JP2004070190A - タンデム型のレーザー走査装置 - Google Patents

タンデム型のレーザー走査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ボウと波面のねじれが良好に補正され、高精度なカラー画像を高速に作成できるタンデム型のレーザー走査装置を提供する。
【解決手段】1番上のレーザー光(LA)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をαとし、上から2番目のレーザー光(LB)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をβとすると、条件式:|α|≠|β|,α≠0,β≠0を満たすレーザー光(LA,LB)を、ポリゴンミラー(4)により同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる。第1レンズ(5)は副走査方向に曲率を持たずレーザー光(LA,LB)を共に透過させる。第2レンズ(7A,7B)は互いに異なるねじれを有する面を持ち、一方の第2レンズ(7A)はレーザー光(LA)を透過させ、他方の第2レンズ(7B)はレーザー光(LB)を透過させる。
【選択図】   図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンデム型のレーザー走査装置に関するものであり、例えばカラーレーザープリンタ,カラーデジタル複写機等の画像形成装置において、複数のレーザー光を走査しながら複数の被走査面上に画像を露光記録するタンデム型のレーザー走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
1つの偏向器で複数のレーザー光を偏向させ、それぞれを異なる感光体に導いて露光走査することにより、高速にカラー画像を形成するタンデム型のレーザー走査装置が特開2000−180750号公報で提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記レーザー走査装置は、偏向された複数のレーザー光の光路分離を容易にするために、レーザー光が偏向器に対して副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射するように構成されている。このため、各レーザー光が偏向器に入射する際、互いに異なる量のボウと波面のねじれが発生してしまう。ボウと波面のねじれを同時に補正することは困難であり、ボウの量が各レーザー光で異なればカラー画像に色ズレが発生し、波面のねじれが補正されていなければビームスポットが大きくなるため画像が不鮮明になってしまう。
【0004】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数のレーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれが良好に補正され、高精度なカラー画像を高速に作成できるタンデム型のレーザー走査装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーザー走査装置は、以下の条件式▲1▼〜▲3▼を満たす第1,第2レーザー光を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器と、偏向後の第1,第2レーザー光を対応する被走査面に分けて導くとともに各被走査面上で結像走査させる走査光学系と、を備えたタンデム型のレーザー走査装置であって、前記走査光学系が、副走査方向に曲率を持たず第1,第2レーザー光を共に透過させる共通レンズと、その共通レンズを透過した第1,第2レーザー光のうち、第1レーザー光を透過させ第2レーザー光を透過させない第1走査用レンズと、第2レーザー光を透過させ第1レーザー光を透過させない第2走査用レンズと、を有し、前記第1,第2走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つことを特徴とする。
|α|≠|β| …▲1▼
α≠0  …▲2▼
β≠0  …▲3▼
ただし、
α:第1レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
β:第2レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、である。
【0006】
第2の発明のレーザー走査装置は、上記第1の発明の構成において、以下の条件式▲4▼を満たすことを特徴とする。
α−α’≠β−β’ …▲4▼
ただし、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α’:画像中央に相当する偏向角において、第1レーザー光の主光線が第1走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β’:画像中央に相当する偏向角において、第2レーザー光の主光線が第2走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、である。
【0007】
第3の発明のレーザー走査装置は、上記第1又は第2の発明の構成において、以下の条件式▲5▼を満たすことを特徴とする。
0.8<(αβ’)/(α’β)<1.25 …▲5▼
ただし、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α’:画像中央に相当する偏向角において、第1レーザー光の主光線が第1走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β’:画像中央に相当する偏向角において、第2レーザー光の主光線が第2走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、である。
