JP3287319B2

JP3287319B2 - 光学走査装置、走査レンズ、及び画像形成装置

Info

Publication number: JP3287319B2
Application number: JP29589298A
Authority: JP
Inventors: 順一市川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2002-06-04
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: US6201561B1; JP2000121977A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを走
査する光学走査装置、レーザビームを走査するための光
学部品である走査レンズ及びレーザビームを走査して画
像形成する画像形成装置に関わり、特にレーザ走査光学
系にＦθレンズの機能を有して使用される１枚構成の走
査レンズを備えた光学走査装置、走査レンズ及び画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタやデジタル複写機にはレ
ーザ光走査装置が使用されている。このレーザ光走査装
置は、一般的に、例えば、図３に示すように、レーザ光
源１１、レーザ光源１１からの発散光を略平行な光束に
変換するコリメートレンズ１３、スリット１５、平行光
束の副走査方向のみを集束させるシリンダレンズ１７、
シリンダレンズ１７によって集束された焦点位置近傍に
反射面を有し等角速度で回転する光偏向器１９、等角速
度で偏向された光束が被走査面上で等速に移動させかつ
主走査方向に光束を結像させるＦθレンズ２１、副走査
方向において光偏向器１９の反射面と被走査面を共役関
係にしかつ、光束を被走査面上に結像させる倒れ補正用
シリンダミラー２３を有している（特開平６−１８８０
３号公報参照）。

【０００３】上記レーザ光走査装置において光偏向器以
降の光学系（走査光学系）には、以下の３つの機能が要
求される。第１の機能は等角速度に光偏向器で偏向され
る光束を被走査面上で光束が等速度に走査するように変
換すること、第２の機能は光偏向器が有する複数の反射
面が副走査方向に倒れる誤差によって被走査面上の走査
線位置が副走査方向に変動することを防ぐために光偏向
器の反射面と被走査面を共役関係にすること、そして、
第３の機能は主走査方向では略平行で、副走査方向では
発散している光束を共に被走査面上に結像させることで
ある。

【０００４】このような走査光学系に要求される機能
を、複数の光学素子（上記例では２枚のＦθレンズとシ
リンダミラー）で実現することが一般的であったが、レ
ーザ光走査装置の部品点数を減らし、装置サイズをコン
パクトにするため、１枚のレンズに上記３つの機能を持
たせる技術が多数提案されている（特開昭６２−１３８
８２３号、特開平４−５０９０８号、特開平８−１９０
０６２号等）。これらの技術では、その殆どが光偏向器
への入射光束、反射光束が偏向反射面の法線を含む主走
査面内にある光学系に適用している。

【０００５】ところで、Ｆθレンズが用いられる走査光
学系には、アンダーフィルド光学系とオーバーフィルド
光学系がある。

【０００６】アンダーフィルド光学系とは、回転多面鏡
に入射する光束幅が回転多面鏡よりも小さく、光偏向器
によって被走査面を走査している間は反射面から光束が
はみでることのないものである（特開平６−１８８０３
号公報参照）。図４に示すように、アンダーフィルド光
学系は、光偏向器に入射した光束が全て偏向走査に用い
られるので、光束のエネルギーが有効に使われ、走査角
度によらずＦθレンズに入射する光束幅が一定であるの
で、被走査面上に結像される光スポットの径及び光量が
均一であるというメリットがあるが、光偏向器の反射面
の幅を入射光束よりも十分大きくする必要があるので、
高速化のために反射面数を多くしたり、被走査面上での
光スポット径を小さくするために光偏向器への入射光束
幅を大きくすると、回転多面鏡の径が飛躍的に大きくな
ってしまうというデメリットがある。

【０００７】一方、オーバーフィルド光学系とは、回転
多面鏡に入射する光束幅が回転多面鏡よりも大きく、光
偏向器によって被走査面を走査している間は常に走査に
用いられる反射面の両外側から光束がはみ出しているも
のである（特開平８−１７１０７０号公報参照）。図５
に示すように、オーバーフィルド光学系は、光偏向器に
入射した光束の一部を偏向走査に用いるので、光束のエ
ネルギーの損失が大きく、走査角度によってＦθレンズ
に入射する光束幅が変化するので、被走査面上に結像さ
れる光スポットの径及びパワーの変化が大きいというデ
メリットがある。しかし、光偏向器の反射面幅がＦθレ
ンズに入射する光束の開口幅となるので、回転多面鏡の
反射面幅が小さくなり、反射面数を多くしたり、被走査
面上の光スポット径を小さくしようとしても回転多面鏡
の径が小さくて済むというメリットがある。

【０００８】上記アンダーフィルド及びオーバーフィル
ド光学系の各々のデメリットを低減するために、図６に
も示すように、光偏向器の偏向角度の中央付近から光偏
向器へ光束を入射させる方法が提案されている（特開昭
６３−２０４２２１号公報、特開平９−２３０２７４号
公報）。アンダーフィルド光学系の場合は、反射面上に
投影される光束幅が小さくなるので、反射面の幅を小さ
くでき、回転多面鏡の径が小さくなるというメリットが
ある。また、オーバーフィルド光学系の場合は、偏向反
射によるＦθレンズへの入射光束幅の変化が小さくな
り、被走査面上での光スポット径及び光量の不均一性が
改善されるメリットがある。実際には光偏向器への入射
光束と偏向反射された光束を分離する必要があるので、
主走査方向においてはＦθレンズの光軸上であるが、副
走査方向に斜入射させている。

【０００９】また、光走査装置には複数色に対応するた
めに複数光束を用いた技術が提案されている（特開平１
０−７３７７８号公報参照）。この技術では、図７に示
すように、単一の光偏向器に副走査方向に並んだ複数光
束を入射させ、光偏向器で反射された複数の光束をそれ
ぞれ異なるミラーで被走査面上の異なる位置へ導くこと
で、光偏向器の数を増加させないようにしている。ま
た、副走査方向に並んだ複数光束を光偏向器の同一反射
点に入射させるため、各々の光束は光偏向器へ斜めに入
射（以下、斜入射という）されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】光偏向器に副走査方向
から斜入射させることは、メリットを有するが、図８に
示すように、光偏向器に斜入射すると光偏向器で偏向走
査される光束の副走査方向の角度が偏向角度によって変
化するため、走査光学系に入射する偏向光束の副走査方
向のレンズ入射位置及び角度は光偏向器の偏向角度によ
って変化する（特開平１０−７３７７８号公報）。この
ため、走査光学系を一枚のレンズで構成した場合、従来
提案されているレンズ形状では直線となっているＦθレ
ンズの母線に対して、光束の軌跡が湾曲しているため、
被走査面上での走査線の湾曲と光スポットの結像性能の
低下を避けることができなかった。これを解消するた
め、図９、図１０に示すように、斜入射によって湾曲し
たＦθレンズ入射光束の軌跡に合わせてＦθレンズの母
線を湾曲させて結像性能の低下を防ぎ、さらにレンズ面
の少なくとも一方を副走査方向にシフトさせて被走査面
上での走査線の湾曲を低減させている。

【００１１】しかしながら、レンズの形状をレンズ入射
光束の軌跡の湾曲に合わせて湾曲させることでは、Ｆθ
レンズがＦθレンズに対して所定の角度と位置に入射す
る光束に対してのみ性能を満足させることになる。従っ
て、斜入射角度が異なる複数光束に対しては、光束の数
と同数のレンズが必要となり、複数光束に対してレンズ
を共用してレンズ枚数を低減することができなかった。
また、複数のレンズを副走査方向に並べて配置するの
で、各レンズに光束を入射させるためには各光束の斜入
射角度を大きくする必要があり、結果としてレンズの母
線の湾曲を大きくしなければならず、レンズの製造が難
しいという問題もあった。

【００１２】また、斜入射角度を小さくするために、光
偏向器へ入射する光束と光偏向器によって偏向反射され
た光束がともに走査レンズを通過させる技術もあるが
（特開昭６３−２０４２２号や特開平９−９６７７３号
参照）、走査レンズが１枚で構成する場合、走査レンズ
は凸レンズとなるため、光偏向器への入射光束と偏向反
射された光束の光路は、副走査方向において走査レンズ
から被走査面に近づくにつれて近づく方向となり、入射
光束と偏向光束を分離することが難しく、そのために、
やはり斜入射角度を大きくしなければならなかった。

【００１３】本発明は、上記事実を考慮して、偏向手段
に対して斜入射させてもレンズの母線を曲げることな
く、また、異なる斜入射角度を有する複数光束に対して
も１つのレンズ系で構成することができる光学走査装
置、走査レンズ及び画像形成装置を提供することを目的
とするものである。

【００１４】また、本発明は走査レンズに１枚のレンズ
を用いた場合でも偏向手段への入射光と偏向反射された
光の分離を容易にすることも他の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する光学
走査装置を、図１及び図２を参照して概念的に説明す
る。図１（Ａ）には走査光学系の主走査方向に沿う方向
から見た構成を示し、図１（Ｂ）には副走査方向に沿う
方向から見た構成を示した。図２には偏向手段、走査光
学系、及び被走査面の間の関係を模式的に示し、図２
（Ａ）には、走査光学系の副走査方向に沿う方向から見
た構成を示し、図２（Ｂ）には主走査方向に沿う方向か
ら見た構成を示した。図１及び図２では被走査面の中央
部（ＣＯＳ；Center Of Scan）付近を照射する光束（実
線）と被走査面の端部（ＥＯＳ；EdgeOf Scan）付近に
到達する光束（点線）が記載されている。偏向手段に斜
入射した光束は偏向手段で偏向反射されることによっ
て、偏向反射後はＥＯＳ付近に向かう光束の副走査方向
における角度がＣＯＳ付近に向かう光束の角度よりも大
きくなる。従って、第１屈折面上での光束の副走査方向
の角度と位置は偏向手段の偏向角度によって変化する。

【００１６】走査光学系の第１屈折面は偏向角度による
光束の副走査方向の角度変化を低減させる。すなわち、
第１屈折面の副走査方向における面形状は、走査光学系
への入射光束の斜入射角度とレンズ材質の屈折率によっ
て決定される。第１屈折面によって副走査方向の角度が
略同一とされた偏向光束に対して、ＣＯＳ付近よりもＥ
ＯＳ付近では偏向手段に近い位置で第２屈折面で屈折さ
れることにより、第２屈折面出射後のＣＯＳ付近及びＥ
ＯＳ付近に向かう光束は、図１（Ａ）に示したように、
副走査方向において角度、位置とも略揃った状態とな
る。図２（Ｂ）にも示したように、第１屈折面で屈折さ
れた光束の方向、すなわちＣＯＳ付近を照射すべき光束
のうち走査光学系を通過している光束Ｌ１とＥＯＳ付近
に到達すべき光束のうち走査光学系を通過している光束
Ｌ２は略平行になり、第２屈折面で屈折された光束は、
副走査方向からみて揃っている。従って、第１屈折面と
第２屈折面にこのような機能を有させることによって、
一枚のレンズに斜入射しても、被走査面上で良好な結像
性能を維持し、走査線の湾曲も低減することができる。

【００１７】請求項１に記載の発明は、複数の偏向平面
を有しかつ主走査方向と交差する副走査方向に所定角度
だけ光軸が傾くように入射された光束を前記主走査方向
に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段の偏向側に設け
られかつ光スポットが走査されるように入射された光束
を被走査面上に集束させる走査光学系と、を備えた光学
走査装置において、前記走査光学系は、母線が直線でか
つ、前記偏向手段側の第１屈折面において主走査範囲内
における偏向手段の主走査方向の偏向角度に応じて変化
する入射光束の副走査方向の入射角度変化が低減するよ
うに屈折させると共に、被走査面側の第２屈折面におい
て出射後の光束が副走査方向について略一致するように
出射させる走査レンズで構成したことを特徴とする。

【００１８】請求項１の光学走査装置では、入射された
光束を反射する複数の偏向面を有する回転多面鏡等の偏
向手段に、光束が入射される。この光束は、副走査方向
に所定角度だけ光軸が傾くように入射すなわち光束が斜
入射され、入射された光束が偏向手段で主走査方向に偏
向される。偏向された光束は、走査光学系により被走査
面上に集束され、その光スポットが走査される。上述の
ように、光束を偏向手段に副走査方向から斜入射させる
と、偏向走査される光束の副走査方向の角度が偏向角度
によって変化するので、走査光学系に入射する偏向光束
の副走査方向の入射位置及び角度が偏向手段の偏向角度
により変化する。すなわち、偏向手段に斜入射した光束
は偏向手段で偏向反射されることによって、偏向反射後
は走査端部付近に向かう光束の副走査方向における角度
が走査中心付近に向かう光束の角度よりも大きくなる。
従って、第１屈折面上での光束の副走査方向の角度と位
置は偏向手段の偏向角度によって変化する。

【００１９】そこで、走査光学系を次のような走査レン
ズで構成する。走査レンズは、偏向手段側の第１屈折面
において主走査範囲内における偏向手段の主走査方向の
偏向角度に応じて変化する入射光束の副走査方向の入射
角度変化が低減するように屈折させる。すなわち、主走
査による偏向光束は、主走査範囲内において第１屈折面
で副走査方向の向きが略同一とされる。これにより、第
１屈折面を屈折した光束は略同一の向きの光束となる。
これと共に、走査レンズの被走査面側の第２屈折面にお
いて出射後の光束が副走査方向について略一致するよう
に出射させる。すなわち、第１屈折面によって副走査方
向の向きが略同一とされた偏向光束について、第２屈折
面で屈折された光束は、副走査方向からみて揃うように
する。これによって、走査レンズに斜入射しても、被走
査面上で良好な結像性能を維持し、走査線の湾曲も低減
することができる。

