JPH09185006A - 走査光学装置 - Google Patents
走査光学装置Info
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- JPH09185006A JPH09185006A JP8017136A JP1713696A JPH09185006A JP H09185006 A JPH09185006 A JP H09185006A JP 8017136 A JP8017136 A JP 8017136A JP 1713696 A JP1713696 A JP 1713696A JP H09185006 A JPH09185006 A JP H09185006A
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- optical
- scanning
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 球面収差の発生量が大きな系において、装置
全体のコンパクトさを保ちつつ良好なる結像スポット性
能を得ることができ走査光学装置を得ること。 【解決手段】 光源手段１から射出した光ビームを偏向
手段５に導光する第１光学系と、該偏向手段で偏向させ
た光ビームを被走査面７上に導光する第２光学系とを有
し、該偏向手段の偏向点と該被走査面とが副走査方向に
関して該第２光学系により光学的に略共役関係にあり、
その共役横倍率が−４から−１．５の範囲内である走査
光学装置であって、該第２光学系の少なくとも１つの光
学面が副走査方向に関して非球面形状より成ること。
全体のコンパクトさを保ちつつ良好なる結像スポット性
能を得ることができ走査光学装置を得ること。 【解決手段】 光源手段１から射出した光ビームを偏向
手段５に導光する第１光学系と、該偏向手段で偏向させ
た光ビームを被走査面７上に導光する第２光学系とを有
し、該偏向手段の偏向点と該被走査面とが副走査方向に
関して該第２光学系により光学的に略共役関係にあり、
その共役横倍率が−４から−１．５の範囲内である走査
光学装置であって、該第２光学系の少なくとも１つの光
学面が副走査方向に関して非球面形状より成ること。
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ビームを回
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）を介して記録媒
体面である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）やディ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ビームを回
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）を介して記録媒
体面である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）やディ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等の走
査光学装置においては、例えば特公昭６２−３６２１０
号公報や米国特許第３７５０１８９号明細書等で種々と
提案されているように、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うのが一般的である。
査光学装置においては、例えば特公昭６２−３６２１０
号公報や米国特許第３７５０１８９号明細書等で種々と
提案されているように、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うのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、この種の走査光
学装置においては、記録する画像としてグラフィック画
像やグレースケール等の要望が高まるにつれて、記録す
る画像情報の高密度化が進んできている。
学装置においては、記録する画像としてグラフィック画
像やグレースケール等の要望が高まるにつれて、記録す
る画像情報の高密度化が進んできている。
【０００４】例えば従来では、記録密度が３００ｄｐｉ
（８４．７μｍピッチ）のものが主流であったのに対
し、近年では記録密度が６００ｄｐｉ（４２．３μｍピ
ッチ）から１２００ｄｐｉ（２１．２μｍピッチ）の方
向に進んできている。それに伴ない記録媒体上のスポッ
ト径も微小化させる必要性が生じてきた。
（８４．７μｍピッチ）のものが主流であったのに対
し、近年では記録密度が６００ｄｐｉ（４２．３μｍピ
ッチ）から１２００ｄｐｉ（２１．２μｍピッチ）の方
向に進んできている。それに伴ない記録媒体上のスポッ
ト径も微小化させる必要性が生じてきた。
【０００５】しかしながら前述の特公昭６２−３６２１
０号公報で開示している光学系は研磨加工法により製作
され、主走査断面（主走査方向）と副走査断面（副走査
方向）とで曲率が異なるトーリックレンズと呼ばれる光
