JP6758854B2 - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に好適な走査光学装置、及び走査光学装置を備えるレーザプリンタや複合機等の画像形成装置に関する。

レーザプリンタなどの画像形成装置が備える走査光学装置は、画像信号に応じて光源から光変調されて出射されたレーザ光束を、コリメータレンズにより略平行光に整形し、偏向手段としての回転多面鏡などにより偏向走査する。その後、そのレーザ光束をｆθ特性を有するｆθレンズによって等速を保ちながら被走査面である感光体ドラム上に結像させる。これにより感光体ドラム上に画像情報に応じた静電潜像を形成する。

このような走査光学装置おいて、高品位な画像出力を達成するためには、結像スポットが十分小さいことの他に、感光体ドラム上の走査領域が所望の位置からずれないような工夫が必要となる。そこで従来から、走査領域の一部に受光素子を設け、この受光素子がレーザ光束を受光してから所定時間後に感光体ドラム表面への偏向走査を行うように光源の発光タイミングを制御する構成が知られている。

しかし、このような構成であっても感光体ドラムに対する走査領域のずれは走査光学装置の様々な製造誤差によって発生する。このため、従来からこのような走査領域のずれの低減するための構成が提案されてきた。

例えば特許文献１では、複数の光源からレーザ光束を出射して感光体ドラムの回転方向に複数走査を行う構成において、各光源間の感光体ドラムの回転軸方向におけるピッチを検出するセンサを設ける。そしてセンサの検出値に基づいて発光タイミングを制御することで、感光体ドラムの回転軸方向においてピッチずれのない画像を形成する構成が開示されている。

また特許文献２では、前記受光素子にレーザ光束を導く同期レンズを凹レンズで構成し、光路長を長くとることで、走査開始のタイミングずれによって生じる被走査面への走査領域のずれを抑制する構成が開示されている。

また特許文献３では、ｆθレンズのｆθ係数、回転多面鏡の偏向面の同期タイミング角度誤差、受光素子に照射されるレーザ光束の当該角度誤差による照射位置のずれ量などに関し、所定の条件を満たすことで走査領域ずれを抑制できる旨が記載されている。

特開２００４−２０９５９号公報 特開２００４−２１９８４９号公報 特開２００８−２６０２４４号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、複数の光源から出射されるレーザ光束のピッチを検出するセンサを別途設ける必要があるため、コストアップに繋がる。

また特許文献２に記載の構成では、長い光路長を確保する必要があるため、走査光学装置全体のサイズアップに繋がる。

また特許文献３に記載の構成では、前記所定の条件を満たすための具体的な構成が記載されていない。

そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で被走査面への走査領域のずれを低減することができる走査光学装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る走査光学装置の代表的な構成は、光束を出射する光源と、前記光束を偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により偏向走査された前記光束を被走査面に結像する第１のレンズと、前記回転多面鏡により偏向走査された前記光束を受光する受光素子と、前記受光素子による受光タイミングに応じて前記前記光源の発光タイミングを制御する制御手段と、を有し、前記第１のレンズのバックフォーカスをＳｋ、主走査断面における前記第１のレンズの焦点距離をｆとするとき、前記回転多面鏡に入射する前記光束は、０＜１−（Ｓｋ／ｆ）＜０．４７の条件を満たす収束光であり、前記主走査断面における前記受光素子に入射する前記光束の結像位置が前記受光素子の受光面よりも前記光束の進行方向において下流側になるように、前記受光素子の位置が設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で走査領域のずれを低減することができる。

