JP2000047133A - 走査結像レンズおよび光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】共役化機能と等速化機能を良好に保ちつつ、主
・副走査方向の像面湾曲を良好に補正する。 【解決手段】主走査対応方向に長い線像に結像された光
束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面５Ａを持つ
光偏向器５により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走
査結像レンズにより被走査面８上に光スポットとして集
光せしめて被走査面８の等速的な光走査を行なう光走査
装置における走査結像レンズであって、２枚のレンズ
６，７により構成され、光偏向器５側のレンズ６は、光
偏向器側に凹面を向けた正メニスカスレンズで、両面が
共軸非球面形状であり、被走査面８側のレンズ７は、少
なくとも１面が、偏向面内において非円弧形状を有し、
且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主
走査対応方向に連ねた曲率中心線が、偏向面内において
上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上記副走
査断面内における曲率半径が主走査対応方向に変化して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は走査結像レンズお
よび光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】主走査対応方向に長い線像に結像された
光束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光
偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結
像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光せし
めて被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置は光
プリンタやデジタル複写機等の「画像形成装置」に関連
して広く知られている。上記「主走査対応方向」は、光
源から被走査面に到る光路上で主走査方向に対応する方
向を言い、上記光路上において、副走査方向と対応する
方向を「副走査対応方向」と言う。また、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
伴い掃引する平面をこの明細書中において「偏向面」と
呼ぶ。

【０００３】上記走査結像レンズは、上記線像の結像位
置と被走査面とを副走査対応方向に関して「幾何光学的
に共役な関係」とする「共役化機能」と、光走査を等速
化する「等速化機能」とを有する。上記共役化機能は光
偏向器における偏向反射面の「面倒れ」を補正するため
の機能である。良好な光走査を実現するには、走査結像
レンズの上記共役化機能や等速化機能が良好であること
に加え、主・副走査方向における像面湾曲を良好に補正
されていることが必要である。主・副走査方向の像面湾
曲の補正が十分でないと、光スポット径が光スポットの
像高と共に変動し、書き込まれる画像の解像度を著しく
低下させ、像質の低下を招くからである。副走査方向の
像面湾曲を良好に補正するために、走査結像レンズにお
ける１以上のレンズ面において、副走査断面（該レンズ
面近傍において主走査対応方向に直交する平断面）内に
おける曲率半径を、主走査対応方向における位置に応じ
て変化させた走査結像レンズが知られている（例えば、
特開平６−２３０３０８号公報）。上記公報記載の走査
結像レンズは、副走査方向の像面湾曲が良好に補正され
ているが、副走査断面内における曲率半径が「主走査対
応方向において光軸を離れるに従い単調に増加してい
る」ため、偏向角：０と最大偏向角（有効主走査領域の
端部に対応する）とで上記曲率半径が大きく異なる。こ
のような面形状を持つレンズに偏心やシフト等の「組付
け誤差」があると、副走査方向の像面湾曲が著しく劣化
することになる。このため上記走査結像レンズは、組付
けの公差が厳しく、そのため光走査装置の組立ての作業
性が悪いという問題がある。

【０００４】また、走査結像レンズは「プラスチック成
形」で作製できるが、プラスチック成形の際、「ヒケ」
や「ウネリ」が発生して、所望形状のレンズを得ること
が困難な場合もある。また、プラスチックで形成された
レンズは温・湿度の変化の影響を受けて光学性能が変化
し易い。さらに、光偏向器として一般的な「回転多面
鏡」は、偏向反射面の回転軸が偏向反射面内に無いの
で、偏向反射面近傍に結像した線像と偏向反射面との位
置関係が、回転多面鏡の回転とともに変動する所謂「サ
グ」の問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、光走査装
置および走査結像レンズにおいて、共役化機能と等速化
機能を良好に保ちつつ、主・副走査方向の像面湾曲を良
好に補正することを課題とする。また、走査結像レンズ
をプラスチック成形で作製する場合に、ヒケやウネリが
発生しにくくすること、走査結像レンズをプラスチック
レンズとして構成した場合に、温・湿度の変化の影響を
受けにくくすること、走査結像レンズの光走査装置への
組付けの公差に対する許容度を有効に緩和させること、
偏向器として回転多面鏡を用いる場合、光走査へのサグ
の影響を有効に軽減すること等を他の課題とする。

【０００６】

【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、主走査対応方向に長い線像に結像された光束
を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光偏向
器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レ
ンズにより被走査面上に光スポットとして集光せしめて
被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置におい
て、光偏向器と被走査面との間の光路上に配備されるレ
ンズ系であって、以下の如き特徴を有する（請求項
１）。即ち、走査結像レンズは、２枚のレンズにより構
成される。これら２枚のレンズのうち、光偏向器側のレ
ンズは「光偏向器側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
で、両面が共軸非球面形状」である。また、被走査面側
のレンズは、少なくとも１面が、偏向面内において非円
弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内
の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、偏
向面内において、上記非円弧形状とは異なる曲線となる
ように、副走査断面内における曲率半径が主走査対応方
向に変化するような面形状を有する。「副走査断面」
は、前述のように、上記レンズ面近傍において、主走査
対応方向に直交する平断面を言う。走査結像レンズを構
成する２枚のレンズは、後述のように、サグの影響を軽
減させるため、偏向面内においてティルト角を与えられ
ることができるが、このような場合、上記副走査断面
は、各レンズにおいてティルト角を０とした場合、即ち
「ティルト角を与えられる以前の状態において、主走査
対応方向に直交する平断面」を言う。

【０００７】「非円弧形状」は、レンズ光軸方向に座
標：Ｘをとり、光軸直交方向に座標：Ｙをとるとき、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、周知の、 Ｘ＝(Ｙ²/Ｒ）/［１＋√{１−(１＋Ｋ)(Ｙ/Ｒ)²}] ＋Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰．．．（１） なる式におけるＲ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．．を与えて
特定される曲線形状である。上記光偏向器側のレンズは
「メニスカスレンズ」であるので、中央と周辺部、特
に、主走査対応方向における中央部と周辺部との肉厚差
を有効に軽減する「均肉化」が可能であり、これをプラ
スチック等の樹脂で成形加工により作製する際の「ヒケ
やウネリ」といった変形を有効に防止できる。また、光
偏向器側のレンズは、凹面を光偏向器側に向けて配備さ
れるので、主走査対応方向の中央部と周辺部で「入射側
レンズ面への、偏向の起点からの距離」の変化が小さ
く、従って上記中央部と周辺部との「副走査対応方向の
横倍率の差」を少なくできる。

【０００８】上記のように、請求項１記載の走査結像レ
ンズは、偏向面内での形状は、少なくとも３面が「非円
弧形状」であるから、この非円弧形状を最適化すること
により、主走査方向の像面湾曲や等速化特性を良好に補
正することが可能となる。また、光軸に平行で偏向面に
直交する面内での形状（前記ティルト角を与える場合に
は、ティルト角を０とした状態における形状）におい
て、２面（光偏向器側のレンズの両面）が非円弧形状で
あり、被走査面側のレンズの少なくとも１面において、
副走査断面内の曲率半径を主走査対応方向に変化させる
ので、主走査方向の像面湾曲や等速化特性用に最適化さ
れた上記非円弧形状に応じて、上記曲率半径の変化を最
適化することにより、副走査方向の像面湾曲を有効に補
正することができる。上記被走査面側のレンズの「偏向
面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面にお
ける副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた
曲率中心線が、偏向面内において上記非円弧形状とは異
なる曲線となるように、副走査断面内における曲率半径
を主走査対応方向に変化させたレンズ面」は、これを
「光偏向器側のレンズ面」とすることができる（請求項
２）。この場合、被走査面側のレンズの、被走査面側の
レンズ面は「偏向面内において円弧形状」を有すること
ができる（請求項３）。

