JP5517550B2 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

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、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）の画像形成装置に好適なものである。

従来の光走査装置において、複数の光束を１つの光偏向器を用いて走査する場合に、走査後の光束を各色に対応した感光体上に導く必要性から光束を副走査方向で分離するために、入射光束を偏向手段の回転軸に垂直な平面に対して斜め方向から入射する必要が生じてくる。（副走査断面内斜入射光学系）。

光束を偏向手段の回転軸に垂直な平面に対して斜め方向から入射させると被走査面上で走査線が湾曲する。よって、走査線湾曲と波面収差の悪化によるスポット劣化（以後、「スポット回転」と呼称する。）が発生する。

また、このスポット回転を良好に補正できないと設計深度が副走査斜入射していない場合に対して大幅に狭くなってしまうため、極端な製造誤差の低減が必要となり、製品として成り立たなくなる可能性がある。これらの副走査断面内斜入射における問題点を解決する手段として、いくつかの光走査装置が従来より種々と提案されている。

結像光学系に特殊チルト面（子線の面法線が主走査方向に変化する面）を２面以上導入することにより、上記課題を解決しようとした光走査装置が開示されている（特許文献１、２参照）。

特登録３４５３７３７号公報 特開２００６−２５９４２７号公報

特許文献１、２の光走査装置においては、特殊チルト面のチルト変化のさせ方では走査線湾曲補正やスポット劣化補正が必ずしも十分ではなく改善の余地が残されている。また、特許文献１、２のように、２枚の結像レンズのレンズ面に１面ずつ特殊チルト面を形成する。つまり、特殊チルト面が異なる結像レンズに形成されると、２枚の結像レンズの配置誤差により特殊チルト面同士の主走査方向及び副走査方向の面位置がずれる問題が起こる。

本発明は、走査線湾曲および波面収差の劣化によるスポット劣化（スポット回転）を良好に改善することができる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。

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、光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向手段の偏向面に入射させる入射光学系と、前記偏向手段により偏向された光束を被走査面上に集光する結像光学系と、を備える光走査装置であって、前記光源手段からの光束は、副走査断面内において斜め方向から前記偏向面に入射しており、前記結像光学系は、結像光学素子を有しており、該結像光学素子の入射面及び出射面の夫々は、母線上における子線面法線の主走査断面に対する傾きを示す子線チルト角が軸上から最軸外にかけて変化する子線チルト変化面であり、前記入射面及び出射面において、前記軸上の子線チルト角の変化率と前記最軸外の子線チルト角の変化率との差分が同符号であることを特徴とする。

本発明によれば走査線湾曲および波面収差の劣化によるスポット劣化（スポット回転）を良好に改善することができる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。

Ａは実施例１の光走査装置の要部主走査断面図、Ｂは実施例１の光走査装置の要部副走査断面図、Ｃは実施例１における結像レンズの変芯状態を説明する図 実施例１の共振型の光偏向器の要部概略図 実施例１の結像レンズの面形状を説明する図 実施例１のスポット回転を説明する図 Ａは実施例１の瞳上の波面収差の等高線図およびアジムス方向を説明する図、Ｂは実施例１の±４５°アジムス方向の波面収差を説明する図 Ａは実施例１の副走査方向の照射位置に対する子線チルト量の敏感度を説明する図、Ｂは実施例１の子線チルト量の変化率とアジムス４５°方向波面収差アスの関係を説明する図、Ｃは実施例１の子線チルト量の変化率とアジムス４５°方向波面収差量差の関係を説明する図 Ａは実施例１の結像レンズの子線形状を説明するグラフ、Ｂは実施例１の結像レンズの子線形状を説明するグラフ、Ｃは実施例１の結像レンズの子線形状を説明するグラフ 実施例１の光走査装置のアジムス４５°方向波面収差量差を示すグラフ 実施例１の光走査装置のディフォーカス深度を示すグラフ 実施例１の光走査装置の走査線を示すグラフ Ａは実施例１の光走査装置の諸特性を示すグラフ、Ｂは実施例１の光走査装置の諸特性を示すグラフ、Ｃは実施例１の光走査装置の諸特性を示すグラフ 実施例１の光走査装置の結像光学系の副走査方向の横倍率の一様性を示すグラフ Ａは実施例２の光走査装置の要部主走査断面図、Ｂは実施例２の光走査装置の要部副走査断面図 Ａは実施例２の結像レンズの子線形状を説明するグラフ、Ｂは実施例２の結像レンズの子線形状を説明するグラフ、Ｃは実施例２の結像レンズの子線形状を説明するグラフ Ａは実施例２の光走査装置のアジムス４５°方向波面収差量差を示すグラフ、Ｂは実施例２の光走査装置のディフォーカス深度を示すグラフ、Ｃは実施例２の光走査装置の走査線を示すグラフ 実施例３の光走査装置の要部副走査断面図

