JP3604852B2 - 走査光学装置及びレーザービームプリンタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置の光学系に適用されるプラスチックレンズの温度補償を適切に行ない、特に斜入射光学系の走査線の曲がりを抑制し、かつ画像のピッチむらや濃度むらを低減させることができる走査光学装置及びレーザービームプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より共通の走査光学系に複数の光ビームを入射させてマルチカラーを実現するマルチビーム走査光学装置が種々と提案されている。この種のマルチビーム走査光学装置において複数の光ビームを所定の被走査面上にそれぞれ独立に照射するには、例えばポリゴンミラーより成る光偏向器で偏向反射された後に該複数の光ビームを分離する必要があるが、同一波長の光源に対しては空間分離が必要となる。例えば光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜め方向から光ビームを入射させると目的の空間分離が可能になる。
【０００３】
しかしながら光学構成がコンパクトになる拡大光学系においては空間分離の為の光路長が短い為に偏向面に対する斜入射角が大きくなり、この為２つの大きな問題点が発生する。第１の問題点は被走査面上の走査線曲がりであり、第２の問題点は結像性能の劣化である。
【０００４】
これらの問題点を解決する方法として、例えば母線を３次元に湾曲させ、かつ軸上入射光線に垂直な面内で光軸を偏心させたトーリックレンズを用いる方法がある。
【０００５】
ところでこのトーリックレンズは複雑な面形状より成っており、例えばこのような複雑な面形状のレンズを製作するにはプラスチック材料を用いて金型成形で行うことになる。しかしながら一般にプラスチック材料の光学性質はガラス材料に比べて環境変動が大きく、例えば温度変化による屈折率変化はガラス材料の１０倍以上と大きい。この為、複数の光源から射出された複数の光ビームを光偏向器へ導く為の入射光学系にもプラスチックレンズを導入し、積極的に像面の移動及び像高のシフトをキャンセルさせる等の方法が採られている。
【０００６】
図７（Ａ），（Ｂ）にその光学系の温度補償の原理を示す。同図（Ａ）はマルチビーム走査光学装置の光偏向器以降の副走査断面における軸上光線（主走査断面においてレンズ光軸に平行な光線）の展開光路図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）に示したポリゴンミラー近傍の拡大説明図である。
【０００７】
同図において７１は偏向手段としての光偏向器であり、例えばポリゴンミラーの反射面である。７５は結像光学系としてのｆθ特性を有する結像レンズ（ｆθレンズ）であり、主走査方向にのみ所定の屈折力を有するガラス材料より成る１枚のシリンドリカルレンズ７３と、主走査方向及び副走査方向に各々異なる屈折力を有するプラスチック材料より成る２段トーリックレンズ７４との２枚系より成っており、光偏向器７１で偏向反射された複数の光ビームを被走査面としての感光ドラム面７０上の異なる露光位置に各々結像させている。
【０００８】
同図における２段トーリックレンズ７４は副走査方向に上下２つのトーリックレンズ（同図では対称軸Ｍに対して上段のトーリックレンズ７４ｂを不図示）７４ａ，７４ｂに別れており、対称軸Ｍに対して鏡面対称の光学系である。ここでは下段のトーリックレンズ７４ａを通る光線に着目して説明する。
【０００９】
同図において実線は常温時の光路、破線は昇温時の光路を示している。常温時において偏向面７１ａと対称軸Ｍとの交点（反射面位置）Ｐに入射した光ビームは副走査断面内において結像する。この交点Ｐと被走査面７０上の集光点（結像点）Ｏとは副走査断面内において結像光学系７５により光学的に共役な関係にある。昇温時はプラスチック材料の屈折率が小さくなり（例えばｚｅｏｎ，ａｐｅｌ等の場合は−０．０００１２／ｄｅｇ）、この為プラスチック材料より成るトーリックレンズ（以下「プラトーリックレンズ」とも称す。）７４ａの屈折力の低下によって交点Ｐとの共役点は集光点ＯからＯ′に移動する。即ち像面７０は７０′へとｄＸ（ズレ量）だけ移動し、副走査方向の高さもｄＺ（ズレ量）だけ移動することになる。このときのピント位置のズレ量ｄＸ，ｄＺが許容範囲から大きくズレてくると出力画像がボケてくるという問題点が生じてくる。
【００１０】
ここで上記の各ズレ量ｄＸ，ｄＺを補正する補正方法について説明する。この各ズレ量ｄＸ，ｄＺを補正するには、例えばプラトーリックレンズ７４ａの副走査方向の横倍率をβとすると、交点Ｐと集光点Ｏ′は光学的に共役なので、昇温時にポリゴンミラー７１に入射する光ビームの結像位置を光軸方向にｄＸ／β２ シフトさせ、更に副走査方向にｄｚ／βシフトさせて交点Ｐの位置をＰ′の位置に移動させれば良い。このように入射光学系（光源から射出された光ビームを光偏向器へ導く系）を設計すれば軸上光線の温度補償を行うことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらプラトーリックレンズ７４ａを通る軸外光線は図８（Ａ）に示すように該プラトーリックレンズ７４ａにおいて軸上光線とは異なる位置を通り、異なる屈折力を受けた結果、像面７０上の集光点Ｏに一致して結像する。この為、図８（Ｂ）に示すように昇温時はプラトーリックレンズ７４ａの屈折力の低下によって軸上光線と軸外光線は集光点Ｏ′で一致し、像面移動を補償するズレ量ｄＸは略等しくなるが、像高を補償するズレ量はｄＺ′だけ異なってしまう。
【００１２】
このことは上記温度補償の原理を適用しても昇温時に軸外光線は軸上光線と像高が一致せず、像面において走査線に湾曲が生じてしまう。その為、上記の走査光学系を、例えばレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の記録光学系に適用した場合には、ピッチムラや濃度ムラ等の画像の劣化を引き起こし問題となる。
【００１３】
本発明は上記の問題点を解決する為に結像光学系の一要素を構成する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横倍率を主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化させることにより、昇温時の軸外光線の像高変化を軸上光線の像高変化の補償値と略同じ値で補償することができ、これにより環境温度の変化に対して走査線の曲がりを抑制できると共に画像のピッチむらや濃度むら等を低減させることができる走査光学装置及びレーザービームプリンタの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の走査光学装置は、