【０００９】また、被走査面側のレンズは、偏向面内に
おける屈折力を負とすることができる（請求項４）。前
述の如く、光偏向器側のレンズは「正メニスカスレン
ズ」であるので、このように、被走査面側のレンズの
「偏向面内における屈折力」を負とすると、偏向面内に
おける走査結像レンズの屈折力の組合せが「正・負」の
組合せとなるので、走査結像レンズを構成する２枚のレ
ンズを「共にプラスチックレンズ」として構成した場
合、温・湿度変化の影響は、各レンズで互いに打ち消す
ように作用するので、走査結像レンズとしては温・湿度
変化の影響を受けにくくなる。また、被走査面側のレン
ズの「偏向面内において非円弧形状を有し、且つ、該レ
ンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方
向に連ねた曲率中心線が、偏向面内において上記非円弧
形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内におけ
る曲率半径を主走査対応方向に変化させたレンズ面」
の、上記曲率半径の絶対値が「主走査対応方向において
光軸を離れるに従い極大値に向かって滑らか且つ単調に
増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑
らか且つ単調に減少する」ように定めることができる
（請求項５）。主走査対応方向の座標をηとし、上記曲
率半径をｒ(η)とするとき、ｒ(η)において主走査方向
の位置誤差：Δηがあると、位置：ηにおける曲率半径
の誤差は{ｄｒ(η)/ｄη}Δηであり、ｒ(η)がηの増
加に伴い単調増加する場合だと{ｄｒ（η)/ｄη}が常に
一定の符号になるので、{ｄｒ(η)/ｄη}Δηが著しく
大きくなる可能性があるが、この発明におけるように、
r(η)が極大を持てば、{ｄｒ(η)/ｄη}の符号が、極大
の前後で変化するので{ｄｒ(η)/ｄη}Δηは有効に小
さくなる。従って、被走査面側のレンズの光走査装置へ
の「組付けの公差に対する許容度」が有効に緩和され
る。

【００１０】この発明の光走査装置は「主走査対応方向
に長い線像に結像された光束を、線像の結像位置近傍に
偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向さ
せ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上に光ス
ポットとして集光せしめて被走査面の等速的な光走査を
行なう光走査装置」であって、上記請求項１〜５の任意
の１に記載の走査結像レンズを用いることを特徴とする
（請求項６）。光源からの光束をカップリングレンズに
よりカップリングする際、カップリングされた光束が
「弱い集束性もしくは弱い発散性の光束」となるように
してもよいが、カップリングレンズにより「平行光束」
とし、この平行光束を線像結像光学系により偏向反射面
近傍に、主走査対応方向に長い線像として結像させるよ
うにできる（請求項７）。また、光偏向器として、回転
多面鏡を用い、サグの影響を軽減させるために、走査結
像レンズの各レンズに、偏向面内でティルト角を与える
ことができる（請求項８）。

【００１１】請求項９記載の走査結像レンズは「主走査
対応方向に長い線像に結像された光束を、線像の結像位
置近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に
偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面上
に光スポットとして集光せしめて被走査面の等速的な光
走査を行なう光走査装置における走査結像レンズ」であ
って、以下の如き特徴を有する。即ち、請求項９記載の
走査結像レンズは、２枚のレンズにより構成されるが、
そのうちの「光偏向器側のレンズ」は、光偏向器側に凹
面を向けた正メニスカスレンズで、両面が共軸非球面形
状である。「被走査面側のレンズ」は、被走査面側の面
が、偏向面内において非円弧形状を有し、且つ、該レン
ズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向
に連ねた曲率中心線が、偏向面内において上記非円弧形
状とは異なる曲線となるように、副走査断面内における
曲率半径を主走査対応方向に変化させた面である。この
場合、被走査面側のレンズの、光偏向器側のレンズ面
は、偏向面内において円弧形状を有することができる
（請求項１０）。請求項９または１０記載の走査結像レ
ンズにおいて、被走査面側のレンズは、偏向面内におけ
る屈折力を負とすることができ（請求項１１）、また、
上記請求項９〜１１の任意の１に記載の走査結像レンズ
における「被走査面側のレンズ面の副走査断面内の曲率
半径」の変化は、曲率半径の絶対値が、主走査対応方向
において光軸を離れるに従い、極大値に向かって滑らか
且つ単調に増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れ
るに従い滑らか且つ単調に減少するように定めることが
できる（請求項１２）。勿論、請求項９〜１２記載の走
査結像レンズも、回転多面鏡を光偏向器とする光走査装
置に用いる場合には、サグの影響を軽減させるために、
走査結像レンズの各レンズに、偏向面内でティルト角を
与えたり、偏向面内で主走査対応方向にシフトさせたり
することができる。

【００１２】請求項９〜１２記載の走査結像レンズも、
請求項１記載の走査結像レンズと同様、光偏向器側のレ
ンズが「メニスカスレンズ」であるので、これをプラス
チック等の樹脂で成形加工により作製する際の「ヒケや
ウネリ」といった変形を有効に防止でき、光偏向器側の
レンズは、凹面を光偏向器側に向けて配備されるので主
走査対応方向の中央部と周辺部との「副走査対応方向の
横倍率の差」を少なくでき、偏向面内での形状は、少な
くとも３面が「非円弧形状」であるから、この非円弧形
状を最適化することにより、主走査方向の像面湾曲や等
速化特性を良好に補正することが可能となる。また、光
軸に平行で偏向面に直交する面内での形状（ティルト角
を与える場合には、ティルト角を０とした状態における
形状）において、２面が非円弧形状であり、被走査面側
のレンズの被走査面側レンズ面において、副走査断面内
の曲率半径を主走査対応方向に変化させるので、主走査
方向の像面湾曲や等速化特性用に最適化された上記非円
弧形状に応じて、上記曲率半径の変化を最適化すること
により、副走査方向の像面湾曲を有効に補正することが
できる。また請求項１１記載の走査結像レンズのよう
に、被走査面側のレンズの偏向面内における屈折力を負
とすることにより、請求項４記載の走査結像レンズの場
合と同様、走査結像レンズを構成する２枚のレンズを
「共にプラスチックレンズ」として構成した場合、温・
湿度変化の影響を受けにくい。また、請求項１２記載の
走査結像レンズのように、被走査面側のレンズの、被走
査面側レンズ面の副走査断面内の曲率半径の絶対値が
「主走査対応方向において光軸を離れるに従い極大値に
向かって滑らか且つ単調に増加し、極大位置を超えたの
ち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単調に減少する」よ
うに定めることにより、請求項５記載の走査結像レンズ
と同様に、被走査面側のレンズの光走査装置への「組付
けの公差に対する許容度」が有効に緩和される。

