JP7030576B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置に関し、特にレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）等の画像形成装置に好適なものである。

近年、小型化を図るために、複数の光源から出射した複数の光束を一つの偏向器で偏向して複数の走査光学系（結像光学系）を介して複数の被走査面を走査するように構成された光走査装置が知られている。
そのような光走査装置において、走査光学系内に設けられた光学素子同士の干渉を回避しつつ更なる小型化を図るために、特許文献１は、各走査光学系における結像光学素子の配置を互いに異ならせた光走査装置を開示している。
また、特許文献２は、各走査光学系の光路長を互いに異ならせた光走査装置を開示している。

特開２０１０－０７２０４９号公報 特開２０１２－０１３７５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、各走査光学系における結像光学素子の配置を互いに異ならせると、一部の走査光学系において結像光学素子が被走査面に対して遠く配置されるために倍率が増大してしまう。
また、特許文献２に開示されているように、各走査光学系の光路長を互いに異ならせると、画像形成装置に搭載した際に感光体間の間隔が広がってしまい、画像形成装置が大型化してしまう。
そこで本発明は、走査光学系の倍率の増大及び搭載される画像形成装置のサイズの大型化を回避しつつ小型化を達成した光走査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光走査装置は、第１及び第２の光束を偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に走査する第１及び第２の偏向面を含む偏向器と、偏向器によって偏向された第１及び第２の光束を第１及び第２の被走査面に集光する第１及び第２の結像光学系とを備え、第１の結像光学系は、少なくとも一つの結像光学素子と、少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第１の結像光学素子と偏向器との間の光路上に配置された第１の反射素子とを有し、第２の結像光学系は、少なくとも一つの結像光学素子と、少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第２の結像光学素子と第２の被走査面との間の光路上に配置された第２の反射素子とを有し、偏向器によって偏向された第１及び第２の光束の第１及び第２の結像光学系の第１及び第２の光軸上における第１及び第２の集光位置を通る直線は、副走査方向に対して非垂直であり、第１の偏向面上の第１の軸上偏向点から第１の結像光学素子までの第１の光軸上における距離をＬ１、第１の軸上偏向点から第１の被走査面までの第１の光軸上における距離をＴ１、第２の偏向面上の第２の軸上偏向点から第２の結像光学素子までの第２の光軸上における距離をＬ２、第２の軸上偏向点から第２の被走査面までの第２の光軸上における距離をＴ２としたとき、
Ｌ１／Ｔ１＞Ｌ２／Ｔ２
なる条件式を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、走査光学系の倍率の増大及び搭載される画像形成装置のサイズの大型化を回避しつつ小型化を達成した光走査装置を提供することができる。

第一実施形態に係る光走査装置の主走査断面図及び副走査断面図。 比較例の光走査装置が備える走査光学系の副走査断面図。 第二実施形態に係る光走査装置の主走査断面図及び副走査断面図。 実施形態に係るカラー画像形成装置の要部副走査断面図。

以下に、本実施形態に係る光走査装置を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態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、主走査方向とは偏向器の回転軸及び光学系の光軸に垂直な方向であり、副走査方向とは偏向器の回転軸に平行な方向である。また、主走査断面とは副走査方向に垂直な断面であり、副走査断面とは主走査方向に垂直な断面である。
従って、以下の説明において、主走査方向及び副走査断面は、入射光学系と結像光学系とで異なることに注意されたい。

［第一実施形態］
図１（ａ）は、第一実施形態に係る光走査装置１の主走査断面展開図を示している。図１（ｂ）は、第一実施形態に係る光走査装置１が備える第１及び第２の走査光学系（結像光学系）１００及び２００の副走査断面展開図を示している。図１（ｃ）は、第一実施形態に係る光走査装置１が備える第１及び第２の走査光学系１００及び２００の副走査断面図を示している。

本実施形態に係る光走査装置１は、第１及び第２の光源１０１及び２０１、第１及び第２のコリメータレンズ１０２及び２０２、第１及び第２のシリンドリカルレンズ１０３及び２０３、及び第１及び第２の開口絞り１０４及び２０４を備えている。
また、本実施形態に係る光走査装置１は、偏向器１０、第１のｆθレンズ１０６及び２０６、第２のｆθレンズ１０７及び２０７、及び反射素子１０９、２０９及び２１０を備えている。

