JP2001059946A - 光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像面湾曲を良好に補正すると共に、被走査面
上における光量分布の均一性を簡易な構成で実現でき、
同時に様々なスペックに対応でき、汎用性のある光学系
を実現できる光走査光学装置及びそれを用いた画像形成
装置を得ること。 【解決手段】 光源手段を含み、該光源手段から出射し
た光束を主走査断面内において略平行光束に変換する第
１の光学系と、該第１の光学系を含み、光偏向器の偏向
面に対し該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射
させる第２の光学系と、該光偏向器で偏向反射された光
束を被走査面上に結像させる第３の光学系と、を有する
光走査光学装置において、該第１の光学系の有効径内に
おいて発生する絶対値の最大球面収差をＳＡ、該第１，
２，３の光学系の主走査断面内における焦点距離を各々
順にｆ１，ｆ２，ｆ３としたとき、ＳＡ×（ｆ₃ ² ／ｆ
₁×ｆ₂）≦１ (mm)なる条件を満足すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光走査光学装置及び
それを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から出
射された光束を光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主
走査方向の幅より広い状態で入射させるオーバーフィル
ド走査光学系を用いた、例えばレーザービームプリンタ
やデジタル複写機等の画像形成装置に好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザーより成る光源から出射さ
れた光束（光ビーム）を光偏向器の偏向面に対し、該偏
向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させるオーバ
ーフィルド走査光学系では、被走査面（感光ドラム面）
上に結像される光束のビーム幅の領域は光偏向器に入射
する光束の一部を、該光偏向器の偏向面で切り取るよう
にして使用している。

【０００３】またオーバーフィルド走査光学系はアンダ
ーフィルドタイプの光学系と比較して入射光学系の球面
収差により像面湾曲が発生し、その為ビームプロファイ
ルにサイドローブが発生しやすい傾向があった。このＳ
／Ｎ比の悪化により被走査面上に書き込まれた画像に対
し、解像力の低下や細線の太り等の悪影響を及ぼすとい
う問題点があった。またサイドローブはビーム径を小さ
くするほど大きくなるため、高画質化に対応するために
被走査面上のビームスポット径を小さくしようとする際
には特に大きな問題点となっていた。

【０００４】上記の問題点を解決するオーバーフィルド
走査光学系を用いた光走査光学装置が、例えば特開平９
−３０４７２０号公報で提案されている。同公報は光源
と、該光源からの少なくとも主走査方向の発散光束を略
平行光束に変換する第１の光学系と、回転軸に平行な複
数の偏向面（反射面）を有し、且つ該回転軸を中心に略
等角速度で回転し、入射した光束を該偏向面により所定
の主走査方向に沿って偏向反射する回転多面鏡と、該回
転多面鏡によって偏向反射された光束が被走査面上を略
等速度で主走査方向に沿って走査するように偏向反射さ
れた光束を被走査面上に収束させる第２の光学系とを有
し、該光源からの光束を該回転多面鏡の複数の偏向面に
跨がるように入射させるオーバーフィルドタイプより構
成され、該光源からの光束が全て入射される第１の光学
系により、該回転多面鏡の一偏向面で偏向反射された一
部の光束が入射される第２の光学系での収差を補正する
波面を形成するように構成されている。

【０００５】またオーバーフィルド走査光学系では被走
査面上に結像される光束のビーム幅の領域は光偏向器に
入射する光束の一部を切り出して使用するため、回折な
どの影響で波面が崩れ、結像位置でのビームプロファイ
ルが崩れることがある。また光学部品の精度や配置のバ
ラツキ等で光束のアライメント等がズレ、被走査面上の
ビームプロファイルが崩れることがある。

【０００６】その為、従来では例えば特開平１１−０１
４９２３号公報で開示されているように、光源と光偏向
器との間に被走査面への露光量を調節する光量調節手段
としてグラデーションを備えたＮＤフィルタを配置し、
該ＮＤフィルタをグラデーション方向に移動可能とし、
かつＮＤフィルタ面を含む平面内で回転可能となるよう
構成して上記の問題点を解決している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例は以下に示す課題を有している。

