JP2000121985A - Laser scanner - Google Patents
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- JP2000121985A JP2000121985A JP10299659A JP29965998A JP2000121985A JP 2000121985 A JP2000121985 A JP 2000121985A JP 10299659 A JP10299659 A JP 10299659A JP 29965998 A JP29965998 A JP 29965998A JP 2000121985 A JP2000121985 A JP 2000121985A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
ー等に応用されるレーザー走査装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser scanning device applied to a laser printer or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、このようなレーザー走査装置
の分野では、例えば特開平９−３３８５０号公報に記載
されている如く、副走査方向の曲率が主走査方向に沿っ
て、その主走査方向の曲率とは独立に変化するような形
状の面を、２面用いる事により、副走査方向の光学倍率
を有効域内で均一にする技術が提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of such a laser scanning device, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-33850, the curvature in the sub-scanning direction extends along the main scanning direction. There has been proposed a technique of using two surfaces having a shape that changes independently of the curvature of the image to make the optical magnification in the sub-scanning direction uniform within an effective area.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、ビーム径を小さくしようとして有効Ｆ
ナンバーを小さくしていっても、溝状収差が大きくなっ
てビームの結像の状態が悪くなり、結局ビーム径が小さ
くならないという問題があった。However, in the above arrangement, the effective F
Even if the number is made small, there is a problem that the groove-like aberration becomes large and the state of image formation of the beam deteriorates, so that the beam diameter does not become small after all.
【０００４】本発明は、このような問題点に鑑み、副走
査方向の光学倍率が有効域内でほぼ均一であり、しかも
ビームを小さく絞る事が可能なレーザー走査装置を提供
する事を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a laser scanning device in which the optical magnification in the sub-scanning direction is substantially uniform within an effective area and the beam can be narrowed down. .
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、レーザー光源から射出されたレーザー
光を偏向器で偏向して被走査面上を走査するとともに、
光路上に配置された走査レンズ群にてその被走査面上に
結像させる構成において、前記走査レンズ群の光学面の
内少なくとも２つの面が、前記レーザー光が偏向される
主走査方向の位置によって、その主走査方向に直交する
副走査方向の形状が異なっており、その形状の変化は前
記主走査方向の形状と独立に行われていて、前記偏向す
る各偏向角において、前記２つの面それぞれへの前記レ
ーザー光入射位置における法線と、そのレーザー光との
成す角度が、互いに逆方向である構成とする。In order to achieve the above object, according to the present invention, a laser beam emitted from a laser light source is deflected by a deflector to scan a surface to be scanned,
In a configuration in which an image is formed on a surface to be scanned by a scanning lens group arranged on an optical path, at least two of the optical surfaces of the scanning lens group are positioned in the main scanning direction where the laser light is deflected. The shape in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction is different, and the change in the shape is performed independently of the shape in the main scanning direction. The angle formed between the normal line at the laser light incident position and the laser light is opposite to each other.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のレ
ーザー走査装置の第１の実施形態の概略構成を示す斜視
図である。同図において示すように、レーザー光源１を
出たレーザービーム２は、コリメータレンズ３を通過し
て平行光となった後、シリンダレンズ４を通過してポリ
ゴンミラー５のミラー面近傍で副走査方向のみ集光さ
れ、回転するポリゴンミラー５によって偏向され、続い
て走査レンズ６によって屈折，反射され、感光体７上に
集光し、潜像を形成する。ポリゴンミラー５が回転する
事によって各ミラー面が回転し、回転する感光体７上を
レーザービーム２が走査して潜像を描いてゆく。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a first embodiment of the laser scanning device of the present invention. As shown in FIG. 1, a laser beam 2 emitted from a laser light source 1 passes through a collimator lens 3 to become parallel light, and then passes through a cylinder lens 4 in the sub-scanning direction near the mirror surface of the polygon mirror 5. Only the light is condensed, deflected by the rotating polygon mirror 5, subsequently refracted and reflected by the scanning lens 6, and condensed on the photoreceptor 7 to form a latent image. As the polygon mirror 5 rotates, each mirror surface rotates, and the laser beam 2 scans the rotating photoreceptor 7 to draw a latent image.
【０００７】図２は、第１の実施形態の走査系の形状を
示す図である。同図においては、五角形のポリゴンミラ
ー５及び走査レンズ６の形状及び配置状態が示されてい
る。尚、８はポリゴンミラーウィンドウである。走査レ
ンズ６の各面の面番号は、ｒを付した数字で示してい
る。また、図３，図４は前記走査レンズ６の性能を示す
図である。図３においては、横軸に偏向角、縦軸にデフ
ォーカス量を取り、副走査方向及び主走査方向について
像面湾曲を示している。図４においては、横軸に偏向
角、縦軸に歪曲率を取り、ディストーションを示してい
る。本実施形態の走査レンズ６のコンストラクションデ
ータについては後述する。FIG. 2 is a diagram showing the shape of the scanning system according to the first embodiment. In the figure, the shapes and arrangement of the pentagonal polygon mirror 5 and the scanning lens 6 are shown. Reference numeral 8 denotes a polygon mirror window. The surface number of each surface of the scanning lens 6 is indicated by a numeral with r. 3 and 4 are diagrams showing the performance of the scanning lens 6. FIG. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the deflection angle and the vertical axis indicates the defocus amount, and indicates the field curvature in the sub-scanning direction and the main scanning direction. In FIG. 4, the horizontal axis represents the deflection angle, and the vertical axis represents the distortion, and the distortion is shown. The construction data of the scanning lens 6 of the present embodiment will be described later.
