JPS6315214A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JPS6315214A
JPS6315214A JP61160604A JP16060486A JPS6315214A JP S6315214 A JPS6315214 A JP S6315214A JP 61160604 A JP61160604 A JP 61160604A JP 16060486 A JP16060486 A JP 16060486A JP S6315214 A JPS6315214 A JP S6315214A
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deflector
curvature
optical system
radius
single lens
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菊地 靖
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Ricoh Co Ltd
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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】 (技術分野) 本発明は、例えば、レーザプリンタ、ファクシミリ、製
版機等に使用oJ能な光走査装置に関する。
(従来技術) 従来より、回転多面鏡のような光束を等角速度で偏向す
る偏向器を利用した光走査装置か、レーザプリンタ、フ
ァクシミリ、製版@等に用いられている。このような光
走査装置では、偏向器の反射面の加工精度誤差等がある
と、偏向走萱された光束の進行方向が、偏向面(偏向反
射面の法測がその回転に伴い形成する面9に垂直な面内
で変化し、雑食面上での走歪線のピッチむらを生じて画
像品質が劣化する。そこで、偏向走査された光束の進行
方向が偏向面に垂直な面内で変化しても、走査面上での
走査線のピッチむらが生じないような走査光学系が各種
提案され℃いる。特δ角昭59−147316号公報や
特開昭60−10[J118号公報記載のものはその例
である。
しかし、特開昭59−147,516号公報記載のもの
によれば、偏向角を大きくとることができるものの、主
走査方向及び副走食方向ともに像画湾曲の補正が不充分
であり、高密度のスポット径を得ることができない。ま
た、特開昭60−100118号公報記載のものによれ
ば、主走査方向の像画湾曲は良好であるが、走奔線のピ
ッチむらの除去に関しては充分な検討がなされていない
(目  的) 本発明は、上記従来技術の問題点を解消すべくなされた
ものであって、結琢系の構/ff1Yコンパクトにしな
がら偏向器の面倒れによる影響を補正することができ、
走立面上での元ビームの走査速度が一足で、かつ、ビー
ムの定食方向(以後これを「主走査方向」という)とこ
れに垂直な方向(以後これを「副走食方向」という)の
ビームの結像幅(以後これを「*回湾曲Jというつの極
め℃小さい元走査装置を提供することを目的とする。
(構 rfl、) 本発明は、偏向器により偏向された光束を走置面上VC
結像する3−2の結像光学系を、偏量器側から順に、ア
ナモフィックな単レンズ、正の屈折率を有する球面単レ
ンズ、トーリック面を有する単レンズより構成し、これ
らの各屈折面の曲率半径を偏向器側からr:1、r:2
、r:3、r:4、r:5、r:6とし、主走査方向V
C垂直な方向の曲率半径の成分をYとしたとき、 −1,0<r :6Y/r :2Y<−0,3の条件を
満足することを特徴とする。
171図乃至矛4図は、本発明に係る先走を装置の原理
的な構成例を示す。3・1図乃至才4図において、光源
ある(・は光源と集光装置から成る光源装置1から出射
された光束はシリンダレンズでなる3−1の結像光学系
2により線状に結像されるようになっており、この結び
位置の近傍にはy数の偏向反射面4を有する偏向器5が
配置されている。
偏向器6は回転軸を中心に回転駆動されるようになって
いて所謂回転多面鏡を構成しており、偏向反射面4によ
って光束を回転軸に直角な方向即ち主走査方向に偏向す
るようになっている。上記第1の結像光学系2によって
結ばれる線像の方向は主走査方向である。
偏向器6と走査結像面8との間には、偏向器乙により偏
向された光束な走査結像面8上に結球させるための結像
レンズ系が配置されている。この結像レンズ系は、偏向
器6側から順に配置されたアナモフィックな単レンズ5
と正の屈折力を有する単レンズ6とトーリック面を有す
る単レンズ7とにより構成されていて、fθ レンズを
構成している。この結像レンズ系により走査結像面8上
に結像スポットが形成され、偏向器6の回転に伴い走交
結像面8上を光ビームが一定のiKで走貸される。
3−6図は、偏向器3の偏向反射面4の倒れによる影響
を補正する1幾能を説明している。3−6図に示されて
いるような副走丘方向の断面内における単レンズ5.7
の屈折力は、矛2図に示されているような主走査方向の
断面における屈折力と異なっており、各レンズ5.6.
