JP2002258152A - Optical scanning lens, optical scanner and image forming device - Google Patents

Optical scanning lens, optical scanner and image forming device

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JP2002258152A
JP2002258152A JP2001060641A JP2001060641A JP2002258152A JP 2002258152 A JP2002258152 A JP 2002258152A JP 2001060641 A JP2001060641 A JP 2001060641A JP 2001060641 A JP2001060641 A JP 2001060641A JP 2002258152 A JP2002258152 A JP 2002258152A
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lens
optical
scanning
scanned
light beam
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Hiroyuki Suhara
浩之 須原
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical scanning lens where variation in beam waist position due to waviness of a lens surfaces can be suppressed, an optical scanner with no thickening of the beam and an image forming device where a good image without any deterioration is acquired by setting a maintenance item of curvature distribution. SOLUTION: In the device, when the maximum value of the variation amount of the curvature distribution of a curved surface is ΔC in a range where a luminous flux of the lens is passed, the following formula is satisfied. ΔC<=2×w<2> / (n-1)×λ×S'<2> } wherein, w: radius of a beam spot on a surface to be scanned n: curvature index of refraction of the lens λ: light source wave length S': the distance from the backside main point of a scanning image formation of an optical system to the image surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリン
タ、レーザーファクシミリ、テジタル複写機などに用い
られる光走査レンズ、光走査装置および画像形成装置に
関するもので、レンズの素材としてプラスチックレンズ
を用いても、高い光学性能を得ることができるものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning lens, an optical scanning device, and an image forming apparatus used for a laser printer, a laser facsimile, a digital copier, and the like. High optical performance can be obtained.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザープリンタ、レーザーファクシミ
リ、テジタル複写機などは、低コスト化、コンパクト
化、高性能化が厳しく要求され、これに伴って、それら
に用いられる光走査光学系の低コスト化、コンパクト
化、高性能化が進んでいる。光走査光学系を低コスト
化、コンパクト化、高性能化するには、光走査レンズを
非球面化してレンズ枚数を減らすことが有効であり、レ
ンズを非球面化するためにはプラスチックレンズの導入
が効果的である。
2. Description of the Related Art Laser printers, laser facsimile machines, digital copiers, and the like are strictly required to have low cost, compact size, and high performance. Compactness and high performance are progressing. It is effective to reduce the number of lenses by making the optical scanning lens aspherical in order to make the optical scanning optical system low cost, compact, and high performance. To make the lens aspherical, the introduction of plastic lenses Is effective.

【0003】プラスチックレンズは、成形金型を使って
一体成形されるのが一般的であるが、成形面には部分的
にうねりが生じる。うねりのあるプラスチックレンズを
用いて光走査し、画像を形成すると、被走査面上におい
てビームウエスト位置が変動し、うねりに対応する部分
に副走査方向の黒筋が発生することがある。特に、高解
像度化、高濃度諧調化が進んだ光走査装置や画像形成装
置においては、レンズ面の上記うねりに起因する黒筋が
目立ちやすい。
[0003] Generally, a plastic lens is integrally molded using a molding die, but the molding surface partially undulates. When an image is formed by optical scanning using a undulating plastic lens, the beam waist position fluctuates on the surface to be scanned, and a black streak in the sub-scanning direction may occur at a portion corresponding to the undulation. In particular, in an optical scanning device or an image forming device in which higher resolution and higher density gradation have been advanced, black streaks caused by the waviness on the lens surface are more conspicuous.

【0004】図5、図6は上記レンズ面のうねりに起因
してビームウエスト位置が変動する様子を示している。
うねり振幅量は数nmから数μmのオーダーであり、ビ
ームウエスト位置変動は0.1mmから1ミリメートル
程度である。図5では、うねりおよびビームウエスト位
置変動が誇張して描かれている。図5において、レーザ
ー光源10から射出された拡散光束はカップリングレン
ズ12によって集束され、アパーチャ14を通ることに
よって断面形状が整形され、さらにシリンドリカルレン
ズ16によって副走査方向(図5において紙面に垂直な
y方向)にのみ集束されて光偏向器20の偏向反射面近
傍に主走査方向(図5においてx方向)に長い線像が結
ばれるようになっている。なお、シリンドリカルレンズ
16と光偏向器20との間には、シリンドリカルレンズ
16からの光束を曲げて光偏向器20に導くミラー18
が配置されている。
FIGS. 5 and 6 show how the beam waist position fluctuates due to the undulation of the lens surface.
The undulation amplitude is on the order of several nm to several μm, and the beam waist position variation is on the order of 0.1 mm to 1 mm. In FIG. 5, undulations and beam waist position variations are exaggerated. 5, a diffused light beam emitted from a laser light source 10 is converged by a coupling lens 12, passed through an aperture 14 to be shaped in cross section, and furthermore, is subjected to a cylindrical lens 16 in a sub-scanning direction (in FIG. 5, perpendicular to the plane of FIG. 5). The light is focused only in the y-direction, and a long line image is formed in the main scanning direction (x-direction in FIG. 5) in the vicinity of the deflecting reflection surface of the optical deflector 20. In addition, between the cylindrical lens 16 and the optical deflector 20, a mirror 18 that bends the light beam from the cylindrical lens 16 and guides it to the optical deflector 20.
Is arranged.

【0005】光偏向器20の偏向反射面に入射した上記
光束は、光偏向器20が回転駆動されることにより、そ
の偏向反射面で等角速度的に偏向される。この偏向光束
は光走査レンズ30を通ることによって、被走査面40
上に光スポットとして集束されるとともに被走査面40
上において等速度的にx方向に走査される。被走査面4
0上での走査範囲をWで示している。
The light beam incident on the deflecting / reflecting surface of the optical deflector 20 is deflected at a constant angular velocity by the deflecting / reflecting surface when the optical deflector 20 is driven to rotate. This deflected light beam passes through the optical scanning lens 30 to form the scanned surface 40.
The light is focused as a light spot on the upper surface and the
It is scanned at a constant velocity in the x direction. Scanned surface 4
The scanning range on 0 is indicated by W.

