JPH08190062A

JPH08190062A - 走査レンズ及び光走査装置

Info

Publication number: JPH08190062A
Application number: JP7003492A
Authority: JP
Inventors: Akira Ota; 明太田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-01-12
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1996-07-23
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: US5710654A; JP2865009B2

Abstract

(57)【要約】【目的】１枚レンズ構成で、高性能かつ設計、製造を
容易にする走査レンズ及び光走査装置を得る。【構成】半導体レーザ１０、アパチャ１２、コリーメ
ータ１４、シリンドリカルレンズ１６、ポリゴンミラー
１８、及びプラスチックの非晶質ポリオレフィンで形成
された１枚のｆθレンズ２２が配置される。ｆθレンズ
２２のポリゴンミラー１８側のレンズ面Ｓ１は回転軸非
対称の非球面で形成され、感光ドラム２６側のレンズ面
Ｓ２は回転軸対称の非球面で形成されている。レンズ面
Ｓ１は、偏向面内では光軸近傍の曲率半径Ｒ１Ｍが正の
ためにポリゴンミラー１８側に凸状、偏向直交面内では
曲率半径Ｒ１Ｓが負のためにポリゴンミラー１８側に凹
状のアナモルフィック非球面形状である。レンズ面Ｓ２
は、偏向面内では感光ドラム側に凸状、偏向直交面内で
は感光ドラム側に凸状となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査レンズ及び光走査
装置に係わり、特に、レーザ走査光学系にｆθレンズと
して使用される１枚構成の走査レンズ、及びこの走査レ
ンズを備えた光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置は、光プリンタやデジタル式
の複写機等に広く使用されている。このような光走査装
置には、入射された光束を主走査方向と対応する方向に
等角速度で偏向させるポリゴンミラー等の偏向器と、走
査レンズとしてのｆθレンズとが使用されている。ｆθ
レンズは、偏向器で偏向された、主として半導体レーザ
等を光源とするレーザビームを、感光体ドラムや感光体
ベルト等の被走査面上に光スポットとして集光させると
共に、この光スポットを被走査面上で略等速で移動させ
る、という２つの機能を持っている。

【０００３】さらに、ｆθレンズは、偏向されたレーザ
ビームによって形成される面と直交する面内において偏
向器上の偏向点の位置と被走査面上の光スポットの位置
とを共役関係にする機能を持たせることが多く、偏向器
のレーザビーム入射側に配置されかつ副走査方向と対応
する方向にレンズパワーを有するシリンドリカルレンズ
等と共に、偏向器の反射面の傾きを光学的に補正しかつ
光スポットを略円形にするための面倒れ補正光学系を構
成している。

【０００４】このｆθレンズとしては、特に、レンズ構
成枚数が２枚以上の光学系が数多く実用化されている
が、構成が複雑になる、という問題がある。これに対し
て簡素な光学系としてレンズ構成が１枚のｆθレンズが
提案されている。

【０００５】特開昭５７−１４４５１８号、特開昭６３
−５０８１２号及び特開平３−５５５１３号の各公報に
は、一方の面がトーリック面でかつ他方の面が球面、シ
リンダ面、またはトーリック面で形成された１枚構成の
ｆθレンズが開示されている。また、特開昭６２−１３
８８２３号、特開平４−５０９０８号及び特開平５−４
５５８０号の各公報には、非球面を備えたｆθレンズが
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
特開昭５７−１４４５１８号公報に記載されたトーリッ
ク面のみから構成されたｆθレンズは、主走査面でみれ
ば１枚の球面レンズと同等の性能しか得ることができな
いため、設計の自由度が少なく、ｆθ特性、像面湾曲と
いう結像性能の確保に限界があり、高解像力が得られな
い、という問題がある。また、無理に結像性能を確保し
ようとすると、特開昭６３−５０８１２号及び特開平３
−５５５１３号公報に記載されているように、レンズの
中心厚を厚くしなければならず、製造が困難で高価にな
る。

【０００７】上記欠点を解消するために、特開昭６２−
１３８８２３号公報及び特開平４−５０９０８号公報に
記載されているｆθレンズは、非球面を導入して結像性
能の改善を図っているが、その面形状が複雑であり一つ
の式では曲面が表現できず設計及び製造が非常に困難で
ある。さらに特開昭６２−１３８８２３号公報において
は波面収差を考慮した設計を行っておらず高解像には不
向きである。特開平４−５０９０８号公報においては入
射光束として略平行光でなく収束光が必要であり偏向器
の形状精度が要求される。また、特開平５−４５５８０
号公報のｆθレンズにおいては主走査方向断面の形状は
被走査面側に凸のメニスカス形状をしており、回転軸を
持つ非球面を用いているが、偏向器であるホゾ型ミラー
の光入射側の光学系において集光光学系を必要としかつ
ｆθ特性は等速度とは言えず、電気的な補正を必要とし
ており、装置が複雑で高価になる、という欠点を有して
いる。

