JPH01298309A - 面倒れ補正走査光学系 - 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】 ［産業上の利用分野１ この発明は、主としてレーザビームプリンタ等に使用さ
れ、走査線の副走査方向についてのピッチのムラを除去
する面倒れ補正光学系に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ レーザビームプリンタは、記録を極めて高速て行なえる
利点に加えて、昨今、その小型化と低コスト化が次第に
実現されてきており、ＯＡ機器の多様化および発達に伴
って、ますますその需要が高まってきている。

例えば、このようなレーザビームプリンタにおいて、光
源からの光線束な走査するために用いられるポリゴンミ
ラー等の偏向器の偏向反射面には、製作誤差や取付誤差
、あるいは回転時の振動等によって、走査面に直交する
方向に対して多少の倒れ誤差がある。

そのため、このような倒れ誤差のある偏向反射面で反射
された光線束は、被走査物体上の結像位置か副走査方向
にずれ、走査線のピッチのムラが生じる。そして、この
走査線のピッチのムラは。

例えばレーザビームプリンタのような記録装置において
は、記録の画質低下を引き起こす。

面倒れ補正走査光学系は、このような走査線のピッチム
ラを除去するためのもので、光源からの光線束を一旦線
状結像光学系によって走査面に直交する方向に収束させ
て偏向器の偏向反射面上に線状に結像させ、偏向反射点
からの光線束を走査結像光学系によってこの方向におい
て復元して被走査物体上に共役に結像することで、偏向
反射面の倒れ誤差の影響を受けないようにするものであ
る。

一方、走査面内においては、被走査物体上ての光線束の
走査速度を等速なものとすべく、偏向反射面がらの光線
束をこの光学系への入射角に比例する像高となるように
被走査物体上に結像するものである。

なお。本明細書において、走査面とは、走査される光線
束の時系列的な集合によって形成される平面、即ち、被
走査物体における主走査をラインと、この面倒れ補正走
査光学系の光軸とを含む平面を意味するものとする。

従来からこのような面倒れ補正光学系として。

種々の構成のものか提案されている。その中でも、光線
束の等速走査性を得るための歪曲特性と、！！状結像光
学系と協働して偏向反射面の倒れ誤差を補正するための
機能とをともに有している走査光学系はコンパクトな構
成となることもあり、種々のものが提案されている。

２枚構成のものとしては、特開昭５６−３６６２２号公
報、特開昭６３−１９６１７号公報記載のもの等があり
、３枚構成のものとしては特開昭６０−１００１１８号
公報、特開昭８２−６５０１１号、特開昭６２−１７２
３１７号、特開昭６３−２１６１９号公報記載のもの等
がある。

この発明の目的とするところは、３枚の構成で結像特性
１面倒れ補正効果、主走査方向の歪曲特性を総合してさ
らに改善された走査光学系を提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］この目的を達
成するべく、この発明による面倒れ補正走査光学系は、
偏向器で反射偏向された光線束を被走査物体上に結像す
る走査結像光学系を偏向器側から順に、シリンドリカル
面を有する第１レンズ、トーリック面を有する第２レン
ズおよびシリンドリカル面を有する第３レンズを配置し
て構成したことを特徴とする。

なお、本明細書中において使用するトーリック面とは、
面倒れ補正走査光学系の光軸に直交する面内において、
光線束が走査される主走査方向と、この主走査方向に直
交する副走査方向とにそれぞれ異なる屈折力を有する屈
折面を意味するものである。

また、シリンドリカル面とは、主走査方向と副走査方向
との何れか一方の方向にのみ屈折力を有し、他方の方向
には屈折力を有しない屈折面を意味する。

この発明による面倒れ補正走査光学系においては、シリ
ンドリカル面およびトーリック面を別々のレンズに設け
ることによって、走査面に直交する方向ての結像特性を
かなり広範囲に亘って良好に維持することかでき、設計
の自由度が増えた。

そして、このことで走査面に沿う方向ての設計の制約が
軽減され、この方向において被走査物体上ての光線束の
等速走査性を充分に高く維持てきる歪曲特性を有しなが
ら、結像特性を良好に維持し、かつ、画角を広いものに
することができるできる。

