JP3196709B2 - 走査レンズ及び光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査レンズ及び光
走査装置に係わり、特に、レーザ走査光学系にｆθレン
ズとして使用される１枚構成の走査レンズ及び、回転多
面鏡の反射面の回転方向に沿った幅よりも該回転多面鏡
に入射する光束の幅を大きくした、いわゆるオーバーフ
ィルドタイプのものであってこの走査レンズを備えた光
走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ビームを回転多面鏡によって主走査方
向に偏向し被走査面上を走査させる光走査装置として
は、回転多面鏡の反射面の回転方向に沿った幅（以下、
面幅と称す）を、回転多面鏡に入射する光ビームの主走
査方向に沿った幅よりも大きくした、いわゆるアンダー
フィルド（Ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｅｄ）タイプが一般的で
ある。

【０００３】ところで、レーザプリンタやデジタル複写
機等の画像記録装置では、画像記録の高速化及び高解像
化が常に要求されている。そして、上記のようなアンダ
ーフィルドタイプの光走査装置において、高速化等の要
求に応えるには回転多面鏡の回転速度を増やす方法、回
転多面鏡の面数を増やす方法がある。しかるに回転多面
鏡を回転駆動するモータの回転速度を増やすことは容易
ではない。また面幅を保ったまま回転多面鏡の面数を増
やすことは回転多面鏡の直径の大型化を招き、負荷が大
きく回転駆動することは困難である。

【０００４】そこで、回転多面鏡の大型化を防止しかつ
反射面の数を増やすために各反射面の面幅を光ビームの
幅よりも小さくした、いわゆるオーバーフィルド（Ｏｖ
ｅｒｆｉｌｌｅｄ）タイプの光学走査装置が採用されて
いる。

【０００５】このような光走査装置には、入射された光
束を主走査方向と対応する方向に等角速度で偏向させる
回転多面鏡等の偏向手段である偏向器と、走査レンズと
してのｆθレンズとが、使用されている。このｆθレン
ズは、偏向器で偏向された、主として半導体レーザ等を
光源とするレーザビームを、感光体ドラムや感光体ベル
ト等の被走査面上に光スポットとして集光させると共
に、この光スポットを被走査面上で略等速で移動させ
る、という２つの機能を持っている。

【０００６】さらに、ｆθレンズに、偏向されたレーザ
ビームによって形成される面と直交する偏向直交面内に
おいて、偏向器上の偏向点の位置と被走査面上の光スポ
ットの位置とを共役関係にする機能を持たせることがあ
る。そして、このｆθレンズは、偏向器のレーザビーム
入射側に配置されかつ副走査方向と対応する方向にレン
ズパワーを有するシリンドリカルレンズ等と共に、偏向
器の反射面の傾きを光学的に補正しかつ光スポットを略
円形にするための面倒れ補正光学系を構成している。

【０００７】尚、オーバーフィルドタイプの光走査装置
としては、特開平８−１７１０７０号公報、特開平９−
９６７７３号公報に、走査レンズである２枚組のｆθレ
ンズと被走査面に近い所に置かれたシリンドリカルミラ
ーとからなる光学系を有したものが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記オーバーフィルド
タイプの光走査装置は高速高解像に適した装置である
が、回転多面鏡の面数を増やしているため、アンダーフ
ィルドタイプと比較した場合に走査できる画角が狭く、
同じ走査幅を走査するためには長い焦点距離の光学系を
必要とし、光路が長く装置が大型になりやすい。

【０００９】上記オーバーフィルドタイプの光走査装置
を小型化するには、光路を折り曲げるミラーを増やす必
要があるが、従来の特開平８−１７１０７０号公報、特
開平９−９６７７３号公報に記載された複数の走査レン
ズおよびミラーからなる走査結像系は、構造が複雑で小
型化するための部品配置の自由度が少なくかつコスト高
となる欠点を有する。

【００１０】そして、アンダーフィルドタイプにおいて
は、簡素な光学系として１枚のｆθレンズのレンズ構成
のものが数多く提案されているが、オーバーフィルドタ
イプに適した１枚のｆθレンズが求められている。

