JPH11237569A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH11237569A
JPH11237569A JP4082598A JP4082598A JPH11237569A JP H11237569 A JPH11237569 A JP H11237569A JP 4082598 A JP4082598 A JP 4082598A JP 4082598 A JP4082598 A JP 4082598A JP H11237569 A JPH11237569 A JP H11237569A
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light
polygon mirror
lens
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Takashi Shiraishi
貴志 白石
Masao Yamaguchi
雅夫 山口
Yasuyuki Fukutome
康行 福留
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Abstract

(57)【要約】 【課題】2以上の光ビームを一括して露光する露光装置
において、偏向後光学系のレンズを1枚のみとし、主走
査方向のビーム位置のずれを低減する 【解決手段】この発明の露光装置1は、 【数1】 で表される光入射面および光出射面を除いた任意の一面
が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと交わ
る交線が非対称となる対称面に形成された回転対称軸を
持たないレンズであって、1枚のみであるにも拘わら
ず、主走査方向のデフォーカス量、副走査方向のデフォ
ーカス量、複数のレーザビームを用いる場合の副走査方
向のレーザビームの位置のずれのそれぞれを所定の範囲
内に設定し、しかも、像面における最小ビーム径を50
μm程度に収束できる結像レンズ21を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、単色の高速レー
ザプリンタ、単色の高速デジタル複写機等に使用され、
複数の光ビームを走査するマルチビーム露光装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】同一色の画像データを複数の光ビームで
並列に露光することで、露光速度すなわち画像形成速度
を高速化する提案がある。この方法によれば、偏向装置
の反射面の回転数を増大させる場合であっても、その回
転数を、光ビームの本数分の1に低減できる。従って、
モータのコストおよび画像周波数の低減が可能となる。
【0003】上述した露光装置は、複数の半導体レーザ
素子、それぞれの半導体レーザ素子を放射された光ビー
ムの断面ビーム径を所定の大きさおよび形状に絞り込む
第1のレンズ群、第1のレンズ群により所定の大きさお
よび形状に絞り込まれた複数の光ビームを、光ビームに
より形成される画像を保持する記録媒体が搬送される方
向(補助走査方向)と直交する方向(すなわち走査方
向)に連続的に反射することで偏向すなわち走査する偏
向装置、偏向装置により走査されたそれぞれの光ビーム
を記録媒体の所定の位置に偏向装置の回転量と偏向装置
により走査された距離が比例するよう、等速度で結像さ
せる第2のレンズ群などを有している。なお、第2のレ
ンズ群としては、これまでのところ、少なくとも2枚の
fθレンズが用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した露
光装置においては、第2のレンズ群のレンズ枚数が2枚
以上であることから、複数の光ビームを入射させる場合
には、補助走査方向の各光ビームが各レンズを通過する
位置を正確に維持する必要がある。このことから、レン
ズの形状および加工精度、およびレンズの組み付け精度
として、高い精度が要求され、結果としてコストが増大
する問題がある。
【0005】また、コストの問題を無視したとしても、
現在実用化されている露光装置では、例えば、走査方向
ビーム径のばらつきにより、中間調画像の画像濃度が不
均一となったり、補助走査方向において、ジッタが生じ
て画質が劣化する問題がある。
【0006】この発明の目的は、光ビーム相互間の結像
位置のずれ、解像度の低下あるいはビーム径の変動等に
よる画質の劣化の少ない複数のビームを走査する露光装
置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、発光源と、この発光源か
らの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する回転多面
鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源との間に配
置され、前記光源からの光に所定の特性を持たせながら
前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、
前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
露光装置において、前記レンズは、光入射面および光出
射面を除いた任意の一面が、前記光入射面および前記光
出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる対称面に
形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏
向点と前記所定像面の有効領域の中心を通るときの像面
間の距離をL、前記所定像面の有効領域中心を通る光線
が前記レンズと交わる近傍でのレンズの前記第1の方向
と垂直方向の第2の方向の近軸焦点距離をFとする時、 F/L ≦ 0.25 が満足されることを特徴とする露光装置を提供するもの
である。
【0008】また、この発明は、発光源と、この発光源
からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する回転多
面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源との間に
配置され、前記光源からの光に所定の特性を持たせなが
ら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学手段
と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面
に、前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が
比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、
を有する露光装置において、前記レンズは、光入射面お
よび光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面およ
び前記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる
対称面に形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向
される偏向点と前記所定像面の有効領域の中心を通ると
きの像面間の距離をL、前記所定像面の有効領域中心を
通る光が前記レンズを出射する点と前記所定の像面との
間の距離をL3 とする時、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65 が満足されることを特徴とする露光装置を提供するもの
である。
【0009】さらに、この発明は、発光源と、この発光
源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する回転
多面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源との間
に配置され、前記光源からの光に所定の特性を持たせな
がら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学手段
と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に
前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例
するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有
する露光装置において、前記レンズは、光入射面および
光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面および前