【００１３】請求項１３記載の光走査装置は「主走査対
応方向に長い線像に結像された光束を、上記線像の結像
位置近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的
に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面
上に光スポットとして集光せしめて上記被走査面の等速
的な光走査を行なう光走査装置」であって、走査結像レ
ンズとして請求項９〜１２の任意の１に記載の走査結像
レンズを用いることを特徴とする。この場合、光源から
の光束をカップリングレンズにより平行光束とし、この
平行光束を線像結像光学系により偏向反射面近傍に、主
走査対応方向に長い線像として結像させることができる
（請求項１４）。

【００１４】請求項１５記載の走査結像レンズは、主走
査対応方向に長い線像に結像された光束を、上記線像の
結像位置近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速
度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走
査面上に光スポットとして集光せしめて上記被走査面の
等速的な光走査を行なう光走査装置における走査結像レ
ンズであって、２枚のレンズにより構成される。光偏向
器側のレンズは、光偏向器側に凹面を向けた正メニスカ
スレンズで、両面が共軸非球面形状で、両面とも、光軸
を離れて周辺にいくに従い、曲率半径が小さくなるもの
である。被走査面側のレンズは、光偏向器側の面が「偏
向面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面に
おける副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ね
た曲率中心線が、偏向面内において上記非円弧形状とは
異なる曲線となるように、副走査断面内における曲率半
径を主走査対応方向に変化させた面」で、該レンズ面の
偏向面内における非円弧形状は「光軸近傍では光偏向器
側に凹で、光軸を離れた周辺部分に、光偏向器側に凸と
なる部分をもつ滑らかな曲線」である。この発明の走査
結像レンズのように、２枚構成で構成する場合、光偏向
器側のレンズは、光学配置の大型化を防ぐ観点からする
と、なるべく光偏向器に近付けて配備できることが好ま
しい。このような光学配置を考慮すると、上記の如く、
光偏向器側のレンズを「光偏向器側に凹面を向けたメニ
スカスレンズ」とすることは理にかなっている。光偏向
器により偏向される光束で、走査結像レンズに入射する
最大偏向角が４０度前後に達することを考えると、光偏
向器側のレンズへの入射角が過大とならないようにする
（入射角が大きくなると収差の補正が困難になる）に
は、光偏向器側のレンズ面は「光軸を離れて周辺にいく
に従い、曲率半径が小さくなる」のが好ましい。ところ
が、このようにすると光偏向器側のレンズを透過した光
束の、偏向面内における光軸側への光路屈曲をあまり大
きくすることができず、リニアリティやｆθ特性等、光
走査の等速性を担保する機能（等速化機能）が不足ぎみ
になる。請求項１５記載の走査結像レンズでは、この点
を考慮し、被走査面側のレンズの、光偏向器側のレンズ
面の偏向面内での形状を「光軸近傍では光偏向器側に凹
で、光軸を離れた周辺部分に、光偏向器側に凸となる部
分をもつ滑らかな曲線」とし、上記光偏向器側のレンズ
の周辺部での等速化機能の不足分を「光軸を離れた周辺
部分の、光偏向器側に凸となる部分」で有効に補正する
ことにより、等速化機能を良好ならしめるのである。

【００１５】請求項１５記載の走査結像レンズにおい
て、被走査面側のレンズの、被走査面側のレンズ面は
「偏向面内において円弧形状を有する」ことができる
（請求項１６）。また、請求項１５または１６記載の走
査結像レンズにおいて、被走査面側のレンズは「偏向面
内における屈折力が負である」ようできる（請求項１
７）。請求項１５〜１７の任意の１に記載の走査結像レ
ンズにおいては、被走査面側のレンズの、光偏向器側の
レンズ面の、副走査断面内の曲率半径の絶対値が、主走
査対応方向において光軸を離れるに従い、極大値に向か
って滑らか且つ単調に増加し、極大位置を超えたのち、
光軸を離れるに従い滑らか且つ単調に減少するように定
めることができる（請求項１８）。このようにすると、
請求項５記載の走査結像レンズと同じ理由により、被走
査面側のレンズの光走査装置への「組付けの公差に対す
る許容度」が有効に緩和される。請求項１５〜１８の任
意の１に記載の走査結像レンズにおいては、被走査面側
のレンズの、光偏向器側のレンズ面の偏向面内の非円弧
形状を光軸に関して対称的とし、該レンズ面における副
走査断面内の曲率中心の主走査対応方向の変化を光軸に
関して対称的とし、被走査面側のレンズ面も、偏向面内
において光軸に関して対称的であるようにすることがで
きる（請求項１９）。被走査面側のレンズは、光偏向器
側に特殊な面形状を持つレンズであるが、請求項１９で
は、レンズ面の形状が光軸対称となるので、レンズの作
製（成形で製造する場合は、金型の作製）が容易にな
る。先に挙げた特開平６−２３０３０８号公報開示の発
明における特殊面は、光軸に関して非対称であるので、
このような面を持つレンズの作製は必ずしも容易ではな
い。

【００１６】請求項２０記載の光走査装置は、主走査対
応方向に長い線像に結像された光束を、上記線像の結像
位置近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的
に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより被走査面
上に光スポットとして集光せしめて上記被走査面の等速
的な光走査を行なう光走査装置であって、走査結像レン
ズとして請求項１５〜１９の任意の１に記載の走査結像
レンズを用いることを特徴とする。また、請求項２１記
載の光走査装置は、主走査対応方向に長い線像に結像さ
れた光束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持
つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走
査結像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光
せしめて上記被走査面の等速的な光走査を行なう光走査
装置であって、光偏向器は、回転多面鏡や回転２面鏡の
ように、偏向反射面から離れた回転軸を有するものであ
り、走査結像レンズとして請求項１９記載の走査結像レ
ンズを用い、光偏向器における「サグ」の影響を補正す
るために、走査結像レンズを構成する各レンズに偏向面
内においてティルト角を与えたことを特徴とする。特開
平６−２３０３０８号公報開示の発明では、走査結像レ
ンズ内に「光軸に関して非対称な特殊形状の面」を含め
ることにより、サグの影響を補正しているが、請求項２
１記載の光走査装置に用いられる走査結像レンズでは、
２枚のレンズは共に、レンズ面が主走査対応方向におい
て光軸対称であるが、後述の実施例から明らかなよう
に、各レンズにティルト角を与えることにより、像面湾
曲や等速化機能に対するサグの影響を十分に補正するこ
とが可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は請求項６，７，８記載の光
走査装置の実施の１形態を略示している。「光源」であ
る半導体レーザ１から放射されたレーザ光束は、カップ
リングレンズ２によりカップリングされ、シリンダレン
ズ３により副走査対応方向（図面に直交する方向）にの
み集光されつつミラー４により反射され、光偏向器５の
偏向反射面５Ａ近傍の位置に「主走査対応方向（図面に
平行な方向）に長い線像」に結像する。なお、この実施
の形態においては、カップリングレンズ２によりカップ
リングされたレーザ光束は「平行光束」となる。ミラー
４は、半導体レーザ１から偏向反射面５に到る光学系の
レイアウト次第で省略してもよく、シリンダレンズ３は
「凹シリンダミラー」で代替してもよい。この実施の形
態において、光偏向器５は「回転多面鏡」で、その回転
軸５Ｂは偏向反射面５Ａと離れており、従って、この形
態においては偏向反射面５Ａの回転に伴う偏向反射面５
Ａと線像の結像位置のずれ、所謂「サグ」が発生する。
偏向反射面５Ａによる反射光束は偏向反射面５の等速的
な回転に従い、等角速度的に偏向し、偏向光束となって
レンズ６、レンズ７を透過する。レンズ６とレンズ７は
「走査結像レンズ」を構成する。走査結像レンズを透過
した偏向光束は被走査面８に向かって集光し、被走査面
８上に形成される光スポットにより、被走査面８が等速
的に走査される。被走査面８の位置には通常「光導電性
の感光体」が配備されるので、光スポットは実体的には
感光体を光走査する。

