(57)【要約】【課題】  光走査装置において、光学性能の敏感度を低減しつつ小型化を実現すること。【解決手段】  光源１と、光源１からの光束を偏向して被走査面６を主走査方向に光走査する偏向器４と、光源１からの光束を偏向器４の偏向面４ａに導光する入射光学系２と、偏向器４により偏向された光束を被走査面６に導光する結像光学系５と、を有する光走査装置１０であって、入射光学系２の副走査断面内における倍率をβｓｉ、結像光学系５の副走査断面内における倍率をβｓｏ、光源１と偏向面４ａとの光軸上における距離をＬｉ、偏向面４ａと被走査面６との光軸上における距離をＬｏ、とするとき、０．５＜｜βｓｉ｜＜２．２、３．０＜｜βｓｏ｜＜１０．０、０．２＜Ｌｉ／Ｌｏ＜０．４、なる条件を満たす。【選択図】  図１
2017097244.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の偏向面に導光する入射光学系と、前記偏向器により偏向された光束を前記被走査面に導光する結像光学系と、を有する光走査装置であって、
前記入射光学系の副走査断面内における倍率をβｓｉ、前記結像光学系の副走査断面内における倍率をβｓｏ、前記光源と前記偏向面との光軸上における距離をＬｉ、前記偏向面と前記被走査面との光軸上における距離をＬｏ、とするとき、
０．５＜｜βｓｉ｜＜２．２
３．０＜｜βｓｏ｜＜１０．０
０．２＜Ｌｉ／Ｌｏ＜０．４
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】
前記被走査面における有効走査幅をＡとするとき、
０．３８≦Ｌｏ／Ａ≦０．７５
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】
０．５≦Ｌｏ／Ａ≦０．７５
なる条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
１．０＜｜βｓｉ｜＜１．９
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
３．０＜｜βｓｏ｜＜６．０
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記結像光学系は、単一の光学素子から成ることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記入射光学系及び前記結像光学系の少なくとも一方は、回折面を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記入射光学系は、単一の光学素子から成ることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記被走査面における軸上像高と軸外像高とで、光束の走査速度が異なることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９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１１】
請求項１乃至９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】
画像形成装置に用いられる光走査装置として、光源からの光束を偏向器に導光する入射光学系と、偏向器により偏向された光束を被走査面に導光する結像光学系と、を有するものが知られている。特許文献１には、結像光学系を偏向器に近づけて配置することにより、結像光学系の主走査方向における長さ及び装置全体の光軸方向における長さを短縮し、小型化及び低コスト化を実現した光走査装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３１８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、画像形成装置においては、トナー収容器等の他の部材を配置するための領域が必要になるため、結像光学系と被走査面との距離を短縮することは困難である。そのため、特許文献１に記載の構成のように、偏向器と結像光学系との距離を短縮した場合、結像光学系の副走査断面内での横倍率（副走査倍率）を大きくすることが必要になる。よって、結像光学系の成形時のばらつきや、光源などの各部材の組立誤差に対する光学性能の変化量（光学性能の敏感度）が増大してしまう。
【０００５】
