JPH09281422A - 走査光学装置 - Google Patents
走査光学装置Info
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- JPH09281422A JPH09281422A JP11833196A JP11833196A JPH09281422A JP H09281422 A JPH09281422 A JP H09281422A JP 11833196 A JP11833196 A JP 11833196A JP 11833196 A JP11833196 A JP 11833196A JP H09281422 A JPH09281422 A JP H09281422A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラスチック材より成る１枚のｆθレンズの
レンズ形状を適切に設定することによってコンパクトで
高精細な印字に適した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第１の光
学素子２と第２の光学素子４とを介して偏向素子５の偏
向面５ａ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３の光学素子６を介し
被走査面７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３の光学素子はプ
ラスチック材の単レンズより成り、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、該単レンズの該偏向素子側のレンズ面の副走査方
向の曲率を光軸上は負とし、主走査方向に該光軸上から
第１のレンズ周辺部まで遠ざかるにつれ徐々に負の曲率
を強めたこと。
レンズ形状を適切に設定することによってコンパクトで
高精細な印字に適した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第１の光
学素子２と第２の光学素子４とを介して偏向素子５の偏
向面５ａ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３の光学素子６を介し
被走査面７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３の光学素子はプ
ラスチック材の単レンズより成り、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、該単レンズの該偏向素子側のレンズ面の副走査方
向の曲率を光軸上は負とし、主走査方向に該光軸上から
第１のレンズ周辺部まで遠ざかるにつれ徐々に負の曲率
を強めたこと。
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（光ビー
ム）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（光ビー
ム）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、ｆ
θ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体
（感光体ドラム）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。
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、ｆ
θ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体
（感光体ドラム）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９はこの種の従来の走査光学装置の要部
概略図である。
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
散光束はコリメーターレンズ９２により略平行光束とさ
れ、絞り９３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
９４に入射している。シリンドリカルレンズ９４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
９５の偏向面（反射面）９５ａ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９２により略平行光束とさ
れ、絞り９３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
９４に入射している。シリンドリカルレンズ９４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
９５の偏向面（反射面）９５ａにほぼ線像として結像し
ている。
【０００５】そして光偏向器９５の偏向面９５ａ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）９６を介して被走査面としての感光ドラム面９７
上に導光し、該光偏向器９５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９７上を光走査して画像情
報の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）９６を介して被走査面としての感光ドラム面９７
上に導光し、該光偏向器９５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９７上を光走査して画像情
報の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、若
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、若
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、例えば特公