第１及び第２の光源１０１及び２０１としては、半導体レーザー等が用いられる。なお、第１及び第２の光源１０１及び２０１の発光点の数は、一つでも複数でも構わない。
第１及び第２のコリメータレンズ１０２及び２０２はそれぞれ、第１及び第２の光源１０１及び２０１から出射した光束ＬＡ及びＬＢを平行光束に変換する。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
第１及び第２のシリンドリカルレンズ１０３及び２０３はそれぞれ、副走査断面内に有限のパワー（屈折力）を有しており、第１及び第２のコリメータレンズ１０２及び２０２を通過した光束ＬＡ及びＬＢを副走査方向に集光する。
第１及び第２の開口絞り１０４及び２０４はそれぞれ、第１及び第２のシリンドリカルレンズ１０３及び２０３を通過した光束ＬＡ及びＬＢの主走査方向及び副走査方向の光束径を制限する。

このようにして、第１及び第２の光源１０１及び２０１から出射した光束ＬＡ及びＬＢはそれぞれ、偏向器１０の第１及び第２の偏向面１０５及び２０５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。

偏向器１０は、不図示のモーター等の駆動手段により図中矢印Ａ方向に回転することにより、偏向器１０に入射した光束ＬＡ及びＬＢを偏向する。なお、偏向器１０は、例えばポリゴンミラー等で構成される。
第１及び第２のｆθレンズ１０６及び１０７は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、偏向器１０の第１の偏向面１０５によって偏向された光束ＬＡを第１の被走査面１０８上に集光（導光）する。
第１及び第２のｆθレンズ２０６及び２０７は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、偏向器１０の第２の偏向面２０５によって偏向された光束ＬＢを第２の被走査面２０８上に集光（導光）する。
反射素子１０９、２０９及び２１０は、光束を反射する手段であり、蒸着ミラー等が用いられる。

第１の光源１０１から出射した光束ＬＡ（第１の光束）は、第１のコリメータレンズ１０２によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束ＬＡは、第１のシリンドリカルレンズ１０３によって副走査方向に集光され、第１の開口絞り１０４を通過し、副走査方向上側から偏向器１０の第１の偏向面１０５に入射する。
第１の光源１０１から出射し、偏向器１０の第１の偏向面１０５に入射した光束ＬＡは、偏向器１０により偏向された後、第１及び第２のｆθレンズ１０６及び１０７、及び反射素子１０９（第１の反射素子）によって第１の被走査面１０８上に集光される。そして、偏向器１０により偏向された光束ＬＡは、第１の被走査面１０８を等速度で走査する。
なお、偏向器１０は図中Ａ方向に回転しているため、偏向走査された光束ＬＡは、第１の被走査面１０８を図中Ｂ方向に走査する。

第２の光源２０１から出射した光束ＬＢ（第２の光束）は、第２のコリメータレンズ２０２によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束ＬＢは、第２のシリンドリカルレンズ２０３によって副走査方向に集光され、第２の開口絞り２０４を通過し、副走査方向上側から偏向器１０の第２の偏向面２０５に入射する。
第２の光源２０１から出射し、偏向器１０の第２の偏向面２０５に入射した光束ＬＢは、偏向器１０により偏向された後、第１及び第２のｆθレンズ２０６及び２０７、反射素子２０９及び反射素子２１０（第２の反射素子）によって第２の被走査面２０８上に集光される。そして、偏向器１０により偏向された光束ＬＢは、第２の被走査面２０８を等速度で走査する。
なお、偏向器１０は図中Ａ方向に回転しているため、偏向走査された光束ＬＢは、第２の被走査面２０８を図中Ｃ方向に走査する。

なお、本実施形態に係る光走査装置１では、第１のコリメータレンズ１０２、第１のシリンドリカルレンズ１０３及び第１の開口絞り１０４によって、第１の入射光学系８０が構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置１では、第２のコリメータレンズ２０２、第２のシリンドリカルレンズ２０３及び第２の開口絞り２０４によって、第２の入射光学系８５が構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置１では、第１のｆθレンズ１０６及び第２のｆθレンズ１０７（第１の走査光学素子（結像光学素子））によって、第１の走査光学系１００が構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置１では、第１のｆθレンズ２０６及び第２のｆθレンズ２０７（第２の走査光学素子）によって、第２の走査光学系２００が構成される。
そして、本実施形態に係る光走査装置１では、第１及び第２の入射光学系８０及び８５の光軸は、副走査断面内において主走査断面に対して＋３．０度の角度をなしている。

なお、本実施形態に係る光走査装置１において、同一光路上で副走査断面内において最も大きなパワーを有する走査光学素子は、第２のｆθレンズ１０７及び２０７である。
そして、第１の走査光学系１００では、光路上において第１の走査光学系１００が備える走査光学素子１０６、１０７のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する走査光学素子１０７と偏向器１０との間に反射素子１０９が設けられている。
また、第２の走査光学系２００では、光路上において第２の走査光学系２００が備える走査光学素子２０６、２０７のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する走査光学素子２０７と第２の被走査面２０８との間に反射素子２１０が設けられている。

