JPH0782157B2 - 面倒れ補正機能をもつ走査光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、面倒れ補正機能を有する走査光学系に関す
る。

（従来技術） 光により被走被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、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。

（構成） 以下、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、反射面の回転か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。この発明
における偏向器は、回転多面鏡である。

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）がシリンダー面であ
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、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、線
状に結像される。

偏向器たる回転多面鏡３は、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鏡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
ポット状に結像される。この結像スポットは、多面鏡の
回転により、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
からみた状態を示し、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、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
転多面鏡２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ｆθ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て状態を示している。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１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図の図面に直交
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、回転多面鏡３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Δ
ｘ′との間には、 Δｘ′−β^２Δｘ ・・・・（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ーを用いる場合は、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、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、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、回転多面鏡２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ｂ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、回転多面鏡3Aに
よる偏向光束の中心光線と上記光軸ｂとのなす角を、従
前通りθとする。

さらに、第７図に示す如く、中心光線ａと光軸ｂとの交
点を原点として光軸ｂ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 の条件が満足されねばならない。

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、回転多面鏡3A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
をあらわす。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、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5,6,7に関す
る具体的な実施例をあげる。各実施例において、α,R,
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におけるレンズ5,6,7の合成焦点距
離を示す。

r1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わす。従って、r1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。d1,d3,d5は、光
軸上のレンズ肉厚、d2,d4は光軸上の空気間隔、n1,n2,n
3は、それぞれレンズ5,6,7の屈折率を示す。

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。ｆθ特性は、主走査の等速性を表す量であり、理
想像高をｆθ（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ｆθ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、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。

【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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   ンズを配列して成り、 上記偏向器が回転多面鏡であり、 上記第２の結像光学系におけるアナモフィックな単レン
   ズは、偏向器側のレンズ面が球面であり、被走査媒体側
   のレンズ面が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両凹レンズであることを特
   徴とする、面倒れ補正機能をもつ走査光学系。