【0006】前述のように、光走査レンズ面にうねりが
あると、ビームプロファイルすなわちビーム強度分布に
影響を及ぼし、それが出力画像の黒筋として現れるとい
った問題がある。図5では、レンズ30の面のうねりを
符号31で誇張して示し、このうねり31に起因する被
走査面40上でのビームウエスト位置変動を符号41で
誇張して示している。レンズ30の面のうねり31があ
るということは、レンズ30の面に凹凸が生じているの
と同じであるため、被走査面40におけるビームウエス
ト位置が上記凹凸に対応する部分において符号41で示
す線のように変動することになる。ビームウエスト位置
が変動すると、図6に示すように、被走査面40を中心
にして光スポットの中心位置が前後に振れ、被走査面4
0でのビーム太りの原因となる。
As described above, the undulation on the optical scanning lens surface affects the beam profile, that is, the beam intensity distribution, and has a problem that it appears as a black streak in an output image. In FIG. 5, the undulation of the surface of the lens 30 is exaggerated by reference numeral 31, and the fluctuation of the beam waist position on the scanned surface 40 due to the undulation 31 is exaggerated by reference numeral 41. The presence of the undulation 31 on the surface of the lens 30 is the same as the occurrence of unevenness on the surface of the lens 30. Therefore, the beam waist position on the scanned surface 40 is indicated by reference numeral 41 in a portion corresponding to the unevenness. It will fluctuate like a line. When the beam waist position changes, as shown in FIG. 6, the center position of the light spot fluctuates around the scanned surface 40, and the scanned surface 4
At 0, the beam becomes thicker.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなビームウ
エスト位置変動とこれに起因する被走査面40上でのビ
ーム太りを抑制するためには、レンズ面うねりのPVを
抑えることにより達成することができるが、そのために
は、レンズ成形金型をナノメートルオーダーで制御しな
がら加工する必要があるとともに、成形時および計測時
も高精度の制御が要求され、要求精度を満たすには限界
がある。
In order to suppress the beam waist position fluctuation as described above and the beam thickening on the surface to be scanned 40 caused by the fluctuation, it is necessary to suppress the PV of the lens surface waviness. However, to achieve this, it is necessary to process the lens mold while controlling it in the order of nanometers, and high-precision control is also required during molding and measurement, and there is a limit to meeting the required accuracy. .

【0008】図7にうねりの空間周波数fに対する許容
振幅量の関係を示す。図7に示されているように、長さ
数百mm程度、高さ数十mm程度のレンズ形状の加工に
対する要求精度は、最も厳しい条件(1)では数ナノメ
ートルという高精度になる。これに伴い、計測に対する
要求精度はさらに高くなり、サブナノメートルという超
高精度が要求される。さらに、うねりの周波数にも依存
するため周波数毎に精度を管理しなければならない。図
7では、(1)から(4)までの4点を管理する例を示
している。しかしながら、このような超高精度の要求を
満たすには、従来の技術では限界がある。
FIG. 7 shows the relationship between the swell spatial frequency f and the allowable amplitude. As shown in FIG. 7, the required accuracy for processing a lens shape having a length of about several hundred mm and a height of about several tens mm is as high as several nanometers under the strictest condition (1). Accordingly, the accuracy required for measurement is further increased, and ultra-high accuracy of sub-nanometer is required. Further, since the accuracy depends on the frequency of the undulation, the accuracy must be managed for each frequency. FIG. 7 shows an example in which four points (1) to (4) are managed. However, there is a limit in the conventional technology to satisfy such a demand for ultra-high accuracy.

【0009】一方、このような要求精度上の問題ととも
に、その評価方法に関しても検討の余地がある。レンズ
面のうねりを評価する方法として、従来からx、y、z
の三次元座標で表し、これを評価しているが、超高精度
の要求に見合った評価を行なうことは困難であった。本
発明は以上のような従来技術の問題点を解消するために
なされたもので、曲率分布という全く新しい管理項目を
設定することにより、レンズ面のうねりに伴うビームウ
エスト位置変動を抑えることができる光走査レンズ、ビ
ーム太りのない光走査装置、および劣化のない良好な画
像を得ることができる画像形成装置を提供することを目
的とする。
On the other hand, in addition to such a problem on the required accuracy, there is still room for study on the evaluation method. As a method of evaluating the undulation of the lens surface, conventionally, x, y, z
This is expressed in three-dimensional coordinates and evaluated, but it has been difficult to perform an evaluation that meets the demand for ultra-high accuracy. The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the related art, and by setting a completely new management item called a curvature distribution, it is possible to suppress a beam waist position variation due to undulation of a lens surface. It is an object of the present invention to provide an optical scanning lens, an optical scanning device having no beam enlargement, and an image forming apparatus capable of obtaining a good image without deterioration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
光偏向器により偏向される光束を被走査面近傍に集光さ
せる走査結像光学系に用いられる光走査レンズであっ
て、レンズの光束が通過する領域内で、曲面の曲率分布
変動量の最大値をΔCとしたとき、 ΔC≦2×w/{(n−1)×λ×S‘} ただし、w:被走査面でのビームスポット半径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 S‘:走査結像光学系の後側主点から像面までの距離 であることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
An optical scanning lens used in a scanning imaging optical system for condensing a light beam deflected by an optical deflector in the vicinity of a surface to be scanned, and having a maximum curvature distribution variation amount of a curved surface in a region through which the light beam of the lens passes. When the value is ΔC, ΔC ≦ 2 × w 2 / {(n−1) × λ × S ′ 2 } where w: beam spot radius on the surface to be scanned n: refractive index of lens λ: light source wavelength S ': The distance from the rear principal point of the scanning imaging optical system to the image plane.

【0011】請求項2記載の発明は、光偏向器により偏
向される光束を被走査面近傍に集光させる走査結像光学
系に用いられる光走査レンズであって、レンズの光束が
通過する領域内で、曲面の主走査方向の曲率分布変動量
の最大値をΔCとしたとき、 ΔC≦2×w/{(n−1)×λ×F} ただし、w:被走査面でのビームスポット半径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 F:走査結像光学系の、主走査方向の全系の焦点距離 であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical scanning lens used in a scanning image forming optical system for condensing a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein an area through which the light beam of the lens passes. Where, when the maximum value of the curvature distribution variation amount in the main scanning direction of the curved surface is ΔC, ΔC ≦ 2 × w 2 / {(n−1) × λ × F 2 } where, w: Beam spot radius n: refractive index of lens λ: light source wavelength F: focal length of the entire scanning imaging optical system in the main scanning direction.

【0012】請求項3記載の発明は、光偏向器により偏
向される光束を被走査面近傍に集光させる走査結像光学
系に用いられる光走査レンズであって、レンズの光束が
通過する領域内で、曲面の曲率分布変動量の最大値をΔ
Cとしたとき、 0.2/K≦ΔC×(n−1)×λ×(S‘/w)
2 ただし、K:光偏向器から像面までの光学素子の面数 w:被走査面でのビームスポット半径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 S‘:走査結像光学系の後側主点から像面までの距離 であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical scanning lens for use in a scanning image forming optical system for converging a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein an area through which the light beam of the lens passes. Is the maximum value of the curvature distribution variation of the curved surface
When C is set, 0.2 / K ≦ ΔC × (n−1) × λ × (S ′ / w) 2
2 where K: number of optical elements from the optical deflector to the image surface w: beam spot radius on the surface to be scanned n: refractive index of lens λ: light source wavelength S ′: rear main of the scanning image forming optical system It is characterized by the distance from the point to the image plane.

