JPH0223313A - 光走査装置及び走査レンズ - Google Patents
光走査装置及び走査レンズInfo
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- JPH0223313A JPH0223313A JP63172724A JP17272488A JPH0223313A JP H0223313 A JPH0223313 A JP H0223313A JP 63172724 A JP63172724 A JP 63172724A JP 17272488 A JP17272488 A JP 17272488A JP H0223313 A JPH0223313 A JP H0223313A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 4
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
- B41J2/471—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
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- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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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。
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］
本発明は、レーザ走査装置に係り、特に、回転非対称非
球面を用いたレーザ走査光学系であって、計算機出力装
置やオフィス情報処理装置として用いられるレーザプリ
ンタ装置に好適なレーザ走査装置及びそれに用いる非球
面走査レンズに関する。
球面を用いたレーザ走査光学系であって、計算機出力装
置やオフィス情報処理装置として用いられるレーザプリ
ンタ装置に好適なレーザ走査装置及びそれに用いる非球
面走査レンズに関する。
［従来の技術］
レーザプリンタ装置では、従来がらＦθレンズ及び回転
多面鏡の組み合せにより、レーザ光を感光ドラム上に偏
向走査することが行なわれている。
多面鏡の組み合せにより、レーザ光を感光ドラム上に偏
向走査することが行なわれている。
レーザ光を走査する上での間層点の一つは、回転多面鏡
の反射面の傾きにより、走査ピッチムラが生じることで
ある。
の反射面の傾きにより、走査ピッチムラが生じることで
ある。
それを解決する方法としては、シリンダレンズとトーリ
ックＦθレンズの組み合わせ（特開昭４８−９８８４４
号）、プリズムとＦθレンズの組み合わせ（特公昭５９
−９８８３号）、トーリックレンズとＦθレンズの組み
合わせ（特開昭４８−４９３１５）等によって、回転多
面体鏡の傾き誤差による影響を低減しようとするものが
知られている。これらには、前述のように、回転非対称
形状の光学素子と球面レンズからなるＦθレンズの２種
類の光学部品が使われており、部品点数が多いという難
点があった。
ックＦθレンズの組み合わせ（特開昭４８−９８８４４
号）、プリズムとＦθレンズの組み合わせ（特公昭５９
−９８８３号）、トーリックレンズとＦθレンズの組み
合わせ（特開昭４８−４９３１５）等によって、回転多
面体鏡の傾き誤差による影響を低減しようとするものが
知られている。これらには、前述のように、回転非対称
形状の光学素子と球面レンズからなるＦθレンズの２種
類の光学部品が使われており、部品点数が多いという難
点があった。
あ
この点を改善する矛に、ＦＢレンズの中に面倒れ機能を
もたせようとする提案もある（特開昭６７−１４４５１
５号）、このＦθレンズは、普通の球面あるいは平面の
他に、シリンダ面あるいはトーリック面を含んだものと
なっている。トーリック面とは、ある平面とそれに直交
するもう一つの平面を考えた時、各々の平面内における
面の曲率半径が異なる面を意味する。すなわち光軸方向
を２、光軸を含む、互に直交した平面をｘｚ面、ｙｚ面
とした２次の層間式で表わすと、ｚ ＝Ａ ｘ”＋Ｂ
ｙ” （１）（Ａ、Ｂは係数で
Ａ≠Ｂかっ、画角θとは独立）のような面を意味する。
もたせようとする提案もある（特開昭６７−１４４５１
