JPH0246418A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、光走査装置に関する。

（従来の技術） 光源と、この光源からの光束を主走査対応方向に長い線
像に結像させる第１レンズ群と、複数の偏向面を有し第
１レンズ群による上記線像の近傍を偏向の起点として光
束を偏向させる偏向装置と、この偏向装置と走査面との
間に配備され偏向光束を走査面上にスポラ１〜状に結像
させる第２レンズ群とを有する光走査装置は良く知られ
ている。

このような光走査装置では偏向装置の機械的な誤差に起
因する、扁向光束の副走査対応方向への「ぶれ」による
主走査位置の副走査方向への変動を防止するために、第
２レンズ群を、ｆθ機能を持つアナモフィックなレンズ
系とし、主走査方向に関しては偏向光束を走査面上に結
像させ、副走査方向に関しては第１レンズ群による線像
の結像位置と走査面とを略共役の関係にすることが行わ
れている（例えば、特公昭５２−２８６６６号公報）。

（発明が解決しようとする課題） このような光走査装置には、以下の如き問題があった。

第５図で、符号１０は光源としての半導体レーザーを示
す。この半導体レーザー１０からの発散性の光束はコリ
メートレンズ１２により略平行な光束とされてシリンド
リカルレンズ１４に入射し、偏向装置としての回転多面
鏡１６の偏向面の近傍に主走査対応方向に長い線像ＬＩ
として結像する。即ち、コリメートレンズ１２とシリン
ドリカルレンズ］４とは、第１レンズ群を構成している
。

回転多面鏡１６の偏光面により反射された光束は、続い
て第２レンズ群を構成するアナモフィックな結像レンズ
２に入射し、同レンズ２の作用にて走査面１８に向かっ
て集束し、回転多面鏡１６の回転に伴い走査面１８を光
走査する。走査面１８に於いて符号Ａで示す方向が主走
査方向、符号Ｂで示す方向が副走査方向である。主走査
方向は周知の如く、光走査が理想的に行なわれるとき偏
向光束のスポットが移動する方向であり、副走査方向は
走査面上で主走査方向と直交する方向である。

回転多面鏡１６により偏向される偏向光束は、副走査方
向から見ると平行光束であり、結像レンズ２により走査
面１８上に結像する。

また、結像レンズ２は、副走査方向に関しては上記線像
ＬＩの結像位置と走査面１８とを略共役の関係としてい
る。従って副走査方向に関しては上記線像Ｌｌの像が、
結像レンズ２により走査面１８上に結像する。このよう
なアナモフィックな性格を持つためには結像レンズ２は
、主走査方向に比して副走査方向のパワーが大きくなけ
ればならない。

なお、結像レンズ２は所謂ｆＯレレンであってｆＯ機能
を有する。

このような結像レンズを用いると、上記のアナモフィッ
クな性格のため副走査方向での非点収差の補正が困難と
なり、以下の如き問題が生ずる。

即ち、偏光光束は、結像レンズ２により主・副走査方向
とも上記の如く走査面１８上に結像し、これにより走査
面１８上には光走査用のスポットが得られる。しかし副
走査方向の像面湾曲の補正が困難であるところから、副
走査方向に於ける光束結像点Ｑの軌跡５（サジタル光線
の結像面）は図の如くに円弧状に結像レンズ２の側へ湾
曲してしまう。すると、上記Ｑ点より走査面１８側へ向
かう偏向光束は副走査方向に於いて発散性となるから、
第５図に多少誇張して示すように、走査面１８上のスボ
ッ１へは、主走査方向Ａに於いて結像レンズ２の光軸を
離れるに従って符号１７により示すように副走査方向の
スポット径が次第に大きくなってしまい、スポット径が
主走査方向に於いて均一にならない。このため４００ｄ
ｐｉ以上のような高分解能の光走査を行うことができな
い。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、
その目的とする所は、上記スポット径の不均一を有効に
軽減ないし防止しうる新規な光走査装置の提供にある。

