JPH01134417A - 光走査装置におけるｆθレンズ系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、光走査装置におけるｆθレンズ系に関する。

（従来技術） 光走査装置は、光束の走査により情報の書き込みや、読
み取りを行う装置として知られている。

このような光走査装置のうちに、光源からの光束を線状
に結像させ、その線状の結像位置の近傍に反射面を有す
る回転多面鏡により、上記光束を等角速度的に偏向し、
この偏向光束を結像レンズ系により走査面上にスポット
状に結像させて走査面を光走査する方式の装置がある。

回転多面鏡を用いる光走査装置には、面倒れの問題があ
り、また、偏向される光束は角速度が一定となるので、
走査面の走査が定速的に行われる様に工夫する必要があ
る。ｆθレンズ系は、この、走査面の定速的な走査を光
学的に実現する様にしたレンズ系である。

また、面倒れの問題を解決する方法としては、回転多面
鏡と走査面との間に設けられるレンズ系をアナモフィッ
クとし、副走査方向に関して、回転多面鏡の反射位置と
走査面とを共役関係に結び付ける方法が知られている。

ｆθレンズ系自体を７ナモフイツクとし、定速的な走査
と面倒れの問題の解決とを図ったものとしては、特開昭
５９−１４７３１６号公報に開示されたものが知られて
いる。このレンズ系は偏向角が大きいが像面湾曲に関し
て、多面鏡による入射瞳位置の変動による影響が検討さ
れていない。

また、特開昭８１−２４５１２９号公報開示のものは、
走査線のピッチむらの除去に関して十分な検討がなされ
ていない。

（目　　的） 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、面倒れの良好な補正ができ、主、副走査方向とも、像
面湾曲が良好に補゛正され、ビーム結像幅が極めて小さ
い、新規なｆθレンズ系の提供を目的とする。

（構　　成） 以下、本発明を説明する。

本発明のｆθレンズ系は、光源からの光束を線状に結像
させ、その線状の結像位置の近傍に反射面を有する回転
多面鏡により、上記光束を等角速度的に偏向し、この偏
向光束を結像レンズ系により走査面上にスポット状に結
像させて走査面を光走査する光走査装置において、回転
多面鏡により偏向された光束を走査面上に結像させるレ
ンズ系である。

このｆθレンズ系は以下の如き特徴を有する。

即ち、副走査方向に関して１回転多面鏡の反射位置と走
査面とを共役関係に結び付ける機能と、１０機能とを有
し、回転多面鏡の側から、走査面側へ向かって第１、第
２の順に配備される、第１および第２のレンズにより構
成される。

上記第１のレンズは第１面が球面、第２面がシリンダー
面で負の屈折力を持つアナモフィックな単レンズあり、
第２のレンズは第１面が平面、第２面がトーリック面で
正の屈折力を持つアナモフィックな単レンズである０回
転多面鏡から走査面に向かってレンズ面を順次、第１な
いし第４レンズ面とし第ｉレンズ面（ｉ＝１〜４）の曲
率半径を偏向面内でＲｉｘ　、副走査対応方向でＲｉｙ
とするとき、本発明のｆθレンズは、 （Ｉ）　　　　　　１．９　　＜　　Ｒ１ｘ／Ｒ４ｘ　
　＜　　２．２（ＩＩ）　　　　−１，２＜　　Ｒ２ｙ
／Ｒ４ｙ　　＜−０，７なる条件を満足する。

なお、レンズ面の曲率に関して、Ｒｉｘは偏向面による
断面上の曲率半径の成分であり、Ｒｉｙは光軸を含み偏
向面に直交する断面の、曲率半径成分である。

また、偏向面とは回転多面鏡による。理想的な偏向光束
の主光線の掃引により形成される平面である。また、レ
ンズ光軸を含み偏向面に直交する平面を以下、偏向直交
面と称する。

さて、第ルンズはさらに詳しく言うと、偏向面での断面
形状は平凹レンズで、偏向直交面での断面形状は両凹レ
ンズである。第２レンズは偏向面内及び偏向直交面内で
平凸レンズである。

さて、上記条件（Ｉ）　、（ＩＩ）は以下の如き意味を
有する。即ち、条件（Ｉ）は、主走査方向の像面湾曲量
とリニアリティ即ちｆθ特性とを良好に保つための条件
であり１条件の範囲を越えると、像面湾曲、ｆθ特性と
も十分な補正がなされない。

条件（ＩＩ）は副走査方向の像面湾曲を良好に補正する
為の条件である０条件（ＩＩ）の範囲を逸脱すると、副
走査方向の像面湾曲の十分な補正がなされない。

以下、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明のｆθレンズ系を用いた光走査装置の
１例を説明図的に略示している。また、第２図は、第１
図の光学配置を副走査方向から見た状態、即ち偏向面内
での様子を示している。

