JP3478491B2 - 走査結像レンズ・光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、走査結像レン
ズ、光走査装置および画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置は、デジタル複写装置や光プ
リンタ、光製版装置やファクシミリ装置等の「画像形成
装置」に関連して広く知られ、また実施されている。光
走査装置の書き込み密度は高密度化の一途をたどり、１
２００ｄｐｉ．１６００ｄｐｉ、あるいはそれ以上の書
き込み密度の実現が意図されている。このような高密度
書き込みを実現するには、スポット径の小さい光スポッ
トを形成する必要があることは当然であるが、光スポッ
トの良質性や安定性も欠くことができない。光スポット
の安定性は「被走査面上におけるスポット径の像高によ
る変化」が極めて小さく安定していることを言い、光ス
ポットの良質性は「光スポットの光強度分布が単純な一
山形状で、複雑な裾野形状を持たない」ことをいう。こ
のような、小径かつ良質で安定性のよい光スポットを実
現するためには、偏向光束を被走査面上に光スポットと
して結像させる走査結像光学系が高性能であることを要
する。スポット径を変動させる要因としては、周知の如
く「走査結像光学系における像面湾曲」があり、像面湾
曲を良好に補正した走査結像光学系は従来から多数のも
のが提案されている。また、走査結像光学系における光
学倍率が、光スポットの像高に対して一定していること
も重要である。しかし、小径で安定した良質な光スポッ
トを形成するためには、像面湾曲や光学倍率といった幾
何光学的な光学性能の補正のみでは不充分であり、波動
光学的な波面収差を「各像高間で一定に設定する」こと
が重要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は光走査装置
において、走査結像光学系における像面湾曲や光学倍率
とともに「瞳上の波面収差」を良好に補正することによ
り、小径で安定した良好な光スポットによる高密度で良
好な光走査を実現することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の走査結像レン
ズは「偏向器により偏向される光束を、被走査面上に光
スポットとして集光させる走査結像レンズ」である。
なお、以下の説明において、走査結像レンズを構成する
２以上のレンズの個々につき、その入射側面（偏向器側
の面）を第１面、射出側面（被走査面側の面）を第２面
と称する。また、走査結像レンズのレンズ面を、偏向器
側から被走査面側に向かって、面番号で１連に呼ぶとき
は「１面、２面、３面、…」のように表す。 請求項１
記載の走査結像レンズは、以下の如き特徴を有する。
即ち、走査結像レンズは「偏向器側から被走査面側に向
かって、レンズ：Ｌ１，Ｌ２を配して成る、２枚玉構
成」である。 これらレンズの「主走査断面（レンズ光
軸を含み、主走査方向に平行な仮想的な平断面）内にお
ける形状」は、偏向器側のレンズＬ１では、両面とも凸
形状で、「少なくとも１つの面」が非円弧であり、被走
査面側のレンズＬ２では、第１面が凸形状で、「少なく
とも１つの面」が非円弧である。 そして、走査結像レ
ンズは「少なくとも２つの特殊トロイダル面」を有す
る。「特殊トロイダル面」は、副走査断面（主走査方向
に直交する仮想的な平断面）内の曲率が、主走査方向に
おいて変化するトロイダル面である。 また、レンズ：
Ｌ１，Ｌ２共に、副走査断面内の光軸近傍の形状は「偏
向器側が凹で、被走査面側が凸のメニスカス形状」であ
る。なお、後述のように、この発明の走査結像レンズを
構成するレンズのうちには「面形状が対称軸を持たな
い」ものもある。したがって、この明細書におけるレン
ズの光軸は、レンズ面を特定する解析的表現において、
通常の光軸に対応する方向の基準軸を言うものとする。
上記請求項１記載の走査結像レンズは、偏向器による
偏向の基点から被走査面に至る光路における、副走査方
向の光軸上の横倍率：β_０が、条件： （１） ０．５＜｜β_０｜＜１．５ を満足することが好ましく（請求項２）、請求項１また
は２記載の走査結像レンズは、上記横倍率：β_０と、任
意像高における副走査方向の横倍率：βｈとが、条件： （２） ０．９＜｜βｈ／β_０｜＜１．１ を満足することが好ましい（請求項３）。

【０００５】 また、上記請求項１〜３の任意の１に記
載の走査結像レンズにおける「特殊トロイダル面のうち
少なくとも１面」は、主走査断面内が非円弧で、且つ、
副走査断面内が非円弧形状を有し、副走査断面内の非円
弧形状が、主走査方向の座標：Ｙに応じて変化し、各座
標：Ｙにおける非円弧形状が、被走査面上の波面収差を
補正するように定めることができ（請求項４）、特殊ト
ロイダル面の少なくとも１面は「副走査断面内の曲率
が、主走査方向において、光軸に対して非対称に変化す
る」ものであることが出来る（請求項５）。 請求項１
〜５の任意の１に記載の走査結像レンズにおいては、レ
ンズ：Ｌ１，Ｌ２は共に、主走査断面内において正のパ
ワーをもち、レンズ：Ｌ１の第２面の、主走査断面内の
光軸上の曲率半径：Ｒｍ２、レンズ：Ｌ２の第１面の、
主走査断面内の光軸上の曲率半径：Ｒｍ３が、条件： （３） ０．１＜｜Ｒｍ２／Ｒｍ３｜＜０．５ を満足することが好ましく（請求項６）、請求項１〜６
の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、レンズ：
Ｌ１の第２面の、副走査断面内の光軸上の曲率半径：Ｒ
ｓ２、レンズ：Ｌ２の第２面の、副走査断面内の光軸上
の曲率半径：Ｒｓ４が、条件： （４） ０．０５＜｜Ｒｓ４／Ｒｓ２｜＜０．５ を満足することが好ましい（請求項７）。 請求項１〜
７の任意の１に記載の走査結像レンズは、「副走査断面
内の曲率が、主走査方向において、光軸に対して非対称
に変化する特殊トロイダル面」を少なくとも２面有し、
該特殊トロイダル面を、レンズ：Ｌ１，Ｌ２が「少なく
とも１面ずつ」有することが出来る（請求項８）。

【０００６】 この発明の光走査装置は「光源側からの
光束を偏向器により偏向させ、偏向された光束を、走査
結像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光さ
せ、被走査面の光走査を行う光走査装置」である。 請
求項９記載の光走査装置は、走査結像レンズとして請求
項１〜８の任意の１に記載のものを用いることを特徴と
する。 上記偏向器としては、回転多面鏡や回転２面
鏡、回転単面鏡等「偏向反射面を有するもの」を用いる
ことができるが、その場合、光源側からの光束を、シリ
ンドリカルレンズやシリンドリカル凹面鏡等の「線像結
像光学系」により、上記偏向反射面近傍に「主走査方向
に長い線像」として結像させることができる（請求項１
０）。このようにすることにより、偏向器の「面倒れ」
を補正できる。 光源としては、半導体レーザを好適に
用いることができ、光源から放射される光束をカップリ
ングレンズにより「実質的な平行光束」とすることがで
きる（請求項１１）。勿論、カップリングレンズにより
カップリングされた光束を「発散光束もしくは収束光
束」となるようにしてもよい。 上記請求項９または１
０または１１記載の光走査装置において、被走査面上に
集光される光スポットの、１／ｅ^２強度のＬＳＦ（ライ
ン・スプレッド・ファンクション）によるスポット径を
「主・副走査方向ともに５０μｍ以下」に設定すること
が出来る（請求項１２）。 即ち、被走査面上における
光スポットの像高位置において、主走査方向にη、副走
査方向にζの座標を取り、２次元のガウス分布として近
似される光スポットの強度分布をＦ（ζ、η）とし、強
度分布：Ｆ（ζ、η）の積分： ∫Ｆ（ζ、η）ｄη＝Ｐ（ζ）とし、このＰ（ζ）の最
大値を１に規格化したとき、Ｐ（ζ）が１／ｅ^２以上と
なる「ζの領域幅」を持って、副走査方向のスポット径
とするのである。主走査方向についても同様である。
この発明の画像形成装置は「潜像担持体に光走査により
潜像を形成し、形成された潜像を可視化して所望の記録
画像を得る画像形成装置」である。 請求項１３記載の
画像形成装置は「潜像担持体を光走査する光走査装置と
して、前記請求項９〜１２の任意の１に記載の光走査装
置を用いる」ことを特徴とする。

