JP3051671B2 - 光走査用レンズおよび光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光走査用レンズお
よび光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】主走査対応方向（光源から被走査面に到
る光路を光学系の光軸に沿って直線的に展開した仮想的
な光路上で主走査方向と平行的に対応する方向を言い、
上記仮想的な光路上で副走査方向に平行的に対応する方
向を副走査対応方向という）に長い線像に結像した光束
を、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する光
偏向器により等角速度的に偏向させ、光走査用レンズに
より被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面
を等速的に光走査する光走査装置は従来から光プリンタ
やデジタル複写装置に関連して広く知られている。この
ような光走査装置において、装置のコンパクト化や価格
の低廉化の観点から、「単玉構成」の光走査用レンズの
使用が提案されている（特開平７−１７４９９８号公報
等）。光走査装置は「コンパクトで広い有効主走査幅を
有する」ことが望ましく、このために光偏向器による有
効偏向角の範囲を大きくとることが必要となる。

【０００３】光走査用レンズを大型化させないために
は、光走査用レンズをなるべく光偏向器の近傍に配備す
ることが望ましい。しかし、光走査用レンズの配備位置
を光偏向器に近付けると、光走査用レンズの倍率が大き
くなり、例えば上記「線像」を結像させるための光学系
の光軸方向の僅かな位置誤差で線像の結像位置が上記の
「仮想的な光路上」で僅かにずれても、光スポットの結
像位置は大きくずれ、像面湾曲は設計上のものから大き
く劣化したものとなってしまう。このような像面湾曲の
劣化の影響は副走査方向の像面湾曲において大きい。単
玉構成の光走査用レンズも、光走査の等速特性が良好
で、光スポット径が光スポットの像高により変動しない
ように、主走査方向・副走査方向の像面湾曲が共に良好
に補正されることが望ましいことは勿論である。単玉構
成の光走査用レンズにより上記の如き要請を満足しよう
とすると、レンズ面は少なくとも１面に非球面等の特殊
な面形状が必要となる。特殊な面形状を持つレンズの作
製方法として３次元切削法等も可能であるが、プラスチ
ックによる成形加工は容易で且つ確実である。しかし、
単玉構成の光走査用レンズをプラスチックによる成形加
工で作製する場合、光走査用レンズの形状が成形加工に
適した形状、即ち、成形の過程で「ヒケやウネリ」とい
った形状誤差が生じないような形状であることが必要で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑み、単玉構成の光走査用レンズにおいて、主・副
走査方向の像面湾曲や走査の等速特性といった性能を良
好にし、なおかつ広い有効主走査幅を可能ならしめるこ
とを課題とする。また、単玉構成の光走査用レンズをプ
ラスチックで成形加工する場合の形状誤差の有効な防止
を可能ならしめることを別の課題とする。さらに、光学
素子の光軸方向の組付け公差に対する制限を緩和するこ
とを他の課題とする。さらに、単玉構成の光走査用レン
ズにおいて、光スポットの像高による光スポット径の偏
差を小さくすることを課題とする。この発明はまた、単
玉構成の光走査用レンズを用いる光走査装置において、
装置のコンパクト化、高性能化を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の光走査用レン
ズは「主走査対応方向に長い線像に結像した光束を、上
記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する光偏向器
により等角速度的に偏向させ、主走査対応方向に関して
平行光束もしくは発散性または収束性の光束である偏向
光束を、光走査用レンズにより被走査面上に光スポット
として集光させ、上記被走査面を等速的に光走査する光
走査装置」における光走査用レンズであって、以下の如
き特徴を有する（請求項１）。即ち、光走査用レンズは
「単玉構成」であり、偏向面内において「両凸形状」を
有する。「偏向面」は、光偏向器により理想的に偏向さ
れた偏向光束の主光線が偏向に伴い掃引する平面であ
る。光走査用レンズは、光偏向器側の面と被走査面側の
面のうちのすくなくとも１方の面が上記偏向面内におけ
る形状として非円弧形状を有する。「非円弧形状」は、
光走査用レンズの光軸方向の座標をＸ、偏向面内におけ
る光軸直交方向の座標をＹ、近軸曲率半径をＲ、円錐定
数をＫ、高次の係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．．として、 Ｘ＝Ｙ²／［Ｒ＋Ｒ√{１−(１＋Ｋ)（Ｙ／Ｒ)²}] ＋Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰＋．．．
（式：１） なる式における上記Ｒ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．．を与
えて特定される形状である。さらに、光走査用レンズの
２つの面のうち、少なくとも１つの面は特殊なトーリッ
ク面である。「特殊なトーリック面」は、この明細書中
において、偏向面内における面形状を特定する曲線の各
位置におけるレンズ面の「偏向直交面内における曲率中
心を連ねた線」が、偏向面内において上記曲線（偏向面
内における面形状）とは異なる曲線を描くような面とし
て定義される。「偏向直交面」は、偏向面に直交する平
面のうちで光走査用レンズの光軸に平行な面である。従
って、偏向直交面は副走査対応方向に平行であり、その
位置は前記座標：Ｙで特定することができる。即ち、特
殊なトーリック面は、「偏向面内における面形状」と、
偏向直交面内の曲率半径：Ｒ（Ｙ）の座標Ｙとの対応関
係を与えることにより特定される。上記「非円弧形状」
を有する「一方の面」と、特殊なトーリック面を持つ
「１つの面」は、同じ面であることもあるし、異なる面
であることもある。光走査用レンズによる有効主走査幅
をＷ、上記光偏向器による偏向の起点から被走査面まで
の光軸上の距離をＬとするとき、これらＷ，Ｌは条件： （１） Ｗ／Ｌ＞０．９ を満足する。また、光走査用レンズの光軸上の肉厚をｄ
₁とすると、前記Ｗ，Ｌとｄ₁は条件： （２）１０＜（Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＜３０ を満足する。そしてこの発明の光走査用レンズは「プラ
スチックで成形加工」される。この発明の光走査用レン
ズは「副走査対応方向に関しては、線像の像を被走査面
上に結像させる」が、主走査対応方向に関しては以下の
３つの自由度がある。即ち第１は、偏向光束が主走査対
応方向に関して平行光束である場合であり、この場合に
は光走査用レンズは「アナモフィックなｆθレンズ」で
ある。第２に、偏向光束は主走査対応方向に関して発散
性の光束でもよく、第３に、偏向光束は主走査対応方向
に関して収束性の光束であっても良い。従って、光走査
用レンズは「主走査対応方向に発散性である偏向光束を
被走査面上に集光させる機能」を持つこともできるし、
「主走査対応方向に収束性である偏向光束を被走査面上
に集光させる機能」を持つこともできる。勿論、「主走
査方向に平行光束である偏向光束を被走査面上に集光さ
せる機能」を持つこともできる。

