WO2014192691A1 - 走査レンズ - Google Patents

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beam portion
image forming
boundary point
scanning lens
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智仁 桑垣内
智也 山下
都築　健
幸弘 向井
大介 関
鈴木　隆敏
Original Assignee
ナルックス株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic

Definitions

  • the present invention relates to a scanning lens used in a scanning optical system.
  • a scanning synchronization detection signal is generated using the deflected light beam.
  • a scanning lens in which an image forming light beam portion and a synchronization detection light beam portion are integrally formed has been developed (for example, Patent Document 1).
  • a scanning lens capable of forming the incident surface and the exit surface of the image forming light beam portion and the synchronization detection light beam portion into a predetermined shape has not been developed.
  • the scanning lens of the present invention is a scanning lens that includes a portion for image forming light and a portion for synchronization detection light at an end of the portion for image forming light.
  • the scanning lens is a boundary point between the incident surface of the image forming light beam portion and the incident surface of the synchronous detection light beam portion in a cross section in the main scanning direction including the path of the main light beam in a state of being disposed in the scanning optical system.
  • Is the first boundary point, and the outer angle formed by the incident surface of the image forming light beam portion and the incident surface of the synchronization detection light beam portion at the first boundary point is ⁇ 1
  • a boundary point between the exit surface of the light beam portion and the exit surface of the synchronous detection light beam portion is defined as a second boundary point, and at the second boundary point, the exit surface of the image forming light beam portion and the synchronization detection light beam
  • the outer angle formed by the exit surface of the use part is ⁇ 2 , ⁇ 1 ⁇ 180 ° and ⁇ 2 ⁇ 180 ° Meet.
  • the mirror surface piece for the entrance surface of the mold and the mirror surface piece for the exit surface are synchronized with the surface corresponding to the image forming light beam portion.
  • the outer angle formed by the surface corresponding to the detection light beam portion is 180 ° or more.
  • the scanning lens according to the first embodiment of the present invention includes: 135 ° ⁇ ⁇ 1 ⁇ 180 ° and 135 ° ⁇ ⁇ 2 ⁇ 180 ° To further satisfy.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are acute angles, the protrusions of the mold are likely to be damaged, which is not preferable. Further, the ⁇ the theta 1 of supplementary, when ⁇ the theta 2 of the supplementary angle ⁇ and ⁇ that becomes larger cause uneven thickness ratio increases, differential shrinkage during injection molding becomes large product shape This is not preferable because it is difficult to manufacture with high accuracy.
  • the scanning lens according to the second embodiment of the present invention is 300 ° ⁇ 1 + ⁇ 2 To further satisfy.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the scanning optical system containing the scanning lens by this invention. It is a figure which shows yz cross section containing the path
  • FIG. 1 shows yz cross section containing the path
  • FIG. 6 is a diagram showing a cross section corresponding to a yz cross section of a portion corresponding to the vicinity of the boundary point between the image forming light beam portion and the synchronization detection light beam portion of the mold of the conventional scanning lens in which ⁇ 1 is 180 ° or more. is there. It is a figure which shows the state at the time of processing the surface corresponding to the incident surface of the part for image forming light rays previously. It is a figure which shows the state at the time of processing the surface corresponding to the entrance plane of the part for synchronous detection light rays previously.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross section corresponding to a yz cross section of a portion corresponding to the vicinity of a boundary point between an image forming light beam portion and a synchronization detection light beam portion of a conventional scanning lens mold in which ⁇ 2 is 180 ° or more. is there. It is a figure which shows the state at the time of processing the surface corresponding to the output surface of the part for image forming light rays previously.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a scanning optical system including a scanning lens according to the present invention.
  • the scanning optical system includes a light source 10 such as a laser diode, a collimator lens 20, an aperture 30, a cylindrical lens 40, a polygon mirror (rotating polygon mirror) 50, a scanning lens 100, and a synchronization detection sensor 70.
  • the light emitted from the light source 10 is converted into a parallel light flux by the collimator lens 20 and reaches the cylindrical lens 40 through the aperture 30.
  • the light beam is converged by the cylindrical lens 40 only in the sub-scanning direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1).
  • the light beam further becomes a deflected light beam by the polygon mirror 50 and reaches the scanning lens 100, and is converged on the scanned surface 60 by the scanning lens 100.
  • the optical scanning area AA is scanned by the deflected light beams A1, A2, A3, and the like.
  • a drum-shaped photosensitive photoreceptor is disposed on the surface to be scanned 60, and rotates to move the circumferential surface of the photoreceptor in the sub-scanning direction.
