(57)【要約】【課題】結像レンズの各レンズ面でのレーザー光束の反射に因るゴースト光が走査対象面に入射しない走査光学系を、提供する。【解決手段】レーザ光源１１及びシリンドリカルレンズ１２は、ポリゴンミラー１３の各反射面に対して、副走査方向に斜めな方向から、レーザー光束を入射する。各反射面によって反射されたレーザー光束は、主走査方向に動的に偏向されつつ、走査レンズ２１に入射するが、この走査レンズ２１の第１面は、以下の条件を満たしている。Ｈ／２＜｜（２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１））／Ｒｚ１｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）但し、βは、副走査面内におけるレーザー光束のポリゴンミラー１３の各反射面に対する入射角，Ｄは、ポリゴンミラー１３の各反射面から走査レンズ２１までの距離，Ｈは、ポリゴンミラーの各反射面の副走査面内における厚さ，Ｒｚ１は、走査レンズ２１の第１面Ｒ１の副走査断面の曲率半径である。【選択図】　　図３
2004054133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光束を発する光源と、その中心軸を中心として一定方向に回転しながらその側面に形成された反射面にて前記レーザー光束を反射することによって、前記レーザー光束を主走査方向に走査するポリゴンミラーと、このポリゴンミラーによって走査されつつ反射された前記レーザー光束を走査対象面上に収束させる結像光学系とを備えた走査光学系であって、
前記レーザー光束の前記ポリゴンミラーの反射面に対する入射方向が、前記主走査方向に直交する副走査方向において斜めに設定され、
前記結像光学系を構成するとともにゴースト光を反射させるレンズ面を有するレンズの光軸が、副走査方向において、前記ポリゴンミラーの反射面に対する前記レーザー光束の入射点近傍にて当該各反射面に直交するとともに、
当該レンズ面の形状が、前記ポリゴンミラーの反射面によって反射されたレーザー光束を、前記ゴースト光として、副走査方向において前記ポリゴンミラーの反射面の外側へ向けて反射させる形状となっている
ことを特徴とする走査光学系。
【請求項２】
前記レンズは、前記結像光学系内において前記ポリゴンミラーに最も近接して配置されており、
副走査方向における前記レーザー光束の前記ポリゴンミラーの各反射面に対する入射角をβ，前記ポリゴンミラーの各反射面から前記レンズまでの距離をＤ，前記ポリゴンミラーの各反射面の副走査方向における厚さをＨ，前記レンズの第１面の副走査断面の曲率半径をＲｚ１とした場合に、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１記載の走査光学系。
Ｈ／２＜｜２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１）／Ｒｚ１｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
【請求項３】
前記レンズは、前記結像光学系内において前記ポリゴンミラーに最も近接して配置されており、
副走査方向における前記レーザー光束の前記ポリゴンミラーの各反射面に対する入射角をβ，前記ポリゴンミラーの各反射面から前記レンズまでの距離をＤ，前記ポリゴンミラーの各反射面の副走査方向における厚さをＨ，前記レンズの第１面及び第２面の副走査断面の曲率半径を夫々Ｒｚ１，Ｒｚ２，前記レンズの使用波長における屈折率をＮとした場合に、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１記載の走査光学系。
Ｈ／２＜｜βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
但し、Ｌｚ＝Ｒｚ１Ｒｚ２Ｄ／（２ＮＲｚ１Ｄ−２（Ｎ−１）Ｒｚ２Ｄ−Ｒｚ１Ｒｚ２）
【請求項４】
前記結像光学系は、前記レンズとしての走査レンズと、この走査レンズより走査対象面側に配置された像面湾曲補正レンズとにより、構成され、
前記走査レンズにアナモフィック非球面、前記像面湾曲補正レンズに２次元多項式非球面を、夫々少なくとも１面用いた
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の走査光学系。
【請求項５】
前記走査レンズにアナモフィック非球面及びトーリック面を夫々１面づつ用いた
ことを特徴とする請求項４記載の走査光学系。
【請求項６】
前記走査レンズの副走査面における断面形状は、光軸に対して対称な形状である
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の走査光学系。
【請求項７】
前記ポリゴンミラーの各反射面に対して、複数の前記レーザー光束が、副走査方向において斜めに入射する
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の走査光学系。
【請求項８】
前記結像光学系は、前記レンズとしての走査レンズと、この走査レンズより走査対象面側に配置された像面湾曲補正レンズとにより、構成され、
前記複数のレーザー光束は、前記ポリゴンミラーの各反射面にて反射された後に、共通の走査レンズ，及び、個別の前記像面湾曲補正レンズを順に透過する
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の走査光学系。
【請求項９】
前記複数のレーザー光束は、前記走査レンズの光軸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１乃至８の何れかに記載の走査光学系。
【請求項１０】
前記走査レンズはプラスチックレンズである
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の走査光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から射出されたレーザー光束を、一定方向に回転するポリゴンミラーの反射面にて反射させることによって偏向させ、結像光学系を透過させることによって収束させて、走査対象面上で走査する走査光学系に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査光学系は、例えば、電子写真方式によるレーザービームプリンタや、デジタルコピーや、レーザーファックスや、レーザープロッタにおいて、走査対象面である感光体（感光ドラム等）の表面を変調ビームによって走査するために、用いられる。
【０００３】
具体的には、走査光学系は、画像情報に従ってオンオフ変調されたレーザービームをポリゴンミラーによって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させる。これにより、走査光学系は、スポット光を走査対象面上で主走査方向に沿って等速度で走査させ、複数のドットからなる二次元状の画像を走査対象面上に形成する。
【０００４】
ところで、走査光学系においては、各光学素子の表面における不要な反射に因るゴーストを如何に除去するかが、設計上の重要事項である。このような不要な反射は、例えば、結像光学系を構成する各レンズの各レンズ面において、生じ得る。そして、何れかのレンズ面に入射したレーザー光束の一部が反射することによって生じた反射光（ゴースト光）は、当該レーザー光束のビーム軸方向及びレンズ面に対する入射角に依って定まる方向へ戻る。そして、ゴースト光が戻された方向にポリゴンミラーの各反射面が存在する場合には、ゴースト光がこの反射面によって再度反射されて、結像光学系を通り、走査対象面に入射してしまう。
【０００５】
このとき、レーザー光束を反射・偏向している反射面にゴースト光が入射した場合には、このゴースト光は走査対象面の外に向かうか、もしくは走査対象面に届く倍もレーザー光束の走査速度とほぼ同じ速度で走査対象面上を移動するので、元々エネルギー密度が低いゴースト光のエネルギーが走査対象面上で分散されてしまい、ゴーストの問題は生じない。
【０００６】
