JP3397624B2 - 走査光学装置及びそれを具備するレーザビームプリンター - Google Patents
走査光学装置及びそれを具備するレーザビームプリンターInfo
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- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
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- Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走査光学装置及びそ
れを具備するレーザビームプリンターに関し、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（ＬＢＰ）やデジタ
ル複写機等の装置に好適なものである。
れを具備するレーザビームプリンターに関し、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（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１０は従来の走査光学装置の要部概略図
である。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。
である。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。
【０００４】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面上を矢印Ｂ方向
（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。
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面上を矢印Ｂ方向
（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。
【０００５】
【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弯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弯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。
【０００６】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。
【０００７】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。
【０００８】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。
【０００９】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
方向の像面弯曲が残存しており、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
方向の像面弯曲が残存しており、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。
【００１０】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。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】この他ｆθレンズを２つのレンズより構成
した走査光学装置が、例えば特開昭５６−３６６２２号
公報や特開昭６１−１７５６０７号公報等で提案されて
いる。これらで提案されているｆθレンズは断面形状が
球面又は弱い非球面より構成されており、コンパクト
化，ローコスト化，そして高精細化等を図るのが難しい
傾向があった。
した走査光学装置が、例えば特開昭５６−３６６２２号
公報や特開昭６１−１７５６０７号公報等で提案されて
いる。これらで提案されているｆθレンズは断面形状が
球面又は弱い非球面より構成されており、コンパクト
化，ローコスト化，そして高精細化等を図るのが難しい
傾向があった。
【００１４】本発明はコリメーターレンズからの光を光
偏向器を介して２枚のレンズを有するｆθレンズにより
被走査面上に結像させる際、該ｆθレンズを構成する２
つのレンズのレンズ形状を適切に構成することにより、
像面弯曲や歪曲収差を補正し、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及びそれを具備す
るレーザビームプリンターの提供を目的とする。
偏向器を介して２枚のレンズを有するｆθレンズにより
被走査面上に結像させる際、該ｆθレンズを構成する２
つのレンズのレンズ形状を適切に構成することにより、
像面弯曲や歪曲収差を補正し、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及びそれを具備す
るレーザビームプリンターの提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項の発明の走査光学
装置は光源手段から出射した光束を収束光に変換する第
１の光学素子と、該光束を偏向素子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第２の光学素子
と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポッ
ト状に結像させる第３の光学素子と、を具備する走査光
学装置において、該第３の光学素子は該偏向素子側から
順に第１トーリックレンズと第２トーリックレンズを有
し、該第１トーリックレンズは主走査断面内において両
レンズ面とも非球面形状であり、又走査中心近傍で該偏
向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状よ
り成り、該第２トーリックレンズは主走査断面内におい
て両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏
向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状で
あり、又副走査断面内において該第１トーリックレンズ
と第２トーリックレンズの母線に垂直なレンズ断面形状
は共に該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニス
カス形状より成っており、該第１トーリックレンズと該
第２トーリックレンズの主走査断面内の焦点距離を各々
ｆ６，ｆ７としたとき ０．０８＜ｆ６／ｆ７＜０．１７ なる条件を満足することを特徴としている。
装置は光源手段から出射した光束を収束光に変換する第
１の光学素子と、該光束を偏向素子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第２の光学素子
と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポッ
ト状に結像させる第３の光学素子と、を具備する走査光
学装置において、該第３の光学素子は該偏向素子側から
順に第１トーリックレンズと第２トーリックレンズを有
し、該第１トーリックレンズは主走査断面内において両
レンズ面とも非球面形状であり、又走査中心近傍で該偏
向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状よ
り成り、該第２トーリックレンズは主走査断面内におい
て両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏
向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状で
あり、又副走査断面内において該第１トーリックレンズ
と第２トーリックレンズの母線に垂直なレンズ断面形状
は共に該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニス
カス形状より成っており、該第１トーリックレンズと該
第２トーリックレンズの主走査断面内の焦点距離を各々
ｆ６，ｆ７としたとき ０．０８＜ｆ６／ｆ７＜０．１７ なる条件を満足す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
て前記第２トーリックレンズは主走査断面内において前
記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心からレンズ
周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部において
符号が反転することを特徴としている。請求項３の発明
は、請求項１の発明において前記第１トーリックレンズ
と前記第２トーリックレンズ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、２又は３の発明において前記第１トーリ
ックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレ
ンズ周辺にいくに従って連続的に強くなり、前記第２ト
ーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心か
らレンズ周辺にいくに従って連続的に弱くなっているこ
とを特徴としている。請求項５の発明は、請求項４の発
明において前記第２トーリックレンズの副走査断面内の
レンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて左
右対称に変化していることを特徴としている。請求項６
の発明は、請求項１の発明において前記第２トーリック
レンズは、その主走査方向の対称軸が前記被走査面の法
線に対して主走査面内で傾いていることを特徴としてい
る。請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか１項の
発明において前記第１トーリックレンズの副走査断面内
の前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心からレ
ンズ周辺にいくに従って左右非対称に変化していること
を特徴としている。
て前記第２トーリックレンズは主走査断面内において前
記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心からレンズ
周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部において
符号が反転することを特徴としている。請求項３の発明
は、請求項１の発明において前記第１トーリックレンズ
と前記第２トーリックレンズ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、２又は３の発明において前記第１トーリ
ックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレ
ンズ周辺にいくに従って連続的に強くなり、前記第２ト
ーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心か
らレンズ周辺にいくに従って連続的に弱くなっているこ
とを特徴としている。請求項５の発明は、請求項４の発
明において前記第２トーリックレンズの副走査断面内の
レンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて左
右対称に変化していることを特徴としている。請求項６
の発明は、請求項１の発明において前記第２トーリック
レンズは、その主走査方向の対称軸が前記被走査面の法
線に対して主走査面内で傾いていることを特徴としてい
る。請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか１項の
発明において前記第１トーリックレンズの副走査断面内
の前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心からレ
ンズ周辺にいくに従って左右非対称に変化していること
を特徴としている。
【００１７】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収束光に変換する第１の光学素子
と、該光束を偏向素子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第２の光学素子と、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させ
る第３の光学素子と、を具備する走査光学装置におい
て、該第３の光学素子は該偏向素子側から順に第１トー
リックレンズと第２トーリックレンズを有し、該第１ト
ーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面とも
非球面形状であり、又走査中心近傍で該偏向素子側に凹
面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該第
２トーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面
が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸
面を向けた正の屈折力のメニスカス形状であり、又副走
査断面内において該第１トーリックレンズと第２トーリ
ックレンズの母線に垂直なレンズ断面形状は共に該偏向
素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より
成っており、該第３の光学素子はプラスチックレンズよ
り成り該偏向素子と該被走査面との間における副走査断
面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をｒＳＣ
としたとき ０．２５＜ｒＳＣ＜０．６７ なる条件を満足することを特徴としている。請求項９の
発明の走査光学装置は光源手段から出射した光束を収束
光に変換する第１の光学素子と、該光束を偏向素子の偏
向面上において主走査方向に長手の線状に結像させる第
２の光学素子と、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させる第３の光学素子と、を具
備する走査光学装置において、該第３の光学素子は該偏
向素子側から順に第１トーリックレンズと第２トーリッ
クレンズを有し、該第１トーリックレンズは主走査断面
内において両レンズ面とも非球面形状であり、又走査中
心近傍で該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニ
スカス形状より成り、該第２トーリックレンズは主走査
断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中
心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニ
スカス形状であり、又副走査断面内において該第１トー
リックレンズと第２トーリックレンズの母線に垂直なレ
ンズ断面形状は共に該偏向素子側に凹面を向けた正の屈
折力のメニスカス形状より成っており、該第１トーリッ
クレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレン
ズ周辺にいくに従って連続的に強くなり、該第２トーリ
ックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレ
ンズ周辺にいくに従って連続的に弱くなっており、かつ
該第３の光学素子は該偏向素子と該被走査面との間にお
ける副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角
倍率をｒＳＣ、画像全域における任意の位置の角倍率を
ｒＳＯとしたとき ０．８５＜ｒＳＯ／ｒＳＣ＜１．１５ なる条件を満足することを特徴としている。請求項１０
の発明の走査光学装置は光源手段から出射した光束を収
束光に変換する第１の光学素子と、該光束を偏向素子の
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
第２の光学素子と、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させる第３の光学素子と、を
具備する走査光学装置において、該第３の光学素子は該
偏向素子側から順に第１トーリックレンズと第２トーリ
ックレンズを有し、該第１トーリックレンズは主走査断
面内において両レンズ面とも非球面形状であり、又走査
中心近傍で該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメ
ニスカス形状より成り、該第２トーリックレンズは主走
査断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査
中心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメ
ニスカス形状であり、又副走査断面内において該第１ト
ーリックレンズと第２トーリックレンズの母線に垂直な
レンズ断面形状は共に該偏向素子側に凹面を向けた正の
屈折力のメニスカス形状より成り、該第１トーリックレ
ンズと該第２トーリックレンズの主走査断面内の焦点距
離を各々ｆ６，ｆ７としたとき ０．０８＜ｆ６／ｆ７＜２．０ なる条件を満足することを特徴としている。
から出射した光束を収束光に変換する第１の光学素子
と、該光束を偏向素子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第２の光学素子と、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させ
る第３の光学素子と、を具備する走査光学装置におい
て、該第３の光学素子は該偏向素子側から順に第１トー
リックレンズと第２トーリックレンズを有し、該第１ト
ーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面とも
非球面形状であり、又走査中心近傍で該偏向素子側に凹
面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該第
２トーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面
