JP2002328324A - 走査光学装置 - Google Patents
走査光学装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 像高による副走査方向のスポット径の変化等
の影響を小さく抑えることができる走査光学装置を得る
こと。 【解決手段】 光源と、該光源から出射した光束を偏向
する偏向素子と、該光源から出射した光束を該偏向素子
の偏向面において主走査方向に長い線状に結像する結像
光学系と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上に
スポット状に結像する光学系とを有し、結像光学系は少
なくとも２つのレンズ面を有し、少なくとも２つのレン
ズ面は各々、トーリック面であり、且つ、副走査倍率を
一定とするために、少なくとも１つのレンズ面は各々、
副走査面内の曲率がレンズ面の有効部内において軸上か
ら軸外に向って連続的に変化していること。
の影響を小さく抑えることができる走査光学装置を得る
こと。 【解決手段】 光源と、該光源から出射した光束を偏向
する偏向素子と、該光源から出射した光束を該偏向素子
の偏向面において主走査方向に長い線状に結像する結像
光学系と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上に
スポット状に結像する光学系とを有し、結像光学系は少
なくとも２つのレンズ面を有し、少なくとも２つのレン
ズ面は各々、トーリック面であり、且つ、副走査倍率を
一定とするために、少なくとも１つのレンズ面は各々、
副走査面内の曲率がレンズ面の有効部内において軸上か
ら軸外に向って連続的に変化していること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走査光学装置に関
し、特に光源手段から光変調され出射した光束を回転多
面鏡等より成る光偏向器で偏向反射させた後、ｆθ特性
を有する結像光学系（ｆθレンズ）を介して被走査面上
を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電
子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（ＬＢ
Ｐ）やデジタル複写機等の装置に好適な走査光学装置に
関するものである。
し、特に光源手段から光変調され出射した光束を回転多
面鏡等より成る光偏向器で偏向反射させた後、ｆθ特性
を有する結像光学系（ｆθレンズ）を介して被走査面上
を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電
子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（ＬＢ
Ｐ）やデジタル複写機等の装置に好適な走査光学装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりレーザービームプリンタ等の走
査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光
変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴン
ミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆ
θ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体
（感光体ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面
上を光走査して画像記録を行なっている。
査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光
変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴン
ミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆ
θ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体
（感光体ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面
上を光走査して画像記録を行なっている。
【０００３】図１３は従来の走査光学装置の要部概略図
である。
である。
【０００４】同図において光源手段１１から出射した発
散光束はコリメーターレンズ１２により略平行光束とさ
れ、絞り１３によって該光束（光量）を制限して副走査
方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ
１４に入射している。シリンドリカルレンズ１４に入射
した平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま平
行光束の状態で射出する。又副走査断面内においては集
束して回転多面鏡（ポリゴンミラー）から成る光偏向器
１５の偏向面（反射面）１５ａにほぼ線像として結像し
ている。
散光束はコリメーターレンズ１２により略平行光束とさ
れ、絞り１３によって該光束（光量）を制限して副走査
方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ
１４に入射している。シリンドリカルレンズ１４に入射
した平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま平
行光束の状態で射出する。又副走査断面内においては集
束して回転多面鏡（ポリゴンミラー）から成る光偏向器
１５の偏向面（反射面）１５ａにほぼ線像として結像し
ている。
【０００５】そして光偏向器１５の偏向面１５ａで偏向
反射された光束をｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレ
ンズ）１６を介して被走査面としての感光体ドラム１８
面上に導光し、該光偏向器１５を矢印Ａ方向に回転させ
ることによって該感光体ドラム１８面上を光走査して画
像情報の記録を行なっている。
