JP2003156704A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波面収差を良好に補正し、また像面湾曲、ス
ポット径のバラツキを良好に補正することができる光走
査装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。 【解決手段】 光源手段１と、該光源手段から出射した
光束を反射偏向させる偏向手段５と、該偏向手段からの
光束を被走査面７上に導光し、該被走査面上を走査する
走査光学系６を具備する光走査装置において、該走査光
学系は２枚以上の光学素子６ａ，６ｂを有し、主走査断
面内において、該２枚の光学素子は正の屈折力を有する
非球面形状の面を１面以上有し、副走査断面内におい
て、該２枚の光学素子のうちの少なくとも２面の曲率半
径は主走査方向に沿って１つの極値を持つこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光走査装置及びそれ
を用いた画像形成装置に関し、特にサグ（光偏向器の回
転に伴なう面の出入り）の存在による、像面湾曲の非対
称性及びビーム径のバラツキを抑えると共に波面収差等
を良好に補正したレンズ肉厚の薄い、例えばレーザービ
ームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクション
プリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からレーザービームプリンタやデジ
タル複写機等で用いられる光走査装置においては、画像
信号に応じて光源から出射された光束（光ビーム）を回
転多面鏡等の光偏向器で周期的に偏向させ、fθ特性を
有する走査レンズを用い、被走査面である感光ドラム面
上を略等速に走査しながらスポットを形成している。こ
れにより記録媒体としての感光ドラム面上に画像情報の
記録を行っている。

【０００３】図１３は従来の光走査装置の光学系の要部
概略図である。

【０００４】同図において光源手段９１から出射した発
散光束は集光レンズ（コリメーターレンズ）９２により
略平行光束もしくは収束光束とされ、絞り９３によって
光束を制限して、副走査方向に屈折力を有するシリンド
リカルレンズ９４に入射している。シリンドリカルレン
ズ９４に入射した略平行光束は副走査方向にのみ結像さ
れるため、主走査方向に長い線像として光偏向器９５の
偏向面９５ａにほぼ結像する。そして光偏向器９５の偏
向面９５ａで偏向された光束はfθ特性を有する走査光
学系９６を介して被走査面である感光ドラム面９７上を
走査して画像記録を行っている。

【０００５】この種の光走査装置において、高精細な画
像の記録を行うには (アー1)被走査面全域にわたって像面湾曲が良好に補正さ
れていること、(アー2)被走査面でのスポット径及びスポ
ット形状が良好であること、(アー3)光偏向器の偏向面が
倒れた場合でも走査線の位置ズレが生じないように補正
する倒れ補正機能を有していること、(アー4)歪曲収差が
良好に補正されていること、等が必要である。

【０００６】更に近年、画像形成装置の小型化に伴い、
光走査装置も小型化しなければならず、走査レンズもコ
ンパクトなレンズ形状が要求されている。

【０００７】走査レンズをコンパクトにすると収差補正
が困難になり、特に光偏向器のサグ（光偏向器の回転に
伴う偏向面の出入り）が大きくなるので、サグで生じる
収差の非対称性を補正しなければ成らない。この光偏向
器のサグで生じる収差の非対称性を補正し、所望の光学
特性を満たす光走査装置は従来から種々と提案されてい
る。

【０００８】例えば光偏向器のサグによる副走査方向の
像面湾曲の非対称性のみを補正するために副走査方向の
曲率半径を光軸に対して主走査方向に沿って非対称に変
化させた面(以下、「副走査曲率半径非対称面」と称
す。)を有する光走査装置が、例えば特公平７-６９５２
１号公報や特開平７-１１３９５０号公報や特開平８-１
２２６３５号公報で種々と提案されている。また像面湾
曲だけでなく、ビーム径の像高による変動も補正した光
走査装置が、例えば特開２０００-０８１５６７号公報
で提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、コンパクトな光
走査装置が要求される中で、これらコンパクトな光走査
装置で像面湾曲、歪曲収差、そしてビーム径の像高によ
る変動を良好に補正することは困難であるが、特にビー
ム径の像高による変動を補正することは複数の光源を有
するマルチビーム走査装置において重要となってくる。

【００１０】しかしながら特公平７-６９５２１号公
報、特開平７-１１３９５０号公報、そして特開平８-１
２２６３５号公報等は、子線変化面（副走査方向の曲率
半径が主走査方向に沿って変化する面）を一面しか持っ
ておらず、ビーム径の像高による変動は全く考慮されて
おらず、光源にマルチビーム光源を用いた光走査装置に
は適さない。また光走査装置の小型化に適さない、負の
屈折力を持つ走査レンズを有するため、装置全体の小型
化が困難であり、かつ正の屈折力を持つレンズの肉厚が
厚くなるという問題点もある。

【００１１】特開２０００-０８１５６７号公報は、子
線変化面がその変化に２つ以上の極値を有しているため
波面収差の補正が困難であり、スポット形状が悪化しや
すい。また肉厚の厚いレンズを用いており、レンズ製作
上、面精度が出にくいという問題点がある。

【００１２】本発明は波面収差を良好に補正すると共に
像面湾曲やスポット径のバラツキ等を良好に補正するこ
とができるコンパクトで高品質な光走査装置及びそれを
用いた画像形成装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光走査
装置は、光源手段と、該光源手段から出射した光束を反
射偏向させる偏向手段と、該偏向手段からの光束を被走
査面上に導光し、該被走査面上を走査する走査光学系を
具備する光走査装置において、該走査光学系は２枚以上
の光学素子を有し、主走査断面内において、該２枚の光
学素子は正の屈折力を有する非球面形状の面を１面以上
有し、副走査断面内において、該２枚の光学素子のうち
の少なくとも２面の曲率半径は主走査方向に沿って１つ
の極値を持つことを特徴としている。

