JPH0450908A - ｆθレンズ及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザー走査光学系などに用いられているｆ
θレンズに関するものであり、特にレンズ−枚で構成す
るｆθレンズ及びそれを用いた画像形成装置に関する。

〔従来技術〕

従来、走査光学系では、主として光源に半導体レーザー
などのレーザー光源を用い、その光源からの光を光学系
を通して被走査面上に結像させで、レーサースポットを
形成し、そのスポットを光路中に配置したポリゴンミラ
ーなどの偏向器によっで、被走査面上で走査しながら、
レーサー光源に画像情報に応じた変調を施すことにより
、目的とする画像の形成を行っている。

このようなレーザー走査光学系としで、特にポリゴンミ
ラーのように偏向器の回転によってレーザーを走査する
光学系の場合には、被走査面全面でレーザースポットが
均一に形成され（すなわち、レンズ系の像面湾曲が補正
され）ると共に、偏向器の回転角と被走査面上に形成さ
れるスポットの位置が比例関係を持つ（すなわち被走査
面上で走査されるスポットの速度が、被走査面全面で一
定となる；等速度性を持つ）事が望ましい。この目的の
ため、ポリゴンミラーと被走査面の間に、補正光学系が
用いられている。通常、レーザー走査系に用いられるレ
ンズは、等速度性をもつように、いわゆるｆθレンズと
いう、入射光の角度と像高が比例関係となる歪曲特性を
持つレンズが用いられている。

さらに、偏向器の偏向面であるミラー面が倒れをもった
場合でも、走査線の位置がずれないように光学的な補正
手段を持つことが、偏向器の製作上、また画像品質から
みても望ましいとされている。（倒れ補正機能） このレンズについては、数多くの発明考案がなされてい
る。特に、レンズ構成枚数が、２枚以上のタイプについ
ては、幾つもの考案がなされ、実用化されている。

これに対しで、より簡素な光学系としで、レンズ系を一
枚構成としたｆθレンズも、いくつか考案されている。

例えば、特開昭５５−７７２７号、特開昭５８−５７０
６号に見られるように、球面レンズ−枚てｆθレンズを
構成した例がある。

また、特開昭６３−５０８１２号、特開平１−２２４．
７２１号の様に、レンズ面にトーリック面を用いなから
、ｆθレンスを構成した例がある。

さらに、特開昭５４−８７５４０号、特開昭５４−９８
６２７号では、単レンズに非球面項を導入した例が、特
開昭６２−１３８８２３号他、特開昭６３−１５７１２
２号、特開平２−８７１０９号では、レンズ面に高次非
球面を導入しで、ｆθレンズを構成した例がある。

〔発明が解決しようとしてしている課題〕しかしながら
、上記従来例で、特開昭５５−７７２７号に見られる平
凸レンズでは、等速度性は補正されていているが、像面
湾曲が残存しており、スポットの均一性を保つのは難し
い。この光学系を、全系の大きさが被走査面に対して充
分太き（なるように構成すれば、像面湾曲を小さ（する
ことができるが、装置全体を太き（してしまうため、実
用的とはいいがたい。

特開昭５８−５７０６号では偏向面側に凹面を向けたメ
ニスカスレンズとすることで、収差補正を行っているが
、特開昭５５−７７２７号と同様に、像面湾曲と、等速
度性とを同時に、充分補正しようとすると、全系を太き
（する必要がおきる。

特開昭６３−５０８１２号では、トーリックレンズを用
いで、像面湾曲、等速度性の補正されたレンズとなって
いる。特に、主走査面内の収差（像面湾曲及び等速度性
）と副走査側の収差補正が独立して行えるため、前記２
例よりも良好な補正が行われいている。さらに、偏向面
と被走査面を副走査断面で共役の関係にすることで、偏
向器のミラー面の倒れ補正も行っている。偏向面から、
被走査面までの距離も比較的小さく抑えられている。し
かしながら、トーリックレンズは、主走査面内で限って
みれば、球面単レンズと等価であり、像面湾曲と等速度
性を同時に補正するのは困難である。

このため、収差が良好となるレンズ形状としては、出願
にあるように焦点距離ｆに対してレンズの厚さｔを、０
．３　＜　ｔ／ｆ　＜　０．５と、かなり大きな量にす
ることが必要な条件となる。このため、実際のレンズと
しては、製作することが困難であり、１枚にすることに
よりメリットは得られない。