【００１８】走査結像レンズを構成する２枚のレンズ
６，７のうち、光偏向器５側のレンズ６は「光偏向器の
側に凹面を向けた正メニスカスレンズ」である。被走査
面８側に配備されるレンズ７は、光偏向器側のレンズ面
（第３面）が、「偏向面内において非円弧形状を有し、
且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主
走査対応方向に連ねた曲率中心線が、偏向面内において
上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上記副走
査断面内における曲率半径が主走査対応方向に変化して
いる面」である。レンズ７の光偏向器側の面の形状を図
２を参照して説明する。なお、後述するように、レンズ
６，７には偏向面内におけるティルト角が与えられてい
るが、図２に即しての説明においては、ティルト角を０
とした状態を想定して説明する。このとき、主走査対応
方向および副走査対応方向は何れもレンズ７の光軸に直
交する。図２において、Ｙ軸を主走査対応方向に取る。
Ｘ軸はレンズ７の光軸方向であり、Ｘ軸の正の方向（図
で右の方向）は光偏向器側である。ＸＹ面が「偏向面」
である。図２（ａ）において、Ｘ（Ｙ）は、偏向面内に
おけるレンズ７の当該レンズ面の形状であり「非円弧形
状」である。図２（ａ）において、ｒ（η）は、主走査
対応方向（Ｙ方向）における位置座標：ηにおける「副
走査断面内の曲率半径」を表している。曲率半径：ｒ
（η）は位置座標：ηに応じて変化し、位置：ηにおけ
る「副走査断面内の曲率中心」を主走査対応方向へ連ね
た曲率中心線Ｌは、「偏向面内において非円弧形状：Ｘ
(Ｙ)とは異なる曲線」である。このような面形状を以下
「特殊トーリック面」と呼ぶ。図２（ｂ）は、位置：η
＝０と、任意の位置：ηとにおける副走査断面内におけ
る曲率半径の差の絶対値：｜ｒ(η)｜−｜ｒ(０)｜が主
走査対応方向にどのように変化するかを示している。レ
ンズ７の、被走査面８側の面は偏向面内において円弧形
状であり、レンズ７は「偏向面内における屈折力が負」
である。図１に戻ると、レンズ６，７には、サグの影響
を有効に軽減するために、偏向面内においてティルト
角：α₆，α₇がそれぞれ与えられている。

【００１９】従って、図１に示す実施の形態は、主走査
対応方向に長い線像に結像された光束を、線像の結像位
置近傍に偏向反射面５Ａを持つ光偏向器５により等角速
度的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズ６，７によ
り被走査面８上に光スポットとして集光せしめて被走査
面８の等速的な光走査を行なう光走査装置であり（請求
項６）、光源１からの光束をカップリングレンズ２によ
り平行光束とし、この平行光束を線像結像光学系３によ
り偏向反射面５Ａ近傍に、主走査対応方向に長い線像と
して結像させる（請求項７）。そして、光偏向器５は
「回転多面鏡」であり、サグの影響を軽減させるため
に、走査結像レンズの各レンズ６，７が、偏向面内でテ
ィルト角：α₆，α₇を与えられている（請求項８）。ま
た、走査結像レンズは、上記光走査装置における走査結
像レンズであって、２枚のレンズ６，７により構成さ
れ、光偏向器５側のレンズ６は、光偏向器側に凹面を向
けた正メニスカスレンズで、両面が共軸非球面形状であ
り、被走査面８側のレンズ７は、少なくとも１面が、偏
向面内において非円弧形状（図２（ａ）のＸ(Ｙ)）を有
し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心
を主走査対応方向に連ねた曲率中心線（図２（ａ）の
Ｌ）が、偏向面内において非円弧形状：Ｘ(Ｙ)とは異な
る曲線となるように、副走査断面内における曲率半径を
主走査対応方向に変化させたものである（請求項１，
２）。そして、レンズ７の、被走査面８側のレンズ面は
「偏向面内において円弧形状」であり（請求項３）、レ
ンズ７は、偏向面内における屈折力が負である（請求項
４）。さらに、レンズ７における光偏向器側の面におけ
る、副走査断面内における曲率半径の上記曲率半径の絶
対値：｜ｒ(η)｜は、図２（ｂ）に示すように、主走査
対応方向（Ｙ方向）において光軸（Ｘ軸）を離れるに従
い、｜ｒ(０)｜から、極大値に向かって滑らか且つ単調
に増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い
滑らか且つ単調に減少するように定められている（請求
項５）。

【００２０】図４は、請求項１３，１４記載の光走査装
置の実施の１形態を略示している。繁雑を避けるため、
混同の虞れが無いと思われるものについては図１に於け
ると同じ符号を用いた。「光源」である半導体レーザ１
から「回転多面鏡」である光偏向器５に至る部分および
被走査面８は、図１に示す実施の形態と同様である。カ
ップリングレンズ２によりカップリングされたレーザ光
束は、この実施の形態においても「平行光束」となる
が、勿論、カップリングされた光束は走査結像レンズ次
第で「弱い発散性もしくは弱い集束性の光束」となって
もよい。ミラー４は、半導体レーザ１から偏向反射面５
に到る光学系のレイアウト次第で省略してもよく、シリ
ンダレンズ３は「凹シリンダミラー」で代替してもよ
い。偏向反射面５Ａによる反射光束は偏向反射面５の等
速的な回転に従い、等角速度的に偏向し、偏向光束とな
ってレンズ６Ａ、レンズ７Ａを透過する。レンズ６Ａと
レンズ７Ａは「走査結像レンズ」を構成する。走査結像
レンズを透過した偏向光束は被走査面８に向かって集光
し、被走査面８上に形成される光スポットにより、被走
査面８が等速的に走査される。勿論、光スポットは実体
的には感光体を光走査する。

【００２１】走査結像レンズを構成する２枚のレンズ６
Ａ，７Ａのうち、光偏向器５側のレンズ６Ａは「光偏向
器の側に凹面を向けた正メニスカスレンズ」である。被
走査面８側に配備されるレンズ７Ａは、被走査面側のレ
ンズ面（第４面）が「偏向面内において非円弧形状を有
し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心
を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、偏向面内にお
いて上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上記
副走査断面内における曲率半径が主走査対応方向に変化
している面」であり、この面形状は「図２に即して説明
した特殊トーリック面」である。図４の実施の形態で
は、レンズ６Ａ，７Ａには、偏向面内におけるティルト
角やシフトが与えられていないが、ティルト各やシフト
を与えてもよいことは言うまでもない。レンズ７Ａの、
光偏向器５側の面は「偏向面内において円弧形状」であ
り、レンズ７Ａは「偏向面内における屈折力が負」であ
る。従って、図４に示す実施の形態は、主走査対応方向
に長い線像に結像された光束を、線像の結像位置近傍に
偏向反射面５Ａを持つ光偏向器５により等角速度的に偏
向させ、偏向光束を走査結像レンズ６Ａ，７Ａにより被
走査面８上に光スポットとして集光せしめて被走査面８
の等速的な光走査を行なう光走査装置であり（請求項１
３）、光源１からの光束をカップリングレンズ２により
平行光束とし、この平行光束を線像結像光学系３により
偏向反射面５Ａ近傍に、主走査対応方向に長い線像とし
て結像させる（請求項１４）。

