JP2006023630A

JP2006023630A - 光走査装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2006023630A
Application number: JP2004203153A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ueda; 健上田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】光学性能を維持しながらレンズ厚さ及び偏肉量を効果的に低減することができ、このことにより低コストで良好な性能を持つようにする。
【解決手段】レンズのフレネル面について、図４（ｂ）に示すように各屈折セグメントで曲面形状（曲率）を変えて、隣り合う屈折セグメントそれぞれにおける共通のバックカット面近傍（図４（ｂ）のＡとＢ）での接平面（図４（ｂ）の〈１〉と〈２〉）を非平行としたり、第２の実施例として、図４（ｃ）に示すように、バックカット面位置は固定したまま、各屈折セグメントの曲面を格子配列方向に、各屈折セグメントごとに所定の量シフトさせることにより、各屈折セグメントでの光線出射角を調整し、像面上でのスポットダイアグラムの分裂を防ぐことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばデジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等に用いられる光走査装置、及び、その光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、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光走査装置の光学素子として、ガラスより低コストなプラスチックのレンズが使われている。
こうした従来のレンズによる光走査装置の光学系の例を図９に示す。
中心肉厚と、肉厚の最大部と最小部の差である偏肉量は、走査レンズ１で３１．４ｍｍ、１２ｍｍ、走査レンズ２で３．５ｍｍ、０．６ｍｍである。

以下に、図９に示す光学系における偏向器より後段の光学系データ例を示す。
光源波長：６５０ｎｍ
Ｒｍ：主走査方向曲率半径［ｍｍ］
Ｒｓ：副走査方向曲率半径［ｍｍ］
Ｎ：使用波長での屈折率［ｍｍ］
Ｘ：光軸方向の距離［ｍｍ］
Ｙ：光軸と垂直方向の距離［ｍｍ］

表１中、＊で示される面は共軸非球面であり、下式で表される。

ここで、面番号１の面は、
Ｋ＝２．６６７
Ａ＝１．７９Ｅ−０７
Ｂ＝−１．０８Ｅ−１２
Ｃ＝−３．１８Ｅ−１４
Ｄ＝３．７４Ｅ−１８

面番号２の面は、
Ｋ＝０．０２
Ａ＝２．５０Ｅ−０７
Ｂ＝９．６１Ｅ−１２
Ｃ＝４．５４Ｅ−１５，
Ｄ＝−３．０３Ｅ−１８

表１中、＊＊で示される面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径はレンズ高さにより連続的変化する。
面番号３の主走査形状は上記の数式１で表現され、
Ｋ＝−７１．７３
Ａ＝４．３３Ｅ−０８
Ｂ＝−５．９７Ｅ−１３
Ｃ＝−１．２８Ｅ−１６
Ｄ＝５．７３Ｅ−２１

面番号３の面は、主走査対応方向における光軸からの距離：Ｙを変数とする偏向直交面内の曲率半径：Ｒｓ（Ｙ）とした時、これらＲｓ（Ｙ）を特定するのに、
多項式：Ｒｓ（Ｙ）＝Ｒｓ（０）＋Σｂｊ・Ｙｊ（ｊ＝１，２，３，…）
で表すことにする。

面番号３の面は、主走査対応方向において光軸対称で、
Ｒｓ（０）＝−４７．７
ｂ２＝１．６０Ｅ−０３
ｂ４＝−２．３２Ｅ−０７
ｂ６＝１．６０Ｅ−１１
ｂ８＝−５．６１Ｅ−１６
ｂ１０＝２．１８Ｅ−２０
ｂ１２＝−１．２５Ｅ−２４
なお、上述した従来の光学系例において、厚さ１．９ｍｍの防音ガラス（屈折率１．５１１）及び厚さ１．９ｍｍの防塵ガラス（屈折率１．５１１）を挿入し、計算している。

