JP4883886B2 - 光走査装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、複数の光線を、1セットのポリゴンミラーへ入射させ、偏向後(反射後)の光を、一部の偏向後光学部品を共用して走査させる光走査装置が示されている。この光走査装置では、ポリゴンミラーへ入射する複数の光線は、ポリゴンミラー反射面の法線と平行方向へ入射する。
特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7で開示されているように、1つのポリゴンミラー、1セットの光学素子を用いて、複数の離れた走査線上に走査を行う走査光学系が提案されている。これらは、偏向後光学系内において、走査面が交差するように入射させることにより、ポリゴンミラー厚を小さくすることを目指しており、また、共通レンズに対し、副走査方向にパワーを持たせることを可能にしたものである。
特許文献8では、ポリゴンミラー上の一点に、ポリゴンミラー法線に対し、副走査方向に傾いた光線を入射させ、ポリゴンミラー厚を薄くした状態で、複数のビームを走査する発明が記載されている。この場合には、それぞれの光線について、副走査方向にパワーを持つ複数のミラーを組み合わせ、その配置、もしくは曲率を変えることにより、副走査方向の横倍率を変化させ、走査線の曲がり量を同じ、もしくは曲がりを無くす様にしている。
0.006 >|β×δ×tanζ/cos|γ|max|
ここに、
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
δ:光偏向装置の回転中心から、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面へおろした垂線の長さの最大値と最小値の差である、反射面の出入りの量(mm)
|γ|max:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線に対する、主走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
ζ:光偏向装置の入射光を偏向する各反射面の法線に対する、副走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
という関係を有することを特徴とする。
0.02 > |{(F−L)/F}×δ|×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ])
ここに、
F:偏向後光学系の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系の合成した主走査方向の像面側主点から像面までの距離(mm)
δ:光偏向装置の回転中心から、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面へおろした垂線の長さの最大値と最小値の差である、反射面の出入りの量(mm)
γ:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線と入射光との主走査方向の角度(radian)
ξ:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線と被走査面の法線との主走査方向の角度(radian)
MAX[tanγ×cosξ]:画像領域を走査する際に光偏向装置が回転する範囲全体でのγとξの組み合わせでの、tanγ×cosξの最大値
MIN [tanγ×cosξ]:画像領域を走査する際に光偏向装置が回転する範囲全体でのγとξの組み合わせでの、tanγ×cosξの最小値
という関係を有することを特徴とする。
上記偏向後光学系の複数の光学素子が複数の結像レンズからなり、
光路の一番下流側の結像レンズを副走査方向に正のパワーを持つシリンダ形状のレンズとし、
0.006 >|β×δ×tanζ/cos |γ|max|
0.02 > |[(F−L)/F]×δ|×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ])
ここに、
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
|γ|max:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線に対する、主走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
F:偏向後光学系の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系の合成した主走査方向の像面側主点から、像面までの距離(mm)
δ:光偏向装置の回転中心から、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面へおろした垂線の長さの最大値と最小値の差である、反射面の出入りの量(mm)
ζ:光偏向装置の入射光を偏向する各反射面の法線に対する、副走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
γ:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線と入射光との主走査方向の角度(radian)
ξ:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線と被走査面の法線との主走査方向の角度(radian)
MAX[tanγ×cosξ]:画像領域を走査する際に光偏向装置が回転する範囲全体でのγとξの組み合わせでの、tanγ×cosξの最大値
