JPH0769521B2 - 光走査装置及び走査レンズ - Google Patents
光走査装置及び走査レンズInfo
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- JPH0769521B2 JPH0769521B2 JP63172724A JP17272488A JPH0769521B2 JP H0769521 B2 JPH0769521 B2 JP H0769521B2 JP 63172724 A JP63172724 A JP 63172724A JP 17272488 A JP17272488 A JP 17272488A JP H0769521 B2 JPH0769521 B2 JP H0769521B2
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- lens
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
- B41J2/471—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ走査装置に係り、特に、回転非対称非
球面を用いたレーザ走査光学系であって、計算機出力装
置やオフィス情報処理装置として用いられるレーザプリ
ンタ装置に好適なレーザ走査装置及びそれに用いる非球
面レンズに関する。
球面を用いたレーザ走査光学系であって、計算機出力装
置やオフィス情報処理装置として用いられるレーザプリ
ンタ装置に好適なレーザ走査装置及びそれに用いる非球
面レンズに関する。
［従来の技術］ レーザプリンタ装置では、従来からＦθレンズ及び回転
多面鏡の組み合せにより、レーザ光を感光ドラム上に偏
向走査することが行なわれている。レーザ光を走査する
上での問題点の一つは、回転多面鏡の反射面の傾きによ
り、走査ピッチムラが生じることである。
多面鏡の組み合せにより、レーザ光を感光ドラム上に偏
向走査することが行なわれている。レーザ光を走査する
上での問題点の一つは、回転多面鏡の反射面の傾きによ
り、走査ピッチムラが生じることである。
それを解決する方法としては、シリンダレンズとトーリ
ックＦθレンズの組み合わせ（特開昭48−98844号）、
プリズムとＦθレンズの組み合わせ（特公昭59−9883
号）、トーリックレンズとＦθレンズの組み合わせ（特
開昭48−49315）等によって、回転多面体鏡の傾き誤差
による影響を低減しようとするものが知られている。こ
れらには、前述のように、回転非対称形状の光学素子と
球面レンズからなるＦθレンズの２種類の光学部品が使
われており、部品点数が多いという難点があった。
ックＦθレンズの組み合わせ（特開昭48−98844号）、
プリズムとＦθレンズの組み合わせ（特公昭59−9883
号）、トーリックレンズとＦθレンズの組み合わせ（特
開昭48−49315）等によって、回転多面体鏡の傾き誤差
による影響を低減しようとするものが知られている。こ
れらには、前述のように、回転非対称形状の光学素子と
球面レンズからなるＦθレンズの２種類の光学部品が使
われており、部品点数が多いという難点があった。
この点を改善する為に、Ｆθレンズの中に面倒れ機能を
もたせようとする提案もある（特開昭57−144515号）、
このＦθレンズは、普通の球面あるいは平面の他に、シ
リンダ面あるいはトーリック面を含んだものとなってい
る。トーリック面とは、ある平面とそれに直交するもう
一つの平面を考えた時、各々の平面内における面の曲率
半径が異なる面を意味する。すなわち光軸方向をｚ、光
軸を含む、互に直交した平面をxz面、yz面とした２次の
層開式で表わすと、 ｚ＝Ax2＋By2 （１） （A,Bは係数でＡ≠Ｂかつ、画角θとは独立） のような面を意味する。
もたせようとする提案もある（特開昭57−144515号）、
このＦθレンズは、普通の球面あるいは平面の他に、シ
リンダ面あるいはトーリック面を含んだものとなってい
る。トーリック面とは、ある平面とそれに直交するもう
一つの平面を考えた時、各々の平面内における面の曲率
半径が異なる面を意味する。すなわち光軸方向をｚ、光