反射された光束をｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレ
ンズ）１６を介して被走査面としての感光体ドラム１８
面上に導光し、該光偏向器１５を矢印Ａ方向に回転させ
ることによって該感光体ドラム１８面上を光走査して画
像情報の記録を行なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この種の走査光学装置
において高精度な画像情報の記録を行なうには被走査面
全域にわたって像面湾曲が良好に補正されスポット径が
揃っていること、そして入射光の角度と像高とが比例関
係となる歪曲収差（ｆθ特性）を有していることが必要
である。このような光学特性を満たす走査光学装置、若
しくはその補正光学系（ｆθレンズ）は従来より種々と
提案されている。
において高精度な画像情報の記録を行なうには被走査面
全域にわたって像面湾曲が良好に補正されスポット径が
揃っていること、そして入射光の角度と像高とが比例関
係となる歪曲収差（ｆθ特性）を有していることが必要
である。このような光学特性を満たす走査光学装置、若
しくはその補正光学系（ｆθレンズ）は従来より種々と
提案されている。
【０００７】又一方、レーザービームプリンタやデジタ
ル複写機等のコンパクト化及び低コスト化に伴ない、走
査光学装置にも同様のことが求められている。
ル複写機等のコンパクト化及び低コスト化に伴ない、走
査光学装置にも同様のことが求められている。
【０００８】これらの要望を両立させるものとしてｆθ
レンズを１枚から構成した走査光学装置が、例えば特公
昭６１−４８６８４号公報や特開昭６３−１５７１２２
号公報や特開平４−１０４２１３号公報や特開平４−５
０９０８号公報等で種々と提案されている。
レンズを１枚から構成した走査光学装置が、例えば特公
昭６１−４８６８４号公報や特開昭６３−１５７１２２
号公報や特開平４−１０４２１３号公報や特開平４−５
０９０８号公報等で種々と提案されている。
【０００９】これらの公報のうち特公昭６１−４８６８
４号公報や特開昭６３−１５７１２２号公報等ではｆθ
レンズとして光偏向器側に凹面の単レンズを用いてコリ
メーターレンズからの平行光束を記録媒体面上に集束さ
せている。又特開平４−１０４２１３号公報ではｆθレ
ンズとして光偏向器側に凹面、像面側にトロイダル面の
単レンズを用いてコリメーターレンズにより収束光に変
換された光束を該ｆθレンズに入射させている。又特開
平４−５０９０８号公報ではｆθレンズとしてレンズ面
に高次非球面を導入した単レンズを用いてコリメーター
レンズにより収束光に変換された光束を該ｆθレンズに
入射させている。
４号公報や特開昭６３−１５７１２２号公報等ではｆθ
レンズとして光偏向器側に凹面の単レンズを用いてコリ
メーターレンズからの平行光束を記録媒体面上に集束さ
せている。又特開平４−１０４２１３号公報ではｆθレ
ンズとして光偏向器側に凹面、像面側にトロイダル面の
単レンズを用いてコリメーターレンズにより収束光に変
換された光束を該ｆθレンズに入射させている。又特開
平４−５０９０８号公報ではｆθレンズとしてレンズ面
に高次非球面を導入した単レンズを用いてコリメーター
レンズにより収束光に変換された光束を該ｆθレンズに
入射させている。
【００１０】しかしながら上記に示した従来の走査光学
装置において特公昭６１−４８６８４号公報では副走査
方向の像面湾曲が残存しており、かつ平行光束を被走査
面に結像させている為、ｆθレンズから被走査面までの
距離が焦点距離ｆとなり長く、コンパクトな走査光学装
置を構成することが難しいという問題点があった。
装置において特公昭６１−４８６８４号公報では副走査
方向の像面湾曲が残存しており、かつ平行光束を被走査
面に結像させている為、ｆθレンズから被走査面までの
距離が焦点距離ｆとなり長く、コンパクトな走査光学装
置を構成することが難しいという問題点があった。
【００１１】特開昭６３−１５７１２２号公報ではｆθ
レンズの肉厚が厚い為、モールド成型による製作が困難
でありコストアップの要因となるという問題点があっ
た。
レンズの肉厚が厚い為、モールド成型による製作が困難
でありコストアップの要因となるという問題点があっ
た。
【００１２】特開平４−１０４２１３号公報では歪曲収
差が残存しており、かつ光偏向器であるポリゴンミラー
の取付誤差によりポリゴン面数周期のジッターが発生す
るという問題点があった。
差が残存しており、かつ光偏向器であるポリゴンミラー
の取付誤差によりポリゴン面数周期のジッターが発生す
るという問題点があった。
【００１３】特開平４−５０９０８号公報では高次非球
面のｆθレンズを用い収差は良好に補正されているもの
の光偏向器と被走査面間における副走査方向の倍率の不
均一性により像高により副走査方向のスポット径が変化
するという傾向があった。
面のｆθレンズを用い収差は良好に補正されているもの
の光偏向器と被走査面間における副走査方向の倍率の不
均一性により像高により副走査方向のスポット径が変化
するという傾向があった。
【００１４】本発明はコリメーターレンズからの収束光
を光偏向器を介してｆθレンズにより被走査面上に結像
させる際、該ｆθレンズのレンズ形状を適切に構成する
ことにより、像高による副走査方向のスポット径の変化
等を防止すると共にコンパクトでしかも高精細な印字に
適した走査光学装置の提供を目的とする。
を光偏向器を介してｆθレンズにより被走査面上に結像
させる際、該ｆθレンズのレンズ形状を適切に構成する
ことにより、像高による副走査方向のスポット径の変化
等を防止すると共にコンパクトでしかも高精細な印字に
適した走査光学装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の走査光
学装置は、光源と、該光源から出射した光束を偏向する
偏向素子と、該光源から出射した光束を該偏向素子の偏
向面において主走査方向に長い線状に結像する光学系
と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポッ
ト状に結像する結像光学系とを有し、結像光学系は少な
くとも２つのレンズ面を有し、少なくとも２つのレンズ
面は各々、トーリック面であり、且つ、副走査倍率を一
定とするために、少なくとも１つのレンズ面は各々、副
