JPH08122635A - 光走査光学系 - Google Patents
光走査光学系Info
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- JPH08122635A JPH08122635A JP6286130A JP28613094A JPH08122635A JP H08122635 A JPH08122635 A JP H08122635A JP 6286130 A JP6286130 A JP 6286130A JP 28613094 A JP28613094 A JP 28613094A JP H08122635 A JPH08122635 A JP H08122635A
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- curvature
- radius
- scanning direction
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー光源からの光を偏向する回転多面鏡
と被走査面との間に配置され、偏向光を被走査面上に結
像させる結像光学系を含む光走査光学系において、回転
多面鏡の非対称性移動による副走査方向の結像位置移動
を良好に補正した光走査光学系を得る。 【構成】 結像光学系８は、２枚以下のレンズのみで構
成され、半導体レーザーからの光を偏向走査する回転多
面鏡４は、その回転中心が結像光学系の光軸９から＋側
にずれて配設され、回転多面鏡４と被走査面１０との間
に配置される結像光学系は副走査方向断面の曲率半径が
結像光学系の光軸に対して主走査方向に非対称な値を持
つと共に、副走査方向の曲率半径の極値が主走査方向で
結像光学系の光軸外にある面を含み、この変形面は曲率
半径の極値に対しても非対称な曲率半径を持つ。
と被走査面との間に配置され、偏向光を被走査面上に結
像させる結像光学系を含む光走査光学系において、回転
多面鏡の非対称性移動による副走査方向の結像位置移動
を良好に補正した光走査光学系を得る。 【構成】 結像光学系８は、２枚以下のレンズのみで構
成され、半導体レーザーからの光を偏向走査する回転多
面鏡４は、その回転中心が結像光学系の光軸９から＋側
にずれて配設され、回転多面鏡４と被走査面１０との間
に配置される結像光学系は副走査方向断面の曲率半径が
結像光学系の光軸に対して主走査方向に非対称な値を持
つと共に、副走査方向の曲率半径の極値が主走査方向で
結像光学系の光軸外にある面を含み、この変形面は曲率
半径の極値に対しても非対称な曲率半径を持つ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光源の光を回
転多面鏡で偏向し、偏向光を被走査面上に結像させる光
走査光学系に関する。
転多面鏡で偏向し、偏向光を被走査面上に結像させる光
走査光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザープリンター等の光走査光学系の
偏向手段としては、回転多面鏡が広く用いられている。
回転多面鏡の回転により偏向された光は、結像光学系に
より被走査面上に結像する。この結像光学系には被走査
面上で結像点が等速で走査するような歪曲収差を持たせ
ている。回転多面鏡を用いる場合、面倒れ公差を軽減す
る目的で、副走査方向において結像光学系を回転多面鏡
反射面と被走査面とを幾何光学的にほぼ共役としてい
る。また、結像光学系は主走査方向と副走査方向とでパ
ワーの異なるアナモフィックな光学系とするのが一般的
である。
偏向手段としては、回転多面鏡が広く用いられている。
回転多面鏡の回転により偏向された光は、結像光学系に
より被走査面上に結像する。この結像光学系には被走査
面上で結像点が等速で走査するような歪曲収差を持たせ
ている。回転多面鏡を用いる場合、面倒れ公差を軽減す
る目的で、副走査方向において結像光学系を回転多面鏡
反射面と被走査面とを幾何光学的にほぼ共役としてい
る。また、結像光学系は主走査方向と副走査方向とでパ
ワーの異なるアナモフィックな光学系とするのが一般的
である。
【０００３】しかし、回転多面鏡の回転に伴い回転多面
鏡反射面の位置は移動してしまい、その結果、上記共役
関係が崩れ、副走査方向での結像点は被走査面からのず
れを生じ、副走査方向の像面湾曲が発生する。またレー
ザー光源からの光は図１に示すように、主走査方向の展
開面内で、結像光学系の光軸に対してある角度をなして
横方向から入射するため、回転多面鏡の配置もその回転
中心が結像光学系の光軸上にはなく、前記回転多面鏡反
射面移動は結像光学系の光軸に対して対称とはならな
い。具体例を示すと、図１４は本発明の実施例１の光走
査光学系の主走査方向展開面内における、回転多面鏡の
回転に伴いレーザー光源の光軸と回転多面鏡反射面との
交点である反射点の移動の様子を表している。ここで結
像光学系の光軸に対して回転多面鏡の回転中心がある側
を＋側、回転中心がない側を−側と定義する。すると−
像高側（被走査面で結像光学系の光軸に対して回転多面
鏡の回転中心がない側）を走査している時は、反射点は
−側にあり、回転多面鏡の回転に伴い反射点Ａから反射
点Ｂへと単調に移動する。ところが＋像高側を走査する
場合は、反射点が＋側へ一旦移動した後、再び−側へ移
動する。これらから解るように、＋像高側と−像高側と
では反射点は結像光学系の光軸に対しては対称とならな
い。そのため、副走査方向断面内の曲率半径が結像光学
系の光軸に対して対称な結像光学系を用いた場合、結像
光学系の光軸に対して対称ではない反射点移動を考慮に
いれて、画像形成領域全領域内で副走査方向の像面湾曲