昭６１−４８６８４号公報や特開昭６３−１５７１２２
号公報や特開平４−１０４２１３号公報や特開平４−５
０９０８号公報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、例えば特公
昭６１−４８６８４号公報や特開昭６３−１５７１２２
号公報や特開平４−１０４２１３号公報や特開平４−５
０９０８号公報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６１−４８６８
４号公報や特開昭６３−１５７１２２号公報等ではｆθ
レンズとして光偏向器側に凹面の単レンズを用いてコリ
メーターレンズからの平行光束を記録媒体面上に集束さ
せている。又特開平４−１０４２１３号公報ではｆθレ
ンズとして光偏向器側に凹面、像面側にトロイダル面の
単レンズを用いてコリメーターレンズにより収束光に変
換された光束を該ｆθレンズに入射させている。又特開
平４−５０９０８号公報ではｆθレンズとしてレンズ面
に高次非球面を導入した単レンズを用いてコリメーター
レンズにより収束光に変換された光束を該ｆθレンズに
入射させている。
４号公報や特開昭６３−１５７１２２号公報等ではｆθ
レンズとして光偏向器側に凹面の単レンズを用いてコリ
メーターレンズからの平行光束を記録媒体面上に集束さ
せている。又特開平４−１０４２１３号公報ではｆθレ
ンズとして光偏向器側に凹面、像面側にトロイダル面の
単レンズを用いてコリメーターレンズにより収束光に変
換された光束を該ｆθレンズに入射させている。又特開
平４−５０９０８号公報ではｆθレンズとしてレンズ面
に高次非球面を導入した単レンズを用いてコリメーター
レンズにより収束光に変換された光束を該ｆθレンズに
入射させている。
【００１０】しかしながら上記に示した従来の走査光学
装置において特公昭６１−４８６８４号公報では副走査
方向の像面湾曲が残存しており、かつ平行光束を被走査
面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となり長く、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。特開
昭６３−１５７１２２号公報ではｆθレンズの肉厚が厚
い為、モールド成型による製作が困難でありコストアッ
プの要因となるという問題点があった。特開平４−１０
４２１３号公報では歪曲収差が残存するという問題点が
あった。特開平４−５０９０８号公報では高次非球面の
ｆθレンズを用い収差は良好に補正されているものの光
偏向器であるポリゴンミラーの取付誤差によりポリゴン
面数周期のジッターが発生するという問題点があった。
装置において特公昭６１−４８６８４号公報では副走査
方向の像面湾曲が残存しており、かつ平行光束を被走査
面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となり長く、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。特開
昭６３−１５７１２２号公報ではｆθレンズの肉厚が厚
い為、モールド成型による製作が困難でありコストアッ
プの要因となるという問題点があった。特開平４−１０
４２１３号公報では歪曲収差が残存するという問題点が
あった。特開平４−５０９０８号公報では高次非球面の
ｆθレンズを用い収差は良好に補正されているものの光
偏向器であるポリゴンミラーの取付誤差によりポリゴン
面数周期のジッターが発生するという問題点があった。
【００１１】更にこれら１枚で構成されたｆθレンズに
共通する問題点としては、光偏向器と被走査面間におけ
る副走査方向の横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、又ｆθレンズをプラス
チック材とし成型により製作したときの該レンズ内部の
複屈折によるスポット径の肥大により、像高によって副
走査方向のスポット径が変化するという問題があった。
共通する問題点としては、光偏向器と被走査面間におけ
る副走査方向の横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、又ｆθレンズをプラス
チック材とし成型により製作したときの該レンズ内部の
複屈折によるスポット径の肥大により、像高によって副
走査方向のスポット径が変化するという問題があった。
【００１２】本発明はコリメーターレンズ等で変換され
た光源手段からの光束を光偏向器を介してプラスチック
材より成る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最適化にすること
により、副走査方向の横倍率の不均一性によるスポット
径の変化に複屈折によるスポット径の肥大の変化をたし
合わせてスポット径の変化を抑えるようにした、コンパ
クトで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。
た光源手段からの光束を光偏向器を介してプラスチック
材より成る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最適化にすること
により、副走査方向の横倍率の不均一性によるスポット
径の変化に複屈折によるスポット径の肥大の変化をたし
合わせてスポット径の変化を抑えるようにした、コンパ
クトで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。
【００１３】
【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) 光源手段から出射した光束を第１の光学素子と第
２の光学素子とを介して偏向素子の偏向面において主走
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３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３の光学素子はプラスチック材の単レンズよ