記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる対称
面に形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向され
る偏向点と前記所定像面の有効領域の中心を通るときの
像面間の距離をL、前記回転多面鏡により前記光が偏向
される偏向点から前記所定像面の有効領域中心を通る光
線がfθレンズへ入射する点との間の距離をL1 、前記
所定像面の有効領域中心と有効領域端との間で前記光が
前記偏向器により偏向される角度をΦ、とする時、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27 が満足されることを特徴とする露光装置を提供するもの
である。
【0010】またさらに、この発明は、発光源と、この
発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する
回転多面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源と
の間に配置され、前記光源からの光に所定の特性を持た
せながら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学
手段と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像
面に前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が
比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、
を有する露光装置において、前記レンズは、光入射面お
よび光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面およ
び前記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる
対称面に形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向
される偏向点と前記所定像面の有効領域の中心を通ると
きの像面間の距離をL、前記回転多面鏡により前記光が
偏向される偏向点から前記所定像面の有効領域中心を通
る光線がfθレンズへ入射する点との間の距離をL1
とする時、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65 が満足されることを特徴とする露光装置を提供するもの
である。
【0011】さらにまた、この発明は、複数の発光源
と、この発光源からのそれぞれの光を第1の方向に概略
等角速度で偏向する回転多面鏡を含む偏向器と、この偏
向器と前記発光源との間に配置され、前記光源からのそ
れぞれの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前
記回転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、前記回転多面鏡
により偏向されたそれぞれの光を所定の像面に前記回転
多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例するよ
う、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する露
光装置において、前記レンズは、光入射面および光出射
面を除いた任意の一面が、前記光入射面および前記光出
射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる対称面に形
成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向
点と前記所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間
の距離をL、前記所定像面の有効領域中心と有効領域端
との間の距離をW、前記所定像面の有効領域中心と有効
領域端との間で前記それぞれの光が前記偏向器により偏
向される角度をΦ、とする時、 0.8 ≦ tan-1(W/L)/Φ ≦ 1.3 が満足されることを特徴とする露光装置を提供するもの
である。
【0012】またさらに、この発明は、発光源と、この
発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する
回転多面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源と
の間に配置され、前記光源からの光に所定の特性を持た
せながら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学
手段と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像
面に前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が
比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、
を有する露光装置において、前記レンズは、光入射面お
よび光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面およ
び前記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる
対称面に形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向
される偏向点と前記所定像面の有効領域の中心を通ると
きの像面間の距離をL、前記回転多面鏡により前記光が
偏向される偏向点から前記所定像面の有効領域中心を通
る光線がfθレンズへ入射する点との間の距離をL1
前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 とする
時、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦0.23 が満足されることを特徴とする露光装置を提供するもの
である。
【0013】さらにまた、この発明は、発光源と、この
発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する
回転多面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源と
の間に配置され、前記光源からの光に所定の特性を持た
せながら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学
手段と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像
面に前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が
比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、
を有する露光装置において、前記レンズは、光入射面お
よび光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面およ
び前記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる
対称面に形成され、前記所定像面の有効領域中心と有効
領域端との間で前記光が前記偏向器により偏向される角
度をΦ、前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向
点と前記所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間
の距離をL、前記所定像面の有効領域中心と有効領域端
との間の距離をW、前記所定像面の有効領域中心を通る
光が前記レンズを出射する点と前記所定の像面との間の
距離をL3 とする時、 φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 が満足されることを特徴とする露光装置提供するもので
ある。
【0014】またさらに、この発明は、発光源と、この
発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する
回転多面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源と
の間に配置され、前記光源からの光に所定の特性を持た
せながら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学
