JP2003344756A - 光学素子、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

光学素子、光走査装置及び画像形成装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子としての走査レンズの屈折率分布に
起因する光スポットの結像位置ずれ、光スポットの間隔
の像高間偏差を有効に補正することを可能とした光学素
子、該光学素子を用いた光走査装置及び該光走査装置を
用いた画像形成装置。 【解決手段】 光源からの光ビームを光偏向器により偏
向させた偏向光ビームを、光学系により被走査面上に光
スポットとして集光し、被走査面を光走査する光走査装
置に用いられる光学素子において、前記光学素子は、前
記光学系に含まれる屈折率が均一でない屈折率分布を有
し、その形状が、前記屈折率分布による光スポットの結
像位置ずれを各像高毎に補正するように形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子、光走査
装置及び画像形成装置に係り、特に、デジタル複写機、
レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の記録装置の書
込系に用いて好適な光学素子、該光学素子を用いた光走
査装置及び該光走査装置を用いた画像形成装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光走査装置に用いられる光学素子
である光走査用レンズは、プラスチック成形により製造
されるようになってきている。プラスチックを用いるレ
ンズは、熱溶融したプラスチック材料を金型により成形
し、金型内で冷却させて製造されるが、冷却時に、金型
の中心部に比較して周辺部の冷却が速いため、プラスチ
ック内部に不均一な密度の分布（冷却の速い部分の密度
が、冷却の遅い部分の密度に対して相対的に高くなる）
や変性を生じ、形成されたレンズの内部で屈折率が均一
にならずに、屈折率分布が発生する。
【０００３】図１は従来技術によるレンズの屈折率分布
の一例を説明図的に示す図であり、以下、従来技術によ
るプラスチックレンズの特性について説明する。
【０００４】図１（ａ）は光走査用レンズ６を光軸を含
み主走査方向に平行な面で仮想的に切断した断面におけ
る屈折率分布を「等高線表示」したものであり、図１
（ｂ）は図１（ａ）において、鎖線で示す「レンズ肉厚
中心に沿った屈折率分布」を示している。また、図１
（ｃ）は、光走査用レンズ６を、光軸を含み副走査方向
に平行な面で仮想的に切断した断面における屈折率分布
を「等高線表示」したものであり、図１（ｄ）は図１
（ｃ）において、光軸を含み主走査方向に平行な面上に
おける屈折率分布を示し、図１（ｅ）は図１（ｃ）にお
いて「レンズ肉厚中心面に沿った屈折率分布」を示して
いる。図１から判るように、レンズ内部の屈折率分布
は、通常、レンズ中心部よりもレンズ周辺部の屈折率が
高くなるように生じる。この原因は、すでに説明したよ
うに、レンズ周辺部が中心部より速く冷却され、中心部
よりも相対的に高密度になるからである。
【０００５】光走査用レンズの内部に屈折率分布がある
と、現実の光学特性は、「レンズ内の屈折率を均一とし
て設計された光走査用レンズの設計上の光学特性」と若
干異なったものとなり、平均的に見て、光走査用レンズ
の中心部に比較して周辺部の屈折率が高くなるので、被
走査面上に集光すべき光スポットの実際の集光位置が
「設計上の位置よりも光偏向器から遠ざかる」ように作
用する。
【０００６】また、被走査面の有効走査領域を光走査す
る光スポット径は、光走査用レンズの像面湾曲に応じて
その像高と共に変化するが、レンズ内に前述したような
屈折率分布があると、屈折率分布によっても変化するこ
とになる。
【０００７】図２は屈折率分布の有無による光スポット
径とデフォーカス量との関係を示す図である。図２にお
いて、縦軸は光スポット径を示し、横軸はデフォーカス
量（光スポットの結像位置（集光位置）と被走査面位置
との差）を示している。
【０００８】光走査用レンズ内に屈折率分布が無く「屈
折率が至るところで均一」であるレンズ、例えば、ガラ
スレンズの場合、デフォーカス量と光スポットとの関係
は、図２に点線で示すように、被走査面である感光体面
の位置（デフォーカス量が０の位置）で光スポット径が
最小になるが、屈折率分布が存在すると、デフォーカス
量と光スポットとの関係は、図２に実線で示すようにな
り、被走査面上における光スポット径は、結像位置のず
れにより、設計上の大きさ（点線と感光体面位置の縦軸
との交点）よりも見かけ上大きくなってしまう。
【０００９】さらに、屈折率分布により生じる結像位置
のずれ量は、各像高間で一定であるというわけではな
い。かりに、結像位置のずれ量が像高間で一定である場
合、例えば、光学系の一部を光軸方向に移動させること
により、結像位置を図２の点線の位置まで調整すること
により、全ての像高に亘って良好な光スポットを得るこ
とが可能である。
【００１０】しかし、実際に屈折率分布が存在する光走
査用レンズを用いた場合、結像位置のずれ量は、各像高
間で一定ではないので、ある特定の像高における結像位
置を調整してその位置での光スポットを良好にしても、
他の像高では調整しきれないことになる。このことは、
特に、画像形成装置により形成する画像の高画質化を狙
って光スポットを小径化していくとより顕著なものにな
る。
【００１１】光走査用レンズの設計において、前述した
ような屈折率分布が考慮されていない場合、「光スポッ
ト径の像高による変動」が大きくなって、光走査により
書き込まれる記録画像の像質を低下させる原因となる。
また、屈折率分布が存在する光走査用レンズをマルチビ
ーム用光走査装置に展開した場合、被走査面上における
光スポットの間隔が像高毎に異なってしまう。この理由
は、屈折率分布により光偏向器から被走査面までの副走
査方向の結像横倍率が像高毎に異なってしまうことが原
因で、この像高間偏差が大きいと記録画像にむらが生じ
てしまう。このことは、特に、画像形成装置により形成
する画像の高画質化を狙って光スポットの間隔を狭くし
ていくと顕著なものになる。
【００１２】なお、光走査用レンズ内の屈折率分布を考
慮した光走査装置に関する従来技術として、例えば、特
開平９−４９９７６号公報、特開平１０−２８８７４９
号公報、特開平１１−２７６８号公報、特開平１１−３
８３１４号公報等に記載された技術が知られている。ま
た、レンズの屈折率分布を測定する手段に関する従来技
術として、例えば、特開平１１−４４６４１号公報等に
記載された技術が知られている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】特開平９−４９９７６
号公報に記載された従来技術は、光走査用レンズ面の曲
率、材質の屈折率、光軸方向の厚みから算出される焦点
距離が実測の焦点距離より短くなるように走査用レンズ
を構成することにより、光学素子としてのレンズのプラ
スチック成形時に生じる屈折率分布による結像位置ずれ
を良好に補正することを可能にしたものである。ところ
で、屈折率分布が存在するレンズは、通常プラスチック
成形により製造されたレンズに多いが、同一の材料、同
一の条件下でプラスチック成形されるから、製造された
レンズの屈折率分布は、レンズ間に実質的な差異はな
く、予め実験等を通じて知ることができる。そのため、
その後、成形用金型の形状補正を行うことにより、屈折
率分布による結像位置のずれを補正することができる。
【００１４】前述の金型の形状補正は、なるべくその補
正量が小さい方が精度も確保しやすく、また補正加工も
しやすくなる。しかし、この従来技術は、全像高に亘っ
て実測の焦点距離より短くなるように光走査用レンズの
曲率等を決めて、屈折率分布による結像位置ずれを被走
査面上に合致させるようにしており、そのため、金型の
形状補正の際の補正量が非常に大きなものになる。この
結果、この従来技術は、精度を確保して補正を行うこと
が困難であるという問題点を有し、結像位置ずれが補正
できたとしても、被走査面において光スポットが走査す
る有効書込幅Ｗ、光スポットの結像位置ずれの像高間偏
差量Ｆとしたときに、Ｆ／Ｗは、たかだか０．００７程
度にしかならない。高画質を狙って光スポットを小径化
していく場合、Ｆ／Ｗで定義される量は、より小さく抑
える必要がある。
【００１５】すでに説明したように、走査用レンズに屈
折率分布が存在したとしても、結像位置のずれ量が像高
間で一定である場合、例えば、光学系の一部を光軸方向
に移動させることにより、全ての像高に亘って良好な光
スポットを得ることが可能である。そこで、成形用金型
の形状補正を行う際に、結像位置ずれを全像高に亘って
被走査面に揃えるように補正量を決めるのではなく、被
走査面から結像位置がずれていたとしても、その像高間
偏差量を小さく補正するように形状を決定すれば、最小
の補正量で精度よく成形用金型の形状を補正することが
できる。
【００１６】特開平１０−２８８７４９号公報に記載の
従来技術は、充分な深度余裕を持った光走査用レンズを
用いることにより、光走査用レンズに屈折率分布が存在