このとき、入射光学系の副走査倍率を下げることで、全光学系の副走査倍率を低減し、光学性能の敏感度の増大を抑制する方法が考えられる。しかし、そのために単に光源と入射光学系との距離を長くした場合、入射光学系を副走査方向に大きくすることが必要になり、入射光学系の小型化が困難になってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、光走査装置において、光学性能の敏感度を低減しつつ小型化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての光走査装置は、光源と、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の偏向面に導光する入射光学系と、前記偏向器により偏向された光束を前記被走査面に導光する結像光学系と、を有し、前記入射光学系の副走査断面内における倍率をβｓｉ、前記結像光学系の副走査断面内における倍率をβｓｏ、前記光源と前記偏向面との光軸上における距離をＬｉ、前記偏向面と前記被走査面との光軸上における距離をＬｏ、とするとき、０．５＜｜βｓｉ｜＜２．２、３．０＜｜βｓｏ｜＜１０．０、０．２＜Ｌｉ／Ｌｏ＜０．４、なる条件を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光走査装置において、光学性能の敏感度を低減しつつ小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る光走査装置の要部断面図。
【図２】比較例に係る光走査装置の要部断面図。
【図３】本発明の効果を説明するための図。
【図４】本発明の実施例２に係る光走査装置の要部断面図。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面は、便宜的に実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。また、各図面において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
なお、以下の説明において、主走査方向とは、偏向器の回転軸（又は揺動軸）と結像光学系の光軸方向とに垂直な方向（偏向器により被走査面が光走査される方向）であり、副走査方向とは、偏向器の回転軸又は揺動軸に平行な方向である。また、主走査断面とは、光軸を含み主走査方向に平行な断面、すなわち副走査方向に垂直な断面であり、副走査断面とは、結像光学系の光軸及び副走査方向に平行な断面、すなわち主走査方向に垂直な断面である。
【００１２】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係る光走査装置１０の要部断面図であり、図１（ａ）は主走査断面図（ＸＹ断面図）を、図１（ｂ）は結像光学系の光軸を含む副走査断面図（ＺＸ断面図）を、それぞれ示している。本実施例に係る光走査装置１０は、光源１と、入射光学系２と、開口絞り３と、偏向器４と、結像光学系５と、を有し、偏向器４により光束を偏向することで被走査面６を光走査する装置である。図１（ｂ）では、偏向器４の偏向面４ａから被走査面６までを部分的に示している。なお、偏向面４ａから被走査面６までの光路中に折り返しミラー（反射部材）を配置することで、副走査断面内において光路を折り曲げた構成を採ってもよい。
【００１３】
光走査装置１０において、光源１から出射した光束は、入射光学系２を通過した後、楕円形状の開口が設けられた開口絞り３によって楕円形状に整形されて、偏向器４の偏向面４ａに入射する。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、その発光点の数は１個でも複数個でもよい。本実施例では、開口絞り３として楕円形状の開口が設けられた楕円絞りを採用しているが、開口の形状はこれに限られるものではなく、開口絞り３として矩形形状の開口が設けられた矩形絞り等を採用してもよい。
【００１４】
入射光学系２は、主走査断面内において正の屈折力を有するアナモフィックコリメータレンズであり、光束を主走査断面内において略平行光に変換している。ここでの略平行光とは、厳密な平行光だけでなく、弱収束光及び弱発散光を含むものである。そして、入射光学系２は、副走査断面内においては偏向面４ａ又はその近傍に光束を集光し、偏向面４ａに主走査方向に長い線像を形成している。
【００１５】
偏向器４は、不図示の駆動部により図中の矢印方向に一定速度で回転させられ、偏向面４ａにより開口絞り３からの光束を偏向し、結像光学系５を介して被走査面６における有効走査領域（印字領域）を主走査方向に光走査する。本実施例では、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、偏向面の数はこれに限られるものではない。また、回転多面鏡の代わりに、１又は２つの偏向面が揺動軸まわりに揺動する揺動ミラーを採用してもよい。
【００１６】
