JP3252708B2 - 光学素子及びそれを用いた走査光学装置 - Google Patents

光学素子及びそれを用いた走査光学装置

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JP3252708B2 JP12896396A JP12896396A JP3252708B2 JP 3252708 B2 JP3252708 B2 JP 3252708B2 JP 12896396 A JP12896396 A JP 12896396A JP 12896396 A JP12896396 A JP 12896396A JP 3252708 B2 JP3252708 B2 JP 3252708B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学素子及びそれを
用いた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
ビームプリンター（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の装置
に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりレーザビームプリンター等の走
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っている。
【０００３】図５は従来の走査光学装置の要部概略図で
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。また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ドラム１８面上を主走査方向に光走
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】図６は従来の走査光学
装置の光偏向器から被走査面までの副走査方向（ｆθレ
ンズの光軸を含み主走査方向と垂直な方向）の要部断面
図である。
【０００７】同図において光偏向器１５の偏向面１５ａ
と被走査面としての感光ドラム面１８とはｆθレンズ１
６に関してそれぞれ光学的に略共役関係になっており、
これにより偏向面が副走査断面において傾いても、所謂
面倒れがあっても光ビームが感光ドラム面上の同一走査
線上に結像するようにして、光偏向器の面倒れの補正を
行なっている。
【０００８】従来、このような走査光学装置の設計にあ
たっては、例えば特開昭 61-190312号公報で提案されて
いるように、副走査方向のガウス像面（近軸像面）は光
学系の球面収差を考慮し、前記ガウス像面を被走査面の
後方（被走査面より光偏向器と反対側）に置くように
し、これによりベスト像面（波面収差が最小となる面）
が被走査面上になるよう設計を行っていた。つまり光学
系の配置、面の曲率、材質の屈折率の厚み等から算出さ
れる焦点距離が実測の焦点距離より長くなるように設計
を行なっていた。
【０００９】ここで図６において実線ａはベスト像面８
１に向かう光束、破線ｂはガウス像面８２に向かう光束
を示している。尚、本明細書中においてガウス像面と
は、物体面位置（光源手段の位置）、レンズ面の曲率、
レンズの屈折率、レンズの厚み、レンズ面の位置等によ
り算出される像面をいう。
【００１０】しかしながら近年のｆθレンズはプラスチ
ック成型によるものが多く、光学収差だけでなく成型時
に生じるレンズの内部歪も考慮した設計が求められてい
る。
【００１１】ところで上述した内部歪が発生しないよう
にレンズを成型する為には、型の中のレンズ材料を長時
間かけてゆっくり冷却することも考えられる。しかしな
がら、この場合にはタクトタイムが長くなり、レンズの
生産性が悪くなるという問題点がある。
【００１２】本発明の第１の目的は光学素子のレンズ面
の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚みから算出される
焦点距離が実測の焦点距離より短くなるよう構成するこ
とにより、該光学素子のプラスチック成型時に生じる内
部歪（特に屈折率勾配）による像面移動を良好に補正す
ることのできる光学素子の提供にある。
【００１３】本発明の第２の目的はｆθレンズの副走査
方向のレンズ面形状を適切に設定し、レンズ面の曲率、
材質の屈折率、光軸方向の厚みによって算出される副走
査方向のガウス像面を被走査面より光偏向器側におくこ
とにより、該ｆθレンズのプラスチック成型時に生じる
内部歪（特に屈折率勾配）による副走査方向の像面移動
