JP3571808B2 - Optical scanning optical system and laser beam printer including the same - Google Patents

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JP3571808B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は光走査光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタに関し、特に光源手段から射出された光ビームを回転多面鏡等の光偏向器を介して記録媒体面である被走査面上に導光し光走査することにより、文字や情報等を記録するようにした、例えばレーザービームプリンタ(LBP)やディジタル複写機等の装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より回転多面鏡より成る光偏向器の各反射面(偏向面)で偏向反射された光ビームを利用して被走査面上を光走査するようにした光走査光学系が、例えば特公昭62−36210号公報で提案されている。
【0003】
特公昭62−36210号公報で提案されている光走査光学系は光偏向器と被走査面との間に主走査方向にfθ特性を有する光走査用の結像手段を設け、該結像手段の1つであるトーリックレンズの副走査方向の屈折力を適切に設定することにより、光偏向器の反射面が回転軸に対して平行となっていなく倒れているときの角度誤差、所謂面倒れを補正している。
【0004】
即ち、トーリックレンズを用いて光偏向器の反射面と被走査面(被照射体面)とを光学的に共役関係にして面倒れによる悪影響を除去している。これにより反射面により反射偏向された光ビームの走査面上の進行方向が補正されて走査線のピッチにムラが生じないようにしている。
【0005】
一方、走査用の結像手段の1つであるトーリックレンズをプラスチック化にし、大幅なコストダウンを図った光走査光学系も提案されている。
【0006】
一般にトーリックレンズは主走査方向と副走査方向とで互いに曲率が異なる為、例えばガラス材で加工する場合、加工方法が複雑になり、加工時間も非常に長くかかる為、コスト高につながる要因となっていた。
【0007】
そこでこのトーリックレンズをプラスチック化することにより、加工方法の簡素化及び加工時間の短縮化を可能とし、大幅なコストダウンを図っている。
【0008】
ただしプラスチック材より成るレンズ(プラスチックレンズ)は環境変動によって屈折率が変化し、それによってピント移動が生じる為、走査光学系全系でのピント移動を補正する為には更にもう一枚のプラスチックレンズを光学系内に設けなければならなかった。
【0009】
即ち、プラスチックレンズより成るトーリックレンズのピント移動方向とは逆の方向にピント移動が生じるように屈折力を設定した補正用のプラスチックレンズを光学系内に配置することによって、全系としてピント移動が相殺されるようにしている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特公昭62−36210号公報の光走査光学系におけるfθ特性を有した光走査用の結像手段は光偏向器側より順に球面より成る単レンズとトーリックレンズとより成っている。
【0011】
このようなレンズ構成の走査光学系は走査画角がさほど大きくない場合、収差補正が良好に行なわれ、所望の光学性能が容易に得られる。しかしながらトーリックレンズは主走査方向と副走査方向とで互いに異なる曲率を有する特殊レンズである為、前述した如くその加工方法は複雑であり、又非常に長い加工時間を要する為に大きなコストアップの要因となり、又走査画角が大きくなると収差が著しく悪化する傾向にあった。
【0012】
そこで従来ではこのような問題点を解決する為にトーリックレンズのプラスチック化が図られている。このとき環境変動に対するプラスチックレンズのピント移動を微小に抑える為にピント補正用のプラスチックレンズを光学系内に配置することによって、fθレンズ系(結像手段)を3枚のレンズ構成として、低画角域において所望の光学性能を得ている。特に主走査方向においてはトーリックレンズを非球面化にすることにより、全画角にわたり良好に収差を補正している。
【0013】
しかしながら副走査方向においては主走査方向で非球面を用いている為に画角によって横倍率が異なってしまうという問題点があった。又副走査方向は主走査方向に比べて強い屈折力を必要とする為、各レンズ面の曲率も大きなものにしなければならなかった。しかしながらプラスチックは低屈折率の為、曲率を更にきつくすることは収差の出易いレンズ形状になるという問題点があった。
【0014】
又、上記の従来例においてはプラスチックレンズより成るトーリックレンズの副走査方向の曲率がいずれの画角においても同じである為に、全画角にわたり良好に収差を補正することが難かしいという問題点もあった。
【0015】
本発明は結像手段を副走査断面における屈折力がそれぞれ負の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第1レンズと、正の屈折力を有するガラス材料で形成された第2レンズと、正の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第3レンズとの3枚のレンズで構成し、かつ副走査断面における少なくとも1つのレンズ面が長手方向の位置によって曲率が異なる非球面形状より形成することにより、全画角にわたって像面湾曲等の収差を良好に補正すると共に収差補正上良好なる光学性能が得られるコンパクトな光走査光学系の提供を目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の光走査光学系は、
光源手段から射出した光ビームを偏向手段に導光し、該偏向手段で偏向反射させた該光ビームを結像手段により被走査面上に導光し光走査する光走査光学系において、
