JP2615850B2 - Light beam scanning optical system - Google Patents

Light beam scanning optical system

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JP2615850B2
JP2615850B2 JP63130846A JP13084688A JP2615850B2 JP 2615850 B2 JP2615850 B2 JP 2615850B2 JP 63130846 A JP63130846 A JP 63130846A JP 13084688 A JP13084688 A JP 13084688A JP 2615850 B2 JP2615850 B2 JP 2615850B2
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light beam
scanning
light
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scanned
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宗男 黒田
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ミノルタ株式会社
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ビーム走査光学系、特にレーザビーム・
プリンタやファクシミリ等に組み込まれ、画像情報を乗
せた光束を感光体上に集光させる光ビーム走査光学系の
構造に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a light beam scanning optical system, and
The present invention relates to a structure of a light beam scanning optical system which is incorporated in a printer, a facsimile, or the like and focuses a light flux carrying image information on a photoconductor.

従来の技術とその課題 一般に、レーザビーム・プリンタやファクシミリで使
用されている光ビーム走査光学系は、基本的には、光源
としての半導体レーザ、ポリゴンミラー、ガルバノミラ
ー等の偏向器、fθレンズにより構成されている。偏向
器は半導体レーザから発せられた光束を等角速度で走査
するものであり、そのままでは集光面で主走査方向中心
部から両端部にわたって走査速度に差を生じ、等質な画
像が得られない。fθレンズは、この様な走査速度差を
補正するために設置されている。
2. Description of the Related Art Generally, a light beam scanning optical system used in a laser beam printer or a facsimile basically includes a semiconductor laser as a light source, a polygon mirror, a deflector such as a galvanometer mirror, and an fθ lens. It is configured. The deflector scans the light beam emitted from the semiconductor laser at a constant angular velocity, and as it is, a difference in the scanning speed occurs from the central portion in the main scanning direction to both ends on the light condensing surface, and a uniform image cannot be obtained. . The fθ lens is provided to correct such a scanning speed difference.

ところで、fθレンズは種々の凹レンズ,凸レンズ等
を組み合わせたものであり、レンズ設計が極めて複雑
で、研摩面数が多くて加工上の精度向上が図り難く、高
価である。しかも、透光性の良好な材質を選択しなけれ
ばならないという材質面からの制約もある。
By the way, the fθ lens is a combination of various concave lenses, convex lenses, etc., and the lens design is extremely complicated, the number of polishing surfaces is large, it is difficult to improve the processing accuracy, and it is expensive. In addition, there is a restriction from the viewpoint of the material that a material having good translucency must be selected.

そのため、従来では、fθレンズに代えて、楕円面ミ
ラーを使用すること(特開昭54−123040号公報)、放物
面ミラーを使用すること(特公昭55−36127号公報)、
凹面反射鏡を使用すること(特開昭61−173212号公報)
が提案されている。しかしながら、楕円面ミラーヤ放物
面ミラーでは加工自体及び加工精度を上げることが困難
であるという問題点を有している。
Therefore, conventionally, an ellipsoidal mirror is used in place of the fθ lens (JP-A-54-123040), a parabolic mirror is used (JP-B-55-36127),
Use of a concave reflecting mirror (Japanese Patent Laid-Open No. 61-173212)
Is proposed. However, the elliptical mirror and the parabolic mirror have a problem that it is difficult to improve the processing itself and the processing accuracy.

そこで、本発明の課題は、高価で制約の多いfθレン
ズや従来提案された放物面ミラー等に代えて、より加工
が容易で加工精度を高めることができる走査速度補正手
段を採用し、光学系のコンパクト化を図り、なおかつ集
光点での主走査方向に垂直な像面の湾曲を小さくし、高
画角化、高密度化を可能にすると共に、偏向器の面倒れ
誤差を効果的に補正することにある。即ち、偏向器とし
てポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用する場合、各面
相互の垂直度誤差(面倒れ誤差)が生じていると、感光
体面での走査線が副走査方向にずれを生じることとな
る。本発明はこの様な面倒れ誤差によるピッチむらを是
正しようとするものである。
Therefore, an object of the present invention is to employ a scanning speed correction unit which can process more easily and increase the processing accuracy, instead of an expensive and restrictive fθ lens or a conventionally proposed parabolic mirror. The system is made compact, and the curvature of the image plane perpendicular to the main scanning direction at the focal point is reduced, making it possible to achieve a high angle of view and high density, and to effectively eliminate the surface tilt error of the deflector. To be corrected. In other words, when a rotating polygon mirror such as a polygon mirror is used as a deflector, a scanning line on the photoconductor surface is shifted in the sub-scanning direction if a verticality error (surface tilt error) occurs between the surfaces. Becomes The present invention is intended to correct pitch unevenness due to such a face-up error.

