(57)【要約】【課題】光学レンズ、光走査装置、および、画像形成装置を提供する。【解決手段】光学レンズ４は、一方の面が凹形状に形成された回折面１１を有するとともに他方の面が凸形状に形成された屈折面２１を有し、（イ）前記回折面１１の両端側に、前記回折面１１の凹形状の線対称となる曲率で形成された凸状部材１６が設けられているか、（ロ）前記屈折面２１の両端側に、前記屈折面２１の凸形状の線対称となる曲率で形成された凹状部材２６が設けられているか、または、（ハ）前記回折面１１の両端側に、前記凸状部材１６が設けられているとともに、前記屈折面２１の両端側に、前記凹状部材２６が設けられている。【選択図】図３
2013020168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面が凹形状に形成された回折面を有するとともに他方の面が凸形状に形成された屈折面を有する光学レンズにおいて、
（イ）前記回折面の両端側に、前記回折面の凹形状の線対称となる曲率で形成された凸状部材が設けられているか、
（ロ）前記屈折面の両端側に、前記屈折面の凸形状の線対称となる曲率で形成された凹状部材が設けられているか、または、
（ハ）前記回折面の両端側に、前記凸状部材が設けられているとともに、前記屈折面の両端側に、前記凹状部材が設けられている
ことを特徴とする光学レンズ。
【請求項２】
前記凸状部材の断面が、基端側よりも先端側が狭い台形状とされ、かつ、
前記凹状部材の断面が、基端側よりも先端側が狭い台形状とされている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
前記回折面が、同心円状に複数の段部を設けて形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学レンズ。
【請求項４】
前記回折面が、直線状に複数の段部を設けて形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学レンズ。
【請求項５】
レーザ光を放射する半導体レーザと、前記半導体レーザから放射されたレーザ光をカップリングするカップリング光学系と、前記カップリング光学系からの主走査方向のレーザ光を平行光とするとともに該カップリング光学系からの副走査方向のレーザ光を収束光とする光学レンズと、前記光学レンズからの平行光とされたレーザ光と該光学レンズからの収束光とされたレーザ光とを主走査方向に偏向させる光偏向器と、前記光偏向器によって偏向されたレーザ光を被走査面に向けて集光する光走査光学系と、を備えた光走査装置において、
前記光学レンズが、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光学レンズであることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
光走査装置と、前記光走査装置から出射されたレーザ光によって潜像が形成される潜像担持体と、前記潜像担持体に形成された潜像を現像する現像手段と、を備えた画像形成装置において、
前記光走査装置が、請求項５に記載された光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学レンズ、光走査装置、および、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置において、光走査装置の光走査による画像形成の高密度化が進み、それに伴って感光体上での光スポットの小径化の要求が高まっている。この光スポットの小径化の技術を左右するものの一つにレンズの特性がある。
【０００３】
一般に使用されるガラスレンズは、加工できる形状に限界があり、レンズ面が球面の形状に加工されているため、レンズの精度を十分に保つことができずに、光スポットの小径化に限界があった。
【０００４】
そこで、光走査装置を構成するレンズを樹脂化することによって、射出成形法などの成形技術によって、十分な精度を保つことができる非球面形状などの所望の形状の樹脂製レンズを製造することが行われている。このような樹脂製レンズは、大量生産が可能であるため、ガラスレンズよりも安価に提供することができる。
【０００５】
しかしながら、前述した樹脂製レンズは、線膨張係数が大きいため、温度変化によるレンズの面曲率、厚さ、および、屈折率の変動がガラスレンズよりも大きくなる。このため、このような変動が生じた場合には、ピント位置が変動して、光スポットのスポット径が増大する。その結果、画像形成装置における画像劣化の原因となる。
【０００６】
このような樹脂製レンズの温度変化によるピント位置の変動を抑制する光走査装置として、カップリングレンズの光源側のレンズ面に回折面を設けるとともに、アナモルフィックレンズの像面側のレンズ面に回折面を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１に示された光走査装置７０は、図２６および図２７に示すように、光源としての半導体レーザ７１と、カップリング光学系としてのカップリングレンズ７２と、アパーチャ７３と、光学レンズとしてのアナモルフィックレンズ７４と、光偏向器としてのポリゴンミラー７５と、光走査光学系としての偏向器側走査レンズ７６と、光走査光学系としての像面側走査レンズ７７と、防塵ガラス７８と、被走査面としての像面７９と、を備えている。
【０００８】
前記半導体レーザ７１および前記カップリングレンズ７２は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成された同一の部材に固定されている。カップリング光学系のレンズは、全て樹脂製とされている。
【０００９】
半導体レーザ７１から射出された光束は、カップリングレンズ７２によって弱い発散光とされ、アパーチャ７３を経て、アナモルフィックレンズ７４により主走査方向が平行光とされるとともに副走査方向がポリゴンミラー７５の近傍に集束する光束とされ、続いて、ポリゴンミラー７５により偏向され、偏向器側走査レンズ７６と像面側走査レンズ７７によって、防塵ガラス７８を透過して像面７９に結像される。
【００１０】
次に、特許文献１に示された光走査装置７０の光学系データを示す。半導体レーザ７１の光源波長は２５℃で７８０．１ｎｍ、４５℃で７８６．５ｎｍとされている。
【００１１】
カップリングレンズ７２の光源側の面形状は、巨視的な面形状が曲率半径−５０．４９ｍｍの共軸球面とされ、ここに回折面が設けられている。前記回折面の位相関数φ（ｈ）は、式（１）で表される。
φ（ｈ）＝Ｃ１・ｈ2 ＋Ｃ２・ｈ4 ＋Ｃ３・ｈ6 ＋Ｃ４・ｈ8 ＋Ｃ５・ｈ10 ・・（１）
ここで、光軸からの距離がｈ、位相係数がＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５とされ、係数が以下の通りとされる。
Ｃ１＝−１．６６８９Ｅ−０２
Ｃ２＝−１．２９７７Ｅ−０６
Ｃ３＝−４．９７４８Ｅ−０７
Ｃ５＝−４．８９５３Ｅ−０９
【００１２】
カップリングレンズ７２の像面側面形状は、式（２）で表される非球面とされている。
ｘ＝（ｈ2 ／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（ｈ／Ｒ）2 ｝］＋Ａ４・ｈ4 ＋Ａ６・ｈ6 ＋Ａ８・ｈ8 ＋Ａ１０・ｈ10 ・・（２）
ここで、光軸からの距離がｈ、近軸曲率半径がＲ、円錐定数がＫ、高次の係数がＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、光軸方向のデプスがｘとされ、係数が以下の通りとされる。
Ｒ＝−１０．９８４４９
Ｋ＝−０．３１０２４０
Ａ４＝０．５９２２７３Ｅ−０４
Ａ６＝０．２５０４６５Ｅ−０６
Ａ８＝０．１１９８４７Ｅ−０６
Ａ１０＝−０．５６３２１７Ｅ−０８
【００１３】
アナモルフィックレンズ７４の光源側の面形状は、式（３）で表されるアナモルフィック面とされている。
ｘ＝｛（１／Ｒｍ）・ｙ2 ＋（１／Ｒｓ）・ｚ2 ｝／［１＋√｛１−（ｙ／Ｒｍ）2 −（ｚ／Ｒｓ）2 ｝］・・（３）
ここで、光軸からの主走査方向距離がｙ、副走査方向距離がｚ、主走査方向曲率半径がＲｍ、副走査方向曲率半径がＲｓ、光軸方向のデプスがｘとされ、係数が以下の通りとされる。
Ｒｍ＝４６０．９６７
Ｒｓ＝３５．８
【００１４】