  • the scanning lens 100 includes an image forming light beam portion 101 and a synchronization detection light beam portion 103.
  • the image forming light beam portion 101 converges the image forming light beam portion 101 on the scanned surface 60 as described above.
  • the synchronous detection light beam portion 103 converges the deflected light beam on the synchronization detection sensor 70 before the scanning of the optical scanning area AA by the deflected light beam is started.
  • a synchronization signal for optical scanning can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross section in the main scanning direction including the path of the principal ray of the light beam.
  • the reflection surface of the polygon mirror 50 is disposed perpendicular to the cross section.
  • the principal ray reflection point is the origin, and among the principal rays reflected at the origin, the z-axis is defined in the direction of the principal ray of the light beam A2 perpendicularly incident on the scanned surface 60, and z A y-axis is defined in a direction perpendicular to the axis.
  • the x axis is defined in a direction perpendicular to the y axis and the z axis.
  • the y axis is parallel to the main scanning direction
  • the x axis is parallel to the sub scanning direction.
  • the z axis is the optical axis of the scanning lens 100.
  • FIG. 2 shows yz including the path of the principal ray in the state of being arranged in the scanning optical system in the vicinity of the boundary point between the image forming light beam portion 101 and the synchronization detection light beam portion 103 of the scanning lens according to the embodiment of the present invention. It is a figure which shows a cross section.
  • the intersection point between the incident surface 1011 of the image forming light beam portion 101 and the incident surface 1031 of the synchronization detection light beam portion 103 is a boundary point 1051.
  • the outer angle formed by the incident surface 1011 and the incident surface 1031 is represented by ⁇ 1 .
  • the intersection point between the exit surface 1013 of the image forming light beam portion 101 and the output surface 1033 of the synchronization detection light beam portion 103 is a boundary point 1053.
  • the exit surface 1013 represents the exit surface 1033, an outer angle formed by the theta 2.
  • FIG. 13 shows a yz section including the principal ray path in the state of being arranged in the scanning optical system near the boundary point between the image forming light beam portion 101C and the synchronization detection light beam portion 103C of the scanning lens of the prior art.
  • FIG. The synchronization detection light beam portion 103 ⁇ / b> C causes the light beam B to converge on the synchronization detection sensor 70.
  • the incident surfaces 1031C and 1033C of the synchronous detection light beam portion 103C of the conventional scanning lens are determined to be substantially parallel. For this reason, in the scanning lens of the prior art, ⁇ 1 and ⁇ 2 did not satisfy the above inequalities (1) and (2).
  • FIG. 3 shows a scanning lens according to another embodiment of the present invention, yz including the principal ray path in the state of being arranged in the scanning optical system in the vicinity of the boundary point between the image forming light beam portion and the synchronization detection light beam portion. It is a figure which shows a cross section.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 satisfy the following relationship. 300 ° ⁇ 1 + ⁇ 2 (3)
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a scanning lens according to another embodiment of the present invention including a principal ray path in a state of being arranged in the scanning optical system in the vicinity of the boundary point between the image forming light beam portion and the synchronization detection light beam portion. It is a figure which shows a cross section.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 correspond to the angles of the protrusions of the mold for manufacturing the scanning lens. If ⁇ 1 and ⁇ 2 are acute angles, the protrusions of the mold are likely to be damaged, which is not preferable.
  • the complementary angle of ⁇ 1 is ⁇
  • the complementary angle of ⁇ 2 is ⁇ .
  • Increasing the angles ⁇ and ⁇ is not preferable because it causes an increase in the wall thickness ratio, increases the shrinkage difference during injection molding, and makes it difficult to accurately produce the product shape. Therefore, it is preferable that ⁇ 1 and ⁇ 2 satisfy the following relationship. 135 ° ⁇ ⁇ 1 ⁇ 180 ° (4) 135 ° ⁇ ⁇ 2 ⁇ 180 ° (5)
  • the scanning lens is manufactured by injecting molten resin into a mold and molding it integrally.
  • the resin is a polymethyl methacrylate resin, a cycloolefin polymer resin, or the like.
  • the mirror piece of the mold corresponding to each of the entrance surface and the exit slope of the scanning lens is an integral type. It is not preferable that the mirror surface piece of the mold corresponding to each of the entrance surface and the exit slope is composed of a plurality of parts such as an image forming light beam part and a synchronization detection light beam part, which causes burrs.