課題を解決するための手段 以上の課題を解決するため、本発明に係る光ビーム走
査光学系は、光束を放射する光源と、該光源から放射さ
れた光束を直線上に収束させる収束手段と、前記直線の
付近に配置され、該収束手段から放射の光束を前記直線
と同一平面で偏向し、等角速度で走査させる偏向器と、
該偏向器で走査された光束を反射し、被走査面上に集光
させる球面ミラーと、該球面ミラーと前記被走査面との
間に配置されたシリンドリカルレンズとを備え、以下の
条件式を満足することを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the light beam scanning optical system according to the present invention is a light source that emits a light flux, and a focusing means that converges the light flux emitted from the light source on a straight line, A deflector which is disposed near the straight line, deflects the light flux emitted from the converging means on the same plane as the straight line, and scans at a constant angular velocity;
A spherical mirror for reflecting the light beam scanned by the deflector and condensing the light beam on the surface to be scanned; and a cylindrical lens disposed between the spherical mirror and the surface to be scanned. Characterized by satisfaction.

|s/RM|>0.5 0.15<d/|RM|<0.45 (|d2|+|d3|)/|RM|<0.45 ここで、 RM:前記球面ミラーの曲率半径、 s:前記偏向器による走査域中心方向への光束反射点から
前記被走査面までの距離、 d:前記光束反射点から前記球面ミラーまでの距離、 d2:前記シリンドリカルレンズの心厚、 d3:前記シリンドリカルレンズの射出面から前記被走査
面までの距離、 である。
| s / R M |> 0.5 0.15 <d / | R M | <0.45 (| d 2 | + | d 3 |) / | R M | <0.45 where R M : radius of curvature of the spherical mirror, s distance from the light flux reflecting point of the scanning area center direction by the deflector to the surface to be scanned, d: distance from the light beam reflecting point and the spherical mirror, d 2: the axial thickness of the cylindrical lens, d 3: The distance from the exit surface of the cylindrical lens to the surface to be scanned.

作 用 以上の構成において、光源から放射された光束は偏向
器によって等角速度に走査され、この走査光束は球面ミ
ラーで反射され、シリンドリカルレンズを介して感光体
面上に集光する。前記偏向器による主走査及び感光体面
の移動による副走査で画像が形成される。そして、球面
ミラーによる反射光束は主走査方向に体する受走査速度
を走査域中心からその両端部にわたって均等となる様に
補正され、かつ、集光面においては広画角にわたって良
好な歪曲特性と、良好な像面平坦性が得られる。
In the above configuration, the light beam emitted from the light source is scanned at a constant angular velocity by the deflector, and the scanned light beam is reflected by the spherical mirror and condensed on the photosensitive member surface via the cylindrical lens. An image is formed by main scanning by the deflector and sub-scanning by movement of the photoconductor surface. The light beam reflected by the spherical mirror is corrected so that the scanning speed in the main scanning direction is uniform from the center of the scanning area to both ends thereof, and the light condensing surface has good distortion characteristics over a wide angle of view. Good flatness of the image plane can be obtained.

また、光源から放射された光束は走査方向(偏向面
内)の直線状に収束されて偏向器に入射される。そし
て、シリンドリカルレンズは球面ミラーで反射された光
束を感光体面上へ集光させ、偏向器の面倒れによる誤差
を補正すると共に、像面湾曲を小さくし、高画角化、高
密度化を可能にする。
Further, the light flux emitted from the light source is converged into a linear shape in the scanning direction (in the deflection plane) and is incident on the deflector. The cylindrical lens collects the light beam reflected by the spherical mirror on the surface of the photoconductor, corrects the error due to the tilt of the deflector, reduces the field curvature, and enables a high angle of view and high density. To

実施例 以下、本発明に係る光ビーム走査光学系の実施例につ
き、添付図面を参照して説明する。
EXAMPLES Examples of the light beam scanning optical system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

[第1実施例] 第1図において、(1)は半導体レーザ、(6)はコ
リメータレンズ、(7)はシリンドリカルレンズ、(1
0)はポリゴンミラー、(15)はビームスプリッタ、(2
0)は球面ミラー、(25)はシリンドリカルレンズ、(3
0)はドラム状の感光体である。
First Embodiment In FIG. 1, (1) is a semiconductor laser, (6) is a collimator lens, (7) is a cylindrical lens, (1)
(0) is a polygon mirror, (15) is a beam splitter, (2
0) is a spherical mirror, (25) is a cylindrical lens, (3)
0) is a drum-shaped photoreceptor.