学素子を有する為にコストが高くなる傾向にあり、又そ
の光学素子のレンズ形状がＲ形状（球面形状）である為
に球面収差等を完全に補正するのが困難となり、スポッ
ト径を微小化しにくいといった傾向にあった。
０号公報で開示している光学系は研磨加工法により製作
され、主走査断面（主走査方向）と副走査断面（副走査
方向）とで曲率が異なるトーリックレンズと呼ばれる光
学素子を有する為にコストが高くなる傾向にあり、又そ
の光学素子のレンズ形状がＲ形状（球面形状）である為
に球面収差等を完全に補正するのが困難となり、スポッ
ト径を微小化しにくいといった傾向にあった。
【０００６】又、米国特許第３７５０１８９号明細書で
は被走査面近傍にシリンドリカルレンズ等の長尺の光学
素子を使う為に装置全体が大型化になるという問題点が
あり、又長尺の光学素子上では光ビームのビーム幅が小
さくなる為に、例えば光学素子にキズが付いていたり、
あるいはゴミやトナー等が付着していたりすると出力画
像に白筋等が現われる為に、それらの管理が難しく高精
細化しにくいといった問題点があった。
は被走査面近傍にシリンドリカルレンズ等の長尺の光学
素子を使う為に装置全体が大型化になるという問題点が
あり、又長尺の光学素子上では光ビームのビーム幅が小
さくなる為に、例えば光学素子にキズが付いていたり、
あるいはゴミやトナー等が付着していたりすると出力画
像に白筋等が現われる為に、それらの管理が難しく高精
細化しにくいといった問題点があった。
【０００７】本発明は第２光学系のレンズ構成又は該第
２光学系を構成するアナモフィック光学素子の副走査断
面形状を適切に設定することにより、球面収差の発生量
が大きな、例えば共役横倍率が−４から−１．５の範囲
内である系においても、装置全体のコンパクト化を保ち
つつ良好なる結像スポット性能を得ることができ、又特
に球面収差の影響が大きくなってくる副走査方向のスポ
ット径が８０μｍ以下の系や、レンズの材質がプラスチ
ック材より成り、その屈折率が１．６以下で少なくとも
１枚系のレンズ系（結像光学系）に適用させても、装置
全体の小型化、小スポット径の双方を両立させることが
できる高性能な走査光学装置の提供を目的とする。
２光学系を構成するアナモフィック光学素子の副走査断
面形状を適切に設定することにより、球面収差の発生量
が大きな、例えば共役横倍率が−４から−１．５の範囲
内である系においても、装置全体のコンパクト化を保ち
つつ良好なる結像スポット性能を得ることができ、又特
に球面収差の影響が大きくなってくる副走査方向のスポ
ット径が８０μｍ以下の系や、レンズの材質がプラスチ
ック材より成り、その屈折率が１．６以下で少なくとも
１枚系のレンズ系（結像光学系）に適用させても、装置
全体の小型化、小スポット径の双方を両立させることが
できる高性能な走査光学装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置
は、 （１−１）光源手段から射出した光ビームを偏向手段に
導光する第１光学系と、該偏向手段で偏向させた光ビー
ムを被走査面上に導光する第２光学系とを有し、該偏向
手段の偏向点と該被走査面とが副走査方向に関して該第
２光学系により光学的に略共役関係にあり、その共役横
倍率が−４から−１．５の範囲内である走査光学装置で
あって、該第２光学系の少なくとも１つの光学面が副走
査方向に関して非球面形状より成ることを特徴としてい
る。
は、 （１−１）光源手段から射出した光ビームを偏向手段に
導光する第１光学系と、該偏向手段で偏向させた光ビー
ムを被走査面上に導光する第２光学系とを有し、該偏向
手段の偏向点と該被走査面とが副走査方向に関して該第
２光学系により光学的に略共役関係にあり、その共役横
倍率が−４から−１．５の範囲内である走査光学装置で
あって、該第２光学系の少なくとも１つの光学面が副走
査方向に関して非球面形状より成ることを特徴としてい
る。
【０００９】特に（１−１−１）前記被走査面上におけ
る光ビームの副走査方向の最小スポット径（１／ｅ2 ）
が８０μｍ以下であることや、（１−１−２）前記第２
光学系は少なくとも１枚のアナモフィックなレンズを有
し、そのレンズの材質は屈折率が１．６以下のプラスチ
ック材料より成ることや、（１−１−３）前記第２光学
系の副走査方向の非球面量の総和は、該第２光学系の光
軸近傍位置で、該光軸からの距離のほぼ４乗に対応する
量として、３×１０-5〜３×１０-4の範囲内で周辺に向
かうに従い正の屈折力が弱くなる符号で設定されている
こと、等を特徴としている。
る光ビームの副走査方向の最小スポット径（１／ｅ2 ）
が８０μｍ以下であることや、（１−１−２）前記第２
光学系は少なくとも１枚のアナモフィックなレンズを有
し、そのレンズの材質は屈折率が１．６以下のプラスチ
ック材料より成ることや、（１−１−３）前記第２光学
系の副走査方向の非球面量の総和は、該第２光学系の光
軸近傍位置で、該光軸からの距離のほぼ４乗に対応する
量として、３×１０-5〜３×１０-4の範囲内で周辺に向
かうに従い正の屈折力が弱くなる符号で設定されている