しても良好な光スポットを得ることができるようにした
ものである。
【００１７】しかし、この従来技術も、やはり光スポッ
トを小径化していくと、充分な深度余裕を確保すること
が困難になり、さらに、レンズの加工誤差、取付誤差等
が非常に厳しくなるという問題点を有している。これで
は、却ってコストの増大を招くことになり、画質の点か
ら考えても好ましくない。
【００１８】特開平１１−２７６８号公報に記載の従来
技術は、第１光学系を結像位置ずれを補正するように設
定するというものである。
【００１９】しかし、この従来技術における第１光学系
は、各像高間の結像位置ずれを同方向に同量だけ補正す
ることは可能であるが、各像高毎に結像位置ずれを補正
することはできないという問題点を有している。すなわ
ち、この従来技術は、屈折率分布が極めて小さく、結像
位置のずれ量が像高間で一定である場合に有効である
が、実際のプラスチックレンズの屈折率分布で発生する
結像位置ずれは像高間で異なり、肉厚の偏差量が大きい
レンズほどその傾向は顕著になり、このような場合に、
良好な光スポットを得ることができないという問題点を
有している。
【００２０】特開平１１−３８３１４号公報等に記載さ
れた従来技術は、屈折率分布によって発生する結像位置
ずれを、像高中心部では被走査面よりも−側、像高周辺
部では被走査面上よりも＋側になるように補正するとい
うものである。
【００２１】しかし、この従来技術も、特開平１１−２
７６８号公報に記載の従来技術の場合と同様に、屈折率
分布が極めて小さく、結像位置のずれ量が像高間で一定
である場合に有効であるが、実際のプラスチックレンズ
にこの方法を適応しても良好な光スポットを得ることが
難しいという問題点を有している。
【００２２】なお、前述した従来技術には、そのいずれ
も、光スポットの間隔の像高間偏差について言及されて
いない。
【００２３】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、光学素子としての走査レンズの屈折率分布
に起因する光スポットの結像位置ずれ、光スポットの間
隔の像高間偏差を有効に補正することを可能とした光学
素子、該光学素子を用いた光走査装置及び該光走査装置
を用いた画像形成装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、第１の手段は、光源からの光ビームを光偏向器によ
り偏向させた偏向光ビームを、光学系により被走査面上
に光スポットとして集光し、被走査面を光走査する光走
査装置に用いられる光学素子において、前記光学素子
が、前記光学系に含まれる屈折率が均一でない屈折率分
布を有し、その形状が、前記屈折率分布による光スポッ
トの結像位置ずれを各像高毎に補正するように形成され
ていることを特徴とする。
【００２５】この第１の手段によれば、光学素子の屈折
率分布に起因する光スポットの結像位置のずれを補正す
ることができる。
【００２６】第２の手段は、第１の手段において、前記
光学素子の形状が、前記屈折率分布による光スポットの
結像位置ずれの像高間偏差量を小さく補正するように形
成されていることを特徴とする。
【００２７】この第２の手段によれば、光学素子の屈折
率分布に起因する光スポットの結像位置のずれを、成形
用金型の形状補正を最小の補正量として補正することが
できる。
【００２８】第３の手段は、第１または第２の手段にお
いて、前記被走査面において光スポットが走査する有効
書込幅をＷ（ｍｍ）、光スポットの結像位置ずれの像高
間偏差量をＦ（ｍｍ）としたときに、Ｆ／Ｗが０．００
２以下であることを特徴とする。
【００２９】この第３の手段によれば、充分な深度余裕
を持った光スポットを得ることができる。
【００３０】第４の手段は、第１、第２または第３の手
段において、前記光学素子が、該光学素子の屈折率分布
がない、すなわち、屈折率が均一である場合に決まる光
スポットの結像位置が、被走査面に対し光偏向器と反対
側を＋側と定義したとき、被走査面よりも＋側にあるこ
とを特徴とする。
【００３１】この第４の手段によれば、光学素子の屈折
率分布に起因する光スポットの結像位置のずれを、成形
用金型の形状補正を最小の補正量として補正することが
できる。
【００３２】第５の手段は、第１ないし第４の手段のう
ちいずれか１の手段、前記光学素子が、プラスチックに
より形成されていることを特徴とする。
【００３３】この第５の手段によれば、充分な深度余裕
を持った安価なレンズを得ることができる。
【００３４】第６の手段は、第１ないし第５の手段うち
いずれか１の手段において、前記光学素子の屈折率分布
が、被走査面において光スポットが走査する有効書込幅
Ｗ（ｍｍ）に対応するレンズの有効範囲内で、０．５×
１０-6以上であることを特徴とする。なお、屈折率分布
の上限については、ここでは特に限定しないが、金型の
補正のしやすさから考慮すると、５．０×１０-4以下と
することが好ましい。
【００３５】この第６の手段によれば、充分な深度余裕
を持った安価なレンズを得ることができる。
【００３６】第７の手段は、第１ないし第６の手段のう
ちいずれか１の手段において、前記光学素子が含まれる
光学系は、さらに１以上の第２の光学素子を有してお
り、かつ、前記光学素子は、主走査方向の位置毎に決ま
るレンズの光軸方向の厚さ（肉厚）の偏差量（この偏差
量は、光学素子の最も厚い肉厚をＤmax （ｍｍ）、最も
薄い肉厚をＤmin （ｍｍ）としたとき、１−Ｄmin ／Ｄ
max で定義される量である）が最も大きいことを特徴と
する。
【００３７】この第７の手段によれば、光学素子の屈折
率分布に起因する光スポットの結像位置のずれを効果的
に補正することができる。
【００３８】第８の手段は、第７の手段において、前記
光学素子の肉厚の偏差量が、被走査面において光スポッ
トが走査する有効書込幅Ｗ（ｍｍ）に対応するレンズの
有効範囲内で、０．６５以上であることを特徴とする。
【００３９】この第８の手段によれば、屈折率分布に起
因する光スポットの結像位置ずれを効果的に補正するこ
とができる。
【００４０】第９の手段は、第１ないし第６の手段のう
ちいずれか１の手段において、前記光学素子が含まれる
光学系は、さらに１以上の第２の光学素子を有してお
り、かつ、前記光学素子が、副走査方向のパワーが最も
大きいことを特徴とする。
【００４１】この第９の手段によれば、光学素子の屈折
率分布に起因する光スポットの結像位置ずれを効果的に
補正することができる。
【００４２】第１０の手段は、光源からの光ビームを光
偏向器により偏向させた偏向光ビームを、光学系により
被走査面上に光スポットとして集光し、被走査面を光走
査する光走査装置において、前記光学系は、第１の手段
ないし第９の手段のうちいずれか１の手段の光学素子を
少なくとも１つ含んで構成されたことを特徴とする。
【００４３】この第１０の手段によれば、光学素子の屈
折率分布に起因する光スポットの結像位置ずれが補正さ
れた光走査装置を提供することができる。
【００４４】第１１の手段は、第１０の手段において、
光スポットの結像位置を光軸方向に移動させる調整手段
を有することを特徴とする。
【００４５】この第１１の手段によれば、結像位置ずれ
を全像高に亘って被走査面に揃えることができる。
【００４６】第１２の手段は、第１０または第１１の手
段において、前記光源が、複数の発光点を有するマルチ
ビーム用光源であることを特徴とする。ここで言うマル
チビーム用光源とは、例えば、複数の発光点を有する半
導体レーザアレイでもよく、あるいは、単数の発光点を
有する半導体レーザを用い、各半導体レーザから射出さ
れる光ビームを合成手段等で合成するマルチビーム用光
源装置でもよい。
【００４７】この第１２の手段によれば、画像形成装置
に使用した場合に、高速化、高密度化を図ることができ
る。
【００４８】第１３の手段は、複数の発光点を有するマ
ルチビーム用光源からの光ビームを光偏向器により偏向
させた偏向光ビームを、光学系により被走査面上に複数
の光スポットとして集光し、被走査面を光走査するマル
チビーム用光走査装置に用いられる光学素子において、
前記光学素子が、前記光学系に含まれる屈折率が均一で
ない屈折率分布を有し、その形状が、前記屈折率分布に
よる被走査面上の光スポット間隔の像高間偏差量（この
像高間偏差量は、被走査面上における光スポットの間隔
の最大値をβmax （μｍ）、最小値をβmin（μｍ） と
したとき、１−βmin／βmaxで定義される量である）を
補正するように形成されていることを特徴とする。
【００４９】この第１３の手段によれば、光学素子の屈
折率分布に起因する光スポットの間隔の像高間偏差を補
正することができる。
【００５０】第１４の手段は、第１３の手段において、
前記光スポット間隔の像高間偏差量が０．１以下である
ことを特徴とする。
【００５１】この第１４の手段によれば、光学素子の屈
折率分布に起因する光スポットの間隔の像高間偏差を、
成形用金型の形状補正を最小の補正量として補正するこ
とができる。
【００５２】第１５の手段は、第１３または第１４の手
段において、前記光学素子が、プラスチックにより形成
されていることを特徴とする。
【００５３】この第１５の手段によれば、充分な深度余
