JP2977082B2 - 光走査装置及び該装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は変調されたビームを
走査する偏向器の射出側に光走査用レンズを介在させて
なる光走査装置及び画像形成装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より例えば図２に示す如く、ビーム
発振器１より発振された、入力情報に応じて変調された
レーザビームをコリメートレンズ２等を通して主走査方
向に平行な線状集束光として回転多面鏡その他の偏向器
３に入射させ、該偏向器３の回転により所定角度偏向反
射されながらｆθレンズ４で等速運動に変換させた後、
面倒れ補正レンズ６により前記偏向器３の偏向面３ａの
副走査方向の面倒れを補正して被記録媒体５の母線上に
入力情報に対応した光ドットパターンを結像走査させる
光走査装置は既に公知である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】そして前記面倒れ補正
レンズ６には一般に主走査方向に直線状に延設するシリ
ンドリカルレンズを用いているが、このようなシリンド
リカルレンズを用いるレンズ長手方向両端側の、該レン
ズに斜めに入射するビームに対しては、該レンズの実効
的曲率半径が小さくなり、焦点距離の短いレンズとして
作用する為に、図５の一点鎖線で示すように主走査方向
に直交する方向（以下副走査方向という）の像面が湾曲
するという問題が発生する。 【０００４】かかる欠点を解消する為に、前記シリンド
リカルレンズを長手方向（主走査方向）に沿ってｆθレ
ンズ４側の入射面が凸になるように僅かに曲げを与えた
トーリックレンズを用いることにより、図６の一点鎖線
に示すように、前記副走査方向の像面湾曲が矯正され、
僅かに波形状になるも被記録面とほぼ合致させることが
出来る。 【０００５】一方、近年前記偏向器３の画角を拡げ、偏
向面３ａから被記録媒体５母線までの焦点距離を短く
し、装置全体の小型化を図る試みがなされているが、こ
のように焦点距離が小さくなるに連れ、図４の一点鎖線
に示すように、前記波形形状が増幅され、像面湾曲が再
度発生するという問題を有す。 【０００６】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、像
面湾曲が発生することがなく、又収差補正が可能な光走
査用レンズを用いた光走査装置及び画像形成装置を提供
することを目的とする。また、本発明の他の目的は、面
倒れ補正レンズとして適用した場合は、前記偏向器３の
画角を拡げ、焦点距離を短かくしつつも前記像面湾曲が
発生することがなく、又ｆθレンズとして適用した場合
は収差補正が可能な、光走査用レンズを用いた光走査装
置及び画像形成装置を提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を達成するために、偏向器３と被記録媒体５間に介在
させた面倒れ補正レンズ６やｆθレンズ４のビーム走査
側の切断形状が、主走査方向における中央位置とその両
側位置で夫々曲率半径を異ならせたことを必須構成要件
とする光走査用レンズを有する光走査装置及び画像形成
装置を提案する。 【０００８】すなわち、変調されたビームを走査する偏
向器の射出側にトーリックレンズを介在させてなる光走
査装置において、前記トーリックレンズを、ビーム入射
側を主走査方向に沿って凸に湾曲させるとともに、前記
トーリックレンズの副走査方向に沿って切断されたビー
ム走査側の切断形状が、その曲率半径が主走査方向の中
央位置よりその両側に進むに連れ徐々に大になり、そし
てその途中に変移点で逆に徐々に小になるように設定し
たことを特徴とする光走査装置を提供する。 【０００９】また、変調されたビームを走査する偏向器
の射出側から被記録媒体間に光走査用レンズを介在させ
てなる画像形成装置において、前記光走査用レンズを、
ビーム入射側を主走査方向に沿って凸に湾曲させたトー
リックレンズで形成するとともに、前記光走査用レンズ
の副走査方向に沿って切断されたビーム走査側の切断形
状が、その曲率半径が主走査方向の中央位置よりその両
側に進むに連れ徐々に大になり、そしてその途中に変移
