JP2657381B2 - 走査式光学装置の光束調整方法 - Google Patents
走査式光学装置の光束調整方法Info
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- JP2657381B2 JP2657381B2 JP62265419A JP26541987A JP2657381B2 JP 2657381 B2 JP2657381 B2 JP 2657381B2 JP 62265419 A JP62265419 A JP 62265419A JP 26541987 A JP26541987 A JP 26541987A JP 2657381 B2 JP2657381 B2 JP 2657381B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、凸シリンダーレンズとアナモフィックな
結像光学系とを備える走査光学系の光束調整方法に関
し、より詳細には、このアナモフィックな結像光学系の
加工誤差を補正することのできる光束調整方法に関する
ものである。
結像光学系とを備える走査光学系の光束調整方法に関
し、より詳細には、このアナモフィックな結像光学系の
加工誤差を補正することのできる光束調整方法に関する
ものである。
従来の技術 従来から、光源からの光束を偏向器及びアナモフィッ
クな結像光学系を介して被走査対象上にスポットとして
集束させ、このスポットを偏向器によって主走査方向に
スキャンさせる共に、走査対象を主走査方向と垂直な副
走査方向へ連続移動させることによって走査対象上にパ
ターンを形成する走査式光学装置がある。
クな結像光学系を介して被走査対象上にスポットとして
集束させ、このスポットを偏向器によって主走査方向に
スキャンさせる共に、走査対象を主走査方向と垂直な副
走査方向へ連続移動させることによって走査対象上にパ
ターンを形成する走査式光学装置がある。
この種の走査式光学装置には、光源から発する光束の
整形、あるいは偏向器の面倒れ補正を目的として、光源
と偏向器との間に副走査方向に屈折力を持つシリンダー
レンズを設けたものがある（例えば特公昭57−35825号
公報）。
整形、あるいは偏向器の面倒れ補正を目的として、光源
と偏向器との間に副走査方向に屈折力を持つシリンダー
レンズを設けたものがある（例えば特公昭57−35825号
公報）。
なお、アナモフィックな結像光学系としては、トーリ
ック面を有する単レンズや、トーリック面、シリンダー
面等を有する複数のレンズによって構成されるレンズ群
が使用される。
ック面を有する単レンズや、トーリック面、シリンダー
面等を有する複数のレンズによって構成されるレンズ群
が使用される。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述したアナモフィックな結像光学系
を構成するレンズのトーリック面等は加工が困難である
ため、加工誤差が生じ易い。しかも、結像光学系を構成
するレンズの屈折力は主走査方向におけるより副走査方
向に関する方が大きく設定されているため、加工誤差が
生じた場合には特に副走査方向に関する光束の結像位置
が後述するように大きくばらつき、光束の非点隔差が大
きくなり、走査対象上で良好なスポットを得られないと
いう問題点があった。
を構成するレンズのトーリック面等は加工が困難である
ため、加工誤差が生じ易い。しかも、結像光学系を構成
するレンズの屈折力は主走査方向におけるより副走査方
向に関する方が大きく設定されているため、加工誤差が
生じた場合には特に副走査方向に関する光束の結像位置
が後述するように大きくばらつき、光束の非点隔差が大
きくなり、走査対象上で良好なスポットを得られないと
いう問題点があった。
一方、トーリック面等を高精度に加工するには時間が
掛かり、量産性の向上が図れないという別の問題点があ
る。
掛かり、量産性の向上が図れないという別の問題点があ
る。
発明の目的 この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので
あり、アナモフィックな結像光学系の加工誤差に起因す
る副走査方向に関する光束の結像位置のばらつきを簡単
な手段で補正するようにして、量産性の向上を図ること
が可能な走査式光学装置の光束調整方法を提供すること
を目的とする。
あり、アナモフィックな結像光学系の加工誤差に起因す
る副走査方向に関する光束の結像位置のばらつきを簡単
な手段で補正するようにして、量産性の向上を図ること
が可能な走査式光学装置の光束調整方法を提供すること
を目的とする。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明に係る走査式光学
装置の光束調整方法は、光源と該光源から発する光束を