【０００８】図５〜図１１は、溝状収差発生の原理につ
いて示した図である。まず、図５は、主走査方向につい
ては平行光で、副走査方向については発散光であるよう
な光束１０が、シリンダレンズ９に斜めから入射した場
合の様子を示したものであり、同図（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面上方より見た斜視図である。ここで、主走
査方向に傾いた薄肉シリンダレンズ（入射面がシリンダ
面で、射出面が平面であるもの）に入射したときの副走
査方向の結像関係は、次式によって示される。FIGS. 5 to 11 are diagrams showing the principle of generation of groove aberration. First, FIG. 5 shows a state in which a light beam 10 that is parallel light in the main scanning direction and divergent light in the sub-scanning direction is obliquely incident on the cylinder lens 9. (A) is a plan view,
(B) is the perspective view seen from the front upper part. Here, the image forming relationship in the sub-scanning direction when the light enters a thin cylinder lens (in which the incident surface is a cylinder surface and the exit surface is a flat surface) inclined in the main scanning direction is expressed by the following equation.
【０００９】[0009]
【数２】 (Equation 2)
【００１０】但し、 ｃ：シリンダ面の副走査方向断面の曲率 ｎ：屈折率 θ：主走査方向の入射角度 ａ：入射光の副走査方向の集光位置 ｂ：射出光の副走査方向の集光位置 である。Here, c: curvature of the cross section of the cylinder surface in the sub-scanning direction n: refractive index θ: incident angle in the main scanning direction a: condensing position of incident light in the sub-scanning direction b: collection of emitted light in the sub-scanning direction The light position.
【００１１】従って、入射光の副走査方向の集光位置と
射出光の副走査方向の集光位置の間隔ｂ−ａは、Therefore, the interval ba between the light condensing position in the sub-scanning direction of the incident light and the light condensing position in the sub-scanning direction of the emitted light is
【数３】 のとき最小となり、ａがその値から離れるほど大きくな
る。(Equation 3) , And becomes larger as a departs from that value.
【００１２】図５においては、光束１０の入射側の集光
位置Ｉが射出側の集光位置Ｏに比べてシリンダレンズ９
に近いところにあり、同図（ａ）における光束１０の上
側の光線１０ａは下側の光線１０ｂに比べて入射側の集
光位置Ｉが更にシリンダレンズ９寄りになっているた
め、上側では下側に比べて入射側と射出側の集光位置の
間隔が大きくなる。即ち、集光位置がずれる。図６は、
その主走査方向の位置に対する副走査方向の集光位置の
ズレの度合いを示している。同図において、横軸は入射
光副走査方向集光位置からレンズ面までの距離のズレ量
（ｍｍ）、縦軸は副走査方向集光位置のズレ量（ｍｍ）
を表している。In FIG. 5, the light-collecting position I on the incident side of the light beam 10 is larger than the light-collecting position O on the exit side.
(A), the light ray 10a on the upper side of the light beam 10 in the same figure (a) is closer to the cylinder lens 9 on the incident side than the light ray 10b on the lower side. The distance between the condensing positions on the incident side and the exit side becomes larger than that on the side. That is, the light condensing position is shifted. FIG.
It shows the degree of deviation of the light condensing position in the sub-scanning direction from the position in the main scanning direction. In the figure, the abscissa represents the deviation amount (mm) of the distance from the incident light focusing position in the sub-scanning direction to the lens surface, and the ordinate represents the deviation amount (mm) of the focusing position in the sub-scanning direction.
Is represented.
【００１３】次に、図７は、シリンダレンズ９の曲率
が、主走査方向の位置によって変化している場合の様子
を示したものであり、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は正
面上方より見た斜視図、（ｃ）はシリンダレンズ９の斜
視図である。このとき、曲率が小さい程、射出側の集光
点がレンズ寄りになるため、同図（ａ）における光束１
０の下側の光線１０ｂは上側の光線１０ａに比べて射出
側の集光位置Ｏがシリンダレンズ９寄りになっており、
やはり集光位置がずれる。図８は、その主走査方向の位
置に対する副走査方向の集光位置のズレの度合いを示し
ている。同図において、横軸は曲率のズレ量、縦軸は副
走査方向集光位置のズレ量（ｍｍ）を表している。Next, FIGS. 7A and 7B show a case where the curvature of the cylinder lens 9 changes depending on the position in the main scanning direction. FIG. 7A is a plan view, and FIG. FIG. 3C is a perspective view of the cylinder lens 9 as viewed from the front upper side. At this time, the smaller the curvature, the closer the condensing point on the exit side is to the lens, so that the light flux 1 in FIG.
The lower light ray 10b of 0 is closer to the cylinder lens 9 at the condensing position O on the exit side than the upper light ray 10a,
After all, the focus position shifts. FIG. 8 shows the degree of deviation of the condensing position in the sub-scanning direction from the position in the main scanning direction. In the figure, the horizontal axis represents the amount of deviation of the curvature, and the vertical axis represents the amount of deviation (mm) of the light condensing position in the sub-scanning direction.