これに対して、レーザー光束を反射・偏向している反射面と隣接する反射面にゴースト光が入射した場合には、このゴースト光の移動速度はレーザー光束の走査速度よりも遅くなり、このゴースト光を反射させているレンズ面の主走査方向における断面形状如何では、ほぼ停止してしまうこともある。その場合には、ゴースト光のエネルギーが走査対象面上の主走査方向における一部にのみ蓄積され、その結果として、主走査方向において印字濃度のムラ（ゴースト）が生じてしまうので、走査光学系全体としての描画性能が劣化する問題を生じる。
【０００７】
このようなゴーストを除去するには、各レンズ面での反射率をゼロにすることが本質的であるが、各レンズ面に施すコーティングの層数は、反射率をゼロに近付けようとすればするほど多くなってしまうので、コスト高騰を招いてしまう一方、コーティングによって反射率を完全にゼロにすることは不可能である。加えて、最近では製造コストを低減させる目的や非球面形状をレンズ面に加工するためにプラスチックレンズも使用されているが、プラスチックレンズの場合、ガラスレンズにコーディングを施す場合よりも密着性が落ちる等の欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、走査光学系における結像レンズの各レンズ面でのレーザー光束の反射に因るゴースト光が、走査対象面に入射しないように構成することによって、走査光学系全体としてのコスト上昇を抑えつつ、ゴーストに起因する描画性能劣化を防止することができる走査光学系の提供を、課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために構成された本発明による走査光学系は、レーザー光束を発する光源と、その中心軸を中心として一定方向に回転しながらその側面に形成された反射面にて前記レーザー光束を反射することによって、前記レーザー光束を主走査方向に走査するポリゴンミラーと、このポリゴンミラーによって走査されつつ反射された前記レーザー光束を走査対象面上に収束させる結像光学系とを備えた走査光学系であって、前記レーザー光束の前記ポリゴンミラーの反射面に対する入射方向が、前記主走査方向に直交する副走査方向において斜めに設定され、前記結像光学系を構成するとともにゴースト光を反射させるレンズ面を有するレンズの光軸が、副走査方向において、前記ポリゴンミラーの反射面に対する前記レーザー光束の入射点近傍にて当該各反射面に直交するとともに、当該レンズ面の形状が、前記ポリゴンミラーの反射面によって反射されたレーザー光束を、前記ゴースト光として、副走査方向において前記ポリゴンミラーの反射面の外側へ向けて反射させる形状となっていることを、特徴とする。
【００１０】
このように構成されると、ポリゴンミラーの各反射面によって反射されたレーザー光束は、副走査方向において、光軸に対して傾いて結像光学系におけるゴースト光を反射させるレンズ面に入射する。その結果、そのレンズ面での反射によってゴースト光が生じたとしても、そのゴースト光は、その結像光学系の光軸上を進行せず、副走査方向においてポリゴンミラーの反射面の外側を通過するので、そのゴースト光がポリゴンミラーの各反射面に入射する可能性はない。従って、そのレンズ面に反射防止コーティングを施さなくても、走査対象面にゴースト光が入射することを防止することができる。なお、本発明において対象となるレンズ面，即ち、反射したゴースト光がポリゴンミラーの各反射面に入射することを防止されるレンズ面は、結像光学系中のどこにあっても良い。即ち、結像光学系が複数のレンズから構成される場合には、そのレンズ面が、どのレンズのものであっても良いし、レンズの前面であっても後面であっても良い。
【００１１】
例えば、対象レンズ面が前記結像光学系内において前記ポリゴンミラーに最も近接して配置されているレンズの第１面である場合には、副走査方向におけるレーザー光束の前記ポリゴンミラーの各反射面に対する入射角をβ，前記ポリゴンミラーの各反射面から前記レンズまでの距離をＤ，前記ポリゴンミラーの各反射面の副走査方向における厚さをＨ，前記レンズの第１面の副走査断面の曲率半径をＲｚ１として、下記式（１）を満たすように各値が設計されることが望ましい。
【００１２】
Ｈ／２＜｜２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１）／Ｒｚ１｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
この式（１）が満たされれば、対象レンズ面での反射によるゴースト光は、ポリゴンミラーの上方（即ち、ポリゴンミラーに対して光源とは逆側）又は下方（即ち、ポリゴンミラーに対して光源と同じ側）を通過する。
【００１３】
また、対象レンズ面が前記結像光学系内において前記偏向器近傍に最も近接して配置されているレンズの第２面である場合には、副走査方向における前記レーザー光束の前記ポリゴンミラーの各反射面に対する入射角をβ，前記ポリゴンミラーの各反射面から前記レンズまでの距離をＤ，前記ポリゴンミラーの各反射面の副走査方向における厚さをＨ，前記レンズの第１面及び第２面の副走査断面の曲率半径を夫々Ｒｚ１，Ｒｚ２，前記レンズの使用波長における屈折率をＮとして、下記式（２）を満たすように各値が設計されることが望ましい。
【００１４】
Ｈ／２＜｜（βＤ（Ｄ−Ｌｚ））／Ｌｚ｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
但し、Ｌｚ＝Ｒｚ１Ｒｚ２Ｄ／（２ＮＲｚ１Ｄ−２（Ｎ−１）Ｒｚ２Ｄ−Ｒｚ１Ｒｚ２）
この式（２）が満たされれば、対象レンズ面での反射によるゴースト光は、同じレンズの第１面を透過して、ポリゴンミラーの上方又は下方を通過する。
【００１５】
以上のように設計されれば、ゴースト光がポリゴンミラーの各反射面に入射することが完全に防止されるが、結像レンズの各レンズやポリゴンミラーの組み付け誤差がある場合には、ポリゴンミラーと結像レンズとの間に、最初にポリゴンミラーによって反射されて結像レンズに入射する正規光を遮蔽せずにゴースト光のみを遮蔽する遮蔽板を、配置することが望ましい。
【００１６】
前記結像光学系としては、例えば、前記対象レンズ面を有するレンズとしての走査レンズと、この走査レンズより走査対象面側に配置された像面湾曲補正レンズとにより構成されるものが考えられる。この場合、前記走査レンズにアナモフィック非球面、前記像面湾曲補正レンズに２次元多項式非球面を、夫々、少なくとも１面用いることが望ましい。このようにすれば、ポリゴンミラーの各反射面に対してレーザー光束を副走査方向において斜めに入射させた事に起因するＢｏｗ（走査線湾曲）を、補正することができる。
【００１７】
更に、走査レンズにアナモフィック非球面を用いるとともに、他の一面にトーリック面を用いても良い。何故ならば、ゴースト光を除去するためには、副走査方向におけるレーザー光束のポリゴンミラーの各反射面への入射角度を大きくすれば良いのであるが、副走査方向における入射角度が大きくなれば大きくなるほど、Ｂｏｗ等の性能悪化が強くなるとともに、装置全体の高さ方向の寸法が大きくなるなどの欠点が生じてくるので、その入射角度にも自ずから限界がある。そこで、走査レンズの他の一面にトーリック面を用いれば、走査レンズにアナモフィック非球面及び球面を用いる場合に比べて、ポリゴンミラーの各反射面に対する副走査方向における入射角度が小さくても、ゴースト光をポリゴンミラーの上方又は下方を通過させることが可能になるので、そのような欠点をも抑えることができるのである。
【００１８】
前記走査レンズの副走査面における断面形状は、光軸に対して対象な形状であることが望ましい。そのようにすれば、前記ポリゴンミラーの各反射面に対して、複数の前記レーザー光束を副走査方向において（光軸に関して対称となるように）斜めに入射させ、更に、共通の前記結像光学系，及び、個別の前記像面湾曲補正レンズを順に透過させることが可能になるからである。このような構成は、カラープリンタに用いられる所謂１ポリゴンタンデム走査光学系（各トナーの色成分毎に感光ドラムを備えた走査光学系）に用いるのに好ましく、各レーザー光束に起因するゴースト光を同時に除去することが可能となる。
【００１９】
本発明は、走査レンズがプラスチックレンズである場合に、特に、有効である。即ち、このようなプラスチックレンズの場合には、ガラスレンズに反射防止コートを施す場合に比べて、反射防止コートの密着性が落ちる等の欠点があるので、反射防止コートをすることなしにゴースト光を除去することができる本発明が有効なのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の走査光学系による実施の形態である走査装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