画像形成装置の断面概略図である。 第１実施形態に係る走査光学装置の断面概略図である。 第１実施形態に係る走査光学装置の各パラメータを示す表である。 第１実施形態に係る走査光学装置の各パラメータを示す表である。 回転多面鏡が偏心している状態の被走査面に対する走査領域のずれ量を説明する図である。 回転多面鏡が偏心した状態において、同期レンズによるレーザ光束の結像位置を受光素子近傍に設定したときのレーザ光束の光路を示す図である。 回転多面鏡が偏心した状態において、第１実施形態に係る走査光学装置が偏向走査するレーザ光束の光路を示す図である。 回転多面鏡が偏心した状態において、第１実施形態に係る走査光学装置が偏向走査するレーザ光束の光路を示す図である。 第１実施形態に係る走査光学装置における走査光学系で生じるずれの量と同期光学系で生じるずれの量の関係図である。 第１実施形態に係る走査光学装置における像高と主走査方向像面湾曲、副走査方向像面湾曲との関係図である。 第２実施形態に係る走査光学装置の断面概略図である。 第２実施形態に係る走査光学装置の各パラメータを示す表である。 第２実施形態に係る走査光学装置の各パラメータを示す表である。 第２実施形態に係る走査光学装置における走査光学系で生じるずれの量と同期光学系で生じるずれの量の関係図である。 第２実施形態に係る走査光学装置における像高と主走査方向像面湾曲、副走査方向像面湾曲との関係図である。 第３実施形態に係る走査光学装置の断面概略図である。 第３実施形態に係る走査光学装置の各パラメータを示す表である。 第３実施形態に係る走査光学装置の各パラメータを示す表である。 第３実施形態に係る走査光学装置における走査光学系で生じるずれの量と同期光学系で生じるずれの量の関係図である。 第３実施形態に係る走査光学装置における像高と主走査方向像面湾曲、副走査方向像面湾曲との関係図である。 第１実施形態に係る走査光学装置の非球面レンズの非球面係数を示す表である。 第２実施形態に係る走査光学装置の非球面レンズの非球面係数を示す表である。 第３実施形態に係る走査光学装置の非球面レンズの非球面係数を示す表である。

（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に係る画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。

画像形成装置Ａは、イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色の現像剤としてのトナーによりシート上にトナー画像を形成する電子写真方式のカラー画像形成装置である。図１に示す様に、画像形成装置Ａはシートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部と、を備えている。

画像形成部は、イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色に対応する像担持体としての感光体ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）、感光体ドラム１にレーザ光束を照射して静電潜像を形成する走査光学装置３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）を備える。また感光体ドラム１を帯電させる帯電ローラ２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）、感光体ドラム１に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）を備える。また感光体ドラム１表面に顕像化されたトナー像をシートに転写する転写ローラ５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）などを備える。

画像形成に際しては、パーソナルコンピュータなどの外部機器１１の画像形成指示に応じて制御部１０がプリント信号を発すると、搬送ベルト６によりシート積載部７に積載収納されたシートＳが画像形成部に送り出される。

一方、画像形成部においては、感光体ドラム１は帯電ローラ２によって表面を帯電させられる。また外部機器１１から入力された画像情報が制御部１０において各色の各画像データ（ドットデータ）に変換され、走査光学装置３に入力される。そして走査光学装置３は、図２に示す光源としての半導体レーザ２０からレーザ光束Ｌを出射し、各色の各画像データに応じて変調されたレーザ光束Ｌを被走査面としての感光体ドラム１上で走査する。これにより感光体ドラム１表面に各画像データに応じた静電潜像が形成される。その後、現像装置４により静電潜像が顕像化され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。

各色の感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ローラ５にトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスが印加されることで、シートに多重転写して、１枚のフルカラーのトナー画像がシートに形成される。

その後、トナー画像が転写されたシートは定着装置８に送られ、加熱、加圧されてトナー画像がシートに永久画像として定着され、排出部９に排出される。

なお、外部機器１１としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置を用いてもよい。その場合、カラー画像読取装置と画像形成装置Ａとでカラーデジタル複写機が構成される。

＜走査光学装置＞
次に、走査光学装置３について詳しく説明する。図２に示す様に、走査光学装置３は、レーザ光束Ｌを出射する光源としての半導体レーザ２０を有する。またアナモフィックコリメータレンズ２１（第３のレンズ）、楕円形状の開口絞り２２、回転多面鏡２３（偏向手段）、ｆθ特性を有するｆθレンズ２４（第１のレンズ）、同期レンズ２５（第２のレンズ）、受光素子２６などを有する。

