JP3404204B2 - 光走査用レンズおよび走査結像レンズおよび光走査装置 - Google Patents
光走査用レンズおよび走査結像レンズおよび光走査装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は光走査用レンズお
よび走査結像レンズおよび光走査装置に関する。
よび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に関連して広く知られている。
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に関連して広く知られている。
【０００３】上記「主走査対応方向」は、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に平行的に対応する方向
を言い、上記仮想的な光路上において、副走査方向と平
行的に対応する方向を「副走査対応方向」と言う。
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に平行的に対応する方向
を言い、上記仮想的な光路上において、副走査方向と平
行的に対応する方向を「副走査対応方向」と言う。
【０００４】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面をこの明細書中に
おいて「偏向面」と呼ぶ。また、偏向面に直交する平面
で、走査結像レンズの光軸に平行なものを「偏向直交
面」と呼ぶ。
束の主光線が、偏向に伴い掃引する面をこの明細書中に
おいて「偏向面」と呼ぶ。また、偏向面に直交する平面
で、走査結像レンズの光軸に平行なものを「偏向直交
面」と呼ぶ。
【０００５】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。
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。
【０００６】良好な光走査を実現するには、走査結像レ
ンズが上記共役化機能や等速化機能が良好であることに
加え、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。副走査方向の像面湾曲の補正が
十分でないと、副走査方向の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。
ンズが上記共役化機能や等速化機能が良好であることに
加え、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。副走査方向の像面湾曲の補正が
十分でないと、副走査方向の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。
【０００７】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、偏向直交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（特開平６−２３０３０８号公報、特開平２−４
６４１８号公報）。
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、偏向直交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（特開平６−２３０３０８号公報、特開平２−４
６４１８号公報）。
【０００８】上記公報のうち前者に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、
偏向直交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
状を持つレンズに光軸の傾き（所謂ティルト）やシフト
等の組付け誤差があると、この組付け誤差により副走査
方向の像面湾曲が著しく劣化することになる。
ズは副走査方向の像面湾曲が良好に補正されているが、
偏向直交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
状を持つレンズに光軸の傾き（所謂ティルト）やシフト
等の組付け誤差があると、この組付け誤差により副走査
方向の像面湾曲が著しく劣化することになる。
【０００９】このため上記公報記載の走査結像レンズは
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。
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。
【００１０】上記公報のうち後者に記載された走査結像
レンズでは、偏向角：０と最大偏向角における副走査方
向の曲率半径の差はさほど大きくない。しかし、このレ
ンズの画角は３３度程度と小さいため、光偏向器から被
走査面に到る光軸長が長くなり、光走査装置が大型化し
やすく、これを避けるために折り返しミラーで偏向光束
の光路を屈曲させると、部品点数の増加によるコストア
ップを招来する。
レンズでは、偏向角：０と最大偏向角における副走査方
向の曲率半径の差はさほど大きくない。しかし、このレ
ンズの画角は３３度程度と小さいため、光偏向器から被
走査面に到る光軸長が長くなり、光走査装置が大型化し
やすく、これを避けるために折り返しミラーで偏向光束
の光路を屈曲させると、部品点数の増加によるコストア
ップを招来する。
【００１１】
【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、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、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、光
走査装置のコンパクト性を確保することを課題とする。
情に鑑み、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、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、光
走査装置のコンパクト性を確保することを課題とする。
【００１２】
【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
「複数枚のレンズにより構成される走査結像レンズの一
部を構成するレンズ」である。
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
「複数枚のレンズにより構成される走査結像レンズの一
部を構成するレンズ」である。
【００１３】即ち、光走査用レンズは１枚のレンズであ
って、他の１枚以上のレンズとともに「走査結像レン
ズ」を構成する。
って、他の１枚以上のレンズとともに「走査結像レン
ズ」を構成する。
【００１４】光走査用レンズは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「光偏向器側に
凹面を向けたメニスカスレンズ」である。光偏向器側の
面は「偏向直交面内における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小値に向かっ
て滑らか且つ単調に減少し、極小位置を超えたのち、光
軸を離れるに従い滑らか且つ単調に増加するように定め
られ、且つ、被走査面側の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主走査対応方向に
沿う曲線となる」ように定められる。
（請求項１）。即ち、光走査用レンズは「光偏向器側に
凹面を向けたメニスカスレンズ」である。光偏向器側の
面は「偏向直交面内における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小値に向かっ
