JP2000284209A - 走査光学系 - Google Patents
走査光学系Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速化に有利なオーバーフィルド型の構成を
採用しつつ、走査対象面上でのスポット径の変化を抑
え、不要反射光が走査対象面に達するのを防ぐ。 【解決手段】 半導体レーザー１０から発したレーザー
光は、副走査方向に角度を持ってポリゴンミラー１４に
入射し、反射、偏向されて、曲面ミラー１５、アナモフ
ィックレンズ１６、第２のミラー１７を介して感光体ド
ラム１８上に主走査方向に走査するスポットを形成す
る。ポリゴンミラー１４の面数Ｎは、以下の条件のいず
れかを満たすよう定められる。 (１) ２＜ＷＮ／(πｆ)＜４ (２) ２＜Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０＜４ ｆは結像光学系の主走査方向の焦点距離、Ｗは走査幅、
ψsy、ψEOSは走査開始前の同期センサへの入射時、走
査終了時の偏向角(単位:degree)である。
採用しつつ、走査対象面上でのスポット径の変化を抑
え、不要反射光が走査対象面に達するのを防ぐ。 【解決手段】 半導体レーザー１０から発したレーザー
光は、副走査方向に角度を持ってポリゴンミラー１４に
入射し、反射、偏向されて、曲面ミラー１５、アナモフ
ィックレンズ１６、第２のミラー１７を介して感光体ド
ラム１８上に主走査方向に走査するスポットを形成す
る。ポリゴンミラー１４の面数Ｎは、以下の条件のいず
れかを満たすよう定められる。 (１) ２＜ＷＮ／(πｆ)＜４ (２) ２＜Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０＜４ ｆは結像光学系の主走査方向の焦点距離、Ｗは走査幅、
ψsy、ψEOSは走査開始前の同期センサへの入射時、走
査終了時の偏向角(単位:degree)である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
ター等の描画装置に利用される走査光学系に関し、特に
ポリゴンミラーへの入射光束の径が主走査方向において
ポリゴンミラーの単一の反射面幅よりも大きく設定され
た走査光学系、いわゆるオーバーフィルド型の走査光学
系に関する。
ター等の描画装置に利用される走査光学系に関し、特に
ポリゴンミラーへの入射光束の径が主走査方向において
ポリゴンミラーの単一の反射面幅よりも大きく設定され
た走査光学系、いわゆるオーバーフィルド型の走査光学
系に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のオーバーフィルド型の走査光学
系は、描画装置の高速化、高精細化の要求に対する一つ
の解決手段として従来から提案されている。オーバーフ
ィルド型の走査光学系では、ポリゴンミラーの各反射面
の全面でレーザー光を反射させるため、高速化のため反
射面数を増やした場合にもポリゴンミラーの径を比較的
小さく設定することができ、ポリゴンモータに対する負
荷を少なくすることができる。
系は、描画装置の高速化、高精細化の要求に対する一つ
の解決手段として従来から提案されている。オーバーフ
ィルド型の走査光学系では、ポリゴンミラーの各反射面
の全面でレーザー光を反射させるため、高速化のため反
射面数を増やした場合にもポリゴンミラーの径を比較的
小さく設定することができ、ポリゴンモータに対する負
荷を少なくすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たオーバーフィルド型の走査光学系は、ポリゴンミラー
の各反射面全体で光を反射させるため、ポリゴンミラー
の回転に伴って光の入射方向に対する反射面の角度が変
化すると、入射光側から見た反射面の見かけ上の面積
(入射方向に対して垂直な平面への反射面の投影面積)が
変化し、これが結像光学系に向かう光量及び光束径の変
化をもらたす。光束径の変化はＦナンバーの変化とな
り、走査対象面上でのスポット径を走査位置により変化
させるという問題が生じる。
たオーバーフィルド型の走査光学系は、ポリゴンミラー
の各反射面全体で光を反射させるため、ポリゴンミラー
の回転に伴って光の入射方向に対する反射面の角度が変
化すると、入射光側から見た反射面の見かけ上の面積
(入射方向に対して垂直な平面への反射面の投影面積)が
変化し、これが結像光学系に向かう光量及び光束径の変
化をもらたす。光束径の変化はＦナンバーの変化とな
り、走査対象面上でのスポット径を走査位置により変化
させるという問題が生じる。
【０００４】さらに、入射光束の径が反射面より大きい
ため、走査に用いている正規の反射面に隣接する反射面
からの反射光が走査対象面上に達する可能性があり、そ
の場合には不要反射光がノイズとなって描画性能が悪化
するという問題もある。
ため、走査に用いている正規の反射面に隣接する反射面
からの反射光が走査対象面上に達する可能性があり、そ
の場合には不要反射光がノイズとなって描画性能が悪化
するという問題もある。
