JP3768734B2 - 走査結像レンズ・光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【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】
光源からの光束を偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上にビームスポットとして集光し、上記被走査面上を等速度的に光走査する光走査装置は、レーザプリンタや、ファクシミリやデジタル複写機等の画像形成装置における書込み部分に広く使用されている。
走査結像レンズに入射する光束を偏向させるための光偏向器として、ポリゴンミラーが広く用いられている。ポリゴンミラーの回転中心軸は一般に、走査結像レンズの光軸からずれて設置されるため、ポリゴンミラーの回転に伴い、偏向反射点と走査レンズとの位置関係の変動、所謂「サグ」が発生する。
【０００３】
サグが発生する場合、特に副走査方向の像面湾曲（以下「副走査像面湾曲」という）が劣化しやすい。
即ち、ポリゴンミラーを用いる光走査装置では一般に、ポリゴンミラーにおける面倒れの補正のため、走査結像レンズへの入射光束が「副走査方向に関しては平行光束でない」ため、サグによる偏向反射点の変動に伴い、走査結像レンズによる「副走査方向の結像位置」がずれるので、副走査像面湾曲が劣化しやすいのである。
【０００４】
走査結像レンズに入射する偏向光束は、主走査方向に関しては「平行光束とすることも発散性もしくは集束性の光束とすること」もでき、各場合に応じて技術的なメリットがあるが、走査結像レンズに入射する偏向光束が「主走査方向において集束光束や発散光束」である場合には、上記サグの影響で、副走査方向と同様に、主走査方向の像面湾曲（以下「主走査像面湾曲」という）や等速度性が劣化しやすい。
サグの影響を軽減する方法として、走査結像レンズを、主走査面（理想的に偏向された偏向光束の主光線が掃引する平面）内でシフトまたはチルトすることが知られているが、この方法では主走査像面湾曲と副走査像面湾曲の両者を同時に補正しきれず、書込みの高密度化のために「ビームスポット径を小径化」した場合のビームスポット径変動を押さえるには不十分で、書込みの高密度化の要請に答えることができない。
サグの影響を原理的に補正する方法として「走査結像レンズの副走査曲率半径を光軸に対し非対称に設定する」方法が提案されている(特開平2-23313号公報、特公平7-69521号公報、特開平7-113950号公報、特開平8-122635号公報、特開平8-297256号公報等)。
この方法では、各像高毎に光束の結像位置を被走査面に合致させることができるため、サグの存在に拘らず、原理的には副走査像面湾曲を完全に補正することができる。
【０００５】
近来、書込みの高密度化が顕著に進み、ビームスポット径の小径化と安定化に対する要請が益々高まってきた。かかる要請に応えるには、像面湾曲のみならず走査光学系の光学倍率を「像高に拘らず可及的に均一に設定する」ことが重要となる。ビームスポットの像高により光学倍率が変動すると、ビームスポットのウエスト径が横倍率に略比例して変動するため、像高によりビームスポット径の変動のない「安定したビームスポット」を得ることができない。
上記各公報記載の発明は何れも、副走査曲率半径を「単調変化」させるものであり、光学倍率の均一化と像面湾曲補正を両立させることは困難である。また、「副走査曲率半径が単調変化するレンズ面のみ」では、所望の光学性能を実現するために、走査結像レンズのレンズ枚数が３枚以上となったり、光軸近傍と周辺像高に相当する曲率半径の変化が大きくなりやすいため「遍肉度が大きくプラスチックなどで射出成形しにくいレンズ形状」となる等の不具合を生ずる。
また、光軸近傍の副走査方向断面が両凸形状で、副曲率半径に複数の極値を有する走査結像レンズが提案されている（特開平10-148755号公報）。
しかし、この走査結像レンズは、両凸形状であるため、各像高ごとの主点位置を自由に設定することができず、各像高ごとの光学的横倍率を一定に保つことが難しく、ビームスポット径の変動を発生しやすいという問題を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、サグの存在に拘らず像面湾曲を良好に補正し、ビームスポット径の安定したビームスポットを形成できる走査結像レンズの実現を課題とする。
この発明はまた、ビームスポット径の安定したビーム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光走査装置、このような光走査装置を用いて良好な画像形成を行いうる画像形成装置の実現を別の課題とする。
【０００７】
【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「光源からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上にビームスポットとして集光し、被走査面上を等速度的に光走査する光走査装置」において用いられる走査結像レンズである。
主走査方向および副走査方向は本来、被走査面上において定義されるべき方向であるが、混同の虞れは無いと思われるので、この明細書中においては、光源から被走査面に至る光路上で「主・副走査方向に対応する方向」を主・副走査方向と呼ぶことにする。
光偏向器は「サグ」が発生するようなもの、即ち、偏向反射面とその回転軸とが合致しないようなものであり、具体的にはポリゴンミラーや回転単面鏡や回転２面鏡等である。
走査結像レンズは、「特殊面」を少なくとも２面有する。
特殊面は「副走査曲率が、光軸から主走査方向の周辺に行くに従い変化するような面」である。
この発明の走査結像レンズは「２枚玉以上」で構成される。従って、後述する実施の形態のように２枚玉構成とすることができることは勿論、３枚以上のレンズで構成することもできる。
【０００８】
請求項１記載の走査結像レンズは、上記特殊面のうちの少なくとも１面が「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、上記副走査曲率が複数の極値を、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟んで、上記１個の極値の両側に位置するように有する」こと、および、「副走査曲率が複数の極値を、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟んで、上記１個の極値の両側に位置するように有する特殊面の有する極値のうちの、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟む極値の少なくとも１つ」は、その主走査方向の位置：heが、＋像高側または−像高側の、光軸からの有効レンズ高さ：hmaxに対し、条件：
（１） 0.62≦|(he)/(hmax)| ≦0.93
を満足する位置に位置し、かつ、
光軸上の横倍率：β0、任意像高の横倍率：βhが、条件：
（２） 0.93＜|βh/β0|＜1.07
を満足することを特徴とする。
「副走査曲率」は、特殊面を有するレンズ面の近傍において、主走査方向に直交する平断面でレンズ面を切断したと想定した場合において、この平断面内における曲率を言う。上記特殊面においては、上記平断面内における曲率中心を主走査方向に連ねた線は曲線となる。
「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称」であるとは、副走査曲率の主走査方向における変化が、主走査面内において対称軸を持たないことを意味する。
「極値」は極大もしくは極小であり、主走査方向のレンズ高さ（光軸からの距離）をｈ、レンズ高さ：ｈにおける副走査曲率をＣ(ｈ)とするとき、曲率の微分：ｄＣ(ｈ)／ｄｈが０となるレンズ高さをｈ0として、曲率：Ｃ(ｈ)がｈ0の両側で増加するか、ｈ0の両側で減少する部位をいう。
【０００９】
一般に、走査結像レンズの光学倍率を一定に保とうとすると、高次曲線状の像面湾曲を発生しやすい。特に、レンズ枚数が少ない光学系では、ビームスポットの像高をＨ、係数をａ，ｂとして「ａ・Ｈ2＋ｂ・Ｈ4」の高次曲線状のサジタル像面湾曲（副走査像面湾曲）が発生しやすい。
請求項１記載の発明では、特殊面の副走査曲率半径の変化が「複数個の極値を持つ」ようにすることにより、上記高次曲線状の副走査像面湾曲に対し、レンズ面での副走査方向のパワーを高次関数的に変化させて補正を行い、副走査像面湾曲を良好に補正する。
ポリゴンミラーのように偏向反射面とその回転軸の合致しない光偏向器を用いる場合、サグの影響により特に副走査像面湾曲が劣化しやすい。この場合に発生する副走査像面湾曲は、係数をｃ，ｄ，．．．として、主に奇関数「ｃ・Ｈ＋ｄ・Ｈ3＋．．」の形状の像面湾曲劣化を発生しやすい。このような副走査像面湾曲を有効に補正するため、上記副走査曲率半径の変化を「主走査方向に非対称」にするのである。
この発明においては、走査結像レンズは２枚玉以上で構成されるので、特に主走査方向の光学特性に関する設計の自由度が増し、主走査像面湾曲と等速度性とを良好に補正できるため、１枚玉では達成できない、例えば１２００ｄｐｉ以上の高密度書込みを実現することが可能になる。
【００１０】
上記請求項１記載の走査結像レンズにおいて、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、副走査曲率が複数の極値を有する特殊面は、上記副走査曲率が「光軸上もしくはその近傍」に極値を持つ。光軸上もしくはその近傍に極値がないと、副走査像面湾曲の高次の成分を補正すると、光軸付近の副走査像面湾曲が補正前よりも劣化する場合があるが、光軸近傍にも極値を持たせることにより全像高にわたって良好な像面湾曲を得られる。
この発明の走査結像レンズにおいて「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称な特殊面」を持つレンズは、このレンズ面が主走査方向に非対称であるから、光軸として一般的な回転対称軸をもたない。この明細書中で「光軸」と言うとき、このような非対称形状のレンズに関しては「レンズ面形状を決定する基準座標系における、主・副走査方向に直交的な基準軸」を言うものとする。
【００１１】
上記請求項１記載の走査結像レンズは「特殊面を走査結像レンズ内に２面以上有」している。
「特殊面」を１面用いるだけでも、副走査像面湾曲を非常に小さく抑えることが可能であるが、レンズ構成によっては各像高毎の光学倍率を一定に保つことができない場合がある。請求項１記載の発明のように、特殊面を２面以上用いると、前側・後側主点位置を任意に変化させることができるため、像高毎の倍率を一定に保ち、安定したビームスポットを得ることが可能となる。
【００１２】
上記請求項１記載の走査結像レンズは、光軸近傍において副走査断面（レンズ近傍で「主走査方向に直交する仮想的な平断面」をいう）内における形状を「正メニスカス形状」とすることができる（請求項２）。このようにすると、２面の曲率半径の組合せにより光学系の主点位置を、像高ごとに任意に設定できるので、各像高ごとの横倍率を一定に保つことができる。両凸や両凹のレンズでは主点位置を大きく変えることはできない。
【００１３】
前述のごとく、レンズ枚数の少ない光学系では「ａ・Ｈ2＋ｂ・Ｈ4」の高次曲線状の副走査像面湾曲が発生しやすい。このような副走査像面湾曲の「最大膨らみ位置」を与える像高：Ｈｎは、有効書込み高さをＨｍとすると、
Hn=(1/√2)×Hm=0.71×Hm (7)
で表される(近藤文雄著「レンズ設計技法(光学工業技術協会)」PP.146〜148)。
このような、有効書込み高さ：Ｈｍ＝０．７１近傍の膨らみを補正するためには、その位置に対応するレンズ面位置近傍で極値を持たせるのが有効である。また、４次を超える高次の副走査像面湾曲も補正することも考慮すると、極値の位置は、上記（１）式を満足する範囲であることが好ましい。
なお、上記「hmax」は、「he≧0の時」は＋像高側の有効レンズ高さ、「he<0の時」は−像高側の有効レンズ高さとする。また、像高の＋側は、光源側からの光束が偏向反射面に入射する側であるとする。
【００１４】
ビームスポットを形成する光束のビームウェスト径は、結像の横倍率の変動に略比例してばらつくため、ビームスポット径の安定したビームスポットを得るためには、各像高毎の横倍率を一定にすることが重要である。結像の横倍率は、光源から被走査面に至る全光学系の結像倍率で決まるが、ビームスポットの像高により横倍率が変動するのは、走査結像レンズの主走査方向における横倍率の変動によるから、走査結像レンズの横倍率が上記条件（２）を満足するようにすることにより、安定したビームスポット径の変動を有効に防止できる。
上記請求項１または２記載の走査結像レンズにおいて、有効書込幅：Ｗ、該有効書込幅内での副走査像面湾曲の幅：Ｆｓは、条件：
（３） Fs/W ＜ 0.005
を満足することが好ましい（請求項３）。
条件（３）を満足することにより、副走査像面湾曲の変動が十分に抑えられ、ビームスポット径の像高による変動を有効に軽減できる。
【００１５】
請求項１〜３の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、少なくとも、特殊面を有するレンズをプラスチックレンズで構成できる（請求項４）。プラスチックレンズを用いる場合「環境変動によるレンズ変形等で像面湾曲が劣化する」ことが懸念されるが、予め十分に小さい像面湾曲に設定しておくことにより環境変動による影響を許容することができる。
上記請求項１〜４の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、走査結像レンズを構成するレンズの１枚以上にチルトおよび／またはシフトを与えることができる（請求項５）。
また、請求項１〜５の任意の１に記載の走査結像レンズは「主走査断面内の形状が光軸に関して非対称」なレンズ面を含むことができる（請求項６）。「主走査断面」は、前述の主走査面による仮想的な断面である。