こうしたプラスチックレンズの製造法は、一般に原料を溶融し、金型の流し込み、冷却して固化させるという方法が取られている。この場合、レンズが厚いと固化するのに時間が掛かり、量産性が悪くなり、コストアップとなる。
また、レンズ全体が厚かったり、レンズの厚みの場所による変化量（偏肉量）が大きいと、レンズ内部に歪みが残り易く性能劣化の原因となる。

そこで、本出願人による特許文献１にあるようにレンズ面を非球面、更には自由曲面にしたり、特許文献２のように回折面を用いることで、光軸方向のレンズ厚さ及び偏肉量の低減が試みられている。
特開２０００−１４７４０７号公報特開２０００−１３１６３３号公報

しかしながら、上述した特許文献１のもののように非球面や自由曲面では、光線を結像させる為に正のパワーを持つレンズを持たざるをえず、レンズ厚さ及び偏肉量低減効果は限定的である。

また、特許文献２のもののように回折面の場合には、理論上、単色では偏肉量を全く無くし、厚さも構造上強度の保てる限界まで薄くできる。しかし、回折面は大きな色収差を持っており、環境温度の変化等で光源であるレーザの波長が変わると、像面位置や倍率が変化し、画像が安定しない。また、マルチビームの場合、各光源間に波長差があると、光源によって被走査面上のビームスポットがことなり、画像むらとなる。
その為、回折面を持つ代わりに、その色収差を相殺するために正のパワーを持つ屈折によるレンズ面がやはり必要であり、レンズ厚さ及び偏肉量低減効果に限界がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光学性能を維持しながらレンズ厚さ及び偏肉量を効果的に低減することができ、このことにより低コストで良好な性能を持つ光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の第１の態様としての光走査装置は、光源と、光源からの光を偏向させる偏向手段と、偏向手段により偏向された光を被走査面上に集光させる走査光学系とを備えた光走査装置であって、走査光学系を構成するレンズ各面の少なくとも１面にフレネル面を設け、該フレネル面は光線を屈折させる屈折セグメントと、各屈折セグメントを繋ぐバックカット面とからなるよう形成され、各屈折セグメントは、隣り合う２つの屈折セグメントにおける共通のバックカット面近傍での接平面が互いに平行でないように形成されたことを特徴とする。

また、本発明の第２の態様としての光走査装置は、光源と、光源からの光を偏向させる偏向手段と、偏向手段により偏向された光を被走査面上に集光させる走査光学系とを備えた光走査装置であって、走査光学系を構成するレンズ各面の少なくとも１面にフレネル面を設け、該フレネル面は光線を屈折させる屈折セグメントと、各屈折セグメントを繋ぐバックカット面とからなるよう形成され、各屈折セグメントの形状は、単一の連続な曲面を屈折セグメントごとに異なる量だけ各屈折セグメントの配列方向にシフトさせることにより決定されることを特徴とする。

上記した走査光学系は２枚のレンズから成り、該２枚のレンズの内、偏向手段側のレンズの少なくとも１面にフレネル面を有することが好ましい。
上記した偏向手段側のレンズの少なくとも像面側の面にフレネル面を有することが好ましい。
上記した偏向手段側のレンズの像面側のフレネル面は主走査方向に正のパワーを持つことが好ましい。

上記したフレネル面は主走査方向に屈折セグメントおよびバックカット面の組み合わせが並べられた形状となっていることが好ましい。
上記したフレネル面を有するレンズの副走査断面は両面共に直線であることが好ましい。
上記したフレネル面を有する走査レンズの少なくとも１枚がプラスチックからなることが好ましい。

また、本発明の第３の態様としての画像形成装置は、上述した本発明の第１または第２の態様としての光走査装置を備え、その光走査装置からの光を用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、光学性能を維持しながらレンズ厚さ及び偏肉量を効果的に低減することができ、このことにより低コストで良好な性能を持つ光走査装置および画像形成装置を提供することができる。
また、これらの装置が廃棄される場合、レンズ厚さ及び偏肉量が効果的に低減されているため、レンズ由来のプラスチックゴミ量を低減する効果も得られる。

