JP2004102050A - 走査光学系 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくて済み、然も、光路長が長くなく且つ走査性能を低下させることなく感光ドラムの配置間隔にまで各レーザービームを十分に分離させ得る走査光学系を、提供する。
【解決手段】結像光学系４を構成する前側レンズ群４ａの後面と後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの前面とが二次元多項式非球面であるように、走査光学系を構成する。また、前側レンズ群４ａの後面が主走査方向において高さの異なる不連続な段状の光学面であるように、走査光学系を構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】結像光学系４を構成する前側レンズ群４ａの後面と後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの前面とが二次元多項式非球面であるように、走査光学系を構成する。また、前側レンズ群４ａの後面が主走査方向において高さの異なる不連続な段状の光学面であるように、走査光学系を構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラープリンターやカラーコピー機などの印刷装置に組み込まれる走査光学系に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、走査光学系は、画像情報に従ってオンオフ変調されたレーザービームを回転多面鏡によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって感光ドラムの表面（走査対象面）上にスポット光として収束させる。これにより、走査光学系は、スポット光を走査対象面上で主走査方向に沿って等速度で走査させ、複数のドットからなる二次元状の画像を静電潜像として走査対象面上に形成する。
【０００３】
従来、カラー用の印刷装置に組み込まれる走査光学系は、色成分（例えばイエロー，マゼンダ，シアン，黒）毎に用意された感光ドラムに対し、回転多面鏡と結像光学系とを一組ずつ有していた（特許文献１参照）が、近年では、印刷装置の製造コストを抑えるために、回転多面鏡と結像光学系の一部とを各色成分で共通に利用する走査光学系が、開発されている（特許文献２参照）。
【０００４】
この走査光学系では、回転多面鏡に入射する前の複数（色成分の数と同数）のレーザービームは、回転多面鏡の中心軸と平行な面に沿って進行し、且つ、回転多面鏡の反射面近傍における一点において交差するように、その面内においてそれぞれ傾けられ得る（なお、このような技術については、本出願人が先にした特願２００１−３５１８４７号の特許出願の明細書及び図面に記載されている）。この場合、各レーザービームは、回転多面鏡によって反射された後は、走査光学系の展開図である図９に示されるように、互いに徐々に離れながら、結像光学系を構成する一組の前側レンズ群を透過し、続いて、結像光学系を構成する複数（色成分の数と同数）組の後側レンズ群を個別に透過し、所定の間隔を空けて平行に並べられた感光ドラムへ、個別に入射する。なお、図９では、感光ドラムの一部が、互いに重なり合っているが、実際には、互いに隣接する感光ドラムの間には、現像器やトナーカートリッジ等を配置するための空間が、確保されている。このため、上述した走査光学系には、各感光ドラムの配置間隔と同じ間隔にまで各レーザービームを分離させるために、以下の三つの構成のうちの何れかを採る必要があった。
【０００５】
第一の構成としては、回転多面鏡から感光ドラムまでの光路長を長くした構成であり、第二の構成としては、回転多面鏡に入射する各レーザービームの互いの角度間隔を大きくした構成であり、第三の構成としては、前側レンズ群を透過した後の各レーザービームの光路を一枚又は複数枚のミラーによって折り曲げることにより空間的に分離量を増加させる図１０のような構成である。但し、第一の構成の場合には、印刷装置が大型化されてしまう虞があり、また、第二の構成の場合には、走査線湾曲と波面収差のねじれとを同時に補正することが困難となることによって十分な走査性能が得られなくなる虞がある。そのため、上述した走査光学系には、通常、図１０のような第三の構成が採用されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３２６８０４号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１９１３１号公報
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
ところが、各レーザービームの光路上にミラーが配置される図１０のような構成では、光学素子が増加する分だけコストアップの原因となるとともに、各ミラーの面精度が悪化していると、各色成分で走査性能が揃わなくなるので、各色の画像を重ね合わせた際に色ずれが生じてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくて済み、然も、光路長が長くなく且つ走査性能を低下させることなく感光ドラムの配置間隔にまで各レーザービームを十分に分離させ得る走査光学系を、提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明による走査光学系は、以下のような構成を採用した。
【００１０】
すなわち、本発明による走査光学系は、所定の間隔を空けて平行に並ぶ複数の走査対象に対してそれらに個別に対応する複数のレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向された前記レーザービームを結像光学系によって各々の走査対象上にスポット光として収束させることにより、前記各スポット光をそれらに対応する走査対象上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、前記偏向器は、前記主走査方向に直交する副走査方向において互いに異なった入射角度をもって入射する複数のレーザービームを同時に偏向する反射面を有し、前記結像光学系は、前記偏向器の反射面へ斜めに入射するレーザービームのうちの少なくとも一対のレーザービームをその光学面基準軸から離れる方向に偏向しつつ、主に前記主走査方向へ収束させるための正の屈折力を、前記偏向器により偏向された全てのレーザービームに対して付与する一組の前側レンズ群と、前記前側レンズ群を透過した前記各レーザービームのそれぞれに対し、主に副走査方向への正の屈折力を付与する複数組の後側レンズ群とを備えていることを、特徴としている。
【００１１】