レンズにチルトおよび／またはシフトを与えることにより、サグによる主走査像面湾曲・等速度性の劣化を良好に補正することができる。
しかし、更なる高密度化が要求される場合には、チルトやシフトのみでは十分には補正できない場合もある。特に、偏向光束が主走査方向に集束光束である場合には、サグにより副走査像面湾曲のみならず主走査像面湾曲・等速度性も大きく劣化するため、チルトまたはシフトのみでは高次の収差が残留してしまう。主走査断面内の形状が光軸に関して非対称なレンズ面を含めることにより、サグによる主走査像面湾曲・等速度性の劣化を有効に補正できる。
【００１６】
以下、走査結像レンズの参考例を説明する。
参考例１の走査結像レンズは、２枚玉以上で構成され、副走査曲率が、光軸から主走査方向の周辺にいくに従い変化する特殊面を少なくとも１面有し、特殊面のうちの少なくとも１面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の変曲点を有する」ことを特徴とする。
「変曲点」は、主走査方向のレンズ高さをｈ、レンズ高さ：ｈにおける副走査曲率をＣ(ｈ)とするとき、曲率の２階微分：ｄ2Ｃ(ｈ)／ｄｈ2が０となるレンズ高さをｈ1として、ｄＣ(ｈ)/ｄｈがｈ1を境として符号を反転する部位をいう。
前述のごとく、倍率を一定に保とうとすると、一般に高次曲線状の像面湾曲を発生しやすく、特にレンズ枚数が少ない光学系では「ａ・Ｈ2＋ｂ・Ｈ4」の形の副走査像面湾曲を発生しやすい。参考例１の走査結像レンズは、副走査曲率半径の変化に「変曲点」を持たせることにより、上記の高次曲線状の像面湾曲に対し、レンズ面でのパワーを高次関数的に変化させることにより補正を行い、副走査像面湾曲を良好に補正することができる。
【００１７】
参考例１の走査結像レンズのように、副走査曲率の変化に、２以上の「極値」を持たせることにより副走査像面湾曲の補正を行うもので効果的であるが、副走査曲率の変化に極値が１つしか無い場合でも、「変曲点」により「像面湾曲の膨らみ」を有効に低減することができる。
また、請求項１記載の走査結像レンズと同様、２枚玉以上の構成とすることにより、例えば１２００ｄｐｉ以上の高密度書込みを実現することが可能になる。
参考例１の走査結像レンズにおいて「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の変曲点を有する特殊面」における、曲率は光軸近傍に極値を持つことができる ( 参考例２ ) 。
参考例１の走査結像レンズにおいては、副走査像面湾曲の高次の成分を補正すると、光軸付近の副走査像面湾曲が補正前よりも劣化する場合がある。このような場合には、請求項２記載の発明と同様、特殊面を持つレンズの光軸近傍にも極値を持たせることにより全像高にわたって良好な像面湾曲を得られる。
【００１８】
参考例１または２の走査結像レンズは、特殊面を２面以上有することができる（参考例３）。
請求項３記載の発明と同様、特殊面を２面以上用いると、前側・後側主点位置を任意に変化させることができるため、像高毎の倍率を一定に保ち、安定したビームスポットを得ることが可能となる。
参考例１または２または３の走査結像レンズにおいて「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の変曲点を有する特殊面」を有するレンズの、光軸近傍における副走査断面内のレンズ形状を正のパワーのメニスカス形状とすることができ（参考例４）、主点位置の任意な設定により、各像高ごとの横倍率を一定に保つことができる。
参考例１または２または３または４の走査結像レンズにおいては、変曲点の少なくとも１つの主走査方向の位置：hiが、＋像高側または−像高側の有効レンズ高さ：hmaxに対し、条件：
（４） |(hi)/(hmax)|＞0.5
を満足する位置に位置することが好ましい（参考例５）。
【００１９】
上に説明したように、レンズ枚数の少ない光学系で発生しやすい「ａ・Ｈ2＋ｂ・Ｈ4」の高次曲線状の副走査像面湾曲の「最大膨らみ位置」を与える像高：Ｈｎは、有効書込み高さをＨｍとして前述の（７）式で与えられるので、有効書込み高さ：Ｈｍ＝０．７１近傍の膨らみを補正するためには、その位置に対応するレンズ面位置の近傍に変曲点を持たせるのが有効で、４次を超える高次の副走査像面湾曲も補正することも考慮すると、変曲点の位置は上記（４）式を満足する範囲であることが好ましい。上記「hmax」は、「hi≧０の時」は＋像高側の有効レンズ高さ、「hi＜０の時」は−像高側の有効レンズ高さとする。
参考例１〜５の任意の走査結像レンズにおいても、請求項３記載の発明におけると同様の理由で、光軸上の横倍率：β0、任意像高の横倍率：βhが、条件：
（５） 0.93＜|βh/β0|＜1.07
を満足することが好ましく（参考例６）、参考例１〜６の任意の走査結像レンズにおいても、請求項７記載の発明におけると同様の理由で、有効書込幅：Ｗ、該有効書込幅内での副走査像面湾曲の幅：Ｆｓが、条件：
（６） Fs/W ＜ 0.005
を満足することが好ましい（参考例７）。
【００２０】
また参考例１〜７の任意の走査結像レンズにおいて、少なくとも、特殊面を有するレンズをプラスチックレンズで構成できる（参考例８）。
プラスチックレンズを用いる場合、環境変動による像面湾曲の劣化が懸念されるが、予め十分に小さい像面湾曲に設定しておくことにより、環境変動による影響を許容することができる。
参考例１〜８の任意の走査結像レンズは、これを構成するレンズの１枚以上にチルトおよび／またはチルトを与えることができ（参考例９）、このようにすることによりサグの存在に拘らず、主走査像面湾曲・等速度性を良好にすることができる。
そして、参考例１〜９の任意の走査結像レンズは、請求項９記載の発明と同様の理由で「主走査断面内の形状が光軸に関して非対称」なレンズ面を含むことができる（参考例１０）。
請求項７記載の光走査装置は「光源からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上にビームスポットとして集光し、被走査面上を等速度的に光走査する光走査装置」であり、走査結像レンズとして、前記請求項１〜６の任意の１に記載のものが用いられる。
走査結像レンズとして上記参考例１〜１０の任意の１に記載ものを用いて光走査装置を構成することも可能である。
【００２２】
走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化は「少なくとも２つの変曲点」を有することができる。
【００２８】
この発明の画像形成装置は、像担持体に対して光走査を行って潜像を形成し、形成された潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、像担持体を光走査する光走査装置として、請求項７記載の光走査装置を用いることを特徴とする（請求項８）。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、潜像担持体を均一に帯電したのち光走査により静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像してトナー画像を得、このトナー画像を記録媒体上に定着して画像を形成するように、画像形成装置を構成することができる（請求項９）。
請求項８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る。このような画像形成装置は、例えば「レーザ製版装置」として実施できる。
また、請求項９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。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の光走査装置の実施の１形態を略示している。「光源」である半導体レーザ１０からの光束は、カップリングレンズ１２により以後の光学系にカップリングされ、平行光束あるいは弱い発散性もしくは弱い集束性の光束となり、アパーチュア１３の開口を通過する際に光束周辺部を遮光されて「ビーム整形」される。ビーム整形された光束は次いで、シリンダレンズ１４により副走査方向に集束されつつ、ミラー１５に反射されて主走査方向に長い線像に結像する。「光偏向器」としてのポリゴンミラー１６は線像の結像位置の近傍に偏向反射面１６Ａを有し、等速回転により反射光束を等角速度的に偏向させる。偏向光束は「走査結像レンズ」を構成するレンズ１７，１８を透過し、走査結像レンズの作用で被走査面１９（実体的には、例えば、光導電性の感光体の感光面である）上にビームスポットとして集光し、被走査面１９を等速的に光走査する。レンズ１７，１８により構成される走査結像レンズは、後述の実施例１，２に示すように、請求項１記載のものが用いられている。
即ち、図１に実施の形態を示す光走査装置は、光源１０からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、線像の結像位置の近傍に偏向反射面１６Ａを持つ光偏向器１６により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズ１７，１８により被走査面１９上にビームスポットとして集光し、被走査面１９上を等速度的に光走査する光走査装置であって、走査結像レンズとして請求項１に記載のものを用いたものである。
【００３０】
図２は、請求項７記載の発明の光走査装置の実施の１形態を略示している。繁雑を避けるため、混同の虞れ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用い、これらについての説明を省略する。
「光偏向器」としてのポリゴンミラー１６により偏向された偏向光束は、「走査結像レンズ」を構成するレンズ２０，２１を透過し、走査結像レンズの作用で被走査面１９上にビームスポットとして集光し、被走査面１９を等速的に光走査する。レンズ１７，１８により構成される走査結像レンズは、後述の具体例に示すように、請求項１記載のものが用いられている。
即ち、図２に実施の形態を示す光走査装置は、光源１０からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、線像の結像位置の近傍に偏向反射面１６Ａを持つ光偏向器１６により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズ２０，２１により被走査面１９上にビームスポットとして集光し、被走査面１９上を等速度的に光走査する光走査装置であって、走査結像レンズとして請求項１記載のものを用いたものである。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例を含めて具体的な数値例を、実施例および参考数値例として挙げる。
これら実施例および参考数値例は一連の番号として具体例１〜７とし、この発明に係る実施例は実施例番号を付する。即ち、以下にあげる具体例１〜７のうち、具体例１が実施例１、具体例５が実施例２、具体例７が実施例３であり、残りの具体例２〜４、６は参考数値例である。
具体例１〜４のうち、具体例１および２は図１に示した実施の形態の具体例であり、走査結像レンズを構成するレンズ１７，１８のうち、第１レンズ１７は、入射側面（第１面）および射出側面（第２面）ともに「共軸非球面形状」を有しており、光軸位置における曲率半径をＲ、光軸からの距離をＨとするとき、次式で表している。
Ｘ=(Ｈ2/Ｒ)/[1+√｛1-(1+Ｋ)(Ｈ/Ｒ)2｝]+
Ａ4・Ｈ4+Ａ6・Ｈ6+Ａ8・Ｈ8・・ (8)
被走査面側の第２レンズ１８は主走査面内における面形状が「非円弧形状」をなしており、光軸位置における主走査面内の曲率半径をＲm 、光軸からの主走査方向の距離をＹ,円錐常数をＫm，高次の係数をＡm1，Ａm2，Ａm3，Ａm4，Ａm5，Ａm6，・・とするとき、光軸方向をＸとして次の多項式で表している。
Ｘ=(Ｙ2/Ｒm)/[1+√｛1-(1+Ｋm)(Ｙ/Ｒm)2｝]+
Ａm1・Ｙ+Ａm3・Ｙ3+Ａm4・Ｙ4+Ａm5・Ｙ5+Ａm6・Ｙ6+・・ (9)
ここで、奇数次のＡm1,Ａm3,Ａm5・・・・の少なくとも１つに「ゼロ以外の数値」を代入したものは主走査方向に非対称形状を有する。
【００３２】
具体例１（実施例１）では（９）式の偶数次のみを用いており、主走査方向に対称である。
具体例２では（９）式の奇数次が０でなく、主走査方向に非対称である（請求項５）。
第２レンズ１８の入射側面（第３面）、射出側面（第４面）は、副走査面内の曲率半径：Ｒs（その逆数が「副走査曲率」である）は、Ｙに従って変化する形状であり、光軸における副走査面内の曲率半径をＲs0、高次の係数をＡs1，Ａs2，Ａs3，Ａs4，Ａs5・・とするとき、副走査曲率：Ｃsを次式で表している。
Cs=1/Ｒs
＝1/(Ｒs0+Ａs1・Ｙ+Ａs2・Ｙ2+Ａs3・Ｙ3+Ａs4・Ｙ4+Ａs5・Ｙ5+・・)
．．．（１０）
ここで、奇数次のＡs1，Ａs3，Ａs5・・・の少なくとも１つに「ゼロ以外の数値」を代入したものは、副走査曲率が主走査方向に非対称となる。
【００３３】
具体例１（実施例１）では、第４面の副走査曲率半径を非対称形状としている。
具体例２（参考数値例）では、第３面、第４面共に副走査曲率を非対称形状としている。
図１，２に示す光学配置において、カップリングレンズ１２によりカップリングされた光束を「弱い集束性の光束」とした場合、この弱い集束性の光束を「そのまま自然に集束させた場合に、光束が集束する位置」を自然集光点と呼ぶと、自然集光点の位置はカップリングされた光束の集束性の程度を表す。
また、図１，２に示す角：θはポリゴンミラー入射角と呼ばれる。また、図１，２において、符号：ξで示す距離を基準光線（走査結像レンズがないとすれば、被走査面に直交的になる偏向光束の主光線）に対する「ポリゴンミラーの中心軸ずれ」と呼ぶ。
