JP2004004154A - Scanning optical system, optical scanner, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走査光学系および光走査装置および画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光走査装置は、デジタル複写装置やレーザプリンタに関連して広く知られている。走査光学系は光走査装置に用いられ、光偏向器により偏向される光束を被走査面上に光スポットとして集光する光学系である。
【0003】
従来、レンズ系として構成された走査光学系のレンズ構成枚数は、1枚から複数枚まで様々である。コスト的には1枚構成のものが有利であるが、レンズ1枚で構成される走査光学系は、設計パラメータ数が複数枚構成のものに比して極端に少なく、単純なレンズ面形状では「良好な収差補正」が難しい。
【0004】
レンズ1枚構成の走査光学系における収差や等速度特性を、特殊なレンズ面形状の採用によって良好に補正することが提案されている(特開平9−33850号公報、特開平10−90620号公報、特開平10−148755号公報)。
【0005】
光走査装置は近来、光走査の高密度化が強く要請され、それに応えるべく、光スポットの小径化・安定化が追求されている。このような光スポットの小径化・安定化は、幾何光学的な収差補正のみでは足らず、波動光学的な収差の補正が重要である。上記各公報には、このような波動光学的な収差補正に関しては言及されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述したところに鑑み、レンズ1枚構成でありながら、幾何光学的な収差のみならず波動光学的な収差も良好に補正可能である新規な走査光学系、かかる走査光学系を有する光走査装置、画像形成装置の実現を課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明の走査光学系は「光偏向器により偏向される光束を、被走査面上に光スポットとして集光させる走査光学系」であって、以下の特徴を有する(請求項1)。
【0008】
即ち、走査光学系は1枚のレンズにより構成され、主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、両面共にアナモフィックな面であり、少なくとも1面は、曲率一定面である。
【0009】
「曲率一定面」は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定、即ち、副走査断面内の曲率が主走査方向の位置により変化しないレンズ面である。
【0010】
「副走査断面」は、走査光学系のレンズの、主走査方向の任意の位置で、主走査方向に直交する仮想的な平断面である。また、レンズ光軸を通り、主走査方向に平行な仮想的な平断面を「主走査断面」と呼ぶ。
【0011】
請求項1記載の走査光学系は「一方の面が曲率一定面で、他方の面が特殊面」であることができる(請求項2)。
【0012】
「特殊面」は、副走査断面内の曲率が主走査方向に連続的に変化するレンズ面である。即ち、副走査断面の位置を主走査方向に変化させたとき、副走査断面の位置に応じて、副走査方向の曲率が変化するレンズ面である。
【0013】
請求項2記載の走査光学系の「特殊面」は、「副走査断面内の曲率が、主走査方向において、光軸に関して非対称に変化する」ものであることができる(請求項3)。
【0014】
請求項1〜3の任意の1に記載の走査光学系は「少なくとも1面の、主走査断面内の形状が非円弧形状である」ことができる(請求項4)
請求項1〜4の任意の1に記載の走査光学系は、中心像高における副走査方向の横倍率:β2が、条件:
(1) 0.5≦|β2|≦3.0
を満足することが好ましい(請求項5)。
【0015】
「走査光学系の副走査方向の横倍率:β」は、この明細書において、副走査方向において、被走査面近傍の像点に共役な走査光学系の物点と、被走査面近傍像点との横倍率と定義される。
【0016】
上記請求項1〜5記載の走査光学系において、中心像高における副走査方向の横倍率:β2と、任意像高における副走査方向の横倍率:βhは、条件:
(2) 0.9≦|βh/β2|≦1.1
を満足することが好ましい(請求項6)。
【0017】
上記請求項1〜6の任意の1に記載の走査光学系において、有効書込幅:W、有効書込幅内における、副走査像面湾曲の幅:FSは、条件:
(3) FS/W<0.001
を満足することが好ましい(請求項7)。「有効書込幅」は光走査により画像書込みを有効に行いうる光走査領域を言う。「副走査像面湾曲」は、副走査方向の像面湾曲を言う。また、主走査方向の像面湾曲を「主走査像面湾曲」と言う。
【0018】
また、請求項1〜7の任意の1に記載の走査光学系は、主走査方向における、入射面の曲率半径:Rm1、射出面の曲率半径:Rm2が、条件:
(4) |Rm1|>|Rm2|
を満足することが好ましく(請求項8)、請求項1〜8の任意の1に記載の走査光学系は、副走査方向における、入射面の曲率半径:Rs1、射出面の曲率半径:Rs2が、条件:
(5) |Rs1|>|Rs2|
を満足することが好ましい(請求項9)。
【0019】
上記請求項1〜9の任意の1に記載の走査光学系は「光偏向器により偏向され、主走査方向に収束性の光束」を入射されることができる(請求項10)。
【0020】
請求項1〜10の任意の1に記載の走査光学系は「主走査方向において被走査面上の光スポットを等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器の面倒れを補正する機能を有する」ことが好ましい(請求項11)。
【0021】
上記請求項1〜11の任意の1に記載の走査光学系は「樹脂で成形」されたものであることができる(請求項12)。
【0022】
請求項1〜12の任意の1に記載の走査光学系は、「同時に偏向される複数光束を、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光するもの」であることができる(請求項13)。即ち、この発明の走査光学系はマルチビーム方式の光走査装置の走査光学系として用いることができる。
【0023】
請求項14記載の光走査装置は「光源からの光束をカップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされた光束を、線像結像光学系により光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査光学系により、被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面を光走査するシングルビーム方式の光走査装置」であって、走査光学系として請求項1〜12の任意の1に記載のものを用いたことを特徴とする。
【0024】
請求項15記載の光走査装置は「複数の発光源からの光束をカップリングレンズにより以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数光束を共通の線像結像光学系により、光偏向器の偏向反射面位置近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、光偏向器により同時に等角速度的に偏向させた複数の偏向光束を共通の走査光学系により、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数走査線を同時に光走査するマルチビーム方式の光走査装置」であって、共通の走査光学系として請求項13記載のものを用いたことを特徴とする。
【0025】
「カップリングレンズ」は、複数光束に対して、個別的としても良いし、共通化してもよい。
【0026】
この請求項15記載の光走査装置における光源として「複数の発光源が1列に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイ」を用いることができる(請求項16)。
【0027】
この発明の画像形成装置は「感光性の像担持体に対して光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置」であって、像担持体の光走査を行う光走査装置として請求項14〜16の任意の1に記載のものを用いたことを特徴とする(請求項17)。
【0028】
「感光性の像担持体」としては種々のものの使用が可能である。例えば、像担持体として「銀塩フィルム」を用いることができる。この場合、光走査による書込みで潜像が形成されるが、この潜像は通常の銀塩写真プロセスによる処理で可視化することができる。このような画像形成装置は「光製版装置」や、CTスキャン画像等を描画する「光描画装置」として実施できる。
【0029】
感光性の像担持体としてはまた「光走査の際に光スポットの熱エネルギにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)」を用いることもでき、この場合には、光走査により直接に可視画像を形成できる。
【0030】
感光性の像担持体としてはまた「光導電性の感光体」を用いることができる。光導電性の感光体としては、酸化亜鉛紙のようにシート状のものを用いることもできるし、セレン感光体や有機光半導体等「ドラム状あるいはベルト状で繰り返し使用されるもの」を用いることができる。
【0031】
光導電性の感光体を像担持体として用いる場合には、感光体の均一帯電と、光走査装置による光走査により静電潜像が形成される。静電潜像は現像によりトナー画像として可視化される。トナー画像は、感光体が酸化亜鉛紙のようにシート状のものである場合は感光体上に直接的に定着され、感光体が繰り返し使用可能なものである場合には、転写紙やOHPシート(オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート)等のシート状記録媒体に転写・定着される。
【0032】
光導電性の感光体からシート状記録媒体へのトナー画像の転写は、感光体からシート状記録媒体へ直接的に転写(直接転写方式)しても良いし、感光体から一旦中間転写ベルト等の中間転写媒体に転写した後、この中間転写媒体からシート状記録媒体へ転写(中間転写方式)するようにしてもよい。
このような画像形成装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写装置等として実施できる。
【0033】
また、この発明の画像形成装置は、上記感光体を複数個、シート状記録媒体の搬送路に沿って配置し、複数の光走査装置を用いて感光体ごとに静電潜像を形成し、これらを可視化して得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体に転写・定着して合成的にカラー画像や多色画像を得る「タンデム式の画像形成装置」として実施することができる。
【0034】
若干説明を補足する。
この発明の、レンズ1枚構成の走査光学系は、主走査・副走査方向ともに「両凸形状」となっているので、走査光学系の有するべき主走査・副走査方向の正のパワーを入射側と射出側の各レンズ面に分配することで「波面収差の劣化」を抑えることが可能になる。
【0035】