このように構成されると、偏向器に入射する各レーザービームの互いの角度間隔が大きく、且つ、光路長が比較的短い場合でも、走査光学系に要求される基本的な走査性能を満たしつつ、走査線湾曲を補正でき、然も、波面のねじれを小さく抑えることができる。従って、製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくても、複数の走査対象が並ぶ間隔にまで各レーザービームを分離させることができる。このため、色ずれの原因となる走査性能のバラツキを起こさせることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に説明する本実施形態の走査光学系は、印刷用紙を一回搬送する間にイエロー，マゼンダ，シアン，黒の色成分のトナー像をその印刷用紙に順次転写してカラー画像を高速に印刷するタイプのカラーレーザープリンターに組み込まれて使用されるものである。以下、図面に基づいて本実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の走査光学系の光学構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、主走査方向に視線を向けてこの走査光学系を見たときの主要部の光学構成図である。本実施形態の走査光学系は、四つの感光ドラムのそれぞれに対して一本のレーザービームを走査する光学系である。図１に示されるように、四つの感光ドラムは、イエロー用の感光ドラムＹ，マゼンダ用の感光ドラムＭ，シアン用の感光ドラムＣ，及び、黒用の感光ドラムＫからなる。各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、上記の順で、所定の間隔を空けて互いに平行に並べられており、上記のレーザープリンター内では、印刷用紙の搬送方向（図１の上側から下側へ向かう方向）に沿って一列に配置されている。但し、図２には、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面が同一の走査対象面Ｓとして表現されている。そして、この走査光学系は、図１及び図２に示されるように、光源ユニット１，シリンドリカルレンズ２，ポリゴンミラー３及び結像光学系４を、備えている。
【００１４】
＜光源ユニット＞
まず、光源ユニット１について、説明する。この光源ユニット１は、四つのレーザーダイオードを一体化したチップや、各レーザーダイオードから発散光束として発振されるレーザービームをそれぞれ平行光束に変換するコリメートレンズ等を、備える。この光源ユニット１からは、互いに平行となって等間隔に一列に並ぶ四本のレーザービームが、出力される。なお、各レーザービームが並ぶ方向は、上記搬送方向と平行な方向である。
【００１５】
＜シリンドリカルレンズ＞
次に、シリンドリカルレンズ２について、説明する。このシリンドリカルレンズ２は、シリンドリカル面及び平面を入射側及び射出側に有するレンズであり、光源ユニット１から出力される四本のレーザービームを一点に収束させる。
【００１６】
＜ポリゴンミラー＞
次に、ポリゴンミラー３について、説明する。このポリゴンミラー３は、扁平な正八角柱状に形成されており、その各側面は反射面として構成されている。また、ポリゴンミラー３は、シリンドリカルレンズ２によって四本のレーザービームが収束される一点の近傍に一側面が存在する位置に、配置されており、その中心軸３ａは、上記搬送方向と平行な方向に向けられている。さらに、ポリゴンミラー３は、その中心軸３ａ周りに等角速度で回転駆動されるようになっており、偏向器として機能する。このポリゴンミラー３は、シリンドリカルレンズ２を透過した後の四本のレーザービームを、その一側面において結像光学系４に向けて同時に反射する。このとき、ポリゴンミラー２が回転駆動されていれば、四本のレーザービームは、その回転に伴って動的に偏向される。
【００１７】
なお、四本のレーザービームが収束する一点を含んでポリゴンミラー３の中心軸３ａに直交する仮想平面を「主走査断面」と定義すると、この主走査断面は、内側の一対の感光ドラムＭ，Ｃの中間位置に存在している。また、ポリゴンミラー３に入射する４本のレーザービームのうち、内側の２本は、主走査断面を挟む両側における互いに対称な位置をそれぞれ進行し、外側の２本も、主走査断面を挟む両側における互いに対称な位置をそれぞれ進行する。このため、内側の２本について、主走査断面に対する傾き角度の絶対値が互いに同じになっており、外側の２本についても、内側のそれらと同様に、主走査断面に対する傾き角度の絶対値が互いに同じになっている。
【００１８】
＜結像光学系＞
次に、結像光学系４について、説明する。この結像光学系４は、走査速度補正機能付きのレンズ群であり、ポリゴンミラー３に近い側にある前側レンズ群４ａと、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋに近い側にある後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋとから、構成されている。なお、これら各レンズ群４ａ，４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋにおける何れかの光学面は、後述するように、非回転対称な形状（本発明の特徴である二次元多項式非球面形状）に形成されており、回転対称な光学面での対称軸に相当する軸を持たない。そこで、光学面の形状を式によって表現する時に設定される原点を通る軸を「光学面基準軸」と言うことにし、この光学面基準軸を、回転対称な光学面での対称軸、すなわち、光軸に相当するものとして取り扱うことにする。
【００１９】
前側レンズ群４ａは、ポリゴンミラー２によって動的に偏向されたレーザービームをその光学面基準軸から主走査方向及び副走査方向に向かって離れる方向に偏向すると同時に主に主走査方向に収束させるパワーを、有する。この前側レンズ群４ａは、その光学面基準軸Ａｘが主走査断面内に含まれるように、配置されている。前側レンズ群４ａの前面４ａ−ａは、回転対称な連続面として形成されており、その対称軸は、光学面基準軸Ａｘに一致している。一方、後面は、各レーザービームに対して異なる作用を及ぼせるように、各レーザービームが透過する領域４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋ毎に異なる面形状を有しており、然も、上記搬送方向（ポリゴンミラー３の中心軸３ａ方向）において高さの異なる不連続な段状の光学面として、形成されている。但し、後面の各領域４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋの面形状の光学面基準軸は、上記光学面基準軸Ａｘに一致している。また、本実施形態では、内側の二本のレーザービームは主走査断面を挟む両側における互いに対称な位置をそれぞれ進行するので、後面における内側のレーザービームに作用する二つの領域４ａ−ｙ，４ａ−ｋは、主走査断面を対称面として互いに鏡面対称な面形状に形成されている。また、後面における外側のレーザービームに作用する二つの領域４ａ−ｍ，４ａ−ｃも、内側の二領域と同様に、主走査断面を対称面として互いに鏡面対称な面形状に形成されている。従って、この前側レンズ群４ａは、全体的には、主走査断面を対称面としてこの対称面を挟む両側が対称となる形状に、形成されている。
【００２０】