【００１４】また、図９は、入射光の主走査方向の状態
が平行光でない場合の様子を示したものであり、同図
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面上方より見た斜視図であ
る。このとき、同図（ａ）における光束１０の下側の光
線１０ｂは上側の光線１０ａに比べてシリンダレンズ９
に対する入射角度が傾いており、入射光束内の主走査方
向の位置によってシリンダレンズ９の角度が変わってい
る状態になるため、やはり集光位置がずれる。図１０
は、その主走査方向の位置に対する副走査方向の集光位
置のズレの度合いを示している。同図において、横軸は
入射角度（ｄｅｇ）、縦軸は副走査方向集光位置のズレ
量（ｍｍ）を表している。FIGS. 9A and 9B show a case where the state of the incident light in the main scanning direction is not parallel light. FIG. 9A is a plan view, and FIG. FIG. At this time, the lower ray 10b of the light flux 10 in FIG.
Is inclined, and the angle of the cylinder lens 9 changes depending on the position in the main scanning direction in the incident light beam, so that the light condensing position also shifts. FIG.
Indicates the degree of deviation of the light condensing position in the sub-scanning direction from the position in the main scanning direction. In the figure, the horizontal axis represents the incident angle (deg), and the vertical axis represents the shift amount (mm) of the light condensing position in the sub-scanning direction.
【００１５】図１１は、副走査方向の集光位置が光束内
の主走査方向について変わった場合の波面収差について
示したものである。同図に示すように、波面収差は、プ
ラス側（図の左側）にデフォーカスしたときは、主走査
方向（図の奥行き方向）の周辺部分がプラスになるよう
に湾曲する。マイナス側（図の右側）にデフォーカスし
たときは、主走査方向（図の奥行き方向）の周辺部分が
マイナスになるように湾曲する。上述したように、副走
査方向の集光位置が光束内の主走査方向の位置によって
変わっている場合、波面収差についても、副走査方向の
湾曲度合いが光束内の主走査方向の位置によって変わる
事になる。従って、図１１に示したような形状の波面収
差となる。FIG. 11 shows the wavefront aberration when the focusing position in the sub-scanning direction changes in the main scanning direction in the light beam. As shown in the figure, when the wavefront aberration is defocused on the plus side (the left side in the figure), the peripheral portion in the main scanning direction (the depth direction in the figure) curves so as to be plus. When defocusing is performed on the minus side (right side in the figure), the peripheral portion in the main scanning direction (the depth direction in the figure) curves so as to be minus. As described above, when the light-converging position in the sub-scanning direction changes depending on the position in the main scanning direction in the light beam, the degree of curvature in the sub-scanning direction also varies with the wavefront aberration depending on the position in the main scanning direction in the light beam. become. Therefore, the wavefront aberration has a shape as shown in FIG.
【００１６】このとき、入射瞳上で、主光線から副走査
方向にずれた位置を通過する光線について考えると、波
面は、副走査方向には傾いていないが主走査方向には傾
きを持っている事になる。光線は波面に垂直な方向に進
むから、像面上での前記光線の到達位置は、主光線から
主走査方向にずれているが副走査方向にずれていない位
置という事になる。これは、軸対称レンズで溝状収差と
呼ばれている収差に似ているので、以後この溝状収差と
いう用語を用いる。At this time, considering light rays passing through the position shifted from the principal ray in the sub-scanning direction on the entrance pupil, the wavefront is not inclined in the sub-scanning direction but has an inclination in the main scanning direction. Will be. Since the light beam travels in a direction perpendicular to the wavefront, the arrival position of the light beam on the image plane is a position shifted from the principal ray in the main scanning direction but not shifted in the sub-scanning direction. This is similar to an aberration that is called a groove aberration in an axially symmetric lens, and hence the term groove error will be used hereinafter.
【００１７】図１２は、図１１の波面収差に対応するビ
ーム形状を表す図である。ここでは、ビーム形状は三角
形となり、有効Ｆナンバーを明るくしても、ビーム径は
小さくならなくなる。従って、ビーム径を小さくするた
めには、溝状収差を発生させないようにしなくてはなら
ない。そのためには、上記図５〜図１１で述べたような
要因を組み合わせて、互いに打ち消し合うように設定す
る事が不可欠となる。溝状収差は、シリンダ面だけでは
なく球面や軸対称非球面においても発生するが、主走査
方向に比べて副走査方向のパワーが強いアナモフィック
面で特に強く発生する。FIG. 12 is a diagram showing a beam shape corresponding to the wavefront aberration of FIG. Here, the beam shape is triangular, and even if the effective F-number is brightened, the beam diameter does not decrease. Therefore, in order to reduce the beam diameter, it is necessary to prevent the occurrence of groove aberration. For that purpose, it is indispensable to combine the factors described with reference to FIGS. 5 to 11 so as to cancel each other out. The groove-like aberration occurs not only on the cylinder surface but also on a spherical surface or an axially symmetric aspherical surface, but is particularly strong on an anamorphic surface having a higher power in the sub-scanning direction than in the main scanning direction.
【００１８】図１３，図１４は、本実施形態におけるビ
ーム形状を表す図である。それぞれ画像中心及び画像周
辺でのビーム形状を表しているが、どちらも良好に集光
しているのが分かる。FIG. 13 and FIG. 14 are diagrams showing the beam shapes in the present embodiment. The beam shapes at the center of the image and at the periphery of the image are respectively shown, and it can be seen that both are well focused.