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、該単レンズの該偏向
素子側のレンズ面の副走査方向の曲率を光軸上は負と
し、主走査方向に該光軸上から第１のレンズ周辺部まで
遠ざかるにつれ徐々に負の曲率を強めたことを特徴とし
ている。
２の光学素子とを介して偏向素子の偏向面において主走
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３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３の光学素子はプラスチック材の単レンズよ
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、該単レンズの該偏向
素子側のレンズ面の副走査方向の曲率を光軸上は負と
し、主走査方向に該光軸上から第１のレンズ周辺部まで
遠ざかるにつれ徐々に負の曲率を強めたことを特徴とし
ている。
【００１４】特に(1-1-1) 前記単レンズの第１のレンズ
周辺部から第２のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかる
につれ徐々に負の曲率を弱めたことや、(1-1-2) 前記単
レンズの第２のレンズ周辺部から第３のレンズ周辺部ま
で更に周辺に遠ざかるにつれ徐々に負の曲率を弱め、該
第３のレンズ周辺部で曲率を略０としたことや、(1-1-
3) 前記単レンズの第３のレンズ周辺部から更に周辺部
に遠ざかるにつれて曲率を正にしたこと、等を特徴とし
ている。
周辺部から第２のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかる
につれ徐々に負の曲率を弱めたことや、(1-1-2) 前記単
レンズの第２のレンズ周辺部から第３のレンズ周辺部ま
で更に周辺に遠ざかるにつれ徐々に負の曲率を弱め、該
第３のレンズ周辺部で曲率を略０としたことや、(1-1-
3) 前記単レンズの第３のレンズ周辺部から更に周辺部
に遠ざかるにつれて曲率を正にしたこと、等を特徴とし
ている。
【００１５】(1-2) 光源手段から出射した光束を第１の
光学素子と第２の光学素子とを介して偏向素子の偏向面
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３の光学素子を介して被走査面
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３の光学素子はプラスチック
材の単レンズより成り、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、該単
レンズの該被走査面側のレンズ面の副走査方向の曲率を
光軸上は負とし、最軸外では該光軸上の曲率より弱く
し、かつ以下の条件式を満足するように各要素を設定し
たことを特徴としている。
光学素子と第２の光学素子とを介して偏向素子の偏向面
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３の光学素子を介して被走査面
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３の光学素子はプラスチック
材の単レンズより成り、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、該単
レンズの該被走査面側のレンズ面の副走査方向の曲率を
光軸上は負とし、最軸外では該光軸上の曲率より弱く
し、かつ以下の条件式を満足するように各要素を設定し
たことを特徴としている。
【００１６】
【数２】 但し、Ｒ2a，Ｒ2b，Ｒ2c，Ｒ2dは各々前記単レンズの被
走査面側のレンズ面の副走査方向の曲率半径であり、主
走査方向のレンズ有効部の光軸から最軸外光線の通るレ
ンズ有効部までの高さの順に０割、３割、７割、１０割
の位置のものである。
走査面側のレンズ面の副走査方向の曲率半径であり、主
走査方向のレンズ有効部の光軸から最軸外光線の通るレ
ンズ有効部までの高さの順に０割、３割、７割、１０割
の位置のものである。
【００１７】(1-3) (1-1),(1-2)において前記被走査面
上の最大有効走査幅をｗ、前記単レンズの光軸方向の厚
さをｔとしたとき ０．０３５＜ｔ／ｗ＜０．０６５ ‥‥‥（３） なる条件を満足することを特徴としている。
上の最大有効走査幅をｗ、前記単レンズの光軸方向の厚
さをｔとしたとき ０．０３５＜ｔ／ｗ＜０．０６５ ‥‥‥（３） なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の主走
査方向の要部断面図である。
査方向の要部断面図である。
【００１９】図中１は光源手段（光源部）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（光ビーム）を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。
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（光ビーム）を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。
【００２０】４は第２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（偏向素子）５の偏向面５ａにほぼ線像
として結像させている。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。
ルレンズであり、副走査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（偏向素子）５の偏向面５ａにほぼ線像
として結像させている。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。
【００２１】６は第３の光学素子としてのｆθ特性を有
するプラスチック材の１枚のレンズより成るｆθレンズ
