JPS6350812A - 面倒れ補正走査光学系 - Google Patents
面倒れ補正走査光学系Info
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- JPS6350812A JPS6350812A JP61196208A JP19620886A JPS6350812A JP S6350812 A JPS6350812 A JP S6350812A JP 61196208 A JP61196208 A JP 61196208A JP 19620886 A JP19620886 A JP 19620886A JP S6350812 A JPS6350812 A JP S6350812A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 7
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、主としてレーザビームプリンタ等に用いられ
て、走査線の副走査方向についてのピッチのムラを除去
する面倒れ補正走査光学系に関する。
て、走査線の副走査方向についてのピッチのムラを除去
する面倒れ補正走査光学系に関する。
さらに詳述すると、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、前記偏
向器で反射偏向された光線束を被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に関する
。
向反射面上に線状に結像する線状結像光学系と、前記偏
向器で反射偏向された光線束を被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に関する
。
レーザビームプリンタは、記録を極めて高速で行える利
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、oAll器の多様化及び発達に伴っ
て、増々その需要が高まっている。
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、oAll器の多様化及び発達に伴っ
て、増々その需要が高まっている。
例えば、このようなレーザビームプリイタにおいて、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、製作誤差や取付誤差
、或いは、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。
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、製作誤差や取付誤差
、或いは、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、被走査物上での結像位置が副走査方向
にずれ、走査線のピッチのむらが生じる。そして、この
走査線のピッチむらは、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。
された光線束は、被走査物上での結像位置が副走査方向
にずれ、走査線のピッチのむらが生じる。そして、この
走査線のピッチむらは、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。
前述した面倒れ補正走査光学系は、このような走査線の
ピッチむらを除去するためのものであり、光源からの光
線束を、−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。
ピッチむらを除去するためのものであり、光源からの光
線束を、−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
走査物上に結像するものである。
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。
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。
従来から、上述のような面倒れ補正走査光学系として、
種々の構成のものが提案されている。
種々の構成のものが提案されている。
その−例としては、特公昭52−28666号公報にお
いて開示されているように、走査結像光学系が、線状結
像光学系によって線状に結像された光線束を偏向器によ
る反射後に一旦円形に復元整形するシリンドリカルレン
ズ等のビーム整形光学系と、復元整形された光線束を被
走査物上に収束結像する収束光学系とからなるものがあ
る。
いて開示されているように、走査結像光学系が、線状結
像光学系によって線状に結像された光線束を偏向器によ
る反射後に一旦円形に復元整形するシリンドリカルレン
ズ等のビーム整形光学系と、復元整形された光線束を被
走査物上に収束結像する収束光学系とからなるものがあ
る。
この場合は、ビーム整形光学系によって光線束の復元整
形を行うように構成すると、ビーム整形光学系に円形ビ
ームに復元するという制約条件が課せられることになり
、光線束の等速走査性を得るために収束光学系に持たせ
る歪曲特性や、被走査物上での結像特性を良好にする自
