JP2618040B2 - Optical scanning device - Google Patents
Optical scanning deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光走査装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical scanning device.
［従来の技術］ 光ビームを光偏向装置により偏向させて被走査面を光
走査する光走査装置は、レーザープリンターやデジタル
複写装置、レーザーファクシミリ等に関連して良く知ら
れている。2. Description of the Related Art An optical scanning device that optically scans a surface to be scanned by deflecting a light beam by an optical deflecting device is well known in relation to a laser printer, a digital copying machine, a laser facsimile, and the like.
光ビームによる光走査を良好に行うための条件の一つ
として、光ビームが被走査面上に形成する結像スポット
径の安定性の問題がある。One of the conditions for satisfactorily performing light scanning with a light beam is a problem of stability of the diameter of an imaging spot formed by the light beam on the surface to be scanned.
即ち、結像スポット径が光走査の際、結像位置即ち像
高とともに変動するようであると情報の書込みの際に画
素の大きさに不均一が生ずるので良好な情報画像を形成
できない。In other words, if the diameter of the image spot varies with the image position, that is, the image height during optical scanning, the size of the pixels becomes non-uniform at the time of writing information, so that a good information image cannot be formed.
このような結像スポット径の変動となる原因の一つ
は、光走査装置の光学系の像面湾曲である。One of the causes of such a change in the spot diameter is the curvature of field of the optical system of the optical scanning device.
回転多面鏡等の偏向装置を用いる光走査装置には所謂
面倒れの問題があり、このような面倒れを補正するため
に、偏向装置と被走査面との間に配備される走査光学系
をアナモフィックな光学系とし偏向装置の偏向反射面と
被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とする方法が知
られているが、このような走査光学系では主走査対応方
向に比して副走査対応方向のパワーが強くなるため、主
走査方向の像面湾曲を補正すると副走査方向に強い像面
湾曲が発生しやすい。An optical scanning device using a deflecting device such as a rotating polygon mirror has a problem of so-called tilting, and in order to correct such tilting, a scanning optical system provided between the deflecting device and the surface to be scanned is required. A method is known in which an anamorphic optical system is used to make the deflecting reflecting surface of the deflecting device and the surface to be scanned substantially geometrically conjugate with each other. Since the power in the sub-scanning corresponding direction becomes strong, when the field curvature in the main scanning direction is corrected, strong field curvature in the sub-scanning direction is likely to occur.
また出願人は先に、近似的なｆθ機能を持つ単レンズ
と長尺トロイダルレンズとを持つ、構成簡素な光走査装
置を提案した（特願昭62−304737号）。この光走査装置
に於いて長尺トロイダルレンズは主・副走査方向の像面
湾曲を補正する機能をもつが、光の利用効率の面からし
ても、また光学素子の機械的な配置の面からしても長尺
トロイダルレンズはできるだけ被走査面から離して配備
するのが好ましいが、このように被走査面から離して長
尺トロイダルレンズを配備した場合、広画角化を実現し
ようとすると副走査方向の像面湾曲の補正が困難にな
る。The applicant has previously proposed a simple optical scanning device having a single lens having an approximate fθ function and a long toroidal lens (Japanese Patent Application No. Sho 62-304737). In this optical scanning device, the long toroidal lens has a function of correcting the curvature of field in the main and sub-scanning directions, but also from the viewpoint of light use efficiency and the mechanical arrangement of optical elements. It is preferable to arrange the long toroidal lens as far as possible from the surface to be scanned, but if such a long toroidal lens is arranged away from the surface to be scanned as described above, it is necessary to realize a wide angle of view. It becomes difficult to correct the curvature of field in the sub-scanning direction.
上記の如く結像スポット径の均一化の妨げとなる副走
査方向の像面湾曲の補正に有効な方法として、鞍型のレ
ンズ面を凸面として持つ変形シリンドリカルレンズを使
用する方法が提案されている（特開昭61−120112号公
報）。As a method effective for correcting the curvature of field in the sub-scanning direction which hinders the uniformization of the image spot diameter as described above, a method using a deformed cylindrical lens having a saddle-shaped lens surface as a convex surface has been proposed. (JP-A-61-120112).
［発明が解決しようとする課題］ 鞍型のレンズ面を持つ変形シリンドリカルレンズは、
副走査方向の像面湾曲補正に有効であるが作製が容易で
ないという問題がある。[Problem to be Solved by the Invention] A deformed cylindrical lens having a saddle-shaped lens surface is:
Although effective for correcting the curvature of field in the sub-scanning direction, there is a problem that fabrication is not easy.
即ち、鞍型のレンズ面を持つ変形シリンドリカルレン
ズは長尺であるため、合成樹脂を用いて成形加工するの
が実際的であるが、鞍型というレンズ面の特殊性のため
レンズ面成形用の凹面の金型の作製が難しいのである。That is, since a deformed cylindrical lens having a saddle-shaped lens surface is long, it is practical to mold using a synthetic resin. It is difficult to make a concave mold.
例えば、凹型の金型の作製方法として、先ず対応する
凸面の金型を作り、この凸面を電鋳により転写して凹面
の金型を得る方法が考えられるが、電鋳による転写の際
に面精度が低下することを考えると精度の良い凹面を得
るためには、転写の対象となる凸面に極端な高精度が要
求されることになり、転写により得られる凹面の精度は
自ずと制限されるため、必要な精度を持った凹面の金型
の作製は極めて難しい。For example, as a method of manufacturing a concave mold, a method of first preparing a corresponding convex mold and transferring the convex surface by electroforming to obtain a concave mold can be considered. Considering that the accuracy is reduced, in order to obtain a highly accurate concave surface, extremely high accuracy is required for the convex surface to be transferred, and the accuracy of the concave surface obtained by transfer is naturally limited. It is extremely difficult to manufacture a concave mold having the required accuracy.
上記特開昭61−120112号公報には鞍型レンズ面の作製
方法として切削加工法が開示されているが、切削加工法
はレンズ作製方法としては量産性が悪いので、走査光学
系ひいては光走査装置の低コスト化が困難である。Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-120112 discloses a cutting method as a method for manufacturing a saddle-shaped lens surface. However, since the cutting method has a low mass productivity as a method for manufacturing a lens, a scanning optical system and, consequently, an optical scanning method are used. It is difficult to reduce the cost of the device.
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは構成簡素に低コストで実現
でき、しかも副走査方向の像面湾曲を良好に補正して良
好な光走査を実現できる新規な光走査装置の提供にあ
る。The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object the purpose of which is to realize a simple structure at low cost, and furthermore, it is possible to satisfactorily correct the curvature of field in the sub-scanning direction and perform good optical scanning. It is to provide a novel optical scanning device that can be realized.
［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。[Means for Solving the Problems] Hereinafter, the present invention will be described.
この発明の光走査装置は、以下の如き走査光学系を有
する。The optical scanning device of the present invention has the following scanning optical system.
即ち、偏向された光ビームを被走査面上に結像させる
とともに、副走査方向に関して光ビームの偏向起点と被
走査面とを幾何光学系に略共役な関係とする機能を有
し、副走査方向の曲率半径が光軸から主走査対応方向に
離れるに従い小さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面
として含む。That is, it has a function of forming an image of the deflected light beam on the surface to be scanned and making the deflection starting point of the light beam and the surface to be scanned substantially conjugate to the geometrical optical system in the sub-scanning direction. The concave lens surface includes a barrel-shaped toroidal surface in which the radius of curvature in the direction decreases as the distance from the optical axis in the main scanning corresponding direction increases.
走査光学系は、以下に述べるように光走査用レンズと
補正光学系とにより構成される。The scanning optical system includes an optical scanning lens and a correction optical system as described below.
請求項１の光走査装置は、光源装置と、コリメータ光
学系と、シリンドリカルレンズと、偏向装置と、光走査
用レンズと、補正光学系とを持つ。The optical scanning device according to the first aspect includes a light source device, a collimator optical system, a cylindrical lens, a deflecting device, an optical scanning lens, and a correction optical system.
「光源装置」は、光束を放射する。 The “light source device” emits a light beam.
「コリメート光学系」は、光源装置からの光束を略平
行な光束にする。The “collimating optical system” converts a light beam from the light source device into a substantially parallel light beam.
「シリンドリカルレンズ」は、コリメート光学系によ
り略平行光束化された光束を主走査対応方向に長い線像
に結像させる。The “cylindrical lens” forms a light beam, which has been converted into a substantially parallel light beam by the collimating optical system, into a long line image in the main scanning corresponding direction.
「偏向装置」は、この線像の結像位置の近傍に偏向反
射面を持ち、光束を等角速度的に偏向させる。The “deflecting device” has a deflecting reflecting surface near the image forming position of the line image, and deflects the light beam at a constant angular velocity.
「光走査用レンズ」は、複数枚のレンズで構成され、
偏向装置により偏向された光束を集束させて被走査面を
略等速的に走査させる。The “optical scanning lens” is composed of a plurality of lenses,
The light beam deflected by the deflecting device is converged to scan the surface to be scanned at a substantially constant speed.
「補正光学系」は、光走査用レンズと被走査面との間
に配備された長尺トロイダルレンズであって、副走査方
向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い小
さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面として含み、光
走査用レンズと共働して集束光束を実質的に被走査面上
に結像させるとともに主・副走査方向の像面湾曲を補正
する。The “correction optical system” is a long toroidal lens disposed between the optical scanning lens and the surface to be scanned, and has a radius of curvature in the sub-scanning direction that becomes smaller as the optical axis moves away from the optical scanning direction. A concave toroidal surface is included as a concave lens surface, and cooperates with the optical scanning lens to form a focused light beam substantially on the surface to be scanned and corrects curvature of field in the main and sub scanning directions.
請求項２の光走査装置は、光源装置と、集束光学系
と、シリンドリカルレンズと、偏向装置と、光走査用レ
ンズと、補正光学系とを有する。The optical scanning device according to claim 2 includes a light source device, a focusing optical system, a cylindrical lens, a deflecting device, an optical scanning lens, and a correction optical system.
「光源装置」は、光束を放射する。 The “light source device” emits a light beam.
「集束光学系」は、光源装置からの光束を集束光束に
する。The “focusing optical system” converts the light beam from the light source device into a focused light beam.
「シリンドリカルレンズ」は、集束光学系により集束
する光束を偏向装置の偏向反射面の近傍に主走査対応方
向に長い線像として結像させる。The “cylindrical lens” forms a light beam converged by the converging optical system as a long linear image in the main scanning direction near the deflecting reflection surface of the deflecting device.
「偏向装置」は、この線像の結像位置の近傍に偏向反
射面を持ち、集束光学系による集束光束を等角速度的に
偏向させる。The "deflecting device" has a deflecting / reflecting surface near the image forming position of the line image, and deflects the converged light beam by the converging optical system at a constant angular velocity.
「光走査用レンズ」は、単レンズであり偏向装置によ
り偏向される集束光束を更に集束させて、被走査面を略
等速的に走査させる。The “optical scanning lens” is a single lens, and further converges the converged light flux deflected by the deflecting device to scan the surface to be scanned at a substantially constant speed.
「補正光学系」は、光走査用レンズと被走査面との間
に配備された長尺トロイダルレンズであって、副走査方
向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い小
さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面として含み、光
走査用レンズと共働して集束光束を実質的に被走査面上
に結像させて偏向装置の面倒れを補正するとともに主・
副走査方向の像面湾曲を補正する。The “correction optical system” is a long toroidal lens disposed between the optical scanning lens and the surface to be scanned, and has a radius of curvature in the sub-scanning direction that becomes smaller as the optical axis moves away from the optical scanning direction. Mold toroidal surface as a concave lens surface, cooperates with the optical scanning lens to form a focused light beam substantially on the surface to be scanned, thereby correcting surface tilt of the deflecting device, and
The curvature of field in the sub-scanning direction is corrected.