【０００８】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、高性能でかつ設計、製造が容易な１枚構成
の走査レンズ及びこの走査レンズを備えた光走査装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明における入射された光束を所定方向
に等角速度で偏向させる偏向手段と被走査面との間に配
置され、光スポットが等速で走査されるように入射され
た光束を被走査面上に収束させる１枚の走査レンズは、
前記偏向手段側から順に、前記偏向手段によって偏向さ
れた光束の主光線によって形成される偏向面内における
形状が光軸近傍において偏向器側に凸の非球面形状で、
かつ前記偏向面と直交し光軸を含む偏向直交面内におけ
る形状が光軸近傍において偏向器側に凹の非球面形状を
有する第１のレンズ面と、前記偏向面内に位置しかつ走
査レンズの光軸と直交する回転軸を持ち、前記偏向面と
交わって形成される曲線が光軸近傍にて被走査面側に凸
の非球面形状で、かつ前記偏向直交面と交わって形成さ
れる曲線が被走査面側に凸の円形状で形成された第２の
レンズ面と、を含み、前記第１のレンズ面の偏向面内の
光軸近傍の曲率半径をＲ１Ｍ、該レンズ面の偏向直交面
内での光軸近傍の曲率半径をＲ１Ｓ、前記第２のレンズ
面の偏向面内の光軸近傍の曲率半径をＲ２Ｍ、該レンズ
面の偏向直交面内での曲率半径をＲ２Ｓ、走査レンズの
偏向面内における焦点距離をｆとし、曲率半径の符号は
入射光束が入射する側に凸の場合を正、入射光束が進む
側に凸の場合を負とするとき、前記第１のレンズ面及び
前記第２のレンズ面が、０．５９８＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４７５ −０．１２８＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．１０４を満たすように形成されている。

【００１０】請求項１の発明の非球面は、前記第１のレ
ンズ面は、光軸と第１のレンズ面との交点を原点としか
つ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面内に想定し、
Ｘ軸を偏向直交面内に想定したとき、光軸方向の面の位
置Ｚは以下のＩ式で表せる曲面であり、前記第２のレン
ズ面は、光軸と第２のレンズ面との交点を原点としかつ
光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面内に想定したと
き、以下のII式で表せる曲線を原点からＲ２Ｓ離れたＹ
軸に平行な直線を回転軸として得られる面とすることが
できる。

【００１１】

【数５】ただし、ＫＸは光軸を含む偏向直交面内における非球面
形状の円錐定数、ＫＹは光軸を含む偏向面内における非
球面形状の円錐定数、ＡＲ、ＢＲ、ＣＲ、ＤＲ、ＡＰ、
ＢＰ、ＣＰ、ＤＰは高次の非球面係数である。

【００１２】

【数６】ただし、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは高次の非球面
係数である。

【００１３】請求項３の発明の光走査装置は、光源から
の光束を略平行光束にするためのコリメート手段と、前
記略平行光束を主走査方向と対応する方向に長い線像と
して結像させる結像手段と、前記線像の結像位置または
該結像位置の近傍に反射面を持ち入射された光束を主走
査方向と対応する方向に等角速度で偏向させる偏向手段
と、前記偏向手段と被走査面との間に配置され、前記偏
向手段側のレンズ面が、前記偏向手段によって偏向され
た光束の主光線によって形成される偏向面内における形
状が光軸近傍において偏向器側に凸の非球面形状で、か
つ前記偏向面と直交し光軸を含む偏向直交面内における
形状が光軸近傍において偏向器側に凹の非球面形状を有
する非球面で形成されると共に、前記被走査面側のレン
ズ面が、前記偏向面内に位置しかつ走査レンズの光軸と
直交する回転軸を持ち、前記偏向面と交わって形成され
る曲線が光軸近傍にて被走査面側に凸の非球面形状で、
かつ前記偏向直交面と交わって形成される曲線が被走査
面側に凸の円形状で形成され、光スポットが略等速度で
走査されるように入射された光束を前記被走査面に収束
させる１枚の走査レンズと、を含んで構成されている。

【００１４】請求項３の発明の非球面は、上記請求項１
の発明で説明した非球面とすることができ、また請求項
３の発明の走査レンズは請求項１の発明で説明した条件
を満たすように形成することができる。

【００１５】

【作用】上記請求項１〜請求項５の発明の作用について
説明する。本発明の走査レンズは、１枚のレンズで構成
され、かつ１つの式で表現される回転軸非対称非球面と
回転軸対称非球面を備えている。本発明によれば、偏向
面内の形状は２つの非球面形状の曲線で形成されてお
り、円弧以外の曲線であるため、走査レンズを球面のみ
から構成したときの設計の自由度の制限による結像性能
の不足をこの２つの曲線の形状により改善し、ｆθ特性
及び主走査方向の像面湾曲を良好に補正することができ
る。また偏向面内にて両凸形状とすることにより各レン
ズ面のパワーを分散し曲率半径を緩やかにすることが可
能となりレンズ中心厚を低減させかつレンズ小型化が可
能となっている。メニスカス形状ではレンズの焦点距離
を確保するためにはより小さな曲率半径を用いざるを得
ない。または入射光束を収束光としてレンズが負担する
パワーを低減させる必要があるが、ジッターを抑えるた
め偏向器の精度が厳しく要求されるようになり好ましく
ない。