を補正し、波面収差の最小となるベスト像面を被走査面
上に配することができる走査光学装置（レーザビームプ
リンタ装置）の提供にある。
【００１４】又、この様な方法でｆθレンズに内部歪の
生じ易い、例えばレンズ高さを中心肉厚より短くしタク
トタイムを短縮したプラスチック成型等においても、像
面移動や湾曲等の少ない高精細に適した走査光学装置の
提供にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光学素
子は主走査方向が副走査方向より長尺であり且つ偏向手
段で偏向した光束を被走査面に結像する光学素子におい
て、前記光学素子は、前記副走査方向において前記光学
素子内を通過する光束の光路内に成形時に生じる内部歪
で屈折率勾配を形成することにより、前記副走査方向に
おける面の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚みを用い
て算出される焦点距離が実測の焦点距離より短いことを
特徴としている。請求項２の発明は請求項１の発明にお
いて前記光学素子は主走査方向と副走査方向とで異なる
曲率を持つことを特徴としている。請求項３の発明は請
求項１又は２の発明において前記光学素子はプラスチッ
ク成型により製作されていることを特徴としている。請
求項４の発明は請求項１から３のいずれか１項の発明に
おいて前記光学素子の中心肉厚をｄ、前記子線方向の高
さをｈとしたとき、 ｄ＞ｈ なる条件を満足することを特徴としている。請求項５の
発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において前
記光学素子は算出される焦点距離が実測の焦点距離より
も０．３％以上短いことを特徴としている。請求項６の
発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において前
記光学素子の外周部の屈折率が前記光学素子の内部の屈
折率よりも高いことを特徴としている。請求項７の発明
は請求項１から６のいずれか１項の発明において前記光
学素子は走査レンズであることを特徴としている。
【００１６】請求項８の発明の走査光学装置は光源手段
から出射した光束を偏向手段に導く第１の光学素子と、
主走査方向が副走査方向より長尺であり且つ該偏向手段
で偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させ
る第２の光学素子と、を具備した走査光学装置におい
て、前記第２の光学素子は、前記副走査方向において前
記第２の光学素子内を通過する光束の光路内に成形時に
生じる内部歪で屈折率勾配を形成することにより、前記
副走査方向における面の曲率、材質の屈折率、光軸方向
の厚みを用いて算出される焦点距離を実測の焦点距離よ
り短くした素子であり、前記走査光学装置の副走査方向
のガウス像面は、前記被走査面より前記偏向手段側にあ
ることを特徴としている。請求項９の発明は請求項８の
発明において記副走査方向のガウス像面は前記光源手段
の位置、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の面
の位置、面の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚みを用
いて算出されることを特徴としている。請求項１０の発
明は請求項８又は９の発明において前記第２の光学素子
は主走査方向と副走査方向とで異なる曲率を持つことを
特徴としている。請求項１１の発明は請求項８から１０
のいずれか１項の発明において前記第２の光学素子はプ
ラスチック成型により製作されていることを特徴として
いる。請求項１２の発明は請求項８から１１のいずれか
１項の発明において前記第２の光学素子は単レンズによ
り構成されていることを特徴としている。請求項１３の
発明は請求項８から１２のいずれか１項の発明において
前記第２の光学素子の中心肉厚をｄ、副走査方向の高さ
をｈとしたとき、 ｄ＞ｈ なる条件を満足することを特徴としている。請求項１４
の発明は請求項８から１３のいずれか１項の発明におい
て前記第２の光学素子は副走査方向において、算出され
る焦点距離が実測の焦点距離よりも０．３％以上短いこ
とを特徴としている。請求項１５の発明は請求項８から
１４のいずれか１項の発明において前記第２の光学素子
の外周部の屈折率が前記第２の光学素子の内部の屈折率
よりも高いことを特徴としている。請求項１６の発明は
請求項８から1５のいずれか１項の発明において前記第
