(57)【要約】  【課題】  装置を小型化する。共振鏡３を小型化して高速走査を実現する。  【解決手段】  レーザー光源１が発したレーザー光は、集光レンズ２にて収束光とされ、共振鏡３にて偏向されて走査レンズ４を介して感光体５上に集光する。走査レンズ４は、２枚のレンズ４ａ・４ｂで構成される。主走査断面内では、レンズ４ａ・４ｂの光軸付近でのパワーが２枚とも負である。これにより、共振鏡３での偏向角が小さくても、所望の走査幅を得るのに必要な、共振鏡３から感光体５表面までの距離を短くすることができる。また、副走査断面内では、感光体５側のレンズ４ｂの光軸付近でのパワーが正である。これにより、共振鏡３上での副走査方向の光束幅を主走査方向の光束幅よりも狭くすることができ、共振鏡３の副走査方向の幅を主走査方向の幅よりも狭くすることができる。【選択図】      図１
2006267878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源と、
上記レーザー光源が発したレーザー光を収束光にする集光光学系と、
上記集光光学系が射出したレーザー光を偏向する偏向器と、
上記偏向器にて偏向されたレーザー光を被走査面上に集光する、レンズ２枚からなる走査光学系とを有し、
上記走査光学系において、主走査断面内では、各レンズの光軸付近でのパワーが２枚とも負であり、副走査断面内では、上記被走査面側のレンズの光軸付近でのパワーが正であることを特徴とするレーザー走査装置。
【請求項２】
上記走査光学系において、上記偏向器側のレンズの光軸付近での副走査断面内のパワーが負であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー走査装置。
【請求項３】
上記偏向器に入射するレーザー光は、副走査方向において、上記偏向器上またはその近傍で一旦集光していることを特徴とする請求項１に記載のレーザー走査装置。
【請求項４】
上記走査光学系において、各レンズの光軸付近での副走査断面内でのパワーがトータルで正であることを特徴とする請求項３に記載のレーザー走査装置。
【請求項５】
上記走査光学系の上記被走査面側のレンズにおいて、光軸付近での主走査断面内のパワーの絶対値よりも、副走査断面内のパワーの絶対値のほうが大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項６】
上記走査光学系において、上記被走査面側のレンズの光軸付近での主走査断面内のパワーの絶対値よりも、上記偏向器側のレンズの光軸付近での主走査断面内のパワーの絶対値のほうが大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項７】
上記偏向器は、反射面を正弦揺動させることによってレーザー光を偏向する共振鏡で構成されており、
上記走査光学系は、上記共振鏡にて偏向されたレーザー光を被走査面上で等速走査するように収差補正されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項８】
レーザー光が上記偏向器に入射する位置から、上記走査光学系が無い場合に収束する位置までの距離をａとし、上記偏向器から上記被走査面までの距離をｂとしたとき、
２ａ≦ｂ
を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項９】
上記走査光学系の２枚のレンズのそれぞれは、非軸対称面を少なくとも１面有していることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項１０】
上記集光光学系は、主走査断面内での上記走査光学系の球面収差と逆符号の球面収差を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項１１】
上記走査光学系の２枚のレンズは、樹脂からなり、
上記集光光学系は、ガラスレンズと樹脂レンズとの２枚からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項１２】
上記ガラスレンズおよび上記樹脂レンズが、いずれもアナモフィックであることを特徴とする請求項１１に記載のレーザー走査装置。
【請求項１３】
上記ガラスレンズおよび上記樹脂レンズのそれぞれは、非軸対称面を少なくとも１面有していることを特徴とする請求項１２に記載のレーザー走査装置。
【請求項１４】
上記走査光学系の２枚のレンズは、樹脂からなり、
上記集光光学系は、ガラスレンズ２枚と樹脂レンズ１枚との３枚からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項１５】
上記２枚のガラスレンズのうち、１枚は軸対称形状である一方、他の１枚はアナモフィックであり、
上記樹脂レンズはアナモフィックであることを特徴とする請求項１４に記載のレーザー走査装置。
【請求項１６】
上記軸対称形状のガラスレンズは、軸対称非球面を少なくとも１面有していることを特徴とする請求項１５に記載のレーザー走査装置。
【請求項１７】
上記軸対称形状のガラスレンズは、球面または平面を有していることを特徴とする請求項１５に記載のレーザー走査装置。
【請求項１８】
上記アナモフィックガラスレンズは、シリンダレンズであることを特徴とする請求項１５から１７のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【請求項１９】
上記アナモフィック樹脂レンズは、非軸対称面を有していることを特徴とする請求項１５から１８のいずれかに記載のレーザー走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザー走査装置の分野では、例えば特許文献１に示されるように、半導体レーザーが発したレーザー光をコリメータレンズによって平行光とした後、共振鏡によって偏向し、アークサイン特性を有する走査レンズによって感光体上に集光させ、感光体上を等速走査する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平９−３３８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、偏向器としての共振鏡は、同じく偏向器として用いられるポリゴンミラーに比べて小型であるというメリットがある一方で、共振鏡による偏向角の範囲がポリゴンミラーに比べて小さい。このため、特許文献１のレーザー走査装置では、所望の走査幅を得るためには走査レンズの焦点距離をポリゴンミラーを使用した場合よりも長くせざるを得ず、それに伴って共振鏡から感光体までの光路が長くなって、装置が大型化する。
【０００４】
また、共振鏡への入射光が平行光の場合、光束幅が主走査方向と副走査方向とで同程度となるため、共振鏡において主走査方向と副走査方向とで同程度の幅が必要となる。その結果、大型の共振鏡が必要となってコストが増大する。また、大型の共振鏡は、振動部分が大きいために、高速走査に支障をきたす。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、装置を小型化することができるとともに、偏向器を小型化して高速走査を実現することができるレーザー走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザー走査装置は、レーザー光源と、上記レーザー光源が発したレーザー光を収束光にする集光光学系と、上記集光光学系が射出したレーザー光を偏向する偏向器と、上記偏向器にて偏向されたレーザー光を被走査面上に集光する、レンズ２枚からなる走査光学系とを有し、上記走査光学系において、主走査断面内では、各レンズの光軸付近でのパワーが２枚とも負であり、副走査断面内では、上記被走査面側のレンズの光軸付近でのパワーが正であることを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、レーザー光源から出射されるレーザー光は、集光光学系で収束光とされて偏向器（例えば共振鏡）に入射し、偏向器にて主走査方向に偏向される。偏向後のレーザー光は、レンズ２枚からなる走査光学系を介して被走査面（例えば感光体）上に集光される。
【０００８】
このとき、走査光学系において、主走査断面内では、各レンズの光軸付近でのパワーが２枚とも負であるので、偏向器での偏向角が小さくても、主走査方向に所望の走査幅を得るのに必要な、偏向器から被走査面までの距離を短くすることができる。この結果、装置を小型化することができる。
【０００９】
また、走査光学系において、副走査断面内では、２枚のレンズのうちで被走査面側のレンズの光軸付近でのパワーが正であるので、主走査方向のパワーが負である走査レンズを軸対称に構成した場合に比べて、偏向器上での副走査方向の光束幅を主走査方向の光束幅よりも狭くすることができる。これにより、偏向器の副走査方向の幅を主走査方向の幅よりも狭くすることができるので、偏向器の小型化、低コスト化を図ることができる。また、偏向器が共振鏡である場合には、偏向器自体が小型になることによって、振動する部分も小さくなるので、高速走査も容易に実現することができる。