後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋは、ポリゴンミラー２によって動的に偏向されたレーザービームを主に副走査方向に収束させるパワーを有し、副走査方向の像面湾曲を補正する機能をも負担するレンズである。この後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋのうち、主走査断面に近い側を進行する二本のレーザービーム用の後側レンズ群４ｍ，４ｃ（以下、「内側の光学系」という）は、互いに鏡面対称となる形状に形成されており、主走査断面を挟む両側における対称な位置において、主走査断面を対称面とする向きでそれぞれ配置されている。また、主走査断面から遠い側を進行する二本のレーザービーム用の後側レンズ群４ｙ，４ｋ（以下、「外側の光学系」という）も、互いに鏡面対称となる形状に形成されており、主走査断面を挟む両側における対称な位置において、主走査断面を対称面とする向きでそれぞれ配置されている。
【００２１】
ポリゴンミラー２によって動的に偏向される四本のレーザービームは、これら前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋとを順に透過することにより、それらに個別に対応する感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面に、それぞれスポット光として収束される。スポット光は、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面上を主走査方向（図１の矢印が示す方向）に沿って等速度に走査する。なお、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上で繰り返し走査される四本のレーザービームは、画像情報に従ってオンオフ変調されるので、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋがともに等角速度で回転していれば、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面には、複数のドットからなる二次元状の画像が静電潜像として形成される。
【００２２】
＜走査光学系の具体的な数値構成＞
次に、本実施形態の走査光学系の具体的な数値構成について、説明する。以下の表１及び表２には、本実施形態の走査光学系における内側及び外側の光学系の具体的な数値構成が、示されている。また、図３は、主走査方向に視線を向けて内側の光学系を見たときの主要部の光学構成図であり、図４は、主走査方向に視線を向けて外側の光学系を見たときの主要部の光学構成図である。なお、図３では、前側レンズ群４ａの後面における内側のレーザービームが透過する領域４ａ−ｍ（４ａ−ｃ）のみならず、その領域４ａ−ｍ（４ａ−ｃ）を含む面形状全体が示されており、外側のレーザービームが透過する領域４ａ−ｙ，４ａ−ｋについては図示を省略されている。図４では、図３とは逆に、領域４ａ−ｙ（４ａ−ｋ）を含む面形状全体が示されており、領域４ａ−ｍ，４ａ−ｃの図示が省略されている。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
これら表１及び表２において、記号ＮＯは、シリンドリカルレンズ２の入射側の面を１番としてこのレンズ面より射出側に向かって昇順に各光学面に付された面番号を示す。具体的には、第１面及び第２面はシリンドリカルレンズ２を、第３面はポリゴンミラー３の反射面を、第４面は、前側レンズ群４ａの前面を、それぞれ示す。また、第５面は、表１においては前側レンズ群４ａの内側の領域４ａ−ｍ，４ａ−ｃを、表２においては前側レンズ群４ａの外側の領域４ａ−ｙ，４ａ−ｋを、それぞれ示し、第６面及び第７面は、表１においては内側の後側レンズ群４ｍ，４ｃを、表２においては外側の後側レンズ群４ｙ，４ｋを、それぞれ示し、第８面は、走査対象面Ｓを示す。また、記号Ｒｙは、光学面基準軸上での光学面の主走査方向の曲率半径（単位は［ｍｍ］）であり、記号Ｒｚは、光学面基準軸上での光学面の副走査方向の曲率半径（単位は［ｍｍ］）であり、記号ｄは、次の光学面までの光学面基準軸上での距離（単位は［ ｍｍ］）であり、記号ｎは、設計波長７８０ｎｍでの各レンズの屈折率である。また、記号ＤＥＣＺは、後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋについては、それらの光学面基準軸Ａｘ’（図３及び図４参照）の上記光学面基準軸Ａｘからの副走査方向へのシフト量（単位は［ｍｍ］）であり、走査対象面（第８面）Ｓについては、レーザービームの入射地点の上記光学面基準軸Ａｘ’からの副走査方向へのシフト量（単位は［ｍｍ］）である。なお、全系の焦点距離は２２０ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での有効走査幅は２１６ｍｍである。
【００２６】
さらに、上記光学面基準軸Ａｘを含んで主走査断面と直交する仮想平面を「副走査断面」と定義すると、本実施形態では、ポリゴンミラー３へ入射するレーザービームの光路を副走査断面に投影した場合、内側のレーザービームのポリゴンミラー３の側面への入射角度は、図３に示されるように、１．９°であり、外側のレーザービームのポリゴンミラー３の側面への入射角度は、図４に示されるように、５．２°である。また、ポリゴンミラー２へ入射するレーザービームの光路を主走査断面に投影した場合、当該レーザービームは、図５に示されるように、光学面基準軸Ａｘに対して７４．０°傾けられている。
【００２７】
なお、本実施形態では、前側レンズ群４ａの前面（第４面）４ａ−ａは、凹の球面として形成されており、その後面（第５面）４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋは、二次元多項式非球面として形成されている。また、内側及び外側の後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの前面（第６面）も、二次元多項式非球面として形成されており、その後面（第７面）は、凸の球面として形成されている。
【００２８】
二次元多項式非球面は、仮想的な基準平面からのサグ量が基準平面内で主走査方向（ｙ方向）及び副走査方向（ｚ方向）の二次元座標を変数とする多項式によって定義される光学曲面である。なお、この二次元座標では、基準平面に直交する単一の基準軸とこの基準平面との交点が、原点として定義されている。この二次元多項式非球面の形状を具体的に式で表すと、以下のようになる。
【００２９】
すなわち、この二次元多項式非球面は、基準平面上での点（ｙ，ｚ）におけるサグ量Ｘ（ｙ，ｚ）、
Ｘ（ｙ，ｚ）＝Ｃ（ｙ２＋ｚ２）／｛１＋√［１−（１＋κ）Ｃ２（ｙ２＋ｚ２）］｝＋ΣΣＢ（ｍ，ｎ）ＹｍＺｎ −−−（１）
によって表現される。なお、上式（１）中、Ｃは、光学面基準軸上での主走査方向の曲率半径（表１のＲｙ）の逆数（曲率）であり、κは、円錐係数であり、Ｂ（ｍ，ｎ）は、非球面係数であり、ｍとｎは、ゼロ以上の整数である。