【０００７】 この場合において、潜像担持体として光
導電性の感光体を用い、その均一な帯電と光走査とによ
り静電潜像を形成し、形成された潜像をトナー画像とし
て可視化するように出来る（請求項１４）。トナー画像
は、シート状の記録媒体（転写紙やオーバヘッドプロジ
ェクタ用のプラスチックシート等）に定着される。 請
求項１３記載の画像形成装置において、像担持体として
は、例えば銀塩写真フィルムを用いることができる。こ
の場合、光走査装置による光走査により形成された潜像
は「通常の銀塩写真プロセスの現像手法」で可視化で
き、このような画像形成装置は例えば「光製版装置」
や、ＣＴスキャン等の結果を銀塩フィルムに出力する
「医療用の画像記録装置」等として実施できる。 また
請求項１４記載の画像形成装置は、具体的にはレーザプ
リンタやレーザプロッタ、デジタル複写機、ファクシミ
リ装置等として実施できる。 小径で良質な安定した光
スポットの形成には、走査結像レンズが、以下の如き条
件を満足することが必要となる。 （１） 主走査方向、副走査方向の像面湾曲が良好に補
正されていること （２） 波面収差が良好に補正されていること （３） 光学倍率が各像高で一定していること 請求項１の走査結像レンズは上記の如く、２枚のレンズ
により構成され、主走査断面内において、偏向器側のレ
ンズが両面とも凸形状であり少なくとも１つの面が非円
弧であり、被走査面側のレンズの第１面が凸形状であり
少なくとも１つの面が非円弧である。また、特殊トロイ
ダル面を少なくとも１面有する。 このように、走査結
像レンズの「被走査面側のレンズの第１面（入射面）」
が主走査断面内で偏向器側に凸となっているため、被走
査面側のレンズにおいて、「レンズ周辺での副走査断面
内の曲率半径を小さくし過ぎる」ことがなく、光学倍率
を全像高に対して一定にすることができる。 副走査断
面内の曲率半径が小さくなりすぎると、特に周辺像高に
おいて波面収差を発生しやすい。 上記レンズ形状であ
ると、偏向器側のレンズ（の特に第１面）で発生するコ
マ収差と、被走査面側のレンズで発生するコマ収差の符
号が逆転する（コマ収差の傾きが逆のため）ので、コマ
収差同士が打ち消しあい、波面収差を良好に補正するこ
とができる。

【０００８】また、主走査断面内において、偏向器側の
レンズと被走査面側のレンズが、少なくとも１面ずつ非
円弧を有するため、主走査方向の像面湾曲の良好な補正
が可能である。なお、後述する実施例１，２では、最も
被走査面側にある面（最も被走査面側にあるレンズの第
２面）の主走査断面内の形状を凹形状としているが、こ
の面の主走査断面内の形状は、凸形状とすることも平面
とすることもできる。即ち、被走査面側のレンズの「主
走査断面内の形状」は、両凸あるいは凸平、さらにはメ
ニスカス形状とすることができる。また、実施例１，２
とも、カップリングレンズからの射出光束は「平行光
束」としているが、発散光束でも収束光束でも同等の性
能を得ることができる。条件（１）の上限を超えると、
走査結像レンズの結像倍率が高くなるため、像面上でス
ポット径を小径化しようとする場合、副走査方向の出射
瞳径が大きくなりすぎ、波面収差を瞳上全体で補正する
ことが困難となる。また、カップリングレンズのＮＡを
向上させる必要も生じる。さらに、環境変動やレンズの
取り付け精度誤差に起因する像面位置変動が大きくなり
易く、スポット径の小径化が困難となる。条件（１）の
下限を超えると、倍率が低くなりすぎ、拡大系に比べる
とアパーチャ径が小さくなるので波面収差の補正上は有
利であるが、被走査面側への光伝達効率が低くなり、高
速書込が難しくなる。請求項１記載の走査結像レンズを
用いると、スポット径となるべき「ビームウェスト径」
は走査結像レンズの横倍率の変動に略比例して変動する
ので、スポット径の安定した光スポットを得るために
は、走査結像レンズの各像高毎の横倍率を均一化するこ
とが重要である。条件（２）は、上記横倍率の「変動の
許容範囲」を定める条件である。この発明の走査結像レ
ンズは「特殊トロイダル面」を２面含んでいる。特殊ト
ロイダル面では、副走査断面内の曲率が主走査方向に変
化するので、副走査方向の前・後側主点の位置を、主走
査方向において自在に変化させることができ、これによ
り像高毎の倍率を一定に保ち、安定性のよい光スポット
の実現が可能になる。なお、ここで説明した特殊トロイ
ダル面の副走査断面内の形状は、円弧形状でも非円弧形
状でも良い。後述の実施例１，２では、第１レンズ（偏
向器側のレンズ）と第２レンズ（被走査面側のレンズ）
のベンディングによる主点位置の設定により、横倍率を
一定としている。

【０００９】 上記の条件（２）は「マルチビーム走査
装置」においても有利な条件であり、像高毎の倍率を一
定にすることにより、走査線ピッチ間隔（例えば１２０
０ｄｐｉ、隣接走査の場合は２１．２μｍ）を良好に保
つことができる。 請求項４記載の走査結像レンズで
は、上述の如く、特殊トロイダル面の少なくとも１面
が、主走査断面内の形状が非円弧で、副走査断面内の形
状は非円弧形状で且つ主走査対応方向の座標：Ｙに応じ
て変化し、各座標：Ｙに対する非円弧形状が「被走査面
上の波面収差を補正する」ように定められているので、
走査の各像高ごとに主走査方向・副走査方向共に、像面
湾曲を良好に補正しつつ各像高毎に瞳上の波面収差を確
実に補正でき、小径で安定性の良い良質の光スポットを
得ることが可能となる。 後述の実施例１，２、３で
は、被走査面側のレンズの第２面（出射面）に「副走査
断面内の形状が非円弧形状で、且つ、非円弧形状が主走
査方向に非対称的に変化する特殊トロイダル面」を配し
ているが、このような特殊トロイダル面を他の面に配し
ても良い。 偏向器としては回転多面鏡が一般的である
が、回転多面鏡では「偏向反射面の回転中心が偏向反射
面内に無い」ので、偏向反射面による偏向光束の偏向の
起点が、偏向反射面の回転と共に変動して光学的なサグ
が発生し、特に副走査方向の像面湾曲劣化の原因とな
る。 上記請求項５記載の走査結像レンズのように、特
殊トロイダル面の副走査断面内の曲率を、主走査方向に
関して「光軸に対し非対称」とすることにより、上記サ
グによる像面湾曲の劣化を有効に補正し、安定した光ス
ポットを得ることが可能になる。 従来、５０μｍ以下
の小径の光スポットを得ようとすると、波面収差・像面
湾曲・等速度性（ｆθ特性）・光学倍率などの光学特性
が厳しくなるため、必要な光学特性を実現するために３
枚以上のレンズを必要としていたが、この発明の走査結
像レンズのような構成とすることにより、請求項１記載
の走査結像レンズのように、２枚玉構成で小径且つ安定
性の良い光スポットを得ることが可能である。

【００１０】 請求項１記載の走査結像レンズのよう
に、レンズ：Ｌ１，Ｌ２とも、副走査断面内において
「光軸上の形状を、偏向器側が凹、被走査面側が凸の、
正パワーのメニスカスレンズ」形状とすることにより、
主点を前に繰り出すことが容易となり、倍率一定の構成
をとることが容易になる。 またレンズ：Ｌ１，Ｌ２
共、正パワーとするので「各面の副走査断面内の曲率半
径」を大きく設定でき、倍率を一定にしつつ波面収差を
良好に補正することができる。 請求項６記載の走査結
像レンズにおいて、条件（３）の上限を超えると、レン
ズ：Ｌ２の中心肉厚が厚くなり、且つ、コバを確保する
ことが難しくなる。下限を超えると、等速度性（ｆθ特
性・リニアリティ）と主走査方向の像面湾曲を良好に補
正することが難しくなる。 請求項７記載の走査結像レ
ンズにおいて、条件（４）の上限を越えると波面収差の
劣化が大きくなり、小径で良好な光スポットに絞り込む
ことが難しくなる。また、下限を越えると倍率を一定に
保つことが難しくなる。 上述のように、請求項５記載
の走査結像レンズの構成により、サグの影響を良好に補
正することができ、請求項８記載の走査結像レンズのよ
うに「副走査断面内の近軸曲率を主走査方向に沿って非
対称に設定」した面（非対称面）を２面以上用いること
により、副走査方向の像面湾曲と光学倍率の両者を良好
に補正できる。ここで、同じレンズ内で上記「非対称
面」を用いるよりも、離れた面に非対称面を設定する方
が効果が大きい。

