JP2003185956A - 走査光学系 - Google Patents
走査光学系Info
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- JP2003185956A JP2003185956A JP2001388124A JP2001388124A JP2003185956A JP 2003185956 A JP2003185956 A JP 2003185956A JP 2001388124 A JP2001388124 A JP 2001388124A JP 2001388124 A JP2001388124 A JP 2001388124A JP 2003185956 A JP2003185956 A JP 2003185956A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
- G02B26/126—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane including curved mirrors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源としてマルチモードレーザーを用いつ
つ、全体のコストアップを抑えることができる走査光学
系を提供することを課題とする。 【解決手段】 マルチモード半導体レーザー１０から発
したレーザー光は、コリメートレンズ２０、アナモフィ
ックレンズ３０、平面ミラー３１を介してポリゴンミラ
ー５０に入射し、反射、偏向されてｆθ光学素子４０に
入射する。ｆθ光学素子４０は、ポリゴンミラー５０に
より反射された走査光を透過させる第１面４１と、第１
面４１を透過して光透過部材内を進む走査光を裏面反射
させて第１面４１から射出させる第２面４２とを備え
る。ｆθ光学素子４０からの射出光は、感光体ドラム６
０上に主走査方向に走査するスポットを形成する。第２
面４２が主走査方向の主たるパワーを負担するため、倍
率色収差の発生を抑え、複数波長のレーザー光を所定の
スポット径に収束させる。
つ、全体のコストアップを抑えることができる走査光学
系を提供することを課題とする。 【解決手段】 マルチモード半導体レーザー１０から発
したレーザー光は、コリメートレンズ２０、アナモフィ
ックレンズ３０、平面ミラー３１を介してポリゴンミラ
ー５０に入射し、反射、偏向されてｆθ光学素子４０に
入射する。ｆθ光学素子４０は、ポリゴンミラー５０に
より反射された走査光を透過させる第１面４１と、第１
面４１を透過して光透過部材内を進む走査光を裏面反射
させて第１面４１から射出させる第２面４２とを備え
る。ｆθ光学素子４０からの射出光は、感光体ドラム６
０上に主走査方向に走査するスポットを形成する。第２
面４２が主走査方向の主たるパワーを負担するため、倍
率色収差の発生を抑え、複数波長のレーザー光を所定の
スポット径に収束させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
タ等の光走査ユニットに用いられる走査光学系に関す
る。
タ等の光走査ユニットに用いられる走査光学系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】走査光学系は、半導体レーザー等の光源
から発したレーザー光をポリゴンミラーにより偏向、走
査させ、ｆθレンズ等のｆθ光学素子を介して感光体ド
ラム等の被走査面上にスポットとして結像させる。被走
査面上のスポットは、ポリゴンミラーの回転に伴って走
査し、この際レーザー光をオンオフ変調することにより
被走査面上に静電潜像を形成する。なお、この明細書で
は、被走査面上でスポットが走査する方向を主走査方
向、これに直交する方向を副走査方向と定義し、各光学
素子の形状、パワーの方向性は、被走査面上での方向を
基準に説明することとする。
から発したレーザー光をポリゴンミラーにより偏向、走
査させ、ｆθレンズ等のｆθ光学素子を介して感光体ド
ラム等の被走査面上にスポットとして結像させる。被走
査面上のスポットは、ポリゴンミラーの回転に伴って走
査し、この際レーザー光をオンオフ変調することにより
被走査面上に静電潜像を形成する。なお、この明細書で
は、被走査面上でスポットが走査する方向を主走査方
向、これに直交する方向を副走査方向と定義し、各光学
素子の形状、パワーの方向性は、被走査面上での方向を
基準に説明することとする。
【０００３】一般に、走査光学系は単一の設計波長にお
いて良好な性能が発揮されるよう設計されており、利用
される半導体レーザーは、単一の波長でのみ発光するシ
ングルモードレーザーである。
いて良好な性能が発揮されるよう設計されており、利用
される半導体レーザーは、単一の波長でのみ発光するシ
ングルモードレーザーである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
走査光学系の光源として用いられているシングルモード
レーザーは、複数の波長で発光するマルチモードレーザ
ーと比較すると高価であるため、走査光学系の一層のコ
ストダウンのために光源としてマルチモードレーザーを
利用したいという要望がある。
走査光学系の光源として用いられているシングルモード
レーザーは、複数の波長で発光するマルチモードレーザ
ーと比較すると高価であるため、走査光学系の一層のコ
ストダウンのために光源としてマルチモードレーザーを
