DE60118056T2 - Optisches Abtastgerät und damit arbeitendes Bilderzeugungsgerät - Google Patents

Optisches Abtastgerät und damit arbeitendes Bilderzeugungsgerät Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine optische Abtastapparatur und eine von dieser Gebrauch machende Bilderzeugungsapparatur, insbesondere geeignet für eine Vorrichtung wie beispielsweise einen Laserdrucker oder ein digitales Kopiergerät, welches beispielsweise von einem elektrophotographischen Verfahren Gebrauch macht, bei dem ein oder mehrere von einer Lichtquelleneinrichtung emittierte Strahlen durch einen als Ablenkeinrichtung fungierenden Polygonspiegel reflektiert und abgelenkt werden, um optisch eine abzutastende Fläche durch ein fθ-Linsensystem mit einer fθ-Charakteristik zwecks Aufzeichnung von Bildinformation optisch abzutasten.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung eine optische Abtastapparatur, in der die Formen mehrerer Linsen, die die optische Abtasteinrichtung bilden, in geeigneter Weise so eingestellt werden, daß dadurch die Krümmung des Bildfeldes in der Hauptabtastrichtung ebenso wie die fθ-Charakteristik und die Schwankung der Vergrößerung in Nebenabtastrichtung korrigiert werden, damit stets gute Bilder erhalten werden. Außerdem betrifft die Erfindung einer davon Gebrauch machenden Bilderzeugungsapparatur.
  • Stand der Technik
  • Bislang wird in einer optischen Abtastapparatur, beispielsweise einem Laserdrucker, ein Lichtstrahl, der von einer Lichtquelleneinrichtung emittiert wird und mit einem Bildsignal moduliert ist, periodisch von einer Lichtablenkeinrichtung, die beispielsweise einen drehenden Polygonspiegel enthält, abgelenkt, um in Form eines Flecks auf der Oberfläche eines photoempfindlichen Aufzeichnungsmediums (einer photoempfindlichen Trommel) mit einem fθ-Linsensystem mit fθ-Charakteristik gebündelt zu werden, um die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums optisch abzutasten und dadurch eine Bildaufzeichnung zu bewirken.
  • 18 der begleitenden Zeichnungen ist eine schematische Ansicht der wesentlichen Teile eines zum Stand der Technik zählenden optischen Abtastsystems. In dieser Figur wird ein von einer Lichtquelleneinrichtung 91 emittierter, divergierender Strahl von einer Kollimatorlinse 92 zu einem im wesentlichen parallelen Strahlenbündel geformt, und dieses Strahlenbündel (die Lichtmenge) wird von einer Aperturblende 93 geformt, um in eine Zylinderlinse 94 einzutreten, die Brechkraft ausschließlich in Nebenabtastrichtung aufweist. Von dem in die Zylinderlinse 94 eintretenden Strahlenbündel tritt der Anteil in Hauptabtastrichtung unverändert aus, und der Anteil in Nebenabtastrichtung wird gebündelt und als im wesentlichen lineares Bild in der Nähe der ablenkenden Oberfläche 95a einer Lichtablenkeinrichtung 95 in Form eines drehenden Polygonspiegels abgebildet.
  • Der von der Ablenkfläche 95a der Lichtablenkeinrichtung 95 reflektierte und abgelenkte Strahl wird durch ein fθ-Linsensystem 96 mit fθ-Charakteristik auf die Oberfläche einer photoempfindlichen Trommel als abzutastender Fläche 97 gelenkt, wobei die Lichtablenkeinrichtung 95 in Pfeilrichtung A gedreht wird, um die Oberfläche 97 der photoempfindlichen Trommel in Pfeilrichtung B (der Hauptabtastrichtung) optisch abzutasten und auf diese Weise die Aufzeichnung der Bildinformation zu bewirken.
  • Um eine hochgenaue Aufzeichnung der Bildinformation in einer optischen Abtastapparatur dieser Art zu bewerkstelligen, ist es wichtig, daß die Bildfeldkrümmung über die gesamte abzutastende Fläche gut korrigiert ist und einen gleichmäßigen Fleckdurchmesser besitzt, daß eine gleichmäßige Geschwindigkeit beibehalten wird, wenn die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel mit dem Licht abgetastet wird (fθ-Charakteristik), daß die seitliche Vergrößerung in der Nebenabtastrichtung gleichmäßig über die gesamte effektive Abtastfläche korrigiert wird und der Fleckdurchmesser in Nebenabtastrichtung gleichförmig ist, und daß in einer Mehrstrahl-Abtastapparatur mit einer Lichtquelleneinrichtung, die mehrere Lichtstrahlen emittiert, die seitliche Vergrößerung in der Nebenabtastrichtung über die gesamte effektive Abtastfläche gleichmäßig korrigiert und das Abstandsintervall zwischen den Abtastlinien konstant gemacht wird. Bislang wurden verschiedene optische Abtastapparaturen oder fθ-Linsensysteme vorgeschlagen, die solche optischen Charakteristika erfüllen.
  • Beispielsweise zeigt die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-318796 ein fθ-Linsensystem mit einer Kombination einer torischen Glaslinse oder einer torischen Kunststofflinse, die jeweils eine Zylinderlinsenfläche auf ihrer Einfalloberfläche besitzen, und die auf der Austrittsflächenseite eine torische Oberfläche aufweisen. Allerdings ist gemäß dieser Veröffentlichung eine Oberfläche eine Zylinderfläche, wodurch sich das Problem ergibt, daß der Freiheitsgrad in bezug auf die oben angesprochene Aberrations-Korrektur gering und die Korrektur der Aberration schwierig ist. Daher werden erfindungsgemäß, wie unten beschrieben wird, sämtliche fθ-Linsen, die das fθ-Linsensystem bilden, als torische Linsen ausgebildet, die auf beiden Seiten torische Oberflächen aufweisen. Außerdem sind bei jeder der oben angesprochenen fθ-Linsen beide Oberflächen im Hauptabtastrichtungs-Querschnitt nicht-gekrümmt, der Krümmungsradius in Nebenabtastrichtung ist kontinuierlich verändert, wodurch die oben angesprochenen Aberrationen gut korrigiert werden. Außerdem gibt es in der oben angesprochenen Druckschrift keine Beschreibung der Vergrößerung in Nebenabtastrichtung, und außerdem wird nicht berücksichtigt, das Ausmaß der Empfindlichkeit bezüglich der Fokusschwankung in Nebenabtastrichtung zu reduzieren und de Vergrößerung in Nebenabtastrichtung innerhalb eines effektiven Abtastbereichs einer abzutastenden Oberfläche gleichförmig zu korrigieren. Die vorliegende Erfindung berücksichtigt dies und kann eine optische Abtastvorrichtung konstruieren, die sich für eine hochgenaue Aufzeichnung von Bildinformation eignet.
  • Bei der Ausführungsform 1 der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-318796 ist die Brechkraft einer torischen Glaslinse 22 auf der Seite der in Hauptabtastrichtung abgetasteten Fläche 14 größer als die Brechkraft einer torischen Kunststofflinse 21 auf der Seite des Polygonspiegels 12 in Hauptabtastrichtung, so daß es das Problem der mangelnden Kompaktheit gibt. Bei der Ausführungsform 2 der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-318796 ist sowohl die Brechkraft der torischen Kunststofflinse 21 in Nebenabtastrichtung als auch die Brechkraft der torischen Glaslinse 22 in Nebenabtastrichtung positiv, so daß sich das Problem ergibt, daß dann, wenn die beiden Linsen 21 und 22 nahe bei dem Polygonspiegel 12 liegen, die Vergrößerung in Nebenabtastrichtung zunimmt.
  • Andererseits sind einhergehend mit kompakter Bauweise und geringen Kosten von Laserdruckern, digitalen Kopiergeräten etc. ähnliche Bedingungen für Bilderzeugungsvorrichtungen gefordert worden.
  • Was diesen Anforderungen gerecht wird, ist zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 10-232346 vorgeschlagen. In dieser Druckschrift werden Bildfeldkrümmung und Verzeichnung gut korrigiert, der Einfluß einer Änderung im Fleckdurchmesser durch Bildhöhe wird reduziert.
  • Um allerdings eine noch kompaktere Bauweise der optischen Abtastvorrichtung zu erreichen, ist es notwendig, die Brennweite des fθ-Linsensystems zu verkürzen, dessen Feldwinkel zu vergrößern und die fθ-Linse in die Nähe des als Ablenkeinrichtung fungierenden Polygonspiegels zu bringen. All dies sind Faktoren, die die Aberrations-Korrektur schwierig machen, und es hat sich das Problem gestellt, daß bei Erreichen von kompakter Bauweise die Bildfeldkrümmung in einem breiten Feldwinkelbereich, die fθ-Charakteristik und die Schwankung der Vergrößerung in Nebenabtastrichtung nicht gut korrigiert werden.
  • Außerdem ergibt sich bei der Verbreiterung des Feldwinkels ein weiteres Problem. Bislang ist ein von der Lichtquelleneinrichtung emittierter Lichtstrahl schräg in bezug auf die optische Achse des fθ-Linsensystems auf die ablenkende Fläche des Polygonspiegels aufgetroffen, und dabei ändert sich die reflektierende Stelle, an der das Strahlbündel von der ablenkenden Oberfläche reflektiert wird, kontinuierlich und asymmetrisch in bezug auf das Zentrum der Abtastung. Diese asymmetrische Änderung der reflektierenden Stelle hat abträglichen Einfluß insbesondere auf die Abbildungsstelle, und es ist schwierig, eine flache Bildfeldkrümmung zu erreichen.
  • Die oben angesprochene asymmetrische Änderung der reflektierenden Stelle wird dadurch hervorgerufen, daß der von der Lichtquelleneinrichtung kommende Strahl schräg in bezug auf die optische Achse des fθ-Linsensystems einfällt, so daß dies dadurch behoben werden kann, daß man den von der Lichtquelleneinrichtung kommenden Lichtstrahl dazu bringt, aus der Richtung der optischen Achse des fθ-Linsensystems einzufallen, allerdings ist die Anordnung unzweckmäßig, und der Lichtstrahl muß dazu gebracht werden, von außerhalb des fθ-Linsensystems einzufallen, demzufolge sich die Asymmetrie der Bildfeldkrümmung aufgrund der asymmetrischen Änderung der reflektierenden Stelle nicht behoben werden kann.
  • Die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 4-60608 und die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 9-265041 zeigen verschiedene Beispiele, bei denen vertikale Asymmetrie in die Meridionalform der das fθ-Linsensystem bildenden fθ-Linse eingebracht wird.
  • Um allerdings die Kompaktheit des fθ-Linsensystems zu erreichen, müssen die Bildfeldkrümmung, die fθ-Charakteristik und die Schwankung der Vergrößerung in Nebenabtastrichtung auch in einem großen Feldwinkelbereich korrigiert werden, der den Feldwinkel von ± 47° überschreitet, wobei dies allerdings nicht immer zufriedenstellend erfolgt ist.
  • Um außerdem die optische Abtastapparatur für einen Mehrstrahlbetrieb geeignet zu machen, war es notwendig, einen aus einer Kollimatorlinse austretenden Lichtstrahl zu einem im wesentlichen parallelen Strahlbündel zu formen, um den Jitter in der Hauptabtastrichtung zu verringern.
  • Weiterhin zeigt die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 10-333069 einen Aufbau, bei dem zur Lösung des in einem optischen Mehrstrahl-Abtastsystem auftretenden Problems, das das relative Intervall zwischen Abtastzeilen sich abhängig von der Abtastposition ändert, die Brechkraftverteilung einer Abtastlinse und einer Korrekturlinse in Nebenabtastrichtung derart ausgestaltet ist, daß der Effekt der Korrektur der Bildfeldkrümmung in Nebenabtastrichtung erzielt wird. Allerdings ist die Brechkraft der Korrekturlinse in der Nähe der abzutastenden Fläche in Hauptabtastrichtung am größten, so daß das Problem der Erzielung von kompakter Bauweise bleibt.
  • Außerdem hat gemäß der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 5-5852 zur Realisierung eines hellen fθ-Systems dieses den Aufbau mit zwei Einheiten und zwei Linsen, es gibt die Relationen zwischen der Nebenabtastungsvergrößerung β, der zusammengesetzten Brennweite fs bezüglich der Nebenabtastrichtung und den Krümmungsradien ry3 und ry4 der dritten und der vierten Fläche in Nebenabtastrichtung vor, vergleiche auch die US 5 541 760 A . Allerdings ist die Brechkraft der ersten Linse in der Nähe eines Dreh-Polygonspiegels in der Hauptabtastrichtung kleiner als die Brechkraft der zweiten Linse in der Nähe einer abzutastenden Fläche in Hauptabtastrichtung, so daß das Problem der Erzielung kompakter Bauweise immer noch bleibt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer optischen Abtastapparatur, bei der die Formen mehrerer die optische Abtasteinrichtung bildender Linsen in geeigneter Weise eingestellt sind, um dadurch eine gute Korrektur der Bildfeldkrümmung und der Verzeichnung in Hauptabtastrichtung sowie der Bildfeldkrümmung und der Vergrößerungsschwankung in Nebenabtastrichtung zu erreichen, wobei ungeachtet eines kompakten Aufbaus die Apparatur außerdem dazu geeignet ist, einen hochdefinierten Druckvorgang zu ermöglichen, bei dem die Nebenabtastvergrößerung gering gehalten wird. Außerdem soll eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einer solchen Apparatur geschaffen werden.
