JPH0192717A - 光走査装置 - 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。

こめ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
。

第２図はこのような光走査装置として従来意図されたも
のを示している。光源ｌからの光束を第１の結像光学系
２の作用にて９回転釜面鏡３の反射面４の近傍に直線状
に結像させ、回転多面鏡３の回転により、反射光束を等
角速度的に偏向し。

この偏向光束をレンズ５，６により構成される第２の結
像光学系により走査面７上にスポット状に結像させて走
査面７をｔ走査する。

このような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、これ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第２の結像光学系
を７ナモフイツクとし、第３図に示すように副走査方向
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。副走査方向で見ると
第２の結像光学系は回転多面鏡３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
ても第２の結像光学系による。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。

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、第１の結像光学系２と反射面４との間の光路長
差（サグ；　Ｓ　ａ　ｇ　）が生じ、これにより線像の
結像位置Ｐと反射面４との間の位置ずれΔＸが生じ、ｆ
θレンズ系による線像の共役像の位置Ｐ′は走査面７か
らΔ′Ｘだけずれる。

このずれ量Δ′Ｘはｆθレンズ系の横倍率をβとして、
周知の如くΔ′ｘ＝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（回転多面鏡への入射光軸と第２の結
像光学系の光軸とのなす角）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第２の結像光学系
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。上記位置ずれΔＸは前述の如くサグにより発生する
０回転多面鏡の形態は第２の結像光学系に対する入射ビ
ーム径、入射角によりその最適条件、即ち１反射面数と
回転中心軸の位置が決定されるのでサグも回転多面鏡の
特性の一つとして定まる。上記の如き光走査装置として
は従来、特開昭５９−１４７３１６号公報開示のものが
知られているが、上記サグに起因する像面湾曲の劣化に
ついては十分な検討が加えられていない。

（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く
従って、高密度のスポット径を実現できる、新規な光走
査装置の提供を目的とする。

（楕　　成） 以下、本発明を説明する。

本発明の光走査装置は、光源と、光源からの光束を線状
に結像させる第１の結像光学系と、この第１の結像光学
系による線状の結像位置の近傍に反射面を有し、上記光
束を等角速度的に偏向する回転多面鏡と、この回転多面
鏡による偏向光束を走査面上にスポット状に結像させる
第２の結像光学系とを有する。

上記第２の結像光学系は、トーリック面を有するレンズ
を含み、副走査方向に関して１回転多面鏡の反射位置と
走査面とを略共役関係に結び付ける機能を有する。°′ 上記偏向光束の光軸が第２の結像光学系の光軸と平行に
なった状態において、偏向光束の光軸と第２の結像光学
系の光軸とが、偏向面内において、Δだけずれており、
上記第２の結像光学系の、偏向面内での焦点距離をｆＭ
とするとき、上記ずれ量Δは ０．００６６ｆＭ＜　Δ＜０．００７６ｆＭなる条件を
満足する。

第１の結像光学系は少なくとも一つのシリンドリカルレ
ンズにより構成される。

上記の条件式　０．００６６ｆＭ　＜Δ＜　０．００７
６ｆＭ　　は、像面湾曲を良好に保つための条件であり
、上下限を越えると像面湾曲幅が著しく劣化する。

以下１図面を参照しながら説明する。

第１図（Ｉ）は本発明の光走査装置の１実施例を要部の
み略示している。なお、繁雑を避けるため混同の恐れが
ないと思われるものについては第２図におけると同一の
符号を用いた。

第１図（Ｉ）は、光学系を副走査方向すなわち、偏向面
に直交する方向からみた状態を示している。

偏向面とは、回転多面鏡により偏向する理想的な偏向光
束の光軸が掃引する面として定義され、副走査方向は、
従って、この偏向面に対し直交する。

光源としての光源装置１は、発光源もしくは発光源と集
光装置とからなり、光源装置１からの平行光束は、第１
の結像光学系たるシリンダーレンズ２により、回転多面
鏡３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、第２の結像光学
系８により、走査面７上にスポット状に結像され、回転
多面鏡３の矢印方向への等速回転に従い、走査面７を等
速に氷走査する。