（１）光源手段から射出された光ビームを光学手段を介して光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏向反射された光ビームを結像光学系により被走査面上に結像させ、該被走査面上を該光ビームで走査を行なう走査光学装置において、
該結像光学系の副走査方向の横倍率は主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化しており、
該結像光学系の軸上における副走査方向の横倍率をβ、軸外における副走査方向の横倍率をβ′、環境温度の昇温前後の軸上光線の像高変位をｄＺ、昇温前後の軸上光線と軸外光線との像高変位の差分をｄＺ′、該差分ｄＺ′の補正残差をΔｄＺ′とし、該補正残差ΔｄＺ′を
ΔｄＺ′＝｜ｄＺ′−（β′／β−１）・ｄＺ｜
としたとき、
ΔｄＺ′≦２０（μｍ）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
本発明の走査光学装置は、
（２） 光源手段から射出された光ビームを光学手段を介して光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏向反射された光ビームを結像光学系により被走査面上に結像させ、該被走査面上を該光ビームで走査を行なう走査光学装置において、
該結像光学系の副走査方向の横倍率は主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化しており、
該結像光学系はシリンドリカルレンズとトーリックレンズとを有し、該トーリックレンズは前記光偏向器側のレンズ面が主走査断面内において凹面より成るプラスチックレンズより成ることを特徴としている。
【００１６】
（３）前記結像光学系は主走査断面内のレンズ形状がメニスカス形状でプラスチックより成る正の屈折力のレンズを有していることや、
（４） 前記光源手段は複数の光ビームを出射し、前記偏向面に対して斜入射していること、等を特徴としている。
【００１７】
本発明のレーザービームプリンタは、
（ ５ ） 上記 （１） 、 （２） 、 （３） 、 （４） の何れか１項の走査光学装置を用いて、前記被走査面上に設けた感光ドラムに光束を導光することを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は本発明の実施形態１の要部斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示した２段トーリックレンズの正面図である。図２（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施形態１の光偏向器以降の主走査方向及び副走査方向の要部断面図であり、光偏向器の副走査方向に対して略対称な６°の角度で斜入射した２本の光ビーム（光線）が偏向面で偏向反射した後の様子を示している。
【００１９】
図中、２１ａ，２１ｂは各々レーザコリメータユニットであり、例えば半導体レーザより成る光源と該光源から出射した光ビームを平行光ビームに変換するコリメーターレンズとを有し、被走査面に対して垂直方向、即ち副走査方向に並置している。２２ａ，２２ｂは各々シリンダユニットであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有するガラス材料より成る正のシリンドリカルレンズ（ガラス凸レンズ）とプラスチック材料より成る負のシリンドリカルレンズ（プラ凹レンズ）の２枚のレンズを有し、複数のレーザコリメータユニット２１ａ，２１ｂに対応して各々設けている。
【００２０】
尚、レーザコリメータユニット（２１ａ，２１ｂ）とシリンダユニット（２２ａ，２２ｂ）は各々温度補償系としての光学手段（斜入射光学系）の一要素を構成している。
【００２１】
１は偏向手段としての光偏向器であり、例えばポリゴンミラーより成っており、駆動手段としてのモータ（不図示）により図中矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。２はポリゴンミラーで偏向反射された２本の斜入射光線（光ビーム）であり、該ポリゴンミラー１の偏向面（ポリゴンミラー面）１ａ上の副走査方向の高さが略等しい偏向位置で偏向反射されている。
【００２２】
１２は結像光学系としての倒れ補正及びｆθ特性を有する結像レンズ（ｆθレンズ）であり、主走査方向にのみ所定の屈折力を有するガラス材料より成るシリンドリカルレンズ３と後述するレンズ形状より成る２段トーリックレンズ４との２枚系より成り、ポリゴンミラー１で偏向反射された複数の光ビームを後述する感光ドラム面上の異なる露光位置に各々結像させている。
【００２３】
本実施形態における２段トーリックレンズ４は図２（Ｂ）に示すように副走査方向にポリゴンミラー１の回転軸に垂直な平面に対して対称に配置された上下２つのトーリックレンズ４ａ，４ｂに別れており、その性質は前記平面に対して鏡面対称の特性を備えている。この２つのトーリックレンズ４ａ，４ｂは図２（Ａ）に示すように各々主走査断面内のレンズ形状がメニスカス形状より成る正の屈折力のプラスチックレンズより成り、ポリゴンミラー１側の第１レンズ面Ｒａを主走査断面内において凹面より形成している。これにより本実施例では副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上（光軸）から軸外に離れるに従って変化（増加）させている。
【００２４】
本実施形態では上記２本の斜入射光線２がそれぞれ独立に対応するトーリックレンズ４ａ，４ｂに入射しており、出射面では光線間隔が１９．２ｍｍとなるように該２つのトーリックレンズ４ａ，４ｂを配置している。これにより本実施形態では後述する光路折り曲げミラー（分離ミラー）６，８が副走査方向に干渉せずに設置可能となるように構成している。又各々のトーリックレンズ４ａ，４ｂの子線頂点を結ぶ母線形状は各々副走査方向に湾曲した曲線より成っている。
【００２５】
シリンドリカルレンズ３は副走査方向には屈折力をもたず、２段トーリックレンズ４のみがこの方向の結像に関与している。
【００２６】
６，７，８，９は各々光路折り曲げミラーであり、対応する光ビームを記録媒体としての感光ドラム１０面（被走査面）上の異なる露光位置にそれぞれ導いている。１１は感光ドラム面上における走査線である。
【００２７】
