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技術 走査光学装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 藤林和夫加藤学星浩二石部芳浩
出願日 1997年3月13日 (23年8ヶ月経過) 出願番号 1997-078932
公開日 1998年9月2日 (22年2ヶ月経過) 公開番号 1998-232346
状態 特許登録済
技術分野 機械的光走査系 レンズ系
主要キーワード 中心基準 fθレンズ 成形タクト 段方向 レンズ形 全走査範囲 プラスチック成型 球面レンズ面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年9月2日)のものです。
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図面 (12)

課題

像面湾曲歪曲収差を良好に補正すると共に像高によるスポット径の変化等の影響を小さく抑えることができる走査光学装置を得ること。

解決手段

光源手段から出射した光束を収束光に変換する第1の光学素子と、該光束を偏向素子偏向面上において主走査方向に長手の線状に結像させる第2の光学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させる第3の光学素子と、を具備する走査光学装置において、該第3の光学素子は該偏向素子側から順に球面レンズトーリックレンズを有し、該球面レンズ面は該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力メニスカス形状より成り、該トーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成っていること。

概要

背景

従来よりレーザービームプリンタ等の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。

図11は従来の走査光学装置の要部概略図である。同図において光源手段11から出射した発散光束コリメーターレンズ12により略平行光束とされ、絞り13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14に入射している。シリンドリカルレンズ14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15の偏向面反射面)15aにほぼ線像として結像している。

そして光偏向器15の偏向面15a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)16を介して被走査面としての感光体ドラム18面上に導光し、該光偏向器15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18面上を光走査して画像情報の記録を行なっている。

概要

像面湾曲歪曲収差を良好に補正すると共に像高によるスポット径の変化等の影響を小さく抑えることができる走査光学装置を得ること。

光源手段から出射した光束を収束光に変換する第1の光学素子と、該光束を偏向素子の偏向面上において主走査方向に長手の線状に結像させる第2の光学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させる第3の光学素子と、を具備する走査光学装置において、該第3の光学素子は該偏向素子側から順に球面レンズトーリックレンズを有し、該球面レンズ面は該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該トーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成っていること。

目的

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2枚のレンズを有するfθレンズにより被走査面上に結像させる際、該fθレンズを構成する2つのレンズのレンズ形状を適切に構成することにより、像面弯曲や歪曲収差を補正し、像高による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印字に適した走査光学装置の提供を目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

光源手段から出射した光束を収束光に変換する第1の光学素子と、該光束を偏向素子偏向面上において主走査方向に長手の線状に結像させる第2の光学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させる第3の光学素子と、を具備する走査光学装置において、該第3の光学素子は該偏向素子側から順に球面レンズトーリックレンズを有し、該球面レンズ面は該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力メニスカス形状より成り、該トーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成っていることを特徴とする走査光学装置。

請求項2

前記トーリックレンズは主走査断面内において前記被走査面側のレンズ面の曲率レンズ中心からレンズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部において符号が反転することを特徴とする請求項1の走査光学装置。

請求項3

前記トーリック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の走査光学装置。

請求項4

前記トーリックレンズは副走査断面内の前記偏向素子側又は被走査面側のレンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて連続的に変化していることを特徴とする請求項1,2又は3の走査光学装置。

請求項5

前記少なくとも1つのレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて左右対称に連続的に変化していることを特徴とする請求項4の走査光学装置。

請求項6

前記トーリックレンズは、その主走査方向の対称軸が前記被走査面の法線に対して主走査面内で傾いていることを特徴とする請求項1の走査光学装置。

請求項7

前記球面レンズと前記トーリックレンズの主走査断面内の焦点距離を各々f6,f7としたとき1.6<f6/f7<2.4なる条件を満足することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の走査光学装置。

請求項8

前記トーリックレンズは主走査断面内において光源手段方向に平行偏心していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の走査光学装置。

請求項9

前記第3の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をrSCとしたとき0.25<rSC<0.67なる条件を満足することを特徴とする請求項1の走査光学装置。

請求項10

前記トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺部にいくに従い連続的に弱くなり、かつ前記第3の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をrSC、画像全域における任意の位置の角倍率をrSOとしたとき0.9<rSO/rSC<1.25なる条件を満足することを特徴とする請求項1の走査光学装置。

請求項11

光源手段から出射した光束を収束光に変換する第1の光学素子と、該光束を偏向素子の偏向面上において主走査方向に長手の線状に結像させる第2の光学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させる第3の光学素子と、を具備する走査光学装置において、該第3の光学素子は該偏向素子側から順に球面レンズとトーリックレンズを有し、該球面レンズは該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該トーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該球面レンズと該トーリックレンズの主走査断面内の焦点距離を各々f6,f7としたとき1 <f6/f7< 10なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。