利用したいという要望がある。
【０００５】ただし、従来の走査光学系は上記のように
単一波長での利用を前提としているために倍率色収差の
補正がなされておらず、マルチモードレーザーを用いる
と感光体ドラム上を走査するスポットのサイズが拡大
し、描画されるドットのサイズが大きくなるという問題
を生ずる。
単一波長での利用を前提としているために倍率色収差の
補正がなされておらず、マルチモードレーザーを用いる
と感光体ドラム上を走査するスポットのサイズが拡大
し、描画されるドットのサイズが大きくなるという問題
を生ずる。
【０００６】走査光学系の倍率色収差を補正すれば、マ
ルチモードレーザーを用いてもスポットサイズの増大を
招くことはない。ただし、分散の異なる複数の材質のレ
ンズを組み合わせることにより倍率色収差を補正する
と、レンズ数が多くなるため、シングルモードレーザー
をマルチモードレーザーに代えることにより光源のコス
トを抑えても、ｆθレンズのコストが上がるために全体
としてはコストアップになるという問題がある。
ルチモードレーザーを用いてもスポットサイズの増大を
招くことはない。ただし、分散の異なる複数の材質のレ
ンズを組み合わせることにより倍率色収差を補正する
と、レンズ数が多くなるため、シングルモードレーザー
をマルチモードレーザーに代えることにより光源のコス
トを抑えても、ｆθレンズのコストが上がるために全体
としてはコストアップになるという問題がある。
【０００７】この発明は、上記の従来技術の問題点に鑑
み、光源としてマルチモードレーザーを用いつつ、光学
系全体のコストダウンを図ることができる走査光学系を
提供することを目的とする。
み、光源としてマルチモードレーザーを用いつつ、光学
系全体のコストダウンを図ることができる走査光学系を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査光
学系は、マルチモード半導体レーザーを備える光源部
と、回転駆動されることにより光源部から発する光束を
反射、偏向させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーに
より反射された走査光を被走査面上で主走査方向に走査
するスポットとして収束させるｆθ光学素子とを備え、
このｆθ光学素子の主走査方向のパワーを主として反射
面に負担させたことを特徴とする。
学系は、マルチモード半導体レーザーを備える光源部
と、回転駆動されることにより光源部から発する光束を
反射、偏向させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーに
より反射された走査光を被走査面上で主走査方向に走査
するスポットとして収束させるｆθ光学素子とを備え、
このｆθ光学素子の主走査方向のパワーを主として反射
面に負担させたことを特徴とする。
【０００９】上記の構成によれば、ｆθ光学素子の主走
査方向のパワーが主として反射面により負担されるた
め、倍率色収差の発生を抑え、マルチモード半導体レー
ザーから発した複数波長の光束を必要なサイズのスポッ
トに収束させることができる。また、倍率色収差の補正
のために光学素子の数を増やさなくともたりるため、ｆ
θ光学素子のコストも低く抑えられ、光学系全体のコス
トダウンを図ることができる。
査方向のパワーが主として反射面により負担されるた
め、倍率色収差の発生を抑え、マルチモード半導体レー
ザーから発した複数波長の光束を必要なサイズのスポッ
トに収束させることができる。また、倍率色収差の補正
のために光学素子の数を増やさなくともたりるため、ｆ
θ光学素子のコストも低く抑えられ、光学系全体のコス
トダウンを図ることができる。
【００１０】ｆθ光学素子は、光透過部材で形成され、
走査光を透過させる第１面と、第１面を透過して光透過
部材内を進む走査光を裏面反射させて第１面から射出さ
せる第２面とを備えることが望ましい。また、ｆθ光学
素子に反射面を用いるため、ｆθ光学素子に入射する光
束と、反射された光束との光路を分離する必要がある。
このために、ポリゴンミラーおよびｆθ光学素子は、ポ
リゴンミラーに入射する光束と反射される光束とが副走
査方向に分離され、ｆθ光学素子に入射する光束と反射
される光束とが副走査方向に分離されるよう配置するこ
とが望ましい。
走査光を透過させる第１面と、第１面を透過して光透過
部材内を進む走査光を裏面反射させて第１面から射出さ
せる第２面とを備えることが望ましい。また、ｆθ光学
素子に反射面を用いるため、ｆθ光学素子に入射する光
束と、反射された光束との光路を分離する必要がある。
このために、ポリゴンミラーおよびｆθ光学素子は、ポ
リゴンミラーに入射する光束と反射される光束とが副走
査方向に分離され、ｆθ光学素子に入射する光束と反射
される光束とが副走査方向に分離されるよう配置するこ
とが望ましい。
【００１１】この発明の他の態様によれば、走査光学系
は、上記と同様の光源部とポリゴンミラーとを備えると
共に、ポリゴンミラーにより反射された走査光を被走査
面上で主走査方向に走査するスポットとして収束させる
ｆθレンズとを備え、ｆθレンズは、単数または複数の
屈折レンズと、屈折レンズの少なくとも１面に形成され
て屈折レンズの色収差を補正する透過型の回折面とから
構成されることを特徴とする。
は、上記と同様の光源部とポリゴンミラーとを備えると
共に、ポリゴンミラーにより反射された走査光を被走査