次に、本発明に係る光走査装置および画像形成装置を適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施形態としての画像形成装置の構成例を示している。この画像形成装置はカラー光プリンタであり、光走査装置１５として本発明に係る光走査装置を用いている。
光源装置（図示せず）は複数の半導体レーザからなり、各被走査に対応した光束を副走査方向にずれた方向に射出する。また、各被走査に複数の光束を割り当て、所謂マルチビームにし、各被走査に対応した光束のグループを副走査方向にずれた方向に射出するようにしても構わない。

光源装置から射出された光束は、第１光学系（図示せず）によりそれぞれ平行光束（弱い集束もしくは発散光束でも良い）にそれぞれカップリングされる。カップリングされた光束は被走査面上で所望のビームスポット径を得るための開口絞りを通過後、第２光学系（図示せず）を通過し、偏向器近傍で主走査方向に長い線像を形成する。偏向器２０で走査された光束は第３光学系（走査光学系）を構成する第１走査レンズ２１を通過し、ミラー（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）で分離される。

その後、光束は走査光学系の第２の走査レンズ（２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ）を経て、ミラーにより被走査面となる感光体に導かれる。すなわち、光源装置からの光束を偏向させる偏向器２０より後段の走査光学系は、偏向器２０により偏向された光束を走査光学系が被走査面である感光体上に集光させるよう構成されている。

一方、本画像形成装置内の下部には水平方向に配設されて給紙カセット１５から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト２が設けられている。この搬送ベルト２上にはイエローＹ用の感光体３Ｙ、マゼンタＭ用の感光体３Ｍ、シアンＣ用の感光体３Ｃ及びブラックＫ用の感光体３Ｋが上流側から順に配設されている。なお、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。
感光体Ｙを例に採れば、帯電チャージャ６Ｙ、現像装置７Ｙ、転写チャージャ８Ｙ、クリーニング装置９Ｙ等が順に配設されている。他の感光体Ｍ、Ｃ、Ｋに対しても同様である。

また、搬送ベルトの周囲には、感光体Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ１０と、ベルト帯電チャージャ１１が設けられ、感光体Ｋよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ１２、除電チャージャ１３、クリーニング装置１４等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ１２よりも搬送方向下流側には定着装置１６が設けられ、排紙される。

このような概略構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対してＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各色の画像信号に基づき光束の光走査で静電潜像が形成される。これらの静電潜像は各々の対応する色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、フルカラー画像として定着された後、排紙される。こうしたプロセスにより、低コストなカラー画像形成を可能としている。

次に、本実施形態としての画像形成装置の光走査装置１５に用いられる光学系におけるフレネル面について、図２を参照して説明する。
フレネル面の内、実際に光線を屈折する面を屈折セグメントと呼び、各屈折セグメントを繋ぐ面をバックカット（Back cut）面と呼んでいる。
回折面の一部を広義のフレネル面に含める場合もあるが、回折面が回折効果を積極的に用い、各屈折セグメントから射出した光が干渉を起こし、光線の射出方向が決まるのに対し、ここで言うフレネル面はあくまでも各屈折セグメントで屈折し、この角度で光線の射出方向が決まる。

一般的なレンズの構造としては、回折面では各屈折セグメントのピッチが通過する光束幅の少なくとも１／２０以下として、光束中にセグメントが２０個以上含まれ、干渉により光線の射出方向が決まるようにしている。
これに対しフレネル面では、各屈折セグメントのピッチが通過する光束幅の少なくとも１／２０より大きく、更には光束幅以上としても良い。こうすることにより回折及び干渉の効果はほとんど無くなり、屈折により光線の射出方向が決まる。
また、フレネル面の格子方向をレンズ厚さ及び偏肉量に大きく寄与する主走査方向に限定すれば、加工も容易になり、さらに低コスト化を図ることができる。

