JP4120311B2 - タンデム型のレーザー走査装置 - Google Patents
タンデム型のレーザー走査装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4120311B2 JP4120311B2 JP2002232391A JP2002232391A JP4120311B2 JP 4120311 B2 JP4120311 B2 JP 4120311B2 JP 2002232391 A JP2002232391 A JP 2002232391A JP 2002232391 A JP2002232391 A JP 2002232391A JP 4120311 B2 JP4120311 B2 JP 4120311B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- lens
- laser
- image
- main scanning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/123—Multibeam scanners, e.g. using multiple light sources or beam splitters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンデム型のレーザー走査装置に関するものであり、例えばカラーレーザープリンタ，カラーデジタル複写機等の画像形成装置において、複数のレーザー光を走査しながら複数の被走査面上に画像を露光記録するタンデム型のレーザー走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１つの偏向器で複数のレーザー光を偏向させ、それぞれを異なる感光体に導いて露光走査することにより、高速にカラー画像を形成するタンデム型のレーザー走査装置が特開２０００−１８０７５０号公報で提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記レーザー走査装置は、偏向された複数のレーザー光の光路分離を容易にするために、レーザー光が偏向器に対して副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射するように構成されている。このため、各レーザー光が偏向器に入射する際、互いに異なる量のボウと波面のねじれが発生してしまう。ボウと波面のねじれを同時に補正することは困難であり、ボウの量が各レーザー光で異なればカラー画像に色ズレが発生し、波面のねじれが補正されていなければビームスポットが大きくなるため画像が不鮮明になってしまう。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数のレーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれが良好に補正され、高精度なカラー画像を高速に作成できるタンデム型のレーザー走査装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーザー走査装置は、以下の条件式(1)〜(3)を満たす第１，第２レーザー光を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器と、偏向後の第１，第２レーザー光を対応する被走査面に分けて導くとともに各被走査面上で結像走査させる走査光学系と、を備えたタンデム型のレーザー走査装置であって、前記走査光学系が、副走査方向に曲率を持たず第１，第２レーザー光を共に透過させる共通レンズと、その共通レンズを透過した第１，第２レーザー光のうち、第１レーザー光を透過させ第２レーザー光を透過させない第１走査用レンズと、第２レーザー光を透過させ第１レーザー光を透過させない第２走査用レンズと、を有し、副走査方向について傾きを持ち、かつ、その傾きが主走査方向の位置によって異なる面形状をねじれ形状とすると、前記第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれ形状を有する面を持ち、前記ねじれ形状を有する面が、副走査方向について曲率を持ち、かつ、その曲率が主走査方向の位置によって異なり、以下の条件式(1a),(2a),(3a),(4a)及び (5) を満たし、画像端部の両端で以下の条件式(6)及び(7)を満たすことを特徴とする。
｜α｜≠｜β｜ …(1)
α≠0 …(2)
β≠0 …(3)
α＞β …(1a)
α＞α’ …(2a)
β＞β’ …(3a)
α−α’＞β−β’ …(4a)
0.8＜(αβ’)／(α’β)＜1.25 …(5)
｜α”／α’｜＜0.5 …(6)
｜β”／β’｜＜0.5 …(7)
ただし、
α：第１レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
β：第２レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
であり、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α’：画像中央に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β’：画像中央に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
α”：画像端部に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β”：画像端部に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施したレーザー走査装置を、図面を参照しつつ説明する。図１に、カラー画像形成装置(例えば、カラーレーザープリンタ，カラーデジタル複写機等)に使用されるタンデム型のレーザー走査装置の一実施の形態を示す。図１中、1A〜1Dはレーザーダイオード、2A〜2Dはコリメータレンズ、3は自由曲面ミラーアレイ、4はポリゴンミラー、5は第１レンズ、6A〜6Dは第１折り返しミラー、7A〜7Dは第２レンズ、8A〜8Dは第２折り返しミラー、9A〜9Dはウインドウガラス、10A〜10Dは被走査面を構成する感光体、LA〜LDはレーザー光である。なお、このレーザー走査装置において、主走査方向はレーザー光(LA〜LD)が感光体(10A〜10D)を走査する方向であり、副走査方向は主走査方向及び面法線方向に対して垂直な方向である。
【００１０】
図１に示すレーザー走査装置は、Ｙ(黄)，Ｍ(マゼンタ)，Ｃ(シアン)，Ｋ(黒)にそれぞれ対応した画像が形成される４つの感光体(10A〜10D)を備えており、４つの感光体(10A〜10D)に形成された画像を同じ紙に転写することによってカラー画像を形成する構成になっている。また、４つの感光体(10A〜10D)のそれぞれに対する描画のための光源として、４つのレーザーダイオード(1A〜1D)を備えている。各レーザーダイオード(1A〜1D)から発せられたレーザー光(LA〜LD)は、対応する４つのコリメータレンズ(2A〜2D)によってそれぞれ平行光となり、自由曲面ミラーアレイ(3)によってポリゴンミラー(4)上で副走査方向にのみ集光する。ポリゴンミラー(4)はレーザー光(LA〜LD)を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器であり、そのポリゴンミラー(4)の偏向反射面に対してレーザー光(LA〜LD)が副走査方向に互いに異なる角度で入射する。そして、ポリゴンミラー(4)で偏向反射したレーザー光(LA〜LD)は走査光学系に入射する。
【００１１】
走査光学系は、第１レンズ(5)，第１折り返しミラー(6A〜6D)，第２レンズ(7A〜7D)，第２折り返しミラー(8A〜8D)及びウインドウガラス(9A〜9D)で構成されており、偏向後のレーザー光(LA〜LD)を対応する感光体(10A〜10D)に分けて導くとともに、各感光体(10A〜10D)の被走査面上で結像走査させる。第１レンズ(5)は、副走査方向に曲率を持たず(つまりパワーを持たず)、４本のレーザー光(LA〜LD)を共に透過させる共通レンズである。その第１レンズ(5)で屈折した４本のレーザー光(LA〜LD)は、対応する４つの第１折り返しミラー(6A〜6D)でそれぞれ反射されることにより光路分離される。光路分離された各レーザー光(LA〜LD)は、対応する４つの第２レンズ(7A〜7D)をそれぞれ透過した後、第２折り返しミラー(8A〜8D)でそれぞれ反射される。そして、ウインドウガラス(9A〜9D)をそれぞれ透過した後、対応する感光体(10A〜10D)上で集光して露光走査を行う。
【００１２】
なお、上記レーザー走査装置では１つのレーザーダイオード(1A〜1D)が１本のレーザー光(LA〜LD)を射出し、１つの感光体(10A〜10D)に対する露光走査を１本のレーザー光(LA〜LD)で行う構成になっているが、これに限らない。例えば、２本以上のレーザー光を射出するマルチビームタイプの光源を用いて、１つの感光体に対する露光走査を２本以上のレーザー光で行う構成にしてもよい。
【００１３】
上記のようにして、走査光学系は４本のレーザー光(LA〜LD)を４つの感光体(10A〜10D)に１本ずつ分けて導くとともに、各レーザー光(LA〜LD)をスポット状に集光させて各感光体(10A〜10D)に対する露光走査を行う。したがって、走査光学系は各レーザー光(LA〜LD)に対して作用する４つの走査光学系(第１〜第４走査光学系)から成るものと考えることができる。図１のレーザー走査装置を構成している走査光学系の一例(実施例１)として、図２〜図５に実施例１の第１〜第４走査光学系の主走査断面(Ａ)及び副走査断面(Ｂ)を示し、表１〜表８に実施例１の第１〜第４走査光学系のコンストラクションデータを示す。ただし、曲率を持たないミラー面については記載を省略して、光路展開状態(つまり曲率を持たない反射面による光路の折り曲げがない状態)での光学構成を示す。