結像光学系５は、単一の結像光学素子（結像レンズ）で構成されており、偏向面４ａにて偏向された光束を被走査面６に導光及び集光し、主走査断面内及び副走査断面内の両方において、被走査面６又はその近傍に光源１の像を形成している。結像光学系５は、入射面（第１面）５ａ及び出射面（第２面）５ｂ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、偏向面４ａにて偏向された光束により被走査面６が等速で走査されるように、すなわちｆθ特性を満たすように構成されている。また、結像光学系５は、副走査断面内においては、偏向面４ａ又はその近傍と被走査面６又はその近傍とを共役関係にすることより、偏向面４ａが倒れた際の、被走査面６上での副走査方向における走査位置ずれの低減（面倒れ補償）を行っている。
【００１７】
なお、本実施例では、入射光学系２及び結像光学系５のそれぞれを単一の光学素子で構成しているが、必要に応じてそれぞれを複数の光学素子により構成してもよい。例えば、入射光学系２をコリメータレンズ及びアナモフィックレンズの２つの光学素子により構成してもよい。ただし、装置全体の小型化及び低コスト化を実現するためには、入射光学系２及び結像光学系５のそれぞれを単一の光学素子で構成することが好ましい。
【００１８】
また、本実施例に係る入射光学系２および結像光学系５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、これに限らずガラスレンズとしてもよい。また、入射光学系２および結像光学系５のそれぞれを複数の光学素子で構成する場合は、ガラスレンズ及びプラスチックモールドレンズを組み合わせてもよい。ただし、生産性及び光学性能の向上を図るためには、回折面や非球面形状の成形が容易であり、かつ大量生産に適したプラスチックモールドレンズを採用することが好ましい。
【００１９】
本実施例に係る光走査装置１０の構成を表１に示す。なお、表１における軸上偏向点とは、光源からの光束が被走査面６の軸上像高に入射するときの、その光束の主光線と偏向面４ａとの交点を示している。
【００２０】
【表１】
2017097244.tif 000003
【００２１】
本実施例に係る結像光学系５の各光学面の形状ｘは、光学面と光軸との交点を原点とし、光軸方向の軸をＸ軸、主走査面内で光軸と直交する軸をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する軸をＺ軸、とするとき、以下の式（１）〜（４）により定義される。
【００２２】
ｘ＝Ｘ＋Ｓ      ・・・（１）
【００２３】
【数１】
2017097244.tif 000004
【００２４】
【数２】
2017097244.tif 000005
【００２５】
【数３】
2017097244.tif 000006
【００２６】
なお、式（２）は、主走査断面内での光学面の形状（母線形状）を示し、式（３）は、像高Ｙにおける副走査断面内での光学面の形状（子線形状）を示している。このとき、式（４）に示したように、光学面の副走査断面内での曲率半径ｒ’は、Ｙの値に応じて変化している。式（２）及び式（４）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の場合にｉ＝ｕ、ｌｏｗｅｒの場合にｉ＝ｌ、として各非球面係数を表１に示している。
【００２７】
本実施例に係る入射光学系２の入射面は、回折格子が形成された回折面であり、回折次数をｋ（本実施例ではｋ＝１）、設計波長をλ、とするとき、回折格子の位相関数Φは以下の式（５）で表わされる。
【００２８】
【数４】
2017097244.tif 000007
【００２９】
光走査装置１０の周りの環境温度が変化した場合、光源１から出射する光束の波長、各光学面の形状や屈折率等が変化し、各光学系のピント変動が生じる。そこで、本実施例では、入射光学系２としてプラスチックモールドレンズを採用し、その光学面を回折面とすることにより、環境温度の変化に伴うピント変動の補償を可能にしている。例えば、環境温度が常温に対して上昇した場合、光束の長波長化とプラスチック材料の伸長により、入射光学系２の光学面のパワー（屈折力）は弱くなる。一方、回折面のパワーは、光束の長波長化により強くなるため、屈折面及び回折面によるピント変動を互いにキャンセルさせることができる。
【００３０】
次に、本発明の効果について、比較例を用いて説明する。図２は、比較例に係る光走査装置２０の要部断面図であり、図２（ａ）は主走査断面図を、図２（ｂ）は結像光学系の光軸を含む副走査断面図を、それぞれ示している。比較例に係る光走査装置２０の構成を表２に示す。
【００３１】
【表２】
2017097244.tif 000008
【００３２】
なお、比較例に係る結像光学系５の各光学面の形状ｘは、上述した式（１）〜（３）及び以下の式（６）で表わされる。
【００３３】
【数５】
2017097244.tif 000009
【００３４】