こと、等を特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図、図２は本発明の実施形態１の光学系の要部平面
図（主走査断面図）、図３は図２の主走査断面に対して
垂直な方向の要部断面図（副走査断面図）である。
概略図、図２は本発明の実施形態１の光学系の要部平面
図（主走査断面図）、図３は図２の主走査断面に対して
垂直な方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００１１】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、コリメーターレンズ２の近傍に設け
ており、該コリメーターレンズ２を通過した平行光束を
制限している。４はシリンドリカルレンズであり、副走
査断面にのみ所定の屈折力を有している。尚、コリメー
ターレンズ２、開口絞り３、そしてシリンドリカルレン
ズ４は第１光学系の一要素を構成している。
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、コリメーターレンズ２の近傍に設け
ており、該コリメーターレンズ２を通過した平行光束を
制限している。４はシリンドリカルレンズであり、副走
査断面にのみ所定の屈折力を有している。尚、コリメー
ターレンズ２、開口絞り３、そしてシリンドリカルレン
ズ４は第１光学系の一要素を構成している。
【００１２】５は複数の反射面（偏向面）を有する偏向
手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリ
ゴンミラー）より成っており、モータ等の駆動手段（不
図示）により矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。
手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリ
ゴンミラー）より成っており、モータ等の駆動手段（不
図示）により矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。
【００１３】６は第２光学系としてのｆθ特性を有する
結像レンズ（結像手段）であり、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ビームを感光ドラム７
面上に結像させている。本実施形態における結像レンズ
６は後述する形状より成る１枚のアナモフィックな光学
素子（アナモフィックレンズ）より成っている。このア
ナモフィックレンズはプラスチック材料で、使用波長で
ある７８０ｎｍの屈折率が１．５１９である。７は被走
査面としての感光ドラム面である。
結像レンズ（結像手段）であり、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ビームを感光ドラム７
面上に結像させている。本実施形態における結像レンズ
６は後述する形状より成る１枚のアナモフィックな光学
素子（アナモフィックレンズ）より成っている。このア
ナモフィックレンズはプラスチック材料で、使用波長で
ある７８０ｎｍの屈折率が１．５１９である。７は被走
査面としての感光ドラム面である。
【００１４】本実施形態において光源手段１より出射さ
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。
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。
【００１５】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で高速に反射偏向された光
ビームは結像レンズ（アナモフィックレンズ）６を通過
することによって、その走査直線性が補正され、感光体
ドラム７面上に結像されて略等速度直線運動で、該感光
体ドラム７面上を光走査している。これにより画像記録
を行なっている。
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で高速に反射偏向された光
ビームは結像レンズ（アナモフィックレンズ）６を通過
することによって、その走査直線性が補正され、感光体
ドラム７面上に結像されて略等速度直線運動で、該感光
体ドラム７面上を光走査している。これにより画像記録
を行なっている。
【００１６】図２においてＤ１は光偏向器５の偏向点か
ら結像レンズ（アナモフィックレンズ）６の光偏向器５
側のレンズ面までの距離、Ｄ２は結像レンズ６の中心部
の厚み、Ｄ３は結像レンズ６の被走査面７側のレンズ面
から被走査面７までの距離を示している。Ｒ１Ａは結像
レンズ６の光偏向器５側のレンズ面の母線形状（主走査
断面形状）、Ｒ２Ａはその被走査面７側のレンズ面の母
線形状である。本実施形態における結像レンズ６の両面
の母線形状Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａは共に非球面形状より形成し
ている。
ら結像レンズ（アナモフィックレンズ）６の光偏向器５