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１Ａは、本発明の実施例１における光走査装置の主走査方向の要部面図（主走査断面図）である。図１Ｂは、本発明の実施例１における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。図１Ｃは、図１Ｂにおける結像レンズ近傍を拡大した要部断面図である。

尚、以下の説明において、副走査方向（Ｚ方向）とは、偏向手段の回転軸（揺動軸）と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向（偏向手段の回転軸と平行な方向）を法線とする断面である。主走査方向（Ｙ方向）とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。なお、図中記載のＫＹ、ＫＺは各々Ｙ軸、Ｚ軸を回転軸とした回転偏心を意味する。また、子線の曲率半径（ｍｍ）は、結像レンズのレンズ面の法線を含む断面内で定義される。子線の曲率は、１／子線の曲率半径と定義される。

図１Ａ、図１Ｂにおいて、１は光源手段であり、例えば半導体レーザーより成っている。２は、集光光学系としてのカップリングレンズ（コリメータレンズ）であり、光源手段１より出射された発散光束を収束光束に変換している。尚、本実施例では、光源手段から出射した光束を収束光束に変換しているが、これに限らず、平行光束もしくは発散光束に変換しても良い。

３は開口絞りであり、カップリングレンズ２で収束光束とされた光束を制限してビーム形状を整形している。４はシリンドリカルレンズであり、副走査方向のみに所定のパワー（屈折力）を有している。シリンドリカルレンズは副走査断面内においてカップリングレンズ２で収束光束とされた光束を後述する偏向手段としての光偏向器５の偏向面５ａに主走査方向に長手の線像として結像している。尚、カップリングレンズ２、シリンドリカルレンズ４の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。また、カップリングレンズとシリンドリカルレンズを１枚のアナモフィックレンズとして一体的に構成しても良い。

５は偏向手段としての共振型の光偏向器であり、その偏向面５ａが、往復運動することにより、入射光学系ＬＡから出射した光束で被走査面７を主走査方向に偏向走査している。本実施例における偏向面５ａの往復運動は、共振駆動により行われている。

ＳＡは、ｆθ特性特性を有する結像光学系は、プラスチック材料より成る結像光学素子としての単一の結像レンズより成り、光偏向器５の偏向面５ａで偏向走査された光束を被走査面７上に結像させている。７は被走査面としての感光ドラム面である。結像光学系ＳＡは、副走査断面内において、共振型の光偏向器５の偏向面５ａの面倒れを補正している。

主走査断面内において、光偏向器５の偏向面５ａに入射する光束の光束幅は、偏向面５ａの主走査方向の幅よりも狭い。

本発明の光偏向器５は、回転多面鏡（ポリゴンミラー）でも良い。

また、図１Ａにおいて結像レンズ６側から共振型の光偏向器５の偏向面５ａに正面から光束を入射させている（正面入射）。また、本実施例では、図１Ｂに示すように偏向面５ａに入射する光束は、副走査断面内において有限の角度を成して斜め入射させている。

図１Ｂにおいては、副走査方向に斜入射角γ＝３°の角度を与え、光源手段１から出射した光束を図の斜め下方向から入射させている。したがって、偏向面５ａによって偏向走査された光束も同様に副走査方向に斜入射角γ´＝３°の角度と同じ角度を成して図１Ｂの上方に偏向反射される。

結像レンズ６は、アナモフィックな面を含み、偏向点を含み光偏向器の回転軸（揺動軸）に垂直な基準平面Ａに対して上方に偏向反射された偏向光束が入射されるように副走査方向上方に所定の距離を置いて配置されている。そして結像レンズ６に入射した偏向光束を被走査面７上にスポット状に結像させている。