請求項３の光走査装置は、光源装置と、コリメート光
学系と、シリンドリカルレンズと、偏向装置と、光走査
用レンズと、補正光学系とを有する。An optical scanning device according to a third aspect includes a light source device, a collimating optical system, a cylindrical lens, a deflecting device, an optical scanning lens, and a correction optical system.
「光源装置、コリメート光学系、シリンドリカルレン
ズ、偏向装置」は、上記請求項１の光走査装置に於ける
ものと同様のものである。The “light source device, collimating optical system, cylindrical lens, and deflecting device” are the same as those in the optical scanning device of the first aspect.
「光走査用レンズ」は、単レンズであり、偏向装置に
より偏向された光束を集束させて被走査面を略等速的に
走査させる。The “optical scanning lens” is a single lens, and converges the light beam deflected by the deflecting device to scan the surface to be scanned at a substantially constant speed.
「補正光学系」は、光走査用レンズと被走査面との間
に配備された長尺トロイダルレンズであって、副走査方
向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い小
さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面として含み、光
走査用レンズと共働して集束光束を実質的に被走査面上
に結像させるとともに主・副走査方向の像面湾曲を補正
する。The “correction optical system” is a long toroidal lens disposed between the optical scanning lens and the surface to be scanned, and has a radius of curvature in the sub-scanning direction that becomes smaller as the optical axis moves away from the optical scanning direction. A concave toroidal surface is included as a concave lens surface, and cooperates with the optical scanning lens to form a focused light beam substantially on the surface to be scanned and corrects curvature of field in the main and sub scanning directions.
請求項４の光走査装置は、光源装置と、集束光学系
と、シリンドリカルレンズと、偏向装置と、光走査用レ
ンズと、補正光学系とを有する。An optical scanning device according to a fourth aspect includes a light source device, a focusing optical system, a cylindrical lens, a deflecting device, an optical scanning lens, and a correction optical system.
「光源装置、集束光学系、シリンドリカルレンズ、偏
向装置」は、上記請求項２の光走査装置に於けるものと
同様のものである。"The light source device, the focusing optical system, the cylindrical lens, and the deflecting device" are the same as those in the optical scanning device of the second aspect.
「光走査用レンズは、複数枚のレンズで構成され、偏
向装置により偏向される光束を主走査対応方向に於いて
更に集束させて、被走査面を略等速的に走査させる。“The optical scanning lens is composed of a plurality of lenses, and further converges the light beam deflected by the deflecting device in the main scanning corresponding direction to scan the surface to be scanned at a substantially constant speed.
「補正光学系」は、光走査用レンズと被走査面との間
に配備された長尺トロイダルレンズであって、副走査方
向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い小
さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面として含み、光
走査用レンズと共働して上記集束光束を実質的に被走査
面上に結像させて上記偏向装置の面倒れを補正するとと
もに主・副走査方向の像面湾曲を補正する。The “correction optical system” is a long toroidal lens disposed between the optical scanning lens and the surface to be scanned, and has a radius of curvature in the sub-scanning direction that becomes smaller as the optical axis moves away from the optical scanning direction. Mold toroidal surface as a concave lens surface, cooperates with an optical scanning lens to substantially form an image of the focused light beam on the surface to be scanned, corrects surface tilt of the deflecting device, and adjusts the main scanning direction and the sub-scanning direction. Corrects field curvature.
なお「主走査対応方向」とは、光源から被走査面に到
る、光軸に沿った光路を同一面上に展開したときに主走
査方向と平行になる方向をいい、上記展開状態に於いて
副走査方向に平行となる方向が副走査対応方向である。The “main scanning corresponding direction” refers to a direction from the light source to the surface to be scanned, which is parallel to the main scanning direction when an optical path along the optical axis is developed on the same plane. The direction parallel to the sub-scanning direction is the sub-scanning corresponding direction.
また樽型トロイダル面に関して、その「副走査方向の
曲率半径」とは上記展開状態に於いて、偏向反射面と被
走査面との間にあるレンズ系の光軸と副走査方向との双
方に平行な平面で樽型トロイダル面を仮想的に切断した
ときの切り口形状の曲率半径を言う。Further, with respect to the barrel-shaped toroidal surface, the “radius of curvature in the sub-scanning direction” refers to both the optical axis of the lens system between the deflecting reflection surface and the surface to be scanned and the sub-scanning direction in the above-described expanded state. It refers to the radius of curvature of the cut edge when the barrel-shaped toroidal surface is virtually cut by a parallel plane.
上記の如く、請求項１〜４記載の光走査装置は、何れ
も光走査用レンズと、樽型トロイダル面を凹レンズ面と
して含む補正光学系とを有し、これら光走査用レンズと
補正光学系とが走査光学系を構成する。As described above, each of the optical scanning devices according to claims 1 to 4 has an optical scanning lens and a correction optical system including a barrel-shaped toroidal surface as a concave lens surface, and the optical scanning lens and the correction optical system. Constitute a scanning optical system.
この走査光学系の主走査方向に関する焦点距離:fM、
補正光学系の被走査面側レンズ面から被走査面に到る距
離:dの比:d/fMは所の範囲にある。この範囲は、請求項
1,2,3記載の光走査装置においては、 0.8＞d/fM＞0.1 であり、請求項４記載の光走査装置においては、 0.6＞d/fM＞0.1 である。Focal length of the scanning optical system in the main scanning direction: f M ,
The ratio of the distance: d from the lens surface to be scanned to the surface to be scanned of the correction optical system: d / f M is in the range. This range is defined in the claims
The optical scanning apparatus according 1,2,3, 0.8> d / f M> 0.1, in the optical scanning apparatus according to claim 4, wherein the, 0.6> d / f M> 0.1.
なお、請求項２〜５の光走査装置では、シリンドリカ
ルレンズの作用により主走査対応方向に長い線像が偏向
装置の偏向反射面の近傍に結像するが、上記シリンドリ
カルレンズの主な機能はビーム成形であり、幾何光学的
な結像位置は偏光反射面位置と必ずしも一致しない。In the optical scanning device according to the second to fifth aspects, a long line image in the main scanning corresponding direction is formed near the deflecting reflection surface of the deflecting device by the action of the cylindrical lens, but the main function of the cylindrical lens is a beam. This is molding, and the geometric optical imaging position does not always coincide with the position of the polarization reflection surface.
［作用］ 上記の如く、本発明は請求項１〜４記載の光走査装置
とも、偏向装置の偏向反射面と被走査面との間に配備さ
れるレンズ系が「樽型トロイダル面を凹レンズ面として
有する」点を共通の特徴としている。[Operation] As described above, according to the present invention, in the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4, the lens system provided between the deflecting reflecting surface of the deflecting device and the surface to be scanned has a “barrel-shaped toroidal surface and a concave lens surface”. Has "as a common feature.
第５図（Ｉ）は樽型トロイダル面を示している。 FIG. 5 (I) shows a barrel-shaped toroidal surface.
この樽型トロイダル面は凹面であるから負のパワーを
持つが、副走査方向の曲率半径が光軸を主走査対応方向
（第５図（Ｉ）において左右方向）に離れるに従い小さ
くなるので、上記負のパワーは主走査対応方向に於いて
光軸を離れるに従って負の方向に増大し、樽型トロイダ
ル面に入射する光束は光軸を離れるに従いその副走査方
向に関する集束傾向を弱められる。この作用により副走
査方向の像面湾曲の良好な補正が可能になる。Although the barrel-shaped toroidal surface has a negative power because it is concave, the radius of curvature in the sub-scanning direction decreases as the optical axis moves away from the optical axis in the main-scanning corresponding direction (left-right direction in FIG. 5 (I)). The negative power increases in the negative direction as the optical axis moves away from the optical axis in the main scanning direction, and the luminous flux incident on the barrel-shaped toroidal surface weakens its focusing tendency in the sub-scanning direction as it leaves the optical axis. By this operation, good correction of the curvature of field in the sub-scanning direction can be performed.
即ち、像面湾曲の補正には従来から長尺シリンドリカ
ルレンズが用いられるが、長尺シリンドリカルレンズに
入射する光ビームは偏向角の増加にともない長尺シリン
ドリカルレンズに対し斜に入射するため長尺シリンドリ
カルレンズのパワーが見掛け上、正規のパワーより強く
なるため副走査方向に関して偏向装置の側に凹面を向け
た弓型の強い像面湾曲が発生しやすい。That is, a long cylindrical lens is conventionally used for correcting the field curvature, but the light beam incident on the long cylindrical lens is obliquely incident on the long cylindrical lens with an increase in the deflection angle, so that the long cylindrical lens is used. Since the power of the lens is apparently stronger than the regular power, a bow-shaped strong field curvature having a concave surface facing the deflecting device in the sub-scanning direction is likely to occur.
しかるに樽型トロイダル面の作用は、上記の如く入射
光束の集束傾向を偏向角の増加とともに緩和するから、
これが上記パワーの見掛けの増大を有効に相殺して良好
な像面湾曲補正が可能になるのである。However, the action of the barrel-shaped toroidal surface reduces the tendency of the incident light beam to converge as the deflection angle increases, as described above.
This effectively cancels out the apparent increase in the power and enables good correction of the curvature of field.
本発明の光走査装置では像面湾曲補正用の光学系が長
尺トロイダルレンズであって、しかも樽型トロイダル面
を凹面として含むため、より良好な像面湾曲補正が可能
になる。In the optical scanning device of the present invention, the optical system for correcting the curvature of field is a long toroidal lens, and the barrel-shaped toroidal surface is included as a concave surface, so that better correction of the curvature of field can be performed.
また、樽型トロイダル面は凹面であるのでこの面を含
むレンズを樹脂で成形する場合には、金型は凸面の金型
で良い。Further, since the barrel-shaped toroidal surface is concave, when a lens including this surface is molded with resin, the mold may be a convex mold.
樽型トロイダル面は、第５図（II）に示すような円弧
状曲線10を、この円弧状曲線10と同一面内にあって円弧
状曲線10の曲率中心Ｐを通らない直線Ｚを回転軸として
回転してできる曲面である。回転軸Ｚから円弧状曲線10
までの距離を回転軸方向の位置Ｈに対して図の如くｒと
し、ｒの最大値を図の如くr0とすると、ｒは樽型トロイ
ダル面の位置Ｈにおける副走査断面に於ける曲率半径に
対応し、一般に、 で表される。但し、Ｒを半径とする円弧状曲線10の曲率
中心が樽型トロイダル面よりも被走査面側に有るときは
ｒ＞0,r0＞0,R＞０、上記曲率中心が樽型トロイダル面
よりも偏向装置側に有るときはｒ＜0,r0＜0,R＜０と符
号を定める。このとき|r|≦|r0|である。The barrel-shaped toroidal surface is formed by rotating an arcuate curve 10 as shown in FIG. 5 (II) into a straight line Z which is in the same plane as the arcuate curve 10 and does not pass through the center of curvature P of the arcuate curve 10. It is a curved surface that can be rotated as Arc-shaped curve 10 from rotation axis Z
Assuming that the distance to the position H in the rotation axis direction is r as shown in the figure, and the maximum value of r is r 0 as shown in the figure, r is the radius of curvature in the sub-scan section at the position H of the barrel-shaped toroidal surface. In general, It is represented by However, when the center of curvature of the arc-shaped curve 10 having a radius of R is closer to the scanned surface than the barrel-shaped toroidal surface, r> 0, r 0 > 0, R> 0, and the curvature center is the barrel-shaped toroidal surface. When it is closer to the deflecting device, the symbols are defined as r <0, r 0 <0, R <0. At this time, | r | ≦ | r 0 |.