【０００６】請求項１記載の光走査用レンズは、以下の
如き特徴を有する。即ち、偏向角：θで光走査用レンズ
に入射する偏向光束の主光線の、光偏向器側の面への入
射位置および被走査面側の面からの射出位置の主走査対
応方向における座標をそれぞれＹ，Ｙ’、線像の結像位
置から上記入射位置に到る距離をＳ(θ)、上記入射位置
と射出位置との間の距離をｄ(θ)、上記射出位置から副
走査対応方向における結像点までの距離をｌ(θ)、上記
入射位置および射出位置における直交偏向面内での実効
的な近軸曲率半径をそれぞれｒ_s1'(Ｙ)，ｒ_s2'(Ｙ')、
使用波長に対するレンズ材質の屈折率をｎとするとき、 Ｐ(θ)＝ｄ(θ)/［ｎ｛ｒ_s2'(Ｙ')−ｒ_s1'(Ｙ)｝＋（ｎ
−１）・ｄ(θ)］ ｜β(θ)｜＝｛ｌ(θ)＋ｒ_s2'(Ｙ')・Ｐ(θ)}/{Ｓ(θ)
−ｒ_s1'(Ｙ)・Ｐ(θ)｝ として、｜β(０)｜が条件： （３） １．４５≦｜β(０)｜≦４．７５ を満足するように、ｒ_s1'(０)，ｒ_s2'(０)を設定するの
である。「直交偏向面」とは、偏向角：θで偏向された
偏向光束の主光線を考え、この主光線を含んで前記「偏
向面」に直交する面であり、従って主光線の屈折に従っ
て屈曲する。上記２つの近軸曲率半径のうち「ｒ_s1'
(Ｙ)」は、光偏向器側のレンズ面に入射する偏向光束の
主光線に関しての直交偏向面内での近軸曲率半径であ
り、また「ｒ_s2'(Ｙ')」は、被走査面側のレンズ面の位
置Ｙ’に向かって入射する「レンズ内の偏向光束」の主
光線に関しての直交偏向面内におけるものである。偏向
角：θが０のとき、即ちＹ＝Ｙ’＝０では、ｒ_s1'
(０)，ｒ_s2'(０)は光軸を含む偏向直交面内の近軸曲率
半径：ｒ_s1(０)，ｒ_s2(０)にそれぞれ等しい。

【０００７】請求項２記載の光走査用レンズは、上記｜
β(θ)｜が条件： （４） ０．９５｜β(０)｜≦｜β(θ)｜≦１．０５
｜β(０)｜ を満足するように、上記ｒ_s1'(Ｙ)，ｒ_s2'(Ｙ')を設定
したことを特徴とする。この請求項２記載の光走査レン
ズは、上記請求項１記載の条件（３）を満足することが
できる（請求項３）。 上記請求項１〜３の任意の１に記
載の光走査用レンズは、主走査対応方向に発散性である
偏向光束を被走査面上に集光させる機能、もしくは、主
走査対応方向に収束性である偏向光束を被走査面上に集
光させる機能を持つことができる（請求項４）。請求項
１〜４の任意の１に記載の光走査用レンズは、光軸を含
む偏向直交面内における形状が、光偏向器側に凹面を向
けたメニスカス形状であることができる（請求項５）。
光軸を含む偏向直交面は、Ｙ＝０における偏向直交面で
あり、光軸と副走査対応方向とを含む平面である。請求
項１〜５の任意の１に記載の光走査用レンズは、光偏向
器側の面および被走査面側の面が共に、偏向面内におけ
る形状として非円弧形状を有することができ（請求項
６）、請求項１または２または３または４記載の光走査
用レンズは、光偏向器側の面および被走査面側の面が共
に、特殊なトーリック面であることができる（請求項
７）。

【０００８】この発明の光走査装置（請求項８）は「主
走査対応方向に長い線像に結像した光束を、線像の結像
位置の近傍に偏向反射面を有する光偏向器により等角速
度的に偏向させ、光走査用レンズにより被走査面上に光
スポットとして集光させ、被走査面を等速的に光走査す
る光走査装置」であって、光走査用レンズとして請求項
１〜７の任意の１に記載の光走査用レンズを用いること
を特徴とする。「光偏向器」としては、ほぞ型ミラー等
の回転単面鏡や回転２面鏡、あるいはポリゴンミラーを
用いることができる。光偏向器の偏向反射面に入射する
光束は副走査対応方向には収束性でその収束性により
「主走査対応方向に長い線像」に結像するが、主走査対
応方向に関しては「収束性もしくは発散性または平行
的」とすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明する。

【００１０】図１（ａ）において、符号１０は発光源で
あるＬＤ、符号１２はＬＤ１０と共に「光源」を構成す
るカップリングレンズを示す。ＬＤ１０から放射された
発散性の光束はカップリング１２によりカップリングさ
れ、線像結像光学系であるシリンダレンズ１４により副
走査対応方向（図面に直交する方向）に集光され、光偏
向器の偏向反射面１６の位置に主走査対応方向に長い線
像として集光する。この実施の形態では光偏向器は「回
転単面鏡」が想定され、偏向反射面１６の回転軸１６Ａ
は偏向反射面１６内にあり線像は、その主光線が回転軸
１６Ａの位置を通るように結像する。この実施の形態で
は、偏向反射面１６の回転に伴う、線像と偏向反射面と
のずれ、所謂「サグ」は生じない。シリンダレンズ１４
は凹のシリンダミラーで代替することもできる。偏向反
射面１６が等角速度的に回転すると反射光束も等角速度
的に偏向して偏向光束となり、単玉構成の光走査用レン
ズ１８に入射し、光走査用レンズ１８の結像作用により
被走査面２０上に光スポットとして集光し、被走査面２
０を等速的に走査する。被走査面２０の位置には通常、
光導電性の感光体が配備され、上記光スポットによる光
走査により書込みが行なわれる。

【００１１】単玉構成の光走査用レンズ１８は、図１
（ａ）に示されているように「偏向面内の形状が両凸レ
ンズ」である。光軸ＡＸを含む偏向直交面内における形
状は種々の形状が可能であり、後述する実施例２の場合
のように「両凸形状」とすることもできる。光軸ＡＸを
含む偏向直交面内における形状を、実施例１，５〜８の
場合のように「光偏向器側に凹面を向けたメニスカス形
状」とすると（請求項５）、図１の（ｂ）に示すよう
に、光走査用レンズ１８の実体に比して、前側主面：
Ｈ、後側主面：Ｈ’を共に被走査面側に設定でき、光走
査用レンズ１８を光偏向器に近接させても、主面Ｈ，
Ｈ’はレンズ実体よりも被走査面側にあるため、副走査
対応方向の横倍率の増大が有効に抑制され、シリンダレ
ンズ１４の光軸方向の組付け公差に対する制限が有効に
緩和される。光走査用レンズ１８は条件（１）を満足す
る。条件（１）における「Ｗ／Ｌ」は、像高：０のとき
の光偏向器による「偏向の起点」から被走査面２０に到
る光路長：Ｌ（＝図１（ａ）におけるＳ(０)＋ｄ(０)＋
ｌ(０)）に対する有効主走査幅：Ｗとの比を表し、この
比が大きくなるほど光走査用レンズ１８は広画角とな
り、光走査装置をコンパクト化できる。条件（１）の下
限値：０．９を超えると、光走査用レンズにより広い有
効主走査幅を実現することができず、光走査装置のコン
パクト化も困難になる。