由度が少なくなる。従って、この走査結像光学系として
上述の緒特性が優れたものを得るためには、多くのレン
ズが必要となり、光学系の構成が複雑になるものであっ
た。
形を行うように構成すると、ビーム整形光学系に円形ビ
ームに復元するという制約条件が課せられることになり
、光線束の等速走査性を得るために収束光学系に持たせ
る歪曲特性や、被走査物上での結像特性を良好にする自
由度が少なくなる。従って、この走査結像光学系として
上述の緒特性が優れたものを得るためには、多くのレン
ズが必要となり、光学系の構成が複雑になるものであっ
た。
その改良案として、特開昭50−93720号公報にお
いて開示されているように、前記シリンドリカルレンズ
等のビーム整形光学系を、収束光学系と被走査物との間
に介装したものがある。
いて開示されているように、前記シリンドリカルレンズ
等のビーム整形光学系を、収束光学系と被走査物との間
に介装したものがある。
このような構成の場合、良質な画像を得るためには、ビ
ーム整形光学系を被走査物に近接して設けなければなら
ない。そのため、このビーム整形光学系として主走査方
向に長いものが必要となり、コンパクトな構成にするこ
とが難しいものであった。
ーム整形光学系を被走査物に近接して設けなければなら
ない。そのため、このビーム整形光学系として主走査方
向に長いものが必要となり、コンパクトな構成にするこ
とが難しいものであった。
また、特開昭56−36622号公報において開示され
ているように、走査結像光学系として、偏向器側から順
に、球面単レンズとトーリック面を有する単レンズとを
配置したものも知られている。そして、この走査結像光
学系は、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。
ているように、走査結像光学系として、偏向器側から順
に、球面単レンズとトーリック面を有する単レンズとを
配置したものも知られている。そして、この走査結像光
学系は、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。
しかし、この構成の場合、光学系はコンパクトになって
いるものの、構成上、自由度が少なく、光線束の等速走
査性を得るための歪曲特性と、偏向反射面の倒れ誤差に
対する補正機能とを、ともに良好に維持するようにする
と、光線束の走査範囲を広いものとして画角の拡大を計
ることが難しいものであった。
いるものの、構成上、自由度が少なく、光線束の等速走
査性を得るための歪曲特性と、偏向反射面の倒れ誤差に
対する補正機能とを、ともに良好に維持するようにする
と、光線束の走査範囲を広いものとして画角の拡大を計
ることが難しいものであった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、走査面に直交する方向についての結
像特性や面倒れ補正機能を良好に維持しながら、走査面
に沿う方向について広い画角に亘って良好な等速走査性
が得られるようにし、かつ、装置をより一層コンパクト
に構成できる面倒れ補正走査光学系を提供することにあ
る。
的とするところは、走査面に直交する方向についての結
像特性や面倒れ補正機能を良好に維持しながら、走査面
に沿う方向について広い画角に亘って良好な等速走査性
が得られるようにし、かつ、装置をより一層コンパクト
に構成できる面倒れ補正走査光学系を提供することにあ
る。
この目的を達成するべく、本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を被走査物上
に結像する走査結像光学系が、両側にトーリック面を有
する単一のレンズから構成され、このレンズの前記偏向
器側のトーリック面が走査面に沿う方向および走査面に
直交する方向にともに凹面で、前記レンズの前記被走査
物側のトーリック面が走査面に沿う方向および走査面に
直交する方向にともに凸面であり、かつ、前記レンズが
以下の条件を満たすものであることを特徴とする。
光学系は、偏向器で反射偏向された光線束を被走査物上
に結像する走査結像光学系が、両側にトーリック面を有
する単一のレンズから構成され、このレンズの前記偏向
器側のトーリック面が走査面に沿う方向および走査面に
直交する方向にともに凹面で、前記レンズの前記被走査
物側のトーリック面が走査面に沿う方向および走査面に
直交する方向にともに凸面であり、かつ、前記レンズが
以下の条件を満たすものであることを特徴とする。
G() rtv/r2v≦1
呻) 0.3<d+/f<0.5
但し、
r1v:偏向器側のトーリック面の走査面に直交する方
向の曲率半径 r2v :被走査物側のトーリック面の走査面に直交す
る方向の曲率半径 dl:2つのトーリック面どうしの軸上面間隔 f:走査面に沿う方向における走査結像光学系の焦点距
離 なお、ここでの、および、以下本明細書中において、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、夫々、異なる
屈折力を有する屈折面を意味するものである。
向の曲率半径 r2v :被走査物側のトーリック面の走査面に直交す
る方向の曲率半径 dl:2つのトーリック面どうしの軸上面間隔 f:走査面に沿う方向における走査結像光学系の焦点距
