JPH1152265A - 走査光学系 - Google Patents
走査光学系Info
- Publication number
- JPH1152265A JPH1152265A JP9204814A JP20481497A JPH1152265A JP H1152265 A JPH1152265 A JP H1152265A JP 9204814 A JP9204814 A JP 9204814A JP 20481497 A JP20481497 A JP 20481497A JP H1152265 A JPH1152265 A JP H1152265A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- optical system
- terms
- scanning direction
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザープリンタ等の走査光学系を構成する
一枚構成のｆθレンズを高解像度化し、例えばＡ３用紙
にも対応できるレンズ性能を持たせる。 【解決手段】 次の非球面式でｆθレンズを設計する。 【数７】 但し、Ｃx、Ｋ、Ａn、Ｃy、Ｂm、Ｋy、Ｇjを任意係数、
ｕ、ｖ、ｗを整数とする。 で表され、ｆθレンズの入
射面又は出射面の形状を表現する非球面式において、Σ
Ａn｜Ｘn｜、ΣＢm｜Ｘm｜及びΣＧjＸ2j の夫々に、奇
数次と偶数次を含む任意項を用いて、１枚構成で設計す
る。
一枚構成のｆθレンズを高解像度化し、例えばＡ３用紙
にも対応できるレンズ性能を持たせる。 【解決手段】 次の非球面式でｆθレンズを設計する。 【数７】 但し、Ｃx、Ｋ、Ａn、Ｃy、Ｂm、Ｋy、Ｇjを任意係数、
ｕ、ｖ、ｗを整数とする。 で表され、ｆθレンズの入
射面又は出射面の形状を表現する非球面式において、Σ
Ａn｜Ｘn｜、ΣＢm｜Ｘm｜及びΣＧjＸ2j の夫々に、奇
数次と偶数次を含む任意項を用いて、１枚構成で設計す
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は走査光学系用のｆθレ
ンズに関する。
ンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザープリンタ、複写機、ファクシミ
リ等の印字ユニットに使用される走査光学系Ａは、一般
に、図１０に示すような構成を有する。
リ等の印字ユニットに使用される走査光学系Ａは、一般
に、図１０に示すような構成を有する。
【０００３】図１０において、１は半導体レーザ等を内
蔵したＬＤユニットで、細く絞ったビーム光２を出射す
る。３は第１光学系で、ビーム光２を副走査方向（感光
ドラムの回転方向）にのみ収束する。４はポリゴンミラ
ーで、回転することによってビーム光を主走査方向に振
り分ける。５はｆθレンズからなる第２光学系で、主走
査方向（感光ドラムの軸方向）と副走査方向の収束を行
ない、感光ドラム等の感光体６上に、収束した結像によ
って静電潜像を形成する。
蔵したＬＤユニットで、細く絞ったビーム光２を出射す
る。３は第１光学系で、ビーム光２を副走査方向（感光
ドラムの回転方向）にのみ収束する。４はポリゴンミラ
ーで、回転することによってビーム光を主走査方向に振
り分ける。５はｆθレンズからなる第２光学系で、主走
査方向（感光ドラムの軸方向）と副走査方向の収束を行
ない、感光ドラム等の感光体６上に、収束した結像によ
って静電潜像を形成する。
【０００４】ここで、上記第２光学系５は、上記収束作
用の他に、ｆθ補正［ポリゴンミラーの回転角θ／２と
感光ドラム上の結像の走査位置Ｘとの関係（Ｘ＝ｆθ）
をリニアに保つための補正］の機能を持つ必要がある。
このため、通常は２枚乃至３枚のレンズを組み合わせる
ことが多い。
用の他に、ｆθ補正［ポリゴンミラーの回転角θ／２と
感光ドラム上の結像の走査位置Ｘとの関係（Ｘ＝ｆθ）
をリニアに保つための補正］の機能を持つ必要がある。
このため、通常は２枚乃至３枚のレンズを組み合わせる
ことが多い。
【０００５】これに対し、部品点数を少なくし小型・軽
量化を図るため、１枚構成のｆθレンズも考えられてい
る（特開平５−３２３２２３号公報）。
量化を図るため、１枚構成のｆθレンズも考えられてい
る（特開平５−３２３２２３号公報）。
【０００６】このｆθレンズは、
【０００７】
【数２】 というトーリック面を表す式を用いて設計されている。
また、この公報の発明は、ｆθレンズの直前に、主走査
方向に延びるスリット状の絞りを設け、副走査方向のＦ
値がスポットの位置によらず一定になるようにしてい
る。
また、この公報の発明は、ｆθレンズの直前に、主走査
方向に延びるスリット状の絞りを設け、副走査方向のＦ
値がスポットの位置によらず一定になるようにしてい
る。
【０００８】この非球面レンズによる１枚構成のｆθレ
ンズを用いた場合、その走査光学系の光学性能は、同公
報によれば感光体上のスポット径が１２０μｍ以上とな
っている。
ンズを用いた場合、その走査光学系の光学性能は、同公
報によれば感光体上のスポット径が１２０μｍ以上とな
っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の設計式を用
いたｆθレンズにおいて、非球面式は主走査方向のみに
対応する。副走査方向は単純形状のトーリック面とし、