MIN [tanγ×cosξ]:画像領域を走査する際に光偏向装置が回転する範囲全体でのγとξの組み合わせでの、tanγ×cosξの最小値
という関係を有することを特徴とする。
1)結像面が、走査面全域にわたって、ほぼ、像面に一致している
2)光偏向装置5により偏向された際に、像面にて偏向角に概ね比例した像高に照射される(fθ特性が良好である)
3)各レーザアレイ3(Y、M、CおよびB)の1点から出射されたビームが、結像点にて概ね1点に集光される
4)光偏向装置5の反射面5aの倒れが、副走査方向ビーム位置に影響しないように、反射面5aの反射点と像面を、走査線全域に渡って共役な関係とする
という諸特性が最適に設定された各レーザビームL(Y、M、CおよびB)は、個々の色成分に対応して後段に位置されている各光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cにより順に折り返され、対応する感光体ドラム4(Y、M、CおよびB)の外周面に案内される。
光偏向装置5の反射面5aの出入り量をδ、反射面5aの法線と入射光の主走査方向の角度をγとすると、反射面5a上での主走査方向の光線位置のずれ量は、図5に示すように、δ×tanγとなる。図3に示すように、反射面5aの法線と被走査面の法線との主走査方向のなす角をξとすると、パワーが全く無い偏向後光学系21の場合には、像面でのずれ量が、δ×tanγ×cosξと表される。もし、偏向後光学系21の合成された主走査方向の像側主点位置と像面の距離Lが、合成された偏向後光学系21の焦点距離と等しければ、ずれ量は0となる。この条件が満たされない場合、すなわち、偏向後光学系21の合成された主走査方向の像面主点位置と像面の距離Lが、合成された偏向後光学系21の焦点距離と等しくない場合、図4からもわかるように、ずれ量は
[(F−L)/F]×δ×tanγ×cosξ
F:偏向後光学系21の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系21の合成した主走査方向の像面側主点から像面までの距離(mm)
δ:光偏向装置5の反射面5aの出入りの量(mm)
γ:光偏向装置5の反射面5aの法線と入射光との主走査方向の角度(radian)
ξ:光偏向装置5の反射面5aの法線と被走査面の法線との主走査方向の角度(radian)
と表すことができる。
0.02 > MAX[{(F−L)/F}×δ×tanγ×cosξ]−MIN[{(F−L)/F}×δ×tanγ×cosξ]=|{(F−L)/F}×δ|×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ]) …(1)
という関係が成り立つ必要があることが判る。ここに、γとξとは、画像領域を走査する際に光偏向装置5が回転する範囲全体での組み合わせを表す。
2γ=θ+φ
θ−ξ=φ+ξ よって、 2ξ=θ−φ
これらの式から
γ=(θ+φ)/2
ξ=(θ−φ)/2
と表される。
φの最大値は有効画角と呼ばれ、これをΦとすると、上記(1)式は、
0.02 >|[(F−L)/F]×δ|×(tan[(θ+Φ)/2]×cos[(θ−Φ)/2]−tan[(θ−Φ)/2]×cos[(θ+Φ)/2]) …(1b)
と表される。
0.02 >|[(F−L)/F]×0.05|×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ])
これを書き換えて
2/5 >|(F−L)/F|
×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ]) …(1’)
これをθとΦとで表すと、
2/5 >|(F−L)/F|×(tan[(θ+Φ)/2]×cos[(θ−Φ)/2]−tan[(θ−Φ)/2]×cos[(θ+Φ)/2]) …(1b’)
の関係を満たすことができればよい。
[方策B]
ビームが光偏向装置5の反射面5aに斜めに入射した場合、反射面5a上のビームの副走査方向の位置は、反射面5aの出入りにより変化してしまう。この様子を図5及び図6に示す。光偏向装置5の反射面5aの出入り量は非常に小さいため、これによる、反射面5aと像面間での横倍率はほとんど変わらない。このため、反射面5aの出入り量をδ、入射光線と反射面5aの法線との主走査方向角度をγ、反射面5aに対する副走査方向の入射角度をζ、副走査方向横倍率をβとおくと、反射面5a上のビーム位置ずれ量は、δ×tanζ/cosγである。これに対する像面での位置変動量は、β×δ×tanζ/cosγとなる。なお、tanζ/cosγとαとは、tanα=tanζ/cosγの関係がある。
0.006 >|β×δ×tanζ/cosγ|
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
δ:光偏向装置5の反射面5aの出入りの量(mm)
γ:反射面5aの法線と入射光との主走査方向の角度(radian)
ζ:反射面5aに対する、副走査方向の入射角度(radian)
という関係が成り立つ必要がある。
0.006 >|β×δ×tanζ/cos|γ|max| …(2)
の関係を満たせればよいことが判る。
0.006 >|β×δ×tanζ/cos [(θ+Φ)/2]| …(2b)
で表される。
6/50 >|β×tanζ/cos|γ|max| …(2’)
あるいは、
3/25 >|β×tanζ/cos[(θ+Φ)/2]| …(2b’)
を満たすことができれば、特別な調整等無しに組みつけられたポリゴンミラーとスキャナモータの組み合わせを用いることができる。
[方策C]
前記方策A、Bを満足できる構成を検討し、その一例として下記の構成を得た。