なお、上記円弧状曲線10の形状を周知の非球面を表す
多項式で表される形状とし、その係数を適当に選んだ形
状とすることができ、このような形状から得られる樽型
トロイダル面を用いてより精度良く像面湾曲補正を行う
ことが可能である。In addition, the shape of the arc-shaped curve 10 may be a shape represented by a polynomial representing a known aspheric surface, and a coefficient thereof may be appropriately selected, and a barrel-shaped toroidal surface obtained from such a shape may be used. It is possible to perform the field curvature correction with higher accuracy by using this.
なお、主走査方向に関する走査光学系の焦点距離を
fM、補正光学系の被走査面側レンズ面から被走査面に到
る距離をｄとするとき、前述の如く、請求項1,2,3記載
の光走査装置に用いられる光走査装置は、 0.8d/fM＞0.1 （２） なる条件を満足し、請求項４記載の光走査装置は、 0.6＞d/fM＞0.1 （３） なる条件を満足する。Note that the focal length of the scanning optical system in the main scanning direction is
f M , when the distance from the scanned surface side lens surface of the correction optical system to the scanned surface is d, as described above, the optical scanning device used in the optical scanning device according to claims 1, 2, and 3 is , satisfies 0.8d / f M> 0.1 (2 ) following condition, the optical scanning apparatus according to claim 4 satisfies the 0.6> d / f M> 0.1 (3) becomes a condition.
これら条件（２），（３）の上限を越えると、対応す
る走査光学系を用いた光走査装置で副走査方向の像面湾
曲が過大となり、像高によるスポット径のばらつきが大
きくなる。If the upper limits of the conditions (2) and (3) are exceeded, the curvature of field in the sub-scanning direction in the optical scanning device using the corresponding scanning optical system becomes excessive, and the variation in spot diameter due to the image height increases.
また下限を越えると、対応する走査光学系を用いた光
走査装置で、光束のスポット径を規制するアパーチュア
の副走査方向の開口径が小さくなり、光走査装置として
の光伝達効率の低下をきたすと言う問題が生ずる。When the lower limit is exceeded, the aperture diameter in the sub-scanning direction of the aperture that regulates the spot diameter of the light beam in the optical scanning device using the corresponding scanning optical system becomes small, and the light transmission efficiency as the optical scanning device is reduced. Problem arises.
後述する各請求項に関する実施例は何れも、上記条件
（２），（３）を満たしている。The embodiments relating to each claim described below satisfy the above-mentioned conditions (2) and (3).
［実施例］ 以下、具体的な実施例に即して説明する。[Example] Hereinafter, a description will be given according to a specific example.
第１図は、請求項１の発明を実施した光走査装置の１
例を示している。FIG. 1 shows an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention.
An example is shown.
第１図は、光走査装置における光学系配置を光源から
被走査面まで主光線の光路にそって展開した状態を示し
ている。FIG. 1 shows a state where the optical system arrangement in the optical scanning device is developed along the optical path of the principal ray from the light source to the surface to be scanned.
第１図（Ｉ−１），（II−１）は、光走査装置を副走
査方向から見た図であり、この図に於いて被走査面７の
上下方向が主走査方向である。FIGS. 1 (I-1) and (II-1) are views of the optical scanning device viewed from the sub-scanning direction. In this figure, the vertical direction of the scanned surface 7 is the main scanning direction.
また、第１図（Ｉ−２），（II−２）は主走査方向か
ら見た図であって、この図に於いて図面に直交する方向
が主走査対応方向、上下方向が副走査対応方向である。1 (I-2) and (II-2) are diagrams viewed from the main scanning direction. In this figure, a direction orthogonal to the drawing is a main scanning corresponding direction, and a vertical direction is a sub scanning corresponding direction. Direction.
さて第１図に於いて、符号１は光源を示す。光源１と
しては、LDやLEDが用いられる。光源１から放射された
光はコリメートレンズ２により略平行な光ビームに変換
され、アパーチュア８によりビームの断面形状を整形さ
れ、シリンドリカルレンズ３に入射する。シリンドリカ
ルレンズ３は、図に示すように副走査対応方向にのみパ
ワーを有しているため、入射した平行光ビームは光偏向
装置の偏向反射面４の近傍に、長手方向が主走査対応方
向である線像として結像する。シリンドリカルレンズは
副走査対応方向の集束作用と伴に、アパーチュアと共同
してビーム整形も行うためシリンドリカルレンズの結像
位置は必ずしも偏向反射面上に設定されるとは限らな
い。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source. As the light source 1, an LD or LED is used. The light emitted from the light source 1 is converted into a substantially parallel light beam by the collimating lens 2, the cross-sectional shape of the beam is shaped by the aperture 8, and is incident on the cylindrical lens 3. Since the cylindrical lens 3 has power only in the direction corresponding to the sub-scanning as shown in the figure, the incident parallel light beam is located near the deflecting reflection surface 4 of the optical deflecting device, and the longitudinal direction is the direction corresponding to the main scanning. An image is formed as a line image. Since the cylindrical lens performs beam shaping in cooperation with the aperture together with the focusing action in the sub-scanning corresponding direction, the image forming position of the cylindrical lens is not always set on the deflecting reflection surface.
光偏向装置は、この実施例では回転多面鏡である。光
ビームは偏向反射面により反射される。この反射ビーム
は偏向反射面の回転とともに偏向する。従って偏向する
光ビームの偏向起点は偏向反射面４による反射位置であ
る。The light deflecting device is a rotating polygon mirror in this embodiment. The light beam is reflected by the deflecting reflecting surface. This reflected beam is deflected with the rotation of the deflecting reflecting surface. Therefore, the deflection starting point of the light beam to be deflected is the position reflected by the deflection reflection surface 4.
偏向反射面４と被走査面７との間に配備される光学系
が走査光学系であり、この実施例ではｆθレンズ５と樽
型トロイダルレンズ6A（6B）とが走査光学系を構成して
いる。The optical system provided between the deflecting reflection surface 4 and the scanned surface 7 is a scanning optical system. In this embodiment, the fθ lens 5 and the barrel-shaped toroidal lens 6A (6B) constitute a scanning optical system. I have.
ｆθレンズ５は主走査対応方向に於いて、即ち第１図
（Ｉ−１），（II−１）で光ビームを被走査面７上に結
像させる。即ち、副走査方向から見るとｆθレンズ５は
物体側の無限遠の像を被走査面７上に結像させる。この
結像に於ける焦点距離が主走査面内における走査光学系
の焦点距離である。lens 5 forms an image of the light beam on the surface 7 to be scanned in the main scanning direction, that is, in FIGS. 1 (I-1) and 1 (II-1). That is, when viewed from the sub-scanning direction, the fθ lens 5 forms an image at infinity on the object side on the scanned surface 7. The focal length in this image formation is the focal length of the scanning optical system in the main scanning plane.
一方、副走査対応方向に関してはｆθレンズ５と樽型
トロイダルレンズ6A（6B）とが、偏向起点と被走査面７
とを略共役関係にする。従って、第１図の（Ｉ−２），
（II−２）では、偏向起点における前述の結像の像がｆ
θレンズ５と樽型トロイダルレンズ6A（6B）の作用にて
被走査面７上に結像する。かくして、被走査面７上には
光ビームがスポット状に結像し、光偏向装置により光ビ
ームを偏向させることにより、被走査面７は結像スポッ
トにより走査される。この走査が主走査である。On the other hand, in the sub-scanning corresponding direction, the fθ lens 5 and the barrel-shaped toroidal lens 6A (6B)
And have a substantially conjugate relationship. Therefore, (I-2) in FIG.
In (II-2), the image of the above-described image at the deflection starting point is f
An image is formed on the scanned surface 7 by the action of the θ lens 5 and the barrel-shaped toroidal lens 6A (6B). Thus, the light beam forms an image on the surface 7 to be scanned in the form of a spot, and the light beam is deflected by the optical deflector, so that the surface 7 to be scanned is scanned by the imaged spot. This scanning is the main scanning.
次にｆθレンズ５に付いて説明する。ｆθレンズ５
は、この実施例に於いては２枚構成であり、諸元は以下
の様に与えられる。即ち、図示の如く偏向反射面４の側
から被走査面７の側へ向かって、第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径をri（ｉ＝１〜４）、第ｉ番目の面間隔をd
i（ｉ＝１〜３）、第ｊ番目のレンズの屈折率をnj（ｊ
＝1,2）とすると、これらは以下の値を持つ。Next, the fθ lens 5 will be described. fθ lens 5
Is a two-sheet configuration in this embodiment, and the specifications are given as follows. That is, as shown in the figure, the radius of curvature of the i-th lens surface is r i (i = 1 to 4) and the i-th surface interval is d from the side of the deflecting reflection surface 4 toward the surface to be scanned 7.
i (i = 1 to 3), and the refractive index of the j-th lens is n j (j
= 1,2), they have the following values:
なお、偏向反射面４からｆθレンズ５の第１番目のレ
ンズ面迄の距（d0とする）は26.0、ｆθレンズ５の焦点
距離は120.0である。また、このｆθレンズ５のｆθ特
性は±0.5％以下である。 Incidentally, (a d 0) distance up first lens surface of the fθ lens 5 from the deflecting reflective surface 4 is 26.0, the focal length of the fθ lens 5 is 120.0. The fθ characteristic of the fθ lens 5 is ± 0.5% or less.
さて第１図に即して説明している実施例に於いて、請
求項１の発明の特徴とするところは樽型トロイダルレン
ズ６により実現されている。In the embodiment described with reference to FIG. 1, the feature of the first aspect of the present invention is realized by the barrel type toroidal lens 6.
この樽型トロイダルレンズ6A（6B）は、樽型トロイダ
ル面を凹レンズ面として有するレンズである。樽型トロ
イダルレンズは6Aのように凹面を偏向反射面４の側に向
ける場合と6Bのように凹面を被走査面７の側に向ける場
合が可能である。The barrel-shaped toroidal lens 6A (6B) is a lens having a barrel-shaped toroidal surface as a concave lens surface. The barrel-shaped toroidal lens can be configured such that the concave surface is directed to the deflecting / reflecting surface 4 as in 6A and the concave surface is directed to the surface to be scanned 7 as in 6B.
樽型トロイダル面の反対側のレンズ面は、この実施例
では凸面のトロイダル面であるが、それ以外の種々の面
形状も許容され得る。The lens surface on the opposite side of the barrel-shaped toroidal surface is a convex toroidal surface in this embodiment, but other various surface shapes may be allowed.
以下、樽型トロイダルレンズに対する具体的な実施例
を６例あげる。Hereinafter, six specific examples of the barrel type toroidal lens will be described.
これら６実施例に於いてＬは、偏向反射面４と被走査
面７との間隔、d4はｆθレンズ５の第４番目のレンズ面
と樽型トロイダルレンズのｆθレンズ側レンズ面との間
隔、d5は樽型トロイダルレンズの肉厚、d6は樽型トロイ
ダルレンズの被走査面側レンズ面と被走査面７との間
隔、ｎ′は樽型トロイダルレンズの屈折率を示す。L In these 6 examples, the distance between the deflection reflecting surface 4 and the scan surface 7, the interval between the d 4 is fθ lens-side lens surface of the fourth lens surface and the barrel toroidal lens fθ lens 5 , d 5 is the thickness of the barrel toroidal lens, d 6 the distance between the surface to be scanned side lens surface and the scan surface 7 of the barrel toroidal lens, n 'is the refractive index of the barrel toroidal lens.