【００２２】また、走査結像レンズは、上記光走査装置
における走査結像レンズであって、２枚のレンズ６Ａ，
７Ａにより構成され、光偏向器５側のレンズ６Ａは、光
偏向器側に凹面を向けた正メニスカスレンズで、両面が
共軸非球面形状であり、被走査面８側のレンズ７は、被
走査面側のレンズ面が、偏向面内において非円弧形状
（図２（ａ）のＸ(Ｙ)）を有し、且つ、該レンズ面にお
ける副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた
曲率中心線（図２（ａ）のＬ）が、偏向面内において非
円弧形状：Ｘ(Ｙ)とは異なる曲線となるように、副走査
断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させた
ものである（請求項９）。そして、レンズ７Ａの、光偏
向器５側のレンズ面は「偏向面内において円弧形状」で
あり（請求項１０）、レンズ７Ａは、偏向面内における
屈折力が負である（請求項１１）。さらに、レンズ７に
おける被走査面側のレンズ面における、副走査断面内に
おける曲率半径の上記曲率半径の絶対値：｜ｒ(η)｜
は、図２(ｂ)のものと同様に、主走査対応方向（Ｙ方
向）において光軸（Ｘ軸）を離れるに従い、｜ｒ(０)｜
から、極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、極大
位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単調
に減少するように定められている（請求項１２）。

【００２３】

【実施例】以下に、図１，４に示した実施の形態の実施
例を示す。以下に示す実施例１，２とも、半導体レーザ
１から光偏向器５に至る光路上の光学系を「第１群」、
光偏向器５から被走査面８に至る光路上の光学系を「第
２群」とする。半導体レーザ１のカバーガラス、偏向反
射面、各レンズのレンズ面の曲率半径(円弧形状でない
ものについては近軸曲率半径)を主走査対応方向に関し
てＲm、副走査対応法方向に関してＲsとし、光軸上の間
隔をDL、材質の屈折率をＮとする。「長さの次元」を有
する量は「ｍｍ」単位とする。

【００２４】最初に挙げる実施例１は、図１の実施の形
態に関する具体的な実施例である。

【００２５】光源としての半導体レーザ１として発光波
長：６７０ｎｍのものを用い、光偏向器５としては、偏
向反射面数：６、偏向反射面の内接円半径：２５ｍｍの
回転多面鏡を用いた。光路折り曲げ用のミラー４の側か
ら光偏向器５に入射する光束の入射方向と（ティルト
角：α₆＝α₇≡０としたときの）走査結像光学系のレン
ズ６，７の光軸とが成す角は６０度である。また、走査
結像レンズのレンズ６の画角は、±４２度である。

【００２６】 実施例１ 第１群データ： 面番号 Ｒm Ｒs DL Ｎ ０ 0.50 発光部 １ ∞ ∞ 0.30 1.514 カバーガラス ２ ∞ ∞ 10.00 ３ ∞ ∞ 2.80 1.681 カップリングレンズ ４ -8.414 -8.414 20.00 ５ ∞ 48.00 3.00 1.514 シリンドリカルレンズ ６ ∞ ∞ 91.4 Ｄ＝９１．４は、シリンドリカルレンズの射出側面から
光偏向器の偏向反射面（線像の結像位置）に至る距離で
ある。

【００２７】カップリングレンズの射出側面（上記面番
号：４）は「共軸非球面」であり、カップリングされた
光束は「実質的な平行光束」となる。該共軸非球面は、
前記（１）式において、近軸曲率半径：Ｒ（＝Ｒm＝Ｒ
s）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する４次、６次、８次、１
０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが以下の値を持つ。 Ｒ＝−８．４１４，Ｋ＝−０．０２１，Ａ＝ １．２３
Ｅ−４，Ｂ＝ １．３６Ｅ−６，Ｃ＝ １．２４Ｅ−
８，Ｄ＝ １．５４Ｅ−１０ なお「Ｅ−４」等は「べき乗」を示す。例えば上記「Ｅ
−４」は「１０~⁴」を意味し、この値がその直前の数値
に掛かる。

【００２８】第２群において、「α」は前述の「ティル
ト角（時計回りを「正」とし、単位は「度」とする）」
を表す。 第２群データ： 面番号 Ｒm Ｒs DL Ｎ α ０ ∞ ∞ 52.71 − 偏向反射面 １ -312.6 -312.6 31.40 1.527 -0.04 レンズ６ ２ -82.95 -82.95 78.0 ３ -500.00 -47.85 3.50 1.527 +0.26 レンズ７ ４ -700.00 -23.38 Ｄ＝５２．７１は、偏向反射面からレンズ６の入射側面
までの距離である。

【００２９】レンズ６の両面（上記面番号１，２）は
「共軸非球面」、レンズ７の射出側面（上記面番号：
４）は「ノーマルトロイダル面」である。即ち、面番号
４のレンズ面は偏向面内の形状が「円弧形状」である。
レンズ６の入射側面：前記（１）式において、近軸曲率
半径：Ｒ（＝Ｒm＝Ｒs）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する４
次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は、以下の値を持つ。 Ｒ＝−３１２．６，Ｋ＝ ２．６６７，Ａ＝ １．７９
Ｅ−７，Ｂ＝−１．０８Ｅ−１２，Ｃ＝−３．１８Ｅ−
１４，Ｄ＝ ３．７４Ｅ−１８ レンズ６の射出側面：前記（１）式において、近軸曲率
半径：Ｒ（＝Ｒm＝Ｒs）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する４
次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は、以下の値を持つ。 Ｒ＝−８２．９５，Ｋ＝ ０．０２，Ａ＝ ２．５０Ｅ
−７，Ｂ＝９．６１Ｅ−１２，Ｃ＝４．５４Ｅ−１５，
Ｄ＝−３．０３Ｅ−１８ このように特定されるレンズ６の両レンズ面の形状は
「光軸を離れて周辺にいくに従い曲率半径が小さくな
る」ような形状である。

【００３０】レンズ７の入射側面は、偏向面内において
「非円弧形状」であり、上記ティルト角：α₇＝０の状
態において、副走査断面内の曲率：Ｃs(Ｙ)は、 Ｃs(Ｙ)＝｛１／Ｒs(０)｝＋Σｃ_j・Ｙ＊＊ｊ(ｊ＝１，２，３，．．)（２） において、Ｒs(０)，ｃ_jを与えて特定される。主走査対
応方向の位置：Ｙにおける副走査断面内の曲率半径は
「１／Ｃs(Ｙ)」である。「Ｙ＊＊ｊ」はＹのｊ乗を表
す。

