JP3437331B2 - 光走査光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光走査光学系及びそれを
備えるレーザービームプリンタに関し、特に光源手段か
ら射出された光ビームを回転多面鏡等の光偏向器を介し
て記録媒体面である被走査面上に導光し光走査すること
により、文字や情報等を記録するようにした、例えばレ
ーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やディジタル複写機等
の装置に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より回転多面鏡より成る光偏向器の
各反射面（偏向面）で偏向反射された光ビームを利用し
て被走査面上を光走査するようにした光走査光学系が、
例えば特公昭６２−３６２１０号公報や特開平４−１５
３６１６号公報や米国特許第５０６２６７９号で種々と
提案されている。

【０００３】特公昭６２−３６２１０号公報で提案され
ている光走査光学系は光偏向器と被走査面との間に主走
査方向にｆθ特性を有する光走査用の結像手段を設け、
該結像手段の１つであるトーリックレンズの副走査方向
の屈折力を適切に設定することにより、光偏向器の反射
面が回転軸に対して平行となっていなく倒れているとき
の角度誤差、所謂面倒れを補正している。

【０００４】即ち、トーリックレンズを用いて光偏向器
の反射面と被走査面（被照射体面）とを光学的に共役関
係にして面倒れによる悪影響を除去している。これによ
り反射面により反射偏向された光ビームの走査面上の進
行方向が補正されて走査線のピッチにムラが生じないよ
うにしている。

【０００５】又、特開平４−１５３６１６号公報で提案
されている光走査光学系では、結像手段の１つであるト
ーリックレンズの材質をプラスチック材より形成すると
共にその両レンズ面を非球面形状より形成している。

【０００６】一般にトーリックレンズは主走査方向と副
走査方向とで互いに曲率が異なる為、例えばガラス材で
加工する場合、加工方法が複雑になり、加工時間も非常
に長くかかる為、コスト高につながる要因となってい
た。

【０００７】そこでこのトーリックレンズをプラスチッ
ク化することにより、一体成形が可能となり、これによ
り加工方法の簡素化及び加工時間の短縮化が可能とな
り、大幅なコストダウンが図れる。

【０００８】又、米国特許５０６２６７９号で提案され
ている光走査光学系では、結像手段の１つであるトーリ
ックレンズの副走査方向の曲率半径を光軸から離れるに
従い変化させて形成している。これはトーリックレンズ
をプラスチック化することにより加工が可能となり、こ
れにより副走査方向の像面湾曲を良好に補正することが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特公昭６２−３６２１
０号公報の光走査光学系におけるｆθ特性を有した光走
査用の結像手段は光偏向器側より順に球面より成る単レ
ンズとトーリックレンズとより成っている。

【００１０】このようなレンズ構成での光走査光学系は
走査画角がさほど大きくない場合、収差補正が良好に行
なわれ、所望の光学性能が容易に得られる。しかしなが
らトーリックレンズは主走査方向と副走査方向とで互い
に異なる曲率を有する特殊レンズである為、前述した如
くその加工方法は複雑であり、非常に長い加工時間を要
する為に大きなコストアップの要因となり、又走査画角
が大きくなると収差が著しく悪化する傾向にあった。

【００１１】そこで従来では前記の特開平４−１５３６
１６号公報や米国特許５０６２６７９号等で提案されて
いるようにトーリックレンズをプラスチック化にすると
共にレンズ面を非球面形状より形成し、更にトーリック
レンズの副走査方向の曲率半径を光軸から離れるに従っ
て変化させることによって、低コスト化を図ると共に全
画角にわたり良好に収差を補正している。

【００１２】しかしながら更なる高画質化、広画角化を
図る場合には主走査方向における光偏向器の反射面の移
動、即ち該光偏向器の回転に伴なう光ビームの反射位置
の移動（入射瞳の移動）が無視できなくなってくる。そ
してこの結果生じるｆθ特性及び主走査方向の像面湾曲
の光軸に対する非対称性を良好に補正することが困難と
なってくるという問題点があった。

【００１３】本発明は結像手段のレンズ構成、レンズ形
状そしてレンズの材質等を適切に設定すると共に少なく
とも１つのレンズ面を該結像手段の光軸中心に対して主
走査方向又は主走査方向と副走査方向に関して非対称な
非球面形状より形成することにより、主走査方向のｆθ
特性及び像面湾曲を良好に補正することができる光走査
光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタの提供
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光走査光学系
は、 （１−１）光源手段から射出した光ビームを偏向手段に
導光し、該偏向手段で偏向反射させた該光ビームを結像
手段により被走査面上に導光し光走査する光走査光学系
において、該結像手段は該偏向手段側から順に主走査方
向と副走査方向とで互いに異なる曲率半径のレンズ面を
両面に持つトーリックレンズより成る第１レンズ、主走
査方向と副走査方向との双方に異なる正の屈折力を有す
るアナモフィックレンズより成る第２レンズ、そして主
走査方向と副走査方向とで互いに異なる曲率半径のレン
ズ面を両面に持つトーリックレンズより成る第３レンズ
との３枚のレンズを有し、少なくとも１つのレンズ面は
該結像手段の光軸中心に対して主走査方向又は主走査方
向と副走査方向に関して非対称な非球面形状よりなって
いることを特徴としている。