を良好に補正することは困難であった。
鏡反射面の位置は移動してしまい、その結果、上記共役
関係が崩れ、副走査方向での結像点は被走査面からのず
れを生じ、副走査方向の像面湾曲が発生する。またレー
ザー光源からの光は図１に示すように、主走査方向の展
開面内で、結像光学系の光軸に対してある角度をなして
横方向から入射するため、回転多面鏡の配置もその回転
中心が結像光学系の光軸上にはなく、前記回転多面鏡反
射面移動は結像光学系の光軸に対して対称とはならな
い。具体例を示すと、図１４は本発明の実施例１の光走
査光学系の主走査方向展開面内における、回転多面鏡の
回転に伴いレーザー光源の光軸と回転多面鏡反射面との
交点である反射点の移動の様子を表している。ここで結
像光学系の光軸に対して回転多面鏡の回転中心がある側
を＋側、回転中心がない側を−側と定義する。すると−
像高側（被走査面で結像光学系の光軸に対して回転多面
鏡の回転中心がない側）を走査している時は、反射点は
−側にあり、回転多面鏡の回転に伴い反射点Ａから反射
点Ｂへと単調に移動する。ところが＋像高側を走査する
場合は、反射点が＋側へ一旦移動した後、再び−側へ移
動する。これらから解るように、＋像高側と−像高側と
では反射点は結像光学系の光軸に対しては対称とならな
い。そのため、副走査方向断面内の曲率半径が結像光学
系の光軸に対して対称な結像光学系を用いた場合、結像
光学系の光軸に対して対称ではない反射点移動を考慮に
いれて、画像形成領域全領域内で副走査方向の像面湾曲
を良好に補正することは困難であった。
【０００４】反射点の結像光学系の光軸に対する非対称
性移動を考慮にいれて副走査方向の像面湾曲を補正した
光走査光学系として、例えば特開平２−２３３１３号公
報や特開平６−１８６４９２号公報に開示された光走査
光学系がある。特開平２−２３３１３号公報の光走査光
学系では、結像光学系中に、結像光学系の光軸に対して
副走査方向断面の曲率半径が結像光学系の光軸に対して
非対称な値を持つ面を存在させることで、副走査方向の
像面湾曲を補正している。この光走査光学系では結像光
学系の光軸からレンズの周辺に行くにつれて副走査方向
断面の曲率半径を単調に増加させているが、次のような
不具合がある。図１４に示したように、入射角を８０度
に設定した場合、像高０mm（偏向光が被走査面に結像す
る際に、偏向光の主光線が被走査面に垂直となる位置）
近傍では反射点は−側から＋側へと単調に移動してい
る。これを副走査方向から示したのが図１５である。つ
まり、像高０mm時での回転多面鏡反射面と被走査面とが
副走査方向で幾何光学的に共役な関係を満たすが、−像
高側の微小像高時において、回転多面鏡反射面の位置は
像高０mmの位置よりも結像光学系に近づき、光路長は像
高０mm時よりも短くなる。この状態で被走査面上に結像
させるには、結像光学系のパワーを像高０mm時よりも強
くしなければならない。しかし特開平２−２３３１３号
公報に開示された光走査光学系では光軸外に行くほど曲
率半径が増加、すなわち像高０mm時よりも結像光学系の
パワーが弱くなっているので、像面湾曲はオーバーとな
って表れてしまう。
性移動を考慮にいれて副走査方向の像面湾曲を補正した
光走査光学系として、例えば特開平２−２３３１３号公
報や特開平６−１８６４９２号公報に開示された光走査
光学系がある。特開平２−２３３１３号公報の光走査光
学系では、結像光学系中に、結像光学系の光軸に対して
副走査方向断面の曲率半径が結像光学系の光軸に対して
非対称な値を持つ面を存在させることで、副走査方向の
像面湾曲を補正している。この光走査光学系では結像光
学系の光軸からレンズの周辺に行くにつれて副走査方向
断面の曲率半径を単調に増加させているが、次のような
不具合がある。図１４に示したように、入射角を８０度
に設定した場合、像高０mm（偏向光が被走査面に結像す
る際に、偏向光の主光線が被走査面に垂直となる位置）
近傍では反射点は−側から＋側へと単調に移動してい
る。これを副走査方向から示したのが図１５である。つ
まり、像高０mm時での回転多面鏡反射面と被走査面とが
副走査方向で幾何光学的に共役な関係を満たすが、−像
高側の微小像高時において、回転多面鏡反射面の位置は
像高０mmの位置よりも結像光学系に近づき、光路長は像
高０mm時よりも短くなる。この状態で被走査面上に結像
させるには、結像光学系のパワーを像高０mm時よりも強
くしなければならない。しかし特開平２−２３３１３号
公報に開示された光走査光学系では光軸外に行くほど曲
率半径が増加、すなわち像高０mm時よりも結像光学系の
パワーが弱くなっているので、像面湾曲はオーバーとな
って表れてしまう。
【０００５】また特開平６−１８６４９２号公報の光学
系では、２枚のガラスレンズと副走査方向断面の曲率半
径を変化させたシリンドリカルミラーとから構成されて
いる。シリンドリカルミラーの曲率半径は結像光学系の
光軸から、片側が周辺に行くにつれて単調に減少、もう
片側が周辺に行くにつれて単調に増加させて副走査方向
の像面湾曲を補正しているが、次のような不具合があ
る。この走査光学系では、シリンドリカルミラーは主走
査方向ではノンパワーであり、副走査方向では曲率半径
の変化分が非常に少ない（|ｒ|min／|ｒ|max≒１）。言
うなれば、シリンドリカルミラーの前側に配置されてい
る２枚のガラスレンズである程度像面湾曲が補正されて
おり、シリンドリカルミラーは結像光学系と言うより
も、結像光学系の像面湾曲の補正素子に近い。また、シ
リンドリカルミラーをプラスチックで成形しているが、
成形後にコーティング工程が必要であったり、結像光学
系が２枚ともガラス素材であるため、コスト的には３枚