上記スリット状の絞りとの組み合わせによりＦ値の一定
化を図っている。しかし、この従来構成では、スポット
径の微小化が困難である等の理由により高解像度化に必
要な性能が得られない。これは、特に、感光体上の走査
幅Ｌを、例えばＡ３用紙に対応できるように長くするた
め、投影倍率を大きくする場合に問題となる。
いたｆθレンズにおいて、非球面式は主走査方向のみに
対応する。副走査方向は単純形状のトーリック面とし、
上記スリット状の絞りとの組み合わせによりＦ値の一定
化を図っている。しかし、この従来構成では、スポット
径の微小化が困難である等の理由により高解像度化に必
要な性能が得られない。これは、特に、感光体上の走査
幅Ｌを、例えばＡ３用紙に対応できるように長くするた
め、投影倍率を大きくする場合に問題となる。
【００１０】そこで、この発明は、設計に用いる非球面
式に工夫をすることにより、スリットを設けることな
く、１枚構成であっても上記高解像度化が容易に可能と
なるｆθレンズを提供することを目的とする。
式に工夫をすることにより、スリットを設けることな
く、１枚構成であっても上記高解像度化が容易に可能と
なるｆθレンズを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源から発し
たビーム光を、回転するポリゴンミラーで反射し、ビー
ム光の収束とｆθ補正を行うｆθレンズを通して、感光
体上に走査・結像させる走査光学系において、上記ｆθ
レンズを、
たビーム光を、回転するポリゴンミラーで反射し、ビー
ム光の収束とｆθ補正を行うｆθレンズを通して、感光
体上に走査・結像させる走査光学系において、上記ｆθ
レンズを、
【００１２】
【数３】 但し、Ｃx、Ｋ、Ａn、Ｃy、Ｂm、Ｋy、Ｇjを任意係数、
ｕ、ｖ、ｗを整数とする。で表され、ｆθレンズの入射
面又は出射面の形状を表現する非球面式において、ΣＡ
n｜Ｘn｜、ΣＢm｜Ｘm｜及びΣＧjＸ2jの夫々に、奇数
次と偶数次を含む任意項を用いて、１枚構成で設計した
ことを特徴とする。
ｕ、ｖ、ｗを整数とする。で表され、ｆθレンズの入射
面又は出射面の形状を表現する非球面式において、ΣＡ
n｜Ｘn｜、ΣＢm｜Ｘm｜及びΣＧjＸ2jの夫々に、奇数
次と偶数次を含む任意項を用いて、１枚構成で設計した
ことを特徴とする。
【００１３】上記非球面式は、主走査方向位置Ｘ及び
副走査方向位置Ｙに対するレンズ面の光軸方向高さＺを
表わすもので、この非球面式によって定義されるｆθ
レンズのレンズ面は、主走査方向（Ｘ軸）及び副走査方
向（Ｙ軸）に沿う形状が、夫々自由曲線である。
副走査方向位置Ｙに対するレンズ面の光軸方向高さＺを
表わすもので、この非球面式によって定義されるｆθ
レンズのレンズ面は、主走査方向（Ｘ軸）及び副走査方
向（Ｙ軸）に沿う形状が、夫々自由曲線である。
【００１４】上記主走査方向の自由曲線は、上記非球面
式の第１項と第２項の和
式の第１項と第２項の和
【００１５】
【数４】 によって形成され、上記副走査方向の自由曲線は非球面
式の第３項
式の第３項
【００１６】
【数５】 によって形成される。
【００１７】第１項はＸ方向の曲率Ｃx（半径Ｒxの逆
数）と離心率Ｋで表される基本曲線を表わし、この曲線
に第２項のＸを変数とする複数のｎ次曲線を加算合成す
ることによって、図４(b) に示すように主走査方向Ｘに
変化する自由曲線を作っている。
数）と離心率Ｋで表される基本曲線を表わし、この曲線
に第２項のＸを変数とする複数のｎ次曲線を加算合成す
ることによって、図４(b) に示すように主走査方向Ｘに
変化する自由曲線を作っている。
【００１８】第３項は、ＹＺ断面形状を決めるＹ方向の
曲率Ｃy（半径Ｒyの逆数）と離心率Ｋy に、Ｘ方向位置
に応じた変化を与える項である。すなわち、１にＸを変
数とする複数のｍ次関数を加算し、この和を曲率Ｃy に
係数として掛けている。また、１にＸを変数とする複数
の（２ｊ）次関数の和を加算した値を、離心率Ｋy に係
数として掛けている。
曲率Ｃy（半径Ｒyの逆数）と離心率Ｋy に、Ｘ方向位置
に応じた変化を与える項である。すなわち、１にＸを変
数とする複数のｍ次関数を加算し、この和を曲率Ｃy に
係数として掛けている。また、１にＸを変数とする複数
の（２ｊ）次関数の和を加算した値を、離心率Ｋy に係
数として掛けている。
【００１９】上記（２ｊ）次関数とｍ次関数を任意に変
えることによって、主走査方向位置Ｘに応じて、離心率
と曲率を変化させ、図４(c) に示すように、副走査方向
Ｙに沿う自由曲線を所望形状にすることができる。
えることによって、主走査方向位置Ｘに応じて、離心率
と曲率を変化させ、図４(c) に示すように、副走査方向
Ｙに沿う自由曲線を所望形状にすることができる。
【００２０】図１の走査光学系の光路図を表わす図３に
示すように、光源から出たビーム光が、ｆθレンズの光
軸に対し主走査方向に角度αをもってポリゴンミラーに
入射する場合は、ｆθレンズの入射面及び出射面を、夫
々主走査方向に２分割して得られる４面を、上記非球面
式を個別に適用し異なる係数を持つものとして別々に設
計し、左右非対称のｆθレンズとすることができる。
示すように、光源から出たビーム光が、ｆθレンズの光
軸に対し主走査方向に角度αをもってポリゴンミラーに
入射する場合は、ｆθレンズの入射面及び出射面を、夫