手段と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像
面に前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が
比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、
を有する露光装置において、前記レンズは、光入射面お
よび光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面およ
び前記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる
対称面に形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向
される偏向点と前記所定像面の有効領域の中心を通ると
きの像面間の距離をL、前記所定像面の有効領域中心を
通る光線が前記レンズと交わる近傍でのレンズの前記第
1の方向と垂直方向の第2の方向の近軸焦点距離をF、
前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 、前記回
転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前記所定
像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入射する
点との間の距離をL1 、前記所定像面の有効領域中心と
有効領域端との間で前記光が前記偏向器により偏向され
る角度をΦ、前記所定像面の有効領域中心と有効領域端
との間の距離をW、とするとき、 F/L≦0.25、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23、およ
び φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 が満足されることを特徴とする露光装置を提供するもの
である。
【0015】さらにまた、この発明は、発光源と、この
発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する
回転多面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源と
の間に配置され、前記光源からの光に所定の特性を持た
せながら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学
手段と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像
面に前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が
比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、
を有する露光装置において、前記レンズは、光入射面お
よび光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面およ
び前記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる
対称面に形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向
される偏向点と前記所定像面の有効領域の中心を通ると
きの像面間の距離をL、前記所定像面の有効領域中心を
通る光線が前記レンズと交わる近傍でのレンズの前記第
1の方向と垂直方向の第2の方向の近軸焦点距離をF、
前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 、前記回
転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前記所定
像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入射する
点との間の距離をL1 、前記所定像面の有効領域中心と
有効領域端との間で前記光が前記偏向器により偏向され
る角度をΦ、前記所定像面の有効領域中心と有効領域端
との間の距離をW、とするとき、 F/L≦0.25、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23、およ
び φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 の少なくとも2つが満足されることを特徴とする露光装
置を提供するものである。
【0016】またさらに、この発明は、発光源と、この
発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する
回転多面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源と
の間に配置され、前記光源からの光に所定の特性を持た
せながら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学
手段と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像
面に前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が
比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、
を有する露光装置において、前記レンズは、光入射面お
よび光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面およ
び前記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる
対称面に形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向
される偏向点と前記所定像面の有効領域の中心を通ると
きの像面間の距離をL、前記所定像面の有効領域中心を
通る光線が前記レンズと交わる近傍でのレンズの前記第
1の方向と垂直方向の第2の方向の近軸焦点距離をF、
前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 、前記回
転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前記所定
像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入射する
点との間の距離をL1 、前記所定像面の有効領域中心と
有効領域端との間で前記光が前記偏向器により偏向され
る角度をΦ、前記所定像面の有効領域中心と有効領域端
との間の距離をW、とするとき、 F/L≦0.25、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23、およ
び φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 の任意の組み合わせが満足されることを特徴とする露光
装置を提供するものである。
【0017】さらにまた、この発明は、発光源と、この
発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向する
回転多面鏡を含む偏向器と、この偏向器と前記発光源と
の間に配置され、前記光源からの光に所定の特性を持た
せながら前記偏向器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学
手段と、前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像
面に前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が
比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、
を有する露光装置において、前記レンズは、光入射面お
よび光出射面を除いた任意の一面が、前記光入射面およ
び前記光出射面のそれぞれと交わる交線が非対称となる
対称面に形成され、前記回転多面鏡により前記光が偏向
される偏向点と前記所定像面の有効領域の中心を通ると
きの像面間の距離をL、前記所定像面の有効領域中心を
通る光線が前記レンズと交わる近傍でのレンズの前記第
1の方向と垂直方向の第2の方向の近軸焦点距離をF、
前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 、前記回
転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前記所定