アナモルフィックレンズ７４の像面側の面形状は、巨視的には平面とされ、ここに回折面が設けられている。前記回折面の位相関数φ（ｚ）は、式（４）で表される。
φ（ｚ）＝Ｃ１・ｚ2 ・・（４）
ここで、光軸からの副走査方向距離がｚ、位相係数がＣ１とされ、係数が以下の通りとされる。
Ｃ１＝−３．９６４２Ｅ−０５
【００１５】
偏向器側走査レンズ７６の光源側の面形状は、式（２）で表される共軸非球面とされ、係数が以下の通りとされる。
Ｒ＝−３１２．６
Ｋ＝２．６６７
Ａ４＝１．７９Ｅ−０７
Ａ６＝−１．０８Ｅ−１２
Ａ８＝−３．１８Ｅ−１４
Ａ１０＝３．７４Ｅ−１８
【００１６】
偏向器側走査レンズ７６の像面側面形状は、式（２）で表される共軸非球面とされ、係数が以下の通りとされる。
Ｒ＝−８３．０
Ｋ＝０．０２
Ａ４＝２．５０Ｅ−０７
Ａ６＝９．６１Ｅ−１２
Ａ８＝４．５４Ｅ−１５
Ａ１０＝−３．０３Ｅ−１８
また、偏向器側走査レンズ７６の両面の頂点は、図２６の主光線に対して、上方へ１．１６ｍｍずれている。
【００１７】
像面側走査レンズ７７の光源側面形状は、主走査方向に関しては式（５）で表される非円弧とされ、副走査方向に関しては式（６）で表されるように副走査曲率半径が連続的に変化されている。
ｘ＝（ｙ2 ／Ｒｍ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／Ｒｍ）2 ｝］＋Ａ４・ｙ4 ＋Ａ６・ｙ6 ＋Ａ８・ｙ8 ＋Ａ１０・ｙ10 ・・（５）
ここで、光軸からの主走査方向距離がｙ、主走査近軸曲率半径がＲｍ、円錐定数がＫ、高次の係数がＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、光軸方向のデプスがｘとされている。
Ｒｓ（ｙ）＝Ｒｓ＋Σｂｊ・ｙj （ｊ＝１、２、３、…）・・（６）
ここで、光軸からの主走査方向距離がｙ、光軸からの主走査方向距離ｙでの副走査半径がＲｓ（ｙ）、光軸上での副走査半径がＲｓ、高次の係数がｂｊ（ｊ＝１、２、３、…）とされ、係数が以下の通りとされる。
Ｒｍ＝−５００
Ｋ＝−７１．７３
Ａ４＝４．３３Ｅ−０８
Ａ６＝−５．９７Ｅ−１３
Ａ８＝−１．２８Ｅ−１６
Ａ１０＝５．７３Ｅ−２１
Ｒｓ＝−４７．７
ｂ２＝１．６０Ｅ−０３
ｂ４＝−２．３２Ｅ−０７
ｂ６＝１．６０Ｅ−１１
ｂ８＝−５．６１Ｅ−１６
ｂ１０＝２．１８Ｅ−２０
ｂ１２＝−１．２５Ｅ−２４
【００１８】
像面側走査レンズ７７の像面側面形状は、トロイダル面とされ、副走査形状は式（７）で表される円弧とされ、この円弧の頂点から光軸方向にＲｍ離れた副走査方向に平行な軸を中心に回転させた形状とされている。
ｘ＝（ｚ2 ／Ｒｓ）／［１＋√｛１−（ｚ／Ｒｓ）2 ｝］・・（７）
ここで、光軸からの主走査方向距離がｙ、副走査近軸曲率半径がＲｓ、光軸方向のデプスがｘとされ、係数が以下の通りとされる。
Ｒｍ＝−１０００
Ｒｓ＝−２３．３８
また、像面側走査レンズ７７の両面の頂点は、図２６の主光線に対して、上方へ１．２１ｍｍずれている。
【００１９】
前述した各レンズの面間隔は以下の通りとされている（単位ｍｍ）。
ｄ１＝１２．７９２
ｄ２＝３．８
ｄ３＝１０２．８
ｄ４＝３．０
ｄ５＝６９．３
ｄ６＝５１．７
ｄ７＝３１．４
ｄ８＝７８．０
ｄ９＝３．５
ｄ１０＝１４３．６２
【００２０】
防塵ガラス７８は、厚さ１．９ｍｍ（２５℃）とされ、屈折率が、光線波長７８０．１ｎｍ（温度２５℃）で１．５１１１６１、光線波長７８６．５ｎｍ（温度４５℃）で１．５１１１６１、線膨張係数が７．５Ｅ−０６Ｋ-1とされている。なお、光走査装置７０の光学系データは、前記防塵ガラス７８が挿入されて計算されている。
【００２１】
以上の条件から、特許文献１に示された光走査装置７０の温度による光線波長、屈折率、面形状、肉厚の変化を考慮して、像面位置に対するピント位置が算出された結果、図２９に示すように、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときのピント位置のずれが、主走査方向に−０．２ｍｍ、副走査方向に０．０ｍｍとなる。
【００２２】
これは、回折面が、通常の屈折面とは波長変化による屈折角の変化方向が逆となる特性を有しているため、環境温度の変化によって生じるピント位置のずれをキャンセルするためである。よって、ピント位置のずれが僅かとなり、光スポットが小径化される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、前記特許文献１に示された光走査装置７０を構成するレンズとしてのアナモルフィックレンズ７４は、縦横比が大きい薄板形状に形成されているとともに、厚さが３ｍｍという薄肉に形成されているため、図２８に示すように、環境温度の変化によってレンズ面が３μｍ程度の反り変形をし、曲率誤差ΔＣが設計値の５〜６％となるという問題があった。
【００２４】
また、レンズ面が変形することによって、環境温度の変化によって生じるピント位置のずれを回折面がキャンセルする効果が十分に発揮できないという問題があった。
【００２５】
また、ピント位置のずれをキャンセルする効果が十分に発揮できないために、ピント位置がずれたり、光スポットが増大したりする問題があった。
【００２６】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、レンズ面の変形を防止して、像面におけるピント位置のずれを抑制するとともに光スポットの増大を抑制することができる光学レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の光学レンズは、一方の面が凹形状に形成された回折面を有するとともに他方の面が凸形状に形成された屈折面を有する光学レンズにおいて、（イ）前記回折面の両端側に、前記回折面の凹形状の線対称となる曲率で形成された凸状部材が設けられているか、（ロ）前記屈折面の両端側に、前記屈折面の凸形状の線対称となる曲率で形成された凹状部材が設けられているか、または、（ハ）前記回折面の両端側に、前記凸状部材が設けられているとともに、前記屈折面の両端側に、前記凹状部材が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光学レンズは、回折面の両端側に設けられる凸状部材を該回折面の凹形状の線対称となる曲率で形成するとともに、屈折面の両端側に設けられる凹状部材を該屈折面の凸形状の線対称となる曲率で形成し、かつ、前記回折面に前記凸状部材を設けるか、前記屈折面に前記凹状部材を設けるか、または、前記回折面に前記凸状部材を設けるとともに前記屈折面に前記凹状部材を設けているため、環境温度の変化によって、回折面、屈折面、または、回折面および屈折面の両面が線膨張して反り変形しようとするのに対して、前述した曲率で形成した凸状部材、凹状部材、または、前記凸状部材および前記凹状部材が抵抗する。このため、回折面、屈折面、または、回折面および屈折面の両面が、環境温度の変化によって反り変形することを防止することができる。
【００２９】
また、光学レンズは、回折面、屈折面、または、回折面および屈折面の両面の反り変形が防止されるため、像面におけるピント位置のずれを抑制するとともに光スポットの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる光走査装置を説明するための説明図である。
【図２】図１に示す光走査装置を構成する各レンズの面間隔を説明するための説明図である。
【図３】アナモルフィックレンズの特徴を強調してその構成を説明するための説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は側面図である。
【図４】図３に示すアナモルフィックレンズの断面図である。（Ａ）はＩＩ−ＩＩ矢視断面図、（Ｂ）はＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図５】図３に示すアナモルフィックレンズの曲率半径および曲率を示す要部断面図である。（Ａ）は回折面の要部断面図、（Ｂ）は屈折面の要部断面図である。
【図６】図３に示すアナモルフィックレンズの回折面の凸状部材の曲率半径および曲率を示す要部断面図である。
【図７】図５に示す回折面の曲率および凸状部材の曲率を示す図である。
【図８】図３に示すアナモルフィックレンズの環境温度の変化による反り変形を計測した図である。