【０００５】この発明は、上述した従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、高速化に有利なオーバーフ
ィルド型の構成を採用しつつ、走査対象面上でのスポッ
ト径の変化を抑え、かつ、不要反射光が走査対象面に達
するのを防ぐことができる走査光学系の提供を目的とす
る。
鑑みてなされたものであり、高速化に有利なオーバーフ
ィルド型の構成を採用しつつ、走査対象面上でのスポッ
ト径の変化を抑え、かつ、不要反射光が走査対象面に達
するのを防ぐことができる走査光学系の提供を目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査光
学系は、上記の目的を達成させるため、光源から発する
光束をポリゴンミラーにより反射、偏向させ、結像光学
系を介して走査対象面上に結像させる構成において、ポ
リゴンミラーへの入射光束の径が主走査方向においてポ
リゴンミラーの単一の反射面幅よりも大きく設定され、
光源から発する光束を、その中心軸がポリゴンミラーの
回転軸及び結像光学系の光軸を含む副走査断面内で回転
軸に垂直な平面に対して傾くように入射させ、以下の条
件(１)、あるいは条件(２)のいずれかを満たすようポリ
ゴンミラーの反射面数が設定されていることを特徴とす
る。 (１) ２ ＜ ＷＮ／(πｆ) ＜ ４ (２) ２ ＜ Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０ ＜ ４ ここで、ｆは結像光学系の主走査方向の焦点距離、Ｗは
走査対象面上での走査幅、Ｎはポリゴンミラーの反射面
数、ψsyは走査開始前の同期センサへの入射時のポリゴ
ンミラーによる偏向角(単位:degree)、ψEOSは走査終了
時のポリゴンミラーによる偏向角(単位:degree)であ
る。
学系は、上記の目的を達成させるため、光源から発する
光束をポリゴンミラーにより反射、偏向させ、結像光学
系を介して走査対象面上に結像させる構成において、ポ
リゴンミラーへの入射光束の径が主走査方向においてポ
リゴンミラーの単一の反射面幅よりも大きく設定され、
光源から発する光束を、その中心軸がポリゴンミラーの
回転軸及び結像光学系の光軸を含む副走査断面内で回転
軸に垂直な平面に対して傾くように入射させ、以下の条
件(１)、あるいは条件(２)のいずれかを満たすようポリ
ゴンミラーの反射面数が設定されていることを特徴とす
る。 (１) ２ ＜ ＷＮ／(πｆ) ＜ ４ (２) ２ ＜ Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０ ＜ ４ ここで、ｆは結像光学系の主走査方向の焦点距離、Ｗは
走査対象面上での走査幅、Ｎはポリゴンミラーの反射面
数、ψsyは走査開始前の同期センサへの入射時のポリゴ
ンミラーによる偏向角(単位:degree)、ψEOSは走査終了
時のポリゴンミラーによる偏向角(単位:degree)であ
る。
【０００７】ポリゴンミラーへの入射光の中心軸を副走
査断面内に含ませることにより、偏向角の変化を光軸に
対して対称にすることができ、これが非対称な場合と比
較すると、入射光側から見た反射面の見かけ上の面積の
変化幅、すなわち反射光量の変化幅とＦナンバーの変化
幅とを小さくすることができる。また、上記(１)及び
(２)のいずれかの条件を満たすことにより、正規の反射
面に隣接する反射面での反射光が走査対象面上でノイズ
になるのを防ぐことができる。
査断面内に含ませることにより、偏向角の変化を光軸に
対して対称にすることができ、これが非対称な場合と比
較すると、入射光側から見た反射面の見かけ上の面積の
変化幅、すなわち反射光量の変化幅とＦナンバーの変化
幅とを小さくすることができる。また、上記(１)及び
(２)のいずれかの条件を満たすことにより、正規の反射
面に隣接する反射面での反射光が走査対象面上でノイズ
になるのを防ぐことができる。
【０００８】結像光学系は、例えば、主として主走査方
向にパワーを持ちポリゴンミラーで反射された光束を反
射させる曲面ミラーと、主として副走査方向にパワーを
持ち曲面ミラーで反射された光束を透過させるアナモフ
ィックレンズとから構成される。
向にパワーを持ちポリゴンミラーで反射された光束を反
射させる曲面ミラーと、主として副走査方向にパワーを
持ち曲面ミラーで反射された光束を透過させるアナモフ
ィックレンズとから構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査光学
系の実施形態を説明する。実施形態の装置は、レーザー
プリンターに使用されるレーザー走査ユニットであり、
入力される描画信号にしたがってON/OFF変調されたレー
ザー光を感光体ドラム上で走査させ、静電潜像を形成す
る反射型の走査光学系である。
系の実施形態を説明する。実施形態の装置は、レーザー
プリンターに使用されるレーザー走査ユニットであり、
入力される描画信号にしたがってON/OFF変調されたレー
ザー光を感光体ドラム上で走査させ、静電潜像を形成す
る反射型の走査光学系である。
【００１０】図１は、実施形態にかかる走査光学装置の
光学系の構成を示す斜視図である。半導体レーザー１０