半導体レーザ(1)は図示しない制御回路によって強
度変調され画像情報を乗せた発散光束を放射する。この
発散光束はコリメータレンズ(6)を通過することによ
り収束光束に修正される。さらに、この収束光束はシリ
ンドリカルレンズ(7)を通過することにより走査方向
に、即ち、以下のポリゴンミラー(10)の反射面付近に
(偏向面内の)直線状に収束される。ポリゴンミラー
(10)は図示しないモータにて支軸(11)を中心に矢印
(a)方向に一定速度で回転駆動される。従って、シリ
ンドリカルレンズ(7)から射出された収束光束は、ポ
リゴンミラー(10)の面で連続的に反射され、等角速度
で走査される。この走査光束はビームスプリッタ(15)
を透過した後、球面ミラー(20)の凹面側にて反射さ
れ、さらに、ビームスプリッタ(15)で反射された後シ
リンドリカルレンズ(25)を介して感光体(30)上に集
光される。このときの集光光束は感光体(30)の軸方向
に等速で走査され、これを主走査と称する。また、感光
体(30)は矢印b方向に一定速度で回転駆動され、この
回転による走査を副走査と称する。
The semiconductor laser (1) emits a divergent light beam which is intensity-modulated by a control circuit (not shown) and carries image information. This divergent light flux is corrected into a convergent light flux by passing through the collimator lens (6). Further, this convergent light flux is converged linearly (in the deflecting surface) in the scanning direction by passing through the cylindrical lens (7), that is, in the vicinity of the reflecting surface of the polygon mirror (10) described below. The polygon mirror (10) is driven by a motor (not shown) to rotate about the support shaft (11) in the direction of arrow (a) at a constant speed. Therefore, the convergent light flux emitted from the cylindrical lens (7) is continuously reflected by the surface of the polygon mirror (10) and scanned at a constant angular velocity. This scanning light beam is beam splitter (15)
After being transmitted through the spherical mirror (20), the light is reflected by the concave surface side of the spherical mirror (20) and further reflected by the beam splitter (15) and then focused on the photoconductor (30) through the cylindrical lens (25). The condensed light flux at this time is scanned at a constant speed in the axial direction of the photoconductor (30), and this is called main scanning. The photoreceptor (30) is driven to rotate at a constant speed in the direction of arrow b, and scanning by this rotation is referred to as sub-scanning.

即ち、以上の光ビーム走査光学系においては、半導体
レーザ(1)の強度変調と前記主走査,副走査によって
感光体(30)上に画像(静電潜像)が形成される。そし
て、第2図に示す如く、球面ミラー(20)のシリンドリ
カルレンズ(25)とが従来のfθレンズに代わって、主
走査方向に対する走査速度を走査域中心からその両端部
にわたって均等となる様に補正する。
That is, in the above light beam scanning optical system, an image (electrostatic latent image) is formed on the photoconductor (30) by the intensity modulation of the semiconductor laser (1) and the main scanning and the sub-scanning. Then, as shown in FIG. 2, the cylindrical lens (25) of the spherical mirror (20) replaces the conventional fθ lens so that the scanning speed in the main scanning direction is made uniform from the center of the scanning area to both ends thereof. to correct.

また、球面ミラー(20)と感光体(30)との間の光路
中に設置したシリンドリカルレンズ(25)は、ポリゴン
ミラー(10)の面倒れ誤差を補正すると共に、像面湾曲
を小さくする。換言すれば、主走査方向に垂直な方向に
光束を補正して、集光点付近での像面を平坦時すること
を目的とする。即ち、ポリゴンミラー(10)の各反射面
相互に垂直度の誤差が生じていると、感光体(30)上で
の走査線が副走査方向にずれを生じ、画像にピッチむら
が発生する。この面倒れ誤差はポリゴンミラー(10)に
よる偏向面に垂直な断面においてポリゴンミラー(10)
の各反射面と感光体(30)の集光面とを共役関係に設定
すれば補正することができる。本発明ではシリンドリカ
ルレンズ(7)によって光束をポリゴンミラー(10)に
集光する一方、シリンドリカルレンズ(25)によってポ
リゴンミラー(10)の各反射面と集光面とが共役関係を
保持する様にしている。
A cylindrical lens (25) installed in the optical path between the spherical mirror (20) and the photoreceptor (30) corrects the tilt error of the polygon mirror (10) and reduces the field curvature. In other words, the object is to correct the light flux in the direction perpendicular to the main scanning direction so that the image plane near the focal point is flat. That is, if there is an error in the perpendicularity between the respective reflection surfaces of the polygon mirror (10), the scanning lines on the photoreceptor (30) are displaced in the sub-scanning direction, resulting in an uneven pitch in the image. This surface tilt error is caused by the polygon mirror (10) in a cross section perpendicular to the deflecting surface of the polygon mirror (10).
The correction can be made by setting each of the reflecting surfaces and the condensing surface of the photoconductor (30) in a conjugate relationship. In the present invention, the light beam is condensed on the polygon mirror (10) by the cylindrical lens (7), while the reflecting surface and the condensing surface of the polygon mirror (10) are maintained in a conjugate relationship by the cylindrical lens (25). ing.