  • Erreicht wird dieses Ziel durch die optische Abtastapparatur gemäß Anspruch 1 und die Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Ansprüchen 28 und 29. Die übrigen Ansprüche beziehen sich auf weitere Ausführungsformen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A und 1B sind Querschnittansichten der wesentlichen Teile einer Ausführungsform 1 der Erfindung.
  • 2 zeigt den asphärischen Versatz der Meridionallinie auf jeder Oberfläche einer fθ-Linse in der Ausführungsform 1 der Erfindung.
  • 3 zeigt den asphärischen Versatz der Meridionallinie jeder Oberfläche der fθ-Linse in der Ausführungsform 1 der Erfindung.
  • 4 zeigt den Krümmungsradius (Sagittallinie R) jeder Oberfläche der fθ-Linse in der Ausführungsform 1 der Erfindung in Nebenabtastrichtung.
  • 5 zeigt den Krümmungsradius (Sagittallinie R) jeder Oberfläche der fθ-Linse in der Ausführungsform 1 der Erfindung in Nebenabtastrichtung.
  • 6 zeigt die Aberrationen des fθ-Linsensystems der Ausführungsform 1 der Erfindung.
  • 7A und 7B sind Querschnittansichten der wesentlichen Teile der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt den Krümmungsradius (Sagittallinie R) jeder Oberfläche einer fθ-Linse in der Ausführungsform 2 der Erfindung in Nebenabtastrichtung.
  • 9 zeigt den Krümmungsradius (Sagittallinie R) jeder Oberfläche der fθ-Linse in der Ausführungsform 2 der Erfindung in Nebenabtastrichtung.
  • 10 zeigt die Aberrationen des fθ-Linsensystems in der Ausführungsform 2 der Erfindung.
  • 11A, 11B und 11C sind Querschnittansichten der wesentlichen Teile in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt den Krümmungsradius (Sagittallinie R) jeder Oberfläche einer fθ-Linse in der Ausführungsform 3 der Erfindung in Nebenabtastrichtung.
  • 13 zeigt den Krümmungsradius (Sagittallinie R) jeder Oberfläche der fθ-Linse in der Ausführungsform 3 der Erfindung in Nebenabtastrichtung.
  • 14 zeigt die Aberrationen des fθ-Linsensystems der Ausführungsform 3 der Erfindung.
  • 15A und 15B sind Querschnittansichten der wesentlichen Teile der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
  • 16 zeigt die Aberrationen eines fθ-Linsensystems der Ausführungsform 4 der Erfindung.
  • 17 ist eine Querschnittansicht wesentlicher Teile eines Beispiels des Aufbaus eines elektrophotographischen Druckers, der von dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem Gebrauch macht.
  • 18 ist eine schematische Ansicht der wesentlichen Teile einer optischen Abtastapparatur gemäß Stand der Technik.
  • 19A und 19B sind Querschnittansichten der wesentlichen Teile der Ausführungsform 5 gemäß der Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • (Verkürzung der vollen Länge)
  • Eine optische Abtasteinrichtung besteht aus zwei (oder drei oder mehr) Linsen (oder optischen Elementen wie beispielsweise Spiegeln oder optischen Beugungselementen), wobei die zusammengesetzte Brennweite der Linsen die Brennweite f der optischen Abtasteinrichtung bilden. Das heißt: die rückwärtige Hauptebene der optischen Abtasteinrichtung befindet sich an einer Stelle entfernt von einer abzutastenden Fläche hin zu einer Ablenkeinrichtung entsprechend der Brennweite f der optischen Abtasteinrichtung.
  • Es sei nun angenommen, daß fein fixer Wert sei, so daß zur Verkürzung der vollen Länge (der Distanz von der Ablenkeinrichtung bis zu der abzutastenden Fläche) es notwendig ist, die Entfernung von der Ablenkeinrichtung zu der vorderseitigen Hauptebene der optischen Abtasteinrichtung zu verkürzen. Im folgenden wird bei der Beschreibung auf die 1A und 1B Bezug genommen.
  • Die Stellen an der vorderseitigen und der rückseitigen Hauptebene der optischen Abtasteinrichtung werden bestimmt durch die Brechkraft-Ausgestaltung (Brechkraftverteilung) der ersten und der zweiten Linse, wobei jede Hauptebene der die größere Brechkraft aufweisenden Linse nahekommt. Folglich wird die Brechkraft der ersten Linse in Hauptabtastrichtung größer gemacht als die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Hauptabtastrichtung (ϕm1 > ϕm2), wodurch jede Hauptebene in die Nähe der ersten Linse 6 gerückt werden kann, um dadurch die Distanz von der Ablenkeinrichtung 5 zu der vorderseitigen Hauptebene der optischen Abtasteinrichtung 9 zu verkürzen.
  • Das heißt, die volle Länge läßt sich verkürzen, um dadurch eine Größenverringerung der optischen Abtastapparatur zu erreichen.
  • Als Verfahren zum Verkürzen der vollen Länge gibt es ein Verfahren zum Verkürzen der Brennweite f der optischen Abtasteinrichtung 9. Wenn die Brennweite f der optischen Abtasteinrichtung 9 verkürzt wird, wird der Feldwinkel θ größer, weil der effektive Abtastbereich auf der abzutastenden Fläche 8 gemäß der Beziehung Y = fθ der gleiche ist. Dabei wird die Brechkraft der ersten Linse 6 in Hauptabtastrichtung größer gemacht als die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Hauptabtastrichtung (ϕm1 > ϕm2), wodurch die Leistungskorrektur in Hauptabtastrichtung auch bei einer Bildhöhe mit großem Feldwinkel einfach wird und die Möglichkeit erhalten wird, eine optische Abtasteinrichtung zu konstruieren, deren volle Länge verkürzt ist. Außerdem kann die Dicke der ersten und der zweiten Linse klein gemacht werden, wodurch man eine Größenverringerung und eine Kostenreduzierung der optischen Abtastapparatur erzielen kann.
  • Die zweite Linse 7 sorgt für eine gute Korrektur der Hauptabtast-Leistung linsbesondere der fθ-Charakteristik), die von der ersten Linse 6 nicht vollständig korrigiert werden kann. Die zweite Linse 7 kann in der Nähe der ersten Linse 6 angeordnet werden, wobei der effektive Durchmesser der Linse und einer optischen Box klein gehalten werden kann, um dadurch die Größenverringerung und Kostenreduzierung der optischen Abtastapparatur zu erreichen.
  • (Verringerung der Nebenabtastvergrößerung)
  • Im folgenden wird die Nebenabtastvergrößerung detailliert anhand der 1A und 1B erläutert.
  • Die Nebenabtastungsvergrößerung βs wird durch folgenden Ausdruck βs = b/adargestellt anhand des Abstands a von der vorderseitigen Hauptebene der optischen Abtasteinrichtung 9 zu der objektpunktseitigen Brennpunktlage und die Distanz b von der hinteren Hauptebene der Abtasteinrichtung zu der bildpunktseitigen Brennpunktlage, der Wert hat negatives Vorzeichen bei einer herkömmlichen optischen Abtasteinrichtung 9, hier allerdings wird als Nebenabtastungsvergrößerung der Absolutwert verwendet.
  • Bei einer üblichen optischen Abtasteinrichtung 9 wird die Brennpunktlage auf der Objektpunktseite in die Nähe der Ablenkfläche 5a der Ablenkeinrichtung 5 gerückt, und die Brennpunktlage auf der Bildpunktseite wird in der Nähe der abzutastenden Oberfläche 8 eingestellt.
  • Wenn wie bei den Ausführungsformen der Erfindung die Kompaktheit der optischen Abtasteinrichtung erreicht wird und die erste Linse 6 und die zweite Linse 7 in der Nähe eines Polygonspiegels 5 angeordnet werden, so wird der Wert a kurz und der Wert b groß, wodurch man einen Aufbau erhält, bei dem die Nebenabtastungsvergrößerung groß ist.
  • Im folgenden wird die Relation zwischen der Nebenabtastungsvergrößerung und der Brennpunktbewegung in Nebenabtastrichtung oder der Stärke der Oberflächenneigung erläutert.
  • Der Einfluß der Oberflächenneigung des Polygonspiegels 5 wird im Verhältnis zur Nebenabtastungsvergrößerung groß. Die Brennpunktbewegung in der Nebenabtastrichtung wird groß im Verhältnis zum Quadrat der Nebenabtastungsvergrößerung. In der optischen Abtasteinrichtung 9 sind wie bei den Ausführungsformen der Erfindung die erste Linse 6 und die zweite Linse 7 in der Nähe des Polygonspiegels 5 angeordnet, und der Einfluß der Brennpunktbewegung in Nebenabtastrichtung und der Oberflächenneigung des Polygonspiegels wird spürbar und stellt ein Problem dar. Ist die Nebenabtastungsvergrößerung groß, so ändert sie sich stark auch dann, wenn sich die Entfernung a oder b nur wenig ändert, weil die Nebenabtastungsvergrößerung „ein Verhältnis der Entfernung" ist. Das heißt: der Effekt der Verringerung der Nebenabtastungsvergrößerung dadurch, daß die Brechkraft der ersten Linse 6 in Nebenabtastrichtung negativ und die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Nebenabtastrichtung positiv gemacht wird, ist größer, wenn die optische Abtasteinrichtung 9 eine größere Nebenabtastungsverstärkung erhält. Außerdem ist der Effekt der Verringerung des Ausmaßes der Empfindlichkeit der Brennpunktbewegung in Nebenabtastrichtung, die proportional zum Quadrat der Nebenabtastungsvergrößerung ist, besonders groß.
  • Demzufolge ist die Auswirkung der vorliegenden Erfindung bei einer kompakten optischen Abtasteinrichtung groß.
  • (Meniskusform mit konvexer Oberfläche gegenüber der abzutastenden Oberfläche 8)
  • Im folgenden wird bei der detaillierten Beschreibung auf die 1A und 1B Bezug genommen.
  • Wenn die Entfernung zwischen der Ablenkeinrichtung 5 und der vorderseitigen Hauptebene der optischen Abtasteinrichtung in Hauptabtastrichtung verkürzt wird, wird die erste Meniskuslinse 6 zu einer Meniskuslinse, deren konvexe Oberfläche der abzutastenden Oberfläche 8 zugewandt ist, wodurch die Hauptabtastleistung (insbesondere die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung) gut korrigiert werden kann. De Meniskuslinse liegt mit ihrer Hauptebene in eine Richtung, in der die konvexe Oberfläche weist und die erste Linse 6 befindet sich in der Nähe der Ablenkeinrichtung 5. Da die erste Linse 6 Brechkraft auch in Nebenabtastrichtung besitzt, wird die Nebenabtastungsvergrößerung immer stärker, und die Brennpunktbewegung in Nebenabtastrichtung sowie das Ausmaß der Empfindlichkeit der Oberflächenneigung nimmt zu. Damit wird es wichtig, die Brechkraft der ersten Linse 6 in Nebenabtastrichtung negativ zu machen und die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Nebenabtastrichtung positiv zu machen, um dadurch die Nebenabtastungsvergrößerung zu reduzieren.
  • (Effekt der asphärischen Oberfläche)
  • Die folgende detaillierte Beschreibung nimmt auf die 1A und 1B Bezug.
  • Eine negative asphärische Oberfläche ist in der ersten Linse 6 vorgesehen, um dadurch eine Form zu erhalten, bei der die Brechkraft ausgehend von der optischen Achse in Richtung Peripherie kleiner wird, wobei die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung in einer Bildhöhe eines breiten Feldwinkels korrigiert wird.
  • Außerdem ist eine positive asphärische Fläche in der zweiten Linse 7 vorgesehen, so daß diese eine Form erhält, gemäß der die Brechkraft ausgehend von der optischen Achse in Richtung Peripherie größer wird und die fθ-Charakteristik in einer Bildhöhe eines großen Feldwinkels korrigiert wird.
  • Die beiden Oberflächen der ersten und der zweiten Linse werden zu einer asphärischen Fläche gemacht, und die Formen werden in der Einfallfläche und der Austrittsfläche gekrümmt, um dadurch eine optimale Form für die Leistungskorrektur in Hauptabtastrichtung zu erreichen.