点で逆に徐々に小になるように設定したことを特徴とす
るが画像形成装置を提供する。 【００１０】これらにおいて、「ビーム走査側」とは、
光走査用レンズの入射側または射出側を含んだ概念であ
る。そして、前記光走査レンズは一般にはプラスチック
レンズで形成された、ビーム入射側を主走査方向に沿っ
て凸に湾曲させたシリンドリカルレンズ、トロイダルレ
ンズ等のトーリックレンズが適用される。 【００１１】又、前記切断形状の切断方向は副走査方向
であって、図１に示すように、前記切断形状が副走査方
向に沿って切断され、その曲率半径Ｒが主走査方向の中
央位置Ｒｃよりその両側に進むに連れ徐々に大になり、
そしてその途中に変移点Ｒｈで逆に徐々に小になるよう
に設定している。 【００１２】そしてこのようなレンズの断面構成を、前
述したトーリックレンズに適用することにより、該トー
リックレンズ自体にも像面湾曲矯正及び収差補正の機能
を有する為、より一層後記する効果を円滑に達成し得
る。また、前記光走査用レンズは、トーリックレンズと
して上述のように構成しているので、プラスチック成型
型を用いて成型可能である為に、量産に適し実用的であ
る。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説
明例にすぎない。 【００１４】先ず面倒れ補正レンズ６を有した光走査装
置の具体的構成を図２に基づいて説明するに、偏向器３
には外接円の直径が４０ｍｍで、その偏向面３ａが六面
体であるポリゴンミラーを用い、その反射幅を適宜選択
してｆθレンズに入射される画角が略８０゜になるよう
に設定している。そして、ｆθレンズ４は凹レンズと凸
レンズの組み合わせからなる２枚構成のレンズ系を用い
ている。 【００１５】面倒れ補正レンズ６には、図２の１点鎖線
で示すように、ビーム入射側を主走査方向に沿って僅か
に凸（例えば曲率半径Ｒを約７４０ｍｍ）に湾曲させ、
その肉厚を約６ｍｍ、主走査方向の延設長さを約２１０
ｍｍに設定したトーリックレンズ６０を用い、副走査方
向の切断断面のビーム入射側の曲率半径Ｒを、図１のラ
インＬ１に示すように、その曲率半径Ｒが主走査方向の
中央位置Ｒｃよりその両側に進むに連れ徐々に大にな
り、その途中に変移点Ｒｈで逆に徐々に小になるように
設定している。 【００１６】そして、副走査方向の切断断面のビーム入
射側の曲率半径Ｒは図１のラインＬ１に示すように、そ
の曲率半径Ｒが、レンズの中央位置Ｒｃよりその両側に
進むに連れて非対称に設定される。その理由は、前記偏
向面３ａの回転に伴って、該偏向面３ａの反射点も変移
するが、その変移する軌跡は、前記反射点から前記中央
位置Ｒｃを通る光路を中心に非対称になり、被記録媒体
５上に発生する副走査方向の像面湾曲も前記光路に対し
て非対称に発生するためである。 【００１７】 【実施例】本実施例においては、例えば中央位置Ｒｃに
おける曲率半径Ｒを１５．９ｍｍ、該中央位置Ｒｃより
略７０ｍｍ隔てた変移点Ｒｈ位置における曲率半径Ｒを
１６．２ｍｍに夫々設定している。そして偏向面３ａか
ら被記録媒体５母線までの距離を約２２０ｍｍ、及び該
母線上での光軸上におけるビーム直径が約１００μｍ程
度になるよう設定している。 【００１８】かかる実施例において曲率半径Ｒを同一に
設定した前記と同様なトーリックレンズ６１を比較例と
して用い、被記録媒体５母線上における副走査方向にお
ける像湾曲度合を調べた所、本実施例においては図３に
一点鎖線で示すように、僅かに波形状になるも、その誤
差は最大略５μｍ以内に収まり、被記録面とほぼ合致さ
せることが出来る。 【００１９】一方比較例においては図４の一点鎖線に示
すように、大きな波形形状となり、約２０〜３０％程度
ビーム直径が変化した。 【００２０】これらのデータから本実施の形態において
は、精度よく被記録面と合致させることが理解される。
尚、本実施の形態においては、前記のようなトーリック
レンズ６０を面倒れ補正レンズ６に適用したが、ｆθレ
ンズにも適用することが出来る。即ち、現状ではｆθレ
ンズの収差誤差を極力少なくする為に、複数のレンズの
組み合わせから構成しているが、前記トーリックレンズ
６０は副走査方向の収差誤差にも効果を有する為に、こ