【００１４】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記走査光学系は副走査断面内において、曲率半径
の変化が、光軸に対して主走査方向に非対称である面を
１面以上有することを特徴としている。

【００１５】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記走査光学系は副走査断面内において、最も光偏
向器側の光学素子の光学面の曲率半径が光軸に対して主
走査方向に非対称であることを特徴としている。

【００１６】請求項４の発明は請求項１の発明におい
て、前記走査光学系の少なくとも１枚の光学素子は、光
軸に対してシフト又は／及びチルトしていることを特徴
としている。

【００１７】請求項５の発明は請求項１の発明におい
て、前記走査光学系は副走査断面内において、曲率半径
が光軸に対して主走査方向に非対称であり、かつ光軸上
より主走査方向に離れるに従い、曲率半径の絶対値が小
さくなるように変化する面を有していることを特徴とし
ている。

【００１８】請求項６の発明は請求項１乃至５の何れか
１項の発明において、前記光源手段は、複数の光源を有
するマルチビーム光源であることを特徴としている。

【００１９】請求項７の発明は請求項１乃至６の何れか
１項の発明において、前記走査光学系を構成する各光学
素子は、肉厚が１０ｍｍ以下であることを特徴としてい
る。

【００２０】請求項８の発明は請求項１の発明におい
て、光源手段から出射した光束の状態を他の状態に変換
する第１の光学系と、該第１の光学系により変換された
光束を前記偏向手段の偏向面上であって主走査方向へ長
い線像として結像させる第２の光学系とを有することを
特徴としている。

【００２１】請求項９の発明の光走査装置は、光源手段
と、該光源手段から出射した光束を反射偏向させる偏向
手段と、該偏向手段からの光束を被走査面上に導光し、
該被走査面上を走査する走査光学系を具備する光走査装
置において、該走査光学系は光学素子を有し、主走査断
面内において、該光学素子は正の屈折力を有する非球面
形状の面を１面以上有し、副走査断面内において、該光
学素子のうちの少なくとも１面の曲率半径は主走査方向
に沿って１つの極値を持つことを特徴としている。

【００２２】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て、前記走査光学系は副走査断面内において、曲率半径
の変化が、光軸に対して主走査方向に非対称である面を
１面以上有することを特徴としている。

【００２３】請求項１１の発明は請求項９の発明におい
て、前記走査光学系は副走査断面内において、最も光偏
向器側の光学素子の光学面の曲率半径が光軸に対して主
走査方向に非対称であることを特徴としている。

【００２４】請求項１２の発明は請求項９の発明におい
て、前記走査光学系の光学素子は、光軸に対してシフト
又は／及びチルトしていることを特徴としている。

【００２５】請求項１３の発明は請求項９の発明におい
て、前記走査光学系は副走査断面内において、曲率半径
が光軸に対して主走査方向に非対称であり、かつ光軸上
より主走査方向に離れるに従い、曲率半径の絶対値が小
さくなるように変化する面を有していることを特徴とし
ている。

【００２６】請求項１４の発明は請求項９乃至１３の何
れか１項の発明において、前記光源手段は、複数の光源
を有するマルチビーム光源であることを特徴としてい
る。

【００２７】請求項１５の発明は請求項９乃至１４の何
れか１項の発明において、前記走査光学系の光学素子
は、肉厚が１０ｍｍ以下であることを特徴としている。

【００２８】請求項１６の発明は請求項９の発明におい
て、光源手段から出射した光束の状態を他の状態に変換
する第１の光学系と、該第１の光学系により変換された
光束を前記偏向手段の偏向面上であって主走査方向へ長
い線像として結像させる第２の光学系とを有することを
特徴としている。

【００２９】請求項１７の発明の光走査装置は、光源手
段と、該光源手段から出射した光束を反射偏向させる偏
向手段と、該偏向手段からの光束を被走査面上に導光
し、該被走査面上を走査する走査光学系を具備する光走
査装置において、該走査光学系は１枚以上の光学素子を
有し、副走査断面内において、少なくとも２面の曲率半
径は主走査方向に沿って１つの極値を持つことを特徴と
している。

【００３０】請求項１８の発明は請求項１７の発明にお
いて、前記走査光学系は副走査断面内において、曲率半
径の変化が、光軸に対して主走査方向に非対称である面
を１面以上有することを特徴としている。

【００３１】請求項１９の発明は請求項１７の発明にお
いて、前記走査光学系は副走査断面内において、最も光
偏向器側の光学素子の光学面の曲率半径が光軸に対して
主走査方向に非対称であることを特徴としている。

【００３２】請求項２０の発明は請求項１７の発明にお
いて、前記走査光学系の少なくとも１枚の光学素子は、
光軸に対してシフト又は／及びチルトしていることを特
徴としている。

【００３３】請求項２１の発明は請求項１７の発明にお
いて、前記走査光学系は副走査断面内において、曲率半
径が光軸に対して主走査方向に非対称であり、かつ光軸
上より主走査方向に離れるに従い、曲率半径の絶対値が
小さくなるように変化する面を有していることを特徴と
している。

