(57)【要約】【課題】受光レンズの共通化を図ることができ、設計・製造・管理コストを削減することができる光走査装置を提供する。【解決手段】光源から放射されて回転多面鏡によって偏向走査した後のビーム光束を被走査面上に結像する結像レンズを備えた結像光学系と、回転多面鏡によって偏向走査したビーム光束の一部を利用して走査同期を検出する受光素子１７にビーム光束の一部を結像する受光レンズ２５を備えた検出光学系とを備え、受光レンズ２５の副走査断面の形状を、レンズ光軸Ｑ’を含む主走査断面を境界として非対称とすると共に、その各曲率半径を結像レンズの焦点距離又は受光レンズ２５から受光素子１７までの光路長の何れか一方を基準として異なった焦点距離Ｆ１，Ｆ２に設定した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から放射されて回転多面鏡によって偏向走査した後のビーム光束を被走査面上に結像する結像レンズを備えた結像光学系と、前記回転多面鏡によって偏向走査したビーム光束の一部を利用して走査同期を検出する受光素子にビーム光束の一部を結像する受光レンズを備えた検出光学系とを備え、
前記受光レンズの副走査断面の形状を、レンズ光軸を含む主走査断面を境界として非対称とすると共に、その各曲率半径を前記結像レンズの焦点距離又は前記受光レンズから前記受光素子までの光路長の何れか一方を基準として異なった焦点距離に設定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記受光レンズの主走査断面の形状を、レンズ光軸を含む副走査断面を境界として非対称としたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から放射されて回転多面鏡によって偏向走査した後のビーム光束を被走査面上に結像する結像レンズを備えた結像光学系と、前記回転多面鏡によって偏向走査したビーム光束の一部を利用して走査同期を検出する受光素子にビーム光束の一部を結像する受光レンズを備えた検出光学系とを備えた光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザダイオード等の光源から放射されたビーム光束をコリメータレンズ等によりカップリングして平行光束とし、副走査方向にのみ正のパワーを持つシリンダーレンズ（シリンドリカルレンズ）により回転多面鏡の面上に主走査方向に線状に集光させた後、回転多面鏡の等角速度運動によって回転多面鏡の鏡面に入射したビーム光束を結像レンズとしてのｆθレンズ等を備えた結像光学系を用いて被走査面上にビームスポットとして結像する際に回転多面鏡の等角速度運動による走査面上での非等速走査を等速走査に変換して走査を行う光走査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、回転多面鏡の鏡面に入射したビーム光束の一部を画像領域の外側に配置した導光ミラーで反射し、その反射ビーム光束を受光レンズを備えた検出光学系を用いて受光素子（光検出器）に導いて各走査での書き出しタイミングの同期を図っている。
【０００４】
この際、光源から受光素子までの光路長は、光源から被走査面までの光路長と略同じ距離を設けることで受光素子と被走査面との共役関係を容易に確保することができるうえ、受光素子上でも被走査面とを同じ走査速度でビーム光束の検出を行うことが可能となる。また、受光素子に入射するビーム光束が主走査方向に光路がずれてしまうと、ビーム光束の光検出時の同期信号も設計値からずれてしまうが、この場合には受光素子を走査方向に移動させることで補正を行うことができる。
【０００５】
一方、近年では、画像形成装置のコンパクト化が望まれており、その一部を構成する光走査装置もコンパクトな領域に収まることが望まれている。
【０００６】
その結果、光源から受光素子に至る光路レイアウト、特に、結像レンズから受光素子に至る検出光学系の光路レイアウトもコンパクトに収める必要があり、被走査面までの距離と比較して短い光路長で受光素子に集光させなければならない場合がある。
【０００７】
従って、このような場合には、受光素子の入射前にアナモフィックな受光レンズを配備することで、受光素子までの光路長を短くして集光させることが可能となる。
【０００８】
他方、回転多面鏡で偏向された光束は受光素子に入射するまでに、結像レンズとしてｆθレンズを介して入射するのが一般的である。
【０００９】
