JPH03174507A - 走査光学装置 - 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］ 本発明はノンインパクトプリンタや複写機等、レーザビ
ームにより画像形成を行なうものにおいて、レーザービ
ームを像分担持体上に照射する画像形成装置における走
査光学装置に関するものである。

〔従来の技術１ 従来、レーザープリンター等では光ビームを偏向走査す
る為に回転多面鏡を用いる事が実用化されている。それ
に用いられている走査光学装置には、回転多面鏡は各反
射面が面倒れの誤差をもつ為にそれが画像上のピッチム
ラに影響を与えない様にいわゆる倒れ補正光学系が用い
られている。

この倒れ補正光学系は光学的には光ビームの偏向面方向
とその偏向面と垂直断面では結像関係を異ならせる事に
よって倒れ補正光学系を構成している為にトーリックレ
ンズと呼ばれる偏向面とその偏向面に垂直な面でレンズ
の曲率が異なる様な光学素子を使っている。

しかしながら上記トーリックレンズと呼ばれる回転非対
象の光学素子は、−Ｍ的な球面レンズに比べると非常に
高値である。

〔発明の概要１ 本発明によれば、走査光学装置の走査レンズにＧＩレン
ズ（屈折率分布型）レンズを使用する事により走査光学
装置の光学性能を良くし、かつコストダウンを可能とし
たものである。

本発明の走査光学装置は、光源からの光ビームを偏向器
で偏向し、該偏向された光ビームを走査レンズを介して
所定面上を走査する走査光学装置において、前記走査レ
ンズは偏向器側から順にレンズの厚さ方向のみ所定の屈
折率勾配を有し、該レンズの光入射面または光出射面が
曲面で形成されているアナモルフィック単レンズと、偏
向器側の面の曲率半径が直交する２方向で等しい単レン
ズにより構成され、前記アナモルフィック単レンズの光
軸を含み且つ偏向面内に於いて、前記アナモルフィック
単レンズの所定面側の面の曲率中心が偏向器側にあるこ
とを特徴とする。

〔実施例〕 第１図（ａ）、（ｂ）に本発明の走査光学装置の実施例
を示す。この走査レンズ６であるアナモルフィック単レ
ンズは、レンズの２軸（厚さ）方向にのみ屈折率分布を
持った屈折率分布型のレンズにしたものである。言いか
えれば、レンズの屈折体は偏向面に垂直な方向（厚さ）
方向にのみ屈折率分布を持った屈折率分布型のレンズで
ある。

尚、偏向面とは、偏向器の偏向反射面で偏向されたビー
ムが、経時的に形成する光線束面を指すものである。

第１図（ａ）は光ビームの偏向面（ＸＹ断面）の様子を
示している。第１図（ｂ）は偏向面と直交する断面（Ｚ
Ｙ断面）の様子を示している。

図において、１は光源であるところの反動体レーザー光
源１より出射された光ビームは２のコリメーターレンズ
を通過する事によりほぼ平行光にされ、更に３の絞りを
通過しである大きさの光ビームにされる。絞り３から出
た光ビームは４のシリンドリカルレンズを通過する事に
より、ＸＹ断面に関しては集光作用は受けないが、ＺＹ
断面にのみ集光作用受る。従って５の偏向器である回転
多面鏡の偏向反射面上の反射点Ｐにおいては、ＸＹ面内
では平行光のままでＰで反射し、６，７の走査レンズに
入社される。６，７は回転対称球面レンズであり、ＸＹ
断面において、５の回転多面鏡より偏向走査された光ビ
ームのｆθ特性（走査直線性）を補正されて８の所定面
上である感光体ドラム上に結像される。従って４５の回
転多面鏡の回転に伴って８の感光体ドラム上を等速度で
走査される。ＺＹ断面に関して第１図（ｂ）を使って結
像の様子を説明する。第１図（ｂ）においてＰは回転多
面鏡５の反射点を示してあり、４のシリンドリカルレン
ズの集光作用によってＺＹ断面に関してＰ点でほぼ１点
に集光された光ビームは、Ｐ点での反射後は発散光束と
なって６．７の球面をつけたレンズを通過する。ここで
、６の球面をつけたレンズが第２図に示している様に、
２方向のみに光軸の位置を対称に光軸から離れるに従っ
て屈折率が徐々に小さくなる様にすればレンズの屈折率
一定の時のパワーと異なったパワーをＺＹ断面にもたせ
る事が可能である。つまりＸＹ断面のパワーと異なった
パワーをＺＹ断面にもたせることができる。従ってレン
ズ６の屈折率のＺ方向の分布をうまく設定する事により
、Ｐ点からの反射光を感光体ドラム８上に結像する事が
可能となり、要するに単純な球面を有するレンズ系のみ
での倒れ補正機能をもった走査光学系を構成する事が可
能となる。