また、樽型トロイダルレンズの樽型トロイダル面と、
これと対をなすトロイダル面のうち、前者即ち樽型トロ
イダル面は、上記の（１）式で表されるのでr0とＲとで
規定される。樽型トロイダル面と対をなすトロイダル面
については、その主走査方向に於ける曲率半径をrkx、
副走査方向の曲率半径をrkYで表す。ここに添字のｋは
５または６でありトロイダル面がｆθレンズ５側に有る
ときｋ＝５、被走査面７側に有るときｋ＝６である。Also, the barrel-shaped toroidal surface of the barrel-shaped toroidal lens,
Among the toroidal surfaces forming a pair, the former, that is, the barrel-shaped toroidal surface is represented by the above equation (1), and is defined by r 0 and R. For the toroidal surface paired with the barrel-shaped toroidal surface, the radius of curvature in the main scanning direction is r kx ,
The radius of curvature in the sub-scanning direction is represented by rkY . Here, the subscript k is 5 or 6, where k = 5 when the toroidal surface is on the fθ lens 5 side and k = 6 when the toroidal surface is on the scanned surface 7 side.
実施例１乃至３は樽型トロイダル面を被走査面側に使
用した例（第１図（Ｉ−１），（Ｉ−２）に示す態様）
であり、実施例４乃至６は樽型トロイダル面をｆθレン
ズ側に用いた例（第１図（II−１），（II−２）に示す
態様）である。Embodiments 1 to 3 are examples in which a barrel-shaped toroidal surface is used on the side to be scanned (an aspect shown in FIGS. 1 (I-1) and (I-2)).
Embodiments 4 to 6 are examples in which the barrel-shaped toroidal surface is used on the fθ lens side (an embodiment shown in FIGS. 1 (II-1) and (II-2)).
また各実施例とも偏向角105.6度、有効書込み幅は21
9.4mmと超広角ある。In each embodiment, the deflection angle was 105.6 degrees and the effective writing width was 21.
There is a super wide angle of 9.4mm.
比較例として、樽型トロイダルレンズに代えて長尺シ
リンドリカルレンズを用いた例を挙げる。長尺トロイダ
ルレンズのｆθレンズ側のレンズ面の曲率半径は、主・
副走査方向に対してそれぞれr5X,r5Y、被走査面側のレ
ンズ面の曲率半径は主・副走査方向に対してそれぞれr
6X,r6Y、また屈折率はｎである。 As a comparative example, an example in which a long cylindrical lens is used instead of the barrel-shaped toroidal lens will be described. The radius of curvature of the lens surface of the long toroidal lens on the fθ lens side is mainly
R 5X and r 5Y in the sub-scanning direction, and the radius of curvature of the lens surface on the scanning surface side is r in the main and sub-scanning directions, respectively.
6X , r 6Y , and the refractive index is n.
第６図は、上記実施例３の場合の、光走査装置の具体
的な構成を示す図である。符号９はミラー、符号7Aは、
被走査面をなす感光体を示す。また符号100は、光走査
の同期を取るための同期検出系を示す。 FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration of the optical scanning device in the case of the third embodiment. Reference numeral 9 is a mirror, reference numeral 7A is
2 illustrates a photoconductor forming a surface to be scanned. Reference numeral 100 denotes a synchronization detection system for synchronizing optical scanning.
第７図に、実施例１に関する像面湾曲を示す。 FIG. 7 shows the field curvature of the first embodiment.
この実施例は、樽型トロイダルレンズと被走査面との
間隔をd6＝60mmとした例であるが、像面湾曲は4mm程度
であり良好である。This embodiment is an example in which the distance between the barrel-shaped toroidal lens and the surface to be scanned is d 6 = 60 mm, but the curvature of field is as good as about 4 mm.
なお、各像面湾曲図に於いて実線はサジタル方向即ち
副走査方向、破線はメリディオナル方向即ち主走査方向
の像面湾曲を表す。In each of the field curvature diagrams, the solid line represents the sagittal direction, that is, the sub-scanning direction, and the broken line represents the field curvature in the meridional direction, that is, the main scanning direction.
第８図には、実施例２に関する像面湾曲を示す。その
例は実施例１と同じく樽型トロイダル面を被走査面側に
向けた例であるが、実施例１に比して樽型トロイダルレ
ンズを被走査面７側に近付けて配備した例（d6＝30mm）
であり、像面湾曲は非常に良く補正されている。FIG. 8 shows field curvature relating to the second embodiment. In this example, as in the first embodiment, the barrel-shaped toroidal surface is directed toward the surface to be scanned. However, as compared with the first embodiment, the barrel-shaped toroidal lens is arranged closer to the surface to be scanned 7 (d). 6 = 30mm)
And the field curvature is very well corrected.
第９図は、実施例３に関する像面湾曲を示す。 FIG. 9 shows field curvature relating to the third embodiment.
この例も実施例１と同じく樽型トロイダル面を被走査
面側に向けた例であるが、実施例１に比して樽型トロイ
ダルレンズを被走査面７から遠ざけて配備した例（d6＝
90mm）であり、像面湾曲は実施例1,2に比べるとやや大
きくなっている。This example is also an example in which the barrel-shaped toroidal surface is directed to the surface to be scanned, as in the first embodiment. However, as compared with the first embodiment, an example in which the barrel-shaped toroidal lens is arranged farther from the scanned surface 7 (d 6 =
90 mm), and the curvature of field is slightly larger than in Examples 1 and 2.
第10図は、実施例４に関する像面湾曲を示す。 FIG. 10 shows the field curvature relating to the fourth embodiment.
この実施例はd6＝60mmとし、樽型トロイダル面をｆθ
レンズの側に向けた例であり、上記実施例１〜３とは樽
型トロイダル面の向きが逆であるが像面湾曲は極めて良
好である。In this embodiment, d 6 = 60 mm, and the barrel-shaped toroidal surface is set to fθ.
This example is directed to the lens side. The barrel-shaped toroidal surface has the opposite direction to that of the first to third embodiments, but the field curvature is extremely good.
第11図は、実施例５に関する像面湾曲を示す。 FIG. 11 shows the field curvature of the fifth embodiment.
この実施例はd6＝30mmとし、樽型トロイダル面をｆθ
レンズの側に向けた例であるが像面湾曲は極めて良好で
ある。In this embodiment, d 6 = 30 mm, and the barrel-shaped toroidal surface is set to fθ.
Although the example is directed to the lens side, the field curvature is extremely good.
第12図は、実施例６に関する像面湾曲を示す。 FIG. 12 shows the field curvature relating to the sixth embodiment.
この実施例はd6＝90mmとし、樽型トロイダル面をｆθ
レンズの側に向けた例である。像面湾曲は実施例4,5に
比べるとやや悪い。しかし、実施例３に比べると像面湾
曲がやや改良されている。In this embodiment, d 6 = 90 mm, and the barrel-shaped toroidal surface is set to fθ.
This is an example directed toward the lens. The field curvature is slightly worse than in the fourth and fifth embodiments. However, the field curvature is slightly improved as compared with the third embodiment.
第７図ないし第９図と、第10図ないし第12図とを比較
すると、樽型トロイダルレンズは樽型トロイダル面をｆ
θレンズの側に向けて使用する方が、被走査面の側に向
けて使用するよりも若干良好であることが分かる。7 to 9 and FIGS. 10 to 12, the barrel-shaped toroidal lens has a barrel-shaped toroidal surface of f
It can be seen that the use toward the θ lens is slightly better than the use toward the surface to be scanned.
第13図は、上記比較例１に関する像面湾曲を示す。こ
の比較例１で長尺トロイダルレンズと被走査面との間隔
d6＝60mmであるが、像面湾曲は実施例3,6と同程度であ
る。このことから樽型トロイダル面は、被走査面からか
なり離して配設しても良く像面湾曲を補正する効果を持
つことが分かる。従って、樽型トロイダルレンズは長尺
トロイダルレンズに比して配設位置の自由度が大きい。FIG. 13 shows the field curvature of Comparative Example 1 described above. The distance between the long toroidal lens and the surface to be scanned in Comparative Example 1
d 6 = 60 mm, but the field curvature is almost the same as in the third and sixth embodiments. This indicates that the barrel-shaped toroidal surface may be disposed considerably away from the surface to be scanned, and has the effect of correcting the field curvature. Therefore, the barrel-shaped toroidal lens has a greater degree of freedom in the arrangement position than the long toroidal lens.
樽型トロイダルレンズと被走査面との間を大きくとり
得るので、第６図のように樽型トロイダルレンズ6Aをミ
ラー９とｆθレンズ５との間に配することができる。Since the space between the barrel toroidal lens and the surface to be scanned can be large, the barrel toroidal lens 6A can be arranged between the mirror 9 and the fθ lens 5 as shown in FIG.
以下に、請求項２の発明の実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the second aspect of the present invention will be described.
第２図は、請求項２の光走査装置の基本的構成を第１
図にならって示している。FIG. 2 shows the basic configuration of the optical scanning device according to claim 2 as the first configuration.
It is shown following the figure.
第２図（Ｉ−１），（II−１）は、光走査装置を副走
査方向から見た図であり、第１図（Ｉ−２），（II−
２）は主走査方向から見た図である。2 (I-1) and (II-1) are views of the optical scanning device viewed from the sub-scanning direction, and FIGS. 1 (I-2) and (II-).
2) is a diagram viewed from the main scanning direction.
さて第２図に於いて、符号11は光源を示している。光
源11としてはLDやLEDその他が用いられる。第２図ではL
Dが光源装置11として想定されている。光源11は集束光
学系としての集光レンズ12の物体側の光軸上に配備さ
れ、発散性の光束を集光レンズ12に入射させる。In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a light source. As the light source 11, an LD, LED, or the like is used. L in Fig. 2
D is assumed as the light source device 11. The light source 11 is provided on the optical axis on the object side of the condenser lens 12 as a focusing optical system, and causes a divergent light beam to enter the condenser lens 12.
さて集光レンズ12に入射した光束は、集束光束に変換
され、集光レンズ12の像側に何もなければ自然集束点即
ち、像面17A上のＱ′点に結像する。The light beam incident on the condenser lens 12 is converted into a converged light beam, and if there is nothing on the image side of the condenser lens 12, an image is formed at a natural focal point, that is, a point Q 'on the image plane 17A.
第２図に於いて符号18はアパーチュアを示す。 In FIG. 2, reference numeral 18 denotes an aperture.
第２図に於いて、符号14は偏向装置の偏向反射面を模
式的に描いている。偏向装置としては、光束を等角速度
的に偏向させる装置即ちポリゴンミラーもしくはピラミ
ダルミラー等が用いられる。In FIG. 2, reference numeral 14 schematically depicts a deflecting and reflecting surface of the deflecting device. As the deflecting device, a device for deflecting a light beam at a constant angular velocity, that is, a polygon mirror or a pyramidal mirror is used.
集束レンズ12による集束光束は、副走査対応方向にの
み正のパワーを持つシリンドリカルレンズ13により、偏
向反射面14の近傍に主走査対応方向に長い線像として結
像する。シリンドリカルレンズはビーム整形作用をも持
つのでシリンドリカルレンズの結像位置が必ずしも偏向
反射面上に設定されるとは限らないことは、請求項１の
装置と同様である。The converged light flux from the converging lens 12 is formed as a long line image in the main scanning corresponding direction near the deflecting / reflecting surface 14 by the cylindrical lens 13 having positive power only in the sub-scanning corresponding direction. Since the cylindrical lens also has a beam shaping function, the image forming position of the cylindrical lens is not always set on the deflecting / reflecting surface, as in the first embodiment.