さらに、本実施例ではコリメータレンズ(6)にて発
散光束を収束光束に修正している。これは収束光束とす
ることによって感光体(30)付近での像面の湾曲を補正
するためである。即ち、ポリゴンミラー(10)へ収束光
束あるいは発散光束を入射させると(他の回転偏向器で
も同じであるが)、ポリゴンミラー(10)での反射後の
集光点は、ポリゴンミラー(10)の後には光学部品がな
いとすると、その反射点を中心として略円弧状となり、
これを直線で受けると像面湾曲を生じることになる。ポ
リゴンミラー(10)へ収束光束を入射させると、光線入
射方向に凹の像面湾曲を生じる。また、入射光の収束具
合によって、球面ミラー(20)と像面との距離も変わ
る。この距離の変化によって像面湾曲も変化する。即
ち、収束光束による像面湾曲により、球面ミラー(20)
の凹面による湾曲を補正し、結果的に集光面での像面湾
曲を小さくし、像面の平坦性を良好なものとする。
Further, in this embodiment, the divergent light flux is corrected to a convergent light flux by the collimator lens (6). This is to correct the curvature of the image plane near the photoconductor (30) by forming a convergent light beam. That is, when a convergent light beam or a divergent light beam is made incident on the polygon mirror (10) (as is the case with other rotary deflectors), the focal point after reflection on the polygon mirror (10) is the polygon mirror (10). If there is no optical component after, it becomes a substantially arc shape with its reflection point as the center,
If this is received by a straight line, field curvature will occur. When a convergent light beam is incident on the polygon mirror (10), a concave curvature of field occurs in the light incident direction. Also, the distance between the spherical mirror (20) and the image plane changes depending on the degree of convergence of the incident light. The curvature of field also changes with the change in this distance. That is, the spherical mirror (20) is formed by the curvature of field caused by the convergent light flux.
The curvature due to the concave surface is corrected, and as a result, the curvature of field on the light converging surface is reduced and the flatness of the image surface is improved.

この点はシリンドリカルレンズ(25)も同様に像面湾
曲を小さくする作用を有し、像面湾曲が小さくなると、
走査位置(像高)の相違による集光光束径の変動が小さ
くなり、光学系を広画角で使用することができ、また集
光光束径を小さくできるので画像の高密度化が可能とな
る利点を有する。
In this regard, the cylindrical lens (25) also has the effect of reducing the field curvature, and when the field curvature is reduced,
Fluctuations in the condensed light beam diameter due to differences in the scanning position (image height) are reduced, the optical system can be used with a wide angle of view, and the condensed light beam diameter can be reduced, so that the density of an image can be increased. Has advantages.

詳しくは、第2図に示す様に、ポリゴンミラー(10)
の偏向点(10a)から球面ミラー(20)の頂点(20a)ま
での距離(d)と、球面ミラー(20)の曲率半径(RM
との関係、及びこの曲率半径(RM)と偏向点(10a)か
らポリゴンミラー(10)での反射後の集光点までの距離
(s)(図示せず)との関係、さらに曲率半径(RM)と
シリンドリカルレンズ(25)の心厚(d2)及びシリンド
リカルレンズ(25)の射出面から感光体(30)までの距
離(d3)の関係については、 |s/RM|>0.5 …… 0.15<d/|RM|<0.45 …… (|d2|+|d3|)/|RM|<0.45 …… なる式を満足するのが望ましい。
Specifically, as shown in FIG. 2, a polygon mirror (10)
(D) from the deflection point (10a) to the vertex (20a) of the spherical mirror (20) and the radius of curvature (R M ) of the spherical mirror (20)
And the radius of curvature (R M ) and the distance (s) (not shown) from the deflection point (10a) to the focal point after reflection on the polygon mirror (10), and the radius of curvature (R M ) and the core thickness (d 2 ) of the cylindrical lens (25) and the distance (d 3 ) from the exit surface of the cylindrical lens (25) to the photoconductor (30) | s / R M | > 0.5 …… 0.15 <d / | R M | <0.45 …… (| d 2 | + | d 3 |) / | R M | <0.45 …… It is desirable to satisfy the formula.