面上で主走査方向に走査するスポットとして収束させる
ｆθレンズとを備え、ｆθレンズは、単数または複数の
屈折レンズと、屈折レンズの少なくとも１面に形成され
て屈折レンズの色収差を補正する透過型の回折面とから
構成されることを特徴とする。
【００１２】上記の構成によれば、回折面によってｆθ
レンズの色収差が補正されるため、マルチモード半導体
レーザーから発した複数波長の光束を必要なサイズのス
ポットに収束させることができる。また、回折面を形成
したレンズは成型により製造できるため、金型さえ加工
すれば量産時のコストは回折面のないレンズとさほど変
わらない。したがって、ｆθレンズに関するコストアッ
プ幅は小さく、マルチモード半導体レーザーを用いるこ
とによるコストダウンにより、光学系全体のコストダウ
ンを図ることができる。
レンズの色収差が補正されるため、マルチモード半導体
レーザーから発した複数波長の光束を必要なサイズのス
ポットに収束させることができる。また、回折面を形成
したレンズは成型により製造できるため、金型さえ加工
すれば量産時のコストは回折面のないレンズとさほど変
わらない。したがって、ｆθレンズに関するコストアッ
プ幅は小さく、マルチモード半導体レーザーを用いるこ
とによるコストダウンにより、光学系全体のコストダウ
ンを図ることができる。
【００１３】なお、ｆθレンズが屈折レンズと透過型の
回折面とから構成されるため、反射面を用いる場合のよ
うに光路を副走査方向に分離する必要はなく、光源部か
らポリゴンミラーに入射する光束の中心軸とｆθレンズ
の光軸とが同一の平面内で所定の角度をなすように配置
することができる。
回折面とから構成されるため、反射面を用いる場合のよ
うに光路を副走査方向に分離する必要はなく、光源部か
らポリゴンミラーに入射する光束の中心軸とｆθレンズ
の光軸とが同一の平面内で所定の角度をなすように配置
することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査光学
系の実施形態を２例説明する。実施形態の装置は、レー
ザープリンターに使用される露光ユニットであり、入力
される描画信号にしたがってON/OFF変調されたレーザー
光を被走査面である感光体ドラム上で走査させ、静電潜
像を形成する。
系の実施形態を２例説明する。実施形態の装置は、レー
ザープリンターに使用される露光ユニットであり、入力
される描画信号にしたがってON/OFF変調されたレーザー
光を被走査面である感光体ドラム上で走査させ、静電潜
像を形成する。
【００１５】
【第１の実施形態】図１は、第１の実施形態にかかる走
査光学系の構成を示す斜視図である。マルチモード半導
体レーザー１０から発した発散光であるレーザー光は、
コリメートレンズ２０により平行光とされ、副走査方向
に強い正のパワーを有し、主走査方向に弱い負のパワー
を有するアナモフィックレンズ３０により副走査方向に
のみ収束される。アナモフィックレンズ３０を介したレ
ーザー光は、平面ミラー３１により反射されて副走査方
向に角度を持ってポリゴンミラー５０に入射する。な
お、マルチモード半導体レーザー１０とコリメートレン
ズ２０とにより光源部が構成されている。
査光学系の構成を示す斜視図である。マルチモード半導
体レーザー１０から発した発散光であるレーザー光は、
コリメートレンズ２０により平行光とされ、副走査方向
に強い正のパワーを有し、主走査方向に弱い負のパワー
を有するアナモフィックレンズ３０により副走査方向に
のみ収束される。アナモフィックレンズ３０を介したレ
ーザー光は、平面ミラー３１により反射されて副走査方
向に角度を持ってポリゴンミラー５０に入射する。な
お、マルチモード半導体レーザー１０とコリメートレン
ズ２０とにより光源部が構成されている。
【００１６】ポリゴンミラー５０の反射面５１で副走査
方向に第１の分離角度αをもって反射、偏向された走査
レーザー光は、ｆθ光学素子４０に入射する。ｆθ光学
素子４０は、光透過部材で形成され、ポリゴンミラー５
０により反射された走査光を透過させる第１面４１と、
第１面４１を透過して光透過部材内を進む走査光を裏面
反射させて第１面４１から射出させる第２面４２とを備
える単体の素子である。第２面４２には、銀、アルミニ
ウム等の反射コーティングが蒸着により施されている。
なお、ｆθ光学素子４０の第１面４１と第２面４２と
は、副走査方向において相対的に巨視的に傾いている。
方向に第１の分離角度αをもって反射、偏向された走査
レーザー光は、ｆθ光学素子４０に入射する。ｆθ光学
素子４０は、光透過部材で形成され、ポリゴンミラー５
０により反射された走査光を透過させる第１面４１と、
第１面４１を透過して光透過部材内を進む走査光を裏面
反射させて第１面４１から射出させる第２面４２とを備
える単体の素子である。第２面４２には、銀、アルミニ
ウム等の反射コーティングが蒸着により施されている。
なお、ｆθ光学素子４０の第１面４１と第２面４２と
は、副走査方向において相対的に巨視的に傾いている。
【００１７】ｆθ光学素子４０の第１面４１からの射出
光は、入射光に対して副走査方向に第２の分離角度βを
もって再びポリゴンミラー５０側に進み、ポリゴンミラ
ー５０の図中上方を通って被走査面である感光体ドラム
６０上にドラムの母線方向である主走査方向に走査する
スポットを形成する。
光は、入射光に対して副走査方向に第２の分離角度βを
もって再びポリゴンミラー５０側に進み、ポリゴンミラ