【００３４】請求項２２の発明は請求項１７乃至２２の
何れか１項の発明において、前記光源手段は、複数の光
源を有するマルチビーム光源であることを特徴としてい
る。

【００３５】請求項２３の発明は請求項１７乃至２２の
何れか１項の発明において、前記走査光学系を構成する
各光学素子は、肉厚が１０ｍｍ以下であることを特徴と
している。

【００３６】請求項２４の発明は請求項１７の発明にお
いて、光源手段から出射した光束の状態を他の状態に変
換する第１の光学系と、該第１の光学系により変換され
た光束を前記偏向手段の偏向面上であって主走査方向へ
長い線像として結像させる第２の光学系とを有すること
を特徴としている。

【００３７】請求項２５の発明の画像形成装置は、請求
項１乃至２４の何れか１項に記載の光走査装置と、前記
被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査
された光束によって前記感光体上に形成された静電潜像
をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー
像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像
を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴と
している。

【００３８】請求項２６の発明の画像形成装置は、請求
項１乃至２４の何れか１項に記載の光走査装置と、外部
機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前
記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを
有していることを特徴としている。

【００３９】

【発明の実施の形態】[実施形態１]図１は本発明の実施
形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図
２は本発明の実施形態１の副走査方向の要部断面図（副
走査断面図）である。

【００４０】尚、本明細書においては走査光学系の光軸
と光偏向器により偏向された光束とが形成する面を主走
査断面、走査光学系の光軸を含み主走査断面と直交する
面を副走査断面と定義する。

【００４１】図１、図２において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の光学系
としての集光レンズ（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を略平行光束もしくは
収束光束に変換している。３は開口絞りであり、通過光
束を制限してビーム形状を整形している。４は第２の光
学系としてのシリンドリカルレンズであり、副走査方向
にのみ所定のパワーを有しており、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の偏向面
（反射面）５ａにほぼ線像として結像させている。尚、
集光レンズ２、開口絞り３、そしてシリンドリカルレン
ズ４等の各要素は入射光学手段の一要素を構成してい
る。

【００４２】５は偏向手段としての光偏向器であり、例
えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っ
ており、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。

【００４３】６は集光機能とfθ特性とを有する第３の
光学系としての走査光学系（fθレンズ系）であり、光
偏向器５側より順にプラスチック材より成る第１、第２
の２枚のfθレンズ６ａ，６ｂを有し、光偏向器５によ
って反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面と
しての感光ドラム面７上にスポット状に結像させ、かつ
副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ド
ラム面７との間を共役関係にすることにより、倒れ補正
機能を有している。

【００４４】本実施形態における第１、第２のfθレン
ズ６ａ，６ｂは共に主走査断面内において、正の屈折力
を有する非球面形状の面（トーリック面）を１面以上有
し、副走査断面内において、該第１、第２のfθレンズ
６ａ，６ｂのうちの少なくとも２面の曲率半径が主走査
方向に沿って１つの極値を持って変化している。また第
１、第２のfθレンズ６ａ，６ｂの肉厚は１０ｍｍ以下
で形成されている。

【００４５】７は被走査面としての感光ドラム面であ
る。

【００４６】本実施形態において半導体レーザ１から射
出した発散光束は集光レンズ２により略平行光束もしく
は収束光束に変換され、開口絞り３によって該光束（光
量）が制限され、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に入射した略平行光束のう
ち主走査断面においてはそのままの状態で射出する。ま
た副走査断面内においては収束して光偏向器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で反射偏向さ
れた光束は第１、第２のfθレンズ６ａ，６ｂを介して
感光ドラム面７上にスポット状に結像され、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（主走査方向）に等速度で光走査
している。これにより記録媒体としての感光ドラム面７
上に画像記録を行なっている。

【００４７】本実施形態において走査光学系６を構成す
る第１、第２のfθレンズ６ａ，６ｂの形状は次式の関
数で表わされる。

【００４８】例えば第１、第２のfθレンズと光軸との
交点を原点とし、図１に示すように光軸に対して走査開
始側７ａと走査終了側７ｂでの主走査断面内の面形状
は、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する
方向をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する方向をＺ軸
としたとき、走査開始側７ａの面形状は

【００４９】

【数１】

【００５０】で表される。

【００５１】但し，Ｒは曲率半径、Ｋ，Ｂ₄、Ｂ₆、
Ｂ₈、Ｂ₁₀は非球面係数である。係数のサフィックスsは
走査開始側、サフィックスeは走査終了側を表してい
る。

【００５２】また副走査断面内は光軸に対して走査開始
側と走査終了側で第１、第２のfθレンズ６ａ，６ｂの
うち、少なくとも２面の副走査方向の曲率半径がレンズ
の有効部内において連続的に変化しており、また第１、
第２のfθレンズ６ａ，６ｂの主走査断面内における形
状を光軸に対して対称に形成している。

【００５３】副走査断面内の形状は図２に示すように光
軸に対して走査開始側と走査終了側で、光軸をＸ軸、主
走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査
断面内で光軸と直交する方向をＺ軸としたとき、以下の
連続関数で表せる。