【００１１】 請求項１５記載の走査結像レンズは、以
下の特徴を有する。 即ち、この走査結像レンズは「偏
向器側から被走査面側に向かって、レンズ：Ｌ１，Ｌ２
を配して成る２枚玉構成」である。 偏向器側のレンズ
Ｌ１は、主走査断面内において「正のパワーを持ち、少
なくとも１面が非円弧」である。 被走査面側のレンズ
Ｌ２は、主走査断面内において「第１面が凸形状で、少
なくとも１面が非円弧」である。 そして、この走査結
像レンズは「副走査断面内の曲率が、主走査方向におい
て変化する特殊トロイダル面」を、少なくとも２面有す
る。 そして、偏向器側のレンズ：Ｌ１と被走査面側の
レンズ：Ｌ２の間隔をＸ３、被走査面側のレンズの肉厚
をＸ４とするとき、これらは、条件：（５） ０．１０＜Ｘ４／Ｘ３＜０．３０ を満足する。 条件（５）の上限の０．３０を越える
と、被走査側のレンズ：Ｌ２が厚くなり易く、該レンズ
をプラスチック化する場合「成形時に表面や内部に歪み
が発生し易く」なり、波面収差を劣化させる虞れがあ
る。また、下限の０．１０を越えると、レンズ：Ｌ２の
肉厚が薄くなりすぎて、主走査方向の像面湾曲・ｆθ特
性を良好に補正することが難しくなる。また、請求項５
記載の走査結像レンズの場合と全く同様の理由により、
請求項２２または２３記載の走査結像レンズにおいて
も、レンズ：Ｌ１，Ｌ２共、副走査断面内の光軸近傍の
形状を「偏向器側が凹で、被走査面側が凸のメニスカス
形状」とすることが好ましい（請求項１６）。 請求項
１７記載の走査結像レンズは、偏向器により偏向される
光束を、被走査面上に光スポットとして集光させる走査
結像レンズにおいて、偏向器側から被走査面側に向かっ
て、レンズ：Ｌ１，Ｌ２を配して成る、２枚玉構成であ
り、主走査断面内において、偏向器側のレンズＬ１は、
正のパワーを持ち、少なくとも１面が非円弧であり、被
走査面側のレンズＬ２は、第１面が凸形状で、少なくと
も１面が非円弧であり、副走査断面内の曲率が、主走査
方向において変化する特殊トロイダル面を、少なくとも
２面有し、レンズ：Ｌ１，Ｌ２共、副走査断面内の光軸
近傍の形状が、偏向器側が凹、被走査面側が凸のメニス
カス形状であることを特徴とする。先に説明した請求項
１〜８に記載の走査結像レンズでは、偏向器側のレンズ
は「主走査断面内において、両面が凸形状」であった。
しかし、請求項１５、１７記載の走査結像レンズでは、
偏向器側のレンズは「主走査断面内に正のパワー」を持
つことが条件であるので、偏向器側のレンズは主走査断
面内の形状として「両凸形状」のほか「平凸形状やメニ
スカス形状」も許容される。従って、請求項１５、１７
記載の走査結像レンズは、前記請求項１記載の走査結像
レンズをも含むものである。後述の実施例３に示すよう
に、請求項１５記載の走査結像レンズにおいて「偏向器
側のレンズ、被走査面側のレンズとも、主走査断面内に
おける形状をメニスカス形状とし、主走査断面内で互い
に凸形状を近接させた配置」とすることができる（請求
項１８）。 請求項１５または１６または１７または１
８記載の走査結像レンズにおいても、前述した「偏向器
による偏向の起点から被走査面に至る光路における、副
走査方向の光軸上の横倍率：β_０」は、条件： （１） ０．５＜｜β_０｜＜１．５ を満足することが好ましく（請求項１９）、上記β_０と
任意像高の横倍率：βｈとは、条件： （２） ０．９＜｜βｈ／β_０｜＜１．１ を満足することが好ましい（請求項２０）。 これら条
件（１）、（２）を満たすことの意義や、これら条件
（１）、（２）が、マルチビーム走査装置においても有
利な条件である点は、請求項２，３の場合と全く同様で
ある。

【００１２】 また、請求項４記載の走査結像レンズと
同様、請求項１５または１６または１７または１８また
は１９または２０記載の走査結像レンズにおいても、特
殊トロイダル面のうち少なくとも１面を「主走査断面内
が非円弧で、且つ、副走査断面内が非円弧形状を有し、
該副走査断面内の非円弧形状が主走査方向の座標：Ｙに
応じて変化し、各座標：Ｙにおける非円弧形状が、被走
査面上の波面収差を補正する」ように定めることができ
る（請求項２１）。 請求項２２記載の光走査装置は
「光源側からの光束を偏向器により偏向させ、偏向され
た光束を、走査結像レンズにより被走査面上に光スポッ
トとして集光させ、上記被走査面の光走査を行う光走査
装置であって、走査結像レンズとして、請求項１５〜２
１の任意の１に記載のものを用いる」ことを特徴とす
る。

【００１３】 請求項２２記載の光走査装置において
も、請求項９記載の光走査装置と同様に、偏向器として
は回転多面鏡や回転２面鏡、回転単面鏡等「偏向反射面
を有するもの」を用いることができ、その場合、光源側
からの光束を、シリンドリカルレンズやシリンドリカル
凹面鏡等の線像結像光学系により、上記偏向反射面近傍
に「主走査方向に長い線像」として結像させる（請求項
２３）ことにより、偏向器の面倒れを補正できる。 光
源としては、請求項１１記載の光走査装置と同様、半導
体レーザを好適に用いることができ、光源から放射され
る光束をカップリングレンズにより「実質的な平行光
束」とすることができる（請求項２４）。勿論、カップ
リングレンズによりカップリングされた光束は、「発散
光束もしくは収束光束」となるようにしてもよい。 さ
らに、請求項２２または２３または２４記載の光走査装
置おいても、請求項１４記載の光走査装置と同様、被走
査面上に集光される光スポットの、１／ｅ^２強度のＬＳ
Ｆによるスポット径を、主・副走査方向ともに５０μｍ
以下に設定することにより、高密度の光走査が可能とな
る（請求項２５）。 上記請求項２２〜２５の任意の１
に記載の光走査装置において、走査結像レンズとして請
求項１５〜２１の任意の１に記載のものが用いられる場
合、偏向器側のレンズ：Ｌ１と被走査面側のレンズ：Ｌ
２の間隔をＸ３、偏向器による偏向の起点から被走査面
の間隔をＬとするとき、これらＸ３とＬが条件： （６） ０．１５＜Ｘ３／Ｌ＜０．３０ を満足することが好ましい（請求項２６）。 条件
（６）は、光走査装置における走査結像レンズの主走査
方向の像面湾曲とｆθ特性とを良好にするための条件で
あり、上限の０．３０を越えると、主走査方向の像面湾
曲およびｆθ特性を良好に補正することが難しくなる。
また、下限の０．１５を越えると、副走査方向の横倍率
が大きくなり易くなり、波面収差を良好に補正すること
が難しくなる。

【００１４】 請求項２７記載の画像形成装置は「潜像
担持体に光走査により潜像を形成し、上記潜像を可視化
して所望の記録画像を得る画像形成装置において、潜像
担持体を光走査する光走査装置として、請求項２２〜２
６の任意の１に記載の光走査装置を用いる」ことを特徴
とする。 請求項１３記載の画像形成装置と同様、請求
項２７記載の画像形成装置においても、潜像担持体とし
て光導電性の感光体を用い、その均一な帯電と光走査と
により静電潜像を形成し、形成された潜像をトナー画像
として可視化するように出来る（請求項２８）。トナー
画像は、シート状の記録媒体（転写紙やオーバヘッドプ
ロジェクタ用のプラスチックシート等）に定着される。
請求項２７記載の画像形成装置において、像担持体と
しては、例えば銀塩写真フィルムを用いることができ
る。この場合、光走査装置による光走査により形成され
た潜像は「通常の銀塩写真プロセスの現像手法」で可視
化でき、このような画像形成装置は、例えば、前述の
「光製版装置」等として実施できる。 また請求項２８
記載の画像形成装置は、具体的にはレーザプリンタやレ
ーザプロッタ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等と
して実施できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の光走査装置
の、実施の１形態の光学配置を示す。光源１から放射さ
れた光束はカップリングレンズ２により、以後の光学系
に適した光束形態（平行光束や収束光束、発散光束等）
に変換され、アパーチュア２Ａによりビーム整形され、
「線像結像光学系」としてのシリンドリカルレンズ３に
より副走査方向（図面に直交する方向）に収束されて
「偏向器」としての回転多面鏡４の偏向反射面近傍に主
走査方向に長い線像として結像する。なお、図において
は、光束はシリンドリカルレンズ３と回転多面鏡４との
間において、固定平面鏡により光路を屈曲されている。
偏向反射面による反射光束は、回転多面鏡４の等速回転
に伴い等角速度的に偏向され（図は回転多面鏡４の回転
に伴う「偏向反射面の回転状況」と、各偏向反射面位置
における偏向光束とを示している）、走査結像レンズを
構成するレンズＬ１，Ｌ２を透過し、これらレンズＬ
１，Ｌ２の作用により、被走査面７（実体的には光導電
性の感光体の感光面等）上に光スポットとして集光し、
被走査面７を光走査する。図７に、光走査装置の実施の
別形態を図１に倣って示す。繁雑を避けるため、混同の
虞がないと思われるものについては、図１におけると同
一の符号を付した。図１に示す実施の形態との差異は、
以下の点にある。即ち、図１の実施の形態では、走査結
像レンズにおける偏向器側のレンズＬ１が、主走査断面
内において両面とも凸形状であるのに対し、図７の実施
の形態では、レンズＬ１の主走査断面内の形状が、偏向
器側に凹形状を向けたメニスカス形状である。図７に示
す実施の形態においても、レンズＬ１は主走査断面内に
おいて正のパワーを有する。