【0008】
第4の発明のレーザー走査装置は、上記第1,第2又は第3の発明の構成において、以下の条件式▲6▼及び▲7▼を満たすことを特徴とする。
|α”/α’|<0.5  …▲6▼
|β”/β’|<0.5  …▲7▼
ただし、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α”:画像端部に相当する偏向角において、第1レーザー光の主光線が第1走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β”:画像端部に相当する偏向角において、第2レーザー光の主光線が第2走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施したレーザー走査装置を、図面を参照しつつ説明する。図1に、カラー画像形成装置(例えば、カラーレーザープリンタ,カラーデジタル複写機等)に使用されるタンデム型のレーザー走査装置の一実施の形態を示す。図1中、1A〜1Dはレーザーダイオード、2A〜2Dはコリメータレンズ、3は自由曲面ミラーアレイ、4はポリゴンミラー、5は第1レンズ、6A〜6Dは第1折り返しミラー、7A〜7Dは第2レンズ、8A〜8Dは第2折り返しミラー、9A〜9Dはウインドウガラス、10A〜10Dは被走査面を構成する感光体、LA〜LDはレーザー光である。なお、このレーザー走査装置において、主走査方向はレーザー光(LA〜LD)が感光体(10A〜10D)を走査する方向であり、副走査方向は主走査方向及び面法線方向に対して垂直な方向である。
【0010】
図1に示すレーザー走査装置は、Y(黄),M(マゼンタ),C(シアン),K(黒)にそれぞれ対応した画像が形成される4つの感光体(10A〜10D)を備えており、4つの感光体(10A〜10D)に形成された画像を同じ紙に転写することによってカラー画像を形成する構成になっている。また、4つの感光体(10A〜10D)のそれぞれに対する描画のための光源として、4つのレーザーダイオード(1A〜1D)を備えている。各レーザーダイオード(1A〜1D)から発せられたレーザー光(LA〜LD)は、対応する4つのコリメータレンズ(2A〜2D)によってそれぞれ平行光となり、自由曲面ミラーアレイ(3)によってポリゴンミラー(4)上で副走査方向にのみ集光する。ポリゴンミラー(4)はレーザー光(LA〜LD)を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器であり、そのポリゴンミラー(4)の偏向反射面に対してレーザー光(LA〜LD)が副走査方向に互いに異なる角度で入射する。そして、ポリゴンミラー(4)で偏向反射したレーザー光(LA〜LD)は走査光学系に入射する。
【0011】
走査光学系は、第1レンズ(5),第1折り返しミラー(6A〜6D),第2レンズ(7A〜7D),第2折り返しミラー(8A〜8D)及びウインドウガラス(9A〜9D)で構成されており、偏向後のレーザー光(LA〜LD)を対応する感光体(10A〜10D)に分けて導くとともに、各感光体(10A〜10D)の被走査面上で結像走査させる。第1レンズ(5)は、副走査方向に曲率を持たず(つまりパワーを持たず)、4本のレーザー光(LA〜LD)を共に透過させる共通レンズである。その第1レンズ(5)で屈折した4本のレーザー光(LA〜LD)は、対応する4つの第1折り返しミラー(6A〜6D)でそれぞれ反射されることにより光路分離される。光路分離された各レーザー光(LA〜LD)は、対応する4つの第2レンズ(7A〜7D)をそれぞれ透過した後、第2折り返しミラー(8A〜8D)でそれぞれ反射される。そして、ウインドウガラス(9A〜9D)をそれぞれ透過した後、対応する感光体(10A〜10D)上で集光して露光走査を行う。
【0012】
なお、上記レーザー走査装置では1つのレーザーダイオード(1A〜1D)が1本のレーザー光(LA〜LD)を射出し、1つの感光体(10A〜10D)に対する露光走査を1本のレーザー光(LA〜LD)で行う構成になっているが、これに限らない。例えば、2本以上のレーザー光を射出するマルチビームタイプの光源を用いて、1つの感光体に対する露光走査を2本以上のレーザー光で行う構成にしてもよい。
【0013】
上記のようにして、走査光学系は4本のレーザー光(LA〜LD)を4つの感光体(10A〜10D)に1本ずつ分けて導くとともに、各レーザー光(LA〜LD)をスポット状に集光させて各感光体(10A〜10D)に対する露光走査を行う。したがって、走査光学系は各レーザー光(LA〜LD)に対して作用する4つの走査光学系(第1〜第4走査光学系)から成るものと考えることができる。図1のレーザー走査装置を構成している走査光学系の一例(実施例1)として、図2〜図5に実施例1の第1〜第4走査光学系の主走査断面(A)及び副走査断面(B)を示し、表1〜表8に実施例1の第1〜第4走査光学系のコンストラクションデータを示す。ただし、曲率を持たないミラー面については記載を省略して、光路展開状態(つまり曲率を持たない反射面による光路の折り曲げがない状態)での光学構成を示す。
【0014】