70合成光学系が、偏向反射面4と走査結像面8との位
置関係を光学的にほぼ共役な関係にするように配置され
ている。
従って、偏向器5の偏向反射面4が偏向面に対し垂直な
方向に傾いて符号4′で示されているように変化しても
、各レンズ5.6.7を通過する光束は破線で示されて
いるよ5にレンズ光軸中心からずれるが、走肴結像圃8
上での結像位置はほとんど変化せず、偏向反射面4の倒
れによる影響が補正されるわけである。
以上述べた例のように、偏向器3が回転多面鏡の場合は
、構造上、回転多面鏡の回転中心軸は偏向反射面4上に
はない。従って、第4図に示されているように、偏向器
6が回転するにつれて、牙1結像光学系2VCよって形
成される線像の結像位1、(pと偏向反射面4“との距
離ΔXが変化する。そして、2位周に形成される線1ぼ
り共役像は走査結飲面8からΔX′だけ離れた位置P′
に形成される。
矛4図において、各レンズ5.6.7で結ばれる像の倍
率をβとすると、 Δ7=β2 ・△X       ・・・・・・・・・
(1)で与えられる。偏向面内において、レンズの光軸
と偏向器の回転ニよる光ビームの中心線とのなす角度な
θとして、このθと上記△Xとの関係を示したのが矛5
図、力・6図である。3・5図、矛6図でRは回転多面
鏡でなる偏向器6の内接円半径、αは偏向器3に入射す
る光束の中心線と矛2の結像光学系?構成する各レンズ
5.6.70)光軸とのなす角度である。矛5図はαを
一定にしたとぎ、矛6図はR4一定にしたときのθとΔ
Xとの関係を示す。1・5図から明らかなように、ΔX
は回1駈多面鏡の内接円半径Rが大きくなるにつれて大
きくなる。また、3・6図から明らかなように、ΔXは
上記αによっても変動する。
このように、回転多面鏡は、ガルバノミラ−を除いて、
回転中心軸と偏光反射面とが一散せず、よって、回転多
面鏡の回1蔽Vc洋い上記ΔXが変動すると共に、線1
よ方向に直交する方向にもその線像位置が変化する。即
ち、回転多面鏡の回転に伴い−d +#!位置は二次元
的に移動し、また、レンズ光軸に対して一般に非対称に
移動する。
従って、このような走五元学系では、イ1′効走査領域
に没り王走迂方向と副走介方向の両刀てついて像面湾曲
を良好しζ補正する必要がある。また、王走査方向につ
いては、走査されるビームの吟速性(リニアリティ)も
良好に補正されなければならない。
矛7図は、以上述べたような本発明の原理的構成例の各
条件を説明するための図であり、偏回走丘面と平行な断
面ケ示している。1・7図におい二、aは光源装置1か
ら出射される光束の中心線、bはし/ズ5.6.7の光
軸である。中心、W aと光軸すとのなす角度なα、ま
た、その交点を@点とし光軸bvx軸とする直交座標系
?設定して、秘i陶器としての回転多面鏡50回・(云
中也・座標ケ(XP 、  YP )とする。このとき
、4π θくα<−−a、旧・・・・・(24 α 0<X<Rcos−・・・・・・・・・(3)0<Y<
R51n−・・・・・・・・・(4)0条件を満足する
条件(22において、Nは回転多面鏡60反射面数であ
り、下限は中心線aがfθ レンズの有効偏向領域外に
あるためであり、上限は、走査面BVc人射した光束が
反射散乱されて再びOoi多面鏡3で反射され、走査面
8上にゴースト像ヲ形成するのを有効偏向領域外とする
ためである。
条件(31(41は、オ・5図1,1−6図に示したよ
うな線像と反射面との距離の変動をなるべく少なくする
ためのものである。
また、レンズ5.6.7の屈折面の曲¥半径?偏向器と
しての回転多面鏡6側からr:1、r:2、r:3、r
a4、r:5、r:6とし、偏向走葺方向VC垂直な方
向、即ち副走食方向の曲率半径の成分をYとしたとき、 −1,0<r : 6Y/ r : 2Y< −0,3
−15)の条件によって副走五方向の像面湾曲量を補正
している。
以上のような条件を考慮することにより、有効雑食領域
の全域にわたり、王走元方向と廁走丘方向の像面湾曲量
を良好に補正することができる。
(笑施汐り) 以下に、本発明に係る光走査装置の実施例を示す。