図１（ａ）及び表１と図２（ａ）及び表２とを比較するとわかるように、比較例よりも本実施例の方が、偏向器４と結像光学系５との距離が短く、結像光学系５の主走査方向の幅が小型化できている。一方、偏向面４ａと被走査面６との光軸上における距離（軸上偏向点と被走査面６との距離）Ｌｏについては、トナー収容器等を配置するための領域を確保する必要があるため短縮することは困難であり、本実施例と比較例とでほぼ同じになっている。このため、結像光学系５の副走査倍率の絶対値｜βｓｏ｜は、比較例の２．４０倍に対して、本実施例の３．４２倍の方が大きくなってしまっている。
【００３５】
ここで、本発明者は、入射光学系２の副走査倍率の絶対値｜βｓｉ｜を低減することにより、光源１から被走査面６に至る全光学系の副走査倍率の絶対値｜βｓ｜を低減し、光学性能の敏感度を低減することを考えた。しかし、本発明者は、入射光学系２の副走査倍率の絶対値を低減するために、単に光源１と入射光学系２との距離を長くした場合、入射光学系２を副走査方向に大きくすることが必要になるという課題を見出した。
【００３６】
この課題について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、比較例に係る全光学系を同一の軸上に展開したときの副走査断面の概念図であり、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、図３（ａ）の構成に対して偏向面４ａと結像光学系５との距離を短縮したものである。また、図３（ｄ）は、本実施例に係る全光学系を同一の軸上に展開したときの副走査断面の概念図である。
【００３７】
図３（ｂ）では、図３（ａ）の構成に対して、結像光学系５の被走査面６の側のＦｎｏを保ったまま、光源１を入射光学系２から遠ざけることで、入射光学系２の副走査倍率の絶対値｜βｓｉ｜を低減している。また、図３（ｃ）では、図３（ａ）の構成に対して、入射光学系２を偏向面４ａに近づけることで、入射光学系２の副走査倍率の絶対値｜βｓｉ｜を低減している。
【００３８】
図３（ｂ）及び図３（ｃ）において、図３（ａ）の構成に対して変更を加える前の光路（破線）と加えた後の光路（実線）とを比較すると、実線で示した光路での光束幅Ｈｂ，Ｈｃの方が、破線で示した光路での光束幅Ｈａよりも大きくなっている。すなわち、図３（ａ）の構成に対して、偏向面４ａと結像光学系５との距離を短縮しつつ、入射光学系２の副走査倍率を低減すると、入射光学系２が副走査方向において大型化してしまうということがわかる。
【００３９】
ここで、説明を簡単にするために、図３（ａ）の構成において｜βｓｏ｜＝｜βｓｉ｜＝２であるとし、この構成に対して偏向面４ａと結像光学系５との距離を変更して｜βｓｏ｜＝３にする場合を考える。この場合、変更の前後で全光学系の副走査倍率の絶対値｜βｓ｜が変わらないようにするためには、｜βｓｉ｜＝１．３３にする必要がある。このとき、図３（ｂ）おける入射光学系２の出射面での光束幅Ｈｂ＝４．１７ｍｍであり、図３（ａ）に対して変更を加える前の光束幅Ｈａ＝２．７８ｍｍの略１．５倍となる。また、図３（ｃ）おける入射光学系２の出射面での光束幅Ｈｃ＝３．６１ｍｍであり、光束幅Ｈａの略１．３倍となる。
【００４０】
このように、本発明者は、単に入射光学系２の副走査倍率の絶対値｜βｓｉ｜を低減させただけでは、入射光学系２が副走査方向に大型化してしまうという課題を見出した。そこで、本実施例においては、入射光学系２及び結像光学系５の副走査倍率と、各部材の配置とを適切に設定することにより、この課題を解決している。具体的には、光源１と偏向面４ａとの光軸上における距離、すなわち光源１の発光点と軸上偏向点との距離をＬｉとするとき、本実施例に係る光走査装置１０は以下の条件式（７）〜（９）を満たしている。
【００４１】
０．５＜｜βｓｉ｜＜２．２      ・・・（７）
３．０＜｜βｓｏ｜＜１０．０    ・・・（８）
０．２＜Ｌｉ／Ｌｏ＜０．４      ・・・（９）
【００４２】
条件式（７）は、入射光学系２の副走査倍率がある程度小さいこと、すなわち入射光学系２が偏向面４ａにある程度近い位置に配置されていることを示している。条件式（８）は、結像光学系５の副走査倍率がある程度大きいこと、すなわち結像光学系５が偏向面４ａにある程度近い位置に配置されていることを示している。また、条件式（９）は、光源１が偏向面４ａにある程度近い位置に配置されていることを示している。
【００４３】
条件式（７）の下限を下回ると、入射光学系２が偏向面４ａに近づき過ぎてしまい、光走査装置の製造が困難になる。条件式（７）の上限を上回ると、入射光学系２の副走査倍率が大きくなり過ぎてしまい、光学性能の敏感度を低減することが困難になる。
【００４４】
また、条件式（８）の下限を下回ると、結像光学系５が偏向面４ａから離れ過ぎてしまい、装置全体の光軸方向における小型化が困難になる。条件式（８）の上限を上回ると、結像光学系５が偏向面４ａに近づき過ぎてしまい、光走査装置の製造が困難になる。
【００４５】
