(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源部からの光束を光偏向器で偏向させ、偏向光束を走査結像光学系により被走査面に向かって集光させ、上記被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより上記被走査面の光走査を行う光走査装置において、上記走査結像光学系の少なくとも１部を構成する走査結像レンズであって、主走査方向に平行光束である偏向光束を入射され、
複数枚のレンズを有し、光偏向器側に配置される２枚のレンズが、互いに分散の異なる光学樹脂により形成され、且つ、互いに符号の異なるパワーを有し、
上記光偏向器側に配置される２枚のレンズのうち、正のパワーを持つレンズのパワーをＰ(凸)、負のパワーを持つレンズのパワーをＰ(凹)とするとき、これらＰ(凸)、Ｐ(凹)が条件：
（１）      Ｐ(凸)／｜Ｐ(凹)｜≧１．５
を満足し、
主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差が良好に補正された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、
スペクトル線：ｈ、Ｆに対する部分分散：Δ（ｈ線に対する屈折率：Ｎｈ、Ｆ線に対する屈折率：ＮＦの差：Ｎｈ−ＮＦで定義される）を、光偏向器側に配置される２枚のレンズの一方に対してΔ１、他方に対してΔ２とするとき、これらΔ１、Δ２が条件：
（２）    ０．０１≦｜Δ１−Δ２｜
を満足し、使用波長：λ（ｎｍ）の設定範囲：３５０≦λ≦６００において、主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差が良好に補正されたことを特徴とする走査結像レンズ。
【請求項３】
請求項２記載の走査結像レンズにおいて、
使用波長：λ（ｎｍ）の設定範囲：３５０≦λ≦６００において、使用波長：λ±１０ｎｍにおける主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差が走査ピッチ以下に抑えられていることを特徴とする走査結像レンズ。
【請求項４】
請求項１〜３の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、
光偏向器側に配置される２枚のレンズのうち、正のパワーを持つレンズ：Ｌ２が被走査面側に、負のパワーを持つレンズ：Ｌ１が光偏向器側に配置され、レンズ：Ｌ１の部分分散をΔ１、レンズ：Ｌ２の部分分散をΔ２とするとき、Δ１、Δ２は条件：
（３）    ０．０１≦Δ１―Δ２
を満足し、レンズ：Ｌ１、レンズ：Ｌ２は共に、少なくとも１面が非球面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１〜４の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、
走査結像光学系を構成することを特徴とする走査結像レンズ。
【請求項６】
請求項５記載の走査結像レンズにおいて、
３枚のレンズによりなることを特徴とする走査結像レンズ。
【請求項７】
請求項６記載の走査結像レンズにおいて、
光偏向器側に配置された２枚のレンズは偏向光束を被走査面に向けて集光する機能を有し、被走査面側に配置されたレンズは長尺の補正レンズであり、上記補正レンズの主走査方向のパワー：Ｐｒが、条件：
（４）    −０．００５≦Ｐｒ≦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５記載の走査結像レンズにおいて、
２枚のレンズによりなることを特徴とする走査結像レンズ。
【請求項９】
請求項５〜８の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、
偏向反射面を有する光偏向器でレーザ光源部からの光束を偏向させる光走査装置において用いられ、副走査方向に関して、光偏向器の偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共役な関係とするアナモフィックなレンズ系であることを特徴とする走査結像レンズ。
【請求項１０】
レーザ光源部からの光束を光偏向器で偏向させ、偏向光束を走査結像光学系により被走査面に向かって集光させ、上記被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより上記被走査面の光走査を行う光走査装置において、上記走査結像光学系の少なくとも１部を構成する走査結像レンズとして、請求項１〜９の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の光走査装置において、
光偏向器は偏向反射面を有するものであり、レーザ光源部からの光束が、上記偏向反射面の近傍に主走査方向に長い線像として結像され、走査結像光学系として、請求項９記載のアナモフィックな走査結像レンズを用いることを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載の光走査装置において、
レーザ光源の発光強度変調における画素クロックのクロック時間幅を、走査結像光学系に残存するリニアリティに応じて１クロックごとに変化させることにより、被走査面の光走査を等速化することを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