なお、本実施形態では、第１及び第２の被走査面として、感光ドラム１０８及び２０８を用いている。
また、感光ドラム１０８及び２０８上における副走査方向の露光分布の作成は、主走査露光毎に、感光ドラム１０８及び２０８を副走査方向に回転させることによって達成している。
また、偏向器１０の回転軸方向（すなわち、副走査方向）Ｄに対して感光ドラム１０８及び２０８の配列方向Ｅは直交しておらず、本実施形態では、－９３°となっている。

次に、本実施形態に係る光走査装置１の第１及び第２の入射光学系８０及び８５、及び第１及び第２の走査光学系１００及び２００の諸特性を以下の表１乃至表３に示す。

なお、表１乃至表３において、各レンズ面と各レンズの光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸としている。また、表２及び表３において、「Ｅ－ｘ」は、「×１０^－ｘ」を意味している。

本実施形態に係る光走査装置１の第１及び第２のｆθレンズ１０６、１０７、２０６及び２０７の各レンズ面の主走査断面内における非球面形状（母線形状）は、以下の式（１）で表される。

ここで、Ｒは曲率半径、ｋは離心率、Ｂｉ（ｉ＝４、６、８、…、１６）は非球面係数である。なお、ｙに関してプラス側とマイナス側とで係数Ｂｉが異なる場合は、表２及び表３にあるように、プラス側の係数には添字ｕを付し（すなわち、Ｂｉｕ）、マイナス側の係数には添字ｌを付している（すなわち、Ｂｉｌ）。

また、第１及び第２のｆθレンズ１０６、１０７、２０６及び２０７の各レンズ面の副走査断面内における非球面形状（子線形状）は、以下の式（２）で表される。

ここで、Ｍｊｋ（ｊ＝０～１２、及びｋ＝１）は非球面係数である。

また、第１及び第２のｆθレンズ１０６、１０７、２０６及び２０７の各レンズ面の副走査断面内における曲率半径ｒ’は、レンズ面のｙ座標に従って、以下の式（３）のように連続的に変化する。

ここで、ｒは光軸上における曲率半径、Ｅｊ（ｊ＝１～１０）は変化係数である。

次に、本実施形態に係る光走査装置１における効果について説明する。
本実施形態に係る光走査装置１において、図１（ｂ）に示されているように、主走査断面内における第１の偏向面１０５上の軸上光線の偏向点（軸上偏向点）１０５ｃ（第１の偏向点）から第２のｆθレンズ１０７の入射面の原点までの距離をＬ１とし、主走査断面内における偏向点１０５ｃから第１の被走査面１０８までの距離をＴ１とする。
また、主走査断面内における第２の偏向面２０５上の軸上光線の偏向点２０５ｃ（第２の偏向点）から第２のｆθレンズ２０７の入射面の原点までの距離をＬ２とし、主走査断面内における偏向点２０５ｃから第２の被走査面２０８までの距離をＴ２とする。

このとき、本実施形態に係る光走査装置１では、Ｌ１＝９６ｍｍ、Ｔ１＝１６８ｍｍ、Ｌ２＝８０ｍｍ、Ｔ２＝１６８ｍｍとなっている。
その結果、Ｌ１／Ｔ１＝０．５７１、Ｌ２／Ｔ２＝０．４７６となり、Ｌ１／Ｔ１＞Ｌ２／Ｔ２を満たしている。また、Ｔ１＝Ｔ２も満たしている。

本実施形態に係る光走査装置１では、図１（ｃ）に示されているように、第２の走査光学系２００において、第２のｆθレンズ２０７と第２の被走査面２０８との間に反射素子２１０を配置することで、光走査装置１の小型化を達成し、光走査装置１と感光ドラム２０８との間のスペースを確保している。
ここでもし、本実施形態に係る光走査装置１においてＴ１＝Ｔ２かつＬ１＝Ｌ２となるように第１及び第２の走査光学系１００及び２００を配置すると、図２（ａ）に示されているように、第２の走査光学系２００において第２のｆθレンズ２０７と反射素子２１０とが干渉してしまう。
また、本実施形態に係る光走査装置１においてＬ１／Ｔ１＜Ｌ２／Ｔ２を満たすように第１及び第２の走査光学系１００及び２００を配置すると、第２の走査光学系２００において第２のｆθレンズ２０７と反射素子２１０との干渉を避けるように、反射素子２１０を第２の被走査面２０８側に移動させる必要が生じる。
その結果、光走査装置１が大型化し、感光ドラム２０８と光走査装置１との間のスペースが狭くなってしまう。

