JPH0483220A - 面倒れ補正走査光学系 - 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、主としてレーザビームプリンタ等に使用さ
れ、走査線の副走査方向についてのピッチのムラを除去
する面倒れ補正光学系に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ レーザビームプリンタは、記録を極めて高速で行なえる
利点に加えて、昨今、その小型化と低コスト化が次第に
実現されてきており、ＯＡ機器の多様化および発達に伴
って、ますますその需要が高まってきている。

例えば、このようなレーザビームブリンクにおいて、光
源からの光線束な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、製作誤差や取付誤差
、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、被走査物体上の結像位置が副走査方向
にずれ、走査線のピッチのムラが生じる。そして、この
走査線のピッチのムラは、例えばレーザビームプリンタ
のような記録装置においては、記録の画質低下を引き起
こす。

面倒れ補正走査光学系は、このような走査線のピッチム
ラを除去するためのもので、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、偏向反射点
からの光線束を走査結像光学系によってこの方向におい
て復元して被走査物体上に共役に結像することで、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、被走査物体上での光線束の
走査速度を等速なものとすべく、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
被走査物体上に結像するものである。

なお。本明細書において、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
走査物体における主走査のラインと、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。

従来からこのような面倒れ補正光学系として、種々の構
成のものが提案されている。その中でも、光線束の等速
走査性を得るための歪曲特性と、線状結像光学系と協働
して偏向反射面の倒れ誤差を補正するための機能とをと
もに有している走査光学系はコンパクトな構成となるこ
ともあり、種々のものが提案されている。

３枚構成のものとしては、特開昭６０−１００１１８号
公報、特開昭６２−６５０１１号公報。

特開昭６２−１７２３１７号公報、特開昭６３−２１６
１９号公報、特開平１−２９８３０９号公報記載のもの
等があり、４枚構成のものとしては、特開昭６３−１４
６０１５号公報、特開昭６３−２１６０１８号公報、特
開昭６３−３１３１１４号公報記載のもの等がある。

この発明の目的とするところは、４枚の構成で結像特性
１面倒れ補正効果、主走査方向の歪曲特性を総合してさ
らに改善された走査光学系を提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］この目的を達
成するべく、この発明による面倒れ補正走査光学系は、
偏向器で反射偏向された光線束な被走査物体上に結像す
る走査結像光学系を偏向器側から順に、シリンドリカル
面を有する第１レンズ、トーリック面を有する第２レン
ズ、正の球面の第３レンズおよびシリンドリカル面を有
する第４レンズを配置して構成したことを特徴とする。

なお、本明細書中において使用するトーリック面とは、
面倒れ補正走査光学系の光軸に直交する面内において、
光線束が走査される主走査方向と、この主走査方向に直
交する副走査方向とにそれぞれ異なる屈折力を有する屈
折面を意味するものである。

また、シリンドリカル面とは、主走査方向とヨ１１走査
方向との何れか一方の方向にのみ屈折力を有し、他方の
方向には屈折力を有しない屈折面を意味する。

この発明による面倒れ補正走査光学系においては、シリ
ンドリカル面およびトーリック面を別々のレンズに設け
ることによって、走査面に直交する方向での結像特性を
かなり広範囲に亘って良好に維持することができ、設計
の自由度が増えた。

そして、このことで走査面に沿う方向での設計の制約が
軽減され、この方向において被走査物体上での光線束の
等速走査性を充分に高く維持できる歪曲特性を有しなが
ら、結像特性を良好に維持し、かつ、画角を広いものに
することができるできる。

また、走査面に直交する方向において、偏向器の偏向反
射点と被走査物体上での結像点とをこの走査結像光学系
に関して共役関係に維持しながら倍率を広い範囲で設定
できる。そして、この倍率が低い程面倒れ補正効果は高
くなる。逆に倍率が高い程結像特性が良くなりやすい、
従って、要求される性能に応じて、それに見合うように
倍率の設定を行なうことができる。

そして、このように設計の自由度が高められたので、結
像特性２面倒れ補正効果、主走査方向の歪曲特性を総合
して、往来より改善された走査光学系が得られるように
なった。

さらに、この発明によれば、各レンズにおいてシリンド
リカル面もしくはトーリック面と対向する面を平面ない
し球面にすることでシリンドリカル面やトーリック面の
加工時における位置決めを正確に行なうことができるの
で、加工の手間を軽減することも可能になる。