のレンズ構成と同等以上となる。
系では、２枚のガラスレンズと副走査方向断面の曲率半
径を変化させたシリンドリカルミラーとから構成されて
いる。シリンドリカルミラーの曲率半径は結像光学系の
光軸から、片側が周辺に行くにつれて単調に減少、もう
片側が周辺に行くにつれて単調に増加させて副走査方向
の像面湾曲を補正しているが、次のような不具合があ
る。この走査光学系では、シリンドリカルミラーは主走
査方向ではノンパワーであり、副走査方向では曲率半径
の変化分が非常に少ない（|ｒ|min／|ｒ|max≒１）。言
うなれば、シリンドリカルミラーの前側に配置されてい
る２枚のガラスレンズである程度像面湾曲が補正されて
おり、シリンドリカルミラーは結像光学系と言うより
も、結像光学系の像面湾曲の補正素子に近い。また、シ
リンドリカルミラーをプラスチックで成形しているが、
成形後にコーティング工程が必要であったり、結像光学
系が２枚ともガラス素材であるため、コスト的には３枚
のレンズ構成と同等以上となる。
【０００６】このシリンドリカルミラーを光走査光学系
から取り除いた場合を検討する。まず副走査方向で像高
０mm時の像面湾曲を０にするために、第３面（第２レン
ズの回転多面鏡側の面）の副走査方向断面の曲率半径を
ｒ＝＋２６．２８０、およびこの面をシリンドリカル面
（|ｒ|min／|ｒ|max＝１．００）と変更する。この場合
の副走査方向の像面湾曲は図１６の実線となる。さら
に、特開平６−１８６４９２号公報に示されているシリ
ンドリカルミラーの副走査方向断面の曲率半径変化分が
少ない（|ｒ|min／|ｒ|max＝０．９９）場合を、上記第
３面に適用した（|ｒ|min／|ｒ|max＝０．９９）ときの
副走査方向の像面湾曲は図１６の点線となる。いずれの
場合も副走査方向の像面湾曲の補正は不十分である。こ
れからもわかるように、アナモフィックレンズ系の曲率
半径に変形を与えて像面湾曲を補正する場合は、副走査
方向において曲率半径の変化分が少ないと、副走査方向
の像面湾曲を補正しきれないことが多い。
から取り除いた場合を検討する。まず副走査方向で像高
０mm時の像面湾曲を０にするために、第３面（第２レン
ズの回転多面鏡側の面）の副走査方向断面の曲率半径を
ｒ＝＋２６．２８０、およびこの面をシリンドリカル面
（|ｒ|min／|ｒ|max＝１．００）と変更する。この場合
の副走査方向の像面湾曲は図１６の実線となる。さら
に、特開平６−１８６４９２号公報に示されているシリ
ンドリカルミラーの副走査方向断面の曲率半径変化分が
少ない（|ｒ|min／|ｒ|max＝０．９９）場合を、上記第
３面に適用した（|ｒ|min／|ｒ|max＝０．９９）ときの
副走査方向の像面湾曲は図１６の点線となる。いずれの
場合も副走査方向の像面湾曲の補正は不十分である。こ
れからもわかるように、アナモフィックレンズ系の曲率
半径に変形を与えて像面湾曲を補正する場合は、副走査
方向において曲率半径の変化分が少ないと、副走査方向
の像面湾曲を補正しきれないことが多い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザー光
源からの光を偏向する回転多面鏡と被走査面との間に配
置され、偏向光を被走査面上に結像させる結像光学系を
含む光走査光学系において、回転多面鏡反射面位置の変
動及び結像光学系の光軸に対して反射点の非対称性移動
による副走査方向の結像位置移動、すなわち被走査面の
画像形成領域における副走査方向の像面湾曲を良好に補
正した光走査光学系を提供することを目的としている。
源からの光を偏向する回転多面鏡と被走査面との間に配
置され、偏向光を被走査面上に結像させる結像光学系を
含む光走査光学系において、回転多面鏡反射面位置の変
動及び結像光学系の光軸に対して反射点の非対称性移動
による副走査方向の結像位置移動、すなわち被走査面の
画像形成領域における副走査方向の像面湾曲を良好に補
正した光走査光学系を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光走査光学系
は、主走査方向の展開図を表す図１に示すように、入射
する半導体レーザーからの光を偏向走査する回転多面鏡
は、その回転中心が結像光学系の光軸から＋側（図１の
結像光学系の光軸に対して回転多面鏡の回転中心がある
側を＋側、結像光学系の光軸に対して回転多面鏡の回転
中心がない側を−側とする）にずれて配設され、回転多
面鏡と被走査面との間に配置され、偏向光を被走査面上
に結像させる結像光学系を含み、結像光学系内に、変形
面を含むことを特徴とする。なお、特許請求の範囲を含
め、本明細書でいう変形面とは、副走査方向断面の曲率
半径が結像光学系の光軸に対して主走査方向に非対称な
値を持つと共に、副走査方向断面の曲率半径の極値が主
走査方向で結像光学系の光軸外にある面をいう。また、
ここでいう変形面の副走査方向断面の曲率半径の極値と
は、結像光学系の光軸からの距離ｈの位置で副走査方向
断面の曲率半径ｒがｄｒ／ｄｈ＝０となる場所での曲率
半径ｒのことであり、図３ではグラフの接線傾きが０と
なる場所での曲率半径ｒである。
は、主走査方向の展開図を表す図１に示すように、入射
する半導体レーザーからの光を偏向走査する回転多面鏡
は、その回転中心が結像光学系の光軸から＋側（図１の
結像光学系の光軸に対して回転多面鏡の回転中心がある
側を＋側、結像光学系の光軸に対して回転多面鏡の回転
中心がない側を−側とする）にずれて配設され、回転多
面鏡と被走査面との間に配置され、偏向光を被走査面上
に結像させる結像光学系を含み、結像光学系内に、変形
面を含むことを特徴とする。なお、特許請求の範囲を含
