JP4381116B2 - Scanning optical system and printer - Google Patents

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Description

本発明は、感光ドラムの表面に静電潜像を形成するための走査光学系と、このような走査光学系が内部に組み込まれたプリンターとに、関する。   The present invention relates to a scanning optical system for forming an electrostatic latent image on the surface of a photosensitive drum, and a printer in which such a scanning optical system is incorporated.

周知のように、レーザービームプリンターやファクシミリやコピー機などの印刷装置には、走査光学系が組み込まれている。走査光学系は、画像情報に従って変調されたレーザービームを回転多面鏡によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって感光ドラムの表面上に収束させることにより、感光ドラムを走査する。走査された感光ドラムの表面(走査対象面)には、複数のドットが静電潜像として描画される。   As is well known, a scanning optical system is incorporated in a printing apparatus such as a laser beam printer, a facsimile machine, or a copier. The scanning optical system dynamically deflects the laser beam modulated according to the image information by the rotating polygon mirror, and converges the dynamically deflected laser beam on the surface of the photosensitive drum by the imaging optical system, Scan the photosensitive drum. A plurality of dots are drawn as an electrostatic latent image on the surface of the scanned photosensitive drum (surface to be scanned).

一般に、走査対象面に入射するレーザービームの強度分布は、完全なガウス分布とはなっておらず、レーザービームの光路中に設けられた開口(アパーチャー)での回折現象により、メインビームの周囲にメインビームより光量の低い幾つかの光の輪(サイドローブ)を有していることが、知られている。また、このサイドローブの強度が、メインビームの中心強度の約6%を超えると、サイドローブが感光ドラムを感光させて、黒スジと呼ばれる印字不良をハーフトーン印字時に発生させることも、知られている(特許文献1参照)。但し、結像光学系が理想的な状態では、サイドローブの強度は、メインビームの中心強度の4%程度であるため、黒スジは発生しない。
特開平09−080333号公報
In general, the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface is not a perfect Gaussian distribution, and it is around the main beam due to the diffraction phenomenon at the aperture (aperture) provided in the optical path of the laser beam. It is known to have several light rings (side lobes) that have a lower light intensity than the main beam. It is also known that when the intensity of the side lobe exceeds about 6% of the center intensity of the main beam, the side lobe sensitizes the photosensitive drum to cause printing defects called black stripes during halftone printing. (See Patent Document 1). However, when the imaging optical system is in an ideal state, the side lobe intensity is about 4% of the center intensity of the main beam, and therefore no black streak occurs.
JP 09-080333 A

ところが、結像光学系の光学面に微視的なうねりがあると、うねりの部分をレーザービームが通過した際に、サイドローブの強度が変化する。その変化によってサイドローブの強度が閾値を超えてしまうと、ハーフトーン印字時に黒スジが発生するという問題があった。   However, if the optical surface of the imaging optical system has microscopic undulations, the intensity of the side lobe changes when the laser beam passes through the undulations. If the intensity of the side lobe exceeds the threshold due to the change, there is a problem that black streaks occur during halftone printing.

そこで、本発明の課題は、結像光学系の光学面に或る程度の微視的なうねりが生じている場合でも、サイドローブの強度が閾値を超えることをできるだけ抑制することができる走査光学系及びプリンターを、提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a scanning optical that can suppress the side lobe intensity from exceeding a threshold value as much as possible even when a certain degree of microscopic undulation occurs on the optical surface of the imaging optical system. A system and printer is to be provided.

上記の課題を解決するために発明された走査光学系,及び、上記の課題を解決するために発明されたプリンターに組み込まれる走査光学系は、何れも、以下に記述されるように、構成されている。   The scanning optical system invented to solve the above problems and the scanning optical system incorporated in the printer invented to solve the above problems are both configured as described below. ing.

すなわち、本発明による走査光学系は、光源から発せられたレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を前記走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、前記光源と前記偏向器との間の光路上に、コリメートレンズを備え、前記コリメートレンズの何れか一方の光学面は、前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、前記中央領域の外側に入射する光束の一部を透過させるとともに、透過する光束に対し、前記中央領域を透過した光束との間に所定の第1の位相差を付与するように作用する第1外側領域と、前記中央領域及び第1外側領域に入射する光束を除く光束の一部を透過させるとともに、透過する光束に対し、前記中央領域を透過した光束との間に所定の第2の位相差を付与するように作用する第2外側領域とを有し、前記第1の位相差は、位相差ゼロを含まず、前記第2の位相差は、位相差ゼロを含むとともに、前記第1の位相差とは異なる値であることを、特徴としている。   That is, the scanning optical system according to the present invention dynamically deflects a laser beam emitted from a light source by a deflector and uses the dynamically deflected laser beam as a spot light on a scanning target surface by an imaging optical system. A scanning optical system that scans the spot light along the main scanning direction on the surface to be scanned by converging, and includes a collimating lens on an optical path between the light source and the deflector, Any one of the optical surfaces of the collimating lens transmits a central region of the laser beam emitted from the light source and a central region that transmits the light beam in the vicinity thereof and a part of the light beam that is incident on the outside of the central region. And a first outer region acting so as to give a predetermined first phase difference between the transmitted light beam and the light beam transmitted through the central region, A part of the light beam excluding the light beam incident on the central region and the first outer region is transmitted, and a predetermined second phase difference is given to the transmitted light beam and the light beam transmitted through the central region. The first phase difference does not include a phase difference zero, and the second phase difference includes a phase difference zero, and the first phase difference Are different values.

このように構成されると、第1及び第2外側領域をそれぞれ透過した後の光束の第1及び第2の位相差が、適宜設定され、且つ、第1及び第2外側領域の大きさが、適宜選択されていれば、走査対象面に入射するレーザービームのサイドローブの強度を、メインビームの中心強度の2%強にまで抑えることができる。従って、サイドローブの強度が、結像光学系の光学面の微視的なうねりに因って数%程度上昇したとしても、閾値を超えることがない。その結果、ハーフトーン印字時の黒スジの発生が抑えられる。また、第1及び第2の位相差が設定された位相シフト構造を、別体の位相シフト素子ではなくコリメートレンズのレンズ面に設けることにより、位相シフト素子の調整が不要となり、ビームスポットの対称性が崩れることを防止できる。   If comprised in this way, the 1st and 2nd phase difference of the light beam after each passing 1st and 2nd outer area | region will be set suitably, and the magnitude | size of the 1st and 2nd outer area | region will be set. If appropriately selected, the intensity of the side lobe of the laser beam incident on the scanning target surface can be suppressed to 2% of the center intensity of the main beam. Therefore, even if the intensity of the side lobe increases by about several percent due to the microscopic undulation of the optical surface of the imaging optical system, the threshold value is not exceeded. As a result, the occurrence of black streaks during halftone printing is suppressed. Further, by providing the phase shift structure in which the first and second phase differences are set on the lens surface of the collimating lens instead of a separate phase shift element, adjustment of the phase shift element becomes unnecessary, and the beam spot is symmetric. It is possible to prevent the characteristics from breaking.

また、本発明による走査光学系及びプリンターでは、第1外側領域が、自身を透過するレーザービームに対し、中央領域を透過したレーザービームとの間に位相差ゼロを含まない特定の位相差θ[rad]を付与し、然も、このθが、以下の条件式(1)及び(2)、
cosθ≦0 ---(1)
0<θ<10π ---(2)
を満足することが好ましく、或いは、以下の条件式(6)及び(7)、
cosθ≦0 ---(6)
−10π<θ<0 ---(7)
を満足することが好ましい。前者及び後者の何れの場合であっても、整数をNとしたとき、第1の位相差θがπ×(2N−1)[rad]に近くなるほど、サイドローブ低減の効果がある。また、条件式(1)及び(6)の上限を上回ると、サイドローブを低減する効果が薄れる。さらに、条件式(2)の上限を上回ると、中央領域のレンズ厚に比べて第1外側領域のレンズ厚が小さくなりすぎる。また、条件式(7)の下限を下回ると、中央領域でのレンズ厚に比べて第1外側領域でのレンズ厚が大きくなりすぎる。
In the scanning optical system and the printer according to the present invention, the first outer region has a specific phase difference θ [0] that does not include zero phase difference between the laser beam transmitted through itself and the laser beam transmitted through the central region. rad], where θ is the following conditional expressions (1) and (2),
cosθ ≦ 0 --- (1)
0 <θ <10π --- (2)
Or the following conditional expressions (6) and (7),
cosθ ≦ 0 --- (6)
−10π <θ <0 --- (7)
Is preferably satisfied. In both the former and the latter cases, when the integer is N, the sidelobe reduction effect is more effective as the first phase difference θ is closer to π × (2N−1) [rad]. Also, if the upper limit of conditional expressions (1) and (6) is exceeded, the effect of reducing side lobes will be diminished. Furthermore, if the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the lens thickness in the first outer region is too small compared to the lens thickness in the central region. If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, the lens thickness in the first outer region becomes too large compared to the lens thickness in the central region.

