JP6370127B2 - 結像光学素子及びそれを備える光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、結像光学素子及びそれを備える光走査装置に関する。特に、高速、高密度記録を達成するために、複数の発光部を有する光源を備えたマルチビーム光走査装置に関し、レーザビームプリンタ、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に好適なものである。

従来から、複数の発光部を有する光源を備えたマルチビーム光走査装置が、レーザビームプリンタやデジタル複写機等で広く利用されている。
マルチビーム光走査装置においては、偏向器の偏向面に対して副走査断面において垂直に光束を入射させる構成（以下、「偏向面垂直入射光学系」と称する。）が知られている。
偏向面垂直入射光学系を備えたマルチビーム光走査装置においては、各光束が、同一の被走査面上に描く走査線の副走査方向の間隔を、有効走査領域内全域で均一とするために、偏向器の偏向面と被走査面との間の結像光学系の副走査倍率を有効走査領域内全域で一定としている。

一方で、近年、装置のコンパクト化のために、１つの偏向器で複数の被走査面を走査する光走査装置が利用されている。１つの偏向器で複数の被走査面を走査するために、偏向器の偏向面に対して副走査方向に斜めに光束を入射させる構成（以下、「偏向面斜入射光学系」と称する。）が多用されてきている。
偏向面斜入射光学系を備えたマルチビーム光走査装置においては、有効走査領域内全域で結像光学系の副走査倍率を一定とすると、走査線の副走査方向の間隔が均一にならず、間隔ムラが発生する。
この問題を解決するために、特許文献１は、走査開始側と走査終了側で、結像光学系の副走査倍率を異ならせることで、走査線の副走査方向の間隔を均一にする方法を開示している。

しかしながら、偏向面垂直入射光学系又は偏向面斜入射光学系を備えるマルチビーム光走査装置において、結像光学系等を構成する光学部品に傾きやシフトといった製造誤差、組立誤差等が生じると、複数の光束が被走査面上で光スポットとして結像される位置に設計値からのズレが発生する。
特に、副走査方向のズレ量については、主走査方向の走査位置に応じてズレ量が異なると共に、複数の発光部からの各々の光束毎にそのズレ量が異なるために、主走査方向の走査位置に応じて走査線の副走査方向の間隔にムラが生じ、印字性能が劣化する。

この問題を解決するために、特許文献２は、結像光学系のｆθ係数及び隣り合う発光部の主走査方向の間隔に応じて、コリメータレンズの焦点距離及び主走査方向の光束幅を制限する主走査絞りの位置を最適化する方法を開示している。
また、特許文献３は、結像光学系の結像レンズの母線形状を最適化する方法を開示している。

しかしながら、特許文献２に開示されている方法では、コリメータレンズの焦点距離や主走査絞りの位置に関して制限が生じ、入射光学系の設計自由度が落ちてしまう。
また、特許文献３に開示されている方法では、結像光学系の結像レンズの母線形状が光軸方向に大きく湾曲するために、結像光学系の配置に制限が生じ、無用な大型化や高コスト化を招いてしまう。

特許第４８８３７９５号 特許第４４１８５６７号 特開２０１３−１１４０９５号公報

そこで、本発明では、上記の問題を解決するために、入射光学系の設計自由度を落とさず、且つ無用な大型化や高コスト化を招かずに、製造誤差、組立誤差等に伴う複数の走査線の間の副走査方向の間隔ムラを低減することができる光走査装置用の結像光学素子を提供することを目的とする。

本発明に係る光走査装置に用いられる結像光学素子は、偏向器により光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する光走査装置に用いられる結像光学素子であって、副走査断面内において非円弧形状である光学面を有し、主走査方向における座標をＹ、副走査方向における座標をＺとし、副走査断面内において、光学面の光軸上での曲率半径をｒ、光学面の曲率半径の変化係数をＤ_ｉ、離心率をｋ、非球面係数を

とし、副走査断面内における光学面の形状Ｓを

なる式で定義するとき、ｎが３となる項を含み、ｎが３となる項のうち少なくとも一つの項の非球面係数は、主走査方向において非対称に変化することを特徴とする。

本発明によれば、入射光学系の設計自由度を落とさず、且つ小型及び低コストを維持したまま、製造誤差、組立誤差等に伴う複数の走査線の間の副走査方向の間隔ムラを低減することができる光走査装置用の結像光学素子を提供することができる。

第１実施形態に係る光走査装置の主走査断面図。 光走査装置の結像光学系の副走査断面図。 光走査装置の入射光学系の副走査断面図。 （ａ）は光源側から見た２つの発光部Ａ及びＢの配置を示した図、（ｂ）は２つの発光部Ａ及びＢから出射した光束が被走査面上に結像する位置を示した図。 ２つの発光部Ａ及びＢからそれぞれ出射した光束の主光線が、偏向面によって反射される様子を示した図。 第１実施形態に係る光走査装置におけるＪ₃の主走査方向レンズ面座標Ｙに対する変化を示した図。 （ａ）は第２結像レンズのレンズ面の光源側端部における副走査断面図、（ｂ）は第２結像レンズのレンズ面の反光源側端部における副走査断面図。 （ａ）は第２結像レンズのレンズ面の光源側端部におけるレンズ面副走査高さと副走査断面内パワーとの関係を示した図、（ｂ）は第２結像レンズのレンズ面の反光源側端部におけるレンズ面副走査高さと副走査断面内パワーとの関係を示した図。 第１実施形態に係る光走査装置において、第２結像レンズが副走査方向上側へ０．１ｍｍシフトした時の、被走査面上での各像高における、光束Ｒａ及びＲｂの間の走査線間隔を示した図。 副走査方向の波面収差量の変動量Ｗ_varとスポット径肥大率の関係を示した図。 第２実施形態に係る光走査装置の主走査断面図。 光走査装置の結像光学系の副走査断面図。 光走査装置の入射光学系の副走査断面図。 （ａ）は光源側から見た２つの発光部Ａ及びＢの配置を示した図、（ｂ）は２つの発光部Ａ及びＢから出射した光束が被走査面上に結像する位置を示した図。 第２実施形態に係る光走査装置におけるＪ₃の主走査方向レンズ面座標Ｙに対する変化を示した図。 （ａ）は第２結像レンズのレンズ面の光源側端部における副走査断面図、（ｂ）は第２結像レンズのレンズ面の反光源側端部における副走査断面図。 （ａ）は第２結像レンズのレンズ面の光源側端部におけるレンズ面副走査高さと副走査断面内パワーとの関係を示した図、（ｂ）は第２結像レンズのレンズ面の反光源側端部におけるレンズ面副走査高さと副走査断面内パワーとの関係を示した図。 第２実施形態に係る光走査装置において、第２結像レンズが副走査方向上側へ０．１ｍｍシフトした時の、被走査面上での各像高における、光束Ｒａ及びＲｂの走査線間隔を示した図。 第３実施形態に係る光走査装置の主走査断面図。 光走査装置の結像光学系の副走査断面図。 光走査装置の入射光学系の副走査断面図。 光源側から見た２つの発光部の配置を示した図。 光源の２つの発光部から出射した光束が被走査面上に結像する位置を示した図。 第４実施形態に係る光走査装置の主走査断面図。 光走査装置の結像光学系の副走査断面図。 光走査装置の入射光学系の副走査断面図。 光源側から見た４つの発光部の配置を示した図。 光源の４つの発光部から出射した光束が被走査面上に結像する位置を示した図。 第４実施形態に係る光走査装置におけるＪ₃の主走査方向Ｙに対する変化を示した図。 第４実施形態に係る光走査装置の第２結像レンズにおいて、光路ＲＡ及びＲＣについては座標軸Ｚのプラス方向へ、光路ＲＢ及びＲＤについてはマイナス方向へ各々０．１ｍｍシフトした時の、被走査面上での各像高における、光束Ｒａ及びＲｄの間の走査線間隔を示した図。 本発明に係る光走査装置が搭載されたカラー画像形成装置の要部概略図。

以下、本発明に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。

なお、以下の説明において、主走査方向は、偏向器の回転軸及び光学系の光軸に垂直な方向に対応し、副走査方向は、偏向器の回転軸に平行な方向に対応する。また、主走査断面は、副走査方向に垂直な断面に対応し、副走査断面は、光学系の光軸及び副走査方向を含む断面に対応する。従って、主走査方向及び副走査断面は、光学系によって変わることに注意されたい。

図１は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置１００の主走査断面図を示している。図２は、光走査装置１００の結像光学系ＬＢの副走査断面図を示している。図３は、光走査装置１００の入射光学系ＬＡの副走査断面図を示している。