から発した発散光であるレーザー光は、コリメートレン
ズ１１により平行光とされ、シリンドリカルレンズ１２
により副走査方向にのみ収束される。シリンドリカルレ
ンズ１２を介したレーザー光は、第１の平面ミラー１３
により反射されて副走査方向に角度を持ってポリゴンミ
ラー１４に入射する。
光学系の構成を示す斜視図である。半導体レーザー１０
から発した発散光であるレーザー光は、コリメートレン
ズ１１により平行光とされ、シリンドリカルレンズ１２
により副走査方向にのみ収束される。シリンドリカルレ
ンズ１２を介したレーザー光は、第１の平面ミラー１３
により反射されて副走査方向に角度を持ってポリゴンミ
ラー１４に入射する。
【００１１】ポリゴンミラー１４の反射面１４ａで反
射、偏向されたレーザー光は、曲面ミラー１５により再
びポリゴンミラー１４側に反射され、ポリゴンミラー１
４の図中上側に配置されたアナモフィックレンズ１６を
透過する。アナモフィックレンズ１６を透過したレーザ
ー光は、第２のミラー１７により反射され、二点鎖線で
示した感光体ドラム１８上にドラムの母線方向である主
走査方向に走査するスポットを形成する。曲面ミラー１
５とアナモフィックレンズ１６とが結像光学系を構成し
ている。
射、偏向されたレーザー光は、曲面ミラー１５により再
びポリゴンミラー１４側に反射され、ポリゴンミラー１
４の図中上側に配置されたアナモフィックレンズ１６を
透過する。アナモフィックレンズ１６を透過したレーザ
ー光は、第２のミラー１７により反射され、二点鎖線で
示した感光体ドラム１８上にドラムの母線方向である主
走査方向に走査するスポットを形成する。曲面ミラー１
５とアナモフィックレンズ１６とが結像光学系を構成し
ている。
【００１２】なお、この明細書では、ポリゴンミラー１
４の回転軸１４ｂ及び結像光学系を構成する曲面ミラー
１５及びアナモフィックレンズ１６の光軸を含む平面を
「副走査断面」として定義する。また、「主走査方向」
は、光路上のそれぞれの位置で走査対象面上でのスポッ
トの走査方向に相当する方向、「副走査方向」はそれぞ
れの位置で主走査方向に直交する方向として定義され
る。
４の回転軸１４ｂ及び結像光学系を構成する曲面ミラー
１５及びアナモフィックレンズ１６の光軸を含む平面を
「副走査断面」として定義する。また、「主走査方向」
は、光路上のそれぞれの位置で走査対象面上でのスポッ
トの走査方向に相当する方向、「副走査方向」はそれぞ
れの位置で主走査方向に直交する方向として定義され
る。
【００１３】レーザー光は、副走査方向においては、シ
リンドリカルレンズ１２によりポリゴンミラー１４の反
射面１４ａの近傍で一旦結像し、主としてアナモフィッ
クレンズ１６のパワーにより感光体ドラム１８上に再結
像する。この構成により、反射面１４ａの面倒れ誤差に
よる感光体ドラム１８上での走査線のずれを防止するこ
とができる。
リンドリカルレンズ１２によりポリゴンミラー１４の反
射面１４ａの近傍で一旦結像し、主としてアナモフィッ
クレンズ１６のパワーにより感光体ドラム１８上に再結
像する。この構成により、反射面１４ａの面倒れ誤差に
よる感光体ドラム１８上での走査線のずれを防止するこ
とができる。
【００１４】ポリゴンミラー１４への入射光束の主走査
方向の径は、ポリゴンミラー１４の単一の反射面１４ａ
の幅よりも大きく設定され、いわゆるオーバーフィルド
型の構成を採用している。半導体レーザー１０から発す
る光束は、その中心軸が副走査断面内で回転軸１４ｂに
垂直な平面に対して傾いて入射する。
方向の径は、ポリゴンミラー１４の単一の反射面１４ａ
の幅よりも大きく設定され、いわゆるオーバーフィルド
型の構成を採用している。半導体レーザー１０から発す
る光束は、その中心軸が副走査断面内で回転軸１４ｂに
垂直な平面に対して傾いて入射する。
【００１５】このような構成によると、例えば要求され
る偏向角(走査角)の範囲が８０゜である場合、これを入
射光束の中心軸を基準として±４０゜の範囲に対称に振
り分けることができ、反射光束の光束径の変化幅は約６
％に止まる。一方、ポリゴンミラーへの入射光束の中心
軸がポリゴンミラーの回転軸に対して垂直な平面内に含
まれるような構成では、８０゜の偏向角は入射光束の中
心軸を基準として一方側、例えば＋２０゜〜＋１００゜
の非対称な範囲に振り分けられ、反射光束の光束径の変
化幅は約３５％にも達する。したがって、ポリゴンミラ
ーへの入射光の中心軸を副走査断面内に含ませること
は、オーバーフィルド型の走査光学系にとっては光量変
化、Ｆナンバー変化を抑えるために重要である。
る偏向角(走査角)の範囲が８０゜である場合、これを入
射光束の中心軸を基準として±４０゜の範囲に対称に振
り分けることができ、反射光束の光束径の変化幅は約６
％に止まる。一方、ポリゴンミラーへの入射光束の中心
軸がポリゴンミラーの回転軸に対して垂直な平面内に含
まれるような構成では、８０゜の偏向角は入射光束の中
心軸を基準として一方側、例えば＋２０゜〜＋１００゜
の非対称な範囲に振り分けられ、反射光束の光束径の変
化幅は約３５％にも達する。したがって、ポリゴンミラ
ーへの入射光の中心軸を副走査断面内に含ませること