さらに、第1外側領域が、自身を透過するレーザービームに対し、上記条件式(1)及び(2)を満足する第1の位相差θ[rad]を付与する場合、第2外側領域が、自身を透過するレーザービームに対し、中央領域を透過したレーザービームとの間に位相差ゼロを含む特定の位相差θ’[rad]を付与し、然も、そのθ’が、以下の条件式(3)乃至(5)、
0.9≦cosθ’ ---(3)
0≦θ’<10π ---(4)
θ<θ’ ---(5)
を満足することが好ましい。また、第1外側領域が、自身を透過するレーザービームに対し、上記条件式(6)及び(7)を満足する第1の位相差θ[rad]を付与する場合、第2外側領域が、自身を透過するレーザービームに対し、中央領域を透過したレーザービームとの間に位相差ゼロを含む特定の位相差θ’[rad]を付与し、然も、そのθ’が、以下の条件式(8)乃至(10)、
0.9≦cosθ’ ---(8)
−10π<θ’≦0 ---(9)
θ’<θ ---(10)
を満足する第2の位相差θ’[rad]を付与することが好ましい。前者及び後者の何れの場合であっても、整数をMとしたとき、その第2の位相差θ’が2π×M[rad]に近くなるほど、中心強度の減少を抑えられる。また、条件式(3)及び(8)の下限を下回ると、サイドローブを低減する効果が薄れるとともに、中心強度の減少量も大きくなる。また、条件式(4)の上限を上回ると、中央領域でのレンズ厚に比べて第2外側領域でのレンズ厚が小さくなりすぎる。また、条件式(9)の下限を下回ると、中央領域でのレンズ厚に比べて第2外側領域でのレンズ厚が大きくなりすぎる。また、条件式(5)及び(10)を満たすことにより、中央領域に対して第1及び第2外側領域の張り出す方向が同じ方向となるので、コリメートレンズの金型が加工し易くなる。
Furthermore, when the first outer region gives the first phase difference θ [rad] that satisfies the conditional expressions (1) and (2) to the laser beam transmitted through the first outer region, A specific phase difference θ ′ [rad] including a phase difference of zero is given to the laser beam transmitted through itself and the laser beam transmitted through the central region, and θ ′ is the following conditional expression: (3) to (5),
0.9 ≦ cosθ '--- (3)
0 ≦ θ ′ <10π --- (4)
θ <θ '--- (5)
Is preferably satisfied. In addition, when the first outer region gives the first phase difference θ [rad] that satisfies the conditional expressions (6) and (7) to the laser beam that passes through the first outer region, A specific phase difference θ ′ [rad] including a phase difference of zero is given to the laser beam transmitted through itself and the laser beam transmitted through the central region, and θ ′ is the following conditional expression: (8) to (10),
0.9 ≦ cosθ '--- (8)
−10π <θ ′ ≦ 0 --- (9)
θ '<θ --- (10)
It is preferable to provide the second phase difference θ ′ [rad] that satisfies the above. In either case of the former or the latter, when the integer is M, the decrease in the center intensity can be suppressed as the second phase difference θ ′ approaches 2π × M [rad]. If the lower limit of conditional expressions (3) and (8) is not reached, the effect of reducing the side lobes will be diminished, and the amount of decrease in the center strength will be large. When the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the lens thickness in the second outer region is too small compared to the lens thickness in the central region. If the lower limit of conditional expression (9) is not reached, the lens thickness in the second outer region becomes too large compared to the lens thickness in the central region. Further, by satisfying the conditional expressions (5) and (10), the projecting direction of the first and second outer regions is the same with respect to the central region, so that the collimating lens mold can be easily processed.

ところで、各第1外側領域が、条件式(1)及び(2)を満たす第1の位相差をレーザービームに対して付与するとともに、各第2外側領域が、条件式(3)乃至(5)を満たす第2の位相差をレーザービームに対して付与する場合、若しくは、各第1外側領域が、条件式(6)及び(7)を満たす第1の位相差をレーザービームに対して付与するとともに、各第2外側領域が、条件式(8)乃至(10)を満たす第2の位相差をレーザービームに対して付与する場合、各第1外側領域の面積の総和は、適切に設定されることが望ましい。例えば、各第1外側領域のうちの前記レーザービームが入射する領域の面積の総和をS’とし、レーザービームにおけるビーム中心軸に直交する断面の面積をSとしたとき、以下の条件式(11)、
0.03<S’/S<0.3 ---(11)
を満足するように、設定することができる。なお、このような設定条件において、下限を下回るとサイドローブを低減させる効果が小さくなり、逆に、上限を上回るとメインビームの中心強度の減少量が大きくなる。
By the way, each first outer region imparts a first phase difference satisfying conditional expressions (1) and (2) to the laser beam, and each second outer region has conditional expressions (3) to (5). When the second phase difference satisfying () is given to the laser beam, or each first outer region gives the first phase difference satisfying conditional expressions (6) and (7) to the laser beam. In addition, when each second outer region gives the laser beam a second phase difference that satisfies the conditional expressions (8) to (10), the total sum of the areas of the first outer regions is set appropriately. It is desirable that For example, when the sum of the areas of the regions where the laser beam is incident in each of the first outer regions is S ′ and the area of the cross section perpendicular to the beam central axis in the laser beam is S, the following conditional expression (11 ),
0.03 <S '/ S <0.3 --- (11)
Can be set to satisfy. In such a setting condition, the effect of reducing the side lobe is reduced if the lower limit is exceeded, and conversely, if the upper limit is exceeded, the amount of decrease in the center intensity of the main beam is increased.

また、本発明による走査光学系及びプリンターでは、コリメートレンズは、第1及び第2外側領域を一組備えていても良いし、複数組備えていても良いが、第1及び第2外側領域の数が多数になると、それだけ光学面に段差が増えて光量が損失する。従って、コリメートレンズが備える第1及び第2外側領域は、二組程度までとする方が好ましい。複数組備えている場合には、各第1及び第2外側領域を、中央領域から離れる方向に向かって交互に配置し、かつ、第2外側領域を最も外側に配置することが望ましい。   In the scanning optical system and the printer according to the present invention, the collimating lens may include one set of the first and second outer regions or a plurality of sets of the first and second outer regions. When the number becomes large, the level difference increases on the optical surface and the amount of light is lost. Therefore, it is preferable that the first and second outer regions provided in the collimating lens are limited to about two sets. When a plurality of sets are provided, it is desirable that the first and second outer regions are alternately arranged in the direction away from the central region, and the second outer region is arranged on the outermost side.

また、本発明による走査光学系及びプリンターでは、コリメートレンズには、開口絞りとして機能する遮蔽部分を一体に有していても良い。この場合、コリメートレンズと開口絞りとの位置ずれによるビームスポットの対称性が崩れることを防止できる。   In the scanning optical system and the printer according to the present invention, the collimating lens may integrally include a shielding portion that functions as an aperture stop. In this case, it is possible to prevent the symmetry of the beam spot from being lost due to the positional deviation between the collimating lens and the aperture stop.

なお、本発明による走査光学系において、結像光学系は、fθレンズ等を用いた透過型であっても良いし、fθミラー等を用いた反射型であっても良い。また、偏向器は、回転多面鏡であっても良いし、ガルバノミラーであっても良い。   In the scanning optical system according to the present invention, the imaging optical system may be a transmissive type using an fθ lens or the like, or a reflective type using an fθ mirror or the like. Further, the deflector may be a rotary polygon mirror or a galvanometer mirror.

以上に説明したように、本発明によれば、結像光学系の光学面に或る程度の微視的なうねりが生じている場合でも、サイドローブが閾値を超えることをできるだけ抑制することができる。   As described above, according to the present invention, even when a certain degree of microscopic undulation occurs on the optical surface of the imaging optical system, it is possible to suppress the side lobe from exceeding the threshold as much as possible. it can.

以下、添付図面に基づいて、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下に説明する第1乃至第3の実施形態は、本発明による走査光学系を、レーザービームプリンターに適用した例を示すものである。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The first to third embodiments described below show examples in which the scanning optical system according to the present invention is applied to a laser beam printer.

実施形態1Embodiment 1

<レーザービームプリンターの概略構成>
まず、このレーザービームプリンターの概略構成を、図1の側面構成図に基づいて説明する。このレーザービームプリンターは、外部のパーソナルコンピュータ等に接続されて使用されるとともに、このパーソナルコンピュータ等から送信されてきた印字データ(画像データを含む)を連続紙(ファンフォールド紙)P上に印字するものである。
<Schematic configuration of laser beam printer>
First, a schematic configuration of this laser beam printer will be described based on a side configuration diagram of FIG. The laser beam printer is used by being connected to an external personal computer or the like, and prints print data (including image data) transmitted from the personal computer or the like on continuous paper (fanfold paper) P. Is.

図1において、この感光ドラム12の周囲には、時計回りに、帯電部13,反射ミラー11,現像部14,及び転写部15が順に設けられている。そして、感光ドラム12が図中時計回りに回転すると、先ず、帯電部13が感光ドラム12の表面を帯電させる。次に、反射ミラー11が、レーザースキャニングユニット(LSU)10から印字データに応じて出射された走査光(変調光)を、感光ドラム12に向けて反射し、この感光ドラム12の表面に静電潜像を形成する。次に、現像部14がこの静電潜像にトナーを付着させて、トナー像として顕像化する。次に、転写部15が、ファンフォールド紙P上にこのトナー像を転写する。   In FIG. 1, a charging unit 13, a reflection mirror 11, a developing unit 14, and a transfer unit 15 are sequentially provided around the photosensitive drum 12 in the clockwise direction. When the photosensitive drum 12 rotates clockwise in the drawing, first, the charging unit 13 charges the surface of the photosensitive drum 12. Next, the reflection mirror 11 reflects the scanning light (modulated light) emitted from the laser scanning unit (LSU) 10 according to the print data toward the photosensitive drum 12, and electrostatically reflects on the surface of the photosensitive drum 12. A latent image is formed. Next, the developing unit 14 attaches toner to the electrostatic latent image and visualizes it as a toner image. Next, the transfer unit 15 transfers this toner image onto the fanfold paper P.

このファンフォールド紙Pは、レーザービームプリンターの供給口Aから排出口Bまで引き通された連続紙であり、その両側縁には、一定ピッチで送り孔(図示略)が開けられている。トラクタ16は、この送り孔に嵌合する突起16aが多数形成されたベルトコンベアであり、この突起16aによって、ファンフォールド紙Pを感光ドラム12の回転周速と同一速度で搬送する。   The fanfold paper P is a continuous paper drawn from the supply port A to the discharge port B of the laser beam printer, and feed holes (not shown) are opened at a constant pitch on both side edges. The tractor 16 is a belt conveyor in which a large number of protrusions 16 a that fit into the feed holes are formed. The fan fold paper P is conveyed at the same speed as the rotational peripheral speed of the photosensitive drum 12 by the protrusions 16 a.

このトラクタ16によって搬送されるファンフォールド紙Pの下流側には、このファンフォールド紙Pを両面側から挟み込んで圧接するヒートロール17及びプレスロール18が設けられている。このヒートロール17は、その内部に発熱用のハロゲンランプ19を内蔵しており、図示せぬモータによってファンフォールド紙Pの搬送速度と同一の回転周速で回転駆動される。一方、プレスロール18は、一定圧力でヒートロール17に圧接しており、ヒートロール17の回転により回転駆動される。従って、ファンフォールド紙Pのトナー像が転写されている部分がこのヒートロール17とプレスロール18との間を通過すると、トナーが熱と圧力によって押し潰されてファンフォールド紙P上に溶着されて、トナー像が定着されるのである。   On the downstream side of the fanfold paper P conveyed by the tractor 16, a heat roll 17 and a press roll 18 are provided that sandwich the fanfold paper P from both sides and press-contact it. The heat roll 17 incorporates a heat-generating halogen lamp 19 therein, and is rotated by a motor (not shown) at the same rotational peripheral speed as the conveyance speed of the fanfold paper P. On the other hand, the press roll 18 is in pressure contact with the heat roll 17 at a constant pressure, and is driven to rotate by the rotation of the heat roll 17. Accordingly, when the portion of the fanfold paper P onto which the toner image is transferred passes between the heat roll 17 and the press roll 18, the toner is crushed by heat and pressure and is fused onto the fanfold paper P. The toner image is fixed.

