JPS6350813A - 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】 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。

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
。

レーザビームプリンタは、記録をｔ】めで高速で行える
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ｚり、ＯＡ機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ンタにおいて、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、結像特性や面倒れ補正機能を良好に
維持しながら、主走査方向について広画角化を計り、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を、偏向器側から順に、走査
面に沿う方向に屈折力を持たないシリンドリカルレンズ
、及び、トーリック面を有する第２のレンズを配置して
構成したことを特徴とする。

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。

また、シリンドリカル面とは、主走査方向と副走査方向
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し、トーリック面の
ひとつの形態である。

本発明による面倒れ補正走査光学系においては、偏向器
側のレンズが走査面に直交する方向にのみ屈折力を持つ
シリンドリカルレンズであるという簡単な構成でありな
がら、このシリンドリカルレンズのシリンドリカル面と
トーリック面とを、夫々、別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、この倍率が低いほど面倒れ補正効果
は高くなる。

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。

そして、このように、設計の自由度が高められたから、
小さいサイズの光学系でも所望の性能に見合った設計が
比較的容易に行えるようになり、光学系の広角化が計れ
、コンパクトな構成のものにできるようになった。

さらに、本発明によれば、走査結像光学系を構成する２
つのレンズにおいて、夫々、シリンドリカル面に対向す
る面を平面にし、トーリック面に対向する面を球面にす
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うことができるから、加工の
手間を軽減することも可能になる。

特に、シリンドリカルレンズに、走査面に直交する方向
に負の屈折力を持たせることで、広い範囲に亘ってこの
方向での結像特性を高くすることができる。

また、このシリンドリカルレンズのシリンドリカル面を
被走査物側に設け、走査面に直交する方向に負の屈折力
を持たせることによって、この負のシリンドリカル面と
被走査物側の第２のレンズのトーリック面とによって行
われる、偏向器の偏向反射面の面倒れに対する補正効果
のより一層高い光学系を、広い画角で実現できる。

さらに、この構成に加えて第２のレンズの偏向器側の面
を凹面にすることで、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、走
査面に直交する方向の結像特性を高めることができる。

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’ｊＺＴｌ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）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。

面倒れ補正走査光学系は、上述した線状結像光学系（３
）と、２つのレンズ（Ｇｌ）　、　（Ｇ２）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。

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、（ロ）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［＊〕はシリンドリカ
ル面を、［＊＊］はドーリ−ツタ面を夫々示す。なお、
レンズ面の符号と軸上面間隔との表示は、各実施例の（
イ）のレンズ構成図のみとし、（ＩＩ）のレンズ構成図
においては、異なるもの以外はその表示を省略する。

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）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 ｎ、ニジリントリカルレンズ（Ｇ１）を構成する光学材
料の屈折率［７３０ｎｍにおけるコロ２：トーリソク面
を有する第２のレンズ（Ｇ２）を構成する光学材料の屈
折率 ［７８０ｒ＋ｍにおける］ ｆＩｖ：走査面に直交する方向のシリンドリカルレンズ
（Ｇ１）の焦点距離 （実施例１〉 ｆ　＝１２５．　　ＦｌｌｋＬ５０．　２ω＝９７゜（
実施例２〉 ｆ＝１２５．　　Ｆ磁５０，２ω＝９７゜

【図面の簡単な説明】

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図及びし
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、（Ｇ１）・・・・・・シリンドリカルレンズ、（Ｇ
２）・・・・・・第２のレンズ。

Claims (4)

【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
   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、前記偏向器側から順に、走査面に沿う方向
   に屈折力を持たないシリンドリカルレンズ、及び、トー
   リック面を有する第２のレンズを配置して構成されたも
   のである面倒れ補正走査光学系。
2. （２）前記シリンドリカルレンズが、走査面に直交する
   方向に負の屈折力を持つものである特許請求の範囲第（
   １）項に記載の面倒れ補正走査光学系。
3. （３）前記シリンドリカルレンズのシリンドリカル面が
   、前記被走査物側に位置し、走査面に直交する方向に負
   の屈折力を有するものである特許請求の範囲第（２）項
   に記載の面倒れ補正走査光学系。
4. （４）前記第２のレンズの前記偏向器側面が負の屈折力
   を有するものである特許請求の範囲第（３）項に記載の
   面倒れ補正走査光学系。