偏向装置により集光レンズ12による集束光束を偏向さ
せると上記結像点は円弧19上を移動する。When the deflecting device deflects the converged light beam by the condenser lens 12, the image forming point moves on the circular arc 19.
偏向装置がポリゴンミラーであるときは、偏向の起点
が光軸上で若干変動するので結像点の軌跡は完全な円弧
にはならないが円弧19に近い形状になる。When the deflecting device is a polygon mirror, the origin of deflection slightly fluctuates on the optical axis, so that the trajectory of the image forming point does not become a complete arc but has a shape close to the arc 19.
偏向された光束は、次いで光走査用レンズ15に入射す
る。この光走査用レンズ15は正の屈折率を有する単レン
ズであって、上記偏向装置と被走査面17との間に配備さ
れる。光走査用レンズ15と被走査面17との間にはさらに
補正光学系である長尺トロイダルレンズ16A（16B）が配
備される。この長尺トロイダルレンズ16A（16B）は、副
走査方向に強い正の屈折力を有する。The deflected light beam then enters the optical scanning lens 15. The optical scanning lens 15 is a single lens having a positive refractive index, and is provided between the deflecting device and the surface 17 to be scanned. A long toroidal lens 16A (16B), which is a correction optical system, is provided between the optical scanning lens 15 and the surface 17 to be scanned. The long toroidal lens 16A (16B) has a strong positive refractive power in the sub-scanning direction.
光走査用レンズ15は入射してくる集束光束を、その正
の屈折力によりさらに集束させる。長尺トロイダルレン
ズ16A（16B）は光走査用レンズ15と共働して光束を実質
的に被走査面17上にスポット状に結像させる。従って偏
向装置により光束を等角速度的に偏向させると、スポッ
ト状の結像点は被走査面17上を主走査方向へ移動して被
走査面を光走査する。以上の説明から明らかなように光
走査用レンズ15と長尺トロイダルレンズ16A（16B）と
は、自然集光点Ｑ′の軌跡19を物体面とし、この物体面
の像を被走査面17上に結像する。換言すれば光走査用レ
ンズ15と長尺トロイダルレンズ16A（16B）とは共働し
て、上記軌跡19と被走査面17とを主走査対応方向に関し
て共役関係に結び付ける。The optical scanning lens 15 further focuses the incident focused light beam by its positive refractive power. The long toroidal lens 16A (16B) cooperates with the optical scanning lens 15 to substantially form a light beam on the surface 17 to be scanned in the form of a spot. Therefore, when the light beam is deflected at a constant angular velocity by the deflecting device, the spot-shaped imaging point moves on the surface to be scanned 17 in the main scanning direction to optically scan the surface to be scanned. As is apparent from the above description, the optical scanning lens 15 and the long toroidal lens 16A (16B) use the trajectory 19 of the natural light converging point Q 'as an object plane, and transfer the image of this object plane on the scanned surface 17 Image. In other words, the optical scanning lens 15 and the long toroidal lens 16A (16B) cooperate to link the trajectory 19 and the surface to be scanned 17 in a conjugate relationship in the main scanning corresponding direction.
長尺トロイダルレンズ16A（16B）の主たる機能は、像
面湾曲の補正にある。この像面湾曲の補正機能上で長尺
トロイダルレンズ16A（16B）に凹面として含まれる樽型
のトロイダル面が、特に副走査方向の像面湾曲の補正上
重要な役割を果たす。The main function of the long toroidal lens 16A (16B) is to correct the field curvature. The barrel-shaped toroidal surface included as a concave surface in the long toroidal lens 16A (16B) plays an important role in correcting the field curvature especially in the sub-scanning direction in the field curvature correction function.
樽型トロイダル面の反対側のレンズ面は、以下に説明
する実施例では凸面のトロイダル面であるが、それ以外
の種々の面形状も許容され得る。The lens surface on the opposite side of the barrel-shaped toroidal surface is a convex toroidal surface in the embodiment described below, but other various surface shapes may be allowed.
以下、請求項２の光走査装置に関する具体的な実施例
を10例挙げる。Hereinafter, ten specific examples of the optical scanning device according to claim 2 will be described.
これらの10実施例に対して、光走査用レンズ15として
は共通の光走査用レンズが用いられる。For these ten embodiments, a common optical scanning lens is used as the optical scanning lens 15.
この光走査用レンズの各元は以下の様である。 The elements of this optical scanning lens are as follows.
第２図に示すように、第１面即ち偏向装置側のレンズ
面の曲率半径をr1、第２面即ち被走査面16側のレンズ面
の曲率半径をr2、肉厚をd1、屈折率をｎとすると、これ
らは以下の様である。As shown in FIG. 2, the radius of curvature of the first surface, ie, the lens surface on the side of the deflecting device, is r 1 , the radius of curvature of the second surface, ie, the lens surface on the side of the scanned surface 16 is r 2 , and the thickness is d 1 , Assuming that the refractive index is n, these are as follows.
r1 r2 d1 ｎ −160 −60.219 15 1.57221 また、この光走査用レンズの焦点距離ｆ＝160、偏向
面13から、自然集束点Ｑ′までの距離Ｄ＝548.1、また
偏向面13から上記第１面までの距離d0＝28.0である。r 1 r 2 d 1 n −160 −60.219 15 1.57221 Also, the focal length f of this optical scanning lens is 160, the distance D from the deflecting surface 13 to the natural focusing point Q ′ is 548.1, and the distance from the deflecting surface 13 is The distance d 0 to the first surface is 28.0.
また、第２図に示すようにＬは偏向面13と被走査面16
との間隔、各実施例の長尺トロイダルレンズに関して、
d2は、光走査用レンズ15の第２レンズ面と樽型トロイダ
ルレンズ18の光走査用レンズ15側レンズ面との間隔、d3
は樽型トロイダルレンズ18の肉厚、d4は樽型トロイダル
レンズ18の被走査面16側レンズ面と被走査面16との間
隔、ｎ′は、樽型トロイダルレンズ18の屈折率を示す。Further, as shown in FIG. 2, L is the deflection surface 13 and the scanning surface 16.
For the long toroidal lens in each example,
d 2 is the distance between the second lens surface of the optical scanning lens 15 and the lens surface of the barrel-shaped toroidal lens 18 on the optical scanning lens 15 side, d 3
The wall thickness of the barrel toroidal lens 18, the distance between the d 4 is the scanned surface 16 side lens surface and the scan surface 16 of the barrel toroidal lens 18, n 'represents the refractive index of the barrel toroidal lens 18.
また、樽型トロイダルレンズの樽型トロイダル面は前
述の如くr0とＲとで規定される。トロイダル面について
は、その主走査方向に於ける曲率半径をrkX、副走査方
向の曲率半径をrkYで表す。ここに添字のｋは３または
４であり、トロイダル面が光走査用レンズ15側に有ると
きｋ＝３、被走査面17の側に有るときｋ＝４である。The barrel-shaped toroidal surface of the barrel-shaped toroidal lens is defined by r 0 and R as described above. The toroidal surface, represents the radius of curvature that put in the main scanning direction r kX, the sub-scanning direction of the radius of curvature at r kY. Here, the subscript k is 3 or 4, and k = 3 when the toroidal surface is on the optical scanning lens 15 side, and k = 4 when the toroidal surface is on the scanning surface 17 side.
実施例７乃至15は樽型トロイダル面を光走査用レンズ
側に使用した例（第２図（Ｉ−１），（Ｉ−２）の場
合）であり、実施例16は樽型トロイダル面を被走査面側
に用いた例（第２図（II−１），（II−２）の場合）で
ある。Embodiments 7 to 15 are examples in which a barrel-shaped toroidal surface is used on the optical scanning lens side (in the case of FIGS. 2 (I-1) and (I-2)), and Embodiment 16 uses a barrel-shaped toroidal surface. This is an example (FIGS. 2 (II-1) and (II-2)) used on the surface to be scanned.
また各実施例とも偏向角90度、有効書込幅は約226mm
であり超広角である。In each embodiment, the deflection angle is 90 degrees, and the effective writing width is about 226 mm.
It is super wide angle.
実施例７乃至16に関する像面湾曲の図を第14図乃至第
23図に順次示す。図中、実線は副走査方向、破線は主走
査方向の像面湾曲を示す。各実施例とも像面湾曲は良好
に補正されている。またｆθ特性に相当するリニアリテ
ィは9.2％以下であり、電気的な補正が十分に可能であ
る。 FIGS. 14 to 14 show the field curvature diagrams for Examples 7 to 16.
This is shown in FIG. In the drawing, the solid line indicates the field curvature in the sub-scanning direction, and the broken line indicates the field curvature in the main scanning direction. In each embodiment, the field curvature is well corrected. Further, the linearity corresponding to the fθ characteristic is 9.2% or less, and electrical correction can be sufficiently performed.
以下、比較例を２例挙げる。 Hereinafter, two comparative examples will be given.
比較例２は実施例７〜16に於いて共通に用いられてい
る前述した光走査用レンズに補正光学系として長尺シリ
ンドリカルレンズを組み合わせた例であり、比較例３は
上記光走査用レンズに補正光学系として長尺トロイダル
レンズを組合わせた例である。比較例2,3とも補正光学
系たる長尺レンズと被走査面との間隔は60に設定してあ
る。例2,36に於いて補正光学系の光走査用レンズ側のレ
ンズ面の曲率半径を主走査方向に付いてr3X、副走査方
向に付いてr3Y、被走査面側のレンズ面の曲率半径を主
走査方向に付いてr4X、副走査方向に付いてr4Y、肉厚を
d3、屈折率をｎ′とする。Comparative Example 2 is an example in which a long cylindrical lens is combined as a correction optical system with the above-described optical scanning lens commonly used in Examples 7 to 16, and Comparative Example 3 is an optical scanning lens. This is an example in which a long toroidal lens is combined as a correction optical system. In both Comparative Examples 2 and 3, the distance between the long lens serving as the correction optical system and the surface to be scanned is set to 60. In Examples 2 and 36, the radius of curvature of the lens surface on the optical scanning lens side of the correction optical system is r 3X in the main scanning direction, r 3Y in the sub-scanning direction, and the curvature of the lens surface on the scanned surface side. The radius is r 4X in the main scanning direction, r 4Y in the sub scanning direction,
d 3 and the refractive index are n ′.
比較例2,3に関する像面湾曲の図を、それぞれ第24
図、第25図に示す。比較例２では、第24図に示すように
副走査方向の像面湾曲が大きくアンダーになってしま
う。また、比較例３では、副走査方向の像面湾曲が比較
例２に比較してやや補正されているが、中間像高に於い
て補正不足となっている。 Figures of field curvature for Comparative Examples 2 and 3, respectively,
FIG. 25 and FIG. In Comparative Example 2, as shown in FIG. 24, the curvature of field in the sub-scanning direction becomes largely under. Further, in Comparative Example 3, the field curvature in the sub-scanning direction is slightly corrected as compared with Comparative Example 2, but the correction is insufficient at the intermediate image height.
以下に、請求項３の光走査装置に関する実施例を説明
する。An embodiment relating to the optical scanning device of claim 3 will be described below.
第３図を参照すると、この図は請求項４の光走査装置
の基本的構成を概略的に示している。即ち第１図と同様
に、光走査装置における光学系配置を光源から被走査面
まで光路に沿って展開した状態を示している。Referring to FIG. 3, this diagram schematically shows the basic configuration of the optical scanning device according to claim 4. That is, similarly to FIG. 1, a state is shown in which the optical system arrangement in the optical scanning device is developed along the optical path from the light source to the surface to be scanned.
