JPH1123996A - 光走査装置及び該装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像面湾曲が発生することがなく、又収差補正
が可能な、トーレックレンズを用いた光走査装置を提供
する。 【解決手段】 変調されたビームを走査する偏向器の射
出側にトーリックレンズ６０Ｂを介在させてなる光走査
装置において、前記トーリックレンズ６０Ｂを、ビーム
入射側を主走査方向に沿って湾曲させるとともに、該ト
ーリックレンズ６０Ｂの主走査方向に沿って切断された
ビーム走査側の切断形状の曲率が主走査方向の中央位置
よりその両側に進むに連れ徐々に小になるように設定し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変調されたビームを
走査する偏向器の射出側に光走査用レンズを介在させて
なる光走査装置及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えば図２に示す如く、ビーム
発振器１より発振された、入力情報に応じて変調された
レーザビームをコリメートレンズ２等を通して主走査方
向に平行な線状集束光として回転多面鏡その他の偏向器
３に入射させ、該偏向器３の回転により所定角度偏向反
射されながらｆθレンズ４で等速運動に変換させた後、
面倒れ補正レンズ６により前記偏向器３の偏向面３ａの
副走査方向の面倒れを補正して被記録媒体５の母線上に
入力情報に対応した光ドットパターンを結像走査させる
光走査装置は既に公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして前記面倒れ補正
レンズ６には一般に主走査方向に直線状に延設するシリ
ンドリカルレンズを用いているが、このようなシリンド
リカルレンズを用いるレンズ長手方向両端側の、該レン
ズに斜めに入射するビームに対しては、該レンズの実効
的曲率半径が小さくなり、焦点距離の短いレンズとして
作用する為に、図５の一点鎖線で示すように主走査方向
に直交する方向（以下副走査方向という）の像面が湾曲
するという問題が発生する。

【０００４】かかる欠点を解消する為に、前記シリンド
リカルレンズを長手方向（主走査方向）に沿ってｆθレ
ンズ４側の入射面が凸になるように僅かに曲げを与えた
トーリックレンズを用いることにより、図６の一点鎖線
に示すように、前記副走査方向の像面湾曲が矯正され、
僅かに波形状になるも被記録面とほぼ合致させることが
出来る。

【０００５】一方、近年前記偏向器３の画角を拡げ、偏
向面３ａから被記録媒体５母線までの焦点距離を短く
し、装置全体の小型化を図る試みがなされているが、こ
のように焦点距離が小さくなるに連れ、図４の一点鎖線
に示すように、前記波形形状が増幅され、像面湾曲が再
度発生するという問題を有す。

【０００６】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、像
面湾曲が発生することがなく、又収差補正が可能な光走
査用レンズを用いた光走査装置及び画像形成装置を提供
することを目的とする。また、本発明の他の目的は、面
倒れ補正レンズとして適用した場合は、前記偏向器３の
画角を拡げ、焦点距離を短かくしつつも前記像面湾曲が
発生することがなく、又ｆθレンズとして適用した場合
は収差補正が可能な、光走査用レンズを用いた光走査装
置及び画像形成装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を達成する為に、偏向器３と被記録媒体５間に介在さ
せた面倒れ補正レンズ６やｆθレンズ４の主走査方向に
沿って切断されたビーム走査側の切断形状の曲率が、主
走査方向における中央位置よりその両端に進むに連れ徐
々に小なるように設定させたことを必須構成要件とする
光走査用レンズを有する光走査装置及び画像形成装置を
提案する。

【０００８】すなわち、変調されたビームを走査する偏
向器の射出側にトーリックレンズを介在させてなる光走
査装置において、前記トーリックレンズを、ビーム入射
側を主走査方向に沿って湾曲させるとともに、前記トー
リックレンズの主走査方向に沿って切断されたビーム走
査側の切断形状の曲率が主走査方向の中央位置よりその
両側に進むに連れ徐々に小になるように設定したことを
特徴とする光走査装置を提供する。

【０００９】また、変調されたビームを走査する偏向器
の射出側から被記録媒体間に光走査用レンズを介在させ
てなる画像形成装置において、前記光走査用レンズを、
ビーム入射側を主走査方向に沿って湾曲させたトーリッ
クレンズで形成するとともに、前記光走査用レンズの主
走査方向に沿って切断されたビーム走査側の切断形状の
曲率が主走査方向の中央位置よりその両側に進むに連れ
徐々に小になるように設定したことを特徴とする画像形
成装置を提供する。

【００１０】これらにおいて、「ビーム走査側」とは、
光走査用レンズの入射側または射出側を含んだ概念であ
る。そして、前記光走査レンズは一般にはプラスチック
レンズで形成された、ビーム入射側を主走査方向に沿っ
て凸に湾曲させたシリンドリカルレンズ、トロイダルレ
ンズ等のトーリックレンズが適用される。