このように波面収差の劣化を抑制できるため、被走査面上の光スポットのスポット径を小径化することが可能となり、高密度書込への対応が可能となる。
波面収差の劣化を有効に抑えるには、入射面の曲率半径を、射出面の曲率半径に対して大きくするのが好ましく、上記条件(4)および/または(5)を満足することにより波面収差の劣化を有効に抑えることが可能になる。
【0036】
光スポットのスポット径を小径化するには波面収差の劣化を抑える必要があるが、これを走査光学系だけで行うには限界がある。この場合、走査光学系に入射する「光束の形態」も波面収差補正のパラメータとすることにより、波面収差の劣化を容易に規制できるようになる。請求項10記載の走査光学系のように、走査光学系に入射する光束を「主走査方向に収束性」とすると、走査光学系の主走査方向の曲率を小さくすることができるため、波面収差の劣化を抑えつつ等速度特性を良好にするというバランスを取り易くなる。
【0037】
中心像高における副走査方向の横倍率:β2は、概略、|β2|=(走査光学系の射出側レンズ面から被走査面までの距離)/(光偏向器の偏向の起点から走査光学系の入射側レンズ面までの距離)で表すことができるが、条件(1)の下限値:0.5を超えて小さくなると、走査光学系は被走査面側に近づき、走査光学系が大きくなりコスト増加につながる。
【0038】
逆に上限値:3.0を超えて大きくなると、走査光学系は光偏向器側に近づき、これを樹脂の成形品とした場合(請求項12)、光偏向器の発熱の影響を受け易く、変形したりして光学性能を劣化させ易い。また、偏向光束の結像位置が被走査面に対してずれやすく、スポット径が変動し易くなるため、部品の加工精度、取付精度が厳しくなる。
【0039】
この発明の走査光学系は、両レンズ面ともアナモフィックな面であるので、主走査方向においてfθ特性等の「等速度特性」を確保しつつ、副走査方向において「光偏向器の面倒れ」を補正する機能を実現することが可能になる(請求項11)。
【0040】
ところで、マルチビーム方式の光走査においては「同時に光走査される走査線のピッチ(走査線ピッチという)の偏差」を小さく抑えることが重要である。
【0041】
「走査線ピッチの偏差」は、「隣接する走査線ピッチの像高間の最大値と最小値の差」として定義される。
【0042】
また、良好な光走査を行うには、被走査面上の光スポットの径(主走査方向の径は、信号の電気的な補正である程度対処できるが、副走査方向の径はこのような補正ができないので、特に副走査方向のスポット径)が、像高によって大きく変化しないことも重要で、高密度の光走査では特に重要である。
【0043】
「被走査面上で、光スポットの副走査方向の径が、像高によって大きく変化しない」ためには、走査光学系の副走査方向の横倍率:βが、像高により大きく変化しないことが必要である。
【0044】
また、副走査方向の横倍率:βの像高による変動は、マルチビーム方式の光走査においては、「同時に光走査される走査線の走査線ピッチが像高と共に変化する」問題を生じる。従って、マルチビーム方式の光走査において「走査線ピッチの像高による変動」を抑えるには「走査光学系の副走査方向の横倍率を、像高間で一定に補正する」ことが必要である。
【0045】
このことは、少なくとも1面に特殊面を採用することで達成できる。また、光偏向器として一般的なポリゴンミラーは、その回転中心が走査光学系の光軸からずらして設置されるため、光束偏向に伴って偏向反射面での反射点が変位し、偏向光束の偏向の起点が変動する「光学的なサグ」が発生する。サグが存在すると、走査光学系光軸に関して+像高側と−像高側とで、光束の通る経路が異なり、副走査方向の横倍率は「主走査方向において非対称に変化」する。
【0046】
この非対称な横倍率変化は、上記「特殊面」を「副走査断面内の曲率の主走査方向における変化が光軸に関して非対称な面」とすることで補正できる。
【0047】
「副走査断面内の曲率の主走査方向における変化が光軸に関して非対称な面」は、例えば
(a)副走査断面内の曲率半径が、光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面
(b)副走査断面内の曲率半径が、光軸から主走査方向に離れるにつれて左右非対称に単調減少する面
(c)副走査断面内の曲率半径の主走査方向における変化の極値が、光軸外にある面
(d)副走査断面内の曲率半径の主走査方向における変化が、+像高側から−像高側に向かって単調増加する面
(e)副走査断面内の曲率半径の主走査方向における変化が、+像高側から−像高側に向かって単調減少する面
(f)副走査断面内の曲率半径の主走査方向における変化が、極値を2以上有する面
等、種々の面が考えられるが、これらのような「光軸として一般的な回転対称軸を持たない」すべての面を指す。これらのどれが「曲率の変化が非対称な面」として採用されるかは設計条件により定まる。
【0048】
なお、このような非対称形状のレンズにおける「光軸」は、この明細書においては、レンズ面形状を決定する基準座標系における「主走査・副走査方向に直交的な基準軸」をいうものとする。
【0049】
光走査がシングルビーム方式である場合でもマルチビーム方式である場合でも、有効書込幅内における「副走査方向の横倍率:βの絶対値:|β|の変化」は10%以下であることが好ましく、より好ましくは7%以下がよい。
【0050】
即ち、中心像高における前記横倍率:β2と、任意像高における横倍率:βhとの比の絶対値:|βh/β2|は条件(2)を満足することが好ましく、より好ましくは、
0.93≦|βh/β2|≦1.07
を満足することが好ましい。
【0051】
特に、マルチビーム方式での光走査の場合、副走査方向の横倍率変化が7%以下であれば、「1200dpiで7次飛び越し光走査」を行う場合でも、同時走査線ピッチ148.19μmに対し10.37μmのピッチ変動となり、1200dpiでの隣接ピッチ:21.17μmの略半分に抑えられる。
【0052】
良好な光走査を行うには、被走査面上に光スポットを形成する偏向光束のビームウェスト位置が、像高によって大きくばらつかないことも重要である。特に副走査方向におけるビームウェスト位置が被走査面に対して、像高によって大きくばらつかないためには、走査光学系の副走査像面湾曲が像高により大きく変化しないことが必要である。
【0053】
即ち、有効書込幅:W内における副走査像面湾曲の(変化)幅:FSは、条件(3)を満足することが好ましい。
【0054】
条件(2)を満足しつつ条件(3)を満足するには、副走査像面湾曲についても「光学的なサグ」を考慮する必要がある。この「光学的なサグ」の影響は、一般に「走査光学系の、副走査方向の横倍率の変化」に与える影響とは必ずしも一致しないが、被走査面上のスポット径の狙いをどの程度にするか、また走査光学系をどのように配置するかで、副走査像面湾曲の補正と横倍率の変化の補正にある関連を持たせることが可能である。
【0055】
このような場合、「特殊面」を1面だけに採用し、その反対側の面を主走査方向に沿って副走査断面の曲率が一定な「曲率一定面」とするのが好ましい(請求項2)。
【0056】
「特殊面」はその形状が複雑であり、また特に「副走査断面内の曲率の主走査方向における変化を、主走査方向に非対称」とすると、光軸位置を見出し難いため、両面共に「特殊面」とすると走査光学系の性能保持が困難となる。そのため、「特殊面」の採用は最低限とすることが、走査光学系の性能確保の面からも、加工コストの低廉化の面からも好ましい。請求項2においては、上記事項を考慮して「特殊面」を1面のみに採用した。
【0057】
特殊面の反対側の面を「曲率一定面」とすると、主走査断面内のレンズ面形状が「副走査方向の高さによらず維持される」ため、取付精度などにより副走査方向にレンズがずれたとしても、光学性能上は全く問題にならないという点で有利である。更に、主走査方向の位置によらず副走査断面内の曲率が一定であるので、走査光学系の評価がしやすいというメリットもある。
【0058】
また、この発明の光走査装置をマルチビーム方式に適用する場合は、カップリングされた各光束につき、線像結像光学系から走査光学系までを「複数光束に共通化」することにより、線像結像光学系以下をシングルビーム方式の光走査装置と同様に構成できるので、機械的変動に対し極めて安定性のよいマルチビーム方式の光走査装置を実現できる。
【0059】
マルチビーム方式の光走査装置の光源としては、LDアレイ方式のものも「ビーム合成方式のもの」も利用できる。LDアレイ方式の光源を用いる場合、発光源の間隔を10μm以上とすることにより、発光源間の熱的・電気的な影響を有効に軽減して良好なマルチビーム方式の光走査を行うことが可能になる。
【0060】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。
図1は、光走査装置の実施の1形態を要部のみ示している。この光走査装置はシングルビーム方式のものである。
【0061】
半導体レーザである光源1から放射された発散性の光束はカップリングレンズ2により以後の光学系にカップリングされる。カップリングレンズ2により変換された光束の形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
【0062】
カップリングレンズ2を透過した光束は、アパーチャ3の開口部を通過する際、光束周辺部を遮断されて「ビーム整形」され、「線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ4に入射する。シリンドリカルレンズ4は、パワーのない方向を主走査方向に向け、副走査方向には正のパワーを持ち、入射してくる光束を副走査方向に集束させ、「光偏向器」であるポリゴンミラー5の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として集光させる。
【0063】
偏向反射面により反射された光束は、ポリゴンミラー5の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、「走査光学系」をなす1枚のレンズ6を透過し、折り曲げミラー7により光路を折曲げられ、「被走査面」の実体をなす光導電性の感光体8上に光スポットとして集光し、被走査面を光走査する。
【0064】
偏向光束は感光体8の光走査に先立ってミラー9により反射され、レンズ10により受光素子11に集光される。受光素子11の出力に基づき、光走査の書込開始タイミングが決定される。
【0065】
「走査光学系」は、光偏向器5により偏向される光束を被走査面8上に光スポットとして集光させる光学系であって、1枚のレンズ6により構成される。レンズ6は、主走査方向、副走査方向共に両凸形状である。
【0066】
走査光学系は、中心像高の副走査方向横倍率:β2が、条件:
(1)0.5≦|β2|≦3.0
を満足するものが用いられる。
【0067】
また、この実施の形態において、レンズ6は、偏向反射面近傍と被走査面である感光体8とを副走査方向に関して、幾何光学的に共役関係とする機能を有するアナモフィックな光学系である。
【0068】
この実施の形態では、レンズ6の一方の面に「曲率一定面」、他方の面に「特殊面」を採用しており、特殊面では「副走査断面内の曲率の主走査方向における変化が光軸に対して非対称」で、中心像高における副走査方向の横倍率:β2、任意像高における副走査方向の横倍率:βhが、条件:
(2) 0.9≦|βh/β2|≦1.1
を満足し、有効書込幅:W、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅:FSが条件:
(3) FS/W<0.001
を満足し、また条件(4)、(5)を満足するものが用いられる。
【0069】
図1に示す「シングルビーム方式の光走査装置」は、光源からの光束をカップリングレンズ2により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた光束を線像結像光学系4により光偏向器5の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、光偏向器5により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査光学系6により、被走査面8上に光スポットとして集光し、被走査面8を光走査する光走査装置であって、走査光学系6として、請求項1〜12の任意の1に記載の走査光学系を用いることができる。
【0070】
図2に実施の形態を示す光走査装置は「マルチビーム方式」のものである。煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図1におけると同一の符号を付した。
【0071】
光源1は半導体レーザアレイであって、4つの発光源ch1〜ch4を等間隔で1列に配列したものである。ここでは、副走査方向に配列した実施例を示している。もちろん、半導体レーザアレイの発光源配列方向を「副走査方向に対して傾け」て用いてもよい。
【0072】
4つの発光源ch1〜ch4から放射された4光束は「楕円形のファーフィールドパタン」の長軸方向が主走査方向に向いた発散性の光束であるが、4光束に共通のカップリングレンズ2により、以後の光学系にカップリングされる。カップリングされた各光束の形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
【0073】
カップリングレンズ2を透過した4光束は、アパーチャ3で「ビーム整形」され、「共通の線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ4の作用により、それぞれ副走査方向に集束され、「光偏向器」であるポリゴンミラー5の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。
【0074】
偏向反射面により等角速度的に偏向された4光束は「走査光学系」をなす1枚のレンズ6を透過し、折り曲げミラー7により光路を折曲げられ、「被走査面」の実体をなす感光体8上に、副走査方向に分離した4つの光スポットとして集光し、被走査面の4走査線を同時に光走査する。
【0075】
偏向光束の1つは、光走査に先立ってミラー9により反射され、レンズ10により受光素子11に集光される。受光素子11の出力に基づき、4光束各々の光走査の書込開始タイミングが決定される。
【0076】
「走査光学系」は、光偏向器5により同時に偏向される4光束を、被走査面8上に4つの光スポットとして集光させる光学系であって、1枚のレンズ6により構成される。このレンズ6は、図1に即して説明したものと同様のものであり、中心像高の副走査方向の横倍率:β2が、条件:
(1) 0.5≦|β2|≦3.0
を満足するものが用いられる。
【0077】
図1の実施の形態と同様、レンズ6の一方の面に「曲率一定面」、他方の面に「特殊面」を採用しており、特殊面の「副走査断面内の曲率の主走査方向における変化」が光軸に対して非対称であり、中心像高の副走査方向横倍率:β2、任意像高における副走査方向の横倍率:βhが、条件:
(2) 0.9≦|βh/β2|≦1.1
を満足し、有効書込幅:W、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅:FSが条件:
(3) FS/W<0.005
を満足し、また条件(4)、(5)を満足するものが用いられる。
【0078】
図2に実施の形態を示すマルチビーム方式の光走査装置は、複数の発光源ch1〜ch4からの複数の光束を、共通のカップリングレンズ2により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数光束を、共通の線像結像光学系4により、光偏向器5の偏向反射面近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、光偏向器5により同時に等角速度的に偏向させ、偏向光束を共通の走査光学系6により、被走査面8上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数走査線を同時光走査するマルチビーム方式の光走査装置であって、共通の走査光学系6として、請求項13記載の走査光学系を用いたものであり(請求項15)、光源として、複数の発光源ch1〜ch4が1列に配列したモノリシックな半導体レーザアレイ1を用いている(請求項16)。
【0079】
図3に実施の形態を示す光走査装置もマルチビーム方式のものである。この光走査装置では、光源としてビーム合成方式のものが用いられている。
光源1−1、1−2は半導体レーザで、それぞれ単一の発光源を持つ。光源1−1、1−2から放射された各光束は、カップリングレンズ2−1、2−2によりカップリングされる。カップリングされた各光束の形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
【0080】
カップリングレンズ2−1、2−2を透過した各光束は、アパーチャ3−1、3−2により「ビーム整形」され、ビーム合成プリズム20に入射する。ビーム合成プリズム20は、反射面と、偏光分離膜と1/2波長板とを有する。光源1−2からの光束は、ビーム合成プリズム20の反射面と、偏光分離膜とに反射されてビーム合成プリズム20を射出する。
【0081】
光源1−1からの光束は1/2波長板により偏光面を90度旋回され、偏光分離膜を透過してビーム合成プリズム20から射出する。このようにして、2光束が合成される。カップリングレンズ2−1、2−2の光軸に対する光源1−1、1−2の発光部の「位置関係の調整」により、ビーム合成された2光束は互いに副走査方向に微小角をなしている。
【0082】
ビーム合成された2光束は、「共通の線像結像光学系」であるシリンドリカルレンズ4の作用により、「光偏向器」であるポリゴンミラー5の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。
【0083】
偏向反射面により等角速度的に偏向された2光束は、「走査光学系」をなす1枚のレンズ6を透過し、折り曲げミラー7により光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす感光体8上に、副走査方向に分離した2つの光スポットとして集光し、被走査面の2走査線を同時に光走査する。
【0084】
光束の1つは、光走査に先立って受光素子11に集光され、受光素子11の出力に基づき、2光束の光走査の書込開始タイミングが決定される。このようにする代わりに、2つの光束の各々を、光走査に先立って受光素子11に集光させるようにし、受光素子11の出力に基づき、2光束の光走査の書込開始タイミングを各々個別に決定するようにしてもよい。
【0085】
「走査光学系」は、光偏向器5により同時に偏向される2光束を、被走査面8上に2つの光スポットとして集光させる光学系であって、1枚のレンズ6により構成される。このレンズ6は、図1、図2に即して説明したものと同様のものであり、中心像高の副走査方向横倍率:β2が、条件:
(1) 0.5≦|β2|≦3.0
を満足するものが用いられる。
【0086】
また、図1、図2の実施の形態と同様、レンズ6の一方の面に「特殊面」を採用しており、その副走査断面内の曲率の主走査方向における変化が光軸に対して非対称であり、中心像高の副走査方向横倍率:β2、任意像高副走査方向横倍率:βhが、条件:
(2) 0.9≦|βh/β2|≦1.1
を満足し、有効書込幅:W、有効書込幅における副走査像面湾曲の幅:FSが条件:
(3) FS/W<0.001
を満足し、さらに条件(4)、(5)を満足するものが用いられる。
【0087】
図3に実施の形態を示すマルチビーム方式の光走査装置は、複数の発光源1−1、1−2からの光束を、カップリングレンズ2−1、2−2により以後の光学系にカップリングし、カップリングされた複数光束を、共通の線像結像光学系4により、光偏向器5の偏向反射面近傍に主走査方向に長く、副走査方向に分離した複数の線像として結像させ、光偏向器5により同時に等角速度的に偏向させ、偏向光束を共通の走査光学系6により、被走査面8上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光し、これら複数の光スポットにより複数走査線を同時光走査するマルチビーム方式の光走査装置であって、共通の走査光学系6として、請求項13記載の走査光学系を用いたものである。
【0088】
なお、この明細書中に言う「光スポットのスポット径」は、被走査面上の光スポットにおける光強度分布のラインスプレッド関数における1/e2強度で定義される。
【0089】
「ラインスプレッド関数」は、被走査面上に形成された光スポットの中心座標を基準として主走査方向及び副走査方向の座標:Y、Zにより光スポットの光強度分布:f(Y、Z)を定めたとき、Z方向のラインスプレッド関数:LSZは
LSZ(Z)=∫f(Y、Z)dY (積分はY方向における光スポットの全幅について行う)で定義され、Y方向のラインスプレッド関数:LSYは、
LSY(Y)=∫f(Y、Z)dZ (積分はZ方向における光スポットの全幅について行う)で定義される。
【0090】
これらラインスプレッド関数:LSZ(Z)、LSY(Y)は、通常、略ガウス分布型の形状であり、Y方向及びZ方向のスポット径は、これらラインスプレッド関数:LSZ(Z)、LSY(Y)が、その最大値の1/e2以上となる領域のY、Z方向幅で与えられる。
【0091】
ラインスプレッド関数により上記の如く定義されるスポット径は、光スポットをスリットで等速光走査し、スリットを通った光を光検出器で受光し、受光量を積分することにより容易に測定可能であり、このような測定を行う装置も市販されている。
【0092】
【実施例】
以下、具体的な実施例を1例挙げる。光走査装置としての光学配置は図4の如くである。
【0093】
レンズ面の形状等は、以下の式による。
「主走査断面内における非円弧形状」
主走査断面内の近軸曲率半径:Rm、光軸からの主走査方向の距離:Y、円錐定数:K、高次の係数:A1、A2、A3、A4、A5、A6、・・、光軸方向のデプス:Xを用いて周知の多項式(6)で表す。
X=(Y2/Rm)/[1+√{1−(1+Km)(Y/Rm)2}]
+A1Y+A2Y2+A3Y3+A4Y4+A5Y5+A6Y6+・・(6)(6)式において、奇数次の係数:A1、A3、A5、・・の1以上が0でないとき、主走査方向に非対称形状となる。
【0094】
「副走査断面内における曲率」