さらに、条件式（９）の下限を下回ると、光源１が入射光学系２に近づき過ぎてしまい、光走査装置の製造が困難になる。また、条件式（９）の上限を上回ると、光源１が入射光学系２から離れ過ぎてしまい、入射光学系２の副走査方向における大型化を抑制することが困難になる。
【００４６】
このように、本実施例に係る光走査装置１０は、条件式（７）〜（９）を満たすことにより、全光学系の副走査倍率を低減しつつ、結像光学系５の小型化と入射光学系２の大型化の抑制とを両立することができ、装置全体の小型化を可能にしている。これにより、全光学系の光学性能の敏感度を低減しつつ、各光学系の材料費の削減（低コスト化）が可能になる。
【００４７】
図３（ｄ）に示すように、本実施例に係る全光学系では、図３（ｂ）及び図３（ｃ）の構成とは異なり、図３（ａ）の構成に対して、光源１及び入射光学系２の両方を偏向面４ａに近づけて配置している。これにより、図３（ｄ）の構成では、偏向面４ａに対する入射光学系２及び結像光学系５の距離を短縮しつつ、入射光学系２の副走査方向における大型化を抑制することができている。
【００４８】
具体的に、本実施例におけるＬｉ／Ｌｏの値は０．３６、比較例におけるＬｉ／Ｌｏの値は０．５４であり、比較例におけるＬｉに対して実施例におけるＬｉが短縮されていることがわかる。そして、本実施例に係る入射光学系２の出射面での光束幅Ｈｄは２．５５ｍｍであり、図３（ｂ）及び図３（ｃ）におけるＨｂ及びＨｃと比較して大幅に小さくなっている。
【００４９】
なお、偏向器４の回転に伴う発熱や、各部材の組立公差を考慮しつつ、より全光学系の副走査倍率を低減するためには、入射光学系２が以下の条件式（１０）を満たすことがより好ましい。
【００５０】
１．０＜｜βｓｉ｜＜１．９      ・・・（１０）
【００５１】
本実施例においては、｜βｓｉ｜＝１．７６であり、上記条件式（７）及び（１０）の両方を満たしており、｜βｓ｜を比較例と略同等の６．０２にまで抑制できている。仮に、本実施例に係る入射光学系２を比較例にかかる入射光学系と入れ替えた場合、｜βｓ｜＝８．２１となり、各部材の組立精度に対する光学性能の敏感度が増大してしまう。同様に、偏向器４の回転に伴う発熱や、各部材の組立公差を考慮すると、結像光学系５が以下の条件式（１１）を満たすことがより好ましい。
【００５２】
３．０＜｜βｓｏ｜＜６．０      ・・・（１１）
【００５３】
さらに、本実施例に係る光走査装置１０は、被走査面６における光走査の対象となる有効走査領域の主走査方向の幅（有効走査幅）をＡとするとき、以下の条件式（１２）を満たすことが望ましい。
【００５４】
０．３８≦Ｌｏ／Ａ≦０．７５      ・・・（１２）
【００５５】
条件式（１２）の下限を下回ると、偏向器４により被走査面６を光走査するときの最大走査画角（最軸外像高に対する入射角）が大きくなり過ぎてしまい、結像光学系５のパワーを強くすることが必要になるため、結像光学系５の製造が難しくなる。また、条件式（１２）の上限を上回ると、偏向器４と被走査面６との距離が大きくなり過ぎてしまい、装置の小型化が難しくなる。
【００５６】
さらに、結像光学系５の配置の容易性や組立公差を考慮すると、以下の条件式（１３）を満たすことがより好ましい。本実施例においては、Ｌｏ／Ａ＝０．６７であり、条件式（１２）及び（１３）の両方を満たしている。
【００５７】
０．５≦Ｌｏ／Ａ≦０．７５      ・・・（１３）
【００５８】
以上、本実施例に係る光走査装置１０によれば、光学性能の敏感度を低減しつつ小型化を実現することができる。
【００５９】
［実施例２］
以下、本発明の実施例２に係る光走査装置について詳細に説明する。図４は、本実施例に係る光走査装置４０の要部断面図であり、図４（ａ）は主走査断面を、図４（ｂ）は副走査断面を、それぞれ示している。本実施例に係る光走査装置４０の構成を表３に示す。
【００６０】
【表３】
2017097244.tif 000010
【００６１】
本実施例に係る結像光学系５の各光学面の形状も、実施例１と同様に式（１）〜（４）で示した定義式で表わされる。しかし、本実施例に係る結像光学系５は、実施例１とは異なり、主走査断面内において、偏向面４ａにて偏向された光束が被走査面６を非等速で走査するように、すなわちｆθ特性を満たさないように構成されている。
【００６２】
実施例１のように、結像光学系５にｆθ特性を持たせるためには、主走査断面内での光学面の形状を、軸上像高と軸外像高とで大きく異ならせる必要がある。ここで、結像光学系５を偏向器４に近づけ過ぎると、主走査断面内における光学面の形状変化が急峻になり、コマ収差が増大してしまう。よって、結像光学系５の光学性能とｆθ特性とを両立するためには、結像光学系５を偏向器４からある程度離して配置する必要がある。
【００６３】