なお、第2図において、(d1)は球面ミラー(20)の
頂点(20a)からシリンドリカルレンズ(25)の入射面
までの距離である。
In FIG. 2, (d 1 ) is the distance from the vertex (20a) of the spherical mirror (20) to the entrance surface of the cylindrical lens (25).

前記式、式、式を満足すると、広画角にわたっ
て良好な歪曲特性と、良好な像面平坦性が得られる。各
式での下限及び上限は、感光体(30)上での画像歪みの
程度により経験上許容できる範囲として設定した値であ
る。前記式の下限を越えると、像面が球面ミラー(2
0)に近付き配置が困難となり、歪曲特性も悪くなる。
Satisfying the above formulas, formulas, and formulas provides good distortion characteristics over a wide angle of view and good image plane flatness. The lower limit and the upper limit in each expression are values set as ranges that are empirically acceptable depending on the degree of image distortion on the photoconductor (30). If the lower limit of the above expression is exceeded, the image plane becomes spherical mirror (2
0), the arrangement becomes difficult, and the distortion characteristics deteriorate.

一方、前記式の下限を越えると、走査角の増大に従
って正の歪曲が増大し、主走査方向の両端(走査開始付
近及び走査終了付近)で画像が伸びることとなる。ま
た、前記上限を越えると、走査角の増大に従って負の歪
曲が増大し、主走査方向の両端で画像が縮むこととな
り、さらに像面湾曲が大きくなるか、歪曲特性が悪化す
る。
On the other hand, if the lower limit of the above expression is exceeded, the positive distortion increases with an increase in the scanning angle, and the image is elongated at both ends (near the start of scanning and near the end of scanning) in the main scanning direction. If the upper limit is exceeded, the negative distortion increases with an increase in the scanning angle, the image shrinks at both ends in the main scanning direction, and the curvature of field increases or the distortion characteristics deteriorate.

また、前記式の上限を越えると、像面湾曲が大きく
なる。
If the upper limit of the above expression is exceeded, the field curvature becomes large.

ここで、第1実施例における実験例(I),(II),
(III),(IV),(V)での構成データを表1に示
す。なお、ポリゴンミラー(10)の対面距離は23.5mmと
した。
Here, the experimental examples (I), (II), and
Table 1 shows the constitutional data for (III), (IV), and (V). The facing distance of the polygon mirror (10) was set to 23.5 mm.

以上の各実験例(I),(II),(III),(IV),
(V)における感光体集光面での収差をそれぞれ第4
図,第5図、第6図、第7図、第8図に示す。各図中
(a)は、横軸を走査角度、縦軸を歪曲度としたグラフ
である。各図中(b)は、横軸を走査角度、縦軸を湾曲
度としたグラフで、点線は偏向面内の光束による像面湾
曲を示し、実線は偏向面に対する垂直面内の光束による
像面湾曲を示す。
Each of the above experimental examples (I), (II), (III), (IV),
The aberration on the light-collecting surface of the photoconductor in (V) is set to the fourth
This is shown in FIG. 5, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG. In each figure, (a) is a graph in which the horizontal axis is the scanning angle and the vertical axis is the degree of distortion. In each figure, (b) is a graph in which the horizontal axis represents the scanning angle and the vertical axis represents the degree of curvature. The dotted line represents the field curvature due to the light beam in the deflection plane, and the solid line represents the image due to the light flux in the plane perpendicular to the deflection surface. Shows surface curvature.