また、走査面に直交する方向において、偏向器の偏向反
射点と被走査物体上での結像点とをこの走査結像光学系
に関して共役関係に維持しながら倍率を広い範囲て設定
てきる−そして、この倍率か低い程面倒れ補正効果は高
くなる。逆に倍率が高い程結像特性か良くなりやすい、
従って、要求される性能に応じて、それに見合うように
倍率の設定を行なうことかてきる。

そして、このように設計の自由度か高められたので、結
像特性５面倒れ補正効果、主走査方向の歪曲特性を総合
して、従来より改善された走査光学系か得られるように
なった。

例えば、従来程度の結像特性でより広角化か図れるため
コンパクトな構成のものや、従来程度の画角て、より結
像特性１面倒れ補正効果の大きいものなどが得られる。

さらに、この発明によれば、各レン、ズにおいてシリン
ドリカル面もしくはトーリック面と対向する面を平面な
いし球面にすることてシリンドリカル面やトーリック面
の加工時における位置決めを正確に行なうことかてきる
ので、加工の手間を軽減することも可能になる。

特に、第１レンズのシリンドリカル面に、走査面に直交
する方向に負の屈折力を持たせ、このシリンドリカル面
を、被走査物体側に設けることによって被走査物体上に
おいて走査面に直交する方向の結像特性か広い範囲に亘
って良好な光学系か得られる。

また、走査面に沿う方向において第１レンズに負の屈折
力、第２レンズおよび第３レンズに正の屈折力を持たせ
ることにより走査面に沿う方向において被走査物体上て
の光線束の等速走査性を充分高く維持てきる歪曲特性を
維持しやすい構成となる。

また、第３レンズのシリンドリカル面に走査面に直交す
る方向に正の屈折力を持たせることで。

第１レンズの走査面に直交する方向に負の屈折力を持つ
シリンドリカル面および第２レンズのトーリック面との
協（動により走査面に直交する方向の結像特性か広い画
角で良好な光学系か得られる。

また、第３レンズのシリンドリカルレンズ面と対向する
面を凸の球面にすることで、走査面に沿う方向において
被走査物上での光線束の等速走査性を充分高く維持てき
る歪曲特性か得られやすくなる。

また、次の条件は、この発明を実施するにあたって結像
性箋を良好に維持するために満足することが望ましい条
件である。

■　０　、３＜　ｆ　３Ｖ／　ｆ　＜　　２■　２　　
　＜　ｆ　３）Ｉ／　ｆ　＜　５０たたし、ｆ：ｌｌｌ
：走査面に沿った方向の第３レンズの焦点距離 ｆ　３Ｖ：走査面に直交する方向の第３レンズの焦点距
離 ｆ　走査面に沿った方向の全系の焦点 距離 上記■式は、走査面に直交する方向の像面湾曲および面
倒れ補正効果に関わるものである。■式の下限値を越え
ると像面湾曲か負偏移となり、上限値を越えると像面湾
曲か画角の大きいところで大きく正偏移し、また面倒れ
補正効果が少なくなる。いずれにしても広い画角に亘っ
て像面湾曲を補正することか困難となる。像面湾曲が充
分補正されていない場合には、スポット径か走査線上て
変動することになり、画質の劣化をきたす。

上記■式は、走査面に沿った方向において被走査物体上
での光線束の等速走査性を得るために意図的に与える歪
曲収差と像面湾曲に関わるものである。■式の下限値を
越えると負の歪曲収差か大きくなり、像面湾曲の正偏移
を起こす。また、上限値を越えると正の歪曲収差か大き
くなり、像面湾曲の負偏移を起こす。いずれにしても広
い画角て像面湾曲を許容範囲内に収めながら、上記等速
走査性を良好に維持することか困難となり、同しく画質
の劣化をきたす。

［実　施　例］ 以下、この発明の実施例を図面を参照して具体的に説明
する。この発明による面倒れ補正走査光学系は、例えば
レーザビームプリンタ等のレーザ走査装置において用い
られる光学系である。

第１６図に示すように、レーザ走査装置は、光源として
の半導体レーザ１、コリメータレンズ２、シリンドリカ
ルレンズ３．ポリゴンミラー４、ｆθレンズ５および感
光体ドラム６等から構成されている。

半導体レーザ１からは、画面情報に応じて直接変調され
たレーザビーム８が発せられ、光線束の一例であるこの
レーザビーム８はコリメータレンズ２で平行光に整形さ
れる。その後、線状結像光学系の一例であるシリンドリ
カルレンズ３により一旦線状に収束され、偏向器の一例
であるポリゴンミラー４の偏向反射面４ａに結像する。