ー５０の図中上方を通って被走査面である感光体ドラム
６０上にドラムの母線方向である主走査方向に走査する
スポットを形成する。
【００１８】ｆθ光学素子４０の反射面(第２面４２)に
主走査方向のパワーを主として負担させているため、倍
率色収差は低く抑えられており、光源部に用いられるマ
ルチモード半導体レーザー１０から発した複数波長の光
束を必要なサイズのスポットに収束させることができ
る。
主走査方向のパワーを主として負担させているため、倍
率色収差は低く抑えられており、光源部に用いられるマ
ルチモード半導体レーザー１０から発した複数波長の光
束を必要なサイズのスポットに収束させることができ
る。
【００１９】図２は、第１の実施形態の走査光学系を示
す副走査方向に対して垂直な平面内の説明図、図３は同
じく主走査方向に対して垂直な平面内の説明図であり、
アナモフィックレンズ３０から感光体ドラム６０までを
示している。なお、これらの図では、ミラー３１を省略
し、アナモフィックレンズ３０とポリゴンミラー５０と
の間の光路を展開して示している。
す副走査方向に対して垂直な平面内の説明図、図３は同
じく主走査方向に対して垂直な平面内の説明図であり、
アナモフィックレンズ３０から感光体ドラム６０までを
示している。なお、これらの図では、ミラー３１を省略
し、アナモフィックレンズ３０とポリゴンミラー５０と
の間の光路を展開して示している。
【００２０】第１の実施形態の走査光学系の具体的な数
値構成は、表１に示される。表中の記号αは第１の分離
角度、βは第２の分離角度、ｒyは各光学素子の主走査
方向の曲率半径、ｒzは副走査方向の曲率半径(回転対称
面の場合には省略)、ｄは面間の光軸上の距離、ｎは波
長780nmでの屈折率である。表中の面番号は、レーザー
光の進む方向に沿って付されており、面番号１および２
がアナモフィックレンズ３０、面番号３がポリゴンミラ
ー５０のミラー面５１、面番号４がｆθ光学素子の第１
面４１、面番号５がｆθ光学素子４０の第２面４２、面
番号６は再び第１面４１を示す。すなわち、面番号４と
６は同一面を示している。
値構成は、表１に示される。表中の記号αは第１の分離
角度、βは第２の分離角度、ｒyは各光学素子の主走査
方向の曲率半径、ｒzは副走査方向の曲率半径(回転対称
面の場合には省略)、ｄは面間の光軸上の距離、ｎは波
長780nmでの屈折率である。表中の面番号は、レーザー
光の進む方向に沿って付されており、面番号１および２
がアナモフィックレンズ３０、面番号３がポリゴンミラ
ー５０のミラー面５１、面番号４がｆθ光学素子の第１
面４１、面番号５がｆθ光学素子４０の第２面４２、面
番号６は再び第１面４１を示す。すなわち、面番号４と
６は同一面を示している。
【００２１】
【表１】
走査係数135.5 α=10.0° β=8.0°
面番号 ｒy ｒz ｄ ｎ780
１ −72.000 55.424 2.000 1.48617
２ ∞ − 113.000
３ ∞ − 50.000
４ −265.075 ∞ 5.000 1.48617
５ −231.860 (表３参照) 5.000 1.48617
６ −265.075 ∞ 160.035
【００２２】ｆθ光学素子４０の第１面４１(面番号
４，６)は、回転軸を持たないアナモフィック非球面で
あり、所定の原点を通る主走査方向の形状が、式(１)に
示されるように、主走査方向の座標Yを変数として、原
点で第１面４１に接する平面からのサグ量Ｘ(Y)により
定義される。 X(Y)＝Y2／［r[1＋√(1−(κ＋1)Y2／r2)]］＋ΣAMPＹP…(１) ここで、AMPはp次の非球面係数である。また、第１面４
１の副走査方向の断面形状は円弧であり、主走査方向の
座標Ｙとなる位置での曲率Cz(Y)が以下の式(２)により
定義される。 Cz(Y)＝Cz0＋ΣASq Yq…(２) ここで、Cz0は原点上での副走査方向の曲率、ASqはｑ次
の曲率係数である。第１面４１を定義するこれらの式
(2),(3)の係数AMp,ASqは、以下の表２に示されている。
各表の空欄は０を意味する。
４，６)は、回転軸を持たないアナモフィック非球面で
あり、所定の原点を通る主走査方向の形状が、式(１)に
示されるように、主走査方向の座標Yを変数として、原
点で第１面４１に接する平面からのサグ量Ｘ(Y)により
定義される。 X(Y)＝Y2／［r[1＋√(1−(κ＋1)Y2／r2)]］＋ΣAMPＹP…(１) ここで、AMPはp次の非球面係数である。また、第１面４
１の副走査方向の断面形状は円弧であり、主走査方向の
座標Ｙとなる位置での曲率Cz(Y)が以下の式(２)により
定義される。 Cz(Y)＝Cz0＋ΣASq Yq…(２) ここで、Cz0は原点上での副走査方向の曲率、ASqはｑ次
の曲率係数である。第１面４１を定義するこれらの式
(2),(3)の係数AMp,ASqは、以下の表２に示されている。
各表の空欄は０を意味する。
【００２３】なお、第１面４１の原点における副走査方
向の曲率半径は∞であるため、Cz0の値は０となる。係
数AMp,ASqは、いずれも奇数次の値が０であるため、表
２では偶数次の係数の値のみを示す。すなわち、第１面
４１は主走査方向に関して原点を境に対称であり、か
つ、副走査方向の断面は円弧であるため、副走査方向に
ついても原点に対して対称である。
向の曲率半径は∞であるため、Cz0の値は０となる。係
数AMp,ASqは、いずれも奇数次の値が０であるため、表
２では偶数次の係数の値のみを示す。すなわち、第１面
