンズ６ｂによって、本実施形態に係る光走査装置２００の第２の結像光学系が構成される。
そして、光源１ａ、第１の入射光学系、偏向器４、第１の結像光学系によって、本実施形態に係る光走査装置２００の第１の走査光学系２００ａが構成される。
また、光源１ｂ、第２の入射光学系、偏向器４、第２の結像光学系によって、本実施形態に係る光走査装置２００の第２の走査光学系２００ｂが構成される。
【００９８】
光源１ａの発光点から出射した光束（第１の光束）は、アナモフィックレンズ２ａによって主走査断面内においては略平行光束に変換され、且つ副走査断面内においては偏向器４の偏向面４ａ（第１の偏向面）上で略線状となるように集光される。アナモフィックレンズ２ａを通過した光束は、主走査絞り３ａによって主走査方向の光束径が制限され、偏向器４の偏向面４ａに入射する。
そして、光源１ａから出射し、偏向器４の偏向面４ａに入射した光束は、偏向器４の偏向面４ａにより反射偏向された後、副走査絞り５ａによって副走査方向の光束径が制限される。副走査絞り５ａを通過した光束は、結像レンズ６ａによって被走査面（第１の被走査面）７ａ上に導光及び結像され、被走査面７ａを走査する。
このようにして、結像レンズ６ａによって、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７ａの近傍にスポット状の像が形成される。そして、偏向器４を一定速度で回転させることによって、被走査面７ａ上を主走査方向に光走査することにより、被走査面７ａ上に静電潜像が形成される。
【００９９】
光源１ｂの発光点から出射した光束（第２の光束）は、アナモフィックレンズ２ｂによって主走査断面内においては略平行光束に変換され、且つ副走査断面内においては偏向器４の偏向面４ｂ（第２の偏向面）上で略線状となるように集光される。アナモフィックレンズ２ｂを通過した光束は、主走査絞り３ｂによって主走査方向の光束径が制限され、偏向器４の偏向面４ｂに入射する。
そして、光源１ｂから出射し、偏向器４の偏向面４ｂに入射した光束は、偏向器４の偏向面４ｂにより反射偏向された後、副走査絞り５ｂによって副走査方向の光束径が制限される。副走査絞り５ｂを通過した光束は、結像レンズ６ｂによって被走査面（第２の被走査面）７ｂ上に導光及び結像され、被走査面７ｂを走査する。
このようにして、結像レンズ６ｂによって、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７ｂの近傍にスポット状の像が形成される。そして、偏向器４を一定速度で回転させることによって、被走査面７ｂ上を主走査方向に光走査することにより、被走査面７ｂ上に静電潜像が形成される。
【０１００】
表４は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａの諸特性を示している。
表５は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａの副走査絞り５ａの開口部の形状に関する数値を示している。
表６は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａの副走査絞り５ａにおける、式（１７）の係数Ａ0乃至Ａ4を示している。
表７は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂの諸特性を示している。
表８は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂの副走査絞り５ｂの開口部の形状に関する数値を示している。
表９は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂの副走査絞り５ｂにおける、式（１７）の係数Ａ0乃至Ａ4を示している。
なお、表４、６、７及び９において、「Ｅ−ｘ」は、「×１０-x」を意味している。
【０１０１】
【表４】
2017165023.tif 000012
【０１０２】
【表５】
2017165023.tif 000013
【０１０３】
【表６】
2017165023.tif 000014
【０１０４】
【表７】
2017165023.tif 000015
【０１０５】
【表８】
2017165023.tif 000016
【０１０６】
【表９】
2017165023.tif 000017
【０１０７】
図１０（ａ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａにおける部分倍率ずれと像高Ｙとの関係を示している。なお、図１０（ａ）では、電気的補正を行う前の部分倍率ずれ及び電気的補正後の部分倍率ずれがそれぞれ示されている。
また、図１０（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂにおける部分倍率ずれと像高Ｙとの関係を示している。なお、図１０（ｂ）では、電気的補正を行う前の部分倍率ずれ及び電気的補正後の部分倍率ずれがそれぞれ示されている。
【０１０８】
図１０（ａ）に示されているように、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａでは、最軸外像高で約２７％生じている部分倍率ずれを電気的補正することによって、部分倍率ずれが全像高で１％以下になっていることがわかる。