【００１１】又、前記切断形状の切断方向は主走査方向
であって、図１（Ｂ）に示すように、前記切断形状が主
走査方向に沿って切断され、曲率半径をＲとするとその
曲率（１／Ｒ）が主走査方向の中央位置Ｒ′ｃよりその
両側に進むに連れ徐々に小になるように設定しているの
で、従来のように単に湾曲しただけのトーリックレンズ
と比べて被記録媒体における像面湾曲の発生が改善され
る。

【００１２】そしてこのようなレンズの断面構成を、前
述したトーリックレンズに適用することにより、該トー
リックレンズ自体にも像面湾曲矯正及び収差補正の機能
を有する為、より一層後記する効果を円滑に達成し得
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説
明例にすぎない。

【００１４】先ず面倒れ補正レンズ６を有した光走査装
置の具体的構成を図２に基づいて説明するに、偏向器３
には外接円の直径が４０ｍｍで、その偏向面３ａが六面
体であるポリゴンミラーを用い、その反射幅を適宜選択
してｆθレンズに入射される画角が略８０゜になるよう
に設定している。そして、ｆθレンズ４は凹レンズと凸
レンズの組み合わせからなる２枚構成のレンズ系を用い
ている。

【００１５】面倒れ補正レンズ６には、図２の１点鎖線
で示すように、ビーム入射側を主走査方向に沿って僅か
に凸（例えば曲率半径Ｒを約７４０ｍｍ）に湾曲させ、
その肉厚を約６ｍｍ、主走査方向の延設長さを約２１０
ｍｍに設定したトーリックレンズ６０を用いている。

【００１６】次に、本第１実施の形態を説明する。図１
（Ｂ）に示すように、主走査方向に沿って切断された切
断形状の曲率１／Ｒが主走査方向の中央位置Ｒ′ｃより
その両側Ｒ′ｔに進むに連れて徐々に小になるように設
定されている。

【００１７】このように構成することにより、面倒れ補
正レンズ６１の湾曲形状がなだらかとなり、図４に示す
１点鎖線Ｌ２の中心部分より右下がり部Ｌ２ａまたは、
左下がり部Ｌ２ｂの下がり程度が改善される。よって、
前記偏向器３の画角を拡げ、偏向面３ａから被記録媒体
５母線までの焦点距離を短くし、装置全体の小型化を図
る場合においても、このように焦点距離が小さくなるに
連れ、前記波形形状が増幅され、像面湾曲が再度発生す
るという問題を解消することができる。

【００１８】次に、本第２実施の形態を説明する。図１
（Ａ）は、本第２実施の形態を説明する説明図である。
同図において、面倒れ補正レンズ６０は、副走査方向の
切断断面のビーム入射側の曲率半径Ｒを、図１（Ａ）の
ラインＬ１に示すように、その曲率半径Ｒが主走査方向
の中央位置Ｒｃよりその両側に進むに連れ徐々に大にな
り、その途中に変移点Ｒｈで逆に徐々に小になるように
設定している。

【００１９】そして、副走査方向の切断断面のビーム入
射側の曲率半径Ｒは図１のラインＬ１に示すように、そ
の曲率半径Ｒが、レンズの中央位置Ｒｃよりその両側に
進むに連れて非対称に設定される。その理由は、前記偏
向面３ａの回転に伴って、該偏向面３ａの反射点も変移
するが、その変移する軌跡は、前記反射点から前記中央
位置Ｒｃを通る光路を中心に非対称になり、被記録媒体
５上に発生する副走査方向の像面湾曲も前記光路に対し
て非対称に発生するためである。

【００２０】

【実施例】本第２実施の形態においては、図２に示すよ
うに、偏向面３ａから被記録媒体５母線までの距離を約
２２０ｍｍ、及び該母線上での光軸上におけるビーム直
径が約１００μｍ程度になるよう設定している。そし
て、図１（Ａ）に示すように、例えば中央位置Ｒｃにお
ける断面形状の曲率半径Ｒを１５．９ｍｍ、該中央位置
Ｒｃより略７０ｍｍ隔てた変移点Ｒｈ位置における曲率
半径Ｒを１６．２ｍｍに夫々設定している。そして、さ
らに、副走査方向の切断断面のビーム入射側の曲率半径
Ｒを、図１（Ａ）のラインＬ１に示すように、その曲率
半径Ｒが主走査方向の中央位置Ｒｃよりその両側に進む
に連れ徐々に大になり、その途中に変移点Ｒｈで逆に徐
々に小になるように設定している。