【０００８】第１の光学系と第２の光学系は一対の設
計となる為、他のスペックの装置に流用しづらい。また
走査スピードの異なる装置の為、第１の光学系を再設計
すると第２の光学系も再設計する必要が発生する。

【０００９】グラデーションを備えたＮＤフィルタは
高価であり、コスト的にデメリットが大きい。

【００１０】ＮＤフィルタによる光量損失の為、高出
力の光源が必要となり、コスト的にデメリットが大き
い。

【００１１】本発明はオーバーフィルド走査光学系を用
いた光走査光学装置において、該装置を構成する各要素
を適切に設定することにより、像面湾曲を良好に補正す
ると共に、被走査面上における光量分布の均一性を簡易
な構成で実現でき、同時に様々なスペックに対応でき、
汎用性のある光学系を実現できる光走査光学装置及びそ
れを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光走査
光学装置は、光源手段を含み、該光源手段から出射した
光束を主走査断面内において略平行光束に変換する第１
の光学系と、該第１の光学系を含み、光偏向器の偏向面
に対し該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射さ
せる第２の光学系と、該光偏向器で偏向反射された光束
を被走査面上に結像させる第３の光学系と、を有する光
走査光学装置において、該第１の光学系の有効径内にお
いて発生する絶対値の最大球面収差をＳＡ、該第１，
２，３の光学系の主走査断面内における焦点距離を各々
順にｆ１，ｆ２，ｆ３としたとき、

【００１３】

【数２】

【００１４】但し、ＳＡの数値をｍｍ単位で表わす なる条件を満足することを特徴としている。

【００１５】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記第１の光学系は主走査断面内において該第１の
光学系の光軸に対して垂直方向で、かつ主走査方向に移
動可能であることを特徴としている。

【００１６】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記第１の光学系は色消しレンズを有している
ことを特徴としている。

【００１７】請求項４の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記第１の光学系は少なくとも１面が非球面で
形成された単レンズを有していることを特徴としてい
る。

【００１８】請求項５の発明は請求項１の発明におい
て、前記光源手段から出射された光束は副走査断面内に
おいて前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向から入射す
ることを特徴としている。

【００１９】請求項６の発明は請求項１の発明におい
て、前記光源手段から出射された光束は主走査断面内に
おいて前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向から入射す
ることを特徴としている。

【００２０】請求項７の発明は請求項１の発明におい
て、前記光源手段から出射された光束は主走査断面内に
おいて前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向から入射
し、かつ該光偏向器に入射する光束の中心が前記第１の
光学系の光軸に対して所定量、ズレて設定されているこ
とを特徴としている。

【００２１】請求項８の発明は請求項１の発明におい
て、前記光偏向器に入射する光束は該光偏向器の偏向角
の略中央から偏向面へ入射することを特徴としている。

【００２２】請求項９の発明は請求項１の発明におい
て、前記第３の光学系を構成する少なくとも一部の光学
素子は前記第２の光学系をも構成していることを特徴と
している。

【００２３】請求項１０の発明の画像形成装置は、前記
請求項１乃至９のいずれか１項記載の光走査光学装置を
用いて画像形成を行なうことを特徴としている。

【００２４】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は本発明の実
施形態１の光走査光学装置をレーザービームプリンタや
デジタル複写機等の画像形成装置に適用したときの要部
上面図であり、各要素を主走査断面内に投射した状態を
示している。図２は図１の要部側面図であり、各要素を
副走査断面内に投射した状態を示している。

【００２５】尚、本明細書において、入射光学系の光軸
をｚ軸として図１に示すような座標系をとる。光路を展
開したときの主走査方向をｘ軸とするｘ，ｙ，ｚ座標系
をとる。主走査断面をｘｚ断面、副走査断面をｙｚ断面
として定義する。

【００２６】図１、図２において１は光源手段であり、
例えば半導体レーザーより成っている。２はコリメータ
ーレンズ部であり、負の屈折力を有する第１の負レンズ
（凹レンズ）２ａと正の屈折力を有する正レンズ（凸レ
ンズ）２ｂとの２枚を組み合わせた色収差を除いた色消
しレンズを有しており、半導体レーザー１から出射した
光束を主走査断面内において略平行光束となるように変
換している。