が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸
面を向けた正の屈折力のメニスカス形状であり、又副走
査断面内において該第１トーリックレンズと第２トーリ
ックレンズの母線に垂直なレンズ断面形状は共に該偏向
素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より
成っており、該第３の光学素子はプラスチックレンズよ
り成り該偏向素子と該被走査面との間における副走査断
面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をｒＳＣ
としたとき ０．２５＜ｒＳＣ＜０．６７ なる条件を満足することを特徴としている。請求項９の
発明の走査光学装置は光源手段から出射した光束を収束
光に変換する第１の光学素子と、該光束を偏向素子の偏
向面上において主走査方向に長手の線状に結像させる第
２の光学素子と、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させる第３の光学素子と、を具
備する走査光学装置において、該第３の光学素子は該偏
向素子側から順に第１トーリックレンズと第２トーリッ
クレンズを有し、該第１トーリックレンズは主走査断面
内において両レンズ面とも非球面形状であり、又走査中
心近傍で該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニ
スカス形状より成り、該第２トーリックレンズは主走査
断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中
心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニ
スカス形状であり、又副走査断面内において該第１トー
リックレンズと第２トーリックレンズの母線に垂直なレ
ンズ断面形状は共に該偏向素子側に凹面を向けた正の屈
折力のメニスカス形状より成っており、該第１トーリッ
クレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレン
ズ周辺にいくに従って連続的に強くなり、該第２トーリ
ックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレ
ンズ周辺にいくに従って連続的に弱くなっており、かつ
該第３の光学素子は該偏向素子と該被走査面との間にお
ける副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角
倍率をｒＳＣ、画像全域における任意の位置の角倍率を
ｒＳＯとしたとき ０．８５＜ｒＳＯ／ｒＳＣ＜１．１５ なる条件を満足することを特徴としている。請求項１０
の発明の走査光学装置は光源手段から出射した光束を収
束光に変換する第１の光学素子と、該光束を偏向素子の
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
第２の光学素子と、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させる第３の光学素子と、を
具備する走査光学装置において、該第３の光学素子は該
偏向素子側から順に第１トーリックレンズと第２トーリ
ックレンズを有し、該第１トーリックレンズは主走査断
面内において両レンズ面とも非球面形状であり、又走査
中心近傍で該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメ
ニスカス形状より成り、該第２トーリックレンズは主走
査断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査
中心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメ
ニスカス形状であり、又副走査断面内において該第１ト
ーリックレンズと第２トーリックレンズの母線に垂直な
レンズ断面形状は共に該偏向素子側に凹面を向けた正の
屈折力のメニスカス形状より成り、該第１トーリックレ
ンズと該第２トーリックレンズの主走査断面内の焦点距
離を各々ｆ６，ｆ７としたとき ０．０８＜ｆ６／ｆ７＜２．０ なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】請求項１１の発明は請求項１０の発明にお
いて前記第２トーリックレンズは主走査断面内において
前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心からレン
ズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部におい
て符号が反転することを特徴としている。請求項１２の
発明は請求項１０の発明において前記第１トーリックレ
ンズと前記第２トーリックレンズ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１３
の発明は請求項１０、１１又は１２の発明において前記
第１トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ
中心からレンズ周辺にいくに従って連続的に強くなり、
前記第２トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレ
ンズ中心からレンズ周辺にいくに従って連続的に弱くな
っていることを特徴としている。請求項１４の発明は請
求項１３の発明において前記第２トーリックレンズの副
走査断面内のレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方
向にかけて左右対称に変化していることを特徴としてい
る。請求項１５の発明は請求項１０の発明において前記
第２トーリックレンズは、その主走査方向の対称軸が前
記被走査面の法線に対して主走査面内で傾いていること
を特徴としている。請求項１６の発明は請求項１０〜１
５のいずれか１項の発明において前記第１トーリックレ
ンズの副走査断面内の前記被走査面側のレンズ面の曲率
がレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って左右非対称
に変化していることを特徴としている。請求項１７の発
明は請求項１０の発明において前記第３の光学素子はプ
ラスチックレンズより成り前記偏向素子と前記被走査面
との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像
中心部の角倍率をｒＳＣとしたとき ０．２５＜ｒＳＣ＜０．６７ なる条件を満足することを特徴としている。請求項１８
の発明は請求項１０の発明において前記第１トーリック
レンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ
周辺にいくに従って連続的に強くなり、前記第２トーリ
ックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレ
ンズ周辺部にいくに従って連続的に弱くなっており、か
つ前記第３の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面と
の間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中
心部の角倍率をｒＳＣ、画像全域における任意の位置の
角倍率をｒＳＯとしたとき ０．８５＜ｒＳＯ／ｒＳＣ＜１．１５ なる条件を満足することを特徴としている。請求項１９
の発明のレーザービームプリンタは請求項１から１８の
いずれか１項の走査光学装置を具備することを特徴とし
ている。
いて前記第２トーリックレンズは主走査断面内において
前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心からレン
ズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部におい
て符号が反転することを特徴としている。請求項１２の
発明は請求項１０の発明において前記第１トーリックレ
ンズと前記第２トーリックレンズ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１３
の発明は請求項１０、１１又は１２の発明において前記
第１トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ
中心からレンズ周辺にいくに従って連続的に強くなり、
前記第２トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレ
ンズ中心からレンズ周辺にいくに従って連続的に弱くな
っていることを特徴としている。請求項１４の発明は請
求項１３の発明において前記第２トーリックレンズの副
走査断面内のレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方
向にかけて左右対称に変化していることを特徴としてい
る。請求項１５の発明は請求項１０の発明において前記
第２トーリックレンズは、その主走査方向の対称軸が前
記被走査面の法線に対して主走査面内で傾いていること