【００２０】一般的に、レンズは中心項軸近傍と周辺部
分では肉厚が異なる。従って、中心光軸近傍の偏向光束
と周辺部分の偏向光束とは、レンズへ到達する（第１屈
折面）までの光学的長さ及びレンズから出射されるまで
の光学的長さが異なる。そこで、例えばレンズへ到達す
るまでの光学的長さが最短の光軸近傍の光束を基準光束
とすると、本発明では、第１屈折面における副走査方向
の入射角度を基準角度、第２屈折面における副走査方向
の出射方向及び位置すなわち副走査方向の光路を基準光
路とすることができる。この場合、本発明の走査光学系
は、第１屈折面において基準角度からの変化が低減され
るように屈折させ、第２屈折面において基準光路に略一
致されるように屈折させることに相当する。

【００２１】前記偏向手段は、入射された光束を反射す
る複数の偏向面を有する回転多面鏡を用いることができ
る。複数の偏向面を有する回転多面鏡では、各々の偏向
面の角度にばらつき（所謂面倒れ）が生じるので、これ
を解消するため、入射された光束を偏向面上へ主走査方
向に長手の線状に結像させる結像光学系（所謂アナモフ
ィック光学系）を偏向手段の入射側に設けることが好ま
しい。

【００２２】また、走査光学系は、光スポットが略等速
で走査されるように入射された光束を被走査面上に集束
させることが好ましい。

【００２３】なお、偏向手段へ光束を斜めに入射させる
ことで偏向手段で偏向反射された光束は入射光束と同一
光路を通ることはない。このため、本発明は走査レンズ
に１枚のレンズを用いた場合でも偏向手段への入射光と
偏向反射された光の分離は容易となる。

【００２４】請求項２の発明では、前記走査レンズが、
両面が非球面形状の単玉レンズで構成されたことを特徴
としている。集束や発散を目的とするレンズ光学系は基
本的に１枚のレンズで構成することができ、一般的には
球面レンズで構成可能である。ところが、球面レンズは
球面を境界とする単一の理論で解せるため、上記走査レ
ンズを実現するためには、多群多枚の構成が予想され、
構成が複雑になる。一方、境界面を非球面とすると、多
群多枚によるレンズ機能を１面で実現することが可能な
場合がある。このため、前記走査レンズを、両面が非球
面形状の単玉レンズで構成することにより、簡単な構成
の走査光学系を得ることができる。

【００２５】請求項３の発明では、前記走査レンズが、
Ｆθレンズとして機能することを特徴としている。走査
光学系に要求される機能のうち、偏向手段で略等角速度
に偏向される光束を被走査面上で光束が略等速度に走査
することは、Ｆθレンズにより実施できるものである。
従って、走査レンズがＦθレンズとして機能することに
より、走査レンズに入射される光束が斜入射であって
も、Ｆθレンズとしての機能を損なうことなく、光束を
走査及び集束することができる。

【００２６】請求項４に記載の発明は、主走査方向と交
差する副走査方向に所定角度だけ光軸が傾くように入射
された光束を前記主走査方向に偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段の偏向側に設けられかつ光スポットが走査
されるように入射された光束を被走査面上に集束させる
走査光学系と、を備えた光学走査装置において、前記走
査光学系は、単玉レンズで構成した走査レンズであっ
て、前記偏向手段側のレンズ面を第１面としかつ前記被
走査面側のレンズ面を第２面とし、第１面及び第２面に
ついて同一偏向角度の光束通過位置での副走査方向の曲
率半径をＲｓ１，Ｒｓ２としかつ光束通過位置の主走査
方向の曲率半径をＲｔ１，Ｒｔ２とするとき、少なくと
も同一の偏向角度の光束が通過する位置での前記第１面
及び第２面の形状が、｜Ｒｓ１／Ｒｓ２｜≧５．９｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜≧３．７を満たすように形成されていることを特徴とする。

【００２７】走査レンズの面形状は、走査レンズへの入
射光束の斜入射角度とレンズ材質の屈折率によって決定
することができる。走査レンズの第１面に光束が入射す
る時点では、光束の副走査方向の角度と位置が異なるた
め、第１面に光束を集束させる強いパワーを有させると
結像性能を満足することができない。走査レンズが非球
面形状である場合、光束が通過する位置でのレンズの曲
率半径は偏向角度に応じて変化するが、何れの光束通過
位置においても主走査方向及び副走査方向のパワーは第
２面の方が第１面よりも大きくなる。そこで、｜Ｒｓ１／Ｒｓ２｜≧５．９，｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜≧
３．７の各式で、第１面と第２面の曲率半径の大きさ、すなわ
ちパワーの関係を規定することにより、結像性能を満足
させることができる。但し、偏向手段側のレンズ面を第
１面としかつ前記被走査面側のレンズ面を第２面とし、
第１面及び第２面について同一偏向角度の光束通過位置
での副走査方向の曲率半径をＲｓ１，Ｒｓ２としかつ光
束通過位置の主走査方向の曲率半径をＲｔ１，Ｒｔ２と
する。

【００２８】なお、前記走査光学系は、次の走査レンズ
で構成することができる。走査レンズは、偏向手段側の
第１面において主走査範囲内における偏向手段の主走査
方向の偏向角度に応じて変化する入射光束の副走査方向
の入射角度変化が低減するように屈折させると共に、被
走査面側の第２面において出射後の光束が副走査方向に
ついて略一致するように出射させるように構成すること
ができる。このようにすることで、主走査による偏向光
束は、主走査範囲内において第１面で副走査方向の向き
が略同一とされる。これにより、第１面を屈折した光束
は略同一の向きの光束となる。また、第１面によって副
走査方向の向きが略同一とされた偏向光束について、第
２面で屈折された光束は、副走査方向からみて揃うよう
にされる。これによって、走査レンズに斜入射しても、
被走査面上で良好な結像性能を維持し、走査線の湾曲も
低減することができる。

【００２９】また、副走査方向に所定角度だけ光軸が傾
くように光束が入射されること（斜入射）によって発生
する偏向光束の副走査方向における角度変化の影響を無
くして結像性能を満足するためには、第１面によって揃
えられた角度は０．３度以内であることが望ましい。

【００３０】請求項５に記載の発明では、走査レンズの
非球面形状を特定した。すなわち、前記走査レンズは非
球面形状であるので、数式による特定が可能である。具
体的には、偏向手段の回転軸方向をｘ、ｘ軸に直交する
主走査方向をｙ、ｘ及びｙ軸に直交する方向をｚとしか
つ、ｚ軸近傍の副走査方向の曲率半径をＲＸ、ｚ軸近傍
の主走査方向の曲率半径をＲＹ、ｚ軸を含む副走査方向
における非球面形状の円錐定数をＫＸ、ｚ軸を含む主走
査方向における非球面形状の円錐定数をＫＹ、高次の非
球面定数をＡＲ，ＢＲ，ＣＲ，ＤＲ，ＡＰ，ＢＰ，Ｃ
Ｐ，ＤＰとしたとき、前記走査レンズの両面の非球面形
状は、ｚ軸方向の面の位置ｚが

【００３１】

【数３】で表わされる曲面であることを特徴としている。

【００３２】この式を用いて、走査レンズの第１面及び
第２面の非球面形状を表現することができる。この式の
詳細については特開平８−１９００６２号公報にも記載
されている。この式で表わされる面形状は、偏向手段の
回転軸に平行なｘ軸、そして偏向手段の回転軸に直交す
るｙ軸上に形成されるので、レンズの母線は直線とな
る。従って、複数の光束を対称な斜入射による角度で走
査レンズに入射させる場合、斜入射による角度の対称軸
にレンズの母線を一致させれば単一の走査レンズで複数
光束を良好に結像させることができる。

【００３３】請求項６の発明は、前記偏向手段に、複数
の光束を入射させることを特徴としている。このように
することにより、例えば、光学走査装置で、多色の各色
に対応させて光束を独立させて用いる場合であっても、
光学走査装置において複数の光束を用いて複数の光束の
各々を走査集束することができる。

【００３４】請求項７の発明では、前記偏向手段は、入
射された光束を反射する偏向面を有し、前記副走査方向
について、入射される光束と前記偏向面の法線とのなす
角度が略一致した角度でかつ、前記法線を略中心として
両側から光束が入射されることを特徴としている。この
ようにすることで、走査レンズには偏向手段から偏向面
の法線を略中心として両側から光束が入射されることに
なり、偏向面の法線を略中心とした走査レンズの両側を
用いることができる。

【００３５】請求項８の発明では、前記複数の光束は、
副走査方向において異なる角度で偏向手段に入射される
ことを特徴としている。これにより、走査レンズは同一
方向から異なる角度で複数光束を斜入射する場合でも、
各光束のレンズ通過位置で上述した条件を満足するレン
ズ形状とすれば、異なる斜入射角度の複数光束に対して
も結像性能を満足させることができる。

【００３６】請求項９の発明では、前記走査レンズは、
前記偏向手段の偏向によって前記被走査面上に形成され
る走査線の湾曲を低減させるように、前記第１面及び第
２面の少なくとも一方の面を偏心させたことを特徴とし
ている。

【００３７】走査レンズの形状について結像性能を満足
させた場合であっても被走査面上での走査線の湾曲が目
標に対してまだ大きい場合は、レンズの両面を副走査面
内において偏心すなわちシフトさせることによって走査
線の湾曲を低減させることができる。このシフトは、第
１面及び第２面の少なくとも一方の面について行うこと
ができる。また、偏向手段へ入射される光束側にシフト
することが好ましい。そして、そのシフト量は両面で等
しい量であっても、異なる量であっても構わないが、異
なる量にすると自由度が増えるので走査線湾曲と結像性
能を両立させることが容易になる。

【００３８】請求項１０の発明では、前記走査レンズ
は、副走査方向について副走査方向で非対称に形成され
ることを特徴としている。

【００３９】走査レンズに光束を斜入射させる場合、レ
ンズを通過する光束はレンズの母線に対し片側の領域し
か用いない。走査レンズを偏向手段への入射光束と偏向
手段で偏向反射された光束が通過する所謂ダブルパスの
場合、上述したレンズ面形状の条件は偏向光束に対する
性能を満足させるためであって、偏向手段への入射光束
に対しては上記条件を満足する必要はない。副走査方向
に対称なレンズの場合、レンズは凸レンズであるので、
ダブルパスさせると走査レンズと被走査面間で入射光束
と偏向光束が接近して両者を分離することが難しくな
る。そこで、走査レンズの形状を副走査方向で非対称と
し、入射光束側が通過する領域に入射・偏向光束の分離
が容易となる副走査方向のパワーを有させることのよ
り、入射光束と偏向光束の分離が容易となる。

【００４０】請求項１１の発明は、前記走査レンズの入
射光束通過領域でのｘ軸上の焦点距離をｆｉｎ、偏向光
束通過領域でのｘ軸上の焦点距離をｆｏｕｔとしたと
き、ｆｉｎとｆｏｕｔは、ｆｉｎ＜０、またはｆｉｎ＞
ｆｏｕｔの関係を満たすことを特徴としている。

【００４１】走査レンズの形状を副走査方向で非対称に
するためには、走査レンズの入射光束通過領域でのｘ軸
上の焦点距離をｆｉｎ、偏向光束通過領域でのｘ軸上の
焦点距離をｆｏｕｔとしたとき、ｆｉｎ＜０の条件を満
たすようにすればよい。この式を満たすようにすると入
射光束側は負のパワーを有するのでＦθレンズへの斜入
射角度を偏向手段への斜入射角度よりも大きくすること
ができる。また、パワーを負にしなくても、ｆｉｎ＞ｆ
ｏｕｔの関係を満たすようにすれば、Ｆθレンズから被
走査面に向かうにつれて入射光束と偏向反射光束の近接
していく度合いが低減されるので、副走査方向について
対称なレンズを用いたときよりも入射光束と偏向光束の
分離が容易となる。

【００４２】請求項１２の発明では、前記走査レンズ
は、偏向手段で偏向された光束が通過する領域では第１
面及び第２面とも請求項５記載の非球面形状で形成さ
れ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを高次の非球面定数とし、前記偏向
手段に入射する光束が通過する領域では、第１面及び第
２面のｙ軸上の面形状はｚ軸方向の面の位置ｚが、

【００４３】

【数４】で表わされ、その形状を原点からＲＳ離れたｘ軸に平行
な軸で回転させて得られる曲面であることを特徴として
いる。

【００４４】この式で表わされる曲線をｚ軸方向にＲＳ
離れたｙ軸に平行な軸を中心に回転させる形状とするこ
とによって、走査レンズ形状は、入射光束側と偏向光束
側を副走査方向において非対称であっても、レンズを一
枚で構成するために入射光束側と偏向光束側の接する位
置での形状を同一にすることができる。

【００４５】請求項１３の発明では、前記走査レンズの
形状は、Ａ＝ＡＲ・(１＋ＡＰ)² Ｂ＝ＢＲ・(１＋ＢＰ)³ Ｃ＝ＣＲ・(１＋ＣＰ)⁴ Ｄ＝ＤＲ・(１＋ＤＰ)⁵ を満たすことを特徴としている。

【００４６】上記各式においてＫＹは共通の値であるの
で、その他の非球面係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、前記のよう
に定めれば入射光束側と偏向光束側の面の接合部は同一
形状となり、副走査方向を非対称形状としても、レンズ
面の使用可能範囲を狭めることなく、また、容易にレン
ズを製造することができる。これらの各式は、（６）式
おいてｘ＝０について展開することによって導びくこと
ができる。