２の光学素子は走査レンズであることを特徴としてい
る。請求項１７の発明は請求項８から1６のいずれか１
項の発明において前記第１の光学素子は前記光源手段か
ら出射した光束を前記偏向手段の偏向面上において主走
査方向に長手の線状に結像させることを特徴としてい
る。請求項１８の発明は請求項８から１７のいずれか１
項の発明において前記光源手段から出射した光束を収束
光に変換する光学素子を有することを特徴としている。
【００１７】請求項１９の発明のレーザビームスプリッ
タ装置は、請求項８から１８のいずれか１項の走査光学
装置と、前記被走査面として感光ドラムと、を有するこ
とを特徴としている。
【００１８】請求項２０の発明の走査光学装置は光源手
段から出射した光束を偏向手段に導く第１の光学素子
と、主走査方向が副走査方向より長尺であり且つ該偏向
手段で偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像
させる第２の光学素子と、を具備した走査光学装置にお
いて、前記第２の光学素子は、前記副走査方向において
前記第２の光学素子内を通過する光束の光路内に成形時
に生じる内部歪で屈折率勾配を形成することにより、前
記副走査方向における面の曲率、材質の屈折率、光軸方
向の厚みを用いて算出される焦点距離を実測の焦点距離
より短くした素子であり、前記走査光学装置の副走査方
向のガウス像面は、波面収差が最小となる像面より前記
偏向手段側にあることを特徴としている。請求項２１の
発明は請求項２０の発明において前記副走査方向のガウ
ス像面は前記光源手段の位置、前記第１の光学素子と前
記第２の光学素子の面の位置、面の曲率、材質の屈折
率、光軸方向の厚みを用いて算出されることを特徴とし
ている。請求項２２の発明は請求項２０又は２１の発明
において前記第２の光学素子は主走査方向と副走査方向
とで異なる曲率を持つことを特徴としている。請求項２
３の発明は請求項２０から２２のいずれか１項の発明に
おいて前記第２の光学素子はプラスチック成型により製
作されていることを特徴としている。請求項２４の発明
は請求項２０から２３のいずれか１項の発明において前
記第２の光学素子は単レンズにより構成されていること
を特徴としている。請求項２５の発明は請求項２０から
２４のいずれか１項の発明において前記第２の光学素子
の中心肉厚をｄ、副走査方向の高さをｈとしたとき、 ｄ＞ｈ なる条件を満足することを特徴としている。請求項２６
の発明は請求項２０から２５のいずれか１項の発明にお
いて前記第２の光学素子は副走査方向において、算出さ
れる焦点距離が実測の焦点距離よりも０．３％以上短い
ことを特徴としている。請求項２７の発明は請求項２０
から２６のいずれか１項の発明において前記第２の光学
素子の外周部の屈折率が前記第２の光学素子の内部の屈
折率よりも高いことを特徴としている。請求項２８の発
明は請求項２０から２７のいずれか１項の発明において
前記第２の光学素子は走査レンズであることを特徴とし
ている。請求項２９の発明は請求項２０から２８のいず
れか１項の発明において前記第１の光学素子は前記光源
手段から出射した光束を前記偏向手段の偏向面上におい
て主走査方向に長手の線状に結像させることを特徴とし
ている。請求項３０の発明は請求項２０から２９のいず
れか１項の発明において前記光源手段から出射した光束
を収束光に変換する光学素子を有することを特徴として
いる。請求項３１の発明は請求項２０から３０のいずれ
か１項の発明において前記副走査方向のガウス像面は、
前記波面収差が最小となる像面より１ｍｍより大きく前
記偏向手段側にあることを特徴としている。
【００１９】請求項３２の発明のレーザビームプリンタ
装置は請求項２０から３１のいずれか１項の走査光学装
置と、前記被走査面として感光ドラムと、を有すること
を特徴としている。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１のレー
ザビームプリンタ装置に用いられる走査光学装置の主走
査方向の要部断面図である。
【００２９】同図において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は第１−１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
出射された発散光束（光ビーム）を収束光束に変換して
いる。３は開口絞りであり、通過光束（光量）を制限し
ている。
【００３０】４は第１−２の光学素子としてのシリンド
リカルレンズであり、図１の紙面に垂直な副走査方向に