感光媒体に対して光走査により潜像を書き込み、上記潜像を可視化して所望の画像を得る画像形成装置において、感光媒体を光走査する光走査装置として、請求項１０〜１２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１４】
請求項１３記載の画像形成装置において、
感光媒体が光導電性の感光体であって、潜像は静電潜像として形成され、トナー画像として可視化されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走査結像レンズ・光走査装置・画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査装置はデジタル複写機や光プリンタ・光プロッタ等の画像形成装置に関連して、広く知られている。光走査装置において、近来、光源における波長が問題となってきている。例えば、レーザ光源として一般的な半導体レーザは、温度変化等に起因するモードホップにより発光波長が変動することが知られているし、また、マルチビーム走査を行うために、２個以上の半導体レーザを組合せて用いる場合、個々の半導体レーザごとに発光波長が「不揃い」となる場合がある。
【０００３】
光走査装置において、光源と被走査面との間に配備される「走査光学系」は一般に複数のレンズを含む。レーザ光源から放射されるレーザ光は基本的には単色光であるので、走査光学系のレンズも設計上の基準となるレーザ光の波長に準じて設計が行われるが、上記のような発光波長の「変動」や「不揃い」があると、設計通りの良好な光走査を行うことができない。
【０００４】
例えば、シングルビーム走査式の光走査装置において、上記モードホップによりレーザ光の波長が変化すると、走査光学系のうち、特に走査結像光学系（偏向光束を被走査面に向って集光し、被走査面上に光スポットを形成する光学系）に含まれるレンズの屈折率の波長による変化で、主走査方向の光スポットの像高が基準波長(前記設計上の波長)のものと異なったものとなる。
【０００５】
また、マルチビーム走査式の光走査装置で上記複数の半導体レーザにおける発光波長の不揃いがあると、各半導体レーザからのレーザ光束の形成する光スポット位置が主走査方向に相互に「微小なずれ」を生じ、良好な画像形成を妨げる。
【０００６】
近来、光走査の高密度化が強く要請されている。光走査の高密度化には、光スポットの小径化が必要であるが、この目的にはレーザ光の波長の短波長化が有効である。このため、短波長のレーザ光源が開発されてきており、半導体レーザにも、従来の赤外あるいは赤領域の波長から、より短い波長のものが実用化されつつある。
【０００７】
このようにレーザ光源の発光波長が短波長化されると、光学材料の特性上、可視領域付近では短波長になるほど屈折率が大きくなり、屈折率の変化の割合も大きくなる。このため、走査光学系に含まれるレンズの材料における屈折率：Ｎの波長：λによる変化：ΔＮ／Δλも、短波長領域では増大するので、上に述べた「波長変化に起因する、主走査方向の光スポットの像高の変動や不揃いの問題」はより深刻化する。
【０００８】
例えば、レーザ光源の波長の変化として１０ｎｍを想定しても、赤外波長や赤領域波長の場合に比して、短波長領域では走査結像レンズでの光学性能の変化・劣化が大きくなり、高画質の実現を妨げる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述したところに鑑み、レーザ光源からのレーザ光の波長の変動や不揃いに起因する、光スポットの、主走査方向の像高の変動や不揃いを有効に軽減させることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の走査結像レンズは「レーザ光源部からの光束を光偏向器で偏向させ、偏向光束を走査結像光学系により被走査面に向かって集光させ、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面の光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系の少なくとも１部を構成」する。そして、走査結像レンズには「主走査方向に平行光束」である偏向光束を入射される。
【００１１】
即ち、走査結像レンズは、複数枚のレンズを有する。これら複数枚のレンズの「光偏向器側に配置される２枚のレンズ」が、互いに分散の異なる光学樹脂により形成され、且つ、互いに符号の異なるパワーを有する。
【００１２】
光偏向器側に配置される２枚のレンズのうち、正のパワーを持つレンズのパワーをＰ(凸)、負のパワーを持つレンズのパワーをＰ(凹)とすると、これらＰ(凸)、Ｐ(凹)は条件：（１）  Ｐ(凸)／｜Ｐ(凹)｜≧１．５を満足する。
【００１３】
そして、主走査方向における光スポット結像位置（主走査方向における光スポットの像高）の、波長による差が良好に補正されている。
【００１４】
上記の如く、走査結像レンズは「走査結像光学系の少なくとも一部を構成する」から、走査結像レンズはそれ自体が走査結像光学系を構成することもできるし、走査結像レンズと他の光学素子、例えば結像ミラーとの組み合わせで走査結像光学系を構成することもできる。
【００１５】
