JPH09318874A - 走査光学装置 - Google Patents
走査光学装置Info
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- JPH09318874A JPH09318874A JP9084430A JP8443097A JPH09318874A JP H09318874 A JPH09318874 A JP H09318874A JP 9084430 A JP9084430 A JP 9084430A JP 8443097 A JP8443097 A JP 8443097A JP H09318874 A JPH09318874 A JP H09318874A
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- optical
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
- B41J2/471—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 像面湾曲や歪曲収差等を良好に補正すると共
に光偏向器の取り付け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】 光源手段１から出射した光束を収束光束
に変換し偏向素子に導く第１の光学素子２と、該偏向素
子５で偏向された光束を被走査面７上にスポット状に結
像させる第２の光学素子６とを具備した走査光学装置に
おいて、第２の光学素子の主走査方向の近軸曲率半径、
非球面量、焦点距離、そして被走査面までの距離等の値
を適切に設定すること。
に光偏向器の取り付け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】 光源手段１から出射した光束を収束光束
に変換し偏向素子に導く第１の光学素子２と、該偏向素
子５で偏向された光束を被走査面７上にスポット状に結
像させる第２の光学素子６とを具備した走査光学装置に
おいて、第２の光学素子の主走査方向の近軸曲率半径、
非球面量、焦点距離、そして被走査面までの距離等の値
を適切に設定すること。
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（偏向素子）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（偏向素子）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やデジ
タル複写機等に用いられる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、ｆθ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な
っている。
タル複写機等に用いられる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、ｆθ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な
っている。
【０００３】図８はこの種の従来の走査光学装置の要部
概略図であり、主走査方向の要部断面図である。
概略図であり、主走査方向の要部断面図である。
【０００４】同図において光源手段８１から出射した発
散光束はコリメーターレンズ８２により略平行光束とさ
れ、絞り８３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
８４に入射している。シリンドリカルレンズ８４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
８５の偏向面（反射面）８５ａ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８２により略平行光束とさ
れ、絞り８３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
８４に入射している。シリンドリカルレンズ８４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
８５の偏向面（反射面）８５ａにほぼ線像として結像し
ている。
【０００５】そして光偏向器８５の偏向面８５ａ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）８６を介して被走査面としての感光ドラム面８７
上に導光し、該光偏向器８５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８７上を矢印Ｂ方向に光走
査している。これにより記録媒体である感光ドラム面８
７上に画像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）８６を介して被走査面としての感光ドラム面８７
上に導光し、該光偏向器８５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８７上を矢印Ｂ方向に光走
査している。これにより記録媒体である感光ドラム面８
７上に画像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、も
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、も
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、例えば特開
昭６２−１３８８２３号公報や特開昭６３−１５７１２
２号公報や特開平４−１０４２１３号公報や特開平４−
５０９０８号公報や米国特許第５，１１１，２１９号等
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、例えば特開
昭６２−１３８８２３号公報や特開昭６３−１５７１２
２号公報や特開平４−１０４２１３号公報や特開平４−
５０９０８号公報や米国特許第５，１１１，２１９号等
で種々と提案されている。
【０００９】これらの公報のうち特公昭６２−１３８８
２３号公報や特開昭６３−１５７１２２号公報等では、
コリメーターレンズからの平行光束を被走査面上に結像
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と略等しくなってしまい、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。
又ｆθレンズの肉厚が厚くなってしまう為にモールド成
型を想定した場合、レンズ内部の均質性、歪み、成形時
間等の加工条件を悪化させてしまうのでコストアップの
要因となってしまうという問題点もあった。
２３号公報や特開昭６３−１５７１２２号公報等では、
コリメーターレンズからの平行光束を被走査面上に結像
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と略等しくなってしまい、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。
又ｆθレンズの肉厚が厚くなってしまう為にモールド成
型を想定した場合、レンズ内部の均質性、歪み、成形時
間等の加工条件を悪化させてしまうのでコストアップの
要因となってしまうという問題点もあった。
【００１０】特開平４−１０４２１３号公報ではコリメ
ーターレンズからの収束光束を被走査面上に結像させて
いる為、ｆθレンズから被走査面までの距離を短くする
ことができ、コンパクトな構成をとることが可能となっ
てはいるものの、像面湾曲とｆθ特性（歪曲収差）を両
立させるのが難しいという問題点があった。
ーターレンズからの収束光束を被走査面上に結像させて
いる為、ｆθレンズから被走査面までの距離を短くする
ことができ、コンパクトな構成をとることが可能となっ
てはいるものの、像面湾曲とｆθ特性（歪曲収差）を両
立させるのが難しいという問題点があった。
【００１１】又、同公報ではｆθ特性を電気的に補正で
きる程度の補正に留めることで像面湾曲を重点的に補正
している。その為、画像書込み時に画像情報のタイミン
グを連続的に変化させることで書込み画像が歪むことを
補正してやる必要が生じてくる。しかしながら被走査面
上でのスポットの速度は常に変化することになり、被走
査面が受ける単位時間、単位面積当たりの光量が変化し
てしまうという問題点があった。
きる程度の補正に留めることで像面湾曲を重点的に補正
している。その為、画像書込み時に画像情報のタイミン
グを連続的に変化させることで書込み画像が歪むことを
補正してやる必要が生じてくる。しかしながら被走査面
上でのスポットの速度は常に変化することになり、被走
査面が受ける単位時間、単位面積当たりの光量が変化し
てしまうという問題点があった。
【００１２】上記の問題点を更にレーザー光量を連続的
に変化させて補正することは可能であるが、補正回路が
多くなりすぎて単一レンズと構成したメリットがなくな
ってしまうという問題点がある。
に変化させて補正することは可能であるが、補正回路が
多くなりすぎて単一レンズと構成したメリットがなくな
ってしまうという問題点がある。
【００１３】特開平４−５０９０８号公報や米国特許第