軸を含む、互に直交した平面をxz面、yz面とした２次の
層開式で表わすと、 ｚ＝Ax2＋By2 （１） （A,Bは係数でＡ≠Ｂかつ、画角θとは独立） のような面を意味する。
このようなトーリック面をつかってレーザ走査装置を構
成すると、光を走査する面をxz面に、面倒れに影響ある
面はyz面とし、主走査方向をｘ軸方向、副走査方向をｙ
軸方向、各々の面内焦点距離をfx，fyとすると、 fx≠fy（且つ、fx＞fy） （２） であり、特に面倒れ方向（副走査方向）の結像特性が劣
化する。これはfy＜fxのために、fyがカバーできる走査
範囲が小さく、良好な結像特性を満足できない為であ
る。結像特性は面倒れに関係する面で、像面湾曲が発生
するためである。即ち、ある特定の画角θでの波面収差
が Ｗ＝cy2 （３） （c:係数） となる。走査方向の結像特性は、θ〜40°以内で良好に
保つことができる。すなわちＷがｘの関数でなくなるの
で、面倒れ補正方向のみの収差が発生する。ｃはレンズ
系の曲率半径、レンズ間隔、屈折率、画角等で決定され
る係数であって、トーリック面のようなレンズ面形状が
（１）式で書けるような形だと、結像特性が低下をまね
き、零にはならない。しかも、Ｆθレンズ中に非球面を
複数用いるため、レンズの回転による軸ずれ調整が難し
いという問題もある。
成すると、光を走査する面をxz面に、面倒れに影響ある
面はyz面とし、主走査方向をｘ軸方向、副走査方向をｙ
軸方向、各々の面内焦点距離をfx，fyとすると、 fx≠fy（且つ、fx＞fy） （２） であり、特に面倒れ方向（副走査方向）の結像特性が劣
化する。これはfy＜fxのために、fyがカバーできる走査
範囲が小さく、良好な結像特性を満足できない為であ
る。結像特性は面倒れに関係する面で、像面湾曲が発生
するためである。即ち、ある特定の画角θでの波面収差
が Ｗ＝cy2 （３） （c:係数） となる。走査方向の結像特性は、θ〜40°以内で良好に
保つことができる。すなわちＷがｘの関数でなくなるの
で、面倒れ補正方向のみの収差が発生する。ｃはレンズ
系の曲率半径、レンズ間隔、屈折率、画角等で決定され
る係数であって、トーリック面のようなレンズ面形状が
（１）式で書けるような形だと、結像特性が低下をまね
き、零にはならない。しかも、Ｆθレンズ中に非球面を
複数用いるため、レンズの回転による軸ずれ調整が難し
いという問題もある。
そこで、本発明者等は、非球面を１つにし、その非球面
の形状を、 ｚ＝Ax2＋Ｂ′（θ）・y2 （４） （Ｂ′≧Ｂ） として、係数Ｂ′をθの関数の形にし、Ｆθレンズの面
倒れ方向の曲率半径を、偏向方向に応じて変化させるも
のを提案した（特開昭62−265615）。すなわち、この提
案では、第２図に破線で示すように、面倒れ方向（副走
査方向）の曲率半径を光軸から離れるにつれて大きくす
ることによって、波面収差Ｗのy2の項の係数を０に近づ
けることが可能となる。このことは、fyが画角の関数に
なっており、画角θが変化するごとにfyも変化させるこ
とを意味する。なお、この提案では、副走査方向の曲率
半径の変化は、光軸に対して対称である。第２図でｚ軸
は光軸方向、yz面は面倒れに影響する平面である。図中
の実線は、従来のトーリック面 ｚ＝By2＋Ｍ （５） を示す。点線のように光軸から離れるにつれて副走査方
向の曲率半径を大きくし、光軸上（θ＝０）における面
倒れ方向の曲率半径よりも、軸外（０≠０）における曲
率半径を大きくして非球面Ｂへ移行することで結像位置
をドラム面上にもっていくことができる。しかも、この
曲率半径は画角と共に単調に増加させる。
の形状を、 ｚ＝Ax2＋Ｂ′（θ）・y2 （４） （Ｂ′≧Ｂ） として、係数Ｂ′をθの関数の形にし、Ｆθレンズの面
倒れ方向の曲率半径を、偏向方向に応じて変化させるも
のを提案した（特開昭62−265615）。すなわち、この提
案では、第２図に破線で示すように、面倒れ方向（副走
査方向）の曲率半径を光軸から離れるにつれて大きくす
ることによって、波面収差Ｗのy2の項の係数を０に近づ
けることが可能となる。このことは、fyが画角の関数に
なっており、画角θが変化するごとにfyも変化させるこ