【００１６】また、走査レンズの偏向直交面内における
形状は一方の断面は非球面形状の曲線であり他方の断面
形状は円弧形状から構成されている。このとき第１のレ
ンズ面の偏向直交面内の光軸近傍の曲率半径Ｒ１Ｓの絶
対値の方が第２のレンズ面の偏向直交面内の曲率半径Ｒ
２Ｓより大きくすることにより、偏向点と非走査面の共
役関係を保ちながら像面湾曲を小さくすることが可能と
なる。

【００１７】０．５９８＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４７５の条
件は、主に主走査方向の性能を良好に保つための条件で
あり、下限を越えると主走査方向像面湾曲が大きくな
り、またｆθ特性が像が大きくなるほうに膨らみ、高次
の非球面によっても負のわい曲収差をもたせる補正が困
難になる。上限を越えるとｆθ特性が像が小さくなるほ
うに変化し正のわい曲収差をもたせる補正が困難にな
る。またレンズ端部の余裕が減少し中心厚を大きくする
必要が生じ製造上好ましくない。

【００１８】−０．１２８＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．１０４
は上記条件と逆の作用を持ち、下限を越えるとｆθ特性
が像が小さくなるほうに変化し正のわい曲収差をもたせ
る補正が困難になる。またレンズ端部の余裕が減少し中
心厚を大きくする必要が生じ製造上好ましくない。上限
を越えると主走査方向像面湾曲が大きくなり、またｆθ
特性が像が大きくなるほうに膨らみ、高次の非球面によ
っても負のわい曲収差をもたせる補正が困難になる。

【００１９】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００２０】本実施例の光走査装置は、図４に示すよう
に、光源としての半導体レーザ１０を備えており、この
半導体レーザ１０のレーザビーム射出側には、アパチャ
１２及び半導体レーザ１０から射出されたレーザビーム
を略平行レーザビームに整形するためのコリーメータ１
４が順に配置されている。コリメータ１４のレーザビー
ム射出側には、副走査方向と対応する方向にレンズパワ
ーを有し、略平行レーザビームを主走査方向（矢印で示
す方向）と対応する方向に長い線像として結像させるシ
リンドリカルレンズ１６が配置されている。この線像の
結像位置または結像位置の近傍に反射面２０が位置する
ように、入射されたレーザビームを反射して主走査方向
と対応する方向に等角速度で偏向させるポリゴンミラー
１８が配置されている。ポリゴンミラー１８のレーザビ
ーム反射側には、被走査面である感光ドラム２６表面に
略円形の光スポットが等速度で走査されるように収束さ
れる。プラスチックの非晶質ポリオレフィンで形成され
た１枚の走査レンズであるｆθレンズ２２が配置されて
いる。ｆθレンズ２２と感光ドラム２６との間には、実
装上の理由によりｆθレンズ２２から射出されたレーザ
ビームを感光ドラム２６方向に反射するための反射鏡２
４が配置されている。

【００２１】本実施例によれば、半導体レーザ１０から
射出されたレーザビームは、ポリゴンミラー１８の入射
側に配置されるプレポリゴン光学系であるシリンドリカ
ルレンズ１６により反射面２０上に主走査方向に対応す
る方向に長い線像として結像される。このレーザビーム
は、ポリゴンミラー１８により主走査方向と対応する方
向に等角速度で偏向され、ｆθレンズ２２により感光ド
ラム２６上に主走査方向に等速度で走査される。また、
ｆθレンズ２２の作用で面倒れ補正が行われて副走査方
向のピッチむらが補正され、またシリンドリカルレンズ
１６の作用で感光ドラム２６上のビームスポットは略円
形になる。

【００２２】図１（ａ）は、ｆθレンズ２２の偏向面
（ポリゴンミラー１８により偏向されたレーザビームの
主光線が形成する平面）内におけるレンズ形状を示し、
図１（ｂ）は、偏向直交面（レンズの光軸を含みかつ偏
向面に直交する平面）内におけるレンズ形状を示してい
る。ｆθレンズ２２のポリゴンミラー１８側、すなわち
偏向手段側のレンズ面Ｓ１は回転軸非対称の非球面で形
成され、感光ドラム２６側、すなわち被走査面側のレン
ズ面Ｓ２は回転軸対称の非球面で形成されている。

【００２３】このレンズＳ１面の非球面は、図２（ａ）
に示すように、光軸Ａとレンズ面Ｓ１との交点を原点０
としかつ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面内に想
定し、Ｘ軸を偏向直交面内に想定したとき、光軸方向の
面の位置Ｚは以下の（１）式で表せる曲面である。

【００２４】

【数７】ただし、Ｒ１Ｓは偏向直交面内の非球面の光軸近傍の曲
率半径、Ｒ１Ｍは偏向面内の非球面の光軸近傍の曲率半
径、ＫＸは光軸を含む偏向直交面内における非球面形状
の円錐定数、ＫＹは光軸を含む偏向面内における非球面
形状の円錐定数、ＡＲ、ＢＲ、ＣＲ、ＤＲ、ＡＰ、Ｂ
Ｐ、ＣＰ、ＤＰは高次の非球面係数である。