（結像光学系）であり、光偏向器５と被走査面としての
感光ドラム面７との中間より該光偏向器５側に配置して
おり、光偏向器５によって偏向反射された画像情報に基
づく光束を感光ドラム面７上に結像させ、かつ該光偏向
器５の偏向面の面倒れを補正している。
するプラスチック材の１枚のレンズより成るｆθレンズ
（結像光学系）であり、光偏向器５と被走査面としての
感光ドラム面７との中間より該光偏向器５側に配置して
おり、光偏向器５によって偏向反射された画像情報に基
づく光束を感光ドラム面７上に結像させ、かつ該光偏向
器５の偏向面の面倒れを補正している。
【００２２】本実施形態におけるｆθレンズ６は、その
両レンズ面Ｒ１，Ｒ２が共に主走査面内で非球面形状の
トーリック面より成り、該ｆθレンズ６の光偏向器５側
のレンズ面の副走査方向の曲率を光軸上は負とし、主走
査方向に該光軸上から第１のレンズ周辺部まで遠ざかる
につれ徐々に負の曲率を強め、又該第１のレンズ周辺部
から第２のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ
徐々に負の曲率を弱め、又該第２のレンズ周辺部から第
３のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ徐々に
負の曲率を弱め、該第３のレンズ周辺部で曲率が略０
（屈折力が０）となるようにし、又該第３のレンズ周辺
部から更に周辺部に遠ざかるにつれて曲率を正にしてい
る。本実施例ではこのようにｆθレンズの副走査面（ｆ
θレンズの光軸を含み主走査面と直交する面）内の曲率
をレンズの有効部内において軸上から軸外に向かい連続
的に変化させている。
両レンズ面Ｒ１，Ｒ２が共に主走査面内で非球面形状の
トーリック面より成り、該ｆθレンズ６の光偏向器５側
のレンズ面の副走査方向の曲率を光軸上は負とし、主走
査方向に該光軸上から第１のレンズ周辺部まで遠ざかる
につれ徐々に負の曲率を強め、又該第１のレンズ周辺部
から第２のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ
徐々に負の曲率を弱め、又該第２のレンズ周辺部から第
３のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ徐々に
負の曲率を弱め、該第３のレンズ周辺部で曲率が略０
（屈折力が０）となるようにし、又該第３のレンズ周辺
部から更に周辺部に遠ざかるにつれて曲率を正にしてい
る。本実施例ではこのようにｆθレンズの副走査面（ｆ
θレンズの光軸を含み主走査面と直交する面）内の曲率
をレンズの有効部内において軸上から軸外に向かい連続
的に変化させている。
【００２３】本実施形態において半導体レーザ１より出
射した発散光束はコリメータレンズ２により収束光束に
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。又副走査断面においては
集束して光偏向器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で偏向反射された光束は主走査方向と副
走査方向とで互いに異なる屈折力を有する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。
射した発散光束はコリメータレンズ２により収束光束に
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。又副走査断面においては
集束して光偏向器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で偏向反射された光束は主走査方向と副
走査方向とで互いに異なる屈折力を有する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。
【００２４】本実施形態においては上述の如くｆθレン
ズ６の光偏向器５側のレンズ面Ｒ１の副走査方向の曲率
を光軸上で負とすることにより、該副走査方向の主平面
がより像面側に位置でき、これによりｆθレンズ６を該
光偏向器５側に近づけて配置することが可能になり、該
ｆθレンズ６をコンパクトにすることができる。又副走
査方向の負の曲率を光軸上より主走査方向に該光軸上か
ら第１の周辺部まで遠ざかるにつれ徐々に強めることに
より、光軸上より周辺で副走査方向の主平面を像面側に
移動させることができ、これにより横倍率の絶対値を小
さくさせて周辺のスポット径が小さくなるようにしてい
る。
ズ６の光偏向器５側のレンズ面Ｒ１の副走査方向の曲率
を光軸上で負とすることにより、該副走査方向の主平面
がより像面側に位置でき、これによりｆθレンズ６を該
光偏向器５側に近づけて配置することが可能になり、該
ｆθレンズ６をコンパクトにすることができる。又副走
査方向の負の曲率を光軸上より主走査方向に該光軸上か
ら第１の周辺部まで遠ざかるにつれ徐々に強めることに
より、光軸上より周辺で副走査方向の主平面を像面側に
移動させることができ、これにより横倍率の絶対値を小
さくさせて周辺のスポット径が小さくなるようにしてい
る。
【００２５】これは後述するようにｆθレンズ６をプラ
スチック材の成型により製作したときの該レンズ内部の
複屈折によるスポット径の肥大が、図５に示すように光
軸上より周辺像高でのほうが大きくなるので、結果的に
は光軸上と周辺像高でスポット径が均一になる。
スチック材の成型により製作したときの該レンズ内部の
複屈折によるスポット径の肥大が、図５に示すように光
軸上より周辺像高でのほうが大きくなるので、結果的に
は光軸上と周辺像高でスポット径が均一になる。
【００２６】更に複屈折によるスポット径の肥大は中間
像高で最大となり、そこから最軸外ではスポット径の肥
大量は少なくなるので前述の如く第１のレンズ周辺部か
ら第２のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ徐
々に負の曲率を弱め、又該第２のレンズ周辺部から第３
のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ徐々に負