第３図（Ｉ−１），（II−１）は、光走査装置の展開
状態を副走査方向から見た図であり、この図に於いて被
走査面27の上下方向が主走査方向である。3 (I-1) and (II-1) are views of the developed state of the optical scanning device viewed from the sub-scanning direction. In this figure, the vertical direction of the scanned surface 27 is the main scanning direction. is there.
また第３図（Ｉ−２），（II−２）は、上記展開状態
を主走査方向から見た図であり、この図では上下方向が
副走査方向である。FIGS. 3 (I-2) and (II-2) are views of the developed state as viewed from the main scanning direction. In this figure, the vertical direction is the sub-scanning direction.
光源装置21（この例でもLDもしくはLEDが想定されて
いる）からの光束は、コリメート光学系としてのコリメ
ートレンズ22により略平行な光束に変換され、アパーチ
ュア28によりビーム断面の形状を成形されたのち、シリ
ンドリカルレンズ23に入射する。シリンドリカルレンズ
23は副走査方向にのみ正のパワーを有し、従って光束は
副走査方向にのみ集束性となる。A light beam from a light source device 21 (an LD or an LED is also assumed in this example) is converted into a substantially parallel light beam by a collimating lens 22 as a collimating optical system, and a beam cross-sectional shape is formed by an aperture 28. And enters the cylindrical lens 23. Cylindrical lens
23 has a positive power only in the sub-scanning direction, so that the light beam is convergent only in the sub-scanning direction.
シリンドリカルレンズ23は、上記副走査方向にのみ集
束する光束が実質的に偏向反射面24の位置に線像として
結像するように設定条件を定められている。上記線像の
長手方向は主走査対応方向である。同レンズ24はビーム
整形作用を有し、結像位置を偏向反射面の位置と一致さ
せない設定も有り得る。The setting conditions of the cylindrical lens 23 are determined such that the light flux converged only in the sub-scanning direction substantially forms a linear image at the position of the deflecting reflection surface 24. The longitudinal direction of the line image is a main scanning corresponding direction. The lens 24 has a beam shaping function, and there may be a setting where the image forming position is not made to coincide with the position of the deflecting reflection surface.
なお偏向反射面24は偏向装置の反射面の内で光束の偏
向に与る面であり、この実施例においても回転多面鏡が
想定されている。The deflecting / reflecting surface 24 is a surface that contributes to deflecting a light beam among the reflecting surfaces of the deflecting device. In this embodiment, a rotating polygon mirror is assumed.
偏向装置により等角速度的に偏向される光束は、次い
で光走査用レンズ25に入射する。光走査用レンズ25は球
面単レンズであって正の屈折率を有する。光走査用レン
ズ25を透過した光束はさらに補正光学系である長尺トロ
イタルレンズ26A（26B）に入射し、これを透過すると被
走査面27に入射する。The light beam deflected at a constant angular velocity by the deflecting device then enters the optical scanning lens 25. The optical scanning lens 25 is a single spherical lens and has a positive refractive index. The light beam transmitted through the optical scanning lens 25 further enters a long toroidal lens 26A (26B), which is a correction optical system, and enters the scanned surface 27 when transmitted.
このように被走査面27上に入射する光束は、光走査用
レンズ25と長尺トロイダルレンズ26A（26B）の共働作用
にて被走査面27上にスポット状に結像する。In this manner, the light beam incident on the scanned surface 27 forms a spot-like image on the scanned surface 27 by the cooperative action of the optical scanning lens 25 and the long toroidal lens 26A (26B).
副走査方向から見ると光走査用レンズに入射する光束
は平行光束であるから、光走査用レンズ25と長尺トロイ
ダルレンズ26A（26B）とは主走査方向に関しては、物体
側の無限遠と被走査面の位置とを幾何光学的に略共役な
関係とする。一方、主走査方向から見ると光走査用レン
ズ25に入射する光束は、実質的に偏向反射面24の位置に
位置する線像からの発散性の光束である。従って、光走
査用レンズ25と長尺トロイダルレンズ26A（26B）とは副
走査方向に関しては、偏向反射面の位置と被走査面の位
置とを幾何光学的に略共役な関係とする。この関係によ
り偏向装置に於ける所謂「面倒れ」の補正が行われる。When viewed from the sub-scanning direction, the light beam incident on the optical scanning lens is a parallel light beam. Therefore, in the main scanning direction, the light scanning lens 25 and the long toroidal lens 26A (26B) have an The position of the scanning surface is set to be substantially conjugate with geometric optics. On the other hand, when viewed from the main scanning direction, the light beam incident on the optical scanning lens 25 is a divergent light beam from a line image substantially located at the position of the deflecting reflection surface 24. Therefore, in the sub-scanning direction, the optical scanning lens 25 and the long toroidal lens 26A (26B) have a substantially optically conjugate relationship between the position of the deflecting reflection surface and the position of the surface to be scanned. This relationship corrects the so-called "surface tilt" in the deflection device.
長尺トロイダルレンズ26A（26B）は、副走査方向に強
い正の屈折力を持つ。The long toroidal lens 26A (26B) has a strong positive refractive power in the sub-scanning direction.
また、長尺トロイダルレンズ26A（26B）は樽型トロイ
ダル面を凹面として含む。The long toroidal lens 26A (26B) includes a barrel-shaped toroidal surface as a concave surface.
以下、光走査用レンズ25と長尺トロイダルレンズ26A
（26B）の具体的な組合せの例である実施例を６例挙げ
る。Hereinafter, the optical scanning lens 25 and the long toroidal lens 26A
Six examples are given as examples of specific combinations of (26B).
何れの例に於いても光走査用レンズ25としては同一の
ものが用いられる。この光走査用レンズの諸元は以下の
通りである。In each case, the same lens is used as the optical scanning lens 25. The specifications of the optical scanning lens are as follows.
光走査用レンズ25の偏向反射面側のレンズ面の曲率半
径をr1、被走査面側のレンズ面の曲率半径をr2、これら
レンズ面の面間隔をd1、レンズ材料の屈折率をn1とする
と、これらは次のように与えられる。The radius of curvature of the lens surface on the deflection / reflection surface side of the optical scanning lens 25 is r 1 , the radius of curvature of the lens surface on the scanned surface side is r 2 , the distance between these lens surfaces is d 1 , and the refractive index of the lens material is When n 1, it is given as follows.
r1 r2 d1 ｎ −160 −60.291 15 1.57221 また、この光走査用レンズの偏向反射面側のレンズ面
と偏向反射面との間の距離d0＝28.0、であり焦点距離ｆ
＝160である。なお長さの次元を持つ量の単位はmmであ
る。また、この光走査用レンズはｆθ機能を有してい
る。r 1 r 2 d 1 n −160 −60.291 15 1.57221 The distance d 0 between the lens surface on the deflecting reflection surface side of the optical scanning lens and the deflecting reflection surface is 28.0, and the focal length f
= 160. The unit of the quantity having the dimension of length is mm. This optical scanning lens has an fθ function.
この光走査用レンズと組み合わせられる長尺レンズは
次の６例である。これら長尺トロイダルレンズの光走査
用レンズ側即ち偏向反射面側のレンズ面と光走査用レン
ズの長尺トロイダルレンズ側のレンズ面との間のレンズ
面間距離をd2、長尺トロイダルレンズのレンズ面間隔を
d3、被走査面側レンズ面と被走査面27との間隔をd4、レ
ンズ材料の屈折率をｎ′とする。There are the following six examples of long lenses combined with this optical scanning lens. The distance between the lens surfaces between the lens surface on the light scanning lens side of these long toroidal lenses, that is, the lens surface on the deflecting / reflecting surface side, and the lens surface on the long toroidal lens side of the light scanning lens is d 2 , and the length of the long toroidal lens is Lens surface spacing
d 3 , the distance between the scanned surface side lens surface and the scanned surface 27 is d 4 , and the refractive index of the lens material is n ′.
凹面の樽型トロイダル面は前記解析的表現に従い、r0
とＲの値を与える。The concave barrel-shaped toroidal surface is given by r 0 according to the analytical expression.
And the value of R.
樽型トロイダル面でない面に就いては、主走査方向の
曲率半径をrkX、副走査方向の曲率半径をrkYとし、この
面が偏向反射面側にあるとき添字ｋ＝３、被走査面側に
あるときはｋ＝４とする。For a surface that is not a barrel-shaped toroidal surface, the radius of curvature in the main scanning direction is rkX , and the radius of curvature in the subscanning direction is rkY . When this surface is on the deflecting / reflecting surface side, the subscript k = 3, the surface to be scanned When it is on the side, k = 4.
また、偏向反射面と被走査面との間の距離をＬとす
る。さらに、各実施例とも偏向角は76度、有効書込幅は
約220mmである。The distance between the deflecting reflection surface and the surface to be scanned is L. Further, in each embodiment, the deflection angle is 76 degrees and the effective writing width is about 220 mm.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第26図に示す。破線が主
走査方向、実線が副走査方向の像面湾曲である。 FIG. 26 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of this long toroidal lens and the optical scanning lens. The broken line indicates the field curvature in the main scanning direction, and the solid line indicates the field curvature in the sub-scanning direction.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第27図に示す。 FIG. 27 shows a diagram of the field curvature due to the combination of this long toroidal lens and the optical scanning lens.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第28図に示す。 FIG. 28 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of this long toroidal lens and the optical scanning lens.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第29図に示す。 FIG. 29 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of this long toroidal lens and the optical scanning lens.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第30図に示す。 FIG. 30 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of this long toroidal lens and the optical scanning lens.
この長尺トロイたルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第31図に示す。 FIG. 31 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of the long toroidal lens and the optical scanning lens.
上記実施例17〜22に於いて、実施例17〜19は樽型トロ
イダル面を光走査用レンズ側に向けた例（第３図（Ｉ−
１），（Ｉ−２）の場合）、具体例20〜22は樽型トロイ
ダル面を被走査面側に向けた例（第３図（II−１），
（II−２）の場合）である。In the above Examples 17 to 22, Examples 17 to 19 are examples in which the barrel-shaped toroidal surface is directed to the optical scanning lens side (see FIG.
1), (I-2)), and specific examples 20 to 22 are examples in which the barrel-shaped toroidal surface is directed to the surface to be scanned (FIG. 3 (II-1),
(In the case of (II-2)).
樽型トロイダル面と被走査面の間の距離が大きくなる
につれて像面湾曲が多少大きくなっているが90mmに離し
た場合でも実用上問題ない像面湾曲量に補正されてい
る。As the distance between the barrel-shaped toroidal surface and the surface to be scanned increases, the curvature of field slightly increases. However, even when the distance is 90 mm, the curvature of field is corrected to be practically acceptable.
以下に、請求項４の光走査装置の実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the optical scanning device according to claim 4 will be described.
第４図は、請求項４の光走査装置の基本的な光学系配
置を示している。FIG. 4 shows a basic optical system arrangement of the optical scanning device according to the fourth aspect.
この図は例によって光源から被走査面に到たる光学系
配置を光路に沿って展開し、第４図（Ｉ−１），（II−
１）は副走査方向から見た状態を、また第４図（Ｉ−
２），（II−２）は主走査方向から見た状態を示してい
る。In this figure, the arrangement of the optical system from the light source to the surface to be scanned is developed along the optical path according to an example, and FIGS. 4 (I-1) and (II-)
1) shows the state viewed from the sub-scanning direction, and FIG.
2) and (II-2) show the state viewed from the main scanning direction.