また、図１０（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂでは、最軸外像高で約２７％生じている部分倍率ずれを電気的補正することによって、部分倍率ずれが全像高で１％以下になっていることがわかる。
【０１０９】
図１１（ａ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａにおける各像高での主走査方向及び副走査方向のＬＳＦスポット径を示している。
また、図１１（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂにおける各像高での主走査方向及び副走査方向のＬＳＦスポット径を示している。
【０１１０】
本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａ及び２００ｂでは、部分倍率ずれを軸上像高から最軸外像高にかけて２７％大きくなるように設定している。そのため、図１１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、主走査ＬＳＦスポット径も軸上像高から最軸外像高にかけて大きくなっている。
本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａ及び２００ｂでは、この主走査ＬＳＦスポット径の軸外像高での肥大に伴う画像濃度ムラを打ち消すために、図１１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、副走査ＬＳＦスポット径を軸上像高から最軸外像高にかけて小さくなるように設定している。
しかしながら、走査光学系２００ａと２００ｂとで、副走査ＬＳＦスポット径の変化の大きさが異なっていることに注意されたい。
この理由について、以下に説明する。
【０１１１】
本実施形態では、被走査面７ａとしてシアンに対応した感光体ドラム面を配置しており、また、被走査面７ｂとしてブラックに対応した感光体ドラム面を配置している。
なお、本実施形態に係る光走査装置２００では、カラー画像を形成するために、イエロー及びマゼンダに対応した不図示の走査光学系及び被走査面も設けられているが、それらについては説明を省略する。
【０１１２】
本実施形態に係る光走査装置２００では、各色で中間階調表現に用いるスクリーンのパターンが異なっている。
具体的には、モノクロにおいては、中間階調表現するスクリーン線の角度は４５度前後であるのに対して、シアン等のその他の色ではスクリーン線の角度が小さい。
このスクリーン線の角度が小さいほど、軸上像高と軸外像高との間の主走査スポット径の大きさの差による画像濃度ムラへの影響が生じにくくなり、すなわち、副走査スポット径による画像濃度ムラへの影響が生じやすくなる。
従って、本実施形態に係る光走査装置２００は、シアンに対応した感光体ドラム面７ａを光走査する走査光学系２００ａに比べて、ブラックに対応した感光体ドラム面７ｂを光走査する走査光学系２００ｂにおける補正効果が強くなるように設定されている。
【０１１３】
そのため、図１１（ａ）に示されているように、シアンに対応した感光体ドラム面７ａを光走査する走査光学系２００ａにおいては、副走査ＬＳＦスポット径の軸上像高から最軸外像高にかけての変化を相対的に小さくすることができる。
一方で、図１１（ｂ）に示されているように、ブラックに対応した感光体ドラム面７ｂを光走査する走査光学系２００ｂにおいては、副走査ＬＳＦスポット径の軸上像高から最軸外像高にかけての変化が相対的に大きくなっている。
【０１１４】
図１２（ａ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａにおける各像高での主走査方向及び副走査方向の射出側Ｆナンバーを示している。
また、図１２（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂにおける各像高での主走査方向及び副走査方向の射出側Ｆナンバーを示している。
【０１１５】
本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａ及び２００ｂでは、スポット径を、図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるような関係にするために、軸上像高から最軸外像高にかけて、主走査射出側Ｆナンバーが暗くなる分、副走査射出側Ｆナンバーが明るくなるように、各Ｆナンバーを設定している。
そして、図１２（ａ）に示されているように、シアンに対応した感光体ドラム面７ａを光走査する走査光学系２００ａにおいては、副走査射出側Ｆナンバーの軸上像高から最軸外像高にかけての変化が相対的に小さくなっていることがわかる。
一方で、図１２（ｂ）に示されているように、ブラックに対応した感光体ドラム面７ｂを光走査する走査光学系２００ｂにおいては、副走査射出側Ｆナンバーの軸上像高から最軸外像高にかけての変化が相対的に大きくなっていることがわかる。
【０１１６】