側のレンズ面までの距離、Ｄ２は結像レンズ６の中心部
の厚み、Ｄ３は結像レンズ６の被走査面７側のレンズ面
から被走査面７までの距離を示している。Ｒ１Ａは結像
レンズ６の光偏向器５側のレンズ面の母線形状（主走査
断面形状）、Ｒ２Ａはその被走査面７側のレンズ面の母
線形状である。本実施形態における結像レンズ６の両面
の母線形状Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａは共に非球面形状より形成し
ている。
【００１７】図３においてＲ１Ｂは結像レンズ６の光偏
向器５側のレンズ面の子線形状（副走査断面形状）であ
り、非球面形状より形成しており、Ｒ２Ｂはその被走査
面７側のレンズ面の子線形状であり、光軸中心に対して
非対称な円弧形状より形成している。
向器５側のレンズ面の子線形状（副走査断面形状）であ
り、非球面形状より形成しており、Ｒ２Ｂはその被走査
面７側のレンズ面の子線形状であり、光軸中心に対して
非対称な円弧形状より形成している。
【００１８】Ｐは光偏向器５の反射面（偏向点）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。ここで
反射面位置Ｐと被走査面７とは結像レンズ６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被走査面７上の同一走査線上に結
像するようにしている。このようにして本実施形態では
光偏向器５の面倒れの補正を行っている。
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。ここで
反射面位置Ｐと被走査面７とは結像レンズ６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被走査面７上の同一走査線上に結
像するようにしている。このようにして本実施形態では
光偏向器５の面倒れの補正を行っている。
【００１９】本実施形態では被走査面７上における光ビ
ームの副走査方向の最小スポット径（１／ｅ2 ）が約５
０μｍとなるように各要素を設定している。又光偏向器
５の偏向点と被走査面７との共役横倍率が−２．５倍と
なるように各要素を設定している。
ームの副走査方向の最小スポット径（１／ｅ2 ）が約５
０μｍとなるように各要素を設定している。又光偏向器
５の偏向点と被走査面７との共役横倍率が−２．５倍と
なるように各要素を設定している。
【００２０】一般的に記録媒体である被走査面上の記録
密度を高める為には、該被走査面上におけるスポット径
を小さくする必要がある。このスポット径を小さくする
為には結像側の有効Ｆナンバーを小さくする必要がある
為に、レンズ（結像レンズ）に入射する光束の光束幅を
広くする必要性が生じてくる。レンズに入射する光束の
光束幅が増すと該レンズの球面収差が発生し、この収差
が大きくなるとスポット径が小さく絞れず、又サイドロ
ーブが発生してレンズの結像性能を劣化させる。特にス
ポット径が８０μｍ以下程度になると、この影響が大き
くなって現われてくる。
密度を高める為には、該被走査面上におけるスポット径
を小さくする必要がある。このスポット径を小さくする
為には結像側の有効Ｆナンバーを小さくする必要がある
為に、レンズ（結像レンズ）に入射する光束の光束幅を
広くする必要性が生じてくる。レンズに入射する光束の
光束幅が増すと該レンズの球面収差が発生し、この収差
が大きくなるとスポット径が小さく絞れず、又サイドロ
ーブが発生してレンズの結像性能を劣化させる。特にス
ポット径が８０μｍ以下程度になると、この影響が大き
くなって現われてくる。
【００２１】又、共役の結像倍率においても同じ射出Ｆ
ナンバーだとしてもレンズが被走査面に近い場合に対し
て、該レンズが光偏向器に近づくにつれて該レンズ面上
の副走査方向の光束幅が大きくなる為に球面収差が発生
しやすくなり、スポットの結像性能を劣化させることに
なる。
ナンバーだとしてもレンズが被走査面に近い場合に対し
て、該レンズが光偏向器に近づくにつれて該レンズ面上
の副走査方向の光束幅が大きくなる為に球面収差が発生
しやすくなり、スポットの結像性能を劣化させることに
なる。
【００２２】特に共役横倍率が−１．５程度より小さく
なるとその影響が大きくなってくる。又共役横倍率が−
４より大きくなるとレンズが光偏向器に近づきすぎ主走
査方向の収差補正が難しくなってくる。
なるとその影響が大きくなってくる。又共役横倍率が−
４より大きくなるとレンズが光偏向器に近づきすぎ主走
査方向の収差補正が難しくなってくる。
【００２３】そこで本実施形態では前述の如く副走査断
面における結像レンズ６の光偏向器５側の子線形状Ｒ１
Ｂに非球面形状を導入することにより、共役横倍率が−
４から−１．５の範囲内（本実施形態では−２．５）の
条件でも、又被走査面上における光ビームの副走査方向
のスポット径が８０μｍ以下（本実施形態では５０μ
ｍ）の条件でも球面収差を良好に補正することができ、
これにより高性能な結像性能を得ている。
面における結像レンズ６の光偏向器５側の子線形状Ｒ１