々主走査方向に２分割して得られる４面を、上記非球面
式を個別に適用し異なる係数を持つものとして別々に設
計し、左右非対称のｆθレンズとすることができる。
【００２１】このように左右非対称とした場合において
も、レンズ面は中心部において左右の面が連続につなげ
られる。これは、左右の面のＣx、Ｋ、Ｃy、Ｋy に共通
の値を用いることによってなされる。このことは、上記
式に、レンズ中心部のＸ座標値０を代入してみれば理
解できることである。
も、レンズ面は中心部において左右の面が連続につなげ
られる。これは、左右の面のＣx、Ｋ、Ｃy、Ｋy に共通
の値を用いることによってなされる。このことは、上記
式に、レンズ中心部のＸ座標値０を代入してみれば理
解できることである。
【００２２】上記非球面式によって定義されるレンズ
面形状は、主走査方向（Ｘ軸）及び副走査方向（Ｙ軸）
の夫々を、所望の自由曲面に設計できるので、スポット
径の縮小及びリニアリティの向上を始めとする高解像度
化に必要なレンズ性能を容易に得られるようになる。
面形状は、主走査方向（Ｘ軸）及び副走査方向（Ｙ軸）
の夫々を、所望の自由曲面に設計できるので、スポット
径の縮小及びリニアリティの向上を始めとする高解像度
化に必要なレンズ性能を容易に得られるようになる。
【００２３】特に、上記主走査方向（Ｘ軸）に沿う自由
曲線を決定するｎ次関数、副走査方向（Ｙ軸）に沿う形
状の離心率を主走査方向位置Ｘに応じて任意に変化させ
る２ｊ次関数、及び副走査方向（Ｙ軸）に沿う形状の曲
率を主走査方向位置Ｘに応じて任意に変化させるｍ次関
数に、偶数次に加え、走査光学系用のｆθレンズにおい
て従来使われていない奇数次項を含めてレンズ形状の豊
かな表現を可能としている。
曲線を決定するｎ次関数、副走査方向（Ｙ軸）に沿う形
状の離心率を主走査方向位置Ｘに応じて任意に変化させ
る２ｊ次関数、及び副走査方向（Ｙ軸）に沿う形状の曲
率を主走査方向位置Ｘに応じて任意に変化させるｍ次関
数に、偶数次に加え、走査光学系用のｆθレンズにおい
て従来使われていない奇数次項を含めてレンズ形状の豊
かな表現を可能としている。
【００２４】したがって、本発明のｆθレンズは感光面
が大きくなっても、一枚構成のｆθレンズによって高解
像度化が達成できる。
が大きくなっても、一枚構成のｆθレンズによって高解
像度化が達成できる。
【００２５】次に、上記非球面式において、特に高い
設計精度を得るための条件について述べる。ｎ次関数の
和（ΣＡn｜Ｘn｜）、ｍ次関数の和（ΣＢm｜Ｘm｜）、
及び２ｊ次関数の和（ΣＧjＸ2j）の設計に用いる項の
数は、少ない方が短時間で設計することができるが、あ
る程度多くしないと、高い精度を得ることができない。
また、用いる次数は低い方が設計を容易にすることがで
きるが、ある程度高い次数を用いないと、精度を高くす
ることができない。
設計精度を得るための条件について述べる。ｎ次関数の
和（ΣＡn｜Ｘn｜）、ｍ次関数の和（ΣＢm｜Ｘm｜）、
及び２ｊ次関数の和（ΣＧjＸ2j）の設計に用いる項の
数は、少ない方が短時間で設計することができるが、あ
る程度多くしないと、高い精度を得ることができない。
また、用いる次数は低い方が設計を容易にすることがで
きるが、ある程度高い次数を用いないと、精度を高くす
ることができない。
【００２６】高い精度を得る基準は、用いる項数につい
て、ΣＡn｜Ｘn｜に１８個以上の項を用い、ΣＢm｜Ｘm
｜に１１個以上の項を用い、ΣＧjＸ2jに６個以上の項
を用いることであり、用いる次数について、ΣＡn｜Ｘn
｜に２０次以上の項を含み、ΣＢm｜Ｘm｜に１２次以上
の項を含み、ΣＧjＸ2jに１２次以上の項を含むことで
ある。
て、ΣＡn｜Ｘn｜に１８個以上の項を用い、ΣＢm｜Ｘm
｜に１１個以上の項を用い、ΣＧjＸ2jに６個以上の項
を用いることであり、用いる次数について、ΣＡn｜Ｘn
｜に２０次以上の項を含み、ΣＢm｜Ｘm｜に１２次以上
の項を含み、ΣＧjＸ2jに１２次以上の項を含むことで
ある。
【００２７】設計時間の短縮と高い精度を得ることの双
方の条件を満たすことを考慮して、上記基準を適用する
と、例えば、ΣＡn｜Ｘn｜に３次から２０次までの１８
個の項を用い、ΣＢm｜Ｘm｜に２次から１２次までの１
１個の項を用い、ΣＧj Ｘ2jに２次から１２次までの６
個の項を用いることができる。
方の条件を満たすことを考慮して、上記基準を適用する
と、例えば、ΣＡn｜Ｘn｜に３次から２０次までの１８
個の項を用い、ΣＢm｜Ｘm｜に２次から１２次までの１
１個の項を用い、ΣＧj Ｘ2jに２次から１２次までの６
個の項を用いることができる。
【００２８】また、ポリゴンミラーへのビーム光の入射
が、ｆθレンズの光軸と交差する方向から行われる場合
（角度αを持つ）は、ｆθレンズの入射面と出射面の夫
々を左右非対称とし、各面毎に非球面式を立てることに
より、ポリゴンミラーの反射位置が反射角度によって変
化することによる結像点のずれによる光学性能への悪影
響の除去を適切に行なうことができる。
が、ｆθレンズの光軸と交差する方向から行われる場合
（角度αを持つ）は、ｆθレンズの入射面と出射面の夫
々を左右非対称とし、各面毎に非球面式を立てることに
より、ポリゴンミラーの反射位置が反射角度によって変
化することによる結像点のずれによる光学性能への悪影
響の除去を適切に行なうことができる。
【００２９】