図２は本発明の実施例１の共振型の光偏向器の要部概略図である。同時において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。本実施例の共振型の光偏向器５においては、複数の可動子（振動子）５０１，５０２とねじりバネ５０４とを構成する系が、基本周波数およびその整数倍の周波数で同時に振動するように駆動制御手段５０７が駆動手段５０６を制御する。その際に、基本周波数およびその整数倍の周波数で駆動する可動子５０１，５０２の振幅と位相を様々に変化させることで、様々な駆動を行うことができる。尚、図２において、５ａは偏向面、５０３は磁石、５０５は支持部、５０７は駆動制御手段である。

表１−１、表１−２に本実施例における光走査装置の光学系の諸特性を示す。

図３に本発明の実施例１の結像レンズ６のレンズ面の概念図を示す。

結像レンズ６の入射面６ａおよび出射面６ｂの母線形状は、１６次までの関数で表わせる非球面形状で定義している。図３のように各レンズ面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査断面内において光軸と直交する軸をＺ軸とする。そして、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平面との曲面の切断線を子線と定義する。このとき主走査方向（Ｙ方向）と対応する母線方向の母線形状Ｘａは、

（但し、Ｒは母線の曲率半径、Ｋ、Ｂ_２〜Ｂ_１６は非球面係数）なる式で表されるものである。また、副走査方向（Ｚ方向）と対応する子線形状Ｓが、

なる式で表されるものである。Ｓは母線方向の各々の位置Ｙにおける母線の法線上におけるレンズ面の法線を含む垂直な面内に定義される子線形状である。ここで、ｒ’は主走査方向の面座標Ｙにおける副走査方向の曲率半径（子線の曲率半径）であり、

なる式で表されるものである。式（ｂ）の第２項は子線非球面成分であり、ＭｉｊはＹのＩ乗、Ｚのｊ乗の非球面項の係数を意味するものである。本実施例における結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂは、共に子線チルト変化面で形成されている。

ここで「子線チルト変化面」とは、母線上における子線面法線の主走査断面に対する傾きが主走査方向における軸上から軸外にかけて副走査方向に変化する面と定義される。更に、「子線チルト変化面」とは、各レンズ面において各子線の曲率中心が同一平面上にない面のことである。例えば、上記式（ｂ）において定数Ｍｉ＿１が値を持つ面が子線チルト変化面である。次に、子線チルト変化面による走査線湾曲およびスポット回転の補正の原理について説明する。

走査線湾曲を補正しようとした場合、各光線通過位置での子線のチルト量（以下、単に「子線チルト量」とも称す。）を適切に設定することにより、被走査面上での照射位置のコントロールが可能であり、走査線湾曲の補正が可能となる。尚、子線チルト角（子線チルト量）とは、子線面法線と主走査断面（ＸＹ断面）との成す副走査方向の角度と定義される。「子線面法線」とは、母線上におけるレンズ面の法線と定義される。「子線面法線」とは、図３における「母線の法線」である。

ここで、スポット回転を定量化する指標としてアジムス４５°方向波面収差量差（以下４５°アスと表記する）というものを定義する。スポット回転はアジムス±４５°の波面収差のバランスが崩れた場合に発生する。

図４は、スポット回転が発生している場合のスポット形状を示している。図５Ａは図４のようなスポット回転が発生している状態での単位円に規格化した瞳上における波面収差を等高線図で表示したものである。

図５Ａに示すように、主走査方向をアジムス０°、副走査方向をアジムス９０°として、その中間の±４５°方向のアジムスを考える。図５Ｂは図５Ａのアジムス４５°方向および−４５°方向の断面図である。

図５Ｂに示すように、そのアジムスにおける２本のマージナル光線の波面収差をそれぞれＷＡｕ、ＷＡｌとし、波面収差のハロ成分ＷＡｈを、
ＷＡｈ＝（ＷＡｕ＋ＷＡｌ）／２
とする。±４５°方向アジムスにおける波面収差のハロ成分をそれぞれＷＡｈ（＋４５°）、ＷＡｈ（−４５°）としたとき、４５°アスＷＡａｓ（±４５°）を
ＷＡａｓ（±４５°）＝ＷＡｈ（＋４５°）−ＷＡｈ（−４５°）
として定義する。