該結像手段は副走査断面で負の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第1レンズと、主走査断面内と副走査断面内の両方で正の屈折力を有するガラス材料で形成された第2レンズと、副走査断面内で正の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第3レンズとの3枚のレンズで構成され、
且つ、該第1レンズの主走査断面内の屈折力と該第3レンズの主走査断面内の屈折力は異符号であり、
且つ、少なくとも1つのレンズ面が主走査方向の位置によって副走査断面内の曲率が異なることを特徴としている。
【0017】
請求項2の発明は請求項1の発明において、
前記第1レンズは主走査断面内と副走査断面内の双方において負の屈折力を有するトーリックレンズより成っており、前記第2レンズは主走査断面内と副走査断面内とで互いに異なる正の屈折力を有するアナモフィックレンズより成っており、前記第3レンズは主走査断面内と副走査断面内の双方において正の屈折力を有するトーリックレンズより成っていることを特徴としている。
請求項3の発明は請求項1の発明において、
前記結像手段は主走査断面内における少なくとも1つのレンズ面が非球面形状より形成されていることを特徴としている。
請求項4の発明は請求項1又は2の発明において、
前記第1レンズと前記第2レンズとは貼り合わせれて形成されていることを特徴としている。
請求項5の発明のレーザビームプリンタは、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の光走査光学系と、前記被走査面としての感光ドラムと、を備えていることを特徴としている。
請求項6の発明のデジタル複写機は、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の光走査光学系と、前記被走査面としての感光ドラムと、を備えていることを特徴としている。
【0018】
【実施例】
図1は本発明の実施例1の光学系の要部平面図(主走査断面図)、図2は図1の主走査断面において垂直な要部断面図(副走査断面図)である。
【0019】
図中、1は光源手段としての例えば半導体レーザである。2はコリメーターレンズであり、光源手段1から射出された光ビームを平行光束としている。3は開口絞りであり、通過光束径を整えている。4はシリンドリカルレンズであり、主走査断面に関しては屈折力は有しておらず副走査断面に関して所定の屈折力を有している。5は偏向手段としての例えば回転多面鏡より成る光偏向器であり、矢印A方向に一定速度で回転している。
【0020】
10は本発明に係る結像手段(fθレンズ系)であり、光偏向器5側から順に主走査断面と副走査断面の双方において負の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第1レンズとしてのトーリックレンズ6と、該トーリックレンズ6の被走査面側近傍に配置され、主走査断面と副走査断面とで互いに異なる正の屈折力を有するガラス材料で形成された第2レンズとしてのアナモフィックレンズ7と、該アナモフィックレンズ7の被走査面側近傍に配置され、主走査断面と副走査断面の双方において正の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第3レンズとしてのトーリックレンズ8との3枚のレンズより構成している。
【0021】
シリンドリカルレンズ4とアナモフィックレンズ7はfθ特性と像面湾曲を良好に補正する為のレンズ形状より形成しており、トーリックレンズ8は広画角にわたって像面湾曲を良好に補正する為にコンセントリックな形状(トーリックレンズ8の両レンズ面の曲率半径の中心が光偏向器5の反射面近傍にある)で形成すると共にその両レンズ面を非球面形状より形成している。
【0022】
更に本実施例においてはトーリックレンズ8の両レンズ面とも副走査断面において長手方向(主走査方向)の位置によって曲率の異なる非球面形状より形成しており、これにより像面湾曲を良好に補正している。
【0023】
又、トーリックレンズ6は温度変化が生じた場合のトーリックレンズ8のピント移動を補正する為のレンズ形状より形成しており、該トーリックレンズ6とトーリックレンズ8とのピント移動が全系として相殺されるような最適な屈折力に設定している。9は被走査面としての感光ドラムである。
【0024】
本実施例において光源手段1より射出された光ビームはコリメータレンズ2により略平行光束とされ、該平行光束は開口絞り3によってその光束断面の大きさが制限されてシリンドリカルレンズ4に入射する。
【0025】
シリンドリカルレンズ4は入射した平行光束のうち主走査断面においてはそのまま平行光束の状態で射出させ、副走査断面においては集束して光偏向器5の反射面5aにほぼ線像光束として結像させている。そして光偏向器5の反射面5aで高速に反射偏向している。光偏向器5で反射偏向された光ビームはトーリックレンズ6とアナモフィックレンズ7そしてトーリックレンズ8を通過することによってその走査直線性が補正され感光ドラム9面上に結像されて略等速度直線運動で該感光ドラム9面上を光走査する。
【0026】
図2においてPは光偏向器5の反射面位置を示しており、副走査断面では前述した様にほぼこの反射面位置Pに光ビームが集光するようにしている。
【0027】
ここで反射面位置Pと感光ドラム9とは結像手段10に関してそれぞれ光学的に略共役な位置関係になっている。これにより反射面が副走査断面において傾いても、所謂面倒れがあっても光ビームが感光ドラム9面上の同一走査線上に結像するようにしている。この様にして本実施例では光偏向器5の面倒れの補正を行っている。
【0028】
次に結像手段10を構成するトーリックレンズ6とアナモフィックレンズ7とトーリックレンズ8のレンズ構成の特徴について説明する。
【0029】
