JP3467000B2 - 光走査光学装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光走査光学装置及
び、画像形成装置に関し、特に光源手段から出射した光
束を副走査断面内において光偏向器の偏向面に対し所定
の角度で入射させ、該光偏向器で偏向反射された光束
（光ビーム）を用いて被走査面上を光走査するようにし
た、例えばレーザビームプリンタやデジタル複写機等の
画像形成装置に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より光源手段から出射した光束を副
走査断面内において光偏向器の偏向面に対し所定の角度
で入射させる斜入射光学系は、例えば特開平9-96773 号
公報で提案されているように結像光学系（ｆθレンズ
系）を主走査方向にのみ光束を収束させるパワーを有す
るシリンドリカルレンズより構成されていた。また光偏
向器の偏向面の面倒れ補正光学系のため、副走査方向に
のみ光束を収束させるパワーを有するシリンドリカルミ
ラーを用いていた。

【０００３】図１２は同公報で提案されている光走査光
学装置の要部概略図である。

【０００４】同図において半導体レーザー４１から光変
調され出射した光束は集光レンズ４２によって弱発散光
束に変換され、開口絞り４３により制限され、副走査方
向にのみ光束を収束させるパワーを有する入射系のシリ
ンドリカルレンズ４４に入射している。ここでシリンド
リカルレンズ４４に入射した弱発散光束のうち副走査断
面内においては光束は収束され、折り返しミラー４５を
介して主走査方向にのみ光束を収束させるパワーを有す
るｆθレンズ系５３としての第２、第１のシリンドリカ
ルレンズ４６，４７を透過して光偏向器４８の偏向面４
８ａに入射し、該偏向面４８ａ近傍にほぼ線像（主走査
方向に長手の線像）として結像している。このとき偏向
面４８ａに入射する光束は光偏向器４８の回転軸と結像
光学系５２の光軸を含む副走査断面内において、該光偏
向器４８の回転軸と垂直な平面（光偏向器４８の回転平
面）に対して所定の角度で入射している。

【０００５】他方、主走査断面内においては光束はその
ままの状態（弱発散光束の状態）で第２、第１のシリン
ドリカルレンズ４６，４７を透過することによって略平
行光束に変換され、光偏向器４８の偏向角の略中央から
偏向面４８ａに入射している。

【０００６】そして光偏向器４８の偏向面４８ａで偏向
反射された光束は第１、第２のシリンドリカルレンズ４
７，４６、そして副走査方向にのみ光束を収束させるパ
ワーを有するシリンドリカルミラー４９を介して被走査
面としての感光ドラム面５０上に導光され、該光偏向器
４８を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ド
ラム面５０上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して
いる。これにより記録媒体としての感光ドラム面５０上
に画像記録を行なっている。

【０００７】尚、同図において第１のシリンドリカルレ
ンズ４７の感光ドラム面５０側のレンズ面４７ａと、第
２のシリンドリカルレンズ４６の光偏向器４８側のレン
ズ面４６ａは共に平面より形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、被走査面５０上
の光走査速度を向上させることが要求されている。その
ために、ポリゴンミラー４８を大型化することなく、ポ
リゴンミラー４８の偏向面４８ａの数を増やすと、偏向
面４８ａの面積及び偏向面４８ａの偏向角が小さくなる
ので、偏向面４８ａのファセット幅よりも光束幅が小さ
い場合、被走査面５０上の走査幅が狭くなる問題が起こ
る。そこで、偏向面４８ａ全面を利用して半導体レーザ
ー１から出射された光束を偏向反射させることが必要と
なり、偏向面４８ａのファセット幅よりも光束幅が十分
に大きいオーバーフィルド系が用いられる。

【０００９】その場合、偏向面４８ａから出射する光束
が偏向面４８ａの偏向角の角度により強度が異なってし
まうのを補うために、なるべく、光偏向器４８の正面方
向から半導体レーザー１から出射された光束を入射させ
ることが求められ、ｆθレンズ系５３が入射光学系の一
部を構成するような、光束がｆθレンズ系５３を光偏向
器８への入射と出射の２回通過する構成（ダブルパ
ス）、及び／又は、光源４１から出射した光束は光偏向
器４８ａの偏向角の略中央から偏向面４８ａへ入射させ
る（正面入射）の方式を適用することが必要になり、ｆ
θレンズ系５３及び光走査光学装置を偏平にすることが
できず、画像形成装置の大型化を招いてしまう問題が起
こる。

【００１０】また、ダブルパスなので、光束がｆθレン
ズ系５３を２回通過することによる光束の波面収差のず
れの問題が起こる。

【００１１】そこで、従来図１２（特開平９−９６７７
３号公報）では、ｆθレンズ系５３が副走査方向にパワ
ーを有さないようにし、通過する光束が副走査方向に屈
折されることなく進行するようにし、光走査光学装置を
小型化し、光源４１をｆθレンズ系５３の光軸に近い位
置に配置し、画像形成装置全体を偏平化すると共に副走
査方向の波面収差のずれを低減している。しかしながら
上記従来の光走査光学装置は以下に示す課題を有してい
る。

【００１２】第１、第２のシリンドリカルレンズ４
７，４６が球面レンズと比較して製造が難しく、特に第
１のシリンドリカルレンズ４７は光偏向器４８側のレン
ズ面の曲率が大きく加工しにくい。

【００１３】シリンドリカルミラー４９を用いる光学
系は該シリンドリカルミラー４９での折り返し角に自由
度がない。一度設計してしまうと折り返し角は固定さ
れ、変更するにはｆθレンズ系５３も含め再設計が必要
となる。

【００１４】第１、第２のシリンドリカルレンズ４
７、４６に光束が入射すると表面反射により一部の光束
が各レンズ面で反射されて画像中央部付近に至り、画質
に悪影響を与える。

【００１５】本発明は斜入射光学系を用いた光走査光学
装置において、該装置を構成する各要素を適切に設定す
ることにより、簡易な構成で画質に悪影響を与えること
なく、高精細化が可能となる光走査光学装置及び画像形
成装置の提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光走査
光学装置は光源手段から出射した光束を副走査断面内に
おいて光偏向器の偏向面に対し所定の角度で入射させる
入射光学系と、該光偏向器の偏向面で偏向反射された光
束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有する光
走査光学装置において、前記結像光学系は、球面レンズ
と主走査方向にパワーを有する第１のシリンドリカルレ
ンズとを有するｆθレンズ系と、副走査方向にパワーを
有する光学系とを有し、該球面レンズと該第１のシリン
ドリカルレンズは前記入射光学系の一部をも構成するこ
とを特徴としている。

【００１７】請求項２の発明は請求項１の発明において
前記光走査光学装置は、以下の条件式（１）、（２）

【００１８】

【数１７】

【００１９】

【数１８】

【００２０】但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
質の屈折率 なる条件を満足することを特徴としている。

【００２１】請求項３の発明は請求項２の発明において
前記光走査光学装置は、

【００２２】

【数１９】

【００２３】なる条件を満足することを特徴としてい
る。

【００２４】請求項４の発明は請求項２又は３の発明に
おいて前記光走査光学装置は、以下の条件式（３） ０．８６＜Ｎ１／Ｎ２＜０．９２ なる条件を満足することを特徴ととしている。

【００２５】請求項５の発明は請求項２〜４のいずれか
の発明において前記光走査光学装置は、 ０．０５＜Ｄ０／Ｆ＜０．０８ 但し、 D0: 光偏向器の偏向面から球面レンズまでの距離 なる条件を満足することを特徴としている。

【００２６】請求項６の発明は請求項２〜５のいずれか
の発明において前記光走査光学装置は、

【００２７】

【数２０】

【００２８】但し、 D1: 球面レンズのレンズ厚 D2: 球面レンズから第１のシリンドリカルレンズまでの
距離 D3: 第１のシリンドリカルレンズのレンズ厚 なる条件を満足することを特徴としている。