また、本実施形態に係る光走査装置１では、図１（ｃ）に示されているように、偏向器１０の回転軸方向Ｄに対して感光ドラム１０８及び２０８の配列方向Ｅを第２の走査光学系２００のスペースを拡げる方向に－９３°傾けている。換言すると、第１及び第２の偏向面１０５及び２０５によって偏向された第１及び第２の光束ＬＡ及びＬＢの第１及び第２の走査光学系１００及び２００の光軸上における第１及び第２の集光位置Ｆ及びＧを通る直線Ｊは副走査方向Ｄに対して非垂直である。それにより、第２の走査光学系２００に配置されている光学素子間の干渉を回避している。
それに対して、図２（ｂ）に示されているように、偏向器１０の回転軸方向Ｄと感光ドラム１０８及び２０８の配列方向Ｅを互いに直交するように、各光学素子を配置すると、第２の走査光学系２００において第１のｆθレンズ２０６及び第２のｆθレンズ２０７が互いに近接してしまい、干渉が発生する。

以上のように、本実施形態に係る光走査装置１では、各光学素子を上述の関係を満たすように配置することで、光学素子間の干渉を回避しつつ光走査装置１の小型化を達成し、光走査装置１と感光ドラム１０８及び２０８との間のスペースを確保することができる。

［第二実施形態］
図３（ａ）は、第二実施形態に係る光走査装置２の一部主走査断面展開図を示している。図３（ｂ）は、第二実施形態に係る光走査装置２が備える第１乃至第４の走査光学系１００乃至４００の副走査断面展開図を示している。図３（ｃ）は、第二実施形態に係る光走査装置２が備える第１乃至第４の走査光学系１００乃至４００の副走査断面図を示している。
なお、本実施形態に係る光走査装置２における第１及び第２の入射光学系８０及び８５、第１及び第２の走査光学系１００及び２００は、第一実施形態に係る光走査装置１と同一の構成であるため、同一の部材については説明を省略する。

本実施形態に係る光走査装置２では、第３及び第４の光源３０１及び４０１、第３及び第４のコリメータレンズ３０２及び４０２、第３及び第４のシリンドリカルレンズ３０３及び４０３、及び第３及び第４の開口絞り３０４及び４０４が設けられている。
また、本実施形態に係る光走査装置２では、第１のｆθレンズ３０６及び４０６、第２のｆθレンズ３０７及び４０７、及び反射素子３０９、３１０及び４０９が設けられている。

第３及び第４の光源３０１及び４０１としては、半導体レーザー等が用いられる。なお、第３及び第４の光源３０１及び４０１の発光点の数は、一つでも複数でも構わない。
第３及び第４のコリメータレンズ３０２及び４０２はそれぞれ、第３及び第４の光源３０１及び４０１から出射した光束ＬＣ及びＬＤを平行光束に変換する。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
第３及び第４のシリンドリカルレンズ３０３及び４０３はそれぞれ、副走査断面内に有限のパワー（屈折力）を有しており、第３及び第４のコリメータレンズ３０２及び４０２を通過した光束ＬＣ及びＬＤを副走査方向に集光する。
第３及び第４の開口絞り３０４及び４０４はそれぞれ、第３及び第４のシリンドリカルレンズ３０３及び４０３を通過した光束ＬＣ及びＬＤの主走査方向及び副走査方向の光束径を制限する。

このようにして、第３及び第４の光源３０１及び４０１から出射した光束ＬＣ及びＬＤはそれぞれ、偏向器１０の第１及び第２の偏向面１０５及び２０５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。

偏向器１０は、不図示のモーター等の駆動手段により図中矢印Ａ方向に回転することにより、偏向器１０に入射した光束ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ及びＬＤを偏向する。なお、偏向器１０は、例えばポリゴンミラー等で構成される。
第１及び第２のｆθレンズ３０６及び３０７は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、偏向器１０の第１の偏向面１０５によって偏向された光束ＬＣを第３の被走査面３０８上に集光（導光）する。
第１及び第２のｆθレンズ４０６及び４０７は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、偏向器１０の第２の偏向面２０５によって偏向された光束ＬＤを第４の被走査面４０８上に集光（導光）する。
反射素子３０９、３１０及び４０９は、光束を反射する手段であり、蒸着ミラー等が用いられる。

第１の光源１０１から出射した光束ＬＡ（第１の光束）は、第１の入射光学系８０によって副走査方向上側から偏向器１０の第１の偏向面１０５に入射する。
第１の光源１０１から出射し、偏向器１０の第１の偏向面１０５に入射した光束ＬＡは、偏向器１０により偏向された後、第１及び第２のｆθレンズ１０６及び１０７、及び反射素子１０９によって第１の被走査面１０８上に集光される。そして、偏向器１０により偏向された光束ＬＡは、第１の被走査面１０８を等速度で走査する。