【００３０】
第５面を式（１）によって表現したときの具体的な数値構成として、それらの非球面係数を表３及び表４に示す。なお、表３は、内側の光学系のものであり、表４は、外側の光学系のものである。また、表３及び表４において、ゼロである非球面係数は、表示を省略されている。また、式（１）によって表現された第５面の円錐係数κは、内側の光学系についても外側の光学系についても、０．０００である。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
この表３及び表４において、ｍが奇数次（ｍ＝１，３，５，…）である非球面係数が、ゼロではないため、第５面である前側レンズ群４ａの後面４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋは、主走査方向に関しては、光学面基準軸に対して非対称な形状となっている。また、この表３及び表４において、ｎが奇数次（ｎ＝１，３，５，…）である非球面係数も、ゼロではないため、この後面４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋは、副走査方向に関しても、光学面基準軸に対して非対称な形状となっている。
【００３４】
また、第６面を式（１）によって表現したときの具体的な数値構成として、それらの非球面係数を表５及び表６に示す。なお、表５は、内側の光学系のものであり、表６は、外側の光学系のものである。また、表５及び表６において、ゼロである非球面係数は、表示を省略されている。また、式（１）によって表現された第６面の円錐係数κは、内側の光学系においても外側の光学系においても、０．０００である。
【００３５】
【表５】
【００３６】
【表６】
【００３７】
この表５及び表６において、ｍが奇数次（ｍ＝１，３，５，…）の非球面係数は、全てゼロであるので、第６面である後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの前面においては、主走査方向に関して、形状の変化が原点に対して対称となっている。
【００３８】
この走査光学系における内側の光学系の光学性能を図６（ａ）〜（ｄ）に、外側の光学系の光学性能を図７（ａ）〜（ｄ）に、それぞれ示す。ここで、図６（ａ）及び図７（ａ）は、ｆθ誤差（走査対象面Ｓ上でのスポット光の理想位置からの主走査方向へのずれ）を示し、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、主走査方向（破線）及び副走査方向（実線）の像面湾曲（結像位置の理想平面からの光軸方向へのずれ）を示し、図６（ｃ）及び図７（ｃ）は、走査線湾曲（ボウ）を示し、図６（ｄ）及び図７（ｄ）は、波面収差を示す。何れのグラフとも、縦軸ｙは主走査方向の走査位置を示し、横軸は収差量を示す。また、何れのグラフとも縦軸ｙの単位は［ｍｍ］であり、図６（ａ）〜（ｃ）と図７（ａ）〜（ｃ）の横軸の単位も［ｍｍ］であるが、図６（ｄ）及び図７（ｄ）の横軸の単位は波長である。
【００３９】
また、この走査光学系の波面収差図を、図８に示す。この図８の波面収差図において、収差量を表す縦軸の端点は、原点から±０．２波長の距離に位置する。
【００４０】
これら図６乃至図８に示されるように、本実施形態の走査光学系は、ｆθ特性，像面湾曲などの走査光学系に要求される基本的な走査性能を満たしつつ、ボウが良好に補正されており、然も、波面のねじれが小さく抑えられている。
【００４１】
＜まとめ＞
上述したように、結像光学系４を構成する前側レンズ群４ａの後面と後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの前面とに、二次元多項式非球面を採用することにより、ポリゴンミラー３に入射する四本のレーザービームの互いの角度間隔を大きくして、光路長を短くすることができる。その結果、製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくて済む。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくて済み、然も、光路長が長くなく且つ走査性能を低下させることなく感光ドラムの配置間隔にまで各レーザービームを十分に分離させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である走査光学系の光学構成を概略的に示す斜視図
【図２】走査光学系を主走査方向に視線を向けて見たときの光学構成図
【図３】内側の光学系を主走査方向に視線を向けて見たときの光学構成図
【図４】外側の光学系を主走査方向に視線を向けて見たときの光学構成図
【図５】走査光学系を副走査方向に視線を向けて見たときの光学構成図
【図６】内側の光学系の（ａ）ｆθ特性（ｂ）像面湾曲（ｃ）走査線湾曲（ｄ）波面収差をそれぞれ示すグラフ
【図７】外側の光学系の（ａ）ｆθ特性（ｂ）像面湾曲（ｃ）走査線湾曲（ｄ）波面収差をそれぞれ示すグラフ
【図８】走査光学系によって走査されるレーザービームの波面収差を三次元的に示すグラフ
【図９】従来の走査光学系を主走査方向から見たときの展開図
【図１０】従来の走査光学系の光学構成を概略的に示す斜視図
【符号の説明】
１ 光源ユニット
２ シリンドリカルレンズ
３ ポリゴンミラー
３ａ 中心軸
４ 結像光学系
４ａ 前側レンズ群
４ｙ 後側レンズ群
４ｍ 後側レンズ群
４ｃ 後側レンズ群
４ｋ 後側レンズ群
Ａｘ 光学面基準軸
Ａｘ’ 光学面基準軸
Ｙ イエロー用感光ドラム
Ｍ マゼンダ用感光ドラム
Ｃ シアン用感光ドラム
Ｋ 黒用感光ドラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラープリンターやカラーコピー機などの印刷装置に組み込まれる走査光学系に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、走査光学系は、画像情報に従ってオンオフ変調されたレーザービームを回転多面鏡によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって感光ドラムの表面（走査対象面）上にスポット光として収束させる。これにより、走査光学系は、スポット光を走査対象面上で主走査方向に沿って等速度で走査させ、複数のドットからなる二次元状の画像を静電潜像として走査対象面上に形成する。
【０００３】
従来、カラー用の印刷装置に組み込まれる走査光学系は、色成分（例えばイエロー，マゼンダ，シアン，黒）毎に用意された感光ドラムに対し、回転多面鏡と結像光学系とを一組ずつ有していた（特許文献１参照）が、近年では、印刷装置の製造コストを抑えるために、回転多面鏡と結像光学系の一部とを各色成分で共通に利用する走査光学系が、開発されている（特許文献２参照）。
【０００４】
