JPS6353512A - 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ンチのムラを除去
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、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
走査線のピンチむらは、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、偏向
器側にトーリック面を有する第１レンズ、及び、被走査
動画にトーリック面を有する第２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。

本発明による面倒れ補正走査光学系においては、２つの
トーリック面を、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。

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。

特に、第１レンズのトーリック面を、走査面に沿った方
向及び走査面に直交する方向において、何れも偏向器側
に凹にすることで、より広い範囲に亘って夫々の方向で
の結像特性を一層高くすることができる。

さらに、第１レンズおよび第２レンズにおいて、夫々、
トーリック面に対向する面を平面にすることで、トーリ
ック面の加工時における位置決めが正確に行えて加工の
手間を軽減することも可能になる。

さらに、次の２つの条件は、夫々、本発明を実施するに
あたって、結像特性を良好に維持するために充足される
べきものである。

（イ）　ｒ１ｖ／ｒ４ｖ≦１ 但し、 ｒｌｖ：第１レンズの偏向器側面の走査面に直交する方
向の曲率半径 ｒ４ｖ：第２レンズの被走査物側面の走査面に直交する
方向の曲率半径 この条件は、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。

（ｏ）　　　０．３＜（ｄ、＋ｄ３）／ｆ＜０．５但し
、 ｄ−第１レンズの両側面の軸上面間 隔ｄ３＝第２レンズの両側面の軸上面間隔ｆ：走査面に
沿った方向での全ての走査結像光学系の焦点距離 この条件は、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。この条件が満た
されない場合には、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。

具体的には、条件式の下限をはずれると等速走査性の補
正が困難になり、上限を越えると全系が大きくなってコ
ンパクトに構成できなくなる。

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。

第１６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５例あり、夫々、第１図ないし第５図に
示すレンズ構成図、及び、第６図ないし第１５図に示す
収差図に対応している。次頁の第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、（Ｅｌ）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、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、（ロ
）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
コ ｒ：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）ｘｌｏｏ（％）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、：第１レンズ（Ｇ１）を構成する光学材料の屈折率
［７８０ｎｍにおける］ ｎ２；第２レンズ（Ｇ２）を構成する光学材料の屈折率
［７８０ｎｍにおける］ 〈実施例１〉 ｆ＝１２５．　　Ｆ隘５０，２ω−９７゜ｒ１ｖ／ｒ４
ｖ＝０．８６７　　　（ｔＬ＋ｄｔ）／ｆ　　＝０．４
２７〈実施例２〉 ｆ＝１２５．　　Ｆ隘５０，２ω＝９７゜ｒ１ｖ／ｒｎ
ｖ＝０．３００　　（ｄ＋＋ｄ３）＃　＝０．３８７〈
実施例３〉 ｆ＝１２５．　　Ｆ階５０，２ω＝９７゜ｒｌｖ／ｒ４
Ｖ＝ｏ、ｓｏｔ　　（ｔＬ＋ｄ３）／ｆ　＝０．４１９
〈実施例４〉 ｆ＝１２５．　　ＦＮａ５０．　２ω＝９７゜ｒ１ｖ／
ｒ４ｖ＝０．８６５　　（ｒＬ　＋ｄｚ）／ｆ　＝０．
４２６〈実施例５〉 ｆ＝１２５．　　Ｆ隘５０，２ω−９７“ｒ１ｖ／ｒ４
ｖ＝０．６７２　　（ａ＋　＋＃、ｌ）＃−テ０．３９
０

【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図ないし第５図は各実施例のレンズ構成図で、
第１図ないし第５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図ないし第５図の（υ）は走
査面に直交する方向で切断したレンズ構成図、第６図な
いし第１０図は各実施例における走査面に沿った方向の
収差図、第１１図ないし第１５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１６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、（ロ）・・・・・・光線
束、（Ｇ１）・・・・・・第１レンズ、（Ｇ２）・・・
・・・第２レンズ。

Claims (5)

【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、前記偏向器側にト
   ーリック面を有する第１レンズ、及び、前記被走査物側
   にトーリック面を有する第２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）前記第１レンズのトーリック面が、走査面に沿っ
   た方向及び走査面に直交する方向において、何れも前記
   偏向器側に凹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）前記第１レンズの前記被走査物側面が平面である
   特許請求の範囲第（１）項または第（２）項の何れかに
   記載の面倒れ補正走査光学系。
4. （４）前記第２レンズの前記偏向器側面が平面である特
   許請求の範囲第（１）項または第（２）項の何れかに記
   載の面倒れ補正走査光学系。
5. （５）前記第１レンズ及び第２レンズの各面が、次の条
   件を満たすものである特許請求の範囲第（１）項ないし
   第（４）項の何れかに記載の面倒れ補正走査光学系。 （イ）ｒ＿１＿ｖ／ｒ＿４＿ｖ≦１ （ロ）０．３＜（ｄ＿１＋ｄ＿３）／ｆ＜０．５但し、 ｒ＿１＿ｖ：第１レンズの偏向器側面の走査面に直交す
   る方向の曲率半径 ｒ＿４＿ｖ：第２レンズの被走査物側面の走査面に直交
   する方向の曲率半径 ｄ＿１：第１レンズの両側面の軸上面間隔 ｄ＿３：第２レンズの両側面の軸上面間隔 ｆ：走査面に沿った方向での全ての走査 結像光学系の焦点距離