JPH0746169B2

JPH0746169B2 - 光ビ−ム走査装置用ｆθレンズ

Info

Publication number: JPH0746169B2
Application number: JP62037042A
Authority: JP
Inventors: 明太田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS63204214A; US4789230A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、レーザプリンタ等に用いる光ビーム走査装置
用ｆθレンズに関するものである。

［従来の技術］従来、レーザプリンタ等ではレーザ発振器より発生され
たレーザビームを記録すべき情報信号によって変調し、
さらにこの変調されたレーザビームを回転多面反射鏡等
の偏向手段で等角速度で偏向し、結像レンズ系で感光体
上に集光させるように構成している。この場合、結像レ
ンズ系としてｆθレンズが広く用いられている。このｆ
θレンズは、等角速度でのレーザビームの偏向を補正し
てその集光スポットが走査面上で等速に移動するように
するためのもので、光軸からθの角度で偏向点より入射
したレーザビームは焦点距離ｆの結像レンズの光軸から
ｆθの像高位置に集光することを意味してこの名称で呼
ばれている。

従来、このようなｆθレンズとしては、例えば特開昭61
-128218号、特開昭57-10109号、特開昭57-35823号、特
開昭62-89012号などに開示されたものが知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、特開昭61-128218号に開示された２枚玉ｆθ
レンズにおいて、良好な特性が得られる偏向角は±30°
までであり、さらに広画角化した場合に同じような特性
を維持することは困難であった。同様に、特開昭57-101
09号に開示された２群構成ｆθレンズ系においても、良
好な特性が得られる偏向角は±32.5°であり、さらに広
画角化した場合に同じような特性を維持することは困難
であった。また、特開昭57-35823号に開示された倒れ補
正機能を有する走査光学系は、走査光学系のコンパクト
化を実現したものであり、偏向角を広画角化した場合の
像面湾曲やｆθ特性については何等考慮されていない。
ちなみに、特開昭57-35823号の走査光学系における偏向
角は±28.6°である。さらに、特開昭62-89012号に開示
されたｆ・θレンズにおいても、良好な特性が得られる
偏向角は±30°までであり、さらに広画角化した場合に
同じような特性を維持することは困難であった。

この発明の目的は、偏向角を±40°程度に広画角化した
場合でも、主走査方向の像面湾曲が少なく、ｆθ特性に
優れた光ビーム走査装置用ｆθレンズを提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］本発明は、パワーの弱いメニスカスレンズ１と被走査面
側に凸面を向けたパワーの強い平凸レンズにより構成
し、かつ各レンズの焦点距離を偏向点側から順にf1、f2
とし、レンズ系全体の合成焦点距離をｆとした時、以下
の条件を満足するように構成したものである。

（ａ）−0.1≦f/f1≦0.1 （ｂ）−0.6/f＋0.85/f≦1/f2,1/f2≦−0.6/f1＋0.95/f ［作用］ｆθレンズの性能については、主として像面わん曲とｆ
θ特性とに注目すれば良いことが一般的に知られてい
る。上記条件はこれらを良好にするためのものであり、
条件（ａ）の上限を越えると発生する負の歪曲収差が少
なくなって好ましくない。また、下限を越えると主走査
方向の像面わん曲がレンズ側に寄ってしまい好ましくな
い。さらに、条件（ｂ）の上限を越えると、主走査方向
の像面わん曲がレンズ側に寄ってしまい、また下限を越
えると負の歪曲収差が少なくなり、いずれも好ましくな
い。

なお、サジタル面内での像面わん曲は従来から知られて
いるように面倒れ補正光学計系を用いて除去し得るので
さほど問題とする必要はない。

［実施例］第１図は本発明の一実施例を示すｆθレンズの構成図で
あり、偏向点Ｐ側に配置したパワーの弱いメニスカスレ
ンズ１と、被走査面３の側に凸面を向けたパワーの強い
平凸レンズ２とから構成されている。

このような構成において、d1、d2、d3をレンズ面間距
離、R1、R2、R3、R4を偏向点Ｐの側から順に各レンズ面
の曲率半径、N1、N2を各レンズの硝材の屈折率、f1、f2
の各レンズの焦点距離とし、かつレンズ系全体の合焦点
距離ｆをｆ＝100として規格化した場合に、レンズ面間
距離等の具体例とその像面わん曲およびｆθ特性につい
て説明する。

具体例１ｆ＝100,1/f1＝−0.003,1/f2＝0.0108 d0＝8.57 R1＝−17.071 d1＝8.57 N1＝1.51 R2＝−22.194 d2＝4.29 R3＝∽ d3＝10.71 N2＝1.51 R4＝−47.222 第２図（ａ），（ｂ）は本具体例１の像面わん曲とｆθ
特性を示す図であり、同図（ａ）においては破線が主走
査方向、実線がサジタル面内の像面わん曲を示してお
り、また同図（ｂ）においてはｈ＝像高として（ｈ−ｆ
θ）/fθ×100％の計算結果でｆθ特性を示している。
なお、本具体例以下すべての具体例においてレーザビー
ムの波長は780nm,画角θは44°である。

