JP2006039278A - 走査レンズ及びそれを有する走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最適化された厚みを有し、安価に製造することができる走査レンズ及びそれを備える走査光学装置を提供する。
【解決手段】レンズ面Ｓ_ｋを含むレンズの高さをΠ_ｋとしたときに、偏向器からレンズ面Ｓ_ｋを有するレンズまでの間に存在するそれぞれのレンズが下記式（１）を満たすようにレンズを構成する。
【数１】

式中、ｄ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとレンズ面Ｓ_ｉ＋１の面間隔、ｄ_０を反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１の面間隔、ｎ_ｉｊは、レンズ面Ｓ_ｉとＳ_ｉ＋１との間の媒質の波長λ_ｊの光に対する屈折率、ω_ｊは、波長λ_ｊのレーザ光の光偏向器の反射面におけるビームウェスト、δ_ｊは、前記光偏向器の反射面に入射するレーザ光の主光線の回転軸方向における入射位置と前記反射面の中心位置との差、ξ_ｊは、レンズ高さ方向におけるピリカケ許容エリアの幅であり、θ_ｉｊは、反射面への入射角である。
【選択図】なし

Description

本発明は、デジタルフォトプリンタにおける感光体の露光等に用いられる光ビーム走査を行う光学ユニットに用いられる走査レンズ及び走査光学装置に関する。

デジタルフォトプリンタや電子写真プリンタ等の各種の画像記録装置において、記録画像に応じて変調した光ビームを所定の一次元方向（主走査方向）に偏向することにより、感光体等の被画像記録媒体を走査露光して、被画像記録媒体に潜像もしくは顕像を記録する走査光学装置が用いられている。

例えば、カラーの感光体（印画紙）にカラー画像（その潜像）を記録する走査光学装置であれば、記録画像（画像データ）に応じて変調したＲ（赤）露光、Ｇ（緑）露光、およびＢ（青）の各露光に対応する３種の光ビームを、ポリゴンミラー等の光偏向器で主走査方向に偏向し、ｆθレンズ（走査レンズ）によって主走査方向の走査速度を一定にし、光路変更用のミラー等によって所定の記録（露光）位置に入射させて被画像記録媒体に潜像を記録している。

走査光学装置に用いられる走査レンズには、前述の主走査方向へのパワーのほか、副走査方向へのビーム整形及び収差補正のために副走査方向にもパワーが付与される必要がある。前述のような波長の異なる複数のビーム（多波長ビーム）を使用するような光学系においては、レンズの素材は、収差の発生を抑制するために、樹脂ではなく硝材であることが必要である。また、副走査方向にもパワーを有するためには、加工性の観点から非球面形状ではなく球面レンズが必要となる場合が多い。このような球面レンズにおいては、１枚ごとにレンズ面を球面に加工したり、硝子球を研磨した後に所望する形状に切り出す必要があるために高価である。特に、硝子球を研磨した後に所望する形状に切り出す方法の場合は、相当量の硝材が無駄となる。したがって、走査レンズが画像記録装置の製造コストを高める要因の一つとなっていた。

そこで、製造コストを抑えるための方法として、樹脂素材を用いた自由曲面レンズを用いて走査レンズを構成する方法が考えられる。しかしながら、樹脂素材を用いてレンズを構成した場合には、硝材のレンズでは可能であった分散を利用した倍率色収差補正ができないという問題がある。特に、前述したようなＲ、Ｇ及びＢの３種の光ビームによって感光体を走査露光するタイプ記録装置においては、像面湾曲、ｆθ性（ディストーション）、倍率色収差等の主走査方向の各種主査補正、面倒れ補正等の副走査方向の性能に求められるレベルが、一般のレーザプリンタに比べて高い。それゆえ、球面構造を有し、硝材からなる複数のレンズを用いて走査レンズを構成する必要があり、コストダウンは困難であった。

硝材の走査レンズのコストダウンを実現するために、本出願人は、特許文献１において、光偏向器側より順に、負の屈折率の第１レンズ、正の屈折率の第２レンズ、正の屈折率の第３レンズの３枚のレンズからなり、これら３枚のレンズのうちの少なくとも一つのレンズ面が光ビームの偏向方向にのみパワーを有するシリンドリカル面であるｆθレンズを開示した。特許文献１においては、球面レンズを用いずにシリンドリカルレンズを用いて第１〜第３レンズを構成することによって製造コストの低減を実現している。