【００１５】特に前記結像手段の光軸中心に対して非対
称な非球面形状より成るレンズの材質はプラスチック材
で形成されていることや、前記第３レンズの主走査方向
における焦点距離をｆ３ａ、前記結像手段全系の主走査
方向における合成焦点距離をｆａとしたとき ０．０２＜｜ｆａ／ｆ３ａ｜＜０．０６ ‥‥‥‥（１） なる条件を満足することや、前記第３レンズの副走査方
向における焦点距離をｆ３ｂ、前記結像手段全系の主走
査方向における合成焦点距離をｆａとしたとき ０．０８＜｜ｆａ／ｆ３ｂ｜＜０．２５ ‥‥‥‥（２） なる条件を満足することや、前記結像手段全系の主走査
方向における合成焦点距離をｆａ、前記第３レンズと前
記被走査面との間の距離をＬ３としたとき ０．７＜｜Ｌ３／ｆａ｜＜１．８ ‥‥‥‥（３） なる条件を満足することや、前記第３レンズの副走査方
向における焦点距離をｆ３ｂ、前記第３レンズの光軸方
向の最大肉厚をｄ３ｍａｘとしたとき ｜ｄ３ｍａｘ／ｆ３ｂ｜＜０．０２５ ‥‥‥‥（４） なる条件を満足することや、前記第１レンズの副走査方
向における焦点距離をｆ１ｂ、前記第３レンズの副走査
方向における焦点距離をｆ３ｂとしたとき ｜ｆ３ｂ／ｆ１ｂ｜＜５ ‥‥‥‥（５） なる条件を満足すること等を特徴としている。

【００１６】

【００１７】本発明のレーザービームプリンタは、構成
（１−１）の光走査光学系と被走査面として感光ドラム
とを備えていることを特徴としている。本発明のデジタ
ル複写機は、構成（１−１）の光走査光学系と被走査面
として感光ドラムとを備えていることを特徴としてい
る。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の実施例１の光学系の要部平面
図（主走査断面図）、図２は図１の主走査断面において
垂直な要部断面図（副走査断面図）である。

【００１９】図中、１は光源手段としての例えば半導体
レーザである。２はコリメーターレンズであり、光源手
段１から射出された光ビームを平行光束としている。３
は開口絞りであり、通過光束径を整えている。４はシリ
ンドリカルレンズであり、主走査断面に関しては屈折力
は有しておらず副走査断面に関して所定の屈折力を有し
ている。５は偏向手段としての例えば回転多面鏡より成
る光偏向器であり、矢印Ａ方向に一定速度で回転してい
る。

【００２０】１０は本発明に係る結像手段（ｆθレンズ
系）であり、光偏向器５側から順に主走査断面に負の屈
折力、副走査断面に正の屈折力を有するプラスチック材
料で形成された第１レンズとしてのトーリックレンズ６
と、該トーリックレンズ６の被走査面側近傍に配置され
主走査断面と副走査断面とで互いに異なる正の屈折力を
有するガラス材料で形成された第２レンズとしてのアナ
モフィックレンズ７と、該アナモフィックレンズ７の被
走査面側近傍に配置され主走査断面に正の屈折力、副走
査断面に負の屈折力を有するプラスチック材料で形成さ
れた第３レンズとしてのトーリックレンズ８との３枚の
レンズより構成している。

【００２１】シリンドリカルレンズ４とアナモフィック
レンズ７はｆθ特性と像面湾曲を良好に補正する為のレ
ンズ形状より形成している。トーリックレンズ８は広画
角にわたってｆθ特性と像面湾曲を良好に微補正する為
にコンセントリックな形状（トーリックレンズ８の両レ
ンズ面の曲率半径の中心が光偏向器５の反射面近傍にあ
る）で形成し、かつ主走査方向に関して光偏向器５側の
レンズ面を光軸中心に対して対称な非球面形状とし、被
走査面側のレンズ面を光軸中心に対して非対称な非球面
形状より形成している。

【００２２】又、トーリックレンズ６は温度変化が生じ
た場合のトーリックレンズ８のピント移動を補正する為
のレンズ形状より形成しており、該トーリックレンズ６
とトーリックレンズ８とのピント移動が全系として相殺
されるように最適な屈折力に設定している。９は被走査
面としての感光ドラムである。

【００２３】本実施例において光源手段１より射出され
た光ビームはコリメータレンズ２により略平行光束とさ
れ、該平行光束は開口絞り３によってその光束断面の大
きさが制限されてシリンドリカルレンズ４に入射する。

