JPH0933850A

JPH0933850A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH0933850A
Application number: JP8024525A
Authority: JP
Inventors: Tama Takada; 球高田; Nozomi Inoue; 望井上; 高志 ▲浜▼; Takashi Hama; Yujiro Nomura; 雄二郎野村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-02-07
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: IT1285870B1; US5883732A; GB9609858D0; FR2734066A1; JP3712017B2; ITTO960392A0; DE19619273A1; FR2734066B1; GB2300727B; ITTO960392A1; GB2300727A

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザビームプリンタ等に用いられる光走査
装置において、収差特性が良好に補正された上に、ビー
ムスポット径が一定な光走査装置を提供すること。【解決手段】複数の発光部を有する半導体レーザアレ
イ１より射出した複数のビームが、回転多面鏡５の反射
面で反射、偏向され、結像レンズ６を通過し、被走査面
７上に複数のビームスポットを形成する。結像レンズ６
の入射面と射出面において、副走査方向の曲率と主走査
方向の曲率が独立であり、副走査方向の曲率が、結像レ
ンズ６の有効部で主走査方向に沿って連続的に変化して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ等に用いられる光走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置に用いる結像レンズに要求さ
れる収差特性は以下の２点である。一つは、等速走査性
を得るために、特定の負の歪曲収差を持たせることであ
り、もう一つは、ビームスポット径を回折限界に近くす
るために、像面湾曲を小さくして像面の平坦性を得るこ
とである。

【０００３】従来の光走査装置に用いられている結像レ
ンズの構成枚数は、１枚から複数枚まで様々である。収
差特性を重要視する場合には構成枚数を多くし、コスト
を重要視する場合には単レンズが用いられている。特に
最近では、収差特性をさらに向上させるために、特開平
４−５０９０８号公報に代表されるように、結像レンズ
に非球面を用いることが行われている。特開平４−５０
９０８号公報の結像レンズは、入射面と射出面におい
て、副走査方向の曲率が、結像レンズの有効部で主走査
方向に沿って連続的に変化している。ただし、入射面は
光軸まわりに回転対称な面なので、主走査方向の曲率と
副走査方向の曲率は、互いに依存している。

【０００４】また、高速走査を実現するために、特開昭
５１−１００７４２号公報に開示されているように、独
立に変調可能な複数の発光部を有する半導体レーザアレ
イを光源として用い、１回の走査で複数の走査線を同時
に走査することも行われている。

【０００５】しかしながら、半導体レーザアレイを用い
た光走査装置では、複数のビームにより形成される複数
の走査線の間隔が不均一であるという問題があった。

【０００６】この問題を解決するために、特開昭５４−
１５８２５１号公報のように、半導体レーザアレイの複
数の発光部を斜めに配列させれば、走査線の間隔の変動
を小さくすることができる。

【０００７】また、特開昭５６−１６１５６６号公報の
ように、シリンドリカルレンズを被走査面からほぼその
焦点距離だけ離れた位置に配置すれば、走査線の間隔は
一定となる。

【０００８】あるいは、特開昭６０−２１０３１号公報
のように、光源と回転多面鏡の間に超音波光偏向器を設
ければ、ブラグ回折角を調整することにより走査線の湾
曲を補正し、走査線の間隔を一定にすることができる。

【０００９】さらに、特開平２−５４２１１号公報のよ
うに、発光部から被走査面までの間の光学系の横倍率の
絶対値を２以下とすることにより、一度に走査する走査
線の間隔を小さくし、走査線の間隔の変動を抑えること
ができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−５０９０８号公報の結像レンズは、副走査方向の光
学倍率が有効走査領域で変化しているために、被走査面
に結像するビームスポットの副走査方向の径が有効走査
領域で不均一になるという問題点を有していた。そのよ
うな光走査装置をレーザビームプリンタに用いれば、印
字濃度にむらを生じ、良好な印字品質が得られない。