アナモフィックな結像光学系へ向けて反射偏向させる偏
向器との間の光路中に、前記偏向器によって光束が振ら
れる主走査方向に対して垂直な副走査方向に屈折力を有
する凸シリンダーレンズを設ける際に、屈折力の異なる
複数種類の凸シリンダーレンズを予め用意しておき、前
記アナモフィックな結像光学系によって光束の副走査方
向に関する結像位置にばらつきが生じていたときは、前
記複数種類の凸シリンダーレンズの中から、前記ばらつ
きを補正するのに最適な屈折力を有する凸シリンダーレ
ンズを選び出し、その選び出した凸シリンダーレンズ
を、設計値に基づいた凸シリンダーレンズの代わりに前
記光路中に設けることを特徴としている。
装置の光束調整方法は、光源と該光源から発する光束を
アナモフィックな結像光学系へ向けて反射偏向させる偏
向器との間の光路中に、前記偏向器によって光束が振ら
れる主走査方向に対して垂直な副走査方向に屈折力を有
する凸シリンダーレンズを設ける際に、屈折力の異なる
複数種類の凸シリンダーレンズを予め用意しておき、前
記アナモフィックな結像光学系によって光束の副走査方
向に関する結像位置にばらつきが生じていたときは、前
記複数種類の凸シリンダーレンズの中から、前記ばらつ
きを補正するのに最適な屈折力を有する凸シリンダーレ
ンズを選び出し、その選び出した凸シリンダーレンズ
を、設計値に基づいた凸シリンダーレンズの代わりに前
記光路中に設けることを特徴としている。
実施例 以下、この発明を図面に基づいて説明する。第１図〜
第３図はこの発明に係る調整方法を適用するための走査
式光学装置の光学系を示したものである。
第３図はこの発明に係る調整方法を適用するための走査
式光学装置の光学系を示したものである。
ここでは、光源として半導体レーザーを用い、偏向器
としてポリゴンミラーを用いたレーザープリンターの光
学系が示されている。
としてポリゴンミラーを用いたレーザープリンターの光
学系が示されている。
半導体レーザー１から発する発散光束は、コリメート
レンズ２によって平行光束とされ、凸シリンダーレンズ
３を透過する。
レンズ２によって平行光束とされ、凸シリンダーレンズ
３を透過する。
符号４は偏向器としてのポリゴンミラーであり、８つ
の反射面4a、4a、…を有し、図示せぬ駆動機構により回
転軸ｌ回りに回転駆動される。
の反射面4a、4a、…を有し、図示せぬ駆動機構により回
転軸ｌ回りに回転駆動される。
ポリゴンミラー４の反射面4aで反射された光束は、ポ
リゴンミラー４の回転によって反射方向が変化し、ｆθ
レンズ５を介して出射される光束の偏向角θもこれに伴
って変化する。ここで、ポリゴンミラー４によって光束
が振られる方向を主走査方向、これと垂直な方向を副走
査方向とし、ポリゴンミラー４の回転軸ｌと略垂直で光
軸Ｌを含む面を主走査面、これと垂直で光軸Ｌを含む面
を副走査面とする。
リゴンミラー４の回転によって反射方向が変化し、ｆθ
レンズ５を介して出射される光束の偏向角θもこれに伴
って変化する。ここで、ポリゴンミラー４によって光束
が振られる方向を主走査方向、これと垂直な方向を副走
査方向とし、ポリゴンミラー４の回転軸ｌと略垂直で光
軸Ｌを含む面を主走査面、これと垂直で光軸Ｌを含む面
を副走査面とする。
上記のｆθレンズ５は、光入射側から第１面が凹シリ
ンダー面、第２面が凹球面とされた第１レンズ5aと、第
１面が平面で第２面が凸トーリック面とされた第２レン
ズ5bとから構成されており、主走査面内での焦点距離を
ｆとした場合に、像高ｙと偏向角θとが、 ｙ＝ｆθ の関係を満たすよう故意に歪曲収差を与えられている。
従って、ポリゴンミラー４の回転速度が一定であれば、
スポットの走査速度は常に一定に保たれる。
ンダー面、第２面が凹球面とされた第１レンズ5aと、第
１面が平面で第２面が凸トーリック面とされた第２レン
ズ5bとから構成されており、主走査面内での焦点距離を
ｆとした場合に、像高ｙと偏向角θとが、 ｙ＝ｆθ の関係を満たすよう故意に歪曲収差を与えられている。
従って、ポリゴンミラー４の回転速度が一定であれば、
スポットの走査速度は常に一定に保たれる。
ｆθレンズ５を出射した光束は、被走査対象である感
光体ドラム６上に集束されてスポットを形成し、偏向角
の変化に応じて感光体ドラム６上を主走査方向ｍにスキ
ャンする。このとき、半導体レーザー１は制御信号に従
ってON/OFFされ、一定のパターンに対応してドット単位
で感光体ドラム６を感光させる。
光体ドラム６上に集束されてスポットを形成し、偏向角
の変化に応じて感光体ドラム６上を主走査方向ｍにスキ
ャンする。このとき、半導体レーザー１は制御信号に従
ってON/OFFされ、一定のパターンに対応してドット単位
で感光体ドラム６を感光させる。
また、副走査方向ｎへ連続回動する感光体ドラム６上