  • Figure 5 is a prior art scanning lens 100A theta 1 is more than 180 °, near the boundary point between the imaginary ray moiety and synchronization detection light beam for part of the principal ray in a state of being arranged in the scanning optical system It is a figure which shows yz cross section containing a path
  • FIG. 6 corresponds to a yz section of a portion corresponding to the vicinity of the boundary point between the image forming light beam portion and the synchronization detection light beam portion of the mold of the conventional scanning lens 100A in which ⁇ 1 is 180 ° or more. It is a figure which shows a cross section. In FIG. 6, the mold is indicated by oblique lines. In the yz cross section, when ⁇ 1 is larger than 180 °, the surface 2011A corresponding to the incident surface 1011A of the image forming light beam portion adjacent to the boundary point of the mold and the synchronization detection light beam portion adjacent to the boundary point of the mold The outer angle formed by the surface 2031A corresponding to the incident surface 1031A is smaller than 180 degrees.
  • the cutting edge 201 of the processing tool 200 forms a surface 2011A corresponding to the incident surface 1011A of the image forming beam portion and a surface 2031A corresponding to the incident surface 1031A of the synchronization detection beam portion into a desired shape.
  • the curvature radius of the cutting edge 201 of the processing tool 200 is 5 millimeters as an example.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state when the surface 2011A corresponding to the incident surface 1011A of the image forming light beam portion is processed first.
  • the cutting edge 201 of the processing tool 200 corresponds to the synchronization detection light beam portion incident surface 1031A near the portion corresponding to the boundary point. Interferes with surface 2031A. For this reason, a defect portion indicated by D in FIG. 7 is generated on the surface 2031A corresponding to the incident surface 1031A of the synchronous detection light beam portion, and a desired shape is not formed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the surface 2031A corresponding to the incident surface 1031A of the synchronous detection light beam portion is first processed.
  • the cutting edge 201 of the processing tool 200 corresponds to the incident surface 1011A of the image forming light beam portion in the vicinity of the portion corresponding to the boundary point. Interfering with surface 2011A. For this reason, a defective portion indicated by E in FIG. 8 is generated on the surface 2011A corresponding to the incident surface 1011A of the image forming light beam portion, and a desired shape is not formed.
  • ⁇ 1 is larger than 180 °
  • Any of 2031A cannot be processed into a desired shape. Therefore, a scanning lens having a desired shape cannot be obtained for the incident surface 1011A of the image forming light beam portion and the incident surface 1031A of the synchronization detection light beam portion.
  • FIG. 9 shows the state of the principal ray in the state where the scanning light system is disposed in the vicinity of the boundary point between the image forming light beam portion and the synchronization detection light beam portion of the conventional scanning lens 100B having ⁇ 2 of 180 ° or more. It is a figure which shows yz cross section containing a path
  • FIG. 10 corresponds to a yz section of a portion corresponding to the vicinity of the boundary point between the image forming light beam portion and the synchronization detection light beam portion of the mold of the conventional scanning lens 100B in which ⁇ 2 is 180 ° or more. It is a figure which shows a cross section. In FIG. 10, the mold is indicated by oblique lines. In the yz cross section, when ⁇ 2 is larger than 180 °, the surface 2013B corresponding to the exit surface 1013B of the image forming light beam portion adjacent to the boundary point of the mold and the synchronous detection light beam portion adjacent to the boundary point of the mold The angle formed by the surface 2033B corresponding to the exit surface 1033B is smaller than 180 degrees.
  • the surface 2013B corresponding to the exit surface 1013B of the image forming beam portion and the surface 2033B corresponding to the exit surface 1033B of the synchronization detection beam portion are formed into desired shapes by the cutting edge 201 of the processing tool 200. Process.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the surface 2013B corresponding to the exit surface 1013B of the image forming light beam portion is processed first.
  • the cutting edge 201 of the processing tool 200 corresponds to the output surface 1033B of the synchronous detection light beam portion near the portion corresponding to the boundary point. Interferes with surface 2033B. For this reason, a defect portion indicated by F in FIG. 11 is generated on the surface 2033B corresponding to the emission surface 1033B of the synchronous detection light beam portion, and a desired shape is not formed.
  • FIG. 12 is a diagram showing a state in which the surface 2033B corresponding to the emission surface 1033B of the synchronous detection light beam portion is first processed.
  • the cutting edge 201 of the processing tool 200 corresponds to the output surface 1013B of the image forming light beam portion near the portion corresponding to the boundary point. Interfering with the surface 2013B. For this reason, a defective portion indicated by G in FIG. 12 is generated on the surface 2013B corresponding to the emission surface 1013B of the image forming light beam portion, and a desired shape is not formed.