光源もしくは光源と集光装置とからなる光源装置１から
の平行光束は、線像結像光学系たるシリンダーレンズ２
により、回転多面Ｒ３の反射面４の近傍に線像として結
像する。

回転多面鏡３により反射された光束は、本発明のｆθレ
ンズ系により、走査面７上にスポット状に結像され、回
転多面Ｉｔ３の矢印方向への等速回転に従い、走査面７
を等速的に走査する。

ｆθレンズ系は第２レンズ６（以下、単にレンズ５とい
う）と第２レンズ６（以下、単にレンズ６という）とに
より構成され、レンズ５は回転多面鏡３の側に、レンズ
６は走査面７の側に配設される。偏向面内で見ると第２
図に糸すように、レンズ５，６によるｆθレンズ系は光
源側の無限遠と走査面７の位置とを共役関係に結び付け
ている。

これに対し、偏向直交面内で見るとｆθレンズ系は回転
多面ｊＪ１３の反射位置と走査面７とを略共役関係に結
び付けている。従って、第３図に示すように反射面４が
符号４′で示すように面倒れを生じてもｆθレンズ系に
よる。走査面７上の結像位置は、副走査方向には殆ど移
動しない。従って面倒れは補正される。

さて、回転多面鏡３が回転すると１反射面４は軸３Ａを
中心として回転するため、第４図に示すように、反射面
の回転に伴い、線像の結像位置Ｐと反射面４との間の位
置ずれΔＸが生じ、ｆθレンズ系による線像の共役像の
位置Ｐ′は走査面７からΔＸ′だけずれる。

このずれ量ΔＸ′はｆθレンズ系の副走査方向の横倍率
をβとして、周知の如くΔｘ′＝β２ΔＸで与えられる
。

偏向面内でレンズ光軸と偏向光束の主光線とのなす角を
θとする時、θと上記ΔＸとの関係を示したのが第５図
及び第６図である。

第５図は入射角αを９０度とし、回転多面鏡３の内接円
半径Ｒをパラメーターとして描いている。

また、第６図では、上記内接円半径Ｒを４０ｍｍとし、
入射角αをパラメーターとして描いている。

第５，６図から分かるように、ΔＸは、内接円半径Ｒが
大きいほど、また、入射角αが小さいほど大きくなる。

また、反射面の回転に伴う線像の位置と反射面との相対
的な位置ずれは、偏向面内で２次元的に生じ、且つレン
ズ光軸に対しても非対象に移動する。

従って、第１図の如き光走査装置ではｆθレンズ系の主
、副走査方向の、像面湾曲を良好に補正する必要がある
。また、主走査方向に関してはｆθ特性が良好に補正さ
れねばならないことは言うまでもない。

ここで、前述の入射角αにつき説明すると、第７図にお
いて、符号ａは回転多面鏡に入射する光束の主光線を示
し、符号すは回転多面１！３による反射光束がｆθレン
ズ系の光軸と平行に成ったときの主光線を示している。

主光線ａ、ｂの交点を原点として図のとと＜Ｘ、Ｙ軸を
定め、回転多面鏡３の回転軸位置座標をＸ　Ｐ　ｙ　Ｙ
　Ｐとする。

入射角αは、図の如く主光線ａ、ｂの交角として定義さ
れる。

、前述した、線像位置と反射面との位置ずれ量のΔＸの
変動をなるべく少なくする為には周知のごとく、 ０＜Ｘｐ　＜Ｒｃ　ｏ　ｓ　（ａ／　２）０＜Ｙｐ＜Ｒ
５１ｎ　（（！／２） θくα　＜（４π／Ｎ）−〇 なる条件をＸ　Ｐ　ｅ　Ｙ　Ｐに課せばよい、Ｎは回転
多面鏡における鏡面数である。

（実施例） 以下、具体的な実施例を２例挙げる。

各実施例において、ｆ、はｆθレンズ系の主走査方向に
関する合成焦点距離、即ち偏向面に平行な面内における
合成焦点距離を表し、この値は、１００に規格化される
。また、ｆｓは偏向直交面内での合成焦点距離即ち副走
査方向に関する合成焦点距離を表す、また、θは偏向角
、αは入射角。

Ｒは回転多面鏡の内接円半径を示す。

Ｒｉスは回転多面鏡の側から数えてｉ番目のレンズ面の
、偏向面内の曲率半径、　Ｒｉｙはｉ番目のレンズ面の
偏向直交面内の曲率半径、ｄｉはｉ番目のレンズ面間距
離を、また、ｎｉはｉ番目のレンズの屈折率を示す。