第２の光源２０１から出射した光束ＬＢ（第２の光束）は、第２の入射光学系８５によって副走査方向上側から偏向器１０の第２の偏向面２０５に入射する。
第２の光源２０１から出射し、偏向器１０の第２の偏向面２０５に入射した光束ＬＢは、偏向器１０により偏向された後、第１及び第２のｆθレンズ２０６及び２０７、及び反射素子２０９及び２１０によって第２の被走査面２０８上に集光される。そして、偏向器１０により偏向された光束ＬＢは、第２の被走査面２０８を等速度で走査する。

第３の光源３０１から出射した光束ＬＣ（第３の光束）は、第３のコリメータレンズ３０２によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束ＬＣは、第３のシリンドリカルレンズ３０３によって副走査方向に集光され、第３の開口絞り３０４を通過し、副走査方向下側から偏向器１０の第１の偏向面１０５に入射する。
第３の光源３０１から出射し、偏向器１０の第１の偏向面１０５に入射した光束ＬＣは、偏向器１０により偏向された後、第１及び第２のｆθレンズ３０６及び３０７、及び反射素子３０９（第３の反射素子）及び反射素子３１０によって第３の被走査面３０８上に集光される。そして、偏向器１０により偏向された光束ＬＣは、第３の被走査面３０８を等速度で走査する。
なお、偏向器１０は図中Ａ方向に回転しているため、偏向走査された光束ＬＣは、第３の被走査面３０８を図中Ｂ方向に走査する。

第４の光源４０１から出射した光束ＬＤ（第４の光束）は、第４のコリメータレンズ４０２によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束ＬＤは、第４のシリンドリカルレンズ４０３によって副走査方向に集光され、第４の開口絞り４０４を通過し、副走査方向下側から偏向器１０の第２の偏向面２０５に入射する。
第４の光源４０１から出射し、偏向器１０の第２の偏向面２０５に入射した光束ＬＤは、偏向器１０により偏向された後、第１及び第２のｆθレンズ４０６及び４０７、及び反射素子４０９（第４の反射素子）によって第４の被走査面４０８上に集光される。そして、偏向器１０により偏向された光束ＬＤは、第４の被走査面４０８を等速度で走査する。
なお、偏向器１０は図中Ａ方向に回転しているため、偏向走査された光束ＬＤは、第４の被走査面４０８を図中Ｃ方向に走査する。

なお、本実施形態に係る光走査装置２では、第３のコリメータレンズ３０２、第３のシリンドリカルレンズ３０３及び第３の開口絞り３０４によって、第３の入射光学系９０が構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置２では、第４のコリメータレンズ４０２、第４のシリンドリカルレンズ４０３及び第４の開口絞り４０４によって、第４の入射光学系９５が構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置２では、第１のｆθレンズ３０６及び第２のｆθレンズ３０７（第３の走査光学素子）によって、第３の走査光学系３００が構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置２では、第１のｆθレンズ４０６及び第２のｆθレンズ４０７（第４の走査光学素子）によって、第４の走査光学系４００が構成される。
そして、本実施形態に係る光走査装置２では、第３及び第４の入射光学系９０及び９５の光軸は、副走査断面内において主走査断面に対して－３．０度の角度をなしている。

なお、本実施形態に係る光走査装置２において、同一光路上で副走査断面内において最も大きなパワーを有する走査光学素子は、第２のｆθレンズ１０７、２０７、３０７及び４０７である。
そして、第１の走査光学系１００では、光路上において第１の走査光学系１００が備える走査光学素子１０６、１０７のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する走査光学素子１０７と偏向器１０との間に反射素子１０９が設けられている。
また、第２の走査光学系２００では、光路上において第２の走査光学系２００が備える走査光学素子２０６、２０７のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する走査光学素子２０７と第２の被走査面２０８との間に反射素子２１０が設けられている。
また、第３の走査光学系３００では、光路上において第３の走査光学系３００が備える走査光学素子３０６、３０７のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する走査光学素子３０７と偏向器１０との間に反射素子３０９が設けられている。
また、第４の走査光学系４００では、光路上において第４の走査光学系３００が備える走査光学素子４０６、４０７のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する走査光学素子４０７と偏向器１０との間に反射素子４０９が設けられている。

なお、本実施形態では、第３及び第４の被走査面として、感光ドラム３０８及び４０８を用いている。
また、感光ドラム３０８及び４０８上における副走査方向の露光分布の作成は、主走査露光毎に、感光ドラム３０８及び４０８を副走査方向に回転させることによって達成している。
また、偏向器１０の回転軸方向（すなわち、副走査方向）Ｄに対して感光ドラム１０８、２０８、３０８及び４０８の配列方向Ｅは直交しておらず、本実施形態では、－９３°となっている。

