JP3500873B2 - 走査光学系 - 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、走査光学系に関す
るものであり、更に詳しくは、プリンタやデジタル複写
機の画像書き込み手段に好適な走査光学系に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光源から射出された光束を偏
向する偏向器と、偏向された光束を被走査面上に結像さ
せる結像レンズと、によって、被走査面の走査を行う走
査光学系が、プリンタやデジタル複写機の画像書き込み
手段に用いられている。このような走査光学系に偏向器
としてポリゴンミラーを用いた場合、ポリゴンミラーの
反射面(以下「ポリゴン反射面」ともいう。)の傾き誤差
に起因して、被走査面に形成される１ライン画像に位置
ズレ(言い換えれば、ピッチむら)が発生することがあっ
た。

【０００３】上記位置ズレを補正するため、ポリゴン反
射面と被走査面とを副走査方向において光学的に共役に
する構成が知られている(以下、このような副走査方向
の光学系の構成を「面倒れ補正光学系」と記す。)。こ
の面倒れ補正光学系を採用した走査光学系によると、通
常、光源から射出された光束は、ポリゴン反射面近傍
で、一旦、主走査方向に延びた線状に結像され、その
後、主走査方向と副走査方向とで異なる作用を行う結像
レンズによって、被走査面上に結像される。

【０００４】光束の偏向走査はポリゴンミラーの回転に
よって行われるが、このポリゴンミラーの回転が、ポリ
ゴン反射面で反射される光束の副走査方向の結像位置
を、結像レンズの光軸を中心として非対称に変化させ
る。つまり、ポリゴンミラーが回転することによって、
副走査方向における光束の結像位置とポリゴン反射面で
の光束の反射点(即ち、偏向点)との相対的な位置関係が
逐次変化し、光束の副走査方向の結像位置が偏向点より
前側にある状態と偏向点より後側にある状態とが生じて
しまうのである。その結果、副走査方向においては結像
レンズの物点位置(つまり、物体距離)が逐次変化するこ
とになり、副走査方向における被走査面又はその近傍で
の光軸方向の結像位置(言い換えれば、副走査方向の像
面湾曲)が、結像レンズの光軸を中心として主走査方向
の走査の上流側と下流側とで非対称に変化してしまうの
である。

【０００５】このような問題を解決するため、特開平５
−２１４５号公報では、主走査方向と副走査方向とで屈
折力の異なるトーリックレンズを結像レンズに用い、ト
ーリックレンズの中心軸を他のレンズの光軸から離間さ
せて配置した走査光学系が提案されている。また、特公
平７−６９５２１号公報では、結像レンズの焦点距離が
主走査方向と副走査方向とで異なり、副走査方向の焦点
距離が結像レンズの中心軸から主走査方向に離れるに従
って左右非対称に単調増加する走査光学系が提案されて
いる。

【０００６】また、従来の走査光学系では、光学系の副
走査方向の倍率(即ち、副走査倍率)が、ポリゴン反射面
での偏向角ごとに異なっている。つまり、従来の走査光
学系によると、結像レンズの中心部を透過する光束の副
走査倍率に比べて、結像レンズの周辺部を透過する光束
の副走査倍率の方が小さくなってしまうのである。

【０００７】このように、ポリゴン反射面での偏向角ご
とに副走査倍率が異なっていると、ボウと呼ばれる被走
査面上での像点の位置ずれ誤差に対する感度が高くなる
といった問題が生じる。ここで、ボウとは、アナモフィ
ックな結像レンズの母線がポリゴン反射面に面倒れ誤差
がないときの被走査面に対して副走査方向にシフトして
いる場合(つまり、アナモフィックな結像レンズの母線
と主走査方向とが一致していない場合)、ポリゴン反射
面に面倒れ誤差が発生している場合、及び前記結像レン
ズの誤差(副走査方向のシフト)と面倒れ誤差とを両方と
も有している場合に発生する、１ライン画像が円弧状に
湾曲して形成される現象のことをいう。また、副走査方
向のビーム径が一定にならないといった問題も生じる。

【０００８】このような問題を解決するには、走査光学
系の副走査倍率がポリゴン反射面での偏向角によらず略
一定になるような結像レンズを設計すればよい。そし
て、このような結像レンズの一例として、結像レンズ中
にＴＳＬ(Transformed SaddleLens)を用いた走査光学系
が、米国特許第4,804,981号明細書で提案されている。
ここで、ＴＳＬとは、主走査方向には屈折力が無く副走
査方向にのみ屈折力を有しているとともに、中心部から
主走査方向に遠ざかるに従って副走査方向の曲率半径が
大きくなる形状の面を有するレンズのことをいう。この
ＴＳＬをアナモフィックな結像レンズとして用いること
によって、走査光学系の副走査倍率をポリゴン反射面で
の偏向角によらず略一定にすることができ、ボウが発生
しにくく、副走査方向のビーム径も一定になる走査光学
系を実現することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】通常、結像レンズの主
走査方向の屈折力は、光束を被走査面上で結像させると
ともに、ポリゴンミラーによって等角速度で偏向された
光束を被走査面において略等速度で走査させる作用を有
している。ところが、前述の特開平５−２１４５号公報
で提案されている走査光学系では、主走査方向にも屈折
力を有するトーリックレンズの中心軸を他のレンズの光
軸から離間させているため、主走査方向の結像性能が劣
化して、主走査方向の像面湾曲や歪曲収差(ｆθ特性)が
新たに発生するといった問題が生じてしまう。

【００１０】前述の特公平７−６９５２１号公報で提案
されている走査光学系では、副走査倍率が高い場合、副
走査方向の像面湾曲を充分に補正することが困難であ
り、さらに、結像レンズの位置誤差や製造誤差の感度が
大きくなるといった問題が生じてしまう。また、結像レ
ンズの主走査方向の曲率半径には主走査方向の性能を出
すための制約があるので、副走査方向の像面湾曲を充分
に補正するための設計自由度がないといった問題もあ
る。

【００１１】前述のＴＳＬ(米国特許第4,804,981号)の
ように副走査方向の屈折力が主走査方向の入射位置によ
り変化しているレンズでは、ガラス等を直接加工するこ
とによって製造を行うことは、その形状からいって難し
い。したがって、プラスチックを成形加工することによ
って製造することが望ましい。このようなレンズのプラ
スチック成形型は、トーリックレンズに対する成形型の
ように形状が中心軸に対して回転対称ではないため、旋
盤によって加工することができず、フライス盤にて加工
する必要がある。しかし、旋盤加工とフライス盤加工と
を比較した場合、フライス盤加工の方が高精度加工を行
うことは難しいため、高精度のレンズを製造することが
困難であり、一定の形状誤差が生じることは避けられな
い。レンズが大きな形状誤差を有している場合(特に、
副走査方向の曲率半径に大きな形状誤差がある場合)に
は、被走査面上でのスポット径が設計値から外れるた
め、画像の劣化が生じてしまう。