【００１２】「近軸部と周辺部との肉厚差」の少ない光
走査用レンズを用いて光走査装置をコンパクト化するに
は、光路長：Ｌと肉厚：ｄ₁（図１（ａ）におけるｄ
(０)）との比：Ｌ/ｄ₁と、条件（１）における前記パラ
メータ：Ｗ／Ｌの２乗との積：（Ｗ/Ｌ）²・(Ｌ/ｄ₁)が
条件（２）を満足することが望ましい（請求項１）。条
件（１）を満足した状態で条件（２）のパラメータが小
さくなるほど、光軸上の肉厚：ｄ₁が大きくなって近軸
部と周辺部の肉厚差が大きくなり、プラスチックによる
成形加工に不利な形状になる。従って、条件（２）の下
限値：１０を下回るほど上記不利が顕著となり、成形加
工時に「ヒケやウネリ」といった形状誤差の発生を防止
するのが難しくなる。また、条件（２）の上限値：３０
を超えると肉厚差が小さくなり成形加工上は有利である
が、レンズが薄肉化しすぎるため、像面湾曲や等速化機
能の実現が困難になる。反面、上記の条件（２）を充足
させる場合、光走査用レンズに入射する光束を「主走査
対応方向に関して平行光束」とする場合、即ち、光走査
用レンズをｆθレンズとして使用する場合、条件（２）
が「設計上の自由度に対する強い制限」になる。即ち、
光走査用レンズへの入射光が「平行光束」である場合に
条件（２）を満足させるには、図１（ａ）の光路長：ｄ
(０)，l(０)の比：ｄ(０)／l(０)が「０．２の近傍」に
限られ、光走査用レンズの配備位置が強い制限を受け
る。条件（２）の充足に対するこのような設計上の制限
を回避するには、光走査用レンズへの入射光束が「主走
査対応方向に関して発散性もしくは収束性の光束」とな
るようにすればよい（請求項２，３）。

【００１３】ここで、後述の実施例において表れる「非
円弧トーリック面」および「特殊なトーリック面」に就
いて説明する。トーリック面は「円弧を、この円弧と同
一の面内にあり、円弧の中心を通らない直線を軸として
回転させるとき円弧の描く曲面形状」として定義され
る。「非円弧トーリック面」は、非円弧形状を、この非
円弧形状と同一平面内にある直線を軸として回転させて
得られる面形状である。図２（ａ）に非円弧トーリック
面の１例を示す。図２（ａ）においてＸ（Ｙ）は「非円
弧形状」であり、前記「式：１」で表現される。図２
（ａ）の非円弧トーリック面は、非円弧形状：Ｘ(Ｙ)
を、Ｙ軸に平行な回転軸ａｘの回りに回転して得られ
る。このとき、ＸＺ面に平行な平面による断面内におい
て、非円弧トーリック面の曲率半径は、上記断面のＹ座
標をＹ＝ηとすると、図に示すｒ(η)である。非円弧ト
ーリック面では、図２（ａ）に示すように、ＸＺ面に平
行な平面による断面内における曲率中心は、常に回転軸
ａｘと合致する。即ち上記曲率中心を連ねた線は「回転
軸ａｘ自体」である。「特殊なトーリック面」の２例
を、図２（ｂ），（ｃ）に示す。図２（ｂ），（ｃ）で
「Ｘ(Ｙ)はＸＹ平面内における曲線」を表す。図の例で
はＸ(Ｙ)は非円弧形状であるが単純な円弧形状でもよい
しＹ軸に平行な直線でもよい。特殊なトーリック面は、
曲線：Ｘ(Ｙ)の各点において、ＸＺ面に平行な面内にお
ける曲率半径が「座標：Ｙの関数」として定まり、各Ｙ
座標位置における曲率中心がＸＹ平面内にあり、この曲
率中心を連ねた曲線：Ｌ(Ｙ)もＸＹ面内にあり、なおか
つ曲線：Ｌ(Ｙ)がＸ(Ｙ)と異なる形状であるような曲面
である。図２（ｂ）に示す特殊なトーリック面は、曲
線：Ｌ(Ｙ)が曲線：Ｘ(Ｙ)の近軸曲率中心（近軸曲率半
径：Ｒ）と逆の側にある場合、（ｃ）に示す特殊なトー
リック面は、曲線：Ｌ(Ｙ)が曲線：Ｘ(Ｙ)の近軸曲率中
心（近軸曲率半径：Ｒ）と同じ側にある場合である。

【００１４】以下の説明の都合上、図１（ａ）に示すよ
うに単玉構成の光走査用レンズ１８に就き、その「偏向
面」内の形状（図に表わされている形状）を、光偏向器
側の面に就きＸ₁(Ｙ)、被走査面側の面に就きＸ₂(Ｙ)で
表す。Ｙは、光軸ＡＸ位置を原点とする主走査対応方向
の座標である。副走査対応方向における面形状は、光偏
向器側の面に就きｒ_s1(Ｙ)、被走査面側の面に就きｒ_s2
(Ｙ)で表す。ｒ_s1(Ｙ)は座標：Ｙにおける「偏向直交面
内における光偏向器側の面の曲率半径」であり、ｒ
_s2(Ｙ)は座標：Ｙにおける「偏向直交面内における光偏
向器側の面の曲率半径」である。この発明では、偏向面
内におけるレンズ面形状：Ｘ₁(Ｙ)，Ｘ₂(Ｙ)のうちの少
なくとも一方が「非円弧形状」であり、少なくとも１つ
の面が「特殊なトーリック面」であり、従って、上記非
円弧形状を適切に定めることにより、主走査方向の像面
湾曲や等速特性を良好に補正し、上記特殊なトーリック
面の形状を適切に定めることにより上記等速特性や副走
査方向の像面湾曲を良好に補正する。従って、光走査用
レンズの両面の偏向面内における形状を共に「非円弧
面」としたり、両面を共に「特殊なトーリック面」とす
ることにより、上主・副走査方向の像面湾曲や等速特性
を補正する自由度が増加し、補正がより容易になる。

【００１５】図３（ａ）を参照すると、この図は偏向反
射面１６の回転軸１６Ａの位置（偏向の起点）で、偏向
角：θで偏向された偏向光束の主光線の状態を示してい
る。偏向角：θで光走査用レンズ１８に入射する偏向光
束の主光線の入射側の光線部分ｌｎ１は光偏向器側の面
へ主走査対応方向の入射位置：Ｙで入射し、屈折されて
光線部分ｌｎ２となってレンズ内を進み、被走査面側の
面から主走査対応方向の位置：Ｙ’で射出し、光線部分
ｌｎ３となって被走査面２０に入射する。請求項７，８
におけるＳ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_s1'(Ｙ)，ｒ_s2'
(Ｙ')を、図３（ａ）に即して説明すると、線像の結像
位置（偏向反射面１６の回転軸１６Ａの位置）から入射
位置に到る距離、即ち、光線部分ｌn1の長さがＳ(θ)、
上記入射位置と射出位置との間の距離、即ち、レンズ１
８内の光線部分ｌn2の長さがｄ(θ)、上記射出位置から
副走査対応方向における結像点までの距離、即ち、光線
部分ｌn3の長さがｌ(θ)である。また、主光線の光線部
分ｌn1，ｌn2，ｌn3を含み、図面に直交する面が「直交
偏向面」であるが、光線部分ｌn1を含む直交偏向面内に
おいて、位置Ｙにおけるレンズ面の実効的な近軸曲率半
径がｒ_s1'(Ｙ)であり、光線部分ｌn2を含む直交偏向面
内において、位置Ｙ’におけるレンズ面の実効的な近軸
曲率半径がｒ_s2'(Ｙ')である。従って偏向角：θが０の
とき上記Ｙ＝Ｙ’であり、この場合Ｓ(０)，ｄ(０)，ｌ
(０)は図１（ａ）に示す如くになり、これらの和が前述
の光路長：Ｌである。