【実施形態１】
第１の実施形態の走査装置に内蔵される走査光学系の基本構成を展開した状態を、図１に示す。図１に示すように、この走査光学系１０は、レーザー光を発振するレーザー光源１１，このレーザー光源１１から発したレーザ光を収束するシリンドリカルレンズ１２，その各側面がレーザー光を反射する反射面として形成された正多角柱形状を有するポリゴンミラー１３，及び、ポリゴンミラー１３により偏向された光束を収束させる結像光学系としてのｆθレンズ２０を、備えている。なお、以下の説明の理解を容易にするために、ポリゴンミラー１３の中心軸１３ａに直交する面と平行な方向を「主走査方向」と定義し、中心軸１３ａと平行な方向を「副走査方向」と定義する。
【００２２】
レーザー光源１１から発せられて当該レーザー光源１１とシリンドリカルレンズ１２との間にある不図示のコリメータレンズによって平行光束とされたレーザー光束は、シリンドリカルレンズ１２を透過した後、ポリゴンミラー１３の各反射面に入射する。このポリゴンミラーは、その中心軸１３ａを中心として回転するので、各反射面によって反射されたレーザー光束は、主走査方向に動的に偏向（走査）される。このようにして動的に偏向されたレーザー光束は、ｆθレンズ２０を透過することによって走査対象面Ｓ上に収束され、走査対象面上を主走査方向に沿ってほぼ等速度に走査される。
【００２３】
なお、レーザー光源１１から発せられたレーザー光束は、主走査方向においては、平行光束のままポリゴンミラー１３の各反射面によって反射され、ｆθレンズ２０によって走査対象面Ｓ上に収束される。一方、副走査方向においては、当該レーザー光束は、副走査方向にパワーを持ったシリンドリカルレンズ１２によりポリゴンミラー１３の各反射面近傍で一旦収束され、発散光としてｆθレンズ２０に入射し、ｆθレンズ２０によって走査対象面Ｓ上に再び収束される。このように、副走査方向においては、ｆθレンズ２０によってポリゴンミラー１３の各反射面と走査対象面Ｓとがほぼ共役関係となっているために、レーザー光束は、ポリゴンミラー１３のどの反射面によって反射されても、各反射面の僅かな傾き（いわゆる「面倒れ」）の有無に拘わらず、走査対象面Ｓにおける同一線上を走査する。
【００２４】
ｆθレンズ２０は、走査レンズ２１とこの走査レンズ２１よりも走査対象面Ｓ側に配置される像面湾曲補正レンズ２２とから、構成される。このうち、走査レンズ２１は、主に主走査方向にレーザー光束を収束させるパワーを有するレンズであり、像面湾曲補正レンズ２２は、主に副走査方向にレーザー光束を収束させるパワーを有するとともに、像面湾曲やｆθ特性誤差などの収差を補正する機能をも負担するレンズである。これらｆθレンズ２０を構成する各レンズ２１，２２の光軸は、少なくとも主走査方向において同軸となっている。そして、走査レンズ２１の光軸は、主走査方向においては、主走査の中心像高に向かうレーザー光束のビーム軸とほぼ重なり、副走査方向においては、ポリゴンミラー１３の中心軸１３ａの中央に直交している。レーザー光束が各反射面の中央に入射する時に当該反射面の中央が存在する位置は、レーザー光束の反射点の平均位置であり、レーザー光束の動的な偏向の中心とみなすことができるので、以下、「偏向点」という。
【００２５】
なお、ｆθレンズ２０を構成する各レンズ２１，２２のレンズ面は、回転対称非球面でない場合もあるが、そのような形状を持つレンズ面には本来の意味での光軸を、定義することができない。そのため、以下、「光軸」との文言は、各レンズ面の面形状を式によって表現する時に設定される原点を通る軸（光学面基準軸）との意味で、用いられるものとする。
【００２６】
また、走査レンズ２１の光軸を含みポリゴンミラー１３の中心軸１３ａに直交する面を「主走査断面」と定義し、走査レンズ２１の光軸を含み前記主走査断面に直行する面を「副走査断面」と定義する。
【００２７】
走査対象面Ｓは、具体的には、回転ドラムの感光面（外周面）であり、この回転ドラムは、ｆθレンズ２０の光軸に直交して主走査方向を向いた回転軸を中心として、回転する。
【００２８】
以上に説明した走査光学系１０の基本構成のうち、シリンドリカルレンズ１２，ポリゴンミラー１３及び走査レンズ２１以外（即ち、レーザー光源１１，像面湾曲補正レンズ２２，走査対象面Ｓ）は、カラー印刷のための各トナーの色，即ち、イエロー，マゼンダ，シアン，ブラックの各色成分毎に、備えられている。それにより、イエロー，マゼンダ，シアン，ブラックの各色成分毎に備えられる４個の感光ドラムの感光面（走査対象面Ｓ）に対して、同時にレーザー光束による描画が可能となっている。このような描画に基づいて、各感光ドラムの感光面（走査対象面）上にはイエロー，マゼンダ，シアン，ブラックの各色成分のトナー像が夫々形成され、これら各色成分のトナー像が同一の印刷用紙上に順次転写されることによって、カラー画像が印刷される。
【００２９】
図２は、このような目的で構成される走査光学系全体（但し、レーザー光源１１及びシリンドリカルレンズ１２を除く）を副走査断面から見た光学構成図である。ポリゴンミラー１３の各反射面に対して、各色成分に対応したレーザー光束は、副走査方向において傾斜した方向から、夫々同一の偏向点へ入射する。その結果、図２に示されるように、ポリゴンミラー１３の各反射面によって反射された各色成分に対応した４本のレーザー光束は、走査レンズ２１の光軸Ｐ１に対して夫々別個の角度をなして進行し、共通の走査レンズ２１に入射した後に、夫々に対応した像面湾曲補正レンズ２２を透過して、夫々に対応した感光ドラム６０に照射される。従って、ポリゴンミラー１３の一つの反射面による一回の偏向によって、４つの感光ドラム６０に対して同時に走査を行うことができる。
【００３０】
なお、走査光学系１０のユニットサイズをできるだけ小型化するために、図２に示すように、ポリゴンミラー１３によって偏向された４本のレーザー光束の光路が、夫々、折返しミラー２３，２４によって折り曲げられている。この際、各ｆθレンズ２０を透過するレーザー光束の波長は同一であるので、各折返しミラー２３，２４の位置は、各ｆθレンズ２０の走査レンズ群２１から像面湾曲補正レンズ２２までの光路長が互いに等しくなって各ｆθレンズ２０が互いに同一の光学特性を奏することができるよう、夫々配置されている。
【００３１】
各感光ドラム６０は、互いに同じ大きさの円柱形状の外形を有するように形成されており、各像面湾曲補正レンズ２２の光束射出側において、各像面湾曲補正レンズ２２から等距離の位置に、夫々配置されている。
【００３２】
以上のように構成される走査光学系１０が内部に組み付けられているカラーレーザープリンターは、各感光ドラム６０を所定の回転角速度で回転させるとともに、入力される画像情報に従ってオンオフ変調した各色成分毎のレーザー光束を、走査対象面Ｓである各感光ドラム６０の外周面（感光面）上で繰り返し走査させることにより、複数の線状の軌跡（走査線）からなる二次元状の静電潜像を各走査対象面Ｓ上に描画する。そして、カラーレーザープリンターは、各感光ドラム６０上に描画された静電潜像に帯電トナーを静電的に吸着させてトナー像を形成し、そのトナー像を印刷用紙に転写させる。このとき、カラーレーザープリンターは、各感光ドラム６０上の対応する走査線が印刷用紙の同一線上に重なるように印刷用紙を搬送し、画像情報に基づくカラー画像を印刷用紙に印刷する。
【００３３】
次に、本第１実施形態の走査光学系１０において、個々の色成分に対応するレーザー光束についてゴーストの発生を防止するための具体的構成を、説明する。
【００３４】
図３は、本第１実施形態においてゴーストを防止する原理を示す図である。この図３に示されるように、本第１実施形態においては、上述したように、副走査方向においてレーザー光束をポリゴンミラー１３の各反射面に対して斜めに入射させるとともに、走査レンズ２１の副走査断面内での断面形状のパワー（具体的には、走査レンズ２１の第１面の面形状）と、ポリゴンミラー１３の各反射面から走査レンズ２１までの距離Ｄとを適切に設定することによって、走査レンズ２１の第１面にて反射したゴースト光を、ポリゴンミラー１３の上方（即ち、副走査方向においてポリゴンミラー１３を挟んでレーザ光源１１が存在する側とは逆側）を通過させて、走査レンズ２１に再入射させないようにしている。