（課題を解決するための手段） 以下、本発明を説明する。

本発明の光走査装置は請求項１，２の装置とも、光源と
、第１．第２レンズ群と、偏向装置とを有する。

第１レンズ群は、光源からの光束を主走査対応方向に長
い線像に結像させるためのレンズ群である。

偏向装置は、複数の偏向面を有し、第１レンズ群による
線像の結像位置の近傍を偏向の起点として光束を偏向さ
せる装置である。

第２レンズ群は、この偏向装置と走査面との間に配備さ
れ偏向光束を走査面上にスポッＩ〜状に結像させるレン
ズ群である。

この第２レンズ群は、ｆＯ特性を備えたアナモフィック
な結像レンズにより構成され、主走査方向に関して偏向
光束を走査面上に結像させるとともに、副走査方向に関
しては第１レンズ群による線像の結像位置と走査面とを
略共役な関係とする機能を有し、少なくとも１面が像面
湾曲補正面として形成される。

上記像面湾曲補正面は、主走査対応方向に於いて光軸か
ら難れるに従って、副走査方向のパワーが次第に減少す
るように形成される。

第２レンズ群である結像レンズは、単レンズであっても
良く、あるいは２枚以上の複合レンズであっても良く、
更にこれらのうちのいずれかの面を非球面で形成しても
良い。

さらに、請求項２の光走査装置では、上記像面湾曲補正
面の副走査方向のパワーを光軸上でＰ０、主走査対応方
向の最周辺部分でＰとするとき、これらＰ。、Ｐが、 ０．８５＜Ｐ／Ｐｏ＜　０．９８　　　　　　　（１）
なる条件を満足する。

（作　　用） 本発明では、上述の如く第２レンズ群である結像レンズ
のレンズ面の内の１面以上が像面湾曲補正面として形成
されている。この像面湾曲補正面は、主走査対応方向に
於いて光軸から離わるに従って、副走査方向のパワーが
次第に減少するように形成されるので、第５図に示す偏
向光束の副走査方向の結像点Ｑの軌跡５を走査面１８に
近接ないしは合致させることができる。

また、請求項２の装置では、像面湾曲補正面の副走査方
向のパワーが上記条件（１）を満足する。

パワーは、以下の様に定義される。

即ち、結像レンズに於いて偏向面側から第ｉ番目のレン
ズ面の、偏向面側の媒質の屈折率をＮｌ。

この第ｉ番目のレンズ面の走査面側の媒質の屈折率をＮ
Ｉ４１、上記第ｉ番目のレンズ面を、光軸を通り副走査
方向に平行な面と平行な平面で切断したときの切断面に
おけるレンズ面の曲率半径をＲＸＩとし、上記切断面が
光軸を含むときの上記曲率半径をＲ工。とするとき、光
軸上のパワーＰｏは、ｐ、＝Σ（（Ｎｔ４ｘ−Ｎｉ）／
Ｒｘｏ　）と定義され、光軸外部分でのパワーＰｉは、
円＝Σ（（Ｎｓ−１Ｎｉ）／Ｒｘｔ） で定義される。上記Ｐは、Ｐｔのうちでレンズ面の主走
査対応方向の最周辺部分に於ける値である。

像面湾曲補正面のパワーは光軸を離れるに従って次第に
減少するように設定されるから上記Ｐは、結像レンズに
於ける有効開口径の主走査対応方向の端部における副走
査方向のパワーであって、有効開口径中における副走査
方向のパワーの最小値である。

条件（１）は、アナモフィックな結像レンズが副走査方
向に持つ屈折力の中心部（光軸上）と最周辺部における
比を表し、この比の値が１より小さいのは、周辺部の屈
折力が中心部より弱いことを意味する。

上記条件（１）の上限を越えると、副走査方向の像面が
負の側に大きく倒れ、許容される像面深度内に入らない
。また、条件（１）の下限を越えると、副走査方向の像
面が正の側に倒れすぎ、矢張り許容される像面深度から
はずれてしまう。