【００１０】
このとき、走査光学系の２枚のレンズのうちで偏向器側のレンズの光軸付近での副走査断面内のパワーが負であれば、副走査倍率が極端に高くなるのを抑えることができる。
【００１１】
また、上記偏向器に入射するレーザー光は、副走査方向において、上記偏向器上またはその近傍で一旦集光している構成であってもよい。この場合は、偏向器上での光束幅を主走査方向よりも副走査方向に容易に狭くできるので、上述した偏向器の小型化、低コスト化の効果を容易に得ることができる。また、この構成の場合、上記走査光学系において、各レンズの光軸付近での副走査断面内でのパワーをトータルで正とすれば、被走査面上で副走査方向にレーザー光を集光させることができる。
【００１２】
本発明のレーザー走査装置は、上記走査光学系の上記被走査面側のレンズにおいて、光軸付近での主走査断面内のパワーの絶対値よりも、副走査断面内のパワーの絶対値のほうが大きい構成であってもよい。主走査方向よりも副走査方向のほうが短いレンズでは、副走査断面内のパワーの強弱に伴う肉厚差の変化は、主走査断面内のパワーの強弱に伴う肉厚差の変化ほど大きくはない。したがって、被走査面側のレンズにおいて、主走査断面内のパワーの絶対値よりも、副走査断面内のパワーの絶対値を大きくしても、そのレンズの製造が困難となることはない。
【００１３】
また、上記走査光学系において、上記被走査面側のレンズの光軸付近での主走査断面内のパワーの絶対値よりも、上記偏向器側のレンズの光軸付近での主走査断面内のパワーの絶対値のほうが大きいことが望ましい。走査光学系では、光学設計上、被走査面側のレンズのほうが偏向器側のレンズに比べて、主走査方向の長さが長くなる。仮に、２枚ともレンズのパワーが同じであれば、主走査方向により長い被走査面側のレンズのほうが肉厚差が大きくなってその製造が困難になる。しかし、主走査断面内において、被走査面側のレンズよりも偏向器側のレンズにより強いパワーを持たせることにより、被走査面側のレンズの肉厚が大きくなって製造が困難となるのを回避することができる。
【００１４】
ここで、上記偏向器が、反射面を正弦揺動させることによってレーザー光を偏向する共振鏡で構成されている場合、上記走査光学系は、上記共振鏡にて偏向されたレーザー光を被走査面上で等速走査するように収差補正されていることが望ましい。このような走査光学系の構成により、偏向器として共振鏡を用いた場合でも、共振鏡にて偏向されたレーザー光を被走査面上で等速走査することができる。
【００１５】
また、レーザー光が上記偏向器に入射する位置から、上記走査光学系が無い場合に収束する位置までの距離をａとし、上記偏向器から上記被走査面までの距離をｂとしたとき、２ａ≦ｂを満足することが望ましい。この条件を満足していれば、装置の小型化の効果を損わない範囲で、走査光学系への入射光の収束度合いを緩くすることができる。これにより、走査光学系の球面収差を抑えることができ、その球面収差を打ち消すような集光光学系の設計も容易となる。
【００１６】
また、走査光学系の２枚のレンズのそれぞれは、非軸対称面を少なくとも１面有していることが望ましい。非軸対称面を用いれば、光軸近傍でのパワーを主走査断面内と副走査断面内とで個別に与えることが容易となり、また、副走査像面湾曲と溝状収差とを効果的に補正することができる。
【００１７】
また、上記集光光学系は、主走査断面内での上記走査光学系の球面収差と逆符号の球面収差を有することが望ましい。この場合、走査光学系の主走査断面内での球面収差が集光光学系の主走査断面内での球面収差で打ち消されるので、トータルで球面収差を補正することができる。
【００１８】
本発明のレーザー走査装置は、上記走査光学系の２枚のレンズが樹脂からなり、上記集光光学系がガラス（正）レンズと樹脂（負）レンズとの２枚からなる構成であってもよい。この構成によれば、温度変化時のデフォーカスを容易に抑えることができる。特に、上記ガラスレンズおよび上記樹脂レンズが、いずれもアナモフィックで構成されていれば、主走査方向および副走査方向の両方向で、偏向角０度付近におけるデフォーカスを確実に抑えることができる。また、上記ガラスレンズおよび上記樹脂レンズのそれぞれが非軸対称面を少なくとも１面有していれば、副走査断面において、走査光学系で発生する球面収差を集光光学系で発生する球面収差で打ち消して、トータルで球面収差を補正することができる。
【００１９】
本発明のレーザー走査装置は、上記走査光学系の２枚のレンズが樹脂からなり、上記集光光学系がガラスレンズ２枚と樹脂レンズ１枚との３枚からなる構成であってもよい。この構成であっても、温度変化時のデフォーカスを容易に抑えることができる。特に、上記２枚のガラスレンズのうち、１枚が軸対称形状である一方、他の１枚がアナモフィックであり、上記樹脂レンズがアナモフィックであれば、製造上困難なガラスの非軸対称レンズを使用せずに、温度変化時のデフォーカスを抑えることができる。
【００２０】
ここで、上記軸対称形状のガラスレンズは、軸対称非球面を少なくとも１面有するレンズで構成されてもよい。この場合、ガラスレンズで発生する球面収差をほとんど無くすことができる。また、上記軸対称形状のガラスレンズは、球面または平面を有するレンズで構成されてもよい。この場合、軸対称形状のガラスレンズを研磨によって容易に作成することができるとともに、ガラスレンズの軸対称形状を容易に実現することができる。上記アナモフィックガラスレンズは、シリンダレンズを用いることで容易に実現することができる。
【００２１】
また、上記アナモフィック樹脂レンズは、非軸対称面を有するレンズで構成されてもよい。この場合、主走査断面内と副走査断面内とでパワーを異ならせたアナモフィックレンズを容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、走査光学系において、主走査断面内では、各レンズの光軸付近でのパワーが２枚とも負であるので、偏向器での偏向角が小さくても、偏向器から被走査面までの距離を短くすることができ、装置を小型化することができる。また、走査光学系において、副走査断面内では、被走査面側のレンズの光軸付近でのパワーが正であるので、偏向器上の副走査方向の光束幅を主走査方向の光束幅よりも狭くすることができる。その結果、偏向器の副走査方向の幅を主走査方向の幅よりも狭くして、偏向器の小型化、低コスト化を図ることができる。また、偏向器が共振鏡である場合には、偏向器自体が小型になることによって、振動する部分も小さくなるので、高速走査も容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図１は、本実施形態に係るレーザー走査装置の概略の構成を示す斜視図である。このレーザー走査装置は、レーザー光源１と、集光レンズ２と、共振鏡３と、走査レンズ４と、感光体５とを有している。
【００２４】
レーザー光源１は、ほぼ直線偏光のレーザー光を出射する光源であり、例えば半導体レーザーで構成されている。集光レンズ２は、レーザー光源１が発したレーザー光を収束光にする集光光学系である。本実施形態では、集光レンズ２は、レーザー光源１側に配置されるレンズ２ａと、共振鏡３側に配置されるレンズ２ｂとの２枚のレンズで構成されている。そして、本実施形態では、共振鏡３に入射するレーザー光が、副走査方向において、共振鏡３上またはその近傍で一旦集光するように、集光光学系２が設計されている。
【００２５】
共振鏡３は、集光レンズ２が射出したレーザー光を主走査方向に偏向する偏向器であり、反射面を正弦揺動させることによってレーザー光を偏向する。走査レンズ４は、共振鏡３にて偏向されたレーザー光を被走査面である感光体５上に集光する走査光学系である。本実施形態では、走査レンズ４は、共振鏡３側に配置されるレンズ４ａと、感光体５側に配置されるレンズ４ｂとの２枚のレンズで構成されている。
【００２６】
上記構成において、レーザー光源１の発したレーザー光は、集光レンズ２によって収束され、特に、副走査方向については一旦集光されて、その集光位置近傍に配置された共振鏡３によって主走査方向に偏向され、走査レンズ４を介して感光体５上に集光する。以下、このようなレーザー走査装置の詳細について説明する。
【００２７】
図２ないし図４は、本実施形態に係るレーザー走査装置の光路図である。より詳細には、図２は、上記レーザー走査装置全体の主走査断面での光路図であり、図３は、共振鏡３から感光体５までの副走査断面での光路図であり、図４は、レーザー光源１から共振鏡３までの副走査断面での光路図である。なお、これらの図では、集光レンズ２および走査レンズ４については、各レンズの光入射面および光射出面のみを図示している。これらの図に示すように、共振鏡３に入射するときのレーザー光の光束幅は、主走査方向よりも副走査方向のほうが狭くなっている。
【００２８】
また、表１は、本実施形態の光学系を光学面の座標データで数値的に示したものである。この座標データは、グローバルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の原点およびベクトルで各光学面（面頂点基準）の配置を表しており、その評価面が感光体５の表面に相当している。
