JP3630732B2 - Optical scanning device - Google Patents

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【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、複数ドラム方式カラープリンタ、複数ドラム方式カラー複写機、高速レーザプリンタあるいはデジタル複写機などに利用可能な、複数のレーザビームを走査するマルチビーム光走査装置ならびにこのマルチビーム光走査装置が利用される画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、複数ドラム方式カラープリンタあるいは複数ドラム方式カラー複写機などの画像形成装置では、色分解された色成分に対応する複数の画像形成部、及び、この画像形成部に、色成分に対応する画像データすなわち複数のレーザビームを提供する光走査装置 (レーザ露光装置) が利用される。
【0003】
この種の画像形成装置では、各画像形成部のそれぞれに対応して複数の光走査装置が配置される例と、複数のレーザビームを提供可能に形成されたマルチビーム光走査装置が配置される例とが知られている。
【0004】
従来のマルチビーム光走査装置は、特開平5−83485号公報に見られるように、マルチビームの数をNとするとき、光源である半導体レーザ素子、シリンダレンズおよびガラスfθレンズ群をNセット、及び、ポリゴンミラーをN/2枚使用する例がある。従って、4レーザビームの場合にはレーザ素子、シリンダレンズおよびガラスfθレンズ群が4セット、及び、ポリゴンミラーが2枚が利用される。なお、fθレンズ群の一部のレンズを共通して利用する例も広く知られている。
【0005】
特開昭62−232344号公報には、fθレンズの少なくとも一部のレンズ面がトーリック面に形成されたレンズを共通して利用する例が示されている。この特開昭62−232344号には、fθレンズのいくつかをプラスチックで形成することで各レンズ面の設計自由度を向上させ、結像位置における収差特性を改善する提案がある。なお、この公報には、各レンズを共通で利用して、それぞれのレンズに全てのレーザビームを通過させる方法も示されている。
特開平5−34612号公報には、ハーフミラーを利用して複数の光源からのレーザビームを一つのポリゴンミラーに入射させる方法が示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特開平5−83485号公報に見られるマルチビーム光走査装置が利用される場合、複数の光走査装置が利用される場合に比較して、光走査装置に占有される空間の大きさは低減されるものの、光走査装置単体としては、レンズあるいミラーの数が増大することによる部品代および組み立てコストのアップ、または、光走査装置単体としての大きさおよび重さの増大などがある。また、fθレンズの形状誤差または固体誤差あるいは取り付け誤差などにより、各色成分ごとのレーザビームの主走査線の曲り、あるいは、fθ特性などに代表される結像面における収差特性の偏差が不均一になることが知られている。
【0007】
一方、第1のfθレンズを各レーザビームに共通に利用する例では、各レーザビームごとに配置された第2のfθレンズが示されているが、第2のfθレンズの形状誤差または固体誤差あるいは取り付け誤差などにより、上記特開平5−83485号公報に見られる例と同様の不都合が生じる。
【0008】
また、特開昭62−232344号公報に見られる例では、形状が最適化されていないトーリック面が配置されているのみであるから、複数のレーザビームのいずれかのレーザビームに主走査線曲りが発生する問題がある。なお、上記特開昭62−232344号公報に関連して、走査装置に向かうレーザビームの一部を光軸方向へ制御する例が提案されているが、すべての結像領域で十分に収差特性を補正することは困難である。
【0009】
さらに、上記特開昭62−232344号公報に見られる例では、プラスチックにより形成されたレンズの屈折率の温度の変化による変化量が比較的大きいことから、広範囲に亘る環境条件 (特に、温度条件) の下では、像面湾曲、主走査線曲りあるいはfθ特性などの特性が大きく変動する問題がある。この例では、しかしながら、特に副走査方向の全域における色消し、像面湾曲、像面歪曲および横倍率などの諸条件を満足しなければならないため、レンズの枚数が増加される問題がある。同時に、各レーザビームの主走査線の平行度を確保するために、ハウジングの精度を非常に高くしなければならずコストアップとなる。
【0010】
一方、特開平5−34612号公報に示されている例では、最も多くのハーフミラーを通過されるレーザビームの光強度 (光量) が十分に確保されなければならず、光源が大型されることになる。なお、この種の光走査装置では、1つの走査装置により走査されたレーザビームを分離するための走査装置の後段の光学系が大型化されやすい問題がある。
【0011】
この発明の目的は、色ずれのないカラー画像を低コストで提供できる画像形成装置およびその画像形成装置に適したマルチビーム光走査装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、複数の光を、その回転軸方向に異なる所定の位置で反射して所定の方向に走査するただ1つの光走査手段と、このただ1つの光走査手段により走査された光が入射される所定の1枚のレンズの入射面およびこの入射面に入射された光が出射される出射面のそれぞれがトーリック面を有し、上記入射面のトーリック回転対称軸と光軸を含む面と上記出射面のトーリック回転対称軸と光軸を含む面とが直交するとともに、それぞれの面のトーリック回転対称軸が相互に直交されている両面トーリックレンズを含み、上記ただ1つの光走査手段により走査された光を所定の結像位置に結像させる結像光学手段と、
を、有する光走査装置を提供するものである。
【0013】
また、この発明によれば、複数の光を所定の方向に走査する光走査手段と、この光走査手段に近い側から順に配置され、上記光走査手段により走査された光が入射する面の回転対称軸が上記主走査方向に規定されかつ入射された光が出射される出射面の回転対称軸が上記副走査方向に規定された第1の両面トーリックレンズと、上記光走査手段により走査された光が入射する面の回転対称軸が上記主走査方向にかつ入射された光が出射される出射面の回転対称軸が上記副走査方向に規定された第2の両面トーリックレンズと、上記光走査手段により走査された光が入射する面がトーリック面でその回転対称軸が上記主走査方向にかつ入射された光が出射される出射面のが回転対称面に規定された片面トーリックレンズとを含み、上記光走査手段により走査されたそれぞれの光に所定の結像特性を与える結像光学手段とを有する光走査装置が提供される。
【0014】
さらに、この発明によれば、複数の光を所定の方向に走査する光走査手段と、この光走査手段に近い側から順に配置され、上記光走査手段により走査された光が入射する面の回転対称軸が上記主走査方向に規定されかつ入射された光が出射される出射面の回転対称軸が上記副走査方向に規定された第1の両面トーリックレンズと、上記光走査手段により走査された光が入射する面の回転対称軸が上記主走査方向に規定されかつ入射された光が出射される出射面の回転対称軸が上記主走査方向に規定された第2の両面トーリックレンズと、上記光走査手段により走査された光が入射する面がトーリック面でその回転対称軸が上記主走査方向にかつ入射された光が出射される出射面の回転対称面に規定された片面トーリックレンズとを含み、上記光走査手段により走査されたそれぞれの光に所定の結像特性を与える結像光学手段とを有する光走査装置が提供される。
またさらに、この発明によれば、複数の光源と、この複数の光源からの複数の光を1束の光線とみなすことのできる光線群にまとめる第1の光学手段と、この第1の光学手段によりまとめられた上記光線群を所定の方向に走査する走査手段と、この走査手段に近い側から順に配列された第1ないし第3のレンズであって入射面および出射面の形状がそれぞれトーリックに形成され、入射面の回転対称軸が上記光線群が上記走査手段により走査される主走査方向に、かつ、出射面の回転対称軸が上記主走査方向と直交する副走査方向に、それぞれ規定された第1レンズと、入射面および出射面の形状がそれぞれトーリックに形成され、入射面の回転対称軸が上記主走査方向に、かつ、出射面の回転対称軸が上記副走査方向に、それぞれ規定された第2レンズと、入射面の形状がトーリックに、かつ、出射面の形状が回転対称面に形成され、入射面の回転対称軸が上記光線群が上記主走査方向に規定された第3レンズとを含み、上記第1の光学手段によりまとめられた光線群をもとの数の光に分離するとともに、それぞれの光を所定の位置に概ね直線状に結像させる第2の光学手段と、この第2の光学手段の少なくとも一部を通過された上記光線群を概ね1点に案内する第3の光学手段とを有する光走査装置が提供される。
【0015】
さらにまた、この発明によれば、複数の光源と、この複数の光源からの複数の光を1束の光線とみなすことのできる光線群にまとめる第1の光学手段と、この第1の光学手段によりまとめられた上記光線群を所定の方向に走査する走査手段と、この走査手段に近い側から順に配列された第1ないし第3のレンズであって入射面および出射面の形状がそれぞれトーリックに形成され、入射面の回転対称軸が上記光線群が上記走査手段により走査される主走査方向と直交する主走査方向に、かつ、出射面の回転対称軸が上記副走査方向に、それぞれ規定された第1レンズと、入射面および出射面の形状がそれぞれトーリックに形成され、入射面の回転対称軸が上記主走査方向に、かつ、出射面の回転対称軸が上記主走査方向に、それぞれ規定された第2レンズと、入射面の形状がトーリックに、かつ、出射面の形状が回転対称面に形成され、入射面の回転対称軸が上記光線群が上記主走査方向に規定された第3レンズとを含み、上記第1の光学手段によりまとめられた光線群をもとの数の光に分離するとともに、それぞれの光を所定の位置に概ね直線状に結像させる第2の光学手段と、この第2の光学手段の少なくとも一部を通過された上記光線群を概ね1点に案内する第3の光学手段とを有する光走査装置が提供される。
【0016】
【作用】
この発明の光走査装置は、光走査手段により走査された光が入射される入射面およびこの入射面に入射された光が出射される出射面のそれぞれがトーリック面を有し、それぞれの面のトーリック回転対称軸が、上記入射面から上記出射面に向かう光軸を含む面と直交するとともに、さらに、相互に直交されている両面トーリックレンズを含むことから、所定の位置に結像される光の理論上の結像位置との偏差を低減できる。
【0017】
また、この発明の光走査装置によれば、第1のレンズの入射面の回転対称軸と出射面の回転対称軸は、相互に直交するよう、規定される。
これにより、副走査方向の全域における色消し、像面湾曲、像面歪曲および横倍率などの結像特性が改善される。
【0018】
【実施例】
以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明する。
図1および図2には、この発明の実施例であるマルチビーム光走査装置の概略平面図および概略断面図が示されている。なお、カラーレーザビームプリンタ装置では、通常、イエロー=Y、マゼンタ=M、シアン=Cおよびブラック=Bの各色成分ごとに色分解された4種類の画像データと、Y,M,CおよびBのそれぞれに対応して各色成分ごとに画像を形成するさまざまな装置が4組利用されることから、各参照符号にY,M,CおよびBを付加することで、色成分ごとの画像データとそれぞれに対応する装置を識別する。
【0019】
図1および図2によれば、マルチビーム光走査装置1は、色成分ごとの画像データに対応するレーザビーム (光ビーム) LY,LM,LCおよびLBを発生する第1ないし第4の半導体レーザ (すなわち光源、以下、レーザ素子と示す) 3Y,3M,3Cおよび3B、及び、それぞれのレーザ素子3 (Y,M,CおよびB) から出射されたレーザビームL (Y,M,CおよびB) を、像面 (所定の位置に配置された結像対象物、たとえば、感光体ドラム表面) Sに向かって所定の線速度で走査 (偏向) する (ただ1つの) 光偏向装置 (走査手段) 5などにより構成される。
【0020】
それぞれのレーザ素子3Y,3M,3Cおよび3Bは、光偏向装置5に対し、所定の角度で、3Y,3M,3Cおよび3Bの順に配置されている。なお、レーザ素子3BすなわちB (ブラック) 画像に対応されるレーザ素子は、光偏向装置5の反射面に向かうレーザビームLBが、光偏向装置5に、直接 (反射されることなく) 入射可能に配置される。
【0021】
それぞれのレーザ素子3 (Y,M,CおよびB) と光偏向装置5との間には、レーザ素子3 (Y,M,CおよびB) からのレーザビームL (Y,M,CおよびB) の断面ビームスポット形状を所定の形状に整える光源側光学系すなわち偏向前光学系7Y,7M,7Cおよび7Bが配置されている。
【0022】
光偏向装置5は、たとえば、8面の平面反射鏡 (面) 5αないし5εおよび5κないし5μが正多角形状に配置された多面鏡本体5aと、多面鏡本体5aを、一定の速度で所定の方向に回転させるモータ5mにより構成される。なお、多面鏡本体5aは、たとえば、アルミニウム合金により形成される。また、多面鏡5aの各反射面5αないし5εおよび5κないし5μは、多面鏡本体5aが回転される方向を含む面と直交する面に沿って切り出されたのち、各切断面に、たとえば、S などの表面反射層が蒸着されることで提供される。
【0023】
偏向前光学系7 (Y,M,CおよびB) は、それぞれのレーザ素子3 (Y,M,CおよびB) からのレーザビームL (Y,M,CおよびB) に対して、光偏向装置5によってレーザビームL (Y,M,CおよびB) が偏向される方向 (すなわち第1の方向、以下、主走査方向と示す) および第1の方向と直交する第2の方向 (以下、副走査方向と示す) の双方に関して所定の収束性を与える有限焦点レンズ9Y,9M,9Cおよび9B、それぞれの有限焦点レンズ9 (Y,M,CおよびB) を通過されたレーザビームL (Y,M,CおよびB) に、副走査方向に関してのみさらに収束性を与えるハイブリッドシリンダレンズ11Y,11M,11Cおよび11B、及び、それぞれのハイブリッドシリンダレンズ11 (Y,M,CおよびB) を通過された4本のレーザビームL (Y,M,CおよびB) を光偏向装置5の各偏向面 (反射面) 5αないし5εおよび5κないし5μに向かって折り曲げる (ただ1つの) 偏向前折り返しミラーブロック (多段反射手段) 13などを有している。なお、レーザ素子3 (Y,M,CおよびB) 、有限焦点レンズ9 (Y,M,CおよびB) 、ハイブリッドシリンダレンズ11 (Y,M,CおよびB) 、及び、ミラーブロック (折り返しミラー) 13は、たとえば、アルミニウム合金などによって形成された保持部材15上に、一体的に配置されている。
【0024】
有限焦点レンズ9 (Y,M,CおよびB) は、それぞれ、非球面ガラスレンズもしくは球面ガラスレンズにUV硬化プラスチックで非球面を貼り合わせたものにより形成される。また、それぞれのレンズは、保持部材15と実質的に熱膨張率の等しい材質によって形成された図示しない鏡筒 (レンズ保持リング) を介して保持部材15上に固定される。
【0025】
ハイブリッドシリンダレンズ11 (Y,M,CおよびB) は、それぞれ、プラスチックシリンダレンズ17Y,17M,17Cおよび17Bとガラスシリンダレンズ19Y,19M,19Cおよび19Bとを含んでいる (図3および図5に詳細に示されている) 。
【0026】
それぞれのプラスチックシリンダレンズ17 (Y,M,CおよびB) とガラスシリンダレンズ19 (Y,M,CおよびB) とは、副走査方向に関し、実質的に同一の曲率が与えられている。また、各プラスチックシリンダレンズ17 (Y,M,CおよびB) は、たとえば、PMMA (ポリメチルメタクリル) などの材質により形成される。ガラスシリンダレンズ19 (Y,M,CおよびB) は、たとえば、SFS1などの材質により形成される。また、それぞれのシリンダレンズ17および19は、保持部材15と実質的に熱膨張率の等しい材質によって形成された図示しない鏡筒 (レンズ保持リング) を介して保持部材15上に固定される。なお、有限焦点レンズ9 (Y,M,CおよびB) とハイブリッドシリンダレンズ11 (Y,M,CおよびB) は、同一の鏡筒により保持されてもよい。
【0027】
ミラーブロック13は、熱膨脹率が小さい材質、たとえば、アルミニウム合金などにより形成されたブロック本体13aと、ブロック本体13aの所定の面に形成され、画像形成可能な色成分の数 (色分解された色の数) よりも「1」だけ少ない数だけ配置された複数の反射面13Y,13Mおよび13Cにより構成される (後述、図4参照) 。
【0028】
光偏向装置5と像面Sとの間には、光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μにより偏向されたレーザビームL (Y,M,CおよびB) を像面Sの所定の位置に、おおむね直線状に結像させるための像面側光学系すなわち偏向後光学系21、偏向後光学系21を通過されたそれぞれのレーザビームL (Y,M,CおよびB) の一部を検知するための (ただ1つの) 水平同期検出器23、及び、偏向後光学系21と水平同期検出器23との間に配置され、偏向後光学系21を通過された4本のレーザビームL (Y,M,CおよびB) の一部を水平同期検出器23に向かって反射させる (ただ1つの) 水平同期用折り返しミラー25などが配置されている。
【0029】
偏向後光学系21は、広い偏向幅 (すなわち光偏向装置5により像面に偏向されたレーザビームL (Y,M,CおよびB) の像面Sでの主走査方向の長さ) 全域で、光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μにより偏向された4本のレーザビームL (Y,M,CおよびB) に、所定の収差特性を与えるとともに、それぞれのレーザビームL (Y,M,CおよびB) の結像面の変動を一定の範囲内に抑えるための第1ないし第3の結像レンズ27,29および31を有している。
【0030】
偏向後光学系21の第3の結像レンズ (最も像面に近いレンズ) 31と像面Sとの間には、レンズ31を通過された4本のレーザビームLY,LM,LCおよびLBを像面Sに向かって折り曲げる第1の折り返しミラー33Y,33M,33Cおよび33B、第1の折り返しミラー33Y,33Mおよび33Cにより折り曲げられたレーザビームLY,LMおよびLCを、さらに折り返す第2の折り返しミラー35Y,35Mおよび35Cならびに第3の折り返しミラー37Y,37Mおよび37Cが配置されている。なお、図2から明らかなように、B (ブラック) 画像に対応するレーザビームLBは、第1の折り返しミラー33Bにより折り返されたのち、他のミラーを経由せずに像面Sに案内される。すなわち、第2の折り返しミラー35Y,35Mおよび35Cならびに第3の折り返しミラー37Y,37Mおよび37Cは、それぞれ、4レーザビームに対して3枚配置される。
【0031】
第1、第2および第3の結像レンズ27,29および31、第1の折り返しミラー33 (Y,M,CおよびB) 、及び、第2の折り返しミラー35 (Y,MおよびC) は、光偏向装置1の中間ベース1aに一体成型などにより形成されている図示しない複数の固定部材に、それぞれ、接着などにより固定される。また、第3の折り返しミラー37 (Y,MおよびC) は、それぞれ、中間ベース1aに一体成型により形成されている固定用リブと傾き調整機構により、副走査方向に関連した少なくとも1方向に関して移動可能に配置される (図9参照) 。
【0032】
第3の折り返しミラー37Y,37Mおよび37C、及び、第1の折り返しミラー33Bと像面Sとの間であって、それぞれのミラー33B、37Y,37Mおよび37Cを介して反射された4本のレーザビームL (Y,M,CおよびB) が光偏向装置1から出射される位置には、さらに、光偏向装置1内部を防塵するための防塵ガラス39Y,39M,39Cおよび39Bが配置されている。
【0033】
図2を参照すれば、各レーザビームLY,LM,LCおよびLBは、第3の折り返しミラー37Y,37Mおよび37C、及び、第1の折り返しミラー33Bによって、おおむね、等間隔で、光偏向装置1の外部へ出射される。すなわち、レーザビームLB (黒) は、第1の折り返しミラー33B (1枚のみ) を含む光路により光偏向装置1から出射される。また、各レーザビームLY,LMおよびLCは、それぞれ、第3の折り返しミラー37Y,37Mおよび37C (それぞれ3枚) を含む光路により光偏向装置1から出射される。なお、それぞれの光路中のミラーの枚数は、1枚および3枚であるから、奇数に統一されている。このことは、レンズの傾きなどによる像面に到達される各レーザビームL (Y,MおよびC) の主走査線の曲りの方向に、同一の位相 (方向性) を提供できる。
【0034】
次に、偏向前光学系について、詳細に説明する。
図3は、偏向前光学系7の折り返しミラーなどを省略した部分断面図である。また、表1には、偏向前光学系7の各レンズのレンズデータが示されている。なお、図3では、1つのレーザビームLY (Y=イエロー画像に対応) に対する光学部品のみが代表して示されている。また、残りのレーザビームLM,LCおよびLBに対しては、偏向前光学系7の最後の光学部品を通過されたあとのレーザビームL (M,CおよびB) の最外殻と光学系の光軸のみを示している。なお、偏向前光学系7Yおよび7B、7Mおよび7Cは、それぞれ、同一の有限レンズ9と同一のハイブリッドシリンダレンズ11を含み、各レーザ素子3から多面鏡までの距離が等しく、かつ、光軸Oを挟んで対称に形成される。
【0035】
ここで、有限焦点レンズ9Yとハイブリッドシリンダレンズ11Yとの間の距離、ならびに、有限焦点レンズ9Bとハイブリッドシリンダレンズ11Bとの間の距離は、それぞれ、同一に形成される。また、有限焦点レンズ9Mとハイブリッドシリンダレンズ11Mとの間の距離、ならびに、有限焦点レンズ9Cとハイブリッドシリンダレンズ11Cとの間の距離は、それぞれ、同一に形成される。この場合、レンズ9Yとレンズ11Yとの間の距離は、レンズ9Mとレンズ11Mとの間の距離に比較して、僅かに長く規定される。
【0036】
一方、ハイブリッドシリンダレンズ11Yと光偏向装置5の反射面との間の距離、ならびに、ハイブリッドシリンダレンズ11Bと光偏向装置5の反射面との間の距離は、それぞれ、同一に形成される。また、ハイブリッドシリンダレンズ11Mと光偏向装置5の反射面との間の距離、ならびに、ハイブリッドシリンダレンズ11Cと光偏向装置5の反射面との間の距離は、それぞれ、同一に形成される。この場合、レンズ11Yと光偏向装置5との間の距離は、レンズ11Mと光偏向装置5との間の距離に比較して、僅かに長く規定される。なお、発光点3と有限焦点レンズ9との間の距離は、Y,M,CおよびBともに等しく形成される。 (以下、表1に、偏向前光学系のレンズデータを、また、表2に、比較例として従来から利用されている光学系のレンズデータを、同様の方法で示す。)
【0037】
【表1】

Figure 0003630732
【0038】
【表2】
Figure 0003630732
【0039】
図3によれば、レーザ素子3Yから出射されたレーザビームLYは、有限焦点レンズ9Yにより、おおむね、像面Sに集光するレーザビームに変換される。レンズ9Yを通過されたレーザビームLYは、副走査方向のみにパワーを持つハイブリッドシリンダレンズ11Yにより、副走査方向では、おおむね、光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μ上に集光される。
【0040】
ハイブリッドシリンダレンズ11Yは、副走査方向に対して実質的に等しい曲率を持つPMMAのシリンダレンズ17Yとガラスのシリンダレンズ19Yとによって形成されている。PMMAのシリンダレンズ17Yは、空気と接する面がほぼ平面に形成される。それぞれのシリンダレンズ17Yとシリンダレンズ19Yとは、シリンダレンズ17Yの出射面とシリンダレンズ19Yの入射面で接着され、あるいは、シリンダレンズ19Yの入射面にシリンダレンズ17Yが一体に成型されることで、提供される。また、シリンダレンズ19Yとシリンダレンズ17Yとは、図示しない位置決め部材に所定の方向から押圧されてもよい。なお、シリンダレンズ17Yの材質、PMMAは、偏向後光学系21に利用される第1ないし第3の結像レンズ27,29および31と実質的に光学特性が等しい材質によって形成される。
【0041】
次に、ハイブリッドシリンダレンズ11Yの光学特性を詳細に説明する。
偏向後光学系21すなわち第1ないし第3の結像レンズ27,29および31は、プラスチック、たとえば、PMMAにより形成されることから、 (光偏向装置の) 周辺温度が、たとえば、0°Cから50°Cの間で変化することにより、屈折率nが、1.4876から1.4789まで変化することが知られている。この場合、第1ないし第3の結像レンズ27,29および31を通過されたレーザビームL (Y,M,CおよびB) が実際に集光される結像面すなわち副走査方向結像位置は、±12mm程度変動してしまう。ここで、偏向後光学系21に利用されるレンズの材質と同一の材質のレンズを、曲率を最適化した状態で偏向前光学系7に組み込むことによって、温度変化による屈折率nの変動に伴って発生する結像面の変動を±0.5mm程度に抑えることができる。すなわち、偏向前光学系7がガラスレンズで、偏向後光学系21がPMMAで形成されたレンズにより構成される従来の光学系に比較して、偏向後光学系21のレンズの温度変化による屈折率の変化に起因して発生する副走査方向の色収差が補正できる。
【0042】
なお、図3から明らかなように、それぞれのレーザビームLY,LM,LCおよびLBは、副走査方向で、光偏向装置1の光軸 (系の光軸) に対して対称に入射されている。すなわち、レーザビームLYおよびLBは、光軸Oを挟んで対称に、多面鏡5aに入射される。また、レーザビームLMおよびLCは、同様に、光軸Oを挟んで対称に、かつ、レーザビームLYおよびLBよりも光軸O側を、多面鏡5aに案内される。このことは、それぞれのレーザビームL (Y,M,CおよびB) に関し、偏向後光学系21を、副走査方向の2箇所で最適化できることを示している。従って、各レーザビームL (Y,M,CおよびB) の像面湾曲および非点収差などの特性をより向上させたり、偏向後光学系21のレンズ枚数を低減できる。
【0043】
図4によれば、ミラーブロック13は、第1ないし第4のレーザビームLY,LM,LCおよびLBを、1つの束のレーザビームLoとして光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μに案内するために利用される。詳細には、ミラーブロック13は、入射させるためにレーザ素子3Yから出射されたレーザビームLYを折り返して光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μに案内する第1の反射面13Y、レーザ素子3MからのレーザビームLMおよびレーザ素子3CからのレーザビームLCを、それぞれ、光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μに向かって折り返す第2および第3の反射面13Mおよび13C、及び、レーザ素子3BからのレーザビームLBをそのまま光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μに案内する通過領域13Bを有している。
【0044】
それぞれの反射面13Y,13Mおよび13Cは、ブロック本体13aの各反射面に対応する位置が所定の角度に切り出されたのち、切削面に、たとえば、アルミニウムなどの反射率の高い材質がが塗布または蒸着されることにより提供される。なお、ブロック本体13aの各反射面に対応する位置は、切削後、研磨により鏡面加工されてもよい。
【0045】
図4に示したミラーブロックによれば、各反射面13Y,13Mおよび13Cは、1つのブロック本体13aから切り出されることから、各ミラーごとの相対的な傾き誤差が低減される。また、ブロック本体13aを、たとえば、ダイカストにより製造することで、精度の高いミラーブロックが提供できる。
【0046】
なお、レーザ素子3BからのレーザビームLBは、すでに説明したように、ミラーブロック13と交わることなく、ブロック本体13a上の通過領域13Bを通過されて、光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μに直接案内される。
【0047】
ここで、ミラーブロック13により反射されて光偏向装置5に案内される各レーザビームL (Y,MおよびC) ならびに光偏向装置5に直接案内されるレーザビームLBの強度 (光量) について考察する。
【0048】
従来技術の項ですでに説明したように、特開平5−34612号公報には、2以上のレーザビームを1つの束のレーザビームとして光偏向装置の反射面に入射させる方法として、ハーフミーラにより、レーザビームを、順に、重ねる方法が示されている。しかしながら、複数のハーフミラーが利用されることで、1回の反射および透過 (ハーフミラーを1回通過するごとに) に対し、各レーザから出射されたレーザビームの光量の50%は無駄となってしまうことは公知である。この場合、ハーフミラーの透過率と反射率を、それぞれ、各レーザビームごとに最適化したとしても、すべてのハーフミラーを通過されるいづれか1つのレーザビームの強度 (光量) は、レーザ素子から出力された光量の約25%まで低減されてしまう。また、光路中にハーフミラーが光路に傾いて存在すること、及び、各レーザビームが通過するハーフミラーの枚数が異なること、などに起因して、像面湾曲あるいは非点収差など代表される光学特性に、各レーザビームごとに差が生じることが知られている。各レーザビームごとに像面湾曲および非点収差などの特性が異なることは、全てのレーザビームを、同一の有限焦点レンズおよびシリンダレンズのみにより像面に結像させることを困難にする。
【0049】
これに対して、図4に示されているミラーブロック13によれば、それぞれのレーザビームLY,LMおよびLCは、光偏向装置5の多面鏡5aに入射する前段であって、各レーザビームLY,LMおよびLCが副走査方向に分離している領域 (図3に網かけで示されている) で、通常のミラーによって折り返される。従って、多面鏡5aにより像面Sに向かって供給 (反射) される各レーザビームL (Y,M,CおよびB) の光量は、出射光量のおおむね90%以上に維持できる。このことは、各レーザの出力を低減できるばかりでなく、像面Sに到達される光の収差を均一に補正できるため、レーザビームを小さく絞り、高精細化への対応を可能とする。なお、B (ブラック) に対応するレーザ素子3Bは、ミラーブロック13の通過領域13Bを通過されて多面鏡5aに案内されることから、レーザの出力容量が低減できるばかりでなく、反射面で反射されることによる多面鏡5aへの入射角の誤差が除去される。
【0050】
次に、図5ないし図7を参照して、光偏向装置5の多面鏡5aで反射された1束のレーザビームLoと偏向後光学系21との関係について説明する。
なお、表3には、偏向後光学系21の各レンズすなわち第1ないし第3のプラスチックレンズ27,29および31のレンズデータが示されている。
【0051】
【表3】
Figure 0003630732
【0052】
なお、副走査の曲率が“−”の面は、これを光軸に関して回転した形状がレンズ形状、曲率が示されている面は、その局所座標のz軸方向に1/トーリック回転対象軸の欄に示された方向の曲率分だけ離れた平面内の、トーリック回転対象軸の欄に示された方向に平行な軸を中心として回転した形状を示している。 (以下、表4に、比較例として従来から利用されている光学系のレンズデータの一例を、同様の方法で示す。)
【0053】
【表4】
Figure 0003630732
【0054】
表3および表4におけるエラー関数 (後述、表9参照) は、像面Sに導かれる各レーザビームLの計算上 (コンピュータシミュレート) の結像特性と、理想的な結像特性の偏差を求めた数値であって、数値が小さいほど、理想に近い結像特性が得られることを示している。なお、表3ならびに表4に示されている偏向後光学系は、第1ないし第3のプラスチックレンズ27,29および31のどの面についても、非球面係数を「0」とした光学系であって、特に、表4に示した光学系は、トーリック面の入射面と出射面の回転対称軸が全て同じ方向のものを示している。
【0055】
表3および表4から明らかなように、表1に示した偏向前光学系と表3に示した偏向後光学系とを組み合わせることで、エラー関数 (表9参照) の小さい、理想条件に比較的近い光学特性を有する光走査装置が提供される。
【0056】
図5は、図1および図2で説明した光走査装置を光軸Oに沿って切断した光路展開図である。なお、図5では、1つのレーザビームLY (Y=イエロー画像に対応) に対する光学部品のみが代表して示され、残りのレーザビームLM,LCおよびLBに対しては、各レーザビームL (M,CおよびB) の最外殻とそれぞれの光軸のみを示している。また、第1ないし第3の折り返しミラー33B,35Y,35M,35C,37Y,37Mおよび37Cは、省略されている。図6は、図5に示されている光路中の第1ないし第3の結像レンズのトーリック面の回転軸を示す概略斜視図である。なお、図6によれば、各レンズを通過されるレーザビームL (Y,M,CおよびB) は、省略されている。図7は、図5に示されている光路展開図を、光偏向装置5の各反射面において副走査方向に直交する方向から見た光路展開図である。
【0057】
図5ないし図7によれば、偏向後光学系21は、第1ないし第3のプラスチックトーリックレンズ27,29および31、及び、各レーザビームL (Y,M,CおよびB) のそれぞれに対応して配置される防塵ガラス39Y,39M,39Cおよび39Bを含んでいる。
【0058】
第1ないし第3のプラスチックトーリックレンズ27,29および31は、偏向前光学系7 (Y,M,CおよびB) に関して既に説明したように、それぞれ、ハイブリッドシリンダレンズ11 (Y,M,CおよびB) に利用されているプラスチックシリンダレンズ17 (Y,M,CおよびB) と実質的に等しい材質、たとえば、PMMA (ポリメチルメタクリル) などにより形成される。なお、光偏向装置5の前段で1束のレーザビームLoに束ねられた各レーザビームLY,LM,LCおよびLBは、それぞれ、おおむね、同一の束の状態で、第1ないし第3のプラスチックトーリックレンズ27,29および31を通過される。
【0059】
第1のプラスチックトーリックレンズ27は、入射面 (光偏向装置5側) 27inおよび出射面 (像面S側) 27raの双方ともにトーリック面に形成されたトーリックレンズである。レンズ27の各面のトーリック回転対称軸は、入射面27inに関し主走査方向 (図6、R27in) に、また、出射面27raに関し副走査方向 (図6、R27ra) に、すなわち、入射面27inのトーリック回転対称軸と出射面27raのトーリック回転対称面とが互いに直交するように延出されている。なお、入射面27inおよび出射面27raによる副走査方向の合成パワーは、負に規定される。
【0060】
第2のプラスチックトーリックレンズ29は、入射面 (光偏向装置5側) 29inおよび出射面 (像面S側) 29raの双方ともにトーリック面に形成されたトーリックレンズである。レンズ29の各面のトーリック回転対称軸は、入射面29inに関し主走査方向 (図6、R29in) に、また、出射面29raに関し副走査方向 (図6、R29ra) に、すなわち、入射面29inのトーリック回転対称軸と出射面27raのトーリック回転対称面とが互いに直交するように延出されている。なお、入射面29inおよび出射面29raによる副走査方向の合成パワーは、正に規定される。
【0061】
第3のプラスチックトーリックレンズ (最終レンズ) 31は、入射面 (光偏向装置5側) 31inがトーリック面、及び、出射面 (像面S側) 31raが回転対称非球面に形成された片面トーリックレンズである。レンズ31の入射面31inのトーリック回転対称軸は、主走査方向 (図6、R31in) に延出されている。なお、出射面31raは、光軸Oを中心として回転されることはいうまでもない。また、入射面31inおよび出射面31raによる副走査方向の合成パワーは、正に規定される。
【0062】
次に、第1ないし第3のプラスチックレンズのトーリック軸と、結像面の変動および収差特性について考察する。
従来から利用されている光走査装置では、全てのトーリックレンズのトーリック軸は、主走査方向に沿って規定される。この場合、結像面における球面収差、コマ収差、像面湾曲あるいは倍率誤差などの収差特性は、副走査方向に関し、独立に設定できないことは、すでに説明した通りである。
【0063】
これに対して、第1のプラスチックレンズ27および第2のプラスチックレンズのトーリック回転対称軸をそれぞれ独立に規定することで、副走査方向の球面収差、コマ収差、像面湾曲あるいは倍率誤差などを、第1ないし第3のプラスチックレンズ27,29および31により独立に最適化することができる。なお、第3のトーリックレンズ31の出射面 (回転非球面) 31raは、副走査方向の特性への影響を抑えるとともに、主走査方向のさまざまな特性の微妙な調整のために利用される。また、第1のプラスチックレンズ27、第2のプラスチックレンズ29および第3のプラスチックレンズ31のそれぞれの副走査方向の合成パワーを、順に、負、正および正とした場合に、光偏向装置5の各反射面で反射されるレーザビームの反射角を最大にできる。
図5によれば、さらに、光偏向装置5の多面鏡5aで反射されたそれぞれのレーザビームLY,LM,LCおよびLBは、偏向後光学系21の各レンズ27,29および31の素材であるPMMAの温度変化による屈折率変化あるいは熱膨張による像面Sでの副走査方向の位置ずれを低減させるために、光軸上では、偏向後光学系21の合成節点位置よりも像面S側に僅かにシフトした位置を通過され、像面Sに案内される。すなわち、多面鏡5aで反射されたそれぞれのレーザビームLY,LM,LCおよびLBの副走査方向でのレンズ面通過位置は、第1のレンズ27の入射面27inと第3のレンズ31の出射面31raとの間で、光軸を挟んで逆方向に規程される。一例として、レーザビームLCを参照すれば、レーザ素子3Cは、光軸Oに対し所定の角度で、光軸Oの上方に配置される。レーザ素子3CからのレーザビームLCは、多面鏡5aで光軸Oの上方を通過され、第1のトーリックレンズ27の入射面27inで光軸Oの上方かつ光軸Oの直近を通過され、第1のトーリックレンズ27の出射面27raと第2のトーリックレンズ29の入射面29inで光軸Oの直近かつ光軸Oの下方を通過され、第3のトーリックレンズ31に案内される。このレンズ27とレンズ31との副走査方向の通過位置は、偏向前光学系7Y,7M,7Cおよび7Bの有限焦点レンズ9Y,9M,9Cおよび9B、及び、ハイブリッドシリンダレンズ11Y,11M,11Cおよび11Bの、それぞれの光軸を最適に配置することによって、容易に達成される。
【0064】
図7によれば、各レーザ素子3Y,3M,3Cおよび3Bから出射されたレーザビームLY,LM,LCおよびLBは、それぞれ、対応する偏向前光学系を通過され、所定の速度で回転されている多面鏡5aを介して偏向後光学系に向かって偏向 (連続的に反射) される。すでに説明したように、多面鏡5aに入射される各レーザビームL (Y,M,CおよびB) は、偏向前光学系7 (Y,M,CおよびB) と多面鏡5a (光偏向装置5) との間に配置されているミラーブロック13により、主走査方向に関しては、1束のレーザビームLoとして多面鏡5aに案内される。
【0065】
また、光偏向装置5の多面鏡5aで反射され、偏向後光学系21すなわち第1ないし第3のトーリックレンズ27,29および31を通過された各レーザビームL (Y,M,CおよびB) の一部であって、像面Sの画像領域外に対応する各レーザビームL (Y,M,CおよびB) は、 (ただ1つの) 水平同期用折り返しミラー25を介して (ただ1つの) 水平同期検出器23に反射される。
【0066】
図8 (a) および図8 (b) は、図7に示した光路を通って像面Sに偏向される各レーザビームLY,LM,LCおよびLBを、ただ1つの水平同期検出器に案内できる水平同期用折り返しミラーを示している。
【0067】
図8 (a) によれば、水平同期用折り返しミラー25は、それぞれのレーザビームLY,LM,LCおよびLBを、主走査方向には水平同期検出器23に異なるタイミングで反射させるとともに、副走査方向には水平同期検出器23上で実質的に同一の高さを提供できるよう、主走査方向および副走査方向ともに異なる角度に形成された第1ないし第4の折り返しミラー面25Y,25M,25Cおよび25B、及び、それぞれのミラー25 (Y,M,CおよびB) を一体に保持するミラーブロック25aを有している。
【0068】
ミラーブロック25aは、たとえば、ガラス入りPC (ポリカーボネイト) などにより成型される。また、各ミラー25 (Y,M,CおよびB) は、所定の角度で成型されたブロック25aの対応する位置に、たとえば、アルミニウムなどの金属が蒸着されて形成される。
【0069】
このようにして、光偏向装置5で偏向された各レーザビームLY,LM,LCおよびLBを、1つの検出器23に入射させることが可能となるばかりでなく、たとえば、検出器が複数個配置される際に問題となる各検出器の感度あるいは位置ずれに起因する水平同期信号のずれが除去できる。なお、水平同期検出器23には、水平同期用折り返しミラー25により主走査方向1ラインあたりレーザビームLY,LM,LCおよびLBが合計4回入射されることはいうまでもない。また、ミラーブロック25aは、型のミラー面が1つにブロックから切削加工により作成可能に設計され、アンダーカットを必要とせずに、型から抜けるよう工夫されている。
【0070】
図8 (b) には、図8 (a) に示した水平同期用折り返しミラー25の変形例が示されている。
水平同期用折り返しミラー26 (識別のため26とする) は、図8 (b) に示されるように、中間ベース1aの所定の位置に一体的に形成された固定部材1bに、4枚のミラー26Y,26M,26Cおよび26Bが順に貼り合わせられてもよい。この場合も、ミラー保持面の形状が工夫されることで、アンダーカットが不要に形成されている。
【0071】
図8 (a) および図8 (b) に示した水平同期検出用折り返しミラー25 (あるいは26) が利用されることで、水平同期信号を検出するために必要とされる電気部品の数が低減できる。なお、検出器23には、それぞれのレーザビームLY,LM,LCおよびLBが1本ずつ入射される。従って、検出器23は、各レーザビームL (Y,M,Cおよびが入射されたことが検出できればよい。このことは、光偏向装置5の各反射面5αないし5εおよび5κないし5μの副走査方向の平面度が不十分であっても、各レーザビームL (Y,M,CおよびB) の書き出し位置を正確に検知できることを示している。
【0072】
次に、再び、図2を参照して、光偏向装置5の多面鏡5aで反射されたレーザビームL (Y,M,CおよびB) と偏向後光学系21を通って光走査装置1の外部へ出射される各レーザビームLY,LM,LCおよびLBの傾きと折り返しミラー33B,37Y,37Mおよび37Cとの関係について説明する。
【0073】
既に説明したように、光偏向装置5の多面鏡5aで反射され、第1ないし第3のプラスチックレンズ27,29および31により所定の収差特性が与えられた各レーザビームLY,LM,LCおよびLBは、それぞれ、第1の折り返しミラー33Y,33M,33Cおよび33Bを介して所定の方向に折り返される。
【0074】
このとき、レーザビームLBは、第1の折り返しミラー33Bで反射されたのち、そのまま防塵ガラス39Bを通って像面Sに案内される。これに対し、残りのレーザビームLY,LMおよびLCは、それぞれ、第2の折り返しミラー35Y,35Mおよび35Cに案内され、第2の折り返しミラー35Y,35Mおよび35Cによって、第3の折り返しミラー37Y,37Mおよび37Cに向かって反射され、さらに、第3の折り返しミラー37Y,37Mおよび37Cで反射されたのち、それぞれ、防塵ガラス39Y,39Mおよび39Cにより、おおむね等間隔で像面Sに結像される。この場合、第1の折り返しミラー33Bで出射されたレーザビームLBとレーザビームLBに隣り合うレーザビームLCも、おおむね等間隔で像面Sに結像される。
【0075】
ところで、レーザビームLBは、レーザ素子3Bを出射されたのち、多面鏡5aと折り返しミラー33Bで反射されるのみで光走査装置1から像面Sに向かって出射される。このことから、実質的に折り返しミラー33B1枚のみで案内されるレーザビームLBが確保できる。
【0076】
このレーザビームLBは、光路中に複数のミラーが存在する場合に、ミラーの数に従って増大 (逓倍) される結像面での像のさまざまな収差特性の変動あるいは主走査線曲がりなどに関し、残りのレーザビームL (Y,MおよびC) を相対的に補正する際の基準光線として有益である。
【0077】
なお、光路中に複数のミラーが存在する場合には、それぞれのレーザビームLY,LM,LCおよびLBごとに利用されるミラーの枚数を奇数または偶数に揃えることが好ましい。すなわち、図2によれば、レーザビームLBに関与するミラーの枚数は、光偏向装置5の多面鏡5aを除いて1枚 (奇数) 、レーザビームLC,LMおよびLYに関与するミラーの枚数は、それぞれ、3枚 (奇数) である。ここで、いづれか1つのレーザビームLC,LMおよびLYに関し、第2のミラー35が省略されたと仮定すれば、第2のミラー35が省略された光路 (ミラーの枚数は偶数) を通るレーザビームのレンズなどの傾きなどによる主走査線曲がりの方向は、他のレーザビームすなわちミラーの枚数が奇数のレンズなど傾きなどによる主走査線曲がりの方向と逆になり、所定の色を再現する際に有害な問題である色ズレを引き起こす。
【0078】
従って、4本のレーザビームLY,LM,LCおよびLBを重ねて所定の色を再現する際には、各レーザビームLY,LM,LCおよびLBの光路中に配置されるミラーの枚数は、実質的に、奇数または偶数に統一される。
【0079】
図9は、第3の折り返しミラー37Y,37Mおよび37Cの支持機構を示す概略斜視図である。
図9によれば、第3の折り返しミラー37 (Y,MおよびC) は、それぞれ、光走査装置1の中間ベース1aの所定の位置に、中間ベース1aと一体的に形成された固定部41 (Y,MおよびC) 、及び、固定部41 (Y,MおよびC) に対し、対応するミラーを挟んで対向されるミラー押さえ板ばね43 (Y,MおよびC) により保持される。
【0080】
固定部41 (Y,MおよびC) は、各ミラー37 (Y,MおよびC) の両端部 (主走査方向) に一対形成されている。一方の固定部41 (Y,MおよびC) には、それぞれ、ミラー37 (Y,MおよびC) を2点で保持するための2つの突起45 (Y,MおよびC) が形成されている。なお、2つの突起45 (Y,MおよびC) は、図9に点線で示すように、リブ46 (Y,MおよびC) であってもよい。
【0081】
残りの固定部41 (Y,MおよびC) には、突起45 (Y,MおよびC) で保持されているミラーを、光軸に沿って移動可能に支持する止めねじ47 (Y,MおよびC) が配置されている。
【0082】
図9から明らかなように、各ミラー37 (Y,MおよびC) は、止めねじ47 (Y,MおよびC) が前後進されることで、突起45 (Y,MおよびC) を支点として、光軸方向に移動される。
【0083】
次に、図1ないし図9に示した光走査装置1の偏向前光学系7すなわち有限焦点レンズ9、プラスチックシリンダレンズ17とガラスシリンダレンズ19 (ハイブリッドシリンダレンズ11) 、及び、偏向後光学系21すなわち第1ないし第3のプラスチックレンズ27,29および31の各レンズ (表1および表3にレンズデータとして示されている) に関し、像面Sに走査される各レーザビームLY,LM,LCおよびLBの球面収差、コマ収差、像面湾曲あるいは倍率誤差などをより最適なレベルに整えることのできる例について説明する。
【0084】
表5 (偏向前光学系) および表7 (偏向後光学系) は、別の実施例に関するレンズデータを示している。なお、表6 (偏向前光学系) および表8 (偏向後光学系) に、比較例として従来から利用されている光学系のレンズデータの一例を、同様の方法で示す。
【0085】
【表5】
Figure 0003630732
【0086】
【表6】
Figure 0003630732
【0087】
【表7】
Figure 0003630732
【0088】
【表8】
Figure 0003630732
【0089】
表9は、表1および表3の光学系の組み合わせ、 (比較例としての) 表2および表4の光学系の組み合わせ、表5および表7の光学系の組み合わせ、 (比較例としての) 表6および表8の光学系の組み合わせ、のそれぞれの結像特性を、数値的に示すエラー関数として評価したものである。
【0090】
【表9】
Figure 0003630732
【0091】
表9に示したエラー関数は、既に説明したように、像面Sに導かれる各レーザビームLの計算上の結像特性と理想的な結像特性の偏差を求めた数値であって、数値が小さいほど、理想に近い結像特性が得られることを示している。なお、表7に示されている偏向後光学系は、第1のプラスチックレンズ27の入射面、第2のプラスチックレンズ29の入射面、第3のプラスチックレンズ31の入射面および出射面の合計4面の非球面係数を、4次の項まで求めた (補正した) 光学系である。また、表8に示されている偏向後光学系は、第1ないし第3のプラスチックレンズ27,29および31の全ての面の非球面係数を、4次の項まで求めた (補正した) 光学系である。
【0092】
表9から明らかなように、表5に示した偏向前光学系と表7に示した偏向後光学系とを組み合わせることで、エラー関数が最も小さい、理想条件に近い光学特性を有する光走査装置が提供される。
【0093】
図10ないし図12には、図5および図7に示した偏向後光学系21とは異なる偏向後光学系の例を示す概略図である。
図10ないし図12を参照すれば、偏向後光学系121は、第1ないし第3のプラスチックレンズ127,129および131を含み、図5ないし図7に示した例に比較して、各レンズの曲率あるいはトーリック面の回転対称軸の方向が、それぞれ、変更されている。
【0094】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明光走査装置は、複数の光を、その回転軸方向に異なる所定の位置で反射して所定の方向に走査するただ1つの光走査手段により走査された光が入射される所定の1枚のレンズの入射面およびこの入射面に入射された光が出射される出射面のそれぞれがトーリック面を有し、上記入射面のトーリック回転対称軸と光軸を含む面と上記出射面のトーリック回転対称軸と光軸を含む面とが直交するとともに、それぞれの面のトーリック回転対称軸が相互に直交されている両面トーリックレンズを含むことから、所定の位置に結像される光の理論上の結像位置との偏差を低減できる。
【0095】
また、この発明の光走査装置によれば、レンズの入射面の回転対称軸と出射面の回転対称軸は、相互に直交するよう、規定される。
これにより、副走査方向の全域における色消し、像面湾曲、像面歪曲および横倍率などの結像特性が改善される。
【0096】
従って、色ずれのないカラー画像を低コストで提供できる画像形成装置およびその画像形成装置に適したマルチビーム光走査装置が提供される。
このことから、マルチビーム多色画像形成装置のコストが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例である光走査装置の部分平面図。
【図2】図1に示した光走査装置を光偏向装置から像面に向かう光軸に沿って切断した断面図。
【図3】図1に示した光走査装置の偏向前光学系部分を展開した光路図。
【図4】図1に示した光走査装置の偏向前折り返しミラーブロックの概略斜視図。
【図5】図1に示した光走査装置の折り返しミラーなどを省略した状態の光路図。
【図6】図1に示した光走査装置の偏向後光学系部分の各レンズのトーリック面の回転軸を示す概略斜視図。
【図7】図1に示した光走査装置の各光学部材の配置を示す概略平面図。
【図8】図1に示した光走査装置の水平同期検出用折り返しミラーの概略斜視図。
【図9】図1に示した光走査装置の出射ミラーの調整機構を示す概略斜視図。
【図10】図5に示した光走査装置の変形例を示す光路図。
【図11】図6に示した光走査装置の偏向後光学系部分の各レンズのトーリック面の回転軸を示す概略斜視図。
【図12】図10に示した光走査装置の各光学部材の配置を示す概略平面図。
【符号の説明】
1…マルチビーム光走査装置、 3…半導体レーザ素子、
5…光偏向装置、 7…偏向前光学系、
9…有限焦点レンズ、 11…ハイブリッドシリンダレンズ、
13…ミラーブロック、 15…保持部材、
17…プラスチックシリンダレンズ、 19…ガラスシリンダレンズ、
21…偏向後光学系、 23…水平同期検出器、
25…水平同期用折り返しミラー、 27…第1の結像レンズ、
29…第2の結像レンズ、 31…第3の結像レンズ、
33…第1の折り返しミラー、 35…第2の折り返しミラー、
37…第3の折り返しミラー、 39…防塵ガラス、
41…固定部、 43…ミラー押さえ板ばね、
45…突起、 47…止めねじ。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a multi-beam optical scanning device that scans a plurality of laser beams, and a multi-beam optical scanning device that can be used for a multi-drum color printer, a multi-drum color copying machine, a high-speed laser printer, a digital copying machine, and the like. The present invention relates to an image forming apparatus used.
[0002]
[Prior art]
For example, in an image forming apparatus such as a multi-drum type color printer or a multi-drum type color copier, a plurality of image forming units corresponding to the color components subjected to color separation, and an image corresponding to the color component in the image forming unit An optical scanning device (laser exposure device) that provides data, that is, a plurality of laser beams, is used.
[0003]
In this type of image forming apparatus, an example in which a plurality of optical scanning devices are arranged corresponding to each of the image forming units, and a multi-beam optical scanning device formed so as to be able to provide a plurality of laser beams are arranged. Examples are known.
[0004]
A conventional multi-beam optical scanning device has N sets of semiconductor laser elements, cylinder lenses, and glass fθ lens groups as light sources, where N is the number of multi-beams, as seen in Japanese Patent Laid-Open No. 5-83485. There is an example in which N / 2 polygon mirrors are used. Accordingly, in the case of four laser beams, four sets of laser elements, cylinder lenses and glass fθ lens groups and two polygon mirrors are used. An example in which some lenses of the fθ lens group are used in common is also widely known.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 62-232344 shows an example in which a lens in which at least a part of the fθ lens has a toric surface is used in common. Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-232344 proposes that some fθ lenses are made of plastic to improve the degree of design freedom of each lens surface and to improve the aberration characteristics at the imaging position. This publication also shows a method of allowing all laser beams to pass through each lens by using each lens in common.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-34612 discloses a method in which laser beams from a plurality of light sources are incident on one polygon mirror using a half mirror.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the multi-beam optical scanning device shown in Japanese Patent Laid-Open No. 5-83485 is used, the size of the space occupied by the optical scanning device is reduced compared to the case where a plurality of optical scanning devices are used. However, as an optical scanning device alone, there are an increase in parts cost and assembly cost due to an increase in the number of lenses or mirrors, or an increase in size and weight of the optical scanning device alone. In addition, the deviation of the aberration characteristic on the imaging surface represented by the curvature of the main scanning line of the laser beam for each color component or the fθ characteristic due to the shape error or solid error or mounting error of the fθ lens is non-uniform. It is known to be.
[0007]
On the other hand, in the example in which the first fθ lens is commonly used for each laser beam, the second fθ lens arranged for each laser beam is shown. However, the shape error or the solid error of the second fθ lens is shown. Alternatively, the same inconvenience as in the example disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-83485 occurs due to an attachment error.
[0008]
Further, in the example shown in Japanese Patent Laid-Open No. 62-232344, only a toric surface whose shape is not optimized is arranged, so that the main scanning line curve is applied to any one of a plurality of laser beams. There is a problem that occurs. In connection with the above Japanese Patent Laid-Open No. 62-232344, an example of controlling a part of the laser beam directed to the scanning device in the optical axis direction has been proposed. Is difficult to correct.
[0009]
Furthermore, in the example shown in the above Japanese Patent Laid-Open No. 62-232344, since the amount of change in the refractive index of a lens formed of plastic due to a change in temperature is relatively large, a wide range of environmental conditions (especially temperature conditions) ), There is a problem that characteristics such as field curvature, main scanning line bending, or fθ characteristics vary greatly. However, this example has a problem that the number of lenses is increased because various conditions such as achromaticity, field curvature, field curvature, and lateral magnification must be satisfied, particularly in the entire region in the sub-scanning direction. At the same time, in order to ensure the parallelism of the main scanning lines of each laser beam, the accuracy of the housing must be very high, resulting in an increase in cost.
[0010]
On the other hand, in the example shown in Japanese Patent Laid-Open No. 5-34612, the light intensity (light quantity) of the laser beam that passes through the most half mirrors must be sufficiently secured, and the light source becomes large. become. In this type of optical scanning device, there is a problem that an optical system in the subsequent stage of the scanning device for separating the laser beam scanned by one scanning device is likely to be enlarged.
[0011]
An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of providing a color image without color misregistration at a low cost and a multi-beam optical scanning apparatus suitable for the image forming apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made on the basis of the above problems, and a plurality of lights are Reflected at different predetermined positions in the direction of the rotation axis Scan in a predetermined direction Just one Optical scanning means and this Just one Each of an incident surface of a predetermined lens on which light scanned by the optical scanning unit is incident and an exit surface from which the light incident on the incident surface is emitted have a toric surface, and the toric of the incident surface is provided. A double-sided toric lens in which the surface including the rotational symmetry axis and the optical axis, the toric rotational symmetry axis of the exit surface and the surface including the optical axis are orthogonal to each other, and the toric rotational symmetry axes of the respective surfaces are orthogonal to each other ,the above Just one Imaging optical means for imaging light scanned by the optical scanning means at a predetermined imaging position;
An optical scanning device having the above is provided.
[0013]
Further, according to the present invention, the optical scanning means for scanning a plurality of lights in a predetermined direction and the rotation of the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident in order from the side close to the optical scanning means The optical scanning means scans the first double-sided toric lens in which the symmetry axis is defined in the main scanning direction and the rotational symmetry axis of the exit surface from which the incident light is emitted is defined in the sub-scanning direction. A second double-sided toric lens in which a rotationally symmetric axis of a surface on which light is incident is defined in the main scanning direction and a rotationally symmetric axis of an outgoing surface from which incident light is emitted is defined in the sub-scanning direction; A single-sided toric lens in which the surface on which the light scanned by the means is incident is a toric surface, the rotational symmetry axis is in the main scanning direction, and the exit surface from which the incident light is emitted is defined as a rotationally symmetric surface. The above optical scanning hand An optical scanning device having an imaging optical means for applying a predetermined image formation characteristic in each of the light scanning is provided by.
[0014]
Furthermore, according to the present invention, the optical scanning means for scanning a plurality of lights in a predetermined direction, and the rotation of the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident in order from the side close to the optical scanning means The optical scanning means scans the first double-sided toric lens in which the symmetry axis is defined in the main scanning direction and the rotational symmetry axis of the exit surface from which the incident light is emitted is defined in the sub-scanning direction. A second double-sided toric lens in which a rotationally symmetric axis of a surface on which light is incident is defined in the main scanning direction and a rotationally symmetric axis of an exit surface from which incident light is emitted is defined in the main scanning direction; A single-sided toric lens in which the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident is a toric surface, the axis of rotational symmetry is defined in the main scanning direction and the rotationally symmetric surface of the outgoing surface from which the incident light is emitted; Including, above An optical scanning device having an imaging optical means for applying a predetermined image formation characteristic in each of the light scanned by the scanning means.
Still further, according to the present invention, a plurality of light sources, a first optical means for grouping a plurality of lights from the plurality of light sources into a light beam group that can be regarded as a bundle of light beams, and the first optical means. And a first to third lens arrayed in order from the side closer to the scanning means, and the shapes of the entrance surface and the exit surface are toric. The rotational symmetry axis of the incident surface is defined in the main scanning direction in which the light beam is scanned by the scanning means, and the rotational symmetry axis of the exit surface is defined in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. The first lens, the entrance surface and the exit surface are each formed in a toric shape, the rotational symmetry axis of the entrance surface is defined in the main scanning direction, and the rotational symmetry axis of the exit surface is defined in the sub-scanning direction. Is A second lens, a third lens in which the shape of the incident surface is toric, the shape of the exit surface is a rotationally symmetric surface, and the rotational symmetry axis of the incident surface is such that the ray group is defined in the main scanning direction; And a second optical means for separating the light beam grouped by the first optical means into the original number of lights, and forming each light in a substantially linear form at a predetermined position, and There is provided an optical scanning device having third optical means for guiding the light beam group having passed through at least a part of the second optical means to approximately one point.
[0015]
Furthermore, according to the present invention, a plurality of light sources, a first optical means for grouping a plurality of lights from the plurality of light sources into a light beam group that can be regarded as a bundle of light beams, and the first optical means. And a first to third lens arrayed in order from the side closer to the scanning means, and the shapes of the entrance surface and the exit surface are toric. The rotational symmetry axis of the incident surface is defined in the main scanning direction orthogonal to the main scanning direction in which the light beam is scanned by the scanning means, and the rotational symmetry axis of the exit surface is defined in the sub-scanning direction. The first lens, the entrance surface and the exit surface are each formed in a toric shape, the rotational symmetry axis of the entrance surface is defined in the main scanning direction, and the rotational symmetry axis of the exit surface is defined in the main scanning direction. Is A second lens, a third lens in which the shape of the incident surface is toric, the shape of the exit surface is a rotationally symmetric surface, and the rotational symmetry axis of the incident surface is such that the ray group is defined in the main scanning direction; And a second optical means for separating the light beam grouped by the first optical means into the original number of lights, and forming each light in a substantially linear form at a predetermined position, and There is provided an optical scanning device having third optical means for guiding the light beam group having passed through at least a part of the second optical means to approximately one point.
[0016]
[Action]
In the optical scanning device of the present invention, each of the incident surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident and the exit surface from which the light incident on the incident surface is emitted have a toric surface. The toric rotational symmetry axis is orthogonal to the plane including the optical axis from the incident surface to the exit surface, and further includes a double-sided toric lens that is orthogonal to each other. The deviation from the theoretical imaging position can be reduced.
[0017]
Further, according to the optical scanning device of the present invention, the rotational symmetry axis of the entrance surface of the first lens and the rotational symmetry axis of the exit surface are defined to be orthogonal to each other.
Thereby, image forming characteristics such as achromaticity, field curvature, field distortion, and lateral magnification in the entire region in the sub-scanning direction are improved.
[0018]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 are a schematic plan view and a schematic cross-sectional view of a multi-beam optical scanning apparatus which is an embodiment of the present invention. In a color laser beam printer, normally, four types of image data obtained by color separation for each color component of yellow = Y, magenta = M, cyan = C, and black = B, and Y, M, C, and B are used. Since four sets of various apparatuses for forming an image for each color component corresponding to each are used, by adding Y, M, C and B to each reference symbol, image data for each color component and each The device corresponding to is identified.
[0019]
1 and 2, the multi-beam optical scanning device 1 includes first to fourth semiconductor lasers that generate laser beams (light beams) LY, LM, LC, and LB corresponding to image data for each color component. (Ie, light source, hereinafter referred to as a laser element) 3Y, 3M, 3C and 3B and laser beams L (Y, M, C and B) emitted from the respective laser elements 3 (Y, M, C and B) ) Is scanned (deflected) at a predetermined linear velocity toward an image plane (an imaging target disposed at a predetermined position, for example, the surface of a photosensitive drum) S (only one) optical deflector (scanning means) ) 5 etc.
[0020]
The respective laser elements 3Y, 3M, 3C and 3B are arranged at a predetermined angle with respect to the optical deflecting device 5 in the order of 3Y, 3M, 3C and 3B. Note that the laser element corresponding to the laser element 3B, that is, the B (black) image, allows the laser beam LB directed toward the reflection surface of the optical deflector 5 to be directly incident on the optical deflector 5 (without being reflected). Be placed.
[0021]
Between each laser element 3 (Y, M, C and B) and the optical deflecting device 5, a laser beam L (Y, M, C and B) from the laser element 3 (Y, M, C and B) is provided. The light source side optical system, that is, the pre-deflection optical systems 7Y, 7M, 7C and 7B for arranging the cross-sectional beam spot shape into a predetermined shape is disposed.
[0022]
For example, the light deflecting device 5 includes a polygon mirror body 5a in which eight plane reflecting mirrors (surfaces) 5α to 5ε and 5κ to 5μ are arranged in a regular polygon shape, and a polygon mirror body 5a at a predetermined speed. The motor 5m is rotated in the direction. The polygon mirror body 5a is formed of, for example, an aluminum alloy. Further, the reflecting surfaces 5α to 5ε and 5κ to 5μ of the polygon mirror 5a are cut out along a plane perpendicular to the plane including the direction in which the polygon mirror body 5a is rotated, and then, for example, S i O 2 It is provided that a surface reflective layer such as is deposited.
[0023]
The pre-deflection optical system 7 (Y, M, C, and B) is optically deflected with respect to the laser beams L (Y, M, C, and B) from the respective laser elements 3 (Y, M, C, and B). A direction in which the laser beam L 1 (Y, M, C and B) is deflected by the device 5 (that is, a first direction, hereinafter referred to as a main scanning direction) and a second direction orthogonal to the first direction (hereinafter, referred to as “first direction”) The finite focal lenses 9Y, 9M, 9C and 9B which give a predetermined convergence with respect to both the sub-scanning direction) and the laser beam L (Y which has passed through the respective finite focal lenses 9 (Y, M, C and B). , M, C, and B) and the hybrid cylinder lenses 11Y, 11M, 11C, and 11B that give further convergence only in the sub-scanning direction, and the respective hybrid cylinder lenses 11 (Y, M, C). And B) the four laser beams L (Y, M, C, and B) that have passed through are bent toward the respective deflection surfaces (reflection surfaces) 5α to 5ε and 5κ to 5μ of the optical deflection device 5 (only one ) Pre-deflection folding mirror block (multi-stage reflection means) 13 and the like. The laser element 3 (Y, M, C and B), the finite focal lens 9 (Y, M, C and B), the hybrid cylinder lens 11 (Y, M, C and B), and the mirror block (folding mirror) 13 is integrally disposed on a holding member 15 formed of, for example, an aluminum alloy.
[0024]
Each of the finite focal lenses 9 (Y, M, C, and B) is formed of an aspheric glass lens or a spherical glass lens bonded with an aspheric surface using UV curable plastic. Each lens is fixed on the holding member 15 via a lens barrel (lens holding ring) (not shown) formed of a material having substantially the same coefficient of thermal expansion as that of the holding member 15.
[0025]
The hybrid cylinder lens 11 (Y, M, C and B) includes plastic cylinder lenses 17Y, 17M, 17C and 17B and glass cylinder lenses 19Y, 19M, 19C and 19B, respectively (see FIGS. 3 and 5). Details are shown).
[0026]
Each plastic cylinder lens 17 (Y, M, C, and B) and glass cylinder lens 19 (Y, M, C, and B) have substantially the same curvature in the sub-scanning direction. Each plastic cylinder lens 17 (Y, M, C and B) is formed of a material such as PMMA (polymethylmethacryl). The glass cylinder lens 19 (Y, M, C, and B) is formed of a material such as SFS1. The cylinder lenses 17 and 19 are fixed on the holding member 15 via a lens barrel (lens holding ring) (not shown) formed of a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the holding member 15. The finite focal lens 9 (Y, M, C, and B) and the hybrid cylinder lens 11 (Y, M, C, and B) may be held by the same lens barrel.
[0027]
The mirror block 13 includes a block main body 13a formed of a material having a low coefficient of thermal expansion, for example, an aluminum alloy, and a predetermined surface of the block main body 13a. The number of reflection surfaces 13Y, 13M, and 13C arranged by a number smaller by “1” than the number of (see FIG. 4 to be described later).
[0028]
Between the optical deflecting device 5 and the image plane S, the laser beams L (Y, M, C and B) deflected by the reflecting surfaces 5α to 5ε and 5κ to 5μ of the optical deflecting device 5 are applied to the image plane S. Each of the laser beams L (Y, M, C, and B) that have passed through the image plane side optical system, that is, the post-deflection optical system 21 and the post-deflection optical system 21 for forming a substantially linear image at a predetermined position. The (only one) horizontal synchronization detector 23 for detecting a part, and the four pieces of light that are disposed between the post-deflection optical system 21 and the horizontal synchronization detector 23 and passed through the post-deflection optical system 21 A (only one) horizontal synchronization folding mirror 25 is disposed to reflect a part of the laser beam L (Y, M, C and B) toward the horizontal synchronization detector 23.
[0029]
The post-deflection optical system 21 has a wide deflection width (that is, the length in the main scanning direction on the image plane S of the laser beam L (Y, M, C, and B) deflected to the image plane by the optical deflector 5). The four laser beams L (Y, M, C, and B) deflected by the respective reflecting surfaces 5α to 5ε and 5κ to 5μ of the optical deflecting device 5 are given predetermined aberration characteristics, and the respective laser beams L First to third imaging lenses 27, 29, and 31 are provided for suppressing fluctuations in the imaging plane (Y, M, C, and B) within a certain range.
[0030]
Between the third imaging lens (lens closest to the image plane) 31 and the image plane S of the post-deflection optical system 21, four laser beams LY, LM, LC, and LB that have passed through the lens 31 are transmitted. First folding mirrors 33Y, 33M, 33C and 33B that are folded toward the image plane S, and second folding mirrors that further fold the laser beams LY, LM, and LC that are folded by the first folding mirrors 33Y, 33M, and 33C. 35Y, 35M and 35C and third folding mirrors 37Y, 37M and 37C are arranged. As is apparent from FIG. 2, the laser beam LB corresponding to the B (black) image is folded back by the first folding mirror 33B and then guided to the image plane S without passing through another mirror. . That is, the second folding mirrors 35Y, 35M, and 35C and the third folding mirrors 37Y, 37M, and 37C are arranged for four laser beams, respectively.
[0031]
The first, second and third imaging lenses 27, 29 and 31, the first folding mirror 33 (Y, M, C and B) and the second folding mirror 35 (Y, M and C) are These are fixed to a plurality of fixing members (not shown) formed by integral molding or the like on the intermediate base 1a of the light deflection apparatus 1 by bonding or the like. Further, the third folding mirror 37 (Y, M, and C) is moved in at least one direction related to the sub-scanning direction by a fixing rib and an inclination adjusting mechanism that are formed integrally with the intermediate base 1a. (See FIG. 9).
[0032]
Third lasers 37Y, 37M, and 37C, and four lasers reflected between the first mirror 35B and the image plane S through the mirrors 33B, 37Y, 37M, and 37C, respectively. Further, dust-proof glasses 39Y, 39M, 39C and 39B for dust-proofing the inside of the light deflecting device 1 are arranged at positions where the beam L (Y, M, C and B) is emitted from the light deflecting device 1. .
[0033]
Referring to FIG. 2, each of the laser beams LY, LM, LC, and LB is approximately equally spaced by the third folding mirrors 37Y, 37M, and 37C and the first folding mirror 33B. To the outside. That is, the laser beam LB (black) is emitted from the optical deflection apparatus 1 through an optical path including the first folding mirror 33B (only one). The laser beams LY, LM, and LC are emitted from the optical deflecting device 1 through optical paths including the third folding mirrors 37Y, 37M, and 37C (each of the three mirrors). Since the number of mirrors in each optical path is one and three, they are unified to an odd number. This can provide the same phase (directionality) in the direction of bending of the main scanning line of each laser beam L (Y, M and C) reaching the image plane due to the inclination of the lens.
[0034]
Next, the pre-deflection optical system will be described in detail.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view in which the folding mirror of the pre-deflection optical system 7 is omitted. Table 1 shows lens data of each lens of the pre-deflection optical system 7. In FIG. 3, only optical components for one laser beam LY (Y = corresponding to a yellow image) are shown as representatives. For the remaining laser beams LM, LC and LB, the outermost shell of the laser beam L (M, C and B) after passing through the last optical component of the pre-deflection optical system 7 and the optical system Only the optical axis is shown. Each of the pre-deflection optical systems 7Y and 7B, 7M and 7C includes the same finite lens 9 and the same hybrid cylinder lens 11, the distances from the laser elements 3 to the polygon mirrors are equal, and the optical axis O Are formed symmetrically with respect to each other.
[0035]
Here, the distance between the finite focus lens 9Y and the hybrid cylinder lens 11Y and the distance between the finite focus lens 9B and the hybrid cylinder lens 11B are formed to be the same. Further, the distance between the finite focus lens 9M and the hybrid cylinder lens 11M and the distance between the finite focus lens 9C and the hybrid cylinder lens 11C are formed to be the same. In this case, the distance between the lens 9Y and the lens 11Y is defined to be slightly longer than the distance between the lens 9M and the lens 11M.
[0036]
On the other hand, the distance between the hybrid cylinder lens 11Y and the reflecting surface of the light deflecting device 5 and the distance between the hybrid cylinder lens 11B and the reflecting surface of the light deflecting device 5 are formed to be the same. Further, the distance between the hybrid cylinder lens 11M and the reflecting surface of the light deflecting device 5 and the distance between the hybrid cylinder lens 11C and the reflecting surface of the light deflecting device 5 are formed to be the same. In this case, the distance between the lens 11Y and the light deflecting device 5 is defined to be slightly longer than the distance between the lens 11M and the light deflecting device 5. Note that the distances between the light emitting point 3 and the finite focal length lens 9 are equally formed in all of Y, M, C, and B. (Hereinafter, Table 1 shows lens data of the pre-deflection optical system, and Table 2 shows lens data of the optical system conventionally used as a comparative example in a similar manner.)
[0037]
[Table 1]
Figure 0003630732
[0038]
[Table 2]
Figure 0003630732
[0039]
According to FIG. 3, the laser beam LY emitted from the laser element 3Y is converted into a laser beam that is generally focused on the image plane S by the finite focus lens 9Y. The laser beam LY having passed through the lens 9Y is collected on the reflecting surfaces 5α to 5ε and 5κ to 5μ of the optical deflector 5 in the sub-scanning direction by the hybrid cylinder lens 11Y having power only in the sub-scanning direction. Lighted.
[0040]
The hybrid cylinder lens 11Y is formed by a PMMA cylinder lens 17Y and a glass cylinder lens 19Y having substantially the same curvature in the sub-scanning direction. The cylinder lens 17Y of PMMA has a substantially flat surface in contact with air. The cylinder lens 17Y and the cylinder lens 19Y are bonded to each other at the exit surface of the cylinder lens 17Y and the entrance surface of the cylinder lens 19Y, or the cylinder lens 17Y is integrally molded on the entrance surface of the cylinder lens 19Y. Provided. Further, the cylinder lens 19Y and the cylinder lens 17Y may be pressed from a predetermined direction by a positioning member (not shown). The material of the cylinder lens 17Y, PMMA, is formed of a material having substantially the same optical characteristics as the first to third imaging lenses 27, 29, and 31 used in the post-deflection optical system 21.
[0041]
Next, the optical characteristics of the hybrid cylinder lens 11Y will be described in detail.
Since the post-deflection optical system 21, that is, the first to third imaging lenses 27, 29, and 31 are formed of plastic, for example, PMMA, the ambient temperature (of the optical deflection device) is, for example, from 0 ° C. It is known that the refractive index n changes from 1.4876 to 1.4789 by changing between 50 ° C. In this case, an imaging plane on which the laser beam L (Y, M, C and B) that has passed through the first to third imaging lenses 27, 29 and 31 is actually condensed, that is, an imaging position in the sub-scanning direction. Fluctuates by about ± 12 mm. Here, by incorporating a lens made of the same material as that of the lens used for the post-deflection optical system 21 into the pre-deflection optical system 7 with the curvature optimized, the refractive index n varies with changes in temperature. The fluctuation of the image plane that occurs can be suppressed to about ± 0.5 mm. That is, as compared with a conventional optical system in which the pre-deflection optical system 7 is a glass lens and the post-deflection optical system 21 is a lens formed of PMMA, the refractive index due to the temperature change of the lens of the post-deflection optical system 21. It is possible to correct the chromatic aberration in the sub-scanning direction that is caused by the change in the sub-scanning direction.
[0042]
As is clear from FIG. 3, the respective laser beams LY, LM, LC, and LB are incident symmetrically with respect to the optical axis (system optical axis) of the optical deflector 1 in the sub-scanning direction. . That is, the laser beams LY and LB are incident on the polygonal mirror 5a symmetrically with respect to the optical axis O. Similarly, the laser beams LM and LC are guided to the polygon mirror 5a symmetrically with respect to the optical axis O and on the optical axis O side of the laser beams LY and LB. This indicates that the post-deflection optical system 21 can be optimized at two locations in the sub-scanning direction for each laser beam L (Y, M, C and B). Therefore, characteristics such as field curvature and astigmatism of each laser beam L (Y, M, C, and B) can be further improved, and the number of lenses in the post-deflection optical system 21 can be reduced.
[0043]
According to FIG. 4, the mirror block 13 uses the first to fourth laser beams LY, LM, LC and LB as one bundle of laser beams Lo as the reflecting surfaces 5α to 5ε and 5κ to Used to guide to 5μ. Specifically, the mirror block 13 folds the laser beam LY emitted from the laser element 3Y so as to be incident, and guides the laser beam LY to the respective reflecting surfaces 5α to 5ε and 5κ to 5μ of the light deflector 5. The second and third reflecting surfaces 13M that fold the laser beam LM from the laser element 3M and the laser beam LC from the laser element 3C toward the reflecting surfaces 5α to 5ε and 5κ to 5μ of the optical deflector 5, respectively. And 13C, and a passing region 13B for guiding the laser beam LB from the laser element 3B to the reflecting surfaces 5α to 5ε and 5κ to 5μ of the optical deflector 5 as they are.
[0044]
Each of the reflecting surfaces 13Y, 13M, and 13C is cut or cut at a predetermined angle at a position corresponding to each reflecting surface of the block main body 13a, and then, for example, a highly reflective material such as aluminum is applied to the cutting surface. Provided by being deposited. In addition, the position corresponding to each reflective surface of the block main body 13a may be mirror-finished by polishing after cutting.
[0045]
According to the mirror block shown in FIG. 4, each of the reflecting surfaces 13Y, 13M and 13C is cut out from one block body 13a, so that a relative tilt error for each mirror is reduced. Moreover, a mirror block with high accuracy can be provided by manufacturing the block body 13a by, for example, die casting.
[0046]
As described above, the laser beam LB from the laser element 3B passes through the passage region 13B on the block body 13a without intersecting with the mirror block 13, and is reflected on each reflecting surface 5α to 5ε of the light deflector 5. And guided directly to 5κ to 5μ.
[0047]
Here, the laser beam L (Y, M and C) reflected by the mirror block 13 and guided to the optical deflecting device 5 and the intensity (light quantity) of the laser beam LB directly guided to the optical deflecting device 5 will be considered. .
[0048]
As already described in the section of the prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-34612 discloses a method of causing two or more laser beams to be incident on the reflecting surface of the optical deflector as a single bundle of laser beams. A method of overlapping laser beams in order is shown. However, by using a plurality of half mirrors, 50% of the light amount of the laser beam emitted from each laser is wasted for one reflection and transmission (each time passing through the half mirror). It is well known. In this case, even if the transmittance and reflectance of the half mirror are optimized for each laser beam, the intensity (light quantity) of one laser beam that passes through all the half mirrors is output from the laser element. It is reduced to about 25% of the emitted light amount. In addition, due to the fact that the half mirror is inclined in the optical path in the optical path and the number of half mirrors through which each laser beam passes are different, such as field curvature or astigmatism. It is known that there is a difference in characteristics for each laser beam. Different characteristics such as field curvature and astigmatism for each laser beam make it difficult to form all the laser beams on the image plane only by the same finite focal lens and cylinder lens.
[0049]
On the other hand, according to the mirror block 13 shown in FIG. 4, the laser beams LY, LM, and LC are in the previous stage that are incident on the polygonal mirror 5a of the optical deflector 5, and each laser beam LY. , LM and LC are separated in the sub-scanning direction (shown by shading in FIG. 3) and are folded by a normal mirror. Accordingly, the light quantity of each laser beam L (Y, M, C and B) supplied (reflected) toward the image plane S by the polygon mirror 5a can be maintained at 90% or more of the emitted light quantity. This not only can reduce the output of each laser, but also can uniformly correct the aberration of light reaching the image plane S, so that the laser beam can be narrowed down to cope with high definition. The laser element 3B corresponding to B (black) is guided by the polygon mirror 5a through the passage area 13B of the mirror block 13, so that not only the output capacity of the laser can be reduced but also reflected by the reflecting surface. As a result, the error of the incident angle to the polygonal mirror 5a is removed.
[0050]
Next, the relationship between the bundle of laser beams Lo reflected by the polygonal mirror 5a of the optical deflector 5 and the post-deflection optical system 21 will be described with reference to FIGS.
Table 3 shows lens data of each lens of the post-deflection optical system 21, that is, the first to third plastic lenses 27, 29, and 31.
[0051]
[Table 3]
Figure 0003630732
[0052]
It should be noted that the surface of which the sub-scanning curvature is “−” is the lens shape when the surface is rotated with respect to the optical axis, and the surface where the curvature is indicated is the 1 / toric rotation target axis in the z-axis direction of the local coordinates. A shape rotated about an axis parallel to the direction shown in the column of the toric rotation target axis in a plane separated by the curvature in the direction shown in the column is shown. (Hereinafter, Table 4 shows an example of lens data of an optical system conventionally used as a comparative example in the same manner.)
[0053]
[Table 4]
Figure 0003630732
[0054]
The error functions in Tables 3 and 4 (see Table 9 described later) are the calculation (computer simulation) imaging characteristics of each laser beam L guided to the image plane S and the deviation between the ideal imaging characteristics. The obtained numerical value indicates that the smaller the numerical value, the closer to ideal imaging characteristics can be obtained. The post-deflection optical system shown in Table 3 and Table 4 is an optical system in which the aspheric coefficient is “0” for any of the first to third plastic lenses 27, 29 and 31. In particular, in the optical system shown in Table 4, the rotational symmetry axes of the entrance surface and the exit surface of the toric surface are all in the same direction.
[0055]
As is clear from Tables 3 and 4, by combining the pre-deflection optical system shown in Table 1 and the post-deflection optical system shown in Table 3, the error function (see Table 9) is small and compared to ideal conditions. An optical scanning device having near-optimal optical characteristics is provided.
[0056]
FIG. 5 is an optical path development view in which the optical scanning device described in FIGS. 1 and 2 is cut along the optical axis O. FIG. In FIG. 5, only optical components for one laser beam LY (Y = corresponding to a yellow image) are representatively shown, and the remaining laser beams LM, LC and LB are represented by respective laser beams L (M , C and B) only the outermost shells and the respective optical axes are shown. The first to third folding mirrors 33B, 35Y, 35M, 35C, 37Y, 37M, and 37C are omitted. FIG. 6 is a schematic perspective view showing the rotation axis of the toric surface of the first to third imaging lenses in the optical path shown in FIG. In FIG. 6, the laser beam L (Y, M, C, and B) that passes through each lens is omitted. FIG. 7 is an optical path development view of the optical path development view shown in FIG. 5 as viewed from the direction orthogonal to the sub-scanning direction on each reflection surface of the optical deflector 5.
[0057]
According to FIGS. 5 to 7, the post-deflection optical system 21 corresponds to each of the first to third plastic toric lenses 27, 29 and 31, and each of the laser beams L (Y, M, C and B). The dustproof glass 39Y, 39M, 39C and 39B are arranged.
[0058]
The first to third plastic toric lenses 27, 29, and 31 are respectively connected to the hybrid cylinder lens 11 (Y, M, C, and C) as described above with respect to the pre-deflection optical system 7 (Y, M, C, and B). B) is formed of a material substantially the same as the plastic cylinder lens 17 (Y, M, C and B) used for B, for example, PMMA (polymethylmethacryl). Note that the laser beams LY, LM, LC, and LB bundled in one bundle of laser beams Lo at the front stage of the optical deflecting device 5 are generally in the same bundle state, and the first to third plastic torics. Passed through lenses 27, 29 and 31.
[0059]
The first plastic toric lens 27 has an incident surface (on the optical deflector 5 side) 27 in And exit surface (image surface S side) 27 ra Both are toric lenses formed on a toric surface. The toric rotational symmetry axis of each surface of the lens 27 is the incident surface 27. in In the main scanning direction (FIG. 6, R27 in In addition, the emission surface 27 ra With respect to the sub-scanning direction (FIG. 6, R27 ra ), That is, the entrance surface 27. in Toric rotational symmetry axis and exit surface 27 ra Are extended so as to be orthogonal to each other. The incident surface 27 in And exit surface 27 ra The combined power in the sub-scanning direction is defined as negative.
[0060]
The second plastic toric lens 29 has an incident surface (on the optical deflection device 5 side) 29 in And exit surface (image surface S side) 29 ra Both are toric lenses formed on a toric surface. The toric rotational symmetry axis of each surface of the lens 29 is the incident surface 29. in In the main scanning direction (FIG. 6, R29 in In addition, the emission surface 29 ra With respect to the sub-scanning direction (FIG. 6, R29 ra ), That is, the incident surface 29 in Toric rotational symmetry axis and exit surface 27 ra Are extended so as to be orthogonal to each other. The incident surface 29 in And exit surface 29 ra The combined power in the sub-scanning direction is defined positively.
[0061]
A third plastic toric lens (final lens) 31 is an incident surface (on the optical deflector 5 side) 31 in Is the toric surface and the exit surface (image surface S side) 31 ra Is a one-sided toric lens formed on a rotationally symmetric aspherical surface. Incident surface 31 of lens 31 in The toric rotational symmetry axis of the main scanning direction (FIG. 6, R31 in ). The exit surface 31 ra Needless to say, is rotated around the optical axis O. Further, the incident surface 31 in And emission surface 31 ra The combined power in the sub-scanning direction is defined positively.
[0062]
Next, the toric axis of the first to third plastic lenses, the fluctuation of the image plane, and the aberration characteristics will be considered.
In a conventionally used optical scanning device, the toric axes of all toric lenses are defined along the main scanning direction. In this case, as already described, aberration characteristics such as spherical aberration, coma aberration, field curvature, or magnification error on the imaging surface cannot be set independently in the sub-scanning direction.
[0063]
On the other hand, by defining independently the toric rotational symmetry axes of the first plastic lens 27 and the second plastic lens, spherical aberration, coma aberration, field curvature, magnification error, etc. in the sub-scanning direction, The first to third plastic lenses 27, 29 and 31 can be optimized independently. The exit surface (rotating aspheric surface) 31 of the third toric lens 31 ra Is used for suppressing the influence on the characteristics in the sub-scanning direction and finely adjusting various characteristics in the main scanning direction. Further, when the combined powers of the first plastic lens 27, the second plastic lens 29, and the third plastic lens 31 in the sub-scanning direction are sequentially set to negative, positive, and positive, the optical deflector 5 The reflection angle of the laser beam reflected by each reflecting surface can be maximized.
According to FIG. 5, the respective laser beams LY, LM, LC and LB reflected by the polygonal mirror 5 a of the optical deflecting device 5 are the materials of the lenses 27, 29 and 31 of the post-deflection optical system 21. In order to reduce the positional deviation in the sub-scanning direction on the image plane S due to the refractive index change due to the temperature change of PMMA or the thermal expansion, on the optical axis, the image plane S side is closer to the combined node position of the post-deflection optical system 21 It is passed through a slightly shifted position and guided to the image plane S. That is, the lens surface passing position of each laser beam LY, LM, LC, and LB reflected by the polygon mirror 5 a in the sub-scanning direction is the incident surface 27 of the first lens 27. in And the exit surface 31 of the third lens 31 ra And in the opposite direction across the optical axis. As an example, referring to the laser beam LC, the laser element 3C is disposed above the optical axis O at a predetermined angle with respect to the optical axis O. The laser beam LC from the laser element 3 </ b> C is passed above the optical axis O by the polygon mirror 5 a and is incident on the incident surface 27 of the first toric lens 27. in Is passed above the optical axis O and in the immediate vicinity of the optical axis O, and the emission surface 27 of the first toric lens 27 ra And the incident surface 29 of the second toric lens 29 in Then, the light passes through the vicinity of the optical axis O and below the optical axis O and is guided to the third toric lens 31. The passing positions of the lens 27 and the lens 31 in the sub-scanning direction are the finite focus lenses 9Y, 9M, 9C and 9B of the pre-deflection optical systems 7Y, 7M, 7C and 7B, and the hybrid cylinder lenses 11Y, 11M, 11C and This is easily achieved by optimally arranging the respective optical axes of 11B.
[0064]
According to FIG. 7, the laser beams LY, LM, LC, and LB emitted from the laser elements 3Y, 3M, 3C, and 3B are respectively passed through the corresponding pre-deflection optical system and rotated at a predetermined speed. The light is deflected (continuously reflected) toward the post-deflection optical system through the polygonal mirror 5a. As already described, each laser beam L (Y, M, C and B) incident on the polygonal mirror 5a is transmitted to the pre-deflection optical system 7 (Y, M, C and B) and the polygonal mirror 5a (optical deflecting device). 5) is guided to the polygonal mirror 5a as a bundle of laser beams Lo in the main scanning direction by the mirror block 13 disposed between.
[0065]
Each laser beam L (Y, M, C, and B) reflected by the polygon mirror 5a of the light deflecting device 5 and passed through the post-deflection optical system 21, that is, the first to third toric lenses 27, 29, and 31. Each laser beam L (Y, M, C, and B) corresponding to outside the image area of the image plane S passes through (only one) the horizontal synchronization folding mirror 25 (only one ) Reflected by the horizontal synchronization detector 23.
[0066]
8 (a) and 8 (b) guide each laser beam LY, LM, LC and LB deflected to the image plane S through the optical path shown in FIG. 7 to only one horizontal synchronization detector. A horizontal synchronization folding mirror is shown.
[0067]
According to FIG. 8A, the horizontal synchronization folding mirror 25 reflects the respective laser beams LY, LM, LC, and LB to the horizontal synchronization detector 23 at different timings in the main scanning direction, and performs sub-scanning. The first to fourth folding mirror surfaces 25Y, 25M, and 25C formed at different angles in both the main scanning direction and the sub-scanning direction so that substantially the same height can be provided on the horizontal synchronization detector 23 in the direction. And 25B and a mirror block 25a for holding the respective mirrors 25 (Y, M, C, and B) integrally.
[0068]
The mirror block 25a is molded by, for example, glass-filled PC (polycarbonate). Each mirror 25 (Y, M, C and B) is formed by evaporating a metal such as aluminum at a corresponding position of the block 25a formed at a predetermined angle.
[0069]
Thus, not only can each laser beam LY, LM, LC and LB deflected by the optical deflecting device 5 be made incident on one detector 23, but also, for example, a plurality of detectors are arranged. In this case, it is possible to remove the horizontal synchronization signal shift caused by the sensitivity or position shift of each detector, which is a problem when the detection is performed. It goes without saying that the laser beam LY, LM, LC and LB are incident on the horizontal synchronization detector 23 a total of four times per line in the main scanning direction by the horizontal synchronization folding mirror 25. The mirror block 25a is designed so that a single mirror surface of the mold can be formed by cutting from the block, and is designed to come out of the mold without requiring an undercut.
[0070]
FIG. 8B shows a modification of the horizontal synchronization folding mirror 25 shown in FIG.
As shown in FIG. 8B, the horizontal synchronization folding mirror 26 (denoted 26 for identification) includes four mirrors on a fixing member 1b integrally formed at a predetermined position of the intermediate base 1a. 26Y, 26M, 26C, and 26B may be bonded in order. Also in this case, the undercut is unnecessary because the shape of the mirror holding surface is devised.
[0071]
By using the horizontal synchronization detecting folding mirror 25 (or 26) shown in FIGS. 8A and 8B, the number of electrical components required to detect the horizontal synchronization signal is reduced. it can. Each of the laser beams LY, LM, LC, and LB is incident on the detector 23 one by one. Therefore, the detector 23 only needs to be able to detect that each laser beam L (Y, M, C, and the incident light is incident. This shows that even if the directional flatness is insufficient, the writing position of each laser beam L (Y, M, C and B) can be detected accurately.
[0072]
Next, referring again to FIG. 2, the laser beam L (Y, M, C, and B) reflected by the polygon mirror 5 a of the optical deflecting device 5 and the post-deflection optical system 21 pass through the optical scanning device 1. The relationship between the inclination of each laser beam LY, LM, LC and LB emitted to the outside and the folding mirrors 33B, 37Y, 37M and 37C will be described.
[0073]
As already described, the laser beams LY, LM, LC, and LB reflected by the polygon mirror 5a of the optical deflector 5 and given predetermined aberration characteristics by the first to third plastic lenses 27, 29, and 31 are provided. Are folded in a predetermined direction via the first folding mirrors 33Y, 33M, 33C and 33B, respectively.
[0074]
At this time, the laser beam LB is reflected by the first folding mirror 33B and then guided to the image plane S as it is through the dust-proof glass 39B. In contrast, the remaining laser beams LY, LM, and LC are guided to the second folding mirrors 35Y, 35M, and 35C, respectively, and the third folding mirrors 37Y, 37M, 35C are guided by the second folding mirrors 35Y, 35M, and 35C. After being reflected toward 37M and 37C and further reflected by the third folding mirrors 37Y, 37M and 37C, the images are formed on the image plane S at approximately equal intervals by the dustproof glasses 39Y, 39M and 39C, respectively. . In this case, the laser beam LB emitted from the first folding mirror 33B and the laser beam LC adjacent to the laser beam LB are also formed on the image plane S at approximately equal intervals.
[0075]
By the way, the laser beam LB is emitted from the optical scanning device 1 toward the image plane S after being emitted from the laser element 3B and only reflected by the polygon mirror 5a and the folding mirror 33B. Thus, the laser beam LB guided by substantially only the folding mirror 33B1 can be secured.
[0076]
This laser beam LB remains with respect to fluctuations in various aberration characteristics of the image on the image plane that are increased (multiplied) according to the number of mirrors when there are a plurality of mirrors in the optical path, or bending of the main scanning line. This is useful as a reference beam when the laser beam L (Y, M and C) is relatively corrected.
[0077]
When there are a plurality of mirrors in the optical path, the number of mirrors used for each of the laser beams LY, LM, LC, and LB is preferably set to an odd number or an even number. That is, according to FIG. 2, the number of mirrors involved in the laser beam LB is one (odd number) except for the polygon mirror 5a of the optical deflector 5, and the number of mirrors involved in the laser beams LC, LM and LY is , Respectively, 3 (odd). Here, with respect to any one of the laser beams LC, LM, and LY, assuming that the second mirror 35 is omitted, the laser beam passing through the optical path (the number of mirrors is an even number) where the second mirror 35 is omitted. The direction of main scanning line bending due to tilting of the lens etc. is opposite to the direction of main scanning line bending due to tilting of other laser beams, that is, lenses with an odd number of mirrors, etc., which is harmful when reproducing a predetermined color Cause color misregistration.
[0078]
Therefore, when a predetermined color is reproduced by superimposing the four laser beams LY, LM, LC, and LB, the number of mirrors arranged in the optical paths of the laser beams LY, LM, LC, and LB is substantially equal. Therefore, it is unified to odd or even.
[0079]
FIG. 9 is a schematic perspective view showing a support mechanism for the third folding mirrors 37Y, 37M and 37C.
According to FIG. 9, the third folding mirror 37 (Y, M, and C) is fixed at a predetermined position of the intermediate base 1 a of the optical scanning device 1 and formed integrally with the intermediate base 1 a. (Y, M, and C) and the fixed portion 41 (Y, M, and C) are held by mirror pressing leaf springs 43 (Y, M, and C) that are opposed to each other with the corresponding mirror interposed therebetween.
[0080]
A pair of fixed portions 41 (Y, M and C) are formed at both ends (main scanning direction) of each mirror 37 (Y, M and C). On one fixing part 41 (Y, M and C), two protrusions 45 (Y, M and C) for holding the mirror 37 (Y, M and C) at two points are formed. . The two protrusions 45 (Y, M, and C) may be ribs 46 (Y, M, and C) as shown by dotted lines in FIG.
[0081]
The remaining fixing portion 41 (Y, M, and C) has a set screw 47 (Y, M, and C) that supports the mirror held by the protrusion 45 (Y, M, and C) so as to be movable along the optical axis. C) is arranged.
[0082]
As is clear from FIG. 9, each mirror 37 (Y, M, and C) has the projection 45 (Y, M, and C) as a fulcrum by moving the set screw 47 (Y, M, and C) back and forth. , Moved in the optical axis direction.
[0083]
Next, the pre-deflection optical system 7 of the optical scanning device 1 shown in FIGS. 1 to 9, that is, the finite focal lens 9, the plastic cylinder lens 17 and the glass cylinder lens 19 (hybrid cylinder lens 11), and the post-deflection optical system 21 That is, for each of the first to third plastic lenses 27, 29 and 31 (shown as lens data in Tables 1 and 3), the laser beams LY, LM, LC scanned on the image plane S and An example in which LB spherical aberration, coma aberration, field curvature, or magnification error can be adjusted to a more optimal level will be described.
[0084]
Table 5 (pre-deflection optical system) and Table 7 (post-deflection optical system) show lens data for another example. Table 6 (pre-deflection optical system) and Table 8 (post-deflection optical system) show an example of lens data of an optical system conventionally used as a comparative example by the same method.
[0085]
[Table 5]
Figure 0003630732
[0086]
[Table 6]
Figure 0003630732
[0087]
[Table 7]
Figure 0003630732
[0088]
[Table 8]
Figure 0003630732
[0089]
Table 9 is a combination of optical systems of Table 1 and Table 3, a combination of optical systems of Table 2 and Table 4 (as a comparative example), a combination of optical systems of Table 5 and Table 7, and (as a comparative example) 6 and the optical system combinations shown in Table 8 are evaluated as error functions numerically.
[0090]
[Table 9]
Figure 0003630732
[0091]
The error function shown in Table 9 is a numerical value obtained by calculating a deviation between the calculated imaging characteristic and the ideal imaging characteristic of each laser beam L guided to the image plane S as described above. This indicates that the smaller the is, the closer to ideal imaging characteristics can be obtained. The post-deflection optical system shown in Table 7 is a total of 4 of the incident surface of the first plastic lens 27, the incident surface of the second plastic lens 29, the incident surface and the exit surface of the third plastic lens 31. This is an optical system that calculates (corrects) the aspherical coefficient of the surface up to the fourth-order term. The post-deflection optical system shown in Table 8 calculated (corrected) the aspheric coefficients of all surfaces of the first to third plastic lenses 27, 29, and 31 up to the fourth order term. It is a system.
[0092]
As is apparent from Table 9, by combining the pre-deflection optical system shown in Table 5 and the post-deflection optical system shown in Table 7, an optical scanning device having an optical characteristic close to ideal conditions with the smallest error function Is provided.
[0093]
10 to 12 are schematic diagrams showing examples of post-deflection optical systems different from the post-deflection optical system 21 shown in FIGS. 5 and 7.
Referring to FIGS. 10 to 12, the post-deflection optical system 121 includes first to third plastic lenses 127, 129, and 131. Compared to the examples shown in FIGS. The curvature or the direction of the rotational symmetry axis of the toric surface has been changed.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, the present invention of The optical scanning device A plurality of lights are reflected at a predetermined position different in the rotation axis direction and scanned in a predetermined direction. Each of an incident surface of a predetermined lens on which light scanned by the optical scanning unit is incident and an exit surface from which the light incident on the incident surface is emitted have a toric surface, and the toric of the incident surface is provided. A double-sided toric lens in which the plane including the rotational symmetry axis and the optical axis, the toric rotational symmetry axis of the exit surface and the plane including the optical axis are orthogonal, and the toric rotational symmetry axes of the respective planes are orthogonal to each other Therefore, the deviation of the light imaged at a predetermined position from the theoretical image formation position can be reduced.
[0095]
Further, according to the optical scanning device of the present invention, the rotational symmetry axis of the entrance surface of the lens and the rotational symmetry axis of the exit surface are defined so as to be orthogonal to each other.
Thereby, image forming characteristics such as achromaticity, field curvature, field distortion, and lateral magnification in the entire region in the sub-scanning direction are improved.
[0096]
Therefore, an image forming apparatus capable of providing a color image free from color misregistration at low cost and a multi-beam optical scanning apparatus suitable for the image forming apparatus are provided.
This provides the cost of the multi-beam multicolor image forming apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial plan view of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the optical scanning device shown in FIG. 1 cut along the optical axis from the optical deflection device toward the image plane.
3 is an optical path diagram in which a pre-deflection optical system portion of the optical scanning device shown in FIG. 1 is developed.
4 is a schematic perspective view of a pre-deflection folding mirror block of the optical scanning device shown in FIG. 1. FIG.
5 is an optical path diagram in a state where a folding mirror and the like of the optical scanning device shown in FIG. 1 are omitted.
6 is a schematic perspective view showing a rotation axis of a toric surface of each lens in a post-deflection optical system portion of the optical scanning device shown in FIG. 1. FIG.
7 is a schematic plan view showing the arrangement of optical members of the optical scanning device shown in FIG.
8 is a schematic perspective view of a folding mirror for horizontal synchronization detection of the optical scanning device shown in FIG.
9 is a schematic perspective view showing an adjustment mechanism of an output mirror of the optical scanning device shown in FIG.
10 is an optical path diagram showing a modification of the optical scanning device shown in FIG.
11 is a schematic perspective view showing a rotation axis of a toric surface of each lens in a post-deflection optical system portion of the optical scanning device shown in FIG. 6;
12 is a schematic plan view showing the arrangement of optical members of the optical scanning device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multi-beam optical scanning device, 3 ... Semiconductor laser element,
5 ... Optical deflection device, 7 ... Optical system before deflection,
9 ... finite focus lens, 11 ... hybrid cylinder lens,
13 ... Mirror block, 15 ... Holding member,
17 ... Plastic cylinder lens, 19 ... Glass cylinder lens,
21: post-deflection optical system, 23 ... horizontal synchronization detector,
25 ... Horizontal mirror folding mirror, 27 ... First imaging lens,
29 ... Second imaging lens, 31 ... Third imaging lens,
33 ... 1st folding mirror, 35 ... 2nd folding mirror,
37 ... Third folding mirror, 39 ... Dust-proof glass,
41 ... fixed part, 43 ... mirror holding leaf spring,
45 ... projection, 47 ... set screw.

Claims (5)

複数の光を、その回転軸方向に異なる所定の位置で反射して所定の方向に走査するただ1つの光走査手段と、
このただ1つの光走査手段により走査された光が入射される所定の1枚のレンズの入射面およびこの入射面に入射された光が出射される出射面のそれぞれがトーリック面を有し、上記入射面のトーリック回転対称軸と光軸を含む面と上記出射面のトーリック回転対称軸と光軸を含む面とが直交するとともに、それぞれの面のトーリック回転対称軸が相互に直交されている両面トーリックレンズを含み、上記ただ1つの光走査手段により走査された光を所定の結像位置に結像させる結像光学手段と、
を、有する光走査装置。
A single light scanning means for reflecting a plurality of lights at a predetermined position different in the rotation axis direction and scanning in a predetermined direction;
Each of an incident surface of a predetermined lens on which light scanned by the single light scanning unit is incident and an emission surface from which light incident on the incident surface is emitted have a toric surface, and Both the surface including the toric rotation symmetry axis and the optical axis of the incident surface are orthogonal to the surface including the toric rotation symmetry axis and the optical axis of the exit surface, and the toric rotation symmetry axes of the respective surfaces are orthogonal to each other. An imaging optical unit that includes a toric lens and forms an image of light scanned by the single optical scanning unit at a predetermined imaging position;
An optical scanning device.
複数の光を所定の方向に走査する光走査手段と、
この光走査手段に近い側から順に配置され、上記光走査手段により走査された光が入射する面の回転対称軸が上記主走査方向に規定されかつ入射された光が出射される出射面の回転対称軸が上記副走査方向に規定された第1の両面トーリックレンズと、上記光走査手段により走査された光が入射する面の回転対称軸が上記主走査方向にかつ入射された光が出射される出射面の回転対称軸が上記副走査方向に規定された第2の両面トーリックレンズと、上記光走査手段により走査された光が入射する面がトーリック面でその回転対称軸が上記主走査方向にかつ入射された光が出射される出射面のが回転対称面に規定された片面トーリックレンズとを含み、上記光走査手段により走査されたそれぞれの光に所定の結像特性を与える結像光学手段と、
を、有する光走査装置。
Optical scanning means for scanning a plurality of lights in a predetermined direction;
Rotation of an exit surface arranged in order from the side closer to the optical scanning means, the rotational symmetry axis of the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident is defined in the main scanning direction, and the incident light is emitted The first double-sided toric lens whose symmetry axis is defined in the sub-scanning direction and the rotational symmetry axis of the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident are emitted in the main scanning direction. A second double-sided toric lens in which the rotational symmetry axis of the outgoing surface is defined in the sub-scanning direction, the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident, and the rotational symmetry axis is the main scanning direction And a single-sided toric lens in which the exit surface from which the incident light is emitted is defined as a rotationally symmetric surface, and imaging optics that gives predetermined imaging characteristics to each light scanned by the optical scanning means Means and
An optical scanning device.
複数の光を所定の方向に走査する光走査手段と、
この光走査手段に近い側から順に配置され、上記光走査手段により走査された光が入射する面の回転対称軸が上記主走査方向に規定されかつ入射された光が出射される出射面の回転対称軸が上記副走査方向に規定された第1の両面トーリックレンズと、上記光走査手段により走査された光が入射する面の回転対称軸が上記主走査方向に規定されかつ入射された光が出射される出射面の回転対称軸が上記主走査方向に規定された第2の両面トーリックレンズと、上記光走査手段により走査された光が入射する面がトーリック面でその回転対称軸が上記主走査方向にかつ入射された光が出射される出射面の回転対称面に規定された片面トーリックレンズとを含み、上記光走査手段により走査されたそれぞれの光に所定の結像特性を与える結像光学手段と、
を、有する光走査装置。
Optical scanning means for scanning a plurality of lights in a predetermined direction;
Rotation of an exit surface arranged in order from the side closer to the optical scanning means, the rotational symmetry axis of the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident is defined in the main scanning direction, and the incident light is emitted The first double-sided toric lens whose symmetry axis is defined in the sub-scanning direction and the rotational symmetry axis of the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident are defined in the main scanning direction and the incident light is The second double-sided toric lens in which the rotational symmetry axis of the outgoing exit surface is defined in the main scanning direction and the surface on which the light scanned by the optical scanning means is incident are the toric surfaces and the rotational symmetry axis is the main symmetry axis. A single-sided toric lens defined on the rotationally symmetric surface of the exit surface from which the incident light is emitted in the scanning direction, and providing predetermined imaging characteristics to each light scanned by the optical scanning means Optical And the stage,
An optical scanning device.
複数の光源と、
この複数の光源からの複数の光を1束の光線とみなすことのできる光線群にまとめる第1の光学手段と、
この第1の光学手段によりまとめられた上記光線群を所定の方向に走査する走査手段と、
この走査手段に近い側から順に配列された第1ないし第3のレンズであって、入射面および出射面の形状がそれぞれトーリックに形成され、入射面の回転対称軸が上記光線群が上記走査手段により走査される主走査方向に、かつ、出射面の回転対称軸が上記主走査方向と直交する副走査方向に、それぞれ規定された第1レンズと、入射面および出射面の形状がそれぞれトーリックに形成され、入射面の回転対称軸が上記主走査方向に、かつ、出射面の回転対称軸が上記副走査方向に、それぞれ規定された第2レンズと、入射面の形状がトーリックに、かつ、出射面の形状が回転対称面に形成され、入射面の回転対称軸が上記光線群が上記主走査方向に規定された第3レンズとを含み、上記第1の光学手段によりまとめられた光線群をもとの数の光に分離するとともに、それぞれの光を所定の位置に概ね直線状に結像させる第2の光学手段と、
この第2の光学手段の少なくとも一部を通過された上記光線群を概ね1点に案内する第3の光学手段と、
を、有する光走査装置。
Multiple light sources;
A first optical means for grouping a plurality of lights from the plurality of light sources into a light beam group that can be regarded as a bundle of light beams;
Scanning means for scanning the light beam grouped by the first optical means in a predetermined direction;
The first to third lenses are arranged in order from the side close to the scanning means, and the shapes of the entrance surface and the exit surface are formed in a toric shape, and the rotational symmetry axis of the entrance surface is the light beam group is the scanning means. The shape of the first lens, the incident surface, and the exit surface are toric, respectively, in the main scanning direction scanned in accordance with the above and in the sub-scanning direction in which the rotational symmetry axis of the exit surface is orthogonal to the main scan direction. A second lens that is formed, the rotational symmetry axis of the entrance surface is defined in the main scanning direction, and the rotational symmetry axis of the exit surface is defined in the sub-scanning direction, the shape of the entrance surface is toric, and The shape of the exit surface is formed on a rotationally symmetric surface, the rotationally symmetric axis of the incident surface includes the third lens in which the light beam group is defined in the main scanning direction, and the light beam group collected by the first optical means. The original number Thereby separating the light, a second optical means for focusing the respective light substantially linearly in a predetermined position,
Third optical means for guiding the light beam group having passed through at least a part of the second optical means to approximately one point;
An optical scanning device.
複数の光源と、
この複数の光源からの複数の光を1束の光線とみなすことのできる光線群にまとめる第1の光学手段と、
この第1の光学手段によりまとめられた上記光線群を所定の方向に走査する走査手段と、
この走査手段に近い側から順に配列された第1ないし第3のレンズであって、入射面および出射面の形状がそれぞれトーリックに形成され、入射面の回転対称軸が上記光線群が上記走査手段により走査される主走査方向と直交する主走査方向に、かつ、出射面の回転対称軸が上記副走査方向に、それぞれ規定された第1レンズと、入射面および出射面の形状がそれぞれトーリックに形成され、入射面の回転対称軸が上記主走査方向に、かつ、出射面の回転対称軸が上記主走査方向に、それぞれ規定された第2レンズと、入射面の形状がトーリックに、かつ、出射面の形状が回転対称面に形成され、入射面の回転対称軸が上記光線群が上記主走査方向に規定された第3レンズとを含み、上記第1の光学手段によりまとめられた光線群をもとの数の光に分離するとともに、それぞれの光を所定の位置に概ね直線状に結像させる第2の光学手段と、
この第2の光学手段の少なくとも一部を通過された上記光線群を概ね1点に案内する第3の光学手段と、
を、有する光走査装置。
Multiple light sources;
A first optical means for grouping a plurality of lights from the plurality of light sources into a light beam group that can be regarded as a bundle of light beams;
Scanning means for scanning the light beam grouped by the first optical means in a predetermined direction;
The first to third lenses are arranged in order from the side close to the scanning means, and the shapes of the entrance surface and the exit surface are formed in a toric shape, and the rotational symmetry axis of the entrance surface is the light beam group is the scanning means. In the main scanning direction orthogonal to the main scanning direction scanned by the lens, the rotational symmetry axis of the exit surface is in the sub-scanning direction, and the shapes of the first lens, the entrance surface, and the exit surface are respectively toric. A second lens that is formed, the rotational symmetry axis of the entrance surface is defined in the main scanning direction, and the rotational symmetry axis of the exit surface is defined in the main scanning direction, respectively, and the shape of the entrance surface is toric, and The shape of the exit surface is formed on a rotationally symmetric surface, the rotationally symmetric axis of the incident surface includes the third lens in which the light beam group is defined in the main scanning direction, and the light beam group collected by the first optical means. The original number Thereby separating the light, a second optical means for focusing the respective light substantially linearly in a predetermined position,
Third optical means for guiding the light beam group having passed through at least a part of the second optical means to approximately one point;
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