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の偏向面にほぼ線
像として結像させている。ここでコリメーターレンズ２
とシリンドリカルレンズ４とより第１の光学素子を構成
している。
【００３１】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、モーター
等の駆動手段（不図示）により矢印Ａ方向に一定速度で
回転している。
【００３２】６は第２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
あり、後述するレンズ形状より成り、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
ての記録媒体である感光ドラム面８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。又後述
するようにｆθレンズ６は内部に屈折率勾配が生じてい
る。
【００３３】本実施形態におけるｆθレンズ６は成型タ
クトタイムを短縮する為、レンズの中心肉厚（ｄ）１１
ｍｍ、レンズ高さ（ｈ）９．６ｍｍから成るプラスチッ
ク成型により製作しており、該ｆθレンズ６のレンズ面
の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚みから算出される
副走査方向（子線方向）の焦点距離を後述する方法によ
り実測の焦点距離より短くし、副走査方向のガウス像面
が感光ドラム面８より光偏向器５側にくるように構成し
ている。
【００３４】このようにｆθレンズ６はレンズの中心肉
厚をｄ、光軸を含み主走査断面に垂直な副走査断面内に
おけるレンズの高さをｈとしたとき、 ｄ＞ｈ なる条件を満足させている。
【００３５】本実施形態において半導体レーザー１より
出射した発散光束はコリメーターレンズ２により収束光
束に変換され、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主走査方向
と副走査方向とで異なる屈折力を有するｆθレンズ６を
介して感光ドラム面８上に導光され、該光偏向器５を矢
印Ａ方向に回転させることによって該感光ドラム面８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。
【００３６】本実施形態では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、主走査断
面内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査断面内に
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、
【００３７】
【数１】 但し、Ｒは曲率半径、Ｋ、Ｂ4 、Ｂ6 、Ｂ8 、Ｂ10は非
球面係数なる式で表わされるものであり、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、
【００３８】
【数２】 但し、ｒは光軸上の子線曲率半径、Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，
Ｄ８，Ｄ１０は非球面係数なる式で表わせるものであ
る。
【００３９】図２は本発明の実施形態１の走査光学装置
のポリゴンミラー５から感光ドラム面８までの副走査方
向の要部断面図である。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。
【００４０】本実施形態におけるｆθレンズ６は前述の
如く成型タクトタイムを短縮する為、中心肉厚（ｄ）１
１ｍｍに対してレンズ高さ（ｈ）を９．６ｍｍと短くし
て形成している為、後述する図３に示すように副走査断
面においてｆθレンズ６内部に屈折率勾配が生じてい
る。この屈折率勾配によりレンズ中の光束は屈折率の高
いレンズ外周部方向に引っ張られる。尚、主走査断面内
においてはｆθレンズ６は長尺である為、該ｆθレンズ
６内部に歪はほとんど生じない。
【００４１】又、副走査断面内において光偏向器の偏向
面と被走査面とを共役関係とする倒れ補正光学系におい
ては、ｆθレンズ６の副走査方向のパワー（屈折力）が
大きい為、上述した像面移動がより大きくなる。
【００４２】ｆθレンズを安価で大量生産する為にはプ
ラスチック成型が望ましく、光学収差だけでなく成型時
に生じるレンズの内部歪も考慮した設計が求められてい
る。特にプラスチックレンズの高さ方向の長さｈを中心
肉厚ｄより短くすることによってタクトタイムの短縮を
