JP2000081567A - 走査結像レンズ・光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
走査結像レンズ・光走査装置および画像形成装置Info
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Abstract
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を実現する。 【解決手段】 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1
6A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1
9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1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、上記曲率が2以上の極値を有する。
Description
ズ、光走査装置および画像形成装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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1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。
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、上記曲率が2以上の極値を
有する」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。
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。
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2以上の極値を有する特殊面において、上
記副走査曲率が「光軸近傍に極値を持つ」ようにするこ
とができる(請求項2)。上記請求項1記載の走査結像
レンズにおいて、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
明のように、上記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
曲を得られるようにする。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。
ズにおいて「特殊面を走査結像レンズ内に2面以上有す
る」ことができる(請求項3)。「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3
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 。
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4)。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。
レンズにおいては、副走査曲率の変化が主走査方向に非
対称な特殊面」の有する極値の「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) |(he)/(hmax)|>0.5 を満足する位置に位置することが好ましい(請求項
5)。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。
レンズにおいて、光軸上の横倍率:β0、任意像高の横
倍率:βhは、条件: (2) 0.93<|βh/β0|<1.07 を満足することが好ましい(請求項6)。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1〜6の
任意の1に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7)。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。
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8)。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1〜8
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9)。また、
請求項1〜8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10)。「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。
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:d2
C(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。請求項11記載の走査結像レン
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。
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1
200dpi以上の高密度書込みを実現することが可能
になる。請求項11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、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(請求項12)。
請求項11記載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。
ズは、特殊面を2面以上有することができる(請求項1
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。請求項11または
12または13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、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(請求項14)、
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。請求項11〜14の任意の1に
記載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(請求項1
5)。
に、レンズ枚数の少ない光学系で発生しやすい「a・H
2+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H
m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。請求項11〜15の任意の1に記載の走査結像レン
ズにおいても、請求項5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(請求項16)、請求項11
〜16の任意の1に記載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(請求項17)。
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1
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。請求項11〜18の任意の1
に記載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(請求項19)、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、請求項11〜19の任意の1に記
載の走査結像レンズは、請求項10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(請求項20)。請求項2
1,22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、請求項
21記載の光走査装置では前記請求項1〜10の任意の
1に記載のものが用いられ、請求項22記載の光走査装
置では前記請求項11〜20の任意の1に記載のものを
用いられる。
を被走査面上に集光させる走査結像レンズとして「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、特殊面のうちの少なくとも1面は、副走査曲率の変
化が、光軸に関して主走査方向に非対称であり、且つ、
上記少なくとも2面の特殊面が別個のレンズに形成され
たもの」を用いることを特徴とする。この請求項23記
載の光走査装置において、少なくとも2面の特殊面の1
つを「走査結像レンズのうちの最も光偏向器よりのレン
ズの一方の面」に形成し、上記少なくとも2面の特殊面
の他の1つを「走査結像レンズのうちの最も被走査面よ
りのレンズの一方の面」に形成することができ(請求項
24)、また、走査結像レンズを構成する2枚以上のレ
ンズのうちの少なくとも1枚を「副走査断面内の形状が
メニスカス形状」であるレンズとして構成できる(請求
項25)。
て、上記「走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲
率の変化」が、光軸近傍に極値を有することができ(請
求項26)、また、走査結像レンズを構成するレンズの
うちの少なくとも1つを「副走査方向の結像横倍率がビ
ームスポットの像高に対して略一定となるような形状」
に形成することができる(請求項27)。さらに、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つの極値」を有することができる(請求項2
8)。上記請求項23記載の光走査装置において、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(請求項2
9)、また、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3つの変曲点」を有すること
ができる(請求項30)。さらに、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「該特殊面の主走査
方向の辺縁部近傍に極値を有する」ことができる(請求
項31)。
は、少なくとも1つの極値が、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) |(he)/(hmax)|>0.5 を満足する位置に位置することが好ましい(請求項3
3)。
は、走査結像レンズの、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 を満足することが好ましい(請求項33)。また、上記
請求項23記載の光走査装置において、有効書込幅:
W、該有効書込幅内での走査結像レンズの副走査像面湾
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34)。
を被走査面上に集光させる走査結像レンズとして「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2面は、副走査曲率の変化が光軸
に関して主走査方向に非対称であり、且つ、上記少なく