【００２９】請求項７の発明は請求項１〜６のいずれか
の発明において前記光源手段から出射した光束は前記光
偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを特
徴としている。

【００３０】請求項８の発明は請求項１〜７のいずれか
の発明において前記光源手段から出射した光束は前記光
偏向器の偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅より広
い状態で入射することを特徴としている。

【００３１】請求項９の発明は請求項１〜８のいずれか
の発明において前記副走査方向にパワーを有する光学系
が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリカルレ
ンズを有することを特徴としている。

【００３２】請求項１０の発明は請求項１の発明におい
て前記副走査方向にパワーを有する光学系は、第２のシ
リンドリカルレンズを有し、像高＝０における光束は副
走査断面内において、該第２のシリンドリカルレンズの
光軸に対して外れた位置を通過するよう設定されている
ことを特徴としている。

【００３３】請求項１１の発明は請求項１０の発明にお
いて前記像高＝０における偏向面からの反射光束の方向
ベクトルと前記第２のシリンドリカルレンズの光軸とは
所定の角度を成すよう設定することを特徴としている。

【００３４】請求項１２の発明は請求項１０の発明にお
いて前記像高＝０における偏向面の垂線と前記球面レン
ズの光軸と前記第１のシリンドリカルレンズの光軸とは
副走査断面内において互いに平行であることを特徴とし
ている。

【００３５】請求項１３の発明は請求項１０の発明にお
いて前記像高＝０における偏向面の垂線と前記第１のシ
リンドリカルレンズの光軸とは副走査断面内において互
いに平行であり、該像高＝０における偏向面への入射光
束の方向ベクトルと該偏向面からの反射光束の方向ベク
トルとを各々α１、α２とし、前記球面レンズの光軸の
方向ベクトルをβとしたとき、 ｜α１・β｜＞｜α２・β｜ なる条件を満足することを特徴としている。

【００３６】請求項１４の発明は請求項１０の発明にお
いて前記像高＝０における偏向面からの反射光束と前記
球面レンズの光軸と前記第１のシリンドリカルレンズの
光軸とは副走査断面内において互いに平行であることを
特徴としている。

【００３７】請求項１５の発明は請求項１０〜１４のい
ずれかの発明において前記光源手段から出射した光束は
前記光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主走査方向の
幅より広い状態で入射することを特徴としている。

【００３８】請求項１６の発明は請求項１０〜１５のい
ずれかの発明において前記光源手段から出射した光束は
前記光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射するこ
とを特徴としている。

【００３９】請求項１７の発明の光走査光学装置は光源
手段から出射した光束を副走査断面内において光偏向器
の偏向面に対し所定の角度で入射させる入射光学系と、
該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
おいて、前記結像光学系は、球面レンズと主走査方向に
パワーを有する第１のシリンドリカルレンズとを有する
ｆθレンズ系と、副走査方向にパワーを有する光学系と
を有し、以下の条件式（１）、（２）

【００４０】

【数２１】

【００４１】

【数２２】

【００４２】但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
質の屈折率 なる条件を満足することを特徴としている。

【００４３】請求項１８の発明は請求項１７の発明にお
いて前記光走査光学装置は、

【００４４】

【数２３】

【００４５】なる条件を満足することを特徴としてい
る。

【００４６】請求項１９の発明は請求項１７又は１８の
発明において前記光源手段から出射した光束は前記光偏
向器の偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅より広い
状態で入射することを特徴としている。

【００４７】請求項２０の発明は請求項１７〜１９のい
ずれかの発明において前記球面レンズと前記第１のシリ
ンドリカルレンズは前記入射光学系の一部をも構成して
いることを特徴としている。

【００４８】請求項２１の発明は請求項１７〜２０のい
ずれかの発明において前記光源手段から出射した光束は
前記光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射するこ
とを特徴としている。請求項２２の発明は請求項１７〜
２０のいずれかの発明において前記副走査方向にパワー
を有する光学系が副走査方向にパワーを有する第２のシ
リンドリカルレンズを有することを特徴としている。

【００４９】請求項２３の発明の光走査光学装置は光源
手段から出射した光束を副走査断面内において光偏向器
の偏向面に対し所定の角度で入射させる入射光学系と、
該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
おいて、前記結像光学系は、球面レンズと主走査方向に
パワーを有する第１のシリンドリカルレンズとを有する
ｆθレンズ系と、副走査方向にパワーを有する光学系と
を有し、前記光源手段から出射した光束は前記光偏向器
の偏向面に対し、該偏向面の主走査方向の幅より広い状
態で入射することを特徴としている。

【００５０】請求項２４の発明は請求項２３の発明にお
いて前記光走査光学装置は、以下の条件式（１）、
（２）

【００５１】

【数２４】

【００５２】

【数２５】

【００５３】但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
質の屈折率 なる条件を満足することを特徴としている。

【００５４】請求項２５の発明は請求項２４の発明にお
いて前記光走査光学装置は、

【００５５】

【数２６】

【００５６】なる条件を満足することを特徴としてい
る。

【００５７】請求項２６の発明は請求項２３〜２５のい
ずれかの発明において前記球面レンズと前記第１のシリ
ンドリカルレンズは前記入射光学系の一部をも構成して
いることを特徴としている。

【００５８】請求項２７の発明は請求項２３〜２６のい
ずれかの発明において前記光源手段から出射した光束は
前記光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射するこ
とを特徴としている。

【００５９】請求項２８の発明は請求項２３〜２７のい
ずれかの発明において前記副走査方向にパワーを有する
光学系が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリ
カルレンズを有することを特徴としている。

【００６０】請求項２９の発明の画像形成装置は請求項
１乃至２８のいずれか１項に記載の光走査光学装置と、
前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査光学装
置で走査された光束によって前記感光体上に形成された
静電潜像をトナー像として現像する現像器と、前記現像
されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写さ
れたトナー像を被転写材に定着させる定着器とから成る
ことを特徴としている。

【００６１】請求項３０の発明の画像形成装置は請求項
１乃至２８のいずれか一項に記載の光走査光学装置と、
外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換し
て前記光走査光学装置に入力せしめるプリンタコントロ
ーラとから成ることを特徴としている。

【００６２】請求項３１の発明の光走査光学装置は光源
手段から出射した光束を副走査断面内において光偏向器
の偏向面に対し所定の角度で入射させる入射光学系と、
該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
おいて、前記結像光学系は、主走査方向及び副走査方向
の両方にパワーを有するレンズと主走査方向にパワーを
有する第１のシリンドリカルレンズとを有するｆθレン
ズ系と、副走査方向にパワーを有する光学系とを有し、
該主走査方向及び副走査方向の両方にパワーを有するレ
ンズと該第１のシリンドリカルレンズは前記入射光学系
の一部をも構成することを特徴としている。

【００６３】請求項３２の発明は請求項３１の発明にお
いて前記主走査方向及び副走査方向の両方にパワーを有
するレンズは、球面レンズであることを特徴としてい
る。

【００６４】請求項３３の発明は請求項３２の発明にお
いて前記光走査光学装置は、以下の条件式（１）、
（２）

【００６５】

【数２７】

【００６６】

【数２８】

【００６７】但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
質の屈折率 なる条件を満足することを特徴としている。

【００６８】請求項３４の発明は請求項３３の発明にお
いて前記光走査光学装置は、

【００６９】

【数２９】

【００７０】なる条件を満足することを特徴としてい
る。

【００７１】請求項３５の発明は請求項３１〜３４のい
ずれかの発明において前記光源手段から出射した光束は
前記光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射するこ
とを特徴としている。

【００７２】請求項３６の発明は請求項３１〜３５のい
ずれかの発明において前記光源手段から出射した光束は
前記光偏向器の偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅
より広い状態で入射することを特徴としている。