の曲率を弱め、該第３のレンズ周辺部で曲率が略０とな
るようにし、又該第３のレンズ周辺部から更に周辺部に
遠ざかるにつれて曲率を正にすることにより、より周辺
部では副走査方向の主平面を像面から離すようにして横
倍率の絶対値を大きくしている。これによりスポット径
の均一化を図っている。
像高で最大となり、そこから最軸外ではスポット径の肥
大量は少なくなるので前述の如く第１のレンズ周辺部か
ら第２のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ徐
々に負の曲率を弱め、又該第２のレンズ周辺部から第３
のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ徐々に負
の曲率を弱め、該第３のレンズ周辺部で曲率が略０とな
るようにし、又該第３のレンズ周辺部から更に周辺部に
遠ざかるにつれて曲率を正にすることにより、より周辺
部では副走査方向の主平面を像面から離すようにして横
倍率の絶対値を大きくしている。これによりスポット径
の均一化を図っている。
【００２７】又、本実施形態においてはプラスチック材
より成る１枚のｆθレンズ６の両レンズ面Ｒ１，Ｒ２を
共に主走査面内で非球面形状のトーリック面とし、該ｆ
θレンズ６の被走査面７側のレンズ面Ｒ２の副走査方向
の曲率を光軸上で負とし、最軸外では、該光軸上の曲率
より弱くすることにより、副走査方向の主平面を軸上よ
り最軸外で、より像面から遠ざけることにより軸上と軸
外の横倍率の変化を押え、更に以下の各条件式を満足す
るように各要素を設定することにより、スポット径の均
一化を図っている。
より成る１枚のｆθレンズ６の両レンズ面Ｒ１，Ｒ２を
共に主走査面内で非球面形状のトーリック面とし、該ｆ
θレンズ６の被走査面７側のレンズ面Ｒ２の副走査方向
の曲率を光軸上で負とし、最軸外では、該光軸上の曲率
より弱くすることにより、副走査方向の主平面を軸上よ
り最軸外で、より像面から遠ざけることにより軸上と軸
外の横倍率の変化を押え、更に以下の各条件式を満足す
るように各要素を設定することにより、スポット径の均
一化を図っている。
【００２８】
【数３】 但し、Ｒ2a，Ｒ2b，Ｒ2c，Ｒ2dは各々ｆθレンズ６の被
走査面７側のレンズ面Ｒ２の副走査方向の曲率半径であ
り、主走査方向のレンズ有効部の光軸から最軸外光線の
通るレンズ有効部までの高さの順に０割、３割、７割、
１０割の位置のものである。
走査面７側のレンズ面Ｒ２の副走査方向の曲率半径であ
り、主走査方向のレンズ有効部の光軸から最軸外光線の
通るレンズ有効部までの高さの順に０割、３割、７割、
１０割の位置のものである。
【００２９】次に上記の各条件式（１），（２）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。
【００３０】条件式（１）は軸上付近の曲率Ｒの変化と
軸外付近の曲率Ｒの変化の比に関するものである。条件
式（１）の下限値を越えると光軸上から光軸上付近の負
の曲率Ｒがきつく（強く）なりすぎて軸上より軸上付近
の中間像高でスポット径が小さくなりすぎてしまうので
良くない。又条件式（１）の上限値を越えると光軸上か
ら光軸上付近の負の曲率Ｒが緩く（弱く）なりすぎて軸
上より軸上付近の中間像高でスポット径が大きくなりす
ぎてしまうので良くない。更に望ましくは条件式（１）
の下限値を−０．０１、上限値を０．１にするのが良
い。
軸外付近の曲率Ｒの変化の比に関するものである。条件
式（１）の下限値を越えると光軸上から光軸上付近の負
の曲率Ｒがきつく（強く）なりすぎて軸上より軸上付近
の中間像高でスポット径が小さくなりすぎてしまうので
良くない。又条件式（１）の上限値を越えると光軸上か
ら光軸上付近の負の曲率Ｒが緩く（弱く）なりすぎて軸
上より軸上付近の中間像高でスポット径が大きくなりす
ぎてしまうので良くない。更に望ましくは条件式（１）
の下限値を−０．０１、上限値を０．１にするのが良
い。
【００３１】条件式（２）は最軸外付近で負の曲率Ｒを
緩く（弱く）する為のものである。条件式（２）を外れ
ると最軸外付近で負の曲率Ｒを緩くするのが困難となっ
てくるので良くない。
緩く（弱く）する為のものである。条件式（２）を外れ
ると最軸外付近で負の曲率Ｒを緩くするのが困難となっ
てくるので良くない。
【００３２】本実施形態において更に望ましくは被走査
面７上の最大有効走査幅をｗ、ｆθレンズ６の光軸方向
の厚さをｔとしたとき ０．０３５＜ｔ／ｗ＜０．０６５ ‥‥‥（３） なる条件を満足することである。
面７上の最大有効走査幅をｗ、ｆθレンズ６の光軸方向
の厚さをｔとしたとき ０．０３５＜ｔ／ｗ＜０．０６５ ‥‥‥（３） なる条件を満足することである。
【００３３】条件式（３）はｆθレンズ６の肉厚と被走
査面７上の最大有効走査幅ｗの比に関するものであり、
条件式（３）の下限値を越えて肉厚を薄くすると複屈折
が小さくなりスポット径の均一化の為には副走査方向の
横倍率をより均一化する必要が生じ、その為副走査方向
の曲率の変化が著しくなってしまい加工精度上の問題が
生じてくるので良くない。又条件式（３）の上限値を越
えると複屈折が大きくなりスポット径の肥大により小ス
ポット化が困難となってくるので良くない。
査面７上の最大有効走査幅ｗの比に関するものであり、
条件式（３）の下限値を越えて肉厚を薄くすると複屈折
が小さくなりスポット径の均一化の為には副走査方向の
横倍率をより均一化する必要が生じ、その為副走査方向
の曲率の変化が著しくなってしまい加工精度上の問題が
生じてくるので良くない。又条件式（３）の上限値を越
えると複屈折が大きくなりスポット径の肥大により小ス
ポット化が困難となってくるので良くない。
【００３４】本実施形態ではｆθレンズ６のレンズ形状
を主走査方向は１０次までの関数で表わせる非球面形状
とし、副走査方向は像高方向に連続的に変化する球面よ
り構成している。そのレンズ形状は、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