【００５４】走査開始側７ａの面形状は

【００５５】

【数２】

【００５６】走査終了側７ｂの面形状は

【００５７】

【数３】

【００５８】で表される。

【００５９】但し、ｒは副走査方向の曲率半径、Ｄ₂、
Ｄ₄、Ｄ₆、Ｄ₈、Ｄ₁₀は係数である。

【００６０】係数のサフィックスsは走査開始側、eは走
査終了側を表している。

【００６１】尚、副走査方向の曲率半径とは主走査方向
の形状(母線)に直交する断面内における曲率半径のこと
である。

【００６２】本実施形態では副走査方向のピント補正
(像面湾曲補正)と走査光学系における副走査方向の倍率
の一様性(スポット径の像高による変動)を補正するため
に、第１のfθレンズ６ａの両レンズ面Ｒ１、Ｒ２と第
２のfθレンズ６ｂの両レンズ面Ｒ３、Ｒ４の副走査方
向の曲率半径をレンズ有効部内で連続的に変化させ、か
つ第１のfθレンズ６ａの射出面Ｒ２の曲率半径を上記
関数が１つの極値を持って光軸に対して非対称に変化さ
せている。

【００６３】次に本発明の目的を達成するための手段と
効果について説明する。

【００６４】本実施形態の第１、第２のfθレンズ６
ａ，６ｂは共にプラスチックレンズで作製されており、
成形上有利なように主走査断面内の形状が、光軸に対し
て走査開始側と終了側で対称に形成されている。

【００６５】更に副走査方向の曲率半径は少なくとも２
面がレンズの有効部内において連続的に変化しており、
これにより像面湾曲、波面収差、スポット径の変動を補
正している。

【００６６】本実施形態では光源手段から出射した光束
が主走査断面内において、光軸に対して角度α(≠０)で
光偏向器５の偏向面５ａに入射しているため、該光偏向
器５の回転に伴う面の出入り(サグ)が、走査開始側と終
了側で非対称に発生する。この非対称なサグにより、像
面湾曲、波面収差、スポット径の変動が光軸に対して主
走査方向に非対称に変化するのを良好に補正するため
に、走査光学系６は副走査方向の曲率半径が光軸に対し
て主走査方向に沿って非対称に変化する面(以下「副走
査曲率半径非対称面」と称す。)を少なくとも１面有し
ている。

【００６７】本実施形態ではこの副走査曲率半径非対称
面の曲率半径の変化を１つの極値を持たせて変化させる
ことにより、波面収差、スポット径の変動の全てのサグ
による非対称性を良好に補正している。

【００６８】また副走査曲率半径非対称面を最も光偏向
器５側の第１のfθレンズ６ａに形成することにより、
波面収差のサグによる非対称性を良好に補正している。

【００６９】また第２のfθレンズ６ｂの主走査方向の
対称軸を被走査面８の垂直二等分線に対して非対称に構
成することにより、像面湾曲の非対称性を良好に補正し
ている。

【００７０】尚、主走査方向の対称軸とはfθレンズの
光軸のことである。

【００７１】本実施形態では走査光学系６の光軸を主走
査方向における被走査面７の垂直二等分線と一致させて
いる。

【００７２】一方、副走査方向の曲率半径を少なくとも
２面以上変化させないと、像面湾曲とスポット径の変動
の両者を同時に補正できないので良くない。また副走査
曲率半径非対称面が、その変化に極値を２つ以上持つ
と、波面収差を良好に補正することができず、感光ドラ
ム面上でのスポット形状が悪化するので良くない。

【００７３】尚、本実施形態では上記の如く第２の走査
レンズ６ｂを光軸に対してシフト又は／及びチルトさせ
たが、これに限らず、第１の走査レンズ６ａもしくは第
１、第２の走査レンズ６ａ，６ｂを光軸に対してシフト
又は／及びチルトさせて構成しても良い。

【００７４】表−１に本実施形態の光学パラメータを示
す。また図３に本実施形態の光学特性、図４に本実施形
態の副走査方向の曲率半径の変化を示す。

【００７５】

【表１】

【００７６】本実施形態において第１のfθレンズ６ａ
は主走査断面内において被走査面側に凸面を向けた正の
メニスカス形状より成り、また上述の如く第１，第２の
fθレンズ６a、６bのうち、少なくとも一面の副走査方
向の曲率半径を、該レンズの有効部内において連続的、
かつ光軸に対して主走査方向に非対称に変化させ、さら
に第２のfθレンズ６ｂの主走査方向の対称軸を被走査
面８の垂直二等分線に対して非対称に構成することによ
り、像面湾曲の非対称性とスポット径の変動を同時に補
正している。

【００７７】本実施形態では副走査曲率半径非対称面を
１面より構成しており、かつ子線変化面（副走査方向の
曲率半径が主走査方向に沿って変化する面）を軸外に極
値を持つことなく変化させている。

【００７８】さらに像面湾曲の非対称性とスポット径の
変動を同時に補正するために、最も被走査面側の第２の
fθレンズ６ｂの主走査方向の対称軸を被走査面８の垂
直二等分線に対して非対称に構成している。即ち、これ
は副走査曲率半径非対称面（副走査方向の曲率半径を光
軸に対して主走査方向に沿って非対称に変化させた面）
を追加することと同様の効果が得られ、該副走査曲率半
径非対称面を用いずに非対称性を補正することが可能で
あり、レンズ成形上有利になるという特徴を有する。

【００７９】尚、本実施形態では走査光学系６を２枚の
レンズより構成したが、これに限らず、例えば単一、も
しくは３枚以上で構成してもよく、さらにfθミラーや
回折光学素子等の光学素子を用いても全く同様の効果を
得ることができる。

【００８０】また本実施形態においては集光レンズ２や
シリンドリカルレンズ４等を省略し、光源手段１から出
射した光束を開口絞り３を介して直接偏向面に導光して
もよい。

