光走査装置及びそれを用いた画像形成装置
【課題】ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を良好に補正することができる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得る。
【解決手段】光源手段１と、光源手段から出射された光束を偏向手段に導光する入射光学系ＬＡと、偏向手段４の偏向面５で偏向された光束を被走査面７上に結像させる結像光学素子ＬＢを含む結像光学系とを有する光走査装置において、偏向手段４の偏向面５から被走査面７までの結像光学系の光軸方向の間隔Ｌ（ｍｍ）、偏向手段４の偏向面５から自然収束点までの間隔Ｓｄ（ｍｍ）とし、有限な走査画角θａ（ｒａｄ）、有効走査領域における最大走査画角θｍａｘ（ｒａｄ）、ｆθ係数Ｋ（ｍｍ／ｒａｄ）、任意の走査画角θ（ｒａｄ）とし、各々適切に設定する。
【解決手段】光源手段１と、光源手段から出射された光束を偏向手段に導光する入射光学系ＬＡと、偏向手段４の偏向面５で偏向された光束を被走査面７上に結像させる結像光学素子ＬＢを含む結像光学系とを有する光走査装置において、偏向手段４の偏向面５から被走査面７までの結像光学系の光軸方向の間隔Ｌ（ｍｍ）、偏向手段４の偏向面５から自然収束点までの間隔Ｓｄ（ｍｍ）とし、有限な走査画角θａ（ｒａｄ）、有効走査領域における最大走査画角θｍａｘ（ｒａｄ）、ｆθ係数Ｋ（ｍｍ／ｒａｄ）、任意の走査画角θ（ｒａｄ）とし、各々適切に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、例えば、電子写真プロセスを有する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（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、光走査装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束（光ビーム）を、例えば、ポリゴンミラーから成る光偏向器によって周期的に偏向させている。
【０００３】
そして、光偏向器で偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体面上にスポット状に集光させている。
【０００４】
これにより該光束で記録媒体面上を光走査して画像記録を行っている。
【０００５】
近年、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の画像形成装置では、装置全体の小型化、簡素化（低コスト化）が進んでいる。
【０００６】
それに伴って、光走査装置をよりコンパクトに、かつ簡易に構成することが望まれている。
【０００７】
そこで、これまでにコンパクト化を目的とした光走査装置が種々提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００８】
特許文献１は、光偏向器の偏向面から被走査面までの間隔（光路長）を短くする為に、走査画角を広くし、かつ結像光学系を構成する結像レンズの主走査方向の形状（母線形状）を適切に設定している。
【０００９】
特許文献２には、主走査断面内において、結像レンズに収束光束が入射する光走査装置の開示ある。
【００１０】
また、特許文献２では、主走査断面内において、最大有効走査画角の７．７割の走査画角よりも走査画角が小さいとき、結像光学系に入射する光束を光軸から離れる方向に屈折させる。そして最大有効走査画角の７．７割の走査画角よりも走査画角が大きいとき、結像光学系に入射する光束を光軸に近づく方向に屈折させるように結像光学系の母線形状を設定している（図１８参考）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２９６４９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１では、主走査断面内において結像光学系に入射する全走査画角の光束を光軸に近づく方向に屈折させるように結像光学系の母線形状を設定しているため、さらに間隔を短くして同じ走査幅を走査させようとすると、より走査画角を広げなければならない。
【００１３】
しかしながら、走査画角を広くすると、走査画角が大きい走査画角領域において光束を屈折させなければならない量が著しく大きくなってしまう。
【００１４】
このような理由から、光偏向器の偏向面から被走査面までの光路長の短い光学系においては、ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を補正しきれないといった問題点が発生する。
【００１５】
また、特許文献２では、最大有効走査画角の７．７割の走査画角よりも走査画角が小さいとき、結像光学系に入射する光束を光軸から離れる方向に屈折させるように結像光学系の母線を設定している。
【００１６】
このように設定している結像光学系において、さらに光偏向器の偏向面から被走査面までの間隔（光路長）を短くしようとすると、走査画角の小さい領域において、光束を軸上から離れる方向に屈折させる量が著しく大きくなってしまう。この結果、ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を補正しきれない、または、母線の形状が歪な形状となってしまうといった問題が発生する。
【００１７】
また、特許文献２では、主走査断面内において、最も被走査面に近い結像レンズに入射する光束と光軸とのなす角度θ２と、結像レンズから出射する光束と光軸とのなす角度θ３とする。このとき、レンズの全領域において、θ２＞θ３となるようにレンズの母線形状を設定している（図１７参照）。
【００１８】
しかし、結像レンズの最終面から被走査面までの間隔（光路長）は、偏向手段から被走査面までの光路長の中で最も広い間隔である。このため、θ２＞θ３となるように設定すると、同じ走査画角でも偏向反射される光束の被走査面７上での到達位置を光軸から遠ざける効果が十分得られないため、光路長を短くできない問題が起る。
【００１９】
そこで、本発明はｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を良好に補正することができる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の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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された光束を偏向手段に導光する入射光学系と、前記偏向手段の偏向面で偏向された光束を被走査面上に結像させる結像光学素子を含む結像光学系とを有する光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの前記結像光学系の光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、前記偏向手段の偏向面から自然収束点までの間隔をＳｄ（ｍｍ）とするとき、
０．３＜Ｓｄ／Ｌ＜１
なる条件を満足し、且つ、
有限な走査画角をθａ（ｒａｄ）、有効走査領域における最大走査画角をθｍａｘ（ｒａｄ）、ｆθ係数をＫ（ｍｍ／ｒａｄ）、任意の走査画角をθ（ｒａｄ）とするとき、
｜Ｌ×ｔａｎθａ｜＝｜Ｋ×θａ｜ （０＜｜θａ｜＜｜θｍａｘ｜）
０．３＜｜θａ｜／｜θｍａｘ｜＜０．７
なる条件を満足し、かつ、
０＜｜θ｜＜｜θａ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＜｜Ｋ×θ｜
｜θａ｜＜｜θ｜≦｜θｍａｘ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＞｜Ｋ×θ｜
なる条件を満たす走査画角θａが存在することを特徴としている。
【００２１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの前記結像光学系の光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、前記被走査面上の有効走査幅をＷ（ｍｍ）とするとき、
０．８５≦Ｗ／２Ｌ
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、Ｌ≦１２５（ｍｍ）なる条件を満足することを特徴としている。
【００２３】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記最大走査画角は、３０（ｄｅｇ）以上であることを特徴としている。
【００２４】
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、主走査断面内において、前記結像光学系の全系の軸上のパワーは、負であることを特徴としている。
【００２５】
請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、前記結像光学素子は、前記結像光学系の中で最も前記被走査面に近い光学素子であり、主走査断面内において、前記結像光学素子の軸上のパワーは、負であることを特徴としている。
【００２６】
請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、全有効走査画角において、前記結像光学系の全系の主走査断面内のパワーは、負であることを特徴としている。
【００２７】
請求項８の発明は請求項１乃至７のいずれか１項の発明において、前記結像光学系の中で最も被走査面に近い結像光学素子の被走査面側の面と前記被走査面との前記光軸方向の間隔は、前記偏向手段から前記被走査面までの間に配置されている各光学素子の各面の前記光軸方向の間隔の中で最も広いことを特徴としている。
【００２８】
請求項９の発明は請求項１乃至８のいずれか１項の発明において、主走査断面内において、前記結像光学素子の肉厚は、前記結像光学素子の光軸から軸外に向かうに連れて増加し、その後、減少していくことを特徴としている。
【００２９】
請求項１０の発明は請求項１乃至９のいずれか１項の発明において、前記結像光学系を構成する全ての結像光学素子は、主走査断面内において軸上のパワーが負であることを特徴としている。
【００３０】
請求項１１の発明は請求項１乃至１０のいずれか１項の発明において、前記結像光学素子の偏向手段側の光学面の主走査方向の形状は、前記結像光学素子の中心から両端部へかけて凸形状から凹形状へ反転することを特徴としている。
【００３１】
請求項１２の発明は請求項１乃至１１のいずれか１項の発明において、前記結像光学素子の被走査面側の光学面の主走査方向の形状は、前記結像光学素子の中心から両端部へかけて凹形状から凸形状へ反転することを特徴としている。
【００３２】
請求項１３の発明は請求項１１又は１２の発明において、前記結像光学素子の入射面及び射出面は、主走査断面内において、有効走査領域端部での面位置が前記結像光学素子の面頂点の位置よりも前記偏向手段に近づく形状であることを特徴としている。
【００３３】
請求項１４の発明は請求項１３の発明において、前記結像光学素子は、主走査断面内において、軸上の形状がメニスカス形状より成ることを特徴としている。
【００３４】
請求項１５の発明の画像形成装置は、請求項１乃至１４の何れか一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。
【００３５】
請求項１６の発明の画像形成装置は、請求項１乃至１４の何れか一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。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を良好に補正することができ、これにより高精細で高画質な画像を得ることができる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】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１の光走査装置の主走査断面図
【図２】本発明の実施例１のθ１、θ２、θ３の説明図
【図３】従来の光走査装置のθ１とθ３の関係を表すグラフ
【図４】本発明の実施例１のθ１とθ３の相関を表すグラフ
【図５】本発明の実施例１のθ２とθ３の相関を表すグラフ
【図６】本発明の実施例１の最も被走査面に近いレンズの肉厚を示す図
【図７】本発明の実施例１のｆθ性能を示す図
【図８】本発明の実施例１の主走査方向の像面湾曲を示す図
【図９】本発明の実施例１の主走査方向の各収差を示す図
【図１０】従来の光走査装置（特許文献１）の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの相関を表すグラフ
【図１１】従来の光走査装置（特許文献１）の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの関係を表す説明図
【図１２】本発明の実施例１の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの相関を表すグラフ
【図１３】本発明の実施例１の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの関係を表す説明図
【図１４】本発明の実施例１の主走査方向の部分倍率を示すグラフ
【図１５】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図１６】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【図１７】従来の光走査装置（特許文献２）のθ２とθ３の相関を表すグラフ
【図１８】従来の光走査装置（特許文献２）の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの相関を表すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００３９】
図１は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００４０】
以下の説明において、主走査方向とは偏向手段の回転軸（または揺動軸）及び結像光学系の光軸に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向とは偏向手段の回転軸（または揺動軸）と平行な方向である。また、主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また、副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。
【００４１】
図中、１は光源手段であり、単一の発光部（発光点）を有する半導体レーザより成っている。
【００４２】
本実施例では、シングルビーム半導体レーザを用いているが、本発明では、２本以上の光束を発光するマルチビーム半導体レーザでも良い。
【００４３】
３はアパーチャー（開口絞り）であり、光源手段１から出射された１本の光束を所望の最適なビーム形状に形成している。
【００４４】
光束の波長λは、７８０ｎｍ（赤外レーザ）である。
