JP5195830B2 - 走査光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置などに用いられる走査光学装置に関する。

光源から出射された光束をポリゴンミラーにより偏向して被走査面上に走査する走査光学装置においては、光束がポリゴンミラーの反射面に当たる位置が偏向方向によって異なる、いわゆるサグが発生し、このサグが被走査面上における像面湾曲などの画像の劣化の原因となることが知られている。
特許文献１においては、このサグによる影響を小さくするため、光源からの光束がポリゴンミラーに入射する位置（ポリゴンミラーの回転中心と第１光学系との光軸との距離ｈ）を所定値以内にすることで、サグを、基準偏向主光線に対して対称に近い状態にしている（００１６参照）。

特許第３０７２０６１号公報

しかしながら、本願の発明者等の検討によれば、サグを基準偏向主光線に対して対称に近い状態にせず、一方に偏らせても、像面湾曲などの光学的特性を良好にしうることが見出された。

そこで、本発明は、像面湾曲を小さくして良好な画像を露光することが可能な走査光学装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の走査光学装置は、光源と、前記光源から出射した光を光束に変換する第１の光学素子と、前記第１の光学素子を通過した光束を主走査方向に長手の線状に結像させる第２の光学素子と、前記第２の光学素子を通過した光束を主走査方向に偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーで偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させる第３の光学素子とを備える走査光学装置であって、前記第３の光学素子は対向する一対のレンズ面を有する単レンズよりなり、それぞれ、主走査方向に非球面形状で、副走査方向の曲率が、光軸の軸上から主走査方向の外側に向かって連続的かつ対称に変化し、レンズ面形状が、主走査方向について光軸を含む副走査面に関し対称であり、前記第３の光学素子の光軸を挟んで前記光源とは反対側に走査開始位置の同期を取るための検出素子に光束を導くための同期検出光路を有し、前記ポリゴンミラーの内接円の半径をＲ、前記ポリゴンミラーのミラー面数をＮ、前記ポリゴンミラーにより偏向された光束が前記被走査面と直交するときに前記ポリゴンミラーから出射する方向である基準出射線と前記ポリゴンミラーへ入射する光束とがなす角をα［ｒａｄ］、光束が前記ポリゴンミラーにより偏向されて前記同期検出光路へ向かう方向と前記基準出射線とがなす角をθ_bd［ｒａｄ］、走査終了端における前記ポリゴンミラーで偏向された光束と前記基準出射線とがなす角をθ_eos［ｒａｄ］、前記ポリゴンミラーの回転中心と前記ポリゴンミラーに入射する光束の中心との距離をｈ、前記ポリゴンミラーのミラー面上での主走査方向の光束幅を走査終了端と同期検出光路へ向かうときとでそれぞれｂ_eos，ｂ_bdとするとき、ｈは、
R(sin((α-θ_bd)/2)-cos((α-θ_bd)/2)×tan(π/N))+(b_bd/2)×cos((α-θ_bd)/2)＜ｈ
および
ｈ＜R(sin((α-θ_eos)/2）+cos((α-θ_eos)/2）×tan(π/N))-(b_eos/2)×cos((α-θ_eos)/2）
・・・（１）
を満足し、前記第３の光学素子は、入射側のレンズ面の第１光軸と出射側のレンズ面の第２光軸が主走査面内でなす角をβ２［ｄｅｇ］、前記第１光軸が前記基準出射線に対して主走査面内でなす角をβ１［ｄｅｇ］、前記第２光軸と前記出射側のレンズ面の交点が前記第１光軸に対して主走査面内でシフトするシフト量をＤ２［ｍｍ］として、
−０．６＜β２≦−０．１ ・・・（２）
を満足するとともに、
−０．５＜β１＜０ ・・・（３）
および
−０．１＜Ｄ２＜０．２ ・・・（４）
の少なくとも一方を満足することを特徴とする。