【００３１】上記非円弧形状は前記（１）式で表現さ
れ、近軸曲率半径：Ｒ（＝Ｒm）、円錐定数：Ｋ、Ｙに
関する４次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは、以下の値を持つ。 Ｒ＝−５００．００，Ｋ＝−７１．７３，Ａ＝ ４．３
３Ｅ−８，Ｂ＝−５．９７Ｅ−１３，Ｃ＝−１．２８Ｅ
−１６，Ｄ＝５．７３Ｅ−２１ 偏向面内におけるこの非円弧形状は、光軸近傍では光偏
向器側に凹で、光軸を離れた周辺部分では光偏向器側に
凸となる滑らかな曲線である。また、上記（２）式にお
ける、Ｒs(０)，ｃ_jは以下の値を持つ。 Ｒs(０)（＝Ｒ）＝−４７．８５，ｂ₂＝ １．５９Ｅ−
３，ｂ₄＝−２．３２Ｅ−７，ｂ₆＝ １．６０Ｅ−１
１，ｂ₈＝−５．６１Ｅ−１６，ｂ₁₀＝ ２．１８Ｅ−
２０，ｂ₁₂＝−１．２５Ｅ−２４ Ｙの奇数次に関する係数は全て０であり、従って、レン
ズ７の入射側面に関する（２）式はＹ方向に関して光軸
対称である。

【００３２】上記の如く決定された「Ｃs(Ｙ)」に基づ
き、曲率半径の絶対値を求めて見ると、絶対値は、図２
（ｂ）に示したように「主走査対応方向において光軸を
離れるに従い、極大値に向かって滑らか且つ単調に増加
し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか
且つ単調に減少する」ように変化する。上述の如く、レ
ンズ７の射出側面は「ノーマルトロイダル面」であるか
ら、以上により、走査結像レンズを含め光学系の配置が
全て決定されたことになる。実施例に関する像面湾曲の
図と等速化特性を図３に示す。図３（ａ）に示す像面湾
曲の図において、破線は「主走査対応方向の像面湾
曲」、実線は「副走査方向の像面湾曲」を示す。これら
主・副走査方向の像面湾曲は、何れも、絶対値で１ｍｍ
以下であり極めて良好である。図３（ｂ）において破線
は「ｆθ特性」、実線は「リニアリティ」を示してい
る。これらの図において縦座標における「Ｙ」は、主走
査対応方向の座標ではなく「光スポットの像高」を表し
ている。像面湾曲や等速化特性は、光スポットの像高の
プラス側とマイナス側とで非対称的であるが、これは前
述の「サグ」の影響によるものである。前記ティルト
角：α₆，α₇を共に０とすると、像面湾曲や等速化特性
の非対称性がもっと顕著に現われて、光スポットの像高
のプラス側あるいはマイナス側で像面湾曲や等速化特性
が劣化するが、上記のようにティルト角を与えたことに
より、像面湾曲・等速化特性とも、光スポットの像高の
プラス側およびマイナス側で良好に補正されているので
ある。

【００３３】即ち、実施例１に示された走査結像レンズ
は、２枚のレンズにより構成され、光偏向器側のレンズ
は、光偏向器側に凹面を向けた正メニスカスレンズで、
両面が共軸非球面形状で、両面とも、光軸を離れて周辺
にいくに従い、曲率半径が小さくなるものであり、被走
査面側のレンズは、光偏向器側の面が、偏向面内におい
て非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査
断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線
が、偏向面内において上記非円弧形状とは異なる曲線と
なるように、副走査断面内における曲率半径を主走査対
応方向に変化させた面であり、偏向面内における非円弧
形状は、光軸近傍では光偏向器側に凹で、光軸を離れた
周辺部分では光偏向器側に凸となる滑らかな曲線である
（請求項１５）。また、被走査面側のレンズの、被走査
面側のレンズ面は、偏向面内において円弧形状を有し
（請求項１６）、被走査面側のレンズは、偏向面内にお
ける屈折力が負であり（請求項１７）、被走査面側のレ
ンズの、光偏向器側のレンズ面の、副走査断面内の曲率
半径の絶対値は、主走査対応方向において光軸を離れる
に従い、極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、極
大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単
調に減少するように定められており（請求項１８）、被
走査面側のレンズの、光偏向器側のレンズ面の偏向面内
の非円弧形状が光軸に関して対称的で、該レンズ面にお
ける副走査断面内の曲率中心の主走査対応方向の変化
が、光軸に関して対称的であり、被走査面側のレンズ面
も、偏向面内において光軸に関して対称的である（請求
項１９）。そして、光偏向器は偏向反射面から離れた回
転軸を有するものであり、走査結像レンズを構成する各
レンズには、サグの影響を補正するために、偏向面内に
おいてティルト角が与えられている（請求項２０，２
１）。

【００３４】次に挙げる実施例２は図４に示す実施の形
態に関する具体的な実施例である。光源としての半導体
レーザ１として発光波長：６５５ｎｍのものを用い、光
偏向器５としては、偏向反射面数：５、偏向反射面の内
接円半径：１３ｍｍの回転多面鏡を用いた。光路折り曲
げ用のミラー４の側から光偏向器５に入射する光束の入
射方向と走査結像光学系のレンズ６Ａ，７Ａの光軸とが
成す角は６０度である。レンズ６Ａの画角は±４２度で
ある。 実施例２ 第１群データ： 面番号 Ｒm Ｒs DL Ｎ ０ 0.50 発光部 １ ∞ ∞ 0.30 1.514 カバーガラス ２ ∞ ∞ 12.00 ３ 52.583 52.583 3.80 1.514 カップリングレンズ ４ -8.71 -8.71 38.04 ５ ∞ 48.00 3.00 1.514 シリンドリカルレンズ ６ ∞ ∞ 91.3 Ｄ＝９１．３は、シリンドリカルレンズの射出側面から
光偏向器の偏向反射面（線像の結像位置）に至る距離で
ある。

【００３５】カップリングレンズの両面（上記面番号：
３，４）は「共軸非球面」であり、カップリングされた
光束は「実質的な平行光束」となる。これら共軸非球面
は、前記（１）式において近軸曲率半径：Ｒ（＝Ｒm＝
Ｒs）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する４次、６次、８次、
１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを与えることによ
り特定される。 カップリングレンズの入射側面：Ｒ＝５２．５８３，Ｋ
＝１５７．６８６，Ａ＝−１．８０Ｅ−４，Ｂ＝−４．
１３Ｅ−６，Ｃ＝ ２．３４Ｅ−７，Ｄ＝−３．５９Ｅ
−８ カップリングレンズの射出側面： Ｒ＝−８．７１，Ｋ＝−０．３１，Ａ＝ ５．９２Ｅ−
５，Ｂ＝ ２．５０Ｅ−７，Ｃ＝ １．２０Ｅ−７，Ｄ
＝−５．６３Ｅ−９ 。

【００３６】 第２群データ： 面番号 Ｒm Ｒs DL Ｎ α ０ ∞ ∞ 52.35 − 偏向反射面 １ -312.6 -312.6 31.40 1.527 -0.04 レンズ６ ２ -82.95 -82.95 78.0 ３ -550.00 -45.00 8.00 1.527 +0.26 レンズ７ ４ -1000.0 -23.38 Ｄ＝５２．３５は、偏向反射面からレンズ６の入射側面
までの距離である。