【００４５】
２はアナモフィックレンズであり、主走査方向（主走査断面内）及び副走査方向（副走査断面内）にそれぞれ異なるパワーを有している。
【００４６】
アナモフィックレンズ２の第１面（光入射面）２ａは凸状の球面より成り、光源手段１からの発散光束を平行光束に変換している。
【００４７】
また、アナモフィックレンズ２の第２面（光射出面）２ｂは主走査方向及び副走査方向にそれぞれ異なるパワーを有するアナモフィック面より成っている。
【００４８】
本実施例においてはアナモフィックレンズ２の第２面２ｂにより主走査方向においては第１面２ａからの平行光束を後述する光偏向器４の偏向面（反射面）５より５９．４ｍｍ離れた位置に結像する収束光束に変換している。
【００４９】
また、アナモフィックレンズ２の第２面２ｂにより副走査方向においては第１面２ａからの平行光束を光偏向器４の偏向面５で結像する収束光束に変換している。
【００５０】
このようにしてアナモフィックレンズ２は光源手段１から出射された光束を光偏向器４の偏向面５上で主走査方向に長手の線像として結像させている。
【００５１】
本実施例では、光偏向器の偏向面に入射する光束の主走査方向の幅は、偏向面の主走査方向の幅より小さいアンダーフイルド光学系である。
【００５２】
尚、アナモフィックレンズ２は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００５３】
４は偏向手段としての光偏向器であり、例えば、ある範囲内において等角速度で揺動するガルバノミラーより成り、図中矢印Ａ方向に一定の速度で揺動している。
【００５４】
ＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系であり、第１、第２の結像レンズ（結像光学素子）６ａ、６ｂより成り、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの夫々は、主走査方向のパワーが軸上において負である。また、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの夫々は、副走査方向のパワーが軸上において正のパワーである。
【００５５】
本実施例における結像光学系ＬＢは光偏向器４によって反射偏向された画像情報に基づく光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面７上にスポットに結像させている。
【００５６】
さらに、結像光学系ＬＢは副走査断面内において光偏向器４の偏向面５と感光ドラム面７との間を光学的に共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。
【００５７】
７は被走査面としての感光ドラム面（記録媒体面）である。
【００５８】
本実施例において画像情報に応じて半導体レーザ１から光変調され出射した光束は開口絞り３を通過し（一部遮光される）、アナモフィックレンズ２に入射し、アナモフィックレンズ２の第１面２ａにより主走査断面内及び副走査断面内に収束光束に変換される。
【００５９】
アナモフィックレンズ２の第１面２ａからの光束は、主走査断面内において収束光束として光偏向器４の偏向面５へ入射し、光偏向器４の偏向面５上で主走査方向に長手の線像として結像する。
【００６０】
光偏向器４の偏向面５で一部反射偏向された光束は、結像光学系ＬＢにより感光ドラム面７上へ導光される。そして光偏向器４を矢印Ａ方向に揺動（回動）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）に光走査して画像情報の記録を行っている。
【００６１】
近年、光走査装置を用いた画像形成装置において、該画像形成装置本体を小型化するために光走査装置のコンパクト化が求められている。
【００６２】
特に、結像光学系に折り返しミラーを配設しない簡易な機種の場合は、光束を走査する幅に対して光偏向器から被走査面までの距離を短くすれば、例えば、定着装置等よりも光走査装置が外に飛び出してしまう部分がなくなる。このためコンパクトな画像形成装置を実現できる。
【００６３】
本実施例における光走査装置は、光偏向器４の偏向面５から被走査面７までの間隔（光路長）をＬ（ｍｍ）、被走査面７上の有効走査幅をＷ（ｍｍ）とするとき、
０．８５≦Ｗ／２Ｌ ‥‥（１）
なる条件を満足するコンパクトで小型の光走査装置である。
【００６４】
因みに本実施例においては
Ｗ＝２１４（ｍｍ）、Ｌ＝１００（ｍｍ）
であり、これは
Ｗ／２Ｌ＝１．０７
となり、条件式（１）を満足している。
【００６５】
従来の光走査装置においては、光偏向器への入射光束を主走査方向に平行光束、あるいは弱収束光束に設定しているため、結像光学系の主走査方向に対するパワーは、全有効走査領域において正である。
【００６６】
このため、全走査画角において、光偏向器によって偏向反射された光束は結像光学系によって光軸に近づく方向に屈折させられる。
【００６７】
図２は任意の走査画角θ１の光束が結像光学系ＬＢの一部を通過する様子を示した主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００６８】
図２中の走査画角θ１は言い換えれば、光偏向器４から偏向反射され結像光学系ＬＢへ入射する光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸Ｃとの成す角度（ｄｅｇ）である。θ２は最も被走査面７側の結像レンズ６ｂに入射する光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸Ｃとの成す角度（ｄｅｇ）である。θ３は結像光学系ＬＢから射出されて被走査面７へ入射する光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸Ｃとの成す角度（ｄｅｇ）である。
【００６９】
図３は従来の光走査装置における任意の走査画角θ１（ｄｅｇ）に対する結像光学系から射出されて被走査面へ到達する光束の主光線と結像光学系の光軸との成す角度θ３（ｄｅｇ）の値を示したグラフである。
【００７０】
図３から分かるように従来の光走査装置では、走査画角θ１が０のときθ１＝θ３＝０となり、それ以外の走査画角θ１においてはθ３＜θ１となり、走査画角θ１が大きくなるに従って、θ３＜＜θ１となり、走査画角θ１と角度θ３の差は著しく大きくなる。
【００７１】
従来の光走査装置は図３に示すように全走査画角に渡って結像光学系に入射する光束を光軸に近づく方向に屈折させている。このため、主走査方向の像面湾曲及びｆθ特性を良好に保ちつつ光束を所望の幅を走査させ、且つ、偏向面から被走査面までの距離（間隔）を短くするのには限界があった。
【００７２】
そこで本実施例においては、偏向面５から被走査面７までの光軸方向の距離を短く、かつ光束の走査画角を広げずに偏向面５から被走査面７までの距離を短くなるように設定するため、以下の方法を採っている。
【００７３】
即ち、本実施例では有効走査画角領域内（全有効走査画角内）に結像光学系ＬＢに入射する光束を光軸から離れる方向に屈折させる走査画角領域が存在するように設定している。
【００７４】
図４は本実施例における任意の走査画角θ１（ｄｅｇ）に対する結像光学系から射出されて被走査面へ到達する光束の主光線と結像光学系の光軸との成す角度θ３（ｄｅｇ）の値を示したグラフである。
【００７５】
図４から分かるように本実施例においては、走査画角θ１を０ｄｅｇ＜θ１＜３４．７ｄｅｇの走査画角領域（全有効走査画角）において、θ１＜θ３となる走査画角領域が存在するように結像光学系ＬＢを設定している。
【００７６】
具体的には、結像レンズの軸上近傍で結像光学系ＬＢに入射する光束を光軸から離す方向に屈折させるために該結像光学系ＬＢの全系の軸上のパワーを負に設定している。
【００７７】
また、本実施例における入射光学系ＬＡは自然収束点が被走査面７と光偏向器４との間に存在するように設定し、かつ、結像光学系ＬＢの全系の軸上のパワーを負に設定することによって主走査断面内において被走査面７上で結像させている。
【００７８】
本実施例においては、結像光学系ＬＢの全系の軸上の焦点距離をｆＬＢとするとき、
ｆＬＢ＝−２７．２９ｍｍ
に設定している。
【００７９】
尚、自然収束点とは主走査断面内において、結像光学系の無い場合に偏向面へ入射する光束が結像する位置である。
【００８０】
また、本実施例においては光偏向器５の偏向面４から被走査面７までの光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、該光偏向器５の偏向面４から自然収束点までの光軸方向の間隔をＳｄ（ｍｍ）とするとき、
０．３＜Ｓｄ／Ｌ＜１ ‥‥（６）
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００８１】
条件式（６）は光偏向器５の偏向面４から自然収束点までの間隔Ｓｄと光偏向器５の偏向面４から被走査面７までの間隔Ｌとの比に関するものである。
【００８２】
条件式（６）の上限値を越えると主走査断面内において結像光学系ＬＢのパワーを負に設定できず、所望の光線を光軸から離れる方向に屈折させる効果が得られなくなってくるので良くない。条件式（６）の下限値を越えると結像レンズの負のパワーが強すぎて主走査方向の形状（母線形状）が歪な形になってしまい、成型または加工が困難になってしまうので良くない。
【００８３】
ここで参考までに従来の光走査装置は
１＜Ｓｄ／Ｌ
である。
【００８４】
本実施例においては、
Ｓｄ＝５９．４（ｍｍ）、Ｌ＝１００（ｍｍ）
と設定している。従って上記条件式（６）は
Ｓｄ／Ｌ＝０．５９
となり、これは条件式（６）を満足している。即ち、本実施例では光偏向器５に入射する光束が強い収束度となるように入射光学系ＬＡを設定している。
【００８５】
このように本実施例では上記の如く条件式（６）を満たすように入射光学系ＬＡを設定すれば、所望の光束を光軸から離れる方向に屈折させる効果を得ることができる。
【００８６】
さらに、結像レンズの母線形状が緩やかな曲線となるため、光路長が短く、かつ良好なるｆθ特性を有する光走査装置を実現できる。
【００８７】
尚、さらに好ましくは上記条件式（６）を次の如く設定するのが良い。
【００８８】
０．４０＜Ｓｄ／Ｌ＜０．９０ ‥‥（６ａ）
本実施例では、主走査断面内において、被走査面上の有効走査幅を広げるために結像光学系ＬＢに入射した光束を光軸から離れる方向に屈折させている。
【００８９】
しかしながら、この屈折させる角度が大きい、または屈折させる角度が結像レンズの主走査方向に対して極端に変化していると、コマ収差が発生し、被走査面７での結像性能が悪化してしまうという問題点が生じる。
【００９０】
そこで、本実施例においては、できる限り屈折させる量を低減し、効果的に光束を光軸から離れる方向に屈折させるために以下のように設定している。
【００９１】
即ち、主走査断面内であって、有限の走査画角θ１（ｄｅｇ）において、最も被走査面７に近い第２の結像レンズ（結像光学素子ＬＲ）６ｂに入射する光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸との成す角度をθ２（ｄｅｇ）とする。
【００９２】
また、最も被走査面７に近い第２の結像レンズ６ｂから出射された光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸との成す角度をθ３（ｄｅｇ）とする。
【００９３】
このとき、本実施例では、全有効走査画角内のうち軸上から中間像高において、θ２＜θ３となる走査画角領域が存在するように第２の結像レンズ６ｂの母線形状を設定している。
【００９４】
図５は、本実施例の任意の走査画角θ１に対する角度θ２、θ３を表したグラフである。
【００９５】
図５から分かるように、本実施例においては、走査画角θ１が０ｄｅｇ＜θ１＜３４．７ｄｅｇの走査画角領域ではθ２＜θ３となるように設定している。
【００９６】
また、走査画角θ１＝３５．９ｄｅｇではθ２＝θ３となるように設定している。
【００９７】
また、走査画角θ１が３５．９ｄｅｇ＜θ１＜θｍａｘ（＝５６ｄｅｇ）の走査画角領域ではθ３＜θ２となるように設定している。
【００９８】
つまり、走査画角θ１が３５．９ｄｅｇ＜θ１＜θｍａｘ（＝５６ｄｅｇ）の走査画角領域では、θ３＜θ１且つθ３＜θ２となるように設定している。
【００９９】
このように、本実施例においては、主走査断面内において軸上付近の像高で最も被走査
面７に近い第２の結像レンズ６ｂに入射した光束を光軸から離れる方向に屈折させるために、該第２の結像レンズ６ｂの軸上のパワーを負に設定している。
【０１００】
本実施例では、第２の結像レンズ６ｂの軸上の焦点距離をｆ６ｂとするとき、
ｆ６ｂ＝−６０．８７ｍｍ
に設定している。
【０１０１】
ここで、θ２＜θ３と設定すると効果的に光束を光軸から離れる方向に屈折させることができる理由を以下に示す。
【０１０２】
本実施例においては、Ｗ／２Ｌ＝１．０７と走査幅に対して非常に短い光路長で、ｆθ性能及び主走査方向の像面湾曲を良好に補正している。そのために結像光学系ＬＢのバックフォーカス（Ｓｋ＝７０．０ｍｍ）を、該結像光学系ＬＢの光路長（Ｌ＝１００ｍｍ）中で最も長い間隔になるように設定している。
【０１０３】
即ち、結像光学系ＬＢの中で最も被走査面７に近い結像レンズ６ｂの被走査面７側の面と該被走査面７との光軸方向の間隔を、偏向面５から被走査面７までの間に配置されている各光学素子の各面の光軸方向の間隔の中で最も広くなるように構成している。
【０１０４】
このため、角度θ２を大きくするよりも、角度θ３を大きくした方が、偏向反射される光束の被走査面７上での到達位置をより多く光軸から遠ざけることができる。
【０１０５】
また、光走査装置においては、ｆθ性能を出しやすい。
【０１０６】
図４、図５では、走査角度θ１がプラスの走査画角領域を例にとる（主走査断面内において光軸を基準として反時計周りをプラス方向）。本実施例の特徴である走査画角θ１が大きくなるに従い、走査画角領域がθ１＜θ３かつθ２＜θ３を満たす領域からθ１＞θ３かつθ２＞θ３を満たす領域に変化している構成を説明した。
【０１０７】
走査角度θ１がマイナスの走査画角領域の場合（主走査断面内において光軸を基準として時計周りに回転）、本実施例の特徴は次のとおりである。走査画角の絶対値｜θ１｜が大きくなるに従い、走査画角領域が｜θ１｜＜｜θ３｜かつ｜θ２｜＜｜θ３｜を満たす領域から｜θ１｜＞｜θ３｜かつ｜θ２｜＞｜θ３｜を満たす領域に変化している構成をとることとなる。
【０１０８】
つまり、走査角度θ１がマイナスの走査画角領域においても、第２の結像レンズ６ｂの軸上付近に入射した光束に対しては、光軸から離れる方向に屈折させるクサビプリズムと同様の効果を与えている。
【０１０９】
また、第２の結像レンズ６ｂの有効部端部付近に入射した光束に対しては、光軸に近づく方向に屈折させるクサビプリズムと同様の効果を与えている。
【０１１０】
また、結像光学系の結像レンズの主走査方向の有効幅を狭くして結像レンズの成型コストを下げたいなどの理由から、該結像レンズを光偏向器に近い位置に配置する傾向がある。
【０１１１】
ごく一部の場合を除いては、結像光学系の最終面から被走査面までの光軸方向の間隔が、偏向面から被走査面までの光路中で最も長い面間隔となるように設定されている。