光走査装置１００は、光源１０、コリメータレンズ２０、シリンドリカルレンズ３０、第１の開口絞り４１、第２の開口絞り４２を備えている。また、光走査装置１００は、偏向器（回転多面鏡）５０、第１の結像レンズ６１、第２の結像レンズ（結像光学素子）６２、防塵ガラス８０を備えている。

なお、本実施形態に係る光走査装置１００では、光源１０、コリメータレンズ２０、シリンドリカルレンズ３０、第１の開口絞り４１、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡが構成される。また、第１の結像レンズ６１、第２の結像レンズ６２により結像光学系ＬＢが構成される。

光源１０は、図４（ａ）に示されているように、２つの発光部Ａ及びＢを有するモノリシックマルチ半導体レーザー（マルチビーム光源）である。
コリメータレンズ２０は、光源１０の２つの発光部Ａ及びＢから出射した２本の光束を、略平行光束に変換する。なおここで、略平行光束とは、弱発散光束、弱収束光束及び平行光束を含むものとする。
シリンドリカルレンズ３０は、コリメータレンズ２０を通過した光束を副走査方向に集光する。
その後、光束は第１の開口絞り４１により副走査方向の光束幅が制限され、第２の開口絞り４２により主走査方向の光束幅が制限される。それにより、光束は、偏向器５０の偏向面５１の近傍において副走査方向にのみ集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
なお、コリメータレンズ２０及びシリンドリカルレンズ３０の代わりに、主走査方向と副走査方向で異なるパワーを有する１枚のアナモフィックコリメータレンズを用いても構わない。

第１結像レンズ６１及び第２結像レンズ６２は、偏向器５０により反射偏向された２本の光束を、被走査面７０上に各々光スポットとして集光している。
偏向器５０は、不図示のモータにより図中矢印Ａ方向に回転することにより、被走査面７０上を図中矢印７ａ方向に走査し、被走査面７０上に静電潜像を形成する。
被走査面７０は、たとえば感光ドラム面等で構成される。
防塵ガラス８０は、光走査装置１００内部への塵やトナー等の進入を防止するために設けられている。
結像光学系ＬＢは、副走査断面内において、シリンドリカルレンズ３０により偏向面５１の近傍に結像された結像位置（焦線位置）と被走査面７０とを共役な関係とする、所謂面倒れ補正光学系を構成する。

図３に示されているように、本実施形態に係る光走査装置１００の入射光学系ＬＡは、その光軸が主走査断面に対して３°傾いている。すなわち、光源１０から出射した光束は、主走査断面に対して副走査方向に傾いた方向から偏向器５０に入射（斜入射）している。すなわち、本実施形態に係る光走査装置１００は、偏向面斜入射光学系を採用している。

図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、光源１０側から見た２つの発光部Ａ及びＢの配置を示した図、及び２つの発光部Ａ及びＢから出射した光束が被走査面７０上に結像する位置を示した図である。

図４（ａ）に示されているように、本実施形態に係る光走査装置１００の光源１０の２つの発光部Ａ及びＢは、互いに９０μｍ離間している。従って、もし２つの発光部Ａ及びＢを副走査方向に沿って並べると、被走査面７０上における副走査方向の走査線間隔（ピッチ）が記録密度から定まる所望の間隔に対して大きくなり過ぎてしまう。そこで、光軸方向をｘ軸、主走査方向をｙ軸、副走査方向をｚ軸とした時、２つの発光部Ａ及びＢは、図１の矢印Ｏ方向から見たときに、図４（ａ）に示されるように配置される。すなわち本実施形態では、２つの発光部Ａ及びＢを斜めに傾けて配置して、傾き角度δを調整することにより、被走査面７０上での副走査方向の走査線の間隔を記録密度に合わせて調整している。本実施形態では、解像度６００ｄｐｉの時の走査線間隔２５．４ｍｍ／６００×１０００＝４２．３３μｍに合わせて角度δを調整しており、具体的には、δ＝３．９２°となる。従って、２つの発光部Ａ及びＢは副走査方向だけではなく、主走査方向にも離間している。

図５は、２つの発光部Ａ及びＢからそれぞれ出射した光束の主光線が、偏向面５１によって反射される様子を示した図である。

まず、発光部Ｂから出射した光束Ｒｂは、偏向面５１ｂによって矢印Ｋｂの方向に反射され、結像光学系６０により被走査面７０上に集光される。
もし同じタイミングのときに、発光部Ａから出射した光束Ｒａが偏向面５１ｂによって反射されると、光束は矢印Ｋａの方向に反射され、結像光学系６０により被走査面７０上に集光される。
すなわち、同じタイミングで偏向面５１ｂによって反射された２本の光束Ｒｂ及びＲａは、それぞれ異なるＫｂ及びＫａの方向に進行する。従って、２つの発光部Ｂ及びＡから出射した２本の光束Ｒｂ及びＲａは、被走査面７０上において互いに主走査方向に離れた位置に集光されてしまう。
そこで、先行して主走査方向に走査する光束Ｒｂが被走査面７０上に集光する位置に、遅れて主走査方向に走査する光束Ｒａの集光位置を合わせる様に、所定時間δＴだけタイミングをずらして、画像データが送られている。
そうすると、発光部Ａから出射した光束Ｒａは、偏向面５１ａによって矢印Ｋａ´の方向に反射され、被走査面７０上において先行して主走査方向に走査する光束Ｒｂと同じ位置に集光する。

表１は、本第１実施形態に係る光走査装置１００の各光学系の諸特性を示している。

ここで、「Ｅ±ｘ」は、「１０^±x」を示している。また、特に表記していない係数については全て０である。

結像光学系ＬＢを構成する第１結像レンズ６１及び第２結像レンズ６２の各レンズ面６１ａ、６１ｂ、６２ａ及び６２ｂの母線形状（主走査断面内の形状）は、以下の式（１）で表される。

ここで、各レンズ面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査方向をＹ軸、副走査方向をＺ軸としており、Ｒは曲率半径、Ｋは離心率、Ｂ₄乃至Ｂ₁₂は４次乃至１２次の母線の非球面係数である。そして、Ｙ軸方向プラス側（光源側）とＹ軸方向マイナス側（反光源側）で係数が異なる場合には、プラス側の係数には添字ｕを付し、マイナス側の係数には添字ｌを付している。

次に、第１結像レンズ６１及び第２結像レンズ６２の各レンズ面６１ａ、６１ｂ、６２ａ及び６２ｂの子線形状（副走査断面内の形状Ｓ）は、以下の多項式（２）及び（３）で表される。

ここで、ｋは離心率である。また式（３）で表される子線の曲率半径ｒ´は、光軸上（Ｙ＝０）における曲率半径ｒに対して主走査方向の位置に従って変化しており、Ｄ₂乃至Ｄ₁₄は子線曲率半径の変化係数である。ここで、Ｙ軸方向プラス側とＹ軸方向マイナス側で係数が異なる場合は、プラス側の係数には添字ｕを付し、マイナス側の係数には添字ｌを付している。なお、本実施形態では、ｍ及びｎはそれぞれ、０乃至１３及び１又は３をとっているが、０以上の任意の整数をとることができる。

次に、非球面係数Ｊ_nを、以下の式（４）のように定義する。

Ｊ_nは、主走査方向の位置Ｙに従って変化している。

本実施形態においては、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ａ及び６２ｂは、Ｚの１次（ｎ＝１）の非球面項を有しており、主走査方向の位置Ｙに従ってレンズ面の副走査方向のチルト量が変化するチルト変化面となっている。
さらに、第２結像レンズ６２の被走査面７０側のレンズ面（光学面）６２ｂは、Ｚの３次（ｎ＝３）の非球面項も有しており、Ｊ₃は主走査方向の位置Ｙに従って変化している。

なお本実施形態においては、第２結像レンズ６２は、偏光器５０の偏向面５１の副走査方向の中心を通る主走査断面に対して副走査方向に４．０ｍｍだけ偏芯して配置されている。

次に、本実施形態に係る光走査装置１００における光学部品の組立誤差、製造誤差等による走査線間隔の変動を抑制する方法について詳しく説明する。

図６は、本実施形態に係る光走査装置１００におけるＪ₃の主走査方向レンズ面座標Ｙに対する変化を示している。

本実施形態に係る光走査装置１００では、レンズ面６２ｂの光源側の有効域端部（図１上側、図６プラス側）においては、Ｊ₃の符号は負である。一方、反光源側の有効域端部（図１下側、図６マイナス側）におけるＪ₃の符号は正であり、一方の端部である光源側端部と他方の端部である反光源側端部で正負が逆になるようにしている。