４１は主走査方向に関して原点を境に対称であり、か
つ、副走査方向の断面は円弧であるため、副走査方向に
ついても原点に対して対称である。
【００２４】
【表２】
【００２５】ｆθ光学素子４０の第２面４２(面番号５)
は、仮想的な基準平面からのサグ量がこの基準平面内で
の主走査方向の高さY、副走査方向の高さZの点(Y,Z)に
おけるサグ量X(Y,Z)として、以下の式(３)により表され
る二次元多項式非球面である。そして、第２面４２を定
義する基準平面と、第１面４１を定義する接平面とは、
単一の基準軸に対して共に垂直であり、各平面と基準軸
との交点がそれぞれの原点として定義される。 X(Y,Z)= (Y2+Z2)/［r[1＋√(1−(κ＋1)(Y2+Z2)／r2)]］+ΣBmnYmZn…(３) ここで、ｒは原点上の曲率半径、κは円錐係数、Ｂmnは
係数である。この二次元多項式は、回転非対称な光学曲
面を表す一般式である。係数Bmnの値は以下に示す表３
のとおりである。副走査方向については、１次成分のみ
を含む項の係数B01をはじめとして、奇数次項(ｎが奇
数)の係数が０以外の値を持つため、第２面４２は副走
査方向に関しては基準平面に対して傾きを持つ。一方、
主走査方向については、奇数次項の係数は０であるた
め、第２面４２は主走査方向に関しては原点を基準に対
称となる。表３では、ｎについては奇数次項を含むが、
ｍについては奇数次項を省略している。
は、仮想的な基準平面からのサグ量がこの基準平面内で
の主走査方向の高さY、副走査方向の高さZの点(Y,Z)に
おけるサグ量X(Y,Z)として、以下の式(３)により表され
る二次元多項式非球面である。そして、第２面４２を定
義する基準平面と、第１面４１を定義する接平面とは、
単一の基準軸に対して共に垂直であり、各平面と基準軸
との交点がそれぞれの原点として定義される。 X(Y,Z)= (Y2+Z2)/［r[1＋√(1−(κ＋1)(Y2+Z2)／r2)]］+ΣBmnYmZn…(３) ここで、ｒは原点上の曲率半径、κは円錐係数、Ｂmnは
係数である。この二次元多項式は、回転非対称な光学曲
面を表す一般式である。係数Bmnの値は以下に示す表３
のとおりである。副走査方向については、１次成分のみ
を含む項の係数B01をはじめとして、奇数次項(ｎが奇
数)の係数が０以外の値を持つため、第２面４２は副走
査方向に関しては基準平面に対して傾きを持つ。一方、
主走査方向については、奇数次項の係数は０であるた
め、第２面４２は主走査方向に関しては原点を基準に対
称となる。表３では、ｎについては奇数次項を含むが、
ｍについては奇数次項を省略している。
【００２６】
【表３】
【００２７】第１面４１の接平面と第２面４２の基準平
面とは同一の基準軸に対して垂直で互いに平行であり、
かつ、第１面４１は接平面に対して傾きを持たず、第２
面４２は基準平面に対して副走査方向に傾くため、第１
面４１と第２面４２とは副走査方向に関して巨視的に傾
きを有することとなる。
面とは同一の基準軸に対して垂直で互いに平行であり、
かつ、第１面４１は接平面に対して傾きを持たず、第２
面４２は基準平面に対して副走査方向に傾くため、第１
面４１と第２面４２とは副走査方向に関して巨視的に傾
きを有することとなる。
【００２８】図４は、実施例１の走査光学系の光学性能
を示すグラフであり、(A)はfθ誤差(スポット位置の理
想位置からのズレ)を示し、(B)は像面湾曲(焦点位置の
被走査面に対する光軸方向のズレ、破線が主走査方向、
実線が副走査方向)を示し、(C)は波長差２ｎｍに対する
倍率色収差を示す。いずれのグラフも、縦軸は像高、す
なわち感光体ドラム上で走査中心を基準にした主走査方
向の距離、横軸は各収差の発生量を示し、単位はいずれ
もｍｍである。反射面に主走査方向のパワーを主として
負担させているため、倍率色収差は低く抑えられてい
る。
を示すグラフであり、(A)はfθ誤差(スポット位置の理
想位置からのズレ)を示し、(B)は像面湾曲(焦点位置の
被走査面に対する光軸方向のズレ、破線が主走査方向、
実線が副走査方向)を示し、(C)は波長差２ｎｍに対する
倍率色収差を示す。いずれのグラフも、縦軸は像高、す
なわち感光体ドラム上で走査中心を基準にした主走査方
向の距離、横軸は各収差の発生量を示し、単位はいずれ
もｍｍである。反射面に主走査方向のパワーを主として
負担させているため、倍率色収差は低く抑えられてい
る。
【００２９】
【第２の実施形態】図５は、第２の実施形態にかかる走
査光学系を示す主走査方向の説明図である。図５では図
示を省略しているが、光源部は、第１の実施形態と同じ
くマルチモード半導体レーザーとコリメートレンズとか
ら構成される。光源部から発したレーザー光は、副走査
方向にのみ正のパワーを持つシリンドリカルレンズ３２
により副走査方向にのみ収束される。シリンドリカルレ
ンズ３２を透過したレーザー光は、ポリゴンミラー５０
により反射、偏向され、２枚構成のｆθレンズ７０によ
り感光体ドラム７０面上に収束される。なお、第２の実
施形態では、光源部からポリゴンミラー５０に入射する
光束の中心軸と、ｆθレンズ７０の光軸とが同一の平面
内で所定の角度をなしている。
査光学系を示す主走査方向の説明図である。図５では図
示を省略しているが、光源部は、第１の実施形態と同じ
くマルチモード半導体レーザーとコリメートレンズとか
ら構成される。光源部から発したレーザー光は、副走査
方向にのみ正のパワーを持つシリンドリカルレンズ３２