図１３（ａ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａの副走査絞り５ａの開口部形状を示した図であり、結像光学系の光軸方向から副走査絞り５ａを見たものである。
また、図１３（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂの副走査絞り５ｂの開口部形状を示した図であり、結像光学系の光軸方向から副走査絞り５ｂを見たものである。
【０１１７】
図１３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａ及び２００ｂでは、副走査絞り５ａ及び５ｂの開口部は、結像光学系の光軸から主走査方向に沿って端部にいくに従って、副走査方向の開口幅（絞り径）が大きくなる形状となっている。
これにより、副走査射出側Ｆナンバーは、図１２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、軸上像高から軸外像高に向かうにつれて明るくなり、主走査射出側Ｆナンバーの変化とは逆の変化とすることができる。
また、上記のように、走査光学系２００ａと走査光学系２００ｂとで、副走査射出側Ｆナンバーの変化を異ならせるために、図１３（ａ）、（ｂ）及び表５、８に示されるように、副走査絞り５ａ及び５ｂの開口部形状は同一ではない。
【０１１８】
図１４（ａ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａにおける、各像高での主走査ＬＳＦ深度中心位置及び副走査ＬＳＦ深度中心位置を示している。
また、図１４（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂにおける、各像高での主走査ＬＳＦ深度中心位置及び副走査ＬＳＦ深度中心位置を示している。
【０１１９】
図１４（ａ）及び（ｂ）からわかるように、いずれの像高においても、主走査ＬＳＦ深度中心位置及び副走査ＬＳＦ深度中心位置が共に、±２ｍｍの範囲内にあり、本実施形態に係る光走査装置２００は、良好な像面性能を有していることがわかる。
【０１２０】
図１５（ａ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａの結像光学系の副走査倍率ずれと像高との関係を示している。
また、図１５（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂの結像光学系の副走査倍率ずれと像高との関係を示している。
【０１２１】
図１５（ａ）及び（ｂ）に示されているように、いずれの像高においても、副走査倍率ずれは±２％の範囲内と十分小さく抑えられていることがわかる。
従って、本実施形態に係る光走査装置２００では、副走査倍率ずれは全像高において十分小さく抑えられているため、マルチビーム化した際に、被走査面上でのマルチビーム間の副走査方向間隔が全像高で問題ないレベルに収めることができる。
【０１２２】
図１６（ａ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａにおける被走査面７ａ上での像高Ｙ＝０ｍｍ、±５０ｍｍ及び±１０７ｍｍそれぞれにおけるスポットプロファイルを示している。なお、図１６（ａ）では、被走査面７ａから結像光学系の光軸方向にＸ＝０ｍｍ及び±１ｍｍだけデフォーカスした際のスポットプロファイルを示している。
また、図１６（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂにおける被走査面７ｂ上での像高Ｙ＝０ｍｍ、±５０ｍｍ及び±１０７ｍｍそれぞれにおけるスポットプロファイルを示している。なお、図１６（ｂ）では、被走査面７ｂから結像光学系の光軸方向にＸ＝０ｍｍ及び±１ｍｍだけデフォーカスした際のスポットプロファイルを示している。
ここで、各スポットプロファイルの等高線は、スポットのピーク光量最大値に対して５０％、１３．５％、５％、２％のそれぞれの位置に設定している。
【０１２３】
図１６（ａ）及び（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る光走査装置２００では、各像高においてサイドローブの少ない良好なスポットプロファイルが得られていることがわかる。
【０１２４】
次に、本実施形態に係る光走査装置２００における諸数値と上記条件式との関係について述べる。
【０１２５】
本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａでは、Ｆｍ０＝７８．１、Ｆｍ１＝１００．９、Ｆｓ０＝７３．８及びＦｓ１＝６１．３である。
従って、Ｆｍ１／Ｆｍ０＝１．２９となり、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａは、条件式（８）を満たす。
また、（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＝１．０７及びＦｓ０／Ｆｓ１＝１．２０となり、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａは、条件式（９）及び（１０）を満たす。
【０１２６】