とを意味する。なお、この提案では、副走査方向の曲率
半径の変化は、光軸に対して対称である。第２図でｚ軸
は光軸方向、yz面は面倒れに影響する平面である。図中
の実線は、従来のトーリック面 ｚ＝By2＋Ｍ （５） を示す。点線のように光軸から離れるにつれて副走査方
向の曲率半径を大きくし、光軸上（θ＝０）における面
倒れ方向の曲率半径よりも、軸外（０≠０）における曲
率半径を大きくして非球面Ｂへ移行することで結像位置
をドラム面上にもっていくことができる。しかも、この
曲率半径は画角と共に単調に増加させる。
［発明が解決しようとする課題］ 通常のレーザプリンタ装置では、走査手段として回転多
面鏡が用いられており、光源からのレーザ光を回転多面
鏡に斜めの方向から入射させる。すなわち、レーザ光
は、回転多面鏡の反射面に対し、走査平面（xz面）内で
光軸（ｚ軸）に対し斜め方向から入射する。しかし、回
転多面鏡の反射面40は、第３図に示すように回転につれ
て前後に動く。このため、入射レーザ光41の入射点は42
から43になり、その反射光も46から47へ移る。この反射
面の動きは、上記の特開昭62−265615号と同じく主走査
方向のように、回転多面鏡の反射面に平行光を入射させ
る場合では問題とならないが、回転多面鏡の面倒れ補正
のために、副走査方向に関して回転多面鏡の反射面と感
光ドラム面を共役な結像関係に配置し、回談多面鏡の反
射面に入射させるレーザ光41を副走査方向に関して一点
に集光させると、反射面40の移動にともなって、感光ド
ラム上でのスポットは光軸方向に動くことになる。この
動きは、画角θのとき、 となり、画角θに関して奇関数項が入ってくる。
面鏡が用いられており、光源からのレーザ光を回転多面
鏡に斜めの方向から入射させる。すなわち、レーザ光
は、回転多面鏡の反射面に対し、走査平面（xz面）内で
光軸（ｚ軸）に対し斜め方向から入射する。しかし、回
転多面鏡の反射面40は、第３図に示すように回転につれ
て前後に動く。このため、入射レーザ光41の入射点は42
から43になり、その反射光も46から47へ移る。この反射
面の動きは、上記の特開昭62−265615号と同じく主走査
方向のように、回転多面鏡の反射面に平行光を入射させ
る場合では問題とならないが、回転多面鏡の面倒れ補正
のために、副走査方向に関して回転多面鏡の反射面と感
光ドラム面を共役な結像関係に配置し、回談多面鏡の反
射面に入射させるレーザ光41を副走査方向に関して一点
に集光させると、反射面40の移動にともなって、感光ド
ラム上でのスポットは光軸方向に動くことになる。この
動きは、画角θのとき、 となり、画角θに関して奇関数項が入ってくる。
この副走査方向の像点の移動をなくし、面だおれ補正機
能を持ちながら高分解能でかつ広画角の走査を行うこと
ができるレーザ走査装置及びそれに用いる非球面走査レ
ンズを提供するのが本発明の目的である。
能を持ちながら高分解能でかつ広画角の走査を行うこと
ができるレーザ走査装置及びそれに用いる非球面走査レ
ンズを提供するのが本発明の目的である。
［課題を解決するための手段］ 本発明では、走査レンズを介して回転多面鏡の反射面と
感光ドラム面とを副走査方向に関して共役な結像関係に
配置して、回転多面鏡の面倒れによる走査ピッチむらを
補正するとともに、上記走査レンズに、主走査方向と副
走査方向の曲率半径が異なり、かつ副走査方向の曲率半
径が光軸から遠ざかるにつれて非対称に単調増加する非
球面を有するＦθレンズを用いて、感光ドラム上で副走
査方向に発生する像面わん曲（レーザ光の回転多面鏡へ
の斜め入射や、回転多面鏡の反射面の移動によって生じ
る収差を含む）を補正することを特徴とする。なお、Ｆ
θレンズとは、回転多面鏡によって偏向された光の偏向
光θに比例した走査面上の位置に光束を結像させるレン
ズである。
感光ドラム面とを副走査方向に関して共役な結像関係に
配置して、回転多面鏡の面倒れによる走査ピッチむらを
補正するとともに、上記走査レンズに、主走査方向と副
走査方向の曲率半径が異なり、かつ副走査方向の曲率半
径が光軸から遠ざかるにつれて非対称に単調増加する非