【００８１】以上のように本実施形態では上述の如くレ
ンズ製作上有利な肉厚の薄いレンズを用い、子線変化面
を軸外に極値を持つことなく変化させ、第２のfθレン
ズ６ｂの主走査方向の対称軸を被走査面８の垂直二等分
線に対して非対称に構成することにより、像面湾曲の非
対称性とスポット径の変動を同時に補正することがで
き、これによりレンズ製作上有利な高性能な光走査装置
を得ることが可能となる。

【００８２】［実施形態２］次に本発明の実施形態２に
ついて説明する。

【００８３】表−２に本実施形態の光学パラメータを示
す。また図５に本実施形態の光学特性、図６に本実施形
態の副走査方向の曲率半径の変化を示す。

【００８４】

【表２】

【００８５】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は第１、第２のfθレンズのレンズ形状（副走査
方向の曲率半径）を異ならせて形成したことである。そ
の他の構成およ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。

【００８６】即ち、本実施形態の第１、第２のfθレン
ズは共にプラスチックレンズで作製されており、成形上
有利なように主走査断面内の形状が、光軸（被走査面８
の垂直二等分線）に対して走査開始側と終了側で対称に
形成されている。

【００８７】また副走査方向の曲率半径は少なくとも２
面がレンズの有効部内において連続的に変化しており、
これにより像面湾曲、波面収差、スポット径の変動を補
正している。

【００８８】また非対称なサグにより像面湾曲、波面収
差、スポット径の変動が光軸に対して主走査方向に非対
称に変化するのを良好に補正するために、走査光学系は
副走査方向の曲率半径が光軸に対して主走査方向に沿っ
て非対称に変化する面(副走査曲率半径非対称面)を少な
くとも１面有しており、その面の変化は波面収差を良好
に補正するために１つの極値を持って変化している。

【００８９】また副走査曲率半径非対称面を最も光偏向
器側の第１のfθレンズに形成することにより、波面収
差のサグによる非対称性を良好に補正し、また副走査曲
率半径非対称面を光軸上より主走査方向に離れるに従い
曲率半径の絶対値が小さくなるように変化させ、さらに
第２のfθレンズの主走査方向の対称軸を被走査面の垂
直二等分線に対して対称にして構成することにより、像
面湾曲の非対称性をレンズをシフト又は／及びチルトさ
せることなく良好に補正している。

【００９０】本実施形態では前述の実施形態１よりさら
に像面湾曲、波面収差、スポット径の変動が良好に補正
されており、また第２のfθレンズの主走査方向の対称
軸を被走査面８の垂直二等分線に対して対称に構成して
いるため、取り付け誤差による性能の劣化を低減できる
という特徴を有する。

【００９１】以上のように本実施形態では上述の如く子
線変化面を軸外に極値を持つことなく変化させ、第２の
fθレンズの主走査方向の対称軸を被走査面の垂直二等
分線に対して対称に構成することにより、取り付け誤差
による性能の劣化の少ない、高性能な光走査装置を得る
ことができる。

【００９２】［実施形態３］図７は本発明の実施形態３
の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）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一符番
を付している。

【００９３】本実施形態において前述の実施形態２と異
なる点は光源手段１１を複数の発光部（光源）を有する
マルチビーム光源より構成した点と、絞り４をシリンド
リカルレンズ４と光偏向器５との間の光路中に配置した
点である。その他の構成および光学的作用は実施形態２
と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

【００９４】即ち、同図において１１は同一のチップに
複数の発光部を備えたマルチビーム光源（モノリシック
マルチレーザー）である。１３は開口絞りであり、マル
チビーム光源の相対的な主走査方向のドットずれを低減
させるためにシリンドリカルレンズ４と光偏向器５との
間の光路中に設けている。

【００９５】本実施形態の第１、第２のfθレンズ６
ａ，６ｂは共にプラスチックレンズで作製されており、
成形上有利なように主走査断面内の形状が、光軸（被走
査面８の垂直二等分線）に対して走査開始側７ａと終了
側７ｂで対称に形成されている。

【００９６】また副走査方向の曲率半径は少なくとも２
面がレンズの有効部内において連続的に変化しており、
これにより像面湾曲、波面収差、スポット径の変動を補
正している。

【００９７】また非対称なサグにより像面湾曲、波面収
差、スポット径の変動が光軸に対して主走査方向に非対
称に変化するのを良好に補正するために、走査光学系は
副走査方向の曲率半径が光軸に対して主走査方向に沿っ
て非対称に変化する面(副走査曲率半径非対称面)を少な
くとも１面有しており、その面の変化は波面収差を良好
に補正するために１つの極値を持って変化している。

【００９８】また副走査曲率半径非対称面を最も光偏向
器側の第１のfθレンズ６ａに形成することにより、波
面収差のサグによる非対称性を良好に補正し、また副走
査曲率半径非対称面を光軸上より主走査方向に離れるに
従い曲率半径の絶対値が小さくなるように変化させ、さ
らに第２のfθレンズ６ｂの主走査方向の対称軸を被走
査面８の垂直二等分線に対して対称にして構成すること
により、像面湾曲の非対称性をレンズをシフト又は／及
びチルトさせることなく良好に補正している。