【００２４】シリンドリカルレンズ４は入射した平行光
束のうち主走査断面においてはそのまま平行光束の状態
で射出させ、副走査断面においては集束して光偏向器５
の反射面５ａにほぼ線像光束として結像させている。そ
して光偏向器５の反射面５ａで高速に反射偏向してい
る。光偏向器５で反射偏向された光ビームはトーリック
レンズ６とアナモフィックレンズ７そしてトーリックレ
ンズ８を通過することによってその走査直線性が補正さ
れ感光ドラム９面上に結像されて略等速度直線運動で該
感光ドラム９面上を光走査する。

【００２５】図２においてＰは光偏向器５の反射面位置
を示しており、副走査断面では前述した様にほぼこの反
射面位置Ｐに光ビームが集光するようにしている。

【００２６】ここで反射面位置Ｐと感光ドラム９とは結
像手段１０に関してそれぞれ光学的に略共役な位置関係
になっている。これにより反射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
９面上の同一走査線上に結像するようにしている。この
様にして本実施例では光偏向器５の面倒れの補正を行っ
ている。

【００２７】次に結像手段１０を構成するトーリックレ
ンズ６とアナモフィックレンズ７とトーリックレンズ８
のレンズ構成の特徴について説明する。

【００２８】本実施例におけるトーリックレンズ６とト
ーリックレンズ８は前述の如く副走査断面においてそれ
ぞれ順に正、負の屈折力を有しており、両トーリックレ
ンズ６，８ともその材質をプラスチック材で形成してい
る。

【００２９】このようなレンズ構成をとることによっ
て、本実施例では温度変動等によるプラスチック材の屈
折率変化によって発生する負の屈折力を有するトーリッ
クレンズ８のピント移動を正の屈折力を有するトーリッ
クレンズ６のピント移動で相殺させ、全系としてピント
移動を微小化させている。

【００３０】本実施例では上記のピント移動を補正する
ピント移動補正光学系が結像手段１０の内部で構成され
ているので、倒れ補正光学系を構成する共役結像関係に
は何も影響を与えることなく、ピント移動を補正するこ
とができる。

【００３１】このように本実施例においてはプラスチッ
クレンズを用いた場合の所定のピント移動補正光学系を
可能とし、面倒れ補正についても副走査方向に結像関係
を持たせることによって良好なる補正性能を得た上で、
従来の技術的な問題点である主走査方向のｆθ特性及び
像面湾曲の非対称性による残存収差を良好に補正してい
る。

【００３２】図１においてトーリックレンズ８は前述の
如く被走査面側のレンズ面が主走査方向において光軸中
心に対して非対称な非球面形状より形成している。

【００３３】ここで図１においてｆθレンズ系（結像手
段）１０の光軸方向をＸ軸、それと垂直な被走査面上の
走査方向をＹ軸とすると、光ビームと光偏向器５の反射
面との交点（反射点）は光偏向器５の回転に伴ない一般
的に図３、図４に示すように変動する。尚図３、図４に
おいて横軸の像高は百分率（％）で表わしている。交点
の移動は入射瞳の移動に対応し、図３、図４に示す説明
図からも分かるようにＸ座標、Ｙ座標ともに像高０％の
走査に対し非対称に変動している。

【００３４】一般に入射瞳の移動に対するｆθ特性（歪
曲収差）、像面湾曲は収差論より以下の式より表わされ
る。但し、瞳移動を表わすパラメータをγとする。

【００３５】III´＝ III−２γII＋γ² I V´ ＝ V−γ（２III ＋IV）＋３γ²II −γ³I ここで III´， V´はそれぞれ順に瞳移動後の非点収
差、歪曲収差等の３次収差係数、I ，II，III ，IV，V
はそれぞれ順に移動前の球面収差、コマ収差、非点収
差、球欠像面湾曲、歪曲収差等の３次収差係数である。

【００３６】即ち、入射瞳が非対称に変動すれば、それ
に伴なう各収差も非対称性を持って表われることにな
る。

【００３７】そこで本実施例ではこのような非対称性を
持った残存収差を補正する為に前述の如くトーリックレ
ンズ８の被走査面側のレンズ面形状も光軸中心に対して
非対称な非球面形状より形成することにより、全画角に
わたり主走査方向のｆθ特性及び像面湾曲を良好に補正
することができる。

【００３８】図５、図６は各々本発明の実施例１による
光走査範囲における被走査面上での主走査方向のｆθ特
性（歪曲収差）及び像面湾曲を示す説明図である。図
５、図６は各々トーリックレンズの被走査面側の主走査
方向のレンズ面形状を、光軸に対して対称なレンズ面形
状を補正前、非対称なレンズ面形状を補正後として比較
して示してある。図５、図６に示すように全画角にわた
り良好に収差が補正されていることが分かる。

【００３９】図７、図８は各々本発明の実施例２による
光走査範囲における被走査面上での主走査方向のｆθ特
性（歪曲収差）及び像面湾曲を示す説明図である。

【００４０】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は第３レンズとしてのトーリックレンズ８の主走査方
向のレンズ面形状を両レンズ面とも光軸中心に対して非
対称な非球面形状より形成したことである。その他の構
成及び光学的作用は前述の実施例１と略同様であり、こ
れにより同様な効果を得ている。本実施例においても図
７、図８に示すように全画角にわたり良好に収差が補正
されていることが分かる。