次に、本実施形態に係る光走査装置２の第３及び第４の入射光学系９０及び９５、第３及び第４の走査光学系３００及び４００の諸特性を以下の表４乃至表６に示す。

なお、表４乃至表６において、各レンズ面と各レンズの光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸としている。また、表５及び表６において、「Ｅ－ｘ」は、「×１０^－ｘ」を意味している。

本実施形態に係る光走査装置２の第１及び第２のｆθレンズ３０６、３０７、４０６及び４０７の各レンズ面の主走査断面内における非球面形状（母線形状）は、上記の式（１）で表される。
また、第１及び第２のｆθレンズ３０６、３０７、４０６及び４０７の各レンズ面の副走査断面内における非球面形状（子線形状）は、上記の式（２）で表される。
また、第１及び第２のｆθレンズ３０６、３０７、４０６及び４０７の各レンズ面の副走査断面内における曲率半径ｒ’は、レンズ面のｙ座標に従って、上記の式（３）のように連続的に変化する。

次に、本実施形態に係る光走査装置２における効果について説明する。
本実施形態に係る光走査装置２においては、第１乃至第４の被走査面１０８乃至４０８の間隔を狭くすることができ、具体的には、第１乃至第４の被走査面１０８乃至４０８の各々の間隔は５２ｍｍである。

本実施形態に係る光走査装置２において、図３（ｂ）に示されているように、主走査断面内における第１の偏向面１０５上の軸上光線の偏向点３０５ｃ（第３の偏向点）から第２のｆθレンズ３０７の入射面の原点までの距離をＬ３とし、主走査断面内における偏向点３０５ｃから第３の被走査面３０８までの距離をＴ３とする。
また、主走査断面内における第２の偏向面２０５上の軸上光線の偏向点４０５ｃ（第４の偏向点）から第２のｆθレンズ４０７の入射面の原点までの距離をＬ４とし、主走査断面内における偏向点４０５ｃから第４の被走査面４０８までの距離をＴ４とする。

このとき、本実施形態に係る光走査装置２では、Ｌ３＝９６ｍｍ、Ｔ３＝１６８ｍｍ、Ｌ４＝８０ｍｍ、Ｔ４＝１６８ｍｍとなる。
その結果、Ｌ３／Ｔ３＝０．５７１、Ｌ４／Ｔ４＝０．４７６となり、Ｌ３／Ｔ３＞Ｌ４／Ｔ４を満たしている。また、Ｔ３＝Ｔ４も満たしている。

もし、本実施形態に係る光走査装置２においてＬ３／Ｔ３＜Ｌ４／Ｔ４を満たすように第３及び第４の走査光学系３００及び４００を配置してしまうと、第３の走査光学系３００において第２のｆθレンズ３０７を偏向器１０の第１の偏向面１０５に近づける必要が生じる。その結果、第２のｆθレンズ３０７が反射素子３１０に干渉してしまい、また第１の走査光学系１００の光路にも干渉してしまう。

また、本実施形態に係る光走査装置２では、第一実施形態に係る光走査装置１と同様に、光走査装置２の小型化を達成し、光走査装置２と感光ドラム２０８との間のスペースを確保するために、Ｌ１／Ｔ１＞Ｌ２／Ｔ２を満たすように第１及び第２の走査光学系１００及び２００を配置している。

また、本実施形態に係る光走査装置２において、図３（ｃ）に示されているように、副走査断面内における第２のｆθレンズ１０７の出射面の原点から第１の被走査面１０８までの距離をＨ１とし、副走査断面内における第２のｆθレンズ４０７の出射面の原点から第４の被走査面４０８までの距離をＨ４とする。
このとき、本実施形態に係る光走査装置２では、図３（ｃ）に示されているように、第４の走査光学系４００において、偏向器１０の第２の偏向面２０５と第２のｆθレンズ４０７との間に反射素子４０９を配置することで、Ｈ４＞Ｈ１とすることができ、光走査装置２と感光ドラム４０８との間のスペースを確保している。
また、本実施形態に係る光走査装置２では、図３（ｃ）に示されているように、偏向器１０の回転軸方向Ｄに対して感光ドラム１０８、２０８、３０８及び４０８の配列方向Ｅを第２の走査光学系２００のスペースを拡げる方向に－９３°傾けている。換言すると、第１及び第２の偏向面１０５及び２０５によって偏向された第１乃至第４の光束ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ及びＬＤの第１乃至第４の走査光学系１００、２００、３００及び４００の光軸上における第１乃至第４の集光位置Ｆ、Ｇ、Ｈ及びＩを通る直線Ｊは副走査方向Ｄに対して非垂直である。それにより、第２の走査光学系２００に配置されている光学素子間の干渉を回避している。