【００１４】
表１，表３，表５，表７は、実施例１の第１〜第４走査光学系のコンストラクションデータを光学面の座標データ(mm)で示している。これらの座標データは、グローバルな直交座標系(Ｘ，Ｙ，Ｚ)におけるローカルな直交座標系(ｘ，ｙ，ｚ)の原点及びベクトルで各光学面(面頂点基準)の配置を表しており、その評価面が各感光体(10A〜10D)の表面に相当する。また表２，表４，表６，表８は、実施例１の第１〜第４走査光学系を構成している光学面の面形状を示している(ただし、E-n=×10-nであり、平面から成る光学面と評価面については記載を省略する。)。ここで面形状データ(ａij)が挙げられている光学面はいずれも自由曲面であり、その面形状は以下の式(FS)によって表現される。なお、表記の無い係数ａijは０であり、走査光学系中のレンズの硝材はすべて屈折率：１．５２４４０である。
【００１５】
【数１】
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】
【表５】
【００２１】
【表６】
【００２２】
【表７】
【００２３】
【表８】
【００２４】
表１〜表８から分かるように、実施例１の第１〜第４走査光学系における第１レンズ(5)は同じものなので、その座標データも面形状データも全く同じになっている。また、実施例１の第１〜第４走査光学系における第２レンズ(7A〜7D)は、座標データも面形状データもそれぞれ異なっている。第１レンズ(5)では、式(FS)の係数ａijがいずれの面においてもｊ＞０についてすべてゼロであるため、面形状を表す式(FS)はｙのみの関数となり、ｙの値を決めればｚの値によらずｘの値が決定する。つまり第１レンズ(5)は、副走査方向について傾きも曲率も持たない面で構成されていることになる。第２レンズ(7A〜7D)では、ｊ＝１の項にゼロでない係数ａijがあるので、第２レンズ(7A〜7D)の光入射側面(面番号：３)は副走査方向について傾きを持っており、しかもその傾きは主走査方向の位置によって異なっている。また、ｊ＝２の項についてもゼロでない係数ａijがあるので、第２レンズ(7A〜7D)の光入射側面(面番号：３)は副走査方向について曲率をもっており、しかもその曲率は主走査方向の位置によって異なっている。
【００２５】
図６に、図１のレーザー走査装置においてポリゴンミラー(4)へ入射するレーザー光(LA〜LD)を副走査断面での主光線で示す。４本のレーザー光(LA〜LD)は、ポリゴンミラー(4)に対する入射角度が副走査方向について異なっているが、入射する高さはポリゴンミラー(4)上でほぼ一致している。また４本のレーザー光(LA〜LD)のうち、外側の２本のレーザー光(LA,LD)は副走査方向の入射角度の絶対値が等しくなっており、内側の２本のレーザー光(LB,LC)は副走査方向の入射角度の絶対値が等しくなっている。
【００２６】
図７に、第１〜第４走査光学系(図２〜図５)において、画像中央に相当する偏向角で第２レンズ(7A〜7D)へ入射し第２レンズ(7A〜7D)から射出するレーザー光(LA〜LD)を副走査断面での主光線で示す。図７中の破線は第２レンズ(7A〜7D)への入射光(LA〜LD)の延長線を示しており、その入射光と射出光との角度の差は、外側のレーザー光(LA,LD)の方が内側のレーザー光(LB,LC)よりも大きくなっている。なお、第１レンズ(5)は副走査方向について曲率を持たないので、第２レンズ(7A〜7D)に入射するレーザー光(LA〜LD)の副走査方向の入射角度(絶対値)は、ポリゴンミラー(4)に入射するときと同じ大きさである。
【００２７】
図７中、１番上のレーザー光(LA)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をαとし、画像中央に相当する偏向角において、１番上のレーザー光(LA)の主光線が第２レンズ(7A)から射出するときに主走査平面となす角度をα’とすると、α＝２．８、α’＝１．１(単位はいずれも度)である。また図７中、上から２番目のレーザー光(LB)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をβとし、画像中央に相当する偏向角において、上から２番目のレーザー光(LB)の主光線が第２レンズ(7B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ’とすると、β＝０．９２、β’＝０．４２(単位はいずれも度)である。このとき、α，α’の差とβ，β’の差とは異なるが、α，α’の比とβ，β’の比とは近い値になる。つまり、(αβ’)／(α’β)＝１．１となり、１に近い値になる。
【００２８】
図８に、第１走査光学系(図２)において画像中央に相当する偏向角で第２レンズ(7A)へ入射し第２レンズ(7A)から射出するレーザー光(LA0)と、画像端部に相当する偏向角で第２レンズ(7A)へ入射し第２レンズ(7A)から射出するレーザー光(LA1)と、を副走査断面での主光線で示す。図８から、画像端部に相当する偏向角で第２レンズ(7A)に入射するレーザー光(LA1)は、画像中央に相当する偏向角で第２レンズ(7A)に入射するレーザー光(LA0)よりも、強く曲げられていることが分かる。
【００２９】
画像中央と比較して画像端部では、ポリゴンミラー(4)から第２折り返しミラー(8A〜8D)までの距離が長くなっているがゆえに、ポリゴンミラー(4)への入射光が副走査方向に傾きを持っていることと第１レンズ(5)が副走査方向に曲率を持っていないことから、画像中央と画像端部とで第２レンズ(7A〜7D)への入射高さに差が生じる。したがって、ポリゴンミラー(4)への入射高さを基準とすれば、画像端部ではより離れた高さで第２レンズ(7A〜7D)にレーザー光(LA〜LD)が入射することになる。前述したα＞α’，β＞β’の関係から分かるように、画像中央では第２レンズ(7A〜7D)によってレーザー光(LA〜LD)の主光線が主走査平面となす角度を小さくするように屈折するが、感光体(10A〜10D)上でボウを発生させないようにするためには、第２レンズ(7A〜7D)に対する入射高さの高い画像端部で、より強く屈折させることが必要になる。
【００３０】
画像端部に相当する偏向角において、図７中の１番上のレーザー光(LA)の主光線が第２レンズ(7A)から射出するときに主走査平面となす角度をα”とすると、α”＝０．２９(単位は度)である。α”／α’＝０．２７となり、画像中央との比はゼロに近い値となる。同様に、画像端部に相当する偏向角において、図７中の上から２番目のレーザー光(LB)の主光線が第２レンズ(7B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ”とすると、β”＝０．１４(単位は度)であり、β”／β’＝０．３５となる。なお、ボウの補正だけであれば、第２レンズ(7A〜7D)によってレーザー光(LA〜LD)を主走査平面となす角度が小さくなるように屈折させる必要はなく、画像中央と画像端部とで差があればよい。
【００３１】
上述したレーザー走査装置を、その特徴により以下のように一般化することができる。例えば、図７中の１番上のレーザー光(LA)を第１レーザー光とし、図７中の上から２番目のレーザー光(LB)を第２レーザー光とする。そしてポリゴンミラー(4)は、以下の条件式▲１▼〜▲３▼を満たす第１，第２レーザー光を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器とする。
【００３２】
｜α｜≠｜β｜ …▲１▼
α≠0 …▲２▼
β≠0 …▲３▼
ただし、
α：第１レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
β：第２レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
である。
【００３３】
また、走査光学系の第１レンズ(5)を、副走査方向に曲率を持たず第１，第２レーザー光を共に透過させる共通レンズとし、第１走査光学系の第２レンズ(7A)を第１走査用レンズとし、第２走査光学系の第２レンズ(7B)を第２走査用レンズとする。その第１，第２走査用レンズには、共通レンズを透過した第１，第２レーザー光のうちの一方が透過し他方が透過しないものとすると、第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つことが、本発明に係るレーザー走査装置の一つの特徴となる。
【００３４】
光路分離後の第１，第２レーザー光に対し、第１走査用レンズは第１レーザー光を透過させ第２レーザー光を透過させない構成になっており、第２走査用レンズは第２レーザー光を透過させ第１レーザー光を透過させない構成になっている。このため、第１，第２レーザー光が条件式▲１▼〜▲３▼を満たすレーザー走査装置において、第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つように走査光学系を構成すると、第１，第２レーザー光の偏向器に対する副走査方向の入射角度に応じて、ボウと波面のねじれを補正するための最適な量のねじれを、第１，第２走査用レンズのレンズ面にそれぞれ与えることが可能になる。したがって、第１，第２レーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれを両方とも良好に補正することができる。その補正により、ボウの量を各レーザー光で同じにすることができるため、カラー画像に色ズレが発生するのを防止することができる。また、波面のねじれを補正することができるため、ビームスポットを小さくして鮮明な画像を得ることができる。したがって、高精度なカラー画像を高速に作成することが可能になる。