請求項２記載の走査結像レンズは、上記請求項１記載の走査結像レンズにおいて、スペクトル線：ｈ（４０５ｎｍ）、Ｆ（４８６ｎｍ）に対する部分分散：Δ（ｈ線に対する屈折率：Ｎｈ、Ｆ線に対する屈折率：ＮＦの差：Ｎｈ−ＮＦで定義される）を、光偏向器側に配置される２枚のレンズの一方に対してΔ１、他方に対してΔ２とするとき、これらΔ１、Δ２が条件：
（２）    ０．０１≦｜Δ１−Δ２｜
を満足し、使用波長：λ（ｎｍ）の設定範囲：３５０≦λ≦６００において、主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差が良好に補正されたことを特徴とする。
【００１６】
「使用波長」は、光走査装置におけるレーザ光源の設計上の発光波長である。使用波長：λの設定範囲が「３５０≦λ≦６００」であるとは、この波長領域内の所望の波長を使用波長として設定するという意味である。
【００１７】
請求項３記載の走査結像レンズは、上記請求項２記載の走査結像レンズにおいて、使用波長：λ（ｎｍ）の設定範囲：３５０≦λ≦６００において、λ±１０ｎｍにおける主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差が「走査ピッチ以下」に抑えられていることを特徴とする。走査ピッチは、副走査方向における隣接２走査線の間隔である。
【００１８】
請求項４記載の走査結像レンズは、上記請求項１〜３の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、光偏向器側に配置される２枚のレンズのうち、正のパワーを持つレンズ：Ｌ２が被走査面側に、負のパワーを持つレンズ：Ｌ１を光偏向器側に配置し、レンズ：Ｌ１の部分分散をΔ１、レンズ：Ｌ２の部分分散をΔ２とするとき、Δ１、Δ２は条件：（３） ０．０１≦Δ１―Δ２を満足し、レンズ：Ｌ１、レンズ：Ｌ２は共に、少なくとも１面が非球面であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の走査結像レンズは、上記請求項１〜４の任意の１に記載の走査結像レンズにおいて、走査結像光学系を構成することを特徴とする。即ち、請求項５記載の走査結像レンズは、それ自体で走査結像光学系を構成し、偏向光束を被走査面に向かって集光して光スポットを形成する。
【００２０】
請求項５記載の走査結像レンズは「３枚のレンズにより構成」することもできるし（請求項６）、「２枚のレンズにより構成」することもできる（請求項８）。
【００２１】
請求項６記載の走査結像レンズのように３枚のレンズで構成する場合、光偏向器側に配置された２枚のレンズが偏向光束を被走査面に向けて集光する機能を有するようにし、被走査面側に配置されたレンズを長尺の補正レンズとし、この補正レンズの主走査方向のパワー：Ｐｒが、条件：
（４）    −０．００５≦Ｐｒ≦０．００５
を満足するようにすることができる(請求項７)。
【００２２】
請求項５〜８の任意の１に記載の走査結像レンズのように、走査結像レンズ自体で走査結像光学系を構成する場合、これを、偏向反射面を有する光偏向器でレーザ光源部からの光束を偏向させる光走査装置において用いる場合には「副走査方向に関して、光偏向器の偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共役な関係とするアナモフィックなレンズ系」とすることができる(請求項９)。
【００２３】
勿論、前述したように、走査結像レンズ系と結像ミラー等で走査結像光学系を構成する場合には、この走査結像光学系全体を「副走査方向に関して、光偏向器の偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共役な関係とするアナモフィックなレンズ系」とすることができる。
このようにすることにより、光偏向器の偏向反射面の面倒れを補正することができる。
【００２４】
この発明の光走査装置は「レーザ光源部からの光束を光偏向器で偏向させ、偏向光束を走査結像光学系により被走査面に向かって集光させ、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面の光走査を行う」ものであって、走査結像光学系の少なくとも１部を構成する走査結像レンズとして、請求項１〜９の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする（請求項１０）。
【００２５】
「レーザ光源部」はレーザ光源を光源とする光源装置であり、たとえば、レーザ光源としての半導体レーザと、この半導体レーザから放射されるレーザ光束を平行光束に変換するカップリングレンズとを有した構成とすることができる。
【００２６】
請求項１１記載の光走査装置は上記請求項１０記載の光走査装置において、光偏向器として偏向反射面を有するもの（回転多面鏡や回転単面鏡、回転２面鏡等）を用い、レーザ光源部からの光束を偏向反射面の近傍に「主走査方向に長い線像」として結像させ、走査結像光学系として上記請求項９記載のアナモフィックな走査結像レンズを用いることを特徴とする。
【００２７】
請求項１２記載の光走査装置は上記請求項１０または１１記載の光走査装置において「レーザ光源の発光強度変調における画素クロックのクロック時間幅を、走査結像光学系に残存するリニアリティに応じて１クロックごとに変化させる」ことにより、被走査面の光走査を等速化することを特徴とする。