離 なお、ここでの、および、以下本明細書中において、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、夫々、異なる
屈折力を有する屈折面を意味するものである。
上記の条件(イ)は、前記レンズの前記偏向器側のトー
リック面が走査面に沿う方向および走査面に直交する方
向にともに凹面で、前記レンズの前記被走査物側のトー
リック面が走査面に沿う方向および走査面に直交する方
向にともに凸面であるという構成において、主として、
走査面に直交する方向において、球面収差と像面彎曲と
を補正するためのものである。この条件が満たされない
場合には、上記両収差の補正を広画角でバランスよく行
うことが困難である。特に、像面彎曲が充分に補正され
ていない場合には、スポット径が走査線上で変動するこ
ととなり、画質の劣化を招来することとなる。
リック面が走査面に沿う方向および走査面に直交する方
向にともに凹面で、前記レンズの前記被走査物側のトー
リック面が走査面に沿う方向および走査面に直交する方
向にともに凸面であるという構成において、主として、
走査面に直交する方向において、球面収差と像面彎曲と
を補正するためのものである。この条件が満たされない
場合には、上記両収差の補正を広画角でバランスよく行
うことが困難である。特に、像面彎曲が充分に補正され
ていない場合には、スポット径が走査線上で変動するこ
ととなり、画質の劣化を招来することとなる。
また、上記の条件(ロ)は、主として、走査面に沿った
方向において、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わるものである。
方向において、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わるものである。
この条件の下限を越える場合には、広画角でこの等速走
査性を良好に維持することが困難になり、実用に耐えな
い。逆に、この条件の上限を越える場合には、光学系の
寸法が大きくなり、コンパクトな構成にすることができ
なくなる。
査性を良好に維持することが困難になり、実用に耐えな
い。逆に、この条件の上限を越える場合には、光学系の
寸法が大きくなり、コンパクトな構成にすることができ
なくなる。
本発明によれば、上記2つの条件を満たしながら、走査
結像光学系が両側にトーリック面を有する単一のレンズ
から構成されているから、走査面に直交する方向での面
倒れ補正機能と結像特性とをかなり広範囲に亘って維持
し、しかも、走査面に沿う方向に対して付与する歪曲収
差により光線束の等速走査性を高めながら、レンズ構成
をコンパクトなものをできる。
結像光学系が両側にトーリック面を有する単一のレンズ
から構成されているから、走査面に直交する方向での面
倒れ補正機能と結像特性とをかなり広範囲に亘って維持
し、しかも、走査面に沿う方向に対して付与する歪曲収
差により光線束の等速走査性を高めながら、レンズ構成
をコンパクトなものをできる。
つまり、偏向器によって反射偏向された光線束の通過領
域は、偏向反射点を頂点とする三角形となるから、結像
走査光学系を構成するレンズ枚数が多いほど、走査面に
沿った方向に広画角化を達成するためには、被走査物側
のレンズとしてこの方向に幅広いものが必要となる。然
るに、本発明によれば、結像走査光学系は単一のレンズ
から構成されており、コンパクトながら、良好な性能を
有し、しかも、広画角化が達成することができる。
域は、偏向反射点を頂点とする三角形となるから、結像
走査光学系を構成するレンズ枚数が多いほど、走査面に
沿った方向に広画角化を達成するためには、被走査物側
のレンズとしてこの方向に幅広いものが必要となる。然
るに、本発明によれば、結像走査光学系は単一のレンズ
から構成されており、コンパクトながら、良好な性能を
有し、しかも、広画角化が達成することができる。
以下、本発明を具体的に説明する。本発明による面倒れ
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。
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7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)、及び、感光体ドラム(6)等から構成され
ている。
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)、及び、感光体ドラム(6)等から構成され
ている。
半導体レーザ(1)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。
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、単一のレンズ(G)から構成される走査結像光学
系(5)とからなり、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ンチのずれを除去す
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。
)と、単一のレンズ(G)から構成される走査結像光学