表1,表3,表5,表7は、実施例1の第1〜第4走査光学系のコンストラクションデータを光学面の座標データ(mm)で示している。これらの座標データは、グローバルな直交座標系(X,Y,Z)におけるローカルな直交座標系(x,y,z)の原点及びベクトルで各光学面(面頂点基準)の配置を表しており、その評価面が各感光体(10A〜10D)の表面に相当する。また表2,表4,表6,表8は、実施例1の第1〜第4走査光学系を構成している光学面の面形状を示している(ただし、E−n=×10−nであり、平面から成る光学面と評価面については記載を省略する。)。ここで面形状データ(aij)が挙げられている光学面はいずれも自由曲面であり、その面形状は以下の式(FS)によって表現される。なお、表記の無い係数aijは0であり、走査光学系中のレンズの硝材はすべて屈折率:1.52440である。
【0015】
【数1】
Figure 2004070190
【0016】
【表1】
Figure 2004070190
【0017】
【表2】
Figure 2004070190
【0018】
【表3】
Figure 2004070190
【0019】
【表4】
Figure 2004070190
【0020】
【表5】
Figure 2004070190
【0021】
【表6】
Figure 2004070190
【0022】
【表7】
Figure 2004070190
【0023】
【表8】
Figure 2004070190
【0024】
表1〜表8から分かるように、実施例1の第1〜第4走査光学系における第1レンズ(5)は同じものなので、その座標データも面形状データも全く同じになっている。また、実施例1の第1〜第4走査光学系における第2レンズ(7A〜7D)は、座標データも面形状データもそれぞれ異なっている。第1レンズ(5)では、式(FS)の係数aijがいずれの面においてもj>0についてすべてゼロであるため、面形状を表す式(FS)はyのみの関数となり、yの値を決めればzの値によらずxの値が決定する。つまり第1レンズ(5)は、副走査方向について傾きも曲率も持たない面で構成されていることになる。第2レンズ(7A〜7D)では、j=1の項にゼロでない係数aijがあるので、第2レンズ(7A〜7D)の光入射側面(面番号:3)は副走査方向について傾きを持っており、しかもその傾きは主走査方向の位置によって異なっている。また、j=2の項についてもゼロでない係数aijがあるので、第2レンズ(7A〜7D)の光入射側面(面番号:3)は副走査方向について曲率をもっており、しかもその曲率は主走査方向の位置によって異なっている。
【0025】
図6に、図1のレーザー走査装置においてポリゴンミラー(4)へ入射するレーザー光(LA〜LD)を副走査断面での主光線で示す。4本のレーザー光(LA〜LD)は、ポリゴンミラー(4)に対する入射角度が副走査方向について異なっているが、入射する高さはポリゴンミラー(4)上でほぼ一致している。また4本のレーザー光(LA〜LD)のうち、外側の2本のレーザー光(LA,LD)は副走査方向の入射角度の絶対値が等しくなっており、内側の2本のレーザー光(LB,LC)は副走査方向の入射角度の絶対値が等しくなっている。
【0026】
図7に、第1〜第4走査光学系(図2〜図5)において、画像中央に相当する偏向角で第2レンズ(7A〜7D)へ入射し第2レンズ(7A〜7D)から射出するレーザー光(LA〜LD)を副走査断面での主光線で示す。図7中の破線は第2レンズ(7A〜7D)への入射光(LA〜LD)の延長線を示しており、その入射光と射出光との角度の差は、外側のレーザー光(LA,LD)の方が内側のレーザー光(LB,LC)よりも大きくなっている。なお、第1レンズ(5)は副走査方向について曲率を持たないので、第2レンズ(7A〜7D)に入射するレーザー光(LA〜LD)の副走査方向の入射角度(絶対値)は、ポリゴンミラー(4)に入射するときと同じ大きさである。
【0027】
図7中、1番上のレーザー光(LA)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をαとし、画像中央に相当する偏向角において、1番上のレーザー光(LA)の主光線が第2レンズ(7A)から射出するときに主走査平面となす角度をα’とすると、α=2.8、α’=1.1(単位はいずれも度)である。また図7中、上から2番目のレーザー光(LB)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をβとし、画像中央に相当する偏向角において、上から2番目のレーザー光(LB)の主光線が第2レンズ(7B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ’とすると、β=0.92、β’=0.42(単位はいずれも度)である。このとき、α,α’の差とβ,β’の差とは異なるが、α,α’の比とβ,β’の比とは近い値になる。つまり、(αβ’)/(α’β)=1.1となり、1に近い値になる。
【0028】
図8に、第1走査光学系(図2)において画像中央に相当する偏向角で第2レンズ(7A)へ入射し第2レンズ(7A)から射出するレーザー光(LA0)と、画像端部に相当する偏向角で第2レンズ(7A)へ入射し第2レンズ(7A)から射出するレーザー光(LA1)と、を副走査断面での主光線で示す。図8から、画像端部に相当する偏向角で第2レンズ(7A)に入射するレーザー光(LA1)は、画像中央に相当する偏向角で第2レンズ(7A)に入射するレーザー光(LA0)よりも、強く曲げられていることが分かる。
【0029】