図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂの光源側端部における副走査断面図、及び反光源側端部における副走査断面図を示している。ただしここでは、説明を分かりやすくするために子線１次項（チルト成分）は除去してある。
図８（ａ）は、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂの光源側端部におけるレンズ面副走査高さと副走査断面内パワーとの関係を示す。また、図８（ｂ）は、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂの反光源側端部におけるレンズ面副走査高さと副走査断面内パワーとの関係を示している。

２つの発光点Ａ及びＢから出射した光束Ｒａ及びＲｂは、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂにおいて副走査方向に相対的にずれた位置を通過している。
Ｊ₃の符号が負である光源側端部では、図８（ａ）に示されているように、レンズ面６２ｂの副走査方向上部において、子線３次の非円弧形状によりベースの円弧形状に対してパワーが強くなり、副走査方向下部においては、パワーが弱くなる。
一方、Ｊ₃の符号が正である反光源側端部では、副走査方向上部においてパワーが弱くなり、副走査方向下部においてはパワーが強くなる。

次に、第２結像レンズ６２が、組立誤差により副走査方向上側にシフトした場合を考える。そのとき、光束の通過位置は相対的に副走査方向下側にシフトすることになる。

光源側では、図８（ａ）に示されるように、副走査方向下部にいくにしたがって、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂのパワーが弱くなっていく。そのため、第２結像レンズ６２がシフトする前に対して波面が遅れることになる。
また、図８（ａ）に示されているように、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂにおいて、光束Ｒａは光束Ｒｂよりも副走査方向上側を通過している。そして、図４（ｂ）に示されるように、同一の偏向面５１により同じタイミングで光束が偏向された時、光束Ｒａは、被走査面７０上においては、レンズ面６２ｂ上とは反対に、光束Ｒｂの結像位置よりも副走査方向下側へ結像する。ここで、図４（ｂ）に示される被走査面７０上においては、２つの光束Ｒａ及びＲｂの結像位置の中心を原点として、レンズ面６２ｂと同一の座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを設定している。
従って、波面が遅れることで、光束Ｒａの結像位置は子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して上方へずれることになる。ここで結像位置は、被走査面７０上に結像したスポットの強度分布重心位置と定義する。
一方、光束Ｒｂは、被走査面７０上において、光束Ｒａよりも上方へ結像するため、波面が遅れることで、光束Ｒｂの結像位置は子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して下方へずれることになる。
従って、本実施形態においては、光源側端部では、子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して、光束Ｒａ及びＲｂの被走査面７０上での結像位置の副走査方向の間隔は小さくなる。

次に、反光源側では、図８（ｂ）に示されるように、副走査方向下部にいくにしたがって、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂのパワーが強くなっていく。そのため、第２結像レンズ６２がシフトする前に対して波面が進むことになる。
従って、波面が進むことで、光束Ｒａの結像位置は子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して下方へずれることになる。
一方、光束Ｒｂの結像位置は子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して上方へずれることになる。
従って、本実施形態においては、反光源側端部では、子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して、光束Ｒａ及びＲｂの被走査面７０上での結像位置の副走査方向の間隔は大きくなる。

図９は、本実施形態に係る光走査装置１００において、第２結像レンズ６２が副走査方向上側へ０．１ｍｍシフトした時の、被走査面７０上での各像高における、光束Ｒａ及びＲｂの間の走査線間隔を示している。なお、図９では、走査線間隔を、理想の走査線間隔である４２．３３μｍからのずれとして示している。また、図９では、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂの子線形状が３次の非円弧形状ではない比較例１についても、比較のために示している。

図９に示されているように、本実施形態を適用することにより、光束Ｒａ及びＲｂの間の走査線間隔の変動量が低減できていることが分かる。本実施形態を適用していない比較例１では、結像レンズが、子線形状が３次の非円弧形状であるレンズ面を含まないため、走査線間隔の変動量は像高によって異なり、また光源側端部と反光源側端部で正負が異なる。そのため、本実施形態に係る光走査装置１００の第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂでは、Ｊ₃を主走査方向に非対称に変化させ、光源側端部と反光源側端部での正負を逆にしている。それにより、光束Ｒａ及びＲｂの間の走査線間隔の変動量を低減することができる。

走査線間隔の変動量の傾き方向は、光源１０の発光部Ａ及びＢの配置、すなわち傾き方向によって決まる。本実施形態に係る光走査装置１００では、光源１０の発光部Ａ及びＢは、図４（ａ）に示されるように配置されているため、図９の比較例１に示されているように、光源側で正、反光源側で負となるように、走査線間隔の変動量が傾いている。
そして、この傾き方向と打ち消し合うように、本実施形態に係る光走査装置１００の第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂのＪ₃の変化を、図６に示されるように、光源側が負、反光源側が正になるように設定している。
発光部Ａ及びＢの配置関係と、被走査面７０上における発光部Ａ及びＢから出射した２つの光束の結像位置関係は１対１で対応する。そのため、レンズ面６２ｂと被走査面７０において同一の座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを定義した時に、レンズ面６２ｂのＪ₃の変化の傾き方向（図６）と、同一のタイミングで偏向面５１により偏向反射された２つの発光点Ａ及びＢからの光束の被走査面７０上における結像位置の傾き方向（図４（ｂ））とが同符号になるように、レンズ面６２ｂのＪ₃を変化させている。すなわち、レンズ面６２ｂのＪ₃の変化の傾きの正負関係（図６）と、同一のタイミングでの２つの発光点Ａ及びＢからの光束の結像スポットを結んだ直線の傾き方向（正負関係（図４（ｂ））とが同符号になるように、レンズ面６２ｂのＪ₃を変化させている。それによって、走査線間隔の変動量を低減することが可能となる。

図７（ａ）及び（ｂ）に示されているように、本実施形態ではレンズ面６２ｂ上において、発光点Ａ及びＢからの各光束Ｒａ及びＲｂは、副走査方向に離れた位置を通過している。この光束Ｒａ及びＲｂの間の離間量が大き過ぎると、光束Ｒａが通過する位置でのレンズ面６２ｂのパワーと、光束Ｒｂが通過する位置でのレンズ面６２ｂのパワーとの差が大きくなるため、両光束の結像性能差が大きくなってしまうため好ましくない。
そのため、本実施形態においては、両光束Ｒａ及びＲｂの副走査方向の幅の中に３次の非円弧形状の原点Ｑが含まれるようにしている。こうすることで、両光束間の結像性能差を小さくすることができる。換言すると、レンズ面６２ｂの副走査断面内での形状を定義する多項式の原点は、常に（主走査方向の位置に依らず）レンズ面６２ｂにおける光束の通過領域内に存在している。
光束Ｒａ及びＲｂの通過位置は、入射光学系ＬＡに含まれる２つの開口絞りのうち、副走査方向の光束幅を規定している第１の開口絞り４１の配置により制御することが可能である。本実施形態においては、第１の開口絞り４１をシリンドリカルレンズ３０の近傍に配置することで、第１の開口絞り４１を第２の開口絞り４２と一体とした場合に比べて、両光束Ｒａ及びＲｂの間の離間量を低減している。

また本実施形態では、３次の非円弧形状であるレンズ面は、通過する光束の副走査方向の幅が最も大きいレンズ面６２ｂに設定している。これは、３次の非円弧形状によるパワー変化を効率よく利用することができ、それにより走査線間隔の変動量を低減する効果を得やすくするためである。

本実施形態のように、結像レンズのレンズ面が、子線形状が３次の非円弧形状を含むと、副走査方向に非対称なパワー変化をしているため、副走査方向の波面収差が悪化し結像性能に影響を与えてしまう。副走査方向の波面収差が悪化すると、被走査面７０上に集光された光束の副走査方向のスポット径が肥大してしまうため好ましくない。ここでスポット径は、ＬＳＦ（Line Spread Function）をそのピーク光量の１／ｅ²で評価した時の幅と定義する。
レンズ面６２ｂの主走査方向の任意の位置において、副走査方向の座標Ｚにおける波面収差量をＷ（Ｚ）［λ］とする。そのとき、副走査方向の光束端部のＺの値を各々Ｚｍａｘ，Ｚｍｉｎとすると、副走査方向の波面収差量の変動量Ｗ_var[λ]は、以下の式（５）のように定義される。