ここで、r : I X−r : 6 Xは偏向面に平
行な断面内でのレンズの曲率半径、r:IY−r:6Y
は偏向面に垂直な断面内でのレンズの曲率半径、dl、
d3、d5  はレンズの軸上での肉厚、d2、d4 
 は軸上での空気間隔、nl、n2、n3  は屈折率
であり、すべて1−陶器側からの値である。
また、Rは偏向器としての回(云多汀禮の内接円半径、
αは回転多面鏡への入射光線の中心線とレンズ光軸との
なす自互、fは偏向面に平行な平面内でのレンズ全系の
合成焦点矩冶、θは偏向角、Kはr:6Y/r:2Yの
値である。
第1実施例 f=100. 2θ=48’   、  α=60”R
/f=0.120  、   K=−0,363r: 
IX=−22,127、r: IY= −22,127
、d、=2.154 、 n1=1.51118r:2
X =  oo  、 r:2Y=  39.893.
 d、=2.832r:3X=−68,018、r:3
Y= −68,018、d、=3.391 、 n2=
1.51118r:4X=−33,093、r:4Y=
 −33,093、d4=0.638r:5X=  0
5  、 r:5Y= 128.057. d、=5.
027  n、=1.82485r : 6X=−42
,965、r : 6Y= −14,481第2実施例 f=100    、 28 =48’   、  a
=60’R/f=0.120  、   K=−0,7
54r: IX=−22,129、r: IY= −2
2,129、d、=2.154 、 n1=1.511
18r:2X=  00  、 r:ZY=  18.
750. d、=2.832r:3X=−68,208
、r:3Y= −68,208、d、=3.391 、
 n、 =1.51118r:4X=−33,099、
r:4Y= −33,099、d4=0.638r:5
X=  oo  、 r:5Y=−347,071,d
、=5.027  n3=1.82485r : 6X
=−43,005、r : 6Y= −14,142第
3実施例 f=100,2θ=48’   、  α=60”R/
f=0.120  、   K=−0,第2r : I
X=−22,273、r: IY= −22,276、
d、=2.055 、 n、=1.51118r:2X
=  00  、 r:2Y=  19.947  d
2=2.713r:3X= −69,414、r:3Y
= −69,414、d3=3.271 、 n2=1
.51118r:4X=−33,111、r:4Y= 
−33,111、d、=0.638r:5X=  c”
  、 r:5Y=−374,997,d5=5.50
5  n3=1.82485r:6X=−43,181
、r:6Y= −14,362第4実施例 f=100,2θ=48’   、  α=60’R/
f=0.120  、   K=−0,619r: I
X=−22,273、r:IY= −22,276、d
、=1.995 、 n1=1.51118r:2X=
  oo  、 r:2Y=  26.669. d、
=2.394r:3X=−69,813、r:3Y= 
 69.813 、 d、=3.670 、 n、=1
.51118r:4X=−33,111、r:4Y= 
−33,111、d4=0.638r:5X=  oo
  、 r:5Y=  ”)   、 ds=5.78
5  n3=1.82485r : 6X= −43,
418、r : 6Y= −16,264第5実施例 f=100,2θ=48’   、  α=60’R/
f=0.120  、   K=−0,605r: I
X=−22,340、r: IY= −22,340、
d□=2,035 、 n□=1.51118r:2X
=  oo  、 r:2Y=  27,0第2. d
2=2.194r:3X =−70,212、r:3Y
= −70,212、d、 =3.830 、 n、 
=1.51118r:4X=−33,231、r:4Y
= −33,231、d、=0.678r:5X=  
oo  、 r:5Y=  oo   、 d、=5.