このように、本発明の走査光学装置によれば、入射側のレンズ面の第１光軸と出射側のレンズ面の第２光軸とが主走査面内でなす角（チルト量）β２が（２）の範囲であるとともに、第１光軸が基準出射線に対して主走査面内でなす角（レンズチルト量）β１および第２光軸と出射側のレンズ面の交点が第１光軸に対して主走査面内でシフトするシフト量Ｄ２が（３）または（４）の範囲であることで、ポリゴンミラーのサグが基準出射線に対して対称に近くなく、一方に偏っていたとしても、（２）〜（４）の範囲で入射側のレンズ面と出射側のレンズ面に主走査方向の偏りを持たせることで、サグによる偏りを補正し、良好な光学的特性を実現することができる。また、（１）式を満足することで、第３の光学素子の光軸を挟んで光源とは反対側に同期検出光路を設けても、主走査方向の全走査範囲でケラレが生じることなく、走査を行うことが可能である。

本発明の走査光学装置によれば、像面湾曲を小さくして良好な画像を露光することができる。

一実施形態に係る走査光学装置の主走査断面図である。 レンズ面に対する主走査方向と副走査方向を説明する斜視図である。 ポリゴンミラーの拡大図である。 実施例１に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 実施例２に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 実施例３に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 実施例４に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 実施例５に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 実施例６に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 実施例７に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 比較例１に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 比較例２に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 比較例３に係る光学系の諸特性およびレンズの定数を示す表である。 実施例１の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 実施例２の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 実施例３の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 実施例４の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 実施例５の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 実施例６の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 実施例７の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 比較例１の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 比較例２の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 比較例３の主像面湾曲および副像面湾曲を示すグラフ（ａ）と、ｆθ特性およびリニアリティ特性を示すグラフ（ｂ）である。 各実施例および比較例のＤ１，Ｄ２，β１，β２と光学性能を一覧にした表である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、一実施形態に係る走査光学装置１０は、入射光学系１４、ポリゴンミラー５、第３の光学素子の一例としてのｆθレンズ６を有し、これらにより、入射光学系１４から出射されたレーザ光を感光体ドラム９の被走査面９Ａにスポット状に集光し、走査するように構成されている。

入射光学系１４は、半導体レーザ１、第１の光学素子の一例としてのコリメートレンズ２、開口絞り３、第２の光学素子の一例としてのシリンドリカルレンズ４を備えて構成されている。

半導体レーザ１は、一または複数の光源を有し、複数の光源を有する場合には、副走査方向（主走査方向に直交する方向。図１では紙面奥行き方向。図２も参照。）に複数の発光素子が並んで配置されている（図示せず）。なお、副走査方向にずれて配置される複数の発光素子は、必要に応じ、主走査方向にも多少ずらして配置することができる。

コリメートレンズ２は、半導体レーザ１から出射したレーザ光を光束に変換するレンズである。この光束は、平行光、収束光および僅かに広がる光のいずれでもよい。

開口絞り３は、コリメートレンズ２で作られた光束の径を規定する開口を有する部材である。

シリンドリカルレンズ４は、コリメートレンズ２および開口絞り３を通過した光束をポリゴンミラー５のミラー面５Ａ上において、主走査方向に長手の線状に結像させるレンズである。

ポリゴンミラー５は、複数のミラー面５Ａが、回転軸５Ｂから等距離に配置された部材であり、図１では、６つミラー面５Ａを有するものを例示している。ポリゴンミラー５は、回転軸５Ｂを中心に一定速度で回転され、シリンドリカルレンズ４を通過した光束を主走査方向に偏向する。なお、この光束が偏向される方向が主走査方向である。