Ｂに非球面形状を導入することにより、共役横倍率が−
４から−１．５の範囲内（本実施形態では−２．５）の
条件でも、又被走査面上における光ビームの副走査方向
のスポット径が８０μｍ以下（本実施形態では５０μ
ｍ）の条件でも球面収差を良好に補正することができ、
これにより高性能な結像性能を得ている。
【００２４】図４（Ａ），（Ｂ）は各々結像レンズ６の
光偏向器５側の子線形状Ｒ１Ｂに非球面形状を導入して
いるときと、導入していないときの球面収差（波面収
差）を示した収差図である。
光偏向器５側の子線形状Ｒ１Ｂに非球面形状を導入して
いるときと、導入していないときの球面収差（波面収
差）を示した収差図である。
【００２５】又、副走査方向の球面収差を小さくする方
法としては、例えば共役横倍率を略０に近づけ、レンズ
上の光束幅を狭くし、像面近傍に光学素子を配置するよ
うな系もあるが、これは光学素子の長尺化の為に装置全
体が大型化し、かつコストアップになってしまう。
法としては、例えば共役横倍率を略０に近づけ、レンズ
上の光束幅を狭くし、像面近傍に光学素子を配置するよ
うな系もあるが、これは光学素子の長尺化の為に装置全
体が大型化し、かつコストアップになってしまう。
【００２６】レンズの材料にプラスチック材料を使用す
る場合、一般にプラスチック材料は屈折率が１．６以下
程度のものしかなく、屈折率が低いと同じパワー（屈折
力）を得る為には曲率半径を小さくする必要性がある為
に球面収差が大きくなる。しかしながら逆にプラスチッ
クレンズの場合、非球面形状レンズを射出型成形により
容易に、かつ安価に製作できるといったメリットがあ
る。
る場合、一般にプラスチック材料は屈折率が１．６以下
程度のものしかなく、屈折率が低いと同じパワー（屈折
力）を得る為には曲率半径を小さくする必要性がある為
に球面収差が大きくなる。しかしながら逆にプラスチッ
クレンズの場合、非球面形状レンズを射出型成形により
容易に、かつ安価に製作できるといったメリットがあ
る。
【００２７】そこで本実施形態では、特にパワーの分散
ができない１枚系の結像レンズ（アナモフィックレン
ズ）にプラスチックレンズを用い、該プラスチックレン
ズに非球面形状を導入することによって、より高い効果
を得ている。
ができない１枚系の結像レンズ（アナモフィックレン
ズ）にプラスチックレンズを用い、該プラスチックレン
ズに非球面形状を導入することによって、より高い効果
を得ている。
【００２８】図５は本発明の実施形態２の光学系の要部
平面図（主走査断面図）、図６は図５の主走査断面に対
して垂直な方向の要部断面図（副走査断面図）である。
図５、図６において前記図２、図３に示した要素と同一
要素には同符番を付している。
平面図（主走査断面図）、図６は図５の主走査断面に対
して垂直な方向の要部断面図（副走査断面図）である。
図５、図６において前記図２、図３に示した要素と同一
要素には同符番を付している。
【００２９】本実施形態では第１光学系を通過した光ビ
ーム（光束）が光偏向器５に入射する際、収束光となる
ように各要素を構成している。
ーム（光束）が光偏向器５に入射する際、収束光となる
ように各要素を構成している。
【００３０】図５においてプラスチック材より成る結像
レンズ（アナモフィックレンズ）１６の両レンズ面の母
線形状Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａは共に非球面形状より形成してい
る。図６において結像レンズ１６の光偏向器５側のレン
ズ面の子線形状Ｒ１Ｂは非球面形状より形成しており、
被走査面７側のレンズ面の子線形状Ｒ２Ｂは光軸中心に
対して非対称な円弧形状より形成している。このように
結像レンズ１６を形成することによって本実施形態では
前述の実施形態１と同様な効果を得ている。
レンズ（アナモフィックレンズ）１６の両レンズ面の母
線形状Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａは共に非球面形状より形成してい
る。図６において結像レンズ１６の光偏向器５側のレン
ズ面の子線形状Ｒ１Ｂは非球面形状より形成しており、
被走査面７側のレンズ面の子線形状Ｒ２Ｂは光軸中心に
対して非対称な円弧形状より形成している。このように
結像レンズ１６を形成することによって本実施形態では
前述の実施形態１と同様な効果を得ている。
【００３１】尚、以上の各実施形態では後述する数値実
施形態に示すように副走査方向に対して非球面のレンズ
面が、副走査方向の子線Ｒ及び非球面量が一定の場合を
示しているが、該子線Ｒがレンズの長手方向に対して変
化させる系にも適用することができる。又非球面量をレ
ンズの長手方向に変化させることにより、広い画角にお
いて副走査方向に良好なる結像性能を得ることができ
る。
施形態に示すように副走査方向に対して非球面のレンズ
面が、副走査方向の子線Ｒ及び非球面量が一定の場合を
示しているが、該子線Ｒがレンズの長手方向に対して変
化させる系にも適用することができる。又非球面量をレ
ンズの長手方向に変化させることにより、広い画角にお