本実施例におけるトーリックレンズ6、アナモフィックレンズ7そしてトーリックレンズ8の3つのレンズは副走査断面においてそれぞれ順に負、正、正の屈折力を有しており、又トーリックレンズ6とトーリックレンズ8とはプラスチック材で形成され、アナモフィックレンズ7はガラス材で形成されている。
【0030】
このようなレンズ構成をとることによって本実施例では温度変動等によるプラスチック材の屈折率変化によって発生する正の屈折力を有するトーリックレンズ8のピント移動を負の屈折力を有するトーリックレンズ6のピント移動によって全系としてピント移動をキャンセルし微小化させている。
【0031】
本実施例では上記のピント移動を補正するピント移動補正光学系が結像手段10の内部で構成されているので、倒れ補正光学系を構成する共役結像関係には何も影響を与えることなく、ピント移動を補正することができる。
【0032】
このように本実施例ではプラスチックレンズを用いた場合の所定のピント移動補正光学系を可能とし、面倒れ補正についても副走査方向に結像関係を持たせることによって良好なる補正機能を得た上で、従来の技術的な問題点である副走査方向における像面湾曲を良好に補正している。
【0033】
図2においてトーリックレンズ8は前述の如く副走査断面の曲率が両レンズ面とも長手方向の位置によって異なる非球面形状より形成している。このようなレンズ構成をとることによって温度変動等によるプラスチック材の屈折率変化によって生じるピント移動を全画角において良好に補正することができ、更には副走査方向の像面湾曲も全画角において良好に補正することができる。
【0034】
図3,図4,図5は本発明の実施例1による光走査範囲における被走査面上での像面湾曲(母線方向と子線方向)とfθ特性を示す説明図である。図3,図4,図5に示すように全画角範囲にわたり像面湾曲とfθ特性とが良好に補正されていることが分かる。
【0035】
図6は本発明の実施例2の光学系の要部平面図(主走査断面図)、図7は図6の主走査断面において垂直な要部断面図(副走査断面図)である。図6、図7において図1、図2に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0036】
本実施例において前述の実施例1と異なる点はプラスチック材より成る第1レンズとしてのトーリックレンズ16とガラス材より成る第2レンズとしてのアナモフィックレンズ17とを貼り合わせて結像手段(fθレンズ系)20を構成したことである。その他の構成及び光学的作用は前述の実施例1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0037】
次に本発明に係る結像手段の数値実施例を示す。数値実施例1,2は順に本発明の実施例1,2の光偏向器5以降の数値例である。
【0038】
各数値実施例においてトーリックレンズ6(16)の主走査断面における曲率半径をR ,R 、副走査断面における曲率半径をR ´,R ´、アナモフィックレンズ7(17)の主走査断面における曲率半径をR ,R 、副走査断面における曲率半径をR ´,R ´、トーリックレンズ8(18)の主走査断面にあける曲率半径をR ,R 、副走査断面における曲率半径をR ´,R ´、各レンズ面間の距離をD 〜D で示している。
【0039】
又、トーリックレンズ6(16)、アナモフィックレンズ7(17)そしてトーリックレンズ8(18)の波長675nmでの屈折率はそれぞれ順にN ,N ,N で表わしている。又B〜E´は以下に示す主走査断面(x−y平面)上でのレンズ面の高さyと距離xとの関係式
の各次数の非球面係数を示す。
【0040】
又、F〜J´は以下に示す副走査断面(z−x平面)上でのレンズ面の高さzと距離xとの関係式
の各次数の非球面係数を示す。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く結像手段を副走査断面における屈折力がそれぞれ負の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第1レンズと、正の屈折力を有するガラス材料で形成された第2レンズと、正の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第3レンズとの3枚のレンズで構成し、かつ副走査断面における少なくとも1つのレンズ面が長手方向の位置によって曲率が異なる非球面形状より形成することにより、全画角にわたって像面湾曲等の収差を良好に補正することができ、更に収差補正上良好なる光学性能が得られるコンパクトな光走査光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタを達成することができる。
また本発明によれば前述の如く主走査断面内と副走査断面内の双方で温度変化による被走査面上におけるピント移動を良好に補正することができる光走査光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタを達成することができる。
【0042】
又本発明によれば結像手段を構成する3つのレンズのうち2つのレンズをプラスチック材料で形成することにより低価格化も同時に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の要部平面図(主走査断面図)
【図2】図1の主走査断面に垂直な要部断面図(副走査断面図)
【図3】本発明の実施例1の像面湾曲(母線)を説明する収差図
【図4】本発明の実施例1の像面湾曲(子線)を説明する収差図
【図5】本発明の実施例1のf−θ特性を説明する収差図
【図6】本発明の実施例2の要部平面図(主走査断面図)
【図7】図6の主走査断面に垂直な要部断面図(副走査断面図)
【符号の説明】
1 光源手段
2 コリメータレンズ
3 開口絞り
4 シリンドリカルレンズ
5 偏向手段
6,16 第1プラスチックレンズ
7,17 ガラスレンズ