面内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査面内にお
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
を主走査方向は１０次までの関数で表わせる非球面形状
とし、副走査方向は像高方向に連続的に変化する球面よ
り構成している。そのレンズ形状は、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
面内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査面内にお
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
【００３５】
【数４】 なる式で表わせるものであり、又副走査方向（光軸を含
む主走査方向に対して直交する方向）と対応する子線方
向が、
む主走査方向に対して直交する方向）と対応する子線方
向が、
【００３６】
【数５】 但し、レンズ面Ｒ１は Ｙ≧０のとき １／ｒ’＝１／ｒ＋Ｄ2UＹ2 ＋Ｄ4UＹ4 ＋Ｄ6UＹ6 ＋Ｄ
8UＹ8 ＋Ｄ10U Ｙ10 Ｙ＜０のとき １／ｒ’＝１／ｒ＋Ｄ2LＹ2 ＋Ｄ4LＹ4 ＋Ｄ6LＹ6 ＋Ｄ
8LＹ8 ＋Ｄ10L Ｙ10 レンズ面Ｒ２は ｒ´＝ｒ（１＋Ｄ2 Ｙ2 ＋Ｄ4 Ｙ4 ＋Ｄ6 Ｙ6 ＋Ｄ8 Ｙ
8 ＋Ｄ10Ｙ10） （但し、ｒは曲率半径、Ｄ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6 ，Ｄ8 ，Ｄ10
は非球面係数）なる式で表わせるものである。
8UＹ8 ＋Ｄ10U Ｙ10 Ｙ＜０のとき １／ｒ’＝１／ｒ＋Ｄ2LＹ2 ＋Ｄ4LＹ4 ＋Ｄ6LＹ6 ＋Ｄ
8LＹ8 ＋Ｄ10L Ｙ10 レンズ面Ｒ２は ｒ´＝ｒ（１＋Ｄ2 Ｙ2 ＋Ｄ4 Ｙ4 ＋Ｄ6 Ｙ6 ＋Ｄ8 Ｙ
8 ＋Ｄ10Ｙ10） （但し、ｒは曲率半径、Ｄ2 ，Ｄ4 ，Ｄ6 ，Ｄ8 ，Ｄ10
は非球面係数）なる式で表わせるものである。
【００３７】図２，図３は各々本実施形態におけるｆθ
レンズ６の光偏向器５側のレンズ面Ｒ１と被走査面７側
のレンズ面Ｒ２の副走査方向の曲率変化の様子を示した
説明図である。図４は本実施形態における複屈折による
スポット径の肥大を除いたときの副走査方向のスポット
径を示した説明図である。
レンズ６の光偏向器５側のレンズ面Ｒ１と被走査面７側
のレンズ面Ｒ２の副走査方向の曲率変化の様子を示した
説明図である。図４は本実施形態における複屈折による
スポット径の肥大を除いたときの副走査方向のスポット
径を示した説明図である。
【００３８】図４からも解るように像面デフォーカスが
０のとき、軸上像高ｙ＝０と中間像高ｙ＝７８．５と最
軸外像高ｙ＝１０７．３での各スポット径ＳＰ０，ＳＰ
１，ＳＰ２を比較すると ＳＰ０＞ＳＰ２＞ＳＰ１ となる。
０のとき、軸上像高ｙ＝０と中間像高ｙ＝７８．５と最
軸外像高ｙ＝１０７．３での各スポット径ＳＰ０，ＳＰ
１，ＳＰ２を比較すると ＳＰ０＞ＳＰ２＞ＳＰ１ となる。
【００３９】又、本実施形態において複屈折による各像
高における副走査方向のスポット径の肥大量の測定値は
図５に示すようになる。図５からも解るように軸上像高
ｙ＝０と中間像高ｙ＝±７８．５と最軸外像高ｙ＝±１
０７．３での各スポット径ＳＰ０，ＳＰ１，ＳＰ２を比
較すると ＳＰ０＜ＳＰ２＜ＳＰ１ となる。これにより副走査方向の横倍率の不均一性によ
るスポット径の変化（図４）に複屈折によるスポット径
の肥大の不均一性（図５）をたし合わせれば各像高で、
よりスポット径の均一化を図ることができる。
高における副走査方向のスポット径の肥大量の測定値は
図５に示すようになる。図５からも解るように軸上像高
ｙ＝０と中間像高ｙ＝±７８．５と最軸外像高ｙ＝±１
０７．３での各スポット径ＳＰ０，ＳＰ１，ＳＰ２を比
較すると ＳＰ０＜ＳＰ２＜ＳＰ１ となる。これにより副走査方向の横倍率の不均一性によ
るスポット径の変化（図４）に複屈折によるスポット径
の肥大の不均一性（図５）をたし合わせれば各像高で、
よりスポット径の均一化を図ることができる。
【００４０】次に本実施形態におけるｆθレンズ６のレ
ンズ面形状を表わす各係数及びその他の諸特性の一覧を
表−１、表−２に示す。
ンズ面形状を表わす各係数及びその他の諸特性の一覧を
表−１、表−２に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】 次に本発明の実施形態２について説明する。
【００４３】本実施形態における走査光学装置の構成は
前述した図１に示した実施形態１と同様である。図６，
図７は各々本実施形態におけるｆθレンズ１６の光偏向
器５側のレンズ面Ｒ１と被走査面７側のレンズ面Ｒ２の
副走査方向の曲率変化の様子を示した説明図、図８は本
実施形態における複屈折によるスポット径の肥大を除い
たときの副走査方向のスポット径を示した説明図であ
る。
前述した図１に示した実施形態１と同様である。図６，
図７は各々本実施形態におけるｆθレンズ１６の光偏向
器５側のレンズ面Ｒ１と被走査面７側のレンズ面Ｒ２の
副走査方向の曲率変化の様子を示した説明図、図８は本
実施形態における複屈折によるスポット径の肥大を除い
たときの副走査方向のスポット径を示した説明図であ
る。
【００４４】図８からも解るように像面デフォーカスが
０のとき、軸上像高ｙ＝０と中間像高ｙ＝７８．５と最
軸外像高ｙ＝１０７．３での各スポット径ＳＰ０，ＳＰ
１，ＳＰ２を比較すると ＳＰ０＞ＳＰ２＞ＳＰ１ となる。
０のとき、軸上像高ｙ＝０と中間像高ｙ＝７８．５と最
軸外像高ｙ＝１０７．３での各スポット径ＳＰ０，ＳＰ
１，ＳＰ２を比較すると ＳＰ０＞ＳＰ２＞ＳＰ１ となる。
【００４５】又、本実施形態において複屈折による各像
高における副走査方向のスポット径の肥大量の測定値は
前記図５と略同様であり、これにより副走査方向の横倍
率の不均一性によるスポット径の変化（図８）に複屈折
によるスポット径の肥大の不均一性（図５）をたし合わ
せれば各像高で、よりスポット径の均一化を図ることが
できる。
高における副走査方向のスポット径の肥大量の測定値は