【００２８】
この発明の画像形成装置は「感光媒体に対して光走査により潜像を書き込み、潜像を可視化して所望の画像を得る画像形成装置」において、感光媒体を光走査する光走査装置として、請求項１０〜１２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１３)。
【００２９】
感光媒体としては、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、感光媒体に形成される潜像は、通常の銀塩写真プロセスに従い、可視化して定着することができる。このような画像形成装置は、例えば、光描画装置や光製版装置として実施することができる。
【００３０】
請求項１３記載の画像形成装置においては「感光媒体を光導電性の感光体とし、（その均一帯電と光走査とにより）潜像を静電潜像として形成し、トナー画像として可視化する」ことができる（請求項１４）。静電潜像をトナー画像として可視化する現像工程は、周知の乾式・湿式の適宜の現像方式で行うことができる。
【００３１】
光導電性の感光体が、周知の「酸化亜鉛紙」のようにシート状である場合には、形成された静電潜像を可視化して得られるトナー画像を直接、感光体上に定着することができる。
【００３２】
また、繰り返し使用する感光体を用いる場合には、トナー画像を、公知の各種の転写紙やＯＨＰシート（オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）等の「シート状の記録媒体」上に転写して定着することができる。
【００３３】
トナー画像をシート状の記録媒体に転写する転写方式も、公知の適宜の転写方式を利用でき、感光体から記録媒体上に直接的に転写してもよいし、中間転写ベルトのような中間転写媒体を介して転写してもよい。
【００３４】
請求項１４記載の画像形成装置は、デジタル複写装置や光プリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置等として実施できる。
【００３５】
形成されるべき画像は、光走査により潜像として書き込まれるのであるから、光走査における画像信号は、任意の原稿を読取ったものでも良いし、コンピュータ等で生成させたものでも良く、外部から転送されるものでもよい。
【００３６】
可視域における色収差の補正条件は、周知の如く、走査結像光学系に含まれる各レンズのパワー：Ｐｉ（焦点距離の逆数）、アッベ数：νｉ（ｉ＝１，２．．．はレンズの番号）が条件：
ΣＰｉ／νi＝０
を満足することである。
【００３７】
走査結像光学系は一般には、主走査方向には「全体として正の屈折力」を有する。例えば、走査結像光学系が２枚構成の走査結像レンズで構成されている場合を考えると、色補正を行うには、一方のレンズに正のパワーを持たせ、他方のレンズに負のパワーを持たせる必要がある。この場合、全体として正の屈折力を満足させるためには、一方のレンズの正のパワーの絶対値を、他方のレンズの負のパワーの絶対値よりも大きくしなければならない。
【００３８】
例えば、Ｐ１＞０で｜Ｐ１｜＞｜Ｐ２｜とすると、アッベ数：νｉの大小関係は、ν１＞ν２としなければならない。即ち、この場合「小さなアッベ数をもつ負のパワーのレンズ」が必要になる。
【００３９】
主走査方向の正のパワーも、色補正に必要な負のパワーも、一般に大きくなるため、これら「互いに異符号のパワーを持つ２枚のレンズ」を光偏向器から離して配置するはレンズ形状が大きくなり、コスト的・スペース的に好ましくなく、正レンズは中心厚が大きくなり、負レンズでは「こば厚」が大きくなって、製造が困難になる。
【００４０】
この発明の走査結像レンズは、この点を鑑みて、互いに異符号のパワーを持ち、分散の異なる２枚のレンズを光偏向器側に配置する。
【００４１】
このように光偏向器側に配置される２枚のレンズのうち、正レンズのパワー：Ｐ(凸)、負レンズのパワー：Ｐ(凹)が、前記条件（１）、即ち、
（１）    Ｐ(凸)／｜Ｐ(凹)｜≧１．５
を満足するようにすることにより良好な光学性能を実現でき、走査結像レンズを３枚以上のレンズで構成するときにも、被走査面側に後続するレンズの正のパワー分担を軽減して全体でも小型化を実現できる。
【００４２】
光走査の高密度化を目して、使用レーザ光の波長を短波長化する場合、使用波長：λ（ｎｍ）は、３５０≦λ≦６００の範囲内に設定するのがよい。使用波長として下限値：３５０ｎｍを越える短波長を設定すると、走査結像レンズを構成するレンズの樹脂材料の透過率が内部吸収で低下するので実用的でない。上限値：６００ｎｍを越える波長を使用波長として設定すると、光スポットを小径化する効果が小さくなる。
【００４３】
上記波長領域で高性能を得るには、スペクトル線：ｈ（４０５ｎｍ)、Ｆ(４８６ｎｍ)について最適化を行うのがよく、光偏向器側に配置される２枚のレンズの、スペクトル線：ｈ、Ｆに対する部分分散：Δ１、Δ２は、上記条件（２）を満足するのが良い。前述の如く、部分分散：Δは、ｈ線に対する屈折率：Ｎｈと、Ｆ線に対する屈折率ＮＦとを用いて、Δ＝Ｎｈ−ＮＦで定義される。
【００４４】
使用波長：λの上記設定範囲内で「主走査方向の走査位置の波長に対する差」を良好に低減させた走査結像レンズを用いると、発光波長の不揃いな複数の半導体レーザからのレーザ光を、比較的低コストなダイクロイックプリズムやミラー等を使用して合成する「マルチビーム走査用の光源部」を構成でき、高速・高密度で良好なマルチビーム走査を実現できるマルチビーム走査装置を、低コストで実現できるようになる。
