(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、前記光源手段から出射した光束を他の光束に変換する第１の光学系と、偏向手段と、前記第１の光学系を通過した光束を前記偏向手段の偏向面上に主走査方向へ長い線像として結像させる第２の光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束を前記被走査面上に結像させる第３の光学系と、を有する光走査装置であって、
前記第３の光学系は、前記偏向手段から順に、第１の走査光学素子、第２の走査光学素子から構成され、
前記第２の走査光学素子と前記被走査面の間の光路内に平面ミラーが設けられ、前記平面ミラーは、副走査断面内において、入射した光束を折り返す角度が鈍角であり、
前記第３の光学系の光軸方向における前記偏向手段の偏向点から前記被走査面までの距離をＴ、前記第３の光学系の光軸方向における前記偏向手段の偏向点から前記第２の走査光学素子の出射面までの距離をＳ、前記第３の光学系の副走査断面内の光軸上の横倍率をβｓ（βｓ≦０）、前記第３の光学系の光軸方向における前記偏向手段の偏向点から前記平面ミラーまでの距離をＰ、前記第３の光学系の光軸方向における前記平面ミラーから前記被走査面までの距離をＱ、前記第３の光学系の光軸方向における前記第１の走査光学素子から前記第２の走査光学素子までの距離をＵ、前記第１の走査光学素子の光軸上の副走査方向の屈折力をφ１、前記第２の走査光学素子の光軸上の副走査方向の屈折力をφ２、とするとき、
Ｓ／Ｔ≦０.３、
１．５≦Ｑ／Ｐ、
Ｕ／Ｓ≦０.６、
φ１＜０、φ２＞０、
｜βｓ｜≦３
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】
前記光源手段は、複数の発光部を有す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】
副走査断面内において前記被走査面上での有効Ｆ値をＦＳｎｏとするとき、有効走査域全域において、
ＦＳｎｏ≦６５
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
主走査断面内において、前記被走査面上での有効Ｆ値をＦＭｎｏとするとき、有効走査域全域において、
ＦＭｎｏ≦５５
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】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体の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手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置と、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とを有していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に折り返しミラーを配置する際の自由度を高め、また副走査方向の横倍率の絶対値を低下させ、ピッチムラ（面倒れによる走査線の直線性の劣化）の少ない、高性能でコンパクトな、例えばレーザープリンタやデジタル複写機や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。
【０００２】
【従来の技術】
従来からレーザービームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等に用いられる光走査装置においては、画像信号に応じて光源から出射された光束（光ビーム）を回転多面鏡等の光偏向器で周期的に偏向させ、fθ特性を有する走査レンズを用い、被走査面である感光ドラム面上を略等速に走査しながらスポットを形成している。これにより記録媒体としての感光ドラム面上に画像情報の記録を行っている。
【０００３】
図１０は従来の光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図１１は従来の光走査装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【０００４】
図１０、図１１において光源手段９１から出射した発散光束は集光レンズ（コリメーターレンズ）９２により略平行光束もしくは収束光束とされ、絞り９３によって光束を制限して副走査方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ９４に入射している。シリンドリカルレンズ９４に入射した略平行光束は副走査方向にのみ結像されるため、主走査方向に長い線像として光偏向器９５の偏向面９５ａにほぼ結像する。そして光偏向器９５の偏向面９５ａで偏向された光束はfθ特性を有する走査レンズ系（結像光学系）９６を介して被走査面である感光ドラム面９７上を走査して画像記録を行っている。