いて副走査方向に良好なる結像性能を得ることができ
る。
【００３２】図７は本発明の実施形態３の光学系の要部
平面図（主走査断面図）、図８は図７の主走査断面に対
して垂直な方向の要部断面図（副走査断面図）である。
図７、図８において前記図２、図３に示した要素と同一
要素には同符番を付している。
平面図（主走査断面図）、図８は図７の主走査断面に対
して垂直な方向の要部断面図（副走査断面図）である。
図７、図８において前記図２、図３に示した要素と同一
要素には同符番を付している。
【００３３】本実施形態においては第２光学系２６を光
偏向器５側から順に球面レンズ２６ａ、プラスチック材
より成るアナモフィックレンズ２６ｂとの２枚のレンズ
より構成し、該アナモフィックレンズ２６ｂの副走査方
向の両レンズ面に非球面形状を導入している。このよう
に第２光学系を構成することによっても本実施形態では
前述の実施形態１、２と同様な効果を得ることができ
る。
偏向器５側から順に球面レンズ２６ａ、プラスチック材
より成るアナモフィックレンズ２６ｂとの２枚のレンズ
より構成し、該アナモフィックレンズ２６ｂの副走査方
向の両レンズ面に非球面形状を導入している。このよう
に第２光学系を構成することによっても本実施形態では
前述の実施形態１、２と同様な効果を得ることができ
る。
【００３４】尚、各実施形態においてアナモフィックレ
ンズの副走査方向の非球面量の総和（両レンズ面の非球
面量の和）としては、球面収差を良好に補正する為に、
該アナモフィックレンズの光軸近傍位置で、該光軸から
離れる距離Ｚのほぼ４乗に対応する量（係数）が３×１
０-5〜３×１０-4の範囲内でレンズの周辺に向かうに従
いパワー（正の屈折力）が弱くなる方向の符号に設定し
ている。
ンズの副走査方向の非球面量の総和（両レンズ面の非球
面量の和）としては、球面収差を良好に補正する為に、
該アナモフィックレンズの光軸近傍位置で、該光軸から
離れる距離Ｚのほぼ４乗に対応する量（係数）が３×１
０-5〜３×１０-4の範囲内でレンズの周辺に向かうに従
いパワー（正の屈折力）が弱くなる方向の符号に設定し
ている。
【００３５】次に本発明に関わる結像手段の数値実施形
態１〜３を示す。数値実施形態１〜３は順に本発明の実
施形態１〜３の光偏向器５以降の数値例である。
態１〜３を示す。数値実施形態１〜３は順に本発明の実
施形態１〜３の光偏向器５以降の数値例である。
【００３６】数値実施形態１，２においてアナモフィッ
クレンズの主走査断面における曲率半径をＲ１Ａ，Ｒ２
Ａ、副走査断面における曲率半径をＲ１Ｂ，Ｒ２Ｂ、レ
ンズ面内の距離をＤ１〜Ｄ３、アナモフィックレンズの
屈折率をＮで表わしている。
クレンズの主走査断面における曲率半径をＲ１Ａ，Ｒ２
Ａ、副走査断面における曲率半径をＲ１Ｂ，Ｒ２Ｂ、レ
ンズ面内の距離をＤ１〜Ｄ３、アナモフィックレンズの
屈折率をＮで表わしている。
【００３７】数値実施形態３において球面レンズとアナ
モフィックレンズの主走査断面における曲率半径を各々
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３Ａ，Ｒ４Ａ、アナモフィックレンズの
副走査断面における曲率半径をＲ３Ｂ，Ｒ４Ｂ、各レン
ズ面内の距離をＤ１〜Ｄ５、球面レンズとアナモフィッ
クレンズの屈折率を各々Ｎ１，Ｎ２で表わしている。
モフィックレンズの主走査断面における曲率半径を各々
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３Ａ，Ｒ４Ａ、アナモフィックレンズの
副走査断面における曲率半径をＲ３Ｂ，Ｒ４Ｂ、各レン
ズ面内の距離をＤ１〜Ｄ５、球面レンズとアナモフィッ
クレンズの屈折率を各々Ｎ１，Ｎ２で表わしている。
【００３８】又、各実施形態ではアナモフィックレンズ
の形状を、例えば該アナモフィ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、副走査方向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
の形状を、例えば該アナモフィ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、副走査方向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
【００３９】
【数１】 （但し、Ｒは曲率半径、Ｋy ，Ｂ4 ，Ｂ6 ，Ｂ8 ，Ｂ10
は非球面係数）なる式で表わされるものであり、又副走
査方向と対応する子線方向が
は非球面係数）なる式で表わされるものであり、又副走
査方向と対応する子線方向が
【００４０】
【数２】 なる式で表わされるものである。上記に示した形状式
(1),(2) を『ＳＴ１』とする。
(1),(2) を『ＳＴ１』とする。
【００４１】又、本実施形態ではアナモフィックレンズ
の形状を、例えば該アナモフィ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、副走査方向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