ｆθレンズ６は、走査光学装置１０に１つのみ設けられている。ｆθレンズ６は、ポリゴンミラー５で反射されることで偏向された光束を被走査面９Ａ上にスポット状に結像させ、かつ、ポリゴンミラー５のミラー面５Ａの面倒れを補正している。ｆθレンズ６は、ポリゴンミラー５により等角速度で偏向された光束を、被走査面９Ａ上に等速で走査するようなｆθ特性を有している。ｆθレンズ６は、対向する一対の入射側（ポリゴンミラー５側）のレンズ面Ｌ１と出射側（被走査面９Ａ側）のレンズ面Ｌ２を有している。これらのレンズ面Ｌ１，Ｌ２は、主走査面内において非球面形状で、共にトーリック面である。そして、レンズ面Ｌ１，Ｌ２の副走査面（主走査方向に直交する断面）内の曲率は、有効部内において第１光軸Ａ１、第２光軸Ａ２の軸上から主走査方向の外側に向って連続的かつ対称に変化している。

本実施形態において、レンズ面Ｌ１，Ｌ２の表現形式は特に問わない。例えば、主走査方向（ｙ）および副走査方向（ｘ）について２変数多項式で表し、

により表すことができる。

レンズ面Ｌ１は、光軸（第１光軸Ａ１）を含む副走査面ＰＬ１（図２参照）に関し、対称な形状をしている。また、レンズ面Ｌ２は、光軸（第２光軸Ａ２）を含む副走査面ＰＬ２（図２参照）に関し、対称な形状をしている。これにより、レンズ面Ｌ１，Ｌ２を、容易に製造することができる。レンズ面Ｌ１，Ｌ２は、例えば、これらの表面形状を反転させた金型を用い、プラスチック射出成形やガラスモールドにより製造できるが、レンズ面Ｌ１，Ｌ２が第１光軸Ａ１、第２光軸Ａ２を含む副走査面ＰＬ１，ＰＬ２に関し対称であることで、この金型製作の際に行う補正や、金型および製品の形状検査が容易になる。

ｆθレンズ６の光軸（第１光軸Ａ１および第２光軸Ａ２）を挟んで半導体レーザ１と反対側には、ミラー７が配置され、ｆθレンズ６の光軸を基準に半導体レーザ１と同じ側には、走査開始位置の同期を取るための検出素子８が配置されている。一実施形態に係る走査光学装置１０において、ポリゴンミラー５は、図１における時計回りに回転し、図１の上から下に向けて光束を走査する。ポリゴンミラー５で偏向される光束の主走査方向の走査端のうち、開始端（図において、θｓｏｓで示した方向）のさらに外側には、ポリゴンミラー５で反射された光束がミラー７へ向かう同期検出光路Ｐ_bdが設けられている。検出素子８は、同期検出光路Ｐ_bdを通ってミラー７に入射した光束が入射できるように配置されている。

そして、ポリゴンミラー５のミラー面５Ａに主走査方向に長手の線状に入射した光束はポリゴンミラー５で偏向された後、ｆθレンズ６により集光されて、被走査面９Ａ上で、スポット状の像を形成する。

ポリゴンミラー５で光束を偏向する光学系のレイアウトを決定する際には、偏向光の主走査方向における開始端、終了端（図１にθｅｏｓで示した方向）および同期検出光路Ｐ_bdの方向のいずれにも入射光学系１４からの光をポリゴンミラー５で反射できる条件を満たさなければならない。