【００１６】図３（ｂ）は「光軸を含む偏向直交面」内
における光走査用レンズ１８の断面形状を示している。
図中、符号Ａは偏向反射面による主光線の「偏向の起
点」を示し、符号Ｂは光スポットの「結像位置（副走査
方向の）」を示す。Ｈ，Ｈ’は副走査対応方向における
光軸上の前、後側主面をそれぞれ示す。光偏向器側の面
と前側主面：Ｈとのずれ量をΔＨ(０)とし、被走査面側
のレンズ面と後側主面：Ｈ’とのずれ量をΔＨ'(０)と
すると、これらは図中の記号を用いて以下のように表さ
れる。即ち、 ΔＨ(0)＝−ｒ_s1'(0)×ｄ(0)/［ｎ{ｒ_s2'(0)−ｒ_s2'(0)}＋(ｎ−１)・ｄ(0)］ ＝−ｒ_s1'(0)×Ｐ(0) ΔＨ’(0)＝−ｒ_s2'(0)×Ｐ(0) となる。このとき副走査対応方向における結像の横倍
率：β（０）の絶対値は、 ｜β(０）｜＝｛ｌ(０)−ΔＨ'(０)｝/｛Ｓ(０)＋ΔＨ
(０)｝ ＝｛ｌ(０)＋ｒ_s2'(Ｙ')・Ｐ(０)｝/｛Ｓ(０)−ｒ_s1'
(Ｙ)Ｐ(０)｝ となる。なお、ｒ_s1'(0)＝ｒ_s1(0)，ｒ_s2'(0)＝ｒ_s2(0)
である。従って上記メニスカス形状（ｒ_s2(0)＜０，ｒ
_s1(0)＜０）とすることにより、前側主点・後側主点と
もに像側、即ち被走査面側に近付けることができ、副走
査対応方向の倍率|β(０)|を小さくすることができる。
このとき、結像の縦倍率はβ₂(０)となる。

【００１７】図１（ａ）において例えばシリンダレンズ
１４の配備位置が光軸方向に「Δ」だけずれると、光ス
ポットの副走査方向の結像位置は光軸方向へ距離：Δ×
β²(０)だけずれる。従って、上記位置誤差：Δに対す
る許容度を大きくするには倍率の絶対値：｜β(０)｜を
なるべく小さく設定するのがよい。｜β(０)｜を小さく
する方法としては、光走査用レンズ１８を被走査面に近
付けることが考えられるが、この方法では光走査用レン
ズの肉厚および有効径（主走査方向の）が大きくなりが
ちである。請求項１記載の発明では、光走査用レンズを
なるべく光偏向器側に配備することにより光走査用レン
ズのコンパクト化を図りつつも、光学素子組付けにおけ
る光軸方向の公差に強い光走査装置の実現を意図してい
る。条件（３）は、このような目的を達成するための条
件である。条件（３）の下限を超えると光走査用レンズ
の肉厚が厚くなり、副走査方向の像面湾曲や等速特性を
良好に補正することも困難になる。上限を超えると、主
走査方向の配置の公差に対する許容度が厳しくなる。図
３（ｃ）は、偏向角：θで偏向した偏向光束の主光線に
対する結像状況を示している。このとき、ΔＨ(θ)，Δ
Ｈ'(θ)は図中の記号を用いて、 ΔＨ(θ)＝ −ｒ_s1'(θ)×ｄ(θ)/［ｎ{ｒ_s2'(Ｙ')−ｒ_s1'(Ｙ)}＋(ｎ−１)・ｄ(θ)］ ＝−ｒ_s1'(0)×Ｐ(θ) ΔＨ'(θ)＝−ｒ_s2'(θ)×Ｐ(θ) となり、偏向角：θの偏向光束に関する副走査対応方向
の横倍率の絶対値：｜β(θ)｜は、 |β(θ)|＝{ｌ(θ)＋ｒ_s2'(Ｙ')・Ｐ(θ)}／{Ｓ(θ)−
ｒ_s1'(Ｙ)Ｐ(θ)}となる。すると偏向角：θの偏向光束
が光スポットとしてＢ点に結像するときの副走査方向の
光スポット径：ω₁(θ)は、偏向の起点に結像している
線像の副走査対応方向の光束幅：ω₀を用いて、ω₁＝｜
β(θ)｜・ω₀となる。もし｜β(θ)｜が偏向角：θと
ともに大きくばらつくと、副走査方向の光スポット径も
大きく変動する。光スポット径の「像高間のばらつきの
許容度」は通常「±５％以内」である。請求項２記載の
発明において、有効走査領域内において｜β(θ)｜が条
件： （２） ０．９５｜β(０)｜≦｜β(θ)｜≦１．０５
｜β(０)｜ を満足するというのは、このように副走査方向の光スポ
ット径を安定化する条件であり、この条件が満足される
ように上記ｒ_s1'(Ｙ)，ｒ_s2'(Ｙ’)を設定するのであ
る。以上の説明では光偏向器として「サグ」の生じない
ものを想定してきた。しかし、光偏向器にポリゴンミラ
ーを用いるとサグが発生し、その影響で像面湾曲や等速
特性が若干劣化する場合があるが、光走査用レンズのシ
フトやティルト等により改善が可能である。

【００１８】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００１９】図１（ａ）を参照すると、カップリングレ
ンズ１２によりカップリングされた光束は前述のように
「平行光束」となることも「弱い発散性の光束」となる
ことも、あるいは「弱い収束性の光束」となることもで
きる。カップリングレンズ１２によりカップリングされ
た光束が、弱い収束性の光束となる場合、偏向反射面１
６による偏向角：θを０とし、シリンダレンズ１４と光
走査用レンズ１８とを取り除いたとすると、この集光光
束は、図１（ａ）に符号Ｑで示す位置（被走査面２０の
後方の位置）に集光する。この点Ｑを「自然集光点」と
呼び、偏向反射面１６による偏向の起点から自然集光点
Ｑに到る距離を「Ｓ」で表す。「Ｓ」には符号を考え、
図１（ａ）のように「自然集光点Ｑが被走査面側にある
ときを正」とする。Ｓが「負」のときは自然集光点は偏
向反射面よりも光源側にあり、このときカップリングさ
れた光束は弱い発散性である。カップリングされた光束
が平行光束であるときは「Ｓ＝∞」である。また「Ｌ」
は偏向の起点から被走査面に到る光軸上の光路長：Ｓ
(0)＋ｄ(0)＋ｌ(0)、「Ｗ」は有効主走査幅を表す。以
下の実施例１〜８は何れも光偏向器として「サグのない
もの」を想定している。また「ｎ」は光走査用レンズの
材質の使用波長（７８０ｎｍ）における屈折率を表す。