【００７３】請求項３７の発明は請求項３１〜３６のい
ずれかの発明において前記副走査方向にパワーを有する
光学系が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリ
カルレンズを有することを特徴としている。

【００７４】請求項３８の発明の光走査光学装置は光源
手段から出射した光束を副走査断面内において光偏向器
の偏向面に対し所定の角度で入射させる入射光学系と、
該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
おいて、前記結像光学系は、主走査方向及び副走査方向
の両方にパワーを有するレンズと主走査方向にパワーを
有する第１のシリンドリカルレンズとを有するｆθレン
ズ系と、副走査方向にパワーを有する光学系とを有し、
前記光源手段から出射した光束は前記光偏向器の偏向面
に対し、該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射
することを特徴としている。

【００７５】請求項３９の発明は請求項３８の発明にお
いて前記主走査方向及び副走査方向の両方にパワーを有
するレンズは、球面レンズであることを特徴としてい
る。

【００７６】請求項４０の発明は請求項３８の発明にお
いて前記光走査光学装置は、以下の条件式（１）、
（２）

【００７７】

【数３０】

【００７８】

【数３１】

【００７９】但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
質の屈折率 なる条件を満足することを特徴としている。

【００８０】請求項４１の発明は請求項３８の発明にお
いて前記光走査光学装置は、

【００８１】

【数３２】

【００８２】なる条件を満足することを特徴としてい
る。

【００８３】請求項４２の発明は請求項３８〜４１のい
ずれかの発明において前記主走査方向及び副走査方向の
両方にパワーを有するレンズと前記第１のシリンドリカ
ルレンズは前記入射光学系の一部をも構成していること
を特徴としている。

【００８４】請求項４３の発明は請求項３８〜４２のい
ずれかの発明において前記光源手段から出射した光束は
前記光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射するこ
とを特徴としている。

【００８５】請求項４４の発明は請求項３８〜４３のい
ずれかの発明において前記副走査方向にパワーを有する
光学系が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリ
カルレンズを有することを特徴としている。

【００８６】請求項４５の発明の画像形成装置は請求項
３１乃至４４のいずれか１項の光走査光学装置と、前記
被走査面に配置された感光体と、前記光走査光学装置で
走査された光束によって前記感光体上に形成された静電
潜像をトナー像として現像する現像器と、前記現像され
たトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された
トナー像を被転写材に定着させる定着器とから成ること
を特徴としている。

【００８７】請求項４６の発明の画像形成装置は請求項
３１乃至４４のいずれか一項に記載の光走査光学装置
と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変
換して前記光走査光学装置に入力せしめるプリンタコン
トローラとから成ることを特徴としている。

【００８８】本発明の光走査光学装置に用いられる主走
査方向及び副走査方向の両方にパワーを有するレンズ
は、被走査面での光束の像面湾曲、スポット径、ｆθ特
性を良好に保つと共に、従来図１２の第１のシリンドリ
カルレンズ４７よりもコスト安のものであれば良く、レ
ンズ面の曲率の加工がし易いものであれば良い。

【００８９】よって、コスト安、レンズ面の加工容易を
考慮すると、主走査方向及び副走査方向の両方にパワー
を有するレンズが球面レンズであることが最も好まし
い。

【００９０】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は本発明の実
施形態１の要部上面図であり、各要素を主走査断面内に
投射した状態を示している。図２は図１の要部側面図で
あり、各要素を副走査断面内に投射した状態を示してい
る。

【００９１】尚、本明細書において、入射光学系の光軸
をｚ軸として図１に示すような座標系をとる。光路を展
開したときの主走査方向をｘ軸とするｘ，ｙ，ｚ座標系
をとる。主走査断面をｘｚ断面、副走査断面をｙｚ断面
として定義する。

【００９２】図１、図２において１は光源手段であり、
例えば半導体レーザーより成っている。２は集光レンズ
（コリメーターレンズ）であり、光源手段１から出射し
た光束を弱発散光束に変換している。３は入射系のシリ
ンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ正の屈折力
を有しており、集光レンズ２を通過した光束を副走査断
面内で後述する光偏向器８の偏向面（反射面）８ａにほ
ぼ線像として結像させている。４は開口絞りであり、通
過光束を規制してビーム形状を整形している。５は折り
返しミラーであり、開口絞り４を通過した光束を光偏向
器８側へ折り返している。

【００９３】尚、集光レンズ２、シリンドリカルレンズ
３、開口絞り４、そして折り返しミラー５等の各要素は
入射光学系１１の一要素を構成している。また主走査断
面内においては集光レンズ２と後述する第１のシリンド
リカルレンズ６、球面レンズ７との３枚のレンズでコリ
メーター系を構成している。

【００９４】８は光偏向器であり、例えばポリゴンミラ
ー（回転多面鏡）より成っており、モーター等の駆動手
段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転し
ている。ポリゴンミラー８は内接円半径が１４ｍｍの１
２面より成っている。

【００９５】１２は結像光学系であり、球面レンズ７と
主走査方向に正のパワーを有する第１のシリンドリカル
レンズ６を有するｆθレンズ系１３と、副走査方向に所
定のパワーを有する第２のシリンドリカルレンズ９とを
有しており、光偏向器８からの偏向光束を被走査面１０
に結像させると共に副走査断面内において光偏向器８の
偏向面８ａと被走査面１０との間を略共役関係にすると
ことにより、該偏向面８ａの倒れを補正している。ｆθ
レンズ系１３は入射光学系１１の一部をも構成してい
る。

【００９６】１０は被走査面としての感光ドラム面であ
る。

【００９７】本実施形態において半導体レーザー１から
光変調され出射した光束は集光レンズ２によって弱発散
光束に変換され、入射系のシリンドリカルレンズ３に入
射している。ここでシリンドリカルレンズ３に入射した
弱発散光束のうち副走査断面内においては光束は収束さ
れ、開口絞り４により制限され、折り返しミラー５を介
して第１のシリンドリカルレンズ６と球面レンズ７を透
過して光偏向器８の偏向面８ａに入射し、該偏向面８ａ
近傍にほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像
している。このとき偏向面８ａに入射する光束は光偏向
器８の回転軸と結像光学系１２の光軸を含む副走査断面
内において、該光偏向器８の回転軸と垂直な平面（光偏
向器の回転平面）に対して角度０．８°で入射してい
る。即ち入射光学系１１からの光束は副走査断面内にお
いて偏向面８ａに対し斜め方向から入射している（斜入
射光学系）。

【００９８】他方、主走査断面内においては光束はその
ままの状態（弱発散光束の状態）で第１のシリンドリカ
ルレンズ６と球面レンズ７を透過することによって略平
行光束に変換され、光偏向器８の偏向角の略中央から偏
向面８ａに入射している（正面入射）。このときの略平
行光束の光束幅は主走査方向において光偏向器８の偏向
面８ａのファセット幅に対し十分広くなるように設定し
ている（オーバーフィルド光学系）。

【００９９】そして光偏向器８の偏向面８ａで偏向反射
された光束は球面レンズ７、第１のシリンドリカルレン
ズ６、そして第２のシリンドリカルレンズ９を介して感
光ドラム面１０上に導光され、該光偏向器８を矢印Ａ方
向に回転させることによって、該感光ドラム面１０上を
矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査している。これによ
り記録媒体としての感光ドラム面１０上に画像記録を行
なっている。

【０１００】このとき本実施形態では以下の条件式(1)
〜(3)のうち少なくとも１つを満足させることによって
被走査面１０上を小さなスポット径で高精度に走査して
いる。

【０１０１】

【数３３】

【０１０２】

【数３４】

【０１０３】 ０．８６＜Ｎ１／Ｎ２＜０．９２ ‥‥‥‥（３） 但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
質の屈折率 なる条件を満足することを特徴としている。