  • theta 2 is larger than 180 °, the corresponding surface on the emission surface 1033B of the corresponding surface 2013B or portions for synchronization detection light beam on the exit surface 1013B of the image forming beam for part of the optical insert for exit surface of the mold Any of 2033B cannot be processed into a desired shape. Therefore, the exit surface 1013B for the image forming light beam portion and the output surface 103 for the synchronization detection light beam portion. A scanning lens having a desired shape 3B cannot be obtained.
  • the mirror surface piece for the entrance surface of the mold and the mirror surface piece for the exit surface correspond to the image forming light beam portion. Since the outer angle formed by the surface corresponding to the portion corresponding to the synchronous detection light beam portion is greater than 180 °, there is no occurrence of a defective portion due to interference of the cutting edge of the tool, and the mirror piece for the entrance surface of the mold, and The desired shape of the mirror piece for the exit surface can be processed. Therefore, it is possible to obtain a scanning lens in which the entrance surface and exit surface of the image forming light beam portion and the entrance surface and exit surface of the synchronization detection light beam portion have desired shapes.
  • the shape of the entrance surface and exit surface of the scanning lens is ⁇ 1 ⁇ 180 ° and ⁇ 2 ⁇ 180 ° Is more preferable.
  • Table 1 is a table showing specifications of the scanning optical system.
  • the effective scanning width corresponds to the length of AA in FIG.
  • the incident angle is an angle at which the chief ray is incident on the reflecting surface of the polygon mirror 50 when the chief ray is incident on the surface to be scanned perpendicularly.
  • the deflection reference point is the reflection point of the principal ray on the reflection surface of the polygon mirror 50, that is, the origin of the coordinate system described above.
  • Table 2 is a table showing the coordinates of the rotation center of the polygon mirror 50 and the surface definition center of each surface of the scanning lens 100.
  • the surface definition centers of the entrance surface and the exit surface of the image forming light beam portion 101 of the scanning lens 100 are the intersections between the surfaces and the z axis.
  • the unit of length in Table 2 is millimeter.
  • the surface definition formula used for the optical surfaces of the examples is as follows. However, The definitions of variables and coefficients in the formula are as follows. y: Main scanning direction coordinates x: Coordinate in the sub scanning direction z: Sag k: Conic coefficient