【００２０】「非円弧形状」は前述のＲ，Ｋ，Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを用いる式により特定し、特殊なトーリック面に
おける、偏向直交面内の座標Ｙにおける曲率半径ｒ
_si（Ｙ）（ｉ＝１，２）は、 ｒ_si（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰
＋．．（式：２） における係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，．．を与えて特
定する。高次の係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ，．．の表記において、Ｅとそれに続く数値は羃
乗を示す。例えば「Ｅ−９」とあれば、これは「１
０^-9」を意味し、この数値がその直前の数値に掛かるの
である。また「距離の次元を持つ量」の単位はｍｍであ
る。

【００２１】実施例１ Ｗ＝２１６，Ｌ＝２１３．２，Ｓ＝３２４５．２（カッ
プリングレンズ１２によりカップリングされた光束は弱
い収束光束である） Ｓ（０）＝４９．０ 非円弧トーリック面 ｄ（０）＝２１．７５４ ｎ＝１．５３６６４ 特殊なトーリック面 ｌ（０）＝１４２．４４６ 光偏向器側の面：非円弧トーリック面 Ｘ₁（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝４６１．３０２，Ｋ＝ ３５．９３７， Ａ＝−２．２０５Ｅ−７，Ｂ＝ ２．７３２Ｅ−１１， Ｃ＝−４．９５８７Ｅ−１５，Ｄ＝ １．６２４８Ｅ−１９ ｒ_s1（Ｙ） ｒ_s2（０）＝−７３．８４５ 被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）（円弧形状） Ｒ＝−９７．２４４ ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰ において、 ａ＝−２０．６３９５２，ｂ＝８．２６６１Ｅ−４， ｃ＝１．３２１８Ｅ−７，ｄ＝２．０９０８２Ｅ−１１， ｅ＝−５．３１５７Ｅ−１５，ｆ＝−４．７１Ｅ−１９ 条件式のパラメータの値： 条件（１） Ｗ／Ｌ≒１．０１ 条件（２） （Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＝１０．１ 図４に実施例１に関する像面湾曲と等速特性およびリニ
アリティの図を示す。「等速特性」は、偏向角：θの時
の理想上の像高：ｈ(θ)（＝定数×θ）と実際の像高：
ｈ'(θ)を用いて、［｛ｈ'(θ)−ｈ(θ)｝/ｈ(θ)］×
１００（％）で定義される。像面湾曲の図において、破
線が主走査方向の像面湾曲、実線が副走査方向の像面湾
曲を示す。

【００２２】実施例２ Ｗ＝２１６，Ｌ＝１７４．９，Ｓ＝∞（カップリングレ
ンズ１２によりカップリングされた光束は平行光束であ
る） Ｓ（０）＝２９．８８７ 共軸非球面 ｄ（０）＝１２．３６４ ｎ＝１．５３６６４ 特殊なトーリック面 ｌ（０）＝１３２．６４９ 光偏向器側の面：共軸非球面 Ｒ＝１３７．５０３，Ｋ＝−９２．４３８， Ａ＝−１．１１８２２Ｅ−６，Ｂ＝ ７．２８７４５Ｅ−１０， Ｃ＝−３．２０３１１Ｅ−１３，Ｄ＝ ９．５５２０４Ｅ−１７ で特定される非円弧形状を光軸（Ｘ軸）の回りに回転して得られる形状。 被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝−１５４．２４８，Ｋ＝ ５．３６８７３， Ａ＝−２．５１３００Ｅ−６，Ｂ＝ １．９５６２５Ｅ−９， Ｃ＝−１．１８４９０Ｅ−１２，Ｄ＝ ３．３８３７２Ｅ−１６， ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰ において、 ａ＝−１７．０７５０，ｂ＝−４．７１９０Ｅ−３， ｃ＝１．１９１８Ｅ−５，ｄ＝−２．３６８４Ｅ−８， ｅ＝ ２．２９７９Ｅ−１１，ｆ＝−８．０７２３Ｅ−１５ 条件式のパラメータの値： 条件（１） Ｗ／Ｌ≒１．２３ 条件（２） （Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＝２１．６ 図５に実施例２に関する像面湾曲と等速特性およびリニ
アリティの図を示す。

【００２３】実施例３ Ｗ＝２１６，Ｌ＝１７４．９，Ｓ＝−３８７．６９０
（カップリングレンズ１２によりカップリングされた光
束は弱い発散光束である） Ｓ（０）＝２２．３８１ 共軸非球面 ｄ（０）＝１０．０００ ｎ＝１．５３６６４ 特殊なトーリック面 ｌ（０）＝１４２．５１９ 光偏向器側の面：共軸非球面 Ｒ＝１０８．５０３，Ｋ＝−５６．３２５４１， Ａ＝−３．４６６１０Ｅ−６，Ｂ＝ １．９８１９５Ｅ−９， Ｃ＝−１．３２１９４Ｅ−１３，Ｄ＝ ５．００５２８Ｅ−１７ で特定される非円弧形状を光軸（Ｘ軸）の回りに回転して得られる形状。 被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝−１２１．２５９，Ｋ＝ ４．９１３１２， Ａ＝−３．２４９２４Ｅ−６，Ｂ＝ １．４４３０８Ｅ−９， Ｃ＝−１．８９３５７Ｅ−１２，Ｄ＝ １．４３６１３Ｅ−１５， ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰ において、 ａ＝−１３．９１５０，ｂ＝−６．６６４１Ｅ−３， ｃ＝１．０９５６Ｅ−５，ｄ＝−６．２９５８Ｅ−９， ｅ＝ ３．４２３２Ｅ−１２，ｆ＝−３．６１４１Ｅ−１５ 条件式のパラメータの値： 条件（１） Ｗ／Ｌ≒１．２３ 条件（２） （Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＝２６．７ 図６に実施例３に関する像面湾曲と等速特性およびリニ
アリティの図を示す。

【００２４】実施例４ Ｗ＝２１６，Ｌ＝２２４．９３９，Ｓ＝７７４．８３０
（カップリングレンズ１２によりカップリングされた光
束は弱い収束光束である） Ｓ（０）＝５１．６６９ 共軸非球面 ｄ（０）＝１０．３９０ ｎ＝１．５３６６４ 特殊なトーリック面 ｌ（０）＝１６２．８８０ 光偏向器側の面：共軸非球面 Ｒ＝１４８．８６４，Ｋ＝ ５．４５３４， Ａ＝−７．０９２６７Ｅ−７，Ｂ＝−２．２１９７５Ｅ−１０， Ｃ＝ ６．０７１３９Ｅ−１４，Ｄ＝−８．３３９７９Ｅ−１８ で特定される非円弧形状を光軸（Ｘ軸）の回りに回転して得られる形状。 被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝−５６２．３７２，Ｋ＝−４６２．３０３５， Ａ＝−４．６０３９８Ｅ−７，Ｂ＝−２．８９７２０Ｅ−１１， Ｃ＝−５．９３６５６Ｅ−１４，Ｄ＝ １．７５９２６Ｅ−１７， ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰ において、 ａ＝−２６．３３１０，ｂ＝−５．２８７４Ｅ−３， ｃ＝１．９０９２Ｅ−６，ｄ＝−３．４６６１Ｅ−１０， ｅ＝ ８．６３７２Ｅ−１３，ｆ＝−３．６４９８Ｅ−１６ 条件式のパラメータの値： 条件（１） Ｗ／Ｌ≒０．９６ 条件（２） （Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＝２０．０ 図７に実施例４に関する像面湾曲と等速特性およびリニ
アリティの図を示す。