光偏向装置5の反射面5aの出入りに対する副走査方向位置ずれ量はβ×δ×tanζ/cosγであるから、反射面5aへの副走査方向の入射角、副走査方向の倍率にほぼ比例する。倍率を小さく抑えるためには、最終レンズを像面に近づけ、副走査方向に正のパワーを持たせる事が望ましい。ただし、像面に近くなると、それに比例して、偏向光の主走査方向通過幅が大きくなる。この状態で、主走査方向にパワーを持たせると、主走査方向厚さの変動が大きくなる。このため、主走査方向へは曲率を持たせない。即ち、正のパワーを持つ、シリンダレンズとする。
色収差補正用の、アッベ数の小さいレンズ硝材は高価である。このため、小さいレンズを使用する。この場合、主走査方向及び副走査方向とも負のパワーとする。振り角によるレンズ面への入射角の変動を抑えるためには、次の2つのケースがある。(1)入射面は主走査方向に曲率を持つシリンダ面とし、出射面は副走査方向に曲率を持つシリンダ面とする。(2)入射面は球面とし、出射面は副走査方向に曲率を持つシリンダ面とする。この2つのタイプが望ましい。
ケース(1):7.9×107
ケース(2):10.8×107
であり、2枚目の結像レンズ25の入射面は、主走査方向に曲率を持つシリンダ面が望ましいことが推測される。
3枚目は主走査方向に正のパワーを持たせたい。このようにしないと、fθ特性を出しつつ、主走査方向の像面湾曲を抑えることができないためである。光量むらを抑えるため、レンズ面への入射角の変動を抑えたい。このために、出射側を凸型とする。これを達成するには、3枚目の結像レンズ27の出射面を球面とするか、主走査方向に曲率を持つシリンダ面とする。
1枚目:主走査方向と副走査方向の曲率を独立に設定した面を持つレンズ
2枚目:入射面が主走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面、出射面が副走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面で、アッベ数が他のレンズに比べ小さい硝材のレンズ
3枚目:入射面がシリンダ面、出射面が球面で、平面図としてみて両凸レンズ
4枚目:副走査方向に曲率を持つ、一方の面が平面、他方の面が凸面のシリンダレンズ
ここで、1枚目のレンズは成形レンズとしている。
1枚目:主走査方向と副走査方向の曲率を独立に設定した面を持つレンズ
2枚目:入射面が主走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面、出射面が副走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面で、アッベ数が他のレンズに比べ小さい硝材のレンズ
3枚目:入射面及び出射面がシリンダ面で、平面図としてみて両凸レンズ
4枚目:副走査方向に曲率を持つ、一方の面が平面、他方の面が凸面のシリンダレンズ
ここで、1枚目のレンズは成形レンズとしている。
レーザ光源から複数の光線を供給する複数の偏向前光学系9と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系9からの光線を偏向する光偏向装置5と、光偏向装置5からの反射光を所定の距離隔てられた走査線上に結像させるための、複数の光学素子(4つの結像レンズ23、25、27および29)からなる偏向後光学系21と、偏向後光学系21の下流側で光線が空間的に分離している箇所に配置されて複数の光線を複数の走査線上に導く光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cとを備えた光学系において、次の条件を設けた。
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
δ:光偏向装置5の反射面5aの出入りの量(mm)
ζ:光偏向装置5の反射面5aに対する、副走査方向の入射角度(radian)
|γ|max:光偏向装置5の反射面5aに対する、主走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
[方策B−1’](上位概念[方策B−1]の言い換え)
0.006 >|β×δ×tanζ/cos [(θ+Φ)/2]|
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
δ:光偏向装置5の反射面5aの出入りの量(mm)
ζ:光偏向装置5の反射面5aに対する、副走査方向の入射角度(radian)
Φ:有効画角(radian)
θ:光偏向装置5の反射面5aへの入射光と、光路の折り曲げ等を展開した際の、像面の垂線の主走査方向の角度(radian)
[A−1&B−1]
上記同様に、レーザ光源から複数の光線を供給する複数の偏向前光学系9と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系9からの光線を偏向する光偏向装置5と、光偏向装置5からの反射光を所定の距離隔てられた走査線上に結像させるための、複数の光学素子(4つの結像レンズ23、25、27および29)からなる偏向後光学系21と、偏向後光学系21の下流側で光線が空間的に分離している箇所に配置されて複数の光線を複数の走査線上に導く光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cとを備えた光学系において、次の条件を設けた。
0.02 > |[(F−L)/F]×δ|×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ])
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
|γ|max:光偏向装置5に対する、主走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