半導体レーザーや発光ダイオード等として想定されて
いる光源装置31からの光束は集束光学系としての集光レ
ンズ32に入射して集束性の光束に変換される。A light beam from a light source device 31 assumed as a semiconductor laser, a light emitting diode or the like is incident on a condenser lens 32 as a focusing optical system and is converted into a converging light beam.
集光レンズ32による集束光束は、その自然集束点（像
面37A上のＱ′点）に向って集束するが、その集束の途
上で先ず、シリンドリカルレンズ33に入射する。シリン
ドリカルレンズ33は、副走査対応方向にのみパワーを持
ち、集束光束に従って、副走査対応方向に就いてはシリ
ンドリカルレンズ33によりさらに集束され、偏向装置
（回転多面鏡が想定されている）の偏向反射面34の近傍
に主走査対応方向に長い線像として結像する。シリンド
リカルレンズがビーム整形作用を持ち、その結像位置が
偏向反射面位置に一致しない設定の仕様もあることは、
他の請求項の場合と同様である。なお、符号38はアパー
チュアを示す。The light beam converged by the condensing lens 32 converges toward its natural focal point (point Q 'on the image plane 37A), and first enters the cylindrical lens 33 during the focusing. The cylindrical lens 33 has power only in the direction corresponding to the sub-scanning, and is further focused by the cylindrical lens 33 in the direction corresponding to the sub-scanning in accordance with the converged light beam, and is deflected by a deflecting device (a rotary polygon mirror is assumed). An image is formed near the surface 34 as a long line image in the main scanning corresponding direction. The cylindrical lens has a beam shaping function, and there is also a specification that the image forming position does not match the position of the deflecting reflective surface.
This is the same as in the other claims. Reference numeral 38 indicates an aperture.
偏向装置により反射された光束は第４図に示すよう
に、主走査対応方向に関しては集光レンズ32による集束
傾向を維持しつつ光走査用レンズ35に入射し、さらに補
正光学系である長尺トロイダルレンズ36A（36B）を介し
て被走査面37上に結像する。また副走査方向に関して
は、発散性の光束となり、光走査用レンズ35と長尺トロ
イダルレンズ36A（36B）の作用により被走査面37上に結
像する。As shown in FIG. 4, the light beam reflected by the deflecting device enters the light scanning lens 35 while maintaining the convergence tendency by the condensing lens 32 in the main scanning direction, and furthermore, a long beam as a correction optical system. An image is formed on the scanned surface 37 via the toroidal lens 36A (36B). In the sub-scanning direction, the light beam becomes a divergent light beam, and forms an image on the surface to be scanned 37 by the action of the optical scanning lens 35 and the long toroidal lens 36A (36B).
光走査用レンズ35は複数枚構成のレンズで正の屈折力
を持ち、長尺トロイダルレンズ36A（36B）は副走査方向
に強い正の屈折力を持つ。The optical scanning lens 35 has a plurality of lenses and has a positive refractive power, and the long toroidal lens 36A (36B) has a strong positive refractive power in the sub-scanning direction.
光走査用レンズ35は、主走査対応方向に就いては入射
してくる集束性の光束をさらに集束させる。長尺トロイ
ダルレンズ36A（36B）は光走査用レンズ35と共働して、
光束を被走査面37上に結像させる。従って主走査方向に
就いては、光走査用レンズ35と長尺トロイダルレンズ36
A（36B）とは、自然集束点Ｑ′の円弧状の軌跡39を物体
面とし、この物体面と被走査面37とを幾何光学的な共役
関係で結び付ける。The optical scanning lens 35 further focuses the converging light flux that enters in the main scanning direction. The long toroidal lens 36A (36B) cooperates with the optical scanning lens 35,
The light beam is imaged on the surface to be scanned 37. Therefore, in the main scanning direction, the optical scanning lens 35 and the long toroidal lens 36 are used.
A (36B) sets the arc-shaped trajectory 39 of the natural convergence point Q 'as an object surface, and connects the object surface and the scanned surface 37 in a geometric conjugate relationship.
また副走査対応方向に関しては、光走査用レンズ35と
長尺トロイダルレンズ36A（36B）とが、偏向反射面34の
位置と被走査面37の位置とを幾何光学的に略共役な関係
としている。これにより面倒れの補正がなされる。In the sub-scanning corresponding direction, the optical scanning lens 35 and the long toroidal lens 36A (36B) have a substantially optically conjugate relationship between the position of the deflecting reflection surface 34 and the position of the surface 37 to be scanned. . As a result, the inclination is corrected.
以下、具体的な実施例を４例挙げる。 Hereinafter, four specific examples will be given.
これら４つの実施例に於いて、光走査用レンズ35は共
通のものが用いられる。この光走査用レンズの諸元は以
下の通りである。In these four embodiments, a common optical scanning lens 35 is used. The specifications of the optical scanning lens are as follows.
光走査用レンズ35の偏向反射面側から第ｉ番目のレン
ズ面の曲率半径をri（ｉ＝１〜４）、第ｉ番目の面間隔
をdi（ｉ＝１〜３）、第ｊ番目のレンズのレンズ材料の
屈折率をnj（ｊ＝１〜２）とすると、これらは次のよう
に与えられる。The radius of curvature of the i-th lens surface from the deflection / reflection surface side of the optical scanning lens 35 is r i (i = 1 to 4), the i-th surface interval is d i (i = 1 to 3), Assuming that the refractive index of the lens material of the second lens is n j (j = 1 to 2), these are given as follows.
この光走査用レンズの焦点距離はｆ＝143.73mm、偏向
反射面34から自然集束点Ｑ′までの距離Ｄ＝500mm、偏
向反射面34から光走査用レンズの第１面までの距離d0＝
26.0mmである。また光走査用レンズのｆθ特性は0.5％
以下で電気的な補正は必要としない。偏向角は100度、
有効書込幅は226mmであり超広角である。 The focal length of the optical scanning lens is f = 143.73 mm, the distance D from the deflecting reflective surface 34 to the natural focal point Q 'is 500 mm, and the distance d 0 from the deflecting reflective surface 34 to the first surface of the optical scanning lens is:
26.0mm. The fθ characteristic of the optical scanning lens is 0.5%
No electrical correction is required below. The deflection angle is 100 degrees,
The effective writing width is 226 mm, which is a very wide angle.
以下に挙げる４実施例は、上記光走査用レンズと組合
せられる長尺トロイダルレンズの諸元を示す。樽型トロ
イダル面は例によってr0とＲで特定し、樽型トロイダル
面でない面に就いては、主走査方向の曲率半径をrkX、
副走査方向の曲率半径をrkYとし、この面が偏向反射面
側にあるとき添字ｋ＝５、被走査面側にあるときはｋ＝
６とする。The following four examples show specifications of a long toroidal lens combined with the optical scanning lens. The barrel-shaped toroidal surface is specified by r 0 and R by way of example, and for a surface that is not a barrel-shaped toroidal surface, the radius of curvature in the main scanning direction is r kX ,
The radius of curvature in the sub-scanning direction is r kY, and the subscript k = 5 when this surface is on the deflecting reflection surface side, and k = 5 when this surface is on the scanning surface side.
6 is assumed.
また、偏向反射面と被走査面との間の距離を第４図に
示すようにＬとする。The distance between the deflecting reflection surface and the surface to be scanned is L as shown in FIG.
これら長尺トロイダルレンズの光走査用レンズ側即ち
偏向反射面側のレンズ面と光走査用レンズの長尺トロイ
ダルレンズ側のレンズ面との間のレンズ面間距離をd4、
長尺トロイダルレンズのレンズ面間隔をd5、被走査面側
レンズ面と被走査面との間隔をd6、レンズ材料の屈折率
をｎ′とする。The distance between the lens surfaces between the lens surface on the light scanning lens side of these long toroidal lenses, that is, the lens surface on the deflection reflecting surface side and the lens surface on the long toroidal lens side of the light scanning lens is d 4 ,
The distance between the lens surfaces of the long toroidal lens is d 5 , the distance between the lens surface to be scanned and the surface to be scanned is d 6 , and the refractive index of the lens material is n ′.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第32図に示す。破線が主
走査方向、実線が副走査方向の像面湾曲である。 FIG. 32 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of the long Troital lens and the optical scanning lens. The broken line indicates the field curvature in the main scanning direction, and the solid line indicates the field curvature in the sub-scanning direction.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第33図に示す。破線が主
走査方向、実線が副走査方向の像面湾曲である。 FIG. 33 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of the long Troital lens and the optical scanning lens. The broken line indicates the field curvature in the main scanning direction, and the solid line indicates the field curvature in the sub-scanning direction.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第34図に示す。破線が主
走査方向、実線が副走査方向の像面湾曲である。 FIG. 34 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of this long toroidal lens and the optical scanning lens. The broken line indicates the field curvature in the main scanning direction, and the solid line indicates the field curvature in the sub-scanning direction.
この長尺トロイタルレンズと上記光走査用レンズとの
組合せによる像面湾曲の図を、第35図に示す。破線が主
走査方向、実線が副走査方向の像面湾曲である。 FIG. 35 shows a diagram of the field curvature caused by the combination of the long Troital lens and the optical scanning lens. The broken line indicates the field curvature in the main scanning direction, and the solid line indicates the field curvature in the sub-scanning direction.
実施例23,24は樽型トロイダル面を被走査面側に向け
た例（第４図（Ｉ−１），（Ｉ−２）の場合）、実施例
25,26は樽型トロイダル面を光走査用レンズ側に向けた
例（第４図（II−１），（II−２）の場合）である。Embodiments 23 and 24 are examples in which the barrel-shaped toroidal surface is directed toward the surface to be scanned (FIGS. 4 (I-1) and (I-2)).
Reference numerals 25 and 26 denote examples in which the barrel-shaped toroidal surface is directed toward the optical scanning lens (FIGS. 4 (II-1) and (II-2)).
樽型トロイダル面と被走査面の間の距離を60mmとして
も良好な像面湾曲が実現されている。Good field curvature is realized even when the distance between the barrel-shaped toroidal surface and the surface to be scanned is 60 mm.
最後に上記実施例１〜26に関し、条件（ｉ）もしくは
（ii）におけるパラメータ:d/fMの値を一覧にして示
す。Lastly, regarding Examples 1 to 26, the values of the parameter: d / f M under the condition (i) or (ii) are listed.
［発明の効果］ 以上、本発明によれば新規な光走査装置を提供でき
る。 [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a novel optical scanning device can be provided.
本発明の光走査装置は、走査光学系が、像面湾曲補正
用に樽型トロイダル面を凹面として含むため像面湾曲を
良好に補正して、スポット径の変動の少ない良好な光走
査を実現できる。また、樽型トロイダル面は凹面であ
り、作製の容易な凸面の金型を用いることにより容易に
成形できるため低コストで実現できる。In the optical scanning device of the present invention, the scanning optical system includes a barrel-shaped toroidal surface as a concave surface for correcting the curvature of field, so that the curvature of field can be satisfactorily corrected, and good optical scanning with less fluctuation of the spot diameter can be realized. it can. Further, the barrel-shaped toroidal surface is concave and can be easily formed by using a convex-shaped mold that is easy to manufacture, so that it can be realized at low cost.