【００１６】

【実施例】以下、具体的な実施例を３例挙げる。以下に
挙げる各実施例における「レンズ面形状を特定するため
の表現式」を説明する。ただし、この発明の内容は以下
の表現式に限定されるものではない。レンズ面を表現す
るにあたり、レンズ面近傍における主走査方向の座標を
Ｙ、副走査方向の座標をＺとし、これらの原点を通るＸ
方向を光軸に取る。レンズ面の一般式を、 f(Y,Z)=fm(Y)+fs(Y,Z) (７) とする。（７）式の右辺第１項のfm(Y)は「主走査断面
内の形状」を表し、第２項のfs(Y,Z)は、主走査方向に
おける座標：Ｙの位置における副走査断面内における形
状を表す。以下では、上記主走査断面内の形状：fm(Y)
として、周知の非円弧形状の式、即ち、光軸における主
走査断面内の近軸曲率半径：Rm、光軸からの主走査方向
の距離：Ｙ、円錐常数：Km、高次の係数：Ａm1，Ａm2，
Ａm3，Ａm4，Ａm5，Ａm6，・・を用い、光軸方向のデプ
ス：Ｘを次の多項式で表す。 fm(Y)=(Ｙ∧2/Ｒｍ)/[1+√｛1-(1+Ｋｍ)(Ｙ/Ｒｍ)∧2｝]+ +Ａm1・Ｙ+Ａm2・Ｙ∧2+Ａm3・Ｙ∧3+Ａm4・Ｙ∧4+Ａm5・Ｙ∧5+ ＋Ａm6・Ｙ∧6+ （８） （８）式で、奇数次の係数：Ａm1,Ａm3,Ａm5・・の何れ
かが０でないとき、非円弧形状は「主走査方向に非対称
形状」となる。実施例１〜３共、偶数次のみを用いてお
り、主走査方向に対称である。なお、上記表記において
例えば「Ｙ∧2」は「Ｙ²」を表す。

【００１７】また、上記fs(Y,Z)は、以下のように表
す。 fs(Y,Z)＝(Ｙ∧2・Ｃs)/[1+√｛1-(1+Ｋs)(Ｙ・Ｃs)∧2｝+ +(Ｆ0+Ｆ1・Ｙ+Ｆ2・Ｙ∧2+Ｆ3・Ｙ∧3+Ｆ4・Ｙ∧4+・・)・Ｚ +(Ｇ0+Ｇ1・Ｙ+Ｇ2・Ｙ∧2+Ｇ3・Ｙ∧3+Ｇ4・Ｙ∧4+・・)・Ｚ∧2 +(Ｈ0+Ｈ1・Ｙ+Ｈ2・Ｙ∧2+Ｈ3・Ｙ∧3+Ｈ4・Ｙ∧4+・・)・Ｚ∧3 +(Ｉ0+Ｉ1・Ｙ+Ｉ2・Ｙ∧2+Ｉ3・Ｙ∧3+Ｉ4・Ｙ∧4+・・)・Ｚ∧4 +(Ｊ0+Ｊ1・Ｙ+Ｊ2・Ｙ∧2+Ｊ3・Ｙ∧3+Ｊ4・Ｙ∧4+・・)・Ｚ∧5 +・・・(９) ここに、 Ｃs=(1/Ｒs0)+Ｂ1・Ｙ+Ｂ2・Ｙ∧2+Ｂ3・Ｙ∧3+Ｂ4・Ｙ∧4+Ｂ5・Ｙ∧5+ ・・(１０) Ｋs=Ｋs0+Ｃ1・Ｙ+Ｃ2・Ｙ∧2+Ｃ3・Ｙ∧3+Ｃ4・Ｙ∧4+Ｃ5・Ｙ∧5+ ・・(１１) であり、「Ｒs0」は、光軸を含む副走査断面内における
近軸曲率半径である。Ｙの奇数次係数：Ｂ1，Ｂ3，Ｂ5
・・の何れかが０以外のとき、副走査断面内の曲率の主
走査方向の変化が「主走査方向に非対称」となる。同様
に、係数：Ｃ1，Ｃ3，Ｃ5,・・，Ｆ1，Ｆ3，Ｆ5・・，
Ｇ1，Ｇ3，Ｇ5・・等、非円弧量を表す「Ｙの奇数乗係
数」の何れかが０以外であるとき、副走査方向の非円弧
量の主走査方向の変化が「主走査方向に非対称」とな
る。

【００１８】実施例１では、レンズＬ１の入射面（１
面）,とレンズＬ２の出射面（４面）において、副走査
断面内の曲率の、主走査方向の変化を非対称としてい
る。レンズＬ２の出射面（４面）は、副走査断面内で非
円弧形状となっている。実施例２，３では、レンズＬ
１，Ｌ２の全ての面において、副走査断面内の曲率の、
主走査方向の変化を非対称としている。レンズＬ２の射
出面（４面）は、副走査断面内の形状を非円弧形状とし
ている。

【００１９】最初に挙げる実施例１，２は、図１に示し
た光学配置に関する実施例である。

【００２０】実施例１ 光源１は半導体レーザであり、発光波長：７８０ｎｍで
ある。カップリングレンズ２のカップリング作用は「コ
リメート作用」であり、カップリングレンズから射出す
る光束は平行光束となる。アパーチュア２Ａの開口幅
は、主走査方向：９．０ｍｍ、副走査方向：１．６ｍｍ
である。シリンドリカルレンズ３は焦点距離：５８．７
ｍｍのものである。回転多面鏡４は、偏向反射面数：
５、内接円半径：２０ｍｍのもので、回転中心と偏向起
点（偏向光束の主光線が、レンズＬ１，Ｌ２の光軸と平
行になるときの、上記主光線と偏向反射面との交点位
置）とは、上記光軸方向に距離：ｍ＝１８．４７５ｍ
ｍ、主走査方向に距離：ｈ＝８．０ｍｍ離れて配備され
る。また、偏向光束の主光線がレンズＬ１，Ｌ２の光軸
と平行になる状態において、この主光線と「光源側から
偏向反射面に入射する光束の主光線」とがなす角（以下
「回転多面鏡への入射角」と呼ぶ）は６０度である。ま
た、実施例１における画角は−３８度〜＋３８度であ
る。

【００２１】上記近軸曲率半径：Rm、Rs0、光軸上の面
間隔：ｘ、光軸からのずれ：ｙ、レンズ材質の屈折率：
ｎに対するデータを以下に挙げる。 面番号 Rm Rs0 ｘ ｙ ｎ 偏向反射面 ０ ∞ ∞ 72.560 1 レンズＬ１ １ 1616.426 -50.145 35.0 0.406 1.52398 ２ -146.513 -199.813 61.933 1 レンズＬ２ ３ 400.875 -72.026 14.0 0.403 1.52398 ４ 824.882 -27.588 160.556 1 １面は「副走査断面内の曲率半径が主走査方向に非対称
に変化する特殊トロイダル面」であり、２面および３面
は「特殊トロイダル面」、４面は「副走査断面内の形状
が非円弧形状で、この非円弧形状が主走査方向に非対称
に変化する特殊トロイダル面」である。上記１面〜４面
に対するレンズ面形状を特定するための上記各係数の値
を以下に示す。なお、以下の表記において、例えば「E+
2」は「１０²乗」を表し、「E-13」は「１０^-13」を表
す。 １面（偏向器側レンズの入射面） Rm=1616.426,K=1.9758E+2,Am4=1.2807E-8,Am6=-6.3739E
-13,Am8=-9.4279E-17,Am10=5.9653E-21 Rso=-50.145,B1=-1.1619E-5,B2=2.2760E-6,B3=2.7143E-
9,B4=-1.5441E-10,B5=-4.2654E-13,B6=6.4174E-15,B7=
9.1795E-19,B8=-1.2300E-19,B9=1.4532E-20,B10=-1.881
4E-22,B11=-1.4681E-24,B12=-2.6702E-26 ２面（偏向器側レンズの射出面） Rm=-146.513,K=-1.8570E-1,Am4=1.7743E-8,Am6=1.3838E
-13,Am8=-4.3545E-17,Am10=7.1684E-21 Rso=-199.813,B2=-2.1247E-6,B4=1.8045E-11,B6=2.7156
E-14,B8=6.9237E-19,B10=-2.6853E-22,B12=-5.7783E-26 ３面（被走査面側レンズの入射面） Rm=400.875,K=-1.2603E+1,Am4=-7.3492E-9,Am6=-2.1056
E-13,Am8=8.1727E-18,Am10=5.4093E-22,Am12=-1.0819E-
26,Am14=-2.0391E-32 Rso=-72.026,B2=-1.9618E-7,B4=2.2296E-11,B6=-1.0216
E-15,B8=1.0811E-20,B10=6.3632E-25,B12=-3.6449E-29 ４面（被走査面側レンズの射出面） Rm=824.882,K=-7.1068E+1,Am4=-1.3238E-8,Am6=9.6624E
-14,Am8=1.8875E-17,Am10=-3.1016E-22,Am12=7.2979E-2
7,Am14=2.3052E-32 Rso=-27.588,B1=-8.5460E-7,B2=4.1615E-7,B3=-2.5226E
-11,B4=-2.9599E-11,B5=2.1135E-16,B6=1.1604E-15,B7=
4.3715E-22,B8=-1.0981E-21,B9=5.5597E-24,B10=-7.784
6E-25,B11=-1.6169E-29,B12=3.2622E-30 Ks0=-3.9399E-1,C1=1.7960E-4,C2=2.4246E-6,C3=4.4377
E-8,C4=4.5838E-10,C5=-2.4380E-12,C6=-3.3957E-14,C7
=4.1317E-17,C8=6.8052E-19 I0=2.8688E-6,I1=4.0115E-11,I2=1.6903E-11,I3=3.5723
E-14,I4=-8.7422E-15,I5=1.9643E-18,I6=8.6034E-19,I7
=6.1604E-23,I8=-3.3469E-23,I9=-3.6931E-28,I10=4.53
55E-28 K0=-1.5263E-9,K1=-3.1009E-11,K2=-8.9028E-12,K3=5.0
172E-14,K4=3.2408E-15,K5=-7.7026E-18,K6=-4.1043E-1
9,K7=5.1175E-22,K8=2.3678E-23,K9=-1.5500E-26,K10=-
6.3709E-28,K11=1.7480E-31,K12=6.5028E-33
。