特開２００２−１０７６４７号公報

ところが、上記特許文献１に開示されている走査レンズにおいては、使用するレーザ光やポリゴンミラーとの関係で、複数のレンズが必ずしも最適な構成とされているわけではなく、特に、走査レンズをすべて主走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズで構成しているため、副走査方向の収差補正を行なうための球面レンズを用いた場合については何ら検討されていない。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、最適化された厚みを有し、安価に製造することができる走査レンズ及びそれを備える走査光学装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、コストメリットが極めて高いレンズ面の構成を有する走査レンズ及びそれを備える走査光学装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、入射されたレーザ光を所定方向に等角速度で偏向させる光偏向器と被走査面との間に配置され、複数のレンズから構成される走査レンズであって、前記レーザ光は波長の異なる複数のレーザ光を含み、複数のレーザ光の波長の短いほうからｊ番目のレーザ光の波長をλ_ｊ（ｊ＝１、２、・・・）とし、前記光偏向器の反射面をＳ_０、前記光偏向器に近い側からｋ番目（ｋは正の整数）に位置するレンズ面をＳ_ｋとしたときに、前記レンズ面Ｓ_１から前記レンズ面Ｓ_ｋまでの間に位置するそれぞれのレンズが偏向方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズであり、更に、前記レンズ面Ｓ_ｋを含むレンズの高さをΠ_ｋとしたときに、前記偏向器から前記レンズ面Ｓ_ｋを有するレンズまでの間に存在するそれぞれのレンズが下記式（１）を満たし、且つ、レンズ高さ方向における中心が一致した状態でそれぞれ配置されていることを特徴とする走査レンズを提供する。

式中、ｄ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとレンズ面Ｓ_ｉ＋１の面間隔であり、ｄ_０を反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１の面間隔とし、ｎ_ｉｊは、レンズ面Ｓ_ｉとＳ_ｉ＋１との間の媒質の波長λ_ｊの光に対する屈折率であり、ω_ｊは、波長λ_ｊのレーザ光の前記光偏向器の反射面におけるビームウェストであり、δ_ｊは、前記光偏向器の反射面に入射するレーザ光の主光線の回転軸方向における入射位置と前記反射面の中心位置との差であり、ξ_ｊは、レンズ高さ方向におけるピリカケ許容エリアの幅であり、θ_ｉｊは、反射面への入射角であり、ここで、前記光偏向器回転軸に垂直な面に対する波長λ_ｊのレーザ光のなす角をΦ_ｊとし、前記光偏向器の反射面の面倒れ及び軸倒れを加味し、公差も含んだ値の偏向面倒れ量であって、理想的な反射面に対する面傾き量の最大値をψとしたときに、θ_ｉｊは下記式（２）

を満たす。

本発明において、用語「ピリカケ許容エリア」とは、レンズの研磨時又は切断時においてレンズの端部に発生するひび（ピリ）又は欠損（カケ）によって光学性能が保証されないレンズ端部の領域を意味するものとする。

また、前記目的を達成するために、本発明の第２の態様は、入射されたレーザ光を所定方向に等角速度で偏向させる光偏向器と被走査面との間に配置され、複数のレンズから構成される走査レンズであって、前記レーザ光の波長λとし、前記光偏向器の反射面をＳ_０、前記光偏向器に近い側からｋ番目（ｋは正の整数）に位置するレンズ面をＳ_ｋとしたときに、前記レンズ面Ｓ_１から前記レンズ面Ｓ_ｋまでの間に位置するそれぞれのレンズが偏向方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズであり、更に、前記レンズ面Ｓ_ｋを含むレンズの高さをΠ_ｋとしたときに、前記偏向器から前記レンズ面Ｓ_ｋを有するレンズまでの間に存在するそれぞれのレンズが下記式（３）を満たし、且つ、レンズ高さ方向における中心が一致した状態でそれぞれ配置されていることを特徴とする走査レンズを提供する。

式中、ｄ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとレンズ面Ｓ_ｉ＋１の面間隔であり、ｄ_０を反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１の面間隔とし、ｎ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとＳ_ｉ＋１との間の媒質の波長λの光に対する屈折率であり、ωは、前記レーザ光の前記光偏向器の反射面におけるビームウェストであり、δは、前記光偏向器の反射面に入射するレーザ光の主光線の回転軸方向における入射位置と前記反射面の中心位置との差であり、ξは、レンズ高さ方向におけるピリカケ許容エリアの幅であり、θ_ｉは、反射面への入射角であり、ここで、前記光偏向器回転軸に垂直な面に対するレーザ光のなす角をΦとし、前記光偏向器の反射面の面倒れ及び軸倒れを加味し、公差も含んだ値の偏向面倒れ量であって、理想的な反射面に対する面傾き量の最大値をψとしたときに、θ_ｉは下記式（４）

