JP2003149573A - 走査光学系 - Google Patents
走査光学系Info
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- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Lenses (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリゴンミラーに入射する光束が副走査方向
の断面内で有限の入射角度を持つ場合にも、ｆθ特性、
像面湾曲等を良好に保ちつつ、ボウ、ディファレンシャ
ルボウを同時に補正すること。 【解決手段】 半導体レーザー１１、１１…から発した
レーザー光Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4は、コリメートレンズ１
２、１２…、シリンドリカルレンズ１３を介してポリゴ
ンミラー２０により同時に偏向され、走査レンズ３０、
補正レンズ５１〜５４を介して、感光体ドラム６１〜６
４上に収束してビームスポットを形成する。走査レンズ
の一面は、主走査、副走査方向の断面形状が光軸からの
主走査方向の距離の関数として独立に定義されるアナモ
フィック非球面であり、補正レンズの一面は、副走査方
向の断面の傾きが主走査方向の位置により変化し、副走
査方向に対して垂直で面中心を含む平面に関して非対称
な形状を有する非球面である。
の断面内で有限の入射角度を持つ場合にも、ｆθ特性、
像面湾曲等を良好に保ちつつ、ボウ、ディファレンシャ
ルボウを同時に補正すること。 【解決手段】 半導体レーザー１１、１１…から発した
レーザー光Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4は、コリメートレンズ１
２、１２…、シリンドリカルレンズ１３を介してポリゴ
ンミラー２０により同時に偏向され、走査レンズ３０、
補正レンズ５１〜５４を介して、感光体ドラム６１〜６
４上に収束してビームスポットを形成する。走査レンズ
の一面は、主走査、副走査方向の断面形状が光軸からの
主走査方向の距離の関数として独立に定義されるアナモ
フィック非球面であり、補正レンズの一面は、副走査方
向の断面の傾きが主走査方向の位置により変化し、副走
査方向に対して垂直で面中心を含む平面に関して非対称
な形状を有する非球面である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
ター等の走査光学装置に用いられる走査光学系に関す
る。
ター等の走査光学装置に用いられる走査光学系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザープリンター等に用いられる走査
光学系は、半導体レーザー等の光源から発したレーザー
光をポリゴンミラーにより偏向、走査させ、ｆθレンズ
等の走査レンズを介して感光体ドラム等の被走査面上に
スポットとして結像させる。被走査面上のスポットは、
ポリゴンミラーの回転に伴って走査し、この際レーザー
光をオンオフ変調することにより被走査面上に静電潜像
を形成する。なお、この明細書では、被走査面上でスポ
ットが走査する方向を主走査方向、これに直交する方向
を副走査方向と定義し、各光学素子の形状、パワーの方
向性は、被走査面上での方向を基準に説明することとす
る。また、ポリゴンミラーの回転軸に対して垂直で、走
査レンズの光軸を含む平面を主走査平面と定義する。
光学系は、半導体レーザー等の光源から発したレーザー
光をポリゴンミラーにより偏向、走査させ、ｆθレンズ
等の走査レンズを介して感光体ドラム等の被走査面上に
スポットとして結像させる。被走査面上のスポットは、
ポリゴンミラーの回転に伴って走査し、この際レーザー
光をオンオフ変調することにより被走査面上に静電潜像
を形成する。なお、この明細書では、被走査面上でスポ
ットが走査する方向を主走査方向、これに直交する方向
を副走査方向と定義し、各光学素子の形状、パワーの方
向性は、被走査面上での方向を基準に説明することとす
る。また、ポリゴンミラーの回転軸に対して垂直で、走
査レンズの光軸を含む平面を主走査平面と定義する。
【０００３】カラープリンター等に利用されるタンデム
方式の走査光学系は、複数の感光体ドラム上に光束を同
時に走査させる。このようなタンデム方式の走査光学系
において、複数の光束を単一のポリゴンミラーにより同
時に偏向させる場合がある。このように構成することに
より、共用化による部品点数の削減が可能となり、か
つ、配置スペースを小さくできる。この場合、各光束の
副走査方向の断面内でのポリゴンミラーへの入射角度を
それぞれ異ならせることにより、複数の光束をポリゴン
ミラーの反射面上でほぼ同一の位置に入射させることが
できるので、ポリゴンミラーを薄くし、そのコストを抑
えることができる。
方式の走査光学系は、複数の感光体ドラム上に光束を同
時に走査させる。このようなタンデム方式の走査光学系
において、複数の光束を単一のポリゴンミラーにより同
時に偏向させる場合がある。このように構成することに
より、共用化による部品点数の削減が可能となり、か
つ、配置スペースを小さくできる。この場合、各光束の
副走査方向の断面内でのポリゴンミラーへの入射角度を
それぞれ異ならせることにより、複数の光束をポリゴン
ミラーの反射面上でほぼ同一の位置に入射させることが
できるので、ポリゴンミラーを薄くし、そのコストを抑
えることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにポリゴンミラーに対する副走査方向の入射角度が
有限の値を持つ場合には、被走査面上ではビームスポッ
トの軌跡である走査線が湾曲するという問題が生じる。
また、この湾曲の発生量がポリゴンミラーに対する入射
角度によって異なるため、複数の光束がポリゴンミラー
に対して異なる入射角度で入射する場合には、複数の光
束により同時に形成される走査線の間隔が主走査方向の
位置によって変化するという問題もある。走査線の湾曲
はボウ(Bow)、走査線間の間隔の変化はディファレンシ
ャルボウ(Differential Bow)と呼ばれ、共に描画精度を
悪化させるため、特に高精細のシステムにおいては両者
を低く抑える必要がある。
ようにポリゴンミラーに対する副走査方向の入射角度が
有限の値を持つ場合には、被走査面上ではビームスポッ
トの軌跡である走査線が湾曲するという問題が生じる。
また、この湾曲の発生量がポリゴンミラーに対する入射
角度によって異なるため、複数の光束がポリゴンミラー
に対して異なる入射角度で入射する場合には、複数の光
束により同時に形成される走査線の間隔が主走査方向の
位置によって変化するという問題もある。走査線の湾曲
はボウ(Bow)、走査線間の間隔の変化はディファレンシ
ャルボウ(Differential Bow)と呼ばれ、共に描画精度を
悪化させるため、特に高精細のシステムにおいては両者
を低く抑える必要がある。
【０００５】従来の走査光学系では、ｆθ特性、像面湾
曲等の走査光学系に要求される基本的な性能を満たしつ
つ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に補正するこ
とが困難であった。
曲等の走査光学系に要求される基本的な性能を満たしつ
つ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に補正するこ
とが困難であった。
【０００６】この発明は、上記の従来技術の問題点に鑑
み、ポリゴンミラーに入射する光束が副走査方向の断面
内で有限の入射角度を持つ場合にも、ｆθ特性、像面湾
曲等の走査光学系に要求される基本的な性能を満たしつ
つ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に補正するこ
とができる走査光学系を提供することを目的とする。
み、ポリゴンミラーに入射する光束が副走査方向の断面
内で有限の入射角度を持つ場合にも、ｆθ特性、像面湾
曲等の走査光学系に要求される基本的な性能を満たしつ
つ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に補正するこ
とができる走査光学系を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査光
学系は、上記の目的を達成させるため、結像光学系を構
成する走査レンズの一面に、主走査方向の断面形状が走
査レンズの光軸からの主走査方向の距離の関数として、
副走査方向の曲率が光軸からの主走査方向の距離の関数
として、それぞれ独立に定義されるアナモフィック非球
面を採用し、走査レンズと共に結像光学系を構成する像
面湾曲補正用の補正レンズの一面に、副走査方向の断面
の傾き(本明細書では、非球面の面中心に立てた法線と
副走査方向とに平行な平面と、非球面との交線の当該平
面内での傾きをいうものとする)が主走査方向の位置に
より変化し、副走査方向に対して垂直で面中心を含む平
面に関して、非対称な形状を有する非球面を採用したこ
とを特徴とする。なお、面中心は、面設計時に設定され
る原点であり、主走査方向については、被走査面上で走
査範囲の中心に達する光束が非球面と交差する位置であ
る。
学系は、上記の目的を達成させるため、結像光学系を構
成する走査レンズの一面に、主走査方向の断面形状が走
査レンズの光軸からの主走査方向の距離の関数として、
副走査方向の曲率が光軸からの主走査方向の距離の関数
として、それぞれ独立に定義されるアナモフィック非球
面を採用し、走査レンズと共に結像光学系を構成する像
面湾曲補正用の補正レンズの一面に、副走査方向の断面
の傾き(本明細書では、非球面の面中心に立てた法線と
副走査方向とに平行な平面と、非球面との交線の当該平
面内での傾きをいうものとする)が主走査方向の位置に
より変化し、副走査方向に対して垂直で面中心を含む平
面に関して、非対称な形状を有する非球面を採用したこ
とを特徴とする。なお、面中心は、面設計時に設定され
る原点であり、主走査方向については、被走査面上で走
査範囲の中心に達する光束が非球面と交差する位置であ
る。
【０００８】すなわち、この発明の走査光学系は、単一
又は複数の光束を発生する光源部と、光源部から発する
光束を副走査方向に収束させるアナモフィック光学素子
と、アナモフィック光学素子により収束された光束を反
射、偏向させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによ
り反射された光束を被走査面上で主走査方向に走査する
スポットとして収束させる結像光学系とを備え、結像光
学系を構成する走査レンズと補正レンズとに上記のよう
