JPH09304720A - 光学走査装置及び光学レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でオーバーフィルド光学系を実現
しつつサイドローブの増大を回避する。 【解決手段】 図２の線図に示すように出射波面が光軸
から離れるほど平面から外れた形状とされた非球面の光
学部品を、出射波面が平面とされた従来のコリメータレ
ンズに代わって配置する。これにより、偏向された光束
が走査中央部から走査端部へ移るにつれて増大する光束
の強度分布の崩れ（サイドローブ）を低減することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学走査装置及び光
学レンズに係り、より詳しくは、光源と、光源からの発
散光束を略平行光にする第１の光学系と、回転軸に平行
な複数の反射面を有し、且つ前記回転軸を中心に略等角
速度で回転し、入射した光束を前記反射面により所定の
主走査方向に沿って偏向する回転多面鏡と、前記回転多
面鏡によって偏向された光束が被走査面を略等速度で前
記主走査方向に沿って走査するように前記偏向された光
束を被走査面上に収束させる第２の光学系と、を有し、
前記光源からの光束が前記回転多面鏡の複数の反射面に
跨がるように入射するオーバーフィルドタイプの光学走
査装置、及び該光学走査装置に設けられ、光源からの光
束を略平行光にし、該略平行な光束を前記回転多面鏡の
複数の反射面に跨がるように入射させる光学レンズに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザプリンタやデジタル複写
機の光学走査装置に適用される光学系には、以下に述べ
るアンダーフィルドタイプとオーバーフィルドタイプと
があった。

【０００３】このうちアンダーフィルドタイプの光学系
とは、特開平６−１８８０３号公報に記載されるよう
に、回転多面鏡に入射する光束の主走査方向に対応する
方向に沿った幅を、回転多面鏡の反射面の回転方向に沿
った幅（以下、面幅と称す）よりも小さくしたものであ
る。例えば、図１３に示す光学走査装置７０Ｖにおい
て、光源７１Ｖから射出した光束はコリメータレンズ７
２Ｖによってほぼ平行光（波面が平面）とされて回転多
面鏡７８Ｖに入射し、回転多面鏡７８Ｖで偏向された光
束はｆθレンズ７６Ｖによって、被走査面８２Ｖを略等
速度で走査するように被走査面８２Ｖ上に収束される。
前述したように、回転多面鏡７８Ｖに入射する光束の幅
が回転多面鏡７８Ｖの面幅よりも小さいことがアンダー
フィルドタイプの光学系の特徴である。

【０００４】このような光学走査装置７０Ｖの副走査方
向について着目すると、上記コリメータレンズ７２Ｖで
ほぼ平行光となった光束はシリンドリカルレンズ７４Ｖ
によって回転多面鏡７８Ｖ上に一旦収束される（不図
示）。そして、図１４に示されるように、回転多面鏡７
８Ｖで偏向された光束は、ｆθレンズ７６Ｖとシリンド
リカルミラー８１によって被走査面８２Ｖ上に再度収束
される。回転多面鏡７８Ｖの反射面と被走査面８２Ｖと
はｆθレンズ７６Ｖ及びシリンドリカルミラー８１によ
って光学的に共役な関係になっており、回転多面鏡７８
Ｖの面倒れによる副走査方向の走査位置の変動（ピッチ
ムラ）も防いでいる。なお、本発明は主走査方向に関す
るものであるので、以下、副走査方向については説明を
省略するが、上記のような回転多面鏡の面倒れ補正の有
無にかかわらず適用できるものである。

【０００５】一方のオーバーフィルドタイプの光学系と
は、特開平６−５９２０９号公報や特願平６−３１５０
８９号に記載されるように、回転多面鏡に入射する光束
の主走査方向に対応する幅が回転多面鏡の面幅よりも大
きいものである。例えば、図１５に示すように、光源７
１Ｗから射出した光束はレンズ７５、７２Ｗによって幅
Ｄ₀ の略平行光となり、回転多面鏡７８Ｗに入射する。
ここでの幅Ｄ₀ が回転多面鏡７８Ｗの面幅Ｄ₁ よりも大
きいことがオーバーフィルドの特徴である。

【０００６】このようなオーバーフィルドタイプではア
ンダーフィルドタイプよりも回転多面鏡の面幅を小さく
し面数を多くすることができるため、低回転数の回転多
面鏡で光学走査装置における走査の高速化、高解像度化
を図ることができ、回転多面鏡を回転駆動するモータの
負荷をアンダーフィルドタイプよりも低く抑えることが
できるという長所がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アンダーフ
ィルドタイプは回転多面鏡に入射する光束を全て反射す
るため、ｆθレンズに入射する光束のビームプロファイ
ルは光束中心に対して左右対称で、回転多面鏡による偏
向角に係わらず同一であるのに対して、オーバーフィル
ドタイプでは、図１６に示すように、回転多面鏡によっ
て反射される部分のビームプロファイル、つまりｆθレ
ンズに入射するビームプロファイルは偏向角によって変
化し、ある１点の偏向角を除いて光束中心に対して左右
非対称である。