５，１１１，２１９号では高次非球面の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
走査面との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。
５，１１１，２１９号では高次非球面の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
走査面との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
束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、該ｆθレンズのレンズ形状を適切に
構成することにより、像面湾曲や歪曲収差を補正し、か
つ光偏光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。
束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、該ｆθレンズのレンズ形状を適切に
構成することにより、像面湾曲や歪曲収差を補正し、か
つ光偏光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】本発明の走査光学装置
は、 (1) 光源手段から出射した光束を収束光束に変換し偏向
素子に導く第１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２の光学
素子と、を具備した走査光学装置において、該第２の光
学素子は単レンズより成り、該単レンズの両レンズ面は
共に主走査面内で非球面形状より成り、近軸曲率半径を
各々該偏向素子側から順にＲ1 ，Ｒ2 、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
該偏向素子側のレンズ面の近軸レンズ面からの非球面量
をＳ1 ，該最大有効径Ｙmaxにおける該被走査面側のレ
ンズ面の近軸レンズ面からの非球面量をＳ2 、該単レン
ズの中心厚をｄ、該単レンズの主走査面内における焦点
距離をｆｔ、該単レンズから該被走査面までの距離をＳ
ｋとしたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ ｜Ｒ2 ｜−（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −ｄ＜Ｓ2 ＜０ ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ なる条件を満足することを特徴としている。
は、 (1) 光源手段から出射した光束を収束光束に変換し偏向
素子に導く第１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２の光学
素子と、を具備した走査光学装置において、該第２の光
学素子は単レンズより成り、該単レンズの両レンズ面は
共に主走査面内で非球面形状より成り、近軸曲率半径を
各々該偏向素子側から順にＲ1 ，Ｒ2 、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
該偏向素子側のレンズ面の近軸レンズ面からの非球面量
をＳ1 ，該最大有効径Ｙmaxにおける該被走査面側のレ
ンズ面の近軸レンズ面からの非球面量をＳ2 、該単レン
ズの中心厚をｄ、該単レンズの主走査面内における焦点
距離をｆｔ、該単レンズから該被走査面までの距離をＳ
ｋとしたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ ｜Ｒ2 ｜−（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −ｄ＜Ｓ2 ＜０ ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ なる条件を満足することを特徴としている。
【００１６】特に(1-1) 前記第２の光学素子を構成する
単レンズの両レンズ面は共に非球面形状のトーリック面
より成ることや、(1-2) 前記第１の光学素子と前記偏向
素子との間の光路中に第３の光学素子を設け、該第３の
光学素子は副走査方向にのみ屈折力を有し、該第１の光
学素子を通過した光束を該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ていることや、(1-
3) 前記第１の光学素子は前記光源手段から出射した光
束を主走査面内において収束光束に変換していること
や、(1-4) 前記第２の光学素子を構成する単レンズの両
レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の副走査面内
の曲率が該レンズ面の有効部内において連続的に変化し
ていることや、(1-5) 前記第２の光学素子を構成する単
レンズの光軸が前記被走査面の法線に対して主走査面内
で傾いていることや、(1-6) 前記第２の光学素子を構成
する単レンズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレン
ズ面の形状が光軸に対して非対称であることや、(1-7)
前記第２の光学素子を構成する単レンズはプラスチック
成型により製作されていることや、(1-8) 前記第２の光
学素子を構成する単レンズはガラス成型により製作され
ていること、等を特徴としている。
単レンズの両レンズ面は共に非球面形状のトーリック面
より成ることや、(1-2) 前記第１の光学素子と前記偏向
素子との間の光路中に第３の光学素子を設け、該第３の
光学素子は副走査方向にのみ屈折力を有し、該第１の光
学素子を通過した光束を該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ていることや、(1-
3) 前記第１の光学素子は前記光源手段から出射した光
束を主走査面内において収束光束に変換していること
や、(1-4) 前記第２の光学素子を構成する単レンズの両
レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の副走査面内
の曲率が該レンズ面の有効部内において連続的に変化し
ていることや、(1-5) 前記第２の光学素子を構成する単
レンズの光軸が前記被走査面の法線に対して主走査面内
で傾いていることや、(1-6) 前記第２の光学素子を構成
する単レンズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレン
ズ面の形状が光軸に対して非対称であることや、(1-7)
前記第２の光学素子を構成する単レンズはプラスチック
成型により製作されていることや、(1-8) 前記第２の光
学素子を構成する単レンズはガラス成型により製作され
ていること、等を特徴としている。
【００１７】本発明のレーザビームプリンタ装置は、 (2) 光源手段から出射した光束を収束光束に変換し偏向
素子に導く第１の光学素子と、該偏向素子で偏向された
光束を記録媒体面上にスポット状に結像させる第２の光
学素子と、を具備したレーザビームプリンタ装置におい
て、該第２の光学素子は単レンズより成り、該単レンズ
の両レンズ面は共に主走査面内で非球面形状より成り、
近軸曲率半径を各々該偏向素子側から順にＲ1 ，Ｒ2 、
主走査面内における最大有効径をＹmax 、該最大有効径
Ｙmax における該偏向素子側のレンズ面の近軸レンズ面
からの非球面量をＳ1 ，該最大有効径Ｙmaxにおける該
被走査面側のレンズ面の近軸レンズ面からの非球面量を
Ｓ2 、該単レンズの中心厚をｄ、該単レンズの主走査面
内における焦点距離をｆｔ、該単レンズから該被走査面
までの距離をＳｋとしたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ ｜Ｒ2 ｜−（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −ｄ＜Ｓ2 ＜０ ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ なる条件を満足することを特徴としている。
素子に導く第１の光学素子と、該偏向素子で偏向された
光束を記録媒体面上にスポット状に結像させる第２の光
学素子と、を具備したレーザビームプリンタ装置におい
て、該第２の光学素子は単レンズより成り、該単レンズ
の両レンズ面は共に主走査面内で非球面形状より成り、
近軸曲率半径を各々該偏向素子側から順にＲ1 ，Ｒ2 、
主走査面内における最大有効径をＹmax 、該最大有効径
Ｙmax における該偏向素子側のレンズ面の近軸レンズ面
からの非球面量をＳ1 ，該最大有効径Ｙmaxにおける該
被走査面側のレンズ面の近軸レンズ面からの非球面量を
Ｓ2 、該単レンズの中心厚をｄ、該単レンズの主走査面
内における焦点距離をｆｔ、該単レンズから該被走査面
までの距離をＳｋとしたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ ｜Ｒ2 ｜−（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −ｄ＜Ｓ2 ＜０ ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】特に(2-1) 前記第２の光学素子を構成する