請求項12

前記トーリックレンズは主走査断面内において前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心からレンズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部において符号が反転することを特徴とする請求項11の走査光学装置。

請求項13

前記トーリック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11の走査光学装置。

請求項14

前記トーリックレンズは副走査断面内の前記偏向素子側又は被走査面側のレンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて連続的に変化していることを特徴とする請求項11,12又は13の走査光学装置。

請求項15

前記少なくとも1つのレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて左右対称に連続的に変化していることを特徴とする請求項14の走査光学装置。

請求項16

前記トーリックレンズは、その主走査方向の対称軸が前記被走査面の法線に対して主走査面内で傾いていることを特徴とする請求項11の走査光学装置。

請求項17

前記トーリックレンズは主走査断面内において光源手段方向に平行偏心していることを特徴とする請求項11〜16のいずれか1項記載の走査光学装置。

請求項18

前記第3の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をrSCとしたとき0.25<rSC<0.67なる条件を満足することを特徴とする請求項11の走査光学装置。

請求項19

前記トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺部にいくに従い連続的に弱くなり、かつ前記第3の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をrSC、画像全域における任意の位置の角倍率をrSOとしたとき0.9<rSO/rSC<1.25なる条件を満足することを特徴とする請求項11の走査光学装置。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

従来よりレーザービームプリンタ等の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。

0003

図11は従来の走査光学装置の要部概略図である。同図において光源手段11から出射した発散光束コリメーターレンズ12により略平行光束とされ、絞り13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14に入射している。シリンドリカルレンズ14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15の偏向面(反射面)15aにほぼ線像として結像している。

0004

そして光偏向器15の偏向面15a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)16を介して被走査面としての感光体ドラム18面上に導光し、該光偏向器15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18面上を光走査して画像情報の記録を行なっている。

発明が解決しようとする課題

0005

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弯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。このような光学特性を満たす走査光学装置、若しくはその補正光学系(fθレンズ)は従来より種々と提案されている。

0006

又一方、レーザービームプリンタやデジタル複写機等のコンパクト化及び低コスト化に伴ない、走査光学装置にも同様のことが求められている。

0007

これらの要望両立させるものとしてfθレンズを1枚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。

0008

これらの公報のうち特公昭61−48684号公報や特開昭63−157122号公報等では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。又特開平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。又特開平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。

0009

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弯曲が残存しており、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fとなり長く、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。

0010

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要因となるという問題点があった。

0011

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。

0012

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不均一性により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。

0013

この他fθレンズを2つのレンズより構成した走査光学装置が、例えば特開昭56−36622号公報や特開昭61−175607号公報等で提案されている。これらで提案されているfθレンズは断面形状が球面又は弱い非球面より構成されており、コンパクト化、ローコスト化、そして高精細化等を図るのが難しい傾向があった。

0014

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2枚のレンズを有するfθレンズにより被走査面上に結像させる際、該fθレンズを構成する2つのレンズのレンズ形状を適切に構成することにより、像面弯曲や歪曲収差を補正し、像高による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印字に適した走査光学装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0015

本発明の走査光学装置は、(1-1)光源手段から出射した光束を収束光に変換する第1の光学素子と、該光束を偏向素子の偏向面上において主走査方向に長手の線状に結像させる第2の光学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させる第3の光学素子と、を具備する走査光学装置において、該第3の光学素子は該偏向素子側から順に球面レンズトーリックレンズを有し、該球面レンズ面は該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該トーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成っていることを特徴としている。

0016

特に(1-1-1) 前記トーリックレンズは主走査断面内において前記被走査面側のレンズ面の曲率レンズ中心からレンズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部において符号が反転することや、(1-1-2) 前記トーリックレンズはプラスチック成型により製作されていることや、(1-1-3) 前記トーリックレンズは副走査断面内の前記偏向素子側又は被走査面側のレンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて連続的に変化していることや、(1-1-4) 前記少なくとも1つのレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて左右対称に連続的に変化していることや、(1-1-5) 前記トーリックレンズは、その主走査方向の対称軸が前記被走査面の法線に対して主走査面内で傾いていることや、(1-1-6) 前記球面レンズと前記トーリックレンズの主走査断面内の焦点距離を各々f6,f7としたとき
1.6<f6/f7<2.4
なる条件を満足することや、(1-1-7) 前記トーリックレンズは主走査断面内において光源手段方向に平行偏心していることや、(1-1-8) 前記第3の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をrSCとしたとき
0.25<rSC<0.67
なる条件を満足することや、(1-1-9) 前記トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺部にいくに従い連続的に弱くなり、かつ前記第3の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をrSC、画像全域における任意の位置の角倍率をrSOとしたとき
0.9<rSO/rSC<1.25
なる条件を満足すること、等を特徴としている。