この走査光学系では、回転多面鏡に入射する前の複数（色成分の数と同数）のレーザービームは、回転多面鏡の中心軸と平行な面に沿って進行し、且つ、回転多面鏡の反射面近傍における一点において交差するように、その面内においてそれぞれ傾けられ得る（なお、このような技術については、本出願人が先にした特願２００１−３５１８４７号の特許出願の明細書及び図面に記載されている）。この場合、各レーザービームは、回転多面鏡によって反射された後は、走査光学系の展開図である図９に示されるように、互いに徐々に離れながら、結像光学系を構成する一組の前側レンズ群を透過し、続いて、結像光学系を構成する複数（色成分の数と同数）組の後側レンズ群を個別に透過し、所定の間隔を空けて平行に並べられた感光ドラムへ、個別に入射する。なお、図９では、感光ドラムの一部が、互いに重なり合っているが、実際には、互いに隣接する感光ドラムの間には、現像器やトナーカートリッジ等を配置するための空間が、確保されている。このため、上述した走査光学系には、各感光ドラムの配置間隔と同じ間隔にまで各レーザービームを分離させるために、以下の三つの構成のうちの何れかを採る必要があった。
【０００５】
第一の構成としては、回転多面鏡から感光ドラムまでの光路長を長くした構成であり、第二の構成としては、回転多面鏡に入射する各レーザービームの互いの角度間隔を大きくした構成であり、第三の構成としては、前側レンズ群を透過した後の各レーザービームの光路を一枚又は複数枚のミラーによって折り曲げることにより空間的に分離量を増加させる図１０のような構成である。但し、第一の構成の場合には、印刷装置が大型化されてしまう虞があり、また、第二の構成の場合には、走査線湾曲と波面収差のねじれとを同時に補正することが困難となることによって十分な走査性能が得られなくなる虞がある。そのため、上述した走査光学系には、通常、図１０のような第三の構成が採用されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３２６８０４号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１９１３１号公報
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
ところが、各レーザービームの光路上にミラーが配置される図１０のような構成では、光学素子が増加する分だけコストアップの原因となるとともに、各ミラーの面精度が悪化していると、各色成分で走査性能が揃わなくなるので、各色の画像を重ね合わせた際に色ずれが生じてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくて済み、然も、光路長が長くなく且つ走査性能を低下させることなく感光ドラムの配置間隔にまで各レーザービームを十分に分離させ得る走査光学系を、提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明による走査光学系は、以下のような構成を採用した。
【００１０】
すなわち、本発明による走査光学系は、所定の間隔を空けて平行に並ぶ複数の走査対象に対してそれらに個別に対応する複数のレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向された前記レーザービームを結像光学系によって各々の走査対象上にスポット光として収束させることにより、前記各スポット光をそれらに対応する走査対象上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、前記偏向器は、前記主走査方向に直交する副走査方向において互いに異なった入射角度をもって入射する複数のレーザービームを同時に偏向する反射面を有し、前記結像光学系は、前記偏向器の反射面へ斜めに入射するレーザービームのうちの少なくとも一対のレーザービームをその光学面基準軸から離れる方向に偏向しつつ、主に前記主走査方向へ収束させるための正の屈折力を、前記偏向器により偏向された全てのレーザービームに対して付与する一組の前側レンズ群と、前記前側レンズ群を透過した前記各レーザービームのそれぞれに対し、主に副走査方向への正の屈折力を付与する複数組の後側レンズ群とを備えていることを、特徴としている。
【００１１】
このように構成されると、偏向器に入射する各レーザービームの互いの角度間隔が大きく、且つ、光路長が比較的短い場合でも、走査光学系に要求される基本的な走査性能を満たしつつ、走査線湾曲を補正でき、然も、波面のねじれを小さく抑えることができる。従って、製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくても、複数の走査対象が並ぶ間隔にまで各レーザービームを分離させることができる。このため、色ずれの原因となる走査性能のバラツキを起こさせることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に説明する本実施形態の走査光学系は、印刷用紙を一回搬送する間にイエロー，マゼンダ，シアン，黒の色成分のトナー像をその印刷用紙に順次転写してカラー画像を高速に印刷するタイプのカラーレーザープリンターに組み込まれて使用されるものである。以下、図面に基づいて本実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の走査光学系の光学構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、主走査方向に視線を向けてこの走査光学系を見たときの主要部の光学構成図である。本実施形態の走査光学系は、四つの感光ドラムのそれぞれに対して一本のレーザービームを走査する光学系である。図１に示されるように、四つの感光ドラムは、イエロー用の感光ドラムＹ，マゼンダ用の感光ドラムＭ，シアン用の感光ドラムＣ，及び、黒用の感光ドラムＫからなる。各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、上記の順で、所定の間隔を空けて互いに平行に並べられており、上記のレーザープリンター内では、印刷用紙の搬送方向（図１の上側から下側へ向かう方向）に沿って一列に配置されている。但し、図２には、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面が同一の走査対象面Ｓとして表現されている。そして、この走査光学系は、図１及び図２に示されるように、光源ユニット１，シリンドリカルレンズ２，ポリゴンミラー３及び結像光学系４を、備えている。
【００１４】
＜光源ユニット＞
まず、光源ユニット１について、説明する。この光源ユニット１は、四つのレーザーダイオードを一体化したチップや、各レーザーダイオードから発散光束として発振されるレーザービームをそれぞれ平行光束に変換するコリメートレンズ等を、備える。この光源ユニット１からは、互いに平行となって等間隔に一列に並ぶ四本のレーザービームが、出力される。なお、各レーザービームが並ぶ方向は、上記搬送方向と平行な方向である。
【００１５】
＜シリンドリカルレンズ＞
次に、シリンドリカルレンズ２について、説明する。このシリンドリカルレンズ２は、シリンドリカル面及び平面を入射側及び射出側に有するレンズであり、光源ユニット１から出力される四本のレーザービームを一点に収束させる。