な非球面を設けたことを特徴とする。
又は複数の光束を発生する光源部と、光源部から発する
光束を副走査方向に収束させるアナモフィック光学素子
と、アナモフィック光学素子により収束された光束を反
射、偏向させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによ
り反射された光束を被走査面上で主走査方向に走査する
スポットとして収束させる結像光学系とを備え、結像光
学系を構成する走査レンズと補正レンズとに上記のよう
な非球面を設けたことを特徴とする。
【０００９】走査レンズと補正レンズとに上記のような
非球面を設けることにより、結像光学系の副走査方向の
パワーを主走査方向のパワー分布とは独立して配分する
ことができるので、副走査方向の収差として現れるボ
ウ、およびディファレンシャルボウを補正することが可
能となる。また、走査線の湾曲は２つの非球面により十
分に補正されるため、他の面にはトーリック面等を設け
ることなく回転対称な面のみで構成することができる。
非球面を設けることにより、結像光学系の副走査方向の
パワーを主走査方向のパワー分布とは独立して配分する
ことができるので、副走査方向の収差として現れるボ
ウ、およびディファレンシャルボウを補正することが可
能となる。また、走査線の湾曲は２つの非球面により十
分に補正されるため、他の面にはトーリック面等を設け
ることなく回転対称な面のみで構成することができる。
【００１０】走査レンズのアナモフィック非球面は、副
走査方向の断面形状を円弧にすることができる。また、
アナモフィック非球面の副走査方向の断面形状の曲率
は、光軸からの主走査方向の距離が大きくなるにしたが
って減少するように設定することが望ましい。
走査方向の断面形状を円弧にすることができる。また、
アナモフィック非球面の副走査方向の断面形状の曲率
は、光軸からの主走査方向の距離が大きくなるにしたが
って減少するように設定することが望ましい。
【００１１】一方、補正レンズの非球面は、面中心を原
点として含んで走査レンズの光軸と直交する基準平面か
らのサグ量が主走査方向・副走査方向それぞれの面中心
からの距離に関する二次元多項式で表現される二次元多
項式非球面とすることができる。この二次元多項式非球
面の副走査方向の断面の傾きは、面中心からの主走査方
向の距離が大きくなるにしたがって増加するよう設定す
ることが望ましい。このような二次元多項式非球面を用
いることにより、波面のねじれによるビーム径の拡大を
防ぐことができる。
点として含んで走査レンズの光軸と直交する基準平面か
らのサグ量が主走査方向・副走査方向それぞれの面中心
からの距離に関する二次元多項式で表現される二次元多
項式非球面とすることができる。この二次元多項式非球
面の副走査方向の断面の傾きは、面中心からの主走査方
向の距離が大きくなるにしたがって増加するよう設定す
ることが望ましい。このような二次元多項式非球面を用
いることにより、波面のねじれによるビーム径の拡大を
防ぐことができる。
【００１２】光源部が複数の光束を発する場合には、光
源部からポリゴンミラーに入射する複数の光束の副走査
方向の断面内での入射角度をそれぞれ異ならせることに
より、ポリゴンミラーの副走査方向の高さを小さく抑え
ることができる。このような場合には、ポリゴンミラー
に近い位置に走査レンズを、複数の光束に対して共通に
１つだけ配置し、被走査面に近い位置に補正レンズを、
ほぼ同一の角度でポリゴンミラーに入射する光束毎に複
数配置することが望ましい。また、共通の走査レンズの
アナモフィック非球面の形状は、走査レンズの光軸を通
る主走査方向の境界線を境に対称であり、独立した補正
レンズの非球面の形状は、面中心を通る副走査方向の境
界線を境に対称であることが望ましい。
源部からポリゴンミラーに入射する複数の光束の副走査
方向の断面内での入射角度をそれぞれ異ならせることに
より、ポリゴンミラーの副走査方向の高さを小さく抑え
ることができる。このような場合には、ポリゴンミラー
に近い位置に走査レンズを、複数の光束に対して共通に
１つだけ配置し、被走査面に近い位置に補正レンズを、
ほぼ同一の角度でポリゴンミラーに入射する光束毎に複
数配置することが望ましい。また、共通の走査レンズの
アナモフィック非球面の形状は、走査レンズの光軸を通
る主走査方向の境界線を境に対称であり、独立した補正
レンズの非球面の形状は、面中心を通る副走査方向の境
界線を境に対称であることが望ましい。
【００１３】光源部は、光源部から発する複数の光束が
ポリゴンミラーに対して副走査方向の断面内で絶対値が
等しく符号が異なる入射角度で入射するように設定され
ることが望ましい。この場合、複数の補正レンズは、ポ
リンゴンミラーから各感光体ドラムまでの反射面を展開
して考えた場合、走査レンズ系の光軸の延長線に対して
対称に配置することができる。すなわち、同一設計の補
正レンズを、走査レンズ系の光軸の延長線に対して等距
離の位置に、１８０°回転させて配置することができ
る。
ポリゴンミラーに対して副走査方向の断面内で絶対値が
等しく符号が異なる入射角度で入射するように設定され
ることが望ましい。この場合、複数の補正レンズは、ポ
リンゴンミラーから各感光体ドラムまでの反射面を展開
して考えた場合、走査レンズ系の光軸の延長線に対して
対称に配置することができる。すなわち、同一設計の補
正レンズを、走査レンズ系の光軸の延長線に対して等距
離の位置に、１８０°回転させて配置することができ
る。
【００１４】光源部から発する複数の光束のうち、内側
の光束のポリゴンミラーに対する副走査方向の断面内で
の入射角度を±βin、外側の光束のポリゴンミラーに対
する副走査方向の断面内での入射角度を±βoutとし
て、βout／βinで定義される副走査入射角度比をΔ
β、内側の光束が走査レンズのアナモフィック非球面に
対して走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角
度を±ａ1、走査範囲の端部でなす副走査方向の断面内
での角度を±ａ2、外側の光束が走査レンズのアナモフ
ィック非球面に対して走査範囲の中心でなす副走査方向
の断面内での角度を±ｂ1、走査範囲の端部での副走査
方向の断面内での角度を±ｂ2として、(ｂ2−ｂ 1)／(ａ
2−ａ1)で定義される副走査断面傾き変化比をΔdx/dzと
して、以下の条件(１)、 0.95×Δβ≦Δdx/dz ≦ 1.05×Δβ …(１) を満たすことが望ましい。
の光束のポリゴンミラーに対する副走査方向の断面内で
の入射角度を±βin、外側の光束のポリゴンミラーに対
する副走査方向の断面内での入射角度を±βoutとし
て、βout／βinで定義される副走査入射角度比をΔ
β、内側の光束が走査レンズのアナモフィック非球面に
対して走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角
度を±ａ1、走査範囲の端部でなす副走査方向の断面内
での角度を±ａ2、外側の光束が走査レンズのアナモフ
ィック非球面に対して走査範囲の中心でなす副走査方向
の断面内での角度を±ｂ1、走査範囲の端部での副走査
方向の断面内での角度を±ｂ2として、(ｂ2−ｂ 1)／(ａ
2−ａ1)で定義される副走査断面傾き変化比をΔdx/dzと
して、以下の条件(１)、 0.95×Δβ≦Δdx/dz ≦ 1.05×Δβ …(１) を満たすことが望ましい。
【００１５】また、内側の光束が補正レンズの非球面に
対して走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角
度を±ａ1'、走査範囲の端部でなす副走査方向の断面内
での角度を±ａ2'、外側の光束が補正レンズの非球面に
対して走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角
度を±ｂ1'、走査範囲の端部での副走査方向の断面内で
の角度を±ｂ2'として、(ｂ2'−ｂ1')／(ａ2'−ａ1')で
定義される副走査断面傾き変化比をΔdx'/dz'として、
以下の条件(２)、 0.9×Δβ≦ Δdx'/dz' ≦ 1.1×Δβ …(２) を満たすことが望ましい。
対して走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角
度を±ａ1'、走査範囲の端部でなす副走査方向の断面内
での角度を±ａ2'、外側の光束が補正レンズの非球面に
対して走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角
度を±ｂ1'、走査範囲の端部での副走査方向の断面内で
の角度を±ｂ2'として、(ｂ2'−ｂ1')／(ａ2'−ａ1')で
定義される副走査断面傾き変化比をΔdx'/dz'として、
以下の条件(２)、 0.9×Δβ≦ Δdx'/dz' ≦ 1.1×Δβ …(２) を満たすことが望ましい。
【００１６】走査レンズは、ポリゴン側から順に配置さ
れたプラスチックレンズとガラスレンズとの２枚のレン
ズで構成され、あるいは、１枚のプラスチックレンズの
みで構成されることが望ましい。像面湾曲補正レンズ
は、複数の光束のそれぞれに対して１枚のプラスチック
レンズのみで構成されることが望ましい。
れたプラスチックレンズとガラスレンズとの２枚のレン
ズで構成され、あるいは、１枚のプラスチックレンズの
みで構成されることが望ましい。像面湾曲補正レンズ
は、複数の光束のそれぞれに対して１枚のプラスチック
レンズのみで構成されることが望ましい。
【００１７】また、この発明の走査光学系は、ポリゴン
ミラーの異なる反射面を用いて双方向に走査する対向入
射(双方向走査)タイプにも適用可能である。このような
場合、光源部は、ポリゴンミラーの異なる反射面にそれ
ぞれ複数の光束を入射させるように２組設けられる。各
光源部からポリゴンミラーに入射する複数の光束がポリ
ゴンミラーに対して副走査方向の断面内で絶対値が等し
く符号が異なる入射角度で入射するように設定する。走
査レンズは、各反射面により反射された複数の光束につ
いてそれぞれ１組ずつ、合計２組設けられ、補正レンズ
は、ほぼ同一の角度でポリゴンミラーに入射する光束毎
に複数配置される。このような配置では、補正レンズを
全て同一形状にすることができる。
ミラーの異なる反射面を用いて双方向に走査する対向入
射(双方向走査)タイプにも適用可能である。このような
場合、光源部は、ポリゴンミラーの異なる反射面にそれ
ぞれ複数の光束を入射させるように２組設けられる。各
光源部からポリゴンミラーに入射する複数の光束がポリ
ゴンミラーに対して副走査方向の断面内で絶対値が等し
く符号が異なる入射角度で入射するように設定する。走
査レンズは、各反射面により反射された複数の光束につ