単レンズの両レンズ面は共に非球面形状のトーリック面
より成ることや、(2-2) 前記第１の光学素子と前記偏向
素子との間の光路中に第３の光学素子を設け、該第３の
光学素子は副走査方向にのみ屈折力を有し、該第１の光
学素子を通過した光束を該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ていることや、(2-
3) 前記第１の光学素子は前記光源手段から出射した光
束を主走査面内において収束光束に変換していること
や、(2-4) 前記第２の光学素子を構成する単レンズの両
レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の副走査面内
の曲率が該レンズ面の有効部内において連続的に変化し
ていることや、(2-5) 前記第２の光学素子を構成する単
レンズの光軸が前記被走査面の法線に対して主走査面内
で傾いていることや、(2-6) 前記第２の光学素子を構成
する単レンズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレン
ズ面の形状が光軸に対して非対称であることや、(2-7)
前記第２の光学素子を構成する単レンズはプラスチック
成型により製作されていることや、(2-8) 前記第２の光
学素子を構成する単レンズはガラス成型により製作され
ていること、等を特徴としている。
単レンズの両レンズ面は共に非球面形状のトーリック面
より成ることや、(2-2) 前記第１の光学素子と前記偏向
素子との間の光路中に第３の光学素子を設け、該第３の
光学素子は副走査方向にのみ屈折力を有し、該第１の光
学素子を通過した光束を該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ていることや、(2-
3) 前記第１の光学素子は前記光源手段から出射した光
束を主走査面内において収束光束に変換していること
や、(2-4) 前記第２の光学素子を構成する単レンズの両
レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の副走査面内
の曲率が該レンズ面の有効部内において連続的に変化し
ていることや、(2-5) 前記第２の光学素子を構成する単
レンズの光軸が前記被走査面の法線に対して主走査面内
で傾いていることや、(2-6) 前記第２の光学素子を構成
する単レンズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレン
ズ面の形状が光軸に対して非対称であることや、(2-7)
前記第２の光学素子を構成する単レンズはプラスチック
成型により製作されていることや、(2-8) 前記第２の光
学素子を構成する単レンズはガラス成型により製作され
ていること、等を特徴としている。
【００１９】本発明の走査光学装置は、 (3) 光源手段から出射した光束を第１の光学素子により
収束光束に変換し、該変換された光束を第３の光学素子
を介して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、該偏向素子で偏向された光束を第２
の光学素子を介し被走査面上にスポット状に結像させ
て、該被走査面上を走査する走査光学装置において、該
第２の光学素子は単レンズより成り、該単レンズの両レ
ンズ面は共に主走査面内で非球面形状のトーリック面よ
り成り、近軸曲率半径を各々該偏向素子側から順にＲ
1 ，Ｒ2 、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からの非球面量
を各々Ｓ1 ，Ｓ2 としたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ Ｓ2 ＜（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −｜Ｒ2 ｜＜０ なる条件を満足し、かつ該第２の光学素子の主走査面内
における焦点距離をｆｔ、該第２の光学素子から該被走
査面までの距離をＳｋとしたとき ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ なる条件を満足することを特徴としている。
収束光束に変換し、該変換された光束を第３の光学素子
を介して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、該偏向素子で偏向された光束を第２
の光学素子を介し被走査面上にスポット状に結像させ
て、該被走査面上を走査する走査光学装置において、該
第２の光学素子は単レンズより成り、該単レンズの両レ
ンズ面は共に主走査面内で非球面形状のトーリック面よ
り成り、近軸曲率半径を各々該偏向素子側から順にＲ
1 ，Ｒ2 、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からの非球面量
を各々Ｓ1 ，Ｓ2 としたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ Ｓ2 ＜（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −｜Ｒ2 ｜＜０ なる条件を満足し、かつ該第２の光学素子の主走査面内
における焦点距離をｆｔ、該第２の光学素子から該被走
査面までの距離をＳｋとしたとき ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ なる条件を満足することを特徴としている。
【００２０】特に(3-1) 前記第２の光学素子を構成する
単レンズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面
の副走査面内の曲率が該レンズ面の有効部内において連
続的に変化していることや、(3-2) 前記第２の光学素子
を構成する単レンズの光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や、(3-3) 前記第２の光
学素子を構成する単レンズの両レンズ面のうち少なくと
も一方のレンズ面の形状が光軸に対して非対称であるこ
とや、(3-4) 前記第２の光学素子を構成する単レンズは
プラスチック成型により製作されていることや、(3-5)
前記第２の光学素子を構成する単レンズはガラス成型に
より製作されていること、等を特徴としている。
単レンズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面
の副走査面内の曲率が該レンズ面の有効部内において連
続的に変化していることや、(3-2) 前記第２の光学素子
を構成する単レンズの光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や、(3-3) 前記第２の光
学素子を構成する単レンズの両レンズ面のうち少なくと
も一方のレンズ面の形状が光軸に対して非対称であるこ
とや、(3-4) 前記第２の光学素子を構成する単レンズは
プラスチック成型により製作されていることや、(3-5)
前記第２の光学素子を構成する単レンズはガラス成型に
より製作されていること、等を特徴としている。
【００２１】
【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、図２は図１に示した第２の光学素
子としてのｆθレンズの拡大説明図である。ここで主走
査方向とは光偏向器の偏向反射面で光束が偏向走査され
る方向を指す。また主走査面とは光偏向器の偏向反射面
で偏向走査された光束が経時的に形成する光束面を指
す。
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、図２は図１に示した第２の光学素
子としてのｆθレンズの拡大説明図である。ここで主走
査方向とは光偏向器の偏向反射面で光束が偏向走査され
る方向を指す。また主走査面とは光偏向器の偏向反射面
で偏向走査された光束が経時的に形成する光束面を指
す。
【００２２】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集
光レンズであり、光源手段１から出射された光束（光ビ
ーム）を主走査面内において収束光束に変換している。
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集
光レンズであり、光源手段１から出射された光束（光ビ
ーム）を主走査面内において収束光束に変換している。
３は開口絞りであり、通過光束径を整えている。
【００２３】４は第３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（図１の紙面に垂直な方
向）にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り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
反射面５ａにほぼ線像として結像させている。従って光
偏向器５に入射する光束は主走査方向に長手の線像とな
る。
ルレンズであり、副走査方向（図１の紙面に垂直な方