次に、本実施形態としての光走査装置１５に用いられる光学系の光路図を図３に示す。
光源である半導体レーザ（ＬＤ）から出射された光束はカップリングレンズで平行光とされ、アパーチャで光束径を決められる。シリンドリカルレンズによって、偏向器であるガルバノミラーの近傍に主走査方向に平行な線像に結像される。ガルバノミラーによって偏向された光束は偏向器側に置かれた走査レンズ１と、被走査面側に置かれた走査レンズ２によって、被走査面上にビームを集光させ、偏向角と主走査方向スポット位置を比例させる（ｆθ特性）。
また、偏向器として、ここではガルバノミラーを用いているが、ポリゴンミラーとしても構わない。

図３に例示するように、偏向器より後段の光学系（走査光学系）を構成する走査レンズが２枚の場合には、偏向器側のレンズに主走査方向の主なパワーを持たせることが望ましい。なぜならば、偏向器側のレンズではなく像側のレンズに主走査方向の主なパワーを持たせると、より広い走査幅をカバーしなければならずレンズの主走査方向に長くなることと、ｆθ特性を満足させる為により大きく光線を曲げなければならず、収差が発生し易い為である。

また、主走査方向では平行光を集束させねば成らぬ為、正のパワーが優勢である。
よって、主走査方向の主なパワーを持つ偏向器側のレンズにフレネル面を設け、フレネル面に正のパワーを負担させることが、効果的なレンズの薄肉化、偏肉量低減につながり、望ましい。
そしてフレネル面に正のパワーを持たせる為には、主走査方向にフレネル面の格子を並べることにより実現できる。このフレネル面の格子とは、フレネル面を構成する屈折セグメントおよびバックカット面それぞれ１つずつを組み合わせたものであり、その格子が主走査方向に並べられることによりフレネル面が正のパワーを持つこととなる。

ところで、フレネル面は光線を屈折させる屈折セグメントと各屈折セグメントを繋ぐバックカットとからなり、バックカットが光線と平行となるようにすることでバックカットでの光線の反射が起こらないようにすることが望ましいが、レンズの取付姿勢が理想からずれてしまうと、バックカット面で反射起こり、光線が偏向器に戻り、再反射されて像面に到達し、ゴーストとなり、画質を劣化させる虞がある。
ここで、偏向器側のレンズの像側の面で発生したゴーストは、偏向器側で発生したゴーストよりも像面に到達するまでに通過するレンズ面数が多い為、減衰が大きく、さほど問題にならない。よって、バックカットで反射起こる可能性のあるフレネル面を像側の面に設けることが望ましい。

フレネル面の設計では、図４（ａ）に示すように、１つの曲面を任意の位置で折り返す方法が一般に用いられている。この場合、隣り合う屈折セグメントにおける共通のバックカット面近傍（図４（ａ）のＡとＢ）での接平面（図４（ａ）の〈１〉と〈２〉）は平行となっている。

しかし、この様にして設計した一般的なフレネル面では、光束が複数の屈折セグメントに跨った場合、スポットダイアグラムの分裂が起こってしまい、ビームスポット径を絞ることができない。図５（ａ）の例では、光束が２つの屈折セグメントに跨っており、スポットダイアグラムが２つに分裂している。

こうした問題に対し、第１の実施例として、図４（ｂ）に示すように各屈折セグメントで曲面形状（曲率）を変えて、隣り合う屈折セグメントそれぞれにおける共通のバックカット面近傍（図４（ｂ）のＡとＢ）での接平面（図４（ｂ）の〈１〉と〈２〉）を非平行としたり、第２の実施例として、図４（ｃ）に示すように、バックカット面位置は固定したまま、各屈折セグメントの曲面を格子配列方向（各屈折セグメントの配列方向）に、各屈折セグメントごとに所定の量シフトさせることにより、各屈折セグメントでの光線出射角を調整し、図５（ｂ）の例のように像面上でのスポットダイアグラムの分裂を防ぐことができる。