ねらった短タクトタイム成型では、副走査断面内におい
てレンズ内に歪が生じ易い。
【００４３】図３は短タクトタイム成型におけるｆθレ
ンズ内部に生じた屈折率勾配を示した模式図である。一
般に成型では型に密着しているレンズ外周部が先に冷却
され固化する為、レンズ外周部の密度がレンズ内部に比
べて高くなり、これに応じてレンズの屈折率もレンズ内
部に比べてレンズ外周部が高くなる。同図に示すレンズ
中の実線は屈折率の等光線であり、レンズ外周部に向か
うほど屈折率が高いことを示している。
【００４４】そこで本実施形態ではｆθレンズ６の感光
ドラム面８側のレンズ面Ｒ２の曲率をきつくすることに
よって、この屈折率勾配による像面移動をキャンセルさ
せている。即ちｆθレンズ６の感光ドラム面８側のレン
ズ面Ｒ２の屈折力を増し、ガウス像面８２を感光ドラム
面８側より光偏向器５側におくことにより、該ｆθレン
ズ６のプラスチック成型時に生じる内部歪による副走査
方向の像面移動を補正し、波面収差の最小となるベスト
像面８１を感光ドラム面８上に配している。これにより
高精度な光走査を行なっている。尚、図２において実線
ａはベスト像面（最良像面）８１へ向かう光束、破線ｂ
はガウス像面８２へ向かう光束である。
【００４５】表−１はｆθレンズ６の内部歪を考慮した
場合（実施形態１）の光学配置及びｆθレンズ６の非球
面係数を示した数値例である。
【００４６】ここで算出されるｆθレンズ６の焦点距離
は、その面の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚みより
算出した。又実測のｆθレンズ６の焦点距離はノーダル
スライド法により測定した。ノーダルスライド法は朝倉
書店発行の光学測定ハンドブックに記載されているよう
に光学部品の焦点距離測定によく用いられる。
【００４７】
【表１】 図４はｆθレンズに内部歪を考慮して設計した場合（実
施形態１）の副走査方向のガウス像面とベスト像面との
位置関係を示した説明図である。同図において実線はベ
スト像面８１であり、破線はガウス像面８２である。
【００４８】同図に示すように内部歪による屈折率勾配
を考慮し、ガウス像面８２が被走査面８より光偏向器側
にくるよう設計した本実施形態では、ベスト像面８１が
ほぼ被走査面８上にくることが分かる。尚ｆθレンズ６
の内部歪の量は成型条件によって異なり、それに伴なっ
て像面移動量も変わってくる為、本発明を実施するにあ
たっては成型を安定させて行なわなくてはならないこと
は言うまでもない。このときの像面移動量はレンズ厚の
厚いレンズ中心部が最も大きく、周辺に向かうに従い小
さくなる。
【００４９】このように本実施形態においては上述の如
くｆθレンズ６の被走査面８側のレンズ面Ｒ２の屈折力
を増し、ガウス像面８２を被走査面８側より光偏向器５
側におくことによって、該ｆθレンズ６のプラスチック
成型時に生じる内部歪による副走査方向の像面移動を補
正することができ、これにより波面収差の最小となるベ
スト像面８１を被走査面８上に配することができる。又
この様な方法でｆθレンズ６の内部歪による像面移動を
キャンセルさせることによって、例えばｆθレンズの高
さ方向の長さを中心肉厚より短くしタクトタイムの短縮
をねらったプラスチック成型等において、該ｆθレンズ
内に歪みが生じても、像面移動や湾曲等の少ない高精細
に適した走査光学装置を安価に得ることができる。
【００５０】表−２は本発明の実施形態２における光学
配置及びｆθレンズの非球面係数を示した数値例であ
る。
【００５１】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は、ｆθレンズの内部歪による像面移動を該ｆθ
レンズの光偏向器側のレンズ面Ｒ１を使用して補正した
ことであり、その他の構成及び光学的作用は前述の実施
形態１と略同様である。
【００５２】即ち、本実施形態においてはｆθレンズの
両レンズ面Ｒ１，Ｒ２共、子線方向の曲率が像高方向に
連続的に変化する球面より形成している。このように本
実施形態においては前述の実施形態１と同様にｆθレン
ズの高さ方向の長さを中心肉厚より短くしタクトタイム
の短縮を行なったプラスチック成型等において、該ｆθ
レンズ内に歪を生じても、像面移動や湾曲の少ない高精
細に適した走査光学装置を得ることができる。
【００５３】
【表２】 本実施形態においては前述の如くタクトタイムが短い
為、ｆθレンズに内部歪が発生している。その為、本実
施形態においてはｆθレンズの実測の焦点距離が３２．
４７５ｍｍとなり、被走査面と一致するように算出され