裕を持った安価なレンズを得ることができる。
【００５４】第１６の手段は、第１３、第１４または第
１５の手段において、前記光学素子の屈折率分布が、被
走査面において光スポットが走査する有効書込幅Ｗ（ｍ
ｍ）に対応するレンズの有効範囲内で、０．５×１０-6
以上であることを特徴とする。なお、屈折率分布の上限
については、ここでは特に限定しないが、金型の補正の
しやすさから考慮すると、５．０×１０-4以下とするこ
とが好ましい。
【００５５】この第１６の手段によれば、充分な深度余
裕を持った安価なレンズを得ることができる。
【００５６】第１７の手段は、第１３ないし第１６のう
ちいずれか１の手段において、前記光学素子が含まれる
光学系が、さらに１以上の第２の光学素子を有してお
り、かつ、前記光学素子が、主走査方向の位置毎に決ま
るレンズの光軸方向の厚さ（肉厚）の偏差量（この偏差
量は、光学素子の最も厚い肉厚をＤmax （ｍｍ）、最も
薄い肉厚をＤmin （ｍｍ）としたとき、１−Ｄmin ／Ｄ
max で定義される量である）が最も大きいことを特徴と
する。
【００５７】この第１７の手段によれば、光学素子の屈
折率分布に起因する光スポットの間隔の像高間偏差を効
果的に補正することができる。
【００５８】第１８の手段は、第１７の手段において、
前記光学素子の肉厚の偏差量が、被走査面において光ス
ポットが走査する有効書込幅Ｗ（ｍｍ）に対応するレン
ズの有効範囲内で、０．６５以上であることを特徴とす
る。
【００５９】この第１８の手段によれば、光学素子の屈
折率分布に起因する光スポットの間隔の像高間偏差を効
果的に補正することができる。
【００６０】第１９の手段は、第１３の手段ないし第１
６の手段のうちいずれか１の手段において、前記光学素
子が含まれる光学系が、さらに１以上の第２の光学素子
を有しており、かつ、前記光学素子が、副走査方向のパ
ワーが最も大きいことを特徴とする。
【００６１】この第１９の手段によれば、光学素子の屈
折率分布に起因する光スポットの間隔の像高間偏差を効
果的に補正することができる。
【００６２】第２０の手段は、複数の発光点を有するマ
ルチビーム用光源からの光ビームを光偏向器により偏向
させた偏向光ビームを、光学系により被走査面上に複数
の光スポットとして集光し、被走査面を光走査するマル
チビーム用光走査装置において、前記光学系が、第１３
の手段ないし第１９の手段のうちいずれか１の手段の光
学素子を少なくとも１つ含んで構成されたことを特徴と
する。
【００６３】この第２０の手段によれば、光学素子の屈
折率分布に起因する光スポットの間隔の像高間偏差が補
正された光走査装置を提供することができる。
【００６４】第２１の手段は、感光性の像担持体の被走
査面に対して光走査手段による走査を行って潜像を形成
し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成
装置において、前記像担持体の被走査面の走査を行う光
走査手段として、第１０の手段、第１１の手段、第１２
の手段、第２０の手段のうちいずれか１の手段の光走査
装置を用いたことを特徴とする。
【００６５】この第２１の手段によれば、光学素子の屈
折率分布に起因する光スポットの結像位置ずれ、光スポ
ットの間隔の像高間偏差を有効に補正された画像形成装
置を提供することができる。
【００６６】
【発明の実施の形態】以下、本発明による光学素子、該
光学素子を用いた光走査装置及び該光走査装置を用いた
画像形成装置の実施形態を図面により詳細に説明する。
【００６７】図３は本発明の一実施形態による光走査装
置の構成の要部を示す斜視図である。図３において、１
は発光源、２はカップリングレンズ、３はアパーチャ、
４はシリンドリカルレンズ、５は回転多面鏡（ポリゴン
ミラー）、６、７、１１はレンズ、８は折り曲げミラ
ー、９は感光体、１０はミラー、１２は受光素子であ
る。
【００６８】図３に示す本発明の一実施形態による光走
査装置は、マルチビーム方式の光走査装置の例であり、
発光源１の複数の発光源ｃｈ１〜ｃｈ４からの光ビーム
は、共通のカップリングレンズ２により以後の光学系に
カップリングされる。カップリングされた光ビームの形
態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光
束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となるこ
ともできる。カップリングレンズ２を透過した光ビーム
は、アパーチャ３の開口部を通過する際、光束周辺部を
遮断されて「ビーム整形」され、「線像結像光学系」で
あるシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカ
ルレンズ４は、パワーのない方向を主走査方向に向け、
副走査方向には正のパワーを持ち、入射してくるビーム
を副走査方向に集束させ、「光偏向器」である回転多面
鏡５の偏向反射面近傍に集光させる。
【００６９】回転多面鏡５の偏向反射面により反射され
た偏向光ビームは、回転多面鏡５の等速回転に伴い等角
速度的に偏向しつつ、「走査結像光学系」をなす２枚の
レンズ６、７を透過し、折り曲げミラー８により光路を
折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす光導電性の感
光体９上に、副走査方向に分離した複数の光スポットと
して集光され、これら複数の光スポットにより複数走査
線を同時走査する。
【００７０】なお、光ビームは、光走査に先立ってミラ
ー１０に入射し、レンズ１１により受光素子１２に集光
される。そして、受光素子１２の出力に基づいて光走査
の書込開始タイミングが決定される。また、前述したレ
ンズ６、７の一方あるいは両方として、本発明による光
学素子が使用される。
【００７１】次に、本発明による光学素子の具体的な幾
つかの実施例について詳細に説明する。以下に説明する
各実施例において、レンズ面の形状等は、以下のように
定義されるものとする。
【００７２】「主走査断面内における非円弧形状」主走
査断面内の近軸曲率半径をＲm 、光軸からの主走査方向
の距離をＹ、円錐定数をＫm 、高次の係数をＡ1 、Ａ
2 、Ａ3 、Ａ4 、Ａ5 、Ａ6 、……として、光軸方向の
デプスＸを、次に数１として示す多項式（式１）で表
す。
【００７３】
【数１】 （式１）において、奇数次の係数Ａ1 、Ａ3 、Ａ5 、…
…にゼロ以外の数値を代入したとき、主走査方向に非対
称形状となる。
【００７４】「副走査断面における曲率」副走査断面内
で曲率が主走査方向（光軸位置を原点とする座標Ｙで示
す）に変化する場合、副走査断面における曲率Ｃs
（Ｙ）は、高次の係数をＢ1 、Ｂ2 、Ｂ3 、Ｂ4 、Ｂ
5 、Ｂ6 、……として、次の数２として示す（式２）で
表すことができる。Ｒs (０)は、副走査断面内における
光軸上の曲率半径を表す。
【００７５】
【数２】 （式２）において、Ｙの奇数次の係数Ｂ1 、Ｂ3 、Ｂ
5 、……にゼロ以外の数値を代入したとき、副走査断面
内の曲率の変化が主走査方向に非対称となる。
【００７６】「副非円弧面」副走査断面の主走査方向の
位置をＹ、副走査方向の座標をＺとしたとき、副非円弧
面Ｘは、次の数３として示す（式３）で表すことができ
る。
【００７７】
【数３】 （式３）において、Ｃs は、前述の（式２）で定義され
たＣs （Ｙ）である。また、Ｋs は、次の（式４）で定
義される。
【００７８】 Ｋｓ＝Ｋs(０)＋Ｃ1・Ｙ＋Ｃ2・Ｙ2＋Ｃ3・Ｙ3＋Ｃ4・Ｙ4＋Ｃ5・Ｙ5＋…… …………（式４） （式３）において、奇数次の係数Ｆ1、Ｆ3、Ｆ5、…、
Ｇ1、Ｇ3、Ｇ5、……等にゼロ以外の数値を代入する
と、副走査断面内の非円弧量が主走査方向に非対称とな
る。
【００７９】すなわち、副非円弧面は、前述のように
「副走査断面内の形状が非円弧形状で、この副走査断面
内の非円弧形状が、主走査方向における副走査断面の位
置に応じて変化する面」であるが、（式３）において、
右辺の第１行は主走査方向の座標Ｙのみの関数で「主走
査断面内の形状」を表す。また、右辺の第２行以下は、
副走査断面のＹ座標が決まると、Ｚの各次数の係数は一
義的に決まり、座標Ｙにおける「副走査断面内の非円弧
形状」が定まる。
【００８０】なお、前述の解析表現は、ここに挙げたも
のに限らず、種々のものが可能であり、この発明におけ
る面形状は、前述した式による表現に限定されるもので
はない。
【００８１】「屈折率分布」レンズ内部に屈折率分布が
ある場合、屈折率分布ｎは、次の（式５）で表すことが
できる。ここで、ｎ0 は、基準屈折率分布を表す。
【００８２】 ｎ＝ｎ0＋ａ0＋ａ1・Ｙ＋ａ2・Ｙ2＋ａ3・Ｙ3＋ａ4・Ｙ4＋…… ＋(ｂ0＋ｂ1・Ｙ＋ｂ2・Ｙ2＋ｂ3・Ｙ3＋ｂ4・Ｙ4＋……)・Ｚ ＋(ｃ0＋ｃ1・Ｙ＋ｃ2・Ｙ2＋ｃ3・Ｙ3＋ｃ4・Ｙ4＋……)・Ｚ ＋(ｄ0＋ｄ1・Ｙ＋ｄ2・Ｙ2＋ｄ3・Ｙ3＋ｄ4・Ｙ4＋……)・Ｚ ＋(ｅ0＋ｅ1・Ｙ＋ｅ2・Ｙ2＋ｅ3・Ｙ3＋ｅ4・Ｙ4＋……)・Ｚ ： ： ： ……（５）
【００８３】［実施例１：請求項１〜６、１０、１１に
対応］図４は実施例１による光学素子としての結像走査
レンズを含む走査光学系を説明する図、図５、図６は実
施例１による光学素子（屈折率分布なし）の各面の主走