【００４７】請求項１４の発明は、主走査方向と交差す
る副走査方向に所定角度だけ光軸が傾くように入射され
た光束を主走査方向に略等角速度で偏向させる偏向手段
と被走査面との間に設けられ、光スポットが走査される
ように入射された光束を被走査面上に集束させる１枚の
走査レンズであって、前記偏向手段側のレンズ面を第１
面としかつ前記被走査面側のレンズ面を第２面とし、第
１面及び第２面について同一偏向角度の光束通過位置で
の副走査方向の曲率半径をＲｓ１，Ｒｓ２としかつ同光
束通過位置の主走査方向の曲率半径をＲｔ１，Ｒｔ２と
するとき、第１面及び第２面の両面が非球面形状で形成
されると共に、同じ偏向角度の光束が通過する位置での
前記走査レンズの形状が、｜Ｒｓ１／Ｒｓ２｜≧５．９｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜≧３．７を満足するように形成されていることを特徴としてい
る。

【００４８】上述のように、走査レンズの面形状は、走
査レンズへの入射光束の斜入射角度とレンズ材質の屈折
率によって決定することができ、何れの光束通過位置に
おいても主走査方向及び副走査方向のパワーは第２面の
方が第１面よりも大きい。このため、上記の各式で、第
１面と第２面の曲率半径の大きさ、すなわちパワーの関
係を規定することにより、偏向手段と被走査面との間に
設けられて走査及び集束させる走査レンズ単体の結像性
能を満足させることができる。この結像性能が満足され
た走査レンズを偏向手段と被走査面との間に設けること
によって、偏向手段に対して斜入射させても被走査面上
の光スポットの形状が崩れることのない光学走査装置を
容易に構成することができる。

【００４９】なお、本発明の走査レンズは、偏向手段側
の第１面において主走査範囲内における偏向手段の主走
査方向の偏向角度に応じて変化する入射光束の副走査方
向の入射角度変化が低減するように屈折させると共に、
被走査面側の第２面において出射後の光束が副走査方向
について略一致するように出射させるように構成するこ
とができる。このようにすることで、主走査による偏向
光束は、主走査範囲内において第１面で副走査方向の向
きが略同一とされる。これにより、第１面を屈折した光
束は略同一の向きの光束となる。また、第１面によって
副走査方向の向きが略同一とされた偏向光束について、
第２面で屈折された光束は、副走査方向からみて揃うよ
うにされる。これによって、走査レンズに斜入射して
も、被走査面上で良好な結像性能を維持し、走査線の湾
曲も低減することができる。

【００５０】また、本発明では、請求項４乃至請求項１
３の何れか１項に記載の光学走査装置に含まれている走
査光学系を用いることができる。

【００５１】請求項１５の発明の画像形成装置は、複数
の偏向平面を有しかつ主走査方向と交差する副走査方向
に所定角度だけ光軸が傾くように入射された光束を前記
主走査方向に偏向させる偏向手段と、母線が直線でか
つ、前記偏向手段の偏向側に設けられかつ光スポットが
走査されるように入射された光束を感光体上に集束させ
ると共に、前記偏向手段側の第１屈折面において主走査
範囲内における偏向手段の主走査方向の偏向角度に応じ
て変化する入射光束の副走査方向の入射角度変化が低減
するように屈折させると共に、感光体側の第２屈折面に
おいて出射後の光束が副走査方向について略一致するよ
うに出射させる走査光学系と、照射光により形成された
前記感光体上の画像を用いて該画像を記録媒体上に形成
する画像形成手段と、を備えている。

【００５２】本発明の画像形成装置の偏向手段には所定
角度だけ副走査方向に光軸が傾くように光束が入射され
る。偏向手段の偏向側に設けられた走査光学系には感光
体上に形成される光スポットが走査されるように光束が
入射される。その入射された光束は走査光学系により感
光体上に集束される。走査光学系では、偏向手段側の第
１屈折面において主走査範囲内における偏向手段の主走
査方向の偏向角度に応じて変化する入射光束の副走査方
向の入射角度変化が低減するように屈折され、感光体側
の第２屈折面において出射後の光束が副走査方向につい
て略一致するように出射される。すなわち、上述のよう
に、主走査による偏向光束は、主走査範囲内において第
１屈折面における屈折で副走査方向の向きが略同一とさ
れる。また、第２屈折面から出射後の光束は副走査方向
について略一致され、第１屈折面によって副走査方向の
向きが略同一とされた偏向光束について、第２屈折面で
屈折された光束は、副走査方向からみて揃うものとな
る。これによって、走査レンズに斜入射しても、感光体
上で良好な結像性能を維持し、走査線の湾曲も低減する
ことができる。従って、感光体上に形成される画像は、
良好な結像性能を維持しかつ走査線の湾曲が低減されて
おり、画像形成手段によって記録媒体上に形成される画
像は良好な結像性能を維持しかつ走査線の湾曲が低減さ
れた良好な画像となる。

【００５３】なお、本発明の走査光学系は、請求項２乃
至請求項１３の何れか１項に記載の光学走査装置に含ま
れている走査光学系を用いることができる。

【００５４】請求項１６の発明の画像形成装置は、主走
査方向と交差する副走査方向に所定角度だけ光軸が傾く
ように入射された複数の光束を前記主走査方向に偏向さ
せる偏向手段と、前記偏向手段の偏向側に設けられかつ
光スポットが走査されるように入射された複数の光束の
各々を感光体上に集束させると共に、前記偏向手段側の
第１屈折面において主走査範囲内における偏向手段の主
走査方向の偏向角度に応じて変化する入射光束の副走査
方向の入射角度変化が低減するように屈折させると共
に、感光体側の第２屈折面において出射後の光束が副走
査方向について略一致するように出射させる走査光学系
と、前記走査光学系から出射された複数の光束の各々を
前記感光体上の異なる位置に案内する案内手段と、前記
案内手段により案内された光束の各々による照射光によ
り形成された前記感光体上の画像の各々を用いて該画像
を合成した合成画像を記録媒体上に形成する画像形成手
段と、を備えている。

【００５５】本発明では、偏向手段に複数の光束が副走
査方向に所定角度だけ光軸が傾くように入射される。走
査光学系は、偏向手段からの複数の光束の各々を感光体
上に集束させる。走査光学系は、複数の光束の各々につ
いて、第１屈折面で偏向角度に応じて変化する入射光束
の副走査方向の入射角度変化が低減するように屈折さ
せ、第２屈折面で出射後の光束が副走査方向について略
一致するように出射させる。走査光学系から出射された
光束は、案内手段によって各々感光体上の異なる位置に
案内される。これによって、感光体上の複数の光束によ
る走査が可能となり、感光体上に各々の光束により異な
る画像例えば色毎の画像が形成され、画像形成手段によ
り、感光体上の画像の各々を用いて該画像を合成した合
成画像が記録媒体上に形成される。このように、感光体
上に複数の光束を用いて異なる画像を形成しても、感光
体上へ到達する光束は、上述のように、第１屈折面によ
って偏向角度に応じて変化する副走査方向の入射角度変
化が低減され、第２屈折面によって副走査方向からみて
揃ったものとなる。これによって、光束を斜入射して
も、各々の光束は感光体上で良好な結像性能を維持し、
各々の走査線の湾曲も低減することができる。従って、
感光体上に形成される各々画像は、良好な結像性能を維
持しかつ走査線の湾曲が低減されており、画像形成手段
によって記録媒体上に形成される画像の各々は良好な結
像性能を維持しかつ走査線の湾曲が低減された良好な画
像となる。従って、感光体上の異なる位置に画像形成を
しても、各々良好な画像を形成することができる。

【００５６】なお、本発明の走査光学系は、請求項２乃
至請求項１３の何れか１項に記載の光学走査装置に含ま
れている走査光学系を用いることができる。

【００５７】請求項１７の発明の画像形成装置は、主走
査方向と交差する副走査方向に所定角度だけ光軸が傾く
ように入射された複数の光束を主走査方向に偏向させる
偏向手段と、前記偏向手段の偏向側に設けられかつ光ス
ポットが走査されるように入射された複数の光束の各々
を集束させると共に、前記偏向手段側の第１屈折面にお
いて主走査範囲内における偏向手段の主走査方向の偏向
角度に応じて変化する入射光束の副走査方向の入射角度
変化が低減するように屈折させると共に、感光体側の第
２屈折面において出射後の光束が副走査方向について略
一致するように出射させる走査光学系と、感光体を複数
備え、該複数の感光体の各々に前記複数の光束の各々が
対応された感光手段と、前記走査光学系から出射された
複数の光束の各々を、対応する前記感光体上に案内する
案内手段と、照射光により形成された前記感光体上の各
々の画像を用いて該画像を合成した合成画像を記録媒体
上に形成する画像形成手段と、を備えている。

【００５８】本発明では、感光手段が、感光体を複数備
え、複数の感光体の各々に複数の光束の各々が対応され
ている。これら感光体の各々には、偏向手段で偏向され
かつ走査光学系で偏向角度に応じて変化する副走査方向
の入射角度変化が低減されると共に副走査方向からみて
揃った複数の光束が集束される。これらの複数の光束の
各々は、案内手段によって、複数の光束の各々が対応す
る感光体上に案内される。これにより、複数の感光体の
各々には画像が形成される。これらの画像は、画像形成
手段によって合成され、合成された合成画像が記録媒体
上に形成される。従って、各感光体上に形成される画像
は、良好な結像性能を維持しかつ走査線の湾曲が低減さ
れており、画像形成手段によって記録媒体上に形成され
る合成画像は良好な結像性能を維持しかつ走査線の湾曲
が低減された良好な画像となる。

【００５９】なお、本発明の走査光学系は、請求項２乃
至請求項１３の何れか１項に記載の光学走査装置に含ま
れている走査光学系を用いることができる。

【００６０】請求項１８の発明では、前記案内手段は、
前記感光体の各々に対応する光束に分離する分離手段を
含むことを特徴としている。この分離手段としては、複
数の光束の各々に対応する反射面を有するプリズム等の
１個の反射部材を用いることができ、この反射部材を分
離手段として用いることによって、走査光学系からの複
数の光束を容易に分離することができ、各感光体まで各
光束を容易に導くことができる。

【００６１】請求項１９の発明の画像形成装置は、入射
された光束を反射する複数の偏向面を有し、異なる偏向
面の各々に、主走査方向と交差する副走査方向に所定角
度だけ光軸が傾くように入射された複数の光束の各々を
主走査方向に偏向させる偏向手段と、前記複数の偏向面
の各々により偏向された１または複数の光束に対応され
ると共に、前記偏向手段の偏向側に設けられかつ光スポ
ットが走査されるように入射された１または複数の光束
を集束させかつ、前記偏向手段側の第１屈折面において
主走査範囲内における偏向手段の主走査方向の偏向角度
に応じて変化する入射光束の副走査方向の入射角度変化
が低減するように屈折させると共に、感光体側の第２屈
折面において出射後の光束が副走査方向について略一致
するように出射させる走査レンズを複数有する走査光学
系と、感光体を複数備え、該複数の感光体の各々に前記
複数の光束の各々が対応された感光手段と、前記走査光
学系から出射された複数の光束の各々を、対応する前記
感光体上に案内する案内手段と、照射光により形成され
た前記感光体上の各々の画像を用いて該画像を合成した
合成画像を記録媒体上に形成する画像形成手段と、を備
えている。

【００６２】本発明の偏向手段は、複数の偏向面を有し
ており、異なる偏向面の各々に、副走査方向に所定角度
だけ光軸が傾くように光束が入射される。異なる偏向面
は２つ以上であればよい。２つ以上の異なる偏向面で
は、入射された１または複数の光束の各々を主走査方向
に偏向させる。この各々の偏向面に入射させる光束は２
本以上の複数光束であることが好ましい。好適な例とし
て、２本の光束を２つの偏向面の各々で偏向させるもの
があり、この場合、４本の光束を偏向でき、例えば４色
の各々を担当する光束を偏向できることになる。偏向手
段で偏向された複数の光束の各々は、走査光学系により
偏向角度に応じて変化する副走査方向の入射角度変化が
低減されると共に副走査方向からみて揃った複数の光束
が集束される。走査光学系は、同時に使用する偏向面の
数に対応された個数の走査レンズを有している。従っ
て、異なる偏向面すなわち複数の偏向面の各々により偏
向された１または複数の光束からなる光束群の各々は走
査レンズに対応しており、対応する走査レンズによって
光束群に含まれる１または複数の光束の各々が走査及び
集束される。感光手段は、感光体を複数備えており、複
数の感光体の各々に複数の光束の各々が対応されてい
る。これら感光体の各々には、偏向手段で偏向された１
または複数の光束が集束される。これらの複数の光束の
各々すなわち走査光学系から出射された複数の光束の各
々は、案内手段によって、複数の光束の各々が対応する
感光体上に案内される。これにより、複数の感光体の各
々には画像が形成される。これらの画像は、画像形成手
段によって合成され、合成された合成画像が記録媒体上
に形成される。従って、各感光体上に形成される画像
は、良好な結像性能を維持しかつ走査線の湾曲が低減さ
れており、画像形成手段によって記録媒体上に形成され
る合成画像は良好な結像性能を維持しかつ走査線の湾曲
が低減された良好な画像となる。

【００６３】なお、本発明の走査光学系は、請求項２乃
至請求項１３の何れか１項に記載の光学走査装置に含ま
れている走査光学系を用いることができる。

【００６４】請求項２０の発明では、前記偏向手段は、
対向する偏向面の各々に、主走査方向と交差する副走査
方向に所定角度だけ光軸が傾くように光束を入射させる
ことを特徴としている。偏向手段には、回転多面鏡を用
いることができるが、副走査方向に沿う方向からみて回
転多面鏡へ一方から光束を入射させた場合、他の方向に
ついては偏向面を使用していない。このため、副走査方
向に沿う方向からみて回転多面鏡へ他方から光束を入射
させれば、同様の光路を複数形成することができる。こ
の場合、対向する偏向面の各々に、光束を入射させるよ
うにすれば、対称形の光路を形成することができ、装置
を容易に構成することができる。