【００１１】本発明は上記課題を解消するためになされ
たもので、高性能でかつ設計、製造が容易な１枚構成の
走査レンズ及びこの走査レンズを備えたオーバーフィル
ドタイプの光走査装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１による走査レン
ズは、入射された光束を所定方向に等角速度で偏向させ
る偏向手段と被走査面との間に配置され、等速で走査さ
れるように入射された光束を被走査面上に収束させる１
枚の走査レンズであって、前記偏向手段によって偏向さ
れた光束の主光線によって形成される偏向面内に位置し
かつ走査レンズの光軸と直交する回転軸を持ち、前記偏
向面と交わって形成される曲線が光軸近傍にて偏向手段
側に凸状の非円弧形状で、かつ前記偏向面と直交し光軸
を含む偏向直交面と交わって形成される曲線が偏向手段
側に凹状の円弧形状で形成された第１のレンズ面と、前
記偏向面内における形状が光軸近傍において被走査面側
に凸の非円弧形状で、かつ前記偏向直交面内における形
状が光軸近傍において被走査面側に凸の非円弧形状で形
成される第２のレンズ面と、を前記偏向手段側から順に
有し、前記第１のレンズ面の偏向面内の光軸近傍の曲率
半径をＲ１Ｍ、該第１のレンズ面の偏向直交面内での光
軸近傍の曲率半径をＲ１Ｓ、前記第２のレンズ面の偏向
面内の光軸近傍の曲率半径をＲ２Ｍ、該第２のレンズ面
の偏向直交面内での光軸近傍の曲率半径をＲ２Ｓ、走査
レンズの偏向面内における焦点距離をｆとし、曲率半径
の符号は入射光束が入射する側に凸の場合を正、入射光
束が進む側に凸の場合を負とするとき、前記第１のレン
ズ面及び前記第２のレンズ面が、 １．０＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４ −０．１＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．０８ を満たすように形成されている。

【００１３】請求項２による走査レンズは、請求項１の
走査レンズにおいて、前記第１のレンズ面は、光軸と第
１のレンズ面との交点を原点としかつ光軸方向をＺ軸と
するＹＺ平面を偏向面内に想定したとき、以下のＩ式で
表せる曲線を原点からＲ１Ｓ離れたＹ軸に平行な直線を
回転軸として回転させて得られる面であり、前記第２の
レンズ面は、光軸と第２のレンズ面との交点を原点とし
かつ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面内に想定
し、Ｘ軸を偏向直交面内に想定したとき、光軸方向の面
の位置Ｚが以下のII式で表せる曲面である。

【００１４】

【数５】

【００１５】ただし、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは
高次の係数である。

【００１６】

【数６】

【００１７】ただし、ＫＸは光軸を含む偏向直交面内に
おける円錐定数、ＫＹは光軸を含む偏向面内における円
錐定数、ＡＲ、ＢＲ、ＣＲ、ＤＲ、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、
ＤＰは高次の係数である。

【００１８】請求項３による光走査装置は、光束を射出
する光源と、回転軸と平行な複数の反射面を有しかつ入
射された光束を前記反射面により等角速度で偏向させて
被走査面側に射出する回転多面鏡と、前記光源から入射
された光束を前記回転多面鏡の複数の前記反射面にまた
がるように前記回転多面鏡によって偏向された光束の主
光線によって形成される偏向面と対応する方向に長い線
像として結像させる結像手段と、を有する光走査装置で
あって、前記回転多面鏡と前記被走査面との間に１枚の
走査レンズが配置され、この走査レンズの前記回転多面
鏡側のレンズ面が、前記偏向面内に位置しかつ走査レン
ズの光軸と直交する回転軸を持ち、前記偏向面と交わっ
て形成される曲線が光軸近傍にて回転多面鏡側に凸状の
非円弧形状で、かつ前記偏向面と直交し光軸を含む偏向
直交面と交わって形成される曲線が回転多面鏡側に凹状
の円弧形状とされた面とされ、この走査レンズの前記被
走査面側のレンズ面が、前記偏向面内における形状が光
軸近傍において被走査面側に凸の非円弧形状で、かつ前
記偏向直交面内における形状が光軸近傍において被走査
面側に凸の非円弧形状を有する非球面で形成され、略等
速度で走査されるように入射された光束を前記走査レン
ズが前記被走査面に収束させ、前記結像手段から前記回
転多面鏡に入射する光束の中心は前記偏向面内に在り、
前記回転多面鏡により偏向される光束の外側近傍から前
記回転多面鏡に入射させた。

【００１９】請求項３の発明の非球面は、請求項１の発
明で説明した非球面とすることができ、また、請求項３
の発明の走査レンズは請求項１の発明で説明した条件を
満たすように形成することができる。

