JP3450481B2

JP3450481B2 - 走査レンズ

Info

Publication number: JP3450481B2
Application number: JP33436194A
Authority: JP
Inventors: 隆之飯塚
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 2003-09-22
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JPH08171062A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザープリンター
等の走査光学系に用いられる走査レンズに関し、特に、
高精細な描画が可能な走査レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】走査光学系の描画密度を向上させるため
には、スポットの位置を正確に制御するために走査レン
ズの直線性(ｆθ特性)誤差を小さく抑え、かつ、像面上
でのスポットを小さく絞るために走査レンズの開口数Ｎ
Ａを大きくする必要がある。なお、開口数ＮＡを大きく
すると焦点深度が浅くなるため、描画密度を向上させる
ためにはスポットが走査幅の全域に亙って深度内から外
れないよう像面湾曲を全体的に小さく抑える必要があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
２枚構成、あるいは３枚構成の走査レンズでは、直線性
誤差と像面湾曲との補正を両立させることが困難であ
り、かつ、像面湾曲のみに着目した場合には、主走査方
向の像面湾曲と副走査方向の像面湾曲とを共に小さく抑
えることが困難である。したがって、従来の２，３枚構
成の走査レンズを用いた走査光学系では、描画密度を向
上させることができないという問題がある。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、上記の課題に鑑みてなされ
たものであり、構成枚数を最小限に抑えつつ、直線性誤
差と主、副走査方向の像面湾曲とを従来より小さく抑え
ることができる走査レンズを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査レ
ンズは、上記の目的を達成させるため、光源から発した
光束を偏向する偏向器側から順に、偏向器側に凹面を向
けた正メニスカスレンズである第１レンズと、主走査方
向に正、副走査方向に負のパワーを持ち、両走査方向と
もに偏向器側に凹面を向けたメニスカス形状である第２
レンズと、正の第３レンズとが配列して構成され、第２
レンズの偏向器側の面は、副走査方向に強い負のパワー
を持ち、そのパワーが像高が高くなるに従って漸増する
よう設定された主走査方向を回転軸とするトーリック面
であり、第３レンズの像側の面は、副走査方向に強い正
のパワーを持つよう設定された副走査方向を回転軸とす
るトーリック面であることを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、この発明にかかる走査レンズの実施例
を説明する。この発明にかかる走査レンズは、例えば図
１に示されるように、レーザープリンター等の走査光学
系の結像光学系として使用される。図１(Ａ)は副走査断
面、(Ｂ)は主走査断面を示す。

【０００７】半導体レーザー等の図示せぬ光源から発し
てコリメートレンズにより平行光束とされたレーザー光
は、副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレン
ズ１を介して偏向器であるポリゴンミラー２に入射し、
ポリゴンミラー２で走査、偏向されて３枚のレンズ３，
４，５から構成される走査レンズとしてのｆθレンズを
介して被走査面である描画面６上に結像する。

【０００８】シリンドリカルレンズ１は、光源から発す
る光束をポリゴンミラー２のミラー面の近傍で線状に結
像させるために副走査方向の線像形成パワーを有する。
ｆθレンズは、副走査方向においてミラー面近傍で線状
に結像された光束を像面上に再結像させる。このように
ミラー面と像面とをほぼ共役とすることにより、ポリゴ
ンミラー２の面倒れ誤差による走査線ズレを低減させる
ことができる。

【０００９】ｆθレンズは、ポリゴンミラー２側から順
に、主走査方向、副走査方向共に正のパワーを有する第
１レンズ３、主走査方向に正のパワーを有すると共に、
副走査方向には主走査方向の像高に応じて漸増する強い
負のパワーを有する第２レンズ４、主走査方向、副走査
方向共に正のパワーを持つ第３レンズ５とが配列して構
成されている。

【００１０】第１レンズ３は、両面共に球面であり、ポ
リゴンミラー２側に凹面を向けた正メニスカスレンズで
ある。第２レンズ４は、ポリゴンミラー２側の面が主走
査方向を回転軸とするトーリック面であり、描画面６側
の面が凸の球面である。第２レンズ４のトーリック面
は、副走査方向に強い負のパワーを有し、このパワーが
主走査方向の像高に応じて漸増する。第３レンズは、ポ
リゴンミラー２側の面が平面であり、像側の面が副走査
方向を回転軸としたトーリック面である。第３レンズの
トーリック面は、副走査方向に強い正のパワーを有す
る。

【００１１】第１レンズ３に正のパワーを持たせること
により、第２、第３レンズが負担する主走査方向のパワ
ーが小さくなり、これらのレンズを主走査方向について
は収差の補正に力点をおいて設計することができるた
め、直線性誤差(ｆθ特性)と主走査方向の像面湾曲とい
った主走査方向の収差を良好に補正することが可能とな
る。

【００１２】また、副走査方向に強いパワーを持つ２つ
の面、すなわち、第２レンズ４のトーリック面と第３レ
ンズ５のトーリック面との回転軸をそれぞれ主走査方
向、副走査方向として直交させることにより、２つの面
で副走査方向のパワーに独立したパラメータを与えるこ
とができ、これらのバランスをとることにより副走査方
向の像面湾曲を良好に補正することができる。

【００１３】また、実施例のｆθレンズは、全系の主走
査方向の焦点距離をｆとして、第１レンズ３と第２レン
ズ４との間隔ｄ5が、以下の条件を満たす。０．２＜ｄ5／ｆ＜０．５ …(1)

【００１４】この条件(1)を満たすことにより、直線性
誤差と副走査方向の像面湾曲とを共に良好に補正するこ
とができる。条件(1)の上限を越える場合には、これら
の補正を両立させることが困難となり、下限を下回る場
合には第１レンズと偏向器とが接近して干渉する虞があ
る。