【００１１】また、光源として半導体レーザアレイを用
い、１回の走査で複数の走査線を走査する光走査装置に
ついては、特開昭５４−１５８２５１号公報では、走査
線の間隔の変動を完全に補正することはできないという
問題点を有する。しかも、ビーム数を多くすると、走査
線の間隔の変動量が大きくなるため、ビーム数をあまり
多くすることができず、複数のビームで高速走査すると
いう利点を十分に発揮することができない。

【００１２】特開昭５６−１６１５６６号公報では、複
数の半導体レーザと、ビーム数に相当するだけの鏡やシ
リンドリカルレンズが必要であるため、非常に高価にな
り、光学系が複雑になり大型化するため実用的ではない
という問題点を有する。

【００１３】特開昭６０−２１０３１号公報の超音波光
偏向器は、高価、複雑かつ大型であり、駆動回路も複雑
であるという問題点を有する。

【００１４】特開平２−５４２１１号公報によると、横
倍率が２倍以下と極めて低いため、半導体レーザの光出
力の大部分は、「けられ」により失われ、被走査面まで
到達するのはごく一部となり、光出力に関する光学系の
効率が非常に低い。そのため、半導体レーザの光出力で
は不十分となり、実用的ではないという問題点を有す
る。また、横倍率の縮小に比例して、走査線の間隔の変
動を少なくするだけであり、走査線の間隔の変動を完全
に補正することはできず、根本的に解決するものではな
い。

【００１５】そこで本発明は、このような問題点を解決
するもので、像面湾曲特性と等速走査性の収差特性が良
好に補正された上に、結像レンズの副走査方向の光学倍
率が、有効走査領域において一定で、しかもビームスポ
ット径が一定な光走査装置を提供することを目的とす
る。また、複数の発光部を有する光源を用いた場合に、
走査線の間隔が一定で、光出力の利用効率が高い実用的
な光走査装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の光走査装置は、
光ビームを発生する光源と、前記光ビームを偏向する偏
向器と、偏向器により偏向された光ビームを結像し、被
走査面上にビームスポットを形成させるための結像レン
ズを有する光走査装置において、結像レンズのレンズ面
のうち、少なくとも２つの面において、副走査方向の曲
率が、結像レンズの有効部で主走査方向に沿って連続的
に、かつ主走査方向の曲率とは独立に変化していること
を特徴とする。

【００１７】さらに、本発明の光走査装置は、上記の構
成に加え、以下のいずれかの構成をとることを特徴とす
る。

【００１８】１）結像レンズの副走査方向の光学倍率
が、有効走査領域において一定である。２）結像レンズは、単レンズである。３）結像レンズは、以下のａ）、ｂ）のうちのいずれか
を満足する。ａ）結像レンズの入射面の副走査方向断面は、走査中心
で凹、走査端で凸であるｂ）結像レンズの射出面の副走査方向断面は、走査中心
で凸、走査端で凹である４）結像レンズは、上記ａ）、ｂ）の両方を満足する。５）結像レンズは主走査方向で非球面となるレンズ面を
有する。さらに、結像レンズは主走査方向で変曲点のあ
るレンズ面を有する。６）光源は複数の発光部を有する。７）結像レンズのうち、副走査方向の曲率が、結像レン
ズの有効部で主走査方向に沿って連続的に変化している
面を有するレンズは、樹脂で形成されている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明を詳細
に説明する。

【００２０】図１は本発明を実施する形態である光走査
装置を示したものである。まず、偏向器の回転軸に平行
な方向を副走査方向と定義し、副走査方向と光軸に垂直
な方向を主走査方向と定義する。

【００２１】複数の発光部を有する光源である半導体レ
ーザアレイ１より射出した複数のビームは、コリメータ
レンズ２によってわずかに集束するビームに変換され、
アパーチャ３により絞り込まれ、シリンドリカルレンズ
４により、副走査方向にのみ集束作用を受ける。さら
に、ビームは、副走査方向で、偏向器としての回転多面
鏡５の反射面の近傍に結像し、反射面で反射される。ビ
ームは回転多面鏡５の回転に伴って偏向される。偏向さ
れたビームは結像レンズ６で集束作用を受け、被走査面
７上に複数のビームスポットを形成する。