このｆθレンズは、一般的に２群２枚等の複数枚で構成される場合が多く、２枚のレンズ群とした場合、例えば、回転多面鏡側に配置した第１レンズは主走査方向の収差補正及び等角速度走査から等速走査への変換機能を備えたものが用いられ、被走査面側に配置した第２レンズは回転多面鏡の面倒れに対する補正機能の備えたものが用いられるといったように、光学的な機能を分離させて設計されることが多い。
【００１０】
また、検出光学系は、上述した２枚のレンズ群からなるｆθレンズの場合、第１レンズを通過したビーム光束の一部を画像領域へと入射する光路から分離して受光素子へと導光する場合が多い。
【００１１】
これは、第２レンズは、面倒れ補正機能を有効にするために走査面に近い場所に配備される場合が殆どであり、この第２レンズを通過させた後に光路を分離して検出光学系を配置すると、受光素子までの光路長を長く確保する必要が生じ、光走査装置全体が大型化してしまうという問題が生じるためのである。
【００１２】
また、第１レンズを通過したビーム光束は、非点隔差をもって収束及び発散するため、受光レンズは必然的にアナモフィックな光学特性を備えたレンズが採用される。
【特許文献１】特開平０９−１９７３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、上述した光路レイアウトの変更等に伴ってｆθレンズの第１レンズの設計値が変わるとそれに従属して受光レンズの設計値も変更しなければならなかったり、小型なＡ４サイズ対応の画像形成装置と大型なＡ３サイズ対応の画像形成装置とでは光路レイアウトの設計の自由度が異なるなど、各種機器に応じて受光レンズを設計・用意しなければならず、受光レンズの共通化が図れずに設計・製造・管理コストが高騰してしまうといった問題が生じていた。
【００１４】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、受光レンズの共通化を図ることができ、設計・製造・管理コストを削減することができる光走査装置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】
【００１５】
本発明の光走査装置は、光源から放射されて回転多面鏡によって偏向走査した後のビーム光束を被走査面上に結像する結像レンズを備えた結像光学系と、前記回転多面鏡によって偏向走査したビーム光束の一部を利用して走査同期を検出する受光素子にビーム光束の一部を結像する受光レンズを備えた検出光学系とを備え、前記受光レンズの副走査断面の形状をレンズ光軸を含む主走査断面を境界として非対称とすると共に、その各曲率半径を前記結像レンズの焦点距離又は前記受光レンズから前記受光素子までの光路長の何れか一方を基準として異なった焦点距離に設定したことを特徴とする。
【００１６】
この際、前記受光レンズの主走査断面の形状を、レンズ光軸を含む副走査断面を境界として非対称とするのが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光走査装置は、受光レンズの共通化を図ることができ、設計・製造・管理コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の一実施形態に係る光走査装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る光走査装置は、ビーム光束（光路軸Ｑで示す）を放射するレーザダイオード等の光源１１と、光源１１からのビーム光束をカップリングして平行光束とするコリメートレンズ１２と、コリメートレンズ１２を透過したビーム光束を主走査方向に長く略線状に集光させるように副走査方向にのみ正のパワーを持つ複数のシリンドリカルレンズ１３と、シリンドリカルレンズ１３からのビーム光束を偏向する回転多面鏡１４と、回転多面鏡１４によって偏向走査したビーム光束を被走査面１５上に結像する結像光学系１６と、回転多面鏡１４によって偏向走査したビーム光束の一部を利用して走査同期を検出する受光素子１７へと導く検出光学系１８とを備えている。
【００２０】
結像光学系１６は、ｆθ特性を有するように複数のレンズ群によって構成されており、例えば、回転多面鏡１４側に凹面を有する正メニスカスレンズ１９と、走査面側に凸球面を有し且つ主走査方向に正のパワーを有する面倒れ補正用のアナモルフィックレンズ２０とを備え、これら２枚のレンズ１９，２０によってｆθレンズ２１を構成している。
【００２１】
検出光学系１８は、回転多面鏡１４の鏡面に入射したビーム光束の一部（光路軸Ｑ’で示す）を反射するように画像領域の外側に配置した導光ミラー２２と、特定の方向の偏光のみを透過させる偏光子２３と、直線偏光を円偏光へ変換する１／４波長板２４と、ビーム光束の位置ずれを補正する受光レンズ（例えば、ＳＯＳレンズ）２５とを備えている。
