JPH05323223A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被走査面における副走査方向のＦ値がスポッ
トの位置に係わらず一定になるようにし、全画像域にお
いて副走査方向のスポット径が一定になるような走査光
学装置を提供する。 【構成】 光源から出射された光束を偏向走査する偏向
素子と、この偏向走査された光束を被走査面上にスポッ
ト状に結像させる光学系を具備するような走査光学装置
で、該偏向素子と被走査面との間に、前記光学系の光軸
を含み走査断面と垂直な方向（副走査方向）のみの光束
を制限する手段を具備することを特徴とする走査光学装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査光学装置に関し、特
に光源手段から放射した光束を偏向素子で偏向させ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ー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ー（Ｌ
ＢＰ）等の走査光学装置においては、画像信号に応じて
光源手段から放射した光束を光変調している。そして該
光変調された光束を例えばポリゴンミラーから成る光偏
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面上にスポット状に集束
させ光走査して画像記録を行っている。

【０００３】図９は従来の走査光学装置の概略図であ
る。同図において光源手段１から放射した発散光束はコ
リメーターレンズ２により略平行光束となり、絞り３に
よって該平行光束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に入射した平行
光束のうち主走査面内においてはそのままの状態で射出
する。また、副走査面内においては収束してポリゴンミ
ラーから成る光偏向器５の反射面にほぼ線像として結像
している。

【０００４】光偏向器５の反射面で反射偏向された光束
は、走査光学系の光軸に対してレンズ面の光軸が一致す
るようにおかれたｆθ特性を有する結像光学系６を介し
て被走査面８に導光している。そして光偏向器５を図中
矢印Ａ方向に回転させることによって被走査面８上を走
査している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に走査光学装置の
被走査面上のスポット径ｐ（μｍ）は、 ｐ＝ｃ×λ×Ｆno ｃ：定数 λ：使用波長 Ｆno：被走査面への入射Ｆ値 で表され、スポット径はｃ、λが定数であるため被走査
面への入射Ｆ値のみに依存する。

【０００６】しかしながら、走査光学装置は副走査方向
の結像倍率が軸上と軸外で異なるため、被走査面におけ
る副走査方向のＦ値が異なる。特に、結像光学系が非球
面を用いた単玉ｆθレンズであるような走査光学装置に
おいては、軸上と軸外でのＦ値の差が大きい。したがっ
て、このような走査光学装置においては、画像端部と画
像中央部で副走査方向のスポット径が異なり、高品位な
印字の妨げとなっている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置
は、光源からの光束を光偏向器で偏向させた後、結像レ
ンズを介して被走査面上に導光し、該光偏向器を回動さ
せることにより被走査面を光走査する走査光学装置にお
いて、該光偏向器と被走査面の間に副走査方向の光束の
みを制限する絞りを配置することにより走査光束の副走
査方向のＦ値を一定にするようにしたものである。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の走査光学装置を
示す図である。

【０００９】同図において１は光源手段であり、例えば
半導体レーザーによって成り立っている。２は集光レン
ズであり、本実施例ではこの集光レンズ２により光源手
段１からの発散光束を収束光束に変換することによって
後述するｆθレンズ６の屈折力の一部を該集光レンズ２
に分担させ該ｆθレンズ６の屈折力を小さくしている。
３は絞りであり光束（光量）を制限している。４はシリ
ンドリカルレンズ（シリンダー）であり副走査方向のみ
所定の屈折力を有している。

【００１０】５は光偏向器でポリゴンミラーより成って
おり、モーター等の駆動手段により図中矢印Ａ方向に回
転している。６はｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレ
ンズ）であり主走査方向と副走査方向とで互いに異なる
曲率を持つ１枚のレンズにより構成している。７は角度
依存性をもたせた折り返しミラー、８は被走査面である
像面である。

【００１１】ここで、副走査方向とは、ｆθレンズ６の
光軸を含み光束が偏向走査される走査断面と垂直な方向
を示す。

【００１２】１１は副走査方向の光束のみを制限する主
走査方向に長手のスリットである。

【００１３】光源手段１である半導体レーザーから出射
した発散光束は集光レンズ２によって収束光束となり、
絞り３によって光量を制限されシリンドリカルレンズ４
に入射する。このうち主走査方向の光束はそのまま光偏
向器であるポリゴンミラー５に入射するが、副走査方向
の光束はシリンドリカルレンズ４によってポリゴンミラ
ーの偏向反射面付近に結像される。したがってポリゴン
ミラー５に入射する光束は主走査方向に長手の線像とな
る。光偏向器であるポリゴンミラー５に入射した光束
は、モーターによるポリゴンミラーの矢印方向の回動に
よって図２に示すように偏向される。