【００２２】実施例２ 光源１は半導体レーザであり、発光波長：６５５ｎｍで
ある。カップリングレンズ２のカップリング作用は「コ
リメート作用」であり、カップリングレンズから射出す
る光束は平行光束となる。アパーチュア２Ａの開口幅
は、主走査方向：７．８４ｍｍ、副走査方向：２．７６
ｍｍである。シリンドリカルレンズ３は焦点距離：７
０．０ｍｍのものである。回転多面用４は、偏向反射面
数：５、内接円半径：１８ｍｍのものであり、回転中心
と偏向起点とは、上記光軸方向に距離：ｍ＝１６．６２
８ｍｍ、主走査方向に距離：ｈ＝７．２ｍｍ離れて配備
される。回転多面鏡への入射角：６０度、画角：−３８
度〜＋３８度である。

【００２３】上記近軸曲率半径：Rm、Rs0、光軸上の面
間隔：ｘ、光軸からのずれ：ｙ、レンズ材質の屈折率：
ｎに対するデータを以下に挙げる。 面番号 Rm Rs0 ｘ ｙ ｎ 偏向反射面 ０ ∞ ∞ 72.492 1 レンズＬ１ １ 1617.537 -259.916 35.0 0.206 1.52718 ２ -146.536 -80.074 90.089 1 レンズＬ２ ３ 413.676 -59.597 13.940 0.204 1.52718 ４ 824.882 -30.107 151.706 1 １面、２面および３面は「副走査断面内の曲率半径が主
走査方向に非対称に変化する特殊トロイダル面」、第４
面は「副走査断面内の形状が非円弧形状で、この非円弧
形状が主走査方向に非対称に変化する特殊トロイダル
面」である。上記１面〜４面に対するレンズ面形状を特
定するための上記各係数の値を以下に示す。 １面（偏向器側レンズの入射面） Rm=1617.537,K=-1.9337E-1,Am4=1.7905E-8,Am6=2.8475E
-13,Am8=-3.7228E-17,Am10=5.9304E-21 Rso=-295.916,B1=3.8163E-6,B2=-8.9442E-7,B3=-7.1777
E-10,B4=1.0620E-10,B5=8.0561E-14,B6=-9.5854E-15,B7
=-1.2058E-17,B8=-2.9218E-19,B9=8.5505E-22,B10=3.40
077E-22,B11=2.2597E-26,B12=1.0818E-27 ２面（偏向器側レンズの射出面） Rm=-146.526,K=-1.3947E+1,Am4=-6.7900E-9,Am6=-2.046
5E-13,Am8=7.4657E-18,Am10=5.2824E-22,Am12=-8.1428E
-27,Am14=-3.7707E-33 Rso=-80.074,B1=2.8847E-6,B2=-1.1609E-7,B3=-1.9647E
-10,B4=1.4403E-11,B5=1.1509E-14,B6=-8.9639E-16,B7=
-4.6935E-19,B8=1.1227E-20,B9=1.3265E-23,B10=1.3121
E-24,B11=-2.2260E-28,B12=-7.3153E-29 ３面（被走査面側レンズの入射面） Rm=413.676,K=-1.3947E+1,Am4=-6.7900E-9,Am6=-2.0465
E-13,Am8=7.4657E-18,Am10=5.2824E-22,Am12=-8.1428E-
27,Am14=-3.7707E-33 Rso=-59.597,B1=2.8847E-6,B2=-1.1609E-7,B3=-1.9647E
-10,B4=1.4403E-11,B5=1.1509E-14,B6=-8.9639E-16,B7=
-4.6935E-19,B8=1.1227E-20,B9=1.3265E-23,B10=1.3121
E-24,B11=-2.2260E-28,B12=-7.3153E-29 ４面（被走査面側レンズの射出面） Rm=824.882,K=-6.9066E+1,Am4=-1.3483E-8,Am6=8.9530E
-14,Am8=1.9362E-17,Am10=-2.8403E-22,Am12=6.0443E-2
7,Am14=1.0767E-31 Rso=-30.107,B1=2.5964E-7,B3=-2.2608E-11,B5=1.0492E
-15,B7=-9.2108E-22,B9=-1.4922E-24,B11=2.0387E-29 Ks0=-3.7766E-1,C1=5.1394E-6,C2=-4.7466E-5,C3=-5.54
10E-8,C4=3.5948E-8,C5=4.3084E-11,C6=-6.0684E-12,C7
=-5.7729E-15,C8=2.3739E-16,C9=1.6716E-19,C10=1.778
0E-20,C11=3.3715E-24,C12=-1.0989E-24 I0=2.1618E-6,I1=3.6416E-10,I2=9.3075E-10,I3=-3.167
2E-13,I4=-4.6925E-13,I5=3.6532E-17,I6=1.0567E-16,I
7=3.2030E-21,I8=-1.1714E-20,I9=-6.3093E-25,I10=6.3
027E-25,I11=2.3556E-29,I12=-1.3187E-29 K0=9.1006E-9,K1=-1.3347E-11,K2=-4.8215E-11,K3=3.55
35E-15,K4=2.5809E-14,K5=6.1734E-18,K6=-5.5228E-18,
K7=-1.2408E-21,K8=5.4705E-22,K9=6.8910E-26,K10=-2.
4762E-26,K11=-9.0920E-31,K12=4.0593E-31
。

【００２４】 図２、３にそれぞれ、実施例１、２に関
する像面湾曲（実線は副走査方向、破線は主走査方向）
および等速度性（実線はリニアリティ、破線はｆθ特
性）を示す。これらの図から明らかなように、実施例
１，２は像面湾曲・等速度性とも、極めて良好である。
前記の条件：（１）のパラメータ：β_０は、実施例１
において「０．７７」、実施例２において「１．１」
で、実施例１，２とも条件：（１）を満足している。ま
た、実施例１，２とも条件：（２）を満足している。
実施例１，２とも、被走査面上の波面収差を良好に補正
している。 光スポットの１／ｅ^２強度のＬＳＦ（ライ
ン・スプレッド・ファンクション）によるスポット径と
して、３０μｍ程度を想定した場合の光スポットの深度
曲線（横軸はデフォーカス量、縦軸はスポット径）を図
４および図５に示す。 図４は実施例１に関し、図５は
実施例２に関するものである。これら深度曲線から明ら
かなように、実施例１，２とも「光スポットのデフォー
カス量に対してスポット径の変動が小さい領域（深度余
裕）」が大きく、安定した小径の良質な光スポットを実
現できることがわかる。 条件：（３）のパラメータ：
｜Ｒｍ２／Ｒｍ３｜の値は、実施例１が「０．３７」、
実施例２が「０．３５」で、実施例１，２とも条件：
（３）を満足する。また、条件：（４）のパラメータ：
｜Ｒｓ４／Ｒｓ２｜の値は、実施例１が「０．１４」、
実施例２が「０．３８」であり、実施例１，２とも条
件：（４）を満足する。 上に説明した実施例１，２の
走査結像レンズは、偏向器４により偏向される光束を、
被走査面７上に光スポットとして集光させる走査結像レ
ンズであって、２以上のレンズＬ１，Ｌ２により構成さ
れている。 主走査断面内における形状は、偏向器側の
レンズＬ１では「両面とも凸形状で、少なくとも１面が
非円弧」であり、被走査面側のレンズＬ２では「第１面
が凸形状で、少なくとも１面が非円弧」である。そし
て、副走査断面内の曲率が主走査方向において変化する
特殊トロイダル面を、少なくとも２面有している（請求
項１）。 そして、偏向器４による偏向の基点から被走
査面に至る光路における、副走査方向の光軸上の横倍
率：β_０は、条件：（１）を満足し（請求項２）、偏向
の基点から被走査面に至る光路における、副走査方向
の、光軸上の横倍率：β_０、任意像高の横倍率：βｈが
条件：（２）を満足する（請求項３）。 また、特殊ト
ロイダル面のうち少なくとも１面は、主走査断面内が非
円弧で、且つ、副走査断面内が非円弧形状を有し、該副
走査断面内の非円弧形状は主走査方向の座標：Ｙに応じ
て変化し（実施例１、２における４面）、各座標：Ｙに
おける非円弧形状が、被走査面上の波面収差を補正する
ように定められている（請求項４）。 また、特殊トロ
イダル面の少なくとも１面（実施例１における１面，実
施例２における１〜３面）は、副走査断面内の曲率が、
主走査方向において、光軸に対して非対称に変化する
（請求項５）。 また、実施例１，２の走査結像レンズ
は、偏向器４側から被走査面７側に向かって、レンズＬ
１，Ｌ２を配して成る２枚玉構成であり、レンズＬ１，
Ｌ２共、副走査断面内の光軸近傍の形状が、偏向器側が
凹、被走査面側が凸のメニスカス形状である（請求項
１）。