<LSUの光学構成>
次に、LSU10に内蔵されている走査光学系について、説明する。図2は、走査光学系の概略的な光学構成図である。図2に示されるように、この走査光学系は、レーザー光源1,カバーガラス2,コリメートレンズ3,開口絞り4,シリンドリカルレンズ5,ポリゴンミラー6,及びfθレンズ群7を、備えている
<Optical configuration of LSU>
Next, the scanning optical system built in the LSU 10 will be described. FIG. 2 is a schematic optical configuration diagram of the scanning optical system. As shown in FIG. 2, the scanning optical system includes a laser light source 1, a cover glass 2, a collimating lens 3, an aperture stop 4, a cylindrical lens 5, a polygon mirror 6, and an fθ lens group 7.

レーザー光源1から発散光として射出されるレーザービームは、カバーガラス2を透過後、コリメートレンズ3を透過することによって断面楕円形の平行光に変換される。平行光に変換されたレーザービームは、開口絞り4及びシリンドリカルレンズ5を順に経て、等角速度で回転するポリゴンミラー6の反射面によって動的に偏向される。ポリゴンミラー6により偏向されたレーザービームは、結像光学系であるfθレンズ群7(焦点距離135.5mm)を構成する第1乃至第3レンズ7a〜7cを順に透過することにより、走査対象面S上を露光するスポット光として収束され、ポリゴンミラー6の回転に伴って感光ドラム12の表面(走査対象面)S上を主走査方向に沿って等速度に走査する。スポット光は、走査対象面S上に線状の軌跡(走査線)を描くが、走査対象面S自体が、主走査方向に直交する副走査方向へ等速度で移動されるので、走査対象面S上には、複数の走査線が等間隔に形成される。また、このように走査対象面S上で繰り返し走査されるレーザービームは、図示せぬ変調器(又はレーザー光源1そのもの)により、画像情報に従ってオンオフ変調されているので、走査対象面S上には、複数のドットからなる二次元状の画像が描画される。   The laser beam emitted as divergent light from the laser light source 1 is converted into parallel light having an elliptical cross section by passing through the cover glass 2 and then passing through the collimating lens 3. The laser beam converted into parallel light passes through the aperture stop 4 and the cylindrical lens 5 in order, and is dynamically deflected by the reflecting surface of the polygon mirror 6 that rotates at a constant angular velocity. The laser beam deflected by the polygon mirror 6 is sequentially transmitted through the first to third lenses 7a to 7c constituting the fθ lens group 7 (focal length 135.5 mm) which is an imaging optical system, so that the surface to be scanned is scanned. The light is converged as spot light for exposure on S, and the surface (scanning target surface) S of the photosensitive drum 12 is scanned at a constant speed along the main scanning direction as the polygon mirror 6 rotates. The spot light draws a linear trajectory (scanning line) on the scanning target surface S, but the scanning target surface S itself is moved at a constant speed in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. On S, a plurality of scanning lines are formed at equal intervals. Further, the laser beam repeatedly scanned on the scanning target surface S in this way is on-off modulated in accordance with image information by a modulator (or the laser light source 1 itself) (not shown). A two-dimensional image composed of a plurality of dots is drawn.

なお、シリンドリカルレンズ5を透過したレーザービームは、主走査方向においては、平行光束のままポリゴンミラー6で反射され、fθレンズ群7の収束パワーによって走査対象面S上にて収束されるが、副走査方向においては、シリンドリカルレンズ5の収束パワーによってポリゴンミラー6の反射面近傍で一旦収束され、発散光としてfθレンズ群7に入射し、fθレンズ群7の収束パワーによって再び走査対象面S上に収束される。このとき、ポリゴンミラー6の反射面近傍と走査対象面Sとがfθレンズ群7によって副走査方向において光学的に共役となっているために、ポリゴンミラー6の各反射面の僅かな傾き(いわゆる「面倒れ」)による走査対象面S上の走査位置の副走査方向へのずれが、補正され
る。
The laser beam transmitted through the cylindrical lens 5 is reflected by the polygon mirror 6 as a parallel light beam in the main scanning direction and converged on the scanning target surface S by the convergence power of the fθ lens group 7. In the scanning direction, the light is converged once in the vicinity of the reflection surface of the polygon mirror 6 by the convergence power of the cylindrical lens 5, is incident on the fθ lens group 7 as divergent light, and is again incident on the scanning target surface S by the convergence power of the fθ lens group 7. Converged. At this time, since the vicinity of the reflection surface of the polygon mirror 6 and the scanning target surface S are optically conjugate in the sub-scanning direction by the fθ lens group 7, a slight inclination of each reflection surface of the polygon mirror 6 (so-called “so-called”). A shift in the sub-scanning direction of the scanning position on the scanning target surface S due to “surface tilt”) is corrected.

<コリメートレンズ>
次に、コリメートレンズ3について、説明する。図3は、コリメートレンズ3を透過するレーザービームの光路を示す断面図である。表1は、カバーガラス2とコリメートレンズ3の近軸における具体的な数値構成を示す。
<Collimating lens>
Next, the collimating lens 3 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the optical path of the laser beam that passes through the collimating lens 3. Table 1 shows specific numerical configurations on the paraxial axis of the cover glass 2 and the collimating lens 3.

Figure 0004381116
この表1において、記号NOは面番号を示す。具体的には、第1面及び第2面はカバーガラス2を、第3面及び第4面はコリメートレンズ3を、それぞれ示す。なお、記号Pは、光学面ではなく、レーザーの発光点を示す。また、記号Rは、光軸上での光学面の曲率半径(単位は[mm])であり、記号dは、次の光学面までの光軸上での距離(単位は[mm])であり、記号nは、設計波長780nmでの各レンズの屈折率である。また、コリメートレンズ3の焦点距離は、9.00mmであり、開口数NAは、0.30である。
Figure 0004381116
In Table 1, the symbol NO indicates a surface number. Specifically, the first surface and the second surface indicate the cover glass 2, and the third surface and the fourth surface indicate the collimating lens 3, respectively. The symbol P indicates not the optical surface but the laser emission point. Symbol R is the radius of curvature of the optical surface on the optical axis (unit: [mm]), and symbol d is the distance on the optical axis to the next optical surface (unit: [mm]). The symbol n represents the refractive index of each lens at the design wavelength of 780 nm. The focal length of the collimating lens 3 is 9.00 mm, and the numerical aperture NA is 0.30.

このような数値構成を有するコリメートレンズ3の入射側の光学面は、回転対称な非球面として形成されている。   The optical surface on the incident side of the collimating lens 3 having such a numerical configuration is formed as a rotationally symmetric aspherical surface.

その回転対称非球面は、光軸と平行な方向をx方向とし、光軸に垂直な方向への光軸からの距離を高さh(=√(y2+z2))とすると、高さhの点での光軸上の接平面からのx方向のサグ量X(h)、
X(h)=Ch2/[1+√[1-(1+κ)C2h2]]+A4h4+A6h6+A8h8+… ---(12)
によって、表現される。なお、上式(12)中、Cは、曲率(近軸の曲率半径Rの逆数)であり、κは円錐係数であり、A4,A6,A8,…は、それぞれ、4次,6次,8次,…の非球面係数である。
The rotationally symmetric aspherical surface is high when the direction parallel to the optical axis is the x direction and the distance from the optical axis in the direction perpendicular to the optical axis is the height h (= √ (y 2 + z 2 )). Sag amount X (h) in the x direction from the tangential plane on the optical axis at the point h
X (h) = Ch 2 / [1 + √ [1- (1 + κ) C 2 h 2 ]] + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 +… --- (12)
It is expressed by. In the above equation (12), C is a curvature (the reciprocal of the paraxial radius of curvature R), κ is a conical coefficient, and A 4 , A 6 , A 8 ,. 6th, 8th,... Aspherical coefficients.

そして、コリメートレンズ3の入射側の面形状を式(12)によって表現したときの具体的な近軸曲率半径,円錐係数,及び非球面係数を、表2に示す。なお、表示が省略されている非球面係数は、ゼロである。   Table 2 shows specific paraxial radii of curvature, conical coefficients, and aspherical coefficients when the surface shape on the incident side of the collimating lens 3 is expressed by Expression (12). In addition, the aspheric coefficient which is not shown is zero.

Figure 0004381116
一方、コリメートレンズ3の射出側の面形状は、以下の通りである。図4は、コリメートレンズ3をその射出側から見たときの背面図であり、図5は、図4のA−A線に沿って半分に切断されたコリメートレンズ3の一部の断面図である。但し、図5において、光軸方向(図5の紙面内における左右方向)の長さが誇張されるように、その方向の縮尺が変えられている。
Figure 0004381116
On the other hand, the surface shape on the exit side of the collimating lens 3 is as follows. 4 is a rear view of the collimating lens 3 when viewed from the exit side, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the collimating lens 3 cut in half along the line AA in FIG. is there. However, in FIG. 5, the scale of the direction is changed so that the length in the optical axis direction (left and right direction in the plane of FIG. 5) is exaggerated.

図4に示されるように、コリメートレンズ3の射出側の光学面は、その中心に位置する円形の中央領域3aと、この中央領域3aが内接する輪帯状の第1領域3bと、この第1領域3bが内接する輪帯状の第2領域3cとに、区分されている。第1領域が第1外側領域に、第2領域が第2外側領域に相当する。そして、図5に示されるように、第1領域3bは、中央領域3aに対して射出側に張り出しており、第2領域3cは、第1領域3bに対して射出側に張り出している。但し、第1領域3b及び第2領域3cの張り出し量は、後述するようにごく僅かであるので、コリメートレンズ3の射出側の光学面は、図3に示されるように、巨視的には、滑らかな曲面である。   As shown in FIG. 4, the optical surface on the exit side of the collimator lens 3 has a circular central region 3a located at the center thereof, a ring-shaped first region 3b in which the central region 3a is inscribed, and the first optical surface. The area 3b is divided into a ring-shaped second area 3c inscribed therein. The first region corresponds to the first outer region, and the second region corresponds to the second outer region. As shown in FIG. 5, the first region 3b protrudes from the central region 3a on the exit side, and the second region 3c projects from the first region 3b to the exit side. However, since the protruding amounts of the first region 3b and the second region 3c are very small as will be described later, the optical surface on the exit side of the collimating lens 3 is macroscopically as shown in FIG. It is a smooth curved surface.