なお、本実施形態では、アナモフィックコリメータレンズ２１、ｆθレンズ２４、同期レンズ２５はプラスチック材料で構成されている。またアナモフィックコリメータレンズ２１は回折光学面を含んでおり、これによりプラスチックレンズの温度上昇による屈折率の変化やレーザの波長変化によるピントずれを補償している。またレーザ光束Ｌを出射する光源は単一の光源と複数の光源のいずれでもよく、モノリシックマルチレーザであってもよい。

また図３、図４に示す数値は、本実施形態に係る走査光学装置３の各パラメータである。なお、図４において、Ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線における材料の屈折率、νｄはアッベ数を示す。

次に、走査光学装置３の基本動作について説明する。なお、以下の説明において、感光体ドラム１の軸方向を主走査方向といい、感光体ドラム１の回転方向を副走査方向という。

走査光学装置３は、まず半導体レーザ２０によってレーザ光束Ｌを出射する。その後、照射されたレーザ光束Ｌはアナモフィックコリメータレンズ２１に入射し、レーザ光束Ｌが主走査断面内では略平行な光束に整形され、また副走査断面内では回転多面鏡２３の偏向面にほぼ線像に結像する。

次に、レーザ光束Ｌは開口絞り２２によって主走査、副走査方向の光束幅が整えられる。その後、レーザ光束Ｌは回転多面鏡２３に入射し、回転多面鏡２３がモータ等の駆動源（不図示）により矢印Ｘ方向に一定速度で回転駆動してレーザ光束Ｌを偏向走査する。

偏向されたレーザ光束Ｌは、まず同期レンズ２５によって集光されて、感光体ドラム１上での走査開始の同期タイミングを検知する同期センサとしての受光素子２６に受光される。そして、制御部１０（制御手段）が発光タイミングを制御して、受光素子２６がレーザ光束Ｌを受光したタイミングから所定時間後に感光体ドラム１に走査を開始させる。すなわち、回転多面鏡２３によって偏向走査されたレーザ光束がｆθレンズ２４に入射し、等速を保ちながら感光体ドラム１上に結像される。

なお、感光体ドラム１に結像されるレーザ光束Ｌは、回転多面鏡２３の回転によってレーザ光束Ｌの偏向される角度が変化して主走査方向に走査される。また感光体ドラム１の回転によって副走査方向に走査される。

＜走査領域のずれの解消について＞
次に、走査光学装置３による被走査面への走査領域ずれを解消するための構成について説明する。前述した通り、走査光学装置３による走査領域のずれは様々な製造誤差によって発生する。その原因の１つとして挙げられるのが、回転多面鏡２３の回転中心が回転多面鏡２３の重心に対して偏心（以下、単に回転多面鏡２３の偏心という。）することで、レーザ光束Ｌの光軸がずれることによるものである。

図５は、ｆθレンズ２４に入射するレーザ光束Ｌが収束光であった場合に、回転多面鏡２３の偏心によって生じる主走査方向の感光体ドラム１上の結像位置のずれを説明するための図である。図５において、一点鎖線は回転多面鏡２３の偏心がないときのレーザ光束の光軸を示し、実線は回転多面鏡２３の偏心があるときのレーザ光束の光軸を示す。またｆθレンズ２４の後側主平面からレーザ光束Ｌの自然収束点までの距離をＳｄ、ｆθレンズ２４の焦点距離をｆとする。またレーザ光束Ｌがｆθレンズ２４によって収束されて結像する位置（感光体ドラム１表面）からｆθレンズ２４の後側主平面までの距離をＳｋとする。このとき、以下の式１が成り立つ。

（式１）

従って、以下の式２で表すことができる。

（式２）

また、回転多面鏡２３の偏心によるレーザ光束Ｌの主走査方向の光軸のずれδ１に基づいて発生する感光体ドラム１上の主走査方向の結像位置のずれ（以下、走査光学系で生じるずれという。）の量δ２は以下の式３により算出される。