これに対して、本実施例では、被走査面６において光束が等速性を満たさないような走査特性を結像光学系５に持たせることで、光学性能を保ちつつ結像光学系５をより偏向器４に近接して配置することを可能にし、装置全体の更なる小径化を実現している。
【００６４】
本実施例に係る結像光学系５の走査特性は、偏向器４による走査角度（走査画角）をθ、走査角度θで偏向された光束の被走査面６での主走査方向の集光位置（像高）をＹ［ｍｍ］、軸上像高での結像係数をｆ［ｍｍ］、とするとき以下の式（１４）で表される。
【００６５】
Ｙ＝ｆ×θ＋α×θ３      ・・・（１４）
【００６６】
ただし、結像係数ｆは、結像光学系５に平行光束が入射する場合の走査特性であるｆθ特性：Ｙ＝ｆθにおけるｆに相当する係数であり、ｆθ特性を平行光束以外の光束に対して拡張するための係数である。すなわち、結像係数ｆは、結像光学系５に平行光束を含むあらゆる収束度を持つ光束が入射する場合に、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。本実例においては、軸上像高での結像係数ｆ＝１０６．７である。
【００６７】
また、式（１４）におけるαは、本実施例に係る結像光学系５の走査特性を決定するための係数（走査特性係数）であり、本実施例においてはα＝１２．６である。例えば、α＝０のときは、式（１４）はＹ＝ｆθとなりｆθ特性に相当するが、α≠０のときは、式（１４）は集光位置Ｙと走査角度θとが比例関係にならない走査特性となる。なお、結像光学系５の走査特性を表現する式は、上記式（１４）に限られるものではない。
【００６８】
ここで、式（１４）を走査角度θで微分すると、以下の式（１５）に示すように、被走査面６での光束の走査角度θに対する走査速度が得られる。
【００６９】
ｄＹ／ｄθ＝ｆ＋３α×θ２      ・・・（１５）
【００７０】
さらに、式（１５）を軸上像高における速度ｄＹ（０）／ｄθ＝ｆで除すると、以下の式（１６）に示すようになる。
【００７１】
（ｄＹ／ｄθ）／ｆ＝１＋３α×θ２／ｆ    ・・・（１６）
【００７２】
式（１６）は、軸上像高に対する各軸外像高での等速性のずれ量、すなわち軸上像高での部分倍率に対する軸外像高での部分倍率のずれ量（部分倍率ずれ）を表している。本実施例に係る光走査装置４０は部分倍率を有するため、α≠０の場合は、軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なることになる。つまり、軸外像高における走査位置（単位時間あたりの走査距離）は部分倍率ずれに応じて間延びしてしまうため、この部分倍率ずれを考慮せずに被走査面６を光走査した場合は、被走査面６に形成される像の劣化（印字性能の劣化）を招いてしまう。
【００７３】
そこで、本実施例においては、不図示の制御部により、α≠０の場合に部分倍率ずれに応じて光源１の変調タイミング（発光タイミング）及び変調時間（発光時間）を制御している。これにより、被走査面６における走査位置及び走査時間を電気的に補正することができるため、部分倍率ずれ及び像の劣化を補正し、ｆθ特性を満たす場合と同様に良好な印字性能を得ることが可能になる。
【００７４】
図１及び図２と図４とを比較すると明らかなように、本実施例では実施例１や比較例よりも、結像光学系５と偏向面４ａとの距離を短縮し、かつ結像光学系５の主走査方向の幅を大幅に小型化することができている。しかし、上述したように、偏向面４ａと被走査面６との光軸上における距離Ｌｏについては、トナー収容器等を配置するための領域を確保する必要があるため短縮することは困難であり、本実施例と比較例とでほぼ同じになっている。このため、結像光学系５の副走査倍率の絶対値｜βｓｏ｜は、比較例の２．４０倍に対して、本実施例の５．６２倍の方が大きくなってしまっている。
【００７５】
そこで、本実施例においても、実施例１と同様に、上記条件式（７）〜（９）を満たすように、入射光学系２の副走査倍率や各部材の配置を適切に設定することにより、全光学系の副走査倍率の低減と装置全体の小型化との両立を可能にしている。
【００７６】
具体的には、入射光学系２の副走査倍率｜βｓｉ｜は１．５６倍であり、全光学系の副走査倍率｜βｓ｜を８．７６倍にまで抑制できている。もしも仮に、本実施例に係る入射光学系２を比較例に係る入射光学系２と置き換えた場合、｜βｓｉ｜は２．４０倍であるため、全光学系の副走査倍率｜βｓ｜は１３．４９倍となり大幅に増大してしまう。
【００７７】
また、本実施例におけるＬｉ／Ｌｏの値は０．３３、入射光学系２の出射面での光束幅は２．０１ｍｍであり、比較例と比較して、Ｌｉの短縮と光束幅の低減とを実現できている。さらに、本実施例においては、Ｌｏ／Ａ＝０．６０であり、上記条件式（１２）及び（１３）の両方を満たしている。
【００７８】
［画像形成装置］