走査面内の曲率がレンズ面の有効部内において軸上から
軸外に向って連続的に変化していることを特徴としてい
る。
学装置は、光源と、該光源から出射した光束を偏向する
偏向素子と、該光源から出射した光束を該偏向素子の偏
向面において主走査方向に長い線状に結像する光学系
と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポッ
ト状に結像する結像光学系とを有し、結像光学系は少な
くとも２つのレンズ面を有し、少なくとも２つのレンズ
面は各々、トーリック面であり、且つ、副走査倍率を一
定とするために、少なくとも１つのレンズ面は各々、副
走査面内の曲率がレンズ面の有効部内において軸上から
軸外に向って連続的に変化していることを特徴としてい
る。
【００１６】請求項２の発明は請求項１の発明において
前記結像光学系は、少なくとも１つのレンズ面が主走査
面内で非球面形状であることを特徴としている。
前記結像光学系は、少なくとも１つのレンズ面が主走査
面内で非球面形状であることを特徴としている。
【００１７】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記結像光学系は少なくとも２つのレンズ面を有
し、少なくとも２つのレンズ面は各々、トーリック面で
あり、且つ、副走査倍率を一定とするために、１つのレ
ンズ面は各々、副走査面内の曲率がレンズ面の有効部内
において軸上から軸外に向い光軸を中心として非対称に
変化していることを特徴としている。
おいて前記結像光学系は少なくとも２つのレンズ面を有
し、少なくとも２つのレンズ面は各々、トーリック面で
あり、且つ、副走査倍率を一定とするために、１つのレ
ンズ面は各々、副走査面内の曲率がレンズ面の有効部内
において軸上から軸外に向い光軸を中心として非対称に
変化していることを特徴としている。
【００１８】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において前記結像光学系は、単レンズよりなることを
特徴としている。
明において前記結像光学系は、単レンズよりなることを
特徴としている。
【００１９】請求項５の発明のレーザービームプリンタ
は、請求項１〜４のいずれか一項記載の走査光学装置
と、前記被走査面として感光ドラム面とを有することを
特徴とする。
は、請求項１〜４のいずれか一項記載の走査光学装置
と、前記被走査面として感光ドラム面とを有することを
特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例１の主走査
方向の要部断面図、図２は図１に示したｆθレンズの拡
大説明図である。
方向の要部断面図、図２は図１に示したｆθレンズの拡
大説明図である。
【００２１】図中、１は光源手段であり、例えば半導体
レーザより成っている。
レーザより成っている。
【００２２】２は第１の光学素子としてのコリメーター
レンズであり、光源手段１から出射された光束（光ビー
ム）を収束光に変換している。３は開口絞りであり、通
過光束径を整えている。
レンズであり、光源手段１から出射された光束（光ビー
ム）を収束光に変換している。３は開口絞りであり、通
過光束径を整えている。
【００２３】４は第２の光学素子としてのシリンドリカ
ルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有し
ており、絞り３を通過した光束を副走査断面内で後述す
る光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像として結像させて
いる。
ルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有し
ており、絞り３を通過した光束を副走査断面内で後述す
る光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像として結像させて
いる。
【００２４】５は偏向素子としての例えばポリゴンミラ
ー（回転多面鏡）より成る光偏向器であり、モータ等の
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。
ー（回転多面鏡）より成る光偏向器であり、モータ等の
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。
【００２５】６は第３の光学素子としてのｆθ特性を有
する１枚のレンズより成るｆθレンズ（結像光学系）で
ある。ｆθレンズ６は後述するように光偏向器５側のレ
ンズ面Ｒａと被走査面側のレンズ面Ｒｂを共に主走査面
内で非球面形状のトーリック面より構成しており、光偏
向器５によって偏向反射された画像情報に基づく光束を
被走査面としての感光体ドラム８面上に結像させ、かつ
該光偏向器５の偏向面の面倒れを補正している。
する１枚のレンズより成るｆθレンズ（結像光学系）で
ある。ｆθレンズ６は後述するように光偏向器５側のレ
ンズ面Ｒａと被走査面側のレンズ面Ｒｂを共に主走査面
内で非球面形状のトーリック面より構成しており、光偏
向器５によって偏向反射された画像情報に基づく光束を
被走査面としての感光体ドラム８面上に結像させ、かつ
該光偏向器５の偏向面の面倒れを補正している。
【００２６】本実施例におけるｆθレンズ６の両レンズ
面Ｒａ，Ｒｂのうち少なくとも一方のレンズ面の副走査
面（光軸を含み主走査面と直交する面）内の曲率を、該
レンズの有効部内において連続的に変化させており、又
ｆθレンズ６の主走査方向の対称軸を被走査面（感光体
ドラム面）８の法線に対して主走査面内で傾けて構成し
ている。
面Ｒａ，Ｒｂのうち少なくとも一方のレンズ面の副走査
面（光軸を含み主走査面と直交する面）内の曲率を、該
レンズの有効部内において連続的に変化させており、又
ｆθレンズ６の主走査方向の対称軸を被走査面（感光体
ドラム面）８の法線に対して主走査面内で傾けて構成し
ている。
【００２７】尚、本実施例においてはｆθレンズ６をプ
ラスチック成型により製作しても良く、あるいはガラス
成型（ガラスモールド）により製作しても良い。
ラスチック成型により製作しても良く、あるいはガラス
成型（ガラスモールド）により製作しても良い。