（式３）

図６に回転多面鏡２３が偏心した状態におけるレーザ光束Ｌの通過経路を示す。なお、図６において、破線は偏心がない状態の回転多面鏡２３とレーザ光束Ｌの光路であり、実線は偏心した状態の回転多面鏡２３とレーザ光束Ｌの光路である。また図６に示す同期レンズ２５はレーザ光束Ｌを受光素子２６の近傍に結像させる構成とする。

図６（ａ）に示す様に、回転多面鏡２３が偏心している状態では、前述した原理により走査光学系で生じるずれが発生する。

一方、図６（ｂ）に示す様に、回転多面鏡２３の偏心している状態であっても、同期レンズ２５によりレーザ光束Ｌを受光素子２６の近傍に結像させる構成では、受光素子２６に入射するレーザ光束Ｌの結像位置がほぼ変化しない。

このようにレーザ光束Ｌを受光素子２６の近傍に結像させる構成では、回転多面鏡２３の偏心によって走査光学系で生じるずれが発生するにも関わらず、走査開始のタイミングが変わらないため、結果として感光体ドラム１上の走査領域にずれ生じる。

そこで本実施形態に係る走査光学装置３は、受光素子２６に入射するレーザ光束Ｌの結像位置を、受光素子２６の近傍ではなく、レーザ光束Ｌの光軸方向において受光素子２６よりも後方にする構成とした。これにより、回転多面鏡２３に偏心があるときに受光素子２６に入射するレーザ光束Ｌの位置を理想位置から意図的にずらして走査開始のタイミングをずらすことができる。そして、この走査開始のタイミングのずれに基づく感光体ドラム１上の走査領域のずれ（以下、同期光学系で生じるずれという。）と、上記走査光学系で生じるずれを相殺させることで、感光体ドラム１上の主走査方向の走査領域のずれを低減させる。

なお、受光素子２６はレーザ光束Ｌを受光することで走査開始のタイミングを取っているため、感光体ドラム１上で走査するように受光素子２６上にレーザ光束を結像させる必要はない。但し、結像しない光でタイミングを取るため、受光時の立ち上がり信号だけではなく、立下り信号との関係でタイミングを取ることなどで同期信号ずれを解消することができる。

また、同期光学系で生じるずれの量ｊは、以下の通り算出することができる。

まずプロセス速度をＰ、画像密度をＤ、回転多面鏡２３の面数をｎ、レーザ光束Ｌのビーム数をｂとする。このとき、回転多面鏡２３の回転数Ｒは次の式４により算出することができる。

（式４）

これにより回転多面鏡２３の１回転当たりの時間ｔｐは、６０／Ｒ［ｓ］となる。

次に、回転多面鏡２３が偏心していないときに受光素子２６に入射するレーザ光束Ｌの位置を所望の位置としたとき、回転多面鏡２３の偏心によってレーザ光束Ｌが受光素子２６へ入射する位置が所望の位置からずれたときのずれ量をΔとする。また回転多面鏡２３から受光素子２６までの距離をＬｄｂとする。このとき、走査時間ｔｂｄは回転多面鏡２３の１回転当たりの時間ｔｐを用いて以下の式５で算出される。

（式５）

また回転多面鏡２３による有効画像幅の走査時間ｔｓは、走査角度をαとすると以下の式６により算出される。

（式６）

また有効走査幅ｗとすると、走査速度ｖは回転多面鏡２３による有効画像幅の走査時間ｔｓを用いて以下の式７により算出される。

（式７）

以上算出した値から、同期光学系で生じるずれの量ｊは以下の式８より算出される。

（式８）

図７に回転多面鏡２３が偏心した状態であって、受光素子２６に入射するレーザ光束Ｌの結像位置をレーザ光束Ｌの光軸方向において受光素子２６よりも後方にしたときのレーザ光束Ｌの光路を示す。なお、図７において、破線は偏心がない状態の回転多面鏡２３とレーザ光束Ｌの光路であり、実線は偏心した状態の回転多面鏡２３とレーザ光束Ｌの光路である。

図７（ａ）に示す様に、受光素子に入射するレーザ光束Ｌの結像位置を受光素子２６よりも後方にすることで、回転多面鏡２３に偏心がしている場合に受光素子２６に入射するレーザ光束Ｌの位置を所望の位置から意図的にずらすことができる。また図７（ｂ）に示す様に、前述した原理によって回転多面鏡２３の偏心している状態では走査光学系で生じるずれが発生する。