【００３５】
具体的には、本第１実施形態では、走査レンズ２１の第１面での反射によって生じるゴースト光をポリゴンミラー１３の上方に通過させるために、下記条件式（３）が満たされている。
【００３６】
Ｈ／２＜２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１）／Ｒｚ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
式（３）において、Ｈは、ポリゴンミラーの各反射面の副走査断面内における厚さであり、βは、ポリゴンミラー１３の各反射面に対する副走査方向におけるレーザー光束の入射角であり、Ｄは、レーザー光束が偏向点に入射した時点におけるポリゴンミラー１３の各反射面から走査レンズ２１の第１面までの光軸上での距離であり、Ｒｚ１は、走査レンズ２１の第１面の副走査断面における曲率半径である。
【００３７】
以下、上述した式（３）を満足する本第１実施形態による走査光学系１０の実施例を１例示す。
【００３８】
【実施例１】
図４は、実施例１の走査光学系１０の主走査方向における展開図であり、図５は、その副走査方向における展開図である。但し、これら図４，図５においては、走査レンズ２１を透過する正規光束については図示を省略している。また、図５においては、図が煩雑となるのを避けるために、レーザー光源１１及びシリンドリカルレンズ１２を省略している。
【００３９】
実施例１では、ｆθレンズ２０全体としての焦点距離は２３５ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅（レーザー光束が走査される主走査方向幅）は２１６ｍｍであり、設計波長は７８０ｎｍであり、ポリゴン厚Ｈは３．０ｍｍであり、主走査方向においてポリゴンミラー１３に入射するレーザー光束と走査レンズ２１の光軸とがなす角度（即ち、偏向角α）は７５．０°であり、ポリゴンミラー１３の各反射面に入射するレーザー光束の副走査方向における入射角βは２．８３°（＝０．０４９４ｒａｄ）である。
【００４０】
実施例１におけるシリンドリカルレンズ１２から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表１に示す。なお、この表１に示された数値構成は、シリンドリカルレンズ１２を透過したレーザービームが偏向点においてポリゴンミラー１３の各反射面によって反射されている時点での走査レンズ２１の光軸に対する近軸条件である。但し、像面湾曲補正レンズ２２の光軸は走査レンズ２１の光軸に対して副走査方向にシフトしているので、像面湾曲補正レンズ２２の各面については、その光軸に対する近軸条件が示されている。
【００４１】
【表１】
2004054133.tif 000003
【００４２】
表１において、Ｎｏは面番号であり、Ｎｏ１及びＮｏ２がシリンドリカルレンズ１２の前面及び後面，Ｎｏ３がポリゴンミラー１３の各反射面，Ｎｏ４及びＮｏ５が走査レンズ２１の第１面及び第２面，Ｎｏ６及びＮｏ７が像面湾曲補正レンズ２２の第１面及び第２面，Ｎｏ８が走査対象面Ｓである。また、表１において、記号Ｒｙは、主走査方向における曲率半径（単位　［ｍｍ］）であり、曲率中心がレンズ面と光軸との交点より光源側に存在する場合に負の符号をとり走査対象面Ｓ側に存在する場合に正の符号をとる。また、表１において、記号Ｒｚは、副走査方向における曲率半径（単位　［ｍｍ］）であり、曲率中心がレンズ面と光軸との交点より光源側に存在する場合に負の符号をとり走査対象面Ｓ側に存在する場合に正の符号をとるとともに、Ｒｙと同じ場合（即ち、回転対称形状である場合）には省略される。また、表１において、記号ｄは光軸（ビーム軸）上における次の面までの距離（単位　［ｍｍ］）であり、記号Ｎは、次の面までの間の媒質の設計波長に対する屈折率（空気については省略）である。また、表１において、記号ＤＥＣＺは、前の面に対する光軸の副走査方向へのシフト量（単位　［ｍｍ］）であり、図５の上方へシフトしている場合（即ち、副走査方向においてレーザ光源１１がある側とは逆側）に正の符号をとる。
【００４３】
表１から明らかなように、シリンドリカルレンズ１２の前面はシリンドリカル面であり、後面は平面である。また、走査レンズ１２の第１面と像面湾曲補正レンズ２２の第２面は回転対称面である。
【００４４】
走査レンズ２１の第２面は、アナモフィック非球面（即ち、主走査断面は光軸からの主走査方向の関数，副走査断面は曲率が光軸からの主走査方向の距離の関数として、独立に定義される非球面）である。従って、その主走査断面における形状は、光軸からの高さ（ｙ）の点における光軸での接平面からのサグ量Ｘ（ｙ）として、下記式（４）により表され、主走査方向の各高さ（ｙ）での副走査方向における形状は、円弧の曲率１／［Ｒｚ（ｙ）］として、下記式（５）により表される。
【００４５】
Ｘ（ｙ）＝１／Ｒｙ・ｙ２／［１＋√［１−（κ＋１）２ｙ２／Ｒｙ２］］＋ＡＭ１ｙ＋ＡＭ２ｙ２＋ＡＭ３ｙ３＋ＡＭ４ｙ４＋ＡＭ５ｙ５＋ＡＭ６ｙ６＋ＡＭ７ｙ７＋ＡＭ８ｙ８…　…（４）
１／［Ｒｚ（ｙ）］＝１／Ｒｚ＋ＡＳ１ｙ＋ＡＳ２ｙ２＋ＡＳ３ｙ３＋ＡＳ４ｙ４＋ＡＳ５ｙ５＋ＡＳ６ｙ６＋ＡＳ７ｙ７＋ＡＳ８ｙ８…　　…　（５）
これら式（４），（５）において、Ｒｙ及びＲｚは夫々表１に挙げられた主走査方向及び副走査方向における近軸曲率、κは円錐係数、ＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３，ＡＭ４，ＡＭ５，ＡＭ６，ＡＭ７，ＡＭ８…は夫々主走査方向に関する１次，２次，３次，４次，５次，６次，７次，８次…の非球面係数であり、ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４，ＡＳ５，ＡＳ６，ＡＳ７，ＡＳ８…は夫々副走査方向に関する１次，２次，３次，４次，５次，６次，７次，８次…の非球面係数である。実施例１において走査レンズ２１の第２面の具体的形状を特定するためにこれら各式（４），（５）に適用される各係数を、表２に示す。
【００４６】
【表２】
2004054133.tif 000004
【００４７】
像面湾曲補正レンズ２２の第１面は、二次元多項式非球面（即ち、主走査方向，副走査方向それぞれの高さに関する多項式で表現される非球面）である。従って、その形状は、主走査方向及び副走査方向の光軸からの高さが夫々（ｙ），（ｚ）の点における光軸での接平面からのサグ量Ｘ（ｙ，ｚ）として、下記式（６）により表される。
【００４８】
2004054133.tif 000005
式（６）において、Ｒｙは表１に挙げられた主走査方向における近軸曲率、κは円錐係数、Ｂｍｎは主走査方向における次数がｍ次であって副走査方向におけるｎ次である非球面係数である。実施例１において像面湾曲補正レンズ２２の第１面の具体的形状を特定するために式（６）に適用される各係数を、表３に示す。
【００４９】
【表３】
2004054133.tif 000006
【００５０】
以上に挙げた実施例１の具体的数値から上記式（３）に適用するために抽出される係数は、以下の通りである。
Ｈ＝３．０ｍｍ
β＝０．０４９４ｒａｄ
Ｄ＝−５４．０ｍｍ
Ｒｚ１＝−１８４．７０ｍｍ
従って、実施例１における式（３）の計算結果は、以下の通りとなる。
【００５１】
Ｈ／２＜（２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１））／Ｒｚ１
１．５＜３．７８：成立
このように、実施例１では、走査レンズ２１の第１面に関して式（３）が満たされているので、図４及び図５に示されるように、走査レンズ２１の第１面でのゴースト光は、ポリゴンミラー１３の上方を通過して反射面には入射しないので、走査レンズ２１に再入射して走査対象面Ｓ上にゴーストを生じさせることがない。
【００５２】
また、実施例１では、走査レンズ２１の第２面にアナモフィック非球面，像面湾曲補正レンズ２２の第１面に二次元多項式非球面を夫々採用しているので、レーザー光束をポリゴンミラー１３の各反射面に対して副走査方向において斜めに入射させることに起因するＢｏｗを、補正することができる。
【００５３】
【実施形態２】