一方で、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂでは、Ｆｍ０＝７８．１、Ｆｍ１＝１００．９、Ｆｓ０＝８８．１及びＦｓ１＝６１．３である。
従って、Ｆｍ１／Ｆｍ０＝１．２９となり、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂは、条件式（１８）を満たす。
また、（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＝０．８９９及びＦｓ０／Ｆｓ１＝１．４４となり、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂは、条件式（９）及び（１０）を満たす。
【０１２７】
以上から、本実施形態に係る光走査装置２００は、条件式（８）、（９）及び（１０）を満たしている。また、走査光学系２００ａ及び２００ｂにおいて、軸上像高の副走査射出側Ｆナンバーと最軸外像高の副走査射出側Ｆナンバーとの比を互いに異ならせることで、各々最適に小型化と印字性能を両立している。
【０１２８】
また、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａでは、軸上像高Ｙ＝０ｍｍではＷ０＝０．８１ｍｍ、最軸外像高Ｙ＝±１０７ｍｍ（走査角度θ＝±５２．２３度）ではＷ１＝１．４５ｍｍとなるよう設定されている。
従って、Ｗ１／Ｗ０×ｃｏｓθ＝１．１０となり、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａは、条件式（１１）及び（１６）を満たす。
【０１２９】
また、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂでは、軸上像高Ｙ＝０ｍｍではＷ０＝０．６８ｍｍ、最軸外像高Ｙ＝±１０７ｍｍ（走査角度θ＝±５２．２３度）ではＷ１＝１．４５ｍｍとなるよう設定されている。
従って、Ｗ１／Ｗ０×ｃｏｓθ＝１．３１となり、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ｂは、条件式（１１）及び（１６）を満たす。
【０１３０】
以上のように、本実施形態に係る光走査装置２００では、走査光学系２００ａ及び２００ｂが共に、条件式（１１）及び（１６）を満たしている。また、互いに副走査方向開口幅及び開口部形状を異ならせることで、各々最適に結像レンズの小型化を達成し、画像濃度ムラの無い良好な画像形成を両立させることができる。
【０１３１】
また、本実施形態に係る光走査装置２００の走査光学系２００ａ及び２００ｂでは、副走査絞り５ａ及び５ｂの軸上像高における副走査方向開口幅Ｗ０を相対的に狭くしている。これにより、特に問題となる光軸近傍を通過する、一方の走査光学系から他方の走査光学系に入射するゴースト光を、より遮光できる効果も得ることができる。
【０１３２】
なお、本実施形態に係る光走査装置２００では、低コスト化のために、偏向器を共有した両側走査光学系を採用しているが、本実施形態はこれに限られない。すなわち、開口部形状が互いに異なる副走査絞りをそれぞれが備えた複数の光走査装置を用いていれば、本実施形態の効果を十分に得ることができる。
【０１３３】
［第三実施形態］
図１７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第三実施形態に係る光走査装置３００の主走査断面図及び一部副走査断面図を示している。
【０１３４】
第三実施形態に係る光走査装置３００は、主走査絞り３及び副走査絞り５の代わりに、絞り３０のみを入射光学系に設けており、且つ、アナモフィックレンズ２の代わりに、カップリングレンズ８及びアナモフィックレンズ９を設けている点で、第一実施形態に係る光走査装置１００と異なる。それ以外の部材については、第一実施形態に係る光走査装置１００の部材と同一の符番を付し、説明を省略する。
【０１３５】
光走査装置３００は、光源１、絞り３０、カップリングレンズ８、アナモフィックレンズ９、偏向器４及び結像レンズ６を備えている。
【０１３６】
絞り３０は、光源１を出射した光束の主走査方向及び副走査方向の光束径を制限する。
カップリングレンズ８は、ガラスで作製されており、絞り３０を通過した光束を略平行光束に変換する。なおここで、略平行光束とは、弱発散光束、弱収束光束及び平行光束を含むものとする。
アナモフィックレンズ９は、ガラスで作製されており、カップリングレンズ８を通過した光束を副走査方向に集光する。
なお、絞り３０、カップリングレンズ８及びアナモフィックレンズ９によって、本実施形態に係る光走査装置３００の入射光学系が構成される。
また、結像レンズ６によって、本実施形態に係る光走査装置３００の結像光学系が構成される。
【０１３７】
光源１の発光点から出射した光束は、絞り３０によって、主走査方向及び副走査方向の光束径が制限される。絞り３０を通過した光束は、カップリングレンズ８によって略平行光束に変換され、そして、アナモフィックレンズ９によって副走査方向に集光され、偏向器４の偏向面４ａに入射する。
そして、光源１から出射し、偏向器４の偏向面４ａに入射した光束は、偏向器４の偏向面４ａにより反射偏向された後、結像レンズ６によって被走査面７上に導光及び結像され、被走査面７ａを走査する。