【０００５】
この種の光走査装置において、高精細な画像の記録を行うには、
(アー1)被走査面全域にわたって像面湾曲が良好に補正されていることと、
(アー2)被走査面でのスポット径及びスポット形状が良好であること、
(アー3)光偏向器の偏向面が倒れた場合でも走査線の位置ズレが生じないように補正する倒れ補正機能を有していること、
(アー4)歪曲収差が良好に補正されていること、
等が必要である。
【０００６】
更に近年、画像形成装置の小型化に伴い、光走査装置も小型化しなければならず、走査レンズもコンパクトなレンズ形状が要求されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
走査レンズ系をコンパクト化するためには該走査レンズ系の焦点距離を短縮する、つまり光偏向器の偏向点から被走査面までの距離を短縮する必要があるが、一般には走査レンズ系の焦点距離を短縮すると、最も被走査面側の走査レンズのレンズ面から被走査面までの距離(レンズバック)が短くなり、最も被走査面側の走査レンズ面と被走査面との間の光路内に折り返しミラー等を配置する場合、その自由度が少なくなるという問題点が生じる。
【０００８】
また、たとえ、レンズバックをある程度確保できたとしても、副走査方向の横倍率（副走査倍率）が高くなり、面倒れによる走査線の劣化(ピッチムラ)が大きくなり、高精細な画像形成装置やカラー出力可能なカラー画像形成装置には適用できないという問題点がある。
【０００９】
このように近年、コンパクトな光走査装置が要求される中でレンズバックを確保し、かつ副走査倍率を低減させ、所望の光学性能を得ることは困難であった。
【００１０】
本発明はレンズバックを確保し、かつピッチムラを低減し、像面湾曲、歪曲収差、ビーム径の像高によるバラツキ等を良好に補正することのできるコンパクトでレンズバックの長い高品質な光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の光走査装置は、光源手段と、前記光源手段から出射した光束を他の光束に変換する第１の光学系と、偏向手段と、前記第１の光学系を通過した光束を前記偏向手段の偏向面上に主走査方向へ長い線像として結像させる第２の光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束を前記被走査面上に結像させる第３の光学系と、を有する光走査装置であって、
前記第３の光学系は、前記偏向手段から順に、第１の走査光学素子、第２の走査光学素子から構成され、
前記第２の走査光学素子と前記被走査面の間の光路内に平面ミラーが設けられ、前記平面ミラーは、副走査断面内において、入射した光束を折り返す角度が鈍角であり、
前記第３の光学系の光軸方向における前記偏向手段の偏向点から前記被走査面までの距離をＴ、前記第３の光学系の光軸方向における前記偏向手段の偏向点から前記第２の走査光学素子の出射面までの距離をＳ、前記第３の光学系の副走査断面内の光軸上の横倍率をβｓ（βｓ≦０）、前記第３の光学系の光軸方向における前記偏向手段の偏向点から前記平面ミラーまでの距離をＰ、前記第３の光学系の光軸方向における前記平面ミラーから前記被走査面までの距離をＱ、前記第３の光学系の光軸方向における前記第１の走査光学素子から前記第２の走査光学素子までの距離をＵ、前記第１の走査光学素子の光軸上の副走査方向の屈折力をφ１、前記第２の走査光学素子の光軸上の副走査方向の屈折力をφ２、とするとき、
Ｓ／Ｔ≦０.３、
１．５≦Ｑ／Ｐ、
Ｕ／Ｓ≦０.６、
φ１＜０、φ２＞０、
｜βｓ｜≦３
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００１２】
請求項２は請求項１の発明において、前記光源手段は、複数の発光部を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、副走査断面内において前記被走査面上での有効Ｆ値をＦＳｎｏとするとき、有効走査域全域において、
ＦＳｎｏ≦６５
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１乃至３の何れか１項の発明において、主走査断面内において、前記被走査面上での有効Ｆ値をＦＭｎｏとするとき、有効走査域全域において、
ＦＭｎｏ≦５５
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明の画像形成装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体の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手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明の画像形成装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置と、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とを有していることを特徴としている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２は本発明の実施形態１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００３５】