により副走査方向にのみ収束される。シリンドリカルレ
ンズ３２を透過したレーザー光は、ポリゴンミラー５０
により反射、偏向され、２枚構成のｆθレンズ７０によ
り感光体ドラム７０面上に収束される。なお、第２の実
施形態では、光源部からポリゴンミラー５０に入射する
光束の中心軸と、ｆθレンズ７０の光軸とが同一の平面
内で所定の角度をなしている。
【００３０】ｆθレンズ７０は、ポリゴンミラー５０側
に配置された第１レンズ７１と、感光体ドラム６０側に
配置された第２レンズ７２とから構成され、第１レンズ
７１のポリゴンミラー側の面が透過型の回折面DIFとし
て形成されている。図６(Ａ)は、図５に示す第１レンズ
７１の拡大図、図６(Ｂ)は、第１レンズ７１をポリゴン
ミラー５０側から見た正面図である。
に配置された第１レンズ７１と、感光体ドラム６０側に
配置された第２レンズ７２とから構成され、第１レンズ
７１のポリゴンミラー側の面が透過型の回折面DIFとし
て形成されている。図６(Ａ)は、図５に示す第１レンズ
７１の拡大図、図６(Ｂ)は、第１レンズ７１をポリゴン
ミラー５０側から見た正面図である。
【００３１】回折面DIFは、図６(Ａ)に示すように主走
査方向の中心から周辺に向けてピッチが小さくなる階段
状の段差を有する。各段差の境界は図６(Ｂ)に示すよう
に同心円状である。回折面DIFの主走査方向のパワー
は、第１，第２レンズ７１，７２の屈折レンズの色収差
を補正する作用を有している。なお、図６では、理解を
容易にするため階段状の領域の数を実際より少なく、か
つ、領域間の段差を実際より誇張して示している。ｆθ
レンズ７０は、屈折レンズ２枚の簡単な構成でありなが
ら、回折面DIFを形成することにより、倍率色収差が良
好に補正されており、マルチモード半導体レーザーから
発した複数波長の光束を必要なサイズのスポットに収束
させることができる。
査方向の中心から周辺に向けてピッチが小さくなる階段
状の段差を有する。各段差の境界は図６(Ｂ)に示すよう
に同心円状である。回折面DIFの主走査方向のパワー
は、第１，第２レンズ７１，７２の屈折レンズの色収差
を補正する作用を有している。なお、図６では、理解を
容易にするため階段状の領域の数を実際より少なく、か
つ、領域間の段差を実際より誇張して示している。ｆθ
レンズ７０は、屈折レンズ２枚の簡単な構成でありなが
ら、回折面DIFを形成することにより、倍率色収差が良
好に補正されており、マルチモード半導体レーザーから
発した複数波長の光束を必要なサイズのスポットに収束
させることができる。
【００３２】以下の表４は、第２の実施形態の数値構成
を示す。表中の面番号１および２がシリンドリカルレン
ズ３２、面番号３がポリゴンミラー５０のミラー面５
１、面番号４、５がｆθレンズ７０の第１レンズ７１、
面番号６，７がｆθレンズ７０の第２レンズ７２を示
す。回折面DIFの焦点距離は、5089.159mmである。
を示す。表中の面番号１および２がシリンドリカルレン
ズ３２、面番号３がポリゴンミラー５０のミラー面５
１、面番号４、５がｆθレンズ７０の第１レンズ７１、
面番号６，７がｆθレンズ７０の第２レンズ７２を示
す。回折面DIFの焦点距離は、5089.159mmである。
【００３３】
【表４】
走査係数200.000
面番号 ｒy ｒz ｄ ｎ780
１ ∞ 55.424 2.00 1.48617
２ ∞ − 97.00
３ ∞ − 40.00
４ −153.034 8.50 1.48617
５ −61.827 − 110.00
６ −497.023 31.077 5.00 1.48617
７ −497.950 − 90.00
【００３４】第１レンズ７１のポリゴンミラー５０側の
面(面番号４)は、球面のベース形状の上に回折面DIFが
形成されている。第１レンズ７１の感光体ドラム６０側
の面(面番号５)は、回転対称非球面である。回転対称非
球面は、光軸からの距離がhとなる非球面上の座標点の
非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をＸ
(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をＣ、円錐係数を
κ、ｐ次の非球面係数をＡpとして、以下の式(４)で表
される。表４における回転対称非球面の曲率半径は、光
軸上の曲率半径であり、円錐係数、非球面係数は表５に
示される。 X(h)＝h2／［r[1＋√(1−(κ＋1)h2／r2)]］＋ΣAPhP…(４)
面(面番号４)は、球面のベース形状の上に回折面DIFが
形成されている。第１レンズ７１の感光体ドラム６０側
の面(面番号５)は、回転対称非球面である。回転対称非
球面は、光軸からの距離がhとなる非球面上の座標点の
非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をＸ
(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をＣ、円錐係数を
κ、ｐ次の非球面係数をＡpとして、以下の式(４)で表
される。表４における回転対称非球面の曲率半径は、光
軸上の曲率半径であり、円錐係数、非球面係数は表５に
示される。 X(h)＝h2／［r[1＋√(1−(κ＋1)h2／r2)]］＋ΣAPhP…(４)
【００３５】
【表５】κ=0.00000
Ａ4= 2.07880×10-07
Ａ6=-2.92095×10-11
Ａ8= 2.10239×10-14