像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入射する
点との間の距離をL1 、前記所定像面の有効領域中心と
有効領域端との間で前記光が前記偏向器により偏向され
る角度をΦ、前記所定像面の有効領域中心と有効領域端
との間の距離をW、とするとき、 F/L≦0.25、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23、およ
び φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 が満足されることを特徴とする露光装置と、この露光装
置により像担持体に形成された潜像を現像する現像装置
と、この現像装置により現像された現像剤像を被転写材
に転写する転写装置と、を有することを特徴とする画像
形成装置を提供するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を詳細に説明する。
【0019】図1に示されるように、画像形成装置10
0は、露光対象に向かって複数の光ビームを同時に出力
する露光装置1と、この露光装置1から出力された光ビ
ームに対応する画像を形成して記録用紙に出力する画像
形成部51を有している。
【0020】露光装置1は、図2に示されるように、所
定の波長の光ビーム(レーザビーム)を放射する発光源
としての半導体レーザ素子3、回転可能な反射面を有
し、この反射面を所定の速度で回転することで、半導体
レーザ素子3を放射されたレーザビームを、所定の位置
に配置された像面Sすなわち画像形成部51の後段に詳
述する像担持体としての感光体ドラムの所定位置に向か
って所定の線速度で偏向(走査)する偏向装置7を有し
ている。なお、偏向装置7と半導体レーザ素子3との間
には、レーザ素子3から出射されたレーザビームの断面
ビーム形状を所定の大きさかつ所定の形状に整える偏向
前光学系5が配置されている。また、偏向装置7と像面
Sとの間には、偏向装置7の反射面の回転によって偏向
されたレーザビームを、反射面の回転に応じて規定され
る反射角と像面上の距離が比例するよう、等速度で結像
させる偏向後光学系9が配置されている。なお、以下、
偏向装置7によりレーザビームが偏向される方向を主走
査方向(後段に詳述する感光体ドラムの軸方向)、主走
査方向と直交する方向(同感光体ドラムが回転される方
向)を副走査方向と示す。
【0021】半導体レーザ素子3は、図3に示すよう
に、第1のレーザビームAを出射する第1の発光点3a
と第2のレーザビームBを出射する第2の発光点3bが
所定の間隔で同一の素子上に配列されたレーザ素子であ
って、組立時には、それぞれの発光点を放射されたレー
ザビームAおよびBが、副走査方向に所定の間隔となる
よう、図示しないハウジングに固定される。
【0022】偏向前光学系5は、レーザ素子3の第1お
よび第2の発光点3a,3bのそれぞれを出射されたレ
ーザビームA,Bに所定の収束性を与える有限焦点レン
ズ11、有限焦点レンズ11の後ろ側焦点位置に配置さ
れ、有限焦点レンズ11により所定の収束性が与えられ
たレーザビームAおよびBのそれぞれの断面ビーム形状
を所定の形状に整える絞り13、絞り13を通過された
レーザビームA,Bのそれぞれに、副走査方向に対して
のみ、さらに所定の収束性を与えるシリンダレンズ15
からなり、各発光点3a,3bを出射された第1および
第2のレーザビームA,Bのそれぞれに所定の収束性お
よび断面ビーム形状を与えて、偏向装置7の反射面(多
面鏡7a)に案内する。なお、図2(a)に示されるよ
うに、それぞれのレーザビームA,Bは、主走査方向に
関して、実質的に重なり合っている。また、副走査方向
についても、半導体レーザ素子3を出射された時点で
は、2本であるが絞り13を通過した付近から、実質的
に1本のレーザビームとみなすことができる。
【0023】有限焦点レンズ11は、例えば非球面ガラ
スレンズもしくは球面ガラスレンズのレーザ入射面およ
び出射面の少なくとも一方の面に、例えばUV(Urt
ra−Violet=紫外線)硬化型の図示しないプラ
スチックレンズを貼り合わせた(または図示しないプラ
スチックレンズを一体成形した)レンズが利用される。
【0024】絞り13は、図3に示したように、有限焦
点レンズ9の後ろ側焦点位置に位置される。これによ
り、2つの発光点3a,3bのそれぞれから出射された
2本のレーザビームの光量の変動が最小に抑えられる。
【0025】シリンダレンズ15は、例えばPMMA
(ポリメチルメタクリル)等によって形成されたプラス
チックシリンダレンズ15pと例えばLAH78等によ
って形成されたガラスシリンダレンズ15gとが一体的
に設けられたもので、両レンズの接合面側のレンズ面の
曲率が実質的に同一に形成され、それぞれが、例えば接
着によって貼り合わせられている。なお、シリンダレン
ズ15は、有限レンズ11を保持する図示しない保持部
材と一体に形成された位置決め部により、有限焦点レン
ズ11と正確な間隔で固定される。
【0026】また、プラスチックシリンダレンズ15p
の空気と接する面は、円筒面の一部に形成され、副走査
方向にパワーが与えられている。なお、シリンダレンズ
15は、ガラスシリンダレンズ15gとPMMAのシリ
ンダレンズ15pとが、図示しない位置決め部材に向け
て、所定の方向から押圧されることで、一体に形成され
てもよい。また、シリンダレンズ15は、ガラスシリン
ダレンズ15gの入射面に、プラスチックシリンダレン
ズ15pを一体に成型することによっても提供可能であ
る。
【0027】偏向装置7は、例えば6面の平面反射鏡
(面)が正多角形状に配置された多面鏡7aと、多面鏡
7aを主走査方向に沿って所定の速度で回転させるモー
タ7bとを有している。多面鏡7aは、例えばアルミニ
ウムにより形成される。また、多面鏡7aの各反射面
は、多面鏡7aが回転される方向を含む面すなわち主走
査方向と直交する面すなわちモータ7bの軸方向に平行
な副走査方向に沿って切り出されたのち、切断面に、例
えばSiO2 などの表面保護層兼高輝反射層が蒸着され
ることで提供される。
【0028】偏向後光学系9は、周知のfθレンズに類
似した形状および特性が与えられた1枚のみの結像レン
ズ21と、レンズ21を通過されて所定の結像特性が与
えられたレーザビームLA,LBを以下に説明する画像
形成部51の感光体ドラムに向けて折り曲げる出射ミラ
ー23と、出射ミラー23と感光体ドラムの間に位置さ
れ、露光装置1を気密にする防塵ガラス25を含み、偏
向装置7により所定の速度で偏向されたレーザビームL
A,LBを、感光体ドラムの軸線方向に、等速度で結像
させる。
【0029】偏向後光学系のレンズ面形状は、
【数1】
【0030】で表される形状を有している。
【0031】なお、(A)式において、「amn」のm項
が奇数である場合は、主走査方向が非対称であることを
表すもので、これにより、偏向装置7の多面鏡7aの回
転により生じる偏向点が移動することの影響を補正する
ことができる。なお、最適化の結果、表1の実施例1に
示すように、「amn」のm項が全て「0」の際には、主
走査方向のデフォーカス量、副走査方向のデフォーカス
量、複数のレーザビームを用いる場合の副走査方向のレ
ーザビームの位置のずれに関して、特性の劣化がみられ
る。また、副走査方向断面を円弧形状からずらす働きを
持つ「amn」のn項が「0」以外である場合には、副走
査方向の集光状態が劣化し、レーザビームのビーム径を
小さく絞ることができないが、?この項?を入れること
により、レーザビームの最小ビーム径を、従来の露光装
置に比較して、小さなビーム径に絞ることができる。
【0032】また、結像レンズ21のレンズ面の形状を
(A)式に示されるように回転対称軸を持たない形状に
設定することで、複数のレーザビームの副走査方法の間
隔を全ての走査領域において一定に保つという条件で、
回転対称軸を持つトーリックレンズもしくは回転対称非
球面レンズでは結像レンズを1枚にしようとした際に、
波面収差を完全に除去できなかった従来の光学系に比較
して、最小ビーム径を、50μm程度まで絞ることがで
きることが、シミュレーションにより確認されている。
【0033】再び、図1を参照すれば、画像形成部51
は、露光装置1の出射ミラー23により折り曲げられ、
防塵ガラス25を通過されたレーザビームLA,LBが
出射される位置に、円筒ドラム状で、矢印の方向に回転
可能に形成され、画像に対応する静電潜像が形成される
感光体ドラム53を有している。
【0034】感光体ドラム53の周囲には、感光体ドラ
ム53の表面に所定の電位を提供する帯電装置55、感
光体ドラム53の表面に、露光装置1からのレーザビー
ムLA,LBが照射されて形成された静電潜像にトナー