は、オーバーフィルド型の走査光学系にとっては光量変
化、Ｆナンバー変化を抑えるために重要である。
【００１６】また、曲面ミラー１５とアナモフィックレ
ンズ１６との間には、走査範囲外の光束を同期検出光と
して分離する分離ミラー４０が配置されており、この分
離ミラー４０により反射された同期検出光は、副走査方
向に収束パワーを有する同期検出用シリンドリカルレン
ズ４１を介して同期センサ４２上に集光する。同期検出
光は、レーザー光が入射するポリゴンミラー１４の反射
面が切り替わる毎に、ドラム１８上のレーザー光が走査
範囲に入る手前で同期センサ４２に入射し、同期センサ
４２からは一走査毎の書き始めタイミングを決める同期
信号が出力される。
ンズ１６との間には、走査範囲外の光束を同期検出光と
して分離する分離ミラー４０が配置されており、この分
離ミラー４０により反射された同期検出光は、副走査方
向に収束パワーを有する同期検出用シリンドリカルレン
ズ４１を介して同期センサ４２上に集光する。同期検出
光は、レーザー光が入射するポリゴンミラー１４の反射
面が切り替わる毎に、ドラム１８上のレーザー光が走査
範囲に入る手前で同期センサ４２に入射し、同期センサ
４２からは一走査毎の書き始めタイミングを決める同期
信号が出力される。
【００１７】なお、図１に示した実施形態の走査光学系
では、ポリゴンミラー１４の反射面数は６面である。こ
の面数は、以下の条件(１)、あるいは条件(２)のいずれ
かを満たす範囲で任意に定めることができる。 (１) ２ ＜ ＷＮ／(πｆ) ＜ ４ (２) ２ ＜ Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０ ＜ ４ ここで、ｆは結像光学系の主走査方向の焦点距離、Ｗは
走査対象面上での走査幅、Ｎはポリゴンミラーの反射面
数、ψsyは走査開始前の同期センサへの入射時のポリゴ
ンミラーによる偏向角(単位:degree)、ψEOSは走査終了
時のポリゴンミラーによる偏向角(単位:degree)であ
る。なお、偏向角は、主走査方向の平面内において、入
射光束の中心軸と、感光体ドラム１８上での走査中心に
向かう光束の中心軸とのなす角度であり、走査開始位置
側への角度をプラス、走査終了位置側への角度をマイナ
スとして符号をとる。上記の条件(１)及び(２)のいずれ
かを満たすことにより、ポリゴンミラーの正規の反射面
に隣接する反射面での反射光が走査対象面上でノイズに
なるのを防ぐことができる。
では、ポリゴンミラー１４の反射面数は６面である。こ
の面数は、以下の条件(１)、あるいは条件(２)のいずれ
かを満たす範囲で任意に定めることができる。 (１) ２ ＜ ＷＮ／(πｆ) ＜ ４ (２) ２ ＜ Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０ ＜ ４ ここで、ｆは結像光学系の主走査方向の焦点距離、Ｗは
走査対象面上での走査幅、Ｎはポリゴンミラーの反射面
数、ψsyは走査開始前の同期センサへの入射時のポリゴ
ンミラーによる偏向角(単位:degree)、ψEOSは走査終了
時のポリゴンミラーによる偏向角(単位:degree)であ
る。なお、偏向角は、主走査方向の平面内において、入
射光束の中心軸と、感光体ドラム１８上での走査中心に
向かう光束の中心軸とのなす角度であり、走査開始位置
側への角度をプラス、走査終了位置側への角度をマイナ
スとして符号をとる。上記の条件(１)及び(２)のいずれ
かを満たすことにより、ポリゴンミラーの正規の反射面
に隣接する反射面での反射光が走査対象面上でノイズに
なるのを防ぐことができる。
【００１８】入射光束の中心軸と反射光束の中心軸とが
副走査断面内においてなす角を分離角度と定義すると、
ポリゴンミラー１４における分離角度はθ1、曲面ミラ
ー１５による分離角度はθ2で表される。このようにポ
リゴンミラー１４、曲面ミラー１５において光束を副走
査方向に分離する場合、それぞれの分離角度が偏向角の
変化に伴って変化するため、これらの変化がそれぞれ感
光体ドラム１８上での走査線の湾曲の原因となる。ま
た、ポリゴンミラー１４への入射光束と反射光束とが副
走査方向に分離される場合、偏向角の変化に伴って線像
の方向が変化し、この方向の変化により、感光体ドラム
１８上に形成されるスポットにスキュー歪みと呼ばれる
収差が発生する。
副走査断面内においてなす角を分離角度と定義すると、
ポリゴンミラー１４における分離角度はθ1、曲面ミラ
ー１５による分離角度はθ2で表される。このようにポ
リゴンミラー１４、曲面ミラー１５において光束を副走
査方向に分離する場合、それぞれの分離角度が偏向角の
変化に伴って変化するため、これらの変化がそれぞれ感
光体ドラム１８上での走査線の湾曲の原因となる。ま
た、ポリゴンミラー１４への入射光束と反射光束とが副
走査方向に分離される場合、偏向角の変化に伴って線像
の方向が変化し、この方向の変化により、感光体ドラム
１８上に形成されるスポットにスキュー歪みと呼ばれる
収差が発生する。
【００１９】この例では、ポリゴンミラー１４と曲面ミ
ラー１５とで発生する走査線の湾曲を互いに打ち消し合