【００６５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。

【００６６】〔第１実施の形態〕第１実施の形態は半導
体レーザから出射されたレーザビームを走査及び集束さ
せる光走査装置に本発明を適用したものである。

【００６７】図１１に示すように、本実施の形態の光学
走査装置としての光走査装置５０は、半導体レーザ５２
を備えており、この半導体レーザ５２のレーザビーム出
射側には半導体レーザ５２から射出されたレーザビーム
を略平行レーザビームに整形するためのコリメートレン
ズ５４が設けられている。コリメートレンズ５４のレー
ザビーム出射側には、ミラー５６を介して、副走査方向
と対応する方向にレンズパワーを有し、略平行なレーザ
ビームを主走査方向と対応する方向に長い線像として結
像させる結像光学系としてのシリンドリカルレンズ５８
が配置されている。

【００６８】この線像の結像位置または結像位置の近傍
に反射面が位置するように入射されたレーザビームを反
射して主走査方向と対応する方向に等角速度で偏向させ
る偏向手段としての光偏向器６０、例えばポリゴンミラ
ーが配置されている。光偏向器６０のレーザビーム反射
側には被走査面上でレーザビームスポットが等速度で移
動するように集束させる１枚の走査レンズである走査光
学系としてのＦθレンズ６２が配置されている。このＦ
θレンズ６２の出射側には被走査面６４が位置してい
る。

【００６９】なお、本実施の形態の光走査装置５０にお
いて、レーザビームは主走査方向について光偏向器６０
の偏向角度の略中央から入射され、副走査方向について
光偏向器６０の反射面の法線と角度をもって光偏向器６
０へ入射されている。

【００７０】また、本実施の形態では光偏向器により等
角速度で光束を偏向する場合を説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、ガルバノミラーやレゾナ
ントスキャナ等の反射ミラーを用いても良い。

【００７１】また、本実施の形態では光偏向器により偏
向された光束をＦθレンズで等速度のレーザビームスポ
ットを移動させる場合を説明するが、本発明はこれに限
定されるものではなく、レーザビームスポットが被走査
面上において線速度が粗密で移動する場合にも適用する
ことができる。

【００７２】次に、本実施の形態の光走査装置５０の作
動を説明する。半導体レーザ５２から射出されたレーザ
ビームは、コリメートレンズ５４によって略平行なレー
ザビームに整形され、整形されたレーザビームは、ミラ
ー５６によりその方向を偏向され、シリンドリカルレン
ズ５８へ向かう。シリンドリカルレンズ５８では、入射
されたレーザビームを、副走査方向と対応する方向にの
み屈折させる。これによって、シルンドリカルレンズ５
８に入射された略平行なレーザビームは主走査方向と対
応する方向に長い線像として結像される。この線像の結
像位置を含む近傍位置には光偏向器６０の反射面が位置
し、光偏向器６０は入射されたレーザビームを反射して
主走査方向と対応する方向に等角速度で偏向させる。光
偏向器６０で偏向されたレーザビームはＦθレンズ６２
に入射され、Ｆθレンズ６２は被走査面上にレーザビー
ムスポットが等速度で移動するように集束させる。

【００７３】次に、本実施の形態の光走査装置５０にお
けるＦθレンズ６２周辺のレーザビームの推移を説明す
る。

【００７４】上述のように、光偏向器６０にレーザビー
ムを副走査方向から斜入射させると、光偏向器で偏向走
査される光束の副走査方向の角度が偏向角度によって変
化する。このため、Ｆθレンズ６２に入射される偏向光
束の副走査方向のレンズ入射位置及び角度は光偏向器の
偏向角度によって変化する。すなわち、図２（Ｂ）に実
線及び点線で示したように、ＣＯＳ付近の光束と、ＥＯ
Ｓ付近の光束との各々のＦθレンズ６２への入射位置及
び角度が異なり、光偏向器に斜入射した光束は光偏向器
で偏向反射されることによって、偏向反射後はＥＯＳ付
近に向かう光束の副走査方向における角度がＣＯＳ付近
に向かう光束の角度よりも大きくなる。従って、Ｆθレ
ンズ６２の第１面上での光束の副走査方向の角度と位置
は光偏向器の偏向角度によって変化する。

【００７５】そこで、本実施の形態では、Ｆθレンズ６
２に、入射時に偏向角度による光束の副走査方向の角度
変化を低減させる機能と、出射時にＣＯＳ付近よりＥＯ
Ｓ付近への偏向角度に応じて光偏向器に近い位置で屈折
させて出射光束の向きを揃えさせる機能を有させてい
る。

【００７６】すなわち、Ｆθレンズ６２の第１面の副走
査方向における面形状は、Ｆθレンズ６２への入射光束
の斜入射角度とレンズ材質の屈折率によって決定されて
いる。これにより、図２に示したように、第１面で屈折
されたＣＯＳ付近を照射すべき光束のうちＦθレンズ６
２を通過している光束Ｌ１とＥＯＳ付近に到達すべき光
束のうちＦθレンズ６２を通過している光束Ｌ２は略平
行になり、偏向角度による光束の副走査方向の角度変化
が低減される。

【００７７】Ｆθレンズ６２は周辺部になるにしたがっ
て薄肉になるので、第１面によって副走査方向の角度が
略同一とされた偏向光束に対して、ＣＯＳ付近へ到達す
べき光束が通過するＦθレンズ６２の光学的長さはＥＯ
Ｓ付近へ到達すべき光束が通過するＦθレンズ６２の光
学的長さより長くなる。従って、ＥＯＳ付近へ到達すべ
き光束がＣＯＳ付近へ到達すべき光束よりも速く第２面
へ到達する。このため、第２面では、ＣＯＳ付近よりＥ
ＯＳ付近への偏向角度に応じて光偏向器に近い位置で屈
折させて出射光束の向きを揃えさせる面形状としてい
る。これによって、図２（Ｂ）に示したように、第２面
出射後のＣＯＳ付近及びＥＯＳ付近に向かう光束は、副
走査方向において角度、位置とも略揃った状態となる。

【００７８】第１面と第２面にこのような機能を持たせ
ることによって、母線が直線の一枚の走査レンズに斜入
射しても、被走査面上で良好な結像性能を維持し、走査
線の湾曲も低減することができる。このため、従来のよ
うに、Ｆθレンズを１枚で構成した場合に、レンズの母
線を湾曲させることはなく、光スポットの結像性能が低
下することもない。

【００７９】ところで、Ｆθレンズ６２の第１面に光束
が入射する時点で、光束の副走査方向の角度と位置が異
なるため、第１面を強いレンズパワーとなるように形状
を決定すると結像性能を満足することができない。Ｆθ
レンズ６２は非球面形状であるので、光束が通過する位
置でのレンズの曲率半径は偏向角度に応じて変化する
が、何れの光束通過位置においても主走査方向及び副走
査方向のパワーは第２面の方が第１面よりも大きくな
る。そこで、結像性能を満足するために、上記（１）
式、（２）式で、第１面と第２面の曲率半径の大きさ、
すなわちパワーの関係を規定することが好ましい。この
場合、第１面によって低減する角度は０．３度以内が好
ましく、このようにすることで、斜入射によって発生す
る偏向光束の副走査方向における角度変化の影響を無く
して結像性能を満足することができる。

【００８０】なお、第１面及び第２面の非球面形状は、
上記（３）式で表した曲面で表すことができる。この式
で表わされる面形状は、光偏向器の回転軸に平行なｘ
軸、そして光偏向器の回転軸に直交するｙ軸上に形成さ
れるので、Ｆθレンズ６２の母線は直線となる。従っ
て、複数の光束を対称な斜入射による角度でＦθレンズ
６２に入射させる場合、斜入射による角度の対称軸にＦ
θレンズ６２の母線を一致させれば単一のＦθレンズ６
２で複数光束を良好に結像させることができる。

【００８１】Ｆθレンズ６２に光束を斜入射させる場
合、Ｆθレンズ６２を通過する光束はＦθレンズ６２の
母線に対し片側の領域しか使用しない。Ｆθレンズ６２
を光偏向器６０への入射光束と光偏向器６０で偏向反射
された光束が通過する所謂ダブルパスの場合、上述した
レンズ面形状の条件は偏向光束に対する性能を満足させ
るためであって、光偏向器６０へ入射させるための通過
光束に対しては上記条件を満足する必要はない。

【００８２】そこで、走査レンズの入射光束通過領域で
のｘ軸上の焦点距離をｆｉｎ、偏向光束通過領域でのｘ
軸上の焦点距離をｆｏｕｔとしたとき、（ｆｉｎ＜０）
を満たようにすれば、入射光束側は負のパワーを有する
のでＦθレンズへの斜入射角度を光偏向器６０への斜入
射角度よりも大きくすることができる。

【００８３】また、パワーを負にしなくても、（ｆｉｎ
＞ｆｏｕｔ）を満たすようにすれば、Ｆθレンズから被
走査面に向かうにつれて入射光束と偏向反射光束の近接
していく度合いが低減されるので、副走査方向について
対称なレンズを用いたときよりも入射光及び反射光の分
離が容易となる。

【００８４】Ｆθレンズ６２の形状は、入射光束側と偏
向光束側を副走査方向において非対称であっても、レン
ズを一枚で構成するためには入射光束側と偏向光束側の
接する位置での形状は同一であることが望ましい。そこ
で、入射光束側と偏向光束側は上述したｙ軸上で接する
ようにし、偏向光束側面形状は上記（３）式で表わされ
る形状とし、入射光束側のｙ軸上での主走査方向の形状
を、上記（６）式で表わされる曲線をｚ軸方向にＲＳ離
れたｙ軸に平行な軸を中心に回転させた形状にする。こ
れらの各式ではＫＹは共通の値であり、その他の非球面
係数は（７）式〜（１０）式で定めれば入射光束側と偏
向光束側の面の接合部は同一形状となり、副走査方向を
非対称形状としても、レンズ面の使用可能範囲を狭める
ことなく、また、容易にレンズを製造することができ
る。

【００８５】〔第２実施の形態〕本実施の形態は上記半
導体レーザによる光走査装置を用いて２色の画像を形成
する所謂１パス２色の画像形成装置に本発明を適用した
ものである。なお、本実施の形態では、上記実施の形態
と同一部分を含んでおり、同一部分については同一符号
を付して詳細な説明を省略する。

【００８６】図１２に示すように、本実施の形態の画像
形成装置７０は、レーザ走査装置７２を備えている。レ
ーザ走査装置７２は、図１１に示す光走査装置５０と略
同様の構成であり、半導体レーザ５２、コリメートレン
ズ５４、ミラー５６、シリンドリカルレンズ５８が順に
配置されている。シリンドリカルレンズ５８の線像の結
像位置または結像位置の近傍に反射面が位置するように
入射されたレーザビームを反射して主走査方向と対応す
る方向に等角速度で偏向させるの光偏向器６０が配置さ
れている。光偏向器６０のレーザビーム反射側には被走
査面上でレーザビームスポットが等速度で移動するよう
に集束させる１枚の走査レンズであるＦθレンズ６２が
配置されている。

【００８７】本実施の形態では、２色の画像を形成する
ために、色に対応する２つのレーザビームが光偏向器６
０に入射される。２つのレーザビームは、半導体レーザ
５２を２つ配置してもよく、また、２本のビームを発す
る半導体レーザアレイを用いても良い。これによって、
Ｆθレンズ６２から第１色を担当するレーザビームＬ
３、及び第２色を担当するレーザビームＬ４が射出され
る。

【００８８】このＦθレンズ６２の出射側で、第１色を
担当するレーザビームＬ３の出射側にはミラー７４Ａが
設けられており、ミラー７４Ａの反射側には被走査面６
４を含む感光体８２が位置している。この感光体８２は
図示しない駆動手段により一定速度で（矢印Ｒ方向に）
回転する構成とされている。なお、感光体８２の駆動は
回転駆動に限定されるものではなく、走査に同期したス
テップ駆動でもよい。また、Ｆθレンズ６２の出射側
で、第２色を担当するレーザビームＬ４の出射側にはミ
ラー７４Ｂが設けられ、ミラー７４Ｂの反射側にはミラ
ー７４Ｃが設けられており、ミラー７４Ｃの反射側には
感光体８２が位置している。

【００８９】感光体８２の周囲で、レーザビームＬ３が
照射される感光体８２の位置より回転方向に沿った上流
側位置には帯電器７６Ａが設けられ、そのレーザビーム
Ｌ３が照射される感光体８２の位置より回転方向に沿っ
た下流側位置には現像器７８Ａが設けられている。ま
た、感光体８２の周囲で、レーザビームＬ４が照射され
る感光体８２の位置より回転方向に沿った上流側位置に
は帯電器７６Ｂが設けられ、そのレーザビームＬ４が照
射される感光体８２の位置より回転方向に沿った下流側
位置には現像器７８Ｂが設けられている。

【００９０】上記帯電器７６Ａより回転方向に沿った上
流側の位置にはクリーナ８０が設けられている。また、
現像器７８Ｂの回転方向に沿った下流側位置には用紙８
６が接しており、感光体８２の回転（矢印Ｒ）と一致し
て矢印Ｒｘ方向へ移動する構成とされている。用紙８６
の移動方向の下流側には定着器８４が設けられている。

【００９１】なお、Ｆθレンズ６２の出射側に配置され
たミラー７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃは本発明の案内手段を
構成する。