【０００８】ここで、アンダーフィルドタイプとオーバ
ーフィルドタイプとの被走査面上での主走査方向のビー
ムプロファイルの違いについて説明する。図１７にはア
ンダーフィルドタイプの光学走査装置７０の概略構成を
示す。光源７１からの光束はコリメータレンズ７２で波
面がほぼ平面の略平行光とされ、回転多面鏡７８に入射
する。回転多面鏡７８で偏向された光束は、レンズＬ
１、Ｌ２で構成されたｆθレンズ７６により被走査面８
２を略等速で移動するように収束される。

【０００９】本構成例では光源７１からの光束が回転多
面鏡７８による偏向角のほぼ中央から入射する光学系
（所謂正面入射光学系）となっている。

【００１０】なお、特開平６−５９２０９号公報に記載
され図２２にも示したビームスプリッタ９０を、図１７
において回転多面鏡７８とｆθレンズ７６との間に配置
すれば、回転多面鏡７８への入射光束と回転多面鏡７８
からの出射光束とのなす角度を小さくしても上記構成を
実装することが可能となる。

【００１１】本例光学系の主走査方向の構成を次に示
す。 回転多面鏡入射光束幅 ： ８ｍｍ 上記光束幅に対する光束の強度分布： 半値幅が回転多面鏡入射光束幅の １．２２９３９倍のガウス型分布 回転多面鏡内接円半径 ： １４ｍｍ 回転多面鏡〜ｆθレンズＬ１間距離： ２１．５ｍｍ ｆθレンズＬ１ 回転多面鏡側曲率半径 ： −１７０．４３ｍｍ 被走査面側曲率半径 ： ∞ｍｍ 中心厚 ： ６ｍｍ 屈折率 ： １．６０９１１０ ｆθレンズＬ１〜ｆθレンズＬ２間距離： ２７．８６２４６ｍｍ ｆθレンズＬ２ 回転多面鏡側曲率半径 ： ∞ｍｍ 被走査面側曲率半径 ： １２２．６７ｍｍ 中心厚 ： １０ｍｍ 屈折率 ： １．７１２２６８ ｆθレンズＬ２〜被走査面間距離 ： ３７４．２７２１４１ｍｍ 回転多面鏡偏向角（ｆθ光軸を０°）： ±１２．８° 上記アンダーフィルドタイプの光学系による主走査方向
の被走査面上の走査端におけるビームプロファイルを図
１８に示す。この図１８より明らかなように、約５０μ
ｍ（１／ｅ² 強度の幅）のビームの両側ほぼ対称に３％
程度の強度の盛り上がり（以下、サイドローブと称す）
がある。

【００１２】次に、図１９には、上記のｆθレンズをオ
ーバーフィルドタイプに適用した光学走査装置７０Ｓの
構成例を示す。図１７に示すアンダーフィルドタイプと
の相違点を以下に記す。

【００１３】 回転多面鏡入射光束幅 ： ２０ｍｍ 回転多面鏡面幅 ： ７．５ｍｍ 上記光束幅に対する光束の強度分布： 半値幅が回転多面鏡入射光束幅の ０．５１７６４倍のガウス型分布 上記オーバーフィルドタイプの光学系による主走査方向
の被走査面上の走査端におけるビームプロファイルを図
２０に示す。この図２０より明らかなように、図１８の
アンダーフィルドタイプでのビームプロファイルとは異
なり、プロファイルの中心からみて両側に左右非対称に
サイドローブが発生し、大きい側の強度は約６％とアン
ダーフィルドタイプの２倍の大きさである。

【００１４】このサイドローブが大きいと、例えば、光
学走査装置を含んで構成した露光装置によって露光面
（被走査面）上に書き込まれた露光エネルギー分布のＳ
／Ｎ比が図２１のように悪化する。図２１の横軸は主走
査方向の位置、縦軸は露光エネルギーで、この例では光
源の点灯時間と消灯時間の比を１：１としたときの露光
エネルギー分布を示している。実線で示す曲線Ｅ１がサ
イドローブが無い状態、点線で示す曲線Ｅ２がサイドロ
ーブが大きい状態を示している。

【００１５】このＳ／Ｎ比の悪化により被走査面上に書
き込まれた画像に対し、解像力の低下や細線の太り等の
悪影響を及ぼすという問題があった。また、サイドロー
ブはビーム径を小さくするほど大きくなるため、高画質
化に対応するために被走査面上のビームスポット径を小
さくしようとする際には特に大きな問題となる。

【００１６】そこで従来より、レンズ枚数を増やしたり
高屈折率の硝材を使用してｆθレンズを構成し結像性能
を向上させることで、サイドローブを低減させる技術が
提案されていた。