【００２７】尚、半導体レーザー１とコリメーターレン
ズ部２の各要素は第１の光学系１１の一要素を構成して
いる。本実施形態における第１の光学系１１は主走査断
面内において、該第１の光学系１１の光軸１１ａに対し
て垂直方向で、かつ主走査方向に移動可能と成るように
構成されている。

【００２８】２１は負の屈折力を有する第２の負レンズ
（凹レンズ）であり、コリメーターレンズ部２からの略
平行光束を弱発散光束としている。３はガラス材より成
る入射系のシリンドリカルレンズであり、副走査方向に
のみ正の屈折力を有しており、第２の負レンズ２１を通
過した光束を主走査断面内で後述する光偏向器８の偏向
面（反射面）８ａにほぼ線像として結像させている。４
は開口絞りであり、通過光束を規制してビーム形状を整
形している。５は折り返しミラーであり、開口絞り４を
通過した光束を光偏向器８側へ折り返している。

【００２９】尚、半導体レーザー１、コリメーターレン
ズ部２、第２の負レンズ２１、シリンドリカルレンズ
３、開口絞り４、そして折り返しミラー５の各要素は第
２の光学系１２の一要素を構成している。またコリメー
ターレンズ部２と後述する第１のシリンドリカルレンズ
７、第２のシリンドリカルレンズ６とでコリメーター系
を構成している。

【００３０】８は光偏向器としてのポリゴンミラー（回
転多面鏡）であり、モーター等の駆動手段（不図示）に
より図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。ポリゴ
ンミラー８は内接円半径が１４ｍｍの１２面より成って
いる。

【００３１】１３はｆθ特性を有する第３の光学系であ
り、第１のシリンドリカルレンズ７と主走査方向にのみ
正のパワーを有する第２のシリンドリカルレンズ６とを
有するｆθレンズ系１４と、主に副走査方向にパワーを
有する第３のシリンドリカルレンズ（長尺シリンドリカ
ルレンズ）９とを有している。第３の光学系１３は光偏
向器８からの偏向光束を被走査面１０上に結像させると
共に副走査断面内において光偏向器８の偏向面８ａと被
走査面１０との間のを略共役関係にすることにより、該
偏向面８ａの倒れを補正している。尚、ｆθレンズ系１
４は第２の光学系１２の一部をも構成している。

【００３２】１０は被走査面としての感光ドラム面であ
る。

【００３３】本実施形態において半導体レーザー１から
光変調され出射した光束はコリメーターレンズ部２によ
って略平行光束に変換され、負レンズ２１により弱発散
光束に変換され、シリンドリカルレンズ４に入射してい
る。ここで入射系のシリンドリカルレンズ４に入射した
弱発散光束のうち副走査断面内においては光束は収束さ
れ開口絞り３により制限されて折り返しミラー５を介し
て第２のシリンドリカルレンズ６と第１のシリンドリカ
ルレンズ７とを透過して光偏向器８の偏向面８ａに入射
し、該偏向面８ａ近傍にほぼ線像（主走査方向に長手の
線像）として結像している。このとき偏向面８ａに入射
する光束は光偏向器８の回転軸とｆθレンズ系１４の光
軸１４ａを含む副走査断面内において、該回転軸と垂直
な平面（光偏向器の回転平面）に対して０．８度の角度
で入射している（斜入射光学系）。即ち第２の光学系１
２からの光束は副走査断面内において偏向面８ａに対し
斜め方向から入射している。

【００３４】他方の主走査断面内においては光束はその
ままの状態（弱発散光束の状態）で第２のシリンドリカ
ルレンズ６と第１のシリンドリカルレンズ７とを透過す
ることによって略平行光束に変換され、光偏向器８の偏
向角の略中央から偏向面８ａに入射している（正面入
射）。このときの略平行光束の光束幅は主走査方向にお
いて光偏向器８の偏向面８ａのファセット幅に対し十分
広くなるように設定している（オーバーフィルド走査光
学系）。