を特徴としている。請求項１６の発明は請求項１０〜１
５のいずれか１項の発明において前記第１トーリックレ
ンズの副走査断面内の前記被走査面側のレンズ面の曲率
がレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って左右非対称
に変化していることを特徴としている。請求項１７の発
明は請求項１０の発明において前記第３の光学素子はプ
ラスチックレンズより成り前記偏向素子と前記被走査面
との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像
中心部の角倍率をｒＳＣとしたとき ０．２５＜ｒＳＣ＜０．６７ なる条件を満足することを特徴としている。請求項１８
の発明は請求項１０の発明において前記第１トーリック
レンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ
周辺にいくに従って連続的に強くなり、前記第２トーリ
ックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレ
ンズ周辺部にいくに従って連続的に弱くなっており、か
つ前記第３の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面と
の間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中
心部の角倍率をｒＳＣ、画像全域における任意の位置の
角倍率をｒＳＯとしたとき ０．８５＜ｒＳＯ／ｒＳＣ＜１．１５ なる条件を満足することを特徴としている。請求項１９
の発明のレーザービームプリンタは請求項１から１８の
いずれか１項の走査光学装置を具備することを特徴とし
ている。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の主走
査方向（主走査断面内）の要部断面図である。
査方向（主走査断面内）の要部断面図である。
【００２０】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。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。
レーザより成っている。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。
【００２１】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。
【００２２】５は偏向素子としての例えば６面構成のポ
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。
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。
【００２３】９は第３の光学素子としてのｆθ特性を有
するｆθレンズ（結像光学系）である。第３の光学素子
９は第１トーリックレンズ６と第２トーリックレンズ７
を有している。第３の光学素子９は光偏向器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ｆθレンズ（結像光学系）である。第３の光学素子
９は第１トーリックレンズ６と第２トーリックレンズ７
を有している。第３の光学素子９は光偏向器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。
【００２４】本実施形態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９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。
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９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。
【００２５】次に本実施形態における第３の光学素子
（ｆθレンズ）９を構成する第１トーリックレンズ６と
第２トーリックレンズ７の特徴について説明する。
（ｆθレンズ）９を構成する第１トーリックレンズ６と
第２トーリックレンズ７の特徴について説明する。
【００２６】第３の光学素子９を共に正の屈折力の第１
トーリックレンズ６と第２トーリックレンズ７の２つの
レンズより構成し、このとき双方のレンズの屈折力配分
を適切に行って良好なる像面弯曲特性を得ている。
トーリックレンズ６と第２トーリックレンズ７の２つの
レンズより構成し、このとき双方のレンズの屈折力配分
を適切に行って良好なる像面弯曲特性を得ている。
【００２７】又、偏向素子５から被走査面８に近づくほ
ど、主走査方向の光束が拡がってくるので、光束が拡く
なる第２トーリックレンズ７の屈折力を第１トーリック
レンズ６の屈折力よりも弱くしている。
ど、主走査方向の光束が拡がってくるので、光束が拡く
なる第２トーリックレンズ７の屈折力を第１トーリック
レンズ６の屈折力よりも弱くしている。
【００２８】このとき主走査断面内における第１トーリ
ックレンズ６と第２トーリックレンズ７の焦点距離を各
々ｆ６，ｆ７としたとき ０．０８＜ｆ６／ｆ７＜２．０ ‥‥‥‥（１） なる条件を満足するようにしている。
ックレンズ６と第２トーリックレンズ７の焦点距離を各
々ｆ６，ｆ７としたとき ０．０８＜ｆ６／ｆ７＜２．０ ‥‥‥‥（１） なる条件を満足するようにしている。
【００２９】この条件式（１）を満足させることによっ
て像面弯曲や歪曲収差を良好に補正している。又これに
よって第１トーリックレンズ６と第２トーリックレンズ
７のレンズ中心厚が略等しくなるようにして双方をプラ
スチック成形又はガラス成形（ガラスモールド）より製
造したときのサイクル時間を短縮化し、冷却したときの
面形状の変形を軽減している。
て像面弯曲や歪曲収差を良好に補正している。又これに
よって第１トーリックレンズ６と第２トーリックレンズ
７のレンズ中心厚が略等しくなるようにして双方をプラ
スチック成形又はガラス成形（ガラスモールド）より製
造したときのサイクル時間を短縮化し、冷却したときの
面形状の変形を軽減している。
【００３０】尚、本実施形態において更に好ましくは条
件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３１】
０．０８＜ｆ６／ｆ７＜１．７ ‥‥‥‥（１ａ）
特に
０．０８＜ｆ６／ｆ７＜０．１７ ‥‥‥‥（１ｂ）
とすれば、より良好なる光学性能が得られる。
【００３２】ｆθレンズ９として１つのトーリックレン
ズで構成した場合には、トーリックレンズの２つのレン
ズ面のみでは被走査面上の全領域でスポット径を良好に
維持し、像面弯曲変動を良好に維持するのが難しい。
ズで構成した場合には、トーリックレンズの２つのレン
ズ面のみでは被走査面上の全領域でスポット径を良好に
維持し、像面弯曲変動を良好に維持するのが難しい。
【００３３】そこで本実施形態ではｆθレンズ９を所定
の形状を有する２つのトーリックレンズより構成してこ
のときの像面弯曲を良好に補正している。
の形状を有する２つのトーリックレンズより構成してこ
のときの像面弯曲を良好に補正している。
【００３４】本実施形態において第１トーリックレンズ
６は主にｆθ特性と像面弯曲特性を良好に維持する為に
主走査断面内においては両レンズ面６ａ、６ｂともに非
球面形状で、又走査中心近傍で偏向素子５側に凹面を向
けた正の屈折力のメニスカス形状より構成している。
６は主にｆθ特性と像面弯曲特性を良好に維持する為に
主走査断面内においては両レンズ面６ａ、６ｂともに非
球面形状で、又走査中心近傍で偏向素子５側に凹面を向
けた正の屈折力のメニスカス形状より構成している。
【００３５】又、副走査断面内においては両レンズ面６
ａ、６ｂの曲率（屈折力）が連続的に強くなるように変
化させている。又副走査断面内において母線に垂直なレ
ンズ断面形状が共に偏向素子５側に凹面を向けた正の屈
折力のメニスカス形状より構成している。又副走査断面
内の被走査面８側のレンズ面６ｂの曲率（屈折力）がレ
ンズ中心からレンズ周辺にいくに従って左右非対称に強
く変化するように構成している。
ａ、６ｂの曲率（屈折力）が連続的に強くなるように変
化させている。又副走査断面内において母線に垂直なレ
ンズ断面形状が共に偏向素子５側に凹面を向けた正の屈
折力のメニスカス形状より構成している。又副走査断面
内の被走査面８側のレンズ面６ｂの曲率（屈折力）がレ
ンズ中心からレンズ周辺にいくに従って左右非対称に強
く変化するように構成している。
【００３６】これによって副走査方向の横倍率の不均一
性を解消して、副走査方向のスポット径の変化を抑えて
いる。
性を解消して、副走査方向のスポット径の変化を抑えて
いる。
【００３７】第２トーリックレンズ７は主にｆθ特性と
像面弯曲特性の双方を良好に維持する為に主走査断面内
（図１の紙面内）において、 ◎両レンズ面７ａ，７ｂを非球面形成より構成してい
る。
像面弯曲特性の双方を良好に維持する為に主走査断面内
（図１の紙面内）において、 ◎両レンズ面７ａ，７ｂを非球面形成より構成してい
る。
【００３８】◎走査中心（レンズ中心）近傍では偏向素
子５側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より