て滑らか且つ単調に減少し、極小位置を超えたのち、光
軸を離れるに従い滑らか且つ単調に増加するように定め
られ、且つ、被走査面側の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主走査対応方向に
沿う曲線となる」ように定められる。
【００１５】被走査面側の面は「ノーマルトロイダル
面」である。
面」である。
【００１６】上記「光走査用レンズ」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、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。
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、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。
【００１７】光走査用レンズは、メニスカスレンズの凹
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の「副走査対応方向の横倍率の
差」を少なくできる。
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の「副走査対応方向の横倍率の
差」を少なくできる。
【００１８】請求項１記載の光走査用レンズは、他の１
枚以上のレンズとともに「走査結像レンズ」を構成す
る。この場合、光走査用レンズは、基本的には走査結像
レンズのどの部位に配備されても良い。
枚以上のレンズとともに「走査結像レンズ」を構成す
る。この場合、光走査用レンズは、基本的には走査結像
レンズのどの部位に配備されても良い。
【００１９】請求項２記載の光走査用レンズは「走査結
像レンズを構成する複数のレンズのうちで最も被走査面
側」に配備され、「樹脂で成形加工」される。走査結像
レンズには偏向光束が入射されるので、２枚以上のレン
ズで構成される走査結像レンズの場合、被走査面に近い
レンズほど主走査方向の有効径が大きくなる。プラスチ
ック等の樹脂で容易に成形できる光走査用レンズを最も
被走査面に近い位置に配備することにより、走査結像レ
ンズの製作を容易ならしむることが可能になる。
像レンズを構成する複数のレンズのうちで最も被走査面
側」に配備され、「樹脂で成形加工」される。走査結像
レンズには偏向光束が入射されるので、２枚以上のレン
ズで構成される走査結像レンズの場合、被走査面に近い
レンズほど主走査方向の有効径が大きくなる。プラスチ
ック等の樹脂で容易に成形できる光走査用レンズを最も
被走査面に近い位置に配備することにより、走査結像レ
ンズの製作を容易ならしむることが可能になる。
【００２０】上記請求項１または２記載の光走査用レン
ズにおいて、光偏向器側の面の偏向面内における形状を
「非円弧形状」とすることが出来る（請求項３）。
ズにおいて、光偏向器側の面の偏向面内における形状を
「非円弧形状」とすることが出来る（請求項３）。
【００２１】「非円弧形状」は、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、 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り、この発明においては「光偏
向器の側に向かって凹」である。
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、 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り、この発明においては「光偏
向器の側に向かって凹」である。
【００２２】上記請求項１または２または３記載の光走
査用レンズは、光偏向器側の面の偏向直交面内における
曲率半径の絶対値の、最大値をＲｓｍａｘ、最小値をＲ
ｓｍｉｎ、光軸上の曲率半径の絶対値をＲｓ（０）とす
るとき、これらが条件： （Ｉ） （Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）＜０．１５ を満足することが出来る（請求項４）。
査用レンズは、光偏向器側の面の偏向直交面内における
曲率半径の絶対値の、最大値をＲｓｍａｘ、最小値をＲ
ｓｍｉｎ、光軸上の曲率半径の絶対値をＲｓ（０）とす
るとき、これらが条件： （Ｉ） （Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）＜０．１５ を満足することが出来る（請求項４）。
【００２３】この条件（Ｉ）が満足されると、光走査用
レンズの光偏向器側面の副走査対応方向の曲率半径の主
走査対応方向における変動が小さいため、主走査対応方
向の中央部と周辺部とで上記曲率半径の差が小さく、従
って「光走査用レンズの主走査対応方向におけるシフト
に対する公差の許容度」が大きくなる。
レンズの光偏向器側面の副走査対応方向の曲率半径の主
走査対応方向における変動が小さいため、主走査対応方
向の中央部と周辺部とで上記曲率半径の差が小さく、従
って「光走査用レンズの主走査対応方向におけるシフト
に対する公差の許容度」が大きくなる。
【００２４】請求項５記載の光走査用レンズは、上記請
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「光偏向器側の面における偏向直交面内の曲率
半径の、主走査対応方向における変化が、光軸に関して
非対称的である」ことを特徴とする。
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「光偏向器側の面における偏向直交面内の曲率
半径の、主走査対応方向における変化が、光軸に関して
非対称的である」ことを特徴とする。
【００２５】光偏向器としてポリゴンミラーのような所
謂「サグ（線像の結像位置と偏向反射面とのずれ）」が
生じるものを使用するときには、偏向光束における偏向
の起点が光軸に対して非対称に変動するので、このよう
な場合に、請求項５記載の光走査用レンズを用いること
により、副走査方向の像面湾曲における上記サグの影響
を有効に補正できる。
謂「サグ（線像の結像位置と偏向反射面とのずれ）」が
生じるものを使用するときには、偏向光束における偏向
の起点が光軸に対して非対称に変動するので、このよう
な場合に、請求項５記載の光走査用レンズを用いること
により、副走査方向の像面湾曲における上記サグの影響
を有効に補正できる。
【００２６】請求項６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。
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。
【００２７】２枚のレンズの内の１枚は請求項４または
５記載の光走査用レンズである。光偏向器側のレンズ
は、光偏向器側の面が「共軸非球面（上記式（１）で特
定される非円弧形状を光軸の回りに回転して得られる形
状）」であり、被走査面側の面が「球面」である。
５記載の光走査用レンズである。光偏向器側のレンズ
は、光偏向器側の面が「共軸非球面（上記式（１）で特
定される非円弧形状を光軸の回りに回転して得られる形
状）」であり、被走査面側の面が「球面」である。
【００２８】請求項７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。
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。
【００２９】２枚のレンズの内の１枚が請求項４記載の
光走査用レンズである。光偏向器側のレンズは、光偏向
器側の面が「偏向面内の形状を非円弧形状とし、主走査
対応方向に平行な回転軸を持つ凹の樽型トロイダル面」
であり、被走査面側の面が「ノーマルトロイダル面」で
ある。「樽型トロイダル面」は、偏向面内の形状が前記
（１）式で特定される非円弧形状であり、この非円弧形