わせることにより、結果として感光体ドラム１８上での
走査線の湾曲の発生を抑えると共に、アナモフィックレ
ンズ１６を副走査方向にオフセットさせることにより、
スキュー歪みを補正している。主として副走査方向にパ
ワーを持つアナモフィックレンズ１６をオフセットさせ
ると、走査範囲の両端近くにおいてアナモフィックレン
ズ１６は副走査方向に対して傾いた方向の屈折作用をレ
ーザー光に与える。この作用を利用することにより、レ
ーザー光のスキュー歪みを補正することができる。
ラー１５とで発生する走査線の湾曲を互いに打ち消し合
わせることにより、結果として感光体ドラム１８上での
走査線の湾曲の発生を抑えると共に、アナモフィックレ
ンズ１６を副走査方向にオフセットさせることにより、
スキュー歪みを補正している。主として副走査方向にパ
ワーを持つアナモフィックレンズ１６をオフセットさせ
ると、走査範囲の両端近くにおいてアナモフィックレン
ズ１６は副走査方向に対して傾いた方向の屈折作用をレ
ーザー光に与える。この作用を利用することにより、レ
ーザー光のスキュー歪みを補正することができる。
【００２０】次に、この発明にかかる反射型走査光学系
の具体的な数値構成例を２例説明する。
の具体的な数値構成例を２例説明する。
【００２１】
【実施例１】図２および図３は、実施例１にかかる走査
光学系の構成を示し、図２はポリゴンミラー１４よりド
ラム１８側を示す主走査方向の説明図、図３はシリンド
リカルレンズ１２よりドラム１８側を示す副走査方向の
説明図である。実施例１の具体的な数値構成は表１に示
される。面番号１，２はシリンドリカルレンズ１２、面
番号３はポリゴンミラー１４、面番号４は曲面ミラー１
５、面番号５，６はそれぞれアナモフィックレンズ１６
の第１面、第２面を示している。
光学系の構成を示し、図２はポリゴンミラー１４よりド
ラム１８側を示す主走査方向の説明図、図３はシリンド
リカルレンズ１２よりドラム１８側を示す副走査方向の
説明図である。実施例１の具体的な数値構成は表１に示
される。面番号１，２はシリンドリカルレンズ１２、面
番号３はポリゴンミラー１４、面番号４は曲面ミラー１
５、面番号５，６はそれぞれアナモフィックレンズ１６
の第１面、第２面を示している。
【００２２】表中の符号Ｋは走査係数、Rpはポリゴンミ
ラー１４の内接円の直径(単位:mm)、ｓは基準軸(走査範
囲の中心に達する光束の中心軸)に対するアナモフィッ
クレンズ１６の光軸のオフセット量(単位:mm、符号はポ
リゴンミラー側がマイナス)、ｒyは各面の主走査方向の
曲率半径(単位:mm)、ｒzは各面の副走査方向の曲率半径
(単位:mm、回転対称面についてはｒy＝ｒzなので省
略)、ｄは各面の光軸に沿った間隔(単位:mm)、ｎは各レ
ンズの屈折率である。第６面のｄは、アナモフィックレ
ンズ１６の第２面から感光体ドラム１８までの距離を示
す。
ラー１４の内接円の直径(単位:mm)、ｓは基準軸(走査範
囲の中心に達する光束の中心軸)に対するアナモフィッ
クレンズ１６の光軸のオフセット量(単位:mm、符号はポ
リゴンミラー側がマイナス)、ｒyは各面の主走査方向の
曲率半径(単位:mm)、ｒzは各面の副走査方向の曲率半径
(単位:mm、回転対称面についてはｒy＝ｒzなので省
略)、ｄは各面の光軸に沿った間隔(単位:mm)、ｎは各レ
ンズの屈折率である。第６面のｄは、アナモフィックレ
ンズ１６の第２面から感光体ドラム１８までの距離を示
す。
【００２３】曲面ミラー１５及びアナモフィックレンズ
１６の第１面は、回転対称な非球面であり、アナモフィ
ックレンズ１６の第２面はトーリック面である。回転対
称非球面は、光軸からの高さがｙとなる非球面上の座標
点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)を
Ｘ、非球面の光軸上での曲率(1/ry)をＣ、円錐係数を
κ、４次、６次、８次の非球面係数をＡ4、Ａ6、Ａ8と
して、以下の式(３)で表される。 (３) Ｘ＝Ｃｙ2/(１+√(１-(１+κ)Ｃ2ｙ2))+Ａ4ｙ4+
Ａ6ｙ6+Ａ8ｙ8
１６の第１面は、回転対称な非球面であり、アナモフィ
ックレンズ１６の第２面はトーリック面である。回転対
称非球面は、光軸からの高さがｙとなる非球面上の座標
点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)を
Ｘ、非球面の光軸上での曲率(1/ry)をＣ、円錐係数を
κ、４次、６次、８次の非球面係数をＡ4、Ａ6、Ａ8と
して、以下の式(３)で表される。 (３) Ｘ＝Ｃｙ2/(１+√(１-(１+κ)Ｃ2ｙ2))+Ａ4ｙ4+
Ａ6ｙ6+Ａ8ｙ8
【００２４】一方、アナモフィックレンズ１６の第２面
は、光軸からの主走査方向の高さをｙとして、上記の式
(３)で示される主走査方向の曲線を、この曲線と光軸と
の交点から距離ｒz(符号は感光体ドラム１８側がプラ
ス)の位置で光軸に直交する主走査方向に対して平行な
直線回りに回転させた軌跡として定義される。なお、表
１における非球面の曲率半径は光軸上の曲率半径であ
る。非球面及び非円弧曲線を規定する円錐係数と非球面
係数は、表２に示される。
は、光軸からの主走査方向の高さをｙとして、上記の式