【００３５】そして光偏向器８の偏向面８ａで偏向反射
された光束は第１のシリンドリカルレンズ７、第２のシ
リンドリカルレンズ６、そして第３のシリンドリカルレ
ンズ９を介して感光ドラム面１０上に導光され、該光偏
向器８を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光
ドラム面１０上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査し
ている。これにより記録媒体としての感光ドラム面１０
上に画像記録を行なっている。

【００３６】図３は図１に示した第１の光学系１１の要
部概略図である。同図において図１に示した要素と同一
要素には同符番を付している。

【００３７】同図におけるコリメーターレンズ部２は前
述の如く第１の負レンズ２ａと正レンズ２ｂとの２枚を
組み合わせた色消しレンズより構成されており、その焦
点距離ｆ１はｆ１＝３５．２(mm)である。

【００３８】図４は本実施形態の半導体レーザー１の主
走査方向の光強度分布を示す説明図である。光強度が半
分になる角度を半値角と称す。本実施形態では半値角＝
２２°の半導体レーザー１を採用している。

【００３９】図５は半導体レーザー１の光強度分布に製
造上、偏りが発生した場合を示す説明図である。この偏
りは製造上、３°程度発生する。

【００４０】図６はコリメーターレンズ部２からの射出
光束の主走査方向の光強度分布を示す説明図である。同
図において横軸はコリメーターレンズ部２の光軸からの
距離、縦軸は光強度である。オーバーフィルド走査光学
系は像面（感光ドラム面）１０上に結像される光束のビ
ーム幅の領域は光偏向器に入射する光束の一部を切り出
して使用している。同図に示すように軸上（ｙ＝０）、
最軸外（ｙ＝±１４８．５）でコリメーターレンズ部２
からの光束の一部が像面に到達する。よって図７に示す
ような光強度分布の偏りは像面における光量分布に偏り
を生じさせる。尚、図７において横軸は像高、縦軸は光
強度である。同図においては半導体レーザー１の光強度
分布の偏りが無い場合（０°）と±３°の場合を示して
いる。

【００４１】本実施形態では上記偏りを補正する為に主
走査断面内においてシフト調整機構により第１の光学系
１１全体を光軸に対し垂直方向で、かつ主走査方向にス
ライドさせている。これにより像面（感光ドラム面）１
０上における光量分布が略均一となるように構成してい
る。このときの第１の光学系１１の調整量はコリメータ
ーレンズ部２の焦点距離ｆ１＝３５．２(mm)から、ｆ１
×ｔａｎ３°＝１．８４(mm)であることから、およそ２
(mm)である。

【００４２】図６に示すように設計上、コリメーターレ
ンズ部２からの光束は光軸より±２．２(mm)使用し、調
整量として更に２(mm)必要である。よってコリメーター
レンズ部２からの光束の光束幅を１０(mm)としている。

【００４３】本実施形態では第１の光学系１１の有効径
内において発生する絶対値の最大球面収差をＳＡ、第
１，２，３の光学系１１，１２，１３の主走査断面内に
おける焦点距離を各々順にｆ１，ｆ２，ｆ３としたと
き、

【００４４】

【数３】

【００４５】但し、ＳＡの数値をｍｍ単位で表わす なる条件を満足するように各要素を設定している。

【００４６】第１の光学系１１の最大球面収差ＳＡで発
生する像面１０上での主走査方向の結像面の移動量は倍
率関係から

【００４７】

【数４】

【００４８】である。シフト調整機構により第１の光学
系１１をシフトさせると、上記（２）式に示した量だけ
像面が動くことになる。製品使用上、上記像面の移動量
が１(mm)以内であれば画像に影響をおよぼさない。よっ
て本実施形態では上記条件式（１）を満足するように各
要素を設定している。

【００４９】図８は本実施形態のコリメーターレンズ部
２の球面収差を示す収差図である。同図に示すように最
大球面収差ＳＡは、 ｜ＳＡ｜＜０．０２ (mm) である。