また、本実施形態に係る光走査装置２では、第２のｆθレンズ１０７及び３０７は、互いに同一のレンズとなっており、低コスト化を達成している。なお、第２のｆθレンズ１０７及び３０７については、互いに同一のレンズでなくても構わない。
一方、第２のｆθレンズ１０７及び２０７の入射面同士及び出射面同士の少なくとも一方は、互いに異なる形状となっている。
また、第２のｆθレンズ２０７及び４０７は共に、入射面及び出射面が主走査断面に対して鏡面対称な形状を有している。なお、第２のｆθレンズ２０７及び４０７の少なくとも一方については、主走査断面に対して鏡面対称な面形状を有していなくても構わない。

また、本実施形態に係る光走査装置２では、第一実施形態に係る光走査装置１と同様に、Ｌ１＝９６ｍｍ、Ｔ１＝１６８ｍｍ、Ｌ２＝８０ｍｍ、Ｔ２＝１６８ｍｍとなっている。
従って、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４、Ｌ１＝Ｌ３、Ｌ２＝Ｌ４も満たしている。

以上のように、本実施形態に係る光走査装置２では、各光学素子を上述の関係を満たすように配置することで、光学素子間の干渉を回避しつつ光走査装置２の小型化を達成し、光走査装置２と感光ドラム１０８乃至４０８との間のスペースを確保することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

［画像形成装置］
図４は、第二実施形態に係る光走査装置２が搭載されたカラー画像形成装置３の要部副走査断面図である。

画像形成装置３は、光走査装置を用いて、像担持体である各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。
画像形成装置３は、第二実施形態に係る光走査装置２、像担持体としての感光ドラム（感光体）２３、２４、２５、２６及び現像器１５、１６、１７、１８を備えている。また、画像形成装置３は、搬送ベルト９１、プリンタコントローラ９３及び定着器９４を備えている。

画像形成装置３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）が入力される。入力された色信号は、画像形成装置３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（ドットデータ）に変換される。変換された各画像データはそれぞれ、光走査装置２に入力される。そして、光走査装置２からはそれぞれ、各画像データに応じて変調された光ビーム１９、２０、２１、２２が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム２３、２４、２５、２６の感光面が露光される。

感光ドラム２３、２４、２５、２６の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ（不図示）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２３、２４、２５、２６の表面に、光走査装置２によって光ビーム１９、２０、２１、２２が照射されるようになっている。
上で述べたように、光ビーム１９、２０、２１、２２は各色の画像データに基づいて変調されており、光ビーム１９、２０、２１、２２を照射することによって感光ドラム２３、２４、２５、２６の表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、感光ドラム２３、２４、２５、２６に当接するように配設された現像器１５、１６、１７、１８によってトナー像として現像される。

現像器１５乃至１８によって現像されたトナー像は、感光ドラム２３乃至２６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、搬送ベルト９１上を搬送される不図示の用紙（被転写材）上に多重転写され、１枚のフルカラー画像が形成される。
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２３、２４、２５、２６後方（図４において左側）の定着器９４へと搬送される。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。転写部から搬送されてきた用紙は、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されることにより、用紙上の未定着トナー像が定着される。さらに定着ローラの後方には不図示の排紙ローラが配設されており、排紙ローラは定着された用紙を画像形成装置３の外に排出せしめる。

カラー画像形成装置３は、光走査装置２によって、並行してＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色に対応する感光ドラム２３、２４、２５、２６の感光面上に画像信号（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。
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３とで、カラーデジタル複写機が構成される。
また、光走査装置２の代わりに、第一実施形態に係る光走査装置１を２個並べて配置しても構わない。

１ 光走査装置
１０ 偏向器
１００、２００ 第１及び第２の走査光学系
１０１、２０１ 第１及び第２の光源
１０５、２０５ 第１及び第２の偏向面
１０５ｃ、２０５ｃ 偏向点（第１及び第２の偏向点）
１０７、２０７ 第２のｆθレンズ（第１及び第２の走査光学素子）
１０８、２０８ 第１及び第２の被走査面
１０９、２１０ 反射素子（第１及び第２の反射素子）
ＬＡ、ＬＢ 第１及び第２の光束

Claims (21)