【００１９】また、副走査方向の倍率関係が偏向角毎に
異なっていると、副走査方向のビーム径が偏向角毎に異
なる事となり、画質に悪影響を及ぼす。従って、副走査
方向の倍率が偏向角毎に変わる事の無いように、走査レ
ンズを設計する事が望ましい。さらに、溝状収差を補正
する際に、主走査方向に比べて副走査方向のパワーが強
い面を扱うときには、副走査方向の倍率が偏向角によっ
て大きく異なる事の無いように、注意して行わなければ
ならない。当然、副走査方向の像面湾曲についても補正
する必要がある。従って、副走査方向に関するだけで、
これら３つの収差補正を同時に行う必要がある。If the magnification relationship in the sub-scanning direction is different for each deflection angle, the beam diameter in the sub-scanning direction is different for each deflection angle, which adversely affects the image quality. Therefore, it is desirable to design the scanning lens so that the magnification in the sub-scanning direction does not change for each deflection angle. Further, when correcting a groove-like aberration, when handling a surface having a strong power in the sub-scanning direction as compared with the main scanning direction, care should be taken so that the magnification in the sub-scanning direction does not greatly differ depending on the deflection angle. There must be. Naturally, it is necessary to correct the field curvature in the sub-scanning direction. Therefore, only in the sub-scanning direction,
It is necessary to perform these three aberration corrections simultaneously.
【００２０】図１５は、本実施形態における走査レンズ
６の副走査方向の倍率について示す図である。本実施形
態の走査レンズ６では、ポリゴンミラー５側から見てポ
リゴンミラーウィンドウ８を含めて数えた第４番目のレ
ンズと第５番目のレンズが、主走査方向に比べて副走査
方向のパワーが強い面（それぞれ５面，７面）を有して
いる。この２面は、共に主走査方向の位置によって副走
査方向の形状が異なっており、その形状の変化は主走査
方向の形状に依存していない。FIG. 15 is a diagram showing the magnification of the scanning lens 6 in the sub-scanning direction in this embodiment. In the scanning lens 6 of the present embodiment, the fourth lens and the fifth lens counted including the polygon mirror window 8 when viewed from the polygon mirror 5 side have lower power in the sub-scanning direction than in the main scanning direction. It has strong surfaces (5 and 7 respectively). These two surfaces have different shapes in the sub-scanning direction depending on the position in the main scanning direction, and the change in the shape does not depend on the shape in the main scanning direction.
【００２１】これらの面は、次式によって表される。These planes are represented by the following equations.
【数４】 但し、座標系は、光軸をｘ軸、主走査方向をｙ軸、副走
査方向をｚ軸に取っている。(Equation 4) However, the coordinate system uses the optical axis as the x-axis, the main scanning direction as the y-axis, and the sub-scanning direction as the z-axis.
【００２２】また、この２つの面以外の面は、球面又は
平面或いは副走査方向が平らなシリンダ面である。ま
た、これらのレンズは、主走査方向については肉厚の差
があまり大きくなる事の無いように、注意して設計を行
っている。主走査方向の肉厚の差が大きくないレンズ
は、設計上、主走査方向の性能に大きなダメージを与え
ずに、その撓み方を変える事ができる。これにより、ア
ナモフィックな面の形状を比較的自由に変化させる事が
できる。The surface other than these two surfaces is a spherical surface, a flat surface, or a cylinder surface having a flat sub-scanning direction. In addition, these lenses are carefully designed so that the difference in wall thickness in the main scanning direction does not become too large. A lens having a small difference in thickness in the main scanning direction can be changed in its design without significantly damaging the performance in the main scanning direction. Thus, the shape of the anamorphic surface can be changed relatively freely.
【００２３】図１６は、本実施形態の走査レンズ６につ
いて、上述の、主走査方向の位置によって副走査方向の
形状が異なっており、その形状の変化が主走査方向の形
状に依存していない２つの面それぞれについて、光線が
交わる位置の面の法線と、その光線との成す角度（入射
角度）を求めたものである。同図に示すように、２つの
面である５面及び７面の入射角度は互いに逆になってい
る。これにより、各面で発生する溝状収差も符号が逆に
なり、全体としての溝状収差の補正が可能になる。FIG. 16 shows that the shape of the scanning lens 6 of the present embodiment in the sub-scanning direction differs depending on the position in the main scanning direction, and the change in the shape does not depend on the shape in the main scanning direction. For each of the two surfaces, the angle (incident angle) between the normal to the surface where the light beam intersects and the light beam is obtained. As shown in the figure, the incident angles of the two surfaces, the five surfaces and the seven surfaces, are opposite to each other. Accordingly, the signs of the groove-like aberrations generated on the respective surfaces are also reversed, and the correction of the groove-like aberration as a whole can be performed.