0017

(1-2)光源手段から出射した光束を収束光に変換する第1の光学素子と、該光束を偏向素子の偏向面上において主走査方向に長手の線状に結像させる第2の光学素子と、該偏向素子で偏向された光束を被走査面上にスポット状に結像させる第3の光学素子と、を具備する走査光学装置において、該第3の光学素子は該偏向素子側から順に球面レンズとトーリックレンズを有し、該球面レンズは該偏向素子側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該トーリックレンズは主走査断面内において両レンズ面が非球面形状で、かつ走査中心近傍で該偏向素子側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より成り、該球面レンズと該トーリックレンズの主走査断面内の焦点距離を各々f6,f7としたとき
1 <f6/f7< 10
なる条件を満足することを特徴としている。

0018

特に(1-2-1) 前記トーリックレンズは主走査断面内において前記被走査面側のレンズ面の曲率がレンズ中心からレンズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部において符号が反転することや、(1-2-2) 前記トーリックレンズはプラスチック成型により製作されていることや、(1-2-3) 前記トーリックレンズは副走査断面内の前記偏向素子側又は被走査面側のレンズ面のうち少なくとも一方のレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて連続的に変化していることや、(1-2-4) 前記少なくとも1つのレンズ面の曲率がレンズ中心から主走査方向にかけて左右対称に連続的に変化していることや、(1-2-5) 前記トーリックレンズは、その主走査方向の対称軸が前記被走査面の法線に対して主走査面内で傾いていることや、(1-2-6) 前記トーリックレンズは主走査断面内において光源手段方向に平行偏心していることや、(1-2-7) 前記第3の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をrSCとしたとき
0.25<rSC<0.67
なる条件を満足することや、(1-2-8) 前記トーリックレンズの副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺部にいくに従い連続的に弱くなり、かつ前記第3の光学素子は前記偏向素子と前記被走査面との間における副走査断面内の該被走査面上の有効画像中心部の角倍率をrSC、画像全域における任意の位置の角倍率をrSOとしたとき
0.9<rSO/rSC<1.25
なる条件を満足すること、等を特徴としている。

発明を実施するための最良の形態

0019

図1は本発明の実施形態1の主走査方向(主走査断面内)の要部断面図である。

0020

図中、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から出射された光束(光ビーム)を収束光に変換している。3は開口絞りであり、通過光束径を整えている。

0021

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、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。

0022

5は偏向素子としての例えば4面構成のポリゴンミラー(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。

0023

9は第3の光学素子としてのfθ特性を有するfθレンズ(結像光学系)である。第3の光学素子9は球面レンズ6とトーリックレンズ7を有している。第3の光学素子9は光偏向器5によって偏向反射された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光体ドラム8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。

0024

本実施形態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fθレンズ9を介して感光体ドラム8面上に導光され、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体ドラム8面上を矢印B方向に光走査している。これにより画像記録を行なっている。

0025

次に本実施形態における第3の光学素子(fθレンズ)9を構成する球面レンズ6とトーリックレンズ7の特徴について説明する。

0026

第3の光学素子9を共に正の屈折力の球面レンズ6とトーリックレンズ7の2つのレンズより構成し、このとき双方のレンズの屈折力配分を適切に行って良好なる像面弯曲特性を得ている。

0027

このとき主走査断面内における球面レンズ6とトーリックレンズ7の焦点距離を各々f6,f7としたとき
1 <f6/f7< 10 ‥‥‥‥(1)
なる条件を満足するようにしている。

0028

この条件式(1)を満足させることによって像面弯曲や歪曲収差を良好に補正している。又これによって球面レンズ6とトーリックレンズ7の双方を薄肉化し、プラスチック成形又はガラス成形ガラスモールド)より製造したときのサイクル時間を短縮化し、冷却したときの面形状の変形を軽減している。

0029

尚、本実施形態において更に好ましくは条件式(1)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

0030

1.1 <f6/f7< 8.5 ‥‥‥‥(1a)
特に
1.6 <f6/f7< 2.4 ‥‥‥‥(1b)
とすれば、より良好なる光学性能が得られる。

0031

fθレンズ9として1つのトーリックレンズで構成した場合には、トーリックレンズ7の2つのレンズ面のみでは被走査面上の全領域でスポット径を良好に維持し、像面弯曲変動を良好に維持するのが難しい。

0032

そこで本実施形態では球面レンズ6を偏向素子5側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より構成してこのときの像面弯曲を良好に補正している。

0033

トーリックレンズ7は主にfθ特性と像面弯曲特性の双方を良好に維持する為に主走査断面内(図1紙面内)において、
◎両レンズ面7a,7bを非球面形成より構成している。

0034

◎走査中心(レンズ中心)近傍では偏向素子5側に凸面を向けた正の屈折力のメニスカス形状より構成している。

0035

◎被走査面8側のレンズ面7bの主走査断面内の曲率がレンズ中心(主走査範囲の中心)からレンズ周辺部にいくに従って連続的に変化し、中間部において符号(正,負の符号)が反転する形状より構成している。

0036

このようなトーリックレンズ7はこのような形状で構成することによって全走査範囲内において像面弯曲と歪曲収差を良好に補正している。

0037

又、トーリックレンズ7の副走査断面(主走査断面と直交する断面)内の両レンズ面7a,7bの曲率をレンズ中心から主走査方向に離れるに従って左右対称に連続的に変化させている。これによって副走査方向の画像特性を良好に維持している。

0038

fθレンズ9は光偏向器5と被走査面8との間における副走査断面内の該被走査面8上の有効画像中心部の角倍率をrSCとしたとき
0.25<rSC<0.67 ‥‥‥‥(2)
なる条件を満足するようにしている。

0039

この条件式(2)はfθレンズ9の主走査方向のレンズ長さを抑えながら副走査断面内の画像特性を良好に維持するための条件であり、条件式(2)の下限値を越えると球面レンズ6とトーリックレンズ7の有効光束が拡がり、レンズの肉厚も厚くなってコンパクトさが失われるので良くない。又条件式(2)の上限値を越えるとプラスチックレンズから構成されるfθレンズ9は温度などの環境変化により画像性能が不安定になるので良くない。

0040

更に本実施形態におけるトーリックレンズ7の副走査断面内の屈折力はレンズ中心からレンズ周辺部にいくに従い連続的に弱くなり、かつfθレンズ9は光偏向器5と被走査面8との間における副走査断面内の該被走査面8上の有効画像中心部の角倍率をrSC、画像全域における任意の位置の角倍率をrSOとしたとき
0.9<rSO/rSC<1.25 ‥‥‥‥(3)
なる条件を満足するようにしている。

0041

この条件式(3)は被走査面8において、該被走査面8の中心部から周辺部にかけて副走査断面内のスポット径を均一化にするための条件であり、条件式(3)の上限値を越えると該被走査面8の周辺部(主走査方向の画像端)のスポット径が中心部に対し小さくなるので良くない。又条件式(3)の下限値を越えると被走査面8の周辺部のスポット径が中心部に対し大きくなり副走査断面内のスポット径の均一性が失われるので良くない。更にスポット径が大きくなるとスポットのピーク強度が低下するので現像バラツキによるスポット径のバラツキが生じるので良くない。

0042

尚、本実施形態において更に好ましくは条件式(3)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

0043

0.95<rSO/rSC<1.21 ‥‥‥‥(3a)
本実施形態ではトーリックレンズ7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トーリックレンズ7と光軸との交点原点とし、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

0044

ID=000003HE=030 WI=092 LX=0590 LY=1250
なる式で表わせるものであり、副走査断面形状は、その曲率半径が主走査方向のレンズ面座標の変化に伴って連続的に変化しており、主走査面上の座標がYであるところの曲率半径r′が
r′=r(1+D2 Y2 +D4 Y4 +D6 Y6 +D8 Y8 +D10Y10
なる式で表されるものであり、rは光軸上における曲率半径、D2 ,D4 ,D6,D8 ,D10は各係数である。

0045

次に表−1に実施形態1におけるレンズ面形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図2に実施形態1における像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍率変化の説明図を示す。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分かる。

0046

ID=000004HE=115 WI=104 LX=0530 LY=0300
本実施形態においてトーリックレンズ7は被走査面8の法線に対して光源手段方向に0.5mm平行シフトしている。又トーリックレンズ7は主走査方向の対称軸が被走査面8の法線に対して主走査面内で光偏向器5側のレンズ面頂点回転軸として時計回り方向に25分傾いている。なお平行シフトの基準は、光偏向器5で反射される主光線のうちの被走査面の法線に平行な主光線である。

0047

トーリックレンズ7は主走査断面内のトーリックレンズ自身の光軸に対して母線方向と子線方向の双方において面形状は対称となっている。

0048

図3は本発明の実施形態2の主走査方向(主走査断面図)の要部断面図である。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。