【００５０】本実施形態における第２の光学系１２の焦
点距離ｆ２はｆ２＝１１１．１(mm)であり、第３の光学
系１３の焦点距離ｆ３はｆ３＝３４５．７(mm)である。

【００５１】よって、

【００５２】

【数５】

【００５３】と成り、これは条件式（１）を満足させて
いる。

【００５４】図９は本実施形態の主走査方向の像面湾曲
を示す図である。第１の光学系が最大球面収差ＳＡがゼ
ロである場合と、本実施形態のコリメーターレンズ部２
を用いた場合を示している。同図に示すように第１の光
学系１１を光量分布の偏りを補正する為に２(mm)平行シ
フトしても、殆ど像面が移動していないことがわかる。

【００５５】次に比較例として上記条件式（１）を満た
さない第１の光学系を用いた場合について説明する。

【００５６】図１０は単玉のコリメーターレンズの球面
収差を示す収差図である。同図に示すように最大球面収
差｜ＳＡ｜の最大値はおよそ０，４(mm)である。

【００５７】よって、

【００５８】

【数６】

【００５９】と成る。

【００６０】図１１に、その場合の主走査方向の像面湾
曲を示す。同図に示すように第１の光学系が最大球面収
差ＳＡがゼロである場合に比べ大きく像面湾曲が発生し
ている。さらに第１の光学系を光量分布の偏りを補正す
る為に２(mm)平行シフトさせると、大きく像面が傾くこ
とがわかる。

【００６１】次の本実施形態の数値実施例を示す。

【００６２】但し、数値実施例において、 N1：第１のシリンドリカルレンズ７の使用波長における
材質の屈折率 N2：第２のシリンドリカルレンズ６の使用波長における
材質の屈折率 N11 ：第１の負レンズ２ａの使用波長における材質の屈
折率 N12 ：正レンズ２ｂの使用波長における材質の屈折率 N13 ：第２の負レンズ２１の使用波長における材質の屈
折率 N14 ：入射系のシリンドリカルレンズ３の使用波長にお
ける材質の屈折率 D0：光偏向器８の偏向面から第１のシリンドリカルレン
ズ７までの距離 D1：第１のシリンドリカルレンズ７のレンズ厚 D2：第１のシリンドリカルレンズ７から第２のシリンド
リカルレンズ６までの距離 D3：第２のシリンドリカルレンズ６のレンズ厚 D4：第２のシリンドリカルレンズ６から第３のシリンド
リカルレンズ９までの距離 D5：第３のシリンドリカルレンズ９のレンズ厚 D6：第３のシリンドリカルレンズ９から被走査面１０ま
での距離 D10 ：半導体レーザー１の発光部から第１の負レンズ２
ａまでの距離 D11 ：第１の負レンズ２ａのレンズ厚 D12 ：第１の負レンズ２ａから正レンズ２ｂまでの距離 D13 ：正レンズ２ｂのレンズ厚 D14 ：正レンズ２ｂから第２の負レンズ２１までの距離 D15 ：第２の負レンズ２１のレンズ厚 D16 ：第２の負レンズ２１から入射系のシリンドリカル
レンズ３までの距離 D17 ：入射系のシリンドリカルレンズ３のレンズ厚 D18 ：入射系のシリンドリカルレンズ３から折り返しミ
ラー５までの距離 D19 ：折り返しミラー５から第２のシリンドリカルレン
ズ６までの距離 R1：第１のシリンドリカルレンズ７の光偏向器８側の主
走査方向の曲率半径 R2：第１のシリンドリカルレンズ７の被走査面１０側の
主走査方向の曲率半径 R3：第２のシリンドリカルレンズ６の光偏向器８側の主
走査方向の曲率半径 R4：第２のシリンドリカルレンズ６の被走査面１０側の
主走査方向の曲率半径 R5：第３のシリンドリカルレンズ９の光偏向器８側の主
走査方向の曲率半径 R6：第３のシリンドリカルレンズ９の被走査面１０側の
主走査方向の曲率半径 r3：第３のシリンドリカルレンズ９の光偏向器８側の副
走査方向の曲率半径 rd3 ：第３のシリンドリカルレンズ９の光偏向器８側の
副走査方向の非球面係数 r4：第３のシリンドリカルレンズ９の被走査面１０側の
副走査方向の曲率半径 rd4 ：第３のシリンドリカルレンズ９の被走査面１０側
の副走査方向の非球面 係数 第２のシリンドリカルレンズ６面上の長手方向の軸上か
らの距離ｙに対し、ｙにおける副走査方向のｒ’は r3'=r3・(1+rd3・y²） r4'=r4・(1+rd4・y²） R11 ：第１の負レンズ２ａの半導体レーザー１側の曲率
半径 R12 ：第１の負レンズ２ａの半導体レーザー１と反対側
の曲率半径 R13 ：正レンズ２ｂの半導体レーザー１側の曲率半径 R14 ：正レンズ２ｂの半導体レーザー１と反対側の曲率
半径 R15 ：第２の負レンズ２１の半導体レーザー１側の曲率
半径 R16 ：第２の負レンズ２１の半導体レーザー１と反対側
の曲率半径 R17 ：入射系のシリンドリカルレンズ３の半導体レーザ
ー１側の副走査方向の曲率半径 で表される。

