JPH09179019A - 走査結像レンズおよび光走査装置 - Google Patents

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り、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。

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（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、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
走査結像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走査
領域を有する」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り、尚且つ走査結像レ
ンズを大型化させないためには走査結像レンズをなるべ
く光偏向器の近傍に配備することが必要になる。

【０００５】このように光偏向器に近付けて単玉構成の
走査結像レンズを配すると、走査結像レンズの副走査対
応方向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
像位置が上記仮想的な光路上でわずかにずれても、光ス
ポットの副走査対応方向の結像位置は大きくずれ、副走
査方向の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。

【０００６】また、単玉構成の走査結像レンズの場合に
も、光スポット径、特に副走査方向の光スポット径が光
スポットの像高により変動しないように、副走査方向の
像面湾曲が出来るかぎり良好に補正されることが望まし
い。

【０００７】副走査方向の像面湾曲が良好に補正されて
いても、例えば特開平４−５０９０８号公報開示の走査
結像レンズを用いると、偏向反射面近傍の線像と、像面
近傍の副走査対応方向の結像点の間の副走査対応方向の
横倍率が像高により変化するため、副走査方向の光スポ
ット径が像高により変動する。

【０００８】

【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
制限を緩和することを課題とする。

【０００９】また、単玉構成の走査結像レンズにおい
て、光走査の等速特性や副走査方向の像面湾曲の良好な
補正を課題とする。

【００１０】さらに、単玉構成の走査結像レンズにおい
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。

【００１１】

【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、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させ、被走査面を等速的に
光走査する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（請求項１）。

【００１２】即ち、この発明の走査結像レンズは「単玉
構成」であり、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」を有する。

【００１３】「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掃引する平面である。前述
のように、主走査対応方向と副走査対応方向とは走査結
像レンズの光軸と直交する（前記仮想的な光路は走査結
像レンズの光軸と合致するから）。従って上記偏向面は
「主走査方向と走査結像レンズの光軸とを含む平面」で
あると言うことができる。

【００１４】「非円弧形状」は、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）Ｙ²／Ｒ²｝]＋
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
えて特定される曲線形状である。

【００１５】この形状は前述のように偏向面内における
形状であるから、上記座標：Ｙは主走査対応方向の座標
であり、従って、この非円弧形状を単玉構成の走査結像
レンズの面の「主走査対応方向の形状」と言うこともで
きる。

【００１６】走査結像レンズの２つの面のうちの少なく
とも一方は「特殊なトーリック面」である。

【００１７】「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
のうちで走査結像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。

【００１９】この発明の走査結像レンズはさらに以下の
特徴を有している。

【００２０】即ち「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。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。

【００２１】請求項２記載の走査結像レンズは、上記請
求項１記載の走査結像レンズにおいて、偏向角：θで走
査結像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： （１） 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。

【００２２】「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。

【００２３】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る。

【００２４】また近軸曲率半径：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。

【００２５】前述のように、偏向直交面内におけるレン
ズ面は円形状で、その曲率半径は位置：Ｙ，Ｙ’に応じ
て一義的に定まるが、上記直交偏向面内では一般に偏向
角：θのため、位置：Ｙ，Ｙ’におけるレンズ面形状は
見掛け上「楕円形」となるので、その曲率は近軸曲率半
径により代表されるのである。従って、偏向角：θが０
のとき、即ち、Ｙ＝Ｙ’＝０においては、ｒ_s1'(０)，
ｒ_s2'(０)は光軸を含む偏向直交面内の曲率半径：ｒ
_s1(０)，ｒ_s2(０)にそれぞれ等しい。

【００２６】請求項３記載の走査結像レンズは、上記請
求項１記載の走査結像レンズにおいて、上記｜β(θ)｜
が有効走査領域内において、条件： （２） ０．９５｜β(０)｜≦｜β(θ)｜≦１．０５｜β(０)｜ を満足するように、ｒ_s1'(Ｙ)，ｒ_s2'(Ｙ')が設定され
たことを特徴とする。

【００２７】この発明の単玉構成の走査結像レンズの
「各面の形状の組み合わせ」は種々可能であるが、例え
ば後述する実施例に示すように「光偏向器側の面を、非
円弧形状を偏向面内で主走査対応方向に平行な軸の回り
に回転して得られる非円弧トーリック面とし、被走査面
側の面を、偏向面内の形状を非円弧形状とする特殊なト
ーリック面と」してもよいし（請求項３）、「光偏向器
側の面を、非円弧形状を偏向面内で主走査対応方向に平
行な軸の回りに回転して得られる非円弧トーリック面と
し、被走査面側の面を、偏向面内の形状を円弧形状とす
る特殊なトーリック面と」してもよく（請求項５）、さ
らには「光偏向器側の面および被走査面側の面が共に、
偏向面内の形状を非円弧形状とする特殊なトーリック面
である」ようにしてもよい（請求項６）。

【００２８】この発明の単玉構成の走査結像レンズの
「偏向面内の形状」は、主走査方向の像面湾曲や等速特
性を良好にするために最適化される。

【００２９】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、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、走査結像レンズとして請求項１〜６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７）。

【００３０】「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。

【００３１】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。偏向反射面に入射する光束が主走査対応方向
に平行的でれば、走査結像レンズは単玉のｆθレンズと
なる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明する。

【００３３】図１において符号０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。

【００３４】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内にあって、線像は回転軸１６Ａの位置に結
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。

【００３５】なお、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。

【００３６】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
構成の走査結像レンズ１８に入射し、走査結像レンズ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。

【００３７】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。

【００３８】単玉構成の走査結像レンズ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。

【００３９】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。

【００４０】走査結像レンズ１８の「光軸ＡＸを含む偏
向直交面による断面形状」は、図１（ｂ）に示すよう
に、光偏向器側（図の左方）に凹面を向けたメニスカス
形状である。このようなメニスカス形状とすることによ
り、前側主面：Ｈおよび後側主面：Ｈ’を共に被走査面
側に移すことが出来、走査結像レンズを光偏向器側に位
置させつつ、光スポットの副走査対応方向の結像倍率を
小さくできる。

【００４１】ここで「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。

【００４２】「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。

【００４３】図２（ａ）において、Ｘ（Ｙ）は「非円弧
形状」であり、その近軸曲率半径：Ｒおよび円錐定数：
Ｋ、高次の係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．．等を用いて、 Ｘ＝Ｙ²/［Ｒ＋Ｒ・√｛１−（１＋Ｋ）Ｙ²／Ｒ²｝]＋
Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰＋．．． なる式で表現される。

【００４４】図２（ａ）の非円弧トーリック面は、上記
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。

【００４５】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。

【００４６】「特殊なトーリック面」の２例を、図２
（ｂ），（ｃ）に示す。図２（ｂ），（ｃ）において、
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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】この発明では、偏向面内におけるレンズ面
形状：Ｘ₁(Ｙ)，Ｘ₂(Ｙ)を適切に設定することにより、
主走査方向の像面湾曲や等速特性を良好に補正し、この
ように設定された主走査対応方向における形状：Ｘ
₁(Ｙ)，Ｘ₂(Ｙ)に応じて、即ち、「Ｘ₁(Ｙ)，Ｘ₂(Ｙ)に
相関させ」てｒ_s1(Ｙ)，ｒ_s2(Ｙ)を決定することによ
り、副走査方向の像面湾曲や等速特性を良好に補正する
のである。

【００５０】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。

【００５１】偏向角：θで走査結像レンズ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。

【００５２】請求項２，３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１
６Ａの位置）から入射位置に到る距離、即ち光線部分ｌ
ｎ１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。

【００５３】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。

【００５４】従って、偏向角：θが０のときは、上記Ｙ
＝Ｙ’であり、この場合、Ｓ(０)，ｄ(０)，ｌ(０)は図
１（ａ）に示す如くになる。

【００５５】図３（ｂ）は「光軸を含む偏向直交面」内
における走査結像レンズ１８の断面形状を示している。

【００５６】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。符号Ｈ，Ｈ’は副走査対
応方向における光軸上の前側および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。

【００５７】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。なお前述の通り、ｒ_s1'(0)＝ｒ_s1(0)，ｒ_s2'
(0)＝ｒ_s2(0)である。

【００５８】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。

【００５９】図１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×β
²(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、横倍率の絶対値：｜β(０)｜
をなるべく小さく設定するのがよい。

【００６０】｜β(０)｜を小さくする方法としては、走
査結像レンズ１８を被走査面に近付けることが考えられ
るが、この方法では走査結像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。

【００６１】請求項２記載の発明では、走査結像レンズ
をなるべく光偏向器側に配備することにより走査結像レ
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。

【００６２】条件（１）は、このような目的を達成する
ための条件である。

【００６３】条件（１）の下限を超えると、走査結像レ
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。

【００６４】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'(Ｙ)×ｄ(θ)/［ｎ{ｒ_s2'(Ｙ')−ｒ_s1'(Ｙ)}＋(ｎ−１)・ｄ(θ)］ ＝−ｒ_s1'(Ｙ)×Ｐ(θ) ΔＨ'(θ)＝−ｒ_s2'(Ｙ’)×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。

【００６５】もし倍率：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。

【００６６】請求項３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。

【００６７】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、走査結像レ
ンズのシフトやティルト等により改善が可能である。

【００６８】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００６９】図１（ａ）を参照すると、これまで説明し
なかったが、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」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。

【００７０】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と走査結像レンズ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。

【００７１】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。

【００７２】以下の実施例１〜７において、実施例１〜
５では光偏向器として「サグのないもの」を想定してい
る。また「ｎ」は走査結像レンズの材質の使用波長にお
ける屈折率を表す。

【００７３】高次の係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ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「１０~⁹」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。

【００７４】実施例１ 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 束は弱い発散性の光束である） Ｓ（０）＝２２．２７４ Ｘ₁（Ｙ），ｒ_s1（Ｙ） ｄ（０）＝１０ ｎ＝１．５３６６４ Ｘ₂（Ｙ），ｒ_s2（Ｙ） ｌ（０）＝１４２．９２７ 。

【００７５】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−１７ ｒ_s1（Ｙ） ｒ_s1（０）＝−６０．０
。

【００７６】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＝ １．４６３７
Ｅ−１５ 。

【００７７】ｒ_s2（Ｙ）は、偏向角：θに対する値:ｒ
_s2（Ｙ'）を一覧にして示す。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ' ０ 4.935 10.107 15.775 19.523 22.190 25.721 ｒ_s2(Ｙ') -11.46 -11.56 -11.82 -12.08 -12.13 -12.06 -11.86 。

【００７８】ｒ_s2（Ｙ'）を多項式により ｒ_s2（Ｙ'）＝ａ＋ｂ・Ｙ'²＋ｃ・Ｙ'⁴＋ｄ・Ｙ'⁶＋ｅ
・Ｙ'⁸＋ｆ・Ｙ'¹⁰ と近似し、Ｙ'とそれに対応するｒ_s2(Ｙ')上記数値を用
い、係数：ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを最小２乗法により
決定すると、 ａ＝−１１．４５７９，ｂ＝−４．３５０９Ｅ−３，ｃ
＝８．８４５７Ｅ−６，ｄ＝−６．９１６１Ｅ−９，ｅ
＝５．３８３１Ｅ−１２，ｆ＝−３．２９８５Ｅ−１５
となった。

【００７９】収差の計算には、この近似式を用いた。

【００８０】｜β(０)｜＝４．７４で条件（１）を満足
している。

【００８１】因に、副走査対応方向のパワーを一方のレ
ンズ面にのみ負わせた場合は、｜β(０)｜は４．９７以
上となり、条件（１）を満足しない。

【００８２】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。

【００８４】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。

【００８５】実施例２ 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）＝５１．８７１ Ｘ₁（Ｙ），ｒ_s1（Ｙ） ｄ（０）＝２１．７５４ ｎ＝１．５３６６４ Ｘ₂（Ｙ），ｒ_s2（Ｙ） ｌ（０）＝１４９．０７ 。

【００８６】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＝ １．６０４８Ｅ−１９ ｒ_s1（Ｙ） ｒ_s1（０）＝−７３．８４５
。

【００８７】被走査面側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₂（Ｙ）：Ｒ＝−９７．２４４の円弧形状 ｒ_s2（Ｙ）は、偏向角：θに対する値:ｒ_s2（Ｙ'）を一
覧にして示す。 θ（度） ０ ６ １４ ２６ ３２ ３６ ４１ Ｙ' ０ 6.831 16.005 30.152 37.565 42.713 49.470 ｒ_s2(Ｙ') -20.64 -20.6 -20.42 -19.77 -19.18 -18.64 -17.75 。

【００８８】ｒ_s2(Ｙ')＝ａ＋ｂ・Ｙ'²＋ｃ・Ｙ'⁴＋ｄ
・Ｙ'⁶＋ｅ・Ｙ'⁸＋ｆ・Ｙ'¹⁰ と近似して、係数：ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを最小自乗
法により決定すると、ａ＝−２０．６３９５２，ｂ＝
０．８２６６１Ｅ−３，ｃ＝０．１３２１８Ｅ−６，ｄ
＝０．２０９０８２Ｅ−１０，ｅ＝−０．５３１５７Ｅ
−１４，ｆ＝−４．７１Ｅ−１９となった。

【００８９】|β(０)|＝２．０９であり、条件（１）を
満足している。

【００９０】図５に実施例２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。この実施例２に
於いては、カップリングされた光束が平行光束であるの
で、等速特性における前記「定数」は、主走査対応方向
における焦点距離：ｆｍであり、等速特性は通常のｆθ
特性である。

【００９１】上の説明から明らかなように、実施例１，
２は請求項１，２，４，５の発明の走査結像レンズおよ
び請求項７の発明の光走査装置の実施例になっている。

【００９２】以下に挙げる実施例３〜５は請求項１，
３，６記載の走査結像レンズおよび請求項７記載の光走
査装置の実施例になっている。

【００９３】実施例３ 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 束は弱い発散性の光束である） Ｓ（０）＝２２．２７４ Ｘ₁（Ｙ），ｒ_s1（Ｙ） ｄ（０）＝１０ ｎ＝１．５３６６４ Ｘ₂（Ｙ），ｒ_s2（Ｙ） ｌ（０）＝１４２．９２７ 。

【００９４】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−１７ ｒ_s1（Ｙ）：偏向角：θに対する値を一覧にして示す。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 3.940 8.207 13.200 16.757 19.451 23.281 ｒ_s1(Ｙ) -22.0 -25.07 -29.076 -40.588 -50.791 -65.907 -85.507 。

【００９５】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＝ １．４６３７
Ｅ−１５ 。

【００９６】ｒ_s2(Ｙ)：偏向角：θに対する値:ｒ
_s2(Ｙ')を一覧にして示す。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ' ０ 4.935 10.107 15.775 19.523 22.190 25.721 ｒ_s2(Ｙ') -9.807 -10.12 -10.53 -11.32 -11.77 -12.22 -12.58 。

【００９７】ｒ_s1(Ｙ)＝ａ＋ｂ・Ｙ²＋ｃ・Ｙ⁴＋ｄ・Ｙ
⁶＋ｅ・Ｙ⁸＋ｆ・Ｙ¹⁰＋ｇ・Ｙ¹²と近似して、係数：
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇを最小自乗法により決定す
ると、ａ＝−２２，ｂ＝−２．５７５１Ｅ−１，ｃ＝
０．４４９６５７Ｅ−２，ｄ＝−４．４６６４４９Ｅ−
５，ｅ＝１．９５６９４４Ｅ−７，ｆ＝−３．８７Ｅ−
１０，ｇ＝２．７９２７８３Ｅ−１３となった。

【００９８】ｒ_s2(Ｙ'）＝ａ’＋ｂ'・Ｙ'²＋ｃ'・Ｙ'⁴
＋ｄ'・Ｙ'⁶＋ｅ'・Ｙ'⁸＋ｆ'・Ｙ¹⁰＋ｇ'・Ｙ'¹²と近
似して、係数：ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’，ｅ’，ｆ’，
ｇ’を最小自乗法により決定すると、ａ’＝−９．８０
７，ｂ’＝−１．６６２６０５Ｅ−２，ｃ’＝１．８７
０３７４Ｅ−４，ｄ’＝−１．２７４２５Ｅ−６，ｅ’
＝４．０７９７２２Ｅ−９，ｆ’＝−６．０２９４３７
Ｅ−１２，ｇ’＝３．３１５００３Ｅ−１５となった。

【００９９】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_S1'(Ｙ)，ｒ
_S2'(Ｙ')を一覧にして示す。

【０１００】 θ ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｓ(θ) 22.274 22.689 23.997 26.399 28.509 30.261 32.924 ｄ(θ) 10 9.876 9.452 8.551 7.635 6.793 5.386 ｌ(θ) 142.887 144.327 148.338 154.765 159.674 163.608 168.608 ｒ_S1'(Ｙ) -22 -24.732 -27.589 -36.35 -43.735 -55.259 -69.233 ｒ_S2'(Ｙ') -9.807 -10.101 -10.495 -11.382 -12.042 -12.761 -13.572 これらのデータを請求項３の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。

【０１０１】 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 3.94 8.207 13.2 16.757 19.451 23.281 |β(θ)| 4.42 4.47 4.49 4.53 4.53 4.55 4.52 |β(θ)/β(０)| 1.0 1.01 1.02 1.03 1.03 1.03 1.02 。

【０１０２】|β(０)|＝４．２４で条件（１）を満足し
ている。

【０１０３】|β(θ)|は|β(０)|と１．０３|β(０)|間
にあり条件（２）を満足している。

【０１０４】図６に、実施例３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。実施例３のに
おける走査結像レンズの偏向面内の形状は実施例１にお
ける形状と同一であるので、主走査方向の像面湾曲およ
び等速特性・リニアリティの図は実施例１のものと同一
である。

【０１０５】実施例４ 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 い収束性の光束である） Ｓ（０）＝３８．９１６ Ｘ₁（Ｙ），ｒ_s1（Ｙ） ｄ（０）＝１５ ｎ＝１．５３６６４ Ｘ₂（Ｙ），ｒ_s2（Ｙ） ｌ（０）＝１２０．９８４ 。

【０１０６】光偏向器側の面：特殊なトーリック面 Ｘ₁（Ｙ）（非円弧形状） Ｒ＝１６８．１９１，Ｋ＝−３９．９２４，Ａ＝−３．
４２２４Ｅ−７，Ｂ＝ ２．２７２９Ｅ−１３，Ｃ＝
８．０２０９Ｅ−１５，Ｄ＝−８．７０５９Ｅ−１９ ｒ_s1（Ｙ）：偏向角：θに対する値を一覧にして示す。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 6.886 14.368 23.208 29.610 34.524 41.574 ｒ_s1(Ｙ) -31.0 -33.14 -45.56 -70.28 -81.84 -102.13 -126.96 。

【０１０７】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 。

【０１０８】ｒ_s2（Ｙ）：偏向角：θに対する値:ｒ_s2
（Ｙ'）を一覧にして示す。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ' ０ 8.348 17.093 26.710 33.136 37.760 43.915 ｒ_s2(Ｙ') -13.91 -14.16 -15.25 -16.63 -16.99 -17.44 -17.54 。

【０１０９】ｒ_s1(Ｙ)＝ａ＋ｂ・Ｙ²＋ｃ・Ｙ⁴＋ｄ・Ｙ
⁶＋ｅ・Ｙ⁸＋ｆ・Ｙ¹⁰＋ｇ・Ｙ¹² と近似して、係数：ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇを最小
自乗法により決定すると、ａ＝−３１，ｂ＝−３．２６
５０７Ｅ−２，ｃ＝−２．９０６５４Ｅ−４，ｄ＝５．
９９４２６Ｅ−７，ｅ＝−３．９７９７５９Ｅ−１０，
ｆ＝４．１０９０８１Ｅ−１４，ｇ＝２．４４３９８１
Ｅ−１７となった。

【０１１０】ｒ_s2(Ｙ')＝ａ’＋ｂ'・Ｙ'²＋ｃ'・Ｙ'⁴
＋ｄ'・Ｙ'⁶＋ｅ'・Ｙ'⁸＋ｆ'・Ｙ'¹⁰＋ｇ・Ｙ’¹² と近似して、係数：ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’，ｅ’，
ｆ’，ｇ’を最小自乗法により決定すると、ａ’＝−１
３．９１，ｂ’＝−２．８６６１８４Ｅ−３，ｃ’＝−
１．２１２３９Ｅ−５，ｄ’＝２．６９００９４Ｅ−
８，ｅ’＝−２．０９０７６１Ｅ−１１，ｆ’＝６．６
６８５１３Ｅ−１５，ｇ’＝−６．７３４７０２Ｅ−１
９となった。

【０１１１】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_S1'(Ｙ)，ｒ
_S2'(Ｙ')を一覧にして示す。

【０１１２】 θ ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｓ(θ) 38.916 39.656 42.01 46.417 50.376 53.81 58.794 ｄ(θ) 15 14.747 13.884 12.038 10.135 8.354 5.324 ｌ(θ) 121.012 122.213 125.713 131.319 135.629 138.898 143.746 ｒ_S1'(Ｙ) -31 -32.676 -43.121 -62.437 -69.544 -84.248 -101.250 ｒ_S2'(Ｙ') -13.91 -14.145 -15.21 -16.769 -17.478 -18.376 -19.395 これらのデータを請求項３の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)|は以下のとおりである。

【０１１３】 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 6.886 14.368 23.208 29.610 34.524 41.573 |β(θ)| 2.19 2.20 2.25 2.29 2.28 2.27 2.27 |β(θ)/β(０)| 1.0 1.01 1.03 1.04 1.04 1.04 1.04 。

【０１１４】｜β(０)｜＝４．２４で条件（１）を満足
している。

【０１１５】また|β(θ)|は、|β(０)|と１．０４|β
(０)|間にあり、条件（２）を満足している。

【０１１６】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。

【０１１７】実施例５ 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 い収束性の光束である） Ｓ（０）＝４８．６１８ Ｘ₁（Ｙ），ｒ_s1（Ｙ） ｄ（０）＝２０．０ ｎ＝１．５３６６４ Ｘ₂（Ｙ），ｒ_s2（Ｙ） ｌ（０）＝１０６．２８２ 。

【０１１８】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
９ ｒ_s1(Ｙ)：偏向角：θに対する値を一覧にして示す。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 8.605 17.967 29.208 37.180 43.459 52.640 ｒ_s1(Ｙ) -30.0 -29.18 -28.76 -27.74 -26.56 -24.18 -17.02 。

【０１１９】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 。

【０１２０】ｒ_s2（Ｙ）：偏向角：θに対する値:ｒ_s2
（Ｙ'）を一覧にして示す。 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ' ０ 10.583 21.558 33.647 41.714 47.523 55.334 ｒ_s2(Ｙ') -15.32 -15.23 -15.12 -14.53 -13.64 -12.44 -9.34 。

【０１２１】ｒ_s1(Ｙ)＝ａ＋ｂ・Ｙ²＋ｃ・Ｙ⁴＋ｄ・Ｙ
⁶＋ｅ・Ｙ⁸＋ｆ・Ｙ¹⁰＋ｇ・Ｙ¹² と近似して、係数：ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇを最小
自乗法により決定すると、ａ＝−３０，ｂ＝１．５２１
１４６Ｅ−２，ｃ＝−６．３９９７９８Ｅ−５，ｄ＝
１．１６６６０８Ｅ−７，ｅ＝−９．６５１４３８Ｅ−
１１，ｆ＝３．６５２５８８Ｅ−１４，ｇ＝−５．０７
３８８１Ｅ−１８となった。

【０１２２】ｒ_s2(Ｙ')＝ａ’＋ｂ'・Ｙ'²＋ｃ'・Ｙ'⁴
＋ｄ'・Ｙ'⁶＋ｅ'・Ｙ'⁸＋ｆ'・Ｙ¹⁰＋ｇ'・Ｙ'¹² と近似して、係数：ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’，ｅ’，
ｆ’，ｇ’を最小自乗法により決定すると、ａ’＝−１
５．３２，ｂ’＝１．１２５８４Ｅ−３，ｃ’＝−３．
４９０６６７Ｅ−６，ｄ’＝５．９１４２７Ｅ−９，
ｅ’＝−４．０５７８３６Ｅ−１２，ｆ’＝１．２８４
７９６Ｅ−１５，ｇ’＝−１．５００２３４Ｅ−１９と
なった。

【０１２３】Ｓ(θ)，ｄ(θ)，ｌ(θ)，ｒ_S1'(Ｙ)，ｒ
_S2'(Ｙ')を一覧にして示す。

【０１２４】 θ ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｓ(θ) 48.618 49.552 52.533 58.152 63.255 67.611 74.444 ｄ(θ) 20 19.662 18.494 15.956 13.296 10.774 6.411 ｌ(θ) 106.282 107.376 110.608 115.846 119.932 123.124 127.823 ｒ_S1'(Ｙ) -30.0 -28.769 -27.175 -24.561 -22.426 -19.745 -13.291 ｒ_S2'(Ｙ') -15.316 -15.220 -15.123 -14.736 -14.155 -13.233 -10.366 これらのデータを請求項３の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)|は以下のとおりである。

【０１２５】 θ（度） ０ １０ ２０ ３０ ３６ ４０ ４５ Ｙ ０ 8.605 17.967 29.076 37.180 43.459 52.640 |β(θ)| 1.46 1.45 1.44 1.42 1.41 1.41 1.40 |β(θ)/β(０)| 1.0 0.99 0.99 0.97 0.97 0.97 0.96 。

【０１２６】|β（０）|＝１．４６で、条件（１）を満
足している。

【０１２７】また|β(θ)|は、|β(０)|と０．９６|β
(０)|間にあり、条件（２）を満足している。

【０１２８】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。

【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、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という課題の
達成を可能とする。

【０１３１】請求項２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、光学素子の光軸
方向の組付け公差に対する制限を緩和し、且つ、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。

【０１３２】請求項３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、光学素子の光軸
方向の組付け公差に対する制限を緩和し、副走査方向の
光スポット径の変動を有効に軽減できる。

【０１３３】請求項７記載の発明は、単玉構成の走査結
像レンズを用いる光走査装置において、光学素子の光軸
方向の組付け公差に対する制限を緩和し、組み立てやす
く、低コスト化を可能にできる。

【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（２），（３）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。

【符号の説明】

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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主走査対応方向に長い線像に結像した光束
   を、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する光
   偏向器により等角速度的に偏向させ、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走査結像
   レンズであって、 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）Ｙ²／Ｒ²｝]＋
   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、 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、 偏向角：θで走査結像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： （１） 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走査結像レンズ
3. 【請求項３】請求項１記載の走査結像レンズにおいて、 偏向角：θで走査結像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走査結像レンズ。
4. 【請求項４】請求項１記載の走査結像レンズにおいて、 光偏向器側の面が、非円弧形状を偏向面内で主走査対応
   方向に平行な軸の回りに回転して得られる非円弧トーリ
   ック面であり、 被走査面側の面が、偏向面内の形状を非円弧形状とする
   特殊なトーリック面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記載の走査結像レンズにおいて、 光偏向器側の面が、非円弧形状を偏向面内で主走査対応
   方向に平行な軸の回りに回転して得られる非円弧トーリ
   ック面であり、 被走査面側の面が、偏向面内の形状を円弧形状とする特
   殊なトーリック面であることを特徴とする走査結像レン
   ズ。
6. 【請求項６】請求項１記載の走査結像レンズにおいて、 光偏向器側の面および被走査面側の面が共に、偏向面内
   の形状を非円弧形状とする特殊なトーリック面であるこ
   とを特徴とする走査結像レンズ。
7. 【請求項７】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、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、 走査結像レンズとして請求項１または２または３または
   ４または５または６記載の走査結像レンズを用いること
   を特徴とする光走査装置。