前記図５と略同様であり、これにより副走査方向の横倍
率の不均一性によるスポット径の変化（図８）に複屈折
によるスポット径の肥大の不均一性（図５）をたし合わ
せれば各像高で、よりスポット径の均一化を図ることが
できる。
【００４６】次に本実施形態におけるｆθレンズ１６の
レンズ面形状を表わす各係数及びその他の諸特性の一覧
を表−３、表−４に示す。
レンズ面形状を表わす各係数及びその他の諸特性の一覧
を表−３、表−４に示す。
【００４７】
【表３】
【００４８】
【表４】 又、前述の各条件式（１）〜（３）に対する各実施形態
１、２における諸数値との関係を表−５に示す。
１、２における諸数値との関係を表−５に示す。
【００４９】
【表５】
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば前述の如くコリメーター
レンズで変換された光束を光偏向器を介してプラスチッ
ク材より成る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最適化にするこ
とにより、副走査方向の横倍率の不均一性によるスポッ
ト径の変化に複屈折によるスポット径の肥大の不均一性
をたし合わせることができ、これによりスポット径の変
化を抑えることができる、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。
レンズで変換された光束を光偏向器を介してプラスチッ
ク材より成る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最適化にするこ
とにより、副走査方向の横倍率の不均一性によるスポッ
ト径の変化に複屈折によるスポット径の肥大の不均一性
をたし合わせることができ、これによりスポット径の変
化を抑えることができる、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の主走査方向と副走査方
向の要部断面図
向の要部断面図
【図２】 本発明の実施形態１のｆθレンズのレンズ面
Ｒ１の副走査方向の曲率変化の様子を示す説明図
Ｒ１の副走査方向の曲率変化の様子を示す説明図
【図３】 本発明の実施形態１のｆθレンズのレンズ面
Ｒ２の副走査方向の曲率変化の様子を示す説明図
Ｒ２の副走査方向の曲率変化の様子を示す説明図
【図４】 本発明の実施形態１のスポット径の肥大を除
いたときの副走査方向のスポット径を示す説明図
いたときの副走査方向のスポット径を示す説明図
【図５】 本発明の実施形態１の各像高における副走査
方向のスポット径の肥大量の測定値を示す説明図
方向のスポット径の肥大量の測定値を示す説明図
【図６】 本発明の実施形態２のｆθレンズのレンズ面
Ｒ１の副走査方向の曲率変化の様子を示す説明図
Ｒ１の副走査方向の曲率変化の様子を示す説明図
【図７】 本発明の実施形態２のｆθレンズのレンズ面
Ｒ２の副走査方向の曲率変化の様子を示す説明図
Ｒ２の副走査方向の曲率変化の様子を示す説明図
【図８】 本発明の実施形態２のスポット径の肥大を除
いたときの副走査方向のスポット径を示す説明図
いたときの副走査方向のスポット径を示す説明図
【図９】 従来の走査光学装置の要部概略図
１ 光源手段 ２ 第１の光学素子（コリメーターレンズ） ３ 開口絞り ４ 第２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 第３の光学素子（ｆθレンズ） ７ 被走査面（感光ドラム面）
Claims (6)
- 【請求項１】 光源手段から出射した光束を第１の光学
素子と第２の光学素子とを介して偏向素子の偏向面にお
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３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３の光学素子はプラスチック材の単レンズより成
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、該単レンズの該偏向素子
側のレンズ面の副走査方向の曲率を光軸上は負とし、主
走査方向に該光軸上から第１のレンズ周辺部まで遠ざか
るにつれ徐々に負の曲率を強めたことを特徴とする走査
光学装置。 - 【請求項２】 前記単レンズの第１のレンズ周辺部から
第２のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ徐々
に負の曲率を弱めたことを特徴とする請求項１の走査光
学装置。 - 【請求項３】 前記単レンズの第２のレンズ周辺部から
第３のレンズ周辺部まで更に周辺に遠ざかるにつれ徐々
に負の曲率を弱め、該第３のレンズ周辺部で曲率を略０
としたことを特徴とする請求項２の走査光学装置。 - 【請求項４】 前記単レンズの第３のレンズ周辺部から
更に周辺部に遠ざかるにつれて曲率を正にしたことを特
徴とする請求項３の走査光学装置。 - 【請求項５】 光源手段から出射した光束を第１の光学
素子と第２の光学素子とを介して偏向素子の偏向面にお
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３の光学素子を介して被走査面上に
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３の光学素子はプラスチック材の単レンズより成
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、該単レンズの該被走査面
側のレンズ面の副走査方向の曲率を光軸上は負とし、最
軸外では該光軸上の曲率より弱くし、かつ以下の条件式
を満足するように各要素を設定したことを特徴とする走
査光学装置。 【数１】 但し、Ｒ2a，Ｒ2b，Ｒ2c，Ｒ2dは各々前記単レンズの被
走査面側のレンズ面の副走査方向の曲率半径であり、主
走査方向のレンズ有効部の光軸から最軸外光線の通るレ
ンズ有効部までの高さの順に０割、３割、７割、１０割
の位置のものである。 - 【請求項６】 前記被走査面上の最大有効走査幅をｗ、
