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JPH09269451A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

Info

Publication number
JPH09269451A
JPH09269451A JP10337096A JP10337096A JPH09269451A JP H09269451 A JPH09269451 A JP H09269451A JP 10337096 A JP10337096 A JP 10337096A JP 10337096 A JP10337096 A JP 10337096A JP H09269451 A JPH09269451 A JP H09269451A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
optical
scanning
optical element
single lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10337096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Toyoda
浩司 豊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP10337096A priority Critical patent/JPH09269451A/en
Publication of JPH09269451A publication Critical patent/JPH09269451A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner suitable for compact and high definitive printing by properly setting a lens shape of one sheet of an fθ lens. SOLUTION: The light outgoing from a light source member 1 is converted into the converged light by a first optical element 2, and the converted light is image formed on a deflection surface of a deflection element 5 in a linear shape longitudinal in the main scan direction through a second optical element 4, and the light deflected by the deflection element 5 is image-formed on a surface to be scanned in a spot shape through a third optical element (fθlens) 6. Then, when the surface 7 to be scanned is scanned, the third optical element 6 consists of a single lens, and the single lens forms a meniscus shape projective to the deflection element 5 side in the main scan surface, and the first lens surface of the deflection element 5 side and the second lens surface of the surface 7 to be scanned are formed in an aspherical shape also, and the aspherical shape of the second lens surface forms the shape crossing in the peripheral part for the tangent of the radius of paraxial curvature and approaching to the deflection element 5 side in the outermost part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は走査光学装置に関
し、特に光源手段から光変調され出射した光束を回転多
面鏡等より成る光偏向器(偏向素子)で偏向反射させた
後、fθ特性を有する結像光学系(fθレンズ)を介し
て被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにし
た、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプ
リンタ(LBP)やデジタル複写機等の装置に好適な走
査光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical device, and in particular, it has a fθ characteristic after a light beam optically modulated and emitted from a light source means is deflected and reflected by an optical deflector (deflecting element) composed of a rotating polygon mirror or the like. Suitable for a device such as a laser beam printer (LBP) having an electrophotographic process or a digital copying machine, which records an image information by optically scanning a surface to be scanned through an imaging optical system (fθ lens). Scanning optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりレーザービームプリンタやデジ
タル複写機等に用いられる走査光学装置においては、画
像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束
を、例えば回転多面鏡(ポリゴンミラー)より成る光偏
向器により周期的に偏向させ、fθ特性を有する結像光
学系によって感光性の記録媒体(感光体ドラム)面上に
スポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録
を行なっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a scanning optical device used in a laser beam printer, a digital copying machine or the like, a light beam which is optically modulated and emitted from a light source means in accordance with an image signal is composed of, for example, a rotating polygon mirror. The light is deflected periodically by an optical deflector, and is focused into a spot on a surface of a photosensitive recording medium (photosensitive drum) by an image forming optical system having an fθ characteristic, and the surface is optically scanned to record an image. ing.

【0003】図7はこの種の従来の走査光学装置の要部
概略図である。
FIG. 7 is a schematic view of a main part of a conventional scanning optical device of this type.

【0004】同図において光源手段71から出射した発
散光束はコリメーターレンズ72により略平行光束とさ
れ、絞り73によって該光束(光量)を制限して副走査
方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ
74に入射している。シリンドリカルレンズ74に入射
した平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま平
行光束の状態で射出する。又副走査断面内においては集
束して回転多面鏡(ポリゴンミラー)から成る光偏向器
75の偏向面(反射面)75aにほぼ線像として結像し
ている。
In the figure, a divergent light beam emitted from a light source means 71 is made into a substantially parallel light beam by a collimator lens 72, and the light beam (amount of light) is limited by a diaphragm 73 to have a cylindrical power having a predetermined refracting power only in the sub-scanning direction. It is incident on the lens 74. Within the main scanning cross section, of the parallel light fluxes that have entered the cylindrical lens 74, they are emitted as they are in the state of parallel light fluxes. Further, in the sub-scanning cross section, they are converged and imaged as a substantially linear image on the deflecting surface (reflecting surface) 75a of the optical deflector 75 composed of a rotating polygon mirror (polygon mirror).

【0005】そして光偏向器75の偏向面75aで偏向
反射された光束をfθ特性を有する結像光学系(fθレ
ンズ)76を介して被走査面としての感光体ドラム77
面上に導光し、該光偏向器75を矢印A方向に回転させ
ることによって該感光体ドラム77面上を矢印B方向に
光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム
77上に画像記録を行なっている。
Then, the light beam deflected and reflected by the deflecting surface 75a of the optical deflector 75 is passed through an image forming optical system (f.theta. Lens) 76 having f.theta.
The light is guided to the surface and the optical deflector 75 is rotated in the direction of arrow A to optically scan the surface of the photosensitive drum 77 in the direction of arrow B. As a result, an image is recorded on the photosensitive drum 77 which is a recording medium.