【００２８】本実施例において半導体レーザ１より出射
した光束はコリメータレンズ２により収束光に変換され
開口絞り３によって該光束（光量）を制限してシリンド
リカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ
４に入射した光束のうち主走査断面においてはそのまま
の状態で射出する。又副走査断面においては集束して光
偏向器５の偏向面５ａ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。そして光偏向器５の偏向面
５ａで偏向反射された光束はｆθレンズ６を介して感光
体ドラム８面上に導光され、光偏向器５を矢印Ａ方向に
回転させることによって該感光体ドラム８面上を矢印Ｂ
方向に光走査している。これにより画像記録を行なって
いる。
した光束はコリメータレンズ２により収束光に変換され
開口絞り３によって該光束（光量）を制限してシリンド
リカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ
４に入射した光束のうち主走査断面においてはそのまま
の状態で射出する。又副走査断面においては集束して光
偏向器５の偏向面５ａ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。そして光偏向器５の偏向面
５ａで偏向反射された光束はｆθレンズ６を介して感光
体ドラム８面上に導光され、光偏向器５を矢印Ａ方向に
回転させることによって該感光体ドラム８面上を矢印Ｂ
方向に光走査している。これにより画像記録を行なって
いる。
【００２９】次に本実施例において歪曲収差（ｆθ特
性）及び像面湾曲を補正する手段について説明する。コ
リメーターレンズ２から光偏向器５を介してｆθレンズ
６に入射する光束は収束光である為、本装置のｆθ特性
を満足させる為にはｆθレンズ６の主走査面内における
近軸曲率半径を該光偏向器５側から順に各々Ｒ１ ，Ｒ
２ としたとき、 ０＜Ｒ1＜Ｒ2 ・・・（１） なる条件を満足させるように設定する。
性）及び像面湾曲を補正する手段について説明する。コ
リメーターレンズ２から光偏向器５を介してｆθレンズ
６に入射する光束は収束光である為、本装置のｆθ特性
を満足させる為にはｆθレンズ６の主走査面内における
近軸曲率半径を該光偏向器５側から順に各々Ｒ１ ，Ｒ
２ としたとき、 ０＜Ｒ1＜Ｒ2 ・・・（１） なる条件を満足させるように設定する。
【００３０】即ち、ｆθレンズ６の光偏向器５側のレン
ズ面Ｒａを光軸近傍で凸のメニスカス形状にし、該レン
ズ面Ｒａと被走査面側のレンズ面Ｒｂとを共に非球面形
状にしている。その非球面形状は像高による副走査方向
のスポット径を揃える為、主走査面内における最大有効
径をＹmax、該最大有効径Ｙmaxにおける近軸レンズ面Ｒ
からの非球面量を各々Ｓ1，Ｓ2としたとき （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ1＜Ｓ1＜０ ・・・（２） Ｓ2＜（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ2 ・・・・（３） なる条件を満足するようにレンズ形状を決定している。
ズ面Ｒａを光軸近傍で凸のメニスカス形状にし、該レン
ズ面Ｒａと被走査面側のレンズ面Ｒｂとを共に非球面形
状にしている。その非球面形状は像高による副走査方向
のスポット径を揃える為、主走査面内における最大有効
径をＹmax、該最大有効径Ｙmaxにおける近軸レンズ面Ｒ
からの非球面量を各々Ｓ1，Ｓ2としたとき （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ1＜Ｓ1＜０ ・・・（２） Ｓ2＜（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ2 ・・・・（３） なる条件を満足するようにレンズ形状を決定している。
【００３１】これは一般的に副走査方向のスポット径ρ
Sが ρS＝ｃλＦS ＦS：副走査方向のＦNo λ ：使用波長 ｃ ：定数 と表わされることにより、像高による副走査方向のスポ
ット径を揃える為には像高による副走査方向のＦナンバ
ー（ＦNo）のバラツキ、即ち副走査方向の主平面位置の
バラツキを抑えることが必要であるからである。
Sが ρS＝ｃλＦS ＦS：副走査方向のＦNo λ ：使用波長 ｃ ：定数 と表わされることにより、像高による副走査方向のスポ
ット径を揃える為には像高による副走査方向のＦナンバ
ー（ＦNo）のバラツキ、即ち副走査方向の主平面位置の
バラツキを抑えることが必要であるからである。
【００３２】上記の条件式（１）を外れると像面湾曲や
歪曲収差等を良好に補正するのが難しくなってくるので
良くない。又条件式（２），（３）のいずれか１つでも
外れると副走査方向のスポット径の均一性を図るのが難
しくなってくるので良くない。
歪曲収差等を良好に補正するのが難しくなってくるので
良くない。又条件式（２），（３）のいずれか１つでも
外れると副走査方向のスポット径の均一性を図るのが難
しくなってくるので良くない。
【００３３】本実施例においてはこのように各条件式
（１），（２），（３）を満足するようにｆθレンズ６
のレンズ形状を設定することにより、像面湾曲や歪曲収
差等を良好に保ちつつ、副走査方向のスポット径の均一
性を向上させている。
（１），（２），（３）を満足するようにｆθレンズ６
のレンズ形状を設定することにより、像面湾曲や歪曲収
差等を良好に保ちつつ、副走査方向のスポット径の均一
性を向上させている。
【００３４】次に光偏向器（ポリゴンミラー）により生
じるジッターを緩和させる手段について図３〜図５を用
いて説明する。
じるジッターを緩和させる手段について図３〜図５を用
いて説明する。
【００３５】一般にポリゴンミラーはモータ回転軸との
嵌合誤差や回転中心からポリゴン面（偏向面）までの距
離のバラツキ等により、図３に示すように光束を同一偏
向角に偏向する場合でも使用するポリゴン面によって、
その偏向点が前後に変化する。このときポリゴンミラー
５のポリゴン面５ａで偏向されｆθレンズ６に入射する
光束が平行光である場合は、該光束は像面である感光体
ドラム面上の同一点に結像される。