特開平１−２２４７２１号では、やはりトーリックレン
ズを用い、さらに集束光を入射させるように構成しで、
収差補正を行っているが、特開昭６３−５０８１２号と
同様に、主走査平面内に限っても、像面湾曲と等速度性
を両立させるのは難しい。この例では、明細中に記され
ているように、等速度性を電気的に補正できる程度まで
の補正（略等速的と表現されている）にとどめることで
、像面湾曲の補正を重点的に行っている。そのため、画
像書き込み時に画像情報のタイミングを変化させること
で、書き込み画像が歪むことを補正している。しかし、
この場合、等速度性については補正不足のため、被走査
面上でのスポットの速度は常に変化することになり、被
走査面が受は取る単位時間当りの光量が変化してしまう
。これをさらにレーザー光量を変化させて補正すること
は可能であるが、補正回路が多くなりすぎで、単レンズ
としたメリットが得られない。

これらの例のように、レンズ形状が主走査面内で球面単
レンズの場合では、充分な特性を持ったｆθレンズを実
現することがむずかしかった。

これに対しで、特開昭５４−８７５４０号、特開昭５４
−９８６２７号にあるように非球面項を導入しで、ｆθ
レンズを構成した例が知られているが、特開昭６２−１
３８８２３号他、特開昭６３−１５７１２２号、特開平
１−９９０１３号に見られる非球面レンズは、レンズの
光軸近辺での形状が、偏向面側が凹面のメニスカスレン
ズか両凸レンズであり、いずれもレンズの厚さｔが、非
走査面の幅に対して厚くなっている。

特開昭６２−１３８８２３号の例では、偏向面側が凹面
のメニスカスレンズか両凸レンズであるが、有効走査幅
２００ｍｍに対しで、レンズ厚みは最も薄いもので２０
ｍｍあり、 特開昭６３−１．５７１２２号の例では、光軸近辺ては
偏向面側に凹面のメニスカスレンズであるが、最大走査
幅（明細書中で、最大走査角θｍａｘとされている画角
に対応する走査幅、どの実施例も２５４　ｒｒｌ　ｍは
どとなる）に対しで、レンズ厚みは最も薄くて３０ｍｍ
あり、 特開平２−８７１０９号の例では、光軸近辺て両凸レン
ズの形状となるため、やはりレンズ厚の厚いものとなる
。

このような非球面レンズでは、通常の球面レンズのよう
な加工を行って製作することは難しい。そのため、プラ
スチックなどの加工性に富んだ材料を用いで、加工成形
を行って製作することにして製作上の問題を解決してい
る。しかし、プラスチックなどは、一般に環境変動の影
響を受は易く、特に湿度や温度によって屈折率の変化を
生じ易い。

とくに、レンズの厚さが厚い場合、通過する光束は屈折
率の変化を大きく受けることになるため、環境変動によ
って結像位置が変化してしまうことになる。さらに、レ
ンズ厚が厚いことは、加工成形を行う上では、内部の均
質性や歪、成形終了時間などを大きくする要因となる。

このことから、上記３例の従来例として知られている非
球面レンズは、レンズの厚さが厚いため、実用的とはい
えなかった。特に、これらの例では、偏向点側のレンズ
面の主走査面内の形状が適切でないため、ｆθレンズに
必要な性能を満たすには、レンズを実用的な範囲よりも
厚くすることとが必要であり、結果として実現性の乏し
いものであった。

〔発明の概略〕

本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、ｆθレ
ンズとして要求される性能を満たしながら、レンズの厚
みを小さ（抑えで、プラスチックス化に適した、レンズ
構成が１枚であるｆθレンズを提供し、そのｆθレンズ
を用いることにより装置の小型化、薄型化が可能な画像
形成装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下に述べる本発明のｆθレンズ
及びそれを用いた画像形成装置により達成される。