本実施形態のように、同期検出光路Ｐ_bdがｆθレンズ６の光軸を挟んで半導体レーザ１と反対側にある場合、入射光学系１４からの光束がポリゴンミラー５の回転軸５Ｂとあまり近い位置で入射する関係にあると、同期検出光路Ｐ_bdの方向に光束を反射できず、光束がミラー面５Ａから外れてしまうおそれがある。そのため、ポリゴンミラー５の回転軸（回転中心）５Ｂとポリゴンミラー５に入射する光束の中心との距離ｈは、適切な範囲に設定する必要がある。そこで、図１および図３に示すように、本実施形態では、ポリゴンミラー５の内接円の半径をＲ、ポリゴンミラー５のミラー面数をＮ、ポリゴンミラー５により偏向された光束が被走査面９Ａと直交するときにポリゴンミラー５から出射する方向である基準出射線ＤＬとポリゴンミラー５へ入射する光束とがなす角をα［ｒａｄ］、光束がポリゴンミラー５により偏向されて同期検出光路Ｐ_bdへ向かう方向と基準出射線ＤＬとがなす角をθ_bd［ｒａｄ］、走査終了端におけるポリゴンミラー５で偏向された光束と基準出射線ＤＬとがなす角をθ_eos［ｒａｄ］、ポリゴンミラー５のミラー面５Ａ上での主走査方向の光束幅を走査終了端と同期検出光路Ｐ_bdへ向かうときとでそれぞれｂ_eos，ｂ_bdとするとき、ｈは、
R(sin((α-θ_bd)/2)-cos((α-θ_bd)/2)×tan(π/N))+(b_bd/2)×cos((α-θ_bd)/2)＜ｈ
および
ｈ＜R(sin((α-θ_eos)/2）+cos((α-θ_eos)/2）×tan(π/N))-(b_eos/2)×cos((α-θ_eos)/2）
・・・（１）
を満足するように設定されている。なお、ｈがこの（１）式を満たす場合、ポリゴンミラー５の反射位置のサグの基準出射線ＤＬに関する対称性が、比較的低くなる。

ところで、図１に示すように、ミラー面５Ａでの反射点からレンズ面Ｌ１までの距離や、レンズ面Ｌ２から被走査面９Ａまでの距離は、被走査面９Ａ上の像高ｙによって変化する。また、入射光学系１４からの光束がポリゴンミラー５のミラー面５Ａに当たる位置は偏向方向によって異なるため、被走査面９Ａ上では、像面湾曲などの画像の歪みが発生する。

この画像の歪みを良好に補正するため、本実施形態の走査光学装置１０においては、ｆθレンズ６が、入射側のレンズ面Ｌ１の第１光軸Ａ１と出射側のレンズ面Ｌ２の第２光軸Ａ２が主走査面内でなす角をβ２［ｄｅｇ］、第１光軸Ａ１が基準出射線ＤＬに対して主走査面内でなす角をβ１［ｄｅｇ］、第２光軸Ａ２と出射側のレンズ面Ｌ２の交点Ｏ２が第１光軸Ａ１に対して主走査面内でシフトするシフト量をＤ２［ｍｍ］として、
−０．６＜β２≦−０．１ ・・・（２）
を満足するとともに、
−０．５＜β１＜０ ・・・（３）
および
−０．１＜Ｄ２＜０．２ ・・・（４）
の少なくとも一方を満足している。なお、β１、β２のプラスの方向は、図１における時計回りの方向（基準出射線ＤＬから半導体レーザ１に向かって回る方向）であり、Ｄ１，Ｄ２のプラスの方向は、図１における上方向（基準出射線ＤＬに直交し、半導体レーザ１がある側とは反対の方向）である。

そして、より良好な画像を露光するためには、前記（３）式と（４）式の両方を満足しているのが望ましい。

また、さらに良好な画像を露光するためには、第１光軸Ａ１と入射側のレンズ面Ｌ１の交点Ｏ１が基準出射線ＤＬに対して主走査面内でシフトするシフト量をＤ１［ｍｍ］として、
−０．７＜Ｄ１＜０ ・・・（６）
を満足することが望ましい。

そして、走査開始端におけるポリゴンミラー５で偏向された光束と基準出射線ＤＬとがなす角をθ_sosとしたとき、走査開始端において光束がレンズ面Ｌ２から出射する点と、走査終了端において光束がレンズ面Ｌ２から出射する点との距離は、θ_sosとθ_eosの取り方によって変化する。そのため、θ_sosとθ_eosの大きさを異ならせ、
｜θ_sos｜＞｜θ_eos｜ ・・・（７）
を満たすようにすることによって、ｆθレンズ６の主走査方向の大きさを小さくでき、コンパクト化を図ることができる。