【００２５】この面は偏向面内、すなわちＸ＝０の面内
における位置Ｚは以下の（２）式で表せる。

【００２６】

【数８】同様に偏向直交面内、すなわちＹ＝０の面内における位
置Ｚは以下の（３）式で表せる。

【００２７】

【数９】と表現できる。それぞれは通常の非球面を表現する式の
形をしている。

【００２８】またＸ＝０、Ｙ＝０以外の平面内での形状
は図２（ｂ）で示す断面の方向で考えるとＸ＝Ｒcos
θ、Ｙ＝Ｒsin θ、Ｚ＝Ｚを代入し円柱座標に変換する
ことにより次の（４）式で表現できる。

【００２９】

【数１０】上記（４）式についてＲを外に出して整理すると、以下
の（５）式で表現できる。

【００３０】

【数１１】この（５）式は、Ｒ方面断面内にて通常の非球面の形式
である。

【００３１】レンズ面Ｓ１は、（２）式から理解される
ように偏向面内では光軸近傍の曲率半径Ｒ１Ｍが正（入
射されるレーザビームが入射する向き「来る向き」に測
定した距離を正、入射されるレーザビームが進む向きに
測定した距離を負とする）であるため、ポリゴンミラー
１８側に凸状となり、（３）式から理解されるように偏
向直交面内では曲率半径Ｒ１Ｓが負であるため、ポリゴ
ンミラー１８側に凹状すなわち感光ドラム側に凸状の形
状となるアナモルフィック非球面形状を構成している。

【００３２】レンズ面Ｓ２の非球面は、図３に示すよう
に、光軸Ａとレンズ面Ｓ２との交点を原点０としかつ光
軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面内に想定し、Ｘ軸
を偏向直交面内に想定したとき、光軸方向の面の位置Ｚ
は以下の（６）式で表せる曲線を原点からＲ２Ｓ離れた
Ｙ軸に平行な直線を回転軸Ｒ２として得られる。

【００３３】

【数１２】ただし、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは高次の非球面
係数である。

【００３４】レンズ面Ｓ２は、偏向面内では感光ドラム
側に凸状すなわちポリゴンミラー１８側に凹状の非球面
形状となり、偏向直交面内では感光ドラム側に凸状の形
状すなわちポリゴンミラー１８側に凹状の円形状とな
る。

【００３５】本実施例の１枚のｆθレンズで中心厚を厚
くせずにｆθ特性、結像特性のバランスをとるために
は、曲率半径Ｒ１Ｍ，Ｒ２Ｓを焦点距離ｆ近傍に抑える
ことが好ましい。従って、下記の条件を満たすようにｆ
θレンズを設計するのが好ましい。

【００３６】０．５９８＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４７５ −０．１２８＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．１０４

【００３７】表１に、非晶質ポリオレフィンを使用して
作成した本実施例のｆθレンズ２２の各部の寸法、Ｒ１
Ｍ／ｆ，及びＲ２Ｓ／ｆの値を示す。表１において、ｎ
は非晶質ポリオレフィンの屈折率、ｄ１はレンズ面Ｓ
１、Ｓ２間の光軸上の間隔、ｄ０はポリゴンミラー１８
の反射面２０からｆθレンズ２２のポリゴンミラー１８
側のレンズ面Ｓ１までの光軸上の距離、ｄ２はｆθレン
ズ２２の感光ドラム２６側のレンズ面Ｓ２から感光ドラ
ム２６の表面までの光軸上の距離（ｄ０、ｄ１、ｄ２に
ついては図１（ａ）を参照）、ｆ（ｆｏｃａｌｌｅｎ
ｇｔｈ）は偏向面内におけるｆθレンズ２２の焦点距
離、θは最大画角、λはレーザビームの波長である。ま
た各部の寸法の単位は円錐係数ＫＸ、ＫＹ、Ｋ、非球面
係数ＡＲ、ＢＲ、ＣＲ、ＤＲ、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、Ｄ
Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、屈折率ｎ、最大画角θ、波長λを
除きｍｍである。また、−０．９０９４ｅ−５という表
現は、−０．９０９４×１０^-5を意味するものとする。

【００３８】また、ポリゴンミラー１８の回転中心から
反射面２０までの距離は１７ｍｍ、ポリゴンミラーへの
入射光は光軸方向から入射させたものである。これは実
施例を簡単に説明するためのものであり、その他の角度
で入射させた場合もほぼ同様である。入射光束は偏向直
交面内においては反射面２０近傍に収束する光束であ
り、偏向面内では平行光束である。

【００３９】表１に示したｆθレンズの像面湾曲を図６
（ａ）に示し、ｆθ特性を理想からの位置ずれ量で表し
て図６（ｂ）に示す。図６（ａ）の破線は主走査方向の
像面湾曲であり、実線は副走査方向の像面湾曲である。

【００４０】また、表２〜表８に図４に示した光走査装
置と同一の光走査装置に使用されるｆθレンズの実施例
２〜実施例８の各部の寸法、Ｒ１Ｍ／ｆ，Ｒ２Ｓ／ｆの
値を示し、図７（ａ）、（ｂ）〜図１３（ａ）、（ｂ）
に実施例２〜実施例８の像面湾曲、ｆθ特性を各々示
す。

