JP2013200546A - 走査レンズ、光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査レンズの生産性を良好とし、光学性能の安定化を図る。
【解決手段】光走査装置は、レーザー光Ｂを発する半導体レーザー２２と、レーザー光Ｂを反射して偏向走査させるポリゴンミラー２６と、レーザー光Ｂをポリゴンミラー２６に入射させるコリメータレンズ２３及びシリンドリカルレンズ２４と、入射面２８１及び出射面２８２とを有し、偏向走査されたレーザー光Ｂをドラム周面１０３Ｓ上に結像させる１枚のｆθレンズ２８とを備える。主走査断面において、入射面２８１からｆθレンズ２８に入射する入射光線の光軸に対する角度をθｉｎ、出射面２８２からドラム周面１０３Ｓに向けて出射する出射光線の光軸に対する角度をθｏｕｔとするとき、走査領域の全域において、次式の条件を満たす。
０．９＜θｉｎ／θｏｕｔ＜１．３
【選択図】図３

Description

本発明は、偏向走査された光線を被走査面上に結像させる走査レンズを備えた光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。

例えばレーザープリンターや複写機等に用いられる一般的な光走査装置は、レーザー光を発する光源と、前記レーザー光を反射して偏向走査させるポリゴンミラーと、偏向走査された前記レーザー光を感光体ドラムの周面（被走査面）上に結像させる走査レンズとを含む。前記走査レンズとしては、入射光の角度と像高とが比例関係となる歪曲収差（ｆθ特性）を有するレンズが用いられる。また、当該走査レンズは、樹脂材料を用いた金型モールド成形にて製造されるのが一般的である。

前記走査レンズは、複数枚のレンズで構成される場合もあるが、装置のコンパクト化や低コスト化等の目的で、１枚のレンズで構成される場合もある。特許文献１には、走査レンズが１枚で構成される光走査装置において、当該走査レンズの主走査方向断面における入射面と出射面との曲率半径の関係を規定した設計技術が開示されている。具体的には、前記走査レンズが、ポリゴンミラーと対向する前記入射面の光軸近傍の曲率半径をＲ１、前記出射面の光軸近傍の曲率半径をＲ２とするとき、０＜Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たす、ポリゴンミラー側に凸のメニスカスレンズにて構成されている。

特開平０８−０７６０１１号公報

しかしながら、上記特許文献１の光走査装置の走査レンズを用いた場合、光学性能が安定しない、若しくは生産性が悪いという問題が生じる。すなわち、走査レンズが０＜Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすものとすると、走査レンズの光軸方向の厚みが、主走査方向の中心部から端部に向かうにつれ薄くなってしまう。このような薄肉部を有する走査レンズをモールド成形で製造すると、成形毎に形状が微小に変動し易くなる。このため、成形された走査レンズ間で光学性能が安定しなくなる。この問題は、モールド成形において、注型時間及び冷却時間を長くすることで解消可能である。しかしながら、当然に生産性が悪化するという問題が生じる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、走査レンズの光学性能の安定化を図ることができる光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一の局面に係る光走査装置は、光線を発する光源と、前記光源から発せられる光線を反射して偏向走査させる偏向体と、前記光源から発せられる光線を前記偏向体に入射させる入射光学系と、前記偏向体と対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記偏向走査された前記光線を被走査面上に結像させる１枚の走査レンズと、を備え、主走査断面において、前記第１面から前記走査レンズに入射する入射光線の光軸に対する角度をθｉｎ、前記第２面から前記被走査面に向けて出射する出射光線の光軸に対する角度をθｏｕｔとするとき、走査領域の全域において、
０．９＜θｉｎ／θｏｕｔ＜１．３
の条件を満たす。

この構成によれば、θｉｎ／θｏｕｔが走査領域の全域において上記の条件を満たすことによって、走査レンズの主走査断面における光軸方向のレンズ厚みが、レンズ端部において薄くならないようにすることができる。このことは、走査レンズの光軸方向の厚みを、主走査方向において大きく変化させずに済むということに繋がる。つまり、走査レンズの厚みを主走査方向において略均一化できるようになる。従って、走査レンズを安定的に成形できるようになり、光学性能のロッド間ばらつきを低減できるようになる。

