(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏向器により偏向された光束を被走査面上に結像させる走査レンズにおいて、
主走査方向、副走査方向に共に負のパワーを持つ第１レンズと、
主走査方向、副走査方向に共に正のパワーを持つ第２レンズと、
主走査方向、副走査方向に共に正のパワーを持つ第３レンズと、
副走査方向に負のパワーを持つシリンドリカル面を備える第４レンズとが前記偏向器側から順に配列して構成されることを特徴とする走査レンズ。
【請求項２】
前記第１レンズは、副走査方向に負のパワーを持つシリンドリカル面を備えることを特徴とする請求項１に記載の走査レンズ。
【請求項３】
前記第３レンズは、副走査方向に強い正のパワーを持つトーリック面を備えることを特徴とする請求項１に記載の走査レンズ。
【請求項４】
前記第４レンズは、一方のレンズ面が平面であり、他方のレンズ面が前記シリンドリカル面であることを特徴とする請求項１に記載の走査レンズ。
【請求項５】
前記第１レンズの前記偏向器側のレンズ面は、凹の球面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の走査レンズ。
【請求項６】
前記第２レンズは、前記走査対象面側に凸となるメニスカスレンズであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走査レンズ。
【請求項７】
前記第３レンズは、前記偏向器側のレンズ面が凸の球面であり、前記走査対象面側のレンズ面が凸のトーリック面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の走査レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザープリンター等の走査光学系に用いられる走査レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の走査レンズは、例えば特開昭６２−１７２３１７号公報に開示される。この公報に開示される走査レンズは、偏向器であるポリゴンミラー側から順に配列した第１、第２、第３レンズから構成されている。
【０００３】
上記公報に記載の走査レンズの第１レンズは、副走査方向の負のパワーが主走査方向におけるより強い負のアナモフィックレンズ、第２レンズは、両面が球面の正レンズ、第３レンズは、副走査方向の正のパワーが主走査方向におけるより強い正のアナモフィックレンズである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報に記載された走査レンズは、走査幅に対して副走査方向の像面湾曲が大きな割合で発生しているため、副走査方向のスポット径の変化が大きく、高い描画精度が要求されるシステムには適さないという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、副走査方向の像面湾曲を良好に補正することができる走査レンズの提供を目的とし、さらには、マルチビーム用の走査光学系に用いるのに適した走査レンズを提供することを目的とする。
【０００６】
マルチビーム用の走査光学系に用いるためには、光軸上を通らない軸外の走査線の湾曲を小さく抑える必要がある。しかしながら、従来例のような３枚構成の走査レンズでは、副走査方向の像面湾曲の補正と軸外の走査線の湾曲の補正とを両立させることが困難である。例えば、上記公報に記載された走査レンズは、軸外の走査線の湾曲は比較的小さいが、副走査方向の像面湾曲が大きい。反対に、副走査方向の像面湾曲を良好に補正したとすると、軸外の走査線の湾曲が大きくなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる走査レンズは、上述した目的を達成させるため、偏向器側から、主走査方向、副走査方向に共に負のパワーを持つ第１レンズ、主走査方向、副走査方向に共に正のパワーを持つ第２レンズ、主走査方向、副走査方向共に正のパワーを持つ第３レンズが順に配列して構成される３枚構成の走査レンズの走査対象面側に、副走査方向に負のパワーを持つシリンドリカル面を有する第４レンズを付加して構成されている。
【０００８】
この構成によれば、第１、第２、第３レンズの３枚のレンズを副走査方向の像面湾曲が低く抑えられるよう構成し、像面湾曲を抑えた場合に３枚構成では補正できない軸外の走査線の湾曲を、第４レンズのシリンドリカル面により補正することができる。
【０００９】
第４レンズが設けられていない場合、像面湾曲が低く抑えられるよう補正すると、軸外の走査線が主走査方向の周辺部で軸上の走査線に近接するように湾曲する。第４レンズのシリンドリカル面は、主走査方向の周辺部ほど軸外の走査線を軸上の走査線から離す方向に作用するため、上記の湾曲が打ち消され、走査線の湾曲が小さく抑えられる。
【００１０】
シリンドリカル面の副走査方向のパワーは、主走査断面における光線の入射角度が大きいほど大きく作用する。したがって、副走査方向に負のパワーを持つシリンドリカル面を第４レンズに設けた場合、第４レンズに対して主走査方向の周辺部から入射する入射角度の大きい光線ほど負のパワーを大きく受ける。そして、その結果、主走査方向の周辺部ほどシリンドリカル面の発散力を強く受けて軸外の走査線が軸上の走査線に対して副走査方向に離れることとなり、第４レンズが配置されない場合に発生する軸外の走査線の湾曲を補正することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる走査レンズの実施形態を説明する。この発明にかかる走査レンズは、例えば図１に示されるように、レーザープリンター等の走査光学系の結像光学系として使用される。図１(Ａ)は副走査断面、(Ｂ)は主走査断面を示す。
【００１２】
半導体レーザー等の光源１から発してコリメートレンズ２により平行光束とされたレーザー光は、副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ３を介してポリゴンミラー４に入射し、ポリゴンミラー４で走査、偏向されて走査レンズである４枚構成のｆθレンズ５を介して被走査面である描画面６上に結像する。
【００１３】
シリンドリカルレンズ３は、光源から発する光束をポリゴンミラー４のミラー面の近傍で線状に結像させるために副走査方向に正のパワーを有する。ｆθレンズ５は、副走査方向においてミラー面近傍で線状に結像された光束を像面上にほぼ円形のスポットとして再結像させる。このようにミラー面と像面とをほぼ共役とすることにより、ポリゴンミラー４の面倒れ誤差による走査線ズレを低減させることができる。
【００１４】
ｆθレンズ５は、ポリゴンミラー４側から描画面６側に向けて順に、主走査方向、副走査方向の両方向に関してそれぞれ負、正、正のパワーを有する第１、第２、第３レンズ５ａ，５ｂ，５ｃと、副走査方向にのみ負のパワーを有し、主走査方向にパワーを持たない第４レンズ５ｄとが配列して構成される。
【００１５】
第１レンズ５ａは、ポリゴンミラー４側が負のパワーを持つ球面、描画面６側が副走査方向にのみ負のパワーを持つシリンダー面である負レンズであり、主走査方向に比較的弱い負のパワーを有すると共に、副走査方向に比較的強い負のパワーを有する。
【００１６】
第２レンズ５ｂは、ポリゴンミラー４側が凹の球面、描画面６側が正のトーリック面であり、主走査、副走査両方向に正のパワーを有するメニスカスレンズである。第２レンズ５ｂのトーリック面は、主走査方向に比較的弱い正のパワーを有し、副走査方向に比較的強い正のパワーを有する。
【００１７】
第３レンズ５ｃは、ポリゴンミラー４側が凸の球面、描画面６側が正のトーリック面または球面であり、主走査、副走査両方向に正のパワーを有する両凸レンズである。第３レンズ５ｃがトーリック面を持つ場合には、主走査方向に比較的弱い正のパワーを有し、副走査方向に比較的強い正のパワーを有する。
【００１８】
第４レンズ５ｄは、一方の面が平面、他方の面が副走査方向にのみ負のパワーを有するシリンドリカル面であり、副走査方向に負のパワーを有する平凹のシリンドリカルレンズである。
【００１９】
【実施例】
以下、この発明の具体的な数値構成例を４例説明する。
【００２０】
【実施例１】
図１は、実施例１にかかるｆθレンズを適用した走査光学系の要部であり、その具体的構成は表１に示される。表中の記号Ｒｙは主走査方向の曲率半径、Ｒｚは副走査方向の曲率半径(回転対称面の場合には省略)、ｄは面間の光軸上の距離、ｎはレンズの屈折率である。
【００２１】
表中、第１、第２面がシリンドリカルレンズ３、第３面がポリゴンミラー４のミラー面、第４、第５面がｆθレンズ５の第１レンズ５ａ、第６、第７面が第２レンズ５ｂ、第８，９面が第３レンズ５ｃ、第１０，１１面が第４レンズ５ｄを示す。図２は、実施例１の構成による走査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲(Ｍ：主走査方向、Ｓ：副走査方向)、(Ｃ)軸外の走査線(走査中心で軸上の走査線から０．１２mm副走査方向に離れた点を走査する走査線)の副走査方向の湾曲を示す。各グラフの縦軸Ｙは像高(描画面６での光軸からの主走査方向の距離)、横軸は各収差の発生量であり、単位は全てｍｍである。
【００２２】
【表１】
面番号   Ｒy        Ｒz       ｄ       ｎ
1      ∞       43.410    4.000   1.51072
2      ∞         -      84.910
3      ∞         -      62.433
4   -117.431      -      10.000   1.71230
5      ∞       80.815    5.000
6   -521.322      -      13.033   1.58252
7   -139.757  -110.120    1.286
8   1698.602      -      18.000   1.71230
9   -159.933   -38.787    1.000
10      ∞         -      10.000   1.51072
11      ∞      167.453  371.756
【００２３】
【実施例２】
図３は、実施例２にかかる走査レンズを適用した走査光学系の要部を示し、(Ａ)が副走査断面、(Ｂ)が主走査断面を示す。面番号とレンズの対応等は実施例１と同一である。実施例２の具体的な数値構成は、表２に示される。図４は、実施例２の構成による走査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲、(Ｃ)軸外走査線の湾曲を示す。
【００２４】
【表２】
面番号   Ｒy        Ｒz       ｄ       ｎ
1      ∞       43.410    4.000   1.51072
2      ∞         -      84.910
3      ∞         -      71.268
4   -149.392      -      10.000   1.70608
5      ∞       69.034    5.000
6   -587.331      -      12.809   1.58252
7   -163.585      -       1.356
8   1612.714      -      18.000   1.70486
9   -178.004   -36.313    1.000
10      ∞         -      10.000   1.51072
11      ∞      156.635  359.495
【００２５】
【実施例３】