【００２５】実施例５ Ｗ＝２１６，Ｌ＝１７５．２０１，Ｓ＝−３７５．９２
２（カップリングレンズ１２によりカップリングされた
光束は弱い発散光束である） Ｓ（０）＝２２．２７４ 非円弧トーリック面 ｄ（０）＝１０．０ ｎ＝１．５３６６４ 特殊なトーリック面 ｌ（０）＝１４２．９２７ 光偏向器側の面：非円弧トーリック面 Ｘ₁（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝１０７．１，Ｋ＝−６０．１９７， Ａ＝−３．５１０７Ｅ−６，Ｂ＝ ２．０６８４Ｅ−９， Ｃ＝−８．９７２２Ｅ−１４，Ｄ＝ １．１６７２Ｅ−１７ ｒ_s1（Ｙ） ｒ_s2（０）＝−６０．０ 被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝−１１９．９９，Ｋ＝ ４．７８０３９， Ａ＝−３．４１５６Ｅ−６，Ｂ＝ １．５４３７Ｅ−９， Ｃ＝−１．８７６５Ｅ−１２，Ｄ＝ １．４６３７Ｅ−１５， ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰ において、 ａ＝−１１．４５７９，ｂ＝−４．３５０９Ｅ−３， ｃ＝８．８４５７Ｅ−６，ｄ＝−６．９１６１Ｅ−９， ｅ＝ ５．３８３１Ｅ−１２，ｆ＝−３．２９８５Ｅ−１５ 条件式のパラメータの値： 条件（１） Ｗ／Ｌ≒１．２３ 条件（２） （Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＝２６．６ 図８に実施例５に関する像面湾曲と等速特性およびリニ
アリティの図を示す。

【００２６】以下、請求項１，２に関する実施例を３例
上げる。

【００２７】実施例６ Ｗ＝２１６，Ｌ＝１７５．２０１，Ｓ＝−３７５．９２
２（カップリングレンズ１２によりカップリングされた
光束は弱い発散光束である） Ｓ（０）＝２２．２７４ 特殊なトーリック面 ｄ（０）＝１０．０ ｎ＝１．５３６６４ 特殊なトーリック面 ｌ（０）＝１４２．９２７ 光偏向器側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₁（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝１０７．１，Ｋ＝−６０．１９７， Ａ＝−３．５１０７Ｅ−６，Ｂ＝ ２．０６８４Ｅ−９， Ｃ＝−８．９７２２Ｅ−１４，Ｄ＝ １．１６７２Ｅ−１７ ｒ_s1（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋^eY8＋ｆＹ¹⁰＋ｇＹ¹² において、 ａ＝−２２，ｂ＝−２．５７５１Ｅ−１， ｃ＝４．４９６５７Ｅ−３，ｄ＝−４．４６６４４９Ｅ−５， ｅ＝ １．９５６９４４Ｅ−７，ｆ＝−３．８７Ｅ−１０， ｇ＝ ２．７９２７８３Ｅ−１３ 被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝−１１９．９９，Ｋ＝ ４．７８０３９， Ａ＝−３．４１５６Ｅ−６，Ｂ＝ １．５４３７Ｅ−９， Ｃ＝−１．８７６５Ｅ−１２，Ｄ＝ １．４６３７Ｅ−１５ ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰＋ｇＹ¹² において、 ａ＝−９．８０７，ｂ＝−１．６６２６０５Ｅ−２， ｃ＝ １．８７０３７４Ｅ−４，ｄ＝−１．２７４２５Ｅ−６， ｅ＝ ４．０７９７２２Ｅ−９，ｆ＝−６．０２９４３７Ｅ−１２， ｇ＝ ３．３１５００３Ｅ−１５ 条件式のパラメータの値： 条件（１） Ｗ／Ｌ≒１．２３ 条件（２） （Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＝２６．６

【００２８】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_s1'(Ｙ)，ｒ
_s2'(Ｙ')を一覧にして示す。 θ ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｓ(θ) 22.274 22.689 23.997 26.399 28.509 30.261 32.924 ｄ(θ) 10 9.876 9.452 8.551 7.635 6.793 5.386 ｌ(θ) 142.887 144.327 148.338 154.765 159.674 163.608 168.608 ｒ_S1'(Ｙ) -22 -24.732 -27.589 -36.35 -43.735 -55.259 -69.233 ｒ_S2'(Ｙ') -9.807 -10.101 -10.495 -11.382 -12.042 -12.761 -13.572 これらのデータをＰ（θ）の式の右辺に代入し、β
（θ）を算出すると偏向角：θに関する｜β(θ)｜及び
|β(θ)/β(０)|は以下のようになる。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 3.94 8.207 13.2 16.757 19.451 23.281 ｜β(θ)｜ 4.42 4.47 4.49 4.53 4.53 4.55 4.52 ｜β(θ)/β(０)| 1.0 1.01 1.02 1.03 1.03 1.03 1.02 条件式のパラメータの値： 条件（３） ｜β(０)｜＝４．４２ 条件（４） ｜β（０）｜≦｜β(θ)｜≦１．０３｜β（０）｜ 図９に、実施例６に関する像面湾曲の図および等速特性
・リニアリティの図を示す。

【００２９】実施例７ Ｗ＝２１６，Ｌ＝１７４．９，Ｓ＝５５４．６（カップ
リングレンズ１２によりカップリングされた光束は弱い
収束光束である） Ｓ（０）＝３８．９１６ 特殊なトーリック面 ｄ（０）＝１５．０ ｎ＝１．５３６６４ 特殊なトーリック面 ｌ（０）＝１２０．９８４ 光偏向器側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₁（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝１６８．１９１，Ｋ＝−３９．９２４， Ａ＝−３．４２２４Ｅ−７，Ｂ＝ ２．２７２９Ｅ−１３， Ｃ＝ ８．０２０９Ｅ−１５，Ｄ＝−８．７０５９Ｅ−１９ ｒ_s1（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰ において、 ａ＝−３１，ｂ＝−３．２６５０７Ｅ−２， ｃ＝−２．９０６５４Ｅ−４，ｄ＝ ５．９９４２６Ｅ−７， ｅ＝−３．９７９７５９Ｅ−１０，ｆ＝ ４．１０９０８１Ｅ−１４， ｇ＝ ２．４４３９８１Ｅ−１７ 被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝−１８８．９９４，Ｋ＝−４．８３７９２， Ａ＝−４．９８１７Ｅ−７，Ｂ＝ ７．７２３６Ｅ−１２， Ｃ＝−１．６３８６Ｅ−１４，Ｄ＝ １．７８２７Ｅ−１８ ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰＋ｇＹ¹² において、 ａ＝−１３．９１，ｂ＝−２．８６６１８４Ｅ−３， ｃ＝−１．２１２３９Ｅ−５，ｄ＝ ２．６９００９４Ｅ−８， ｅ＝−２．０９０７６１Ｅ−１１，ｆ＝ ６．６６８５１３Ｅ−１５， ｇ＝−６．７３４７０２Ｅ−１９ 条件式のパラメータの値： 条件（１） Ｗ／Ｌ≒１．２３ 条件（２） （Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＝１７．８