５号）、このＦθレンズは、普通の球面あるいは平面の
他に、シリンダ面あるいはトーリック面を含んだものと
なっている。トーリック面とは、ある平面とそれに直交
するもう一つの平面を考えた時、各々の平面内における
面の曲率半径が異なる面を意味する。すなわち光軸方向
を２、光軸を含む、互に直交した平面をｘｚ面、ｙｚ面
とした２次の層間式で表わすと、ｚ ＝Ａ ｘ”＋Ｂ
ｙ” （１）（Ａ、Ｂは係数で
Ａ≠Ｂかっ、画角θとは独立）のような面を意味する。
このようなトーリック面をつかってレーザ走査装置を構
成すると、光を走査する面をｘｚ面に、面倒れに影響あ
る面はｙｚ面とし、主走査方向をＸ軸方向、副走査方向
をｙ軸方向、各々の面内焦点距離をｆｘ、ｆｙとすると
、 ｆ８≠ｆｙ（且つ、ｆ□：＞ｆｙ） （２）で
あり、特に面倒れ方向（副走査方向）の結像特性が劣化
する。これはｆｙ＜ｆｘのために、ｆｙがカバーできる
走査範囲が小さく、良好な結像特性を満足できない為で
ある。結像特性は面倒れに関係する面で、像面湾曲が発
生するためである。即ち、ある特定の画角Ｏでの波面収
差が 難かしいという問題もある。
成すると、光を走査する面をｘｚ面に、面倒れに影響あ
る面はｙｚ面とし、主走査方向をＸ軸方向、副走査方向
をｙ軸方向、各々の面内焦点距離をｆｘ、ｆｙとすると
、 ｆ８≠ｆｙ（且つ、ｆ□：＞ｆｙ） （２）で
あり、特に面倒れ方向（副走査方向）の結像特性が劣化
する。これはｆｙ＜ｆｘのために、ｆｙがカバーできる
走査範囲が小さく、良好な結像特性を満足できない為で
ある。結像特性は面倒れに関係する面で、像面湾曲が発
生するためである。即ち、ある特定の画角Ｏでの波面収
差が 難かしいという問題もある。
そこで、本発明者等は、非球面を１つにし、その非球面
の形状を、 ｚ＝Ａｘ”＋Ｂ’ （θ）・ｙ２ （４）（
Ｂ’ ≧Ｂ） Ｗ＝ｃｙ２ （ｃ：係数） となる。走査方向の結像特性は、θ〜４０°以内で良好
に保つことができる。すなわちＷがＸの関数でなくなる
ので、面倒れ補正方向のみの収差が発生する。Ｃはレン
ズ系の曲率半径、レンズ間隔、屈折率、画角等で決定さ
れる係数であって、トーリック面のようなレンズ面形状
が（１）式で書けるような形だと、結像特性が低下をま
ねき、零にはならない。しかも、Ｆθレンズ中に非球面
を複数用いるため、レンズの回転による軸ずれ調整がと
して、係数Ｂ′をθの関数の形にし、Ｆθレンズの面倒
れ方向の曲率半径を、偏向方向に応じて変化させるもの
を提案した（特開昭６２−２６５６１５）、すなわち、
この提案では、第２図に破線で示すように、面倒れ方向
（副走査方向）の曲率半径を光軸から離れるにつれて大
きくすることによって、波面収差Ｗのｙ２の項の係数を
０に近づけることが可能となる。このことは、ｆｙが画
角の関数になっており、画角θが変化するごとにｆｙも
変化させることを意味する。なお、この提案では、副走
査方向の曲率半径の変化は、光軸に対して対称である。
の形状を、 ｚ＝Ａｘ”＋Ｂ’ （θ）・ｙ２ （４）（
Ｂ’ ≧Ｂ） Ｗ＝ｃｙ２ （ｃ：係数） となる。走査方向の結像特性は、θ〜４０°以内で良好
に保つことができる。すなわちＷがＸの関数でなくなる
ので、面倒れ補正方向のみの収差が発生する。Ｃはレン
ズ系の曲率半径、レンズ間隔、屈折率、画角等で決定さ
れる係数であって、トーリック面のようなレンズ面形状
が（１）式で書けるような形だと、結像特性が低下をま
ねき、零にはならない。しかも、Ｆθレンズ中に非球面
を複数用いるため、レンズの回転による軸ずれ調整がと
して、係数Ｂ′をθの関数の形にし、Ｆθレンズの面倒
れ方向の曲率半径を、偏向方向に応じて変化させるもの
を提案した（特開昭６２−２６５６１５）、すなわち、
この提案では、第２図に破線で示すように、面倒れ方向
（副走査方向）の曲率半径を光軸から離れるにつれて大
きくすることによって、波面収差Ｗのｙ２の項の係数を
０に近づけることが可能となる。このことは、ｆｙが画
角の関数になっており、画角θが変化するごとにｆｙも
変化させることを意味する。なお、この提案では、副走
査方向の曲率半径の変化は、光軸に対して対称である。
第２図で２＠は光軸方向、ｙｚ譜喘倒れに影響する平面
である。図中の実線は、従来のトーリック面 ｚ ＝Ｂ ｙ２＋Ｍ は４２から４３になり、その反射光も４６から４７へ移
る。この反射面の動きは、上記の特開昭を示す。点線の
ように光軸から離れるにつれて副走査方向の曲率半径を
大きくし、光軸上（θ＝０）における面倒れ方向の曲率