画像中央と比較して画像端部では、ポリゴンミラー(4)から第2折り返しミラー(8A〜8D)までの距離が長くなっているがゆえに、ポリゴンミラー(4)への入射光が副走査方向に傾きを持っていることと第1レンズ(5)が副走査方向に曲率を持っていないことから、画像中央と画像端部とで第2レンズ(7A〜7D)への入射高さに差が生じる。したがって、ポリゴンミラー(4)への入射高さを基準とすれば、画像端部ではより離れた高さで第2レンズ(7A〜7D)にレーザー光(LA〜LD)が入射することになる。前述したα>α’,β>β’の関係から分かるように、画像中央では第2レンズ(7A〜7D)によってレーザー光(LA〜LD)の主光線が主走査平面となす角度を小さくするように屈折するが、感光体(10A〜10D)上でボウを発生させないようにするためには、第2レンズ(7A〜7D)に対する入射高さの高い画像端部で、より強く屈折させることが必要になる。
【0030】
画像端部に相当する偏向角において、図7中の1番上のレーザー光(LA)の主光線が第2レンズ(7A)から射出するときに主走査平面となす角度をα”とすると、α”=0.29(単位は度)である。α”/α’=0.27となり、画像中央との比はゼロに近い値となる。同様に、画像端部に相当する偏向角において、図7中の上から2番目のレーザー光(LB)の主光線が第2レンズ(7B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ”とすると、β”=0.14(単位は度)であり、β”/β’=0.35となる。なお、ボウの補正だけであれば、第2レンズ(7A〜7D)によってレーザー光(LA〜LD)を主走査平面となす角度が小さくなるように屈折させる必要はなく、画像中央と画像端部とで差があればよい。
【0031】
上述したレーザー走査装置を、その特徴により以下のように一般化することができる。例えば、図7中の1番上のレーザー光(LA)を第1レーザー光とし、図7中の上から2番目のレーザー光(LB)を第2レーザー光とする。そしてポリゴンミラー(4)は、以下の条件式▲1▼〜▲3▼を満たす第1,第2レーザー光を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器とする。
【0032】
|α|≠|β| …▲1▼
α≠0  …▲2▼
β≠0  …▲3▼
ただし、
α:第1レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
β:第2レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、である。
【0033】
また、走査光学系の第1レンズ(5)を、副走査方向に曲率を持たず第1,第2レーザー光を共に透過させる共通レンズとし、第1走査光学系の第2レンズ(7A)を第1走査用レンズとし、第2走査光学系の第2レンズ(7B)を第2走査用レンズとする。その第1,第2走査用レンズには、共通レンズを透過した第1,第2レーザー光のうちの一方が透過し他方が透過しないものとすると、第1,第2走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つことが、本発明に係るレーザー走査装置の一つの特徴となる。
【0034】
光路分離後の第1,第2レーザー光に対し、第1走査用レンズは第1レーザー光を透過させ第2レーザー光を透過させない構成になっており、第2走査用レンズは第2レーザー光を透過させ第1レーザー光を透過させない構成になっている。このため、第1,第2レーザー光が条件式▲1▼〜▲3▼を満たすレーザー走査装置において、第1,第2走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つように走査光学系を構成すると、第1,第2レーザー光の偏向器に対する副走査方向の入射角度に応じて、ボウと波面のねじれを補正するための最適な量のねじれを、第1,第2走査用レンズのレンズ面にそれぞれ与えることが可能になる。したがって、第1,第2レーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれを両方とも良好に補正することができる。その補正により、ボウの量を各レーザー光で同じにすることができるため、カラー画像に色ズレが発生するのを防止することができる。また、波面のねじれを補正することができるため、ビームスポットを小さくして鮮明な画像を得ることができる。したがって、高精度なカラー画像を高速に作成することが可能になる。
【0035】
波面のねじれを良好に補正するためには、以下の条件式▲4▼を満たすことが望ましく、ボウと波面のねじれを両方とも良好に補正するためには、以下の条件式▲5▼を満たすことが望ましい。また、ボウを良好に補正するためには、以下の条件式▲6▼及び▲7▼を満たすことが望ましい。ボウの補正だけであれば、第1,第2走査用レンズによって第1,第2レーザー光を主走査平面となす角度が小さくなるように屈折させる必要はなく、画像中央と画像端部とで条件式▲6▼及び▲7▼で規定する角度差があればよい。ただし、条件式▲4▼〜▲7▼はボウだけでなく波面のねじれも同時に補正するために望ましい条件を規定しているので、条件式▲4▼〜▲7▼のいずれの範囲を外れた場合でも、ボウの補正と波面のねじれの補正とを両立させることが困難になる。
【0036】
α−α’≠β−β’ …▲4▼
0.8<(αβ’)/(α’β)<1.25 …▲5▼
|α”/α’|<0.5  …▲6▼
|β”/β’|<0.5  …▲7▼
ただし、走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α’:画像中央に相当する偏向角において、第1レーザー光の主光線が第1走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β’:画像中央に相当する偏向角において、第2レーザー光の主光線が第2走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