【００１４】ポリゴンミラー５により偏向された光束
は、主走査方向に長手のスリット１１に入射する。本実
施例においてこのスリットは図２に示すように、その開
口形状は主走査方向×副走査方向＝８０ｍｍ×０．９ｍ
ｍの矩形であり、スリット形状は主走査方向Ｒ＝７５ｍ
ｍの円筒（シリンドリカル）面である。なおこのスリッ
ト１１は位置精度の関係上、ｆθレンズ６の近傍に配置
することが望ましい。

【００１５】図３は、走査光学装置のポリゴンミラー５
とｆθレンズ６の間の副走査断面を示す図である。同図
（ｂ）に示すようにポリゴンミラー５により偏向された
最軸外の光束２１は、スリット面にあたり副走査方向の
光束を制限されｆθレンズ６に入射する。一方、同図
（ａ）に示すように軸上の光束２２はスリット面にはい
るが、光束を制限されることなくｆθレンズ６に入射す
る。

【００１６】ここでｆθレンズ６は１枚で構成してお
り、そのレンズの面形状は非球面としている。その非球
面形状は例えばｆθレンズ６と光軸との交点を原点と
し、光軸方向をＸ軸、主走査面内に於いて光軸と直交す
る軸をＹ軸、副走査面内に於いて光軸と直交する軸をＺ
軸としたとき、

【００１７】

【外１】

【００１８】ここでｒ' ＝ｒ（１＋Ｄ₂ Ｙ² ＋Ｄ₄ Ｙ⁴
＋Ｄ₆ Ｙ⁶ ＋Ｄ₈ Ｙ⁸ ＋Ｄ₁₀Ｙ¹⁰）なる式で表せるもの
である。上式は母線方向が１０次までの関数で表せる非
球面であり、また子線方向はＹの値によって曲率の異な
るトーリック面であることを示している。

【００１９】上記のｆθレンズ６に入射した光束は折り
返しミラー７に入射し、該ｆθレンズ６により被走査面
８上に結像して被走査面８上を該光束で光走査する。こ
こで折り返しミラー７は角度依存性をもち、その反射率
が入射角の浅い軸上で低く、入射角の深い軸外で高くな
るよう設計されており、この折り返しミラー７により被
走査面８上での光量が一定となるようにしている。

【００２０】以下の表１は本実施例の走査光学装置に用
いるｆθレンズ６の設計値である。なお、ｆθレンズ６
の副走査方向の断面形状は、光軸を中心に主走査方向に
非対称になっており、図１に示したｆθレンズ６の配置
では、Ｌの符号を付したものは光源手段１に近い側（走
査上流側）、Ｕの符号を付したものは光源手段１から遠
い側（走査下流側）を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】図４はこの表１の設計値の時の被走査面上
のスポット位置と副走査方向のスポット径の関係を示す
図である。同図において実線は本実施例１の走査光学装
置のものであり、破線は本実施例１の走査光学装置から
スリット１１を取り除いたとき（従来例）のものであ
る。この図から本実施例１のように偏向素子と被走査面
の間に円筒状のスリットを具備させることにより、被走
査面上のスポット位置に係わらず副走査方向のスポット
径を均一にすることが可能であることがわかる。

【００２３】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。この第２実施例において第１実施例と異なる点は、
ポリゴンミラー５とｆθレンズ６の間に遮光部材として
図２に示した主走査方向に長手の円筒状矩形スリットの
代わりに、図５に示すような主走査方向の形状を非球面
とした矩形スリットを用いることであり、他の構成は上
述した第１実施例と同様であるので、説明を省略する。

【００２４】図５に示すように、本実施例２におけるス
リットの開口形状は主走査方向×副走査方向＝８０mm×
０．９mmの矩形であり、スリット形状は主走査方向にｆ
θレンズ６のＲ１面と同様の非球面形状をもつ面であ
る。