そして、各領域3a〜3cのうち、中央領域3a内は、回転対称な非球面の形状に形成されており、更に、第1及び第2領域3b,3c内も、それぞれ、回転対称非球面の一部を光軸方向にずらしたのと等価な形状に、形成されている。これら各領域3a〜3cにおける面形状を式(12)によって表現したときの具体的な近軸曲率半径,円錐係数,及び非球面係数を、表3に示す。なお、表示が省略されている非球面係数は、ゼロである。   Of the regions 3a to 3c, the central region 3a is formed in a rotationally symmetric aspherical shape, and the first and second regions 3b and 3c are also rotationally symmetric aspherical surfaces, respectively. It is formed in a shape equivalent to shifting part of it in the optical axis direction. Table 3 shows specific paraxial radii of curvature, conical coefficients, and aspherical coefficients when the surface shapes in these regions 3a to 3c are expressed by the equation (12). In addition, the aspheric coefficient which is not shown is zero.

Figure 0004381116
この表3において、記号hmaxは、光軸に直交する径方向に沿った各領域3a〜3cの最大有効半径(単位は[mm])を示す。また、記号ΔDは、説明図である図6に示されるように、中央領域3a内の光学面と光軸との交点を原点としたとき、各領域3b,3c内の光学面を延長した面(図6内の破線部分)と光軸との交点の原点からのずれ量(単位は[mm])を示し、厚みが増す方向を正とする。
Figure 0004381116
In Table 3, the symbol hmax indicates the maximum effective radius (unit: [mm]) of each of the regions 3a to 3c along the radial direction orthogonal to the optical axis. Further, as shown in FIG. 6, which is an explanatory diagram, the symbol ΔD is a surface obtained by extending the optical surfaces in the respective regions 3b and 3c when the origin is the intersection of the optical surface in the central region 3a and the optical axis. This indicates the amount of deviation from the origin of the intersection of the intersection of the optical axis (the broken line portion in FIG. 6) (unit: [mm]), and the direction in which the thickness increases is positive.

なお、コリメートレンズ3の位置は、レーザー光源1からカバーガラス2を介して入射してくるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束が中央領域3aを透過するように、調整されている。また、図4及び表3に示されるように、第2領域3cの最大有効半径は2.7mmであり、中央領域3aの最大有効半径は2.0925mmであり、第1領域3bの径方向の幅は0.135mmである。これに対し、このコリメートレンズ3を透過した後のレーザービームの断面は、長軸が主走査方向に向けられた楕円形状に整形され、第1の実施形態では、その長軸の半径は2.7mmであり、その短軸の半径は1.8mmである(図4の破線参照)。このため、レーザービームの大部分は、中央領域3aを通過し、その一部が、第1及び第2領域3b,3cを通過する。   Note that the position of the collimating lens 3 is adjusted so that the beam central axis of the laser beam incident from the laser light source 1 through the cover glass 2 and the light beam in the vicinity thereof pass through the central region 3a. . As shown in FIG. 4 and Table 3, the maximum effective radius of the second region 3c is 2.7 mm, the maximum effective radius of the central region 3a is 2.0925 mm, and the radial direction of the first region 3b The width is 0.135 mm. On the other hand, the cross section of the laser beam after passing through the collimating lens 3 is shaped into an elliptical shape with the major axis directed in the main scanning direction. In the first embodiment, the radius of the major axis is 2. The radius of the short axis is 1.8 mm (see the broken line in FIG. 4). For this reason, most of the laser beam passes through the central region 3a, and a part thereof passes through the first and second regions 3b and 3c.

そして、上述したように、第1及び第2領域3b,3cは、中央領域3aよりも光軸方向へ張り出しているので、これら各領域3b,3cは、自身を透過する光束に対し、中央領域3aを透過する光束との間に所定の位相差を持たせるように、作用する。   As described above, since the first and second regions 3b and 3c protrude in the optical axis direction from the central region 3a, each of the regions 3b and 3c has a central region with respect to the light beam passing through the first and second regions 3b and 3c. It acts so as to give a predetermined phase difference between the light beam passing through 3a.

より具体的には、中央領域3aを透過した後の光束に対し、第1領域3bを透過した後の光束は、半波長(λ/2[nm])の光路長差に相当する−π[rad]の位相差θを持ち、また、第2領域3cを透過した後の光束は、−2π[rad]の位相差θ’を持つ。従って、第2領域3cを透過した後の光束は、中央領域3aのそれと同位相となる。その結果、コリメートレンズ3を透過した後のレーザービームのうち、中央領域3a及び第2領域3cを透過した光束は、互いに同位相で進行し、第1領域3bを透過した光束にだけ、中央領域3aを透過する光束に対し、−π[rad]の位相差が、付与されることとなる。なお、第1及び第2領域3b,3cにおいて光束に付与される位相差θ,θ’は、上述したように、θ=−π、θ’=−2πであるため、cosθ=-1.0、cosθ’=1.0となるので、条件式(6)乃至(10)を全て満足している。   More specifically, the light beam after passing through the first region 3b is −π [corresponding to the optical path length difference of half wavelength (λ / 2 [nm]) with respect to the light beam after passing through the central region 3a. rad] and the light flux after passing through the second region 3c has a phase difference θ ′ of −2π [rad]. Accordingly, the light beam after passing through the second region 3c has the same phase as that of the central region 3a. As a result, among the laser beams that have passed through the collimating lens 3, the light beams that have passed through the central region 3a and the second region 3c travel in phase with each other, and only the light beams that have passed through the first region 3b A phase difference of −π [rad] is given to the light beam passing through 3a. Note that the phase differences θ and θ ′ imparted to the light beams in the first and second regions 3b and 3c are θ = −π and θ ′ = − 2π as described above, so that cos θ = −1.0 and cos θ. Since '= 1.0, all the conditional expressions (6) to (10) are satisfied.

<第1の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第1の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で走査されるレーザービームの強度分布を、第1及び第2領域3a,3bが形成されていないとき(コリメートレンズ3の射出側の光学面が中央領域3aの面形状だけで構成されているとき)と、第1及び第2領域3a,3bが形成されているときとで、比較して説明する。
<Functions of First Embodiment>
Hereinafter, when the first and second regions 3a and 3b are not formed, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system of the first embodiment configured as described above is used. Comparison will be made between the case where the optical surface on the exit side of the collimating lens 3 is configured only by the surface shape of the central region 3a and the case where the first and second regions 3a and 3b are formed. .

図7及び図8は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。なお、図7は、第1及び第2領域3b,3cが形成されていないときを、図8は、第1及び第2領域3b,3cが形成されているときを、それぞれ示す。これらのグラフでは、強度は、ビームの中心強度に対する比率によって表示されている。また、図9及び図10は、図7及び図8のグラフにおける強度比率が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。   7 and 8 are graphs showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in the range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. 7 shows the case where the first and second regions 3b and 3c are not formed, and FIG. 8 shows the case where the first and second regions 3b and 3c are formed. In these graphs, the intensity is displayed as a ratio to the center intensity of the beam. 9 and 10 are graphs showing the intensity ratio in the graphs of FIGS. 7 and 8 in an enlarged manner from 0% to 10%.

図7及び図9に示されるように、第1及び第2領域3b,3cが形成されていないときは、各サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。   As shown in FIGS. 7 and 9, when the first and second regions 3b and 3c are not formed, the intensity of each side lobe gradually decreases as the distance from the main beam increases. The strength of the adjacent side lobe is a little over 4%.

これに対し、第1及び第2領域3b,3cが形成されているときは、図8及び図10に示されるように、各サイドローブの強度は、何れの径方向位置においても2%弱となっている。   On the other hand, when the first and second regions 3b and 3c are formed, as shown in FIGS. 8 and 10, the strength of each side lobe is less than 2% at any radial position. It has become.

従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、何れか一つ又は複数のサイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。   Therefore, even if there is some microscopic undulation on the lens surfaces of the lenses 7a to 7c of the fθ lens group 7, even if the intensity of any one or a plurality of side lobes increases by about several percent, the photosensitive drum 12 does not exceed the threshold of the intensity of light exposure.

ところで、コリメートレンズ3を背面から見たとき(図4)の第1領域3bの面積S’は、コリメートレンズ3を透過後のレーザービームの断面の面積Sに対し、適切に設定されることが望ましい。第1の実施形態では、S’/Sは、0.06であるので、上記条件式(11)を満足している。   By the way, the area S ′ of the first region 3b when the collimating lens 3 is viewed from the back side (FIG. 4) can be set appropriately with respect to the area S of the cross section of the laser beam after passing through the collimating lens 3. desirable. In the first embodiment, since S ′ / S is 0.06, the conditional expression (11) is satisfied.

なお、上記の説明では、コリメートレンズ3と開口絞り4とが別体であるとしたが、これらは、一体に構成されたものであっても良い。例えば、コリメートレンズ3の射出側の光学面に、開口絞り4として機能する開口が形成された透過率0%のフィルム(若しくはコーティング)を貼り付けたものであっても良い。このようなフィルムが貼り付けられたコリメートレンズ3の背面図を、図11に示す。   In the above description, the collimating lens 3 and the aperture stop 4 are separated from each other. However, they may be integrally formed. For example, a film (or coating) having a transmittance of 0% in which an opening functioning as the aperture stop 4 is formed may be attached to the optical surface on the emission side of the collimating lens 3. FIG. 11 shows a rear view of the collimating lens 3 to which such a film is attached.