【００９２】次に、本実施の形態の作用を説明する。

【００９３】図示しない光源から出射された２本のレー
ザビームは、副走査方向に異なる角度（異なる斜入射角
度）で光偏向器６０に入射される。そのレーザビームは
光偏向器６０において、等角度偏向され、異なる斜入射
角度に応じて各々反射され、Ｆθレンズ６２へ至る。Ｆ
θレンズ６２は、入射されたレーザビームを被走査面
（感光体８２の表面）上に集束させ、集束されたレーザ
ビームスポットが光偏向器６０の偏向により等速度で移
動される。従って，感光体８２は、等速度で走査露光さ
れることになる。

【００９４】画像形成では、まず、感光体８２が帯電器
７６Ａによって所定電位に帯電され、第１色を担当する
レーザビームＬ３により第１色目の画像の静電潜像が形
成される。感光体８２は等速回転しており、形成された
静電潜像は、下流側に設けられた第１色を顕像化するた
めの第１トナーを含む現像器７８Ａによって第１色のト
ナー像として可視像化される。現像器７８Ａより下流側
に設けられた帯電器７６Ｂでは、感光体８２が所定電位
に再度帯電され、第２色を担当するレーザビームＬ４に
より第２色目の画像の静電潜像が形成される。感光体８
２の等速回転で、第２色として形成された静電潜像は、
下流側に設けられた第２色を顕像化するための第２トナ
ーを含む現像器７８Ｂによって第２色のトナー像として
可視像化される。従って、感光体８２上には第１色と第
２色の画像（トナー像）が重なって形成される。感光体
８２上に形成された可視像化された２色のトナー像は、
用紙８６上に転写され、搬送方向下流側に設けられた定
着器８４によって、溶融定着される。このようにして、
２色の画像を形成することができる。

【００９５】本実施の形態では、偏向された２本のレー
ザビームを走査集束させるＦθレンズ６２において、偏
向角度による光束の副走査方向の角度変化が低減され、
また出射後のレーザビームが副走査方向について角度、
位置とも略揃った状態となる。これによって、一枚の走
査レンズに２本のレーザビームを斜入射しても、各々感
光体８２上で良好な結像性能を維持しかつ、走査線の湾
曲も低減することができる。このため、各色毎に結像性
能がばらつくことがなく、また２色間の色ずれが生じる
ことがない。従って，良好な画像を得ることができる。

【００９６】〔第３実施の形態〕本実施の形態は上記半
導体レーザによる光走査装置を用いて多色の画像を形成
する画像形成装置に本発明を適用したものである。な
お、本実施の形態は上記実施の形態と略同様の構成のた
め、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００９７】図１３に示すように、本実施の形態の画像
形成装置７１は、レーザ走査装置７２Ａを備えている。
レーザ走査装置７２Ａは、図１２に示すレーザ走査装置
７２（光走査装置５０）と略同様の構成であるが、異な
る部分は光偏向器６０の両側に図１２の光学系を配置し
たことである。すなわち、本実施の形態では、多色の画
像として４色（例えば、ＹＭＣＫの４色）の画像の各々
を形成するために、半導体レーザ５２、コリメートレン
ズ５４、ミラー５６、シリンドリカルレンズ５８の順に
配置された２本のレーザビームを出射する光学系を２組
配置して合計４本のレーザビームを出射するようにして
おり、各々のシリンドリカルレンズ５８の線像の結像位
置または結像位置の近傍に対向尾する反射面（両側）が
位置するように光偏向器６０が配置されている。光偏向
器６０のレーザビーム反射側の各々には同一形状のＦθ
レンズ６２Ａ，６２Ｂが配置されている。

【００９８】本実施の形態では、４色の画像を形成する
ために、色に対応する４つのレーザビームが光偏向器６
０に入射される。光偏向器６０からは２つのレーザビー
ムが２組、Ｆθレンズ６２Ａ，６２Ｂへ向けて反射偏向
される。Ｆθレンズ６２Ａからは第１色（例えばＹ色）
を担当するレーザビームＬ５、及び第２色（例えばＭ
色）を担当するレーザビームＬ６が出射される。Ｆθレ
ンズ６２Ｂからは第３色（例えばＣ色）を担当するレー
ザビームＬ７、及び第４色（例えばＫ色）を担当するレ
ーザビームＬ８が出射される。

【００９９】Ｆθレンズ６２Ａの出射側で、第１色を担
当するレーザビームＬ５の出射側には複数のミラー７４
Ｄが設けられており、複数のミラー７４Ｄにより反射さ
れたレーザビームは画像形成部７５Ａへ至る。また、Ｆ
θレンズ６２Ａの出射側で、第２色を担当するレーザビ
ームＬ６の出射側には複数のミラー７４Ｅが設けられて
おり、複数のミラー７４Ｅにより反射されたレーザビー
ムは画像形成部７５Ｂへ至る。同様に、Ｆθレンズ６２
Ｂの出射側で、第３色を担当するレーザビームＬ７の出
射側には複数のミラー７４Ｆが設けられており、複数の
ミラー７４Ｆにより反射されたレーザビームは画像形成
部７５Ｃへ至る。Ｆθレンズ６２Ｂの出射側で、第４色
を担当するレーザビームＬ８の出射側には複数のミラー
７４Ｇが設けられており、複数のミラー７４Ｇにより反
射されたレーザビームは画像形成部７５Ｄへ至る。

【０１００】画像形成部７５Ａは、図１２の感光体８２
及びその周囲の機器と同様に構成された第１色（例えば
Ｙ色）の画像形成部分であり、帯電器７６Ａ、現像器７
８Ａ、クリーナ８０、感光体８２が設けられている。な
お、画像形成部７５Ａの現像器には第１色を可視像化す
るための第１色のトナーが装填されている。また、画像
形成部７５Ｂは、第２色（例えばＭ色）の画像形成部分
であり、現像器には第２色を可視像化するための第２色
のトナーが装填されている。同様に、画像形成部７５Ｃ
は、第３色（例えばＣ色）の画像形成部分であり、現像
器には第３色を可視像化するための第３色のトナーが装
填され、画像形成部７５Ｄは、第４色（例えばＫ色）の
画像形成部分であり、現像器には第４色を可視像化する
ための第４色のトナーが装填されている。

【０１０１】なお、用紙８６の移動方向の下流側には定
着器８４が設けられている。

【０１０２】また、Ｆθレンズ６２Ａ，６２Ｂの出射側
に配置されたミラー７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆ、７４Ｇは
本発明の案内手段を構成する。

【０１０３】本実施の形態の画像形成装置は、図１２の
画像形成装置７０と基本的な動作は同様であるため、説
明を省略する。

【０１０４】本実施の形態では、偏向された４本のレー
ザビームを走査集束させるＦθレンズ６２Ａ，６２Ｂに
おいて、偏向角度による光束の副走査方向の角度変化が
低減され、また出射後のレーザビームが副走査方向につ
いて角度、位置とも略揃った状態となる。これによっ
て、Ｆθレンズにレーザビームを斜入射しても、感光体
８２上で良好な結像性能を維持しかつ、走査線の湾曲も
低減することができる。このため、各色毎に結像性能が
ばらつくことがなく、また４色間の色ずれが生じること
がない。従って，良好な画像を得ることができる。

【０１０５】また、本実施の形態では、２本のレーザビ
ームを走査集束させる走査レンズを２つ用いて４本のレ
ーザビームを構成するので、２本のレーザビームを光偏
向器へ入射させ、偏向された２本のレーザビームを走査
集束させる走査レンズからなる同一の光学系を２組作成
することによって、容易に画像形成装置を構成すること
ができる。

【０１０６】〔第４実施の形態〕本実施の形態は上記半
導体レーザによる光走査装置を用いて多色の画像を形成
する他の画像形成装置に本発明を適用したものである。
なお、本実施の形態は上記実施の形態と略同様の構成の
ため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略
する。

【０１０７】図１４に示すように、本実施の形態の画像
形成装置７１Ａは、レーザ走査装置７３を備えている。
レーザ走査装置７３は、図１１に示す光走査装置５０と
略同様の構成であり、半導体レーザ５２、コリメートレ
ンズ５４、ミラー５６、シリンドリカルレンズ５８が順
に配置されている。シリンドリカルレンズ５８の線像の
結像位置または結像位置の近傍に反射面が位置するよう
に入射されたレーザビームを反射して主走査方向と対応
する方向に等角速度で偏向させるの光偏向器６０が配置
されている。光偏向器６０のレーザビーム反射側には被
走査面上でレーザビームスポットが等速度で移動するよ
うに集束させる１枚の走査レンズであるＦθレンズ６２
が配置されている。

【０１０８】本実施の形態では、４色の画像を形成する
ために、色に対応する４つのレーザビームが光偏向器６
０に入射される。なお、図１５には、光偏向器６０を副
走査方向に沿う方向から見た場合におけるレーザビーム
の入射状態を示した。４つのレーザビームは、半導体レ
ーザ５２を４つ配置してもよく、また、２本のビームの
半導体レーザアレイを２組または４つのレーザビームを
出射する半導体レーザアレイを用いても良い。これによ
って、Ｆθレンズ６２から第１色（例えばＹ色）を担当
するレーザビームＬ５、第２色（例えばＭ色）を担当す
るレーザビームＬ６、第３色（例えばＣ色）を担当する
レーザビームＬ７、第４色（例えばＫ色）を担当するレ
ーザビームＬ８が射出される。

【０１０９】Ｆθレンズ６２のレーザビームの出射側に
は光分離多面鏡７７が設けられている。光分離多面鏡７
７は少なくとも４つの反射面を備えており、レーザビー
ムＬ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８を異なる方向へ分離反射する
ものである。

【０１１０】光分離多面鏡７７のレーザビームＬ５の反
射側にはミラー７４Ｈが設けられており、ミラー７４Ｈ
により反射されたレーザビームは画像形成部７５Ａへ至
る。また、光分離多面鏡７７のレーザビームＬ６の反射
側にはミラー７４Ｊが設けられており、ミラー７４Ｊに
より反射されたレーザビームは画像形成部７５Ｂへ至
る。同様に、光分離多面鏡７７のレーザビームＬ７の出
射側にはミラー７４Ｋが設けられており、ミラー７４Ｋ
により反射されたレーザビームは画像形成部７５Ｃへ至
る。光分離多面鏡７７のレーザビームＬ８の反射側には
ミラー７４Ｌが設けられており、ミラー７４Ｌにより反
射されたレーザビームは画像形成部７５Ｄへ至る。これ
らの画像形成部７５Ａ、７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄは、図
１３の画像形成部と同様であるため、説明を省略するな
お、Ｆθレンズ６２の出射側に配置された光分離多面鏡
７７、ミラー７４Ｈ、７４Ｊ、７４Ｋ、７４Ｌは本発明
の案内手段を構成する。また、光分離多面鏡７７は本発
明の分離手段を構成する。

【０１１１】本実施の形態では、偏向された４本のレー
ザビームを走査集束させるＦθレンズ６２において、偏
向角度による光束の副走査方向の角度変化が低減され、
また出射後のレーザビームが副走査方向について角度、
位置とも略揃った状態となる。このＦθレンズによれ
ば、レーザビームを斜入射させても、感光体８２上で良
好な結像性能を維持しかつ、走査線の湾曲も低減するこ
とができる。すなわち、４本のレーザビームは光偏向器
の反射面の同一点に入射させることができ、複数のレー
ザビームを用いた場合であっても、光偏向器の（副走査
方向の）厚さを増加させる必要はない。このため、光偏
向器を回転させるためのモータ負荷を増大させることな
く、システム負荷を軽減させることができる。

【０１１２】また、各色毎に結像性能がばらつくことが
ないので、４色間の色ずれを生じさせる原因となりうる
色間のずれが生じることなく、良好な画像を得ることが
できる。

【０１１３】なお、本実施の形態では、４本のレーザビ
ームを副走査方向に対称に配置しているので、光偏向器
６０への入射は主走査方向について側方から行っている
が，４本のレーザビームを図１６に示したように、副走
査方向の片側から入射させるようにすれば、正面から入
射させることが可能であることは言うまでもない。

【０１１４】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例の一
例を詳細に説明する。本実施例は上記の光走査装置５０
に用いられる光学系に適用したものである。なお、以下
の実施例では各種数値が規定されているが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。

【０１１５】以下の実施例における光学特性は、光源で
ある半導体レーザ５２からの光束はコリメートレンズ５
４によって直径４ｍｍの平行光束とし、その光束を主走
査方向のみスリットで２．４ｍｍ幅に制限し、その後、
焦点距離５０ｍｍのシリンダレンズ５８で光偏向器６０
の反射面近傍に主走査方向に長い線状に結像させ、光偏
向器６０のポリゴンミラーは回転中心から反射面までの
距離が１７ｍｍで、回転中心は入射光束光路の延長線上
に配置して、実施例１から実施例６としてＦθレンズの
構成を求めたものである。実施例１〜実施例６のＦθレ
ンズの構成を次の表１に示す。

【０１１６】

【表１】表１に記載されたＦθレンズは、光走査装置５０の走査
幅２１０ｍｍ、Ｆθレンズ６２の主走査方向焦点距離１
７２．０２８４７ｍｍの同一条件下においていくつかの
パラメータを変えて設計したものである。表中のαは斜
入射角度(ｄｅｇ)であり、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は図１７に
示すように、それぞれ光偏向器６０の反射面からＦθレ
ンズ６２の第１面までの距離、Ｆθレンズ６２の中心
厚、Ｆθレンズ６２の第２面から被走査面６４までの偏
向反射面の法線に沿った距離（全てｍｍ）、ｎはレンズ
の屈折率を示しており、その他のパラメータは（３）式
で用いる定数である。表１の各実施例においては、Ｆθ
レンズの各面のｚ軸は副走査方向について偏向反射面の
光束反射点を含む法線と一致している。