半径よりも、軸外（０≠Ｏ）における曲率半径を大きく
して非球面Ｂへ移行することで結像位置をドラム面上に
もっていくことができる。しかも、この曲率半径は画角
と共に単調に増加させる。
である。図中の実線は、従来のトーリック面 ｚ ＝Ｂ ｙ２＋Ｍ は４２から４３になり、その反射光も４６から４７へ移
る。この反射面の動きは、上記の特開昭を示す。点線の
ように光軸から離れるにつれて副走査方向の曲率半径を
大きくし、光軸上（θ＝０）における面倒れ方向の曲率
半径よりも、軸外（０≠Ｏ）における曲率半径を大きく
して非球面Ｂへ移行することで結像位置をドラム面上に
もっていくことができる。しかも、この曲率半径は画角
と共に単調に増加させる。
［発明が解決しようとする課題］
通常のレーザプリンタ装置では、走査手段として回転多
面鏡が用いられており、光源からのレーザ光を回転多面
鏡に斜めの方向から入射させる。
面鏡が用いられており、光源からのレーザ光を回転多面
鏡に斜めの方向から入射させる。
すなわち、レーザ光は、回転多面鏡の反射面に対し、走
査平面（ｘｚ面）内で光軸（２軸）に対し斜め方向から
入射する。しかし、回転多面鏡の反射面４０は、第３図
に示すように回転につれて前後に動く。このため、入射
レーザ光４１の入射点回転多面鏡の面倒れ補正のために
、副走査方向に関して回転多面鏡の反射面と感光ドラム
面を共役な結像関係に配置し、回読多面鏡の反射面に入
射させるレーザ光４１を副走査方向に関して一点に集光
させると、反射面４０の移動にともなって、感光ドラム
上でのスポットは光軸方向に動くことになる。この動き
は、画角θのとき、 となり、画角θに関して奇関数項が入ってくる。
査平面（ｘｚ面）内で光軸（２軸）に対し斜め方向から
入射する。しかし、回転多面鏡の反射面４０は、第３図
に示すように回転につれて前後に動く。このため、入射
レーザ光４１の入射点回転多面鏡の面倒れ補正のために
、副走査方向に関して回転多面鏡の反射面と感光ドラム
面を共役な結像関係に配置し、回読多面鏡の反射面に入
射させるレーザ光４１を副走査方向に関して一点に集光
させると、反射面４０の移動にともなって、感光ドラム
上でのスポットは光軸方向に動くことになる。この動き
は、画角θのとき、 となり、画角θに関して奇関数項が入ってくる。
この副走査方向の像点の移動をなくし、面だおれ補正機
能を持ちながら高分解能でかつ広画角の走査を行うこと
ができるレーザ走査装置及びそれに用いる非球面走査レ
ンズを提供するのが本発明の目的である。
能を持ちながら高分解能でかつ広画角の走査を行うこと
ができるレーザ走査装置及びそれに用いる非球面走査レ
ンズを提供するのが本発明の目的である。
［課題を解決するための手段］
本発明では、走査レンズを介して回転多面鏡の反射面と
感光ドラム面とを副走査方向に関して共倒 役な結像関係に配置して、回転多面鏡の面ダれによる走
査ピッチむらを補正するとともに、上記走査レンズに、
主走査方向と副走査方向の曲率半径が異なり、かつ副走
査方向の曲率半径が光軸から遠ざかるにつれて非対称に
単調増加する非球面を有するＦθレンズを用いて、感光
ドラム上で副走査方向に発生する像面わく曲（レーザ光
の回転多面鏡への斜め入射や、回転多面鏡の反射面の移
動によって生じる収差を含む）を補正することを特徴と
する。なおＦＯレンズとは、回転多面鏡によって偏向さ
れた光の偏向光θに比例した走査面上の位置に光束を結
像させるレンズである。
感光ドラム面とを副走査方向に関して共倒 役な結像関係に配置して、回転多面鏡の面ダれによる走
査ピッチむらを補正するとともに、上記走査レンズに、
主走査方向と副走査方向の曲率半径が異なり、かつ副走
査方向の曲率半径が光軸から遠ざかるにつれて非対称に
単調増加する非球面を有するＦθレンズを用いて、感光
ドラム上で副走査方向に発生する像面わく曲（レーザ光
の回転多面鏡への斜め入射や、回転多面鏡の反射面の移
動によって生じる収差を含む）を補正することを特徴と
する。なおＦＯレンズとは、回転多面鏡によって偏向さ
れた光の偏向光θに比例した走査面上の位置に光束を結
像させるレンズである。
本発明で用いる非球面は、主軸と副軸の曲率半径が異な
ると同時に副軸の曲率半径が軸外になるにつれて増加し
、かつ走査中心に対して左右非対称の形状を有する。こ
の非球面は、Ｆθレンズのどの面に用いてもよいが、走
査面（感光ドラム面）に最も近い面に設けるのが好まし
い。すなわち、本発明の非球面走査レンズを２枚レンズ