  • y rx (0) radius of curvature on the optical axis of the cross section in the sub-scanning direction
  • Table 3 is a table showing the values of the coefficients in the above formula.
  • the unit of length in Table 3 is millimeter.
  • the coma aberration of the synchronous detection light beam portion 103 of the scanning lens 100 of the present embodiment is 7.1 m ⁇ , where ⁇ is the wavelength of the light beam.
  • the value of this coma aberration is larger than the value of the coma aberration of the synchronous detection light beam portion of the conventional scanning lens, but there is no problem in detecting the light flux by the synchronization detection sensor 70.

Abstract

　画像形成光線用部分を備え、該画像形成光線用部分の端部に同期検知光線用部分を備えた走査レンズを提供する。走査レンズは、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含む主走査方向の断面において、該画像形成光線用部分の入射面と該同期検知光線用部分の入射面との境界点を第１の境界点とし、該第１の境界点において該画像形成光線用部分の入射面と、該同期検知光線用部分の入射面と、がなす外側の角度をθ１とし、該画像形成光線用部分の出射面と該同期検知光線用部分の出射面との境界点を第２の境界点とし、該第２の境界点において該画像形成光線用部分の出射面と、該同期検知光線用部分の出射面と、がなす外側の角度をθ２として、　θ１＜１８０°、かつ　θ２＜１８０° を満たす。

Description

走査レンズ
　本発明は、走査光学系に使用される走査レンズに関する。
　偏向光束を走査レンズにより被走査面上に集光させて走査を行う走査光学系において、偏向光束を使用して走査の同期検出信号を発生させることが行われている。同期検出信号を発生させるために、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分とを一体的に成形した走査レンズが開発されている（たとえば、特許文献１）。
　しかし、このように画像形成光線用部分と同期検知光線用部分とを備えた走査レンズの入射面及び出射面を、単一の鏡面駒を使用して成形するための金型を製造しようとすると、加工工具の制約から所望の入射面及び出射面を形成することができないという問題点があった。上記の問題点については、後で詳細に説明する。
　このように、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分の入射面及び出射面を所定の形状に成形することのできる走査レンズは開発されていない。
特開平５－５３０６７号公報（特許３０７３８０１号公報）
　したがって、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分の入射面及び出射面を所定の形状に成形することのできる走査レンズに対するニーズがある。
　本発明の走査レンズは、画像形成光線用部分を備え、該画像形成光線用部分の端部に同期検知光線用部分を備えた走査レンズである。該走査レンズは、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含む主走査方向の断面において、該画像形成光線用部分の入射面と該同期検知光線用部分の入射面との境界点を第１の境界点とし、該第１の境界点において該画像形成光線用部分の入射面と、該同期検知光線用部分の入射面と、がなす外側の角度をθ１とし、該画像形成光線用部分の出射面と該同期検知光線用部分の出射面との境界点を第２の境界点とし、該第２の境界点において該画像形成光線用部分の出射面と、該同期検知光線用部分の出射面と、がなす外側の角度をθ２として、
　θ１＜１８０°、かつ
　θ２＜１８０°
を満たす。
　本発明の走査レンズにおいては、θ１及びθ２が１８０°より小さいので、金型の入射面用の鏡面駒、及び出射面用の鏡面駒において、画像形成光線用部分に対応する面と同期検知光線用部分に対応する面とがなす外側の角度が１８０°以上である。この結果、工具の刃先の干渉による欠損部分が生じることはなく、金型の入射面用の鏡面駒、及び出射面用の鏡面駒の所望の形状を加工することができる。したがって、画像形成光線用部分の入射面及び出射面、ならびに同期検知光線用部分の入射面及び出射面が所望の形状の走査レンズが得られる。
　本発明の第一の実施形態による走査レンズは、
　１３５°≦θ１＜１８０°、かつ
　１３５°≦θ２＜１８０°
をさらに満たす。
　θ１及びθ２が鋭角になると金型の突起部の破損が生じやすくなるので好ましくない。また、θ１の補角をθαとし、θ２の補角をθβとすると、角度θα及びθβが大きくなることは偏肉比が増加する原因となり、射出成形時の収縮差が大きくなり製品形状を精度良く作製することが困難となるので好ましくない。
　本発明の第二の実施形態による走査レンズは、
　３００°＜θ１＋θ２