【０１１２】
そのため、光走査装置において、全走査画角の中でθ１＜θ３且つθ２＜θ３となる走査画角領域が存在するように結像光学系ＬＢのレンズ形状を設定すれば、光路長が短く、かつコマ収差を良好に補正することができる。
【０１１３】
次に、第２の結像レンズ６ｂへの入射光束の角度θ２、射出光束の角度θ３を走査画角θ１が０から徐々に大きくなるに連れ、θ２＜θ３、θ２＝θ３、θ２＞θ３と変化させる為に結像レンズの肉厚及び母線形状を具体的にどのように設定しているか述べる。
【０１１４】
図６は本実施例において最も被走査面７に近い第２の結像レンズ６ｂの主走査方向の位置に対する肉厚を示したグラフである。
【０１１５】
図６から分かるように第２の結像レンズ６ｂの肉厚は、軸上（レンズの中心部）からレンズの有効部端部（軸外）に向かうに連れて、徐々に増加し、その後徐々に減少していくように設定されている。
【０１１６】
これにより、第２の結像レンズ６ｂの軸上付近に入射した光束に対しては、光軸から離れる方向に屈折させるクサビプリズムと同様の効果を与えている。
【０１１７】
また、第２の結像レンズ６ｂの有効部端部付近に入射した光束に対しては、光軸に近づく方向に屈折させるクサビプリズムと同様の効果を与えている。
【０１１８】
また、本実施例では主走査断面内において、第２の結像レンズ６ｂの光偏向器５側（偏向手段側）のレンズ面の母線形状をレンズの光軸（結像光学系の光軸）から両端部へかけて凸形状から凹形状へ反転するように設定している。
【０１１９】
また、第２の結像レンズ６ｂの被走査面７側（被走査面側）のレンズ面（光学面）の母線形状をレンズの光軸（レンズの中心部）から両端部へかけて凹状から凸状へ反転するように設定している。
【０１２０】
また、主走査方向の主点位置を軸上では光偏向器５の偏向面４に近づけ、レンズの端部では被走査面７側へ近づけるよう設定している。
【０１２１】
これらより、本実施例では、全像高で主走査方向の部分倍率を均一に補正する効果を得ている。
【０１２２】
図７は、本実施例における主走査方向の部分倍率ｄＹ／ｄθの均一性を示したグラフである。
【０１２３】
図７より部分倍率ｄＹ／ｄθの最大値と部分倍率ｄＹ／ｄθの最小値の差分は１．５％となり、画像に影響が出ないレベルにまで抑えられていることが分かる。
【０１２４】
また、本実施例においては、第２の結像レンズ６ｂの光偏向器５側のレンズ面と被走査面７側のレンズ面の母線形状を共に主走査方向の有効部両端（有効走査領域端部）での面位置がレンズの光軸上の面頂点の位置よりも光偏向器５に近づく形状としている。
【０１２５】
これにより、レンズの主走査方向の幅を狭くでき、かつｆθ特性、主走査方向のコマ収差、像面湾曲等を良好に補正している。
【０１２６】
このように、本実施例では、第２の結像レンズ６ｂをレンズ全体としてメニスカス形状にする場合、軸上の曲率半径、言い換えれば母線形状のベースとなる円弧形状も凹凸形状にしてしまうと、レンズ全体として曲率の非常にきついメニスカス形状になってしまう。
【０１２７】
そこで本実施例においては、主走査断面内において、第２の結像レンズ６ｂの軸上の形状をメニスカス形状（凸凹形状）とする。これにより第２の結像レンズ６ｂをレンズ全体として曲率の緩いメニスカス形状で構成し、第２の結像レンズ６ｂの成型を容易にしている。
【０１２８】
本実施例においては、第２の結像レンズ６ｂの肉厚、各レンズ面の母線形状をこのように設定することによって、走査画角θ１＝０から徐々にθ１が大きくなるに連れ、θ２＜θ３、θ２＝θ３、θ２＞θ３と変化させることができる。
【０１２９】
これにより、コマ収差、像面湾曲、そして部分倍率の均一性を良好に補正でき、かつ走査画角が広く、光路長が短い光走査装置を得ることができる。
【０１３０】
図８は本実施例のｆθ特性を示したグラフである。図８において横軸は像高、縦軸は光走査装置としての理想像高に対する実際の像高とのずれ量ΔｄＹである。
【０１３１】
図８から分かるように理想像高に対する実際の像高とのずれ量ΔｄＹは最大でも０．０９ｍｍと十分良好にｆθ特性が得られている。
【０１３２】
図９は、本実施例の主走査方向の各収差のグラフである。図９において横軸は像高、縦軸は各像高での主走査方向に関する各収差である。
【０１３３】
図９から分かるようにコマ収差は最大で０．１９λ、主走査方向の波面収差は最大で０．０３λと、どちらも十分良好に補正されている。
【０１３４】
ここで上記の如く光偏向器４の偏向面５から被走査面７までの間隔（光路長）をＬ（ｍｍ）とする。
【０１３５】
このとき主走査断面内において結像光学系が無い場合に走査画角θ（ｒａｄ）の光束の主光線が被走査面７上に到達する主走査方向に対する位置から走査画角θ＝０（ｒａｄ）の光束の主光線が到達する位置までの間隔は｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜（ｍｍ）と表せる。
【０１３６】
さらに、結像光学系ＬＢのｆθ係数をＫ（ｍｍ／ｒａｄ）とする。
【０１３７】
ｆθ係数の定義を示す。偏向手段により偏向反射された光線の角度が１ｒａｄ変化したときに、被走査面において、光線の到達する位置が走査方向に沿ってＫｍｍ変化することを意味する。
【０１３８】
このとき、主走査断面内において走査画角θ（ｒａｄ）の光束の主光線が結像光学系を通過したときに光束の主光線が被走査面上に到達する位置から走査画角θ＝０（ｒａｄ）の光束の主光線が到達する位置までの間隔は｜Ｋ×θ｜（ｍｍ）と表せる。
【０１３９】
図１０は、特許文献１（従来）の光走査装置における任意の走査画角θに対する｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜、｜Ｋ×θ｜のそれぞれの関係を示したグラフである。
【０１４０】
図１１は、特許文献１（従来）の光走査装置における任意の走査画角θに対する｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜、｜Ｋ×θ｜のそれぞれの関係を分かりやすく説明するための主走査断面図である。
【０１４１】
尚、図１１中では説明を明確にするために結像光学系を一枚の結像レンズで表し、任意の走査画角θの光束を光線として表している。
【０１４２】
図１０、図１１から分かるように、従来の光走査装置においてはＫ＜Ｌであるため、θ＝０のとき、｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜＝｜Ｋ×θ｜となり、走査画角θが大きくなると共に｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜−｜Ｋ×θ｜の値が２次曲線的に増加する。
【０１４３】
即ち、任意の走査画角θにおいて所望のｆθ特性を得る為に必要な光束を屈折させて被走査面７上での到達位置を光軸に近づけなければならない量は、走査画角θ＝０（光軸と一致）のとき０であり、走査画角θが大きくなるに従って２次曲線的に増加する。
【０１４４】
よって、従来の光走査装置では、間隔（光路長）Ｌを短縮するために走査画角θを広くすると、該走査画角θが大きい走査画角領域において、光束を屈折させなければならない量が著しく大きくなってしまう。
【０１４５】
また、走査画角θが大きくなるに従って、屈折させなければならない量は急激に変化してしまう。
【０１４６】
このような理由から、従来の光走査装置では、上記条件式（１）である０．８５≦Ｗ／２Ｌを満足するような非常に光路長の短い光学系においては、ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を補正しきれないといった問題点が発生する。
【０１４７】
そこで本実施例においては、条件式（１）を満足する光走査装置において、有限な走査画角をθａ（ｒａｄ）、有効走査領域における最大走査画角をθｍａｘ（ｒａｄ）、ｆθ係数をＫ（ｍｍ／ｒａｄ）とする。このとき、
｜Ｌ×ｔａｎθａ｜＝｜Ｋ×θａ｜ （０＜｜θａ｜＜｜θｍａｘ｜） ‥‥（２）
なる条件を満たす走査画角θａが存在するように各要素θｍａｘ、Ｌ、Ｋを設定している。
【０１４８】
すなわち、本実施例においては、
θｍａｘ＝５６ｄｅｇ、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｋ＝１０９．５ｍｍ、
であり、
θａ＝２８．９（ｄｅｇ）≒０．５２×θｍａｘ（ｄｅｇ）
となる。
【０１４９】
図１２は、本実施例における任意の走査画角θに対する｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜、｜Ｋ×θ｜のそれぞれの関係を示したグラフである。
【０１５０】
図１３は、本実施例における任意の走査画角θに対する｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜、｜Ｋ×θ｜のそれぞれの関係を分かりやすく説明するための主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【０１５１】
図１３から分かる様に本実施例においては走査画角θａで光束を屈折させない状態で被走査面７に到達させる。そして走査画角θａより小さい走査画角領域では光束を光軸から離れる方向に屈折させ、走査画角θａより大きい走査画角領域では光束を光軸に近づける方向に屈折させている。
【０１５２】
ここで、図１２によって、｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜と｜Ｋ×θ｜、θａの関係に置き換えて説明する。
【０１５３】
図１２から分かるように、本実施例においては、最大走査画角θｍａｘの５割の走査画角θａ（０．５２×θｍａｘ（ｄｅｇ））で｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜＝｜Ｋ×θ｜となる。
【０１５４】
また、軸上（θ＝０ｄｅｇ）で｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜と｜Ｋ×θ｜は共に０となる。
【０１５５】
また、軸上から走査画角θａ（０．５２×θｍａｘ（ｄｅｇ））にかけては、Ｌ＜Ｋとなるように設定していることにより｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜＜｜Ｋ×θ｜となる。
【０１５６】
また、走査画角θａから最大走査画角θｍａｘにかけては｜Ｋ×θ｜＜｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜となる。
【０１５７】
すなわち、本実施例では、０＜｜θ｜＜｜θａ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＜｜Ｋ×θ｜ ‥‥（４）
となるように設定している。
【０１５８】
また、｜θａ｜＜｜θ｜≦｜θｍａｘ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＞｜Ｋ×θ｜ ‥‥（５）
となるように設定している。
【０１５９】
これにより、走査画角θａが大きい走査画角領域において光束を屈折させなければならない量又その変化量を低減できる。この為Ｗ／２ｄ＝１．０７と非常に光路長が短く、走査画角θａが広い光走査装置においてもｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を補正することができる。
【０１６０】
但し、走査画角θａが０．７×θｍａｘよりも大きくなると軸上付近で光軸から離れる方向に屈折させなければならない量が著しく大きくなってしまい、結像光学系ＬＢのレンズの母線形状の曲率が著しくきつい凹面になってしまう為、成型又は加工が困難である。
【０１６１】
また、走査画角θａが０．３×θｍａｘよりも小さくなると最大走査画角付近で光軸に近づく方向に屈折させなければならない量が著しく大きくなってしまう。そして、結像光学系ＬＢのレンズの母線形状の曲率が著しくきつい凹面になってしまう為、成型又は加工が困難となる。
【０１６２】
そこで本実施例では
０．３＜｜θａ｜／｜θｍａｘ｜＜０．７ ‥‥（３）
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【０１６３】
上記条件式（３）を満たすように設定すれば、結像レンズを成型または加工が容易な母線形状のレンズ面で構成でき、十分に本発明の効果が得られる。これによりコンパクトで、かつｆθ特性が良好なる光走査装置を得ることができる。
【０１６４】
さらに望ましくは走査画角θａを最大走査画角θｍａｘの５割程度の走査画角に設定するのが良い。即ち、上記条件式（３）を次の如く設定するのが良い。
【０１６５】
０．４＜｜θａ｜ ／｜θｍａｘ｜＜０．６ ‥‥（３ａ）
条件式（３ａ）を満たすように設定すれば、光軸方向に近づけるよう屈折させる走査画角領域と光軸から遠ざかるよう屈折させる走査画角領域が同程度となる。
【０１６６】
この結果、光軸方向に近づけるよう屈折させる量の最大値と光軸から遠ざかるよう屈折させる量の最大値を共に低減することができる。
【０１６７】
これにより結像光学系ＬＢのレンズの母線形状を、より緩やかで成型しやすく、ｆθ特性をより完全に補正できる。
【０１６８】
本実施例においては、主走査断面内において光路長を短くするために自然収束点を被走査面７よりも４０．６ｍｍ光偏向器５に近い位置となるように入射光学系ＬＡを設定している。
【０１６９】
このような光束を全走査画角において被走査面７上で結像させるために、本実施例では、軸上における結像光学系ＬＢの全系の主走査断面内のパワーを負に設定している。
【０１７０】
図１４は本実施例の主走査方向の像面湾曲を示したグラフである。図１４において横軸は像高、縦軸は各像高での主走査方向の像面ｄＭである。
【０１７１】
図１４から分かるように本実施例では、主走査方向の最大の像面湾曲量と最小の像面湾曲量の差分１．０ｍｍとなり、画像に問題無いレベルにまで十分良好に補正されている。
【０１７２】
ここで主走査断面内における第１の結像レンズ６ａの軸上の焦点距離、第２の結像レンズ６ｂの軸上の焦点距離、結像光学系ＬＢの全系の軸上の焦点距離をそれぞれ順に、ｆＬＢ、ｆ６ａ、ｆ６ｂとする。このとき本実施例においては、
ｆ６ａ＝−６７．８３ｍｍ、ｆ６ｂ＝−６０．８７ｍｍ、ｆＬＢ＝−２７．２９ｍｍ
と設定している。
【０１７３】
即ち、本実施例においては、軸上での結像光学系ＬＢの全系の主走査断面内のパワーを負としており、また、軸上での結像光学系ＬＢを主走査方向に対して負のパワーを有する２枚の結像レンズ６ａ、６ｂで構成している。
【０１７４】
これにより、本実施例においては、結像レンズの軸上のパワーを一枚は正で、もう一枚は負で構成した場合よりも各々の曲率半径を緩くでき、成型しやすい素直な母線形状で構成している。
【０１７５】
ただし、主走査断面内において十分に結像レンズの軸上の曲率半径を緩く設定できる場合は、結像光学系ＬＢの２枚の結像レンズ６ａ、６ｂをどちらも負のパワーに設定しなくてもよい。
【０１７６】
また、本実施例においては上記の如くＷ／２Ｌ比をこのように大きく設定した構成で、各光学性能を実現する為に最大有効走査画角θｍａｘをθｍａｘ＝５６（ｄｅｇ）と広く設定した。しかしこれに限らず、３０（ｄｅｇ）以上であれば本発明の効果は十分に得られる。