【００９９】光源手段がマルチビーム光源で構成されて
いる場合、例えば６００ｄｐｉの解像度の画像形成装置
であれば、副走査方向の互いのビーム間距離が、被走査
面上で約４２.３μｍになるように調整されなければな
らない。また副走査方向のビーム間距離は被走査面上の
各像高で一様であることが望ましい。

【０１００】各像高における副走査方向のビーム間隔の
バラツキ(ピッチ間隔誤差)は各像高における副走査方向
の横倍率(像高によるスポット径の変動)に略比例し、ピ
ッチ間隔誤差が２％以上になると、視覚的に目立ちやす
いのでピッチ間隔誤差が２％未満になるよう走査光学系
６の副走査倍率の一様性を補正しなければならない。

【０１０１】図８に本実施形態のピッチ間隔誤差のグラ
フを示す。

【０１０２】同図よりピッチ間隔誤差が２％未満と良好
に補正されていることがわかる。本実施形態では光源手
段にマルチビーム光源を用いているため、画像形成装置
の高速化に適した系になっており、小型で高速で、かつ
高精細なマルチビーム光走査装置を提供することができ
る。

【０１０３】以上のように本実施形態では上述の如く子
線変化面を軸外に極値を持つことなく変化させ、第２の
fθレンズ６ｂの主走査方向の対称軸を被走査面８の垂
直二等分線に対して対称に構成することにより、取り付
け誤差による性能の劣化の少ない、高性能なマルチビー
ム光走査装置を得ることができる。

【０１０４】［実施形態４］次に本発明の実施形態４に
ついて説明する。

【０１０５】表−３に本実施形態の光学パラメータを示
す。また図９に本実施形態の光学特性、図１０に副走査
方向の曲率半径の変化を示す。

【０１０６】

【表３】

【０１０７】本実施形態において前述の実施形態３と異
なる点は第１、第２のfθレンズのレンズ形状（副走査
方向の曲率半径）を異ならせて形成したことである。そ
の他の構成およ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。

【０１０８】即ち、本実施形態の第１、第２のfθレン
ズは共にプラスチックレンズで作製されており、成形上
有利なように主走査断面内の形状が、光軸（被走査面８
の垂直二等分線）に対して走査開始側と終了側で対称に
形成されている。

【０１０９】また副走査方向の曲率半径は少なくとも２
面がレンズの有効部内において連続的に変化しており、
これにより像面湾曲、波面収差、スポット径の変動を補
正している。

【０１１０】また非対称なサグにより像面湾曲、波面収
差、スポット径の変動が光軸に対して主走査方向に非対
称に変化するのを良好に補正するために、走査光学系は
副走査方向の曲率半径が光軸に対して主走査方向に沿っ
て非対称に変化する面(副走査曲率半径非対称面)を少な
くとも１面有しており、かつその面の変化は波面収差を
良好に補正するために１つの極値を持って変化してい
る。

【０１１１】また副走査曲率半径非対称面を最も光偏向
器側の第１のfθレンズに形成することにより、波面収
差のサグによる非対称性を良好に補正し、また副走査曲
率半径非対称面を光軸上より主走査方向に離れるに従い
曲率半径の絶対値が小さくなるように変化させ、さらに
第２のfθレンズの主走査方向の対称軸を被走査面の垂
直二等分線に対して対称にして構成することにより、像
面湾曲の非対称性をレンズをシフト又は／及びチルトさ
せることなく良好に補正している。

【０１１２】本実施形態では前述の実施形態３よりさら
に像面湾曲、波面収差、スポット径の変動を良好に補正
しており、また第２のfθレンズの主走査方向の対称軸
を被走査面の垂直二等分線に対して対称に構成している
ため、取り付け誤差による性能の劣化を低減できるとい
う特徴を有する。また副走査方向の横倍率の一様性が、
さらに良好に補正されているため、図１１のグラフに示
すようにマルチビームのピッチ間隔誤差をより低減して
いる。図１１は本実施形態のピッチ間隔誤差を示したグ
ラフである。

【０１１３】同図よりピッチ間隔誤差が２％未満と良好
に補正されていることが分かる。本実施形態では光源手
段にマルチビーム光源を用いているため、画像形成装置
の高速化に適した系になっており、小型で高速で、かつ
高精細な光走査装置を提供することができる。

【０１１４】以上のように本実施形態では上述の如く子
線変化面を軸外に極値を持つことなく変化させ、第２の
fθレンズの主走査方向の対称軸を被走査面の垂直二等
分線に対して対称に構成することにより、取り付け誤差
による性能の劣化の少なく、またマルチビームのピッチ
間隔誤差の少ない高性能なマルチビーム光走査装置を得
ることができる。

【０１１５】尚、以上の各実施形態において、走査光学
系を１枚以上の光学素子より構成し、主走査断面内にお
いて、該光学素子は正の屈折力を有する非球面形状の面
を１面以上有し、副走査断面内において、該光学素子の
うちの少なくとも１面の曲率半径は主走査方向に沿って
１つの極値を持つように構成しても同様の効果が得られ
る。

【０１１６】この他、走査光学系を１枚以上の光学素子
より構成し、副走査断面内において、少なくとも２面の
曲率半径は主走査方向に沿って１つの極値を持つように
構成しても同様の効果が得られる。

【０１１７】［画像形成装置］図１２は、前述した実施
形態１、２、３又は４の光走査装置を用いた画像形成装
置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査断面内
における要部断面図である。図１２において、符号１０
４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４に
は、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコ
ードデータＤｃが入力する。このコードデータＤｃは、
装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像デ
ータ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画像デー
タＤｉは、各実施形態１、２、３、４で示した構成を有
する光走査ユニット１００に入力される。そして、この
光走査ユニット（光走査装置）１００からは、画像デー
タＤｉに応じて変調された光ビーム（光束）１０３が射
出され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１
の感光面が主走査方向に走査される。