図５は、実施例３にかかる走査レンズを適用した走査光学系の要部を示し、(Ａ)が副走査断面、(Ｂ)が主走査断面を示す。面番号とレンズの対応等は実施例１と同一である。実施例３の具体的な数値構成は、表３に示される。図６は、実施例３の構成による走査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲、(Ｃ)軸外走査線の湾曲を示す。
【００２６】
【表３】
面番号   Ｒy        Ｒz       ｄ       ｎ
1      ∞       43.410    4.000   1.51072
2      ∞         -      84.910
3      ∞         -      72.139
4   -151.195      -      10.000   1.71230
5      ∞       60.291    5.000
6   -674.205      -      13.234   1.58252
7   -163.941  -123.641    3.238
8   1761.439      -      18.000   1.71230
9   -184.834   -36.067    1.000
10      ∞     -123.110   10.000   1.51072
11      ∞         -     360.622
【００２７】
【実施例４】
図７は、実施例４にかかる走査レンズを適用した走査光学系の要部を示し、(Ａ)が副走査断面、(Ｂ)が主走査断面を示す。面番号とレンズの対応等は実施例１と同一である。実施例４の具体的な数値構成は、表４に示される。図８は、実施例４の構成による走査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲、(Ｃ)軸外走査線の湾曲を示す。
【００２８】
【表４】
面番号   Ｒy        Ｒz       ｄ       ｎ
1      ∞       43.410    4.000   1.51072
2      ∞         -      84.910
3      ∞         -      64.676
4   -116.049      -      10.000   1.60910
5      ∞       62.644    5.134
6   -793.448      -      15.112   1.51072
7   -129.796   -95.128    2.306
8   1456.936      -      18.000   1.63552
9   -176.931   -34.956    1.000
10      ∞         -      10.000   1.48261
11      ∞      117.632  365.937
【００２９】
図２，４，６，８から理解できるように、実施例のｆθレンズ５では、いずれも±１６０ｍｍというＡ３サイズの原稿をカバーできる広い走査幅に亙り、副走査両方向の像面湾曲が小さく抑えられ、かつ、軸外の走査線の湾曲も小さく抑えられている。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、副走査方向の像面湾曲を小さく抑えることにより、高い描画精度を得ることができ、しかも、軸外の走査線の湾曲も小さいため、マルチビーム用の走査光学系に適した走査レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例１にかかる走査レンズを適用した走査光学系の要部を示すレンズ図であり、(Ａ)が副走査断面の説明図、(Ｂ)が主走査断面の説明図である。
【図２】  実施例１の走査光学系の収差図であり、(Ａ)が直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が軸外の走査線の湾曲を示す。
【図３】  この発明の実施例２にかかる走査レンズを適用した走査光学系の要部を示すレンズ図であり、(Ａ)が副走査断面の説明図、(Ｂ)が主走査断面の説明図である。
【図４】  実施例２の走査光学系の収差図であり、(Ａ)が直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が軸外の走査線の湾曲を示す。
【図５】  この発明の実施例３にかかる走査レンズを適用した走査光学系の要部を示すレンズ図であり、(Ａ)が副走査断面の説明図、(Ｂ)が主走査断面の説明図である。
【図６】  実施例３の走査光学系の収差図であり、(Ａ)が直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が軸外の走査線の湾曲を示す。
【図７】  この発明の実施例４にかかる走査レンズを適用した走査光学系の要部を示すレンズ図であり、(Ａ)が副走査断面の説明図、(Ｂ)が主走査断面の説明図である。
【図８】  実施例４の走査光学系の収差図であり、(Ａ)が直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が軸外の走査線の湾曲を示す。
【符号の説明】
３  シリンドリカルレンズ
４  ポリゴンミラー
５  ｆθレンズ(走査レンズ)
５ａ  第１レンズ
５ｂ  第２レンズ
５ｃ  第３レンズ
５ｄ  第４レンズ
６  描画面
【図１】
0003752004.tif 000002
【図２】
0003752004.tif 000003
【図３】
0003752004.tif 000004
【図４】
0003752004.tif 000005
【図５】
0003752004.tif 000006
【図６】
0003752004.tif 000007
【図７】
0003752004.tif 000008
【図８】
0003752004.tif 000009