第２の結像光学系８は第２レンズ８１（以下、単にレン
ズ８１という）と第２レンズ８２（以下、単にレンズ８
２という）とにより構成され、レンズ８１は回転多面鏡
３の側に、レンズ８２は走査面７の側に配設される。こ
の第２の結像光学系８は所謂ｆθ機能を有する。偏向面
内で見るとレンズ８１．８２による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、偏向面に直交する面内で見るとこのレン
ズ系は回転多面鏡３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図に即して先に説
明したように回転多面鏡の反射面に面倒れを生じても結
像光学系による、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。

また、結像光学系８の光軸ｇは走査面７に直交している
が、回転多面鏡３による偏向光束の光軸りが、第１図（
Ｉ）に示すように上記光軸ｇと平行になった状態におい
て、光軸ｇｙｈは偏向面内において相互にΔだけずれて
いる。このΔは上記条件０．００６６ｆ）！　＜Δ（０
，００７６ｆＭを満足するように設定される。

（実施例） 以下、具体的な実施例を４例挙げる。　各実施例におい
て、ｆＭは第２の結像光学系の偏向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は第２の結像光学系の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、Ｆｎ。

は明るさを示すＩＩＲＩ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面に直交する面内の曲率半径、ｄ
ｉ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、波長７８０ｎ層の光に対する
屈折率を示す。

以下にあげる４実施例のうち、実施例１と２とは、第１
図（Ｉ）、（ＩＩ）に示すような２枚槙成のレンズ系を
第２の結像光学系として用いる例である。この例で第１
、第２レンズ８１．８２はいずれもアナモフィックな単
レンズであり、レンズ８１は第１面（入射面）が球面、
第２面がシリンダー面であって、偏向面内で平凹レンズ
、偏向面に直交する面内で両凹レンズである。第２レン
ズ８２は第１゛面がシリンダー面、第２面がトーリック
面であり、偏向面内では平凸レンズ、偏向面に直交する
面内ではメニスカス凸レンズである。

実施例　１ ｆＭ＝１０ρ、ｆｓ＝２２．１３５，２θ＝６５”、α
＝６０　”　、　Ｒ／　ｆ　Ｍ＝０．１５１．Ｆｎｏ＝
５４．７　、Δ／ｆＭ＝０．００７５８ｉ　　　Ｒｉｘ
　　　　　Ｒｉｙ　　　　ｄｉ　　　　　ｎｉｌ　　−
１０７，７７４−１０７，７７４５，８７２１，７１２
２１２ψ　　　５８．６２３　１０．９６６　　１．６
７５３　　　　ｃｏ−５８，６２３６，８０７４−４５
，５６９−１１，７２８ 実施例　２ ｆ　Ｍ＝１００．　ｆ　５＝２０．５７６．２０　＝６
５°、α＝６０　＠、　Ｒ／　ｆ　Ｍ＝０．１３２．　
Ｆ　ｎｏ＝５４．７．Δ／ｆＭ＝０．００１５６ｉ　　
　Ｒｉｘ　　　　　Ｒｉｙ　　　　　ｄｉ　　　　　ｎ
ｉｌ　　−７１，８４９−７１，８４９７，１８５１，
８０９０９２００５５，４７，１８５１，７６８０５３
の　　　−５５，４７，１８５ ４−４８，９８３−１１，９９５ 以下に、挙げる第３，４実施例では第２の結像光学系は
第１図（Ｉ　Ｉ　Ｉ）に示すように３枚構成であり、第
２レンズ８４は球面メニスカス凹レンズ、第２レンズ８
４は球面メニスカス凸レンズ、第３レンズ８５はシリン
ダー面とトーリック面からなるレンズである。

実施例　３ ｆ　Ｍ＝１００．　ｆ　５＝２０．８６２，２　（３＝
６４．８°、　ａ＝６０　”　。

Ｒ／　ｆＭ＝０．１３２．Ｆｎｏ＝５４．７．Δ／ｆＭ
＝０．００６６２ｉ　　　Ｒｉｘ　　　　　Ｒｉｙ　　
　　ｄｉ　　　　　ｎｉｌ　　−２０，７７５−２０，
７７５２，２７１，５１１１８２−１９２，９１３−１
９２，９１３２，０１１，５１１１８３−７０，３６８
−７０，３６６４，１６１，７６８０５４−２７，９８
６−２７，９８６０，８３５ｏｏ　　　　　　　−５３
，２３３５，３６−４９，５０７−１３，０１４ 実施例　４ ｆ　Ｍ＝１００．　ｆ　５＝３０．５１８，２θ＝６４
．８°、α＝６０　”　。