上記構成において、前記走査レンズの主走査方向の中心における光軸方向のレンズ厚さをｄ１、主走査方向の端部における光軸方向のレンズ厚さをｄ２とするとき、
ｄ２＞０．７・ｄ１ 但し、ｄ２≦ｄ１
の条件を満たすことが望ましい。

この構成によれば、主走査方向の中心と端部とのレンズ厚さの差が小さくなり、走査レンズの生産性を一層向上させることができる。

上記構成において、前記入射光学系はシリンドリカルレンズを含み、該シリンドリカルレンズの少なくとも１つの面に光学回折面が設けられていることが望ましい。

この構成によれば、環境温度の変化による走査レンズの屈折率変化に伴う焦点位置の移動、或いは、光源の温度特性による発光波長の変化に伴うピント移動が生じても、前記シリンドリカルレンズの光学回折面によって補正することができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体の周面を前記被走査面として光線を照射する上記の光走査装置とを備える。

本発明のさらに他の局面に係る走査レンズは、光線を発する光源と、前記光源から発せられる光線を反射して偏向走査させる偏向体と、前記光源から発せられる光線を前記偏向体に入射させる入射光学系とを備える光走査装置に組み込まれる走査レンズであって、前記偏向体と対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、前記偏向走査された前記光線を被走査面上に結像させる機能を備え、主走査断面において、前記第１面から前記走査レンズに入射する入射光線の光軸に対する角度をθｉｎ、前記第２面から前記被走査面に向けて出射する出射光線の光軸に対する角度をθｏｕｔとするとき、走査領域の全域において、
０．９＜θｉｎ／θｏｕｔ＜１．３
の条件を満たす。

この場合、前記主走査方向の中心における光軸方向のレンズ厚さをｄ１、主走査方向の端部における光軸方向のレンズ厚さをｄ２とするとき、
ｄ２＞０．７・ｄ１ 但し、ｄ２≦ｄ１
の条件を満たすことが望ましい。

本発明によれば、走査レンズの生産性が良好で、しかも走査レンズの光学性能の安定化を図ることができる光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの概略構成を示す断面図である。 実施形態に係る光走査装置の内部構造を示す斜視図である。 前記光走査装置の主走査断面の構成を示す光路図である。 走査レンズへ入射する光線と、走査レンズから出射する光線の光軸に対する角度を説明するための図である。 走査レンズの平面図である。 実施例の走査レンズの、主走査断面におけるθｉｎ／θｏｕｔの変化を示すグラフである。 実施例の走査レンズの、中心厚みに対するレンズ幅方向の比率を示すグラフである。 実施例の光走査装置の光学特性（像面湾曲）を示すグラフである。 回折格子を備えないシリンドリカルレンズを用いた場合の、副走査方向の像面湾曲を示すグラフである。 回折格子を備えたシリンドリカルレンズを用いた場合の、副走査方向の像面湾曲を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプリンター１（画像形成装置の一例）の概略構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は、プリンター１に限られず、複写機、ファクシミリ、複合機等であってもよい。プリンター１は、箱状の筐体１０１と、この筐体内に収容された画像形成部１００、光走査装置１０４、及び給紙カセット２１０，２２０とを含む。給紙カセット２１０，２２０は、プリンター１の下部に、着脱自在に装着されている。

画像形成部１００は、シートにトナー画像を形成する処理を行うもので、帯電装置１０２、感光体ドラム１０３（像担持体）、現像装置１０５、転写ローラー１０６、クリーニング装置１０７、及び定着ユニット１０８を備えている。

感光体ドラム１０３は、円筒状の部材であり、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム１０３は、図略のモーターからの駆動力を受けて、図１において矢印Ａで示す時計回りの方向に回転される。帯電装置１０２は、感光体ドラム１０３の表面を略一様に帯電する。

