JPH10197823A - 走査レンズ - Google Patents
走査レンズInfo
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- JPH10197823A JPH10197823A JP3255198A JP3255198A JPH10197823A JP H10197823 A JPH10197823 A JP H10197823A JP 3255198 A JP3255198 A JP 3255198A JP 3255198 A JP3255198 A JP 3255198A JP H10197823 A JPH10197823 A JP H10197823A
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- lens
- scanning
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Abstract
(57)【要約】
【課題】像面湾曲を除去でき、高分解能な走査を可能と
する走査レンズの提供。 【解決手段】回転多面鏡により偏向された光ビームを走
査面上に結像する走査レンズにおいて、平面と非球面か
らなる非球面レンズを有し、その非球面を、回転多面鏡
の反射面と走査面を副走査方向に供役関係となるように
左右非対称に連続的に増加する形状とすることで、走査
面上の像面湾曲を除去できる。
する走査レンズの提供。 【解決手段】回転多面鏡により偏向された光ビームを走
査面上に結像する走査レンズにおいて、平面と非球面か
らなる非球面レンズを有し、その非球面を、回転多面鏡
の反射面と走査面を副走査方向に供役関係となるように
左右非対称に連続的に増加する形状とすることで、走査
面上の像面湾曲を除去できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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レンズに関する。
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レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンタ装置では、従来からＦθ
レンズ及び回転多面鏡の組み合わせにより、レーザ光を
感光ドラム上に偏向走査することが行われている。レー
ザ光を走査する上での問題点の一つは、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。
レンズ及び回転多面鏡の組み合わせにより、レーザ光を
感光ドラム上に偏向走査することが行われている。レー
ザ光を走査する上での問題点の一つは、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。
【０００３】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48−9
8844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(特公昭48−49315号）等によって、回転多面鏡の傾
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。
ンズとトーリックＦθレンズの組み合わせ(特開昭48−9
8844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(特公昭48−49315号）等によって、回転多面鏡の傾
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。
【０００４】この点を改善するために、Ｆθ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57
−144515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ｚ、光軸を含む、互に直交した平面をｘｚ面，
ｙｚ面とした２次の層開式で表わすと、 ｚ＝Ａｘ2＋Ｂｙ2 （１） （Ａ，Ｂは係数でＡ≠Ｂかつ、画角θとは独立） のような面を意味する。
に面倒れ機能をもたせようとする提案もある（特開昭57
−144515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ｚ、光軸を含む、互に直交した平面をｘｚ面，
ｙｚ面とした２次の層開式で表わすと、 ｚ＝Ａｘ2＋Ｂｙ2 （１） （Ａ，Ｂは係数でＡ≠Ｂかつ、画角θとは独立） のような面を意味する。
【０００５】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、 ｆx≠ｆy（且つ、ｆx＞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ため
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θでの波面
収差が Ｗ＝ｃｙ2 （３） （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の関係でなくなる
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難
しいという問題もある。
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、 ｆx≠ｆy（且つ、ｆx＞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ため
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θでの波面
収差が Ｗ＝ｃｙ2 （３） （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の関係でなくなる
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難
しいという問題もある。
【０００６】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＝Ａｘ2＋Ｂ′(θ)・ｙ2 （４） （Ｂ′≧Ｂ） 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号）。すなわち、この
提案では、図２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。図２で
ｚ軸は光軸方向，ｙｚ面は面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＝Ｂｙ2＋Ｍ （５） 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≠０）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。
し、その非球面の形状を、 ｚ＝Ａｘ2＋Ｂ′(θ)・ｙ2 （４） （Ｂ′≧Ｂ） 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号）。すなわち、この
提案では、図２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。図２で
ｚ軸は光軸方向，ｙｚ面は面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＝Ｂｙ2＋Ｍ （５） 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≠０）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。
【０００７】
【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。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（ｚ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４
０は、図３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62−265615号と同じく主走査方向の
ように、回転多面鏡の反射面に平行光を入射させる場合
では問題とならないが、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、回転多面鏡の反射面に
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、 ａθ＋ｂθ2＋ｃθ3＋…… となり、画角θに関して奇関数項が入ってくる。
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。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（ｚ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４
０は、図３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62−265615号と同じく主走査方向の
ように、回転多面鏡の反射面に平行光を入射させる場合
では問題とならないが、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、回転多面鏡の反射面に
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、 ａθ＋ｂθ2＋ｃθ3＋…… となり、画角θに関して奇関数項が入ってくる。
【０００８】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。
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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、平面と非球面からなる非球面レンズを有