【００２９】
【表１】
2006267878.tif 000003
【００３０】
なお、表１中の面番号１〜１０は、それぞれ、集光レンズ２のレンズ２ａの光入射側および光射出側の面、レンズ２ｂの光入射側および光射出側の面、共振鏡３の光反射面、走査レンズ４のレンズ４ａの光入射側および光射出側の面、レンズ４ｂの光入射側および光射出側の面、感光体５の表面を指している。なお、表１中の「集光レンズ１」、「集光レンズ２」、「走査レンズ１」、「走査レンズ２」は、それぞれレンズ２ａ、レンズ２ｂ、レンズ４ａ、レンズ４ｂを指す。また、Ｚ軸は、副走査方向の軸であり、Ｙ軸は、主走査方向の軸であり、Ｘ軸は、ＹＺ平面に垂直な軸である。また、表１中の共振鏡３の座標は、偏向角０度の場合について示している。
【００３１】
また、表２ないし表６は、光学面の面構成（面形状）を示している。ただし、Ｅ−ｎ＝×１０-nとする。
【００３２】
【表２】
2006267878.tif 000004
【００３３】
【表３】
2006267878.tif 000005
【００３４】
【表４】
2006267878.tif 000006
【００３５】
【表５】
2006267878.tif 000007
【００３６】
【表６】
2006267878.tif 000008
【００３７】
ここで、非軸対称面の面形状は、次の数１式によって表現される。ただし、ａijは、非軸対称面の係数とする。
【００３８】
【数１】
2006267878.tif 000009
【００３９】
また、軸対称非球面の面形状は、次の数２式によって表現される。ただし、ａiは、非球面係数とする。
【００４０】
【数２】
2006267878.tif 000010
【００４１】
なお、表に示されていない係数は、全て０である。
【００４２】
本実施形態においては、集光レンズ２のレンズ２ａは、ガラスの軸対称非球面レンズであり、その光射出側の面が軸対称非球面となっている。集光レンズ２のレンズ２ｂは、ガラスシリンダレンズであり、その光入射側の面がシリンダ面となっている。走査レンズ４は、レンズ４ａおよびレンズ４ｂともに樹脂で構成されており、その光入射側の面がそれぞれ非軸対称面となっている。つまり、走査レンズ４は、樹脂の非軸対称レンズ２枚で構成されている。使用波長４０５ｎｍにおける上記ガラスの屈折率は、１．５３０であり、上記樹脂の屈折率は、１．５４７である。
【００４３】
表７は、走査レンズ４の光軸付近でのパワー（単位；１／ｍｍ）を示している。走査レンズ４のレンズ４ａおよびレンズ４ｂともに、主走査断面内と副走査断面内とでパワーは異なっており、主走査断面内ではいずれも負である。このように２枚のレンズ４ａ・４ｂで負のパワーを分け合うことで、各々のレンズ４ａ・４ｂのパワーを弱めに設定することができる。樹脂レンズの場合、パワーを弱くするほうが肉厚差が小さくなるため、製造しやすくなる。
【００４４】
【表７】
2006267878.tif 000011
【００４５】
また、本実施形態では、共振鏡３側のレンズ４ａに比べて、感光体５側のレンズ４ｂのほうが、光軸付近での主走査断面内のパワーの絶対値が小さくなっている。これは、光学設計上、共振鏡３側に配置されるレンズ４ａよりも感光体５側に配置されるレンズ４ｂのほうが主走査方向に長いため、仮に同じパワーを実現しようとすれば、主走査方向により長いレンズ４ｂのほうが肉厚差が大きくなって製造しにくくなるからである。つまり、本実施形態では、主走査方向に短いレンズ４ａに、レンズ４ｂよりも主走査断面内でより強いパワーを持たせることで、肉厚差の影響を軽減している。
【００４６】
一方、副走査断面内のパワーについては、ほぼ２枚目のレンズ４ｂだけが持っている。レンズ４ｂの長さは、主走査方向よりも副走査方向のほうが短いので、副走査方向については、パワーの強弱に伴う肉厚差の変化の影響は、主走査方向の影響ほどは無い。したがって、本実施形態のように、レンズ４ｂにおいて、光軸付近での主走査断面内のパワーの絶対値よりも、副走査断面内のパワーの絶対値を大きくしても、レンズ４ｂの製造が困難となることはない。
【００４７】
また、本実施形態では、副走査方向については、共振鏡３に入射するレーザー光が共振鏡３上またはその近傍で一旦集光しているので、走査レンズ４のレンズ４ａ・４ｂの副走査断面内でのパワーは、トータルで正であることが必要である。このとき、副走査倍率を極端に高くしないためには、感光体５側のレンズ４ｂに正のパワーを持たせるのがよく、また、共振鏡３側のレンズ４ａには負のパワーを持たせるのがよい。
【００４８】
ただし、レンズ４ａに副走査断面内で強い負のパワーを持たせると、レンズ４ｂの正のパワーも強くせざるを得なくなり、副走査方向について誤差感度が高くなるので、レンズ４ａの副走査方向のパワーは弱めにしておくほうがよい。
【００４９】
また、本実施形態では、走査レンズ４を構成する２枚のレンズ４ａ・４ｂについて、それぞれ共振鏡３側の面が非軸対称面となっている。この非軸対称面は、レンズ４ａ・４ｂのそれぞれについて、感光体５側の面に設けられていてもよく、両面に設けられていてもよい。非軸対称面を用いることにより、軸近傍でのパワーを主走査方向と副走査方向とで個別に設定することができる。また、非軸対称面は、その周辺部において副走査断面内の曲率が変化していることから、副走査像面湾曲補正および溝状収差補正に寄与している。ちなみに、図５は、本実施形態の光学系の副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示している。
【００５０】
また、図６および図７は、本実施形態において、集光レンズ２および走査レンズ４の球面収差を波面収差（波長に対する相対値）で示したものである。ただし、図６は、主走査断面内における波面収差を示し、図７は、副走査断面内における波面収差を示している。
【００５１】
主走査断面内については、集光レンズ２の球面収差と走査レンズ４の球面収差とは正負が逆であり、トータルで補正されている。これは、走査レンズ４を設計した後に、走査レンズ４にて発生する主走査断面内の球面収差を打ち消すように集光レンズ２を設計したためである。集光レンズ２単独で球面収差が発生しないように設計した場合には、球面収差に付随するデフォーカスが発生する。
【００５２】
なお、集光レンズ２が、軸対称非球面レンズであるレンズ２ａと、シリンダレンズであるレンズ２ｂとで構成されているので、主走査断面内では球面収差が補正されているが、副走査断面内では球面収差は補正されていない。ただし、主走査断面内よりも副走査断面内のほうが光束幅が狭いために、走査レンズ４についても、集光レンズ２についても、球面収差の発生量そのものが主走査断面内に比較すると副走査断面内では小さくなっている。
【００５３】
図８は、本実施形態において、偏向角に対する像高を計算した結果を示している。図８では、グラフは直線から外れており、画像周辺ほど、少ない偏向角変化で像高が大きく変化していることがわかる。これは、偏向器として、光反射面が正弦的に揺動する共振器３を使ったときに、共振器３にて偏向されたレーザー光を感光体５上で等速走査するようにするためである。本実施形態では、そのような等速走査を実現できるように、走査レンズ４が収差補正されている。
【００５４】
図９は、本実施形態において、時間に対する偏向角変化を示している。共振器３での最大の偏向角は３０度であるが、描画に使用しているのは±２１．２度の範囲である。図１０は、本実施形態において、時間に対する像高変化を示している。図１０では、グラフは直線になっており、前述のように感光体５上ではほぼ等速走査していることがわかる。
【００５５】
図１１は、本実施形態での歪曲を示している。このときの理想像高は、以下の数３式によって表現される。
【００５６】
【数３】
2006267878.tif 000012
【００５７】
ただし、
ｋ   ：理想像高算出係数
θ   ：偏向角（度）
ωmax：描画に使用しない範囲まで含めた最大の偏向角（度）
である。
【００５８】
本実施形態においては、ωmaxは上述のように３０度で、ｋは、偏向角０度近傍で偏向角を微少量変化させたときの像高変化から算出した結果、約１８９である。
【００５９】
なお、偏向器への入射光が平行光のとき、ｋは走査光学系の主走査断面内の焦点距離とωmaxをラジアンで表わした数値とを掛け合わせた値となる。また、偏向器への入射光が平行光で本実施形態と同じｋの値となるような走査光学系の主走査断面焦点距離は約３６０ｍｍとなる。このとき、単レンズで走査光学系を構成すれば、主点の位置を走査レンズの位置から大きくずらすことは困難なので、偏向器から感光体までの距離は３６０ｍｍよりも大きな値となる。
【００６０】
これに対して、本実施形態では、偏向器としての共振鏡３に入射させる光を平行光でなく、収束光としているために、偏向角０度において、共振鏡３から感光体５までの距離ｂは２５４ｍｍ程度まで短縮できており、共振鏡３への入射位置から、共振鏡３での偏向後走査レンズ４が無い場合に光が収束する位置までの距離ａは、約６０ｍｍとなっている。（ｂ／ａ）の値が大きいほど、すなわち、ａが小さいほど、角度拡大比が大きく、全長短縮につながる。