前記単レンズの光軸方向の厚さをｔとしたとき ０．０３５＜ｔ／ｗ＜０．０６５ なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は５の
走査光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11833196A JPH09281422A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 走査光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11833196A JPH09281422A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 走査光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281422A true JPH09281422A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14734024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11833196A Pending JPH09281422A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 走査光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09281422A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6137617A (en) * | 1998-12-18 | 2000-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical scanner, and image reading apparatus and image forming apparatus using the same |
| US7388698B2 (en) | 2004-07-02 | 2008-06-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Laser scanning unit with meniscus scan lens having asymmetric, negative curvature in the sub-scanning direction and absolute curvature values in the main-scanning direction that are maximal at the center and differing minimal values at each side |
| US8077370B1 (en) | 2010-06-25 | 2011-12-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Scanning optical apparatus |
| CN109491077A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-19 | 珠海奔图电子有限公司 | 光学扫描设备和电子成像装置 |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP11833196A patent/JPH09281422A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6137617A (en) * | 1998-12-18 | 2000-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical scanner, and image reading apparatus and image forming apparatus using the same |
| US7388698B2 (en) | 2004-07-02 | 2008-06-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Laser scanning unit with meniscus scan lens having asymmetric, negative curvature in the sub-scanning direction and absolute curvature values in the main-scanning direction that are maximal at the center and differing minimal values at each side |
| US8077370B1 (en) | 2010-06-25 | 2011-12-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Scanning optical apparatus |
| CN109491077A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-19 | 珠海奔图电子有限公司 | 光学扫描设备和电子成像装置 |
| WO2020134716A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 珠海奔图电子有限公司 | 光学扫描设备和电子成像装置 |
| US11803050B2 (en) | 2018-12-29 | 2023-10-31 | Zhuhai Pantum Electronics Co., Ltd. | Optical scanning device and electronic imaging apparatus |
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