【0006】近年、レーザービームプリンタやデジタル
複写機等の小型化、低コスト化に伴ない、走査光学装置
においても同様のことが要求されている。この解決策の
一つとして上記fθ特性を有する結像光学系を1枚のレ
ンズから構成した走査光学装置が、例えば特公昭61−
48684号公報や特開昭63−157122号公報や
特開平4−104213号公報や特開平4−50908
号公報等で種々と提案されている。
In recent years, with the downsizing and cost reduction of laser beam printers, digital copying machines and the like, the same is required for scanning optical devices. As one of the solutions, a scanning optical device in which an image forming optical system having the fθ characteristic is composed of one lens is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No.
Japanese Patent No. 486884, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-157122, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-104213, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-50908.
Various proposals have been made in Japanese publications.

【0007】これらの公報のうち特公昭61−4868
4号公報や特開昭63−157122号公報ではfθレ
ンズとして光偏向器側に凹面の単レンズを用いてコリメ
ーターレンズからの平行光束を記録媒体面上に集束させ
ている。
Of these publications, Japanese Examined Patent Publication No. 61-4868
In Japanese Patent Laid-Open No. 4 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-157122, a single lens having a concave surface is used as the fθ lens on the optical deflector side to focus the parallel light flux from the collimator lens on the recording medium surface.

【0008】特開平4−104213号公報ではfθレ
ンズとして光偏向器側に凹面、像面側にトロイダル面の
単レンズを用いてコリメーターレンズにより収束光に変
換された光束を該fθレンズに入射させている。
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-104213, a single lens having a concave surface on the optical deflector side and a toroidal surface on the image surface side is used as an fθ lens, and a light beam converted into convergent light by a collimator lens is incident on the fθ lens. I am letting you.

【0009】特開平4−50908号公報ではfθレン
ズとしてレンズ面に高次非球面を導入した単レンズを用
いてコリメーターレンズにより収束光に変換された光束
を該fθレンズに入射させている。
In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-50908, a single lens having a high-order aspheric surface introduced as a lens surface is used as an fθ lens, and a light beam converted into a convergent light by a collimator lens is incident on the fθ lens.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この種の走査光学装置
において高精度な画像情報の記録を行なうには被走査面
全域にわたって像面湾曲が良好に補正されスポット径が
揃っていること、そして入射光の角度と像高とが比例関
係となる歪曲収差(fθ特性)を有していることが必要
である。
In order to record image information with high accuracy in this type of scanning optical apparatus, the field curvature should be well corrected over the entire surface to be scanned and the spot diameter should be uniform. It is necessary to have a distortion aberration (fθ characteristic) in which the angle of light and the image height are in a proportional relationship.

【0011】しかしながら上記に示した従来の走査光学
装置において特公昭61−48684号公報では副走査
方向の像面湾曲が残存しており、かつ平行光束を被走査
面に結像させている為、fθレンズから被走査面までの
距離が焦点距離に等しくなり、コンパクトな走査光学装
置を構成することが難しいという問題点があった。
However, in the conventional scanning optical device described above, Japanese Patent Publication No. 61-48684 discloses that the field curvature in the sub-scanning direction remains and the parallel light flux is imaged on the surface to be scanned. Since the distance from the fθ lens to the surface to be scanned is equal to the focal length, there is a problem that it is difficult to construct a compact scanning optical device.

【0012】特開昭63−157122号公報ではfθ
レンズの肉厚が厚い為、モールド成型による製作が困難
であり、コストアップの要因になるという問題点があっ
た。
In JP-A-63-157122, fθ
Since the lens is thick, it is difficult to manufacture it by molding, which causes a problem of cost increase.

【0013】特開平4−104213号公報では歪曲収
差が残存しており、かつ光偏向器であるポリゴンミラー
の取付誤差によりポリゴン面数周期のジッターが発生す
るという問題点があった。
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-104213, there is a problem that distortion aberration remains and jitter of the polygon surface period occurs due to an attachment error of a polygon mirror which is an optical deflector.

【0014】特開平4−50908号公報では高次非球
面のfθレンズを用い収差は良好に補正されているもの
の、光偏向器と被走査面間における副走査方向の倍率の
不均一性のため像高により副走査方向のスポット径が変
化するという傾向があった。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-50908, although a high-order aspherical fθ lens is used to correct aberrations satisfactorily, the unevenness of the magnification in the sub-scanning direction between the optical deflector and the surface to be scanned causes unevenness. There is a tendency that the spot diameter in the sub-scanning direction changes depending on the image height.