をさらに満たす。
　上記の条件を満たせば、走査レンズの同期検知光線用部分の出射面における全反射を防止することができる。
本発明による走査レンズを含む走査光学系の構成を示す図である。 本発明の実施形態の走査レンズの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。 本発明の他の実施形態の走査レンズの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。 本発明の他の実施形態の走査レンズの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。 θ１が１８０°以上である従来技術の走査レンズの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。 θ１が１８０°以上である従来技術の走査レンズの金型の、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近に対応する部分の、ｙｚ断面に対応する断面を示す図である。 画像形成光線用部分の入射面に対応する面を先に加工した場合の状態を示す図である。 同期検知光線用部分の入射面に対応する面を先に加工した場合の状態を示す図である。 θ２が１８０°以上である従来技術の走査レンズの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。 θ２が１８０°以上である従来技術の走査レンズの金型の、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近に対応する部分の、ｙｚ断面に対応する断面を示す図である。 画像形成光線用部分の出射面に対応する面を先に加工した場合の状態を示す図である。 同期検知光線用部分の出射面に対応する面を先に加工した場合の状態を示す図である。 従来技術の走査レンズの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。
　図１は、本発明による走査レンズを含む走査光学系の構成を示す図である。走査光学系は、レーザダイオードなどの光源１０、コリメータレンズ２０、アパーチャ３０、シリンドリカルレンズ４０、ポリゴンミラー（回転多面鏡）５０、走査レンズ１００、及び同期検知用センサ７０を含む。
　光源１０から放射された光は、コリメータレンズ２０によって平行光束とされ、アパーチャ３０を経てシリンドリカルレンズ４０に至る。光束は、シリンドリカルレンズ４０によって、副走査方向（図１の紙面に垂直な方向）にのみ収束性を与えられる。光束は、さらに、ポリゴンミラー５０により偏向光束となって走査レンズ１００に至り、走査レンズ１００によって被走査面６０上に収束させられる。ポリゴンミラー５０が回転するにしたがって、偏向光束Ａ１、Ａ２、Ａ３などによって光走査領域ＡＡが走査される。被走査面６０上には、ドラム状の光電性感光体が配置されており、回転することにより、感光体周面を副走査方向へ移動させる。
　走査レンズ１００は、画像形成光線用部分１０１と同期検知光線用部分１０３とを含む。画像形成光線用部分１０１は、上述のように、画像形成光線用部分１０１を被走査面６０上に収束させる。同期検知光線用部分１０３は、偏向光束による光走査領域ＡＡの走査の開始前に、偏向光束を同期検知用センサ７０に収束させる。このように、同期検知用センサ７０によって光束Ｂを検知することにより、光走査の同期信号を得ることができる。
　なお、図１は、光束の主光線の経路を含む主走査方向の断面である。ポリゴンミラー５０の反射面は、上記断面と垂直に配置されている。上記断面において、主光線の反射点を原点とし、原点で反射された主光線のうち、被走査面６０に垂直に入射する光束Ａ２の主光線の方向にｚ軸を定め、上記断面内でｚ軸と垂直な方向にｙ軸を定める。また、ｙ軸及びｚ軸に垂直な方向にｘ軸を定める。ｙ軸は、主走査方向に平行であり、ｘ軸は副走査方向に平行である。ここで、ｚ軸を走査レンズ１００の光軸とする。
　図２は、本発明の実施形態の走査レンズの、画像形成光線用部分１０１と同期検知光線用部分１０３との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。
　図２のｙｚ断面において、画像形成光線用部分１０１の入射面１０１１と同期検知光線用部分１０３の入射面１０３１との交点は、境界点１０５１である。境界点１０５１において、入射面１０１１と、入射面１０３１と、がなす外側の角度をθ１で表す。また、同様に、図２のｙｚ断面において、画像形成光線用部分１０１の出射面１０１３と同期検知光線用部分１０３の出射面１０３３との交点は、境界点１０５３である。境界点１０５３において、出射面１０１３と、出射面１０３３と、がなす外側の角度をθ２で表す。
　本実施形態においては、以下の関係が満たされる。
　θ１＜１８０°　　　　　（１）
　θ２＜１８０°　　　　　（２）
不等式（１）及び（２）を満たす走査レンズの形状が好ましい理由については後で説明する。
　図１３は、従来技術の走査レンズの、画像形成光線用部分１０１Ｃと同期検知光線用部分１０３Ｃとの境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。同期検知光線用部分１０３Ｃは、光束Ｂを同期検知用センサ７０に収束させる。この際に、収差（特に、コマ収差）を小さくするには、光束Ｂの進行方向に対して、できるだけ垂直な方向に光学面を定めるのが好ましい。したがって、従来技術の走査レンズの同期検知光線用部分１０３Ｃの入射面１０３１Ｃと１０３３Ｃとは、ほぼ平行となるように定められていた。このため、従来技術の走査レンズにおいて、θ１及びθ２が上記の不等式（１）及び（２）を満足することはなかった。
　図３は、本発明の他の実施形態の走査レンズの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。