る焦点距離を前記実測の焦点距離より３１．４９９ｍｍ
と約１ｍｍ短く構成している。
【００５４】ところでタクトタイムを長くしてｆθレン
ズに内部歪が発生しない場合には、算出される焦点距離
は実測の焦点距離とほぼ等しくなる。例えば実測の焦点
距離が３２．４７５ｍｍ、算出される焦点距離が３２．
３７５ｍｍ〜３２．５７５ｍｍの範囲であれば、内部歪
が発生していないものと考えられる。
【００５５】 ３２．３７５ｍｍ／３２．４７５ｍｍ＝０．９９６９≒０．９９７ つまり実測の焦点距離の０．３％より大きく算出される
焦点距離が、その実測の焦点距離に比べて短くなってい
れば、内部歪が発生していることになる。その為、算出
される焦点距離が、実測の焦点距離の９９．７％より短
くなっていれば、内部歪を考慮して本発明のような光学
素子の設計を実施していることになる。
【００５６】又、本実施形態においては上述の如くｆθ
レンズの算出される焦点距離（３１．４９９ｍｍ）を実
測の焦点距離（３２．４７５ｍｍ）より、約１ｍｍ短く
構成している。この１ｍｍの焦点距離の違いにより、図
４に示されるようにガウス像面８２がベスト像面８１に
比べて１０ｍｍ光偏向器側にきている。
【００５７】又、上述したように算出される焦点距離と
実測の焦点距離との差が０．１ｍｍの範囲であれば、内
部歪は発生していないものと考えられる。
【００５８】これら焦点距離と像面との関係から、ガウ
ス像面の位置とベスト像面の位置との違いが１ｍｍ以内
であれば、内部歪は発生していないものと考えられる。
【００５９】つまり、ベスト像面よりガウス像面が１ｍ
ｍより大きく光偏向器側にきていれば、内部歪が発生し
ていることになる。その為、ガウス像面がベスト像面よ
り１ｍｍより大きく光偏向器側にきていれば、内部歪を
考慮して本発明のような走査光学装置の設計を実施して
いることになる。
【００６０】又、本実施形態においては光学素子として
母線方向（主走査方向）と子線方向（副走査方向）とで
異なる曲率を持ち、該母線方向に長尺であるｆθレンズ
を用いて説明したが、本発明は母線方向と子線方向とが
同じ曲率を持つ光学素子にも適応可能である。
【００６１】つまり、本発明はプラスチック成型により
製作する全ての光学素子に適応可能である。
【００６２】更に本実施形態においては走査光学装置と
して倒れ補正機能を有する走査光学装置を用いて説明し
たが、本発明は倒れ補正機能を有さない走査光学装置に
も適応可能である。
【００６３】つまり、本発明はプラスチック成型により
製作した光学素子を用いた全ての走査光学装置に適応可
能である。
【００６４】
【発明の効果】本発明の光学素子は、該光学素子の面の
曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚みから算出される焦
点距離が実測の焦点距離より短くなるよう構成すること
により、該光学素子のプラスチック成型時に生じる内部
歪（特に屈折率勾配）による像面移動を良好に補正する
ことのできる光学素子を達成することができる。
【００６５】本発明の走査光学装置によれば前述の如く
プラスチック成型より成るｆθレンズの副走査方向のレ
ンズ面形状を適切に設定し、面の曲率、材質の屈折率、
光軸方向の厚みによって算出される副走査方向のガウス
像面を被走査面より光偏向器側におくことにより、該ｆ
θレンズ６のプラスチック成型時に生じる内部歪による
副走査方向の像面移動を補正することができ、これによ
り波面収差の最小となるベスト像面を被走査面上に配す
ることができる高精度な光走査を可能とした走査光学装
置を達成することができる。
【００６６】又、このような方法でｆθレンズの内部歪
による像面移動をキャンセルさせることによって、レン
ズ高さを中心肉厚より短くしタクトタイムの短縮を行な
ったプラスチック成型法等において、該レンズ内に歪み
が生じても、像面移動や湾曲等の少ない高精細に適した
走査光学装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の走査光学装置の実施形態１の主走査
方向の要部断面図
【図２】 本発明の走査光学装置の実施形態１の副走査
方向の要部断面図
【図３】 ｆθレンズ内部の屈折率勾配を示す模式図
【図４】 本発明の実施形態１においてｆθレンズの内
部歪を考慮した場合のガウス像面とベスト像面を示す説
明図
【図５】 従来の走査光学装置の要部概略図
【図６】 従来の走査光学装置の副走査方向の要部断面
図
【符号の説明】
１ 光源手段（半導体レーザー） ２ 第１−１の光学素子（コリメーターレンズ） ３ 絞り ４ 第１−２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 第２の光学素子（ｆθレンズ） ８ 被走査面（感光体面） ８１ ベスト像面 ８２ ガウス像面

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主走査方向が副走査方向より長尺であり
    且つ偏向手段で偏向した光束を被走査面に結像する光学
    素子において、 前記光学素子は、前記副走査方向において前記光学素子
    内を通過する光束の光路内に成形時に生じる内部歪で屈
    折率勾配を形成することにより、 前記副走査方向における面の曲率、材質の屈折率、光軸
    方向の厚みを用いて算出される焦点距離が実測の焦点距
    離より短いことを 特徴とする光学素子。
  2. 【請求項２】 前記光学素子は主走査方向と副走査方向
    とで異なる曲率を持つことを特徴とする請求項１の光学
    素子。
  3. 【請求項３】 前記光学素子はプラスチック成型により
    製作されていることを特徴とする請求項１又は請求項２
    の光学素子。
  4. 【請求項４】 前記光学素子の中心肉厚をｄ、前記子線
    方向の高さをｈとしたとき、 ｄ＞ｈ なる条件を満足することを特徴とする請求項１から３の
    いずれか１項の光学素子。
  5. 【請求項５】 前記光学素子は算出される焦点距離が実
    測の焦点距離よりも０．３％以上短いことを特徴とする
    請求項１から４のいずれか１項の光学素子。
  6. 【請求項６】 前記光学素子の外周部の屈折率が前記光
    学素子の内部の屈折率よりも高いことを特徴とする請求
    項１から５のいずれか１項の光学素子。
  7. 【請求項７】 前記光学素子は走査レンズであることを
    特徴とする請求項１から６のいずれか１項の光学素子。
  8. 【請求項８】 光源手段から出射した光束を偏向手段に
    導く第１の光学素子と、主走査方向が副走査方向より長
    尺であり且つ該偏向手段で偏向された光束を被走査面上
    にスポット状に結像させる第２の光学素子と、を具備し
    た走査光学装置において、前記第２の光学素子は、前記副走査方向において前記第
    ２の光学素子内を通過する光束の光路内に成形時に生じ
    る内部歪で屈折率勾配を形成することにより、 前記副走
    査方向における面の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚
    みを用いて算 出される焦点距離を実測の焦点距離より短
    くした素子であり、 前記走査光学装置の副走査方向のガウス像面は、前記被
    走査面より前記偏向手段側にあることを特徴とする走査
    光学装置。
  9. 【請求項９】 前記副走査方向のガウス像面は前記光源
    手段の位置、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子
    の面の位置、面の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚み
    を用いて算出されることを特徴とする請求項８の走査光
    学装置。
  10. 【請求項１０】 前記第２の光学素子は主走査方向と副
    走査方向とで異なる曲率を持つことを特徴とする請求項
    ８又は請求項９の走査光学装置。
  11. 【請求項１１】 前記第２の光学素子はプラスチック成
    型により製作されていることを特徴とする請求項８から
    １０のいずれか１項の走査光学装置。
  12. 【請求項１２】 前記第２の光学素子は単レンズにより
    構成されていることを特徴とする請求項８から１１のい
    ずれか１項の走査光学装置。
  13. 【請求項１３】 前記第２の光学素子の中心肉厚をｄ、
    副走査方向の高さをｈとしたとき、 ｄ＞ｈ なる条件を満足することを特徴とする請求項８から１２
    のいずれか１項の走査光学装置。
  14. 【請求項１４】 前記第２の光学素子は副走査方向にお
    いて、算出される焦点距離が実測の焦点距離よりも０．
    ３％以上短いことを特徴とする請求項８から１３のいず
    れか１項の走査光学装置。
  15. 【請求項１５】 前記第２の光学素子の外周部の屈折率
    が前記第２の光学素子の内部の屈折率よりも高いことを
    特徴とする請求項８から１４のいずれか１項の走査光学
    装置。