【０１７７】
また、本実施例においては、上記の如く光路長をＬ＝１００（ｍｍ）と非常に短く設定したが、これに限らず、
Ｌ≦１２５（ｍｍ）
なる条件を満足すれば、本発明の効果は十分に得られる。
【０１７８】
また、本実施例においては、結像光学系ＬＢを２枚の結像レンズで構成したが、これに限らず、３枚以上の結像レンズ、もしくは１枚の結像レンズで構成してもよい。
【０１７９】
３枚以上の結像レンズで構成した場合は、第１の結像レンズ６ａを該第１の結像レンズ６ａの焦点距離と同等の合成焦点距離となる２枚の結像レンズに置き換えればよい。
【０１８０】
また、１枚の結像レンズで構成した場合は、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂを該第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの合成焦点距離との同等の焦点距離を有する一枚の結像レンズに置き換えればよい。
【０１８１】
このように結像光学系ＬＢを３枚以上の結像レンズ、もしくは１枚の結像レンズで構成しても本発明の効果を十分に得ることができる。
【０１８２】
これにより光路長が短く、ｆθ性能が十分良好なる光走査装置を得ることができる。
【０１８３】
また、本実施例においては、結像レンズの副走査断面内における形状については述べていないが、被走査面上での副走査方向の像面湾曲、副走査倍率の均一性、走査線湾曲等の結像光学系として必要な光学性能を満たしていれば、どのような形状であってもよい。
【０１８４】
また、本実施例においては、上記の如く光路長を短縮する為に光偏向器に入射する光束の主走査方向の収束度を高く設定している。このため偏向面の出入りによって収束ジッター（偏向面の出入り量による被走査面上での照射位置の主走査方向のずれ）が大きくなっている。
【０１８５】
そこで、本実施例では、収束ジッターを低減するために偏向面４の出入り量の少ない揺動タイプの光偏向器（ガルバノミラー）を用いている。
【０１８６】
ガルバノミラーは、ガルバノメータの原理を利用したものであり、以下、この原理について簡単に説明する。
【０１８７】
磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと、電流と磁束とに関連して電磁力が発生して電流に比例した回転力（トルク）が生じる。
【０１８８】
このトルクとバネ力とが平衡する角度まで可動コイルが回動し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無や大小を検出するというのが、ガルバノメータの原理である。
【０１８９】
そこで、ガルバノミラーでは、このガルバノメータの原理を利用して、可動コイルと一体に回転する軸に、前記指針の代わりに反射鏡を設けて構成したものである。
【０１９０】
尚、揺動タイプの光偏向器に限らず、本発明では、回転多面鏡（ポリゴンミラー）を光偏向器として使用してもよい。回転多面鏡（ポリゴンミラー）は、回転軸を中心として等角速度で回転する性能を有する。
【０１９１】
回転多面鏡（ポリゴンミラー）は、ガルバノミラーに比べて、偏向面の数を多く出来るメリットある。
【０１９２】
但し、ガルバノミラーと同じく、回転多面鏡（ポリゴンミラー）でも偏向面の出入りによって収束ジッター（偏向面の出入り量による被走査面上での照射位置の主走査方向のずれ）が発生する。
【０１９３】
また、本実施例においては入射光学系ＬＡをコンパクトで、且つ簡易に構成するためにアナモフィックレンズ２のみで構成したが、これに限ることはない。例えば上記条件式（６）を満たすように入射光学系ＬＡを設定すれば、該入射光学系ＬＡをどのようなパワー配置で構成するかに依らず、本発明の効果を得ることができる。
【０１９４】
例えば、入射光学系ＬＡを光源手段１側からコリメータレンズ、そして副走査方向にパワーを有するシリンダレンズの順で配置して構成しても良い。
【０１９５】
また、本実施例においては、主走査方向において結像レンズの母線形状を光軸を中心に左右対称形状としたが、これに限らず、例えば光軸を中心に左右非対称形状で形成しても良い。
【０１９６】
次に本実施例における光走査装置の光学系の構成を表１に示す。
【０１９７】
また、本実施例における結像光学系のｒ、ｄ、ｎを表２に示す。
【０１９８】
また、本実施例における非球面形状を表３に示す。
【０１９９】
但し、非球面形状は以下の表現式で定義する。
【０２００】
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、主走査面内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査面内において光軸と直交する軸をｚ軸とする。このときのＸ−Ｙ平面と曲面の切断線を母線、それに直交する方向のＸ−Ｚ平面と曲面の切断面を子線としたとき、母線の形状は以下の表現式で表わされる。
【０２０１】
【数１】
【０２０２】
（但し、Ｒは曲率半径、Ｋ、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６ は母線の非球面係数）
【０２０３】
【表１】
【０２０４】
【表２】
【０２０５】
【表３】
【０２０６】
【表４】
【０２０７】
【表５】
【０２０８】
［画像形成装置］
図１５は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、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、実施例１に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１００からは、画像データＤｉ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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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１５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。
【０２１２】
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１５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とで構成されている。そして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。
【０２１３】
図１５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、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【０２１４】
本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、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本発明の実施例１の構成はより効果を発揮する。
【０２１５】
［カラー画像形成装置］
図１６は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置（光結像光学系）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。図１０において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施例１に示した構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。尚、図１６においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
【０２１６】
図１６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５３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。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１１，１２，１３，１４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０２１７】
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（１１，１２，１３，１４）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）の各色に対応している。そして各々平行して複数の感光ドラム２１，２２，２３，２４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。
【０２１８】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置１１，１２，１３，１４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潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４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。
【０２１９】
前記外部機器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。
【符号の説明】
【０２２０】
１ 光源手段 ２ アナモフィックレンズ ２ａ アナモフィックレンズ第一面
２ｂ アナモフィックレンズ第二面 ３ アパーチャー（開口絞り）
４ 偏向手段（等速ガルバノミラー） ５ 偏向面 ＬＡ 入射光学系
ＬＢ 結像光学系 ６ａ 第１の結像レンズ
６ａ 第２の結像レンズ ７ 被走査面（感光体ドラム）
１１、１２、１３、１４ 光走査装置
２１、２２、２３、２４ 像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４ 現像器
４１、４２、４３、４４ 光ビーム
５１ 搬送ベルト ５２ 外部機器
５３ プリンタコントローラ ６０ カラー画像形成装置
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
【技術分野】
【０００１】
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、例えば、電子写真プロセスを有する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（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、光走査装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束（光ビーム）を、例えば、ポリゴンミラーから成る光偏向器によって周期的に偏向させている。
【０００３】
そして、光偏向器で偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体面上にスポット状に集光させている。
【０００４】
これにより該光束で記録媒体面上を光走査して画像記録を行っている。
【０００５】
近年、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の画像形成装置では、装置全体の小型化、簡素化（低コスト化）が進んでいる。
【０００６】
それに伴って、光走査装置をよりコンパクトに、かつ簡易に構成することが望まれている。
【０００７】
そこで、これまでにコンパクト化を目的とした光走査装置が種々提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００８】
特許文献１は、光偏向器の偏向面から被走査面までの間隔（光路長）を短くする為に、走査画角を広くし、かつ結像光学系を構成する結像レンズの主走査方向の形状（母線形状）を適切に設定している。
【０００９】
特許文献２には、主走査断面内において、結像レンズに収束光束が入射する光走査装置の開示ある。
【００１０】
また、特許文献２では、主走査断面内において、最大有効走査画角の７．７割の走査画角よりも走査画角が小さいとき、結像光学系に入射する光束を光軸から離れる方向に屈折させる。そして最大有効走査画角の７．７割の走査画角よりも走査画角が大きいとき、結像光学系に入射する光束を光軸に近づく方向に屈折させるように結像光学系の母線形状を設定している（図１８参考）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２９６４９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１では、主走査断面内において結像光学系に入射する全走査画角の光束を光軸に近づく方向に屈折させるように結像光学系の母線形状を設定しているため、さらに間隔を短くして同じ走査幅を走査させようとすると、より走査画角を広げなければならない。
【００１３】
しかしながら、走査画角を広くすると、走査画角が大きい走査画角領域において光束を屈折させなければならない量が著しく大きくなってしまう。
【００１４】
このような理由から、光偏向器の偏向面から被走査面までの光路長の短い光学系においては、ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を補正しきれないといった問題点が発生する。
【００１５】
また、特許文献２では、最大有効走査画角の７．７割の走査画角よりも走査画角が小さいとき、結像光学系に入射する光束を光軸から離れる方向に屈折させるように結像光学系の母線を設定している。
【００１６】
このように設定している結像光学系において、さらに光偏向器の偏向面から被走査面までの間隔（光路長）を短くしようとすると、走査画角の小さい領域において、光束を軸上から離れる方向に屈折させる量が著しく大きくなってしまう。この結果、ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を補正しきれない、または、母線の形状が歪な形状となってしまうといった問題が発生する。
【００１７】
また、特許文献２では、主走査断面内において、最も被走査面に近い結像レンズに入射する光束と光軸とのなす角度θ２と、結像レンズから出射する光束と光軸とのなす角度θ３とする。このとき、レンズの全領域において、θ２＞θ３となるようにレンズの母線形状を設定している（図１７参照）。
【００１８】
しかし、結像レンズの最終面から被走査面までの間隔（光路長）は、偏向手段から被走査面までの光路長の中で最も広い間隔である。このため、θ２＞θ３となるように設定すると、同じ走査画角でも偏向反射される光束の被走査面７上での到達位置を光軸から遠ざける効果が十分得られないため、光路長を短くできない問題が起る。
【００１９】