【００１２】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであって、第１の目的は、主走査方向の結像性能
を劣化させることなく副走査方向の像面湾曲を良好に補
正することができる走査光学系を提供することにある。
第２の目的は、副走査倍率が偏向角によらず略一定であ
る走査光学系において、結像レンズの形状誤差による画
像への影響を小さくし、良好な画像を出力する走査光学
系を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、第１の発明の走査光学系は、光源から射出さ
れた光束を偏向する偏向器と、該偏向器で偏向された光
束が被走査面上で結像するように作用する結像レンズ
と、によって、前記被走査面の走査を行う走査光学系に
おいて、前記結像レンズは、第１レンズ群と、シリンド
リカルレンズを含む第２レンズ群と、を含み、前記シリ
ンドリカルレンズは、前記被走査面の走査のために前記
偏向器によって光束が偏向される主走査方向には屈折力
が無く、かつ、前記主走査方向に対して直交する副走査
方向の屈折力が、主走査方向において前記第１レンズ群
の光軸に対する上流側と下流側とで非対称に変化するこ
とを特徴とする。

【００１４】上記第１の目的を達成するために、第２の
発明の走査光学系は、第１の発明の構成において、前記
シリンドリカルレンズは、副走査方向の屈折力が最も大
きくなる位置から主走査方向に遠ざかるに従って副走査
方向の屈折力が小さくなる形状を有することを特徴とす
る。

【００１５】上記第１の目的を達成するために、第３の
発明の走査光学系は、第２の発明の構成において、前記
シリンドリカルレンズは、副走査方向の屈折力が最も大
きくなる位置が、前記第１レンズ群の光軸に対して離間
されて位置するように配置されていることを特徴とす
る。

【００１６】上記第１の目的を達成するために、第４の
発明の走査光学系は、第３の発明の構成において、前記
シリンドリカルレンズの副走査方向の屈折力は、副走査
方向の屈折力が最も大きくなる位置に対して、主走査方
向の走査の上流側と下流側とで対称に変化することを特
徴とする。

【００１７】上記第２の目的を達成するために、第５の
発明の走査光学系は、光源から射出された光束を偏向す
る偏向器と、該偏向器で偏向された光束が被走査面上で
結像するように作用する結像レンズと、によって、前記
被走査面の走査を行う走査光学系において、前記光源と
前記偏向器との間には第１シリンドリカルレンズが配置
され、前記偏向器と前記被走査面との間には第２シリン
ドリカルレンズを含む前記結像レンズが配置され、前記
第１，第２シリンドリカルレンズは、前記被走査面の走
査のために前記偏向器によって光束が偏向される主走査
方向には屈折力が無く、かつ、前記主走査方向に対して
直交する副走査方向にのみ屈折力を有し、前記偏向器に
よって偏向された何れの光束の副走査倍率も偏向角によ
らず略一定であるとともに、以下の条件式(1)を満足す
ることを特徴とする。 0.5≦βs≦2.0 …(1) ただし、 βs：全系の副走査倍率 である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る走査光学系の実施の形態について説明する。

【００１９】《１．走査光学系の構成》図１は、本発明
に係る走査光学系を適用したプリンタ装置の画像書き込
み光学系の一例を示している。図１に示す走査光学系
は、概略、光源であるレーザダイオード１と、偏向器で
あるポリゴンミラー５と、レーザダイオード１とポリゴ
ンミラー５との間に配置された第１結像部Ｇ１と、ポリ
ゴンミラー５と被走査面である感光体ドラム９との間に
配置された第２結像部Ｇ２と、から構成されている。

【００２０】第１結像部Ｇ１は、レーザダイオード１側
から順に、主走査方向，副走査方向に共に正の屈折力を
有し、レーザダイオード１から射出されたレーザビーム
を平行光にするコリメータレンズ２と、副走査方向にの
み正の屈折力を有し、レーザビームをポリゴンミラー５
の反射面近傍で主走査方向に延びた線状に結像させる第
１シリンドリカルレンズ３と、第１折り返しミラー４
と、から成っている。ポリゴンミラー５は、八角柱形状
をなし、側面が鏡面加工された反射面となっており、図
示しないモータによって矢印ａ方向(図１)に回転駆動さ
れる。

【００２１】第２結像部Ｇ２は、ポリゴンミラー５側か
ら順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ
ｒ１と、第２レンズ群Ｇｒ２と、から成るアナモフィッ
クな結像レンズであり、ポリゴン反射面で反射したレー
ザビームを被走査面上に結像させる。第１レンズ群Ｇｒ
１は、いわゆるｆθレンズ系であり、球面の両凹形状で
負の屈折力を有する第１球面レンズ６ａと、感光体ドラ
ム９側に球面の凸面を向けた平凸形状で正の屈折力を有
する第２球面レンズ６ｂと、から成っている。第２レン
ズ群Ｇｒ２は、主走査方向に長尺に延びた第２折り返し
ミラー７と、感光体ドラム９側に平面を向けポリゴンミ
ラー５側に凸面を向けたＴＳＬである第２シリンドリカ
ルレンズ８と、から成っている。

【００２２】前述したように、ＴＳＬとは、主走査方向
には屈折力が無く副走査方向にのみ屈折力を有している
とともに、中心部から主走査方向に遠ざかるに従って副
走査方向の曲率半径が大きくなる形状の面を有するレン
ズのことをいう(図２)。また、第２シリンドリカルレン
ズ８は、ＴＳＬの副走査方向の曲率半径が最も小さい位
置(つまり、屈折力が最も大きい位置)である中心部を通
る中心軸(例えば対称軸であるが、後述するように対称
軸に限らない。)と、第１レンズ群Ｇｒ１の光軸とが、
図４に示すように、主走査方向の走査の上流方向に所定
距離(図４中、符号Ｄ)だけ平行に離間されて位置するよ
うに配置されている。

【００２３】《２．走査光学系の作用》次に、本実施の
形態の走査光学系の作用を説明する。レーザダイオード
１から射出されたレーザビームは、コリメータレンズ２
で主走査方向，副走査方向共に略平行光に整形されて、
コリメータレンズ２から射出される。その後、レーザビ
ームは、第１シリンドリカルレンズ３によって副走査方
向にのみ収束光となり、第１折り返しミラー４で反射さ
れた後、ポリゴンミラー５の反射面に到る。このとき、
レーザビームは、前述の第１シリンドリカルレンズ３の
作用によって副走査方向にはポリゴン反射面近傍で結像
されるが、主走査方向には平行光のままである。したが
って、レーザビームは、主走査方向に延びた線状に集光
される。そして、レーザビームは、ポリゴンミラー５の
反射面で反射されて矢印ｂ方向(図１)に偏向走査され
る。

【００２４】ポリゴン反射面で反射されたレーザビーム
は、第２結像部Ｇ２の第１レンズ群Ｇｒ１の第１，第２
球面レンズ６ａ，６ｂに入射する。前述したようにｆθ
レンズ系である第１レンズ群Ｇｒ１は、主走査方向にお
いて、等角速度で入射したレーザビームを感光体ドラム
９上で略等速度で走査させるとともに感光体ドラム９上
に結像させる。