984  n、=1.82485r:6X:= −43
,612、r:6Y= −16,376第6実施例 f=100,2θ=48’   、  α=606R/
f=0.120  、   K=−0,626r:IX
=−22,273、r:IY= −22,276、d、
=2.058 、 n、=1.51118r:2X= 
 oo  、 r:2Y=  26.210  d2=
2.394r:3X=−69,813、r:3Y= −
69,813、d、 =3.710 、 n、=1.5
1118r:4X=−33,111、r:4Y= −3
3,111、d4=0.678r:5X=  oo  
、 r:5Y=  co   、 d、=5.984.
 n、=1.82485r : 6X=−43,589
、r : 6Y= −16,400第7実施例 f=100,2θ=486.  α=60’R/f=0
.120  、   K=−0,622r: IX=−
22,460、r: IY= −22,460、d、=
2.035 、 n1=1.51118r:ZX=  
00  、 r:2Y=  26.369. d2=2
.234r:3X= −70,930、r:3Y= −
70,930、d、=3.830 、 n、=1.51
118r:4X=−33,311、r:4Y= −33
,311、d4=0.758r:5X=:  ”  +
 r:5Y==  ”   + d5”5.984  
n3”1.82485r:6X=−43,851、r:
6Y= −16,408第8実施例 f=100,2θ=43.6’  、  α=50’R
/f=0.141  、   K =−0,521r:
 LX”−22,318、r: IY= −22,31
8、d、=1.834 、 n、=1.51118r:
2X=  00  、 r:2Y=  25.365.
 d、=3.153r:3X= −67,457、r:
3Y= −67,457、d、=2.826 、 n2
=1.51118r:4X=−32,782、r:4Y
= −32,782、d、=1.123r:5X=  
”  、 r:5Y=−120,486,d、=4.1
67  n、 =1.82485r : 6X=−42
,863、r : 6Y= −13,208第9実施例 f=100,2θ=43.6’  、  α=60’R
/f=0.167  、   K=−0,504r: 
IX=−22,365、r: IY= −22,365
、d、=1.921 、 n1=1.51118r:2
X=  oo  、 r:2Y=  28.989  
d2=2.899r:3X=−68,095、r:3Y
= −68,095、d、=2.935 、 n2=1
.51118r:4X=−32,754、r:4Y= 
−32,754、d4=1.268r:5X=  ex
>  、 r:5Y=−204,735,d、=4.4
93  n3=1.82485r:6X=−43,11
1、r:6Y= −14,621第10実施例 f=100,2θ=43.6’  、  α=606R
/f=0.181  、   K=−0,821r:I
X=−22,365、r:IY= −22,365、d
、 =1.921 、 n、=1.51118r:2X
=  CX3  、 r:ZY=  18.154. 
d、=2.899r:3X= −68,095、r:3
Y= −68,095、d、 =2.935 、 n、
=1.51118r:4X= −32,754、r:4
Y= −32,754、d4=1.268r:5X= 
 oo  、 r:5Y=  oo   、 d、=4
.493  n3=1.82485r:6X=−43,
111、r:6Y= −14,911第11実施例 f=100,2θ=43.6° 、 α=50゜R/f
=0.185  、   K=−0,800r: lX
= −22,365、r:IY= −22,365、d
、 =1.921 、 n、=1.51118r:2X
=  (’)  、 r:ZY=  18.843. 