そこで、本発明はｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を良好に補正することができる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の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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された光束を偏向手段に導光する入射光学系と、前記偏向手段の偏向面で偏向された光束を被走査面上に結像させる結像光学素子を含む結像光学系とを有する光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの前記結像光学系の光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、前記偏向手段の偏向面から自然収束点までの間隔をＳｄ（ｍｍ）とするとき、
０．３＜Ｓｄ／Ｌ＜１
なる条件を満足し、且つ、
有限な走査画角をθａ（ｒａｄ）、有効走査領域における最大走査画角をθｍａｘ（ｒａｄ）、ｆθ係数をＫ（ｍｍ／ｒａｄ）、任意の走査画角をθ（ｒａｄ）とするとき、
｜Ｌ×ｔａｎθａ｜＝｜Ｋ×θａ｜ （０＜｜θａ｜＜｜θｍａｘ｜）
０．３＜｜θａ｜／｜θｍａｘ｜＜０．７
なる条件を満足し、かつ、
０＜｜θ｜＜｜θａ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＜｜Ｋ×θ｜
｜θａ｜＜｜θ｜≦｜θｍａｘ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＞｜Ｋ×θ｜
なる条件を満たす走査画角θａが存在することを特徴としている。
【００２１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの前記結像光学系の光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、前記被走査面上の有効走査幅をＷ（ｍｍ）とするとき、
０．８５≦Ｗ／２Ｌ
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、Ｌ≦１２５（ｍｍ）なる条件を満足することを特徴としている。
【００２３】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記最大走査画角は、３０（ｄｅｇ）以上であることを特徴としている。
【００２４】
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、主走査断面内において、前記結像光学系の全系の軸上のパワーは、負であることを特徴としている。
【００２５】
請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、前記結像光学素子は、前記結像光学系の中で最も前記被走査面に近い光学素子であり、主走査断面内において、前記結像光学素子の軸上のパワーは、負であることを特徴としている。
【００２６】
請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、全有効走査画角において、前記結像光学系の全系の主走査断面内のパワーは、負であることを特徴としている。
【００２７】
請求項８の発明は請求項１乃至７のいずれか１項の発明において、前記結像光学系の中で最も被走査面に近い結像光学素子の被走査面側の面と前記被走査面との前記光軸方向の間隔は、前記偏向手段から前記被走査面までの間に配置されている各光学素子の各面の前記光軸方向の間隔の中で最も広いことを特徴としている。
【００２８】
請求項９の発明は請求項１乃至８のいずれか１項の発明において、主走査断面内において、前記結像光学素子の肉厚は、前記結像光学素子の光軸から軸外に向かうに連れて増加し、その後、減少していくことを特徴としている。
【００２９】
請求項１０の発明は請求項１乃至９のいずれか１項の発明において、前記結像光学系を構成する全ての結像光学素子は、主走査断面内において軸上のパワーが負であることを特徴としている。
【００３０】
請求項１１の発明は請求項１乃至１０のいずれか１項の発明において、前記結像光学素子の偏向手段側の光学面の主走査方向の形状は、前記結像光学素子の中心から両端部へかけて凸形状から凹形状へ反転することを特徴としている。
【００３１】
請求項１２の発明は請求項１乃至１１のいずれか１項の発明において、前記結像光学素子の被走査面側の光学面の主走査方向の形状は、前記結像光学素子の中心から両端部へかけて凹形状から凸形状へ反転することを特徴としている。
【００３２】
請求項１３の発明は請求項１１又は１２の発明において、前記結像光学素子の入射面及び射出面は、主走査断面内において、有効走査領域端部での面位置が前記結像光学素子の面頂点の位置よりも前記偏向手段に近づく形状であることを特徴としている。
【００３３】
請求項１４の発明は請求項１３の発明において、前記結像光学素子は、主走査断面内において、軸上の形状がメニスカス形状より成ることを特徴としている。
【００３４】
請求項１５の発明の画像形成装置は、請求項１乃至１４の何れか一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。
【００３５】
請求項１６の発明の画像形成装置は、請求項１乃至１４の何れか一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。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を良好に補正することができ、これにより高精細で高画質な画像を得ることができる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】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１の光走査装置の主走査断面図
【図２】本発明の実施例１のθ１、θ２、θ３の説明図
【図３】従来の光走査装置のθ１とθ３の関係を表すグラフ
【図４】本発明の実施例１のθ１とθ３の相関を表すグラフ
【図５】本発明の実施例１のθ２とθ３の相関を表すグラフ
【図６】本発明の実施例１の最も被走査面に近いレンズの肉厚を示す図
【図７】本発明の実施例１のｆθ性能を示す図
【図８】本発明の実施例１の主走査方向の像面湾曲を示す図
【図９】本発明の実施例１の主走査方向の各収差を示す図
【図１０】従来の光走査装置（特許文献１）の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの相関を表すグラフ
【図１１】従来の光走査装置（特許文献１）の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの関係を表す説明図
【図１２】本発明の実施例１の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの相関を表すグラフ
【図１３】本発明の実施例１の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの関係を表す説明図
【図１４】本発明の実施例１の主走査方向の部分倍率を示すグラフ
【図１５】本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図
【図１６】本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図
【図１７】従来の光走査装置（特許文献２）のθ２とθ３の相関を表すグラフ
【図１８】従来の光走査装置（特許文献２）の｜Ｋ×θ｜とＬ×ｔａｎθの相関を表すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００３９】
図１は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００４０】
以下の説明において、主走査方向とは偏向手段の回転軸（または揺動軸）及び結像光学系の光軸に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向とは偏向手段の回転軸（または揺動軸）と平行な方向である。また、主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また、副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。
【００４１】
図中、１は光源手段であり、単一の発光部（発光点）を有する半導体レーザより成っている。
【００４２】
本実施例では、シングルビーム半導体レーザを用いているが、本発明では、２本以上の光束を発光するマルチビーム半導体レーザでも良い。
【００４３】
３はアパーチャー（開口絞り）であり、光源手段１から出射された１本の光束を所望の最適なビーム形状に形成している。
【００４４】
光束の波長λは、７８０ｎｍ（赤外レーザ）である。
【００４５】
２はアナモフィックレンズであり、主走査方向（主走査断面内）及び副走査方向（副走査断面内）にそれぞれ異なるパワーを有している。
【００４６】
アナモフィックレンズ２の第１面（光入射面）２ａは凸状の球面より成り、光源手段１からの発散光束を平行光束に変換している。
【００４７】
また、アナモフィックレンズ２の第２面（光射出面）２ｂは主走査方向及び副走査方向にそれぞれ異なるパワーを有するアナモフィック面より成っている。
【００４８】
本実施例においてはアナモフィックレンズ２の第２面２ｂにより主走査方向においては第１面２ａからの平行光束を後述する光偏向器４の偏向面（反射面）５より５９．４ｍｍ離れた位置に結像する収束光束に変換している。
【００４９】
また、アナモフィックレンズ２の第２面２ｂにより副走査方向においては第１面２ａからの平行光束を光偏向器４の偏向面５で結像する収束光束に変換している。
【００５０】
このようにしてアナモフィックレンズ２は光源手段１から出射された光束を光偏向器４の偏向面５上で主走査方向に長手の線像として結像させている。
【００５１】
本実施例では、光偏向器の偏向面に入射する光束の主走査方向の幅は、偏向面の主走査方向の幅より小さいアンダーフイルド光学系である。
【００５２】
尚、アナモフィックレンズ２は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
【００５３】
４は偏向手段としての光偏向器であり、例えば、ある範囲内において等角速度で揺動するガルバノミラーより成り、図中矢印Ａ方向に一定の速度で揺動している。
【００５４】
ＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系であり、第１、第２の結像レンズ（結像光学素子）６ａ、６ｂより成り、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの夫々は、主走査方向のパワーが軸上において負である。また、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの夫々は、副走査方向のパワーが軸上において正のパワーである。
【００５５】
本実施例における結像光学系ＬＢは光偏向器４によって反射偏向された画像情報に基づく光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面７上にスポットに結像させている。
【００５６】
さらに、結像光学系ＬＢは副走査断面内において光偏向器４の偏向面５と感光ドラム面７との間を光学的に共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。
【００５７】
７は被走査面としての感光ドラム面（記録媒体面）である。
【００５８】
本実施例において画像情報に応じて半導体レーザ１から光変調され出射した光束は開口絞り３を通過し（一部遮光される）、アナモフィックレンズ２に入射し、アナモフィックレンズ２の第１面２ａにより主走査断面内及び副走査断面内に収束光束に変換される。
【００５９】
アナモフィックレンズ２の第１面２ａからの光束は、主走査断面内において収束光束として光偏向器４の偏向面５へ入射し、光偏向器４の偏向面５上で主走査方向に長手の線像として結像する。
【００６０】
光偏向器４の偏向面５で一部反射偏向された光束は、結像光学系ＬＢにより感光ドラム面７上へ導光される。そして光偏向器４を矢印Ａ方向に揺動（回動）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）に光走査して画像情報の記録を行っている。
【００６１】
近年、光走査装置を用いた画像形成装置において、該画像形成装置本体を小型化するために光走査装置のコンパクト化が求められている。
【００６２】
特に、結像光学系に折り返しミラーを配設しない簡易な機種の場合は、光束を走査する幅に対して光偏向器から被走査面までの距離を短くすれば、例えば、定着装置等よりも光走査装置が外に飛び出してしまう部分がなくなる。このためコンパクトな画像形成装置を実現できる。
【００６３】
本実施例における光走査装置は、光偏向器４の偏向面５から被走査面７までの間隔（光路長）をＬ（ｍｍ）、被走査面７上の有効走査幅をＷ（ｍｍ）とするとき、
０．８５≦Ｗ／２Ｌ ‥‥（１）
なる条件を満足するコンパクトで小型の光走査装置である。
【００６４】
因みに本実施例においては
Ｗ＝２１４（ｍｍ）、Ｌ＝１００（ｍｍ）
であり、これは
Ｗ／２Ｌ＝１．０７
となり、条件式（１）を満足している。
【００６５】
従来の光走査装置においては、光偏向器への入射光束を主走査方向に平行光束、あるいは弱収束光束に設定しているため、結像光学系の主走査方向に対するパワーは、全有効走査領域において正である。
【００６６】
このため、全走査画角において、光偏向器によって偏向反射された光束は結像光学系によって光軸に近づく方向に屈折させられる。
【００６７】
図２は任意の走査画角θ１の光束が結像光学系ＬＢの一部を通過する様子を示した主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００６８】
図２中の走査画角θ１は言い換えれば、光偏向器４から偏向反射され結像光学系ＬＢへ入射する光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸Ｃとの成す角度（ｄｅｇ）である。θ２は最も被走査面７側の結像レンズ６ｂに入射する光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸Ｃとの成す角度（ｄｅｇ）である。θ３は結像光学系ＬＢから射出されて被走査面７へ入射する光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸Ｃとの成す角度（ｄｅｇ）である。
【００６９】
図３は従来の光走査装置における任意の走査画角θ１（ｄｅｇ）に対する結像光学系から射出されて被走査面へ到達する光束の主光線と結像光学系の光軸との成す角度θ３（ｄｅｇ）の値を示したグラフである。
【００７０】