【００２５】第１レンズ群Ｇｒ１から射出したレーザビ
ームは、第２折り返しミラー７で感光体ドラム９方向に
折り曲げられた後、第２シリンドリカルレンズ８に入射
する。この結果、レーザビームは、副走査方向におい
て、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との合成
屈折力によって、感光体ドラム９上に結像される。以上
のようにして、感光体ドラム９には、順次、レーザスポ
ットが形成されていく。

【００２６】《３．第２シリンドリカルレンズ８》次
に、第２シリンドリカルレンズ８の形状と配置位置につ
いて、さらに詳しく説明する。

【００２７】〈第２シリンドリカルレンズ８の形状〉本
実施の形態では、図２に示すように、第２シリンドリカ
ルレンズ８の形状としてＴＳＬ形状を採用している。Ｔ
ＳＬ形状を採用することによって、その中心部(つま
り、副走査方向の屈折力が最も大きくなる位置)から主
走査方向に遠ざかるに従って副走査方向の屈折力を小さ
くすることができる。これにより、感光体ドラム９上で
の副走査方向の像面湾曲の補正を行うことができる。

【００２８】また、本実施の形態では、副走査方向の像
面湾曲の補正を第２シリンドリカルレンズ８のみに負担
させるとともに、第１レンズ群Ｇｒ１には主走査方向の
収差補正を負担させている。したがって、走査光学系の
調整に際しては、始めに第１レンズ群Ｇｒ１で主走査方
向のスポットを調整した後、第２シリンドリカルレンズ
８で副走査方向のスポット調整を行えばよい。このよう
に、本実施の形態の走査光学系によると、走査光学系の
調整において、各方向のスポットを独立したレンズ群で
調整することができ、トーリック面を有する走査光学系
と比較して、各レンズ群の光軸に対する位置の決定が容
易である。

【００２９】さらに、第２シリンドリカルレンズ８とし
てＴＳＬを採用しているため、走査光学系の副走査倍率
がレーザビームの偏向角によらず略一定になっている。
副走査倍率がレーザビームの偏向角によらず一定である
と、副走査方向のスポット径をレーザビームの偏向角に
よらず一定にすることができるとともに、ＴＳＬの母線
が主走査方向と一致していなくても、前述のボウが発生
しにくくなる。以下、この点について更に詳しく説明す
る。

【００３０】図３は、第２結像部Ｇ２の被走査面(感光
体ドラム９)近傍の配置を模式的に示す主走査断面図で
ある。そして、図３(ｂ)は、本実施の形態における第２
結像部Ｇ２を表しており、図３(ｂ)中の１０ｂは、第２
シリンドリカルレンズ８に相当するＴＳＬである。一
方、図３(ａ)は、図３(ｂ)中のＴＳＬ１０ｂをトーリッ
クレンズ１０ａに置き換えた構成を表している。なお、
第１レンズ群Ｇｒ１も副走査方向に屈折力を有している
が、トーリックレンズ１０ａやＴＳＬ１０ｂの屈折力と
比べて小さいので、以下の説明では、第１レンズ群Ｇｒ
１の副走査方向の屈折力は考慮しないものとする。

【００３１】[図３(ａ)：第２結像部Ｇ２がトーリック
レンズ１０ａを含む場合]図３(ａ)に示すように、トー
リックレンズ１０ａの中心軸上を透過する軸上光線Ｂ０
の副走査方向について、物点からトーリックレンズ１０
ａの前側主点までの距離をＳ０とし、トーリックレンズ
１０ａの後側主点から像点までの距離をＳ０’とする。
このとき、軸上光線Ｂ０の副走査倍率β０は、以下の式
(2)で表される。 β０＝Ｓ０／Ｓ０’ …(2)

【００３２】同様に、トーリックレンズ１０ａの中心軸
上を透過する軸上光線Ｂ０に対し主走査方向に角θをな
す方向に偏向された軸外光線Ｂθの副走査方向につい
て、物点からトーリックレンズ１０ａの前側主点までの
距離をＳθとし、トーリックレンズ１０ａの後側主点か
ら像点までの距離をＳθ’とする。このとき、軸外光線
Ｂθの副走査倍率βθは、以下の式(3)で表される。 βθ＝Ｓθ／Ｓθ’ …(3)

【００３３】トーリックレンズ１０ａを第２結像部Ｇ２
に含む走査光学系では、トーリックレンズ１０ａの副走
査方向の屈折力が、トーリックレンズ１０ａに入射する
画角によらず一定であるから、被走査面上で光線を結像
させるためには、上記式(3)の値は当然画角θに応じて
変化する。したがって、β０とβθとの関係は、一般に
以下の式(4)に示すようになる。 β０≠βθ …(4)

【００３４】つまり、トーリックレンズ１０ａが用いら
れた従来の走査光学系では、副走査倍率βsが光線の画
角により異なることになる。このような関係は、トーリ
ックレンズ１０ａの代わりに通常のシリンドリカルレン
ズを用いた場合にも発生する。

【００３５】[図３(ｂ)：第２結像部Ｇ２がＴＳＬ１０
ｂを含む場合]一方、図３(ｂ)に示すように、ＴＳＬ１
０ｂの中心軸上を透過する軸上光線Ｂ０の副走査方向に
ついて、物点からＴＳＬ１０ｂの前側主点までの距離を
Ｓ０とし、ＴＳＬ１０ｂの後側主点から像点までの距離
をＳ０’とする。このとき、軸上光線Ｂ０の副走査倍率
β０は、上記式(2)で表される。

【００３６】同様に、ＴＳＬ１０ｂの中心軸上を透過す
る軸上光線Ｂ０に対し主走査方向に角θをなす方向に偏
向された軸外光線Ｂθの副走査方向について、物点から
ＴＳＬ１０ｂの前側主点までの距離をＳθとし、ＴＳＬ
１０ｂの後側主点から像点までの距離をＳθ’とする。
このとき、軸外光線Ｂθの副走査倍率βθは、上記式
(3)で表される。

【００３７】ところが、ＴＳＬ１０ｂは主走査方向には
屈折力を有していないので、物点からＴＳＬ１０ｂの前
側主点までの光線と、ＴＳＬ１０ｂの後側主点から像点
までの光線と、は平行である。また、ＴＳＬ１０ｂは、
中心部(副走査方向の曲率半径が最も小さい位置)から主
走査方向に遠ざかるに従って副走査方向の屈折力を減少
させることにより、物点と像点の共役関係を保持してい
る。したがって、この光学構成は、以下の式(5),(6)で
示す関係を満足している。 Ｓθ ＝Ｓ０／cosθ …(5) Ｓθ’＝Ｓ０’／cosθ …(6)

【００３８】これらの式(5),(6)を式(3)に代入すると、
以下の式(3)'が得られる。 βθ＝(Ｓ０／cosθ)／(Ｓ０’／cosθ) ＝Ｓ０／Ｓ０’ …(3)'