なお、この条件（１）はｆＯ特性、主走査方向の像面湾
曲とは独立に決定される。

また、像面湾曲補正面は結像レンズの２以上の面に設け
ても良い。２以上の面を像面湾曲補正面とした場合、上
記パワーは、各像面湾曲補正面のパワーを合成したもの
を、走査面側の面に集約させたもの髪意味するものとす
る。

（実施例） 以下、具体的な実施例に即して説明する。

第１図は、本発明の１実施例を説明するための図である
。繁雑を避けるため混同の恐れがないと思われるものに
付いては第５図におけると同一の符号を用いている。

光源１０からの光束は第１レンズ群を構成するコリメー
トレンズ１２とシリンドリカルレンズ１４により偏向装
置としての回転多面鏡１６の偏向面の極近傍に主走査対
応方向に長い線像ＬＩに結像する。

回転多面鏡１６の回転に伴い、上記偏向面による反射位
置を偏向の起点として偏向された偏向光束は、第２レン
ズ群を構成する結像レンズ２０に入射し、同レンズ２０
の作用にて走査面１８に向かって集束し、同面１８を光
走査する。

この実施例に於いて像面湾曲補正面は、結像レンズ２０
の入射側レンズ面２ＯＡとして形成されている。このレ
ンズ面２０Ａに付き説明すると、第１図に於いて符号Ｃ
ＡＸ、ＣＡＹはレンズ面２０Ａにおける、互いに直交す
る方向の曲率円を示している。これら曲率円ＣＡＸ、Ｃ
，ＩＩＹは何れも結像レンズ２０の光軸を通り、その曲
率中心は何れも光軸上にある。

曲鹿円ＣＡＸは光軸を通り副走査方向Ｂに平行な平面内
にあり、曲率円ＣＡＹは光軸を通り主走査方向Ａに平行
な平面内にある。以下、光軸を通り副走査方向に平行な
平面に対し平行な平面で像面湾曲補正面を切断した場合
の切り口の円弧に係る曲率円を副走査方向の曲率円とい
う。

第１図で符号ＣＡＸｉは、光軸から主走査対応方向へ離
れた位置におけるレンズ面２０Ａの副走査方向の曲率円
を示している。

これら曲率円ＣＡＸ、ＣＡ’／、ＣＡＸｉの曲率半径を
図の如く、ＲＸＯＩＲｙｏ　＋”Ｘｉとすると、レンズ
面２０Ａは、Ｒｘｏ　〈Ｒｙ。、、、、、、　（２）Ｒ
ｘｉ＞Ｒｘ０、−−−、−（３） を満足するようにして形成されている。

第２図は、レンズ面２ＯＡの形状を説明するための図で
ある。図中、符号２０Ａ１はレンズ面２０Ａの形状へ曲
率円ＣＡＸの曲率中心Ｃの位置を平行移動した曲線を示
している。また、曲線２０Ｃはレンズ面２０Ａの副走査
方向の曲率円が光軸を主走査対応方向（第２図上下方向
）に離れるに従って、曲率円の中心が描く軌跡を表して
いる。

曲線２０Ａ１と曲線２０Ｃとの距離を図示の如くΔＣと
すると、ΔＣは光軸を主走査対応方向に離れるに従い大
きくなる。そして、Ｒｘｉ　”ＲＸＯ＋△Ｃである。

従って像面湾曲補正面の副走査方向におけるレンズ面曲
率は、光軸を主走査対応方向へ離れるに従って小さくな
る。

第１図に戻ると、像面湾曲補正面であるレンズ面２０Ａ
は、上記の如く光軸位置に於いては主走査方向の曲率円
の曲率半径が副走査方向の曲率円の曲率半径より大きく
、副走査方向の曲率円の半径は主走査対応方向へ光軸を
離れるに従い大きくなコ、２ っている。