査方向と副走査方向との係数を表す図、図７は実施例１
による光学素子（屈折率分布あり）の屈折率分布の係数
を表す図、図８、図９は実施例１による光学素子（屈折
率分布あり）の各面の主走査方向と副走査方向との係数
を表す図、図１０は実施例１による光学素子の副走査方
向の結像位置を示す図であり、図４の符号は、図３の場
合と同一である。そして、図３におけるレンズ６が実施
例１による光学素子である。光走査装置の構成要素の条
件は、次のように定められる。
【００８４】・「光源１」 発光源数：１ 波長：７８０ｎｍ ・「カップリングレンズ」 焦点距離：８ｍｍ（１群１枚構成） カップリング作用：収束作用 ・「シリンドリカルレンズ」 副走査方向の焦点距離：２６．４７ｍｍ ・「ポリゴンミラー」 偏向反射面数：６ 内接円半径：１８ｍｍ ・光源側からのポリゴンミラーへの入射ビームと走査結
像光学系の光軸とがなす角：６０° ・「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデ
ータ」 データの表記の記号について説明すると次の通りであ
る。すなわち、曲率半径を、主走査方向につき「Ｒ
m 」、副走査方向につき「Ｒs 」、屈折率を「ｎ」で表
す。
【００８５】なお、以下のデータにおける「Ｒm 、Ｒ
s 」は、円弧形状以外については「近軸曲率半径」であ
る。また、ここで面番号０のＹは、偏向反射面に入射す
る光ビームが被走査面で基準となる像高０に到達すると
きの反射点と、面番号１の近軸位置との主走査方向の隔
たりを表す。面番号ｎ（ｎは２以降）のＹは、面番号ｎ
の近軸位置と面番号ｎ＋１の近軸位置との主走査方向の
隔たりを表す。
【００８６】そして、本発明の実施例１におけるレンズ
６を含む「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学
系のデータ」は、表１に示すようなものである。なお、
表１における面番号０、１、２は、それぞれ、ポリゴン
ミラーの偏向反射面、レンズ６の偏向反射面側の面、レ
ンズ６の偏向反射面側とは反対側の面である。
【００８７】
【表１】
【００８８】いま、レンズ６がガラス等による屈折率分
布のない材料であるとして、レンズを最適に設計すると
各面の主走査方向と副走査方向との係数は、図５、図６
に示すようなものとなる。そして、図５、図６に示すデ
ータに基づいて、ガラス等による屈折率分布のないレン
ズを製造して副走査方向の結像位置を測定した結果、図
１０（ａ）に示すような副走査方向の結像位置を得た。
【００８９】このとき、Ｆ／Ｗ＝０．１０３ｍｍ／２１
０ｍｍ＝０．０００５≦０．００２を満足している。
【００９０】今回、図５、図６に示すデータに基づい
て、光走査用レンズ（プラスチック成形）を製造し、そ
の屈折率分布を測定したところ、副走査方向８ｍｍ幅に
おいて、δｎ＝２．０×１０-4であった（０．５×１０
-6≦δｎ≦５．０×１０-4）。このときの屈折率分布の
係数を図７に示している。
【００９１】また、このときの副走査方向の結像位置を
図１０（ｂ）に示している。このとき、 Ｆ／Ｗ＝
１．５４４ｍｍ／２１０ｍｍ＝０．００７４であり、
０．００２以下を満足しない。
【００９２】そこで、実施例１では、この結像位置ずれ
を各像高毎に補正するように、レンズ６の各面の副走査
方向の係数を決定した。この係数を図８、図９に示す。
この図８、図９に示すデータに基づいて、光走査用レン
ズ（プラスチック成形）を製造し、副走査方向の結像位
置を測定したところ、副走査方向の結像位置は、図１０
（ｃ）に示すようなものとなった。このとき、 Ｆ／Ｗ＝０．０８４ｍｍ／２１０ｍｍ＝０．０００３≦
０．００２ を満足している。
【００９３】また、このとき、図１０（ｃ）から判るよ
うに、副走査方向の結像位置が約４．６ｍｍだけ被走査
面から遠ざかった位置にある。そこで、結像位置を被走
査面に戻す必要があるが、そのためには、シリンドリカ
ルレンズ４を光軸方向に−０．６ｍｍだけ移動させれば
よい。このときの副走査方向の結像位置を図１０（ｅ）
に示している。
【００９４】ちなみに、図８、図９に示す係数で屈折率
分布がないと仮定すると、副走査方向の結像位置は、図
１０（ｄ）に示すようになり、光スポットの結像位置
は、被走査面よりも＋側にある。
【００９５】［実施例２：請求項１〜８、１０〜１８、
２０に対応］図１１は実施例２による光学素子としての
結象走査レンズを含む走査光学系を説明する図、図１２
〜図１５は実施例２による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図、図
１６、図１７は実施例２による光学素子（屈折率分布あ
り）の屈折率分布の係数を表す図、図１８、図１９は実
施例２による光学素子（屈折率分布あり）の各面の主走
査方向と副走査方向との係数を表す図、図２０は実施例
２による光学素子の主走査方向と副走査方向との結像位
置を示す図である。図１１において、７はレンズであ
り、他の符号は、図３の場合と同一である。そして、図
１１におけるレンズ６、７が実施例２による光学素子で
ある。光走査装置の構成要素の条件は、次のように定め
られる。
【００９６】・「光源」 発光源数：４（ＬＤアレイ方式） 発光源ピッチ：１４μｍ 波長：７８０ｎｍ ・「カップリングレンズ」 焦点距離：２７ｍｍ（１群１枚） カップリング作用：コリメート作用 ・「シリンドリカルレンズ」 副走査方向の焦点距離：５８．７ｍｍ ・「ポリゴンミラー」 偏向反射面数：５ 内接円半径：２０ｍｍ ・光源側からのポリゴンミラーヘの入射ビームと走査結
像光学系の光軸とがなす角：６０° ・「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデ
ータ」 データの表記の記号については、実施例１で説明した通
りである。そして、本発明の実施例２におけるレンズ
６、７を含む「ポリゴンミラーと被走査面との間にある
光学系のデータ」は、表２に示すようなものである。な
お、表２における面番号０、１〜４は、それぞれ、ポリ
ゴンミラーの偏向反射面、レンズ６の偏向反射面側の
面、レンズ６の偏向反射面側とは反対側の面、レンズ７
の偏向反射面側の面、レンズ７の偏向反射面側とは反対
側の面である。
【００９７】
【表２】
【００９８】いま、レンズ６、７がガラス等による屈折
率分布のない材料であるとして、レンズを最適に設計す
ると各面の主走査方向と副走査方向との係数は、図１２
〜図１５に示すようなものとなる。そして、図１２〜図
１５に示すデータに基づいて、ガラス等による屈折率分
布のないレンズを製造して結像位置を測定した結果、図
２０（ａ）に示すような主走査方向と副走査方向との結
像位置を得た（点線は主走査方向、実線は副走査方
向）。
【００９９】このとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．１３３ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０４≦０．００２ Ｆ（副）／Ｗ＝０．０９９ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０３≦０．００２ を満足している。
【０１００】今回、図１２〜図１５に示すデータに基づ
いて、光走査用レンズ（プラスチック成形）６、７を製
造し、その屈折率分布を測定したところ、レンズは、副
走査方向４ｍｍ幅において、δｎ＝１．８４×１０-5、
レンズ７は、副走査方向８ｍｍ幅において、δｎ＝２．
１×１０-5であった（０．５×１０-6≦δｎ≦５．０×
１０-4）。このときの屈折率分布の係数を図１６、図１
７に示している。
【０１０１】また、このときの主走査方向、副走査方向
の結像位置を図２０（ｂ）に示している。このとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．１３３ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０４ Ｆ（副）／Ｗ＝０．７６５ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
２４ であり、副走査方向で０．００２以下を満足しない。
【０１０２】そこで、実施例２では、この結像位置ずれ
を各像高毎に補正するように、レンズ６の各面の副走査
方向の係数を決定した。この係数を図１８、図１９に示
す。レンズ６に注目しているのは、レンズ６の肉厚の偏
差量が最も大きいレンズであり、有効範囲内で０．６６
＞０．６５であるからである。この図１８、図１９に示
すデータに基づいて、光走査用レンズ（プラスチック成
形）を製造し、副走査方向の結像位置を測定したとこ
ろ、主走査方向、副走査方向の結像位置は、図２０
（ｃ）に示すようなものとなった。このとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．１３３ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０４≦０．００２ Ｆ（副）／Ｗ＝０．０３６ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０１≦０．００２ を満足している。