を供給することで可視化する現像装置57、記録媒体す
なわち記録用紙Pを感光体ドラム53との間に介在させ
た状態で感光体ドラム53に対向され、図示しない搬送
機構により搬送される用紙Pに感光体ドラム53上のト
ナー像(トナー)を転写する転写装置59、転写装置5
9によりトナーが転写されたあとに感光体ドラム53上
に残った残存トナーを除去するクリーナ61、および転
写装置59によりトナー像が転写されたあとの感光体ド
ラム53上に残った残存電位を除去する除電装置63
が、感光体ドラム53の回転方向に沿って順に配置され
ている。
【0035】感光体ドラム53の下方には、画像形成部
51により形成された画像が転写されるための用紙Pを
収容する用紙カセット65が配置されている。なお、用
紙Pは、用紙カセット65の一端に設けられた断面形状
が概ね半円状の送り出しローラ67により最上部から1
枚ずつ取り出され、レジストローラ69により用紙Pの
先端と感光体ドラム53に形成される画像の先端とが整
合されて、所定のタイミングで、転写装置59と感光体
ドラム53との間の転写領域に、給送される。
【0036】また、トナー(トナー像)が転写された用
紙Pは、搬送ベルト71により定着装置73に向けて搬
送され、定着装置71により、トナーが定着される。
【0037】次に、結像レンズ21の光学(形状)特性
と、図2に示した露光装置1内でのレンズ21の位置関
係について説明する。
【0038】図4ないし図11に、Lを、偏向装置7の
多面鏡7aによりレーザビームLA,LBが偏向される
偏向点とそれぞれのレーザビームLA,LBが所定像面
の有効領域の中心を通るときの像面間の距離、L1 を、
偏向装置7の多面鏡7aによりレーザビームLA,LB
が偏向される偏向点と所定像面の有効領域中心を通るレ
ーザビームLA,LBが結像レンズ21へ入射する点と
の間の距離、L3 を、所定像面の有効領域中心を通るレ
ーザビームが結像レンズ21を出射する点と所定像面と
の間の距離、Fを、所定像面の有効領域中心を通る光線
が結像レンズ21と交わる近傍でのレンズの副走査方向
の近軸焦点距離、Φを、所定像面の有効領域の中心と有
効領域の端部との間でレーザビームLA,LBが偏向装
置7の多面鏡7aにより偏向される角度[rad]、W
を、所定像面の有効領域の中心と有効領域の端部との間
の距離、と、それぞれ定義し、各パラメータを最適化し
た場合に得られる光学特性、すなわち、偏向装置7の多
面鏡7aの各反射面が回転軸に対して非平行となる限度
量すなわち面倒れが1分である場合のレーザビームL
A,LBの副走査方向の結像位置のずれ量(1)、すな
わち F/L (C−1)、 副走査方向のデフォーカス(各レーザビームLA,LB
が最小ビーム径となる位置と像面Sとのずれ)量
(2)、すなわち L3 /L (C−2)、 主走査方向のデフォーカス(各レーザビームLA,LB
が最小ビーム径となる位置と像面Sとのずれ)量
(3)、すなわち L1 ×sinΦ/L (C−3)、 各レーザビームLA,LBが結像レンズを通る際に、像
面S上で最大どれだけ離れるかを示す主走査方向のレー
ザビームのばらつきの範囲(4)、すなわち L1 /L (C−4)、 各発光源から放射されるレーザビームLA,LBの波長
が100nm変動した場合のときの主走査方向の結像位
置のずれ量(5)、すなわち tan-1(W/L)/Φ (C−5)、 各レーザビームLA,LBに対する主走査方向のfθ特
性(6)、すなわち L1 ×L3 /L2 (C−6)、および レンズ21の透過率の偏差による影響(7)すなわち φ×(L/W)L3 (C−7) のそれぞれについてシミュレーションして得られた最適
化データを示す。なお、図4ないし図11は、実施例1
ないし62について、一連のデータを示すもので、全て
の実施例について、図4に示した条件が適用されるもの
である。また、図4ないし図11のそれぞれにおいて
は、偏向前光学系5の配置および近軸特性、同レンズ2
1を用いた場合に、像面においてレーザビームLA,L
B相互の間隔を3ドットとすることのできる第1の発光
点3aおよび第2の発光点3bの副走査方向の距離も、
同時に示している。
【0039】図12ないし図19は、図4ないし図11
に示した光学特性において、条件式(C−1)ないし
(C−7)と対応するそれぞれの条件の相関の程度、す
なわち各条件式の有意性を評価するためのグラフであ
る。
【0040】図12は、面倒れが1分である場合の各レ
ーザビームの結像位置のずれ量と条件式(C−1)との
関係を示すグラフであり、F/Lと同ずれ量との間に
は、強い相関が認められる。なお、実際の製造面の結像
レンズ21、図示しないハウジングおよび半導体レーザ
素子3等の個体誤差等を考慮して、同ずれ量を3μm以
下にするためには、 F/L≦0.25 (B−1) を満足するようF/Lを設定する必要がある。
【0041】図13は、副走査方向のデフォーカス(各
レーザビームLA,LBが最小ビーム径となる位置と像
面Sとのずれ)量と条件式(C−2)との関係を示すグ
ラフであり、L3 /Lと副走査方向のデフォーカス量と
の間には、強い相関が認められる。なお、実際の製造面
の結像レンズ21、図示しないハウジングおよび半導体
レーザ素子3等の個体誤差等を考慮して、同デフォーカ
ス量を2mm以下にするためには、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65 (B−2) を満足するよう、L3 /Lを設定することが必要であ
る。
【0042】図14は、主走査方向のデフォーカス(各
レーザビームLA,LBが最小ビーム径となる位置と像
面Sとのずれ)量と条件式(C−3)との関係を示すグ
ラフであり、L1 ×sinΦ/Lと主走査方向のデフォ
ーカス量との間には、強い相関が認められる。なお、実
際の製造面の結像レンズ21、図示しないハウジングお
よび半導体レーザ素子3等の個体誤差等を考慮して、主
走査方向デフォーカス量2mm以下にするためには、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27 (B−3) を満足するようL1 ×sinΦ/Lを設定することが必
要である。
【0043】図15は、結像レンズを通る全てのレーザ
ビームが、像面S上で最大どれだけ離れるかを示す主走
査方向のレーザビームのばらつきの範囲と条件式(C−
4)との関係を示すグラフであり、L1 /Lと同ばらつ
きとの間には、強い相関が認められる。なお、実際の製
造面の結像レンズ21、図示しないハウジングおよび半
導体レーザ素子3等の個体誤差等を考慮して、同ばらつ
きの範囲を20μm以下にするためには、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65 (B−4) を満足するよう、L1 /Lを設定する必要である。
【0044】図16は、条件式(C−4)と副走査方向
のレーザビーム相互の間隔の中心値を42.3μmとし
た際の走査範囲内全域での副走査方向の各レーザビーム
相互の間隔の変動量を示すグラフである。図16によれ
ば、L1 /Lは、副走査方向の各レーザビームの間隔の
変動量に対しても図15に示したばらつきに類似した相
関を示す。なお、図16に示したばらつきの範囲が20
μm以下となる場合、すなわち式(B−4)を満足する
範囲では、同副走査方向のレーザビーム相互の間隔のず
れは、3μm以下である。
【0045】図17は、半導体レーザ素子3の発光源3
a,3bのそれぞれから放射されるレーザビームLA,
LBの波長が100nm変動した場合のときの主走査方
向の結像位置のずれ量と条件式(C−5)との関係を示
すグラフであり、主走査方向位置ずれ量と、tan
-1(W/L)/Φとの間に、強い相関が認められる。
【0046】ところで、半導体レーザ素子は、発光点
(パッケージおよびマウントを含む)の温度が変化する
と放射するレーザビームの発光波長が変動するとともに
モードホッピング現象により、任意の温度において、例
えば0.1°C程度の温度変化に対して発光波長が3n
m程度変動することが知られている。このため、半導体
レーザ素子の各発光点から放射されるレーザビームの発
光波長のみならず、任意に用いられる半導体レーザ素子
から放射される全ての波長を均一にすることは、困難で
ある。従って、ある条件下で発光波長を一致できたとし
ても、温度条件を含む全ての条件においては、発光波長
にばらつきが生じることになる。
【0047】なお、用紙P上でレーザビーム相互の副走
査方向のずれを識別できない許容値は、15μm以下で
あることから、発光波長の変動量を3nm程度に抑える
ことで、モードホッピングにより発光波長が変動して
も、用紙P上で識別しにくくなることになる。このこと
から、図17において、主走査方向の位置ずれ量を0.