【００４５】
条件（２）式を満足する樹脂材料を用いることで、３５０≦λ≦６００（ｎｍ）の範囲内に設定された使用波長：λに対し、λ±１０ｎｍにおける主走査方向の走査位置の差が、走査ピッチ以下に低減されるようにできる。
【００４６】
従って、複数の半導体レーザからのレーザ光束を合成するビーム合成式の光源装置や、多チャンネル半導体レーザアレイ等の「マルチビーム光源」の場合に、発光源間に発光波長のばらつきがあっても、高い光学性能を維持することができる。また半導体レーザのモードホップによる波長変動が生じても、高い光学性能を維持できる。
【００４７】
光偏向器側から、Ｌ１：負レンズ、Ｌ２：正レンズの順に配置することはリニアリティの確保からも有利である。このときはレンズＬ１の材料に部分分散の大きいものを使い、前記条件（３）を満足させる。さらにレンズＬ１、Ｌ２の個々において、主走査方向で少なくとも１面の非球面を使用することにより高い光学性能を実現することができる。非球面レンズを大量に低コストで生産することは成形法で可能であり、形状や材料特性に応じた高精度な成形法を採用できる。
【００４８】
請求項７記載の走査結像レンズのように、光偏向器側に配置された２枚のレンズが偏向光束を被走査面に向けて集光する機能を有し、被走査面側に配置されたレンズを長尺の補正レンズとする場合、補正レンズの主走査方向のパワー：Ｐｒは条件（４）を満足するのが良い。
【００４９】
補正レンズは長尺であるので、Ｐｒが下限を越えると、補正レンズの「主走査方向の負のパワー」が大きくなり、補正レンズの「こば厚」が大きくなり、上限を超えると「主走査方向の正のパワー」が過大となって補正レンズの「中心肉厚」が大きくなるため、量産性、コストの面で不利になる。
【００５０】
光走査装置に高い光学性能・小型化などを実現しようとする場合、走査結像光学系に「ある程度のリニアリティの残存」を許容できれば、他の光学特性を良好化するのが容易になる。リニアリティはある程度残存しても、請求項１２記載の光走査装置のように、残存するリニアリティに応じて「画素クロックの１クロックの時間幅を１クロック毎に変更」することにより、被走査面を実質的に等速度で走査することができるので、全体として高性能の光走査装置を達成できる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図１は、光走査装置の実勢の１形態を示している。
光源１０は半導体レーザであり、半導体レーザ１０から放射された光束は、カップリングレンズ１２により以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズ１２から射出する光束の形態は、平行光束である。
半導体レーザ１０とカップリングレンズ１２とは、「レーザ光源部」を構成する。カップリングレンズ１２から射出した光束は、次いでビーム整形用のアパーチュア１４の開口部を通過し、その際に光束周辺部を遮光されてビーム成形される。ビーム成形された光束はシリンドリカルレンズ１６により副走査方向(図面に直交する方向)に集束されつつミラー１８に反射され、「光偏向器」としての回転多面鏡２０の偏向反射面２０Ａに入射し、偏向反射面２０Ａの近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。ミラー１８は、光学系のレイアウト次第によっては省略しても良い。
【００５２】
偏向反射面２０Ａにより反射された光束は、主走査方向には平行光束であり、回転多面鏡２０の等速回転に伴ない等角速度的に偏向しつつ走査結像光学系２２に入射する。走査結像光学系２２は、入射してくる偏向光束を被走査面２４に向けて集光し、被走査面２４上に光スポットを形成する。
【００５３】
被走査面２４は実体的には「前述の感光媒体」であり、光スポットにより光走査(主走査)されつ、副走査方向へ変位される。このようにして被走査面２４が２次元的に光走査される。半導体レーザ１０を駆動するドライバ回路２６には形成すべき画像に対応する「画像信号」が印加され、書き込みの各ドットのタイミングを取るための画素クロックがクロック発生回路２８から印加される。
【００５４】
走査結像光学系２２に残存リニアリティがある場合には、レーザ光源の発光強度変調における画素クロックのクロック時間幅を「クロック変更信号」により、残存リニアリティに応じて１クロックごとに変化させることにより、被走査面の光走査を等速化する。
図１の実施の形態において、走査結像光学系２２は「走査結像レンズ」のみにより構成され、走査結像レンズは２枚のレンズＬ１、Ｌ２により構成されている。
【００５５】
レンズＬ１、Ｌ２は、互いに分散の異なる光学樹脂により形成され、且つ、互いに符号の異なるパワーを有する。２枚のレンズＬ１、Ｌ２のうち、正のパワーを持つレンズのパワーをＰ(凸)、負のパワーを持つレンズのパワーをＰ(凹)とするとき、これらＰ(凸)、Ｐ(凹)は条件：
（１）    Ｐ(凸)／｜Ｐ(凹)｜≧１．５を満足する。
【００５６】
そして、主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差を良好に補正される。
【００５７】
【実施例】