を満たす。

本発明の第１及び第２の態様に従う走査レンズにおいて、それぞれの前記レンズの高さが、前記光偏向器に近い側から順に高くなることが好ましく、前記光偏向器から前記光偏向器から最も遠い位置におけるレンズ面が、レンズ高さ方向にパワーを有することが好ましい。また、前記レンズ面Ｓ_ｋが、前記光偏向器から最も遠い位置に存在するレンズのレンズ面であることが好ましく、前記レンズ面のうち、前記光偏向器に近い側からｑ番目のレンズ面Ｓｑがレンズ高さ方向にパワーを有する面であって前記偏向器から数えて最初のレンズ面である場合に、ｋ≦ｑの関係を満たすことが好ましい。

本発明の第３の態様は、本発明の第１及び第２の態様の走査レンズと、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ光を前記走査レンズに向けて偏向するための光偏向器とを有する走査光学装置を提供する。

本発明の第３の態様の走査光学装置において、複数の感光層を有する感光体を露光するために用いられ、前記レーザ光源が複数のレーザ光源で構成され、それぞれのレーザ光源が前記複数の感光層の感光感度に対応した波長のレーザ光を出射することが好ましく、前記走査レンズを構成するそれぞれのレンズが、高さの異なる載置台上にそれぞれ載置されていることが好ましい。また、前記感光体が、写真プリントで用いられる印画紙であることが好ましい。

本発明によれば、走査レンズを構成するすべての又は大部分のレンズを、偏向方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズを用いて構成することができるとともに、それらレンズを個別に最小限の厚みにすることができるので、走査レンズのコストを低減することができる。
本発明の走査光学装置は、本発明の走査レンズを備えるので低コストの走査光学装置を実現することができる。

以下、本発明の走査レンズ及びそれを備える走査光学装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。

まず、本発明に従う走査レンズについて図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明に従う走査レンズ４２と光偏向器４０の概略断面図である。走査レンズ４２は、複数のレンズから構成され、それぞれのレンズは、光偏向器４０によって偏向されたレーザ光の光路上で、レンズ高さ方向における中心が一致するようにそれぞれ配置されている。図１においては、レンズを載置するための載置台の高さを、載置するレンズごとに変更することで、それぞれのレンズの高さ方向における中心位置を一致させている。図１において、光偏向器４０の反射面をＳ_０とし、それぞれのレンズのレンズ面を、光偏向器４０に近い側から順番にＳ_１、Ｓ_２、・・・・Ｓ_ｍとしている。レンズ面Ｓ_ｍは走査レンズ４２の最終面である。レーザ光源（図１では不図示）から出射したレーザ光は、光偏向器４０の反射面Ｓ_０で反射されて、走査レンズ４２が配置されている方向に偏向される。光偏向器４０の反射面Ｓ_０で反射したレーザ光は、レンズ面Ｓ_１、Ｓ_２、・・・Ｓ_ｍを順次通過した後、被走査面上に集光される。

このような走査レンズ４２を含む光学系において、走査レンズを通過するレーザ光は、レーザ光源から出射して光偏向器４０の反射面Ｓ_０に入射するレーザ光の主光線の入射位置の変動、反射面Ｓ_０への入射角度変動、光偏向器４０の反射面Ｓ_０の面倒れ等により、レンズ高さ方向において変化する。したがって、走査レンズを構成するそれぞれのレンズの高さは、少なくともこの変化分を許容する高さだけあれば足りる。ここで、本発明において、レンズ高さとは、光偏向器によって偏向されるレーザ光が形成する面に垂直な方向における高さを意味するものとする。

本発明では、走査レンズ４２を構成するそれぞれのレンズの高さΠ_ｋを、下記不等式（１）を満たすように決定する。ここで、Π_ｋは、光偏向器４０からｋ番目（ｋは正の整数）のレンズ面Ｓ_ｋを含むレンズのレンズ高さである。これにより、走査光学系を構成するそれぞれのレンズを個別に最小限の厚みにすることができるとともに、走査レンズを構成するそれぞれのレンズ内で確実にレーザ光を伝播させて被記録面にレーザ光を照射することができる。

上記式において、λ_ｊは、光学系で使用されるレーザ光の波長であり、複数の波長のレーザ光を用いる場合には、波長の短い側からｊ番目のレーザ光の波長である。

ｄ_ｉは、図１（ａ）に示すように、レンズ面Ｓ_ｉとレンズ面Ｓ_ｉ＋１の面間隔、すなわち、レンズの主軸におけるレンズ面Ｓ_ｉとレンズ面Ｓ_ｉ＋１との距離である。ここで、ｄ_０は、反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１との面間隔である。ポリゴンミラーなどの光偏向器の場合は、回転軸Ｙを中心に光偏向器４０が回転するため、光偏向器４０の反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１との距離が変化する。したがって、本発明では、ｄ_０は、反射面Ｓ_０で反射したレーザ光が、レンズの主軸に入射したときの反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１との距離とする。