【図９】本発明の第一の実施形態にかかる光走査装置の像面位置におけるピント位置を算出した結果を示す図である。
【図１０】本発明の第二の実施形態にかかるアナモルフィックレンズの特徴を強調してその構成を説明するための説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は側面図である。
【図１１】図１０に示すアナモルフィックレンズの断面図である。（Ａ）はＩＶ−ＩＶ矢視断面図、（Ｂ）はＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図１２】図１０に示すアナモルフィックレンズの屈折面の凹状部材の曲率半径および曲率を示す図である。
【図１３】図１０に示すアナモルフィックレンズの屈折面の曲率および凹状部材の曲率を示す図である。
【図１４】図１０に示すアナモルフィックレンズの環境温度の変化による反り変形を計測した図である。
【図１５】本発明の第二の実施形態にかかるアナモルフィックレンズを備えた光走査装置の像面位置におけるピント位置を算出した結果を示す図である。
【図１６】本発明の第三の実施形態にかかるアナモルフィックレンズの特徴を強調してその構成を説明するための説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は側面図である。
【図１７】図１６に示すアナモルフィックレンズの断面図である。（Ａ）はＶＩ−ＶＩ矢視断面図、（Ｂ）はＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【図１８】図１６に示すアナモルフィックレンズの環境温度の変化による反り変形を計測した図である。（Ａ）は回折面の反り変形を計測した図、（Ｂ）は屈折面の反り変形を計測した図である。
【図１９】本発明の第三の実施形態にかかるアナモルフィックレンズを備えた光走査装置の像面位置におけるピント位置を算出した結果を示す図である。
【図２０】本発明の第四の実施形態にかかるアナモルフィックレンズの特徴を強調してその構成を説明するための説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は側面図である。
【図２１】図２０に示すアナモルフィックレンズの断面図である。（Ａ）はＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図、（Ｂ）はＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【図２２】図１６に示すアナモルフィックレンズの環境温度の変化による反り変形を計測した図である。（Ａ）は回折面の反り変形を計測した図、（Ｂ）は屈折面の反り変形を計測した図である。
【図２３】本発明の第三の実施形態にかかるアナモルフィックレンズを備えた光走査装置の像面位置におけるピント位置を算出した結果を示す図である。
【図２４】アナモルフィックレンズを成形する金型の構成を説明するための説明図である。（Ａ）はキャビティを示す断面図、（Ｂ）はゲートを示す断面図である。
【図２５】画像形成装置の構成を説明するための説明図である。
【図２６】従来の光走査装置の概略構成図である。
【図２７】従来の光走査装置の各レンズの面間隔を示す概略図である。
【図２８】従来のアナモルフィックレンズの環境温度の変化による反り変形を計測した図である。
【図２９】従来の光走査装置の像面位置におけるピント位置を算出した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について、図１ないし図２５を参照して説明する。
【００３２】
本発明の第一の実施形態にかかる光走査装置５０は、図１および図２に示すように、レーザ光としての光束を放射する半導体レーザからなる光源１と、前記光源１から放射された光束をカップリングするカップリング光学系としてのカップリングレンズ２と、前記カップリングレンズ２からの光束を整形するアパーチャ３と、前記カップリングレンズ２からの主走査方向Ｙの光束を平行光とするとともに該カップリングレンズ２からの副走査方向Ｚの光束を集束光とする光学レンズとしてのアナモルフィックレンズ４と、前記アナモルフィックレンズ４からの平行光とされた光束と該アナモルフィックレンズ４からの集束光とされた光束とを主走査方向Ｙに偏向させる光偏向器としてのポリゴンミラー５と、前記ポリゴンミラー５によって偏向された光束を被走査面としての像面９に向けて集光する光走査光学系としての偏向器側走査レンズ６および像面側走査レンズ７と、防塵ガラス８と、被走査面としての像面９と、を備えている。
【００３３】
光走査装置５０は、光源１から射出された光束が、カップリングレンズ２によって弱い発散光とされ、アパーチャ３を経て、アナモルフィックレンズ４によって主走査方向Ｙが平行光とされるとともに副走査方向Ｚがポリゴンミラー５の近傍に集束する光束とされ、前記ポリゴンミラー５によって主走査方向Ｙに偏向され、偏向器側走査レンズ６および像面側走査レンズ７によって、防塵ガラス８を透過して像面９に結像される。
【００３４】
光源１およびカップリングレンズ２は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成された同一の部材に固定されている。カップリングレンズ２、アナモルフィックレンズ４、偏向器側走査レンズ６、および、像面側走査レンズ７は、全て樹脂製である。なお、本発明の特徴部分が微細構造であるため、図面では本発明の特徴部分を強調して描いている。
【００３５】
アナモルフィックレンズ４は、図３（Ｃ）に示すように、光軸方向Ｘが薄肉となるとともに主走査方向Ｙが幅広となる直方体形状に形成されている。アナモルフィックレンズ４は、図４に示すように、光源１側の光束の入射面に凸形状に形成された屈折面２１が設けられているとともに、像面９側の光束の出射面に巨視的に凹形状に形成された回折面１１が設けられている。アナモルフィックレンズ４は、一例として、光軸方向Ｘの厚さが３．０ｍｍ、主走査方向Ｙの幅が１８．０ｍｍ、副走査方向Ｚの幅が５．０ｍｍで形成された微小なレンズである。
【００３６】
屈折面２１には、図３（Ｂ）に示すように、カップリングレンズ２からの光束が入射される有効範囲Ｗが設定されている。有効範囲Ｗは、一例として、主走査方向Ｙが１２．０ｍｍ、副走査方向Ｚが３．０ｍｍに設定されている。屈折面２１は、図５（Ｂ）に示すように、主走査方向Ｙが、像面９側の曲率中心Ｐ２を有する曲率半径Ｒ２で形成されているとともに、曲率ｒ２で形成されている。
【００３７】
回折面１１には、図３（Ａ）に示すように、光束が出射される有効範囲Ｗが設定されている。有効範囲Ｗは、一例として、主走査方向Ｙが１２．０ｍｍ、副走査方向Ｚが３．０ｍｍに設定されている。回折面１１には、図３および図４に示すように、アナモルフィックレンズ４の本体１０の前記回折面１１の副走査方向Ｙの両端側から光軸方向Ｘに突出して形成された凸状部材１６が設けられている。
【００３８】
本発明でいう、有効範囲Ｗとは、前記屈折面２１の設計上の光学的特性および前記回折面１１の設計上の光学的特性を満たす範囲をいい、屈折面２１に入射して回折面１１から出射する光束が設計上の光束となる範囲をいう。
【００３９】
回折面１１は、図５（Ａ）に示すように、巨視的形状として、光軸３１上の主走査方向Ｙが、像面９側の曲率中心Ｐ１を有する曲率半径Ｒ１で形成されているとともに、曲率ｒ１で形成されている。回折面１１は、所謂マルチステップ面であって、同心円状に複数の段部１３が設けられた階段状に形成されており、同心円状に複数の輪帯１２が形成されている。
【００４０】
このため、環境温度の変化が生じた際に、主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｚの両方向に対して、ピント位置のずれを防止するという温度補償効果を発揮する。
【００４１】
回折面１１は、一例として、段差が１．２４２μｍ、主走査方向Ｙの最小ピッチが５５．９８９μｍ、副走査方向の最小ピッチが８．９６３μｍ、主走査方向Ｙのバックカット数が５３回、副走査方向Ｚのバックカット数が８３回で形成されている。
【００４２】
凸状部材１６は、図４に示すように、主走査方向Ｙの両端側から中心側に向かって、徐々に光軸方向Ｘの突出量が増加する弧状に形成されている。凸状部材１６は、アナモルフィックレンズ４の長手方向と平行である主走査方向Ｙに沿って設けられ、かつ、前述した有効範囲Ｗの外側に設けられている。凸状部材１６は、図３（Ｄ）および図４（Ｂ）に示すように、先端側が基端側よりも狭い台形状に形成されている。
