JPH08240767A - 走査結像レンズおよび光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低コスト・コンパクトに実現でき、温度等の影
響を受けにくく、しかも性能の良好な走査結像レンズを
実現する。 【構成】レーザー光源１からの光束をカップリング２
し、カップリングされた光束を光偏向器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上に光スポットして集光し、被走査面の等
速的な光走査を行う光走査装置に用いられる走査結像レ
ンズであり、プラスチックによる２枚構成であり、第１
レンズ６は光偏向器５側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズ、第２レンズ７は第１レンズ６の被走査面側近傍に
配備され、第１，第２レンズ６，７とも少なくとも１面
が非球面であり、第２レンズ７に入射する光線と光軸と
のなす鋭角をθ₁、第２レンズから射出する光線と光軸
とのなす鋭角をθ₂とするとき、｜θ₁／θ₂｜が、光軸
近傍に極小を有する単調な凹曲線状に変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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】光束を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
集光し、被走査面を光走査する光走査装置は、光プリン
ターやデジタル複写装置等に関連して種々のものが広く
知られている。

【０００３】近来、光プリンターやデジタル複写装置の
普及のため、これらの低コスト化が求められ、それにと
もない光走査装置の低コスト化・コンパクト化が要請さ
れている。

【０００４】光走査装置において、コストの主要部分は
「走査結像レンズ」に占められ、また光走査装置をコン
パクト化するには走査結像レンズのコンパクト化が不可
欠である。

【０００５】走査結像レンズの低コスト化・コンパクト
化には、走査結像レンズを、成るべく安価な材料により
成るべく少ないレンズ枚数で構成することが有効であ
り、例えば、走査結像レンズを単玉のプラスチックレン
ズで構成できれば、コストの面でもコンパクト性の面で
も申し分無いが、走査結像レンズに要求される性能を単
玉のプラスチックレンズで実現するのは現実には困難で
ある。

【０００６】そこで低コスト化・コンパクト化のための
次善の策として、走査結像レンズを２枚構成のプラスチ
ックレンズで構成することが考えられる。

【０００７】このようなプラスチックレンズの２枚構成
で走査結像レンズを実現した例として、特開平１−９２
７１５号公報開示のｆθレンズがある。

【０００８】このｆθレンズは、両凸レンズと、入射側
がトーリック面で射出側が球面であるレンズとで構成さ
れ、レンズ相互も近接しているためにコンパクトであ
る。

【０００９】プラスチックレンズは、射出成形により大
量に製造できるため製造コストを下げることができる
が、射出成形により型の形状に忠実なレンズを形成する
ためには、レンズ形状はなるべく「均肉性」のよいも
の、即ち、レンズ肉厚に大きな変化の無い形状であるこ
とが望ましい。

【００１０】このような観点からすると上記公報開示の
ｆθレンズは、一方のレンズが凸レンズでありレンズ肉
厚の差が中心部と周辺部とで大きく、両面の向きが互い
に逆であるため、射出成形で正確に型通りのものを形成
するのが難しい。

【００１１】また、プラスチックレンズは温度の変化に
より光学特性が変化し易いという問題があるが、上記ｆ
θレンズは、この点に対する考慮がされていない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、低コスト・コンパク
トに実現でき、温度等の影響を受けにくく、しかも性能
の良好な走査結像レンズの提供を目的とする（請求項１
〜４）。

【００１３】この発明の別の目的は、低コスト・コンパ
クトに実現でき、温度等の影響を受けにくく、しかも性
能の良好な光走査装置の提供にある（請求項１〜４）。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の
「走査結像レンズ」は、レーザー光源からの光束をカッ
プリングし、カップリングされた光束を光偏向器により
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して集光し、被走査面の等速
的な光走査を行う光走査装置に用いられる走査結像レン
ズであり、以下の諸点を特徴とする。

【００１５】即ち、この走査結像レンズは「プラスチッ
クによる２枚構成」であり、光偏向器側に配される第１
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」であり、第２レンズは「第１レンズの被走査面側近
傍に配備」される。