で構成し、レーザの入射側（回転多面鏡側）から第１面
〜第４面とすると、第１面から第３面は平面又は球面か
らなる回転軸対称な面とし、第４面を上記の回転軸非対
称な非球面とする。
ると同時に副軸の曲率半径が軸外になるにつれて増加し
、かつ走査中心に対して左右非対称の形状を有する。こ
の非球面は、Ｆθレンズのどの面に用いてもよいが、走
査面（感光ドラム面）に最も近い面に設けるのが好まし
い。すなわち、本発明の非球面走査レンズを２枚レンズ
で構成し、レーザの入射側（回転多面鏡側）から第１面
〜第４面とすると、第１面から第３面は平面又は球面か
らなる回転軸対称な面とし、第４面を上記の回転軸非対
称な非球面とする。
［作用］
走査レンズを介して回転多面鏡の反射面と感光ドラム面
とを副走査方向に関して共役な結像関係に配置し、この
反射面に斜め方向から入射させて走査されるレーザ光を
、上記の特開昭６２−２６５６１５号で提案したような
、副走査方向の曲率半径が光軸に対し対称な非球面を用
いた走査レンズで結像すると、第４図に点線で示すよう
に副走査方向の結像位置が光軸から離れるにつれて走査
面上（感光ドラム面上）からずれてしまう。すなわち、
ガルバノミラ−のように回転軸と反射面とが一致する走
査手段を用いたレーザ走査系では、反射面に斜め方向か
らレーザ光を入射させ、左右対称な走査レンズを用いて
結像しても、画像が傾くことはないが、回転中心が反射
面上にない回転多面鏡を用いると、上述したように反射
面の移動ｔつ に応じて、走査面上Ｍスポットが光軸方向に動いてしま
い、第４図に点線で示したように副走査方向の結像位置
が走査面上から大きくずれてしまう。第４図において、
一方向に結像位置がずれていることは、副走査方向の曲
率半径を光軸から離れるにつれて更に大きくし、結像点
を走査面である感光ドラム面上（ｚ’ ＝Ｏの位置）に
移動させる必要があるということであり、子方向に結像
位置がずれていることは、副走査方向の曲率半径を逆に
小さくする必要があることを示す。そこで、本発明では
、主軸と副軸の曲率半径が異なると同時に、副軸の曲率
半径が軸外になるにつれて増加し、かつ走査中心に対し
て左右非対称な形状を有する非球面を用いることにより
、レーザ光の回転多面鏡への斜め入射及び回転多面鏡の
反射面の移動によって感光ドラム上で副走査方向に生じ
る像面わん曲を補正して、結像位置を感光ドラム上に一
致させる。
とを副走査方向に関して共役な結像関係に配置し、この
反射面に斜め方向から入射させて走査されるレーザ光を
、上記の特開昭６２−２６５６１５号で提案したような
、副走査方向の曲率半径が光軸に対し対称な非球面を用
いた走査レンズで結像すると、第４図に点線で示すよう
に副走査方向の結像位置が光軸から離れるにつれて走査
面上（感光ドラム面上）からずれてしまう。すなわち、
ガルバノミラ−のように回転軸と反射面とが一致する走
査手段を用いたレーザ走査系では、反射面に斜め方向か
らレーザ光を入射させ、左右対称な走査レンズを用いて
結像しても、画像が傾くことはないが、回転中心が反射
面上にない回転多面鏡を用いると、上述したように反射
面の移動ｔつ に応じて、走査面上Ｍスポットが光軸方向に動いてしま
い、第４図に点線で示したように副走査方向の結像位置
が走査面上から大きくずれてしまう。第４図において、
一方向に結像位置がずれていることは、副走査方向の曲
率半径を光軸から離れるにつれて更に大きくし、結像点
を走査面である感光ドラム面上（ｚ’ ＝Ｏの位置）に
移動させる必要があるということであり、子方向に結像
位置がずれていることは、副走査方向の曲率半径を逆に
小さくする必要があることを示す。そこで、本発明では
、主軸と副軸の曲率半径が異なると同時に、副軸の曲率
半径が軸外になるにつれて増加し、かつ走査中心に対し
て左右非対称な形状を有する非球面を用いることにより
、レーザ光の回転多面鏡への斜め入射及び回転多面鏡の
反射面の移動によって感光ドラム上で副走査方向に生じ
る像面わん曲を補正して、結像位置を感光ドラム上に一
致させる。
本発明による走査レンズの横倍率は３以上５以下が好適
である。すなわち、回転多面鏡の反射面の動きは回転多
面鏡の半径を３０〜５０１φとすると、約１ｍｒＱとな
る。この動きによる像面わく曲は、上述したように左右
非対称な曲率半径をもつ非球面を用いることにより除去
できる。しかし、回転多面鏡と走査レンズの配置精度を
考えると、反射面が設計位置４０１から例えば０ 、３
ｎ＋＋ａずれた４０、の位置にあるとすると、第６図