【実施例】図１に、本発明の一実施例である走査光学系
の全体構成を示す。この実施例には、本発明の非球面式
を用いて設計したｆθレンズが組み込まれている。
の全体構成を示す。この実施例には、本発明の非球面式
を用いて設計したｆθレンズが組み込まれている。
【００３０】図１において、７は光源を内蔵しビーム光
を作り出すＬＤユニット、８は第１光学系で、ビーム光
の収束を、主として副走査方向（感光ドラムの回転方
向）に対して行い、これに比べると小さな収束率で主走
査方向にも行う。９は光偏光器であるポリゴンミラー、
１０はｆθレンズからなる第２光学系、１１は印字ドラ
ム等の感光体を示す。図１を設計例の諸値が適用される
部分を明らかにする等のため書き換えて図２に示す。な
お、同図において、光軸はポリゴンミラーを境にして折
れ曲がっているので、第１光学系と第２光学系の座標軸
を別々に示す。
を作り出すＬＤユニット、８は第１光学系で、ビーム光
の収束を、主として副走査方向（感光ドラムの回転方
向）に対して行い、これに比べると小さな収束率で主走
査方向にも行う。９は光偏光器であるポリゴンミラー、
１０はｆθレンズからなる第２光学系、１１は印字ドラ
ム等の感光体を示す。図１を設計例の諸値が適用される
部分を明らかにする等のため書き換えて図２に示す。な
お、同図において、光軸はポリゴンミラーを境にして折
れ曲がっているので、第１光学系と第２光学系の座標軸
を別々に示す。
【００３１】図２に示すように、ＬＤユニット７は、半
導体レーザ１２、レーザー光を平行光に近づける（完全
に平行光化する場合を含む）コリメータレンズ１３、絞
り１４から構成される。この第１光学系８は、次式に基
づいて設計された非球面トーリックレンズが使用され
る。
導体レーザ１２、レーザー光を平行光に近づける（完全
に平行光化する場合を含む）コリメータレンズ１３、絞
り１４から構成される。この第１光学系８は、次式に基
づいて設計された非球面トーリックレンズが使用され
る。
【００３２】
【数６】 この式は、図４に示すように、副走査方向（Ｙ軸）に沿
う回転軸を中心として回転し、その回転軌跡としてトー
リック面を形成する曲線を定義したものである。すなわ
ち、原点位置におけるＸ方向の曲率半径Ｒx に、この式
の値Ｚを加算した値が、トーリック面のＹ軸の各点にお
けるＸ方向の曲率半径となる。
う回転軸を中心として回転し、その回転軌跡としてトー
リック面を形成する曲線を定義したものである。すなわ
ち、原点位置におけるＸ方向の曲率半径Ｒx に、この式
の値Ｚを加算した値が、トーリック面のＹ軸の各点にお
けるＸ方向の曲率半径となる。
【００３３】ポリゴンミラー９は、反射面を多角形状に
形成したもので、回転することにより、入射したビーム
光を主走査方向Ｘ（感光ドラムの軸方向）に振分けるよ
うに偏向する。
形成したもので、回転することにより、入射したビーム
光を主走査方向Ｘ（感光ドラムの軸方向）に振分けるよ
うに偏向する。
【００３４】第２光学系１０は、前記本発明の非球面式
を用いて設計したｆθレンズで、主走査方向Ｘ及び副
走査方向Ｙの双方の収束を行なうと同時に、ｆθ補正を
行って、収束したビーム光を感光体１１上に走査・結像
させる。
を用いて設計したｆθレンズで、主走査方向Ｘ及び副
走査方向Ｙの双方の収束を行なうと同時に、ｆθ補正を
行って、収束したビーム光を感光体１１上に走査・結像
させる。
【００３５】次に、上記構成の各部分の具体的設計例を
挙げ、その光学的性能を、説明する。
挙げ、その光学的性能を、説明する。
【００３６】［設計例］非球面トーリックレンズからな
る第１光学系８と、ｆθレンズからなる第２光学系１０
は、夫々１枚構成のものであり、光学系全体でｆθ特性
のｆは１６９．９３６４７ｍｍ、感光体６上の走査幅Ｌ
は−１５０ｍｍ〜＋１７５ｍｍである。
る第１光学系８と、ｆθレンズからなる第２光学系１０
は、夫々１枚構成のものであり、光学系全体でｆθ特性
のｆは１６９．９３６４７ｍｍ、感光体６上の走査幅Ｌ
は−１５０ｍｍ〜＋１７５ｍｍである。
【００３７】ＬＤユニット７は、半導体レーザー１２に
波長７８０ｎｍ（各光学系の屈折率は１.５２１２２４
となる）のものを使用し、これをｆ＝８ｍｍ のコリメ
ータレンズ１３を使用して平行光化した後、主走査方向
が３.０ｍｍ で副走査方向が１.８９７ｍｍの楕円形状
の絞り１４を用いて、トランケート比（ＬＤ波形）を主
走査方向で０.３６７、副走査方向で０.７２８としてい
る。
波長７８０ｎｍ（各光学系の屈折率は１.５２１２２４
となる）のものを使用し、これをｆ＝８ｍｍ のコリメ
ータレンズ１３を使用して平行光化した後、主走査方向
が３.０ｍｍ で副走査方向が１.８９７ｍｍの楕円形状
の絞り１４を用いて、トランケート比（ＬＤ波形）を主
走査方向で０.３６７、副走査方向で０.７２８としてい
る。
【００３８】ポリゴンミラー９は、内接円の直径が φ
３４.６で、外周の反射面を６面体としたものである。
３４.６で、外周の反射面を６面体としたものである。
【００３９】第１光学系８である非球面トーリックレン
ズは、図２において、入射面 ８Ｒ1と出射面 ８Ｒ2を、
非球面トーリックとしたもので、その形状は、次の曲率
半径Ｒx、非球面係数Ａn、及び離心率Ｋで定義される。
ズは、図２において、入射面 ８Ｒ1と出射面 ８Ｒ2を、
非球面トーリックとしたもので、その形状は、次の曲率