この偏向反射面４ａで反射された後のレーザビーム８は
、ポリゴンミラー４の回転に伴って偏向され、走査結像
光学系の一例であるｆθレンズ５によって感光体ドラム
６上に結像されて図中Ａ方向に走査される。

面倒れ補正走査光学系は、上述した線状結像光学系３と
走査結像光学系５とからなり、偏向器４の偏向反射面４
ａの面倒れにより生しる走査線のピッチのずれを除去す
るものである。以下、走査結像光学系５の具体構成を示
す実施例の諸元を示す。

なお、実施例は５例あり、それぞれ、第１図ないし第５
図に示すレンズ構成図、および第６図ないし第１５図に
示す収差図にそれぞれ対応している。第１表にその対応
関係を一括して示す。

（以下余白） 第　　１　　表 各レンズ構成図において、（Ａ）は走査面に沿って切断
したレンズ配置を、また、（Ｂ）は走査面に直交する面
に沿って切断したレンズ配置をそれぞれ示している。

また、走査面に沿った方向の収差図において、歪曲収差
は、光線束の等速走査性を得るための理想像高を、 ｆ・０ 但し、 θ：入射角［偏向された光線束かレンズ光軸となす角度
］ ｆ：走査面に沿った方向の全ての走査結像光学系の焦点
距離 とし、次式で示すこの理想像高からの実際の像高の偏差
の百分率で表しである。

（（ｙ’−ｆＯ）／ｆθ）ｘｌＯＯ（％）但し。

ｙｏ　：実際の像高 その他、各実施例諸元において、 ２ω：最大入射角 ｎｌ　：第２レンズＧ２を構成する光学材料の屈折率［
７８０ｎｍにおける］ ｎ２　：第２レンズＧ２を構成する光学材ＦＪの屈折率
［７８０ｎｍにおける］ ｎ：ｌ　：第３レンズＧ３を構成する光学材料の屈折率
［７８０ｎｍにおける］ ｒ１〜ｒ６　：各面の曲率半径 ｒ；Ｖ：ｉ面の走査面に直交する方向の曲率半径 なお、面の符号の肩に付した［＊］はシリンドカル面を
［＊＊］はトーリック面を示す。

ｄｏ〜ｄ５　：軸−Ｌ面間隔 ｆ３＋１：走査面に沿った方向の第３レンズの焦点距離 ｆ）ｖ：走査面に直交する方向の第３レンズの焦点距離 （以下余白） 実　　施　　例１ ｆ　＝Ｉ２５．　ＦＮｏ、　５０．２（，１＝１０５　
’実　　施　　例２ ｆ　＝Ｉ２５．　ＦＮＯ５０，２（、ｌ＝＋０５　＠ｆ
　ｚｕ／　ｆ　＝　５．５８　　ｆ　ｘｖ／　ｆ　＝　
［１，４５実　　施　　例３ ｆ＝１２５．ＦＮＯ５０，２ω；１０５゜曲率半径　　
　曲率半径　　軸上面間隔　Ａ＋ｉ折＋（主走査方向）
（副走査方向） ｆ　ｚＨ／　ｆ　＝　５．６９　　　ｆ　ｉｖ／　ｆ　
＝　０．５３実　施　例４ ｆ　＝Ｉ２Ｓ、　ＦＮＯ５０，２（，１＝１０５　”曲
率半径　　　曲率半径　　軸上面間隔　屈折率（主走査
方向）（副走査方向） ｆ　ｊ、、／　ｆ　＝　２７．５　　　ｆ　ｚｖ／　ｆ
　＝　０．７７実　施　例５ ｆ　＝：１２０．ＦＮＯ５０，２ω＝ｆｉ８”ｆ　、、
、／　ｆ　＝　２．７　　ｆ　、ｖ／　ｆ　＝　０．４
：１［発明の効果］ 以り説明したとおり、この発明の面倒れ補正光学系は、
シリンドリカル面を有する第１レンズ。

トーリック面を有する第２レンズおよびシリンドリカル
面を有する第３レンズを順に配設されて構成され、走査
面に直交する方向ての結像性能を広範囲に亘って良好に
維持することができるとともに、設計の自由度を増加す
ることができた。そして、走査面に沿う方向での設計の
制約が軽減されるとともに、この方向において、被走査
物体上での光線束の等速走査性を充分に高く維持てきる
歪曲特性な有しながら結像特性を良好に維持し、かつ１
画角を広いものとすることができる。