【００３９】したがって、ＴＳＬ１０ｂを用いた走査光
学系では、Ｓ０とＳ０’との比を常に略一定にすること
ができるため、以下の式(4)'で示す関係が成り立つ。 β０＝βθ …(4)'

【００４０】式(4)'に示すように、ＴＳＬ１０ｂを用い
た走査光学系では、副走査倍率βθが偏向角θによらず
副走査倍率β０と同じになるので、いずれの偏向角θで
偏向された光束に対しても副走査倍率βsは略一定にな
る。したがって、走査光学系が前述のボウの発生原因を
有していてもボウは発生しにくくなり、また、被走査面
上のスポット径も常に一定になる。

【００４１】〈第２シリンドリカルレンズ８の配置位
置〉前述したように、ポリゴンミラー５の反射面近傍で
は、レーザビームが主走査方向に延びた線状に結像され
るが、ポリゴンミラー５の反射面で反射される光束の収
束状態は、ポリゴンミラー５の回転によって、第１レン
ズ群Ｇｒ１の光軸を中心として非対称に変化する。つま
り、前述したように、ポリゴンミラー５の回転に伴って
ポリゴン反射面の位置が逐次変化(つまり、偏向点移動)
するため、光束の副走査方向の結像位置がポリゴン反射
面より前側にある状態とポリゴン反射面より後側にある
状態とが生じてしまうのである。その結果、副走査方向
の像面湾曲が、第１レンズ群Ｇｒ１の光軸を中心として
主走査方向の走査の上流側と下流側とで非対称に変化す
るため、走査の上流側のレーザビームは後ピン傾向にな
り、逆に、走査の下流側のレーザビームは前ピン傾向に
なってしまう。

【００４２】本実施の形態の走査光学系では、上記した
ような副走査方向の像面湾曲の非対称性を改善するた
め、図４に示すように、第２シリンドリカルレンズ８の
最も曲率半径が小さくなる位置(最も屈折力が大きくな
る位置)を通る中心軸(例えば、対称軸)を、第１レンズ
群Ｇｒ１の光軸から主走査方向の走査の上流側(図４
中、符号Ａ側)に距離Ｄだけ平行に離間させて配置して
いる。

【００４３】このような構成を採用することにより、偏
向点変化による物点の画角ごとの非対称な光軸方向の位
置変化を、第１レンズ群Ｇｒ１の光軸に対して主走査方
向の走査の上流側と下流側とで非対称な、第２シリンド
リカルレンズ８の副走査方向の屈折力の配置(つまり、
曲率半径の並び)で相殺させることができる。したがっ
て、感光体ドラム９上での副走査方向の像面湾曲の非対
称性を改善することができる。また、第２シリンドリカ
ルレンズ８は主走査方向に屈折力を有していないので、
第２シリンドリカルレンズ８の中心軸を、第１レンズ群
Ｇｒ１の光軸から主走査方向の走査の上流側に距離Ｄだ
け平行に離間させても、第１，第２球面レンズ６ａ，６
ｂによって良好に補正されている主走査方向の収差性能
{歪曲収差(ｆθ特性)等}が影響を受けることはない。

【００４４】上記のように、第２シリンドリカルレンズ
８の副走査方向の屈折力は、第１レンズ群Ｇｒ１の光軸
に対して主走査方向の走査の上流側と下流側とで非対称
に変化するが、副走査方向の屈折力が最も大きくなる中
心部に対しては、その屈折力の変化が主走査方向の走査
の上流側と下流側とで対称であってもよく非対称であっ
てもよい。対称である場合、第２シリンドリカルレンズ
８の中心軸は対称軸であり、ＴＳＬ形状は、副走査方向
の曲率半径の主走査方向での並びの式を表す後記式(A)
に関する偶数項(例えば、ａ2,2，ａ2,4，ａ2,6，…)の
みで表される。一方、非対称である場合、第２シリンド
リカルレンズ８の中心軸は非対称軸であり、ＴＳＬ形状
は、副走査方向の曲率半径の主走査方向での並びの式を
表す後記式(A)に関する偶数項(例えば、ａ2,2，ａ2,4，
ａ2,6，…)と奇数項(例えば、ａ2,1，ａ2,3，ａ2,5，
…)とで表される。

【００４５】第２シリンドリカルレンズ８の中心軸を第
１レンズ群Ｇｒ１の光軸に一致させたままで、副走査方
向の屈折力が最も大きくなる中心部に対して副走査方向
の屈折力の変化を非対称にしても、中心軸付近の像面湾
曲は残存する。つまり、第２シリンドリカルレンズ８の
最も屈折力が大きくなる位置が、第１レンズ群Ｇｒ１の
光軸に対して離間されて位置するように、第２シリンド
リカルレンズ８を配置することによって、被走査面全体
にわたって副走査方向の像面湾曲の非対称性を改善する
ことができるのである。

【００４６】《４．条件式(1)の範囲》本実施の形態の
走査光学系は、以下の条件式(1)を満足している。 0.5≦βs≦2.0 …(1) ただし、 βs：走査光学系の副走査倍率 である。

【００４７】条件式(1)は、走査光学系が満足すべき副
走査倍率βsについて定めている。条件式(1)の下限を超
えると、副走査倍率βsが小さくなり過ぎるので、ＴＳ
Ｌ(第２シリンドリカルレンズ８)の形状誤差によって面
倒れ補正能が低下しすぎることになる。したがって、ポ
リゴン反射面に面倒れ誤差があった場合、面倒れによっ
て発生した被走査面上での１ライン画像の位置ズレを補
正することができなくなる。さらに、レンズが大型化す
るといった不具合も生じる。逆に、条件式(1)の上限を
超えると、副走査倍率βsが大きくなり過ぎるので、面
倒れによって発生した被走査面上での１ライン画像の位
置ズレが拡大されてしまう。さらに、偏向点移動の非対
称性の誤差の拡大率も増加する。特に、副走査倍率βs
＝3〜5の場合、物点の誤差が9〜25倍に拡大されるた
め、像面湾曲を０に抑えることが困難になる。

【００４８】以下、条件式(1)の下限値，上限値につい
て、更に詳細に説明を行う。条件式(1)の下限値は、次
のようにして定められる。前述したように、ＴＳＬは、
ガラス等を直接加工して製造することが難しい形状を有
しているため、プラスチックを成形加工することによっ
て製造することが望ましい。しかし、ＴＳＬ形状のプラ
スチック成形型は、旋盤により加工することができな
い。このため、トーリックレンズに対する成形型とＴＳ
Ｌ形状のプラスチック成形型とを、同一の形状精度で製
造しようとすると、ＴＳＬ形状のプラスチック成形型の
方がどうしても製造コストが高くなってしまう。したが
って、製造に必要なコストを低減するためにも、ＴＳＬ
にとって許容可能な形状誤差は可能な限り大きい方が望
ましい。しかしながら、ＴＳＬにおいて形状誤差(特
に、副走査方向の曲率半径の大きな形状誤差)を許容し
た場合、副走査倍率βsが小さ過ぎると、ポリゴンミラ
ーの面倒れ補正能が低下してしまうといった問題が生じ
る。