【００４１】図９、図１０は各々本発明の実施例３によ
る光走査範囲における被走査面上での主走査方向のｆθ
特性（歪曲収差）及び像面湾曲を示す説明図である。

【００４２】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は第３レンズとしてのトーリックレンズ８の主走査方
向のレンズ面形状を両レンズ面とも光軸中心に対して非
対称な非球面形状より形成し、かつ副走査方向の被走査
面側のレンズ面形状を光軸中心に対して非対称な非球面
形状より形成したことである。その他の構成及び光学的
作用は前述の実施例１と略同様であり、これにより同様
な効果を得ている。本実施例においても図９、図１０に
示すように全画角にわたり良好に収差が補正されている
ことが分かる。

【００４３】更に各実施例１、２、３において被走査面
全体の諸収差を良好に補正し、温度変化等の影響による
被走査面上でのピント移動を防止し、かつ光走査範囲の
広画角化を容易にするには次の諸条件のうち少なくとも
１つを満足させるのが良い。

【００４４】即ち、第１レンズ（トーリックレンズ６）
の副走査方向の焦点距離をｆ１ｂ、第３レンズ（トーリ
ックレンズ８）の主走査方向と副走査方向の焦点距離を
各々ｆ３ａ，ｆ３ｂ、第３レンズの光軸方向の最大肉厚
をｄ３ｍａｘ、結像手段全系の主走査方向における合成
焦点距離をｆａ、第３レンズと被走査面との間の距離を
Ｌ３としたとき ０．０２＜｜ｆａ／ｆ３ａ｜＜０．０６ ‥‥‥‥（１） ０．０８＜｜ｆａ／ｆ３ｂ｜＜０．２５ ‥‥‥‥（２） ０．７＜｜Ｌ３／ｆａ｜＜１．８ ‥‥‥‥（３） ｜ｄ３ｍａｘ／ｆ３ｂ｜＜０．０２５ ‥‥‥‥（４） ｜ｆ３ｂ／ｆ１ｂ｜＜５ ‥‥‥‥（５） なる条件を満足することである。

【００４５】条件式（１）は主走査方向のｆθ特性と像
面湾曲を良好に補正する為のものである。条件式（１）
の下限値を越えて焦点距離ｆ３ａが大きくなりすぎると
収差補正上有利となるが、第３レンズが被走査面側に近
づいてしまい、装置全体が大型化してしまうので良くな
い。又条件式（１）の上限値を越えて焦点距離ｆ３ａが
小さくなりすぎると逆に装置全体のコンパクト化には有
利となるが、ｆθ特性と像面湾曲の双方をバランス良く
補正するのが困難になってくるので良くない。

【００４６】条件式（２）は副走査方向の像面湾曲を良
好に補正する為のものである。条件式（２）の上限値を
越えて焦点距離ｆ３ｂが大きくなりすぎると収差補正上
は有利となるが、第３レンズが被走査面側に近づき装置
全体が大型化してくるので良くない。又条件式（２）の
下限値を越えて焦点距離ｆ３ｂが小さくなりすぎると主
走査方向と副走査方向との像面湾曲をバランス良く補正
するのが困難になってくるので良くない。

【００４７】条件式（３）は第３レンズと被走査面との
距離Ｌ３と、結像手段全系の主走査方向における合成焦
点距離ｆａとの比に関するものである。条件式（３）の
下限値を越えると装置全体が大型化になると共に面倒れ
補正効果が少なくってくるので良くない。又条件式
（３）の上限値を越えて第３レンズの屈折力が強くなり
すぎると、特に第３レンズの材質をプラスチック材で形
成した場合、温度変化等の影響による被走査面上でのピ
ント移動が許容範囲より外れしまうので良くない。

【００４８】条件式（４）は第３レンズの光軸方向の最
大肉厚ｄ３ｍａｘと第３レンズの副走査方向における焦
点距離ｆ３ｂとの比に関するものである。条件式（４）
を外れると環境変動によるピント移動を良好に防止する
ことが難しくなり、かつプラスチック材による第３レン
ズの成形が難しくなってくるので良くない。

【００４９】条件式（５）は第１レンズと第３レンズの
副走査方向の焦点距離ｆ１ｂ，ｆ３ｂとの比に関するも
のである。条件式（５）を外れると環境変動によるピン
ト移動を良好に防止することが難しくなってくるので良
くない。

【００５０】図１１は本発明の実施例４の光学系の要部
平面図（主走査断面図）、図１２は図１１の主走査断面
において垂直な要部断面図（副走査断面図）である。同
図において前記図１、図２に示した要素と同一要素には
同符番を付している。