本発明の第２の実施形態による走査装置は、上述した第１の実施形態と比較して、走査レンズ２１の第２面によって反射されたゴースト光をもポリゴンミラー１３の上方を通過させて、走査レンズ２１に再入射しないようにしたものである。本第２実施形態のその他の構成は、図１及び図２を用いて上に説明した第１実施形態のものと同じなので、その説明を省略する。
【００５４】
本第２実施形態においてゴーストを防止する原理を、図３を用いて、説明する。図３には、第１実施形態においてポリゴンミラー１３の各反射面への入射を防止した走査レンズ２１の第１面Ｒ１での反射に因るゴースト光の他、第２面での反射に因るゴースト光も記載されている。このように、本第２実施形態においては、副走査方向においてレーザー光束をポリゴンミラー１３の各反射面に対して斜めに入射させるとともに、走査レンズ２１の副走査断面内での断面形状のパワー（具体的には、走査レンズ２１の第１面の面形状に加えて第２面の面形状）と、ポリゴンミラー１３の各反射面から走査レンズ２１までの距離Ｄとを更に適切に設定することによって、走査レンズ２１の第２面にて反射したゴースト光を、ポリゴンミラーの上方を通過させて、走査レンズ２１に再入射しないようにしている。
【００５５】
具体的には、本第２実施形態では、走査レンズ２１の第２面（後面）での反射によって生じるゴースト光をポリゴンミラー１３の上方に通過させるために、下記条件式（７）が満たされている。
【００５６】
Ｈ／２＜βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ
Ｌｚ＝Ｒｚ１Ｒｚ２Ｄ／（２ＮＲｚ１Ｄ−２（Ｎ−１）Ｒｚ２Ｄ−Ｒｚ１Ｒｚ２）　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（７）
式（７）において、式（３）と共通する記号の意味はこの式（３）と同じである。また、Ｒｚ２は、走査レンズ２１の第２面の副走査断面における曲率半径であり、Ｎは、走査レンズ２１を構成する媒質の使用波長（レーザー光束の波長）に対する屈折率である。
【００５７】
以下、上述した式（７）を満足する走査光学系１０の実施例を２例示す。
【００５８】
【実施例２】
図６は、実施例２の走査光学系１０の主走査方向における展開図であり、図７は、その副走査方向における展開図である。但し、これら図６，図７においては、走査レンズ２１を透過する正規光束については図示を省略している。また、図７においては、図が煩雑となるのを避けるために、レーザー光源１１及びシリンドリカルレンズ１２を省略している。
【００５９】
実施例２では、ｆθレンズ２０全体としての焦点距離は２００ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅は２１６ｍｍであり、設計波長は７８０ｎｍであり、ポリゴン厚Ｈは４．０ｍｍであり、偏向角αは６５．０°であり、ポリゴンミラー１３の各反射面に入射するレーザー光束の副走査方向における入射角βは３．５４°（＝０．０６１７ｒａｄ）である。
【００６０】
実施例２におけるシリンドリカルレンズ１２から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表４に示す。表４における各記号の意味は、上述した表１のものと同じである。
【００６１】
【表４】
2004054133.tif 000007
【００６２】
表４から明らかなように、シリンドリカルレンズ１２の前面はシリンドリカル面であり、後面は平面である。また、走査レンズ１２の第１面と像面湾曲補正レンズ２２の第２面は回転対象面である。
【００６３】
走査レンズ２１の第２面は、アナモフィック非球面である。実施例２において走査レンズ２１の第２面の具体的形状を特定するために上記各式（４），（５）に適用される各係数を、表５に示す。
【００６４】
【表５】
2004054133.tif 000008
【００６５】
像面湾曲補正レンズ２２の第１面は、二次元多項式非球面である。実施例２において像面湾曲補正レンズ２２の第１面の具体的形状を特定するために上記式（６）に適用される各係数を、表６に示す。
【００６６】
【表６】
2004054133.tif 000009
【００６７】
以上に挙げた実施例２の具体的数値から、上記式（７）に適用するために抽出される係数は、以下の通りである。
Ｈ＝４．０ｍｍ
β＝０．０６１７ｒａｄ
Ｄ＝−４５．４２ｍｍ
Ｎ＝１．４８６１７
Ｒｚ１＝−１８５．６０ｍｍ
Ｒｚ２＝−３００ｍｍ
従って、実施例２における式（７）の計算結果は、以下の通りとなる。
【００６８】
Ｈ／２＜βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ
２．０＜５．０２：成立
ところで、表４に記載された走査レンズ２１の第１面及び第２面の副走査方向における曲率半径Ｒｚは、近軸の曲率半径，即ち、走査対象面Ｓ上における像高Ｙ＝０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束に対する曲率半径であるが、上記式（７）は、走査幅の全域において満たされていなければならない。そのため、走査対象面Ｓ上における像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束に対する走査レンズ２１の第２面の副走査方向における曲率半径を算出すると、
Ｒｚ２＝−２１２．４７ｍｍ
となる。なお、第１面は球面故にその曲率半径は一定である。
【００６９】
従って、実施例２において、像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束についての上記式（７）の計算結果は、以下の通りとなる。
【００７０】
Ｈ／２＜βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ
２．０＜４．４９：成立
このように、実施例２では、走査レンズ２１の第１面及び第２面に関して、走査の全域において式（７）が満たされているので、図６及び図７に示されるように、走査レンズ２１の第２面でのゴースト光は、ポリゴンミラー１３の上方へ向かい、反射面には入射しないので、走査レンズ２１に再入射して走査対象面Ｓ上にゴーストを生じさせることがない。
【００７１】
【実施例３】
図８は、実施例３の走査光学系１０の主走査方向における展開図であり、図９は、その副走査方向における展開図である。但し、これら図８，図９においては、走査レンズ２１を透過する正規光束については図示を省略している。また、図９においては、図が煩雑となるのを避けるために、レーザー光源１１及びシリンドリカルレンズ１２を省略している。
【００７２】
実施例３では、ｆθレンズ２０全体としての焦点距離は２００ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅は２１６ｍｍであり、設計波長は７８０ｎｍであり、ポリゴン厚Ｈは４．０ｍｍであり、偏向角αは６５．０°であり、ポリゴンミラー１３の各反射面に入射するレーザー光束の副走査方向における入射角βは２．８３°（＝０．０４９４ｒａｄ）である。
【００７３】
実施例３におけるシリンドリカルレンズ１２から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表７に示す。表７における各記号の意味は、上述した表１のものと同じである。
【００７４】
【表７】
2004054133.tif 000010
【００７５】
表７から明らかなように、シリンドリカルレンズ１２の前面はシリンドリカル面であり、後面は平面である。また、像面湾曲補正レンズ２２の第２面は回転対称面である。
【００７６】
走査レンズ２１の第１面は、トーリック非球面（即ち、非円弧曲線を光軸と直交する軸周りに回転させた非球面）である。従って、その副走査断面形状は、光軸からの高さ（ｚ）の点における光軸での接平面からのサグ量Ｘ（ｚ）として、下記式（８）により表される。
【００７７】
Ｘ（ｚ）＝１／Ｒｚ・ｙ２／［１＋√［１−（κ＋１）２ｙ２／Ｒｚ２］］＋ＡＭ１ｙ＋ＡＭ２ｙ２＋ＡＭ３ｙ３＋ＡＭ４ｙ４＋ＡＭ５ｙ５＋ＡＭ６ｙ６＋ＡＭ７ｙ７＋ＡＭ８ｙ８…　…（８）