また、上記の説明では、fθレンズ群7を結像光学系として有するいわゆる透過型の走査光学系に対して本発明を適用した例を示したが、図12に示されるようなfθミラー7’を結像光学系として有するいわゆる反射型の走査光学系に対して本発明を適用することもできる。なお、反射型の走査光学系では、透過型に比べると、結像光学系の光学面の微視的なうねりに因るサイドローブ強度の増加量が大きい。そのため、反射型の走査光学系では、ハーフトーン印字時の黒スジがより発生し易くなる。そこで、反射型の走査光学系に本発明を適用することによる、サイドローブを低減し、黒スジの発生をより少なくすることができる。   In the above description, an example in which the present invention is applied to a so-called transmission type scanning optical system having the fθ lens group 7 as an imaging optical system has been shown. However, an fθ mirror 7 ′ as shown in FIG. The present invention can also be applied to a so-called reflection-type scanning optical system having an image forming optical system. Note that, in the reflection type scanning optical system, the amount of increase in side lobe intensity due to microscopic undulations of the optical surface of the imaging optical system is larger than in the transmission type. Therefore, in the reflection type scanning optical system, black streaks are more likely to occur during halftone printing. Therefore, by applying the present invention to a reflective scanning optical system, side lobes can be reduced and black streaks can be reduced.

実施形態2Embodiment 2

第2の実施形態は、光束に位相差を付与する領域を4つ備えるとともにこれら領域が中央領域に対して射出側へ張り出している光学面を有するコリメートレンズを用いている他は、第1の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第1の実施形態との相違点のみについて、説明する。   The second embodiment includes four regions for imparting a phase difference to the light beam, and uses a collimating lens having an optical surface that protrudes toward the exit side with respect to the central region. It has the same configuration as the embodiment. Therefore, only the differences from the first embodiment will be described below.

第2の実施形態のコリメートレンズ8の近軸における具体的な数値構成は、上記表1にて示される通りである。また、このコリメートレンズ8の入射側の面形状は、上記表2にて示される数値構成を有する回転対称非球面である。一方、コリメートレンズ3の射出側の面形状は、以下の通りである。   The specific numerical configuration on the paraxial axis of the collimating lens 8 of the second embodiment is as shown in Table 1 above. Further, the surface shape on the incident side of the collimating lens 8 is a rotationally symmetric aspherical surface having the numerical configuration shown in Table 2 above. On the other hand, the surface shape on the exit side of the collimating lens 3 is as follows.

図13は、第2の実施形態のコリメートレンズ8の背面図であり、図14は、図13のB−B線に沿って半分に切断されたコリメートレンズ8の一部の断面図である。但し、図14において、光軸方向(図14の紙面内における左右方向)の長さが誇張されるように、その方向の縮尺が変えられている。   FIG. 13 is a rear view of the collimating lens 8 of the second embodiment, and FIG. 14 is a cross-sectional view of a part of the collimating lens 8 cut in half along the line BB in FIG. However, in FIG. 14, the scale of the direction is changed so that the length in the optical axis direction (left-right direction in the plane of FIG. 14) is exaggerated.

図13に示されるように、コリメートレンズ8の射出側の光学面は、その中心に位置する円形の中央領域8aと、この中央領域8aが内接する輪帯状の第1領域8bと、この第1領域8bが内接する輪帯状の第2領域8cと、この第2領域8cが内接する輪帯状の第3領域8dと、この第3領域8dが内接する輪帯状の第4領域8eとに、区分されている。第1及び第3領域8b,8dは第1外側領域に、第2及び第4領域8c,8eは第2外側領域に相当する。   As shown in FIG. 13, the optical surface on the exit side of the collimator lens 8 has a circular central region 8a located at the center thereof, a ring-shaped first region 8b in which the central region 8a is inscribed, and the first optical surface. A zone-shaped second region 8c in which the region 8b is inscribed, a ring-shaped third region 8d in which the second region 8c is inscribed, and a ring-shaped fourth region 8e in which the third region 8d is inscribed Has been. The first and third regions 8b and 8d correspond to the first outer region, and the second and fourth regions 8c and 8e correspond to the second outer region.

そして、図14に示されるように、第1領域8bは、中央領域8aに対して射出側に張り出しており、第2領域8cは、第1領域8bに対して射出側に張り出しており、第3領域8cは、第2領域8bに対して射出側に張り出しており、第4領域8dは、第3領域8eに対して射出側に張り出している。但し、第1乃至第4領域8b〜8eの張り出し量は、後述するようにごく僅かであるので、コリメートレンズ8の射出側の光学面は、巨視的には、滑らかな曲面である。   And as FIG. 14 shows, the 1st area | region 8b has protruded to the injection | emission side with respect to the center area | region 8a, the 2nd area | region 8c has protruded to the injection | emission side with respect to the 1st area | region 8b, The third region 8c projects to the exit side with respect to the second region 8b, and the fourth region 8d projects to the exit side with respect to the third region 8e. However, since the protruding amounts of the first to fourth regions 8b to 8e are very small as will be described later, the optical surface on the emission side of the collimating lens 8 is macroscopically a smooth curved surface.

そして、各領域8a〜8eのうち、中央領域8a内は、回転対称な非球面の形状に形成されており、更に、第1乃至第4領域8b〜8d内も、それぞれ、回転対称非球面の一部を光軸方向にずらしたのと等価な形状に、形成されている。これら各領域8a〜8eにおける面形状を式(12)によって表現したときの具体的な近軸曲率半径,円錐係数,及び非球面係数を、表4に示す。なお、表示が省略されている非球面係数は、ゼロである。また、この表4において、各記号の意味は、表2のものと同じである。   Of the regions 8a to 8e, the central region 8a is formed in a rotationally symmetric aspherical shape, and the first to fourth regions 8b to 8d are also rotationally symmetric aspherical surfaces, respectively. It is formed in a shape equivalent to shifting part of it in the optical axis direction. Table 4 shows specific paraxial radii of curvature, conical coefficients, and aspherical coefficients when the surface shapes in these regions 8a to 8e are expressed by Expression (12). In addition, the aspheric coefficient which is not shown is zero. In Table 4, the meaning of each symbol is the same as that in Table 2.

Figure 0004381116
なお、コリメートレンズ8の位置は、レーザー光源1からカバーガラス2を介して入射してくるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束が中央領域8aを透過するように、調整されている。また、図13及び表4に示されるように、第4領域8eの最大有効半径は2.7mmであり、中央領域8aの最大有効半径は1.845mmであり、第1領域8bの径方向の幅は0.09mmである。また、第2領域8cの最大有効半径は2.385mmであり、第3領域8dの径方向における幅は0.09mmである。これに対し、このコリメートレンズ8を透過した後のレーザービームの断面は、長軸が主走査方向に向けられた楕円形状に整形され、第2の実施形態では、その長軸の半径は2.7mmであり、その短軸の半径は1.8mmである(図13の破線参照)。このため、レーザービームの大部分は、中央領域8aを通過し、その一部が、第1乃至第4領域8b〜8eを通過する。
Figure 0004381116
Note that the position of the collimating lens 8 is adjusted so that the beam central axis of the laser beam incident from the laser light source 1 through the cover glass 2 and the light beam in the vicinity thereof pass through the central region 8a. . Further, as shown in FIG. 13 and Table 4, the maximum effective radius of the fourth region 8e is 2.7 mm, the maximum effective radius of the central region 8a is 1.845 mm, and the radial direction of the first region 8b The width is 0.09 mm. The maximum effective radius of the second region 8c is 2.385 mm, and the width in the radial direction of the third region 8d is 0.09 mm. On the other hand, the cross section of the laser beam after passing through the collimating lens 8 is shaped into an ellipse with the major axis directed in the main scanning direction. In the second embodiment, the radius of the major axis is 2. The radius of the short axis is 1.8 mm (see the broken line in FIG. 13). For this reason, most of the laser beam passes through the central region 8a, and a part thereof passes through the first to fourth regions 8b to 8e.

そして、上述したように、第1乃至第4領域8b〜8eは、中央領域8aよりも射出側へ張り出しているので、これら各領域8b〜8eは、自身を透過する光束に対し、中央領域8aを透過する光束との間に所定の位相差を持たせるように、作用する。   And as above-mentioned, since the 1st thru | or 4th area | regions 8b-8e have protruded to the injection | emission side rather than the center area | region 8a, these each area | region 8b-8e is center area | region 8a with respect to the light beam which permeate | transmits itself. Acts so as to have a predetermined phase difference between the light beam passing through the light beam.

より具体的には、中央領域8aを透過した後の光束に対し、第1領域8bを透過した後の光束は、2/3波長(2λ/3[nm])の光路長差に相当する−4π/3[rad]の位相差θを持ち、また、第2領域8cを透過した後の光束は、−2π[rad]の位相差θ’を持つ。また、第3領域8dを透過した後の光束は、5/4波長(5λ/4[nm])の光路長差に相当する−5/2π[rad]の位相差θを持ち、また、第4領域8eを透過した後の光束は、−4π[rad]の位相差θ’を持つ。従って、第2及び第4領域8c,8eを透過した後の光束は、中央領域8aのそれと同位相となる。その結果、コリメートレンズ8を透過した後のレーザービームのうち、中央領域8a並びに第2及び第4領域8c,8eを透過した光束は、互いに同位相で進行し、第1及び第3領域8b,8dを透過した光束には、中央領域8aを透過する光束に対し、それぞれ−4π/3[rad]及び−5/2π[rad]の位相差が、付与されることとなる。なお、第1及び第2領域8b,8cにおいて光束に付与される位相差θ,θ’は、上述したように、θ=−4π/3、θ’=−2πであるため、cosθ=-0.5、cosθ’=1.0となるので、条件式(6)乃至(10)を全て満足している。また、第3及び第4領域8d,8eにおいて光束に付与される位相差θ,θ’は、上述したように、θ=−5/2π、θ’=−4πであるため、cosθ=0、cosθ’=1.0となるので、条件式(6)乃至(10)を全て満足している。   More specifically, the light beam after passing through the first region 8b corresponds to the optical path length difference of 2/3 wavelength (2λ / 3 [nm]) with respect to the light beam after passing through the central region 8a − The light beam having a phase difference θ of 4π / 3 [rad] and having transmitted through the second region 8c has a phase difference θ ′ of −2π [rad]. The light beam after passing through the third region 8d has a phase difference θ of −5 / 2π [rad] corresponding to the optical path length difference of 5/4 wavelength (5λ / 4 [nm]). The light beam after passing through the four regions 8e has a phase difference θ ′ of −4π [rad]. Therefore, the light beam after passing through the second and fourth regions 8c and 8e has the same phase as that of the central region 8a. As a result, among the laser beams that have passed through the collimating lens 8, the light beams that have passed through the central region 8a and the second and fourth regions 8c and 8e travel in phase with each other, and the first and third regions 8b, A phase difference of −4π / 3 [rad] and −5 / 2π [rad] is given to the light beam that has passed through 8d with respect to the light beam that has passed through the central region 8a. Note that the phase differences θ and θ ′ imparted to the light beams in the first and second regions 8b and 8c are θ = −4π / 3 and θ ′ = − 2π as described above, and therefore cos θ = −0.5. Since cos θ ′ = 1.0, all the conditional expressions (6) to (10) are satisfied. In addition, since the phase differences θ and θ ′ imparted to the light flux in the third and fourth regions 8d and 8e are θ = −5 / 2π and θ ′ = − 4π as described above, cos θ = 0, Since cos θ ′ = 1.0, all the conditional expressions (6) to (10) are satisfied.