【００２５】 レンズＬ１，Ｌ２は共に、主走査断面内
おいて正のパワーをもち、レンズＬ１の第２面の、主走
査断面内の光軸上の曲率半径：Ｒｍ２、レンズＬ２の第
１面の、主走査断面内の光軸上の曲率半径：Ｒｍ３が、
条件：（３）を満足し（請求項６）、レンズＬ１の第２
面の、副走査断面内の光軸上の曲率半径：Ｒｓ２、レン
ズＬ２の第２面の、副走査断面内の光軸上の曲率半径：
Ｒｓ４は、条件：（４）を満足し（請求項７）、副走査
断面内の曲率が、主走査方向に、光軸に対して非対称に
変化する特殊ト−リック面を、レンズＬ１，Ｌ２が少な
くとも１面ずつ有する（請求項８）。また、上に説明し
た実施例１，２を実施した、図１の光走査装置は、光源
１側からの光束を偏向器４により偏向させ、偏向された
光束を、走査結像レンズＬ１，Ｌ２により被走査面７上
に光スポットとして集光させ、被走査面７の走査を行う
光走査装置であって、走査結像レンズとして上記請求項
１〜８の任意の１に記載のものを用いるものであり（請
求項９）、偏向器４は偏向反射面を有し、光源１側から
の光束は、線像結像光学系３により、偏向器の偏向反射
面近傍に、主走査方向に長い線像として結像される（請
求項１０）。また、光源１は半導体レーザで、光源から
放射される光束はカップリングレンズ２により実質的な
平行光束とされる（請求項１１）。 また、被走査面７
上に集光される光スポットの、１／ｅ^２強度のＬＳＦに
よるスポット径（実施例１，２とも３０μｍ程度）は、
主・副走査方向ともに５０μｍ以下に設定されている
（請求項１２）。

【００２６】最後に挙げる実施例３は、図７に示す実施
の形態の具体的な実施例である。 実施例３ 光源１は半導体レーザであり、発光波長：７８０ｎｍで
ある。カップリングレンズ２のカップリング作用は「コ
リメート作用」であり、カップリングレンズから射出す
る光束は平行光束となる。シリンドリカルレンズ３は焦
点距離：５８．７ｍｍのものである。回転多面鏡４は、
偏向反射面数：５、内接円半径：２０ｍｍのもので、回
転中心と偏向起点とは光軸方向に距離：ｍ＝１８．４７
５ｍｍ、主走査方向に距離：ｈ＝８．０ｍｍ離れて配備
される。回転多面鏡への入射角は６０度である。また、
実施例１における画角は−３８度〜＋３８度である。

【００２７】上記近軸曲率半径：Rm、Rs0、光軸上の面
間隔：ｘ、光軸からのずれ：ｙ、レンズ材質の屈折率：
ｎに対するデータを以下に挙げる。 面番号 Rm Rs0 ｘ ｙ ｎ 偏向反射面 ０ ∞ ∞ 71.964 1 レンズＬ１ １ -13040 -20.329 34.608 0.851 1.52398 ２ -123.555 -48.934 57.863 1 レンズＬ２ ３ 208.943 -72.025 8.549 0.848 1.52398 ４ 223.218 -27.865 163.909 1 １面〜３面は「副走査断面内の曲率半径が主走査方向に
非対称な特殊トロイダル面」であり、４面は「副走査断
面内の形状が非円弧形状で、この非円弧形状が主走査方
向に非対称に変化する特殊トロイダル面」である。上記
１面〜４面に対するレンズ面形状を特定するための上記
各係数の値を以下に示す。 １面（偏向器側レンズの入射面） Rm=-13040.000,K=-4.5293E+3,Am4=1.9284E-9,Am6=-4.97
17E-13,Am8=-1.2432E-16,Am10=8.1815E-21 Rso=-20.329,B1=-7.3332E-7,B2=1.0796E-5,B3=-2.7978E
-9,B4=-9.4126E-10,B5=5.9249E-13,B6=-1.1162E-13,B7=
1.5606E-16,B8=1.3006E-17,B9=-6.4227E-20,B10=8.5672
E-23,B11=5.5157E-24,B12=-6.2775E-26 ２面（偏向器側レンズの射出面） Rm=-123.555,K=-1.6348E-1,Am4=2.1097E-8,Am6=4.1361E
-14,Am8=-8.1140E-17,Am10=-7.8753E-21 Rso=-48.934,B1=3.0930E-6,B2=-9.4868E-7,B3=-6.4516E
-10,B4=-5.3114E-10,B5=7.0445E-14,B6=1.4500E-13,B7=
-1.3000E-17,B8=2.5717E-18,B9=2.0335E-21,B10=-1.023
4E-21,B11=1.7665E-26,B12=-3.8069E-25 ３面（被走査面側レンズの入射面） Rm=208.943,K=-1.6137E+1,Am4=-6.3468E-9,Am6=-5.0784
E-13,Am8=1.6692E-17,Am10=2.9664E-22,Am12=-5.0329E-
27,Am14=1.4974E-32 Rso=-72.025,B1=2.6920E-6,B2=-2.9897E-7,B3=-1.4204E
-10,B4=2.4458E-11,B5=6.4768E-15,B6=-5.5813E-16,B7=
5.0667E-20,B8=1.1154E-20,B9=-3.3535E-23,B10=-2.003
1E-24,B11=2.0280E-27,B12=1.9016E-29 ４面（被走査面側レンズの射出面） Rm=223.218,K=-2.0129E+1,Am4=-2.5753E-8,Am6=2.2198E
-13,Am8=9.8677E-18,Am10=-1.8627E-22,Am12=5.4516E-2
7,Am14=1.1993E-31 Rso=-27.865,B1=1.9073E-6,B2=4.3640E-7,B3=-3.0229E-
10,B4=-3.0360E-11,B5=3.3461E-14,B6=5.8128E-16,B7=-
1.4522E-18,B8=-9.7428E-21,B9=-2.2784E-23,B10=1.308
5E-24,B11=2.7738E-27,B12=2.9926E-30 Ks0=-4.6333E-1,C1=2.0423E-4,C2=2.3413E-4,C3=-2.930
4E-7,C4=-9.2471E-8,C5=5.7472E-11,C6=1.1886E-11,C7=
-2.7926E-15,C8=-4.7391E-16 I0=2.8034E-6,I1=-1.1104E-9,I2=-2.4261E-10,I3=-9.21
95E-14,I4=7.9233E-14,I5=3.2684E-17,I6=-8.5911E-18,
I7=-1.6547E-21,I8=2.9448E-22,K0=-1.9982E-8,K1=5.48
27E-11,K2=5.0154E-11,K3=-4.0266E-14,K4=-1.9884E-1
4,K5=7.8063E-18,K6=2.5034E-18,K7=-3.8379E-22,K8=-
9.7915E-23 。