【０１０４】次に前述した本発明の各条件式(1) 〜(3)
の技術的意味について説明する。

【０１０５】条件式(1),(2) は各々球面レンズ７の被走
査面１０側のレンズ面と第１のシリンドリカルレンズ６
の光偏向器８側のレンズ面を平面又は曲率を小さくし、
斜入射光学系に適応させるための条件であり、条件式
(1),(2)のうち少なくとも一方が外れると４５度方向の
波面収差が増大し、スポット形状が崩れてくるので良く
ない。本実施形態では条件式(1),(2)を満たすように構
成することにより、波面収差の悪化を抑えている。

【０１０６】条件式(3) は硝材の材料費を低く抑えると
共にｆθレンズ系１３を簡易に構成するための条件であ
り、条件式(3) を外れると硝材の材料費が高くなり、ま
たｆθレンズ系１３が複雑化になってくるので良くな
い。

【０１０７】尚、本発明において更に収差補正上、好ま
しくは次の諸条件のうち少なくとも１つを満足させるの
が良い。

【０１０８】 （ア−１） ０．０５＜Ｄ０／Ｆ＜０．０８ ‥‥‥‥（４） 但し、 D0: 光偏向器８の偏向面８ａから球面レンズ７までの距
離 （ア−２）

【０１０９】

【数３５】

【０１１０】但し、 D1: 球面レンズ７のレンズ厚 D2: 球面レンズ７から第１のシリンドリカルレンズ６ま
での距離 D3: 第１のシリンドリカルレンズ６のレンズ厚 （ア−３）球面レンズ７と第１のシリンドリカルレンズ
６は入射光学系１１の一部をも構成していること。

【０１１１】（ア−４）光源手段１から出射した光束は
光偏向器８の偏向角の略中央から偏向面８ａへ入射する
こと。

【０１１２】（ア−５）光源手段１から出射した光束は
光偏向器８の偏向面８ａに対し該偏向面８ａの主走査方
向の幅より広い状態で入射すること。

【０１１３】上記条件式(4),(5) は各々球面レンズ７の
被走査面１０側のレンズ面と第１のシリンドリカルレン
ズ６の光偏向器８側のレンズ面を平面又は曲率を小さく
しつつ、主走査方向の像面湾曲を良好に補正するための
条件であり、条件式(4),(5)のうち少なくとも一方が外
れると主走査方向の像面湾曲を補正することが難しくな
ってくるので良くない。

【０１１４】図３は本発明の実施形態１の主走査方向及
び副走査方向の像面湾曲を示す図である。図４は本発明
の実施形態１の各像高におけるスポット形状を示す図で
ある。同図においてスポット形状を示す等高線はピーク
ノーマライズに対し、１３．５％、４０％、８０％を示
している。スポット径は主走査方向（ｙ方向）でおよそ
４５μｍ、副走査方向（ｚ方向）でおよそ６５μｍであ
る。図５は本発明の実施形態１の各像高におけるｆθ特
性を示す図である。

【０１１５】図３、図４、図５の各図に示すように本実
施形態では主走査方向、副走査方向の双方の像面湾曲も
良好に補正され、スポット形状も良好であり、またｆθ
特性も良好である。

【０１１６】［実施形態２］図６は本発明の実施形態２
の主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す図であ
る。図７は本発明の実施形態２の各像高におけるスポッ
ト形状を示す図である。同図においてスポット形状を示
す等高線はピークノーマライズに対し、１３．５％、４
０％、８０％を示している。スポット径は主走査方向
（ｙ方向）でおよそ４５μｍ、副走査方向（ｚ方向）で
およそ６５μｍである。図８は本発明の実施形態２の各
像高におけるｆθ特性を示す図である。

【０１１７】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は結像光学系を構成するレンズの形状やレンズ間
隔等を異ならせて構成したことである。その他の構成及
び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより
同様な効果を得ている。

【０１１８】図６、図７、図８の各図に示すように本実
施形態では主走査方向、副走査方向の双方の像面湾曲も
良好に補正され、スポット形状も良好であり、またｆθ
特性も良好である。

【０１１９】［実施形態３］図９は本発明の実施形態３
の主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を示す図であ
る。図１０は本発明の実施形態３の各像高におけるスポ
ット形状を示す図である。同図においてスポット形状を
示す等高線はピークノーマライズに対し、１３．５％、
４０％、８０％を示している。スポット径は主走査方向
（ｙ方向）でおよそ４５μｍ、副走査方向（ｚ方向）で
およそ６５μｍである。図１１は本発明の実施形態３の
各像高におけるｆθ特性を示す図である。

【０１２０】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は結像光学系を構成するレンズの形状やレンズ間
隔等を異ならせて構成したことである。その他の構成及
び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより
同様な効果を得ている。

【０１２１】図９、図１０、図１１の各図に示すように
本実施形態では主走査方向、副走査方向の双方の像面湾
曲も良好に補正され、スポット形状も良好であり、また
ｆθ特性も良好である。

【０１２２】本発明では、斜入射光学系に適用させる条
件である条件式（２）の左辺の値が条件式（１）の左辺
の値以下である以下の条件を満たすと、波面収差低減、
スポット形状良好、像面湾曲低減できるので好ましい。

【０１２３】

【数３６】

【０１２４】更に、以下の斜入射光学系に適用させる条
件である条件式（２）の左辺の値と条件式（１）の左辺
の値より小さい以下の条件を満たすと、より好ましい。

【０１２５】

【数３７】

【０１２６】本発明の光源手段である半導体レーザー１
は、１つの射出口を有する単ビームに限定されない。複
数の射出口（例えば、２つの射出口）を有するマルチビ
ームにも適用できる。

【０１２７】本発明の副走査方向にパワーを有する光学
系は、光学設計上、副走査方向にパワーを有する第２の
シリンドリカルレンズ９がより好ましいが、それに限定
されない。副走査方向にパワーを有するシリンドリカル
ミラーでも良い。また、本発明では、オーバーフィルド
光学系を用いているので、被走査面１０上の走査幅を大
きくとれる効果得られる。また、オーバーフィルド光学
系において、ｆθレンズ系１３が入射光学系を兼ねるダ
ブルパスなので、偏向面４８ａから出射する光束が偏向
面４８ａの偏向角の角度により強度が異なってしまうの
を低減できる効果が得られる。また、ｆθレンズ系１３
が球面レンズ７及び主走査方向にパワーを有する第１の
シリンドリカルレンズ６から構成されているので、光源
１をｆθレンズ系１３の光軸に近い位置に配置できるの
で、光走査光学系を偏平化できる効果が得られる。ま
た、第１のシリンドリカルレンズ６が副走査方向にパワ
ーを有していないので、ｆθレンズ系１３が入射光学系
を兼ねるダブルパスにおいて、第１のシリンドリカルレ
ンズ６を２回通過する光束の副走査方向の光路ずれを防
止できる効果が得られる。次に、本発明に適用される画
像形成装置の説明を行う。図２０は、本発明の画像形成
装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。
図２０において、符号１０４は画像形成装置を示す。こ
の画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等
の外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。こ
のコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ
１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変
換される。この画像データDｉは、実施形態１〜６に示
した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。
そして、この光走査ユニット１００からは、画像データ
Dｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、こ
の光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が
主走査方向に走査される。静電潜像担持体（感光体）た
る感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻り
に回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ド
ラム１０１の感光面が光ビーム１０３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１０
１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せ
しめる帯電ローラ１０２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１０２によって帯電され
た感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１０
０によって走査される光ビーム１０３が照射されるよう
になっている。

【０１２８】先に説明したように、光ビーム１０３は、
画像データDｉに基づいて変調されており、この光ビー
ム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表
面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光
ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１
の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するよう
に配設された現像器１０７によってトナー像として現像
される。