【００３７】レンズ６Ａの両面（上記面番号１，２）は
「共軸非球面」、レンズ７Ａの入射側面（上記面番号：
３）は「ノーマルトロイダル面」である。即ち、面番号
３のレンズ面は偏向面内の形状が「円弧形状」である。
レンズ６Ａの入射側面：前記（１）式において、近軸曲
率半径：Ｒ（＝Ｒm＝Ｒs）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する
４次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは、以下の値を持つ。 Ｒ＝−３１２．６，Ｋ＝ ２．６６７，Ａ＝ １．７９
Ｅ−７，Ｂ＝−１．０８Ｅ−１２，Ｃ＝−３．１８Ｅ−
１４，Ｄ＝ ３．７４Ｅ−１８ レンズ６Ａの射出側面：前記（１）式において、近軸曲
率半径：Ｒ（＝Ｒm＝Ｒs）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する
４次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは、以下の値を持つ。 Ｒ＝−８２．９５，Ｋ＝ ０．０２，Ａ＝ ２．５０Ｅ
−７，Ｂ＝９．６１Ｅ−１２，Ｃ＝４．５４Ｅ−１５，
Ｄ＝−３．０３Ｅ−１８ 。

【００３８】レンズ７Ａの射出側面（面番号４）は、偏
向面内において「非円弧形状」であり、副走査断面内の
曲率：Ｃs(Ｙ)は、前記（２）式において、Ｒs(０)，ｃ
_jを与えて特定される。主走査対応方向の位置：Ｙにお
ける副走査断面内の曲率半径は「１／Ｃs(Ｙ)」であ
る。

【００３９】上記「非円弧形状」は前記（１）式で表現
され、近軸曲率半径：Ｒ（＝Ｒm）、円錐定数：Ｋ、Ｙ
に関する４次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは、以下の値を持つ。 Ｒ＝−１０００．００，Ｋ＝ ２５．８１，Ａ＝−８．
２０Ｅ−８，Ｂ＝ １．１１Ｅ−１２，Ｃ＝ ２．２２
Ｅ−１６，Ｄ＝−１．００Ｅ−２０ また、上記（２）式における、Ｒs(０)，ｃ_jは以下の値
を持つ。 Ｒs(０)（＝Ｒ）＝−４５．０，ｂ₂＝ ３．４７Ｅ−
６，ｂ₄＝−７．３４Ｅ−８，ｂ₆＝ １．４１Ｅ−１
１，ｂ₈＝−６．４０Ｅ−１６，ｂ₁₀＝ ３．７１Ｅ−
２０，ｂ₁₂＝−４．０２Ｅ−２４ Ｙの奇数次に関する係数は全て０で、レンズ７Ａの射出
側面に関する（２）式はＹ方向に関して光軸対称であ
る。

【００４０】上記の如く決定された「Ｃs(Ｙ)」に基づ
き、曲率半径の絶対値を求めて見ると、絶対値は、図２
（ｂ）の例と同様に「主走査対応方向において光軸を離
れるに従い、極大値に向かって滑らか且つ単調に増加
し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか
且つ単調に減少する」ように変化する。上述の如く、レ
ンズ７の入射側面は「ノーマルトロイダル面」であるか
ら、以上により、走査結像レンズを含め光学系の配置が
全て決定されたことになる。実施例に関する像面湾曲の
図と等速化特性を図３に倣って図５（ａ）に示す。像面
湾曲・等速化特性ともに良好である。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば走査結像レンズおよび光走査装置を実現できる。この
発明の走査結像レンズでは、光偏向器側のレンズはメニ
スカスレンズであるので、中央と周辺部、特に主走査対
応方向における中央部と周辺部との肉厚差を有効に軽減
する「均肉化」が可能であり、これをプラスチック等の
樹脂で成形加工により作製する際の「ヒケやウネリ」と
いった変形を有効に防止できる。また、光偏向器側のレ
ンズは、凹面を光偏向器側に向けて配備されるので、主
走査対応方向の中央部と周辺部で入射側レンズ面への偏
向の起点からの距離の変化が小さく、従って「副走査対
応方向の横倍率の差」を少なくできる。

【００４２】また、走査結像レンズは、偏向面内での形
状は、少なくとも３面が「非円弧形状」であるから、こ
の非円弧形状を最適化することにより、主走査方向の像
面湾曲や等速化特性を良好に補正することが可能とな
り、光軸に平行で偏向面に直交する面内での形状におい
て、２面が非円弧形状であり、被走査面側のレンズの少
なくとも１面において副走査断面内の曲率半径を主走査
対応方向に変化させるので、主走査方向の像面湾曲や等
速化特性用に最適化された上記非円弧形状に応じて、上
記曲率半径の変化を最適化することにより、副走査方向
の像面湾曲を有効に補正することができる。また、請求
項４，１１，１７記載の走査結像レンズでは、被走査面
側のレンズは偏向面内における屈折力が負で、光偏向器
側のレンズは正メニスカスレンズであるので、偏向面内
における走査結像レンズの屈折力の組合せが「正・負」
の組合せとなり、走査結像レンズを構成する２枚のレン
ズを共にプラスチックレンズとして構成した場合、温・
湿度変化の影響が各レンズで互いに打ち消すように作用
し、走査結像レンズとしては温・湿度変化の影響を受け
にくい。また、請求項５，１２，１８記載の走査結像レ
ンズでは、被走査面側のレンズの「偏向面内において非
円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面
内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、
偏向面内において上記非円弧形状と異なる曲線となるよ
うに、副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向
に変化させたレンズ面（特殊トーリック面）」の上記曲
率半径の絶対値が「主走査対応方向において光軸を離れ
るに従い極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、極
大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単
調に減少する」ように定められるので、被走査面側のレ
ンズの光走査装置への「組付けの公差に対する許容度」
が有効に緩和される。この発明の光走査装置は、上記の
如き走査結像レンズを用いることにより、主・副走査方
向の像面湾曲や等速特性の良好な光走査が可能である。
請求項８，２１記載の光走査装置は、光偏向器として回
転多面鏡を用いる場合のサグの影響を有効に軽減させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の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】走査結像レンズの、被走査面側レンズのレンズ
面形状を説明するための図である。

【図３】実施例１に関する像面湾曲および等速化特性の
図である。

【図４】この発明の光走査装置の実施の別形態を説明す
るための図である。

【図５】実施例２に関する像面湾曲および等速化特性の
図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ（光源） ２ カップリングレンズ ３ シリンドリカルレンズ ５ 光偏向器 ６，７，６Ａ，７Ａ 走査結像レンズ ８被走査面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H045 AA01 CA04 CA34 CA55 CA68 CB15 CB22 2H087 KA08 KA19 LA22 LA25 PA01 PA02 PA17 PB01 PB02 QA01 QA02 QA03 QA07 QA12 QA13 QA14 QA22 QA33 QA34 QA37 QA41 RA05 RA07 RA08 RA13 RA42 UA01

Claims (21)