<第2の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第2の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で走査されるレーザービームの強度分布を、第1乃至第4領域8b〜8eが形成されていないとき(コリメートレンズ8の射出側の面形状が中央領域8aの面形状だけで構成されているとき)と、第1乃至第4領域8b〜8eが形成されているときとで、比較して説明する。
<Function of Second Embodiment>
Hereinafter, when the first to fourth regions 8b to 8e are not formed, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system of the second embodiment configured as described above. Comparison will be made between the case where the surface shape on the exit side of the collimator lens 8 is configured only by the surface shape of the central region 8a and the case where the first to fourth regions 8b to 8e are formed. .

図15は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。なお、図15は、第1乃至第4領域8b〜8eが形成されているときを示しているが、第1乃至第2領域8b〜8eが形成されていないときを示すグラフは、図7に示されている。また、図16は、図15のグラフにおける強度比率が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。さらに、図7のグラフにおける強度比率が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフは、上述したように、図9に示されている。   FIG. 15 is a graph showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in a range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. FIG. 15 shows the time when the first to fourth regions 8b to 8e are formed, but the graph showing the time when the first to second regions 8b to 8e are not formed is shown in FIG. It is shown. FIG. 16 is an enlarged graph showing the range of the intensity ratio from 0% to 10% in the graph of FIG. Furthermore, the graph in which the intensity ratio in the graph of FIG. 7 is enlarged and shown in the range from 0% to 10% is shown in FIG. 9 as described above.

図7及び図9に示されるように、第1乃至第4領域8b〜8eが形成されていないときは、各サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。   As shown in FIGS. 7 and 9, when the first to fourth regions 8b to 8e are not formed, the intensity of each side lobe gradually decreases as the distance from the main beam increases. The strength of the adjacent side lobe is a little over 4%.

これに対し、第1乃至第4領域8b〜8eが形成されているときは、図15及び図16に示されるように、各サイドローブの強度は、メインビームに隣接するサイドローブの強度が2%強ではあるものの、その他のサイドローブは、2%未満となっている。   On the other hand, when the first to fourth regions 8b to 8e are formed, as shown in FIGS. 15 and 16, the intensity of each side lobe is 2 as the intensity of the side lobe adjacent to the main beam. The other side lobe is less than 2%, although it is slightly over%.

従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、何れか一つ又は複数のサイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。   Therefore, even if there is some microscopic undulation on the lens surfaces of the lenses 7a to 7c of the fθ lens group 7, even if the intensity of any one or a plurality of side lobes increases by about several percent, the photosensitive drum 12 does not exceed the threshold of the intensity of light exposure.

ところで、第2の実施形態においても、コリメートレンズ8を背面から見たとき(図13)の第1領域8bの面積と第3領域8dの面積の総和S’は、コリメートレンズ3を透過後のレーザービームの断面の面積Sに対し、適切に設定されることが望ましい。第2の実施形態では、S’/Sは、0.08であるので、上記条件式(11)を満足している。   By the way, also in the second embodiment, the sum S ′ of the area of the first region 8b and the area of the third region 8d when the collimating lens 8 is viewed from the back surface (FIG. 13) is obtained after passing through the collimating lens 3. It is desirable to set appropriately for the cross-sectional area S of the laser beam. In the second embodiment, since S ′ / S is 0.08, the conditional expression (11) is satisfied.

なお、図13のコリメートレンズ8も、図3のコリメートレンズ3と同様に、開口絞り4と一体に構成されていても良い。また、図13のコリメートレンズ8は、図12のような反射型の走査光学系に用いられても良い。   The collimating lens 8 in FIG. 13 may also be configured integrally with the aperture stop 4 in the same manner as the collimating lens 3 in FIG. Further, the collimating lens 8 of FIG. 13 may be used in a reflection type scanning optical system as shown in FIG.

実施形態3Embodiment 3

第3の実施形態は、光束に位相差を付与する領域を4つ備えるとともにこれら領域が中央領域に対して入射側へ引き込んでいる光学面を有するコリメートレンズを用いている他は、第1の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第1の実施形態との相違点のみについて、説明する。   The third embodiment includes four regions for imparting a phase difference to the light beam, and uses a collimating lens having an optical surface in which these regions are drawn toward the incident side with respect to the central region. It has the same configuration as the embodiment. Therefore, only the differences from the first embodiment will be described below.

第3の実施形態のコリメートレンズ9の近軸における具体的な数値構成は、上記表1にて示される通りである。また、このコリメートレンズ9の入射側の面形状は、上記表2にて示される数値構成を有する回転対称非球面である。一方、コリメートレンズ9の射出側の面形状は、以下の通りである。   The specific numerical configuration on the paraxial axis of the collimating lens 9 of the third embodiment is as shown in Table 1 above. Further, the surface shape on the incident side of the collimating lens 9 is a rotationally symmetric aspherical surface having the numerical configuration shown in Table 2 above. On the other hand, the surface shape on the exit side of the collimating lens 9 is as follows.

図17は、第3の実施形態のコリメートレンズ9の背面図であり、図18は、図17のC−C線に沿って半分に切断されたコリメートレンズ9の一部の断面図である。但し、図18において、光軸方向(図18の紙面内における左右方向)の長さが誇張されるように、その方向の縮尺が変えられている。   FIG. 17 is a rear view of the collimating lens 9 of the third embodiment, and FIG. 18 is a cross-sectional view of a part of the collimating lens 9 cut in half along the line CC in FIG. However, in FIG. 18, the scale of the direction is changed so that the length in the optical axis direction (the left-right direction in the plane of FIG. 18) is exaggerated.

図17に示されるように、コリメートレンズ9の射出側の光学面は、その中心に位置する円形の中央領域9aと、この中央領域9aが内接する輪帯状の第1領域9bと、この第1領域9bが内接する輪帯状の第2領域9cと、この第2領域9cが内接する輪帯状の第3領域9dと、この第3領域9dが内接する輪帯状の第4領域9eとに、区分されている。第1及び第3領域9b,9dは第1外側領域に、第2及び第4領域9c,9eは第2外側領域に相当する。   As shown in FIG. 17, the optical surface on the exit side of the collimating lens 9 has a circular central region 9a located at the center thereof, a ring-shaped first region 9b in which the central region 9a is inscribed, and the first optical surface. A zone-shaped second region 9c inscribed in the region 9b, a ring-shaped third region 9d inscribed in the second region 9c, and a ring-shaped fourth region 9e inscribed in the third region 9d are divided. Has been. The first and third regions 9b and 9d correspond to the first outer region, and the second and fourth regions 9c and 9e correspond to the second outer region.

そして、図18に示されるように、第1領域9bは、中央領域9aに対して入射側に引き込んでおり、第2領域9cは、第1領域9bに対して入射側に引き込んでおり、第3領域9cは、第2領域9bに対して入射側に引き込んでおり、第4領域9dは、第3領域9eに対して入射側に引き込んでいる。但し、第1乃至第4領域9b〜9eの引き込み量は、後述するようにごく僅かであるので、コリメートレンズ9の射出側の光学面は、巨視的には、滑らかな曲面である。   As shown in FIG. 18, the first region 9b is drawn to the incident side with respect to the central region 9a, the second region 9c is drawn to the incident side with respect to the first region 9b, The third region 9c is drawn to the incident side with respect to the second region 9b, and the fourth region 9d is drawn to the incident side with respect to the third region 9e. However, since the pull-in amounts of the first to fourth regions 9b to 9e are very small as will be described later, the optical surface on the exit side of the collimator lens 9 is macroscopically a smooth curved surface.

そして、各領域9a〜9eのうち、中央領域9a内は、回転対称な非球面の形状に形成されており、更に、第1乃至第4領域9b〜9d内も、それぞれ、回転対称非球面の一部を光軸方向にずらしたのと等価な形状に、形成されている。これら各領域9a〜9eにおける面形状を式(12)によって表現したときの具体的な近軸曲率半径,円錐係数,及び非球面係数を、表5に示す。なお、表示が省略されている非球面係数は、ゼロである。また、この表5において、各記号の意味は、表2のものと同じである。   Of the regions 9a to 9e, the central region 9a is formed in a rotationally symmetric aspherical shape, and the first to fourth regions 9b to 9d are also rotationally symmetric aspherical surfaces. It is formed in a shape equivalent to shifting part of it in the optical axis direction. Table 5 shows specific paraxial radii of curvature, conical coefficients, and aspherical coefficients when the surface shapes in these regions 9a to 9e are expressed by Expression (12). In addition, the aspheric coefficient which is not shown is zero. In Table 5, the meaning of each symbol is the same as in Table 2.

Figure 0004381116
なお、コリメートレンズ9の位置は、レーザー光源1からカバーガラス2を介して入射してくるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束が中央領域9aを透過するように、調整されている。また、図17及び表5に示されるように、第4領域9eの最大有効半径は2.7mmであり、中央領域9aの最大有効半径は1.823mmであり、第1領域9bの径方向の幅は0.112mmである。また、第2領域8cの最大有効半径は2.363mmであり、第3領域9dの径方向における幅は0.135mmである。これに対し、このコリメートレンズ9を透過した後のレーザービームの断面は、長軸が主走査方向に向けられた楕円形状に整形され、第3の実施形態では、その長軸の半径は2.7mmであり、その短軸の半径は1.8mmである(図17の破線参照)。このため、レーザービームの大部分は、中央領域9aを通過し、その一部が、第1乃至第4領域9b〜9eを通過する。
Figure 0004381116
Note that the position of the collimating lens 9 is adjusted so that the beam central axis of the laser beam incident from the laser light source 1 through the cover glass 2 and the light beam in the vicinity thereof pass through the central region 9a. . Further, as shown in FIG. 17 and Table 5, the maximum effective radius of the fourth region 9e is 2.7 mm, the maximum effective radius of the central region 9a is 1.823 mm, and the radial direction of the first region 9b The width is 0.112 mm. The maximum effective radius of the second region 8c is 2.363 mm, and the width in the radial direction of the third region 9d is 0.135 mm. On the other hand, the cross section of the laser beam after passing through the collimating lens 9 is shaped into an elliptical shape with the major axis directed in the main scanning direction. In the third embodiment, the radius of the major axis is 2. The radius of the short axis is 1.8 mm (see the broken line in FIG. 17). For this reason, most of the laser beam passes through the central region 9a, and a part thereof passes through the first to fourth regions 9b to 9e.