このためレンズ面２０Ａにおける副走査方向の正のパワ
ーは光軸部分で強く、光軸を主走査対応方向へ離れるに
従い次第に弱くなる。このため結像レンズ全体としての
副走査方向のパワーも光軸部分で強く、光軸を主走査対
応方向へ離れるに従い次第に弱くなるので、全体として
の副走査方向の像面湾曲が良好に補正される。即ち、第
１図を第と ５ｆｉ較すれば直ちに明がなように、メリディオナル光
線の結像点の軌跡は、第５図でも第１図でも主走査線と
略一致しているが、本実施例では、サジタル光線の結像
点の軌跡が像面湾曲補正面２０Ａによる補正効果でメリ
ディオナル光線の結像点の軌跡に十分に近くなっている
。

なお、像面湾曲補正面２０Ａの主走査対応方向の形状は
球面もしくは非球面とすることができ、像面湾曲補正面
の設計次第で、副走査方向の像面湾曲を適宜に補正でき
る。

第１図の実施例では、偏向面側のレンズ面２０Ａを像面
湾曲補正面としたが、走査面側のレンズ面を像面湾曲補
正面としても良い。このようにすると、この補正面は偏
向の起点側から児て凹面であり、レンズ面法線に対して
偏向光束のなす角が小さいので、副走査方向の像面湾曲
をより容易に補正することが可能となる。

第３図は、別の実施例を説明するだめの図である。第３
図（Ｉ）は、回転多面鏡と走査面１８との間の部分を副
走査方向から見た状態を示し、同図（■工）は主走査方
向から見た状態を示している。

符号２２は１０機能を持つ結像レンズ、符号２２人。

２２Ｂは各レンズ面を示す。この実施例では走査面１８
側のレンズ面２２Ｂが像面湾曲補正面として形成されて
おり、レンズ面Ｚ２Ａは非球面に形成されている。第３
図で符号１６Ａは回転多面鏡の偏向面を示す。

各面の曲率半径Ｒ８，ｎ＋、ｎｚ（主走査方向Ａに平行
で光軸を含む面内）、Ｒｙ。（副走査方向Ｂに平行で光
軸を含む面内）、面間隔ｄ。＋ｄｌｙｄ２、屈折率Ｎ０
、Ｎ１、Ｎ２を図の様に定めると、これらの元のデータ
は、以下の通りである。

ｉ　　　　　　　　Ｒ１ｄｓ　　　　　　　　Ｎｔｏ　
　　　　　　　　　　　　　　　５５．０　　　　　　
　１．０１１′　　　　３１２．０　　　　　　２５．
０　　　　　　　１．４８８２　　　　−１１８．３８
　　　　１７５．２８　　　　　　１．０ｆ＝１８４．
３　　、Ｆ、、＝８１．４レンズ面２２Ａは、前述の通
り非球面である。非球面は周知の通り、光軸に一致させ
てＸ軸をとり非球面と光軸の交点を原点としてＸ軸に直
交させてｙ、ｚ軸をとり、ｈ　２　＝＝　ｙ　２　＋　
ｚ　２とし、光軸上の曲率半径をＲ（＝８１）とすると
き、 Ｘ＝（１／Ｒ”）　　ｈ”／［１＋　（１＋Ｋ）（ｈ／
Ｒ）”］＋Ａ４ｈ’＋Ａ６ｈ６＋Ａａｈ’＋Ａ＋ａｌｌ
”　十−−− で与えられ、円錐定数Ｋ、非球面係数Ａ＋＋ＡｓｙＡａ
＋ＡＩＯで特定される。

この実施例で、これらの値は、 Ｋ＝−４，１８９８８，Ａ、＝−１，７１７８５・１０
−７．Ａｓ＝４．３２０９５・１Ｏ−ｉｉ、Ａａ”４．
００３７４４０−”、Ａ＋ｏ”１．１２３３２４０−１
８である。

また、レンズ面２２Ｂは、その副走査方向の曲率円の曲
率半径Ｒｘｓが、その光軸上での値をＲＸＯとし、レン
ズ面２２Ｂと光軸の交点を原点として光軸と直交する主
走査対応方向の座標をＹとして、Ｒｏ＝Ｔｏｏ＋ｂＹ”
＋ｃＹ’＋−−−−−で与えられ、主走査方向の曲率円
の曲率半径は上述のＲｚ”−１１１，３８である。