そしてこれにより、図８に示すように、回転多面鏡２３の偏心がないときのレーザ光束Ｌの到達位置までの回転角θを互いに近づけることができる。従って、走査光学系で生じるずれと同期光学系で生じるずれが相殺され、感光体ドラム１上の主走査方向の走査領域のずれを低減させることができる。

また走査光学装置３は、走査光学系で生じるずれと同期光学系で生じるずれを相殺するために、以下の条件１から条件３を満たすことが好ましい。

０≦Ｓｋｂｄ×Φｂｄ＜１．０・・・（条件１）
Ｓｋｂｄ：受光素子２６と受光素子２６より回転多面鏡２３側に位置する最初の反射面又は屈折面までの距離
Φｂｄ：同期レンズ２５の屈折力

条件１は、同期レンズ２５の屈折力の範囲を示すものである。条件１の上限を超える場合には、同期光学系で生じるずれと走査光学系で生じるずれとの相殺が困難になる。また条件１の下限を超えると同期光学系で生じるずれが大きくなり過ぎて相殺が困難になる。

０＜１−（Ｓｋ／ｆ）＜０．４７・・・（条件２）
Ｓｋ：ｆθレンズ２４のバックフォーカス
ｆ：ｆθレンズ２４の焦点距離

条件２は、ｆθレンズ２４によるレーザ光束Ｌの収束度を示している。条件２の上限を超える程にｆθレンズ２４の収束度が強いと、同期光学系で生じるずれとの相殺関係で走査領域のずれを良好に抑制することが困難となる。またｆθレンズ２４の屈折力が弱くなり、諸収差の補正も困難になる。一方、条件２の下限を超えることはｆθレンズ２４通過後のレーザ光束Ｌが発散系になることを意味し、この場合にも諸収差を良好に補正することが困難となる。

０．５≦２×Ｊｂｄ／（Ｊｓ＋Ｊｅ）≦２．０・・・（条件３）
Ｊｓ：走査光学系で生じるずれのうち、書き始め位置のずれ
Ｊｅ：走査光学系で生じるずれのうち、書き終わり位置のずれ
Ｊｂｄ：同期光学系で生じるずれ

上記条件３を満たさない場合、走査光学系で生じるずれと同期光学系で生じるずれとのバランスが困難になる。

また上記の条件１から条件３の他に、更に以下の条件４、条件５を満たすとより好ましい。

０．３＜Ｌｂｄ／Ｌｔｃ＜０．８・・・（条件４）
Ｌｂｄ：回転多面鏡２３から受光素子２６までの距離
Ｌｔｃ：回転多面鏡２３から感光体ドラム１表面までの距離

条件４を満たすことで、走査光学装置の小型化を保ちつつ、全長を所定以上長くして同じ製造誤差で生じる走査領域のずれ量を小さくすることができる。

０．７＜θｈ／θｂｄ＜０．８５・・・（条件５）
θｈ：感光体ドラム１に対するレーザ光束Ｌの照射開始位置の像高中心からの角度
θｂｄ：受光素子２６の像高中心からの角度

条件５は、受光素子２６の位置に関する条件である。条件５の上限を超える場合には、走査光学装置３の部品レイアウトが困難となる。条件５の下限を超える場合には、同期光学系で生じるずれが大きくなり、走査光学系で生じるずれとのバランスが困難になる。