そして、上述したように、第1乃至第4領域9b〜9eは、中央領域9aよりも入射側へ引き込んでいるので、これら各領域9b〜9eは、自身を透過する光束に対し、中央領域9aを透過する光束との間に所定の位相差を持たせるように、作用する。   And as above-mentioned, since the 1st thru | or 4th area | regions 9b-9e are drawn in to the entrance side rather than the center area | region 9a, these each area | region 9b-9e is center area | region 9a with respect to the light beam which permeate | transmits itself. Acts so as to have a predetermined phase difference between the light beam passing through the light beam.

より具体的には、中央領域9aを透過した後の光束に対し、第1領域9bを透過した後の光束は、19/12波長(19λ/12[nm])の光路長差に相当する19π/6[rad]の位相差θを持ち、また、第2領域9cを透過した後の光束は、4π[rad]の位相差θ’を持つ。また、第3領域9dを透過した後の光束は、5/2波長(5λ/2[nm])の光路長差に相当する5π[rad]の位相差θを持ち、また、第4領域9eを透過した後の光束は、8π[rad]の位相差θ’を持つ。従って、第2及び第4領域9c,9eを透過した後の光束は、中央領域9aのそれと同位相となる。その結果、コリメートレンズ9を透過した後のレーザービームのうち、中央領域9a並びに第2及び第4領域9c,9eを透過した光束は、互いに同位相で進行し、第1及び第3領域9b,9dを透過した光束には、中央領域9aを透過する光束に対し、それぞれ19π/6[rad]及び5π[rad]の位相差が、付与されることとなる。なお、第1及び第2領域9b,9cにおいて光束に付与される位相差θ,θ’は、上述したように、θ=19π/6、θ’=4πであるため、cosθ=-0.87、cosθ’=1.0となるので、条件式(1)乃至(5)を全て満足している。また、第3及び第4領域9d,9eにおいて光束に付与される位相差θ,θ’は、上述したように、θ=5π、θ’=8πであるため、cosθ=-1.0、cosθ’=1.0となるので、条件式(1)乃至(5)を全て満足している。   More specifically, the light beam after passing through the first region 9b is 19π corresponding to the optical path length difference of 19/12 wavelength (19λ / 12 [nm]) with respect to the light beam after passing through the central region 9a. The light flux after having passed through the second region 9c has a phase difference θ ′ of 4π [rad]. The light beam after passing through the third region 9d has a phase difference θ of 5π [rad] corresponding to the optical path length difference of 5/2 wavelength (5λ / 2 [nm]), and the fourth region 9e. The light flux after passing through has a phase difference θ ′ of 8π [rad]. Accordingly, the light beam after passing through the second and fourth regions 9c and 9e has the same phase as that of the central region 9a. As a result, among the laser beams that have passed through the collimating lens 9, the light beams that have passed through the central region 9a and the second and fourth regions 9c, 9e travel in phase with each other, and the first and third regions 9b, 9b, A phase difference of 19π / 6 [rad] and 5π [rad] is imparted to the light beam transmitted through 9d with respect to the light beam transmitted through the central region 9a. Note that the phase differences θ and θ ′ imparted to the light beams in the first and second regions 9b and 9c are θ = 19π / 6 and θ ′ = 4π as described above, so that cos θ = −0.87 and cos θ. Since '= 1.0, all the conditional expressions (1) to (5) are satisfied. Further, since the phase differences θ and θ ′ imparted to the light flux in the third and fourth regions 9d and 9e are θ = 5π and θ ′ = 8π as described above, cos θ = −1.0 and cos θ ′ = Since 1.0, all the conditional expressions (1) to (5) are satisfied.

<第3の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第3の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で走査されるレーザービームの強度分布を、第1乃至第4領域9b〜9eが形成されていないとき(コリメートレンズ9の射出側の面形状が中央領域9aの面形状だけで構成されているとき)と、第1乃至第4領域9b〜9eが形成されているときとで、比較して説明する。
<Function of Third Embodiment>
Hereinafter, when the first to fourth regions 9b to 9e are not formed, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system of the third embodiment configured as described above. Comparison will be made between the case where the surface shape on the exit side of the collimating lens 9 is composed only of the surface shape of the central region 9a and the case where the first to fourth regions 9b to 9e are formed. .

図19は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。なお、図19は、第1乃至第4領域9b〜9eが形成されているときを示しているが、第1乃至第2領域8b〜8eが形成されていないときを示すグラフは、図7に示されている。また、図20は、図19のグラフにおける強度比率が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。さらに、図7のグラフにおける強度比率が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフは、上述したように、図9に示されている。   FIG. 19 is a graph showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in a range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. FIG. 19 shows the case where the first to fourth regions 9b to 9e are formed, but the graph showing the case where the first to second regions 8b to 8e are not formed is shown in FIG. It is shown. FIG. 20 is a graph showing the intensity ratio in the graph of FIG. 19 in an enlarged manner from 0% to 10%. Furthermore, the graph in which the intensity ratio in the graph of FIG. 7 is enlarged and shown in the range from 0% to 10% is shown in FIG. 9 as described above.

図7及び図9に示されるように、第1乃至第4領域9b〜9eが形成されていないときは、各サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。   As shown in FIGS. 7 and 9, when the first to fourth regions 9b to 9e are not formed, the intensity of each side lobe gradually decreases as the distance from the main beam increases. The strength of the adjacent side lobe is a little over 4%.

これに対し、第1乃至第4領域9b〜9eが形成されているときは、図19及び図20に示されるように、各サイドローブの強度は、メインビームに隣接するサイドローブの強度が1%強ではあるものの、その他のサイドローブは、1%未満となっている。   On the other hand, when the first to fourth regions 9b to 9e are formed, as shown in FIGS. 19 and 20, the intensity of each side lobe is 1 as the intensity of the side lobe adjacent to the main beam. The other side lobe is less than 1%, although it is slightly over%.

従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、何れか一つ又は複数のサイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。   Therefore, even if there is some microscopic undulation on the lens surfaces of the lenses 7a to 7c of the fθ lens group 7, even if the intensity of any one or a plurality of side lobes increases by about several percent, the photosensitive drum 12 does not exceed the threshold of the intensity of light exposure.

ところで、第3の実施形態においても、コリメートレンズ9を背面から見たとき(図17)の第1領域9bの面積と第3領域9dの面積の総和S’は、コリメートレンズ9を透過後のレーザービームの断面の面積Sに対し、適切に設定されることが望ましい。第2の実施形態では、S’/Sは、0.10であるので、上記条件式(11)を満足している。   By the way, also in the third embodiment, the sum S ′ of the area of the first region 9b and the area of the third region 9d when the collimator lens 9 is viewed from the back surface (FIG. 17) is obtained after passing through the collimator lens 9. It is desirable to set appropriately for the cross-sectional area S of the laser beam. In the second embodiment, since S ′ / S is 0.10, the conditional expression (11) is satisfied.

なお、図17のコリメートレンズ9も、図3のコリメートレンズ3と同様に、開口絞り4と一体に構成されていても良い。また、図17のコリメートレンズ9は、図12のような反射型の走査光学系に用いられても良い。   Note that the collimating lens 9 in FIG. 17 may also be configured integrally with the aperture stop 4 in the same manner as the collimating lens 3 in FIG. Further, the collimating lens 9 of FIG. 17 may be used in a reflection type scanning optical system as shown in FIG.

第1の実施形態のレーザービームプリンターの概略的な構成図Schematic configuration diagram of the laser beam printer of the first embodiment 走査光学系の概略的な光学構成図Schematic optical configuration diagram of scanning optical system コリメートレンズ及びその近傍の光路図Collimating lens and its optical path diagram 第1の実施形態のコリメートレンズの背面図Rear view of the collimating lens of the first embodiment 図4のA−A線に沿ったコリメートレンズの一部の断面図Sectional drawing of a part of collimating lens along the AA line of FIG. 各領域の面形状と光軸との交点の原点からのずれ量の説明図Explanatory drawing of deviation amount from origin of intersection of surface shape and optical axis of each area 第1及び第2領域がないときのレーザービームの強度分布を示すグラフGraph showing intensity distribution of laser beam when there is no first and second region 第1の実施形態のレーザービームの強度分布を示すグラフThe graph which shows intensity distribution of the laser beam of 1st Embodiment 図7のグラフの一部を拡大したグラフA graph obtained by enlarging a part of the graph of FIG. 図8のグラフの一部を拡大したグラフA graph obtained by enlarging a part of the graph of FIG. コリメートレンズと開口絞りとを一体形成したときの背面図Rear view when collimating lens and aperture stop are integrally formed コリメートレンズが組み込まれた反射型の走査光学系の斜視図A perspective view of a reflective scanning optical system incorporating a collimating lens 第2の実施形態のコリメートレンズの背面図Rear view of the collimating lens of the second embodiment 図13のB−B線に沿ったコリメートレンズの一部の断面図Sectional drawing of a part of collimating lens along the BB line of FIG. 第2の実施形態のレーザービームの強度分布を示すグラフThe graph which shows intensity distribution of the laser beam of 2nd Embodiment 図15のグラフの一部を拡大したグラフThe graph which expanded a part of graph of FIG. 第3の実施形態のコリメートレンズの背面図Rear view of the collimating lens of the third embodiment 図17のC−C線に沿ったコリメートレンズの一部の断面図Sectional drawing of a part of collimating lens along CC line of FIG. 第3の実施形態のレーザービームの強度分布を示すグラフThe graph which shows intensity distribution of the laser beam of 3rd Embodiment 図19のグラフの一部を拡大したグラフThe graph which expanded a part of graph of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザー光源
2 カバーガラス
3 コリメートレンズ
3a 中央領域
3b 第1領域
3c 第2領域
4 開口絞り
5 シリンドリカルレンズ
6 ポリゴンミラー
7 fθレンズ群
8 コリメートレンズ
8a 中央領域
8b 第1領域
8c 第2領域
8d 第3領域
8e 第4領域
9 コリメートレンズ
9a 中央領域
9b 第1領域
9c 第2領域
9d 第3領域
9e 第4領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Cover glass 3 Collimating lens 3a Central area | region 3b 1st area | region 3c 2nd area | region 4 Aperture stop 5 Cylindrical lens 6 Polygon mirror 7 f (theta) lens group 8 Collimating lens 8a Central area | region 8b 1st area | region 8c 2nd area | region 8d 3rd Region 8e Fourth region 9 Collimating lens 9a Central region 9b First region 9c Second region 9d Third region 9e Fourth region