具体例２ｆ＝100 1/f1＝−0.002 1/f2＝0.0102 d0＝8.57 R1＝−18.724d1＝8.57 N1＝1.51 R2＝−23.332d2＝4.29 R3＝∽ d3＝10.71 N2＝1.61 R4＝−59.804 第３図にこの具体例２の像面わん曲とｆθ特性を示す。

具体例３ｆ＝100 1/f1＝−0.001 1/f2＝0.0096 d0＝8.57 R1＝−21.396d1＝8.57 N1＝1.51 R2＝−25.355d2＝4.29 R3＝∽ d3＝10.71 N2＝1.71 R4＝−73.958 第４図にこの具体例３の像面わん曲とｆθ特性を示す。

具体例４ｆ＝100 1/f1＝0.000001 1/f2＝0.009 d0＝8.57 R1＝−26.051d1＝8.57 N1＝1.51 R2＝−28.945d2＝4.29 R3＝∽ d3＝10.71 N2＝1.71 R4＝−78.889 第５図にこの具体例４の像面わん曲とｆθ特性を示す。

具体例５ f100 1/f1＝0.000001 1/f2＝0.009 d0＝12.86 R1＝−32.585d1＝10.71 N1＝1.51 R2＝−36.200d2＝５ R3＝∽ d3＝10.71 N2＝1.61 R4＝−67.778 第６図にこの具体例５の像面わん曲とｆθ特性を示す。

具体例６ｆ＝100 1/f1＝0.001 1/f2＝0.0084 d0＝8.57 R1＝−35.907d1＝8.57 N1＝1.51 R2＝−35.728d2＝4.29 R3＝∽ d3＝10.71 N2＝1.71 R4＝−84.524 第７図にこの具体例６の像面わん曲とｆθ特性を示す。

具体例７ｆ＝100 1/f1＝0.001 1/f2＝0.0084 d0＝12.86 R1＝−43.539d1＝10.71 N1＝1.51 R2＝−43.448d2＝５ R3＝∽ d3＝10.71 N2＝1.61 R4＝−72.619 第８図にこの具体例７の像面わん曲とｆθ特性を示す。

具体例８ｆ＝100 1/f1＝0.002 1/f2＝0.0078 d0＝12.86 R1＝−73.905d1＝10.71 N1＝1.51 R2＝−60.103d2＝５ R3＝∽ d3＝10.71 N2＝1.61 R4＝−78.205 第９図にこの具体例８の像面わん曲とｆθ特性を示す。

以上の具体例において、前述した（ａ），（ｂ）の条件
を満足する範囲で数値設定した具体例３〜具体例７につ
いて見てみると、具体例３、具体例５、具体例７につい
ては、偏向角を±44°まで広画角化した場合でも主走査
方向の像面湾曲を少なくすることができ、またｆθ特性
も0.5％以内に抑えられることが確認された。

このように、前述した（ａ），（ｂ）の条件を満足する
範囲で数値設定した具体例の全体的な傾向としては、偏
向角を広画角化しても主走査方向の像面湾曲を少なくす
ることができ、ｆθ特性も低く抑えることができる。し
かもレンズ系全体のコンパクト化が可能になる。特に、
ｆθレンズの１面が平面であるため、サジタル面内にパ
ワーをもつ円筒面の導入が容易である。そのため、倒れ
補正光学系の性能改善が容易である。

すなわち、第１図のレンズ系の後に第10図に示すように
サジタル方向に正のパワーを持つ円筒鏡４を付加するこ
とにより、倒れ補正光学系を形成することができる。

このときレンズ２の平面をサジタル方向にパワーをもつ
凹円筒面５とすることにより、走査方向の像面わん曲及
びｆθ特性に影響を与えることなくサジタル像面わん曲
の著しい改善が可能である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係わる光ビーム走査装置
用ｆθレンズによれば、光ビームの偏向角を±40°以上
としながらも、主走査方向の像面湾曲が少なく、かつ優
れたｆθ特性を達成することができる。また、レンズ系
全体のコンパクト化が可能になるうえ、倒れ補正光学系
も容易に構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるｆθレンズの一実施例を示す構成
図、第２図ないし第９図はレンズ面間距離などを変化さ
せた場合の像面わん曲とｆθ特性とを示す図、第10図は
本発明の応用例としての倒れ補正光学系を示す図であ
る。１……メニスカスレンズ、２……平凸レンズ、３……被
走査面、Ｐ……偏向点、４……円筒鏡、５……凹円筒
面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏向手段によって偏向された光ビームを被
走査面に集光させるレンズ系を備えた光ビーム走査装置
に用いられるｆθレンズであって、偏向点側に配置した
パワーの弱いメニスカスレンズと、像側に凸面を向けた
パワーの強い平凸レンズとを有し、全系の合成焦点距離
をｆ、各レンズの焦点距離を偏向点側から順にf1,f2と
したとき、（ａ）−0.1≦f/f1≦0.1 （ｂ）−0.6/f1＋0.85/f≦1/f2,1/f2≦−0.6/f1＋0.95/
f なる条件を満足するように構成したことを特徴とする光
ビーム走査装置用ｆθレンズ。