【００３５】
波面のねじれを良好に補正するためには、以下の条件式▲４▼を満たすことが望ましく、ボウと波面のねじれを両方とも良好に補正するためには、以下の条件式▲５▼を満たすことが望ましい。また、ボウを良好に補正するためには、以下の条件式▲６▼及び▲７▼を満たすことが望ましい。ボウの補正だけであれば、第１，第２走査用レンズによって第１，第２レーザー光を主走査平面となす角度が小さくなるように屈折させる必要はなく、画像中央と画像端部とで条件式▲６▼及び▲７▼で規定する角度差があればよい。ただし、条件式▲４▼〜▲７▼はボウだけでなく波面のねじれも同時に補正するために望ましい条件を規定しているので、条件式▲４▼〜▲７▼のいずれの範囲を外れた場合でも、ボウの補正と波面のねじれの補正とを両立させることが困難になる。
【００３６】
α−α’≠β−β’ …▲４▼
0.8＜(αβ’)／(α’β)＜1.25 …▲５▼
｜α”／α’｜＜0.5 …▲６▼
｜β”／β’｜＜0.5 …▲７▼
ただし、走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α’：画像中央に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β’：画像中央に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
α”：画像端部に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β”：画像端部に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
である。
【００３７】
前述した第１〜第４走査光学系(図２〜図５)により得られる結像性能に関し、図９に副走査方向の像高を示し、図１０に波面収差(波長に対する相対値)を示す。図９及び図１０中の光線１〜４はレーザー光(LA〜LD)にそれぞれ対応しており、そのラインは実施例１の第１〜第４走査光学系の結像性能をそれぞれ示している。図９では、主走査像高(mm)の変化に伴う副走査像高(mm)の変化がボウを示している。また、波面収差は波面のねじれ以外にもコマ収差や非点収差等の影響を受けるが、図１０では波面のねじれに相当する分だけを抜き出して示している。値はＰ−Ｖ値(つまり最大値と最小値との差)であるが、ねじれの方向によって正負の符号をつけている。
【００３８】
図１１，図１２に、比較例１，２の副走査像高と波面収差を図９，図１０と同様に示す。図１１及び図１２中、実施例１は図９及び図１０中の光線１であり、比較例１，２はその光線１に相当するものである。比較例１，２では、画面中央において第２レンズ(7A)で副走査方向について角度が変化しないようにしている。比較例１では、面のねじれを与えずに像面だけを合わせており、また比較例２では、像面を合わせるだけでなく面のねじれも与えてボウを補正している。図１１，図１２から分かるように、比較例１ではボウも波面も悪く、比較例２ではボウは良いが波面は比較例１とあまり変わらない。
【００３９】
次に、共通レンズがレンズ２枚から成る広角タイプの走査光学系を備えたレーザー走査装置の実施の形態を説明する。そのレーザー走査装置を構成している走査光学系の一例(実施例２)として、図１３〜図１６に実施例２の第１〜第４走査光学系の主走査断面(Ａ)及び副走査断面(Ｂ)を示し、表９〜表１６に実施例２の第１〜第４走査光学系のコンストラクションデータを示す。ただし、前記実施例１と同様、曲率を持たないミラー面については記載を省略して、光路展開状態での光学構成を示す。なお、共通レンズとして第１，第２レンズ(5a,5b)が用いられているほかは、前記実施例１と同様の基本構成をとっているため、第３レンズ(17A〜17D)は実施例１の第２レンズ(7A〜7D)と等価であり、例えば、そのうちの２つの第３レンズ(17A,17B)は前述の第１，第２走査用レンズに相当する。
【００４０】
表９，表１１，表１３，表１５は、実施例２の第１〜第４走査光学系のコンストラクションデータを光学面の座標データ(mm)で示している。これらの座標データは、グローバルな直交座標系(Ｘ，Ｙ，Ｚ)におけるローカルな直交座標系(ｘ，ｙ，ｚ)の原点及びベクトルで各光学面(面頂点基準)の配置を表しており、その評価面が各感光体(10A〜10D)の表面に相当する。また表１０，表１２，表１４，表１６は、実施例２の第１〜第４走査光学系を構成している光学面の面形状を示している(ただし、E-n=×10-nであり、平面から成る光学面と評価面については記載を省略する。)。ここで面形状データ(ａij)が挙げられている光学面はいずれも自由曲面であり、その面形状は前記式(FS)によって表現される。なお、表記の無い係数ａijは０であり、走査光学系中のレンズの硝材はすべて屈折率：１．５２４４０である。
【００４１】
【表９】
【００４２】
【表１０】
【００４３】
【表１１】
【００４４】
【表１２】
【００４５】
【表１３】
【００４６】
【表１４】
【００４７】
【表１５】
【００４８】
【表１６】
【００４９】
表９〜表１６から分かるように、実施例２の第１〜第４走査光学系における第１レンズ(5a)及び第２レンズ(5b)は同じものなので、その座標データも面形状データも全く同じになっている。また、実施例２の第１〜第４走査光学系における第３レンズ(17A〜17D)は、座標データも面形状データもそれぞれ異なっている。ただし、第２走査光学系(図１４)と第４走査光学系(図１６)とは鏡像の関係になっている。
【００５０】
第１，第２レンズ(5a,5b)では、式(FS)の係数ａijがいずれの面においてもｊ＞０についてすべてゼロであるため、面形状を表す式(FS)はｙのみの関数となり、ｙの値を決めればｚの値によらずｘの値が決定する。つまり第１レンズ(5a,5b)は、副走査方向について傾きも曲率も持たない面で構成されていることになる。第１，第２，第４走査光学系の第３レンズ(17A,17B,17D)では、ｊ＝１の項にゼロでない係数ａijがあるので、第３レンズ(17A,17B,17D)の光入射側面(面番号：５)は副走査方向について傾きを持っており、しかもその傾きは主走査方向の位置によって異なっている。第３走査光学系の第３レンズ(17C)では、ｊ＝０の項の係数ａijがすべてゼロであるため、Ｚ＝０においては傾きを持っていない。また、ｊ＝２の項については、第１〜第４走査光学系の第３レンズ(17A〜17D)のいずれにおいてもゼロでない係数ａijがあるので、第３レンズ(17A〜17D)の光入射側面(面番号：５)は副走査方向について曲率をもっており、しかもその曲率は主走査方向の位置によって異なっている。
【００５１】
図１７に、ポリゴンミラー(4)へ入射するレーザー光(LA〜LD)を、図６と同様、副走査断面での主光線で示す。４本のレーザー光(LA〜LD)は、ポリゴンミラー(4)に対する入射角度が副走査方向について異なっており、その入射光の副走査方向の角度は、−２度，−１度，０度，１度となっている。また、ポリゴンミラー(4)に入射する前にレーザー光(LA〜LD)がクロスしており、入射する高さはポリゴンミラー(4)上でも異なっている。４本のレーザー光(LA〜LD)がポリゴンミラー(4)の偏向反射面に対して同じ高さで入射する必要はないので、ポリゴンミラー(4)への入射前にレーザー光(LA〜LD)をクロスさせることにより、偏向反射面上での入射高さに差をつけている。これによって、小型化のための広角化による光路分離の困難さを解消している。
【００５２】
第１走査光学系(図１３)において、レーザー光(LA)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をαとし、画像中央に相当する偏向角において、レーザー光(LA)の主光線が第３レンズ(17A)から射出するときに主走査平面となす角度をα’とし、画像端部に相当する偏向角において、レーザー光(LA)の主光線が第３レンズ(17A)から射出するときに主走査平面となす角度をα”とすると、α＝−２．０，α’＝−０．９１，α”＝−０．０４６(単位はいずれも度)である。また、第２走査光学系(図１４)において、レーザー光(LB)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をβとし、画像中央に相当する偏向角において、レーザー光(LB)の主光線が第３レンズ(17B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ’とし、画像端部に相当する偏向角において、レーザー光(LB)の主光線が第３レンズ(17B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ”とすると、β＝−１．０，β’＝−０．５０，β”＝−０．０６０(単位はいずれも度)である。このとき、(αβ’)／(α’β)＝１．１，α”／α’＝０．０５１，β”／β’＝０．１２である。
【００５３】
上述した第１〜第４走査光学系(図１３〜図１６)により得られる結像性能に関し、図１８に副走査方向の像高を図９と同様に示し、図１９に波面収差(波長に対する相対値)を図１０と同様に示す。図１８及び図１９中の光線１〜４はレーザー光(LA〜LD)にそれぞれ対応しており、そのラインは実施例２の第１〜第４走査光学系の結像性能を示している。図１８では、主走査像高(mm)の変化に伴う副走査像高(mm)の変化がボウを示している。また、波面収差は波面のねじれ以外にもコマ収差や非点収差等の影響を受けるが、図１９では波面のねじれに相当する分だけを抜き出して示している。値はＰ−Ｖ値であるが、ねじれの方向によって正負の符号をつけている。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つため、ボウと波面のねじれを補正する上で最適な面のねじれ量を、偏向器への副走査方向の入射角度に応じて各々与えることが可能である。したがって、複数のレーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれが良好に補正され、高精度なカラー画像を高速に作成できるタンデム型のレーザー走査装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザー走査装置の一実施の形態を示す概略斜視図。