球面を有するＦθレンズを用いて、感光ドラム上で副走
査方向に発生する像面わん曲（レーザ光の回転多面鏡へ
の斜め入射や、回転多面鏡の反射面の移動によって生じ
る収差を含む）を補正することを特徴とする。なお、Ｆ
θレンズとは、回転多面鏡によって偏向された光の偏向
光θに比例した走査面上の位置に光束を結像させるレン
ズである。
本発明で用いる非球面は、主軸と副軸の曲率半径が異な
ると同時に副軸の曲率半径が軸外になるにつれて増加
し、かつ走査中心に対して左右非対称の形状を有する。
この非球面は、Ｆθレンズのどの面に用いてもよいが、
走査面（感光ドラム面）に最も近い面に設けるのが好ま
しい。すなわち、本発明の非球面走査レンズを２枚レン
ズで構成し、レーザの入射側（回転多面鏡側）から第１
面〜第４面とすると、第１面から第３面は平面又は球面
からなる回転軸対称な面とし、第４面を上記の回転軸非
対称な非球面とする。
ると同時に副軸の曲率半径が軸外になるにつれて増加
し、かつ走査中心に対して左右非対称の形状を有する。
この非球面は、Ｆθレンズのどの面に用いてもよいが、
走査面（感光ドラム面）に最も近い面に設けるのが好ま
しい。すなわち、本発明の非球面走査レンズを２枚レン
ズで構成し、レーザの入射側（回転多面鏡側）から第１
面〜第４面とすると、第１面から第３面は平面又は球面
からなる回転軸対称な面とし、第４面を上記の回転軸非
対称な非球面とする。
［作用］ 走査レンズを介して回転多面鏡の反射面と感光ドラム面
とを副走査方向に関して共役な結像関係に配置し、この
反射面に斜め方向から入射させて走査されるレーザ光
を、上記の特開昭62−265615号で提案したような、副走
査方向の曲率半径が光軸に対しｘ及びｙ方向で対称な非
球面を用いた走査レンズで結像すると、第４図に点線で
示すように副走査方向の結像位置が光軸から離れるにつ
れて走査面上（感光ドラム面上）からずれてしまう。す
なわち、ガルバノミラーのように回転軸と反対面とが一
致する走査手段を用いたレーザ走査系では、反射面に斜
め方向からレーザ光を入射させ、左右対称な走査レンズ
を用いて結像しても、画像が傾くことはないが、回転中
心が反射面上にない回転多面鏡を用いると、上述したよ
うに反射面の移動に応じて、走査面上でのスポットが光
軸方向に動いてしまい、第４図に点線で示したように副
走査方向の結像位置が走査面上から大きくずれてしま
う。第４図において、一方向に結像位置がずれているこ
とは、副走査方向の曲率半径を光軸から離れるにつれて
更に大きくし、結像点を走査面である感光ドラム面上
（ｚ′＝０の位置）に移動させる必要があるということ
であり、＋方向に結像位置がずれていることは、副走査
方向の曲率半径を逆に小さくする必要があることを示
す。そこで、本発明では、主軸と副軸の曲率半径が異な
ると同時に、副軸の曲率半径が軸外になるにつれて増加
し、かつ走査中心に対して左右（図中ｘ方向で）非対称
な形状を有する非球面を用いることにより、レーザ光の
回転多面鏡への斜め入射及び回転多面鏡の反射面の移動
によって感光ドラム上で副走査方向に生じる像面わん曲
を補正して、結像位置を感光ドラム上に一致させる。
とを副走査方向に関して共役な結像関係に配置し、この
反射面に斜め方向から入射させて走査されるレーザ光
を、上記の特開昭62−265615号で提案したような、副走
査方向の曲率半径が光軸に対しｘ及びｙ方向で対称な非
球面を用いた走査レンズで結像すると、第４図に点線で
示すように副走査方向の結像位置が光軸から離れるにつ
れて走査面上（感光ドラム面上）からずれてしまう。す
なわち、ガルバノミラーのように回転軸と反対面とが一
致する走査手段を用いたレーザ走査系では、反射面に斜
め方向からレーザ光を入射させ、左右対称な走査レンズ
を用いて結像しても、画像が傾くことはないが、回転中
心が反射面上にない回転多面鏡を用いると、上述したよ
うに反射面の移動に応じて、走査面上でのスポットが光
軸方向に動いてしまい、第４図に点線で示したように副
走査方向の結像位置が走査面上から大きくずれてしま
う。第４図において、一方向に結像位置がずれているこ
とは、副走査方向の曲率半径を光軸から離れるにつれて