【００２２】結像レンズ６の主走査方向断面を図２に示
す。図２に示されるように、結像レンズ６の主走査方向
断面形状は、入射面Ｓ_a、射出面Ｓ_bともに非球面形状を
しており、球面レンズと比べて収差補正は良好で、１枚
の結像レンズ６で像面湾曲特性と等速走査性の収差特性
が良好に補正されている。特に入射面Ｓ_a、射出面Ｓ_bと
もに、主走査方向断面形状には変曲点があり、入射面Ｓ
_aは回転多面鏡に向かって走査中心で凸、走査端で凹と
なっており、射出面Ｓ_bは被走査面７に向かって走査中
心で凹、走査端で凸となっている。このような形状にす
ると、主走査方向の収差は極めて良好に補正される。

【００２３】副走査方向の像面湾曲収差を補正するため
には、結像レンズの入射面と射出面のうち、いずれか１
面のみが副走査方向に屈折力を持っていればよい。すな
わち、副走査方向断面が平凸であればよい。副走査方向
に屈折力を持つ方のレンズ面の副走査方向の曲率を、結
像レンズ有効部で主走査方向に沿って連続的に変化さ
せ、、有効走査領域全域で常に副走査方向の結像点が被
走査面上に位置するようにすれば、副走査方向の像面湾
曲収差を完全に補正することができる。しかしながら、
副走査方向の収差補正の自由度が１つしかなく、結像レ
ンズの副走査方向の光学倍率を有効走査領域で一定にす
ることはできない。

【００２４】そこで、本形態では、結像レンズの入射面
と射出面の両面において、副走査方向の曲率が、結像レ
ンズの有効部で主走査方向に沿って連続的に、かつ主走
査方向とは独立に変化するようにしている。そのため、
副走査方向の収差補正の自由度がさらに１つ大きくな
り、副走査方向の光学倍率を一定にすることができる。

【００２５】このことを図３を用いて説明する。一般的
な結像レンズ２０６の副走査方向で、屈折力を変えずに
両面の曲率を任意に設定できれば、図３（ａ）〜（ｅ）
のようにベンディングにより主点Ｈの位置も任意に設定
することができる。そこで、副走査方向の光学倍率が有
効走査領域で一定となるように、両面の副走査方向の曲
率を設定すればよい。本形態では、結像レンズの副走査
方向断面は、走査中心で入射面が凹、射出面が凸となっ
ており、図４に示すように副走査方向の主点Ｈ₁は結像
レンズ６よりも被走査面７側に位置する。逆に走査端で
は、入射面、射出面がそれぞれ凸、凹となっているた
め、主点Ｈ₂は結像レンズよりも回転多面鏡側に位置す
る。そのため、走査中心と走査端でのそれぞれの副走査
方向の光学倍率ｂ₁／ａ₁とｂ₂／ａ₂は一致する。本発明
では、この原理に基づき、走査中心と走査端に限らず、
有効走査領域全域で副走査方向の光学倍率が一定となる
ような、結像レンズの曲率を導き出している。

【００２６】なお、副走査方向の曲率が連続的に変化す
る面であっても、光軸まわりに回転対称な非球面であれ
ば、主走査方向の曲率と副走査方向の曲率が互いに依存
するため、主走査方向と副走査方向の収差を同時に補正
するだけの自由度がなく、副走査方向の光学倍率を一定
にすることはできない。従って、副走査方向の光学倍率
を一定にするためには、副走査方向の曲率が、結像レン
ズの有効部で主走査方向に沿って連続的に、かつ主走査
方向の曲率とは独立に変化していることが必要である。
ただし、光軸上での主走査方向の曲率と副走査方向の曲
率は、同じであっても構わない。