【００５１】本実施例において前述の各実施例１，２，
３と大きく異なる点は結像手段（ｆθレンズ系）を２枚
のレンズより構成したことである。

【００５２】即ち、本実施例では結像手段２０を光偏向
器５側から順に被走査面側に凸の曲率半径を有するガラ
ス材料で形成された第１レンズとしての球面レンズ１
１、被走査面側に主走査方向と副走査方向の曲率半径が
互いに異なるレンズ面を有するガラス材料で形成された
第２レンズとしてのトーリックレンズ１２の２枚のレン
ズより構成している。このうちトーリックレンズ１２の
被走査面側のレンズ面形状が主走査方向において結像手
段２０の光軸中心に対して非対称な非球面形状となるよ
うに形成している。

【００５３】このように結像手段２０を構成することに
より、本実施例では前述の各実施例と同様に従来の技術
的な問題点である主走査方向のｆθ特性及び像面湾曲の
非対称性による残存収差を良好に補正している。

【００５４】図１３、図１４は各々本発明の実施例４に
よる光走査範囲における被走査面上での主走査方向のｆ
θ特性（歪曲収差）及び像面湾曲を示す説明図である。
図１３、図１４は各々トーリックレンズの被走査面側の
主走査方向のレンズ面形状を、光軸に対して対称なレン
ズ面形状を補正前、非対称なレンズ面形状を補正後とし
て比較して示してある。図１３、図１４に示すように全
画角にわたり良好に収差が補正されていることが分か
る。

【００５５】図１５、図１６は各々本発明の実施例５に
よる光走査範囲における被走査面上での主走査方向のｆ
θ特性（歪曲収差）及び像面湾曲を示す説明図である。

【００５６】本実施例において前述の実施例４と異なる
点は第２レンズとしてのトーリックレンズ１２の主走査
方向のレンズ面形状を両レンズ面とも光軸中心に対して
非対称な非球面形状より形成し、かつ副走査方向の被走
査面側のレンズ面形状も光軸中心に対して非対称な非球
面形状より形成したことである。その他の構成及び光学
的作用は前述の実施例４と略同様であり、これにより同
様な効果を得ている。本実施例においても図１５、図１
６に示すように全画角にわたり良好に収差が補正されて
いることが分かる。

【００５７】更に各実施例４、５において被走査面全体
の諸収差を良好に補正し、かつ光走査範囲の広画角化を
容易にするには次の諸条件のうち少なくとも１つを満足
させるのが良い。

【００５８】即ち、第１レンズ（球面レンズ１１）の副
走査方向の焦点距離をｆ１ｂ、第２レンズ（トーリック
レンズ１２）の主走査方向と副走査方向の焦点距離を各
々ｆ２ａ，ｆ２ｂ、結像手段全系の主走査方向における
合成焦点距離をｆａ、第２レンズと被走査面との間の距
離をＬ２としたとき ０．４＜｜ｆａ／ｆ２ａ｜＜１．２ ‥‥‥‥（６） １．７＜｜ｆａ／ｆ２ｂ｜＜４．６ ‥‥‥‥（７） ０．８＜｜Ｌ２／ｆａ｜＜２．２ ‥‥‥‥（８） なる条件を満足することである。

【００５９】条件式（６）は主走査方向のｆθ特性と像
面湾曲を良好に補正する為のものである。条件式（６）
の下限値を越えて焦点距離ｆ２ａが大きくなりすぎると
収差補正上有利となるが、第２レンズが被走査面側に近
づいてしまい、装置全体が大型化してしまうので良くな
い。又条件式（６）の上限値を越えて焦点距離ｆ２ａが
小さくなりすぎると逆に装置全体のコンパクト化には有
利となるが、ｆθ特性と像面湾曲の双方をバランス良く
補正するのが困難になってくるので良くない。

【００６０】条件式（７）は副走査方向の像面湾曲を良
好に補正する為のものである。条件式（７）の上限値を
越えて焦点距離ｆ２ｂが大きくなりすぎると収差補正上
は有利となるが、第２レンズが被走査面側に近づき装置
全体が大型化してくるので良くない。又条件式（７）の
下限値を越えて焦点距離ｆ２ｂが小さくなりすぎると主
走査方向と副走査方向との像面湾曲をバランス良く補正
するのが困難になってくるので良くない。

【００６１】条件式（８）は第２レンズと被走査面との
距離Ｌ２と、結像手段全系の主走査方向における合成焦
点距離ｆａとの比に関するものである。条件式（８）の
下限値を越えると装置全体が大型化になると共に面倒れ
補正効果が少なくってくるので良くない。又条件式
（８）の上限値を越えると第２レンズの屈折力が強くな
りすぎるので良くない。