第１図は請求項１記載の発明を説明するための図、第２
図は請求項２記載の発明を説明するための図、第３図は
請求項３記載の発明を説明するための図、第４図は請求
項４記載の発明を説明するための図、第５図は樽型トロ
イダル面を説明するための図、第６図は請求項１記載の
発明に就き具体的な光走査装置の態様の１例を示す図、
第７図〜第12図は、請求項１記載の発明の実施例に関す
る像面湾曲図、図13図は請求項１記載の発明に対する比
較例に関する像面湾曲図、第14図〜第23図は、請求項２
記載の発明の実施例に関する像面湾曲図、第24図および
第25図は請求項２記載の発明の比較例に関する像面湾曲
図、第26図〜第31図は、請求項３記載の発明の実施例に
関する像面湾曲図、第32図〜第35図は請求項４記載の発
明の実施例に関する像面湾曲図である。 １……光源装置、４……偏向反射面、５……ｆθレン
ズ、6A,6B……樽型トロイタルレンズ、７……被走査面FIG. 1 is a diagram for explaining the invention described in claim 1, and FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining the invention described in claim 2, FIG. 3 is a diagram for explaining the invention described in claim 3, FIG. 4 is a diagram for explaining the invention described in claim 4, and FIG. FIG. 5 is a view for explaining a barrel-shaped toroidal surface, FIG. 6 is a view showing an example of an embodiment of a specific optical scanning device according to the first aspect of the present invention,
7 to 12 are field curvature diagrams relating to an embodiment of the invention described in claim 1, FIG. 13 is a field curvature diagram relating to a comparative example of the invention described in claim 1, FIG. 14 to FIG. Is claim 2
FIG. 24 and FIG. 25 are field curvature diagrams relating to the comparative example of the invention described in claim 2, and FIGS. 26 to 31 are inventions described in claim 3. FIGS. 32 to 35 are field curvature diagrams relating to the embodiment of the fourth aspect of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source device, 4 ... Deflection / reflection surface, 5 ... fθ lens, 6A, 6B ... Barrel-shaped toroidal lens, 7 ... Scanned surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 勝己 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭62−255915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−133416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−144518（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Katsumi Yamaguchi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (56) References JP-A-62-255915 (JP, A) JP-A Sho 60-133416 (JP, A) JP-A-57-144518 (JP, A)
Claims (4)
からの光束を略平行な光束にするためのコリメート光学
系と、このコリメート光学系により略平行光束化された
光束を主走査対応方向に長い線像に結像させるシリンド
リカルレンズと、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射
面を持ち光束を等角速度的に偏向させる偏向装置と、こ
の偏向装置により偏向された光束を集束させて被走査面
を略等速的に走査させるための光走査用レンズと、この
光走査用レンズと共働して上記集束光束を実質的に被走
査面上に結像させるとともに主・副走査方向の像面湾曲
を補正する補正光学系とを有し、 上記光走査用レンズが、複数枚のレンズで構成され、 上記補正光学系が、上記光走査用レンズと被走査面との
間に配備された長尺トロイダルレンズであって、副走査
方向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い
小さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面として含み、 上記光走査用レンズと補正光学系とで構成される走査光
学系の主走査方向に関する焦点距離:fM、上記補正光学
系の被走査面側レンズ面から被走査面に到る距離:dが条
件： 0.8＞d/fM＞0.1 を満足することを特徴とする光走査装置。1. A light source device for emitting a light beam, a collimating optical system for converting a light beam from the light source device into a substantially parallel light beam, and a light beam substantially parallelized by the collimating optical system in a main scanning direction. A cylindrical lens that forms a long linear image, a deflecting device that has a deflecting reflection surface near the image forming position of the linear image and deflects the light beam at a uniform angular velocity, and converges the light beam deflected by the deflecting device. An optical scanning lens for scanning the surface to be scanned at a substantially constant speed, and cooperating with the optical scanning lens to substantially form an image of the converged light beam on the surface to be scanned and to perform main and sub-scanning. A correction optical system for correcting field curvature in the direction, wherein the optical scanning lens is composed of a plurality of lenses, and the correction optical system is provided between the optical scanning lens and the surface to be scanned. With a long toroidal lens deployed Thus, a barrel-shaped toroidal surface whose radius of curvature in the sub-scanning direction becomes smaller as the optical axis moves away from the main scanning direction is included as a concave lens surface, and a scanning optical system composed of the optical scanning lens and a correction optical system is described. The focal length in the main scanning direction: f M , and the distance from the lens surface to be scanned to the surface to be scanned of the correction optical system: d satisfies the condition: 0.8> d / f M > 0.1. Optical scanning device.
からの光束を集光光束にするための集束光学系と、この
集束光学系による集束光束を主走査対応方向に長い線像
に結像させるためのシリンドリカルレンズと、上記線像
の結像位置の近傍に偏向反射面を持ち光束を等角速度的
に偏向させる偏向装置と、この偏向装置により偏向され
る集束光束を更に集光させて、被走査面を略等速的に走
査させるための光走査用レンズと、この光走査用レンズ
と共働して上記集束光束を実質的に被走査面上に結像さ
せて上記偏向装置の面倒れを補正するとともに主・副走
査方向の像面湾曲を補正する補正光学系とを有し、 上記光走査用レンズが単レンズであり、 上記補正光学系が、上記光走査用レンズと被走査面との
間に配備された長尺トロイダルレンズであって、副走査
方向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い
小さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面として含み、 上記光走査用レンズと補正光学系とで構成される走査光
学系の主走査方向に関する焦点距離:fM、上記補正光学
系の被走査面側レンズ面から被走査面に到る距離:dが条
件： 0.8＞d/fM＞0.1 を満足することを特徴とする光走査装置。2. A light source device for emitting a light beam, a focusing optical system for converting the light beam from the light source device into a converging light beam, and the converging light beam by the focusing optical system being formed into a line image long in the main scanning corresponding direction. A cylindrical lens for forming an image, a deflecting device having a deflecting reflection surface near the image forming position of the line image and deflecting a light beam at a uniform angular velocity, and further condensing a converged light beam deflected by the deflecting device. An optical scanning lens for scanning the surface to be scanned at a substantially constant speed, and the deflecting device which cooperates with the optical scanning lens to substantially form an image of the focused light beam on the surface to be scanned. A correction optical system that corrects surface tilt and corrects field curvature in the main and sub-scanning directions, wherein the optical scanning lens is a single lens, and the correction optical system is covered with the optical scanning lens. Long toroidal lens deployed between the scanning surface A barrel-shaped toroidal surface having a radius of curvature in the sub-scanning direction that decreases as the optical axis moves away from the main scanning direction as a concave lens surface, and a scanning optical system including the optical scanning lens and a correction optical system. the focal length in the main scanning direction: f M, the distance reaches the surface to be scanned from the scan surface side lens surface of the optical compensation system: d condition: 0.8> and satisfies the d / f M> 0.1 Optical scanning device.
からの光束を略平行な光束にするためのコリメートレン
ズ光学系と、このコリメート光学系により略平行光束化
された光束を主走査対応方向に長い線像に結像させるシ
リンドリカルレンズと、上記線像の結像位置の近傍に偏
向反射面を持ち光束を等角速度的に偏向させる偏向装置
と、この偏向装置により偏向された光束を集束させて、
被走査面を略等速的に走査させるめの光走査用レンズ
と、この光走査用レンズと共働して上記集束光束を実質
的に被走査面上に結像させるとともに主・副走査方向の
像面湾曲を補正する補正光学系とを有し、 上記光走査用レンズが単レンズであり、 上記補正光学系が、上記光走査用レンズと被走査面との
間に配備された長尺トロイダルレンズであって、副走査
方向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い
小さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面として含み、 上記光走査用レンズと補正光学系とで構成される走査光
学系の主走査方向に関する焦点距離:fM、上記補正光学
系の被走査面側レンズ面から被走査面に到る距離:dが条
件： 0.8＞d/fM＞0.1 を満足することを特徴とする光走査装置。3. A light source device for emitting a light beam, a collimating lens optical system for converting the light beam from the light source device into a substantially parallel light beam, and a light beam substantially parallelized by the collimating optical system for main scanning. A cylindrical lens that forms a line image that is long in the direction, a deflecting device that has a deflecting reflection surface near the image forming position of the line image and deflects the light beam at a uniform angular velocity, and converges the light beam deflected by the deflecting device. Let me
An optical scanning lens for scanning the surface to be scanned at a substantially constant speed; and cooperating with the optical scanning lens to form an image of the converged light beam substantially on the surface to be scanned, and in the main and sub scanning directions. A correction optical system for correcting the field curvature of the optical scanning lens, wherein the optical scanning lens is a single lens, and the correction optical system is provided between the optical scanning lens and the surface to be scanned. A toroidal lens having a barrel-shaped toroidal surface having a radius of curvature in the sub-scanning direction that decreases as the optical axis moves away from the main-scanning direction as a concave lens surface, and comprising a scanning optical lens and a correction optical system. The focal length of the optical system in the main scanning direction: f M , and the distance d from the lens surface to be scanned to the surface to be scanned of the correction optical system: d satisfies the condition: 0.8> d / f M > 0.1. Optical scanning device characterized by the following.
からの光束を集束光束にするための集束光学系と、この
集束光学系による集束光束を主走査対応方向に長い線像
に結像させるシリンドリカルレンズと、上記線像の結像
位置の近傍に偏向反射面を持ち光束を等角速度的に偏向
させる偏向装置と、この偏向装置により偏向される光束
を主走査対応方向に於いて更に集束させて、被走査面を
略等速的に走査させるめの光走査用レンズと、この光走
査用レンズと共働して上記集束光束を実質的に被走査面
上に結像させて上記偏向装置の面倒れを補正するととも
に主・副走査方向の像面湾曲を補正する補正光学系とを
有し、 上記光走査用レンズが複数枚のレンズで構成され、 上記補正光学系が、上記光走査用レンズと被走査面との
間に配備された長尺トロイダルレンズであって、副走査
方向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い
小さくなる樽型トロイダル面を凹レンズ面として含み、 上記光走査用レンズと補正光学系とで構成される走査光
学系の主走査方向に関する焦点距離:fM、上記補正光学
系の被走査面側レンズ面から被走査面に到る距離:dが条
件： 0.6＞d/fM＞0.1 を満足することを特徴とする光走査装置。4. A light source device for emitting a light beam, a focusing optical system for converting the light beam from the light source device into a focused light beam, and the focused light beam from the focusing optical system is formed into a linear image long in the main scanning direction. A cylindrical lens, a deflecting device having a deflecting / reflecting surface near the image forming position of the line image and deflecting the light beam at a constant angular velocity, and further converging the light beam deflected by the deflecting device in the main scanning corresponding direction. An optical scanning lens for scanning the surface to be scanned at a substantially constant speed; and cooperating with the optical scanning lens to form an image of the converged light beam substantially on the surface to be scanned and to deflect the light. A correction optical system for correcting surface tilt of the apparatus and correcting field curvature in the main and sub-scanning directions, wherein the optical scanning lens is composed of a plurality of lenses, and the correction optical system is Provided between the scanning lens and the surface to be scanned A long toroidal lens, comprising a barrel-shaped toroidal surface having a radius of curvature in the sub-scanning direction that decreases as the optical axis moves away from the main scanning direction, as a concave lens surface, and includes the optical scanning lens and a correction optical system. The focal length f M of the scanning optical system in the main scanning direction satisfies the condition: 0.6> d / f M > 0.1 from the lens surface to be scanned to the surface to be scanned of the correction optical system. An optical scanning device, comprising:
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| JP1-61876 | 1989-03-13 | ||
| JP63-332472 | 1989-03-13 | ||
| JP63-176320 | 1989-03-13 |
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Family Applications (1)
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| US6593951B2 (en) | 2000-09-25 | 2003-07-15 | Ricoh Company, Ltd. | Optical writing system directed to miniaturization thereof, and image forming apparatus employing it |
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-
1989
- 1989-06-05 JP JP1142740A patent/JP2618040B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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Legal Events
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