【０１０３】また、このとき、副走査方向の結像位置が
約０．６７ｍｍだけ被走査面から遠ざかった位置にあ
る。そこで、結像位置を被走査面に戻す必要があるが、
そのためには、シリンドリカルレンズ４を光軸方向に−
１．４ｍｍだけ移動させればよい。このときの副走査方
向の結像位置を図２０（ｅ）に示している。また、この
ときの光スポットの間隔の像高間偏差量は、０．０４８
であり、０．１以下を満足する。
【０１０４】ちなみに、図１８、図１９に示す係数で屈
折率分布がないと仮定すると、主走査方向、副走査方向
の結像位置は、図２０（ｄ）に示すようになり、光スポ
ットの結像位置は、被走査面よりも＋側にある。
【０１０５】［実施例３：請求項１〜６、９〜１６、１
９、２０に対応］図２１、図２２は実施例３による光学
素子（屈折率分布あり）７の各面の副走査方向の係数を
表す図、図２３は実施例３による光学素子の主走査方向
と副走査方向との結像位置を示す図である。
【０１０６】実施例３は、図１１に示す実施例２による
光学素子としての結象走査レンズを含む走査光学系と同
一であり、実施例２と異なるのは、レンズ６、７の屈折
率分布で発生した結像位置ずれを各像高毎に補正するよ
うに、レンズ７の各面の副走査方向の係数を決定したこ
とである。この係数を図２１、図２２に示す。レンズ７
に注目しているのは、レンズ７の副走査方向のパワーが
最も大きいレンズだからである。このときの主走査方
向、副走査方向の結像位置を図２３（ａ）に示す。この
とき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．１３３ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０４≦０．００２ Ｆ（副）／Ｗ＝０．０２７ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
００８≦０．００２ を満足している。
【０１０７】また、このとき副走査方向の結像位置は、
約０．６７ｍｍだけ被走査面から遠ざかった位置にあ
る。そこで、結像位置を被走査面に戻す必要があるが、
そのためには、シリンドリカルレンズ４を光軸方向に−
１．４ｍｍだけ移動させればよい。このときの主走査方
向、副走査方向の結像位置を図２３（ｃ）に示す。ま
た、このとき、光スポットの間隔の像高間偏差量は０．
０４７であり、０．１以下を満足する。
【０１０８】ちなみに、この係数で屈折率分布がないと
仮定すると、主走査方向、副走査方向の結像位置は図２
３（ｂ）に示すようになり、光スポットの結像位置は被
走査面よりも＋側にある。
【０１０９】［実施例４：請求項１〜６、９〜１２に対
応］図２４は実施例４による光学素子としての結象走査
レンズを含む走査光学系を説明する図、図２５、図２６
は実施例４による光学素子（屈折率分布なし）６−１の
各面の副走査方向の係数を表す図、図２７は実施例４に
よる光学素子（屈折率分布あり）６−１の屈折率分布の
係数を表す図、図２８、図２９は実施例４による光学素
子（屈折率分布あり）１７の各面の主走査方向と副走査
方向との係数を表す図、図３０は実施例４による光学素
子の主走査方向と副走査方向との結像位置を示す図であ
る。図２４において、６−１、６−２、７はレンズであ
り、他の符号は、図３の場合と同一である。そして、図
２４におけるレンズ６−１、６−２、７が実施例４によ
る光学素子である。光走査装置の構成要素の条件は、次
のようにの定められる。
【０１１０】・「光源」 発光源数：２（２ＬＤ方式） 波長：６５０ｎｍ ・「カップリングレンズ」 焦点距離：１５ｍｍ（１群１枚） カップリング作用：コリメート作用 ・「シリンドリカルレンズ」 副走査方向の焦点距離：１７７．７６ｍｍ ・「ポリゴンミラー」 偏向反射面数：６ 内接円半径：２５ｍｍ ・光源側からのポリゴンミラーヘの入射ビームと走査結
像光学系の光軸とがなす角：６０° ・「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデ
ータ」 データの表記の記号については、実施例１で説明した通
りである。そして、本発明の実施例４におけるレンズ６
−１、６−２、７を含む「ポリゴンミラーと被走査面と
の間にある光学系のデータ」は、表３に示すようなもの
である。なお、表３における面番号０、１〜６は、それ
ぞれ、ポリゴンミラーの偏向反射面、レンズ６−１の偏
向反射面側の面、レンズ６−１の偏向反射面側とは反対
側の面、レンズ６−２の偏向反射面側の面、レンズ６−
２の偏向反射面側とは反対側の面、レンズ７の偏向反射
面側の面、レンズ７の偏向反射面側とは反対側の面であ
る。
【０１１１】
【表３】
【０１１２】実施例４は、走査光学系に含まれるレンズ
６−１、６−２、７のうち、レンズ６−１とレンズ７が
プラスチック成形であり、レンズ６−１が前述の（式
２）で表される「副走査断面における曲率が主走査方向
に非対称に変化する面」となっている。このときのレン
ズ６−１の各面の副走査方向の係数を図２５、図２６に
示す。
【０１１３】いま、レンズ６−１がガラス等による屈折
率分布のない材料であるとして、レンズ６−１を最適に
設計すると各面の副走査方向の係数は、図２５、図２６
に示すようなものとなる。そして、図２５、図２６に示
すデータに基づいて、ガラス等による屈折率分布のない
レンズを製造して結像位置を測定した結果、図３０
（ａ）に示すような主走査方向と副走査方向との結像位
置を得た（点線は主走査方向、実線は副走査方向）。こ
のとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．３７２ｍｍ／４３１．８ｍｍ＝０．
０００９≦０．００２ Ｆ（副）／Ｗ＝０．２０１ｍｍ／４３１．８ｍｍ＝０．
０００５≦０．００２ を満足している。
【０１１４】今回、図２５、図２６に示すデータに基づ
いて、光走査用レンズ（プラスチック成形）６−１を製
造し、その屈折率分布を測定したところ、レンズは、副
走査方向４ｍｍ幅において、δｎ＝３．６４×１０-5で
あった（０．５×１０-6≦δｎ≦５．０×１０-4）。こ
のときの屈折率分布の係数を図２７に示している。
【０１１５】また、このときの主走査方向、副走査方向
の結像位置を図３０（ｂ）に示している。このとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．３７２ｍｍ／４３１．８ｍｍ＝０．
０００９ Ｆ（副）／Ｗ＝０．９５９ｍｍ／４３１．８ｍｍ＝０．
００２２ であり、副走査方向で０．００２以下を満足しない。
【０１１６】そこで、実施例４では、この結像位置ずれ
を各像高毎に補正するように、レンズ７の各面の副走査
方向の係数を決定した。この係数を図２８、図２９に示
している。レンズ７に注目しているのは、レンズ７の副
走査方向のパワーが最も大きいレンズだからである。
【０１１７】また、このときの主走査方向、副走査方向
の結像位置を図３０（ｃ）に示す。このとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．３７２ｍｍ／４３１．８ｍｍ＝０．
０００９≦０．００２ Ｆ（副）／Ｗ＝０．０１１ｍｍ／４３１．８ｍｍ＝０．
００００３≦０．００２ を満足している。
【０１１８】また、このとき、副走査方向の結像位置が
約１．４ｍｍだけ被走査面から遠ざかった位置にある。
そこで、結像位置を被走査面に戻す必要があるが、その
ためには、シリンドリカルレンズ４を光軸方向に−３．
２ｍｍだけ移動させればよい。このときの副走査方向の
結像位置を図３０（ｅ）に示している。また、このとき
の光スポットの間隔の像高間偏差量は、０．０７３であ
り、０．１以下を満足する。
【０１１９】ちなみに、図２８、図２９に示す係数で屈
折率分布がないと仮定すると、主走査方向、副走査方向
の結像位置は、図３０（ｄ）に示すようになり、光スポ
ットの結像位置は、被走査面よりも＋側にある。
【０１２０】［実施例５：請求項１〜８、１０〜１８、
２０に対応］図３１は実施例５による光学素子としての
結象走査レンズを含む走査光学系を説明する図、図３２
〜図３５は実施例５による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図、図
３６、図３７は実施例５による光学素子（屈折率分布あ
り）の屈折率分布の係数を表す図、図３８、図３９は実
施例５による光学素子（屈折率分布あり）６の各面の主
走査方向と副走査方向との係数を表す図、図４０は実施
例５による光学素子の主走査方向と副走査方向との結像
位置を示す図であり、図３１の符号は、図１１の場合と
同一である。そして、図３１におけるレンズ６、７が実
施例５による光学素子である。光走査装置の構成要素の
条件は、次のように定められる。
【０１２１】・「光源」 発光源数：４（ＬＤアレイ方式） 発光源ピッチ：１４μｍ 波長：７８０ｎｍ ・「カップリングレンズ」 焦点距離：２７ｍｍ（１群１枚） カップリング作用：コリメート作用 ・「シリンドリカルレンズ」 副走査方向の焦点距離：４６．９５ｍｍ ・「ポリゴンミラー」 偏向反射面数：５ 内接円半径：１８ｍｍ ・光源側からのポリゴンミラーヘの入射ビームと走査結