本実施例においては２本の斜入射光線２に対応した複数のレーザコリメータユニット２１ａ，２１ｂから放射した複数の平行光ビームがそれぞれ対応するシリンダユニット２２ａ，２２ｂによりポリゴンミラー１の偏向面１ａ近傍に線像として結像する。これはポリゴンミラー１の偏向面の副走査方向の倒れを補正する為に用いられる通常の手段であり、副走査断面内においてはポリゴンミラー１の偏向面と感光ドラム面とを共役にしている。即ち、副走査断面内においては倒れ補正光学系を構成している。
【００２８】
そしてポリゴンミラー１で偏向反射された複数の光ビームはｆθレンズ１２により各々対応する光路折り曲げミラー（６・７，８・９）を介して感光ドラム１０面上の露光位置に導かれ、該ポリゴンミラー１の回転によって走査線１１が軸方向（主走査方向）に描画され、該ポリゴンミラー１の回転に同期した感光ドラム１０の回転よって、該走査線１１が副走査方向に等間隔で形成される。このように１つの感光ドラム面上に２本の走査線１１を独立に同時に照射することによって感光ドラムの１回転で２色の現像が可能になり、これによりカラー印刷の高速化を実現することができる。
【００２９】
ここで２段トーリックレンズ４の図面上、シリンドリカルレンズ３の光軸（対称軸）Ｍに対し、下側のトーリックレンズ４ａのレンズ形状に着目すると、該トーリックレンズ４ａのポリゴンミラー１側の第１レンズ面（Ｒａ´面）と感光ドラム１０側の第２レンズ面（Ｒｂ´面）との母線は共に図３（Ａ），（Ｂ）に示すように入射する斜入射光線の軌跡に略等しい母線曲がりを有している。即ち、本実施形態ではトーリックレンズ４ａの子線頂点を結ぶ母線形状が副走査方向に湾曲した曲線より形成している。この母線曲がりによって本実施形態では主走査方向に画角をもって入射する光ビームの回転がなくなり、これにより良好なる結像性能を得ている。図４はこの原理を示した説明図である。同図において、Ｐｒｉｎｃｉｐａｌは軸外主光線、Ｕｐｐｅｒ、Ｌｏｗｅｒは入射系で定義される主走査方向のマージナル光線である。
【００３０】
同図に示すようにトーリックレンズ４ａの母線を走査線に沿って湾曲させることにより主走査方向に画角のついた主光線Ｐ回りの上側光線Ｕと下側光線Ｌはｙ−ｚ面内において、主光線Ｐ方向に向かう屈折力を受ける。この結果、各光線Ｕ，Ｌは主光線Ｐ回りに回転せず良好に結像する。
【００３１】
本実施形態において最大走査画角における第１レンズ面の走査線湾曲量は約１．０９ｍｍ、第２レンズ面は約１．８７ｍｍであり、それに対し母線湾曲量はそれぞれ１．１６ｍｍ、１．６２ｍｍと走査線湾曲にほぼ沿った母線である。
【００３２】
更に本実施形態ではトーリックレンズ４ａの第１レンズ面と第２レンズ面の双方の母線をそれぞれ副走査方向に光軸に対し図面上（図２（Ｂ） ）、下側に所定量シフトさせている。図３（Ａ），（Ｂ）の左縦軸の絶対値が斜入射光線の光軸からのシフト量を示している。第１レンズ面は約５２．４ｍｍ、第２レンズ面は約２．１ｍｍである。この母線のシフト効果により、本実施形態では斜入射光線による感光ドラム面上での走査線湾曲を良好に補正している。
【００３３】
図５に湾曲した母線を持つトーリックレンズのレンズ面の要部概略図と、そのレンズ面の表現式を示す。同図においてレンズ光軸はｘ軸であり、軸上光線と
一致している。主走査方向はｙ軸である。母線は子線頂点を結んだ曲線であり、母線のｚ軸成分はｙ座標の多項式として
Ｚ＝ΣＡｉＹｉ（ｉ＝０，１，２，‥‥‥）
で表わされる。本実施形態では８次までの多項式としてＺ軸成分を表現した。この多項式は３次元に曲がる母線をｙ−ｚ面に射影した副走査方向の湾曲量（母線の曲がり）を表わしており、上述した図３（Ａ），（Ｂ）に示した量と対応している。
【００３４】
図６に本実施形態の感光ドラム面上における走査線湾曲を示す。同図に示すように有効走査領域±１５０ｍｍの範囲において走査線曲がりは１０μｍ以下の抑えられており、６００ｄｐｉ（解像度４２．３μｍ）の走査線密度に対しても１／４画素以下であり、十分な光学性能を確保している。
【００３５】
本実施例におけるプラスチックレンズより成るトーリックレンズ（プラトーリックレンズ）４ａ，４ｂは前述の如く光偏向器１側の第１レンズ面Ｒａを主走査断面内において凹面より形成している。この結果、副走査断面内では軸外を通る光線に対してレンズ位置がポリゴンミラー１側に近付くことになり、軸外ほどレンズバックが長くなって横倍率が増大する。このように第１レンズ面Ｒａを主走査断面において凹面より形成することによって副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上から軸外に向かって増大させ、昇温時の軸外光線の像高変化を軸上光線の像高変化の補償値と略同じ値で補償している。
【００３６】
ここで前記図８（Ｂ）を参照すると軸上光線の像高の補償値はｄＺ／βで与えられる。軸外光線については副走査方向の横倍率がβ′であるから
（ｄＺ＋ｄＺ′）β′＝ｄＺ／β ‥‥‥‥（ａ）
を満たす軸外における副走査方向の横倍率β′を与えれば、昇温時の軸外光線の走査線湾曲を抑制することができる。尚（ａ）式においてβは結像光学系（プラトーリックレンズ）の軸上における副走査方向の横倍率、β′は軸外における副走査方向の横倍率、ｄＺは環境温度の昇温前後の軸上光線の像高変位、ｄＺ′は環境温度の昇温前後の軸上光線と軸外光線との像高変位の差分である。
【００３７】
上記（ａ）式を軸外における横倍率β′について解くと、
β′＝β×（１＋ｄＺ′／ｄＺ） ‥‥‥‥（ｂ）
となり、軸外における副走査方向の横倍率β′は軸上における副走査方向の横倍率βの（１＋ｄＺ′／ｄＺ）倍になればよいことが分かる。
【００３８】
又、上記（ｂ）式を昇温前後の軸上光線と軸外光線との像高変位の差分ｄＺ′について解くと、
ｄＺ′＝（β′／β−１）・ｄＺ ‥‥‥‥（ｃ）
となる。本実施例においてはこの差分ｄＺ′の補正残差をΔｄＺ′とし、該補正残差ΔｄＺ′を
ΔｄＺ′＝｜ｄＺ′−（β′／β−１）・ｄＺ｜
としたとき、
ΔｄＺ′≦２０（μｍ） ‥‥‥‥（１）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００３９】
条件式（１）は環境変化が生じても良好なる出力画像を得られる為の補正残差ΔｄＺ′の許容量に関するものであり、条件式（１）を外れると出力画像がボケてくるので良くない。
【００４０】