【０１２９】現像器１０７によって現像されたトナー像
は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対
向するように配設された転写ローラ１０８によって被転
写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光
ドラム１０１の前方（図２０において右側）の用紙カセ
ット１０９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１０９端部には、給紙ローラ１
１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１
１２を搬送路へ送り込む。以上のようにして、未定着ト
ナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０
１後方（図２０において左側）の定着器へと搬送され
る。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定
着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するよう
に配設された加圧ローラ１１４とで構成されており、転
写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３
と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱する
ことにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめ
る。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６
が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装
置の外に排出せしめる。

【０１３０】図２０においては図示していないが、プリ
ントコントローラ１１１は、先に説明データの変換だけ
でなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、
後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御
を行う。

【０１３１】次に本発明の各実施形態１〜３の結像光学
系の数値実施例１〜３を示す。

【０１３２】但し、各数値実施例において、 N1: 球面レンズ７の使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズ６の使用波長における
材質の屈折率 D0: 光偏向器８の偏向面８ａから球面レンズ７までの距
離 D1: 球面レンズ７のレンズ厚 D2: 球面レンズ７から第１のシリンドリカルレンズ６ま
での距離 D3: 第１のシリンドリカルレンズ６のレンズ厚 D4: 第１のシリンドリカルレンズ６から第２のシリンド
リカルレンズ９まの距離 D5: 第２のシリンドリカルレンズ９のレンズ厚 D6: 第２のシリンドリカルレンズ９から被走査面１０ま
での距離 R1: 球面レンズ７の光偏向器８側の曲率半径 R2: 球面レンズ７の被走査面１０側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズ６の光偏向器８側の主
走査方向の曲率半径 R4: 第１のシリンドリカルレンズ６の被走査面１０側の
主走査方向の曲率半径 r3: 第２のシリンドリカルレンズ９の光偏向器８側の副
走査方向の曲率半径 rd3:第２のシリンドリカルレンズ９の光偏向器８側の副
走査方向の非球面係数 r4: 第２のシリンドリカルレンズ９の被走査面１０側の
副走査方向の曲率半径 rd4:第２のシリンドリカルレンズ９の被走査面１０側の
副走査方向の非球面係数 第２のシリンドリカルレンズ９面上の長手方向の軸上か
らの距離ｙに対しｙにおける副走査方向のｒ'は r3'=r3・(1+rd3・y²) r4'=r4・(1+rd4・y²) で表される。

【０１３３】r5: 第２のシリンドリカルレンズ９の光偏
向器８側及び被走査面10側の主走査方向の曲率半径 又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関
係を表−１に示す。

【０１３４】［数値実施例１］ 使用波長=655nm 以下単位はミリメートルとする。

【０１３５】 以下単位はミリメートルとする。

【０１３６】 以下単位はミリメートルとする。

【０１３７】

【０１３８】

【表１】

【０１３９】［実施形態４］図１は本発明の実施形態４
の要部上面図であり、各要素を主走査断面内に投射した
状態を示している。図２は図１の要部側面図であり、各
要素を副走査断面内に投射した状態を示している。

【０１４０】尚、本明細書において、入射光学系の光軸
をｚ軸として図１に示すような座標系をとる。光路を展
開したときの主走査方向をｘ軸とするｘ，ｙ，ｚ座標系
をとる。主走査断面をｘｚ断面、副走査断面をｙｚ断面
として定義する。

【０１４１】図１、図２において１は光源手段であり、
例えば半導体レーザーより成っている。２は集光レンズ
（コリメーターレンズ）であり、光源手段１から出射し
た光束を弱発散光束に変換している。３は入射系のシリ
ンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ正の屈折力
を有しており、集光レンズ２を通過した光束を副走査断
面内で後述する光偏向器８の偏向面（反射面）８ａにほ
ぼ線像として結像させている。４は開口絞りであり、通
過光束を規制してビーム形状を整形している。５は折り
返しミラーであり、開口絞り４を通過した光束を光偏向
器８側へ折り返している。

【０１４２】尚、集光レンズ２、シリンドリカルレンズ
３、開口絞り４、そして折り返しミラー５等の各要素は
入射光学系１１の一要素を構成している。また主走査断
面内においては集光レンズ２と後述する第１のシリンド
リカルレンズ６、球面レンズ７との３枚のレンズでコリ
メーター系を構成している。

【０１４３】８は光偏向器であり、例えばポリゴンミラ
ー（回転多面鏡）より成っており、モーター等の駆動手
段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転し
ている。ポリゴンミラー８は内接円半径が１４ｍｍの１
２面より成っている。

【０１４４】１２は結像光学系であり、球面レンズ７と
主走査方向に正のパワーを有する第１のシリンドリカル
レンズ６を有するｆθレンズ系１３と、副走査方向に所
定のパワーを有する第２のシリンドリカルレンズ９とを
有している。本実施形態では像高＝０における光束Ｌａ
（主走査断面内における走査範囲の走査中心１０ａを通
過する光束）が副走査断面内において、第２のシリンド
リカルレンズ９の光軸（走査中心１０ａを含む副走査断
面内における第２のシリンドリカルレンズ９の曲率中心
を結ぶ線）に対して外れた位置を通過するよう設定して
いる。結像光学系１２は光偏向器８からの偏向光束を被
走査面１０に結像させると共に副走査断面内において光
偏向器８の偏向面８ａと被走査面１０との間を略共役関
係にすることにより、該偏向面の倒れを補正している。
尚、ｆθレンズ系１３は入射光学系１１の一部をも構成
している。

【０１４５】１０は被走査面としての感光ドラム面であ
る。

【０１４６】本実施形態において半導体レーザー１から
光変調され出射した光束は集光レンズ２によって弱発散
光束に変換され、入射系のシリンドリカルレンズ３に入
射している。ここでシリンドリカルレンズ３に入射した
弱発散光束のうち副走査断面内においては光束は収束さ
れ、開口絞り４により制限され、折り返しミラー５を介
して第１のシリンドリカルレンズ６と球面レンズ７を透
過して光偏向器８の偏向面８ａに入射し、該偏向面８ａ
近傍にほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像
している。このとき偏向面８ａに入射する光束は光偏向
器８の回転軸と結像光学系１２の光軸を含む副走査断面
内において、該光偏向器８の回転軸と垂直な平面（光偏
向器８の回転平面）に対して角度０．８°で入射してい
る。即ち入射光学系１１からの光束は副走査断面内にお
いて偏向面８ａに対し斜め方向から入射している（斜入
射光学系）。

【０１４７】他方、主走査断面内においては光束はその
ままの状態（弱発散光束の状態）で第１のシリンドリカ
ルレンズ６と球面レンズ７を透過することによって略平
行光束に変換され、光偏向器８の偏向角の略中央から偏
向面に入射している（正面入射）。このときの略平行光
束の光束幅は主走査方向において光偏向器８の偏向面８
ａのファセット幅に対し十分広くなるように設定してい
る（オーバーフィルド光学系）。

【０１４８】そして光偏向器８の偏向面８ａで偏向反射
された光束は球面レンズ７、第１のシリンドリカルレン
ズ６、そして第２のシリンドリカルレンズ９を介して感
光ドラム面１０上に導光され、該光偏向器８を矢印Ａ方
向に回転させることによって、該感光ドラム面１０上を
矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査している。これによ
り記録媒体としての感光ドラム面１０上に画像記録を行
なっている。

【０１４９】図１３は本発明の実施形態４の第１のシリ
ンドリカルレンズ６から光偏向器８までの副走査方向の
要部断面図（副走査断面図）である。同図において図１
に示した要素と同一要素には同符番を付している。

