JPH09179017A

JPH09179017A - 光走査用レンズおよび光走査装置

Info

Publication number: JPH09179017A
Application number: JP34073795A
Authority: JP
Inventors: Koji Masuda; 浩二増田; Seizo Suzuki; 清三鈴木; Yoshiaki Hayashi; 善紀林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JP3051671B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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、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。【解決手段】走査結像レンズが単玉構成である。走査結
像レンズの、少なくとも一方の面は偏向面内における形
状として非円弧形状を有し、少なくとも一方の面は特殊
なトーリック面である。

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。

【０００３】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７−１
７４９９８号公報等）。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】

【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（請求項１〜８）。

【００１０】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（請求項１〜３）。

【００１１】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（請求項
４，７）。

【００１２】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（請求項８）。

【００１３】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（請求項９）。

【００１４】

【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、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）。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】さらに、光走査用レンズの２つの面のうち
の少なくとも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。

【００１８】「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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】請求項１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」を持つこともでき（請求項２）、「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（請求項３）。

【００２３】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「光軸を含む偏向直交面内における形状」
を、「光偏向器側に凹面を向けたメニスカス形状」とす
ることができる（請求項４）。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。

【００２４】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」ことができる（請求項５）。

【００２５】また、上記請求項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は「光偏向器側の面
および被走査面側の面を共に、特殊なトーリック面とす
る」ことができる（請求項６）。

【００２６】請求項７記載の光走査用レンズは、上記請
求項１〜６の任意の１に記載の光走査用レンズに以下の
特徴を付加したものである。

【００２７】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。

【００２８】「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。

【００２９】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。

【００３０】請求項８記載の光走査用レンズは、上記請
求項１〜７の任意の１に記載の光走査用レンズにおいて
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。

【００３１】この発明の光走査装置（請求項９）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
１〜８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。

【００３２】「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。

【００３３】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。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明する。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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１
８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２０を等速的に走査する。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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４）、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。

【００４１】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。

【００４２】「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）。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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）。

【００４６】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。

【００４７】「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。

【００４８】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。

【００４９】「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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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（請求項
５）、両面を共に「特殊なトーリック面」とすることに
より（請求項６）、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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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１８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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】即ち、 ΔＨ(0)＝−ｒ_s1'(0)×ｄ(0)/［ｎ{ｒ_s2'(0)−ｒ_s1'(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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】｜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。

【００６５】請求項７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。

【００６６】条件（３）は、このような目的を達成する
ための条件である。

【００６７】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。

【００６８】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)，ΔＨ'(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：ω
₁(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。

【００６９】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。

【００７０】請求項８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。

【００７１】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。

【００７２】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００７３】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。

【００７４】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１６による偏向角：θを０とし、シリンダレンズ１
４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。

【００７５】「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。

【００７６】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。

【００７７】「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。

【００７８】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。

【００７９】実施例１Ｗ＝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）＝２１．７５４ｎ＝１．５３６６４特殊なトーリック面ｌ（０）＝１４２．４４６。

【００８０】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−１９ｒ_s1（Ｙ）ｒ_s1（０）＝−７３．８４５
。

【００８１】被走査面側の面：特殊なトーリック面Ｘ₂（Ｙ）（円弧形状）Ｒ＝−９７．２４４ｒ_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
。

【００８２】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。

【００８３】「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。

【００８４】実施例２Ｗ＝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）＝１２．３６４ｎ＝１．５３６６４特殊なトーリック面ｌ（０）＝１３２．６４９。

【００８５】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。

【００８６】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＝３．３８３７２
Ｅ−１６，ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅ
Ｙ⁸＋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−１
５。

【００８７】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。

【００８８】実施例３Ｗ＝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）＝１０．０００ｎ＝１．５３６６４特殊なトーリック面ｌ（０）＝１４２．５１９。

【００８９】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＝５．００５２８
Ｅ−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。

【００９０】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＝１．４３６１３
Ｅ−１５，ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅ
Ｙ⁸＋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−１
５。

【００９１】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。

【００９２】実施例４Ｗ＝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）＝１０．３９０ｎ＝１．５３６６４特殊なトーリック面ｌ（０）＝１６２．８８０。

【００９３】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。

【００９４】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−１
１，Ｃ＝−５．９３６５６Ｅ−１４，Ｄ＝１．７５９
２６Ｅ−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。

【００９５】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。

【００９６】実施例５Ｗ＝２１６，Ｌ＝１７５．２０１，Ｓ＝−３７５．９２２（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）＝１０．０ｎ＝１．５３６６４特殊なトーリック面ｌ（０）＝１４２．９２７。

【００９７】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＝−３．５１
０７Ｅ−６，Ｂ＝２．０６８４Ｅ−９，Ｃ＝−８．９
７２２Ｅ−１４，Ｄ＝１．１６７２Ｅ−１７ｒ_s1（Ｙ）ｒ_s1（０）＝−６０．０
。

【００９８】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−１
５，ｒ_s2（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆ
Ｙ¹⁰ 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−１
５。

【００９９】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。

【０１００】以下、請求項７，８に関する実施例を３例
上げる。

【０１０１】実施例６Ｗ＝２１６，Ｌ＝１７５．２０１，Ｓ＝−３７５．９２２（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）＝１０．０ｎ＝１．５３６６４特殊なトーリック面ｌ（０）＝１４２．９２７。

【０１０２】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＝−３．５１
０７Ｅ−６，Ｂ＝２．０６８４Ｅ−９，Ｃ＝−８．９
７２２Ｅ−１４，Ｄ＝１．１６７２Ｅ−１７ｒ_s1（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰
＋ｇＹ¹² において、ａ＝−２２，ｂ＝−２．５７５１Ｅ−１，ｃ＝４．４９
６５７Ｅ−３，ｄ＝−４．４６６４４９Ｅ−５，ｅ＝
１．９５６９４４Ｅ−７，ｆ＝−３．８７Ｅ−１０，ｇ
＝２．７９２７８３Ｅ−１３
。

【０１０３】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−１５ｒ_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＝−６．０２
９４３７Ｅ−１２，ｇ＝３．３１５００３Ｅ−１５
。

【０１０４】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
。

【０１０５】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_S1'(Ｙ)，ｒ
_S2'(Ｙ')を一覧にして示す。

【０１０６】 θ ０１０２０３０３６４０４５Ｓ(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。

【０１０７】 θ（度）０１０２０３０３６４０４５Ｙ０ 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 。

【０１０８】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）｜。

【０１０９】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。

【０１１０】実施例７Ｗ＝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）＝１５．０ｎ＝１．５３６６４特殊なトーリック面ｌ（０）＝１２０．９８４。

【０１１１】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−１９ｒ_s1（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰
＋ｇＹ¹² において、ａ＝−３１，ｂ＝−３．２６５０７Ｅ−２，ｃ＝−２．
９０６５４Ｅ−４，ｄ＝５．９９４２６Ｅ−７，ｅ＝
−３．９７９７５９Ｅ−１０，ｆ＝４．１０９０８１
Ｅ−１４，ｇ＝２．４４３９８１Ｅ−１７
。

【０１１２】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−１
８。

【０１１３】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＝６．６
６８５１３Ｅ−１５，ｇ＝−６．７３４７０２Ｅ−１９
。

【０１１４】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
。

【０１１５】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_S1'(Ｙ)，ｒ
_S2'(Ｙ')を一覧にして示す。

【０１１６】 θ ０１０２０３０３６４０４５Ｓ(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。

【０１１７】 θ（度）０１０２０３０３６４０４５Ｙ０ 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 。

【０１１８】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）｜。

【０１１９】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。

【０１２０】実施例８Ｗ＝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）＝２０．０ｎ＝１．５３６６４特殊なトーリック面ｌ（０）＝１０６．２８２。

【０１２１】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−１
９ｒ_s1（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰
＋ｇＹ¹² において、ａ＝−３０，ｂ＝１．５２１１４６Ｅ−２，ｃ＝−６．
３９９７９８Ｅ−５，ｄ＝１．１６６６０８Ｅ−７，ｅ
＝−９．６５１４３８Ｅ−１１，ｆ＝３．６５２５８８
Ｅ−１４，ｇ＝−５．０７３８８１Ｅ−１８。

【０１２２】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−１
８。

【０１２３】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＝１．２８４７９
６Ｅ−１５，ｇ＝−１．５００２３４Ｅ−１９
。

【０１２４】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_S1'(Ｙ)，ｒ
_S2'(Ｙ')を一覧にして示す。

【０１２５】 θ ０１０２０３０３６４０４５Ｓ(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。

【０１２６】 θ（度）０１０２０３０３６４０４５Ｙ０ 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 。

【０１２７】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）｜。

【０１２８】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。

【０１２９】

【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。

【０１３０】請求項１〜９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。

【０１３１】請求項１〜３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。

【０１３２】請求項４，７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。

【０１３３】請求項５，６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。

【０１３４】請求項８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】

１０ＬＤ１２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

Claims

【特許請求の範囲】

【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、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つの面の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１つの面の形
状が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、プラスチックで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２】請求項１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
集光させる機能を持つことを特徴とする光走査用レン
ズ。
【請求項３】請求項１記載の光走査用レンズにおいて、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。
【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。
【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。
【請求項６】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。
【請求項７】請求項１または２または３または４または
５または６記載の光走査用レンズにおいて、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
【請求項８】請求項１または２または３または４または
５または６または７記載の光走査用レンズにおいて、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。
【請求項９】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１〜８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。