サグ対策として、レンズ面にはチルトを与えることができる。チルト角（単位：度）をαで表し、反時計回りのチルト角を正とする。また、具体例１，３，４では、第１および第２レンズに対し、シフト：ｙが与えられている。シフトは、上記基準光線に対するレンズ光軸の主走査方向における変位であり、図１，２において上方への変位を正とする。シフト：ｙは各レンズ面ごとに与えることができるが、以下の実施例では走査結像レンズに共通である。
なお、以下に与えられるレンズデータは、シフト・チルトが与えられていない状態におけるものである。長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
【００３４】
具体例１（実施例１）
自然集光点：偏向反射面から被走査面側へ７００ｍｍの位置
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：６
ポリゴンミラーの内接円半径：１８ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：７．８０ｍｍ
画角：−４０．１度〜＋４０．１度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ α n(屈折率)
０ ∞ ∞ 26.378 0.881
１ -100.912 -100.912 18.000 -0.199 1.52441
２ -76.404 -76.404 13.062 -0.148
３ 3777.753 100.419 15.000 1.52441
４ -159.787 -30.031 143.188
第１面および第２面は「共軸非球面」、第３面は「特殊面」、第４面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値を有する特殊面」である。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表１のごとくである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
図３における（ａ）は第３面の副走査曲率の変化を示し、（ｂ）は第４面の副走査曲率の変化を示している。（ｂ）に示すように、第４面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が３つの極値（と２つの変曲点）を有する特殊面」であり、また極値の１つは光軸近傍にある。
図３（ｃ）は、実施例１の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は小さく、条件（２）が満足されている。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図３（ｂ）のａ，ｂ，ｃの各点について、
ａ点：|(-38.5)/(-43.3)|=0.89
ｂ点：|(0)/(44.8)|=0
ｃ点：|(+37.5)/(+44.8)|=0.84
であり、ａ，ｃの２つの極値で条件（１）を満足している。
条件（３）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.798/210=0.0038で、条件（３）を満足する。
【００３７】
具体例２（参考数値例）
自然集光点：偏向反射面から被走査面側へ７００ｍｍの位置
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：６
ポリゴンミラーの内接円半径：１８ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：７．８０ｍｍ
画角：−３９．９５度〜＋４０．１度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ α n(屈折率)
０ ∞ ∞ 26.150 0
１ -100.912 -100.912 18.000 0 1.52441
２ -76.404 -76.404 13.062 0
３ 2895.637 100.694 15.000 1.52441
４ -163.649 -29.884 143.188
第１面および第２面は「共軸非球面」、第３面、第４面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値を有し、且つ、主走査断面内の形状が光軸に関して非対称である特殊面」である。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表２のごとくである。
【００３８】
【表２】
【００３９】
図４における（ａ）は第３面の副走査曲率の変化、（ｂ）は第４面の副走査曲率の変化を示している。（ａ）に示すように、第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有し、さらに−像高側にもう一つの極値を有する特殊面」である。
図４（ｃ）は、具体例２（参考数値例）の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は小さく、条件（２）が満足されている。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図４（ａ）のａ，ｂの各点につき、
ａ点：|(-36)/(-44.9)|=0.80
ｂ点：|(0)/(-44.9)|=0
であり、ａ点の極値で条件（１）を満足している。
条件（３）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.027/210=0.0001で、条件（３）を満足する。
実施例１および２に関する像面湾曲と等速度性の図を、それぞれ図５および図６に示す。等速度性の図における「歪曲収差」は、通常ｆθ特性に相当するものである。具体例１，２とも、主・副走査方向の像面湾曲が極めて良好に補正され、等速度性も極めて良好である。
【００４０】
以下にあげる具体例３，４（共に参考数値例）は、図２に示した実施の形態に関するものである。
【００４１】
第１レンズ２０の第１面は共軸非球面であり、前述の（８）式で表している。
走査結像レンズの第２面および第３面、即ち、第１レンズ２０の射出側面および第２レンズ２１の入射側面の、主走査面内における面形状は非円弧形状をなしており、前述の式（９）により表している。具体例３，４とも、第２、第３面の主走査面内での形状は、（９）式における偶数次の項のみを用いており従って主走査方向において光軸であるＸ軸に関して対称形状である。
走査結像レンズの第２，第３面は、副走査面内の曲率半径：Ｒs が、主走査方向の座標：Ｙに従って変化する形状であり、副走査曲率：Ｃs(Ｙ)を、光軸を含む副走査面内の曲率をＣs0，高次の係数をＡs1，Ａs2，Ａs3，Ａs4，Ａs5・・として、次式で表している。
Ｃs＝Ｃs0+Ａs1・Ｙ+Ａs2・Ｙ2+Ａs3・Ｙ3+Ａs4・Ｙ4+Ａs5・Ｙ5+ (11)
（１１）式は、（１０）式と曲率に関する表現が異なる。具体例３，４とも、第２面の副走査曲率はＹ＝０に関して対称（（１１）式の奇数次の項は０）であり、第３面は副走査曲率はＹ方向に非対称な特殊面である。
【００４２】
具体例３（参考数値例）
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：６
ポリゴンミラーの内接円半径：１３ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：５．２２ｍｍ
画角：−４２度〜＋４２度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 52.390 1.588
１ -312.597 -312.597 31.400 1.52716
２ -82.915 -82.238 78.0
３ -500.00 -47.55 3.5 1.52716
４ -1000.00 -23.38 143.377
第１面は「共軸非球面」、第２面は「特殊面」、第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値を有する特殊面」であり、第４面は「ノーマルトロイダル面」である。
上記第１〜第３面に関する各係数のデータは、次の表３の如くである。
【００４３】
【表３】
【００４４】
図７における（ａ）は第３面の副走査曲率の変化を示している。第３面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が３つの極値（と４つの変曲点）を有する特殊面」であり、また極値の１つは光軸近傍にある。
図７（ｂ）は、具体例３（参考数値例）の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は小さく、条件（２）が満足されている。
条件（３）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.203/320=0.0006で、条件（３）を満足する。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図７（ａ）のｂ，ｃの各点につき、
ｂ点：|(+87.5)/(+106)|=0.83
ｃ点：|(+97.5)/(+106)|=0.92
であり、これら極値で条件（１）を満足している。
【００４５】
具体例４（参考数値例）
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：６
ポリゴンミラーの内接円半径：１３ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：５．２２ｍｍ
画角：−４２度〜＋４２度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 52.390 1.588
１ -312.597 -312.597 31.4 1.52716
２ -82.951 103.860 78.0
３ -500.0 -63.270 3.50 1.52716
４ -1000. -23.38 143.377
第１面は「共軸非球面」、第２面は「特殊面」第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の変曲点を有する特殊面」であり、第４面は「ノーマルトロイダル面」である。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表４の如くである。
【００４６】
【表４】
【００４７】
図８における（ａ）は第３面の副走査曲率の変化を示している。第３面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１つの極値と４つの変曲点を有する特殊面」である。
図８（ｂ）は、具体例４（参考数値例）の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は小さく、条件（５）が満足されている。
条件（４）のパラメータ：|(hi)/(hmax)|の値は、図８（ｂ）の変曲点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各点について、
Ａ点：|(-91.5)/(-106)|=0.86
Ｂ点：|(-50.5)/(-106)|=0.48
Ｃ点：|(+49.5)/(+106)|=0.47
Ｄ点：|(+94)/(+106)|=0.89
であり、Ａ，Ｄの２つの変曲点で条件（４）を満足している。
条件（６）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.266/320=0.0008で、条件（６）を満足する。
具体例３および４に関する像面湾曲と等速度性の図を、それぞれ図９および図１０に示す。具体例３，４も、主・副走査方向の像面湾曲が極めて良好に補正され、等速度性も極めて良好である。
【００４８】
具体例５（実施例２）
以下に説明する実施例２に関する光学配置を、図１に倣って図１１に示す。図１におけると同一の符号は、図１に即して説明したのと同様のものである。この実施例２においては、図１１に示すレンズ２３，２４が走査結像レンズを構成する。
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：５
ポリゴンミラーの内接円半径：２５ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：７．１８ｍｍ
画角：−４２度〜＋４２度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 65.688 0.297
１ -1398.79 -89.949 33.099 1.52718
２ -112.306 -44.269 74.862 0.027
３ -209.503 -56.153 18.000 1.52718
４ -183.389 -30.932 144.163
第１面および第４面は「特殊面」、第２面および第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値と１以上の変曲点を有する特殊面」であり、各面とも、（９），（１１）式で表される。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表５の如くである。
【００４９】
【表５】
【００５０】
図１２における（ａ）は、第２面の副走査曲率の変化を示している。第２面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が３つの極値：ａ，ｂ，ｃ（と２つの変曲点：Ａ，Ｂ）を有する特殊面」であり、また極値の１つ「ｂ」は光軸近傍にある。
図１２における（ｂ）は、第３面の副走査曲率の変化を示している。第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有する特殊面」である。