【００４３】
このため、射出成形されたアナモルフィックレンズ４を金型から取り出す際の離型抵抗が減少し、成形されたアナモルフィックレンズ４を金型から円滑に取り出すことができる。
【００４４】
凸状部材１６は、図６に示すように、主走査方向Ｙが、光源１側の曲率中心Ｐ３を有する曲率半径Ｒ３で形成されているとともに、曲率ｒ３で形成されている。凸状部材１６の曲率ｒ３は、前記回折面１１の巨視的形状を、前記主走査方向Ｙを軸として反転した線対称となる曲率で形成されている。即ち、回折面１１の曲率ｒ１の巨視的形状と、曲率ｒ３の凸状部材１６とは、図７に示すように、前記主走査方向Ｙを軸として互いに反転した曲率となっている。
【００４５】
このため、環境温度の変化が生じた際に、回折面１１が主走査方向Ｙに線膨張して反り変形しようとするのに対して凸状部材１６が抵抗して、前記回折面１１の反り変形を防止する。
【００４６】
凸状部材１６は、一例として、主走査方向Ｙが１６．０ｍｍ、副走査方向Ｚが０．７ｍｍで形成されている。なお、一対として設けられた凸状部材１６は、レンズ本体１０の副走査方向Ｚと交差する側面に連なって形成されているが、有効範囲Ｗの外側であれば、図示例よりも光軸３１側に設けても良く、副走査方向Ｚを幅広に形成しても良い。
【００４７】
次に、本発明の第一の実施形態にかかる光走査装置５０の光学系データを示す。光源波長は２５℃で７８０．１ｎｍ、４５℃で７８６．５ｎｍとしている。
【００４８】
カップリングレンズ２の光源１側の面形状は、巨視的な面形状が曲率半径−５０．４９ｍｍの共軸球面であり、ここに回折面が形成されている。前記回折面の位相関数φ（ｈ）は、式（１）で表される。ここで、光軸３１からの距離をｈ、位相関数をＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５とすると、係数は以下の通りである。
Ｃ１＝−１．６６８９Ｅ−０２
Ｃ２＝−１．２９７７Ｅ−０６
Ｃ３＝−４．９７４８Ｅ−０７
Ｃ５＝−４．８９５３Ｅ−０９
【００４９】
カップリングレンズ２の像面９側の面形状は、式（２）で表される非球面である。ここで、光軸３１からの距離をｈ、近軸曲率半径をＲ、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、光軸方向Ｘのデプスをｘとすると、係数は以下の通りである。
Ｒ＝−１０．９８４４９
Ｋ＝−０．３１０２４０
Ａ４＝０．５９２２７３Ｅ−０４
Ａ６＝０．２５０４６５Ｅ−０６
Ａ８＝０．１１９８４７Ｅ−０６
Ａ１０＝−０．５６３２１７Ｅ−０８
【００５０】
アナモルフィックレンズ４の光源１側の屈折面２１の面形状は、式（３）で表されるアナモルフィック面である。ここで、光軸３１からの主走査方向Ｙ距離をｙ、副走査方向Ｚ距離をｚ、主走査方向Ｙ曲率半径をＲｍ（図５（Ｂ）中の符号Ｒ２に相当する。）、副走査方向曲率半径をＲｓ、光軸方向のデプスをｘとすると、係数は以下の通りである。
Ｒｍ＝４６０．９６７
Ｒｓ＝３５．８
【００５１】
アナモルフィックレンズ４の像面９側の回折面１１の面形状は、巨視的形状として、式（３）で表されるアナモルフィック面である。ここで、光軸３１からの主走査方向Ｙ距離をｙ、副走査方向Ｚ距離をｚ、主走査方向Ｙ曲率半径をＲｍ（図５（Ａ）中の符号Ｒ１に相当する。）、副走査方向曲率半径をＲｓ、光軸方向Ｘのデプスをｘとすると、係数は以下の通りである。
Ｒｍ＝２７０．０
Ｒｓ＝１０．８
【００５２】
回折面１１の位相関数φ（ｙ，ｚ）は、式（８）で表される。
φ（ｘ，ｚ）＝Ｃ１・ｙ2 ＋Ｃ２・ｚ2 ・・（８）
ここで、光軸３１からの主走査方向Ｙ距離をｙ、副走査方向Ｚ距離をｚ、位相係数をＣ１、Ｃ２とすると、係数は以下の通りである。
Ｃ１＝−６．１９９Ｅ−０４
Ｃ２＝−７．５３７Ｅ−０３
【００５３】
偏向器側走査レンズ６の光源１側の面形状は、式（２）で表される共軸非球面である。ここで、光軸３１からの距離をｈ、近軸曲率半径をＲ、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、光軸方向のデプスをｘとすると、係数は以下の通りである。
Ｒ＝−３１２．６
Ｋ＝２．６６７
Ａ４＝１．７９Ｅ−０７
Ａ６＝−１．０８Ｅ−１２
Ａ８＝−３．１８Ｅ−１４
Ａ１０＝３．７４Ｅ−１８
【００５４】
偏向器側走査レンズ６の像面９側の面形状は、式（２）で表される共軸非球面であり、係数は以下の通りである。
Ｒ＝−８３．０
Ｋ＝０．０２
Ａ４＝２．５０Ｅ−０７
Ａ６＝９．６１Ｅ−１２
Ａ８＝４．５４Ｅ−１５
Ａ１０＝−３．０３Ｅ−１８
また、偏向器側走査レンズ６の両面の頂点は、図２に示す主光線の光軸３１に対して、上方へ１．１６ｍｍずれている。
【００５５】
像面側走査レンズ７の光源１側の面形状は、主走査方向Ｙに関しては式（５）で表される非円弧であり、副走査方向Ｚに関しては式（６）で表されるように副走査曲率半径が連続的に変化している。ここで、光軸３１からの主走査方向Ｙ距離をｙ、主走査近軸曲率半径をＲｍ、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、光軸方向のデプスをｘ、光軸３１からの主走査方向Ｙ距離ｙでの副走査半径をＲｓ（ｙ）、光軸３１上での副走査半径をＲｓ、高次の係数をｂｊ（ｊ＝１、２、３、…）とすると、係数は以下の通りである。
Ｒｍ＝−５００
Ｋ＝−７１．７３
Ａ４＝４．３３Ｅ−０８
Ａ６＝−５．９７Ｅ−１３
Ａ８＝−１．２８Ｅ−１６
Ａ１０＝５．７３Ｅ−２１
Ｒｓ＝−４７．７
ｂ２＝１．６０Ｅ−０３
ｂ４＝−２．３２Ｅ−０７
ｂ６＝１．６０Ｅ−１１
ｂ８＝−５．６１Ｅ−１６
ｂ１０＝２．１８Ｅ−２０
ｂ１２＝−１．２５Ｅ−２４
【００５６】
像面側走査レンズ７の像面９側の面形状は、トロイダル面であり、副走査形状が式（７）で表される円弧であって、この円弧の頂点から光軸方向ＸにＲｍ離れた副走査方向Ｚに平行な軸を中心に回転させた形状である。ここで、光軸３１からの主走査方向Ｙ距離をｙ、副走査近軸曲率半径をＲｓ、光軸方向Ｘのデプスをｘとすると、係数は以下の通りである。
Ｒｍ＝−１０００
Ｒｓ＝−２３．３８
また、像面側走査レンズ７の両面の頂点は、図２に示す主光線の光軸３１に対して、上方へ１．２１ｍｍずれている。
【００５７】
前述した各レンズの面間隔は以下の通りである（単位ｍｍ）。
ｄ１＝１２．７９２
ｄ２＝３．８
ｄ３＝１０２．８
ｄ４＝３．０
ｄ５＝６９．３
ｄ６＝５１．７
ｄ７＝３１．４
ｄ８＝７８．０
ｄ９＝３．５
ｄ１０＝１４３．６２
【００５８】
防塵ガラス８は、厚さ１．９ｍｍ（２５℃）とし、屈折率が、光線波長７８０．１ｎｍ（温度２５℃）で１．５１１１６１、光線波長７８６．５ｎｍ（温度４５℃）で１．５１１１６１、線膨張係数が７．５Ｅ−０６Ｋ-1である。なお、光走査装置５０の光学系データは、前記防塵ガラス８を挿入して計算している。
【００５９】
以上の条件から、光走査装置５０の温度による光線波長、屈折率、面形状、肉厚の変化を考慮して、像面位置に対するピント位置を算出した結果、図９に示すように、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときのピント位置のずれが、主走査方向Ｙに−０．１ｍｍ、副走査方向Ｚに０．０ｍｍという僅かなものとなった。
【００６０】
また、上述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４の回折面１１が、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときの反り変形を計測した結果、図８に示すように、最大の反り変形が１μｍ以下となった。
【００６１】
そして、成形品としてのアナモルフィックレンズ４の回折面１１の曲率と、設計上の曲率との差分である曲率誤差ΔＣが、主走査方向Ｙに±３．０３Ｅ−５、副走査方向Ｚに±９．３５Ｅ−４となり、ピント位置のずれが両方向Ｙ，Ｚに対して設計値の１％となった。
【００６２】
本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、一方の面が凹形状に形成された回折面１１を有するとともに他方の面が凸形状に形成された屈折面２１を有しており、前記回折面１１の両端側には、前記回折面１１の凹形状の線対称となる曲率ｒ３で形成された凸状部材１６が設けられている。
