CN1438511A - 扫描光学装置及应用该装置的图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种扫描光学装置及应用该装置的图像形成装置，可以以容易且简单的方法在满足副扫描剖面内的像面弯曲的同时，提高表面偏斜校正功能，由偏转元件的偏转面的表面偏斜产生的照射位置偏离小的高品质的图像记录中适用。其中包括：将从光源装置(1)出射的光束的状态变换为另一状态的第一光学元件(2)；将来自该第一光学元件(2)的光束变换为在主扫描方向上的纵向线性像的第二光学元件(4)；使来自该第二光学元件(4)的光束偏转扫描的偏转元件(5)；以及使来自该偏转元件(5)的偏转光束在被扫描面上成像为光点形状的扫描光学元件(6)；且在副扫描剖面内该偏转元件的偏转面和该被扫描面大致共轭，在该偏转光束中，光轴上的光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置位于比该被扫描面更靠近该偏转元件侧。

Description

扫描光学装置及应用该装置的图像形成装置
技术领域
本发明涉及扫描光学装置及应用该装置的图像形成装置，特别适用于从光源装置出射的光束经偏转装置偏转经过具有fθ特性的扫描光学元件对被扫描表面进行光扫描而记录图像信息的，例如具有电子摄像过程的激光束打印机、数字复印机及多功能打印机等的图像形成装置。
背景技术
在现有的激光束打印机等扫描光学装置中，相应于从光源装置发出的图像信号进行光调制的发射光束，经过由旋转多面镜构成的光偏转器周期性地进行偏转，由具有fθ特性的扫描光学元件会聚于感光性的记录媒体(感光鼓)表面上成为光点形状，对该记录媒体表面上进行光扫描而进行图像记录。
图16为现有的扫描光学装置的要部概略图。在该图中，从光源装置91出射的发散光束由准直透镜92变为大致平行光束或会聚光束，由孔径光阑93对该光束(光量)整形而入射到只在副扫描方向上具有折射能力的柱面透镜94。在入射到柱面透镜94的光束之中在主扫描剖面内以原来状态出射，在副扫描剖面内会聚作为大致为线性像而成像于由旋转多面镜(多面反射镜)组成的光偏转器95的偏转面(多面反射镜面)95a近旁。
于是，将在光偏转器95的偏转面95a上反射偏转的光束经过具有fθ特性的fθ透镜***96(扫描光学元件)而导光到作为被扫描面98的感光鼓表面上，通过使该光偏转器95在箭头A方向上转动而对该感光鼓表面98在箭头B方向(主扫描方向)上进行光扫描以记录图像信息。
在这种扫描光学装置中，为了以光学方式校正副扫描剖面内的光偏转器的表面偏斜，必须使该光偏转器的偏转面近旁和被扫描面为光学共轭关系(成像关系)。
图17为从偏转面到被扫描面的副扫描方向的要部剖面图(副扫描剖面图)。这样，在偏转面95a和被扫描面98为完全共轭关系的场合，在扫描光学元件96的球面像差小，而且偏转面的偏斜量小的条件下，如虚线所示，在具有表面偏斜的偏转面95a上偏转的光束一定返回到光轴上，在被扫描面98上在副扫描方向上没有位移。
可是，如图18所示，在偏转面离开转动中心的旋转多面镜这样的光偏转器中，由于偏转的视场角使得偏转面前后移动，如果在全视场角中要使副扫描剖面内的光束成像于被扫描面上，在全视场角中使偏转面95a和被扫描面98为完全共轭关系是困难的。另外，在该图中，对和示于图16中的要素相同的要素赋予相同的编号，71是柱面透镜94产生的线性像，81是使光轴上的光束偏转的旋转多面镜表面，82是使反光源装置侧的最外侧的轴外光束偏转的旋转多面镜表面，而83是使光源装置侧的最外侧的轴外光束偏转的旋转多面镜表面。
所以，由于在柱面透镜94产生的线性像71和偏转面一致的像高上成为完全的共轭关系，不会发生由表面偏斜产生的照射位置偏离，但在从线性像71到偏转面的距离大的光轴上的近旁和最外侧的轴外近旁，由表面偏斜产生的照射位置变动大。由此表面偏斜产生的照射位置变动成为旋转多面镜镜面数目周期的副扫描方向的间距色斑，在高精度图像信息记录上成为问题。
另一方面，近年来提出为了与高速化、高精细化相对应的使从多光束光源发射的多个光束同时扫描的多光束扫描光学装置，在同装置中，由于原本在多个光束间残存一定量的间距误差，由表面偏斜产生的照射位置偏离对图像的影响很大的问题现在还存在。
此外，为使彩色机高速化，还提出了采用4个感光体(感光鼓)分别配置扫描光学装置而由激光形成潜影，在分别对应的感光体表面上形成Y(黄)、M(红)、C(青)和Bk(黑)色的各种颜色的原稿的图像的彩色图像形成装置，在同装置中使用的网点图形的线数、屏角是多彩的，在一部分图形中上述表面偏斜产生的照射位置偏离作为莫尔条纹图出现于图像上使图像品质显著劣化的问题现在还存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以容易且简单的方法，在满足副扫描剖面内的像面弯曲的同时提高表面偏斜校正功能，由偏转元件的偏转面的表面偏斜产生的照射位置偏离小的高品质的图像记录中适用的扫描光学装置及应用该装置的图像形成装置。
本发明的第一方面的扫描光学装置，包括：将从光源装置出射的光束的状态变换为另一状态的第一光学元件；将来自该第一光学元件的光束变换为在主扫描方向上的纵向线性像的第二光学元件；使来自该第二光学元件的光束偏转扫描的偏转元件；以及使来自该偏转元件的偏转光束在被扫描面上成像为光点形状的扫描光学元件；且在副扫描剖面内该偏转元件的偏转面和该被扫描面大致共轭，其特征在于：在该偏转光束中，光轴上的光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置位于比该被扫描面更靠近该偏转元件侧。