8,18 第2プラスチックレンズ
9 被走査面(感光ドラム)
10,20 結像手段
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an optical scanning optical system and a laser beam printer including the optical scanning optical system, and more particularly, to a light beam emitted from a light source unit, which is guided to a surface to be scanned, which is a surface of a recording medium, via an optical deflector such as a rotary polygon mirror. This is suitable for a device such as a laser beam printer (LBP) or a digital copying machine in which characters, information, and the like are recorded by optical scanning.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical scanning optical system that optically scans a surface to be scanned by using a light beam deflected and reflected by each reflecting surface (deflecting surface) of an optical deflector composed of a rotating polygon mirror is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 62. -36210.
[0003]
The optical scanning optical system proposed in Japanese Patent Publication No. 62-36210 includes an optical scanning image forming means having fθ characteristics in the main scanning direction between an optical deflector and a surface to be scanned. By appropriately setting the refractive power of the toric lens in the sub-scanning direction, which is one of the above, an angle error when the reflecting surface of the optical deflector is not parallel to the rotation axis but is tilted, that is, so-called surface tilt Has been corrected.
[0004]
That is, by using a toric lens, the reflection surface of the optical deflector is optically conjugated to the surface to be scanned (the surface to be irradiated), thereby eliminating the adverse effects due to surface tilt. As a result, the traveling direction of the light beam reflected and deflected by the reflecting surface on the scanning surface is corrected, so that the scanning line pitch does not become uneven.
[0005]
On the other hand, there has been proposed an optical scanning optical system in which a toric lens, which is one of the image forming means for scanning, is made of plastic and cost is significantly reduced.
[0006]
In general, since the toric lens has different curvatures in the main scanning direction and the sub-scanning direction, for example, when processing with a glass material, the processing method becomes complicated, and the processing time is extremely long, which leads to an increase in cost. I was
[0007]
Therefore, by making this toric lens plastic, the processing method can be simplified and the processing time can be shortened, and the cost is greatly reduced.