【0013】請求項4記載の発明は、光偏向器により偏
向される光束を被走査面近傍に集光させる走査結像光学
系に用いられる光走査レンズであって、レンズの光束が
通過する領域内で、曲面の主走査方向の平均曲率をq
(x)、q(x)の10次以下の近似曲線をq0(x)
としたとき、 q_PV×(n−1)×λ×(F/wd)≦1 ただし、wd:主走査方向の被走査面でのビームスポッ
ト直径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 F:走査結像光学系の、主走査方向の全系の焦点距離 q_PV=max{q(x)−q0(x)}−min
{q(x)−q0(x)} であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning lens used in a scanning image forming optical system for converging a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein an area through which the light beam of the lens passes. In the equation, the average curvature of the curved surface in the main scanning direction is q
(X), the approximation curve of order 10 or less of q (x) is expressed as q0 (x)
Where q_PV × (n−1) × λ × (F / wd) 2 ≦ 1 where wd: beam spot diameter on the surface to be scanned in the main scanning direction n: refractive index of lens λ: light source wavelength F: Focal length of the entire scanning imaging optical system in the main scanning direction q_PV = max {q (x) -q0 (x)}-min
{Q (x) -q0 (x)}.

【0014】請求項5記載の発明は、光偏向器により偏
向される光束を被走査面近傍に集光させる走査結像光学
系に用いられる光走査レンズであって、レンズの光束が
通過する領域内で、曲面の平均曲率をq(x)、q
(x)の10次以下の近似曲線をq0(x)としたと
き、 0.1/K≦q_PV×(n−1)×λ×(S‘/w
d)≦1 ただし、wd:被走査面でのビームスポット直径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 S‘:走査結像光学系の後側主点から像面までの距離 q_PV=max{q(x)−q0(x)}−min
{q(x)−q0(x)} であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning lens used in a scanning image forming optical system for condensing a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein an area through which the light beam of the lens passes. Within, the average curvature of the curved surface is q (x), q
When an approximation curve of order 10 or lower of (x) is q0 (x), 0.1 / K ≦ q_PV × (n−1) × λ × (S ′ / w
d) 2 ≦ 1 where wd: beam spot diameter on the surface to be scanned n: refractive index of lens λ: light source wavelength S ′: distance from the rear principal point of the scanning imaging optical system to the image surface q_PV = max { q (x) -q0 (x)}-min
{Q (x) -q0 (x)}.

【0015】請求項6記載の発明は、光源からの光束
を、偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向
させ、偏向光束を光走査レンズにより被走査面上に光ス
ポットとして集光し、この光スポットによって上記被走
査面を等速度的に光走査する光走査装置において、請求
項1〜5のいずれかに記載の光走査レンズを搭載してい
ることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, a light beam from a light source is deflected at an equal angular velocity by an optical deflector having a deflecting and reflecting surface, and the deflected light beam is condensed as a light spot on a surface to be scanned by an optical scanning lens. An optical scanning device that optically scans the surface to be scanned with the light spot at a constant speed is equipped with the optical scanning lens according to any one of claims 1 to 5.

【0016】請求項7記載の発明は、請求項6記載の光
走査装置を有する画像形成装置であって、被走査面は感
光体からなり、被走査面が上記光走査装置によって光走
査されることにより、被走査面に静電潜像が形成される
ことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus having the optical scanning device according to the sixth aspect, wherein the surface to be scanned is made of a photosensitive member, and the surface to be scanned is optically scanned by the optical scanning device. Thereby, an electrostatic latent image is formed on the surface to be scanned.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる光走査レンズ、光走査装置および画像形成装置
の実施の形態について説明する。既に説明したことから
もわかるとおり、光走査レンズの、光束が通過する領域
内に生じている僅かなうねりの振幅量が、被走査面近傍
におけるビームウエスト位置変動をもたらす理由は、上
記うねりによる影響でレンズ曲面の曲率が変動し、その
結果、レンズの焦点距離が局所的に変動を起こすことが
原因である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an optical scanning lens, an optical scanning device, and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. As can be seen from the above explanation, the reason why the slight amplitude of the undulation generated in the area where the light beam passes through the optical scanning lens causes the fluctuation of the beam waist position near the surface to be scanned is due to the influence of the undulation described above. This causes the curvature of the lens curved surface to fluctuate, and as a result, the focal length of the lens locally fluctuates.

【0018】図5に示す凸面形状の光走査レンズのモデ
ルでは、うねりが凹レンズとして働く部分は、その部分
の曲率が緩くなり、焦点距離が長くなる。逆に、うねり
が凸レンズとして働く部分では、その部分の曲率がきつ
くなり、焦点距離が短くなる。これを従来の方式では、
面の座標として、間接的に管理しようとしていたため、
レンズ面は超高精度に仕上げられていることが要求され
た。
In the convex scanning lens model shown in FIG. 5, the curvature of the portion where the waviness acts as a concave lens becomes loose and the focal length becomes long. Conversely, in a portion where the undulation acts as a convex lens, the curvature of that portion becomes tight and the focal length becomes short. In the conventional method,
Because we were trying to indirectly manage surface coordinates,
The lens surface was required to be finished with ultra-high precision.

【0019】しかし、レンズ面の曲率分布は光学性能に
直接影響を与えるため、曲率分布の観点からこれを管理
することによってビームウエスト位置変動を抑えること
ができるはずであり、その方が加工的にも計測的にも管
理が容易である。すなわち、光走査レンズの光束が通過
する領域内における曲率分布の変動量を、許容範囲内に
抑えることで、ビームススポット位置変動によるビーム
径太り、さらには出力画像の劣化を抑えることができる
ことを見出した。
However, since the curvature distribution on the lens surface directly affects the optical performance, it should be possible to suppress the beam waist position fluctuation by managing the curvature distribution from the viewpoint of the curvature distribution. It is easy to manage both in terms of measurement. In other words, it has been found that by suppressing the fluctuation amount of the curvature distribution in the area where the light beam of the optical scanning lens passes within an allowable range, it is possible to suppress the beam diameter from being increased due to the fluctuation of the beam spot position and further the deterioration of the output image. Was.

【0020】一般に、z=z(x,y)が連続曲面形状
であるとき、点(x,y)でのx方向の曲率Cx(x,
y)および曲率半径Rx(x,y)は、以下の式で表さ
れる。 同様に、y方向の曲率Cy(x,y)および曲率半径R
y(x,y)は、以下の公式で表される。 以下は、説明の簡略化のため形状z(x)と曲率C
(x)との関係として を用いて説明するが、y方向に対しても成立することは
自明である。
Generally, when z = z (x, y) is a continuous curved surface, the curvature Cx (x, x) at the point (x, y) in the x direction is obtained.
y) and the radius of curvature Rx (x, y) are represented by the following equations. Similarly, the curvature Cy (x, y) in the y direction and the radius of curvature R
y (x, y) is represented by the following formula. Hereinafter, the shape z (x) and the curvature C will be described for the sake of simplicity.
(X) However, it is obvious that the above holds true in the y direction.

【0021】なお、以下の説明において曲率分布ΔC
(x)とは、実際の被検物の曲率C(x)が理想的な曲
率状態とすると、この理想的な曲率状態との差のことを
いうものとする。従って、実際の被検物が理想的な状態
で仕上がっていれば、形状が球面・非球面にかかわら
ず、ΔC(x)=0である。また、ΔC(x)<>0で
あるなら、被検物がうねりを生じていることを意味す
る。
In the following description, the curvature distribution ΔC
(X) means the difference from the ideal curvature state when the actual curvature C (x) of the test object is in the ideal curvature state. Therefore, if the actual test object is finished in an ideal state, ΔC (x) = 0 regardless of the shape of the spherical or aspherical surface. If ΔC (x) <> 0, it means that the test object has undulated.