副走査断面内の曲率(曲率半径の逆数)が主走査方向(光軸位置を原点とする座標:Yで示す)において変化する場合、副走査断面内の曲率:CS(Y)を次の(7)式で表す。RS(0)は、副走査断面内における「光軸上の曲率半径」を表し、B1、B2・・等は高次の係数を表す。
【0095】
CS(Y)={1/RS(0)}+B1Y+B2Y2+B3Y3+B4Y4
+B5Y5+B6Y6+・・ (7)
(7)式において、Yの奇数次係数:B1、B3、B5、・・の1以上が0でないとき、副走査断面内の曲率半径の変化は「主走査方向に非対称」となる。Yの係数:B1、B2、B3・・が全て0であるとき「曲率一定面」となる。
【0096】
特殊面の解析表現は上に挙げたものに限らず種々のものが可能であり、この発明における面形状が上記式による表現に限定されるものではない。
【0097】
実施例1
「光源」
波長:655nm
「カップリングレンズ」
焦点距離:15mm
カップリング作用:収束作用
自然集光点(カップリングレンズから射出した収束性の光束が、他の光学素子の屈折作用を受けないとした場合に、自然に集光する位置)は、偏向反射面から被走査面側へ向って686.76mmの位置にある。
【0098】
「シリンドリカルレンズ」
副走査方向の焦点距離:72mm
「ポリゴンミラー」
偏向反射面数:6
内接円半径:16mm
光源側からの光束の入射角と走査光学系の光軸とがなす角:60度
「ポリゴンミラーと被走査面との間にある光学系のデータ」
曲率半径を、主走査方向につき「Rm」、副走査方向につき「Rs」、屈折率を「n」で表す。尚、以下のデータにおける「Rm、Rs」は、「近軸曲率半径」である。
【0099】
上記において、X、Yは、面番号:i〜i+1における頂点間の光軸方向および主走査方向の距離を表す。例えば、面番号:0(偏向反射面)におけるX=47.89、Y=0.47は、偏向反射点位置(像高:0を与える反射位置)に対してレンズ6の入射面(面番号:1)の頂点が、光軸方向(X方向)に47.89mm、主走査方向(Y方向)に0.74mm、それぞれ離れていることを意味する。面番号:1におけるX=20.81はレンズ6の光軸上の肉厚を与える。
【0100】
入射面(面番号:i=1)は「曲率一定面」であり、かつ、主走査断面内の形状は上記(6)式で表される非円弧形状である。
この面の主走査方向の各係数を表1に挙げる。
【0101】
【表1】
【0102】
射出面(面番号:i=2)は「特殊面」で、主走査断面内の形状は光軸に対称的な非円弧形状である。
この面の主走査方向と副走査方向の係数を表2に挙げる。
【0103】
【表2】
【0104】
実施例1の走査光学系の中心像高における副走査方向の横倍率:β2は、β2=2.3である。
【0105】
図5に、実施例1の像面湾曲(左図 実線は副走査像面湾曲、破線は主走査像面湾曲)と等速度特性(右図 実線はリニアリティ、破線はfθ特性)を示す。
【0106】
主走査方向:1.666mm/220mm
副走査方向:0.21mm/220mm
リニアリティ:0.555%/220mm
と、像面湾曲・等速度特性ともに極めて良好に補正されている。特に、副走査像面湾曲は条件(3)を満足する。即ち、
(3) 0.21/220=0.00095<0.001
図6には、中心像高の副走査方向横倍率:β2に対する、任意像高の副走査方向横倍率:βhの変化を示す。倍率変化:|βh/β2|は、
0.998≦|βh/β2|≦1.013
と、条件(2)を満足し、極めて良好に補正されている。
【0107】
図7は、レンズ6の入射面(図7(a))、射出面(図7(b))の曲率変化を示している。本実施例では、入射面を「曲率一定面」としている。
【0108】
図8には、実施例1における光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線(光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動)」を示す。(a)は主走査方向、(b)は副走査方向に関するものである。実施例1では、ラインスプレッド関数の1/e2強度で定義されるスポット径として50μm程度を意図している。図に示されているように、主走査・副走査方向とも良好な深度を有しており、被走査面の位置精度に対する許容度が高い。
【0109】
実施例1では、走査光学系をなすレンズ6をプラスチック材料で構成しているが、勿論、ガラス材料を使ってもよい。また、更なるビームスポット径の小径化を狙うために、副走査方向を非円弧形状としてもよい。また、走査光学系を偏心させることで、より好ましく収差補正を行うことが可能であることも付記しておく。
【0110】
【発明の実施の形態】
図9に画像形成装置の実施の1形態を示す。
この画像形成装置はレーザプリンタである。
【0111】
レーザプリンタ1000は感光性の像担持体1110として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。像担持体1110の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ1121、現像装置1131、転写ローラ1141、クリーニング装置1151が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。
【0112】
レーザ光束LBにより光走査を行う光走査装置1171が設けられ、帯電ローラ1121と現像装置1131との間で「光書込による露光」を行うようになっている。
【0113】
図9において、符号1161は定着装置、符号1181はカセット、符号1191はレジストローラ対、符号1201は給紙コロ、符号1211は搬送路、符号1221は排紙ローラ対、符号1231はトレイ、符号Pはシート状記録媒体としての転写紙を示している。
【0114】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体1110が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ1121により均一帯電され、光走査装置1171のレーザ光束LBの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。
【0115】
この静電潜像は現像装置1131により反転現像され、像担持体1110上にトナー画像が形成される。転写紙Pを収納したカセット1181は、画像形成装置1000本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Pの最上位の1枚が給紙コロ1201により給紙され、給紙された転写紙Pは、その先端部をレジストローラ対1191に銜えられる。レジストローラ対1191は、像担持体1110上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Pを転写部へ送り込む。
【0116】
送り込まれた転写紙Pは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ1141の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Pは定着装置1161へ送られ、定着装置1161においてトナー画像を定着され、搬送路1211を通り、排紙ローラ対1221によりトレイ1231上に排出される。
【0117】
トナー画像が転写された後の像担持体1110の表面は、クリーニング装置1151によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【0118】
光走査装置1171として「図1、2、3のごとき光走査装置」を用いることにより、極めて良好な画像形成を実行することができる。
【0119】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規な、走査光学系および光走査装置および画像形成装置を実現できる。
【0120】
この発明の走査光学系は、上記の如く、レンズ1枚構成で安価に作製でき、光走査装置をコンパクト化でき、なおかつ、幾何光学的な収差のみならず波動光学的な収差も良好に補正可能であり、光スポットの小径化に適している。このような走査光学系を用いる走査光学系は、小径化した光スポットによる良好な光走査が可能となり、従って、かかる光走査装置を用いる画像形成装置は、精細な画像の形成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】シングルビーム方式の光走査装置の実施の1形態を説明するための図である。
【図2】マルチビーム方式の光走査装置の実施の1形態を説明するための図である。
【図3】マルチビーム方式の光走査装置の実施の1形態を説明するための図である。
【図4】光走査装置の実施例の光学配置を示す図である。
【図5】実施例の収差図(像面湾曲と等速度特性)である。
【図6】実施例における倍率変化:|βh/β2|を示す図である。
【図7】実施例の走査光学系の入射側面(曲率一定面)と射出側面(特殊面)の、副走査断面内の曲率の主走査方向における変化を示す図である。
【図8】実施例における光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線」を示す図である。
【図9】画像形成装置の実施の1形態を説明するための図である。
【符号の説明】
5 光偏向器(ポリゴンミラー)
6 走査光学系[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning optical system, an optical scanning device, and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Optical scanning devices are widely known in connection with digital copiers and laser printers. The scanning optical system is used in an optical scanning device, and is an optical system that condenses a light beam deflected by an optical deflector as a light spot on a surface to be scanned.
[0003]
Conventionally, the number of lens components of a scanning optical system configured as a lens system varies from one to a plurality. Although a single-lens configuration is advantageous in terms of cost, a scanning optical system composed of one lens has an extremely small number of design parameters compared to a multiple-lens configuration. "Good aberration correction" is difficult.