【００２７】上述したような本形態の光走査装置では、
結像レンズの副走査方向の光学倍率が有効走査領域の全
域で一定なので、被走査面上に形成されるビームスポッ
トの副走査方向の径も一定になり、解像度むらがなく光
学特性の良好な高解像度化に適した光走査装置が得られ
る。なお、本形態では、光源は複数の発光部を有する半
導体レーザアレイであるが、単一の発光部を有する半導
体レーザを光源に用いても、やはりビームスポットの副
走査方向の径が一定になるという効果が得られる。

【００２８】また、副走査方向の光学倍率が一定である
ため、複数の走査線の間隔は一定となる。従って、複数
のビームを用いて走査することにより、印字速度の高速
化、高解像度化が可能で、しかも走査線の間隔が一定
な、良好な光学特性を有する光走査装置が得られる。

【００２９】なお、本形態の結像レンズは単レンズであ
るが、結像レンズを複数枚のレンズで構成した場合も、
結像レンズのレンズ面のうち、少なくとも２つの面にお
いて、副走査方向の曲率を、前記結像レンズの有効部で
主走査方向に沿って連続的に変化させれば、やはり副走
査方向の光学倍率を一定にすることができる。

【００３０】本形態の結像レンズ６の光軸方向の厚さは
薄く、光軸から離れても厚さはあまり変化しない。この
ような、薄いレンズは、レンズを形成している材料の量
を少なくすることができるだけでなく、成形により製造
する際には、成形時間を短くすることができ、内部歪み
のないレンズが得られるという利点を有する。さらに、
厚さの変化が小さいレンズは、射出成形で製造する際
に、材料の流動状態が均一になり、やはり内部歪みのな
いレンズが得られる。

【００３１】このように、結像レンズ６の厚さは薄く、
結像レンズ６の主走査方向の集束作用は小さいので、被
走査面７にビームスポットを結像させるために、主走査
方向において集束しているビームを結像レンズ６に入射
させている。

【００３２】次に、比較的厚さの薄い結像レンズ６の副
走査方向の面構成について説明する。図５は、結像レン
ズ６の副走査方向の断面形状と副走査方向の光学倍率の
関係を示す図である。横軸は被走査面７における走査位
置であり、縦軸は、各走査位置における、結像レンズ６
の副走査方向の光学倍率である。同図は、副走査方向の
像面湾曲を完全に補正した状態での、結像レンズ６の副
走査方向の断面形状と、それに対応する副走査方向の光
学倍率を表すものである。実線で示す曲線は、入射面が
副走査方向に屈折力を持たない場合、すなわち副走査方
向の断面形状が、入射面側が直線の平凸形状である。破
線で示す曲線は、射出面が副走査方向に屈折力を持たな
い場合、すなわち副走査方向の断面形状が、射出面側が
直線の平凸形状である。

【００３３】領域Ａは、結像レンズ６の副走査方向断面
が、入射面で走査中心から走査端へ向かって凹から凸へ
と変化し、射出面では凸から凹へと変化する領域であ
る。領域Ｂは、結像レンズの副走査方向断面が、入射面
で走査中心から走査端へ向かって凹から凸へと変化する
が、射出面では常に凸となっている領域である。領域Ｃ
は、結像レンズの副走査方向断面が、入射面で常に凸と
なっており、射出面では走査中心から走査端へ向かって
凸から凹へと変化する領域である。後述する実施例１、
実施例２、実施例３はそれぞれ領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ
に属する。

【００３４】図５において、領域Ｂよりも下側では、射
出面の走査中心での副走査方向の曲率が大きくなり、球
面収差が大きくなる。また、領域Ｃよりも上側では、入
射面の走査端での副走査方向の曲率が大きくなり、やは
り球面収差が大きくなる。従って、結像レンズ６の面形
状が、これらの領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃのいずれかに属
していることが望ましく、そうすれば、球面収差が小さ
く、副走査方向の像面湾曲が完全に補正され、副走査方
向の光学倍率が一定な良好な光学特性を有する光走査装
置が得られる。領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃのいずれかに属
するということは、言い換えれば、以下の２項、ａ）結像レンズの入射面の副走査方向断面が、走査中心
で凹、走査端で凸であるｂ）結像レンズの射出面の副走査方向断面が、走査中心
で凸、走査端で凹であるのいずれかを満足させるということである。