本发明的第二方面是，第一方面中记载的扫描光学装置中，其特征在于：在上述偏转光束中上述光源装置侧的最外侧的轴外光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置位于比上述被扫描面更靠近上述反偏转元件侧。
本发明的第三方面的扫描光学装置，包括：将从光源装置出射的光束的状态变换为另一状态的第一光学元件；将来自该第一光学元件的光束变换为在主扫描方向上的纵向线性像的第二光学元件；使来自该第二光学元件的光束偏转扫描的偏转元件；以及使来自该偏转元件的偏转光束在被扫描面上成像为光点形状的扫描光学元件；且在副扫描剖面内该偏转元件的偏转面和该被扫描面大致共轭，其特征在于：在该偏转光束中，该光源装置侧的最外侧的轴外光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置位于比上述被扫描面更靠近上述反偏转元件侧。
本发明的第四方面是，在如第一方面或第三方面中记载的扫描光学装置中，其特征在于在上述扫描光学元件的副扫描剖面内的横倍率为βs时，满足条件：
1≤|βs|≤3.5。
本发明的第五方面是，在如第一方面或第三方面中记载的扫描光学装置中，其特征在于：在从上述被扫描面到光轴上的光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置的距离为dS0、从上述光轴上的光束的偏转点到上述第二光学元件的副扫描剖面内的波面内的成像位置的距离为HS0、上述扫描光学元件的副扫描剖面内的横倍率为βs时，满足条件：
HS0×βs2≤dS0＜0.1HS0×βs2
本发明的第六方面是，在如第一方面或第三方面中记载的扫描光学装置中，其特征在于上述光源装置具有单一发光点。
本发明的第七方面是，在如第一方面或第三方面中记载的扫描光学装置中，其特征在于上述光源装置具有多个发光点。
本发明的第八方面是，在如第一方面或第三方面中记载的扫描光学装置中，其特征在于上述扫描光学元件是由单一光学元件或多个光学元件组成的。
本发明的第九方面的图像形成装置，其特征在于包括：如第一方面或第三方面中记载的扫描光学装置；配置于上述被扫描面上的感光体；将在上述扫描光学装置中利用扫描光束在上述感光体上形成的静电潜影作为墨粉像进行显影的显影器；将上述显影的墨粉像转写到被转写材料上的转写器；以及将转写的墨粉像定影于转写材料上的定影器。
本发明的第十方面的图像形成装置，其特征在于包括：如第一方面或第三方面中记载的扫描光学装置；以及将从外部机器输入的代码数据变换为图像信号输入到上述扫描光学装置的打印机控制器。
本发明的第十一方面的图像形成装置，其特征在于包括：由如第一方面或第三方面中记载的扫描光学装置组成的多个扫描光学装置；以及配置于各个扫描光学装置的被扫描面上、形成相互不同颜色的图像的多个载像体。
本发明的第十二方面是，在如第十一方面中记载的图像形成装置中，其特征在于包括：将从外部机器输入的色信号变换为不同色的图像数据输入到各个扫描光学装置的打印机控制器。
附图说明
图1为本发明的实施方案1的主扫描方向的要部剖面图。
图2为本发明的实施方案1的副扫描方向的要部剖面图。
图3为本发明的实施方案1的旋转多面镜近旁的扩大图。
图4为示出本发明的实施方案1的像面位置、由表面偏斜产生的照射位置的示图。
图5为本发明的实施方案1的光轴上的副扫描方向的示意要部剖面图。
图6为示出比较例的像面位置、由表面偏斜产生的照射位置的示图。
图7A及7B为本发明的实施方案2的扫描光学元件的副扫描方向的示意要部剖面图，图7A示出光轴上光束、图7B示出最外侧的轴外光束。
图8为示出本发明的实施方案2的像面位置、由表面偏斜产生的照射位置的示图。
图9为本发明的实施方案3的主扫描方向的要部剖面图。
图10为本发明的实施方案3的副扫描方向的要部剖面图。
图11为示出本发明的实施方案3的像面位置、由表面偏斜产生的照射位置的示图。
图12为示出使用本发明的扫描光学装置的图像形成装置(电子摄影打印机)的构成例的副扫描方向的要部剖面图。
图13为本发明的实施方案的彩色图像形成装置的要部概略图。
图14为本发明的实施方案的彩色图像形成装置的要部概略图。
图15为本发明的实施方案的彩色图像形成装置的要部概略图。
图16为现有的扫描光学装置的要部概略图。
图17为示出表面偏斜校正的原理的示图。
图18为现有的扫描光学装置的旋转多面镜的近旁的扩大图。
具体实施方式
[实施方案1]
图1为本发明的扫描光学装置(多光束扫描光学装置)的实施方案1的主扫描方向的要部剖面图(主扫描剖面图)，图2为图1的副扫描方向的要部剖面图(副扫描剖面图)。
另外，在本说明书中，将利用偏转元件5使光束反射偏转(偏转扫描)的方向定义为主扫描方向，而将与扫描光学元件6的光轴及主扫描方向正交的方向定义为副扫描方向。
图中，1是光源装置，由具有多个(在本实施方案中为两个)发光点1a、1b的多光束半导体激光器(多光束光源)组成。
在图1中，在两个发光点1a、1b之中，为了说明方便起见，只记载必需的发光点1a。