【００４１】この実施例２〜実施例５は、実施例１と同
様に、光学材料としてプラスチックの非晶質ポリオレフ
ィンを使用し、曲率半径Ｒ１Ｍをパラメータとして変化
させたものである。ｆθ特性の基準となる理想焦点距離
は１４３．２３９４４８８ｍｍである。実施例１から実
施例５の曲率半径Ｒ１Ｍは８５、１０５、１３５、１６
０、２１０ｍｍと連続して変化させた時の設計例であ
る。このとき曲率半径Ｒ２Ｓも−１４．８８８３、−１
５．５９９２、−１６．７５８５、−１６．９０９３、
−１７．４８４４ｍｍと連続して変化しており焦点距離
ｆで割って正規化すると０．５９８＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４７５ −０．１２８＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．１０４の条件を満たしていることがわかる。

【００４２】実施例６はレンズ中心厚を実施例２〜実施
例５より厚くした設計例であるが、上記条件を満たして
いる。

【００４３】実施例７〜実施例８は入射光束を略平行光
束とした設計例であり、表７、８に示すＯＢＪがその収
束程度を示す。実施例７においては１３０１．３３ｍｍ
だけポリゴンミラー１８の反射面２０からｆθレンズの
方向にはなれた点に収束する光を用いている。実施例８
においては３２６８．４３ｍｍだけポリゴンミラー１８
の反射面２０からｆθレンズの方向にはなれた点に収束
する光を用いている。いずれも、上記条件を満たしてい
る。

【００４４】また、実施例１〜実施例８に対応する偏向
面で切断した断面図を図５（１）〜（８）に示す。

【００４５】図７（ａ）、（ｂ）〜図１３（ａ）、
（ｂ）から理解されるように、像面湾曲は良好に補正さ
れている。また、ｆθ特性を示す理想からの位置ずれ量
は、いずれも０．２ｍｍ程度以内であり、良好な結果が
得られている。

【００４６】

【表１】ｆ＝１４１．９０８ θ＝４２° λ＝７８５ｎｍｎ＝１．５１９１３９Ｒ１Ｍ＝８５Ｒ１Ｓ＝−１５１１．２ｄ０＝２９．５８１９ｄ１＝１０ＫＹ＝−２９．２９６６ＫＸ＝−３６８８６．８ＡＲ＝−０．９０９４８３ｅ−５ＡＰ＝−０．６１９５２ＢＲ＝１．５７６８６０ｅ−１０ＢＰ＝０．２４２９２７ＣＲ＝−１．３４０４４９ｅ−９ＣＰ＝−１．０４ＤＲ＝−１．７７５１７２ｅ−１７ＤＰ＝−０．９７７５３６Ｒ２Ｍ＝−５３０．４７４Ｒ２Ｓ＝−１４．８８８３ｄ２＝１３７．５９３Ｋ＝８７．８４２６Ａ＝−０．３１３３２０ｅ−５Ｂ＝１．５０１８５４ｅ−９Ｃ＝−８．４１９６４９ｅ−１３Ｄ＝２．１２１９５５ｅ−１６Ｒ１Ｍ／ｆ＝０．５９８９Ｒ２Ｓ／ｆ＝−０．１０４９

【００４７】

【表２】ｆ＝１４２．０８６ θ＝４２° λ＝７８５ｎｍｎ＝１．５１９１３９Ｒ１Ｍ＝１０５Ｒ１Ｓ＝−１６３５．０３ｄ０＝３１．７７２８ｄ１＝１０ＫＹ＝−３５．６９４９ＫＸ＝−４８１８０．１ＡＲ＝−０．１０７２６２ｅ−４ＡＰ＝−０．７５７２５１ＢＲ＝−４．０７１７１８ｅ−１１ＢＰ＝０．９０２４８３ＣＲ＝−２．００１２５８ｅ−１０ＣＰ＝−１．０４０２９ＤＲ＝−１．７７５１７２ｅ−１７ＤＰ＝−０．９７７５３６Ｒ２Ｍ＝−２３９．８７２Ｒ２Ｓ＝−１５．５９９２ｄ２＝１３８．５２Ｋ＝１４．３０４Ａ＝−０．１６５３ｅ−５Ｂ＝３．３２１３７３ｅ−１０Ｃ＝−２．４００１０４ｅ−１３Ｄ＝−７．３９５９７０ｅ−１７Ｒ１Ｍ／ｆ＝０．７３８９Ｒ２Ｓ／ｆ＝−０．１０９７

【００４８】

【表３】ｆ＝１４２．７６ θ＝４２° λ＝７８５ｎｍｎ＝１．５１９１３９Ｒ１Ｍ＝１３５Ｒ１Ｓ＝−１６３２．９３ｄ０＝３５．５１１４ｄ１＝１０ＫＹ＝−４３．８７６８ＫＸ＝−４６７１２．１ＡＲ＝−０．１５１９３４ｅ−４ＡＰ＝−０．８６６５８２ＢＲ＝−３．４３０７３６ｅ−１１ＢＰ＝０．７２７５２２ＣＲ＝１．０２６１５８ｅ−１１ＣＰ＝−１．１３７２５ＤＲ＝−１．７７５１７２ｅ−１７ＤＰ＝−０．９７７５３６Ｒ２Ｍ＝−１６０．１６３Ｒ２Ｓ＝−１６．７５８５ｄ２＝１３９．５９９Ｋ＝２．２７５７Ａ＝−０．９０９３９７ｅ−６Ｂ＝１．２３０９５１ｅ−１０Ｃ＝−１．０７１９７４ｅ−１３Ｄ＝−３．６６０７２６ｅ−１７Ｒ１Ｍ／ｆ＝０．９４５６Ｒ２Ｓ／ｆ＝−０．１１７３