尚、本明細書においては走査レンズ系の光軸と光偏向器により偏向された光束とが形成する面を主走査断面、走査レンズ系の光軸を含み主走査断面と直交する面を副走査断面と定義する。
【００３６】
図１、図２において１は光源手段であり、同一のチップに複数の発光部を備えた、モノリシックなマルチビーム光源より成っている。２は第１の光学系としての集光レンズ（コリメーターレンズ）であり、光源手段１から出射された複数の発散光束を略平行光束もしくは収束光束に変換している。３は第２の光学系としてのシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定のパワーを有しており、集光レンズ２で変換された光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａにほぼ線像として結像させている。４は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。尚、コリメーターレンズ２、シリンドリカルレンズ３、そして開口絞り４等の各要素は入射光学手段の一要素を構成している。
【００３７】
５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００３８】
６は集光機能とｆθ特性とを有する第３の光学系としての走査レンズ系（ｆθレンズ系）であり、光偏向器５側より順にプラスチック材より成る第１、第２の２枚のｆθレンズ（走査光学素子）６ａ，６ｂと折り返しミラー８とを有し、光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面７上にスポット状に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面７との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。
【００３９】
本実施形態においては走査レンズ系６を構成する２枚のｆθレンズ６ａ，６ｂのうち、少なくとも１枚のｆθレンズは主走査断面内において非球面（トーリック面）を有している。また走査レンズ系６は副走査断面内において、負の屈折力を有するｆθレンズを有し、さらに偏向面側に凸面を向けたｆθレンズを有している。
【００４０】
７は被走査面としての感光ドラム面である。８は折り返しミラーであり、平面ミラーより成っている。尚、折り返しミラー８は主走査断面内又は／及び副走査断面内において屈折力を有していても良い。
【００４１】
本実施形態においてマルチビーム光源１から出射した複数の発散光束は集光レンズ２により略平行光束もしくは収束光束に変換され、シリンドリカルレンズ３に入射する。シリンドリカルレンズ３に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射して開口絞り４を通過する（一部遮光される）。また副走査断面内においては収束して開口絞り４を通過し（一部遮光される）光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された複数の光束は第１、第２のｆθレンズ６ａ，６ｂにより折り返しミラー８を介して感光ドラム面７上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面７上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面７上に画像記録を行なっている。
【００４２】
本実施形態において、走査レンズ系６を構成する第１、第２のｆθレンズ６ａ，６ｂの形状は次式の関数で表わされる。
【００４３】
例えば第１、第２のｆθレンズ６ａ，６ｂと光軸との交点を原点とし、図１に示すように光軸に対して走査開始側７ａと走査終了側７ｂでの主走査断面内の面形状は、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する方向をＺ軸としたとき、
走査開始側７ａの面形状は
【００４４】
【数１】
0004343466.tif 000002
【００４５】
走査終了側７ｂの面形状は、
【００４６】
【数２】
0004343466.tif 000003
【００４７】
で表される。
【００４８】
但し，Ｒは曲率半径、Ｋ，Ｂ4、Ｂ6、Ｂ8、Ｂ10は非球面係数である。係数のサフィックスsは走査開始側、サフィックスeは走査終了側を表している。
【００４９】