【００２４】また、その上で、副走査方向の像面湾曲を
補正し、更に副走査方向の倍率を均一にするためには、
上記２つの面共に、主走査方向の位置によって副走査方
向の形状が異なっていて、その形状の変化が主走査方向
の形状に依存していない面である事が望ましい。尚、上
記２つの面の副走査方向の断面形状は、一面は主走査方
向の位置によらず放物線であり、主走査方向の位置によ
る形状変化は単にｚ＝０付近の曲率変化にともなう相似
変形に過ぎないが、もう一面は４次曲線となっており、
しかも相似変形ではない。これは、各偏向角において、
それぞれ副走査方向断面内での球面収差に相当する収差
を補正するために構成されているものである。In order to correct the field curvature in the sub-scanning direction and to make the magnification in the sub-scanning direction uniform,
It is desirable that the two surfaces have different shapes in the sub-scanning direction depending on the position in the main scanning direction, and that the change in the shape does not depend on the shape in the main scanning direction. The sectional shape of the two surfaces in the sub-scanning direction is a parabola regardless of the position in the main scanning direction, and the shape change due to the position in the main scanning direction is simply a similar deformation due to a curvature change near z = 0. But the other side is a quartic curve,
Moreover, it is not a similar deformation. This means that at each deflection angle,
Each is configured to correct an aberration corresponding to a spherical aberration in a cross section in the sub-scanning direction.
【００２５】図１７は、本発明のレーザー走査装置の第
２の実施形態の概略構成を示す斜視図である。本実施形
態においては、走査レンズ６は第１の実施形態と同じで
ある。ここでのレーザー光源１は、複数の発光点を有
し、各発光点を独立に変調して、感光体７上に複数のラ
イン（潜像）を同時に描画するものである。本実施形態
のレーザー走査装置においては、有効範囲内のどの偏向
角においても、各発光点からの光が、感光体上で予め設
定した間隔で集光する事が必要である。従って、単数の
レーザービームで描画する場合よりも、副走査方向の倍
率の一様性に対する要求が厳しいものとなる。上記図１
５に示したように、本実施形態においても、走査レンズ
６は良好な副走査方向の倍率の一様性を達成している。FIG. 17 is a perspective view showing a schematic configuration of a laser scanning device according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the scanning lens 6 is the same as in the first embodiment. The laser light source 1 has a plurality of light-emitting points, modulates each light-emitting point independently, and draws a plurality of lines (latent images) on the photoconductor 7 at the same time. In the laser scanning device of the present embodiment, it is necessary that light from each light emitting point be condensed on the photoconductor at a predetermined interval at any deflection angle within the effective range. Therefore, the requirement for uniformity of magnification in the sub-scanning direction is more strict than in the case of drawing with a single laser beam. Figure 1 above
As shown in FIG. 5, also in this embodiment, the scanning lens 6 achieves good uniformity of magnification in the sub-scanning direction.
【００２６】図１８は、本発明のレーザー走査装置の第
３の実施形態の概略構成を示す斜視図である。本実施形
態においては、レーザー光源１と走査レンズ６以外は第
２の実施形態と同じである。ここでのレーザー光源１
は、複数のレーザーダイオード１ａからの光をビームス
プリッタ１ｂで合成する形式のもので、第２の実施形態
と同様に、複数のラインを同時に描画する事によって、
高速の描画を行おうというものである。本実施形態の場
合、レーザーダイオード１ａ間の波長差による主走査方
向のレーザービーム２の位置ズレを防ぐために、走査レ
ンズ６は倍率色収差を補正したものとなっている。FIG. 18 is a perspective view showing a schematic configuration of a laser scanning device according to a third embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the second embodiment except for the laser light source 1 and the scanning lens 6. Laser light source 1 here
Is a type in which light from a plurality of laser diodes 1a is combined by a beam splitter 1b, and by drawing a plurality of lines at the same time as in the second embodiment,
It is intended to perform high-speed drawing. In the case of the present embodiment, the scanning lens 6 has corrected chromatic aberration of magnification in order to prevent the laser beam 2 from shifting in the main scanning direction due to the wavelength difference between the laser diodes 1a.
【００２７】図１９は、第３の実施形態の走査系の形状
を示す図である。同図においては、上記図２と同様にし
て、五角形のポリゴンミラー５及び走査レンズ６の形状
及び配置状態が示されている。走査レンズ６の各面の面
番号は、ｒを付した数字で示している。また、図２０，
図２１は前記走査レンズ６の性能を示す図である。図２
０においては、横軸に偏向角、縦軸にデフォーカス量を
取り、副走査方向及び主走査方向について像面湾曲を示
している。図２１においては、横軸に偏向角、縦軸に歪
曲率を取り、ディストーションを示している。本実施形
態の走査レンズ６のコンストラクションデータについて
は後述する。FIG. 19 is a diagram showing the shape of a scanning system according to the third embodiment. In this figure, the shape and arrangement of the pentagonal polygon mirror 5 and the scanning lens 6 are shown in the same manner as in FIG. The surface number of each surface of the scanning lens 6 is indicated by a numeral with r. Also, FIG.
FIG. 21 is a diagram showing the performance of the scanning lens 6. FIG.
At 0, the horizontal axis indicates the deflection angle and the vertical axis indicates the defocus amount, and indicates the curvature of field in the sub-scanning direction and the main scanning direction. In FIG. 21, the horizontal axis represents the deflection angle and the vertical axis represents the distortion, and the distortion is shown. The construction data of the scanning lens 6 of the present embodiment will be described later.