【００２２】
受光素子１７は、検出光学系１８の光路上で被走査面１５と共役関係な位置に配備されており、光源１１から放射されて回転多面鏡１４で偏向されたビーム光束は、結像光学系１６によって走査領域へ向かって偏向するが、走査領域へ向かう途上においてｆθレンズ２１を構成する一方の正メニスカスレンズ１９を介して導光ミラー２２で反射され、偏光子２３、１／４波長板２４、受光レンズ２５をこの順に経由して受光素子１７に入射する。
【００２３】
偏光子２３は、その方位（直線偏光光束を最大限透過させる方向）が、例えば、ビーム光束を主走査方向に直線偏光する特性を備えている。
【００２４】
１／４波長板２４は、偏光子２３によって主走査方向に直線偏光されたビーム光束を円偏光状態に変換する。
【００２５】
受光レンズ２５は、受光素子１７に導光ミラー２２の設置公差等により副走査方向にビーム光束の光路がずれた場合に、受光素子１７上での光軸との交点に引き戻す役割を果たしている。また、受光レンズ２５は、図２に示すように、その副走査断面の形状を、レンズ光軸（光路軸Ｑ’で示す）を含む主走査断面を境界として非対称とすると共に、その各曲率半径を結像レンズとしてのｆθレンズ２１の焦点距離又は受光レンズ２５から受光素子１７までの光路長の何れか一方を基準として、異なった焦点距離Ｆ１，Ｆ２に設定されている。
【００２６】
これにより、例えば、図３に示すように、主走査方向の焦点距離がｆ＝２７３．６（ｍｍ）のｆθレンズ２１の場合と、図４に示すように、主走査方向の焦点距離がｆ＝１７２．９（ｍｍ）のｆθレンズ２１の場合とで、一種類の受光レンズ２５で共通化することができるといったように、光路レイアウトの変更等に伴ってｆθレンズ２１の一方の正メニスカスレンズ１９（第１ｆθレンズ）の設計値が変わるとそれに従属して受光レンズ２５の設計値も変更しなければならなかったり、小型なＡ４サイズ対応の画像形成装置と大型なＡ３サイズ対応の画像形成装置とでは光路レイアウトの設計の自由度が異なる等、各種機器に応じて受光レンズ２５を設計・用意しなければならない場合に対応することができるため、受光レンズ２５の共通化を図れ、受光レンズ２５の設計・製造・管理コストを削減することができる。
【００２７】
尚、受光レンズ２５のより具体的な形状としては、図５（Ａ），（Ｂ）に示すような構成とすることができる。尚、図５（Ａ）は射出面側から見た外観斜視図、図５（Ｂ）は入射面側から見た外観斜視図である。受光レンズ２５の入射面側及び射出面側の形状は、受光レンズ２５の光軸を含む主走査断面を境界として非対称な面形状になっている。図６は、受光レンズ２５の設計値を示す。受光レンズ２５の副走査断面は、図２に示すように、その入射面側がレンズ光軸（光路軸Ｑ’）を挟んで２つのシリンドリカル面が合わさった形状となっている（図５では曲率の違いが僅かであるため、見掛け上の差異は判り難い）。また、射出面側の形状は主走査方向に曲率を持つシリンドリカル面が合わさった形になっている。さらに、上述した図３におけるｆθレンズ２１の焦点距離とした場合の受光レンズ２５以外の各種光学素子の設計値を図７乃至図９に、図４におけるｆθレンズ２１の焦点距離とした場合の受光レンズ２５以外の各種光学素子の設計値を図１０乃至図１２に示す。尚、図７及び図１０において、シリンドリカルレンズ１３を通過した後のビーム径は、例えば、コリメートレンズ１２とシリンドリカルレンズ１３との間に開口絞り（アパチャー）を配置した場合には、その開口絞りを通過した後のビーム径とする。
【００２８】
また、この際、ｆθレンズ２１の面形状（曲率半径ｆ（ｙ））は、
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により決定することができる。
【００２９】
さらに、図１３は図４に示した光学系における受光レンズ２５を含む光学系の副走査断面図である。図４の光学系に適合するように設計された受光レンズ２５は光軸を挟んで下側部分である。また、図１０に示すように受光レンズ２５のレンズ光軸Ｑ’は入射光線の主光線軸Ｑに対して平行に距離α＝３ｍｍシフトさせてある。このように配置することによって、図１４に示すように、受光素子１７にビーム光束を入射させることが可能となる。同様に、図３の光学系に対しても受光レンズ２５の上側を入射させるように受光レンズ２５を配置すれば同様の機能を得ることが可能となる。
【００３０】