【００３５】また、特に領域Ａに属していれば、入射
面、射出面ともに副走査方向の曲率を比較的小さくする
ことができ、球面収差の発生がほとんどなく、ビームス
ポットの形状が極めて良好となる。領域Ａに属するとい
うことは、言い換えれば、上記２項ａ）ｂ）の両方を満
足させるということである。

【００３６】本形態において、結像レンズは樹脂で形成
されている。非球面を有するレンズをガラスで製造する
と、コストが高くつくため実用的ではないが、樹脂で成
形すると容易に大量生産をすることができ、コストも低
くすることができる。

【００３７】なお、本形態では、偏向器が回転多面鏡で
ある場合について説明を行なってきたが、その他に、回
転単面鏡、回転２面鏡、あるいは、回転軸を中心に正弦
振動を行なうガルバノミラー等についても容易に実現可
能であり、同様の効果が得られる。

【００３８】また、本形態では、コリメータレンズから
射出されるビームは、わずかに集束するビームである
が、平行ビームや、やや発散するビームであっても、副
走査方向の光学倍率を一定にすることはでき、本発明の
同様の効果は得られる。

【００３９】以上述べたように、本発明はレーザビーム
プリンタに用いると特に有効であるが、デジタル複写
機、ファクシミリ、レーザ走査ディスプレイ等の画像形
成装置やスキャナ等の画像入力装置、あるいは光学マー
ク読み取り用レーザ走査装置、表面検査用レーザ走査装
置等にも適用することができる。

【００４０】

【実施例】

（実施例１）本形態の代表的な実施例の光学諸元を表１
に示す。ただし、１走査の走査開始から走査終了までの
回転多面鏡の回転角を２ωとする。半導体レーザアレイ
の発光点をＳ₁、コリメータレンズの入射面、射出面を
それぞれＳ₂、Ｓ₃、シリンドリカルレンズの入射面、射
出面をそれぞれＳ₄、Ｓ₅、回転多面鏡の反射面をＳ₆、
結像レンズの入射面、射出面をそれぞれＳ₇、Ｓ₈とす
る。各光学諸元の記号については、第ｉ面Ｓ_iの曲率半
径をｒ_i、第ｉ面から次の面までの軸上間隔をｄ_iとし、
コリメータレンズ、シリンドリカルレンズ、結像レンズ
の屈折率をそれぞれｎ₂、ｎ₄、ｎ₇とする。また、アナ
モフィックなレンズ面では、副走査方向、主走査方向の
曲率半径をそれぞれｒ_ix、ｒ_iyとし、非球面の曲率半径
については、光軸上の値を示す。結像レンズの副走査方
向だけは、曲率半径ではなく、曲率ｕ_iを示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】結像レンズの主走査方向断面形状は非球面
形状であり、

【００４３】

【数１】

【００４４】で表す。ただし、座標は、レンズ面が光軸
と交わる点を原点とし、光軸方向にｚ軸、光軸に垂直で
主走査方向にｙ軸をとっている。Ｋ_i、Ａ_i、Ｂ_i、Ｃ_i、
Ｄ_iは非球面係数である。結像レンズの副走査方向の曲
率は、結像レンズの有効部で主走査方向に沿って連続的
に変化しており、曲率Ｕ_iを、

【００４５】

【数２】

【００４６】で表す。ｕ_ixは光軸上での曲率、Ａ_ix、Ｂ
_ix、Ｃ_ix、Ｄ_ix、Ｅ_ixは係数である。これらの係数の値
を表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】走査中心および走査端における、結像レン
ズの副走査方向の曲率を表３に示す。なお、入射面ある
いは射出面において、曲率中心が当該面に対してビーム
の進行方向側にある場合の曲率を正とし、曲率中心が当
該面に対してビームの進行方向とは逆側にある場合の曲
率を負とする。また、表３には断面の凹凸の区別も示
す。