構成している。
子５側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より
構成している。
【００３９】◎被走査面８側のレンズ面７ｂの主走査断
面内の曲率がレンズ中心（主走査範囲の中心）からレン
ズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部におい
て符号（正，負の符号）が反転する形状より構成してい
る。
面内の曲率がレンズ中心（主走査範囲の中心）からレン
ズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部におい
て符号（正，負の符号）が反転する形状より構成してい
る。
【００４０】このような第２トーリックレンズ７はこの
ような形状で構成することによって全走査範囲内におい
て像面弯曲と歪曲収差を良好に補正している。
ような形状で構成することによって全走査範囲内におい
て像面弯曲と歪曲収差を良好に補正している。
【００４１】又、第２トーリックレンズ７の副走査断面
（主走査断面と直交する断面）内の両レンズ面７ａ，７
ｂの曲率をレンズ中心から主走査方向に離れるに従って
左右対称に連続的に弱くなるように変化させている。
（主走査断面と直交する断面）内の両レンズ面７ａ，７
ｂの曲率をレンズ中心から主走査方向に離れるに従って
左右対称に連続的に弱くなるように変化させている。
【００４２】又、第２トーリックレンズ７の副走査断面
内の母線に垂直なレンズ断面形状は共に偏向素子５側に
凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より構成して
いる。これによって副走査方向の横倍率を小さくしてス
ポット径の絶対値を小さく抑えて副走査方向の画像特性
を良好に維持している。
内の母線に垂直なレンズ断面形状は共に偏向素子５側に
凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より構成して
いる。これによって副走査方向の横倍率を小さくしてス
ポット径の絶対値を小さく抑えて副走査方向の画像特性
を良好に維持している。
【００４３】ｆθレンズ９は光偏向器５と被走査面８と
の間における副走査断面内の該被走査面８上での有効画
像中心部の角倍率をｒSCとしたとき ０．２５＜ｒSC＜０．６７ ‥‥‥‥（２） なる条件を満足するようにしている。
の間における副走査断面内の該被走査面８上での有効画
像中心部の角倍率をｒSCとしたとき ０．２５＜ｒSC＜０．６７ ‥‥‥‥（２） なる条件を満足するようにしている。
【００４４】この条件式（２）はｆθレンズ９の主走査
方向のレンズ長さを抑えながら副走査断面内の画像特性
を良好に維持するための条件であり、条件式（２）の下
限値を越えると第１トーリックレンズ６と第２トーリッ
クレンズ７の有効光束が拡がり、レンズの肉厚も厚くな
ってコンパクトさが失われるので良くない。又条件式
（２）の上限値を越えるとプラスチックレンズから構成
されるｆθレンズ９は温度などの環境変化により画像性
能が不安定になるので良くない。
方向のレンズ長さを抑えながら副走査断面内の画像特性
を良好に維持するための条件であり、条件式（２）の下
限値を越えると第１トーリックレンズ６と第２トーリッ
クレンズ７の有効光束が拡がり、レンズの肉厚も厚くな
ってコンパクトさが失われるので良くない。又条件式
（２）の上限値を越えるとプラスチックレンズから構成
されるｆθレンズ９は温度などの環境変化により画像性
能が不安定になるので良くない。
【００４５】更に本実施形態における第１トーリックレ
ンズ６の副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ
周辺部にいくに従って連続的に強くなり、第２トーリッ
クレンズ７の副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレ
ンズ周辺部にいくに従って連続的に弱くなっており、か
つｆθレンズ９は光偏向器５と被走査面８との間におけ
る副走査断面内の該被走査面８上の有効画像中心部の角
倍率をｒSC、画像全域における任意の位置の角倍率をｒ
SOとしたとき ０．８５＜ｒSO／ｒSC＜１．１５ ‥‥‥‥（３） なる条件を満足するようにしている。
ンズ６の副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ
周辺部にいくに従って連続的に強くなり、第２トーリッ
クレンズ７の副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレ
ンズ周辺部にいくに従って連続的に弱くなっており、か
つｆθレンズ９は光偏向器５と被走査面８との間におけ
る副走査断面内の該被走査面８上の有効画像中心部の角
倍率をｒSC、画像全域における任意の位置の角倍率をｒ
SOとしたとき ０．８５＜ｒSO／ｒSC＜１．１５ ‥‥‥‥（３） なる条件を満足するようにしている。
【００４６】この条件式（３）は被走査面８において、
該被走査面８の中心部から周辺部にかけて副走査断面内
のスポット径を均一化にするための条件であり、条件式
（３）の上限値を越えると主走査方向の画像端（被走査
面８の周辺部）のスポット径が中心部に対し小さくなる
ので良くない。又条件式（３）の下限値を越えると主走
査方向の画像端のスポット径が中心部に対し大きくなり
副走査断面内のスポット径の均一性が失われるので良く
ない。
該被走査面８の中心部から周辺部にかけて副走査断面内
のスポット径を均一化にするための条件であり、条件式
（３）の上限値を越えると主走査方向の画像端（被走査
面８の周辺部）のスポット径が中心部に対し小さくなる
ので良くない。又条件式（３）の下限値を越えると主走
査方向の画像端のスポット径が中心部に対し大きくなり
副走査断面内のスポット径の均一性が失われるので良く
ない。
【００４７】本実施形態ではトーリックレンズのレンズ
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トーリッ
クレンズ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
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トーリッ
クレンズ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
【００４８】
【数１】
なる式で表わせるものであり、副走査断面形状は、その
曲率半径が主走査方向のレンズ面座標の変化に伴って連
続的に変化しており、主走査面上の座標がＹであるとこ
ろの曲率半径ｒ′が ｒ′＝ｒ（１＋Ｄ2 Ｙ2 ＋Ｄ4 Ｙ4 ＋Ｄ6 Ｙ6 ＋Ｄ8 Ｙ
8 ＋Ｄ10Ｙ10） なる式で表されるものであり、ｒは光軸上における曲率
半径、Ｄ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6，Ｄ8 ，Ｄ10は各係数である。
曲率半径が主走査方向のレンズ面座標の変化に伴って連
続的に変化しており、主走査面上の座標がＹであるとこ
ろの曲率半径ｒ′が ｒ′＝ｒ（１＋Ｄ2 Ｙ2 ＋Ｄ4 Ｙ4 ＋Ｄ6 Ｙ6 ＋Ｄ8 Ｙ
8 ＋Ｄ10Ｙ10） なる式で表されるものであり、ｒは光軸上における曲率
半径、Ｄ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6，Ｄ8 ，Ｄ10は各係数である。
【００４９】ここでＹの値が正のときは係数として添字
ＵのついたＤ2U，Ｄ4U，Ｄ6U，Ｄ8U，Ｄ10U を用いて計
算された曲率半径ｒ′となっており、負のときは係数と
して添字のＬのついたＤ2L，Ｄ4L，Ｄ6L，Ｄ8L，Ｄ10L
を用いて計算された曲率半径ｒ′となっている。
ＵのついたＤ2U，Ｄ4U，Ｄ6U，Ｄ8U，Ｄ10U を用いて計
算された曲率半径ｒ′となっており、負のときは係数と
して添字のＬのついたＤ2L，Ｄ4L，Ｄ6L，Ｄ8L，Ｄ10L
を用いて計算された曲率半径ｒ′となっている。
【００５０】次に表−１に実施形態１におけるレンズ面
形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図２に
実施形態１の第１，第２トーリックレンズ６、７の副走
査方向の屈折力状態を示す。図３に実施形態１における
像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍率変化
の説明図を示す。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。
形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図２に
実施形態１の第１，第２トーリックレンズ６、７の副走
査方向の屈折力状態を示す。図３に実施形態１における
像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍率変化
の説明図を示す。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。
【００５１】
【表１】
本実施形態において第２トーリックレンズ７は主走査方