更に大きくし、結像点を走査面である感光ドラム面上
（ｚ′＝０の位置）に移動させる必要があるということ
であり、＋方向に結像位置がずれていることは、副走査
方向の曲率半径を逆に小さくする必要があることを示
す。そこで、本発明では、主軸と副軸の曲率半径が異な
ると同時に、副軸の曲率半径が軸外になるにつれて増加
し、かつ走査中心に対して左右（図中ｘ方向で）非対称
な形状を有する非球面を用いることにより、レーザ光の
回転多面鏡への斜め入射及び回転多面鏡の反射面の移動
によって感光ドラム上で副走査方向に生じる像面わん曲
を補正して、結像位置を感光ドラム上に一致させる。
本発明による走査レンズの横倍率は３以上５以下が好適
である。すなわち、回転多面鏡の反射面の動きは回転多
面鏡の半径を30〜50mmφとすると、約1mmとなる。この
動きによる像面わく曲は、上述したように左右対称な曲
率半径をもつ非球面を用いることにより除去できる。し
かし、回転多面鏡と走査レンズの配置精度を考えると、
反射面が設計位置401から例えば0.3mmずれた402の位置
にあるとすると、第６図に点線で示すように、反射像の
位置P0はその２倍の約0.6mm動いた位置P0′になる。感
光ドラム面上での結像位置Ｐの移動は、走査レンズ１の
横倍率の自乗で生じ、Ｐ′の位置になる。横倍率を３〜
５とすると、感光ドラムでの像の移動PP′は5.4〜15mm
生じることになる。レーザ走査装置における走査レンズ
のＦ数は約100前後である。焦点深度はPP値 4F2・λ で与えられる。これを土に振りわけると4F2λとなり、
λ＝0.78μｍとすると、焦点深度は約15mmとなる。従っ
て走査レンズの横倍率を３〜５とすることにより、回転
多面鏡と走査レンズに配置精度が0.3mm以内で焦点深度
内に入れることができ、機械組立て精度で考えると容易
に調整でき量産上好ましい。横倍率を５より大きくすう
と、回転多面鏡と走査レンズ配置精度が厳しくなり、組
立てが困難となる。一方、３より小さいと、走査レンズ
が感光ドラム側に近づける必要があり、このため、レン
ズ径が大きくなってしまい好ましくない。
である。すなわち、回転多面鏡の反射面の動きは回転多
面鏡の半径を30〜50mmφとすると、約1mmとなる。この
動きによる像面わく曲は、上述したように左右対称な曲
率半径をもつ非球面を用いることにより除去できる。し
かし、回転多面鏡と走査レンズの配置精度を考えると、
反射面が設計位置401から例えば0.3mmずれた402の位置
にあるとすると、第６図に点線で示すように、反射像の
位置P0はその２倍の約0.6mm動いた位置P0′になる。感
光ドラム面上での結像位置Ｐの移動は、走査レンズ１の
横倍率の自乗で生じ、Ｐ′の位置になる。横倍率を３〜
５とすると、感光ドラムでの像の移動PP′は5.4〜15mm
生じることになる。レーザ走査装置における走査レンズ
のＦ数は約100前後である。焦点深度はPP値 4F2・λ で与えられる。これを土に振りわけると4F2λとなり、
λ＝0.78μｍとすると、焦点深度は約15mmとなる。従っ
て走査レンズの横倍率を３〜５とすることにより、回転
多面鏡と走査レンズに配置精度が0.3mm以内で焦点深度
内に入れることができ、機械組立て精度で考えると容易
に調整でき量産上好ましい。横倍率を５より大きくすう
と、回転多面鏡と走査レンズ配置精度が厳しくなり、組
立てが困難となる。一方、３より小さいと、走査レンズ
が感光ドラム側に近づける必要があり、このため、レン
ズ径が大きくなってしまい好ましくない。
［実施例］ 第１図は、本発明によるレーザ走査装置の基本構成図で
ある。図において、１は本発明による走査レンズである
Ｆθレンズ、２はレーザ光源、20はコリメータレンズ、
３はシリンダレンズ、10は回転多面鏡、15は感光ドラム
面である。
ある。図において、１は本発明による走査レンズである
Ｆθレンズ、２はレーザ光源、20はコリメータレンズ、
３はシリンダレンズ、10は回転多面鏡、15は感光ドラム
面である。
レーザ光源２からでたレーザ光100はコリメータレンズ2
0を通り平行光束になる。シリンダレンズ３は副走査方
向（ｙ方向）にのみ作用するように配置され、回転多面
鏡の反射面40上でｙ方向にレーザ光が集光されるように
なっている。副走査方向（ｙ方向）に関して該反射面40
と感光ドラムが配置される面15は幾何光学的な共役関係
にある。レーザ光走査のための走査レンズ（Ｆθレン
ズ）は、球面あるいは平面からなる回転対称軸を有する
レンズ面11,12を両面にもつ第１のレンズと、平面、あ
るいは球面からなるレンズ面13と回転軸非対称なレンズ
面14を両面にもつ、第２のレンズによって構成されてい
る。この走査レンズ１は主走査方向（ｘ方向）の結像に
関しては平行光束を、感光ドラム面15上に絞り込む機能
をもっている。
0を通り平行光束になる。シリンダレンズ３は副走査方
向（ｙ方向）にのみ作用するように配置され、回転多面
鏡の反射面40上でｙ方向にレーザ光が集光されるように
なっている。副走査方向（ｙ方向）に関して該反射面40
と感光ドラムが配置される面15は幾何光学的な共役関係
にある。レーザ光走査のための走査レンズ（Ｆθレン
ズ）は、球面あるいは平面からなる回転対称軸を有する
レンズ面11,12を両面にもつ第１のレンズと、平面、あ
るいは球面からなるレンズ面13と回転軸非対称なレンズ
面14を両面にもつ、第２のレンズによって構成されてい
る。この走査レンズ１は主走査方向（ｘ方向）の結像に
関しては平行光束を、感光ドラム面15上に絞り込む機能
をもっている。
走査レンズ１の緒元を表１に示す。表１において、は
回転多面鏡10の反射面、〜は走査レンズ１の各レン
ズ面で、は回転対称軸を有する球面からなるレンズ面
11、，は平面からなるレンズ面12,13,は回転軸非
対称な非球面からなるレンズ面14である。は感光ドラ
ム面を意味する。ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎは屈折
率である。
回転多面鏡10の反射面、〜は走査レンズ１の各レン
ズ面で、は回転対称軸を有する球面からなるレンズ面
11、，は平面からなるレンズ面12,13,は回転軸非
対称な非球面からなるレンズ面14である。は感光ドラ
ム面を意味する。ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎは屈折
率である。
ここで、本走査レンズ１の特徴は、の非球面14にあ
る。第５図に本発明で用いる非球面14の一形状を示す。
第５図において、R0は走査中心の副走査曲率半径Rx,R−
ｘはｘ及び−ｘ座標での副走査曲率半径であり、RxR-x
となっている。より具体的に示すと、非球面14は、主走
査曲率半径Ryが155.7mm、副走査曲率半径R0が49.22mmで
あるトーリック面ｆ（x,y）（で示す）に、３×10
-7(x-y)2の値を各（x,y）座標で加え（で示す）、更
にΔなる量を各（x,y）座標で加えたもので、で示さ
れる非球面である。ここで、Δは、例えば、表２に示す
ような値であり、各（x,y）座標で各Δを付加するもの
であり、各（x,y）位置で、各Δで与えられる距離だ
け、レンズ面がｚ方向（光軸方向）に移動することを示
す。なお、表２に示されていない（x,y）座標での値
は、表２のサンプル点を用いた多項式近似でもって与え
られる。この走査レンズ１の副走査方向の横倍率は約4.
5である。
る。第５図に本発明で用いる非球面14の一形状を示す。
第５図において、R0は走査中心の副走査曲率半径Rx,R−
ｘはｘ及び−ｘ座標での副走査曲率半径であり、RxR-x
となっている。より具体的に示すと、非球面14は、主走
査曲率半径Ryが155.7mm、副走査曲率半径R0が49.22mmで
あるトーリック面ｆ（x,y）（で示す）に、３×10
-7(x-y)2の値を各（x,y）座標で加え（で示す）、更
にΔなる量を各（x,y）座標で加えたもので、で示さ
れる非球面である。ここで、Δは、例えば、表２に示す
ような値であり、各（x,y）座標で各Δを付加するもの
であり、各（x,y）位置で、各Δで与えられる距離だ
け、レンズ面がｚ方向（光軸方向）に移動することを示
す。なお、表２に示されていない（x,y）座標での値
は、表２のサンプル点を用いた多項式近似でもって与え
られる。この走査レンズ１の副走査方向の横倍率は約4.
5である。
表２から明らかなように、Δの値は、ｘの±に対して逆
の符号 の値をもっているので、第５図にで示す非球面がｘが
座標に対して非対称な形状を有することは明らかであ
り、副走査方向の曲率半径Rxは第７図のように走査中心
に対して左右非対称となる。第７図の例では、副走査方
向の曲率半径は中心で49.22mm、各々の端では53.7mm,5
4.7mmと非対称に大きくなっている。なお、このような
非球面は、数値制御（NC）による研削機械で直接加工す
ることにより得られる。
の符号 の値をもっているので、第５図にで示す非球面がｘが
座標に対して非対称な形状を有することは明らかであ
り、副走査方向の曲率半径Rxは第７図のように走査中心
に対して左右非対称となる。第７図の例では、副走査方
向の曲率半径は中心で49.22mm、各々の端では53.7mm,5
4.7mmと非対称に大きくなっている。なお、このような
非球面は、数値制御（NC）による研削機械で直接加工す
ることにより得られる。
また、本実施例では、回転多面鏡10の半径は32mm,面数
は８であり、入射レーザ光の入射角度βは66°で光軸に
対する配置は第８図に示すようになっている。この回転
で多面鏡で走査されたレーザ光を上述の走査レンズ１で
結像したときの結像特性は、第９図に実線で示したよう
に、走査画角±29°の範囲で像面わん曲を2mm以内にお
さえることができ、60×100μｍの均一な絞り込みスポ
ットが得られた。第９図の破線は、非対称の面形状を加
えない時（Δ分がない時）の副走査方向の像面位置を示
す。この破線と実線との差が、Δによって補正されたこ
とになる。
は８であり、入射レーザ光の入射角度βは66°で光軸に
対する配置は第８図に示すようになっている。この回転
で多面鏡で走査されたレーザ光を上述の走査レンズ１で
結像したときの結像特性は、第９図に実線で示したよう
に、走査画角±29°の範囲で像面わん曲を2mm以内にお
さえることができ、60×100μｍの均一な絞り込みスポ
ットが得られた。第９図の破線は、非対称の面形状を加
えない時（Δ分がない時）の副走査方向の像面位置を示
す。この破線と実線との差が、Δによって補正されたこ
とになる。
［発明の効果］ このように、走査レンズのレンズ面を走査光軸に対して
非対称化することで、回転多面体に斜め方向からレーザ
光を入射した時の副走査方向で生じる像面湾曲を除去す
ることができ、面だおれ補正機能を持ちながら高分解で
かつ広画角の走査を行なうことができた。
非対称化することで、回転多面体に斜め方向からレーザ
光を入射した時の副走査方向で生じる像面湾曲を除去す
ることができ、面だおれ補正機能を持ちながら高分解で
かつ広画角の走査を行なうことができた。
第１図は本発明によるレーザ走査装置の基本構成を示す
図、第２図は従来の非球面の一例を示す図、第３図は回
転多面鏡の反射面の移動を示す図、第４図は像面湾曲の
説明図、第５図は本発明による走査レンズの非球面の一
例を示す図、第６図は、回転多面鏡と走査レンズの配置
精度による像の移動を示す図、第７図は本発明で用いる
非球面の副走査方向の曲率半径の変化を示す図、第８図
は回転多面鏡を入射光の配置関係を示す図、第９図は本
発明と従来例の結像特性を示す図である。
図、第２図は従来の非球面の一例を示す図、第３図は回
転多面鏡の反射面の移動を示す図、第４図は像面湾曲の
説明図、第５図は本発明による走査レンズの非球面の一
例を示す図、第６図は、回転多面鏡と走査レンズの配置
精度による像の移動を示す図、第７図は本発明で用いる
非球面の副走査方向の曲率半径の変化を示す図、第８図
は回転多面鏡を入射光の配置関係を示す図、第９図は本
発明と従来例の結像特性を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 義人 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 森山 茂夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 望月 健至 東京都千代田区大手町２丁目６番２号 日 立工機株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】光源と、該光源からの光ビームを偏向して
走査面上を走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡と走査
面との間に設けられ、前記回転多面鏡の反射面で偏向さ
れた光ビームを上記走査面上に結像する走査レンズとか
らなる光走査装置において、 前記光源と回転多面鏡の間に設けられ、前記光源からの
光ビームを前記回転多面鏡によって走査される主走査方
向とは異なる副走査方向に集光し、前記回転多面鏡の反
射面に対して前記主走査方向に細長い形状に前記走査レ
ンズの光軸に関して斜め方向から入射せしめる光学系
と、 前記走査レンズは前記主走査方向と副走査方向の焦点距
離が異なり、副走査方向の焦点距離がレンズの中心軸か
ら主走査方向に離れるに従って左右非対称に増加させ、
前記回転多面鏡の反射角度にかかわらず、各走査角度で
副走査方向に関して走査面と、前記斜め方向から入射せ
しめる光学系の集光点がほぼ共役関係にあるようにした
ことを特徴とする光走査装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記走査レンズは主走
査方向と副走査方向との曲率半径が異なり、前記副走査
方向の曲率半径が中心軸から主走査方向に離れるにつれ
て左右非対称に単調増加する非球面を有するレンズであ
ることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記走査レン
ズの副走査方向の横倍率を３以上５以下としたことを特
徴とする光走査装置。 - 【請求項４】請求項１乃至３のうちのいずれかにおい
て、前記走査レンズが、回転軸対称な面を両面に持つ第
１の部材と、回転軸対称な面と非球面とを持つ第２の部
材を有することを特徴とする光走査装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４のうちのいずれかにおい
て、前記光学系が前記光源からの光ビームを平行にする
光学手段と、前記光学手段からの光ビームを前記副走査
方向に関して集光する集光手段を有することを特徴とす
る光走査装置。 - 【請求項６】請求項１乃至５のうちのいずれかにおい
て、前記走査面が円筒側面上の感光面であることを特徴
とする光走査装置。 - 【請求項７】回転多面鏡によって、前記回転多面鏡の反
射面に対して、走査方向に細長い形状で走査レンズの光
軸に関して斜め方向から入射した光ビームを走査角に応
じた走査面上の位置に結像する走査レンズにおいて、 主走査方向と副走査方向の曲率半径が異なり、副走査方
向の曲率半径がレンズの中心軸から離れるにつれて左右
に非対称に増加する非球面を有し、前記主走査方向とは
異なる副走査方向に関して前記回転多面鏡と走査面と共
役な関係に結像することを特徴とする走査レンズ。 - 【請求項８】請求項７において、前記走査レンズの副走
査方向の横倍率を３以上５以下としたことを特徴とする
走査レンズ。 - 【請求項９】請求項７または８において、前記走査レン
ズが回転軸対称な面を両面に持つ第１の部材と、回転軸
対称面と前記非球面とをもつ第２の部材を有することを
特徴とする走査レンズ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172724A JPH0769521B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光走査装置及び走査レンズ |
| US07/377,325 US5025268A (en) | 1988-07-13 | 1989-07-10 | Optical scanning apparatus and asymmetrical aspheric scanning lens |
| KR1019890009823A KR920001122B1 (ko) | 1988-07-13 | 1989-07-11 | 광 주사장치 및 비대칭 비구면 주사렌즈 |
| DE3922982A DE3922982A1 (de) | 1988-07-13 | 1989-07-12 | Einrichtung zur optischen abtastung und asymmetrische, asphaerische abtastlinse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63172724A JPH0769521B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光走査装置及び走査レンズ |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29414391A Division JPH0511212A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 光走査装置 |
| JP3255198A Division JPH10197823A (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 走査レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0223313A JPH0223313A (ja) | 1990-01-25 |
| JPH0769521B2 true JPH0769521B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=15947154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63172724A Expired - Lifetime JPH0769521B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 光走査装置及び走査レンズ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5025268A (ja) |
| JP (1) | JPH0769521B2 (ja) |
| KR (1) | KR920001122B1 (ja) |
| DE (1) | DE3922982A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4128012C1 (en) * | 1990-02-24 | 1993-02-11 | Eltro Gmbh, Gesellschaft Fuer Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg, De | Vehicle separation and visibility detector for warning car driver - uses laser and polygon wheel to scan in front of vehicle in horizontal direction and at various elevation angles |
| JP3122452B2 (ja) * | 1990-09-10 | 2001-01-09 | 日立工機株式会社 | 光走査装置 |
| JP2559898B2 (ja) * | 1990-09-21 | 1996-12-04 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 光ビーム走査装置 |
| JP3222498B2 (ja) * | 1990-09-27 | 2001-10-29 | 旭光学工業株式会社 | 走査光学系 |
| JP3271995B2 (ja) * | 1991-07-15 | 2002-04-08 | 東芝テック株式会社 | 光学装置 |
| US5411430A (en) * | 1991-09-25 | 1995-05-02 | Hitachi Ltd. | Scanning optical device and method for making a hybrid scanning lens used therefor |
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1988
- 1988-07-13 JP JP63172724A patent/JPH0769521B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-07-10 US US07/377,325 patent/US5025268A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-11 KR KR1019890009823A patent/KR920001122B1/ko not_active Expired
- 1989-07-12 DE DE3922982A patent/DE3922982A1/de active Granted
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