以下に、図４（ａ）に示す従来のフレネル面と、図４（ｂ）に示す各屈折セグメントで曲面形状を変えたフレネル面と、図４（ｃ）に示す各屈折セグメントの曲面を格子配列方向にシフトさせたフレネル面とのそれぞれについて、格子方向断面を表す式の一例を挙げる。

○ 従来のフレネル面（図４（ａ））

ここで、
ｙ：フレネル面の頂点を原点とする格子配列方向の距離
Ｚｎ：ｎ番目の屈折セグメントのフレネル面頂点の接平面からのサグ量
ｃ，ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…：定数
Δｎ：ｎ番目の屈折セグメントの定数

○ 各屈折セグメントで曲面形状を変えたフレネル面（図４（ｂ））

ここで、
ｙ：フレネル面の頂点を原点とする格子配列方向の距離
Ｚｎ：ｎ番目の屈折セグメントのフレネル面頂点の接平面からのサグ量
ｃｎ，ｋｎ，Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎ，Ｄｎ，…，Δｎ：ｎ番目の屈折セグメントの定数

○ 各屈折セグメントの曲面を主走査方向にシフトさせたフレネル面（図４（ｃ））

ここで、
ｙ：フレネル面の頂点を原点とする格子配列方向の距離
Ｚｎ：ｎ番目の屈折セグメントのフレネル面頂点の接平面からのサグ量
ｃ，ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…：定数
Ｓｎ，Δｎ：ｎ番目の屈折セグメントの定数

また、フレネル面の製造方法はレンズ材質がプラスチックであれば、一度、フレネル格子を刻んだ金型を作れば、大量生産が容易となり、望ましい。
さらに、フレネル面を有する偏向器側のレンズの両面の副走査断面を直線とすれば、複数の被走査面に向かう光束を副走査方向に重ねることができる。このことによれば、図６に示す従来型のカラー画像形成装置ではポリゴンモータが４個と、走査レンズが８枚必要なのに対して、図１に示す本実施形態としての画像形成装置のように複数の被走査面を走査する光学系がポリゴンモータ１個と、走査レンズ５枚とで可能とすることができ、大幅なコストダウンを実現することができる。
さらに、図７に示すように、そのフレネル面を成形する金型の加工が副走査方向の往復運動の研削だけで可能となり、ここでもコストダウンを実現することができる。

上述した実施例では、走査レンズ１について、中心肉厚１０ｍｍ、偏肉量１．１ｍｍに低減することができており、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図に示すとおり良好な性能を有している。

以下に、上述した図９に示す従来の走査光学系の第１面から第４面に、本実施形態によるフレネル面を適用して構成した光学系における偏向器より後段の走査光学系のデータを示す。なお、偏向器出射時の主走査方向光束径は６．４ｍｍである。
光源波長：６５５ｎｍ
Ｒｍ：主走査方向曲率半径［ｍｍ］
Ｎ：使用波長での屈折率［ｍｍ］
Ｘ：光軸方向の距離［ｍｍ］
Ｙ：光軸と垂直方向の距離［ｍｍ］

表２中、＊で示される面は、主走査断面が非球面、副走査断面が直線となっている。
主走査断面の非球面は下式で表される。

ここで、面番号１の面について、
ｋ：−１．１８１９Ｅ＋０１
Ａ：−１．７９２２Ｅ−０７
Ｂ：２．４２３３Ｅ−１１
Ｃ：−１．２１１７Ｅ−１５
Ｄ：１．７０５０Ｅ−２０
Ｅ：２．０７７１Ｅ−２４