  • 1A ist eine Querschnittansicht (eine Schnittansicht in Hauptabtastrichtung) der wesentlichen Teile einer optischen Abtastapparatur gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung in Hauptabtastrichtung, 1B ist eine Querschnittansicht (eine Nebenabtastungs-Schnittansicht) der wesentlichen Teile aus 1A in Nebenabtastrichtung. Die Richtung, in der ein Strahl von der Ablenkeinrichtung reflektiert und abgelenkt (abgelenkt und abtastend geführt) wird, ist als die Hauptabtastrichtung (Meridionalrichtung) definiert, und eine Richtung orthogonal zu der optischen Achse der optischen Abtasteinrichtung und zu der Hauptabtastrichtung ist als Nebenabtastrichtung (Sagittalrichtung) definiert.
  • In 1A bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Lichtquelleneinrichtung, beispielsweise einen Halbleiterlaser. Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Aperturblende, die den Durchmesser des durch sie hindurchgehenden Strahls einstellt. Bezugszeichen 2 steht für eine Kollimatorlinse als Kondensorlinse, die den von der Lichtquelleneinrichtung emittierten Strahl zu einem im wesentlichen parallelen Strahlbündel formt. Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Zylinderlinse (eine anamorphe Linse), die eine vorbestimmte Brechkraft nur in Nebenabtastrichtung besitzt, und die bewirkt, daß der im wesentlichen parallele Strahl aus der Kollimatorlinse 2 als im wesentlichen lineares Bild in der Nähe der ablenkenden Fläche (der reflektierenden Oberfläche) 5a eines im folgenden noch zu beschreibenden Lichtablenkers 5 in Nebenabtastrichtung abgebildet wird. Jedes der Elemente wie beispielsweise die Aperturblende 3, die Kollimatorlinse 2 und die Zylinderlinse 4 bildet ein Element einer optischen Einfall- oder Eintrittseinrichtung 11.
  • Der Lichtablenker 5 enthält als Ablenkeinrichtung beispielsweise einen Polygonspiegel (Dreh-Polygonspiegel) mit vier Flächen, der mit konstanter Geschwindigkeit in Pfeilrichtung A von einer (nicht gezeigten) Antriebseinrichtung, zum Beispiel einem Motor, gedreht wird.
  • Bezugszeichen 9 bezeichnet eine optische Abtasteinrichtung (ein fθ-Linsensystem) mit Kondensorfunktion und fθ-Charakteristik. Diese optische Abtasteinrichtung 9 enthält eine erste und eine zweite Linse 6 bzw. 7 mit unten zu beschreibenden Formen. Beide Linsen 6 und 7 gemäß dieser Ausführungsform bestehen aus einer torischen Linse, von der zwei Oberflächen torische Flächen sind, wobei die erste Linse 6 positive Brechkraft in Hauptabtastrichtung und negative Brechkraft in Nebenabtastrichtung besitzt, und die zweite Linse 7 positive Brechkraft in Nebenabtastrichtung besitzt und den von dem Lichtablenker 5 reflektierten und abgelenkten Strahl mit der Bildinformation dazu bringt, auf die Oberfläche 8 einer photoempfindlichen Trommel als abzutastender Oberfläche abgebildet zu werden, wobei sie eine Neigungskorrekturfunktion aufweist, indem die Ablenkfläche 5a des Lichtablenkers 5 und die abzutastende Fläche 8 in Nebenabtastrichtung optisch konjugiert zueinander angeordnet sind.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das von dem Halbleiterlaser emittierte Strahlbündel in seiner Lichtmenge durch die Aperturblende 3 begrenzt, wird von der Kollimatorlinse 2 in ein im wesentlichen paralleles Strahlbündel umgewandelt und tritt in die Zylinderlinse 4 ein. Derjenige Teil des in die Zylinderlinse 4 eintretenden parallelen Strahlbündels, der im Hauptabtastquerschnitt liegt, tritt unverändert aus der Linse aus. Derjenige Teil des im wesentlichen parallelen Strahlbündels, der in Nebenabtastrichtung verläuft, wird konvergiert und wird abgebildet als im wesentlichen lineares Bild (ein lineares Bild mit Längsrichtung in Hauptabtastrichtung) auf die ablenkende Oberfläche 5a des Lichtablenkers 5 abgebildet. Der von der ablenkenden Oberfläche 5a des Lichtablenkers 5 reflektierte und abgelenkte Strahl wird dann über die erste und die zweite Linse 6 und 7 in die Form eines Flecks auf der Oberfläche 8 der photoempfindlichen Trommel abgebildet, wobei der Lichtablenker 5 in Pfeilrichtung A gedreht wird, wodurch die Oberfläche 8 der photoempfindlichen Trommel mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Pfeilrichtung B (in Hauptabtastrichtung) optisch abgetastet wird. Hierdurch erfolgt eine Bildaufzeichnung auf der Oberfläche 8 der photoempfindlichen Trommel, die ein Aufzeichnungsmedium darstellt.
  • Im folgenden werden Merkmale der ersten und der zweiten fθ-Linse 6 und 7 des fθ-Linsensystems 9 dieser Ausführungsform erläutert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die positive Kraft (Brechkraft) des fθ-Linsensystems 9 in passender Weise verteilt auf die erste Linse 6 und die zweite Linse 7, um dadurch eine gute Bildfeld-Krümmungscharakteristik in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung zu erreichen.
  • Außerdem ist bei der vorliegenden Ausführungsform die erste Linse 6 in Hauptabtastrichtung als Positiv-Meniskuslinse ausgebildet, deren konkave Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, und die Nähe der optischen Achse der zweiten Linse 7 ist als Meniskuslinse ausgebildet, deren konvexe Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, und die nur sehr geringe Brechkraft besitzt. Insbesondere ist die Brechkraft der ersten Linse 6 größer als diejenige der zweiten Linse 7, um dadurch einen Aufbau zu erhalten, der die Bildfeld-Krümmungscharakteristik in Hauptabtastrichtung und die fθ-Charakteristik selbst in einer kompakten optischen Abtastapparatur gut korrigieren kann.
  • Ferner wird die erste Linse 6 in der Nebenabtastrichtung als Negativ-Meniskuslinse ausgebildet, deren konkave Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, während die zweite Linse 7 als bikonvexe Linse ausgebildet ist. Hierdurch wird selbst in einem kompakten optischen Abtastsystem, in welchem die hintere Hauptebene der abzutastenden Oberfläche 8 näher liegt als der zweiten Linse 7, und das fθ-Linsensystem 9 in der Nähe des Polygonspiegels 5 liegt (d = 31,4 mm, wobei d der Abstand von der ablenkenden Fläche 5a des Polygonspiegels 5 zu derjenigen Oberfläche 7b der zweiten Linse 7 ist, die der abzutastenden Fläche 8 zugewandt ist), wird die Vergrößerung in Nebenabtastrichtung auf einen kleinen Wert von β = –3,29 eingeschränkt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Meridionalform der ersten und der zweiten Linse 6 und 7 als asphärische Form ausgebildet, die sich als Funktion bis zu sechzehnter Ordnung ausdrücken läßt. Wenn zum Beispiel der Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Linse 6, 7 mit der optischen Achse als der Ursprung definiert ist und die Richtung der optischen Achse die X-Achse bildet, während eine zu der optischen Achse in der Hauptabtastrichtung orthogonale Achse die Y-Achse bildet, so wird die Meridionalrichtung entsprechend der Hauptabtastrichtung durch folgenden Ausdruck dargestellt:
    Figure 00170001
    (wobei R der Meridionalradius der Krümmung und K, B4, B6, B8, B10, B12, B14 und B16 Koeffizienten einer asphärischen Fläche sind), während in der Hauptabtastrichtung der Krümmungsradius Rs* in Nebenabtastrichtung an einer Stelle, die um Y von der optischen Achse entfernt ist, dargestellt wird in der Form Rs* = Rs × (1 + D2Y2 + D4Y4 + D6Y6 + D8Y8 + D10Y10) ...(B)(wobei Rs der Krümmungsradius in Nebenabtastrichtung auf der optischen Achse ist und D2, D4, D6, D8 und D10 variierende Sagittal-Koeffizienten sind).
  • Die unten dargestellte Tabelle 1 zeigt jeden Koeffizienten repräsentativ für die asphärische Form des fθ-Linsensystems 9 gemäß der Erfindung sowie weitere Kennwerte.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich die optische Achse des fθ-Linsensystems 9 in einer Überlagerungsbeziehung mit einem Strahl, der sich zu der Mitte der effektiven Abtastbreite auf der abzutastenden Fläche 8 bewegt und für die erste und die zweite Linse 6 und 7 keine Verschiebung oder Neigung bedeutet.
  • Sowohl die erste als auch die zweite Linse 6 und 7 ist eine asphärische Linse, bei der die Meridionalformen (die Formen im Hauptabtastschnitt) der beiden Oberflächen nicht gekrümmt sind, während die Krümmungsradien (die Sagittalradien R) der beiden Oberflächen in Nebenabtastrichtung kontinuierlich und unabhängig von den Meridionalformen ausgehend von der optischen Achse entlang der Hauptabtastrichtung auf mindestens einer Seite quer zu der optischen Achse variieren, und die Verteilung der asphärischen Stärke in Meridionalrichtung und die Stärke der Schwankung in sagittaler Richtung in passender Weise derart gestaltet sind, daß eine bessere Bildfeld-Krümmungscharakteristik sowie fθ-Charakteristik sowie Konstanz der Nebenabtastungsvergrößerung erreicht werden.
  • 2 ist eine Darstellung der asphärischen Verschiebungsmengen für die Meridionalformen der Oberfläche 6a und 6b der ersten Linse 6, und 3 ist eine Darstellung der asphärischen Verschiebungsmengen für die Meridionalformen der Oberflächen 7a und 7b der zweiten Linse 7. In den 2 und 3 ist auf der Abszisse der Abstand von der optischen Achse in Hauptabtastrichtung aufgetragen, wobei die Lichtquellenseite und die der Lichtquellenseite abgewandte Seite (die Vertikalrichtung der Linse, entsprechend der Hauptabtastrichtung) durch Absolutwerte angegeben sind. Die Ordinate zeigt das Ausmaß, um welches die Meridionalform in Richtung der optischen Achse variiert wird, wobei das Vorzeichen + (plus) die Verschiebung in Richtung der abzutastenden Oberfläche 8 und das Vorzeichen – (minus) die Verschiebung in Richtung des Polygonspiegels angibt.
  • Die Meridionalform der Lichtquellenseite ist durch eine ausgezogene Linie dargestellt, die Meridionalform der der Lichtquellenseite gegenüberliegenden Seite (der von der Lichtquelleneinrichtung in bezug auf die optische Achse des fθ-Linsensystems 9 abgewandte Seite) ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Diejenige Fläche 6a der ersten Linse 6, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, hat eine in vertikaler Richtung (Hauptabtastrichtung) symmetrische Form quer zu der optischen Achse, während jedoch die anderen Flächen 6b, 7a und 7b meridionale asymmetrische Flächen sind, bei denen die Meridionalformen bei gleichen Abständen von der optischen Achse in Hauptabtastrichtung in Richtung der optischen Achse um Beträge versetzt sind, die sich in der vertikalen Richtung quer zu der optischen Achse (der Hauptabtastrichtung) verändern (die Hauptabtastquerschnittsformen sind in vertikaler Richtung quer zu der optischen Achse asymmetrisch variiert (in Hauptabtastrichtung). Außerdem gibt es an der effektiven Endbereichen sämtlicher Flächen 6a, 6b, 7a und 7b der ersten und der zweiten Linse 6 und 7 (an den Stellen der Linsenoberflächen, an denen ein in Richtung des effektiven Abtastendes der abzutastenden Fläche 8 laufender Strahl vorbeigeht) Meridionalformen vorgesehen, die mehr in Richtung des Polygonspiegels 5 versetzt sind als die Oberflächen-Scheitelpunkte (die Schnittpunkte mit der optischen Achse). Hierdurch werden die Bildfeld-Krümmungscharakteristik in Hauptabtastrichtung und die fθ-Charakteristik besser korrigiert.
  • 4 ist eine Darstellung der Schwankungen der Sagittalformen R (Rs) der Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6, und 5 ist eine Darstellung der Änderungen der Sagittalformen R (Rs) der Flächen 7a und 7b der zweiten Linse 7. Die beiden Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 sind in der Sagittalform R auf der Lichtquellenseite (der Plus-Seite auf der Abszisse) groß, und die Sagittalform R wird so variiert, daß sie in Richtung der optischen Achse entlang der Hauptabtastrichtung kontinuierlich kleiner wird und in Richtung der von der Lichtquellenseite abgewandten Seite noch kleiner wird. Diejenige Fläche 7a der zweiten Linse 7, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, ist in der sagittalen Form R auf der der Lichtquellenseite abgewandten Seite groß, und die sagittale Form R ist so variiert, daß sie in Richtung der optischen Achse entlang der Hauptabtastrichtung kontinuierlich kleiner wird, um von der optischen Achse ausgehend in Richtung der Lichtquellenseite einmal kleiner und am Wendepunkt größer wird. Außerdem ist diejenige Fläche 7b der zweiten Linse 7, die der abzutastenden Fläche 8 zugewandt ist, derart variiert, daß die sagittale Form R in der vertikalen Richtung quer zur optischen Achse (Hauptabtastrichtung) groß wird.