このようにして、結像レンズ６によって、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７の近傍にスポット状の像が形成される。そして、偏向器４を一定速度で回転させることによって、被走査面７上を主走査方向に光走査することにより、被走査面７上に静電潜像が形成される。
【０１３８】
表１０は、本実施形態に係る光走査装置３００の諸特性を示している。
【表１０】
2017165023.tif 000018
なお、表１０において、「Ｅ−ｘ」は、「×１０-x」を意味している。
【０１３９】
各像高において副走査射出側Ｆナンバーを変化させるために、第一及び第二実施形態に係る光走査装置１００及び２００では、副走査絞り５の開口部形状について、各像高において副走査方向の開口幅を変化させていた。
それに対して、本実施形態に係る光走査装置３００では、各像高において副走査射出側Ｆナンバーを変化させるために、結像レンズ６の副走査倍率を各像高において変化させている。
【０１４０】
図１８は、本実施形態に係る光走査装置３００の結像光学系の各像高における副走査横倍率ずれを示している。
なおここで、副走査横倍率ずれとは、軸上像高における副走査横倍率に対する各像高の副走査横倍率のずれ量と、軸上像高における副走査横倍率との比のことを意味している。
【０１４１】
図１８に示されているように、本実施形態に係る光走査装置３００は、副走査横倍率が軸上像高から軸外像高にいくに従って、小さくなるように設定されている。
【０１４２】
ここで、軸上像高における結像光学系の副走査横倍率をβｓ０、最軸外像高における結像光学系の副走査横倍率をβｓ１としたとき、本実施形態に係る光走査装置３００は、以下の条件式（１９）を満たすように設定されている。
１．０５＜｜βｓ０／βｓ１｜＜１．４  ・・・（１９）
【０１４３】
もし条件式（１９）の上限値を超えると、副走査横倍率の不均一性が大きすぎるため、副走査射出側Ｆナンバーの各像高における変化が急激になりすぎ、スポットプロファイルが歪な形状となり、良好な画像を得ることができない。また、被走査面７上での走査線の間隔ムラが大きくなるという別の画質劣化の問題も生じてしまう。
一方で、条件式（１９）の下限値を下回ると、部分倍率ずれが十分ではないため、性能を得るために、結像レンズ６の肉厚が厚くなったり、結像レンズ６を偏向器から遠く離さなければならず、結像レンズ６ひいては光走査装置３００の小型化ができない。
【０１４４】
本実施形態に係る光走査装置３００では、βｓ０＝−３．５、βｓ１＝−３．３であるので、｜βｓ０／βｓ１｜＝１．０６となり、本実施形態に係る光走査装置３００は、条件式（１９）を満たすように設定されている。
従って、本実施形態に係る光走査装置３００は、条件式（１９）を満たすように設計されることにより、非等速走査系に起因する画像濃度ムラの課題を解決しつつ、結像レンズ６ひいては光走査装置３００を小型化することができる。
【０１４５】
図１９は、本実施形態に係る光走査装置３００における部分倍率ずれと像高Ｙとの関係を示している。なお、図１９では、電気的補正を行う前の部分倍率ずれ及び電気的補正後の部分倍率ずれがそれぞれ示されている。
【０１４６】
図１９に示されているように、本実施形態に係る光走査装置３００では、最軸外像高で約１１％生じている部分倍率ずれを電気的補正することによって、部分倍率ずれが全像高で１％以下になっていることがわかる。
【０１４７】
図２０は、本実施形態に係る光走査装置３００における各像高での主走査方向及び副走査方向のＬＳＦスポット径を示している。
【０１４８】
本実施形態に係る光走査装置３００では、部分倍率ずれを軸上像高から最軸外像高にかけて１１％大きくなるように設定しているため、図２０に示されているように、主走査ＬＳＦスポット径も軸上像高から最軸外像高にかけて大きくなっている。
本実施形態に係る光走査装置３００では、この主走査ＬＳＦスポット径の軸外像高での肥大に伴う画像濃度ムラを打ち消すために、図２０に示されているように、副走査ＬＳＦスポット径を軸上像高から最軸外像高にかけて小さくなるように設定している。
【０１４９】
図２１は、本実施形態に係る光走査装置３００における各像高での主走査方向及び副走査方向の射出側Ｆナンバーを示している。
【０１５０】
本実施形態に係る光走査装置２００では、スポット径を、図２０に示されるような関係にするために、軸上像高から最軸外像高にかけて、主走査射出側Ｆナンバーが暗くなる分、副走査射出側Ｆナンバーが明るくなるように、各Ｆナンバーを設定している。
【０１５１】
図２２は、本実施形態に係る光走査装置３００における、各像高での主走査ＬＳＦ深度中心位置及び副走査ＬＳＦ深度中心位置を示している。
【０１５２】
図２２からわかるように、いずれの像高においても、主走査ＬＳＦ深度中心位置及び副走査ＬＳＦ深度中心位置が共に、±３ｍｍの範囲内にあり、本実施形態に係る光走査装置３００は、良好な像面性能を有していることがわかる。
【０１５３】
図２３は、本実施形態に係る光走査装置３００における被走査面７上での像高Ｙ＝０ｍｍ、±１００ｍｍ及び±１５６ｍｍそれぞれにおけるスポットプロファイルを示している。なお、図２３では、被走査面７から結像光学系の光軸方向にＸ＝０ｍｍ及び±１ｍｍだけデフォーカスした際のスポットプロファイルを示している。