ｎ_ｉｊは、レンズ面Ｓ_ｉとＳ_ｉ＋１との間の媒質の波長λ_ｊの光に対する屈折率である。ここで、ｎ_０ｊは、反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１との間の媒質の波長λ_ｊの光に対する屈折率である。ω_ｊは、波長λ_ｊのレーザ光が光偏向器４０に入射したときの反射面Ｓ_０におけるレーザ光のビームウェストである。δ_ｊは、図１（ｂ）に示すように、光偏向器４０の反射面Ｓ_０に入射するレーザ光の主光線の、光偏向器の回転軸方向における入射位置Ｙ_Ｌと、反射面Ｓ_０の中心位置Ｙ_０との距離である。ξ_ｊは、レンズの高さ方向の端部のピリカケ許容エリアの幅である。ξ_ｊは、加工の都合等により決定され、一般に、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度必要とされる。

また、θ_ｉｊは、波長λ_ｊのレーザ光がレンズ面Ｓ_ｉにおいて屈折するときの屈折角である。ここで、Φ_ｊを、光偏向器４０の回転軸に垂直な平面、すなわち、偏向器回転面に対する波長λ_ｊのレーザ光のなす角とし、ψを、光偏向器４０の面倒れ及び光偏向器４０の軸倒れを加味し、公差も含んだ値の偏向面倒れ量であって理想的な反射面Ｓ_０に対する面傾き量の最大値としたときに、Φ_ｊ、ψ及びθ_ｉｊは下記関係式（２）を満たす。

上記式を満たすレンズ高さになるように、走査レンズを構成するレンズを形成することにより、レーザ光を確実に伝播させる最低のレンズ高さを確保しつつ、高さを最大限に薄くすることができるので、無駄な硝材を発生させることなく、レンズの製造コストを低減することができる。また、図１に示すように、レンズを載置するための載置台の高さを、載置するレンズごとに変更して、それぞれのレンズの高さ方向における中心位置を一致させているので、同一平面上にレンズを配置させた場合よりもレンズの厚さを更に薄くすることができる。

本発明においては、走査レンズを構成する少なくとも一つのレンズが上記不等式を満たすようにレンズ高さが決定されていれば良いが、走査レンズを構成するすべてのレンズのレンズ高さが上記不等式（１）を満たすように決定されることが好ましい。また、上記不等式に基づいて、走査レンズを構成するレンズのレンズ高さを設計した場合には、光偏向器に近い側に位置する走査レンズほど高さを薄くすることができる。これにより従来よりも低コスト化を実現することができる。

本発明においては、波長λの１種類のレーザ光源しか用いない場合は、走査レンズのレンズ高さを、下記式（３）を満たすように決定すればよい。

式（３）において、ｄ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとレンズ面Ｓ_ｉ＋１の面間隔であり、ｄ_０を反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１の面間隔である。ｎ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとＳ_ｉ＋１との間の媒質の波長λの光に対する屈折率であり、ωは、前記レーザ光の光偏向器の反射面におけるビームウェストである。δは、光偏向器の反射面に入射するレーザ光の主光線の回転軸方向における入射位置と前記反射面の中心位置との差である。ξは、レンズ高さ方向におけるピリカケ許容エリアの幅であり、θ_ｉは、前記反射面への入射角である。ここで、前記光偏向器回転軸に垂直な面に対するレーザ光のなす角をΦとし、前記光偏向器の反射面の面倒れ及び軸倒れを加味し、公差も含んだ値の偏向面倒れ量であって、理想的な反射面に対する面傾き量の最大値をψとしたときに、Φ、ψ、及びθ_ｉは下記式（４）を満たす。

本発明においては、走査レンズを構成する複数のレンズのうち、例えば、２つのレンズのレンズ面同士を互いに密着させて１つの光学レンズとして機能させても良い。この場合は、密着している面を１つのレンズ面として、上記不等式（１）及び式（３）を計算してレンズ高さを設定すればよい。

本発明においては、走査レンズを構成する複数のレンズのすべてが、主走査方向にのみパワーを有する硝材のシリンドリカルレンズであることが好ましい。その理由は、主走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズは、その主軸と主走査方向とに直交する方向に延在する長尺の原シリンドリカルレンズを作製し、その原シリンドリカルレンズを所望の幅で切断することで大量に作製することができ、また、廃棄される部分もほとんどないので、レンズ１個当たりの材料費を低減することができるからである。また、切断後には、レンズ面を曲面に加工する必要が無いので低コストで製造できるからである。