【００２１】かかる実施例において曲率半径Ｒｖを同一
に設定した前記と同様なトーリックレンズ６１を比較例
として用い、被記録媒体５母線上における副走査方向に
おける像湾曲度合を調べた所、本実施例においては図３
に一点鎖線で示すように、僅かに波形状になるも、その
誤差は最大略５μｍ以内に収まり、被記録面とほぼ合致
させることが出来る。

【００２２】一方比較例においては図４の一点鎖線に示
すように、大きな波形形状となり、約２０〜３０％程度
ビーム直径が変化した。

【００２３】これらのデータから、本実施の形態におい
ては、精度よく被記録面と合致させることが理解され
る。

【００２４】尚、本実施の形態においては、前記のよう
なトーリックレンズ６０を面倒れ補正レンズ６に適用し
たが、ｆθレンズにも適用することが出来る。即ち、現
状ではｆθレンズの収差誤差を極力少なくする為に、複
数のレンズの組み合わせから構成しているが、前記トー
リックレンズ６０は副走査方向の収差誤差にも効果を有
する為に、これをｆθレンズとして適用することによ
り、単一又は少枚数のレンズでｆθレンズが構成出来、
部品点数の削減と製造の容易化が図れる。

【００２５】以上詳述したように、本実施の形態は、偏
向器の射出側に配置される光走査用レンズ（トーリック
レンズ）を、ビーム入射側を主走査方向に沿って湾曲さ
せるとともに、該トーリックレンズの主走査方向に沿っ
て切断されたビーム走査側の切断形状の曲率が主走査方
向の中央位置よりその両側に進むに連れ徐々に小になる
ように設定したので、従来のように単位に湾曲しただけ
のトーリックレンズと比べて被記録媒体における像面湾
曲の発生が改善される。

【００２６】そして、前記光走査レンズは一般にはプラ
スチックレンズで形成された、ビーム入射側を主走査方
向に沿って凸に湾曲させたシリンドリカルレンズ、トロ
イダルレンズ等のトーリックレンズが適用される。

【００２７】また、ｆθレンズとして適用した場合は、
単一又は小枚数のレンズでｆθレンズを構成しつつも収
差補正を行うことが出来、これにより部品点数の削減と
製造の容易化が達成される。

【００２８】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、偏向
器の射出側に配置される光走査用レンズ（トーリックレ
ンズ）を、ビーム入射側を主走査方向に沿って湾曲させ
るとともに、該トーリックレンズの主走査方向に沿って
切断されたビーム走査側の切断形状の曲率が主走査方向
の中央位置よりその両側に進むに連れ徐々に小になるよ
うに設定したので、従来のように単に湾曲しただけのト
ーリックレンズと比べて被記録媒体における像面湾曲の
発生が改善された光走査装置及び画像形成装置を提供す
ることができる。また、偏向器の画角を拡げ、焦点距離
を短かくしつつも前記像面湾曲が発生することがない光
走査装置及び画像形成装置を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ｂ）は本発明の実施の形態に係るトーリッ
クレンズの断面形状を示す説明図、（Ａ）は、関連技術
に係るトーリックレンズの断面形状を示す説明図であ
る。

【図２】 本発明が適用される光走査装置を示す概略図
である。

【図３】 関連技術におけるビーム径の像面湾曲度合い
を示すグラフ図である。

【図４】 関連技術と比較する比較例におけるビーム径
の像面湾曲度合いを示すグラフ図である。

【図５】 従来例Ａにおけるビーム径の像面湾曲度合い
を示すグラフ図である。

【図６】 従来例Ｂにおけるビーム径の像面湾曲度合い
を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ ビーム発振器 ２ コリメートレンズ ３ 偏向器 ４ ｆθレンズ ５ 被記録媒体 ６ 面倒れ補正レンズ ６０、６１ トーリックレンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調されたビームを走査する偏向器の射
   出側にトーリックレンズを介在させてなる光走査装置に
   おいて、 前記トーリックレンズを、ビーム入射側を主走査方向に
   沿って湾曲させるとともに、前記トーリックレンズの主
   走査方向に沿って切断されたビーム走査側の切断形状の
   曲率が主走査方向の中央位置よりその両側に進むに連れ
   徐々に小になるように設定したことを特徴とする光走査
   装置。
2. 【請求項２】 変調されたビームを走査する偏向器の射
   出側から被記録媒体間に光走査用レンズを介在させてな
   る画像形成装置において、 前記光走査用レンズを、ビーム入射側を主走査方向に沿
   って湾曲させたトーリックレンズで形成するとともに、
   前記光走査用レンズの主走査方向に沿って切断されたビ
   ーム走査側の切断形状の曲率が主走査方向の中央位置よ
   りその両側に進むに連れ徐々に小になるように設定した
   ことを特徴とする画像形成装置。