  • Nun sind sämtliche Oberflächen 6a, 6b, 7a und 7b der ersten und der zweiten Linse 6 und 7 asphärische Flächen, bei denen die sagittale Form R in Richtung fort von der optischen Achse entlang der Hauptabtastrichtung variiert, und die sagittalen Formen R der beiden Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 sowie die Fläche 7b der zweiten Linse 7, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, in vertikaler Richtung quer zur optischen Achse (der Hauptabtastrichtung) asymmetrisch variiert sind, außerdem als sagittale, asymmetrisch variierende Flächen ausgebildet sind. Außerdem sind die beiden Oberflächen 6a und 6b der ersten Linse 6 als sagitalle verformte Oberflächen ausgebildet, bei denen die sagittale Form R auf der Lichtquellenseite größer ist als die sagittale Form R auf der optischen Achse, um die sagittale Form R auf der der Lichtquellenseite abgewandten Seite kleiner ist als auf der optischen Achse, wobei außerdem die Fläche 7a der zweiten Linse 7, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, als sagittale verformte Oberfläche ausgebildet ist, bei der die sagittale Form R auf der Lichtquellenseite größer ist als die sagittale Form R auf der optischen Achse, und die Seiten, auf denen die sagittalen Formen der beiden Flächen 6a und 6b der ersten Linse größer sind als die sagittale Form R auf der optischen Achse, und die Seiten, auf denen die oben erwähnten sagittalen Formen R kleiner sind als die sagittale Form auf der optischen Achse, sämtlich auf der gleichen Seite in bezug auf die optische Achse vorhanden sind. Hierdurch werden die Krümmung des Bildfelds in Nebenabtastrichtung und die Gleichförmigkeit der Nebenabtastungsvergrößerung korrigiert.
  • Somit besitzt das fθ-Linsensystem 9 der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl von asymmetrischen Haupt- und Nebenflächen, bei denen es sich um die meridionalen asymmetrischen Flächen und auch um die sagittalen, asymmetrisch variierenden Oberflächen handelt, wie oben erläutert wurde.
  • Bei der ersten Ausführungsform sind zum guten Korrigieren der Bildfeldkrümmung und der Verzeichnung in Hauptabtastrichtung und der Krümmung des Bildfelds und der Schwankung der Vergrößerung in Nebenabtastrichtung sowie zur Erzielung eines großen Feldwinkels und kompakter Bauweise der gesamten Apparatur unter folgenden Bedingungen zumindest die Bedingungen (A3), (A4) und (A9) erfüllt.
  • (A1) Wenn die Brechkraft der ersten Linse in Hauptabtastrichtung definiert ist als ϕ1m, und die Brechkraft des fθ-Linsensystems 9 in der Hauptabtastrichtung definiert ist als ϕm, soll di Bedingung erfüllt werden, daß 0,85 ≤ ϕ1m/ϕm ≤ 1,3 ...(1)
  • Der Bedingungsausdruck (1) ist eine Bedingung zur guten Korrektur sowohl der Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung als auch der fθ-Charakteristik. Wenn von dem Bedingungsausdruck (1) abgewichen wird, so wird es schwierig, diese Größen kompatibel zu machen. Wenn insbesondere von dem oberen Grenzwert des Bedingungsausdrucks (1) abgewichen wird, so ist es schwierig, die fθ-Charakteristik zu korrigieren, und wenn von dem unteren Grenzwert des Bedingungsausdrucks (1) abgewichen wird, so ist es schwierig, die Bildfeldkrümmung zu korrigieren.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform gilt ϕm = 0,00923 und ϕ1m = 0,00898 und ϕ1m/ϕm = 0,974,und das Linsensystem ist mit einer solchen Brechkraft ausgestaltet, daß der obige Bedingungsausdruck (1) erfüllt ist.
  • (A2) Wenn die Brechkraft der ersten Linse 6 in Nebenabtastrichtung definiert ist als ϕ1s, und die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Nebenabtastrichtung definiert ist als ϕ2s, so soll die Bedingung erfüllt sein, daß –0,8 ≤ ϕ1s/ϕ2s ≤ –0,4 ...(2)
  • Der Bedingungsausdruck (2) stellt eine Bedingung dar für die Reduzierung der Nebenabtastvergrößerung. Wenn von dem oberen Grenzwert des Ausdrucks (2) abgewichen wird, so ist es schwierig, die Bildfeldkrümmung in Nebenabtastrichtung zu korrigieren, und wenn von dem unteren Grenzwert des Ausdrucks (2) abgewichen wird, wird der Effekt der Reduzierung der Nebenabtastungsvergrößerung gering.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind ϕ1s = –0,02447 und ϕ2s = 0,04713 und ϕ1s/ϕ2s = –0,519,und das Linsensystem ist mit einem Brechkraftverlauf ausgestattet, der den obigen Bedingungsausdruck (2) erfüllt.
  • (A3) Wenn die Brechkraft der ersten Linse 6 in Hauptabtastrichtung definiert ist als ϕ1m und deren Brechkraft in Nebenabtastrichtung definiert ist als ϕ1s, und wenn die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Hauptabtastrichtung ϕ2m und in Nebenabtastrichtung ϕ2s beträgt, so soll die Bedingung erfüllt sein, daß ϕ1s < ϕ2m < ϕ1m < ϕ2s ...(3)
  • Der Bedingungsausdruck (3) ist eine Bedingung für die Bildfeldkrümmungen in Haupt- und Nebenabtastrichtung, die fθ-Charakteristik und einer Reduzierung der Nebenabtastungsvergrößerung. Durch Erfüllen des Bedingungsausdrucks (3) lassen sich die obigen Werte selbst dann erfüllen, wenn es sich um eine kompakte optische Abtastapparatur und ein kompaktes fθ-Linsensystem handelt. Wird von dem Bedingungsausdruck (3) abgewichen, so ist es schwierig, gleichzeitig die obigen Werte zu erfüllen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind ϕ1m = 0,00898, ϕ1s = –0,02447, ϕ2m = 3,03E – 6, ϕ2s = 0,04713, und das Linsensystem ist mit einem Brechkraftverlauf ausgestattet, der den obigen Bedingungsausdruck (3) erfüllt.
  • (A4) Wenn die Brechkraft der ersten Linse 6 in Hauptabtastrichtung ϕ1 m und diejenige Nebenabtastrichtung ϕ1s beträgt, und wenn die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Hauptabtastrichtung ϕ2m und in Nebenabtastrichtung ϕ2s beträgt, so soll die Bedingung erfüllt sein, daß |ϕ2m| < |ϕ1m| < |ϕ1s| < |ϕ2s| ...(4)
  • Der Bedingungsausdruck (4) soll erfüllt sein für die Bildfeldkrümmungen in Haupt- und Nebenabtastrichtungen, die fθ-Charakteristik und eine Reduzierung der Nebenabtastungsvergrößerung. Durch Erfüllen des Ausdrucks (4) können die obigen Bedingungen auch dann erfüllt werden, wenn es sich um ein kompaktes optisches Abtastsystem und ein kompaktes fθ-Linsensystem handelt. Wird von dem Bedingungsausdruck (4) abgewichen, wird es schwierig, gleichzeitig die obigen Bedingungen zu erfüllen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind ϕ1m = 0,00898, ϕ1s = –0,02447, ϕ2m = 3,03E – 6, ϕ2s = 0,04713, und das Linsensystem ist mit einem Brechkraftverlauf ausgestattet, der den obigen Bedingungsausdruck (4) erfüllt.
  • Durch Erfüllen des obigen Bedingungsausdrucks (1) oder/und (2) ist es möglich, ein optisches Abtastsystem (eine optische Abtastapparatur) aufzubauen, in der die Bildfeldkrümmungen in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung und die fθ-Charakteristik von einem kompakten fθ-Linsensystem 9 gut korrigiert werden, und bei dem die Schwankung der Vergrößerung in Nebenabtastrichtung reduziert werden kann, um dadurch das Ausmaß der Empfindlichkeit der Brennpunktbewegung in Nebenabtastrichtung auf einen geringen Wert einzuschränken.
  • (A5) Wenn der fθ-Koeffizient des fθ-Linsensystems 9 k beträgt und die effektive Abtastbreite der abzutastenden Fläche 8 W beträgt, so soll die Bedingung erfüllt sein, daß k/W ≤ 0,6 ...(5)
  • Der fθ-Koeffizient (mm/rad) ist ein Koeffizient, durch den die Beziehung des folgenden Ausdrucks erreicht wird, wenn der Feldwinkel θ(rad) beträgt und die Bildhöhe der abtastenden Fläche 8 Y(mm) beträgt. Y = k × θ
  • Wenn dabei in Hauptabtastrichtung der auf die Ablenkeinrichtung 5 auftreffende Strahl ein paralleles Strahlenbündel ist, so wird der fθ-Koeffizient k gleich der Brennweite des fθ-Linsensystems 9.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die effektive Abtastbreite w = 214 (mm), der fθ-Koeffizient beträgt k = 110 (mm/rad), und k/W = 0,51,wobei das Linsensystem mit einem breiten Blickwinkel (± 56,20) ausgestattet ist, der dem obigen Bedingungsausdruck (5) genügt.
  • (A6) Wenn der Abstand von der ablenkenden Fläche 5a des Polygonspiegels 5 zu der abzutastenden Fläche 8 den Wert L hat und die effektive Abtastbreite W beträgt, soll die Bedingung erfüllt werden, daß L/W ≤ 0,8 ...(6)
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Abstand L von der ablenkenden Fläche 5a des Polygonspiegels 5 zu der abzutastenden Fläche 8 L = 134 mm, wodurch man L/W = 0,63 erhält, so daß der obige Bedingungsausdruck (6) erfüllt ist und damit die Kompaktheit der gesamten Apparatur erzielt wird.
  • (A7) Wenn der Abstand von der ablenkenden Fläche 5a des Polygonspiegels 5 zu der Fläche 7b der zweiten Linse 7, die der abzutastenden Fläche 8 zugewandt ist, d beträgt, und die effektive Abtastbreite den Wert W hat, so soll die Bedingung erfüllt sein, daß d/W ≤ 0,2 ...(7)
  • In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Abstand d von der ablenkenden Fläche 5a des Polygonspiegels 5 zu der der abzutastenden Fläche 8 zugewandten Fläche 7b der Linse 7 d = 30,72 mm, und es gilt d/W = 0,14und der obige Bedingungsausdruck (7) ist erfüllt, wodurch die Kompaktheit der gesamten Apparatur erreicht wird.
  • (A8) Wenn der Abstand von der ablenkenden Fläche 5a des Polygonspiegels 5 zu der der abzutastenden Fläche 8 zugewandten Fläche 7b der zweiten Linse 7d beträgt und der Abstand von der ablenkenden Fläche 5a des Polygonspiegels 5 zu der abzutastenden Fläche 8 den Wert L hat, so soll die Bedingung erfüllt sein, daß d/L ≤ 0,25 ...(8)
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform gilt d/L = 0,23 und der obige Bedingungsausdruck (8) ist erfüllt, wodurch die Kompaktheit der gesamten Apparatur erreicht wird.
  • 6 zeigt die Bildfeldkrümmungen in Haupt- und Nebenabtastrichtung, die Verzeichnung (die fθ-Charakteristik und die Nebenabtastvergrößerung bei der vorliegenden Ausführungsform). In 6 bedeutet die + (Plus-)Seite der Bildhöhe die Bildquellenseite, und die – (Minus-)Seite bezeichnet die der Lichtquellenseite abgewandte Seite. Man sieht, daß jede Aberration zu einem praktisch problemfreien Wert korrigiert ist. Hierdurch kann eine optische Abtastapparatur geschaffen werden, in der über die gesamte Abtastfläche der abzutastenden Fläche 8 die Fleckdurchmesser in Haupt- und in Nebenabtastrichtung gleichförmig werden und man stets gute Bilder erhalten kann.
  • (A9) Wenn die Brechkraft des fθ-Linsensystems 9 in Hauptabtastrichtung ϕm und die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Hauptabtastrichtung ϕ2m beträgt, so soll die Bedingung erfüllt sein, daß –0,5 ≤ ϕ2m/ϕm ≤ 0,15 ...(16)
  • Der Bedingungsausdruck (16) ist eine Bedingung für den Aufbau der optischen Abtasteinrichtung in kompakterer Weise. Wenn von dem Bedingungsausdruck (16) abgewichen wird, so ist es schwierig, eine kompaktere optische Abtasteinrichtung zu erhalten. Wenn insbesondere von dem oberen Grenzwert des Ausdrucks (16) abgewichen wird, so ist es schwierig, die zweite Linse 7 in der Nähe der ersten Linse 6 anzuordnen, und wenn von dem unteren Grenzwert des Ausdrucks (16) abgewichen wird, wird die Krümmung der ersten Linse 6 zu scharf, und die Korrektur der Aberration in Hauptabtastrichtung wird schwierig.
