JPH0452612A - 高精度ｆθレンズ系 - 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〕 この発明は、レーザプリンタ等に使用される走査光学系
、特に走査幅ば大きく、結像スポット径がかなり、小さ
い高精度走査系に用いられるものであり、更に走査線の
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
正効果を有する光学系に関する。

〔従来の技術〕

光源から発した光線束を偏向器の偏向反射面上に線状に
結像する線状結像光学系と偏向器で反射偏向された光線
束を破走査物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は、レーザプリンタ等に使用されて
いる。例えば、レーザプリンタにおいて、光源からの光
線束を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、その制作誤差や取付誤差、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、破走査物上での結像位置が副走査方向
にずれて走査線のピッチのむらか生じることになる。そ
して、この走査線のピッチのむらは、例えは、レーザヒ
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
下を引き起こしてしまう。

面倒れ補正走査光学系は、このような走査線のピッチの
むらを除去するだめのものであって、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、こ
の偏向反射面からの光線束を走査結像光学系によって走
査面に直交する方向において破走査物上に共役に結像さ
せることにより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、破走査物上での光線束の走
査速度を等速なものとさせるように、偏向反射面からの
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
うに被走査物上に結像させるものである。

なお、この明細書において、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
走査物における主走査ラインと、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。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、走査光学系としてのｆθレンズで走ｆｍの大きな
ものとしては特開昭５９−１９５２１１号、特開昭６３
−２０４２１３号、および、特開昭６３−２４９１１９
号などがあり、いずれもテレセンドリンク光学系とする
ため像面に近く、他のレンズ群と離れた位置に大きな正
レンズ群を配置した構成としている。しかし、これらは
ＦＮ０３０〜５０程度のもので結像スポット径は高精度
の仕様とはなっていない。また、面倒れ補正効果を有す
る光学系としては、トロイダルレンズとｆθレンズで構
成されたものや、ｆθレンズとシリンドリカルで構成さ
れたものが従来知られているが、これらのものは球面レ
ンズ系とアナモフィックレンズ系を分離した構成であり
、前者では面倒れ補正効果が不十分になりやすく、また
偏向反射面とｆθレンズの間にトロイダルレンズが配置
されるため、特に高精度ｆθレンズの場合この間隔を十
分広くする必要から、ｆθレンズ系が極めて大きくなる
。また走査面に垂直な方向（副走査方向）にもかなりの
大きさが必要である。

また、アナモフィックなｆθレンズとしては、米国特許
第４，０５６，３０７号明細書記載のものや、特開昭６
２−２５４１１１号公報等のものがあり、これらのもの
は結像スポット径は非常に小さな高精度のものとなって
いるが、走査幅に対してレンズ系のエレメントの大きさ
が大部分極めて大きく、大きな走査幅に使用できる光学
系ではない。

この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、大
きなエレメントの少ないｆθレンズＩこより走査幅が大
きく、結像スポット径もかなり小さい高精度走査系を提
供することを目的とする。

更に、面倒れ補正効果が極めて大きく、走査面に垂直な
方向（副走査方向）には極めて小さな走査光学系提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の高精度ｆθレンズは、偏向器で反射偏向され
ｔ：光線束を被走査物上に結像する走査結像光学系を、
偏向器側から順に、 正の第１レンズ群、 負の第２レンズ群、 正の第３レンズ群、 正の第４レンズ群、 とからなり、第３群と第４群との間隔が全系の焦点距離
ｆ以上離れているとともに、以下の条件を満足すること
を特徴とする。

０．２＜Ｉｒｚｌ／ｒ＜０．８ 但し、ｆ２は第２群焦点距離。

〔実施例〕

以下、図面を参照してこの発明の高精度ｆθレンズ系の
実施例を説明する。

第１図（イ）（ロ）は、第１実施例及び第２実施例のレ
ンズ構成を、第２図（イ）（ロ）は、第３実施例のレン
ズ構成を、それぞれ示している。

この発明の高精度ｆθレンズ系においては、偏内器側か
ら順に正の第１レンズ群Ｉ、負の第２レンズ群■、正の
第３レンス群■のトリップレント構成にすることにより
、被走査物上での光線束の等速走査性を十分高く維持す
ることができる歪曲特性を有しながら、像面湾曲を十分
小さくすることにより、大きな走査幅に亘って小さなス
ポット像径を維持することか可能となる。また第３群か
ら全系の焦点距離以上離れた正の第４レンス群■によっ
て主に全系をテレセンドリンクにするとともに第１〜第
■群の性能を十分保持できる構成とすることが出来る。

次に条件式 ％式％ は、像面湾曲および被走査物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に係るものである
。この下限値を越えると、所望の歪曲に対して正の歪曲
収差が大きくなり、また、像面湾曲の正偏移を起こす。

また、上限値を越えると負の歪曲収差が大きくなり、像
面湾曲の負偏移を起こす。そして、いずれの場合も大き
な走査幅に対して像面湾曲を小さく押さえながら上記等
速性を良好に維持することが困難になってしまう。

さらに、第４群と像面との間に走査面に直交する方向（
副走査方向）にのみ正のパワーをもつ第５レンズ群Ｖを
配置する。この構成により第１群〜第４群の走査面に沿
う方向（主走査方向）の性能を十分保持し、且つ副走査
方向での結像倍率を小さく抑制しながらこの副走査方向
での像面湾曲を小さく押さえることができ、大きな走査
幅に亘って小さな結像スポット径を維持することができ
る。そして、この副走査方向の結像倍率を小さくできる
ことから、副走査方向での有効光束幅が小さくなり、こ
の方向での大きさ（副走査方向の高さ）を小さくできる
。また同時に面倒れ補正効果も極めて大きくすることが
できる。