【００１７】しかしながら、ｆθレンズが高価となり且
つ構成が複雑にならざるを得なかった。即ち、複数枚の
高価なレンズを高い組み付け精度で組み付ける必要があ
り、実用化することは困難であった。

【００１８】本発明は上記問題点を解消するために成さ
れたものであり、簡単な構成でオーバーフィルド光学系
を実現しつつサイドローブの増大を回避することができ
る光学走査装置及び光学レンズを提供することを目的と
する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の光学走査装置は、光源と、光源から
の少なくとも主走査方向の発散光束を略平行光にする第
１の光学系と、回転軸に平行な複数の反射面を有し、且
つ前記回転軸を中心に略等角速度で回転し、入射した光
束を前記反射面により所定の主走査方向に沿って偏向す
る回転多面鏡と、前記回転多面鏡によって偏向された光
束が被走査面を略等速度で前記主走査方向に沿って走査
するように前記偏向された光束を被走査面上に収束させ
る第２の光学系と、を有し、前記光源からの光束が前記
回転多面鏡の複数の反射面に跨がるように入射するオー
バーフィルドタイプの光学走査装置であって、前記光源
からの光束が全て入射される第１の光学系が、前記回転
多面鏡の一反射面で偏向された一部の光束が入射される
第２の光学系での収差を補正する波面を形成することを
特徴とする。

【００２０】この請求項１記載の発明では、図１６に示
すように、回転多面鏡に入射した光束のうち該回転多面
鏡の一反射面で偏向され被走査面上に収束する部分が偏
向角によって変化することを利用し、従来のコリメータ
レンズでは略平面であった回転多面鏡に入射する光束の
波面を第１の光学系によって各偏向角に合わせた形状に
することによって、第２の光学系での収差を補正する波
面を形成する。これにより、第２の光学系での収差を補
正することができる。

【００２１】実際には、上記第２の光学系での収差は、
偏向された光束が走査中央部から走査端部へ移るにつれ
て増大するという特性を有する。そして、このような収
差に起因して、被走査面上に収束した光束の強度分布は
ガウシアン分布から崩れ、前述したサイドローブが発生
していた。

【００２２】そこで、請求項２記載の発明のように、偏
向された光束が走査中央部から走査端部へ移るにつれて
増大する前記収束した光束の強度分布の崩れ（サイドロ
ーブ）を補正する波面として、第１の光学系の光軸から
離れるほど平面から外れた波面を形成することにより、
サイドローブを低減することができる。即ち、比較的簡
単な構成でオーバーフィルドタイプの光学系を実現しつ
つサイドローブの増大を回避することができる。

【００２３】このようなサイドローブを低減するための
波面は、請求項３記載の発明のように、第１の光学系の
少なくとも一つの光学部品を非球面にすることで得るこ
とができる。

【００２４】より具体的には、従来、１枚の非球面コリ
メータレンズを用いていた光学系であれば、請求項４記
載の発明のように、そのコリメータレンズを、第１の光
学系の光軸から離れるほど平面から外れた波面を形成す
る非球面形状のレンズに置き換えれば、レンズ枚数を増
やすことなくサイドローブを低減することができる。一
方、複数枚で構成されるコリメータレンズを用いていた
系であれば、請求項５記載の発明のように、前記複数枚
のレンズのうち、少なくとも１つ以上のレンズを、第１
の光学系の光軸から離れるほど平面から外れた波面を形
成する非球面レンズとすれば良い。

【００２５】上記のように第１の光学系の少なくとも一
つの光学部品を非球面にした構成において、請求項６記
載の発明のように、光源からの光束が回転多面鏡による
偏向角のほぼ中央から回転多面鏡に入射する正面入射光
学系で構成することにより、従来より正面入射光学系の
メリットとされた回転多面鏡の小型化が可能となると共
に、以下に述べるように装置の製作が容易になる。

【００２６】即ち、請求項９記載の発明のように、非球
面の光学部品の非球面形状を、主走査方向において光軸
に対して対称にすることができる。さらには、請求項１
０記載の発明のように、非球面の光学部品の非球面形状
を、光軸中心の回転対称形状にすることもでき、ガラス
モールド等によるレンズの製作が容易となる。

【００２７】また、上記のように正面入射光学系の構成
とした場合において、請求項７記載の発明のように、光
源からの光束が、該光束の光軸と回転多面鏡の回転軸と
を含む平面内に於て、該回転軸に直交する方向に対して
角度を持った方向から回転多面鏡に入射するように構成
することによって、図２２に示す前述したビームスプリ
ッター９０のような光学部品を増やさずに、少ない部品
点数で正面入射光学系を構成することができる。

【００２８】さらに、請求項８記載の発明のように、光
源からの光束が回転多面鏡に入射する前及び該回転多面
鏡により偏向された後に同一の光学部品を透過するダブ
ルパス光学系で構成することによって、副走査方向の入
射角度を十分に小さくすることができ、設計の自由度を
増すことができる。