  • Außerdem sind die erste Linse 6 und die zweite Linse 7 näher an der Ablenkeinrichtung 5 als an dem Mittelpunkt des Abstands zwischen der ablenkenden Fläche der Ablenkeinrichtung 5 und der abzutastenden Fläche 8 angeordnet.
  • <Ausführungsform 2>
  • 7A ist eine Querschnittansicht (Hauptabtastquerschnitt) der wesentlichen Teile einer optischen Abtastapparatur gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung in Hauptabtastrichtung, und 7B ist eine Schnittansicht (Nebenabtastquerschnitt) der wesentlichen Teile aus 7A in Nebenabtastrichtung. In den 7A und 7B sind die gleichen Elemente wie in den 1A und 1B mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.
  • Der Unterschied der vorliegenden Ausführungsform gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform 1 besteht darin, daß die Krümmungsradien (die sagittalen Formen R) der ersten und der zweiten Linse (der torischen Linsen) 6 und 7 in Nebenabtastrichtung verschieden voneinander sind. In den übrigen Punkten ist der Aufbau sowie die optische Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen der gleiche wie bei der Ausführungsform 1, wodurch ein ähnlicher Effekt erzielt wird.
  • Das heißt, in der optischen Abtastapparatur dieser Ausführungsform ist die erste Linse 6 im Nebenabtastungsquerschnitt als Negativ-Meniskuslinse ausgebildet, deren konkave Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, während die zweite Linse 7 als Positiv-Meniskuslinse ausgebildet ist, deren konkave Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist. Hierdurch wird selbst in einem kompakten optischen Abtastsystem, in welchem die hintere Hauptebene sich in größerer Nähe zu der abzutastenden Fläche 8 befindet als zu der zweiten Linse 7, und das fθ-Linsensystem 9 sich in der Nähe des Polygonspiegels befindet (d = 31,4 mm), die Nebenabtastungsvergrößerung auf einen kleineren Wert beschränkt, das heißt β = –3,21. Hierdurch läßt sich der Einfluß des Ausmaßes der Empfindlichkeit der Brennpunktschwankung in Nebenabtastrichtung ebenso wie die Oberflächenneigung des Polygonspiegels verringern.
  • Wenn dabei der Radius der Krümmung der Oberfläche 6a der ersten Linse 6, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, in der Hauptabtastrichtung durch R1 m definiert ist und der Krümmungsradius der der abzutastenden Fläche 8 zugewandten Fläche 6b der ersten Linse 6 in Hauptabtastrichtung R2m beträgt und der Krümmungsradius der oben genannten Oberfläche in Nebenabtastrichtung mit R2s bezeichnet wird und der Krümmungsradius der dem Polygonspiegel 5 zugewandten Fläche 7a der zweiten Linse 7 in Hauptabtastrichtung R3m beträgt, und der Krümmungsradius der erwähnten Fläche in Nebenabtastrichtung R3s beträgt, und der Krümmungsradius jener Fläche 7b der zweiten Linse 7, die der abzutastenden Fläche 8 zugewandt ist, in der Hauptabtastrichtung mit R4m bezeichnet wird, und der Krümmungsradius der erwähnten Fläche in Nebenabtastrichtung mit R4s bezeichnet wird, so sollen folgende Bedingungen erfüllt sein: R1m < R2m < 0 < R4m < R3m ...(9) R2 < R1s < 0 ...(10) R3s < R4s < 0 ...(11) R1m < R2m < 0 ...(12) R2s < R2m < 0 ...(13) |R4s| < R4m ...(14).
  • Der Bedingungsausdruck (9) ist eine Bedingung für gute Korrektur der Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung und für die fθ-Charakteristik durch das kompakte fθ-Linsensystem 9, und die Bedingungsausdrücke (10) und (11) sind Bedingungen zum Reduzieren der Vergrößerung in Nebenabtastrichtung. Die Bedingungsausdrücke (12), (13) und (14) sind Bedingungen zum Erfüllen der geforderten Bildfeldkrümmung in Nebenabtastrichtung.
  • 8 ist eine Darstellung, die die Änderungen im Radius R (Rs) der Krümmung der Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 in sagittaler Richtung zeigt, und 9 ist eine Darstellung, die Änderungen des Radius R (Rs) der Krümmung der Flächen 7a und 7b der zweiten Linse 7 in sagittaler Richtung zeigt. Die Krümmungsradien R in sagittaler Richtung der Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 sind auf der Lichtquellenseite groß und so variiert, daß sie in Richtung der optischen Achse entlang der Hauptabtastrichtung kontinuierlich kleiner werden, um in Richtung der der Lichtquellenseite abgewandten Seite dann noch kleiner zu werden. Der Krümmungsradius R in sagittaler Richtung der Fläche 7a der zweiten Linse 7, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, ist auf der Seite der Lichtquelleneinrichtung 1 groß und in der Weise geändert, daß er entlang der Hauptabtastrichtung zur optischen Achse hin kontinuierlich kleiner wird, um dann in Richtung entgegen der Lichtquellenseite ausgehend von der optischen Achse konstant zu werden. Außerdem ist der Krümmungsradius R in sagittaler Richtung der Fläche 7b der zweiten Linse 7, die der abzutastenden Fläche 8 zugewandt ist, derart variiert, daß er in vertikaler Richtung quer zur optischen Achse (der Hauptabtastrichtung) symmetrisch groß wird.
  • Dabei sind sämtliche Flächen 6a, 6b, 7a und 7b der ersten und der zweiten Linse 6 und 7 asphärische Flächen, deren sagittale Radien R (die Krümmungsradien in sagittaler Richtung) abrückend von der optischen Achse entlang der Hauptabtastrichtung variiert sind, und die sagittalen Radien R der beiden Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 und die Fläche 7a der zweiten Linse 7, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, sind in vertikaler Richtung quer zur optischen Achse (der Hauptabtastrichtung) asymmetrisch variiert, wobei diese flächen als sagittal asymmetrisch variierende Flächen ausgestaltet sind. Weiterhin sind die beiden Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 zu sagittalen verformten Flächen gemacht, deren sagittale Radien R auf der Lichtquellenseite größer sind als die sagittalen Radien R auf der optischen Achse und die sagittalen Radien R auf der der Lichtquellenseite abgewandten Seite kleiner als jene auf der optischen Achse sind, wobei außerdem die Oberfläche 7a der zweiten Linse 7, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, zu einer sagittalen verformten Fläche gestaltet ist, deren sagittaler Radius R auf der Lichtquellenseite größer ist als der sagittale Radius R auf der optischen Achse, und der sagittale Radius auf der der Lichtquellenseite abgewandten Seite (der Radius R der Krümmung in sagittaler Richtung ist konstant) demjenigen auf der optischen Achse angeglichen ist, während die Seiten, auf denen die sagittalen Radien R beider Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 größer sind als die sagittalen Radien R auf der optischen Achse, und die Seiten, auf denen sie kleiner sind als die sagittalen Radien R auf der optischen Achse, sich sämtlich auf ein und derselben Seite in bezug auf die optische Achse befinden. Außerdem fallen die Seiten, auf denen die sagittalen Radien R der beiden Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 größer sind als die sagittalen Radien R auf der optischen Achse, und die Seite, auf der der sagittale Radius R jener Fläche 7a der zweiten Linse 7, die dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, größer ist als der sagittale Radius R auf der optischen Achse, bezüglich der optischen Achse zusammen. Hierdurch werden die Bildfeldkrümmung in der Nebenabtastrichtung und die Gleichförmigkeit der Nebenabtastungsvergrößerung gut korrigiert.
  • Der Begriff „sagittaler Radius" bedeutet hier den Krümmungsradius in sagittaler Richtung.
  • Die unten stehende Tabelle 2 zeigt jeden Koeffizienten, der repräsentativ ist für die asphärische Form des fθ-Linsensystems 9 der vorliegenden Ausführungsform, außerdem weitere Kennwerte.
  • 10 zeigt die Bildfeldkrümmung, die Verzeichnung (fθ-Charakteristik) und die Nebenabtastungsvergrößerung, das heißt die Vergrößerung in Nebenabtastrichtung, der vorliegenden Ausführungsform. In 10 bedeutet die + (Plus-)Seite der Bildhöhe die Bildquellenseite, die – (Minus-)Seite bedeutet die der Lichtquellenseite abgewandte Seite. Man sieht, daß jede Aberration auf einen in der Praxis problemfreien Wert korrigiert wird. Hierdurch werden im gesamten Flächenbereich der abzutastenden Fläche 8 die Fleckdurchmesser in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung gleichförmig, und man kann eine optische Abtastapparatur schaffen, die stets gute Bilder liefert.
  • <Ausführungsform 3>
  • 11A ist eine Querschnittansicht (Hauptabtastschnittansicht) der wesentlichen Teile einer Mehrstrahl-Abtastapparatur gemäß der Ausführungsform 3 der Erfindung bei Betrachtung in Hauptabtastrichtung, und 11B ist eine Querschnittansicht (Nebenabtastungs-Schnittansicht) der wesentlichen Teile aus 11A bei Betrachtung in Nebenabtastrichtung. In den 11A und 11B sind gleiche Elemente wie in den 7A und 7B mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Unterschiede der vorliegenden Ausführungsform gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform 2 bestehen darin, daß die Lichtquelleneinrichtung 1 aus einem zwei Strahlenbündel emittierenden Mehrfachhalbleiterlaser besteht, und daß die Krümmungsradien (die sagittalen Radien R) in der Nebenabtastrichtung der ersten und der zweiten Linse (der torischen Linsen) 6 und 7 voneinander verschieden sind.
  • In den übrigen Punkten sind Aufbau und optische Wirkungsweisen dieser Ausführungsform im wesentlichen ähnlich wie bei der Ausführungsform 2, so daß ein ähnlicher Effekt erzielt wird.
  • Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform werden zwei von dem Halbleiterlaser 31 emittierte Lichtstrahlbündel in ihren Lichtmengen durch die Aperturblende 3 begrenzt, sie werden von der Kollimatorlinse 2 zu etwa parallelen Lichtstrahlen umgewandelt, und sie treten in die Zylinderlinse 4 ein. Der Teil der im wesentlichen parallelen, in die Zylinderlinse 4 eingetretenen Strahlen, der in der Hauptabtastrichtung verläuft, tritt aus der Zylinderlinse unverändert aus. In der Nebenabtastrichtung werden die Lichtstrahlbündel konvergiert und auf der ablenkenden Fläche 5a des Lichtablenkers 5 durch die Zylinderlinse 4 im wesentlichen als lineare Bilder abgebildet (lineare Bilder, die sich in der Hauptabtastrichtung erstrecken). Die beiden von der Ablenkfläche 5a des Lichtablenkers 5 reflektierten und abgelenkten Lichtstrahlbündel werden auf der Oberfläche 8 der photoempfindlichen Trommel über die erste und die zweite Linse 6 und 7 zu Flecken abgebildet, wobei der Lichtablenker 5 in Pfeilrichtung gedreht wird, so daß die Oberfläche 8 der photoempfindlichen Trommel mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Pfeilrichtung B (Hauptabtastrichtung) optisch abgetastet wird. Auf diese Weise erfolgt auf der Oberfläche 8 der photoempfindlichen, als Aufzeichnungsmedium dienenden Trommel die Aufzeichnung eines Bilds.
  • In einer optischen Abtastapparatur, die von einem Mehrfachstrahl Gebrauch macht, wird bevorzugt, wenn das Abstandsintervall zwischen von den jeweiligen Strahlbündeln abgetasteten Zeilen konstant ist, wobei es wichtig ist, daß die Feldkrümmung in der Nebenabtastrichtung und die Vergrößerung in Nebenabtastrichtung in jeder Bildhöhe gleichmäßig sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Radien der Krümmung der ersten und der zweiten Linse 6 und 7 in der Nebenabtastrichtung optimal eingestellt, wie in den 12 und 13 zu sehen ist.
  • 12 ist eine Darstellung, die Veränderungen in den sagittalen Radien R (Rs) der Flächen 6a und 6b der ersten Linse 6 zeigt, und 13 ist eine Darstellung, die Änderungen in den sagittalen Radien R (Rs) der Flächen 7a und 7b der zweiten Linse 7 zeigt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in den 12 und 13 zu sehen ist, sämtliche Oberflächen 6a, 6b, 7a und 7b der ersten und der zweiten Linse 6 und 7, die das fθ-Linsensystem 9 bilden, als sagittal veränderliche Flächen ausgebildet, bei denen die Relation zwischen den Beträgen der Krümmungsradien in Nebenabtastrichtung in vertikaler Richtung quer zu der optischen Achse (der Hauptabtastrichtung) variiert, und als sagittale, sich asymmetrisch ändernde Flächen, deren Krümmungsradien in Nebenabtastrichtung unsymmetrisch in vertikaler Richtung quer zur optischen Achse verändert ist (in Hauptabtastrichtung).
  • Die unten angegebene Tabelle 3 zeigt jeden Koeffizienten für die asphärische Form des fθ-Linsensystems 9 dieser Ausführungsform, außerdem weitere Kennwerte.