し、その非球面は、回転多面鏡の反射面と走査面を副走
査方向に供役関係となるように左右非対称に連続的に増
加する形状であるような構成の走査レンズにする。
に、本発明は、平面と非球面からなる非球面レンズを有
し、その非球面は、回転多面鏡の反射面と走査面を副走
査方向に供役関係となるように左右非対称に連続的に増
加する形状であるような構成の走査レンズにする。
【００１０】また、前記非球面レンズは、主走査方向と
副走査方向との曲率半径が異なる非球面を有する構成に
する。
副走査方向との曲率半径が異なる非球面を有する構成に
する。
【００１１】
【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ｘ及びｙ方向で
対称な非球面を用いた走査レンズで結像すると、図４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、ガルバノミラーのように回転軸と反対面
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に応じて、走査面上でのスポッ
トが光軸方向に動いてしまい、図４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。図４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′＝０の位置）に移動させる必要があるということ
であり、＋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（図中ｘ方向で）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湾曲を
補正して、結像位置を感光ドラム上に一致させる。
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ｘ及びｙ方向で
対称な非球面を用いた走査レンズで結像すると、図４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、ガルバノミラーのように回転軸と反対面
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に応じて、走査面上でのスポッ
トが光軸方向に動いてしまい、図４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。図４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′＝０の位置）に移動させる必要があるということ
であり、＋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（図中ｘ方向で）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湾曲を
補正して、結像位置を感光ドラム上に一致させる。
【００１２】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３０〜５０mmφとすると、約
１mmとなる。この動きによる像面湾曲は、上述したよう
に左右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.
３mm ずれた４０2 の位置にあるとすると、図６に点線
で示すように、反射像の位置Ｐ0 はその２倍の約０.６m
m 動いた位置Ｐ0′ 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。横倍率は３〜５とすると、感光ドラ
ムでの像の移動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１０
０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４Ｆ2λ とな
り、λ＝０.７８μｍ とすると、焦点深度は約１５mmと
なる。従って走査レンズの横倍率を３〜５とすることに
より、回転多面鏡と走査レンズに配置精度が０.３mm 以
内で焦点深度内に入れることができ、機械組立て精度で
考えると容易に調整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、走査レンズが感光ドラム側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。
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３０〜５０mmφとすると、約
１mmとなる。この動きによる像面湾曲は、上述したよう
に左右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.
３mm ずれた４０2 の位置にあるとすると、図６に点線
で示すように、反射像の位置Ｐ0 はその２倍の約０.６m
m 動いた位置Ｐ0′ 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。横倍率は３〜５とすると、感光ドラ
ムでの像の移動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１０
０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４Ｆ2λ とな
り、λ＝０.７８μｍ とすると、焦点深度は約１５mmと
なる。従って走査レンズの横倍率を３〜５とすることに
より、回転多面鏡と走査レンズに配置精度が０.３mm 以
内で焦点深度内に入れることができ、機械組立て精度で
考えると容易に調整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、走査レンズが感光ドラム側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。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１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。レーザ光源２から
でたレーザ光１００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（ｙ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４
０上でｙ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（ｙ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は幾何光学的な共役関係にあ
る。レーザ光走査のための走査レンズ（Ｆθレンズ）
は、球面あるいは平面からなる回転対称軸を有するレン
ズ面１１，１２を両面にもつ第１のレンズと、平面、あ
るいは球面からなるレンズ面１３と回転軸非対称なレン
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
像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。
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。レーザ光源２から
でたレーザ光１００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（ｙ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４
０上でｙ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（ｙ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は幾何光学的な共役関係にあ
る。レーザ光走査のための走査レンズ（Ｆθレンズ）
は、球面あるいは平面からなる回転対称軸を有するレン
ズ面１１，１２を両面にもつ第１のレンズと、平面、あ
るいは球面からなるレンズ面１３と回転軸非対称なレン
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
像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。
【００１４】走査レンズ１の緒元を表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１
２，１３、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は曲率半
径、ｄは面間隔、ｎは屈折率である。
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１
２，１３、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は曲率半
径、ｄは面間隔、ｎは屈折率である。
【００１５】
【表１】
【００１６】ここで、本走査レンズ１の特徴は、の非
球面１４にある。図５に本発明で用いる非球面１４の一
形状を示す。図５において、Ｒ0 は走査中心の副走査曲
率半径Ｒx ，Ｒ-xはｘ及び−ｘ座標での副走査曲率半径
であり、ＲxＲ-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１５５.７mm，副
走査曲率半径Ｒ0 が４９.２２mmであるトーリック面ｆ
(ｘ，ｙ)（ａで示す)に、３×１０-7(ｘ−ｙ)2 の値を
各（ｘ，ｙ）座標で加え（ｂで示す）、更にΔなる量を
各（ｘ，ｙ）座標で加えたもので、ｃ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ｚ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。
球面１４にある。図５に本発明で用いる非球面１４の一