【００６３】また数値実施例は全てｍｍ単位で表わされ
る。

【００６４】 ［数値実施例］ 使用波長＝６５５ｎｍ N1=1.7761 D0=25 R1=-356.0 N2=1.6966 D1=4 R2= ∞ N11=1.7982 D2=41.5 R3= ∞ N12=1.7252 D3=15 R4=-152.6 N13=1.5139 D4=214 R5=-1000 N14=1.5139 D5=4 R6=-1000 D6=168 D10=31.61 r3=114.1 D11=2.0 rd3=6.634 ×10^-6 D12=0.5 r4=-109.8 D13=3.0 rd4=7.914 ×10^-6 D14=10.1 D15=5.0 R11=350.74 D16=18.0 R12=28.01 D17=6.0 R13=32.76 D18=163.3 R14=22.94 D19=84.5 R15=-56.19 R16=∞ R17=48.14 ［実施形態２］図１２は本発明の実施形態２の主走査方
向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において
図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

【００６５】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点はコリメーターレンズ部２２を少なくとも一面が
非球面で形成された単玉の非球面レンズ２２ａより構成
したことと、第２の光学系３２からの光束を主走査断面
内において光偏向器８の偏向面８ａに対し斜め方向から
入射させるオーバーフィールド走査光学系より構成した
ことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１
と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

【００６６】尚、半導体レーザー１とコリメーターレン
ズ部２２の各要素は第１の光学系３１の一要素を構成し
ている。また半導体レーザー１、コリメーターレンズ部
２２、入射系のシリンドリカルレンズ３、そして開口絞
り４の各要素は第２の光学系３２の一要素を構成してい
る。

【００６７】図１３は本実施形態のコリメーターレンズ
部２２の球面収差を示す収差図である。同図に示すよう
に最大球面収差ＳＡは、 ｜ＳＡ｜＝０．００１５ (mm) である。

【００６８】本実施形態において主走査断面内における
第１、第２の光学系３１，３２の焦点距離ｆ１，ｆ２は
共にｆ１＝ｆ２＝７０．４(mm)であり、第３の光学系１
３の焦点距離ｆ３はｆ３＝３４５．７(mm)である。

【００６９】よって、

【００７０】

【数７】

【００７１】と成り、これは条件式（１）を満足させて
おり、これにより実施形態１と同様な効果を得ている。

【００７２】尚、本実施形態ではコリメーターレンズ部
２２を単玉の非球面レンズ２２ａより構成したが、前述
の実施形態１と同様、負レンズと正レンズとの２枚系で
も良い。

【００７３】［実施形態３］図１４は本発明の実施形態
３の第１の光学系の要部概略図である。同図において図
３に示した要素と同一要素には同符番を付している。

【００７４】本実施形態において前述の実施形態２と異
なる点は第１の光学系５１において光偏向器に入射する
光束の中心Ｍを該第１の光学系５１の光軸Ｌに対して所
定量Δだけズラして設定したことと、コリメーターレン
ズ部４２を前述の実施形態１と同様に負レンズ４２ａと
正レンズ４２ｂとの２枚を組み合わせた色消しレンズよ
り構成したことである。その他の構成及び光学的作用は
実施形態２と略同様であり、これにより同様な効果を得
ている。