〔実施例〕

本発明のｆθレンズでは、−枚のレンズで構成されたｆ
θレンズであっで、 該レンズの少なくとも偏向器の偏向点側のレンズ面の主
走査面内の曲面の形状が非球面形状であっで、特に光軸
近傍では、この非球面形状が偏向点に向かって凸となっ
ており、この凸形状の主走査面内の光軸近傍の曲率半径
をｒ、としで、このｆθレンズの主走査面内の光軸近傍
の焦点距離をｆｎｎとするとき、ｒｌとｆｍの絶対値と
の間に、０≦ｒ１〈］ｆｏ１　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・　（１）という関係を持ち、なおかつ偏向点側のレ
ンズ面と光軸との交点を原点としで、光軸方向にｙ軸、
これと垂直に主走査面内にｙ軸なる座標系をとっで、主
走査面内の面形状をｙを変数とした関数Ｓ１（ｙ）とし
て表したとき、この面の主走査面内の最大有効径をＹ　
ｍａｘで、Ｓ１（ｙ）はＯからＹ　ｍａｘの間て定義さ
れる場合、図に示したように、非球面の形状と光軸近傍
の曲率半径との間の関係が、ｒ　）　＜　Ｙ　ｍａｙで
ある時、すなわちｒｌの曲率半径を持つ球面レンズが有
効径Ｙ　ｍａｘを持ち得ないとき（たとえば第２図−ａ
）では、ｙ＝ｒ＋の位置でのレンズ形状５１（ｒ、）が −１＜Ｓｌ　　（ｒ＋　）／ｒ、＜０．５−＝−−−−
（２ａ）ｒ１≧Ｙ　ｎｎａｘである時、すなわちｒｌの
曲率半径を持つ球面レンズが有効径Ｙ　ｍａｘを持ち得
るとき（たとえば第２図−ｂ）では、３’　”　Ｙ　ｍ
ａｘの位置でのレンズ形状Ｓ　、（Ｙｍａｘ）が、 Ｉ　Ｘ　Ｙｍａｘ／　ｒ　１＜　Ｓ　１（Ｙｍａｘ）／
　Ｙｍａｘ＜　０．５　Ｘ　Ｙｍａｘ／　ｒ　１・・・
（２ｂ）という式を満たすような形状としたことで、よ
り実用的なｆθレンズを実現したものである。この場合
、偏向点側のレンズ面の主走査面内での形状が、偏向点
に向かって凸であって（１）式を満たさないと、光軸近
傍での等速度性が補正不足となり、（２ａ）式または（
２ｂ）式を満足しない場合は、主走査面内の像面湾曲の
補正が不十分となってしまう。すなわち、（１）と、（
２ａ）または（２ｂ）式を同時に満足することが、本発
明のｆθレンスが、ｆθレンズとして要求される性能を
満たすべき必要条件である。

本発明のｆθレンズでは、さらに、レンズの材質に湿度
や温度などの環境変動によって一屈折率が変化する材料
を選んだ場合でも、その影響が少ないように、レンズの
厚みｔを、有効走査幅りに対しで、（第３図参照） ０＜ｔ／Ｌ＜０．０８・・・・・・・・・・・・・面・
・・・・・・・・・曲面・・　（３）または、レンズの
偏向面から被走査面までの距離をｇとすとき、 ０＜ｔ／ｇ＜０．１５　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　
（４）と表される範囲までに抑えることができ、環境変
動による結像位置の変動を小さく抑えることができる。

さらに、レンズの光軸近傍での形状を、少なくとも主走
査面内で凸のメニスカスレンズになるようにレンズ形状
を選ぶことでも、レンズの厚みを小さく抑え、なおかつ
光軸近傍の厚さと、レンズ有効端部での厚さが大きく異
ならないようにしで、加工成形時の均質性や、歪、加工
時間などの加工条件を向上させることができる。

また、レンズの主走査面内の光軸近傍の焦点距離ｆｍを
、偏向面から被走査面までの距離ｇに対して ｆｍ　ｌ　／ｇ＞ｏ、ｓ　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
　（５）という式を満たすように、ｆ、を大きめになる
ように選ぶことで、被球面レンズの使用することで、レ
ンズの取付精度などの組立性が、著しく悪化することを
防くことができる。この場合ｆｍの符号は十の場合もあ
るし、−となる場合もある。

また、このレンズに入射する光束を、少なくとも主走査
面内で、集束光としておけば、レンズから被走査面まで
の距離を縮め、走査系全体の大きさを小型にすることが
できる。この場合、偏向点からこの集束光が主走査面内
で結像する点までの距離をｐとしで、偏向点から被走査
面までの距離をｇとしたときに、（第４図参照） ０．７＜ｐ／ｇ　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・　（６）の条件を満たすような集束光を入射
させるようにしておけば、小型化のために悪化する被走
査面端部での等速度性の悪化を、実用的な範囲に抑えて
おくことができる。一方、この入射光束を、少なくとも
主走査面内で、概ね平行光とした場合、小型化には限度
があるのだが、偏向点とレンズの相互の取付精度を緩め
ることができるようになる。