【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された光
   束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光偏
   向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像
   レンズにより被走査面上に光スポットとして集光せしめ
   て上記被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置に
   おける走査結像レンズであって、 ２枚のレンズにより構成され、 光偏向器側のレンズは、光偏向器側に凹面を向けた正メ
   ニスカスレンズで、両面が共軸非球面形状であり、 被走査面側のレンズは、少なくとも１面が、偏向面内に
   おいて非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副
   走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中
   心線が、偏向面内において上記非円弧形状とは異なる曲
   線となるように、上記副走査断面内における曲率半径を
   主走査対応方向に変化させた面であることを特徴とする
   走査結像レンズ。
2. 【請求項２】請求項１記載の走査結像レンズにおいて、 被走査面側のレンズの、偏向面内において非円弧形状を
   有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中
   心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、偏向面内に
   おいて上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上
   記副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変
   化させたレンズ面が、光偏向器側のレンズ面であること
   を特徴とする走査結像レンズ。
3. 【請求項３】請求項２記載の走査結像レンズにおいて、 被走査面側のレンズの、被走査面側のレンズ面は、偏向
   面内において円弧形状を有することを特徴とする走査結
   像レンズ。
4. 【請求項４】請求項１または２または３記載の走査結像
   レンズにおいて、 被走査面側のレンズは、偏向面内における屈折力が負で
   あることを特徴とする走査結像レンズ。
5. 【請求項５】請求項１または２または３または４記載の
   走査結像レンズにおいて、 被走査面側のレンズの、偏向面内において非円弧形状を
   有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中
   心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、偏向面内に
   おいて上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上
   記副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変
   化させたレンズ面の上記曲率半径の絶対値が、主走査対
   応方向において光軸を離れるに従い、極大値に向かって
   滑らか且つ単調に増加し、極大位置を超えたのち、光軸
   を離れるに従い滑らか且つ単調に減少するように定めら
   れていることを特徴とする走査結像レンズ。
6. 【請求項６】主走査対応方向に長い線像に結像された光
   束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光偏
   向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像
   レンズにより被走査面上に光スポットとして集光せしめ
   て上記被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置で
   あって、 走査結像レンズとして請求項１〜５の任意の１に記載の
   走査結像レンズを用いることを特徴とする光走査装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の光走査装置において、 光源からの光束をカップリングレンズにより平行光束と
   し、この平行光束を線像結像光学系により偏向反射面近
   傍に、主走査対応方向に長い線像として結像させること
   を特徴とする光走査装置。
8. 【請求項８】請求項６または７記載の光走査装置におい
   て、 光偏向器が回転多面鏡であり、サグの影響を軽減させる
   ために、走査結像レンズの各レンズが、偏向面内でティ
   ルト角を与えられていることを特徴とする光走査装置。
9. 【請求項９】主走査対応方向に長い線像に結像された光
   束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光偏
   向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像
   レンズにより被走査面上に光スポットとして集光せしめ
   て上記被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置に
   おける走査結像レンズであって、 ２枚のレンズにより構成され、 光偏向器側のレンズは、光偏向器側に凹面を向けた正メ
   ニスカスレンズで、両面が共軸非球面形状であり、 被走査面側のレンズは、被走査面側の面が、偏向面内に
   おいて非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副
   走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中
   心線が、偏向面内において上記非円弧形状とは異なる曲
   線となるように、上記副走査断面内における曲率半径を
   主走査対応方向に変化させた面であることを特徴とする
   走査結像レンズ。
10. 【請求項１０】請求項９記載の走査結像レンズにおい
    て、 被走査面側のレンズの、光偏向器側のレンズ面は、偏向
    面内において円弧形状を有することを特徴とする走査結
    像レンズ。
11. 【請求項１１】請求項９または１０記載の走査結像レン
    ズにおいて、 被走査面側のレンズは、偏向面内における屈折力が負で
    あることを特徴とする走査結像レンズ。
12. 【請求項１２】請求項９または１０または１１記載の走
    査結像レンズにおいて、 被走査面側のレンズの、被走査面側のレンズ面の上記曲
    率半径の絶対値が、主走査対応方向において光軸を離れ
    るに従い、極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、
    極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ
    単調に減少するように定められていることを特徴とする
    走査結像レンズ。
13. 【請求項１３】主走査対応方向に長い線像に結像された
    光束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光
    偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結
    像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光せし
    めて上記被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置
    であって、 走査結像レンズとして請求項９〜１２の任意の１に記載
    の走査結像レンズを用いることを特徴とする光走査装
    置。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の光走査装置において、 光源からの光束をカップリングレンズにより平行光束と
    し、この平行光束を線像結像光学系により偏向反射面近
    傍に、主走査対応方向に長い線像として結像させること
    を特徴とする光走査装置。
15. 【請求項１５】主走査対応方向に長い線像に結像された
    光束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光
    偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結
    像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光せし
    めて上記被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置
    における走査結像レンズであって、 ２枚のレンズにより構成され、 光偏向器側のレンズは、光偏向器側に凹面を向けた正メ
    ニスカスレンズで、両面が共軸非球面形状で、両面と
    も、光軸を離れて周辺にいくに従い、曲率半径が小さく
    なるものであり、 被走査面側のレンズは、光偏向器側の面が、偏向面内に
    おいて非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副
    走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中
    心線が、偏向面内において上記非円弧形状とは異なる曲
    線となるように、上記副走査断面内における曲率半径を
    主走査対応方向に変化させた面であり、且つ、上記偏向
    面内における非円弧形状は、光軸近傍では光偏向器側に
    凹で、光軸を離れた周辺部分では光偏向器側に凸となる
    滑らかな曲線であることを特徴とする走査結像レンズ。
16. 【請求項１６】請求項１５記載の走査結像レンズにおい
    て、 被走査面側のレンズの、被走査面側のレンズ面は、偏向
    面内において円弧形状を有することを特徴とする走査結
    像レンズ。
17. 【請求項１７】請求項１５または１６記載の走査結像レ
    ンズにおいて、 被走査面側のレンズは、偏向面内における屈折力が負で
    あることを特徴とする走査結像レンズ。
18. 【請求項１８】請求項１５〜１７の任意の１に記載の走
    査結像レンズにおいて、 被走査面側のレンズの、光偏向器側のレンズ面の、副走
    査断面内の曲率半径の絶対値が、主走査対応方向におい
    て光軸を離れるに従い、極大値に向かって滑らか且つ単
    調に増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従
    い滑らか且つ単調に減少するように定められていること
    を特徴とする走査結像レンズ。
19. 【請求項１９】請求項１５〜１８の任意の１に記載の走
    査結像レンズにおいて、 被走査面側のレンズの、光偏向器側のレンズ面の偏向面
    内の非円弧形状が光軸に関して対称的であり、該レンズ
    面における副走査断面内の曲率中心の主走査対応方向の
    変化が、光軸に関して対称的であり、 被走査面側のレンズ面も、偏向面内において光軸に関し
    て対称的であることを特徴とする走査結像レンズ。
20. 【請求項２０】主走査対応方向に長い線像に結像された
    光束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光
    偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結
    像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光せし
    めて上記被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置
    であって、 走査結像レンズとして請求項１５〜１９の任意の１に記
    載の走査結像レンズを用いることを特徴とする光走査装
    置。
21. 【請求項２１】主走査対応方向に長い線像に結像された
    光束を、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光
    偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結
    像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光せし
    めて上記被走査面の等速的な光走査を行なう光走査装置
    であって、 光偏向器は偏向反射面から離れた回転軸を有するもので
    あり、 走査結像レンズとして請求項１９記載の走査結像レンズ
    を用い、光偏向器におけるサグの影響を補正するため
    に、走査結像レンズを構成する各レンズに偏向面内にお
    いてティルト角を与えたことを特徴とする光走査装置。