形状を示す。図５において、Ｒ0 は走査中心の副走査曲
率半径Ｒx ，Ｒ-xはｘ及び−ｘ座標での副走査曲率半径
であり、ＲxＲ-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１５５.７mm，副
走査曲率半径Ｒ0 が４９.２２mmであるトーリック面ｆ
(ｘ，ｙ)（ａで示す)に、３×１０-7(ｘ−ｙ)2 の値を
各（ｘ，ｙ）座標で加え（ｂで示す）、更にΔなる量を
各（ｘ，ｙ）座標で加えたもので、ｃ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ｚ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。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２から明らかなように、Δの値は、ｘの
±に対して逆の符号
±に対して逆の符号
【００１９】の値をもっているので、図５にｃに示す非
球面がｘが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 は図７のように
走査中心に対して左右非対称となる。図７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５３.７mm，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（ＮＣ）によ
る研削機械で直接加工することにより得られる。
球面がｘが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 は図７のように
走査中心に対して左右非対称となる。図７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５３.７mm，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（ＮＣ）によ
る研削機械で直接加工することにより得られる。
【００２０】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図８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、図９に
実線で示したように、走査画角±２９゜の範囲で像面湾
曲を２mm以内におさえることができ、６０×１００μｍ
の均一な絞り込みスポツトが得られた。図９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。
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図８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、図９に
実線で示したように、走査画角±２９゜の範囲で像面湾
曲を２mm以内におさえることができ、６０×１００μｍ
の均一な絞り込みスポツトが得られた。図９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。
【００２１】
【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、面倒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うことができた。
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、面倒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うことができた。
【図１】本発明によるレーザ走査装置の基本構成を示す
図。
図。
【図２】従来の非球面の一例を示す図。
【図３】回転多面鏡の反射面の移動を示す図。
【図４】像面湾曲の説明図。
【図５】本発明による走査レンズの非球面の一例を示す
図。
図。
【図６】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。
移動を示す図。
【図７】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。
の変化を示す図。
【図８】回転多面鏡を入射光の配置関係を示す図。
【図９】本発明と従来例の結像特性を示す図。
フロントページの続き (72)発明者 角田 義人 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 森山 茂夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 望月 健至 東京都千代田区大手町２丁目６番２号 日 立工機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】回転多面鏡により偏向された光ビームを走
査面上に結像する走査レンズにおいて、 平面と非球面からなる非球面レンズを有し、前記非球面
は、前記回転多面鏡の反射面と前記走査面を副走査方向
に供役関係となるように左右非対称に連続的に増加する
形状であることを特徴とする走査レンズ。 - 【請求項２】請求項１の走査レンズにおいて、 前記非球面レンズは、主走査方向と副走査方向との曲率
半径が異なる非球面を有することを特徴とする走査レン
ズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255198A JPH10197823A (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 走査レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255198A JPH10197823A (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 走査レンズ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172724A Division JPH0769521B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光走査装置及び走査レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10197823A true JPH10197823A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=12362077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3255198A Pending JPH10197823A (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 走査レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10197823A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100445128B1 (ko) * | 2002-06-05 | 2004-08-21 | 삼성전자주식회사 | 광주사장치 |
| US7215354B1 (en) | 1999-10-05 | 2007-05-08 | Ricoh Company, Ltd. | Scanning optical system, optical scanning device and image forming apparatus |
| US7876486B2 (en) | 2006-03-08 | 2011-01-25 | Ricoh Company, Limited | Optical scanning apparatus, optical writing apparatus, and image forming apparatus |
| JP2012141375A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Konica Minolta Advanced Layers Inc | 光走査装置用の走査光学系及び光走査装置 |
-
1998
- 1998-02-16 JP JP3255198A patent/JPH10197823A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7215354B1 (en) | 1999-10-05 | 2007-05-08 | Ricoh Company, Ltd. | Scanning optical system, optical scanning device and image forming apparatus |
| KR100445128B1 (ko) * | 2002-06-05 | 2004-08-21 | 삼성전자주식회사 | 광주사장치 |
| US7876486B2 (en) | 2006-03-08 | 2011-01-25 | Ricoh Company, Limited | Optical scanning apparatus, optical writing apparatus, and image forming apparatus |
| USRE45918E1 (en) | 2006-03-08 | 2016-03-08 | Ricoh Company, Limited | Optical scanning apparatus, optical writing apparatus, and image forming apparatus |
| JP2012141375A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Konica Minolta Advanced Layers Inc | 光走査装置用の走査光学系及び光走査装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990209 |