JPS62172317A - 面倒れ補正機能をもつ走査光学系 - Google Patents

面倒れ補正機能をもつ走査光学系

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JPS62172317A
JPS62172317A JP61013320A JP1332086A JPS62172317A JP S62172317 A JPS62172317 A JP S62172317A JP 61013320 A JP61013320 A JP 61013320A JP 1332086 A JP1332086 A JP 1332086A JP S62172317 A JPS62172317 A JP S62172317A
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optical system
polygon mirror
lens
medium
deflector
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健一 高梨
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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1面倒れ補正機能を有する走査光学系に関する
(従来技術) 光により被走披媒体を走査する走査光学系は、従来から
良く知られている。かかる走査光学系において光束を偏
向させるのに反射面を用いると。
偏向の際の、反射面の面倒れのため、主走査線のピッチ
にむらが生ずることは良く知られており、この面倒れの
補正を、長尺のシリンドリカルレンズを用いて行なう技
術が知られている(特開昭50−93720号公報)。
しかし、長尺のシリンドリカルレンズは3作製が必らず
しも容易ではなく、かかる長尺シリンドリカルレンズを
有する走査光学系は、コストが高くつく。
また、偏向角を大きくとると、高密度なスポット径を得
るには、結像系による像面湾曲が、主走査方向、副走査
方向ともに十分に補正されていなければならない。
(目  的) 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、長尺のシリンドリカルレンズを用いることなく面倒れ
補正が行なわれ、像面湾曲が主・副走査方向とも良好に
補正された、新規な走査光学系の提供を目的とする。
l   成) 以下1本発明を説明する。
本発明の走査光学系は、光源部と、第1および第2の結
像光学系と、偏向器とを有する。
光源部は、単独の光源のみ、あるいは、光源と。
コリメートレンズの如き集光光学系とを有する。
第1の結像光学系は、光源部からの光束を線状に結像さ
せる機能を有する。
偏向器は、光束を1反射面の回転または揺動によって偏
向させる方式のものであって、偏向反射面は、上記第1
の結像光学系による結像部の近傍に位置する。光束を偏
向させるための反射面部材としては、多面鏡や揺動鏡を
用いることができ、従って偏向器の具体例としては、多
面鏡を回転させる方式の回転多面鏡や、揺動鏡を用いる
ガルバノミラ−をあげることができる、後述するように
、本発明は、偏向器として回転多面鏡を用いる場合に特
に有効である。
第2の結像光学系は、上記偏向器により偏向された光束
を、被走査媒体上に結像させる機能を有する。そして、
本発明の特徴は、主として、この第2の結像光学系にあ
る。
第2の結像光学系は、3枚の単レンズにより構成される
。すなわち、第2の結像光学系は、偏向器の側から、被
走査媒体に向って、アナモフィックな単レンズ、正の屈
折力を有する球面単レンズ。
トーリック面を有する単レンズを、配列することによっ
て構成される。
さらに、上記アナモフィックな単レンズは、偏向器側の
レンズ面(以下、射出面という)が球面、被走査媒体側
のレンズ面(以下、射出面という)シリンダー面であっ
て、偏向面内で平凹レンズ、これに直交する方向では両
凹レンズである。また、トーリック面を有する単レンズ
は、偏向面内で平凸レンズ、これに直交する方向でメニ
スカス凸レンズである。
以下1図面を参照しながら説明する。
第1図は、本発明の構成の具体的1例を説明図的に示し
ている。
光源部1は、単独の光源あるいは、光源と集光光学系と
により構成され、平行光束を発する。この光束は、第1
の結像光学系たるシリンドリカルレンズ2によって、i
状に結像される。
偏向器たる回転多面鏡31±、その偏向反射面4が、上
記光束の線状の結像部の近傍にあるように配備され、多
面鏡は矢印方向へ回転する。
偏向器たる回転多面j!!3と、被走査媒体(例えば、
光導電性の感光体)8との間に配備された3枚のレンズ
は、回転多面鏡3の側から順に、アナモフィックな単レ
ンズ5.正の屈折力を有する球面単レンズ6、トーリッ
ク面を有する単レンズ7であって、これらレンズ5,6
.7が、第2の結像光学系を構成する。
第2の結像光学系を構成する3枚の単レンズ5゜6.7
は、回転多面鏡3による偏向光束を、被走査媒体8上に
、スポラ1〜状に結像される。この結像スポットは、多
面鏡の回転しこより、被走査媒体8上を走査する。
第2図は、第1図の走査光学系を、多面鏡の回転軸方向
から見た状態を示し、偏向面は図面に平行である。
光源部1からの平行光束は、シリンドリカルレンズ2を
介して、回転多面鏡3の偏向反射面4に入射し、同反射
面4により反射されると1反射光束は、レンズ5,6.