Ｒ／　ｆ　Ｍ＝０．３０３．Ｆｎｏ＝５４．７．Δ／ｆ
Ｍ＝　０．００６８１ｉ　　　　　Ｒｉｘ　　　　　　
　　　　Ｒｉｙ　　　　　　　ｄｉ　　　　　　　　　
ｎｉｌ　　−２１，６５３−２１，６５３２，２７１，
５１１１８２−１８１，８４５−１８１，８４５２，０
！　　　　１．５１１１８３　−８８．９７７　　−８
８．９７７　　６．８１　　　１．７６６０５４　−２
８，９７４　　−２８．９７４　　０．８３５　　　ｏ
ｏ−１５３，６８８９，０８６−５９，９５７−２１，
５８４ 第７図ないし第１０図に収差図を示す、第７図は実施例
１に対応する収差図であり、第８図ないし第１０図が順
次、実施例２ないし実施例４に対応する収差図である０
球面収差および正弦条件は、それぞれ実線と破線で示す
、像面湾曲における実線は副走査方向、破線は主走査方
向の結像位置を示している。像面湾曲は前述のサグの影
響で非対称性を有するため偏向領域全域の様子を示しで
ある。　また、ｆθ特性は、周知の如く理想像高をｆ・
０、実際の像高をｈ′とする時 （（ｈ’−ｆ−θ）／（ｆ−θ）　）　ｘｌｏＯ％で定
義される量である。

（効　　果） 以上１本発明によれば、新規な光走査装置を提供できる
。この光走査装置は、上記の如き構成となっているので
、像面湾曲が主、副走査方向とも小さく、従って高密度
でスポット径のばらつきの小さいスポットを実現できる
。また１面倒れを良好に補正でき、長尺のシリンダーレ
ンズを使用しないのでコンパクトであり、低コストで実
現できる。

なお、上記実施例１と同じ第２の結像光学系を。

Δ＝０で用いた場合の像面湾曲を第１１図に示す。

これを第７図に示す同実施例の像面湾曲と比較すること
により２本発明の効果を容易に理解することができるで
あろう。

本発明では、Δに対し０．００６６ｆＭ　＜Δ＜　０．
００７６ｆＭなる条件を課することにより像面湾曲を良
好成らしめているのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光走査装置を説明する為の図、第２
図乃至第６図は、従来技術とその問題点とを説明するた
めの図、第７図ないし第１０図は収差図、第１１図は本
発明の効果を実施例１との比較により説明するための収
差図である。 １６０．光源としての光源装置、２００．第１の結像光
学系としてのシリンダーレンズ、３．、。 回転多面鏡、８００．第２の結像光学系、７１．。 筋４　図 （Ｉ） （Ｎ） ｈｔ　図 心　４　霞 ２θ＝６５′ 王菜面取笈・正、５支条Ａ牛　　　　　　イ亀面弯曲　
　　　　　　ｆθ’ｔｔＩｑ（％）揉面取峯・正弦束イ
牛　　像面鬼面　　　　ｆθ特１け（％）Ｆ／ＶＱ、　
５４．７ −　Ｏ，０ＯＩｆａ　　　　ＯＯ，ＯＯ１ｆＭ禄酎収差
・耐弦条件 像而滝曲 ｈ７０　図 ２θ＝６４８＠ ２θ；６５゜ へ面一％曲

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源と、光源からの光束を線状に結像させる第１の結像
   光学系と、この第１の結像光学系による線状の結像位置
   の近傍に反射面を有し、上記光束を等角速度的に偏向す
   る回転多面鏡と、この回転多面鏡による偏向光束を走査
   面上にスポット状に結像させる第２の結像光学系とを有
   し、 上記第２の結像光学系は、トーリック面を有するレンズ
   を含み、副走査方向に関して、回転多面鏡の反射位置と
   走査面とを略共役関係に結び付ける機能を有し、 上記偏向光束が第２の結像光学系の光軸と平行になった
   状態において、偏向光束の光軸と第２の結像光学系の光
   軸とが、偏向面内において、Δだけずれており、 上記第２の結像光学系の、偏向面内での焦点距離をｆＭ
   とするとき、上記ずれ量Δが ０．００６６ｆＭ＜Δ＜０．００７６ｆＭ なる条件を満足することを特徴とする、光走査装置。