[第2実施例] 本第2実施例は、第9図、第11図で明らかな様に、球
面ミラー(20)の偏向面に垂直な面内で角度(θ)傾
斜させて配置した点で、前記第1実施例と相違する。そ
して、球面ミラー(20)をこの様に傾斜させることによ
り、ポリゴンミラー(10)からの光束は球面ミラー(2
0)にて入射とは異なった方向[角度(θ)、傾斜角
度(θ)の2倍]へ反射され、前記第1実施例の如く
ビームスプリッタ(15)等の半透光手段を必要とするこ
となく直接あるいは折り返しミラー(21)を介在させる
ことにより、シリンドリカルレンズ(25)を介して感光
体面に集光させることができる。
[Second Embodiment] In this second embodiment, as is apparent from FIGS. 9 and 11, the spherical mirror (20) is disposed at an angle (θ 1 ) in a plane perpendicular to the deflection surface. This point is different from the first embodiment. Then, by inclining the spherical mirror (20) in this way, the light flux from the polygon mirror (10) is reflected by the spherical mirror (2).
0), the light is reflected in a direction different from the direction of incidence [the angle (θ 2 ), twice the tilt angle (θ 1 )], and the semi-light transmitting means such as the beam splitter (15) is used as in the first embodiment. It is possible to collect light on the surface of the photoconductor through the cylindrical lens (25) directly or by interposing the folding mirror (21) without need.

なお、球面ミラー(20)を傾斜させると走査線の曲が
りが発生する。この発生原因について第15図を参照して
説明する。第15図は偏向面に垂直な面内での光軸を示
し、点(P)は偏向角が(0゜)のときの主光線反射点
であり、点(Q)は偏向角(θ)のときの主光線反射点
である。
When the spherical mirror (20) is tilted, the scanning line is bent. The cause of this occurrence will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows an optical axis in a plane perpendicular to the deflecting surface, point (P) is the principal ray reflection point when the deflection angle is (0 °), and point (Q) is the deflection angle (θ). This is the principal ray reflection point at.

球面ミラー(20)は曲率(ここでは偏向面内での曲率
を問題とする)を持っているため、偏向角が(0゜)と
(θ)とで反射点がX軸方向にずれる。さらに、入射光
(n1)に対して偏向角(θ)の反射光(n3)は偏向角
(0゜)の反射光(n2)に対してZ軸方向にずれる。こ
のずれは偏向角(θ)に応じて変化し、反射光(n2),
(n3)は同一平面内には含まれない。そのため、走査線
も光軸と垂直な面内でZ軸方向に曲がることになる。し
かし、この種の走査線の曲がりは、シリンドリカルレン
ズ(25)にて補正できる。即ち、副走査方向において、
シリンドリカルレンズ(25)による結像関係を縮小結像
になる様に設定すれば、ここでの走査線の曲がりも副走
査方向について縮小されることとなる。さらに、走査線
の曲がりを補正するには、第11図に示す様にシリンドリ
カルレンズ(25)を光路に垂直な方向へシフト[シフト
量は(Zc)で示す]させることも考えられる。
Since the spherical mirror (20) has a curvature (here, the curvature in the deflecting surface is a problem), the reflection point shifts in the X-axis direction when the deflection angle is (0 °) and (θ). Further, the reflected light (n3) having a deflection angle (θ) with respect to the incident light (n1) is shifted in the Z-axis direction with respect to the reflected light (n2) having a deflection angle (0 °). This shift changes according to the deflection angle (θ), and the reflected light (n2),
(N3) is not included in the same plane. Therefore, the scanning line also bends in the Z-axis direction in a plane perpendicular to the optical axis. However, this kind of scanning line bending can be corrected by the cylindrical lens (25). That is, in the sub-scanning direction,
If the image forming relationship by the cylindrical lens (25) is set so as to form a reduced image, the bending of the scanning line here is also reduced in the sub-scanning direction. Further, in order to correct the bending of the scanning line, it is conceivable to shift the cylindrical lens (25) in the direction perpendicular to the optical path (the shift amount is indicated by (Zc)) as shown in FIG.

他の構成については前記第1実施例と同様である。 Other configurations are the same as in the first embodiment.

また、本第2実施例においても前記式、式、式
の関係が妥当する。特に、式において上限を越える
と、像面湾曲ばかりか走査線の曲がりも大きくなる。
Also, in the second embodiment, the above equations, the equations, and the relationships among the equations are valid. In particular, when the upper limit of the equation is exceeded, not only the curvature of field but also the bending of the scanning line becomes large.

ここで、第2実施例における実験例(VI),(VI
I),(VIII)での構成データを表2に示す。ポリゴン
ミラー(10)の対面距離は第1実施例と同様に23.5mmで
ある。
Here, the experimental examples (VI) and (VI) in the second embodiment
Table 2 shows the composition data for I) and (VIII). The facing distance of the polygon mirror (10) is 23.5 mm as in the first embodiment.