7の作用で、被走査媒体8上にスポット状に結像される
。回転多面tIt3の多面鏡が矢印方向へ回転すると、
反射光束は、偏向し、被走査媒体8は矢印方向へ光走査
される。なお、第2の結像光学系は10機能を有し、光
走査は等速的に行なわれる。
第3図は、第1図の走査光学系を光路に沿って展開し、
これを偏向面内に目をおいて見た状態を示している。従
って、第3図の上下方向は、副走査方向に対応する。
光源部lからの平行光束は、シリンドリカルレンズ2の
作用にて、偏向反射面4の近傍に、第3図の図面し;直
交する方向の線状に結像する。第3図の図面内における
レンズ5.7の屈折力は、偏向面内におけるレンズ5,
7の屈折力とことなっており、第3図の面内においては
、レンズ5,6゜7は、上記偏向反射面4と被走査媒体
8との位置関係をほぼ共役な関係とする。このため、偏
向反射面が、多面鏡の回転に伴い、例えば、符号4′で
示す如くに面倒れしても、偏向光束の結像位置は、被走
査媒体8上において副走査方向へは殆ど変化しない。
さて、偏向器として1回転多面R3を用いる場合、多面
鏡が回転すると、第4図に示すように。
偏向反射面4の反射位置と、シリンドリカルレンズ2に
よる線状の結像部Aとの間に、ずれΔXが生ずる。この
ずれΔXは、第2の結像光学系による。結像部Aの像A
′と被走査媒体8の走査面との間に、ずれΔX′を生ず
る。
レンズ5,6.7による線状の倍率をβとすると、ΔX
とΔX′との間には、 Δx′=β2ΔX       ・・・・(1)なる関
係が成立する。
そこで、偏向光束の中心光線が、レンズ5,6゜7の光
軸と偏向面内でなす角をθとし、θとΔXの関係を図示
すると、第5図のようになる。パラメーターのRは、回
転多面鏡における多面鏡の内接円半径、またαは、偏向
反射面4に入射する光束の中心光線と、レンズ5,6.
7の光軸がなす角とする。
第5図から明らかなように、ΔXは、回転多面鏡におけ
る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、第6図に示すように。
ΔXは、角αによっても変動する。
偏向器としてガルバノミラ−を用いる場合は。
偏向反射面の揺動軸が反射面と一致しているため。
上記ΔXにあたる変動はない。
しかし1回転多面鏡の場合は、上記ΔXの変動があると
ともに、これに直交する方向でも線像の位置が変化する
。すなわち、多面鏡の回転に伴い、シリンドリカルレン
ズ2(第1の結像光学系)による線像の結像位置は、2
次元的に移動し、かつ。
この移動は、第2の結像光学系(レンズ5,6゜7)の
光軸に関して、一般に非対称である。
従って1回転多面鏡を偏向器として用いる場合有効走査
領域の全域にわたり、主走査方向と副走査方向の両者に
ついて、像面湾曲を良好に補正する必要があり、さらに
、走査の等速性も良好でなければならない。
第1図の例では、光源部1から放射される光束の中心光
線と、第2の結像光学系の光軸となす角αが90度の場
合を示したが、第7図に、より一般的な場合として、α
<90度の場合を示す。第1図では1回転多面fi3の
鏡面数は6であったが、一般に鏡面数をNとし、第7図
にはN=8の場合を示している。なお、今まで説明して
きたことは、鏡面数Nの如何に拘らず成立つ。
さて、第7図において、符号aは、光源部1から放射さ
れる光束の中心光線、符号すは、第2の結像光学系たる
、レンズ5,6,7の光軸を示す。
また、回転多面fi3Aによる偏向光束の中心光線と上
記光軸すとのなす角を、従前通り0とする。
さらに、第7図に示す如く、中心光線aと光軸すとの交
点を原点として光軸すに合致させてX軸を設定し、偏向
面内でX軸に直交するy軸を図の。
如く設定する。このX−Y座標系において、回転多面鏡
3Aの多面鏡の回転軸の座標を(Xp* yp)とする
、このとき ■ 0!xp≦Rcos−−(3) 0≦yp≦Rsin −”・・(4) の条件が満足されねばならない6 条件(2)の下限は、中心光線aが、有効偏向領域外に
あることを意味し、上限は、被走査媒体8に入射した光
束が散乱され、再び1回転多面fi3Aの偏向反射面で
反射されて被走査媒体8上にゴースト像を形成するのを
、有効走査域外にするための条件である。
条件(3)、(4)におけるRは、多面鏡の内接円半径
をあられす。これらの条件(3)、(4)は、第5゜第
6図に示した、線像と偏向反射面との間のずれΔXをで
きるだけ少くするための条件である。
そこで1本発明では、上述した事情を考慮し、被走査媒
体の有効走査領域全域にわたり、主走査方向および副走
査方向の像面湾曲を良好に補正した。
以下、第2の結像光学系を構成するレンズ5゜6.71
ニー関する具体的な実施例をあげる。各実施9i11こ
おいて、αIR+は、従来通り、中心光線aと光軸のな
す角および、多面鏡の内接円半径を示し、θは偏向角を
示す。また、fは偏向面に平行な面内1;おけるレンズ
5,6.7の合成焦点距離を示す。
rlないしr6は偏向面に平行な面内のレンズ5゜6.