【００２９】ところで、正面入射光学系を構成すること
がレイアウト上困難であったり、副走査方向に角度を有
した正面入射によって発生する走査線のたわみが許され
ない場合は、請求項１１記載の発明のように、光源から
の光束が回転多面鏡による最大偏向角よりも外側から該
回転多面鏡に入射するように構成することもある。

【００３０】この場合は、回転多面鏡に入射する光束の
うち偏向される部分が偏向角に応じて左右対称に変化し
ないため、必要に応じて請求項１２記載の発明のよう
に、主走査方向に沿った非球面の光学部品の断面形状が
光軸に対して非対称となるよう構成すれば、サイドロー
ブを低減する効果を得ることができる。

【００３１】なお、上記のような光学走査装置における
第１の光学系は、請求項１３記載の光学レンズで構成す
ることができる。この請求項１３記載の光学レンズは、
回転軸に平行な複数の反射面を有する回転多面鏡によっ
て光源からの光束を所定の主走査方向に沿って偏向し、
所定の収束用光学系で前記偏向した光束を被走査面上に
収束させて被走査面を前記主走査方向に沿って主走査す
る光学走査装置に設けられ、前記光源からの少なくとも
主走査方向の発散光束を略平行光にし、該略平行な光束
を前記回転多面鏡の複数の反射面に跨がるように入射さ
せる光学レンズであって、前記回転多面鏡の一反射面で
偏向された一部の光束が入射される前記収束用光学系で
の収差を補正する波面を形成することを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る各種実施形態
を説明する。なお、各実施形態における非球面形状を表
す式は Ｚ＝ (1/r)ｈ² ／（１＋（１−（１＋ｋ） (1/r)² ｈ² ）^1/2 ）＋Ａｈ⁴ ＋Ｂｈ⁶ ＋Ｃｈ⁸ ＋Ｄｈ¹⁰ ・・・（１） であり、光軸中心の回転対称非球面形状である。Ｚは光
軸からの高さｈにおけるサグを示す。

【００３３】〔第１実施形態〕まず、本発明の光学走査
装置の第１実施形態を説明する。第１実施形態における
光学走査装置は、前に説明した図１９に示すオーバーフ
ィルドタイプの光学走査装置７０Ｓと、第１の光学系と
しての後述するコリメータレンズの形状を除いてほぼ同
様の構成とされている。

【００３４】そこで、従来のオーバーフィルドタイプの
光学走査装置でのコリメータレンズと本第１実施形態の
光学走査装置でのレンズとの相違点を説明する。まず、
従来のコリメータレンズは例えば以下のような形状であ
る。

【００３５】 有効径 ： ２０ｍｍ レーザビーム入射側形状 ： 平面 中心厚 ： ４ｍｍ 屈折率 ： １．５８２５２５ レーザビーム出射側形状 ： ｒ＝−２９．１２０２７ ｋ＝ −０．２５０９３８ Ａ＝ ０．１７３０４８ｅ^-5 Ｂ＝ ０．１３９８６２ｅ^-8 Ｃ＝ ０．９２０１１８ｅ^-12 Ｄ＝ ０．７１０１４８ｅ^-15 一方、本第１実施形態のレンズの形状は、以下の点で上
記コリメータレンズと相違している。なお、その他は同
一である。

【００３６】ｋ＝ −０．２７５４２６ Ａ＝ ０．１５１４０４ｅ^-5 Ｂ＝ ０．１１５２６７ｅ^-7 Ｃ＝ −０．１５１３６７ｅ^-9 Ｄ＝ ０．７０３７０４ｅ^-12 この第１実施形態のレンズを用いた時の被走査面上の走
査端のビームプロファイルを図１に示す。この図１から
明らかなように、サイドローブは左右対称の大きさにな
り、図２０に示すビームプロファイルと比較してサイド
ローブが低減していることが分かる。

【００３７】次に、従来のコリメータレンズと本第１実
施形態のレンズとの出射波面の違いを図２に示す。な
お、この図２で横軸は光軸からの高さを示し、縦軸は波
面の平面からのずれ（ＯＰＤ）を示す。実線が本第１実
施形態のレンズにおける出射波面を示し、点線が従来の
コリメータレンズにおける出射波面を示す。

【００３８】この図２から明らかなように、従来のコリ
メータレンズの波面はＯＰＤが「０」であり平面である
が、本第１実施形態のレンズにおける出射波面は光軸か
ら離れるにつれて平面から外れていく。より詳しくは、
被走査面の走査中央（ＣＯＳ）照射時に用いられる波面
は光軸に対して対称であり、平面からのずれも小さいた
め、走査中央照射時はコリメータレンズとの波面形状の
差は小さく、ビームプロファイルも変化しない。一方、
走査端（ＳＯＳ）照射時に用いられる出射波面は光軸に
対して非対称であり、片側の波面が大きく平面から外れ
ている。