[0008]
However, since the refractive index of a lens made of plastic (plastic lens) changes due to environmental fluctuations, which causes a focus shift, another plastic lens is used to correct the focus shift in the entire scanning optical system. Must be provided in the optical system.
[0009]
In other words, by disposing a correction plastic lens in which the refractive power is set in the optical system so that the focus moves in a direction opposite to the focus movement direction of the toric lens made of a plastic lens, the focus movement as a whole system can be achieved. I try to offset them.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the optical scanning optical system disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-36210, the imaging means for optical scanning having the fθ characteristic comprises a single lens having a spherical surface and a toric lens in order from the optical deflector side.
[0011]
When the scanning optical system having such a lens configuration has a scan angle of view not so large, aberration correction is favorably performed, and desired optical performance can be easily obtained. However, since the toric lens is a special lens having different curvatures in the main scanning direction and the sub-scanning direction, the processing method is complicated as described above, and a very long processing time is required. When the angle of view for scanning becomes large, the aberration tends to be remarkably deteriorated.
[0012]
Therefore, conventionally, plasticization of the toric lens has been attempted to solve such a problem. At this time, a plastic lens for focus correction is arranged in the optical system in order to minimize the focus movement of the plastic lens due to environmental fluctuations, so that the fθ lens system (imaging means) has a three-lens configuration, thereby achieving low image quality. Desired optical performance is obtained in the angular region. In particular, in the main scanning direction, the toric lens is made aspherical, so that aberrations are favorably corrected over the entire angle of view.
[0013]
However, in the sub-scanning direction, since the aspherical surface is used in the main scanning direction, there is a problem that the lateral magnification varies depending on the angle of view. Also, since the sub-scanning direction requires a stronger refractive power than the main scanning direction, the curvature of each lens surface has to be increased. However, since plastic has a low refractive index, there is a problem that making the curvature even tighter results in a lens shape in which aberration tends to occur.
[0014]
Further, in the above conventional example, since the curvature in the sub-scanning direction of the toric lens made of a plastic lens is the same at any angle of view, it is difficult to satisfactorily correct aberrations over the entire angle of view. There was also.
[0015]
According to the present invention, the image forming means includes a first lens formed of a plastic material having a negative refractive power in a sub-scan section, a second lens formed of a glass material having a positive refractive power, and a positive lens. And a third lens formed of a plastic material having a refractive power of at least one, and at least one lens surface in the sub-scanning section is formed of an aspherical shape having a different curvature depending on the position in the longitudinal direction. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a compact optical scanning optical system capable of satisfactorily correcting aberrations such as curvature of field and the like over the entire angle of view and obtaining good optical performance in correcting aberrations.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The optical scanning optical system according to the first aspect of the present invention includes:
An optical scanning optical system that guides a light beam emitted from a light source unit to a deflecting unit, guides the light beam deflected and reflected by the deflecting unit onto a surface to be scanned by an imaging unit, and optically scans the light beam.
The imaging means is formed of a first lens formed of a plastic material having a negative refractive power in the sub-scan section, and formed of a glass material having a positive refractive power in both the main scan section and the sub-scan section. A second lens, and a third lens formed of a plastic material having a positive refractive power in the sub-scanning cross section;
The refractive power of the first lens in the main scanning section and the refractive power of the third lens in the main scanning section have opposite signs.
In addition, the curvature of the at least one lens surface in the sub-scan section varies depending on the position in the main scanning direction.
[0017]
The invention of claim 2 is the invention according to claim 1,
The first lens comprises a toric lens having a negative refractive power in both the main scanning section and the sub-scanning section, and the second lens has a different positive lens in the main scanning section and in the sub-scanning section. The third lens is formed of a toric lens having a positive refractive power in both the main scanning section and the sub-scanning section .
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1,
The imaging means is characterized in that at least one lens surface in the main scanning section is formed in an aspherical shape .
The invention of claim 4 is the invention according to claim 1 or 2,
It is characterized in that the first lens and the second lens are bonded to each other.