F:偏向後光学系の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系の合成した主走査方向の像面側主点から、像面までの距離(mm)
δ:光偏向装置5の反射面5aの出入りの量(mm)
ζ:光偏向装置5に対する、副走査方向の入射角度(radian)
γ:光偏向装置5の反射面5aの法線と、入射光の主走査方向の角度(radian)
ξ:光偏向装置5の反射面5aの法線と、被走査面の法線との角度(radian)
[A−1’&B−1’](上位概念[A−1&B−1]の言い換え)
0.006 >|β×δ×tanζ/cos [(θ+Φ)/2]|
0.02 >|[(F-L)/F]×δ|×(tan [(θ+Φ)/2]×cos[(θ-Φ)/2]−tan [(θ-Φ)/2]×cos [(θ+Φ)/2])
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
δ:光偏向装置5の反射面5aの出入りの量(mm)
ζ:光偏向装置5に対する、副走査方向の入射角度(radian)
θ:光偏向装置5への入射光と、光路の折り曲げ等を展開した際の、像面の垂線との主走査方向の角度(radian)
Φ:有効画角(radian)
F:偏向後光学系の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系の合成した主走査方向の像面側主点から、像面までの距離(mm)
[B−2]
上記同様に、レーザ光源から複数の光線を供給する複数の偏向前光学系9と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系9からの光線を偏向する光偏向装置5と、光偏向装置5からの反射光を所定の距離隔てられた走査線上に結像させるための、複数の光学素子(4つの結像レンズ23、25、27および29)からなる偏向後光学系21と、偏向後光学系21の下流側で光線が空間的に分離している箇所に配置されて複数の光線を複数の走査線上に導く光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cとを備えた光学系において、次の条件を設けた。
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
ζ:光偏向装置5に対する、副走査方向の入射角度(radian)
|γ|max:光偏向装置5に対する、主走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
[方策B−2’](中位概念[方策B−2]の言い換え)
3/25 >|β×tanζ/cos [(θ+Φ)/2]|
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
ζ:光偏向装置5に対する、副走査方向の入射角度(radian)
θ:光偏向装置5への入射光と、光路の折り曲げ等を展開した際の、像面の垂線との主走査方向の角度(radian)
Φ:有効画角(radian)
[A−2&B−2]
上記同様に、レーザ光源から複数の光線を供給する複数の偏向前光学系9と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系9からの光線を偏向する光偏向装置5と、光偏向装置5からの反射光を所定の距離隔てられた走査線上に結像させるための、複数の光学素子(4つの結像レンズ23、25、27および29)からなる偏向後光学系21と、偏向後光学系21の下流側で光線が空間的に分離している箇所に配置されて複数の光線を複数の走査線上に導く光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cとを備えた光学系において、次の条件を設けた。
2/5 > |(F-L)/F|×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ])
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
ζ:光偏向装置5に対する、副走査方向の入射角度(radian)
|γ|max:光偏向装置5に対する、主走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
F:偏向後光学系の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系の合成した主走査方向の像面側主点から、像面までの距離(mm)
γ:光偏向装置5の反射面5aの法線と、入射光の主走査方向の角度(radian)
ξ:光偏向装置5の反射面5aの法線と、被走査面の法線との角度(radian)
[A−2’&B−2’](中位概念[A−2&B−2]の言い換え)
3/25 >|β×tanζ/cos [(θ+Φ)/2]|
2/5 > |(F-L)/F|×(tan [(θ+Φ)/2]×cos [(θ-Φ)/2]−tan [(θ-Φ)/2]×cos [(θ+Φ)/2])
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
ζ:光偏向装置5に対する、副走査方向の入射角度(radian)
θ:光偏向装置5への入射光と、光路の折り曲げ等を展開した際の、像面の垂線の主走査方向の角度(radian)
Φ:有効画角(radian)
F:偏向後光学系の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系の合成した主走査方向の像面側主点から、像面までの距離(mm)
[C−1]