にスポットの一回のスキャンによって一列のドットパタ
ーンを形成し終わると、次の行のスキャンへと移行す
る。このような動作の繰返しによって感光体ドラム６上
にはドットによるイメージパターンが形成され、形成さ
れたパターンは紙面に転写されて出力される。
にスポットの一回のスキャンによって一列のドットパタ
ーンを形成し終わると、次の行のスキャンへと移行す
る。このような動作の繰返しによって感光体ドラム６上
にはドットによるイメージパターンが形成され、形成さ
れたパターンは紙面に転写されて出力される。
次に、第２図、第３図、第１表により、上記光学系の
具体的な構成例を説明する。
具体的な構成例を説明する。
第２図（Ａ）は第１図の光学系の主走査面を光軸Ｌに
沿って展開した図、第２図（Ｂ）は副走査面を光軸Ｌに
沿って展開した図であり、第３図（Ａ）（Ｂ）はそれぞ
れ第２図（Ａ）（Ｂ）に対応するｆθレンズ５の説明図
である。
沿って展開した図、第２図（Ｂ）は副走査面を光軸Ｌに
沿って展開した図であり、第３図（Ａ）（Ｂ）はそれぞ
れ第２図（Ａ）（Ｂ）に対応するｆθレンズ５の説明図
である。
半導体レーザー１から発する光束は、pn接合に垂直な
方向における広がり角θ１と平行な方向における広がり
角θ２との関係が、θ１＞θ２となるような広がりを有
しており、pn接合に垂直な方向を主走査面に一致させる
よう配置されている。
方向における広がり角θ１と平行な方向における広がり
角θ２との関係が、θ１＞θ２となるような広がりを有
しており、pn接合に垂直な方向を主走査面に一致させる
よう配置されている。
そして、コリメートレンズ２は焦点距離fcの球面レン
ズであるため、コリメートレンズ２を出射した光束の主
走査面内におけるビーム径をD1、副走査面内におけるビ
ーム径をD2とすると、D1＞D2となる。
ズであるため、コリメートレンズ２を出射した光束の主
走査面内におけるビーム径をD1、副走査面内におけるビ
ーム径をD2とすると、D1＞D2となる。
また、凸シリンダーレンズ３は副走査面内にのみ屈折
力を持つよう配置されており、その屈折率をnP、曲率半
径をrP、焦点距離をfPとする。
力を持つよう配置されており、その屈折率をnP、曲率半
径をrP、焦点距離をfPとする。
更に、ｆθレンズ５の主走査面内における焦点距離を
f1、副走査面内における焦点距離をf2とし、凸シリンダ
ーレンズ３とｆθレンズ５との合成系の副走査面内にお
ける焦点距離をf2′とする。
f1、副走査面内における焦点距離をf2とし、凸シリンダ
ーレンズ３とｆθレンズ５との合成系の副走査面内にお
ける焦点距離をf2′とする。
ここで、f1＞f2′の関係を満たすよう設定すれば、ビ
ーム整形効果と、ポリゴンミラーの面倒れの補正効果と
を奏する。
ーム整形効果と、ポリゴンミラーの面倒れの補正効果と
を奏する。
ｆθレンズ５の主走査面内の前側及び後側主点をHf1,
Hb1、副走査面内の前側及び後側主点をHf2,Hb2とし、図
中の符号ｄは凸シリンダーレンズ３の後側主点HPから反
射面4aまでの距離、符号ｅは反射面4aから副走査面内に
おけるｆθレンズ５の前側主点Hf2までの距離を示す。
Hb1、副走査面内の前側及び後側主点をHf2,Hb2とし、図
中の符号ｄは凸シリンダーレンズ３の後側主点HPから反
射面4aまでの距離、符号ｅは反射面4aから副走査面内に
おけるｆθレンズ５の前側主点Hf2までの距離を示す。
第３図に示したように、第1,第２レンズ5a,5bの主走
査面内における曲率半径を光入射側から順にr1,r2,r3,r
4、副走査面内における曲率半径を同じく順にr1′,
r2′,r3′,r4′とし、第１レンズ5aの中心厚をd1、レン
ズ間隔をd2、第２レンズ5bの中心厚をd3とする。なお、
第1,第２レンズ5a,5bの屈折率をそれぞれn1,n2とする
と、ペッツバール和を小さく保ち、良好な収差補正を行
うためには、n1＜n2とすることが望ましい。
査面内における曲率半径を光入射側から順にr1,r2,r3,r
4、副走査面内における曲率半径を同じく順にr1′,
r2′,r3′,r4′とし、第１レンズ5aの中心厚をd1、レン
ズ間隔をd2、第２レンズ5bの中心厚をd3とする。なお、
第1,第２レンズ5a,5bの屈折率をそれぞれn1,n2とする
と、ペッツバール和を小さく保ち、良好な収差補正を行
うためには、n1＜n2とすることが望ましい。
ここで具体的な数値を次頁の第１表の通りとした場
合、光軸方向に対する主走査方向の像点S1（第２図
（Ａ）参照）の走査角の変化に対する分布は第４図
（Ａ）に破線で示したようなものとなり、副走査方向の
像点S2（第２図（Ｂ）参照）の分布は同図に実線で示し
たようなものとなる。
合、光軸方向に対する主走査方向の像点S1（第２図
（Ａ）参照）の走査角の変化に対する分布は第４図