【００４９】

【表４】ｆ＝１４２．２７９ θ＝４２° λ＝７８５ｎｍｎ＝１．５１９１３９Ｒ１Ｍ＝１６０Ｒ１Ｓ＝−１５９６．０７ｄ０＝３６．０４４ｄ１＝１０ＫＹ＝−５６．２４５９ＫＸ＝−４９３１６．９ＡＲ＝−０．１６３３３８ｅ−４ＡＰ＝−０．８６５２５４ＢＲ＝−２．９１３６７２ｅ−１１ＢＰ＝０．６４５５１８ＣＲ＝１．３７９６８８ｅ−１１ＣＰ＝−１．１５０７２ＤＲ＝−１．７７５１７２ｅ−１７ＤＰ＝−０．９７７５３６Ｒ２Ｍ＝−１３４．２７Ｒ２Ｓ＝−１６．９０９３ｄ２＝１３９．４３６Ｋ＝１．２８８４３Ａ＝−０．７３９２２０ｅ−６Ｂ＝７．７９６８１８ｅ−１１Ｃ＝−９．９３２５２２ｅ−１４Ｄ＝−２．０９６６９７ｅ−１７Ｒ１Ｍ／ｆ＝１．１２４５Ｒ２Ｓ／ｆ＝−０．１１８８

【００５０】

【表５】ｆ＝１４２．４２ θ＝４２° λ＝７８５ｎｍｎ＝１．５１９１３９Ｒ１Ｍ＝２１０Ｒ１Ｓ＝−１５５７．２８ｄ０＝３７．９５１１ｄ１＝１０ＫＹ＝−７０．９２７２ＫＸ＝−５２３３６．４ＡＲ＝−０．１６２６３９ｅ−４ＡＰ＝−０．８７２８１１ＢＲ＝−１．８８０１７５ｅ−１１ＢＰ＝０．４４０９１６ＣＲ＝１．４７１５６５ｅ−１１ＣＰ＝−１．１６３６３ＤＲ＝−１．７７５１７２ｅ−１７ＤＰ＝−０．９７７５３６Ｒ２Ｍ＝−１１２．２５５Ｒ２Ｓ＝−１７．４８４４ｄ２＝１３９．９４９Ｋ＝−０．２４６５５８Ａ＝−０．５１２０３０ｅ−６Ｂ＝３．１５５３４０ｅ−１１Ｃ＝−８．７１０７６７ｅ−１４Ｄ＝７．４４７５６３ｅ−１８Ｒ１Ｍ／ｆ＝１．４７４５１Ｒ２Ｓ／ｆ＝−０．１２２７

【００５１】

【表６】ｆ＝１４２．８０３ θ＝４２° λ＝７８５ｎｍｎ＝１．５１９１３９Ｒ１Ｍ＝２０８．６１７Ｒ１Ｓ＝−１５７２．３８ｄ０＝３８．０５２２ｄ１＝１４ＫＹ＝−７４．８７０７ＫＸ＝−４９６０４．５ＡＲ＝−０．１９８７５４ｅ−４ＡＰ＝−０．８６６８０６ＢＲ＝−１．９７２７２５ｅ−１２ＢＰ＝−０．０５７６３ＣＲ＝１．３８１９０８ｅ−１１ＣＰ＝−１．１９２５３ＤＲ＝−１．７７５１７２ｅ−１７ＤＰ＝−０．９７７５３６Ｒ２Ｍ＝−１１２．３６５Ｒ２Ｓ＝−１８．２８２７ｄ２＝１３９．６３１Ｋ＝−０．５１１８４４Ａ＝−０．５７９３４３ｅ−６Ｂ＝２．１７７１０９ｅ−１１Ｃ＝−６．２３０５４５ｅ−１４Ｄ＝１．８５６４９３ｅ−１７Ｒ１Ｍ／ｆ＝１．４６０８Ｒ２Ｓ／ｆ＝−０．１２８０

【００５２】

【表７】ｆ＝１５５．３８７ θ＝４２° λ＝７８５ｎｍｎ＝１．５１９１３９ＯＢＪ＝−１３０１．３３Ｒ１Ｍ＝１６２．８５１Ｒ１Ｓ＝−３３５．０５６ｄ０＝３６．４４３４ｄ１＝９．６５６６３ＫＹ＝−４２．０８５２ＫＸ＝−２２０８．４１ＡＲ＝−０．１７９５６９ｅ−４ＡＰ＝−０．９２９８１４ＢＲ＝−３．５７２０７１ｅ−１１ＢＰ＝０．６１６３６９ＣＲ＝−５．７６７４５２ｅ−１３ＣＰ＝−０．６４７９３３ＤＲ＝−１．７７５１７２ｅ−１７ＤＰ＝−０．９７７５３６Ｒ２Ｍ＝−１５６．６０８Ｒ２Ｓ＝−１７．１７２５ｄ２＝１３４．１３２Ｋ＝−８．９０９６５Ａ＝−０．６５３６２２ｅ−６Ｂ＝−４．４２３４７４ｅ−１１Ｃ＝−１．９３６９０５ｅ−１４Ｄ＝−３．９２６４５９ｅ−１７Ｒ１Ｍ／ｆ＝１．０４８０Ｒ２Ｓ／ｆ＝−０．１１０５