3是孔径光阑，限制从光源装置1出射的两个光束(光量)。2是作为第一光学元件的准直透镜，将由孔径光阑3限制的两个光束变换为大致平行的光束(或是发散光束或是会聚光束)。4是作为第二光学元件的柱面透镜，只在副扫描方向上具有规定的折射能力，通过准直透镜2的两个光束在副扫描剖面内成像于后述的偏转元件5的偏转面(旋转多面镜表面)5a成为大致的线性像。
另外，孔径光阑3、准直透镜2、柱面透镜4等各要素构成入射光学***9的一个要素。
5是由作为偏转元件的例如旋转多面镜组成的光偏转器，藉助电动机等驱动装置(图中未示出)在图中箭头A方向上以一定的速度转动。
6是具有fθ特性的扫描光学元件，在旋转多面镜的转动轴和被扫描面的中点靠近旋转多面镜5一侧有一个塑料复曲面透镜(折射元件)61，在靠近被扫描面一侧有一个复合光学元件(衍射元件)62。复合光学元件62是由入射侧的面只在主扫描方向具有放大率的非球面(副扫描方向是平面)和出射侧在平面上附加衍射光栅的面构成的。此处光栅的形状，例如，可以使用经表面切削的锯齿状的衍射光栅组成的菲涅耳状光栅形状以及经光刻生成的阶梯状衍射光栅形状等。另外，在本实施方案中，复合光学元件62是利用注射模塑成形制作的塑料制品，但在玻璃基板上制作复制衍射光栅也可得到同等的效果。这些光学元件61、62在主扫描方向和副扫描方向都具有不同的放大率，在来自旋转多面镜5的偏转光束在被扫描面8上成像为光点状的同时，对该旋转多面镜5的偏转面的偏斜进行校正。此处，偏转面5a和被扫描面8大致为共轭面。
不过，光学元件61也可以由玻璃制作。
8是作为被扫描面的感光鼓表面。
在本实施方案中，相应于图像信息，从多光束半导体激光器发出的经过光调制出射的两个发散光束(在该图中只示出一个光束)由孔径光阑3对其进行限制(限制光束的光量)，由准直透镜2变换为大致平行的光束，由孔径光阑3对该光束进行限制(限制光束的光量)而入射到柱面透镜4。在入射到柱面透镜4的两个大致平行的光束中，在主扫描剖面中以原来的状态射出。并且，在副扫描剖面内，会聚而在光偏转器(旋转多面镜)5的偏转面5a上作为大致的线性像(在主扫描方向上纵向的线性像)成像。于是，由光偏转器5的偏转面5a偏转的两根光束经过塑料复曲面透镜61和复合光学元件62以光点状成像于感光鼓表面8上，通过使该光偏转器5在箭头A方向上转动，对该感光鼓表面8在箭头B方向(主扫描方向)上进行等速度光扫描。由此，在作为记录媒体的感光鼓表面8上进行图像记录。
本发明的折射面的面形状以以下的形状表现式表示。
在以各透镜面和光轴的交点为原点，以光轴方向为x轴，以在主扫描剖面内和光轴正交的轴为y轴，以在副扫描剖面内和光轴正交的轴为z轴时，与主扫描方向对应的母线方向为：
[式1] x = Y 2 / 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
(其中R是曲率半径，K、B4、B6、B8、B10是非球面系数)。
与副扫描方向(和包含光轴的主扫描方向正交的方向)相对应的子线方向为：
[式2] S = Z 2 / r ′ 1 + ( 1 - ( Z / r ′ ) 2 ) 1 / 2
此处，r＇＝r0(1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10)
(其中r0是光轴上的子线曲率半径，D2、D4、D6、D8、D10是系数)。
另外，光轴外的子线曲率半径r＇定义在包含和各个位置的母线的法线的主扫描面垂直的面内。
本发明的衍射面的形状以下列相位表现式表示，其中以主扫描方向达到10次，副扫描方向为与主扫描方向的位置不同的2次的相位函数表示。
φ＝mλ＝b2Y2+b4Y4+b6Y6+b8Y8+b10Y10+(d0+d1Y+d2Y2+d3Y3+D4Y4)Z2
(其中m是衍射级：在实施方案1、2、3中使用+1级衍射光)。
另外，形状表现式、相位表现式都是以达到特定的幂次的函数的多项式表示，幂次大一些小一些都没什么关系。
图3为本实施方案的旋转多面镜5近旁的扩大图，示出伴随旋转多面镜5的转动动作的旋转多面镜表面的运动。在该图中，旋转多面镜表面81是朝向扫描光学元件6的光轴的光束的镜面，旋转多面镜表面82、83分别是朝向最外侧的轴外的光束的镜面，示出了对于不同的光束偏转角偏转(反射)点不同的情况。并且，柱面透镜4产生的线性像71位于镜面81和镜面83之间的位置，在副扫描剖面内的波面像差最小的面(以下称其为最佳像面)在被扫描面上的场合，镜像和镜面重合时，在偏转的像高中镜面和被扫描面为完全共轭关系。
表1中示出本实施方案的扫描光学装置诸数值。
                                                                      [表1]
                                                                      设计数据
波长、折射率               复曲面透镜61的面形状              纵向衍射元件62的面形状
使用波长    λ(nm)     780     第一面     第二面      第一面     第二面
复曲面透镜61的折射率     ndt     1.53064   R    -8.84696E+01    -4.63992E+01   R    -3.92336E+02       ∞