【００６２】次に本発明に係る結像手段の数値実施例を
示す。数値実施例１〜４は順に本発明の実施例１〜４の
光偏向器５以降の数値例である。

【００６３】各数値実施例においてトーリックレンズ６
（又は球面レンズ１１）の主走査断面における曲率半径
をＲ₁ ，Ｒ₂ 、副走査断面における曲率半径をＲ₁ ´，
Ｒ₂´、アナモフィックレンズ７（又はトーリックレン
ズ１２）の主走査断面における曲率半径をＲ₃ ，Ｒ₄ 、
副走査断面における曲率半径をＲ₃ ´，Ｒ₄ ´、トーリ
ックレンズ８の主走査断面にあける曲率半径をＲ₅ ，Ｒ
₆ 、副走査断面における曲率半径をＲ₅ ´，Ｒ₆ ´、各
レンズ面間の距離をＤ₁ 〜Ｄ₆ 、トーリックレンズ６、
アナモフィックレンズ７そしてトーリックレンズ８の材
質の屈折率をそれぞれ順にＮ₁ ，Ｎ₂ ，Ｎ₃ 、又球面レ
ンズ１１、トーリックレンズ１２の材質の屈折率をそれ
ぞれ順にＮ₁ ，Ｎ₂ で表わしている。又Ａ〜Ｅ´は以下
に示す主走査断面（ｘ−ｙ平面）上でのレンズ面の高さ
ｙと距離ｘとの関係式 ｘ＝ｙ² ／Ｒ・［１＋｛１−（１＋Ａ）（ｙ／Ｒ）² ｝
^1/2 ］＋Ｂｙ⁴ ＋Ｃｙ⁶ ＋Ｄｙ⁸ ＋Ｅｙ¹⁰ 但し、ｙ≧０ ｘ＝ｙ² ／Ｒ・［１＋｛１−（１＋Ａ´）（ｙ／Ｒ）
² ｝^1/2 ］＋Ｂ´ｙ⁴ ＋Ｃ´ｙ⁶ ＋Ｄ´ｙ⁸ ＋Ｅ´ｙ¹⁰ 但し、ｙ＜０ の各次数の非球面係数、Ｆ〜Ｊ´は以下に示す副走査断
面（ｚ−ｘ平面）上でのレンズ面の高さｙと距離ｘとの
関係式 ｘ＝ｚ² ／Ｒ´・［１＋｛１−（ｚ／Ｒ´）² ｝^1/2 ］ 但し、Ｒ″＝Ｒ´（１＋Ｆ´ｙ² ＋Ｇ´ｙ⁴ ＋Ｈ´ｙ⁶
＋Ｉ´ｙ⁸ ＋Ｊ´ｙ¹⁰） ｙ≧０ ｘ＝ｚ² ／Ｒ´・［１＋｛１−（ｚ／Ｒ´）² ｝^1/2 ］ 但し、Ｒ″＝Ｒ´（１＋Ｆ´ｙ² ＋Ｇ´ｙ⁴ ＋Ｈ´ｙ⁶
＋Ｉ´ｙ⁸ ＋Ｊ´ｙ¹⁰） ｙ＜０ の各次数の非球面係数を示す。