【００６１】
図１２ないし図１５は、本実施形態でのビーム形状を示している。これらの図では、それぞれのピーク強度に対して、１０％刻みで等高線を描画している。図１２および図１３は、ある瞬間のビーム形状であり、図１４および図１５は、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状（光エネルギーの積算結果）である。また、図１２および図１４は、画像中央でのビーム形状であり、図１３および図１５は、画像端部でのビーム形状である。
【００６２】
このように、ある瞬間のビーム形状で見ると、ビームは縦長であり、また、画像上の位置によってビーム径の差が大きいが、１ドット分走査したときのビーム形状は、ほぼ円形であり、画像上の位置によるビーム径の差も瞬間で見たときよりは小さくなっている。図１６は、ピークレベルの１３．５％の光強度で見たビームの径を示している。
【００６３】
ある瞬間のビーム径の差が画像上の位置によって大きい理由は、画像上の位置によって有効Ｆナンバーが変化しているためであり、特に、主走査断面内の有効Ｆナンバーが大きく変化しているためである。主走査断面内の有効Ｆナンバーは、走査光学系の射影特性と感光体５への入射角とに依存する。
【００６４】
ここで、走査光学系の射影特性が、偏向角変化に対して像高変化が比例するような関係であるとき、感光体５の面内で見た主走査方向のビーム径は、画像上の位置に関わらず一定となる。偏向角変化に対して像高変化が比例するような関係は、ポリゴンミラーを用いた走査光学系で使われているもので、ポリゴンミラーへの入射光が主走査断面内で平行光のとき、比例定数が走査光学系の主走査断面内の焦点距離と等しくなることから、ｆθ特性と呼ばれる。
【００６５】
これに対して、本実施形態においては、比例関係から外れて、上述の理想像高式（数３式）で表現されるような射影特性になっているので、主走査断面内のビーム径も一定にはならず、収差が全く無ければ次の数４式で表わされるような値となる。
【００６６】
【数４】
2006267878.tif 000013
ただし、
ｄ0    ：偏向角０度での主走査断面ビーム径（μｍ）
θ     ：偏向角（度）
ωmax  ：描画に使用しない範囲まで含めた最大の偏向角（度）
【００６７】
ここで、θ＝０のとき、分母は１であり、θの絶対値が大きくなると、分母は小さくなるので、無収差時の主走査断面ビーム径は、偏向角０度で最小であり、端部に向かって単調に増大する。なお、θの絶対値がωmaxよりも大きくなることはないので、分母が０になることはない。
【００６８】
図１７は、本実施形態において、上記の無収差時のビーム径の式（数４式）に、ｄ0として、図１２に示したビームの光強度１３．５％でのビーム径を代入したものである。比較のために、図１６に示した主走査方向のビーム径を併せて図１７に載せているが、これら両者は、ほぼ一致している。また、端部では、無収差時よりも本実施形態のほうが、ビーム径が細くなっているが、これは、図１１に示した歪曲が、画像周辺部に向かうにつれて理想値から少しずつ外れていき、最終端で戻っていることの影響によるものである。
【００６９】
次に、比較例について説明する。表８は、比較例の光学系を光学面の座標データで数値的に示したものであり、表９ないし表１３は、本比較例における光学面の面構成（面形状）を示している。なお、これらの表の表し方については、本実施形態の場合と全く同様である。
【００７０】
【表８】
2006267878.tif 000014
【００７１】
【表９】
2006267878.tif 000015
【００７２】
【表１０】
2006267878.tif 000016
【００７３】
【表１１】
2006267878.tif 000017
【００７４】
【表１２】
2006267878.tif 000018
【００７５】
【表１３】
2006267878.tif 000019
【００７６】
本比較例の光学系は、本実施形態の光学系と比較して、主走査断面内での光学面形状は同じであるが、走査レンズ４の共振鏡３側のレンズ４ａの両面を軸対称非球面としている点で異なっている。また、それに伴い、感光体５側のレンズ４ｂの非軸対称面について、副走査断面内の曲率を設計し直して、副走査の像面湾曲を補正している。
【００７７】
図１８は、本比較例の光学系の副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示している。主走査断面内の像面湾曲は、図５で示した本実施形態の光学系と変わっていない。一方、副走査断面内の像面湾曲は、本実施形態の光学系に比べてわずかに変化しているが、ほぼ良好に補正できている。
【００７８】
図１９ないし図２２は、本比較例でのビーム形状を示している。これらの図では、それぞれのピーク強度に対して、１０％刻みで等高線を描画している。図１９および図２０は、ある瞬間のビーム形状であり、図２１および図２２は、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状（光エネルギーの積算結果）である。また、図１９および図２１は、画像中央でのビーム形状であり、図２０および図２２は、画像端部でのビーム形状である。
【００７９】
本比較例においては、画像端部でビームが崩れている。これは溝状収差が残存している影響である。本比較例のように、走査レンズ４において非軸対称面が１面だけの場合、副走査像面湾曲は補正できるとしても、溝状収差を補正することができない。したがって、溝状収差を補正するためには、非軸対称面を２面持たせることが有効であると言える。しかも、２面の非軸対称面が近接していると、面の作用が似通ったものになり、収差補正上独立な自由度として機能しなくなるので、２面の非軸対称面は、本実施形態のように２枚のレンズ４ａ・４ｂのそれぞれに持たせることが有効であると言える。
【００８０】
以上、本実施形態のレーザー走査装置では、走査レンズ４において、主走査断面内では、レンズ４ａ・４ｂの光軸付近でのパワーが２枚とも負であるので、共振鏡３での偏向角が小さくても、主走査方向に所望の走査幅を得るのに必要な、共振鏡３から感光体５までの距離を短くすることができる。この結果、装置を小型化することができる。
【００８１】
また、共振鏡３に入射するレーザー光は、副走査方向において、共振鏡３上またはその近傍で一旦集光しており、走査レンズ４において、副走査断面内では、レンズ４ａ・４ｂの光軸付近でのパワーがトータルで正であるので、共振鏡３上での副走査方向の光束幅が主走査方向の光束幅よりも狭くなるように光学系を設計することができる。これにより、共振鏡３の副走査方向の幅を主走査方向の幅よりも狭くすることができるので、共振鏡３の小型化、低コスト化を図ることができる。また、共振鏡３が小型になることによって、共振鏡３で振動する部分も小さくなるので、高速走査も容易に実現することができる。
【００８２】
ところで、本実施形態では、共振鏡３に入射するレーザー光が、副走査方向において、共振鏡３上またはその近傍で一旦集光している場合について説明したが、一旦集光させることは必ずしも必要ではなく、また、一旦集光させないのであれば、走査レンズ４の副走査断面内のパワーは、トータルで正である必要はない。
【００８３】
つまり、共振鏡３に入射するレーザー光（収束光）が、副走査方向において共振鏡３上で一旦集光しない場合でも、主走査方向のパワーが負である走査レンズ４を軸対称に構成したときと比べると、感光体５側のレンズ４ｂの副走査方向だけに正のパワーを持たせたときのほうが、共振鏡３上での副走査方向の光束幅を狭くすることができる。
【００８４】
したがって、共振鏡３の副走査方向の幅を主走査方向の幅よりも狭くして、共振鏡３の小型化、低コスト化を図るためには、最低限、走査レンズ４における感光体５側のレンズ４ｂの光軸付近での副走査断面内のパワーが正であることが必要であると言える。ただし、共振鏡３に入射するレーザー光が、副走査方向において、共振鏡３上またはその近傍で一旦集光するときのほうが、共振鏡３上での副走査方向の光束幅を容易に狭くすることができるので、より効果的である。
【００８５】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００８６】
図２３ないし図２５は、本実施形態に係るレーザー走査装置の光路図である。より詳細には、図２３は、上記レーザー走査装置全体の主走査断面での光路図であり、図２４は、共振鏡３から感光体５までの副走査断面での光路図であり、図２５は、レーザー光源１から共振鏡３までの副走査断面での光路図である。なお、これらの図では、集光レンズ２および走査レンズ４については、各レンズの光入射面および光射出面のみを図示している。本実施形態では、集光レンズ２は、ガラスレンズと樹脂レンズとの２枚からなっているが、その詳細については後述する。
【００８７】
また、表１４は、本実施形態の光学系を光学面の座標データで数値的に示したものであり、表１５ないし表１９は、本実施形態での光学面の面構成（面形状）を示している。なお、これらの表の表し方については、第１実施形態の場合と全く同様である。
【００８８】
【表１４】