5mm以下にできる条件を、条件式(C−5)に当ては
めると、一般的な半導体レーザで生じることのあるモー
ドホッピングの大きさが3nmとすると、主走査方向位
置ずれ量は、図17に示したずれ量の約3/100であ
り、3nmの波長変動が生じた場合であっても、用紙上
でのずれ量を15μm以下とするためには、100nm
の波長変動(図17の条件)において、0.5mm以下
となるよう、範囲を特定すればよいことになる。
【0048】従って、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3 (B−5) を満たすよう、(W/L)Φを設定すればよいことにな
る。
【0049】図18は、fθ特性と条件式(C−6)と
の関係を示すグラフであり、fθ特性とL1 ×L3 /L
2 との間には、強い相関が認められる。なお、実際の製
造面の結像レンズ21、図示しないハウジングおよび半
導体レーザ素子3等の個体誤差等を考慮して、同特性の
変化量の最大値を0.4%程度に抑えるためには、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23 (B−6) を満足するよう、L1 ×L3 /L2 を設定する必要であ
る。
【0050】図19は、レンズ21の透過率の偏差によ
る影響と条件式(C−7)との関係を示すグラフであ
り、透過率の偏差(ばらつき)とφ×(L/W)/L3
との間には、強い相関があることが認められる。なお、
実際の製造面の結像レンズ21、図示しないハウジング
および半導体レーザ素子3等の個体誤差等を考慮して、
透過率の偏差(ばらつき)を10%以下とするために
は、 φ×(L/W)/L3 ≦0.009 (B−7) とすることが好ましい。
【0051】なお、上述した図12ないし図19におい
て、×印で示されているデータは、図4ないし図11に
示した実施例1ないし実施例62のうちの実施例1すな
わち(A)式において、「a mn」のm項が全て「0」の
場合を示しており、図12〜図19を用いて設定した上
記最適化条件すなわち(B−1)ないし(B−7)を満
足するよう図4に示した多くのパラメータを変更した例
である実施例2ないし実施例25に比較して、主走査方
向のデフォーカス量、副走査方向のデフォーカス量、複
数のレーザビームを用いる場合の副走査方向のレーザビ
ームの位置のずれに関して、特性の劣化がみられる。
【0052】従って、結像レンズ21のレンズ面の形状
を(A)式に示されるように回転対称軸を持たない形状
に設定し、Lを、偏向装置7の多面鏡7aによりレーザ
ビームLA,LBが偏向される偏向点とそれぞれのレー
ザビームLA,LBが所定像面の有効領域の中心を通る
ときの像面間の距離、L1 を、偏向装置7の多面鏡7a
によりレーザビームLA,LBが偏向される偏向点と所
定像面の有効領域中心を通るレーザビームLA,LBが
結像レンズ21へ入射する点との間の距離、L3 を、所
定像面の有効領域中心を通るレーザビームが結像レンズ
21を出射する点と所定像面との間の距離、Fを、所定
像面の有効領域中心を通る光線が結像レンズ21と交わ
る近傍でのレンズの副走査方向の近軸焦点距離、Φを、
所定像面の有効領域の中心と有効領域の端部との間でレ
ーザビームLA,LBが偏向装置7の多面鏡7aにより
偏向される角度[rad]、Wを、所定像面の有効領域
の中心と有効領域の端部との間の距離、と、それぞれ定
義し、条件式(C−1)に基づいて、面倒れを1分とし
た時に各レーザビームが結像される位置のずれ量を3μ
m以下とするよう、F/Lの範囲を F/L≦0.25 に、条件式(C−2)に基づいて、副走査方向のデフォ
ーカス量を2mm以下とするよう、L3 /Lの範囲を 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65 に、条件式(C−3)に基づいて、主走査方向のデフォ
ーカス量を2mm以下とするよう、L1 ×sinΦ/L
の範囲を 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27 に、条件式(C−4)に基づいて、主走査方向におい
て、各レーザビームLA,LBが結像レンズ21を通る
際に、像面S上で最大どれだけ離れるかを示すばらつき
の範囲を20μm以下とするよう、L1 /Lの範囲を 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65 に、条件式(C−5)に基づいて、モードホッピングが
3nmである場合に用紙P上での主走査方向の結像位置
のずれを15μm以下とするよう、tan-1(W/L)
Φの範囲を 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3 に、条件式(C−6)に基づいて、fθ特性の変化量の
最大値を0.4%以下とするよう、L1 ×L3 /L2
範囲を 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23 に、および条件式(C−7)に基づいて、透過率の偏差
(ばらつき)を10%以下とするよう、φ×(L/W)
/L3 の範囲を φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 に、それぞれ設定することで、結像レンズ21を1枚の
みとし、最小ビーム径を、50μm程度まで絞ることが
できる。
【0053】図20ないし図32は、(A)式に示した
「a mn」のm項を全て「0」とせず、すなわちm項に奇
数項を含ませた図4ないし図11の実施例2ないし実施
例25のそれぞれの結像レンズ21の入射面および出射
面の形状を、数値データにより示したものである。
【0054】上述した、実施例2ないし実施例25は、
面倒れを1分とした時の各レーザビームの結像位置のず
れ量を3μm以下に、副走査方向のデフォーカス量を2
mm以下に、主走査方向のデフォーカス量を2mm以下
に、レーザビームが結像レンズ21を通る際の主走査方
向の像面S上の通過位置のばらつきの範囲を20μm以
下に、半導体レーザ素子に3nmのモードホッピングが
生じた場合でも用紙P上での主走査方向の結像位置のず
れを15μm以下に、fθ特性の変化量の最大値を0.