【００６３】
このため、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１の両端側に設けられる凸状部材１６を該回折面１１の凹形状の線対称となる曲率ｒ３で形成し、かつ、前記回折面１１に前記凸状部材１６を設けているため、環境温度の変化によって、回折面１１が線膨張して反り変形しようとするのに対して、前述した曲率ｒ３で形成した凸状部材１６が抵抗する。このため、回折面１１が、環境温度の変化によって反り変形することを防止することができる。
【００６４】
また、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１の反り変形が防止されるため、像面９におけるピント位置のずれを抑制するとともに光スポットの増大を抑制することができる。
【００６５】
また、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１の反り変形が防止されるため、曲率誤差ΔＣを縮小することができる。結果、アナモルフィックレンズ４の回折面１１を高精度に保つことができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、前記凸状部材１６の断面が、先端側を基端側よりも狭い台形状としているため、金型内に射出成形されたアナモルフィックレンズ４を金型から取り出す際の離型抵抗を減少することができ、金型からアナモルフィックレンズ４を円滑に取り出すことができる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、前記回折面１１が、同心円状に複数の段部１３を設けて形成しているため、環境温度の変化が生じた際に、主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｚの両方向に対して、ピント位置のずれを防止するという温度補償機能を発揮することができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、光走査装置５０は、前述したアナモルフィックレンズ４を備えているため、像面９におけるピント位置のずれを防止して光スポットの増大も防止して、画像形成の高密度化をすることができる。
【００６９】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態にかかるアナモルフィックレンズ４について、図１０ないし図１５を参照して説明する。なお、前述した実施形態と同一部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
アナモルフィックレンズ４は、前述した第一の実施形態と同一の屈折面２１および回折面１１を備えており、一例として、光軸方向Ｘの厚さが３．０ｍｍ、主走査方向Ｙの幅が１８．０ｍｍ、副走査方向Ｚの幅が５．０ｍｍで形成されている。
【００７１】
屈折面２１には、図１０（Ｃ）および図１０（Ｄ）に示すように、アナモルフィックレンズ４の本体１０の前記屈折面２１の両端側から光軸方向Ｘに突出して形成された凹状部材２６が設けられている。
【００７２】
凹状部材２６は、主走査方向Ｙの両端側から中心側に向かって、徐々に光軸方向Ｘの突出量が減少する弧状に形成されている。凹状部材２６は、アナモルフィックレンズ４の長手方向と平行する主走査方向Ｙに沿って設けられ、かつ、前述した有効範囲Ｗの外側に設けられている。凹状部材２６は、図１０（Ｄ）および図１１（Ｂ）に示すように、先端側が基端側よりも狭い台形状に形成されている。
【００７３】
このため、射出成形されたアナモルフィックレンズ４を金型から取り出す際の離型抵抗が減少し、成形されたアナモルフィックレンズ４を金型から円滑に取り出すことができる。
【００７４】
凹状部材２６は、図１２に示すように、主走査方向Ｙが、光源１側の曲率中心Ｐ４を有する曲率半径Ｒ４で形成されているとともに、曲率ｒ４で形成されている。凹状部材２６の曲率ｒ４は、前記屈折面２１を、前記主走査方向Ｙを軸として反転した線対称となる曲率で形成されている。即ち、曲率ｒ２の屈折面２１と、曲率ｒ４の凹状部材２６とは、図１３に示すように、前記主走査方向Ｙを軸として互いに反転した曲率となっている。
【００７５】
このため、環境温度の変化が生じた際に、屈折面２１が主走査方向Ｙに線膨張して反り変形しようとするのに対して凹状部材２６が抵抗して、前記屈折面２１の反り変形を防止する。
【００７６】
凹状部材２６は、一例として、主走査方向Ｙが１６．０ｍｍ、副走査方向Ｚが０．７ｍｍで形成されている。なお、一対として設けられた凹状部材２６は、レンズ本体１０の副走査方向Ｚと交差する側面に連なって形成されているが、有効範囲Ｗの外側であれば、図示例よりも光軸３１側に設けても良く、副走査方向Ｚを幅広に形成しも良い。
【００７７】
次に、前述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４を備えた光走査装置５０について説明する。
【００７８】
光走査装置５０は、光源１と、カップリングレンズ２と、アパーチャ３と、アナモルフィックレンズ４と、ポリゴンミラー５と、偏向器側走査レンズ６と、像面側走査レンズ７と、防塵ガラス８と、像面９と、を備えており、光学系データ、面間隔および材質が前述した第一の実施形態と同一である。
【００７９】
以上の条件から、光走査装置５０の温度による光線波長、屈折率、面形状、肉厚の変化を考慮して、像面位置に対するピント位置を算出した結果、図１５に示すように、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときのピント位置のずれが、主走査方向Ｙに０．１ｍｍ、副走査方向Ｚに０．０ｍｍという僅かなものとなった。
【００８０】
また、上述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４の屈折面２１が、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときの反り変形を計測した結果、図１４に示すように、最大の反り変形が１μｍ以下となった。
【００８１】
そして、成形品としてのアナモルフィックレンズ４の屈折面２１の曲率と、設計上の曲率との差分である曲率誤差ΔＣが、主走査方向Ｙに±３．０９Ｅ−５、副走査方向Ｚに±９．５４Ｅ−４となり、ピント位置のずれが両方向Ｙ，Ｚに対して設計値の１％となった。
【００８２】
本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、一方の面が凹形状に形成された回折面１１を有するとともに他方の面が凸形状に形成された屈折面２１を有しており、前記屈折面２１の両端側には、前記屈折面２１の凸形状の線対称となる曲率ｒ４で形成された凹状部材２６が設けられている。
【００８３】
このため、アナモルフィックレンズ４は、屈折面２１の両端側に設けられる凹状部材２６を該屈折面２１の凸形状の線対称となる曲率ｒ４で形成し、かつ、前記屈折面２１に前記凹状部材２６を設けているため、環境温度の変化によって、屈折面２１が線膨張して反り変形しようとするのに対して、前述した曲率ｒ４で形成した凹状部材２６が抵抗する。このため、屈折面２１が、環境温度の変化によって反り変形することを防止することができる。
【００８４】
また、アナモルフィックレンズ４は、屈折面２１の反り変形が防止されるため、像面９におけるピント位置のずれを抑制するとともに光スポットの増大を抑制することができる。
【００８５】
また、アナモルフィックレンズ４は、屈折面２１の反り変形が防止されるため、曲率誤差ΔＣを縮小することができる。結果、アナモルフィックレンズ４の屈折面２１を高精度に保つことができる。
【００８６】
また、本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、前記凹状部材２６の断面が、先端側を基端側よりも狭い台形状としているため、金型内に射出成形されたアナモルフィックレンズ４を金型から取り出す際の離型抵抗を減少することができ、金型からアナモルフィックレンズ４を円滑に取り出すことができる。
【００８７】