め、本明細書でいう変形面とは、副走査方向断面の曲率
半径が結像光学系の光軸に対して主走査方向に非対称な
値を持つと共に、副走査方向断面の曲率半径の極値が主
走査方向で結像光学系の光軸外にある面をいう。また、
ここでいう変形面の副走査方向断面の曲率半径の極値と
は、結像光学系の光軸からの距離ｈの位置で副走査方向
断面の曲率半径ｒがｄｒ／ｄｈ＝０となる場所での曲率
半径ｒのことであり、図３ではグラフの接線傾きが０と
なる場所での曲率半径ｒである。
【０００９】上記結像光学系は、２枚以下のレンズのみ
で構成されていることが好ましい。入射角が９０度未満
である場合には、変形面の副走査方向断面の曲率半径の
極値が結像光学系の光軸に対して−側にずれていること
が好ましく、入射角が９０度を越える場合には、変形面
の副走査方向断面の曲率半径の極値が結像光学系の光軸
に対して＋側にずれていることが好ましい。また、変形
面の副走査方向断面の曲率半径を絶対値で表した場合
に、極値は極小値であることが好ましい。さらに、変形
面は副走査方向断面の曲率半径の極値を持つ場所に対し
ても非対称な形状とすることがより好ましい。
で構成されていることが好ましい。入射角が９０度未満
である場合には、変形面の副走査方向断面の曲率半径の
極値が結像光学系の光軸に対して−側にずれていること
が好ましく、入射角が９０度を越える場合には、変形面
の副走査方向断面の曲率半径の極値が結像光学系の光軸
に対して＋側にずれていることが好ましい。また、変形
面の副走査方向断面の曲率半径を絶対値で表した場合
に、極値は極小値であることが好ましい。さらに、変形
面は副走査方向断面の曲率半径の極値を持つ場所に対し
ても非対称な形状とすることがより好ましい。
【００１０】変形面の有効半径をＹ、変形面の副走査方
向断面の曲率半径の極値を持つ場所の結像光学系の光軸
からの距離をｈmin とすると、 ０＜｜ｈmin｜／Ｙ＜０．２ とすることがさらに好ましい。変形面の有効範囲内の副
走査方向断面の曲率半径の絶対値の最小値を|ｒ|min、
有効範囲内の曲率半径の絶対値の最大値を|ｒ|max とす
ると、 ０．６０＜|ｒ|min／|ｒ|max＜０．９８ であることがさらに好ましい。
向断面の曲率半径の極値を持つ場所の結像光学系の光軸
からの距離をｈmin とすると、 ０＜｜ｈmin｜／Ｙ＜０．２ とすることがさらに好ましい。変形面の有効範囲内の副
走査方向断面の曲率半径の絶対値の最小値を|ｒ|min、
有効範囲内の曲率半径の絶対値の最大値を|ｒ|max とす
ると、 ０．６０＜|ｒ|min／|ｒ|max＜０．９８ であることがさらに好ましい。
【００１１】
【作用】本発明の光走査光学系においては、結像光学系
内に、副走査方向断面の曲率半径が、結像光学系の光軸
から主走査方向に＋−の距離ｈに対して非対称な形状と
し、かつ曲率半径の極値が結像光学系の光軸外にある変
形面を持たせることにより、回転多面鏡の回転に伴う反
射点移動により生じる光路長の変化を副走査方向断面の
曲率半径の変化で相殺して、副走査方向の像面湾曲を補
正することができた。この場合、結像光学系は２枚以
内、言い替えれば、４面ないし２面のうち１面に変形面
を導入するだけで、特に補正のための光学素子を導入す
ることなく、副走査方向の像面湾曲が補正できた。入射
角が９０度未満の場合には、変形面の副走査方向断面の
曲率半径の極値を結像光学系の光軸に対して−側にずれ
ていること、又、入射角が９０度を越える場合には、変
形面の副走査方向断面の曲率半径の極値を結像光学系の
光軸に対して＋側にずれていることで、特に像高０mm近
辺の像面湾曲を補正することができる。また、変形面の
副走査方向断面の曲率半径の極値を持つ場所での副走査
方向断面のパワーが、他の場所のパワーに比べて強くす
ること、及び、変形面の副走査方向断面の曲率半径の極
値を持つ場所に対してパワー分布を非対称とすることで
画像形成領域全域にわたって副走査方向の像面湾曲を良
好に補正することができる。
内に、副走査方向断面の曲率半径が、結像光学系の光軸
から主走査方向に＋−の距離ｈに対して非対称な形状と
し、かつ曲率半径の極値が結像光学系の光軸外にある変
形面を持たせることにより、回転多面鏡の回転に伴う反
射点移動により生じる光路長の変化を副走査方向断面の
曲率半径の変化で相殺して、副走査方向の像面湾曲を補
正することができた。この場合、結像光学系は２枚以
内、言い替えれば、４面ないし２面のうち１面に変形面
を導入するだけで、特に補正のための光学素子を導入す
ることなく、副走査方向の像面湾曲が補正できた。入射
角が９０度未満の場合には、変形面の副走査方向断面の
曲率半径の極値を結像光学系の光軸に対して−側にずれ
ていること、又、入射角が９０度を越える場合には、変
形面の副走査方向断面の曲率半径の極値を結像光学系の
光軸に対して＋側にずれていることで、特に像高０mm近
辺の像面湾曲を補正することができる。また、変形面の
副走査方向断面の曲率半径の極値を持つ場所での副走査
方向断面のパワーが、他の場所のパワーに比べて強くす
ること、及び、変形面の副走査方向断面の曲率半径の極
値を持つ場所に対してパワー分布を非対称とすることで
画像形成領域全域にわたって副走査方向の像面湾曲を良
好に補正することができる。
【００１２】さらに、変形面の有効半径をＹ、変形面の
副走査方向断面の曲率半径の極値を持つ場所の結像光学
系の光軸からの距離をｈmin とすると、 ０＜｜ｈmin｜ ／Ｙ＜０．２ とすることが望ましい。下限値を下回ると像高０mm近辺
の副走査方向の像面湾曲が悪化する。上限値を上回ると
画像形成領域全域にわたって副走査方向の像面湾曲を良
好に補正することが難しくなる。また、４００（ドット