【００１６】第１，第２レンズとも「少なくとも１つの
面が非球面」である。

【００１７】第２レンズに入射する光線と光軸とのなす
鋭角をθ₁、第２レンズから射出する光線と光軸とのな
す鋭角をθ₂とすると、｜θ₁／θ₂｜は、「光軸近傍に
極小を有する単調な凹曲線」状に変化する。

【００１８】請求項２記載の発明の「走査結像レンズ」
は、レーザー光源からの光束をカップリングし、カップ
リングされた光束を副走査対応方向へ収束させて主走査
対応方向に長い線像として結像させ、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
スポットして集光し、被走査面の等速的な光走査を行う
光走査装置に用いられる走査結像レンズであり、以下の
諸点を特徴とする。

【００１９】即ち、この走査結像レンズは「プラスチッ
クによる２枚構成」であり、「偏向反射面による光束の
偏向起点と被走査面とを副走査対応方向に関して幾何光
学的に略共役な関係とする機能」を持つ。

【００２０】上記「副走査対応方向」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
た仮想的な光路上において、副走査方向と平行的に対応
する方向であり、上記仮想的な光路上において主走査方
向と平行的に対応する方向を「主走査対応方向」と呼
ぶ。

【００２１】光偏向器側に配される第１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、少なく
とも一方の面が非球面である。

【００２２】第２レンズは「第１レンズの被走査面側近
傍」に配備され、光偏向器側が「主走査対応方向に非球
面形状を持つ樽型トロイダル面」、被走査面側が「ノー
マルトロイダル面」である。

【００２３】第２レンズに入射する光線と光軸とのなす
鋭角をθ₁、第２レンズから射出する光線と光軸とのな
す鋭角をθ₂とすると、｜θ₁／θ₂｜は、「光軸近傍に
極小を有する単調な凹曲線状」に変化する。

【００２４】この請求項２記載の走査結像レンズにおい
て、副走査対応方向における共役関係の倍率を、光軸上
においてｍ(０)、最周辺像高においてｍ(Ｈ)とすると
き、これらが条件： ０．９５＜ｍ(Ｈ)／ｍ(０)＜１．０５ （１） を満足するようにすることができる（請求項３）。

【００２５】上記請求項２または３記載の走査結像レン
ズにおいて、副走査対応方向における共役関係の光軸上
における倍率：ｍ(０)は、条件： ｍ(０)＞０．５９ （２） を満足することが望ましい（請求項４）。

【００２６】請求項５記載の発明の「光走査装置」は、
レーザー光源からの光束をカップリングし、カップリン
グされた光束を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
トして集光し、被走査面の等速的な光走査を行う光走査
装置であって、走査結像レンズとして上記請求項１記載
の走査結像レンズを使用することを特徴とする。

【００２７】請求項６記載の発明の「光走査装置」は、
レーザー光源からの光束をカップリングし、カップリン
グされた光束を副走査対応方向へ収束させて主走査対応
方向に長い線像として結像させ、線像の結像位置の近傍
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
ポットして集光し、被走査面の等速的な光走査を行う光
走査装置であって、走査結像レンズとして上記請求項２
または３または４記載の走査結像レンズを使用すること
を特徴とする。

【００２８】請求項５，６記載の光走査装置の何れにお
いても、カップリングレンズはレーザー光源からの光束
を、収束光束にしても発散光束にしてもよく、あるいは
請求項７記載の光走査装置のように「レーザー光源から
の光束が、カップリングレンズにより平行光束化され
る」ようにしてもよい。

【００２９】このようにカップリングレンズによりレー
ザー光源からの光束を「平行光束化」する場合、請求項
１〜４記載の走査結像レンズは「ｆθレンズ」である。

【００３０】なお、請求項５〜７記載の光走査装置にお
ける光偏向器としては回転多面鏡や回転２面鏡、回転単
面鏡、ピラミダルミラー等を用いることができる。

【００３１】

【作用】この発明の走査結像レンズは、第１レンズがメ
ニスカスレンズであり、プラスチック成形上で問題と成
る「均肉性」が良いので、成形により型に忠実なレンズ
形状を実現できる。