また、本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、前記回折面１１が、同心円状に複数の段部１３を設けて形成しているため、環境温度の変化が生じた際に、主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｚの両方向に対して、ピント位置のずれを防止するという温度補償機能を発揮することができる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、光走査装置５０は、前述したアナモルフィックレンズ４を備えているため、像面９におけるピント位置のずれを防止して光スポットの増大も防止して、画像形成の高密度化をすることができる。
【００８９】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態にかかるアナモルフィックレンズ４について、図１６ないし図１９を参照して説明する。なお、前述した実施形態と同一部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９０】
アナモルフィックレンズ４は、図１６および図１７に示すように、前述した第一の実施形態と同一の屈折面２１および回折面１１を備えており、一例として、光軸方向Ｘの厚さが３．０ｍｍ、主走査方向Ｙの幅が１８．０ｍｍ、副走査方向Ｚの幅が５．０ｍｍで形成されている。
【００９１】
回折面１１には、アナモルフィックレンズ４の本体１０の前記屈折面２１の両端側から光軸方向Ｘに突出して形成された凸状部材１６が設けられている。凸状部材１６は、前述した第一の実施形態と同一である。
【００９２】
屈折面２１には、アナモルフィックレンズ４の本体１０の前記屈折面２１の両端側から光軸方向Ｘに突出して形成された凹状部材２６が設けられている。凹状部材２６は、前述した第二の実施形態と同一である。
【００９３】
次に、前述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４を備えた光走査装置５０について説明する。
【００９４】
光走査装置５０は、光源１と、カップリングレンズ２と、アパーチャ３と、アナモルフィックレンズ４と、ポリゴンミラー５と、偏向器側走査レンズ６と、像面側走査レンズ７と、防塵ガラス８と、像面９と、を備えており、光学系データ、面間隔および材質が前述した第一の実施形態と同一である。
【００９５】
以上の条件から、光走査装置５０の温度による光線波長、屈折率、面形状、肉厚の変化を考慮して、像面位置に対するピント位置を算出した結果、図１９に示すように、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときのピント位置のずれが、主走査方向Ｙに０．０ｍｍ、副走査方向Ｚに０．０ｍｍという極めて高精度なものとなった。
【００９６】
また、上述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４の回折面１１が、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときの反り変形を計測した結果、図１８（Ａ）に示すように、最大の反り変形が１μｍ以下となった。
【００９７】
また、上述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４の屈折面２１が、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときの反り変形を計測した結果、図１８（Ｂ）に示すように、最大の反り変形が１μｍ以下となった。
【００９８】
そして、成形品としてのアナモルフィックレンズ４の回折面１１および屈折面２１の曲率と、設計上の曲率との差分である曲率誤差ΔＣが、主走査方向Ｙに±３．００Ｅ−５、副走査方向Ｚに±９．２６Ｅ−４となり、ピント位置のずれが両方向Ｙ，Ｚに対して設計値の１％以下となった。
【００９９】
本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、一方の面が凹形状に形成された回折面１１を有するとともに他方の面が凸形状に形成された屈折面２１を有しており、前記回折面１１の両端側には、前記回折面１１の凹形状の線対称となる曲率ｒ３で形成された凸状部材１６が設けられているとともに、前記屈折面２１の両端側には、前記屈折面２１の凸形状の線対称となる曲率ｒ４で形成された凹状部材２６が設けられている。
【０１００】
このため、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１の両端側に設けられる凸状部材１６を該回折面１１の凹形状の線対称となる曲率ｒ３で形成するとともに、屈折面２１の両端側に設けられる凹状部材２６を該屈折面２１の凸形状の線対称となる曲率ｒ４で形成し、かつ、前記回折面１１に前記凸状部材１６を設けるとともに前記屈折面２１に前記凹状部材２６を設けているため、環境温度の変化によって、回折面１１および屈折面２１の両面が線膨張して反り変形しようとするのに対して、前述した曲率で形成した凸状部材１６および凹状部材２６が抵抗する。このため、回折面１１および屈折面２１の両面が、環境温度の変化によって反り変形することを防止することができる。
【０１０１】
また、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１および屈折面２１の反り変形が防止されるため、像面９におけるピント位置のずれをさらに抑制するとともに光スポットの増大を一段と抑制することができる。
【０１０２】
また、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１および屈折面２１の反り変形が防止されるため、曲率誤差ΔＣをさらに縮小することができる。結果、アナモルフィックレンズ４の屈折面２１を一段と高精度に保つことができる。
【０１０３】
また、本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、前記凸状部材１６の断面が、先端側を基端側よりも狭い台形状とし、かつ、前記凹状部材２６の断面が、先端側を基端側よりも狭い台形状としているため、金型内に射出成形されたアナモルフィックレンズ４を金型から取り出す際の離型抵抗をさらに減少することができ、金型からアナモルフィックレンズ４をより円滑に取り出すことができる。
【０１０４】
また、本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、前記回折面１１が、同心円状に複数の段部１３を設けて形成しているため、環境温度の変化が生じた際に、主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｚの両方向に対して、ピント位置のずれを防止するという温度補償機能を発揮することができる。
【０１０５】
また、本実施形態によれば、光走査装置５０は、前述したアナモルフィックレンズ４を備えているため、像面９におけるピント位置のずれをより一層防止して光スポットの増大もさらに防止して、画像形成の高密度化を確実にすることができる。
【０１０６】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態にかかるアナモルフィックレンズ４ついて、図２０ないし図２３を参照して説明する。なお、前述した実施形態と同一部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０７】
アナモルフィックレンズ４は、図２０に示すように、第一の実施形態と同一の屈折面２１と、巨視的に凹形状に形成された回折面１１とを備えている。屈折面２１には、第一の実施形態と同一の凹状部材２６が設けられている。
【０１０８】
回折面１１には、図２０（Ａ）に示すように、光束が出射される有効範囲Ｗが設けられている。有効範囲Ｗは、一例として、主走査方向Ｙが１２．０ｍｍ、副走査方向Ｚが３．０ｍｍに設定されている。回折面１１には、図３および図４に示すように、アナモルフィックレンズ４の本体１０の前記回折面１１の両端側から光軸方向Ｘに突出して形成された凸状部材１６が設けられている。
【０１０９】