【0022】いま、図1、図2に示すように、光偏向器
と像面との間の光学素子すなわち光走査レンズ30の焦
点距離をf、光走査レンズ30の光束が通過する領域内
における面のうねりを曲率分布ΔC(x)と考え、ΔC
(x)の最大値をΔCとする。うねりによってレンズ3
0に平凸レンズが付加されたと考えると、うねりに伴う
レンズ30の焦点距離faは、 1/fa=(n−1)(1/Δr) =(n−1)ΔC となる。ただし、n:光学素子の屈折率
Now, as shown in FIGS. 1 and 2, the optical element between the optical deflector and the image plane, that is, the focal length of the optical scanning lens 30 is f, and the optical element in the area through which the light beam of the optical scanning lens 30 passes. The surface undulation is considered as a curvature distribution ΔC (x), and ΔC
Let the maximum value of (x) be ΔC. Lens 3 by swell
Assuming that a plano-convex lens is added to 0, the focal length fa of the lens 30 due to the undulation is 1 / fa = (n-1) (1 / Δr) = (n-1) ΔC. Where n is the refractive index of the optical element

【0023】うねりに伴うレンズ30の焦点距離変動Δ
fは、近似的に Δf≒f/fa=f(n−1)ΔC (1) の関係が成立する。ビームウエスト半径w0からz離れ
た位置でのビーム半径w(z)は以下の式で表される。 W(z)=w0{1+(λz/πw0} ただし、λ:光源波長 w(z)=(1+α)w0とおけば、 z=(√(α+2α)×π)w0/λ ビーム径変動の許容値は20%以下とみなすことができ
るので、 α=0.2 z≦2w0/λ (2) となる。
The focal length fluctuation Δ of the lens 30 due to the undulation
f approximately holds the relationship of Δf ≒ f 2 / fa = f 2 (n−1) ΔC (1). The beam radius w (z) at a position z away from the beam waist radius w0 is represented by the following equation. W 2 (z) = w0 2 {1+ (λz / πw0 2) 2} However, lambda: if put the light source wavelength w (z) = (1 + α) w0, z = (√ (α 2 + 2α) × π) w0 since tolerance 2 / lambda beam diameter variation can be regarded as 20% or less, and α = 0.2 z ≦ 2w0 2 / λ (2).

【0024】主走査方向は、光偏向器による偏向方向と
略平行光であるため、焦点距離変動≒ビームウエスト位
置変動とみなすことができる。すなわちz=Δfと見な
してよい。wを被走査面でのビームスポット半径、より
具体的には、最大強度の1/eをスレッシュルドレベ
ルとしたときの径とすると、ビームウエスト位置は、設
計思想上被走査面近傍にあるので、w=w0とみなすこ
とができる。主走査方向の焦点距離をF(=f)とし
て、(1)、(2)より ΔC≦2×w/{(n−1)×λ×F} (3) ただし、w:被走査面でのビームスポット半径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 F:走査結像光学系の、主走査方向の全系の焦点距離 となる。この条件を満足するΔCであれば、この光走査
レンズを用いた光走査装置および画像形成装置によって
良好な出力画像を得ることができる。
Since the main scanning direction is substantially parallel to the direction of deflection by the optical deflector, it can be considered that focal length variation / beam waist position variation. That is, it may be considered that z = Δf. Assuming that w is the beam spot radius on the surface to be scanned, more specifically, the diameter when 1 / e 2 of the maximum intensity is the threshold level, the beam waist position is near the surface to be scanned due to the design concept. Therefore, it can be considered that w = w0. Assuming that the focal length in the main scanning direction is F (= f), from (1) and (2), ΔC ≦ 2 × w 2 / {(n−1) × λ × F 2 } (3) where w: scanned Beam spot radius on the surface n: Refractive index of lens λ: Light source wavelength F: Focal length of the entire scanning imaging optical system in the main scanning direction. If ΔC satisfies this condition, a good output image can be obtained by the optical scanning device and the image forming apparatus using the optical scanning lens.

【0025】副走査方向あるいは光偏向器による偏向方
向に対して非平行な光学系は、光偏向器の偏向反射面と
像面とが略共役な関係にあるので、結像倍率を考慮する
必要がある。図1に示すように、z=ΔS‘(結像位置
変動)とみなしてよい。近軸結像公式(1/S’=1/
S+1/f)を用いると、以下のようになる。 ΔC≦2×w/{(n−1)×λ×S‘} ただし、S‘:走査結像光学系の後側主点から像面まで
の距離となる。この条件を満足するΔCであれば、この
光走査レンズを用いた光走査装置および画像形成装置に
よって良好な出力画像を得ることができる。
In an optical system that is not parallel to the sub-scanning direction or the direction of deflection by the optical deflector, the deflecting reflection surface of the optical deflector and the image plane have a substantially conjugate relationship, so that it is necessary to consider the imaging magnification. There is. As shown in FIG. 1, it may be considered that z = ΔS ′ (imaging position variation). Paraxial imaging formula (1 / S '= 1 /
S + 1 / f) is as follows. ΔC ≦ 2 × w 2 / {(n−1) × λ × S ′ 2 } where S ′ is the distance from the rear principal point of the scanning imaging optical system to the image plane. If ΔC satisfies this condition, a good output image can be obtained by the optical scanning device and the image forming apparatus using the optical scanning lens.

【0026】また、実使用上、望ましくは以下の範囲と
する。 0.2/K≦ΔC×(n−1)×λ×(S‘/w)
2 下限0.2/Kを下回ると、光学性能上ほとんど誤差と
みなすことができる。また、測定による誤差が無視でき
なくなるだけでなく、成形に要する時間、冷却時間が長
くなり、コストアップの要因となりうる。ここでKは光
学素子面数である。光学素子面が増えれば、それだけ相
互作用が生じた場合にビームが太ることは自明である。
従って、1面あたりの品質は高くなければならない。例
えば、レンズ1枚の場合、K=2、レンズ2枚の場合K
=4となる。
For practical use, the following range is desirable. 0.2 / K ≦ ΔC × (n−1) × λ × (S ′ / w) 2
If the lower limit of 0.2 / K is less than 0.2 / K, it can be regarded as an error in optical performance. In addition, not only errors due to measurement cannot be ignored, but also the time required for molding and the cooling time become longer, which may be a factor of cost increase. Here, K is the number of optical element surfaces. It is obvious that the more the optical element surface, the thicker the beam when the interaction occurs.
Therefore, the quality per surface must be high. For example, K = 2 for one lens and K for two lenses
= 4.

【0027】特に、主走査方向は、光偏向器による片後
面と略平行光であるため、 0.2/K≦ΔC×(n−1)×λ×(f/w)≦2 となり、この条件を満足するΔCであれば、この光走査
レンズを用いた光走査装置および画像形成装置によって
良好な出力画像かつ実使用上望ましいレンズを提供する
ことができる。
In particular, since the main scanning direction is substantially parallel to the one rear surface of the optical deflector, 0.2 / K ≦ ΔC × (n−1) × λ × (f / w) 2 ≦ 2, If ΔC satisfies this condition, a good output image and a practically desirable lens can be provided by the optical scanning device and the image forming apparatus using the optical scanning lens.