【００２０】上記請求項１〜請求項５の発明の作用につ
いて以下に説明する。本発明の走査レンズは、１枚のレ
ンズで構成され、かつ１つの式で表現される回転軸対称
非球面と回転軸非対称非球面を備えている。本発明によ
れば、偏向面内の形状は２つの非円弧形状の曲線で形成
されており、円弧以外の曲線であるため、走査レンズを
円弧のみから構成したときの設計の自由度の制限による
結像性能の不足をこの２つの曲線の形状により改善し、
ｆθ特性及び主走査方向の像面湾曲を良好に補正するこ
とができる。

【００２１】さらに、偏向面内にて両凸形状とすること
により、各レンズ面のパワーを分散し曲率半径を緩やか
にすることが可能となり、レンズ中心厚を低減させかつ
レンズ小型化が可能となっている。

【００２２】また、走査レンズの偏向直交面内における
形状は一方の断面は円弧形状の曲線であり他方の断面形
状は非円弧形状から構成されている。このとき、第１の
レンズ面の偏向直交面内の曲率半径Ｒ１Ｓの絶対値を第
２のレンズ面の偏向直交面内の光軸近傍の曲率半径Ｒ２
Ｓより大きくすることにより、偏向点と非走査面の共役
関係を保ちながら像面湾曲を小さくすることが可能とな
る。

【００２３】１．０＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４の条件は、主
に主走査方向の性能を良好に保つための条件であり、下
限を越えると主走査方向の像面湾曲が大きくなり、ま
た、ｆθ特性が像が大きくなるほうに膨らみ、高次の非
球面によっても負のわい曲収差をもたせる補正が困難に
なる。上限を越えるとｆθ特性が像が小さくなるほうに
変化し、正のわい曲収差をもたせる補正が困難になる。
また、レンズ端部の余裕が減少し中心厚を大きくする必
要が生じ製造上好ましくない。

【００２４】−０．１＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．０８は上記
条件と逆の作用を持ち、下限を越えるとｆθ特性が像が
小さくなるほうに変化し、正のわい曲収差をもたせる補
正が困難になる。また、レンズ端部の余裕が減少し中心
厚を大きくする必要が生じ製造上好ましくない。上限を
越えると主走査方向像面湾曲が大きくなり、またｆθ特
性が像が大きくなるほうに膨らみ、高次の非球面によっ
ても負のわい曲収差をもたせる補正が困難になる。

【００２５】このような倒れ補正機能を有する１枚のｆ
θレンズによるオーバーフィルドタイプの走査装置にお
いては、回転多面鏡に入射する光束の中心は偏向面内に
在り回転多面鏡により偏向される光束の外側近傍から回
転多面鏡に入射させる。これにより、オーバーフィルド
タイプ固有の走査両端の光学性能の差を少なくすると共
に、必然的に発生する隣接面からの不要な戻り光による
光源の誤動作を防ぐことができる。

【００２６】アンダーフィルドタイプでは通常、隣接面
には光ビームは当たらず不要な戻り光は発生しないが、
反射面の面幅を光ビームの幅よりも小さくして隣接面に
光ビームが当たるオーバーフィルドタイプの装置におい
て、信頼性の高いものにするために、この構成は望まれ
る入射方法である。

【００２７】また、複数枚の走査レンズからなる装置で
は１枚目のレンズが回転多面鏡に近いところに配置され
ることが多く、回転多面鏡により偏向される光束の外側
近傍から回転多面鏡に入射させることは、レンズと光路
の干渉が生じ困難であり、好ましい入射方法が採用しに
くい。

【００２８】この１枚のｆθレンズを用いることによ
り、好ましい入射方法が採用できると同時に簡単な構成
の走査装置が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明に係る一実施の形態を図面
に基づき以下に説明する。

【００３０】本実施の形態の光走査装置は、図４に示す
ように、光源としての半導体レーザ１０を備えており、
この半導体レーザ１０のレーザビーム射出側には、半導
体レーザ１０から射出されたレーザビームを略平行レー
ザビームに整形するためのコリーメータ１２及びアパチ
ャ１４が、順に配置されている。コリメータ１２には球
面ガラスレンズを２枚貼り合わせたダブレットを使用し
ている。