(３)で示される主走査方向の曲線を、この曲線と光軸と
の交点から距離ｒz(符号は感光体ドラム１８側がプラ
ス)の位置で光軸に直交する主走査方向に対して平行な
直線回りに回転させた軌跡として定義される。なお、表
１における非球面の曲率半径は光軸上の曲率半径であ
る。非球面及び非円弧曲線を規定する円錐係数と非球面
係数は、表２に示される。
【００２５】
【表１】 f = 135.303 mm (K = 135.5) W = 210 mm ψsy = 50.742 deg. ψEOS = -44.399 deg. N = 6 Rp = 4.69 mm θ1 = 4.00 deg. θ2 = 5.00 deg. s = -2.28 面番号 ｒy ｒz ｄ ｎ １ ∞ 55.424 2.000 1.48617 ２ ∞ - 113.000 ３ ∞ - 50.000 ４ -263.932 - 73.263 ５ 1067.151 - 5.000 1.48617 ６ 522.498 -21.308 56.650
【００２６】
【表２】 κ Ａ4 Ａ6 Ａ8 第４面 6.00 1.22277×10-7 -6.40002×10-12 4.63948×10-16 第５面 0.00 5.46223×10-8 2.41298×10-12 -6.41614×10-17 第６面 0.00 -1.12442×10-7 9.26612×10-12 -1.43703×10-16
【００２７】実施例１では、ポリゴンミラー１４の反射
面１４ａの主走査方向における幅は２．７ｍｍ、これに
対して入射光束の主走査方向の径は６．０ｍｍである。
面１４ａの主走査方向における幅は２．７ｍｍ、これに
対して入射光束の主走査方向の径は６．０ｍｍである。
【００２８】図４〜図６は、実施例１の走査光学系の収
差を示し、図４は像高Ｙにおける実際の像高とＹ＝Ｋψ
で求められる偏向角ψに対する理想像高Ｙとの誤差を示
す直線性誤差、図５は像面湾曲でＭが主走査方向、Ｓが
副走査方向を示し、図６はボウと呼ばれる走査線湾曲
(走査中心を通る主走査方向の直線を基準とした像高Ｙ
におけるスポットの副走査方向のずれ量)を示す。各図
の縦軸は像高、横軸は収差量を示す。単位はいずれもｍ
ｍである。
差を示し、図４は像高Ｙにおける実際の像高とＹ＝Ｋψ
で求められる偏向角ψに対する理想像高Ｙとの誤差を示
す直線性誤差、図５は像面湾曲でＭが主走査方向、Ｓが
副走査方向を示し、図６はボウと呼ばれる走査線湾曲
(走査中心を通る主走査方向の直線を基準とした像高Ｙ
におけるスポットの副走査方向のずれ量)を示す。各図
の縦軸は像高、横軸は収差量を示す。単位はいずれもｍ
ｍである。
【００２９】
【実施例２】図７および図８は、実施例２にかかる走査
光学系の主走査方向、副走査方向の説明図である。実施
例２の具体的な数値構成は表３に示される。面番号と光
学要素との関係は実施例１と同一である。
光学系の主走査方向、副走査方向の説明図である。実施
例２の具体的な数値構成は表３に示される。面番号と光
学要素との関係は実施例１と同一である。
【００３０】なお、実施例２では、アナモフィックレン
ズ１６の第１面は実施例１と同様の回転対称非球面であ
るのに対し、曲面ミラー１５及びアナモフィックレンズ
１６の第２面は回転非対称な特殊な非球面である。これ
らの特殊な非球面は、光軸を通る主走査方向の断面形状
が前記の(１)式で表される非円弧曲線であり、光軸から
主走査方向に距離ｙ離れた位置での副走査方向の断面
は、以下の(４)式で表される曲率Ｃz(y)を有する円弧で
表される。 (４) Ｃz(ｙ)＝Ｃz0 + ＡＳ2・ｙ2 + ＡＳ4・ｙ4 + Ａ
Ｓ6・ｙ6
ズ１６の第１面は実施例１と同様の回転対称非球面であ
るのに対し、曲面ミラー１５及びアナモフィックレンズ
１６の第２面は回転非対称な特殊な非球面である。これ
らの特殊な非球面は、光軸を通る主走査方向の断面形状
が前記の(１)式で表される非円弧曲線であり、光軸から
主走査方向に距離ｙ離れた位置での副走査方向の断面
は、以下の(４)式で表される曲率Ｃz(y)を有する円弧で
表される。 (４) Ｃz(ｙ)＝Ｃz0 + ＡＳ2・ｙ2 + ＡＳ4・ｙ4 + Ａ
Ｓ6・ｙ6
【００３１】ここで、光軸上の副走査方向の曲率半径を
ｒz、曲率をＣz0(＝１／ｒz)、光軸から主走査方向にｙ
離れた位置での副走査方向の曲率半径をｒz(y)(＝１／
Ｃz(y))、２次、４次、６次の副走査曲率係数をＡＳ2、
ＡＳ4、ＡＳ6とする。すなわち、これらの曲面は、副走
査方向において(４)式で表される曲率を持つ円弧が、前
記の非円弧曲線に接するように連続的に配置された面と
して定義される。
ｒz、曲率をＣz0(＝１／ｒz)、光軸から主走査方向にｙ
離れた位置での副走査方向の曲率半径をｒz(y)(＝１／
Ｃz(y))、２次、４次、６次の副走査曲率係数をＡＳ2、
ＡＳ4、ＡＳ6とする。すなわち、これらの曲面は、副走
査方向において(４)式で表される曲率を持つ円弧が、前
記の非円弧曲線に接するように連続的に配置された面と
して定義される。
【００３２】回転対称なアナモフィックレンズ１６の第
１面を定義する円錐係数、非球面係数、及び回転非対称