また、ｆθレンズ６のレンズ面Ｌ１，Ｌ２の主走査面内の近軸曲率半径を、ポリゴンミラー５の側から順にＲ１，Ｒ２としたとき、Ｒ１およびＲ２が、０＜Ｒ１，０＜Ｒ２を満足している。言い換えると、レンズ面Ｌ１が交点Ｏ１で主走査面内においてポリゴンミラー５側に凸であり、レンズ面Ｌ２が交点Ｏ２でポリゴンミラー５側に主走査面内において凸（レンズ表面の形状としては凹）となっている。
このような条件を満たすことによって、ｆθレンズ６の主走査方向の端部の厚み（レンズ面Ｌ１とレンズ面Ｌ２の距離）を大きくすることができ、ｆθレンズ６の製造が容易になる。

次に、本発明において、像面湾曲が小さく良好な画像を露光するためのシフト量Ｄ１，Ｄ２、チルト量β１，β２の範囲を確認した実施例について説明する。

実施例においては、ｆθレンズ６の一対のレンズ面Ｌ１，Ｌ２を共にトーリック面とした。実施例に係る走査光学装置１０のｆθレンズ６の主走査方向のレンズ面形状を表す多項式は、ｆθレンズ６のレンズ面Ｌ１，Ｌ２と光軸Ａ１，Ａ２との交点を原点とし、光軸方向をｚ軸、主走査面内において光軸と直交する軸をｙ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、

なる式で表わされる。ここで、ｃ_y，ｃｃ，Ａ₄、・・・、Ａ₁₂は定数である。

また、ｆθレンズ６のレンズ面Ｌ１（入射面）およびレンズ面Ｌ２（出射面）は、副走査方向と対応する子線方向が、

なる式で表わされるものである。

ここで、レンズ面Ｌ１，Ｌ２の座標ｙにおける副走査方向の曲率半径ｒ′は、光軸上の副走査方向の曲率半径の逆数をｃｘとして
ｒ′＝１／ｃｘ（１＋Ｂ₂ｙ²＋Ｂ₄ｙ⁴＋Ｂ₆ｙ⁶＋Ｂ₈ｙ⁸＋Ｂ₁₀ｙ¹⁰＋Ｂ₁₂ｙ¹²）
・・・（１０）
なる式で表わされる。ここで、ｃｘ，Ｂ₂、・・・、Ｂ₁₂は定数である。

上記の（８）〜（１０）式で表されるレンズにおいて、実施例１〜７、比較例１〜３の光学系の諸特性およびレンズの各定数は、図４〜１３に示す通りである。
実施例２〜４，６，７、比較例１，３においては、レンズシフト量Ｄ１、レンズチルト量β１、レンズ面Ｌ２のシフト量Ｄ２、レンズ面Ｌ２のチルト量β２の一部の値を０に拘束するか否かを設定した上で、ＯＲＡ社ＣＯＤＥ ＶやＺＥＭＡＸ社ＺＥＭＡＸにより、主方向、副方向の像面湾曲、ｆθ特性、リニアリティ特性が良好となるように設計したものである。また、実施例１においては、レンズシフト量Ｄ１、レンズチルト量β１、レンズ面Ｌ２のシフト量Ｄ２、レンズ面Ｌ２のチルト量β２のすべてを自由にして、設計をした。
また、実施例５においては、レンズ面Ｌ２のチルト量β２を−０．１００に拘束した上で同様の設計を行い、比較例２においては、レンズ面Ｌ２のチルト量β２を−０．０５０に拘束した上で同様の設計を行ったものである。