この４５°アスが０であればスポット回転は発生していないといえる。スポット回転を補正するためには各走査画角での結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂでの光線通過位置での瞳内での子線チルト量の変化率を制御する必要がある。このアジムス４５°方向波面収差量差は各走査画角での結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂ上での瞳内における子線チルト量の母線方向の変化率に比例して変化する。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは各々本実施例の状態から子線チルト角の変化率（子線チルト量の変化率）を変化させたときの４５°アスをプロットしたグラフである。これらのグラフから４５°アスが子線チルトの変化率に比例して変化していることがわかる。

ここで、子線チルト角の変化率（子線チルト量の変化率）とは、任意の光線通過位置における母線方向（Ｙ方向）の単位長さ当たりの子線チルト角の変化率である。

具体的には、式（Ｂ）におけるＹの関数から成るＺ１次項の係数のＹの１階微分値に相当する。

従って、４５°アスを補正するためには、各走査画角における結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂ上の瞳内における子線チルト量の変化率を副走査斜入射によって発生している４５°アスとキャンセルするような４５°アスが発生するような形状に設定すればよい。

これまで述べたように、走査線湾曲は、各走査画角のおける結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂの光線通過位置での子線チルト量を適切に設定することで補正が可能となる。また、スポット回転（４５°アス）は各走査画角における結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂ上の瞳内における子線チルト角の変化率（子線チルト量の変化率）を適切に設定することで補正が可能となる。

しかしながら、一般に走査線湾曲を補正するための子線チルト量の変化と４５°アスを補正するための子線チルト量の変化を子線チルト面、１面で両立させることはできない。

子線チルト面を２面用いることで走査線湾曲と４５°アスを補正することが可能である。先に示した２面の子線チルト量変化に対する照射位置敏感と子線チルト量変化の変化率に対する４５°アスの変化量の敏感度から一意的に両者が補正できる子線チルト量変化を設定することができる。

結果として、単一の結像レンズ６の入射面及び出射面は、母線上における子線面法線の主走査断面に対する傾きを示す軸上の子線チルト角と母線上における子線面法線の主走査断面に対する傾きを示す軸外の子線チルト角の差分Ａの符号が同符号とすれば良い。

また、単一の結像レンズ６の入射面と単一の結像レンズ６の出射面の同一の像高における子線チルト角の変化率の差分の絶対値は、結像レンズ６の入射面及び出射面の最軸外の像高（３４ｍｍ）における子線チルト角の変化率の絶対値の１／５以下とすることで、極めて良好に走査線湾曲と４５°アスを補正することが可能となる。

結像レンズ６の入射面と結像レンズ６の出射面の同一の像高における子線チルト角の変化率の差分の絶対値は、像高の全域に渡って、３ｍｉｎ／ｍｍ以下である。結像レンズ６の入射面の最軸外の像高（３４ｍｍ）における子線チルト角の変化率の絶対値は、２０ｍｉｎ／ｍｍである。結像レンズ６の出射面の最軸外の像高（３４ｍｍ）における子線チルト角の変化率の絶対値は、２２ｍｉｎ／ｍｍである。像高とは、被走査面上における主走査方向の位置を示す。

また、単一の結像レンズ６の入射面及び出射面は、軸上から軸外へかけて副走査方向に変化する子線チルト角の変化率の符号が同符号とすることで、極めて良好に走査線湾曲と４５°アスを補正することが可能となる。

本実施例では、副走査断面内における偏向手段の回転軸に垂直な面に対する偏向手段の偏向面に斜入射する光束の斜め入射方向がマイナス（下方向）なので（図１Ｂ）、差分Ａの値は、マイナスとすれば良い。

本実施例では、副走査断面内において、偏向手段の回転軸に垂直な面に対して、光束を下方向（マイナス）から偏向手段の偏向面に斜入射させた場合について、説明をした。本発明では、副走査断面内において、偏向手段の回転軸に垂直な面に対して、光束を上方向（マイナス）から偏向手段の偏向面に斜入射させた場合についても同様に考えれば良い。副走査断面内における偏向手段の回転軸に垂直な面に対する偏向手段の偏向面に斜入射する光束の斜め入射方向がプラス（上方向）である場合、差分Ａの値は、プラスとすれば良い。

図６Ａは、各面の各走査画角における子線チルト量に対する照射位置の敏感度を示している。また、図６Ｂおよび図６Ｃはそれぞれ各面（Ｒ１面、Ｒ２面）の主走査方向への子線チルト量の変化率と４５°アスの関係を示している。図６Ａから分かるように入射面６ａ（Ｒ１面）と出射面６ｂ（Ｒ２面）を同一方向にチルトさせた際の副走査方向の照射位置敏感度は異符号である。