以上の各実験例(VI),(VII),(VIII)における
感光体集光面での収差をそれぞれ第12図、第13図、第14
図に示す。各図中(a)は、横軸を走査角度、縦軸を歪
曲度としたグラフである。各図中(b)は、横軸を走査
角度、縦軸を湾曲度としたグラフで、点線は偏向面内の
光束による像面湾曲を示し、実線は偏向面に対する垂直
面内の光束による像面湾曲を示す。各図中(c)は、横
軸を走査角度、縦軸を走査線歪曲度としたグラフで、走
査線の偏向面に垂直な方向への位置ずれ、即ち、走査線
の曲がりを示す。
FIGS. 12, 13, and 14 show aberrations on the condensing surface of the photoconductor in the above-described experimental examples (VI), (VII), and (VIII), respectively.
Shown in the figure. In each figure, (a) is a graph in which the horizontal axis represents the scanning angle and the vertical axis represents the distortion degree. In each figure, (b) is a graph in which the horizontal axis represents the scanning angle and the vertical axis represents the degree of curvature. The dotted line represents the field curvature due to the light beam in the deflection plane, and the solid line represents the image due to the light flux in the plane perpendicular to the deflection surface. Shows surface curvature. In each figure, (c) is a graph in which the horizontal axis is the scanning angle and the vertical axis is the scanning line distortion, and indicates the positional deviation of the scanning line in the direction perpendicular to the deflection surface, that is, the bending of the scanning line.

なお、本発明に係る光ビーム走査光学系は以上の実施
例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に
変形することができる。
The light beam scanning optical system according to the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified within the scope of the invention.

例えば、偏向器としては前記のポリゴンミラー(10)
以外に、光束を一平面に等角速度で走査可能なものであ
れば、種々のものを用いることができる。また、光源と
しては半導体レーザ以外に、他のレーザ発生手段や点光
源を用いても良い。
For example, as the deflector, the polygon mirror (10)
Other than the above, various types can be used as long as they can scan a light beam on one plane at a constant angular velocity. Further, as the light source, other than the semiconductor laser, other laser generating means or a point light source may be used.

一方、前記各実施例では球面ミラーの主走査方向への
シフト[第2図、第10図中(Y)方向]については言及
していない。しかし、収差補正や配置の容易性を考慮す
れば、球面ミラーを前記方向へシフトさせることが考え
られる。例えば、第1実施例での実験例(I)(第4図
参照)、第2実施例での実験例(VI)(第12図参照)等
の様に歪曲収差が左右対称でない場合、この様な球面ミ
ラーのシフトによって歪曲収差をさらに小さくすること
ができる。
On the other hand, in each of the above-mentioned embodiments, the shift of the spherical mirror in the main scanning direction [direction (Y) in FIGS. 2 and 10] is not mentioned. However, in consideration of aberration correction and ease of arrangement, it is possible to shift the spherical mirror in the above direction. For example, when the distortion is not symmetric as in the experimental example (I) (see FIG. 4) in the first embodiment and the experimental example (VI) (see FIG. 12) in the second embodiment, Such a shift of the spherical mirror can further reduce the distortion.

また、前記実施例ではコリメータレンズにより半導体
レーザから放射された発散光束を収束光束に修正してい
るが、単に略平行光束に修正する様にしても良い。
Further, in the above embodiment, the divergent light beam emitted from the semiconductor laser by the collimator lens is corrected to a convergent light beam, but may be simply corrected to a substantially parallel light beam.

発明の効果 以上の説明で明らかな様に、本発明によれば、偏向器
から感光体面への光路中に前記式、式、式を満足
する様に球面ミラー及びシリンドリカルレンズを介在さ
せたため、主走査方向での走査速度を均等に補正できる
ことは勿論、偏向器の各反斜面の面倒れによる誤差を補
正し、画像の副走査方向のピッチむらを補正すると共
に、集光面において広画角にわたって良好な歪曲特性及
び良好な像面平坦性を得ることができる。さらに、球面
ミラーは従来のfθレンズに比べて加工が容易で加工精
度も向上し、透明である必要はないことから材質も広く
選択でき、全体として安価かつ高性能な走査光学系とす
ることができる。しかも、球面ミラー自体によって光路
が折り返され、光学系全体がコンパクトになる。また、
放物面ミラーや楕円面ミラーに比べても加工上,精度上
有利であり、従来の凹面反射鏡に比べて小型化すること
も可能である。
EFFECTS OF THE INVENTION As is clear from the above description, according to the present invention, the spherical mirror and the cylindrical lens are provided in the optical path from the deflector to the photoconductor surface so as to satisfy the above equations, equations, and expressions. Not only can the scanning speed in the scanning direction be corrected uniformly, but also errors due to surface tilt of each anti-slope surface of the deflector are corrected, and pitch unevenness in the sub-scanning direction of the image is corrected. Good distortion characteristics and good image plane flatness can be obtained. Further, the spherical mirror is easier to process than the conventional fθ lens, the processing accuracy is improved, and it is not necessary to be transparent, so that a wide range of materials can be selected, and an inexpensive and high-performance scanning optical system as a whole can be obtained. it can. In addition, the optical path is folded by the spherical mirror itself, and the entire optical system becomes compact. Also,
Compared with a parabolic mirror or an ellipsoidal mirror, it is advantageous in terms of processing and accuracy and can be made smaller than a conventional concave reflecting mirror.