の形状を、例えば該アナモフィ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、副走査方向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
【００４２】
【数３】 （但し、Ｒは曲率半径、Ｋy ，Ｂ4 ，Ｂ6 ，Ｂ8 ，Ｂ10
は非球面係数）なる式で表わされるものであり、又Ｙ軸
の位置における母線法線を含む子線断面の曲率半径ｒが
は非球面係数）なる式で表わされるものであり、又Ｙ軸
の位置における母線法線を含む子線断面の曲率半径ｒが
【００４３】
【数４】 なる式で表わされるものである。上記に示した形状式
(3),(4) を『ＳＴ２』とする。
(3),(4) を『ＳＴ２』とする。
【００４４】［数値実施形態１］
【００４５】
【数５】 Ｒ１Ａ Ｒ１Ｂ Ｒ ＝220 ｒ ＝ -31.179 Ｋy ＝ 0 ＫZ ＝ 0 Ｂ4 ＝ -1.18994 ×10-6 Ｄ4 ＝ -1.10826×10-4 Ｂ6 ＝ 3.18469 ×10-10 Ｂ8 ＝ -2.93722 ×10-14 Ｂ10＝ 3.24273 ×10-19 Ｒ２Ａ Ｒ２Ｂ Ｒ ＝ -1.1768 ×10-2 r =-14.493 Ｋy ＝ 0 Ｄ2U＝-1.1284 ×10-5 Ｄ2L＝-2.51526×10-5 Ｂ4 ＝ -5.23525 ×10-7 Ｄ4U＝-4.64532×10-8 Ｄ4L＝-3.12505×10-8 Ｂ6 ＝ -8.61712 ×10-11 Ｄ6U＝ 1.80537×10-11 Ｄ6L＝ 9.68908×10-12 Ｂ8 ＝ 1.84323 ×10-14 Ｄ8U＝-4.52304×10-15 Ｄ8L＝-2.45574×10-15 Ｂ10＝ 8.48083 ×10-18 Ｄ10U＝ 0 Ｄ10L ＝ 0 ［数値実施形態２］
【００４６】
【数６】 Ｒ１Ａ Ｒ１Ｂ Ｒ ＝ 67.8137 ｒ ＝ -28.5307 Ｋy ＝-16.7865 ＫZ ＝ 0 Ｂ4 ＝ -9.86042 ×10-7 Ｄ4 ＝ -1.7427 ×10-4 Ｂ6 ＝ 1.54793 ×10-11 Ｂ8 ＝ 8.70554 ×10-14 Ｂ10＝ -4.79419 ×10-18 Ｒ２Ａ Ｒ２Ｂ Ｒ = 1.61543 ×10-2 ｒ =-11.9907 Ｋy =-1.08143 ×10-2 Ｄ2U= 2.65519×10-4 Ｄ2L= 2.80118×10-4 Ｂ4 =-2.29088 ×10-6 Ｄ4U=-4.27634×10-7 Ｄ4L=-4.41764×10-7 Ｂ6 = 7.1426 ×10-10 Ｄ6U= 3.04474×10-10 Ｄ6L= 3.15856×10-10 Ｂ8 =-3.20297 ×10-13 Ｄ8U=-1.14523×10-13 Ｄ8L=-1.2177 ×10-13 Ｂ10= 7.98362 ×10-17 Ｄ10U=1.7245 ×10-17 Ｄ10L=1.91271×10-17 ［数値実施形態３］
【００４７】
【数７】 Ｒ３Ａ Ｒ３Ｂ Ｒ ＝-877.34 ｒ ＝ -12.617 Ｋy ＝ 0 ＫZ ＝ 0 Ｂ4 ＝ -1.52026 ×10-8 Ｄ4 ＝ 0 Ｂ6 ＝ -1.20622 ×10-11 Ｂ8 ＝ 0 Ｂ10＝ 0 Ｒ４Ａ Ｒ４Ｂ Ｒ ＝-343.872 ｒ ＝ -10.165 Ｋy ＝ 0 ＫZ ＝ 0 Ｂ4 ＝ 6.28303 ×10-8 Ｄ4 ＝ 4.63231×10-5 Ｂ6 ＝ -1.55271 ×10-11 Ｂ8 ＝ 0 Ｂ10＝ 0
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く第２光学系の
レンズ構成又は該第２光学系を構成するアナモフィック
光学素子の副走査断面形状等を適切に設定することによ
り、球面収差の発生量が大きな、例えば共役横倍率が−
４から−１．５の範囲内である系に適用しても、装置全
体のコンパクト化を保ちつつ良好なる結像性能を得るこ
とができ、又特に球面収差の影響が大きくなってくる副
走査方向のスポット径が８０μｍ以下の系や、レンズの
材質がプラスチック材より成り、その屈折率が１．６以
下で少なくとも１枚系のレンズ系（結像光学系）に適用
させても、装置全体の小型化、小スポット径の双方を両
立させることができる高性能な走査光学装置を達成する
ことができる。
レンズ構成又は該第２光学系を構成するアナモフィック
光学素子の副走査断面形状等を適切に設定することによ
り、球面収差の発生量が大きな、例えば共役横倍率が−
４から−１．５の範囲内である系に適用しても、装置全
体のコンパクト化を保ちつつ良好なる結像性能を得るこ
とができ、又特に球面収差の影響が大きくなってくる副
走査方向のスポット径が８０μｍ以下の系や、レンズの
材質がプラスチック材より成り、その屈折率が１．６以
下で少なくとも１枚系のレンズ系（結像光学系）に適用
させても、装置全体の小型化、小スポット径の双方を両
立させることができる高性能な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の要部概略図