向の対称軸が被走査面８の法線に対して主走査断面内で
光偏向器５側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り方
向に１０分傾いている。
向の対称軸が被走査面８の法線に対して主走査断面内で
光偏向器５側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り方
向に１０分傾いている。
【００５２】第２トーリックレンズ７は主走査断面内の
トーリックレンズ自身の光軸に対して母線方向と子線方
向の双方において面形状は対称となっている。
トーリックレンズ自身の光軸に対して母線方向と子線方
向の双方において面形状は対称となっている。
【００５３】図４は本発明の実施形態２の主走査方向
（主走査断面図）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。
（主走査断面図）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。
【００５４】本実施形態は図１の実施形態１に比べて第
３の光学素子２９を構成する第１、第２のトーリックレ
ンズ２６，２７を後述する表−２に示すように６面構成
のポリゴンミラーに最適なレンズ形状としたことであ
る。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１と
略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
３の光学素子２９を構成する第１、第２のトーリックレ
ンズ２６，２７を後述する表−２に示すように６面構成
のポリゴンミラーに最適なレンズ形状としたことであ
る。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１と
略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００５５】次に表−２に実施形態２におけるレンズ面
形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図５に
実施形態２の第１、第２のトーリックレンズ２６、２７
の副走査方向の屈折力状態を示す。図６に実施形態２に
おける像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍
率変化の説明図を示す。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。
形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図５に
実施形態２の第１、第２のトーリックレンズ２６、２７
の副走査方向の屈折力状態を示す。図６に実施形態２に
おける像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍
率変化の説明図を示す。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。
【００５６】
【表２】
本実施形態において第２トーリックレンズ２７は主走査
方向の対称軸が被走査面８の法線に対して主走査断面内
で光偏向器８側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り
方向に１０分傾いている。
方向の対称軸が被走査面８の法線に対して主走査断面内
で光偏向器８側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り
方向に１０分傾いている。
【００５７】図７は本発明の実施形態３の主走査方向
（主走査断面図）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。
（主走査断面図）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。
【００５８】本実施形態は図１の実施形態１に比べて第
３の光学素子３９を構成する第１、第２のトーリックレ
ンズ３６，３７を後述する表−３に示すように６面構成
のポリゴンミラーに最適なレンズ形状としたことであ
る。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１と
略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
３の光学素子３９を構成する第１、第２のトーリックレ
ンズ３６，３７を後述する表−３に示すように６面構成
のポリゴンミラーに最適なレンズ形状としたことであ
る。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１と
略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００５９】次に表−３に実施形態３におけるレンズ面
形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図８に
実施形態３の第１、第２のトーリックレンズ３６、３７
の副走査方向の屈折力状態を示す。図９に実施形態３に
おける像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍
率変化の説明図を示す。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。
形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図８に
実施形態３の第１、第２のトーリックレンズ３６、３７
の副走査方向の屈折力状態を示す。図９に実施形態３に
おける像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍
率変化の説明図を示す。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。
【００６０】
【表３】
本実施形態において第２トーリックレンズ３７は主走査
方向の対称軸が被走査面８の法線に対して主走査断面内
で偏向素子５側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り
方向に１０分傾いている。
方向の対称軸が被走査面８の法線に対して主走査断面内
で偏向素子５側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り
方向に１０分傾いている。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば前述の如くコリメーター
レンズからの光を光偏向器を介して２枚のレンズより成
る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２つのレンズのレンズ形状を適切に設定するこ
とにより、像面弯曲や歪曲収差等を良好に補正すると共
に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及びそれを具備したレー
ザビームプリンターを達成することができる。
レンズからの光を光偏向器を介して２枚のレンズより成
る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２つのレンズのレンズ形状を適切に設定するこ
とにより、像面弯曲や歪曲収差等を良好に補正すると共
に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及びそれを具備したレー
ザビームプリンターを達成することができる。
【００６２】またｆθレンズを２枚のレンズで構成する
ことによりｆθレンズの各レンズの光軸方向の中心肉厚
を薄くできるので、２つのレンズをプラスチック成形し
た場合、成形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が実現できる。
ことによりｆθレンズの各レンズの光軸方向の中心肉厚
を薄くできるので、２つのレンズをプラスチック成形し
た場合、成形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が実現できる。
【図１】 本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面
図
図
【図２】 本発明の実施形態１の第１，第２トーリック
レンズの副走査方向の屈折力状態の説明図
レンズの副走査方向の屈折力状態の説明図
【図３】 本発明の実施形態１における像面弯曲、歪曲
収差、角倍率変化を示す図
収差、角倍率変化を示す図
【図４】 本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面
図
図
【図５】 本発明の実施形態２の第１，第２トーリック
レンズの副走査方向の屈折力状態の説明図
レンズの副走査方向の屈折力状態の説明図
【図６】 本発明の実施形態２における像面弯曲、歪曲
収差、角倍率変化を示す図
収差、角倍率変化を示す図
【図７】 本発明の実施形態３の主走査方向の要部断面
図
図
【図８】 本発明の実施形態３の第１，第２トーリック
レンズの副走査方向の屈折力状態の説明図
レンズの副走査方向の屈折力状態の説明図