【００３２】走査結像レンズを「光偏向器側に凹面を向
けた正メニスカスレンズのみ」によって構成すると、等
角速度的に偏向する偏向光束による被走査面上の光スポ
ットの移動速度を等速化するために必要となる「負の歪
曲収差」が一般に不足し、光スポットの像高が高くなっ
て光スポットが主走査領域の周辺に近づくほど、光スポ
ットの移動速度が速くなる傾向がある。

【００３３】走査結像レンズがｆθレンズであるときに
はこれは「ｆθ特性」が像高と共に正の向きに大きくな
ることを意味する。

【００３４】この発明では第１レンズを「光偏向器側に
凹面を向けた正メニスカスレンズ」とすることによる、
上記光スポットの移動速度が主走査領域周辺で大きくな
る傾向を第２レンズにより補正する。

【００３５】即ち、第２レンズに入射する光線と光軸と
のなす鋭角をθ₁、第２レンズから射出する光線と光軸
とのなす鋭角をθ₂とすると、｜θ₁／θ₂｜が、主走査
領域の周辺部へ向かうに従い大きくなるようにする。こ
のことは、主走査領域の周辺部で、光軸から離れる方向
の光線（光軸に対してθ₁の角を持つ）が、第２レンズ
により光軸に近づく側へ曲げられる傾向、即ち角：θ₂
がθ₁より小さくなることを意味する。

【００３６】従って、第１レンズで不足しがちな歪曲収
差を第２レンズで補って、光スポットの移動の等速性を
確保するのである。

【００３７】この発明では、第１および第２レンズがプ
ラスチックで形成されるため、個々のレンズは温度の影
響を受ける。光軸方向における主走査方向の結像位置の
温度の影響によるずれを有効に軽減させるには、レンズ
に対する温度の影響が第１レンズと第２レンズとで相殺
するようにするのが良い。

【００３８】第１レンズは正レンズである。また、第２
レンズは上記のように｜θ₁／θ₂｜が、主走査領域の周
辺部へ向かうに従い大きくなるように構成されるので、
入射角の大きい領域では、正レンズとしての機能を持
つ。しかし、第２レンズを全入射角に渡って正レンズで
あるようにすると、レンズに対する温度の影響が第１レ
ンズと第２レンズとで相殺しない。

【００３９】そこで、光軸の近傍においては、第２レン
ズに負レンズとしての機能を与えるのである。このよう
にすると、光軸の近傍は「θ₁＜θ₂となる領域」とな
る。

【００４０】従って、光走査の等速性を担保しつつ、光
軸方向における主走査方向の結像位置の温度の影響によ
るずれを有効に軽減させるための条件は「｜θ₁／θ₂｜
が、光軸近傍に極小を有する単調な凹曲線状に変化す
る」ことである。

【００４１】良好な光走査のためにはまた、光スポット
の副走査方向におけるスポット径が主走査領域で大きく
変動しないことが好ましい。特に、光走査におけるドッ
ト密度が６００ｄｐｉ以上ともなると、光スポットの像
高に伴う副走査方向のスポット径の変動幅は、５％以内
であることが望ましい。

【００４２】条件（１）は、光スポットの像高に伴う副
走査方向のスポット計の変動幅が５％以内となるための
条件である。

【００４３】また、条件（２）の下限を越えると、第２
レンズが被走査面に近づき、走査結像レンズのコンパク
ト性を損なうことになるとともに、焦点深度が浅くなっ
て、デフォーカスによるスポット径の変動が大きくなり
すぎてしまう。

【００４４】また、請求項１〜４記載の走査結像レンズ
とも、第１，第２レンズに採用する非球面の最適化によ
り像面湾曲を良好に補正することができる。

【００４５】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００４６】図１は請求項５，７記載の光走査装置およ
び請求項１記載の走査結像レンズの実施例を説明するた
めの図である。