The laser beam printer according to claim 5 is
A light scanning optical system according to any one of claims 1 to 4, and a photosensitive drum as the surface to be scanned.
The digital copying machine of the invention according to claim 6 is
A light scanning optical system according to any one of claims 1 to 4, and a photosensitive drum as the surface to be scanned.
[0018]
【Example】
FIG. 1 is a plan view (main scanning cross-sectional view) of a main part of an optical system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view (sub-scanning cross-sectional view) of a main part perpendicular to the main scanning cross section of FIG.
[0019]
In the figure, reference numeral 1 denotes, for example, a semiconductor laser as light source means. Reference numeral 2 denotes a collimator lens which converts a light beam emitted from the light source 1 into a parallel light beam. Reference numeral 3 denotes an aperture stop for adjusting the diameter of a passing light beam. Reference numeral 4 denotes a cylindrical lens which has no refractive power in the main scanning section and has a predetermined refractive power in the sub-scanning section. Reference numeral 5 denotes an optical deflector as a deflecting means, which comprises, for example, a rotating polygon mirror, and rotates at a constant speed in the direction of arrow A.
[0020]
Reference numeral 10 denotes an imaging unit (fθ lens system) according to the present invention, which is a first lens formed of a plastic material having a negative refractive power in both the main scanning section and the sub-scanning section in order from the optical deflector 5 side. And an anamorphic lens as a second lens disposed in the vicinity of the surface to be scanned of the toric lens 6 and formed of a glass material having different positive refractive powers in a main scanning section and a sub-scanning section. And a toric lens 8 as a third lens, which is disposed near the surface to be scanned of the anamorphic lens 7 and is formed of a plastic material having a positive refractive power in both the main scanning section and the sub-scanning section. It consists of two lenses.
[0021]
The cylindrical lens 4 and the anamorphic lens 7 are formed in a lens shape for favorably correcting the fθ characteristic and the field curvature, and the toric lens 8 is concentric for favorably correcting the field curvature over a wide angle of view. It is formed in a shape (the center of the radius of curvature of both lens surfaces of the toric lens 8 is near the reflection surface of the optical deflector 5), and both lens surfaces are formed in an aspherical shape.
[0022]
Further, in the present embodiment, both lens surfaces of the toric lens 8 are formed in an aspherical shape having a different curvature depending on the position in the longitudinal direction (main scanning direction) in the sub-scanning cross section, so that the field curvature can be corrected well. ing.
[0023]
Further, the toric lens 6 is formed in a lens shape for correcting the focus movement of the toric lens 8 when a temperature change occurs, and the focus movement between the toric lens 6 and the toric lens 8 is offset as a whole system. The optimum refractive power is set as follows. Reference numeral 9 denotes a photosensitive drum as a surface to be scanned.
[0024]
In this embodiment, the light beam emitted from the light source means 1 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 2, and the parallel light beam is incident on the cylindrical lens 4 with its light beam cross section limited in size by the aperture stop 3.
[0025]
The cylindrical lens 4 emits the incident parallel light beam in the main scanning section as a parallel light beam as it is, and converges in the sub-scanning cross section to form an image as a substantially linear image light beam on the reflection surface 5 a of the optical deflector 5. I have. The light is reflected and deflected at high speed by the reflection surface 5a of the optical deflector 5. The light beam reflected and deflected by the light deflector 5 passes through the toric lens 6, the anamorphic lens 7, and the toric lens 8 so that the scanning linearity is corrected, and an image is formed on the surface of the photosensitive drum 9 so as to move at substantially constant velocity. Optical scanning is performed on the surface of the photosensitive drum 9.
[0026]
In FIG. 2, P indicates the position of the reflecting surface of the optical deflector 5, and in the sub-scan section, the light beam is condensed substantially at this reflecting surface position P as described above.
[0027]
Here, the reflection surface position P and the photosensitive drum 9 have a substantially optically conjugate positional relationship with respect to the image forming means 10. This allows the light beam to form an image on the same scanning line on the surface of the photosensitive drum 9 irrespective of whether the reflecting surface is inclined in the sub-scanning cross section or what is called surface tilt. As described above, in the present embodiment, the surface tilt of the optical deflector 5 is corrected.
[0028]
Next, the features of the lens configuration of the toric lens 6, anamorphic lens 7, and toric lens 8 that constitute the imaging unit 10 will be described.