以下、走査結像レンズに関する具体的な実施例を２例示す。各実施例の走査結像レンズとも、図１に示す光走査装置における走査結像光学系２２として用いられるものである。この発明は、主走査方向の特性（波長差による光スポットの結像位置の変化）を問題とするので、以下の実施例においては「主走査方向に関したデータ」のみをあげる。
【００５８】
各実施例とも、副走査方向に関しては、具体的な光走査装置の構成に応じて適宜に最適化することができる。長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」で、走査結像レンズへ入射する偏向光束は主走査方向に於いては「平行光束」である。
【００５９】
実施例１
図２に実施例１の構成を示す。
繁雑を避けるために、走査結像レンズを構成するレンズに対しては、図１〜図３において、光偏向器側から順次符号Ｌ１、Ｌ２、・・を当てる。
走査結像レンズは３枚のレンズＬ１〜Ｌ３で構成されている。
【００６０】
レンズＬ１とレンズＬ２とは主に「集光と、色収差の補正」を行い、長尺のレンズＬ３は主走査方向では像面湾曲の補正を分担している。即ち、レンズＬ３は「長尺の補正レンズ」である。
レンズＬ１は「凹レンズ」、レンズＬ２は「凸レンズ」である。
【００６１】
レンズの材質：
レンズＬ１：ポリカーボネート    部分分散：Δ１＝0.0214、
レンズＬ２：アクリル    部分分散：Δ２＝0.0082、
レンズＬ３：アクリル
使用波長(設計上の基準波長)：405ｎｍ
光走査幅：±１０５ｍｍ（Ａ列４番  幅方向の長さ）
｜Δ１−Δ２｜＝0.0132
Ｐ(凸) /｜Ｐ(凹)｜＝1.8
Ｐｒ＝−0.00027
３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３は何れも、両面とも主走査方向に非円弧形状となっている。この非円弧形状を、光軸方向の座標：Ｘ、主走査方向の座標：Ｙ、近軸曲率半径：R、円錐定数：K、高次の係数：M4,M6,M8、…として、周知の式
X=Y^2/[R+R・√{1-(1+K)Y^2/R^2}
+M4・Y^4+M6・Y^6+M8・Y^8+M10・Y^10+M12・Y^12+M14・Y^14+M16・Y^16
で表し、Ｒ、Ｋ、Ｍ４〜Ｍ１６を与えて形状を特定する。
【００６２】
上の式で例えば「Y^4」は「Ｙの４乗」を表す。
【００６３】
図２に示すように、光偏向器による偏向の起点(光スポットの像高が０のときの偏向反射面による主光線の反射点)からレンズＬ１の入射レンズ面に至る距離をｄ０、レンズＬ１の入射側レンズ面〜レンズＬ３の射出側レンズ面の間のレンズ面間隔をｄ１〜ｄ５とする。
【００６４】
0004592923.tif 000002
上の表記で例えば「E-14」は、「１０の―１４乗」を表す。以下においても同様である。
【００６５】
0004592923.tif 000003
【００６６】
実施例２
図３に実施例２のレンズ構成図を示す。
走査結像レンズはレンズＬ１とレンズＬ２の２枚のレンズで構成される。
レンズＬ１は「凹レンズ」、レンズＬ２は「凸レンズ」である。
【００６７】
レンズの材質：
レンズＬ１：ポリカーボネート    部分分散：Δ１＝0.0214、
レンズＬ２：ポリオレフィン系樹脂    部分分散：Δ２＝0.0099、
使用波長(設計上の基準波長)：405ｎｍ
光走査幅：±１０５ｍｍ（Ａ列４番  幅方向の長さ）
｜Δ１−Δ２｜＝0.0115
Ｐ(凸)/｜Ｐ(凹)｜＝1.6
２枚のレンズＬ１、Ｌ２は、両面とも主走査方向に非円弧形状である。
【００６８】
0004592923.tif 000004
【００６９】
上記実施例１は、レーザ光源の波長として、４０５ｎｍと４８６ｎｍとを想定し、使用波長として４０５ｎｍを設定し、４８６ｎｍの波長のレーザ光源が用いられたときの「主走査方向の走査位置の差（光スポットの結像位置の変化）」を低減したものである。
【００７０】
光スポットの像高として、０、±３０、±６０、±９０、±１０５ｍｍとしたとき、波長：４８６ｎｍに対して、これらの像高における光スポットの結像位置の差（ｍｍ）は、以下の通りである。
【００７１】
0004592923.tif 000005
また、走査結像レンズを同一の材料で構成し「走査方向における光スポット結像位置の、波長による差」が補正されていない従来例では、以下のようになる。
【００７２】
0004592923.tif 000006
図４に、実施例１における波長：４８６ｎｍの場合と従来例の場合との、光スポットの結像位置の差を示す。実施例１では「主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差」が良好に補正されていることがわかる。
【００７３】
上記実施例２は、使用波長を４０５ｎｍに設定し、レーザ光の波長が、４１５ｎｍに変化したときに、光スポットの主走査方向における結像位置の「波長による差」を有効に軽減したものである。
【００７４】
光スポットの像高として、０、±３０、±６０、±９０、±１０５ｍｍとしたとき、波長：４１５ｎｍに対して、これらの像高における光スポットの結像位置の差（ｍｍ）は、以下の通りである。
【００７５】
0004592923.tif 000007
また、走査結像レンズを同一の材料で構成し「走査方向における光スポット結像位置の波長による差」が補正されていない従来例では、以下のようになる。
【００７６】
0004592923.tif 000008