表２中、＊＊で示される面は、主走査方向に格子が並んだフレネル面であり、副走査断面が直線となっている。
各屈折セグメントの形状は下式で表される。

屈折セグメントの番号はフレネル面頂点からｙ＝−２．５〜＋２．５ｍｍの領域を０番とし、２．５ｍｍピッチでフレネル面頂点から両側に離れるに従って、１，２，３，…と増える。
ここで、面番号２の面について、
ｋ：６．７７７８Ｅ−０１
Ａ：−１．３２４１Ｅ−０７
Ｂ：１．５３９７Ｅ−１１
Ｃ：−２．５９２７Ｅ−１６
Ｄ：９．７３６２Ｅ−２１
Ｅ：４．０９３０Ｅ−２４
ａ：−９．３８８４Ｅ−０３
ｂ：１．３７４３Ｅ−０３
ｃ：５．５３７５Ｅ−０５
ｄ：３．９３１９Ｅ−０６
ｅ：−５．７３３７Ｅ−０８
ｆ：−９．２５０１Ｅ−１０
ｇ：５．０９３３Ｅ−１１
ｈ：６．０９６４Ｅ−１３
ｉ：−４．９５４２Ｅ−１４
ｊ：−２．２４５３Ｅ−１５
ｌ：１．３６３９Ｅ−１７
ｍ：２．６０４４Ｅ−１８
ｏ：４．０８１１Ｅ−２０
ｐ：−２．２１６８Ｅ−２１

表２中、＊＊＊で示される面は、主走査方向の形状が非球面であり、副走査方向の曲率がレンズ高さにより連続的に変化する。
・面番号３の主走査形状は上記した〈数式２〉で表現され、
ｋ：４．２４８３Ｅ＋０１
Ａ：２．１６６１Ｅ−０８
Ｂ：１．７４７８Ｅ−１２
Ｃ：−１．６３５４Ｅ−１６
Ｄ：１．３４３１Ｅ−２１
Ｅ：１．５９８８Ｅ−２５

・面番号４の主走査形状は上記した〈数式２〉で表現され、
ｋ：−１．２０８３Ｅ＋０３
Ａ：３．０７７７Ｅ−０９
Ｂ：−８．７３８１Ｅ−１３
Ｃ：１．４５５９Ｅ−１６
Ｄ：−１．４４１６Ｅ−２０
Ｅ：４．４２０４Ｅ−２５

なお、上記光学系例では、厚さ１．９ｍｍ、屈折率１．５１４の防音ガラスと防塵ガラスを挿入して計算している。
この構成により、主走査ビームスポット径は４４．５〜４５．５μｍを満足する。

以上のように、本発明の実施形態によれば、図４（ｂ）に示す第１の実施例として、光源、偏向手段、走査レンズを含む走査光学系からなる光走査装置において、走査レンズを構成するレンズの内、少なくとも１面にフレネル面を設け、該フレネル面は以下の条件を満たしているので、良好な性能を持ち、低コストな光走査装置が可能になる。
〈１〉隣り合う２つの屈折セグメントはバックカット（Back cut）面により繋がれている。
〈２〉隣り合う２つの屈折セグメントの共通のバックカット面近傍の接平面が互いに平行ではない。

また、図４（ｃ）に示す第２の実施例として、光源、偏向手段、走査レンズを含む走査光学系からなる光走査装置において、走査レンズを構成するレンズの内、少なくとも１面にフレネル面を設け、該フレネル面を形成する各屈折セグメントの形状は単一の連続な曲面を屈折セグメントごとに異なる量、格子配列方向に、シフトさせているので、良好な性能を持ち、低コストな光走査装置が可能になる。

上述した第１または第２の実施例において、走査レンズは２枚のレンズから成り、上記２枚のレンズの内、偏向手段側のレンズの少なくとも１面にフレネル面を有するので、良好な性能を持ち、低コストな光走査装置が可能になる。

また、偏向手段側のレンズの少なくとも像面側の面にフレネル面を有するので、フレネルによるレンズ厚みおよび偏肉量低減効果を有効に働かせることができ、良好な性能を持ち、低コストな光走査装置が可能になる。

また、フレネル面は主走査方向に格子が並んでいるので、フレネルによるレンズ厚みおよび偏肉量低減効果を有効に働かせることができ、良好な性能を持ち、低コストな光走査装置が可能になる。