な曲面ミラー１５とアナモフィックレンズ１６の第２面
との主走査方向の形状を定義する円錐係数、非球面係数
は、それぞれ表４に示される。そして、曲面ミラー１５
とアナモフィックレンズ１６の第２面の副走査方向の形
状を定義する副走査曲率係数は表５に示されている。
１面を定義する円錐係数、非球面係数、及び回転非対称
な曲面ミラー１５とアナモフィックレンズ１６の第２面
との主走査方向の形状を定義する円錐係数、非球面係数
は、それぞれ表４に示される。そして、曲面ミラー１５
とアナモフィックレンズ１６の第２面の副走査方向の形
状を定義する副走査曲率係数は表５に示されている。
【００３３】
【表３】 f = 200.004 mm (K = 200) W = 300 mm ψsy = 45.837 deg. ψEOS = -42.972 deg. N = 8 Rp = 9.66 mm θ1 = 4.00 deg. θ2 = 5.00 deg. s = -3.60 面番号 ｒy ｒz ｄ ｎ １ ∞ 55.424 2.000 1.48617 ２ ∞ - 113.000 ３ ∞ - 80.000 ４ -376.007 ?552.507 105.000 ５ 7808.569 - 5.000 1.48617 ６ 594.006 -31.067 84.700
【００３４】
【表４】 κ Ａ4 Ａ6 Ａ8 第４面 6.00 3.66530×10-8 -4.53929×10-13 1.97245×10-17 第５面 0.00 -3.59555×10-8 7.43586×10-12 -2.64639×10-16 第６面 0.00 -9.76292×10-8 8.92414×10-12 -2.74648×10-16
【００３５】
【表５】 ＡＳ2 ＡＳ4 ＡＳ6 第４面 -4.88001×10-9 -2.14476×10-10 3.00742×10-14 第６面 3.29248×10-7 6.06081×10-11 -3.74382×10-15
【００３６】実施例２では、ポリゴンミラー１４の反射
面１４ａの主走査方向における幅は４．０ｍｍ、これに
対して入射光束の主走査方向の径は１０．０ｍｍであ
る。図９〜図１１は、実施例２の走査光学系の収差を示
し、図９は直線性誤差、図１０は像面湾曲、図１１は走
査線湾曲を示す。
面１４ａの主走査方向における幅は４．０ｍｍ、これに
対して入射光束の主走査方向の径は１０．０ｍｍであ
る。図９〜図１１は、実施例２の走査光学系の収差を示
し、図９は直線性誤差、図１０は像面湾曲、図１１は走
査線湾曲を示す。
【００３７】上述した２つの実施例は、以下に示すよう
に、いずれも上記の条件(１)及び(２)を共に満たしてい
る。 実施例１ 実施例２ (１) ＷＮ／(πｆ) ２．９６ ３．８２ (２) Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０ ３．１７ ３．９５
に、いずれも上記の条件(１)及び(２)を共に満たしてい
る。 実施例１ 実施例２ (１) ＷＮ／(πｆ) ２．９６ ３．８２ (２) Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０ ３．１７ ３．９５
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、条件(１)、(２)のいずれかを満たすことにより、高
速化に有利なオーバーフィルド型の構成を採用しつつ、
走査対象面上でのスポット径の変化を抑え、かつ、不要
反射光が走査対象面に達するのを防ぐことができる。
ば、条件(１)、(２)のいずれかを満たすことにより、高
速化に有利なオーバーフィルド型の構成を採用しつつ、
走査対象面上でのスポット径の変化を抑え、かつ、不要
反射光が走査対象面に達するのを防ぐことができる。
【図１】 実施形態にかかる走査光学装置の光学系の構
成を示す斜視図。
成を示す斜視図。
【図２】 実施例１にかかる走査光学系のうちポリゴン
ミラーよりドラム側の構成を示す主走査方向の説明図。
ミラーよりドラム側の構成を示す主走査方向の説明図。
【図３】 実施例１にかかる走査光学系のうちシリンド
リカルレンズよりドラム側の構成を示す副走査方向の説
明図。
リカルレンズよりドラム側の構成を示す副走査方向の説
明図。
【図４】 実施例１の走査光学系の直線性誤差を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図５】 実施例１の走査光学系の像面湾曲を示すグラ
フ。
フ。
【図６】 実施例１の走査光学系の走査線湾曲を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図７】 実施例２にかかる走査光学系のうちポリゴン
ミラーよりドラム側の構成を示す主走査方向の説明図。
ミラーよりドラム側の構成を示す主走査方向の説明図。
【図８】 実施例２にかかる走査光学系のうちシリンド
リカルレンズよりドラム側の構成を示す副走査方向の説
明図。
リカルレンズよりドラム側の構成を示す副走査方向の説
明図。