特に、第１レンズのシリンドリカル面に、走査面に直交
する方向に負の屈折力を持たせ、このシリンドリカル面
を、被走査物体側に設けることによって被走査物体上に
おいて走査面に直交する方向の結像特性が広い範囲に亘
って良好な光学系が得られる。

また、走査面に沿う方向において第１レンズに負の屈折
力、第２レンズおよび第３レンズに正の屈折力を持たせ
ることにより走査面に沿う方向において被走査物体上で
の光線束の等速走査性を充分高く維持できる歪曲特性を
維持しやすい構成となる。

また、第４レンズのシリンドリカル面に走査面に直交す
る方向に正の屈折力を持たせることで、第１レンズの走
査面に直交する方向に負の屈折力を持つシリンドリカル
面および第２レンズのトーリック面との協働により面倒
れ補正効果を高（したまま、走査面に直交する方向の結
像特性が広い画角で良好な光学系が得られる。

また、次の条件は、この発明を実施するにあたって結像
性能を良好に維持するために満足することが望ましい条
件である。

■　０．５＜ｆ４Ｖ／ｆ＜１．０ ■　２　　　＜　ｆ　ｘ　／　ｆ　＜　５ただし、ｆ３
　：第３レンズの焦点距離ｆ４Ｖ：走査面に直交する方
向の第４レンズの焦点距離 ｆ：走査面に沿った方向の全系の焦点 距離 上記０式は、走査面に直交する方向の像面湾曲および面
倒れ補正効果に関わるものである。この０式の下限値を
越えると像面湾曲が負偏移となり、上限値を越えると像
面湾曲が画角の大きいところで大きく正偏移し、また、
面倒れ補正効果が少なくなる。いずれにしても広い画角
に亘って像面湾曲を補正することが困難となる。像面湾
曲が充分補正されていない場合には、スポット径が走査
線上で変動することになり、画質の劣化をきたす。

上記０式は、走査面に沿った方向において被走査物体上
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
曲収差と像面湾曲に関わるものである。この０式の下限
値を越えると負の歪曲収差が大きくなり、像面湾曲の正
偏移を起こす、また、上限値を越えると正の歪曲収差が
大きくなり、像面湾曲の負偏移を起こす、いずれにして
も広い画角で像面湾曲を許容範囲内に収めながら、上記
等速走査性を良好に維持することが困難となり、同じく
画質の劣化をきたす。

［実　施　例］ 以下、この発明の実施例を図面を参照して具体的に説明
する。この発明による面倒れ補正走査光学系は、例えば
レーザビームプリンタ等のレーザ走査装置において用い
られる光学系である。

第１０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１．コリメータレンズ２、シリンドリカ
ルレンズ３．ポリゴンミラー４、ｆθレンズ５および感
光体ドラム６等がら構成されている。

半導体レーザ１からは、画面情報に応じて直接変調され
たレーザビームＢが発せられ、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で平行光に整形さ
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Ａ方向に走査される。

面倒れ補正走査光学系は、上述した線状結像光学系３と
走査結像光学系５とからなり、偏向器４の偏向反射面４
ａの面倒れにより生じる走査線のピッチのずれを除去す
るものである。以下、走査結像光学系５の具体構成を示
す実施例の諸元を示す。

なお、実施例は３例あり、それぞれ、第１図ないし第３
図にレンズ構成図を示し、第４図ないし第９図に収差図
をそれぞれ示している。次の第１表にその対応関係を一
括して示す。

第　　１　　表 各レンズ構成図において、（Ａ）は走査面に沿って切断
したレンズ配置を、また、（Ｂ）は走査面に直交する面
に沿って切断したレンズ配置をそれぞれ示している。