2006267878.tif 000020
【００８９】
【表１５】
2006267878.tif 000021
【００９０】
【表１６】
2006267878.tif 000022
【００９１】
【表１７】
2006267878.tif 000023
【００９２】
【表１８】
2006267878.tif 000024
【００９３】
【表１９】
2006267878.tif 000025
【００９４】
本実施形態では、集光レンズ２を構成する２枚のレンズ２ａ・２ｂのうち、レーザー光源１側のレンズ２ａは、ガラスレンズであり、共振鏡３側のレンズ２ｂは、樹脂レンズである。そして、２枚のレンズ２ａ・２ｂのそれぞれが、非軸対称面を少なくとも１面有している。レンズ２ａ・２ｂは、いずれもアナモフィックであり、主走査断面内と副走査断面内でパワーが異なっているが、ガラスレンズであるレンズ２ａは、どちらの断面内でも正のパワーを持ち、樹脂レンズであるレンズ２ｂは、どちらの断面内でも負のパワーを持つ。なお、走査レンズ４については、第１実施形態と同様である。
【００９５】
図２６および図２７は、本実施形態において、集光レンズ２および走査レンズ４の球面収差を波面収差で示したものである。ただし、図２６は、主走査断面内における波面収差を示し、図２７は、副走査断面内における波面収差を示している。
【００９６】
本実施形態では、主走査断面内および副走査断面内の両方において、集光レンズ２の球面収差と走査レンズ４の球面収差とは正負が逆であり、トータルでほぼ補正されていると言える。これは、第１実施形態と同様に、走査レンズ４を設計した後に、走査レンズ４にて発生する球面収差を打ち消すように集光レンズ２を設計したためである。特に、集光レンズ２を非軸対称とした効果で、副走査断面についても球面収差がトータルで補正されていることがわかる。
【００９７】
図２８は、本実施形態の光学系の副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示しており、図２９は、温度を１０度上昇させたときの副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示している。本実施形態では、集光レンズ２を、ガラス正レンズ（レンズ２ａ）と、樹脂負レンズ（レンズ２ｂ）とで構成したことで、温度変化時のデフォーカスが抑えられている。走査レンズ４は、主走査断面内では負のパワーを、副走査断面内では正のパワーを持っており、温度変化時の挙動も主走査方向と副走査方向とでは異なっているが、集光レンズ２のガラス正レンズと樹脂負レンズとをいずれもアナモフィックにしたことによって、トータルでは主走査、副走査の両方で、偏向角０度付近におけるデフォーカスをほぼ０にできている。
【００９８】
なお、画像周辺部では１ｍｍ程度のデフォーカスが発生している。上述のように、射影特性の影響によって、画像周辺部ではビーム径が太くなっており、それに伴って焦点深度も画像周辺部のほうが深くなっているので、デフォーカスに関する許容量も画像周辺部のほうが大きくなっている。
【００９９】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、第１および第２実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１００】
図３０ないし図３２は、本実施形態に係るレーザー走査装置の光路図である。より詳細には、図３０は、上記レーザー走査装置全体の主走査断面での光路図であり、図３１は、共振鏡３から感光体５までの副走査断面での光路図であり、図３２は、レーザー光源１から共振鏡３までの副走査断面での光路図である。なお、これらの図では、集光レンズ２および走査レンズ４については、各レンズの光入射面および光射出面のみを図示している。本実施形態では、第１および第２実施形態とは異なり、集光レンズ２は３枚のレンズ２ａ・２ｂ・２ｃによって構成されているが、その詳細については後述する。
【０１０１】
表２０は、本実施形態の光学系を光学面の座標データで数値的に示したものである。なお、表２０中の面番号１〜１２は、それぞれ、集光レンズ２のレンズ２ａの光入射側および光射出側の面、レンズ２ｂの光入射側および光射出側の面、レンズ２ｃの光入射側および光射出側の面、共振鏡３の光反射面、走査レンズ４のレンズ４ａの光入射側および光射出側の面、レンズ４ｂの光入射側および光射出側の面、感光体５の表面を指している。なお、表２０中の「集光レンズ３」は、レンズ２ｃを指す。
【０１０２】
【表２０】
2006267878.tif 000026
【０１０３】
また、表２１ないし表２６は、本実施形態での光学面の面構成（面形状）を示している。なお、これらの表の表し方については、第１および第２実施形態の場合と全く同様である。
【０１０４】
【表２１】
2006267878.tif 000027
【０１０５】
【表２２】
2006267878.tif 000028
【０１０６】
【表２３】
2006267878.tif 000029
【０１０７】
【表２４】
2006267878.tif 000030
【０１０８】
【表２５】
2006267878.tif 000031
【０１０９】
【表２６】
2006267878.tif 000032
【０１１０】
本実施形態では、集光レンズ２は、ガラスレンズ２枚と樹脂レンズ１枚との３枚からなっている。より詳細には、集光レンズ２を構成する３枚のレンズ２ａ・２ｂ・２ｃのうち、最もレーザー光源１側のレンズ２ａはガラス軸対称非球面レンズであり、中央のレンズ２ｂはガラスシリンダレンズであり、共振鏡３側のレンズ２ｃは樹脂レンズである。レンズ２ａは正のパワーを持つ。また、レンズ２ｂは副走査断面内だけ正のパワーを持つアナモフィックレンズである。レンズ２ｃは非軸対称面を有するアナモフィックレンズであり、主走査断面内と副走査断面内とでパワーが異なっているが、どちらの断面内でも負のパワーを持つ。なお、走査レンズ４については、第１実施形態と同様である。
【０１１１】
図３３および図３４は、本実施形態において、集光レンズ２および走査レンズ４の球面収差を波面収差で示したものである。ただし、図３３は、主走査断面内における波面収差を示し、図３４は、副走査断面内における波面収差を示している。
【０１１２】
本実施形態では、主走査断面内および副走査断面内の両方において、集光レンズ２の球面収差と走査レンズ４の球面収差とは正負が逆であり、トータルでほぼ補正されている。これは、第１実施形態と同様に、走査レンズ４を設計した後に、走査レンズ４にて発生する球面収差を打ち消すように集光レンズ２を設計したためである。特に、集光レンズ２を非軸対称とした効果で、副走査断面についても球面収差がトータルで補正されている。
【０１１３】
図３５は、本実施形態の光学系の副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示しており、図３６は、温度を１０度上昇させたときの副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示している。本実施形態では、集光レンズ２を、ガラスレンズ２枚（レンズ２ａ・２ｂ）と、樹脂レンズ１枚（レンズ２ｃ）とで構成したことで、温度変化時のデフォーカスが抑えられており、第２実施形態と同様の効果が実現できている。
【０１１４】
特に、集光レンズ２のガラスレンズ２枚を、軸対称非球面レンズ（レンズ２ａ）とシリンダレンズ（レンズ２ｂ）とで構成したことで、レンズの枚数は増えるものの、製造上困難なガラスの非軸対称レンズを使用せずに上述した効果を得ることができる。
【０１１５】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、第１ないし第３実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１１６】
図３７ないし図３９は、本実施形態に係るレーザー走査装置の光路図である。より詳細には、図３７は、上記レーザー走査装置全体の主走査断面での光路図であり、図３８は、共振鏡３から感光体５までの副走査断面での光路図であり、図３９は、レーザー光源１から共振鏡３までの副走査断面での光路図である。なお、これらの図では、集光レンズ２および走査レンズ４については、各レンズの光入射面および光射出面のみを図示している。本実施形態では、集光レンズ２は、ガラスレンズ２枚と樹脂レンズ１枚との３枚からなっているが、その詳細な構成が第３実施形態とは異なっている。なお、この点については後述する。
【０１１７】
表２７は、本実施形態の光学系を光学面の座標データで数値的に示したものであり、表２８ないし表３３は、本実施形態での光学面の面構成（面形状）を示している。なお、これらの表の表し方については、第１ないし第３実施形態の場合と全く同様である。
【０１１８】
【表２７】
2006267878.tif 000033
【０１１９】
【表２８】
2006267878.tif 000034
【０１２０】
【表２９】
2006267878.tif 000035
【０１２１】
【表３０】