状を主走査対応方向に平行で偏向面内において光偏向器
側にある回転軸の回りに回転することにより得られる樽
型の曲面である。
光走査用レンズである。光偏向器側のレンズは、光偏向
器側の面が「偏向面内の形状を非円弧形状とし、主走査
対応方向に平行な回転軸を持つ凹の樽型トロイダル面」
であり、被走査面側の面が「ノーマルトロイダル面」で
ある。「樽型トロイダル面」は、偏向面内の形状が前記
（１）式で特定される非円弧形状であり、この非円弧形
状を主走査対応方向に平行で偏向面内において光偏向器
側にある回転軸の回りに回転することにより得られる樽
型の曲面である。
【００３０】請求項８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」において、複数枚のレン
ズにより構成される走査結像レンズが請求項１または２
または３または４または５記載の光走査用レンズを含む
ことを特徴とする。
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」において、複数枚のレン
ズにより構成される走査結像レンズが請求項１または２
または３または４または５記載の光走査用レンズを含む
ことを特徴とする。
【００３１】請求項９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」において、走査結像レン
ズが請求項６または７記載の走査結像レンズであること
を特徴とする。
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」において、走査結像レン
ズが請求項６または７記載の走査結像レンズであること
を特徴とする。
【００３２】請求項９記載の光走査装置において、光偏
向器をポリゴンミラーとし、走査結像レンズとして請求
項６記載の走査結像レンズを用い、光走査用レンズとし
て請求項５記載の光走査用レンズを用いることが出来る
（請求項１０）。
向器をポリゴンミラーとし、走査結像レンズとして請求
項６記載の走査結像レンズを用い、光走査用レンズとし
て請求項５記載の光走査用レンズを用いることが出来る
（請求項１０）。
【００３３】
【発明の実施の形態】図１は、請求項８，９記載の光走
査装置の実施の１形態を略示している。
査装置の実施の１形態を略示している。
【００３４】光源であるＬＤ１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
偏向器の偏向反射面５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。
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
偏向器の偏向反射面５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。
【００３５】ミラー４は、ＬＤ１から偏向反射面５に到
る光学系のレイアウト次第では省略してもよく、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。
る光学系のレイアウト次第では省略してもよく、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。
【００３６】この実施の形態において、光偏向器は「ホ
ゾ型ミラー」等の回転単面鏡で、その回転軸５Ａを偏向
反射面５内に含んでおり、光源側からの光束の主光線は
回転軸５Ａの位置に入射する。従って、この形態におい
ては偏向反射面５の回転に伴う「サグ」の発生がない。
ゾ型ミラー」等の回転単面鏡で、その回転軸５Ａを偏向
反射面５内に含んでおり、光源側からの光束の主光線は
回転軸５Ａの位置に入射する。従って、この形態におい
ては偏向反射面５の回転に伴う「サグ」の発生がない。
【００３７】偏向反射面５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６，７を透過する。レンズ６，７は「走
査結像レンズ」を構成する。
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６，７を透過する。レンズ６，７は「走
査結像レンズ」を構成する。
【００３８】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、光導電性の感光体等が配備され
るので、光スポットは実体的には感光体を光走査する。
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、光導電性の感光体等が配備され
るので、光スポットは実体的には感光体を光走査する。
【００３９】この実施の形態では、レンズ６，７のう
ち、被走査面８に最も近いレンズ７が光走査用レンズで
ある。光走査用レンズ７は「光偏向器の側に凹面を向け
たメニスカスレンズ」であり、光偏向器側の面は「偏向
直交面内における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小値に向かって滑らか且
つ単調に減少し、極小位置を超えたのち、光軸を離れる
に従い滑らか且つ単調に増加するように定められ、且
つ、上記光偏向器側の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主走査対応方向に沿う
曲線となるように定められ」ている。
ち、被走査面８に最も近いレンズ７が光走査用レンズで
ある。光走査用レンズ７は「光偏向器の側に凹面を向け
たメニスカスレンズ」であり、光偏向器側の面は「偏向
直交面内における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小値に向かって滑らか且
つ単調に減少し、極小位置を超えたのち、光軸を離れる
に従い滑らか且つ単調に増加するように定められ、且
つ、上記光偏向器側の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主走査対応方向に沿う
曲線となるように定められ」ている。
【００４０】この光偏向器側の面の形状を図２を参照し
て説明する。図２（ａ）でＸ軸は「走査結像レンズの光
軸」に合致してとられ、Ｙ軸は主走査対応方向に平行に
とられている。従ってＸＹ平面は「偏向面」である。Ｚ
軸は偏向面に直交する。
て説明する。図２（ａ）でＸ軸は「走査結像レンズの光
軸」に合致してとられ、Ｙ軸は主走査対応方向に平行に
とられている。従ってＸＹ平面は「偏向面」である。Ｚ
軸は偏向面に直交する。
【００４１】図２（ａ）に示す曲線：Ｘ(Ｙ)は、偏向面
内における曲線であり座標原点を通り、光偏向器の側、
即ち図２（ａ）の左方に向かって「凹」である。曲線：
Ｘ(Ｙ)は「円弧形状」もしくは前述の式（１）で特定さ
れる「非円弧形状」である。
内における曲線であり座標原点を通り、光偏向器の側、
即ち図２（ａ）の左方に向かって「凹」である。曲線：
Ｘ(Ｙ)は「円弧形状」もしくは前述の式（１）で特定さ
れる「非円弧形状」である。
【００４２】Ｙ軸方向にＸ軸から距離：Ｙ＝ηだけ離れ
た偏向直交面（ＸＺ面に平行な面）内における曲率半径
を図のようにｒ(η)とすると、光偏向器側の面は、偏向
直交面内における曲率半径：ｒ(η)の絶対値が、主走査
対応方向（Ｙ方向に平行）において光軸（Ｘ軸と合致）
を離れるに従い、極小値に向かって単調且つ滑らかに減
少し、極小位置を超えたのち、光軸を離れるに従い単調
且つ滑らかに増加するように定められ、且つ、光偏向器
側の面の偏向直交面内における曲率中心を連ねた線（図
２（ａ）に鎖線で示す）が偏向面（ＸＹ面）内において
主走査対応方向（Ｙ軸方向）に沿う曲線Ｌとなるように
定められている。
た偏向直交面（ＸＺ面に平行な面）内における曲率半径
を図のようにｒ(η)とすると、光偏向器側の面は、偏向