【００３１】コリメータ１２のレーザビーム射出側に
は、副走査方向と対応する方向にレンズパワーを有し、
かつ略平行レーザビームを主走査方向（矢印で示す方
向）と対応する方向に長い線像として結像させる結像手
段であるシリンドリカルレンズ１６が配置されている。

【００３２】この線像の結像位置または結像位置の近傍
に反射面２０が位置するように、入射されたレーザビー
ムを反射して主走査方向と対応する方向に等角速度で偏
向させる回転多面鏡であるポリゴンミラー１８が配置さ
れている。このポリゴンミラー１８には反射面２０の面
数を１２面としたものが採用されており、入射されたレ
ーザビームの主走査方向と対応する方向の幅はポリゴン
ミラー１８の面幅の約３倍の大きさでありオーバフィル
ドタイプの走査を行う構成としている。

【００３３】そして、シリンドリカルレンズ１６とこの
ポリゴンミラー１８との間には、半導体レーザ１０から
射出されたレーザビームをポリゴンミラー１８方向に反
射するための折り返しミラー２４が配置されている。

【００３４】図５にはポリゴンミラー１８への光束入射
方法を示す。なお光束の幅は省略し中心光線のみを示し
ている。入射光束Ｌ1 と走査光束Ｌ2 との間をできるだ
け近接させて、ポリゴンミラー１８の主走査の反射面２
０に隣接する隣接面２１からの戻り光Ｌ4 が入射光束Ｌ
1 に重ならないように、すなわち半導体レーザ１０に向
かわないように構成している。

【００３５】この戻り光Ｌ4 の発生する角度βは、走査
光束Ｌ3 の角度αとポリゴンミラー１８の面数ｎから下
記の式により求められる。

【００３６】角度β＝１８０／ｎ−角度α 入射光束Ｌ1 の入射角度γは戻り光Ｌ4 の発生する角度
βより小さくなければならず、走査光束Ｌ2 の角度θに
近接させることが必要である。

【００３７】一方、ポリゴンミラー１８のレーザビーム
反射側には、プラスチックの非晶質ポリオレフィンで形
成された１枚の走査レンズであるｆθレンズ２２が配置
されている。そして、このｆθレンズ２２により、被走
査面である感光ドラム２６の表面に略円形の光スポット
が等速度で走査されるように収束される。

【００３８】本実施の形態によれば、半導体レーザ１０
から射出されたレーザビームは、ポリゴンミラー１８の
入射側に配置されるプレポリゴン光学系であるシリンド
リカルレンズ１６により、反射面２０上に主走査方向に
対応する方向に長い線像として結像される。このレーザ
ビームは、ポリゴンミラー１８により主走査方向と対応
する方向に等角速度で偏向され、ｆθレンズ２２により
感光ドラム２６上に主走査方向に等速度で走査される。
また、ｆθレンズ２２の作用で面倒れ補正が行われて副
走査方向のピッチむらが補正され、またシリンドリカル
レンズ１６の作用で感光ドラム２６上のビームスポット
は略円形になる。

【００３９】図１（ａ）は、ｆθレンズ２２の偏向面
（ポリゴンミラー１８により偏向されたレーザビームの
主光線が形成する平面）内におけるレンズ形状を示し、
図１（ｂ）は、偏向直交面（レンズの光軸を含みかつ偏
向面に直交する平面）内におけるレンズ形状を示してい
る。ｆθレンズ２２のポリゴンミラー１８側、すなわち
偏向手段側のレンズ面Ｓ１は回転軸対称の非球面（トー
リック非球面と称する）で形成され、ｆθレンズ２２の
感光ドラム２６側、すなわち被走査面側のレンズ面Ｓ２
は回転軸非対称の非球面（アナモフィック非球面と称す
る）で形成されている。

【００４０】このレンズ面Ｓ１の非球面は、図２（ａ）
に示すように、光軸Ａとレンズ面Ｓ１との交点を原点０
としかつ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面内に想
定し、Ｘ軸を偏向直交面内に想定したとき、以下のＩ式
で表せる曲線を、原点からＲ１Ｓ離れたＹ軸に平行な直
線を回転軸Ｒ１として回転させて得られる。図２（ｂ）
には回転軸Ｒ１の位置を示している。

【００４１】

【数７】

【００４２】ただし、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは
高次の係数である。このレンズ面Ｓ２の非球面は、図３
（ａ）に示すように、光軸Ａとレンズ面Ｓ２との交点を
原点Ｏとしかつ光軸方向をＺ軸とするＺＹ平面を偏向面
内に想定し、Ｘ軸を偏向直交面内に想定したとき、光軸
方向の面の位置Ｚを求める以下のII式で表せる曲面であ
る。