【００４９】具体的な設計例を以下に示して、上記問題
を更に詳しく説明する。表１は、走査光学系に対する曲
率半径の形状誤差の影響を、副走査倍率βsごとに計算
したものである。ここでは、製造工程で発生した曲率半
径の形状誤差によって、ＴＳＬの中心部の焦点距離が１
％だけ長くなった場合を想定している。

【００５０】

【表１】

【００５１】表１中、 ｆ ：ＴＳＬの焦点距離の設計値(ｍｍ)、 ｆ’：ＴＳＬの焦点距離の設計値に１％の誤差を付した
値(ｍｍ)、 Δｔ(Ｘ)：ポリゴン反射面上の反射位置と被走査面上の
像点位置との間の距離がＸ(ｍｍ)の場合に、ＴＳＬの焦
点距離がｆからｆ’に変化したときの、ＴＳＬの中心部
を透過する光束に対する副走査方向の物点と像点との間
の距離の変動量(ｍｍ；ここでは、Ｘ＝400，300の場合
を挙げる。)である。

【００５２】表１からも確認できるように、副走査倍率
βsが小さいほど、副走査方向の物点と像点との間の距
離の、ＴＳＬの形状誤差に起因する誤差が大きくなる。
例えば、ポリゴン反射面上の反射位置と被走査面上の像
点位置との間の距離Ｘが４００ｍｍで、副走査倍率βs
が０．２５倍の場合、ＴＳＬの形状誤差によって焦点距
離が１％変化すると、副走査方向の物点と像点との間の
距離Δｔ(400)は最大で１６．７ｍｍも変化してしま
う。

【００５３】通常、ＴＳＬは初期調整されて被走査面上
に像点が形成される位置を基準として配置される。した
がって、副走査方向の物点と像点との間の距離の誤差
は、物点位置の誤差として表される。つまり、大きな形
状誤差を有するＴＳＬを走査光学系に使用すると、ＴＳ
Ｌに対する副走査方向の物点は、ポリゴン反射面から変
動量Δｔ(Ｘ)だけ、光源(レーザダイオード１)側に移動
することになる。もちろん、ＴＳＬの焦点距離が短くな
った場合には、物点の移動方向は逆に被走査面(感光体
ドラム９)側になることは明らかである。つまり、ＴＳ
Ｌにおいて副走査方向の曲率半径の大きな形状誤差を許
容した場合、物点位置の変化によって、物点がポリゴン
反射面から遠ざかってしまう。特に、副走査倍率βsが
小さいほど、物点の移動量は大きく、物点とポリゴン反
射面との間の距離は大きくなる。

【００５４】一方、面倒れ補正光学系においては、物点
とポリゴン反射面とが一致している状態が理想的であ
り、この状態が面倒れに対する補正能の最も高い状態で
ある。したがって、ＴＳＬの副走査方向の曲率半径に大
きな形状誤差があるとき、副走査倍率βsが小さいと、
ポリゴンミラー５の面倒れが充分補正されなくなってし
まう。

【００５５】また、前述のＴＳＬの物点位置の移動に対
しては、ポリゴンミラー５より光源側にある第１シリン
ドリカルレンズ３の結像点を調整する必要が生じるた
め、第１シリンドリカルレンズ３を光軸方向に移動しな
ければならなくなる。ところが、上記のように副走査倍
率βsが小さいほど、ＴＳＬの物点の移動量が大きくな
るため、第１シリンドリカルレンズ３の調整による移動
量も必然的に大きくなる。このことは、第１シリンドリ
カルレンズ３の調整しろを確保するために、光源(レー
ザダイオード１)とポリゴンミラー５との間の距離を予
め長めに設計することにつながり、走査光学系全体の大
型化を招来してしまう。

【００５６】以上の説明は、ＴＳＬの中心部の焦点距離
の絶対値が変化した場合であるが、例えば、ＴＳＬの中
心部と周辺部との焦点距離の比が設計値から外れて、中
心部と周辺部との物点どうしの距離が離れてしまう場合
おいても、副走査倍率βsが低いと、ＴＳＬの周辺部に
おいてポリゴンミラー５の面倒れが充分補正されなくな
ってしまう。

【００５７】条件式(1)の下限値は、以上の状況に鑑み
て設定されたものであり、ＴＳＬの形状誤差の許容幅と
面倒れ補正光学系の補正能とをバランスよく満足する副
走査倍率βsの下限値を示している。

【００５８】一方、条件式(1)の上限値は、以下のよう
にして定められる。副走査倍率βsが大きすぎると、ポ
リゴンミラー５の面倒れ誤差が拡大されることになって
しまう。面倒れ誤差が拡大されると、被走査面上での画
像性能が劣化してしまうので、副走査倍率βsの上限値
は、被走査面上での所望の画像性能を考慮して定められ
なければならない。

【００５９】ポリゴン反射面が主走査方向まわりにΘだ
け回転して、面倒れを起こしたときの被走査面上での１
ライン画像の副走査方向のズレ量ΔＷ(ビームウォブル
量)は、以下の式(7)で表される。 ΔＷ＝ΔＰ・βs・sin(2・Θ) …(7) ただし、 ΔＰ：副走査方向の物点と面倒れにより移動した反射面
上での反射位置との間の距離である。

【００６０】上記の式(7)によると、ビームウォブル量
ΔＷは、ΔＰ，βs，sin(2・Θ)に比例して増大する。こ
のうち、ΔＰはΘから走査光学系ごとに一義的に決定さ
れる定数である。したがって、許容されるビームウォブ
ル量ΔＷの最大値を定めると、βs・sin(2・Θ)の最大値
が走査光学系ごとに決定される。

【００６１】また、ポリゴンミラー５で許容できる面倒
れ量Θをあまりにも小さくすると、ポリゴンミラー５の
形状精度を非常に高めなければならず、ポリゴンミラー
５の製造コストアップを招来するので望ましくない。し
たがって、画像性能上、許容されるビームウォブル量Δ
Ｗに対する副走査倍率βsの最大値を決定するに際して
は、現実的に許容できるポリゴンミラー５の面倒れ量Θ
の上限値も考慮しなければならない。

【００６２】ビームウォブル量ΔＷは、１０μｍを越え
ると画像に顕著な影響を与えることが経験的に確認され
ている。本願の発明者は、以上の条件を検討し、ビーム
ウォブル量ΔＷが１０μｍ以下となる範囲でポリゴンミ
ラー５の現実的な形状誤差を許容するには、許容可能な
副走査倍率βsの最大値としては２倍が適切であるとの
知見を得た。