図１２（ｃ）は、実施例２の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の、像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は極めて小さく、条件（２）が満足されている。
条件（３），（６）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.055/323=0.00017で、条件（３）を満足する。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図１２（ａ）のａ，ｃの各点につき、
ａ点：|(-65.3)/(-70)|=0.93
ｃ点：|(+65)/(+70)|=0.93
であり、これら極値で条件（１）を満足している。
条件（４）のパラメータ：|(hi)/(hmax)|の値は、図１２（ａ）のＡ，Ｂの各点につき、
Ａ点：|(-55.3)/(-70)|=0.79
Ｂ点：|(+54.9)/(+70)|=0.78
であり、これら変曲点で条件（４）を満足している。
実施例２に関する像面湾曲と等速度性の図を、図１３に示す。像面湾曲、等速度性とも極めて良好である。
【００５１】
具体例６（参考数値例）
以下に説明する具体例６に関する光学配置を、図１に倣って図１４に示す。
実施例６においては、図１４に示すレンズ２５，２６が走査結像レンズを構成する。
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：５
ポリゴンミラーの内接円半径：２０ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：８．００ｍｍ
画角：−４１度〜＋４１度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 72.560 0.406
１ 1616.43 -50.145 35.000 1.52398
２ -146.513 -199.813 61.933 -0.003
３ 400.875 -72.026 14.000 1.52398
４ 824.882 -27.588 160.556
第１面および第４面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値と２以上の変曲点を有する特殊面」、第２面および第３面は「特殊面」であり、各面とも、（９），（１１）式で表される。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表６の如くである。
【００５２】
【表６】
【００５３】
図１５（ａ）は、第１面の副走査曲率の変化を示している。第１面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有し、２つの変曲点：Ａ，Ｂを有する特殊面」である。
図１５（ｂ）は、第４面の副走査曲率の変化を示している。第４面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有し、且つ４つの変曲点：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する特殊面」である。
図１５（ｃ）は、具体例６の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の、像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は極めて小さく、条件（２），（５）が満足されている。
条件（３），（６）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.103/323=0.00032で、条件（３），（６）を満足する。
条件（４）のパラメータ：|(hi)/(hmax)|の値は、図１５（ａ）のＡ，Ｂの各点につき、
Ａ点：|(-49.1)/(-65)|=0.76
Ｂ点：|(+51)/(+65)|=0.78
であり、図１５（ｂ）のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各点につき、
Ａ点：|(-98.5)/(-120)|=0.82
Ｂ点：|(-59.8)/(-120)|=0.49
Ｃ点：|(+58.9)/(+120)|=0.49
Ｄ点：|(+95.4)/(+120)|=0.79
であり、これら変曲点で条件（４）を満足している。
具体例６に関する像面湾曲と等速度性の図を、図１６に示す。像面湾曲、等速度性とも極めて良好である。
【００５４】
具体例７（実施例３）
以下に説明する実施例３に関する光学配置を、図１に倣って図１７に示す。
実施例３においては、図１７に示すレンズ２７，２８が走査結像レンズを構成する。
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：５
ポリゴンミラーの内接円半径：２０ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：８．００ｍｍ
画角：−４２度〜＋４２度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 55.843 0.225
１ -309.8349 -42.49098 30.936 1.52398
２ -81.43781 -3654.70765 69.525 0.002
３ -129.98675 119.29058 10.713 1.52398
４ -151.53111 -50.74749 149.195
第１面および第４面は「特殊面」、第２面および第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値を有する特殊面」であり、各面とも、（９），（１１）式で表される。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表７の如くである。
【００５５】
【表７】
【００５６】
図１８（ａ）は、第２面の副走査曲率の変化を示している。第２面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有する特殊面」である。
図１８（ｂ）は、第３面の副走査曲率の変化を示している。第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が３つの極値：ａ，ｂ，ｃ（極値：ｂは光軸近傍）を有し、且つ、２つの変曲点：Ａ，Ｂを有する特殊面」である。
図１８（ｃ）は、実施例３の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の、像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は極めて小さく、条件（２）が満足されている。
条件（３）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.0.065/323=0.0002で、条件（３）を満足する。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図１８（ｂ）の極値：ａ，ｃの各点につき、
ａ点：|(-61.9)/(-100)|=0.62
ｃ点：|(+62.5)/(+100)|=0.63
であり、これら極値で条件（１）を満足する。
実施例３に関する像面湾曲と等速度性の図を、図１９に示す。像面湾曲、等速度性とも極めて良好である。
なお、表５〜表７の表記において、たとえば「Ｅ−０６」は、「１０-6」を意味し、この数値が直前の数値にかかるのである。
上記の如く、上述の具体例１〜７のうち、具体例１（実施例１）、具体例５（実施例２）、および具体例７（実施例３）が、この発明の走査結像レンズの実施例である。
【００５７】
最後に、図２０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は像担持体１１１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。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１１４、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。
また、レーザビームＬＢによる光走査装置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２０において、符号１１６は定着装置、符号１１８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。
【００５８】
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、図１，図２，図１１，図１４，図１７に示した光走査装置（具体的には実施例１〜３）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。
【００５９】
【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、サグの存在に拘らず像面湾曲を良好に補正し、ビームスポット径の安定したビームスポットを形成できる。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、ビームスポット径の安定したビーム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形態を略示する図である。
【図２】 この発明の光走査装置の実施の別形態を略示する図である。
【図３】 実施例１における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す
図である。
【図４】 具体例２（参考数値例）における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図５】 実施例１に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図６】 具体例２に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図７】 具体例３（参考数値例）における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図８】 具体例４（参考数値例）における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図９】 具体例３に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図１０】 具体例４に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図１１】 実施例２に係る光走査装置の光学配置を略示する図である。
【図１２】 実施例２における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図１３】 実施例２に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図１４】 具体例６（参考数値例）に係る光走査装置の光学配置を略示する図である。
【図１５】 具体例６における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図１６】 具体例６に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図１７】 実施例３に係る光走査装置の光学配置を略示する図である。
【図１８】 実施例３における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図１９】 実施例３に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図２０】 この発明の画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１６ 光偏向器
１７，１８ 走査結像レンズ
１９ 被走査面
【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】
光源からの光束を偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上にビームスポットとして集光し、上記被走査面上を等速度的に光走査する光走査装置は、レーザプリンタや、ファクシミリやデジタル複写機等の画像形成装置における書込み部分に広く使用されている。
走査結像レンズに入射する光束を偏向させるための光偏向器として、ポリゴンミラーが広く用いられている。ポリゴンミラーの回転中心軸は一般に、走査結像レンズの光軸からずれて設置されるため、ポリゴンミラーの回転に伴い、偏向反射点と走査レンズとの位置関係の変動、所謂「サグ」が発生する。
【０００３】
サグが発生する場合、特に副走査方向の像面湾曲（以下「副走査像面湾曲」という）が劣化しやすい。
即ち、ポリゴンミラーを用いる光走査装置では一般に、ポリゴンミラーにおける面倒れの補正のため、走査結像レンズへの入射光束が「副走査方向に関しては平行光束でない」ため、サグによる偏向反射点の変動に伴い、走査結像レンズによる「副走査方向の結像位置」がずれるので、副走査像面湾曲が劣化しやすいのである。
【０００４】
走査結像レンズに入射する偏向光束は、主走査方向に関しては「平行光束とすることも発散性もしくは集束性の光束とすること」もでき、各場合に応じて技術的なメリットがあるが、走査結像レンズに入射する偏向光束が「主走査方向において集束光束や発散光束」である場合には、上記サグの影響で、副走査方向と同様に、主走査方向の像面湾曲（以下「主走査像面湾曲」という）や等速度性が劣化しやすい。