【００４３】

【数８】

【００４４】ただし、ＫＸは光軸を含む偏向直交面内に
おける非円弧形状の円錐定数、ＫＹは光軸を含む偏向面
内における非円弧形状の円錐定数、ＡＲ、ＢＲ、ＣＲ、
ＤＲ、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰは高次の係数である。

【００４５】この面は偏向面内、すなわちＸ＝０の面内
においては

【００４６】

【数９】

【００４７】同様に偏向直交面内、すなわちＹ＝０の面
内においては

【００４８】

【数１０】

【００４９】と表現できる。それぞれは通常の非球面を
表現する式の形をしている。またＸ＝０、Ｙ＝０以外の
平面内での形状は、図３（ｂ）で示す断面の方向で考え
ると、Ｘ＝Ｒｃｏｓθ、Ｙ＝Ｒｓｉｎθ、Ｚ＝Ｚを代入
し円柱座標に変換することにより、次のように表現でき
る。

【００５０】

【数１１】

【００５１】Ｒを外に出して整理すると

【００５２】

【数１２】

【００５３】Ｒ方向断面内にて通常の非球面の形式であ
る。さらに、本実施の形態の１枚のｆθレンズでｆθ特
性、結像特性のバランスをとるためには、下記の条件を
満たすようｆθレンズを設計するのが好ましい。

【００５４】１．０＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４ −０．１＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．０８ 以下にＡ３用紙の短手方向（２９７ｍｍ）走査に適した
走査レンズおよび走査装置の具体的な実施例を示す。

【００５５】表１に、非晶質ポリオレフィンを使用して
作成した本実施の形態のｆθレンズ２２の各部の寸法、
Ｒ１Ｍ／ｆ及びＲ２Ｓ／ｆの値を示す。

【００５６】表１において、ｎは非晶質ポリオレフィン
の屈折率、ｄ１はレンズ面Ｓ１、Ｓ２間の光軸上の間
隔、ｄ０はポリゴンミラー１８の反射面２０からｆθレ
ンズ２２のポリゴンミラー１８側のレンズ面Ｓ１までの
光軸上の距離、ｄ２はｆθレンズ２２の感光ドラム２６
側のレンズ面Ｓ２から感光ドラム２６の表面までの光軸
上の距離（ｄ０、ｄ１、ｄ２については図１（ａ）を参
照）、ｆ（ｆｏｃａｌｌｅｎｇｔｈ）は偏向面内におけ
るｆθレンズ２２の焦点距離、θは最大画角、λはレー
ザビームの波長である。

【００５７】また、各部の寸法の単位は、円錐係数Ｋ
Ｘ、ＫＹ、Ｋ、係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＡＲ、ＢＲ、Ｃ
Ｒ、ＤＲ、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰ、屈折率ｎ、最大画
角θ、波長λを除き、ｍｍである。

【００５８】図６には本実施例の実装寸法を示す。なお
光束の幅は省略し中心光線のみを示している。ポリゴン
ミラー１８の回転中心１８Ａから反射面２０までの距離
は１２．５ｍｍ、ポリゴンミラー１８への入射光束Ｌ1
は光軸方向から３５°の角度で入射させたものである。
入射光束は偏向直交面内においては反射面２０近傍に収
束する光束であり、偏向面内では略平行光束に近いゆる
い収束光である。

【００５９】本実施例においては、１８４５ｍｍだけポ
リゴンミラー１８の反射面２０からｆθレンズの方向に
はなれた点に収束するいわゆる収束光を焦点距離６０ｍ
ｍのコリメータ１２により発生させている。シリンドリ
カルレンズ１６の焦点距離は２５０ｍｍとしている。

【００６０】表１に示したｆθレンズの像面湾曲を図７
に示し、ｆθ特性を理想からの位置ずれ量で表して図８
に示す。図７の破線は主走査方向の像面湾曲であり、実
線は副走査方向の像面湾曲である。ｆθ特性の基準とな
る仮想焦点距離は４０１．０７０４５６６ｍｍである。

【００６１】図７及び図８から理解されるように、像面
湾曲は良好に補正されている。また、ｆθ特性を示す理
想からの位置ずれ量は０．２ｍｍ程度以内であり、良好
な結果が得られている。