【００６３】例えば、代表的なΘとして１２０''，ΔＰ
として２５００μｍを上記式(7)に代入し、副走査倍率
βsの最大値を２として、ビームウォブル量ΔＷを求め
ると、以下のようになる。 ΔＷ＝ΔＰ・βs・sin(2・Θ) ＝2500×2×sin(2×120'') ＝6

【００６４】上記計算によって、ビームウォブル量ΔＷ
として６μｍが得られた。このΔＷは明らかに１０μｍ
以下であるので、副走査倍率βsが２のときポリゴンミ
ラー５に面倒れ誤差があっても、その面倒れ誤差は画像
に影響を与えないことが分かる。

【００６５】前述した特公平７−６９５２１号の走査光
学系では、副走査倍率が高い場合、副走査方向の像面湾
曲を充分に補正することが困難であり、さらに、結像レ
ンズの位置誤差や製造誤差の感度が大きくなるといった
問題が生じてしまう。また、結像レンズの主走査方向の
曲率半径には主走査方向の性能を出すための制約がある
ので、副走査方向の像面湾曲を充分に補正するための設
計自由度がないといった問題もある。したがって、副走
査方向における像面湾曲は±２ｍｍが限界である。像面
湾曲を±２ｍｍ以内にすると、加工誤差を現実的に許容
困難な０．１％程度にしなければならなくなる。本実施
の形態のように、条件式(1)を満たす低い副走査倍率βs
に設定すれば、像面湾曲をほぼ０にすることができるた
め、記録の高密度化に対応可能となる。

【００６６】

【実施例】以下に、本発明に係る実施例の第２結像部Ｇ
２のコンストラクションデータを、比較例の第２結像部
Ｇ２のコンストラクションデータと併せて示す。ただ
し、各コンストラクションデータ中、Si(i=1,2,・・・)は
ポリゴンミラー５側から数えて第i番目の面、ri(i=1,2,
・・・)はポリゴンミラー５側から数えて第i番目の面Siの
曲率半径、r5Mはポリゴンミラー５側から数えて第５番
目の面S5の主走査方向の曲率半径、r5Sはポリゴンミラ
ー５側から数えて第５番目の面S5の副走査方向の曲率半
径(ただし、最も屈折力が大きい部分の曲率半径)、di(i
=1,2,・・・)はポリゴンミラー５側から数えて第i番目の面
Siと第i+1番目の面Si+1との間の軸上面間隔、Ni(i=1,2,
・・・)はポリゴンミラー側から数えて第i番目のレンズの
波長７８０ｎｍの光に対する屈折率である。また、βs
は各実施例の副走査倍率であり、Ｄは第１レンズ群Ｇｒ
１の光軸から第２シリンドリカルレンズ８の最も屈折力
が大きい部分を通る中心軸までの距離{主走査方向の走
査の上流側(図４中の符号Ａ側)が正である。}である。

【００６７】また、各実施例，比較例において、ポリゴ
ンミラー５側から第５番目の面S5(ＴＳＬである第２シ
リンドリカルレンズ８のポリゴンミラー５側の面形状)
は、以下に表す拡張トーリック面の一般式(A)によって
定義される。ただし、式(A)は、３次元座標空間(ｘ：光
軸方向座標、ｙ：主走査方向座標、ｚ：副走査方向座
標)で定義されているものとする。

【００６８】 ｘ＝[κ・ｙ²／{１＋(１−μ・κ²・ｙ²)^1/2}]＋ρ＋Ａ …(A) ただし、 κ＝Κ／(１−Κ・ρ) …(B) ρ＝ｃ・ｚ²／{１＋(１−ε・ｃ²・ｚ²)^1/2} …(C) であり、式(A)中のＡは次の式(D)で表される。

【００６９】

【数１】

【００７０】ただし、式(D)中、 ａ0,0≡０ ａi,1≡０ ａ1,j≡０ である。

【００７１】上記の拡張トーリック面は、基準ｚトーリ
ック面に２次元的な付加項Ａ(ｙ，ｚ)を加えたものとし
て得られる。ここで、主走査断面における曲線を主曲
線、副走査断面における曲線をプロファイル曲線とする
と、Κ，ｃはそれぞれ面頂点での主曲線方向，プロファ
イル曲線方向の曲率(正確には、それぞれΚ＋２ａ0,2，
ｃ＋２ａ2,0)を表し{つまり、１／Κ：主曲線の面頂点
曲率半径，１／ｃ：プロファイル曲線の曲率半径(主曲
線の面頂点での副走査方向曲率半径)である。}、μ，ε
はそれぞれ主曲線方向，プロファイル曲線方向の２次曲
線パラメータ(負のときは双曲線、ゼロのときは放物
線、正のときは楕円、特に１のときは円)を表す。各実
施例，比較例における面S5の各パラメータの値を、以下
のコンストラクションデータに併せて示す。

【００７２】《実施例１の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝0.75 Ｄ＝1.7

【００７３】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,2＝-1.16×10^-7 ａ2,4＝ 1.78×10^-12

【００７４】《実施例２の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝0.50 Ｄ＝1.3

【００７５】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,2＝-1.06×10^-7 ａ2,4＝ 1.27×10^-12

【００７６】《実施例３の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝2.00 Ｄ＝2.0

【００７７】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,2＝-2.96×10^-7 ａ2,4＝ 9.86×１０^−１２

【００７８】《実施例４の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βｓ＝0.50 入射瞳位置：面S1の前方33mm位置

【００７９】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,1＝-1.56478×10^-7 ａ2,2＝-1.06887×10^-7 ａ2,3＝-9.08483×10^-12 ａ2,4＝ 1.36547×10^-12 ａ2,5＝-1.97000×10^-16

【００８０】《実施例５の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝2.00 入射瞳位置：面S1の前方33mm位置

【００８１】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,1＝-7.12553×10^-7 ａ2,2＝-3.04063×10^-7 ａ2,3＝-5.19053×10^-11 ａ2,4＝ 1.42551×10^-11 ａ2,5＝ 4.51101×10^-15 ａ2,6＝-4.99222×10^-16 ａ2,7＝ 1.59286×10^-19

【００８２】《実施例６の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝0.50 Ｄ＝1.5 入射瞳位置：面S1の前方33mm位置

【００８３】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,2＝-1.06×10^-7 ａ2,4＝ 1.27×10^-12

【００８４】《実施例７の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝2.00 Ｄ＝1.5 入射瞳位置：面S1の前方33mm位置

【００８５】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,2＝-2.96×10^-7 ａ2,4＝ 9.86×10^-12

【００８６】《比較例１の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝0.75 Ｄ＝0.0

【００８７】[面S5のパラメータ］ ε＝１．０００ μ＝1.000 ａ2,2＝-1.16×10^-7 ａ2,4＝ 1.78×10^-12

【００８８】《比較例２の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝0.50 Ｄ＝0.0 入射瞳位置：面S1の前方33mm位置

【００８９】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,2＝-1.06×10^-7 ａ2,4＝ 1.27×10^-12