【図２】図１のレーザー走査装置を構成している第１走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図３】図１のレーザー走査装置を構成している第２走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図４】図１のレーザー走査装置を構成している第３走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図５】図１のレーザー走査装置を構成している第４走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図６】図１のレーザー走査装置においてポリゴンミラーへ入射するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図７】図２〜図５の第１〜第４走査光学系において画像中央に相当する偏向角で第２レンズへ入射し射出するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図８】図２の第１走査光学系において画像中央に相当する偏向角と画像端部に相当する偏向角で第２レンズへ入射し射出するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図９】図２〜図５の第１〜第４走査光学系により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図１０】図２〜図５の第１〜第４走査光学系により得られる波面収差を示すグラフ。
【図１１】比較例１，２により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図１２】比較例１，２により得られる波面収差を示すグラフ。
【図１３】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第１走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図１４】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第２走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図１５】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第３走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図１６】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第４走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図１７】図１３〜図１６の第１〜第４走査光学系を備えたレーザー走査装置においてポリゴンミラーへ入射するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図１８】図１３〜図１６の第１〜第４走査光学系により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図１９】図１３〜図１６の第１〜第４走査光学系により得られる波面収差を示すグラフ。
【符号の説明】
1A〜1D …レーザーダイオード
4 …ポリゴンミラー(偏向器)
5 …第１レンズ(共通レンズ)
7A〜7D …第２レンズ(第１，第２走査用レンズ)
5a …第１レンズ(共通レンズ)
5a …第２レンズ(共通レンズ)
17A〜17D …第３レンズ(第１，第２走査用レンズ)
10A〜10D …感光体(被走査面)
LA〜LD …レーザー光(第１，第２レーザー光)
【発明の属する技術分野】
本発明はタンデム型のレーザー走査装置に関するものであり、例えばカラーレーザープリンタ，カラーデジタル複写機等の画像形成装置において、複数のレーザー光を走査しながら複数の被走査面上に画像を露光記録するタンデム型のレーザー走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１つの偏向器で複数のレーザー光を偏向させ、それぞれを異なる感光体に導いて露光走査することにより、高速にカラー画像を形成するタンデム型のレーザー走査装置が特開２０００−１８０７５０号公報で提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記レーザー走査装置は、偏向された複数のレーザー光の光路分離を容易にするために、レーザー光が偏向器に対して副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射するように構成されている。このため、各レーザー光が偏向器に入射する際、互いに異なる量のボウと波面のねじれが発生してしまう。ボウと波面のねじれを同時に補正することは困難であり、ボウの量が各レーザー光で異なればカラー画像に色ズレが発生し、波面のねじれが補正されていなければビームスポットが大きくなるため画像が不鮮明になってしまう。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数のレーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれが良好に補正され、高精度なカラー画像を高速に作成できるタンデム型のレーザー走査装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーザー走査装置は、以下の条件式(1)〜(3)を満たす第１，第２レーザー光を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器と、偏向後の第１，第２レーザー光を対応する被走査面に分けて導くとともに各被走査面上で結像走査させる走査光学系と、を備えたタンデム型のレーザー走査装置であって、前記走査光学系が、副走査方向に曲率を持たず第１，第２レーザー光を共に透過させる共通レンズと、その共通レンズを透過した第１，第２レーザー光のうち、第１レーザー光を透過させ第２レーザー光を透過させない第１走査用レンズと、第２レーザー光を透過させ第１レーザー光を透過させない第２走査用レンズと、を有し、副走査方向について傾きを持ち、かつ、その傾きが主走査方向の位置によって異なる面形状をねじれ形状とすると、前記第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれ形状を有する面を持ち、前記ねじれ形状を有する面が、副走査方向について曲率を持ち、かつ、その曲率が主走査方向の位置によって異なり、以下の条件式(1a),(2a),(3a),(4a)及び (5) を満たし、画像端部の両端で以下の条件式(6)及び(7)を満たすことを特徴とする。
｜α｜≠｜β｜ …(1)
α≠0 …(2)
β≠0 …(3)
α＞β …(1a)
α＞α’ …(2a)
β＞β’ …(3a)
α−α’＞β−β’ …(4a)
0.8＜(αβ’)／(α’β)＜1.25 …(5)
｜α”／α’｜＜0.5 …(6)
｜β”／β’｜＜0.5 …(7)
ただし、
α：第１レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
β：第２レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
であり、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α’：画像中央に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β’：画像中央に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
α”：画像端部に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β”：画像端部に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施したレーザー走査装置を、図面を参照しつつ説明する。図１に、カラー画像形成装置(例えば、カラーレーザープリンタ，カラーデジタル複写機等)に使用されるタンデム型のレーザー走査装置の一実施の形態を示す。図１中、1A〜1Dはレーザーダイオード、2A〜2Dはコリメータレンズ、3は自由曲面ミラーアレイ、4はポリゴンミラー、5は第１レンズ、6A〜6Dは第１折り返しミラー、7A〜7Dは第２レンズ、8A〜8Dは第２折り返しミラー、9A〜9Dはウインドウガラス、10A〜10Dは被走査面を構成する感光体、LA〜LDはレーザー光である。なお、このレーザー走査装置において、主走査方向はレーザー光(LA〜LD)が感光体(10A〜10D)を走査する方向であり、副走査方向は主走査方向及び面法線方向に対して垂直な方向である。
【００１０】