また副走査断面内は光軸に対して走査開始側と走査終了側で第１、第２のfθレンズ６ａ，６ｂのうち、少なくとも２面の副走査方向の曲率半径がレンズの有効部内において連続的に変化しており、また第１、第２のfθレンズ６ａ，６ｂの主走査断面内における形状を光軸に対して対称に形成している。
【００５０】
副走査断面内の形状は図２に示すように光軸に対して走査開始側と走査終了側で、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する方向をＺ軸としたとき、以下の連続関数で表せる。
【００５１】
走査開始側７ａの面形状は
【００５２】
【数３】
0004343466.tif 000004
【００５３】
走査終了側７ｂの面形状は
【００５４】
【数４】
0004343466.tif 000005
【００５５】
で表される。
【００５６】
但し、ｒは副走査方向の曲率半径、Ｄ2、Ｄ4、Ｄ6、Ｄ8、Ｄ10は係数である
係数のサフィックスsは走査開始側、eは走査終了側を表している。
【００５７】
尚、副走査方向の曲率半径とは主走査方向の形状(母線)に直交する断面内における曲率半径のことである。
【００５８】
本実施形態では副走査方向のピント補正(像面湾曲補正)と走査レンズ系６における副走査方向の倍率の一様性(スポット径の像高による変動)を補正するために、第１のfθレンズ６ａの両レンズ面Ｒ１、Ｒ２と第２のfθレンズ６ｂの両レンズ面Ｒ３、Ｒ４の副走査方向の曲率半径をレンズ有効部内で連続的に変化させ、かつ第１のfθレンズ６ａの射出面Ｒ２と第２のfθレンズ６ｂの射出面Ｒ４の曲率半径を光軸に対して非対称に変化させている。
【００５９】
次に本発明の目的を達成するための手段と効果について説明する。
【００６０】
本実施形態の光源手段１は前述の如く同一のチップに複数の発光部を備えたモノリシックなマルチビーム光源で構成されており、第１、第２のfθレンズ６ａ，６ｂは共にプラスチックレンズで作製されており、成形上有利なように主走査断面内の形状が、光軸に対して走査開始側と終了側で対称に形成されている。
【００６１】
更に副走査方向の曲率半径は少なくとも２面がレンズの有効部内において連続的に変化しており、これにより像面湾曲、波面収差、スポット径の変動を補正している。
【００６２】
本実施形態では光源手段１から出射した光束が主走査断面内において、光軸に対して角度α(≠０)で光偏向器５の偏向面５ａに入射しているため、該光偏向器５の回転に伴う面の出入り(サグ)が、走査開始側と終了側で非対称に発生する。この非対称なサグにより、像面湾曲、波面収差、スポット径の変動が光軸に対して主走査方向に非対称に変化するのを良好に補正するために、走査レンズ系６は副走査方向の曲率半径が光軸に対して主走査方向に沿って非対称に変化する面(以下「副走査曲率半径非対称面」と称す。)を少なくとも１面有している。
【００６３】
本実施形態では装置全体をコンパクト化するために後述する条件式（８）を満足する折り返しミラー８を走査レンズ系６と感光ドラム面７との間の光路内に配置し、光路を折りたたんで該感光ドラム面７へ光束を導光している。本実施形態ではこの折り返しミラー８を最も被走査面７側の第２のfθレンズ６ｂに近づけることにより、走査レンズ系６をコンパクトにし、画像形成装置へ配置する際の自由度を高めている。
【００６４】
また本実施形態では副走査曲率半径非対称面を最も光偏向器５側の第１のfθレンズ６ａに形成することにより、波面収差のサグによる非対称性を良好に補正している。
【００６５】
一方、副走査方向の曲率半径を少なくとも２面以上変化させないと、像面湾曲とスポット径の変動の両者を同時に補正できないので良くない。
【００６６】
表−１に本実施形態の光学パラメータを示す。図３に本実施形態の光学特性を示す。
【００６７】
【表１】
0004343466.tif 000006
【００６８】
本実施形態の第１、第２のｆθレンズ６ａ，６ｂは共に正のメニスカス形状より成り、また第１，第２のｆθレンズ６a、６bのうち、少なくとも一面の副走査方向の曲率半径を、該レンズの有効部内において連続的、かつ光軸に対して主走査方向に非対称に変化させ、像面湾曲の非対称性とスポット径の変動を同時に補正している。
【００６９】
本実施形態では、副走査曲率半径非対称面が一面で構成されているため、主走査方向の対称軸（ｆθレンズの光軸）を被走査面７の垂直二等分線に対してシフトかつチルトしている。これにより副走査曲率半径非対称面（副走査方向の曲率半径を光軸に対して主走査方向に沿って非対称に変化させた面）を追加することと同様の効果が得られ、該副走査曲率半径非対称面を一面のみで非対称性を補正することが可能であり、レンズ成形上有利になるという特徴を有する。
【００７０】
尚、本実施形態では走査レンズ系６の光軸を主走査方向における被走査面の垂直二等分線と一致させている。
【００７１】
本実施形態では走査レンズ系６の光軸方向における光偏向器５の偏向点５ｂから被走査面７までの距離をＴ、走査レンズ系６の光軸方向における該光偏向器５の偏向点５ｂから最も被走査面７側の第２のfθレンズ６ｂのレンズ面までの距離をＳ、走査レンズ系６の副走査断面内の光軸上の横倍率をβｓ（βｓ≦０）とするとき、