／インチ）程度の解像力が要求される光走査光学系で
は、｜ｈmin｜／ Ｙを０．０５以上とすればよく、６０
０（ドット／インチ）程度の解像力が要求される光走査
光学系では、さらに｜ｈmin｜／ Ｙを０．１０以下とす
ればよい。
副走査方向断面の曲率半径の極値を持つ場所の結像光学
系の光軸からの距離をｈmin とすると、 ０＜｜ｈmin｜ ／Ｙ＜０．２ とすることが望ましい。下限値を下回ると像高０mm近辺
の副走査方向の像面湾曲が悪化する。上限値を上回ると
画像形成領域全域にわたって副走査方向の像面湾曲を良
好に補正することが難しくなる。また、４００（ドット
／インチ）程度の解像力が要求される光走査光学系で
は、｜ｈmin｜／ Ｙを０．０５以上とすればよく、６０
０（ドット／インチ）程度の解像力が要求される光走査
光学系では、さらに｜ｈmin｜／ Ｙを０．１０以下とす
ればよい。
【００１３】変形面の有効範囲内の曲率半径の絶対値の
最小値を|ｒ|min 、有効範囲内の曲率半径の絶対値の最
大値を|ｒ|max とすると、 ０．６０＜|ｒ|min／|ｒ|max＜０．９８ であることが望ましい。下限値を下回っても、上限値を
上回っても、副走査方向の像面湾曲を画像形成領域全域
に渡って補正することが難しくなる。また、|ｒ|min／|
ｒ|maxを０．８５以下とすると像高０mm近辺の副走査方
向の像面湾曲が良く補正され、さらに、４００（ドット
／インチ）程度の解像力が要求される光走査光学系で
は、|ｒ|min／|ｒ|maxを０．６５以上とすればよく、さ
らにまた、６００（ドット／インチ）程度の解像力が要
求される光走査光学系では、|ｒ|min／|ｒ|maxを０．７
５以上とすればよい。
最小値を|ｒ|min 、有効範囲内の曲率半径の絶対値の最
大値を|ｒ|max とすると、 ０．６０＜|ｒ|min／|ｒ|max＜０．９８ であることが望ましい。下限値を下回っても、上限値を
上回っても、副走査方向の像面湾曲を画像形成領域全域
に渡って補正することが難しくなる。また、|ｒ|min／|
ｒ|maxを０．８５以下とすると像高０mm近辺の副走査方
向の像面湾曲が良く補正され、さらに、４００（ドット
／インチ）程度の解像力が要求される光走査光学系で
は、|ｒ|min／|ｒ|maxを０．６５以上とすればよく、さ
らにまた、６００（ドット／インチ）程度の解像力が要
求される光走査光学系では、|ｒ|min／|ｒ|maxを０．７
５以上とすればよい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の光走査光学系の実施例を示
す。図１は光走査光学系の構成を説明する図であり、本
発明の各実施例も結像光学系のレンズ構成枚数を除きこ
の図に準ずる。１はレーザー光源として代表的に使われ
る半導体レーザーである。２は半導体レーザーから発せ
られた光を平行光とするコリメータレンズ、３は副走査
方向にのみ正のパワーを持ち、偏向点（像高０mm時の反
射点）付近に光を線状に結像させるシリンドリカルレン
ズである。偏向手段としての回転多面鏡４はその回転中
心５が結像光学系８の光軸９（尚、ここでいう光軸と
は、偏向点から像高０mm結像点に至る主光線の光線経路
を指す。）に対して＋側に配置される。結像光学系８は
回転多面鏡４と被走査面１０との間に配置され、副走査
方向において偏向点６と被走査面１０とを幾何光学的に
ほぼ共役な関係としている。
す。図１は光走査光学系の構成を説明する図であり、本
発明の各実施例も結像光学系のレンズ構成枚数を除きこ
の図に準ずる。１はレーザー光源として代表的に使われ
る半導体レーザーである。２は半導体レーザーから発せ
られた光を平行光とするコリメータレンズ、３は副走査
方向にのみ正のパワーを持ち、偏向点（像高０mm時の反
射点）付近に光を線状に結像させるシリンドリカルレン
ズである。偏向手段としての回転多面鏡４はその回転中
心５が結像光学系８の光軸９（尚、ここでいう光軸と
は、偏向点から像高０mm結像点に至る主光線の光線経路
を指す。）に対して＋側に配置される。結像光学系８は
回転多面鏡４と被走査面１０との間に配置され、副走査
方向において偏向点６と被走査面１０とを幾何光学的に
ほぼ共役な関係としている。
【００１５】実施例１では、結像光学系は２枚構成であ
り、回転多面鏡を第１面とした時、第４面を図３に示す
変形面としている。図４は主走査方向及び副走査方向の
像面湾曲であり、特に副走査方向の像面湾曲補正がなさ
れていることが解る。実施例２は結像光学系が１枚構成
で、第２面を変形面とした例、実施例３、４は、結像光
学系は２枚構成であり、第２面、第４面をそれぞれ変形
面とした例である。以下の表中、Ｒは主走査方向曲率半
径(mm)、ｒは副走査方向曲率半径で結像光学系の光軸上
での値(mm)、ｄは面間隔(mm)、ｎは波長７８０nm光にお
ける屈折率を示す。また、非球面は次の数式１で表現で
きる。
り、回転多面鏡を第１面とした時、第４面を図３に示す
変形面としている。図４は主走査方向及び副走査方向の
像面湾曲であり、特に副走査方向の像面湾曲補正がなさ
れていることが解る。実施例２は結像光学系が１枚構成
で、第２面を変形面とした例、実施例３、４は、結像光
学系は２枚構成であり、第２面、第４面をそれぞれ変形
面とした例である。以下の表中、Ｒは主走査方向曲率半
径(mm)、ｒは副走査方向曲率半径で結像光学系の光軸上
での値(mm)、ｄは面間隔(mm)、ｎは波長７８０nm光にお
ける屈折率を示す。また、非球面は次の数式１で表現で
きる。
【数１】 φ2＝Ｙ2＋Ｚ2 、 Ｃ＝基準回転２次曲線の曲
率 κ ： 円錐定数
率 κ ： 円錐定数