なお、第５レンズ群は像面に近いほど副走査方向の結像
倍率が小さくなり、且つこの副走査方向での像面湾曲が
小さくなるが、あまり像面Ｉこ近いと配置上の制約が出
てくる場合があり、仕様（副走査方向の像面湾曲、結像
倍率、結像スポット径なと）・大きさによって適当な位
置を決めればよい。但し像面に近いほど第５群の副走査
方向の屈折力を大きくする。

次に、この発明による高精度ｆθレンズ系が用いられる
レーザプリンタ等のレーザ走査装置、および、その光学
系について説明する。

第６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ｌ、コリメータレンズ２．ンリンドリ力ルレ
ンズ３．偏向器としてのポリゴンミラー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ｌからは、画像情報に応じて直接変調され
たレーザビームＢが射出され、光線束の一例であるこの
レーザビームＢはコリメータレンズ２千行光束に整形さ
れる。

なお、ガスレーザ等の発散角の小さく、直接変調できな
い光源を使用した場合は、ＡＯ変調器等によって変調さ
れたレーザビームがビーム拡大光学系等によって平行光
束に整形される。

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Ｂ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、図中入方向に走査される。この発明の高精度
ｆθレンズ系は、上述した走査結像光学系５であり、さ
らに線状結像光学系３と協働して偏向器４の偏向反射面
４ａの面倒れにより生じる走査線のピッチのずれを除去
することができる。

なお、第１〜第４群の構成のみでは面倒れ補正効果は持
ちえないが、高精度ｆθレンズ系としては十分使用可能
なものである。

以下、走査結像光学系５の具体的なレンズ構成を示す第
１〜３！ｌ！施例の諸元を各々、第１〜３表に示す。

なお、主走査方向の各収差曲線図において、（イ）は無
限大のＦ値に対する球面収差、（ロ）は像面湾曲、（ハ
）は歪曲収差であり、副走査方向の各収差曲線図におい
て（ニ）は、有効Ｆ値に対する球面収差、（ハ）は像面
湾曲である。

また、主走査方向の収差曲線図において、（ハ）の歪曲
収差は、光線束の等速走査性を得るための理想像高をｆ
θ を二だし、 θ：入射角（偏向された光線束が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’−ｆθ）／ｆθ）　Ｘ１００　（％）ただし、 ｙ′：実際の像高 その他、各実施例の諸元において、 ｆ：（主走査方向の）全系の焦点距離 Ｆ）、、、：主走査方向のＦ値 ２ω：最大入射角 ｒ、：１番目の曲率半径 ｄ、：１番目の軸上面間隔（ａＯは偏向点Ｐ）と第１面
との軸上面間隔） ＋１＋’１番目の硝材の屈折率 ν＋’Ｊ番目の硝材のアツベ数（ｄ線）ｒ、、：ｉ番目
の副走査方向曲率半径 ｆ２：第２レンズ群の焦点距離 （Ｄ ｆ　−６１５゜ Ｆｗｏ−１５゜ 第１表 ２ω−４５″。

波長６３２．８ｎ園 第２表 ｆ　−６３０，Ｆ、ｌｏ−１５，２ω−４４”、　　ｌ
＆長６３２．８ｎ＋＋ｒ１７＊ シリンドリカル面 ｒ１７＊　　ンリンドリカル面 ｆ　−６１５゜ Ｆ、０−１５゜ ２ω−４５′ 波長８３０止 〔発明の効果〕 以上説明したとおり、この発明の高精度ｒθレンズ系は
、特に走査幅が大きく、かつ、結像スポフト径もかなり
小さい高精度な走査系となっている。

また、面倒れ補正効果を極めて大きくでき走査面に垂直
な副走査方向には極めて小さな走査光学系となっていて
、装置の小型化に寄与できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１および２寅施例のレンズ構成
を示す断面図、 ｔ！ＩＣ２Ｉ！７は、第３寅施例のレンズ構成を示す断
面図、第３因は、第１実施例のレンズ系の収差曲線図、
第４図は、第２実施例のレンズ系の収差曲線図、第５図
は、第３実施例のレンズ系の収差曲線図、第６図は、レ
ーザ走査装置の概略図である。 出願人　ミノルタカメラ株式会社 ンリンドリカル面 第１ 第２ 図 工Ｉｖ （ロ） （ロ） 一一■■−−響 」。 Ｅ１七− 鋒五収蒸 １１，３ 図 第５図 ４巨湾Ｂ ′ｓ４ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）正の第１レンズ群 I 負の第２レンズ群II 正の第３レンズ群III 正の第４レンズ群IV とから構成され、第３群と第４群との間隔が全系の焦点
   距離ｆ以上離れているとともに、以下の条件を満足する
   ことを特徴とする。 高精度ｆθレンズ系 ０．２＜｜ｆ＿２｜／ｆ＜０．８ 但し、ｆ＿２＝第２群焦点距離
2. （２）第４群と像面との間に 走査面に直交する方向（副走査方向）にのみ正のパワー
   をもつ第５レンズ群を配置したことを特徴とする請求項
   （１）に記載の高精度ｆθレンズ系。