JP3386206B2

JP3386206B2 - テレセントリックなｆθレンズおよび光走査装置

Info

Publication number: JP3386206B2
Application number: JP26280993A
Authority: JP
Inventors: 靖高橋
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 2003-03-17
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JPH07113949A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、テレセントリックな
ｆθレンズおよび光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置は光プリンターやデジタル複
写機等に関連して広く知られている。光走査装置におい
て、一般的に用いられる「ｆθレンズ」は、等角速度的
に偏向される偏向光束を被走査面上に光スポットとして
集光させるとともに、被走査面上における光スポットの
移動速度を等速化する「ｆθ機能」を有する。

【０００３】このようなｆθレンズのうちに、「テレセ
ントリックなｆθレンズ」、即ち、被走査面に入射する
走査光束の入射方向が、偏向光束の偏向角に拘らず、実
質的に「被走査面に直交」するようなｆθレンズが知ら
れている。このようなテレセントリックなｆθレンズを
用いると、被走査面の位置が、ｆθレンズの光軸方向に
変動しても、ｆθ特性が劣化することがない。

【０００４】テレセントリックなｆθレンズには、この
ような優れた性質が有り、このため需要も好くなからぬ
ものがあるが、テレセントリック性という光学的な特殊
性のために、ｆθ特性等、光学系としての性能を保ちつ
つレンズ構成を簡素化することが困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、構成が簡素であるに
も拘らず、性能良好なテレセントリックなｆθレンズ、
および、このテレセントリックなｆθレンズを用いる光
走査装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のテ
レセントリックなｆθレンズは、「光偏向器により等角
速度的に偏向される偏向光束を、被走査面上に光スポッ
トとして集光させる光学系」であって、ｆθ機能を有す
るとともにテレセントリックである。

【０００７】このｆθレンズは、図１に示すように、光
偏向器側（図の左方、符号３は光偏向器の偏向反射面を
示す）から被走査面７側へ向かって順次、第１〜第３群
を配してなる。第１群４は、偏向器側に凸面を向けたメ
ニスカスレンズ、第２群５および第３群６は共に正レン
ズである。従って、全体の構成は、３群３枚構成であ
る。第１群４であるメニスカスレンズは、殆ど屈折力を
持たない。

【０００８】第１群４のレンズ面の曲率半径を偏向器側
から順次、Ｒ₁，Ｒ₂とし、第２群および第３群の焦点距
離を、それぞれ、ｆ₂およびｆ₃とするとき、これらは条
件（１）０．９＜Ｒ₁／Ｒ₂ ＜１．２（２）０．６＜ｆ₂／ｆ₃ ＜１．２を満足する。

【０００９】第２，第３レンズは、何れも正レンズであ
るが、これら第２群５，第３群６は共に「両凸レンズ」
とすることもできるし（請求項２）、第２レンズ５を
「被走査面側に凸面を向けた正メニスカスレンズ」、第
３レンズ６を「両凸レンズ」とすることもできる（請求
項３）。

【００１０】請求項４記載の発明は、光走査装置であっ
て、光源装置と、光偏向器と、ｆθレンズとを有する。
「光源装置」は、実質的な平行光束を放射する。「光偏
向器」は、光源装置からの平行光束を等角速度的に偏向
させる。「ｆθレンズ」は、光偏向器による偏向光束を
被走査面上に光スポットとして集光させ、等速的な光走
査を行わせるが、上記請求項１または２または３記載の
テレセントリックなｆθレンズが用いられる。

【００１１】

【作用】ｆθレンズはＦナンバ−が大きく、球面収差、
コマ収差は性能上、さほど重要ではなく、これらの収差
の補正よりも、ｆθ特性、像面湾曲、テレセントリック
性の補正が重要である。

【００１２】即ち、ｆθ特性の補正が十分でないと、光
走査の等速性が悪く、光走査により記録される画像に歪
みが生じ、これを避けるためには、書き込み信号を電気
的に補正制御する必要が生じ、光走査装置が複雑化す
る。また、像面湾曲が良好に補正されないと、光スポッ
ト径が、光スポットの像高と共に変化し、一様な解像力
の画像を形成するのが困難である。また、テレセントリ
ック性が補正不十分であると、被走査面がｆθレンズ光
軸方向へずれたときに、ｆθ特性が劣化し、ｆθ特性の
補正不足と同様な問題が生じる。