复曲面透镜61的阿贝数    νdt     55.5   K    -5.39190E-01    -8.46048E-01   K    -6.01601E+01
纵向衍射元件62的折射率     ndd     1.53064   B4     1.16004E-06     3.12272E-07   B4     2.11808E-07
纵向衍射元件62的阿贝数    νdd     55.5   B6     1.34535E-09     5.20228E-10   B6    -2.03707E-11
光束角度   B8    -1.08687E-12     5.33696E-13   B8     1.13519E-15
旋转多面镜入射角    θp    -70.0   B10     1.83812E-16    -3.91099E-16   B10    -2.89613E-20
旋转多面镜最大出射角    θe     45.0   r     1.49643E+02    -2.29406E+01                纵向衍射元件62的相位函数
  D2s     1.48383E-04 第一面 第二面
配置   D4s     2.32768E-08   b2    -2.00698E-04
旋转多面镜表面至复曲面透镜     e1     30.0   D6s    -8.83297E-13   b4     1.44782E-08
复曲面透镜中心厚度     d1     11.0   D2e     2.08525E-04   b6    -2.67807E-12
复曲面透镜至纵向衍射元件     e2     75.0   D4e    -2.27510E-08   b8     2.30099E-16
纵向衍射元件的中心厚度     d2     5.0   D6e     2.67175E-11   b10    -7.63301E-21
纵向衍射元件到被扫描面     SK     111.0   d0    -5.11153E-03
旋转多面镜轴到被扫描面     L     232.0 下标“s”表示激光器侧   d1     1.30525E-06
有效扫描面     W     297.0 下标“e”表示激光器侧的对侧   d2     6.91743E-08
Y轴上的记号“+”表示激光器侧的对侧   d3    -5.66373E-11
  d4     5.16727E-13
                                                                             第一实施例
图4为示出本实施方案的像面位置(主扫描及副扫描剖面内的像面弯曲)、旋转多面镜表面偏斜时的照射位置的示图。另外，同图的像面位置示出的不是近轴成像点而是波面像差最小的成像点，此成像点是和以最佳光点直径的1.2倍的限制电平定义深度时的深度中心大致一致的点。
在本实施方案中，如同图所示，使光轴(扫描光学元件6的光轴)上或其近旁的光束(以下称其为“光轴上的光束”)的副扫描剖面内的波面像差最小的位置(成像点)位于比被扫描面8更靠近光偏转器侧5(像面位置为负)。
图5为本实施方案的光轴上的副扫描方向的示意要部剖面图，实线表示实际的光束，而虚线表示旋转多面镜表面产生的共轭关系。在该图中示出，通过不将副扫描剖面内的波面像差成为最小的位置置于被扫描面上，而是置于较被扫描面更靠近光偏转器侧，使朝向光轴上的光束偏转的旋转多面镜表面81和被扫描面8的关系接近完全的共轭关系。
在图6中作为参照例示出将副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置置于被扫描面上的一般设计例的像面位置(主扫描及副扫描剖面内的像面弯曲)、旋转多面镜表面偏斜时的照射位置的示图。通过比较同图及上述图4，可知本实施方案的旋转多面镜表面的偏斜校正效果大，就是说，表面偏斜时的照射位置变动小。
在本实施方案中，设扫描光学元件6的副扫描剖面内的横倍率为βs时，满足条件：
1≤|βs|≤3.5
另外，在本实施方案中，在设从上述被扫描面8到光轴上的光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置的距离为dS0，从上述光轴上的光束的偏转点(旋转多面镜表面81的位置)到柱面透镜4的副扫描剖面内的波面内的成像位置71的距离为HS0，上述扫描光学元件6的副扫描剖面内的横倍率为βs时，各要素满足下式：
HS0×βs2≤dS0＜0.1HS0×βs2....(1)
通过设定距离dS0使上述条件式(1)满足，可以在将由于散焦产生的成像性能劣化抑制到最小限度的同时，提高旋转多面镜表面的偏斜校正效果。
如果越过上述条件式(1)的上限值，副扫描剖面内的像面弯曲恶化而结果不良。并且，如越过上述条件式(1)的下限值，旋转多面镜表面的偏斜校正的改善效果低下而结果不良。
在本实施方案中，由于βs＝-2.76、灰度级数值0＝-0.62，
-4.72≤dS0＜-0.47
通过设定
dS0＝-0.91mm
可使上述条件式(1)满足。
在本实施方案中，更好是将上述条件式(1)的数值范围按着如下方式设定。