上記同様に、レーザ光源から複数の光線を供給する複数の偏向前光学系9と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系9からの光線を偏向する光偏向装置5と、光偏向装置5からの反射光を所定の距離隔てられた走査線上に結像させるための、複数の光学素子(4つの結像レンズ23、25、27および29)からなる偏向後光学系21と、偏向後光学系21の下流側で光線が空間的に分離している箇所に配置されて複数の光線を複数の走査線上に導く光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cとを備えた光学系において、次の条件を設けた。
[C-1a]:上記(C-1)に加えて、偏向後光学系21中で1番光偏向装置5側(光路の上流側)の光学素子である結像レンズ23を、主走査方向と、副走査方向に0でない異なる曲率を持つ面とした。
[C-1b]:上記(C-1)に加えて、偏向後光学系21中で1番光偏向装置5側(光路の上流側)の光学素子である結像レンズ23を、成形レンズとした。
[C-1c]:上記(C-1)に加えて、偏向後光学系21中で1番光偏向装置5側(光路の上流側)の光学素子である結像レンズ23を、場所により曲率が変化するレンズとした。
[C-1d]:上記(C-1)に加えて、結像光学手段である偏向後光学系21の4枚組みの結像レンズ23、25、27および29のうち2枚目の結像レンズ25を、他の結像レンズ23、27および29により発生する色収差の補償用として用いた。即ち、2枚目の結像レンズ25を、他の結像レンズ23、27および29よりもアッベ数が小さいレンズ硝材を材料とし、主走査方向及び副走査方向ともに、負のパワーを持つレンズとした。
[C−2]
上記同様に、レーザ光源から複数の光線を供給する複数の偏向前光学系9と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系9からの光線を偏向する光偏向装置5と、光偏向装置5からの反射光を所定の距離隔てられた走査線上に結像させるための、複数の光学素子(4つの結像レンズ23、25、27および29)からなる偏向後光学系21と、偏向後光学系21の下流側で光線が空間的に分離している箇所に配置されて複数の光線を複数の走査線上に導く光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cとを備えた光学系において、次の条件を設けた。
[C−2’]
上記同様に、レーザ光源から複数の光線を供給する複数の偏向前光学系9と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系9からの光線を偏向する光偏向装置5と、光偏向装置5からの反射光を所定の距離隔てられた走査線上に結像させるための、複数の光学素子(4つの結像レンズ23、25、27および29)からなる偏向後光学系21と、偏向後光学系21の下流側で光線が空間的に分離している箇所に配置されて複数の光線を複数の走査線上に導く光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cとを備えた光学系において、次の条件を設けた。
[C−3]
上記同様に、レーザ光源から複数の光線を供給する複数の偏向前光学系9と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系9からの光線を偏向する光偏向装置5と、光偏向装置5からの反射光を所定の距離隔てられた走査線上に結像させるための、複数の光学素子(4つの結像レンズ23、25、27および29)からなる偏向後光学系21と、偏向後光学系21の下流側で光線が空間的に分離している箇所に配置されて複数の光線を複数の走査線上に導く光路折り返し用平面ミラー33Y、33M、33C、33B、35Y、35M、35C、37Y、37Mおよび37Cとを備えた光学系において、次の条件を設けた。
1枚目の結像レンズ23は、主走査方向と副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した面を含む。
[1]’([1]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は成形レンズである。
[1]’’([1]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、非円弧形状面を含むレンズとする。
[2]
1枚目の結像レンズ23は、主走査方向と副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した面を含む。
[2]’([2]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、成形レンズである。
[2]’’([2]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、非円弧形状面を含むレンズである。
[3]
1枚目の結像レンズ23は、主走査方向と、副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した面を含む。
[3]’([3]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、成形レンズである。
[3]’’([3]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、非円弧形状面を含むレンズである。
[4]
1枚目の結像レンズ23は、主走査方向と、副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した面を含む。
[4]’([4]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、成形レンズである。
[4]’’([4]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、非円弧形状面を含むレンズとする。