【００２８】また、図２２は、本実施形態における走査
レンズ６の副走査方向の倍率について示す図である。同
図に示すように、本実施形態においても、走査レンズ６
は良好な副走査方向の倍率の一様性を達成している。さ
らに、図２３は、本実施形態の走査レンズ６について、
上述の、主走査方向の位置によって副走査方向の形状が
異なっており、その形状の変化が主走査方向の形状に依
存していない２つの面それぞれについて、光線が交わる
位置の面の法線と、その光線との成す角度（入射角度）
を求めたものである。FIG. 22 is a diagram showing the magnification of the scanning lens 6 in the sub-scanning direction in the present embodiment. As shown in the figure, also in this embodiment, the scanning lens 6
Achieves good uniformity of magnification in the sub-scanning direction. FIG. 23 shows the scanning lens 6 of the present embodiment.
As described above, the shape in the sub-scanning direction differs depending on the position in the main scanning direction, and the change in the shape does not depend on the shape in the main scanning direction. , The angle formed by the ray (incident angle)
It is what was asked.
【００２９】同図に示すように、２つの面である７面及
び９面の入射角度は互いに逆になっている。これによ
り、各面で発生する溝状収差も符号が逆になり、全体と
しての溝状収差の補正が可能になる。図２４，図２５
は、本実施形態におけるビーム形状を表す図である。そ
れぞれ画像中心及び画像周辺でのビーム形状を表してい
るが、どちらも良好に集光しているのが分かる。As shown in the figure, the incident angles of the two surfaces, that is, surface 7 and surface 9 are opposite to each other. Accordingly, the signs of the groove-like aberrations generated on the respective surfaces are also reversed, and the correction of the groove-like aberration as a whole can be performed. 24 and 25
FIG. 3 is a diagram illustrating a beam shape in the present embodiment. The beam shapes at the center of the image and at the periphery of the image are respectively shown, and it can be seen that both are well focused.
【００３０】図２６は、本発明のレーザー走査装置の第
４の実施形態の概略構成を示す斜視図である。本実施形
態においては、走査レンズ６以外は第２の実施形態と同
じである。図２７は、第４の実施形態の走査系の形状を
示す図である。同図においては、上記図２と同様にし
て、五角形のポリゴンミラー５及び走査レンズ６の形状
及び配置状態が示されている。走査レンズ６の各面の面
番号は、ｒを付した数字で示している。FIG. 26 is a perspective view showing a schematic configuration of a laser scanning device according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the second embodiment except for the scanning lens 6. FIG. 27 is a diagram illustrating the shape of a scanning system according to the fourth embodiment. In this figure, the shape and arrangement of the pentagonal polygon mirror 5 and the scanning lens 6 are shown in the same manner as in FIG. The surface number of each surface of the scanning lens 6 is indicated by a numeral with r.
【００３１】また、図２８，図２９は前記走査レンズ６
の性能を示す図である。図２８においては、横軸に偏向
角、縦軸にデフォーカス量を取り、副走査方向及び主走
査方向について像面湾曲を示している。図２９において
は、横軸に偏向角、縦軸に歪曲率を取り、ディストーシ
ョンを示している。本実施形態の走査レンズ６のコンス
トラクションデータについては後述する。FIGS. 28 and 29 show the scanning lens 6.
FIG. 4 is a diagram showing the performance of the present invention. In FIG. 28, the horizontal axis indicates the deflection angle and the vertical axis indicates the defocus amount, and indicates the curvature of field in the sub-scanning direction and the main scanning direction. In FIG. 29, the horizontal axis represents the deflection angle, and the vertical axis represents the distortion, and the distortion is shown. The construction data of the scanning lens 6 of the present embodiment will be described later.
【００３２】また、図３０は、本実施形態における走査
レンズ６の副走査方向の倍率について示す図である。同
図に示すように、本実施形態においても、走査レンズ６
は良好な副走査方向の倍率の一様性を達成している。さ
らに、図３１は、本実施形態の走査レンズ６について、
上述の、主走査方向の位置によって副走査方向の形状が
異なっており、その形状の変化が主走査方向の形状に依
存していない２つの面それぞれについて、光線が交わる
位置の面の法線と、その光線との成す角度（入射角度）
を求めたものである。FIG. 30 is a diagram showing the magnification of the scanning lens 6 in the sub-scanning direction in the present embodiment. As shown in the figure, also in this embodiment, the scanning lens 6
Achieves good uniformity of magnification in the sub-scanning direction. FIG. 31 shows the scanning lens 6 of the present embodiment.
As described above, the shape in the sub-scanning direction differs depending on the position in the main scanning direction, and the change in the shape does not depend on the shape in the main scanning direction. , The angle formed by the ray (incident angle)
It is what was asked.
【００３３】同図に示すように、２つの面である４面及
び５面の入射角度は互いに逆になっている。これによ
り、各面で発生する溝状収差も符号が逆になり、全体と
しての溝状収差の補正が可能になる。図３２，図３３
は、本実施形態におけるビーム形状を表す図である。そ
れぞれ画像中心及び画像周辺でのビーム形状を表してい
るが、どちらも良好に集光しているのが分かる。As shown in the figure, the incident angles of the four surfaces, that is, the four surfaces and the five surfaces are opposite to each other. Accordingly, the signs of the groove-like aberrations generated on the respective surfaces are also reversed, and the correction of the groove-like aberration as a whole can be performed. 32 and 33
FIG. 3 is a diagram illustrating a beam shape in the present embodiment. The beam shapes at the center of the image and at the periphery of the image are respectively shown, and it can be seen that both are well focused.