また、図６Ｂ、図６Ｃからわかるように、入射面６ａ（Ｒ１面）と出射面６ｂ（Ｒ２面）を同じ子線チルト量の変化率で変化させた際のアジムス４５°方向波面収差アス変化は逆方向に変化する。

したがって、入射面６ａ（Ｒ１面）と出射面６ｂ（Ｒ２面）を同一方向にチルト変化させながら、子線チルト角の変化率（子線チルト量の変化率）を変化させていくことで照射位置を大きく変化させることなくアジムス４５°方向波面収差アスの補正と走査線湾曲を補正を良好に両立することができる。

図７Ａは、本実施例の結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂの子線曲率の変化をプロットしたグラフである。同図において、横軸が各レンズ面のおけるＹ座標、縦軸が母線に直交する断面における子線曲率を示している。

本実施例の結像レンズ６は、軸上（Ｙ＝０）における子線断面形状が偏向手段側に凹面を向けたメニスカス形状であり、軸上から軸外にかけて子線曲率が減少するように変化（両凸形状へと変化）している。

つまり、本実施例の結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂは、ともに子線曲率が主走査方向の位置によって変化する子線曲率面であって、少なくとも１面（本実施例では入射面６ａ）では子線曲率が反転している。

また、本実施例の結像レンズ６は、結像レンズの小型化を図るため、カモメ形状（母線曲率に複数の変曲点を有する）であり、子線のペンディングにより副走査像面と副走査方向の横倍率の一様性をとっている。つまり、本実施例の結像レンズ６は、入射面６ａ、出射面６ｂが、ともに主走査断面の形状が非円弧であり、複数の変曲点を有している。

図７Ｂは、結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂの母線上における子線チルト量の変化を示したグラフであり、横軸が各レンズ面におけるＹ座標、縦軸が各位置での子線チルト量を示している。

単一の結像レンズ６の入射面６ａの軸外の子線チルト角が入射面上の主走査方向の５割像高より外側で単調に減少し、かつ、単一の結像レンズ６の出射面６ｂの軸外の子線チルト角が出射面上の主走査方向の５割像高（１５ｍｍ）より外側で単調に減少させている。これにより本実施例では、課題としている走査線湾曲と４５°アスを良好に補正している。

本実施例では、副走査断面内斜入射方向が下方向（マイナス）なので、軸外の子線チルト角を５割像高より外側で単調に減少させた。

しかし、副走査断面内斜入射方向が上方向（プラス）の場合、単一の結像レンズの入射面の軸外の子線チルト角が入射面上の主走査方向の５割像高より外側で単調に増加させ、かつ、単一の結像レンズの出射面の軸外の子線チルト角が出射面上の主走査方向の５割像高より外側で単調に増加させれば、課題としている走査線湾曲と４５°アスを良好に補正できる。

また、図７Ｃは結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂの母線上における子線チルト量のＹ方向の変化率を示したグラフである。図７Ｃに示すように子線のチルト量のＹ方向の変化率が連続的に変化するようにした方が、走査線湾曲および４５°アスの補正が容易である。

このように本実施例では母線上での子線面法線が図７のように変化し、子線面法線の傾きが軸上から軸外にかけて主走査方向に変化している。

そして、単一の結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂは、軸上から軸外へかけて副走査方向に変化する子線チルト角の変化率（子線チルト量の変化率）の符号が同符号なので、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正できている。また、単一の結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂは、主走査方向の５割像高（１５ｍｍ）より外側にて副走査方向に変化する子線チルト角の変化率が単調に減少しているので、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正できている。本実施例では、副走査断面内斜入射方向が下方向（マイナス）なので、子線チルト角の変化率を５割像高より外側で単調に減少させた。

しかし、副走査断面内斜入射方向が上方向（プラス）の場合、単一の結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂは、主走査方向の５割像高より外側にて副走査方向に変化する子線チルト角の変化率が単調に増加させることで、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正できることになる。

図８は、本実施例における光走査装置の各像高における４５°アスをプロットしたものである。有効走査領域（±１０７ｍｍ幅）の全域において４５°アスが±０．０５λ以下であり、副走査断面内において斜入射構成にしたことにより発生した４５°アスを良好に補正できていることがわかる。