【００６２】尚、特開平０８−１９００６２号公報にお
いて偏向器であるポリゴンミラー側にアナモフィック非
球面、被走査面側にトーリック非球面を配した１枚ｆθ
レンズが開示されているが、回転多面鏡の面数が多く、
焦点距離が長いオーバフィルドタイプの装置に、この組
合せを適用した場合には、図７及び図８に示す良い性能
は得られない。

【００６３】本発明に示すように偏向器であるポリゴン
ミラー１８側にトーリック非球面、被走査面である感光
ドラム２６側にアナモフィック非球面を配したことによ
り初めて良い性能が得られたものである。

【００６４】

【表１】 f=479.6077 θ=24 ° λ=785nm n=1.519139 d0=135 R1M=578.81994 R1S=-165.17181 d1=20 K=-1.753385 A=-0.143432 ×10^-8 B=-0.406109 ×10^-11 C=0.240433×10^-15 D=0.401026×10^-20 R2M=-431.77344 R2S=-43.01387 d2=360 KY=-5.564816 KX=-0.857166 AR=0.226619 ×10^-7 AP=-0.107239×10¹ BR=-0.729381×10^-12 BP=0.561927 CR=-0.204952×10^-14 CP=-0.545054 DR=0.145345 ×10 ^-19 DP=0.783257 ×10^-1 R1M/f=1.2069 R2S/f=-0.08969 なお、上記では、プラスチックの非晶質ポリオレフィン
で形成する例について説明したが、他のプラスチック材
料、たとえばアクリル、ポリカーボネイト等、またはガ
ラスで形成しても良い。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
性能でかつ設計、製造が容易な１枚構成の走査レンズを
提供することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施の形態のｆθレンズの偏向面内に
おける形状を示す断面図であり、（ｂ）は実施の形態の
ｆθレンズの偏向直交面内における形状を示す断面図で
ある。