なお、図３、図４に示す本実施形態の走査光学装置３の各パラメータの下では、さらに以下の条件１−１から条件５−１を満たすことがより好ましい。

０．６≦Ｓｋｂｄ×Φｂｄ＜０．９・・・（条件１−１）

本実施形態において、Ｓｋｂｄ×Φｂｄの値は０．８４であり、条件１−１を満たしている。

０．１＜１−（Ｓｋ／ｆ）＜０．３・・・（条件２−１）

本実施形態において、１−（Ｓｋ／ｆ）の値は０．２９であり、条件２−１を満たしている。

０．５≦２×Ｊｂｄ／（Ｊｓ＋Ｊｅ）≦１．５・・・（条件３−１）

本実施形態において、２×Ｊｂｄ／（Ｊｓ＋Ｊｅ）の値は１．０１であり、上記条件３−１を満たしている。

０．３＜Ｌｂｄ／Ｌｔｃ＜０．５・・・（条件４−１）

本実施形態において、Ｌｂｄ／Ｌｔｃの値は０．４５であり、上記条件４−１を満たしている。

０．７０＜θｈ／θｂｄ＜０．８０・・・（条件５−１）

本実施形態において、θｈ／θｂｄの値は０．７７であり、上記条件５−１を満たしている。

図９は、本実施形態に係る走査光学装置３において、走査光学系で生じるずれの書き始め位置と書き終わり位置のずれ量と、同期光学系で生じるずれの量を示すグラフである。

ここで、図９に示す様に、同期光学系で生じる走査領域ずれの量が、走査光学系で生じるずれの書き始め位置と書き終わり位置ずれのずれ量の平均値と略同等となっている。従って、走査光学系と同期光学系で生じるずれが互いに相殺できており、全体として感光体ドラム１上の主走査方向の走査領域のずれを低減できている。

また図１０（ａ）は主走査方向の像面湾曲と像高の関係を示しており、図１０（ｂ）は副走査方向の像面湾曲と像高の関係を示している。図１０に示す様に、主走査方向と福走査方向のいずれも良好な性能を維持しながら、書き始め側の走査領域のずれを相殺できている。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置Ａの第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る走査光学装置３は、図１１に示す様に、第１実施形態に係る走査光学装置３の構成に対し、アナモフィックコリメータレンズ２１と回転多面鏡２３の間にシリンダレンズ２７を有する構成である。このシリンダレンズ２７は、副走査方向にのみ屈折力を持つレンズであり、通過したレーザ光束Ｌを副走査断面内で回転多面鏡２３の偏向面にほぼ線像として結像させる。

なお本実施形態では、アナモフィックコリメータレンズ２１、シリンダレンズ２７はガラス材料で構成されており、ｆθレンズ２４、同期レンズ２５はプラスチック材料で構成されている。

また図１２、図１３に示す数値は、本実施形態に係る走査光学装置３の各パラメータである。なお、図１３において、Ｒは曲率半径、dは面間隔、nｄはd線における材料の屈折率、νdはアッベ数を示す。

また本実施形態に係る走査光学装置３においても、第１実施形態で説明した条件１から条件３を満たすことが望ましい。また条件４と条件５を満たすことが更に好ましい。また、図１２、図１３に示す本実施形態の走査光学装置３の各パラメータの下では、更に以下の条件１−２から条件５−２を満たすことが好ましい。

０≦Ｓｋｂｄ×Φｂｄ＜０．６・・・（条件１−２）
Ｓｋｂｄ：受光素子２６と受光素子２６より回転多面鏡２３側に位置する最初の反射面又は屈折面までの距離
Φｂｄ：同期レンズ２５の屈折力

本実施形態において、Ｓｋｂｄ×Φｂｄの値は０．４８であり、上記条件１−２を満たしている。

０＜１−（Ｓｋ／ｆ）＜０．２・・・（条件２−２）
Ｓｋ：ｆθレンズ２４のバックフォーカス
ｆ：ｆθレンズ２４の焦点距離

本実施形態において、Ｓｋ／ｆの値は０．１３であり、上記条件２−２を満たしている。

１．０≦２×Ｊｂｄ／（Ｊｓ＋Ｊｅ）≦２．０・・・（条件３−２）
Ｊｓ：走査光学系で生じるずれのうち、書き始め位置のずれ
Ｊｅ：走査光学系で生じるずれのうち、書き終わり位置のずれ
Ｊｂｄ：同期光学系で生じるずれ