式（８）において、Ｒｚは表４に挙げられた副走査方向における近軸曲率、κは円錐係数、ＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３，ＡＭ４，ＡＭ５，ＡＭ６，ＡＭ７，ＡＭ８…は夫々１次，２次，３次，４次，５次，６次，７次，８次…の非球面係数である。実施例３において走査レンズ２１の第１面の具体的形状を特定するために式（８）に適用される各係数のうち、４次の非球面係数ＡＭ４は６．１５×１０−６であり、その他は全て０である。
【００７８】
走査レンズ２１の第２面は、アナモフィック非球面である。実施例３において走査レンズ２１の第２面の具体的形状を特定するために上記各式（４），（５）に適用される各係数を、表８に示す。
【００７９】
【表８】
2004054133.tif 000011
【００８０】
像面湾曲補正レンズ２２の第１面は、二次元多項式非球面である。実施例３において像面湾曲補正レンズ２２の第１面の具体的形状を特定するために上記式（６）に適用される各係数を、表９に示す。
【００８１】
【表９】
2004054133.tif 000012
【００８２】
以上に挙げた実施例３の具体的数値から上記式（７）に適用するために抽出される係数は、以下の通りである。
Ｈ＝４．０ｍｍ
β＝０．０４９４ｒａｄ
Ｄ＝−４２．０ｍｍ
Ｒｚ１＝−１５８．７８ｍｍ
Ｒｚ２＝−３００ｍｍ
従って、実施例３における式（７）の計算結果は、以下の通りとなる。
【００８３】
Ｈ／２＜βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ
２．０＜２．７５：成立
また、走査対象面Ｓ上における像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束に対する走査レンズ２１の第２面の副走査方向における曲率半径を算出すると、
Ｒｚ２＝−３１６．１３ｍｍ
となる。なお、第１面Ｒ１は球面故にその曲率半径は一定である。
【００８４】
従って、実施例３において、像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束についての上記式（７）の計算結果は、以下の通りとなる。
【００８５】
Ｈ／２＜βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ
２．０＜２．８０：成立
このように、実施例３では、走査レンズ２１の第１面及び第２面に関して、走査の全域において式（７）が満たされているので、図８及び図９に示されるように、走査レンズ２１の第２面でのゴースト光は、ポリゴンミラー１３の上方へ向かい、反射面には入射しないので、走査レンズ２１に再入射して走査対象面Ｓ上にゴーストを生じさせることがない。しかも、実施例３では、図８及び図９に示すように、ポリゴンミラー１３と走査レンズ２１との間に、走査レンズ２１の第２面によって反射されたゴースト光を反射する遮光部材１４を配置し、この遮光部材１４によってゴースト光を走査レンズ２１に再入射させることなく走査対象面Ｓ外に飛ばしているので、ゴーストを生じさせる可能性が更に低くなっている。
【００８６】
【実施形態３】
本発明の第３の実施形態による走査装置は、上述した第１の実施形態と比較して、走査レンズ２１の第１面によって反射されたゴースト光をポリゴンミラー１３の下方（即ち、副走査方向においてポリゴンミラー１３に対してレーザ光源１１が存在する側と同じ側）を通過させて、走査レンズ２１に再入射しないようにしたものである。本第３実施形態のその他の構成は、図１及び図２を用いて上に説明した第１実施形態のものと同じなので、その説明を省略する。
【００８７】
図１０は、本第３実施形態においてゴーストを防止する原理を示す図である。この図１０に示されるように、本第３実施形態においては、副走査方向においてレーザー光束をポリゴンミラー１３の各反射面に対して斜めに入射させるとともに、走査レンズ２１の副走査断面内での断面形状のパワー（具体的には、走査レンズ２１の第１面の面形状）と、ポリゴンミラー１３の各反射面から走査レンズ２１までの距離Ｄとを適切に設定することによって、走査レンズ２１の第１面にて反射したゴースト光を、ポリゴンミラー１３の下方を通過させて、走査レンズ２１に再入射しないようにしている。
【００８８】
具体的には、本第３実施形態では、走査レンズ２１の第１面での反射によって生じるゴースト光をポリゴンミラー１３の上方に通過させるために、下記条件式（９）が満たされている。
【００８９】
Ｈ／２＜−２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１）／Ｒｚ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（９）
式（９）における各記号の意味は、上述した式（３）と同じである。
【００９０】
以下、上述した式（９）を満足する本第３実施形態による走査光学系１０の実施例を１例示す。
【００９１】
【実施例４】
図１１は、実施例４の走査光学系１０の主走査方向における展開図であり、図１２は、その副走査方向における展開図である。但し、これら図１１，図１２においては、走査レンズ２１を透過する正規光束については図示を省略している。また、図１２においては、図が煩雑となるのを避けるために、レーザー光源１１及びシリンドリカルレンズ１２を省略している。
【００９２】
実施例４では、ｆθレンズ２０全体としての焦点距離は２３５ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅は２１６ｍｍであり、設計波長は７８０ｎｍであり、ポリゴン厚Ｈは３．０ｍｍであり、偏向角αは７５．０°であり、ポリゴンミラー１３の各反射面に入射するレーザー光束の副走査方向における入射角βは２．８３°（＝０．０４９４ｒａｄ）である。
【００９３】
実施例４におけるシリンドリカルレンズ１２から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表１０に示す。表１０における各記号の意味は、上述した表１のものと同じである。
【００９４】
【表１０】
2004054133.tif 000013
【００９５】
表１０から明らかなように、シリンドリカルレンズ１２の前面はシリンドリカル面であり、後面は平面である。また、像面湾曲補正レンズ２２の第２面は回転対称面である。
【００９６】
走査レンズ２１の第１面は、アナモフィック非球面である。実施例４において走査レンズ２１の第１面の具体的形状を特定するために上記各式（４），（５）に適用される各係数を、表１１に示す。
【００９７】
【表１１】
2004054133.tif 000014
【００９８】
走査レンズ２１の第２面は、トーリック非球面である。実施例４において走査レンズ２１の第２面の具体的形状を特定するために上記式（８）に適用される各係数のうち、４次の非球面係数ＡＭ４は−３．５１×１０−５であり、６次の非球面係数ＡＭ６は−８．０８×１０−５であり、その他は全て０である。
【００９９】
像面湾曲補正レンズ２２の第１面は、二次元多項式非球面である。実施例４において像面湾曲補正レンズ２２の第１面の具体的形状を特定するために上記式（６）に適用される各係数を、表１２に示す。
【０１００】
【表１２】
2004054133.tif 000015
【０１０１】
以上に挙げた実施例４の具体的数値から上記式（９）に適用するために抽出される係数は、以下の通りである。
Ｈ＝３．０ｍｍ
β＝０．０４９４ｒａｄ
Ｄ＝−５４．００ｍｍ
Ｒｚ１＝−３０．０ｍｍ
従って、実施例４における式（９）の計算結果は、以下の通りとなる。
【０１０２】
Ｈ／２＜−２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１）／Ｒｚ１
１．５＜４．２７：成立
また、走査対象面Ｓ上における像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束に対する走査レンズ２１の第１面の副走査方向における曲率半径を算出すると、
Ｒｚ１＝−３６．４７ｍｍ
となる。
【０１０３】
従って、実施例４において、像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束についての上記式（９）の計算結果は、以下の通りとなる。
【０１０４】
Ｈ／２＜−２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１）／Ｒｚ１