とも2面の特殊面が別個のレンズの片面に形成されたも
の」を用いることを特徴とする。この請求項35記載の
光走査装置において、少なくとも2面の特殊面の1つを
「走査結像レンズのうちの最も光偏向器よりのレンズの
一方の面」に形成し、少なくとも2面の特殊面の他の1
つを「走査結像レンズのうちの最も被走査面よりのレン
ズの一方の面」に形成することができ(請求項36)、
走査結像レンズのうちの少なくとも1枚を「副走査断面
内の形状がメニスカス形状」であるように形成すること
ができる(請求項37)。上記請求項35記載の光走査
装置において、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「光軸近傍に極値を有する」ことができ
(請求項38)、また、走査結像レンズを構成するレン
ズのうちの少なくとも1つを「副走査方向の結像横倍率
がビームスポットの像高に対して略一定となるような形
状」に形成することができる(請求項39)。
て、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つの極値を有する」ことができ(請
求項40)、あるいは、走査結像レンズ内の特殊面にお
ける副走査曲率の変化が「少なくとも2つの変曲点を有
する」ことができ(請求項41)、さらには「少なくと
も3つの変曲点を有する」こともできる(請求項4
2)。上記請求項35記載の光走査装置において、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「該
特殊面の主走査方向の辺縁部近傍」に極値を有すること
ができる(請求項43)。上記請求項40記載の光走査
装置において、少なくとも1つの極値は、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) |(he)/(hmax)|>0.5 を満足する位置に位置することが好ましい(請求項4
4)。
て、走査結像レンズの、光軸上の横倍率:β0、任意像
高の横倍率:βhは、条件: (2) 0.93<|βh/β0|<1.07 を満足することが好ましい(請求項45)。請求項35
記載の光走査装置において、有効書込幅:W、該有効書
込幅内での走査結像レンズ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46)。
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21〜46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47)。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48)。請求項47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48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。
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1
9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。
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、後述の実施例3,4に
示すように、請求項1または11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または11に記載のものを用いたものである。
4のうち、実施例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1
7,18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,A
m3,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。
ており、主走査方向に対称である。実施例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9)。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R
s0、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。
非対称形状としている。実施例2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、実施例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。
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。
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。
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。
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、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。実施例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。
た実施の形態に関するものである。実施例3は、請求項
1記載の発明の実施例であり、実施例4は請求項10記
載の発明の実施例である。
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。実施例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。実施例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。
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。
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、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。
「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。
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、
実施例4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、0.266/32
0=0.0008で、条件(6)を満足する。実施例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。実施例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。
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。実施例5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。
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
5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、
0.055/323=0.00017で、条件(3),(6)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5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。
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。
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、実施例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。実
施例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。
って図17に示す。実施例7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。
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7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、0.0.065/323=0.0002で、条
件(3),(6)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7
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。
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。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11
4、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。
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1〜7)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。
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。
る図である。
る図である。
副走査方向の横倍率変化を示す図である。
副走査方向の横倍率変化を示す図である。
図である。
図である。
副走査方向の横倍率変化を示す図である。
副走査方向の横倍率変化を示す図である。
図である。
す図である。
する図である。
と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
す図である。
する図である。
と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
す図である。
する図である。
と副走査方向の横倍率変化を示す図である。
す図である。
明するための図である。
Claims (48)
- 【請求項1】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1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、上記曲率が2以上の極
値を有することを特徴とする走査結像レンズ。 - 【請求項2】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
曲率が2以上の極値を有する特殊面における、上記曲率
が、光軸近傍に極値を持つことを特徴とする走査結像レ
ンズ。 - 【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、 特殊面を2面以上有することを特徴とする走査結像レン
ズ。 - 【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、 副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、且つ、上記