【００２５】図６はこのときの被走査面上のスポット位
置と副走査方向のスポット径の関係を示す図である。同
図において実線は本実施例２の走査光学装置のものであ
り、破線は本実施例２の走査光学装置からスリット１１
を取り除いたとき（従来例）のものである。この図から
本実施例２のように偏向素子と被走査面の間に円筒状の
スリットを具備させることにおいても、第１実施例と同
様に被走査面上のスポット位置に係わらず副走査方向の
スポット径を均一にすることが可能であることがわか
る。また本実施例２の特徴としてスリット形状を非球面
を用いて設計しているため、より高精度に副走査方向の
スポット径を揃えることが可能となっている。

【００２６】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。この第３実施例において第１実施例と異なる点は、
ポリゴンミラー５とｆθレンズ６の間に遮光部材として
図２に示した主走査方向に長手の円筒状矩形スリットを
用いる代わりに、図７に示すような主走査方向の位置に
より副走査方向のスリット幅が異なるような開口をもつ
スリットを用いることであり、他の構成は第１実施例と
同様である。

【００２７】図７に示すように本実施例３におけるスリ
ットの開口形状は、主走査方向×副走査方向＝１００ｍ
ｍ×１ｍｍの楕円を主走査方向±４０ｍｍの位置で切っ
た形状である。図８はこのときの被走査面上のスポット
位置と副走査方向のスポット径の関係を示す図である。
同図において実線は本実施例３の走査光学装置のもので
あり、破線は本実施例３の走査光学装置からスリット１
１を取り除いたとき（従来例）のものである。この図か
ら本実施例３のように偏向素子と被走査面の間に開口形
状が楕円であるスリットを具備させることにおいても、
第１実施例と同様に被走査面上のスポット位置に係わら
ず副走査方向のスポット径を均一にすることが可能であ
ることがわかる。また本実施例３においてスリットの開
口形状を非球面を用いて設計することにより、さらに高
精度にスポット径を揃えることが可能であることは明ら
かである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の走査光学
装置によれば、光偏向器と被走査面との間に副走査方向
の光束のみを制限する絞りを配置することにより、被走
査面における副走査方向のＦ値がスポットの位置に係わ
らず一定になるようにし、全画像域において副走査方向
のスポット径が一定になるようにしたものであり、高品
位な画像形成に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の走査光学装置を示す図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例で用いるスリットを示す図
である。

【図３】本発明の第１の実施例におけるポリゴンミラー
−ｆθレンズ間の副走査方向の光束の様子を示す図であ
り、（ａ）は軸上光束、（ｂ）は最軸外光束を示してい
る。

【図４】本発明の第１の実施例における被走査面上のス
ポット位置と副走査方向のスポット径の関係を示す図で
あり、実線は本実施例１、破線は従来例のものである。

【図５】本発明の第２実施例で用いるスリットを示す図
である。

【図６】本発明の第２の実施例における被走査面上のス
ポット位置と副走査方向のスポット径の関係を示す図で
あり、実線は本実施例２、破線は従来例のものである。

【図７】本発明の第３実施例で用いるスリットを示す図
である。

【図８】本発明の第３の実施例における被走査面上のス
ポット位置と副走査方向のスポット径の関係を示す図で
あり、実線は本実施例３、破線は従来例のものである。

【図９】従来例の走査光学装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザー ２ 集光レンズ ３ 絞り ４ シリンダー ５ ポリゴン ６ ｆθレンズ ７ 折り返しミラー ８ 被走査面 １１ スリット ２１ 最軸外光束 ２２ 軸上光束

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された光束を偏向走査する
   偏向素子と、この偏向走査された光束を被走査面上にス
   ポット状に結像させる光学系を具備するような走査光学
   装置で、該偏向素子と被走査面との間に、前記光学系の
   光軸を含み走査断面と垂直な方向（副走査方向）のみの
   光束を制限する手段を具備することを特徴とする走査光
   学装置。
2. 【請求項２】 前記光学系を構成するレンズが１枚であ
   り、その走査方向（主走査方向）の形状が非球面である
   請求項１に記載の走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記光束を制限する手段が前記光学系の
   近傍に具備した主走査方向に長手の遮光部材である請求
   項１に記載の走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記遮光部材の副走査方向のスリット幅
   が主走査方向の位置により異なる請求項３に記載の走査
   光学装置。
5. 【請求項５】 前記光学系と被走査面との間に角度依存
   性をもつ折り返しミラーを具備する請求項１に記載の走
   査光学装置。