【0028】次に、いくつかの実施例を挙げる。 実施例1 λ=650nm、レンズ2枚(K=4)、ビーム直径:
27μm(w=13.5μm)、f=225.3mm、
n=1.52398の光学系の場合、主走査方向のΔC
は、 ΔC≦2.1084E−05 がビームスポット位置変動を抑制する必要条件であり、 ΔC≧5.2709E−07 が十分条件となる。
Next, several embodiments will be described. Example 1 λ = 650 nm, two lenses (K = 4), beam diameter:
27 μm (w = 13.5 μm), f = 225.3 mm,
In the case of an optical system of n = 1.52398, ΔC in the main scanning direction
ΔC ≦ 2.1084E-05 is a necessary condition for suppressing the fluctuation of the beam spot position, and ΔC ≧ 5.2709E-07 is a sufficient condition.

【0029】実施例2 λ=780nm、レンズ2枚(K=4)、ビーム直径:
65μm(w=32.5μm)、f=185.4mm、
n=1.52398の光学系の場合、主走査方向のΔC
は、 ΔC≦1.8535E−04 がビームスポット位置変動を抑制する必要条件であり、 ΔC≦4.6338E−06 が十分条件となる。
Example 2 λ = 780 nm, two lenses (K = 4), beam diameter:
65 μm (w = 32.5 μm), f = 185.4 mm,
In the case of an optical system of n = 1.52398, ΔC in the main scanning direction
ΔC ≦ 1.8535E-04 is a necessary condition for suppressing beam spot position fluctuation, and ΔC ≦ 4.6338E-06 is a sufficient condition.

【0030】実施例3 λ=780nm、レンズ1枚(K=2)、ビーム直径:
90μm(w=45μm)、S‘=121.9、n=
1.52398の光学系の場合、 ΔC≦6.6687E−04 がビームスポット位置変動を抑制する必要条件であり、 ΔC≧3.3343E−05 が十分条件となる。
Example 3 λ = 780 nm, one lens (K = 2), beam diameter:
90 μm (w = 45 μm), S ′ = 121.9, n =
In the case of the optical system of 1.52398, ΔC ≦ 6.6687E-04 is a necessary condition for suppressing the fluctuation of the beam spot position, and ΔC ≧ 3.3343E-05 is a sufficient condition.

【0031】なお、空間的に高周波の面粗さがあると曲
率が大きく変化していまい、ΔCが大きくなるが、焦点
距離変動には大きな影響を与えない。従って0.05m
m以上の範囲でスムージングあるいは平均化処理を行
い、異常値を除くとよい。
Note that if there is a spatially high-frequency surface roughness, the curvature greatly changes and ΔC increases, but this does not significantly affect the focal length variation. Therefore 0.05m
It is preferable to perform smoothing or averaging processing in the range of m or more to remove abnormal values.

【0032】上述のようにレンズ面の粗さに伴う曲率の
異常値を考えると、平均曲率に着目するのがより現実的
である。平均曲率q(x)を算出する場合、曲率C
(x)の結果から算出する一般的な方法 もよいが、計測方法を考慮した場合、曲面の一次微分値
z‘(x)から直接q(x)を求める以下の方法がより
有効である。 Δq(x)=q(x)−q0(x) q_PV=max(Δq(x))−min(Δq
(x)) とおく。 ただし、q0(x):q(x)の10次以下の多項式近
似曲線 q0(x)は、非球面といった設計形状を差し引くため
のものである。なお、球面の場合、設計上曲率は一定で
あるので、近似曲線の処理は不要になる。 Δq(x):平均曲率変動量 max(Δq(x)):Δq(x)の最大値 min(Δq(x)):Δq(x)の最小値 平均を算出する幅bの値は、光学素子面でのビーム光束
直径相当あるいはそれ以下が望ましい。これにより、q
_PVは、ビーム光束としての曲率変動量に相当するこ
とになる。よって、(3)式でΔC=q_PV/2、w
=wd/2とおきかえて、 q_PV×(n−1)×λ×(S‘/wd)≦1 ただし、wd:被走査面でのビームスポット直径が、良
好な出力画像を得るためのレンズの条件および評価方法
といえる。
Considering the abnormal value of the curvature due to the roughness of the lens surface as described above, it is more realistic to focus on the average curvature. When calculating the average curvature q (x), the curvature C
General method of calculating from the result of (x) However, when the measurement method is considered, the following method for directly obtaining q (x) from the first derivative z ′ (x) of the curved surface is more effective. Δq (x) = q (x) −q0 (x) q_PV = max (Δq (x)) − min (Δq
(X)). However, a polynomial approximation curve q0 (x) of order 10 or less of q0 (x): q (x) is for subtracting a design shape such as an aspherical surface. In the case of a spherical surface, the curvature is fixed by design, so that the processing of the approximate curve is unnecessary. Δq (x): average curvature fluctuation amount max (Δq (x)): maximum value of Δq (x) min (Δq (x)): minimum value of Δq (x) The value of the width b for calculating the average is optical It is desirable that the diameter be equal to or less than the beam luminous flux diameter on the element surface. This gives q
_PV is equivalent to the amount of curvature variation as a light beam. Therefore, in equation (3), ΔC = q_PV / 2, w
= Wd / 2, q_PV × (n−1) × λ × (S ′ / wd) 2 ≦ 1, where wd is a lens having a beam spot diameter on the surface to be scanned and having a good output image. It can be said that the condition and the evaluation method.

【0033】同様に主走査方向は、光偏向器から略平行
光であるため、焦点距離≒ビームウエスト位置変動とみ
なすことができる。 PV×(n−1)×λ×(f/wd)≦1 また、実使用上、望ましくは以下の範囲とする。 0.1/K≦q_PV×(n−1)×λ×(S‘/w
d)≦1 なお、曲面形状z(x)、曲率c(x)および平均曲率
q(x)と、ΔC及びq_PVの関係を図2に示す。
Similarly, since the main scanning direction is substantially parallel light from the optical deflector, it can be regarded that focal length 焦点 beam waist position fluctuation. PV × (n−1) × λ × (f / wd) 2 ≦ 1 In practical use, the following range is preferable. 0.1 / K ≦ q_PV × (n−1) × λ × (S ′ / w
d) 2 ≦ 1 FIG. 2 shows the relationship between the curved surface shape z (x), the curvature c (x) and the average curvature q (x), ΔC and q_PV.

【0034】図4に曲率分布測定方式の原理図を示す。
レーザー光源51から射出されたレーザー光は、光学ユ
ニット52を通過して、被検物である光走査レンズ30
に照射され、その反射光を受光素子53で検出するよう
になっている。受光素子53としては、ポジションセン
サやCCD、あるいは分割フォトダイオードなどが用い
られる。受光素子53上に生じたビーム強度を解析して
重心を求めることにより、ビームの中心位置xiを算出
する。
FIG. 4 shows a principle diagram of the curvature distribution measuring method.
The laser light emitted from the laser light source 51 passes through the optical unit 52 and passes through the optical scanning lens 30 as the test object.
And the reflected light is detected by the light receiving element 53. As the light receiving element 53, a position sensor, a CCD, a split photodiode, or the like is used. The center position xi of the beam is calculated by analyzing the beam intensity generated on the light receiving element 53 and obtaining the center of gravity.

【0035】簡単化するために、(x、z)平面での被
検物面の形状をz(x)とし、傾斜角分布をθ(x)と
する。被検物のビーム照射位置と受光素子53上の検出
面との距離をL1、入射ビームと受光素子53上の検出
面を通過する反射ビームとの距離をxiとすると、 tan(2θ(x))=xi/L1 (11) 2θ(x)=arctan(xi/L1) (12) θ(x)=0.5arctan(xi/L1) (13) となり、傾斜角θ(x)を測定することができる。傾斜
角θ(x)よりz(x)の一次微分値z‘(x)は、以
下の式で算出できる。 z‘(x)=tan(θ(x)) (14)
For simplicity, the shape of the surface of the test object on the (x, z) plane is z (x), and the inclination angle distribution is θ (x). Assuming that the distance between the beam irradiation position of the test object and the detection surface on the light receiving element 53 is L1 and the distance between the incident beam and the reflected beam passing through the detection surface on the light receiving element 53 is xi, tan (2θ (x) ) = Xi / L1 (11) 2θ (x) = arctan (xi / L1) (12) θ (x) = 0.5 * arctan (xi / L1) (13), and the inclination angle θ (x) is measured. can do. From the inclination angle θ (x), a first derivative z ′ (x) of z (x) can be calculated by the following equation. z ′ (x) = tan (θ (x)) (14)

【0036】被検物である光走査レンズ30の面の曲率
分布を測定するため光走査レンズ30をx方向に移動さ
せる。この移動に伴ってレンズ30の面による反射角度
が変動し、受光素子53での受光位置が変動するので、
反射光線位置の移動に追従させて受光素子53を移動x
方向にさせ、受光素子53の所定位置でレンズ30から
の反射光を受光できるようにする。これにより、レンズ
30面のx方向の傾斜角分布を測定することができる。
The optical scanning lens 30 is moved in the x-direction in order to measure the curvature distribution of the surface of the optical scanning lens 30 to be inspected. With this movement, the reflection angle of the surface of the lens 30 changes, and the light receiving position of the light receiving element 53 changes.
The light receiving element 53 is moved by following the movement of the position of the reflected light beam.
In a predetermined direction of the light receiving element 53 so that the reflected light from the lens 30 can be received. Thereby, the inclination angle distribution of the lens 30 surface in the x direction can be measured.

【0037】被検物面の移動に伴い、L1が変化する場
合は、あらかじめわかっている設計値で補正してもよい
し、L1が一定になるように被検物面をz軸方向に相対
的に移動させてもよい。同様にy方向にも走査させるこ
とにより、xy面内での曲面の傾斜角分布を測定するこ
とができる。受光素子もxy方向に走査させ、反射光の
位置(xi、yi)を測定することにより、被検物面内
の2軸方向に対して、それぞれ独立した傾斜角分布θx
(x、y)、θy(x、y)を測定することができる。
AC(アナモフィック)面のように被検物面の曲率が2
軸で異なる場合は特に有効である。なお、レンズ面の傾
斜角度が0度に近いと、光源51と受光素子53が重な
り合うので、ハーフミラーなどで、光路を分離するとよ
い。
When L1 changes with the movement of the surface of the test object, correction may be performed using a design value known in advance, or the test object surface may be relatively moved in the z-axis direction so that L1 is constant. May be moved. Similarly, by scanning in the y direction, it is possible to measure the inclination angle distribution of the curved surface in the xy plane. The light receiving element is also scanned in the xy directions, and the position (xi, yi) of the reflected light is measured, so that the tilt angle distribution θx independent of the two axes in the surface of the test object is obtained.
(X, y) and θy (x, y) can be measured.
The curvature of the test object surface is 2 like the AC (anamorphic) surface.
It is particularly effective when the axes differ. If the angle of inclination of the lens surface is close to 0 degrees, the light source 51 and the light receiving element 53 overlap. Therefore, the optical path may be separated by a half mirror or the like.

【0038】図3は、本発明にかかる光走査レンズを適
用することができる光走査装置の実施形態を概略的に示
している。外観上は図5について説明した従来の光走査
装置と変わりがないので、同じ構成部分には共通の符号
を付した。図3において、「光源」である半導体レーザ
ー10から放射された発散性の光束は、カップリングレ
ンズ12により以後の光学系に適した光束形態(「平行
光束」等)に変換され、アパーチュア14の開口を通過
して「ビーム整形」され、シリンダレンズ16により副
走査方向に集束されつつミラー18により反射され、
「光偏向器」である回転多面鏡20 の偏向反射面近傍
に主走査方向に長い線像として結像する。
FIG. 3 schematically shows an embodiment of an optical scanning device to which the optical scanning lens according to the present invention can be applied. Since the appearance is the same as that of the conventional optical scanning device described with reference to FIG. 5, the same components are denoted by the same reference numerals. In FIG. 3, a divergent light beam emitted from a semiconductor laser 10 that is a “light source” is converted into a light beam form (such as a “parallel light beam”) suitable for the subsequent optical system by a coupling lens 12, The beam is “beam-shaped” through the aperture, and is reflected by the mirror 18 while being focused by the cylinder lens 16 in the sub-scanning direction.
An image is formed as a long line image in the main scanning direction near the deflecting reflection surface of the rotary polygon mirror 20, which is an "optical deflector".

【0039】偏向反射面により反射された光束は、回転
多面鏡20の等速回転に伴い等角速度的に偏向されつつ
「走査結像光学系」を構成する光走査レンズ30に入射
し、同レンズ30の作用により被走査面(実体的には
「光導電性の感光体の感光面」等)40の近傍に集光さ
れ、被走査面40上に光スポットを形成する。この光ス
ポットにより被走査面40が主走査方向に走査される。
被走査面40の実体は、ドラム状あるいはベルト状、そ
の他適宜の形状をした感光体で、その感光面が副走査方
向(図3において紙面に直交する方向)へ送られながら
上記主走査方向の光走査が繰り返されることにより、観
光面に書込みが行われ、静電潜像が形成される。上記光
スポットによる主走査は、光走査レンズ30からなる走
査結像光学系の等速化特性の作用により等速度的に行な
われる。
The light beam reflected by the deflecting / reflecting surface is incident on an optical scanning lens 30 constituting a "scanning optical system" while being deflected at a constant angular velocity by the rotation of the rotary polygon mirror 20 at a constant speed. The light is condensed in the vicinity of the surface to be scanned (substantially, the “photosensitive surface of the photoconductive photoreceptor”) 40 by the operation of 30, and forms a light spot on the surface to be scanned 40. The scanned surface 40 is scanned in the main scanning direction by the light spot.
The scanned surface 40 is a drum, a belt, or any other suitable shape. The photosensitive surface is moved in the sub-scanning direction (a direction perpendicular to the plane of FIG. 3) while the scanning surface 40 is in the main scanning direction. By repeating the optical scanning, writing is performed on the sightseeing surface, and an electrostatic latent image is formed. The main scanning by the light spot is performed at a constant speed by the action of the constant speed characteristic of the scanning image forming optical system including the optical scanning lens 30.

【0040】図3に示す実施の形態においては、光走査
レンズ30自体が走査結像光学系を構成している。走査
結像光学系が複数の光学素子、すなわち、複数枚のレン
ズやレンズと凹面鏡の組み合わせ等で構成される場合に
は、その中に1枚もしくは複数枚の光走査用レンズを含
めることができる。光走査用レンズ30はプラスチック
材料の成形あるいは硝材で形成されたものである。光走
査用レンズ30に代えて、同様の光学的機能を持った反
射鏡であってもよい。
In the embodiment shown in FIG. 3, the optical scanning lens 30 itself constitutes a scanning image forming optical system. When the scanning image forming optical system includes a plurality of optical elements, that is, a plurality of lenses or a combination of a lens and a concave mirror, one or a plurality of optical scanning lenses can be included therein. . The optical scanning lens 30 is formed by molding a plastic material or a glass material. Instead of the optical scanning lens 30, a reflecting mirror having the same optical function may be used.

【0041】前記実施例に係る光走査レンズを用いた光
走査装置を複写機、ファクシミリ、プリンターなどの画
像形成装置に適用すれば、画像劣化が抑制された高画質
の画像を得ることができる。すなわち、上記光走査装置
による被走査面を感光体の表面とし、均一に帯電された
感光体表面を、前述のように光スポットで走査すること
によって、被走査面である感光体表面に静電潜像を形成
する。この静電潜像を周知の現像、転写、定着、感光体
表面のクリーニング、というような電子写真プロセスを
実行する。上記転写工程と定着工程を経ることにより、
転写紙に画像を形成することができる。なお、このよう
な画像形成装置の原理は周知であるから、図示は省略す
る。
If the optical scanning device using the optical scanning lens according to the above embodiment is applied to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, a printer, etc., it is possible to obtain a high quality image with suppressed image deterioration. That is, the surface to be scanned by the optical scanning device is used as the surface of the photoreceptor, and the uniformly charged surface of the photoreceptor is scanned with the light spot as described above, so that the surface of the photoreceptor that is to be scanned is electrostatically charged Form a latent image. The electrostatic latent image is subjected to a known electrophotographic process such as development, transfer, fixing, and cleaning of the surface of the photoconductor. By going through the above transfer step and fixing step,
An image can be formed on transfer paper. Since the principle of such an image forming apparatus is well known, it is not shown.

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1および3記載の発明によれば、
光走査レンズの加工行程あるいは成形工程によって発生
する面うねりを、許容範囲内に抑えたレンズを製作する
ことができるため、光学性能を満足する光学系を構成す
ることができる。
According to the first and third aspects of the present invention,
Since it is possible to manufacture a lens in which the waviness generated by the processing step or the forming step of the optical scanning lens is kept within an allowable range, an optical system satisfying the optical performance can be configured.

【0043】請求項2記載の発明によれば、光走査レン
ズの加工行程あるいは成形工程によって発生する面うね
りを、許容内に抑えたレンズを製作することができるた
め、光学性能を満足する光学系を構成することができ
る。請求項2記載の発明は、入射光が平行であっても非
平行であっても、どちらに対しても対応可能であるが、
平行の場合は、焦点距離変動=ビームスポット位置変動
となり、走査光学系の主走査方向は略平行光であるた
め、さらに有効である。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to manufacture a lens in which the surface waviness caused by the processing step or the molding step of the optical scanning lens is suppressed within an allowable range, so that the optical system satisfying the optical performance. Can be configured. The invention according to claim 2 can cope with both incident and non-parallel incident light,
In the case of parallel, focal length fluctuation = beam spot position fluctuation, and the main scanning direction of the scanning optical system is substantially parallel light, which is more effective.

【0044】請求項4および5記載の発明によれば、測
定方法を考慮した評価項目として、平均曲率を用いるこ
とにより、面のうねりに伴うビームウエスト位置変動を
抑えたレンズを製作することができるため、光学性能を
満足する光学系を構成することができる。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, by using the average curvature as an evaluation item in consideration of the measuring method, it is possible to manufacture a lens in which the fluctuation of the beam waist position caused by the undulation of the surface is suppressed. Therefore, an optical system satisfying the optical performance can be configured.

【0045】請求項6記載の発明によれば、請求項1〜
5に記載されている光走査レンズのいずれかを用いてよ
る光走査装置を構成することにより、ビーム径太りに伴
う、出力画像の劣化を起こすことなく、信頼性の高い光
走査装置を構成することができる。
According to the invention of claim 6, claims 1 to
By configuring an optical scanning device using any one of the optical scanning lenses described in No. 5, a highly reliable optical scanning device can be configured without deteriorating an output image due to an increase in beam diameter. be able to.

【0046】請求項7記載の発明によれば、ビーム径太
りに伴う、出力画像の劣化を起こしにくい光走査装置を
用いて画像形成装置を構成しているので、画像劣化が抑
制された高画質の画像を得ることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, since the image forming apparatus is configured by using the optical scanning device which is less likely to cause deterioration of the output image due to the increase in the beam diameter, high image quality with reduced image deterioration is achieved. Image can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる光走査装置の実施の形態を副走
査対応方向から示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing an optical scanning device according to an embodiment of the present invention from a direction corresponding to sub-scanning.

【図2】上記光走査装置に用いられる光走査レンズの、
曲面形状、曲率、平均曲率、曲面の曲率分布変動量の最
大値および曲面のうねりの振幅の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 2 shows an optical scanning lens used in the optical scanning device.
6 is a graph showing a relationship between a curved surface shape, a curvature, an average curvature, a maximum value of a variation amount of a curvature distribution of the curved surface, and an amplitude of undulation of the curved surface.

【図3】本発明にかかる光走査装置の実施の形態を主走
査対応方向から示す側面図である。
FIG. 3 is a side view showing an embodiment of the optical scanning device according to the present invention, as viewed from a main scanning corresponding direction.

【図4】本発明にかかる光走査レンズ曲面の、曲率分布
変動量の計測装置の例を示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of an apparatus for measuring a curvature distribution fluctuation amount of a curved surface of an optical scanning lens according to the present invention.

【図5】従来の上記光走査装置の例と、この光走査装置
に用いられる光走査レンズのうねりと被走査面における
ビームウエスト位置変動の概念を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an example of the above-described conventional optical scanning device, and the concept of undulation of an optical scanning lens used in the optical scanning device and fluctuation of a beam waist position on a surface to be scanned.

【図6】上記従来の光走査装置におけるビーム太りの様
子を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a beam thickening state in the conventional optical scanning device.

【図7】光走査レンズ曲面のうねりの空間周波数と許容
振幅量との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the spatial frequency of the undulation of the curved surface of the optical scanning lens and the allowable amplitude.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レーザー光源 20 光偏向器 30 光走査レンズ 40 被走査面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser light source 20 Optical deflector 30 Optical scanning lens 40 Scanning surface

Claims (7)

【特許請求の範囲】[The claims] 【請求項1】 光偏向器により偏向される光束を被走査
面近傍に集光させる走査結像光学系に用いられる光走査
レンズであって、 レンズの光束が通過する領域内で、曲面の曲率分布変動
量の最大値をΔCとしたとき、 ΔC≦2×w/{(n−1)×λ×S‘} ただし、w:被走査面でのビームスポット半径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 S‘:走査結像光学系の後側主点から像面までの距離 であることを特徴とする光走査レンズ。
An optical scanning lens used in a scanning imaging optical system for converging a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein a curvature of a curved surface is within an area through which the light beam of the lens passes. When the maximum value of the distribution variation amount is ΔC, ΔC ≦ 2 × w 2 / {(n−1) × λ × S ′ 2 } where w: beam spot radius on the surface to be scanned n: refractive index of lens λ: light source wavelength S ′: distance from the rear principal point of the scanning image forming optical system to the image plane, an optical scanning lens.
【請求項2】 光偏向器により偏向される光束を被走査
面近傍に集光させる走査結像光学系に用いられる光走査
レンズであって、レンズの光束が通過する領域内で、曲
面の主走査方向の曲率分布変動量の最大値をΔCとした
とき、 ΔC≦2×w/{(n−1)×λ×F} ただし、w:被走査面でのビームスポット半径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 F:走査結像光学系の、主走査方向の全系の焦点距離 であることを特徴とする光走査レンズ。
2. An optical scanning lens used in a scanning image forming optical system for converging a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein a main surface of a curved surface is located within a region through which the light beam of the lens passes. When the maximum value of the variation amount of the curvature distribution in the scanning direction is ΔC, ΔC ≦ 2 × w 2 / {(n−1) × λ × F 2 } where w: beam spot radius on the surface to be scanned n: lens Λ: light source wavelength F: focal length of the entire scanning imaging optical system in the main scanning direction.
【請求項3】 光偏向器により偏向される光束を被走査
面近傍に集光させる走査結像光学系に用いられる光走査
レンズであって、レンズの光束が通過する領域内で、曲
面の曲率分布変動量の最大値をΔCとしたとき、 0.2/K≦ΔC×(n−1)×λ×(S‘/w)
2ただし、K:光偏向器から像面までの光学素子の面数 w:被走査面でのビームスポット半径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 S‘:走査結像光学系の後側主点から像面までの距離 であることを特徴とする光走査レンズ。
3. An optical scanning lens used in a scanning imaging optical system for converging a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein a curvature of a curved surface is within a region through which the light beam of the lens passes. When the maximum value of the amount of distribution variation is ΔC, 0.2 / K ≦ ΔC × (n−1) × λ × (S ′ / w) 2
2 where K is the number of optical elements from the optical deflector to the image plane w is the beam spot radius on the surface to be scanned n is the refractive index of the lens λ is the light source wavelength S 'is the rear main of the scanning imaging optical system An optical scanning lens characterized by a distance from a point to an image plane.
【請求項4】 光偏向器により偏向される光束を被走査
面近傍に集光させる走査結像光学系に用いられる光走査
レンズであって、レンズの光束が通過する領域内で、曲
面の主走査方向の平均曲率をq(x)、q(x)の10
次以下の近似曲線をq0(x)としたとき、 q_PV×(n−1)×λ×(F/wd)≦1 ただし、wd:主走査方向の被走査面でのビームスポッ
ト直径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 F:走査結像光学系の、主走査方向の全系の焦点距離 q_PV=max{q(x)−q0(x)}−min
{q(x)−q0(x)} であることを特徴とする光走査レンズ。
4. An optical scanning lens used in a scanning image forming optical system for condensing a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein a main surface of a curved surface is located within a region where the light beam of the lens passes. The average curvature in the scanning direction is 10 of q (x) and q (x).
Assuming that the following approximate curve is q0 (x), q_PV × (n−1) × λ × (F / wd) 2 ≦ 1, where wd: beam spot diameter on the surface to be scanned in the main scanning direction n: Refractive index of lens λ: light source wavelength F: focal length of the entire scanning imaging optical system in the main scanning direction q_PV = maxmq (x) -q0 (x)}-min
An optical scanning lens characterized by {q (x) -q0 (x)}.
【請求項5】 光偏向器により偏向される光束を被走査
面近傍に集光させる走査結像光学系に用いられる光走査
レンズであって、レンズの光束が通過する領域内で、曲
面の平均曲率をq(x)、q(x)の10次以下の近似
曲線をq0(x)としたとき、 0.1/K≦q_PV×(n−1)×λ×(S‘/w
d)≦1 ただし、wd:被走査面でのビームスポット直径 n:レンズの屈折率 λ:光源波長 S‘:走査結像光学系の後側主点から像面までの距離 q_PV=max{q(x)−q0(x)}−min
{q(x)−q0(x)} であることを特徴とする光走査レンズ。
5. An optical scanning lens used in a scanning imaging optical system for condensing a light beam deflected by an optical deflector near a surface to be scanned, wherein an average of curved surfaces is within a region through which the light beam of the lens passes. When the curvature is q (x), and an approximate curve of order 10 or less of q (x) is q0 (x), 0.1 / K ≦ q_PV × (n−1) × λ × (S ′ / w)
d) 2 ≦ 1 where wd: beam spot diameter on the surface to be scanned n: refractive index of lens λ: light source wavelength S ′: distance from the rear principal point of the scanning imaging optical system to the image surface q_PV = max { q (x) -q0 (x)}-min
An optical scanning lens characterized by {q (x) -q0 (x)}.
【請求項6】 光源からの光束を、偏向反射面を持つ光
偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を光走査
レンズにより被走査面上に光スポットとして集光し、こ
の光スポットによって上記被走査面を等速度的に光走査
する光走査装置において、請求項1〜5のいずれかに記
載の光走査レンズを搭載していることを特徴とする光走
査装置。
6. A light beam from a light source is deflected at an equal angular velocity by an optical deflector having a deflecting / reflecting surface, and the deflected light beam is condensed as a light spot on a surface to be scanned by an optical scanning lens. An optical scanning device for optically scanning a surface to be scanned at a constant speed, wherein the optical scanning device according to claim 1 is mounted thereon.
【請求項7】 請求項6記載の光走査装置を有する画像
形成装置であって、被走査面は感光体からなり、被走査
面が上記光走査装置によって光走査されることにより、
被走査面に静電潜像が形成されることを特徴とする画像
形成装置。
7. An image forming apparatus having the optical scanning device according to claim 6, wherein the surface to be scanned is made of a photosensitive member, and the surface to be scanned is optically scanned by the optical scanning device.
An image forming apparatus wherein an electrostatic latent image is formed on a surface to be scanned.
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