【００６４】又各数値実施例１、２、３と前述の各条件
式（１）〜（５）との関係を表−１に示し、数値実施例
４と前述の各条件式（６）〜（８）との関係を表−２に
示す。 （数値実施例１） 全系焦点距離 289.27291mm 最大走査角 58.8 ° 偏向点〜R1面 38.616mm R1 =-4213.80333 D1 = 5.02325 R1′= -59.4343 N1 = 1.521794 R2 = ∞ D2 = 63.5 R2′= -45.8583 R3 = ∞ D3 = 13.0 R3′= 80.6871 N2 = 1.794120 R4 = -231.48811 D4 = 27.44653 R4′= -231.48811 R5 = -379.28217 D5 = 7.35477 N3 = 1.521794 A = -4.93824 A′= -4.93824 B = -1.9774 ×10^-7 B′= -1.9774 ×10^-7 C = -1.57948×10^-12 C′= -1.57948×10^-12 D = 2.57021×10^-16 D′= 2.57021×10^-16 E = -1.41493×10^-20 E′= -1.41493×10^-20 R5′= -23.1146 F = -1.18531×10^-4 F′= -1.18531×10^-4 G = -1.97792×10^-9 G′= -1.97792×10^-9 H = 5.82764×10^-12 H′= 5.82764×10^-12 I = -6.43558×10^-16 I′= -6.43558×10^-16 J = 9.89056×10^-21 J′= 9.89056×10^-21 R6 = -342.86243 D6 =263.19843 A = -3.66797×10^-3 A′= -3.66832×10^-3 B = -1.71964×10^-7 B′= -1.71532×10^-7 C = -1.06254×10^-12 C′= -1.06255×10^-12 D = 1.73005×10^-16 D′= 1.73005×10^-16 E = -9.53228×10^-21 E′= -9.53228×10^-21 R6′= -26.3585 F = -8.63021×10^-5 F′= -8.63021×10^-5 G = -5.72406×10^-9 G′= -5.72406×10^-9 H = 5.15404×10^-12 H′= 5.15404×10^-12 I = -4.73602×10^-16 I′= -4.73602×10^-16 J = 4.46974×10^-21 J′= 4.46974×10^-21 （数値実施例２） 全系焦点距離 289.27291mm 最大走査角 58.8 ° 偏向点〜R1面 38.616mm R1 =-4213.80333 D1 = 5.02325 R1′= -59.4343 N1 = 1.521794 R2 = ∞ D2 = 63.5 R2′= -45.8583 R3 = ∞ D3 = 13.0 R3′= 80.6871 N2 = 1.794120 R4 = -231.48811 D4 = 27.44653 R4′= -231.48811 R5 = -379.28217 D5 = 7.35477 N3 = 1.521794 A = -4.94247 A′= -4.78139 B = -2.00407×10^-7 B′= -2.21938×10^-7 C = -1.68718×10^-12 C′= -1.4601 ×10^-12 D = 3.06172×10^-16 D′= 2.66939×10^-16 E = -1.58337×10^-20 E′= -1.31493×10^-20 R5′= -23.1146 F = -1.18531×10^-4 F′= -1.18531×10^-4 G = -1.97792×10^-9 G′= -1.97792×10^-9 H = 5.82764×10^-12 H′= 5.82764×10^-12 I = -6.43558×10^-16 I′= -6.43558×10^-16 J = 9.89056×10^-21 J′= 9.89056×10^-21 R6 = -342.86243 D6 =263.19843 A = -4.06917×10^-3 A′= -3.60377×10^-3 B = -1.75448×10^-7 B′= -1.94062×10^-7 C = -9.03036×10^-13 C′= -1.08256×10^-12 D = 1.82896×10^-16 D′= 1.95443×10^-16 E = -9.13978×10^-21 E′= -9.47663×10^-21 R6′= -26.3585 F = -8.63021×10^-5 F′= -8.63021×10^-5 G = -5.72406×10^-9 G′= -5.72406×10^-9 H = 5.15404×10^-12 H′= 5.15404×10^-12 I = -4.73602×10^-16 I′= -4.73602×10^-16 J = 4.46974×10^-21 J′= 4.46974×10^-21 （数値実施例３） 全系焦点距離 289.27291mm 最大走査角 58.8 ° 偏向点〜R1面 38.616mm R1 =-4213.80333 D1 = 5.02325 R1′= -59.4343 N1 = 1.521794 R2 = ∞ D2 = 63.5 R2′= -45.8583 R3 = ∞ D3 = 13.0 R3′= 80.6871 N2 = 1.794120 R4 = -231.48811 D4 = 27.44653 R4′= -231.48811 R5 = -379.28217 D5 = 7.35477 N3 = 1.521794 A = -4.94247 A′= -4.78139 B = -2.00407×10^-7 B′= -2.21938×10^-7 C = -1.68718×10^-12 C′= -1.4601 ×10^-12 D = 3.06172×10^-16 D′= 2.66939×10^-16 E = -1.58337×10^-20 E′= -1.3149 ×10^-20 R5′= -23.1146 F = -1.18531×10^-4 F′= -1.18531×10^-4 G = -1.97792×10^-9 G′= -1.97792×10^-9 H = 5.82764×10^-12 H′= 5.82764×10^-12 I = -6.43558×10^-16 I′= -6.43558×10^-16 J = 9.89056×10^-21 J′= 9.89056×10^-21 R6 = -342.86243 D6 =263.19843 A = -4.06917×10^-3 A′= -3.60377×10^-3 B = -1.75448×10^-7 B′= -1.94062×10^-7 C = -9.03036×10^-13 C′= -1.08256×10^-12 D = 1.82896×10^-16 D′= 1.95443×10^-16 E = -9.13978×10^-21 E′= -9.47663×10^-21 R6′= -26.3585 F = -8.63021×10^-5 F′= -8.37081×10^-5 G = -5.72406×10^-9 G′= -7.24473×10^-9 H = 5.15404×10^-12 H′= 5.44733×10^-12 I = -4.73602×10^-16 I′= -4.8682 ×10^-16 J = 4.46974×10^-21 J′= 3.39628×10^-21 （数値実施例４） 全系焦点距離 289.982095mm 最大走査角 58.7 ° 偏向点〜R1面 27.89507mm R1 = -78.27388 D1 = 14.37 R1′= -78.27388 N1 = 1.71925 R2 = -84.23755 D2 = 55.83 R2′= -84.23755 R3 = 0 D3 = 15.41 R3′= -146.67 N2 = 1.5994 R4 = -187.39 D4 =312.64379 A = 2.58374×10^-1 A′= -3.85067×10^-2 B = 4.02372×10^-9 B′= -2.59256×10^-9 C = 8.57195×10^-13 C′= 9.52373×10^-13 D = -1.94867×10^-16 D′= -2.60599×10^-16 E = 1.99971×10^-20 E′= 2.76069×10^-20 R4′= -38.08