図１に示すレーザー走査装置は、Ｙ(黄)，Ｍ(マゼンタ)，Ｃ(シアン)，Ｋ(黒)にそれぞれ対応した画像が形成される４つの感光体(10A〜10D)を備えており、４つの感光体(10A〜10D)に形成された画像を同じ紙に転写することによってカラー画像を形成する構成になっている。また、４つの感光体(10A〜10D)のそれぞれに対する描画のための光源として、４つのレーザーダイオード(1A〜1D)を備えている。各レーザーダイオード(1A〜1D)から発せられたレーザー光(LA〜LD)は、対応する４つのコリメータレンズ(2A〜2D)によってそれぞれ平行光となり、自由曲面ミラーアレイ(3)によってポリゴンミラー(4)上で副走査方向にのみ集光する。ポリゴンミラー(4)はレーザー光(LA〜LD)を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器であり、そのポリゴンミラー(4)の偏向反射面に対してレーザー光(LA〜LD)が副走査方向に互いに異なる角度で入射する。そして、ポリゴンミラー(4)で偏向反射したレーザー光(LA〜LD)は走査光学系に入射する。
【００１１】
走査光学系は、第１レンズ(5)，第１折り返しミラー(6A〜6D)，第２レンズ(7A〜7D)，第２折り返しミラー(8A〜8D)及びウインドウガラス(9A〜9D)で構成されており、偏向後のレーザー光(LA〜LD)を対応する感光体(10A〜10D)に分けて導くとともに、各感光体(10A〜10D)の被走査面上で結像走査させる。第１レンズ(5)は、副走査方向に曲率を持たず(つまりパワーを持たず)、４本のレーザー光(LA〜LD)を共に透過させる共通レンズである。その第１レンズ(5)で屈折した４本のレーザー光(LA〜LD)は、対応する４つの第１折り返しミラー(6A〜6D)でそれぞれ反射されることにより光路分離される。光路分離された各レーザー光(LA〜LD)は、対応する４つの第２レンズ(7A〜7D)をそれぞれ透過した後、第２折り返しミラー(8A〜8D)でそれぞれ反射される。そして、ウインドウガラス(9A〜9D)をそれぞれ透過した後、対応する感光体(10A〜10D)上で集光して露光走査を行う。
【００１２】
なお、上記レーザー走査装置では１つのレーザーダイオード(1A〜1D)が１本のレーザー光(LA〜LD)を射出し、１つの感光体(10A〜10D)に対する露光走査を１本のレーザー光(LA〜LD)で行う構成になっているが、これに限らない。例えば、２本以上のレーザー光を射出するマルチビームタイプの光源を用いて、１つの感光体に対する露光走査を２本以上のレーザー光で行う構成にしてもよい。
【００１３】
上記のようにして、走査光学系は４本のレーザー光(LA〜LD)を４つの感光体(10A〜10D)に１本ずつ分けて導くとともに、各レーザー光(LA〜LD)をスポット状に集光させて各感光体(10A〜10D)に対する露光走査を行う。したがって、走査光学系は各レーザー光(LA〜LD)に対して作用する４つの走査光学系(第１〜第４走査光学系)から成るものと考えることができる。図１のレーザー走査装置を構成している走査光学系の一例(実施例１)として、図２〜図５に実施例１の第１〜第４走査光学系の主走査断面(Ａ)及び副走査断面(Ｂ)を示し、表１〜表８に実施例１の第１〜第４走査光学系のコンストラクションデータを示す。ただし、曲率を持たないミラー面については記載を省略して、光路展開状態(つまり曲率を持たない反射面による光路の折り曲げがない状態)での光学構成を示す。
【００１４】
表１，表３，表５，表７は、実施例１の第１〜第４走査光学系のコンストラクションデータを光学面の座標データ(mm)で示している。これらの座標データは、グローバルな直交座標系(Ｘ，Ｙ，Ｚ)におけるローカルな直交座標系(ｘ，ｙ，ｚ)の原点及びベクトルで各光学面(面頂点基準)の配置を表しており、その評価面が各感光体(10A〜10D)の表面に相当する。また表２，表４，表６，表８は、実施例１の第１〜第４走査光学系を構成している光学面の面形状を示している(ただし、E-n=×10-nであり、平面から成る光学面と評価面については記載を省略する。)。ここで面形状データ(ａij)が挙げられている光学面はいずれも自由曲面であり、その面形状は以下の式(FS)によって表現される。なお、表記の無い係数ａijは０であり、走査光学系中のレンズの硝材はすべて屈折率：１．５２４４０である。
【００１５】
【数１】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
表１〜表８から分かるように、実施例１の第１〜第４走査光学系における第１レンズ(5)は同じものなので、その座標データも面形状データも全く同じになっている。また、実施例１の第１〜第４走査光学系における第２レンズ(7A〜7D)は、座標データも面形状データもそれぞれ異なっている。第１レンズ(5)では、式(FS)の係数ａijがいずれの面においてもｊ＞０についてすべてゼロであるため、面形状を表す式(FS)はｙのみの関数となり、ｙの値を決めればｚの値によらずｘの値が決定する。つまり第１レンズ(5)は、副走査方向について傾きも曲率も持たない面で構成されていることになる。第２レンズ(7A〜7D)では、ｊ＝１の項にゼロでない係数ａijがあるので、第２レンズ(7A〜7D)の光入射側面(面番号：３)は副走査方向について傾きを持っており、しかもその傾きは主走査方向の位置によって異なっている。また、ｊ＝２の項についてもゼロでない係数ａijがあるので、第２レンズ(7A〜7D)の光入射側面(面番号：３)は副走査方向について曲率をもっており、しかもその曲率は主走査方向の位置によって異なっている。
【００２５】
図６に、図１のレーザー走査装置においてポリゴンミラー(4)へ入射するレーザー光(LA〜LD)を副走査断面での主光線で示す。４本のレーザー光(LA〜LD)は、ポリゴンミラー(4)に対する入射角度が副走査方向について異なっているが、入射する高さはポリゴンミラー(4)上でほぼ一致している。また４本のレーザー光(LA〜LD)のうち、外側の２本のレーザー光(LA,LD)は副走査方向の入射角度の絶対値が等しくなっており、内側の２本のレーザー光(LB,LC)は副走査方向の入射角度の絶対値が等しくなっている。
【００２６】
図７に、第１〜第４走査光学系(図２〜図５)において、画像中央に相当する偏向角で第２レンズ(7A〜7D)へ入射し第２レンズ(7A〜7D)から射出するレーザー光(LA〜LD)を副走査断面での主光線で示す。図７中の破線は第２レンズ(7A〜7D)への入射光(LA〜LD)の延長線を示しており、その入射光と射出光との角度の差は、外側のレーザー光(LA,LD)の方が内側のレーザー光(LB,LC)よりも大きくなっている。なお、第１レンズ(5)は副走査方向について曲率を持たないので、第２レンズ(7A〜7D)に入射するレーザー光(LA〜LD)の副走査方向の入射角度(絶対値)は、ポリゴンミラー(4)に入射するときと同じ大きさである。
【００２７】
図７中、１番上のレーザー光(LA)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をαとし、画像中央に相当する偏向角において、１番上のレーザー光(LA)の主光線が第２レンズ(7A)から射出するときに主走査平面となす角度をα’とすると、α＝２．８、α’＝１．１(単位はいずれも度)である。また図７中、上から２番目のレーザー光(LB)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をβとし、画像中央に相当する偏向角において、上から２番目のレーザー光(LB)の主光線が第２レンズ(7B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ’とすると、β＝０．９２、β’＝０．４２(単位はいずれも度)である。このとき、α，α’の差とβ，β’の差とは異なるが、α，α’の比とβ，β’の比とは近い値になる。つまり、(αβ’)／(α’β)＝１．１となり、１に近い値になる。
【００２８】
図８に、第１走査光学系(図２)において画像中央に相当する偏向角で第２レンズ(7A)へ入射し第２レンズ(7A)から射出するレーザー光(LA0)と、画像端部に相当する偏向角で第２レンズ(7A)へ入射し第２レンズ(7A)から射出するレーザー光(LA1)と、を副走査断面での主光線で示す。図８から、画像端部に相当する偏向角で第２レンズ(7A)に入射するレーザー光(LA1)は、画像中央に相当する偏向角で第２レンズ(7A)に入射するレーザー光(LA0)よりも、強く曲げられていることが分かる。
【００２９】
画像中央と比較して画像端部では、ポリゴンミラー(4)から第２折り返しミラー(8A〜8D)までの距離が長くなっているがゆえに、ポリゴンミラー(4)への入射光が副走査方向に傾きを持っていることと第１レンズ(5)が副走査方向に曲率を持っていないことから、画像中央と画像端部とで第２レンズ(7A〜7D)への入射高さに差が生じる。したがって、ポリゴンミラー(4)への入射高さを基準とすれば、画像端部ではより離れた高さで第２レンズ(7A〜7D)にレーザー光(LA〜LD)が入射することになる。前述したα＞α’，β＞β’の関係から分かるように、画像中央では第２レンズ(7A〜7D)によってレーザー光(LA〜LD)の主光線が主走査平面となす角度を小さくするように屈折するが、感光体(10A〜10D)上でボウを発生させないようにするためには、第２レンズ(7A〜7D)に対する入射高さの高い画像端部で、より強く屈折させることが必要になる。
【００３０】
画像端部に相当する偏向角において、図７中の１番上のレーザー光(LA)の主光線が第２レンズ(7A)から射出するときに主走査平面となす角度をα”とすると、α”＝０．２９(単位は度)である。α”／α’＝０．２７となり、画像中央との比はゼロに近い値となる。同様に、画像端部に相当する偏向角において、図７中の上から２番目のレーザー光(LB)の主光線が第２レンズ(7B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ”とすると、β”＝０．１４(単位は度)であり、β”／β’＝０．３５となる。なお、ボウの補正だけであれば、第２レンズ(7A〜7D)によってレーザー光(LA〜LD)を主走査平面となす角度が小さくなるように屈折させる必要はなく、画像中央と画像端部とで差があればよい。