【００１６】 実施例１ 面番号 Ｒ ｒ ｄ ｎ １ ∞ ２８．０ ２ −７９．７９４ １０．０ １．５１９２２ ３ −３７．３２４ ４２．０ ４（*） −１７０．０００ ＋２５．９４８ ４．０ １．５１９２２ ５ −４３４．９０９ ∞ 非球面係数 第３面 κ＝−２．１８１６ Ａ１＝−０．３６８９２×１０-5 Ｐ１＝ ４ Ａ２＝＋０．８５７３９×１０-9 Ｐ２＝ ６ Ａ３＝−０．７０５３２×１０-12 Ｐ３＝ ８ Ａ４＝＋０．１９８１５×１０-15 Ｐ４＝１０ 第５面（主走査方向のみ回転対称非球面、副走査方向はノンパワー） κ＝−０．５７１６８ Ａ１＝−０．８０１４８×１０-6 Ｐ１＝ ４ Ａ２＝＋０．１２１００×１０-9 Ｐ２＝ ６ Ａ３＝−０．２１６６６×１０-13 Ｐ３＝ ８ Ａ４＝＋０．１４１５５×１０-17 Ｐ４＝１０ 回転多面鏡 ： 回転多面鏡面数＝６面 内接半径＝２０mm 入射角＝８０deg 画像形成領域 ： 像高±１１０mm （＊）第４面 主走査方向：球面 副走査方向：光軸からの距離ｈにおける曲率半径が図３に示す 値を持つ変形面 Ｙ＝５１．１mm ｈmin ＝−７．６０mm ｜ｈmin｜／ Ｙ＝０．１５ |ｒ|min／|ｒ|max＝０．９２
【００１７】 実施例２ 面番号 Ｒ ｒ ｄ ｎ １ ∞ ５８．５７ ２（*） ７３．５８１ ＋２５．６７７ ４．０ １．５１９２２ ３（**） ＋１２９．２９４ ∞ 非球面係数 第２面 変形面（主走査方向のみ回転対称非球面） κ＝＋１．５７６７ Ａ１＝−０．９１５９６×１０-5 Ｐ１＝ ４ Ａ２＝＋０．１７３２６×１０-7 Ｐ２＝ ６ Ａ３＝−０．２２８０４×１０-10 Ｐ３＝ ８ Ａ４＝＋０．１５４５６×１０-13 Ｐ４＝１０ Ａ５＝−０．２０００８×１０-17 Ｐ５＝１２ 第３面（主走査方向のみ回転対称非球面、副走査方向はノンパワー） κ＝＋１４．６６９ Ａ１＝−０．８６０７１×１０-5 Ｐ１＝ ４ Ａ２＝＋０．１５１６６×１０-7 Ｐ２＝ ６ Ａ３＝−０．１８７３６×１０-10 Ｐ３＝ ８ Ａ４＝＋０．１０５８４×１０-13 Ｐ４＝１０ Ａ５＝−０．２７６２８×１０-18 Ｐ５＝１２ 回転多面鏡 ： 回転多面鏡面数＝８面 内接半径＝２０mm 入射角＝８５deg 画像形成領域 ： 像高±１１０mm （＊）第２面 主走査方向：非球面 副走査方向：光軸からの距離ｈにおける曲率半径が図６に示す 値を持つ変形面 （＊＊）第３面 主走査方向：非球面 副走査方向：平面 Ｙ＝２２．６mm ｈmin ＝−０．５７mm ｜ｈmin｜／ Ｙ＝０．０３ |ｒ|min／|ｒ|max＝０．８０
【００１８】 実施例３ 面番号 Ｒ ｒ ｄ ｎ １ ∞ ３３．３ ２（*） −５５５．８１２ ＋１４．５８２ ５．０ １．４８６１６ ３（**） ＋２９８．９９５ ∞ ２０．０ ４（***） ＋３７８．３４０ ∞ １３．０ １．４８６１６ ５（****）−１０１．５４５ ∞ 非球面係数 第３面（主走査方向のみ回転対称非球面、副走査方向はノンパワー） κ＝＋４７．２７０ Ａ１＝＋０．５９２２９×１０-6 Ｐ１＝ ４ Ａ２＝−０．８３２７６×１０-9 Ｐ２＝ ６ Ａ３＝−０．１９６７１×１０-12 Ｐ３＝ ８ Ａ４＝＋０．４８５４９×１０-15 Ｐ４＝１０ 第５面（主走査方向のみ回転対称非球面、副走査方向はノンパワー） κ＝＋０．４１５６６ Ａ１＝−０．１３２９９×１０-6 Ｐ１＝ ４ Ａ２＝＋０．１４５５７×１０-10 Ｐ２＝ ６ Ａ３＝＋０．３０３６９×１０-13 Ｐ３＝ ８ Ａ４＝−０．６４４１３×１０-17 Ｐ４＝１０ 回転多面鏡 ： 回転多面鏡面数＝８面 内接半径＝３５mm 入射角＝６０deg 画像形成領域 ： 像高±１１０mm （*） 第２面 主走査方向：球面 副走査方向：光軸からの距離ｈにおける曲率半径が図９に示す 値を持つ変形面 （**） 第３面 主走査方向：非球面 副走査方向：平面 （***）第４面 主走査方向：球面 副走査方向：平面 （****）第５面 主走査方向：非球面 副走査方向：平面 Ｙ＝１５．９mm ｈmin ＝−１．０４mm ｜ｈmin｜／ Ｙ＝０．０７ |ｒ|min／|ｒ|max＝０．８９
【００１９】 実施例４ 面番号 Ｒ ｒ ｄ ｎ １ ∞ ２７．０ ２ −１２２．６４０ １２．０ １．４８６１６ ３ −４３．８４２ ６５．０ ４（*） −２７９．２４９ ＋２３．５９６ ４．０ １．４８６１６ ５ −１８７２．０３８ 非球面係数 第３面 κ＝−０．３６１２２ Ａ１＝＋０．２８１８１×１０-6 Ｐ１＝ ４ Ａ２＝−０．１６８６８×１０-9 Ｐ２＝ ６ Ａ３＝−０．１２５０６×１０-12 Ｐ３＝ ８ Ａ４＝＋０．９１５０９×１０-16 Ｐ４＝１０ 第５面 κ＝＋１８．６６４ Ａ１＝−０．４０８５１×１０-6 Ｐ１＝ ４ Ａ２＝＋０．４３０４７×１０-10 Ｐ２＝ ６ Ａ３＝−０．４１４０１×１０-14 Ｐ３＝ ８ Ａ４＝＋０．１２８９７×１０-18 Ｐ４＝１０ 回転多面鏡 ： 回転多面鏡面数＝６面 内接半径＝３０mm 入射角＝１００deg 画像形成領域 ： 像高±１１０mm （＊）第４面 主走査方向：球面 副走査方向：光軸からの距離ｈにおける曲率半径が図１２に示 す値を持つ変形面 Ｙ＝６５．０mm ｈmin ＝＋１．９３mm ｜ｈmin｜／ Ｙ＝０．０３ |ｒ|min／|ｒ|max＝０．７５
【００２０】
以上述べたように本発明の光走査光学系においては、結
像光学系内に変形面を持たせるだけで、特に補正のため
の他の光学素子を用いることなく、副走査方向の像面湾
曲を補正することができた。変形面はわずかに４面ない
し２面から構成される結像光学系内の、ある１面に導入
するだけで副走査方向の像面湾曲を補正することができ
る。入射角が９０度未満の場合には、変形面の副走査方
向の曲率半径の極値を結像光学系の光軸に対して−側に