現像装置１０５は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０３の周面にトナーを供給してトナー像を形成する。現像装置１０５は、トナーを担持する現像ローラーやトナーを攪拌搬送するスクリューを含む。感光体ドラム１０３に形成されたトナー像は、給紙カセット２１０，２２０から繰り出され搬送路３００を搬送されるシートに転写される。この現像装置１０５には、図略のトナーコンテナからトナーが補給される。

転写ローラー１０６は、感光体ドラム１０３の側方に対向して配設され、両者によって転写ニップ部が形成されている。転写ローラー１０６は、導電性を有するゴム材料等で構成されると共に転写バイアスが与えられ、感光体ドラム１０３に形成されたトナー像を前記シートに転写させる。クリーニング装置１０７は、トナー像が転写された後の感光体ドラム１０３の周面を清掃する。

定着ユニット１０８は、ヒーターを内蔵する定着ローラーと、該定着ローラーと対向する位置に設けられた加圧ローラーとを備える。定着ユニット１０８は、トナー像が形成されたシートを前記ローラーによって加熱しつつ搬送することにより、シートに転写されたトナー像を当該シートへ定着させる。

光走査装置１０４は、帯電装置１０２によって略一様に帯電された感光体ドラム１０３の周面（被走査面）に対して、パーソナルコンピューター等の外部装置から入力される画像データに応じたレーザー光を照射して、静電潜像を形成する。この光走査装置１０４については、後記で詳述する。

給紙カセット２１０，２２０は、画像形成に供される複数枚のシートＰを収容する。給紙カセット２１０，２２０と画像形成部１００との間には、シート搬送用の搬送路３００が配設されている。搬送路３００には、給紙ローラー対２１３，２２３、搬送ローラー対２１４，２２４、及びレジストローラー対２１５が設けられている。また、定着ユニット１０８の下流側には、搬送ローラー対１０９と、排紙トレイ１１９にシートを排出する排出ローラー対１１０とが配置されている。

次に、プリンター１の画像形成動作について簡単に説明する。先ず、帯電装置１０２により感光体ドラム１０３の周面が略均一に帯電される。帯電された感光体ドラム１０３の周面が、光走査装置１０４から発せられるレーザー光により露光され、シートＰに形成する画像の静電潜像が感光体ドラム１０３の周面に形成される。この静電潜像が、現像装置１０５から感光体ドラム１０３の周面にトナーが供給されることにより、トナー像として顕在化される。一方、給紙カセット２１０、２２０からは、ピックアップローラー２１２，２２２によってシートＰが搬送路３００に繰り出され、搬送ローラー対２１４，２２４によって搬送される。その後、シートＰは、レジストローラー対２１５によって一旦停止され、所定のタイミングで転写ローラー１０６と感光体ドラム１０３との間の転写ニップ部へ送られる。前記トナー像は、前記転写ニップ部をシートＰが通過することにより、当該シートＰに転写される。この転写動作が行われた後、シートＰは定着ユニット１０８に搬送され、シートＰにトナー像が固着される。しかる後、シートＰは搬送ローラー対１０９及び排出ローラー対１１０によって、排紙トレイ１１９に排出される。

続いて、本実施形態に係る光走査装置１０４の詳細構造について説明する。図２は、光走査装置１０４の内部構造を示す斜視図、図３は、光走査装置１０４の主走査断面の構成を示す光路図である。光走査装置１０４は、ハウジング１０４Ｈと、このハウジング１０４Ｈ内に収容されたレーザーユニット２０（光源）、コリメータレンズ２３（入射光学系の一部）、シリンドリカルレンズ２４（入射光学系の一部）、ポリゴンミラー２６（偏向体）、及びｆθレンズ２８（走査レンズ）とを含む。図２に付記している方向表示において、左右方向が主走査方向である。本実施形態の光走査装置１０４は、走査レンズが１枚のレンズ（ｆθレンズ２８）のみで構成される光走査装置である。