半径Ｒx、非球面係数Ａn、及び離心率Ｋで定義される。
【００４０】 ８Ｒ1（ＴＲ） Ｘ方向 Ｒx ＝−９.６０９３Ｅ＋００ Ｙ方向 Ｃy ＝ ６.６７８７Ｅ−０２ ８Ｒ2（ＴＲ） Ｘ方向 Ｒx ＝−１.０５２１Ｅ＋０１ Ｙ方向 Ｃy ＝−１.６０１２Ｅ−０２ Ａ4 ＝ ４.８４３０Ｅ−０５ Ａ6 ＝−６.７５１５Ｅ−０６ Ａ8 ＝ ０ Ａ10 ＝ ０ Ａ12 ＝ ０ Ａ14 ＝ ０ Ａ16 ＝ ０ Ａ18 ＝ ０ Ａ20 ＝ ０ 図２に第１光学系の座標軸を示すように、上記数値の内
で、Ｘ方向とあるのは主走査方向、Ｙ方向とあるのは副
走査方向を意味する。
で、Ｘ方向とあるのは主走査方向、Ｙ方向とあるのは副
走査方向を意味する。
【００４１】第２光学系１０であるｆθレンズは、ポリ
ゴンミラー９から感光体１１に向かって左右の部分を、
本発明の前記非球面式によって別々に設計し（次の
［表１〜表４］に、非球面式の各係数を示す）、左右非
対称としている。これは、ＬＤユニット７が側方に配置
され、ポリゴンミラー９における反射点が移動すること
による感光体１１上の結像点の位置ずれによる光学性能
への悪影響を吸収補正するためである。
ゴンミラー９から感光体１１に向かって左右の部分を、
本発明の前記非球面式によって別々に設計し（次の
［表１〜表４］に、非球面式の各係数を示す）、左右非
対称としている。これは、ＬＤユニット７が側方に配置
され、ポリゴンミラー９における反射点が移動すること
による感光体１１上の結像点の位置ずれによる光学性能
への悪影響を吸収補正するためである。
【００４２】次の表で、１０Ｒ1は入射側、１０Ｒ2は出
射側を示し、ポリゴンミラー９から感光体１１を見て、
マイナス側は左側、プラス側は右側を意味する（Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸とｆθレンズの各面との対応関係は図２，図４
を参照）。
射側を示し、ポリゴンミラー９から感光体１１を見て、
マイナス側は左側、プラス側は右側を意味する（Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸とｆθレンズの各面との対応関係は図２，図４
を参照）。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】 上記設計例１の走査光学系で、得られる光学性能は、次
に示すようになる。
に示すようになる。
【００４７】感光体上に結像するスポット径は、図６に
示すように、主走査方向で ６８.６μｍ〜 ７２.６μ
ｍ、副走査方向で６８〜７２μｍとなり、そのバラツキ
は±２μｍ以下となる。
示すように、主走査方向で ６８.６μｍ〜 ７２.６μ
ｍ、副走査方向で６８〜７２μｍとなり、そのバラツキ
は±２μｍ以下となる。
【００４８】ここで、スポット径とは、照射スポットに
おいて、最大エネルギーの部分を１００％とし、１／ｅ
2＝１３.５％以上のエネルギー照射量がある範囲の径を
測ったものである。
おいて、最大エネルギーの部分を１００％とし、１／ｅ
2＝１３.５％以上のエネルギー照射量がある範囲の径を
測ったものである。
【００４９】このように、スポット径が先に説明した先
行技術の１２０μｍよりも、かなり小さくできることに
より、高解像度の印字が可能になる。
行技術の１２０μｍよりも、かなり小さくできることに
より、高解像度の印字が可能になる。
【００５０】また、走査幅Ｌ＝−１５０ｍｍ〜＋１７５
ｍｍにおけるリニアリティは、図７に示すように、 ０.
０６ｍｍ以下の範囲内に収まり、一枚構成のｆθレンズ
で高い精度が得られることがわかる。
ｍｍにおけるリニアリティは、図７に示すように、 ０.
０６ｍｍ以下の範囲内に収まり、一枚構成のｆθレンズ
で高い精度が得られることがわかる。
【００５１】ポリゴンの面倒れ補正は、図８に示すよう
に、走査幅Ｌ＝−１５０ｍｍ〜＋１７５ｍｍの範囲にお
いて、面倒れ６０ｓｅｃに対し副走査方向の結像位置ず
れを±３μｍ以下にできる。
に、走査幅Ｌ＝−１５０ｍｍ〜＋１７５ｍｍの範囲にお
いて、面倒れ６０ｓｅｃに対し副走査方向の結像位置ず
れを±３μｍ以下にできる。
【００５２】小山の大きさは、図９に示すように、走査
幅Ｌ＝−１５０ｍｍ〜＋１７５ｍｍの範囲において、ス
ポット光のピーク値（１００％）に対して４％以下とな
る。ここで小山とは、感光体に照射されるスポット光の
強度分布がガウス分布にならず、その外延部に現れる小
さなピークをいい、このピーク（小山）が大きくなる
と、本来光が当たらない所に光が照射され印字品質が低
下する。
幅Ｌ＝−１５０ｍｍ〜＋１７５ｍｍの範囲において、ス
ポット光のピーク値（１００％）に対して４％以下とな
る。ここで小山とは、感光体に照射されるスポット光の
強度分布がガウス分布にならず、その外延部に現れる小
さなピークをいい、このピーク（小山）が大きくなる
と、本来光が当たらない所に光が照射され印字品質が低
下する。
【００５３】上記リニアリティ、面倒れ、小山の大きさ
は、本発明がＡ３用紙対応にするため、一枚構成のｆθ
レンズで走査幅をＬ＝−１５０ｍｍ〜＋１７５ｍｍと大
きく取っているにもかかわらず、従来のＡ４用紙対応の
走査光学系と同程度のものである。すなわち、本発明に
よれば、一枚構成のｆθレンズで印字品質を低下させず
に用紙サイズを大きくできる。