　θ１及びθ２の和が小さすぎると、光束Ｂが同期検知光線用部分１０３の出射面１０３３で全反射されてしまう。したがって、出射面１０３３における全反射を防止するために、θ１及びθ２が以下の関係を満たすのが好ましい。
　３００°＜θ１＋θ２　　（３）
　図４は、本発明の他の実施形態の走査レンズの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。
　図４において、θ１及びθ２は、走査レンズを製造するための金型の突起部の角度に対応する。θ１及びθ２が鋭角になると金型の突起部の破損が生じやすくなるので好ましくない。また、図４において、θ１の補角をθαとし、θ２の補角をθβとする。角度θα及びθβが大きくなることは偏肉比が増加する原因となり、射出成形時の収縮差が大きくなり製品形状を精度良く作製することが困難となるので好ましくない。したがって、θ１及びθ２が以下の関係を満たすのが好ましい。
　１３５°≦θ１＜１８０°（４）
　１３５°≦θ２＜１８０°（５）
　つぎに、従来技術の走査レンズが不当式（１）または（２）を満たさない場合にどのような問題が生じるかについて説明する。
　走査レンズは、金型に溶融した樹脂を注入し、一体的に成形することによって製造する。一例として、樹脂は、ポリメチルメタクリレート樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂などである。ここで、走査レンズの入射面及び出射斜面のそれぞれに対応する金型の鏡面駒は一体型であるとする。入射面及び出射斜面のそれぞれに対応する金型の鏡面駒を、たとえば、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分など、複数の部分から構成すると、バリを発生させる原因となるので好ましくない。
　図５は、θ１が１８０°以上である従来技術の走査レンズ１００Ａの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。
　図６は、θ１が１８０°以上である従来技術の走査レンズ１００Ａの金型の、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近に対応する部分の、ｙｚ断面に対応する断面を示す図である。図６において金型を斜線で示す。ｙｚ断面において、θ１が１８０°より大きいと、金型の境界点に隣接する画像形成光線用部分の入射面１０１１Ａに対応する面２０１１Ａと、金型の境界点に隣接する同期検知光線用部分の入射面１０３１Ａに対応する面２０３１Ａとがなす外側の角度は、１８０度より小さくなる。金型を製造する場合には、加工工具２００の刃先２０１によって画像形成光線用部分の入射面１０１１Ａに対応する面２０１１Ａ及び同期検知光線用部分の入射面１０３１Ａに対応する面２０３１Ａを所望の形状に加工する。ここで、加工工具２００の刃先２０１の曲率半径は、一例として５ミリメータである。
　図７は、画像形成光線用部分の入射面１０１１Ａに対応する面２０１１Ａを先に加工した場合の状態を示す図である。画像形成光線用部分の入射面１０１１Ａに対応する面２０１１Ａを所望の形状に加工すると、境界点に対応する部分付近で加工工具２００の刃先２０１が、同期検知光線用部分の入射面１０３１Ａに対応する面２０３１Ａと干渉する。このため、同期検知光線用部分の入射面１０３１Ａに対応する面２０３１Ａに、図７のＤで示す欠損部分が生じ、所望の形状が形成されない。
　図８は、同期検知光線用部分の入射面１０３１Ａに対応する面２０３１Ａを先に加工した場合の状態を示す図である。同期検知光線用部分の入射面１０３１Ａに対応する面２０３１Ａを所望の形状に加工すると、境界点に対応する部分付近で加工工具２００の刃先２０１が、画像形成光線用部分の入射面１０１１Ａに対応する面２０１１Ａと干渉する。このため、画像形成光線用部分の入射面１０１１Ａに対応する面２０１１Ａに、図８のＥで示す欠損部分が生じ、所望の形状が形成されない。
　このように、θ１が１８０°より大きいと、金型の入射面用の鏡面駒の画像形成光線用部分の入射面１０１１Ａに対応する面２０１１Ａまたは同期検知光線用部分の入射面１０３１Ａに対応する面２０３１Ａのいずれかを所望の形状に加工することができない。したがって、画像形成光線用部分の入射面１０１１Ａ及び同期検知光線用部分の入射面１０３１Ａが所望の形状の走査レンズが得られない。
　図９は、θ２が１８０°以上である従来技術の走査レンズ１００Ｂの、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近の、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含むｙｚ断面を示す図である。
　図１０は、θ２が１８０°以上である従来技術の走査レンズ１００Ｂの金型の、画像形成光線用部分と同期検知光線用部分との境界点付近に対応する部分の、ｙｚ断面に対応する断面を示す図である。図１０において金型を斜線で示す。ｙｚ断面において、θ２が１８０°より大きいと、金型の境界点に隣接する画像形成光線用部分の出射面１０１３Ｂに対応する面２０１３Ｂと、金型の境界点に隣接する同期検知光線用部分の出射面１０３３Ｂに対応する面２０３３Ｂとがなす角度は、１８０度より小さくなる。金型を製造する場合には、加工工具２００の刃先２０１によって画像形成光線用部分の出射面１０１３Ｂに対応する面２０１３Ｂ及び同期検知光線用部分の出射面１０３３Ｂに対応する面２０３３Ｂを所望の形状に加工する。
　図１１は、画像形成光線用部分の出射面１０１３Ｂに対応する面２０１３Ｂを先に加工した場合の状態を示す図である。画像形成光線用部分の出射面１０１３Ｂに対応する面２０１３Ｂを所望の形状に加工すると、境界点に対応する部分付近で加工工具２００の刃先２０１が、同期検知光線用部分の出射面１０３３Ｂに対応する面２０３３Ｂと干渉する。このため、同期検知光線用部分の出射面１０３３Ｂに対応する面２０３３Ｂに、図１１のＦで示す欠損部分が生じ、所望の形状が形成されない。