【００３９】本第１実施形態のレンズでは、出射波面が
上記のように光軸から離れるほど平面から外れた形状と
されているので、該レンズを用いて、本発明の第２の光
学系に相当するｆθレンズ等の光学系の収差を補正する
波面を形成することができ、サイドローブを低減させる
ことができる。

【００４０】〔第２実施形態〕次に、本発明の光学走査
装置の第２実施形態を説明する。図３乃至図５には、本
第２実施形態に係る光学走査装置１０が示されている。
なお、この光学走査装置１０は図示しない露光装置に適
用されており、感光体ドラム３４を画像データに基づく
光束で走査することにより、感光体ドラム３４に画像を
露光する。

【００４１】図３乃至図５に示すように、光学走査装置
１０の図示しない筐体の一端側には、回転多面鏡１２が
配置されている。回転多面鏡１２は正多角柱状とされ、
その側面には複数の反射面が形成されている。回転多面
鏡１２は、鉛直方向に沿って延びる回転軸Ｏを中心とし
て、図示しないモータ等の駆動手段により所定の角速度
で回転される。この回転多面鏡１２の回転に伴い、回転
多面鏡１２の反射面に入射された光束は、反射面で反射
されると共に等角速度で偏向される。なお、以下では回
転多面鏡１２による光束の偏向方向を主走査方向、主走
査方向に直交する方向を副走査方向と称する。

【００４２】また、図示しない筐体内には、本発明の光
源としてのレーザダイオード１４（以下、ＬＤ１４と称
する）が配置されており、ＬＤ１４からの光束の射出側
にはコリメータレンズ１６が配置されている。ＬＤ１４
は図示しないドライバに接続されており、前記ドライバ
により画像信号に応じてオンオフ制御される。コリメー
タレンズ１６の光束の射出側には、負のパワーを有する
球面レンズ４６が配置されている。ＬＤ１４から発散光
として射出された光束は、コリメータレンズ１６によっ
て平行光とされた後に、球面レンズ４６によって再び発
散光とされて第１の折返ミラー１８に入射される。第１
の折返ミラー１８は、球面レンズ４６から入射された光
束を、主走査方向に対応する方向に沿って90°、副走査
方向に対応する方向に沿って下向きに 1.2°の角度を付
けて反射するように、主走査方向に対応する方向及び副
走査方向に対応する方向に沿って反射面が傾斜されてい
る。

【００４３】第１の折返ミラー１８と回転多面鏡１２と
の間には、回転多面鏡１２の面倒れ補正光学系を形成す
るための副走査方向にのみパワーを有するシリンダレン
ズ２２、第２の折返ミラー３８が順に配置されている。
また、第２の折返ミラー３８と回転多面鏡１２との間に
は、被走査面としての後述する感光体ドラム３４の周面
に光束を収束させ、該感光体ドラム３４の周面上を略等
速度で走査させる機能を有するｆθレンズ２６が配置さ
れている。シリンダレンズ２２を透過して第２の折返ミ
ラー３８で反射された光束は、第１の折返ミラー１８か
ら出射されたときと同じく、副走査方向に対応する方向
に沿って下向きに 1.2°の角度でｆθレンズ２６を介し
て回転多面鏡１２の反射面に入射される。そして、回転
多面鏡１２の反射面で反射・偏向されて再びｆθレンズ
２６に入射される（所謂ダブルパス）。

【００４４】ｆθレンズ２６の光束射出側には平面ミラ
ー２８が配置されており、平面ミラー２８の光束射出側
には、副走査方向にのみパワーを有し回転多面鏡１２の
面倒れ補正を行うためのシリンダミラー３０が配置され
ている。また、シリンダミラー３０の光束射出側には、
図示しない筐体に設けられた光束通過用の開口が位置し
ており、この開口には筐体内への塵埃の侵入を防止する
ためのウインドウ３２が取付けられている。ｆθレンズ
２６を透過した光束は、平面ミラー２８、シリンダミラ
ー３０で順に反射され、ウインドウ３２を透過して筐体
の外部へ射出される。

【００４５】また、光学走査装置１０の下方側には感光
体ドラム３４が配置されており、ウインドウ３２を透過
した光束は、前述したｆθレンズ２６の作用により、感
光体ドラム３４の周面（被走査面）に光スポットとして
結像されると共に、感光体ドラム３４の周面上を一定速
度で走査される。感光体ドラム３４は図示しないモータ
の駆動力が伝達されて回転される。この感光体ドラム３
４の回転により副走査が行われ、感光体ドラム３４の周
面上に画像（潜像）が形成される。

【００４６】また、本第２実施形態に係る光学走査装置
１０では、球面レンズ４６及びｆθレンズ２６がビーム
エキスパンダの役割を果たし、回転多面鏡１２に入射さ
れる光束の主走査方向に沿った幅が、回転多面鏡１２の
反射面の面幅よりも大きくなるよう構成されている（所
謂オーバフィルドタイプ）。