[0004]
It has been proposed to properly correct aberrations and constant velocity characteristics in a scanning optical system having a single lens by employing a special lens surface shape (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-33850 and 10-90620). And JP-A-10-148755.
[0005]
In recent years, there has been a strong demand for optical scanning devices to have higher optical scanning densities, and in order to meet the demand, smaller and more stable optical spots have been pursued. In order to reduce the diameter and stabilize the light spot, it is important to correct not only the geometrical optical aberration but also the wave optical aberration. The above publications do not refer to such wave-optical aberration correction.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above, the present invention provides a novel scanning optical system capable of satisfactorily correcting not only geometrical optical aberrations but also wave optical aberrations while having a single lens configuration, and a light having such a scanning optical system. It is an object to realize a scanning device and an image forming device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A scanning optical system according to the present invention is a "scanning optical system for condensing a light beam deflected by an optical deflector as a light spot on a surface to be scanned" and has the following features (claim 1).
[0008]
That is, the scanning optical system is constituted by one lens, has a biconvex shape in the main scanning direction, and has a biconvex shape in the sub-scanning direction, and both surfaces are anamorphic surfaces, and at least one surface has a constant curvature surface. is there.
[0009]
The “constant curvature surface” is a lens surface in which the curvature in the sub-scanning section is constant in the main scanning direction, that is, the curvature in the sub-scanning section does not change depending on the position in the main scanning direction.
[0010]
The “sub-scan section” is a virtual plane section of the lens of the scanning optical system at an arbitrary position in the main scanning direction and orthogonal to the main scanning direction. An imaginary flat cross section passing through the lens optical axis and parallel to the main scanning direction is referred to as a “main scanning cross section”.
[0011]
In the scanning optical system according to the first aspect, "one surface is a constant curvature surface and the other surface is a special surface" (claim 2).
[0012]
The “special surface” is a lens surface in which the curvature in the sub-scan section changes continuously in the main scanning direction. That is, when the position of the sub scanning section is changed in the main scanning direction, the curvature of the lens surface in the sub scanning direction changes according to the position of the sub scanning section.
[0013]
The “special surface” of the scanning optical system according to
[0014]
The scanning optical system according to any one of
The scanning optical system according to any one of
(1) 0.5 ≦ | β2| ≦ 3.0
Is preferably satisfied (claim 5).
[0015]
The “lateral magnification of the scanning optical system in the sub-scanning direction: β” in this specification refers to the object point of the scanning optical system conjugate to the image point near the scanned surface and the image point near the scanned surface in the sub-scanning direction. Is defined as the lateral magnification.
[0016]
6. The scanning optical system according to
(2) 0.9 ≦ | βh/ Β2| ≦ 1.1
Is preferably satisfied (claim 6).
[0017]
7. The scanning optical system according to
(3) $ FS/W<0.001
Is preferably satisfied (claim 7). “Effective writing width” refers to an optical scanning area in which image writing can be effectively performed by optical scanning. “Sub-scanning field curvature” refers to the field curvature in the sub-scanning direction. Further, the field curvature in the main scanning direction is referred to as “main scanning field curvature”.
[0018]
The scanning optical system according to any one of
(4) | Rm1|> | Rm2|
(Claim 8), the scanning optical system according to any one of
(5) | Rs1|> | Rs2|
Is preferably satisfied (claim 9).
[0019]
The scanning optical system according to any one of the first to ninth aspects can receive “a light beam deflected by an optical deflector and convergent in the main scanning direction” (claim 10).
[0020]
The scanning optical system according to any one of
[0021]
The scanning optical system according to any one of the first to eleventh aspects can be formed by "molding with resin".
[0022]
The scanning optical system according to any one of the first to twelfth aspects is “a system that collects a plurality of light beams simultaneously deflected as a plurality of light spots separated in a sub-scanning direction on a surface to be scanned”. (Claim 13). That is, the scanning optical system of the present invention can be used as a scanning optical system of a multi-beam optical scanning device.
[0023]
The optical scanning device according to claim 14, wherein "a light beam from the light source is coupled to a subsequent optical system by a coupling lens, and the coupled light beam is near a deflection reflection surface of an optical deflector by a line image forming optical system. A linear image is formed as a long line image in the main scanning direction, is deflected at an equal angular velocity by an optical deflector, and the deflected light beam is condensed as a light spot on the surface to be scanned by a scanning optical system, and the surface to be scanned is optically scanned. A single-beam type optical scanning device ", wherein the scanning optical system according to any one of
[0024]
An optical scanning device according to claim 15, wherein a light beam from a plurality of light emitting sources is coupled to a subsequent optical system by a coupling lens, and the coupled plurality of light beams are subjected to light deflection by a common line image forming optical system. In the vicinity of the deflecting / reflecting surface of the deflector, a plurality of linear images that are long in the main scanning direction and separated in the sub-scanning direction are imaged, and are simultaneously deflected at an equal angular velocity by an optical deflector to a common scanning optical system. System, a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction on the surface to be scanned are collected as a plurality of light spots, and a light beam scanning device of a multi-beam system that simultaneously optically scans a plurality of scanning lines with the plurality of light spots. '' A common scanning optical system according to claim 13 is used.
[0025]
The “coupling lens” may be individual or common to a plurality of light beams.
[0026]
As the light source in the optical scanning device according to the fifteenth aspect, a “monolithic semiconductor laser array in which a plurality of light emitting sources are arranged in one line” can be used (claim 16).
[0027]
The image forming apparatus of the present invention is an "image forming apparatus that forms a latent image by performing optical scanning on a photosensitive image carrier by an optical scanning device, and visualizes the latent image with a developing unit to obtain an image." The optical scanning device for optically scanning the image carrier is the optical scanning device according to any one of claims 14 to 16 (claim 17).
[0028]
Various types of "photosensitive image carrier" can be used. For example, a “silver salt film” can be used as the image carrier. In this case, a latent image is formed by writing by optical scanning, and this latent image can be visualized by processing using a normal silver halide photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an “optical plate making apparatus” or an “optical drawing apparatus” that draws a CT scan image or the like.
[0029]
As the photosensitive image carrier, a "color-forming medium (positive photographic paper) which develops a color by the heat energy of a light spot at the time of optical scanning" can also be used. In this case, a visible image is directly obtained by optical scanning. Can be formed.
[0030]
As the photosensitive image carrier, a "photoconductive photosensitive member" can be used. As the photoconductive photoreceptor, a sheet-shaped one such as zinc oxide paper can be used, or a selenium photoreceptor or an organic optical semiconductor or the like that is repeatedly used in a drum or belt shape can be used. Can be.
[0031]
When a photoconductive photoconductor is used as an image carrier, an electrostatic latent image is formed by uniform charging of the photoconductor and optical scanning by an optical scanning device. The electrostatic latent image is visualized as a toner image by development. The toner image is fixed directly on the photoreceptor when the photoreceptor is sheet-like, such as zinc oxide paper, and when the photoreceptor is reusable, transfer paper or OHP sheet. (Plastic sheet for overhead projector) or the like, and is transferred and fixed to a sheet-like recording medium.
[0032]
The transfer of the toner image from the photoconductive photoconductor to the sheet-shaped recording medium may be directly performed from the photoconductor to the sheet-shaped recording medium (direct transfer method), or may be temporarily performed from the photoconductor to an intermediate transfer belt or the like. After the image is transferred to the intermediate transfer medium, the image may be transferred from the intermediate transfer medium to a sheet-shaped recording medium (intermediate transfer method).
Such an image forming apparatus can be implemented as an optical printer, an optical plotter, a digital copying apparatus, or the like.
[0033]
Further, the image forming apparatus of the present invention, a plurality of the photoconductor, arranged along the conveyance path of the sheet-shaped recording medium, to form an electrostatic latent image for each photoconductor using a plurality of optical scanning device, The toner image obtained by visualizing these can be transferred and fixed to the same sheet-shaped recording medium, and can be implemented as a “tandem-type image forming apparatus” that obtains a color image or a multicolor image synthetically.
[0034]
A little supplementary explanation.
Since the scanning optical system having one lens according to the present invention has a “biconvex shape” in both the main scanning and sub-scanning directions, the positive optical power of the scanning optical system in the main scanning and sub-scanning directions should be applied. It is possible to suppress “deterioration of wavefront aberration” by distributing the light to the lens surfaces on the side and the exit side.
[0035]
As described above, since the deterioration of the wavefront aberration can be suppressed, the spot diameter of the light spot on the surface to be scanned can be reduced, and high-density writing can be supported.
In order to effectively suppress the deterioration of the wavefront aberration, it is preferable that the radius of curvature of the entrance surface be larger than the radius of curvature of the exit surface. By satisfying the above conditions (4) and / or (5), the wavefront aberration Can be effectively suppressed.
[0036]
In order to reduce the spot diameter of the light spot, it is necessary to suppress the deterioration of the wavefront aberration. However, there is a limit in performing this with only the scanning optical system. In this case, the deterioration of the wavefront aberration can be easily regulated by using the “form of light beam” incident on the scanning optical system as a parameter for correcting the wavefront aberration. When the light beam incident on the scanning optical system is “convergent in the main scanning direction” as in the scanning optical system according to
[0037]
Lateral magnification in the sub-scanning direction at the center image height: β2Is approximately | β2| = (Distance from the exit-side lens surface of the scanning optical system to the surface to be scanned) / (distance from the starting point of deflection of the optical deflector to the entrance-side lens surface of the scanning optical system). When the lower limit of 1) is smaller than 0.5, the scanning optical system approaches the surface to be scanned, and the size of the scanning optical system increases, leading to an increase in cost.