　図１２は、同期検知光線用部分の出射面１０３３Ｂに対応する面２０３３Ｂを先に加工した場合の状態を示す図である。同期検知光線用部分の出射面１０３３Ｂに対応する面２０３３Ｂを所望の形状に加工すると、境界点に対応する部分付近で加工工具２００の刃先２０１が、画像形成光線用部分の出射面１０１３Ｂに対応する面２０１３Ｂと干渉する。このため、画像形成光線用部分の出射面１０１３Ｂに対応する面２０１３Ｂに、図１２のＧで示す欠損部分が生じ、所望の形状が形成されない。
　このように、θ２が１８０°より大きいと、金型の出射面用の鏡面駒の画像形成光線用部分の出射面１０１３Ｂに対応する面２０１３Ｂまたは同期検知光線用部分の出射面１０３３Ｂに対応する面２０３３Ｂのいずれかを所望の形状に加工することができない。したがって、画像形成光線用部分の出射面１０１３Ｂ及び同期検知光線用部分の出射面１０３
３Ｂが所望の形状の走査レンズが得られない。
　これに対して、図２に示すように、θ１及びθ２が１８０°より小さければ、金型の入射面用の鏡面駒、及び出射面用の鏡面駒において、画像形成光線用部分に対応する面と同期検知光線用部分に対応する面とがなす外側の角度が１８０°より大きいので、工具の刃先の干渉による欠損部分が生じることはなく、金型の入射面用の鏡面駒、及び出射面用の鏡面駒の所望の形状を加工することができる。したがって、画像形成光線用部分の入射面及び出射面、ならびに同期検知光線用部分の入射面及び出射面が所望の形状の走査レンズが得られる。
　θ１またはθ２が１８０°である場合には、刃先と加工対象ではない面との干渉はほとんど生じない。したがって、走査レンズの入射面及び出射面の形状を、
　θ１≦１８０°、かつ
　θ２≦１８０°
とすることもできる。
　しかし、刃先と加工対象ではない面との干渉を完全に除去するには、走査レンズの入射面及び出射面の形状を、
　θ１＜１８０°、かつ
　θ２＜１８０°
とするのがより好ましい。
　つぎに、走査光学系及び走査レンズの実施例について説明する。
　表１は、走査光学系の諸元を示す表である。表１において、有効走査幅は、図１のＡＡの長さに対応する。入射角は、主光線が被走査面に垂直に入射する際に主光線がポリゴンミラー５０の反射面に入射する角度である。「入射角」の下に記載された「焦点距離」とは、光軸と偏光光束の主光線とがなす角度である走査角をθ、走査面上での光軸からの高さＹとして、
　Ｙ = ｆ θ
の関係を満たす係数ｆである。である。偏向基準点とは、主光線のポリゴンミラー５０の反射面における反射点、すなわち、上述の座標系の原点である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表２は、ポリゴンミラー５０の回転中心及び走査レンズ１００の各面の面定義中心の座標を示す表である。走査レンズ１００の画像形成光線用部分１０１の入射面及び出射面の面定義中心は、各面とｚ軸との交点である。表２における長さの単位はミリメータである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
また、画像形成光線用部分１０１と同期検知光線用部分１０３との境界部の座標は、以下のとおりである。長さの単位はミリメータである。
　入射面の境界部の座標：（y, z）= (-45.5, 47.382)
　出射面の境界部の座標：（y, z）= (-47, 51.211)　 
　実施例の光学面に使用した面定義式は以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ただし、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 式中の変数及び係数の定義は以下のとおりである。
y：主走査方向座標
x：副走査方向座標
z：サグ
k：コーニック係数
Ry：主走査断面曲率半径
rx(y)：副走査方向断面の主走査方向座標yにおける曲率半径
rx(0)：副走査方向断面の光軸上の曲率半径
Ai：主走査方向断面の非球面係数（i = １、２、３、４・・・）
Bi：副走査断面曲率半径を決定する係数（i = １、２、３、４・・・）
　表３は、上記の式の係数の値を示す表である。表３における長さの単位はミリメータである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　実施例の走査レンズのθ１及びθ２の値は以下のとおりである。
　θ１＝１６８．６°
　θ２＝１７２．５
したがって、θ１及びθ２のは不等式（１）、（２）、（４）及び（５）を満たす。また、
　θ１＋θ２＝３４１．１°
であるので、不等式（３）を満たす。
　本実施例の走査レンズ１００の同期検知光線用部分１０３のコマ収差は、λを光線の波長として、７．１ｍλである。このコマ収差の値は、従来技術の走査レンズの同期検知光線用部分のコマ収差の値より大きいが、同期検知用センサ７０による光束の検出には全く問題がない。

Claims (3)

  1. 　画像形成光線用部分を備え、該画像形成光線用部分の端部に同期検知光線用部分を備えた走査レンズであって、走査光学系に配置された状態で主光線の経路を含む主走査方向の断面において、該画像形成光線用部分の入射面と該同期検知光線用部分の入射面との境界点を第１の境界点とし、該第１の境界点において該画像形成光線用部分の入射面と、該同期検知光線用部分の入射面と、がなす外側の角度をθ１とし、該画像形成光線用部分の出射面と該同期検知光線用部分の出射面との境界点を第２の境界点とし、該第２の境界点において該画像形成光線用部分の出射面と、該同期検知光線用部分の出射面と、がなす外側の角度をθ２として、
    　θ１＜１８０°、かつ
    　θ２＜１８０°
    を満たす走査レンズ。
  2. 　１３５°≦θ１＜１８０°、かつ
    　１３５°≦θ２＜１８０°
    をさらに満たす請求項１に記載の走査レンズ。
  3. 　３００°＜θ１＋θ２
    をさらに満たす請求項１または２に記載の走査レンズ。
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