図１０は、副走査方向の波面収差量の変動量Ｗ_varとスポット径肥大率の関係を示している。図１０からわかるように、波面収差が悪化するとスポット径が肥大する。ここでスポット径肥大率は、所望のスポット径（本実施形態では７０μｍ）に対する肥大率と定義している。
スポット径肥大率は、印字性能を良好に保つために、所望のスポット径に対して５％以下が望ましい。すなわち、各光束の副走査方向の所望のスポット径をＳ、有効走査域内における最大スポット径をＳ_maxとした時、以下の式（６）の関係を満足することが望ましい。

式（６）の関係を満足するようにスポット径肥大率を設定することで、印字性能を良好に保つことができる。本実施形態では、Ｓは７０μｍ、Ｓｍは７２．１μｍであるので、肥大率は３％と求められる。
従って、本実施形態では、スポット径肥大率を５％以下に設定できていることから、印字性能を良好に保つことができる。

また換言すると、図１０から、スポット径肥大率５％に相当する副走査方向の波面収差量の変動量Ｗ_varは０．３λであるので、以下の式（７）を満足することで、印字性能を良好に保つことができる。

本実施形態では、肥大率は３％であることからＷ_var＝０．２１λであり、印字性能の劣化を抑制することができる。

以上説明したように、結像光学系に含まれる少なくとも１つの結像レンズの光学面の副走査断面内の形状が、３次以上の奇数次のうち少なくとも一つの次数を含む非円弧形状であって、その非円弧形状を主走査方向に非対称に変化させている。それによって、組立誤差、製造誤差等による走査線間隔の変動量を低減することができる。したがって、印字性能の劣化を抑制することが可能である。

なお、本発明の実施形態は上記に限られるものではなく、たとえば結像光学系を１枚のレンズにより構成しても構わない。また、入射光学系の光軸が主走査断面に対して傾いている角度は３°以外でも良く、たとえば０°とした偏向面垂直入射光学系においても同様の効果を得ることができる。さらに、発光点の数を２つでなく、４つ、８つと増やした場合においても同様の効果を得ることが可能であり、適宜種々の変更が可能である。

図１１は、本発明の第２実施形態に係る光走査装置２００の主走査断面図を示している。図１２は、光走査装置２００の結像光学系ＬＢの副走査断面図を示している。図１３は、光走査装置２００の入射光学系ＬＡの副走査断面図を示している。なお、第１実施形態と同一の構成要素については同一の符番を付している。また、第１実施形態と同様に、入射光学系ＬＡの光軸は、主走査断面に対して３°傾いている。

図１４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、光源１０側から見た２つの発光部Ａ及びＢの配置を示した図、及び２つの発光部Ａ及びＢから出射した光束が被走査面７０上に結像する位置を示した図である。

図１４（ａ）に示されているように、本実施形態に係る光走査装置２００の光源１０の２つの発光部Ａ及びＢは、９０μｍ離間している。従って、もし２つの発光部Ａ及びＢを副走査方向に沿って並べると、被走査面７０上における副走査方向の走査線間隔（ピッチ）が記録密度から定まる所望の間隔に対して大きくなり過ぎてしまう。そこで、第１実施形態と同様に、被走査面７０上での副走査方向の走査線間隔が、所望の解像度６００ｄｐｉの時の走査線間隔４２．３３μｍになるように、傾き角度δを３．９２°に調整している。従って、２つの発光部Ａ及びＢは主走査方向にも離間している。
そして、第１実施形態と同様に、先行して主走査方向に走査する発光点Ｂからの光束Ｒｂが被走査面７０上に集光する位置に、遅れて走査する発光点Ａからの光束Ｒａの集光位置を合わせる様に、所定時間δＴだけタイミングをずらして、画像データが送られている。

本実施形態では、図１４（ａ）に示されるように、２つの発光点Ａ及びＢの配置に関して、第１実施形態と異なっており、その他の構成については、第１実施形態と同様である。

表２は、本第２実施形態に係る光走査装置２００の各光学系の諸特性を示している。

ここで、「Ｅ±ｘ」は、「１０^±x」を示している。また、特に表記していない係数については全て０である。

結像光学系ＬＢを構成する第１結像レンズ６１及び第２結像レンズ６２の各レンズ面６１ａ、６１ｂ、６２ａ及び６２ｂの母線形状及び子線形状は、第１実施形態と同じ式（１）、（２）及び（３）で表わされる。本実施形態では、第１実施形態と比べて、母線形状については同じであるが、子線形状は異なっている。

図１５は、本実施形態に係る光走査装置２００におけるＪ₃の主走査方向レンズ面座標Ｙに対する変化を示している。本実施形態に係る光走査装置２００では、レンズ面６２ｂの光源側の有効域端部（図１１上側、図１５プラス側）においては、Ｊ₃の符号は正である。一方、反光源側の有効域端部（図１１下側、図１５マイナス側）におけるＪ₃の符号は負であり、光源側端部と反光源側端部で正負が逆になるようにしており、各々の端部におけるＪ₃の符号は第１実施形態のＪ₃の符号と逆になっている。

図１６（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂの光源側端部における副走査断面図、及び反光源側端部における副走査断面図を示している。ただしここでは、説明を分かりやすくするために子線１次項（チルト成分）は除去してある。なお、２つの発光点Ａ及びＢから出射した光束Ｒａ及びＲｂは、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂにおいて副走査方向に相対的にずれた位置を通過している。
図１７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂの光源側端部及び反光源側端部におけるレンズ面副走査高さと副走査断面内パワーとの関係を示している。

Ｊ₃の符号が正である光源側端部では、図１７（ａ）に示されているように、レンズ面６２ｂの副走査方向上部において、子線３次の非円弧形状によりベースの円弧形状に対してパワーが弱くなり、副走査方向下部においては、パワーが強くなる。一方、Ｊ₃の符号が負である反光源側端部では、副走査方向上部においてパワーが強くなり、副走査方向下部においてはパワーが弱くなる。

次に、第２結像レンズ６２が、組立誤差により副走査方向上側にシフトした場合を考える。そのとき、光束の通過位置は相対的に副走査方向下側にシフトすることになる。

光源側では、図１７（ａ）に示されるように、副走査方向下部にいくにしたがって、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂのパワーが強くなっていく。そのため、第２結像レンズ６２がシフトする前に対して波面が進むことになる。
また、第１実施形態とは異なり、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂにおいて、光束Ｒａは光束Ｒｂよりも副走査方向下側を通過している。そして、図１４（ｂ）に示されるように、同一の偏向面５１により同じタイミングで光束が偏向されたとき、光束Ｒａは、被走査面７０上においては、レンズ面６２ｂ上とは反対に、光束Ｒｂの結像位置よりも副走査方向上側へ結像する。
従って、波面が進むことで、光束Ｒａの結像位置は子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して上方へずれることになる。
一方、光束Ｒｂは、被走査面７０上において、光束Ｒａよりも下方へ結像するため、波面が進むことで、光束Ｒｂの結像位置は子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して下方へずれることになる。
従って、本実施形態においては、光源側端部では、子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して、光束Ｒａ及びＲｂの被走査面７０上での結像位置の副走査方向の間隔が大きくなる。

次に、反光源側では、図１７（ｂ）に示されるように、副走査方向下部にいくにしたがって、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂのパワーが弱くなっていく。そのため、第２結像レンズ６２がシフトする前に対して波面が遅れることになる。
従って、波面が遅れることで、光束Ｒａの結像位置は子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して下方へずれることになる。
一方、光束Ｒｂの結像位置は子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して上方へずれることになる。
従って、反光源側端部では、子線形状が３次の非円弧形状でない場合に対して、光束Ｒａ及びＲｂの被走査面７０上での結像位置の副走査方向の間隔は小さくなる。

図１８は、本実施形態に係る光走査装置２００において、第２結像レンズ６２が副走査方向上側へ０．１ｍｍシフトした時の、被走査面７０上での各像高における、光束Ｒａ及びＲｂの走査線間隔を示している。なお、図１８では、走査線間隔を、理想の走査線間隔である４２．３３μｍからのずれとして示している。また、図１８では、第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂの子線形状が３次の非円弧形状ではない比較例２についても、比較のために示している。なお、比較例２は、比較例１とは発光点の配置が異なり、第２実施形態の配置（図１４（ａ））に合わせてある。