嵌合誤差や回転中心からポリゴン面（偏向面）までの距
離のバラツキ等により、図３に示すように光束を同一偏
向角に偏向する場合でも使用するポリゴン面によって、
その偏向点が前後に変化する。このときポリゴンミラー
５のポリゴン面５ａで偏向されｆθレンズ６に入射する
光束が平行光である場合は、該光束は像面である感光体
ドラム面上の同一点に結像される。
【００３６】しかしながらコリメーターレンズからの光
束が収束光である場合には、該光束は感光体ドラム面上
の同一点に結像されずポリゴン面周期のジッターとなり
画像を劣化させるという問題点がある。
束が収束光である場合には、該光束は感光体ドラム面上
の同一点に結像されずポリゴン面周期のジッターとなり
画像を劣化させるという問題点がある。
【００３７】ここで図４に示すように、このときのジッ
ター量Ｊは偏向後の２光束のズレ量をｈ、主走査方向の
横倍率をｍとしたとき Ｊ＝ｍｈ と表わされ、横倍率ｍは更に図５に示すようにｆθレン
ズ６の主走査方向（主走査面内）の焦点距離をｆｔ、該
ｆθレンズ６から被走査面（感光体ドラム面）８までの
距離をＳｋとしたとき ｍ＝１−Ｓｋ／ｆｔ となる。従ってジッター量Ｊは Ｊ＝（１−Ｓｋ／ｆｔ）ｈ と表わすことができる。
ター量Ｊは偏向後の２光束のズレ量をｈ、主走査方向の
横倍率をｍとしたとき Ｊ＝ｍｈ と表わされ、横倍率ｍは更に図５に示すようにｆθレン
ズ６の主走査方向（主走査面内）の焦点距離をｆｔ、該
ｆθレンズ６から被走査面（感光体ドラム面）８までの
距離をＳｋとしたとき ｍ＝１−Ｓｋ／ｆｔ となる。従ってジッター量Ｊは Ｊ＝（１−Ｓｋ／ｆｔ）ｈ と表わすことができる。
【００３８】又、図３に示すように２光束のズレ量ｈは
ポリゴン面の光束の入射角θｉ 、該ポリゴン面からの
光束の出射角θｅ 、そしてポリゴン面の偏心量ｄをパ
ラメーターとして決定される量であり、
ポリゴン面の光束の入射角θｉ 、該ポリゴン面からの
光束の出射角θｅ 、そしてポリゴン面の偏心量ｄをパ
ラメーターとして決定される量であり、
【００３９】
【数１】
【００４０】と表わすことができるが、各パラメーター
とも取り得る値が限られている為、ズレ量ｈは略０．０
２〜０．０４の範囲内となる。
とも取り得る値が限られている為、ズレ量ｈは略０．０
２〜０．０４の範囲内となる。
【００４１】一般的に画像の２ドット（ｄｏｔ）間の間
隔が１ドットの半分以上ズレると視覚的にジッターが目
立つようになる。例えば６００ｄｐｉの解像力をもつプ
リンターの走査光学装置の場合、ジッター量Ｊが Ｊ＝２５．４／６００／２＝０．０２ｍｍ 以上になると視覚的にジッターが目立つようになる為、
高品位な画像形成を行なう為には主走査方向の横倍率ｍ
を Ｊ＝ｍｈ ０．０２≧ｍ×０．０４ ｍ≦０．５ ０．５以下に抑える必要がある。
隔が１ドットの半分以上ズレると視覚的にジッターが目
立つようになる。例えば６００ｄｐｉの解像力をもつプ
リンターの走査光学装置の場合、ジッター量Ｊが Ｊ＝２５．４／６００／２＝０．０２ｍｍ 以上になると視覚的にジッターが目立つようになる為、
高品位な画像形成を行なう為には主走査方向の横倍率ｍ
を Ｊ＝ｍｈ ０．０２≧ｍ×０．０４ ｍ≦０．５ ０．５以下に抑える必要がある。
【００４２】しかしながら主走査方向の横倍率ｍが小さ
すぎるとｆθレンズ６と被走査面８との間の距離Ｓｋが
長くなる為、装置のコンパクト化に反する。この為両者
を両立させる為には主走査方向の横倍率ｍを ０．２≦ｍ≦０．５ 即ち、 ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ ・・・（４） なる条件を満たすようにｆθレンズ６とコリメーターレ
ンズ２とのパワー配置を行なうことによってポリゴンミ
ラー（光偏向器）５の取付誤差によるジッターを緩和さ
せたコンパクトな走査光学装置を得ることができる。
すぎるとｆθレンズ６と被走査面８との間の距離Ｓｋが
長くなる為、装置のコンパクト化に反する。この為両者
を両立させる為には主走査方向の横倍率ｍを ０．２≦ｍ≦０．５ 即ち、 ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ ・・・（４） なる条件を満たすようにｆθレンズ６とコリメーターレ
ンズ２とのパワー配置を行なうことによってポリゴンミ
ラー（光偏向器）５の取付誤差によるジッターを緩和さ
せたコンパクトな走査光学装置を得ることができる。
【００４３】上記の条件式（４）の上限値を越えるとジ
ッターが視覚的に目立つようになり良くない。又下限値
を越えるとｆθレンズ６と被走査面８との間の距離が長
くなり装置全体が大型化になってくるので良くない。
ッターが視覚的に目立つようになり良くない。又下限値
を越えるとｆθレンズ６と被走査面８との間の距離が長
くなり装置全体が大型化になってくるので良くない。
【００４４】本実施例ではｆθレンズ６のレンズ形状を
主走査方向は１０次までの関数で表わせる非球面形状と
し、副走査方向は像高方向に連続的に変化する球面より
構成している。そのレンズ形状は例えばｆθレンズ６と
光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査面内
において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査面内において
光軸と直交する軸をＺ軸としたとき、主走査方向と対応
する母線方向が
主走査方向は１０次までの関数で表わせる非球面形状と
し、副走査方向は像高方向に連続的に変化する球面より
構成している。そのレンズ形状は例えばｆθレンズ６と
光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査面内
において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査面内において
光軸と直交する軸をＺ軸としたとき、主走査方向と対応
する母線方向が
【００４５】
【数２】
【００４６】（但し、Ｒは曲率半径、Ｋ，Ｂ4，Ｂ6，Ｂ
8，Ｂ10は非球面係数）なる式で表わせるものであり、
又副走査方向（光軸を含む主走査方向に対して直交する
方向）と対応する子線方向が、
8，Ｂ10は非球面係数）なる式で表わせるものであり、