【０１１７】実施例１から実施例３の各実施例は光偏向
器６０への斜入射角度６度として、Ｆθレンズ６２の材
質を変更したもの。実施例４及び実施例５は、実施例２
に対して斜入射角度を変えたもの、そして実施例６は実
施例２に対してｚ軸近傍の副走査方向の曲率半径を小さ
く設定したものである。

【０１１８】実施例１のレンズ形状を図１８に示す。図
１８（Ａ）はｙ−ｚ平面内の断面図、図１８（Ｂ）はｘ
−ｚ平面内の断面図である。主走査、副走査方向とも第
１面の形状が平面に近い、つまりレンズ面のパワーが小
さいことがわかる。表２〜表７は各実施例の光束通過位
置におけるレンズ面の曲率半径を纏めたものである。

【０１１９】

【表２】

【０１２０】

【表３】

【０１２１】

【表４】

【０１２２】

【表５】

【０１２３】

【表６】

【０１２４】

【表７】表２、表３は第１面と第２面の光束通過位置における副
走査方向の曲率半径Ｒｓ１，Ｒｓ２を２．５ｄｅｇ刻み
の偏向角度で第１面と第２面について記したものであ
り、表４はＲｓ１とＲｓ２の比である。表５〜表７は主
走査方向について同様にまとめたものである。

【０１２５】表４と表７からも理解されるように、実施
例１〜実施例６のＦθレンズの形状は、｜Ｒｓ１／Ｒｓ２｜≧５．９｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜≧３．７の関係を満足している。この条件を満足するＦθレンズ
が達成する性能について説明する。

【０１２６】表１に記載された光学系の光偏向器の変更
角度は走査幅２１０ｍｍ、Ｆθレンズ焦点距離Ｆ＝１７
２．０２８４７ｍｍであり、そして一般的に知られてい
るＦθレンズの定義式Ｙ（走査幅／２）＝Ｆθより光偏
向器の最大偏向角度θは±１７．５ｄｅｇ（光束の画角
は±３５ｄｅｇ）である。斜入射角度４、６、８ｄｅｇ
で偏向角度θが０から１７．５ｄｅｇと変化したときに
Ｆθレンズ入射光束の副走査方向の角度がどのように変
化しているかを図１９に示す。横軸は偏向角度、縦軸は
ＣＯＳでの斜入射角度に対する各偏向位置での斜入射角
度の差を示す。偏向角度０ｄｅｇでの斜入射角度が４、
６、８ｄｅｇのとき、偏向角度１７．５ｄｅｇでの斜入
射角度の変化は０．９ｄｅｇ（４ｄｅｇ→４．９ｄｅ
ｇ）、１．３ｄｅｇ(６ｄｅｇ→７．３ｄｅｇ)、１．７
ｄｅｇ(８ｄｅｇ→９．７ｄｅｇ)となる。また、この斜
入射角度変化によってレンズ第1面入射時にどれだけ第1
面上を走査する軌跡が湾曲するかを図２０に示す。光偏
向器から第１面までの距離は各実施例によって少しずつ
異なっているが、その差は小さいので図２０では平均的
な６０ｍｍを使用した。偏向角度０ｄｅｇでの斜入射角
度が４、６、８ｄｅｇのとき、第1面上で光束の軌跡は
それぞれ０．９、１．４、１.９ｍｍ湾曲する。

【０１２７】図１９に示した斜入射角度の変化が第1面
によってどの程度低減されているかを図２１に示す。第
１面入射時は最大１.７ｄｅｇあった斜入射角度差が第
１面によって最大でも０.３ｄｅｇ以下に低減されてい
る。また、第２面によって、ＥＯＳ（走査端部）側にな
るにつれて光偏向器に近い位置で副走査方向に集束する
パワーが加えられることによって、レンズ出射後に光束
軌跡の湾曲がどの程度低減されているかを図２２に示
す。図２２は第２面のｚ軸上の点を含むｘ−ｙ平面にお
ける光束軌跡の湾曲を示したものである。第２面によっ
て第１面入射時は最大１．９ｍｍあった光束軌跡の湾曲
が０．４ｍｍ以下に低減されている。

【０１２８】このように偏向角度によって斜入射角度お
よび副走査方向のレンズ入射位置変化を低減することに
よって、本発明では本来Ｆθレンズに要求されている等
角速度から等速度への変換(Ｆθ特性)、ポリゴンミラー
の面倒れ補正、そして結像性能を満足することが可能に
なるのである。

【０１２９】ここで、本実施例における上記３つの性能
を示す。まず、図２３〜図２８は実施例１から実施例６
のＦθ特性を示したものである。横軸は走査位置、縦軸
はＦθ特性の誤差を示す。Ｆθ特性誤差は従来から知ら
れている（実際の走査位置−焦点距離Ｆ×偏向角度θ）
の式で算出している。実施例１〜実施例６においてＦθ
特性は誤差０．１mm以下と良好に補正されている。

【０１３０】次に、ポリゴンミラーの面倒れ補正性能を
図２９〜図３４に示す。図２９〜図３４は被走査面に入
射する光束の光路を示すために、横軸を被走査面からの
デフォーカス量、縦軸を光束の副走査方向の位置ずれに
とったもので、面倒れが０のとき、光束はｘ軸上を通
る。図中の実線と破線はポリゴンミラーの面倒れが７０
秒であったときのＣＯＳ及びＥＯＳの光路を示してい
る。面倒れ補正はポリゴンミラーに面倒れがあっても、
被走査面上で光束が副走査方向にずれることを抑制する
ものであるので、被走査面上(ｄｅｆｏｃｕｓ０ｍｍ)
で副走査方向位置が０となることが理想である。図２９
〜図３４でわかるように、実施例１〜実施例６において
は７０秒のポリゴンミラーの面倒れがあっても、被走査
面上での光束の副走査方向位置ずれはＣＯＳとＥＯＳで
１μｍ以下と良好に補正されている。

【０１３１】次に、結像性能について説明する。図３５
〜図４０は、結像性能を波面収差(ｒｍｓ)で表わしたも
のである。図から理解されるように、走査位置によら
ず、波面収差は最大でも０．０４ｗａｖｅ以下に抑えら
れている。波面収差が最大の０．０４ｗａｖｅであった
実施例６のＥＯＳでの光スポット形状を図４１に示す。
図の横方向が副走査方向、縦方向が主走査方向で、図中
の3つの円はスポット形状の等高線を示し、最外側が光
スポットのピーク位置強度を１００％としたときの５％
の強度位置、外から２番目が１３．５％の強度位置、最
内側が５０％の強度位置を示す。光スポットの径は通常
スポット径を規定するのに用いられる１３．５％の強度
において、主走査方向５０μｍ、副走査方向５８μｍと
なっている。スポット形状が若干理想的な楕円形とは異
なる形状になっているが、この程度の形状の崩れであれ
ば実使用上は特に問題とはならないレベルである。従っ
て、図示は省略したが、波面収差が図４１の０．０４ｗ
ａｖｅ以下である他実施例の光スポットプロファイルの
崩れはもっと小さくなっている。

【０１３２】次に被走査面上で光束の軌跡がどの程度湾
曲しているか(ＢＯＷ)を図４２に示した。０．０４ｍｍ
（実施例１）〜０．３５ｍｍ（実施例６）の範囲までＢ
ＯＷは補正されている。通常の使用では問題無い量まで
補正されているが、さらにＢＯＷを低減させる方法につ
いては後述する。

【０１３３】実施例１〜実施例６は走査幅２１０ｍｍで
斜入射角度は各実施例において１つであったが、次に説
明する実施例７は、走査幅２９７ｍｍ、焦点距離３３
２．３ｍｍで、さらに斜入射角度が４ｄｅｇと８ｄｅｇ
を同時に使用可能となるよう設計したものである。光偏
向器の最大偏向角度θはＹ＝Ｆθの関係より１２．８ｄ
ｅｇ（光束の画角は２５．６ｄｅｇ）である。

【０１３４】実施例７における光学特性は、光源からの
光束はコリメートレンズによって直径８ｍｍの平行光束
とし、焦点距離１０３ｍｍのシリンダレンズで光偏向器
の反射面近傍に主走査方向に長い線状に結像させ、光偏
向器のポリゴンミラーは回転中心から反射面までの距離
が17mmで、回転中心は入射光束光路の延長線上に配置し
て計算したものである。

【０１３５】実施例７のＦθレンズの形状を図４３
（Ａ），（Ｂ）に示した。実施例７のレンズパラメータ
を以下に示す。 D1 143.559 D2 22.479 D3 329.157 n 1.588546 S1 RY 1191.53 RX 2.68E+06 KY 47.1969 KX 1.63E+09 AR -6.54434E-9 BR 1.55993E-12 CR -1.70743E-16 DR -1.43255E-23 AP 0.00623889 BP -1.11294 CP -0.483685 DP -2.70993 S2 RY -232.672 RX -62.8226 KY -1.8717 KX -0.895159 AR -1.60633E-9 BR 6.64881E-17 CR 6.96807E-16 DR -5.73494E-20 AP 1.82238 BP -11.1481 CP -0.70045 DP -0.565437 副走査方向断面（図４３（Ｂ））の形状は実施例１〜実
施例６と類似しており、第１面は平面に近く、主走査方
向断面は（図４３（Ｂ））実施例１〜実施例６に比べて
曲率半径が小さくなっているが、第２面に比べれば曲率
半径が大きいことは実施例１〜実施例６と同じである。
以下の表８〜表１０に第１面及び第２面での光束通過位
置の曲率半径Ｒｓ１，Ｒｔ１，Ｒｓ２，Ｒｔ２，｜Ｒｓ
１／Ｒｓ２｜そして｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜を纏めた。表１
０から理解されるように光束通過位置における｜Ｒｓ１
／Ｒｓ２｜と｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜は、上記の（１）式、
及び（２）式の範囲となっている。

【０１３６】

【表８】

【０１３７】

【表９】

【０１３８】

【表１０】

【０１３９】実施例７においても第１面において偏向角
度による斜入射角度の変化が低減され、第２面によって
光束軌跡の湾曲が低減されている様子を図４４〜図４７
に示す。

【０１４０】偏向角度０ｄｅｇでの斜入射角度が４と８
ｄｅｇのとき、偏向角度１２．８ｄｅｇでの斜入射角度
の変化は０．４ｄｅｇ（４ｄｅｇ→４．４ｄｅｇ）、
０．９ｄｅｇ（８ｄｅｇ→８．９ｄｅｇ）となり（図４
４）、第１面上の光路の軌跡はそれぞれ１．０ｍｍ (４
ｄｅｇ時)、２．０ｍｍ(８ｄｅｇ時)湾曲する（図４
６）。そして、第１面によって入射角度変化は０．１ｄ
ｅｇ以下（図４５）に、第２面によって光路軌跡の湾曲
は０．５ｍｍ以下に低減されている（図４７）。

【０１４１】第７実施例のＦθ特性を図４８に示し、ポ
リゴンミラーの面倒れ補正性能を図４９に示し、波面収
差を図５０に示した。全て、十分な性能を有し、さらに
特筆すべきは斜入射角度４ｄｅｇと８ｄｅｇ間の性能差
が殆どないことである。波面収差が大きい斜入射８ｄｅ
ｇ、走査位置１１６ｍｍでの光スポット形状を図５１に
示す。１３．５％強度で約５０μｍのきれいな円形に結
像されている。また、図５２に示すように実施例７にお
いては被走査面上でのＢＯＷは０．０１ｍｍ以下と非常
に小さく抑えられている。

【０１４２】実施例７のように光偏向器による偏向角度
が比較的小さい場合は、被走査面上でのＢＯＷは容易に
小さく抑えることができるが、実施例１〜実施例６のよ
うに偏向角度が大きくなると、非球面係数の最適化だけ
ではＢＯＷを低減することが難しくなる。このような場
合、図５３に示すようにＦθレンズの面を光偏向器の偏
向反射面上の光束入射点を通る反射面の法線から副走査
方向における光偏向器への入射光束側に偏心させること
によってＢＯＷをさらに低減することができる。第１面
の偏心量をｈ１、第２面の偏心量をｈ２としたとき、実
施例８はｈ１＝ｈ２、第９実施例はｈ１≠ｈ２としたも
のである。

【０１４３】以下の表１１には、各実施例のパラメータ
を示す。偏向角度及びＦθレンズ焦点距離は実施例１〜
実施例６と同じである。第１面によって斜入射角度差が
低減された様子を図５４、第２面によって光束軌跡の湾
曲が低減された様子を図５５に示す。第１面入射時の斜
入射角度差と光束軌跡の湾曲は図１９及び図２０の６ｄ
ｅｇである。レンズ面を偏心することによって実施例１
〜実施例６よりも斜入射角度差及び湾曲が良好に低減さ
れている。そして、偏心の目的であった被走査面上のＢ
ＯＷは図５６に示すように、実施例８では４．４μｍ、
実施例９では１μｍと非常に小さくなっている。

【０１４４】

【表１１】以下の表１２〜表１４には第１面及び第２面での光束通
過位置の曲率半径Ｒｓ１，Ｒｔ1,Ｒｓ２，Ｒｔ２，｜Ｒ
ｓ１／Ｒｓ２｜そして｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜を纏めたもの
を示した。表１４から理解されるように実施例８及び実
施例９においても、光束通過位置における｜Ｒｓ１／Ｒ
ｓ２｜と｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜は（１）式及び（２）式の
範囲となっている。実施例８のＦθ特性、面倒れ補正そ
して波面収差を図５７〜図５９に示し、同様に実施例９
についての光学性能を図６０〜図６２に示す。レンズ面
を偏心させたことによる性能の悪化は見られず、良好な
性能を保っている。