α”:画像端部に相当する偏向角において、第1レーザー光の主光線が第1走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β”:画像端部に相当する偏向角において、第2レーザー光の主光線が第2走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、である。
【0037】
前述した第1〜第4走査光学系(図2〜図5)により得られる結像性能に関し、図9に副走査方向の像高を示し、図10に波面収差(波長に対する相対値)を示す。図9及び図10中の光線1〜4はレーザー光(LA〜LD)にそれぞれ対応しており、そのラインは実施例1の第1〜第4走査光学系の結像性能をそれぞれ示している。図9では、主走査像高(mm)の変化に伴う副走査像高(mm)の変化がボウを示している。また、波面収差は波面のねじれ以外にもコマ収差や非点収差等の影響を受けるが、図10では波面のねじれに相当する分だけを抜き出して示している。値はP−V値(つまり最大値と最小値との差)であるが、ねじれの方向によって正負の符号をつけている。
【0038】
図11,図12に、比較例1,2の副走査像高と波面収差を図9,図10と同様に示す。図11及び図12中、実施例1は図9及び図10中の光線1であり、比較例1,2はその光線1に相当するものである。比較例1,2では、画面中央において第2レンズ(7A)で副走査方向について角度が変化しないようにしている。比較例1では、面のねじれを与えずに像面だけを合わせており、また比較例2では、像面を合わせるだけでなく面のねじれも与えてボウを補正している。図11,図12から分かるように、比較例1ではボウも波面も悪く、比較例2ではボウは良いが波面は比較例1とあまり変わらない。
【0039】
次に、共通レンズがレンズ2枚から成る広角タイプの走査光学系を備えたレーザー走査装置の実施の形態を説明する。そのレーザー走査装置を構成している走査光学系の一例(実施例2)として、図13〜図16に実施例2の第1〜第4走査光学系の主走査断面(A)及び副走査断面(B)を示し、表9〜表16に実施例2の第1〜第4走査光学系のコンストラクションデータを示す。ただし、前記実施例1と同様、曲率を持たないミラー面については記載を省略して、光路展開状態での光学構成を示す。なお、共通レンズとして第1,第2レンズ(5a,5b)が用いられているほかは、前記実施例1と同様の基本構成をとっているため、第3レンズ(17A〜17D)は実施例1の第2レンズ(7A〜7D)と等価であり、例えば、そのうちの2つの第3レンズ(17A,17B)は前述の第1,第2走査用レンズに相当する。
【0040】
表9,表11,表13,表15は、実施例2の第1〜第4走査光学系のコンストラクションデータを光学面の座標データ(mm)で示している。これらの座標データは、グローバルな直交座標系(X,Y,Z)におけるローカルな直交座標系(x,y,z)の原点及びベクトルで各光学面(面頂点基準)の配置を表しており、その評価面が各感光体(10A〜10D)の表面に相当する。また表10,表12,表14,表16は、実施例2の第1〜第4走査光学系を構成している光学面の面形状を示している(ただし、E−n=×10−nであり、平面から成る光学面と評価面については記載を省略する。)。ここで面形状データ(aij)が挙げられている光学面はいずれも自由曲面であり、その面形状は前記式(FS)によって表現される。なお、表記の無い係数aijは0であり、走査光学系中のレンズの硝材はすべて屈折率:1.52440である。
【0041】
【表9】
Figure 2004070190
【0042】
【表10】
Figure 2004070190
【0043】
【表11】
Figure 2004070190
【0044】
【表12】
Figure 2004070190
【0045】
【表13】
Figure 2004070190
【0046】
【表14】
Figure 2004070190
【0047】
【表15】
Figure 2004070190
【0048】
【表16】
Figure 2004070190
【0049】
表9〜表16から分かるように、実施例2の第1〜第4走査光学系における第1レンズ(5a)及び第2レンズ(5b)は同じものなので、その座標データも面形状データも全く同じになっている。また、実施例2の第1〜第4走査光学系における第3レンズ(17A〜17D)は、座標データも面形状データもそれぞれ異なっている。ただし、第2走査光学系(図14)と第4走査光学系(図16)とは鏡像の関係になっている。
【0050】
第1,第2レンズ(5a,5b)では、式(FS)の係数aijがいずれの面においてもj>0についてすべてゼロであるため、面形状を表す式(FS)はyのみの関数となり、yの値を決めればzの値によらずxの値が決定する。つまり第1レンズ(5a,5b)は、副走査方向について傾きも曲率も持たない面で構成されていることになる。第1,第2,第4走査光学系の第3レンズ(17A,17B,17D)では、j=1の項にゼロでない係数aijがあるので、第3レンズ(17A,17B,17D)の光入射側面(面番号:5)は副走査方向について傾きを持っており、しかもその傾きは主走査方向の位置によって異なっている。第3走査光学系の第3レンズ(17C)では、j=0の項の係数aijがすべてゼロであるため、Z=0においては傾きを持っていない。また、j=2の項については、第1〜第4走査光学系の第3レンズ(17A〜17D)のいずれにおいてもゼロでない係数aijがあるので、第3レンズ(17A〜17D)の光入射側面(面番号:5)は副走査方向について曲率をもっており、しかもその曲率は主走査方向の位置によって異なっている。
【0051】