また、本発明においては、走査レンズを構成する複数のレンズの少なくとも一つのレンズを球面レンズとして構成することもできる。その場合は、光偏向器と球面レンズとの間に存在するレンズが上記不等式（１）を満たすようにレンズの高さを決定すればよい。レンズ高さの低いレンズをより多く用いて走査レンズのコストを抑えるためには、球面レンズを、光偏向器からできる限り遠い位置に配置することが好ましく、最終レンズ面が球面構造レンズ面となるように配置することがより好ましい。このような球面レンズを用いることにより、副走査方向におけるビーム整形及び収差を補正しつつ、光偏向器と球面レンズの間に介在するレンズの高さを低くすることができる。

また、図１では、走査レンズを構成する複数のレンズを、異なる高さで形成された載置台上に載置した構成であるが、それぞれのレンズの高さ方向における中心位置が一致するのであれば任意の構成にすることができる。また、それぞれのレンズの高さ方向の位置を個別に調整するための位置調整機構を用いて、それぞれのレンズの高さ方向の中心位置調整するようにしてよい。このような位置調整機構としては、例えば、シム調整等を利用することができる。

つぎに、本発明の走査レンズを有する走査光学装置について図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、走査光学装置１０の一例の概略構成図である。
この走査光学装置１０は、感光体に画像を記録するための装置であり、画像記録（画像データ）に応じて変調した、Ｒ（赤）露光、Ｇ（緑）露光、およびＢ（青）露光に対応する３本の光ビームＬ（レーザビーム）を一次元方向（主走査方向（図中矢印ｘ方向））に偏向させて、所定の記録位置（露光位置）に入射させることにより、感光体を走査露光することができる。

このような走査光学装置１０は、一例として、写真フィルムに撮影された画像を光電的に読み取って得られた画像データや、デジタルカメラによって撮影された画像の画像データ等から写真プリントを作成する、デジタルフォトプリンタのプリンタ（焼付装置）に利用されるものである。このプリンタにおいては、前記記録位置において、主走査方向と直交する方向（副走査方向（図中矢印ｙ方向））に感光体Ｓ（印画紙）を走査搬送することにより、主走査方向に偏向された光ビームによって感光体（被走査面）を二次元的に走査露光して潜像を記録し、潜像を記録した感光体を現像処理装置に供給する。

図示例において、走査光学装置１０は、一面が解放する筐体であるフレーム１２と、フレーム１２の解放面（上面）を閉塞するカバー１４と、フレーム１２に固定される各種の光学素子とを有して構成される。

図示例において、フレーム１２は、光ビーム走査光学系を構成する各種の光学素子を収容し、固定するための光ビーム走査光学系の光学定盤として機能する筐体である。フレーム１２は、例えばアルミニウム合金により形成される。フレーム１２の内部は、隔壁２２（２２ａ、２２ｂおよび２２ｃ）によって、光源部１６、光偏向部１８、および出射部２０に略分離されている。なお、隔壁２２ａは、一部が切り欠かれて、ここに透明な窓部材２８ａが固定され、さらに、隔壁２２ｃも上部を除いて切り欠かれて、ここに透明な窓部材２８ｂが固定される。
また、フレーム１２の外壁および隔壁２２には、フレーム１２とカバー１４とを締結するためのネジが螺合するネジ孔２６（計１７個）が形成される。

図示例のフレーム１２の光源部１６には、光源３０Ｒ、３０Ｂ、３０Ｇと、ＡＯＭ（音響光学変調器）３２Ｇ、３２Ｂと、ミラー３４と、光量／ビームピント調整手段３６Ｂ、３６Ｇが配置されている。光源３０Ｒは、Ｒ露光を行うための光ビームＬｒを出射する半導体レーザであり、光源３０Ｂは、Ｂ露光を行う光ビームＬｂを出射する半導体レーザである。光源３０Ｇは、Ｇ露光を行うための光ビームＬｇを発する光源であり、レーザ光源とＳＨＧ素子とを組み合わせてなる二次高調波によって光ビームＬｇを発生させる。

ＡＯＭ３２Ｂ及び３２Ｇは、それぞれ、光源３０Ｂ及び３０Ｇから出射した光ビームＬｂ、Ｌｇの光路上に配置され、ＡＯＭ３２Ｂは、光源３０Ｂから出射した光ビームＬｂを画像データに応じて変調し、ＡＯＭ３２Ｇは光ビームＬｇを画像データ信号に応じて変調するために用いられる。光ビームＬｒは、光源３０Ｒを変調駆動する直接変調によって画像データに応じて変調される。

ミラー３４は、光源３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂから出射したそれぞれの光ビームＬｒ、Ｌｇ、Ｌｂを、光偏向器の反射面の同一線上若しくはその近傍に向けて反射するために設けられている。光量／ビームピント調整手段３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂは、それぞれ、ミラー３２で反射された光ビームＬｒ、Ｌｇ、Ｌｂの光路上に配置されており、それら光ビームＬｒ、Ｌｇ、Ｌｂの光量を調整するとともに、ビームピント（ビーム径）を調整する。光量／ビームピント調整手段３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｂで光量及びビームピントが調整されたそれぞれの光ビームＬｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、窓部材２８ａを透過して光偏向器４０に入射する。

フレーム１２の光偏向部１８には、光偏向器４０と、ｆθレンズ（走査レンズ）４２とが配置される。さらに、フレーム１２の出射部２０には、シリンドリカルレンズ４６と、シリンドリカルミラー４８と、フラットミラー（立ち下げミラー）５０とが配置される。光偏向部１８及び出射部２０に配置される光学素子の構成については、後に詳細に説明する。

光偏向器４０によって主走査方向に偏向され光ビームＬ（Ｌｒ、Ｌｂ及びＬｇ）は、走査レンズ４２によって走査速度が均一となるように調整される。
走査レンズ４２を通過した光ビームＬは、窓部２８ｂを透過して、シリンドリカルレンズ１６を通過する。そして、シリンドリカルミラー４８で反射されて、光路を調整されて面倒れを補正された後、フラットミラー５０によって下方に反射されて、感光体Ｓに入射する。

このように、図２に示す走査光学装置１０においては、各光源から出射された３つの光ビームＬ（Ｌｒ、Ｌｂ及びＬｇ）は、ポリゴンミラー４０の同一点に入射して偏向され、所定の記録位置に入射して同一の１本の走査線を画成する。従って、各光ビームＬは、主走査方向には異なり、かつ、副走査方向には略一致した光路で進行して、記録位置に入射する（非合波の光ビーム走査光学系）。

ここで、図２に示す走査光学装置のフレーム１２の光偏向部１８と光出射部２０に配置される光学部品について具体的に説明する。図３に、光偏向部１８と光出射部２０に配置される光学部品の概略構成を示す。
光偏向部１８に配置される光偏向器４０は、６面の反射面（偏向面）４０ａを有するポリゴンミラーであり、回転軸４０ｂを中心にモータ（不図示）により回転駆動する。図２に示す光源３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂからそれぞれ出射したレーザ光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、回転軸方向において、ポリゴンミラー４０の反射面４０ａのほぼ同一の位置に照射される。ポリゴンミラー４０に入射したレーザ光は、反射面４０ａで反射されて走査レンズ４２が配置されている側に偏向される。

走査レンズ４２は、第１レンズ４３と第２レンズ４４と第３レンズ４５の３個のレンズから構成される。第１レンズ４３は、一方の面が凹面４３ａで、他方の面が平面４３ｂの凹平レンズであり、凹面４３ａのレンズ面が光偏向器４０側（光入射側）になるように配置されている。第２レンズ４４及び第３レンズ４５は、いずれも、一方の面が平面４４ａ、４５ａで、他方の面が凸面４４ｂ、４５ｂの平凸レンズであり、光偏向器４０側（光入射側）が平面４４ａ、４４ｂのレンズ面になるように配置されている。第１レンズ４３と第２レンズ４４は、図に示すように、それぞれの平面側４３ｂと４４ａを互いに密着された状態で配置されている。第１レンズ４３の凹面４３ａと、第２レンズ４４の凸面４４ｂは、偏向方向にのみパワーを有するシリンダー面であり、第３レンズ４５の凸面４５ｂは、同様のシリンダー面とするか、若しくは球面レンズとする。

これら第１レンズ４３、第２レンズ４４及び第３レンズ４５の高さは、前述した式に基づいて設定されており、第１レンズ４３、第２レンズ４４、第３レンズ４５の順でレンズの高さが高くなっている。また、第１レンズ４３、第２レンズ４４及び第３レンズ４５は、その高さ方向の中心がいずれも同一になるように配置されている。

図３に示すように、走査レンズ４２の光出射側に、シリンドリカルレンズ４６と、シリンドリカルミラー４８と、フラットミラー５０が配置されている。シリンドリカルレンズ４６は、一方の面が、偏向方向に対して垂直な方向にのみパワーを有する凹面のシリンドリカル面４６ａで形成され、他方の面が平面４６ｂで形成されている。シリンドリカルレンズ４６は、シリンドリカル面４６ａが走査レンズ４２側に向くように配置されている。フラットミラー５０は、シリンドリカルレンズ４６及びシリンドリカルミラー４８との間で、それらの上方に配置されている。シリンドリカルミラー４８は、反射面４８ａに入射した光が上方に配置されたフラットミラー５０の反射面５０ａに入射するように配置されている。シリンドリカルレンズ４６を透過したレーザ光は、シリンドリカルミラー４８に入射して反射した後、フラットミラー５０に入射する。フラットミラー５０に入射したレーザ光は記録媒体に向けて反射される。シリンドリカルレンズ４６とシリンドリカルミラー４８によって、ポリゴンミラー４０の面倒れが補正されている。