【００２８】 図８に、実施例３に関する像面湾曲およ
び等速度性を図２、図３に倣って示す。図８から明らか
なように、実施例３は像面湾曲・等速度性とも極めて良
好である。また、前記条件（１）のパラメータ：β_０の
値は「０．７７」であり、実施例３はまた、前記条件
（２）を満足している。 図示しないが、深度曲線は実
施例１，２と同様、極めて良好であり、光スポットのデ
フォーカス量に対してスポット径の変動が小さい領域
（深度余裕）が大きく、安定した小径の良質な光スポッ
トを実現できる。 上に挙げた実施例１〜３における走
査結像レンズは、偏向器４により偏向される光束を、被
走査面７上に光スポットとして集光させる走査結像レン
ズであって、２以上のレンズＬ１，Ｌ２により構成さ
れ、主走査断面内において、偏向器側のレンズＬ１は、
正のパワーを持ち、少なくとも１面が非円弧であり、被
走査面側のレンズＬ２は、第１面が凸形状で、少なくと
も１面が非円弧である。そして、副走査断面内の曲率
が、主走査方向において変化する特殊トロイダル面を、
少なくとも２面有する（請求項１５）。 実施例３にお
ける走査結像レンズは、偏向器側のレンズＬ１、被走査
面側のレンズＬ２とも、主走査断面内における形状がメ
ニスカス形状で、互いに凸形状を近接させて配置され
（請求項１８）、実施例３における走査結像レンズも、
偏向器による偏向の起点から被走査面に至る光路におけ
る、副走査方向の光軸上の横倍率：β_０が「０．７７」
で、実施例１，２、における走査結像レンズと同様、条
件（１）を満足し（請求項１９）、条件（２）を満足す
る（請求項２０）。 実施例１〜３における走査結像レ
ンズは、特殊トロイダル面のうち少なくとも１面（各実
施例とも４面）は、主走査断面内が非円弧で、且つ、副
走査断面内が非円弧形状を有し、該副走査断面内の非円
弧形状は主走査方向の座標：Ｙに応じて変化し、各座
標：Ｙにおける非円弧形状が、被走査面上の波面収差を
補正するように定められている（請求項２１）。そし
て、偏向器側から被走査面側に向かって、レンズ：Ｌ
１，Ｌ２を配して成る２枚玉構成である。

【００２９】 また、条件（５）におけるパラメータ：
Ｘ４／Ｘ３の値は、実施例１において「０．２３」、実
施例２および実施例３において「０．１５」であり、実
施例１〜３とも条件（５）を満足する（請求項１５）。
さらに、実施例１〜３における走査結像レンズとも、
レンズ：Ｌ１，Ｌ２共、副走査断面内の光軸近傍の形状
が、偏向器側が凹、被走査面側が凸のメニスカス形状で
ある（請求項１６）。 実施例３の光走査装置は、光源
側からの光束を偏向器４により偏向させ、偏向された光
束を、走査結像レンズＬ１、Ｌ２により被走査面７上に
光スポットとして集光させ、被走査面７の走査を行う光
走査装置であって、走査結像レンズとして、請求項１５
〜２１の任意の１に記載のものを用いるものであり（請
求項２２）、偏向器４は偏向反射面を有し、光源側から
の光束は、線像結像光学系３により、偏向器４の偏向反
射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像される
（請求項２３）。また、光源１は半導体レーザであり、
光源から放射される光束がカップリングレンズ２によ
り、実質的な平行光束とされる（請求項２４）。 ま
た、条件（６）のパラメータ：Ｘ３／Ｌの値は、上記実
施例１において「０．１８」、実施例２において「０．
２５」、実施例３において「０．１７」であるから実施
例１〜３とも、請求項２６記載の光走査装置の実施例で
ある。

【００３０】最後に、図６を参照して、画像形成装置の
実施の１形態を説明する。この画像形成装置はレーザプ
リンタである。レーザプリンタ１００は潜像担持体１１
１として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有
している。潜像担持体１１１の周囲には、帯電手段とし
ての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１
１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電
手段としては「コロナチャージャ」を用いることもでき
る。さらに、レーザビームＬＢにより光走査を行う光走
査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置
１１３との間で「光書込による露光」を行うようになっ
ている。図６において、符号１１６は定着装置、符号１
１８はカセット、符号１１９はレジストローラ対、符号
１２０は給紙コロ、符号１２１は搬送路、符号１２２は
排紙ローラ対、符号１２３はトレイ、符号Ｐは記録媒体
としての転写紙を示している。画像形成を行うときは、
光導電性の感光体である像担持体１１１が時計回りに等
速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯
電され、光走査装置１１７のレーザビームＬＢの光書込
による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された
静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光され
ている。この静電潜像は現像装置１１３により反転現像
され、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。

【００３１】 転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、
画像形成装置１００本体に着脱可能であり、図のごとく
装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位
の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転
写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９に銜え
られる。レジストローラ対１１９は、像担持体１１１上
のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングをあ
わせて、転写紙Ｐを転写部へ送りこむ。送りこまれた転
写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせら
れ、転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転
写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置
１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を
定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２に
よりトレイ１２３上に排出される。 トナー画像が転写
されたのちの像担持体１１１の表面は、クリーニング装
置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等
が除去される。 光走査装置１１７として「実施例１や
２あるいは実施例３の走査結像レンズを用いる、図１も
しくは図７の如き光走査装置」を用いることにより、極
めて良好な画像形成を実行することができる。 即ち、
図６に実施の形態を示す画像形成装置は、潜像担持体１
１１に光走査により潜像を形成し、上記潜像を可視化し
て所望の記録画像を得る画像形成装置において、潜像担
持体１１１を光走査する光走査装置１１７として、請求
項９〜１２もしくは請求項２２〜２６の任意の１に記載
の光走査装置を用いるものであり（請求項１３、２
７）、潜像担持体１１１は光導電性の感光体であり、そ
の均一帯電と光走査とにより静電潜像が形成され、形成
された静電潜像がトナー画像として可視化される（請求
項１４、２８）。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な走査結像レンズ、光走査装置および画像形成装
置を実現できる。この発明の走査結像レンズは、良質且
つ小径で、スポット径の安定性のよい光スポットを実現
できる。この発明の光走査装置は、上記走査結像レンズ
を用いることにより、スポット径の安定した小径で良質
の光スポットで良好な書込みを行うことができ、高密度
書込みが可能である。そしてこの発明の画像形成装置
は、上記光書込装置による光書込により極めて良質の画
像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光走査装置の実施の１形態を説明す
るための図である。

【図２】実施例１に関する像面湾曲と等速度性を示す図
である。

【図３】実施例２に関する像面湾曲と等速度性を示す図
である。

【図４】実施例１における深度曲線を示す図である。

【図５】実施例２における深度曲線を示す図である。

【図６】この発明の画像形成装置の実施の１形態を示す
図である。

【図７】この発明の光走査装置の実施の別形態を説明す
るための図である。

【図８】実施例３に関する像面湾曲と等速度性を示す図
である。

【符号の説明】

１ 光源（半導体レーザ） ２ カップリングレンズ ３ シリンドリカルレンズ（線像結像光学系） ４ 偏向器 Ｌ１，Ｌ２ 走査結像レンズを構成するレンズ ７ 被走査面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 浩司 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平１−302217（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−185609（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−11212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10 G02B 9/00 - 15/28