【００７５】即ち、本実施形態では同図に示すように第
１の光学系５１において光偏向器（不図示）に入射する
光束の中心Ｍを第１の光学系５１の光軸Ｌに対して所定
量Δだけズラして設定している。尚、この所定量Δを中
心に光量分布調整の為、シフト調整機構を設けても良
い。

【００７６】主走査断面内において光偏向器の偏向面に
対し光束が斜め方向から入射するオーバーフィルド走査
光学系では像面への射出ＦＮＯ（Ｆナンバー）が非対称
になるという問題点が一般的にある。

【００７７】ここで第３の光学系１３の主走査方向の焦
点距離をｆｍ３、第１の光学系５１の光軸Ｌと第３の光
学系１３の光軸Ｌａとのなす角をβ、光偏向器のフアセ
ット幅をＦａ、像高をｈｇｔとすると、

【００７８】

【数８】

【００７９】で表わすことができる。

【００８０】本実施形態では ｆｍ３=345 (mm) Fa = 7.77(mm) β = 60° である。

【００８１】図１５に射出ＦＮＯの像高ｈｇｔによる変
化を示す。同図に示すようにピーク値を１００％で規格
化している。

【００８２】第１の光学系５１から光偏向器へ入射する
光束の光量分布が前記図６に示すように軸上に対して対
称であれば光量分布は非対称になってしまう。この非対
称を補正する為に本実施形態では図１４に示すように光
偏向器（不図示）に入射する光束の中心Ｍを第１の光学
系５１の光軸Ｌに対して所定量Δだけズラして設定する
ことにより、該光偏向器へ入射する光束の光量分布を非
対称にしている。

【００８３】図１６に光偏向器へ入射する光束の光量分
布を示す。

【００８４】本実施形態では Δ＝４．５ (mm) 半導体レーザー１の半値角ＦＦＰ＝２２° 第１の光学系５１の焦点距離ｆ１と第２の光学系の焦点
距離ｆ２は共に ｆ１＝ｆ２＝７０．４ (mm) 本実施形態での像高ｈｇｔと第１の光学系５１における
像面に到達する光束の中心の変化ｙは以下の表−１に示
すように成っている。

【００８５】

【表１】

【００８６】光偏向器へ入射する光束の光量Ｇ（ｙ，
Δ）は以下の式で表わせる。

【００８７】

【数９】

【００８８】上記（３）式より求めた光量分布を図１６
に示す。同図においてはピーク値を１００％となるよう
に規格化している。

【００８９】図１５の射出ＦＮＯの像高による変化を図
１６の光偏向器への入射光束の光量分布から像面におけ
る光量分布を図１７に示す。本実施形態では同図に示す
ように軸上に対して対称な光量分布となるように所定量
Δの値を設定している。

【００９０】尚、本実施形態においても前述の実施形態
２と同様に条件式（１）を満足するように各要素を設定
しており、これにより実施形態２と同様な効果を得てい
る。

【００９１】また本実施形態ではコリメーターレンズ部
４２を色消しレンズより構成したが、実施形態２と同様
に単玉の非球面レンズより構成しても良い。

【００９２】

【発明の効果】本発明によれば前述の如くオーバーフィ
ルド走査光学系を用いた光走査光学装置において、該装
置を構成する各要素を適切に設定することにより、像面
湾曲を良好に補正すると共に、被走査面上における光量
分布の均一性を簡易な構成で実現でき、同時に様々なス
ペックに対応でき、汎用性のある光学系を実現できる光
走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の要部上面図