曲率が2以上の極値を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5】請求項1または2または3または4記載の
走査結像レンズにおいて、 特殊面の有する極値の少なくとも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) |(he)/(hmax)|>0.5 を満足する位置に位置することを特徴とする走査結像レ
ンズ。 - 【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、 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、 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、 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9】請求項1〜8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10】請求項1〜9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。 - 【請求項11】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
て集光して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1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あり、且つ、上記曲率の変化が
1以上の変曲点を有することを特徴とする走査結像レン
ズ。 - 【請求項12】請求項11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
曲率の変化が1以上の変曲点を有する特殊面における、
上記曲率が、光軸近傍に極値を持つことを特徴とする走
査結像レンズ。 - 【請求項13】請求項11または12記載の走査結像レ
ンズにおいて、 特殊面を2面以上有することを特徴とする走査結像レン
ズ。 - 【請求項14】請求項11または12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あり、且つ、
上記曲率の変化が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15】請求項11または12または13または
14記載の走査結像レンズにおいて、 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を特徴とする走査結像レ
ンズ。 - 【請求項16】請求項11〜15の任意の1に記載の走
査結像レンズにおいて、 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 を満足することを特徴とする走査結像レンズ。 - 【請求項17】請求項11〜16の任意の1に記載の走
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: (6) 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18】請求項11〜17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19】請求項11〜18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20】請求項11〜19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。 - 【請求項21】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1〜10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。 - 【請求項22】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11〜20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。 - 【請求項23】偏向光束を被走査面上に集光させる走査
結像レンズとして、 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、光軸に関して主走査方向に非対称であり、且
つ、上記少なくとも2面の特殊面が別個のレンズに形成
されたものを用いることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項24】請求項23記載の光走査装置において、 少なくとも2面の特殊面の1つは、走査結像レンズのう
ちの最も光偏向器よりのレンズの一方の面に形成され、 上記少なくとも2面の特殊面の他の1つが、走査結像レ
ンズのうちの最も被走査面よりのレンズの一方の面に形
成されていることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項25】請求項23記載の光走査装置において、 走査結像レンズのうちの少なくとも1枚は、副走査断面
内の形状がメニスカス形状であることを特徴とする光走
査装置。 - 【請求項26】請求項23記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、光軸近傍に極値を有することを特徴とする光走査装
置。 - 【請求項27】請求項23記載の光走査装置において、 走査結像レンズを構成するレンズのうちの少なくとも1
つは、副走査方向の結像横倍率がビームスポットの像高
に対して略一定となるような形状に形成されていること
を特徴とする光走査装置。 - 【請求項28】請求項23記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、少なくとも2つの極値を有することを特徴とする光
走査装置。 - 【請求項29】請求項23記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、少なくとも2つの変曲点を有することを特徴とする
光走査装置。 - 【請求項30】請求項23記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、少なくとも3つの変曲点を有することを特徴とする
光走査装置。 - 【請求項31】請求項23記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、該特殊面の主走査方向の辺縁部近傍に極値を有する
ことを特徴とする光走査装置。 - 【請求項32】請求項28記載の光走査装置において、 少なくとも1つの極値は、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) |(he)/(hmax)|>0.5 を満足する位置に位置することを特徴とする光走査装
置。 - 【請求項33】請求項27記載の光走査装置において、 走査結像レンズの、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光走査装置。 - 【請求項34】請求項23記載の光走査装置において、 有効書込幅:W、該有効書込幅内での走査結像レンズの
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光走査装置。 - 【請求項35】偏向光束を被走査面上に集光させる走査
結像レンズとして、 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2面は、副走査曲率の変化が、
光軸に関して主走査方向に非対称であり、且つ、上記少
なくとも2面の特殊面が別個のレンズの片面に形成され
たものを用いることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項36】請求項35記載の光走査装置において、 少なくとも2面の特殊面の1つは、走査結像レンズのう
ちの最も光偏向器よりのレンズの一方の面に形成され、 上記少なくとも2面の特殊面の他の1つが、走査結像レ
ンズのうちの最も被走査面よりのレンズの一方の面に形
成されていることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項37】請求項35記載の光走査装置において、 走査結像レンズのうちの少なくとも1枚は、副走査断面
内の形状がメニスカス形状であることを特徴とする光走
査装置。 - 【請求項38】請求項35記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、光軸近傍に極値を有することを特徴とする光走査装
置。 - 【請求項39】請求項35記載の光走査装置において、 走査結像レンズを構成するレンズのうちの少なくとも1
つは、副走査方向の結像横倍率がビームスポットの像高
に対して略一定となるような形状に形成されていること
を特徴とする光走査装置。 - 【請求項40】請求項35記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、少なくとも2つの極値を有することを特徴とする光
走査装置。 - 【請求項41】請求項35記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、少なくとも2つの変曲点を有することを特徴とする
光走査装置。 - 【請求項42】請求項35記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、少なくとも3つの変曲点を有することを特徴とする
光走査装置。 - 【請求項43】請求項35記載の光走査装置において、 走査結像レンズ内の特殊面における副走査曲率の変化
が、該特殊面の主走査方向の辺縁部近傍に極値を有する
ことを特徴とする光走査装置。 - 【請求項44】請求項40記載の光走査装置において、 少なくとも1つの極値は、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) |(he)/(hmax)|>0.5 を満足する位置に位置することを特徴とする光走査装
置。 - 【請求項45】請求項39記載の光走査装置において、 走査結像レンズの、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 を満足することを特徴とする光走査装置。 - 【請求項46】請求項35記載の光走査装置において、 有効書込幅:W、該有効書込幅内での走査結像レンズの
副走査像面湾曲の幅:Fsが、条件: (6) Fs/W < 0.005 を満足することを特徴とする光走査装置。 - 【請求項47】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21〜46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。 - 【請求項48】請求項47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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