4%以下に、かつ透過率の偏差(ばらつき)を10%以
下に設定可能な1枚のみの結像レンズ21を提供でき
る。なお、図4ないし図11に示した実施例26ないし
実施例62のレンズ面の形状に関する詳細な説明は省略
する。
【0055】図33は、図2に示した露光装置1におい
て、偏向前光学系5の光源3を複数の半導体レーザ素子
103aおよび103bにより構成した例を示す概略図
である。なお、この場合、有限焦点レンズ111a,1
11bと、両レンズにより所定の収束性が与えられた第
1および第2のレーザビームLA,LBを合成するハー
フミラー117により、図2に示したと同様の露光装置
を提供可能である。
【0056】図33に示す例では、半導体レーザ素子1
03a,103bに、汎用のコストの低いレーザ素子を
使用可能であり、しかも一方のレーザ素子の発光が停止
した場合もしくはモードホッピングの程度が大きな場合
等において、該当するレーザ素子のみを交換可能とする
ことから、露光装置全体のコストを低減できる。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の露光装
置によれば、1枚の結像レンズのみにより、偏向装置で
所定の速度で偏向された複数のレーザビームを、感光体
ドラムの軸線方向に等速度で結像させることができる。
【0058】また、結像レンズは、
【数2】
【0059】で表される光入射面および光出射面を除い
た任意の一面が、前記光入射面および前記光出射面のそ
れぞれと交わる交線が非対称となる対称面に形成された
回転対称軸を持たないレンズであって、1枚のみである
にも拘わらず、主走査方向のデフォーカス量、副走査方
向のデフォーカス量、複数のレーザビームを用いる場合
の副走査方向のレーザビームの位置のずれのそれぞれを
所定の範囲内に設定し、しかも、像面における最小ビー
ム径を50μm程度に収束できる。
【0060】従って、低いコストで、高速、小型で、画
質の高い露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態である露光装置が組み込
まれる画像形成装置を示す概略図。
【図2】図1に示した画像形成装置に組み込まれる露光
装置の光学部材の配置の一例を示す概略図。
【図3】図2に示した露光装置に組み込まれる半導体レ
ーザ素子(光源)を示す概略図。
【図4】図2に示した結像レンズ21の実施の形態を示
すデータテーブル。
【図5】図4に示したデータテーブルに引き続く図2の
結像レンズ21の実施の形態を示すデータテーブル。
【図6】図5に示したデータテーブルに引き続く図2の
結像レンズ21の実施の形態を示すデータテーブル。
【図7】図6に示したデータテーブルに引き続く図2の
結像レンズ21の実施の形態を示すデータテーブル。
【図8】図7に示したデータテーブルに引き続く図2の
結像レンズ21の実施の形態を示すデータテーブル。
【図9】図8に示したデータテーブルに引き続く図2の
結像レンズ21の実施の形態を示すデータテーブル。
【図10】図9に示したデータテーブルに引き続く図2
の結像レンズ21の実施の形態を示すデータテーブル。
【図11】図10に示したデータテーブルに引き続く図
2の結像レンズ21の実施の形態を示すデータテーブ
ル。
【図12】図4ないし図11に示した結像レンズにおい
て、偏向装置7の多面鏡7aの各反射面が回転軸に対し
て非平行となる限度量すなわち面倒れが1分である場合
のレーザビームLA,LBの副走査方向の結像位置のず
れ量とその最適化条件(C−1)との関係を示すグラ
フ。
【図13】図4ないし図11に示した結像レンズにおい
て、副走査方向のデフォーカス(各レーザビームLA,
LBが最小ビーム径となる位置と像面Sとのずれ)量と
その最適化条件(C−2)との関係を示すグラフ。
【図14】図4ないし図11に示した結像レンズにおい
て、主走査方向のデフォーカス(各レーザビームLA,
LBが最小ビーム径となる位置と像面Sとのずれ)量と
その最適化条件(C−3)との関係を示すグラフ。
【図15】図4ないし図11に示した結像レンズにおい
て、各レーザビームLA,LBが結像レンズを通る際
に、像面S上で最大どれだけ離れるかを示す主走査方向
のレーザビームのばらつきの範囲とその最適化条件(C
−4)との関係を示すグラフ。
【図16】図4ないし図11に示した結像レンズにおい
て、図15から得られた最適化条件に対応する副走査方
向のレーザビーム相互の間隔の変動量を、中心値を4
2.3μmとして走査範囲内全域について求めたグラ
フ。
【図17】図4ないし図11に示した結像レンズにおい
て、各発光源から放射されるレーザビームLA,LBの
波長が100nm変動した場合のときの主走査方向の結
像位置のずれ量とその最適化条件(C−5)との関係を
示すグラフ。
【図18】図4ないし図11に示した結像レンズにおい
て、各レーザビームLA,LBに対する主走査方向のf
θ特性とその最適化条件(C−6)との関係を示すグラ
フ。
【図19】図4ないし図11に示した結像レンズにおい
て、レンズ21の透過率の偏差による影響とその最適化
条件(C−7)との関係を示すグラフ。
【図20】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例2お
よび実施例3に適用した場合に得られるレンズ面の形状
を示すデータテーブル。
【図21】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例4お
よび実施例5に適用した場合に得られるレンズ面の形状
を示すデータテーブル。
【図22】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例6お
よび実施例7に適用した場合に得られるレンズ面の形状
を示すデータテーブル。
【図23】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例8お
よび実施例9に適用した場合に得られるレンズ面の形状
を示すデータテーブル。
【図24】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例10
および実施例11に適用した場合に得られるレンズ面の
形状を示すデータテーブル。
【図25】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例12
および実施例13に適用した場合に得られるレンズ面の
形状を示すデータテーブル。
【図26】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例14
および実施例15に適用した場合に得られるレンズ面の
形状を示すデータテーブル。
【図27】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例16
および実施例17に適用した場合に得られるレンズ面の
形状を示すデータテーブル。
【図28】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例18
および実施例19に適用した場合に得られるレンズ面の
形状を示すデータテーブル。
【図29】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例20
および実施例21に適用した場合に得られるレンズ面の
形状を示すデータテーブル。
【図30】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例22
および実施例23に適用した場合に得られるレンズ面の
形状を示すデータテーブル。
【図31】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例24
および実施例25に適用した場合に得られるレンズ面の
形状を示すデータテーブル。
【図32】図12ないし図19により得られた最適化条
件を図4ないし図11に示した結像レンズの実施例26
に適用した場合に得られるレンズ面の形状を示すデータ
テーブル。
【図33】図2に示した露光装置の別の実施の形態を示
す概略図。
【符号の説明】
1 ・・・マルチビーム露光装置、 3 ・・・光源、 3a・・・第1の発光点、 3b・・・第2の発光点、 5 ・・・偏向前光学系、 7 ・・・偏向装置、 7a・・・多面鏡、 9 ・・・偏向後光学系、 11 ・・・有限焦点レンズ、 13 ・・・絞り、 15 ・・・シリンダレンズ、 15g・・・ガラスシリンダレンズ、 15p・・・プラスチックシリンダレンズ、 21 ・・・結像レンズ、 23 ・・・ミラー、 25 ・・・防塵ガラス、 51 ・・・画像形成部、 100 ・・・画像形成装置。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記所定像面の有効領域中心を通る光線が前記レンズと
    交わる近傍でのレンズの前記第1の方向と垂直方向の第
    2の方向の近軸焦点距離をFとする時、 F/L ≦ 0.25 が満足されることを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に、前
    記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例す
    るよう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有す
    る露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
    射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 とする
    時、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65 が満足されることを特徴とする露光装置。
  3. 【請求項3】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前
    記所定像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入
    射する点との間の距離をL1 、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間で前記