また、走査面に直交する方向においては、偏向器の偏向
反射点と被走査物体上での結像点とを、この走査結像光
学系に関して共役関係に維持しながら倍率を広い範囲に
設定することかできる。そして、この倍率か低いはど面
倒れ補正効果が高くなる。逆に倍率か高いほど結像特性
か良くなりやすい。

さらに、各レンズのシリンドリカル面またはトーリック
面と対向する面を平面あるいは球面にすることでシリン
ドリカル面またはトーリック面の加工時における位置決
めか正確に行なうことかできるので、加工の手間を軽減
することがてき、精度の高い面倒れ補正走査光学系を得
ることかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）ないし第５図（Ａ）。 （Ｂ）は１本発明の第１〜第５実施例を示すレンズ構成
図で、第１図（Ａ）〜第５図（Ａ）は走査面に沿った方
向で切断したレンズ構成図、第１図（Ｂ）〜第５図（Ｂ
）は走査面に直交する方向て切断したレンズ構成図。 第６図ないし第１０図は、第１実施例〜第５実施例にお
ける走査面に沿った方向の収差曲線図。 第１１図ないしｉｌｓ図は、第１実施例〜第５実施例の
走査面に直交する方向の収差曲線図である。 区 第２図 第７図 第３図 第８図 江１ｌｉＤ以ヰ　　　　像甑５日　　　　　歪日％第９
図 ｊ＊、ｌＩｌ［ｅ　　　　　　　　　　イ歇０ロ、七゛
旺Ｂ　　　　　　　　　　歪　圧Ｂ　％第５図 第１Ｑ図 第１１図 工１τｉｌｌ又若　　　　　　　　イ蒙６ｂ′、下５け
Ｄ第１２図 Ｋ　ｆｆｌ　１ｌｘｕ　　　　　　　　　イ象面：’ｇ
　［！Ｉ３第１３図 ｆ１ｍｌＪ又ｆ、　　　　　　　　　　４１に面：弯ａ
第１４図 球面双子　　　像甑弯日 り 派 手　続　補　正　書　（方式） 平成元年４月２８日 特許庁長官　吉　１）　文　穀　殿 ２、発明の名称 面倒れ補正走査光学系 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 所在地　大阪市中央区安土町二丁目３番１３号大阪国際
ビル 名　称　＋６０７１ミノルタカメラ株式会社代表者　　
　　　１）嶋　　　英　雄 ４代理人 （置　８２８−８３５１１ ５　補正命令の日付　平成元年３月３１日（発送口）　
平成元年４月２５日 ６、補正の対象 「明細書の図面の簡単な説明の欄」 ７　補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源から発した光線束を偏向器の偏向反射面上に結
   像する線状結像光学系と、上記偏向器で反射偏向された
   光線束を被走査物体上に結像する走査結像光学系とを備
   えた面倒れ補正走査光学系であって、上記走査結像光学
   系が偏向器側から順に、シリンドリカル面を有する第１
   レンズ、トーリック面を有する第２レンズおよびシリン
   ドリカル面を有する第３レンズを配置して構成された面
   倒れ補正走査光学系。 ２、第１レンズのシリンドリカル面が走査面に直交する
   方向に負の屈折力をもち、被走査物体側に配置され、走
   査面に沿う方向において第１レンズが負の屈折力を有す
   る請求項１記載の面倒れ補正走査光学系。 ３、第２レンズが正の屈折力を有し、第３レンズが正の
   屈折力を有する請求項１記載の面倒れ補正走査光学系。 ４、第３レンズのシリンドリカル面が走査面に直交する
   方向に正の屈折力を有する請求項１記載の面倒れ補正走
   査光学系。 ５、第３レンズのシリンドリカル面でない方の面が凸の
   球面を有する請求講１記載の面倒れ補正走査光学系。 ６、次の条件式を有する請求項１記載の面倒れ補正走査
   光学系。 ［１］０．３＜ｆ＿３＿Ｖ／ｆ＜２ ［２］２＜ｆ＿３＿Ｈ／ｆ＜５０ ただし、 ｆ＿３＿Ｈ：走査面に沿った方向の第３レンズの焦点距
   離 ｆ＿３＿Ｖ：走査面に直交する方向の第３レンズの焦点
   距離