向）にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り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
反射面５ａにほぼ線像として結像させている。従って光
偏向器５に入射する光束は主走査方向に長手の線像とな
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、モーター等
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、モーター等
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、該ｆθレンズ６の光偏向器５側（光束入射側）の
レンズ面Ｒａと被走査面７側（光束出射側）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記録媒体である感
光ドラム面７上にスポット状に結像させ、かつ該光偏向
器５の偏向反射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
あり、該ｆθレンズ６の光偏向器５側（光束入射側）の
レンズ面Ｒａと被走査面７側（光束出射側）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記録媒体である感
光ドラム面７上にスポット状に結像させ、かつ該光偏向
器５の偏向反射面の面倒れを補正している。
【００２６】本実施形態における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（ｆθレンズ６の光軸を含み主走査面と直交する
面）内の曲率を、該レンズ面の有効部内において軸上か
ら軸外に向かい連続的に変化させており、これによって
副走査方向の像面湾曲を良好に補正している。又ｆθレ
ンズ６の光軸（ｆθレンズ６の主走査方向の対称軸）を
被走査面（感光ドラム面）７の法線に対して主走査面内
で傾けて構成しており、これによってｆθ特性を良好に
補正している。更にｆθレンズ６の両レンズ面Ｒａ，Ｒ
ｂのうち少なくとも一方のレンズ面の形状を光軸（ｆθ
レンズ６の主走査方向の対称軸）に対してＹが＋側とＹ
が−側とで非対称になるように構成している。
ズ面Ｒａ，Ｒｂのうち少なくとも一方のレンズ面の副走
査面（ｆθレンズ６の光軸を含み主走査面と直交する
面）内の曲率を、該レンズ面の有効部内において軸上か
ら軸外に向かい連続的に変化させており、これによって
副走査方向の像面湾曲を良好に補正している。又ｆθレ
ンズ６の光軸（ｆθレンズ６の主走査方向の対称軸）を
被走査面（感光ドラム面）７の法線に対して主走査面内
で傾けて構成しており、これによってｆθ特性を良好に
補正している。更にｆθレンズ６の両レンズ面Ｒａ，Ｒ
ｂのうち少なくとも一方のレンズ面の形状を光軸（ｆθ
レンズ６の主走査方向の対称軸）に対してＹが＋側とＹ
が−側とで非対称になるように構成している。
【００２７】尚、本実施形態においては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。
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。
【００２８】本実施形態において半導体レーザ１より出
射した光束は集光レンズ２により主走査面内において収
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。又光軸を含み主
走査断面と直交する副走査断面においては収束して光偏
向器５の偏向反射面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
反射面５ａで偏向反射された光束はｆθレンズ６を介し
て感光ドラム面７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７上を矢
印Ｂ方向に光走査している。これにより記録媒体である
感光ドラム面７上に画像記録を行なっている。
射した光束は集光レンズ２により主走査面内において収
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。又光軸を含み主
走査断面と直交する副走査断面においては収束して光偏
向器５の偏向反射面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
反射面５ａで偏向反射された光束はｆθレンズ６を介し
て感光ドラム面７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７上を矢
印Ｂ方向に光走査している。これにより記録媒体である
感光ドラム面７上に画像記録を行なっている。
【００２９】次に本実施形態において歪曲収差（ｆθ特
性）及び像面湾曲等の諸収差を補正する手段について説
明する。
性）及び像面湾曲等の諸収差を補正する手段について説
明する。
【００３０】本実施形態において集光レンズ２から光偏
向器５を介してｆθレンズ６に入射する光束は主走査面
内において収束光束である為、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
率半径を各々該偏向素子側から順にＲ1 ，Ｒ2 としたと
き、 ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ ‥‥‥（１） Ｒ2 ＜０ ‥‥‥（２） なる条件を満足させるように設定する。
向器５を介してｆθレンズ６に入射する光束は主走査面
内において収束光束である為、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
率半径を各々該偏向素子側から順にＲ1 ，Ｒ2 としたと
き、 ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ ‥‥‥（１） Ｒ2 ＜０ ‥‥‥（２） なる条件を満足させるように設定する。
【００３１】即ち、ｆθレンズ６の光偏向器５側のレン
ズ面Ｒａの近軸曲率半径が被走査面７側のレンズ面Ｒｂ
の近軸曲率半径よりも小さくなるような両凸形状に設定
し、更に両レンズ面Ｒａ，Ｒｂを共に非球面形状にして
いる。その非球面形状は主走査面内における最大有効径
をＹmax 、該最大有効径Ｙmax における光偏向器５側の
レンズ面の近軸レンズ面からの非球面量をＳ1 ，該最大
有効径Ｙmax における被走査面７側のレンズ面の近軸レ
ンズ面からの非球面量をＳ2 、ｆθレンズ６の中心厚を
ｄとしたとき （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ ‥‥‥（３） ｜Ｒ2 ｜−（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −ｄ＜Ｓ2 ＜０ ‥‥‥（４） 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の近軸曲率半径が被走査面７側のレンズ面Ｒｂ
の近軸曲率半径よりも小さくなるような両凸形状に設定
し、更に両レンズ面Ｒａ，Ｒｂを共に非球面形状にして
いる。その非球面形状は主走査面内における最大有効径
をＹmax 、該最大有効径Ｙmax における光偏向器５側の
レンズ面の近軸レンズ面からの非球面量をＳ1 ，該最大
有効径Ｙmax における被走査面７側のレンズ面の近軸レ
ンズ面からの非球面量をＳ2 、ｆθレンズ６の中心厚を
ｄとしたとき （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ ‥‥‥（３） ｜Ｒ2 ｜−（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −ｄ＜Ｓ2 ＜０ ‥‥‥（４） なる条件を満足するようにレンズ形状を決定している。
【００３２】尚、Ｙmax とはｆθレンズ６の光軸から最
軸外光束が通過する位置までの距離である。
軸外光束が通過する位置までの距離である。
【００３３】次に上記の各条件式（１）〜（４）の技術
的意味について説明する。
的意味について説明する。
【００３４】条件式（１）は像面湾曲と歪曲収差を良好
に補正する為の条件であり、この条件式（１）を外れる
と、像面湾曲と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。
に補正する為の条件であり、この条件式（１）を外れる
と、像面湾曲と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。
【００３５】条件式（２）は波面収差を良好に補正する
為の条件であり、特に主走査方向の波面収差のコマ成分
を良好に補正する為のものである。条件式（２）を外れ
ると、特に高精細な画像をねらってスポット径を絞りた
い場合や、Ａ３サイズ以上の走査幅をねらって構成した
い場合に主走査方向の波面収差、特にコマの成分が大き
くなってしまい、良好なるスポット形状を得るのが難し
くなってくるので良くない。
為の条件であり、特に主走査方向の波面収差のコマ成分
を良好に補正する為のものである。条件式（２）を外れ
ると、特に高精細な画像をねらってスポット径を絞りた
い場合や、Ａ３サイズ以上の走査幅をねらって構成した
い場合に主走査方向の波面収差、特にコマの成分が大き