いてそれぞれ１組ずつ、合計２組設けられ、補正レンズ
は、ほぼ同一の角度でポリゴンミラーに入射する光束毎
に複数配置される。このような配置では、補正レンズを
全て同一形状にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査光学
系の実施形態を説明する。図１は、実施形態にかかる走
査光学系を利用したタンデム走査光学系を示す説明図で
あり、(Ａ)はポリゴンミラーより光源部側の副走査方向
の断面内での説明図、(Ｂ)は光源部をポリゴンミラー側
から見たときの半導体レーザーの配置を示す説明図、
(Ｃ)はポリゴンミラーより被走査面である感光体ドラム
側の副走査方向の断面内での説明図である。
系の実施形態を説明する。図１は、実施形態にかかる走
査光学系を利用したタンデム走査光学系を示す説明図で
あり、(Ａ)はポリゴンミラーより光源部側の副走査方向
の断面内での説明図、(Ｂ)は光源部をポリゴンミラー側
から見たときの半導体レーザーの配置を示す説明図、
(Ｃ)はポリゴンミラーより被走査面である感光体ドラム
側の副走査方向の断面内での説明図である。
【００１９】図１(Ａ)に示すタンデム走査光学系の光源
部１０は、８個の半導体レーザー１１、１１…と、これ
らの半導体レーザーから発する発散光を平行光にする８
個のコリメートレンズ１２、１２…とを備えている。半
導体レーザー１１は、図１(Ｂ)に示すように、図中の横
方向となる主走査方向に２列、縦方向となる副走査方向
に４段並んで配置されている。レーザー光Ｌ１とＬ5、
Ｌ2とＬ6、Ｌ3とＬ7、Ｌ4とＬ8は、それぞれ同一の感光
体ドラム６１〜６４に入射するものであり、ポリゴンミ
ラー２０に対する入射角度がそれぞれ互いに僅かに異な
るように設定されている。なお、同一の感光体ドラムに
向かう２本のレーザー光の角度差は僅かであるため、以
下の説明ではこれらの角度差を無視することとする。
部１０は、８個の半導体レーザー１１、１１…と、これ
らの半導体レーザーから発する発散光を平行光にする８
個のコリメートレンズ１２、１２…とを備えている。半
導体レーザー１１は、図１(Ｂ)に示すように、図中の横
方向となる主走査方向に２列、縦方向となる副走査方向
に４段並んで配置されている。レーザー光Ｌ１とＬ5、
Ｌ2とＬ6、Ｌ3とＬ7、Ｌ4とＬ8は、それぞれ同一の感光
体ドラム６１〜６４に入射するものであり、ポリゴンミ
ラー２０に対する入射角度がそれぞれ互いに僅かに異な
るように設定されている。なお、同一の感光体ドラムに
向かう２本のレーザー光の角度差は僅かであるため、以
下の説明ではこれらの角度差を無視することとする。
【００２０】コリメートレンズ１２により平行光とされ
た８本のレーザー光Ｌ1〜Ｌ8は、図示せぬプリズムによ
りその中心軸が副走査方向に一列に並ぶよう配列され、
副走査方向にのみパワーを持つ単一のシリンドリカルレ
ンズ１３により副走査方向に関して収束光となり、か
つ、シリンドリカルレンズ１３が持つプリズム作用によ
り偏向されてポリゴンミラー２０の近傍でほぼ同一位置
に線像を形成する。すなわち、光源部１０から発する８
本の光束は、副走査方向の断面内での入射角度がそれぞ
れ異なり、ポリゴンミラー２０の反射面上で交差する。
これにより、ポリゴンミラー２０の副走査方向の高さを
小さく抑えることができる。内側の４本の光束L2,L6,L
3,L7のポリゴンミラーに対する入射角度は±βin、外側
の４本の光束L1,L5,L4,L8の入射角度は±βoutである。
すなわち、対をなす２本ずつの光束が、ポリゴンミラー
２０に対して副走査方向の断面内で絶対値が等しく符号
が異なる入射角度で入射するように設定されている。
た８本のレーザー光Ｌ1〜Ｌ8は、図示せぬプリズムによ
りその中心軸が副走査方向に一列に並ぶよう配列され、
副走査方向にのみパワーを持つ単一のシリンドリカルレ
ンズ１３により副走査方向に関して収束光となり、か
つ、シリンドリカルレンズ１３が持つプリズム作用によ
り偏向されてポリゴンミラー２０の近傍でほぼ同一位置
に線像を形成する。すなわち、光源部１０から発する８
本の光束は、副走査方向の断面内での入射角度がそれぞ
れ異なり、ポリゴンミラー２０の反射面上で交差する。
これにより、ポリゴンミラー２０の副走査方向の高さを
小さく抑えることができる。内側の４本の光束L2,L6,L
3,L7のポリゴンミラーに対する入射角度は±βin、外側
の４本の光束L1,L5,L4,L8の入射角度は±βoutである。
すなわち、対をなす２本ずつの光束が、ポリゴンミラー
２０に対して副走査方向の断面内で絶対値が等しく符号
が異なる入射角度で入射するように設定されている。
【００２１】光源部１０から発した８本の光束Ｌ1〜Ｌ8
は、回転軸２０ａ回りに回転するポリゴンミラー２０に
より同時に偏向される。偏向された８本の光束Ｌ1〜Ｌ8
は、副走査方向に関しては所定の角度で異なる方向に進
み、第１レンズ３１と第２レンズ３２とから構成される
走査レンズ３０に入射する。走査レンズ３０から射出し
た光束は、２本ずつそれぞれ一対のミラー４０，４１に
より反射され、各光束毎の光路に配置された補正レンズ
５１〜５４を介して、それぞれ異なる感光体ドラム６１
〜６４上に収束して各ドラム上に２つのビームスポット
を形成する。ポリゴンミラー２０を回転軸２０ａ回りに
回転させることにより、４本の感光体ドラム６１〜６４
上にそれぞれ２本の走査線を同時に形成することができ
る。
は、回転軸２０ａ回りに回転するポリゴンミラー２０に
より同時に偏向される。偏向された８本の光束Ｌ1〜Ｌ8
は、副走査方向に関しては所定の角度で異なる方向に進
み、第１レンズ３１と第２レンズ３２とから構成される
走査レンズ３０に入射する。走査レンズ３０から射出し
た光束は、２本ずつそれぞれ一対のミラー４０，４１に
より反射され、各光束毎の光路に配置された補正レンズ
５１〜５４を介して、それぞれ異なる感光体ドラム６１
〜６４上に収束して各ドラム上に２つのビームスポット
を形成する。ポリゴンミラー２０を回転軸２０ａ回りに
回転させることにより、４本の感光体ドラム６１〜６４
上にそれぞれ２本の走査線を同時に形成することができ
る。
【００２２】なお、シリンドリカルレンズ１３は、光源
部から発する光束を副走査方向に収束させるアナモフィ
ック光学素子としての機能を有しており、走査レンズ３
０及び補正レンズ５１〜５４は、ポリゴンミラー２０に
より反射された光束を被走査面上で主走査方向に走査す
るスポットとして収束させる結像光学系としての機能を
有している。
部から発する光束を副走査方向に収束させるアナモフィ
ック光学素子としての機能を有しており、走査レンズ３
０及び補正レンズ５１〜５４は、ポリゴンミラー２０に
より反射された光束を被走査面上で主走査方向に走査す
るスポットとして収束させる結像光学系としての機能を
有している。
【００２３】結像光学系を構成する走査レンズ３０の一
面(第１レンズ３１の被走査面側の面、あるいは、第２
レンズ３２の被走査面側の面)には、主走査方向の断面
形状が走査レンズ３０の光軸Ａｘからの主走査方向の距
離の関数として、副走査方向の断面形状の曲率が光軸Ａ
ｘからの主走査方向の距離の関数として、それぞれ独立
に定義されるアナモフィック非球面が採用されている。
このアナモフィック非球面は、副走査方向の断面形状が
円弧であり、その副走査方向の断面形状の曲率は、光軸
からの主走査方向の距離が大きくなるにしたがって減少
するように設定されている。アナモフィック非球面の形
状は、光軸を通る主走査方向の境界線を境に対称であ
る。
面(第１レンズ３１の被走査面側の面、あるいは、第２
レンズ３２の被走査面側の面)には、主走査方向の断面
形状が走査レンズ３０の光軸Ａｘからの主走査方向の距
離の関数として、副走査方向の断面形状の曲率が光軸Ａ
ｘからの主走査方向の距離の関数として、それぞれ独立
に定義されるアナモフィック非球面が採用されている。
このアナモフィック非球面は、副走査方向の断面形状が
円弧であり、その副走査方向の断面形状の曲率は、光軸
からの主走査方向の距離が大きくなるにしたがって減少
するように設定されている。アナモフィック非球面の形
状は、光軸を通る主走査方向の境界線を境に対称であ
る。
【００２４】また、補正レンズ５１〜５４の一面には、
副走査方向の断面の傾きが主走査方向の位置により変化
し、副走査方向に対して垂直で面中心を含む平面に関し
て非対称な形状を有する非球面が採用されている。補正
レンズ５１〜５４に採用される非球面は、面中心を原点
として含んで走査レンズの光軸と直交する基準平面から
のサグ量が主走査方向・副走査方向それぞれの面中心か
らの距離に関する二次元多項式で表現される二次元多項
式非球面であり、その形状は、面中心を通る副走査方向
の境界線を境に対称である。二次元多項式非球面の副走
査方向の断面の傾きは、面中心からの主走査方向の距離
が大きくなるにしたがって増加するよう設定されてい
る。
副走査方向の断面の傾きが主走査方向の位置により変化
し、副走査方向に対して垂直で面中心を含む平面に関し
て非対称な形状を有する非球面が採用されている。補正
レンズ５１〜５４に採用される非球面は、面中心を原点
として含んで走査レンズの光軸と直交する基準平面から
のサグ量が主走査方向・副走査方向それぞれの面中心か
らの距離に関する二次元多項式で表現される二次元多項
式非球面であり、その形状は、面中心を通る副走査方向
の境界線を境に対称である。二次元多項式非球面の副走
査方向の断面の傾きは、面中心からの主走査方向の距離
が大きくなるにしたがって増加するよう設定されてい
る。
【００２５】外側の光束L1,L5,L4,L8が入射する補正レ
ンズ５１，５４は、同一設計のレンズであり、これを光
軸(反射面を展開して考えたときの走査レンズ３０の光
軸)を中心に１８０°回転させて配置している。また、
内側の光束L2,L6,L3,L7が入射する補正レンズ５２，５
３も、同一設計のレンズであり、これを光軸を中心に１
８０°回転させて配置している。ただし、外側の光束と
内側の光束とでは光軸に対する角度が異なるため、補正
レンズ５１，５４と補正レンズ５２，５３とは異なる設
計である。すなわち、補正レンズとしては、２種類のレ
ンズを２個ずつ用意すればよい。なお、補正レンズの設
計が異なるのは二次元多項式非球面のみであり、他方の
面は４つの補正レンズでいずれも共通である。
ンズ５１，５４は、同一設計のレンズであり、これを光
軸(反射面を展開して考えたときの走査レンズ３０の光
軸)を中心に１８０°回転させて配置している。また、
内側の光束L2,L6,L3,L7が入射する補正レンズ５２，５
３も、同一設計のレンズであり、これを光軸を中心に１
８０°回転させて配置している。ただし、外側の光束と
内側の光束とでは光軸に対する角度が異なるため、補正