【００３６】また、第２レンズ７２のポリゴンミラー５
０側の面(面番号６)は、アナモフィック非球面であり、
面を定義する係数は表６に示す通りである。
０側の面(面番号６)は、アナモフィック非球面であり、
面を定義する係数は表６に示す通りである。
【００３７】
【表６】
【００３８】図７は、第２の実施形態の走査光学系の光
学性能を示すグラフであり、(A)はfθ誤差、(B)は像面
湾曲、(C)は波長差２ｎｍに対する倍率色収差(スケール
が図４(Ｃ)の１０倍)を示す。回折面DIFを設けることに
より、倍率色収差は極めて良好に補正されている。
学性能を示すグラフであり、(A)はfθ誤差、(B)は像面
湾曲、(C)は波長差２ｎｍに対する倍率色収差(スケール
が図４(Ｃ)の１０倍)を示す。回折面DIFを設けることに
より、倍率色収差は極めて良好に補正されている。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
走査光学系は、ｆθ光学素子として反射面を用いること
により、あるいは、回折面を形成したｆθレンズを用い
ることにより、倍率色収差の発生を抑えることができ、
複数波長で発光するマルチモードレーザーからのレーザ
ー光を必要なスポットサイズに収束させることができ
る。また、ｆθ光学素子、あるいはｆθレンズの大幅な
コストアップを伴わずに倍率色収差を補正できるため、
マルチモード半導体レーザーを用いることによるコスト
ダウンにより、光学系全体のコストダウンを図ることが
できる。
走査光学系は、ｆθ光学素子として反射面を用いること
により、あるいは、回折面を形成したｆθレンズを用い
ることにより、倍率色収差の発生を抑えることができ、
複数波長で発光するマルチモードレーザーからのレーザ
ー光を必要なスポットサイズに収束させることができ
る。また、ｆθ光学素子、あるいはｆθレンズの大幅な
コストアップを伴わずに倍率色収差を補正できるため、
マルチモード半導体レーザーを用いることによるコスト
ダウンにより、光学系全体のコストダウンを図ることが
できる。
【図１】 第１の実施形態にかかる走査光学系を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】 第１の実施形態の走査光学系を示す副走査方
向に対して垂直な平面内の説明図である。
向に対して垂直な平面内の説明図である。
【図３】 第１の実施形態の走査光学系を示す主走査方
向に対して垂直な平面内の説明図である。
向に対して垂直な平面内の説明図である。
【図４】 第１の実施形態の走査光学系の諸収差を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】 第２の実施形態の走査光学系を示す副走査方
向に対して垂直な平面内の説明図である。
向に対して垂直な平面内の説明図である。
【図６】 図５の光学系に用いられるｆθレンズの第１
レンズの説明図である。
レンズの説明図である。
【図７】 第２の実施形態の走査光学系の諸収差を示す
グラフである。
グラフである。
１０ マルチモード半導体レーザー
５０ ポリゴンミラー
４０ ｆθ光学素子
４１ 第１面
４２ 第２面
６０ 感光体ドラム
７０ ｆθレンズ
７１ 第１レンズ
７２ 第２レンズ
DIF 回折面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ
Ｆターム(参考） 2C362 AA04 AA10 BA04 BA86 BB22
DA03
2H045 BA24 CA93
2H087 KA19 LA22 LA25 LA28 NA01
PA02 PB02 TA01 TA05 TA06
5C051 AA02 CA07 DA01 DB02 DB22
DB30 DC04 DC07
5C072 AA03 BA02 HA02 HA09 HA13
HB10 XA05
Claims (5)
- 【請求項１】 マルチモード半導体レーザーを備える光
源部と、 回転駆動されることにより前記光源部から発する光束を
反射、偏向させるポリゴンミラーと、 該ポリゴンミラーにより反射された走査光を被走査面上
で主走査方向に走査するスポットとして収束させるｆθ
光学素子とを備え、 前記ｆθ光学素子は、その主走査方向のパワーを主とし
て反射面に負担させていることを特徴とする走査光学
系。 - 【請求項２】 前記ｆθ光学素子は、光透過部材で形成
されると共に、前記走査光を透過させる第１面と、該第
１面を透過して前記光透過部材内を進む走査光を裏面反
射させて前記第１面から射出させる第２面とを備えるこ
とを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。 - 【請求項３】 前記ポリゴンミラーおよび前記ｆθ光学
素子は、前記ポリゴンミラーに入射する光束と反射され
る光束とが副走査方向に分離され、前記ｆθ光学素子に
入射する光束と反射される光束とが副走査方向に分離さ
れるよう配置されていることを特徴とする請求項１また
は２に記載の走査光学系。 - 【請求項４】 マルチモード半導体レーザーを備える光
源部と、 回転駆動されることにより前記光源部から発する光束を
反射、偏向させるポリゴンミラーと、 該ポリゴンミラーにより反射された走査光を被走査面上
で主走査方向に走査するスポットとして収束させるｆθ
レンズとを備え、 前記ｆθレンズは、単数または複数の屈折レンズと、該
屈折レンズの少なくとも１面に形成されて前記屈折レン