【００４９】

【表３】

【００５０】表３に示すとおり、入射面の副走査方向断
面は、走査中心で凹、走査端で凸となっており、射出面
の副走査方向断面は、走査中心で凸、走査端で凹となっ
ている。

【００５１】図６は本実施例についての主走査方向断面
図、図７は本実施例の収差図である。なお、収差図につ
いては、像面湾曲は破線が主走査方向、実線が副走査方
向の収差を示している。等速走査性は、理想像高ｙ＝ｆ
θからの像高のずれを％で表す。ただし、ωはビームス
ポットが被走査面上で走査中心から走査端まで走査する
間の、回転多面鏡の回転角である。

【００５２】本実施例では、結像レンズに非球面を用い
ているため、わずか１枚の結像レンズで、図７に示すよ
うに主走査方向の像面湾曲は±２ｍｍ以内と、良好に補
正されている。１〜２ｍｍ程度の振幅で振動している像
面湾曲は、結像レンズの主走査方向断面形状の非球面係
数の次数を、１０次までしか用いていないことにより生
じるものである。従って、より高次の非球面係数を用い
れば、像面湾曲をさらに小さくすることができる。

【００５３】また、結像レンズの入射面、射出面は、副
走査方向の曲率が、結像レンズの有効部で主走査方向に
沿って連続的に変化しているため、図７に示すように副
走査方向の像面湾曲も±２ｍｍ以内と良好に補正されて
いる。副走査方向の曲率は、１２次までの係数を用いて
近似しているが、やはり、より高次の非球面係数を用い
れば、像面湾曲をさらに小さくすることができる。

【００５４】結像レンズの副走査方向の光学倍率を図８
に、ビームスポットの副走査方向直径を図９に、ビーム
スポットの副走査方向位置を図１０に示す。図８〜１０
のいずれの図においても、横軸は被走査面における走査
位置であり、データ曲線については、本実施例の場合を
実線で示し、比較のために従来技術である、特開平４−
５０９０８号公報の場合の一例を破線で示す。従来例に
対して、本実施例の光学倍率、ビームスポット径、ビー
ムスポット位置は、有効走査領域全域に渡って極めて一
定である。なお、図９のビームスポット直径とは、ビー
ムの中心強度に対して、１／ｅ²の強度となる点を連ね
た形状の直径のことである。また、図１０のビームスポ
ット位置は、光源において光軸から副走査方向に５０μ
ｍ離れた位置に配置された発光部から射出されたビーム
が、被走査面上に形成するビームスポットの位置を示
す。

【００５５】（実施例２）本発明の光走査装置の第２の
実施例は、第１の実施例に対し、結像レンズの副走査方
向の曲率のみが異なる。結像レンズの副走査方向断面
が、入射面の走査中心で凹、走査端で凸、射出面では常
に凸となっている。

【００５６】本実施例の結像レンズの副走査方向の曲率
と係数を表４に示す。曲率の表記については、実施例１
と同じである。結像レンズの主走査方向に関する光学諸
元と、結像レンズ以外の要素の光学諸元は実施例１と同
じである。

【００５７】

【表４】

【００５８】走査中心および走査端における、結像レン
ズの副走査方向の曲率を表５に示す。

【００５９】

【表５】

【００６０】表５に示すとおり、入射面の副走査方向断
面は、走査中心で凹、走査端で凸となっている。

【００６１】図１１は本実施例の収差図である。主走査
方向の像面湾曲、等速走査性は実施例１と同じなので、
副走査方向の像面湾曲のみを示す。結像レンズの入射
面、射出面は、副走査方向の曲率が、結像レンズの有効
部で主走査方向に沿って連続的に変化しているため、副
走査方向の像面湾曲は良好に補正されている。

【００６２】結像レンズの副走査方向の光学倍率を図１
２に、ビームスポットの副走査方向直径を図１３に、ビ
ームスポットの副走査方向位置を図１４に示す。光学倍
率、ビームスポット径、ビームスポット位置は、有効走
査領域全域に渡って極めて一定である。