【図２】 本発明の実施形態１の要部側面図

【図３】 本発明の実施形態１の第１の光学系の要部概
略図

【図４】 本発明の実施形態１の半導体レーザーの主走
査方向の光強度分布を示す説明図

【図５】 本発明の実施形態１の半導体レーザーの光強
度分布に偏りが生じた場合を示す説明図

【図６】 本発明の実施形態１のコリメーターレンズ部
からの射出光束の主走査方向の光強度分布を示す説明図

【図７】 本発明の実施形態１の光量分布を示す説明図

【図８】 本発明の実施形態１のコリメーターレンズ部
２の球面収差を示す収差図

【図９】 本発明の実施形態１の主走査方向の像面湾曲
を示す図

【図１０】 従来の球面収差を示す収差図

【図１１】 従来の主走査方向の像面湾曲を示す図

【図１２】 本発明の実施形態２の主走査断面図

【図１３】 本発明の実施形態２の第１の光学系の球面
収差を示す収差図

【図１４】 本発明の実施形態３の第１の光学系の要部
概略図

【図１５】 本発明の実施形態３の射出ＦＮＯの像高に
よる変化を示す説明図

【図１６】 本発明の実施形態３の光偏向器へ入射する
光束の光量分布を示す説明図

【図１７】 本発明の実施形態３の像面における光量分
布を示す説明図

【符号の説明】

１ 光源手段（半導体レーザー） ２，２２，４２ コリメーターレンズ部 ２ａ，４２ａ 第１の負レンズ ２ｂ，４２ｂ 正レンズ ３ シリンドリカルレンズ ４ 絞り ５ 折り返しミラー ６ 第２のシリンドリカルレンズ ７ 第１のシリンドリカルレンズ ８ 光偏向器 ９ 第３のシリンドリカルレンズ １０ 被走査面 １１，３１，５１ 第１の光学系 １２，３２ 第２の光学系 １３ 第３の光学系 １４ ｆθレンズ系 ２１ 第２の負レンズ ２２ 非球面レンズ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段を含み、該光源手段から出射し
   た光束を主走査断面内において略平行光束に変換する第
   １の光学系と、 該第１の光学系を含み、光偏向器の偏向面に対し該偏向
   面の主走査方向の幅より広い状態で入射させる第２の光
   学系と、 該光偏向器で偏向反射された光束を被走査面上に結像さ
   せる第３の光学系と、を有する光走査光学装置におい
   て、 該第１の光学系の有効径内において発生する絶対値の最
   大球面収差をＳＡ、該第１，２，３の光学系の主走査断
   面内における焦点距離を各々順にｆ１，ｆ２，ｆ３とし
   たとき、 【数１】 但し、ＳＡの数値をｍｍ単位で表わす なる条件を満足することを特徴とする光走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記第１の光学系は主走査断面内におい
   て該第１の光学系の光軸に対して垂直方向で、かつ主走
   査方向に移動可能であることを特徴とする請求項１記載
   の光走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記第１の光学系は色消しレンズを有し
   ていることを特徴とする請求項１又は２記載の光走査光
   学装置。
4. 【請求項４】 前記第１の光学系は少なくとも１面が非
   球面で形成された単レンズを有していることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の光走査光学装置。
5. 【請求項５】 前記光源手段から出射された光束は副走
   査断面内において前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向
   から入射することを特徴とする請求項１記載の光走査光
   学装置。
6. 【請求項６】 前記光源手段から出射された光束は主走
   査断面内において前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向
   から入射することを特徴とする請求項１記載の光走査光
   学装置。
7. 【請求項７】 前記光源手段から出射された光束は主走
   査断面内において前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向
   から入射し、かつ該光偏向器に入射する光束の中心が前
   記第１の光学系の光軸に対して所定量、ズレて設定され
   ていることを特徴とする請求項１記載の光走査光学装
   置。
8. 【請求項８】 前記光偏向器に入射する光束は該光偏向
   器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを特徴と
   する請求項１記載の光走査光学装置。
9. 【請求項９】 前記第３の光学系を構成する少なくとも
   一部の光学素子は前記第２の光学系をも構成しているこ
   とを特徴とする請求項１記載の光走査光学装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項１乃至９のいずれか１項記
    載の光走査光学装置を用いて画像形成を行なうことを特
    徴とする画像形成装置。