2006267878.tif 000036
【０１２２】
【表３１】
2006267878.tif 000037
【０１２３】
【表３２】
2006267878.tif 000038
【０１２４】
【表３３】
2006267878.tif 000039
【０１２５】
本実施形態では、集光レンズ２は３枚のレンズ２ａ・２ｂ・２ｃによって構成されている。最もレーザー光源１側のレンズ２ａは非軸対称面を有する樹脂レンズであり、中央のレンズ２ｂはガラス球面レンズであり、共振鏡３側のレンズ２ｃはガラスシリンダレンズである。レンズ２ａはアナモフィックであり、主走査断面内と副走査断面内とでパワーが異なっているが、どちらの断面内でも負のパワーを持つ。レンズ２ｂは平凸レンズで、正のパワーを持つ。なお、レンズ２ｂは、球面または平面によって構成されればよい。レンズ２ｃは副走査断面内だけ正のパワーを持つアナモフィックレンズである。なお、走査レンズ４については、第１実施形態と同様である。
【０１２６】
図４０および図４１は、本実施形態において、集光レンズ２および走査レンズ４の球面収差を波面収差で示したものである。ただし、図４０は、主走査断面内における波面収差を示し、図４１は、副走査断面内における波面収差を示している。
【０１２７】
本実施形態では、主走査断面内および副走査断面内の両方において、集光レンズ２の球面収差と走査レンズ４の球面収差とは正負が逆であり、トータルでほぼ補正されている。これは、第１実施形態と同様に、走査レンズ４を設計した後に、走査レンズ４にて発生する球面収差を打ち消すように集光レンズ２を設計したためである。特に、集光レンズ２を非軸対称とした効果で、副走査断面についても球面収差がトータルで補正されている。
【０１２８】
図４２は、本実施形態の光学系の副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示しており、図４３は、温度を１０度上昇させたときの副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示している。本実施形態では、ガラス球面レンズ（レンズ２ｂ）によって発生する球面収差を樹脂レンズ（レンズ２ａ）によって打ち消すように設計しているが、その都合上、樹脂レンズを配置する位置に制約が生じるために、第２および第３実施形態に比べると、温度変化時のデフォーカスが大きくなっている。ただ、ガラスレンズが研磨で作成できる球面レンズ（レンズ２ｂ）とシリンダレンズ（レンズ２ｃ）とで構成されているので、レンズは作りやすくなっている。
【０１２９】
〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、第１ないし第４実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１３０】
図４４ないし図４６は、本実施形態に係るレーザー走査装置の光路図である。より詳細には、図４４は、上記レーザー走査装置全体の主走査断面での光路図であり、図４５は、共振鏡３から感光体５までの副走査断面での光路図であり、図４６は、レーザー光源１から共振鏡３までの副走査断面での光路図である。なお、これらの図では、集光レンズ２および走査レンズ４については、各レンズの光入射面および光射出面のみを図示している。本実施形態では、第２実施形態と同様に、集光レンズ２は、非軸対称面をそれぞれ有する２枚のレンズによって構成されているが、走査レンズ４が第２実施形態とは異なっている。なお、この点については後述する。
【０１３１】
表３４は、本実施形態の光学系を光学面の座標データで数値的に示したものであり、表３５ないし表３９は、本実施形態での光学面の面構成（面形状）を示している。なお、これらの表の表し方については、第１および第２実施形態の場合と全く同様である。
【０１３２】
【表３４】
2006267878.tif 000040
【０１３３】
【表３５】
2006267878.tif 000041
【０１３４】
【表３６】
2006267878.tif 000042
【０１３５】
【表３７】
2006267878.tif 000043
【０１３６】
【表３８】
2006267878.tif 000044
【０１３７】
【表３９】
2006267878.tif 000045
【０１３８】
本実施形態では、走査レンズ４が入射光の収束度合いが緩くなるように構成されている点で、第２実施形態とは異なっている。走査レンズ４への入射光の収束度合いを緩くしたことで、走査レンズ４は共振鏡３から遠ざかり、それとともに主走査方向の長さが長くなり、共振鏡３から感光体５までの距離も長くなっている。なお、偏向角は、第２実施形態と同じである。表４０は、本実施形態の走査レンズ４のレンズ４ａ・４ｂにおける光軸近傍でのパワーについて示したものである。
【０１３９】
【表４０】
2006267878.tif 000046
【０１４０】
図４７は、本実施形態の光学系の副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示しており、図４８は、本実施形態での歪曲を示している。また、図４９および図５０は、本実施形態において、集光レンズ２および走査レンズ４の球面収差を波面収差で示したものである。ただし、図４９は、主走査断面内における波面収差を示し、図５０は、副走査断面内における波面収差を示している。本実施形態では、走査レンズ４への入射光の収束度合いを緩くしたことにより、走査レンズ４で発生する球面収差が第１実施形態よりも小さくなっており、集光レンズ２はそれに合わせて設計されている。
【０１４１】
図５１ないし図５４は、本実施形態でのビーム形状を示している。これらの図では、それぞれのピーク強度に対して、１０％刻みで等高線を描画している。図５１および図５２は、ある瞬間のビーム形状であり、図５３および図５４は、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状（光エネルギーの積算結果）である。また、図５１および図５３は、画像中央でのビーム形状であり、図５２および図５４は、画像端部でのビーム形状である。また、図５５は、ピークレベルの１３．５％の光強度で見たビームの径を示している。
【０１４２】
以上、本実施形態では、第２実施形態よりも入射光の収束度合いを緩くした走査レンズ４を用いた結果、偏向角０度において、レーザー光が共振鏡３に入射する位置から、走査レンズ４が無い場合に収束する位置までの距離ａは、約８０ｍｍ程度となっており、共振鏡３から感光体５までの距離ｂは、約２６４ｍｍ程度となっている。このように、走査レンズ４への入射光の収束度合いを緩くしたことにより、距離ａおよび距離ｂともに第１実施形態よりも長くなっているが、装置の小型化が大きく阻まれるほどではない。また、走査レンズ４への入射光の収束度合いを緩くしたことで、走査レンズ４の球面収差を抑えることができるので、その球面収差を打ち消すような集光レンズ２の設計が容易となる。
【０１４３】
〔第６実施形態〕
本発明の第６実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、第１ないし第５実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１４４】
図５６ないし図５８は、本実施形態に係るレーザー走査装置の光路図である。より詳細には、図５６は、上記レーザー走査装置全体の主走査断面での光路図であり、図５７は、共振鏡３から感光体５までの副走査断面での光路図であり、図５８は、レーザー光源１から共振鏡３までの副走査断面での光路図である。なお、これらの図では、集光レンズ２および走査レンズ４については、各レンズの光入射面および光射出面のみを図示している。本実施形態では、第２実施形態と同様に、集光レンズ２は、非軸対称面をそれぞれ有する２枚のレンズによって構成されているが、走査レンズ４が第２実施形態とは異なっている。なお、この点については後述する。
【０１４５】
表４１は、本実施形態の光学系を光学面の座標データで数値的に示したものであり、表４２ないし表４６は、本実施形態での光学面の面構成（面形状）を示している。なお、これらの表の表し方については、第１および第２実施形態の場合と全く同様である。
【０１４６】
【表４１】
2006267878.tif 000047
【０１４７】
【表４２】
2006267878.tif 000048
【０１４８】
【表４３】
2006267878.tif 000049
【０１４９】
【表４４】
2006267878.tif 000050
【０１５０】
【表４５】
2006267878.tif 000051
【０１５１】
【表４６】
2006267878.tif 000052
【０１５２】
本実施形態では、走査レンズ４が、入射光の収束度合いが第５実施形態よりもさらに緩くなるように構成されている。走査レンズ４への入射光の収束度合いをさらに緩くしたことで、走査レンズ４は共振鏡３からさらに遠ざかり、それとともに主走査方向の長さがさらに長くなり、共振鏡３から感光体５までの距離もさらに長くなっている。なお、偏向角は、第２実施形態と同じである。表４７は、本実施形態の走査レンズ４のレンズ４ａ・４ｂにおける光軸近傍でのパワーについて示したものである。