回折面１１は、主走査方向Ｙの巨視的形状として、第一の実施形態と同一の曲率半径Ｒ１で形成されているとともに、曲率ｒ１で形成されている。回折面１１は、所謂マルチステップ面であって、主走査方向Ｙに平行する複数の直線状の段部１３が設けられた階段状に形成されている。
【０１１０】
このため、環境温度の変化が生じた際に、副走査方向Ｚの両方向に対して、ピント位置のずれを防止するという温度補償効果を発揮する。
【０１１１】
回折面１１は、一例として、段差が１．２４２μｍ、副走査方向の最小ピッチが８．９６３μｍ、副走査方向Ｚのバックカット数が８３回で形成されている。回折面１１には、第一の実施形態と同一の凸状部材１６が設けられている。
【０１１２】
次に、前述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４を備えた光走査装置５０について説明する。
【０１１３】
光走査装置５０は、光源１と、カップリングレンズ２と、アパーチャ３と、アナモルフィックレンズ４と、ポリゴンミラー５と、偏向器側走査レンズ６と、像面側走査レンズ７と、防塵ガラス８と、像面９と、を備えており、前記アナモルフィックレンズ４の回折面１１の面形状の他は、光学系データ、面間隔および材質が前述した第一の実施形態と同一である。
【０１１４】
アナモルフィックレンズ４の像面９側の回折面１１の面形状は、巨視的形状として、式（３）で表されるアナモルフィック面である。ここで、光軸３１からの主走査方向Ｙ距離をｙ、副走査方向Ｚ距離をｚ、主走査方向Ｙ曲率半径をＲｍ（図５（Ａ）中の符号Ｒ１に相当する。）、副走査方向曲率半径をＲｓ、光軸方向Ｘのデプスをｘとすると、係数は以下の通りである。
Ｒｍ＝２７０．０
Ｒｓ＝１０．８
【０１１５】
回折面１１の位相関数φ（ｙ，ｚ）は、式（９）で表される。
φ（ｙ，ｚ）＝Ｃ１・ｙ2 ＋Ｃ２・ｚ2 ・・（９）
ここで、光軸３１からの主走査方向Ｙ距離をｙ、副走査方向Ｚ距離をｚ、位相係数をＣ１、Ｃ２とすると、係数は以下の通りである。
Ｃ１＝０
Ｃ２＝−８．８１４Ｅ−０３
【０１１６】
以上の条件から、光走査装置５０の温度による光線波長、屈折率、面形状、肉厚の変化を考慮して、像面位置に対するピント位置を算出した結果、図２３に示すように、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときのピント位置のずれが、主走査方向Ｙに−０．１ｍｍ、副走査方向Ｚに０．０ｍｍという僅かなものとなった。
【０１１７】
また、上述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４の回折面１１が、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときの反り変形を計測した結果、図２２（Ａ）に示すように、最大の反り変形が１μｍ以下となった。
【０１１８】
また、上述の如く構成されたアナモルフィックレンズ４の屈折面２１が、環境温度が２５℃から４５℃に変化したときの反り変形を計測した結果、図２２（Ｂ）に示すように、最大の反り変形が１μｍ以下となった。
【０１１９】
そして、成形品としてのアナモルフィックレンズ４の回折面１１および屈折面２１の曲率と、設計上の曲率との差分である曲率誤差ΔＣが、主走査方向Ｙに±３．００Ｅ−５、副走査方向Ｚに±９．２６Ｅ−４となり、ピント位置のずれが両方向Ｙ，Ｚに対して設計値の１％以下となった。
【０１２０】
本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、一方の面が凹形状に形成された回折面１１を有するとともに他方の面が凸形状に形成された屈折面２１を有しており、前記回折面１１の両端側には、前記回折面１１の凹形状の線対称となる曲率ｒ３で形成された凸状部材１６が設けられているとともに、前記屈折面２１の両端側には、前記屈折面２１の凸形状の線対称となる曲率ｒ４で形成された凹状部材２６が設けられている。
【０１２１】
このため、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１の両端側に設けられる凸状部材１６を該回折面１１の凹形状の線対称となる曲率ｒ３で形成するとともに、屈折面２１の両端側に設けられる凹状部材２６を該屈折面２１の凸形状の線対称となる曲率ｒ４で形成し、かつ、前記回折面１１に前記凸状部材１６を設けるとともに前記屈折面２１に前記凹状部材２６を設けているため、環境温度の変化によって、回折面１１および屈折面２１の両面が線膨張して反り変形しようとするのに対して、前述した曲率で形成した凸状部材１６および凹状部材２６が抵抗する。このため、回折面１１および屈折面２１の両面が、環境温度の変化によって反り変形することを防止することができる。
【０１２２】
また、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１および屈折面２１の反り変形が防止されるため、像面９におけるピント位置のずれをさらに抑制するとともに光スポットの増大を一段と抑制することができる。
【０１２３】
また、アナモルフィックレンズ４は、回折面１１および屈折面２１の反り変形が防止されるため、曲率誤差ΔＣをさらに縮小することができる。結果、アナモルフィックレンズ４の屈折面２１を一段と高精度に保つことができる。
【０１２４】
また、本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、前記凸状部材１６の断面が、先端側を基端側よりも狭い台形状とし、かつ、前記凹状部材２６の断面が、先端側を基端側よりも狭い台形状としているため、金型内に射出成形されたアナモルフィックレンズ４を金型から取り出す際の離型抵抗をさらに減少することができ、金型からアナモルフィックレンズ４をより円滑に取り出すことができる。
【０１２５】
また、本実施形態によれば、アナモルフィックレンズ４は、前記回折面１１が、直線状に複数の段部１３を設けて形成しているため、環境温度の変化が生じた際に、主走査方向Ｙまたは副走査方向Ｚのいずれか一方向に対して、ピント位置のずれを防止するという温度補償機能を発揮することができる。
【０１２６】
また、本実施形態によれば、光走査装置５０は、前述したアナモルフィックレンズ４を備えているため、像面９におけるピント位置のずれをより一層防止して光スポットの増大もさらに防止して、画像形成の高密度化を確実にすることができる。
【０１２７】
なお、第一の実施形態ないし第四の実施形態に示した光走査装置５０は、シングルビーム方式であるが、光源１として複数の半導体レーザから出射された光束をプリズム等で合成する方法や、半導体レーザアレイを用いる方法によって、光走査をマルチビーム方式としても良い。
【０１２８】
次に、第一の実施形態ないし第四の実施形態に示したアナモルフィックレンズ４の製造方法について、図２４を参照して説明する。
【０１２９】
アナモルフィックレンズ４は、一例として、図２４に示すように、金型４０で射出成形される。金型４０は、固定型４１と、移動型４２と、を備えている。金型４０には、前述した第一の実施形態ないし第四の実施形態のいずれかに示したアナモルフィックレンズ４の設計上の外形に沿って形成されたキャビティ４４が設けられている。
【０１３０】
固定型４１には、前述した回折面１１の微細な回折格子パターンとしての鏡面仕上げされた階段状の段差部と、溶融樹脂を射出する射出成形機のシリンダノズルが密着されるスプルーブシュ（不図示）と、前記スプルーブシュから前記キャビティ４４に溶融樹脂を導入するランナ４５と、が設けられている。
【０１３１】
また、回折面１１に前述した凸状部材１６を設ける場合には、固定型４１に前記凸状部材１６の形成部が設けられる。この凸状部材１６の成形部は、離型性を高めるために、前記凸状部材１６の先端側が基端側よりも幅狭となるように形成されている。
【０１３２】
移動型４２には、前述した屈折面２１を形成する鏡面仕上げされた凹面と、前記ランナ４５と、前記キャビティ４４で成形されたアナモルフィックレンズ４を突き出すピン（不図示）と、が設けられている。
【０１３３】
また、屈折面２１に前述した凹状部材２６を設ける場合には、移動型４２に前記凹状部材２６の形成部が設けられる。この凹状部材２６の形成部は、離型性を高めるために、前記凹状部材２６の先端側が基端側よりも幅狭となるように形成されている。
【０１３４】