図17に、ポリゴンミラー(4)へ入射するレーザー光(LA〜LD)を、図6と同様、副走査断面での主光線で示す。4本のレーザー光(LA〜LD)は、ポリゴンミラー(4)に対する入射角度が副走査方向について異なっており、その入射光の副走査方向の角度は、−2度,−1度,0度,1度となっている。また、ポリゴンミラー(4)に入射する前にレーザー光(LA〜LD)がクロスしており、入射する高さはポリゴンミラー(4)上でも異なっている。4本のレーザー光(LA〜LD)がポリゴンミラー(4)の偏向反射面に対して同じ高さで入射する必要はないので、ポリゴンミラー(4)への入射前にレーザー光(LA〜LD)をクロスさせることにより、偏向反射面上での入射高さに差をつけている。これによって、小型化のための広角化による光路分離の困難さを解消している。
【0052】
第1走査光学系(図13)において、レーザー光(LA)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をαとし、画像中央に相当する偏向角において、レーザー光(LA)の主光線が第3レンズ(17A)から射出するときに主走査平面となす角度をα’とし、画像端部に相当する偏向角において、レーザー光(LA)の主光線が第3レンズ(17A)から射出するときに主走査平面となす角度をα”とすると、α=−2.0,α’=−0.91,α”=−0.046(単位はいずれも度)である。また、第2走査光学系(図14)において、レーザー光(LB)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をβとし、画像中央に相当する偏向角において、レーザー光(LB)の主光線が第3レンズ(17B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ’とし、画像端部に相当する偏向角において、レーザー光(LB)の主光線が第3レンズ(17B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ”とすると、β=−1.0,β’=−0.50,β”=−0.060(単位はいずれも度)である。このとき、(αβ’)/(α’β)=1.1,α”/α’=0.051,β”/β’=0.12である。
【0053】
上述した第1〜第4走査光学系(図13〜図16)により得られる結像性能に関し、図18に副走査方向の像高を図9と同様に示し、図19に波面収差(波長に対する相対値)を図10と同様に示す。図18及び図19中の光線1〜4はレーザー光(LA〜LD)にそれぞれ対応しており、そのラインは実施例2の第1〜第4走査光学系の結像性能を示している。図18では、主走査像高(mm)の変化に伴う副走査像高(mm)の変化がボウを示している。また、波面収差は波面のねじれ以外にもコマ収差や非点収差等の影響を受けるが、図19では波面のねじれに相当する分だけを抜き出して示している。値はP−V値であるが、ねじれの方向によって正負の符号をつけている。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第1,第2走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つため、ボウと波面のねじれを補正する上で最適な面のねじれ量を、偏向器への副走査方向の入射角度に応じて各々与えることが可能である。したがって、複数のレーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれが良好に補正され、高精度なカラー画像を高速に作成できるタンデム型のレーザー走査装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザー走査装置の一実施の形態を示す概略斜視図。
【図2】図1のレーザー走査装置を構成している第1走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図3】図1のレーザー走査装置を構成している第2走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図4】図1のレーザー走査装置を構成している第3走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図5】図1のレーザー走査装置を構成している第4走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図6】図1のレーザー走査装置においてポリゴンミラーへ入射するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図7】図2〜図5の第1〜第4走査光学系において画像中央に相当する偏向角で第2レンズへ入射し射出するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図8】図2の第1走査光学系において画像中央に相当する偏向角と画像端部に相当する偏向角で第2レンズへ入射し射出するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図9】図2〜図5の第1〜第4走査光学系により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図10】図2〜図5の第1〜第4走査光学系により得られる波面収差を示すグラフ。
【図11】比較例1,2により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図12】比較例1,2により得られる波面収差を示すグラフ。