[5]
1枚目の結像レンズ23は、主走査方向と副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した面を含む。
[5]’([5]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、成形レンズである。
[5]’’([5]を別の表現として言い直したもの)
1枚目の結像レンズ23は、非円弧形状面を含むレンズである。
[実施例1]
次に、数値を含む具体例を、図1,2及び表1,2を参照して説明する。クレーム要件(C-1,C-2,C-3の[1]、[1]’)に対応する。
主走査方向と副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した非円弧形状を含む成形レンズである自由曲面成形レンズで構成する。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。主走査方向及び副走査方向ともに正のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査方向と副走査方向で異なっている。
入射面が主走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面、出射面が副走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面である。硝材はSF6で、アッベ数が、νd=25.4、νe:25.2と、他のレンズ(23,27,29)に比べ小さい。主走査方向、副走査方向とも負のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査、副走査方向で異なっている。
入射面がシリンダ面、出射面が球面で、平面図としてみて、両凸とした。主走査方向に正のパワーを持つ。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。
副走査方向に曲率を持つ、一方の面が平面、他方の面が凸面の副走査方向に正のパワーを持つシリンダレンズである。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe=63.9とした。
表1は、同じ行に、偏芯、傾きがある場合には、その面にて、偏芯を行い、その次に傾けることを示す。「←」は、共通部品、または、同一の部品を共用するため、値が同じであることを示す。また、偏向前光学系9では、光線は、x方向の+方向、偏向後光学系21では、光線は、x方向の−方向へ進むとする。ここに、y方向は、主走査方向、z方向は、副走査方向とする。z方向(副走査方向)の曲率に「←」がある場合には、主走査方向と同じ曲率であり、球面であることを示す。
式(1)はクレーム要件(A−1)に、式(1b)はクレーム要件(A−1’)に、式(1’)はクレーム要件(A−2)に、式(1b’)はクレーム要件(A−2’)にそれぞれ対応している。
[2] クレーム要件(B-1)、(B-1')、(B-2)、(B-2')の場合
式(2)はクレーム要件(B−1)に、式(2b)はクレーム要件(B−1’)に、式(2’)はクレーム要件(B−2)に、式(2b’)はクレーム要件(B−2’)にそれぞれ対応している。
[3] 公知例との差異
従来技術Aでは、ポリゴン入射光が、副走査方向に対し垂直な為、前述のように、ポリゴン厚が厚くなり、風損が大きくなる。
[実施例2]
表3は、3枚目のレンズが、主走査方向のみに曲率を持つシリンダレンズ面で構成されている例である。図1、図2及び表3,4を参照して説明する。クレーム要件(C-1,C-2,C-3の[2]、[2]’)に対応する。ここでは、実施例1に対して結像レンズ27を異ならせている。
主走査方向と副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した非円弧形状を含む成形レンズである自由曲面成形レンズで構成する。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。主走査方向及び副走査方向ともに正のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査方向と副走査方向で異なっている。
入射面が主走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面、出射面が副走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面である。硝材はSF6で、アッベ数が、νd=25.4、νe:25.2と、他のレンズ(23,27,29)に比べ小さい。
入射面及び出射面がシリンダ面で、平面図としてみて、両凸とした。主走査方向に正のパワーを持つ。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。
副走査方向に曲率を持つ、一方の面が平面、他方の面が凸面の副走査方向に正のパワーを持つシリンダレンズである。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe=63.9とした。
表3及び表4は、上記表1及び表2と同様の表である。対応する表の名前及び表の値以外の説明は、実施例1と同様である。
[実施例3]
表5は、3枚目のレンズが、入射面及び出射面ともに球面で構成されている例である。図1、図2を基に説明する。クレーム要件(C-1,C-2,C-3の[3]、[3]’)に対応する。ここでは、実施例1に対して結像レンズ27を異ならせている。