図９は、本実施例の光走査装置の焦点深度（ＬＳＦ深度）を示したグラフである。同図において、スライスレベルを主走査方向８５μｍ、副走査方向９５μｍと設定して算出したものである。

主走査方向の全像高において、８５μｍ以下のスポット径を達成する被走査面上のディフォーカス方向の距離は±２ｍｍになっている。同様に、副走査方向の全像高において９５μｍ以下のスポット径を達成する被走査面上のディフォーカス方向の距離は±４．５ｍｍになっており、十分に焦点深度が確保されている。

また、図１０は走査線湾曲、つまり各像高における被走査面上での主光線の副走査方向の到達位置を軸上を０としてプロットしたグラフである。走査線湾曲（走査線の直線性）もＰ−Ｐ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）で２０μｍ以下であり良好に補正されていることがわかる。

図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃは各々他の諸光学特性を示した図であり、図１１Ａは主走査方向の像高ズレ、図１１Ｂは主走査方向の部分倍率、図１１Ｃは近軸像面（像面湾曲）を示している。各図に示したように主走査方向の近軸像面（像面湾曲）及び副走査方向の近軸像面（像面湾曲）、主走査方向の部分倍率ともに良好に補正されていることが分かる。また、図１２は、各像高における結像光学系６の副走査方向における横倍率の一様性を示したグラフであり、軸上の副走査方向の倍率に対する軸外の副走査方向の倍率からのずれを示している。

本実施例では、結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂの各面の子線曲率を軸上から軸外にかけて変化させることで、副走査方向の被走査面と副走査方向における横倍率の一様性（±１０％以内）を良好に補正し、両立させている。

本実施例では、単一の結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂに子線チルト変化面を設けることで、偏心敏感度の高い子線チルト結像レンズ６の入射面６ａ、出射面６ｂ面の相対位置ずれを抑えたプラスチックモールドレンズとして成形することができる。また、複数の結像レンズに分けて子線チルト変化面を設けるよりも組立誤差等による性能劣化を低減することができる。

副走査断面内における偏向手段の回転軸に垂直な面に対する前記偏向手段の偏向面に斜入射する光束の斜め入射方向が下方向（マイナス）なので、副走査断面内において、偏向手段の回転軸に垂直な面に対してマイナス方向にチルトさせて、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正している。また、本実施例では、副走査断面内において、偏向面に下方向（マイナス）から斜入射してくる光束の偏向面上での偏向基準点を含む偏向面の法線Ａに対して結像レンズ６の光軸をＺ方向プラス側に上方向へシフトさせて、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正している。

副走査断面内における偏向手段の回転軸に垂直な面に対する偏向手段の偏向面に斜入射する光束の斜め入射方向が上方向（プラス）である場合、副走査断面内において、偏向手段の回転軸に垂直な面に対してプラス方向にチルトさせれば、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正できる。

同様に、副走査断面内斜入射方向が上方向（プラス）の場合には、偏向面に下方向（プラス）から斜入射してくる光束の偏向面上での偏向点を含む偏向面の法線Ａに対して結像レンズ６の光軸をＺ方向マイナス側に下方向へシフトさせれば、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正できる。

つまり、副走査断面内斜入射方向が上方向（プラス）の場合には、結像レンズ６のＺ方向シフト方向、Ｙ軸周りの回転偏心量および子線チルト係数（Ｍｉ＿１）の符号を反転させることとなる。

図１３Ａは、本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図１３Ｂは、同様に本発明の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚの座標軸は実施例１と同様である。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は偏向手段として４面ポリゴンを使用し、ｆθ特性を有する結像光学系が２枚の結像光学素子からなることである。また、カップリングレンズ（コリメータレンズ）２により、光源手段１より出射された発散光束を平行光束に変換していることも実施例１と異なる。

なお、実施例１同様に副走査方向に斜入射角γ＝３°の角度を与え光源手段から出射した光束を斜め下方向から入射させている。従って、偏向面によって偏向走査された光束も同様に副走査方向に斜入射角γ´＝３°と同じ角度を成して上方に偏向反射されｆθ特性を有する結像光学系に入射している。