このように、本発明の光走査装置によれば、図２に示すように、異なる２つの焦点距離Ｆ１，Ｆ２を持つ受光レンズ２５によってｆθレンズ２１からのビーム光束を受光素子１７に集光させることが可能となり、例えば、受光レンズ２５から受光素子１７までの光路長が機種等の違いによって異なる場合であって、例えば、レンズ光軸を中心として副走査方向、即ち、図２の上側入射面と下側入射面とで独立に面形状を設計すれば、同一の受光レンズ２５を共通化することができ、ｆθレンズ２１の種類等によって受光レンズ２５を変更する必要が無く、コストダウンを図ることができる。
【００３１】
尚、例えば、図４に示した光学系に受光レンズ２５を配置した場合、図１５に示すように、受光レンズ２５の下側部分を透過して受光素子１７の受光面でビーム光束の反射が発生したとしても、その反射光は受光レンズ２５の上側部分を通過して入射光路から外れ、入射光路を逆行して回転多面鏡１４に再結像することがなく、フレア光による画像劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される受光レンズの光学特性の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光走査装置の光学配置の一例の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光走査装置の光学配置の他例の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される受光レンズの一例を示し、（Ａ）は射出面側から見た受光レンズの外観斜視図、（Ｂ）は入射面側から見た受光レンズの外観斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される受光レンズの設計値の一覧の図表である。
【図７】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される図３に示したｆθレンズの焦点距離を基準とした光源から回転多面鏡（ポリゴンミラー）に至る各種光学素子の設計値の一覧の図表である。
【図８】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される図３に示したｆθレンズの焦点距離を基準とした各配置距離の設計値の一覧の図表である。
【図９】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される図３に示したｆθレンズの焦点距離を基準としたシリンドリカルレンズとｆθレンズの設計値の一覧の図表である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される図４に示したｆθレンズの焦点距離を基準とした光源から回転多面鏡（ポリゴンミラー）に至る各種光学素子の設計値の一覧の図表である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される図４に示したｆθレンズの焦点距離を基準とした各配置距離の設計値の一覧の図表である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される図４に示したｆθレンズの焦点距離を基準としたシリンドリカルレンズとｆθレンズの設計値の一覧の図表である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される図４に示した光学系における受光レンズを含む光学系の副走査断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される受光光学系の作用を示す説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る光走査装置に適用される受光光学系の効果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１…光源
１４…回転多面鏡
１５…被走査面
１６…結像光学系
１７…受光素子
１８…検出光学系
２１…ｆθレンズ（結像レンズ）
２５…受光レンズ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2009092934.tif 000015
【図１３】
2009092934.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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