又副走査方向（光軸を含む主走査方向に対して直交する
方向）と対応する子線方向が、
【００４７】
【数３】
【００４８】ここでｒは曲率半径、Ｄ2〜Ｄ10は非球面
係数とし、ｒ´＝ｒ（１＋Ｄ2Ｙ2＋Ｄ4Ｙ4＋Ｄ6Ｙ6＋Ｄ
8Ｙ8＋Ｄ10Ｙ10）なる式で表わせるものである。
係数とし、ｒ´＝ｒ（１＋Ｄ2Ｙ2＋Ｄ4Ｙ4＋Ｄ6Ｙ6＋Ｄ
8Ｙ8＋Ｄ10Ｙ10）なる式で表わせるものである。
【００４９】図７に本実施例における光学配置とｆθレ
ンズ６の非球面係数を示す。図７において、Ｂ４〜Ｂ１
０は主走査面内の非球面係数、Ｄ２Ｅ〜Ｄ１０Ｅ，Ｄ２
Ｓ〜Ｄ１０Ｓは副走査面内の非球面係数を示す。
ンズ６の非球面係数を示す。図７において、Ｂ４〜Ｂ１
０は主走査面内の非球面係数、Ｄ２Ｅ〜Ｄ１０Ｅ，Ｄ２
Ｓ〜Ｄ１０Ｓは副走査面内の非球面係数を示す。
【００５０】ここで非球面係数Ｄ２Ｅ〜Ｄ１０Ｅはレン
ズ面の光軸を挟んで一方向（主走査方向のうちの一方）
の形状を特定する係数、非球面係数Ｄ２Ｓ〜Ｄ１０Ｓは
レンズ面の光軸を挟んで他方向（主走査方向のうちの他
方）の形状を特定する係数である。
ズ面の光軸を挟んで一方向（主走査方向のうちの一方）
の形状を特定する係数、非球面係数Ｄ２Ｓ〜Ｄ１０Ｓは
レンズ面の光軸を挟んで他方向（主走査方向のうちの他
方）の形状を特定する係数である。
【００５１】図７に示すように非球面係数Ｄ２Ｅ〜Ｄ１
０Ｅと非球面係数Ｄ２Ｓ〜Ｄ１０Ｓは異なっており、副
走査面内の曲率がレンズ面の有効径内において軸上から
軸外に向かい光軸を中心として非対称に変化しているこ
とがわかる。
０Ｅと非球面係数Ｄ２Ｓ〜Ｄ１０Ｓは異なっており、副
走査面内の曲率がレンズ面の有効径内において軸上から
軸外に向かい光軸を中心として非対称に変化しているこ
とがわかる。
【００５２】これは後述する図８に示す実施例２におい
ても同様である。図９はｆθレンズ６の非球面形状を示
す説明図であり、実線は近軸曲率半径からの非球面量
Ｓ、破線は（Ｒ2−Ｙmax 2）1/2−Ｒの値を示したもので
ある。
ても同様である。図９はｆθレンズ６の非球面形状を示
す説明図であり、実線は近軸曲率半径からの非球面量
Ｓ、破線は（Ｒ2−Ｙmax 2）1/2−Ｒの値を示したもので
ある。
【００５３】本実施例においてｆθレンズ６の近軸曲率
半径Ｒ、非球面量Ｓ及び（Ｒ2−Ｙm ax 2）1/2−Ｒのそれ
ぞれの値は Ｒ1＝６５．２２ Ｒ2＝１５０．０３ Ｓ1＝−９．４４ Ｓ2＝ −７．９７ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ1＝−１４．５０ （Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ2＝−６．００ であり、これらの値は前述した各条件式（１）〜（３）
を満足させている。
半径Ｒ、非球面量Ｓ及び（Ｒ2−Ｙm ax 2）1/2−Ｒのそれ
ぞれの値は Ｒ1＝６５．２２ Ｒ2＝１５０．０３ Ｓ1＝−９．４４ Ｓ2＝ −７．９７ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ1＝−１４．５０ （Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ2＝−６．００ であり、これらの値は前述した各条件式（１）〜（３）
を満足させている。
【００５４】図１１は本実施例における像面湾曲と歪曲
収差等を示す収差図である。同図より各収差とも実用上
問題のないレベルまで補正されていることが分かる。又
像高による副走査方向のスポット径の変化も１０μｍ以
内に抑えることができる。
収差等を示す収差図である。同図より各収差とも実用上
問題のないレベルまで補正されていることが分かる。又
像高による副走査方向のスポット径の変化も１０μｍ以
内に抑えることができる。
【００５５】次にポリゴンミラー（光偏向器）の取付誤
差によって生じるジッターであるが、本実施例ではｆθ
レンズ６の主走査方向における焦点距離ｆｔを２１３．
７ｍｍ、該ｆθレンズ６から被走査面（感光体ドラム
面）８までの距離Ｓｋを１１１．５ｍｍとし、主走査方
向における横倍率ｍを ｍ＝１−Ｓｋ／ｆｔ ＝１−１１１．５／２１３．７ ＝０．４７８ と設定することによって条件式（４）を満足させ、これ
によりポリゴンミラー５の取付誤差によるジッターを緩
和させている。
差によって生じるジッターであるが、本実施例ではｆθ
レンズ６の主走査方向における焦点距離ｆｔを２１３．
７ｍｍ、該ｆθレンズ６から被走査面（感光体ドラム
面）８までの距離Ｓｋを１１１．５ｍｍとし、主走査方
向における横倍率ｍを ｍ＝１−Ｓｋ／ｆｔ ＝１−１１１．５／２１３．７ ＝０．４７８ と設定することによって条件式（４）を満足させ、これ
によりポリゴンミラー５の取付誤差によるジッターを緩
和させている。
【００５６】又、本実施例における２光束のズレ量ｈは
ポリゴン面５ａへの光束の入射角θ i＝−９０°、光束
の出射角θe＝４５°、そしてポリゴン面５ａの偏心量
ｄを１５μｍとしたとき
ポリゴン面５ａへの光束の入射角θ i＝−９０°、光束
の出射角θe＝４５°、そしてポリゴン面５ａの偏心量
ｄを１５μｍとしたとき
【００５７】
【数４】
【００５８】となる為、ジッター量Ｊは Ｊ＝ｍｈ ＝０．０１８６ｍｍ となり、視覚的にジッターが目立たないレベルまでに抑
えることができる。
えることができる。
【００５９】このように本実施例においてはｆθレンズ
のレンズ形状及び光学配置を適切に設定することによっ
てコリメーターレンズからの収束光を光偏向器を介して
１枚のｆθレンズにより被走査面上に結像させる際、像
面湾曲や歪曲収差等を良好に補正し、かつ光偏向器の取
付誤差によるジッターや、像高による副走査方向のスポ
ット径の変化等の問題点を解決している。
のレンズ形状及び光学配置を適切に設定することによっ
てコリメーターレンズからの収束光を光偏向器を介して
１枚のｆθレンズにより被走査面上に結像させる際、像
面湾曲や歪曲収差等を良好に補正し、かつ光偏向器の取
付誤差によるジッターや、像高による副走査方向のスポ
ット径の変化等の問題点を解決している。
【００６０】図６は本発明の実施例２の光学系の主走査
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。