図４に、実施例１における波長：４１５ｎｍの場合と従来例の場合との、光スポットの結像位置の差を示す。実施例２では「主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差」が良好に補正されていることがわかる。
【００７７】
この実施例２では、使用波長から１０ｎｍの波長変動に対し、光スポットの結像位置の差は最大で絶対値：０．０１５ｍｍであり、これは「走査ピッチ以下」である。
【００７８】
最後に、図６を参照して、画像形成装置の実施の１形態を説明する。この画像形成装置は「レーザプリンタ」である。
【００７９】
レーザプリンタ１００は、感光媒体１１１として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。感光媒体１１１の周囲には、帯電手段１１２（接触式の帯電ローラを例示したが、勿論、コロナチャージャを用いても良い）現像装置１１３、転写手段１１４（接触式の転写ローラを示したが、コロナ放電を利用する方式のものでも良い）、クリーニング装置１１５が配備されている。
【００８０】
また、レーザ光束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６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。
【００８１】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である感光媒体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電手段１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザ光束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。
【００８２】
この静電潜像は、現像装置１１３により反転現像され、感光媒体１１１上にトナー画像が形成される。
転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００本体に着脱可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙される。給紙された転写紙Ｐは先端部をレジストローラ対１１９に銜えられる。
【００８３】
レジストローラ対１１９は、感光媒体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、転写手段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。
【００８４】
トナー画像が転写された後の感光媒体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。なお、転写紙に代えて前述のＯＨＰシートを用いることもでき、トナー画像の転写は、中間転写ベルト等の「中間転写媒体」を介して行うようにすることもできる。
【００８５】
光走査装置１１７として、上に数値実施例を示した走査結像光学系(走査結像レンズ)を用いる図１の如き光走査装置を用いることにより、良好な画像形成を実行することができる。
【００８６】
上に説明した実施例１、２の走査結像レンズは、レーザ光源部からの光束を光偏向器で偏向させ、偏向光束を走査結像光学系により被走査面に向かって集光させ、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面の光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系の少なくとも１部を構成する走査結像レンズである。
そして主走査方向に平行光束である偏向光束を入射される。
走査結像レンズは、複数枚のレンズＬ1、Ｌ２（実施例２）、Ｌ３(実施例３)を有し、光偏向器側に配置される２枚のレンズＬ１、Ｌ２が、互いに分散の異なる光学樹脂により形成され、且つ、互いに符号の異なるパワーを有し、光偏向器側に配置される２枚のレンズのうち、正のパワーを持つレンズのパワーをＰ(凸)、負のパワーを持つレンズのパワーをＰ(凹)とするとき、これらＰ(凸)、Ｐ(凹)が条件：
（１）    Ｐ(凸)／｜Ｐ(凹)｜≧１．５
を満足し（実施例１において、Ｐ(凸)／｜Ｐ(凹)｜＝１．８、実施例２において、Ｐ(凸)／｜Ｐ(凹)｜＝１．６）、主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差が良好に補正された（図４、図５参照）走査結像レンズ(請求項１)である。
【００８７】
また、スペクトル線：ｈ、Ｆに対する部分分散：Δ（ｈ線に対する屈折率：Ｎｈ、Ｆ線に対する屈折率：ＮＦの差：Ｎｈ−ＮＦで定義される）を、光偏向器側に配置される２枚のレンズの一方に対してΔ１、他方に対してΔ２とするとき、これらΔ１、Δ２が条件：
（２）    ０．０１≦｜Δ１−Δ２｜
を満足し（実施例１において、｜Δ１−Δ２｜＝０．０１３２、実施例２において、｜Δ１−Δ２｜＝０．０１１５）、使用波長：λ（ｎｍ）の設定範囲：３５０≦λ≦６００において、主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差が良好に補正され(請求項２)、実施例２では、使用波長：λ（ｎｍ）の設定範囲：３５０≦λ≦６００において、使用波長：λ±１０ｎｍにおける主走査方向における光スポット結像位置の、波長による差が走査ピッチ以下に抑えられている(請求項３)。