に点線で示すように、反射像の位置Ｐ。はその２倍の約
０．６１１１動いた位置Ｐ。′になる。感光ドラム面上
での結像位置Ｐの移動は、走査レンズ１の横倍率の自乗
で生じ、Ｐ′の位置になる。横倍率を３〜５とすると、
感光ドラム上での像の移動ＰＰ′は５．４〜１５ｍｍ生
じることになる。レーザ走査装置における走査レンズの
Ｆ数は約１００前後である。焦点深度はｐｐ値 ４Ｆ２・ λ で与えられる。これを土に振りわけると２Ｆ２λとなり
、λ＝０．７８μｍとすると、焦点深度は約１５１１１
１１１となる。従って走査レンズの横倍率を３〜Ｓとす
ることにより、回転多面鏡と走査レンズの配置精度が０
、３ ｉｎ以内で焦点深度内に入れることができ、量
産上好ましい。横倍率を５より大きくすると、回転多面
鏡と走査レンズ配置精度が厳しくなり、組立てが困難と
なる。一方、３より小さいと、走査レンズを感光ドラム
倒に近づける必要があり、このため、レンズ径が大きく
なってしまい好ましくない。
である。すなわち、回転多面鏡の反射面の動きは回転多
面鏡の半径を３０〜５０１φとすると、約１ｍｒＱとな
る。この動きによる像面わく曲は、上述したように左右
非対称な曲率半径をもつ非球面を用いることにより除去
できる。しかし、回転多面鏡と走査レンズの配置精度を
考えると、反射面が設計位置４０１から例えば０ 、３
ｎ＋＋ａずれた４０、の位置にあるとすると、第６図
に点線で示すように、反射像の位置Ｐ。はその２倍の約
０．６１１１動いた位置Ｐ。′になる。感光ドラム面上
での結像位置Ｐの移動は、走査レンズ１の横倍率の自乗
で生じ、Ｐ′の位置になる。横倍率を３〜５とすると、
感光ドラム上での像の移動ＰＰ′は５．４〜１５ｍｍ生
じることになる。レーザ走査装置における走査レンズの
Ｆ数は約１００前後である。焦点深度はｐｐ値 ４Ｆ２・ λ で与えられる。これを土に振りわけると２Ｆ２λとなり
、λ＝０．７８μｍとすると、焦点深度は約１５１１１
１１１となる。従って走査レンズの横倍率を３〜Ｓとす
ることにより、回転多面鏡と走査レンズの配置精度が０
、３ ｉｎ以内で焦点深度内に入れることができ、量
産上好ましい。横倍率を５より大きくすると、回転多面
鏡と走査レンズ配置精度が厳しくなり、組立てが困難と
なる。一方、３より小さいと、走査レンズを感光ドラム
倒に近づける必要があり、このため、レンズ径が大きく
なってしまい好ましくない。
［実施例コ
第１図は、本発明によるレーザ走査装置の基本構成図で
ある。図において、１は本発明による走査レンズである
Ｆθレンズ、２はレーザ光源、２０はコリメータレンズ
、３はシリンダレンズ、１０は回転多面鏡、１５は感光
ドラム面である。
ある。図において、１は本発明による走査レンズである
Ｆθレンズ、２はレーザ光源、２０はコリメータレンズ
、３はシリンダレンズ、１０は回転多面鏡、１５は感光
ドラム面である。
レーザ光源２からでたレーザ光１０Ｑはコリメータレン
ズ２０を通り平行光束になる。シリンダレンズ３は副走
査方向（Ｘ方向）にのみ作用するように配置され、回転
多面鏡の反射面４ｏ上でＸ方向にレーザ光が集光される
ようになっている。
ズ２０を通り平行光束になる。シリンダレンズ３は副走
査方向（Ｘ方向）にのみ作用するように配置され、回転
多面鏡の反射面４ｏ上でＸ方向にレーザ光が集光される
ようになっている。
副走査方向（Ｘ方向）に関して該反射面４０と感光ドラ
ムが配置される面１５は幾何光学的な兵役関係にある。
ムが配置される面１５は幾何光学的な兵役関係にある。
レーザ光走査のための走査レンズ第１のレンズと、平面
、あるいは球面からなるし舶・ ンズ面１３と回転軸郭対りなレンズ面１４を両面にもつ
、第２のレンズによって構成されている。
、あるいは球面からなるし舶・ ンズ面１３と回転軸郭対りなレンズ面１４を両面にもつ
、第２のレンズによって構成されている。
この走査レンズ１は主走査方向（Ｘ方向）の結（象に関
しては平行光束を、感光ドラム面１５上に絞り込む機能
をもっている。
しては平行光束を、感光ドラム面１５上に絞り込む機能
をもっている。
走査レンズ１の諸元を表１に示す。表１において、■は
回転多面鏡１０の反射面、■〜■は走査レンズ１の各レ
ンズ面で、■は回転対称軸を有する球面からなるレンズ
面１１、■、■は平面からなるレンズ面１２，１３．■
は回転軸非対称な非球面からなるレンズ面１４である。
回転多面鏡１０の反射面、■〜■は走査レンズ１の各レ
ンズ面で、■は回転対称軸を有する球面からなるレンズ