つぎに、図２及び図４を参照して、感光体Ｓへの画像記録開始の同期信号（ＳＯＳ（Start of scan））用の光センサについて説明する。走査光学装置１０においては、フレーム１２の出射部２０に光センサ５４が配置されている。光センサ５４は、上下方向（すなわち、略副走査方向）に延在するラインセンサである。

走査光学装置１０には、図４に示すように、フレーム１２の外壁を貫通して形成される光センサ５４の受光部５６を挿入するための開口部５８、および、光センサ５４を固定するボルト６０を挿通するための４つのボルト孔６２が形成される。
また、光センサ５４には、ボルト６０を挿通する４つのボルト孔６８が形成される。さらに、光センサ５４の裏面（受光部５６と逆面側）には、ボルト６０の径に応じた２つの貫通孔７４を上下に並ぶボルト孔６８に対応して設けた、上下方向に長尺な板材７２が、２枚、配置される。なお、板材７２の貫通孔７４の一方は、公差を吸収するための若干の長孔であってもよい。

光センサ５４の受光部５６を開口部５８からフレーム１２の内部に向けて挿入し、光センサ５４の裏面に板材を配置して、板材７２の貫通孔７４および光センサ５４のボルト孔６８にボルト６０を挿通して、ボルト６０、ワッシャ６４、およびナット（図示せず）によって、ボルト孔６２に固定することにより、光センサ５４をフレーム１２に固定する。

ここで、光センサ５４のボルト孔６８は、上下方向に延在する長孔となっている。従って、光学ユニット１０においては、カバー１４を取り外してフレーム１４を解放しなくても、外部から光センサ５４の上下方向（副走査方向）の位置調整を行うことができる。
また、図示例においては、２枚の板材７２によって長孔であるボルト孔６８を閉塞して、光センサ５４をフレーム１２に固定している。そのため、光センサ５４の位置調整のためにボルト６０を緩めても、ボルト孔６８および６２からフレーム１２内部に塵や埃が混入することを防止できる。

図２に示すように、光学素子が固定されるフレーム１２の上面（解放面）は、カバー１４によって閉塞される。このカバー１４によるフレーム１２上面の閉塞によって、光学ユニット１０の内部は（略）密閉され、内部の防塵性すなわちフレーム１２内に配置される各光学素子の防塵性が確保される。
フレーム１２とカバー１４との締結方法には、特に限定はなく、ネジによる方法、ボルトとナットによる方法、凹凸等を用いた係合に固定部材を組み合わせる方法等、公知の各種の方法が利用可能である。

以上、本発明の走査レンズ及びそれを備える走査光学装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
本発明の走査レンズは、感光体を露光する装置に限定されず、光ビームを被走査面上にほぼ等速で走査させる装置、例えば、表示装置などにも適用することができる。

本発明の走査レンズの構成を説明するための概略斜視図である。 本発明の走査レンズを有する走査光学装置の一例の概略斜視図であり、カバーを解放した様子を示す。 図２に示した走査光学装置の光偏向部及び出射部に配置される光学素子の概略斜視図である。 図２に示す走査光学装置のＳＯＳセンサの取り付けを説明するための分解概略斜視図である。

符号の説明

１０ 光学ユニット
１２ フレーム
１４ カバー
１６ 光源部
１８ 光偏向部
２０ 出射部
２２ 隔壁
２６ ネジ孔
２８ 窓部材
３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ 光源
３２Ｂ，３２Ｇ ＡＯＭ
３４ ミラー
３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ 光量／ビームピント調整手段
４０ ポリゴンミラー
４２ 走査レンズ
４３ 第１レンズ
４４ 第２レンズ
４５ 第３レンズ
４６ シリンドリカルレンズ
４８ シリンドリカルミラー
５０ フラットミラー
５４ 光センサ
５６ 受光部
５８ 開口部
６０ ボルト
６２，６８ ボルト孔
６４ ワッシャ
７２ 板材
７４ 貫通孔

Claims (10)

1. 入射されたレーザ光を所定方向に等角速度で偏向させる光偏向器と被走査面との間に配置され、複数のレンズから構成される走査レンズであって、
   前記レーザ光は波長の異なる複数のレーザ光を含み、複数のレーザ光の波長の短いほうからｊ番目のレーザ光の波長をλ_ｊ（ｊ＝１、２、・・・）とし、
   前記光偏向器の反射面をＳ_０、前記光偏向器に近い側からｋ番目（ｋは正の整数）に位置するレンズ面をＳ_ｋとしたときに、
   前記レンズ面Ｓ_１から前記レンズ面Ｓ_ｋまでの間に位置するそれぞれのレンズが偏向方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズであり、
   更に、前記レンズ面Ｓ_ｋを含むレンズの高さをΠ_ｋとしたときに、前記偏向器から前記レンズ面Ｓ_ｋを有するレンズまでの間に存在するそれぞれのレンズが下記式（１）を満たし、且つ、レンズ高さ方向における中心が一致した状態でそれぞれ配置されていることを特徴とする走査レンズ。
   