7の曲率半径を、偏向器側から順次あられす。
従って、rlは、レンズ5の入射面の上記曲率半径。
r6は、レンズ7の射出面のそれである。
また、r1′ないしr6’は、同様にレンズ5,6゜7
の、偏向面に直交する面内での曲率半径を示す。
di、 d3. d5は、光軸上のレンズ肉厚、d2.
 d4は光軸上の空気間隔、 nl、 nL n3は、
それぞれレンズ5.6.7の屈折率を示す。
第1実施例 f=100  .2θ= 52” R/f=7.43   、  a =SO”rl=−2
0,993rl’= −20,993dl=2.23 
 n1=1.51118r2= oo   r2’ =
  13.515  d2=2.23r3= −65,
406r3’= −65,406d3=3.12  n
2=1.51118r4−31.812  r4’= 
−31,812d4=1..04r5” Co   r
5′=−112,996d5=4.01  n3=”1
.76605r6= −38,062r6’= −10
,526第2実施例 f=100  .2θ=52’ R/f=7.43   、  α=50゜rl=−20
,993rl’= −20,993dl=2.23  
n1=1.5111.8r2= oo   r2’= 
 5.352  d2=2.23r3= −65,40
6r3’== −65,406d3=3.12  n2
=1.51118r4=−31,812r4’= −3
1,812d4=1.04r5= co   r5’ 
=−498,074d5=4.01  n3=L766
05r6=−38,062r6’= −9,471第3
実施例 f=100  .2θ=52゜ It/f=7.43   、  a =50’rl=−
20’、993  rl’= −20,993dl=2
.23  nL=1.51118r2= co   r
2’=  9.218  d2=2.23r3 =−6
5,/106  r3’= −65,406d3=3.
12  n2=1.51118r4=−31,812r
4’= −31,812d4=1.04r5= oor
5’=−182,875d5==4.01  n3=1
.76605r6=−38,062r5’== −10
,214第4実施例 f 、=lOO、20=52″ R/f=8.92   、  a =5CI″rl =
−20,993rl、’= −20,993dl=2.
23  nl =1.51118r2= co   r
2’ =  14.868  d2 =2.23r3 
=−65,406r3’= −65,406d3 =3
.12  n2=1.51118r4 =−31,81
2r4’= −31,812d4=1.04r5= o
o   r5’=−112,996d5=4.OL  
n3=L76605r6=−38,062r6’= −
10,653第5実施例 f=100  .2θ=521 R/f=8.92   、  α=50”rl=−20
,901rl’=: −20,901dl =2.23
  n1==1.51118r2= co   r2’
=  20.829  d2=2.23r3=−64,
27r3’= −64,27d3=3.12  n2=
=1.51118r4=−31,701r4’= −3
1,701d4=1.04r5=   oo     
   r5’=:  −81,235d5:4.02 
   n3=1.76605r6=−37,835r6
’=” −10,675第6実施例 f  =100   、2a=52″′Ill/f=8
.92   、  α=50@rl=−20,901r
l’= −20,993dl=2.23  nl =1
.51118r2= oo   r2’ =  11.
903  d2=2.23r3=−64,273r3’
= −64,21d3=3.12  n2=1.511
18r4=−31,701r4’== −31,701
d4=1.04r5= eOr5’=−126,762
d5=4.02  n3==1.76605r6=−3
7,835r5’= −10,37第7実施例 f=100  .2θ=52’ R/f=8.92   、  α=50”rl=−20
,901rl’= −20,901dl =2.23 
 nl =1.51118r2= oo   r2’=
  8.927  d2=2.23r3 =−64,2
7r3’ = −64,27d3”3.12  n2=
1.51118r4=−31,,701r4’= −3
1,701d4 =1.04r5 = co   r5
’ =−177,795d5=4.02  n3=1.