【００１６】
＜ポリゴンミラー＞
次に、ポリゴンミラー３について、説明する。このポリゴンミラー３は、扁平な正八角柱状に形成されており、その各側面は反射面として構成されている。また、ポリゴンミラー３は、シリンドリカルレンズ２によって四本のレーザービームが収束される一点の近傍に一側面が存在する位置に、配置されており、その中心軸３ａは、上記搬送方向と平行な方向に向けられている。さらに、ポリゴンミラー３は、その中心軸３ａ周りに等角速度で回転駆動されるようになっており、偏向器として機能する。このポリゴンミラー３は、シリンドリカルレンズ２を透過した後の四本のレーザービームを、その一側面において結像光学系４に向けて同時に反射する。このとき、ポリゴンミラー２が回転駆動されていれば、四本のレーザービームは、その回転に伴って動的に偏向される。
【００１７】
なお、四本のレーザービームが収束する一点を含んでポリゴンミラー３の中心軸３ａに直交する仮想平面を「主走査断面」と定義すると、この主走査断面は、内側の一対の感光ドラムＭ，Ｃの中間位置に存在している。また、ポリゴンミラー３に入射する４本のレーザービームのうち、内側の２本は、主走査断面を挟む両側における互いに対称な位置をそれぞれ進行し、外側の２本も、主走査断面を挟む両側における互いに対称な位置をそれぞれ進行する。このため、内側の２本について、主走査断面に対する傾き角度の絶対値が互いに同じになっており、外側の２本についても、内側のそれらと同様に、主走査断面に対する傾き角度の絶対値が互いに同じになっている。
【００１８】
＜結像光学系＞
次に、結像光学系４について、説明する。この結像光学系４は、走査速度補正機能付きのレンズ群であり、ポリゴンミラー３に近い側にある前側レンズ群４ａと、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋに近い側にある後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋとから、構成されている。なお、これら各レンズ群４ａ，４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋにおける何れかの光学面は、後述するように、非回転対称な形状（本発明の特徴である二次元多項式非球面形状）に形成されており、回転対称な光学面での対称軸に相当する軸を持たない。そこで、光学面の形状を式によって表現する時に設定される原点を通る軸を「光学面基準軸」と言うことにし、この光学面基準軸を、回転対称な光学面での対称軸、すなわち、光軸に相当するものとして取り扱うことにする。
【００１９】
前側レンズ群４ａは、ポリゴンミラー２によって動的に偏向されたレーザービームをその光学面基準軸から主走査方向及び副走査方向に向かって離れる方向に偏向すると同時に主に主走査方向に収束させるパワーを、有する。この前側レンズ群４ａは、その光学面基準軸Ａｘが主走査断面内に含まれるように、配置されている。前側レンズ群４ａの前面４ａ−ａは、回転対称な連続面として形成されており、その対称軸は、光学面基準軸Ａｘに一致している。一方、後面は、各レーザービームに対して異なる作用を及ぼせるように、各レーザービームが透過する領域４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋ毎に異なる面形状を有しており、然も、上記搬送方向（ポリゴンミラー３の中心軸３ａ方向）において高さの異なる不連続な段状の光学面として、形成されている。但し、後面の各領域４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋの面形状の光学面基準軸は、上記光学面基準軸Ａｘに一致している。また、本実施形態では、内側の二本のレーザービームは主走査断面を挟む両側における互いに対称な位置をそれぞれ進行するので、後面における内側のレーザービームに作用する二つの領域４ａ−ｙ，４ａ−ｋは、主走査断面を対称面として互いに鏡面対称な面形状に形成されている。また、後面における外側のレーザービームに作用する二つの領域４ａ−ｍ，４ａ−ｃも、内側の二領域と同様に、主走査断面を対称面として互いに鏡面対称な面形状に形成されている。従って、この前側レンズ群４ａは、全体的には、主走査断面を対称面としてこの対称面を挟む両側が対称となる形状に、形成されている。
【００２０】
後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋは、ポリゴンミラー２によって動的に偏向されたレーザービームを主に副走査方向に収束させるパワーを有し、副走査方向の像面湾曲を補正する機能をも負担するレンズである。この後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋのうち、主走査断面に近い側を進行する二本のレーザービーム用の後側レンズ群４ｍ，４ｃ（以下、「内側の光学系」という）は、互いに鏡面対称となる形状に形成されており、主走査断面を挟む両側における対称な位置において、主走査断面を対称面とする向きでそれぞれ配置されている。また、主走査断面から遠い側を進行する二本のレーザービーム用の後側レンズ群４ｙ，４ｋ（以下、「外側の光学系」という）も、互いに鏡面対称となる形状に形成されており、主走査断面を挟む両側における対称な位置において、主走査断面を対称面とする向きでそれぞれ配置されている。
【００２１】
ポリゴンミラー２によって動的に偏向される四本のレーザービームは、これら前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋとを順に透過することにより、それらに個別に対応する感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面に、それぞれスポット光として収束される。スポット光は、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面上を主走査方向（図１の矢印が示す方向）に沿って等速度に走査する。なお、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上で繰り返し走査される四本のレーザービームは、画像情報に従ってオンオフ変調されるので、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋがともに等角速度で回転していれば、各感光ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面には、複数のドットからなる二次元状の画像が静電潜像として形成される。
【００２２】
＜走査光学系の具体的な数値構成＞