Ｓ／Ｔ≦０.３ ‥‥（１）
｜βｓ｜≦３ ‥‥（２）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００７２】
本実施形態では上記条件式（１）を満たすように
Ｓ／Ｔ＝０.２５
と各要素を配置し、これによりレンズバックを確保し、折り返しミラー８の配置自由度を高めると共に、走査レンズ系６のｆθレンズの主走査方向の最大有効径Ｙmaxを小さくして、コンパクト化を達成している。
【００７３】
ここでｆθレンズの主走査方向の最大有効径Ｙmaxとは、図４に示すように、被走査面の走査開始位置又は走査終了位置に向かう光線が、ｆθレンズと交わる点の光軸との距離の最大値である。
【００７４】
本実施形態ではｆθレンズの主走査方向の最大有効径Ｙmaxを、
Ｙmax≦６０ｍｍ      ‥‥（３）
なる条件を満たすように設定している。
【００７５】
副走査断面内の横倍率βsは走査レンズ系６の副走査方向の前側主平面をΔ、後側主平面をΔ'、第１，第２のｆθレンズ６a、６bの肉厚を各々ｄ1、ｄ2、第１，第２のｆθレンズ６a、６b間の距離（レンズ間隔）をＵとするとき、
【００７６】
【数５】
0004343466.tif 000007
【００７７】
と近似できる。そのため上式（４）から副走査横倍率|βs|を低減し、ピッチムラを小さくするためには、
(a)走査レンズ系６の副走査方向の前側主平面及び後側主平面を被走査面７側に配置する、
(b)走査レンズ系６の２枚のｆθレンズ６a、６ｂ間の距離Ｕを小さくする、ことが必要である。
【００７８】
そこで本実施形態では上記(a)を達成するために、
最も光偏向器５側の第１のｆθレンズ６ａの副走査方向の屈折力φ１、
最も被走査面７側の第２のｆθレンズ６ｂの副走査方向の屈折力φ２、
とするとき、
副走査方向の曲率半径を上記表−１の如く設定し、即ち
φ１=−０.０２２＜０
φ２=０.０３９＞０
とし、走査レンズ系６の副走査方向の後側主平面を被走査面７に近づけるよう配置することにより、副走査横倍率|βs|を
|βs|＝２.８９
として上記条件式（２）を満たしている。
【００７９】
また上記(b)を達成するために、第１、第２のｆθレンズ６a、６ｂのレンズ間の距離をＵ、光偏向器５の偏向点５ｂから最も被走査面７側の第２のｆθレンズ６ｂのレンズ面までの距離をＳとするとき、
Ｕ／Ｓ≦０.６      ‥‥（５）
なる条件を満たすように各要素を設定している。本実施形態では上記条件式（５）を満たすように、
Ｕ／Ｓ＝０.１８
と各要素を配置し、これにより副走査横倍率|βs|を低減させて、ピッチムラを小さくしている。
【００８０】
また第１、第２のｆθレンズ６a、６ｂ間の距離Ｕを短縮し、最も光偏向器５側の第１のｆθレンズ６ａを光偏向器５から遠ざけることにより、該光偏向器５の回転に伴い発生する発熱や振動がレンズ等の光学素子に与える影響(例えば、ピント変動)を軽減する効果をも有する。
【００８１】
副走査横倍率|βs|をさらに低減させるためには最も被走査面７側のｆθレンズの光偏向器５側のレンズ面が正の屈折力を有するレンズ面であることが望ましい。本実施形態では第２のｆθレンズ６ｂの副走査断面内の入射面Ｒ３を正の屈折力のレンズ面にしている。
【００８２】
また高精細な画像形成装置やカラー出力可能な画像形成装置に用いられる光走査装置においては、被走査面上でのスポット径を７０μm以下に抑えることが望ましい。そこで本実施形態では副走査断面内において被走査面７上での有効Ｆ値（有効Ｆナンバー）をＦＳｎｏとするとき、有効走査域全域において、
ＦＳｎｏ≦６５      ‥‥（６）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００８３】
また主走査断面内において、被走査面７上での有効Ｆ値をＦＭｎｏとするとき、有効走査域全域において、
ＦＭｎｏ≦５５      ‥‥（７）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００８４】
また本実施形態では第３の光学系６を構成する１つの光学素子としての折り返しミラー８の位置を次の如く設定している。
【００８５】
即ち、光偏向器５の偏向点５ｂから折り返しミラー８までの光軸上の距離をＰ、該折り返しミラー８から被走査面７までの距離をＱとするとき、
１．５≦Ｑ／Ｐ      ‥‥（８）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００８６】
一般的に光走査装置は図２に示すように光路を折り返しミラー等で折り返し、本体（画像形成装置）に配置されるため、光走査装置を小型化するためには光偏向器の偏向点から折り返しミラーまでの距離を短くする必要がある（距離Ｐを小さくする必要がある。）。また光走査装置が本体に配置されるときは他の部材、例えば現像器等を排泄するスペースを確保する必要があり、ミラーバック（Ｑ）を長くする必要がある。また折り返しミラーで折り返す角度も鈍角である方が、よりスペースを確保しやすく、また他部材との距離を確保でき、光走査装置が昇温の影響を受けづらい等のメリットがある。
【００８７】
本実施形態では上記条件式（８）を満たすように、
Ｐ＝５３、Ｑ＝１２０、Ｑ／Ｐ＝２．２６
と各要素を配置し、これにより前述した効果を得ている。
【００８８】
このように本実施形態では上述の如く各条件式を満足させ、最も被走査面側の第２のｆθレンズ６ｂを光偏向器５側に近づけることにより、折り返しミラー８を配置する際の自由度を高め、さらに第１、第２のｆθレンズ６ａ、６ｂの副走査方向の曲率半径を適切に設定することにより、副走査横倍率の絶対値を低下させ、ピッチムラの少ない高精細な光走査装置を得ている。
【００８９】
尚、本実施形態では上記の条件式（１），（５）のうち少なくとも一方を満たし、かつ条件式（２）を満たせば所望の効果は得られる。
【００９０】
また本実施形態では光源手段１としてモノリシックなマルチビーム光源を用いたが、これに限らず、例えば異なる複数の光源から出射した光束をプリズム等で合成した光源手段を用いてもよく、もちろん光源手段を単一の光源より構成しても良い。
【００９１】
また本実施形態では走査レンズ系６を２枚のレンズ６ａ，６ｂより構成したが、これに限らず、例えば単一、もしくは３枚以上で構成してもよく、さらにfθミラーや回折光学素子等の光学素子を用いても全く同様の効果を得ることができる。
【００９２】
尚、走査レンズ系６を１枚のレンズより構成した場合は、上記条件式（１），（２）を満たせば所望の効果は得られる。
【００９３】
また本実施形態においては集光レンズ２やシリンドリカルレンズ３等を省略し、光源手段１から出射した光束を開口絞り４を介して直接光偏向器５の偏向面５ａに導光してもよい。
【００９４】
［実施形態２］
図５は本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において前記図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００９５】
表―２に本実施形態の光学パラメータを示す。図６に本実施形態の光学特性を示す。
【００９６】
【表２】
0004343466.tif 000008
【００９７】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は走査レンズ系１６を構成する第１、第２のｆθレンズ１６ａ，１６ｂのレンズ形状を異ならせて形成し、かつ上記の各条件式を満たすように各要素を設定したことであり、その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００９８】
即ち、本実施形態の第１、第２のfθレンズ１６ａ，１６ｂは共にプラスチックレンズで作製されており、主走査断面内の形状がサグ(偏向面の出入り)による被走査面７の像面湾曲、fθ特性の非対称性を良好に補正するために、走査開始側と終了側で光軸(被走査面の垂直二等分線)に対して非対称に形成されている。
【００９９】
また副走査方向の曲率半径は少なくとも２面がレンズの有効部内において連続的に変化しており、これにより像面湾曲、スポット径の変動を補正している。
【０１００】
また非対称なサグにより像面湾曲、スポット径の変動が光軸に対して非対称に変化するのを良好に補正するために、走査レンズ系１６は副走査方向の曲率半径が光軸に対して主走査方向に沿って非対称に変化する面(副走査曲率半径非対称面)を少なくとも１面有している。
【０１０１】
さらに本実施形態では前記条件式（１）を満足するように、
Ｓ／Ｔ＝０.２６
と各要素を配置し、これによりレンズバックを確保し、折り返しミラー８の配置自由度を高めると共に、走査レンズ系１６のfθレンズの主走査方向の最大有効径Ｙmaxを小さくして、コンパクト化を達成している。
【０１０２】
また本実施形態では副走査方向の曲率半径を上記表-２の如く設定し、即ち
φ１=−０.０１４＜０
φ２=０.０２５＞０
とし、走査レンズ系１６の副走査方向の後側主平面を被走査面７に近づけるよう配置することにより、副走査横倍率|βs|を
|βs|＝２.６９
として上記条件式（２）を満たしている。
【０１０３】
また本実施形態では前記条件式（５）を満たすように、
Ｕ／Ｓ＝０．３４
と各要素を配置し、これにより副走査横倍率|βs|を低減させて、ピッチムラを小さくしている。
【０１０４】
さらに本実施形態では前記条件式（８）を満たすように、
Ｐ＝８０、Ｑ＝１３１．３５、Ｑ／Ｐ＝１．６４
と各要素を配置し、これにより前述した効果を得ている。
【０１０５】
本実施形態は副走査曲率半径非対称面（子線非対称面）が２面で構成されており、レンズ作製上有利であると共に第２のfθレンズ１６ｂの主走査方向の対称軸を被走査面７の垂直二等分線に対して対称に構成しているため、取り付け誤差による性能の劣化を低減できるという特徴を有する。
【０１０６】