7665r6=−37,835r6’ = −1,0,
102第8実施例 f、=100  .2θ=65@ R/f=9.46   、  α=80゜rl=−20
,993rl’= −20,993dl=2.23  
n1=1.51118r2= co   r2’ = 
 9.459  d2=2.23r3=−65,406
r3’= −65,406d3=3.14  n2=1
.511I&r4−−31.816  r4’= −3
1,816d4=0.95r5= oo   r5’=
−268,634d5=5.30  n3=1.766
05r6=−38,372r6’= −10,821第
9実施例 f=100  .2θ=65@ R/f=9.46   、  α=80′″rl=−2
0,993rl’= −20,993dl=2.23 
 nl =1.51118r2= oo   r2’ 
=  11.351  d2=2.23r3=−20,
993r3’= −65,406d3=3.14  n
2=1.51118r4=−20,993r4’= −
31,816d4=0.95r5= 00   r5’
=−196,746d5=5.3o  n3=1.76
605r6=−20,993r6’= −11,01第
10実施例 f=100  .2θ=65@ R/f=9.46   、  α=80“rl= −2
0,993rl’= −20,993dl=2.23 
 n1=1.51118r2= co   r2’= 
 20.81  d2=2.23r3=−65,406
r3’ = −65,406d3=3.14  n1=
L5L118r4=−31,816r4’= −31,
816d4=0.95r5= co   r5’=−1
04,427d5=5.30  n3=1.76605
r6=−38,372r6’ = −11,426第1
1実施例 f  =100   、20=65” R/f=9.46   、  α=80゜rl= −2
0,993rl’= −20,993dl=2.23 
 n1=1.51118r2= ”)   r2’= 
 30.269  d2=2.23r3=−65,40
6r3’= −65,406d3=3.14  n2=
1.51118r4=−31,816r4’= −31
,816d4=0.95r5= ao   r5’ =
 −85,13d5=5.30  n3=1.7660
5r6=−38,372r6’= −11,578第1
2実施例 f=100  .20=52’ R/f=9.46   、  α=80゜rl=−20
,993rl’= −20dl=2.01  n1=1
.51118r2= oo   r2’ =  30.
269  d2=2.65r3=−65,406r3’
= −65,406d3=3.14  n2=1.51
118r4=−32,081r4’= −32,081
d4=0.38r5= oo   r5’= −61,
673d5=5.3  n3=L76605r6=−3
8,174rG’= −10,821第13実施例 f=100  .2θ=52゜ R/f=9.46   、  α=80’rl=−20
,993rl’= −20,993dl=2.o]、 
 n1=1.51118r2= oo   r2’ =
  11.351  d2=2.65r3 =−65,
406r3’ = −65,406d3 =3.14 
 n2=1.51118r4=−32,081r4’=
 −32,081d4=0.38r5= co   r
5’ =−102,157d5=5.3  n3=1.
76605r(i=−3L174  r6’= −10
,367第8図は、第1実施例の収差図を示す。像面湾
曲における実線は副走査方向、破線は主走査方向の結像
を示している。ff)特性は、主走査の等速性を表す量
であり、理想像高をfO(θは偏向角)、h′を実際の
像高とするとき、 で表わされる。
なお、像面湾曲とfO特性は、偏向器(回転多面鏡)に
よる第2の結像光学系への入射光束の変動のための非対
称性を示すために偏向領域全域を示す。
球面収差、正弦条件は、それぞれ実線と破線で示す。
第9図ないし第20図は、それぞれ第2ないし第13実
施例に関する収差図である。
ただし、第8図ないし第14図はf =672.0のと
き、第15図ないし第20図は、  f =264.0
のときの収差図である。
(効  果) 以上1本発明によれば、新規な走査光学系を提供できる
。この走査光学系では、偏向器と被走査媒体と間に配備
される第2の結像光学系が、トーリック面を1面、シリ
ンダー面を2面、球面を3面有する構成となっているた
め、高価な長尺シリンドリカルレンズを用いることなく
1面倒れを補正でき、主走査、副走査方向とも像面湾曲
を良好に補正することが可能である。なお、上の説明で
は偏向器として、回転多面鏡を用いる場合につき説明し
たが、本発明の実施に用いる偏向器は、もちろんガルバ
ノミラ−でもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明を説明するための図、第8
図ないし第20図は、収差図である。 1・・・・光源部、2・・・・第1の結像光学系として
のシリンドリカルレンズ、3・・・・偏向器としての回
転多面鏡、4・・・・偏向反射面、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・・・・被走査媒
体。 二Jにb14ヌ1辷、ミラ2条矛+         
                    すθT↑+
XI7.)tθ祈・に(′//、) Tθ牙士11C′/、フ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光源部と、この光源部からの光束を線状に結像する第1
    の結像光学系と、この第1の結像光学系による結像部の
    近傍に偏向反射面を有する偏向器と、この偏向器により
    偏向された光束を、被走査媒体上に結像する第2の結像
    光学系とを有し、上記第2の結像光学系が、上記偏向器
    の側から被走査媒体に向って、順に、アナモフィックな
    単レンズ、正の屈折力を有する球面単レンズ、トーリッ
    ク面を有する単レンズを配列してなることを特徴とする
    、面倒れ補正機能をもつ走査光学系。
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