【００３０】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_s1'(Ｙ)，ｒ
_s2'(Ｙ')を一覧にして示す。

【００３１】 θ ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｓ(θ) 38.916 39.656 42.01 46.417 50.376 53.81 58.794 ｄ(θ) 15 14.747 13.884 12.038 10.135 8.354 5.324 ｌ(θ) 121.012 122.213 125.713 131.319 135.629 138.898 143.746 ｒ_s1'(Ｙ) -31 -32.676 -43.121 -62.437 -69.544 -84.248 -101.250 ｒ_s2'(Ｙ') -13.91 -14.145 -15.21 -16.769 -17.478 -18.376 -19.395 これらのデータをＰ（θ）の式の右辺に代入し、β
（θ）を算出すると偏向角：θに関する｜β(θ)｜およ
び|β(θ)/β(０)|は以下のとおりである。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 6.886 14.368 23.208 29.610 34.524 41.573 ｜β(θ)｜ 2.19 2.20 2.25 2.29 2.28 2.27 2.27 ｜β(θ)/β(０)| 1.0 1.01 1.03 1.04 1.04 1.04 1.04 条件式のパラメータの値： 条件（３） ｜β(０)｜＝２．１９ 条件（４） ｜β（０）｜≦｜β(θ)｜≦１．０４｜β（０）｜ 図１０に、実施例７に関する像面湾曲の図および等速特
性・リニアリティの図を示す。

【００３２】実施例８ Ｗ＝２１６，Ｌ＝１７４．９，Ｓ＝３１６．７（カップ
リングレンズ１２によりカップリングされた光束は弱い
収束光束である） Ｓ（０）＝４８．６１８ 特殊なトーリック面 ｄ（０）＝２０．０ ｎ＝１．５３６６４ 特殊なトーリック面 ｌ（０）＝１０６．２８２ 光偏向器側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₁（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝ ２００．２２４，Ｋ＝−３０．５８２７， Ａ＝−１．５９２６Ｅ−７，Ｂ＝−４．０４５３Ｅ−１２， Ｃ＝ ６．００１７Ｅ−１５，Ｄ＝−３．９８５７Ｅ−１９ ｒ_s1（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰ において、 ａ＝−３０，ｂ＝１．５２１１４６Ｅ−２， ｃ＝−６．３９９７９８Ｅ−５，ｄ＝１．１６６６０８Ｅ−７， ｅ＝−９．６５１４３８Ｅ−１１，ｆ＝３．６５２５８８Ｅ−１４， ｇ＝−５．０７３８８１Ｅ−１８ 被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝−２２４．０９２，Ｋ＝ １．１９９０１， Ａ＝−３．２０１３Ｅ−７，Ｂ＝ ７．０６３４Ｅ−１２， Ｃ＝−９．２４１８Ｅ−１５，Ｄ＝ １．９５９３Ｅ−１８ ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰＋ｇＹ¹² において、 ａ＝−１５．３２，ｂ＝１．１２５８４Ｅ−３， ｃ＝−３．４９０６６７Ｅ−６，ｄ＝５．９１４２７Ｅ−９， ｅ＝−４．０５７８３６Ｅ−１２，ｆ＝１．２８４７９６Ｅ−１５， ｇ＝−１．５００２３４Ｅ−１９

【００３３】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_s1'(Ｙ)，ｒ
_s2'(Ｙ')を一覧にして示す。 θ ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｓ(θ) 48.618 49.552 52.533 58.152 63.255 67.611 74.444 ｄ(θ) 20 19.662 18.494 15.956 13.296 10.774 6.411 ｌ(θ) 106.282 107.376 110.608 115.846 119.932 123.124 127.823 ｒ_s1'(Ｙ) -30.0 -28.769 -27.175 -24.561 -22.426 -19.745 -13.291 ｒ_s2'(Ｙ') -15.316 -15.220 -15.123 -14.736 -14.155 -13.233 -10.366 これらのデータをＰ（θ）の式の右辺に代入し、β
（θ）を算出すると偏向角：θに関する｜β(θ)｜およ
び|β(θ)/β(０)|は以下のとおりである。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 8.605 17.967 29.076 37.180 43.459 52.640 ｜β(θ)｜ 1.46 1.45 1.44 1.42 1.41 1.41 1.40 ｜β(θ)/β(０)| 1.0 0.99 0.99 0.97 0.97 0.97 0.96 条件式のパラメータの値： 条件（３） ｜β(０)｜＝１．４６ 条件（４） ｜β（０）｜≦｜β(θ)｜≦０．９６｜β（０）｜ 図１１に、実施例８に関する像面湾曲の図および等速特
性・リニアリティの図を示す。

【００３４】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、新規な光走査用レンズおよび光走査装置を実現でき
る。請求項１〜８記載の発明は、単玉構成の光走査用レ
ンズを用いる光走査装置において、広い有効主走査領域
とコンパクト化を可能とする。請求項１，２記載の発明
は、単玉構成の光走査用レンズをプラスチックで成形加
工する際のヒケやウネリ等の形状誤差の発生を有効に防
止して、形状精度の向上が可能である。請求項５記載の
発明は、光学素子の光軸方向の組付け公差に対する制限
の緩和が可能である。請求項６，７記載の発明は、単玉
構成の走査結像レンズを用いる光走査装置において、主
・副走査方向の像面湾曲および等速特性を良好にでき
る。請求項１記載の発明は、単玉構成の走査結像レンズ
を用いる光走査装置において、副走査方向の光スポット
径の変動を有効に軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の走査結像レンズと光走査装置の実施
の１形態を説明するための図である。