上記Ｒχ０、ｂ　ＨＣは、 Ｒχ・　　　　　　ｂ。

−２５，９９５−７，３１９０６・１０−’　　６．９
４１９９・１０−１で与えられる。

Ｙの各値に対する上記Ｒｘｊの値とＰｉ／Ｐｏの値を以
下に示す。

’ｌ　　　　　　　　Ｒｘｉ　　　　　　ＦｖＰ。

Ｏ−２５，９９５１，０ ５−２６，０１３０，９９９ １０−２０，０６８０，９９７ １５−２６，１５６０，９９４ ２０−２８，２７７０，９８９ ２５−２８，４２５０，９８４ ３０−２６，５９７０，９７７ ３５−２６，７８７０，９７０ ４０−２０，９８８０，９６３ ４５−２７，１９２０，９３１ 像高１ｔ−１０８ｍｒｎに対して、Ｙ＝４１．０６．Ｒ
χ、−２７，０３，Ｐ／Ｐ、＝０．９６２である。

第４図に、第３図の実施例に関する収差図を示す。左の
図は結像レンズ２２の球面収差ＳＡと正弦条件ＳＣを示
し、中央の図は非点収差ＡＳを示す。非点収差の図に於
いては破線が主走査方向、実線が副走査方向のものであ
る。また、右の図はｆＯ特性を示す。これらの収差図か
ら明かなように、この第３図の実施例では結像レンズ２
２は極めて良好なｆθ特性を持ち、副走査方向の像面湾
曲も極めて良好に補正されている。

（発明の効果） 以上、本発明によれば新規な光走査装置を提供できる。

この光走査装置では、第２レンズ群であるｆθ特性をも
つ結像レンズが像面湾曲補正面を有し、この像面湾曲補
正面で副走査方向の像面湾曲を補正するので、走査面上
のスボッ１−形状の変動を有効に軽減ないし防止でき、
従って４００〜８００ｄｐｉという高分解能の光走査に
も対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例を説明するための図、第２
図は、上記実施例の特徴部分を説明するための図、第３
図は、別実施例を説明するための図、第４図は、第３図
の実施例に関する収差図、第５図は、発明が解決すべき
課題を説明するための図である。 １０、、、光源、１２．、、コリメートレンズ、１４．
、、シリンドリカルレンズ、１６．、、偏向装置として
の回転多面鏡、２０，２２．、、第２レンズ群である結
像レンズ、２０Ａ、２２Ｂ、、、像面湾曲補正面として
形成されたレンズ面 出願人　（２２３）株式会社三協精機製作所Ｆｓｏ＝ｔ
ｌ？ θ・１１１／ Ｓ、りＣ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、この光源からの光束を主走査対応方向に長
   い線像に結像させる第１レンズ群と、複数の偏向面を有
   し上記第１レンズ群による上記線像の近傍を偏向の起点
   として光束を偏向させる偏向装置と、この偏向装置と走
   査面との間に配備され偏向光束を走査面上にスポット状
   に結像させる第２レンズ群とを有し、 上記第２レンズ群は、ｆθ特性を備えた結像レンズであ
   り、主走査方向に関して偏向光束を走査面上に結像させ
   るとともに、副走査方向に関しては上記第１レンズ群に
   よる線像の結像位置と走査面とを略共役な関係とする機
   能を有し、少なくとも１面が像面湾曲補正面として形成
   され、 上記像面湾曲補正面は、主走査対応方向に於いて光軸か
   ら離れるに従って、副走査方向のパワーが次第に減少す
   るように形成されていることを特徴とする光走査装置。 ２、請求項１に於いて、第２レンズ群である結像レンズ
   の像面湾曲補正面の副走査方向のパワーを光軸上でＰ＿
   ０、主走査対応方向の最周辺部分でＰとするとき、これ
   らＰ＿０、Ｐが、 ０．８５＜Ｐ／Ｐ＿０＜０．９８ なる条件を満足することを特徴とする、光走査装置。