なお、何れの実施例、比較例においても、ポリゴンミラー５の内接円の半径Ｒ＝１２．９９ｍｍ、ミラーの面数Ｎ＝６とした。また、ｈ＝９．８ｍｍ、θ_bd＝−０．７８１２５ｒａｄ、θ_eos＝０．６８７５０ｒａｄとした。
このとき、ｂ_bd＝５．６２５ｍｍ、ｂ_eos＝２．７８８ｍｍであり、（１）式は

R(sin((α-θ_bd)/2)-cos((α-θ_bd)/2)×tan(π/N))+(b_bd/2)×cos((α-θ_bd)/2)
＝9.337＜h

R(sin((α-θ_eos)/2）+cos((α-θ_eos)/2）×tan(π/N))-(b_eos/2)×cos((α-θ_eos)/2）
＝10.234＞h

となり、ｈは（１）式を満たす。

上記の設計の結果、得られた光学系の像面湾曲、ｆθ特性およびリニアリティ特性を図示したグラフが、図１４〜図２３であり、これらの特性のＰＶ値（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｖａｌｌｅｙ：山と谷の値の差）と、各実施例および比較例のレンズシフト量Ｄ１、レンズチルト量β１、レンズ面Ｌ２のシフト量Ｄ２、レンズ面Ｌ２のチルト量β２の値をまとめたのが図２４である。

図２４に示すように、実施例１〜７においては、前記した（１）式を満たすｈにより、サグが基準出射線ＤＬに対して比較的非対称になるが、Ｄ１，Ｄ２，β１，β２を適切に与えることにより、この非対称性によって発生する像面湾曲、ｆθ特性、リニアリティ特性の光学特性を補正することができ、主像面湾曲および副像面湾曲のＰＶ値がいずれも３ｍｍ以内に収めることができた。ちなみに、特許文献１における実施例１〜４（同文献の図２〜図７を参照）では、いずれも像面湾曲のＰＶ値が３ｍｍを大きく超えていることからも、本実施例の光学性能が優れていることが理解されるはずである。

比較例１のように、β２を０に拘束した場合には、設計を行っても像面湾曲ＰＶが３ｍｍを超えてしまい、良好な性能が得られないことから、β２は、実施例１〜７で確認したように、−０．６＜β２＜０の範囲でチルトを与えることが良いことが分かった。

そして、比較例３のようにβ１とＤ２を同時に０に拘束した場合には、主像面湾曲ＰＶが３ｍｍを超えてしまい、良好な性能が得られないことから、β１とＤ２に関しては、少なくとも一方に自由度を与えて、−０．５＜β１＜０、―０．１＜Ｄ２＜０．２の範囲でチルトまたはシフトを与えることが良いことが分かった。

また、シフト量Ｄ１を与えるか否かは任意であるが、実施例１のようにＤ１にも自由度を与えて設計を行えば、最も良好な性能が得られることから、−０．７＜Ｄ１＜０の範囲でシフトを与えた方が望ましいことが分かった。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本発明の趣旨に反しない限り前記した実施形態には限定されないことは当然である。例えば、ポリゴンミラーの面数は６面である場合に限られず、４面であっても構わない。４面の場合の方が、ｈの値が６面と同じである場合に反射面が広いのでケラレが発生しにくく（１）式を満たすのは容易であり、反射面とポリゴンミラーの回転中心との関係（反射面が回転中心回りに回ること）自体は、６面の場合と同様であるので、Ｄ１，Ｄ２，β１，β２の値に影響は無いといえる。したがって、４面のポリゴンミラーにおいても同様の結果を得ることができる。

１ 半導体レーザ
２ コリメートレンズ
４ シリンドリカルレンズ
５ ポリゴンミラー
５Ａ ミラー面
５Ｂ 回転軸
６ ｆθレンズ
７ ミラー
８ 検出素子
９ 感光体ドラム
９Ａ 被走査面
１０ 走査光学装置
１４ 入射光学系
Ａ１ 第１光軸
Ａ２ 第２光軸
ＤＬ 基準出射線
Ｌ１ レンズ面
Ｌ２ レンズ面
Ｐ_bd 同期検出光路