【図13】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第1走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図14】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第2走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図15】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第3走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図16】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第4走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図17】図13〜図16の第1〜第4走査光学系を備えたレーザー走査装置においてポリゴンミラーへ入射するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図18】図13〜図16の第1〜第4走査光学系により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図19】図13〜図16の第1〜第4走査光学系により得られる波面収差を示すグラフ。
【符号の説明】
1A〜1D …レーザーダイオード
4  …ポリゴンミラー(偏向器)
5  …第1レンズ(共通レンズ)
7A〜7D …第2レンズ(第1,第2走査用レンズ)
5a …第1レンズ(共通レンズ)
5a …第2レンズ(共通レンズ)
17A〜17D  …第3レンズ(第1,第2走査用レンズ)
10A〜10D  …感光体(被走査面)
LA〜LD …レーザー光(第1,第2レーザー光)

Claims (4)

  1. 以下の条件式▲1▼〜▲3▼を満たす第1,第2レーザー光を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器と、偏向後の第1,第2レーザー光を対応する被走査面に分けて導くとともに各被走査面上で結像走査させる走査光学系と、を備えたタンデム型のレーザー走査装置であって、
    前記走査光学系が、副走査方向に曲率を持たず第1,第2レーザー光を共に透過させる共通レンズと、その共通レンズを透過した第1,第2レーザー光のうち、第1レーザー光を透過させ第2レーザー光を透過させない第1走査用レンズと、第2レーザー光を透過させ第1レーザー光を透過させない第2走査用レンズと、を有し、前記第1,第2走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つことを特徴とするレーザー走査装置;
    |α|≠|β| …▲1▼
    α≠0  …▲2▼
    β≠0  …▲3▼
    ただし、
    α:第1レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
    β:第2レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、である。
  2. 以下の条件式▲4▼を満たすことを特徴とする請求項1記載のレーザー走査装置;
    α−α’≠β−β’ …▲4▼
    ただし、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
    α’:画像中央に相当する偏向角において、第1レーザー光の主光線が第1走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
    β’:画像中央に相当する偏向角において、第2レーザー光の主光線が第2走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、である。
  3. 以下の条件式▲5▼を満たすことを特徴とする請求項1又は2記載のレーザー走査装置;
    0.8<(αβ’)/(α’β)<1.25 …▲5▼
    ただし、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
    α’:画像中央に相当する偏向角において、第1レーザー光の主光線が第1走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
    β’:画像中央に相当する偏向角において、第2レーザー光の主光線が第2走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、である。
  4. 以下の条件式▲6▼及び▲7▼を満たすことを特徴とする請求項1,2又は3記載のレーザー走査装置;
    |α”/α’|<0.5  …▲6▼
    |β”/β’|<0.5  …▲7▼
    ただし、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
    α”:画像端部に相当する偏向角において、第1レーザー光の主光線が第1走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
    β”:画像端部に相当する偏向角において、第2レーザー光の主光線が第2走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、である。
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