このように本実施形態では上述の如く各条件式を満足させ、最も被走査面７側の第２のｆθレンズ１６ｂを光偏向器５側に近づけることにより、折り返しミラー８を配置する際の自由度を高め、さらに第１、第２のｆθレンズ１６ａ、１６ｂの副走査方向の曲率半径を適切に設定することにより、副走査横倍率の絶対値を低下させ、ピッチムラの少ない高精細な光走査装置を得ている。
【０１０７】
［実施形態３］
図７は本発明の実施形態３の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において前記図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１０８】
表―３に本実施形態の光学パラメータを示す。図８に本実施形態の光学特性を示す。
【０１０９】
【表３】
0004343466.tif 000009
【０１１０】
本実施形態において前述の実施形態１、２と異なる点は走査レンズ系２６の少なくとも一面を主走査断面内又は／及び副走査断面内において回折作用を有する回折面より構成し、かつ上記の各条件式を満たすように各要素を設定したことであり、その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【０１１１】
即ち、２６は第３の光学系としての走査レンズ系であり、第１、第２の２枚の走査レンズ２６，２６ｂを有しており、第１の走査レンズ２６ａは両レンズ面共に屈折面で、非球面形状のトーリック面より成り、第２の走査レンズ２６bは光偏向器５側が屈折面でトーリック面より成り、被走査面７側が主走査断面内又は／及び副走査断面内において回折作用を有する回折面より成っている。
【０１１２】
本実施形態の回折面は、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する方向をＺ軸とし、以下の連続関数で表せる。
【０１１３】
【数６】
0004343466.tif 000010
【０１１４】
(φは位相関数、λは波長、ｍは回折次数、本実施形態ではｍ＝１を使用)
本実施形態の第１、第２のｆθレンズ２６，２６ｂは共にプラスチックレンズで作製されており、成形上有利なように主走査断面内の形状が走査開始側と終了側で光軸に対して対称に構成されている。
【０１１５】
また副走査方向の曲率半径は少なくとも２面がレンズの有効部内において連続的に変化しており、これにより像面湾曲、スポット径の変動を補正している。
【０１１６】
また本実施形態では回折面の位相関数を走査開始側と走査終了側で光軸に対して非対称に変化させることで、像面湾曲、スポット径の変動が光軸に対して非対称性に変化するのを補正している。
【０１１７】
さらに本実施形態では前記条件式（１）を満たすように、
Ｓ／Ｔ＝０.３０
と各要素を配置し、これによりレンズバックを確保し、折り返しミラー８の配置自由度を高めると共に、走査レンズ系２６のｆθレンズの主走査方向の最大有効径Ｙmaxを小さくして、コンパクト化を達成している。
【０１１８】
また本実施形態では副走査方向の曲率半径を上記表-３の如く設定し、即ち
φ１=−０.００６＜０
φ２=  ０.０３０＞０
とし、走査レンズ系２６の副走査方向の後側主平面を被走査面に近づけるよう配置することにより、副走査横倍率|βs|を
|βs|＝２.６１
として上記条件式（２）を満たしている。
【０１１９】
また本実施形態では前記条件式（５）を満足するように、
Ｕ／Ｓ＝０．５１
と各要素を配置し、これにより副走査横倍率|βs|を低減させて、ピッチムラを小さくしている。
【０１２０】
さらに本実施形態では前記条件式（８）を満たすように、
Ｐ＝５５．５、Ｑ＝１０４．０、Ｑ／Ｐ＝１．８７
と各要素を配置し、これにより前述した効果を得ている。
【０１２１】
このように本実施形態では上述の如く各条件式を満足させ、最も被走査面７側の第２のｆθレンズ２６ｂを光偏向器５側に近づけることにより、折り返しミラー８を配置する際の自由度を高め、さらに第１、第２のｆθレンズ２６ａ、２６ｂの副走査方向の曲率半径を適切に設定することにより、副走査横倍率の絶対値を低下させ、かつ回折光学素子を用いることにより、環境変化による光学性能の劣化の少ない高性能な光走査装置を得ることが可能である。
【０１２２】
［画像形成装置］
図９は、前述した実施形態１、２又は３の光走査装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査断面内における要部断面図である。
【０１２３】
図９において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置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１１１によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画像データＤｉは、各実施形態１、２、３で示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット（光走査装置）１００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム（光束）１０３が射出され、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。