直交面内における曲率半径：ｒ(η)の絶対値が、主走査
対応方向（Ｙ方向に平行）において光軸（Ｘ軸と合致）
を離れるに従い、極小値に向かって単調且つ滑らかに減
少し、極小位置を超えたのち、光軸を離れるに従い単調
且つ滑らかに増加するように定められ、且つ、光偏向器
側の面の偏向直交面内における曲率中心を連ねた線（図
２（ａ）に鎖線で示す）が偏向面（ＸＹ面）内において
主走査対応方向（Ｙ軸方向）に沿う曲線Ｌとなるように
定められている。
【００４３】偏向直交面内における曲率半径：ｒ(η)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、極小値に向かって単調に且つ滑らかに減少し、極小
位置を超えたのち光軸を離れるに従い単調且つ滑らかに
増加する」ので、図２（ａ）の曲率半径の絶対値：｜ｒ
(Ｙ)｜は、図２（ｂ）に示すようにＹ方向においてＸ軸
を離れるに従い、光軸上の曲率半径の絶対値：ｒｓ
（０）から極小値：ｒｓｍｉｎに向かって単調且つ滑ら
かに減少し、極小位置を超えたのち、Ｘ軸を離れるに従
い単調且つ滑らかに増加する。
絶対値が「主走査対応方向において光軸を離れるに従
い、極小値に向かって単調に且つ滑らかに減少し、極小
位置を超えたのち光軸を離れるに従い単調且つ滑らかに
増加する」ので、図２（ａ）の曲率半径の絶対値：｜ｒ
(Ｙ)｜は、図２（ｂ）に示すようにＹ方向においてＸ軸
を離れるに従い、光軸上の曲率半径の絶対値：ｒｓ
（０）から極小値：ｒｓｍｉｎに向かって単調且つ滑ら
かに減少し、極小位置を超えたのち、Ｘ軸を離れるに従
い単調且つ滑らかに増加する。
【００４４】請求項７に関連した「樽型トロイダル面」
に付き、図３を参照して説明する。図２（ａ）における
と同様、図３においても、Ｘ軸は走査結像レンズの光軸
に合致してとられ、Ｙ軸は主走査対応方向に平行にとら
れている。従ってＸＹ平面は「偏向面」である。Ｚ軸は
偏向面に直交する。
に付き、図３を参照して説明する。図２（ａ）における
と同様、図３においても、Ｘ軸は走査結像レンズの光軸
に合致してとられ、Ｙ軸は主走査対応方向に平行にとら
れている。従ってＸＹ平面は「偏向面」である。Ｚ軸は
偏向面に直交する。
【００４５】図３に示す曲線：Ｘ(Ｙ)は偏向面内におけ
る曲線で座標原点を通り、「円弧形状」もしくは前述の
式（１）で特定される「非円弧形状」である。
る曲線で座標原点を通り、「円弧形状」もしくは前述の
式（１）で特定される「非円弧形状」である。
【００４６】樽型トロイダル面は「曲線：Ｘ(Ｙ)を回転
軸ＡＸの回りに回転して得られる樽型の曲面」である。
回転軸ＡＸは曲線：Ｘ(Ｙ)の左側、即ち光偏向器側にあ
り、形成される樽型トロイダル面は凹面である。
軸ＡＸの回りに回転して得られる樽型の曲面」である。
回転軸ＡＸは曲線：Ｘ(Ｙ)の左側、即ち光偏向器側にあ
り、形成される樽型トロイダル面は凹面である。
【００４７】曲線：Ｘ(Ｙ)上の任意の点のＹ座標をＹ＝
ηとすると、この位置における樽型トロイダル面の偏向
直交面（図面に直交する面のうちでＸ軸に平行な面）内
における曲率半径：ｒ(η)の絶対値は|ｒ(η)|＝|ｒ
(０)|−|Ｘ(Ｙ)|で与えられる。
ηとすると、この位置における樽型トロイダル面の偏向
直交面（図面に直交する面のうちでＸ軸に平行な面）内
における曲率半径：ｒ(η)の絶対値は|ｒ(η)|＝|ｒ
(０)|−|Ｘ(Ｙ)|で与えられる。
【００４８】従って、樽型トロイダル面を特定するに
は、曲線：Ｘ(Ｙ)とｒ(０)（光軸を含む偏向直交面内の
曲率半径）を与えればよい。
は、曲線：Ｘ(Ｙ)とｒ(０)（光軸を含む偏向直交面内の
曲率半径）を与えればよい。
【００４９】因に「ノーマルトロイダル面」は周知の如
く、光軸を含む偏向直交面内における曲線形状： Ｘ＝（Ｚ2／Ｒｓ）／［１＋√１−（Ｚ／Ｒｓ）2］（半径：Ｒｓで原点を通る 円弧） （２） を上記偏向直交面内において光軸（Ｘ軸）と直交し、原
点から距離：Ｒｍだけ離れた軸の回りに回転して得られ
る曲面である。
く、光軸を含む偏向直交面内における曲線形状： Ｘ＝（Ｚ2／Ｒｓ）／［１＋√１−（Ｚ／Ｒｓ）2］（半径：Ｒｓで原点を通る 円弧） （２） を上記偏向直交面内において光軸（Ｘ軸）と直交し、原
点から距離：Ｒｍだけ離れた軸の回りに回転して得られ
る曲面である。
【００５０】図４は請求項１０記載の光走査装置の実施
の別形態を略示している。
の別形態を略示している。
【００５１】ＬＤ１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にのみ集光されつつ、ミラー
４により反射され、光偏向器５０の偏向反射面５１の近
傍に主走査対応方向に長い線像として結像する。図１の
実施の形態と同じく、ミラー４はＬＤ１から偏向反射面
５１に到る光学系のレイアウト次第で省略が可能であ
り、シリンダレンズ３は「凹シリンダミラー」で代替で
きる。
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にのみ集光されつつ、ミラー
４により反射され、光偏向器５０の偏向反射面５１の近
傍に主走査対応方向に長い線像として結像する。図１の
実施の形態と同じく、ミラー４はＬＤ１から偏向反射面
５１に到る光学系のレイアウト次第で省略が可能であ
り、シリンダレンズ３は「凹シリンダミラー」で代替で
きる。
【００５２】この実施の形態において光偏向器５０は
「ポリゴンミラー」で、その回転軸５３は偏向反射面５
１からそれており、偏向反射面５１の回転に伴い偏向反
射面５１と線像の結像位置のずれである「サグ」が発生
する。
「ポリゴンミラー」で、その回転軸５３は偏向反射面５
１からそれており、偏向反射面５１の回転に伴い偏向反
射面５１と線像の結像位置のずれである「サグ」が発生
する。
【００５３】偏向反射面５１による反射光束はポリゴン
ミラー５０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６０，７０を透過する。これら
レンズ６０，７０は「走査結像レンズ」を構成する。
ミラー５０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６０，７０を透過する。これら
レンズ６０，７０は「走査結像レンズ」を構成する。
【００５４】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上に光スポットを
形成し、被走査面８（通常、光導電性の感光体等が配備
される）を等速的に走査する。
走査面８に向かって集光し被走査面８上に光スポットを
形成し、被走査面８（通常、光導電性の感光体等が配備
される）を等速的に走査する。
【００５５】この実施の形態でも、レンズ６０，７０の
うち、被走査面８に最も近いレンズ７０が光走査用レン
ズであり、上記サグの影響を補正するために、光偏向器
側の面における偏向直交面内の曲率半径の、主走査対応
方向における変化が、光軸に関して「非対称的」である
（請求項５）。
うち、被走査面８に最も近いレンズ７０が光走査用レン
ズであり、上記サグの影響を補正するために、光偏向器
側の面における偏向直交面内の曲率半径の、主走査対応
方向における変化が、光軸に関して「非対称的」である
（請求項５）。
【００５６】
【実施例】以下、図１および図４に示した実施の形態に
対する具体的な実施例を挙げる。これまで説明しなかっ
たが、カップリングレンズ２によりカップリングされた
光束は「平行光束」であることも、「弱い収束性の光
束」となることもでき、「弱い発散性の光束」となるこ
ともできる。走査結像レンズは上記３種の光束形態に応
じて設計される。
対する具体的な実施例を挙げる。これまで説明しなかっ
たが、カップリングレンズ２によりカップリングされた
光束は「平行光束」であることも、「弱い収束性の光
束」となることもでき、「弱い発散性の光束」となるこ
ともできる。走査結像レンズは上記３種の光束形態に応