【００６５】

【表１】

【００６６】

【表２】

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く結像手段のレ
ンズ構成、レンズ形状そしてレンズの材質を適切に設定
すると共に少なくとも１つのレンズ面を該結像手段の光
軸中心に対して主走査方向又は主走査方向と副走査方向
に関して非対称な非球面形状より形成することにより、
主走査方向のｆθ特性及び像面湾曲を良好に補正するこ
とができると共に高性能な光学性能を得ることができる
光走査光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタ
を達成することができる。

【００６８】又、実施例１〜３によれば結像手段を構成
する３つのレンズのうち２つのレンズをプラスチック材
料で形成することにより低価格化も同時に達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部平面図（主走査断面
図）

【図２】 図１の主走査断面に垂直な要部断面図（副走
査断面図）

【図３】 本発明の実施例１の光偏向器の回転に伴なう
偏向点Ｘ座標の変化を示す説明図

【図４】 本発明の実施例１の光偏向器の回転に伴なう
偏向点Ｙ座標の変化を示す説明図

【図５】 本発明の実施例１の像面湾曲を説明する収差
図

【図６】 本発明の実施例１のｆ−θ特性を説明する収
差図

【図７】 本発明の実施例２の像面湾曲を説明する収差
図

【図８】 本発明の実施例２のｆ−θ特性を説明する収
差図

【図９】 本発明の実施例３の像面湾曲を説明する収差
図

【図１０】 本発明の実施例３のｆ−θ特性を説明する
収差図

【図１１】 本発明の実施例４の要部平面図（主走査断
面図）

【図１２】 図１１の主走査断面に垂直な要部断面図
（副走査断面図）

【図１３】 本発明の実施例４の像面湾曲を説明する収
差図

【図１４】 本発明の実施例４のｆ−θ特性を説明する
収差図

【図１５】 本発明の実施例５の像面湾曲を説明する収
差図

【図１６】 本発明の実施例５のｆ−θ特性を説明する
収差図

【符号の説明】

１ 光源手段 ２ コリメータレンズ ３ 開口絞り ４ シリンドリカルレンズ ５ 偏向手段 ６，１１ 第１レンズ ７，１２ 第２レンズ ８ 第３レンズ ９ 被走査面（感光ドラム） １０，２０ 結像手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から射出した光ビームを偏向手
   段に導光し、該偏向手段で偏向反射させた該光ビームを
   結像手段により被走査面上に導光し光走査する光走査光
   学系において、 該結像手段は該偏向手段側から順に主走査方向と副走査
   方向とで互いに異なる曲率半径のレンズ面を両面に持つ
   トーリックレンズより成る第１レンズ、主走査方向と副
   走査方向との双方に異なる正の屈折力を有するアナモフ
   ィックレンズより成る第２レンズ、そして主走査方向と
   副走査方向とで互いに異なる曲率半径のレンズ面を両面
   に持つトーリックレンズより成る第３レンズとの３枚の
   レンズを有し、 少なくとも１つのレンズ面は該結像手段の光軸中心に対
   して主走査方向又は主走査方向と副走査方向に関して非
   対称な非球面形状よりなっており、該第３レンズの副走
   査方向における焦点距離をｆ３ｂ、該結像手段全系の主
   走査方向における合成焦点距離をｆａとしたとき ０．０８＜｜ｆａ／ｆ３ｂ｜＜０．２５ なる条件を満足する ことを特徴とする光走査光学系。
2. 【請求項２】 前記結像手段の光軸中心に対して非対称
   な非球面形状より成るレンズの材質はプラスチック材で
   形成されていることを特徴とする請求項１の光走査光学
   系。
3. 【請求項３】 前記第３レンズの主走査方向における焦
   点距離をｆ３ａ、前記結像手段全系の主走査方向におけ
   る合成焦点距離をｆａとしたとき ０．０２＜｜ｆａ／ｆ３ａ｜＜０．０６ なる条件を満足することを特徴とする請求項１の光走査
   光学系。
4. 【請求項４】 前記結像手段全系の主走査方向における
   合成焦点距離をｆａ、前記第３レンズと前記被走査面と
   の間の距離をＬ３としたとき ０．７＜｜Ｌ３／ｆａ｜＜１．８ なる条件を満足することを特徴とする請求項１の光走査
   光学系。
5. 【請求項５】 前記第３レンズの副走査方向における焦
   点距離をｆ３ｂ、前記第３レンズの光軸方向の最大肉厚
   をｄ３ｍａｘとしたとき ｜ｄ３ｍａｘ／ｆ３ｂ｜＜０．０２５ なる条件を満足することを特徴とする請求項１の光走査
   光学系。
6. 【請求項６】 前記第１レンズの副走査方向における焦
   点距離をｆ１ｂ、前記第３レンズの副走査方向における
   焦点距離をｆ３ｂとしたとき ｜ｆ３ｂ／ｆ１ｂ｜＜５ なる条件を満足することを特徴とする請求項１の光走査
   光学系。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光
   走査光学系と、前記被走査面としての感光ドラムと、を
   備えていることを特徴とするレーザービームプリンタ。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光
   走査光学系と、前記被走査面としての感光ドラムと、を
   備えていることを特徴とするデジタル複写機。