図３から分かるように従来の光走査装置では、走査画角θ１が０のときθ１＝θ３＝０となり、それ以外の走査画角θ１においてはθ３＜θ１となり、走査画角θ１が大きくなるに従って、θ３＜＜θ１となり、走査画角θ１と角度θ３の差は著しく大きくなる。
【００７１】
従来の光走査装置は図３に示すように全走査画角に渡って結像光学系に入射する光束を光軸に近づく方向に屈折させている。このため、主走査方向の像面湾曲及びｆθ特性を良好に保ちつつ光束を所望の幅を走査させ、且つ、偏向面から被走査面までの距離（間隔）を短くするのには限界があった。
【００７２】
そこで本実施例においては、偏向面５から被走査面７までの光軸方向の距離を短く、かつ光束の走査画角を広げずに偏向面５から被走査面７までの距離を短くなるように設定するため、以下の方法を採っている。
【００７３】
即ち、本実施例では有効走査画角領域内（全有効走査画角内）に結像光学系ＬＢに入射する光束を光軸から離れる方向に屈折させる走査画角領域が存在するように設定している。
【００７４】
図４は本実施例における任意の走査画角θ１（ｄｅｇ）に対する結像光学系から射出されて被走査面へ到達する光束の主光線と結像光学系の光軸との成す角度θ３（ｄｅｇ）の値を示したグラフである。
【００７５】
図４から分かるように本実施例においては、走査画角θ１を０ｄｅｇ＜θ１＜３４．７ｄｅｇの走査画角領域（全有効走査画角）において、θ１＜θ３となる走査画角領域が存在するように結像光学系ＬＢを設定している。
【００７６】
具体的には、結像レンズの軸上近傍で結像光学系ＬＢに入射する光束を光軸から離す方向に屈折させるために該結像光学系ＬＢの全系の軸上のパワーを負に設定している。
【００７７】
また、本実施例における入射光学系ＬＡは自然収束点が被走査面７と光偏向器４との間に存在するように設定し、かつ、結像光学系ＬＢの全系の軸上のパワーを負に設定することによって主走査断面内において被走査面７上で結像させている。
【００７８】
本実施例においては、結像光学系ＬＢの全系の軸上の焦点距離をｆＬＢとするとき、
ｆＬＢ＝−２７．２９ｍｍ
に設定している。
【００７９】
尚、自然収束点とは主走査断面内において、結像光学系の無い場合に偏向面へ入射する光束が結像する位置である。
【００８０】
また、本実施例においては光偏向器５の偏向面４から被走査面７までの光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、該光偏向器５の偏向面４から自然収束点までの光軸方向の間隔をＳｄ（ｍｍ）とするとき、
０．３＜Ｓｄ／Ｌ＜１ ‥‥（６）
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００８１】
条件式（６）は光偏向器５の偏向面４から自然収束点までの間隔Ｓｄと光偏向器５の偏向面４から被走査面７までの間隔Ｌとの比に関するものである。
【００８２】
条件式（６）の上限値を越えると主走査断面内において結像光学系ＬＢのパワーを負に設定できず、所望の光線を光軸から離れる方向に屈折させる効果が得られなくなってくるので良くない。条件式（６）の下限値を越えると結像レンズの負のパワーが強すぎて主走査方向の形状（母線形状）が歪な形になってしまい、成型または加工が困難になってしまうので良くない。
【００８３】
ここで参考までに従来の光走査装置は
１＜Ｓｄ／Ｌ
である。
【００８４】
本実施例においては、
Ｓｄ＝５９．４（ｍｍ）、Ｌ＝１００（ｍｍ）
と設定している。従って上記条件式（６）は
Ｓｄ／Ｌ＝０．５９
となり、これは条件式（６）を満足している。即ち、本実施例では光偏向器５に入射する光束が強い収束度となるように入射光学系ＬＡを設定している。
【００８５】
このように本実施例では上記の如く条件式（６）を満たすように入射光学系ＬＡを設定すれば、所望の光束を光軸から離れる方向に屈折させる効果を得ることができる。
【００８６】
さらに、結像レンズの母線形状が緩やかな曲線となるため、光路長が短く、かつ良好なるｆθ特性を有する光走査装置を実現できる。
【００８７】
尚、さらに好ましくは上記条件式（６）を次の如く設定するのが良い。
【００８８】
０．４０＜Ｓｄ／Ｌ＜０．９０ ‥‥（６ａ）
本実施例では、主走査断面内において、被走査面上の有効走査幅を広げるために結像光学系ＬＢに入射した光束を光軸から離れる方向に屈折させている。
【００８９】
しかしながら、この屈折させる角度が大きい、または屈折させる角度が結像レンズの主走査方向に対して極端に変化していると、コマ収差が発生し、被走査面７での結像性能が悪化してしまうという問題点が生じる。
【００９０】
そこで、本実施例においては、できる限り屈折させる量を低減し、効果的に光束を光軸から離れる方向に屈折させるために以下のように設定している。
【００９１】
即ち、主走査断面内であって、有限の走査画角θ１（ｄｅｇ）において、最も被走査面７に近い第２の結像レンズ（結像光学素子ＬＲ）６ｂに入射する光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸との成す角度をθ２（ｄｅｇ）とする。
【００９２】
また、最も被走査面７に近い第２の結像レンズ６ｂから出射された光束の主光線と結像光学系ＬＢの光軸との成す角度をθ３（ｄｅｇ）とする。
【００９３】
このとき、本実施例では、全有効走査画角内のうち軸上から中間像高において、θ２＜θ３となる走査画角領域が存在するように第２の結像レンズ６ｂの母線形状を設定している。
【００９４】
図５は、本実施例の任意の走査画角θ１に対する角度θ２、θ３を表したグラフである。
【００９５】
図５から分かるように、本実施例においては、走査画角θ１が０ｄｅｇ＜θ１＜３４．７ｄｅｇの走査画角領域ではθ２＜θ３となるように設定している。
【００９６】
また、走査画角θ１＝３５．９ｄｅｇではθ２＝θ３となるように設定している。
【００９７】
また、走査画角θ１が３５．９ｄｅｇ＜θ１＜θｍａｘ（＝５６ｄｅｇ）の走査画角領域ではθ３＜θ２となるように設定している。
【００９８】
つまり、走査画角θ１が３５．９ｄｅｇ＜θ１＜θｍａｘ（＝５６ｄｅｇ）の走査画角領域では、θ３＜θ１且つθ３＜θ２となるように設定している。
【００９９】
このように、本実施例においては、主走査断面内において軸上付近の像高で最も被走査
面７に近い第２の結像レンズ６ｂに入射した光束を光軸から離れる方向に屈折させるために、該第２の結像レンズ６ｂの軸上のパワーを負に設定している。
【０１００】
本実施例では、第２の結像レンズ６ｂの軸上の焦点距離をｆ６ｂとするとき、
ｆ６ｂ＝−６０．８７ｍｍ
に設定している。
【０１０１】
ここで、θ２＜θ３と設定すると効果的に光束を光軸から離れる方向に屈折させることができる理由を以下に示す。
【０１０２】
本実施例においては、Ｗ／２Ｌ＝１．０７と走査幅に対して非常に短い光路長で、ｆθ性能及び主走査方向の像面湾曲を良好に補正している。そのために結像光学系ＬＢのバックフォーカス（Ｓｋ＝７０．０ｍｍ）を、該結像光学系ＬＢの光路長（Ｌ＝１００ｍｍ）中で最も長い間隔になるように設定している。
【０１０３】
即ち、結像光学系ＬＢの中で最も被走査面７に近い結像レンズ６ｂの被走査面７側の面と該被走査面７との光軸方向の間隔を、偏向面５から被走査面７までの間に配置されている各光学素子の各面の光軸方向の間隔の中で最も広くなるように構成している。
【０１０４】
このため、角度θ２を大きくするよりも、角度θ３を大きくした方が、偏向反射される光束の被走査面７上での到達位置をより多く光軸から遠ざけることができる。
【０１０５】
また、光走査装置においては、ｆθ性能を出しやすい。
【０１０６】
図４、図５では、走査角度θ１がプラスの走査画角領域を例にとる（主走査断面内において光軸を基準として反時計周りをプラス方向）。本実施例の特徴である走査画角θ１が大きくなるに従い、走査画角領域がθ１＜θ３かつθ２＜θ３を満たす領域からθ１＞θ３かつθ２＞θ３を満たす領域に変化している構成を説明した。
【０１０７】
走査角度θ１がマイナスの走査画角領域の場合（主走査断面内において光軸を基準として時計周りに回転）、本実施例の特徴は次のとおりである。走査画角の絶対値｜θ１｜が大きくなるに従い、走査画角領域が｜θ１｜＜｜θ３｜かつ｜θ２｜＜｜θ３｜を満たす領域から｜θ１｜＞｜θ３｜かつ｜θ２｜＞｜θ３｜を満たす領域に変化している構成をとることとなる。
【０１０８】
つまり、走査角度θ１がマイナスの走査画角領域においても、第２の結像レンズ６ｂの軸上付近に入射した光束に対しては、光軸から離れる方向に屈折させるクサビプリズムと同様の効果を与えている。
【０１０９】
また、第２の結像レンズ６ｂの有効部端部付近に入射した光束に対しては、光軸に近づく方向に屈折させるクサビプリズムと同様の効果を与えている。
【０１１０】
また、結像光学系の結像レンズの主走査方向の有効幅を狭くして結像レンズの成型コストを下げたいなどの理由から、該結像レンズを光偏向器に近い位置に配置する傾向がある。
【０１１１】
ごく一部の場合を除いては、結像光学系の最終面から被走査面までの光軸方向の間隔が、偏向面から被走査面までの光路中で最も長い面間隔となるように設定されている。
【０１１２】
そのため、光走査装置において、全走査画角の中でθ１＜θ３且つθ２＜θ３となる走査画角領域が存在するように結像光学系ＬＢのレンズ形状を設定すれば、光路長が短く、かつコマ収差を良好に補正することができる。
【０１１３】
次に、第２の結像レンズ６ｂへの入射光束の角度θ２、射出光束の角度θ３を走査画角θ１が０から徐々に大きくなるに連れ、θ２＜θ３、θ２＝θ３、θ２＞θ３と変化させる為に結像レンズの肉厚及び母線形状を具体的にどのように設定しているか述べる。
【０１１４】
図６は本実施例において最も被走査面７に近い第２の結像レンズ６ｂの主走査方向の位置に対する肉厚を示したグラフである。
【０１１５】
図６から分かるように第２の結像レンズ６ｂの肉厚は、軸上（レンズの中心部）からレンズの有効部端部（軸外）に向かうに連れて、徐々に増加し、その後徐々に減少していくように設定されている。
【０１１６】
これにより、第２の結像レンズ６ｂの軸上付近に入射した光束に対しては、光軸から離れる方向に屈折させるクサビプリズムと同様の効果を与えている。
【０１１７】
また、第２の結像レンズ６ｂの有効部端部付近に入射した光束に対しては、光軸に近づく方向に屈折させるクサビプリズムと同様の効果を与えている。
【０１１８】
また、本実施例では主走査断面内において、第２の結像レンズ６ｂの光偏向器５側（偏向手段側）のレンズ面の母線形状をレンズの光軸（結像光学系の光軸）から両端部へかけて凸形状から凹形状へ反転するように設定している。
【０１１９】
また、第２の結像レンズ６ｂの被走査面７側（被走査面側）のレンズ面（光学面）の母線形状をレンズの光軸（レンズの中心部）から両端部へかけて凹状から凸状へ反転するように設定している。
【０１２０】
また、主走査方向の主点位置を軸上では光偏向器５の偏向面４に近づけ、レンズの端部では被走査面７側へ近づけるよう設定している。
【０１２１】
これらより、本実施例では、全像高で主走査方向の部分倍率を均一に補正する効果を得ている。
【０１２２】
図７は、本実施例における主走査方向の部分倍率ｄＹ／ｄθの均一性を示したグラフである。
【０１２３】
図７より部分倍率ｄＹ／ｄθの最大値と部分倍率ｄＹ／ｄθの最小値の差分は１．５％となり、画像に影響が出ないレベルにまで抑えられていることが分かる。
【０１２４】
また、本実施例においては、第２の結像レンズ６ｂの光偏向器５側のレンズ面と被走査面７側のレンズ面の母線形状を共に主走査方向の有効部両端（有効走査領域端部）での面位置がレンズの光軸上の面頂点の位置よりも光偏向器５に近づく形状としている。
【０１２５】
これにより、レンズの主走査方向の幅を狭くでき、かつｆθ特性、主走査方向のコマ収差、像面湾曲等を良好に補正している。
【０１２６】
このように、本実施例では、第２の結像レンズ６ｂをレンズ全体としてメニスカス形状にする場合、軸上の曲率半径、言い換えれば母線形状のベースとなる円弧形状も凹凸形状にしてしまうと、レンズ全体として曲率の非常にきついメニスカス形状になってしまう。
【０１２７】
そこで本実施例においては、主走査断面内において、第２の結像レンズ６ｂの軸上の形状をメニスカス形状（凸凹形状）とする。これにより第２の結像レンズ６ｂをレンズ全体として曲率の緩いメニスカス形状で構成し、第２の結像レンズ６ｂの成型を容易にしている。
【０１２８】
本実施例においては、第２の結像レンズ６ｂの肉厚、各レンズ面の母線形状をこのように設定することによって、走査画角θ１＝０から徐々にθ１が大きくなるに連れ、θ２＜θ３、θ２＝θ３、θ２＞θ３と変化させることができる。
【０１２９】
これにより、コマ収差、像面湾曲、そして部分倍率の均一性を良好に補正でき、かつ走査画角が広く、光路長が短い光走査装置を得ることができる。
【０１３０】
図８は本実施例のｆθ特性を示したグラフである。図８において横軸は像高、縦軸は光走査装置としての理想像高に対する実際の像高とのずれ量ΔｄＹである。
【０１３１】
図８から分かるように理想像高に対する実際の像高とのずれ量ΔｄＹは最大でも０．０９ｍｍと十分良好にｆθ特性が得られている。
【０１３２】
図９は、本実施例の主走査方向の各収差のグラフである。図９において横軸は像高、縦軸は各像高での主走査方向に関する各収差である。
【０１３３】
図９から分かるようにコマ収差は最大で０．１９λ、主走査方向の波面収差は最大で０．０３λと、どちらも十分良好に補正されている。
【０１３４】
ここで上記の如く光偏向器４の偏向面５から被走査面７までの間隔（光路長）をＬ（ｍｍ）とする。
【０１３５】
このとき主走査断面内において結像光学系が無い場合に走査画角θ（ｒａｄ）の光束の主光線が被走査面７上に到達する主走査方向に対する位置から走査画角θ＝０（ｒａｄ）の光束の主光線が到達する位置までの間隔は｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜（ｍｍ）と表せる。
【０１３６】
さらに、結像光学系ＬＢのｆθ係数をＫ（ｍｍ／ｒａｄ）とする。
【０１３７】
ｆθ係数の定義を示す。偏向手段により偏向反射された光線の角度が１ｒａｄ変化したときに、被走査面において、光線の到達する位置が走査方向に沿ってＫｍｍ変化することを意味する。
【０１３８】
このとき、主走査断面内において走査画角θ（ｒａｄ）の光束の主光線が結像光学系を通過したときに光束の主光線が被走査面上に到達する位置から走査画角θ＝０（ｒａｄ）の光束の主光線が到達する位置までの間隔は｜Ｋ×θ｜（ｍｍ）と表せる。
【０１３９】
図１０は、特許文献１（従来）の光走査装置における任意の走査画角θに対する｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜、｜Ｋ×θ｜のそれぞれの関係を示したグラフである。
【０１４０】
図１１は、特許文献１（従来）の光走査装置における任意の走査画角θに対する｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜、｜Ｋ×θ｜のそれぞれの関係を分かりやすく説明するための主走査断面図である。
【０１４１】
尚、図１１中では説明を明確にするために結像光学系を一枚の結像レンズで表し、任意の走査画角θの光束を光線として表している。
【０１４２】