  • 14 zeigt die Bildfeldkrümmung in Haupt- und Nebenabtastrichtung, die Verzeichnung (fθ-Charakteristik) und die Nebenabtastungsvergrößerung der vorliegenden Ausführungsform. In 14 entspricht die + (Plus-)Seite der Bildhöhe die Lichtquellenseite, die – (Minus-)Seite der Bildhöhe bezeichnet die der Lichtquellenseite abgewandte Seite. Wie in 14 gezeigt ist, werden die Bildfeldkrümmung in Nebenabtastrichtung und die Schwankung der Vergrößerung besser korrigiert, und es kann eine Mehrstrahl-Abtastapparatur geschaffen werden, bei der ein fθ-Linsensystem 9 vorhanden ist, bei der das Intervall zwischen den Abtastzeilen und der Fleckdurchmesser in Nebenabtastrichtung stets konstant und immer gut sind.
  • <Ausführungsform 4>
  • 15A ist eine Schnittansicht (Hauptabtast-Schnittansicht) der wesentlichen Teile einer Mehrstrahl-Abtastapparatur gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung in Hauptabtastrichtung, und 15B ist eine Querschnittansicht (Nebenabtastungs-Schnittansicht) der wesentlichen Teile aus 15A in Nebenabtastrichtung. In den 15A und 15B sind gleiche Elemente wie in den 11A und 11B mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Der Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform 3 besteht darin, daß die beiden von der Lichtquelleneinrichtung 31 emittierten Strahlbündel schwach konvergierende Strahlbündel sind. In den übrigen Punkten sind Aufbau und optische Wirkungsweise dieser Ausführungsform ähnlich wie bei der Ausführungsform 3, wodurch ein ähnlicher Effekt erzielt wird.
  • Das heißt, in 15A bezeichnet Bezugszeichen 42 eine Kondensorlinse, die die beiden von der Lichtquelleneinrichtung 31 emittierten Strahlen zu schwach konvergierten Strahlen umwandelt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die beiden von dem Halbleiterlaser 31 emittierten Strahlen in ihren Lichtmengen durch die Aperturblende 3 beschränkt, sie werden von der Kondensorlinse 42 in schwach konvergierte Strahlbündel umgewandelt, und sie treten in die Zylinderlinse 4 ein. Derjenige Teil der im wesentlichen parallelen, in die Zylinderlinse 4 eingetretenen Strahlen, die in Abtastrichtung verlaufen, treten aus der Linse unverändert aus. In der Nebenabtastrichtung werden die Strahlen von der Zylinderlinse 4 als im wesentlichen lineare Bilder (lineare Bilder in Längsrichtung der Hauptabtastrichtung) auf der Ablenkfläche 5a des Lichtablenkers 5 gesammelt und abgebildet. Die beiden von der Ablenkfläche 5a des Lichtablenkers 5 reflektierten und abgelenkten Strahlbündel werden zu Flecken auf der Oberfläche 8 der photoempfindlichen Trommel über die erste und die zweite Linse 6 und 7 abgebildet, wobei der Lichtablenker 5 in Pfeilrichtung A gedreht wird, um dadurch die Fläche 8 der photoempfindlichen Trommel mit gleichbleibender Geschwindigkeit in Pfeilrichtung B (in Hauptabtastrichtung) optisch abzutasten. Hierdurch erfolgt eine Bildaufzeichnung auf der Fläche 8 der als Aufzeichnungsmedium fungierenden photoempfindlichen Trommel.
  • Bei dieser Ausführungsform werden die beiden von dem Mehrfachhalbleiterlaser 31 emittierten Strahlen durch die Kondensorlinse 42 zu schwach konvergierten Strahlen umgewandelt, und sie nutzen die Brechkraft des fθ-Linsensystems 9 gemeinsam. Außerdem wird in Hauptabtastrichtung die erste Linse 6 als Positiv-Meniskuslinse ausgebildet, deren dem Polygonspiegel 5 zugewandte Fläche konkav ist, wobei die Nähe der optischen Achse der zweiten Linse 7 zu einer schwach negativen Meniskuslinse ausgebildet ist, deren konvexe Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist. Auf diese Weise werden der Abstand L (die volle Länge) von der Ablenkfläche 5a des Polygonspiegels 5 bis zu der abzutastenden Fläche 8 und der Abstand d (die Stelle der letzten Oberfläche der Linse) von der Ablenkfläche 5a des Polygonspiegels 5 zu jener Oberfläche 7b der zweiten Linse 7, die der abzutastenden Fläche gegenüberliegt, kompakt eingestellt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die volle Länge L = 130 mm, die Stelle der letzten Oberfläche der Linse beträgt d = 30,00 mm, wobei es sich um eine Mehrstrahl-Abtastapparatur handelt, die kompakter ausgebildet ist als die Ausführungsformen 1 bis 3.
  • Auch bei dieser Ausführungsform wird wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 3 die Brechkraft der ersten Linse 6 in Hauptabtastrichtung größer gewählt als die Brechkraft der zweiten Linse 7 in Hauptabtastrichtung, um dadurch eine Konstruktion zu schaffen, welche die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung und die fθ-Charakteristik auch in einer kompakten optischen Abtastapparatur gut korrigieren kann.
  • Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform jedes Element so eingestellt, daß, wenn der Abstand von der Ablenkfläche 5a des Polygonspiegels 5 zu dem Konvergenzpunkt der Kondensorlinse 42 S beträgt und der fθ-Koeffizient des fθ-Linsensystems 9 den Wert k hat, die Bedingung erfüllt ist, daß |S|/k ≥ 5 ...(15).
  • Der Bedingungsausdruck (15) ist eine Bedingung für die Aufhebung von Jitter in der Hauptabtastrichtung, hervorgerufen dann, wenn der Mehrfachstrahl die photoempfindliche Trommel durch den Jitter in der Hauptabtastrichtung aufgrund der konvergierten Strahlen bestrahlt. Wenn von dem Bedingungsausdruck (15) abgewichen wird, wird das Ausmaß der Konvergenz der von der Lichtquelleneinrichtung emittierten Strahlen groß, und der Jitter in Hauptabtastrichtung aufgrund der konvergierten Strahlen wird zu groß, so daß es unmöglich wird, den Jitter in Hauptabtastrichtung, der beim Einfall der Strahlen auf die photoempfindliche Trommel hervorgerufen wird, zu löschen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Abstand von der Ablenkfläche 5a des Polygonspiegels 5 zu dem Konvergenzpunkt der nach Durchgang durch die Kondensorlinse 42 konvergierten Strahlen S = 751 mm, und der fθ-Koeffizient k = 109 (mm/rad), und |S|/k = 6,89.
  • Dabei ist der obige Bedingungsausdruck (15) erfüllt, und der Jitter zwischen den beiden durch die konvergierten Strahlen hervorgerufenen Strahlen wird auf einen in der Praxis problemfreien Bereich eingeschränkt.
  • Die unten stehende Tabelle 4 zeigt jeden Koeffizienten, der repräsentativ ist für die asphärische Form der fθ-Linse der vorliegenden Ausführungsform, außerdem weitere Kennwerte.
  • 16 zeigt die Bildfeldkrümmung in Haupt- und Nebenabtastrichtung, die Verzeichnung (fθ-Charakteristik) und die Vergrößerung in der Nebenabtastrichtung. In 16 bezeichnet die + (Plus-)Seite der Bildhöhe die Lichtquellenseite, die – (Minus-)Seite der Bildhöhe bezeichnet die der Lichtquellenseite abgewandte Seite. Man sieht, daß jede Aberration auf einen für die Praxis problemfreien Wert korrigiert wird. Hierdurch werden auf dem gesamten abzutastenden Flächenbereich der Fläche 8 die Fleckdurchmesser in Haupt- und Nebenabtastrichtung gleichförmig, und es kann eine Mehrstrahl-Abtastapparatur geschaffen werden, die stets gute Bilder erzielt.
  • 11C zeigt die Ausgestaltung des Mehrfachhalbleiterlasers gemäß der Ausführungsform 3 und 4. Wie in 11C zu sehen ist, besitzen zwei Emissionspunkte A und B Intervalle sowohl in Haupt- als auch in Nebenabtastrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung läßt sich auch anwenden bei einer optischen Einrichtung mit drei oder mehr Emissionspunkten.
  • <Ausführungsform 5>
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf ein Zwei-Linsensystem, in welchem das fθ-Linsensystem 9 der oben dargestellten Ausführungsform die erste Linse 6 und die zweite Linse 7 enthält. Zwischen der ersten Linse 6 und der zweiten Linse 7 können ein oder mehrere Linsen angeordnet sein.
  • Das heißt: die optische Abtasteinrichtung 9 gemäß der Erfindung kann drei oder noch mehr Linsen enthalten.
  • 19A und 19B zeigen ein Beispiel, bei dem das fθ-Linsensystem 9 ein Drei-Linsensystem ist.
  • 19A ist eine Querschnittansicht (Hauptabtast-Schnittansicht) der wesentlichen Teile einer optischen Abtastapparatur gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung in Hauptabtastrichtung, 19B ist eine Querschnittansicht (Nebenabtastungs-Schnittansicht) der wesentlichen Teile aus 19A in der Nebenabtastrichtung. In den 19A und 19B sind gleiche Elemente wie in den 1A und 1B mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Der Unterschied der vorliegenden Ausführungsform gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform 2 besteht darin, daß zwischen der ersten und der zweiten Linse (den torischen Linsen) 6 und 7 eine dritte Linse 10 angeordnet ist. In den übrigen Punkten sind Aufbau und optische Wirkungsweisen dieser Ausführungsform im wesentlichen ähnlich wie bei der Ausführungsform 2, wodurch ein ähnlicher Effekt erreicht wird.
  • Außerdem sind die erste Linse 6, die zweite Linse 7 und die dritte Linse 10 näher bei der Ablenkeinrichtung 5 angeordnet als bei dem Mittelpunkt des Abstands zwischen der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung 5 und der abzutastenden Fläche 8.
  • Dies bedeutet, daß bei der vorliegenden Ausführungsform im Hauptabtastquerschnitt die erste Linse 6 als Positiv-Meniskuslinse ausgebildet ist, deren konkave Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, wobei der Nahbereich der optischen Achse der zweiten Linse 7 als Meniskuslinse ausgebildet ist, deren konvexe Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist und nur sehr geringe Brechkraft besitzt, während die Brechkraft der ersten Linse 6 von den drei Linsen in Hauptabtastrichtung die größte ist. Es ist eine Konstruktion vorgesehen, die die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung und die fθ-Charakteristik selbst in einer kompakten optischen Abtastapparatur gut korrigieren kann.
  • Außerdem ist in der Nebenabtastrichtung die erste Linse 6 als Negativ-Meniskuslinse ausgebildet, deren konkave Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist, während die zweite Linse 7 als Positiv-Meniskuslinse ausgebildet ist, deren konkave Oberfläche dem Polygonspiegel 5 zugewandt ist. Selbst in einem kompakten optischen System, in welchem die hintere Hauptebene sich näher bei der abzutastenden Fläche 8 befindet als bei der zweiten Linse 7, und das fθ-Linsensystem 9 in der Nähe des Polygonspiegels 5 angeordnet ist, wird die Vergrößerung in der Nebenabtastrichtung auf einen kleinen Wert beschränkt. Hierdurch wird das Ausmaß der Empfindlichkeit der Brennpunktschwankung in der Nebenabtastrichtung ebenso wie der Einfluß der Oberflächenneigung des Polygonspiegels reduziert.
  • Wenn, wie erfindungsgemäß beansprucht, die dem Polygonspiegel 5 am nächsten gelegene erste Linse 6 positive Brechkraft in Hauptabtastrichtung und negative Brechkraft in Nebenabtastrichtung besitzt, und wenn von den drei Linsen 6, 7 und 10 die Brechkraft der der Ablenkeinrichtung 5 in Hauptabtastrichtung am nächsten gelegenen ersten Linse 6 am größten ist und die der abzutastenden Fläche 8 am nächsten gelegene zweite Linse 7 eine positive Brechkraft in Nebenabtastrichtung besitzt, so kann selbst dann, wenn das fθ-Linsensystem 9 in der Nähe der Ablenkeinrichtung 5 angeordnet ist, die Lage der Hauptebene des fθ-Linsensystems 9 an die abzutastende Fläche 8 herangerückt werden, und es läßt sich eine kompakte optische Abtastapparatur realisieren, in der die Vergrößerung in Nebenabtastrichtung auf einen geringen Wert beschränkt ist.
  • Das heißt, wenn k die Baugröße des fθ-Linsensystems dadurch verringert, daß der Abstand von dem Polygonspiegel 5 zur vorderen Hauptebene des fθ-Linsensystems 9 verkürzt wird, so ist es bevorzugt, wenn von den drei Linsen die Brechkraft der dem Polygonspiegel 5 in Hauptabtastrichtung am nächsten gelegenen ersten Linse 6 am größten ist und in der Nebenabtastrichtung vorzugsweise eine Konstruktion gewählt wird, die das Maß der exzentrischen Empfindlichkeit des in der Baugröße verkleinerten fθ-Linsensystems 9 in der Nebenabtastrichtung reduziert, die erste Linse negative Brechkraft und die zweite Linse positive Brechkraft erhält.
