JP3122452B2 - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
- H04N1/113—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors
- H04N1/1135—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors for the main-scan only
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Description
ザビームプリンタ装置に好適な光走査装置に係る。
及び回転多面鏡の組合せにより、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倒れ
誤差による走査ピッチむらが生じることである。それを
解決する方法として、Fθレンズ系の中に面倒れ補正機
能を持たせるために、シリンドリカルレンズ面やトーリ
ックレンズ面を含ませたアナモフィック光学系を構成し
たもの(特開昭54−126051,特開昭57−144515)、ま
た、トーリックレンズ面の面倒れ補正機能を有する方向
(以下走査垂直方向と称す)の曲率を偏向位置に応じて
変化させたもの(特願昭61−108440)がある。これらの
レンズはいずれも光軸を含む断面の形状は、走査方向、
走査垂直方向ともに円弧である。一方、近年レーザプリ
ンタ装置に対して高精細化の要求が強くなってきてい
る。それには走査面上の光スポット径を小さくしなけれ
ばならず、開口数(NA)の大きな系を構成しなければな
らない。一般に、Fθレンズの走査垂直方向のパワーは
走査方向に比べて大きいため、光学系全体で発生する球
面収差の影響がNAが大きくなるにつれて無視できなくな
り、結像特性を悪化させる原因と成っている。
最良像点の位置が変化してしまうという問題点がある。
高精細レーザプリンタ装置に適した光走査装置を実現す
ることにある。
θレンズを用いた場合に、光学系全体で発生する補正不
足の球面収差は、Fθレンズの少なくとも一面の走査垂
直方向の断面を複数の曲率からなる非円弧にして補正過
剰の球面収差を発生させることにより相殺されることに
着目し、結像特性の改善を図るものである。
源、12はコリメータレンズ、13はシリンドリカルレン
ズ、14は回転多面鏡、15は回転多面鏡の窓ガラス、16は
Fθレンズ、161はFθレンズの第一レンズ、162はFθ
レンズの第二レンズ、17は感光ドラム、18はビーム、ま
た1〜6は回転多面鏡の窓およびFθレンズの面であ
る。
12によって平行ビームにされ、シリンドリカルレンズ13
によって走査垂直方向のみ絞られ、回転多面鏡14の反射
面近傍に線像を形成する。Fθレンズ16はアナモフィッ
クな非球面レンズであり、走査方向は無限遠と感光ドラ
ム面、走査垂直方向は回転多面鏡の反射面近傍と感光ド
ラム面がそれぞれ光学的共役関係になるように配置され
ている。従って、回転多面鏡の反射面近傍の線像は感光
ドラム面に結像される。本実施例においては、Fθレン
ズの第2レンズ162の感光ドラム側の面6をアナモフィ
ックな非球面とし、かつ走査垂直方向の断面の形状は非
円弧にしている。
る場合の結像を第2図に示す。図において、21は近軸光
線、22は周辺光線である。この時一般には球面収差は補
正不足であるため、周辺光線22は近軸光線21よりレンズ
から近い位置で光軸と交わる。Fθレンズ16は、凸凹2
枚のレンズで構成されているが、各レンズの走査垂直方
向の断面が円弧であっても、凹レンズに低屈折率、凸レ
ンズに高屈折率の材質を用いることにより、理論上ある
特定の2点の入射高の光線に対しては球面収差を0にす
ることができるが、他の入射高の光線に対しては球面収
差は補正できない。また、材質は他の諸収差および走査
方向の結像特性にも影響を与えるため、必ずしも自由に
選択することはできない。
非円弧である場合の結像を第3図に示す。図において、
31は近軸光線、32は周辺光線である。走査垂直方向の断
面を4次曲線として、補正過剰の球面収差を発生させ、