くなってしまい、良好なるスポット形状を得るのが難し
くなってくるので良くない。
【００３６】条件式（３）と条件式（４）は各々像高に
よる副走査方向のスポット径を均一にする為の条件であ
る。この各条件式（３），（４）を満足するようにｆθ
レンズ６のレンズ形状を決定することにより、副走査方
向の主平面位置のバラツキを適切に抑えて副走査方向の
スポット径を揃えることができる。従って各条件式
（３），（４）のいずれか１つでも外れると像高によっ
て副走査方向のスポット径にバラツキがでてしまい、高
精度、高画質な走査光学装置を達成することが難しくな
ってくるので良くない。
よる副走査方向のスポット径を均一にする為の条件であ
る。この各条件式（３），（４）を満足するようにｆθ
レンズ６のレンズ形状を決定することにより、副走査方
向の主平面位置のバラツキを適切に抑えて副走査方向の
スポット径を揃えることができる。従って各条件式
（３），（４）のいずれか１つでも外れると像高によっ
て副走査方向のスポット径にバラツキがでてしまい、高
精度、高画質な走査光学装置を達成することが難しくな
ってくるので良くない。
【００３７】本実施形態においてはこのように各条件式
（１）〜（４）のうち少なくとも１つの条件式を満足す
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、更にスポ
ットの形状を悪化させる原因となる波面収差をも補正し
ながら副走査方向のスポット径の均一性をも向上させて
いる。
（１）〜（４）のうち少なくとも１つの条件式を満足す
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、更にスポ
ットの形状を悪化させる原因となる波面収差をも補正し
ながら副走査方向のスポット径の均一性をも向上させて
いる。
【００３８】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４を用
いて説明する。図３、図４は各々主走査面内での説明図
である。
じるジッターを緩和させる手段について図３、図４を用
いて説明する。図３、図４は各々主走査面内での説明図
である。
【００３９】一般にポリゴンミラーはモーター回転軸と
の嵌合誤差や回転中心からポリゴン面（偏向反射面）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束である場合は、該光束は像面で
ある感光ドラム面７上の同一点に結像される。
の嵌合誤差や回転中心からポリゴン面（偏向反射面）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束である場合は、該光束は像面で
ある感光ドラム面７上の同一点に結像される。
【００４０】しかしながらコリメーターレンズ２からの
入射光束が収束光束である場合には、該光束は感光ドラ
ム面７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。
入射光束が収束光束である場合には、該光束は感光ドラ
ム面７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。
【００４１】ここで図４に示すように、このときのジッ
ター量Ｊは異なるポリゴン面で偏向された後の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（ｆθレ
ンズ６の光束出射面）から被走査面（感光ドラム面）７
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は異なるポリゴン面で偏向された後の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（ｆθレ
ンズ６の光束出射面）から被走査面（感光ドラム面）７
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。
【００４２】一般的に画像の２ドット間の間隔が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の解像力をもつレーザビーム
プリンター装置に用いられる走査光学装置の場合は、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ジッター量Ｊは０．０
２ｍｍ以下に抑える必要がある。
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の解像力をもつレーザビーム
プリンター装置に用いられる走査光学装置の場合は、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ジッター量Ｊは０．０
２ｍｍ以下に抑える必要がある。
【００４３】又、図３に示した２光束のズレ量ｈは通常
の精度のポリゴンミラーとモーター回転軸との嵌合誤
差、あるいは回転中心からポリゴン面までの距離のバラ
ツキ等を考えても、ほぼ０．０４ｍｍ程度には収まって
いる。
の精度のポリゴンミラーとモーター回転軸との嵌合誤
差、あるいは回転中心からポリゴン面までの距離のバラ
ツキ等を考えても、ほぼ０．０４ｍｍ程度には収まって
いる。
【００４４】よって、ジッター量Ｊを０．０２ｍｍ以下
に抑える為には Ｊ＝ｍｈ＝ｍ×０．０４≦０．０２ 即ち、 ｍ≦０．５ となり、主走査方向の横倍率ｍを０．５以下に抑える必
要がある。
に抑える為には Ｊ＝ｍｈ＝ｍ×０．０４≦０．０２ 即ち、 ｍ≦０．５ となり、主走査方向の横倍率ｍを０．５以下に抑える必
要がある。
【００４５】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７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 ‥‥‥（５） 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７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 ‥‥‥（５） 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。
【００４６】上記の条件式（５）はポリゴンミラー５の
取付誤差によるジッターを緩和させる為のものであり、
条件式（５）の上限値を越えるとジッターが視覚的に目
立つようになってしまうので良くない。又条件式（５）
の下限値を越えるとｆθレンズ６と被走査面７との間の
距離が長くなってしまい、装置全体をコンパクトに構成
するのが難しくなってしまうので良くない。
取付誤差によるジッターを緩和させる為のものであり、
条件式（５）の上限値を越えるとジッターが視覚的に目
立つようになってしまうので良くない。又条件式（５）
の下限値を越えるとｆθレンズ６と被走査面７との間の
距離が長くなってしまい、装置全体をコンパクトに構成
するのが難しくなってしまうので良くない。
【００４７】又、本実施形態では前述の如くｆθレンズ
６の光軸（ｆθレンズ６の主走査方向の対称軸）を被走
査面７の法線に対して主走査面内で傾けている。これに
より本実施形態では歪曲収差の非対称成分を良好に補正
している。
６の光軸（ｆθレンズ６の主走査方向の対称軸）を被走
査面７の法線に対して主走査面内で傾けている。これに
より本実施形態では歪曲収差の非対称成分を良好に補正
している。
【００４８】更に本実施形態ではｆθレンズ６の両レン
ズ面形状を主走査方向は１０次までの多項式で表わせる
非球面形状とし、該ｆθレンズ６の両レンズ面Ｒａ，Ｒ
ｂのうち少なくとも一方のレンズ面形状を光軸（ｆθレ
ンズ６の主走査方向の対称軸）に対してＹが＋側とＹが
−側とで非対称になるように構成している。これにより
本実施形態では特に主走査方向の像面湾曲の非対称成分
を良好に補正している。
ズ面形状を主走査方向は１０次までの多項式で表わせる
非球面形状とし、該ｆθレンズ６の両レンズ面Ｒａ，Ｒ
ｂのうち少なくとも一方のレンズ面形状を光軸（ｆθレ
ンズ６の主走査方向の対称軸）に対してＹが＋側とＹが
−側とで非対称になるように構成している。これにより
本実施形態では特に主走査方向の像面湾曲の非対称成分
を良好に補正している。
【００４９】上記主走査方向のレンズ面形状を表わす多
項式はｆθレンズ６のレンズ面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軸としたとき、
項式はｆθレンズ６のレンズ面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軸としたとき、
【００５０】
【数１】 （但し、Ｒは近軸曲率半径、Ｋ，Ｂ4 ，Ｂ6 ，Ｂ8 ，Ｂ
10は非球面係数）なる式で表わせる。
10は非球面係数）なる式で表わせる。
【００５１】又、副走査方向のレンズ面形状は少なくと
も一方のレンズ面が、像高方向に連続的に変化する球面
より構成している。これにより本実施形態では副走査方
向の主平面位置を微妙に変化させて、より一層、副走査
方向のスポット径の均一化を図っている。
も一方のレンズ面が、像高方向に連続的に変化する球面
より構成している。これにより本実施形態では副走査方
向の主平面位置を微妙に変化させて、より一層、副走査
方向のスポット径の均一化を図っている。