【００４７】図１（ａ）において、「レーザー光源」で
ある発振波長７８０ｎｍの半導体レーザー１から放射さ
れた発散性の光束は、カップリングレンズ２によりカッ
プリングされて「平行光束」と成り（請求項７）、アパ
ーチュア３により光束周辺部を遮断された後、反射鏡９
により光路を曲げられ、「光偏向器」である回転多面鏡
５に入射し、回転多面鏡５の等速回転に従い「等角速度
的」に偏向される。

【００４８】偏向光束は、走査結像レンズをなす第１レ
ンズ６と第２レンズ７とを順次透過し、被走査面８上に
光スポットとして集光し、被走査面８を光走査する。

【００４９】偏向光束は平行光束として走査結像レンズ
に入射するので、この場合の走査結像レンズはｆθレン
ズであり、その走査等速性は「ｆθ特性」で評価され
る。

【００５０】第１，第２レンズ６，７は共にプラスチッ
ク材料（上記発振波長：７８０ｎｍに対する屈折率：
１．５７２１）で射出成形されている。

【００５１】第１レンズ６は凹面を回転多面鏡５に向け
た正のメニスカスレンズであり、回転多面鏡５側の面が
「球面」、被走査面８側の面が「共軸非球面」であり、
第２レンズ７は、回転多面鏡５側の面が「共軸非球面」
で被走査面８側の面は球面である。

【００５２】ここに「共軸非球面」は、光軸方向にＸ座
標、光軸直交方向にＹ座標を取るとき、光軸上の曲率半
径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを用いて、 Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ²／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／
Ｒ）²］＋Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰ で表わされる曲線を、光軸の回りに回転させて得られる
曲面であり、Ｒ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより特定され
る。

【００５３】以下、走査結像レンズの具体例を挙げる。

【００５４】Ｓ₀：回転多面鏡５の偏向反射面による偏
向の起点と第１レンズ６の入射側面との距離、ｄ₁：第
１レンズ６の光軸上肉厚、ｌ₁：第１レンズ６の射出側
面と第２レンズ７の入射側面との光軸上の間隔、ｄ₂：
第２レンズ７の光軸上肉厚、ｌ₂：第２レンズの射出側
面と被走査面８との光軸上の間隔とし、Ｒ₁：第１レン
ズ６の入射側面の曲率半径、Ｒ₂：第１レンズ６の射出
側面の光軸上曲率半径、Ｒ₃：第２レンズ７の入射側面
の光軸上曲率半径、Ｒ₄：第２レンズ７の射出側面の曲
率半径とする。

【００５５】具体例１ Ｓ₀＝４４．２ Ｒ₁＝−４７８ ｄ₁＝２０ Ｒ₂＝−６９．５ ｌ₁＝４１．１ Ｒ₃＝−６３０ ｄ₂＝４．２ Ｒ₄＝−７００ ｌ₂＝９９．３
。

【００５６】非球面に関する数値は以下の通りである。

【００５７】第１レンズ６の射出側面： Ｋ＝−０．５５１，Ａ＝ ５．２７７×１０~⁸，Ｂ＝−
１．５３３×１０~¹²，Ｃ＝−４．０６×１０~¹⁵，Ｄ＝
−１．０５×１０~¹⁸ 第２レンズ７の入射側面： Ｋ＝ １５，Ａ＝ １．８１×１０~⁷，Ｂ＝−１．５８
×１０~¹¹，Ｃ＝ １．０６９×１０~¹⁵，Ｄ＝−５．４
４×１０~²⁰ 。

【００５８】ここで、走査結像レンズを第１レンズ６の
みで構成した場合における「ｆθ特性」は、図１（ｃ）
に示す如く成り、画角が大きくなるほど、即ち光スポッ
トが主走査領域の周辺に行くに従って正の向きに大きく
なり、ｆθ特性は低下する。