は、本発明がＡ３用紙対応にするため、一枚構成のｆθ
レンズで走査幅をＬ＝−１５０ｍｍ〜＋１７５ｍｍと大
きく取っているにもかかわらず、従来のＡ４用紙対応の
走査光学系と同程度のものである。すなわち、本発明に
よれば、一枚構成のｆθレンズで印字品質を低下させず
に用紙サイズを大きくできる。
【００５４】
【発明の効果】本発明は、走査光学系に、主走査方向及
び副走査方向の両方向を所望の非球面に設計でき、かつ
その設計の自由度が高い非球面式によって形成されたｆ
θレンズを組込むので、一枚構成のｆθレンズで、高解
像度化に必要なスポット径の微小化及びリニアリティの
向上が可能になる。
び副走査方向の両方向を所望の非球面に設計でき、かつ
その設計の自由度が高い非球面式によって形成されたｆ
θレンズを組込むので、一枚構成のｆθレンズで、高解
像度化に必要なスポット径の微小化及びリニアリティの
向上が可能になる。
【００５５】また、左右非対称の形状とすることによ
り、側方に配置した光源からポリゴンミラーにビーム光
を照射したときの反射点の移動による結像位置のずれに
よる光学性能への悪影響をなくすことができる。
り、側方に配置した光源からポリゴンミラーにビーム光
を照射したときの反射点の移動による結像位置のずれに
よる光学性能への悪影響をなくすことができる。
【図１】 本発明の走査光学系の構成例を示す図
【図２】 各部の寸法等を明らかにするために図１を書
き直した図
き直した図
【図３】 本発明の一実施例である走査光学系の光路図
【図４】 本発明で用いる第１光学系を表わす非球面式
の座標軸とレンズ形状の関係を示す図
の座標軸とレンズ形状の関係を示す図
【図５】 本発明で用いる第２光学系を表わす非球面式
の座標軸とレンズ形状の関係を示す図
の座標軸とレンズ形状の関係を示す図
【図６】 本発明の設計例で得られたスポット径を、主
走査方向と副走査方向について示した図
走査方向と副走査方向について示した図
【図７】 本発明の設計例のリニアリティ特性図
【図８】 本発明の設計例の面倒れ特性図
【図９】 本発明の設計例における主走査方向の小山の
発生状況を示す図
発生状況を示す図
【図１０】 走査光学系の一般的構成を示す図
７ ＬＤユニット ８ 第１光学系 ９ ポリゴンミラー １０ 第２光学系（ｆθレンズ） １１ 感光体
Claims (5)
- 【請求項１】 光源から発したビーム光を、回転するポ
リゴンミラーで反射し、ビーム光の収束とｆθ補正を行
うｆθレンズを通して、感光体上に走査・結像させる走
査光学系において、 上記ｆθレンズを、 ｆθレンズと光軸の交点を原点とし、光軸方向をＺ軸、
主走査方向をＸ軸、副走査方向をＹ軸としたとき、 【数１】 但し、Ｃx、Ｋ、Ａn、Ｃy、Ｂm、Ｋy、Ｇjを任意係数、
ｕ、ｖ、ｗを整数とする。で表され、ｆθレンズの入射
面又は出射面の形状を表現する非球面式において、ΣＡ
n｜Ｘn｜、ΣＢm｜Ｘm｜及びΣＧjＸ2j の夫々に、奇数
次と偶数次を含む任意項を用いて、１枚構成で設計した
ことを特徴とする走査光学系。 - 【請求項２】 ΣＡn｜Ｘn｜に１８個以上の項を用い、
ΣＢm｜Ｘm｜に１１個以上の項を用い、ΣＧjＸ2j に６
個以上の項を用いたことを特徴とする請求項１記載の走
査光学系。 - 【請求項３】 ΣＡn｜Ｘn｜に２０次以上の項を含み、
ΣＢm｜Ｘm｜に１２次以上の項を含み、ΣＧjＸ2j に６
次以上の項を含むことを特徴とする請求項１記載の走査
光学系。 - 【請求項４】 ΣＡn｜Ｘn｜に３次から２０次までの１
８個の項を用い、ΣＢm｜Ｘm｜に２次から１２次までの
１１個の項を用い、ΣＧjＸ2jに２次か ら１２次までの
６個の項を用いたことを特徴とする請求項１記載の走査
光学系。 - 【請求項５】 光源から出たビーム光が、ｆθレンズの
光軸に対し主走査方向に角度をもってポリゴンミラーに
入射する場合において、 ｆθレンズの入射面及び出射面を、夫々主走査方向に２
分割して得られる４面を、上記非球面式を個別に適用し
異なる係数を持つものとして別々に設計し、左右非対称
のｆθレンズとしたことを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか１項に記載した走査光学系。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9204814A JPH1152265A (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 走査光学系 |
| US09/269,190 US6330524B1 (en) | 1997-07-30 | 1998-07-29 | Scanning optical system |