【0015】本発明はコリメーターレンズからの収束光
を光偏向器を介して1枚のfθレンズにより被走査面上
に結像させる際、該fθレンズのレンズ形状を適切に構
成することにより、像面湾曲や歪曲収差を補正し、かつ
光偏光器の取付誤差によるジッターや像高による副走査
方向のスポット径の変化等を防止すると共にコンパクト
でしかも高精細な印字に適した走査光学装置の提供を目
的とする。
According to the present invention, when the converged light from the collimator lens is imaged on the surface to be scanned by one fθ lens through the optical deflector, the lens shape of the fθ lens is appropriately configured. This is a compact scanning optical device that corrects field curvature and distortion, prevents jitter due to optical polarizer mounting errors, and changes in spot diameter in the sub-scanning direction due to image height, and is suitable for high-definition printing. For the purpose of provision.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置
は、(1) 光源手段から出射した光束を第1の光学素子に
より収束光束に変換し、該変換された光束を第2の光学
素子を介して偏向素子の偏向面において主走査方向に長
手の線状に結像させ、該偏向素子で偏向された光束を第
3の光学素子を介し被走査面上にスポット状に結像させ
て、該被走査面上を走査する走査光学装置において、該
第3の光学素子は単レンズより成り、該単レンズは主走
査面内において該偏向素子側に凸のメニスカス形状を成
し、かつ該偏向素子側の第1レンズ面と該被走査面側の
第2レンズ面は共に非球面形状で形成され、該第2レン
ズ面の非球面形状は近軸曲率半径の接線に対して周辺部
で交わり、最外部で該偏向素子側に近接した形状を成す
ことを特徴としている。
In the scanning optical device of the present invention, (1) the light flux emitted from the light source means is converted into a convergent light flux by the first optical element, and the converted light flux is converted into the second optical element. An image is formed in a linear shape that is long in the main scanning direction on the deflecting surface of the deflecting element, and the light beam deflected by the deflecting element is imaged in a spot shape on the surface to be scanned through the third optical element. In the scanning optical device for scanning the surface to be scanned, the third optical element is composed of a single lens, and the single lens has a convex meniscus shape toward the deflecting element in the main scanning surface, and Both the first lens surface on the deflecting element side and the second lens surface on the scanned surface side are formed in an aspherical shape, and the aspherical shape of the second lens surface is a peripheral portion with respect to a tangent line of a paraxial radius of curvature. It is characterized by intersecting and forming a shape close to the deflection element side at the outermost part. .

【0017】特に(1-1) 前記第3の光学素子を構成する
単レンズは、主走査面内において該単レンズの最大有効
径における前記第1、第2のレンズ面の近軸曲率半径の
接線から該第1、第2のレンズ面までの光軸方向の距離
を各々d1,d2、該単レンズの中心厚をSとしたと
き、 0.46≦|d1/S|≦0.54 0.12≦|d2/S|≦0.24 なる条件を満足することや、(1-2) 前記第3の光学素子
を構成する単レンズの主走査面内における第2レンズ面
の非球面形状は、近軸曲率半径の接線に平行になるよう
な接線を有する局部点が存在し、該局部点は光軸からの
距離をX、該単レンズの最大有効径をYとしたとき、 0.48≦X/Y≦0.56 なる条件を満足することや、(1-3) 前記第3の光学素子
を構成する単レンズの両レンズ面のうち、少なくとも一
方のレンズ面の副走査面内の曲率が該単レンズの有効部
内において連続的に変化していることや、(1-4) 前記第
3の光学素子を構成する単レンズはプラスチック成型に
より製作されていること、等を特徴としている。
In particular (1-1), the single lens constituting the third optical element has a paraxial radius of curvature of the first and second lens surfaces at the maximum effective diameter of the single lens in the main scanning plane. When the distances from the tangent line to the first and second lens surfaces in the optical axis direction are d1 and d2, respectively, and the central thickness of the single lens is S, 0.46 ≦ | d1 / S | ≦ 0.540 12 ≦ | d2 / S | ≦ 0.24, and (1-2) the aspherical shape of the second lens surface in the main scanning plane of the single lens that constitutes the third optical element. Indicates that there is a local point having a tangent line parallel to the tangent line of the paraxial radius of curvature, where X is the distance from the optical axis and Y is the maximum effective diameter of the single lens. Satisfying the condition of 48 ≦ X / Y ≦ 0.56, and (1-3) both lenses of a single lens constituting the third optical element Among them, the curvature in the sub-scanning surface of at least one lens surface is continuously changing in the effective portion of the single lens, and (1-4) the single lens forming the third optical element is It is characterized by being manufactured by plastic molding.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例1の主走査
方向の要部断面図(主走査断面図)である。
1 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main portion in a main scanning direction according to a first embodiment of the present invention.

【0019】同図において1は光源手段であり、例えば
半導体レーザより成っている。2は第1の光学素子とし
てのコリメーターレンズであり、光源手段1から出射さ
れた発散光束(光ビーム)を収束光束に変換している。
3は開口絞りであり、通過光束径を整えている。4は第
2の光学素子としてのシリンドリカルレンズであり、副
走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り3
を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器5の
偏向面5aにほぼ線像として結像させている。5は偏向
素子としての例えばポリゴンミラー(回転多面鏡)より
成る光偏向器であり、モーター等の駆動手段(不図示)
により図中矢印A方向に一定速度で回転している。
In the figure, reference numeral 1 denotes a light source means, which is composed of, for example, a semiconductor laser. A collimator lens 2 as a first optical element converts a divergent light beam (light beam) emitted from the light source means 1 into a convergent light beam.
Reference numeral 3 denotes an aperture stop for adjusting the diameter of a passing light beam. Reference numeral 4 denotes a cylindrical lens as a second optical element, which has a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction, and has an aperture stop 3
The light flux that has passed through is imaged as a substantially linear image on the deflection surface 5a of the optical deflector 5 described later in the sub-scanning cross section. Reference numeral 5 denotes an optical deflector as a deflecting element, which is composed of, for example, a polygon mirror (rotary polygon mirror), and a driving means such as a motor (not shown).
Thus, it is rotating at a constant speed in the direction of arrow A in the figure.

【0020】6は第3の光学素子としてのfθ特性を有
する1枚のレンズより成るfθレンズ(結像光学系)で
ある。fθレンズ6は後述するように主走査面内におい
て光偏向器5側に凸のメニスカス形状を成し、かつ該光
偏向器5側の第1レンズ面Raと被走査面としての感光
ドラム7面側の第2レンズ面Rbとを共に非球面形状の
トーリック面より構成しており、該第2レンズ面Rbの
非球面形状は近軸曲率半径の接線に対して周辺部で交わ
り、最外部で該光偏向器5側に近接した形状を成してお
り、該光偏向器5によって偏向反射された画像情報に基
づく光束を感光ドラム7面上に結像させ、かつ該光偏向
器5の偏向面の面倒れを補正している。
Reference numeral 6 denotes an fθ lens (imaging optical system) as a third optical element, which is composed of one lens having the fθ characteristic. As will be described later, the fθ lens 6 forms a convex meniscus shape on the optical deflector 5 side in the main scanning plane, and the first lens surface Ra on the optical deflector 5 side and the photosensitive drum 7 surface as the surface to be scanned. And the second lens surface Rb on the side are both composed of an aspherical toric surface, and the aspherical shape of the second lens surface Rb intersects the tangent of the paraxial radius of curvature at the peripheral portion, and at the outermost part. It has a shape close to the light deflector 5 side, forms a light beam based on the image information deflected and reflected by the light deflector 5 on the surface of the photosensitive drum 7, and deflects the light deflector 5. The face tangle is corrected.

【0021】又、本実施形態におけるfθレンズ6は、
該fθレンズの両レンズ面Ra,Rbのうち少なくとも
一方のレンズ面の副走査方向の曲率を、該fθレンズ6
の有効部内において連続的に変化させており、又プラス
チック成型により製作している。
Further, the fθ lens 6 in this embodiment is
The curvature in the sub-scanning direction of at least one of the lens surfaces Ra and Rb of the fθ lens is defined by the fθ lens 6
It is continuously changed in the effective part of and is manufactured by plastic molding.

【0022】本実施例において半導体レーザ1より出射
した光束はコリメータレンズ2により収束光束に変換さ
れ、開口絞り3によって該光束(光量)を制限してシリ
ンドリカルレンズ4に入射している。シリンドリカルレ
ンズ4に入射した光束のうち主走査断面においてはその
ままの状態で射出する。又副走査断面においては集束し
て光偏向器5の偏向面5aにほぼ線像(主走査方向に長
手の線像)として結像している。そして光偏向器5の偏
向面5aで偏向反射された光束は主走査方向と副走査方
向とで互いに異なる屈折力を有するfθレンズ6を介し
て感光ドラム7面上に導光され、該光偏向器5を矢印A
方向に回転させることによって該感光ドラム7面上を矢
印B方向に走査している。これにより記録媒体である感
光ドラム7上に画像記録を行なっている。
In this embodiment, the light beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a convergent light beam by the collimator lens 2, and the light beam (amount of light) is limited by the aperture stop 3 and is incident on the cylindrical lens 4. The light beam incident on the cylindrical lens 4 is emitted as it is in the main scanning section. In the sub-scan section, the light is converged and formed as an almost linear image (a linear image elongated in the main scanning direction) on the deflection surface 5a of the optical deflector 5. Then, the light beam deflected and reflected by the deflection surface 5a of the optical deflector 5 is guided to the surface of the photosensitive drum 7 through the fθ lens 6 having different refracting powers in the main scanning direction and the sub scanning direction, and the optical deflection is performed. Arrow A
By rotating it in the direction, the surface of the photosensitive drum 7 is scanned in the direction of arrow B. As a result, an image is recorded on the photosensitive drum 7, which is a recording medium.

【0023】次に本実施形態において歪曲収差(fθ特
性)及び像面湾曲を補正する手段について説明する。本
装置の歪曲収差及び像面湾曲を満足させる為には、fθ
レンズ6の主走査面内において、該fθレンズ6の最大
有効径における第1、第2のレンズ面の近軸曲率半径の
接線から該第1、第2のレンズ面Ra,Rbまでの光軸
方向の距離を各々d1,d2、該fθレンズ6の中心厚
をSとしたとき、 0.46≦|d1/S|≦0.54 ‥‥(1) 0.12≦|d2/S|≦0.24 ‥‥(2) なる条件を満足させるようにレンズ形状を設定してい
る。尚、d1,d2は各々光線の進行方向を測ったとき
を正としている。
Next, means for correcting distortion (f.theta. Characteristic) and field curvature in this embodiment will be described. In order to satisfy the distortion and field curvature of this device, fθ
In the main scanning plane of the lens 6, the optical axis from the tangent line of paraxial radius of curvature of the first and second lens surfaces at the maximum effective diameter of the fθ lens 6 to the first and second lens surfaces Ra and Rb. When the distances in the directions are d1 and d2 and the center thickness of the fθ lens 6 is S, 0.46 ≦ | d1 / S | ≦ 0.54 (1) 0.12 ≦ | d2 / S | ≦ The lens shape is set so as to satisfy the condition of 0.24 (2). It should be noted that d1 and d2 are positive when the traveling directions of the light rays are measured.

【0024】上記の条件式(1),(2)は共にfθレ
ンズ6の最大有効径における近軸曲率半径の接線から第
1、第2のレンズ面Ra,Rbまでの光軸方向の距離
と、該fθレンズ6の中心厚との比に関するものであ
り、条件式(1)を外れると主走査方向の像面湾曲や歪
曲収差等を良好に補正することが困難になってくるので
良くない。又条件式(2)を外れると主走査方向の像面
湾曲、歪曲収差及び副走査方向のスポット径の均一化を
良好に補正することが困難になってくるので良くない。
The above conditional expressions (1) and (2) are both the distance in the optical axis direction from the tangent line of the paraxial radius of curvature at the maximum effective diameter of the fθ lens 6 to the first and second lens surfaces Ra and Rb. , The ratio with respect to the central thickness of the fθ lens 6, and it is difficult to satisfactorily correct field curvature, distortion and the like in the main scanning direction if the conditional expression (1) is deviated. . If the conditional expression (2) is not satisfied, it becomes difficult to satisfactorily correct the field curvature in the main scanning direction, the distortion, and the uniformity of the spot diameter in the sub scanning direction, which is not preferable.

【0025】更にfθレンズ6の主走査面内における第
2レンズ面Rbの非球面形状は、近軸曲率半径の接線に
平行になるような接線を有する局部点が存在し、該局部
点は光軸からの距離をX、該fθレンズ6の最大有効径
をYとしたとき、 0.48≦X/Y≦0.56 ‥‥(3) なる条件を満足させるようにレンズ形状を設定してい
る。
Further, the aspherical shape of the second lens surface Rb in the main scanning plane of the fθ lens 6 has a local point having a tangent line parallel to the tangent line of the paraxial radius of curvature, and the local point is the optical point. When the distance from the axis is X and the maximum effective diameter of the fθ lens 6 is Y, the lens shape is set so that the condition of 0.48 ≦ X / Y ≦ 0.56 (3) is satisfied. There is.

【0026】上記の条件式(3)はfθレンズ6の第2
レンズ面Rbにおける光軸から局部点までの距離と、該
fθレンズ6の最大有効径との比に関するものであり、
条件式(3)を外れると主走査方向の像面湾曲や歪曲収
差等を良好に補正することが困難になってくるので良く
ない。
The above conditional expression (3) is the second condition of the fθ lens 6.
It relates to the ratio of the distance from the optical axis to the local point on the lens surface Rb to the maximum effective diameter of the fθ lens 6,
If conditional expression (3) is not satisfied, it becomes difficult to satisfactorily correct field curvature, distortion, and the like in the main scanning direction, which is not preferable.

【0027】本実施形態ではこのように各条件式
(1),(2),(3)のうち少なくとも1つの条件式
を満足するようにfθレンズ6のレンズ形状を適切に設
定することにより、像面湾曲や歪曲収差等を良好に保ち
つつ、副走査方向のスポット径の均一性を向上させてい
る。
In this embodiment, the lens shape of the fθ lens 6 is appropriately set so as to satisfy at least one conditional expression among the conditional expressions (1), (2) and (3). The uniformity of the spot diameter in the sub-scanning direction is improved while maintaining good field curvature and distortion.

【0028】本実施形態ではfθレンズ6のレンズ形状
を主走査方向は10次までの関数で表わせる非球面形状
とし、副走査方向は像高方向に連続的に変化する球面よ
り構成している。そのレンズ形状は、例えばfθレンズ
6と光軸との交点を原点とし、光軸方向をX軸、主走査
面内において光軸と直交する軸をY軸、副走査面内にお
いて光軸と直交する軸をZ軸としたとき、主走査方向と
対応する母線方向が X=(Y/R)/(1+(1−(1+K)(Y/R)
21/2 +B44+B66 +B88 +B1010 (但し、Rは曲率半径、K,B4 ,B6 ,B8 ,B10
非球面係数)なる式で表わせるものであり、又副走査方
向(光軸を含む主走査方向に対して直交する方向)と対
応する子線方向が S=(Z2 /r’)/(1+(1−(Z/r’)2
1/2 (ここでr’=r(1+D22 +D44 +D66
+D88+D1010))なる式で表わせるものであ
る。
In this embodiment, the lens shape of the fθ lens 6 is an aspherical shape which can be expressed by a function up to the 10th order in the main scanning direction, and the subscanning direction is composed of a spherical surface which continuously changes in the image height direction. . The lens shape is, for example, the origin at the intersection of the fθ lens 6 and the optical axis, the optical axis direction is the X axis, the axis orthogonal to the optical axis in the main scanning plane is the Y axis, and the optical axis is orthogonal to the optical axis in the sub scanning plane. When the axis to be set is the Z axis, the generatrix direction corresponding to the main scanning direction is X = (Y / R) / (1+ (1- (1 + K) (Y / R)
2 ) 1/2 + B 4 Y 4 + B 6 Y 6 + B 8 Y 8 + B 10 Y 10 (where R is the radius of curvature and K, B 4 , B 6 , B 8 , B 10 are aspherical coefficients) The sagittal direction corresponding to the sub-scanning direction (direction orthogonal to the main scanning direction including the optical axis) is S = (Z 2 / r ′) / (1+ (1- (Z / r ') 2 )
1/2 (where r '= r (1 + D 2 Y 2 + D 4 Y 4 + D 6 Y 6
+ D 8 Y 8 + D 10 Y 10 )).

【0029】表−1に本実施形態におけるfθレンズ6
の非球面係数を示す。図2はfθレンズ6の非球面形状
を示す説明図であり、X1は第1レンズ面、X2は第2
レンズ面の形状を表わしている。
Table 1 shows the fθ lens 6 in this embodiment.
The aspherical coefficient of is shown. FIG. 2 is an explanatory view showing the aspherical shape of the fθ lens 6, where X1 is the first lens surface and X2 is the second lens surface.
It shows the shape of the lens surface.

【0030】[0030]

【表1】 本実施形態におけるfθレンズ6は主走査面内において
該fθレンズ6の最大有効径における近軸曲率半径の接
線から第1、第2のレンズ面Ra,Rbまでの光軸方向
の距離を各々d1,d2、該fθレンズ6の中心厚を
S、第2レンズ面Rbにおける光軸から局部点までの距
離をX、該fθレンズ6の最大有効径をYとしたとき、
各値は、 |d1|=5.15mm ,|d2|=1.97mm S=10mm X=22mm ,Y=42mm であり、これらの値より、 |d1/S|=0.515 |d2/S|=0.197 X/Y=0.524 となり、これらの値は前述した各条件式(1)〜(3)
を満足している。
[Table 1] In the fθ lens 6 in the present embodiment, the distances in the optical axis direction from the tangent line of the paraxial curvature radius at the maximum effective diameter of the fθ lens 6 to the first and second lens surfaces Ra and Rb in the main scanning plane are d1 respectively. , D2, S is the center thickness of the fθ lens 6, S is the distance from the optical axis on the second lens surface Rb to the local point, and Y is the maximum effective diameter of the fθ lens 6.
The respective values are | d1 | = 5.15 mm, | d2 | = 1.97 mm S = 10 mm X = 22 mm, Y = 42 mm. From these values, | d1 / S | = 0.515 | d2 / S | = 0.197 X / Y = 0.524, and these values are the above-mentioned conditional expressions (1) to (3).
Are satisfied.

【0031】図3は本実施形態における像面湾曲と歪曲
収差(fθ特性)を示す諸収差図である。同図より各収
差とも実用上問題のないレベルまで補正されていること
が解る。
FIG. 3 is a diagram showing various aberrations showing the curvature of field and distortion (f.theta. Characteristic) in this embodiment. It can be seen from the figure that each aberration has been corrected to a level at which there is no practical problem.

【0032】図4は本発明の実施形態2の主走査方向の
要部断面図(主走査断面図)である。同図において図1
に示した要素と同一要素には同符番を付している。
FIG. 4 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main part in the main scanning direction according to the second embodiment of the present invention. In FIG.
The same elements as those shown in are given the same reference numerals.

【0033】本実施形態において前述の実施形態1と異
なる点は光偏向器の偏向面に入射する光束の入射角を異
ならせた点と、これに伴なってfθレンズのレンズ形状
を異ならせたことである。その他の構成及び光学的作用
は前述の実施形態1と略同様であり、これにより同様な
効果を得ている。
The present embodiment differs from the first embodiment described above in that the incident angle of the light beam incident on the deflection surface of the optical deflector is different, and accordingly, the lens shape of the fθ lens is different. That is. Other configurations and optical actions are substantially the same as those in the first embodiment, and the same effect is obtained.

【0034】即ち、同図において16はfθレンズであ
り、該fθレンズ16の第1レンズ面Raのレンズ形状
は、例えば該fθレンズ16と光軸との交点を原点と
し、光軸方向をX軸、主走査面内において光軸と直交す
る軸をY軸、副走査面内において光軸と直交する軸をZ
軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が X=(Y2 /Ru)/(1+(1−(1+Kyu)(Y
/Ru)21/2 )+B2 uY2 +B4 uY4 +B6
6 +B8 uY8 +B10uY10 (但し、Y≧0、Rは曲率半径、Kyu,B2 u,B4
u,B6 u,B8 u,B10uは非球面係数) X=(Y2 /Rl)/(1+(1−(1+Kyl)(Y
/Rl)21/2 )+B2 lY2 +B4 lY4 +B6
6 +B8 lY8 +B10lY10 (但し、Y≧0、Rは曲率半径、Kyl,B2 l,B4
l,B6 l,B8 l,B10lは非球面係数)なる式で表
わせるものであり、又副走査方向(光軸を含む主走査方
向に対して直交する方向)と対応する子線方向が S=(Z2 /ru’)/(1+(1−(Z+ru’)
21/2 (但し、Y≧0、1/ru’=1/ru+D2 uY2
4 uY4+D6 uY6 +D8 uY8 +D10uY10) S=(Z2 /rl’)/(1+(1−(Z+rl’)
21/2 (但し、Y<0、1/rl’=1/rl+D2 lY2
4 lY4+D6 lY6 +D8 lY8 +D10lY10)な
る式で表わせるものである。
That is, in the figure, 16 is an fθ lens, and the lens shape of the first lens surface Ra of the fθ lens 16 is, for example, the intersection of the fθ lens 16 and the optical axis as the origin, and the optical axis direction is X. Axis, the axis orthogonal to the optical axis in the main scanning plane is the Y axis, and the axis orthogonal to the optical axis in the sub scanning plane is the Z axis.
When the axis is used, the bus line direction corresponding to the main scanning direction is X = (Y 2 / Ru) / (1+ (1- (1 + Kyu) (Y
/ Ru) 2 ) 1/2 ) + B 2 uY 2 + B 4 uY 4 + B 6 u
Y 6 + B 8 uY 8 + B 10 uY 10 (where Y ≧ 0, R is the radius of curvature, Kyu, B 2 u, B 4
u, B 6 u, B 8 u, B 10 u aspherical coefficients) X = (Y 2 / Rl ) / (1+ (1- (1 + Kyl) (Y
/ Rl) 2 ) 1/2 ) + B 2 lY 2 + B 4 lY 4 + B 6 l
Y 6 + B 8 lY 8 + B 10 lY 10 (where Y ≧ 0, R is the radius of curvature, Kyl, B 2 l, B 4
l, B 6 l, B 8 l, and B 10 l can be represented by an expression of aspherical surface coefficient, and a child corresponding to the sub-scanning direction (direction orthogonal to the main scanning direction including the optical axis). The line direction is S = (Z 2 / ru ') / (1+ (1- (Z + ru')
2 ) 1/2 (However, Y ≧ 0, 1 / ru ′ = 1 / ru + D 2 uY 2 +
D 4 uY 4 + D 6 uY 6 + D 8 uY 8 + D 10 uY 10 ) S = (Z 2 / rl ′) / (1+ (1- (Z + rl ′)
2 ) 1/2 (However, Y <0, 1 / rl '= 1 / rl + D 2 lY 2 +
D 4 lY 4 + D 6 lY 6 + D 8 lY 8 + D 10 lY 10 ).

【0035】表−2に本実施形態におけるfθレンズ1
6の非球面係数を示す。図5はfθレンズ16の非球面
形状を示す説明図であり、X1は第1レンズ面、X2は
第2レンズ面の形状を表わしている。
Table 2 shows the fθ lens 1 according to this embodiment.
The aspherical coefficient of 6 is shown. FIG. 5 is an explanatory view showing the aspherical shape of the fθ lens 16, where X1 represents the shape of the first lens surface and X2 represents the shape of the second lens surface.

【0036】[0036]

【表2】 本実施形態におけるfθレンズ16は主走査方向におい
て該fθレンズ16の最大有効径における近軸曲率半径
の接線から第1、第2のレンズ面Ra,Rbまでの光軸
方向の距離を各々d1,d2、該fθレンズ16の中心
厚をS、第2レンズ面Rbにおける光軸から局部点まで
の距離をX、該fθレンズ16の最大有効径をYとした
とき、各値は、 |d1|=5.77mm 、|d2|=1.84mm S=12mm X=24mm 、Y=46mm であり、これらの値より、 |d1/S|=0.481 |d2/S|=0.153 X/Y=0.522 となり、これらの値は前述した各条件式(1)〜(3)
を満足している。
[Table 2] In the main scanning direction, the fθ lens 16 in the present embodiment has a distance d1 in the optical axis direction from the tangent of the paraxial radius of curvature at the maximum effective diameter of the fθ lens 16 to the first and second lens surfaces Ra and Rb, respectively. d2, the central thickness of the fθ lens 16 is S, the distance from the optical axis on the second lens surface Rb to the local point is X, and the maximum effective diameter of the fθ lens 16 is Y, the respective values are | d1 | = 5.77 mm, | d2 | = 1.84 mm S = 12 mm X = 24 mm, Y = 46 mm, and from these values, | d1 / S | = 0.482 | d2 / S | = 0.153 X / Y = 0.522, and these values correspond to the conditional expressions (1) to (3) described above.
Are satisfied.

【0037】図6は本実施形態における像面湾曲と歪曲
収差(fθ特性)を示す諸収差図である。同図より各収
差とも実用上問題のないレベルまで補正されていること
が解る。
FIG. 6 is a diagram of various aberrations showing the curvature of field and distortion (f.theta. Characteristic) in this embodiment. It can be seen from the figure that each aberration has been corrected to a level at which there is no practical problem.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、前述の如くコリメータ
レンズからの収束光を光偏向器を介して1枚のfθレン
ズにより被走査面上に結像させる際、該fθレンズの形
状を適切に設定することにより、像面湾曲や歪曲収差
(fθ特性)等を良好に補正すると共に光偏向器の取付
誤差によるジッターや像高による副走査方向のスポット
径の変化等の影響を小さく抑えることができ、これによ
りコンパクトで高精細な印字に適した走査光学装置を達
成することができる。
As described above, according to the present invention, when the converged light from the collimator lens is imaged on the surface to be scanned by one fθ lens through the optical deflector, the shape of the fθ lens is appropriate. By setting to 1, the field curvature, the distortion aberration (fθ characteristic), etc. are satisfactorily corrected and the influence of the jitter due to the optical deflector mounting error and the change of the spot diameter in the sub-scanning direction due to the image height are suppressed to a small level. This makes it possible to achieve a compact scanning optical device suitable for high-definition printing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施形態1の主走査方向の要部断面
FIG. 1 is a sectional view of a main part in a main scanning direction according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態1におけるfθレンズの非
球面形状を示す説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an aspherical shape of the fθ lens according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態1における像面湾曲と歪曲
収差を示す説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram showing field curvature and distortion in the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施形態2の主走査方向の要部断面
FIG. 4 is a sectional view of a main part in a main scanning direction according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態2におけるfθレンズの非
球面形状を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an aspherical shape of the fθ lens according to the second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施形態2における像面湾曲と歪曲
収差を示す収差図
FIG. 6 is an aberration diagram showing field curvature and distortion in the second embodiment of the present invention.

【図7】 従来の走査光学装置の主走査方向の要部断面
FIG. 7 is a sectional view of a main part of a conventional scanning optical device in a main scanning direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源手段 2 第1の光学素子(コリメータレンズ) 3 開口絞り 4 第2の光学素子(シリンドリカルレンズ) 5 偏向素子(光偏向器) 6,16 第3の光学素子(fθレンズ) 7 被走査面(感光ドラム面) Reference Signs List 1 light source means 2 first optical element (collimator lens) 3 aperture stop 4 second optical element (cylindrical lens) 5 deflection element (optical deflector) 6,16 third optical element (fθ lens) 7 scanned surface (Photosensitive drum surface)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段から出射した光束を第1の光学
素子により収束光束に変換し、該変換された光束を第2
の光学素子を介して偏向素子の偏向面において主走査方
向に長手の線状に結像させ、該偏向素子で偏向された光
束を第3の光学素子を介し被走査面上にスポット状に結
像させて、該被走査面上を走査する走査光学装置におい
て、 該第3の光学素子は単レンズより成り、該単レンズは主
走査面内において該偏向素子側に凸のメニスカス形状を
成し、かつ該偏向素子側の第1レンズ面と該被走査面側
の第2レンズ面は共に非球面形状で形成され、該第2レ
ンズ面の非球面形状は近軸曲率半径の接線に対して周辺
部で交わり、最外部で該偏向素子側に近接した形状を成
すことを特徴とする走査光学装置。
1. A light flux emitted from a light source means is converted into a convergent light flux by a first optical element, and the converted light flux is converted into a second light flux.
Image on the deflecting surface of the deflecting element in the form of a line elongated in the main scanning direction via the optical element, and the light beam deflected by the deflecting element is formed into a spot on the surface to be scanned via the third optical element. In the scanning optical device for forming an image and scanning the surface to be scanned, the third optical element comprises a single lens, and the single lens has a meniscus shape convex toward the deflecting element in the main scanning surface. Further, both the first lens surface on the deflecting element side and the second lens surface on the scanned surface side are formed in an aspherical shape, and the aspherical shape of the second lens surface is with respect to a tangent line of a paraxial radius of curvature. A scanning optical device, characterized in that the scanning optical device intersects at a peripheral portion and has a shape closest to the deflecting element side at the outermost portion.
【請求項2】 前記第3の光学素子を構成する単レンズ
は、主走査面内において該単レンズの最大有効径におけ
る前記第1、第2のレンズ面の近軸曲率半径の接線から
該第1、第2のレンズ面までの光軸方向の距離を各々d
1,d2、該単レンズの中心厚をSとしたとき、 0.46≦|d1/S|≦0.54 0.12≦|d2/S|≦0.24 なる条件を満足することを特徴とする請求項1記載の走
査光学装置。
2. The single lens constituting the third optical element is arranged from the tangent line of paraxial curvature radii of the first and second lens surfaces at the maximum effective diameter of the single lens in the main scanning plane to the first lens. The distance in the optical axis direction to the first and second lens surfaces is d
1, d2, where S is the center thickness of the single lens, 0.46 ≦ | d1 / S | ≦ 0.54 0.12 ≦ | d2 / S | ≦ 0.24 is satisfied. The scanning optical device according to claim 1.
【請求項3】 前記第3の光学素子を構成する単レンズ
の主走査面内における第2レンズ面の非球面形状は、近
軸曲率半径の接線に平行になるような接線を有する局部
点が存在し、該局部点は光軸からの距離をX、該単レン
ズの最大有効径をYとしたとき、 0.48≦X/Y≦0.56 なる条件を満足することを特徴とする請求項1記載の走
査光学装置。
3. The aspherical shape of the second lens surface in the main scanning plane of the single lens constituting the third optical element has a local point having a tangent line parallel to the tangent line of the paraxial radius of curvature. The local point is present, and when the distance from the optical axis is X and the maximum effective diameter of the single lens is Y, 0.48 ≦ X / Y ≦ 0.56 is satisfied. Item 2. The scanning optical device according to Item 1.
【請求項4】 前記第3の光学素子を構成する単レンズ
の両レンズ面のうち、少なくとも一方のレンズ面の副走
査面内の曲率が該単レンズの有効部内において連続的に
変化していることを特徴とする請求項1記載の走査光学
装置。
4. The curvature in the sub-scanning surface of at least one of the lens surfaces of the single lens forming the third optical element continuously changes in the effective portion of the single lens. The scanning optical device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記第3の光学素子を構成する単レンズ
はプラスチック成型により製作されていることを特徴と
する請求項1記載の走査光学装置。
5. The scanning optical device according to claim 1, wherein the single lens forming the third optical element is manufactured by plastic molding.
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