HS0×βs2≤dS0＜0.15HS0×βs2....(1a)
以上，在本实施方案中，在表面偏斜产生的照射位置变动影响大的扫描光学装置中，可以提供在以容易而简单的方法满足副扫描剖面内的像面弯曲的同时提高表面偏斜校正功能、偏转面的表面偏斜产生的照射位置偏离小的适用于高品质的图像记录的装置。
另外，在本实施方案中，光源装置是由具有两个发光点的多光束光源构成的，但不限于此，例如，由单一的单光束光源或由具有三个以上的发光点的多光束光源构成，本发明也可获得与上述实施方案1同样的效果。
另外，在本实施方案中，也可以不使用准直透镜2及柱面透镜4等而直接将发自光源装置1的光束导向光偏转器5。
(实施方案2)
图7A及7B分别为本发明的主要部分的扫描光学装置的实施方案2的副扫描方向的示意要部剖面图。在该图中，与图3示出的要素相同的要素赋予同一符号。
在本实施方案中，与上述实施方案1不同之处是，入射到扫描光学元件6的光束中的光源装置侧的最外侧的轴外光束(以下称其为“最外侧轴外光束”)(在旋转多面镜表面83上反射的光束)的副扫描剖面内的波面像差最小的位置，比被扫描面8更靠近反光偏转器5侧，其他的构成及光学作用与实施方案1大致相同，由此而得到同样的效果。
就是说，在该图中，图7A示出光轴上光束、图7B示出最外侧的轴外光束，与上述实施方案1一样，通过使光轴上光束的副扫描剖面内的波面像差最小的位置(成像点)较被扫描面8更靠近反光偏转器5侧(像面位置为负)，可提高光轴上的表面偏斜校正效果。
在本实施方案中，还有，通过使最外侧轴外光束的副扫描剖面内的波面像差最小的位置较被扫描面8更靠近反光偏转器5侧，可以在最外侧轴外光束中使旋转多面镜表面83和被扫描面8的关系更接近完全的共轭关系。由此不仅是光轴上光束，而且最外侧轴外光束近旁的表面偏斜校正效果也可以得到提高。
表2中示出本实施方案的扫描光学装置诸数值。
                                                                                [表2]
                                                                                 设计数据
波长、折射率                    复曲面透镜61的面形状                 纵向衍射元件62的面形状
使用波长     λ(nm)     780     第一面     第二面     第一面   第二面
复曲面透镜61的折射率     ndt     1.53064   R    -8.84696E+01    -4.63992E+01   R    -3.92336E+02   ∞
复曲面透镜61的阿贝数     νdt     55.5   K    -5.39190E-01    -8.46048E-01   K    -6.01601E+01
纵向衍射元件62的折射率     ndd     1.53064   B4     1.16004E-06     3.12272E-07   B4     2.11808E-07
纵向衍射元件62的阿贝数     νdd     55.5   B6     1.34535E-09     5.20228E-10   B6    -2.03707E-11
光束角度   B8    -1.08687E-12     5.33696E-13   B8     1.13519E-15
旋转多面镜入射角     θp    -70.0   B10     1.83812E-16    -3.91099E-16   B10    -2.89613E-20
旋转多面镜最大出射角     θe     45.0   r     1.41188E+02    -2.30902E+01     纵向衍射元件62的相位函数
  D2s     1.49528E-04     第一面     第二面
配置   D4s     3.03565E-08   b2    -2.00698E-04
旋转多面镜表面到复曲面透镜     e1     30.0   D6s    -1.12277E-12   b4     1.44782E-08
复曲面透镜中心厚度     d1     11.0   D2e     2.12176E-04   b6    -2.67807E-12
复曲面透镜纵向衍射元件     e2     75.0   D4e    -2.32388E-08   b8     2.30099E-16
纵向衍射元件的中心厚度     d2     5.0   D6e     3.06269E-11   b10    -7.63301E-21
纵向衍射元件到被扫描面     sk     111.0   d0    -5.11153E-03
旋转多面镜轴到被扫描面     L     232.0 下标“s”表示激光器侧   d1     1.30525E-06
有效扫描面     W     297.0 下标“e”表示激先器侧的对侧   d2     6.91743E-08
Y轴上的记号“+”表示激光器侧的对侧   d3    -5.66373E-11
  d4     5.16727E-13