【０１５０】同図に示すように第１のシリンドリカルレ
ンズ６の光軸にそった単位ベクトルをｘ１、球面レンズ
７の光軸にそった単位ベクトルをｘ２、像高＝０におけ
る偏向面８ａの法線ベクトルをｘ３としたとき、ｘ１，
ｘ２，ｘ３は各々副走査断面内において互いに平行にな
るように設定している。即ち、像高＝０における偏向面
８ａの垂線と球面レンズ７の光軸と第１のシリンドリカ
ルレンズ６の光軸とが各々副走査断面内において互いに
平行であり、同じ面上にある。これにより本実施形態で
はスキャナー箱を作りやすく、また精度が出しやすいと
いうメリットを得ている。

【０１５１】また本実施形態では前述の如く光源手段１
から出射された光束を副走査断面内において光偏向器８
の偏向面８ａに対し、角度θ＝０．８度で斜入射させて
いる（斜入射光学系）。

【０１５２】図１４は本発明の実施形態４の第２のシリ
ンドリカルレンズ９の配置を示した副走査方向の要部断
面図（副走査断面図）である。

【０１５３】同図において第２のシリンドリカルレンズ
９の光軸は不図示の第１のシリンドリカルレンズ６及び
球面レンズ７の光軸と互いに平行になるよう設定されて
いる。つまり像高＝０における偏向面からの反射光束の
方向ベクトルと第２のシリンドリカルレンズ９の光軸と
は角度θ＝０．８度を成すよう設定されている。また像
高＝０における第２のシリンドリカルレンズ９への入射
光束は、該第２のシリンドリカルレンズ９の光軸に対し
副走査方向に１．５ｍｍ上方を通過するよう設定されて
いる。これにより本実施形態では斜入射光学系特有の被
走査面１０上での走査線の湾曲及び副走査方向のコマ収
差等を良好に補正している。

【０１５４】図１５は本発明の実施形態４の主走査方向
及び副走査方向の像面湾曲を示す図である。図１６は本
発明の実施形態４の各像高におけるスポット形状を示す
図である。図１６においてスポット形状を示す等高線は
ピークノーマライズに対し、１３．５％、４０％、８０
％を示している。スポット径は主走査方向（ｙ方向）で
およそ４５μｍ、副走査方向（ｚ方向）でおよそ６５μ
ｍである。図１７は本発明の実施形態４の各像高におけ
るｆθ特性を示す図である。

【０１５５】図１５、図１６、図１７の各図に示すよう
に本実施形態では主走査方向、副走査方向の双方の像面
湾曲も良好に補正され、スポット形状も良好であり、ま
たｆθ特性も良好である。

【０１５６】このように本実施形態では上述の如く光走
査光学装置を構成する各要素を適切に構成することによ
り、簡易な構成で例えば斜入射光学系特有の被走査面１
０上での走査線の湾曲及び副走査方向のコマ収差等を良
好に補正することができ、また入射光束の表面反射光束
が被走査面上に到達し、画質に悪影響を及ぼす問題点に
ついてもｆθレンズ系１３の光偏向器８側のレンズを球
面レンズ７とすることにより解決している。

【０１５７】次に本実施形態の数値実施例４を示す。

【０１５８】但し、数値実施例４において、 N1: 球面レンズ７の使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズ６の使用波長における
材質の屈折率 D0: 光偏向器８の偏向面から球面レンズ７までの距離 D1: 球面レンズ７のレンズ厚 D2: 球面レンズ７から第１のシリンドリカルレンズ６ま
での距離 D3: 第１のシリンドリカルレンズ６のレンズ厚 D4: 第１のシリンドリカルレンズ６から第２のシリンド
リカルレンズ９までの距離 D5: 第２のシリンドリカルレンズ９のレンズ厚 D6: 第２のシリンドリカルレンズ９から被走査面１０ま
での距離 R1: 球面レンズ７の光偏向器８側の曲率半径 R2: 球面レンズ７の被走査面１０側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズ６の光偏向器８側の主
走査方向の曲率半径 R4: 第１のシリンドリカルレンズ６の被走査面１０側の
主走査方向の曲率半径 r3: 第２のシリンドリカルレンズ９の光偏向器８側の副
走査方向の曲率半径 rd3:第２のシリンドリカルレンズ９の光偏向器８側の副
走査方向の非球面係数 r4: 第２のシリンドリカルレンズ９の被走査面１０側の
副走査方向の曲率半径 rd4:第２のシリンドリカルレンズ９の被走査面１０側の
副走査方向の非球面係数 第２のシリンドリカルレンズ９面上の長手方向の像高＝
０からの距離ｙに対し、ｙにおける副走査方向のｒ'は r3'=r3・(1+rd3・y²) r4'=r4・(1+rd4・y²) で表わされる。

【０１５９】r5: 第２のシリンドリカルレンズ９の光偏
向面8側及び被走査面１０側の主走査方向の曲率半径 ［数値実施例４］ 使用波長=655nm 以下単位はミリメートルとする。

【０１６０】 ［実施形態５］図１８は本発明の実施形態５の第１のシ
リンドリカルレンズから光偏向器までの副走査方向の要
部断面図（副走査断面図）である。同図において図１３
に示した要素と同一要素には同符番を付している。

【０１６１】本実施形態においては前述の実施形態４と
異なる点は像高＝０における偏向面８ａの垂線と第１の
シリンドリカルレンズ６の光軸とが副走査断面内におい
て互いに平行と成るように設定すると共に後述する条件
式（Ａ）を満足させるように各要素を構成したことであ
る。その他の構成及び光学的作用は実施形態４と略同様
であり、これにより同様な効果を得ている。

【０１６２】即ち、本実施形態では同図に示すように像
高＝０における偏向面８ａの垂線と第１のシリンドリカ
ルレンズ６の光軸とが副走査断面内において互いに平行
と成るように設定し、像高＝０における偏向面８ａへの
入射光束の方向ベクトルと偏向面８ａからの反射光束の
方向ベクトルとを各々α１、α２とし、球面レンズ７の
光軸の方向ベクトルをβとしたとき、 ｜α１・β｜＞｜α２・β｜ ‥‥‥‥（Ａ） なる条件を満足するように各要素を設定している。

【０１６３】条件式（Ａ）は球面レンズ７を偏心させる
ことにより、入射光束の表面反射光束が被走査面に到達
しないようにしたものであり、条件式（Ａ）を外れると
入射光束の表面反射光束が被走査面上に到達し、画質に
悪影響を及ぼすので良くない。

【０１６４】このように本実施形態では球面レンズ７を
偏心させることにより、前述の実施形態４と比較して、
より球面レンズ７のレンズ面での反射光束による画質へ
の悪影響を解消することができる。また第１のシリンド
リカルレンズ６より球面レンズ７のレンズ面からの反射
光束による効果が大きく、球面レンズ７を傾けても収差
による影響は軽微であり、またスポットプロファイルへ
の影響は無視できるレベルである。

【０１６５】本実施形態では副走査断面内において光偏
向器８の偏向面８ａへ入射する光束の入射角θはθ＝
０．８度、像高＝０における偏向面８ａの法線と球面レ
ンズ７の光軸とのなす角度θａはθａ＝０．５度であ
る。

【０１６６】よって、条件式（Ａ）の各パラメーターの
値は、 α1 =(-0.9999025, 0.0139622, 0.0000000) α2 =( 0.9999025, 0.0139622, 0.0000000) β =( 0.9999619,-0.0087265, 0.0000000) | α1・β|=0.999986292 | α2・β|=0.999742609 ∴| α1・β|>| α2・β| となる。

【０１６７】［実施形態６］図１９は本発明の実施形態
６の第１のシリンドリカルレンズから光偏向器までの副
走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。同図に
おいて図１３に示した要素と同一要素には同符番を付し
ている。