本発明のｆθレンズでは、レンズ形状を軸対称なレンズ
形状とせず、偏向点側と被走査面側の曲面のうち、少な
くとも１面についで、光軸近傍での曲率半径が、主走査
断面と副走査断面とで異なるようにしておくことで、副
走査方向の像面湾曲を軸対称な形状だけで構成するより
も小さ（抑えることができる。

さらに、偏向点側と被走査面側の曲面のうち少なくとも
１面についで、レンズの曲面の主走査面内における法線
を含み主走査面に垂直な面内で定まる曲率半径ｒ　（第
５図参照）が、レンズの有効部内で連続的に変化するよ
うに構成することで、よりよく補正することができる。

この場合、光軸回りの副走査断面においで、偏向点と被
走査面とを光学的に共役の関係になるように構成してお
けば、偏向器の偏向面の倒れを補正しておくことができ
る。

第１図に、本発明によるｆθレンズの第１の実施例を示
す。図は主走査面内でみたレンズの断面図を表している
。このレンズの設計値を表１に、性能を表２に示す。主
走査面とは、偏向器の偏向面で偏向された光ビームが経
時的に形成する光線束面を指す。

このレンズの主走査面内における断面形状は、レンズ面
と光軸との交点を原点としで、光軸方向にｙ軸、これと
垂直に主走査面内にｙ軸なる座標系をとったとき、レン
ズ面の光軸近傍の主走査面内の曲率半径をｒとしで、 という高次項を含んだ多項式の形に展開しである。

この場合各面についで、表１にあるように、偏向面の偏
向点側のレンズ面の断面形状をｙを変数とした関数５ｔ
（ｙ）、光軸近傍の主走査面内の曲率半径をｒ】、高次
項の係数をに、、Ｂ、、Ｃ，、Ｄ。

Ｅ、、被走査面側のレンズ面の断面形状をｙを変数とし
た関数３２（Ｙ）、光軸近傍の主走査面内の曲率半径を
ｒ２）高次項の係数をに２．Ｂ２．Ｃ２゜Ｂ２．Ｂ２）
として表す。偏向点側のレンズ面についで、主走査面内
の最大有効径をＹ　ｍａｘ　　としで、Ｓ１（ｙ）とｒ
ｌの関数を第２図に示す。

走査系全体の配置については、第３図に示したように、
偏向点からランズ入射面まてをａ、レンズの光軸上の厚
みをｔルンズ射出面から被走査面までをｂ１偏向点から
被走査面までをｇルンズの最大走査角をθｌＴ１８ｘ、
被走査面上での有効走査幅をＬとする。第３図は主走査
面内でみた走査系の断面図を表している。

また、入射光については、主走査面内では、第４図に示
すように、偏向点から距離ｐのところで結像するような
集束光となっている。副走査面内では、シリンドリカル
レンズを通過して偏向路の偏向点上に結像するように入
射している。

このレンズの副走査方向の形状については、光軸を含む
副走査断面での光軸近傍の曲率半径をｒ。

としで、第５図に示したように、レンズの曲面の主走査
面内における法線を含み主走査面に垂直な方向Ｚ軸をと
り、法線とＺ軸を含む面内で定まる曲率半径をｒ′　と
したとき、この法線の足の位置が光軸からｙの位置にあ
るとき、 ただしｒ　　＝ｒｓ　（１−＋−Ａｙ’＋Ｂｙ’＋Ｃｙ
’＋Ｄｙ’＋Ｅｙ”）という形で曲率半径の変化を与え
る変数を用いて表現している。従っで、主走査面に垂直
な副走査方向のレンズ形状は、ｙの値に従って連続的に
変化していることになる。この場合各面については、表
１にあるように、偏向点側のレンズ面の副走査面内のレ
ンズ形状をＳ’　＋　　（ｙ）、光軸近傍の副走査面内
の曲率半径をｒユ、曲率の変化を与える係数をＡ′ユ＋
　Ｅ’　ｌ＋　　Ｃ’　ｌ＋　　Ｅ′　ユ、被走査面側
のレンズ面の副走査面内のレンズの形状をＳ’　２　（
ｙ）、光軸近傍の副走査面内の曲率半径をｒ２）曲率の
変化を与える係数を”　２＋　　Ｂ′２＋　　Ｃ′２＋
　　Ｄ’　２＋Ｅ／２）として表す。