すべての入射高の光線に対して光学系全体での球面収差
を0に近ずけることができる。
からの距離である。r0は光軸上での曲率半径、aは4次
の非球面形状の係数、Kは円錐定数である。
前後の媒質の屈折率として、ψを(2)式で定義し、 S′を屈折後の光線の延長が光軸と交わる位置の面頂面
さらの距離とすると、(3)式を満たす形状の場合にそ
の効果は大きい。
を考慮したが、より高次の場合にも形状が類似しておれ
ば同様の効果がある。
諸元を表1に示す。
方向曲率半径、dは面間距離、nは屈折率、Iは走査方
向垂直方向3次球面収差係数である。ここで、第6面の
rは光軸上での値を示す。
れる。
す。図において、53が断面が円弧の場合、54が断面が非
円弧の場合である。これから、非円弧にすることにより
球面収差が著しく改善されることがわかる。
化を走査全域について示す。図において、61が走査方向
の断面が円弧でFナンバー112の場合、62が走査方向の
断面が円弧でFナンバー45の場合、63が走査方向の断面
が非円弧でFナンバー112の場合、64が走査方向の断面
が非円弧でFナンバー45の場合である。これから、非円
弧にすることにより、Fナンバーを変えた時の最良像点
の位置の変化を著しく小さくできることがわかる。なお
最良像点の定義は、開口絞りを等分割した100本の光線
による追跡を行い、10cycle/mmのMTF値が最大となる点
とした。
て円錐曲線としても相当の効果を得ることができる。レ
ンズ諸元を表2に示す。
線を用いても更に高い効果を得ることができる。
方向の断面の形状を非円弧とすることにより、光学系全
体の球面収差を補正することができる。従って、NAの大
きな系でも結像特性を良好に保つことができるため、高
精細なレーザビームプリンタに適した光走査装置を実現
することができる。更に、NAの切り替えによる最良像点
の位置ずれも小さくすることができるため、印刷ドット
密度を切り替えても結像特性を良好に保つことができ
る。また、断面の形状を非円弧とする面を光偏向手段よ
り後の系にしたため、各偏向位置に応じて収差補正がで
きるという利点がある。
は従来例の結像を示す模式図、第3図は本発明の一実施
例の結像を示す模式図、第4図はFθレンズの第2レン
ズの形状を示す模式図、第5図は従来例および本発明の
一実施例の球面収差を示すグラフ、第6図は従来例およ
び本発明の一実施例の像点位置を示すグラフである。 図において、11は光源、14は回転多面鏡、16はFθレン
ズ、18はビームである。
Claims (3)
- 【請求項1】光源からの光束を偏向走査する光偏向手段
と、該光偏向手段の誤差に伴う走査位置のずれを補正あ
るいは減少させる機能を有し、上記偏向走査された光束
を感光ドラム面に結像させる走査レンズとを備えて成る
光走査装置において、 上記走査レンズのうち少なくとも一面は、上記光束が偏
向走査される平面に垂直でかつ該平面による断面の法線
を含む平面による断面の曲率が、レンズの光軸から偏向
走査される方向に離れるに従って連続的に減少するとと
もに、該断面の形状が走査領域において補正過剰の球面
収差を発生させる非円弧であることを特徴とする光走査
装置。 - 【請求項2】上記非円弧である断面の曲率が、光束が偏
向走査される平面から離れるにつれて小さくなることを
特徴とする請求項1記載の光走査装置。 - 【請求項3】N,N′が上記非円弧である面の前後の媒質
の屈折率、roが近傍の曲率半径、Kが円錐定数、aが4
次の非球面形状の係数として、ψを次式で定義し、 ψ=(N′−N)(8a+K/ro 3) S′を上記非円弧である面による屈折光線の延長が光軸
と交わる位置の面頂点からの距離とすると、上記非円弧
である断面の形状が次式を満たすか、またはこれより高
次の非球面形状であることを特徴とする光走査装置。 −3.0×102≦S′3ψ≦−1.0×102
Priority Applications (3)
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-
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