【０１５３】
【表４７】
2006267878.tif 000053
【０１５４】
図５９は、本実施形態の光学系の副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示しており、図６０は、本実施形態での歪曲を示している。また、図６１および図６２は、本実施形態において、集光レンズ２および走査レンズ４の球面収差を波面収差で示したものである。ただし、図６１は、主走査断面内における波面収差を示し、図６２は、副走査断面内における波面収差を示している。本実施形態では、走査レンズ４への入射光の収束度合いを第５実施形態よりもさらに緩くしたことにより、走査レンズ４で発生する球面収差が第５実施形態よりもさらに小さくなっており、集光レンズ２はそれに合わせて設計されている。
【０１５５】
図６３ないし図６６は、本実施形態でのビーム形状を示している。これらの図では、それぞれのピーク強度に対して、１０％刻みで等高線を描画している。図６３および図６４は、ある瞬間のビーム形状であり、図６５および図６６は、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状（光エネルギーの積算結果）である。また、図６３および図６５は、画像中央でのビーム形状であり、図６４および図６６は、画像端部でのビーム形状である。また、図６７は、ピークレベルの１３．５％の光強度で見たビームの径を示している。
【０１５６】
以上、本実施形態では、第５実施形態よりも入射光の収束度合いを緩くした走査レンズ４を用いた結果、偏向角０度において、レーザー光が共振鏡３に入射する位置から、走査レンズ４が無い場合に収束する位置までの距離ａは、約１５０ｍｍ程度となっており、共振鏡３から感光体５までの距離ｂは、約３００ｍｍ程度となっている。このように、走査レンズ４への入射光の収束度合いをさらに緩くしたことにより、距離ａおよび距離ｂともに第５実施形態よりも長いが、装置の小型化が大きく阻まれるほどではない。また、走査レンズ４への入射光の収束度合いをさらに緩くしたことで、走査レンズ４の球面収差をさらに抑えることができるので、その球面収差を打ち消すような集光レンズ２の設計がさらに容易となる。
【０１５７】
本実施形態では、距離ａと距離ｂとの関係は、２ａ＝ｂとなっているが、走査レンズ４への入射光の収束度合いをさらに緩めると、第５および第６実施形態の経緯から、２ａ＞ｂとなって装置が大型化することが容易に予測される。したがって、装置の小型化の効果を損なわないためには、２ａ≦ｂを満足することが必要であると言える。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザー走査装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】上記レーザー走査装置全体の主走査断面での光路を示す説明図である。
【図３】第１実施形態において、共振鏡から感光体までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図４】第１実施形態において、レーザー光源から共振鏡までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図５】第１実施形態において、副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図６】第１実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの主走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図７】第１実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの副走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図８】第１実施形態において、偏向角に対する像高を計算した結果を示す説明図である。
【図９】第１実施形態において、時間に対する偏向角変化を示す説明図である。
【図１０】第１実施形態において、時間に対する像高変化を示す説明図である。
【図１１】第１実施形態における歪曲を示す説明図である。
【図１２】第１実施形態において、画像中央での、ある瞬間でのビーム形状を示す説明図である。
【図１３】第１実施形態において、画像端部での、ある瞬間でのビーム形状を示す説明図である。
【図１４】第１実施形態において、画像中央での、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状を示す説明図である。
【図１５】第１実施形態において、画像端部での、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状を示す説明図である。
【図１６】第１実施形態において、ピークレベルの１３．５％の光強度で見たビームの径を示す説明図である。
【図１７】第１実施形態において、無収差時のビーム径を示す説明図である。
【図１８】比較例において、副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図１９】比較例において、画像中央での、ある瞬間でのビーム形状を示す説明図である。
【図２０】比較例において、画像端部での、ある瞬間でのビーム形状を示す説明図である。
【図２１】比較例において、画像中央での、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状を示す説明図である。
【図２２】比較例において、画像端部での、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状を示す説明図である。
【図２３】本発明の第２実施形態に係るレーザー走査装置の全体の主走査断面での光路を示す説明図である。
【図２４】第２実施形態において、共振鏡から感光体までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図２５】第２実施形態において、レーザー光源から共振鏡までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図２６】第２実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの主走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図２７】第２実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの副走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図２８】第２実施形態において、副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図２９】第２実施形態において、温度を１０度上昇させたときの副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図３０】本発明の第３実施形態に係るレーザー走査装置の全体の主走査断面での光路を示す説明図である。
【図３１】第３実施形態において、共振鏡から感光体までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図３２】第３実施形態において、レーザー光源から共振鏡までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図３３】第３実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの主走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図３４】第３実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの副走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図３５】第３実施形態において、副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図３６】第３実施形態において、温度を１０度上昇させたときの副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図３７】本発明の第４実施形態に係るレーザー走査装置の全体の主走査断面での光路を示す説明図である。