ハウジング１０４Ｈは、各種の部材が載置されるベース部材となる底板１４１と、この底板１４１の周縁から略垂直に立設された側板１４２と、側板１４２の上方を塞ぐ蓋体とを含む。なお図２では、前記蓋体が取り外された状態を示しているので、該蓋体は描かれていない。ハウジング１０４Ｈは、上面視で略四角形の形状を有する。側板１４２は、光走査装置１０４がプリンター１に取り付けられた場合に感光体ドラム１０３の周面１０３Ｓと対向する前側板１４２Ｆ、この前側板１４２Ｆと対向する後側板１４２Ｂ、これらの両側部を繋ぐ右側板１４２Ｒ及び左側板１４２Ｌからなる。

底板１４１には、後側板１４２Ｂに隣接する箇所に、高さが周囲よりも低い凹所１４３が備えられている。凹所１４３にポリゴンミラー２６が配置され、底板１４１の凹所１４３以外の領域にレーザーユニット２０、コリメータレンズ２３、シリンドリカルレンズ２４及びｆθレンズ２８が配置されている。前側板１４２Ｆには、当該前側板１４２Ｆを上縁から中間部付近まで切り欠いて形成された窓部１４４が設けられている。図略の前記蓋体が装着された状態においても、当該窓部１４４はハウジング１０４Ｈの開口部となる。また、底板１４１の上面であって左側板１４２Ｌの近傍には、第１保持部材１４５及び第２保持部材１４６が備えられている。左側板１４２Ｌと第１保持部材１４５との間、及び左側板１４２Ｌと第２保持部材１４６との間には、それぞれ微小な隙間が設けられている。

レーザーユニット２０は、基板２１と、該基板の一方面に搭載された略円筒形状の半導体レーザー２２とを含む。半導体レーザー２２は、所定の波長のレーザー光（光線）を発する光源である。基板２１には、半導体レーザー２２及び該半導体レーザー２２を駆動する駆動回路部品がマウントされている。レーザーユニット２０は、基板２１が、第１保持部材１４５及び第２保持部材１４６と左側板１４２Ｌとの間に存在する前記隙間に挟み込まれるように、かつ半導体レーザー２２が第１保持部材１４５及び第２保持部材１４６の間に嵌り込むように、底板１４１の上面に取り付けられている。基板２１の前記隙間への嵌り込み位置を調整することで、レーザー光Ｂの照射位置の調整を行うことができる。

コリメータレンズ２３は、半導体レーザー２２から発せられ拡散するレーザー光Ｂを平行光若しくは平行に近い光に変換する。コリメータレンズ２３は、台座部２５を介して、底板１４１に接着剤で固定されている。

シリンドリカルレンズ２４は、前記平行光を主走査方向に長い線状光に変換してポリゴンミラー２６の反射面に結像させる。コリメータレンズ２３及びシリンドリカルレンズ２４は、ポリゴンミラー２６へレーザー光Ｂを入射させる入射光学系であって、本実施形態では斜入射の光学系の構成とされている。

ここで、シリンドリカルレンズ２４は、その入射面又は出射面のうちの少なくとも１つの面に、光学回折面が設けられていることが望ましい。一例として、入射面に弧状に湾曲したシリンドリカル面（屈折部）を備え、出射面に回折面が形成されたシリンドリカルレンズを用いることができる。前記光学回折面は、フレネルな回折格子であって、主走査方向にはパワーを持たない形状とされることが望ましい。これにより、温度変動に起因する回折効果の変化が主走査方向に影響することを防止できる。

ｆθレンズ２８は、後述する通り樹脂成型品にて形成される。この場合、環境温度が変化すると、ｆθレンズ２８の屈折率も変化し、これに伴い焦点位置が移動することになる。また、半導体レーザー２２に一般に温度特性を有し、環境温度が変化すると発光波長が変化して、焦点位置の変動をもたらす。シリンドリカルレンズ２４の光学回折面を設けることにより、環境温度の変化による発光波長の変化を利用して、環境温度の変化によるレンズ屈折率の変化に伴う焦点位置の移動を抑止（補正）することができる。