サグの影響を軽減する方法として、走査結像レンズを、主走査面（理想的に偏向された偏向光束の主光線が掃引する平面）内でシフトまたはチルトすることが知られているが、この方法では主走査像面湾曲と副走査像面湾曲の両者を同時に補正しきれず、書込みの高密度化のために「ビームスポット径を小径化」した場合のビームスポット径変動を押さえるには不十分で、書込みの高密度化の要請に答えることができない。
サグの影響を原理的に補正する方法として「走査結像レンズの副走査曲率半径を光軸に対し非対称に設定する」方法が提案されている(特開平2-23313号公報、特公平7-69521号公報、特開平7-113950号公報、特開平8-122635号公報、特開平8-297256号公報等)。
この方法では、各像高毎に光束の結像位置を被走査面に合致させることができるため、サグの存在に拘らず、原理的には副走査像面湾曲を完全に補正することができる。
【０００５】
近来、書込みの高密度化が顕著に進み、ビームスポット径の小径化と安定化に対する要請が益々高まってきた。かかる要請に応えるには、像面湾曲のみならず走査光学系の光学倍率を「像高に拘らず可及的に均一に設定する」ことが重要となる。ビームスポットの像高により光学倍率が変動すると、ビームスポットのウエスト径が横倍率に略比例して変動するため、像高によりビームスポット径の変動のない「安定したビームスポット」を得ることができない。
上記各公報記載の発明は何れも、副走査曲率半径を「単調変化」させるものであり、光学倍率の均一化と像面湾曲補正を両立させることは困難である。また、「副走査曲率半径が単調変化するレンズ面のみ」では、所望の光学性能を実現するために、走査結像レンズのレンズ枚数が３枚以上となったり、光軸近傍と周辺像高に相当する曲率半径の変化が大きくなりやすいため「遍肉度が大きくプラスチックなどで射出成形しにくいレンズ形状」となる等の不具合を生ずる。
また、光軸近傍の副走査方向断面が両凸形状で、副曲率半径に複数の極値を有する走査結像レンズが提案されている（特開平10-148755号公報）。
しかし、この走査結像レンズは、両凸形状であるため、各像高ごとの主点位置を自由に設定することができず、各像高ごとの光学的横倍率を一定に保つことが難しく、ビームスポット径の変動を発生しやすいという問題を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、サグの存在に拘らず像面湾曲を良好に補正し、ビームスポット径の安定したビームスポットを形成できる走査結像レンズの実現を課題とする。
この発明はまた、ビームスポット径の安定したビーム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光走査装置、このような光走査装置を用いて良好な画像形成を行いうる画像形成装置の実現を別の課題とする。
【０００７】
【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「光源からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上にビームスポットとして集光し、被走査面上を等速度的に光走査する光走査装置」において用いられる走査結像レンズである。
主走査方向および副走査方向は本来、被走査面上において定義されるべき方向であるが、混同の虞れは無いと思われるので、この明細書中においては、光源から被走査面に至る光路上で「主・副走査方向に対応する方向」を主・副走査方向と呼ぶことにする。
光偏向器は「サグ」が発生するようなもの、即ち、偏向反射面とその回転軸とが合致しないようなものであり、具体的にはポリゴンミラーや回転単面鏡や回転２面鏡等である。
走査結像レンズは、「特殊面」を少なくとも２面有する。
特殊面は「副走査曲率が、光軸から主走査方向の周辺に行くに従い変化するような面」である。
この発明の走査結像レンズは「２枚玉以上」で構成される。従って、後述する実施の形態のように２枚玉構成とすることができることは勿論、３枚以上のレンズで構成することもできる。
【０００８】
請求項１記載の走査結像レンズは、上記特殊面のうちの少なくとも１面が「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、上記副走査曲率が複数の極値を、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟んで、上記１個の極値の両側に位置するように有する」こと、および、「副走査曲率が複数の極値を、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟んで、上記１個の極値の両側に位置するように有する特殊面の有する極値のうちの、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟む極値の少なくとも１つ」は、その主走査方向の位置：heが、＋像高側または−像高側の、光軸からの有効レンズ高さ：hmaxに対し、条件：
（１） 0.62≦|(he)/(hmax)| ≦0.93
を満足する位置に位置し、かつ、
光軸上の横倍率：β0、任意像高の横倍率：βhが、条件：
（２） 0.93＜|βh/β0|＜1.07
を満足することを特徴とする。
「副走査曲率」は、特殊面を有するレンズ面の近傍において、主走査方向に直交する平断面でレンズ面を切断したと想定した場合において、この平断面内における曲率を言う。上記特殊面においては、上記平断面内における曲率中心を主走査方向に連ねた線は曲線となる。
「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称」であるとは、副走査曲率の主走査方向における変化が、主走査面内において対称軸を持たないことを意味する。
「極値」は極大もしくは極小であり、主走査方向のレンズ高さ（光軸からの距離）をｈ、レンズ高さ：ｈにおける副走査曲率をＣ(ｈ)とするとき、曲率の微分：ｄＣ(ｈ)／ｄｈが０となるレンズ高さをｈ0として、曲率：Ｃ(ｈ)がｈ0の両側で増加するか、ｈ0の両側で減少する部位をいう。
【０００９】
一般に、走査結像レンズの光学倍率を一定に保とうとすると、高次曲線状の像面湾曲を発生しやすい。特に、レンズ枚数が少ない光学系では、ビームスポットの像高をＨ、係数をａ，ｂとして「ａ・Ｈ2＋ｂ・Ｈ4」の高次曲線状のサジタル像面湾曲（副走査像面湾曲）が発生しやすい。
請求項１記載の発明では、特殊面の副走査曲率半径の変化が「複数個の極値を持つ」ようにすることにより、上記高次曲線状の副走査像面湾曲に対し、レンズ面での副走査方向のパワーを高次関数的に変化させて補正を行い、副走査像面湾曲を良好に補正する。
ポリゴンミラーのように偏向反射面とその回転軸の合致しない光偏向器を用いる場合、サグの影響により特に副走査像面湾曲が劣化しやすい。この場合に発生する副走査像面湾曲は、係数をｃ，ｄ，．．．として、主に奇関数「ｃ・Ｈ＋ｄ・Ｈ3＋．．」の形状の像面湾曲劣化を発生しやすい。このような副走査像面湾曲を有効に補正するため、上記副走査曲率半径の変化を「主走査方向に非対称」にするのである。
この発明においては、走査結像レンズは２枚玉以上で構成されるので、特に主走査方向の光学特性に関する設計の自由度が増し、主走査像面湾曲と等速度性とを良好に補正できるため、１枚玉では達成できない、例えば１２００ｄｐｉ以上の高密度書込みを実現することが可能になる。
【００１０】
上記請求項１記載の走査結像レンズにおいて、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、副走査曲率が複数の極値を有する特殊面は、上記副走査曲率が「光軸上もしくはその近傍」に極値を持つ。光軸上もしくはその近傍に極値がないと、副走査像面湾曲の高次の成分を補正すると、光軸付近の副走査像面湾曲が補正前よりも劣化する場合があるが、光軸近傍にも極値を持たせることにより全像高にわたって良好な像面湾曲を得られる。
この発明の走査結像レンズにおいて「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称な特殊面」を持つレンズは、このレンズ面が主走査方向に非対称であるから、光軸として一般的な回転対称軸をもたない。この明細書中で「光軸」と言うとき、このような非対称形状のレンズに関しては「レンズ面形状を決定する基準座標系における、主・副走査方向に直交的な基準軸」を言うものとする。
【００１１】
上記請求項１記載の走査結像レンズは「特殊面を走査結像レンズ内に２面以上有」している。
「特殊面」を１面用いるだけでも、副走査像面湾曲を非常に小さく抑えることが可能であるが、レンズ構成によっては各像高毎の光学倍率を一定に保つことができない場合がある。請求項１記載の発明のように、特殊面を２面以上用いると、前側・後側主点位置を任意に変化させることができるため、像高毎の倍率を一定に保ち、安定したビームスポットを得ることが可能となる。
【００１２】
上記請求項１記載の走査結像レンズは、光軸近傍において副走査断面（レンズ近傍で「主走査方向に直交する仮想的な平断面」をいう）内における形状を「正メニスカス形状」とすることができる（請求項２）。このようにすると、２面の曲率半径の組合せにより光学系の主点位置を、像高ごとに任意に設定できるので、各像高ごとの横倍率を一定に保つことができる。両凸や両凹のレンズでは主点位置を大きく変えることはできない。
【００１３】
前述のごとく、レンズ枚数の少ない光学系では「ａ・Ｈ2＋ｂ・Ｈ4」の高次曲線状の副走査像面湾曲が発生しやすい。このような副走査像面湾曲の「最大膨らみ位置」を与える像高：Ｈｎは、有効書込み高さをＨｍとすると、
Hn=(1/√2)×Hm=0.71×Hm (7)
で表される(近藤文雄著「レンズ設計技法(光学工業技術協会)」PP.146〜148)。
このような、有効書込み高さ：Ｈｍ＝０．７１近傍の膨らみを補正するためには、その位置に対応するレンズ面位置近傍で極値を持たせるのが有効である。また、４次を超える高次の副走査像面湾曲も補正することも考慮すると、極値の位置は、上記（１）式を満足する範囲であることが好ましい。
なお、上記「hmax」は、「he≧0の時」は＋像高側の有効レンズ高さ、「he<0の時」は−像高側の有効レンズ高さとする。また、像高の＋側は、光源側からの光束が偏向反射面に入射する側であるとする。
【００１４】
ビームスポットを形成する光束のビームウェスト径は、結像の横倍率の変動に略比例してばらつくため、ビームスポット径の安定したビームスポットを得るためには、各像高毎の横倍率を一定にすることが重要である。結像の横倍率は、光源から被走査面に至る全光学系の結像倍率で決まるが、ビームスポットの像高により横倍率が変動するのは、走査結像レンズの主走査方向における横倍率の変動によるから、走査結像レンズの横倍率が上記条件（２）を満足するようにすることにより、安定したビームスポット径の変動を有効に防止できる。
上記請求項１または２記載の走査結像レンズにおいて、有効書込幅：Ｗ、該有効書込幅内での副走査像面湾曲の幅：Ｆｓは、条件：
（３） Fs/W ＜ 0.005
を満足することが好ましい（請求項３）。
条件（３）を満足することにより、副走査像面湾曲の変動が十分に抑えられ、ビームスポット径の像高による変動を有効に軽減できる。
【００１５】
請求項１〜３の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、少なくとも、特殊面を有するレンズをプラスチックレンズで構成できる（請求項４）。プラスチックレンズを用いる場合「環境変動によるレンズ変形等で像面湾曲が劣化する」ことが懸念されるが、予め十分に小さい像面湾曲に設定しておくことにより環境変動による影響を許容することができる。
上記請求項１〜４の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、走査結像レンズを構成するレンズの１枚以上にチルトおよび／またはシフトを与えることができる（請求項５）。
また、請求項１〜５の任意の１に記載の走査結像レンズは「主走査断面内の形状が光軸に関して非対称」なレンズ面を含むことができる（請求項６）。「主走査断面」は、前述の主走査面による仮想的な断面である。
レンズにチルトおよび／またはシフトを与えることにより、サグによる主走査像面湾曲・等速度性の劣化を良好に補正することができる。
しかし、更なる高密度化が要求される場合には、チルトやシフトのみでは十分には補正できない場合もある。特に、偏向光束が主走査方向に集束光束である場合には、サグにより副走査像面湾曲のみならず主走査像面湾曲・等速度性も大きく劣化するため、チルトまたはシフトのみでは高次の収差が残留してしまう。主走査断面内の形状が光軸に関して非対称なレンズ面を含めることにより、サグによる主走査像面湾曲・等速度性の劣化を有効に補正できる。
【００１６】
以下、走査結像レンズの参考例を説明する。
参考例１の走査結像レンズは、２枚玉以上で構成され、副走査曲率が、光軸から主走査方向の周辺にいくに従い変化する特殊面を少なくとも１面有し、特殊面のうちの少なくとも１面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の変曲点を有する」ことを特徴とする。
「変曲点」は、主走査方向のレンズ高さをｈ、レンズ高さ：ｈにおける副走査曲率をＣ(ｈ)とするとき、曲率の２階微分：ｄ2Ｃ(ｈ)／ｄｈ2が０となるレンズ高さをｈ1として、ｄＣ(ｈ)/ｄｈがｈ1を境として符号を反転する部位をいう。
前述のごとく、倍率を一定に保とうとすると、一般に高次曲線状の像面湾曲を発生しやすく、特にレンズ枚数が少ない光学系では「ａ・Ｈ2＋ｂ・Ｈ4」の形の副走査像面湾曲を発生しやすい。参考例１の走査結像レンズは、副走査曲率半径の変化に「変曲点」を持たせることにより、上記の高次曲線状の像面湾曲に対し、レンズ面でのパワーを高次関数的に変化させることにより補正を行い、副走査像面湾曲を良好に補正することができる。
【００１７】
参考例１の走査結像レンズのように、副走査曲率の変化に、２以上の「極値」を持たせることにより副走査像面湾曲の補正を行うもので効果的であるが、副走査曲率の変化に極値が１つしか無い場合でも、「変曲点」により「像面湾曲の膨らみ」を有効に低減することができる。