系(5)とからなり、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ンチのずれを除去す
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、実力缶例は2例あり、夫々、第1図ないし第2図
に示すレンズ構成図、及び、第3図ないし第6図に示す
収差図に対応している。下記の第1表にその対応関係を
一括して示す。
に示すレンズ構成図、及び、第3図ないし第6図に示す
収差図に対応している。下記の第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、(イ)は走査面に沿って切断
したレンズ配置を、また、(rl)は走査面に直交する
面に沿って切断したレンズ配置を、夫々示すものである
。なお、反射面の符号の肩に符した[**]はトーリッ
ク面を示す。なお、軸上面間隔の表示は、各実施例の(
イ)のレンズ構成図のみとし、(0)のレンズ構成図に
おいては省略する。
したレンズ配置を、また、(rl)は走査面に直交する
面に沿って切断したレンズ配置を、夫々示すものである
。なお、反射面の符号の肩に符した[**]はトーリッ
ク面を示す。なお、軸上面間隔の表示は、各実施例の(
イ)のレンズ構成図のみとし、(0)のレンズ構成図に
おいては省略する。
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
] f:走査面に沿った方向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。
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
] f:走査面に沿った方向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(%)但し、
y′:実際の像高
その他、各実施例諸元において、
2ω:最大入射角
nI;レンズ(G)を構成する光学材料の屈折率CC7
80nにおける] 〈実施例1ン f=125. F険 50.2ω=97゜r1v/r
2v=0.97 d+/f=o、42〈実施例2
〉 f =125. FN1150. 2ω=97゜r1
v/r2v=0.73 d、/f=0.43
80nにおける] 〈実施例1ン f=125. F険 50.2ω=97゜r1v/r
2v=0.97 d+/f=o、42〈実施例2
〉 f =125. FN1150. 2ω=97゜r1
v/r2v=0.73 d、/f=0.43
図面は本発明に係る面倒れ補正走査光学系の実施例を示
し、第1図及び第2図は各実施例のレンズ構成図で、第
1図及び第2図の(イ)は走査面に沿った方向で切断し
たレンズ構成図、第1図及び第2図の(II+)は走査
面に直交する方向で切断したレンズ構成図、第3図及び
第4図は各実施例における走査面に沿った方向の収差図
、第5図及び第6図は各実施例における走査面に直交す
る方向の収差図、第7図はレーザビームプリンタの走査
装置の概略構成図である。 (1)・・・・・・光源、(3)・・・・・・線状結像
光学系、(4)・・・・・・偏向器、(4a)・・・・
・・偏向反射面、(5)・・・・・・走査結像光学系、
(6)・・・・・・被走査物、(B)・・・・・・光線
束、(G)・・・・・・レンズ。
し、第1図及び第2図は各実施例のレンズ構成図で、第
1図及び第2図の(イ)は走査面に沿った方向で切断し
たレンズ構成図、第1図及び第2図の(II+)は走査
面に直交する方向で切断したレンズ構成図、第3図及び
第4図は各実施例における走査面に沿った方向の収差図
、第5図及び第6図は各実施例における走査面に直交す
る方向の収差図、第7図はレーザビームプリンタの走査
装置の概略構成図である。 (1)・・・・・・光源、(3)・・・・・・線状結像
光学系、(4)・・・・・・偏向器、(4a)・・・・
・・偏向反射面、(5)・・・・・・走査結像光学系、
(6)・・・・・・被走査物、(B)・・・・・・光線
束、(G)・・・・・・レンズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、前記偏向器で反射偏向され
た光線束を被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であって、前記走査結像光学
系が、両側にトーリック面を有する単一のレンズから構
成され、このレンズの前記偏向器側のトーリック面が走
査面に沿う方向および走査面に直交する方向にともに凹
面で、前記レンズの前記被走査物側のトーリック面が走
査面に沿う方向および走査面に直交する方向にともに凸
面であり、かつ、前記レンズが以下の条件を満たすもの
である面倒れ補正走査光学系。 (イ)r_1_v/r_2_v≦1 (ロ)0.3<d_1/f<0.5 但し、 r_1_v:偏向器側のトーリック面の走査面に直交す
る方向の曲率半径 r_2_v:被走査物側のトーリック面の走査面に直交
する方向の曲率半径 d_1:2つのトーリック面どうしの軸上面間隔 f:走査面に沿う方向における走査結像光学系の焦点距
離
Priority Applications (2)
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