【０１２４】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ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、前記光走査ユニット１００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。
【０１２５】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データＤｉ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、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転断面内における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。
【０１２６】
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９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、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【０１２７】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図９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とで構成されており、転写部から撒送されてきた用紙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を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【０１２８】
図９においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く第３の光学系（走査レンズ系）を構成する光学素子のうち最も被走査面側の光学素子を光偏向器側に近づけることにより、折り返しミラーを配置する際の自由度を高めることができ、また光学素子の副走査方向の曲率半径を適切に設定することにより、副走査横倍率の絶対値を低下させ、ピッチムラの少ない高性能でコンパクトな光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１の主走査断面図
【図２】  本発明の実施形態１の副走査断面図
【図３】  本発明の実施形態１の光学特性を示す図
【図４】  本発明の実施形態１のＹmaxを示す図
【図５】  本発明の実施形態２の主走査断面図
【図６】  本発明の実施形態２の光学特性を示す図
【図７】  本発明の実施形態３の主走査断面図
【図８】  本発明の実施形態３の光学特性を示す図
【図９】  本発明の光走査装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査断面図
【図１０】  従来の光走査装置の主走査断面図
【図１１】  従来の光走査装置の副走査断面図
【符号の説明】
１  光源手段（半導体レーザ）
２  コリメーターレンズ
３  絞り
４  シリンドリカルレンズ
５  偏向手段（ポリゴンミラー）
６，１６，２６  走査レンズ系（ｆθレンズ系）
７  被走査面
８  折り返しミラー
１００  光走査装置
１０１  感光ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  光ビーム
１０４  画像形成装置
１０７  現像装置
１０８  転写ローラ
１０９  用紙カセット
１１０  給紙ローラ
１１１  プリンタコントローラ
１１２  転写材（用紙）
１１３  定着ローラ
１１４  加圧ローラ
１１５  モータ
１１６  排紙ローラ
１１７  外部機器
【図１】
0004343466.tif 000011
【図２】
0004343466.tif 000012
【図３】
0004343466.tif 000013
【図４】
0004343466.tif 000014
【図５】
0004343466.tif 000015
【図６】
0004343466.tif 000016
【図７】
0004343466.tif 000017
【図８】
0004343466.tif 000018
【図９】
0004343466.tif 000019
【図１０】
0004343466.tif 000020
【図１１】
0004343466.tif 000021