【図３８】第４実施形態において、共振鏡から感光体までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図３９】第４実施形態において、レーザー光源から共振鏡までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図４０】第４実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの主走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図４１】第４実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの副走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図４２】第４実施形態において、副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図４３】第４実施形態において、温度を１０度上昇させたときの副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図４４】本発明の第５実施形態に係るレーザー走査装置の全体の主走査断面での光路を示す説明図である。
【図４５】第５実施形態において、共振鏡から感光体までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図４６】第５実施形態において、レーザー光源から共振鏡までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図４７】第５実施形態において、副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図４８】第５実施形態における歪曲を示す説明図である。
【図４９】第５実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの主走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図５０】第５実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの副走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図５１】第５実施形態において、画像中央での、ある瞬間でのビーム形状を示す説明図である。
【図５２】第５実施形態において、画像端部での、ある瞬間でのビーム形状を示す説明図である。
【図５３】第５実施形態において、画像中央での、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状を示す説明図である。
【図５４】第５実施形態において、画像端部での、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状を示す説明図である。
【図５５】第５実施形態において、ピークレベルの１３．５％の光強度で見たビームの径を示す説明図である。
【図５６】本発明の第６実施形態に係るレーザー走査装置の全体の主走査断面での光路を示す説明図である。
【図５７】第６実施形態において、共振鏡から感光体までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図５８】第６実施形態において、レーザー光源から共振鏡までの副走査断面での光路を示す説明図である。
【図５９】第６実施形態において、副走査断面内および主走査断面内での像面湾曲を示す説明図である。
【図６０】第６実施形態における歪曲を示す説明図である。
【図６１】第６実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの主走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図６２】第６実施形態において、集光レンズおよび走査レンズの副走査断面内での球面収差を波面収差で示す説明図である。
【図６３】第６実施形態において、画像中央での、ある瞬間でのビーム形状を示す説明図である。
【図６４】第６実施形態において、画像端部での、ある瞬間でのビーム形状を示す説明図である。
【図６５】第６実施形態において、画像中央での、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状を示す説明図である。
【図６６】第６実施形態において、画像端部での、１ドットに相当する時間だけ走査したときのビーム形状を示す説明図である。
【図６７】第６実施形態において、ピークレベルの１３．５％の光強度で見たビームの径を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１    レーザー光源
２    集光レンズ（集光光学系）
２ａ  レンズ（集光光学系）
２ｂ  レンズ（集光光学系）
２ｃ  レンズ（集光光学系）
３    共振鏡（偏向器）
４    走査レンズ（走査光学系）
４ａ  レンズ（走査光学系）
４ｂ  レンズ（走査光学系）
５    感光体（被走査面）
【図１】
2006267878.tif 000054
【図２】
2006267878.tif 000055
【図３】
2006267878.tif 000056
【図４】
2006267878.tif 000057
【図５】
2006267878.tif 000058
【図６】
2006267878.tif 000059
【図７】
2006267878.tif 000060
【図８】
2006267878.tif 000061
【図９】
2006267878.tif 000062
【図１０】
2006267878.tif 000063
【図１１】
2006267878.tif 000064
【図１２】
2006267878.tif 000065
【図１３】
2006267878.tif 000066
【図１４】
2006267878.tif 000067
【図１５】
2006267878.tif 000068
【図１６】
2006267878.tif 000069
【図１７】
2006267878.tif 000070
【図１８】
2006267878.tif 000071
【図１９】
2006267878.tif 000072
【図２０】
2006267878.tif 000073
【図２１】
2006267878.tif 000074
【図２２】
2006267878.tif 000075
【図２３】
2006267878.tif 000076
【図２４】
2006267878.tif 000077
【図２５】
2006267878.tif 000078
【図２６】
2006267878.tif 000079
【図２７】
2006267878.tif 000080
【図２８】
2006267878.tif 000081
【図２９】
2006267878.tif 000082
【図３０】
2006267878.tif 000083
【図３１】
2006267878.tif 000084
【図３２】
2006267878.tif 000085
【図３３】
2006267878.tif 000086
【図３４】
2006267878.tif 000087
【図３５】
2006267878.tif 000088
【図３６】
2006267878.tif 000089
【図３７】
2006267878.tif 000090
【図３８】
2006267878.tif 000091
【図３９】
2006267878.tif 000092
【図４０】
2006267878.tif 000093
【図４１】
2006267878.tif 000094
【図４２】
2006267878.tif 000095
【図４３】
2006267878.tif 000096
【図４４】
2006267878.tif 000097
【図４５】
2006267878.tif 000098
【図４６】
2006267878.tif 000099
【図４７】
2006267878.tif 000100
【図４８】
2006267878.tif 000101
【図４９】
2006267878.tif 000102
【図５０】
2006267878.tif 000103
【図５１】
2006267878.tif 000104
【図５２】
2006267878.tif 000105
【図５３】
2006267878.tif 000106
【図５４】
2006267878.tif 000107
【図５５】
2006267878.tif 000108
【図５６】
2006267878.tif 000109
【図５７】
2006267878.tif 000110
【図５８】
2006267878.tif 000111
【図５９】
2006267878.tif 000112
【図６０】
2006267878.tif 000113
【図６１】
2006267878.tif 000114
【図６２】
2006267878.tif 000115
【図６３】
2006267878.tif 000116
【図６４】
2006267878.tif 000117
【図６５】
2006267878.tif 000118
【図６６】
2006267878.tif 000119
【図６７】
2006267878.tif 000120