【０１１８】静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム
１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させら
れる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の
感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交す
る副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方に
は、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電
ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。
そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラ
ム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって
走査される光ビーム１０３が照射されるようになってい
る。

【０１１９】先に説明したように、光ビーム１０３は、
画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビー
ム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表
面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光
ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１
の回転断面内における下流側で感光ドラム１０１に当接
するように配設された現像器１０７によってトナー像と
して現像される。

【０１２０】現像器１０７によって現像されたトナー像
は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対
向するように配設された転写ローラ（転写器）１０８に
よって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１
１２は感光ドラム１０１の前方（図１２において右側）
の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しで
も給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給
紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９
内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

【０１２１】以上のようにして、未定着トナー像を転写
された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図１
２において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内
部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３
とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加
圧ローラ１１４とで構成されており、転写部から撒送さ
れてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１
１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙
１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ロ
ーラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されてお
り、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せ
しめる。

【０１２２】図１２においては図示していないが、プリ
ントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換
だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部
や、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの制
御を行う。

【０１２３】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く肉厚の薄い光
学素子を用いて走査光学系を構成し、少なくとも１面の
副走査方向の曲率半径を主走査方向に沿って変化させ、
かつ子線変化面を１つの極値を持って変化させることに
より、波面収差を良好に補正することができ、また像面
湾曲、スポット径のバラツキを良好に補正することがで
きる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成す
ることができる。

【０１２４】また光源手段にマルチビーム光源を用いた
マルチビーム光走査装置では副走査方向のピッチ間隔の
像高によるバラツキが少なく、高画質で高速なマルチビ
ーム光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の主走査断面図

【図２】 本発明の実施形態１の副走査断面図

【図３】 本発明の実施形態１の光学特性を示す図

【図４】 本発明の実施形態１の副走査曲率半径の変化
を示す図

【図５】 本発明の実施形態２の光学特性を示す図

【図６】 本発明の実施形態２の副走査曲率半径の変化
を示す図

【図７】 本発明の実施形態３の主走査断面図

【図８】 本発明の実施形態３の副走査ピッチ間隔誤差
を示す図

【図９】 本発明の実施形態４の光学特性を示す図

【図１０】 本発明の実施形態４の副走査曲率半径の変
化を示す図

【図１１】 本発明の実施形態４の副走査ピッチ間隔誤
差を示す図

【図１２】 本発明の走査光学系を用いた画像形成装置
（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査断面図

【図１３】 従来の光走査装置の主走査断面図

【符号の説明】

１ 光源手段（半導体レーザ） ２ 第１の光学系（コリメータ−レンズ） ３，１３ 開口絞り ４ 第２の光学系（シリンドリカルレンズ） ５ 偏向手段（光偏向器） ５ａ 偏向面 ６ 第３の光学系（走査光学系） ６ａ 第１のfθレンズ ６ｂ 第２のfθレンズ ７ 被走査面（感光ドラム面） １１ マルチビーム光源 １００ 光走査装置 １０１ 感光ドラム １０２ 帯電ローラ １０３ 光ビーム １０４ 画像形成装置 １０７ 現像装置 １０８ 転写ローラ １０９ 用紙カセット １１０ 給紙ローラ １１１ プリンタコントローラ １１２ 転写材（用紙） １１３ 定着ローラ １１４ 加圧ローラ １１５ モータ １１６ 排紙ローラ １１７ 外部機器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 13/18 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｚ Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ Ｆターム(参考） 2C362 AA26 BA86 BA90 BB14 2H045 BA22 CA03 CA68 2H087 KA19 LA22 PA02 PA17 PB02 QA03 QA06 QA12 QA21 QA32 QA41 RA06 RA34 UA01 5C051 AA02 CA07 DB02 DB22 DB24 DB30 DC04 DC07 FA01 5C072 AA03 BA01 BA04 DA02 DA04 DA21 HA02 HA06 HA09 HA13 HB10 XA01 XA05