次に、本実施形態の走査光学系の具体的な数値構成について、説明する。以下の表１及び表２には、本実施形態の走査光学系における内側及び外側の光学系の具体的な数値構成が、示されている。また、図３は、主走査方向に視線を向けて内側の光学系を見たときの主要部の光学構成図であり、図４は、主走査方向に視線を向けて外側の光学系を見たときの主要部の光学構成図である。なお、図３では、前側レンズ群４ａの後面における内側のレーザービームが透過する領域４ａ−ｍ（４ａ−ｃ）のみならず、その領域４ａ−ｍ（４ａ−ｃ）を含む面形状全体が示されており、外側のレーザービームが透過する領域４ａ−ｙ，４ａ−ｋについては図示を省略されている。図４では、図３とは逆に、領域４ａ−ｙ（４ａ−ｋ）を含む面形状全体が示されており、領域４ａ−ｍ，４ａ−ｃの図示が省略されている。
【００２３】
【表１】
【表２】
これら表１及び表２において、記号ＮＯは、シリンドリカルレンズ２の入射側の面を１番としてこのレンズ面より射出側に向かって昇順に各光学面に付された面番号を示す。具体的には、第１面及び第２面はシリンドリカルレンズ２を、第３面はポリゴンミラー３の反射面を、第４面は、前側レンズ群４ａの前面を、それぞれ示す。また、第５面は、表１においては前側レンズ群４ａの内側の領域４ａ−ｍ，４ａ−ｃを、表２においては前側レンズ群４ａの外側の領域４ａ−ｙ，４ａ−ｋを、それぞれ示し、第６面及び第７面は、表１においては内側の後側レンズ群４ｍ，４ｃを、表２においては外側の後側レンズ群４ｙ，４ｋを、それぞれ示し、第８面は、走査対象面Ｓを示す。また、記号Ｒｙは、光学面基準軸上での光学面の主走査方向の曲率半径（単位は［ｍｍ］）であり、記号Ｒｚは、光学面基準軸上での光学面の副走査方向の曲率半径（単位は［ｍｍ］）であり、記号ｄは、次の光学面までの光学面基準軸上での距離（単位は［ ｍｍ］）であり、記号ｎは、設計波長７８０ｎｍでの各レンズの屈折率である。また、記号ＤＥＣＺは、後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋについては、それらの光学面基準軸Ａｘ’（図３及び図４参照）の上記光学面基準軸Ａｘからの副走査方向へのシフト量（単位は［ｍｍ］）であり、走査対象面（第８面）Ｓについては、レーザービームの入射地点の上記光学面基準軸Ａｘ’からの副走査方向へのシフト量（単位は［ｍｍ］）である。なお、全系の焦点距離は２２０ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での有効走査幅は２１６ｍｍである。
【００２６】
さらに、上記光学面基準軸Ａｘを含んで主走査断面と直交する仮想平面を「副走査断面」と定義すると、本実施形態では、ポリゴンミラー３へ入射するレーザービームの光路を副走査断面に投影した場合、内側のレーザービームのポリゴンミラー３の側面への入射角度は、図３に示されるように、１．９°であり、外側のレーザービームのポリゴンミラー３の側面への入射角度は、図４に示されるように、５．２°である。また、ポリゴンミラー２へ入射するレーザービームの光路を主走査断面に投影した場合、当該レーザービームは、図５に示されるように、光学面基準軸Ａｘに対して７４．０°傾けられている。
【００２７】
なお、本実施形態では、前側レンズ群４ａの前面（第４面）４ａ−ａは、凹の球面として形成されており、その後面（第５面）４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋは、二次元多項式非球面として形成されている。また、内側及び外側の後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの前面（第６面）も、二次元多項式非球面として形成されており、その後面（第７面）は、凸の球面として形成されている。
【００２８】
二次元多項式非球面は、仮想的な基準平面からのサグ量が基準平面内で主走査方向（ｙ方向）及び副走査方向（ｚ方向）の二次元座標を変数とする多項式によって定義される光学曲面である。なお、この二次元座標では、基準平面に直交する単一の基準軸とこの基準平面との交点が、原点として定義されている。この二次元多項式非球面の形状を具体的に式で表すと、以下のようになる。
【００２９】
すなわち、この二次元多項式非球面は、基準平面上での点（ｙ，ｚ）におけるサグ量Ｘ（ｙ，ｚ）、
Ｘ（ｙ，ｚ）＝Ｃ（ｙ２＋ｚ２）／｛１＋√［１−（１＋κ）Ｃ２（ｙ２＋ｚ２）］｝＋ΣΣＢ（ｍ，ｎ）ＹｍＺｎ −−−（１）
によって表現される。なお、上式（１）中、Ｃは、光学面基準軸上での主走査方向の曲率半径（表１のＲｙ）の逆数（曲率）であり、κは、円錐係数であり、Ｂ（ｍ，ｎ）は、非球面係数であり、ｍとｎは、ゼロ以上の整数である。
【００３０】
第５面を式（１）によって表現したときの具体的な数値構成として、それらの非球面係数を表３及び表４に示す。なお、表３は、内側の光学系のものであり、表４は、外側の光学系のものである。また、表３及び表４において、ゼロである非球面係数は、表示を省略されている。また、式（１）によって表現された第５面の円錐係数κは、内側の光学系についても外側の光学系についても、０．０００である。
【００３１】
【表３】
【表４】
この表３及び表４において、ｍが奇数次（ｍ＝１，３，５，…）である非球面係数が、ゼロではないため、第５面である前側レンズ群４ａの後面４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋは、主走査方向に関しては、光学面基準軸に対して非対称な形状となっている。また、この表３及び表４において、ｎが奇数次（ｎ＝１，３，５，…）である非球面係数も、ゼロではないため、この後面４ａ−ｙ，４ａ−ｍ，４ａ−ｃ，４ａ−ｋは、副走査方向に関しても、光学面基準軸に対して非対称な形状となっている。
【００３４】
また、第６面を式（１）によって表現したときの具体的な数値構成として、それらの非球面係数を表５及び表６に示す。なお、表５は、内側の光学系のものであり、表６は、外側の光学系のものである。また、表５及び表６において、ゼロである非球面係数は、表示を省略されている。また、式（１）によって表現された第６面の円錐係数κは、内側の光学系においても外側の光学系においても、０．０００である。
【００３５】
【表５】
【表６】
この表５及び表６において、ｍが奇数次（ｍ＝１，３，５，…）の非球面係数は、全てゼロであるので、第６面である後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの前面においては、主走査方向に関して、形状の変化が原点に対して対称となっている。
【００３８】
この走査光学系における内側の光学系の光学性能を図６（ａ）〜（ｄ）に、外側の光学系の光学性能を図７（ａ）〜（ｄ）に、それぞれ示す。ここで、図６（ａ）及び図７（ａ）は、ｆθ誤差（走査対象面Ｓ上でのスポット光の理想位置からの主走査方向へのずれ）を示し、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、主走査方向（破線）及び副走査方向（実線）の像面湾曲（結像位置の理想平面からの光軸方向へのずれ）を示し、図６（ｃ）及び図７（ｃ）は、走査線湾曲（ボウ）を示し、図６（ｄ）及び図７（ｄ）は、波面収差を示す。何れのグラフとも、縦軸ｙは主走査方向の走査位置を示し、横軸は収差量を示す。また、何れのグラフとも縦軸ｙの単位は［ｍｍ］であり、図６（ａ）〜（ｃ）と図７（ａ）〜（ｃ）の横軸の単位も［ｍｍ］であるが、図６（ｄ）及び図７（ｄ）の横軸の単位は波長である。