主走査方向と副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した非円弧形状を含む成形レンズである自由曲面成形レンズで構成した。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。主走査方向及び副走査方向ともに正のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査方向と副走査方向で異なっている。
入射面が主走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面、出射面が副走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面である。硝材はSF6で、アッベ数は、νd=25.4、νe:25.2と、他のレンズ(23,27,29)に比べ小さい。主走査方向及び副走査方向とも負のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査方向と副走査方向で異なっている。
入射面及び出射面が球面で、平面図としてみて、両凸とした。主走査方向に正のパワーを持つ。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。
副走査方向に曲率を持つ、一方の面が平面、他方の面が凸面の副走査方向に正のパワーを持つシリンダレンズである。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe=63.9とした。
表5及び表6は、上記表1及び表2と同様の表である。対応する表の名前及び表の値以外の説明は、実施例1と同様である。
[実施例4]
表7は、2枚目のレンズの入射面が球面で構成されている例である。図1、図2を基に説明する。クレーム要件(C-1,C-2,C-3の[4]、[4]’)に対応する。ここでは、実施例1に対して結像レンズ25を異ならせている。
主走査方向と副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した非円弧形状を含む成形レンズである自由曲面成形レンズで構成した。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。主走査方向及び副走査方向ともに正のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査、副走査方向で異なっている。
入射面が凹の球面、出射面が副走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面である。硝材はSF6で、アッベ数は、νd=25.4、νe:25.2と、他のレンズ(23,27,29)に比べ小さい。主走査方向及び副走査方向ともに負のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査、副走査方向で異なっている。
入射面がシリンダ面、出射面が球面で、平面図としてみて、両凸とした。主走査方向に正のパワーを持つ。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。
副走査方向に曲率を持つ、一方の面が平面、他方の面が凸面の副走査方向に正のパワーを持つシリンダレンズである。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe=63.9とした。
表7及び表8は、上記表1及び表2と同様の表である。対応する表の名前及び表の値以外の説明は、実施例1と同様である。
[実施例5]
表9は、2枚目のレンズの入射面が球面で構成されている例である。図1、図2を基に説明する。クレーム要件(C-1,C-2,C-3の[5]、[5]’)に対応する。ここでは、実施例1に対して結像レンズ25,27を異ならせている。
主走査方向と副走査方向の曲率を0以外とし、独立に設定した非円弧形状を含む成形レンズである自由曲面成形レンズで構成した。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。主走査方向及び副走査方向ともに正のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査、副走査方向で異なっている。
入射面が凹の球面、出射面が副走査方向へ曲率を持つ凹のシリンダ面である。硝材はSF6で、アッベ数は、νd=25.4、νe:25.2と、他のレンズ(23,27,29)に比べ小さい。主走査方向及び副走査方向とも負のパワーを持っているが、パワーの値は、主走査方向と副走査方向で異なっている。
入射面及び出射面が球面で、平面図としてみて、両凸とした。主走査方向に正のパワーを持つ。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe:63.9とした。
副走査方向に曲率を持つ、一方の面が平面、他方の面が凸面の副走査方向に正のパワーを持つシリンダレンズである。材質は、光学硝材BK7で、アッベ数は、νd=64.1、νe=63.9とした。
表9及び表10は、上記表1及び表2と同様の表である。対応する表の名前及び表の値以外の説明は、実施例1と同様である。
[実施例6]
上述した実施例は、偏向後光学系21が4枚組みの結像レンズ23、25、27および29で構成された例を示したが、偏向後光学系21を2枚組みの結像レンズで構成された例を示す。
クレーム要件(B-1)、(B-1')、(B-2)、(B-2')に対応させている。式(2)はクレーム要件(B−1)に、式(2b)はクレーム要件(B−1’)に、式(2')はクレーム要件(B−2)に、式(2b')はクレーム要件(B−2’)にそれぞれ対応する。
以上により、ポリゴンミラー等の光偏向装置5を薄く維持した状態で、像の相対位置ずれ(色ずれ)を小さくし、結像特性を向上させることができる。