【０１４５】

【表１２】

【０１４６】

【表１３】

【０１４７】

【表１４】

【０１４８】実施例１〜実施例８のＦθレンズは第１面
と第２面は偏心していない（但し、実施例８は第１面と
第２面は偏心していないが、光偏向器の反射面への光束
入射位置に対しては偏心している）ので、従来例（例え
ば、特開平１０−７３７７８号公報参照）のように副走
査方向において対称な角度で入射する複数の光束に対し
て光束数に応じた複数のレンズを用いる必要がない。実
施例１〜実施例７のように光偏向器の反射面への光束入
射位置、第１面及び第２面の偏心がない場合は図６３
（Ａ）に示すように斜入射、実施例８のように光偏向器
の反射面への光束入射位置に対して第１面と第２面を偏
心させる場合は図６３（Ｂ）に示すようにＦθレンズが
光偏向器の反射面への光束入射位置に対して入射側に偏
心させれば良い。但し、この場合は一方の入射光束と他
方の反射偏向された光束の光路が重なってしまうため、
例えば特開平１０−７３７７８号公報に記載の技術のよ
うに主走査方向にも斜め入射させた方が良い。また、主
走査方向にも角度をつけた場合は、Ｆθレンズの形状は
特開平１０−７３７７８号公報に記載の技術でも開示さ
れているように左右非対称な形状とした方が良い場合も
ある。

【０１４９】しかし、本発明は実施例７のように異なる
斜入射角度に対して同時に性能を満足させることも出来
るので、図６３（Ｃ）に示すように、同一方向から複数
光束を斜め入射させれば主走査方向の斜入射をしなくて
も複数光束の光路の干渉を避けることができる。

【０１５０】以上の実施例では、光学系の構成は図１１
に示すように光束はＦθレンズを光偏向器による反射後
のみ通過させた構成で説明したが、斜入射角度を小さく
するために図６４に示すように光偏向器への入射時にも
Ｆθレンズを通過するように構成し（ダブルパス）、斜
入射角度を小さくさせることがもできる。実施例１〜実
施例７のように反射点と第１面、第２面に偏心が無いよ
うに光学系を配置すれば、入射光束と偏向反射光束はレ
ンズの対称な位置を通過するので、出射光束に対して波
面収差が良好に補正されるよう設計された本発明のＦθ
レンズの場合、入射光束に対して何ら悪い影響を及ぼす
ことはない。また、実施例８、実施例９程度の偏心量で
あれば入射時にＦθレンズを通過させても目立った性能
劣化は発生しなかった。

【０１５１】ダブルパスの目的は斜入射角度をなるべく
小さくすることであるが、本発明のＦθレンズは特開平
９−２３０２７４号公報に記載の技術のような主走査方
向だけではなく、副走査方向にもパワーを有している。
これにより光偏向器からＦθレンズに近づくときは入射
光束と偏向反射光束は副走査方向において離れていく
が、Ｆθレンズと被走査面間ではＦθレンズから離れる
につれ、入射光束と偏向反射光束が近づいてしまうた
め、入射光束と偏向反射光束を分離するための折り返し
ミラーはＦθレンズ近くに配置せざるを得なくなり、光
学系のレイアウトに制約が生じる。そこで、Ｆθレンズ
の副走査方向の形状を非対称にすることによって、入射
光束と出射光束の分離を容易にすることができる。この
場合、入射側領域と反射光束側領域の副走査方向の焦点
距離ｆｉｎ、ｆｏｕｔの関係を上記の（４）式または
（５）式に従った形状に設定することによって、実現で
きる。

【０１５２】その副走査方向の構成を図６５に示す（実
施例１０）。実施例１０では光偏向器による反射光束が
通過する領域は第１面、第２面とも上記（３）式で表わ
される形状で副走査方向に曲率を有しており、光偏向器
への入射光束が通過する領域では主走査方向の形状は上
記（６）式で表わされ、副走査方向は平面となってい
る。この構成では入射側領域の副走査方向の焦点距離ｆ
ｉｎは無限大であり、反射光束側は有限の焦点距離を有
しているので、（４）式を満足している。実施例１０で
は入射光束側と反射光束側の面がｙ軸上(ｘ＝０)で接し
ており、反射光束側の面形状は実施例１と同じである。
入射光束側形状のパラメータを以下に示す。

【０１５３】その他のパラメータは第1実施例と同じである。また、
入射側の形状パラメータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと偏向反射側の
形状パラメータＡＲ，ＢＲ，ＣＲ，ＤＲ，ＡＰ，ＢＰ，
ＣＰ，ＤＰは（７）式〜（１０）式を満足している。こ
のようにＦθレンズの面形状を設定することによって、
Ｆθレンズと被走査面間でも入射光束と偏向反射光束は
被走査面側になるにつれて離れていくので、入射光束と
偏向反射光束の分離が容易となり、入射光束通過領域と
偏向反射光束通過領域の接する部分の形状が同じとなる
ので入射光領域と偏向反射光領域の境界を連続的にな
り、レンズの製造が容易となる効果がある。入射側の副
走査方向の形状は平面(ＲＳ＝∞)である必要はなく、
（４）式または（５）式を満足するように各面のＲＳを
設定すれば、副走査方向の形状が上下対称なレンズより
も分離が容易となる。

【０１５４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、偏向手段へ副走査方向に所定角度だけ光軸が傾く
ように光束を入射させて、偏向された光束を被走査面上
に集束させる走査光学系を、第１屈折面で偏向角度に応
じて変化する入射光束の副走査方向の入射角度変化が低
減するように屈折させかつ第２屈折面で出射後の光束が
副走査方向について略一致するように出射させるので、
走査レンズに斜入射しても、被走査面上で良好な結像性
能を維持し、走査線の湾曲も低減することができる、と
いう効果がある。

【０１５５】請求項２の発明では、走査レンズを両面が
非球面形状の単玉レンズで構成することができるので、
簡単な構成の走査光学系を得ることができる、という効
果がある。

【０１５６】請求項３の発明では、走査レンズをＦθレ
ンズとして機能させることができるので、走査レンズに
入射される光束が斜入射であっても、Ｆθレンズとして
の機能を損なうことなく、光束を走査及び集束すること
ができるため、偏向手段に対して副走査方向に斜めに入
射させる走査光学系であっても、例えば走査光学系とし
て非球面形状を有する単玉Ｆθレンズを用いた場合であ
っても、その形状の母線を湾曲させることなく、走査光
学系、例えばＦθレンズに要求される特性を満足させる
ことができる、という効果がある。

【０１５７】請求項４の発明では、光束が通過する位置
での偏向角度に応じて変化するレンズの曲率半径が、何
れの光束通過位置においても主走査方向及び副走査方向
のパワーは第２面の方が第１面よりも大きい関係を定め
ているので、容易に結像性能を満足させることができ
る、という効果がある。

【０１５８】請求項５の発明では、走査レンズの非球面
形状を特定しているので、容易に走査光学系を形成する
ことができる、という効果がある。

【０１５９】請求項６の発明では、前記偏向手段に複数
の光束を入射させることができるので、例えば、光学走
査装置で、多色の各色に対応させて光束を独立させて用
いる場合であっても、光学走査装置において複数の光束
を用いて複数の光束の各々を走査集束することができ
る、という効果がある。

【０１６０】請求項７の発明では、前記偏向手段へ、副
走査方向について、入射される光束と偏向面の法線との
なす角度が略一致した角度でかつ法線を略中心として両
側から光束が入射されるようにすることができるので、
偏向面の法線を略中心とした走査レンズの両側を用いる
ことができる、という効果がある。

【０１６１】請求項８の発明では、複数の光束が副走査
方向において異なる角度で偏向手段に入射されるように
することができるので、異なる斜入射角度の複数光束に
対しても結像性能を満足させることができる、という効
果がある。

【０１６２】請求項９の発明では、前記走査レンズの第
１面及び第２面の少なくとも一方の面を偏心させること
ができるので、容易に走査線湾曲と結像性能を両立させ
ることができる、という効果がある。

【０１６３】請求項１０の発明では、走査レンズを、副
走査方向について副走査方向で非対称に形成することが
できるので、容易に入射光束と偏向光束を分離すること
ができる、という効果がある。

【０１６４】請求項１１の発明では、前記走査レンズの
入射光束通過領域でのｘ軸上の焦点距離を負、または、
入射光束通過領域でのｘ軸上の焦点距離を偏向光束通過
領域でのｘ軸上の焦点距離より大きくしているので、Ｆ
θレンズへの斜入射角度を偏向手段への斜入射角度より
も大きくすることができ、Ｆθレンズから被走査面に向
かうにつれて入射光束と偏向反射光束の近接していく度
合いが低減されるので、副走査方向について対称なレン
ズを用いたときよりも容易に入射光束と偏向光束の分離
することができる、という効果がある。

【０１６５】請求項１２の発明では、走査レンズの第１
面及び第２面を、ｙ軸上の面形状を原点から離れた軸で
回転させて得られる曲面で形成することによって、入射
光束側と偏向光束側を副走査方向において非対称であっ
ても、レンズを一枚で構成するために入射光束側と偏向
光束側の接する位置での形状を同一にすることができ
る、という効果がある。

【０１６６】請求項１３の発明では、前記走査レンズの
形状を表す非球面係数を定めているので、入射光束側と
偏向光束側の面の接合部は同一形状となり、副走査方向
を非対称形状としても、レンズ面の使用可能範囲を狭め
ることなく、容易に走査レンズを形成することができ
る、という効果がある。

【０１６７】請求項１４の発明では、１枚の走査レンズ
の第１面と第２面を、偏向角度に応じて変化するレンズ
の曲率半径が、何れの光束通過位置においても主走査方
向及び副走査方向のパワーは第２面の方が第１面よりも
大きい関係を定めているので、容易に結像性能を満足さ
せることができ、走査レンズを偏向手段と被走査面との
間に設けることによって、偏向手段に対して斜入射させ
ても被走査面上の光スポットの軌跡（走査線）が曲がる
ことのない光学走査装置を容易に構成することができ
る、という効果がある。

【０１６８】請求項１５の発明の画像形成装置は、主走
査による偏向光束が、第１屈折面によって副走査方向の
向きが略同一とされ、第２屈折面で副走査方向からみて
揃う光束とされて感光体へ画像が形成されるので、良好
な結像性能を維持しかつ走査線の湾曲が低減された良好
な画像を形成することができる、という効果がある。

【０１６９】請求項１６の発明の画像形成装置は、偏向
手段に複数の光束を副走査方向に所定角度だけ光軸が傾
くように入射させることができるので、感光体上に複数
の光束による走査集光が可能となり、感光体上に複数の
光束を用いて異なる画像を形成しても、感光体上まで良
好な結像性能を維持し、各々の走査線の湾曲も低減する
ことができ、各々良好な画像を形成することができる、
という効果がある。

【０１７０】請求項１７の発明の画像形成装置は、複数
の感光体の各々に良好な結像性能を維持しかつ走査線の
湾曲が低減された良好な画像を形成することができるの
で、良好な結像性能を維持しかつ走査線の湾曲が低減さ
れた良好な合成画像を形成することができる、という効
果がある。

【０１７１】請求項１８の発明では、分離手段によって
感光体の各々に対応する光束に分離することができるの
で、各感光体まで各光束を容易に導くことができる、と
いう効果がある。

【０１７２】請求項１９の発明の画像形成装置では、偏
向手段の異なる偏向面に、光束が斜入射され、対応する
走査レンズで、走査及び集束することができるので、各
感光体上に形成される画像は、良好な結像性能を維持し
かつ走査線の湾曲が低減され、記録媒体上には良好な結
像性能を維持しかつ走査線の湾曲が低減された良好な合
成画像を形成することができる、という効果がある。

【０１７３】請求項２０の発明では、対向する偏向面の
各々に、光束を入射させることができるので、複数の光
路を構築することができ、複数光路による装置を容易に
構成することができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための説明図である。