【００８８】
実施例１、２とも、光偏向器側に配置される２枚のレンズのうち、正のパワーを持つレンズ：Ｌ２が被走査面側に、負のパワーを持つレンズ：Ｌ１が光偏向記側に配置され、レンズ：Ｌ１の部分分散をΔ１、レンズ：Ｌ２の部分分散をΔ２とするとき、Δ１、Δ２は条件：
（４）    ０．０１≦Δ１―Δ２
を満足し、レンズ：Ｌ１、レンズ：Ｌ２は共に、少なくとも１面が非球面である(請求項４)。そして、実施例１、２の走査結像レンズは「走査結像光学系」を構成する(請求項５)。実施例２の走査結像レンズは、３枚のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３によりなり(請求項６)、光偏向器側に配置された２枚のレンズＬ１、Ｌ２は偏向光束を被走査面に向けて集光する機能を有し、被走査面側に配置されたレンズＬ３は長尺の補正レンズであり、補正レンズの主走査方向のパワー：Ｐｒが、条件：
（５）    −０．００５≦Ｐｒ≦０．００５
を満足（Ｐｒ＝―０．０００２７）する(請求項７)。
【００８９】
また、実施例２の走査結像レンズは、２枚のレンズＬ１、Ｌ２によりなる(請求項８)。実施例１、２の走査結像レンズとも、偏向反射面を有する光偏向器でレーザ光源部からの光束を偏向させる光走査装置において用いられ、副走査方向に関して、光偏向器の偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共役な関係とするアナモフィックなレンズ系である(請求項９)。
【００９０】
図１に実施の形態を示した光走査装置は、レーザ光源部１０，１２からの光束を光偏向器２０で偏向させ、偏向光束を走査結像光学系２２により被走査面２４に向かって集光させ、被走査面２４上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面２４の光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系の少なくとも１部を構成する走査結像レンズとして、請求項１〜９の任意の１に記載のもの(例えば、実施例１あるいは実施例２の走査結像レンズ)を用いるものであり(請求項１０)、光偏向器２０は偏向反射面２０Ａを有するものであり、レーザ光源部からの光束が、偏向反射面２０Ａの近傍に主走査方向に長い線像として結像され、走査結像光学系として、請求項９記載のアナモフィックな走査結像レンズ(実施例１や実施例２の走査結像レンズ)を用いるものである(請求項１１)。
【００９１】
また、レーザ光源の発光強度変調における画素クロックのクロック時間幅を、走査結像光学系に残存するリニアリティに応じて１クロックごとに変化させることにより、被走査面の光走査を等速化することができる(請求項１２)。
【００９２】
図６に実施の形態を示した画像形成装置は、感光媒体１１１に対して光走査により潜像を書き込み、潜像を可視化して所望の画像を得る画像形成装置において、感光媒体を光走査する光走査装置１１７として、上記請求項１０〜１２の任意の１に記載の光走査装置を用いるものであり(請求項１３)、感光媒体１１１が光導電性の感光体であって、潜像は静電潜像として形成され、トナー画像として可視化される(請求項１４)。
【００９３】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な走査結像レンズ・光走査装置・画像形成装置を実現できる。
【００９４】
この発明の走査結像レンズは、レーザ光源からのレーザ光の波長の変動や不揃いに起因する、光スポットの、主走査方向の像高の変動や不揃いを有効に軽減させることができる。従って、この発明の光走査装置は、かかる走査結像レンズを用いることにより、レーザ光束からのレーザ光の波長の変動や不揃いにかかわらず、良好な光走査を実現することができ、またかかる光走査装置を用いるこの発明の画像形成装置は良好な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光走査装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】実施例１の走査結像レンズのレンズ構成を示す図である。
【図３】実施例２の走査結像レンズのレンズ構成を示す図である。
【図４】実施例１における光スポットの結像位置の波長による差を比較例(従来例)とともに示す図である。
【図５】実施例２における光スポットの結像位置の波長による差を比較例(従来例)とともに示す図である。
【図６】画像形成装置の実施の１形態を示す図である。
【符号の説明】
１０      半導体レーザ
１２      カップリングレンズ
１６      シリンドリカルレンズ
２０      回転多面鏡
２２      走査結像光学系(走査結像レンズ)
２４      被走査面
【図１】
0004592923.tif 000009
【図２】
0004592923.tif 000010
【図３】
0004592923.tif 000011
【図４】
0004592923.tif 000012
【図５】
0004592923.tif 000013
【図６】
0004592923.tif 000014