【００３１】
上述したレーザー走査装置を、その特徴により以下のように一般化することができる。例えば、図７中の１番上のレーザー光(LA)を第１レーザー光とし、図７中の上から２番目のレーザー光(LB)を第２レーザー光とする。そしてポリゴンミラー(4)は、以下の条件式▲１▼〜▲３▼を満たす第１，第２レーザー光を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器とする。
【００３２】
｜α｜≠｜β｜ …▲１▼
α≠0 …▲２▼
β≠0 …▲３▼
ただし、
α：第１レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
β：第２レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
である。
【００３３】
また、走査光学系の第１レンズ(5)を、副走査方向に曲率を持たず第１，第２レーザー光を共に透過させる共通レンズとし、第１走査光学系の第２レンズ(7A)を第１走査用レンズとし、第２走査光学系の第２レンズ(7B)を第２走査用レンズとする。その第１，第２走査用レンズには、共通レンズを透過した第１，第２レーザー光のうちの一方が透過し他方が透過しないものとすると、第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つことが、本発明に係るレーザー走査装置の一つの特徴となる。
【００３４】
光路分離後の第１，第２レーザー光に対し、第１走査用レンズは第１レーザー光を透過させ第２レーザー光を透過させない構成になっており、第２走査用レンズは第２レーザー光を透過させ第１レーザー光を透過させない構成になっている。このため、第１，第２レーザー光が条件式▲１▼〜▲３▼を満たすレーザー走査装置において、第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つように走査光学系を構成すると、第１，第２レーザー光の偏向器に対する副走査方向の入射角度に応じて、ボウと波面のねじれを補正するための最適な量のねじれを、第１，第２走査用レンズのレンズ面にそれぞれ与えることが可能になる。したがって、第１，第２レーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれを両方とも良好に補正することができる。その補正により、ボウの量を各レーザー光で同じにすることができるため、カラー画像に色ズレが発生するのを防止することができる。また、波面のねじれを補正することができるため、ビームスポットを小さくして鮮明な画像を得ることができる。したがって、高精度なカラー画像を高速に作成することが可能になる。
【００３５】
波面のねじれを良好に補正するためには、以下の条件式▲４▼を満たすことが望ましく、ボウと波面のねじれを両方とも良好に補正するためには、以下の条件式▲５▼を満たすことが望ましい。また、ボウを良好に補正するためには、以下の条件式▲６▼及び▲７▼を満たすことが望ましい。ボウの補正だけであれば、第１，第２走査用レンズによって第１，第２レーザー光を主走査平面となす角度が小さくなるように屈折させる必要はなく、画像中央と画像端部とで条件式▲６▼及び▲７▼で規定する角度差があればよい。ただし、条件式▲４▼〜▲７▼はボウだけでなく波面のねじれも同時に補正するために望ましい条件を規定しているので、条件式▲４▼〜▲７▼のいずれの範囲を外れた場合でも、ボウの補正と波面のねじれの補正とを両立させることが困難になる。
【００３６】
α−α’≠β−β’ …▲４▼
0.8＜(αβ’)／(α’β)＜1.25 …▲５▼
｜α”／α’｜＜0.5 …▲６▼
｜β”／β’｜＜0.5 …▲７▼
ただし、走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α’：画像中央に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β’：画像中央に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
α”：画像端部に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β”：画像端部に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
である。
【００３７】
前述した第１〜第４走査光学系(図２〜図５)により得られる結像性能に関し、図９に副走査方向の像高を示し、図１０に波面収差(波長に対する相対値)を示す。図９及び図１０中の光線１〜４はレーザー光(LA〜LD)にそれぞれ対応しており、そのラインは実施例１の第１〜第４走査光学系の結像性能をそれぞれ示している。図９では、主走査像高(mm)の変化に伴う副走査像高(mm)の変化がボウを示している。また、波面収差は波面のねじれ以外にもコマ収差や非点収差等の影響を受けるが、図１０では波面のねじれに相当する分だけを抜き出して示している。値はＰ−Ｖ値(つまり最大値と最小値との差)であるが、ねじれの方向によって正負の符号をつけている。
【００３８】
図１１，図１２に、比較例１，２の副走査像高と波面収差を図９，図１０と同様に示す。図１１及び図１２中、実施例１は図９及び図１０中の光線１であり、比較例１，２はその光線１に相当するものである。比較例１，２では、画面中央において第２レンズ(7A)で副走査方向について角度が変化しないようにしている。比較例１では、面のねじれを与えずに像面だけを合わせており、また比較例２では、像面を合わせるだけでなく面のねじれも与えてボウを補正している。図１１，図１２から分かるように、比較例１ではボウも波面も悪く、比較例２ではボウは良いが波面は比較例１とあまり変わらない。
【００３９】
次に、共通レンズがレンズ２枚から成る広角タイプの走査光学系を備えたレーザー走査装置の実施の形態を説明する。そのレーザー走査装置を構成している走査光学系の一例(実施例２)として、図１３〜図１６に実施例２の第１〜第４走査光学系の主走査断面(Ａ)及び副走査断面(Ｂ)を示し、表９〜表１６に実施例２の第１〜第４走査光学系のコンストラクションデータを示す。ただし、前記実施例１と同様、曲率を持たないミラー面については記載を省略して、光路展開状態での光学構成を示す。なお、共通レンズとして第１，第２レンズ(5a,5b)が用いられているほかは、前記実施例１と同様の基本構成をとっているため、第３レンズ(17A〜17D)は実施例１の第２レンズ(7A〜7D)と等価であり、例えば、そのうちの２つの第３レンズ(17A,17B)は前述の第１，第２走査用レンズに相当する。
【００４０】
表９，表１１，表１３，表１５は、実施例２の第１〜第４走査光学系のコンストラクションデータを光学面の座標データ(mm)で示している。これらの座標データは、グローバルな直交座標系(Ｘ，Ｙ，Ｚ)におけるローカルな直交座標系(ｘ，ｙ，ｚ)の原点及びベクトルで各光学面(面頂点基準)の配置を表しており、その評価面が各感光体(10A〜10D)の表面に相当する。また表１０，表１２，表１４，表１６は、実施例２の第１〜第４走査光学系を構成している光学面の面形状を示している(ただし、E-n=×10-nであり、平面から成る光学面と評価面については記載を省略する。)。ここで面形状データ(ａij)が挙げられている光学面はいずれも自由曲面であり、その面形状は前記式(FS)によって表現される。なお、表記の無い係数ａijは０であり、走査光学系中のレンズの硝材はすべて屈折率：１．５２４４０である。
【００４１】
【表９】
【表１０】
【表１１】
【表１２】
【表１３】
【表１４】
【表１５】
【表１６】
表９〜表１６から分かるように、実施例２の第１〜第４走査光学系における第１レンズ(5a)及び第２レンズ(5b)は同じものなので、その座標データも面形状データも全く同じになっている。また、実施例２の第１〜第４走査光学系における第３レンズ(17A〜17D)は、座標データも面形状データもそれぞれ異なっている。ただし、第２走査光学系(図１４)と第４走査光学系(図１６)とは鏡像の関係になっている。
【００５０】
第１，第２レンズ(5a,5b)では、式(FS)の係数ａijがいずれの面においてもｊ＞０についてすべてゼロであるため、面形状を表す式(FS)はｙのみの関数となり、ｙの値を決めればｚの値によらずｘの値が決定する。つまり第１レンズ(5a,5b)は、副走査方向について傾きも曲率も持たない面で構成されていることになる。第１，第２，第４走査光学系の第３レンズ(17A,17B,17D)では、ｊ＝１の項にゼロでない係数ａijがあるので、第３レンズ(17A,17B,17D)の光入射側面(面番号：５)は副走査方向について傾きを持っており、しかもその傾きは主走査方向の位置によって異なっている。第３走査光学系の第３レンズ(17C)では、ｊ＝０の項の係数ａijがすべてゼロであるため、Ｚ＝０においては傾きを持っていない。また、ｊ＝２の項については、第１〜第４走査光学系の第３レンズ(17A〜17D)のいずれにおいてもゼロでない係数ａijがあるので、第３レンズ(17A〜17D)の光入射側面(面番号：５)は副走査方向について曲率をもっており、しかもその曲率は主走査方向の位置によって異なっている。
【００５１】
図１７に、ポリゴンミラー(4)へ入射するレーザー光(LA〜LD)を、図６と同様、副走査断面での主光線で示す。４本のレーザー光(LA〜LD)は、ポリゴンミラー(4)に対する入射角度が副走査方向について異なっており、その入射光の副走査方向の角度は、−２度，−１度，０度，１度となっている。また、ポリゴンミラー(4)に入射する前にレーザー光(LA〜LD)がクロスしており、入射する高さはポリゴンミラー(4)上でも異なっている。４本のレーザー光(LA〜LD)がポリゴンミラー(4)の偏向反射面に対して同じ高さで入射する必要はないので、ポリゴンミラー(4)への入射前にレーザー光(LA〜LD)をクロスさせることにより、偏向反射面上での入射高さに差をつけている。これによって、小型化のための広角化による光路分離の困難さを解消している。