【図２】本発明を説明するための説明図である。

【図３】従来の一般的なレーザ光走査装置を示す斜視
図である。

【図４】アンダーフィルド光学系を説明するための説
明図である。

【図５】オーバーフィルド光学系を説明するための説
明図である。

【図６】偏向角度の中央付近から光偏向器へ入射させ
るレーザ光走査装置を示す斜視図である。

【図７】複数光束を用いて複数色に対応させるための
レーザ光走査装置を示す斜視図である。

【図８】偏向角度の変化により走査レンズへの副走査
方向の入射角度が変化することを説明するための説明図
である。

【図９】走査光束の軌跡が湾曲することを補正する構
成を説明するための説明図である。

【図１０】走査光束の軌跡が湾曲することを補正する
構成を説明するための説明図である。

【図１１】本発明の第１実施の形態に係る光走査装置
の概略構成を示す斜視図である。

【図１２】本発明の第２実施の形態に係る画像形成装
置の概略構成を示す斜視図である。

【図１３】本発明の第３実施の形態に係る画像形成装
置の概略構成を示す斜視図である。

【図１４】本発明の第４実施の形態に係る画像形成装
置の概略構成を示す斜視図である。

【図１５】図１４の画像形成装置に含まれている光走
査装置の光偏向器周辺の副走査方向に沿う方向から見た
イメージ図である。

【図１６】複数本のレーザビームを副走査方向の片側
入射させることを説明するための説明図である。

【図１７】Ｆθレンズも周辺の距離関係を示す線図で
ある。

【図１８】実施例１のＦθレンズの形状を示す線図で
ある。

【図１９】Ｆθレンズの入射光束の副走査方向の角度
変化を示す線図である。

【図２０】斜入射角度変化によるＦθレンズ第１面上
の走査軌跡の湾曲度合いを示す線図である。

【図２１】Ｆθレンズ第１面による斜入射角度変化の
低減度合いを示す線図である。

【図２２】Ｆθレンズ第２面による光束軌跡湾曲変化
の低減度合いを示す線図である。

【図２３】実施例１のＦθ特性を示す線図である。

【図２４】実施例２のＦθ特性を示す線図である。

【図２５】実施例３のＦθ特性を示す線図である。

【図２６】実施例４のＦθ特性を示す線図である。

【図２７】実施例５のＦθ特性を示す線図である。

【図２８】実施例６のＦθ特性を示す線図である。

【図２９】実施例１の光偏向器の面倒れ補正性能を示
す線図である。

【図３０】実施例２の光偏向器の面倒れ補正性能を示
す線図である。

【図３１】実施例３の光偏向器の面倒れ補正性能を示
す線図である。

【図３２】実施例４の光偏向器の面倒れ補正性能を示
す線図である。

【図３３】実施例５の光偏向器の面倒れ補正性能を示
す線図である。

【図３４】実施例６の光偏向器の面倒れ補正性能を示
す線図である。

【図３５】実施例１の結像性能を示す線図である。

【図３６】実施例２の結像性能を示す線図である。

【図３７】実施例３の結像性能を示す線図である。

【図３８】実施例４の結像性能を示す線図である。

【図３９】実施例５の結像性能を示す線図である。

【図４０】実施例６の結像性能を示す線図である。

【図４１】実施例６のＥＯＳでの光スポット形状を示
す線図である。

【図４２】被走査面上における光束軌跡湾曲の度合い
を示す線図である。

【図４３】実施例７のＦθレンズの形状を示す線図で
ある。

【図４４】実施例７のＦθレンズの入射光束の副走査
方向の角度変化を示す線図である。

【図４５】実施例７の斜入射角度変化によるＦθレン
ズ第１面上の走査軌跡の湾曲度合いを示す線図である。

【図４６】実施例７のＦθレンズ第１面による斜入射
角度変化の低減度合いを示す線図である。

【図４７】実施例７のＦθレンズ第２面による光束軌
跡湾曲変化の低減度合いを示す線図である。

【図４８】実施例７のＦθ特性を示す線図である。

【図４９】実施例７の光偏向器の面倒れ補正性能を示
す線図である。

【図５０】実施例７の結像性能を示す線図である。

【図５１】実施例７のＥＯＳでの光スポット形状を示
す線図である。

【図５２】実施例７の被走査面上における光束軌跡湾
曲の度合いを示す線図である。

【図５３】Ｆθレンズを偏心させることを説明するた
めの説明図である。

【図５４】偏心されたＦθレンズ第１面による斜入射
角度変化の低減度合いを示す線図である。

【図５５】偏心されたＦθレンズ第２面による光束軌
跡湾曲変化の低減度合いを示す線図である。

【図５６】被走査面上のＢＯＷを示す線図である。

【図５７】実施例８のＦθ特性を示す線図である。

【図５８】実施例８の面倒れ補正を示す線図である。

【図５９】実施例８の波面収差を示す線図である。

【図６０】実施例９のＦθ特性を示す線図である。

【図６１】実施例９の面倒れ補正を示す線図である。

【図６２】実施例９の波面収差を示す線図である。

【図６３】光偏向器への光束の入射方法を説明するた
めの説明図である。

【図６４】ダブルパスを説明するための斜視図であ
る。

【図６５】副走査方向に非対称な形状に構成されたＦ
θレンズを示す線図である。

【符号の説明】

５０光走査装置５２半導体レーザ５４コリメートレンズ５８シリンドリカルレンズ６０光偏向器６２Ｆθレンズ７０画像形成装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の偏向平面を有しかつ主走査方向と
交差する副走査方向に所定角度だけ光軸が傾くように入
射された光束を前記主走査方向に偏向させる偏向手段
と、前記偏向手段の偏向側に設けられかつ光スポットが
走査されるように入射された光束を被走査面上に集束さ
せる走査光学系と、を備えた光学走査装置において、前記走査光学系は、母線が直線でかつ、前記偏向手段側
の第１屈折面において主走査範囲内における偏向手段の
主走査方向の偏向角度に応じて変化する入射光束の副走
査方向の入射角度変化が低減するように屈折させると共
に、被走査面側の第２屈折面において出射後の光束が副
走査方向について略一致するように出射させる走査レン
ズで構成したことを特徴とする光学走査装置。
【請求項２】前記走査レンズは、両面が非球面形状の
単玉レンズで構成されたことを特徴とする請求項１に記
載の光学走査装置。
【請求項３】前記走査レンズは、Ｆθレンズとして機
能することを特徴とする請求項１または２に記載の光学
走査装置。
【請求項４】主走査方向と交差する副走査方向に所定
角度だけ光軸が傾くように入射された光束を前記主走査
方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段の偏向側に
設けられかつ光スポットが走査されるように入射された
光束を被走査面上に集束させる走査光学系と、を備えた
光学走査装置において、前記走査光学系は、単玉レンズ
で構成した走査レンズであって、前記偏向手段側のレン
ズ面を第１面としかつ前記被走査面側のレンズ面を第２
面とし、第１面及び第２面について同一偏向角度の光束
通過位置での副走査方向の曲率半径をＲｓ１，Ｒｓ２と
しかつ光束通過位置の主走査方向の曲率半径をＲｔ１，
Ｒｔ２とするとき、少なくとも同一の偏向角度の光束が
通過する位置での前記第１面及び第２面の形状が以下の
（１）及び（２）式を満たすように形成されていること
を特徴とする光学走査装置。｜Ｒｓ１／Ｒｓ２｜≧５．９ −−−
（１）｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜≧３．７ −−−
（２）
【請求項５】偏向手段の回転軸方向をｘ、ｘ軸に直交
する主走査方向をｙ、ｘ及びｙ軸に直交する方向をｚと
しかつ、ｚ軸近傍の副走査方向の曲率半径をＲＸ、ｚ軸
近傍の主走査方向の曲率半径をＲＹ、ｚ軸を含む副走査
方向における非球面形状の円錐定数をＫＸ、ｚ軸を含む
主走査方向における非球面形状の円錐定数をＫＹ、高次
の非球面定数をＡＲ，ＢＲ，ＣＲ，ＤＲ，ＡＰ，ＢＰ，
ＣＰ，ＤＰとしたとき、前記走査レンズの両面の非球面
形状は、ｚ軸方向の面の位置ｚが以下の（３）式で表わ
される曲面であることを特徴とする請求項４に記載の光
学走査装置。【数１】
【請求項６】前記偏向手段には、複数の光束を入射さ
せることを特徴とする請求項４または５に記載の光学走
査装置。
【請求項７】前記偏向手段は、入射された光束を反射
する偏向面を有し、前記副走査方向について、入射され
る光束と前記偏向面の法線とのなす角度が略一致した角
度でかつ、前記法線を略中心として両側から光束が入射
されることを特徴とする請求項６に記載の光学走査装
置。
【請求項８】前記複数の光束は前記副走査方向におい
て異なる角度で前記偏向手段に入射されることを特徴と
する請求項６記載の光学走査装置。
【請求項９】前記走査レンズは、前記偏向手段の偏向
によって前記被走査面上に形成される走査線の湾曲を低
減させるように、前記第１面及び第２面の少なくとも一
方の面を偏心させたことを特徴とする請求項４乃至請求
項８の何れか１項に記載の光学走査装置。
【請求項１０】前記走査レンズは、副走査方向につい
て副走査方向で非対称に形成されることを特徴とする請
求項４乃至請求項９の何れか１項に記載の光学走査装
置。
【請求項１１】前記走査レンズの入射光束通過領域で
のｘ軸上の焦点距離をｆｉｎ、偏向光束通過領域でのｘ
軸上の焦点距離をｆｏｕｔとしたとき、ｆｉｎとｆｏｕ
ｔは以下の（４）あるいは（５）式を満たすことを特徴
とする請求項１０記載の光学走査装置。ｆｉｎ＜０ −−−（４）ｆｉｎ＞ｆｏｕｔ −−−（５）
【請求項１２】前記走査レンズは、偏向手段で偏向さ
れた光束が通過する領域では第１面及び第２面とも請求
項５記載の非球面形状で形成され、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを高
次の非球面定数とし、前記偏向手段に入射する光束が通
過する領域では、第１面及び第２面のｙ軸上の面形状は
ｚ軸方向の面の位置ｚが以下の（６）式で表わされ、そ
の形状を原点からＲＳ離れたｘ軸に平行な軸で回転させ
て得られる曲面であることを特徴とする請求項１１記載
の光学走査装置。【数２】
【請求項１３】前記走査レンズの形状は以下の（７）
〜（１０）式を満たすことを特徴とする請求項１２記載
の光学走査装置。 A = AR・(1+AP)²- (7) B = BR・(1+BP)³- (8) C = CR・(1+CP)⁴- (9) D = DR・(1+DP)⁵- (10)
【請求項１４】主走査方向と交差する副走査方向に所
定角度だけ光軸が傾くように入射された光束を主走査方
向に略等角速度で偏向させる偏向手段と被走査面との間
に設けられ、光スポットが走査されるように入射された
光束を被走査面上に集束させる１枚の走査レンズであっ
て、前記偏向手段側のレンズ面を第１面としかつ前記被走査
面側のレンズ面を第２面とし、第１面及び第２面につい
て同一偏向角度の光束通過位置での副走査方向の曲率半
径をＲｓ１，Ｒｓ２としかつ同光束通過位置の主走査方
向の曲率半径をＲｔ１，Ｒｔ２とするとき、第１面及び
第２面の両面が非球面形状で形成されると共に、同じ偏
向角度の光束が通過する位置での前記走査レンズの形状
が、｜Ｒｓ１／Ｒｓ２｜≧５．９｜Ｒｔ１／Ｒｔ２｜≧３．７を満足するように形成されていることを特徴とする走査
レンズ。
【請求項１５】複数の偏向平面を有しかつ主走査方向
と交差する副走査方向に所定角度だけ光軸が傾くように
入射された光束を前記主走査方向に偏向させる偏向手段
と、母線が直線でかつ、前記偏向手段の偏向側に設けられか
つ光スポットが走査されるように入射された光束を感光
体上に集束させると共に、前記偏向手段側の第１屈折面
において主走査範囲内における偏向手段の主走査方向の
偏向角度に応じて変化する入射光束の副走査方向の入射
角度変化が低減するように屈折させると共に、感光体側
の第２屈折面において出射後の光束が副走査方向につい
て略一致するように出射させる走査光学系と、照射光により形成された前記感光体上の画像を用いて該
画像を記録媒体上に形成する画像形成手段と、を備えた画像形成装置。
【請求項１６】主走査方向と交差する副走査方向に所
定角度だけ光軸が傾くように入射された複数の光束を前
記主走査方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段の偏向側に設けられかつ光スポットが走査
されるように入射された複数の光束の各々を感光体上に
集束させると共に、前記偏向手段側の第１屈折面におい
て主走査範囲内における偏向手段の主走査方向の偏向角
度に応じて変化する入射光束の副走査方向の入射角度変
化が低減するように屈折させると共に、感光体側の第２
屈折面において出射後の光束が副走査方向について略一
致するように出射させる走査光学系と、前記走査光学系から出射された複数の光束の各々を前記
感光体上の異なる位置に案内する案内手段と、前記案内手段により案内された光束の各々による照射光
により形成された前記感光体上の画像の各々を用いて該
画像を合成した合成画像を記録媒体上に形成する画像形
成手段と、を備えた画像形成装置。
【請求項１７】主走査方向と交差する副走査方向に所
定角度だけ光軸が傾くように入射された複数の光束を主
走査方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段の偏向側に設けられかつ光スポットが走査
されるように入射された複数の光束の各々を集束させる
と共に、前記偏向手段側の第１屈折面において主走査範
囲内における偏向手段の主走査方向の偏向角度に応じて
変化する入射光束の副走査方向の入射角度変化が低減す
るように屈折させると共に、感光体側の第２屈折面にお
いて出射後の光束が副走査方向について略一致するよう
に出射させる走査光学系と、感光体を複数備え、該複数の感光体の各々に前記複数の
光束の各々が対応された感光手段と、前記走査光学系から出射された複数の光束の各々を、対
応する前記感光体上に案内する案内手段と、照射光により形成された前記感光体上の各々の画像を用
いて該画像を合成した合成画像を記録媒体上に形成する
画像形成手段と、を備えた画像形成装置。
【請求項１８】前記案内手段は、前記感光体の各々に
対応する光束に分離する分離手段を含むことを特徴とす
る請求項１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】入射された光束を反射する複数の偏向
面を有し、異なる偏向面の各々に、主走査方向と交差す
る副走査方向に所定角度だけ光軸が傾くように入射され
た複数の光束の各々を主走査方向に偏向させる偏向手段
と、前記複数の偏向面の各々により偏向された１または複数
の光束に対応されると共に、前記偏向手段の偏向側に設
けられかつ光スポットが走査されるように入射された１
または複数の光束を集束させかつ、前記偏向手段側の第
１屈折面において主走査範囲内における偏向手段の主走
査方向の偏向角度に応じて変化する入射光束の副走査方
向の入射角度変化が低減するように屈折させると共に、
感光体側の第２屈折面において出射後の光束が副走査方
向について略一致するように出射させる走査レンズを複
数有する走査光学系と、感光体を複数備え、該複数の感光体の各々に前記複数の
光束の各々が対応された感光手段と、前記走査光学系から出射された複数の光束の各々を、対
応する前記感光体上に案内する案内手段と、照射光により形成された前記感光体上の各々の画像を用
いて該画像を合成した合成画像を記録媒体上に形成する
画像形成手段と、を備えた画像形成装置。
【請求項２０】前記偏向手段は、対向する偏向面の各
々に、主走査方向と交差する副走査方向に所定角度だけ
光軸が傾くように光束を入射させることを特徴とする請
求項１９に記載の画像形成装置。