1. 第１及び第２の光束を偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に走査する第１及び第２の偏向面を含む偏向器と、
   前記偏向器によって偏向された前記第１及び第２の光束を前記第１及び第２の被走査面に集光する第１及び第２の結像光学系とを備え、
   前記第１の結像光学系は、少なくとも一つの結像光学素子と、該少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第１の結像光学素子と前記偏向器との間の光路上に配置された第１の反射素子とを有し、
   前記第２の結像光学系は、少なくとも一つの結像光学素子と、該少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第２の結像光学素子と前記第２の被走査面との間の光路上に配置された第２の反射素子とを有し、
   前記偏向器によって偏向された前記第１及び第２の光束の前記第１及び第２の結像光学系の第１及び第２の光軸上における第１及び第２の集光位置を通る直線は、副走査方向に対して非垂直であり、
   前記第１の偏向面上の第１の軸上偏向点から前記第１の結像光学素子までの前記第１の光軸上における距離をＬ１、前記第１の軸上偏向点から前記第１の被走査面までの前記第１の光軸上における距離をＴ１、前記第２の偏向面上の第２の軸上偏向点から前記第２の結像光学素子までの前記第２の光軸上における距離をＬ２、前記第２の軸上偏向点から前記第２の被走査面までの前記第２の光軸上における距離をＴ２としたとき、
   Ｌ１／Ｔ１＞Ｌ２／Ｔ２
   なる条件式を満たすことを特徴とする光走査装置。
2. 前記第２の反射素子は、前記偏向器を通る主走査断面よりも前記第２の被走査面の側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. Ｔ１＝Ｔ２
   なる式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 前記第１及び第２の結像光学素子の夫々の入射面は、互いに異なる形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記第１及び第２の結像光学素子の夫々の出射面は、互いに異なる形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記偏向器は、前記第１及び第２の偏向面によって第３及び第４の光束を偏向して第３及び第４の被走査面を主走査方向に走査することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記偏向器によって偏向された前記第３及び第４の光束を前記第３及び第４の被走査面に集光する第３及び第４の結像光学系を備えることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記第３の結像光学系は、少なくとも一つの結像光学素子と、該少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第３の結像光学素子と前記偏向器との間の光路上に配置された第３の反射素子とを有することを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記第１及び第３の結像光学素子の形状は、互いに同じであることを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
10. 前記第４の結像光学系は、少なくとも一つの結像光学素子と、該少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第４の結像光学素子と前記偏向器との間の光路上に配置された第４の反射素子とを有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 副走査断面内における前記第１の結像光学素子から前記第１の集光位置までの距離と、副走査断面内における前記第４の結像光学素子から前記偏向器によって偏向された前記第４の光束の前記第４の結像光学系の第４の光軸上における第４の集光位置までの距離とは、互いに異なることを特徴とする請求項１０に記載の光走査装置。
12. 前記第２及び第４の結像光学素子の入射面及び出射面の形状は、主走査断面に対して鏡面対称であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の光走査装置。
13. 前記偏向器によって偏向された前記第３及び第４の光束の前記第３及び第４の結像光学系の第３及び第４の光軸上における第３及び第４の集光位置を通る直線は、副走査方向に対して非垂直であることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の光走査装置。
14. 前記第１の偏向面上の第３の軸上偏向点から前記第３の結像光学系に設けられた少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第３の結像光学素子までの前記第３の結像光学系の第３の光軸上における距離をＬ３、前記第３の軸上偏向点から前記第３の被走査面までの前記第３の光軸上における距離をＴ３、前記第２の偏向面上の第４の軸上偏向点から前記第４の結像光学系に設けられた少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第４の結像光学素子までの前記第４の結像光学系の第４の光軸上における距離をＬ４、前記第４の軸上偏向点から前記第４の被走査面までの前記第４の光軸上における距離をＴ４としたとき、
    Ｌ３／Ｔ３＞Ｌ４／Ｔ４
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の光走査装置。
15. Ｔ３＝Ｔ４
    なる式を満たすことを特徴とする請求項１４に記載の光走査装置。
16. Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４
    なる式を満たすことを特徴とする請求項１４または１５に記載の光走査装置。
17. Ｌ１＝Ｌ３
    なる式を満たすことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の光走査装置。
18. Ｌ２＝Ｌ４
    なる式を満たすことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の光走査装置。
19. 前記偏向器は、前記第１の偏向面によって第３の光束を偏向して第３の被走査面を主走査方向に走査し、
    前記偏向器によって偏向された前記第３の光束を前記第３の被走査面に集光する第３の結像光学系を備え、
    前記第３の結像光学系は、少なくとも一つの結像光学素子と、該少なくとも一つの結像光学素子のうち副走査断面内において最も大きいパワーを有する第３の結像光学素子と前記偏向器との間の光路上に配置された第３の反射素子とを有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の光走査装置。
20. 請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の光走査装置と、該光走査装置により被走査面に形成される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。
21. 請求項１乃至１９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。

Images