本実施例においては、第１の結像レンズ２６の入射面及び出射面の子線曲率は一定であり、第２の結像レンズ２７の入射面及び出射面に子線曲率変化面であり、且つ、子線チルト変化面を用いている。

表２−１、表２−２に本実施例における光走査装置の光学系の諸特性を示す。

なお、各係数のｕ，ｌはそれぞれＹ＞０の領域での係数、Ｙ＜０の領域での係数を示している。

実施例１同様に第２の結像レンズ２７の子線曲率の変化、子線チルト角（子線チルト量）の変化、および、子線チルト角（子線チルト量）の変化率を図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃに示す。また、光走査装置の諸光学特性を図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃに示す。

図１４Ａからわかるように第２の結像レンズ２７の子線断面形状は、軸上では両凸形状であり軸外に行くに従って偏向手段側に凹面を向けたメニスカス形状になっている。

第２の結像レンズ２７の入射面及び出射面は、母線上における子線面法線の主走査断面に対する傾きを示す子線チルト量（子線チルト角）が軸上から軸外にかけて副走査方向に変化する子線チルト変化面である。

また、第２の結像レンズ２７の入射面と第２の結像レンズ２７の出射面の同一の像高における子線チルト角の変化率の差分の絶対値は、第２の結像レンズ２７の入射面及び出射面の最軸外の像高（３４ｍｍ）における子線チルト角の変化率の絶対値の１／５以下とすることで、極めて良好に走査線湾曲と４５°アスを補正することが可能となる。

第２の結像レンズ２７の入射面と第２の結像レンズ２７の出射面の同一の像高における子線チルト角の変化率の差分の絶対値は、像高の全域に渡って、２ｍｉｎ／ｍｍ以下である。第２の結像レンズ２７の入射面の最軸外の像高（３４ｍｍ）における子線チルト角の変化率の絶対値は、２０ｍｉｎ／ｍｍである。第２の結像レンズ２７の出射面の最軸外の像高（３４ｍｍ）における子線チルト角の変化率の絶対値は、３０ｍｉｎ／ｍｍである。

また、第２の結像レンズ２７の入射面及び出射面は、軸上の子線チルト角の変化率と軸外の子線チルト角の変化率の差分の符号が同符号である。よって、走査線湾曲およびスポット回転を良好に補正することができる。

また、被走査面側の第２の結像レンズ２７の入射面及び出射面は、軸上の子線チルト角の変化率と一方の軸外の子線チルト角の変化率の第１の差分の符号と軸上の子線チルト角の変化率と他方の軸外の子線チルト角の変化率の第２の差分の符号が反対である。

図１５Ａは、本実施例における光走査装置の各像高におけるアジムス４５°方向波面収差アスをプロットしたものである。有効走査領域（±１１０ｍｍ幅）の全域においてアジムス４５°方向波面収差アスが±０．０５λ以下であり、副走査断面内斜入射により発生したアジムス４５方向波面収差アスを良好に補正できていることがわかる。

図１５Ｂは、本実施例の光走査装置の焦点深度（ＬＳＦ深度）を示したグラフである。同図はスライスレベルを主走査方向８５μｍ（設計ベストスポット径７０μｍ）、副走査方向を９５μｍ（設計ベストスポット径８０μｍ）と設定して算出したものである。

主走査方向の全像高において、８５μｍ以下のスポット径を達成する被走査面上のディフォーカス方向の距離は約±２ｍｍになっている。同様に副走査方向の全像高において９５μｍ以下のスポット径を達成する被走査面上のディフォーカス方向の距離は約±５ｍｍとなっており十分に焦点深度が確保されている。

また、図１５Ｃは、走査線湾曲、つまり各像高における被走査面上での主光線の副走査方向の到達位置を軸上を０としてプロットしたグラフである。走査線湾曲（走査線の直線性）もＰ−Ｐ（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）で１５μｍ以下であり良好に補正されていることがわかる。

また、本実施例においては、子線非球面（Ｚ４次）も使用しており、これにより入射系光学系等の配置誤差が生じて照射位置が変動しても副走査ピント変化が少ない系となっている。

また、本実施例では、副走査断面内において、偏向面に下方向（マイナス）から斜入射してくる光束の偏向面上での偏向基準点を含む偏向面の法線Ａに対して第２の結像レンズ２６の光軸をＺ方向プラス側に上方向へシフトさせて、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正している。