【図２】 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（主走査断面図）
【図３】 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）
図（副走査断面図）
【図４】 本発明の実施形態１の球面収差を示す収差図
【図５】 本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面
図（主走査断面図）
図（主走査断面図）
【図６】 本発明の実施形態２の副走査方向の要部断面
図（副走査断面図）
図（副走査断面図）
【図７】 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）
図（主走査断面図）
【図８】 本発明の実施形態３の副走査方向の要部断面
図（副走査断面図）
図（副走査断面図）
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（光偏向器） ６，１６，２６ｂ アナモフィックレンズ ２６ａ 球面レンズ ７ 被走査面（感光ドラム）
Claims (4)
- 【請求項１】 光源手段から射出した光ビームを偏向手
段に導光する第１光学系と、該偏向手段で偏向させた光
ビームを被走査面上に導光する第２光学系とを有し、 該偏向手段の偏向点と該被走査面とが副走査方向に関し
て該第２光学系により光学的に略共役関係にあり、その
共役横倍率が−４から−１．５の範囲内である走査光学
装置であって、 該第２光学系の少なくとも１つの光学面が副走査方向に
関して非球面形状より成ることを特徴とする走査光学装
置。 - 【請求項２】 前記被走査面上における光ビームの副走
査方向の最小スポット径（１／ｅ2 ）が８０μｍ以下で
あ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２光学系は少なくとも１枚のアナ
モフィックなレンズを有し、そのレンズの材質は屈折率
が１．６以下のプラスチック材料より成ることを特徴と
する請求項１の走査光学装置。 - 【請求項４】 前記第２光学系の副走査方向の非球面量
の総和は、該第２光学系の光軸近傍位置で、該光軸から
の距離のほぼ４乗に対応する量として、３×１０-5〜３
×１０-4の範囲内で周辺に向かうに従い正の屈折力が弱
くなる符号で設定されていることを特徴とする請求項１
の走査光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8017136A JPH09185006A (ja) | 1996-01-06 | 1996-01-06 | 走査光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8017136A JPH09185006A (ja) | 1996-01-06 | 1996-01-06 | 走査光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09185006A true JPH09185006A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=11935615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8017136A Pending JPH09185006A (ja) | 1996-01-06 | 1996-01-06 | 走査光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09185006A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004086115A1 (ja) * | 1997-07-30 | 2004-10-07 | Takatoshi Suzuki | 走査光学系 |
| JP2016080815A (ja) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | キヤノン株式会社 | 回転多面鏡およびこれを用いた光走査装置、画像形成装置 |
-
1996
- 1996-01-06 JP JP8017136A patent/JPH09185006A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004086115A1 (ja) * | 1997-07-30 | 2004-10-07 | Takatoshi Suzuki | 走査光学系 |
| JP2016080815A (ja) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | キヤノン株式会社 | 回転多面鏡およびこれを用いた光走査装置、画像形成装置 |
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