【図９】 本発明の実施形態３における像面弯曲、歪曲
収差、角倍率変化を示す図
収差、角倍率変化を示す図
【図１０】 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）
６，２６，３６ 第１トーリックレンズ
７，２７，３７ 第２トーリックレンズ
８ 被走査面（感光体ドラム）
９，２９，３９ 第３の光学素子（ｆθレンズ）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 加藤 学
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(56)参考文献 特開 昭56−36622（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−208053（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−181374（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−76011（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−297256（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−104213（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−149405（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 9/00 - 17/08
G02B 21/02 - 21/04
G02B 25/00 - 25/04
G02B 26/10
Claims (19)
- 【請求項１】 光源手段から出射した光束を収束光に変
換する第１の光学素子と、該光束を偏向素子の偏向面上
において主走査方向に長手の線状に結像させる第２の光
学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上に
スポット状に結像させる第３の光学素子と、を具備する
走査光学装置において、 該第３の光学素子は該偏向素子側から順に第１トーリッ
クレンズと第２トーリックレンズを有し、該第１トーリ
ックレンズは主走査断面内において両レンズ面とも非球
面形状であり、又走査中心近傍で該偏向素子側に凹面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該第２ト
ーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非
球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状であり、又副走査断
面内において該第１トーリックレンズと第２トーリック
レンズの母線に垂直なレンズ断面形状は共に該偏向素子
側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成っ
ており、 該第１トーリックレンズと該第２トーリックレンズの主
走査断面内の焦点距離を各々ｆ６，ｆ７としたとき ０．０８＜ｆ６／ｆ７＜０．１７ なる条件を満足する ことを特徴とする走査光学装置。 - 【請求項２】 前記第２トーリックレンズは主走査断面
内において前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中
心からレンズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中
間部において符号が反転することを特徴とする請求項１
の走査光学装置。 - 【請求項３】 前記第１トーリックレンズと前記第２ト
ーリックレンズ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の走査光学装置。 - 【請求項４】 前記第１トーリックレンズの副走査断面
内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って
連続的に強くなり、前記第２トーリックレンズの副走査
断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺にいくに従
って連続的に弱くなってい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】 前記第２トーリックレンズの副走査断面
内のレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけ
て左右対称に変化していることを特徴とする請求項４の
走査光学装置。 - 【請求項６】 前記第２トーリックレンズは、その主走
査方向の対称軸が前記被走査面の法線に対して主走査面
内で傾いていることを特徴とする請求項１の走査光学装
置。 - 【請求項７】 前記第１トーリックレンズの副走査断面
内の前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心から
レンズ周辺にいくに従って左右非対称に変化しているこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の走査
光学装置。 - 【請求項８】 光源手段から出射した光束を収束光に変
換する第１の光学素子と、該光束を偏向素子の偏向面上
において主走査方向に長手の線状に結像させる第２の光
学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上に
スポット状に結像させる第３の光学素子と、を具備する
走査光学装置において、 該第３の光学素子は該偏向素子側から順に第１トーリッ
クレンズと第２トーリックレンズを有し、該第１トーリ
ックレンズは主走査断面内において両レンズ面とも非球
面形状であり、又走査中心近傍で該偏向素子側に凹面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該第２ト
ーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非
球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状であり、又副走査断
面内において該第１トーリックレンズと第２トーリック
レンズの母線に垂直なレンズ断面形状は共に該偏向素子
側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成っ
ており、 該第３の光学素子はプラスチックレンズより成り該偏向
素子と該被走査面との間における副走査断面内の該被走
査面上の有効画像中心部の角倍率をｒＳＣとしたとき ０．２５＜ｒＳＣ＜０．６７ なる条件を満足することを特徴とする 走査光学装置。 - 【請求項９】 光源手段から出射した光束を収束光に変
換する第１の光学素子と、該光束を偏向素子の偏向面上
において主走査方向に長手の線状に結像させる第２の光
学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上に
スポット状に結像させる第３の光学素子と、を具備する
走査光学装置において、 該第３の光学素子は該偏向素子側から順に第１トーリッ
クレンズと第２トーリックレンズを有し、該第１トーリ
ックレンズは主走査断面内において両レンズ面とも非球
面形状であり、又走査中心近傍で該偏向素子側に凹面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該第２ト
ーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非
球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状であり、又副走査断
面内において該第１トーリックレンズと第２トーリック
レンズの母線に垂直なレンズ断面形状は共に該偏向素子
側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成っ
ており、 該第１トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレン
ズ中心からレンズ周辺にいくに従って連続的に強くな
り、該第２トーリックレンズの副走査断面内の屈折力は
レンズ中心からレンズ周辺にいくに従って連続的に弱く
なっており、かつ該第３の光学素子は該偏向素子と該被
走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有
効画像中心部の角倍率をｒＳＣ、画像全域における任意
の位置の角倍率をｒＳＯとしたとき ０．８５＜ｒＳＯ／ｒＳＣ＜１．１５ なる条件を満足する ことを特徴とする走査光学装置。 - 【請求項１０】 光源手段から出射した光束を収束光に
変換する第１の光学素子と、該光束を偏向素子の偏向面
上において主走査方向に長手の線状に結像させる第２の
光学素子と、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させる第３の光学素子と、を具備す
る走査光学装置において、 該第３の光学素子は該偏向素子側から順に第１トーリッ