この点につき説明を加える。いま、光走査装置１０４の環境温度がｄｔだけ昇温した場合を考える。この昇温でｆθレンズ２８等のレンズの屈折率ｎはｄｎ／ｄｔだけ変化し、これに伴う焦点距離変化ｄφＩは、下記（Ａ）式の屈折率の関数として表現できる。なお、Ｌ（ｎ）は昇温に対する屈折率変化率を焦点距離変化に変換する係数であり、屈折率ｎの関数である。
ｄφＩ＝Ｌ（ｎ）ｄｎ／ｄｔ ・・・（Ａ）

一方、昇温ｄｔによって半導体レーザー２２の発振波長λもｄλ／ｄｔだけ変化する。この昇温ｄｔに伴う屈折と回折の焦点距離変化ｄφＬ、ｄφＤは、それぞれ下記（Ｂ）、（Ｃ）式を用いて、共に波長の関数として表すことができる。ここで、昇温ｄｔに対する発振波長λの変化率を焦点距離変化に変換する係数Ｌｗ（λ）及びＤｗ（λ）は、波長の関数である。
ｄφＬ＝Ｌｗ（λ）ｄλ／ｄｔ ・・・（Ｂ）
ｄφＤ＝Ｄｗ（λ）ｄλ／ｄｔ ・・・（Ｃ）

シリンドリカルレンズ２４の光学回折面を構成する回折格子は、下記（Ｄ）式を満たすように設計される。下記（Ｄ）式を満たす回折格子を用いることにより、環境変動（昇温ｄｔ）による副走査方向における倍率変化やピント変化が、当該回折格子の屈折及び回折による焦点距離変化で相殺される。従って、環境温度の変化による焦点位置の変化を抑止することができる。
ｄφＩ＋ｄφＬ＋ｄφＤ≒０ ・・・（Ｄ）

ポリゴンミラー２６は、正六角形の各辺に沿って反射面２６Ｒが形成された多面鏡である。ポリゴンミラー２６の中心位置には、ポリゴンモーター２７の回転軸２７Ｓが連結されている。ポリゴンミラー２６は、ポリゴンモーター２７が回転駆動されることによって、回転軸２７Ｓの軸回りに回転しつつ、半導体レーザー２２から発せられ、コリメータレンズ２３及びシリンドリカルレンズ２４を経て結像されたレーザー光Ｂを偏向走査する。

ｆθレンズ２８は、ｆθ特性を有するレンズであって、主走査方向に長尺のレンズである。ｆθレンズ２８は、窓部１４４とポリゴンミラー２６との間に配設され、ポリゴンミラー２６によって反射されたレーザー光Ｂを集光し、ハウジング１０４Ｈの窓部１４４を通して感光体ドラム１０３の周面１０３Ｓに結像させる。ｆθレンズ２８は、透光性樹脂材料を用いた金型モールド成形にて製造されている。

図３を参照して、ｆθレンズ２８は、ポリゴンミラー２６と対向しレーザー光Ｂが入射される入射面２８１（第１面）と、入射面２８１と反対側の面であってレーザー光Ｂが出射される出射面２８２（第２面）とを備える。レーザーユニット２０から発せられた光線は、上述のコリメータレンズ２３及びシリンドリカルレンズ２４からなる入射光学系を経てポリゴンミラー２６の反射面２６Ｒで反射された後、ｆθレンズ２８の入射面２８１に入射する。その後、光線は、出射面２８２から出射し、ドラム周面１０３Ｓに向かう。ポリゴンミラー２６の回転に伴い、レーザー光Ｂは、走査領域におけるマイナス（−）方向の軸外から、プラス（＋）方向の軸外に向けて、ドラム周面１０３Ｓ上を走査する。