  16. 【請求項１６】 前記第２の光学素子は走査レンズであ
    ることを特徴とする請求項８から1５のいずれか１項の
    走査光学装置。
  17. 【請求項１７】 前記第１の光学素子は前記光源手段か
    ら出射した光束を前記偏向手段の偏向面上において主走
    査方向に長手の線状に結像させることを特徴とする請求
    項８から1６のいずれか１項の走査光学装置。
  18. 【請求項１８】 前記光源手段から出射した光束を収束
    光に変換する光学素 子を有することを特徴とする請求項
    ８から１７のいずれか１項の走査光学装置。
  19. 【請求項１９】 請求項８から１８のいずれか１項の走
    査光学装置と、前記被走査面として感光ドラムと、を有
    することを特徴とするレーザビームプリンタ装置。
  20. 【請求項２０】 光源手段から出射した光束を偏向手段
    に導く第１の光学素子と、主走査方向が副走査方向より
    長尺であり且つ該偏向手段で偏向された光束を被走査面
    上にスポット状に結像させる第２の光学素子と、を具備
    した走査光学装置において、前記第２の光学素子は、前記副走査方向において前記第
    ２の光学素子内を通過する光束の光路内に成形時に生じ
    る内部歪で屈折率勾配を形成することにより、 前記副走
    査方向における面の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚
    みを用いて算出される焦点距離を実測の焦点距離より短
    くした素子であり、 前記走査光学装置の副走査方向のガウス像面は、波面収
    差が最小となる像面より前記偏向手段側にあることを特
    徴とする走査光学装置。
  21. 【請求項２１】 前記副走査方向のガウス像面は前記光
    源手段の位置、前記第１の光学素子と前記第２の光学素
    子の面の位置、面の曲率、材質の屈折率、光軸方向の厚
    みを用いて算出されることを特徴とする請求項２０の走
    査光学装置。
  22. 【請求項２２】 前記第２の光学素子は主走査方向と副
    走査方向とで異なる曲率を持つことを特徴とする請求項
    ２０又は請求項２１の走査光学装置。
  23. 【請求項２３】 前記第２の光学素子はプラスチック成
    型により製作されていることを特徴とする請求項２０か
    ら２２のいずれか１項の走査光学装置。
  24. 【請求項２４】 前記第２の光学素子は単レンズにより
    構成されていることを特徴とする請求項２０から２３の
    いずれか１項の走査光学装置。
  25. 【請求項２５】 前記第２の光学素子の中心肉厚をｄ、
    副走査方向の高さをｈとしたとき、 ｄ＞ｈ なる条件を満足することを特徴とする請求項２０から２
    ４のいずれか１項の走査光学装置。
  26. 【請求項２６】 前記第２の光学素子は副走査方向にお
    いて、算出される焦点距離が実測の焦点距離よりも０．
    ３％以上短いことを特徴とする請求項２０から２５のい
    ずれか１項の走査光学装置。
  27. 【請求項２７】 前記第２の光学素子の外周部の屈折率
    が前記第２の光学素子の内部の屈折率よりも高いことを
    特徴とする請求項２０から２６のいずれか１項の走査光
    学装置。
  28. 【請求項２８】 前記第２の光学素子は走査レンズであ
    ることを特徴とする請求項２０から２７のいずれか１項
    の走査光学装置。
  29. 【請求項２９】 前記第１の光学素子は前記光源手段か
    ら出射した光束を前記偏向手段の偏向面上において主走
    査方向に長手の線状に結像させることを特徴とする請求
    項２０から２８のいずれか１項の走査光学装置。
  30. 【請求項３０】 前記光源手段から出射した光束を収束
    光に変換する光学素子を有することを特徴とする請求項
    ２０から２９のいずれか１項の走査光学装置。
  31. 【請求項３１】 前記副走査方向のガウス像面は、前記
    波面収差が最小となる像面より１ｍｍより大きく前記偏
    向手段側にあることを特徴とする請求項２０から３０の
    いずれか１項の走査光学装置。
  32. 【請求項３２】 請求項２０から３１のいずれか１項の
    走査光学装置と、前記被走査面として感光ドラムと、を
    有することを特徴とするレーザビームプリンタ装置。
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