Claims (28)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏向器により偏向される光束を、被走査面
   上に光スポットとして集光させる走査結像レンズにおい
   て、偏向器側から被走査面側に向かって、レンズ：Ｌ１，Ｌ
   ２を配して成る、２枚 玉構成であり、 主走査断面内における形状が、 偏向器側のレンズＬ１は、両面とも凸形状で、少なくと
   も１面が非円弧であり、 被走査面側のレンズＬ２は、第１面が凸形状で、少なく
   とも１面が非円弧であり、 副走査断面内の曲率が、主走査方向において変化する特
   殊トロイダル面を、少なくとも２面有し、上記レンズ：Ｌ１，Ｌ２共、副走査断面内の光軸近傍の
   形状が、偏向器側が凹、被走査 面側が凸のメニスカス形
   状であることを特徴とする走査結像レンズ。
2. 【請求項２】請求項１記載の走査結像レンズにおいて、 偏向器による偏向の基点から被走査面に至る光路におけ
   る、副走査方向の光軸上の横倍率：β_０が、条件： （１） ０．５＜｜β_０｜＜１．５ を満足することを特徴とする走査結像レンズ。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の走査結像レンズに
   おいて、 偏向器による偏向の基点から被走査面に至る光路におけ
   る、副走査方向の、光軸上の横倍率：β_０、任意像高の
   横倍率：βｈが、条件： （２） ０．９＜｜βｈ／β_０｜＜１．１ を満足することを特徴とする走査結像レンズ。
4. 【請求項４】請求項１または２または３記載の走査結像
   レンズにおいて、 特殊トロイダル面のうち少なくとも１面は、 主走査断面内が非円弧で、且つ、副走査断面内が非円弧
   形状を有し、 該副走査断面内の非円弧形状は主走査方向の座標：Ｙに
   応じて変化し、各座標：Ｙにおける非円弧形状が、被走
   査面上の波面収差を補正するように定められていること
   を特徴とする走査結像レンズ。
5. 【請求項５】請求項１〜４の任意の１に記載の走査結像
   レンズにおいて、 特殊トロイダル面の少なくとも１面は、副走査断面内の
   曲率が、主走査方向において、光軸に対して非対称に変
   化することを特徴とする走査結像レンズ。
6. 【請求項６】請求項１〜５の任意の１に記載の走査結像
   レンズにおいて、 レンズ：Ｌ１，Ｌ２は共に、主走査断面内おいて正のパ
   ワーをもち、 レンズ：Ｌ１の第２面の、主走査断面内の光軸上の曲率
   半径：Ｒｍ２、レンズ：Ｌ２の第１面の、主走査断面内
   の光軸上の曲率半径：Ｒｍ３が、条件： （３） ０．１＜｜Ｒｍ２／Ｒｍ３｜＜０．５ を満足することを特徴とする走査結像レンズ。
7. 【請求項７】請求項１〜６の任意の１に記載の走査結像
   レンズにおいて、 レンズ：Ｌ１の第２面の、副走査断面内の光軸上の曲率
   半径：Ｒｓ２、レンズ：Ｌ２の第２面の、副走査断面内
   の光軸上の曲率半径：Ｒｓ４が、条件： （４） ０．０５＜｜Ｒｓ４／Ｒｓ２｜＜０．５ を満足することを特徴とする走査結像レンズ。
8. 【請求項８】請求項１〜７の任意の１に記載の走査結像
   レンズにおいて、 副走査断面内の曲率が、主走査方向に、光軸に対して非
   対称に変化する特殊トロイダル面を少なくとも２面有
   し、 該特殊トロイダル面を、レンズ：Ｌ１，Ｌ２が少なくと
   も１面ずつ有することを特徴とする走査結像レンズ。
9. 【請求項９】光源側からの光束を偏向器により偏向さ
   せ、偏向された光束を、走査結像レンズにより被走査面
   上に光スポットとして集光させ、上記被走査面の光走査
   を行う光走査装置であって、 走査結像レンズとして、請求項１〜８の任意の１に記載
   のものを用いることを特徴とする光走査装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の光走査装置において、 偏向器は偏向反射面を有し、 光源側からの光束は、線像結像光学系により、偏向器の
    上記偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結
    像されることを特徴とする光走査装置。
11. 【請求項１１】請求項９または１０記載の光走査装置に
    おいて、 光源は半導体レーザであり、光源から放射される光束が
    カップリングレンズにより、実質的な平行光束とされる
    ことを特徴とする光走査装置。
12. 【請求項１２】請求項９または１０または１１記載の光
    走査装置おいて、 被走査面上に集光される光スポットの、１／ｅ^２強度の
    ＬＳＦ（ライン・スプレッド・ファンクション）による
    スポット径が、主・副走査方向ともに５０μｍ以下に設
    定されていることを特徴とする光走査装置。
13. 【請求項１３】潜像担持体に光走査により潜像を形成
    し、上記潜像を可視化して所望の記録画像を得る画像形
    成装置において、 潜像担持体を光走査する光走査装置として、請求項９〜
    １２の任意の１に記載の光走査装置を用いることを特徴
    とする画像形成装置。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の画像形成装置におい
    て、 潜像担持体が、光導電性の感光体であり、その均一帯電
    と光走査とにより静電潜像が形成され、形成された静電
    潜像をトナー画像として可視化することを特徴とする画
    像形成装置。
15. 【請求項１５】偏向器により偏向される光束を、被走査
    面上に光スポットとして集光させる走査結像レンズにお
    いて、偏向器側から被走査面側に向かって、レンズ：Ｌ１，Ｌ
    ２を配して成る、２枚玉構成で あり、 主走査断面内において、 偏向器側のレンズＬ１は、正のパワーを持ち、少なくと
    も１面が非円弧であり、 被走査面側のレンズＬ２は、第１面が凸形状で、少なく
    とも１面が非円弧であり、 副走査断面内の曲率が、主走査方向において変化する特
    殊トロイダル面を、少なくとも２面有し、上記偏向器側のレンズ：Ｌ１と被走査面側のレンズ：Ｌ
    ２の間隔をＸ３、被走査面側の レンズの肉厚をＸ４とす
    るとき、これらが条件：（５） ０．１０＜Ｘ４／Ｘ３＜０．３０ を満足すること を特徴とする走査結像レンズ。
16. 【請求項１６】請求項１５記載の走査結像レンズにおい
    て、 レンズ：Ｌ１，Ｌ２共、副走査断面内の光軸近傍の形状
    が、偏向器側が凹、被走査面側が凸のメニスカス形状で
    あることを特徴とする走査結像レンズ。
17. 【請求項１７】偏向器により偏向される光束を、被走査
    面上に光スポットとして集光させる走査結像レンズにお
    いて、偏向器側から被走査面側に向かって、レンズ：Ｌ１，Ｌ
    ２を配して成る、２枚玉構成で あり、主走査断面内において、 偏向器側のレンズＬ１は、正のパワーを持ち、少なくと
    も１面が非円弧であり、 被走査面側のレンズＬ２は、第１面が凸形状で、少なく
    とも１面が非円弧であり、 副走査断面内の曲率が、主走査方向において変化する特
    殊トロイダル面を、少なくとも ２面有し、上記レンズ：Ｌ１，Ｌ２共、副走査断面内の光軸近傍の
    形状が、偏向器側が凹、被走査 面側が凸のメニスカス形
    状であることを特徴とする走査結像レンズ。
18. 【請求項１８】請求項１５または１６または１７記載の
    走査結像レンズにおいて、 偏向器側のレンズ、被走査面側のレンズとも、主走査断
    面内における形状がメニスカス形状であり、互いに凸形
    状を近接させて配置されることを特徴とする走査結像レ
    ンズ。
19. 【請求項１９】請求項１５または１６または１７または
    １８記載の走査結像レンズにおいて、 偏向器による偏向の起点から被走査面に至る光路におけ
    る、副走査方向の光軸上の横倍率：β_０が、条件： （１） ０．５＜｜β_０｜＜１．５ を満足することを特徴とする走査結像レンズ。
20. 【請求項２０】請求項１５または１６または１７または
    １８または１９記載の走査結像レンズにおいて、 偏向器による偏向の基点から被走査面に至る光路におけ
    る、副走査方向の、光軸上の横倍率：β_０、任意像高の
    横倍率：βｈが、条件： （２） ０．９＜｜βｈ／β_０｜＜１．１ を満足することを特徴とする走査結像レンズ。
21. 【請求項２１】請求項１５または１６または１７または
    １８または１９または２０記載の走査結像レンズにおい
    て、 特殊トロイダル面のうち少なくとも１面は、 主走査断面内が非円弧で、且つ、副走査断面内が非円弧
    形状を有し、 該副走査断面内の非円弧形状は主走査方向の座標：Ｙに
    応じて変化し、各座標：Ｙにおける非円弧形状が、被走
    査面上の波面収差を補正するように定められていること
    を特徴とする走査結像レンズ。
22. 【請求項２２】光源側からの光束を偏向器により偏向さ
    せ、偏向された光束を、走査結像レンズにより被走査面
    上に光スポットとして集光させ、上記被走査面の光走査
    を行う光走査装置であって、 走査結像レンズとして、請求項１５〜２１の任意の１に
    記載のものを用いることを特徴とする光走査装置。
23. 【請求項２３】請求項２２記載の光走査装置において、 偏向器は偏向反射面を有し、 光源側からの光束は、線像結像光学系により、偏向器の
    上記偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結
    像されることを特徴とする光走査装置。
24. 【請求項２４】請求項２２または２３記載の光走査装置
    において、 光源は半導体レーザであり、光源から放射される光束が
    カップリングレンズにより、実質的な平行光束とされる
    ことを特徴とする光走査装置。
25. 【請求項２５】請求項２２または２３または２４記載の
    光走査装置おいて、 被走査面上に集光される光スポットの、１／ｅ^２強度の
    ＬＳＦ（ライン・スプレッド・ファンクション）による
    スポット径が、主・副走査方向ともに５０μｍ以下に設
    定されていることを特徴とする光走査装置。
26. 【請求項２６】請求項２２〜２５の任意の１に記載の光
    走査装置において、 走査結像レンズとして請求項１５〜２１の任意の１に記
    載のものが用いられ、 偏向器側のレンズ：Ｌ１と被走査面側のレンズ：Ｌ２の
    間隔をＸ３、偏向器による偏向の起点と被走査面との光
    軸上の間隔をＬとするとき、これらＸ３とＬが条件： （６） ０．１５＜Ｘ３／Ｌ＜０．３０ を満足することを特徴とする光走査装置。
27. 【請求項２７】潜像担持体に光走査により潜像を形成
    し、上記潜像を可視化して所望の記録画像を得る画像形
    成装置において、 潜像担持体を光走査する光走査装置として、請求項２２
    〜２６の任意の１に記載の光走査装置を用いることを特
    徴とする画像形成装置。
28. 【請求項２８】請求項２７記載の画像形成装置におい
    て、 潜像担持体が、光導電性の感光体であり、その均一帯電
    と光走査とにより、静 電潜像が形成され、形成された静電潜像をトナー画像と
    して可視化することを特 徴とする画像形成装置。