このようなｆθレンズ２８において、本実施形態ではｆθレンズ２８の光軸方向の厚みを主走査方向において略均一化するための工夫が施されている。この点を図５に基づいて説明する。ｆθレンズ２８の主走査断面において、入射面２８１からｆθレンズ２８に入射する入射光線Ｂｉｎの光軸に平行な軸Ａｘに対する角度をθｉｎ、出射面２８２からドラム周面１０３Ｓに向けて出射する出射光線Ｂｏｕｔの光軸に平行な軸Ａｘに対する角度をθｏｕｔとする。そして、走査領域の全域において、次の（１）式の条件を満たすように、入射面２８１及び出射面２８２の面形状が定められている。
０．９＜θｉｎ／θｏｕｔ＜１．３ ・・・（１）

この構成によれば、θｉｎ／θｏｕｔが走査領域の全域において上記（１）式の条件を満たすことによって、ｆθレンズ２８の主走査断面における光軸方向のレンズ厚みが、レンズ端部において薄くならないようにすることができる。このことは、ｆθレンズ２８の光軸方向の厚みを、主走査方向において大きく変化させずに済むということに繋がる。つまり、ｆθレンズ２８の厚みを主走査方向において略均一化できるようになる。従って、ｆθレンズ２８を安定的に成形できるようになり、光学性能のロッド間ばらつきを低減できるようになる。

なお、ｆθレンズ２８のレンズ厚みを均一にすることを第１に考えるのであれば、θｉｎ／θｏｕｔ＝１とすれば良い。例えば、入射面２８１の曲率を持たせる一方で、出射面２８２はフラットな面とすれば良い。しかし、そのようなｆθレンズ２８は、レンズが大型化したり、走査領域全域に亘って良好な光学性能が得られなかったりするという問題が生じる。従って、本実施形態では、入射面２８１の曲率半径Ｒ１と出射面２８２の曲率半径Ｒ２とは、互いに異なるものとされる。

但し、曲率半径Ｒ１、Ｒ２を異ならせても、ｆθレンズ２８の光軸方向の厚みが、主走査方向の端部において大幅に薄くならないように、曲率半径Ｒ１、Ｒ２が選ばれる。図５を参照して、ｆθレンズ２８の主走査方向の中心における光軸方向のレンズ厚さをｄ１、主走査方向の端部における光軸方向のレンズ厚さをｄ２とするとき、下記（２）式の条件を満たすように入射面２８１及び出射面２８２の面形状を選ぶことが望ましい。
ｄ２＞０．７・ｄ１ 但し、ｄ２≦ｄ１ ・・・（２）
上記（２）式を満たすことにより、主走査方向の中心と端部とのレンズ厚さの差が小さくなり、走査レンズの生産性を一層向上させることができる。

＜実施例１＞
次に、上記実施形態に係る光走査装置１０４の要件を満たす走査光学系のコンストラクションデータの一例を、実施例１として示す。実施例１の結像光学系は、図３に示す通り、半導体レーザー２２側から順に、１枚のコリメータレンズ２３、１枚のシリンドリカルレンズ２４、及びドラム周面１０４Ｓ側に凸のメニスカスレンズからなる１枚のｆθレンズ２８が配置された構成である。また、実施例１の各レンズの光学性能及びｆθレンズ２８の面形状は表１の通りである。

表１において、Ｆｂはコリメータレンズ２３のバックフォーカスを表す。「ポリゴン−ｆθ距離」は、ｆθレンズ２８の入射面２８１とポリゴンミラー２６の反射面２６Ｒとの間の距離を、「ｆθ−像面距離」は、ｆθレンズ２８の出射面２８２と感光体ドラム１０３の周面１０３Ｓとの間の距離をそれぞれ表している。なお、表中のｆ、Ｆｂ、ｄ、「ポリゴン−ｆθ距離」、「ｆθ−像面距離」の単位はミリメートルである。また、表１において、「Ｒ１」欄は、ｆθレンズ２８の入射面２８１の面形状を、「Ｒ２」欄は出射面２８２の面形状を各々示している。なお、Ｒｍは主走査曲率半径、Ｒｓ０は副走査曲率半径、Ｋｙは主走査コーニック係数、Ｋｘは副走査コーニック係数、Ａｎ及びＢｎ（ｎは整数）は面形状の高次の係数を示している。因みに、本実施例では、ｆθレンズ２８の入射面２８１の主走査曲率半径（Ｒ１）＝２４．２９ｍｍ、出射面２８２の主走査曲率半径（Ｒ２）＝２２．８４ｍｍであり、０＜Ｒ２＜Ｒ１の関係を有している。勿論、０＜Ｒ２＜Ｒ１の関係を具備することは必須ではなく、上記（１）式の条件を満たしていれば良い。