また、請求項１記載の走査結像レンズと同様、２枚玉以上の構成とすることにより、例えば１２００ｄｐｉ以上の高密度書込みを実現することが可能になる。
参考例１の走査結像レンズにおいて「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の変曲点を有する特殊面」における、曲率は光軸近傍に極値を持つことができる ( 参考例２ ) 。
参考例１の走査結像レンズにおいては、副走査像面湾曲の高次の成分を補正すると、光軸付近の副走査像面湾曲が補正前よりも劣化する場合がある。このような場合には、請求項２記載の発明と同様、特殊面を持つレンズの光軸近傍にも極値を持たせることにより全像高にわたって良好な像面湾曲を得られる。
【００１８】
参考例１または２の走査結像レンズは、特殊面を２面以上有することができる（参考例３）。
請求項３記載の発明と同様、特殊面を２面以上用いると、前側・後側主点位置を任意に変化させることができるため、像高毎の倍率を一定に保ち、安定したビームスポットを得ることが可能となる。
参考例１または２または３の走査結像レンズにおいて「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の変曲点を有する特殊面」を有するレンズの、光軸近傍における副走査断面内のレンズ形状を正のパワーのメニスカス形状とすることができ（参考例４）、主点位置の任意な設定により、各像高ごとの横倍率を一定に保つことができる。
参考例１または２または３または４の走査結像レンズにおいては、変曲点の少なくとも１つの主走査方向の位置：hiが、＋像高側または−像高側の有効レンズ高さ：hmaxに対し、条件：
（４） |(hi)/(hmax)|＞0.5
を満足する位置に位置することが好ましい（参考例５）。
【００１９】
上に説明したように、レンズ枚数の少ない光学系で発生しやすい「ａ・Ｈ2＋ｂ・Ｈ4」の高次曲線状の副走査像面湾曲の「最大膨らみ位置」を与える像高：Ｈｎは、有効書込み高さをＨｍとして前述の（７）式で与えられるので、有効書込み高さ：Ｈｍ＝０．７１近傍の膨らみを補正するためには、その位置に対応するレンズ面位置の近傍に変曲点を持たせるのが有効で、４次を超える高次の副走査像面湾曲も補正することも考慮すると、変曲点の位置は上記（４）式を満足する範囲であることが好ましい。上記「hmax」は、「hi≧０の時」は＋像高側の有効レンズ高さ、「hi＜０の時」は−像高側の有効レンズ高さとする。
参考例１〜５の任意の走査結像レンズにおいても、請求項３記載の発明におけると同様の理由で、光軸上の横倍率：β0、任意像高の横倍率：βhが、条件：
（５） 0.93＜|βh/β0|＜1.07
を満足することが好ましく（参考例６）、参考例１〜６の任意の走査結像レンズにおいても、請求項７記載の発明におけると同様の理由で、有効書込幅：Ｗ、該有効書込幅内での副走査像面湾曲の幅：Ｆｓが、条件：
（６） Fs/W ＜ 0.005
を満足することが好ましい（参考例７）。
【００２０】
また参考例１〜７の任意の走査結像レンズにおいて、少なくとも、特殊面を有するレンズをプラスチックレンズで構成できる（参考例８）。
プラスチックレンズを用いる場合、環境変動による像面湾曲の劣化が懸念されるが、予め十分に小さい像面湾曲に設定しておくことにより、環境変動による影響を許容することができる。
参考例１〜８の任意の走査結像レンズは、これを構成するレンズの１枚以上にチルトおよび／またはチルトを与えることができ（参考例９）、このようにすることによりサグの存在に拘らず、主走査像面湾曲・等速度性を良好にすることができる。
そして、参考例１〜９の任意の走査結像レンズは、請求項９記載の発明と同様の理由で「主走査断面内の形状が光軸に関して非対称」なレンズ面を含むことができる（参考例１０）。
請求項７記載の光走査装置は「光源からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上にビームスポットとして集光し、被走査面上を等速度的に光走査する光走査装置」であり、走査結像レンズとして、前記請求項１〜６の任意の１に記載のものが用いられる。
走査結像レンズとして上記参考例１〜１０の任意の１に記載ものを用いて光走査装置を構成することも可能である。
【００２２】
走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化は「少なくとも２つの変曲点」を有することができる。
【００２８】
この発明の画像形成装置は、像担持体に対して光走査を行って潜像を形成し、形成された潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、像担持体を光走査する光走査装置として、請求項７記載の光走査装置を用いることを特徴とする（請求項８）。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、潜像担持体を均一に帯電したのち光走査により静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像してトナー画像を得、このトナー画像を記録媒体上に定着して画像を形成するように、画像形成装置を構成することができる（請求項９）。
請求項８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る。このような画像形成装置は、例えば「レーザ製版装置」として実施できる。
また、請求項９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。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の光走査装置の実施の１形態を略示している。「光源」である半導体レーザ１０からの光束は、カップリングレンズ１２により以後の光学系にカップリングされ、平行光束あるいは弱い発散性もしくは弱い集束性の光束となり、アパーチュア１３の開口を通過する際に光束周辺部を遮光されて「ビーム整形」される。ビーム整形された光束は次いで、シリンダレンズ１４により副走査方向に集束されつつ、ミラー１５に反射されて主走査方向に長い線像に結像する。「光偏向器」としてのポリゴンミラー１６は線像の結像位置の近傍に偏向反射面１６Ａを有し、等速回転により反射光束を等角速度的に偏向させる。偏向光束は「走査結像レンズ」を構成するレンズ１７，１８を透過し、走査結像レンズの作用で被走査面１９（実体的には、例えば、光導電性の感光体の感光面である）上にビームスポットとして集光し、被走査面１９を等速的に光走査する。レンズ１７，１８により構成される走査結像レンズは、後述の実施例１，２に示すように、請求項１記載のものが用いられている。
即ち、図１に実施の形態を示す光走査装置は、光源１０からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、線像の結像位置の近傍に偏向反射面１６Ａを持つ光偏向器１６により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズ１７，１８により被走査面１９上にビームスポットとして集光し、被走査面１９上を等速度的に光走査する光走査装置であって、走査結像レンズとして請求項１に記載のものを用いたものである。
【００３０】
図２は、請求項７記載の発明の光走査装置の実施の１形態を略示している。繁雑を避けるため、混同の虞れ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用い、これらについての説明を省略する。
「光偏向器」としてのポリゴンミラー１６により偏向された偏向光束は、「走査結像レンズ」を構成するレンズ２０，２１を透過し、走査結像レンズの作用で被走査面１９上にビームスポットとして集光し、被走査面１９を等速的に光走査する。レンズ１７，１８により構成される走査結像レンズは、後述の具体例に示すように、請求項１記載のものが用いられている。
即ち、図２に実施の形態を示す光走査装置は、光源１０からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、線像の結像位置の近傍に偏向反射面１６Ａを持つ光偏向器１６により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズ２０，２１により被走査面１９上にビームスポットとして集光し、被走査面１９上を等速度的に光走査する光走査装置であって、走査結像レンズとして請求項１記載のものを用いたものである。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例を含めて具体的な数値例を、実施例および参考数値例として挙げる。
これら実施例および参考数値例は一連の番号として具体例１〜７とし、この発明に係る実施例は実施例番号を付する。即ち、以下にあげる具体例１〜７のうち、具体例１が実施例１、具体例５が実施例２、具体例７が実施例３であり、残りの具体例２〜４、６は参考数値例である。
具体例１〜４のうち、具体例１および２は図１に示した実施の形態の具体例であり、走査結像レンズを構成するレンズ１７，１８のうち、第１レンズ１７は、入射側面（第１面）および射出側面（第２面）ともに「共軸非球面形状」を有しており、光軸位置における曲率半径をＲ、光軸からの距離をＨとするとき、次式で表している。
Ｘ=(Ｈ2/Ｒ)/[1+√｛1-(1+Ｋ)(Ｈ/Ｒ)2｝]+
Ａ4・Ｈ4+Ａ6・Ｈ6+Ａ8・Ｈ8・・ (8)
被走査面側の第２レンズ１８は主走査面内における面形状が「非円弧形状」をなしており、光軸位置における主走査面内の曲率半径をＲm 、光軸からの主走査方向の距離をＹ,円錐常数をＫm，高次の係数をＡm1，Ａm2，Ａm3，Ａm4，Ａm5，Ａm6，・・とするとき、光軸方向をＸとして次の多項式で表している。
Ｘ=(Ｙ2/Ｒm)/[1+√｛1-(1+Ｋm)(Ｙ/Ｒm)2｝]+
Ａm1・Ｙ+Ａm3・Ｙ3+Ａm4・Ｙ4+Ａm5・Ｙ5+Ａm6・Ｙ6+・・ (9)
ここで、奇数次のＡm1,Ａm3,Ａm5・・・・の少なくとも１つに「ゼロ以外の数値」を代入したものは主走査方向に非対称形状を有する。
【００３２】
具体例１（実施例１）では（９）式の偶数次のみを用いており、主走査方向に対称である。
具体例２では（９）式の奇数次が０でなく、主走査方向に非対称である（請求項５）。
第２レンズ１８の入射側面（第３面）、射出側面（第４面）は、副走査面内の曲率半径：Ｒs（その逆数が「副走査曲率」である）は、Ｙに従って変化する形状であり、光軸における副走査面内の曲率半径をＲs0、高次の係数をＡs1，Ａs2，Ａs3，Ａs4，Ａs5・・とするとき、副走査曲率：Ｃsを次式で表している。
Cs=1/Ｒs
＝1/(Ｒs0+Ａs1・Ｙ+Ａs2・Ｙ2+Ａs3・Ｙ3+Ａs4・Ｙ4+Ａs5・Ｙ5+・・)
．．．（１０）
ここで、奇数次のＡs1，Ａs3，Ａs5・・・の少なくとも１つに「ゼロ以外の数値」を代入したものは、副走査曲率が主走査方向に非対称となる。
【００３３】
具体例１（実施例１）では、第４面の副走査曲率半径を非対称形状としている。
具体例２（参考数値例）では、第３面、第４面共に副走査曲率を非対称形状としている。
図１，２に示す光学配置において、カップリングレンズ１２によりカップリングされた光束を「弱い集束性の光束」とした場合、この弱い集束性の光束を「そのまま自然に集束させた場合に、光束が集束する位置」を自然集光点と呼ぶと、自然集光点の位置はカップリングされた光束の集束性の程度を表す。
また、図１，２に示す角：θはポリゴンミラー入射角と呼ばれる。また、図１，２において、符号：ξで示す距離を基準光線（走査結像レンズがないとすれば、被走査面に直交的になる偏向光束の主光線）に対する「ポリゴンミラーの中心軸ずれ」と呼ぶ。
サグ対策として、レンズ面にはチルトを与えることができる。チルト角（単位：度）をαで表し、反時計回りのチルト角を正とする。また、具体例１，３，４では、第１および第２レンズに対し、シフト：ｙが与えられている。シフトは、上記基準光線に対するレンズ光軸の主走査方向における変位であり、図１，２において上方への変位を正とする。シフト：ｙは各レンズ面ごとに与えることができるが、以下の実施例では走査結像レンズに共通である。
なお、以下に与えられるレンズデータは、シフト・チルトが与えられていない状態におけるものである。長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
【００３４】
具体例１（実施例１）
自然集光点：偏向反射面から被走査面側へ７００ｍｍの位置
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：６
ポリゴンミラーの内接円半径：１８ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：７．８０ｍｍ
画角：−４０．１度〜＋４０．１度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ α n(屈折率)
０ ∞ ∞ 26.378 0.881
１ -100.912 -100.912 18.000 -0.199 1.52441
２ -76.404 -76.404 13.062 -0.148
３ 3777.753 100.419 15.000 1.52441
４ -159.787 -30.031 143.188
第１面および第２面は「共軸非球面」、第３面は「特殊面」、第４面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値を有する特殊面」である。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表１のごとくである。
【００３５】
【表１】