図１８に示されているように、本実施形態を適用することにより、光束Ｒａ及びＲｂの間の走査線間隔の変動量が低減できていることが分かる。本実施形態を適用していない比較例２では、結像レンズが、子線形状が３次の非円弧形状であるレンズ面を含まないため、走査線間隔の変動量は像高によって異なり、また光源側端部と反光源側端部で正負が異なる。比較例２の走査線間隔の変動量は、発光点Ａ及びＢを比較例１に対して副走査方向に反転させているため、光源側端部と反光源側端部での正負が各々比較例１とは逆になっている。従って、本実施形態に係る光走査装置２００の第２結像レンズ６２のレンズ面６２ｂでは、Ｊ₃を主走査方向に非対称に変化させ、光源側端部と反光源側端部での正負を逆にしている。それにより、光束Ｒａ及びＲｂの間の走査線間隔の変動量を低減することができる。

第２実施形態におけるレンズ面６２ｂのＪ₃の変化の傾き方向は、第１実施形態におけるレンズ面６２ｂのＪ₃の変化の傾き方向とは逆になっているが、被走査面７０上における２つの発光部Ａ及びＢから出射した光束の結像位置の傾き方向との関係は同じである。
つまり、レンズ面６２ｂと被走査面７０において同一の座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを定義した時に、第２実施形態におけるレンズ面６２ｂのＪ₃の変化の傾き方向は、同一のタイミングで偏向面５１により偏向された２つの発光点Ａ及びＢからの光束の被走査面７０上における結像位置の傾き方向と同符号になるようにしている。言い換えると、第２実施形態におけるレンズ面６２ｂのＪ₃の変化の傾きの正負関係（図１５）は、同一のタイミングの２つの発光点Ａ及びＢからの光束の被走査面７０上における結像位置の傾きの正負関係（図１４（ｂ））と同符号になるようにしている。このようにレンズ面６２ｂのＪ₃を変化させることで、走査線間隔の変動量を低減することが可能となる。

なお、本実施形態では、副走査方向の波面収差量の変動量は０．２２λであり、第１実施形態と同様に、スポット径肥大率は３％に抑えられており、印字性能の劣化を抑制することができる。

以上説明したように、結像光学系に含まれる少なくとも１つの結像レンズの光学面の副走査断面内の形状が、３次以上の奇数次のうち少なくとも一つの次数を含む非円弧形状であって、その非円弧形状を主走査方向に非対称に変化させることによって、組立誤差、製造誤差等による走査線間隔の変動量を低減することができる。したがって、印字性能の劣化を抑制することが可能である。

なお、本第２実施形態はこれに限られるものではなく、第１実施形態と同様に、適宜種々の変更が可能である。

図１９は、本発明の第３実施形態に係る光走査装置３００の主走査断面図を示している。図２０は、光走査装置３００の結像光学系ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３及びＬＢ４の副走査断面図を示している。図２１は、光走査装置３００の入射光学系ＬＡ１及びＬＡ２の副走査断面図を示している。なお、図１９においては、折り返しミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ´１、Ｍ´２及びＭ´３を図示していない。

光走査装置３００は、光源１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄ、コリメータレンズ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄ、シリンドリカルレンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄ、第１の開口絞り４１、第２の開口絞り４２を備えている。また、光走査装置３００は、偏向器５０、第１の結像レンズ６１及び６１´、第２の結像レンズ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ及び６２Ｄを備えている。さらに、光走査装置３００は、折り返しミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ´１、Ｍ´２及びＭ´３、防塵ガラス８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ及び８０Ｄを備えている。

本実施形態に係る光走査装置３００では、光源１０Ａ、コリメータレンズ２０Ａ、シリンドリカルレンズ３０Ａ、第１の開口絞り４１、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡ１が構成される。また、本実施形態に係る光走査装置３００では、光源１０Ｂ、コリメータレンズ２０Ｂ、シリンドリカルレンズ３０Ｂ、第１の開口絞り４１、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡ２が構成される。また、本実施形態に係る光走査装置３００では、光源１０Ｃ、コリメータレンズ２０Ｃ、シリンドリカルレンズ３０Ｃ、第１の開口絞り４１、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡ３が構成される。また、本実施形態に係る光走査装置３００では、光源１０Ｄ、コリメータレンズ２０Ｄ、シリンドリカルレンズ３０Ｄ、第１の開口絞り４１、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡ４が構成される。
そして、第１の結像レンズ６１、第２の結像レンズ６２Ａ、折り返しミラーＭ１により結像光学系ＬＢ１が構成され、第１の結像レンズ６１、第２の結像レンズ６２Ｂ、折り返しミラーＭ２及びＭ３により結像光学系ＬＢ２が構成される。また、第１の結像レンズ６１´、第２の結像レンズ６２Ｃ、折り返しミラーＭ´２及びＭ´３により結像光学系ＬＢ３が構成され、第１の結像レンズ６１´、第２の結像レンズ６２Ｄ、折り返しミラーＭ´１により結像光学系ＬＢ４が構成される。

図２１に示されているように、本実施形態に係る光走査装置３００の入射光学系ＬＡ１は、その光軸が主走査断面に対して３゜傾いており、入射光学系ＬＡ２は、その光軸が主走査断面に対して３゜傾いている。入射光学系ＬＡ１と入射光学系ＬＡ２は、互いに異なる側から主走査断面に入射するように光軸が設定されている。また、図示していないが、同様に、入射光学系ＬＡ３は、その光軸が主走査断面に対して３゜傾いており、入射光学系ＬＡ４は、その光軸が主走査断面に対して３゜傾いている。入射光学系ＬＡ３と入射光学系ＬＡ４は、互いに異なる側から主走査断面に入射するように光軸が設定されている。また、入射光学系ＬＡ１と入射光学系ＬＡ４は同じ側から主走査断面に入射するように光軸が設定され、入射光学系ＬＡ２と入射光学系ＬＡ３は同じ側から主走査断面に入射するように光軸が設定されている。

光源１０Ａの発光点Ａ及びＢから出射した光束ＲＡａ及びＲＡｂは、入射光学系ＬＡ１を通過後、偏向器５０により偏向され、結像光学系ＬＢ１によって、被走査面７０Ａに集光する。光源１０Ｂの発光点Ａ及びＢから出射した光束ＲＢａ及びＲＢｂは、入射光学系ＬＡ２を通過後、偏向器５０により偏向され、結像光学系ＬＢ２によって、被走査面７０Ｂに集光する。光源１０Ｃの発光点Ａ及びＢから出射した光束ＲＣａ及びＲＣｂは、入射光学系ＬＡ３を通過後、偏向器５０により偏向され、結像光学系ＬＢ３によって、被走査面７０Ｃに集光する。光源１０Ｄの発光点Ａ及びＢから出射した光束ＲＤａ及びＲＤｂは、入射光学系ＬＡ４を通過後、偏向器５０により偏向され、結像光学系ＬＢ４によって、被走査面７０Ｄに集光する。

図２２は、光源１０Ａ乃至１０Ｄ側から見た２つの発光部Ａ及びＢの配置を示した図である。

図２２に示されているように、本実施形態に係る光走査装置３００の光源１０Ａ乃至１０Ｄの２つの発光部Ａ及びＢは、９０μｍ離間している。従って、もし２つの発光部Ａ及びＢを副走査方向に沿って並べると、被走査面７０Ａ乃至７０Ｄ上における副走査方向の走査線間隔（ピッチ）が記録密度から定まる所望の間隔に対して大きくなり過ぎてしまう。そこで、第１及び第２実施形態と同様に、被走査面７０Ａ乃至７０Ｄ上での副走査方向の走査線間隔が、所望の解像度６００ｄｐｉの時の走査線間隔４２．３３μｍになるように、傾き角度δを３．９２°に調整している。従って、２つの発光部Ａ及びＢは主走査方向にも離間している。

結像光学系ＬＢ１乃至ＬＢ４を構成する第１結像レンズ６１、６１´及び第２結像レンズ６２Ａ乃至６２Ｄの各レンズ面６１ａ、６１ｂ、６１´ａ、６１´ｂ、６２Ａａ、６２Ａｂ、６２Ｂａ、６２Ｂｂ、６２Ｃａ、６２Ｃｂ、６２Ｄａ及び６２Ｄｂの母線形状及び子線形状は、第１実施形態と同様に、式（１）、（２）及び（３）で表わされる。
第１結像レンズ６１´は、第１結像レンズ６１と同一のものであり、且つ、副走査方向に反転されるように配置されており、両レンズは、表１に示されている第１実施形態と同一の係数により形状が定義される。
また、第２結像レンズ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ及び６２Ｄは、図１９及び図２０に示すように各々の座標軸Ｘ_A(B、C、D)、Ｙ_A(B、C、D)、Ｚ_A(B、C、D)を定義した時、表１に示されている第１実施形態と同一の係数により形状が定義される。
その他の構成についても、表１に示されている第１実施形態と同一の数値により定義される。