このレンズでは、レンズの副走査断面については、偏向
点と副走査断面が共役の関係となっており、倒れ補正を
行っている。

第一の実施例の場合、Ｓ’　＋　　（ｙ）については、
レンズ全面で一定であり、ｒ’＝（１） である。

第６図に、本発明によるｆθレンズの第２の実施例を示
す。図は主走査面内でみたレンズの断面図を表している
。このレンズの設計値を３に、性能を表４に示す。

第２の実施例は、主走査断面におけるレンズの形状は、
第１の実施例と同じ形状となっているが、副走査方向の
レンズ形状が異なっている。特に、偏向器側の面光軸ま
わりに対校な非球面となっている。それ以外の形状は、
第１の実施例と同様である。

このように、本発明のｆθレンズは、副走査方向の形状
については、設計の自由度が広い。

第７図に、本発明によるｆθレンズの第３の実施例を示
す。図は主走査面内でみたレンズの断面図を表している
。このレンズの設計値を表５に、性能を表６に示す。

第１の実施例に比べで、レンズ厚みｔを大きくして設計
した例である。この実施例程度では、環境変動などの影
響は、実用止まった（問題ない。第８図に、本発明によ
るｆθレンズの第４の実施例を示す。図は主走査面内で
みたレンズの断面図を表している。このレンズの設計値
を表７に、性能を表８に示す。

第３の実施例に比べで、さらにレンズを厚くして設計し
た例であり、この場合、ｔ／Ｌは、（２）の式の範囲の
ぎりぎりであるが、ｔ／ｇは（３）の式の範囲に充分網
まっているので、環境変動の影響は大きくなるが、実用
的な範囲に納まっている。

第９図に、本発明によるｆθレンズの第５の実施例を示
す。図は主走査面内でみたレンズの断面図を表している
。このレンズの設計値を表９に、性能を表１０に示す。

このレンズは、入射光が主走査面内で平行光であり、副
走査面内では、偏向面上に結像するように入射している
。このため、ｇの値は、同じ最大走査角、おなし有効走
査幅を持つ他の実施例よりも大きいが、入射光束が、主
走査面内でずれても、収差が極端に変わらないという利
点がある。

第１Ｏ図に、本発明によるｆθレンズの第６の実施例を
示す。図は主走査面内でみたレンズの断面図を表してい
る。このレンズの設計値を表１１に、性能を表１２に示
す。

この実施例は、最大走査角を３２°で設計した例である
。このレンズの場合、ｒ１≧Ｙ　ｍａｘであるため、（
２ａ）式のＳ、（ｒ））／ｒ１＜０．５ではなく、（２
ｂ）式のＳ　ｒ　　（Ｙｍａｘ）　／　Ｙｍａｘ　＜　
０．５　Ｘ　Ｙｍａｘ／　ｒ　１式が意味を持ってくる
。したがって表１１には、ｓｒ（ｙｍ−）と０．５　Ｘ
　Ｙｍａｘ／　ｒ　１の値を示した。

第１１図に、本発明によるｆθレンズの第７の実施例を
示す。図は主走査面内でみたレンズの断面図を表してい
る。このレンズの設計値を表１３に、性能を表１４に示
す。

この実施例は、最大走査角を５６°で設計した例である
。

第１２図に、本発明によるｆθレンズの第８の実施例を
示す。図は主走査面内でみたレンズの断面図を表してい
る。このレンズの設計値を表１５に、性能を表１６に示
す。

この実施例は、同じ最大走査角の他の実施例に比べ、ａ
が特に太き（なるように設計した例である。

以下に、本発明のｆθレンズの実施例の設計値の表を示
す。

第１３図から第２０図に、本発明のｆθレンズの実施例
の収差図を示す。

次に光走査装置を用いて像担持体上に像形成する画像形
成装置について説明する。

第２１図は本発明のｆθレンズを適用したレーザービー
ムにより記録する画像形成装置であるレーザ・−ビーム
プリンタの断面図である。

この第２１図について説明する。

図においで、３９は図中矢印方向に回転する感光体ドラ
ムである。感光体ドラム３９の周りにはドラム表面を均
一に帯電する帯電器４０、感光体ドラム上の潜像を現像
する現像器４１、現像器４１により現像された現像像を
紙に転写する転写帯電器４４、転写後残余している不要
な現像剤を除去するクリーナー４６が順次設けられてい
る。４２は記録紙を収容する給紙カセット、４３はレジ
ストローター、４５は転写後の像を半永久化する定着器
である。４９はファンでありハウジング下面に空気流を
形成し光学系の昇温を防止する。基板５と一体成形され
ｔこ収容部に収容された半導体レーサー出力部６は外部
信号により、記録情報に応じて光変調されたレーザービ
ームを出力し、このレーザービームは基板５と一体成形
された支持部及び収容部により高精度に保持及び位置決
めされているシリンドリカルレンズ３３、等角速度で光
束を偏向する回転多面鏡２）ｆθレンズ３１を介して基
板５とカバ一部材２７で構成されているハウジングから
出射し、ミラー４８を介して感光体ドラム３９上を走査
し、感光体ドラム３９上には記録情報に応じた電荷パタ
ーンが形成される。