[0038]
Conversely, when the value exceeds the upper limit value: 3.0, the scanning optical system approaches the optical deflector side, and when this is formed into a resin molded product (claim 12), it is easily affected by the heat generated by the optical deflector. , And easily deteriorates optical performance due to deformation. Further, since the image forming position of the deflected light beam is easily shifted with respect to the surface to be scanned, and the spot diameter is easily changed, the processing accuracy and the mounting accuracy of the parts become severe.
[0039]
In the scanning optical system of the present invention, since both lens surfaces are anamorphic surfaces, the “constant velocity characteristics” such as fθ characteristics are secured in the main scanning direction and the “optical tilt of the optical deflector” is reduced in the sub-scanning direction. It is possible to realize a function of correcting (claim 11).
[0040]
By the way, in multi-beam optical scanning, it is important to suppress the "deviation in the pitch of scanning lines that are simultaneously optically scanned (scanning line pitch)".
[0041]
The “scan line pitch deviation” is defined as “the difference between the maximum value and the minimum value between image heights of adjacent scan line pitches”.
[0042]
In order to perform good optical scanning, the diameter of the light spot on the surface to be scanned (the diameter in the main scanning direction can be dealt with to some extent by electrical correction of the signal, but the diameter in the sub-scanning direction can be corrected by such correction. In particular, it is important that the spot diameter in the sub-scanning direction does not greatly change depending on the image height, which is particularly important in high-density optical scanning.
[0043]
In order that “the diameter of the light spot in the sub-scanning direction on the surface to be scanned does not change significantly with the image height”, the lateral magnification β in the sub-scanning direction of the scanning optical system does not change significantly with the image height. is necessary.
[0044]
Further, the variation of the lateral magnification β in the sub-scanning direction due to the image height causes a problem that “the scanning line pitch of the scanning lines that are simultaneously optically scanned changes with the image height” in the multi-beam optical scanning. Therefore, in order to suppress the “variation of the scanning line pitch due to the image height” in the multi-beam optical scanning, it is necessary to “correct the lateral magnification of the scanning optical system in the sub-scanning direction uniformly between the image heights”. .
[0045]
This can be achieved by employing at least one special surface. In addition, a general polygon mirror as an optical deflector is installed with its rotation center shifted from the optical axis of the scanning optical system. An “optical sag” in which the starting point of deflection fluctuates occurs. When sag exists, the path through which the light beam passes differs between the + image height side and the-image height side with respect to the optical axis of the scanning optical system, and the lateral magnification in the sub-scanning direction "changes asymmetrically in the main scanning direction".
[0046]
This asymmetric lateral magnification change can be corrected by changing the “special surface” to a “surface in which the change in the curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction is asymmetric with respect to the optical axis”.
[0047]
"The surface in which the change in the curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction is asymmetric with respect to the optical axis" is, for example,
(A) Surface in which the radius of curvature in the sub-scanning section monotonically increases asymmetrically as the distance from the optical axis in the main scanning direction increases
(B) Surface in which the radius of curvature in the sub-scanning section monotonically decreases asymmetrically as the distance from the optical axis in the main scanning direction increases
(C) A plane in which the extreme value of the change in the radius of curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction is outside the optical axis.
(D) Surface in which the change in the radius of curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction monotonically increases from the + image height side to the − image height side
(E) Surface in which the change in the radius of curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction monotonously decreases from the + image height side to the − image height side
(F) A plane in which a change in the radius of curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction has two or more extreme values
Although various planes are conceivable, such as these, all planes "having no general axis of rotational symmetry as an optical axis" are indicated. Which of these is adopted as the “surface where the change in curvature is asymmetric” is determined by design conditions.
[0048]
In this specification, the “optical axis” of such an asymmetric lens refers to a “reference axis orthogonal to the main scanning and sub-scanning directions” in a reference coordinate system that determines the lens surface shape. I do.
[0049]
Regardless of whether the optical scanning is of the single beam type or of the multi-beam type, the “lateral magnification in the sub-scanning direction: the absolute value of β: | β | change” within the effective writing width is 10% or less. And more preferably 7% or less.
[0050]
That is, the lateral magnification at the center image height: β2And the lateral magnification at an arbitrary image height: βhAbsolute value of ratio to | βh/ Β2| Preferably satisfies the condition (2), and more preferably
0.93 ≦ | βh/ Β2| ≦ 1.07
Is preferably satisfied.
[0051]
In particular, in the case of the optical scanning by the multi-beam method, if the change in the lateral magnification in the sub-scanning direction is 7% or less, even when performing “7th-order interlaced optical scanning at 1200 dpi”, the simultaneous scanning line pitch is 148.19 μm. A pitch fluctuation of 10.37 μm is obtained, which is suppressed to approximately half of the adjacent pitch at 1200 dpi: 21.17 μm.
[0052]
In order to perform good optical scanning, it is also important that the beam waist position of the deflected light beam forming the light spot on the surface to be scanned does not vary greatly depending on the image height. In particular, in order that the beam waist position in the sub-scanning direction does not greatly vary with respect to the surface to be scanned depending on the image height, it is necessary that the sub-scanning field curvature of the scanning optical system does not change significantly with the image height.
[0053]
That is, the (change) width of the sub-scanning field curvature within the effective writing width: W: FSPreferably satisfies the condition (3).
[0054]
In order to satisfy the condition (3) while satisfying the condition (2), it is necessary to consider “optical sag” also in the sub-scanning field curvature. The effect of this “optical sag” generally does not always coincide with the effect on the “change in the lateral magnification of the scanning optical system in the sub-scanning direction”, but how much the aim of the spot diameter on the surface to be scanned is The correction of the sub-scanning field curvature and the correction of the change in the lateral magnification can be related to each other depending on how the scanning optical system is arranged.
[0055]
In such a case, it is preferable that the "special surface" is adopted as only one surface, and the opposite surface is a "constant curvature surface" in which the curvature of the sub-scan section is constant along the main scanning direction. 2).
[0056]
The “special surface” has a complicated shape. In particular, if the “change in curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction is asymmetric in the main scanning direction”, it is difficult to find the optical axis position. If it is "surface," it becomes difficult to maintain the performance of the scanning optical system. Therefore, it is preferable to minimize the use of the “special surface” from the viewpoint of securing the performance of the scanning optical system and the viewpoint of reducing the processing cost. In
[0057]
If the surface on the opposite side of the special surface is defined as a “constant curvature surface”, the lens surface shape in the main scanning section is “maintained regardless of the height in the sub-scanning direction”. This is advantageous in that even if it deviates, there is no problem in optical performance. Furthermore, since the curvature in the sub-scan section is constant regardless of the position in the main scanning direction, there is a merit that the evaluation of the scanning optical system is easy.
[0058]
Further, when the optical scanning device of the present invention is applied to a multi-beam system, the line from the line image forming optical system to the scanning optical system is "shared for a plurality of light beams" for each of the coupled light beams. Since the components below the image forming optical system can be configured in the same manner as the single-beam optical scanning device, a multi-beam optical scanning device that is extremely stable against mechanical fluctuations can be realized.
[0059]
As a light source of the multi-beam optical scanning device, an LD array type light source or a “beam combining type light source” can be used. When an LD array type light source is used, by setting the interval between the light emitting sources to 10 μm or more, it is possible to effectively reduce the thermal and electrical effects between the light emitting sources and perform good multi-beam optical scanning. Will be possible.
[0060]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments will be described.
FIG. 1 shows only a main part of an embodiment of the optical scanning device. This optical scanning device is of a single beam type.
[0061]
A divergent light beam emitted from a
[0062]
When the light beam transmitted through the
[0063]
The light beam reflected by the deflecting and reflecting surface is transmitted through one
[0064]
The deflected light beam is reflected by the mirror 9 prior to the light scanning of the
[0065]
The “scanning optical system” is an optical system that condenses a light beam deflected by the optical deflector 5 on the
[0066]
The scanning optical system uses the lateral magnification in the sub-scanning direction of the center image height:2But the condition:
(1) 0.5 ≦ | β2| ≦ 3.0
Those satisfying the following are used.
[0067]
In this embodiment, the
[0068]
In this embodiment, a “constant curvature surface” is used for one surface of the
(2) 0.9 ≦ | βh/ Β2| ≦ 1.1
And the effective writing width: W, the width of the sub-scanning field curvature in the effective writing width: FSIs the condition:
(3) $ FS/W<0.001
And those satisfying the conditions (4) and (5) are used.
[0069]
The “single-beam optical scanning device” shown in FIG. 1 couples a light beam from a light source to a subsequent optical system by a
[0070]
The optical scanning device according to the embodiment shown in FIG. 2 is of a "multi-beam system". In order to avoid complication, the same reference numerals as in FIG.