ここで、各スポットプロファイルの等高線は、スポットのピーク光量最大値に対して５０％、１３．５％、５％、２％のそれぞれの位置に設定している。
【０１５４】
図２３に示されているように、本実施形態に係る光走査装置３００では、各像高においてサイドローブの少ない良好なスポットプロファイルが得られていることがわかる。
【０１５５】
次に、本実施形態に係る光走査装置３００における諸数値と上記条件式との関係について述べる。
【０１５６】
本実施形態に係る光走査装置３００では、Ｆｍ０＝４８．７、Ｆｍ１＝５４．２、Ｆｓ０＝６０．７及びＦｓ１＝５５．１である。
従って、Ｆｍ１／Ｆｍ０＝１．１１となり、本実施形態に係る光走査装置３００は、条件式(８)を満たす。
また、（Ｆｍ１×Ｆｓ１）／（Ｆｍ０×Ｆｓ０）＝１．０１及びＦｓ０／Ｆｓ１＝１．１０となり、本実施形態に係る光走査装置３００は、条件式（９）及び（１０）を満たす。
【０１５７】
以上のように、本実施形態に係る光走査装置３００は、条件式（８）、（９）及び（１０）を満たすことで、小型化と良好な印字性能を両立している。
【０１５８】
また、図１９に示されているように、本実施形態に係る光走査装置３００では、全像高において最大となる主走査方向の部分倍率ずれΔＹは１１.３％であるため、本実施形態に係る光走査装置３００は、条件式（１８）を満たすように設計されている。
【０１５９】
本実施形態に係る光走査装置３００では、光走査装置３００の昇温時のピント変動を抑えること及び調整の容易さから、入射光学系においてガラス製のカップリングレンズ８及びガラス製のアナモフィックレンズ９を用いている。しかしながら、これに限られず、例えば、第一及び第二実施形態と同様に、１つのアナモフィックレンズを用いても、本実施形態の効果を得ることができる。
【０１６０】
以上のように、本実施形態に係る光走査装置３００では、良好な結像性能及び印字性能を確保しつつ、低コスト化及び小型化を達成することができる。
【０１６１】
本実施形態によれば、非等速走査系で構成される光走査装置において、低コスト化及び小型化を達成しつつ、中間階調での濃度ムラも抑えられた良好な画質を形成できる光走査装置を実現することができる。
【０１６２】
［モノクロ画像形成装置］
図２４は、第一又は第三実施形態に係る光走査ユニット（光走査装置）４００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。
【０１６３】
図２４は、第一又は第三実施形態に係る光走査ユニット（光走査装置）４００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。
画像形成装置１０４は、上述した各実施例のいずれかにおける光走査装置（光走査ユニット）１００を備えている。
モノクロ画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７から出力したコードデータＤｃが入力される。このコードデータＤｃは、画像形成装置１０４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）に変換される。この画像データは、第一又は第三実施形態に係る光走査ユニット４００に入力される。そして、この光走査ユニット４００からは、画像データに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
モノクロ画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７から出力したコードデータＤｃが入力される。このコードデータＤｃは、画像形成装置１０４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）に変換される。この画像データは、第一又は第三実施形態に係る光走査ユニット４００に入力される。そして、この光走査ユニット４００からは、画像データに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【０１６４】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モーター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、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２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１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、光走査ユニット４００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。