[0029]
The three lenses of the toric lens 6, the anamorphic lens 7, and the toric lens 8 in the present embodiment have negative, positive, and positive refractive powers in the sub-scanning section, respectively. The anamorphic lens 7 is formed of a plastic material, and the anamorphic lens 7 is formed of a glass material.
[0030]
By adopting such a lens configuration, in the present embodiment, the focus movement of the toric lens 8 having a positive refractive power caused by a change in the refractive index of the plastic material due to a temperature change or the like is changed to the focus of the toric lens 6 having a negative refractive power. The focus movement is canceled and reduced as a whole system by the movement.
[0031]
In the present embodiment, since the focus movement correcting optical system for correcting the focus movement is configured inside the image forming means 10, there is no influence on the conjugate imaging relationship forming the tilt correcting optical system. The focus movement can be corrected.
[0032]
As described above, in the present embodiment, a predetermined focus movement correction optical system in the case of using a plastic lens is enabled, and a good correction function is obtained by giving an image forming relationship in the sub-scanning direction also for surface tilt correction. Thus, the field curvature in the sub-scanning direction, which is a conventional technical problem, is favorably corrected.
[0033]
In FIG. 2, the toric lens 8 is formed of an aspherical shape in which the curvature of the sub-scanning cross section differs depending on the position in the longitudinal direction, as described above. By adopting such a lens configuration, it is possible to satisfactorily correct the focus movement caused by a change in the refractive index of the plastic material due to a temperature change or the like at all angles of view, and furthermore, the field curvature in the sub-scanning direction at all angles of view. Correction can be made well.
[0034]
FIGS. 3, 4, and 5 are explanatory diagrams showing field curvature (general line direction and sagittal direction) and fθ characteristics on the surface to be scanned in the optical scanning range according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 3, 4, and 5, it can be seen that the field curvature and the fθ characteristic are satisfactorily corrected over the entire angle of view range.
[0035]
FIG. 6 is a plan view (main scanning sectional view) of a main part of the optical system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 and 7, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0036]
This embodiment is different from the above-described first embodiment in that a toric lens 16 as a first lens made of a plastic material and an anamorphic lens 17 as a second lens made of a glass material are bonded together to form an image forming means (fθ lens system). 20). Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus the same effects are obtained.
[0037]
Next, numerical examples of the image forming means according to the present invention will be described. Numerical examples 1 and 2 are numerical examples after the optical deflector 5 of the first and second embodiments of the present invention.
[0038]
In each numerical example, the radii of curvature in the main scanning section of the toric lens 6 (16) are R 1 and R 2 , the radii of curvature in the sub-scanning section are R 1 ′ and R 2 ′, and the anamorphic lens 7 (17) is the main scanning section. the radius of curvature R 3, R 4 in, R 3 a radius of curvature in the sub scanning cross section in ', R 4', R 5 a radius of curvature of opening the main scanning cross section of the toric lens 8 (18), R 6, sub-scanning cross section The radii of curvature are indicated by R 5 ′ and R 6 ′, and the distances between the lens surfaces are indicated by D 1 to D 6 .
[0039]
Further, the toric lens 6 (16), is represented by N 1, N 2, N 3, respectively the refractive index order of a wavelength 675nm of the anamorphic lens 7 (17) and a toric lens 8 (18). B to E 'are relational expressions between the height y of the lens surface and the distance x on the main scanning section (xy plane) shown below.
The following shows the aspherical coefficients of each order.
[0040]
F to J ′ are relational expressions between the height z of the lens surface and the distance x on the sub-scanning section (zx plane) shown below.
The following shows the aspherical coefficients of each order.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, the first lens formed of a plastic material having a negative refractive power in the sub-scanning section and the second lens formed of a glass material having a positive refractive power are used. An aspherical surface composed of three lenses, two lenses and a third lens formed of a plastic material having a positive refractive power, wherein at least one lens surface in the sub-scanning section has a different curvature depending on the position in the longitudinal direction. A compact optical scanning optical system capable of satisfactorily correcting aberrations such as field curvature over the entire angle of view by being formed from a shape, and obtaining good optical performance in correcting aberrations, and a laser beam printer including the same. Can be achieved.
Further, according to the present invention, as described above, an optical scanning optical system capable of satisfactorily correcting a focus shift on a scanned surface due to a temperature change in both a main scanning section and a sub-scanning section, and a laser beam printer including the same Can be achieved.
[0042]
Further, according to the present invention, the cost can be reduced at the same time by forming two of the three lenses constituting the imaging means with a plastic material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view (main scanning sectional view) of a main part of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view (sub-scan cross-sectional view) of a main part perpendicular to the main-scan cross-section in FIG. 1;
FIG. 3 is an aberration diagram illustrating field curvature (general line) according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is an aberration diagram illustrating field curvature (satellite line) according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is an aberration diagram illustrating f-θ characteristics of the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view (main scanning sectional view) of a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view (sub-scan cross-sectional view) of a main part perpendicular to the main-scan cross-section in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 light source means 2 collimator lens 3 aperture stop 4 cylindrical lens 5 deflecting means 6, 16 first plastic lens 7, 17 glass lens 8, 18 second plastic lens 9 scanned surface (photosensitive drum)
10,20 imaging means

Claims (6)

光源手段から射出した光ビームを偏向手段に導光し、該偏向手段で偏向反射させた該光ビームを結像手段により被走査面上に導光し光走査する光走査光学系において、
該結像手段は副走査断面で負の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第1レンズと、主走査断面内と副走査断面内の両方で正の屈折力を有するガラス材料で形成された第2レンズと、副走査断面内で正の屈折力を有するプラスチック材料で形成された第3レンズとの3枚のレンズで構成され、
且つ、該第1レンズの主走査断面内の屈折力と該第3レンズの主走査断面内の屈折力は異符号であり、
且つ、少なくとも1つのレンズ面が主走査方向の位置によって副走査断面内の曲率が異なることを特徴とする光走査光学系。
An optical scanning optical system that guides a light beam emitted from a light source unit to a deflecting unit, guides the light beam deflected and reflected by the deflecting unit onto a surface to be scanned by an imaging unit, and optically scans the light beam.
The imaging means is formed of a first lens formed of a plastic material having a negative refractive power in the sub-scan section, and formed of a glass material having a positive refractive power in both the main scan section and the sub-scan section. A second lens, and a third lens formed of a plastic material having a positive refractive power in the sub-scanning cross section;
The refractive power of the first lens in the main scanning section and the refractive power of the third lens in the main scanning section have opposite signs.
An optical scanning optical system wherein at least one lens surface has a different curvature in a sub-scanning cross section depending on a position in the main scanning direction.
前記第1レンズは主走査断面内と副走査断面内の双方において負の屈折力を有するトーリックレンズより成っており、前記第2レンズは主走査断面内と副走査断面内とで互いに異なる正の屈折力を有するアナモフィックレンズより成っており、前記第3レンズは主走査断面内と副走査断面内の双方において正の屈折力を有するトーリックレンズより成っていることを特徴とする請求項1の光走査光学系。The first lens comprises a toric lens having a negative refractive power in both the main scanning section and the sub-scanning section, and the second lens has a different positive lens in the main scanning section and in the sub-scanning section. 2. The light according to claim 1, wherein said third lens comprises a toric lens having a positive refractive power in both a main scanning section and a sub-scanning section. Scanning optics. 前記結像手段は主走査断面内における少なくとも1つのレンズ面が非球面形状より形成されていることを特徴とする請求項1の光走査光学系。2. The optical scanning optical system according to claim 1, wherein said imaging means has at least one lens surface formed in an aspherical shape in a main scanning section. 前記第1レンズと前記第2レンズとは貼り合わせれて形成されていることを特徴とする請求項1又は2の光走査光学系。The optical scanning optical system according to claim 1, wherein the first lens and the second lens are bonded to each other. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光走査光学系と、前記被走査面としての感光ドラムと、を備えていることを特徴とするレーザビームプリンタ。A laser beam printer, comprising: the optical scanning optical system according to claim 1; and a photosensitive drum as the surface to be scanned. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光走査光学系と、前記被走査面としての感光ドラムと、を備えていることを特徴とするデジタル複写機。A digital copying machine comprising: the optical scanning optical system according to claim 1; and a photosensitive drum as the surface to be scanned.
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