じて設計される。
【００５７】以下に説明する実施例１，２では、カップ
リングレンズ２によりカップリングされた光束は「弱い
収束性の光束」である。
リングレンズ２によりカップリングされた光束は「弱い
収束性の光束」である。
【００５８】図１に代表的に示すように、走査結像レン
ズを構成する２枚のレンズの各レンズ面を光偏向器の側
から第１〜第４面とする。
ズを構成する２枚のレンズの各レンズ面を光偏向器の側
から第１〜第４面とする。
【００５９】光偏向器による偏向の起点から偏向光束の
自然集光点（「弱い収束性の偏向光束」が光学素子の作
用を受けること無く、自然に集光する光軸上の位置）ま
での距離をＳ、上記偏向の起点から第１番目のレンズ面
までの光軸上の距離をＤ0、偏向の起点側から数えて第
ｉ番目のレンズ面の曲率半径（円弧でないものについて
は近軸曲率半径）を、主走査対応方向に就きＲmi、副走
査対応方向に就きＲsi（ｉ＝１〜４）、第ｉ番目のレン
ズ面と第ｉ＋１番目のレンズ面との間の光軸上の面間隔
をＤi（ｉ＝１〜３）、第４番目のレンズ面から被走査
面に到る光軸上の距離をＤ4、偏向の起点側から数えて
第ｊ番目のレンズの使用波長（ＬＤの発振波長）に対す
る屈折率をＮj（ｊ＝１，２）とする。
自然集光点（「弱い収束性の偏向光束」が光学素子の作
用を受けること無く、自然に集光する光軸上の位置）ま
での距離をＳ、上記偏向の起点から第１番目のレンズ面
までの光軸上の距離をＤ0、偏向の起点側から数えて第
ｉ番目のレンズ面の曲率半径（円弧でないものについて
は近軸曲率半径）を、主走査対応方向に就きＲmi、副走
査対応方向に就きＲsi（ｉ＝１〜４）、第ｉ番目のレン
ズ面と第ｉ＋１番目のレンズ面との間の光軸上の面間隔
をＤi（ｉ＝１〜３）、第４番目のレンズ面から被走査
面に到る光軸上の距離をＤ4、偏向の起点側から数えて
第ｊ番目のレンズの使用波長（ＬＤの発振波長）に対す
る屈折率をＮj（ｊ＝１，２）とする。
【００６０】図４の実施の形態においても、これに倣
う。なお、長さの次元を持つ量に対する単位は「ｍｍ」
である。
う。なお、長さの次元を持つ量に対する単位は「ｍｍ」
である。
【００６１】実施例１
図１に示す実施の形態の具体例である。
【００６２】
Ｓ＝３０１．０
ｉ Ｒmi Ｒsi Ｄi ｊ Ｎj
０ ４０．０
１ −３３５．０ −３３５．０ １９．１ １ １．５３７
２ −７８．０ −７８．０ ３５．０
３ −３８３．０ −３０．８２ ８．０ ２ １．５３７
４ −５００．０ −１４．４０ ７０．９ 。
【００６３】各レンズ面の面形状は以下の通りである。
【００６４】第１面
面形状：共軸非球面（前記式（１）で特定される非円弧
形状を光軸の回りに回転して得られる形状） Ｒ（＝Ｒm1＝Ｒs1）＝−３３５，Ｋ＝８．４，Ａ＝−
５．９３５２１Ｅ−７，Ｂ＝ ２．４２３７Ｅ−１０，
Ｃ＝−４．３Ｅ−１４，Ｄ＝ １．３Ｅ−１８ 上記の値において、Ｅとそれに続く数字は「べき乗」を
表す。即ち、例えば「Ｅ−７］は「１０~7」を意味し、
このべき乗がその直前の数値にかかるのである。以下に
おいても同様である。
形状を光軸の回りに回転して得られる形状） Ｒ（＝Ｒm1＝Ｒs1）＝−３３５，Ｋ＝８．４，Ａ＝−
５．９３５２１Ｅ−７，Ｂ＝ ２．４２３７Ｅ−１０，
Ｃ＝−４．３Ｅ−１４，Ｄ＝ １．３Ｅ−１８ 上記の値において、Ｅとそれに続く数字は「べき乗」を
表す。即ち、例えば「Ｅ−７］は「１０~7」を意味し、
このべき乗がその直前の数値にかかるのである。以下に
おいても同様である。
【００６５】第２面
面形状：球面
曲率半径：Ｒ（＝Ｒm2＝Ｒs2）＝−７８
。
。
【００６６】第３面：光走査用レンズの光偏向器側の面
面形状：図２に即して説明した面形状
偏向面内における形状：Ｘ(Ｙ)（前記式（１）で特定さ
れる非円弧形状） Ｒ（＝Ｒm3）＝−３８３．０，Ｋ＝９．９，Ａ＝ ３．
４２４４Ｅ−７，Ｂ＝−２．４９８５Ｅ−１１，Ｃ＝
８．９Ｅ−１６，Ｄ＝２．２Ｅ−２０
。
れる非円弧形状） Ｒ（＝Ｒm3）＝−３８３．０，Ｋ＝９．９，Ａ＝ ３．
４２４４Ｅ−７，Ｂ＝−２．４９８５Ｅ−１１，Ｃ＝
８．９Ｅ−１６，Ｄ＝２．２Ｅ−２０
。
【００６７】偏向直交面内における曲率半径：ｒ(Ｙ)
主走査対応方向（Ｙ方向）における第３面への偏向光束
の主光線の入射位置：Ｙに対する「偏向直交面」内での
曲率半径：ｒ(Ｙ)を、代表的な入射位置：Ｙ＝０．０，
１９．２，３３．７，６０．６，７４．２（ｍｍ）の各
位値に対応させて、像高：Ｈ及び各像高における副走査
方向の像面湾曲値（単位：ｍｍ）と対応させて一覧にし
て示す。
の主光線の入射位置：Ｙに対する「偏向直交面」内での
曲率半径：ｒ(Ｙ)を、代表的な入射位置：Ｙ＝０．０，
１９．２，３３．７，６０．６，７４．２（ｍｍ）の各
位値に対応させて、像高：Ｈ及び各像高における副走査
方向の像面湾曲値（単位：ｍｍ）と対応させて一覧にし
て示す。
【００６８】
入射位置：Ｙ ０．０ １９．２ ３３．７ ６０．６ ７４．２
曲率半径：ｒ(Ｙ) -30.82 -30.44 -30.18 -30.90 -31.43
像高：Ｈ 0.0 32.5 55.9 93.4 108.9
像面湾曲： 0.003 -0.008 -0.001 -0.018 0.009 。
【００６９】図１の実施の形態では光偏向器によるサグ
の発生がなく、曲率半径：ｒ(Ｙ)はＹ方向に関し「光軸
対称」である。
の発生がなく、曲率半径：ｒ(Ｙ)はＹ方向に関し「光軸
対称」である。
【００７０】第４面：光走査用レンズの被走査面側の面
面形状：ノーマルトロイダル面（前記式（２）による説
明を参照） Ｒｍ（＝Ｒm4）＝−５００，Ｒｓ（＝Ｒs4）＝−１４．
４０ 。
明を参照） Ｒｍ（＝Ｒm4）＝−５００，Ｒｓ（＝Ｒs4）＝−１４．
４０ 。
【００７１】上記第３面に関する一覧から分かるよう
に、偏向直交面内における第３面の曲率半径の絶対値
は、光軸を主走査対応方向へ離れるに従い、単調且つ滑
らかに減少しつつ極小値に達し、その後単調且つ滑らか
に増加する。
に、偏向直交面内における第３面の曲率半径の絶対値
は、光軸を主走査対応方向へ離れるに従い、単調且つ滑
らかに減少しつつ極小値に達し、その後単調且つ滑らか
に増加する。
【００７２】特に、条件式（Ｉ）のパラメータ：（Ｒｓ
ｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）の値は、略０．０４
であり、このため、各入射位置における偏向直交面内の
曲率半径の「ばらつき」が小さく、光走査用レンズの主
走査対応方向における配置の公差に対する許容度が大き
い。
ｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）の値は、略０．０４
であり、このため、各入射位置における偏向直交面内の
曲率半径の「ばらつき」が小さく、光走査用レンズの主
走査対応方向における配置の公差に対する許容度が大き
い。
【００７３】曲率半径：ｒ(Ｙ)に於いて主走査方向のシ
フトによる位置誤差：ΔＹがあると、位置：Ｙにおける
曲率半径の誤差は{ｄｒ(Ｙ)/ｄＹ}ΔＹであり、ｒ(Ｙ)
がＹの増加に伴い単調増加する場合だと{ｄｒ（Ｙ)/ｄ
Ｙ}が常に一定の符号になるので{ｄｒ(Ｙ)/ｄＹ}ΔＹ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(Ｙ)が極小を持てば、{ｄｒ(Ｙ)/ｄＹ}の符号が極
小の前後で変化するので{ｄｒ(Ｙ)/ｄＹ}ΔＹは有効に
小さくなる。同様に偏向面内におけるティルトの影響も
小さい。
フトによる位置誤差：ΔＹがあると、位置：Ｙにおける
曲率半径の誤差は{ｄｒ(Ｙ)/ｄＹ}ΔＹであり、ｒ(Ｙ)
がＹの増加に伴い単調増加する場合だと{ｄｒ（Ｙ)/ｄ
Ｙ}が常に一定の符号になるので{ｄｒ(Ｙ)/ｄＹ}ΔＹ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(Ｙ)が極小を持てば、{ｄｒ(Ｙ)/ｄＹ}の符号が極