【０１６８】本実施形態において前述の実施形態４と異
なる点は像高＝０における偏向面８ａからの反射光束と
球面レンズ７の光軸と第１のシリンドリカルレンズ６の
光軸とが副走査断面内において互いに平行となるように
設定したことである。その他の構成及び光学的作用は実
施形態４と略同様であり、これにより同様な効果を得て
いる。

【０１６９】即ち、本実施形態では像高＝０における偏
向面８ａからの反射光束と球面レンズ７の光軸と第１の
シリンドリカルレンズ６の光軸とが副走査断面内におい
て互いに平行となるように設定し、被走査面上のスポッ
トサイズを小さくするために射出ＦＮｏ（Ｆナンバー）
の値を４０程度と小さく設定している。

【０１７０】このような配置を取ることにより、本実施
形態では副走査方向、４５度方向の収差補正や走査線の
湾曲量の低減に効果を得ている。尚、射出ＦＮｏはおよ
そ４０以下に設定すると本実施例は有効である。

【０１７１】本実施例は前述の如く斜入射光学系を用い
た光走査光学装置において、該装置を構成する各要素を
適切に設定することにより、簡易な構成で画質に悪影響
を与えることなく、高精細化が可能となる光走査光学装
置を達成することができる。

【０１７２】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く斜入射光学系
を用いた光走査光学装置において、該装置を構成する各
要素を適切に設定することにより、簡易な構成で画質に
悪影響を与えることなく、高精細化が可能となる光走査
光学装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の要部上面図

【図２】 本発明の実施形態１の要部側面図

【図３】 本発明の実施形態１の主走査、副走査方向の
像面湾曲を示す図

【図４】 本発明の実施形態１のスポット形状を示す図

【図５】 本発明の実施形態１のｆθ特性を示す図

【図６】 本発明の実施形態２の主走査、副走査方向の
像面湾曲を示す図

【図７】 本発明の実施形態２のスポット形状を示す図

【図８】 本発明の実施形態２のｆθ特性を示す図

【図９】 本発明の実施形態３の主走査、副走査方向の
像面湾曲を示す図

【図１０】 本発明の実施形態３のスポット形状を示す
図

【図１１】 本発明の実施形態３のｆθ特性を示す図

【図１２】 従来の光走査装置の要部概略図

【図１３】 本発明の実施形態４の主要部分の副走査断
面図

【図１４】 本発明の実施形態４の主要部分の副走査断
面図

【図１５】 本発明の実施形態４の主走査、副走査方向
の像面湾曲を示す図

【図１６】 本発明の実施形態４のスポット形状を示す
図

【図１７】 本発明の実施形態４のｆθ特性を示す図

【図１８】 本発明の実施形態５の主要部分の副走査断
面図

【図１９】 本発明の実施形態６の主要部分の副走査断
面図

【図２０】 本発明の画像形成装置の概略図

【符号の説明】

１ 光源手段（半導体レーザー） ２ 集光レンズ ３ シリンドリカルレンズ ４ 絞り ５ 折り返しミラー ６ 第１のシリンドリカルレンズ ７ 球面レンズ ８ 光偏向器（ポリゴンミラー） ９ 第２のシリンドリカルレンズ １０ 被走査面（感光ドラム面） １１ 入射光学系 １２ 結像光学系 １３ ｆθレンズ系