   

   （式中、ｄ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとレンズ面Ｓ_ｉ＋１の面間隔であり、ｄ_０を反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１の面間隔とし、ｎ_ｉｊは、レンズ面Ｓ_ｉとＳ_ｉ＋１との間の媒質の波長λ_ｊの光に対する屈折率であり、ω_ｊは、波長λ_ｊのレーザ光の前記光偏向器の反射面におけるビームウェストであり、δ_ｊは、前記光偏向器の反射面に入射するレーザ光の主光線の回転軸方向における入射位置と前記反射面の中心位置との差であり、ξ_ｊは、レンズ高さ方向におけるピリカケ許容エリアの幅であり、θ_ｉｊは、反射面への入射角であり、ここで、前記光偏向器回転軸に垂直な面に対する波長λ_ｊのレーザ光のなす角をΦ_ｊとし、前記光偏向器の反射面の面倒れ及び軸倒れを加味し、公差も含んだ値の偏向面倒れ量であって、理想的な反射面に対する面傾き量の最大値をψとしたときに、θ_ｉｊは下記式（２）
   

   

   を満たす。）
2. 入射されたレーザ光を所定方向に等角速度で偏向させる光偏向器と被走査面との間に配置され、複数のレンズから構成される走査レンズであって、
   前記レーザ光の波長λとし、
   前記光偏向器の反射面をＳ_０、前記光偏向器に近い側からｋ番目（ｋは正の整数）に位置するレンズ面をＳ_ｋとしたときに、
   前記レンズ面Ｓ_１から前記レンズ面Ｓ_ｋまでの間に位置するそれぞれのレンズが偏向方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズであり、
   更に、前記レンズ面Ｓ_ｋを含むレンズの高さをΠ_ｋとしたときに、前記偏向器から前記レンズ面Ｓ_ｋを有するレンズまでの間に存在するそれぞれのレンズが下記式（３）を満たし、且つ、レンズ高さ方向における中心が一致した状態でそれぞれ配置されていることを特徴とする走査レンズ。
   

   

   （式中、ｄ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとレンズ面Ｓ_ｉ＋１の面間隔であり、ｄ_０を反射面Ｓ_０とレンズ面Ｓ_１の面間隔とし、ｎ_ｉは、レンズ面Ｓ_ｉとＳ_ｉ＋１との間の媒質の波長λの光に対する屈折率であり、ωは、前記レーザ光の前記光偏向器の反射面におけるビームウェストであり、δは、前記光偏向器の反射面に入射するレーザ光の主光線の回転軸方向における入射位置と前記反射面の中心位置との差であり、ξは、レンズ高さ方向におけるピリカケ許容エリアの幅であり、θ_ｉは、反射面への入射角であり、ここで、前記光偏向器回転軸に垂直な面に対するレーザ光のなす角をΦとし、前記光偏向器の反射面の面倒れ及び軸倒れを加味し、公差も含んだ値の偏向面倒れ量であって、理想的な反射面に対する面傾き量の最大値をψとしたときに、θ_ｉは下記式（４）
   

   

   を満たす。）
3. それぞれの前記レンズの高さが、前記光偏向器に近い側から順に高くなることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査レンズ。
4. 前記光偏向器から前記光偏向器から最も遠い位置におけるレンズ面が、レンズ高さ方向にパワーを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査レンズ。
5. 前記レンズ面Ｓ_ｋが、前記光偏向器から最も遠い位置に存在するレンズのレンズ面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査レンズ。
6. 前記レンズ面のうち、前記光偏向器に近い側からｑ番目（ｑは正の整数）のレンズ面Ｓ_ｑが、レンズ高さ方向にパワーを有する面であって前記偏向器から数えて最初のレンズ面である場合に、ｋ≦ｑの関係を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の走査レンズ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の走査レンズと、
   レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射したレーザ光を前記走査レンズに向けて偏向するための光偏向器とを有する走査光学装置。
8. 複数の感光層を有する感光体を露光するために用いられ、
   前記レーザ光源が複数のレーザ光源で構成され、それぞれのレーザ光源が前記複数の感光層の感光感度に対応した波長のレーザ光を出射することを特徴とする請求項７に記載の走査光学装置。
9. 前記走査レンズを構成するそれぞれのレンズが、高さの異なる載置台上にそれぞれ載置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の走査光学装置。
10. 前記感光体が、写真プリントで用いられる印画紙であることを特徴とする請求項８又は９に記載の走査光学装置。

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