【００１３】条件（１）、（２）は、ｆθ特性、像面湾
曲およびテレセントリック性を良好に補正するための条
件である。条件（１）の下限を越えると、ｆθ特性、像
面湾曲、テレセントリック性が、いずれも「アンダ−」
となり十分な補正ができない。また、上限を越えると、
ｆθ特性とテレセントリック性とが「オ−バ−」となり
補正ができない。

【００１４】条件（２）の下限を越えると、ｆθ特性が
オ−バ−、像面湾曲とテレセントリック性がアンダ−と
なり、上限を越えると、ｆθ特性がアンダ−、テレセン
トリック性がオ−バ−となり、所望の性能を達成できな
い。

【００１５】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００１６】図１に示すように、偏向器側から数えて第
ｉ番目のレンズ面の曲率半径をＲ_i（ｉ＝１〜６）、第
ｉ番目の面間隔をＤ_i（ｉ＝１〜５）、第ｊ番目のレン
ズの屈折率をｎ_j（ｊ＝１〜３）とする。

【００１７】また、第２群５および第３群６の焦点距離
を、それぞれ、ｆ₂およびｆ₃、全系の焦点距離をｆと
し、ｆの値を「１に規格化」する。Ｄ₀は、「偏向反射
面による偏向の起点から第１番目のレンズ面までの距
離」、θは半画角を表す。

【００１８】実施例１，４は、請求項１，２記載の発明
の実施例であり、実施例２，３は、請求項１，３記載の
発明の実施例である。

【００１９】実施例１ｆ＝１，θ＝９．６５度ｉＲ_i Ｄ_i ｊＮ_j ００．９４３１０．４６３０．０８１１１．６８１４６２０．４３４０．０４４３３．３６４０．０３５２１．７３１８２４ −１．８１１０．０１２５４．０８９０．０３３３１．８３４８８６ −３．３６４条件式のパラメータの値Ｒ₁／Ｒ₂＝１．０６７，ｆ₂／ｆ₃＝０．７２８。

【００２０】実施例２ｆ＝１，θ＝９．６５度ｉＲ_i Ｄ_i ｊＮ_j ００．８９２１０．８７９０．０７４１１．５１３９０２０．８７００．０４０３ −２．４０２０．０３０２１．８３４８８４ −０．９６５０．０２３５７．５５８０．０４２３１．８３４８８６ −２．１１２条件式のパラメータの値Ｒ₁／Ｒ₂＝１．０１１，ｆ₂／ｆ₃＝０．９６６。

【００２１】実施例３ｆ＝１，θ＝９．６５度ｉＲ_i Ｄ_i ｊＮ_j ００．９０２１０．９４００．０７７１１．６８１４６２０．９２００．０３８３ −２．８３３０．０３２２１．８３４８８４ −０．９８３０．０２５５７．６９８０．０４１３１．７９４６５６ −２．１２８条件式のパラメータの値Ｒ₁／Ｒ₂＝１．０２２，ｆ₂／ｆ₃＝０．８５１。

【００２２】実施例４ｆ＝１，θ＝９．６５度ｉＲ_i Ｄ_i ｊＮ_j ００．９４０１０．４６９０．０７９１１．６８１４６２０．４４１０．０４２３３．７７３０．０３０２１．７３１８２４ −１．７３７０．０２５５４．０４９０．０３５３１．７９４６５６ −３．０２１条件式のパラメータの値Ｒ₁／Ｒ₂＝１．０６４，ｆ₂／ｆ₃＝０．７４７。

【００２３】図２〜図５に順次、上記実施例１〜４に関
する、像面湾曲（実線はサジタル、破線はタンジェンシ
ャル）、ｆθ特性とテレセントリック性の図を示す。

【００２４】「ｆθ特性」は、周知の如く、理想像高を
ｆθ、実際の像高をＨ’とするときｆθ特性＝｛（Ｈ’−ｆθ）／ｆθ｝×１００（％）で定義される量である。また、「テレセントリック性」
は、各像高における被走査面への入射角で表され、理想
的なテレセントリックレンズ（縦軸）との差を示す。