【００４７】以下、光学系の構成を詳細に説明する。 球面レンズ ビーム入射側曲率半径 ： −５４．４１ｍｍ ビーム出射側曲率半径 ： ∞ｍｍ 中心厚 ： ３ｍｍ 屈折率 ： １．５１１１８３ 球面レンズ〜シリンダレンズ間距離 ： １１７．５ｍｍ シリンダレンズ ビーム入射側曲率半径 ： ５５．２６ｍｍ ビーム出射側曲率半径 ： ∞ｍｍ 中心厚 ： ５ｍｍ 屈折率 ： １．５１１１８３ シリンダレンズ〜回転多面鏡間距離 ： ２１１．４ｍｍ 回転多面鏡面幅 ： ７．５ｍｍ 回転多面鏡内接円半径 ： １４ｍｍ 回転多面鏡〜ｆθレンズＬ１間距離 ： １８．５ｍｍ ｆθレンズＬ１（主走査方向シリンダレンズ） 回転多面鏡側曲率半径 ： −１７０．４３ｍｍ 被走査面側曲率半径 ： ∞ｍｍ 中心厚 ： ９ｍｍ 屈折率 ： １．６０９１１０ ｆθレンズＬ１〜ｆθレンズＬ２間距離 ： ２６ｍｍ ｆθレンズＬ２ （主走査方向シリンダレンズ） 回転多面鏡側曲率半径 ： ∞ｍｍ 被走査面側曲率半径 ： １２２．６７ｍｍ 中心厚 ： １０ｍｍ 屈折率 ： １．７１２２６８ ｆθレンズＬ２〜シリンダミラー間距離 ： ２５３．８ｍｍ シリンダミラー 曲率半径 ： −１８２．６８ｍｍ 入出射角度 ： ３８° シリンダミラー〜ウインドウ間距離 ： ４０．３ｍｍ ウインドウ 厚さ ： １．３５ｍｍ 屈折率 ： １．５１１１８３ 入射角度 ： ２８° シリンダミラー〜被走査面間距離 ： １２２．３ｍｍ 回転多面鏡偏向角（ｆθ光軸を０°として）： ±１２．８° また本第２実施形態では、図５に示すように、ｆθレン
ズ２６を副走査方向に沿って下向きに４°傾けている。
これは、回転多面鏡１２へ向かう光束がｆθレンズ２６
に入射する際に、光束の一部が反射されることにより生
ずるゴースト光が感光体ドラム３４に到達するのを防止
するためである。また、ｆθレンズ２６を上記のように
傾けることにより、感光体ドラム３４上に結像される光
束のビーム径の均一性が向上する。

【００４８】一方、コリメータレンズについては、第１
実施形態と同様に従来のコリメータレンズと本発明に係
る非球面レンズ４６の形状を併記する。まず、従来のコ
リメータレンズの例としては以下のような形状がある。

【００４９】 レーザビーム入射側形状 ： 平面 中心厚 ： ２．８ｍｍ 屈折率 ： １．６７５００４ レーザビーム出射側形状 ： ｒ＝−８．４３４７６ ｋ＝−０．２０１４０９ Ａ＝ ０．８４４７２０ｅ^-4 Ｂ＝ ０．８７０５９６ｅ^-6 Ｃ＝ ０．７０８２６３ｅ^-8 Ｄ＝ ０．６２８９７８ｅ^-10 コリメータレンズ出射光束幅 ： ５．４ｍｍ 上記光束幅に対する光束の強度分布 ： 半値幅が回転多面鏡入射光束幅の １．１９８２４倍のガウス型分布 これに対し、非球面レンズ４６では上記レンズのレーザ
ビーム出射側形状が、 ｋ＝ ０．３２２１９９ Ａ＝ ０．４６４３３０ｅ^-4 Ｂ＝ ０．９２５３３０ｅ^-4 Ｃ＝−０．２０５３２１ｅ^-4 Ｄ＝ ０．１６６４４９ｅ^-5 となる。

【００５０】以上のような構成とされた本第２実施形態
の光学走査装置では、被走査面上の走査端のビームプロ
ファイルが図７に示すようなプロファイルとなる。図６
には、従来のコリメータレンズを備えた光学走査装置の
被走査面上の走査端におけるビームプロファイルを示
す。

【００５１】図６のビームプロファイルと図７のビーム
プロファイルとを比較すれば明らかなように、本第２実
施形態の光学走査装置によれば、サイドローブがかなり
低減されることがわかる。また、これに伴い、上記光学
走査装置１０を具備した画像露光装置において、露光さ
れる画像の画質劣化を引き起こすことなく露光処理の高
速化・高解像度化を図ることができる。

【００５２】〔第３実施形態〕次に、本発明の第３実施
形態を説明する。この第３実施形態は、本発明の請求項
１１及び請求項１２に記載の発明に対応し、図８に示す
ように回転多面鏡７８Ｔによる偏向角よりも外側から該
回転多面鏡７８Ｔに光束を入射させる構成の光学走査装
置７０Ｔに本発明を適用した例を示す。