第１図（ａ）、（ｂ）に示した第１の実施例のディメン
ションを下記に示す。図に示すように、偏向点Ｐより６
のレンズまでの距離を１．６のレンズ厚をＤｌ、６と７
のレズ間隔をＤ２．７のレンズ厚をＤ３．７のレンズよ
り結像面までの距離をＤ４とする。また偏向器側より各
レンズの面の曲率半径をＸＹ断面に関してはＲ１，Ｒ２
゜Ｒ３，Ｒ４，またＺＸ断面に関してはＲ１’Ｒ２’　
、Ｒ３’　、Ｒ４’　とし、レンズ７の屈折率はＮ２と
すると ｆ＝１３５．９　　　　　、ｆ’＝２４．５５Ｒ１＝−
５３，６４２Ｄ１＝１６．６２０Ｒ１’　＝−５３，６
４２ Ｒ２＝−５７，６７６０２＝１．０００Ｒ２’　＝−５
７，６７６ １（３−（Ｘ）　　　　　　　　　Ｄ３＝１６．．９１
４８３′　＝　■ Ｒ４＝−１０２，６７３Ｄ４＝１５０．８８０Ｒ４’　
　＝−１０２，６７３ レンズ６のおけるＺ方向の屈折率Ｎ の２方向への距離を２とすると （Ｎｌ　）”　＝　Ｎｏ”（１＋Ｎ、Ｚ２＋Ｎ２Ｚ’　
）とした時に　Ｎ０＝１．６２ Ｎ＋＝−１，０８５８４Ｘ　１０−’ Ｎ２＝１．２７５７９ｘ　１０−’ Ｎ２＝１．６３５５２ １は光軸から である。

７の単レンズは、偏向器側の面の曲率半径が直交する２
方向（偏向面と偏向面に垂直な面）で等しい単レンズで
ある。つまり７の単レンズの偏向器側の面は球面または
平面である。

また、光学的な性能を維持する上で、６のアナモルフィ
ック単レンズは光軸を含み且つ偏向面内において（ＸＹ
断面内において）、アナモルフィック単レンズの所定面
（感光体ドラム）側の面の曲率中心が偏向器側にあるこ
とが好ましい。

更に光学的な性能を良好に維持する上で、６のアナモル
フィック単レンズはＸＹ断面に関しては、第１図（ａ）
の様な偏向器側に凹面を向けた、メニスカス形状がＸＹ
断面（メリジオナル断面）の像面湾曲を補正する都合上
好ましい。また更に、メリジオナル断面（ＸＹ断面）に
関して６゜７の単レンズの合成の焦点距離をｆとして、
６の単レンズの焦点距離なｆｌとした時にｆθレンズの
画角を±３０’以上にする為には−０，２く第１の実施
例においては６０球面を有するレンズにおいて、Ｚ方向
に屈折率分布を持たせる場合を示したが、この６の球面
を有するレンズ６代わりに２方向に屈折率分布をもった
２方向には曲率をもたないシリンドリカルレンズに置き
代えても光学系を構成する事も可能である。この様なシ
リンドリカルレンズを使う事により球面レンズよりも加
工が容易で、シリンドリカルレンズの大きさも小さいの
で、第３図の様な加工でシリンドリカルレンズを製作す
れば更にコストダウンを計る事ができる。