Claims (5)

1. 光源と、前記光源から出射した光を光束に変換する第１の光学素子と、前記第１の光学素子を通過した光束を主走査方向に長手の線状に結像させる第２の光学素子と、前記第２の光学素子を通過した光束を主走査方向に偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーで偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させる第３の光学素子とを備える走査光学装置であって、
   前記第３の光学素子は対向する一対のレンズ面を有する単レンズよりなり、それぞれ、主走査方向に非球面形状で、副走査方向の曲率が、光軸の軸上から主走査方向の外側に向かって連続的かつ対称に変化し、レンズ面形状が、主走査方向について光軸を含む副走査面に関し対称であり、
   前記第３の光学素子の光軸を挟んで前記光源とは反対側に走査開始位置の同期を取るための検出素子に光束を導くための同期検出光路を有し、
   前記ポリゴンミラーの内接円の半径をＲ、前記ポリゴンミラーのミラー面数をＮ、前記ポリゴンミラーにより偏向された光束が前記被走査面と直交するときに前記ポリゴンミラーから出射する方向である基準出射線と前記ポリゴンミラーへ入射する光束とがなす角をα［ｒａｄ］、光束が前記ポリゴンミラーにより偏向されて前記同期検出光路へ向かう方向と前記基準出射線とがなす角をθ_bd［ｒａｄ］、走査終了端における前記ポリゴンミラーで偏向された光束と前記基準出射線とがなす角をθ_eos［ｒａｄ］、前記ポリゴンミラーの回転中心と前記ポリゴンミラーに入射する光束の中心との距離をｈ、前記ポリゴンミラーのミラー面上での主走査方向の光束幅を走査終了端と同期検出光路へ向かうときとでそれぞれｂ_eos，ｂ_bdとするとき、ｈは、
   R(sin((α-θ_bd)/2)-cos((α-θ_bd)/2)×tan(π/N))+(b_bd/2)×cos((α-θ_bd)/2)＜ｈ
   および
   ｈ＜R(sin((α-θ_eos)/2）+cos((α-θ_eos)/2）×tan(π/N))-(b_eos/2)×cos((α-θ_eos)/2）
   を満足し、
   前記第３の光学素子は、入射側のレンズ面の第１光軸と出射側のレンズ面の第２光軸が主走査面内でなす角をβ２［ｄｅｇ］、前記第１光軸が前記基準出射線に対して主走査面内でなす角をβ１［ｄｅｇ］、前記第２光軸と前記出射側のレンズ面の交点が前記第１光軸に対して主走査面内でシフトするシフト量をＤ２［ｍｍ］として、
   −０．６＜β２≦−０．１
   を満足するとともに、
   −０．５＜β１＜０
   および
   −０．１＜Ｄ２＜０．２
   の少なくとも一方を満足することを特徴とする走査光学装置。
2. β１が、
   −０．５＜β１＜０
   を満足するとともに、Ｄ２が
   −０．１＜Ｄ２＜０．２
   を満足することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記第１光軸と前記入射側のレンズ面の交点が前記基準出射線に対して主走査面内でシフトするシフト量をＤ１［ｍｍ］として、
   −０．７＜Ｄ１＜０
   を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査光学装置。
4. 走査開始端における前記ポリゴンミラーで偏向された光束と前記基準出射線とがなす角をθ_sosとして、
   ｜θ_sos｜＞｜θ_eos｜
   を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
5. 前記第３の光学素子の前記レンズ面の主走査面内の近軸曲率半径を、前記ポリゴンミラーの側から順にＲ１，Ｒ２としたとき、Ｒ１およびＲ２が、
   ０＜Ｒ１，０＜Ｒ２ を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の走査光学装置。

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