ずらし、あるいは、入射角が９０度を越える場合には、
変形面の副走査方向の曲率半径の極値を結像光学系の光
軸に対して＋側にずらすことで、特に像高０mm近辺の像
面湾曲を補正することができる。また、変形面の副走査
方向断面の曲率半径の極値を持つ場所での副走査方向の
パワーが、他の場所のパワーに比べて強くしたこと、及
び、変形面の副走査方向断面の曲率半径の極値を持つ場
所に対して曲率半径を非対称とすることで、回転多面鏡
の回転に伴う共役関係の変化や反射点移動の光軸に対す
る非対称性をカバーし、画像形成領域全域にわたって副
走査方向の像面湾曲を良好に補正することができる。
像光学系内に変形面を持たせるだけで、特に補正のため
の他の光学素子を用いることなく、副走査方向の像面湾
曲を補正することができた。変形面はわずかに４面ない
し２面から構成される結像光学系内の、ある１面に導入
するだけで副走査方向の像面湾曲を補正することができ
る。入射角が９０度未満の場合には、変形面の副走査方
向の曲率半径の極値を結像光学系の光軸に対して−側に
ずらし、あるいは、入射角が９０度を越える場合には、
変形面の副走査方向の曲率半径の極値を結像光学系の光
軸に対して＋側にずらすことで、特に像高０mm近辺の像
面湾曲を補正することができる。また、変形面の副走査
方向断面の曲率半径の極値を持つ場所での副走査方向の
パワーが、他の場所のパワーに比べて強くしたこと、及
び、変形面の副走査方向断面の曲率半径の極値を持つ場
所に対して曲率半径を非対称とすることで、回転多面鏡
の回転に伴う共役関係の変化や反射点移動の光軸に対す
る非対称性をカバーし、画像形成領域全域にわたって副
走査方向の像面湾曲を良好に補正することができる。
【図１】本発明の光走査光学系を含む光走査装置の１例
の光学配置を示す構成図である。
の光学配置を示す構成図である。
【図２】本発明の光走査光学系の実施例１の構成を示す
主走査方向断面図である。
主走査方向断面図である。
【図３】実施例１の第４面の副走査方向方向断面の曲率
半径と結像光学系の光軸からの距離ｈとの関係を示す線
図である。
半径と結像光学系の光軸からの距離ｈとの関係を示す線
図である。
【図４】実施例１の主走査、副走査方向の像面湾曲を示
す線図である。
す線図である。
【図５】本発明の光走査光学系の実施例２の構成を示す
主走査方向断面図である。
主走査方向断面図である。
【図６】実施例２の第２面の副走査方向方向断面の曲率
半径と結像光学系の光軸からの距離ｈとの関係を示す線
図である。
半径と結像光学系の光軸からの距離ｈとの関係を示す線
図である。
【図７】実施例２の主走査、副走査方向の像面湾曲を示
す線図である。
す線図である。
【図８】本発明の光走査光学系の実施例３の構成を示す
主走査方向断面図である。
主走査方向断面図である。
【図９】実施例３の第２面の副走査方向方向断面の曲率
半径と結像光学系の光軸からの距離ｈとの関係を示す線
図である。
半径と結像光学系の光軸からの距離ｈとの関係を示す線
図である。
【図１０】実施例３の主走査、副走査方向の像面湾曲を
示す線図である。
示す線図である。
【図１１】本発明の光走査光学系の実施例４の構成を示
す主走査方向断面図である。
す主走査方向断面図である。
【図１２】実施例４の第４面の副走査方向方向断面の曲
率半径と結像光学系の光軸からの距離ｈとの関係を示す
線図である。
率半径と結像光学系の光軸からの距離ｈとの関係を示す
線図である。
【図１３】実施例４の主走査、副走査方向の像面湾曲を
示す線図である。
示す線図である。
【図１４】本発明の光走査光学系の主走査における回転
多面鏡の回転による反射点の移動の説明図である。
多面鏡の回転による反射点の移動の説明図である。
【図１５】回転多面鏡の回転による反射点と結像点の移
動の説明図である。
動の説明図である。
【図１６】先行技術において、シリンドリカル面の副走
査方向方向曲率半径を変化させたときの像面湾曲の補正
状況を示す線図である。
査方向方向曲率半径を変化させたときの像面湾曲の補正
状況を示す線図である。
１ レーザー光源 ２ コリメータレンズ ３ シ
リンドリカルレンズ ４ 回転多面鏡 ５ 回転中心 ６ 偏
向点 ７ 入射角 ８ 結像光学系 ９ 光
軸 １０ 被走査面
リンドリカルレンズ ４ 回転多面鏡 ５ 回転中心 ６ 偏
向点 ７ 入射角 ８ 結像光学系 ９ 光
軸 １０ 被走査面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/113
Claims (8)
- 【請求項１】 レーザー光源からの光を偏向走査する回
転多面鏡は、その回転中心が結像光学系の光軸から＋側
にずれて配設され、偏向光を被走査面上に結像させる結
像光学系が回転多面鏡と被走査面との間に配置されてい
る光走査光学系において、 その結像光学系は副走査方向断面の曲率半径が、結像光
学系の光軸に対して主走査方向に非対称な形状であり、
曲率半径の極値が結像光学系の光軸外にある面（以下こ
の面を変形面と呼ぶ）を含むことを特徴とする光走査光
学系。 - 【請求項２】 上記結像光学系は、２枚以下のレンズか
ら構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光
走査光学系。 - 【請求項３】 レーザー光源の結像光学系の光軸への入
射角が９０度未満であり、上記変形面の曲率半径の極値
は、結像光学系の光軸から−側にずれた場所にあること
を特徴とする請求項１あるいは２に記載の光走査光学
系。 - 【請求項４】 レーザー光源の結像光学系の光軸への入
射角が９０度より大であり、上記変形面の曲率半径の極
値は、結像光学系の光軸から＋側にずれた場所にあるこ
とを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の光
走査光学系。 - 【請求項５】 上記変形面の曲率半径の絶対値をとった
場合、上記極値は極小値であることを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載の光走査光学系。 - 【請求項６】 上記変形面は、曲率半径の極値に対して
も非対称な形状を持つことを特徴とする請求項１乃至５
のいずれかに記載の光走査光学系。 - 【請求項７】 上記変形面の有効半径をＹ、上記曲率半
径の極値を持つ場所の結像光学系の光軸からの距離をｈ
min とすると、 ０＜｜ｈmin ｜／Ｙ＜０．２ であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記
載の光走査光学系。 - 【請求項８】 上記変形面は、有効範囲内の曲率半径の
最小値を|ｒ|min 、有効範囲内の曲率半径の最大値を|
ｒ|max とすると、 ０．６０＜|ｒ|min／|ｒ|max＜０．９８ であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記
載の光走査光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6286130A JPH08122635A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 光走査光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6286130A JPH08122635A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 光走査光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122635A true JPH08122635A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17700325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6286130A Pending JPH08122635A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 光走査光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08122635A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208450B1 (en) | 1998-06-23 | 2001-03-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning optical device |
| US6256133B1 (en) | 1998-07-03 | 2001-07-03 | Ricoh Co., Ltd. | Optical scanning apparatus |
| US6320690B1 (en) | 1999-03-26 | 2001-11-20 | Minolta Co., Ltd. | Scanning optical apparatus and laser scanning apparatus |
| US6359717B2 (en) | 1998-08-31 | 2002-03-19 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus and scanning image forming lens |
| US6954296B2 (en) | 2002-01-18 | 2005-10-11 | Pentax Corporation | Scanning optical system |
| JP2007240590A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置および画像形成装置 |
-
1994
- 1994-10-27 JP JP6286130A patent/JPH08122635A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208450B1 (en) | 1998-06-23 | 2001-03-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning optical device |
| US6256133B1 (en) | 1998-07-03 | 2001-07-03 | Ricoh Co., Ltd. | Optical scanning apparatus |
| US6359717B2 (en) | 1998-08-31 | 2002-03-19 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus and scanning image forming lens |
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| JP2007240590A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置および画像形成装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030701 |