しかも、第2実施例において説明した様に、球面ミラ
ーを偏向面に垂直な面内で傾斜させれば、半透光手段を
介することなく感光体上に集光させることができ、光学
部材の配置の任意性が向上し、光量の減衰も少なくな
る。
Moreover, as described in the second embodiment, if the spherical mirror is tilted in a plane perpendicular to the deflecting surface, the light can be condensed on the photoreceptor without passing through the semi-transparent means. Arbitrary arrangement is improved, and attenuation of the light amount is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図〜第8図は本発明の第1実施例を示し、第1図は
概略構成を示す斜視図、第2図、第3図は光路を模式的
に説明するための図、第4図〜第8図は集光面での像歪
を示すグラフである。第9図〜第15図は本発明の第2実
施例を示し、第9図は概略構成を示す斜視図、第10図、
第11図は光路を模式的に説明するための図、第12図〜第
14図は集光面での像歪を示すグラフ、第15図は球面ミラ
ーを傾斜させることによる走査線の曲がりを説明するた
めの図である。 (1)……半導体レーザ、(6)……コリメータレン
ズ、(7)……シリンドリカルレンズ、(10)……ポリ
ゴンミラー、(15)……ビームスプリッタ、(20)……
球面ミラー、(25)……シリンドリカルレンズ、(30)
……感光体。
1 to 8 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure, FIGS. 2 and 3 are diagrams for schematically explaining an optical path, and FIGS. FIG. 8 to FIG. 8 are graphs showing image distortion on the light-collecting surface. 9 to 15 show a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration, FIG.
FIG. 11 is a diagram for schematically explaining the optical path, FIGS.
FIG. 14 is a graph showing the image distortion on the light collecting surface, and FIG. 15 is a diagram for explaining the bending of the scanning line due to the inclination of the spherical mirror. (1) Semiconductor laser (6) Collimator lens (7) Cylindrical lens (10) Polygon mirror (15) Beam splitter (20)
Spherical mirror, (25) …… Cylindrical lens, (30)
…… Photoconductor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光束を放射する光源と、 該光源から放射された光束を直線上に収束させる収束手
段と、 前記直線の付近に配置され、該収束手段から放射の光束
を前記直線と同一平面で偏向し、等角速度で走査させる
偏向器と、 該偏向器で走査された光束を反射し、被走査面上に集光
させる球面ミラーと、 該球面ミラーと前記被走査面との間に配置されたシリン
ドリカルレンズとを備え、 以下の条件式を満足することを特徴とする光ビーム走査
光学系, |s/RM|>0.5 0.15<d/|RM|<0.45 (|d2|+|d3|)/|RM|<0.45 ここで、 RM:前記球面ミラーの曲率半径、 s:前記偏向器による走査域中心方向への光束反射点から
前記被走査面までの距離、 d:前記光束反射点から前記球面ミラーまでの距離、 d2:前記シリンドリカルレンズの心厚、 d3:前記シリンドリカルレンズの射出面から前記被走査
面までの距離、 である。
A light source for emitting a light beam; a converging means for converging a light beam emitted from the light source on a straight line; and a light beam emitted from the converging means disposed on the same plane as the straight line. A deflector that deflects light at a constant angular velocity and scans the light beam scanned by the deflector and condenses the light beam on a surface to be scanned; and a spherical mirror disposed between the spherical mirror and the surface to be scanned. Optical beam scanning optical system comprising: a cylindrical lens, and satisfying the following conditional expression: | s / R M |> 0.5 0.15 <d / | R M | <0.45 (| d 2 | + | d 3 |) / | R M | <0.45 where R M is the radius of curvature of the spherical mirror, s is the distance from the light beam reflection point toward the center of the scanning area by the deflector to the scanned surface, d : distance from the light beam reflecting point and the spherical mirror, d 2: the axial thickness of the cylindrical lens, d 3: the Shirindo Distance from the exit surface of Karurenzu to said surface to be scanned is.
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