                                                                      第二实施例
图8为示出本实施方案的像面位置(主扫描及副扫描剖面内的像面弯曲)、旋转多面镜表面偏斜时的照射位置的示图。通过比较同图及上述图6所示的参照例的结果，可知对光轴上、最外侧轴外，本实施方案的旋转多面镜表面的偏斜校正效果都大，就是说，表面偏斜时的照射位置变动小。
不过，图8的横轴(像高)的“-”(负)侧是光源装置1侧。
另外，在本实施方案中，反光源装置1侧的最外侧轴外光束(旋转多面镜表面82反射的光束)的副扫描剖面内的球面像差最小的位置置于较被扫描面8更靠近反光偏转器5侧，因而可得到与上述实施方案1同样的效果。
以上，在本实施方案中，在表面偏斜产生的照射位置变动影响大的扫描光学装置中，可以提供在以容易且简易的方法满足副扫描剖面内的像面弯曲的同时提高表面偏斜校正功能、偏转面的表面偏斜产生的照射位置偏离小的适用于高品质的图像记录的扫描光学装置。
另外，在本实施方案中，光源装置是由具有两个发光点的多光束光源构成的，但不限于此，例如，由单一的单光束光源或由具有三个以上的发光点的多光束光源构成，本发明也可获得与上述实施方案2同样的效果。
另外，在本实施方案中条件式(1)、(1a)也满足。
(实施方案3)
图9为本发明的主要部分的扫描光学装置的实施方案3的副扫描方向的示意要部剖面图(主扫描剖面图)，图10为图9的副扫描方向的要部剖面图(副扫描剖面图)。在图9、图10中，与图2示出的要素相同的要素赋予同一符号。
在本实施方案中，与上述实施方案1不同之处是，扫描光学元件16是使用单一的光学元件(单片透镜)63这一点、和入射到扫描光学元件16的光束中的光源装置侧的最外侧的轴外光束的副扫描剖面内的波面像差最小的位置比被扫描面8更靠近反光偏转器5侧这一点，其他的构成及光学作用与实施方案1大致相同，由此而得到同样的效果。
就是说，在图9、图10中，16是扫描光学元件，由单片透镜63构成。
在本实施方案中，也与上述实施方案1一样，通过使光轴上的光束的副扫描剖面内的波面像差最小的位置(成像点)较被扫描面8更靠近反光偏转器5侧(像面位置为负)，可提高光轴上的表面偏斜校正效果。另外，通过使最外侧轴外光束的副扫描剖面内的波面像差最小的位置较被扫描面8更靠近反光偏转器5侧，可以在最外侧轴外光束中使旋转多面镜表面5a和被扫描面8的关系更接近完全的共轭关系。由此不仅是光轴上光束，而且最外侧轴外光束近旁的表面偏斜校正效果也可以得到提高。
表3中示出本实施方案的扫描光学装置诸数值。
                                                                    [表3]
                                                                   设计数据
波长、折射率                  复曲面透镜面形状(主扫描)              复曲面透镜(副扫描)
使用波长   λ(nm)     780     第一面     第二面     第一面     第二面
复曲面透镜61折射率   nd     1.53064   R     4.27400E+02     -9.47135E+01   r     ∞    -2.32654E+01
复曲面透镜61阿贝数   νd     55.5   K     3.71366E+00   D2s     7.09230E-05
光束角度   B4    -1.85091E-07   D4s    -1.68605E-09
旋转多面镜入射角   θp     90.0   B6     3.44576E-11   D6s    -3.29865E-13
旋转多面镜最大出射角   θe     40.9   B8    -6.82420E-15   D8s     4.54210E-16
配置   B10     7.10650E-19   D10s
旋转多面镜表面至复曲面透镜第一面   e1     51.45   D2e     5.91230E-05
复曲面透镜中心厚度   d1     17.90   D4e     1.20544E-08
复曲面透镜第二面至被扫描面   e2     147.28   D6e    -5.68487E-12
被扫描面上的有效扫描面   W     214.0 下标“s”表示激光器侧   D8e     1.15867E-15
其他 下标“e”表示激光器侧的对侧 D10e
                                                            第三实施例
图11为示出本实施方案的像面位置(主扫描及副扫描剖面内的像面弯曲)、旋转多面镜表面偏斜时的照射位置的示图。通过比较同图及上述图6所示的参照例的结果，可知对光轴上、最外侧轴外，本实施方案的旋转多面镜表面的偏斜校正效果都大，就是说，表面偏斜时的照射位置变动小。
不过，图11的横轴(像高)的+(正)侧是光源装置1侧。
以上，在本实施方案中，在表面偏斜产生的照射位置变动影响大的扫描光学装置中，可以提供在以容易且简易的方法满足副扫描剖面内的像面弯曲的同时提高表面偏斜校正功能、偏转面的表面偏斜产生的照射位置偏离小的适用于高品质的图像记录的扫描光学装置。