【００５３】図８に示す光学走査装置７０Ｔの構成は、
図１９に示す第１実施形態の光学走査装置７０Ｓの構成
と、光束が回転多面鏡７８Ｔによる偏向角よりも外側か
ら該回転多面鏡７８Ｔに入射する点及び以下の点で相違
する。

【００５４】第１実施形態の光学走査装置７０Ｓとの構
成の相違点は、 回転多面鏡入射光束幅 ： １６ｍｍ 上記光束幅に対する光束の強度分布 ： ガウス型分布の半値幅が光束幅の ０．６４７０５倍 回転多面鏡面幅 ： ８．６６ｍｍ 回転多面鏡への入射角 ： ｆθレンズ光軸に対して６０° である。

【００５５】ここで、コリメータレンズの形状を第１実
施形態にて示したものと同一とした場合、被走査面上の
ビームプロファイルは図９、図１０に示すようなプロフ
ァイルとなる。なお、図９は図８に矢印Ｅ１で示す回転
多面鏡への入射ビーム側の走査端、図１０は図８に矢印
Ｅ２で示す上記と反対側の走査端におけるビームプロフ
ァイルをそれぞれ示している。このうち図９から明らか
なように、入射ビーム側のビームプロファイルが大きく
崩れていることがわかる。

【００５６】そこで、本第３実施形態では前記コリメー
タレンズの形状を、 ｋ＝−０．２８２２７２ Ａ＝ ０．１４９８５５ｅ^-5 Ｂ＝ ０．１０８９９０ｅ^-7 Ｃ＝−０．１４４４３６ｅ^-9 Ｄ＝ ０．６７６４０８ｅ^-12 と変更した。

【００５７】これによって、被走査面上のビームプロフ
ァイルは図１１、図１２に示すようなプロファイルとな
る。なお、図１１は回転多面鏡への入射ビーム側の走査
端（図８の矢印Ｅ１部）、図１２はその反対側の走査端
（図８の矢印Ｅ２部）におけるビームプロファイルをそ
れぞれ示している。ここで、図１１と図９との比較、図
１２と図１０との比較により、サイドローブが低減して
いることがわかる。特に、図１１と図９との比較より明
らかなように、ビーム入射側走査端において、サイドロ
ーブの低減効果が大きいことがわかる。

【００５８】前述した第１、第２実施形態においては、
コリメータレンズの非球面形状は光軸中心の回転対称で
あったが、第３実施形態のように回転多面鏡の側方から
ビームを入射させる場合は、ビームプロファイルの崩れ
が両側の走査端で対称とならないため、光学系の構成に
よっては、回転対称非球面では十分にビームプロファイ
ルを改善できないこともある。その場合は回転対称非球
面にこだわることなく、左右非対称な非球面形状を上記
レンズに適用すればよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な構成で実現されたオーバーフィルド光学系に於
て、被走査面上に収束された光束のサイドローブ等のプ
ロファイルの崩れを小さくすることができる、という効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態における被走査面上の走査端の主
走査方向レーザビームプロファイルを示す図である。

【図２】従来のコリメータレンズによって形成される波
面と第１実施形態の非球面レンズによって形成される波
面との違いを示す図である。

【図３】第２実施形態における光学走査装置の構成を示
す斜視図である。

【図４】第２実施形態における光学走査装置の構成を示
す平面図である。

【図５】第２実施形態における光学走査装置の構成を示
す側面図である。

【図６】第２実施形態の光学走査装置に従来のコリメー
タレンズを適用した時の被走査面上の走査端の主走査方
向レーザビームプロファイルを示す図である。

【図７】第２実施形態の光学走査装置における被走査面
上の走査端の主走査方向レーザビームプロファイルを示
す図である。

【図８】第３実施形態における光学走査装置の構成を示
す平面図である。

【図９】第３実施形態の光学走査装置に従来のコリメー
タレンズを適用した時の被走査面上の入射ビーム側の走
査端における主走査方向レーザビームプロファイルを示
す図である。

【図１０】第３実施形態の光学走査装置に従来のコリメ
ータレンズを適用した時の被走査面上の入射ビームと反
対側の走査端における主走査方向レーザビームプロファ
イルを示す図である。

【図１１】第３実施形態の光学走査装置での被走査面上
の入射ビーム側の走査端における主走査方向レーザビー
ムプロファイルを示す図である。

【図１２】第３実施形態の光学走査装置での被走査面上
の入射ビームと反対側の走査端における主走査方向レー
ザビームプロファイルを示す図である。

【図１３】従来の光学走査装置の一構成例を示す平面図
である。

【図１４】従来の光学走査装置の一構成例を示す側面図
である。

【図１５】従来の光学走査装置の他の構成例における光
学系の一部を示す図である。

【図１６】オーバーフィルド光学系において、走査開始
位置から走査中央位置を介して走査終了位置までの間
で、回転多面鏡により偏向された光束の主走査方向にお
ける幅が異なることを示す図である。