ズの色収差を補正する透過型の回折面とから構成される
ことを特徴とする走査光学系。 - 【請求項５】 前記光源部から前記ポリゴンミラーに入
射する光束の中心軸と前記ｆθレンズの光軸とが同一の
平面内で所定の角度をなすことを特徴とする請求項４に
記載の走査光学系。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388124A JP2003185956A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 走査光学系 |
| US10/322,531 US20030123118A1 (en) | 2001-12-20 | 2002-12-19 | Scanning optical system |
| US11/098,377 US20050168787A1 (en) | 2001-12-20 | 2005-04-05 | Scanning optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388124A JP2003185956A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 走査光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003185956A true JP2003185956A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=19188117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001388124A Withdrawn JP2003185956A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 走査光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20030123118A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003185956A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007144746A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置およびレーザ露光装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005077495A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Pentax Corp | 反射型走査光学系 |
| JP4996441B2 (ja) * | 2006-12-15 | 2012-08-08 | Ｈｏｙａ株式会社 | 走査光学系および走査光学装置 |
| JP5171029B2 (ja) * | 2006-12-26 | 2013-03-27 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3193546B2 (ja) * | 1993-01-14 | 2001-07-30 | 旭光学工業株式会社 | 反射型走査光学系 |
| US5838480A (en) * | 1996-04-29 | 1998-11-17 | The University Of Rochester | Optical scanning system with diffractive optics |
| JP3435303B2 (ja) * | 1996-12-27 | 2003-08-11 | ペンタックス株式会社 | 回折型色収差補正走査光学系 |
| JP3349122B2 (ja) * | 1999-09-29 | 2002-11-20 | 松下電器産業株式会社 | 光走査装置 |
| JP4291949B2 (ja) * | 2000-01-12 | 2009-07-08 | 富士フイルム株式会社 | 記録装置及び記録方法 |
-
2001
- 2001-12-20 JP JP2001388124A patent/JP2003185956A/ja not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-12-19 US US10/322,531 patent/US20030123118A1/en not_active Abandoned
-
2005
- 2005-04-05 US US11/098,377 patent/US20050168787A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007144746A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置およびレーザ露光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20050168787A1 (en) | 2005-08-04 |
| US20030123118A1 (en) | 2003-07-03 |
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