小の前後で変化するので{ｄｒ(Ｙ)/ｄＹ}ΔＹは有効に
小さくなる。同様に偏向面内におけるティルトの影響も
小さい。
【００７４】図５（ａ）に実施例１における主走査方向
の像面湾曲を、等速特性としてのｆθ特性とリニアリテ
ィを（ｂ）に示す。
の像面湾曲を、等速特性としてのｆθ特性とリニアリテ
ィを（ｂ）に示す。
【００７５】図５（ａ）に示されているように、実施例
１では「主走査方向の像面湾曲」が良好に補正されてい
る。これは主として第１〜第４面の「偏向面内の面形
状」を適切に定めたことによる。また「副走査方向の像
面湾曲」は上記一覧から分かるように、有効主走査領域
に渡って「０．０２ｍｍ以下」と極めて良好である。
１では「主走査方向の像面湾曲」が良好に補正されてい
る。これは主として第１〜第４面の「偏向面内の面形
状」を適切に定めたことによる。また「副走査方向の像
面湾曲」は上記一覧から分かるように、有効主走査領域
に渡って「０．０２ｍｍ以下」と極めて良好である。
【００７６】実施例１におけるように、第３面の偏向直
交面内における曲率半径：ｒ(Ｙ)がＹの増加途上で極小
を持つようにすると、第３面における副走査対応方向の
負のパワーが、光軸上から像高の増大とともに次第に増
加して極大に到り、その後次第に減少するので、上記極
小の部分で副走査方向の結像位置を像面湾曲の正の側に
変位させる作用があり、これにより他のレンズ面の作用
による副走査方向の像面湾曲が良好に補正されるのであ
る。
交面内における曲率半径：ｒ(Ｙ)がＹの増加途上で極小
を持つようにすると、第３面における副走査対応方向の
負のパワーが、光軸上から像高の増大とともに次第に増
加して極大に到り、その後次第に減少するので、上記極
小の部分で副走査方向の結像位置を像面湾曲の正の側に
変位させる作用があり、これにより他のレンズ面の作用
による副走査方向の像面湾曲が良好に補正されるのであ
る。
【００７７】実施例２
図１に示す実施の形態の別の具体例である。
【００７８】
Ｓ＝２７５．１
ｉ Ｒmi Ｒsi Ｄi ｊ Ｎj
０ ４０．０
１ −３１０．０ −１９．５ １３．８２ １ １．５３７
２ −８７．５ −３１．００ ８．５８
３ −２４６．０ −１２５．１７ １１．５０ ２ １．５３７
４ −２２８．３ −１９．２５ ９９．１０ 。
【００７９】各レンズ面の面形状は以下の通りである。
【００８０】第１面
面形状：偏向面内の形状を非円弧形状（前記式（１）で
特定される形状）を主走査対応方向に平行な回転軸の回
りに回転して得られる凹の樽型トロイダル形状（図３参
照） 偏向面内の形状：Ｘ(Ｙ) Ｒ＝−３１０，Ｋ＝２７．６５，Ａ＝−１．２４８４９
Ｅ−６，Ｂ＝ ５．４８７２９Ｅ−１０，Ｃ＝−７．０
２４４４Ｅ−１３，Ｄ＝ ３．７６８８Ｅ−１６ Ｆ＝ ７．８５３８Ｅ−２０，Ｇ＝−４．３６９４Ｅ−
２３，Ｐ＝−２．７５５Ｅ−２６，Ｑ＝ ７．４７Ｅ−
３０ Ｆ，Ｇ，Ｐ，Ｑはそれぞれ、Ｙの１２，１４，１６，１
８乗の項の高次の係数である。光軸上のおける偏向直交
面内の曲率半径：ｒ(０)（図３の曲線：Ｘ(Ｙ)と回転軸
ＡＸとの距離） ｒ(０)（＝Ｒm1）＝−１９．５
。
特定される形状）を主走査対応方向に平行な回転軸の回
りに回転して得られる凹の樽型トロイダル形状（図３参
照） 偏向面内の形状：Ｘ(Ｙ) Ｒ＝−３１０，Ｋ＝２７．６５，Ａ＝−１．２４８４９
Ｅ−６，Ｂ＝ ５．４８７２９Ｅ−１０，Ｃ＝−７．０
２４４４Ｅ−１３，Ｄ＝ ３．７６８８Ｅ−１６ Ｆ＝ ７．８５３８Ｅ−２０，Ｇ＝−４．３６９４Ｅ−
２３，Ｐ＝−２．７５５Ｅ−２６，Ｑ＝ ７．４７Ｅ−
３０ Ｆ，Ｇ，Ｐ，Ｑはそれぞれ、Ｙの１２，１４，１６，１
８乗の項の高次の係数である。光軸上のおける偏向直交
面内の曲率半径：ｒ(０)（図３の曲線：Ｘ(Ｙ)と回転軸
ＡＸとの距離） ｒ(０)（＝Ｒm1）＝−１９．５
。
【００８１】第２面
面形状：ノーマルトロイダル面
Ｒｍ（＝Ｒm2）＝−７８．０，Ｒｓ（＝Ｒs2）＝−３
１．０ 。
１．０ 。
【００８２】第３面：光走査用レンズの光偏向器側の面
面形状：図２に即して説明した面形状
偏向面内における形状：Ｘ(Ｙ)（前記式（１）で特定さ
れる非円弧形状） Ｒ（＝Ｒm3）＝−２４６．０，Ｋ＝−１５．４４，Ａ＝
７．６３６６Ｅ−７，Ｂ＝−６．７１８５２Ｅ−１１，
Ｃ＝−５．３１１６８Ｅ−１５，Ｄ＝−９．７４１３３
Ｅ−１９，Ｆ＝−１．２７６Ｅ−２３，Ｇ＝−３．５１
９Ｅ−２５，Ｐ＝２．３２２Ｅ−２８，Ｑ＝−３．１５
９Ｅ−３２ 。
れる非円弧形状） Ｒ（＝Ｒm3）＝−２４６．０，Ｋ＝−１５．４４，Ａ＝
７．６３６６Ｅ−７，Ｂ＝−６．７１８５２Ｅ−１１，
Ｃ＝−５．３１１６８Ｅ−１５，Ｄ＝−９．７４１３３
Ｅ−１９，Ｆ＝−１．２７６Ｅ−２３，Ｇ＝−３．５１
９Ｅ−２５，Ｐ＝２．３２２Ｅ−２８，Ｑ＝−３．１５
９Ｅ−３２ 。
【００８３】偏向直交面内における曲率半径：ｒ(Ｙ)
主走査対応方向（Ｙ方向）における第３面への偏向光束
の主光線の入射位置：Ｙに対する「偏向直交面」内での
曲率半径：ｒ(Ｙ)を、代表的な入射位置：Ｙ＝０．０，
１３．９，２９．４，４０．１，５５．９（ｍｍ）の各
位値に対応させて、像高：Ｈ及び各像高における副走査
方向の像面湾曲値（単位：ｍｍ）と対応させて一覧にし
て示す。
の主光線の入射位置：Ｙに対する「偏向直交面」内での
曲率半径：ｒ(Ｙ)を、代表的な入射位置：Ｙ＝０．０，
１３．９，２９．４，４０．１，５５．９（ｍｍ）の各
位値に対応させて、像高：Ｈ及び各像高における副走査
方向の像面湾曲値（単位：ｍｍ）と対応させて一覧にし
て示す。
【００８４】
入射位置：Ｙ ０．０ １３．９ ２９．４ ４０．１ ５５．９
曲率半径：ｒ(Ｙ) -125.17 -118.63 -109.94 -111.80 -118.73
像高：Ｈ 0.0 33.3 66.9 86.1 108.6
像面湾曲： 0.001 0.00 0.00 -0.001 0.00 。
【００８５】図１の実施の形態では光偏向器によるサグ
の発生がなく、曲率半径：ｒ(Ｙ)はＹ方向に関し「光軸
対称」である。
の発生がなく、曲率半径：ｒ(Ｙ)はＹ方向に関し「光軸
対称」である。
【００８６】第４面：光走査用レンズの被走査面側の面
面形状：ノーマルトロイダル面（前記式（２）による説
明を参照） Ｒｍ（＝Ｒm4）＝−２２８．３，Ｒｓ（＝Ｒs4）＝−１
９．４５ 。
明を参照） Ｒｍ（＝Ｒm4）＝−２２８．３，Ｒｓ（＝Ｒs4）＝−１
９．４５ 。
【００８７】図６（ａ）に実施例２における主走査方向
の像面湾曲を、等速特性としてのｆθ特性とリニアリテ
ィを（ｂ）に示す。主走査方向の像面湾曲は良好に補正
され、副走査方向の像面湾曲も上記一覧に示すように極
めて良好（０．００１ｍｍ以下）である。
の像面湾曲を、等速特性としてのｆθ特性とリニアリテ
ィを（ｂ）に示す。主走査方向の像面湾曲は良好に補正
され、副走査方向の像面湾曲も上記一覧に示すように極
めて良好（０．００１ｍｍ以下）である。
【００８８】条件式（Ｉ）のパラメータ：（Ｒｓｍａｘ
−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）の値は略０．１２であり、
このため、各入射位置における偏向直交面内の曲率半径
の「ばらつき」が小さく、光走査用レンズの前記シフト
やティルトの公差に対する許容度が大きい。
−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）の値は略０．１２であり、
このため、各入射位置における偏向直交面内の曲率半径
の「ばらつき」が小さく、光走査用レンズの前記シフト
やティルトの公差に対する許容度が大きい。
【００８９】実施例３
図４に示す実施の形態の具体例である。
【００９０】
Ｓ＝３０１．０
ｉ Ｒmi Ｒsi Ｄi ｊ Ｎj
０ ４０．０
１ −３３５．０ −３３５．０ １９．１ １ １．５３７