【図１７】従来のアンダーフィルド光学系の構成例を示
す図である。

【図１８】図１７のアンダーフィルド光学系による被走
査面上の走査端の主走査方向レーザビームプロファイル
を示す図である。

【図１９】従来技術及び第１実施形態におけるオーバー
フィルド光学系の構成例を示す図である。

【図２０】図１９のオーバーフィルドによる被走査面上
走査端の主走査方向レーザビームプロファイルを示す図
である。

【図２１】サイドローブによる露光エネルギー分布のＳ
／Ｎ比の悪化を示す図である。

【図２２】ビームスプリッタを含んで構成された正面入
射光学系の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０、７０ 光学走査装置 １２、７８ 回転多面鏡 １４、７１ レーザダイオード（光源） １６、７２ コリメータレンズ ２６、７６ ｆθレンズ ３４ 感光体ドラム ４６ 球面レンズ ８２ 被走査面

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、光源からの少なくとも主走査方
   向の発散光束を略平行光にする第１の光学系と、回転軸
   に平行な複数の反射面を有し、且つ前記回転軸を中心に
   略等角速度で回転し、入射した光束を前記反射面により
   所定の主走査方向に沿って偏向する回転多面鏡と、前記
   回転多面鏡によって偏向された光束が被走査面を略等速
   度で前記主走査方向に沿って走査するように前記偏向さ
   れた光束を被走査面上に収束させる第２の光学系と、を
   有し、前記光源からの光束が前記回転多面鏡の複数の反
   射面に跨がるように入射するオーバーフィルドタイプの
   光学走査装置であって、 前記光源からの光束が全て入射される第１の光学系が、
   前記回転多面鏡の一反射面で偏向された一部の光束が入
   射される第２の光学系での収差を補正する波面を形成す
   ることを特徴とする光学走査装置。
2. 【請求項２】 前記第１の光学系は、前記偏向された光
   束が走査中央部から走査端部へ移るにつれて増大する前
   記被走査面上に収束した光束の強度分布の崩れを補正す
   る波面を形成することを特徴とする請求項１記載の光学
   走査装置。
3. 【請求項３】 前記第１の光学系は少なくとも一つの非
   球面の光学部品を有することを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載の光学走査装置。
4. 【請求項４】 前記非球面の光学部品が１枚の非球面レ
   ンズで構成されていることを特徴とする請求項３記載の
   光学走査装置。
5. 【請求項５】 前記第１の光学系が複数枚のレンズで構
   成され、前記複数枚のレンズのうち少なくとも１枚が非
   球面レンズであることを特徴とする請求項３記載の光学
   走査装置。
6. 【請求項６】 前記光源からの光束が前記回転多面鏡に
   よる偏向角のほぼ中央から該回転多面鏡に入射する正面
   入射光学系で構成されたことを特徴とする請求項３乃至
   請求項５の何れか一項に記載の光学走査装置。
7. 【請求項７】 前記光源からの光束が、該光束の光軸と
   前記回転多面鏡の回転軸とを含む平面内に於て、該回転
   軸に直交する方向に対して角度を持った方向から前記回
   転多面鏡に入射するように、構成されたことを特徴とす
   る請求項６記載の光学走査装置。
8. 【請求項８】 前記光源からの光束が前記回転多面鏡に
   入射する前及び該回転多面鏡により偏向された後に同一
   の光学部品を透過するダブルパス光学系で構成されたこ
   とを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光学走査
   装置。
9. 【請求項９】 前記非球面の光学部品の非球面形状が、
   前記主走査方向において、光軸に対して対称であること
   を特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載
   の光学走査装置。
10. 【請求項１０】 前記非球面の光学部品の非球面形状
    が、光軸中心の回転対称形状であることを特徴とする請
    求項９記載の光学走査装置。
11. 【請求項１１】 前記光源からの光束が前記回転多面鏡
    による最大偏向角よりも外側から該回転多面鏡に入射す
    るように、構成されたことを特徴とする請求項３乃至請
    求項５の何れか一項に記載の光学走査装置。
12. 【請求項１２】 前記主走査方向に沿った前記非球面の
    光学部品の断面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１１記載の光学走査装置。
13. 【請求項１３】 回転軸に平行な複数の反射面を有する
    回転多面鏡によって光源からの光束を所定の主走査方向
    に沿って偏向し、所定の収束用光学系で前記偏向した光
    束を被走査面上に収束させて被走査面を前記主走査方向
    に沿って主走査する光学走査装置に設けられ、前記光源
    からの少なくとも主走査方向の発散光束を略平行光に
    し、該略平行な光束を前記回転多面鏡の複数の反射面に
    跨がるように入射させる光学レンズであって、 前記回転多面鏡の一反射面で偏向された一部の光束が入
    射される前記収束用光学系での収差を補正する波面を形
    成することを特徴とする光学レンズ。