このように本実施例においては上述の如く条件式（１）を満足させつつ、プラトーリックレンズ４ａ，４ｂの副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上（光軸）から軸外に離れるに従って変化させることにより、昇温時の軸外光線の像高変化を軸上光線の像高変化の補償値と略同じ値で補償することができ、これにより環境温度の変化に対して走査線の曲がりを抑制することができると共に画像のピッチむらや濃度むら等を低減させることができる。
【００４１】
本実施形態ではポリゴンミラー１の偏向面に対し斜入射する複数の光ビーム（斜入射光線）の斜入射角度を副走査方向に対し略対称な角度に設定したことにより、２段トーリックレンズ４の母線湾曲量は上下２つのトーリックレンズ４ａ，４ｂにおいて対称軸に対し鏡面対称の形状を与えれば良いことになる。即ち、上下２つのトーリックレンズうち、どちらか一方のレンズに対してレンズ設計を行なえば、他方のレンズは鏡面対称形状として自ずと求まり、これにより設計の工程を簡略化することができ、かつトーリックレンズの機能を互いに等しくすることができる。
【００４２】
又、本実施形態においては副走査断面内において２つの光ビーム（入射光線）のうち一方の光ビームを偏向面に対し斜入射光線とし、他方の光ビームを垂直入射光線とすれば、後者は通常のトーリックレンズを使えるので、斜入射光線に対応したトーリックレンズのみを前述の如く形成し、かつ前述の条件式（１）を満足させつつ、副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化させることにより、本発明は前述の実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
尚、本実施形態においては複数の光ビームを用いてマルチビーム走査を行なったが、例えば単一の光ビームを光偏向器の偏向面に対し副走査方向に斜め方向から入射させ、ｆθレンズの一要素を構成するトーリックレンズのレンズ形状を前述の如く形成し、かつ前述の条件式（１）を満足させつつ、副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化させることにより、本発明は前述の実施形態１と同様に適用することができる。
【００４４】
次に表１、表２に本発明の走査光学装置の光学系の設計値、表３、表４に従来の走査光学装置の光学系の設計値を示し、双方を比較して説明する。尚表１，表３は各々光学系の構成及びレンズ配置を示し、表２及び表４は各々光学系の副走査方向の横倍率及び走査線湾曲を示している。
【００４５】
本発明の実施形態では表１に示すようにプラトーリックレンズの第１レンズ面を主走査断面においてｒ（近軸曲率半径）を−３０１．７３と設定しているので、表２に示すようにレンズ軸上と最軸外の１０割の像高において副走査方向の横倍率（副走査倍率）を８％増大させることができる。この結果、昇温２５°における走査線湾曲は１０割の像高で−１３μｍに低減させることができる。
【００４６】
表３に示すようにプラトーリックレンズの第１レンズ面がｒ＝０の場合は表４に示すように副走査方向の横倍率が１０割の走行で２％程度の変化しかない。この為、昇温２５°の走査線湾曲は−３０μｍと大きい。入射光学系の温度補償を行わない場合の昇温２５°による屈折率低下による走査線のオフセットは軸上で０．１３０ｍｍ（図８のズレ量ｄＺに相当）、１０割で−０．１６０ｍｍ（図８のズレ量ｄＺ′に相当）となる。
【００４７】
上述した（ｂ）式の計算式を用いるとβ′＝β×（１＋ｄＺ′／ｄＺ）よりβ′＝１．２３βが理想値であり、これは１０割の走査線湾曲が略０になる値である。本実施形態ではβ′＝１．０８βなので効果は約１／３、１３μｍの湾曲は理想の副走査方向の横倍率からのズレとよく一致しており、計算式の正しさを証明している。副走査方向の横倍率の変化が走査線湾曲の低減に有効であることは云うまでもないことである。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く結像光学系の一要素を構成する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横倍率を主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化させることにより、昇温時にも走査線の湾曲を発生させることなく像面の温度補償を入射光学系で行なうことができ、これにより環境温度の変化に対して走査線の曲がりを抑制できると共に画像のピッチむらや濃度むら等を低減させることができる走査光学装置及びレーザービームプリンタを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部斜視図
【図２】本発明の実施形態１の主要部分の主走査断面図と副走査断面図
【図３】トーリックレンズの母線をＹ−Ｚ断面に射影した説明図
【図４】結像性能の劣化を解決する原理を示した説明図
【図５】湾曲した母線をもつトーリック面の定義を示す説明図
【図６】本発明の実施例１で得られた走査線湾曲量を示す説明図
【図７】昇温前後の軸上光線の光路図及び軸上光線の温度補償の原理を示す説明図
【図８】昇温前後の軸上光線及び軸外光線の光路図
【符号の説明】
１ 光偏向器（ポリゴンミラー）
２ 斜入射光線
３ シリンドリカルレンズ
４ ２段トーリックレンズ
４ａ，４ｂ トーリックレンズ
６，７，８，９ 光路折り曲げミラー
１０ 被走査面（感光ドラム面）
１１ 走査線
１２ 結像光学系
２１ａ，２１ｂ レーザコリメータレンズ
２２ａ，２２ｂ シリンダユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置の光学系に適用されるプラスチックレンズの温度補償を適切に行ない、特に斜入射光学系の走査線の曲がりを抑制し、かつ画像のピッチむらや濃度むらを低減させることができる走査光学装置及びレーザービームプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より共通の走査光学系に複数の光ビームを入射させてマルチカラーを実現するマルチビーム走査光学装置が種々と提案されている。この種のマルチビーム走査光学装置において複数の光ビームを所定の被走査面上にそれぞれ独立に照射するには、例えばポリゴンミラーより成る光偏向器で偏向反射された後に該複数の光ビームを分離する必要があるが、同一波長の光源に対しては空間分離が必要となる。例えば光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜め方向から光ビームを入射させると目的の空間分離が可能になる。
【０００３】