【００５９】第２レンズ７は、図１（ａ）に示すよう
に、第２レンズ７に入射する光線と光軸とのなす鋭角を
θ₁、第２レンズ７から射出する光線と光軸とのなす鋭
角をθ₂とすると、｜θ₁／θ₂｜は、図１（ｂ）に示す
ように「光軸近傍に極小を有する単調な凹曲線状」に変
化する。

【００６０】第２レンズ７がこのような特性を持つた
め、第１，第２レンズ６，７で構成された走査結像レン
ズの「ｆθ特性」は、図１（ｅ）に示すように極めて良
好に補正されている。

【００６１】さらに、第１，第２レンズ６，７に採用さ
れた非球面の最適化により、図１の（ｄ）に示すように
主走査方向の像面湾曲が極めて良好に補正されている。

【００６２】具体例２ Ｓ₀＝３８．８５ Ｒ₁＝−４２２．５ ｄ₁＝１９．１ Ｒ₂＝−６８．１５ ｌ₁＝３８ Ｒ₃＝−７５０ ｄ₂＝５．０ Ｒ₄＝−８５０ ｌ₂＝１０１
。

【００６３】非球面に関する数値は以下の通りである。

【００６４】第１レンズ６の射出側面： Ｋ＝−０．０５６，Ａ＝ ２．３６×１０~⁷，Ｂ＝
９．０１１×１０~¹¹，Ｃ＝−２．７４６×１０~¹⁴，Ｄ
＝ ６．３５７×１０~¹⁹ 第２レンズ７の入射側面： Ｋ＝−２０，Ａ＝ １．９４７５×１０~⁷，Ｂ＝−１．
３９２６×１０~¹¹，Ｃ＝ ５．４８６×１０~¹⁸，Ｄ＝
−８．９５６×１０~²¹ 。

【００６５】第２レンズ７に関する｜θ₁／θ₂｜は、図
２（ａ）に示すように「光軸近傍に極小を有する単調な
凹曲線状」に変化し、「ｆθ特性」は、図２（ｃ）に示
すように極めて良好に補正されている。

【００６６】第１，第２レンズ６，７に採用された非球
面の最適化により、図２（ｂ）に示すように主走査方向
の像面湾曲が極めて良好に補正されている。

【００６７】図３は、請求項６，７記載の光走査装置お
よび請求項２，３，４記載の走査結像レンズの実施例を
説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞
れがないと想われるものについては、図１（ａ）におけ
ると同一の符号を付した。

【００６８】図１（ａ）において、「レーザー光源」で
ある発振波長７８０ｎｍの半導体レーザー１から放射さ
れた発散性の光束は、カップリングレンズ２によりカッ
プリングされて「平行光束」と成り（請求項７）、アパ
ーチュア３により光束周辺部を遮断された後、副走査対
応方向に正のパワーを持つシリンダレンズ１０により副
走査対応方向に収束しつつ反射鏡９により光路を曲げら
れ、回転多面鏡５の偏向反射面近傍に「主走査対応方向
に長い線像」として結像し、回転多面鏡５の等速回転に
従い「等角速度的」に偏向される。

【００６９】偏向光束は、走査結像レンズをなす第１レ
ンズ６Ａと第２レンズ７Ａとを順次透過し、被走査面８
上に光スポットとして集光し、被走査面８を光走査す
る。

【００７０】偏向光束は平行光束として走査結像レンズ
に入射するので、この場合も走査結像レンズはｆθレン
ズであり、その走査等速性は「ｆθ特性」で評価され
る。

【００７１】第１，第２レンズ６Ａ，７Ａは共にプラス
チック材料（上記発振波長：７８０ｎｍに対する屈折
率：１．５７２１）で射出成形されている。

【００７２】第１レンズ６Ａおよび第２レンズ７Ａで示
す走査結像レンズは、「回転多面鏡５の偏向反射面によ
る光束の偏向起点と被走査面８とを副走査対応方向に関
して幾何光学的に略共役な関係とする機能」を持ち、従
って、「偏向反射面の面倒れを補正する機能」を持つ。