入射面２８１及び出射面２８２の面形状は、面頂点を原点、周面１０３Ｓに向かう向きをｚ軸の正の方向とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用い、以下のサグ量を示す数式により定義する。但し、Ｚｍ（主走査方向）、Ｚｓ（副走査方向）は、高さＹの位置でのｚ軸方向の変位量（面頂点基準）、Ｙは、ｚ軸に対して垂直な方向の高さ（Ｙ²＝ｘ²＋ｙ²）、Ｃｍ＝１／Ｒｍ、Ｃｓ＝１／Ｒｓである。

図６は、上記実施例１のｆθレンズ２８の各像高における、角度比率θｉｎ／θｏｕｔの値を示すグラフである。図６から明らかな通り、θｉｎ／θｏｕｔは、走査領域の全域に亘って上記（１）式の範囲内である。図７は、実施例１のｆθレンズ２８の、主走査方向中心の光軸方向のレンズ厚みに対する、各像高におけるレンズ厚みの比率を示すグラフである。θｉｎ／θｏｕｔが上記（１）式の範囲内に設定された結果、レンズ中心部の厚みとレンズ端部に厚みとの比率は０．７８以上に抑えられ、レンズ厚み変化が少ないｆθレンズが得られていることが判る。

図８は、実施例の走査光学系を備えた光走査装置の主走査方向における像面湾曲を示すグラフである。図６から明らかな通り、主走査方向及び副走査方向の双方共、像面湾曲は低いレベルに抑制されており、実用上問題が無いことが確認された。

＜実施例２＞
シリンドリカルレンズ２３として、光学回折面（回折格子）を備えたシリンドリカルレンズを用いたことを除いては、先に表１に示した実施例１と同じコリメータレンズ２３、ｆθレンズ２８を用いて走査光学系を作成した。この実施例２では、シリンドリカルレンズの第２面（出射面）に回折格子を配置した。当該シリンドリカルレンズの緒元、及びシリンドリカルレンズの回折格子の位相項は次の表２の通りである。

前記回折格子の形状及び傾きは、次の位相関数式で表される。

但し、上式において、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は位相多項式の係数である。なお、座標軸の方向は、主走査方向をｙ、副走査方向をｘとする。

図９は、比較のために回折格子を備えないシリンドリカルレンズを用いた場合の、副走査方向の像面湾曲を示すグラフ、図１０は、実施例２の回折格子を備えたシリンドリカルレンズを用いた場合の、副走査方向の像面湾曲を示すグラフである。図９において、曲線３１は環境温度２５℃における像面湾曲を、曲線３２は５０℃における像面湾曲をそれぞれ示している。また、図１０において、曲線３３は２５℃における像面湾曲を、曲線３４は５０℃における像面湾曲をそれぞれ示している。

図９及び図１０における曲線３１、３３が示すように、環境温度２５℃においては、シリンドリカルレンズへの回折格子の形成有無に拘わらず、副走査方向の像面湾曲は許容範囲ΔＰ内に収まっている。一方、図９の曲線３２が示すように、回折格子を備えないシリンドリカルレンズを用いた走査光学系では、環境温度が５０℃に上昇すると、副走査方向の像面湾曲は許容範囲ΔＰの範囲外となっている。これは、走査光学系の構成部材（ｆθレンズ２８等）の屈折率が温度変化に伴って変化し、これにより焦点位置が変動したためと考えられる。

これに対し、図１０の曲線３４が示すように、回折格子を備えるシリンドリカルレンズを用いた走査光学系では、環境温度が５０℃に上昇しても、副走査方向の像面湾曲は殆ど変動なく、許容範囲ΔＰ内である。これは、走査光学系の構成部材の屈折率の温度変化に伴う焦点位置変動と、半導体レーザー２２の発光波長が温度変化に伴いシフトしたことに伴う焦点位置変動とがバランスされ、結果として焦点位置変動が抑制されたためと考えられる。

以上説明した本実施形態に係る光走査装置１０４によれば、上記（１）式を満たすことで、ｆθレンズ２８の光軸方向の厚みを、主走査方向において大きく変化させずに済み、ｆθレンズ２８を安定的に成形できる。また、図８に示した通り、像面湾曲の点でも優れている。従って、ｆθレンズ２８の生産性を良好にし、ｆθレンズ２８の光学性能の安定化を図ることができるとともに、結像性能にも優れた光走査装置１０４を提供できる。

１ プリンター（画像形成装置）
１０３ 感光体ドラム（像担持体）
１０３ｓ 周面（被走査面）
１０４ 光走査装置
２０ レーザーユニット（光源）
２３ コリメータレンズ（入射光学系の一部）
２４ シリンドリカルレンズ（入射光学系の一部）
２６ ポリゴンミラー（偏向体）
２８ ｆθレンズ（走査レンズ）
２８１ 入射面（第１面）
２８２ 出射面（第２面）

Claims (6)

1. 光線を発する光源と、
   前記光源から発せられる光線を反射して偏向走査させる偏向体と、
   前記光源から発せられる光線を前記偏向体に入射させる入射光学系と、
   前記偏向体と対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記偏向走査された前記光線を被走査面上に結像させる１枚の走査レンズと、を備え、
   主走査断面において、前記第１面から前記走査レンズに入射する入射光線の光軸に対する角度をθｉｎ、前記第２面から前記被走査面に向けて出射する出射光線の光軸に対する角度をθｏｕｔとするとき、走査領域の全域において、
   ０．９＜θｉｎ／θｏｕｔ＜１．３
   の条件を満たす、光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記走査レンズの主走査方向の中心における光軸方向のレンズ厚さをｄ１、主走査方向の端部における光軸方向のレンズ厚さをｄ２とするとき、
   ｄ２＞０．７・ｄ１ 但し、ｄ２≦ｄ１
   の条件を満たす、光走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   前記入射光学系はシリンドリカルレンズを含み、該シリンドリカルレンズの少なくとも１つの面に光学回折面が設けられている、光走査装置。
4. 静電潜像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の周面を前記被走査面として光線を照射する、請求項１〜３のいずれか記載の光走査装置と、
   を備える画像形成装置。
5. 光線を発する光源と、前記光源から発せられる光線を反射して偏向走査させる偏向体と、前記光源から発せられる光線を前記偏向体に入射させる入射光学系とを備える光走査装置に組み込まれる走査レンズであって、
   前記偏向体と対向する第１面と、
   前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
   前記偏向走査された前記光線を被走査面上に結像させる機能を備え、
   主走査断面において、前記第１面から前記走査レンズに入射する入射光線の光軸に対する角度をθｉｎ、前記第２面から前記被走査面に向けて出射する出射光線の光軸に対する角度をθｏｕｔとするとき、走査領域の全域において、
   ０．９＜θｉｎ／θｏｕｔ＜１．３
   の条件を満たす、走査レンズ。
6. 請求項５に記載の走査レンズにおいて、
   前記主走査方向の中心における光軸方向のレンズ厚さをｄ１、主走査方向の端部における光軸方向のレンズ厚さをｄ２とするとき、
   ｄ２＞０．７・ｄ１ 但し、ｄ２≦ｄ１
   の条件を満たす、走査レンズ。
   
   

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