[0071]
The
[0072]
The four luminous fluxes emitted from the four light emission sources ch1 to ch4 are divergent luminous fluxes in which the major axis direction of the "elliptical far-field pattern" is oriented in the main scanning direction, but the
[0073]
The four light beams transmitted through the
[0074]
The four light beams deflected at a constant angular velocity by the deflecting / reflecting surface pass through a
[0075]
One of the deflected light beams is reflected by the mirror 9 and condensed on the light receiving element 11 by the
[0076]
The “scanning optical system” is an optical system that condenses four light beams simultaneously deflected by the optical deflector 5 as four light spots on the
(1) 0.5 ≦ | β2| ≦ 3.0
Those satisfying the following are used.
[0077]
As in the embodiment of FIG. 1, a “constant curvature surface” is used for one surface of the
(2) 0.9 ≦ | βh/ Β2| ≦ 1.1
And the effective writing width: W, the width of the sub-scanning field curvature in the effective writing width: FSIs the condition:
(3) $ FS/W<0.005
And those satisfying the conditions (4) and (5) are used.
[0078]
The optical scanning device of the multi-beam system according to the embodiment shown in FIG. 2 couples a plurality of light beams from a plurality of light emission sources ch1 to ch4 to a subsequent optical system by a
[0079]
The optical scanning device according to the embodiment shown in FIG. 3 is also of a multi-beam type. In this optical scanning device, a beam combining type light source is used as a light source.
The light sources 1-1 and 1-2 are semiconductor lasers, each having a single light emitting source. Each light beam emitted from the light sources 1-1 and 1-2 is coupled by the coupling lenses 2-1 and 2-2. The form of each coupled light beam can be a weakly divergent light beam, a weakly convergent light beam, or a parallel light beam depending on the optical characteristics of the optical system thereafter.
[0080]
Each light beam transmitted through the coupling lenses 2-1 and 2-2 is “beam-shaped” by the apertures 3-1 and 3-2 and enters the
[0081]
The light beam from the light source 1-1 is rotated 90 degrees on the polarization plane by the half-wave plate, passes through the polarization separation film, and is emitted from the
[0082]
The two light beams that have been subjected to the beam combining are moved in the main scanning direction in the vicinity of the deflecting and reflecting surface of the polygon mirror 5 that is the “optical deflector” by the action of the
[0083]
The two luminous fluxes deflected at the same angular velocity by the deflecting / reflecting surface pass through one
[0084]
One of the light beams is focused on the light receiving element 11 before the light scanning, and the writing start timing of the light scanning of the two light beams is determined based on the output of the light receiving element 11. Instead of this, each of the two light beams is condensed on the light receiving element 11 before the light scanning, and the writing start timing of the light scanning of the two light beams is individually set based on the output of the light receiving element 11. May be determined.
[0085]
The “scanning optical system” is an optical system that converges two light beams, which are simultaneously deflected by the optical deflector 5, as two light spots on the
(1) 0.5 ≦ | β2| ≦ 3.0
Those satisfying the following are used.
[0086]
1 and 2, a "special surface" is used for one surface of the
(2) 0.9 ≦ | βh/ Β2| ≦ 1.1
And the effective writing width: W, the width of the sub-scanning field curvature in the effective writing width: FSIs the condition:
(3) $ FS/W<0.001
Are satisfied, and further satisfy the conditions (4) and (5).
[0087]
The multi-beam optical scanning device according to the embodiment shown in FIG. The plurality of ringed and coupled light beams are formed as a plurality of line images long in the main scanning direction and separated in the sub-scanning direction near the deflecting reflection surface of the optical deflector 5 by the common line image forming
[0088]
The “spot diameter of the light spot” referred to in this specification is 1 / e in the line spread function of the light intensity distribution of the light spot on the surface to be scanned.2Defined by intensity.
[0089]
The “line spread function” is a light intensity distribution of a light spot: f (Y, Z) based on the coordinates Y and Z in the main scanning direction and the sub-scanning direction based on the center coordinates of the light spot formed on the surface to be scanned. , The line spread function in the Z direction: LSZ is
LSZ (Z) = {f (Y, Z) dY} (integration is performed for the entire width of the light spot in the Y direction), and a line spread function in the Y direction: LSY is
LSY (Y) = {f (Y, Z) dZ} (integration is performed for the entire width of the light spot in the Z direction).
[0090]
These line spread functions: LSZ (Z) and LSY (Y) are generally approximately Gaussian-distributed shapes, and the spot diameters in the Y and Z directions are determined by the line spread functions: LSZ (Z) and LSY (Y ) Is 1 / e of its maximum value2It is given by the width in the Y and Z directions of the above region.
[0091]
The spot diameter defined as above by the line spread function can be easily measured by scanning the light spot at a constant speed with a slit, receiving light passing through the slit with a photodetector, and integrating the amount of received light. Yes, devices for performing such measurements are also commercially available.
[0092]
【Example】
Hereinafter, a specific example will be described. The optical arrangement as an optical scanning device is as shown in FIG.
[0093]
The shape of the lens surface is based on the following equation.
"Non-arc shape in main scanning section"
Paraxial radius of curvature in the main scanning section: Rm, Distance from the optical axis in the main scanning direction: Y, conical constant: K, higher order coefficient: A1, A2, A3, A4, A5, A6,..., Depth in the optical axis direction: expressed by a well-known polynomial (6) using X.
X = (Y2/ Rm) / [1 + √ {1- (1 + Km) (Y / Rm)2}]
+ A1Y + A2Y2+ A3Y3+ A4Y4+ A5Y5+ A6Y6+ ·· (6) In the equation (6), an odd-order coefficient: A1, A3, A5When one or more of... Is not 0, the shape becomes asymmetric in the main scanning direction.
[0094]
"The curvature in the sub-scan section"
When the curvature (reciprocal of the radius of curvature) in the sub-scanning section changes in the main scanning direction (coordinate with the optical axis position as the origin: indicated by Y), the curvature in the sub-scanning section: CS(Y) is represented by the following equation (7). RS(0) represents the “radius of curvature on the optical axis” in the sub-scan section, and B1, B2.. etc. represent higher order coefficients.
[0095]
CS(Y) = {1 / RS(0)} + B1Y + B2Y2+ B3Y3+ B4Y4
+ B5Y5+ B6Y6+ ・ ・ (7)
In equation (7), the odd-order coefficient of Y: B1, B3, B5When one or more of... Is not 0, the change in the radius of curvature in the sub-scan section becomes “asymmetric in the main scanning direction”. Y coefficient: B1, B2, B3.. Are all 0, it is a “constant curvature surface”.
[0096]
The analytical expression of the special surface is not limited to the above expression, and various expressions are possible, and the surface shape in the present invention is not limited to the expression by the above expression.
[0097]
Example 1
"light source"
Wavelength: 655 nm
"Coupling lens"
Focal length: 15mm
Coupling action: convergence action
The natural condensing point (the position where the convergent light beam emitted from the coupling lens is naturally condensed when it is assumed that it is not affected by the refraction effect of other optical elements) is from the deflecting reflective surface to the surface to be scanned. At a position of 686.76 mm.
[0098]
"Cylindrical lens"
Focal length in the sub-scanning direction: 72 mm
"Polygon mirror"
Number of deflection reflecting surfaces: 6
Inscribed circle radius: 16mm
Angle between the incident angle of the light beam from the light source side and the optical axis of the scanning optical system: 60 degrees
"Data of the optical system between the polygon mirror and the surface to be scanned"
The radius of curvature is set to “R” in the main scanning direction.m”And“ Rs", And the refractive index is represented by" n ". In addition, "R" in the following datam, Rs"Is" paraxial radius of curvature ".
[0099]
In the above, X and Y represent the distance in the optical axis direction and the main scanning direction between the vertices on the surface numbers: i to i + 1. For example, X = 47.89 and Y = 0.47 in the surface number: 0 (deflection reflection surface) indicate that the entrance surface (surface number) of the
[0100]
The entrance surface (surface number: i = 1) is a “constant curvature surface”, and the shape in the main scanning section is a non-arc shape represented by the above equation (6).
Table 1 shows each coefficient of this surface in the main scanning direction.
[0101]
[Table 1]
[0102]
The exit surface (surface number: i = 2) is a “special surface”, and the shape in the main scanning section is a non-circular shape symmetrical to the optical axis.
Table 2 shows coefficients of this surface in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
[0103]
[Table 2]
[0104]
Lateral magnification in the sub-scanning direction at the center image height of the scanning optical system of the first embodiment: β2Is β2= 2.3.
[0105]
FIG. 5 shows the field curvature (left solid line: sub-scanning field curvature, broken line: main scanning field curvature) and constant velocity characteristics (right figure: solid line: linearity, broken line: fθ characteristic) of the first embodiment.
[0106]
Main scanning direction: 1.666mm / 220mm
Sub scanning direction: 0.21mm / 220mm
Linearity: 0.555% / 220mm
And both the curvature of field and the constant speed characteristics are corrected very well. In particular, the sub-scanning field curvature satisfies the condition (3). That is,
(3) $ 0.21 / 220 = 0.00095 <0.001
FIG. 6 shows the lateral magnification in the sub-scanning direction of the center image height: β2Of the arbitrary image height in the sub-scanning direction: βhShows the change. Magnification change: | βh/ Β2|
0.998 ≦ | βh/ Β2| ≦ 1.013
And the condition (2) is satisfied, and the correction is extremely excellent.
[0107]
FIG. 7 shows a change in the curvature of the entrance surface (FIG. 7A) and the exit surface (FIG. 7B) of the
[0108]
FIG. 8 shows “depth curve of spot diameter (fluctuation of spot shape with respect to defocus of light spot)” for each image height of the light spot in the first embodiment. (A) relates to the main scanning direction, and (b) relates to the sub-scanning direction. In the first embodiment, 1 / e of the line spread function is used.2About 50 μm is intended as a spot diameter defined by the intensity. As shown in the drawing, the depth has good depth in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the position accuracy of the surface to be scanned has high tolerance.
[0109]
In the first embodiment, the
[0110]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 9 shows an embodiment of the image forming apparatus.
This image forming apparatus is a laser printer.
[0111]
The laser printer 1000 has a “photoconductive photoconductor formed in a cylindrical shape” as a
[0112]
An optical scanning device 1171 that performs optical scanning with the laser beam LB is provided, and “exposure by optical writing” is performed between the charging roller 1121 and the developing device 1131.
[0113]
9, reference numeral 1161 denotes a fixing device, reference numeral 1181 denotes a cassette,
[0114]
When forming an image, the
[0115]
The electrostatic latent image is reversely developed by the developing device 1131 to form a toner image on the
[0116]
The transferred transfer paper P is superimposed on the toner image at the transfer section, and the toner image is electrostatically transferred by the operation of the transfer roller 1141. The transfer paper P to which the toner image has been transferred is sent to the fixing device 1161, where the toner image is fixed in the fixing device 1161, and is discharged onto the
[0117]
The surface of the
[0118]
By using the “optical scanning device as shown in FIGS. 1, 2, and 3” as the optical scanning device 1171, it is possible to execute extremely excellent image formation.
[0119]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel scanning optical system, optical scanning device, and image forming apparatus can be realized.
[0120]
As described above, the scanning optical system of the present invention can be manufactured inexpensively with a single lens configuration, can reduce the size of the optical scanning device, and can satisfactorily correct not only geometric optical aberrations but also wave optical aberrations. Which is suitable for reducing the diameter of the light spot. A scanning optical system using such a scanning optical system can perform good optical scanning with a light spot having a reduced diameter, and therefore, an image forming apparatus using such an optical scanning device can form a fine image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a single beam type optical scanning device.
FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of a multi-beam optical scanning device.
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of a multi-beam optical scanning device.
FIG. 4 is a diagram illustrating an optical arrangement of an embodiment of the optical scanning device.
FIG. 5 is an aberration diagram (field curvature and constant velocity characteristics) of the example.
FIG. 6 shows a magnification change in the embodiment: | βh/ Β2It is a figure which shows |.
FIG. 7 is a diagram illustrating changes in the main scanning direction of the curvature in the sub-scanning cross section of the entrance side surface (constant curvature surface) and the exit side surface (special surface) of the scanning optical system of the embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a “spot diameter depth curve” for each image height of a light spot in the example.
FIG. 9 is a diagram for explaining an embodiment of the image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
5 Optical deflector (polygon mirror)
6 scanning optical system
Claims (17)
1枚のレンズにより構成され、
主走査方向に両凸形状、副走査方向に両凸形状を有し、両面共にアナモフィックな面であり、少なくとも1面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に一定な曲率一定面であることを特徴とする走査光学系。A scanning optical system that focuses a light beam deflected by an optical deflector as a light spot on a surface to be scanned,
It is composed of one lens,
It has a biconvex shape in the main scanning direction and a biconvex shape in the sub-scanning direction, and both surfaces are anamorphic surfaces, and at least one surface is a constant curvature surface in the sub-scanning cross section having a constant curvature in the main scanning direction. A scanning optical system, characterized in that:
一方の面が曲率一定面であり、他方の面は、副走査断面内の曲率が主走査方向に連続的に変化する特殊面であることを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to claim 1,
A scanning optical system characterized in that one surface is a constant curvature surface and the other surface is a special surface in which the curvature in the sub-scanning section changes continuously in the main scanning direction.
特殊面における副走査断面内の曲率が、主走査方向において、光軸に関して非対称に変化することを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to claim 2,
A scanning optical system wherein a curvature in a sub-scan section on a special surface changes asymmetrically with respect to an optical axis in a main scanning direction.
少なくとも1面の、主走査断面内の形状が非円弧形状であることを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 3,
A scanning optical system, wherein at least one surface in a main scanning cross section has a non-arc shape.
中心像高における副走査方向の横倍率:β2が、条件:
(1) 0.5≦|β2|≦3.0
を満足することを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 4,
Sub-scanning direction lateral magnification at the central image height: beta 2 is the condition:
(1) 0.5 ≦ | β 2 | ≦ 3.0
A scanning optical system characterized by satisfying the following.
中心像高における副走査方向の横倍率:β2、任意像高における副走査方向の横倍率:βhが、条件:
(2) 0.9≦|βh/β2|≦1.1
を満足することを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 5,
The lateral magnification in the sub-scanning direction at the center image height: β 2 , and the lateral magnification in the sub-scanning direction at an arbitrary image height: β h are:
(2) 0.9 ≦ | β h / β 2 | ≦ 1.1
A scanning optical system characterized by satisfying the following.
有効書込幅:W、有効書込幅内における副走査像面湾曲の幅:FSが条件:
(3) FS/W<0.001
を満足することを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 6,
Effective writing width: W, effective writing width in the sub-scanning curvature in the width: F S condition:
(3) F S /W<0.001
A scanning optical system characterized by satisfying the following.
主走査方向における、入射面の曲率半径:Rm1、射出面の曲率半径:Rm2が、条件:
(4) |Rm1|>|Rm2|
を満足することを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 7,
In the main scanning direction, the radius of curvature of the entrance surface: R m1 and the radius of curvature of the exit surface: R m2 are as follows:
(4) | R m1 |> | R m2 |
A scanning optical system characterized by satisfying the following.
副走査方向における、入射面の曲率半径:Rs1、射出面の曲率半径:Rs2が、条件:
(5) |Rs1|>|Rs2|
を満足することを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 8,
In the sub-scanning direction, the radius of curvature of the entrance surface: R s1 , and the radius of curvature of the exit surface: R s2 are as follows :
(5) | R s1 |> | R s2 |
A scanning optical system characterized by satisfying the following.
光偏向器により偏向され、主走査方向に収束性の光束を入射されることを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 9,
A scanning optical system which is deflected by an optical deflector and receives a convergent light beam in a main scanning direction.
主走査方向において、被走査面上の光スポットを等速的に光走査させる機能を有し、副走査方向において光偏向器の面倒れを補正する機能を有することを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 10,
A scanning optical system having a function of causing a light spot on a surface to be scanned to scan light at a constant speed in a main scanning direction, and a function of correcting a surface tilt of an optical deflector in a sub-scanning direction.
樹脂で成形されたことを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 11,
A scanning optical system formed of resin.
同時に偏向される複数ビームを、被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットとして集光することを特徴とする走査光学系。The scanning optical system according to any one of claims 1 to 12,
A scanning optical system, wherein a plurality of beams simultaneously deflected are converged on a surface to be scanned as a plurality of light spots separated in a sub-scanning direction.
走査光学系として、請求項1〜12の任意の1に記載の走査光学系を用いたことを特徴とする光走査装置。The light beam from the light source is coupled to the subsequent optical system by a coupling lens, and the coupled light beam is formed as a long line image in the main scanning direction near the deflection reflection surface of the optical deflector by the line image forming optical system. A single beam type optical scanning device that forms an image, deflects the light at a uniform angular velocity by the optical deflector, condenses the deflected light beam as a light spot on the surface to be scanned by a scanning optical system, and optically scans the surface to be scanned. At
13. An optical scanning device using the scanning optical system according to claim 1 as a scanning optical system.
共通の走査光学系として請求項13記載の走査光学系を用いたことを特徴とする光走査装置。Light beams from a plurality of light sources are coupled to the subsequent optical system by a coupling lens, and the coupled light beams are main-scanned by a common line image forming optical system near the position of the deflecting reflection surface of the optical deflector. Direction, formed as a plurality of line images separated in the sub-scanning direction, simultaneously deflected at the same angular velocity by the optical deflector, a plurality of deflected light beams on the surface to be scanned by a common scanning optical system, In a multi-beam optical scanning device that collects light as a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction, and simultaneously optically scans a plurality of scanning lines with the plurality of light spots,
An optical scanning device using the scanning optical system according to claim 13 as a common scanning optical system.
複数の発光源が1列に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイを、光源として用いたことを特徴とする光走査装置。The optical scanning device according to claim 15,
An optical scanning device, wherein a monolithic semiconductor laser array in which a plurality of light emitting sources are arranged in a line is used as a light source.
像担持体の光走査を行う光走査装置として請求項14〜16の任意の1に記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus for forming a latent image by performing optical scanning with a light scanning device on a photosensitive image carrier and visualizing the latent image with a developing unit to obtain an image,
An image forming apparatus using the optical scanning device according to any one of claims 14 to 16 as an optical scanning device for optically scanning an image carrier.
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