【００５２】
第１走査光学系(図１３)において、レーザー光(LA)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をαとし、画像中央に相当する偏向角において、レーザー光(LA)の主光線が第３レンズ(17A)から射出するときに主走査平面となす角度をα’とし、画像端部に相当する偏向角において、レーザー光(LA)の主光線が第３レンズ(17A)から射出するときに主走査平面となす角度をα”とすると、α＝−２．０，α’＝−０．９１，α”＝−０．０４６(単位はいずれも度)である。また、第２走査光学系(図１４)において、レーザー光(LB)の主光線がポリゴンミラー(4)に入射するときに主走査平面となす角度をβとし、画像中央に相当する偏向角において、レーザー光(LB)の主光線が第３レンズ(17B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ’とし、画像端部に相当する偏向角において、レーザー光(LB)の主光線が第３レンズ(17B)から射出するときに主走査平面となす角度をβ”とすると、β＝−１．０，β’＝−０．５０，β”＝−０．０６０(単位はいずれも度)である。このとき、(αβ’)／(α’β)＝１．１，α”／α’＝０．０５１，β”／β’＝０．１２である。
【００５３】
上述した第１〜第４走査光学系(図１３〜図１６)により得られる結像性能に関し、図１８に副走査方向の像高を図９と同様に示し、図１９に波面収差(波長に対する相対値)を図１０と同様に示す。図１８及び図１９中の光線１〜４はレーザー光(LA〜LD)にそれぞれ対応しており、そのラインは実施例２の第１〜第４走査光学系の結像性能を示している。図１８では、主走査像高(mm)の変化に伴う副走査像高(mm)の変化がボウを示している。また、波面収差は波面のねじれ以外にもコマ収差や非点収差等の影響を受けるが、図１９では波面のねじれに相当する分だけを抜き出して示している。値はＰ−Ｖ値であるが、ねじれの方向によって正負の符号をつけている。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれを有する面を持つため、ボウと波面のねじれを補正する上で最適な面のねじれ量を、偏向器への副走査方向の入射角度に応じて各々与えることが可能である。したがって、複数のレーザー光のそれぞれついてボウと波面のねじれが良好に補正され、高精度なカラー画像を高速に作成できるタンデム型のレーザー走査装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザー走査装置の一実施の形態を示す概略斜視図。
【図２】図１のレーザー走査装置を構成している第１走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図３】図１のレーザー走査装置を構成している第２走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図４】図１のレーザー走査装置を構成している第３走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図５】図１のレーザー走査装置を構成している第４走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図６】図１のレーザー走査装置においてポリゴンミラーへ入射するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図７】図２〜図５の第１〜第４走査光学系において画像中央に相当する偏向角で第２レンズへ入射し射出するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図８】図２の第１走査光学系において画像中央に相当する偏向角と画像端部に相当する偏向角で第２レンズへ入射し射出するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図９】図２〜図５の第１〜第４走査光学系により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図１０】図２〜図５の第１〜第４走査光学系により得られる波面収差を示すグラフ。
【図１１】比較例１，２により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図１２】比較例１，２により得られる波面収差を示すグラフ。
【図１３】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第１走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図１４】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第２走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図１５】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第３走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図１６】レーザー走査装置の他の実施の形態を構成する第４走査光学系の主走査断面及び副走査断面を示す光学構成図。
【図１７】図１３〜図１６の第１〜第４走査光学系を備えたレーザー走査装置においてポリゴンミラーへ入射するレーザー光を副走査断面での主光線で示す光路図。
【図１８】図１３〜図１６の第１〜第４走査光学系により得られる副走査方向の像高を示すグラフ。
【図１９】図１３〜図１６の第１〜第４走査光学系により得られる波面収差を示すグラフ。
【符号の説明】
1A〜1D …レーザーダイオード
4 …ポリゴンミラー(偏向器)
5 …第１レンズ(共通レンズ)
7A〜7D …第２レンズ(第１，第２走査用レンズ)
5a …第１レンズ(共通レンズ)
5a …第２レンズ(共通レンズ)
17A〜17D …第３レンズ(第１，第２走査用レンズ)
10A〜10D …感光体(被走査面)
LA〜LD …レーザー光(第１，第２レーザー光)
Claims (1)
- 以下の条件式(1)〜(3)を満たす第１，第２レーザー光を同一面での同時反射により主走査方向に偏向させる偏向器と、偏向後の第１，第２レーザー光を対応する被走査面に分けて導くとともに各被走査面上で結像走査させる走査光学系と、を備えたタンデム型のレーザー走査装置であって、
前記走査光学系が、副走査方向に曲率を持たず第１，第２レーザー光を共に透過させる共通レンズと、その共通レンズを透過した第１，第２レーザー光のうち、第１レーザー光を透過させ第２レーザー光を透過させない第１走査用レンズと、第２レーザー光を透過させ第１レーザー光を透過させない第２走査用レンズと、を有し、
副走査方向について傾きを持ち、かつ、その傾きが主走査方向の位置によって異なる面形状をねじれ形状とすると、前記第１，第２走査用レンズが互いに異なるねじれ形状を有する面を持ち、前記ねじれ形状を有する面が、副走査方向について曲率を持ち、かつ、その曲率が主走査方向の位置によって異なり、以下の条件式(1a),(2a),(3a),(4a)及び (5) を満たし、画像端部の両端で以下の条件式(6)及び(7)を満たすことを特徴とするレーザー走査装置；
｜α｜≠｜β｜ …(1)
α≠0 …(2)
β≠0 …(3)
α＞β …(1a)
α＞α’ …(2a)
β＞β’ …(3a)
α−α’＞β−β’ …(4a)
0.8＜(αβ’)／(α’β)＜1.25 …(5)
｜α”／α’｜＜0.5 …(6)
｜β”／β’｜＜0.5 …(7)
ただし、
α：第１レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
β：第２レーザー光の主光線が偏向器に入射するときに主走査平面となす角度、
であり、前記走査光学系において曲率を持たない反射面による光路の折り曲げが無いと仮定したとき、
α’：画像中央に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β’：画像中央に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
α”：画像端部に相当する偏向角において、第１レーザー光の主光線が第１走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
β”：画像端部に相当する偏向角において、第２レーザー光の主光線が第２走査用レンズから射出するときに主走査平面となす角度、
である。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002232391A JP4120311B2 (ja) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | タンデム型のレーザー走査装置 |
| US10/636,762 US6856439B2 (en) | 2002-08-09 | 2003-08-08 | Tandem-type laser scanning apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002232391A JP4120311B2 (ja) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | タンデム型のレーザー走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004070190A JP2004070190A (ja) | 2004-03-04 |