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。
【００６１】本実施例において前述の実施例１と異なる
点はｆθレンズの光軸方向の中心厚を薄くしてｆθレン
ズ２６を構成したことであり、その他の構成及び光学的
作用は実施例１と略同様である。
点はｆθレンズの光軸方向の中心厚を薄くしてｆθレン
ズ２６を構成したことであり、その他の構成及び光学的
作用は実施例１と略同様である。
【００６２】図８に実施例２における光学配置とｆθレ
ンズ２６の非球面係数を示す。図１０はｆθレンズ２６
の非球面量を示す説明図であり、実線は近軸曲率半径か
らの非球面量Ｓ、破線は（Ｒ2−Ｙｍａｘ2）1/2−Ｒの
値を示したものである。
ンズ２６の非球面係数を示す。図１０はｆθレンズ２６
の非球面量を示す説明図であり、実線は近軸曲率半径か
らの非球面量Ｓ、破線は（Ｒ2−Ｙｍａｘ2）1/2−Ｒの
値を示したものである。
【００６３】本実施例においてｆθレンズ２６の近軸曲
率半径Ｒ、該近軸曲率半径Ｒからの非球面量Ｓ及び（Ｒ
2−Ｙmax 2）1/2−Ｒのそれぞれの値は Ｒ1＝ ４５．１６ Ｒ2＝ ６８．９６ Ｓ1＝−２０．２４ Ｓ2＝−１４．６１ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ1＝−２６．２３ （Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ2＝−１４．２７ となり、これらの値は前述の実施例１と同様に各条件式
（１）〜（３）を満足させている。
率半径Ｒ、該近軸曲率半径Ｒからの非球面量Ｓ及び（Ｒ
2−Ｙmax 2）1/2−Ｒのそれぞれの値は Ｒ1＝ ４５．１６ Ｒ2＝ ６８．９６ Ｓ1＝−２０．２４ Ｓ2＝−１４．６１ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ1＝−２６．２３ （Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2−Ｒ2＝−１４．２７ となり、これらの値は前述の実施例１と同様に各条件式
（１）〜（３）を満足させている。
【００６４】図１２は本実施例における像面湾曲と歪曲
収差等を示す収差図である。同図より各収差とも実用上
問題のないレベルまで補正されていることが分かる。又
像高による副走査方向のスポット径の変化も１０μｍ以
内に抑えることができる。
収差等を示す収差図である。同図より各収差とも実用上
問題のないレベルまで補正されていることが分かる。又
像高による副走査方向のスポット径の変化も１０μｍ以
内に抑えることができる。
【００６５】又、本実施例ではｆθレンズ２６の主走査
方向における焦点距離ｆｔを２２６．０ｍｍ、該ｆθレ
ンズ２６から被走査面（感光体ドラム面）８までの距離
Ｓｋを１１１．５ｍｍとしたとき、主走査方向における
横倍率ｍは ｍ＝１−Ｓｋ／ｆｔ ＝１−１１１．５／２２６．０ ＝０．４９３ となり、この値は前述の実施例１と同様に条件式（４）
を満足させており、これにより光偏向器（ポリゴンミラ
ー）５の取付誤差によるジッターを視覚的に目立たない
レベルまでに抑えている。
方向における焦点距離ｆｔを２２６．０ｍｍ、該ｆθレ
ンズ２６から被走査面（感光体ドラム面）８までの距離
Ｓｋを１１１．５ｍｍとしたとき、主走査方向における
横倍率ｍは ｍ＝１−Ｓｋ／ｆｔ ＝１−１１１．５／２２６．０ ＝０．４９３ となり、この値は前述の実施例１と同様に条件式（４）
を満足させており、これにより光偏向器（ポリゴンミラ
ー）５の取付誤差によるジッターを視覚的に目立たない
レベルまでに抑えている。
【００６６】このように本実施例においては上述の如く
ｆθレンズ２６のレンズ形状及び光学配置を適切に設定
することによって前述の実施例１と同様に像面湾曲や歪
曲収差等を良好に補正し、かつ光偏向器の取付誤差によ
るジッターや像高による副走査方向のスポット径の変化
等の問題点を解決している。
ｆθレンズ２６のレンズ形状及び光学配置を適切に設定
することによって前述の実施例１と同様に像面湾曲や歪
曲収差等を良好に補正し、かつ光偏向器の取付誤差によ
るジッターや像高による副走査方向のスポット径の変化
等の問題点を解決している。
【００６７】又、本実施例においてはｆθレンズの光軸
方向の中心肉厚を薄くして構成したことにより、該ｆθ
レンズの成型タクトタイムを短縮することができ、より
低コストの走査光学装置を実現している。
方向の中心肉厚を薄くして構成したことにより、該ｆθ
レンズの成型タクトタイムを短縮することができ、より
低コストの走査光学装置を実現している。
【００６８】
【発明の効果】本発明によれば前述の如くコリメーター
レンズからの収束光を光偏向器を介してｆθレンズによ
り被走査面上に結像させる際、該ｆθレンズの形状を適
切に設定することにより、像高による副走査方向のスポ
ット径の変化等の影響を小さく抑えることができ、これ
によりコンパクトで高精細な印字に適した走査光学装置
を達成することができる。
レンズからの収束光を光偏向器を介してｆθレンズによ
り被走査面上に結像させる際、該ｆθレンズの形状を適
切に設定することにより、像高による副走査方向のスポ
ット径の変化等の影響を小さく抑えることができ、これ
によりコンパクトで高精細な印字に適した走査光学装置
を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図
【図２】 図１に示したｆθレンズの拡大説明図
【図３】 図１に示した光偏向器の一部分の拡大説明図
【図４】 本発明の実施例１における２光束ズレとジッ
ター量の相関を示す説明図
ター量の相関を示す説明図
【図５】 本発明の実施例１における光偏向器から被走
査面までの位置関係を示す説明図
査面までの位置関係を示す説明図
【図６】 本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図
【図７】 本発明の実施例１における光学配置及びｆθ
レンズの非球面係数を示す説明図
レンズの非球面係数を示す説明図
【図８】 本発明の実施例２における光学配置及びｆθ
レンズの非球面係数を示す説明図
レンズの非球面係数を示す説明図