    光が前記偏向器により偏向される角度をΦとする時、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27 が満足されることを特徴とする露光装置。
  4. 【請求項4】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前
    記所定像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入
    射する点との間の距離をL1 とする時、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65 が満足されることを特徴とする露光装置。
  5. 【請求項5】複数の発光源と、 この発光源からのそれぞれの光を第1の方向に概略等角
    速度で偏向する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らのそれぞれの光に所定の特性を持たせながら前記偏向
    器の前記回転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向されたそれぞれの光を所定の
    像面に前記回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離
    が比例するよう、等速度で結像させる1枚のみレンズ
    と、を有する露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間の距離
    をW、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間で前記
    それぞれの光が前記偏向器により偏向される角度をΦと
    する時、 0.8 ≦ tan-1(W/L)/Φ ≦ 1.3 が満足されることを特徴とする露光装置。
  6. 【請求項6】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前
    記所定像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入
    射する点との間の距離をL1 、 前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
    射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 とする
    時、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦0.23 が満足されることを特徴とする露光装置。
  7. 【請求項7】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間で前記
    光が前記偏向器により偏向される角度をΦ、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間の距離
    をW、 前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
    射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 とする
    時、 φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 が満足されることを特徴とする露光装置。
  8. 【請求項8】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記所定像面の有効領域中心を通る光線が前記レンズと
    交わる近傍でのレンズの前記第1の方向と垂直方向の第
    2の方向の近軸焦点距離をF、 前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
    射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前
    記所定像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入
    射する点との間の距離をL1 、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間で前記
    光が前記偏向器により偏向される角度をΦ、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間の距離
    をW、とするとき、 F/L≦0.25、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23、およ
    び φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 が満足されることを特徴とする露光装置。
  9. 【請求項9】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記所定像面の有効領域中心を通る光線が前記レンズと
    交わる近傍でのレンズの前記第1の方向と垂直方向の第
    2の方向の近軸焦点距離をF、 前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
    射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前
    記所定像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入
    射する点との間の距離をL1 、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間で前記
    光が前記偏向器により偏向される角度をΦ、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間の距離
    をW、とするとき、 F/L≦0.25、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23、およ
    び φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 の少なくとも2つが満足されることを特徴とする露光装
    置。
  10. 【請求項10】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記所定像面の有効領域中心を通る光線が前記レンズと
    交わる近傍でのレンズの前記第1の方向と垂直方向の第
    2の方向の近軸焦点距離をF、 前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
    射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前
    記所定像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入
    射する点との間の距離をL1 、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間で前記
    光が前記偏向器により偏向される角度をΦ、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間の距離
    をW、とするとき、 F/L≦0.25、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23、およ
    び φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 の任意の組み合わせが満足されることを特徴とする露光
    装置。
  11. 【請求項11】前記発光源は、少なくとも2以上の光源
    を含むことを特徴とする請求項1ないし4および6ない
    し10のいづれかに記載の露光装置。
  12. 【請求項12】発光源と、 この発光源からの光を第1の方向に概略等角速度で偏向
    する回転多面鏡を含む偏向器と、 この偏向器と前記発光源との間に配置され、前記光源か
    らの光に所定の特性を持たせながら前記偏向器の前記回
    転多面鏡へ導く偏向前光学手段と、 前記回転多面鏡により偏向された光を所定の像面に前記
    回転多面鏡の回転量と前記第1の方向の距離が比例する
    よう、等速度で結像させる1枚のみレンズと、を有する
    露光装置において、 前記レンズは、光入射面および光出射面を除いた任意の
    一面が、前記光入射面および前記光出射面のそれぞれと
    交わる交線が非対称となる対称面に形成され、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点と前記
    所定像面の有効領域の中心を通るときの像面間の距離を
    L、 前記所定像面の有効領域中心を通る光線が前記レンズと
    交わる近傍でのレンズの前記第1の方向と垂直方向の第
    2の方向の近軸焦点距離をF、 前記所定像面の有効領域中心を通る光が前記レンズを出
    射する点と前記所定の像面との間の距離をL3 、 前記回転多面鏡により前記光が偏向される偏向点から前
    記所定像面の有効領域中心を通る光線がfθレンズへ入
    射する点との間の距離をL1 、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間で前記
    光が前記偏向器により偏向される角度をΦ、 前記所定像面の有効領域中心と有効領域端との間の距離
    をW、とするとき、 F/L≦0.25、 0.35 ≦ L3 /L ≦ 0.65、 0.15 ≦ L1 ×sinΦ/L ≦ 0.27、 0.3 ≦ L1 /L ≦ 0.65、 0.8 ≦ tan-1(W/L)Φ ≦ 1.3、 0.17 ≦ L1 ×L3 /L2 ≦ 0.23、およ
    び φ×(L/W)/L3 ≦ 0.009 が満足されることを特徴とする露光装置と、 この露光装置により像担持体に形成された潜像を現像す
    る現像装置と、 この現像装置により現像された現像剤像を被転写材に転
    写する転写装置と、を有することを特徴とする画像形成
    装置。
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