本実施形態に係る光走査装置３００では、各第２結像レンズ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ及び６２Ｄのレンズ面６２Ａｂ、６２Ｂｂ、６２Ｃｂ及び６２Ｄｂの各座標定義に従った光源側の有効域端部（図１９上側）においては、Ｊ₃の符号は負である。一方、反光源側の有効域端部（図１９下側）におけるＪ₃の符号は正であり、光源側端部と反光源側端部で正負が逆になるようにしている。すなわち、Ｊ₃の主走査方向Ｙに対する変化は、図６に示される、第１実施形態における変化と同様である。

従って、各第２結像レンズ６２Ａ（６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ）が各座標系Ｚ_A(B、C、D)のプラス方向へ０．１ｍｍシフトした時の、各被走査面７０Ａ（７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ）上での各像高における、光束ＲＡ（Ｂ、Ｃ、Ｄ）ａ及びＲＡ（Ｂ、Ｃ、Ｄ）ｂの間の走査線間隔は、図９と同じである。

図２３は、光源１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄの２つの発光部Ａ及びＢから出射した光束が被走査面７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄ上に結像する位置を示した図である。
ここで、各被走査面７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄにおける座標軸は、対応する第２結像レンズ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ及び６２Ｄと同一の座標軸を定義している。ただし、ここでいう同一の座標軸とは各光路に配置された折り返しミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ´１、Ｍ´２及びＭ´３による座標軸の反転も考慮して各座標軸の正負の方向を一致させた上で同一となっている座標軸である。
本実施形態においては、第１及び第２実施形態とは異なり、第２結像レンズ６２Ａ乃至６２Ｄと被走査面７０Ａ乃至７０Ｄの間の光路には副走査方向に光路を折り返す、折り返しミラーＭ１乃至Ｍ３、Ｍ´１乃至Ｍ´３が配置されている。そのため、各折り返しミラーＭ１乃至Ｍ３、Ｍ´１乃至Ｍ´３の前後では副走査方向について光路の折り返しにより座標軸が反転する。この反転も考慮して、図２０では、各第２結像レンズ６２Ａ乃至６２Ｄと対応する被走査面７０Ａ乃至７０Ｄに同一の座標軸を定義している。

このように、光路の折り返しによる座標軸の反転も考慮して、各第２結像レンズ６２Ａ乃至６２Ｄと対応する被走査面７０Ａ乃至７０Ｄにおいて同一の座標軸を定義した時に、各レンズ面６２Ａｂ、６２Ｂｂ、６２Ｃｂ及び６２ＤｂのＪ₃の変化の傾き方向、すなわち正負関係と、対応する各光源１０Ａ乃至１０Ｄの２つの発光点Ａ及びＢから出射した光束の被走査面７０Ａ乃至７０Ｄ上における結像位置の傾き方向、すなわち正負関係とが同符号になるようにしている。こうすることで、第１及び第２実施形態と同様に、走査線間隔の変動量を低減することが可能となる。

また、式（５）で定義される、本実施形態における副走査方向の波面収差量の変動量Ｗ_varは、第１実施形態と同様に０．２１λであり、スポット径肥大率は３％に抑えられており、印字性能の劣化を抑制することができている。

以上説明したように、一つの偏向器５０により四つの被走査面７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄを偏向走査するような光走査装置３００においても、対応する結像光学系ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３及びＬＢ４に含まれる少なくとも１つの結像レンズの光学面の副走査断面内の形状が、３次以上の奇数次のうち少なくとも一つの次数を含む非円弧形状であって、その非球面係数を主走査方向に非対称に変化させることによって、組立誤差、製造誤差等による走査線間隔の変動量を低減することができる。したがって、印字性能の劣化を抑制することが可能である。

なお、本実施形態においては、一つの偏向器により四つの被走査面を走査する構成としたが、一つの偏向器により二つの被走査面を走査する構成としても同様の効果を得ることができる。
また、各光路の折り返しミラーの枚数も適宜変更が可能である。その場合は、３次以上の奇数次のうち少なくとも一つの次数を含む非円弧形状であって、その非球面係数が主走査方向に非対称に変化しているレンズ面を含む結像レンズの座標軸と、対応する被走査面の座標軸を、折り返しミラーの枚数に応じて、座標軸の反転を考慮した上で、同一の座標軸で定義し、Ｊ₃の変化の傾き方向と、被走査面上における複数の発光点の結像位置の傾き方向とが同符号になるようにすれば良い。
また、本第３実施形態はこれに限られるものではなく、適宜種々の変更が可能である。

図２４は、本発明の第４実施形態に係る光走査装置４００の主走査断面図を示している。図２５は、光走査装置４００の結像光学系ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３及びＬＢ４の副走査断面図を示している。図２６は、光走査装置４００の入射光学系ＬＡ１及びＬＡ２の副走査断面図を示している。なお、図２４においては、折り返しミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ´１、Ｍ´２、Ｍ´３及びＭ´４を図示していない。

光走査装置４００は、光源１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、第１の開口絞り４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、コリメータレンズ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、シリンドリカルレンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、第２の開口絞り４２を備えている。また、光走査装置３００は、偏向器５０、第１の結像レンズ６１、６１´、第２の結像レンズ６２、６２´、折り返しミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ´１、Ｍ´２、Ｍ´３、Ｍ´４、防塵ガラス８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄを備えている。

本実施形態に係る光走査装置４００では、光源１０Ａ、第１の開口絞り４１Ａ、コリメータレンズ２０Ａ、シリンドリカルレンズ３０Ａ、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡ１が構成される。また、本実施形態に係る光走査装置４００では、光源１０Ｂ、第１の開口絞り４１Ｂ、コリメータレンズ２０Ｂ、シリンドリカルレンズ３０Ｂ、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡ２が構成される。また、本実施形態に係る光走査装置４００では、光源１０Ｃ、第１の開口絞り４１Ｃ、コリメータレンズ２０Ｃ、シリンドリカルレンズ３０Ｃ、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡ３が構成される。また、本実施形態に係る光走査装置４００では、光源１０Ｄ、第１の開口絞り４１Ｄ、コリメータレンズ２０Ｄ、シリンドリカルレンズ３０Ｄ、第２の開口絞り４２により入射光学系ＬＡ４が構成される。
そして、第１の結像レンズ６１、第２の結像レンズ６２、折り返しミラーＭ１により結像光学系ＬＢ１が構成され、第１の結像レンズ６１、第２の結像レンズ６２、折り返しミラーＭ２、Ｍ３及びＭ４により結像光学系ＬＢ２が構成される。また、第１の結像レンズ６１´、第２の結像レンズ６２´、折り返しミラーＭ´２、Ｍ´３及びＭ´４により結像光学系ＬＢ３が構成され、第１の結像レンズ６１´、第２の結像レンズ６２´、折り返しミラーＭ´１により結像光学系ＬＢ４が構成される。

図２６に示されているように、本実施形態に係る光走査装置４００の入射光学系ＬＡ１は、その光軸が主走査断面に対して３゜傾いており、入射光学系ＬＡ２は、その光軸が主走査断面に対して３゜傾いている。入射光学系ＬＡ１と入射光学系ＬＡ２は、互いに異なる側から主走査断面に入射するように光軸が設定されている。また、図示していないが、同様に、入射光学系ＬＡ３は、その光軸が主走査断面に対して３゜傾いており、入射光学系ＬＡ４は、その光軸が主走査断面に対して３゜傾いている。入射光学系ＬＡ３と入射光学系ＬＡ４は、互いに異なる側から主走査断面に入射するように光軸が設定されている。また、入射光学系ＬＡ１と入射光学系ＬＡ４は同じ側から主走査断面に入射するように光軸が設定され、入射光学系ＬＡ２と入射光学系ＬＡ３は同じ側から主走査断面に入射するように光軸が設定されている。

本実施形態に係る光走査装置４００は、第３実施形態に係る光走査装置３００と同様に、一つの偏向器５０により、四つの被走査面７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄを走査可能に構成されている。

図２７は、光源１０Ａ乃至１０Ｄ側から見た４つの発光部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの配置を示した図である。