２ −７８．０ −７８．０ ３５．０
３ −３８３．０ −３０．８２ ８．０ ２ １．５３７
４ −５００．０ −１４．４０ ７０．９ 。
【００９１】各レンズ面の面形状は以下の通りである。
【００９２】第１面
面形状：共軸非球面（前記式（１）で特定される非円弧
形状を光軸の回りに回転して得られる形状） Ｒ（＝Ｒm1＝Ｒs1）＝−３３５，Ｋ＝８．４，Ａ＝−
５．９３５２１Ｅ−７，Ｂ＝ ２．４２３７Ｅ−１０，
Ｃ＝−４．３Ｅ−１４，Ｄ＝ １．３Ｅ−１８ 上記の値において、Ｅとそれに続く数字は「べき乗」を
表す。即ち、例えば「Ｅ−７］は「１０~7」を意味し、
このべき乗がその直前の数値にかかるのである。以下に
おいても同様である。
形状を光軸の回りに回転して得られる形状） Ｒ（＝Ｒm1＝Ｒs1）＝−３３５，Ｋ＝８．４，Ａ＝−
５．９３５２１Ｅ−７，Ｂ＝ ２．４２３７Ｅ−１０，
Ｃ＝−４．３Ｅ−１４，Ｄ＝ １．３Ｅ−１８ 上記の値において、Ｅとそれに続く数字は「べき乗」を
表す。即ち、例えば「Ｅ−７］は「１０~7」を意味し、
このべき乗がその直前の数値にかかるのである。以下に
おいても同様である。
【００９３】第２面
面形状：球面
曲率半径：Ｒ（＝Ｒm2＝Ｒs2）＝−７８
。
。
【００９４】第３面：光走査用レンズの光偏向器側の面
面形状：図２に即して説明した面形状
偏向面内における形状：Ｘ(Ｙ)（前記式（１）で特定さ
れる非円弧形状） Ｒ（＝Ｒm3）＝−３８３．０，Ｋ＝９．９，Ａ＝ ３．
４２４４Ｅ−７，Ｂ＝−２．４９８５Ｅ−１１，Ｃ＝
８．９Ｅ−１６，Ｄ＝２．０８Ｅ−２０
。
れる非円弧形状） Ｒ（＝Ｒm3）＝−３８３．０，Ｋ＝９．９，Ａ＝ ３．
４２４４Ｅ−７，Ｂ＝−２．４９８５Ｅ−１１，Ｃ＝
８．９Ｅ−１６，Ｄ＝２．０８Ｅ−２０
。
【００９５】偏向直交面内における曲率半径：ｒ(Ｙ)
主走査対応方向（Ｙ方向）における第３面への偏向光束
の主光線の入射位置：Ｙに対する「偏向直交面」内での
曲率半径：ｒ(Ｙ)を、代表的な入射位置：Ｙ＝−７３．
５，−６０．９，−３３．８，−１９．３，０．０，１
９．３，３３．８，６０．９，７３．５（ｍｍ）の各位
値に対応させて、像高：Ｈ及び各像高における副走査方
向の像面湾曲値（単位：ｍｍ）と対応させて一覧にして
示す。
の主光線の入射位置：Ｙに対する「偏向直交面」内での
曲率半径：ｒ(Ｙ)を、代表的な入射位置：Ｙ＝−７３．
５，−６０．９，−３３．８，−１９．３，０．０，１
９．３，３３．８，６０．９，７３．５（ｍｍ）の各位
値に対応させて、像高：Ｈ及び各像高における副走査方
向の像面湾曲値（単位：ｍｍ）と対応させて一覧にして
示す。
【００９６】
入射位置：Ｙ -73.5 -60.9 -33.8 -19.3
曲率半径：ｒ(Ｙ) -31.46 -30.96 -30.24 -30.48
像高：Ｈ -108.9 -94.5 -56.4 -32.8
像面湾曲： -0.002 0.001 -0.014 0.009 。
【００９７】
入射位置：Ｙ 0.0 19.3 33.8 60.9 73.5
曲率半径：ｒ(Ｙ) -30.82 -30.42 -30.18 -30.98 -31.48
像高：Ｈ 0.0 32.5 55.9 93.6 107.9
像面湾曲： 0.003 -0.005 0.009 -0.007 0.006 。
【００９８】図４の実施の形態では光偏向器がポリゴン
ミラーであるのでサグの発生があり、曲率半径：ｒ(Ｙ)
はＹ方向に関し「光軸に関して非対称」である。
ミラーであるのでサグの発生があり、曲率半径：ｒ(Ｙ)
はＹ方向に関し「光軸に関して非対称」である。
【００９９】第４面：光走査用レンズの被走査面側の面
面形状：ノーマルトロイダル面（前記式（２）による説
明を参照） Ｒｍ（＝Ｒm4）＝−５００，Ｒｓ（＝Ｒs4）＝−１４．
４０ 。
明を参照） Ｒｍ（＝Ｒm4）＝−５００，Ｒｓ（＝Ｒs4）＝−１４．
４０ 。
【０１００】上記第３面に関する一覧から分かるよう
に、偏向直交面内における第３面の曲率半径は、光軸を
主走査対応方向へ離れるに従い、単調且つ滑らかに減少
しつつ極小値に達し、その後単調且つ滑らかに増加す
る。
に、偏向直交面内における第３面の曲率半径は、光軸を
主走査対応方向へ離れるに従い、単調且つ滑らかに減少
しつつ極小値に達し、その後単調且つ滑らかに増加す
る。
【０１０１】条件式（Ｉ）のパラメータ：（Ｒｓｍａｘ
−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）の値は略０．０４であり、
このため各入射位置における偏向直交面内の曲率半径の
「ばらつき」が小さく、光走査用レンズの前記シフトや
ティルトに対する公差の許容度が大きい。
−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）の値は略０．０４であり、
このため各入射位置における偏向直交面内の曲率半径の
「ばらつき」が小さく、光走査用レンズの前記シフトや
ティルトに対する公差の許容度が大きい。
【０１０２】図７（ａ）に実施例３における主走査方向
の像面湾曲を、等速特性としてのｆθ特性とリニアリテ
ィを（ｂ）に示す。主走査方向の像面湾曲は良好に補正
され、副走査方向の像面湾曲も上記一覧に示すように極
めて良好（０．０２ｍｍ以下）である。
の像面湾曲を、等速特性としてのｆθ特性とリニアリテ
ィを（ｂ）に示す。主走査方向の像面湾曲は良好に補正
され、副走査方向の像面湾曲も上記一覧に示すように極
めて良好（０．０２ｍｍ以下）である。
【０１０３】なお実施例３において、光偏向器であるポ
リゴンミラーは偏向反射面を４面有し、内接円半径は６
ｍｍである。
リゴンミラーは偏向反射面を４面有し、内接円半径は６
ｍｍである。
【０１０４】実施例１〜３とも上記のように等速特性
（ｆθ特性・リニアリティ）が良好であり、主・副走査
方向の像面湾曲が良好に補正されているので光スポット
径の像高による変動が小さく、良好な光走査が可能であ
る。
（ｆθ特性・リニアリティ）が良好であり、主・副走査
方向の像面湾曲が良好に補正されているので光スポット
径の像高による変動が小さく、良好な光走査が可能であ
る。
【０１０５】なお実施例１〜３において、走査結像レン
ズに入射する光束は主走査対応方向において平行光束で
ないので厳密にはｆθ特性を表したものではないが、理
想像高に対する像高ずれを便宜的にｆθ特性と定義して
いる。
ズに入射する光束は主走査対応方向において平行光束で
ないので厳密にはｆθ特性を表したものではないが、理
想像高に対する像高ずれを便宜的にｆθ特性と定義して
いる。
【０１０６】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば光走査用レンズ・走査結像レンズおよび光走査装置を
提供できる。
ば光走査用レンズ・走査結像レンズおよび光走査装置を
提供できる。
【０１０７】この発明は、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を可
能とし、走査結像レンズの広角化（半画角は実施例１，
２，３においてそれぞれ、４６．６度，４５．４度，４
６，４度）により光走査装置のコンパクト化を可能にす
る。なお、光走査用レンズはプラスチック等の樹脂の成
形加工により容易に作製できる。
化機能と等速化機能を良好に保ちつつ光走査装置への組
付けの公差に対する許容度を有効に緩和させることを可
能とし、走査結像レンズの広角化（半画角は実施例１，
２，３においてそれぞれ、４６．６度，４５．４度，４
６，４度）により光走査装置のコンパクト化を可能にす
る。なお、光走査用レンズはプラスチック等の樹脂の成
形加工により容易に作製できる。
【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。
るための図である。
【図２】光走査用レンズの光偏向器側の面の形状を説明