【００２５】各実施例において、１に規格化されたｆの
具体的な値は、全実施例を通じて、１９０ｍｍである。

【００２６】図６に、請求項４記載の光走査装置の１実
施例を示す。半導体レーザーとコリメートレンズにより
構成された光源装置１からは、実質的に平行光束化され
たレーザー光束が放射される。この光束は、光偏向器で
ある回転多面鏡２の偏向反射面３により反射され、回転
多面鏡２が等速回転すると、反射光束は等角速度的に偏
向される。

【００２７】偏向光束は、テレセントリックなｆθレン
ズ８を透過すると、主光線がｆθレンズ８の光軸に平行
な収束光束として射出し、光路折り曲げミラー９により
反射され、被走査面７に合致して配置された感光体表面
に直交的に入射し、同表面上に光スポットとして集光
し、上記表面を等速的に光走査する。

【００２８】ｆθレンズ８として、上記各実施例のもの
を適宜用いることにより、良好な光走査を実現できる。

【００２９】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、新規なテレセントリックなｆθレンズおよび光走査
装置を提供できる。このテレセントリックｆθレンズ
は、３枚構成とレンズ構成が簡素であり、製造が容易で
安価に実現でき、像面湾曲はもとより、ｆθ特性、テレ
セントリック性も良好に補正されている。従って、この
ようなｆθレンズを用いる、この発明の光走査装置は、
被走査面位置が光軸方向へ少々ずれても良好な等速光走
査を実現出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のテレセントリックなｆθレンズの、
レンズ構成の１例を示す図である。

【図２】実施例１に関する像面湾曲、ｆθ特性およびテ
レセントリック性を示す図である。

【図３】実施例２に関する像面湾曲、ｆθ特性およびテ
レセントリック性を示す図である。

【図４】実施例３に関する像面湾曲、ｆθ特性およびテ
レセントリック性を示す図である。

【図５】実施例４に関する像面湾曲、ｆθ特性およびテ
レセントリック性を示す図である。

【図６】この発明の光走査装置の１実施例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１光源装置２光偏向器である回転多面鏡３偏向反射面４第１群５第２群６第３群７被走査面８走査結像レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04 G02B 26/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光偏向器により等角速度的に偏向される偏
向光束を、被走査面上に光スポットとして集光させる光
学系であって、ｆθ機能を有するとともにテレセントリックであり、光偏向器側から被走査面側へ向かって順次、第１〜第３
群を配してなり、第１群は、偏向器側に凸面を向けた殆ど屈折力を持たな
いメニスカスレンズ、第２，第３群は共に正レンズであ
る、３群３枚構成であり、第１群のレンズ面の曲率半径を偏向器側から順次、
Ｒ₁，Ｒ₂とし、第２群および第３群の焦点距離を、それ
ぞれ、ｆ₂およびｆ₃とするとき、これらが条件（１）０．９＜Ｒ₁／Ｒ₂ ＜１．２（２）０．６＜ｆ₂／ｆ₃ ＜１．２を満足することを特徴とするテレセントリックなｆθレ
ンズ。
【請求項２】請求項１記載のテレセントリックなｆθレ
ンズにおいて、第２，第３レンズが共に、両凸レンズであることを特徴
とするテレセントリックなｆθレンズ。
【請求項３】請求項１記載のテレセントリックなｆθレ
ンズにおいて、第２レンズが被走査面側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズ、第３レンズが両凸レンズであることを特徴とする
テレセントリックなｆθレンズ。
【請求項４】平行光束を放射する光源装置と、この光源装置からの平行光束を等角速度的に偏向させる
光偏向器と、この光偏向器による偏向光束を被走査面上に光スポット
として集光させ、等速的な光走査を行わせるｆθレンズ
とを有し、上記ｆθレンズが、請求項１または２または３記載のテ
レセントリックなｆθレンズであることを特徴とする光
走査装置。