0049

本実施形態は図1の実施形態1に比べて第3の光学素子29を構成する球面レンズ26とトーリックレンズ27を後述する表−2に示すように4面構成のポリゴンミラーに最適なレンズ形状としたことである。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。

0050

次に表−2に実施形態2におけるレンズ面形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図4に実施形態2における像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍率変化の説明図を示す。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分かる。

0051

ID=000005HE=090 WI=126 LX=0420 LY=0300
本実施形態においてトーリックレンズ27は被走査面8の法線に対して光源手段方向に0.2mm平行シフトしている。又トーリックレンズ27は主走査方向の対称軸が被走査面8の法線に対して主走査面内で偏向素子5側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り方向に25分傾いている。

0052

図5は本発明の実施形態3の主走査方向(主走査断面図)の要部断面図である。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。

0053

本実施形態は図1の実施形態1に比べて第3の光学素子39を構成する球面レンズ36とトーリックレンズ37を後述する表−3に示すように4面構成のポリゴンミラーに最適なレンズ形状としたことである。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。

0054

次に表−3に本実施形態3におけるレンズ面形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図6に実施形態3における像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍率変化の説明図を示す。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分かる。

0055

ID=000006HE=090 WI=126 LX=0420 LY=1800
本実施形態においてトーリックレンズ37は被走査面8の法線に対して光源手段方向に0.4mm平行シフトしている。又トーリックレンズ37は主走査方向の対称軸が被走査面8の法線に対して主走査面内で偏向素子5側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り方向に25分傾いている。

0056

次に本発明の実施形態4,5,6について説明する。尚、実施形態4,5,6において主走査断面内における各々のレンズ形状は共通であり、図7はこの各実施形態4,5,6に共通の主走査方向(主走査断面図)の要部断面図を示している。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。

0057

各実施形態4,5,6は前述の図1の実施形態1に比べて
・偏向素子としてのポリゴンミラーを高速プリンターを目的として6面構成としたこと、
・第3の光学素子を構成する球面レンズとトーリックレンズを後述する表−4,5,6に示すように6面構成のポリゴンミラーに最適なレンズ形状としたこと、
が異なっているだけであり、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。

0058

次に表−4,5,6に各実施形態4,5,6におけるレンズ面形状を表わす各係数及びその他の諸特性を示す。図8,9,10に各実施形態4,5,6における像面弯曲と歪曲収差の収差図及び中心基準の角倍率変化の説明図を示す。各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分かる。

0059

0060

0061

ID=000009HE=090 WI=116 LX=0470 LY=1250
各実施形態4,5,6において球面レンズとトーリックレンズは共に被走査面8の法線に対して光源手段方向に0.2mm平行シフトしている。又、各実施形態4,5,6においてトーリックレンズは主走査方向の対称軸が被走査面の法線に対して主走査面内で偏向素子5側のレンズ面頂点を回転軸として時計回り方向に36分傾いている。

発明の効果

0062

本発明によれば前述の如くコリメーターレンズからの収束光を光偏向器を介して2枚のレンズより成る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2つのレンズのレンズ形状を適切に設定することにより、像面弯曲や歪曲収差等を良好に補正すると共に像高による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。

0063

またfθレンズを2枚のレンズで構成することによりfθレンズの各レンズの光軸方向の中心肉厚を薄くできるので、2つのレンズをプラスチック成形した場合、成形タクトタイムを短縮することができ、より低コストの走査光学装置が実現できる。

図面の簡単な説明

0064

図1本発明の実施形態1の主走査方向の要部断面図
図2本発明の実施形態1における像面弯曲、歪曲収差、角倍率変化を示す図
図3本発明の実施形態2の主走査方向の要部断面図
図4本発明の実施形態2における像面弯曲、歪曲収差、角倍率変化を示す図
図5本発明の実施形態3の主走査方向の要部断面図
図6本発明の実施形態3における像面弯曲、歪曲収差、角倍率変化を示す図
図7本発明の実施形態4,5,6の主走査方向の要部断面図
図8本発明の実施形態4における像面弯曲、歪曲収差、角倍率変化を示す図
図9本発明の実施形態5における像面弯曲、歪曲収差、角倍率変化を示す図
図10本発明の実施形態6における像面弯曲、歪曲収差、角倍率変化を示す図
図11従来の走査光学装置の光学系の要部概略図

--

0065

1光源手段
2 第1の光学素子(コリメーターレンズ)
3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)
6,26,36球面レンズ
7,27,37トーリックレンズ
8 被走査面(感光ドラム面)
9,29,39 第3の光学素子(fθレンズ)

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