面１１、■、■は平面からなるレンズ面１２，１３．■
は回転軸非対称な非球面からなるレンズ面１４である。
■は感光ドラム面を意味する。ｒ体面率半径、ｄは面間
隔、ｎは屈折率である。
隔、ｎは屈折率である。
表
ここで、本走査レンズ１の特徴は、■の非球面１４にあ
る。第５図に本発明で用いる非球面１４の一形状を示す
。第５図において、Ｒｏは走査中心の副走査曲率半径、
Ｒｘ、 ＲｘはＸ及び−Ｘ座標での副走査曲率半径であ
り１ 、Ｒｘ≠ Ｒ−ｘとなっている。より具体的に示すと、非球面１４
は、主走査曲率半径Ｒｙが１５５．７ｆｆｌｎ、副走査
曲率半径Ｒ８が４９．２２ｍｍであるトーリック面ｆ
（ｘ＋ ｙ）（■で示す）に、３Ｘ１０−７（ｘｙ）′
の値を各（ｘ、ｙ）座標で加え（■で示す）、更にΔな
る量を各（ｘ、ｙ）座標で加えたもので、■で示される
非球面である。ここで、Δは、例えば、表２に示すよう
な値であり、各（ｘ、ｙ）座標で各Δを付加するもので
あり、各（ｘ、ｙ）位置で、各Δで与えられる距離だけ
、レンズ面が２方向（光軸方向）に移動することを示す
。なお、表２に示されていない（ｘ、ｙ）座標での値は
、表２のサンプル点を用いた多項式近似でもって与えら
れる。この走査レンズ１の副走査方向の横倍率は約４．
５である。
る。第５図に本発明で用いる非球面１４の一形状を示す
。第５図において、Ｒｏは走査中心の副走査曲率半径、
Ｒｘ、 ＲｘはＸ及び−Ｘ座標での副走査曲率半径であ
り１ 、Ｒｘ≠ Ｒ−ｘとなっている。より具体的に示すと、非球面１４
は、主走査曲率半径Ｒｙが１５５．７ｆｆｌｎ、副走査
曲率半径Ｒ８が４９．２２ｍｍであるトーリック面ｆ
（ｘ＋ ｙ）（■で示す）に、３Ｘ１０−７（ｘｙ）′
の値を各（ｘ、ｙ）座標で加え（■で示す）、更にΔな
る量を各（ｘ、ｙ）座標で加えたもので、■で示される
非球面である。ここで、Δは、例えば、表２に示すよう
な値であり、各（ｘ、ｙ）座標で各Δを付加するもので
あり、各（ｘ、ｙ）位置で、各Δで与えられる距離だけ
、レンズ面が２方向（光軸方向）に移動することを示す
。なお、表２に示されていない（ｘ、ｙ）座標での値は
、表２のサンプル点を用いた多項式近似でもって与えら
れる。この走査レンズ１の副走査方向の横倍率は約４．
５である。
表 ２
ＡＳＹＭＭＥＴＲＩＣ５ＰＬＩＮＥ ＤＡＴＡＸ ＝
−７０，０００００００ａ、ｏｏｏｏｏｏｏ
ｏ、ｏｉｏｏｏｏ。
−７０，０００００００ａ、ｏｏｏｏｏｏｏ
ｏ、ｏｉｏｏｏｏ。
Ｘ ＝ −４７，２５０００００’／
Ａ Ｙ Δ−８，０００
０００００，００５００００ｏ、ｏ ｏ
、。
Ａ Ｙ Δ−８，０００
０００００，００５００００ｏ、ｏ ｏ
、。
８．０００００００ ０．００５００００Ｘ＝
−３１，０２０００００ Ｙ Δ −８，００００００００，００２８０００ｏ、ｏ
ｏ、。
−３１，０２０００００ Ｙ Δ −８，００００００００，００２８０００ｏ、ｏ
ｏ、。
８．０００００００ ０．００２８０００Ｘ＝
Ｏ，Ｏ Ｙ Δ −７，５０００００００，０ ｏ、ｏ ｏ、。
Ｏ，Ｏ Ｙ Δ −７，５０００００００，０ ｏ、ｏ ｏ、。
７．５００００００ ０．０
Ｘ二３２．０８０００００
Ｙ Δ
−８゜０００００００ −０．００３２０００ｏ、
ｏ ｏ、。
ｏ ｏ、。
８．０００００００ −０．００３２０００Ｘ ＝
４９．７１０００００Ｙ
Δ −８，０００００００−０，００５２０００ｏ、ｏ
ｏ、。
４９．７１０００００Ｙ
Δ −８，０００００００−０，００５２０００ｏ、ｏ
ｏ、。
８．０００００００ −０．００５２０００Ｘ＝
７０．０００００００ ｙ Δ −８，０００００００−０，０１０００００ｏ、ｏ
ｏ、。
７０．０００００００ ｙ Δ −８，０００００００−０，０１０００００ｏ、ｏ
ｏ、。
８．０００００００ −０．０１０００００−４．
０００００００ ４．０００００００ ■ −４，０００００００ ４，０００００００ ■ −３，７５０００００ ３，７５０００００ ■ −４，０００００００ ４，０００００００ −４，０００００００ ４，０００００００ ■ −４，０００００００ ４，０００００００ ０，００１２５００ ０，００１２５００ 八 〇、０００７０００ ０．０００７０００ Δ −ｏ、ｏｏｏａｏｏ。
０００００００ ４．０００００００ ■ −４，０００００００ ４，０００００００ ■ −３，７５０００００ ３，７５０００００ ■ −４，０００００００ ４，０００００００ −４，０００００００ ４，０００００００ ■ −４，０００００００ ４，０００００００ ０，００１２５００ ０，００１２５００ 八 〇、０００７０００ ０．０００７０００ Δ −ｏ、ｏｏｏａｏｏ。