１．５＜２．５６：成立
このように、実施例４では、走査レンズ２１の第１面に関して、走査の全域において式（９）が満たされているので、図１１及び図１２に示されるように、走査レンズ２１の第１面でのゴースト光は、ポリゴンミラー１３の下方へ向かい、反射面には入射しないので、走査レンズ２１に再入射して走査対象面Ｓ上にゴーストを生じさせることがない。
【０１０５】
【実施形態４】
本発明の第４の実施形態による走査装置は、上述した第３の実施形態と比較して、走査レンズ２１の第２面によって反射されたゴースト光をもポリゴンミラー１３の下方を通過させて、走査レンズ２１に再入射しないようにしたものである。本第４実施形態のその他の構成は、図１及び図２を用いて上に説明した第１実施形態のものと同じなので、その説明を省略する。
【０１０６】
本第４実施形態においてゴーストを防止する原理を、図１０を用いて、説明する。図１０には、第３実施形態においてポリゴンミラー１３の各反射面への入射を防止した走査レンズ２１の第１面での反射に因るゴースト光の他、第２面での反射に因るゴースト光も記載されている。このように、本第４実施形態においては、副走査方向においてレーザー光束をポリゴンミラー１３の各反射面に対して斜めに入射させるとともに、走査レンズ２１の副走査断面内での断面形状のパワー（具体的には、走査レンズ２１の第１面の面形状に加えて第２面の面形状）と、ポリゴンミラー１３の各反射面から走査レンズ２１までの距離Ｄとを更に適切に設定することによって、走査レンズ２１の第２面にて反射したゴースト光を、ポリゴンミラーの下方を通過させて、走査レンズ２１に再入射しないようにしている。
【０１０７】
具体的には、本第４実施形態では、走査レンズ２１の第２面（後面）での反射によって生じるゴースト光をポリゴンミラー１３の下方に通過させるために、下記条件式（１０）が満たされている。
【０１０８】
Ｈ／２＜−βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ
Ｌｚ＝Ｒｚ１Ｒｚ２Ｄ／（２ＮＲｚ１Ｄ−２（Ｎ−１）Ｒｚ２Ｄ−Ｒｚ１Ｒｚ２）　　　　　　　　　…（１０）
式（１０）における各記号の意味は、上記式（７）と同じである。
【０１０９】
以下、上述した式（１０）を満足する走査光学系１０の実施例を１例示す。
【０１１０】
【実施例５】
図１３は、実施例５の走査光学系１０の主走査方向における展開図であり、図１４は、その副走査方向における展開図である。但し、これら図１３，図１４においては、走査レンズ２１を透過する正規光束については図示を省略している。また、図１４においては、図が煩雑となるのを避けるために、レーザー光源１１及びシリンドリカルレンズ１２を省略している。
【０１１１】
実施例５では、ｆθレンズ２０全体としての焦点距離は２００ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅は２１６ｍｍであり、設計波長は７８０ｎｍであり、ポリゴン厚Ｈは３．０ｍｍであり、偏向角αは６５．０°であり、ポリゴンミラー１３の各反射面に入射するレーザー光束の副走査方向における入射角βは３．８３°（＝０．０４９４ｒａｄ）である。
【０１１２】
実施例５におけるシリンドリカルレンズ１２から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表１３に示す。表１３における各記号の意味は、上述した表１のものと同じである。
【０１１３】
【表１３】
2004054133.tif 000016
【０１１４】
表１３から明らかなように、シリンドリカルレンズ１２の前面はシリンドリカル面であり、後面は平面である。また、像面湾曲補正レンズ２２の第２面は回転対称面である。
【０１１５】
走査レンズ２１の第１面は、トーリック面である。
【０１１６】
走査レンズ２１の第２面は、アナモフィック非球面である。実施例５において走査レンズ２１の第２面の具体的形状を特定するために上記各式（４），（５）に適用される各係数を、表１４に示す。
【０１１７】
【表１４】
2004054133.tif 000017
【０１１８】
像面湾曲補正レンズ２２の第１面は、二次元多項式非球面である。実施例５において像面湾曲補正レンズ２２の第１面の具体的形状を特定するために上記式（６）に適用される各係数を、表１５に示す。
【０１１９】
【表１５】
2004054133.tif 000018
【０１２０】
以上に挙げた実施例５の具体的数値から上記式（１０）に適用するために抽出される係数は、以下の通りである。
Ｈ＝３．０ｍｍ
β＝０．０４９４ｒａｄ
Ｄ＝−４２．００ｍｍ
Ｎ＝１．４８６１７
Ｒｚ１＝−４２．０９ｍｍ
Ｒｚ２＝−３５．００ｍｍ
従って、実施例５における式（１０）の計算結果は、以下の通りとなる。
【０１２１】
Ｈ／２＜−βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ
１．５＜１．６８：成立
なお、走査対象面Ｓ上における像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束に対する走査レンズ２１の第２面の副走査方向における曲率半径を算出すると、
Ｒｚ２＝−３３．０３ｍｍ
となる。なお、第１面はトーリック面故にその曲率半径は一定である。
【０１２２】
従って、実施例５において、像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束についての上記式（１０）の計算結果は、以下の通りとなる。
【０１２３】
Ｈ／２＜−βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ
１．５＜２．２７：成立
このように、実施例５では、走査レンズ２１の第１面及び第２面に関して、その走査の全域において式（１０）が満たされているので、図１３及び図１４に示されるように、走査レンズ２１の第２面でのゴースト光は、ポリゴンミラー１３の下方へ向かい、反射面には入射しないので、走査レンズ２１に再入射して走査対象面Ｓ上にゴーストを生じさせることがない。
【０１２４】
【比較例】
以下、上述した本発明の各実施形態による効果（走査レンズ２１の第１面および第２面での反射に因るゴースト光がポリゴンミラー１３の上方又は下方を通り過ぎる）を明らかにするために、上記式（１）（即ち、上記式（３）及び式（９）を併せた式）又は上記式（２）（即ち、上記式（７）及び式（１０）を併せた式）を満たしていない例を、比較例として、２例挙げる。
【０１２５】
【比較例１】
図１５は、比較例１の走査光学系１０の主走査方向における展開図であり、図１６は、その副走査方向における展開図である。但し、これら図１５，図１６においては、走査レンズ２１を透過する正規光束については図示を省略している。また、図１６においては、図が煩雑となるのを避けるために、レーザー光源１１及びシリンドリカルレンズ１２を省略している。
【０１２６】
比較例１では、ｆθレンズ２０全体としての焦点距離は２３５ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅（レーザー光束が走査される主走査方向幅）は２１６ｍｍであり、設計波長は７８０ｎｍであり、ポリゴン厚Ｈは３．０ｍｍであり、偏向角αは７５．０°であり、ポリゴンミラー１３の各反射面に入射するレーザー光束の副走査方向における入射角βは０．９５°（＝０．０１６６ｒａｄ）である。
【０１２７】
比較例１におけるシリンドリカルレンズ１１から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表１６に示す。表１６における各記号の意味は、上述した表１のものと同じである。
【０１２８】
【表１６】
2004054133.tif 000019
【０１２９】
表１６から明らかなように、シリンドリカルレンズ１２の前面はシリンドリカル面であり、後面は平面である。また、走査レンズ２１の第１面Ｒ１と像面湾曲補正レンズ２２の第２面は回転対称面である。
【０１３０】
走査レンズ２１の第２面は、アナモフィック非球面である。比較例１において走査レンズ２１の第２面の具体的形状を特定するために上記各式（４），（５）に適用される各係数を、表１７に示す。
【０１３１】
【表１７】
2004054133.tif 000020