【００５３】

【表８】ｆ＝１４６．７３３ θ＝４２° λ＝７８５ｎｍｎ＝１．５１９１３９ＯＢＪ＝−３２６８．４３Ｒ１Ｍ＝１８１．０９７Ｒ１Ｓ＝−３８０．８６５ｄ０＝３５．６３９ｄ１＝１０．４６１ＫＹ＝−７３．１６７３ＫＸ＝−３２２７．７２ＡＲ＝−０．２０８４８９ｅ−４ＡＰ＝−０．８８４４ＢＲ＝−２．３９９６９ｅ−０９ＢＰ＝−１．１１０１９ＣＲ＝−９．７４１４３１ｅ−１４ＣＰ＝−０．１５９７６１ＤＲ＝−１．７７５１６５ｅ−１７ＤＰ＝−０．９７７５３７Ｒ２Ｍ＝−１２８．８８３Ｒ２Ｓ＝−１６．７８ｄ２＝１３７．３０６Ｋ＝５．０２７９５Ａ＝−４．０７７４８５ｅ−７Ｂ＝１．４６０８６１ｅ−１０Ｃ＝−３．６５３４３９ｅ−１５Ｄ＝−４．８１６４４１ｅ−１７Ｒ１Ｍ／ｆ＝１．２３４２Ｒ２Ｓ／ｆ＝−０．１１４３

【００５４】以上説明したように、偏向方向に非球面形
状を採用しているのでｆθ特性や像面湾曲の結像性能が
良好なｆθレンズを得ることができる。また、非球面形
状を採用することによりなだらかな連続性を確保するこ
とができ、波面収差を極力抑えることができる。さら
に、ｆθレンズの両面の主要な曲率半径を略一致させる
と共にパワーを分散させることによって、中心厚を薄く
することができ、またＦナンバーの一様性を確保するこ
とができる。

【００５５】なお、上記ではプラスチックの非晶質ポリ
オレフィンで形成する例について説明したが、他のプラ
スチック材料、たとえばアクリル、ポリカーボネイト
等、またはガラスで形成しても良い。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ンズ面に非球面を用いた単純な形状にしているので、高
性能でかつ設計、製造が容易な１枚構成の走査レンズを
提供することができる、という効果が得られる。

【００５７】また、レンズ面に非球面を用いた単純な形
状で高性能でかつ設計、製造が容易な１枚構成の走査レ
ンズを使用しているので、光走査装置の小型化、低コス
ト化を図ることができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施例１のｆθレンズの偏向面内にお
ける形状を示す断面図である。（ｂ）は実施例１のｆθ
レンズの偏向直交面内における形状を示す断面図であ
る。