【００７３】回転多面鏡５側に配される第１レンズ６Ａ
は入射側に凹面を向けた正メニスカスレンズで、少なく
とも一方の面が非球面であり、第２レンズ７Ａは、第１
レンズ６Ａの被走査面側近傍に配備され、入射面側が
「主走査対応方向に非球面形状を持つ樽型トロイダル
面」、被走査面側が「ノーマルトロイダル面」であり、
第２レンズに入射する光線と光軸とのなす鋭角をθ₁、
第２レンズから射出する光線と光軸とのなす鋭角をθ₂
とするとき、｜θ₁／θ₂｜が、光軸近傍に極小を有する
単調な凹曲線状に変化する。

【００７４】上記「主走査対応方向に非球面形状を持つ
樽型トロイダル面」は、光軸方向にＺ座標を採り、光軸
から主走査対応方向に計った距離をｈ、主走査対応方向
に関する曲率半径を：Rm、円錐定数：ｋ、高次の非球面
係数：ａ，ｂ，ｃ，ｄを用いて、 Ｚ＝（１／Rm）ｈ²／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（ｈ／R
m）²］＋ａ・ｈ⁴＋ｂ・ｈ⁶＋ｃ・ｈ⁸＋ｄ・ｈ¹⁰ で表わされる曲線を、上記曲線の原点から光軸上で「R
s」だけ離れた「主走査方向に平行な軸」の回りに回転
させて得られる曲面であり、Rm，Rs，k，a，b，c，dに
より特定される。

【００７５】図１に即して説明した具体例１，２と同
様、Ｓ₀：回転多面鏡５による偏向の起点と第１レンズ
６の入射側面との距離、ｄ₁：第１レンズ６の光軸上肉
厚、ｌ₁：第１レンズ６の射出側面と第２レンズ７の入
射側面との光軸上の間隔、ｄ₂：第２レンズ７の光軸上
肉厚、ｌ₂：第２レンズの射出側面と被走査面８との光
軸上の間隔とし、Ｒ₁：第１レンズ６の入射側面の曲率
半径、Ｒ₂：第１レンズ６の射出側面の光軸上曲率半径
とする。

【００７６】また、第２レンズ７Ａの入射側面の光軸上
曲率半径を主・副走査対応方向に就いてそれぞれRm₃，R
s₃、第２レンズ７Ａの射出側面の曲率半径を主・副走査
対応方向に就いてそれぞれRm₄，Rs₄とする。

【００７７】 具体例３ Ｓ₀＝４４．２ Ｒ₁＝−４７８ ｄ₁＝２０ Ｒ₂＝−６９．５ ｌ₁＝４１．１ Rm₃＝−６３０，Rs₃＝−３４．８２ ｄ₂＝４．２ Rm₄＝−７００，Rs₄＝−１８．１６ ｌ₂＝９９．３ 。

【００７８】非球面に関する数値は以下の通りである。

【００７９】第１レンズ６の射出側面： Ｋ＝−０．５５１，Ａ＝ ５．２７７×１０~⁸，Ｂ＝−
１．５３３×１０~¹²，Ｃ＝−４．０６×１０~¹⁵，Ｄ＝
−１．０５×１０~¹⁸ 第２レンズ７の入射側面： ｋ＝ １５，ａ＝ １．８１×１０~⁷，ｂ＝−１．５８
×１０~¹¹，ｃ＝ １．０６９×１０~¹⁵，ｄ＝−５．４
４×１０~²⁰ 。

【００８０】この具体例３は、主走査対応方向に関する
レンズデータが、先に説明した具体例１と同じであるの
で、図３（ａ）に示す鋭角：θ₁，θ₂に対する｜θ₁／
θ₂｜は、図１（ｂ）と全く同様であり、「光軸近傍に
極小を有する単調な凹曲線状」に変化する。また「ｆθ
特性」も、図１（ｅ）に示すものと全く同じである。

【００８１】この具体例３では、第２レンズ７Ａをアナ
モフィックとしたため、像面湾曲は、図３（ｂ）に示す
ように、主走査方向のみならず、副走査方向に関しても
極めて良好に補正される。

【００８２】 具体例４ Ｓ₀＝４４．９ Ｒ₁＝−４２２．５ ｄ₁＝１９．１ Ｒ₂＝−６８．１５ ｌ₁＝７５ Rm₃＝−４００，Rs₃＝−３９．５ ｄ₂＝５ Rm₄＝−５００，Rs₄＝−１７ ｌ₂＝６６ 。

【００８３】非球面に関する数値は以下の通りである。

【００８４】第１レンズ６の射出側面： Ｋ＝ １１．０５，Ａ＝−３．８９×１０~⁷，Ｂ＝
１．４×１０~¹⁰，Ｃ＝−２．４×１０~¹⁴，Ｄ＝−２．
０×１０~¹⁹ 第２レンズ７の入射側面： ｋ＝ １３．５９，ａ＝ ２．１９×１０~⁷，ｂ＝−
２．０６６×１０~¹¹，ｃ＝ １．７２１×１０~¹⁵，ｄ
＝−３．５×１０~²⁰ 。

【００８５】｜θ₁／θ₂｜は、図４（ａ）に示すように
「光軸近傍に極小を有する単調な凹曲線状」に変化す
る。「ｆθ特性」は図４（ｃ）に示すように良好に補正
され、像面湾曲も、図４（ｂ）に示すように主・副走査
方向とも良好である。

【００８６】副走査対応方向における共役関係の倍率
を、光軸上においてｍ(０)、最周辺像高においてｍ(Ｈ)
とするとき、ｍ(０)は、具体例３において、１．１、具
体例４において０．５９９である。具体例４では、ｍ
(０)が０．５９９と条件（２）の下限に近いため、第１
レンズと第２レンズの間隔：ｌ₁が７５とやや大きく、
条件（２）の下限を越えると、走査結像レンズのコンパ
クト化の効果が少なくなってしまう。

【００８７】また、条件（１）のパラメータ：ｍ(Ｈ)／
ｍ(０)は、具体例３において０．９５４、具体例４に対
して１．０３８であり、具体例３，４ともに条件（２）
を満足している。

【００８８】具体例３，４は、光スポットの径を副走査
方向に就いて７０μｍ近傍を狙いとしている。画角：±
４３度（像高±１０５）および画角：０（像高：０）に
対する副走査方向のスポット径は、具体例３，４のそれ
ぞれに就いて以下のようになる。

【００８９】 画角 ４３度 ０度 −４３度 具体例３ ６９．１μｍ ７２．７μｍ ６８．７μｍ 具体例４ ７２．０μｍ ６９．２μｍ ７２．１μｍ 。

【００９０】具体例３では、周辺像高での副走査方向の
スポット径が、中央像高でのそれよりも５％小さく、具
体例４では、周辺像高での副走査方向のスポット径が、
中央像高でのそれよりも３．８％大きくなっており、共
に副走査対応方向の横倍率の祭との相関がとれており、
６００ｄｐｉ以上の高ドット密度の光走査に要請される
「スポット径変動：５％以内」の要請を満足している。

【００９１】また、具体例１〜４とも、温度の変化によ
る「主走査方向の結像位置の変動」は良好に軽減されて
いる。

【００９２】具体例１〜４とも、第２レンズは「均肉
性」が良く、射出成形により型の形状に正確に対応する
ものが容易に作製可能である。

【００９３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な走査結像レンズ（請求項１〜４）と光走査装置
（請求項５〜７）を提供できる。

【００９４】この発明の走査結像レンズ（請求項１〜
４）は、上記のごとき構成となっているから、プラスチ
ックを用いて安価に且つ精度良く、且つコンパクトに実
現でき、温度変化に大使安定的であり、ｆθ特性等、走
査結像レンズに要請される良好な光学性能が実現可能で
ある。