するための図である。
するための図である。
【図３】樽型トロイダル面を説明するための図である。
【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。
るための図である。
【図５】実施例１に関連した像面湾曲の図および等速特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図６】実施例２に関する像面湾曲の図および等速特性
を示す図である。
を示す図である。
【図７】実施例３に関する像面湾曲の図および等速特性
を示す図である。
を示す図である。
１ ＬＤ
２ カップリングレンズ
３ シリンダレンズ
５ 偏向反射面
６ レンズ
７ 光走査用レンズ
８ 被走査面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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 (10)
- 【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
おいて、複数枚のレンズにより構成される走査結像レン
ズの一部を構成するレンズであって、 光偏向器側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、 光偏向器側の面は、偏向直交面内における曲率半径の絶
対値が、主走査対応方向において光軸を離れるに従い極
小値に向かって滑らか且つ単調に減少し、極小位置を超
えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単調に増加す
るように定められ、且つ、上記光偏向器側の面の偏向直
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
主走査対応方向に沿う曲線となるように定められ、 被走査面側の面は、ノーマルトロイダル面であることを
特徴とする光走査用レンズ。 - 【請求項２】請求項１記載の光走査用レンズにおいて、 走査結像レンズを構成する複数のレンズのうちで最も被
走査面側に配備されるものであり、樹脂により成形加工
されることを特徴とする光走査用レンズ。 - 【請求項３】請求項１または２記載の光走査用レンズに
おいて、 光偏向器側の面は、偏向面内の形状が非円弧形状である
ことを特徴とする光走査用レンズ。 - 【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、 光偏向器側の面の偏向直交面内における曲率半径の絶対
値の、最大値をＲｓｍａｘ、最小値をＲｓｍｉｎ、光軸
上の曲率半径の絶対値をＲｓ（０）とするとき、これら
が条件： （Ｉ） （Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ）／Ｒｓ（０）＜
０．１５ を満足することを特徴とする光走査用レンズ。 - 【請求項５】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、 光偏向器側の面における偏向直交面内の曲率半径の、主
走査対応方向における変化が、光軸に関して非対称的で
あることを特徴とする光走査用レンズ。 - 【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に
おいて、複数枚のレンズにより構成される走査結像レン
ズであって、 ２枚のレンズにより構成され、 ２枚のレンズの内の１枚が請求項４または５記載の光走
査用レンズであり、 光偏向器側のレンズは、 光偏向器側の面が共軸非球面であり、 被走査面側の面が球面であることを特徴とする走査結像
レンズ。 - 【請求項７】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
おいて、複数枚のレンズにより構成される走査結像レン
ズであって、 ２枚のレンズにより構成され、 ２枚のレンズの内の１枚が請求項４記載の光走査用レン
ズであり、 光偏向器側のレンズは、 光偏向器側の面が、偏向面内の形状を非円弧形状とし、
主走査対応方向に平行な回転軸を持つ凹の樽型トロイダ
ル面であり、 被走査面側の面がノーマルトロイダル面であることを特
徴とする走査結像レンズ。 - 【請求項８】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
おいて、 複数枚のレンズにより構成される走査結像レンズが、請
求項１または２または３または４または５記載の光走査
用レンズを含むことを特徴とする光走査装置。 - 【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
おいて、 走査結像レンズが、請求項６または７記載の走査結像レ
ンズであることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項１０】請求項９記載の光走査装置において、 光偏向器がポリゴンミラーであり、走査結像レンズが請
求項６記載の走査結像レンズであり、光走査用レンズが
請求項５記載の光走査用レンズであることを特徴とする
光走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34148495A JP3404204B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 光走査用レンズおよび走査結像レンズおよび光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34148495A JP3404204B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 光走査用レンズおよび走査結像レンズおよび光走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09179018A JPH09179018A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3404204B2 true JP3404204B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=18346422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34148495A Expired - Fee Related JP3404204B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 光走査用レンズおよび走査結像レンズおよび光走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3404204B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4584827B2 (ja) * | 1998-07-03 | 2010-11-24 | 株式会社リコー | 走査結像レンズ・光走査装置および画像形成装置 |
| JP2002277788A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Ricoh Co Ltd | 走査結像光学系 |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34148495A patent/JP3404204B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09179018A (ja) | 1997-07-11 |
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