副走査断面内斜入射方向が上方向（プラス）の場合には、偏向面に下方向（プラス）から斜入射してくる光束の偏向面上での偏向点を含む偏向面の法線Ａに対して第２の結像レンズ２６の光軸をＺ方向マイナス側に下方向へシフトさせれば、走査線湾曲と４５°アスを良好に補正できる。

つまり、副走査断面内斜入射方向が上方向（プラス）の場合には、第２の結像レンズ２６のＺ方向シフト方向、子線チルト係数（Ｍｉ＿１）の符号を反転させることとなる。

図１６は、本発明の実施例３におけるカラー画像形成装置の副走査断面図である。図１６において図１Ａに示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において、前述の実施例１と異なる点は、各色（Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック））に対応した４つの感光ドラム７１〜７４から成るカラー画像形成装置に本発明を適用したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。

つまり、本実施例では、光走査装置を２つ用いている（但し、偏向手段１５は共有している。）。更に、各々の結像光学系ＳＡ、ＳＢへ本の光束を入射させて、共有の偏向手段１５に同時に４本の光束を入射させ、共有の偏向手段１５で４つの光束を偏向し、各々に対応した感光体（感光ドラム）７１〜７４上を光走査している。図１５において、Ｓ１，Ｓ２は各々光走査装置である。１５は、略等角速度のＭＥＭＳから成る偏向手段である。

本実施例の結像レンズ６１、６２は、前述の実施例１と同様に入射面及び出射面が共に子線チルト変化面で形成されている。

光走査装置Ｓ１（Ｓ２）の結像光学系ＳＡ（ＳＢ）は、偏向手段１５によって偏向走査された夫々２本の偏向光束ＢＭａ，ＢＭｂ（ＢＭｃ、ＢＭｄ）を被走査面としての感光体面７１、７２（７３、７４）上に結像させている。カラー画像形成装置には、パーソナルコンピュータ等の外部機器（不図示）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、２つの光走査装置に入力される。

１ 光源手段
２ コリメータレンズ
３ 絞り
４ シリンドリカルレンズ
５ 光偏向器
６ 結像レンズ
７ 被走査面

Claims (8)

1. 光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向手段の偏向面に入射させる入射光学系と、前記偏向手段により偏向された光束を被走査面上に集光する結像光学系と、を備える光走査装置であって、
   前記光源手段からの光束は、副走査断面内において斜め方向から前記偏向面に入射しており、
   前記結像光学系は、結像光学素子を有しており、
   該結像光学素子の入射面及び出射面の夫々は、母線上における子線面法線の主走査断面に対する傾きを示す子線チルト角が軸上から最軸外にかけて変化する子線チルト変化面であり、
   前記入射面及び出射面において、前記軸上の子線チルト角の変化率と前記最軸外の子線チルト角の変化率との差分が同符号であることを特徴とする光走査装置。
2. 光源手段と、該光源手段から出射した光束を偏向手段の偏向面に入射させる入射光学系と、結像光学素子を有し、前記偏向手段により偏向された光束を被走査面上に集光する結像光学系と、を備える光走査装置であって、
   前記光源手段からの光束は、副走査断面内において斜め方向から前記偏向面に入射しており、
   前記結像光学素子の入射面及び出射面の夫々は、母線上における子線面法線の主走査断面に対する傾きを示す子線チルト角が軸上から最軸外にかけて変化する子線チルト変化面であり、
   前記入射面及び出射面での同一の像高における子線チルト角の変化率の差分の絶対値は、前記入射面及び出射面での前記最軸外における子線チルト角の変化率の絶対値の１／５以下であることを特徴とする光走査装置。
3. 前記結像光学系は、単一の結像光学素子からな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。
4. 前記結像光学系は、２枚の結像光学素子からなり、該２枚の結像光学素子のうち前記被走査面側の結像光学素子の入射面及び出射面の夫々が前記子線チルト変化面であ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。
5. 前記被走査面側の結像光学素子の入射面及び出射面の夫々において、前記軸上の子線チルト角の変化率と一方の最軸外の子線チルト角の変化率との第１の差分と、前記軸上の子線チルト角の変化率と他方の最軸外の子線チルト角の変化率との第２の差分と、が異符合であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記結像光学素子は、モールドレンズであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置を備え、該光走査装置により前記被走査面に配置された感光体上を走査することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至６のいず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、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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