（Ａ）に破線で示したようなものとなり、副走査方向の
像点S2（第２図（Ｂ）参照）の分布は同図に実線で示し
たようなものとなる。
この場合、いずれの面内においても予定像面（図中の
縦軸）から±2mmの範囲内となり、像点S1と像点S2とも
予定像面の焦点深度内に入る。
縦軸）から±2mmの範囲内となり、像点S1と像点S2とも
予定像面の焦点深度内に入る。
次に、第２レンズ5bの出射側面であるトーリック面の
副走査方向における曲率半径が、加工誤差によって上記
の設計値から外れた場合の補正方法について二つの具体
例を挙げて説明する。
副走査方向における曲率半径が、加工誤差によって上記
の設計値から外れた場合の補正方法について二つの具体
例を挙げて説明する。
まず、第２レンズ5bのトーリック面の副走査方向にお
ける曲率半径r4′が、設計値より0.5％小さくなった場
合、副走査方向の像点S2の分布は第４図（Ｂ）に一点鎖
線で示したようなものとなる。従って、主走査方向の像
点S1と副走査方向の像点S2との間の非点隔差が平均して
大きくなり、像点S2は走査角度により予定像面の焦点深
度から外れてしまうことが生じる。
ける曲率半径r4′が、設計値より0.5％小さくなった場
合、副走査方向の像点S2の分布は第４図（Ｂ）に一点鎖
線で示したようなものとなる。従って、主走査方向の像
点S1と副走査方向の像点S2との間の非点隔差が平均して
大きくなり、像点S2は走査角度により予定像面の焦点深
度から外れてしまうことが生じる。
ここで基準の凸シリンダーレンズ３を屈折率nP＝1.5
9、曲率半径rP＝150の凸シリンダーレンズと交換する
と、像点S2の分布は第４図（Ｂ）に実線で示したような
ものとすることができ、トーリック面の加工誤差による
上記不具合を補正することができる。
9、曲率半径rP＝150の凸シリンダーレンズと交換する
と、像点S2の分布は第４図（Ｂ）に実線で示したような
ものとすることができ、トーリック面の加工誤差による
上記不具合を補正することができる。
次に、曲率半径r4′が、設計値より0.5％大きくなっ
た場合には、副走査方向の像点S2の分布は第４図（Ｃ）
に一点鎖線で示したようなものとなる。この場合にも非
点隔差の増加によるスポットの不良や集束性の悪化を招
く。
た場合には、副走査方向の像点S2の分布は第４図（Ｃ）
に一点鎖線で示したようなものとなる。この場合にも非
点隔差の増加によるスポットの不良や集束性の悪化を招
く。
ここで基準の凸シリンダーレンズ３を屈折率nP＝1.5
4、曲率半径rP＝167の凸シリンダーレンズと交換する
と、像点S2の分布は第４図（Ｃ）に実線で示したような
ものとすることができ、上記と場合と同様に補正を行う
ことができる。
4、曲率半径rP＝167の凸シリンダーレンズと交換する
と、像点S2の分布は第４図（Ｃ）に実線で示したような
ものとすることができ、上記と場合と同様に補正を行う
ことができる。
なお、上記のような調整を行っても主走査面内での像
点は変化せず、走査性も変わらない。
点は変化せず、走査性も変わらない。
効果 以上説明したように、本発明によれば、アナモフィッ
クな結像光学系によって生じる副走査方向に関する光束
の結像位置のばらつきを、凸シリンダーレンズを交換す
るだけで補正することができる。その結果、アナモフィ
ックな結像光学系の、例えば加工が困難なトーリック面
には手を加えることなく、常に被走査対象上に良好なス
ポットを形成することが可能となる。
クな結像光学系によって生じる副走査方向に関する光束
の結像位置のばらつきを、凸シリンダーレンズを交換す
るだけで補正することができる。その結果、アナモフィ
ックな結像光学系の、例えば加工が困難なトーリック面
には手を加えることなく、常に被走査対象上に良好なス
ポットを形成することが可能となる。
また、トーリック面等を高精度に加工する必要がなく
なるので、走査式光学装置の光学系を容易に製作でき、
量産性を向上させることも可能となる。
なるので、走査式光学装置の光学系を容易に製作でき、
量産性を向上させることも可能となる。
さらに、凸シリンダーレンズは比較的加工が容易で、
安価であるから、複数種類の凸シリンダーレンズを用意
しても、コスト的には問題とならないという利点もあ
る。
安価であるから、複数種類の凸シリンダーレンズを用意
しても、コスト的には問題とならないという利点もあ
る。
第１図は、この発明に係る光束調整方法を説明するため
の走査式光学装置の一例を示すレーザープリンターの光
学図である。 第２図は、第１図の光学系を光軸に沿って展開した図で
あり、第２図（Ａ）は主走査方向に関する展開図、第２
図（Ｂ）は副走査方向に関する展開図である。 第３図は、アナモフィックな結像光学系の構成を示す図
であり、第３図（Ａ）は主走査方向に関する説明図、第
３図（Ｂ）は副走査方向に関する説明図である。 第４図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、光学系の像面湾曲を示す
グラフである。 １……半導体レーザー（光源） ３……凸シリンダーレンズ ４……ポリゴンミラー（偏向器） ５……ｆθレンズ（アナモフィックな結像光学系）
の走査式光学装置の一例を示すレーザープリンターの光
学図である。 第２図は、第１図の光学系を光軸に沿って展開した図で
あり、第２図（Ａ）は主走査方向に関する展開図、第２
図（Ｂ）は副走査方向に関する展開図である。 第３図は、アナモフィックな結像光学系の構成を示す図
であり、第３図（Ａ）は主走査方向に関する説明図、第
３図（Ｂ）は副走査方向に関する説明図である。 第４図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、光学系の像面湾曲を示す
グラフである。 １……半導体レーザー（光源） ３……凸シリンダーレンズ ４……ポリゴンミラー（偏向器） ５……ｆθレンズ（アナモフィックな結像光学系）
Claims (1)
- 【請求項１】光源と該光源から発する光束をアナモフィ
ックな結像光学系へ向けて反射偏向させる偏向器との間
の光路中に、前記偏向器によって光束が振られる主走査
方向に対して垂直な副走査方向に屈折力を有する凸シリ
ンダーレンズを設ける際に、屈折力の異なる複数種類の
凸シリンダーレンズを予め用意しておき、前記アナモフ
ィックな結像光学系によって光束の副走査方向に関する
結像位置にばらつきが生じていたときは、前記複数種類
の凸シリンダーレンズの中から、前記ばらつきを補正す
るのに最適な屈折力を有する凸シリンダーレンズを選び
出し、その選び出した凸シリンダーレンズを、設計値に
基づいた凸シリンダーレンズの代わりに前記光路中に設
けることを特徴とする走査式光学装置の光束調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265419A JP2657381B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 走査式光学装置の光束調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265419A JP2657381B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 走査式光学装置の光束調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108519A JPH01108519A (ja) | 1989-04-25 |
| JP2657381B2 true JP2657381B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=17416896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62265419A Expired - Fee Related JP2657381B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 走査式光学装置の光束調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2657381B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0456364A (ja) * | 1990-06-26 | 1992-02-24 | Nec Corp | 基板間光データリンク |
| JP5515686B2 (ja) * | 2009-11-27 | 2014-06-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 露光装置および画像形成装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH067229B2 (ja) * | 1985-06-25 | 1994-01-26 | 京セラ株式会社 | 光走査装置 |
-
1987
- 1987-10-22 JP JP62265419A patent/JP2657381B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01108519A (ja) | 1989-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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