−ｏ、ｏｏｏａｏｏ。
Δ
−０，００１３０００
−０，００１３０００
ム
−０，００２５０００
−０，００２５０００
表２から明らかなように、Δの値は、Ｘの士に対；
して逆の符号すの値をもっているので、第５図に○で示
す非球面がＸ座標に対して非対称な形状を有することは
明らかであり、副走査方向の曲率半径Ｒｘは第７図のよ
うに走査中心に対し左右非対称となる。第７図の例では
、副走査方向の曲率半径は中心で４９．２２ｍｍ、各々
の端では５３．７ｚｍ、５４．７ｍｍと非対称に大きく
なっている。なお、このような非球面は、数値制御（Ｎ
Ｃ）による研削機械で直接加工することにより得られる
。
す非球面がＸ座標に対して非対称な形状を有することは
明らかであり、副走査方向の曲率半径Ｒｘは第７図のよ
うに走査中心に対し左右非対称となる。第７図の例では
、副走査方向の曲率半径は中心で４９．２２ｍｍ、各々
の端では５３．７ｚｍ、５４．７ｍｍと非対称に大きく
なっている。なお、このような非球面は、数値制御（Ｎ
Ｃ）による研削機械で直接加工することにより得られる
。
また、本実施例では、回転多面鏡１０の半径は３２ｍｍ
、面数は８であり、入射レーザ光の入射角度βは６６°
で光軸に対する配置は第８図に示すようになっている。
、面数は８であり、入射レーザ光の入射角度βは６６°
で光軸に対する配置は第８図に示すようになっている。
この回転で多面鏡で走査されたレーザ光を上述の走査レ
ンズ１で結像したときの結像特性は、第９図に実線で示
したように、走査画角±２９°の範囲で像面わん曲を２
ｍｍ以内におさえることができ、６０Ｘ１００μｍの均
一な絞り込みスポットが得られた。第９図の破線は、非
対称の面形状を加えない時（Δ分がない時）の副走査方
向の像面位置を示す。この破線と実線との差が、Δによ
って補正されたことになる。
ンズ１で結像したときの結像特性は、第９図に実線で示
したように、走査画角±２９°の範囲で像面わん曲を２
ｍｍ以内におさえることができ、６０Ｘ１００μｍの均
一な絞り込みスポットが得られた。第９図の破線は、非
対称の面形状を加えない時（Δ分がない時）の副走査方
向の像面位置を示す。この破線と実線との差が、Δによ
って補正されたことになる。
［発明の効果］
このように、走査レンズのレンズ面を走査光軸に対して
非対称化することで、回転多面体に斜め方向からレーザ
光を入射した時の副走査方向で生じる像面湾曲を除去す
ることができ、面だおれ補正機能を持ちながら高分解で
かつ広画角の走査を行なうことができた。
非対称化することで、回転多面体に斜め方向からレーザ
光を入射した時の副走査方向で生じる像面湾曲を除去す
ることができ、面だおれ補正機能を持ちながら高分解で
かつ広画角の走査を行なうことができた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるレーザ走査装置の基本構成を示す
図、第２図は従来の非球面の一例を示す図、第３図は回
転多面鏡の反射面の移動を示す図、第４図は像面湾曲の
説明図、第５図は本発明による走査レンズの非球面の一
例を示す図、第６図は、回転多面鏡と走査レンズの配置
精度による像の移動を示す図、第７図は本発明で用いる
非球面の副走査方向の曲率半径の変化を示す図、第８図
は回転多面鏡を入射光の配置関係を示す図、第９図は本
発明と従来例の結像特性を示す図である。 ＄２面 ズ’ｚＪ史光計゛ラム臼３ 〜 層レー太°光の２細ハゲ、）、侶Ａ度 琴 メ ロ 第２図 喪＋１〜 爾 回 Ｘ浅禮
図、第２図は従来の非球面の一例を示す図、第３図は回
転多面鏡の反射面の移動を示す図、第４図は像面湾曲の
説明図、第５図は本発明による走査レンズの非球面の一
例を示す図、第６図は、回転多面鏡と走査レンズの配置
精度による像の移動を示す図、第７図は本発明で用いる
非球面の副走査方向の曲率半径の変化を示す図、第８図
は回転多面鏡を入射光の配置関係を示す図、第９図は本
発明と従来例の結像特性を示す図である。 ＄２面 ズ’ｚＪ史光計゛ラム臼３ 〜 層レー太°光の２細ハゲ、）、侶Ａ度 琴 メ ロ 第２図 喪＋１〜 爾 回 Ｘ浅禮
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源からの光を回転多面鏡により走査させ、
走査レンズで感光ドラム面に絞り込むレーザプリンタ装