【００６３】（実施例３）本発明の光走査装置の第３の
実施例は、第１の実施例に対し、結像レンズの副走査方
向の曲率のみが異なる。結像レンズの副走査方向断面
が、入射面では常に凸、射出面の走査中心で凸、走査端
で凹となっている。

【００６４】本実施例の結像レンズの副走査方向の曲率
と係数を表６に示す。曲率の表記については、実施例１
と同じである。結像レンズの主走査方向に関する光学諸
元と、結像レンズ以外の要素の光学諸元は実施例１と同
じである。

【００６５】

【表６】

【００６６】走査中心および走査端における、結像レン
ズの副走査方向の曲率を表７に示す。

【００６７】

【表７】

【００６８】表７に示すとおり、射出面の副走査方向断
面は、走査中心で凸、走査端で凹となっている。

【００６９】図１５は本実施例の収差図である。主走査
方向の像面湾曲、等速走査性は実施例１と同じなので、
副走査方向の像面湾曲のみを示す。結像レンズの入射
面、射出面は、副走査方向の曲率が、結像レンズの有効
部で主走査方向に沿って連続的に変化しているため、副
走査方向の像面湾曲は良好に補正されている。

【００７０】結像レンズの副走査方向の光学倍率を図１
６に、ビームスポットの副走査方向直径を図１７に、ビ
ームスポットの副走査方向位置を図１８に示す。光学倍
率、ビームスポット径、ビームスポット位置は、有効走
査領域全域に渡って極めて一定である。

【００７１】（実施例４）本発明の光走査装置の第４の
実施例は、第１の実施例と構成要素は同じであるが、光
学諸元が異なる。本実施例では、コリメータレンズから
射出されるビームは平行ビームである。また、結像レン
ズの形状も実施例１とは異なる。

【００７２】図１９は本実施例の主走査方向断面図であ
る。結像レンズ６の主走査方向断面形状は、入射面
Ｓ₇、射出面Ｓ₈ともに非球面形状をしている。また、結
像レンズ６の入射面Ｓ₇、射出面Ｓ₈の両面で、副走査方
向の曲率が、結像レンズの有効部で主走査方向に沿って
連続的に変化している。

【００７３】本実施例の光学諸元を表８に示す。表記に
ついては、実施例１と同じである。

【００７４】

【表８】

【００７５】本実施例の結像レンズの副走査方向の曲率
と係数を表９に示す。曲率の表記についても、実施例１
と同じである。

【００７６】

【表９】

【００７７】走査中心および走査端における、結像レン
ズの副走査方向の曲率を表１０に示す。

【００７８】

【表１０】

【００７９】図２０は本実施例の収差図である。像面湾
曲、等速走査性共に良好に補正されている。

【００８０】結像レンズの副走査方向の光学倍率を図２
１に、ビームスポットの副走査方向直径を図２２に、ビ
ームスポットの副走査方向位置を図２３に示す。光学倍
率、ビームスポット径、ビームスポット位置は、有効走
査領域全域に渡って極めて一定である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような効果を有する。

【００８２】まず、請求項１記載の発明によれば、副走
査方向の像面湾曲を完全に補正した上で、ビームスポッ
トの副走査方向の径が一定となる。

【００８３】請求項２記載の発明によれば、ビームスポ
ットの副走査方向の径がさらに一定となる。

【００８４】請求項３記載の発明によれば、光走査装置
の構成が簡素になる。

【００８５】請求項４記載の発明によれば、結像レンズ
の厚さが薄くなる。

【００８６】請求項５記載の発明によれば、球面収差が
小さくなり、ビームスポット形状が良好となる。

【００８７】請求項６記載の発明によれば、主走査方向
の像面湾曲特性と等速走査性が良好に補正される。

【００８８】請求項７記載の発明によれば、主走査方向
の像面湾曲特性と等速走査性がさらに良好に補正され
る。

【００８９】請求項８記載の発明によれば、走査速度の
高速化や高解像度化が可能になり、複数の発光部から射
出されるビームにより被走査面上に形成される、複数の
走査線の間隔が一定となる。