  • Außerdem kann die dritte Linse 10, die Brechkraft in mindestens einer Richtung von der Hauptabtast- und der Nebenabtastrichtung aufweist, durch einen Spiegel ersetzt werden, der mindestens Brechkraft in einer der Richtungen von der Hauptabtastrichtung und der Nebenabtastrichtung aufweist, oder durch ein optisches Beugungselement ersetzt werden, welches mindestens Brechkraft in einer Richtung von der Hauptabtastrichtung und der Nebenabtastrichtung besitzt.
  • Die vorliegende Ausführungsform läßt sich auch bei einem Mehrfachhalbleiterlaser anwenden.
  • Auch bei der vorliegenden Ausführungsform 5 sind die Bedingungsausdrücke (3), (4), (5), (6) und (9) bis (14) der Ausführungsform 1 erfüllt.
  • Auch hier bei der Konstruktion der Ausführungsform 5 gemäß obiger Beschreibung wird ein ähnlicher Effekt erzielt wie bei der Ausführungsform 2.
  • Wenn, wie in den 19A und 19B gezeigt ist, die erste Linse 6, die zweite Linse 7 und die dritte Linse 10 näher bei der Ablenkeinrichtung 5 angeordnet sind als bei dem Mittelpunkt des Abstands von der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung 5 zu der abzutastenden Fläche 8, sind die Bedingungsausdrücke (7) und (8) der Ausführungsform 1 auch bei der vorliegenden Ausführungsform 5 erfüllt.
  • <Ausführungsform 6>
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein Zwei-Linsensystem beschränkt, bei dem die optische Abtasteinrichtung 9 der oben dargestellten Ausführungsformen 1 bis 4 die erste Linse 6 und die zweite Linse 7 enthält. Die erste Linse 6 oder die zweite Linse 7 der Ausführungsformen 1 bis 4 kann ersetzt werden durch einen Spiegel, der mindestens Brechkraft in der Hauptabtastrichtung oder der Nebenabtastrichtung aufweist, oder kann ersetzt werden durch ein optisches Beugungselement mit Brechkraft mindestens in der Hauptabtastrichtung oder der Nebenabtastrichtung.
  • Es können auch sowohl die erste Linse 6 als auch die zweite Linse 7 durch reflektierende Spiegel oder durch optische Beugungselemente ersetzt werden.
  • Das heißt, in der optischen Abtasteinrichtung ist das erste optische Element nahe der Ablenkeinrichtung 5 nicht auf die erste Linse 6 beschränkt, sondern es kann ein Spiegel oder ein optisches Beugungselement sein, wenn dieses positive Brechkraft in Hauptabtastrichtung und negative Brechkraft in Nebenabtastrichtung besitzt. Das zweite optische Element in der Nähe der abzutastenden Fläche 8 ist nicht auf die zweite Linse 7 beschränkt, es kann ein Spiegel oder ein optisches Beugungselement sein, wenn dieses in Nebenabtastrichtung positive Brechkraft besitzt.
  • Allerdings muß die Brechkraft des ersten optischen Elements, welches der Ablenkeinrichtung 5 am nächsten gelegen ist, in der Hauptabtastrichtung am größten sein.
  • Weiterhin ist die erfindungsgemäße optische Abtasteinrichtung nicht begrenzt auf ein Zwei-Linsensystem mit dem ersten optischen Element und dem zweiten optischen Element.
  • Wie in der Ausführungsform 5 kann zwischen dem ersten optischen Element und dem zweiten optischen Element ein oder können mehrere Spiegel mit mindestens Brechkraft in Hauptabtastrichtung oder Nebenabtastrichtung, oder ein optisches Element mit einem optischen Beugungselement mit Brechkraft mindestens in Hauptabtastrichtung oder Nebenabtastrichtung, oder eine Linse mit Brechkraft mindestens in Hauptabtastrichtung oder Nebenabtastrichtung angeordnet sein.
  • Auch bei dem Aufbau der Ausführungsform 6 gemäß obiger Beschreibung läßt sich ein ähnlicher Effekt erzielen wie bei der Ausführungsform 1.
  • Auch bei der vorliegenden Ausführungsform sind das erste optische Element und das zweite optische Element zwischen der Ablenkeinrichtung 5 und der abzutastenden Fläche angeordnet, und das erste und das zweite optische Element sind näher bei der Ablenkeinrichtung 5 angeordnet als bei dem Mittelpunkt der Entfernung zwischen der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung 5 und der abzutastenden Fläche 8. Alternativ könnte die der abzutastenden Fläche am nächsten gelegene zweite optische Einrichtung näher bei der abzutastenden Fläche 8 angeordnet sein als bei dem Mittelpunkt der Entfernung zwischen der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung 5 und der abzutastenden Fläche 8.
  • Wenn allerdings der Effekt der Verkleinerung der Vergrößerung in Nebenabtastrichtung berücksichtigt wird, so wird der Effekt der beanspruchten Erfindung in einer Form erzielt, bei der das erste optische Element und das zweite optische Element in größerer Nähe der Ablenkeinrichtung 5 als in der Nähe des Mittelpunkts der Entfernung zwischen der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung 5 und der abzutastenden Fläche 8 angeordnet sind.
  • Auch bei der vorliegenden Ausführungsform 6 gelten die Bedingungsausdrücke (3), (4), (5) und (6) der Ausführungsform 1.
  • Wenn außerdem das erste und das zweite optische Element in größerer Nähe der Ablenkeinrichtung 5 als in der Nähe des Mittelpunkts der Entfernung zwischen der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung 5 und der abzutastenden Fläche 8 angeordnet sind, sind die Bedingungsausdrücke (7) und (8) der Ausführungsform 1 auch bei der Ausführungsform 6 erfüllt.
  • Wenn das am nächsten bei der Ablenkeinrichtung 5 gelegene erste optische Element ein optisches Beugungselement ist, ist es, um die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung zu korrigieren, bevorzugt, wenn die Brechkraft der Beugungsfläche des optischen Beugungselements, die der Ablenkeinrichtung 5 zugewandt ist, als ϕd1 definiert ist, und die Brechkraft der Beugungsfläche des optischen Beugungselements, die der abzutastenden Fläche 8 in Hauptabtastrichtung zugewandt ist, als ϕd2 definiert ist, die Bedingung gilt, daß ϕd1 × ϕd2 < 0 |ϕd2| > |ϕd1|.
  • (Bilderzeugungsvorrichtung)
  • 17 ist eine in Nebenabtastrichtung verlaufende Schnittansicht wesentlicher Teile einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung. In 17 bezeichnet Bezugszeichen 104 die Bilderzeugungsvorrichtung. Von einem externen Gerät 117, beispielsweise einem Personal-Computer, werden in diese Bilderzeugungsvorrichtung 104 Codedaten Dc eingegeben. Diese Codedaten Dc werden von einer in der Vorrichtung befindlichen Druckersteuerung 111 in Bilddaten (Punktdaten) Di umgewandelt. Diese Bilddaten Di werden in eine optische Abtasteinheit 100 eingegeben, die den Aufbau gemäß den Ausführungsformen 1 bis 6 aufweist. Ein entsprechend den Bilddaten Di modulierter Lichtstrahl 103 wird von dieser optischen Abtasteinheit 100 emittiert, und die photoempfindliche Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101 wird von diesem Lichtstrahl 103 in Hauptabtastrichtung abgetastet.
  • Die photoempfindliche Trommel 101, bei der es sich um ein ein elektrostatisches, latentes Bild tragendes Element (photoempfindliches Element) handelt, wird von einem Motor 115 im Uhrzeigersinn gedreht. Bei dieser Drehung bewegt sich die photoempfindliche Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101 gegenüber dem Lichtstrahl 103 in der Nebenabtastrichtung orthogonal zur Hauptabtastrichtung. Oberhalb der photoempfindlichen Trommel 101 befindet sich eine Ladewalze 102 zum gleichförmigen Laden der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101, wobei die Walze in Berührung mit der Fläche steht. Der von der optischen Abtasteinheit 100 abtastend geführte Lichtstrahl 103 trifft auf die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101, die von der Ladewalze 102 aufgeladen wurde.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist der Lichtstrahl 103 mit den Bilddaten Di moduliert, und durch Aufbringen dieses Lichtstrahls 103 auf die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101 wird ein elektrostatisches latentes Bild auf der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 101 erzeugt. Dieses elektrostatisch latente Bild wird als Tonerbild mit Hilfe einer Entwicklungseinrichtung 107 entwickelt, die so angeordnet ist, daß sie weiter stromabwärts bezüglich der Auftreffstelle des Lichtstrahls 103 in Drehrichtung der Trommel 101 an der photoempfindlichen Trommel 101 anliegt.
  • Das von der Entwicklungseinrichtung 107 entwickelte Tonerbild wird mit einer unterhalb der photoempfindlichen Trommel 101, dieser gegenüberliegend angeordneten Transferwalze 108 auf Papier 112 übertragen, bei dem es sich um ein Transfermaterial handelt. Das Papier 112 ist in einer Papierkassette 109 aufgenommen, die vor der photoempfindlichen Trommel 101 (rechts in 17) angeordnet ist, das Papier kann aber auch von Hand zugeführt werden. Eine Transportwalze 110 befindet sich an einem Endbereich der Papierkassette 109 und transportiert das Papier 112 aus der Papierkassette 109 in einen Transportweg.
  • Das Papier 112, auf welches das nicht-fixierte Tonerbild in der oben beschriebenen Weise übertragen wurde, wird zu einer Fixiereinrichtung weitertransportiert, die sich hinter der photoempfindlichen Trommel 101 (links in 17) befindet. Die Fixiereinrichtung besteht aus einer Fixierwalze 113 mit einer (nicht gezeigten) darin befindlichen Fixierheizung, und einer Druckwalze 114, die so angeordnet ist, daß sie in Druckkontakt mit dieser Fixierwalze 113 steht, um das von dem Transferteil zugeführte Papier 112 aufzuheizen, während das Papier durch den Druckkontaktbereich zwischen der Fixierwalze 113 und der Druckwalze 114 unter Druck gehalten wird, um dadurch das nicht-fixierte Tonerbild auf dem Papier 112 zu fixieren. Hinter der Fixierwalze 113 befinden sich Papieraustragwalzen 116, die das fixierte Papier 112 aus der Bilderzeugungsvorrichtung austragen.
  • Obschon in 17 nicht dargestellt, bewirkt die Druckersteuerung 111 nicht nur eine Umwandlung der oben beschriebenen Daten, sondern führt auch die Steuerung der verschiedenen Teile der Bilderzeugungsvorrichtung durch, darunter der Motor 115 und ein Polygonmotor etc., die sich in der optischen Abtasteinheit befinden, was weiter unten noch beschrieben wird.
  • Wenn erfindungsgemäß, wie oben ausgeführt wurde, der von der Lichtquelleneinrichtung emittierte Strahl auf eine abzutastende Fläche mit Hilfe der optischen Abtasteinrichtung mit mehreren Linsen über die Ablenkeinrichtung abgebildet wird, werden die Formen der mehreren Linsen in passender Weise eingestellt, wodurch die Bildfeldkrümmung und die Verzeichnung in Hauptabtastrichtung und die Bildfeldkrümmung und die Schwankung der Vergrößerung in der Nebenabtastrichtung gut korrigiert werden können, um dadurch eine optische Abtastapparatur zu erhalten, die trotz eines kompakten Aufbaus geeignet ist für ein hochauflösendes Drucken, bei dem die Nebenabtastungsvergrößerung auf einen geringen Wert beschränkt ist. Außerdem kann eine Bilderzeugungsvorrichtung unter Verwendung der Apparatur geschaffen werden.
  • Gemäß den Ansprüchen 1 und 10 kann insbesondere die Gleichmäßigkeit der Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung und Nebenabtastrichtung ebenso wie die fθ-Charakteristik und die Nebenabtastungsvergrößerung gut korrigiert werden, und die Nebenabtastungsvergrößerung läßt sich auf einen kleinen Wert einschränken, während das Ausmaß der Empfindlichkeit für Brennpunktschwankungen in Nebenabtastrichtung reduziert werden kann.
  • Die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung kann ebenso wie die fθ-Charakteristik gut korrigiert werden, und auch in einer kompakten optischen Abtastapparatur können die oben angesprochenen Aberrationen gut korrigiert werden.
  • Gemäß der oben beschriebenen Bedingung (A9) können die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung und die fθ-Charakteristik gut korrigiert werden, und auch in einer kompakten optischen Abtastapparatur können die oben angegebenen Aberrationen gut korrigiert werden.
  • Gemäß der im Anspruch 13 angegebenen Erfindung können die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung und die fθ-Charakteristik besser korrigiert werden, und auch in einer kompakten optischen Abtastapparatur können die oben angegebenen Aberrationen gleichermaßen gut korrigiert werden.
  • Gemäß der im Anspruch 14 angegebenen Erfindung können die Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung durch die Ablenkeinrichtung und die Asymmetrie der fθ-Charakteristik korrigiert werden.
  • Durch die im Anspruch 15 angegebene Erfindung läßt sich die Auswirkung der Korrektur der Krümmung der Bildfeldcharakteristik in der Hauptabtastrichtung durch die Ablenkeinrichtung ebenso wie die Asymmetrie der fθ-Charakteristik ausprägen.
  • Durch die im Anspruch 16 angegebene Erfindung können die Bildfeldkrümmung in Nebenabtastrichtung durch die Ablenkeinrichtung und die Asymmetrie der Nebenabtastungs-Vergrößerung korrigiert werden.
  • Durch die im Anspruch 17 angegebene Erfindung können der Effekt der Korrektur der Bildfeldkrümmung in Nebenabtastrichtung durch die Ablenkeinrichtung und die Asymmetrie der Nebenabtastungsvergrößerung ausgeprägt werden.
  • Durch die im Anspruch 18 angegebene Erfindung werden die Krümmungsradien in Nebenabtastrichtung über zwei oder mehr Flächen in der gleichen Richtung abgeknickt, wodurch der Effekt der Korrektur der Bildfeldkrümmung in Nebenabtastrichtung durch die Ablenkeinrichtung und die Asymmetrie der Nebenabtastrichtungsvergrößerung ausgeprägt werden können.
  • Gemäß der im Anspruch 19 angegebenen Erfindung wird der Effekt der Korrektur der Bildfeldkrümmung in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung durch die Ablenkeinrichtung sowie die Asymmetrie der fθ-Charakteristik und die Nebenabtastungsvergrößerung ausgeprägt.
  • Durch die im Anspruch 12 angegebene Erfindung kann die Bildfeldkrümmung sowie die fθ-Charakteristik in einem großen Winkelbereich in Hauptabtastrichtung erfüllt werden.
  • Durch die im Anspruch 7 angegebene Erfindung läßt sich Jitter durch die Exzentrizität der Ablenkeinrichtung korrigieren.
  • Durch die im Anspruch 23 angegebene Erfindung läßt sich der Jitter in Hauptstreurichtung, der dann auftritt, wenn der Mehrfachstrahl auf die photoempfindliche Trommel gelenkt wird, aufgehoben werden durch den Jitter in Hauptabtastrichtung mittels des konvergierten Strahlbündels.
  • Figure 00490001
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Claims (30)

  1. Optische Abtastapparatur, umfassend ein optisches Mittel (2, 4) zum Veranlassen, dass ein von einer Lichtquelleneinrichtung emittierter Strahl auf eine Ablenkeinrichtung (5) ausgerichtet wird, und eine optische Abtasteinrichtung (9) zum Veranlassen, dass der an der Ablenkeinrichtung reflektierte und abgelenkte Strahle auf eine abzutastende Fläche abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abtasteinrichtung (9) zwei oder mehrere optische Elemente (6, 7, 10) enthält, einschließlich eines ersten optischen Elementes (6), das zur Ablenkeinrichtung am nächsten liegt, und eines zweiten optischen Elementes (7), das zur abzutastenden Fläche am nächsten liegt, wobei das erste optische Element in Hauptabtastrichtung positive Brechkraft und in Nebenabtastrichtung negative Brechkraft hat, und das zweite optische Element in Nebenabtastrichtung positive Brechkraft hat, wobei unter den Brechkräften in Hauptabtastrichtung der zwei oder mehr in der optischen Abtasteinrichtung enthaltenen Elemente (6, 7, 10) die Brechkraft des ersten optischen Elementes (6) in Hauptabtastrichtung am größten ist; wobei das erste und zweite optische Element (6, 7) näher bei der Ablenkeinrichtung (5) gelegen ist als zum Mittelpunkt des Abstandes von der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung (5) zur abzutastenden Fläche (8); und die folgenden Bedingungen erfüllt sind: |ϕ2m| < |ϕ1m| < |ϕ1s| < |ϕ2s| ϕ1s < ϕ2m < ϕ1m < ϕ2s –0.5 ≤ ϕ2m/ϕm ≤ 0.15,worin bedeuten: ϕm die Brechkraft der optischen Abtasteinrichtung in Hauptabtastrichtung, ϕ1m die Brechkraft des ersten optischen Elements in Hauptabtastrichtung und ϕ1s dessen Brechkraft in Nebenabtastrichtung, 2m die Brechkraft des zweiten optischen Elements in Hauptabtastrichtung und ϕ2s dessen Brechkraft in Nebenabtastrichtung.
  2. Apparatur nach Anspruch 1, bei der das optische Element vorliegt als Meniskuslinse mit einer Form in Hauptabtastrichtung dergestalt, dass ihre konvexe Fläche der abzutastenden Fläche zugewandt ist.
  3. Apparatur nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Bedingung k/W ≤ 0.6erfüllt ist, worin k als fθ Koeffizient der optischen Abtasteinrichtung und W als deren effektive Abtastbreite definiert sind.
  4. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Bedingung L/W ≤ 0.8erfüllt ist, worin L als Abstand von der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung zur abzutastenden Fläche und W als effektive Abtastbreite definiert sind.
  5. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Bedingung d/W ≤ 0.2erfüllt ist, worin d als Abstand von der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung zu der der abzutastenden Fläche zugewandten Fläche des zweiten optischen Elements und W als effektive Abtastbreite definiert sind.
  6. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Bedingung d/L ≤ 0.25erfüllt ist, worin d als Abstand von der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung zu der der abzutastenden Fläche zugewandten Fläche des zweiten optischen Elements und L als Abstand von der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung zu der abzutastenden Fläche definiert sind.
  7. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das optische Mittel eine Kondensorlinse zum Umwandeln des von der Lichtquelleneinrichtung emittierten Strahles in einen im wesentlichen parallelen Strahl aufweist.
  8. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das erste optische Element oder das zweite optische Element eine Linse ist.
  9. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das erste optische Element und das zweite optische Element Linsen sind.
  10. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die erste und zweite Linse jeweils eine torische Linse ausweisen, die an beiden Flächen torisch ist, wobei in Nebenabtastrichtung die erste Linse negative Brechkraft hat und die zweite Linse positive Brechkraft.
  11. Apparatur nach Anspruch 9 oder 10, bei der die folgenden Bedingungen erfüllt sind: R1m < R2m < 0 < R4m < R3m R2s < R1s < 0 R3s < R4s < 0 R1m < R1s < 0 R2s < R2m < 0 |R4s| < R4mworin R1 m und R1 s als Krümmungsradius in Haupt- bzw. Nebenabtastrichtung der der Ablenkeinrichtung zugewandten Fläche der ersten Linse, R2m und R2s als Krümmungsradius in Haupt- bzw. Nebenabtastrichtung der der abzutastenden Fläche zugewandten Fläche der ersten Linse, R3m und R3s als Krümmungsradius in Haupt- bzw. Nebenabtastrichtung der der Ablenkeinrichtung zugewandten Fläche der zweiten Linse und R4m und R4s als Krümmungsradius in Haupt- bzw. Nebenabtastrichtung der der abzutastenden Fläche zugewandten Fläche der zweiten Linse definiert sind.
  12. Apparatur nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die effektiven Endabschnitte aller Flächen der ersten und zweiten Linsen stärker in Richtung zur Ablenkeinrichtung versetzt sind als die Scheitel der Linsenflächen.
  13. Apparatur nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der die ersten und zweiten Linsen je asphärisch sind, worin die Hauptabtastquerschnittsformen beider Flächen nicht von bogenförmiger Gestalt sind.
  14. Apparatur nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der die optische Abtasteinrichtung mehrere meridional asymmetrische Flächen hat, deren Hauptabtastquerschnittsform asymmetrisch bezüglich der optischen Achse variiert.
  15. Apparatur nach dem Anspruch 14, bei der die asymmetrischen Meridionalflächen auf derjenigen Fläche der zweiten Linse gebildet sind, welche der abzutastenden Fläche zugewandt ist.
  16. Apparatur nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei der die ersten und zweiten Linsen jeweils asphärische Linsen sind, deren Krümmungsradien in Nebenabtastrichtung sind kontinuierlich von einer optischen Achse weg ändern, und zwar entlang der Hauptabtastrichtung auf mindestens einer Seite bezüglich der optischen Achse.
  17. Apparatur nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei die optische Abtasteinrichtung mehrere sagittal asymmetrisch varrierende Flächen hat, deren Krümmungsradien in Nebenabtastrichtung variieren und zwar asymmetrisch in der Hauptabtastrichtung bezüglich einer optischen Achse.
  18. Apparatur nach Anspruch 17, bei der zwei oder mehr der mehreren sagittal asymmetrisch variierenden Flächen sagittal deformierte Flächen sind, deren Krümmungsradien in der Nebenabtastrichtung sich in Hauptabtastrichtung bezüglich der optischen Achse unterscheiden, und auf zwei oder mehr der zwei oder mehr sagittal deformierten Flächen diejenigen Seiten, auf denen die Krümmungsradien in Nebenabtastrichtung größer werden als die Krümmungsradien auf der optischen Achse, sämtlich auf der derselben Seite bezüglich der optischen Achse liegen, oder diejenigen Seiten, auf denen die Krümmungsradien in der Nebenabtasteinrichtung kleiner werden als die Krümmungsradien auf der optischen Achse, sämtlich auf der derselben Seite bezüglich der optischen Achsen liegen.
  19. Apparatur nach einem der Ansprüche 9 bis 18, bei der die optische Abtasteinrichtung eine Mehrzahl asymmetrischer haupt- und nebenasymmetrischer Flächen hat, welche meridional asymmetrische Flächen und auch sagittal asymmetrische sich ändernde Flächen sind.
  20. Apparatur nach einem der Ansprüche 9 bis 19, bei der die Bedingung 0.85 ≤ ϕ1m/ϕm ≤ 1.3erfüllt ist, worin ϕ1 m als Brechkraft der ersten Linse in Hauptabtastrichtung und, ϕm als Brechkraft der optischen Abtasteinrichtung in Hauptabtastrichtung definiert sind.
  21. Apparatur nach einem der Ansprüche 9 bis 20, bei der die Bedingung 0.85 ≤ ϕ1s/ϕs ≤ 1.3erfüllt ist, worin ϕ1s als Brechkraft der ersten Linse in Hauptabtastrichtung und, ϕs als Brechkraft der zweiten Linse in Nebeneinrichtung definiert sind.
  22. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei der eine Mehrzahl Strahlen von der Lichtquelleneinrichtung emittiert werden.
  23. Apparatur nach Anspruch 22, bei der bei der das optische Mittel eine Kondensorlinse zum Umwandeln der von der Lichtquelleneinrichtung emittierten Strahlen in konvergente Strahlen aufweist.
  24. Apparatur nach Anspruch 23, bei der die Bedingung, |S|/k ≥ 5erfüllt ist, worin S als Abstand von der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung zum Brennpunkt der Kondensorlinse und k als fθ Koeffizient der optischen Abtasteinrichtung definiert sind.
  25. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 22 bis 24, bei der das erste oder das zweite optische Element ein reflektierender Spiegel ist.
  26. Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei der das erste oder das zweite optische Element ein optisches Beugungselement aufweist.
  27. Apparatur nach Anspruch 26, bei der das erste optische Element ein optisches Beugungselement ist und die Bedingungen ϕd1 × ϕd2 < 0 |ϕd2| > |ϕd1|erfüllt sind, worin ϕd1 als Brechkraft in Hauptabtasteinrichtung der der Ablenkeinrichtung zugewandten Beugungsfläche des optischen Beugungselementes und ϕd2 als Brechkraft in Hauptabtastrichtung der der abzutastenden Fläche zugewandten Beugungsfläche des optischen Beugungselements definiert sind.
  28. Apparatur nach Anspruch 9, bei der die optische Abtasteinrichtung aus dem ersten optischen Element und dem zweiten optischen Element besteht.
  29. Bilderzeugungsapparatur mit einer optischen Abtastapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 28, einem lichtempfindlichem Element, das auf der abzutastenden Fläche angeordnet ist, einer Entwicklungseinrichtung zur Tonerbild-Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, wie dieses auf dem lichtempfindlichen Element durch den abtastenden Strahl der optischen Abtastapparatur erzeugt wird, einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen des entwickelten Tonerbildes auf ein Übertragungsmaterial und einer Fixiervorrichtung zum Fixieren des auf das Übertragungsmaterial übertragenen Tonerbildes.
  30. Bilderzeugungsapparatur mit einer optischen Abtastapparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 28 und einer Druckersteuerung zum Umwandeln von von einer externen Vorrichtung eingegebenen Codedaten in ein Bildsignal und zum Eingeben in die optische Abtastapparatur.
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Inventor name: ISHIHARA, KEIICHIRO, C/O CANON K.K., OHTA-KU, TOKY

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