３４は基板５の下面に基板と一体成形で設けられたハウ
ジングの位置決め部材であり、感光体ドラム３９及びミ
ラー４８と高精度に位置決めされている。この位置決め
部材で位置決め精度を高めることにより感光体ドラムに
対する相対的位置精度が高くなるため更に優れた画像を
得ることが可能となった。

ドラム上の電荷パターンは現像器４１によって顕画化さ
れる。この顕画化された現像像は転写帯電器４４により
給紙カセット４２から送られる記録紙上に転写された後
、記録紙は定着器４５へと送られ定着される。転写後に
感光体トラム上に残余した現像剤はクリーナー４６によ
り除去され次回の使用に備えられる このような本発明のｆθレンズを適用した画像形成装置
は、装置の小型化、薄型化が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、少なくとも偏向
点側のレンズ面の主走査面内での曲面の形状が非球面形
状であっで、特に光軸近傍では、この形状が偏向点側に
向かって凸になるようにし、さらにこの面の主走査面内
における形状が（１）式及び（２−ａ）または（２−ｂ
）式を満たすようにしたことで、 ｆθレンズとして要求される性能を満たしながら、レン
ズの厚みを小さ（抑えで、プラスチック化に適した、レ
ンズ構成が１枚であるｆθレンズを実現することができ
る。また、そのｆθレンズを用いることにより、装置の
小型化、薄型化が可能な画像形成装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の主走査面内における
断面図である。 第２図は、本発明のｆθレンズの偏向点側の面形状の主
走査断面の形状を説明するための図で、ａ図はｒ　１＜
　Ｙ　ｍａｔの場合であり、ｂ図はｒ１≧Ｙ　ｍａｘの
場合の図である。 第３図は、本発明のｆθレンズの走査系全体の配置を説
明するための図である。 第４図は、本発明のｆθレンズの入射光束の主走査面内
の状態を説明するための図である。 第５図は、本発明のｆθレンズの副走査面内における曲
率半径を説明するための図である。 第６図は、本発明の第２の実施例の主走査面内における
断面図である。 第７図は、本発明の第３の実施例の主走査面内における
断面図である。 第８図は、本発明の第４の実施例の主走査面内における
断面図である。 第９図は、本発明の第５の実施例の主走査面内における
断面図である。 第１０図は、本発明の第６の実施例の主走査面内におけ
る断面図である。 第１１図は、本発明の第７の実施例の主走査面内におけ
る断面図である。 第１２図は、本発明の第８の実施例の主走査面内におけ
る断面図である。 第１３図から第２０図は、本発明のｆθレンズの実施例
の収差図を示す図である。 第２１図は、本発明のｆθレンズを用いた画像形成装置
の断面図である。 ２・・・回転多面鏡 ６・・・半導体レーザー出力部 ３１・・・ｆθレンズ ３３・・・シリンドリカルレンズ ３９・・・感光体ドラム 匈施今月 第１〃図 霞施倚ｊ２ ＝２ 一！ ρ ＋１ 十２ １′Ｉｎ勿〕 ！ θ 千１ す２ Ｌ７．Ｊ 躬ＺＳ図 宍施脅’Ｊ３ 躬／７図 欠施例５ ４Ｊ７ ４ｙｔ＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）偏向器の偏向面で等角速度に偏向された光束を被
   走査面上に結像させながら等速度走査するように作用す
   るｆθレンズであって、 該レンズの少なくとも前記偏向面の偏向点側のレンズ面
   の主走査面内の曲面の形状が非球面形状であって、特に
   光軸近傍では、この非球面形状が前記偏向点に向かって
   凸となっており、この凸形状の主走査面内の光軸近傍の
   曲率半径をｒ＿１として、このｆθレンズの主走査面内
   の光軸近傍の焦点距離ｆ＿ｍとするとき、 ０≦ｒ＿１＜｜ｆ＿ｍ｜ であり、なおかつ 前記偏向点側のレンズ面と光軸との交点を原点として、
   光軸方向にｘ軸、これと垂直に主走査面内にｙ軸なる座
   標系をとったとき、主走査面内の面形状をｙを変数とし
   た関数Ｓ＿１（ｙ）と表した時、この面の主走査面内の
   最大有効径をＹ＿ｍ＿ａ＿ｘとした時、Ｓ＿１（ｙ）は
   ０からＹ＿ｍ＿ａ＿ｘの間で定義されており、ｒ＿１＜
   Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘである時は、−１＜Ｓ＿１（ｒ＿１）／
   ｒ＿１＜０．５ ｒ＿１≧Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘである時は、 −１×Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘ／ｒ＿１＜Ｓ＿１（Ｙ＿ｍ＿ａ＿
   ｘ）／Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘ＜０．５×Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘ／ｒ＿
   １ であることを特徴とするｆθレンズ。 （２）特許請求の範囲第１項記載のｆθレンズで、ｆθ
   レンズの光軸のところの厚さをｔ、非走査面上の有効走
   査幅をＬとする時、 ０＜ｔ／Ｌ＜０．０８ となることを特徴とするｆθレンズ。 （３）特許請求の範囲第１項記載のｆθレンズで、ｆθ
   レンズの光軸のところの厚さをｔ、偏向面の偏向点から
   被走査面までの距離をｇとする時、０＜ｔ／ｇ＜０．１
   ５ となるとを特徴とするｆθレンズ。 （４）特許請求の範囲第１項記載のｆθレンズで、主走
   査面内の光軸近傍の焦点距離ｆ＿ｍと、偏向面の偏向点
   から被走査面までの距離ｇが、 ｜ｆ＿ｍ｜／ｇ＞０．８ となることを特徴とするｆθレンズ。 （５）特許請求の範囲第１項記載のｆθレンズで、レン
   ズの光軸近傍での形状が、少なくとも主走査面内で、偏
   向面の偏向点側に凸のメニスカスレンズとなることを特
   徴とするｆθレンズ。 （６）特許請求の範囲第１項記載のｆθレンズで、レン
   ズに入射する光束が、少なくとも主走査面内で、概ね集
   束光であることを特徴とするｆθレンズ。 （７）特許請求の範囲第６項記載のｆθレンズで、レン
   ズに入射する光束が、少なくとも主走査面内で、概ね集
   束光であり、偏向面の偏向点からその集束光が主走査面
   内で結像する点までの距離ｐと、偏向面の偏向点から被
   走査面までの距離ｇが、 ０．７＜ｐ／ｇ となることを特徴とするｆθレンズ。 （８）特許請求の範囲第１項記載のｆθレンズで、レン
   ズに入射する光束が、少なくとも主走査面内で、概ね平
   行光であることを特長とするｆθレンズ。 （９）特許請求の範囲第１項記載のｆθレンズで、偏向
   点側と被走査面側の曲面のうち少なくとも１面について
   、光軸近傍の曲率半径が、主走査断面と副走査断面（レ
   ンズ光軸を含み主走査面と垂直である面）とで異なるこ
   とを特徴とするｆθレンズ。 （１０）特許請求の範囲第９項記載のｆθレンズで、偏
   向点側と被走査面側の曲面のうち少なくとも１面につい
   て、レンズの曲面の主走査面内における法線を含み主走
   査面に垂直な面内で定まる曲率半径が、レンズの有効部
   内で連続的に変化していることを特徴とするｆθレンズ
   。 （１１）特許請求の範囲第９項記載又は第１０項記載の
   ｆθレンズで、光軸近傍の副走査断面において、偏向点
   と被走査面とが、光学的にほぼ共役の関係にあることを
   特徴とするｆθレンズ。 （１２）光源と、光源からの光を集光し偏向器の偏向面
   の偏向点に向けて射出するための第一の光学系と、第一
   の光学系からの光束を偏向面の偏向点で等角速度で偏向
   する偏向器と、偏向器の偏向点から等角速度に偏向され
   た光束を、被走査面上に結像させながら等速度走査する
   ように作用する、ｆθレンズよりなる第二の光学系と、
   感光体などの記録材料がおかれる被走査面よりなる走査
   光学系であって、 第二の光学系のｆθレンズの少なくとも偏向点側のレン
   ズ面の主走査面内の曲面の形状が非球面形状であって、
   特に光軸近傍では、この非球面形状が偏向点に向かって
   凸となっており、この凸形状の主走査面内の光軸近傍の
   曲率半径をｒ＿１として、このｆθレンズの主走査面内
   の光軸近傍の焦点距離ｆ＿ｍとするとき、 ０≦ｒ＿１＜｜ｆ＿ｍ｜ であり、なおかつ 前記偏向点側のレンズ面と光軸との交点を原点として、
   光軸方向にｘ軸、これと垂直に主走査面内にｙ軸なる座
   標系をとった時、主走査面内の面形状をｙを変数とした
   関数Ｓ＿１（ｙ）と表した時、この面の主走査面内の最
   大有効径をＹ＿ｍ＿ａ＿ｘとした時、 Ｓ＿１（ｙ）は０からＹ＿ｍ＿ａ＿ｘの間で定義されて
   おり、ｒ＿１＜Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘである時は、 −１＜Ｓ＿１（ｒ＿１）／ｒ＿１＜０．５ ｒ＿１≧Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘである時は、 −１×Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘ／ｒ＿１＜Ｓ＿１（Ｙ＿ｍ＿ａ＿
   ｘ）／Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘ＜０．５×Ｙ＿ｍ＿ａ＿ｘ／ｒ＿
   １ であるｆθレンズであることを特徴とする走査光学系。 （１３）特許請求の範囲第１２項記載の走査光学系で、
   第二の光学系のｆθレンズの光軸のところの厚さをｔ、
   被走査面上の有効走査幅をＬとするとき、 ０＜ｔ／Ｌ＜０．０８ であることを特徴とする走査光学系。 （１４）特許請求の範囲第１２項記載の走査光学系で、
   第二の光学系のｆθレンズの光軸のところの厚さをｔ、
   偏向点から被走査面までの距離をｇとするとき、 ０＜ｔ／ｇ＜０．１５ である事を特徴とする走査光学系。 （１５）特許請求の範囲第１２項記載の走査光学系で、
   第二の光学系のｆθレンズの、主走査面内の光軸近傍の
   焦点距離ｆ＿ｍと、偏向点から被走査面までの距離ｇが
   、 ｜ｆ＿ｍ｜／ｇ＞０．８ となることを特徴とするｆθレンズ。 （１６）特許請求の範囲第１２項記載の走査光学系で、
   第二の光学系のｆθレンズは、レンズの光軸近傍での形
   状が、少なくとも主走査面内で、偏向点側に凸のメニス
   カスレンズとなるｆθレンズであることを特徴とする走
   査光学系。 （１７）特許請求の範囲第１２項記載の走査光学系で、
   第一の光学系から射出する光束が、少なくとも主走査面
   内で、概ね集束光であることを特徴とするｆθレンズ。 （１８）特許請求の範囲第１７項記載のｆθレンズで、
   第一の光学系から射出する光束が、少なくとも主走査面
   内で、概ね集束光であり、偏向点からその集束光が主走
   査面内で結像する点までの距離ｐと、偏向点から被走査
   面までの距離ｇが、０．７＜ｐ／ｇ となることを特徴とする走査光学系。 （１９）特許請求の範囲第１２項記載の走査光学系で、
   第一の光学系から射出する光束が、少なくとも主走査面
   内で、概ね平行光であることを特徴とする走査光学系。 （２０）特許請求の範囲第１２項記載の走査光学系で、
   第二の光学系のｆθレンズは、偏向点側と被走査面側の
   曲面のうち少なくとも１面について、光軸近傍の曲率半
   径が、主走査断面と副走査断面とで異なるｆθレンズで
   ある事を特徴とする走査光学系。 （２１）特許請求の範囲第２０項記載の走査光学系で、
   第二の光学系のｆθレンズは、偏向点側と被走査面側の
   曲面のうち少なくとも１面について、レンズの曲面の主
   走査面内における法線を含み主走査面に垂直な面内で定
   まる曲率半径が、レンズの有効部内で連続的に変化して
   いることを特徴とする走査光学系。 （２２）特許請求の範囲第２０項記載又は第２１項記載
   の走査光学系で、第一の光学系から射出する光束は副走
   査断面において概ね偏向器の偏向点上に集光し、なおか
   つ第二の光学系のｆθレンズは、光軸近傍の副走査断面
   において、偏向点と被走査面とが、光学的にほぼ共役の
   関係にあるｆθレンズであることを特徴とする走査光学
   系。 （２３）特許請求の範囲第１２項から２３項のいずれか
   １つの項に記載の走査光学系で、光源として半導体レー
   ザーを用いたことを特徴とする走査光学系。 （２４）特許請求の範囲第１２項記載の走査光学系を用
   いて、画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。 （２５）特許請求の範囲第１３項から２３項のいずれか
   １つの項に記載の走査光学系を用いて、画像形成を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。