| PCT/JP1998/003378 WO2004086115A1 (ja) | 1997-07-30 | 1998-07-29 | 走査光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9204814A JPH1152265A (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 走査光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152265A true JPH1152265A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16496828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9204814A Pending JPH1152265A (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 走査光学系 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6330524B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1152265A (ja) |
| WO (1) | WO2004086115A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002139669A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-05-17 | Olympus Optical Co Ltd | 結像光学系 |
| JP2003075751A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Minolta Co Ltd | タンデム走査光学系 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7034859B2 (en) * | 2002-08-08 | 2006-04-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning device and image forming apparatus using the same |
| SE0302191D0 (sv) * | 2003-03-10 | 2003-08-11 | Staffan Gunnarsson | Transponder med infrarödteknik |
| TWM263503U (en) * | 2004-06-25 | 2005-05-01 | E Pin Optical Industry Co Ltd | fthetalens structure for laser scanning devices |
| CN100434964C (zh) * | 2004-11-03 | 2008-11-19 | 一品光学工业股份有限公司 | 激光扫描装置的fθ镜片的制法 |
| JP5046760B2 (ja) * | 2007-07-04 | 2012-10-10 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| CN101566726B (zh) * | 2008-04-23 | 2010-12-22 | 一品光学工业股份有限公司 | 微机电激光扫描装置的二片式fθ镜片 |
| JP5651935B2 (ja) * | 2008-08-28 | 2015-01-14 | 株式会社リコー | 画像処理装置 |
| KR102614491B1 (ko) * | 2018-03-26 | 2023-12-15 | 엘지전자 주식회사 | 전자기력 구동 방식을 이용한 Tripod MEMS 스캐너 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07111501B2 (ja) * | 1990-06-15 | 1995-11-29 | キヤノン株式会社 | ｆθレンズ及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP3117524B2 (ja) * | 1992-02-05 | 2000-12-18 | 富士写真光機株式会社 | 面倒れ補正機能を有する走査光学系 |
| KR0144427B1 (ko) * | 1994-11-30 | 1998-10-01 | 이형도 | 광 주사장치 |
| JP3458980B2 (ja) * | 1994-12-06 | 2003-10-20 | 株式会社リコー | 光走査装置 |
| JP3252708B2 (ja) * | 1995-05-31 | 2002-02-04 | キヤノン株式会社 | 光学素子及びそれを用いた走査光学装置 |
| JPH09105859A (ja) * | 1995-10-09 | 1997-04-22 | Nippon Hikyumen Lens Kk | 走査光学系 |
| US5729475A (en) * | 1995-12-27 | 1998-03-17 | Romanik, Jr.; Carl J. | Optical system for accurate monitoring of the position and orientation of an object |
| JPH09185006A (ja) * | 1996-01-06 | 1997-07-15 | Canon Inc | 走査光学装置 |
| JP3604852B2 (ja) * | 1996-12-28 | 2004-12-22 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置及びレーザービームプリンタ |