【００３９】
また、この走査光学系の波面収差図を、図８に示す。この図８の波面収差図において、収差量を表す縦軸の端点は、原点から±０．２波長の距離に位置する。
【００４０】
これら図６乃至図８に示されるように、本実施形態の走査光学系は、ｆθ特性，像面湾曲などの走査光学系に要求される基本的な走査性能を満たしつつ、ボウが良好に補正されており、然も、波面のねじれが小さく抑えられている。
【００４１】
＜まとめ＞
上述したように、結像光学系４を構成する前側レンズ群４ａの後面と後側レンズ群４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの前面とに、二次元多項式非球面を採用することにより、ポリゴンミラー３に入射する四本のレーザービームの互いの角度間隔を大きくして、光路長を短くすることができる。その結果、製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくて済む。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、製造コストの増加及び色ずれの原因となるミラーを用いなくて済み、然も、光路長が長くなく且つ走査性能を低下させることなく感光ドラムの配置間隔にまで各レーザービームを十分に分離させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である走査光学系の光学構成を概略的に示す斜視図
【図２】走査光学系を主走査方向に視線を向けて見たときの光学構成図
【図３】内側の光学系を主走査方向に視線を向けて見たときの光学構成図
【図４】外側の光学系を主走査方向に視線を向けて見たときの光学構成図
【図５】走査光学系を副走査方向に視線を向けて見たときの光学構成図
【図６】内側の光学系の（ａ）ｆθ特性（ｂ）像面湾曲（ｃ）走査線湾曲（ｄ）波面収差をそれぞれ示すグラフ
【図７】外側の光学系の（ａ）ｆθ特性（ｂ）像面湾曲（ｃ）走査線湾曲（ｄ）波面収差をそれぞれ示すグラフ
【図８】走査光学系によって走査されるレーザービームの波面収差を三次元的に示すグラフ
【図９】従来の走査光学系を主走査方向から見たときの展開図
【図１０】従来の走査光学系の光学構成を概略的に示す斜視図
【符号の説明】
１ 光源ユニット
２ シリンドリカルレンズ
３ ポリゴンミラー
３ａ 中心軸
４ 結像光学系
４ａ 前側レンズ群
４ｙ 後側レンズ群
４ｍ 後側レンズ群
４ｃ 後側レンズ群
４ｋ 後側レンズ群
Ａｘ 光学面基準軸
Ａｘ’ 光学面基準軸
Ｙ イエロー用感光ドラム
Ｍ マゼンダ用感光ドラム
Ｃ シアン用感光ドラム
Ｋ 黒用感光ドラム
Claims (12)
- 所定の間隔を空けて平行に並ぶ複数の走査対象に対してそれらに個別に対応する複数のレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向された前記レーザービームを結像光学系によって各々の走査対象上にスポット光として収束させることにより、前記各スポット光をそれらに対応する走査対象上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、
前記偏向器は、前記主走査方向に直交する副走査方向において互いに異なった入射角度をもって入射する複数のレーザービームを同時に偏向する反射面を有し、
前記結像光学系は、
前記偏向器の反射面へ斜めに入射するレーザービームのうちの少なくとも一対のレーザービームをその光学面基準軸から離れる方向に偏向しつつ、主に前記主走査方向へ収束させるための正の屈折力を、前記偏向器により偏向された全てのレーザービームに対して付与する一組の前側レンズ群と、
前記前側レンズ群を透過した前記各レーザービームのそれぞれに対し、主に副走査方向への正の屈折力を付与する複数組の後側レンズ群と
を備えている
ことを特徴とする走査光学系。 - 前記前側レンズ群における少なくとも片面は、前記レーザービームに作用する領域毎に、異なる面形状を有する
ことを特徴とする請求項１記載の走査光学系。 - 前記前側レンズ群の前記片面は、前記各領域の境界を挟む両側のレンズ厚が互いに異なる階段状の光学面として、形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の走査光学系。 - 前記前側レンズ群の前記片面において、前記各領域は、前記主走査方向及び前記副走査方向のそれぞれの高さに関する多項式にて表現される二次元多項式非球面として、形成されている
ことを特徴とする請求項２又は３記載の走査光学系。 - 前記前側レンズ群の二次元多項式非球面は、前記主走査方向に関して非対称な形状である
ことを特徴とする請求項４記載の走査光学系。 - 前記前側レンズ群の二次元多項式非球面は、前記副走査方向に関して非対称な形状である
ことを特徴とする請求項４又は５記載の走査光学系。 - 前記各後側レンズ群における少なくとも片面は、互いに異なる面形状に、形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の走査光学系。 - 前記各後側レンズ群の前記片面は、前記主走査方向及び前記副走査方向のそれぞれの高さに関する多項式にて表現される二次元多項式非球面として、形成されている
ことを特徴とする請求項７記載の走査光学系。 - 前記後側レンズ群の二次元多項式非球面は、前記主走査方向に関し、前記光学面基準軸を挟む両側が対称な形状である
ことを特徴とする請求項８記載の走査光学系。 - 前記後側レンズ群の二次元多項式非球面は、前記副走査方向に関して非対称な形状である
ことを特徴とする請求項８又は９記載の走査光学系。 - 前記偏向器に斜めに入射する前記一対のレーザービームは、前記前側レンズ群の光学面基準軸を含んで前記主走査方向と平行な仮想平面を主走査断面とすると、この主走査断面に対して同じ傾き角度をもってこの主走査断面を挟む両側をそれぞれ進行するとともに、
前記一対のレーザービームが各々透過する前記後側レンズ群は、前記主走査断面を対称面として、互いに鏡面対称な形状に、形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の走査光学系。 - 前記偏向器に斜めに入射する前記一対のレーザービームは、前記前側レンズ群の光学面基準軸を含んで前記主走査方向と平行な仮想平面を主走査断面とすると、この主走査断面に対して同じ傾き角度をもってこの主走査断面を挟む両側をそれぞれ進行するとともに、
前記前側レンズ群における前記一対のレーザービームに作用する領域は、前記主走査断面を対称面として、互いに鏡面対称な形状に、形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の走査光学系。
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