本実施形態において、２×Ｊｂｄ／（Ｊｓ＋Ｊｅ）の値は１．４５であり、上記条件３−２を満たしている。

０．５＜Ｌｂｄ／Ｌｔｃ＜０．８・・・（条件４−２）
Ｌｂｄ：回転多面鏡２３から受光素子２６までの距離
Ｌｔｃ：回転多面鏡２３から感光体ドラム１表面までの距離

本実施形態において、Ｌｂｄ／Ｌｔｃの値は０．７８であり、上記条件４−２を満たしている。

０．７＜θｈ／θｂｄ＜０．８・・・（条件５−２）
θｈ：感光体ドラム１に対するレーザ光束Ｌの照射開始位置の像高中心からの角度
θｂｄ：受光素子２６の像高中心からの角度

本実施形態において、θｈ／θｂｄの値は０．７３であり、上記条件５−２を満たしている。

図１４は、本実施形態に係る走査光学装置３において、走査光学系で生じるずれの書き始め位置と書き終わり位置のずれ量と、同期光学系で生じるずれの量を示すグラフである。

ここで、図１４に示す様に、同期光学系で生じる走査領域ずれの量が、走査光学系で生じるずれのうちの書き終わり位置のずれ量と略同等となっている。従って、ずれの相殺によって書き終わり側の走査領域のずれを低減できている。

また図１５（ａ）は主走査方向の像面湾曲と像高の関係を示しており、図１５（ｂ）は副走査方向の像面湾曲と像高の関係を示している。図１５に示す様に、主走査方向と福走査方向のいずれも良好な性能を維持しながら、書き終わり側の走査領域のずれを相殺できている。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置Ａの第３実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態、第２実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る走査光学装置３は、図１６に示す様に、コスト削減のために第１実施形態の走査光学装置３の構成に対して同期レンズ２５を廃止した構成である。このため、受光素子２６に入射するレーザ光束Ｌは屈折面を通過せずにそのまま受光素子２６に入射することになる。従って、回転多面鏡２３が偏心している場合には、同期光学系で生じるずれの量が大きくなる。このため、ｆθレンズ２４の収束度を上げることで、同期光学系で生じるずれとバランスさせる必要がある。

なお、本実施形態においては、アナモフィックコリメータレンズ２１とｆθレンズ２４は、プラスチック材料で構成されている。またｆθレンズ２４は正の屈折力を有する。

また図１７、図１８に示す数値は、本実施形態に係る走査光学装置３の各パラメータである。なお、図１８において、Ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線における材料の屈折率、νｄはアッベ数を示す。

また本実施形態に係る走査光学装置３においても、第１実施形態で説明した条件１から条件３を満たすことが望ましい。また条件４と条件５を満たすことが更に好ましい。また、図１７、図１８に示す本実施形態の走査光学装置３の各パラメータの下では、更に以下の条件１−３から条件５−３を満たすことが好ましい。

０≦Ｓｋｂｄ×Φｂｄ＜０．１・・・（条件１−３）
Ｓｋｂｄ：受光素子２６と受光素子２６より回転多面鏡２３側に位置する最初の反射面又は屈折面までの距離
Φｂｄ：同期レンズ２５の屈折力

本実施形態では同期レンズ２５を有しない構成のため、同期レンズ２５の屈折力Φｂｄは０であり、Ｓｋｂｄ×Φｂｄの値も０となる。従って、上記条件１−３を満たしている。

０．３＜１−（Ｓｋ／ｆ）＜０．４７・・・（条件２−３）
Ｓｋ：ｆθレンズ２４のバックフォーカス
ｆ：ｆθレンズ２４の焦点距離

本実施形態において、Ｓｋ／ｆの値は０．４６であり、上記条件２−３を満たしている。

１．０≦２×Ｊｂｄ／（Ｊｓ＋Ｊｅ）≦２．０・・・（条件３−３）
Ｊｓ：走査光学系で生じるずれのうち、書き始め位置のずれ
Ｊｅ：走査光学系で生じるずれのうち、書き終わり位置のずれ
Ｊｂｄ：同期光学系で生じるずれ