図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０４の要部概略図（副走査断面図）である。画像形成装置１０４は、上述した各実施例のいずれかにおける光走査装置である光走査ユニット１００を備えている。
【００７９】
図５に示すように、画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７から出力されたコードデータＤｃが入力される。このコードデータＤｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換され、光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像信号Ｄｉに応じて変調された光束１０３が出射され、この光束１０３によって感光ドラム１０１の感光面（被走査面）が主走査方向に走査される。なお、プリンタコントローラ１１１は、前述したデータの変換だけでなく、後述するモータ１０５などの画像形成装置内の各部の制御を行う。
【００８０】
静電潜像担持体（感光体）としての感光ドラム１０１は、モータ１０５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の感光面が光束１０３に対して副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光面を一様に帯電させる帯電ローラ１０２が感光面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電した感光面上に、光走査ユニット１００からの光束１０３が照射されるように構成されている。
【００８１】
上述したように、光束１０３は画像信号Ｄｉに基づいて変調されており、この光束１０３を照射することによって感光面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、光束１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光面に当接するように配設された現像器１０７によって、トナー像として現像される。
【００８２】
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と対向するように配設された転写ローラ（転写器）１０８によって、被転写材としての用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図５において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、これにより用紙カセット１０９内の用紙１１２が搬送路へ送り込まれる。
【００８３】
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５において左側）の定着器へと搬送される。定着器は、内部に定着ヒータ（不図示）を有する定着ローラ１１３と、この定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。この定着器は、転写ローラ１０８から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４との圧接部にて加圧しながら加熱することにより、用紙１１２上の未定着トナー像を定着させる。さらに、定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、トナー像が定着された用紙１１２は画像形成装置１０４の外に排出される。
【００８４】
なお、光走査ユニット１００、感光ドラム１０１、及び現像器１０７の夫々を複数設けることにより、画像形成装置１０４をカラー画像形成装置としてもよい。また、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のラインセンサを備えたカラー画像読取装置を、外部機器１１７として画像形成装置１０４に接続することにより、カラーデジタル複写機を構成してもよい。
【００８５】
［変形例］
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
【００８６】
例えば、上述した各実施例では、一つの光源からの光束により一つの被走査面を光走査する構成を採っているが、これに限らず、複数の光源からの光束を一つの偏向器により同時に偏向して、複数の被走査面を光走査する構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１  光源
２  入射光学系
４  偏向器
４ａ  偏向面
５  結像光学系
６  被走査面
１０  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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