図１０、図１１から分かるように、従来の光走査装置においてはＫ＜Ｌであるため、θ＝０のとき、｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜＝｜Ｋ×θ｜となり、走査画角θが大きくなると共に｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜−｜Ｋ×θ｜の値が２次曲線的に増加する。
【０１４３】
即ち、任意の走査画角θにおいて所望のｆθ特性を得る為に必要な光束を屈折させて被走査面７上での到達位置を光軸に近づけなければならない量は、走査画角θ＝０（光軸と一致）のとき０であり、走査画角θが大きくなるに従って２次曲線的に増加する。
【０１４４】
よって、従来の光走査装置では、間隔（光路長）Ｌを短縮するために走査画角θを広くすると、該走査画角θが大きい走査画角領域において、光束を屈折させなければならない量が著しく大きくなってしまう。
【０１４５】
また、走査画角θが大きくなるに従って、屈折させなければならない量は急激に変化してしまう。
【０１４６】
このような理由から、従来の光走査装置では、上記条件式（１）である０．８５≦Ｗ／２Ｌを満足するような非常に光路長の短い光学系においては、ｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を補正しきれないといった問題点が発生する。
【０１４７】
そこで本実施例においては、条件式（１）を満足する光走査装置において、有限な走査画角をθａ（ｒａｄ）、有効走査領域における最大走査画角をθｍａｘ（ｒａｄ）、ｆθ係数をＫ（ｍｍ／ｒａｄ）とする。このとき、
｜Ｌ×ｔａｎθａ｜＝｜Ｋ×θａ｜ （０＜｜θａ｜＜｜θｍａｘ｜） ‥‥（２）
なる条件を満たす走査画角θａが存在するように各要素θｍａｘ、Ｌ、Ｋを設定している。
【０１４８】
すなわち、本実施例においては、
θｍａｘ＝５６ｄｅｇ、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｋ＝１０９．５ｍｍ、
であり、
θａ＝２８．９（ｄｅｇ）≒０．５２×θｍａｘ（ｄｅｇ）
となる。
【０１４９】
図１２は、本実施例における任意の走査画角θに対する｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜、｜Ｋ×θ｜のそれぞれの関係を示したグラフである。
【０１５０】
図１３は、本実施例における任意の走査画角θに対する｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜、｜Ｋ×θ｜のそれぞれの関係を分かりやすく説明するための主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【０１５１】
図１３から分かる様に本実施例においては走査画角θａで光束を屈折させない状態で被走査面７に到達させる。そして走査画角θａより小さい走査画角領域では光束を光軸から離れる方向に屈折させ、走査画角θａより大きい走査画角領域では光束を光軸に近づける方向に屈折させている。
【０１５２】
ここで、図１２によって、｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜と｜Ｋ×θ｜、θａの関係に置き換えて説明する。
【０１５３】
図１２から分かるように、本実施例においては、最大走査画角θｍａｘの５割の走査画角θａ（０．５２×θｍａｘ（ｄｅｇ））で｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜＝｜Ｋ×θ｜となる。
【０１５４】
また、軸上（θ＝０ｄｅｇ）で｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜と｜Ｋ×θ｜は共に０となる。
【０１５５】
また、軸上から走査画角θａ（０．５２×θｍａｘ（ｄｅｇ））にかけては、Ｌ＜Ｋとなるように設定していることにより｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜＜｜Ｋ×θ｜となる。
【０１５６】
また、走査画角θａから最大走査画角θｍａｘにかけては｜Ｋ×θ｜＜｜Ｌ×ｔａｎ（θ）｜となる。
【０１５７】
すなわち、本実施例では、０＜｜θ｜＜｜θａ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＜｜Ｋ×θ｜ ‥‥（４）
となるように設定している。
【０１５８】
また、｜θａ｜＜｜θ｜≦｜θｍａｘ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＞｜Ｋ×θ｜ ‥‥（５）
となるように設定している。
【０１５９】
これにより、走査画角θａが大きい走査画角領域において光束を屈折させなければならない量又その変化量を低減できる。この為Ｗ／２ｄ＝１．０７と非常に光路長が短く、走査画角θａが広い光走査装置においてもｆθ特性や像面湾曲及びその他の各収差を補正することができる。
【０１６０】
但し、走査画角θａが０．７×θｍａｘよりも大きくなると軸上付近で光軸から離れる方向に屈折させなければならない量が著しく大きくなってしまい、結像光学系ＬＢのレンズの母線形状の曲率が著しくきつい凹面になってしまう為、成型又は加工が困難である。
【０１６１】
また、走査画角θａが０．３×θｍａｘよりも小さくなると最大走査画角付近で光軸に近づく方向に屈折させなければならない量が著しく大きくなってしまう。そして、結像光学系ＬＢのレンズの母線形状の曲率が著しくきつい凹面になってしまう為、成型又は加工が困難となる。
【０１６２】
そこで本実施例では
０．３＜｜θａ｜／｜θｍａｘ｜＜０．７ ‥‥（３）
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【０１６３】
上記条件式（３）を満たすように設定すれば、結像レンズを成型または加工が容易な母線形状のレンズ面で構成でき、十分に本発明の効果が得られる。これによりコンパクトで、かつｆθ特性が良好なる光走査装置を得ることができる。
【０１６４】
さらに望ましくは走査画角θａを最大走査画角θｍａｘの５割程度の走査画角に設定するのが良い。即ち、上記条件式（３）を次の如く設定するのが良い。
【０１６５】
０．４＜｜θａ｜ ／｜θｍａｘ｜＜０．６ ‥‥（３ａ）
条件式（３ａ）を満たすように設定すれば、光軸方向に近づけるよう屈折させる走査画角領域と光軸から遠ざかるよう屈折させる走査画角領域が同程度となる。
【０１６６】
この結果、光軸方向に近づけるよう屈折させる量の最大値と光軸から遠ざかるよう屈折させる量の最大値を共に低減することができる。
【０１６７】
これにより結像光学系ＬＢのレンズの母線形状を、より緩やかで成型しやすく、ｆθ特性をより完全に補正できる。
【０１６８】
本実施例においては、主走査断面内において光路長を短くするために自然収束点を被走査面７よりも４０．６ｍｍ光偏向器５に近い位置となるように入射光学系ＬＡを設定している。
【０１６９】
このような光束を全走査画角において被走査面７上で結像させるために、本実施例では、軸上における結像光学系ＬＢの全系の主走査断面内のパワーを負に設定している。
【０１７０】
図１４は本実施例の主走査方向の像面湾曲を示したグラフである。図１４において横軸は像高、縦軸は各像高での主走査方向の像面ｄＭである。
【０１７１】
図１４から分かるように本実施例では、主走査方向の最大の像面湾曲量と最小の像面湾曲量の差分１．０ｍｍとなり、画像に問題無いレベルにまで十分良好に補正されている。
【０１７２】
ここで主走査断面内における第１の結像レンズ６ａの軸上の焦点距離、第２の結像レンズ６ｂの軸上の焦点距離、結像光学系ＬＢの全系の軸上の焦点距離をそれぞれ順に、ｆＬＢ、ｆ６ａ、ｆ６ｂとする。このとき本実施例においては、
ｆ６ａ＝−６７．８３ｍｍ、ｆ６ｂ＝−６０．８７ｍｍ、ｆＬＢ＝−２７．２９ｍｍ
と設定している。
【０１７３】
即ち、本実施例においては、軸上での結像光学系ＬＢの全系の主走査断面内のパワーを負としており、また、軸上での結像光学系ＬＢを主走査方向に対して負のパワーを有する２枚の結像レンズ６ａ、６ｂで構成している。
【０１７４】
これにより、本実施例においては、結像レンズの軸上のパワーを一枚は正で、もう一枚は負で構成した場合よりも各々の曲率半径を緩くでき、成型しやすい素直な母線形状で構成している。
【０１７５】
ただし、主走査断面内において十分に結像レンズの軸上の曲率半径を緩く設定できる場合は、結像光学系ＬＢの２枚の結像レンズ６ａ、６ｂをどちらも負のパワーに設定しなくてもよい。
【０１７６】
また、本実施例においては上記の如くＷ／２Ｌ比をこのように大きく設定した構成で、各光学性能を実現する為に最大有効走査画角θｍａｘをθｍａｘ＝５６（ｄｅｇ）と広く設定した。しかしこれに限らず、３０（ｄｅｇ）以上であれば本発明の効果は十分に得られる。
【０１７７】
また、本実施例においては、上記の如く光路長をＬ＝１００（ｍｍ）と非常に短く設定したが、これに限らず、
Ｌ≦１２５（ｍｍ）
なる条件を満足すれば、本発明の効果は十分に得られる。
【０１７８】
また、本実施例においては、結像光学系ＬＢを２枚の結像レンズで構成したが、これに限らず、３枚以上の結像レンズ、もしくは１枚の結像レンズで構成してもよい。
【０１７９】
３枚以上の結像レンズで構成した場合は、第１の結像レンズ６ａを該第１の結像レンズ６ａの焦点距離と同等の合成焦点距離となる２枚の結像レンズに置き換えればよい。
【０１８０】
また、１枚の結像レンズで構成した場合は、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂを該第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの合成焦点距離との同等の焦点距離を有する一枚の結像レンズに置き換えればよい。
【０１８１】
このように結像光学系ＬＢを３枚以上の結像レンズ、もしくは１枚の結像レンズで構成しても本発明の効果を十分に得ることができる。
【０１８２】
これにより光路長が短く、ｆθ性能が十分良好なる光走査装置を得ることができる。
【０１８３】
また、本実施例においては、結像レンズの副走査断面内における形状については述べていないが、被走査面上での副走査方向の像面湾曲、副走査倍率の均一性、走査線湾曲等の結像光学系として必要な光学性能を満たしていれば、どのような形状であってもよい。
【０１８４】
また、本実施例においては、上記の如く光路長を短縮する為に光偏向器に入射する光束の主走査方向の収束度を高く設定している。このため偏向面の出入りによって収束ジッター（偏向面の出入り量による被走査面上での照射位置の主走査方向のずれ）が大きくなっている。
【０１８５】
そこで、本実施例では、収束ジッターを低減するために偏向面４の出入り量の少ない揺動タイプの光偏向器（ガルバノミラー）を用いている。
【０１８６】
ガルバノミラーは、ガルバノメータの原理を利用したものであり、以下、この原理について簡単に説明する。
【０１８７】
磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと、電流と磁束とに関連して電磁力が発生して電流に比例した回転力（トルク）が生じる。
【０１８８】
このトルクとバネ力とが平衡する角度まで可動コイルが回動し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無や大小を検出するというのが、ガルバノメータの原理である。
【０１８９】
そこで、ガルバノミラーでは、このガルバノメータの原理を利用して、可動コイルと一体に回転する軸に、前記指針の代わりに反射鏡を設けて構成したものである。
【０１９０】
尚、揺動タイプの光偏向器に限らず、本発明では、回転多面鏡（ポリゴンミラー）を光偏向器として使用してもよい。回転多面鏡（ポリゴンミラー）は、回転軸を中心として等角速度で回転する性能を有する。
【０１９１】
回転多面鏡（ポリゴンミラー）は、ガルバノミラーに比べて、偏向面の数を多く出来るメリットある。
【０１９２】
但し、ガルバノミラーと同じく、回転多面鏡（ポリゴンミラー）でも偏向面の出入りによって収束ジッター（偏向面の出入り量による被走査面上での照射位置の主走査方向のずれ）が発生する。
【０１９３】
また、本実施例においては入射光学系ＬＡをコンパクトで、且つ簡易に構成するためにアナモフィックレンズ２のみで構成したが、これに限ることはない。例えば上記条件式（６）を満たすように入射光学系ＬＡを設定すれば、該入射光学系ＬＡをどのようなパワー配置で構成するかに依らず、本発明の効果を得ることができる。
【０１９４】
例えば、入射光学系ＬＡを光源手段１側からコリメータレンズ、そして副走査方向にパワーを有するシリンダレンズの順で配置して構成しても良い。
【０１９５】
また、本実施例においては、主走査方向において結像レンズの母線形状を光軸を中心に左右対称形状としたが、これに限らず、例えば光軸を中心に左右非対称形状で形成しても良い。
【０１９６】
次に本実施例における光走査装置の光学系の構成を表１に示す。
【０１９７】
また、本実施例における結像光学系のｒ、ｄ、ｎを表２に示す。
【０１９８】
また、本実施例における非球面形状を表３に示す。
【０１９９】
但し、非球面形状は以下の表現式で定義する。
【０２００】
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、主走査面内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査面内において光軸と直交する軸をｚ軸とする。このときのＸ−Ｙ平面と曲面の切断線を母線、それに直交する方向のＸ−Ｚ平面と曲面の切断面を子線としたとき、母線の形状は以下の表現式で表わされる。
【０２０１】
【数１】
【０２０２】
（但し、Ｒは曲率半径、Ｋ、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６ は母線の非球面係数）
【０２０３】
【表１】
【０２０４】
【表２】
【０２０５】
【表３】
【０２０６】
【表４】
【０２０７】
【表５】
【０２０８】
［画像形成装置］
図１５は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、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、実施例１に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１００からは、画像データＤｉ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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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１５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。
【０２１２】