像光学系の光軸とがなす角：６０° ・「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデ
ータ」 データの表記の記号については、実施例１で説明した通
りである。そして、本発明の実施例５におけるレンズ
６、７を含む「ポリゴンミラーと被走査面との間にある
光学系のデータ」は、表４に示すようなものである。な
お、表４における面番号０、１〜４は、それぞれ、ポリ
ゴンミラーの偏向反射面、レンズ６の偏向反射面側の
面、レンズ６の偏向反射面側とは反対側の面、レンズ７
の偏向反射面側の面、レンズ７の偏向反射面側とは反対
側の面である。
【０１２２】
【表４】
【０１２３】いま、レンズ６、７がガラス等による屈折
率分布のない材料であるとして、レンズを最適に設計す
ると各面の主走査方向と副走査方向との係数は、図３２
〜図３５に示すようなものとなる。そして、図３２〜図
３５に示すデータに基づいて、ガラス等による屈折率分
布のないレンズを製造して結像位置を測定した結果、図
４０（ａ）に示すような主走査方向と副走査方向との結
像位置を得た（点線は主走査方向、実線は副走査方
向）。
【０１２４】このとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．０５７ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０２≦０．００２ Ｆ（副）／Ｗ＝０．０２６ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
００８≦０．００２ を満足している。
【０１２５】今回、図３２〜図３５に示すデータに基づ
いて、光走査用レンズ（プラスチック成形）６、７を製
造し、その屈折率分布を測定したところ、レンズは、副
走査方向４ｍｍ幅において、δｎ＝２．９×１０-5、レ
ンズ７は、副走査方向８ｍｍ幅において、δｎ＝３．１
６×１０-5であった（０．５×１０-6≦δｎ≦５．０×
１０-4）。このときの屈折率分布の係数を図３６、図３
７に示している。
【０１２６】また、このときの主走査方向、副走査方向
の結像位置を図４０（ｂ）に示している。このとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．０５７ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０２ Ｆ（副）／Ｗ＝１．０２７ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
３２ であり、副走査方向で０．００２以下を満足しない。
【０１２７】そこで、実施例５では、この結像位置ずれ
を各像高毎に補正するように、レンズ６の各面の副走査
方向の係数を決定した。この係数を図３８、図３９に示
す。レンズ６に注目しているのは、レンズ６の肉厚の偏
差量が最も大きいレンズであり、有効範囲内で０．６９
＞０．６５であるからである。この図３８、図３９に示
すデータに基づいて、光走査用レンズ（プラスチック成
形）を製造し、副走査方向の結像位置を測定したとこ
ろ、主走査方向、副走査方向の結像位置は、図４０
（ｃ）に示すようなものとなった。このとき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．０５７ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０２≦０．００２ Ｆ（副）／Ｗ＝０．０１１ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
００３≦０．００２ を満足している。
【０１２８】また、このとき、副走査方向の結像位置
は、約１．２ｍｍだけ被走査面から遠ざかった位置にあ
る。そこで、結像位置を被走査面に戻す必要があるが、
そのためには、シリンドリカルレンズ４を光軸方向に−
１．５ｍｍだけ移動させればよい。このときの、主走査
方向、副走査方向の結像位置は、図４０（ｅ）に示すよ
うになる。また、このとき、光スポットの間隔の像高間
偏差量は０．０４５であり、０．１以下を満足する。
【０１２９】ちなみに、図３８、図３９に示す係数で屈
折率分布がないと仮定すると、主走査方向、副走査方向
の結像位置は図４０（ｄ）に示すようになり、光スポッ
トの結像位置は被走査面よりも＋側にある。
【０１３０】［実施例６：請求項１〜６、９〜１６、１
９、２０に対応］図４１、図４２は実施例６による光学
素子（屈折率分布あり）７の各面の主走査方向と副走査
方向との係数を表す図、図４３は実施例６による光学素
子の主走査方向と副走査方向との結像位置を示す図であ
る。
【０１３１】実施例６は、図３１に示す実施例５による
光学素子としての結象走査レンズを含む走査光学系と同
一であり、実施例５と異なるのは、レンズ６、７の屈折
率分布で発生した結像位置ずれを各像高毎に補正するよ
うに、レンズ７の各面の副走査方向の係数を決定したこ
とである。この係数を図４１、図４２に示す。レンズ７
に注目しているのは、レンズ７の副走査方向のパワーが
最も大きいレンズだからである。このときの主走査方
向、副走査方向の結像位置を図４３（ａ）に示す。この
とき、 Ｆ（主）／Ｗ＝０．０５７ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
０２≦０．００２ Ｆ（副）／Ｗ＝０．０１１ｍｍ／３２３ｍｍ＝０．００
００３４≦０．００２ を満足している。
【０１３２】また、このとき、副走査方向の結像位置は
約１．２ｍｍだけ被走査面から遠ざかった位置にある。
そこで、結像位置を被走査面に戻す必要があるが、その
ためには、シリンドリカルレンズ４を光軸方向に−１．
５ｍｍだけ移動させればよい。このときの主走査方向、
副走査方向の結像位置を図４３（ｃ）に示す。また、こ
のとき、光スポットの間隔の像高間偏差量は０．０４５
であり、０．１以下を満足する。
【０１３３】ちなみに、図４１、図４２に示す係数で屈
折率分布がないと仮定すると、主走査方向、副走査方向
の結像位置は、図４３（ｂ）に示すようになり、光スポ
ットの結像位置は被走査面よりも＋側にある。
【０１３４】［実施例７：請求項２１に対応］図４４は
本発明による光走査装置を備えた画像形成装置の実施形
態の構成を示す図であり、次に、本発明の応用例として
のレーザプリンタについて説明する。図４４において、
１００はレーザプリンタ、１１１は潜像担持体、１１２
は帯電ローラ、１１３は現像装置、１１４は転写ロー
ラ、１１５はクリーニング装置、１１６は定着装置、１
１７は光走査装置、１１８は用紙カセット、１１９はレ
ジストローラ対、１２０は給紙コロ、１２１は搬送路、
１２２は廃紙ローラ、１２３はトレイである。
【０１３５】図４４に示す画像形成装置は、レーザプリ
ンタ１００であり、潜像担持体１１１として、円筒状に
形成された光導電性の感光体を有している。潜像担持体
１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１
２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング
装置１１５が配備されている。帯電手段としては、コロ
ナチャージャを用いることもできる。また、レーザビー
ムＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けら
れ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で光書込
による露光が行われるようになっている。
【０１３６】画像形成を行うとき、光導電性の感光体で
ある像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表
面が帯電ローラ１１２により均一に帯電され、光走査装
置１１７のレーザビームＬＢの光書込による露光を受け
て静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、所謂
「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。この静
電潜像は、現像装置１１３により反転現像され、像担持
体１１１上にトナー画像が形成される。
【０１３７】転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画
像形成装置であるレーザプリンタ１００本体に脱着可能
であり、図４４に示すように装着された状態において、
収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０に
より給紙される。給紙された転写紙Ｐは、その先端部を
レジストローラ対１１９に銜えられる。レジストローラ
対１１９は、像担持体１１１上のトナー画像が転写位置
へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｐを転写
部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、転写部におい
てトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用
によりトナー画像が静電転写される。トナー画像を転写
された転写紙Ｐは、定着装置１１６へ送られ、定着装置
１１６においてトナー画像が定着され、搬送路１２１を
通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出
される。
【０１３８】トナー画像が転写された後の像担持体１１
１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニン
グされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【０１３９】前述したレーザプリンタ１００において、
光走査装置１１７として、実施例１〜６に説明した光学
素子を有する光走査装置を用いることにより、極めて良
好な画像形成を実行することができる。また、図４４で
は、本発明の応用例として、レーザプリンタを挙げて説
明したが、本発明は、デジタル複写機、レーザファクシ
ミリ等に適用することもできる。
【０１４０】前述で説明した実施例１〜実施例６は、全
て面の形状だけで光学素子を補正するとして説明した
が、本発明は、光学素子の肉厚も補正するようにするこ
ともでき、本発明は、面の形状だけを補正することに限
定されない。
【０１４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
学素子としての走査レンズの屈折率分布に起因する光ス
ポットの結像位置ずれ、光スポットの間隔の像高間偏差
を有効に補正することができる光学素子を提供すること
ができる。この光学素子は、光走査装置に用いて有効で
あり、また、この光走査装置は、画像形成装置に用いて
有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるレンズの屈折率分布の一例を説
明図的に示す図である。
【図２】屈折率分布の有無による光スポット径とデフォ
ーカス量との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による光走査装置の構成の
要部を示す斜視図である。
【図４】実施例１による光学素子としての結象走査レン
ズを含む走査光学系を説明する図である。
【図５】実施例１による光学素子（屈折率分布なし）の
各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（その
１）である。
【図６】実施例１による光学素子（屈折率分布なし）の
各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（その
２）である。
【図７】実施例１による光学素子（屈折率分布あり）の
屈折率分布の係数を表す図である。
【図８】実施例１による光学素子（屈折率分布あり）の
各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（その
１）である。
【図９】実施例１による光学素子（屈折率分布あり）の
各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（その
２）である。
【図１０】実施例１による光学素子の副走査方向の結像
位置を示す図である。
【図１１】実施例２による光学素子としての結象走査レ
ンズを含む走査光学系を説明する図である。
【図１２】実施例２による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の１）である。
【図１３】実施例２による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の２）である。
【図１４】実施例２による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の３）である。
【図１５】実施例２による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の４）である。
【図１６】実施例２による光学素子（屈折率分布あり）
の屈折率分布の係数を表す図（その１）である。
【図１７】実施例２による光学素子（屈折率分布あり）
の屈折率分布の係数を表す図（その２）である。
【図１８】実施例２による光学素子（屈折率分布あり）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の１）である。
【図１９】実施例２による光学素子（屈折率分布あり）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の２）である。
【図２０】実施例２による光学素子の主走査方向と副走
査方向との結像位置を示す図である。
【図２１】実施例３による光学素子（屈折率分布あり）
７の各面の副走査方向の係数を表す図（その１）であ
る。
【図２２】実施例３による光学素子（屈折率分布あり）
７の各面の副走査方向の係数を表す図（その２）であ
る。
【図２３】実施例３による光学素子の主走査方向と副走
査方向との結像位置を示す図である。
【図２４】実施例４による光学素子としての結象走査レ
ンズを含む走査光学系を説明する図である。
【図２５】実施例４による光学素子（屈折率分布なし）
６−１の各面の副走査方向の係数を表す図（その１）で
ある。
【図２６】実施例４による光学素子（屈折率分布なし）
６−１の各面の副走査方向の係数を表す図（その２）で
ある。
【図２７】実施例４による光学素子（屈折率分布あり）
６−１の屈折率分布の係数を表す図である。
【図２８】実施例４による光学素子（屈折率分布あり）
１７の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図
（その１）である。
【図２９】実施例４による光学素子（屈折率分布あり）
１７の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図
（その２）である。
【図３０】実施例４による光学素子の主走査方向と副走
査方向との結像位置を示す図である。
【図３１】実施例５による光学素子としての結象走査レ
ンズを含む走査光学系を説明する図である。
【図３２】実施例５による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の１）である。
【図３３】実施例５による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の２）である。
【図３４】実施例５による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の３）である。
【図３５】実施例５による光学素子（屈折率分布なし）
の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図（そ
の４）である。
【図３６】実施例５による光学素子（屈折率分布あり）
の屈折率分布の係数を表す図（その１）である。
【図３７】実施例５による光学素子（屈折率分布あり）
の屈折率分布の係数を表す図（その２）である。
【図３８】実施例５による光学素子（屈折率分布あり）
６の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図
（その１）である。
【図３９】実施例５による光学素子（屈折率分布あり）
６の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図
（その２）である。
【図４０】実施例５による光学素子の主走査方向と副走
査方向との結像位置を示す図である。
【図４１】実施例６による光学素子（屈折率分布あり）
７の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図
（その１）である。
【図４２】実施例６による光学素子（屈折率分布あり）
７の各面の主走査方向と副走査方向との係数を表す図
（その２）である。
【図４３】実施例６による光学素子の主走査方向と副走
査方向との結像位置を示す図である。
【図４４】本発明による光走査装置を備えた画像形成装
置の実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 発光源 ２ カップリングレンズ ３ アパーチャ ４ シリンドリカルレンズ ５ 回転多面鏡（ポリゴンミラー） ６、７、７−１、１１ レンズ ８ 折り曲げミラー ９ 感光体 １０ ミラー １２ 受光素子 １００ レーザプリンタ １１１ 潜像担持体 １１２ 帯電ローラ １１３ 現像装置 １１４ 転写ローラ １１５ クリーニング装置 １１６ 定着装置 １１７ 光走査装置 １１８ 用紙カセット １１９ レジストローラ対 １２０ 給紙コロ １２１ 搬送路 １２２ 廃紙ローラ １２３ トレイ