レンズ５１，５４と補正レンズ５２，５３とは異なる設
計である。すなわち、補正レンズとしては、２種類のレ
ンズを２個ずつ用意すればよい。なお、補正レンズの設
計が異なるのは二次元多項式非球面のみであり、他方の
面は４つの補正レンズでいずれも共通である。
【００２６】上記の実施形態のように光源部が８本の光
束を発する場合、内側の光束L2,L6,,L3,L7のポリゴンミ
ラー２０に対する副走査方向の断面内で入射角度を±β
in、外側の光束L1,L5,L4,L8のポリゴンミラー２０に対
する副走査方向の断面内での入射角度を±βoutとし
て、βout／βinで定義される副走査入射角度比をΔ
β、内側の光束L2,L6,L3,L7が走査レンズ３０のアナモ
フィック非球面に対して走査範囲の中心でなす副走査方
向の断面内での角度を±ａ1、走査範囲の端部でなす副
走査方向の断面内での角度を±ａ2、外側の光束L1,L5,L
4,L8が走査レンズ３０のアナモフィック非球面に対して
走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角度を±
ｂ1、走査範囲の端部での副走査方向の断面内での角度
を±ｂ2として、(ｂ2−ｂ1)／(ａ2−ａ1)で定義される
副走査断面傾き変化比をΔdx/dzとして、以下の条件
(１) を満たす。 0.95×Δβ≦Δdx/dz ≦ 1.05×Δβ …(１)
束を発する場合、内側の光束L2,L6,,L3,L7のポリゴンミ
ラー２０に対する副走査方向の断面内で入射角度を±β
in、外側の光束L1,L5,L4,L8のポリゴンミラー２０に対
する副走査方向の断面内での入射角度を±βoutとし
て、βout／βinで定義される副走査入射角度比をΔ
β、内側の光束L2,L6,L3,L7が走査レンズ３０のアナモ
フィック非球面に対して走査範囲の中心でなす副走査方
向の断面内での角度を±ａ1、走査範囲の端部でなす副
走査方向の断面内での角度を±ａ2、外側の光束L1,L5,L
4,L8が走査レンズ３０のアナモフィック非球面に対して
走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角度を±
ｂ1、走査範囲の端部での副走査方向の断面内での角度
を±ｂ2として、(ｂ2−ｂ1)／(ａ2−ａ1)で定義される
副走査断面傾き変化比をΔdx/dzとして、以下の条件
(１) を満たす。 0.95×Δβ≦Δdx/dz ≦ 1.05×Δβ …(１)
【００２７】副走査入射角度比Δβは、図２(A)に示す
ように、内側光束L2のポリゴンミラーに対する入射角度
βinに対する外側光束L1の入射角度βoutの比率として
定義される。また、副走査断面傾き変化比Δdx/dzは、
図２(Ｂ)に示すように、破線で示す外側光束L1がアナモ
フィック非球面の中心および周辺でなす副走査方向の断
面内での角度をそれぞれb1,b2、同様に実線で示す内側
光束L2が中心および周辺でなす角度をそれぞれa1,a2と
して、(ｂ2−ｂ1)／(ａ2−ａ1)で定義される。
ように、内側光束L2のポリゴンミラーに対する入射角度
βinに対する外側光束L1の入射角度βoutの比率として
定義される。また、副走査断面傾き変化比Δdx/dzは、
図２(Ｂ)に示すように、破線で示す外側光束L1がアナモ
フィック非球面の中心および周辺でなす副走査方向の断
面内での角度をそれぞれb1,b2、同様に実線で示す内側
光束L2が中心および周辺でなす角度をそれぞれa1,a2と
して、(ｂ2−ｂ1)／(ａ2−ａ1)で定義される。
【００２８】また、内側の光束L2,L6,L3,L7が補正レン
ズ５２，５３の二次元多項式非球面に対して走査範囲の
中心でなす副走査方向の断面内での角度を±ａ1'、走査
範囲の端部でなす副走査方向の断面内での角度を±
ａ2'、外側の光束L1,L5,L4,L8が補正レンズ５１，５４
の二次元多項式非球面に対して走査範囲の中心でなす副
走査方向の断面内での角度を±ｂ1'、走査範囲の端部で
の副走査方向の断面内での角度を±ｂ2'として、(ｂ2'
−ｂ1')／(ａ2'−ａ1')で定義される副走査断面傾き変
化比をΔdx'/dz'として、以下の条件(２) を満たす。 0.9×Δβ≦ Δdx'/dz' ≦ 1.1×Δβ …(２)
ズ５２，５３の二次元多項式非球面に対して走査範囲の
中心でなす副走査方向の断面内での角度を±ａ1'、走査
範囲の端部でなす副走査方向の断面内での角度を±
ａ2'、外側の光束L1,L5,L4,L8が補正レンズ５１，５４
の二次元多項式非球面に対して走査範囲の中心でなす副
走査方向の断面内での角度を±ｂ1'、走査範囲の端部で
の副走査方向の断面内での角度を±ｂ2'として、(ｂ2'
−ｂ1')／(ａ2'−ａ1')で定義される副走査断面傾き変
化比をΔdx'/dz'として、以下の条件(２) を満たす。 0.9×Δβ≦ Δdx'/dz' ≦ 1.1×Δβ …(２)
【００２９】走査線の湾曲量(ボウの発生量)は、ポリゴ
ンミラー２０に対する副走査方向の入射角度に比例する
ため、これを補正するための２つの非球面の副走査断面
傾き変化比も入射角度比と同様に入射角度に比例して定
めるのが効果的である。条件(1),(2)を満たすように各
非球面の傾き変化比を設定することにより、ポリゴンミ
ラー２０への入射角度に応じて発生する走査線の湾曲を
良好に補正することができる。なお、上記の実施形態で
は、描画の高速化のため１本の感光体ドラムに対して２
本のビームを入射させる構成について説明したが、１本
の感光体ドラムに１本のビームを入射させるよう構成す
ることもできる。
ンミラー２０に対する副走査方向の入射角度に比例する
ため、これを補正するための２つの非球面の副走査断面
傾き変化比も入射角度比と同様に入射角度に比例して定
めるのが効果的である。条件(1),(2)を満たすように各
非球面の傾き変化比を設定することにより、ポリゴンミ
ラー２０への入射角度に応じて発生する走査線の湾曲を
良好に補正することができる。なお、上記の実施形態で
は、描画の高速化のため１本の感光体ドラムに対して２
本のビームを入射させる構成について説明したが、１本
の感光体ドラムに１本のビームを入射させるよう構成す
ることもできる。
【００３０】次に、図１に示したタンデム走査光学系の
具体的な実施例を４例説明する。なお、以下の実施例で
は、ミラー４０，４１を省略し、光路を展開して説明す
る。
具体的な実施例を４例説明する。なお、以下の実施例で
は、ミラー４０，４１を省略し、光路を展開して説明す
る。
【００３１】
【実施例１】図３〜図５は、実施例１の走査光学系を示
し、図３は主走査方向の説明図、図４は外側の光束L1の
光路を示す副走査方向の説明図、図５は内側の光束L2の
光路を示す副走査方向の説明図である。実施例１の走査
光学系は、走査レンズ３０が第１レンズ３１と第２レン
ズ３２との２枚構成であり、第１レンズ３１がプラスチ
ック、第２レンズ３２がガラス、そして、補正レンズ５
１−５４がプラスチックにより形成されている。
し、図３は主走査方向の説明図、図４は外側の光束L1の
光路を示す副走査方向の説明図、図５は内側の光束L2の
光路を示す副走査方向の説明図である。実施例１の走査
光学系は、走査レンズ３０が第１レンズ３１と第２レン
ズ３２との２枚構成であり、第１レンズ３１がプラスチ
ック、第２レンズ３２がガラス、そして、補正レンズ５
１−５４がプラスチックにより形成されている。
【００３２】表１は、実施例１の走査光学系におけるシ
リンドリカルレンズ１３より感光体ドラム６１〜６４側
の構成を示す。表中の記号ｒyは主走査方向の曲率半径
(単位:mm)、ｒzは副走査方向の曲率半径(回転対称面の
場合には省略、単位:mm)、ｄは面間の光軸上の距離(単
位:mm)、ｎは設計波長780nmでの屈折率、DECZは反射面
を展開して考えたときの走査レンズ３０の光軸を基準に
した各面の副走査方向への偏心(単位：mm)である。入射
角度は、各光束の中心軸がポリゴンミラー２０に入射す
る際に反射面の法線に対してなす副走査方向の角度(主
走査方向に対して垂直な平面に投影した際の角度)であ
る。
リンドリカルレンズ１３より感光体ドラム６１〜６４側
の構成を示す。表中の記号ｒyは主走査方向の曲率半径
(単位:mm)、ｒzは副走査方向の曲率半径(回転対称面の
場合には省略、単位:mm)、ｄは面間の光軸上の距離(単
位:mm)、ｎは設計波長780nmでの屈折率、DECZは反射面
を展開して考えたときの走査レンズ３０の光軸を基準に
した各面の副走査方向への偏心(単位：mm)である。入射
角度は、各光束の中心軸がポリゴンミラー２０に入射す
る際に反射面の法線に対してなす副走査方向の角度(主
走査方向に対して垂直な平面に投影した際の角度)であ
る。
【００３３】
【表１】
【００３４】第１面はシリンドリカル面、第２面、第３
面は平面、第４面は回転対称非球面、第５面はアナモフ
ィック非球面、第６面は平面、第７面は球面、第８面、
第１１面は二次元多項式非球面、第９面、第１２面は球
面である。
面は平面、第４面は回転対称非球面、第５面はアナモフ
ィック非球面、第６面は平面、第７面は球面、第８面、
第１１面は二次元多項式非球面、第９面、第１２面は球
面である。
【００３５】回転対称非球面は、光軸からの距離がhと
なる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面から
の距離(サグ量)をＸ(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)
をＣ、円錐係数をκ、４次、６次の非球面係数をＡ4，
Ａ6として、以下の式で表される。表１における回転対
称非球面の曲率半径は、光軸上の曲率半径であり、円錐
係数、非球面係数は表２に示される。
なる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面から
の距離(サグ量)をＸ(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)
をＣ、円錐係数をκ、４次、６次の非球面係数をＡ4，
Ａ6として、以下の式で表される。表１における回転対
称非球面の曲率半径は、光軸上の曲率半径であり、円錐
係数、非球面係数は表２に示される。
【００３６】
【数１】
【００３７】
【表２】
【００３８】アナモフィック非球面は、面上で光軸を通
る主走査方向の曲線を想定した際に、光軸からの主走査
方向の距離がyとなる上記曲線上の座標点での光軸上の
接線からの距離(サグ量)をＸ(y)、当該座標点でこの曲
線に接する副走査方向の円弧の曲率をCz(y)として、以
下の式で定義される。
る主走査方向の曲線を想定した際に、光軸からの主走査
方向の距離がyとなる上記曲線上の座標点での光軸上の