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段と、該光源手段から出射した光
   束を反射偏向させる偏向手段と、該偏向手段からの光束
   を被走査面上に導光し、該被走査面上を走査する走査光
   学系を具備する光走査装置において、 該走査光学系は２枚以上の光学素子を有し、主走査断面
   内において、該２枚の光学素子は正の屈折力を有する非
   球面形状の面を１面以上有し、副走査断面内において、
   該２枚の光学素子のうちの少なくとも２面の曲率半径は
   主走査方向に沿って１つの極値を持つことを特徴とする
   光走査装置。
2. 【請求項２】 前記走査光学系は副走査断面内におい
   て、曲率半径の変化が、光軸に対して主走査方向に非対
   称である面を１面以上有することを特徴とする請求項１
   記載の光走査装置。
3. 【請求項３】 前記走査光学系は副走査断面内におい
   て、最も光偏向器側の光学素子の光学面の曲率半径が光
   軸に対して主走査方向に非対称であることを特徴とする
   請求項１記載の光走査装置。
4. 【請求項４】 前記走査光学系の少なくとも１枚の光学
   素子は、光軸に対してシフト又は／及びチルトしている
   ことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
5. 【請求項５】 前記走査光学系は副走査断面内におい
   て、曲率半径が光軸に対して主走査方向に非対称であ
   り、かつ光軸上より主走査方向に離れるに従い、曲率半
   径の絶対値が小さくなるように変化する面を有している
   ことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
6. 【請求項６】 前記光源手段は、複数の光源を有するマ
   ルチビーム光源であることを特徴とする請求項１乃至５
   の何れか１項に記載の光走査装置。
7. 【請求項７】 前記走査光学系を構成する各光学素子
   は、肉厚が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項
   １乃至６の何れか１項に記載の光走査装置。
8. 【請求項８】 光源手段から出射した光束の状態を他の
   状態に変換する第１の光学系と、該第１の光学系により
   変換された光束を前記偏向手段の偏向面上であって主走
   査方向へ長い線像として結像させる第２の光学系とを有
   することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
9. 【請求項９】 光源手段と、該光源手段から出射した光
   束を反射偏向させる偏向手段と、該偏向手段からの光束
   を被走査面上に導光し、該被走査面上を走査する走査光
   学系を具備する光走査装置において、 該走査光学系は光学素子を有し、主走査断面内におい
   て、該光学素子は正の屈折力を有する非球面形状の面を
   １面以上有し、副走査断面内において、該光学素子のう
   ちの少なくとも１面の曲率半径は主走査方向に沿って１
   つの極値を持つことを特徴とする光走査装置。
10. 【請求項１０】 前記走査光学系は副走査断面内におい
    て、曲率半径の変化が、光軸に対して主走査方向に非対
    称である面を１面以上有することを特徴とする請求項９
    記載の光走査装置。
11. 【請求項１１】 前記走査光学系は副走査断面内におい
    て、最も光偏向器側の光学素子の光学面の曲率半径が光
    軸に対して主走査方向に非対称であることを特徴とする
    請求項９記載の光走査装置。
12. 【請求項１２】 前記走査光学系の光学素子は、光軸に
    対してシフト又は／及びチルトしていることを特徴とす
    る請求項９記載の光走査装置。
13. 【請求項１３】 前記走査光学系は副走査断面内におい
    て、曲率半径が光軸に対して主走査方向に非対称であ
    り、かつ光軸上より主走査方向に離れるに従い、曲率半
    径の絶対値が小さくなるように変化する面を有している
    ことを特徴とする請求項９記載の光走査装置。
14. 【請求項１４】 前記光源手段は、複数の光源を有する
    マルチビーム光源であることを特徴とする請求項９乃至
    １３の何れか１項に記載の光走査装置。
15. 【請求項１５】 前記走査光学系の光学素子は、肉厚が
    １０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９乃至１４
    の何れか１項に記載の光走査装置。
16. 【請求項１６】 光源手段から出射した光束の状態を他
    の状態に変換する第１の光学系と、該第１の光学系によ
    り変換された光束を前記偏向手段の偏向面上であって主
    走査方向へ長い線像として結像させる第２の光学系とを
    有することを特徴とする請求項９記載の光走査装置。
17. 【請求項１７】 光源手段と、該光源手段から出射した
    光束を反射偏向させる偏向手段と、該偏向手段からの光
    束を被走査面上に導光し、該被走査面上を走査する走査
    光学系を具備する光走査装置において、 該走査光学系は１枚以上の光学素子を有し、副走査断面
    内において、少なくとも２面の曲率半径は主走査方向に
    沿って１つの極値を持つことを特徴とする光走査装置。
18. 【請求項１８】 前記走査光学系は副走査断面内におい
    て、曲率半径の変化が、光軸に対して主走査方向に非対
    称である面を１面以上有することを特徴とする請求項１
    ７記載の光走査装置。
19. 【請求項１９】 前記走査光学系は副走査断面内におい
    て、最も光偏向器側の光学素子の光学面の曲率半径が光
    軸に対して主走査方向に非対称であることを特徴とする
    請求項１７記載の光走査装置。
20. 【請求項２０】 前記走査光学系の少なくとも１枚の光
    学素子は、光軸に対してシフト又は／及びチルトしてい
    ることを特徴とする請求項１７記載の光走査装置。
21. 【請求項２１】 前記走査光学系は副走査断面内におい
    て、曲率半径が光軸に対して主走査方向に非対称であ
    り、かつ光軸上より主走査方向に離れるに従い、曲率半
    径の絶対値が小さくなるように変化する面を有している
    ことを特徴とする請求項１７記載の光走査装置。
22. 【請求項２２】 前記光源手段は、複数の光源を有する
    マルチビーム光源であることを特徴とする請求項１７乃
    至２２の何れか１項に記載の光走査装置。
23. 【請求項２３】 前記走査光学系を構成する各光学素子
    は、肉厚が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項
    １７乃至２２の何れか１項に記載の光走査装置。
24. 【請求項２４】 光源手段から出射した光束の状態を他
    の状態に変換する第１の光学系と、該第１の光学系によ
    り変換された光束を前記偏向手段の偏向面上であって主
    走査方向へ長い線像として結像させる第２の光学系とを
    有することを特徴とする請求項１７記載の光走査装置。
25. 【請求項２５】 請求項１乃至２４の何れか１項に記載
    の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、
    前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体上
    に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器
    と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器
    と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器
    とを有することを特徴とする画像形成装置。
26. 【請求項２６】 請求項１乃至２４の何れか１項に記載
    の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを
    画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリ
    ンタコントローラとを有していることを特徴とする画像
    形成装置。