【００９０】《比較例３の第２結像部Ｇ２のコンストラ
クションデータ》 βs＝2.00 Ｄ＝0.0 入射瞳位置：面S1の前方33mm位置

【００９１】[面S5のパラメータ] ε＝1.000 μ＝1.000 ａ2,2＝-2.96×10^-7 ａ2,4＝ 9.86×10^-12

【００９２】以下に、実施例１〜７及び比較例２，３の
像面での収差データ(左から順に、ANGLE,DS,DM,IMG Y,D
IS)を示す。収差データ中、ANGLEは、第１レンズ群Ｇｒ
１の光軸を中心に主走査方向に光線を偏向したときの偏
向角であり、主走査方向の走査の上流側(図４中、符号
Ａ側)を正としている。また、DSは副走査方向の像面湾
曲量であり、DMは主走査方向の像面湾曲量である。IMG
Yは第１レンズ群Ｇｒ１の光軸と像面との交点を原点と
した場合の主走査方向の像点の座標であり、DISは歪曲
収差量である。

【００９３】《実施例１の収差データ》 βs＝0.75

【００９４】《実施例２の収差データ》 βs＝0.50

【００９５】《実施例３の収差データ》 βs＝2.00

【００９６】《実施例４の収差データ》 βs＝0.50

【００９７】《実施例５の収差データ》 βs＝2.00

【００９８】《実施例６の収差データ》 βs＝0.50 Ｄ＝1.5

【００９９】《実施例７の収差データ》 βs＝2.00 Ｄ＝1.5

【０１００】《比較例２の収差データ》 βs＝0.50 Ｄ＝0.0

【０１０１】《比較例３の収差データ》 βs＝2.00 Ｄ＝0.0

【０１０２】各実施例，比較例において、第２シリンド
リカルレンズ８は、アモルファスポリオレフィンを材料
とするプラスチックレンズである。アモルファスポリオ
レフィンのような材料を用いることによって、長尺で非
球面形状の第２シリンドリカルレンズ８を、例えば、樹
脂成形加工で安価に製造することができる。

【０１０３】図５は、実施例１の走査光学系の像面湾曲
ＤＭ，ＤＳを示す収差図であり、図６は、比較例１の走
査光学系の像面湾曲ＤＭ，ＤＳを示す収差図である。各
収差図中、ＤＭは主走査方向の像面湾曲を表し、ＤＳは
副走査方向の像面湾曲を表している。実施例１では第２
シリンドリカルレンズ８が第１レンズ群Ｇｒ１に対して
偏心している。つまり、シリンドリカルレンズ８は、副
走査方向の屈折力が最も大きくなる位置が、第１レンズ
群Ｇｒ１の光軸に対して離間されて位置するように配置
されている。一方、比較例１では第２シリンドリカルレ
ンズ８と第１レンズ群Ｇｒ１とが共軸になっており（即
ち、Ｄ＝0.0である。)、そのほかは、実施例１と比較例
１とは同様に構成されている。

【０１０４】図５，図６において、横軸は、光線を第１
レンズ群Ｇｒ１の光軸を中心に主走査方向に±３０°偏
向させたときの、被走査面(感光体ドラム９)上での第１
レンズ群Ｇｒ１の光軸からの距離(単位ｍｍ)に対応して
おり、主走査方向の走査の上流側(図４中、符号Ａ側)を
正としている。また、縦軸は、被走査面からの光軸方向
の焦点位置ズレ量(像面湾曲，単位ｍｍ)に対応してお
り、被走査面のポリゴンミラー５側を負としている。ま
た、図５，図６中、ＤＭは主走査方向、ＤＳは副走査方
向の焦点位置(像面湾曲)に対応している。

【０１０５】実施例１では第２シリンドリカルレンズ８
の中心軸(第２シリンドリカルレンズ８の中心部を通る
対称軸)が第１レンズ群Ｇｒ１の光軸に対して距離Ｄだ
け離間されて位置するような配置となっているのに対
し、比較例１では第２シリンドリカルレンズ８の中心軸
(第２シリンドリカルレンズ８の中心部を通る対称軸)と
第１レンズ群Ｇｒ１の光軸とが一致した配置となってい
る。この配置の違いが、図５に示す像面湾曲と図６に示
す像面湾曲との差異となって表れている。つまり、図
５，図６から分かるように、第２シリンドリカルレンズ
８の中心部を通る対称軸を第１レンズ群Ｇｒ１の光軸に
対して距離Ｄだけ離間させて配置することによって、副
走査方向の像面湾曲が絶対値，対称性とも改善される。
一方、主走査方向の像面湾曲は、その影響を受けていな
い。

【０１０６】図７は、実施例１〜３の走査光学系におい
て、第２シリンドリカルレンズ８の母線を副走査方向に
０．５ｍｍシフトさせたとき(ポリゴンミラー５に０．
１°の面倒れ誤差が発生したときと同様である。)の被
走査面上での副走査方向の像点移動量(ボウ)を表すグラ
フである。図８は、実施例１〜３の走査光学系の副走査
方向の像面湾曲ＤＳを示す収差図である。図７におい
て、横軸は、図５，図６と同様であり、縦軸は、前記ボ
ウの値(単位ｍｍ)を示しており、ボウが生じていない場
合の像点位置を原点とし、被走査面のポリゴンミラー５
側を負としている。図８における横軸及び縦軸は、図５
〜図７と同様である。

【０１０７】図９は、実施例１〜３の走査光学系の歪曲
収差(ｆθ特性)ＤＩＳを示す収差図である。図９におい
て、横軸は図５〜図８と同様であり、縦軸は歪曲収差量
(単位％)に対応している。実施例１〜３の走査光学系で
は、第２シリンドリカルレンズ８が主走査方向の屈折力
を有していないので、第２シリンドリカルレンズ８を主
走査方向に移動しても、また、シリンドリカル面の形状
が異なっても、主走査方向のｆθ特性は影響を受けな
い。したがって、第２シリンドリカルレンズ８の中心部
を通る対称軸を第１レンズ群Ｇｒ１の光軸に対して距離
Ｄだけ離間させて配置しても、図９のグラフは変化せ
ず、実施例１〜３の歪曲収差は同一の値を示すのである
(つまり、図９の歪曲収差図は共通である。)

【０１０８】図１０は、実施例４の走査光学系の主走査
方向の像面湾曲ＤＭと副走査方向の像面湾曲ＤＳを示す
収差図であり、図１１は、実施例５の走査光学系の主走
査方向の像面湾曲ＤＭと副走査方向の像面湾曲ＤＳを示
す収差図である。図１１，図１２における横軸及び縦軸
は、図５，図６と同様である。