Claims (46)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から出射した光束を副走査断面
   内において光偏向器の偏向面に対し所定の角度で入射さ
   せる入射光学系と、 該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
   に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
   おいて、 前記結像光学系は、球面レンズと主走査方向にパワーを
   有する第１のシリンドリカルレンズとを有するｆθレン
   ズ系と、副走査方向にパワーを有する光学系とを有し、
   該球面レンズと該第１のシリンドリカルレンズは前記入
   射光学系の一部をも構成することを特徴とする光走査光
   学装置。
2. 【請求項２】 前記光走査光学装置は、以下の条件式 【数１】 【数２】 但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
   方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
   質の屈折率 なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の
   光走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記光走査光学装置は、 【数３】 なる条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の
   光走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記光走査光学装置は、以下の条件式 ０．８６＜Ｎ１／Ｎ２＜０．９２ なる条件を満足することを特徴とする請求項２又は３に
   記載の光走査光学装置。
5. 【請求項５】 前記光走査光学装置は、 ０．０５＜Ｄ０／Ｆ＜０．０８ 但し、 D0: 光偏向器の偏向面から球面レンズまでの距離 なる条件を満足することを特徴とする請求項２〜４のい
   ずれか1項に記載の光走査光学装置。
6. 【請求項６】 前記光走査光学装置は、 【数４】 但し、 D1: 球面レンズのレンズ厚 D2: 球面レンズから第１のシリンドリカルレンズまでの
   距離 D3: 第１のシリンドリカルレンズのレンズ厚 なる条件を満足することを特徴とする請求項２〜５のい
   ずれか1項に記載の光走査光学装置。
7. 【請求項７】 前記光源手段から出射した光束は前記光
   偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを特
   徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の光走査光
   学装置。
8. 【請求項８】 前記光源手段から出射した光束は前記光
   偏向器の偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅より広
   い状態で入射することを特徴とする請求項１〜７のいず
   れか1項に記載の光走査光学装置。
9. 【請求項９】 前記副走査方向にパワーを有する光学系
   が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリカルレ
   ンズを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか
   1項に記載の光走査光学装置。
10. 【請求項１０】 前記副走査方向にパワーを有する光学
    系は、第２のシリンドリカルレンズを有し、 像高＝０における光束は副走査断面内において、該第２
    のシリンドリカルレンズの光軸に対して外れた位置を通
    過するよう設定されていることを特徴とする請求項１に
    記載の光走査光学装置。
11. 【請求項１１】 前記像高＝０における偏向面からの反
    射光束の方向ベクトルと前記第２のシリンドリカルレン
    ズの光軸とは所定の角度を成すよう設定することを特徴
    とする請求項１０に記載の光走査光学装置。
12. 【請求項１２】 前記像高＝０における偏向面の垂線と
    前記球面レンズの光軸と前記第１のシリンドリカルレン
    ズの光軸とは副走査断面内において互いに平行であるこ
    とを特徴とする請求項１０に記載の光走査光学装置。
13. 【請求項１３】 前記像高＝０における偏向面の垂線と
    前記第１のシリンドリカルレンズの光軸とは副走査断面
    内において互いに平行であり、 該像高＝０における偏向面への入射光束の方向ベクトル
    と該偏向面からの反射光束の方向ベクトルとを各々α
    １、α２とし、前記球面レンズの光軸の方向ベクトルを
    βとしたとき、 ｜α１・β｜＞｜α２・β｜ なる条件を満足することを特徴とする請求項１０に記載
    の光走査光学装置。
14. 【請求項１４】 前記像高＝０における偏向面からの反
    射光束と前記球面レンズの光軸と前記第１のシリンドリ
    カルレンズの光軸とは副走査断面内において互いに平行
    であることを特徴とする請求項１０に記載の光走査光学
    装置。
15. 【請求項１５】 前記光源手段から出射した光束は前記
    光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主走査方向の幅よ
    り広い状態で入射することを特徴とする請求項１０〜１
    ４のいずれか1項に記載の光走査光学装置。
16. 【請求項１６】 前記光源手段から出射した光束は前記
    光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを
    特徴とする請求項１０〜１５のいずれか1項に記載の光
    走査光学装置。
17. 【請求項１７】 光源手段から出射した光束を副走査断
    面内において光偏向器の偏向面に対し所定の角度で入射
    させる入射光学系と、 該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
    に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
    おいて、 前記結像光学系は、球面レンズと主走査方向にパワーを
    有する第１のシリンドリカルレンズとを有するｆθレン
    ズ系と、副走査方向にパワーを有する光学系とを有し、
    以下の条件式 【数５】 【数６】 但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
    方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
    質の屈折率 なる条件を満足することを特徴とする光走査光学装置。
18. 【請求項１８】 前記光走査光学装置は、 【数７】 なる条件を満足することを特徴とする請求項１７に記載
    の光走査光学装置。
19. 【請求項１９】 前記光源手段から出射した光束は前記
    光偏向器の偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅より
    広い状態で入射することを特徴とする請求項１７又は１
    ８に記載の光走査光学装置。
20. 【請求項２０】 前記球面レンズと前記第１のシリンド
    リカルレンズは前記入射光学系の一部をも構成している
    ことを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか1項に記
    載の光走査光学装置。
21. 【請求項２１】 前記光源手段から出射した光束は前記
    光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを
    特徴とする請求項１７〜２０のいずれか1項に記載の光
    走査光学装置。
22. 【請求項２２】 前記副走査方向にパワーを有する光学
    系が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリカル
    レンズを有することを特徴とする請求項１７〜２０のい
    ずれか1項に記載の光走査光学装置。
23. 【請求項２３】 光源手段から出射した光束を副走査断
    面内において光偏向器の偏向面に対し所定の角度で入射
    させる入射光学系と、 該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
    に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
    おいて、 前記結像光学系は、球面レンズと主走査方向にパワーを
    有する第１のシリンドリカルレンズとを有するｆθレン
    ズ系と、副走査方向にパワーを有する光学系とを有し、
    前記光源手段から出射した光束は前記光偏向器の偏向面
    に対し、該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射
    することを特徴とする光走査光学装置。
24. 【請求項２４】 前記光走査光学装置は、以下の条件式 【数８】 【数９】 但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
    方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
    質の屈折率 なる条件を満足することを特徴とする請求項２３に記載
    の光走査光学装置。
25. 【請求項２５】 前記光走査光学装置は、 【数１０】 なる条件を満足することを特徴とする請求項２４に記載
    の光走査光学装置。
26. 【請求項２６】 前記球面レンズと前記第１のシリンド
    リカルレンズは前記入射光学系の一部をも構成している
    ことを特徴とする請求項２３〜２５のいずれか1項に記
    載の光走査光学装置。
27. 【請求項２７】 前記光源手段から出射した光束は前記
    光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを
    特徴とする請求項２３〜２６のいずれか1項に記載の光
    走査光学装置。
28. 【請求項２８】 前記副走査方向にパワーを有する光学
    系が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリカル
    レンズを有することを特徴とする請求項２３〜２７のい
    ずれか1項に記載の光走査光学装置。
29. 【請求項２９】 請求項１乃至２８のいずれか一項に記
    載の光走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光
    体と、前記光走査光学装置で走査された光束によって前
    記感光体上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、前記現像されたトナー像を被転写材に転
    写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着
    させる定着器とから成ることを特徴とする画像形成装
    置。
30. 【請求項３０】 請求項１乃至２８のいずれか一項に記
    載の光走査光学装置と、外部機器から入力したコードデ
    ータを画像信号に変換して前記光走査光学装置に入力せ
    しめるプリンタコントローラとから成ることを特徴とす
    る画像形成装置。
31. 【請求項３１】 光源手段から出射した光束を副走査断
    面内において光偏向器の偏向面に対し所定の角度で入射
    させる入射光学系と、 該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
    に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
    おいて、 前記結像光学系は、主走査方向及び副走査方向の両方に
    パワーを有するレンズと主走査方向にパワーを有する第
    １のシリンドリカルレンズとを有するｆθレンズ系と、
    副走査方向にパワーを有する光学系とを有し、該主走査
    方向及び副走査方向の両方にパワーを有するレンズと該
    第１のシリンドリカルレンズは前記入射光学系の一部を
    も構成することを特徴とする光走査光学装置。
32. 【請求項３２】前記主走査方向及び副走査方向の両方に
    パワーを有するレンズは、球面レンズであることを特徴
    とする請求項３１に記載の光走査光学装置。
33. 【請求項３３】 前記光走査光学装置は、以下の条件式 【数１１】 【数１２】 但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
    方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
    質の屈折率 なる条件を満足することを特徴とする請求項３２に記載
    の光走査光学装置。
34. 【請求項３４】 前記光走査光学装置は、 【数１３】 なる条件を満足することを特徴とする請求項３３に記載
    の光走査光学装置。
35. 【請求項３５】 前記光源手段から出射した光束は前記
    光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを
    特徴とする請求項３１〜３４のいずれか1項に記載の光
    走査光学装置。
36. 【請求項３６】 前記光源手段から出射した光束は前記
    光偏向器の偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅より
    広い状態で入射することを特徴とする請求項３１〜３５
    のいずれか１項に記載の光走査光学装置。
37. 【請求項３７】 前記副走査方向にパワーを有する光学
    系が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリカル
    レンズを有することを特徴とする請求項３１〜３６のい
    ずれか1項に記載の光走査光学装置。
38. 【請求項３８】 光源手段から出射した光束を副走査断
    面内において光偏向器の偏向面に対し所定の角度で入射
    させる入射光学系と、 該光偏向器の偏向面で偏向反射された光束を被走査面上
    に結像させる結像光学系と、を有する光走査光学装置に
    おいて、 前記結像光学系は、主走査方向及び副走査方向の両方に
    パワーを有するレンズと主走査方向にパワーを有する第
    １のシリンドリカルレンズとを有するｆθレンズ系と、
    副走査方向にパワーを有する光学系とを有し、前記光源
    手段から出射した光束は前記光偏向器の偏向面に対し、
    該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射すること
    を特徴とする光走査光学装置。
39. 【請求項３９】 前記主走査方向及び副走査方向の両方
    にパワーを有するレンズは、球面レンズであることを特
    徴とする請求項３８に記載の光走査光学装置。
40. 【請求項４０】 前記光走査光学装置は、以下の条件式 【数１４】 【数１５】 但し、 F : ｆθレンズ系の主走査方向の焦点距離 R2: 球面レンズの被走査面側の曲率半径 R3: 第１のシリンドリカルレンズの光偏向器側の主走査
    方向の曲率半径 N1: 球面レンズの使用波長における材質の屈折率 N2: 第１のシリンドリカルレンズの使用波長における材
    質の屈折率 なる条件を満足することを特徴とする請求項３８に記載
    の光走査光学装置。
41. 【請求項４１】 前記光走査光学装置は、 【数１６】 なる条件を満足することを特徴とする請求項３８に記載
    の光走査光学装置。
42. 【請求項４２】 前記主走査方向及び副走査方向の両方
    にパワーを有するレンズと前記第１のシリンドリカルレ
    ンズは前記入射光学系の一部をも構成していることを特
    徴とする請求項３８〜４１のいずれか1項に記載の光走
    査光学装置。
43. 【請求項４３】 前記光源手段から出射した光束は前記
    光偏向器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを
    特徴とする請求項３８〜４２のいずれか1項に記載の光
    走査光学装置。
44. 【請求項４４】 前記副走査方向にパワーを有する光学
    系が副走査方向にパワーを有する第２のシリンドリカル
    レンズを有することを特徴とする請求項３８〜４３のい
    ずれか1項に記載の光走査光学装置。
45. 【請求項４５】 請求項３１乃至４４のいずれか一項に
    記載の光走査光学装置と、前記被走査面に配置された感
    光体と、前記光走査光学装置で走査された光束によって
    前記感光体上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、前記現像されたトナー像を被転写材に
    転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定
    着させる定着器とから成ることを特徴とする画像形成装
    置。
46. 【請求項４６】 請求項３１乃至４４のいずれか一項に
    記載の光走査光学装置と、外部機器から入力したコード
    データを画像信号に変換して前記光走査光学装置に入力
    せしめるプリンタコントローラとから成ることを特徴と
    する画像形成装置。