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ (72)発明者 厚海 広道 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2C362 AA07 BA04 BA48 BA86 2H045 CA04 CA34 CA55 CA62 CA68 2H087 KA08 KA18 KA19 LA22 PA01 PA02 PA17 PB01 PB02 QA02 QA07 RA08 RA45 5C051 AA02 CA07 DB22 DB30 5C072 AA03 DA02 HA02 HA09 HA13 XA05

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源からの光ビームを光偏向器により偏
    向させた偏向光ビームを、光学系により被走査面上に光
    スポットとして集光し、被走査面を光走査する光走査装
    置に用いられる光学素子において、 前記光学素子は、前記光学系に含まれる屈折率が均一で
    ない屈折率分布を有し、その形状が、前記屈折率分布に
    よる光スポットの結像位置ずれを各像高毎に補正するよ
    うに形成されていることを特徴とする光学素子。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光学素子において、 前記光学素子の形状が、前記屈折率分布による光スポッ
    トの結像位置ずれの像高間偏差量を小さく補正するよう
    に形成されていることを特徴とする光学素子。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の光学素子におい
    て、 前記被走査面において光スポットが走査する有効書込幅
    をＷ（ｍｍ）、光スポットの結像位置ずれの像高間偏差
    量をＦ（ｍｍ）としたときに、Ｆ／Ｗが０．００２以下
    であることを特徴とする光学素子。
  4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の光学素子に
    おいて、 前記光学素子が、該光学素子の屈折率分布がない、すな
    わち、屈折率が均一である場合に決まる光スポットの結
    像位置が、被走査面に対し光偏向器と反対側を＋側と定
    義したとき、被走査面よりも＋側にあることを特徴とす
    る光学素子。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４のうちいずれか１記載
    の光学素子において、 前記光学素子は、プラスチックにより形成されているこ
    とを特徴とする光学素子。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし５のうちいずれか１記載
    の光学素子において、 前記光学素子の屈折率分布が、被走査面において光スポ
    ットが走査する有効書込幅Ｗ（ｍｍ）に対応するレンズ
    の有効範囲内で、０．５×１０-6以上であることを特徴
    とする光学素子。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６のうちいずれか１記載
    の光学素子において、 前記光学素子が含まれる光学系は、さらに１以上の第２
    の光学素子を有しており、 かつ、前記光学素子は、主走査方向の位置毎に決まるレ
    ンズの光軸方向の厚さ（肉厚）の偏差量（この偏差量
    は、光学素子の最も厚い肉厚をＤmax （ｍｍ）、最も薄
    い肉厚をＤmin （ｍｍ）としたとき、１−Ｄmin ／Ｄ
    max で定義される量である）が最も大きいことを特徴と
    する光学素子。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の光学素子において、 前記光学素子の肉厚の偏差量が、被走査面において光ス
    ポットが走査する有効書込幅Ｗ（ｍｍ）に対応するレン
    ズの有効範囲内で、０．６５以上であることを特徴とす
    る光学素子。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし６のうちいずれか１記載
    の光学素子において、 前記光学素子が含まれる光学系は、さらに１以上の第２
    の光学素子を有しており、 かつ、前記光学素子が、副走査方向のパワーが最も大き
    いことを特徴とする光学素子。
  10. 【請求項１０】 光源からの光ビームを光偏向器により
    偏向させた偏向光ビームを、光学系により被走査面上に
    光スポットとして集光し、被走査面を光走査する光走査
    装置において、 前記光学系は、請求項１ないし９のうちいずれか１記載
    の光学素子を少なくとも１つ含んで構成されたことを特
    徴とする光走査装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の光走査装置におい
    て、 光スポットの結像位置を光軸方向に移動させる調整手段
    を有することを特徴とする光走査装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１０または１１記載の光走査装
    置において、 前記光源が、複数の発光点を有するマルチビーム用光源
    であることを特徴とする光走査装置。
  13. 【請求項１３】 複数の発光点を有するマルチビーム用
    光源からの光ビームを光偏向器により偏向させた偏向光
    ビームを、光学系により被走査面上に複数の光スポット
    として集光し、被走査面を光走査するマルチビーム用光
    走査装置に用いられる光学素子において、 前記光学素子は、前記光学系に含まれる屈折率が均一で
    ない屈折率分布を有し、その形状が、前記屈折率分布に
    よる被走査面上の光スポット間隔の像高間偏差量（この
    像高間偏差量は、被走査面上における光スポットの間隔
    の最大値をβma x （μｍ）、最小値をβmin（μｍ） と
    したとき、１−βmin／βmaxで定義される量である）を
    補正するように形成されていることを特徴とする光学素
    子。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の光学素子において、 前記光スポット間隔の像高間偏差量が０．１以下である
    ことを特徴とする光学素子。
  15. 【請求項１５】 請求項１３または１４記載の光学素子
    において、 前記光学素子は、プラスチックにより形成されているこ
    とを特徴とする光学素子。
  16. 【請求項１６】 請求項１３、１４または１５記載の光
    学素子において、 前記光学素子の屈折率分布が、被走査面において光スポ
    ットが走査する有効書込幅Ｗ（ｍｍ）に対応するレンズ
    の有効範囲内で、０．５×１０-6以上であることを特徴
    とする光学素子。
  17. 【請求項１７】 請求項１３ないし１６のうちいずれか
    １記載の光学素子において、 前記光学素子が含まれる光学系は、さらに１以上の第２
    の光学素子を有しており、 かつ、前記光学素子は、主走査方向の位置毎に決まるレ
    ンズの光軸方向の厚さ（肉厚）の偏差量（この偏差量
    は、光学素子の最も厚い肉厚をＤmax （ｍｍ）、最も薄
    い肉厚をＤmin （ｍｍ）としたとき、１−Ｄmin ／Ｄ
    max で定義される量である）が最も大きいことを特徴と
    する光学素子。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の光学素子において、 前記光学素子の肉厚の偏差量が、被走査面において光ス
    ポットが走査する有効書込幅Ｗ（ｍｍ）に対応するレン
    ズの有効範囲内で、０．６５以上であることを特徴とす
    る光学素子。
  19. 【請求項１９】 請求項１３ないし１６のうちいずれか
    １記載の光学素子において、 前記光学素子が含まれる光学系は、さらに１以上の第２
    の光学素子を有しており、 かつ、前記光学素子が、副走査方向のパワーが最も大き
    いことを特徴とする光学素子。
  20. 【請求項２０】 複数の発光点を有するマルチビーム用
    光源からの光ビームを光偏向器により偏向させた偏向光
    ビームを、光学系により被走査面上に複数の光スポット
    として集光し、被走査面を光走査するマルチビーム用光
    走査装置において、 前記光学系は、請求項１３ないし１９のうちいずれか１
    記載の光学素子を少なくとも１つ含んで構成されたこと
    を特徴とするマルチビーム用光走査装置。
  21. 【請求項２１】 感光性の像担持体の被走査面に対して
    光走査手段による走査を行って潜像を形成し、該潜像を
    現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置におい
    て、 前記像担持体の被走査面の走査を行う光走査手段とし
    て、請求項１０、１１、１２、２０のうちいずれか１記
    載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装
    置。
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