【００５２】上記副走査方向のレンズ面座標Ｙにおける
曲率半径ｒ′は光軸上の副走査方向の曲率半径をｒとし
て ｒ′＝ｒ（１＋Ｄ2 Ｙ2 ＋Ｄ4 Ｙ4 ＋Ｄ6 Ｙ6 ＋Ｄ8 Ｙ
8 ＋Ｄ10Ｙ10） （Ｄ2 ，‥‥Ｄ10は定数）なる式で表わされるものであ
る。
曲率半径ｒ′は光軸上の副走査方向の曲率半径をｒとし
て ｒ′＝ｒ（１＋Ｄ2 Ｙ2 ＋Ｄ4 Ｙ4 ＋Ｄ6 Ｙ6 ＋Ｄ8 Ｙ
8 ＋Ｄ10Ｙ10） （Ｄ2 ，‥‥Ｄ10は定数）なる式で表わされるものであ
る。
【００５３】表１、表２に本実施形態の数値例１におけ
るレンズ面形状を表わす各係数、及びその他諸特性の一
覧を示す。図２に示すようにＹが＋のときとはレンズ面
が光軸より上側の場合で、Ｙが−のときとはレンズ面が
光軸より下側の場合である。
るレンズ面形状を表わす各係数、及びその他諸特性の一
覧を示す。図２に示すようにＹが＋のときとはレンズ面
が光軸より上側の場合で、Ｙが−のときとはレンズ面が
光軸より下側の場合である。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】 表２に示した各要素の値は前述した各条件式（１）〜
（５）を満足させている。
（５）を満足させている。
【００５６】図５は本実施形態の数値例１における像面
湾曲と歪曲収差（ｆθ特性）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非常に良
く補正されていることが解る。又像高による副走査方向
のスポット径の変化も５μｍ以内に抑えている。
湾曲と歪曲収差（ｆθ特性）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非常に良
く補正されていることが解る。又像高による副走査方向
のスポット径の変化も５μｍ以内に抑えている。
【００５７】次にポリゴンミラー５の取付誤差によって
生じるジッター量はポリゴン面５ａの偏心量を１５μｍ
としたときに条件式（５）の（１−Ｓｋ／ｆｔ）の値を
０．３６３と設定している為、約１２μｍ程度となり、
これは視覚的には殆どジッターが目立たないレベルにま
で抑えることができる。
生じるジッター量はポリゴン面５ａの偏心量を１５μｍ
としたときに条件式（５）の（１−Ｓｋ／ｆｔ）の値を
０．３６３と設定している為、約１２μｍ程度となり、
これは視覚的には殆どジッターが目立たないレベルにま
で抑えることができる。
【００５８】表３、表４に本実施形態の数値例２におけ
るレンズ面形状を表わす各係数、及びその他諸特性の一
覧を示す。
るレンズ面形状を表わす各係数、及びその他諸特性の一
覧を示す。
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】 表４に示した各要素の値は前述した各条件式（１）〜
（５）を満足させている。
（５）を満足させている。
【００６１】図６は本実施形態の数値例２における像面
湾曲を歪曲収差（ｆθ特性）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非常に良
く補正されていることが解る。
湾曲を歪曲収差（ｆθ特性）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非常に良
く補正されていることが解る。
【００６２】次にポリゴンミラーの取付誤差によって生
じるジッター量は前述の数値例１と同様にポリゴン面５
ａの偏心量を１５μｍとすると、条件式（５）の（１−
Ｓｋ／ｆｔ）の値を０．２１と小さく設定している為、
わずか７μｍしか発生しない。これは数値例１より更に
ジッターを目立たないレベルまで抑えることができる。
じるジッター量は前述の数値例１と同様にポリゴン面５
ａの偏心量を１５μｍとすると、条件式（５）の（１−
Ｓｋ／ｆｔ）の値を０．２１と小さく設定している為、
わずか７μｍしか発生しない。これは数値例１より更に
ジッターを目立たないレベルまで抑えることができる。
【００６３】次に本発明の実施形態２について説明す
る。
る。
【００６４】本実施形態の数値例は表１、表２の数値例
１のみを対象としている。本実施形態において前述の実
施形態１と異なる点は条件式（４）のみを後述する条件
式（４ａ）の如く変更したことである。その他の構成及
び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより
同様な効果を得ている。
１のみを対象としている。本実施形態において前述の実
施形態１と異なる点は条件式（４）のみを後述する条件
式（４ａ）の如く変更したことである。その他の構成及
び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより
同様な効果を得ている。
【００６５】次に前述の実施形態１と異なる点について
のみ説明する。本実施形態では実施形態１で示した条件
式（４）を下記に示す条件式（４ａ）に変更し、レンズ
形状を決定している。
のみ説明する。本実施形態では実施形態１で示した条件
式（４）を下記に示す条件式（４ａ）に変更し、レンズ
形状を決定している。
【００６６】 Ｓ2 ＜（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −｜Ｒ2 ｜＜０ ‥‥‥（４ａ） 条件式（４ａ）は像高による副走査方向のスポット径を
均一にする為の条件である。この条件式（４ａ）を満足
するようにｆθレンズ６のレンズ形状を決定することに
より、副走査方向の主平面位置のバラツキを適切に抑え
て副走査方向のスポット径を揃えることができる。従っ
て条件式（４ａ）を外れると像高によって副走査方向の
スポット径にバラツキがでてしまい、高精度、高画質な
走査光学装置を達成することが難しくなってくるので良
くない。
均一にする為の条件である。この条件式（４ａ）を満足
するようにｆθレンズ６のレンズ形状を決定することに
より、副走査方向の主平面位置のバラツキを適切に抑え
て副走査方向のスポット径を揃えることができる。従っ
て条件式（４ａ）を外れると像高によって副走査方向の
スポット径にバラツキがでてしまい、高精度、高画質な
走査光学装置を達成することが難しくなってくるので良
くない。
【００６７】本実施形態の数値例におけるレンズ面形状
を表わす各係数、及びその他諸特性の一覧は前記の表
１、表２と同様であり、像面湾曲と歪曲収差（ｆθ特
性）等も前記図５に示した収差図と同様である。
を表わす各係数、及びその他諸特性の一覧は前記の表
１、表２と同様であり、像面湾曲と歪曲収差（ｆθ特
性）等も前記図５に示した収差図と同様である。
【００６８】図７は本発明の実施形態３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。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。
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。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。
【００６９】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は、更にジッター量を少なく抑えたことと、ｆθ
レンズ１６の被走査面７側のレンズ面形状を出射光束に
対してなるべくコンセントリックな形状とすることで、
更に波面収差を良好に補正したことである。その他の構
成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これに
より同様な効果を得ている。
なる点は、更にジッター量を少なく抑えたことと、ｆθ
レンズ１６の被走査面７側のレンズ面形状を出射光束に
対してなるべくコンセントリックな形状とすることで、
更に波面収差を良好に補正したことである。その他の構
成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これに
より同様な効果を得ている。
【００７０】
【発明の効果】本発明によれば上述の如くコリメーター
レンズからの収束光束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、該ｆθレンズの
主走査方向の近軸曲率半径、非球面量、焦点距離、そし
て被走査面までの距離等の値を適切に設定することによ
り、像面湾曲、歪曲収差（ｆθ特性）そして波面収差等
を良好に補正すると共に、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
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束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、該ｆθレンズの
主走査方向の近軸曲率半径、非球面量、焦点距離、そし
て被走査面までの距離等の値を適切に設定することによ
り、像面湾曲、歪曲収差（ｆθ特性）そして波面収差等
を良好に補正すると共に、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
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】 本発明の実施形態１のレーザビームプリンタ