また、走査面に沿った方向の収差図において、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 但し、 θ：入射角［偏向された光線束がレンズ光軸となす角度
１ 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）ｘｌｏｏ（％）但し、 ｙ　：実際の像高 具体的な実施例１〜実施例３の数値を第２表〜第４表に
示す、これらの各表の諸元において、２ω：最大入射角 ｎ　ｒ　＋ν１　：第２レンズＬ１を構成する光学材料
の屈折率［７８０ｎｍにおける］およびアツベ数ｎｓ、
ν２　：第２レンズＬ、を構成する光学材料の屈折率［
７８０ｎｍにおける］および アツベ数 ｎｓ＋ν、：第３レンズＬ、を構成する光学材料の屈折
率［７８０ｎｍにおける］および アツベ数 ｎ４＋１ｊ４　：第４レンズＬ４を構成する光学材料の
屈折率［７８０ｎｍにおける］および アツベ数 ｒ１〜ｒ８　：各面の曲率半径 ｒ　＋ｖ−ｒ　ｍｙ　：　１面の走査面に直交する方向
の曲率半径 ｄ０〜ｄ７　：軸上面間隔 ｆ３　：第３レンズの焦点距離 ｆ４Ｖ：走査面に直交する方向の第４レンズの焦点距離 の数値である。そして、面の符号の肩に付した［＊］は
シリンドカル面を、［＊＊］はトーリック面を示す。

（以下余白） ミ ー　、　　団 ［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の面倒れ補正光学系は、
シリンドリカル面を有する第１レンズ、トーリック面を
有する第２レンズ、正の球面の第３レンズおよびシリン
ドリカル面を有する第４レンズを順に配設されて構成さ
れ、走査面に直交する方向での結像性能を広範囲に亘っ
て良好に維持することができるとともに、設計の自由度
を増加することができた。そして、走査面に沿う方向で
の設計の制約が軽減されるとともに、この方向において
、被走査物体上での光線束の等速走査性を充分に高く維
持できる歪曲特性を有しながら結像特性を良好に維持し
、かつ、画角な広いものとすることができる。

また、走査面に直交する方向においては、偏向器の偏向
反射点と被走査物体上での結像点とを、この走査結像光
学系に関して共役関係に維持しながら倍率を広い範囲に
設定することができる。そして、この倍率が低いほど面
倒れ補正効果が高くなる。逆に倍率が高いほど結像特性
が良くなりやすい、従って、要求される性能に応じて、
それに見合うように倍率の設定を行うことができる。

さらに、各レンズのシリンドリカル面またはトーリック
面と対向する面を平面あるいは球面にすることでシリン
ドリカル面またはトーリック面の加工時における位置決
めが正確に行なうことができるので、加工の手間を軽減
することができ、精度の高い面倒れ補正走査光学系を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）ないし第３図（Ａ）。 （Ｂ）は、本発゛明の第１〜第３実施例を示すレンズ構
成図で、第１図（Ａ）〜第３図（Ａ）は走査面に沿った
方向で切断したレンズ構成図、第１図（Ｂ）〜第３図（
Ｂ）は走査面に直交する方向で切断したレンズ構成図、 第４図ないし第６図は、第１実施例〜第３実施例におけ
る走査面に沿った方向の収差曲線図、第７図ないし第９
図は、第１実施例〜第３実施例の走査面に直交する方向
の収差曲線図、第１０図は、この発明の走査光学系が適
用されるレーザ走査装置の斜視図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源から発した光線束を偏向器の偏向反射面上に
   結像する線状結像光学系と、上記偏向器で反射偏向され
   た光線束を被走査物体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であって、上記走査結像光
   学系が偏向器側から順に、シリンドリカル面を有する第
   １レンズ、トーリック面を有する第２レンズ、正の球面
   の第３レンズおよびシリンドリカル面を有する第４レン
   ズを配置して構成された面倒れ補正走査光学系。
2. （２）第１レンズのシリンドリカル面が走査面に直交す
   る方向に負の屈折力をもち、被走査物体側に配置され、
   走査面に沿う方向において第１レンズが負の屈折力を有
   する請求項１記載の面倒れ補正走査光学系。
3. （３）第２レンズが正の屈折力を有する請求項１記載の
   面倒れ補正走査光学系。
4. （４）第４レンズが走査面に直交する方向にのみ正の屈
   折力を有するシリンドリカルレンズである請求項１記載
   の面倒れ補正走査光学系。
5. （５）次の条件式を有する請求項１記載の面倒れ補正走
   査光学系。 ［１］０．５＜ｆ＿４＿Ｖ／ｆ＜１．０ ［２］２＜ｆ＿３／ｆ＜５ ただし、 ｆ＿３：第３レンズの焦点距離 ｆ＿４＿Ｖ：走査面に直交する方向の第４レンズの焦点
   距離