【図９】 実施例２の走査光学系の直線性誤差を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図１０】 実施例２の走査光学系の像面湾曲を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図１１】 実施例２の走査光学系の走査線湾曲を示す
グラフ。
グラフ。
１０ 半導体レーザー １１ コリメートレンズ １２ シリンドリカルレンズ １４ ポリゴンミラー １５ 曲面ミラー １６ アナモフィックレンズ １８ 感光体ドラム ４２ 同期センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 光源から発する光束をポリゴンミラーに
より反射、偏向させ、結像光学系を介して走査対象面上
に結像させる走査光学系において、 前記ポリゴンミラーへの入射光束の径が主走査方向にお
いて前記ポリゴンミラーの単一の反射面幅よりも大きく
設定され、前記光源から発する光束を、その中心軸が前
記ポリゴンミラーの回転軸及び前記結像光学系の光軸を
含む副走査断面内で前記回転軸に垂直な平面に対して傾
くように入射させ、以下の条件(１)を満たすよう前記ポ
リゴンミラーの反射面数が設定されていることを特徴と
する走査光学系。 (１) ２ ＜ ＷＮ／(πｆ) ＜ ４ ここで、ｆは結像光学系の主走査方向の焦点距離、 Ｗは走査対象面上での走査幅、 Ｎはポリゴンミラーの反射面数である。 - 【請求項２】 請求項１に記載の走査光学系において、
前記条件(１)に代えて以下の条件(２)を満たすことを特
徴とする走査光学系。 (２) ２ ＜ Ｎ｜ψsy − ψEOS｜／１８０ ＜ ４ ここで、Ｎはポリゴンミラーの反射面数、 ψsyは走査開始前の同期センサへの入射時のポリゴンミ
ラーによる偏向角(単位:degree)、 ψEOSは走査終了時のポリゴンミラーによる偏向角(単
位:degree)である。 - 【請求項３】 前記結像光学系は、主として主走査方向
にパワーを持ち前記ポリゴンミラーで反射された光束を
反射させる曲面ミラーと、主として副走査方向にパワー
を持ち前記曲面ミラーで反射された光束を透過させるア
ナモフィックレンズとを備えることを特徴とする請求項
１または２に記載の走査光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11091360A JP2000284209A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 走査光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11091360A JP2000284209A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 走査光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000284209A true JP2000284209A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=14024230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11091360A Withdrawn JP2000284209A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 走査光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000284209A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013029753A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Kyocera Document Solutions Inc | 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11091360A patent/JP2000284209A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013029753A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Kyocera Document Solutions Inc | 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060215 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080425 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090428 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090428 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090609 |