キャビティ４４には、図２４（Ｂ）に示すように、ランナ４５から導入された溶融樹脂をキャビティ４４内に導くゲート４５ａ，４５ｂ，４５ｃが設けられている。ゲート４５ａおよびゲート４５ｃは、中央部のゲート４５ｂよりも細径に形成されている。また、ゲート４５ａが前記凹状部材２６の形成部側に設けられるとともに、ゲート４５ｃが前記凸状部材１６の形成部側に設けられている。
【０１３５】
このため、ゲート４５ａ内およびゲート４５ｃ内を流れる溶融樹脂の流速がゲート４５ｂ内を流れる溶融樹脂の流速よりも速くなり、凹状部材２６の成形部および凸状部材１６の形成部に速やかに溶融樹脂が充填される。そして、キャビティ４４の外側に位置する凹状部材２６の形成部および凸状部材１６の形成部から樹脂の冷却が進むため、前述したレンズ本体１０よりも先に前記凹状部材２６および前記凸状部材１６を固形化できる。
【０１３６】
よって、金型４０内で樹脂が冷却されて収縮する際の収縮変形に対して前記凹状部材２６および前記凸状部材１６が抵抗して、屈折面２１および回折面１１の主走査方向Ｙの反り変形を抑制する。
【０１３７】
前述の如く構成された金型４０は、固定型４１と移動型４２とが型締めされ、溶融した樹脂がシリンダノズルからスプルーブシュ、ランナ４５、および、ゲート４５ａ，４５ｂ，４５ｃを流れてキャビティ４４に充填され、前記キャビティ４４内の溶融樹脂がガラス転移点以下になるまで十分に冷却される。
【０１３８】
このとき、回折面１１の微細な階段状の段差部、屈折面２１の非球面、凸状部材１６の凸状形状、および、凹状部材２６の凹状形状が高精度に転写されるように樹脂に十分な圧力が加えられる。そして、樹脂のガラス転移点よりも十分に冷却されたら、固定型４１と移動型４２とが開かれて、成形されたアナモルフィックレンズ４がピンで突き出されて取り出される。
【０１３９】
前述した金型４０は、樹脂が冷却される際の収縮変形によって屈折面２１および回折面１１が主走査方向Ｙに反り変形するのを抑制する凹状部材２６の形成部および凸状部材１６の形成部が設けられており、前記凸状部材１６の形成部が該凸状部材１６の先端側を基端側よりも幅狭に形成するとともに、前記凹状部材２６の形成部が該凹状部材２６の先端側を基端側よりも幅狭に形成する。
【０１４０】
このため、成形されたアナモルフィックレンズ４が金型４０から容易に離型されるとともに、回折面１１および屈折面２１の反り変形が抑制される。このため、回折面１１に転写された微細な段部１３、および、屈折面２１の非球面の曲率誤差ΔＣが縮小される。このため、回折面１１および屈折面２１が高精度となる。よって、曲率誤差ΔＣの極めて少ない高精度のアナモルフィックレンズ４が製造される。
【０１４１】
また、金型４０によって高精度のアナモルフィックレンズ４を大量生産できるため、アナモルフィックレンズ４が安価となる。
【０１４２】
次に、前述の第一の実施形態ないし第四の実施形態の如く構成されたアナモルフィックレンズ４を備えた光走査装置５０が設けられた画像形成装置１０１について、図２５を参照して説明する。
【０１４３】
画像形成装置１０１は、例えば、光プリンタであって、光走査によって画像を書き込む光走査装置５０と、感光媒体として円筒状に形成され且つ前記光走査装置５０によって静電潜像が形成される光導電性の感光体１１１と、前記感光体１１１を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ１１２と、前記感光体１１１上の静電潜像を現像する現像装置１１３と、前記現像装置１１３で現像された現像画像を記録媒体Ｓに転写する転写手段としての転写ローラ１１４と、前記感光体１１１をクリーニングするクリーニング装置１１５と、前記記録媒体Ｓに転写された現像画像を該記録媒体Ｓに定着させる定着装置１１６と、を備えている。
【０１４４】
光走査装置５０は、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で光走査によって画像の書き込みを行うように設けられている。なお、帯電ローラ１１２の他に、コロナチャージや帯電ブラシを用いることができる。また、転写ローラ１１４が、コロナチャージャであっても良い。
【０１４５】
前述の如く構成された画像形成装置１０１は、感光体１１１が矢印方向に等速回転され、前記感光体１１１の表面が帯電ローラ１１２によって均一に帯電され、光走査装置５０による光走査で画像が前記感光体１１１の表面に書き込まれ、その書き込まれた画像に対応する静電潜像が前記感光体１１１の表面に形成され、形成された前記静電潜像が現像装置１１３によって反転現像されたトナー画像とされ、前記トナー画像が転写紙やＯＨＰシート等のシート状記録媒体Ｓ上に転写ローラ１１４で転写され、定着装置１１６によって前記シート状記録媒体Ｓ上に定着される。
【０１４６】
次いで、トナー画像が定着されたシート状記録媒体Ｓが画像形成装置１０１の外に排出され、トナー画像を転写した後の感光体１１１がクリーニング装置１１５によってクリーニングされて残留トナーや紙粉が除去される。
【０１４７】
なお、複数の光走査装置５０と複数の感光体１１１とを用いて、複数の色の異なるトナー画像を形成し、これらのトナー画像を重ね合わせてカラー画像を作成しても良い。
【０１４８】
前述した画像形成装置１０１は、前述の第一の実施形態ないし第四の実施形態の如く構成されたアナモルフィックレンズ４を備えた光走査装置５０が設けられているため、感光体１１１におけるピント位置のずれが抑制されるとともに光スポットの増大が抑制されて、画像形成が高密度化され、画像形成が高画質化ができる。
【０１４９】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１  光源（半導体レーザ）
２  カップリングレンズ（カップリング光学系）
４  アナモルフィックレンズ（光学レンズ）
５  ポリゴンミラー（光偏向器）
６  偏向器側走査レンズ（光走査光学系）
７  像面側走査レンズ（光走査光学系）
９  像面（被走査面）
１０  レンズ本体
１１  回折面
１３  段部
１６  凸状部材
２１  屈折面
２６  凹状部材
３１  光軸
５０  走査光装置
１０１  画像形成装置
Ｗ  有効範囲
Ｘ  光軸方向
Ｙ  主走査方向
Ｚ  副走査方向
ｘ  光軸方向のデプス
ｙ  主走査方向距離
ｚ  副走査方向距離
Ｒｍ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  主走査方向の曲率半径
Ｒｓ  副走査方向の曲率半径
ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４  主走査方向の曲率
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５１】
【特許文献１】特開２００５−２５８３９２号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013020168.tif 000009
【図８】
2013020168.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2013020168.tif 000012
【図１１】
2013020168.tif 000013
【図１２】
2013020168.tif 000014
【図１３】
2013020168.tif 000015
【図１４】
2013020168.tif 000016
【図１５】
2013020168.tif 000017
【図１６】
2013020168.tif 000018
【図１７】
2013020168.tif 000019
【図１８】
2013020168.tif 000020
【図１９】
2013020168.tif 000021
【図２０】
2013020168.tif 000022
【図２１】
2013020168.tif 000023
【図２２】
2013020168.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2013020168.tif 000027
【図２６】
2013020168.tif 000028
【図２７】
2013020168.tif 000029
【図２８】
2013020168.tif 000030
【図２９】
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