接線からの距離(サグ量)をＸ(y)、当該座標点でこの曲
線に接する副走査方向の円弧の曲率をCz(y)として、以
下の式で定義される。
【００３９】
【数２】
【００４０】式中、Ｃは主走査方向の曲率、κは円錐係
数、AMmは主走査方向の曲率を定義するn次の非球面係
数、Cz0は光軸上での副走査方向の曲率（=1/rz）、ASn
は副走査方向の曲率を定義するn次の非球面係数であ
る。第５面を定義する各係数の値は、表３に示されてい
る。
数、AMmは主走査方向の曲率を定義するn次の非球面係
数、Cz0は光軸上での副走査方向の曲率（=1/rz）、ASn
は副走査方向の曲率を定義するn次の非球面係数であ
る。第５面を定義する各係数の値は、表３に示されてい
る。
【００４１】
【表３】
【００４２】二次元多項式非球面は、面中心で接する平
面上での主走査方向の距離y、副走査方向の距離zの点
(y,z)におけるサグ量X(y,z)として、以下の二次元多項
式により表される。ここで、Ｃは面中心における主走査
方向の曲率(1/ry)、κは円錐係数、ｈは面中心からの距
離(=(y2+z2)1/2）、Ｂmnは係数(mは主走査方向，nは副
走査方向に関する次数)である。この二次元多項式は、
回転非対称な光学曲面を表す一般式である。Ｂmnのｎが
奇数の場合の値を０以外の値にすると、面形状は副走査
方向に対して垂直で面中心を含む平面に関して非対称と
なる。
面上での主走査方向の距離y、副走査方向の距離zの点
(y,z)におけるサグ量X(y,z)として、以下の二次元多項
式により表される。ここで、Ｃは面中心における主走査
方向の曲率(1/ry)、κは円錐係数、ｈは面中心からの距
離(=(y2+z2)1/2）、Ｂmnは係数(mは主走査方向，nは副
走査方向に関する次数)である。この二次元多項式は、
回転非対称な光学曲面を表す一般式である。Ｂmnのｎが
奇数の場合の値を０以外の値にすると、面形状は副走査
方向に対して垂直で面中心を含む平面に関して非対称と
なる。
【００４３】
【数３】
【００４４】外側光束用の補正レンズ５１に形成された
二次元多項式非球面を定義する係数の値を表４、内側光
束用の補正レンズ５２に形成された二次元多項式非球面
を定義する係数の値を表５に示す。
二次元多項式非球面を定義する係数の値を表４、内側光
束用の補正レンズ５２に形成された二次元多項式非球面
を定義する係数の値を表５に示す。
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
【００４７】図６〜図１０は、実施例１の走査光学系の
収差を示す。図６(A)は外側の光学系の光束L1に対する
走査線湾曲(ボウ)、図６(B)は内側の光学系の光束L2に
対するボウ、図６(C)は同一の感光体ドラム６１に入射
する外側の２本ずつの光束Ｌ1とＬ5のボウの差(ディフ
ァレンシャルボウ)、図６(Ｄ)は同一の感光体ドラム６
２に入射する内側の２本ずつの光束Ｌ2とＬ6のボウの差
(ディファレンシャルボウ)を示す。図７はｆθ特性、図
８は像面湾曲(M:主走査方向、S:副走査方向)、図９はF
ナンバーの変化(M:主走査方向、S:副走査方向)、図１０
は波面収差を示し、各図とも(A)は外側の光束L1が通る
光学系の収差、(B)は内側の光束L2が通る光学系の収差
を示す。各グラフとも縦軸は主走査方向の走査位置(単
位:mm)、横軸は収差量を示し、図６〜図８の横軸の単位
はｍｍ、図９の横軸の単位は％、図１０の横軸の単位は
波長である。
収差を示す。図６(A)は外側の光学系の光束L1に対する
走査線湾曲(ボウ)、図６(B)は内側の光学系の光束L2に
対するボウ、図６(C)は同一の感光体ドラム６１に入射
する外側の２本ずつの光束Ｌ1とＬ5のボウの差(ディフ
ァレンシャルボウ)、図６(Ｄ)は同一の感光体ドラム６
２に入射する内側の２本ずつの光束Ｌ2とＬ6のボウの差
(ディファレンシャルボウ)を示す。図７はｆθ特性、図
８は像面湾曲(M:主走査方向、S:副走査方向)、図９はF
ナンバーの変化(M:主走査方向、S:副走査方向)、図１０
は波面収差を示し、各図とも(A)は外側の光束L1が通る
光学系の収差、(B)は内側の光束L2が通る光学系の収差
を示す。各グラフとも縦軸は主走査方向の走査位置(単
位:mm)、横軸は収差量を示し、図６〜図８の横軸の単位
はｍｍ、図９の横軸の単位は％、図１０の横軸の単位は
波長である。
【００４８】図１１、図１２は、実施例１の走査光学系
の波面収差図であり、図１１は外側の光束L1、図１２は
内側の光束L2が通る光学系の収差を示している。各図と
も、(A)は感光体ドラム６１，６２上での主走査方向の
座標y=108mm、(B)はy=0mm、(C)はy=-108mmにおける収差
を示している。各図とも、収差量を示す縦軸の端点は原
点から±0.2λの距離に位置する。
の波面収差図であり、図１１は外側の光束L1、図１２は
内側の光束L2が通る光学系の収差を示している。各図と
も、(A)は感光体ドラム６１，６２上での主走査方向の
座標y=108mm、(B)はy=0mm、(C)はy=-108mmにおける収差
を示している。各図とも、収差量を示す縦軸の端点は原
点から±0.2λの距離に位置する。
【００４９】図６〜図１０に示されるように、ｆθ特
性、像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能
を満たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に
補正することができ、かつ、図１１、図１２に示される
ように波面のねじれを小さく抑えることができる。
性、像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能
を満たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に
補正することができ、かつ、図１１、図１２に示される
ように波面のねじれを小さく抑えることができる。
【００５０】
【実施例２】図１３〜図１５は、実施例２の走査光学系
を示し、図１３は主走査方向の説明図、図１４は外側の
光束L1の光路を示す副走査方向の説明図、図１５は内側
の光束L2の光路を示す副走査方向の説明図である。実施
例２の走査光学系は、走査レンズ３０が第１レンズ３１
と第２レンズ３２との２枚構成であり、第１レンズ３
１、第２レンズ３２、そして、補正レンズ５１−５４の
全てがプラスチックにより形成されている。表６は、実
施例２の走査光学系におけるシリンドリカルレンズ１３
より感光体ドラム６１〜６４側の構成を示す。
を示し、図１３は主走査方向の説明図、図１４は外側の
光束L1の光路を示す副走査方向の説明図、図１５は内側
の光束L2の光路を示す副走査方向の説明図である。実施
例２の走査光学系は、走査レンズ３０が第１レンズ３１
と第２レンズ３２との２枚構成であり、第１レンズ３
１、第２レンズ３２、そして、補正レンズ５１−５４の
全てがプラスチックにより形成されている。表６は、実
施例２の走査光学系におけるシリンドリカルレンズ１３
より感光体ドラム６１〜６４側の構成を示す。
【００５１】
【表６】
【００５２】第１面はシリンドリカル面、第２面、第３
面は平面、第４面は回転対称非球面、第５面は球面、第
６面は平面、第７面はアナモフィック非球面、第８面、
第１１面は二次元多項式非球面、第９面、第１２面は球
面である。第４面の係数は表７、第７面の係数は表８、
第８面の係数は表９、第１１面の係数は表１０にそれぞ
れ示される。
面は平面、第４面は回転対称非球面、第５面は球面、第
６面は平面、第７面はアナモフィック非球面、第８面、
第１１面は二次元多項式非球面、第９面、第１２面は球
面である。第４面の係数は表７、第７面の係数は表８、
第８面の係数は表９、第１１面の係数は表１０にそれぞ
れ示される。
【００５３】
【表７】
【００５４】
【表８】
【００５５】
【表９】
【００５６】
【表１０】
【００５７】図１６〜図２０は、実施例２の走査光学系
の収差を示す。図１６(A)は外側の光学系の光束L1に対
するボウ、図１６(B)は内側の光学系の光束L2に対する
ボウ、図１６(C)はディファレンシャルボウを示す。図
１７はｆθ特性、図１８は像面湾曲、図１９はFナンバ
ーの変化、図２０は波面収差を示し、各図とも(A)は外
側の光束L1が通る光学系の収差、(B)は内側の光束L2が
通る光学系の収差を示す。
の収差を示す。図１６(A)は外側の光学系の光束L1に対
するボウ、図１６(B)は内側の光学系の光束L2に対する
ボウ、図１６(C)はディファレンシャルボウを示す。図
１７はｆθ特性、図１８は像面湾曲、図１９はFナンバ
ーの変化、図２０は波面収差を示し、各図とも(A)は外
側の光束L1が通る光学系の収差、(B)は内側の光束L2が
通る光学系の収差を示す。
【００５８】図２１、図２２は、実施例２の走査光学系
の波面収差図であり、図２１は外側の光束L1、図２２は
内側の光束L2が通る光学系の収差を示している。各図と
も、(A)は感光体ドラム６１，６２上での主走査方向の
座標y=108mm、(B)はy=0mm、(C)はy=-108mmにおける収差
を示している。
の波面収差図であり、図２１は外側の光束L1、図２２は
内側の光束L2が通る光学系の収差を示している。各図と
も、(A)は感光体ドラム６１，６２上での主走査方向の
座標y=108mm、(B)はy=0mm、(C)はy=-108mmにおける収差
を示している。
【００５９】図１６〜図２０に示されるように、ｆθ特
性、像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能
を満たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に
補正することができ、かつ、図２１、図２２に示される
ように波面のねじれを小さく抑えることができる。
性、像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能
を満たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に
補正することができ、かつ、図２１、図２２に示される
ように波面のねじれを小さく抑えることができる。
【００６０】
【実施例３】図２３〜図２５は、実施例３の走査光学系
を示し、図２３は主走査方向の説明図、図２４は外側の
光束L1の光路を示す副走査方向の説明図、図２５は内側
の光束L2の光路を示す副走査方向の説明図である。実施
例３の走査光学系は、走査レンズ３０が１枚構成であ
り、この走査レンズと補正レンズ５１−５４とが共にプ
ラスチックにより形成されている。表１１は、実施例３
の走査光学系におけるシリンドリカルレンズ１３より感