第２の実施例にシリンドリカルレンズの２方向に屈折率
分布を入れたもの、第３の実施例に２枚のレンズに屈折
分布を入れたものの例を示す、このように、２つのレン
ズに屈折率分布を入れることにより更に光学性能を向上
させる事ができる。

第２実施例（各記号の意味は第１実施例と同じ）ｆ＝１
３６．０　　　　　、ｇ　＝２４．５５Ｒ１＝−５３，
１８５Ｄｌ＝１４．０１　　　＊Ｎ１１（１’　＝　ｃ
。

Ｒ２＝−５５，１４１０２＝２．４９ Ｒ２′＝の Ｒ３＝　ｃｏ　　　　　　Ｄ３＝１６．８０　　　　Ｎ
２−１．７８５６９Ｒ３′　＝　■ Ｒ４＝−１２９，３７６０４＝１４６．５３Ｒ４’　　
＝−１２９，３７９ ＊Ｎ１の係数（係数の意味は第１実施例と同じ）Ｎｏ１
１．６２ Ｎ、＝−１，５０２４２ｘ　１０−’ Ｎ２＝０ 第３実施例（各記号の意味は第１実施例と同じ）ｆ冨１
３６．０　　　　　、ｇ＝１４．４７Ｒ１＝■　　　　
　ＤＩ＝１６．２７　　　　＊　ＮｌＲ１′　＝　■ Ｒ２＝３６０．１４　　　　Ｄ２＝１４．０８Ｒ２′　
＝　■ Ｒ３＝　（Ｘ）　　　　　Ｄ３＝１７．ＯＯ＊Ｎ２Ｒ３
′　＝　■ Ｒ４−９２，５７４０４＝１３７．４７Ｒ４′＝　　■ ＊Ｎ１の係数（係数の意味は第１実施例と同じ）Ｎｏ＝
１．５１０７２ Ｎ、・−１，２７５３５Ｘｌ０−’ Ｎ２＝０ ＊Ｎ２の係数 Ｎ０＝１．７８５６９ Ｎ、＝−５，９６５５６ｘ　１０−’ Ｎｚ＝１．３２４５５ｘ　１０’ Ｎ２はレンズ７におけるＺ方向の屈折率であり、光軸か
らの２方向への距離をＺとすると、（Ｎ２　　）”　　
＝　　ＮＯ３（１４ＮＩＺ”＋Ｎ２Ｚ’　　）とする。

［発明の効果１ 以上説明した様に、本発明によれば、走査装置の走査レ
ンズのＺ方向（厚さ方向）に屈折率分布をつける事によ
ってトーリック面を有するレンズを用いなくても補正系
を構成する事が可能となる。またシリンドリカルレンズ
の形状で、光学的にはトーリックレンズの作用の素子を
使う事で、全体のレンズの構成数を減らす事も可能であ
る。

以上の事より、倒れ補正光学系の小型化及び性能向上コ
ストダウン化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の走査光学装置の実施例
を示す図、 第２図はレンズ内部の屈折率の分布を示す図、第３図は
シリンドリカルレンズの加工時のレンズ配列を示す図で
ある。 １・・・半導体レーザー ２・・・コリメーターレンズ ３・・・開口効り ４・・・シリンドリカルレンズ ５・・・回転多面鏡 ６・・・アナモルフィック単レンズ ７・・・単レンズ ８・・・感光体ドラム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光ビームを偏向器で偏向し、該偏向さ
   れた光ビームを走査レンズを介して所定面上を走査する
   走査光学装置において、前記走査レンズは偏向器側から
   順に、レンズの厚さ方向のみ所定の屈折率勾配を有し、
   該レンズの光入射面または光出射面が曲面で形成されて
   いるアナモルフイツク単レンズと、偏向器側の面の曲率
   半径が直交する２方向で等しい単レンズにより構成され
   、前記アナモルフイツク単レンズの光軸を含み且つ偏向
   面内に於いて、前記アナモルフイツク単レンズの所定面
   側の面の曲率中心が偏向器側にあることを特徴とする走
   査光学装置。