Claims (14)

光源から発せられたレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を前記走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、
前記光源と前記偏向器との間の光路上に、コリメートレンズを備え、
前記コリメートレンズの何れか一方の光学面は、
前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、
前記中央領域の外側に入射する光束の一部を透過させるとともに、透過する光束に対し、前記中央領域を透過した光束との間に所定の第1の位相差を付与するように作用する第1外側領域と、
前記中央領域及び第1外側領域に入射する光束を除く光束の一部を透過させるとともに、透過する光束に対し、前記中央領域を透過した光束との間に所定の第2の位相差を付与するように作用する第2外側領域と
を有し、
前記第1の位相差は、位相差ゼロを含まず、
前記第2の位相差は、位相差ゼロを含むとともに、前記第1の位相差とは異なる値である
ことを特徴とする走査光学系。
A laser beam emitted from a light source is dynamically deflected by a deflector, and the dynamically deflected laser beam is converged as a spot light on a scanning target surface by an imaging optical system. A scanning optical system that scans along the main scanning direction on the surface to be scanned,
A collimating lens is provided on the optical path between the light source and the deflector,
One of the optical surfaces of the collimating lens is
A central region for transmitting a beam central axis of the laser beam emitted from the light source and a light beam in the vicinity thereof; and
A first function that transmits a part of the light beam incident on the outside of the central region and gives a predetermined first phase difference between the transmitted light beam and the light beam transmitted through the central region. An outer region,
A part of the light beam excluding the light beam incident on the central region and the first outer region is transmitted, and a predetermined second phase difference is given to the transmitted light beam and the light beam transmitted through the central region. A second outer region that acts as
The first phase difference does not include zero phase difference,
The scanning optical system, wherein the second phase difference includes a phase difference of zero and has a value different from the first phase difference.
前記第1外側領域の光学面が、前記中央領域の光学面に対し、レンズ厚が薄くなる方向にシフトしている場合における前記第1の位相差の極性を正としたとき、その第1の位相差が、以下の条件式(1)及び(2)、
cosθ≦0 ---(1)
0<θ<10π ---(2)
を満足するθ[rad]である
ことを特徴とする請求項1記載の走査光学系。
When the optical surface of the first outer region is shifted in the direction in which the lens thickness is thinner than the optical surface of the central region, the first phase difference has a positive polarity. The phase difference is expressed by the following conditional expressions (1) and (2),
cosθ ≦ 0 --- (1)
0 <θ <10π --- (2)
The scanning optical system according to claim 1, wherein θ [rad] satisfies the following.
前記第2外側領域の光学面が、前記中央領域の光学面に対し、レンズ厚が薄くなる方向にシフトしている場合における前記第2の位相差の極性を正としたとき、前記第2の位相差が、以下の条件式(3)乃至(5)、
0.9≦cosθ’ ---(3)
0≦θ’<10π ---(4)
θ<θ’ ---(5)
を満足するθ’[rad]である
ことを特徴とする請求項2記載の走査光学系。
When the polarity of the second phase difference in the case where the optical surface of the second outer region is shifted in the direction of decreasing the lens thickness with respect to the optical surface of the central region, the second phase difference is positive. The phase difference is expressed by the following conditional expressions (3) to (5),
0.9 ≦ cosθ '--- (3)
0 ≦ θ ′ <10π --- (4)
θ <θ '--- (5)
The scanning optical system according to claim 2, wherein θ ′ [rad] satisfies the following.
前記第1外側領域の光学面が、前記中央領域の光学面に対し、レンズ厚が薄くなる方向にシフトしている場合における前記第1の位相差の極性を正としたとき、その第1の位相差が、以下の条件式(6)及び(7)、
cosθ≦0 ---(6)
−10π<θ<0 ---(7)
を満足するθ[rad]である
ことを特徴とする請求項1記載の走査光学系。
When the optical surface of the first outer region is shifted in the direction in which the lens thickness is thinner than the optical surface of the central region, the first phase difference has a positive polarity. The phase difference is expressed by the following conditional expressions (6) and (7),
cosθ ≦ 0 --- (6)
−10π <θ <0 --- (7)
The scanning optical system according to claim 1, wherein θ [rad] satisfies the following.
前記第2外側領域の光学面が、前記中央領域の光学面に対し、レンズ厚が薄くなる方向にシフトしている場合における前記第2の位相差の極性を正としたとき、前記第2の位相差が、以下の条件式(8)乃至(10)、
0.9≦cosθ’ ---(8)
−10π<θ’≦0 ---(9)
θ’<θ ---(10)
を満足するθ’[rad]である
ことを特徴とする請求項4記載の走査光学系。
When the polarity of the second phase difference in the case where the optical surface of the second outer region is shifted in the direction of decreasing the lens thickness with respect to the optical surface of the central region, the second phase difference is positive. The phase difference is expressed by the following conditional expressions (8) to (10),
0.9 ≦ cosθ '--- (8)
−10π <θ ′ ≦ 0 --- (9)
θ '<θ --- (10)
The scanning optical system according to claim 4, wherein θ ′ [rad] satisfies the following.
前記コリメートレンズは、前記第1及び第2外側領域を複数組備えている
ことを特徴とする請求項3,4又は5記載の走査光学系。
6. A scanning optical system according to claim 3, wherein the collimating lens includes a plurality of sets of the first and second outer regions.
前記コリメートレンズは、前記第1及び第2外側領域を二組備えている
ことを特徴とする請求項6記載の走査光学系。
The scanning optical system according to claim 6, wherein the collimating lens includes two sets of the first and second outer regions.
前記ビーム中心軸に最も近い位置にある前記第1外側領域は、前記中央領域の外側においてこれと隣接している
ことを特徴とする請求項3乃至7の何れかに記載の走査光学系。
8. The scanning optical system according to claim 3, wherein the first outer region located closest to the beam central axis is adjacent to the first outer region outside the central region.
前記ビーム中心軸に最も近い位置にある前記第2外側領域は、前記第1外側領域の外側においてこれと隣接している
ことを特徴とする請求項3乃至8の何れかに記載の走査光学系。
9. The scanning optical system according to claim 3, wherein the second outer region located closest to the beam central axis is adjacent to the second outer region outside the first outer region. .
前記各第1及び第2外側領域は、前記中央領域から離れる方向に向かって、交互に配置されている
ことを特徴とする請求項6乃至9の何れかに記載の走査光学系。
The scanning optical system according to any one of claims 6 to 9, wherein the first and second outer regions are alternately arranged in a direction away from the central region.
前記各第1外側領域のうちの前記レーザービームが入射する領域の面積の総和をS’とし、前記各領域を有する光学面の有効口径により示される範囲内を通過するレーザービームにおけるビーム中心軸に直交する断面の面積をSとしたとき、以下の条件式(11)、
0.03<(S’/S)<0.3 ---(11)
を満足する
ことを特徴とする請求項8,9又は10記載の走査光学系。
The sum of the areas of the regions where the laser beam is incident in each of the first outer regions is S ′, and the center axis of the laser beam passing through the range indicated by the effective aperture of the optical surface having each region is When the area of the orthogonal cross section is S, the following conditional expression (11),
0.03 <(S '/ S) <0.3 --- (11)
The scanning optical system according to claim 8, 9 or 10, wherein:
前記コリメートレンズは、開口絞りとしての遮蔽部分を有し、その開口部分に、前記中央領域及び前記各外側領域を、有する
ことを特徴とする請求項1乃至11の何れかに記載の走査光学系。
The scanning optical system according to claim 1, wherein the collimating lens has a shielding part as an aperture stop, and the central part and each outer region are provided in the opening part. .
前記結像光学系は、反射面を含む光学系である
ことを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の走査光学系。
The scanning optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system is an optical system including a reflecting surface.
光源から発せられたレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を前記走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系を、備えるプリンターであって、
前記光源と前記偏向器との間の光路上に、コリメートレンズを備え、
前記コリメートレンズの何れか一方の光学面は、
前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、
前記中央領域の外側に入射する光束の一部を透過させるとともに、透過する光束に対し、前記中央領域を透過した光束との間に所定の第1の位相差を付与するように作用する第1外側領域と、
前記中央領域及び第1外側領域に入射する光束を除く光束の一部を透過させるとともに、透過する光束に対し、前記中央領域を透過した光束との間に所定の第2の位相差を付与するように作用する第2外側領域と
を有し、
前記第1の位相差は、位相差ゼロを含まず、
前記第2の位相差は、位相差ゼロを含むとともに、前記第1の位相差とは異なる値である
ことを特徴とするプリンター。
A laser beam emitted from a light source is dynamically deflected by a deflector and the laser beam deflected dynamically is converged as a spot light on a scanning target surface by an imaging optical system, thereby scanning the spot light. A printer comprising a scanning optical system that scans along a main scanning direction on a target surface,
A collimating lens is provided on the optical path between the light source and the deflector,
One of the optical surfaces of the collimating lens is
A central region for transmitting a beam central axis of the laser beam emitted from the light source and a light beam in the vicinity thereof; and
A first function that transmits a part of the light beam incident on the outside of the central region and gives a predetermined first phase difference between the transmitted light beam and the light beam transmitted through the central region. An outer region,
A part of the light beam excluding the light beam incident on the central region and the first outer region is transmitted, and a predetermined second phase difference is given to the transmitted light beam and the light beam transmitted through the central region. A second outer region that acts as
The first phase difference does not include zero phase difference,
The printer according to claim 1, wherein the second phase difference includes a phase difference zero and is a value different from the first phase difference.
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