光体ドラム６１〜６４側の構成を示す。
を示し、図２３は主走査方向の説明図、図２４は外側の
光束L1の光路を示す副走査方向の説明図、図２５は内側
の光束L2の光路を示す副走査方向の説明図である。実施
例３の走査光学系は、走査レンズ３０が１枚構成であ
り、この走査レンズと補正レンズ５１−５４とが共にプ
ラスチックにより形成されている。表１１は、実施例３
の走査光学系におけるシリンドリカルレンズ１３より感
光体ドラム６１〜６４側の構成を示す。
【００６１】
【表１１】
【００６２】第１面はシリンドリカル面、第２面、第３
面は平面、第４面は球面、第５面はアナモフィック非球
面、第６面、第９面は二次元多項式非球面、第７面、第
１０面は球面である。第５面の係数は表１２、第６面の
係数は表１３、第９面の係数は表１４にそれぞれ示され
る。
面は平面、第４面は球面、第５面はアナモフィック非球
面、第６面、第９面は二次元多項式非球面、第７面、第
１０面は球面である。第５面の係数は表１２、第６面の
係数は表１３、第９面の係数は表１４にそれぞれ示され
る。
【００６３】
【表１２】
【００６４】
【表１３】
【００６５】
【表１４】
【００６６】図２６〜図３０は、実施例３の走査光学系
の収差を示す。図２６(A)は外側の光学系の光束L1に対
するボウ、図２６(B)は内側の光学系の光束L2に対する
ボウ、図２６(C)はディファレンシャルボウを示す。図
２７はｆθ特性、図２８は像面湾曲、図２９はFナンバ
ーの変化、図３０は波面収差を示し、各図とも(A)は外
側の光束L1が通る光学系の収差、(B)は内側の光束L2が
通る光学系の収差を示す。
の収差を示す。図２６(A)は外側の光学系の光束L1に対
するボウ、図２６(B)は内側の光学系の光束L2に対する
ボウ、図２６(C)はディファレンシャルボウを示す。図
２７はｆθ特性、図２８は像面湾曲、図２９はFナンバ
ーの変化、図３０は波面収差を示し、各図とも(A)は外
側の光束L1が通る光学系の収差、(B)は内側の光束L2が
通る光学系の収差を示す。
【００６７】図３１、図３２は、実施例３の走査光学系
の波面収差図であり、図３１は外側の光束L1、図３２は
内側の光束L2が通る光学系の収差を示している。各図と
も、(A)は感光体ドラム６１，６２上での主走査方向の
座標y=108mm、(B)はy=0mm、(C)はy=-108mmにおける収差
を示している。
の波面収差図であり、図３１は外側の光束L1、図３２は
内側の光束L2が通る光学系の収差を示している。各図と
も、(A)は感光体ドラム６１，６２上での主走査方向の
座標y=108mm、(B)はy=0mm、(C)はy=-108mmにおける収差
を示している。
【００６８】図２６〜図３０に示されるように、ｆθ特
性、像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能
を満たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に
補正することができ、かつ、図３１、図３２に示される
ように波面のねじれを小さく抑えることができる。
性、像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能
を満たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に
補正することができ、かつ、図３１、図３２に示される
ように波面のねじれを小さく抑えることができる。
【００６９】
【実施例４】図３３〜図３５は、実施例４の走査光学系
を示し、図３３は主走査方向の説明図、図３４は外側の
光束L1の光路を示す副走査方向の説明図、図３５は内側
の光束L2の光路を示す副走査方向の説明図である。実施
例４の走査光学系は、走査レンズ３０が第１レンズ３１
と第２レンズ３２との２枚構成であり、第１レンズ３１
がプラスチック、第２レンズ３２がガラス、そして、補
正レンズ５１−５４がプラスチックにより形成されてい
る。表１５は、実施例４の走査光学系におけるシリンド
リカルレンズ１３より感光体ドラム６１〜６４側の構成
を示す。
を示し、図３３は主走査方向の説明図、図３４は外側の
光束L1の光路を示す副走査方向の説明図、図３５は内側
の光束L2の光路を示す副走査方向の説明図である。実施
例４の走査光学系は、走査レンズ３０が第１レンズ３１
と第２レンズ３２との２枚構成であり、第１レンズ３１
がプラスチック、第２レンズ３２がガラス、そして、補
正レンズ５１−５４がプラスチックにより形成されてい
る。表１５は、実施例４の走査光学系におけるシリンド
リカルレンズ１３より感光体ドラム６１〜６４側の構成
を示す。
【００７０】
【表１５】
【００７１】第１面はシリンドリカル面、第２面、第３
面は平面、第４面は回転対称非球面、第５面はアナモフ
ィック非球面、第６面は平面、第７面、第８面、第１１
面は球面、、第９面、第１２面は二次元多項式非球面で
ある。第４面の係数は表１６、第５面の係数は表１７、
第９面の係数は表１８、第１２面の係数は表１９にそれ
ぞれ示される。
面は平面、第４面は回転対称非球面、第５面はアナモフ
ィック非球面、第６面は平面、第７面、第８面、第１１
面は球面、、第９面、第１２面は二次元多項式非球面で
ある。第４面の係数は表１６、第５面の係数は表１７、
第９面の係数は表１８、第１２面の係数は表１９にそれ
ぞれ示される。
【００７２】
【表１６】
【００７３】
【表１７】
【００７４】
【表１８】
【００７５】
【表１９】
【００７６】図３６〜図４０は、実施例４の走査光学系
の収差を示す。図３６(A)は外側の光学系の光束L1に対
するボウ、図３６(B)は内側の光学系の光束L2に対する
ボウ、図３６(C)はディファレンシャルボウを示す。図
３７はｆθ特性、図３８は像面湾曲、図３９はFナンバ
ーの変化、図４０は波面収差を示し、各図とも(A)は外
側の光束L1が通る光学系の収差、(B)は内側の光束L2が
通る光学系の収差を示す。
の収差を示す。図３６(A)は外側の光学系の光束L1に対
するボウ、図３６(B)は内側の光学系の光束L2に対する
ボウ、図３６(C)はディファレンシャルボウを示す。図
３７はｆθ特性、図３８は像面湾曲、図３９はFナンバ
ーの変化、図４０は波面収差を示し、各図とも(A)は外
側の光束L1が通る光学系の収差、(B)は内側の光束L2が
通る光学系の収差を示す。
【００７７】図４１、図４２は、実施例４の走査光学系
の波面収差図であり、図４１は外側の光束L1、図４２は
内側の光束L2が通る光学系の収差を示している。各図と
も、(A)は感光体ドラム６１，６２上での主走査方向の
座標y=108mm、(B)はy=0mm、(C)はy=-108mmにおける収差
を示している。
の波面収差図であり、図４１は外側の光束L1、図４２は
内側の光束L2が通る光学系の収差を示している。各図と
も、(A)は感光体ドラム６１，６２上での主走査方向の
座標y=108mm、(B)はy=0mm、(C)はy=-108mmにおける収差
を示している。
【００７８】図３６〜図４０に示されるように、ｆθ特
性、像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能
を満たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に
補正することができ、かつ、図４１、図４２に示される
ように波面のねじれを小さく抑えることができる。
性、像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能
を満たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に
補正することができ、かつ、図４１、図４２に示される
ように波面のねじれを小さく抑えることができる。
【００７９】図４３は、実施例１の構成で、補正レンズ
５１〜５４の二次元多項式非球面をトーリック面で置き
換えた場合の波面収差を示すグラフであり、(A)は外側
光束L1が到達する感光体ドラム６１上での主走査方向の
座標Y=108mmにおける収差、(B)は外側光束L1が到達する
感光体ドラム６１上での主走査方向の座標Y=-108mmにお
ける収差を示す。
５１〜５４の二次元多項式非球面をトーリック面で置き
換えた場合の波面収差を示すグラフであり、(A)は外側
光束L1が到達する感光体ドラム６１上での主走査方向の
座標Y=108mmにおける収差、(B)は外側光束L1が到達する
感光体ドラム６１上での主走査方向の座標Y=-108mmにお
ける収差を示す。
【００８０】二次元多項式非球面を利用しない場合に
は、図４３に示すように波面のねじれが大きくなり、結
果的にレーザー光束を所定の径に絞ることができずに印
刷品質が低下する。各実施例の構成では、図４３と比較
すると波面のねじれが小さく抑えられており、良好な印
刷品質を保つことができる。
は、図４３に示すように波面のねじれが大きくなり、結
果的にレーザー光束を所定の径に絞ることができずに印
刷品質が低下する。各実施例の構成では、図４３と比較
すると波面のねじれが小さく抑えられており、良好な印
刷品質を保つことができる。
【００８１】次に、走査レンズ３０のアナモフィック非
球面の副走査方向の断面形状の曲率と、補正レンズ５１
〜５４の二次元多項式非球面の副走査方向の断面の傾き
が各実施例でどのようになっているかについて図面に基
づいて説明する。
球面の副走査方向の断面形状の曲率と、補正レンズ５１
〜５４の二次元多項式非球面の副走査方向の断面の傾き
が各実施例でどのようになっているかについて図面に基
づいて説明する。
【００８２】図４４は、走査レンズ３０のアナモフィッ
ク非球面の副走査方向の断面形状の曲率を、横軸に面上
の主走査方向の座標をとって示したグラフであり、(A)
〜(D)が実施例１〜４に該当する。各グラフに示される
ように、アナモフィック非球面の副走査方向の断面形状
の曲率は、いずれの実施例においても、光軸からの主走
査方向の距離が大きくなるにしたがって減少している。
ク非球面の副走査方向の断面形状の曲率を、横軸に面上
の主走査方向の座標をとって示したグラフであり、(A)
〜(D)が実施例１〜４に該当する。各グラフに示される
ように、アナモフィック非球面の副走査方向の断面形状
の曲率は、いずれの実施例においても、光軸からの主走
査方向の距離が大きくなるにしたがって減少している。
【００８３】図４５は、補正レンズ５１〜５４の二次元
多項式非球面の副走査方向の断面の傾きを、横軸に面上
の主走査方向の座標をとって示したグラフであり、(A)
〜(D)が実施例１〜４に該当する。グラフ中の実線は外
側光束L1,L4が透過する補正レンズ５１，５４の値、破
線は内側光束L2,L3が透過する補正レンズ５２，５３の