また、フレネル面を有するレンズの副走査断面は両面共に直線であるので、良好な性能を持ち、低コストな光走査装置が可能になる。
また、偏向手段側のレンズの像面側のフレネル面は主走査方向に正のパワーを持つので、フレネルによるレンズ厚みおよび偏肉量低減効果を有効に働かせることができ、良好な性能を持ち、低コストな光走査装置が可能になる。
また、フレネル面を有する走査レンズの少なくとも１枚がプラスチックであるので、良好な性能を持ち、低コストな光走査装置が可能になる。

また、本実施形態としての光走査装置を備え、その光走査装置からの光を用いて画像形成を行うよう構成された画像形成装置によれば、上述した光走査装置を用いているので、良好な性能を持ち、低コストにすることができる。

なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することが可能である。
例えば、本発明に係る光走査装置は、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各種機器に用いてよい。

本発明の実施形態としての画像形成装置の構成例を示す図である。フレネル面の構成例を示す部分断面図である。本実施形態としての光走査装置に用いられる光学系の光路例を示す図である。従来のフレネル面（ａ）と、本発明の第１の実施例としてのフレネル面（ｂ）と、第２の実施例（ｃ）とを概念的に示す図である。光路とスポットダイアグラムとの例を示す図である。従来の画像形成装置の構成例を示す図である。本実施形態によるフレネル面を成形する金型加工における研削の往復運動方向を示す図である。本実施形態による走査レンズ１の光学性能を示す図である。従来のレンズによる光走査装置の光学系の例を示す図である。

符号の説明

２０ポリゴンミラー（偏向器）
２１第１走査レンズ
２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋミラー
２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ第２の走査レンズ
３被走査面（感光体ドラム）
１０１光源（半導体レーザ）
１０２カップリングレンズ
１０３アパーチャ
１０４シリンドリカルレンズ
１０９防音ガラス
１１０防塵ガラス

Claims

光源と、前記光源からの光を偏向させる偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光を被走査面上に集光させる走査光学系とを備えた光走査装置であって、
前記走査光学系を構成するレンズ各面の少なくとも１面にフレネル面を設け、該フレネル面は光線を屈折させる屈折セグメントと、各屈折セグメントを繋ぐバックカット面とからなるよう形成され、
前記各屈折セグメントは、隣り合う２つの屈折セグメントにおける共通のバックカット面近傍での接平面が互いに平行でないように形成されたことを特徴とする光走査装置。
光源と、前記光源からの光を偏向させる偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光を被走査面上に集光させる走査光学系とを備えた光走査装置であって、
前記走査光学系を構成するレンズ各面の少なくとも１面にフレネル面を設け、該フレネル面は光線を屈折させる屈折セグメントと、各屈折セグメントを繋ぐバックカット面とからなるよう形成され、
前記各屈折セグメントの形状は、単一の連続な曲面を屈折セグメントごとに異なる量だけ各屈折セグメントの配列方向にシフトさせることにより決定されることを特徴とする光走査装置。
前記走査光学系は２枚のレンズから成り、該２枚のレンズの内、前記偏向手段側のレンズの少なくとも１面にフレネル面を有することを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
前記偏向手段側のレンズの少なくとも像面側の面にフレネル面を有することを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
前記偏向手段側のレンズの像面側のフレネル面は主走査方向に正のパワーを持つことを特徴とする請求項４記載の光走査装置。
前記フレネル面は主走査方向に屈折セグメントおよびバックカット面の組み合わせが並べられた形状となっていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光走査装置。
前記フレネル面を有するレンズの副走査断面は両面共に直線であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光走査装置。
前記フレネル面を有する走査レンズの少なくとも１枚がプラスチックからなることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光走査装置。
請求項１から８の何れか１項に記載の光走査装置を備え、前記光走査装置からの光を用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とする画像形成装置。