【００９０】請求項９記載の発明によれば、容易に結像
レンズを大量生産することが可能であり、コストが低く
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査装置の斜視図。

【図２】本発明の結像レンズの主走査断面図。

【図３】一般的な結像レンズのベンディングを示す図。

【図４】本発明の結像レンズの主走査断面図。

【図５】本発明の結像レンズの副走査断面の面形状と副
走査方向の光学倍率の関係を示す図。

【図６】本発明の実施例１の光学系の主走査断面図。

【図７】本発明の実施例１の光学系の収差図。

【図８】本発明の実施例１の副走査方向の光学倍率を示
す図。

【図９】本発明の実施例１のビームスポットの副走査方
向直径を示す図。

【図１０】本発明の実施例１のビームスポットの副走査
方向位置を示す図。

【図１１】本発明の実施例２の光学系の収差図。

【図１２】本発明の実施例２の副走査方向の光学倍率を
示す図。

【図１３】本発明の実施例２のビームスポットの副走査
方向直径を示す図。

【図１４】本発明の実施例２のビームスポットの副走査
方向位置を示す図。

【図１５】本発明の実施例３の光学系の収差図。

【図１６】本発明の実施例３の副走査方向の光学倍率を
示す図。

【図１７】本発明の実施例３のビームスポットの副走査
方向直径を示す図。

【図１８】本発明の実施例３のビームスポットの副走査
方向位置を示す図。

【図１９】本発明の実施例４の光学系の主走査断面図。

【図２０】本発明の実施例４の光学系の収差図。

【図２１】本発明の実施例４の副走査方向の光学倍率を
示す図。

【図２２】本発明の実施例４のビームスポットの副走査
方向直径を示す図。

【図２３】本発明の実施例４のビームスポットの副走査
方向位置を示す図。

【符号の説明】

１半導体レーザアレイ２コリメータレンズ３アパーチャ４シリンドリカルレンズ５回転多面鏡６結像レンズ７被走査面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村雄二郎長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを発生する光源と、前記光ビー
ムを偏向する偏向器と、前記偏向器により偏向された光
ビームを結像し、被走査面上にビームスポットを形成さ
せるための結像レンズを有する光走査装置において、前記結像レンズのレンズ面のうち、少なくとも２つの面
において、副走査方向の曲率が、前記結像レンズの有効
部で主走査方向に沿って連続的に、かつ主走査方向の曲
率とは独立に変化していることを特徴とする光走査装
置。
【請求項２】前記結像レンズの副走査方向の光学倍率
が、有効走査領域において一定であることを特徴とする
請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】前記結像レンズは、単レンズであること
を特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の光走査装
置。
【請求項４】前記結像レンズは、以下のａ）、ｂ）の
うちのいずれかを満足することを特徴とする請求項３記
載の光走査装置。ａ）前記結像レンズの入射面の副走査方向断面は、走査
中心で凹、走査端で凸であるｂ）前記結像レンズの射出面の副走査方向断面は、走査
中心で凸、走査端で凹である
【請求項５】前記結像レンズは、前記ａ）、ｂ）の両
方を満足することを特徴とする請求項４記載の光走査装
置。
【請求項６】前記結像レンズは主走査方向で非球面と
なるレンズ面を有することを特徴とする請求項１乃至５
の何れかに記載の光走査装置。
【請求項７】前記結像レンズは主走査方向で変曲点の
あるレンズ面を有することを特徴とする請求項６記載の
光走査装置。
【請求項８】前記光源は複数の発光部を有することを
特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光走査装
置。
【請求項９】前記結像レンズのうち、副走査方向の曲
率が、前記結像レンズの有効部で主走査方向に沿って連
続的に変化している面を有するレンズは、樹脂で形成さ
れていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記
載の光走査装置。