本実施形態において、２×Ｊｂｄ／（Ｊｓ＋Ｊｅ）の値は１．７８であり、上記条件３−３を満たしている。

０．３＜Ｌｂｄ／Ｌｔｃ＜０．５・・・（条件４−３）
Ｌｂｄ：回転多面鏡２３から受光素子２６までの距離
Ｌｔｃ：回転多面鏡２３から感光体ドラム１表面までの距離

本実施形態において、Ｌｂｄ／Ｌｔｃの値は０．４６であり、上記条件４−３を満たしている。

０．７＜θｈ／θｂｄ＜０．８０・・・（条件５−３）
θｈ：感光体ドラム１に対するレーザ光束Ｌの照射開始位置の像高中心からの角度
θｂｄ：受光素子２６の像高中心からの角度

本実施形態において、θｈ／θｂｄの値は０．７７であり、上記条件５−３を満たしている。

図１９は、本実施形態に係る走査光学装置３において、走査光学系で生じるずれ書き始め位置と書き終わり位置のずれ量と、同期光学系で生じるずれの量を示すグラフである。

ここで、図１９に示す様に、同期光学系で生じる走査領域ずれの量が、走査光学系で生じるずれの書き終わり位置のずれ量と近い量になっており、互いのずれの相殺によって書き終わり側の走査領域のずれを低減できている。

しかし、本実施形態の構成では、この同期光学系で生じる走査領域ずれの量と走査光学系で生じるずれの書き終わり位置のずれ量とが完全な相殺関係にはない。これは、本実施形態では同期レンズ２５を有しない構成のため、完全な相殺関係を成立させるにはｆθレンズ２４の収束度を変化させる必要があるためである。この場合には、光学性能とのバランスを考慮して走査領域のずれの相殺関係を決定する必要がある。

また図２０（ａ）は主走査方向の像面湾曲と像高の関係を示しており、図２０（ｂ）は副走査方向の像面湾曲と像高の関係を示している。図２０に示す様に、主走査方向と福走査方向のいずれも良好な性能を維持しながら、書き終わり側の走査領域のずれを相殺できている。

なお、上記第１、２、３実施形態において、プラスチックで形成されたレンズの面は非球面によって構成されている。レンズ面の非球面係数は、図２１、図２２、図２３に示す通りである。そしてレーザ光束Ｌの光軸方向をＸ軸、主走査面内において光軸方向と直交する軸をＹ軸、副走査面内において光軸方向と直交する軸をＺ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向形状は上記非球面係数によって以下の式９により与えられる。

（式９）

また、主走査方向に対応する子線方向ｒは、上線、下線共に、以下の式で与えられる。

（式１０）

１…感光体ドラム
３…走査光学装置
１０…制御部
２０…半導体レーザ
２１…アナモフィックコリメータレンズ
２３…回転多面鏡
２４…ｆθレンズ
２５…同期レンズ
２６…受光素子
Ａ…画像形成装置

Claims (3)

1. 光束を出射する光源と、
   前記光束を偏向走査する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡により偏向走査された前記光束を被走査面に結像する第１のレンズと、
   前記回転多面鏡により偏向走査された前記光束を受光する受光素子と、
   前記受光素子による受光タイミングに応じて前記光源の発光タイミングを制御する制御手段と、
   を有し、
   前記第１のレンズのバックフォーカスをＳｋ、主走査断面における前記第１のレンズの焦点距離をｆとするとき、前記回転多面鏡に入射する前記光束は、
   ０＜１−（Ｓｋ／ｆ）＜０．４７
   の条件を満たす収束光であり、
   前記主走査断面における前記受光素子に入射する前記光束の結像位置が前記受光素子の受光面よりも前記光束の進行方向において下流側になるように、前記受光素子の位置が設定されていることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記回転多面鏡により偏向走査された前記光束を前記主走査断面において前記受光素子に集光する第２のレンズを前記回転多面鏡と前記受光素子との間に有し、
   前記主走査断面における前記第２のレンズの屈折力をΦｂｄ、前記第２のレンズから前記受光素子までの距離をＳｋｂｄとするとき、
   ０≦Ｓｋｂｄ×Φｂｄ＜１．０
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 請求項１又は２に記載の走査光学装置と、
   前記走査光学装置の被走査面である感光体と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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