【０１０９】図１２は、実施例４，６；比較例２の走査
光学系の副走査方向の像面湾曲ＤＳを示す収差図であ
り、図１３は、実施例５，７；比較例３の走査光学系の
副走査方向の像面湾曲ＤＳを示す収差図である。図１
２，図１３において、横軸は、光線を第１レンズ群Ｇｒ
１の光軸を中心に主走査方向に±４０°偏向させたとき
の、被走査面(感光体ドラム９)上での第１レンズ群Ｇｒ
１の光軸からの距離(単位ｍｍ)に対応しており、主走査
方向の走査の上流側(図４中、符号Ａ側)を正としてい
る。また、縦軸は、被走査面からの光軸方向の焦点位置
ズレ量(像面湾曲，単位ｍｍ)に対応しており、被走査面
のポリゴンミラー５側を負としている。

【０１１０】図１４は、実施例４，比較例２に用いられ
ているＴＳＬの、副走査方向の曲率半径の主走査方向に
おける変化を示すグラフであり、図１５は、実施例５，
比較例３に用いられているＴＳＬの、副走査方向の曲率
半径の主走査方向における変化を示すグラフである。図
１４，図１５において、縦軸は副走査方向の曲率半径で
あり、横軸は被走査面(感光体ドラム９)上での第１レン
ズ群Ｇｒ１の光軸からの距離(主走査方向の像高，単位
ｍｍ)である{主走査方向の走査の上流側(図４中、符号
Ａ側)を正としている。}。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、第１〜第４の発明
によれば、副走査方向の像面湾曲の補正が主走査方向の
結像性能に影響を与えないので、主走査方向の結像性能
を劣化させることなく副走査方向の像面湾曲を良好に補
正することができる。したがって、第１〜第４の発明に
係る走査光学系を、プリンタやデジタル複写機等の装置
の画像書き込み手段に適用することによって、当該装置
から出力される画像品質の向上に寄与することができ
る。また、上述したトーリックレンズの欠点を改良し、
主走査方向のｆθ特性，像面湾曲を全く劣化させること
なく、副走査方向の像面湾曲の非対称性を解消し、その
像面湾曲量を充分に抑えることが可能である。例えば、
面倒れ補正光学系を採用した場合でも、主走査方向に影
響を全く与えずに、副走査方向の像面湾曲を光軸に対称
にし、かつ、湾曲量を低減することができる。

【０１１２】第５の発明によれば、副走査倍率が偏向角
によらず略一定である走査光学系において、結像レンズ
の形状誤差を許容するとともに画像への影響を小さくす
ることができる副走査倍率が定められているため、結像
レンズの製造コストを満足しつつ良好な結像性能が得ら
れる。また、結像レンズの像点調整の際の調整しろを小
さくすることができ、走査光学系を小型化することがで
きる。したがって、第５の発明に係る走査光学系を、プ
リンタやデジタル複写機等の装置の画像書き込み手段に
適用することによって、当該装置から出力される画像品
質の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る走査光学系を適用したプリンタの
画像書き込み光学系の斜視図。

【図２】ＴＳＬから成る第２シリンドリカルレンズを示
す拡大斜視図。

【図３】ＴＳＬの作用を説明するために第２結像部の被
走査面近傍の配置を模式的に示す主走査断面図。

【図４】本発明に係る走査光学系を適用したプリンタの
画像書き込み光学系の平面図。

【図５】実施例１の走査光学系の像面湾曲を示す収差
図。

【図６】比較例１の走査光学系の像面湾曲を示す収差
図。

【図７】実施例１〜３の走査光学系の副走査方向の像点
移動量を示すグラフ。

【図８】実施例１〜３の走査光学系の副走査方向の像面
湾曲を示す収差図。

【図９】実施例１〜３の走査光学系の歪曲収差を示す収
差図。

【図１０】実施例４の走査光学系の像面湾曲を示す収差
図。

【図１１】実施例５の走査光学系の像面湾曲を示す収差
図。

【図１２】実施例４，６；比較例２の走査光学系の副走
査方向の像面湾曲を示す収差図。

【図１３】実施例５，７；比較例３の走査光学系の副走
査方向の像面湾曲を示す収差図。

【図１４】実施例４，比較例２に用いられているＴＳＬ
の、副走査方向の曲率半径の主走査方向における変化を
示すグラフ。

【図１５】実施例５，比較例３に用いられているＴＳＬ
の、副走査方向の曲率半径の主走査方向における変化を
示すグラフ。

【符号の説明】

１ …レーザダイオード ３ …第１シリンドリカルレンズ ５ …ポリゴンミラー ８ …第２シリンドリカルレンズ ９ …感光体ドラム Ｇ１ …第１結像部 Ｇ２ …第２結像部(結像レンズ) Ｇｒ１…第１レンズ群 Ｇｒ２…第２レンズ群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−230308（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−288810（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−210921（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341215（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−64006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−133416（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 13/00 G02B 13/18 G02B 26/10 103

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から射出された光束を偏向する偏向
   器と、該偏向器で偏向された光束が被走査面上で結像す
   るように作用する結像レンズと、によって、前記被走査
   面の走査を行う走査光学系において、 前記結像レンズは、第１レンズ群と、シリンドリカルレ
   ンズを含む第２レンズ群と、を含み、 前記シリンドリカルレンズは、前記被走査面の走査のた
   めに前記偏向器によって光束が偏向される主走査方向に
   は屈折力が無く、かつ、前記主走査方向に対して直交す
   る副走査方向の屈折力が、主走査方向において前記第１
   レンズ群の光軸に対する上流側と下流側とで非対称に変
   化することを特徴とする走査光学系。
2. 【請求項２】 前記シリンドリカルレンズは、副走査方
   向の屈折力が最も大きくなる位置から主走査方向に遠ざ
   かるに従って副走査方向の屈折力が小さくなる形状を有
   することを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
3. 【請求項３】 前記シリンドリカルレンズは、副走査方
   向の屈折力が最も大きくなる位置が、前記第１レンズ群
   の光軸に対して離間されて位置するように配置されてい
   ることを特徴とする請求項２に記載の走査光学系。
4. 【請求項４】 前記シリンドリカルレンズの副走査方向
   の屈折力は、副走査方向の屈折力が最も大きくなる位置
   に対して、主走査方向の走査の上流側と下流側とで対称
   に変化することを特徴とする請求項３に記載の走査光学
   系。
5. 【請求項５】 光源から射出された光束を偏向する偏向
   器と、該偏向器で偏向された光束が被走査面上で結像す
   るように作用する結像レンズと、によって、前記被走査
   面の走査を行う走査光学系において、 前記光源と前記偏向器との間には第１シリンドリカルレ
   ンズが配置され、 前記偏向器と前記被走査面との間には第２シリンドリカ
   ルレンズを含む前記結像レンズが配置され、 前記第１，第２シリンドリカルレンズは、前記被走査面
   の走査のために前記偏向器によって光束が偏向される主
   走査方向には屈折力が無く、かつ、前記主走査方向に対
   して直交する副走査方向にのみ屈折力を有し、 前記偏向器によって偏向された何れの光束の副走査倍率
   も偏向角によらず略一定であるとともに、以下の条件式
   を満足することを特徴とする走査光学系； 0.5≦βs≦2.0 ただし、 βs：全系の副走査倍率 である。