【図２】本実施例のｆθレンズの偏向器側の面形状を説
明するための説明図である。

【図３】本実施例のｆθレンズの被走査面側の面形状を
説明するための説明図である。

【図４】本実施例を示す斜視図である。

【図５】（１）〜（８）は実施例１から８のｆθレンズ
の偏向面内における形状を示す断面図である。

【図６】（ａ）は実施例１の像面湾曲を示す収差図であ
る。（ｂ）は実施例１のｆθ特性を示す収差図である。

【図７】（ａ）は実施例２の像面湾曲を示す収差図であ
る。（ｂ）は実施例２のｆθ特性を示す収差図である。

【図８】（ａ）は実施例３の像面湾曲を示す収差図であ
る。（ｂ）は実施例３のｆθ特性を示す収差図である。

【図９】（ａ）は実施例４の像面湾曲を示す収差図であ
る。（ｂ）は実施例４のｆθ特性を示す収差図である。

【図１０】（ａ）は実施例５の像面湾曲を示す収差図で
ある。（ｂ）は実施例５のｆθ特性を示す収差図であ
る。

【図１１】（ａ）は実施例６の像面湾曲を示す収差図で
ある。（ｂ）は実施例６のｆθ特性を示す収差図であ
る。

【図１２】（ａ）は実施例７の像面湾曲を示す収差図で
ある。（ｂ）は実施例７のｆθ特性を示す収差図であ
る。

【図１３】（ａ）は実施例８の像面湾曲を示す収差図で
ある。（ｂ）は実施例８のｆθ特性を示す収差図であ
る。

【符号の説明】

１０半導体レーザ１４コリメータ１６シリンドリカルレンズ１８ポリゴンミラー２２ｆθレンズ２６感光ドラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射された光束を所定方向に等角速度で
偏向させる偏向手段と被走査面との間に配置され、光ス
ポットが等速で走査されるように入射された光束を被走
査面上に収束させる１枚の走査レンズであって、前記偏向手段側から順に、前記偏向手段によって偏向さ
れた光束の主光線によって形成される偏向面内における
形状が光軸近傍において偏向器側に凸の非球面形状で、
かつ前記偏向面と直交し光軸を含む偏向直交面内におけ
る形状が光軸近傍において偏向器側に凹の非球面形状を
有する第１のレンズ面と、前記偏向面内に位置しかつ走査レンズの光軸と直交する
回転軸を持ち、前記偏向面と交わって形成される曲線が
光軸近傍にて被走査面側に凸の非球面形状で、かつ前記
偏向直交面と交わって形成される曲線が被走査面側に凸
の円形状で形成された第２のレンズ面と、を含み、前記第１のレンズ面の偏向面内の光軸近傍の曲率半径を
Ｒ１Ｍ、該レンズ面の偏向直交面内での光軸近傍の曲率
半径をＲ１Ｓ、前記第２のレンズ面の偏向面内の光軸近
傍の曲率半径をＲ２Ｍ、該レンズ面の偏向直交面内での
曲率半径をＲ２Ｓ、走査レンズの偏向面内における焦点
距離をｆとし、曲率半径の符号は入射光束が入射する側
に凸の場合を正、入射光束が進む側に凸の場合を負とす
るとき、前記第１のレンズ面及び前記第２のレンズ面
が、０．５９８＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４７５ −０．１２８＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．１０４を満たすように形成されている走査レンズ。
【請求項２】前記第１のレンズ面は、光軸と第１のレ
ンズ面との交点を原点としかつ光軸方向をＺ軸とするＹ
Ｚ平面を偏向面内に想定し、Ｘ軸を偏向直交面内に想定
したとき、光軸方向の面の位置Ｚは以下のＩ式で表せる
曲面であり、前記第２のレンズ面は、光軸と第２のレンズ面との交点
を原点としかつ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向面
内に想定したとき、以下のII式で表せる曲線を原点から
Ｒ２Ｓ離れたＹ軸に平行な直線を回転軸として得られる
面である、請求項１の走査レンズ。【数１】ただし、ＫＸは光軸を含む偏向直交面内における非球面
形状の円錐定数、ＫＹは光軸を含む偏向面内における非
球面形状の円錐定数、ＡＲ、ＢＲ、ＣＲ、ＤＲ、ＡＰ、
ＢＰ、ＣＰ、ＤＰは高次の非球面係数である。【数２】ただし、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは高次の非球面
係数である。
【請求項３】光源からの光束を略平行光束にするため
のコリメート手段と、前記略平行光束を主走査方向と対応する方向に長い線像
として結像させる結像手段と、前記線像の結像位置または該結像位置の近傍に反射面を
持ち入射された光束を主走査方向と対応する方向に等角
速度で偏向させる偏向手段と、前記偏向手段と被走査面との間に配置され、前記偏向手
段側のレンズ面が、前記偏向手段によって偏向された光
束の主光線によって形成される偏向面内における形状が
光軸近傍において偏向器側に凸の非球面形状で、かつ前
記偏向面と直交し光軸を含む偏向直交面内における形状
が光軸近傍において偏向器側に凹の非球面形状を有する
非球面で形成されると共に、前記被走査面側のレンズ面が、前記偏向面内に位置しか
つ走査レンズの光軸と直交する回転軸を持ち、前記偏向
面と交わって形成される曲線が光軸近傍にて被走査面側
に凸の非球面形状で、かつ前記偏向直交面と交わって形
成される曲線が被走査面側に凸の円形状で形成され、光
スポットが略等速度で走査されるように入射された光束
を前記被走査面に収束させる１枚の走査レンズと、を含む光走査装置。
【請求項４】前記偏向手段側のレンズ面は、光軸と該
レンズ面との交点を原点としかつ光軸方向をＺ軸とする
ＹＺ平面を偏向面内に想定し、Ｘ軸を偏向直交面内に想
定したとき、光軸方向の面の位置Ｚは以下のＩ式で表せ
る曲面であり、前記被走査面側のレンズ面は、光軸と該レンズ面との交
点を原点としかつ光軸方向をＺ軸とするＹＺ平面を偏向
面内に想定したとき、以下のII式で表せる曲線を原点か
らＲ２Ｓ離れたＹ軸に平行な直線を回転軸として得られ
る面である、請求項３の光走査装置。【数３】ただし、ＫＸは光軸を含む偏向直交面内における非球面
形状の円錐定数、ＫＹは光軸を含む偏向面内における非
球面形状の円錐定数、ＡＲ、ＢＲ、ＣＲ、ＤＲ、ＡＰ、
ＢＰ、ＣＰ、ＤＰは高次の非球面係数である。【数４】ただし、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは高次の非球面
係数である。
【請求項５】前記走査レンズは前記偏向手段側のレン
ズ面の偏向面内の光軸近傍の曲率半径をＲ１Ｍ、該レン
ズ面の偏向直交面内での光軸近傍の曲率半径をＲ１Ｓ、
前記被走査面側のレンズ面の偏向面内の光軸近傍の曲率
半径をＲ２Ｍ、該レンズ面の偏向直交面内での曲率半径
をＲ２Ｓ、走査レンズの偏向面内における焦点距離をｆ
とし、曲率半径の符号は入射光束が入射する側に凸の場
合を正、入射光束が進む側に凸の場合を負とするとき、
前記第１のレンズ面及び前記第２のレンズ面が、０．５９８＜Ｒ１Ｍ／ｆ＜１．４７５ −０．１２８＜Ｒ２Ｓ／ｆ＜−０．１０４を満たすように形成されている請求項４の光走査装置。