另外，在本实施方案中，通过由单片透镜构成扫描光学元件可以提供构成更简易的扫描光学装置。
另外，在本实施方案中，光源装置是由具有两个发光点的多光束光源构成的，但不限于此，例如，由单一的单光束光源或由具有三个以上的发光点的多光束光源构成，本发明也可获得与上述实施方案2同样的效果。
另外，在本实施方案中条件式(1)、(2)也满足。
另外，在本实施方案中，扫描光学元件是由两个折射元件和衍射元件或单一的折射元件(单片透镜)构成的，但不限于此，扫描光学元件也可由两个以上的折射元件构成，或者是也可以由包含三个折射元件和衍射元件的光学元件构成。
[图像成形装置]
图12为示出使用上述实施方案1、2或3的扫描光学装置的图像形成装置(电子摄影打印机)的实施方案的副扫描剖面内的要部剖面图。在图12中，符号104表示图像形成装置。对此图像形成装置104输入来自个人计算机等外部机器117的代码数据Dc。此代码数据Dc，由装置内的打印机控制器变换为图像数据(点数据)Di。此图像数据Di，输入到具有各实施方案1、2、3中示出的构成的光扫描单元100。于是，从此光扫描单元(扫描光学装置)100，射出相应于图像数据Di调制的多个光束103，利用此多个光束103对感光鼓101的感光面在主扫描方向上进行扫描。
作为静电潜影载体(感光体)的感光鼓101，由电动机115按顺时针方向转动。于是，随着此转动，感光鼓101的感光面相对光束103在和主扫描方向正交的副扫描方向上移动。在感光鼓101的上方，设置有表面对接的可使感光鼓101的表面一样带电的带电辊102。于是，对由带电辊102使其带电的感光鼓101的表面，利用上述光扫描单元100扫描的多个光束103进行照射。
正如前面所说明的，多个光束103根据图像数据Di进行调制，利用此多个光束103进行照射使得在感光鼓101的表面上形成静电潜影。此静电潜影，由配设于比上述光束103的照射位置更靠近感光鼓101的转动剖面内的下游侧且与感光鼓101相接触的显影器107显影为墨粉像。
由显影器107显影而成的墨粉像，由配设于感光鼓101的下方与感光鼓101相对的转写辊(转写器)108转写到作为被转写材料的纸张112上。纸张112，存放于感光鼓101前方(图12中的右侧)的供纸盒109内，用手动方式供纸也可以。在供纸盒109的端部，配设有供纸辊110，将供纸盒109内的纸张112送入输纸通路。
如上所述，转写有未定影的墨粉像的纸张112再传送到感光鼓101后方(图12中的左侧)的定影器。定影器的构成包括内部有定影加热器(图中未示出)的定影辊113和配设成为压接于此定影辊113上的加压辊114，通过在对转写单元传送来的纸张112由定影辊113和加压辊114的压接部加压的同时进行加热可使纸张112上的未定影的墨粉像定影。并且，在定影辊113的后方配设有排纸116，用来将定影后的纸张112送出到图像形成装置之外。
在图12中未示出，打印机控制器111，不仅进行先前说明的数据变换，还对以电动机115开始的图像形成装置内的各部分及光扫描单元100内的旋转多面镜电动机等进行控制。
[彩色图像形成装置]
图13为本发明的实施方案的彩色图像形成装置的要部概略图。本实施方案，是4个扫描光学装置(多光束光扫描装置)并置，各个装置并行地在作为载像体的感光鼓表面上记录图像信息的串列型的彩色图像成形装置。在图13中，60是彩色图像成形装置，11、12、13、14是具有各个实施方案1、2或3所示的任何构成的扫描光学装置，21、22、23、24是作为各个载像体的感光鼓，31、32、33、34是各个显影器，而51是传送带。
在图13中，对彩色图像形成装置60输入来自个人计算机等外部机器52的R(红)、G(绿)、B(蓝)的各色信号。这些色信号，由装置内的打印机控制器53变换为C(青)、M(红)、Y(黄)、和Bk(黑)色的各图像数据(点数据)。这些图像数据，分别输入到各个扫描光学装置11、12、13、14。于是，相应于各图像数据进行调制的多个光束41、42、43、44从这些扫描光学装置中出射，由这些多个光束对感光鼓21、22、23、24的感光面在主扫描方向上进行扫描。
本实施方案的图像形成装置是将4个扫描光学装置(11、12、13、14)并置，每个分别对应于C(青)、M(红)、Y(黄)、和Bk(黑)各色，分别平行地在感光鼓21、22、23、24上记录图像信号(图像信息)，高速打印彩色图像的装置。
本实施方案的彩色图像形成装置，如上所述，是由4个扫描光学装置11、12、13、14利用根据各个图像数据的多个光束在各个对应的感光鼓21、22、23、24表面上形成各色潜影。之后，对记录材料进行多重转写而形成一个全色图像。
作为上述外部机器52，也可以使用例如具备CCD传感器的彩色图像读取装置。在此场合，此彩色图像读取装置和彩色图像形成装置60构成彩色数字复印机。
在这种彩色图像形成装置中使用的网点图形的线数、屏角是多采的，在一部分图形中表面偏斜产生的照射位置偏离作为莫尔条纹图出现于图像上使图像品质显著劣化。所以，通过和本实施方案的扫描光学装置配合可以得到莫尔条纹图少的高品质图像。
以上，在本实施方案中，在表面偏斜产生的照射位置变动影响大的串列型的彩色图像成形装置中，可以提供在以容易且简易的方法满足扫描光学装置的副扫描剖面内的像面弯曲的同时提高表面偏斜校正功能、偏转面的表面偏斜产生的照射位置偏离小的适用于高品质的图像记录的装置。