| US6067106A (en) * | 1997-04-16 | 2000-05-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning optical apparatus |
| JP3559684B2 (ja) * | 1997-06-13 | 2004-09-02 | キヤノン株式会社 | 光学素子及びそれを用いた走査光学装置 |
-
1997
- 1997-07-30 JP JP9204814A patent/JPH1152265A/ja active Pending
-
1998
- 1998-07-29 WO PCT/JP1998/003378 patent/WO2004086115A1/ja active Application Filing
- 1998-07-29 US US09/269,190 patent/US6330524B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002139669A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-05-17 | Olympus Optical Co Ltd | 結像光学系 |
| JP2003075751A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Minolta Co Ltd | タンデム走査光学系 |
| JP4576778B2 (ja) * | 2001-09-05 | 2010-11-10 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | タンデム走査光学系 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6330524B1 (en) | 2001-12-11 |
| WO2004086115A1 (ja) | 2004-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5808775A (en) | Laser beam scanning optical apparatus | |
| JP3432085B2 (ja) | 走査光学装置 | |
| JP3193546B2 (ja) | 反射型走査光学系 | |
| JP4395691B2 (ja) | レーザー走査装置 | |
| JP3869704B2 (ja) | 走査光学系 | |
| KR20010107742A (ko) | 광학 주사 장치와 이를 사용하는 화상 형성 장치 | |
| JPH0769521B2 (ja) | 光走査装置及び走査レンズ | |
| JPH08220440A (ja) | 光走査装置、画像形成装置及び画像読み取り装置 | |
| JPH1152265A (ja) | 走査光学系 | |
| JPH09304714A (ja) | 走査光学装置 | |
| JPH07174997A (ja) | 光走査装置 | |
| JP3913424B2 (ja) | 走査光学系および光走査装置 | |
| JP2003107382A (ja) | 走査光学系 | |
| JPH07174998A (ja) | 走査レンズ及び光走査装置 | |
| JP4349500B2 (ja) | 光走査光学系 | |
| JPH04141619A (ja) | 面倒れ補正機能を有する走査光学系 | |
| JP2956169B2 (ja) | 走査光学装置 | |
| JPH08248345A (ja) | 光走査装置 | |
| JP3627781B2 (ja) | レーザー走査装置 | |
| JPH10282409A (ja) | 走査光学系 | |
| JPH09105859A (ja) | 走査光学系 | |
| JP4451519B2 (ja) | 走査光学系および光走査装置および画像形成装置 | |
| JP3472205B2 (ja) | 光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP3784591B2 (ja) | 走査結像光学系・光走査装置および画像形成装置 | |
| JPH05127077A (ja) | シリンドリカルレンズ系 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040728 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040812 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040823 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040813 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040823 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070522 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070925 |