【０１６５】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データ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の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、光ビーム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ドラム１０１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。
【０１６６】
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によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図２４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、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【０１６７】
以上のようにして、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２４において左側）の定着器１５０へと搬送される。定着器１５０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。転写部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は定着せしめられる。更に定着器１５０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がモノクロ画像形成装置１０４の外部に排出せしめられる。
【０１６８】
なお、プリンタコントローラ１１１は、データの変換だけでなく、モーター１１５を始めモノクロ画像形成装置１０４内の各部や、光走査ユニット４００内のポリゴンモーターなどの制御も行う。
【０１６９】
［カラー画像形成装置］
図２５は、第二実施形態に係る光走査装置１１が搭載されたカラー画像形成装置９０の要部副走査断面図を示している。
【０１７０】
画像形成装置９０は、光走査装置１１によって、像担持体である各々の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。
画像形成装置９０は、第二実施形態に係る光走査装置１１、像担持体としての感光ドラム２３、２４、２５、２６、現像器１５、１６、１７、１８、搬送ベルト９１、プリンタコントローラ９３及び定着器９４を備えている。
【０１７１】
画像形成装置９０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）の各色信号が入力される。これらの色信号は、画像形成装置９０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（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１１に入力される。そして、光走査装置１１からは、各画像データに応じて変調された光ビーム５９、６０、６１、６２が射出され、これらの光ビーム５９、６０、６１、６２によって、感光ドラム２３、２４、２５、２６の感光面が主走査方向に走査される。
【０１７２】
そして、光走査装置１１により各々の画像データに基づいて射出された光ビーム５９、６０、６１、６２によって各々対応する感光ドラム２３、２４、２５、２６の感光面上に各色の潜像が形成される。その後、各色の潜像が現像器１５乃至１８によって各色トナー像に現像され、現像された各色トナー像が記録材に転写器によって多重転写され、転写されたトナー像が定着器によって定着され、１枚のフルカラー画像が形成される。
【０１７３】
従って、画像形成装置９０では、光走査装置１１がＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色に対応している感光ドラム２３、２４、２５、２６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ことができる。
【０１７４】
なお、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９０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【０１７５】
また、本実施形態に係る画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかしながら、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において、第一乃至第三実施形態に係る光走査装置を搭載した場合に、本発明の効果がより発揮される。
【符号の説明】
【０１７６】
１  光源
２  アナモフィックレンズ（入射光学系）
３  主走査絞り（入射光学系）
４  偏向器
５  副走査絞り（結像光学系）
６  結像レンズ（結像光学系）
７  被走査面
１００  光走査装置
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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