【００３４】以下に示す表１は、本発明の第１及び第２
の実施形態における走査レンズ６を数値的に表したコン
ストラクションデータである。また、表２，表３は、同
様にして、それぞれ本発明の第３，第４の実施形態にお
けるコンストラクションデータである。これらの表に
は、各面番号に関する主走査方向及び副走査方向の曲率
半径，面間隔，及び屈折率が示されている。長さに関す
る数値の単位はｍｍである。また、上記数４で示した面
の式におけるｙがｉ次でｚがｊ次の係数ａijの値がｉ行
ｊ列の行列で示されている。Table 1 shown below shows the first and second embodiments of the present invention.
7 is construction data numerically representing the scanning lens 6 in the embodiment. Tables 2 and 3 similarly show construction data in the third and fourth embodiments of the present invention, respectively. In these tables, the radius of curvature, the surface interval, and the refractive index of each surface number in the main scanning direction and the sub-scanning direction are shown. The unit of the numerical value related to the length is mm. Further, the value of the coefficient a ij where y is i-th order and z is j-th order in the expression of the surface expressed by the above equation 4 is indicated by a matrix of i rows and j columns.
【００３５】[0035]
【表１】 [Table 1]
【００３６】[0036]
【表２】 [Table 2]
【００３７】[0037]
【表３】 [Table 3]
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
副走査方向の光学倍率が有効域内でほぼ均一であり、し
かもビームを小さく絞る事が可能なレーザー走査装置を
提供する事ができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a laser scanning device in which the optical magnification in the sub-scanning direction is substantially uniform within the effective area and the beam can be narrowed down.
【図１】第１の実施形態の概略構成を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a first embodiment.
【図２】第１の実施形態の走査系の形状を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating a shape of a scanning system according to the first embodiment.
【図３】走査レンズの像面湾曲を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a field curvature of a scanning lens.
【図４】走査レンズのディストーションを示す図。FIG. 4 is a diagram showing distortion of a scanning lens.
【図５】シリンダレンズに斜入射した場合の溝状収差発
生の原理を示す図。FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of generation of groove aberration when obliquely incident on a cylinder lens.
【図６】主走査方向の位置に対する副走査方向の集光位
置のズレの度合いを示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a degree of deviation of a light condensing position in a sub-scanning direction from a position in a main scanning direction.
【図７】副走査方向の曲率が主走査方向の位置に伴って
変化する場合の溝状収差発生の原理を示す図。FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of generation of groove aberration when the curvature in the sub-scanning direction changes according to the position in the main scanning direction.
【図８】主走査方向の位置に対する副走査方向の集光位
置のズレの度合いを示す図。FIG. 8 is a diagram illustrating a degree of deviation of a light condensing position in a sub-scanning direction from a position in a main scanning direction.
【図９】主走査方向について平行光でないビームが入射
した場合の溝状収差発生の原理を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of generation of groove aberration when a beam that is not parallel light is incident in the main scanning direction.
【図１０】主走査方向の位置に対する副走査方向の集光
位置のズレの度合いを示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a degree of deviation of a light condensing position in a sub-scanning direction from a position in a main scanning direction.
【図１１】副走査方向の集光位置が光束内の主走査方向
について変わった場合の波面収差について示す図。FIG. 11 is a diagram illustrating a wavefront aberration when the light condensing position in the sub-scanning direction changes in the main scanning direction in the light beam.
【図１２】波面収差に対応するビーム形状を表す図。FIG. 12 is a diagram illustrating a beam shape corresponding to a wavefront aberration.
【図１３】実施形態の画像中心でのビーム形状を表す
図。FIG. 13 is a diagram illustrating a beam shape at the center of an image according to the embodiment.
【図１４】実施形態の画像周辺でのビーム形状を表す
図。FIG. 14 is a diagram illustrating a beam shape around an image according to the embodiment.
【図１５】走査レンズの副走査方向の倍率について示す
図。FIG. 15 is a diagram illustrating a magnification of a scanning lens in a sub-scanning direction.
【図１６】走査レンズの２つの面における光線の入射角
を示す図。FIG. 16 is a diagram showing incident angles of light rays on two surfaces of a scanning lens.
【図１７】第２の実施形態の概略構成を示す斜視図。FIG. 17 is a perspective view showing a schematic configuration of the second embodiment.
【図１８】第３の実施形態の概略構成を示す斜視図。FIG. 18 is a perspective view showing a schematic configuration of a third embodiment.
【図１９】第３の実施形態の走査系の形状を示す図。FIG. 19 is a diagram showing a shape of a scanning system according to the third embodiment.
【図２０】走査レンズの像面湾曲を示す図。FIG. 20 is a diagram illustrating a field curvature of a scanning lens.
【図２１】走査レンズのディストーションを示す図。FIG. 21 is a diagram illustrating distortion of a scanning lens.
【図２２】走査レンズの副走査方向の倍率について示す
図。FIG. 22 is a diagram illustrating a magnification of a scanning lens in a sub-scanning direction.
【図２３】走査レンズの２つの面における光線の入射角
を示す図。FIG. 23 is a diagram illustrating incident angles of light rays on two surfaces of a scanning lens.