れをｆθレンズとして適用することにより、単一又は少
枚数のレンズでｆθレンズが構成出来、部品点数の削減
と製造の容易化が図れる。 【００２１】以上詳述したように、本実施の形態は、偏
向器の射出側に配置した光走査用レンズを、ビーム入射
側を主走査方向に沿って凸に湾曲させたトーリックレン
ズで形成するとともに、該トーリックレンズ（光走査用
レンズ）の副走査方向に沿って切断されたビーム走査
側、すなわち、トーリックレンズ（光走査用レンズ）の
入射側または射出側の切断形状が、その曲率半径が主走
査方向の中央位置よりその両側に進むに連れ徐々に大に
なり、そしてその途中に変移点で逆に徐々に小になるよ
うに設定しているので、像面湾曲矯正及び収差補正の機
能を有した光走査装置及び画像形成装置を提供すること
ができる。 【００２２】そして、前記光走査レンズは一般にはプラ
スチックレンズで形成された、ビーム入射側を主走査方
向に沿って凸に湾曲させたシリンドリカルレンズ、トロ
イダルレンズ等のトーリックレンズが適用される。 【００２３】また、ｆθレンズとして適用した場合は、
単一又は小枚数のレンズでｆθレンズを構成しつつも収
差補正を行うことが出来、これにより部品点数の削減と
製造の容易化が達成される。 【００２４】又、前記光走査用レンズ（トーリックレン
ズ）は、上述のように構成しているので、プラスチック
成型型を用いて成型成型可能である為に、量産に適し実
用的である。 【００２５】 【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、前記
光走査用レンズを、ビーム入射側を主走査方向に沿って
凸に湾曲させたトーリックレンズで形成するとともに、
該光走査用レンズ（トーリックレンズ）の副走査方向に
沿って切断されたビーム走査側の切断形状が、その曲率
半径が主走査方向の中央位置よりその両側に進むに連れ
徐々に大になり、そしてその途中に変移点で逆に徐々に
小になるように設定したので、像面湾曲矯正及び収差補
正の機能を有した光走査装置及び画像形成装置を提供す
ることができる。また、偏向器の画角を拡げ、焦点距離
を短かくしつつも前記像面湾曲が発生することがない光
走査装置及び画像形成装置を提供出来る。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の実施の形態に係るトーリックレンズ
の断面形状を示す説明図である。 【図２】 本発明が適用される光走査装置を示す概略図
である。 【図３】 本発明の実施の形態におけるビーム径の像面
湾曲度合いを示すグラフ図である。 【図４】 比較例におけるビーム径の像面湾曲度合いを
示すグラフ図である。 【図５】 従来例Ａにおけるビーム径の像面湾曲度合い
を示すグラフ図である。 【図６】 従来例Ｂにおけるビーム径の像面湾曲度合い
を示すグラフ図である。 【符号の説明】 １ ビーム発振器 ２ コリメートレンズ ３ 偏向器 ４ ｆθレンズ ５ 被記録媒体 ６ 面倒れ補正レンズ ６０、６１ トーリックレンズ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．変調されたビームを走査する偏向器の射出側にトー
   リックレンズを介在させてなる光走査装置において、 前記トーリックレンズを、ビーム入射側を主走査方向に
   沿って凸に湾曲させるとともに、前記トーリックレンズ
   の副走査方向に沿って切断されたビーム走査側の切断形
   状が、その曲率半径が主走査方向の中央位置よりその両
   側に進むに連れ徐々に大になり、そしてその途中に変移
   点で逆に徐々に小になるように設定したことを特徴とす
   る光走査装置。 ２．変調されたビームを走査する偏向器の射出側から被
   記録媒体間に光走査用レンズを介在させてなる画像形成
   装置において、 前記光走査用レンズを、ビーム入射側を主走査方向に沿
   って凸に湾曲させたトーリックレンズで形成するととも
   に、前記光走査用レンズの副走査方向に沿って切断され
   たビーム走査側の切断形状が、その曲率半径が主走査方
   向の中央位置よりその両側に進むに連れ徐々に大にな
   り、そしてその途中に変移点で逆に徐々に小になるよう
   に設定したことを特徴とする画像形成装置。