【図２】非円弧トーリック面と特殊なトーリック面とを
説明するための図である。

【図３】条件式（３），（４）を説明するための図であ
る。

【図４】実施例１に関する像面湾曲および等速特性・リ
ニアリティの図である。

【図５】実施例２に関する像面湾曲および等速特性・リ
ニアリティの図である。

【図６】実施例３に関する像面湾曲および等速特性・リ
ニアリティの図である。

【図７】実施例４に関する像面湾曲および等速特性・リ
ニアリティの図である。

【図８】実施例５に関する像面湾曲および等速特性・リ
ニアリティの図である。

【図９】実施例６に関する像面湾曲および等速特性・リ
ニアリティの図である。

【図１０】実施例７に関する像面湾曲および等速特性・
リニアリティの図である。

【図１１】実施例８に関する像面湾曲および等速特性・
リニアリティの図である。

【符号の説明】

１０ ＬＤ １２ カップリングレンズ １４ シリンダレンズ １６ 偏向反射面 １８ 走査結像レンズ ２０ 被走査面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−174998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−139520（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主走査対応方向に長い線像に結像した光束
   を、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する光
   偏向器により等角速度的に偏向させ、主走査対応方向に
   関して平行光束もしくは発散性または収束性の光束であ
   る偏向光束を、光走査用レンズにより被走査面上に光ス
   ポットとして集光させ、上記被走査面を等速的に光走査
   する光走査装置における光走査用レンズであって、 偏向面内において両凸形状を有する単玉構成であり、 光軸方向の座標をＸ、光軸直交方向の座標をＹ、近軸曲
   率半径をＲ、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ，Ｂ，Ｃ，
   Ｄ．．．として、 Ｘ＝Ｙ²/［Ｒ＋Ｒ√{１−(１＋Ｋ)（Ｙ／Ｒ)²}] ＋Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰＋．．． なる式における上記Ｒ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．．を与
   えて特定される非円弧形状を、少なくとも一方の面が偏
   向面内における形状として有し、 少なくとも１つの面は、偏向直交面内における曲率中心
   を連ねて得られる線が、偏向面内において、上記１つの
   面の形状とは異なる曲線を描くように、上記偏向直交面
   内の曲率半径が主走査対応方向に変化する、特殊なトー
   リック面に定められ、 有効主走査幅をＷ、光軸上の肉厚をｄ₁、上記光偏向器
   による偏向の起点から被走査面までの光軸上の距離をＬ
   とするとき、これらＷ，ｄ₁，Ｌが条件： （１） Ｗ／Ｌ＞０．９ （２） １０＜（Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＜３０ を満足し、且つ、プラスチックで成形加工され、 偏向角：θで光走査用レンズに入射する偏向光束の主光
   線の、光偏向器側の面への入射位置および被走査面側の
   面からの射出位置の主走査対応方向における座標をそれ
   ぞれＹ，Ｙ’、線像の結像位置から上記入射位置に到る
   距離をＳ(θ)、上記入射位置と射出位置との間の距離を
   ｄ(θ)、上記射出位置から副走査対応方向における結像
   点までの距離をｌ(θ)、上記入射位置および射出位置に
   おける直交偏向面内での実効的な近軸曲率半径をそれぞ
   れｒ_s1'(Ｙ)，ｒ_s2'(Ｙ’)、使用波長に対するレンズ材
   質の屈折率をｎとするとき、 Ｐ(θ)＝ｄ(θ)/［ｎ｛ｒ_s2'(Ｙ')−ｒ_s1'(Ｙ)｝＋（ｎ
   −１）・ｄ(θ)］ ｜β(θ)｜＝｛ｌ(θ)＋ｒ_s2'(Ｙ')・Ｐ(θ)}/{Ｓ(θ)
   −ｒ_s1'(Ｙ)・Ｐ(θ)｝ として、｜β(０)｜が条件： （３） １．４５≦｜β(０)｜≦４．７５ を満足するように、上記ｒ_s1'(０)，ｒ_s2'(０)が設定さ
   れたことを特徴とする光走査用レンズ。
2. 【請求項２】主走査対応方向に長い線像に結像した光束
   を、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する光
   偏向器により等角速度的に偏向させ、主走査対応方向に
   関して平行光束もしくは発散性または収束性の光束であ
   る偏向光束を、光走査用レンズにより被走査面上に光ス
   ポットとして集光させ、上記被走査面を等速的に光走査
   する光走査装置における光走査用レンズであって、 偏向面内において両凸形状を有する単玉構成であり、 光軸方向の座標をＸ、光軸直交方向の座標をＹ、近軸曲
   率半径をＲ、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ，Ｂ，Ｃ，
   Ｄ．．．として、 Ｘ＝Ｙ²/［Ｒ＋Ｒ√{１−(１＋Ｋ)（Ｙ／Ｒ)²}] ＋Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰＋．．． なる式における上記Ｒ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．．を与
   えて特定される非円弧形状を、少なくとも一方の面が偏
   向面内における形状として有し、 少なくとも１つの面は、偏向直交面内における曲率中心
   を連ねて得られる線が、偏向面内において、上記１つの
   面の形状とは異なる曲線を描くように、上記偏向直交面
   内の曲率半径が主走査対応方向に変化する、特殊なトー
   リック面に定められ、 有効主走査幅をＷ、光軸上の肉厚をｄ₁、上記光偏向器
   による偏向の起点から被走査面までの光軸上の距離をＬ
   とするとき、これらＷ，ｄ₁，Ｌが条件： （１） Ｗ／Ｌ＞０．９ （２） １０＜（Ｗ／Ｌ）²・（Ｌ／ｄ₁）＜３０ を満足し、且つ、プラスチックで成形加工され、 偏向角：θで光走査用レンズに入射する偏向光束の主光
   線の、光偏向器側の面への入射位置および被走査面側の
   面からの射出位置の主走査対応方向における座標をそれ
   ぞれＹ，Ｙ’、線像の結像位置から上記入射位置に到る
   距離をＳ(θ)、上記入射位置と射出位置との間の距離を
   ｄ(θ)、上記射出位置から副走査対応方向における結像
   点までの距離をｌ(θ)、上記入射位置および射出位置に
   おける直交偏向面内での実効的な近軸曲率半径をそれぞ
   れｒ_s1'(Ｙ)，ｒ_s2'(Ｙ')、使用波長に対するレンズ材
   質の屈折率をｎとするとき、 Ｐ(θ)＝ｄ(θ)／［ｎ｛ｒ_s2'(Ｙ')−ｒ_s1'(Ｙ)｝＋
   （ｎ−１）・ｄ(θ)］ ｜β(θ)｜＝｛ｌ(θ)＋ｒ_s2'(Ｙ')・Ｐ(θ)}／{Ｓ(θ)
   −ｒ_s1'(Ｙ)・Ｐ(θ)｝ として、有効主走査幅内において、｜β(θ)｜が条件： （４） ０．９５｜β(０)｜≦｜β(θ)｜≦１．０５
   ｜β(０)｜ を満足するように、上記ｒ_s1'(Ｙ)，ｒ_s2'(Ｙ')が設定
   されたことを特徴とする光走査用レンズ。
3. 【請求項３】請求項２記載の光走査レンズにおいて、 請求項１記載の条件（３）を満足することを特徴とする
   光走査用レンズ。
4. 【請求項４】請求項１または２または３記載の光走査用
   レンズにおいて、 主走査対応方向に発散性である偏向光束を被走査面上に
   集光させる機能、もしくは、主走査対応方向に収束性で
   ある偏向光束を被走査面上に集光させる機能を持つこと
   を特徴とする光走査用レンズ。
5. 【請求項５】請求項１〜４の任意の１に記載の光走査用
   レンズにおいて、 光軸を含む偏向直交面内における形状が、光偏向器側に
   凹面を向けたメニスカス形状であることを特徴とする光
   走査用レンズ。
6. 【請求項６】請求項１〜５の任意の１に記載の光走査用
   レンズにおいて、 光偏向器側の面および被走査面側の面が共に、偏向面内
   における形状として非円弧形状を有することを特徴とす
   る光走査用レンズ。
7. 【請求項７】請求項１または２または３または４記載の
   光走査用レンズにおいて、 光偏向器側の面および被走査面側の面が共に、特殊なト
   ーリック面であることを特徴とする光走査用レンズ。
8. 【請求項８】主走査対応方向に長い線像に結像した光束
   を、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する光
   偏向器により等角速度的に偏向させ、光走査用レンズに
   より被走査面上に光スポットとして集光させ、上記被走
   査面を等速的に光走査する光走査装置であって、 光走査用レンズとして請求項１〜７の任意の１に記載の
   光走査用レンズを用いることを特徴とする光走査装置。