さらに、に１　＝　Ｒ１ｘ／Ｒ４ｘ　、に２＝Ｒ２ｙ／
Ｒ４ｙを表している。

実施例　１ ｆ　Ｍ”１００．　ｆ　ｓ”２２．９４８−２０＝９５
．４５４”　、　ａ＝９０　”　。

Ｒ／　ｆ　Ｍ＝０．０７９．に１＝２．０８８．に２ニ
ー０．８２９ｉ　　　　　Ｒｉｘ　　　　　　　　　Ｒ
ｉｙ　　　　　　　　ｄｉ　　　　　　　　　ｎｉｌ　
　−１１４，２３９−１１４，２３９１２，２１７１，
６０９１０２Ｇｏ　　　　　１０．７６５　　３．２５
３　　１．７６８０５３　　　ｏｏ　　　　　　ｏｏ　
　　１５　、８８７４　−５５．２４７　　−１２，９
７９実施例　２ ｆ　Ｍ”ｌＯＯ，ｆ　＊”２３．３３３−２０＝１００
°、α＝９０　”　。

Ｒ／　ｆ　Ｍ＝０．０８３．に１＝２．０５３．に２＝
−１，０ｉ　　　Ｒｉｘ　　　　　Ｒｉｙ　　　　ｄｉ
　　　　　ｎｉｌ　　−１１２，９３１−１１２，９３
１１０，４３１１，６０９１０２ｏｏ１３．８８０　　
２．８２０　　１．７６６０５３　　　　ｃｏ　　　　
　　　　　（Ｘ）　　　　　１８．０３９４　　−５５
．００３　　　−１３．８８０第８図に、実施例１に関
する収差図を示す、第２図には、実施例２に関する収差
図を示す、像面湾曲の図における実線は副走査方向の結
像位置を示し、破線は主走査方向の結像位置を示す、像
面湾曲は回転多面鏡の回転に伴う入射瞳位置の変動によ
り非対称的であるので全偏向領域にわたって示しである
。

なお、ｆＭの具体的な値は、実施例１，２においてそれ
ぞれ１２６，０５１．１２０．３２１である。

（効　　果） 以上、本発明によれば光走査装置に於ける新規なｆθレ
ンズ系を提供できる。このレンズ系は上記の如く、像面
湾曲が小さいので、高密度の書き込みが可能であり、面
倒れ補正に長尺のシリンダーレンズを必要としないので
、光走査装置をコンパクトに構成することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明のｆθレンズ系を使用した光走査装置
の概要を示す概略斜視図、第２図乃至第３図は２本発明
のｆＯレンズ系を説明するための図、第４図乃至第７図
は、回転多面鏡の回転にもとづく入射瞳位置の変動とそ
の対応策を説明するための図、第８図及び第９図は収差
図である。 俤　（図 第　５　図 乙 儒Ｇ図 ２　　４　　　Ｇ　　　８ ｈシ′ 嵌′ へ θ　　　　　　　　　　Ａχ 硫＝９０（ＤＥＧ＞ Ｒ＋ｄＱ　　（ＭＭン べＷ　９０　（ＤＥＣ＞ 一一−べ　＝　８０　（ＤＥＣ） 一−−−ｃＩ＝　７０　（ＤＥＣ＞ −・−−−べ＝　６０　（ＤＥＣ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源からの光束を線状に結像させ、その線状の結像位置
   の近傍に反射面を有する回転多面鏡により、上記光束を
   等角速度的に偏向し、この偏向光束を結像レンズ系によ
   り走査面上にスポット状に結像させて走査面を光走査す
   る光走査装置において、回転多面鏡により偏向された光
   束を走査面上に結像させるレンズ系であって、 副走査方向に関して、回転多面鏡の反射位置と走査面と
   を共役関係に結び付ける機能と、ｆθ機能とを有し、 回転多面鏡の側から、走査面側へ向かって第１、第２の
   順に配備される、第１および第２のレンズにより構成さ
   れ、 上記第１のレンズは第１面が球面、第２面がシリンダー
   面で、負の屈折力を持つアナモフィックな単レンズあり
   、第２のレンズは第１面が平面、第２面がトーリック面
   で、正の屈折力を持つアナモフィックな単レンズであっ
   て、 回転多面鏡から走査面に向かってレンズ面を順次、第１
   ないし第４レンズ面とし第ｉレンズ面（ｉ＝１〜４）の
   曲率半径を偏向面内でＲｉｘ、副走査対応方向でＲｉｙ
   とするとき、 （ I ）１．９＜Ｒ１ｘ／Ｒ４ｘ＜２．２ （II）−１．２＜Ｒ２ｙ／Ｒ４ｙ＜−０．７なる条件を
   満足することを特徴とする、ｆθレンズ系。