【０１３２】
像面湾曲補正レンズ２２の第１面は、二次元多項式非球面である。比較例１において像面湾曲補正レンズ２２の第１面の具体的形状を特定するために上記式（６）に適用される各係数を、表１８に示す。
【０１３３】
【表１８】
2004054133.tif 000021
【０１３４】
以上に挙げた比較例１の具体的数値から上記式（１）に適用するために抽出される係数は、以下の通りである。
Ｈ＝３．０ｍｍ
β＝０．０１６６ｒａｄ
Ｄ＝−５４．０ｍｍ
Ｒｚ１＝−１８４．７０ｍｍ
従って、比較例１における式（１）の計算結果は、以下の通りとなる。
【０１３５】
Ｈ／２＜｜（２βＤ（Ｄ−Ｒｚ１））／Ｒｚ１｜
１．５＜１．２７：不成立
このように、比較例１では、走査レンズ２１の第１面に関して式（１）が満たされていないので、図１５及び図１６に示されるように、走査レンズ２１の第１面でのゴースト光は、ポリゴンミラー１３の反射面に入射してしまうので、この反射面によって反射され、走査レンズ２１に再入射することによって、走査対象面Ｓ上にゴーストを生じさせてしまう。
【０１３６】
【比較例２】
図１７は、比較例１の走査光学系１０の主走査方向における展開図であり、図１８は、その副走査方向における展開図である。但し、これら図１７，図１８においては、走査レンズ２１を透過する正規光束については図示を省略している。また、図１８においては、図が煩雑となるのを避けるために、レーザー光源１１及びシリンドリカルレンズ１２を省略している。
【０１３７】
比較例２では、ｆθレンズ２０全体としての焦点距離は２００ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅（レーザー光束が走査される主走査方向幅）は２１６ｍｍであり、設計波長は７８０ｎｍであり、ポリゴン厚Ｈは４．０ｍｍであり、偏向角αは６５．０°であり、ポリゴンミラー１３の各反射面に入射するレーザー光束の副走査方向における入射角βは２．８３°（＝０．０４９４ｒａｄ）である。
【０１３８】
比較例２におけるシリンドリカルレンズ１１から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表１９に示す。表１９における各記号の意味は、上述した表１のものと同じである。
【０１３９】
【表１９】
2004054133.tif 000022
【０１４０】
表１９から明らかなように、シリンドリカルレンズ１２の前面はシリンドリカル面であり、後面は平面である。また、走査レンズ２１の第１面と像面湾曲補正レンズ２２の第２面は回転対称面である。
【０１４１】
走査レンズ２１の第２面は、アナモフィック非球面である。比較例２において走査レンズ２１の第２面の具体的形状を特定するために上記各式（４），（５）に適用される各係数を、表２０に示す。
【０１４２】
【表２０】
2004054133.tif 000023
【０１４３】
像面湾曲補正レンズ２２の第１面は、二次元多項式非球面である。比較例２において像面湾曲補正レンズ２２の第１面の具体的形状を特定するために上記式（６）に適用される各係数を、表２１に示す。
【０１４４】
【表２１】
2004054133.tif 000024
【０１４５】
以上に挙げた比較例２の具体的数値から上記式（２）に適用するために抽出される係数は、以下の通りである。
Ｈ＝４．０ｍｍ
β＝０．０４９４ｒａｄ
Ｄ＝−４２．０ｍｍ
Ｎ＝１．４８６１７
Ｒｚ１＝−１８５．６０ｍｍ
Ｒｚ２＝−１００．００ｍｍ
従って、比較例２における式（２）の計算結果は、以下の通りとなる。
【０１４６】
Ｈ／２＜｜βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ｜
２．０＜２．０２：成立
但し、走査対象面Ｓ上における像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束に対する走査レンズ２１の第２面Ｒ２の副走査方向における曲率半径を算出すると、
Ｒｚ２＝−７９．８６ｍｍ
となる。なお、第１面は球面故にその曲率半径は一定である。
【０１４７】
従って、比較例２において、像高Ｙ＝１１０ｍｍの位置に夫々スポットを形成するレーザー光束についての上記式（２）の計算結果は、以下の通りとなる。
【０１４８】
Ｈ／２＜｜βＤ（Ｄ−Ｌｚ）／Ｌｚ｜
２．０＜１．３６：不成立
このように、比較例２では、走査レンズ２１の第１面及び第２面に関して、走査の全域において式（２）が満たされているのではないので、図１７及び図１８に示されるように、走査レンズ２１の第２面でのゴースト光は、偏向方向に依っては、ポリゴンミラー１３の反射面に入射してしまい、この反射面によって反射され、走査レンズ２１に再入射することによって、走査対象面Ｓ上にゴーストを生じさせてしまう。
【０１４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の走査光学系によれば、走査光学系における結像レンズの各レンズ面でのレーザー光束の反射に因るゴースト光が、ポリゴンミラーの上方又は下方を通過することによって、その反射面に入射しないので、その反射面によって反射されて結像レンズに再入射することがない。従って、ゴーストに起因する描画性能劣化を防止することができる一方で、結像レンズの各面にゴースト防止のための反射防止コーティングを施す必要がなくなるので、コーティングに要するコストを節約することができるとともに、結像レンズにプラスチックレンズを用いることができ、よって、走査光学系全体としてのコスト上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による走査光学系を展開した状態を示す概略光学構成図
【図２】ポリゴンミラーから各感光ドラムまでの走査光学系の副走査方向における光学構成を示す光学構成図
【図３】第１実施形態及び第２実施形態によるゴースト防止の原理を示す原理図
【図４】実施例１の光学構成を示す主走査方向における展開図
【図５】実施例１の光学構成を示す副走査方向における展開図
【図６】実施例２の光学構成を示す主走査方向における展開図
【図７】実施例２の光学構成を示す副走査方向における展開図
【図８】実施例３の光学構成を示す主走査方向における展開図
【図９】実施例３の光学構成を示す副走査方向における展開図
【図１０】第３実施形態及び第４実施形態によるゴースト防止の原理を示す原理図
【図１１】実施例４の光学構成を示す主走査方向における展開図
【図１２】実施例４の光学構成を示す副走査方向における展開図
【図１３】実施例５の光学構成を示す主走査方向における展開図
【図１４】実施例５の光学構成を示す副走査方向における展開図
【図１５】比較例１の光学構成を示す主走査方向における展開図
【図１６】比較例１の光学構成を示す副走査方向における展開図
【図１７】比較例２の光学構成を示す主走査方向における展開図
【図１８】比較例２の光学構成を示す副走査方向における展開図
【符号の説明】
１０　　　　走査光学系
１１　　　　レーザー光源
１２　　　　シリンドリカルレンズ
１３　　　　ポリゴンミラー
２０　　　　ｆθレンズ
２１　　　　走査レンズ
２２　　　　像面湾曲補正レンズ
６０　　　　感光ドラム
Ｓ　　　　走査対象面
【図１】
2004054133.tif 000025
【図２】
2004054133.tif 000026
【図３】
2004054133.tif 000027
【図４】
2004054133.tif 000028
【図５】
2004054133.tif 000029
【図６】
2004054133.tif 000030
【図７】
2004054133.tif 000031
【図８】
2004054133.tif 000032
【図９】
2004054133.tif 000033
【図１０】
2004054133.tif 000034
【図１１】
2004054133.tif 000035
【図１２】
2004054133.tif 000036
【図１３】
2004054133.tif 000037
【図１４】
2004054133.tif 000038
【図１５】
2004054133.tif 000039
【図１６】
2004054133.tif 000040
【図１７】
2004054133.tif 000041
【図１８】
2004054133.tif 000042