図２７に示されているように、本実施形態に係る光走査装置４００の光源１０Ａ乃至１０Ｄの４つの発光部Ａ乃至Ｄは、３０μｍ間隔で一列に並んでいる。従って、もし４つの発光部Ａ乃至Ｄを副走査方向に沿って並べると、被走査面７０Ａ乃至７０Ｄ上における副走査方向の走査線間隔（ピッチ）が記録密度から定まる所望の間隔に対して大きくなり過ぎてしまう。そこで、被走査面７０Ａ乃至７０Ｄ上での隣り合う発光点同士の副走査方向の走査線間隔が、所望の解像度１２００ｄｐｉの時の走査線間隔２１．２μｍになるように、傾き角度δを７．５６°に調整している。従って、４つの発光部Ａ乃至Ｄは主走査方向にも離間している。

本実施形態に係る光走査装置４００では、第１結像レンズ６１及び第２結像レンズ６２は、２つの結像光学系ＬＢ１及びＬＢ２において共用されている。そして、第２結像レンズ６２は、入射面６２ａ及び出射面６２ｂがそれぞれ副走査方向に二つのレンズ面を接続して構成された、多段トーリックレンズとなっている。第２結像レンズ６２の入射面６２ａと出射面６２ｂは、光源１０Ａから出射した光束ＲＡａ、ＲＡｂ、ＲＡｃ及びＲＡｄが通過する光路ＲＡに対応する部分（図２５上側）と、光源１０Ｂから出射した光束ＲＢａ、ＲＢｂ、ＲＢｃ及びＲＢｄが通過する光路ＲＢに対応する部分（図２５下側）とが独立に定義されたレンズ面形状からなっている。ここでは、光路ＲＡに対応する入射面及び出射面をそれぞれ６２ａｕ、６２ｂｕ、光路ＲＢに対応する入射面及び出射面をそれぞれ６２ａｌ、６２ｂｌとする。そして、入射面６２ａｕ及び出射面６２ｂｕを備える第２結像レンズ６２の部分を６２ｕ、入射面６２ａｌ及び出射面６２ｂｌを備える第２結像レンズ６２の部分を６２ｌと呼ぶ。

そして、第１結像レンズ６１´及び第２結像レンズ６２´は、２つの結像光学系ＬＢ３及びＬＢ４において共用されており、各々が第１結像レンズ６１及び第２結像レンズ６２を副走査方向に反転して配置された同一のものである。第２結像レンズ６２´は、入射面６２´ａ及び出射面６２´ｂがそれぞれ副走査方向に二つのレンズ面を接続して構成された、多段トーリックレンズとなっている。第２結像レンズ６２´の入射面６２´ａと出射面６２´ｂは、光源１０Ｃから出射した光束ＲＣａ、ＲＣｂ、ＲＣｃ及びＲＣｄが通過する光路ＲＣに対応する部分（図２５下側）と、光源１０Ｄから出射した光束ＲＤａ、ＲＤｂ、ＲＤｃ及びＲＤｄが通過する光路ＲＤに対応する部分（図２５上側）とが独立に定義されたレンズ面形状からなっている。ここでは、光路ＲＣに対応する入射面及び出射面をそれぞれ６２´ａｌ、６２´ｂｌ、光路ＲＤに対応する入射面及び出射面をそれぞれ６２´ａｕ、６２´ｂｕとする。そして、入射面６２´ａｕ及び出射面６２´ｂｕを備える第２結像レンズ６２´の部分を６２´ｕ、入射面６２´ａｌ及び出射面６２´ｂｌを備える第２結像レンズ６２´の部分を６２´ｌと呼ぶ。

各レンズ面６１ａ、６１ｂ、６２ａｕ、６２ａｌ、６２ｂｕ、６２ｂｌ、６１´ａ、６１´ｂ、６２´ａｕ、６２´ａｌ、６２´ｂｕ及び６２´ｂｌの母線形状及び子線形状は、第１実施形態と同様に、式（１）、（２）及び（３）で表わされる。

すなわち、より詳細には、第１の結像レンズ６１、第２の結像レンズ６２の部分６２ｕ、折り返しミラーＭ１により結像光学系ＬＢ１が構成される。そして、第１の結像レンズ６１、第２の結像レンズ６２の部分６２ｌ、折り返しミラーＭ２、Ｍ３及びＭ４により結像光学系ＬＢ２が構成される。また、第１の結像レンズ６１´、第２の結像レンズ６２´の部分６２´ｌ、折り返しミラーＭ´２、Ｍ´３及びＭ´４により結像光学系ＬＢ３が構成される。そして、第１の結像レンズ６１´、第２の結像レンズ６２´の部分６２´ｕ、折り返しミラーＭ´１により結像光学系ＬＢ４が構成される。

光源１０Ａの発光点Ａ乃至Ｄから出射した光束ＲＡａ乃至ＲＡｄは、入射光学系ＬＡ１を通過後、偏向器５０により偏向され、結像光学系ＬＢ１によって、被走査面７０Ａに集光する。光源１０Ｂの発光点Ａ乃至Ｄから出射した光束ＲＢａ乃至ＲＢｄは、入射光学系ＬＡ２を通過後、偏向器５０により偏向され、結像光学系ＬＢ２によって、被走査面７０Ｂに集光する。光源１０Ｃの発光点Ａ乃至Ｄから出射した光束ＲＣａ乃至ＲＣｄは、入射光学系ＬＡ３を通過後、偏向器５０により偏向され、結像光学系ＬＢ３によって、被走査面７０Ｃに集光する。光源１０Ｄの発光点Ａ乃至Ｄから出射した光束ＲＤａ乃至ＲＤｄは、入射光学系ＬＡ４を通過後、偏向器５０により偏向され、結像光学系ＬＢ４によって、被走査面７０Ｄに集光する。

表３は、本第４実施形態に係る光走査装置４００の各光学系の諸特性を示している。

ここで、「Ｅ±ｘ」は、「１０^±x」を示している。また、特に表記していない係数については全て０である。
また、第２結像レンズ６２及び６２´は、図２４及び図２５に示すように、各々の座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを定義している。

図２９（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る光走査装置４００におけるＪ₃の主走査方向Ｙに対する変化を示している。

本実施形態に係る光走査装置４００では、第２結像レンズ６２の部分６２ｕの出射面６２ｂｕ及び第２結像レンズ６２´の部分６２´ｌの出射面６２´ｂｌにおいて、Ｊ₃を、図２９（ａ）に示すように主走査方向に非対称に変化させている。具体的には、出射面６２ｂｕ及び６２´ｂｌの反光源側の有効域端部（図２４上側）においては、Ｊ₃の符号は負である。一方、光源側の有効域端部（図２４下側）においてはＪ₃の符号は正であり、光源側端部と反光源側端部で正負が逆になるようにしている。
一方、本実施形態に係る光走査装置４００では、第２結像レンズ６２の部分６２ｌの出射面６２ｂｌ及び第２結像レンズ６２´の部分６２´ｕの出射面６２´ｂｕにおいて、Ｊ₃を、図２９（ｂ）に示すように主走査方向に非対称に変化させている。具体的には、出射面６２ｂｌ及び６２´ｂｕの反光源側の有効域端部（図２４上側）においては、Ｊ₃の符号は正である。一方、光源側の有効域端部（図２４下側）においてはＪ₃の符号は負であり、光源側端部と反光源側端部で正負が逆になるようにしている。
このように、Ｊ₃を主走査方向に非対称に変化させることで、組立誤差、製造誤差等による走査線間隔の変動量を低減することができる。

図３０は、第２結像レンズ６２及び６２´において、光路ＲＡ及びＲＣについては座標軸Ｚのプラス方向へ、光路ＲＢ及びＲＤについてはマイナス方向へ各々０．１ｍｍシフトした時の、被走査面７０Ａ乃至７０Ｄ上での各像高における、光束Ｒ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）ａ及びＲ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）ｄの間の走査線間隔を示している。なお、図３０では、第２結像レンズ６２及び６２´のレンズ面６２ｂｕ、６２ｂｌ、６２´ｂｕ及び６２´ｂｌの子線形状が３次の非円弧形状を含まない場合の比較例３についても、比較のために示している。
また、走査線間隔が正値になるように、光路ＲＡ及びＲＣについては、副走査方向について発光点Ｄの結像位置から発光点Ａの結像位置を引いた値、光路ＲＢ及びＲＤについては発光点Ａの結像位置から発光点Ｄの結像位置を引いた値を用いている。そして、それらは全て同値である。
図３０に示されているように、比較例と比べて本実施形態では、Ｊ₃を主走査方向に非対称に変化させることによって、走査線間隔の変動量を低減できていることがわかる。