値を示している。各グラフに示されるように、二次元多
項式非球面の副走査方向の断面の傾きは、いずれの実施
例においても、面中心からの主走査方向の距離が大きく
なるにしたがって増加している。
多項式非球面の副走査方向の断面の傾きを、横軸に面上
の主走査方向の座標をとって示したグラフであり、(A)
〜(D)が実施例１〜４に該当する。グラフ中の実線は外
側光束L1,L4が透過する補正レンズ５１，５４の値、破
線は内側光束L2,L3が透過する補正レンズ５２，５３の
値を示している。各グラフに示されるように、二次元多
項式非球面の副走査方向の断面の傾きは、いずれの実施
例においても、面中心からの主走査方向の距離が大きく
なるにしたがって増加している。
【００８４】次に、前述した条件(1),(2)と上記の各実
施例との関係について説明する。いずれの実施例におい
ても、内側の光束L2のポリゴンミラー２０に対する副走
査方向の断面内での入射角度βin=0.923°，外側の光束
L1の入射角度βout=2.759°であり、副走査入射角度比
Δβ=2.99となる。一方、走査レンズ３０のアナモフィ
ック非球面に対する入射光束の副走査断面傾き変化比Δ
dx/dzは、表２０に示すように求められる。条件(1)の上
限1.05×Δβの値は3.140であり、いずれの実施例も条
件(1)を満たしている。
施例との関係について説明する。いずれの実施例におい
ても、内側の光束L2のポリゴンミラー２０に対する副走
査方向の断面内での入射角度βin=0.923°，外側の光束
L1の入射角度βout=2.759°であり、副走査入射角度比
Δβ=2.99となる。一方、走査レンズ３０のアナモフィ
ック非球面に対する入射光束の副走査断面傾き変化比Δ
dx/dzは、表２０に示すように求められる。条件(1)の上
限1.05×Δβの値は3.140であり、いずれの実施例も条
件(1)を満たしている。
【００８５】
【表２０】
【００８６】また、補正レンズ５１〜５４の二次元多項
式非球面に対する入射光束の副走査断面傾き変化比Δd
x'/dz'は、表２１に示すように求められる。条件(2)の
下限0.9×Δβは2.691、上限1.1×Δβは3.289であり、
いずれの実施例も条件(2)を満たしている。
式非球面に対する入射光束の副走査断面傾き変化比Δd
x'/dz'は、表２１に示すように求められる。条件(2)の
下限0.9×Δβは2.691、上限1.1×Δβは3.289であり、
いずれの実施例も条件(2)を満たしている。
【００８７】
【表２１】
【００８８】さらに、図４６は、この発明の他の実施形
態を示す走査光学系の副走査方向の説明図である。この
走査光学系は、ポリゴンミラー２０の異なる反射面を用
いて双方向に走査する対向入射(双方向走査)タイプであ
る。図示せぬ光源部は、ポリゴンミラー２０の異なる反
射面にそれぞれ複数の光束を入射させるようにを２組設
けられる。各光源部から発したそれぞれ２本の光束は、
ポリゴンミラー２０に対して副走査方向の断面内で絶対
値が等しく符号が異なる入射角度で入射する。走査レン
ズ３０ａ，３０ｂは、各反射面により反射された２本の
光束についてそれぞれ１組ずつ、合計２組設けられ、補
正レンズ５１〜５４は、ほぼ同一の角度でポリゴンミラ
ー２０に入射する光束毎に、すなわち、この例では光束
１本毎に配置されている。
態を示す走査光学系の副走査方向の説明図である。この
走査光学系は、ポリゴンミラー２０の異なる反射面を用
いて双方向に走査する対向入射(双方向走査)タイプであ
る。図示せぬ光源部は、ポリゴンミラー２０の異なる反
射面にそれぞれ複数の光束を入射させるようにを２組設
けられる。各光源部から発したそれぞれ２本の光束は、
ポリゴンミラー２０に対して副走査方向の断面内で絶対
値が等しく符号が異なる入射角度で入射する。走査レン
ズ３０ａ，３０ｂは、各反射面により反射された２本の
光束についてそれぞれ１組ずつ、合計２組設けられ、補
正レンズ５１〜５４は、ほぼ同一の角度でポリゴンミラ
ー２０に入射する光束毎に、すなわち、この例では光束
１本毎に配置されている。
【００８９】ポリゴンミラー２０の一方の反射面により
反射、偏向された光束Ｌ1，Ｌ2は、走査レンズ３０ａを
透過し、Ｌ1はミラー４２ａで反射されて補正レンズ５
１を介して感光体ドラム６１に入射し、Ｌ2は一対のミ
ラー４３ａ，４４ａで反射され、補正レンズ５２を介し
て感光体ドラム６２に入射する。他方、ポリゴンミラー
２０の他の面で反射される光束Ｌ3，Ｌ4は、走査レンズ
３０ｂを透過し、Ｌ3は一対のミラー４３ｂ，４４ｂで
反射され、補正レンズ５３を介して感光体ドラム６３に
入射し、Ｌ4はミラー４２ｂで反射されて補正レンズ５
４を介して感光体ドラム６４に入射する。
反射、偏向された光束Ｌ1，Ｌ2は、走査レンズ３０ａを
透過し、Ｌ1はミラー４２ａで反射されて補正レンズ５
１を介して感光体ドラム６１に入射し、Ｌ2は一対のミ
ラー４３ａ，４４ａで反射され、補正レンズ５２を介し
て感光体ドラム６２に入射する。他方、ポリゴンミラー
２０の他の面で反射される光束Ｌ3，Ｌ4は、走査レンズ
３０ｂを透過し、Ｌ3は一対のミラー４３ｂ，４４ｂで
反射され、補正レンズ５３を介して感光体ドラム６３に
入射し、Ｌ4はミラー４２ｂで反射されて補正レンズ５
４を介して感光体ドラム６４に入射する。
【００９０】図４６のような配置では、ポリゴンミラー
２０に対する入射角度の絶対値が全ての光束で同一とな
るため、補正レンズ５１−５４として全て同一形状のレ
ンズを用いることができる。このため、補正レンズを成
形する場合には、その金型数を前記の実施形態より削減
することができる。また、製造時に発生する形状誤差も
同一であることが期待できるため、各感光体ドラム上に
形成される走査線のボウの相対差を前期の実施形態より
小さくすることができる。
２０に対する入射角度の絶対値が全ての光束で同一とな
るため、補正レンズ５１−５４として全て同一形状のレ
ンズを用いることができる。このため、補正レンズを成
形する場合には、その金型数を前記の実施形態より削減
することができる。また、製造時に発生する形状誤差も
同一であることが期待できるため、各感光体ドラム上に
形成される走査線のボウの相対差を前期の実施形態より
小さくすることができる。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、走査レンズにアナモフィック非球面、補正レンズに
二次元多項式非球面を採用することにより、ｆθ特性、
像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能を満
たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に補正
することができる。
ば、走査レンズにアナモフィック非球面、補正レンズに
二次元多項式非球面を採用することにより、ｆθ特性、
像面湾曲等の走査光学系に要求される基本的な性能を満
たしつつ、ボウ、ディファレンシャルボウを同時に補正
することができる。
【図１】 この発明の実施形態の走査光学系の概要を示
す副走査方向の断面内の説明図である。
す副走査方向の断面内の説明図である。
【図２】 この発明の走査光学系の特性を規定するため
の条件の説明図である。
の条件の説明図である。
【図３】 実施例１の走査光学系の主走査方向の説明図
である。
である。
【図４】 実施例１の走査光学系の外側の光束の光路を
示す副走査方向の説明図である。
示す副走査方向の説明図である。
【図５】 実施例１の走査光学系の内側の光束の光路を
示す副走査方向の説明図である。
示す副走査方向の説明図である。
【図６】 実施例１の走査光学系のボウ、ディファレン
シャルボウを示すグラフである。
シャルボウを示すグラフである。
【図７】 実施例１の走査光学系のｆθ特性を示すグラ
フである。
フである。
【図８】 実施例１の走査光学系の像面湾曲を示すグラ
フである。
フである。
【図９】 実施例１の走査光学系のFナンバーの変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１０】 実施例１の走査光学系の波面収差を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１１】 実施例１の走査光学系の外側の光束の波面
収差を示すグラフである。
収差を示すグラフである。
【図１２】 実施例１の走査光学系の内側の光束の波面
収差を示すグラフである。
収差を示すグラフである。
【図１３】 実施例２の走査光学系の主走査方向の説明
図である。
図である。
【図１４】 実施例２の走査光学系の外側の光束の光路
を示す副走査方向の説明図である。
を示す副走査方向の説明図である。
【図１５】 実施例２の走査光学系の内側の光束の光路
を示す副走査方向の説明図である。
を示す副走査方向の説明図である。
【図１６】 実施例２の走査光学系のボウ、ディファレ
ンシャルボウを示すグラフである。
ンシャルボウを示すグラフである。
【図１７】 実施例２の走査光学系のｆθ特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１８】 実施例２の走査光学系の像面湾曲を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１９】 実施例２の走査光学系のFナンバーの変化
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図２０】 実施例２の走査光学系の波面収差を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２１】 実施例２の走査光学系の外側の光束の波面
収差を示すグラフである。
収差を示すグラフである。
【図２２】 実施例２の走査光学系の内側の光束の波面
収差を示すグラフである。
収差を示すグラフである。
【図２３】 実施例３の走査光学系の主走査方向の説明
図である。
図である。
【図２４】 実施例３の走査光学系の外側の光束の光路
を示す副走査方向の説明図である。
を示す副走査方向の説明図である。
【図２５】 実施例３の走査光学系の内側の光束の光路
を示す副走査方向の説明図である。
を示す副走査方向の説明図である。
【図２６】 実施例３の走査光学系のボウ、ディファレ
ンシャルボウを示すグラフである。
ンシャルボウを示すグラフである。
【図２７】 実施例３の走査光学系のｆθ特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２８】 実施例３の走査光学系の像面湾曲を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２９】 実施例３の走査光学系のFナンバーの変化