しかしながら光学構成がコンパクトになる拡大光学系においては空間分離の為の光路長が短い為に偏向面に対する斜入射角が大きくなり、この為２つの大きな問題点が発生する。第１の問題点は被走査面上の走査線曲がりであり、第２の問題点は結像性能の劣化である。
【０００４】
これらの問題点を解決する方法として、例えば母線を３次元に湾曲させ、かつ軸上入射光線に垂直な面内で光軸を偏心させたトーリックレンズを用いる方法がある。
【０００５】
ところでこのトーリックレンズは複雑な面形状より成っており、例えばこのような複雑な面形状のレンズを製作するにはプラスチック材料を用いて金型成形で行うことになる。しかしながら一般にプラスチック材料の光学性質はガラス材料に比べて環境変動が大きく、例えば温度変化による屈折率変化はガラス材料の１０倍以上と大きい。この為、複数の光源から射出された複数の光ビームを光偏向器へ導く為の入射光学系にもプラスチックレンズを導入し、積極的に像面の移動及び像高のシフトをキャンセルさせる等の方法が採られている。
【０００６】
図７（Ａ），（Ｂ）にその光学系の温度補償の原理を示す。同図（Ａ）はマルチビーム走査光学装置の光偏向器以降の副走査断面における軸上光線（主走査断面においてレンズ光軸に平行な光線）の展開光路図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）に示したポリゴンミラー近傍の拡大説明図である。
【０００７】
同図において７１は偏向手段としての光偏向器であり、例えばポリゴンミラーの反射面である。７５は結像光学系としてのｆθ特性を有する結像レンズ（ｆθレンズ）であり、主走査方向にのみ所定の屈折力を有するガラス材料より成る１枚のシリンドリカルレンズ７３と、主走査方向及び副走査方向に各々異なる屈折力を有するプラスチック材料より成る２段トーリックレンズ７４との２枚系より成っており、光偏向器７１で偏向反射された複数の光ビームを被走査面としての感光ドラム面７０上の異なる露光位置に各々結像させている。
【０００８】
同図における２段トーリックレンズ７４は副走査方向に上下２つのトーリックレンズ（同図では対称軸Ｍに対して上段のトーリックレンズ７４ｂを不図示）７４ａ，７４ｂに別れており、対称軸Ｍに対して鏡面対称の光学系である。ここでは下段のトーリックレンズ７４ａを通る光線に着目して説明する。
【０００９】
同図において実線は常温時の光路、破線は昇温時の光路を示している。常温時において偏向面７１ａと対称軸Ｍとの交点（反射面位置）Ｐに入射した光ビームは副走査断面内において結像する。この交点Ｐと被走査面７０上の集光点（結像点）Ｏとは副走査断面内において結像光学系７５により光学的に共役な関係にある。昇温時はプラスチック材料の屈折率が小さくなり（例えばｚｅｏｎ，ａｐｅｌ等の場合は−０．０００１２／ｄｅｇ）、この為プラスチック材料より成るトーリックレンズ（以下「プラトーリックレンズ」とも称す。）７４ａの屈折力の低下によって交点Ｐとの共役点は集光点ＯからＯ′に移動する。即ち像面７０は７０′へとｄＸ（ズレ量）だけ移動し、副走査方向の高さもｄＺ（ズレ量）だけ移動することになる。このときのピント位置のズレ量ｄＸ，ｄＺが許容範囲から大きくズレてくると出力画像がボケてくるという問題点が生じてくる。
【００１０】
ここで上記の各ズレ量ｄＸ，ｄＺを補正する補正方法について説明する。この各ズレ量ｄＸ，ｄＺを補正するには、例えばプラトーリックレンズ７４ａの副走査方向の横倍率をβとすると、交点Ｐと集光点Ｏ′は光学的に共役なので、昇温時にポリゴンミラー７１に入射する光ビームの結像位置を光軸方向にｄＸ／β２ シフトさせ、更に副走査方向にｄｚ／βシフトさせて交点Ｐの位置をＰ′の位置に移動させれば良い。このように入射光学系（光源から射出された光ビームを光偏向器へ導く系）を設計すれば軸上光線の温度補償を行うことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらプラトーリックレンズ７４ａを通る軸外光線は図８（Ａ）に示すように該プラトーリックレンズ７４ａにおいて軸上光線とは異なる位置を通り、異なる屈折力を受けた結果、像面７０上の集光点Ｏに一致して結像する。この為、図８（Ｂ）に示すように昇温時はプラトーリックレンズ７４ａの屈折力の低下によって軸上光線と軸外光線は集光点Ｏ′で一致し、像面移動を補償するズレ量ｄＸは略等しくなるが、像高を補償するズレ量はｄＺ′だけ異なってしまう。
【００１２】
このことは上記温度補償の原理を適用しても昇温時に軸外光線は軸上光線と像高が一致せず、像面において走査線に湾曲が生じてしまう。その為、上記の走査光学系を、例えばレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の記録光学系に適用した場合には、ピッチムラや濃度ムラ等の画像の劣化を引き起こし問題となる。
【００１３】
本発明は上記の問題点を解決する為に結像光学系の一要素を構成する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横倍率を主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化させることにより、昇温時の軸外光線の像高変化を軸上光線の像高変化の補償値と略同じ値で補償することができ、これにより環境温度の変化に対して走査線の曲がりを抑制できると共に画像のピッチむらや濃度むら等を低減させることができる走査光学装置及びレーザービームプリンタの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の走査光学装置は、
（１）光源手段から射出された光ビームを光学手段を介して光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏向反射された光ビームを結像光学系により被走査面上に結像させ、該被走査面上を該光ビームで走査を行なう走査光学装置において、
該結像光学系の副走査方向の横倍率は主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化しており、
該結像光学系の軸上における副走査方向の横倍率をβ、軸外における副走査方向の横倍率をβ′、環境温度の昇温前後の軸上光線の像高変位をｄＺ、昇温前後の軸上光線と軸外光線との像高変位の差分をｄＺ′、該差分ｄＺ′の補正残差をΔｄＺ′とし、該補正残差ΔｄＺ′を
ΔｄＺ′＝｜ｄＺ′−（β′／β−１）・ｄＺ｜
としたとき、
ΔｄＺ′≦２０（μｍ）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
本発明の走査光学装置は、
（２） 光源手段から射出された光ビームを光学手段を介して光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏向反射された光ビームを結像光学系により被走査面上に結像させ、該被走査面上を該光ビームで走査を行なう走査光学装置において、
該結像光学系の副走査方向の横倍率は主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化しており、
該結像光学系はシリンドリカルレンズとトーリックレンズとを有し、該トーリックレンズは前記光偏向器側のレンズ面が主走査断面内において凹面より成るプラスチックレンズより成ることを特徴としている。
【００１６】
（３）前記結像光学系は主走査断面内のレンズ形状がメニスカス形状でプラスチックより成る正の屈折力のレンズを有していることや、
（４） 前記光源手段は複数の光ビームを出射し、前記偏向面に対して斜入射していること、等を特徴としている。
【００１７】
本発明のレーザービームプリンタは、
（ ５ ） 上記 （１） 、 （２） 、 （３） 、 （４） の何れか１項の走査光学装置を用いて、前記被走査面上に設けた感光ドラムに光束を導光することを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は本発明の実施形態１の要部斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示した２段トーリックレンズの正面図である。図２（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施形態１の光偏向器以降の主走査方向及び副走査方向の要部断面図であり、光偏向器の副走査方向に対して略対称な６°の角度で斜入射した２本の光ビーム（光線）が偏向面で偏向反射した後の様子を示している。
【００１９】
図中、２１ａ，２１ｂは各々レーザコリメータユニットであり、例えば半導体レーザより成る光源と該光源から出射した光ビームを平行光ビームに変換するコリメーターレンズとを有し、被走査面に対して垂直方向、即ち副走査方向に並置している。２２ａ，２２ｂは各々シリンダユニットであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有するガラス材料より成る正のシリンドリカルレンズ（ガラス凸レンズ）とプラスチック材料より成る負のシリンドリカルレンズ（プラ凹レンズ）の２枚のレンズを有し、複数のレーザコリメータユニット２１ａ，２１ｂに対応して各々設けている。
【００２０】
尚、レーザコリメータユニット（２１ａ，２１ｂ）とシリンダユニット（２２ａ，２２ｂ）は各々温度補償系としての光学手段（斜入射光学系）の一要素を構成している。
【００２１】
１は偏向手段としての光偏向器であり、例えばポリゴンミラーより成っており、駆動手段としてのモータ（不図示）により図中矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。２はポリゴンミラーで偏向反射された２本の斜入射光線（光ビーム）であり、該ポリゴンミラー１の偏向面（ポリゴンミラー面）１ａ上の副走査方向の高さが略等しい偏向位置で偏向反射されている。
【００２２】
１２は結像光学系としての倒れ補正及びｆθ特性を有する結像レンズ（ｆθレンズ）であり、主走査方向にのみ所定の屈折力を有するガラス材料より成るシリンドリカルレンズ３と後述するレンズ形状より成る２段トーリックレンズ４との２枚系より成り、ポリゴンミラー１で偏向反射された複数の光ビームを後述する感光ドラム面上の異なる露光位置に各々結像させている。
【００２３】
本実施形態における２段トーリックレンズ４は図２（Ｂ）に示すように副走査方向にポリゴンミラー１の回転軸に垂直な平面に対して対称に配置された上下２つのトーリックレンズ４ａ，４ｂに別れており、その性質は前記平面に対して鏡面対称の特性を備えている。この２つのトーリックレンズ４ａ，４ｂは図２（Ａ）に示すように各々主走査断面内のレンズ形状がメニスカス形状より成る正の屈折力のプラスチックレンズより成り、ポリゴンミラー１側の第１レンズ面Ｒａを主走査断面内において凹面より形成している。これにより本実施例では副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上（光軸）から軸外に離れるに従って変化（増加）させている。
【００２４】
本実施形態では上記２本の斜入射光線２がそれぞれ独立に対応するトーリックレンズ４ａ，４ｂに入射しており、出射面では光線間隔が１９．２ｍｍとなるように該２つのトーリックレンズ４ａ，４ｂを配置している。これにより本実施形態では後述する光路折り曲げミラー（分離ミラー）６，８が副走査方向に干渉せずに設置可能となるように構成している。又各々のトーリックレンズ４ａ，４ｂの子線頂点を結ぶ母線形状は各々副走査方向に湾曲した曲線より成っている。
【００２５】
シリンドリカルレンズ３は副走査方向には屈折力をもたず、２段トーリックレンズ４のみがこの方向の結像に関与している。
【００２６】
６，７，８，９は各々光路折り曲げミラーであり、対応する光ビームを記録媒体としての感光ドラム１０面（被走査面）上の異なる露光位置にそれぞれ導いている。１１は感光ドラム面上における走査線である。
【００２７】
本実施例においては２本の斜入射光線２に対応した複数のレーザコリメータユニット２１ａ，２１ｂから放射した複数の平行光ビームがそれぞれ対応するシリンダユニット２２ａ，２２ｂによりポリゴンミラー１の偏向面１ａ近傍に線像として結像する。これはポリゴンミラー１の偏向面の副走査方向の倒れを補正する為に用いられる通常の手段であり、副走査断面内においてはポリゴンミラー１の偏向面と感光ドラム面とを共役にしている。即ち、副走査断面内においては倒れ補正光学系を構成している。
【００２８】
そしてポリゴンミラー１で偏向反射された複数の光ビームはｆθレンズ１２により各々対応する光路折り曲げミラー（６・７，８・９）を介して感光ドラム１０面上の露光位置に導かれ、該ポリゴンミラー１の回転によって走査線１１が軸方向（主走査方向）に描画され、該ポリゴンミラー１の回転に同期した感光ドラム１０の回転よって、該走査線１１が副走査方向に等間隔で形成される。このように１つの感光ドラム面上に２本の走査線１１を独立に同時に照射することによって感光ドラムの１回転で２色の現像が可能になり、これによりカラー印刷の高速化を実現することができる。
【００２９】
ここで２段トーリックレンズ４の図面上、シリンドリカルレンズ３の光軸（対称軸）Ｍに対し、下側のトーリックレンズ４ａのレンズ形状に着目すると、該トーリックレンズ４ａのポリゴンミラー１側の第１レンズ面（Ｒａ´面）と感光ドラム１０側の第２レンズ面（Ｒｂ´面）との母線は共に図３（Ａ），（Ｂ）に示すように入射する斜入射光線の軌跡に略等しい母線曲がりを有している。即ち、本実施形態ではトーリックレンズ４ａの子線頂点を結ぶ母線形状が副走査方向に湾曲した曲線より形成している。この母線曲がりによって本実施形態では主走査方向に画角をもって入射する光ビームの回転がなくなり、これにより良好なる結像性能を得ている。図４はこの原理を示した説明図である。同図において、Ｐｒｉｎｃｉｐａｌは軸外主光線、Ｕｐｐｅｒ、Ｌｏｗｅｒは入射系で定義される主走査方向のマージナル光線である。
【００３０】
同図に示すようにトーリックレンズ４ａの母線を走査線に沿って湾曲させることにより主走査方向に画角のついた主光線Ｐ回りの上側光線Ｕと下側光線Ｌはｙ−ｚ面内において、主光線Ｐ方向に向かう屈折力を受ける。この結果、各光線Ｕ，Ｌは主光線Ｐ回りに回転せず良好に結像する。
【００３１】
本実施形態において最大走査画角における第１レンズ面の走査線湾曲量は約１．０９ｍｍ、第２レンズ面は約１．８７ｍｍであり、それに対し母線湾曲量はそれぞれ１．１６ｍｍ、１．６２ｍｍと走査線湾曲にほぼ沿った母線である。
【００３２】
更に本実施形態ではトーリックレンズ４ａの第１レンズ面と第２レンズ面の双方の母線をそれぞれ副走査方向に光軸に対し図面上（図２（Ｂ） ）、下側に所定量シフトさせている。図３（Ａ），（Ｂ）の左縦軸の絶対値が斜入射光線の光軸からのシフト量を示している。第１レンズ面は約５２．４ｍｍ、第２レンズ面は約２．１ｍｍである。この母線のシフト効果により、本実施形態では斜入射光線による感光ドラム面上での走査線湾曲を良好に補正している。
【００３３】
図５に湾曲した母線を持つトーリックレンズのレンズ面の要部概略図と、そのレンズ面の表現式を示す。同図においてレンズ光軸はｘ軸であり、軸上光線と
一致している。主走査方向はｙ軸である。母線は子線頂点を結んだ曲線であり、母線のｚ軸成分はｙ座標の多項式として
Ｚ＝ΣＡｉＹｉ（ｉ＝０，１，２，‥‥‥）
で表わされる。本実施形態では８次までの多項式としてＺ軸成分を表現した。この多項式は３次元に曲がる母線をｙ−ｚ面に射影した副走査方向の湾曲量（母線の曲がり）を表わしており、上述した図３（Ａ），（Ｂ）に示した量と対応している。
【００３４】
図６に本実施形態の感光ドラム面上における走査線湾曲を示す。同図に示すように有効走査領域±１５０ｍｍの範囲において走査線曲がりは１０μｍ以下の抑えられており、６００ｄｐｉ（解像度４２．３μｍ）の走査線密度に対しても１／４画素以下であり、十分な光学性能を確保している。
【００３５】
本実施例におけるプラスチックレンズより成るトーリックレンズ（プラトーリックレンズ）４ａ，４ｂは前述の如く光偏向器１側の第１レンズ面Ｒａを主走査断面内において凹面より形成している。この結果、副走査断面内では軸外を通る光線に対してレンズ位置がポリゴンミラー１側に近付くことになり、軸外ほどレンズバックが長くなって横倍率が増大する。このように第１レンズ面Ｒａを主走査断面において凹面より形成することによって副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上から軸外に向かって増大させ、昇温時の軸外光線の像高変化を軸上光線の像高変化の補償値と略同じ値で補償している。
【００３６】
ここで前記図８（Ｂ）を参照すると軸上光線の像高の補償値はｄＺ／βで与えられる。軸外光線については副走査方向の横倍率がβ′であるから
（ｄＺ＋ｄＺ′）β′＝ｄＺ／β ‥‥‥‥（ａ）
を満たす軸外における副走査方向の横倍率β′を与えれば、昇温時の軸外光線の走査線湾曲を抑制することができる。尚（ａ）式においてβは結像光学系（プラトーリックレンズ）の軸上における副走査方向の横倍率、β′は軸外における副走査方向の横倍率、ｄＺは環境温度の昇温前後の軸上光線の像高変位、ｄＺ′は環境温度の昇温前後の軸上光線と軸外光線との像高変位の差分である。
【００３７】
上記（ａ）式を軸外における横倍率β′について解くと、
β′＝β×（１＋ｄＺ′／ｄＺ） ‥‥‥‥（ｂ）
となり、軸外における副走査方向の横倍率β′は軸上における副走査方向の横倍率βの（１＋ｄＺ′／ｄＺ）倍になればよいことが分かる。
【００３８】
又、上記（ｂ）式を昇温前後の軸上光線と軸外光線との像高変位の差分ｄＺ′について解くと、
ｄＺ′＝（β′／β−１）・ｄＺ ‥‥‥‥（ｃ）
となる。本実施例においてはこの差分ｄＺ′の補正残差をΔｄＺ′とし、該補正残差ΔｄＺ′を
ΔｄＺ′＝｜ｄＺ′−（β′／β−１）・ｄＺ｜
としたとき、
ΔｄＺ′≦２０（μｍ） ‥‥‥‥（１）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００３９】
条件式（１）は環境変化が生じても良好なる出力画像を得られる為の補正残差ΔｄＺ′の許容量に関するものであり、条件式（１）を外れると出力画像がボケてくるので良くない。
【００４０】
このように本実施例においては上述の如く条件式（１）を満足させつつ、プラトーリックレンズ４ａ，４ｂの副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上（光軸）から軸外に離れるに従って変化させることにより、昇温時の軸外光線の像高変化を軸上光線の像高変化の補償値と略同じ値で補償することができ、これにより環境温度の変化に対して走査線の曲がりを抑制することができると共に画像のピッチむらや濃度むら等を低減させることができる。
【００４１】
本実施形態ではポリゴンミラー１の偏向面に対し斜入射する複数の光ビーム（斜入射光線）の斜入射角度を副走査方向に対し略対称な角度に設定したことにより、２段トーリックレンズ４の母線湾曲量は上下２つのトーリックレンズ４ａ，４ｂにおいて対称軸に対し鏡面対称の形状を与えれば良いことになる。即ち、上下２つのトーリックレンズうち、どちらか一方のレンズに対してレンズ設計を行なえば、他方のレンズは鏡面対称形状として自ずと求まり、これにより設計の工程を簡略化することができ、かつトーリックレンズの機能を互いに等しくすることができる。
【００４２】
又、本実施形態においては副走査断面内において２つの光ビーム（入射光線）のうち一方の光ビームを偏向面に対し斜入射光線とし、他方の光ビームを垂直入射光線とすれば、後者は通常のトーリックレンズを使えるので、斜入射光線に対応したトーリックレンズのみを前述の如く形成し、かつ前述の条件式（１）を満足させつつ、副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化させることにより、本発明は前述の実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
尚、本実施形態においては複数の光ビームを用いてマルチビーム走査を行なったが、例えば単一の光ビームを光偏向器の偏向面に対し副走査方向に斜め方向から入射させ、ｆθレンズの一要素を構成するトーリックレンズのレンズ形状を前述の如く形成し、かつ前述の条件式（１）を満足させつつ、副走査方向の横倍率を主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化させることにより、本発明は前述の実施形態１と同様に適用することができる。
【００４４】
次に表１、表２に本発明の走査光学装置の光学系の設計値、表３、表４に従来の走査光学装置の光学系の設計値を示し、双方を比較して説明する。尚表１，表３は各々光学系の構成及びレンズ配置を示し、表２及び表４は各々光学系の副走査方向の横倍率及び走査線湾曲を示している。
【００４５】
本発明の実施形態では表１に示すようにプラトーリックレンズの第１レンズ面を主走査断面においてｒ（近軸曲率半径）を−３０１．７３と設定しているので、表２に示すようにレンズ軸上と最軸外の１０割の像高において副走査方向の横倍率（副走査倍率）を８％増大させることができる。この結果、昇温２５°における走査線湾曲は１０割の像高で−１３μｍに低減させることができる。
【００４６】
表３に示すようにプラトーリックレンズの第１レンズ面がｒ＝０の場合は表４に示すように副走査方向の横倍率が１０割の走行で２％程度の変化しかない。この為、昇温２５°の走査線湾曲は−３０μｍと大きい。入射光学系の温度補償を行わない場合の昇温２５°による屈折率低下による走査線のオフセットは軸上で０．１３０ｍｍ（図８のズレ量ｄＺに相当）、１０割で−０．１６０ｍｍ（図８のズレ量ｄＺ′に相当）となる。
【００４７】
上述した（ｂ）式の計算式を用いるとβ′＝β×（１＋ｄＺ′／ｄＺ）よりβ′＝１．２３βが理想値であり、これは１０割の走査線湾曲が略０になる値である。本実施形態ではβ′＝１．０８βなので効果は約１／３、１３μｍの湾曲は理想の副走査方向の横倍率からのズレとよく一致しており、計算式の正しさを証明している。副走査方向の横倍率の変化が走査線湾曲の低減に有効であることは云うまでもないことである。
【００４８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く結像光学系の一要素を構成する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横倍率を主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化させることにより、昇温時にも走査線の湾曲を発生させることなく像面の温度補償を入射光学系で行なうことができ、これにより環境温度の変化に対して走査線の曲がりを抑制できると共に画像のピッチむらや濃度むら等を低減させることができる走査光学装置及びレーザービームプリンタを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部斜視図
【図２】本発明の実施形態１の主要部分の主走査断面図と副走査断面図
【図３】トーリックレンズの母線をＹ−Ｚ断面に射影した説明図
【図４】結像性能の劣化を解決する原理を示した説明図
【図５】湾曲した母線をもつトーリック面の定義を示す説明図
【図６】本発明の実施例１で得られた走査線湾曲量を示す説明図
【図７】昇温前後の軸上光線の光路図及び軸上光線の温度補償の原理を示す説明図
【図８】昇温前後の軸上光線及び軸外光線の光路図
【符号の説明】
１ 光偏向器（ポリゴンミラー）
２ 斜入射光線
３ シリンドリカルレンズ
４ ２段トーリックレンズ
４ａ，４ｂ トーリックレンズ
６，７，８，９ 光路折り曲げミラー
１０ 被走査面（感光ドラム面）
１１ 走査線
１２ 結像光学系
２１ａ，２１ｂ レーザコリメータレンズ
２２ａ，２２ｂ シリンダユニット
Claims (5)
- 光源手段から射出された光ビームを光学手段を介して光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏向反射された光ビームを結像光学系により被走査面上に結像させ、該被走査面上を該光ビームで走査を行なう走査光学装置において、
該結像光学系の副走査方向の横倍率は主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化しており、
該結像光学系の軸上における副走査方向の横倍率をβ、軸外における副走査方向の横倍率をβ′、環境温度の昇温前後の軸上光線の像高変位をｄＺ、昇温前後の軸上光線と軸外光線との像高変位の差分をｄＺ′、該差分ｄＺ′の補正残差をΔｄＺ′とし、該補正残差ΔｄＺ′を
ΔｄＺ′＝｜ｄＺ′−（β′／β−１）・ｄＺ｜
としたとき、
ΔｄＺ′≦２０（μｍ）
なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。 - 光源手段から射出された光ビームを光学手段を介して光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏向反射された光ビームを結像光学系により被走査面上に結像させ、該被走査面上を該光ビームで走査を行なう走査光学装置において、
該結像光学系の副走査方向の横倍率は主走査方向に軸上から軸外に離れるに従って変化しており、
該結像光学系はシリンドリカルレンズとトーリックレンズとを有し、該トーリックレンズは前記光偏向器側のレンズ面が主走査断面内において凹面より成るプラスチックレンズより成ることを特徴とする走査光学装置。 - 前記結像光学系は主走査断面内のレンズ形状がメニスカス形状でプラスチックより成る正の屈折力のレンズを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学装置。
- 前記光源手段は複数の光ビームを出射し、前記偏向面に対して斜入射していることを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学装置。
- 請求項１乃至４の何れか１項の走査光学装置を用いて、前記被走査面上に設けた感光ドラムに光束を導光することを特徴とするレーザービームプリンタ。
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