【図２】本実施の形態のｆθレンズのポリゴンミラー側
の面形状を説明するための説明図である。

【図３】本実施の形態のｆθレンズの感光ドラム側の面
形状を説明するための説明図である。

【図４】本実施の形態を示す斜視図である。

【図５】発生する戻り光を示す説明図である。

【図６】本実施例の偏向面内における実装寸法を示す断
面図である。

【図７】実施例の像面湾曲を示す収差図である。

【図８】実施例のｆθ特性を示す収差図である。

【符号の説明】

１０ 半導体レーザ １２ コリメータ １６ シリンドリカルレンズ １８ ポリゴンミラー ２２ ｆθレンズ ２６ 感光ドラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射された光束を所定方向に等角速度で
   偏向させる偏向手段と被走査面との間に配置され、等速
   で走査されるように入射された光束を被走査面上に収束
   させる１枚の走査レンズであって、 前記偏向手段によって偏向された光束の主光線によって
   形成される偏向面内に位置しかつ走査レンズの光軸と直
   交する回転軸を持ち、前記偏向面と交わって形成される
   曲線が光軸近傍にて偏向手段側に凸状の非円弧形状で、
   かつ前記偏向面と直交し光軸を含む偏向直交面と交わっ
   て形成される曲線が偏向手段側に凹状の円弧形状で形成
   された第１のレンズ面と、 前記偏向面内における形状が光軸近傍において被走査面
   側に凸の非円弧形状で、かつ前記偏向直交面内における
   形状が光軸近傍において被走査面側に凸の非円弧形状で
   形成される第２のレンズ面と、 を前記偏向手段側から順に有し、 前記第１のレンズ面の偏向面内の光軸近傍の曲率半径を
   Ｒ１Ｍ、該第１のレンズ面の偏向直交面内での光軸近傍
   の曲率半径をＲ１Ｓ、前記第２のレンズ面の偏向面内の
   光軸近傍の曲率半径をＲ２Ｍ、該第２のレンズ面の偏向
   直交面内での光軸近傍の曲率半径をＲ２Ｓ、走査レンズ
   の偏向面内における焦点距離をｆとし、曲率半径の符号
   は入射光束が入射する側に凸の場合を正、入射光束が進
   む側に凸の場合を負とするとき、 前記第１のレンズ面及び前記第２のレンズ面が、 １．０＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４ −０．１＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．０８ を満たすように形成されている走査レンズ。
2. 【請求項２】 前記第１のレンズ面は、光軸と第１のレ
   ンズ面との交点を原点としかつ光軸方向をＺ軸とするＹ
   Ｚ平面を偏向面内に想定したとき、以下のＩ式で表せる
   曲線を原点からＲ１Ｓ離れたＹ軸に平行な直線を回転軸
   として回転させて得られる面であり、 前記第２のレンズ面は、光軸と第２のレンズ面との交点
   を原点としかつ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面
   内に想定し、Ｘ軸を偏向直交面内に想定したとき、光軸
   方向の面の位置Ｚが以下のII式で表せる曲面である、請
   求項１の走査レンズ。 【数１】 ただし、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは高次の係数で
   ある。 【数２】 ただし、ＫＸは光軸を含む偏向直交面内における円錐定
   数、ＫＹは光軸を含む偏向面内における円錐定数、Ａ
   Ｒ、ＢＲ、ＣＲ、ＤＲ、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰは高次
   の係数である。
3. 【請求項３】 光束を射出する光源と、 回転軸と平行な複数の反射面を有しかつ入射された光束
   を前記反射面により等角速度で偏向させて被走査面側に
   射出する回転多面鏡と、 前記光源から入射された光束を前記回転多面鏡の複数の
   前記反射面にまたがるように前記回転多面鏡によって偏
   向された光束の主光線によって形成される偏向面と対応
   する方向に長い線像として結像させる結像手段と、 を有する光走査装置であって、 前記回転多面鏡と前記被走査面との間に１枚の走査レン
   ズが配置され、 この走査レンズの前記回転多面鏡側のレンズ面が、前記
   偏向面内に位置しかつ走査レンズの光軸と直交する回転
   軸を持ち、前記偏向面と交わって形成される曲線が光軸
   近傍にて回転多面鏡側に凸状の非円弧形状で、かつ前記
   偏向面と直交し光軸を含む偏向直交面と交わって形成さ
   れる曲線が回転多面鏡側に凹状の円弧形状とされた面と
   され、 この走査レンズの前記被走査面側のレンズ面が、前記偏
   向面内における形状が光軸近傍において被走査面側に凸
   の非円弧形状で、かつ前記偏向直交面内における形状が
   光軸近傍において被走査面側に凸の非円弧形状を有する
   非球面で形成され、 略等速度で走査されるように入射された光束を前記走査
   レンズが前記被走査面に収束させ、 前記結像手段から前記回転多面鏡に入射する光束の中心
   は前記偏向面内に在り、前記回転多面鏡により偏向され
   る光束の外側近傍から前記回転多面鏡に入射させた光走
   査装置。
4. 【請求項４】 前記走査レンズの前記回転多面鏡側のレ
   ンズ面とされる第１のレンズ面は、光軸と該レンズ面と
   の交点を原点としかつ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を
   偏向面内に想定したとき、以下のＩ式で表せる曲線を原
   点からＲ１Ｓ離れたＹ軸に平行な直線を回転軸として回
   転させて得られる面であり、 前記走査レンズの前記被走査面側のレンズ面とされる第
   ２のレンズ面は、光軸と該レンズ面との交点を原点とし
   かつ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面内に想定
   し、Ｘ軸を偏向直交面内に想定したとき、光軸方向の面
   の位置Ｚは以下のII式で表せる曲面である、請求項３の
   光走査装置。 【数３】 ただし、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは高次の係数で
   ある。 【数４】 ただし、ＫＸは光軸を含む偏向直交面内における円錐定
   数、ＫＹは光軸を含む偏向面内における円錐定数、Ａ
   Ｒ、ＢＲ、ＣＲ、ＤＲ、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰは高次
   の係数である。
5. 【請求項５】 前記第１のレンズ面の偏向面内の光軸近
   傍の曲率半径をＲ１Ｍ、該第１のレンズ面の偏向直交面
   内での光軸近傍の曲率半径をＲ１Ｓ、前記第２のレンズ
   面の偏向面内の光軸近傍の曲率半径をＲ２Ｍ、該第２の
   レンズ面の偏向直交面内での光軸近傍の曲率半径をＲ２
   Ｓ、走査レンズの偏向面内における焦点距離をｆとし、
   曲率半径の符号は入射光束が入射する側に凸の場合を
   正、入射光束が進む側に凸の場合を負とするとき、 前記第１のレンズ面及び前記第２のレンズ面が、 １．０＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４ −０．１＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．０８ を満たすように形成されている請求項４の光走査装置。