[其他彩色图像形成装置]
另外，在本实施方案中，不限于上述图13所示的串列型的彩色图像形成装置，例如，如图14所示，也可以利用具有各实施方案示出的任何一种构成的扫描光学装置，以独立的两个光偏转器偏转的多个光束形成画像，或者也可以，如图15所示，在副扫描剖面内由两段构成光偏转器，利用具有各实施方案示出的任何一种构成的扫描光学装置，使用以各个光偏转器5A、5B偏转的多个光束形成图像。
就是说，图14为彩色图像形成装置的要部概略图，使用以两个光偏转器5、5偏转的多个光束形成全色图像。在该图中，由旋转多面镜(光偏转器)5、5反射偏转并通过第一扫描透镜61a、61b、61c、61d之后的4个光束由折返镜73a、73b、73c、73d分别在图面上、下弯曲90°，经过第二扫描透镜62a、62b、62c、62d导入到对应的感光鼓8a、8b、8c、8d表面。由此而形成全色图像。
图15为另一彩色图像形成装置的要部概略图，使用以各个光偏转器5、5偏转的多个光束形成全色图像。在该图中，在图面上，以上段的光偏转器5A反射偏转(扫描)的光束通过第一扫描透镜61c、61d之后由3个折返镜73c、74c、75c·73d、74d、75d使光路弯曲后分别导入到对应的感光鼓8c、8d。以下段的光偏转器5B反射偏转(扫描)的光束通过扫描透镜61a、61b之后由1个折返镜73a、73b使光路弯曲后分别导入到对应的感光鼓8a、8b。由此而形成全色图像。
根据本发明，如前所述，通过将光轴上的光束的副扫描剖面内的波面像差最小的位置设定为较被扫描面更靠近偏转元件侧，可以实现以容易且简单的方法满足副扫描剖面内的像面弯曲的同时提高表面偏斜校正功能、偏转面的表面偏斜产生的照射位置偏离小的、适用于高品质的图像记录的扫描光学装置。

Claims (12)

1.一种扫描光学装置，包括：
将从光源装置出射的光束的状态变换为另一状态的第一光学元件；
将来自该第一光学元件的光束变换为在主扫描方向上的纵向线性像的第二光学元件；
使来自该第二光学元件的光束偏转扫描的偏转元件；以及
使来自该偏转元件的偏转光束在被扫描面上成像为光点形状的扫描光学元件；且
在副扫描剖面内该偏转元件的偏转面和该被扫描面大致共轭；
其特征在于：在该偏转光束中，光轴上的光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置位于比该被扫描面更靠近该偏转元件侧。
2.如权利要求1记载的扫描光学装置，其特征在于：在上述偏转光束中，上述光源装置侧的最外侧的轴外光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置位于比上述被扫描面更靠近上述反偏转元件侧。
3.一种扫描光学装置，包括：
将从光源装置出射的光束的状态变换为另一状态的第一光学元件；
将来自该第一光学元件的光束变换为在主扫描方向上的纵向线性像的第二光学元件；
使来自该第二光学元件的光束偏转扫描的偏转元件；以及
使来自该偏转元件的偏转光束在被扫描面上成像为光点形状的扫描光学元件；且
在副扫描剖面内该偏转元件的偏转面和该被扫描面大致共轭；
其特征在于：在该偏转光束中，该光源装置侧的最外侧的轴外光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置位于比上述被扫描面更靠近反偏转元件侧。
4.如权利要求1或3记载的扫描光学装置，其特征在于：上述扫描光学元件的副扫描剖面内的横倍率为βs时，满足条件：
1≤|βs|≤3.5。
5.如权利要求1或3记载的扫描光学装置，其特征在于：从上述被扫描面到光轴上的光束的副扫描剖面内的波面像差变为最小的位置的距离为dS0、从上述光轴上的光束的偏转点到上述第二光学元件的副扫描剖面内的波面内的成像位置的距离为HS0、上述扫描光学元件的副扫描剖面内的横倍率为βs时，满足条件：
HS0×βs2≤dS0＜0.1HS0×βs2。
6.如权利要求1或3记载的扫描光学装置，其特征在于：上述光源装置具有单一发光点。
7.如权利要求1或3记载的扫描光学装置，其特征在于：上述光源装置具有多个发光点。
8.如权利要求1或3记载的扫描光学装置，其特征在于：上述扫描光学元件是由单一光学元件或多个光学元件组成的。
9.一种图像形成装置，其特征在于包括：
如权利要求1或3记载的扫描光学装置；
配置于上述被扫描面上的感光体；
将在上述扫描光学装置中利用扫描光束在上述感光体上形成的静电潜影作为墨粉像进行显影的显影器；
将上述显影的墨粉像转写到被转写材料上的转写器；以及
将转写的墨粉像定影于转写材料上的定影器。
10.一种图像形成装置，其特征在于包括：
如权利要求1或3记载的扫描光学装置；以及
将从外部机器输入的代码数据变换为图像信号输入到上述扫描光学装置的打印机控制器。
11.一种图像形成装置，其特征在于包括：
如权利要求1或3记载的扫描光学装置组成的多个扫描光学装置；以及
配置于各个扫描光学装置的被扫描面上、形成相互不同颜色的图像的多个载像体。
12.如权利要求11中记载的图像形成装置，其特征在于包括：将从外部机器输入的色信号变换为不同色的图像数据，输入到各个扫描光学装置的打印机控制器。
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