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３０】 実施例３の走査光学系の波面収差を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３１】 実施例３の走査光学系の外側の光束の波面
収差を示すグラフである。
収差を示すグラフである。
【図３２】 実施例３の走査光学系の内側の光束の波面
収差を示すグラフである。
収差を示すグラフである。
【図３３】 実施例４の走査光学系の主走査方向の説明
図である。
図である。
【図３４】 実施例４の走査光学系の外側の光束の光路
を示す副走査方向の説明図である。
を示す副走査方向の説明図である。
【図３５】 実施例４の走査光学系の内側の光束の光路
を示す副走査方向の説明図である。
を示す副走査方向の説明図である。
【図３６】 実施例４の走査光学系のボウ、ディファレ
ンシャルボウを示すグラフである。
ンシャルボウを示すグラフである。
【図３７】 実施例４の走査光学系のｆθ特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３８】 実施例４の走査光学系の像面湾曲を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３９】 実施例４の走査光学系のFナンバーの変化
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４０】 実施例４の走査光学系の波面収差を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図４１】 実施例４の走査光学系の外側の光束の波面
収差を示すグラフである。
収差を示すグラフである。
【図４２】 実施例４の走査光学系の内側の光束の波面
収差を示すグラフである。
収差を示すグラフである。
【図４３】 実施例１の二次元多項式非球面をトーリッ
ク面に置き換えた場合の波面収差を示すグラフである。
ク面に置き換えた場合の波面収差を示すグラフである。
【図４４】 各実施例のアナモフィック非球面の副走査
方向の断面形状の曲率を、横軸に面上の主走査方向の座
標をとって示したグラフである。
方向の断面形状の曲率を、横軸に面上の主走査方向の座
標をとって示したグラフである。
【図４５】 各実施例の二次元多項式非球面の副走査方
向の断面の傾きを、横軸に面上の主走査方向の座標をと
って示したグラフである。
向の断面の傾きを、横軸に面上の主走査方向の座標をと
って示したグラフである。
【図４６】 この発明の他の実施形態の走査光学系の概
要を示す副走査方向の断面内の説明図である。
要を示す副走査方向の断面内の説明図である。
１０ 光源部
１１ 半導体レーザー
１２ コリメートレンズ
１３ シリンドリカルレンズ
２０ ポリゴンミラー
３０ 走査レンズ
５１〜５４ 補正レンズ
６１〜６４ 感光体ドラム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｂ 13/18 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ
Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ
Ｆターム(参考） 2C362 BA84 BA86 BA90 BB14
2H045 BA22 BA26 BA34 CA53 CA67
2H087 KA19 LA22 LA28 PA02 PA03
PA17 PB02 PB03 QA03 QA07
QA12 QA21 QA26 QA37 QA41
QA45 RA05 RA12 RA13 UA01
5C072 AA03 BA04 DA02 HA02 HA08
XA05
Claims (14)
- 【請求項１】 単一又は複数の光束を発生する光源部
と、 前記光源部から発する光束を副走査方向に収束させるア
ナモフィック光学素子と、 該アナモフィック光学素子により収束された光束を反
射、偏向させるポリゴンミラーと、 該ポリゴンミラーにより反射された光束を被走査面上で
主走査方向に走査するスポットとして収束させる結像光
学系とを備え、 前記結像光学系は、単数または複数の単レンズから構成
される走査レンズと、該走査レンズより前記被走査面側
に配置された像面湾曲補正用の補正レンズとを備え、 前記走査レンズの１つのレンズ面は、主走査方向の断面
形状が当該走査レンズの光軸からの主走査方向の距離の
関数として、副走査方向の曲率が前記光軸からの主走査
方向の距離の関数として、それぞれ独立に定義されるア
ナモフィック非球面であり、前記補正レンズの１つの面
は、副走査方向の断面の傾きが主走査方向の位置により
変化し、副走査方向に対して垂直で面中心を含む平面に
関して非対称な形状を有する非球面であることを特徴と
する走査光学系。 - 【請求項２】 前記走査レンズのアナモフィック非球面
は、副走査方向の断面形状が円弧であることを特徴とす
る請求項１に記載の走査光学系。 - 【請求項３】 前記アナモフィック非球面の副走査方向
の断面形状の曲率は、光軸からの主走査方向の距離が大
きくなるにしたがって減少することを特徴とする請求項
２に記載の走査光学系。 - 【請求項４】 前記補正レンズの非球面は、前記面中心
を原点として含んで走査レンズの光軸と直交する基準平
面からのサグ量が主走査方向・副走査方向それぞれの前
記面中心からの距離に関する二次元多項式で表現される
二次元多項式非球面であることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の走査光学系。 - 【請求項５】 前記二次元多項式非球面の副走査方向の
断面の傾きは、前記面中心からの主走査方向の距離が大
きくなるにしたがって増加することを特徴とする請求項
４に記載の走査光学系。 - 【請求項６】 前記光源部は、複数の光束を発し、前記
光源部から前記ポリゴンミラーに入射する複数の光束の
副走査方向の断面内での入射角度がそれぞれ異なり、前
記走査レンズは、前記複数の光束に対して共通に単数配
置され、前記補正レンズは、ほぼ同一の角度で前記ポリ
ゴンミラーに入射する光束毎に複数配置されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走査光学
系。 - 【請求項７】 前記走査レンズのアナモフィック非球面
の形状は、光軸を通る主走査方向の境界線を境に対称で
あり、前記補正レンズの非球面の形状は、前記面中心を
通る副走査方向の境界線を境に対称であることを特徴と
する請求項６に記載の走査光学系。 - 【請求項８】 前記光源部は、該光源部から発する複数
の光束が前記ポリゴンミラーに対して副走査方向の断面
内で絶対値が等しく符号が異なる入射角度で入射し、前
記複数の補正レンズは、前記走査レンズの光軸の延長線
に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項
７に記載の走査光学系。 - 【請求項９】 前記光源部から発する複数の光束のう
ち、内側の光束の前記ポリゴンミラーに対する副走査方
向の断面内での入射角度を±βin、外側の光束の前記ポ
リゴンミラーに対する副走査方向の断面内での入射角度
を±βoutとして、βout／βinで定義される副走査入射
角度比をΔβ、内側の光束が前記走査レンズのアナモフ
ィック非球面に対して走査範囲の中心でなす副走査方向
の断面内での角度を±ａ1、走査範囲の端部でなす副走
査方向の断面内での角度を±ａ2、外側の光束が前記走
査レンズのアナモフィック非球面に対して走査範囲の中
心でなす副走査方向の断面内での角度を±ｂ1、走査範
囲の端部での副走査方向の断面内での角度を±ｂ2とし
て、(ｂ2−ｂ1)／(ａ2−ａ1)で定義される副走査断面傾
き変化比をΔdx/dzとして、以下の条件(１)、 0.95×Δβ≦Δdx/dz ≦ 1.05×Δβ …(１) を満たすことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記
載の走査光学系。 - 【請求項１０】 前記光源部から発する複数の光束のう
ち、内側の光束の前記ポリゴンミラーに対する副走査方
向の断面内での入射角度を±βin、外側の光束の前記ポ
リゴンミラーに対する副走査方向の断面内での入射角度
を±βoutとして、βout／βinで定義される副走査入射
角度比をΔβ、内側の光束が前記補正レンズの非球面に
対して走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内での角
度を±ａ1'、走査範囲の端部でなす副走査方向の断面内
での角度を±ａ2'、外側の光束が前記補正レンズの非球
面に対して走査範囲の中心でなす副走査方向の断面内で
の角度を±ｂ1'、走査範囲の端部での副走査方向の断面
内での角度を±ｂ2'として、(ｂ2'−ｂ1')／(ａ2'−
ａ1')で定義される副走査断面傾き変化比をΔdx'/dz'と
して、以下の条件(２)、 0.9×Δβ≦ Δdx'/dz' ≦ 1.1×Δβ…(２) を満たすことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記
載の走査光学系。 - 【請求項１１】 前記走査レンズは、ポリゴン側から順
に配置されたプラスチックレンズとガラスレンズとの２
枚のレンズで構成されていることを特徴とする請求項１
〜１０のいずれかに記載の走査光学系。 - 【請求項１２】 走査レンズは、１枚のプラスチックレ
ンズのみで構成されていることを特徴とする請求項１〜
１０のいずれかに記載の走査光学系。 - 【請求項１３】 像面湾曲補正レンズは、複数の光束の
それぞれに対して１枚のプラスチックレンズのみで構成
されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか
に記載の走査光学系。 - 【請求項１４】 前記光源部は、前記ポリゴンミラーの
異なる反射面にそれぞれ複数の光束を入射させるように
を２組設けられ、前記各光源部から前記ポリゴンミラー
に入射する複数の光束が前記ポリゴンミラーに対して副
走査方向の断面内で絶対値が等しく符号が異なる入射角
度で入射し、前記走査レンズは、各反射面により反射さ
れた複数の光束についてそれぞれ１組ずつ、合計２組設
けられ、前記補正レンズは、ほぼ同一の角度で前記ポリ
ゴンミラーに入射する光束毎に複数配置されており、か
つ、前記補正レンズが全て同一形状であることを特徴と
する請求項１に記載の走査光学系。
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