装置に用いられる主走査方向の要部断面図
装置に用いられる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】 本発明の実施形態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
ッター量の相関を示す説明図
【図５】 本発明の実施形態１の数値例１における像面
湾曲及び歪曲収差を示す説明図
湾曲及び歪曲収差を示す説明図
【図６】 本発明の実施形態１の数値例２における像面
湾曲及び歪曲収差を示す収差図
湾曲及び歪曲収差を示す収差図
【図７】 本発明の実施形態３のレーザビームプリンタ
装置に用いられる主走査方向の要部断面図
装置に用いられる主走査方向の要部断面図
【図８】 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（集光レンズ） ３ 開口絞り ４ 第３の光学素子（シリンドリカルレンズ） ５ 偏向素子（光偏向器） ６，１６ 第２の光学素子（ｆθレンズ） ７ 被走査面（感光ドラム面）
Claims (24)
- 【請求項１】 光源手段から出射した光束を収束光束に
変換し偏向素子に導く第１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２の光学素子と、を具備した走査光学装置において、 該第２の光学素子は単レンズより成り、該単レンズの両
レンズ面は共に主走査面内で非球面形状より成り、近軸
曲率半径を各々該偏向素子側から順にＲ1 ，Ｒ2 、主走
査面内における最大有効径をＹmax 、該最大有効径Ｙ
max における該偏向素子側のレンズ面の近軸レンズ面か
らの非球面量をＳ1 ，該最大有効径Ｙmaxにおける該被
走査面側のレンズ面の近軸レンズ面からの非球面量をＳ
2 、該単レンズの中心厚をｄ、該単レンズの主走査面内
における焦点距離をｆｔ、該単レンズから該被走査面ま
での距離をＳｋとしたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ ｜Ｒ2 ｜−（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −ｄ＜Ｓ2 ＜０ ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ 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の光学素子を構成する単レンズ
の両レンズ面は共に非球面形状のトーリック面より成る
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】 前記第１の光学素子と前記偏向素子との
間の光路中に第３の光学素子を設け、該第３の光学素子
は副走査方向にのみ屈折力を有し、該第１の光学素子を
通過した光束を該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てい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４】 前記第１の光学素子は前記光源手段から
出射した光束を主走査面内において収束光束に変換して
い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５】 前記第２の光学素子を構成する単レンズ
の両レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の副走査
面内の曲率が該レンズ面の有効部内において連続的に変
化してい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６】 前記第２の光学素子を構成する単レンズ
の光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記載の走査光学装置。 - 【請求項７】 前記第２の光学素子を構成する単レンズ
の両レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の形状が
光軸に対して非対称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８】 前記第２の光学素子を構成する単レンズ
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記載の走査光学装置。 - 【請求項９】 前記第２の光学素子を構成する単レンズ
はガラス成型により製作されてい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１０】 光源手段から出射した光束を収束光束
に変換し偏向素子に導く第１の光学素子と、該偏向素子
で偏向された光束を記録媒体面上にスポット状に結像さ
せる第２の光学素子と、を具備したレーザビームプリン
タ装置において、 該第２の光学素子は単レンズより成り、該単レンズの両
レンズ面は共に主走査面内で非球面形状より成り、近軸
曲率半径を各々該偏向素子側から順にＲ1 ，Ｒ2 、主走
査面内における最大有効径をＹmax 、該最大有効径Ｙ
max における該偏向素子側のレンズ面の近軸レンズ面か
らの非球面量をＳ1 ，該最大有効径Ｙmaxにおける該被
走査面側のレンズ面の近軸レンズ面からの非球面量をＳ
2 、該単レンズの中心厚をｄ、該単レンズの主走査面内
における焦点距離をｆｔ、該単レンズから該被走査面ま
での距離をＳｋとしたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ ｜Ｒ2 ｜−（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −ｄ＜Ｓ2 ＜０ ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ なる条件を満足することを特徴とするレーザビームプリ
ンタ装置。 - 【請求項１１】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズの両レンズ面は共に非球面形状のトーリック面より成
ることを特徴とする請求項１０記載のレーザビームプリ
ンタ装置。 - 【請求項１２】 前記第１の光学素子と前記偏向素子と
の間の光路中に第３の光学素子を設け、該第３の光学素
子は副走査方向にのみ屈折力を有し、該第１の光学素子
を通過した光束を該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ていることを特徴とする請
求項１０記載のレーザビームプリンタ装置。 - 【請求項１３】 前記第１の光学素子は前記光源手段か
ら出射した光束を主走査面内において収束光束に変換し
ていることを特徴とする請求項１０記載のレーザビーム
プリンタ装置。 - 【請求項１４】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の副走
査面内の曲率が該レンズ面の有効部内において連続的に
変化していることを特徴とする請求項１０記載のレーザ
ビームプリンタ装置。 - 【請求項１５】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズの光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記載のレーザビー
ムプリンタ装置。 - 【請求項１６】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の形状
が光軸に対して非対称であることを特徴とする請求項１
０記載のレーザビームプリンタ装置。 - 【請求項１７】 前記第２の光学素子を構成する単レン
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記載のレーザビームプリンタ装置。 - 【請求項１８】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズはガラス成型により製作されていることを特徴とする
請求項１０記載のレーザビームプリンタ装置。 - 【請求項１９】 光源手段から出射した光束を第１の光
学素子により収束光束に変換し、該変換された光束を第
３の光学素子を介して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、該偏向素子で偏向され
た光束を第２の光学素子を介し被走査面上にスポット状
に結像させて、該被走査面上を走査する走査光学装置に
おいて、 該第２の光学素子は単レンズより成り、該単レンズの両
レンズ面は共に主走査面内で非球面形状のトーリック面
より成り、近軸曲率半径を各々該偏向素子側から順にＲ
1 ，Ｒ2 、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からの非球面量
を各々Ｓ1 ，Ｓ2 としたとき ０＜Ｒ1 ＜｜Ｒ2 ｜ Ｒ2 ＜０ （Ｒ1 2−Ｙmax 2）1/2 −Ｒ1 ＜Ｓ1 ＜０ Ｓ2 ＜（Ｒ2 2−Ｙmax 2）1/2 −｜Ｒ2 ｜＜０ なる条件を満足し、かつ該第２の光学素子の主走査面内
における焦点距離をｆｔ、該第２の光学素子から該被走