図２８は、光源１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄの４つの発光部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから出射した光束が被走査面７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄ上に結像する位置を示している。
ここで各被走査面７０Ａ乃至７０Ｄにおける座標軸は、対応する第２結像レンズ６２及び６２´と同一の座標軸を定義している。ただし、ここでいう同一の座標軸とは、各光路に配置された折り返しミラーＭ１乃至Ｍ４、Ｍ´１乃至Ｍ´４による座標軸の反転も考慮して各座標軸の正負の方向を一致させた上で同一である座標軸のことをいう。すなわち、折り返しミラーＭ１乃至Ｍ４、Ｍ´１乃至Ｍ´４による反転も考慮して、第２結像レンズ６２及び６２´と対応する被走査面７０Ａ乃至７０Ｄに同一の座標軸を定義したものが図２５に示されている。

このように、折り返しミラーＭ１乃至Ｍ４、Ｍ´１乃至Ｍ´４による光路の折り返しによる座標軸の反転も考慮して、第２結像レンズ６２及び６２´と対応する被走査面７０Ａ乃至７０Ｄに同一の座標軸を定義したとき、各レンズ面６２ｂｕ、６２ｂｌ、６２´ｂｕ及び６２´ｂｌのＪ₃の変化の傾き方向（図２９）は、対応する各光源１０Ａ乃至１０Ｄの各々の４つの発光点Ａ乃至Ｄから出射した光束の被走査面７０Ａ乃至７０Ｄ上における結像位置の傾き方向（図２８）とが同符号になるようにしている。こうすることで、走査線間隔の変動量を低減することが可能となる。

また、本実施形態では、副走査方向の波面収差量の変動量Ｗ_varは０．２４λであり、スポット径肥大率は３．３％に抑えられており、印字性能の劣化を抑制することができている。

以上説明したように、一つの偏向器５０により４つの被走査面７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄを走査する光走査装置４００においても、対応する結像光学系ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３及びＬＢ４に含まれる少なくとも１つの結像レンズの光学面の副走査断面内の形状が、３次以上の奇数次のうち少なくとも一つの次数を含む非円弧形状であって、その非円弧形状を主走査方向に非対称に変化させることによって、組立誤差、製造誤差等による走査線間隔の変動量を低減することができる。したがって、印字性能の劣化を抑制することが可能である。

なお、本実施形態はこれに限られるものではなく、適宜種々の変更が可能である。

図３１は、本発明に係る光走査装置が搭載されたカラー画像形成装置９１の要部概略図である。本発明に係るカラー画像形成装置は、複数の光走査装置を並べ、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。

カラー画像形成装置９１は、本発明に係る光走査装置１０１、像担持体としての感光ドラム（感光体）１１１、１１２、１１３、１１４を備えている。また、カラー画像形成装置９１は、現像器１１５、１１６、１１７、１１８、搬送ベルト１２１、定着器９４、及び用紙カセット９５を備えている。

カラー画像形成装置９１には、パーソナルコンピュータ等の外部機器９２から出力されたＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号（コードデータ）を入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ９３によって、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各画像データ（画像信号）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１０１に入力される。そして、光走査装置１０１からは、各画像データに応じて変調された光ビーム１３１、１３２、１３３、１３４が出射し、これらの光ビームによって感光ドラム１１１、１１２、１１３、１１４の感光面が主走査方向に走査される。

感光ドラム１１１乃至１１４は、不図示のモータによって回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１１１乃至１１４の感光面が光ビーム１３１乃至１３４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１１１乃至１１４の下方には、感光ドラム１１１乃至１１４の表面を一様に帯電せしめる不図示の帯電ローラが表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム１１１乃至１１４の表面に、光走査装置１０１から射出される光ビーム１３１乃至１３４が照射されるようになっている。

先に説明したように、光ビーム１３１乃至１３４は、画像データに基づいて変調されており、光ビーム１３１乃至１３４を照射することによって感光ドラム１１１乃至１１４の表面、すなわち感光面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、光ビーム１３１乃至１３４の照射位置よりもさらに感光ドラム１１１乃至１１４の回転方向の下流側で感光ドラム１１１乃至１１４に当接するように配設された現像器１１５乃至１１８によってトナー像として現像される。

現像器１１５乃至１１８によって現像されたトナー像は、感光ドラム１１１乃至１１４の上方で、感光ドラム１１１乃至１１４に対向するように配設された不図示の転写ローラ（転写器）によって、被転写材たる不図示の用紙上に順に転写される。用紙は感光ドラム１１１乃至１１４の前方（図３１において下側）の用紙カセット９５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９５の端部には、不図示の給紙ローラが配設されており、給紙ローラによって用紙カセット９５内の用紙が搬送ベルト１２１へ送り込まれ、搬送ベルト１２１が用紙を感光ドラム１１１乃至１１４まで搬送する。

以上のようにして、未定着トナー像が転写された用紙は、さらに感光ドラム１１１乃至１１４の後方（図３１において左側）の定着器９４へ搬送される。定着器９４は、内部に定着ヒータ（不図示）を有する定着ローラとこの定着ローラに圧接するように配設された加圧ローラとで構成されている。そして、搬送されてきた用紙を定着ローラと加圧ローラの圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙上の未定着トナー像を定着せしめる。さらに定着器９４の後方には不図示の排紙ローラが配設されており、定着された用紙を画像形成装置９１の外部に排出する。

なお、プリンタコントローラ９３は、先に説明したデータの変換だけでなく、感光ドラム１１１乃至１１４を駆動するモータに加えて、画像形成装置９１内の各構成要素や、光走査装置１０１内のポリゴンモータなどの制御を行う。

また、外部機器９２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置９１とで、カラーデジタル複写機が構成される。

１０ 光源
５０ 偏向器
７０ 被走査面
１００ 光走査装置
ＬＢ 結像光学系

Claims (13)

1. 偏向器により光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する光走査装置に用いられる結像光学素子であって、
   副走査断面内において非円弧形状である光学面を有し、
   主走査方向における座標をＹ、副走査方向における座標をＺとし、副走査断面内において、前記光学面の光軸上での曲率半径をｒ、前記光学面の曲率半径の変化係数をＤ_ｉ、離心率をｋ、非球面係数を
   

   

   とし、副走査断面内における前記光学面の形状Ｓを
   

   

   なる式で定義するとき、ｎが３となる項を含み、
   前記ｎが３となる項のうち少なくとも一つの項の非球面係数は、主走査方向において非対称に変化することを特徴とする結像光学素子。
2. 前記少なくとも一つの項の非球面係数は、前記光学面の主走査方向における一方の端部と他方の端部とで符号が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の結像光学素子。
3. 前記少なくとも一つの項の非球面係数は、前記光学面の光軸上において零であることを特徴とする請求項１又は２に記載の結像光学素子。
4. 光源と、該光源から出射した光束を偏向する偏向器と、該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備え、該結像光学系は請求項１乃至３のいずれか一項に記載の結像光学素子を含むことを特徴とする光走査装置。
5. 前記光源は複数の発光点を含み、前記被走査面において前記光学面と同じ座標軸を定義したとき、前記複数の発光点からの光束の前記被走査面における結像位置を結んだ直線の傾きと、前記少なくとも一つの項の非球面係数の主走査方向に沿った変化の傾きとが同符号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. 前記光源は、主走査方向及び副走査方向において互いに離間して配置された複数の発光点を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の光走査装置。
7. 前記光学面は、前記結像光学系が有する光学面のうち、副走査方向の幅が最も大きい光束が通過する光学面であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 副走査断面内における前記光学面の形状Ｓの原点は、常に前記光学面における光束の通過領域内に存在することを特徴とする、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 前記光学面において、光束の中心に対する副走査方向の両端の位置での波面収差量をそれぞれＷ（Ｚｍａｘ）［λ］及びＷ（Ｚｍｉｎ）［λ］としたとき、
   

   

   なる条件を満足することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 前記光源から出射した複数の光束を前記偏向器に導く入射光学系を有し、該入射光学系の光軸は主走査断面に対して非平行であることを特徴とする請求項４乃至９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 前記入射光学系は、光束を副走査断面内で集光するシリンドリカルレンズと、光束の副走査方向の幅を規定する開口絞りとを備えており、前記開口絞りは、前記シリンドリカルレンズと前記偏向器の間に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の光走査装置。
12. 請求項４乃至１１のいずれか一項に記載の光走査装置と、該光走査装置によって前記被走査面に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された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。
13. 請求項４乃至１１のいずれか一項に記載の光走査装置と、外部機器から出力されたコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラとを備えることを特徴とする画像形成装置。

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