置において、上記回転多面鏡と上記感光ドラム面を上記
走査レンズを介して共役な結像関係に配置し、上記走査
レンズに、主走査方向と副走査方向の曲率半径が異なり
、副走査方向の曲率半径が光軸から遠ざかるにつれて単
調増加する非球面を用いるとともに、単調増加をさせる
副走査方向の曲率半径を光軸に対して非対称な形にした
ことを特徴とするレーザ走査装置。 ２、上記走査レンズの横倍率を３以上５以下としたこと
を特徴とする請求項１記載のレーザ走査装置。 ３、上記走査レンズが、回転軸対称な面を両面にもつ第
１のレンズと、回転軸対称な面と上記非球面とをもつ第
２のレンズから構成されてることを特徴とする請求項１
又は２記載のレーザ走査装置。 ４、回転多面鏡により走査されたレーザ光を走査面上に
絞り込む走査レンズであって、主軸と副軸の曲率半径が
異なると共に、上記副軸の曲率半径が軸外になるにつれ
て非対称に増加する非球面を有することを特徴とする走
査レンズ。 ５、回転軸対称な第１及び第２のレンズ面をもつ第１の
レンズと、回転軸対称な第３のレンズ面と上記非球面か
らなる第４のレンズ面とをもつ第２のレンズからなるこ
とを特徴とする請求項４記載の走査レンズ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172724A JPH0769521B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光走査装置及び走査レンズ |
| US07/377,325 US5025268A (en) | 1988-07-13 | 1989-07-10 | Optical scanning apparatus and asymmetrical aspheric scanning lens |
| KR1019890009823A KR920001122B1 (ko) | 1988-07-13 | 1989-07-11 | 광 주사장치 및 비대칭 비구면 주사렌즈 |
| DE3922982A DE3922982A1 (de) | 1988-07-13 | 1989-07-12 | Einrichtung zur optischen abtastung und asymmetrische, asphaerische abtastlinse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172724A JPH0769521B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光走査装置及び走査レンズ |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29414391A Division JPH0511212A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 光走査装置 |
| JP3255198A Division JPH10197823A (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 走査レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0223313A true JPH0223313A (ja) | 1990-01-25 |
| JPH0769521B2 JPH0769521B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=15947154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172724A Expired - Lifetime JPH0769521B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光走査装置及び走査レンズ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5025268A (ja) |
| JP (1) | JPH0769521B2 (ja) |
| KR (1) | KR920001122B1 (ja) |
| DE (1) | DE3922982A1 (ja) |
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