【００９５】この発明の光走査装置（請求項５〜７）
は、上記の如き構成となっているから、安価且つコンパ
クトで、しかも良好な光走査が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項５，７の光走査装置と請求項１記載の走
査結像レンズの実施例を説明するための図である。

【図２】具体例２を説明するための図である。

【図３】請求項６，７の光走査装置と請求項２，３，４
記載の走査結像レンズの実施例を説明するための図であ
る。

【図４】具体例４を説明するための図である。

【符号の説明】

１ レーザー光源 ２ カップリングレンズ ５ 光偏向器 ６ 第１レンズ ７ 第２レンズ ８ 被走査面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光源からの光束をカップリング
   し、カップリングされた光束を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
   面上に光スポットして集光し、被走査面の等速的な光走
   査を行う光走査装置に用いられる走査結像レンズであ
   り、 プラスチックによる２枚構成であり、 光偏向器側に配される第１レンズは上記光偏向器側に凹
   面を向けた正メニスカスレンズ、第２レンズは上記第１
   レンズの被走査面側近傍に配備され、 第１，第２レンズとも少なくとも１面が非球面であり、 第２レンズに入射する光線と光軸とのなす鋭角をθ₁、
   第２レンズから射出する光線と光軸とのなす鋭角をθ₂
   とするとき、｜θ₁／θ₂｜が、光軸近傍に極小を有する
   単調な凹曲線状に変化することを特徴とする走査結像レ
   ンズ。
2. 【請求項２】レーザー光源からの光束をカップリング
   し、カップリングされた光束を副走査対応方向へ収束さ
   せて主走査対応方向に長い線像として結像させ、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して集光し、被走査面の等速的
   な光走査を行う光走査装置に用いられる走査結像レンズ
   であり、 プラスチックによる２枚構成で、上記偏向反射面による
   光束の偏向起点と被走査面とを副走査対応方向に関して
   幾何光学的に略共役な関係とする機能を持ち、 光偏向器側に配される第１レンズは上記光偏向器側に凹
   面を向けた正メニスカスレンズで、少なくとも一方の面
   が非球面であり、 第２レンズは上記第１レンズの被走査面側近傍に配備さ
   れ、光偏向器側が、主走査対応方向に非球面形状を持つ
   樽型トロイダル面、被走査面側がノーマルトロイダル面
   であり、 第２レンズに入射する光線と光軸とのなす鋭角をθ₁、
   第２レンズから射出する光線と光軸とのなす鋭角をθ₂
   とするとき、｜θ₁／θ₂｜が、光軸近傍に極小を有する
   単調な凹曲線状に変化す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、 副走査対応方向における共役関係の倍率を、光軸上にお
   いてｍ(０)、最周辺像高においてｍ(Ｈ)とするとき、こ
   れらが条件： ０．９５＜ｍ(Ｈ)／ｍ(０)＜１．０５ （１） を満足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２または３記載の走査結像レンズに
   おいて、 副走査対応方向における共役関係の光軸上における倍
   率：ｍ(０)が、条件： ｍ(０)＞０．５９ （２） を満足することを特徴とする走査結像レンズ。
5. 【請求項５】レーザー光源からの光束をカップリング
   し、カップリングされた光束を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
   面上に光スポットして集光し、被走査面の等速的な光走
   査を行う光走査装置であって、 走査結像レンズとして請求項１記載の走査結像レンズを
   使用することを特徴とする光走査装置。
6. 【請求項６】レーザー光源からの光束をカップリング
   し、カップリングされた光束を副走査対応方向へ収束さ
   せて主走査対応方向に長い線像として結像させ、上記線
   像の結像位置の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して集光し、被走査面の等速
   的な光走査を行う光走査装置であって、 走査結像レンズとして請求項２または３または４記載の
   走査結像レンズを使用することを特徴とする光走査装
   置。
7. 【請求項７】請求項５または６記載の光走査装置におい
   て、 レーザー光源からの光束が、カップリングレンズにより
   平行光束化されることを特徴とする光走査装置。