d2=2.899r:3X= −68,095、r:3
Y= −68,095、d、=2.935 、 n、=
1.51118r:4X= −32,754、r:4Y
= −32,754、d4=1.268r:5X=  
oo  、 r:5”/=  oo   、 d、=4
.493  n、=1.82485r:6X=−43,
111、r:6Y= −15,074矛8図は、3・1
実施例の収差図である。像面湾曲において実線は副走査
方向、点線は王走肴方向を示す。
fθ特性はビームの等速性を表わす量であり、理想像高
をj×θ、h′を実際の像高とすると、で表わされる。
なお、像面湾曲は偏向器による入射光束変動により非対
称性を示すため、偏向領域全域を示す。
球面収差、正弦条件はそれぞれ実線と点線で示す。
同様にして、矛9図から第18図に、〕・2実施例から
牙11実施例の収差図を示す。
ただし、矛8図から〕114図まではf= 250.6
69のとき、第15図から第18図まではf = 27
5.966のときの収差図である。
(効 果) 本発明によれば、矛2の結像光学系を、偏向器側から1
負に、アナモフィックな単レンズ、正の屈折率を有する
球面単レンズ、トーリック面を有する単レンズにより構
成することにより、従来の光走査装置においてfθ レ
ンズと走査結像面との間に配貨されていた矛2のシリン
ダレンズを省略することができるため、構成がコンパク
トになり、コストも安くなる。また、3−2の結1象光
学系の各屈折面の曲率半径を偏向器側からr:1、r:
2、r:3、r:4、r:5、r:6とし、主走査方向
に垂直な方向の曲率半径の成分7Yとしたとき。
−1,0<r : 6Y/r :2Y<−[3,3とす
ることによって像面湾曲量を小さくすることができ、高
密反の光走査2行うことかできる。
【図面の簡単な説明】
才1図は本発明に係る先走肴装置の原理的構成例を示す
S+−祝図1.1−2図は同上平面図、矛6図は同上正
面図、矛4図は同上原理的構成例において線像とその共
役像との関係を矛6図1/c準じて示す正面図、〕・5
図は偏向角に対する線像の結像位置と偏向反射面との距
離の変化の関係を偏向器の内接円半径を異ならせた場合
について示す線図、牙6図は同じく偏向器への入射中心
線と矛2結像光学系のレンズ光軸とのなす角度を異なら
せた場合について示す線図、3・7図は上記原理的構成
例の各条件を説明するための平面図、矛8図は牙1実施
例の収差図、5・9図は矛2実施例の収差図、第10 
図は矛6実施例の収差図、3−11図は牙4実施例の収
差図、才12図は矛5実施例σ)収差図、第16図はオ
6実施例の収差図、第14図は3−7実施例の収差図、
第15図は矛8実施例の収差図、第16図は矛9実施例
の収差図、第17図は第10冥施例の収差図、3・18
図は才11実施例の収差図である。 1・・・光源部、2・・・3・1の結像光学系、5.・
、偏向器、5・・・アナモフィックな単レンズ、6・・
・球面単レンズ、7・・・トーリック面を有する単レン
ズ、8・・・走査面。 うヴ 又 う4喝 最6 口 (u/7り うト (sApytE No、イ) 、’;、4 、 Sこ             r:
、s、cs一0ブ000θ、?00 I3T ・)シロ (SAIイpIE hlo Z ) SA、SCDS、D、vl θ:yθ゛ 一〇Iり0りL2Y′θθ 15 T 方/θ 久 (SAMPLE No、3) SA、SC二\5.Dフイ θ=yθ゛ □ □ □ □ 一公00りθ〆Cθ :lsT 最 e火 (SAMPLE NO,5) SA、SCDS、DM IS T う15口 (SAMPLE NO,G> SA、sc                os、o
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光源部から発生する光束を線状に結像する第1の結像光
    学系と、この結像光学系による結像位置の近傍に配置さ
    れて光束を等角速度で偏向する偏向器と、この偏向器に
    より偏光された光束を走査面上に結像する第2の結像光
    学系とを有してなる光走査装置において、上記第2の結
    像光学系は、偏向器側から順に、アナモフィックな単レ
    ンズ、正の屈折率を有する球面単レンズ、トーリック面
    を有する単レンズより構成されていて、これらの各屈折
    面の曲率半径を偏向器側からr:1、r:2、r:3、
    r:4、r:5、r:6とし、主走査方向に垂直な方向
    の曲率半径の成分をYとしたとき、 −1.0<r:6Y/r:2Y<−0.3 の条件を満足することを特徴とする光走査装置。
JP61160604A 1986-07-08 1986-07-08 光走査装置 Expired - Lifetime JPH07119897B2 (ja)

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