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１５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とで構成されている。そして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。
【０２１３】
図１５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、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【０２１４】
本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、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本発明の実施例１の構成はより効果を発揮する。
【０２１５】
［カラー画像形成装置］
図１６は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置（光結像光学系）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。図１０において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施例１に示した構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。尚、図１６においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器（不図示）と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
【０２１６】
図１６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５３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。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１１，１２，１３，１４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０２１７】
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（１１，１２，１３，１４）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）の各色に対応している。そして各々平行して複数の感光ドラム２１，２２，２３，２４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。
【０２１８】
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置１１，１２，１３，１４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潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４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。
【０２１９】
前記外部機器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。
【符号の説明】
【０２２０】
１ 光源手段 ２ アナモフィックレンズ ２ａ アナモフィックレンズ第一面
２ｂ アナモフィックレンズ第二面 ３ アパーチャー（開口絞り）
４ 偏向手段（等速ガルバノミラー） ５ 偏向面 ＬＡ 入射光学系
ＬＢ 結像光学系 ６ａ 第１の結像レンズ
６ａ 第２の結像レンズ ７ 被走査面（感光体ドラム）
１１、１２、１３、１４ 光走査装置
２１、２２、２３、２４ 像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４ 現像器
４１、４２、４３、４４ 光ビーム
５１ 搬送ベルト ５２ 外部機器
５３ プリンタコントローラ ６０ カラー画像形成装置
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
【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された光束を偏向手段に導光する入射光学系と、前記偏向手段の偏向面で偏向された光束を被走査面上に結像させる結像光学素子を含む結像光学系とを有する光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの前記結像光学系の光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、前記偏向手段の偏向面から自然収束点までの間隔をＳｄ（ｍｍ）とするとき、
０．３＜Ｓｄ／Ｌ＜１
なる条件を満足し、且つ、
有限な走査画角をθａ（ｒａｄ）、有効走査領域における最大走査画角をθｍａｘ（ｒａｄ）、ｆθ係数をＫ（ｍｍ／ｒａｄ）、任意の走査画角をθ（ｒａｄ）とするとき、
｜Ｌ×ｔａｎθａ｜＝｜Ｋ×θａ｜ （０＜｜θａ｜＜｜θｍａｘ｜）
０．３＜｜θａ｜／｜θｍａｘ｜＜０．７
なる条件を満足し、かつ、
０＜｜θ｜＜｜θａ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＜｜Ｋ×θ｜
｜θａ｜＜｜θ｜≦｜θｍａｘ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＞｜Ｋ×θ｜
なる条件を満たす走査画角θａが存在することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの前記結像光学系の光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、前記被走査面上の有効走査幅をＷ（ｍｍ）とするとき、
０．８５≦Ｗ／２Ｌ
なる条件を満足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】
Ｌ≦１２５（ｍｍ）なる条件を満足する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】
前記最大走査画角は、３０（ｄｅｇ）以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
主走査断面内において、前記結像光学系の全系の軸上のパワーは、負であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記結像光学素子は、前記結像光学系の中で最も前記被走査面に近い光学素子であり、主走査断面内において、前記結像光学素子の軸上のパワーは、負であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
全有効走査画角において、前記結像光学系の全系の主走査断面内のパワーは、負であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記結像光学系の中で最も被走査面に近い結像光学素子の被走査面側の面と前記被走査面との前記光軸方向の間隔は、前記偏向手段から前記被走査面までの間に配置されている各光学素子の各面の前記光軸方向の間隔の中で最も広いことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
主走査断面内において、前記結像光学素子の肉厚は、前記結像光学素子の光軸から軸外に向かうに連れて増加し、その後、減少していくことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記結像光学系を構成する全ての結像光学素子は、主走査断面内において軸上のパワーが負であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記結像光学素子の偏向手段側の光学面の主走査方向の形状は、前記結像光学素子の中心から両端部へかけて凸形状から凹形状へ反転することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記結像光学素子の被走査面側の光学面の主走査方向の形状は、前記結像光学素子の中心から両端部へかけて凹形状から凸形状へ反転することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記結像光学素子の入射面及び射出面は、主走査断面内において、有効走査領域端部での面位置が前記結像光学素子の面頂点の位置よりも前記偏向手段に近づく形状であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記結像光学素子は、主走査断面内において、軸上の形状がメニスカス形状より成ることを特徴とする請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか一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１６】
請求項１乃至１４の何れか一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。
【請求項１】
光源手段と、前記光源手段から出射された光束を偏向手段に導光する入射光学系と、前記偏向手段の偏向面で偏向された光束を被走査面上に結像させる結像光学素子を含む結像光学系とを有する光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの前記結像光学系の光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、前記偏向手段の偏向面から自然収束点までの間隔をＳｄ（ｍｍ）とするとき、
０．３＜Ｓｄ／Ｌ＜１
なる条件を満足し、且つ、
有限な走査画角をθａ（ｒａｄ）、有効走査領域における最大走査画角をθｍａｘ（ｒａｄ）、ｆθ係数をＫ（ｍｍ／ｒａｄ）、任意の走査画角をθ（ｒａｄ）とするとき、
｜Ｌ×ｔａｎθａ｜＝｜Ｋ×θａ｜ （０＜｜θａ｜＜｜θｍａｘ｜）
０．３＜｜θａ｜／｜θｍａｘ｜＜０．７
なる条件を満足し、かつ、
０＜｜θ｜＜｜θａ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＜｜Ｋ×θ｜
｜θａ｜＜｜θ｜≦｜θｍａｘ｜の走査画角領域において、
｜Ｌ×ｔａｎθ｜＞｜Ｋ×θ｜
なる条件を満たす走査画角θａが存在することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏向手段の偏向面から前記被走査面までの前記結像光学系の光軸方向の間隔をＬ（ｍｍ）、前記被走査面上の有効走査幅をＷ（ｍｍ）とするとき、
０．８５≦Ｗ／２Ｌ
なる条件を満足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】
Ｌ≦１２５（ｍｍ）なる条件を満足する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】
前記最大走査画角は、３０（ｄｅｇ）以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
主走査断面内において、前記結像光学系の全系の軸上のパワーは、負であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記結像光学素子は、前記結像光学系の中で最も前記被走査面に近い光学素子であり、主走査断面内において、前記結像光学素子の軸上のパワーは、負であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
全有効走査画角において、前記結像光学系の全系の主走査断面内のパワーは、負であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記結像光学系の中で最も被走査面に近い結像光学素子の被走査面側の面と前記被走査面との前記光軸方向の間隔は、前記偏向手段から前記被走査面までの間に配置されている各光学素子の各面の前記光軸方向の間隔の中で最も広いことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
主走査断面内において、前記結像光学素子の肉厚は、前記結像光学素子の光軸から軸外に向かうに連れて増加し、その後、減少していくことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記結像光学系を構成する全ての結像光学素子は、主走査断面内において軸上のパワーが負であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記結像光学素子の偏向手段側の光学面の主走査方向の形状は、前記結像光学素子の中心から両端部へかけて凸形状から凹形状へ反転することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記結像光学素子の被走査面側の光学面の主走査方向の形状は、前記結像光学素子の中心から両端部へかけて凹形状から凸形状へ反転することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記結像光学素子の入射面及び射出面は、主走査断面内において、有効走査領域端部での面位置が前記結像光学素子の面頂点の位置よりも前記偏向手段に近づく形状であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記結像光学素子は、主走査断面内において、軸上の形状がメニスカス形状より成ることを特徴とする請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか一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１６】
請求項１乃至１４の何れか一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。
【図１】
【図１０】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１０】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１０３７１４（Ｐ２０１２−１０３７１４Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７９５８９（Ｐ２０１１−２７９５８９）
【出願日】平成２３年１２月２１日（２０１１．１２．２１）
【分割の表示】特願２００６−５９５４１（Ｐ２００６−５９５４１）の分割
【原出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月２１日（２０１１．１２．２１）
【分割の表示】特願２００６−５９５４１（Ｐ２００６−５９５４１）の分割
【原出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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