【００１５】

【実施例１】次に、実施例の走査光学系の具体的な数値
構成を２例説明する。図１は、実施例１にかかるｆθレ
ンズを適用した走査光学系の要部であり、その具体的構
成は表１に示される。表中、第１、第２面がシリンドリ
カルレンズ１、第３面がポリゴンミラー２のミラー面、
第４、第５面がｆθレンズの第１レンズ３、第６、第７
面が第２レンズ４、第８，９面が第３レンズを示す。

【００１６】表中の記号ｆは主走査方向の焦点距離、Ｋ
は走査係数、Ｒｙは主走査方向の曲率半径、Ｒｚは副走
査方向の曲率半径、ｄは面間の光軸上の距離、ｎはレン
ズの屈折率である。

【００１７】

【表１】ｆ = 299.697 K = 300 面番号 Ry Rz d n 1 ∞ 43.410 4.000 1.51072 2 ∞ 84.910 3 ∞ 50.000 4 -640.481 10.000 1.60910 5 -434.762 100.932 6 -573.935 -52.847 21.007 1.76591 7 -282.752 1.573 8 ∞ 19.162 1.78569 9 -485.452 -51.247 283.887

【００１８】図２は、上記実施例１の構成による走査光
学系の(Ａ)直線性誤差と(Ｂ)像面湾曲とを示す。図３の
縦軸は主走査方向における像高、(Ａ)の横軸は主走査方
向の焦点のずれ、(Ｂ)の横軸は光軸方向の焦点位置のず
れを示す。各軸の単位はｍｍである。(ｂ)像面湾曲で
は、Ｍが主走査方向の焦点、Ｓが副走査方向の焦点位置
を示している。

【００１９】

【実施例２】図３は、実施例２にかかる走査レンズを適
用した走査光学系の要部を示し、(Ａ)が副走査断面、
(Ｂ)が主走査断面を示す。面番号とレンズの対応等は実
施例１と同一である。実施例２の具体的な数値構成は、
表２に示される。

【００２０】

【表２】f = 299.855 K = 300 面番号 Ry Rz d n 1 ∞ 43.410 4.000 1.51072 2 ∞ 84.910 3 ∞ 60.000 4 -455.102 10.000 1.63552 5 -302.501 112.393 6 -877.308 -48.737 21.546 1.76591 7 -307.257 4.469 8 ∞ 20.000 1.78569 9 -633.676 -51.113 267.925

【００２１】図４は、上記実施例２の構成による走査光
学系の(Ａ)直線性誤差と(Ｂ)像面湾曲とを示す。

【００２２】各実施例における条件(1)の値は、それぞ
れ実施例１が０．３３７、実施例２が０．３７５とな
り、いずれも条件を満たしている。

【００２３】図２、図４から理解できるように、いずれ
の実施例においても±１６０ｍｍというＡ３サイズの原
稿をカバーできる広い走査幅に亙り、直線性誤差を小さ
く抑えると共に、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を
共に小さく抑えることが可能となる。

【００２４】像面湾曲が小さいため、開口数ＮＡを大き
くして焦点深度が浅くなったとしてもスポットを深度内
に収めることができる。したがって、開口数ＮＡを大き
くしてスポットを小さく絞ることができ、描画密度を向
上させることにより高精細な描画か可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、広い走査幅にわたり直線性誤差が小さく抑えられ、
主走査方向と副走査方向との像面湾曲が共に小さく抑え
られた走査レンズを提供することができる。したがっ
て、この発明の走査レンズを用いることにより、走査光
学系の描画密度を向上させ、より高精細の描画を可能と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１にかかる走査レンズを適
用した走査光学系の要部を示すレンズ図であり、(Ａ)が
副走査断面の説明図、(Ｂ)が主走査断面の説明図であ
る。

【図２】実施例１の走査光学系の収差図であり、(Ａ)
は直線性誤差、(Ｂ)は像面湾曲を示す。

【図３】この発明の実施例２にかかる走査レンズを適
用した走査光学系の要部を示すレンズ図であり、(Ａ)が
副走査断面の説明図、(Ｂ)が主走査断面の説明図であ
る。

【図４】実施例２の走査光学系の収差図であり、(Ａ)
は直線性誤差、(Ｂ)は像面湾曲を示す。

【符号の説明】

１シリンドリカルレンズ２ポリゴンミラー３第１レンズ４第２レンズ５第３レンズ６描画面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】偏向器により偏向された光束を被走査面上
に結像させる走査レンズにおいて、前記偏向器側から順に、前記偏向器側に凹面を向けた正
メニスカスレンズである第１レンズと、主走査方向に
正、副走査方向に負のパワーを持ち、両走査方向ともに
前記偏向器側に凹面を向けたメニスカス形状である第２
レンズと、正の第３レンズとが配列して構成され、前記
第２レンズの前記偏向器側の面は、副走査方向に強い負
のパワーを持ち、そのパワーが像高が高くなるに従って
漸増するよう設定された主走査方向を回転軸とするトー
リック面であり、第３レンズの像側の面は、副走査方向
に強い正のパワーを持つよう設定された副走査方向を回
転軸とするトーリック面であることを特徴とする走査レ
ンズ。
【請求項２】前記第１レンズのレンズ面は両面共に球面
であり、前記第３レンズの前記偏向器側面は平面である
ことを特徴とする請求項１に記載の走査レンズ。
【請求項３】走査レンズ全系の主走査方向の焦点距離を
ｆとして、前記第１レンズと前記第２レンズとの間隔ｄ
5が、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１に
記載の走査レンズ。０．２＜ｄ5／ｆ＜０．５