査面までの距離をＳｋとしたとき ０．２≦１−Ｓｋ／ｆｔ≦０．５ 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２０】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の副走
査面内の曲率が該レンズ面の有効部内において連続的に
変化していることを特徴とする請求項１９記載の走査光
学装置。 - 【請求項２１】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズの光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１９記載の走査光学装
置。 - 【請求項２２】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズの両レンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の形状
が光軸に対して非対称であることを特徴とする請求項１
９記載の走査光学装置。 - 【請求項２３】 前記第２の光学素子を構成する単レン
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１９記載の走査光学装置。 - 【請求項２４】 前記第２の光学素子を構成する単レン
ズはガラス成型により製作されていることを特徴とする
請求項１９記載の走査光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08443097A JP3445092B2 (ja) | 1996-03-29 | 1997-03-18 | 走査光学装置 |
| US08/824,791 US5812181A (en) | 1996-03-29 | 1997-03-26 | Scanning optical apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-103369 | 1996-03-29 | ||
| JP10336996 | 1996-03-29 | ||
| JP08443097A JP3445092B2 (ja) | 1996-03-29 | 1997-03-18 | 走査光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318874A true JPH09318874A (ja) | 1997-12-12 |
| JP3445092B2 JP3445092B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=26425471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08443097A Expired - Fee Related JP3445092B2 (ja) | 1996-03-29 | 1997-03-18 | 走査光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5812181A (ja) |
| JP (1) | JP3445092B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002090677A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-03-27 | Canon Inc | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP2005173598A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 光走査装置 |
| US7304777B2 (en) | 2004-06-02 | 2007-12-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning apparatus and image forming apparatus using the same |
| US7598974B2 (en) | 2003-03-31 | 2009-10-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Multi-beam optical scanning device |
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| KR100631220B1 (ko) * | 2005-09-12 | 2006-10-04 | 삼성전자주식회사 | 광주사장치 |
| KR101329743B1 (ko) * | 2007-06-27 | 2013-11-14 | 삼성전자주식회사 | 광 주사 장치 및 화상 형성 장치 |
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| US11945043B2 (en) * | 2020-11-20 | 2024-04-02 | Concept Laser Gmbh | Energy beam generation systems and optical systems with expanded scan fields |
| CN112504474B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-02-15 | 天津欧菲光电有限公司 | 光学系统、镜头模组和电子设备 |
| WO2023062428A1 (en) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | Layerwise Nv | Three-dimensional printing system with offset flat field unit |
| CN117215050A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-12 | 爱司凯科技股份有限公司 | 一种简化平场镜头的振镜扫描系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62138823A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-22 | Seiko Epson Corp | 光走査装置 |
| JPS63157122A (ja) * | 1986-12-20 | 1988-06-30 | Fujitsu Ltd | 走査光学系 |
| JPH07111501B2 (ja) * | 1990-06-15 | 1995-11-29 | キヤノン株式会社 | ｆθレンズ及びそれを用いた画像形成装置 |
| JPH04104213A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-06 | Ricoh Co Ltd | 光走査用レンズ及び光走査光学系 |
| US5737112A (en) * | 1994-07-07 | 1998-04-07 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Scanning optical systems |
| JPH08234125A (ja) * | 1995-02-23 | 1996-09-13 | Seiko Epson Corp | 光走査装置 |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP08443097A patent/JP3445092B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-26 US US08/824,791 patent/US5812181A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002090677A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-03-27 | Canon Inc | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| US7598974B2 (en) | 2003-03-31 | 2009-10-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Multi-beam optical scanning device |
| JP2005173598A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 光走査装置 |
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Also Published As
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| US5812181A (en) | 1998-09-22 |
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