【図９】 本発明の実施例１におけるｆθレンズの非球
面形状を示す説明図
面形状を示す説明図
【図１０】 本発明の実施例２におけるｆθレンズの非
球面形状を示す説明図
球面形状を示す説明図
【図１１】 本発明の実施例１における像面湾曲及び歪
曲収差を示す収差図
曲収差を示す収差図
【図１２】 本発明の実施例２における像面湾曲及び歪
曲収差を示す収差図
曲収差を示す収差図
【図１３】 従来の走査光学装置の光学系の要部概略図
１ 光源手段 ２ 第１の光学素子（コリメーターレンズ） ３ 絞り ４ 第２の光学素子（シリンドリカルレンズ） ５ 偏向素子（光偏向器） ６，２６ 第３の光学素子（ｆθレンズ） ８ 被走査面（感光体ドラム）
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ Ｆターム(参考） 2C362 AA29 AA35 BA04 BA86 BB03 2H045 AA01 CA68 2H087 KA19 LA22 PA01 PA17 PB01 QA02 QA07 QA12 QA32 RA04 RA08 RA12 5C051 AA02 CA07 DB02 DB22 DB24 DB30 DC04 DC07 FA01 5C072 AA03 BA01 BA04 HA02 HA09 HA13 HB10 XA01 XA05
Claims (5)
- 【請求項１】 光源と、該光源から出射した光束を偏向
する偏向素子と、該光源から出射した光束を該偏向素子
の偏向面において主走査方向に長い線状に結像する光学
系と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポ
ット状に結像する結像光学系とを有し、結像光学系は少
なくとも２つのレンズ面を有し、少なくとも２つのレン
ズ面は各々、トーリック面であり、且つ、副走査倍率を
一定とするために、少なくとも１つのレンズ面は各々、
副走査面内の曲率がレンズ面の有効部内において軸上か
ら軸外に向って連続的に変化していることを特徴とする
走査光学装置。 - 【請求項２】 前記結像光学系は、少なくとも１つのレ
ンズ面が主走査面内で非球面形状であることを特徴とす
る請求項１記載の走査光学装置。 - 【請求項３】 前記結像光学系は少なくとも２つのレン
ズ面を有し、少なくとも２つのレンズ面は各々、トーリ
ック面であり、且つ、副走査倍率を一定とするために、
１つのレンズ面は各々、副走査面内の曲率がレンズ面の
有効部内において軸上から軸外に向い光軸を中心として
非対称に変化していることを特徴とする請求項１又は２
の走査光学装置。 - 【請求項４】 前記結像光学系は、単レンズよりなるこ
とを特徴とする請求項１，２又は３の走査光学装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項記載の走査
光学装置と、前記被走査面として感光ドラム面とを有す
ることを特徴とするレーザービームプリンタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002035280A JP3728256B2 (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 走査光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002035280A JP3728256B2 (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 走査光学装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23938694A Division JP3303558B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 走査光学装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004253010A Division JP2005037960A (ja) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | 走査光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002328324A true JP2002328324A (ja) | 2002-11-15 |
| JP3728256B2 JP3728256B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=19192597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002035280A Expired - Fee Related JP3728256B2 (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 走査光学装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3728256B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025532A1 (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 走査光学系、走査光学系を備える画像形成装置、走査光学系を備える画像読取装置 |
-
2002
- 2002-02-13 JP JP2002035280A patent/JP3728256B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025532A1 (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 走査光学系、走査光学系を備える画像形成装置、走査光学系を備える画像読取装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3728256B2 (ja) | 2005-12-21 |
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