【図２４】実施形態の画像中心でのビーム形状を表す
図。FIG. 24 is a diagram illustrating a beam shape at the center of an image according to the embodiment.
【図２５】実施形態の画像周辺でのビーム形状を表す
図。FIG. 25 is a diagram illustrating a beam shape around an image according to the embodiment.
【図２６】第４の実施形態の概略構成を示す斜視図。FIG. 26 is a perspective view showing a schematic configuration of a fourth embodiment.
【図２７】第４の実施形態の走査系の形状を示す図。FIG. 27 is a diagram showing the shape of a scanning system according to the fourth embodiment.
【図２８】走査レンズの像面湾曲を示す図。FIG. 28 is a diagram illustrating a field curvature of a scanning lens.
【図２９】走査レンズのディストーションを示す図。FIG. 29 is a diagram illustrating distortion of a scanning lens.
【図３０】走査レンズの副走査方向の倍率について示す
図。FIG. 30 is a diagram illustrating a magnification of a scanning lens in a sub-scanning direction.
【図３１】走査レンズの２つの面における光線の入射角
を示す図。FIG. 31 is a diagram illustrating incident angles of light rays on two surfaces of a scanning lens.
【図３２】実施形態の画像中心でのビーム形状を表す
図。FIG. 32 is a diagram illustrating a beam shape at the center of an image according to the embodiment.
【図３３】実施形態の画像周辺でのビーム形状を表す
図。FIG. 33 is a diagram illustrating a beam shape around an image according to the embodiment.
１ レーザー光源 ２ レーザービーム ３ コリメータレンズ ４ シリンダレンズ ５ ポリゴンミラー ６ 走査レンズ ７ 感光体 ９ シリンダレンズ １０ 光束 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Laser beam 3 Collimator lens 4 Cylinder lens 5 Polygon mirror 6 Scanning lens 7 Photoconductor 9 Cylinder lens 10 Light flux
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H045 AA01 BA22 BA32 CA03 CA68 2H087 KA19 LA22 PA02 PA03 PA04 PA17 PB02 PB03 PB04 QA02 QA03 QA07 QA17 QA18 QA19 QA21 QA25 QA32 QA34 QA41 QA42 QA45 QA46 RA05 RA07 RA12 RA13 RA42 5C072 AA03 BA04 CA06 DA02 DA18 DA21 DA23 HA02 HA13 HB10 JA07 RA12 XA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F-term (reference) 2H045 AA01 BA22 BA32 CA03 CA68 2H087 KA19 LA22 PA02 PA03 PA04 PA17 PB02 PB03 PB04 QA02 QA03 QA07 QA17 QA18 QA19 QA21 QA25 QA32 QA34 QA41 QA42 QA45 RA12 RA11 CA06 DA02 DA18 DA21 DA23 HA02 HA13 HB10 JA07 RA12 XA05
Claims (2)
を偏向器で偏向して被走査面上を走査するとともに、光
路上に配置された走査レンズ群にて該被走査面上に結像
させるレーザー走査装置において、 前記走査レンズ群の光学面の内少なくとも２つの面が、
前記レーザー光が偏向される主走査方向の位置によっ
て、該主走査方向に直交する副走査方向の形状が異なっ
ており、その形状の変化は前記主走査方向の形状と独立
に行われていて、 前記偏向する各偏向角において、前記２つの面それぞれ
への前記レーザー光入射位置における法線と、該レーザ
ー光との成す角度が、互いに逆方向である事を特徴とす
るレーザー走査装置。1. A laser which deflects a laser beam emitted from a laser light source by a deflector to scan on a surface to be scanned and forms an image on the surface to be scanned by a scanning lens group arranged on an optical path. In the scanning device, at least two of the optical surfaces of the scanning lens group are:
Depending on the position in the main scanning direction where the laser light is deflected, the shape in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction is different, and the change in the shape is performed independently of the shape in the main scanning direction, A laser scanning device, wherein at each of the deflection angles of deflection, an angle formed between a normal to the laser light incident position on each of the two surfaces and the laser light is opposite to each other.
って表される事を特徴とする請求項１に記載のレーザー
走査装置； 【数１】 但し、 ｃ ：シリンダ面の副走査断面の曲率 ａij：ｙがｉ次でｚがｊ次の係数 であり、座標系は、光軸をｘ軸、主走査方向をｙ軸、副
走査方向をｚ軸とする。2. The laser scanning device according to claim 1, wherein said at least two surfaces are represented by the following equation: ## EQU1 ## Here, c: curvature of the sub-scanning cross section of the cylinder surface a ij : y is the i-th coefficient and z is the j-th coefficient, and the coordinate system is the optical axis as the x axis, the main scanning direction as the y axis, and the sub scanning direction as the Let it be the z-axis.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29965998A JP4078732B2 (en) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Laser scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29965998A JP4078732B2 (en) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Laser scanning device |
Publications (2)
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7286274B2 (en) | 2005-07-29 | 2007-10-23 | Ricoh Printing Systems, Ltd. | Optical scanner and image forming apparatus using the same |
-
1998
- 1998-10-21 JP JP29965998A patent/JP4078732B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7286274B2 (en) | 2005-07-29 | 2007-10-23 | Ricoh Printing Systems, Ltd. | Optical scanner and image forming apparatus using the same |
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| JP4078732B2 (en) | 2008-04-23 |
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