図３における（ａ）は第３面の副走査曲率の変化を示し、（ｂ）は第４面の副走査曲率の変化を示している。（ｂ）に示すように、第４面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が３つの極値（と２つの変曲点）を有する特殊面」であり、また極値の１つは光軸近傍にある。
図３（ｃ）は、実施例１の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は小さく、条件（２）が満足されている。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図３（ｂ）のａ，ｂ，ｃの各点について、
ａ点：|(-38.5)/(-43.3)|=0.89
ｂ点：|(0)/(44.8)|=0
ｃ点：|(+37.5)/(+44.8)|=0.84
であり、ａ，ｃの２つの極値で条件（１）を満足している。
条件（３）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.798/210=0.0038で、条件（３）を満足する。
【００３７】
具体例２（参考数値例）
自然集光点：偏向反射面から被走査面側へ７００ｍｍの位置
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：６
ポリゴンミラーの内接円半径：１８ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：７．８０ｍｍ
画角：−３９．９５度〜＋４０．１度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ α n(屈折率)
０ ∞ ∞ 26.150 0
１ -100.912 -100.912 18.000 0 1.52441
２ -76.404 -76.404 13.062 0
３ 2895.637 100.694 15.000 1.52441
４ -163.649 -29.884 143.188
第１面および第２面は「共軸非球面」、第３面、第４面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値を有し、且つ、主走査断面内の形状が光軸に関して非対称である特殊面」である。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表２のごとくである。
【００３８】
【表２】
図４における（ａ）は第３面の副走査曲率の変化、（ｂ）は第４面の副走査曲率の変化を示している。（ａ）に示すように、第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有し、さらに−像高側にもう一つの極値を有する特殊面」である。
図４（ｃ）は、具体例２（参考数値例）の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は小さく、条件（２）が満足されている。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図４（ａ）のａ，ｂの各点につき、
ａ点：|(-36)/(-44.9)|=0.80
ｂ点：|(0)/(-44.9)|=0
であり、ａ点の極値で条件（１）を満足している。
条件（３）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.027/210=0.0001で、条件（３）を満足する。
実施例１および２に関する像面湾曲と等速度性の図を、それぞれ図５および図６に示す。等速度性の図における「歪曲収差」は、通常ｆθ特性に相当するものである。具体例１，２とも、主・副走査方向の像面湾曲が極めて良好に補正され、等速度性も極めて良好である。
【００４０】
以下にあげる具体例３，４（共に参考数値例）は、図２に示した実施の形態に関するものである。
【００４１】
第１レンズ２０の第１面は共軸非球面であり、前述の（８）式で表している。
走査結像レンズの第２面および第３面、即ち、第１レンズ２０の射出側面および第２レンズ２１の入射側面の、主走査面内における面形状は非円弧形状をなしており、前述の式（９）により表している。具体例３，４とも、第２、第３面の主走査面内での形状は、（９）式における偶数次の項のみを用いており従って主走査方向において光軸であるＸ軸に関して対称形状である。
走査結像レンズの第２，第３面は、副走査面内の曲率半径：Ｒs が、主走査方向の座標：Ｙに従って変化する形状であり、副走査曲率：Ｃs(Ｙ)を、光軸を含む副走査面内の曲率をＣs0，高次の係数をＡs1，Ａs2，Ａs3，Ａs4，Ａs5・・として、次式で表している。
Ｃs＝Ｃs0+Ａs1・Ｙ+Ａs2・Ｙ2+Ａs3・Ｙ3+Ａs4・Ｙ4+Ａs5・Ｙ5+ (11)
（１１）式は、（１０）式と曲率に関する表現が異なる。具体例３，４とも、第２面の副走査曲率はＹ＝０に関して対称（（１１）式の奇数次の項は０）であり、第３面は副走査曲率はＹ方向に非対称な特殊面である。
【００４２】
具体例３（参考数値例）
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：６
ポリゴンミラーの内接円半径：１３ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：５．２２ｍｍ
画角：−４２度〜＋４２度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 52.390 1.588
１ -312.597 -312.597 31.400 1.52716
２ -82.915 -82.238 78.0
３ -500.00 -47.55 3.5 1.52716
４ -1000.00 -23.38 143.377
第１面は「共軸非球面」、第２面は「特殊面」、第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値を有する特殊面」であり、第４面は「ノーマルトロイダル面」である。
上記第１〜第３面に関する各係数のデータは、次の表３の如くである。
【００４３】
【表３】
図７における（ａ）は第３面の副走査曲率の変化を示している。第３面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が３つの極値（と４つの変曲点）を有する特殊面」であり、また極値の１つは光軸近傍にある。
図７（ｂ）は、具体例３（参考数値例）の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は小さく、条件（２）が満足されている。
条件（３）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.203/320=0.0006で、条件（３）を満足する。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図７（ａ）のｂ，ｃの各点につき、
ｂ点：|(+87.5)/(+106)|=0.83
ｃ点：|(+97.5)/(+106)|=0.92
であり、これら極値で条件（１）を満足している。
【００４５】
具体例４（参考数値例）
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：６
ポリゴンミラーの内接円半径：１３ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：５．２２ｍｍ
画角：−４２度〜＋４２度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 52.390 1.588
１ -312.597 -312.597 31.4 1.52716
２ -82.951 103.860 78.0
３ -500.0 -63.270 3.50 1.52716
４ -1000. -23.38 143.377
第１面は「共軸非球面」、第２面は「特殊面」第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の変曲点を有する特殊面」であり、第４面は「ノーマルトロイダル面」である。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表４の如くである。
【００４６】
【表４】
図８における（ａ）は第３面の副走査曲率の変化を示している。第３面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１つの極値と４つの変曲点を有する特殊面」である。
図８（ｂ）は、具体例４（参考数値例）の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は小さく、条件（５）が満足されている。
条件（４）のパラメータ：|(hi)/(hmax)|の値は、図８（ｂ）の変曲点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各点について、
Ａ点：|(-91.5)/(-106)|=0.86
Ｂ点：|(-50.5)/(-106)|=0.48
Ｃ点：|(+49.5)/(+106)|=0.47
Ｄ点：|(+94)/(+106)|=0.89
であり、Ａ，Ｄの２つの変曲点で条件（４）を満足している。
条件（６）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.266/320=0.0008で、条件（６）を満足する。
具体例３および４に関する像面湾曲と等速度性の図を、それぞれ図９および図１０に示す。具体例３，４も、主・副走査方向の像面湾曲が極めて良好に補正され、等速度性も極めて良好である。
【００４８】
具体例５（実施例２）
以下に説明する実施例２に関する光学配置を、図１に倣って図１１に示す。図１におけると同一の符号は、図１に即して説明したのと同様のものである。この実施例２においては、図１１に示すレンズ２３，２４が走査結像レンズを構成する。
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：５
ポリゴンミラーの内接円半径：２５ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：７．１８ｍｍ
画角：−４２度〜＋４２度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 65.688 0.297
１ -1398.79 -89.949 33.099 1.52718
２ -112.306 -44.269 74.862 0.027
３ -209.503 -56.153 18.000 1.52718
４ -183.389 -30.932 144.163
第１面および第４面は「特殊面」、第２面および第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値と１以上の変曲点を有する特殊面」であり、各面とも、（９），（１１）式で表される。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表５の如くである。
【００４９】
【表５】
図１２における（ａ）は、第２面の副走査曲率の変化を示している。第２面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が３つの極値：ａ，ｂ，ｃ（と２つの変曲点：Ａ，Ｂ）を有する特殊面」であり、また極値の１つ「ｂ」は光軸近傍にある。
図１２における（ｂ）は、第３面の副走査曲率の変化を示している。第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有する特殊面」である。
図１２（ｃ）は、実施例２の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の、像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は極めて小さく、条件（２）が満足されている。
条件（３），（６）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.055/323=0.00017で、条件（３）を満足する。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図１２（ａ）のａ，ｃの各点につき、
ａ点：|(-65.3)/(-70)|=0.93
ｃ点：|(+65)/(+70)|=0.93
であり、これら極値で条件（１）を満足している。
条件（４）のパラメータ：|(hi)/(hmax)|の値は、図１２（ａ）のＡ，Ｂの各点につき、
Ａ点：|(-55.3)/(-70)|=0.79
Ｂ点：|(+54.9)/(+70)|=0.78
であり、これら変曲点で条件（４）を満足している。
実施例２に関する像面湾曲と等速度性の図を、図１３に示す。像面湾曲、等速度性とも極めて良好である。
【００５１】
具体例６（参考数値例）
以下に説明する具体例６に関する光学配置を、図１に倣って図１４に示す。
実施例６においては、図１４に示すレンズ２５，２６が走査結像レンズを構成する。
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：５
ポリゴンミラーの内接円半径：２０ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：８．００ｍｍ
画角：−４１度〜＋４１度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 72.560 0.406
１ 1616.43 -50.145 35.000 1.52398
２ -146.513 -199.813 61.933 -0.003
３ 400.875 -72.026 14.000 1.52398
４ 824.882 -27.588 160.556