なお、上記実施形態では、図2に示すように、偏向前光学系9からの複数の光線を全て同じ方向から光偏向装置5に入射させると共に全て同じ方向に反射させて複数の走査線上に導く、一系統の光学系としたが、図7に示すように、二系統にしてもよい。即ち、偏向前光学系9を光偏向装置5の両側に配置して反射面5aを同時に2面使用し、各光線を2本ずつ左右に分けてもよい。各レンズには表1〜12に示された形状、特性を持たせる。これにより、ドラム間ピッチを広げることができる。
Claims (3)
- 光源から複数の光線を供給する偏向前光学系と、偏向後の副走査方向の光線光路が交差するように入射した偏向前光学系からの光線を偏向する光偏向装置と、当該光偏向装置からの反射光を所定の距離隔てられた各被走査面上の走査線上に結像させるための複数の光学素子からなる偏向後光学系とを備えた光走査装置において、
0.006 >|β×δ×tanζ/cos|γ|max|
ここに、
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
δ:光偏向装置の回転中心から、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面へおろした垂線の長さの最大値と最小値の差である、反射面の出入りの量(mm)
|γ|max:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線に対する、主走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
ζ:光偏向装置の入射光を偏向する各反射面の法線に対する、副走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
という関係を有することを特徴とする光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置において、
0.02 > |{(F−L)/F}×δ|×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ])
ここに、
F:偏向後光学系の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系の合成した主走査方向の像面側主点から像面までの距離(mm)
δ:光偏向装置の回転中心から、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面へおろした垂線の長さの最大値と最小値の差である、反射面の出入りの量(mm)
γ:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線と入射光との主走査方向の角度(radian)
ξ:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線と被走査面の法線との主走査方向の角度(radian)
MAX[tanγ×cosξ]:画像領域を走査する際に光偏向装置が回転する範囲全体でのγとξの組み合わせでの、tanγ×cosξの最大値
MIN [tanγ×cosξ]:画像領域を走査する際に光偏向装置が回転する範囲全体でのγとξの組み合わせでの、tanγ×cosξの最小値
という関係を有することを特徴とする光走査装置。 - 光源から複数の光線を供給する偏向前光学系と、偏向後の走査面が交差するように入射した偏向前光学系からの光線を偏向する光偏向装置と、当該光偏向装置からの反射光を所定の距離隔てられた各被走査面上の走査線上に結像させるための複数の光学素子からなる偏向後光学系とを備えた光走査装置において、
上記偏向後光学系の複数の光学素子が複数の結像レンズからなり、
光路の一番下流側の結像レンズを副走査方向に正のパワーを持つシリンダ形状のレンズとし、
0.006 >|β×δ×tanζ/cos |γ|max|
0.02 > |[(F−L)/F]×δ|×(MAX[tanγ×cosξ]−MIN[tanγ×cosξ])
ここに、
β:偏向後光学系の副走査方向の横倍率
|γ|max:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線に対する、主走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
F:偏向後光学系の主走査方向の合成焦点距離(mm)
L:偏向後光学系の合成した主走査方向の像面側主点から、像面までの距離(mm)
δ:光偏向装置の回転中心から、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面へおろした垂線の長さの最大値と最小値の差である、反射面の出入りの量(mm)
ζ:光偏向装置の入射光を偏向する各反射面の法線に対する、副走査方向の入射角度の絶対値の最大値(radian)
γ:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線と入射光との主走査方向の角度(radian)
ξ:光偏向装置の、前記偏向前光学系から前記光偏向装置の偏向のための反射面への入射光を偏向する各反射面の法線と被走査面の法線との主走査方向の角度(radian)
MAX[tanγ×cosξ]:画像領域を走査する際に光偏向装置が回転する範囲全体でのγとξの組み合わせでの、tanγ×cosξの最大値
MIN [tanγ×cosξ]:画像領域を走査する際に光偏向装置が回転する範囲全体でのγとξの組み合わせでの、tanγ×cosξの最小値
という関係を有することを特徴とする光走査装置。
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