クレンズと第２トーリックレンズを有し、該第１トーリ
ックレンズは主走査断面内において両レンズ面とも非球
面形状であり、又走査中心近傍で該偏向素子側に凹面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該第２ト
ーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非
球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を
向けた正の屈折力のメニスカス形状であり、又副走査断
面内において該第１トーリックレンズと第２トーリック
レンズの母線に垂直なレンズ断面形状は共に該偏向素子
側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成
り、 該第１トーリックレンズと該第２トーリックレンズの主
走査断面内の焦点距離を各々ｆ６，ｆ７としたとき ０．０８＜ｆ６／ｆ７＜２．０ なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。 - 【請求項１１】 前記第２トーリックレンズは主走査断
面内において前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ
中心からレンズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、
中間部において符号が反転することを特徴とする請求項
１０の走査光学装置。 - 【請求項１２】 前記第１トーリックレンズと前記第２
トーリックレンズ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１０の走査光学装置。 - 【請求項１３】 前記第１トーリックレンズの副走査断
面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺にいくに従っ
て連続的に強くなり、前記第２トーリックレンズの副走
査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺にいくに
従って連続的に弱くなっていることを特徴とする請求項
１０，１１又は１２の走査光学装置。 - 【請求項１４】 前記第２トーリックレンズの副走査断
面内のレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にか
けて左右対称に変化していることを特徴とする請求項１
３の走査光学装置。 - 【請求項１５】 前記第２トーリックレンズは、その主
走査方向の対称軸が前記被走査面の法線に対して主走査
面内で傾いていることを特徴とする請求項１０の走査光
学装置。 - 【請求項１６】 前記第１トーリックレンズの副走査断
面内の前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心か
らレンズ周辺にいくに従って左右非対称に変化している
ことを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項記載
の走査光学装置。 - 【請求項１７】 前記第３の光学素子はプラスチックレ
ンズより成り前記偏向素子と前記被走査面との間におけ
る副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍
率をｒＳＣとしたとき ０．２５＜ｒＳＣ＜０．６７ なる条件を満足することを特徴とする請求項１０の走査
光学装置。 - 【請求項１８】 前記第１トーリックレンズの副走査断
面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺にいくに従っ
て連続的に強くなり、前記第２トーリックレンズの副走
査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺部にいく
に従って連続的に弱くなっており、かつ前記第３の光学
素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走
査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をｒ
ＳＣ、画像全域における任意の位置の角倍率をｒＳＯと
したとき ０．８５＜ｒＳＯ／ｒＳＣ＜１．１５ なる条件を満足することを特徴とする請求項１０の走査
光学装置。 - 【請求項１９】 請求項１から１８のいずれか１項の走
査光学装置を具備することを特徴とするレーザビームプ
リンター。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07893397A JP3397624B2 (ja) | 1996-12-19 | 1997-03-13 | 走査光学装置及びそれを具備するレーザビームプリンター |
| US08/987,635 US6133935A (en) | 1996-12-19 | 1997-12-09 | Optical scanning apparatus |
| EP97122400A EP0853253B1 (en) | 1996-12-19 | 1997-12-18 | Optical scanning apparatus |
| DE69733742T DE69733742T2 (de) | 1996-12-19 | 1997-12-18 | Optisches Abtastgerät |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35446596 | 1996-12-19 | ||
| JP8-354465 | 1996-12-19 | ||
| JP07893397A JP3397624B2 (ja) | 1996-12-19 | 1997-03-13 | 走査光学装置及びそれを具備するレーザビームプリンター |
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|---|---|
| JPH10232347A JPH10232347A (ja) | 1998-09-02 |
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ID=26419985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07893397A Expired - Lifetime JP3397624B2 (ja) | 1996-12-19 | 1997-03-13 | 走査光学装置及びそれを具備するレーザビームプリンター |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6133935A (ja) |
| EP (1) | EP0853253B1 (ja) |
| JP (1) | JP3397624B2 (ja) |
| DE (1) | DE69733742T2 (ja) |
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| US6469818B1 (en) | 1999-10-06 | 2002-10-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Multi-beam scanning optical apparatus and image forming apparatus using it |
| JP3943820B2 (ja) | 1999-10-29 | 2007-07-11 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びマルチビーム光走査装置及び画像形成装置 |
| JP3397765B2 (ja) * | 1999-12-10 | 2003-04-21 | キヤノン株式会社 | マルチビーム光走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 |
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| JP4564620B2 (ja) | 2000-02-01 | 2010-10-20 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP2001343602A (ja) | 2000-03-29 | 2001-12-14 | Canon Inc | 光走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 |
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| JP4617004B2 (ja) | 2001-01-29 | 2011-01-19 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 |
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-
1997
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