第１面および第４面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値と２以上の変曲点を有する特殊面」、第２面および第３面は「特殊面」であり、各面とも、（９），（１１）式で表される。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表６の如くである。
【００５２】
【表６】
図１５（ａ）は、第１面の副走査曲率の変化を示している。第１面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有し、２つの変曲点：Ａ，Ｂを有する特殊面」である。
図１５（ｂ）は、第４面の副走査曲率の変化を示している。第４面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有し、且つ４つの変曲点：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する特殊面」である。
図１５（ｃ）は、具体例６の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の、像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は極めて小さく、条件（２），（５）が満足されている。
条件（３），（６）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.103/323=0.00032で、条件（３），（６）を満足する。
条件（４）のパラメータ：|(hi)/(hmax)|の値は、図１５（ａ）のＡ，Ｂの各点につき、
Ａ点：|(-49.1)/(-65)|=0.76
Ｂ点：|(+51)/(+65)|=0.78
であり、図１５（ｂ）のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各点につき、
Ａ点：|(-98.5)/(-120)|=0.82
Ｂ点：|(-59.8)/(-120)|=0.49
Ｃ点：|(+58.9)/(+120)|=0.49
Ｄ点：|(+95.4)/(+120)|=0.79
であり、これら変曲点で条件（４）を満足している。
具体例６に関する像面湾曲と等速度性の図を、図１６に示す。像面湾曲、等速度性とも極めて良好である。
【００５４】
具体例７（実施例３）
以下に説明する実施例３に関する光学配置を、図１に倣って図１７に示す。
実施例３においては、図１７に示すレンズ２７，２８が走査結像レンズを構成する。
自然集光点：∞（カップリングされた光束は平行光束となる）
ポリゴンミラー入射角：θ＝６０度
ポリゴンミラーの偏向反射面数：５
ポリゴンミラーの内接円半径：２０ｍｍ
ポリゴンミラーの中心軸ずれξ：８．００ｍｍ
画角：−４２度〜＋４２度
ポリゴンミラーの偏向反射面（面番号：０）以下のレンズデータ
面番号 Rm Rs x(面間隔) ｙ n(屈折率)
０ ∞ ∞ 55.843 0.225
１ -309.8349 -42.49098 30.936 1.52398
２ -81.43781 -3654.70765 69.525 0.002
３ -129.98675 119.29058 10.713 1.52398
４ -151.53111 -50.74749 149.195
第１面および第４面は「特殊面」、第２面および第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が１以上の極値を有する特殊面」であり、各面とも、（９），（１１）式で表される。
上記第１〜第４面に関する各係数のデータは、次の表７の如くである。
【００５５】
【表７】
図１８（ａ）は、第２面の副走査曲率の変化を示している。第２面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が光軸近傍に１つの極値を有する特殊面」である。
図１８（ｂ）は、第３面の副走査曲率の変化を示している。第３面は「副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、曲率の変化が３つの極値：ａ，ｂ，ｃ（極値：ｂは光軸近傍）を有し、且つ、２つの変曲点：Ａ，Ｂを有する特殊面」である。
図１８（ｃ）は、実施例３の走査結像レンズにおける副走査方向の横倍率の、像高による変化を示す。図のように、横倍率の像高による変動は極めて小さく、条件（２）が満足されている。
条件（３）のパラメータ：Fs/Wの値は、0.0.065/323=0.0002で、条件（３）を満足する。
条件（１）のパラメータ：|(he)/(hmax)|の値は、図１８（ｂ）の極値：ａ，ｃの各点につき、
ａ点：|(-61.9)/(-100)|=0.62
ｃ点：|(+62.5)/(+100)|=0.63
であり、これら極値で条件（１）を満足する。
実施例３に関する像面湾曲と等速度性の図を、図１９に示す。像面湾曲、等速度性とも極めて良好である。
なお、表５〜表７の表記において、たとえば「Ｅ−０６」は、「１０-6」を意味し、この数値が直前の数値にかかるのである。
上記の如く、上述の具体例１〜７のうち、具体例１（実施例１）、具体例５（実施例２）、および具体例７（実施例３）が、この発明の走査結像レンズの実施例である。
【００５７】
最後に、図２０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は像担持体１１１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。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１１４、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。
また、レーザビームＬＢによる光走査装置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２０において、符号１１６は定着装置、符号１１８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。
【００５８】
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、図１，図２，図１１，図１４，図１７に示した光走査装置（具体的には実施例１〜３）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。
【００５９】
【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、サグの存在に拘らず像面湾曲を良好に補正し、ビームスポット径の安定したビームスポットを形成できる。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、ビームスポット径の安定したビーム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形態を略示する図である。
【図２】 この発明の光走査装置の実施の別形態を略示する図である。
【図３】 実施例１における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す
図である。
【図４】 具体例２（参考数値例）における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図５】 実施例１に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図６】 具体例２に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図７】 具体例３（参考数値例）における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図８】 具体例４（参考数値例）における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図９】 具体例３に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図１０】 具体例４に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図１１】 実施例２に係る光走査装置の光学配置を略示する図である。
【図１２】 実施例２における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図１３】 実施例２に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図１４】 具体例６（参考数値例）に係る光走査装置の光学配置を略示する図である。
【図１５】 具体例６における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図１６】 具体例６に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図１７】 実施例３に係る光走査装置の光学配置を略示する図である。
【図１８】 実施例３における特殊面の副走査曲率の変化と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
【図１９】 実施例３に関する像面湾曲と等速度性とを示す図である。
【図２０】 この発明の画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１６ 光偏向器
１７，１８ 走査結像レンズ
１９ 被走査面
Claims (9)
- 光源からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上にビームスポットとして集光し、上記被走査面上を等速度的に光走査する光走査装置において用いられる走査結像レンズであって、
２枚玉以上で構成され、
副走査曲率が、光軸から主走査方向の周辺に行くに従い変化する特殊面を少なくとも２面有し、
該特殊面のうちの少なくとも１面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、上記副走査曲率が、複数の極値を、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟んで、上記１個の極値の両側に位置するように有し、
上記副走査曲率が複数の極値を、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟んで、上記１個の極値の両側に位置するように有する特殊面の有する極値のうちの、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟む極値の少なくとも１つは、その主走査方向の位置：heが、＋像高側または−像高側の、光軸からの有効レンズ高さ：hmaxに対し、条件：
（１） 0.62≦|(he)/(hmax)|≦0.93
を満足する位置に位置し、かつ、
光軸上の横倍率：β0、任意像高の横倍率：βhが、条件：
（２） 0.93＜|βh/β0|＜1.07
を満足することを特徴とする走査結像レンズ。 - 請求項１記載の走査結像レンズにおいて、
副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、上記副走査曲率が複数の極値を、光軸上もしくはその近傍の１個の極値を挟んで、上記１個の極値の両側に位置するように有する特殊面を有するレンズは、光軸近傍において副走査断面内の形状が正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。 - 請求項１または２記載の走査結像レンズにおいて、
有効書込幅：Ｗ、該有効書込幅内での副走査像面湾曲の幅：Ｆｓが、条件：
（３） Fs/W ＜ 0.005
を満足することを特徴とする走査結像レンズ。 - 請求項１〜３の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、
少なくとも、特殊面を有するレンズがプラスチックレンズであることを特徴とする走査結像レンズ。 - 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、
走査結像レンズを構成する１枚以上のレンズにチルトおよび／またはシフトを与えたことを特徴とする走査結像レンズ。 - 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、
主走査断面内の形状が光軸に関して非対称であるレンズ面を含むことを特徴とする走査結像レンズ。 - 光源からの光束を主走査方向に長い線像に結像させ、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上にビームスポットとして集光し、上記被走査面上を等速度的に光走査する光走査装置において、
走査結像レンズとして、請求項１〜６の任意の１に記載のものを用いたことを特徴とする光走査装置。 - 像担持体に対して光走査を行って潜像を形成し、形成された潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、像担持体を光走査する光走査装置として、請求項７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。
- 請求項８記載の画像形成装置において、
潜像担持体として光導電性の感光体を用い、潜像担持体を均一に帯電したのち光走査により静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像してトナー画像を得、このトナー画像を記録媒体上に定着して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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