| JP4120311B2 true JP4120311B2 (ja) | 2008-07-16 |
Family
ID=31711829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002232391A Expired - Fee Related JP4120311B2 (ja) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | タンデム型のレーザー走査装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6856439B2 (ja) |
| JP (1) | JP4120311B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6987593B2 (en) | 2002-03-08 | 2006-01-17 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning device and image forming apparatus using the same |
| JP4015065B2 (ja) * | 2003-05-29 | 2007-11-28 | 株式会社リコー | 光走査装置及び画像形成装置 |
| US7031039B2 (en) * | 2003-07-30 | 2006-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning apparatus and image forming apparatus using the same |
| JP2005288825A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Sharp Corp | 光ビーム走査装置及び画像形成装置 |
| JP4337053B2 (ja) | 2005-02-28 | 2009-09-30 | ブラザー工業株式会社 | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP5019790B2 (ja) * | 2006-06-02 | 2012-09-05 | 株式会社東芝 | 光走査装置、画像形成装置、光走査方法 |
| JP5098491B2 (ja) * | 2007-07-30 | 2012-12-12 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | 光走査装置 |
| JP2010096849A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Fuji Xerox Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
| JP2011191370A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
| JP6547101B2 (ja) | 2015-12-24 | 2019-07-24 | ナルックス株式会社 | 走査光学系及び走査レンズ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3235733B2 (ja) * | 1991-11-18 | 2001-12-04 | ミノルタ株式会社 | レーザビーム走査光学系 |
| JPH08313833A (ja) * | 1995-05-18 | 1996-11-29 | Toshiba Corp | 光走査装置 |
| JP3233117B2 (ja) * | 1998-12-18 | 2001-11-26 | 富士ゼロックス株式会社 | 光学走査装置 |
| JP3747668B2 (ja) | 1998-12-18 | 2006-02-22 | 富士ゼロックス株式会社 | 光走査装置 |
-
2002
- 2002-08-09 JP JP2002232391A patent/JP4120311B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-08-08 US US10/636,762 patent/US6856439B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004070190A (ja) | 2004-03-04 |
| US20040032632A1 (en) | 2004-02-19 |
| US6856439B2 (en) | 2005-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6771406B2 (en) | Scanning optical system | |
| JP4395691B2 (ja) | レーザー走査装置 | |
| JPH06123844A (ja) | 光走査装置 | |
| JPH06265810A (ja) | 反射型走査光学系 | |
| JP4227334B2 (ja) | 走査光学系 | |
| JP4027761B2 (ja) | 走査光学系 | |
| US8493643B2 (en) | Multi-beam light scanning apparatus and image forming apparatus using the same | |
| JP4120311B2 (ja) | タンデム型のレーザー走査装置 | |
| US6734890B2 (en) | Scanning optical system | |
| JP3620767B2 (ja) | 反射型走査光学系 | |
| JP2007140418A (ja) | 走査装置及び走査光学系 | |
| JP3713085B2 (ja) | 反射型走査光学系 | |
| JP4107123B2 (ja) | タンデム型のレーザー走査装置 | |
| JP3627781B2 (ja) | レーザー走査装置 | |
| US20070120944A1 (en) | Laser scanning optical apparatus | |
| JP5765926B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP5050682B2 (ja) | 光走査装置 | |
| JP4374813B2 (ja) | 温度補償可能なタンデム走査光学系 | |
| JP2017090592A (ja) | 光走査装置 | |
| JP2014006277A (ja) | 光走査装置および画像形成装置 | |
| JP5098491B2 (ja) | 光走査装置 | |
| JP5882692B2 (ja) | 光走査装置および画像形成装置 | |
| JP2008112105A (ja) | 光走査装置 | |
| JP2012141375A (ja) | 光走査装置用の走査光学系及び光走査装置 | |
| JP5256659B2 (ja) | 光走査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040927 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040927 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070301 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070320 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20070323 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070514 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070612 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070806 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071002 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080108 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080304 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080401 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080414 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110509 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120509 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130509 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140509 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |