JP4850331B2 - 走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置 - Google Patents
走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4850331B2 JP4850331B2 JP2000277865A JP2000277865A JP4850331B2 JP 4850331 B2 JP4850331 B2 JP 4850331B2 JP 2000277865 A JP2000277865 A JP 2000277865A JP 2000277865 A JP2000277865 A JP 2000277865A JP 4850331 B2 JP4850331 B2 JP 4850331B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- sub
- scanning direction
- optical
- power
- 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
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
- B41J2/471—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置に関し、特に光源手投から出射した光束を回転多面鏡よりなる偏向素子で偏向させた後、fθ特性を有する走査レンズ系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等の装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザービームプリンター（LBP）やデジタル複写機等に用いられる走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より光偏向器により周期的に偏向させ、fθ特性を有する走査レンズ系によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。
【０００３】
図１２は例えば特開平10−232347号公報で提案されている従来の走査光学装置に要部概略図である。
【０００４】
同図において光源手投９１から放射した発散光束はコリメーターレンズ９２により略平行光束とされ、絞り９３によって該光束（光量）を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンダーレンズ（シリンドリカルレンズ）９４に入射している。シリンダーレンズ９４に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平行光束の状態で射出する。また副走査断面内においては集束して回転多面鏡（ポリゴンミラー）から成る光偏向器９５の偏向面９５ａにほぼ線像として結像している。
【０００５】
そして光偏向器９５の偏向面９５ａで偏向反射された光束はfθ特性を有する走査レンズ系１０６を介して被走査面としての感光ドラム面９８上に導光し、該光偏向器９５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面９８上を矢印Ｂ方向に光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面９８上に画像記録を行なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の走査光学装置における走査レンズ系１０６は２枚のトーリックレンズ９６，９７から構成されている．同例では２枚のレンズ９６，９７の全ての面（４面）にトーリック面を使用しており、これにより諸収差を良好に補正している。
【０００７】
一般に副走査方向のパワーが大きいレンズや光偏向器の近傍に配置される光学素子は製造時の光学偏心による敏感度が高い。
【０００８】
図１３は例えばト−リックレンズの光学面の副走査方向の偏心（偏心量0．05mm）による被走査面上の照射位置移動を示した図である。尚、本明細書において副走査方向の偏心とは被走査面に垂直な方向への偏心を意味する。
【０００９】
同図より最も副走査方向のパワーが大きいトーリックレンズの副走査方向の偏心による照射位置の移動は大きく、高精細な画像記録を行う上で問題となることが分かる。この偏心は照射位置のみならず結像性能にも影響を及ぼし、このような光学系で偏心量が大きいと被走査面上のスポット形状の劣化が大きい。
【００１０】
この間題は特に光源にマルチビーム光源を用い複数の光束で同時走査するマルチビーム走査光学装置や、複数の走査光学装置から出射した光束を各色に対応した像担持体面上に導光しカラー画像を記録するカラー画像形成装置等においては、偏心による照射位置移動がジッターやピッチムラ、色ずれになり画像劣化の原因となる。
【００１１】
更にプラスチックモールドやガラスモールドにより製作された光学素子においては、光学面の全体的な偏心もさることながら、型の鏡面加工精度により部分的（局所的）に光学偏心を生じさせる可能性がある。これらより偏心敏感度が高い走査光学系は走査光学装置の高画質化や生産性向上に対して問題があり、そのため良好なる収差補正が可能で、かつ偏心敏感度を低減した走査光学系が望まれる。
【００１２】
持開昭61−87123号公報で提案されている走査光学装置では副走査方向のパワーを被走査面近傍に配置した光学素子に集中させることにより、走査レンズ系の副走査方向のパワーを低下させ、偏心敏感度の低減を図っている。
【００１３】
しかしながらこのような副走査方向に縮小系の走査光学装置では、その倍率設定から一般的に絞りが偏平形状となり、コリメーターレンズのカップリング効率が低下し、光量が減少すること、また絞り形状が矩形に近くスポット形状が悪いこと等から高精細な画像記録には不向きである。
【００１４】
本発明は偏向素子で偏向された光束を被走査面上に結像させる第３の光学素子を構成する複数の光学素子の形状やパワー等を適切に設定することにより、該第３の光学素子の副走査方向の偏心による照射位置移動やスポット劣化といった問題を低コストで、かつ容易な構成で低減し、ピッチムラ、色ずれ等の少ない高品位な画像形成に好適な走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の走査光学装置は、光源手投と、前記光源手段から出射された光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査レンズ系と、を有する走査光学装置であって、
前記走査レンズ系は、前記光偏向器から順に、有効領域全域において副走査方向にパワーを有する屈折光学素子、有効領域全域において副走査方向にパワーを有する回折光学素子からなり、
前記走査レンズ系の光軸上における副走査方向のパワーが前記回折光学素子の光軸上における副走査方向のパワーよりも大きい屈折光学素子は、前記光偏向器と前記被走査面との中点よりも前記光偏向器側に位置し、
前記屈折光学素子は、少なくとも１面の主走査断面内における形状が非球面形状あり、
前記屈折光学素子の入射面の副走査方向のパワーは、有効領域全域においてノンパワーであり、前記回折光学素子の入射面の副走査方向のパワーは、有効領域全域においてノンパワーであることを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記屈折光学素子は、モールドレンズであることを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は本発明の走査光学装置の実施形態１の要部概略図、図２は本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図３は本発明の実施形態１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。ここで主走査方向とは光偏向器の偏向面で光束が偏向走査される方向を指す。また主走査断面とは光偏向器の偏向面で偏向された光束が経時的に形成する光束面を指す。
【００３１】
図中、１は光源手投であり、独自に光変調できる発光部を複数有するマルチビーム光源（マルチビーム半導体レーザー）より成っている。２は第１の光学素子としてのコリメーターレンズであり、光源手投１から出射された複数の光束（光ビーム）を略平行光束に変換している。３は開口絞りであり、通過光束（光量）を制限している。４は第２の光学素子としてのシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り３を通過した複数の光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像として結像させている。
【００３２】
５は偏向素子としての、例えばポリゴンミラー（回転多面鏡）より成る光偏向器であり、モータ等の駆動手投（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００３３】
６はfθ特性を有する第３の光学素子としての走査レンズ系（走査光学素子）であり、屈折光学素子６１と回折光学素子６２との複数の結像光学素子を有している。
【００３４】
屈折光学素子６１は主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する単一のプラスチック製のトーリックレンズより成り、該トーリックレンズ６１の主走査方向における両レンズ面６１，６１ｂが共に非球面形状より成り、かつ少なくとも1面（本実施形態では入射面６１ａ）の光軸上における副走査方向のパワーが０と成るように構成されている。またトーリックレンズ６１はモールドレンズより構成されている。
【００３５】
回折光学素子６２は主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有するプラスチック製の長尺の複合光学素子（長尺回折素子）より成り、該複合光学素子６２は入射側の面６２ａが主走査方向にのみ所定のパワーを有する非球面（副走査方向は平面）、出射側の面６２ｂが平面上に回折格子６３を付加した回折面から成っている。
【００３６】
ここで回折格子６３の形状は例えば表面切除による鍼歯状の回折格子からなるフレネル状格子面形状や、フォトエッチングによる階段状の回折格子形状等が適している。また本実施形における複合光学素子６２は射出成形により製作されたプラスチック製であるが、これに限らず、例えばガラス基盤の上にレプリカで回折格子を製作しても同等の効果が得られる。
【００３７】
本実施形態では光偏向器５の回転軸Ｏと感光ドラム面（被走査面）８との中点より該光偏向器側５に光軸上における副走査方向のパワーが走査レンズ系６の中で最も大きいトーリックレンズ６１を配し、該感光ドラム面８側に複合光学素子６２を配している。走査レンズ系６は光偏向器５によって偏向された画像情報に基づく光束を感光ドラム面８上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａの面倒れを補正している。
【００３８】
本実施形態においてはマルチビーム光源１から出射した複数の発散光束（以下図中では１本のみ図示）はコリメーターレンズ２により平行光束又は略平行光束（以下，略平行光束と称する。）に変換され、開口絞り３によって該光束（光量）を制限してシリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また光軸を含み主走査断面内と直交する副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向されだ複数の光束は走査レンズ系６を介して感光ドラム面８上に導光され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向に光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。
【００３９】
本実施形態における走査レンズ系６を構成するトーリックレンズ６１と複合光学素子６２との形状はそれぞれ、
（１）屈折面．．主走査方向が１０次までの関数で表せる非球面形状、光軸との交点を原点とし、光軸方向をｘ軸、主走査面内において光軸と直交する軸をｙ軸、副走査面内において光軸と直交する軸をｚ軸としたとき、
主走査方向と対応する母線方向が、
【００４０】
【数１】
【００４１】
（但し、Ｒは曲率半径、Ｋ、Ｂ4、Ｂ6、Ｂ8、Ｂ10は非球面係数）
副走査方向（光軸を含み主走査方向に対して直交する方向）と対応する子線方向が、
【００４２】
【数２】
【００４３】
ここで r ’＝r0（1+D2Y2+ D4Y4+ D6Y6+ D8Y8+ D10Y10）
（但し、ｒ0は光軸上の子線曲率半径、Ｄ2、Ｄ4、Ｄ6、Ｄ8、Ｄ10は非球面係数）
本式における副走査断面内における形状Ｓは主走査方向の対応位置における主走査方向の形状の法線を含み偏向走査面と垂直な断面内に定義されている。
【００４４】
（２）回折面．．主走査方向が６次まで、副走査方向が主走査方向の位置により異なる２次の位相関数で表わされる回折面、
φ＝ｍλ＝ｂ2Ｙ2 ＋ｂ4Ｙ4 ＋ｂ6Ｙ6
＋（ｄ0＋ｄ1Ｙ＋ｄ2Ｙ2 ＋ｄ3Ｙ3＋ｄ4Ｙ4 ）Ｚ2
（但し、φは位相関数、ｍは回折次数、λは使用波長、Ｙはレンズ光軸からの高さ、ｂ2，ｂ4，ｂ6，ｄ0，ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4は位相係数、実施形態１〜３では＋１次回折光を使用）
なる式で表わされる。
【００４５】
尚、上記表現式では屈折面、回折面とが共にべき級数の次数を制限して記載してあるが、この次数を増減しても本発明の効果を有するものである。
【００４６】
表−1に本実施形態における光学配置とトーリックレンズ６１の非球面係数及び複合光学素子６２の非球面係数と位相項を示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
本実施形態におけるトーリックレンズ６１の人射面６１ａは主走査方向が非球面、副走査方向が平面の変形シリンドリカル面、出射面６１ｂは主走査方向が非球面、副走査方向が曲面でその曲率が主走査方向に対応して変化するトーリック面である。また複合光学素子６２は入射面６２ａが主走査方向にのみパワーをもつ非球面（副走査方向は平面）、出射面６２ｂが平面上に回折格子６３を付加した回折面から成っている。
【００４９】
本実施形態において走査レンズ系６に回折格子（回折光学素子）６３を導入しているのは色収差補償、温度補償という従来の効果の他に、比較的精度の出しやすい格子位置によりパワー、結像位置が決定されるという回折格子の特徴を生かし、光学素子の生産安定性を向上させるためである。
【００５０】
本実施形態では上述の如く走査レンズ系６の主走査方向の３つの面を非球面とし、さらに１つの面を回折面とし、その回折面の非球面効果により主走査方向の像面湾曲及びfθ特性を良好に補正している。また走査レンズ系６の中で副走査方向のパワーが最も大きいトーリックレンズ６１を光偏向器５と被走査面８との中点より該光偏向器５側に配置することにより、走査レンズ系６の副走査方向を拡大結像系とし、コリメーターレンズ２のカップリング効率やスポット形状を良好としている．
ここでトーリックレンズ６１における副走査方向のパワー分担は以下のように配分されている。
【００５１】
トーリックレンズ 副走査方向パワー φS1 ＝2.51×10-2
入射面 副走査方向パワー φS11＝0
出射面 副走査方向パワー φS12＝2.51×10-2
このようなパワー配分で下記の条件式、
φS1X＜０．２×φS1 ‥（1）
０＜５．０２×１０-3
（φS1 ：副走査方向のパワーが最も大きい光学素子の副走査方向のパワー
φS1X：同光学素子の複数の光学面のうち副走査方向パワーが小さい方の光学面のパワー）
を満足させること、つまりトーリックレンズ６１のどちらか一方の光学面の副走査方向のパワーを０にすることにより、副走査方向への偏心による被走査面８上での照射位置変動及びスポット形状の劣化の低減が可能となる。
【００５２】
尚、一般的に走査レンズ系の中で副走査方向に最もパワーの大きい光学素子や、最も偏向素子側に位置する光学素子等は偏心敏感度が高いため、これらの光学素子において上記の対策を行うことが望ましい。
【００５３】
図４は本実施形態のトーリックレンズ６１を副走査方向に偏心させたときの被走査面８上での照射位置変動を示した図であり、実線は入射面の偏心（偏心量0．05mm）、破線は出射面の偏心（偏心量0．05mm）による変動を示している。
【００５４】
図５はトーリックレンズ６１の出射面６１ｂの偏心（偏心量0．05mm）によるスポット形状を示した図であり、外側から順にピーク値の2％，5％，10％，13．5％，36．8％の等高線を示している。図５，図６より副走査方向の偏心による照射位置変動の低減効果及び同偏心によりスポット形状が劣化しないことが確認される。
【００５５】
このように本実施形態では上述の如く走査レンズ系６をトーリックレンズ６１と複合光学素子６２とから構成し、そのうち光軸上における副走査方向のパワーが最も大きいトーリックレンズ６１の入射面６１ａの副走査方向における形状を平面（光軸上における副走査方向のパワーが０）とすることにより、走査レンズ系６の副走査方向の偏心やモールドレンズの製造工程における局所的な偏心による照射位置移動やスポットの劣化といった問題点を、低コストでかつ容易な構成で低減し、これにより照射位置変動及びピッチムラの少ない高品位記録に好適なマルチビーム走査光学装置を得ることができる。
【００５６】
尚、本実施形態ではトーリックレンズ６１の入射面６１ａの光軸上における副走査方向のパワーを０としたが、出射面もしくは両面の光軸上における副走査方向のパワーを０として構成しても良い。
［参考例１］
図６は本発明の参考例１の走査光学装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。尚、主走査方向の要部断面図は前記図２と同様（トーリックレンズの符番は異なる。）。
【００５７】
本参考例において前述の実施形態１と異なる点はトーリックレンズ７１の入射面７１ａの副走査方向に微小な曲率を付加した点（光軸上における副走査方向のパワーが略０）、光源手段をングルピームレーザに変更した点である。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。尚、ここで光軸上における副走査方向のパワーが略０とはその面のもつパワーが限りなく０に近いことであり、具体的には条件式（１）に示すとおり、光学素子のパワーの２割未満と規定している。
【００５８】
表−２に本参考例における光学配置とトーリックレンズ７１の非球面係数及び複合光学素子７２の非球面係数と位相項を示す。
【００５９】
【表２】
【００６０】
本参考例におけるトーリックレンズ７１の人射面７１ａは主走査方向が非球面、副走査方向が微小なパワーを有する球面のト−リック面、出射面７１ｂは主走査方向が非球面、副走査方向が曲面でその曲率が主走査方向に対応して変化するト−リック面である。また複合光学素子７２は入射面７２ａが主走査方向のみパワーをもつ非球面（副走査方向は平面でノンパワー）、出射面７２ｂが平面上に回折格子７３を付加した回折面から成っている。
【００６１】
本参考例ではトーリックレンズ７１の入射面７１ａの副走査方向に微小な曲率を付加することにより、副走査方向の収差補正の自由度を向上させ、前述の実施形態1と比較し、特にその波面収差を良好に補正している。また他の収差が良好に補正されていることは実施形態1と同様である。
【００６２】
ここでトーリックレンズ７１における副走査方向のパワー分担は以下のように配分されている。
【００６３】
トーリックレンズ 副走査方向パワー φS1＝ 2.57×10-2
入射面 副走査方向パワー φS11＝ 2.62×10-3
出射面 副走査方向パワー φS12＝ 2.35×10-2
この結果、本参考例においてもトーリックレンズ７１の入射面７１ａの副走査方向のパワーを微小にすることにより前述の条件式（1）を満足させることができ、これにより副走査方向への偏心による被走査面上での照位置変動及びスポット形状の劣化の低減が可能となる。
【００６４】
図７は本参考例のトーリックレンズ７１を副走査方向に偏心させたときの被走査面上での照射位置変動を示した図であり、実線は入射面の偏心（偏心量0．05mm）、破線は出射面の偏心（偏心量0．05mm）による変動を示している。同図より副走査方向の偏心による照射位置変動の低減効果が確認される。
【００６５】
このように本参考例では上述の如く走査レンズ系１６をトーリックレンズ７１と複合光学素子７２とから構成し、そのうち光軸上における副走査方向のパワーが最も大きいト−リックレンズ７１の入射面７１ａの副走査方向における形状をパワーを微小に有する球面形状とすることにより、走査レンズ系１６の副走査方向の偏心やモールドレンズの製造工程における局所的な偏心による照射位置移動やスポットの劣化といった問題点を、低コストでかつ容易な構成で低減し、これにより照射位置変動及びスポット劣化の少ない高品位記録に好適な走査光学装置を得ることができる。
【００６６】
また本参考例の固有の効果として副走査方向の自由度を１つ増やしたことにより、波面収差を良好に補正することができ、これにより微小スポットの結像が可能な走査光学装置の実現が可能となる。
【００６７】
尚、本参考例では光源手段をングルピームレーザより構成したが、マルチビームレーザより構成しても良い。
【００６８】
［参考例２］
図８は本発明の参考例２の走査光学装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。尚、主走査方向の要部断面図は前記図２と同様（トーリックレンズの符番は異なる。）である。
【００６９】
本参考例において前述の実施形態１と異なる点は複合光学素子８２の入射面８２ａの副走査方向に微小な曲率を付加した点（光軸上における副走査方向のパワーが略０）である。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００７０】
表−３に本参考例における光学配置とトーリックレンズ８１の非球面係数及び複合光学素子８２の非球面係数と位相項を示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】
本参考例におけるトーリックレンズ８１の入射面８１ａは主走査方向が非球面、副走査方向が平面の変形シリンドリカル面、出射面８１ｂは主走査方向が非球面、副走査方向が曲面でその曲率が主走査方向に対応して変化するトーリック面である。また複合光学素子８２の入射面８２ａは主走査方向が非球面、副走査方向が微小なパワーを有する球面のトーリック面、出射面８２ｂが平面上に回折格子８３を付加した回折面から成っている。
【００７３】
本参考例では複合光学素子８２の人射面８２ａの副走査方向に微小な曲率を付加することにより、副走査方向の収差補正の自由度を向上させるとともに、前述の実施形態１と比較し、走査レンズ系２６の副走査方向の結像倍率を低く設定することを可能にしている。
【００７４】
ここでトーリックレンズ８１における副走査方向のパワー分担は以下のように配分されている。
【００７５】
トーリックレンズ 副走査方向パワー φS1＝2.09×10-2
入射面 副走査方向パワー φS11＝0
出射面 副走査方向パワー φS12＝2.09×10-2
この結果、本参考例においてもトーリックレンズ８１の入射面８１ａの副走査方向のパワーを０にすることにより前述の条件式（1）を満足させることができ、これにより副走査方向への偏心による被走査面上での照射位置変動及びスポット形状の劣化の低減が可能となる。
【００７６】
図９は本参考例のトーリックレンズ８１を副走査方向に偏心させたときの被走査面上での照射位置変動を示した図であり、実線は入射面の偏心（偏心量0．05mm）、破線は出射面の偏心（偏心量0．05mm）による変動を示している。同図と前記図１３の従来例との対比からも照射位置変動の低減効果が確認される。
【００７７】
このように本参考例では上述の如く走査レンズ系２６をトーリックレンズ８１と複合光学素子８２とから構成し、そのうち光軸上における副走査方向のパワーが最も大きいトーリックレンズ８１の入射面８１ａの副走査方向における形状を平面とし、かつ複合光学素子８２の入射面８２ａの副走査方向における形状をパワーを微小に有する球面形状とすることにより、走査レンズ系２６の副走査方向の偏心やモールドレンズの製造工程における局所的な偏心による照射位置移動やスポットの劣化といった問題点を、低コストでかつ容易な構成で低減し、これにより照射位置変動及びスポット劣化の少ない高品位記録に好適な走査光学装置を得ることができる。
【００７８】
［画像形成装置］
図１０は、本発明の実施形態１の走査光学装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図１０において、符号104は画像形成装置を示す。この画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等の外部機器117からコードデータDcが入力する。このコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ111によって、画像データ（ドットデータ）Diに変換される。この画像データDiは、光走査ユニット（走査光学装置）100に入力される。そして、この光走査ユニット100からは、画像データDiに応じて変調された光ビーム（光束）103が出射され、この光ビーム103によって感光ドラム101の感光面が主走査方向に走査される。
【００７９】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム101は、モータ115によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム101の感光面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム101の上方には、感光ドラム101の表面を一一様に帯電せしめる帯電ローラ102が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ102によって帯電された感光ドラム101の表面に、前記光走査ユニット100によって走査される光ビーム103が照射されるようになっている。
【００８０】
先に説明したように、光ビーム103は、画像データDiに基づいて変調されており、この光ビーム103を照射することによって感光ドラム101の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置よりもさらに感光ドラム101の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するように配設された現像器107によってトナー像として現像される。ここで用いられるトナー粒子は、例えば帯電ローラ102によって帯電された電荷とは逆符号を持ち、そして、感光ドラムの非露光部にトナーが付着する部分（画線部）となる、所謂正規現像や感光ドラムの露光部にトナーが付着する反転現像を行うようにしても良い。
【００８１】
現像器107によって現像されたトナー像は、感光ドラム101の下方で、感光ドラム101に対向するように配設された転写ローラ（転写手段）108によって被転写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光ドラム101の前方（図10において右側）の用紙カセット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である0用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配設されており、用紙カセット109内の用紙112を搬送路へ送り込む。
【００８２】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙112はさらに感光ドラム101後方（図10において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ113とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加圧ローラ114とで構成されており、転写部から撒送されてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ116が配設されており、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せしめる。
【００８３】
図１０においては図示していないが、プリントコントローラ111は、先に説明データ
の変換だけでなく、モータ115を始め画像形成装置内の各部や、光走査ユニット100内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【００８４】
［カラー画像形成装置］
図１１は前述した実施形態１の走査光学装置を複数個同時に使用し、それぞれ異なる感光ドラム面上に各色毎の画像情報を記録し、カラー画像を形成したタンデムタイプのカラー画像形成装置の要部概略図である。
【００８５】
同図において141，142，143，144は各々前述した実施形態１から３のいずれかの走査光学装置、121，122，123，124は各々像担持体としての感光ドラム、131，132，133，134は各々現像器、151は搬送ベルトである。
【００８６】
同図において走査光学装置141〜144はそれぞれ対応した感光ドラム121〜124面上に各色（C（シアン）、M（マゼンタ）、Y（イエロー）、B（ブラック））毎の画像情報を記録しカラー画像を形成している。このようなカラー画像記録装置では複数の走査線を重ね合わせ画像記録を行うため、各色毎の印字位置ずれが色ずれとなり画像品位の低下につながる。
【００８７】
そこで本実施形態では副走査方向の照射位置変動の敏感度が低減された本発明の実施形態１の走査光学装置を用いることで、色ずれによるカラー画像形成装置の画像品位の劣化を低減している。
【００８８】
尚、同図においては要求精度の最も厳しいタンデムタイプのカラー画像形成装置に関して説明をしたが、カラー／白黒、シングル光源／マルチ光源等の走査光学装置の種類を問わず本発明の効果を有することは明らかである。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く偏向素子で偏向された光束を被走査面上に結像させる第３の光学素子を複数の光学素子より構成し、そのうち光軸上の副走査方向のパワーが最も大きい光学素子を偏向素子と被走査面との中点よりも偏向素子側に配し、少なくとも1面の主走査方向の形状を非球面形状とし、かつ少なくとも１面の光軸上の副走査方向のパワーを０、もしくは略０とすることにより、該光学素子の副走査方向への偏心敏感度を低減することができ、これにより第３の光学素子の副走査方向の偏心による照射位置移動やスポット劣化といった問題点を低コストで、かつ容易な構成で低減し、ピッチムラ、色ずれ等の少ない高品位記録に好適な走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の走査光学装置の安部概略図
【図２】 本発明の実施形態１の走査光学装置の主走査断面図
【図３】 本発明の実施形態１の走査光学装置の副走査断面図
【図４】 本発明の実施形態１におけるトーリックレンズを副走査方向に偏心させたときの照射位置変動を示す図
【図５】 本発明の実施形態１におけるトーリックレンズの出射面を副走査方向に偏心させたときのスポット形状を示す図
【図６】 本発明の参考例１の走査光学装置の副走査断面図
【図７】 本発明の参考例１におけるトーリックレンズを副走査方向に偏心させたときの照射位置変動を示す図
【図８】 本発明の参考例２の走査光学装置の副走査断面図
【図９】 本発明の参考例２におけるトーリックレンズを副走査方向に偏心させたときの照射位置変動を示す図
【図１０】 本発明の走査光学装置を柑いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査方向の要部断面図
【図１１】 本発明のカラー画像形成装置の要部概略図
【図１２】 従来の走査光学装置の主走査断面図
【図１３】 従来例におけるトーリックレンズを副走査方向に偏心させたときの照射位置変動を示す図
【符号の説明】
１ 光源手段（マルチ半導体レーザー）
２ 第１の光学素子（コリメーターレンズ）
３ 絞り
４ 第２の光学素子（シリンドリカルレンズ）
５ 偏向素子（ポリゴンミラー）
６ 第３の光学素子（走査光学素子）
６１，７１．８１ ト−リックレンズ
６２，７２，８２ 複合光学素子
６３，７３，８３ 回折格子
８ 被走査面（感光ドラム面）
１００ 光走査装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モ−夕
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器
141，142，143，144 走査光学装置
121，122，123，124 像担持体（感光ドラム）
131，132，133，134 現像器
151 搬送ベルト
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置に関し、特に光源手投から出射した光束を回転多面鏡よりなる偏向素子で偏向させた後、fθ特性を有する走査レンズ系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等の装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザービームプリンター（LBP）やデジタル複写機等に用いられる走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より光偏向器により周期的に偏向させ、fθ特性を有する走査レンズ系によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。
【０００３】
図１２は例えば特開平10−232347号公報で提案されている従来の走査光学装置に要部概略図である。
【０００４】
同図において光源手投９１から放射した発散光束はコリメーターレンズ９２により略平行光束とされ、絞り９３によって該光束（光量）を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンダーレンズ（シリンドリカルレンズ）９４に入射している。シリンダーレンズ９４に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平行光束の状態で射出する。また副走査断面内においては集束して回転多面鏡（ポリゴンミラー）から成る光偏向器９５の偏向面９５ａにほぼ線像として結像している。
【０００５】
そして光偏向器９５の偏向面９５ａで偏向反射された光束はfθ特性を有する走査レンズ系１０６を介して被走査面としての感光ドラム面９８上に導光し、該光偏向器９５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面９８上を矢印Ｂ方向に光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面９８上に画像記録を行なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の走査光学装置における走査レンズ系１０６は２枚のトーリックレンズ９６，９７から構成されている．同例では２枚のレンズ９６，９７の全ての面（４面）にトーリック面を使用しており、これにより諸収差を良好に補正している。
【０００７】
一般に副走査方向のパワーが大きいレンズや光偏向器の近傍に配置される光学素子は製造時の光学偏心による敏感度が高い。
【０００８】
図１３は例えばト−リックレンズの光学面の副走査方向の偏心（偏心量0．05mm）による被走査面上の照射位置移動を示した図である。尚、本明細書において副走査方向の偏心とは被走査面に垂直な方向への偏心を意味する。
【０００９】
同図より最も副走査方向のパワーが大きいトーリックレンズの副走査方向の偏心による照射位置の移動は大きく、高精細な画像記録を行う上で問題となることが分かる。この偏心は照射位置のみならず結像性能にも影響を及ぼし、このような光学系で偏心量が大きいと被走査面上のスポット形状の劣化が大きい。
【００１０】
この間題は特に光源にマルチビーム光源を用い複数の光束で同時走査するマルチビーム走査光学装置や、複数の走査光学装置から出射した光束を各色に対応した像担持体面上に導光しカラー画像を記録するカラー画像形成装置等においては、偏心による照射位置移動がジッターやピッチムラ、色ずれになり画像劣化の原因となる。
【００１１】
更にプラスチックモールドやガラスモールドにより製作された光学素子においては、光学面の全体的な偏心もさることながら、型の鏡面加工精度により部分的（局所的）に光学偏心を生じさせる可能性がある。これらより偏心敏感度が高い走査光学系は走査光学装置の高画質化や生産性向上に対して問題があり、そのため良好なる収差補正が可能で、かつ偏心敏感度を低減した走査光学系が望まれる。
【００１２】
持開昭61−87123号公報で提案されている走査光学装置では副走査方向のパワーを被走査面近傍に配置した光学素子に集中させることにより、走査レンズ系の副走査方向のパワーを低下させ、偏心敏感度の低減を図っている。
【００１３】
しかしながらこのような副走査方向に縮小系の走査光学装置では、その倍率設定から一般的に絞りが偏平形状となり、コリメーターレンズのカップリング効率が低下し、光量が減少すること、また絞り形状が矩形に近くスポット形状が悪いこと等から高精細な画像記録には不向きである。
【００１４】
本発明は偏向素子で偏向された光束を被走査面上に結像させる第３の光学素子を構成する複数の光学素子の形状やパワー等を適切に設定することにより、該第３の光学素子の副走査方向の偏心による照射位置移動やスポット劣化といった問題を低コストで、かつ容易な構成で低減し、ピッチムラ、色ずれ等の少ない高品位な画像形成に好適な走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の走査光学装置は、光源手投と、前記光源手段から出射された光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査レンズ系と、を有する走査光学装置であって、
前記走査レンズ系は、前記光偏向器から順に、有効領域全域において副走査方向にパワーを有する屈折光学素子、有効領域全域において副走査方向にパワーを有する回折光学素子からなり、
前記走査レンズ系の光軸上における副走査方向のパワーが前記回折光学素子の光軸上における副走査方向のパワーよりも大きい屈折光学素子は、前記光偏向器と前記被走査面との中点よりも前記光偏向器側に位置し、
前記屈折光学素子は、少なくとも１面の主走査断面内における形状が非球面形状あり、
前記屈折光学素子の入射面の副走査方向のパワーは、有効領域全域においてノンパワーであり、前記回折光学素子の入射面の副走査方向のパワーは、有効領域全域においてノンパワーであることを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記屈折光学素子は、モールドレンズであることを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は本発明の走査光学装置の実施形態１の要部概略図、図２は本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図３は本発明の実施形態１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。ここで主走査方向とは光偏向器の偏向面で光束が偏向走査される方向を指す。また主走査断面とは光偏向器の偏向面で偏向された光束が経時的に形成する光束面を指す。
【００３１】
図中、１は光源手投であり、独自に光変調できる発光部を複数有するマルチビーム光源（マルチビーム半導体レーザー）より成っている。２は第１の光学素子としてのコリメーターレンズであり、光源手投１から出射された複数の光束（光ビーム）を略平行光束に変換している。３は開口絞りであり、通過光束（光量）を制限している。４は第２の光学素子としてのシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り３を通過した複数の光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像として結像させている。
【００３２】
５は偏向素子としての、例えばポリゴンミラー（回転多面鏡）より成る光偏向器であり、モータ等の駆動手投（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００３３】
６はfθ特性を有する第３の光学素子としての走査レンズ系（走査光学素子）であり、屈折光学素子６１と回折光学素子６２との複数の結像光学素子を有している。
【００３４】
屈折光学素子６１は主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する単一のプラスチック製のトーリックレンズより成り、該トーリックレンズ６１の主走査方向における両レンズ面６１，６１ｂが共に非球面形状より成り、かつ少なくとも1面（本実施形態では入射面６１ａ）の光軸上における副走査方向のパワーが０と成るように構成されている。またトーリックレンズ６１はモールドレンズより構成されている。
【００３５】
回折光学素子６２は主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有するプラスチック製の長尺の複合光学素子（長尺回折素子）より成り、該複合光学素子６２は入射側の面６２ａが主走査方向にのみ所定のパワーを有する非球面（副走査方向は平面）、出射側の面６２ｂが平面上に回折格子６３を付加した回折面から成っている。
【００３６】
ここで回折格子６３の形状は例えば表面切除による鍼歯状の回折格子からなるフレネル状格子面形状や、フォトエッチングによる階段状の回折格子形状等が適している。また本実施形における複合光学素子６２は射出成形により製作されたプラスチック製であるが、これに限らず、例えばガラス基盤の上にレプリカで回折格子を製作しても同等の効果が得られる。
【００３７】
本実施形態では光偏向器５の回転軸Ｏと感光ドラム面（被走査面）８との中点より該光偏向器側５に光軸上における副走査方向のパワーが走査レンズ系６の中で最も大きいトーリックレンズ６１を配し、該感光ドラム面８側に複合光学素子６２を配している。走査レンズ系６は光偏向器５によって偏向された画像情報に基づく光束を感光ドラム面８上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａの面倒れを補正している。
【００３８】
本実施形態においてはマルチビーム光源１から出射した複数の発散光束（以下図中では１本のみ図示）はコリメーターレンズ２により平行光束又は略平行光束（以下，略平行光束と称する。）に変換され、開口絞り３によって該光束（光量）を制限してシリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また光軸を含み主走査断面内と直交する副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向されだ複数の光束は走査レンズ系６を介して感光ドラム面８上に導光され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向に光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。
【００３９】
本実施形態における走査レンズ系６を構成するトーリックレンズ６１と複合光学素子６２との形状はそれぞれ、
（１）屈折面．．主走査方向が１０次までの関数で表せる非球面形状、光軸との交点を原点とし、光軸方向をｘ軸、主走査面内において光軸と直交する軸をｙ軸、副走査面内において光軸と直交する軸をｚ軸としたとき、
主走査方向と対応する母線方向が、
【００４０】
【数１】
（但し、Ｒは曲率半径、Ｋ、Ｂ4、Ｂ6、Ｂ8、Ｂ10は非球面係数）
副走査方向（光軸を含み主走査方向に対して直交する方向）と対応する子線方向が、
【００４２】
【数２】
ここで r ’＝r0（1+D2Y2+ D4Y4+ D6Y6+ D8Y8+ D10Y10）
（但し、ｒ0は光軸上の子線曲率半径、Ｄ2、Ｄ4、Ｄ6、Ｄ8、Ｄ10は非球面係数）
本式における副走査断面内における形状Ｓは主走査方向の対応位置における主走査方向の形状の法線を含み偏向走査面と垂直な断面内に定義されている。
【００４４】
（２）回折面．．主走査方向が６次まで、副走査方向が主走査方向の位置により異なる２次の位相関数で表わされる回折面、
φ＝ｍλ＝ｂ2Ｙ2 ＋ｂ4Ｙ4 ＋ｂ6Ｙ6
＋（ｄ0＋ｄ1Ｙ＋ｄ2Ｙ2 ＋ｄ3Ｙ3＋ｄ4Ｙ4 ）Ｚ2
（但し、φは位相関数、ｍは回折次数、λは使用波長、Ｙはレンズ光軸からの高さ、ｂ2，ｂ4，ｂ6，ｄ0，ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4は位相係数、実施形態１〜３では＋１次回折光を使用）
なる式で表わされる。
【００４５】
尚、上記表現式では屈折面、回折面とが共にべき級数の次数を制限して記載してあるが、この次数を増減しても本発明の効果を有するものである。
【００４６】
表−1に本実施形態における光学配置とトーリックレンズ６１の非球面係数及び複合光学素子６２の非球面係数と位相項を示す。
【００４７】
【表１】
本実施形態におけるトーリックレンズ６１の人射面６１ａは主走査方向が非球面、副走査方向が平面の変形シリンドリカル面、出射面６１ｂは主走査方向が非球面、副走査方向が曲面でその曲率が主走査方向に対応して変化するトーリック面である。また複合光学素子６２は入射面６２ａが主走査方向にのみパワーをもつ非球面（副走査方向は平面）、出射面６２ｂが平面上に回折格子６３を付加した回折面から成っている。
【００４９】
本実施形態において走査レンズ系６に回折格子（回折光学素子）６３を導入しているのは色収差補償、温度補償という従来の効果の他に、比較的精度の出しやすい格子位置によりパワー、結像位置が決定されるという回折格子の特徴を生かし、光学素子の生産安定性を向上させるためである。
【００５０】
本実施形態では上述の如く走査レンズ系６の主走査方向の３つの面を非球面とし、さらに１つの面を回折面とし、その回折面の非球面効果により主走査方向の像面湾曲及びfθ特性を良好に補正している。また走査レンズ系６の中で副走査方向のパワーが最も大きいトーリックレンズ６１を光偏向器５と被走査面８との中点より該光偏向器５側に配置することにより、走査レンズ系６の副走査方向を拡大結像系とし、コリメーターレンズ２のカップリング効率やスポット形状を良好としている．
ここでトーリックレンズ６１における副走査方向のパワー分担は以下のように配分されている。
【００５１】
トーリックレンズ 副走査方向パワー φS1 ＝2.51×10-2
入射面 副走査方向パワー φS11＝0
出射面 副走査方向パワー φS12＝2.51×10-2
このようなパワー配分で下記の条件式、
φS1X＜０．２×φS1 ‥（1）
０＜５．０２×１０-3
（φS1 ：副走査方向のパワーが最も大きい光学素子の副走査方向のパワー
φS1X：同光学素子の複数の光学面のうち副走査方向パワーが小さい方の光学面のパワー）
を満足させること、つまりトーリックレンズ６１のどちらか一方の光学面の副走査方向のパワーを０にすることにより、副走査方向への偏心による被走査面８上での照射位置変動及びスポット形状の劣化の低減が可能となる。
【００５２】
尚、一般的に走査レンズ系の中で副走査方向に最もパワーの大きい光学素子や、最も偏向素子側に位置する光学素子等は偏心敏感度が高いため、これらの光学素子において上記の対策を行うことが望ましい。
【００５３】
図４は本実施形態のトーリックレンズ６１を副走査方向に偏心させたときの被走査面８上での照射位置変動を示した図であり、実線は入射面の偏心（偏心量0．05mm）、破線は出射面の偏心（偏心量0．05mm）による変動を示している。
【００５４】
図５はトーリックレンズ６１の出射面６１ｂの偏心（偏心量0．05mm）によるスポット形状を示した図であり、外側から順にピーク値の2％，5％，10％，13．5％，36．8％の等高線を示している。図５，図６より副走査方向の偏心による照射位置変動の低減効果及び同偏心によりスポット形状が劣化しないことが確認される。
【００５５】
このように本実施形態では上述の如く走査レンズ系６をトーリックレンズ６１と複合光学素子６２とから構成し、そのうち光軸上における副走査方向のパワーが最も大きいトーリックレンズ６１の入射面６１ａの副走査方向における形状を平面（光軸上における副走査方向のパワーが０）とすることにより、走査レンズ系６の副走査方向の偏心やモールドレンズの製造工程における局所的な偏心による照射位置移動やスポットの劣化といった問題点を、低コストでかつ容易な構成で低減し、これにより照射位置変動及びピッチムラの少ない高品位記録に好適なマルチビーム走査光学装置を得ることができる。
【００５６】
尚、本実施形態ではトーリックレンズ６１の入射面６１ａの光軸上における副走査方向のパワーを０としたが、出射面もしくは両面の光軸上における副走査方向のパワーを０として構成しても良い。
［参考例１］
図６は本発明の参考例１の走査光学装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。尚、主走査方向の要部断面図は前記図２と同様（トーリックレンズの符番は異なる。）。
【００５７】
本参考例において前述の実施形態１と異なる点はトーリックレンズ７１の入射面７１ａの副走査方向に微小な曲率を付加した点（光軸上における副走査方向のパワーが略０）、光源手段をングルピームレーザに変更した点である。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。尚、ここで光軸上における副走査方向のパワーが略０とはその面のもつパワーが限りなく０に近いことであり、具体的には条件式（１）に示すとおり、光学素子のパワーの２割未満と規定している。
【００５８】
表−２に本参考例における光学配置とトーリックレンズ７１の非球面係数及び複合光学素子７２の非球面係数と位相項を示す。
【００５９】
【表２】
本参考例におけるトーリックレンズ７１の人射面７１ａは主走査方向が非球面、副走査方向が微小なパワーを有する球面のト−リック面、出射面７１ｂは主走査方向が非球面、副走査方向が曲面でその曲率が主走査方向に対応して変化するト−リック面である。また複合光学素子７２は入射面７２ａが主走査方向のみパワーをもつ非球面（副走査方向は平面でノンパワー）、出射面７２ｂが平面上に回折格子７３を付加した回折面から成っている。
【００６１】
本参考例ではトーリックレンズ７１の入射面７１ａの副走査方向に微小な曲率を付加することにより、副走査方向の収差補正の自由度を向上させ、前述の実施形態1と比較し、特にその波面収差を良好に補正している。また他の収差が良好に補正されていることは実施形態1と同様である。
【００６２】
ここでトーリックレンズ７１における副走査方向のパワー分担は以下のように配分されている。
【００６３】
トーリックレンズ 副走査方向パワー φS1＝ 2.57×10-2
入射面 副走査方向パワー φS11＝ 2.62×10-3
出射面 副走査方向パワー φS12＝ 2.35×10-2
この結果、本参考例においてもトーリックレンズ７１の入射面７１ａの副走査方向のパワーを微小にすることにより前述の条件式（1）を満足させることができ、これにより副走査方向への偏心による被走査面上での照位置変動及びスポット形状の劣化の低減が可能となる。
【００６４】
図７は本参考例のトーリックレンズ７１を副走査方向に偏心させたときの被走査面上での照射位置変動を示した図であり、実線は入射面の偏心（偏心量0．05mm）、破線は出射面の偏心（偏心量0．05mm）による変動を示している。同図より副走査方向の偏心による照射位置変動の低減効果が確認される。
【００６５】
このように本参考例では上述の如く走査レンズ系１６をトーリックレンズ７１と複合光学素子７２とから構成し、そのうち光軸上における副走査方向のパワーが最も大きいト−リックレンズ７１の入射面７１ａの副走査方向における形状をパワーを微小に有する球面形状とすることにより、走査レンズ系１６の副走査方向の偏心やモールドレンズの製造工程における局所的な偏心による照射位置移動やスポットの劣化といった問題点を、低コストでかつ容易な構成で低減し、これにより照射位置変動及びスポット劣化の少ない高品位記録に好適な走査光学装置を得ることができる。
【００６６】
また本参考例の固有の効果として副走査方向の自由度を１つ増やしたことにより、波面収差を良好に補正することができ、これにより微小スポットの結像が可能な走査光学装置の実現が可能となる。
【００６７】
尚、本参考例では光源手段をングルピームレーザより構成したが、マルチビームレーザより構成しても良い。
【００６８】
［参考例２］
図８は本発明の参考例２の走査光学装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。尚、主走査方向の要部断面図は前記図２と同様（トーリックレンズの符番は異なる。）である。
【００６９】
本参考例において前述の実施形態１と異なる点は複合光学素子８２の入射面８２ａの副走査方向に微小な曲率を付加した点（光軸上における副走査方向のパワーが略０）である。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００７０】
表−３に本参考例における光学配置とトーリックレンズ８１の非球面係数及び複合光学素子８２の非球面係数と位相項を示す。
【００７１】
【表３】
本参考例におけるトーリックレンズ８１の入射面８１ａは主走査方向が非球面、副走査方向が平面の変形シリンドリカル面、出射面８１ｂは主走査方向が非球面、副走査方向が曲面でその曲率が主走査方向に対応して変化するトーリック面である。また複合光学素子８２の入射面８２ａは主走査方向が非球面、副走査方向が微小なパワーを有する球面のトーリック面、出射面８２ｂが平面上に回折格子８３を付加した回折面から成っている。
【００７３】
本参考例では複合光学素子８２の人射面８２ａの副走査方向に微小な曲率を付加することにより、副走査方向の収差補正の自由度を向上させるとともに、前述の実施形態１と比較し、走査レンズ系２６の副走査方向の結像倍率を低く設定することを可能にしている。
【００７４】
ここでトーリックレンズ８１における副走査方向のパワー分担は以下のように配分されている。
【００７５】
トーリックレンズ 副走査方向パワー φS1＝2.09×10-2
入射面 副走査方向パワー φS11＝0
出射面 副走査方向パワー φS12＝2.09×10-2
この結果、本参考例においてもトーリックレンズ８１の入射面８１ａの副走査方向のパワーを０にすることにより前述の条件式（1）を満足させることができ、これにより副走査方向への偏心による被走査面上での照射位置変動及びスポット形状の劣化の低減が可能となる。
【００７６】
図９は本参考例のトーリックレンズ８１を副走査方向に偏心させたときの被走査面上での照射位置変動を示した図であり、実線は入射面の偏心（偏心量0．05mm）、破線は出射面の偏心（偏心量0．05mm）による変動を示している。同図と前記図１３の従来例との対比からも照射位置変動の低減効果が確認される。
【００７７】
このように本参考例では上述の如く走査レンズ系２６をトーリックレンズ８１と複合光学素子８２とから構成し、そのうち光軸上における副走査方向のパワーが最も大きいトーリックレンズ８１の入射面８１ａの副走査方向における形状を平面とし、かつ複合光学素子８２の入射面８２ａの副走査方向における形状をパワーを微小に有する球面形状とすることにより、走査レンズ系２６の副走査方向の偏心やモールドレンズの製造工程における局所的な偏心による照射位置移動やスポットの劣化といった問題点を、低コストでかつ容易な構成で低減し、これにより照射位置変動及びスポット劣化の少ない高品位記録に好適な走査光学装置を得ることができる。
【００７８】
［画像形成装置］
図１０は、本発明の実施形態１の走査光学装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図１０において、符号104は画像形成装置を示す。この画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等の外部機器117からコードデータDcが入力する。このコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ111によって、画像データ（ドットデータ）Diに変換される。この画像データDiは、光走査ユニット（走査光学装置）100に入力される。そして、この光走査ユニット100からは、画像データDiに応じて変調された光ビーム（光束）103が出射され、この光ビーム103によって感光ドラム101の感光面が主走査方向に走査される。
【００７９】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム101は、モータ115によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム101の感光面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム101の上方には、感光ドラム101の表面を一一様に帯電せしめる帯電ローラ102が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ102によって帯電された感光ドラム101の表面に、前記光走査ユニット100によって走査される光ビーム103が照射されるようになっている。
【００８０】
先に説明したように、光ビーム103は、画像データDiに基づいて変調されており、この光ビーム103を照射することによって感光ドラム101の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置よりもさらに感光ドラム101の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するように配設された現像器107によってトナー像として現像される。ここで用いられるトナー粒子は、例えば帯電ローラ102によって帯電された電荷とは逆符号を持ち、そして、感光ドラムの非露光部にトナーが付着する部分（画線部）となる、所謂正規現像や感光ドラムの露光部にトナーが付着する反転現像を行うようにしても良い。
【００８１】
現像器107によって現像されたトナー像は、感光ドラム101の下方で、感光ドラム101に対向するように配設された転写ローラ（転写手段）108によって被転写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光ドラム101の前方（図10において右側）の用紙カセット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である0用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配設されており、用紙カセット109内の用紙112を搬送路へ送り込む。
【００８２】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙112はさらに感光ドラム101後方（図10において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ113とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加圧ローラ114とで構成されており、転写部から撒送されてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ116が配設されており、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せしめる。
【００８３】
図１０においては図示していないが、プリントコントローラ111は、先に説明データ
の変換だけでなく、モータ115を始め画像形成装置内の各部や、光走査ユニット100内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【００８４】
［カラー画像形成装置］
図１１は前述した実施形態１の走査光学装置を複数個同時に使用し、それぞれ異なる感光ドラム面上に各色毎の画像情報を記録し、カラー画像を形成したタンデムタイプのカラー画像形成装置の要部概略図である。
【００８５】
同図において141，142，143，144は各々前述した実施形態１から３のいずれかの走査光学装置、121，122，123，124は各々像担持体としての感光ドラム、131，132，133，134は各々現像器、151は搬送ベルトである。
【００８６】
同図において走査光学装置141〜144はそれぞれ対応した感光ドラム121〜124面上に各色（C（シアン）、M（マゼンタ）、Y（イエロー）、B（ブラック））毎の画像情報を記録しカラー画像を形成している。このようなカラー画像記録装置では複数の走査線を重ね合わせ画像記録を行うため、各色毎の印字位置ずれが色ずれとなり画像品位の低下につながる。
【００８７】
そこで本実施形態では副走査方向の照射位置変動の敏感度が低減された本発明の実施形態１の走査光学装置を用いることで、色ずれによるカラー画像形成装置の画像品位の劣化を低減している。
【００８８】
尚、同図においては要求精度の最も厳しいタンデムタイプのカラー画像形成装置に関して説明をしたが、カラー／白黒、シングル光源／マルチ光源等の走査光学装置の種類を問わず本発明の効果を有することは明らかである。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く偏向素子で偏向された光束を被走査面上に結像させる第３の光学素子を複数の光学素子より構成し、そのうち光軸上の副走査方向のパワーが最も大きい光学素子を偏向素子と被走査面との中点よりも偏向素子側に配し、少なくとも1面の主走査方向の形状を非球面形状とし、かつ少なくとも１面の光軸上の副走査方向のパワーを０、もしくは略０とすることにより、該光学素子の副走査方向への偏心敏感度を低減することができ、これにより第３の光学素子の副走査方向の偏心による照射位置移動やスポット劣化といった問題点を低コストで、かつ容易な構成で低減し、ピッチムラ、色ずれ等の少ない高品位記録に好適な走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の走査光学装置の安部概略図
【図２】 本発明の実施形態１の走査光学装置の主走査断面図
【図３】 本発明の実施形態１の走査光学装置の副走査断面図
【図４】 本発明の実施形態１におけるトーリックレンズを副走査方向に偏心させたときの照射位置変動を示す図
【図５】 本発明の実施形態１におけるトーリックレンズの出射面を副走査方向に偏心させたときのスポット形状を示す図
【図６】 本発明の参考例１の走査光学装置の副走査断面図
【図７】 本発明の参考例１におけるトーリックレンズを副走査方向に偏心させたときの照射位置変動を示す図
【図８】 本発明の参考例２の走査光学装置の副走査断面図
【図９】 本発明の参考例２におけるトーリックレンズを副走査方向に偏心させたときの照射位置変動を示す図
【図１０】 本発明の走査光学装置を柑いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査方向の要部断面図
【図１１】 本発明のカラー画像形成装置の要部概略図
【図１２】 従来の走査光学装置の主走査断面図
【図１３】 従来例におけるトーリックレンズを副走査方向に偏心させたときの照射位置変動を示す図
【符号の説明】
１ 光源手段（マルチ半導体レーザー）
２ 第１の光学素子（コリメーターレンズ）
３ 絞り
４ 第２の光学素子（シリンドリカルレンズ）
５ 偏向素子（ポリゴンミラー）
６ 第３の光学素子（走査光学素子）
６１，７１．８１ ト−リックレンズ
６２，７２，８２ 複合光学素子
６３，７３，８３ 回折格子
８ 被走査面（感光ドラム面）
１００ 光走査装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モ−夕
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器
141，142，143，144 走査光学装置
121，122，123，124 像担持体（感光ドラム）
131，132，133，134 現像器
151 搬送ベルト
Claims (3)
- 光源手投と、前記光源手段から出射された光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査レンズ系と、を有する走査光学装置であって、
前記走査レンズ系は、前記光偏向器から順に、有効領域全域において副走査方向にパワーを有する屈折光学素子、有効領域全域において副走査方向にパワーを有する回折光学素子からなり、
前記走査レンズ系の光軸上における副走査方向のパワーが前記回折光学素子の光軸上における副走査方向のパワーよりも大きい屈折光学素子は、前記光偏向器と前記被走査面との中点よりも前記光偏向器側に位置し、
前記屈折光学素子は、少なくとも１面の主走査断面内における形状が非球面形状あり、
前記屈折光学素子の入射面の副走査方向のパワーは、有効領域全域においてノンパワーであり、前記回折光学素子の入射面の副走査方向のパワーは、有効領域全域においてノンパワーであることを特徴とする走査光学装置。 - 前記屈折光学素子は、モールドレンズであることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
- 請求項１又は２に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000277865A JP4850331B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置 |
| US09/945,730 US6603500B2 (en) | 2000-09-13 | 2001-09-05 | Scanning optical apparatus with aspherically-shaped surface in main scanning direction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000277865A JP4850331B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090676A JP2002090676A (ja) | 2002-03-27 |
| JP2002090676A5 JP2002090676A5 (ja) | 2007-10-18 |
| JP4850331B2 true JP4850331B2 (ja) | 2012-01-11 |
Family
ID=18763119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000277865A Expired - Fee Related JP4850331B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6603500B2 (ja) |
| JP (1) | JP4850331B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3870111B2 (ja) * | 2002-03-13 | 2007-01-17 | キヤノン株式会社 | 走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP4340515B2 (ja) * | 2003-02-27 | 2009-10-07 | 株式会社リコー | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP2005070124A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Canon Inc | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP4739996B2 (ja) * | 2006-03-14 | 2011-08-03 | 株式会社リコー | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP2009145506A (ja) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Canon Inc | 画像形成装置 |
| JP2011215286A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Brother Industries Ltd | 走査光学装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6187123A (ja) | 1984-10-05 | 1986-05-02 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 走査光学系 |
| JPH0271233A (ja) | 1988-09-06 | 1990-03-09 | Canon Inc | アタッチメントレンズ及びカメラシステム |
| JP3262374B2 (ja) | 1992-07-08 | 2002-03-04 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ |
| JP3221244B2 (ja) * | 1994-08-19 | 2001-10-22 | ミノルタ株式会社 | 走査光学系 |
| US5541760A (en) * | 1993-12-22 | 1996-07-30 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Scanning optical system |
| JP3222023B2 (ja) * | 1994-11-09 | 2001-10-22 | 株式会社東芝 | 光走査装置 |
| JPH08313833A (ja) * | 1995-05-18 | 1996-11-29 | Toshiba Corp | 光走査装置 |
| US5838480A (en) * | 1996-04-29 | 1998-11-17 | The University Of Rochester | Optical scanning system with diffractive optics |
| JP3397624B2 (ja) | 1996-12-19 | 2003-04-21 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置及びそれを具備するレーザビームプリンター |
| JP4273556B2 (ja) * | 1999-02-08 | 2009-06-03 | コニカミノルタオプト株式会社 | レンズ光学系 |
| JP3559710B2 (ja) * | 1998-05-25 | 2004-09-02 | キヤノン株式会社 | 回折光学素子及びそれを用いた走査光学装置 |
| JP3576817B2 (ja) * | 1998-06-12 | 2004-10-13 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置 |
| JP4438025B2 (ja) * | 1998-06-23 | 2010-03-24 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置 |
-
2000
- 2000-09-13 JP JP2000277865A patent/JP4850331B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-09-05 US US09/945,730 patent/US6603500B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002090676A (ja) | 2002-03-27 |
| US20020057331A1 (en) | 2002-05-16 |
| US6603500B2 (en) | 2003-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4717285B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| US7550712B2 (en) | Optical scanning system with reduced spherical aberration and image forming apparatus using the same | |
| JP4684470B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| US7053922B2 (en) | Optical scanning apparatus, and image forming apparatus using such optical scanning apparatus | |
| JP4850358B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4659277B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4617004B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4434547B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| US7355773B2 (en) | Optical scanning apparatus and image forming apparatus using same | |
| US7136208B2 (en) | Light scanning apparatus and image forming apparatus using the same | |
| JP4850331B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いたカラー画像形成装置 | |
| US6980343B2 (en) | Optical scanning apparatus and image forming apparatus using the same | |
| JP4323977B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4455308B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4240777B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4612767B2 (ja) | 走査光学系及び該走査光学系を用いた画像形成装置 | |
| JP2003156704A (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4551569B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4378416B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4227404B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP2006071893A (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4343466B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP4731859B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP2006154785A (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070905 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070905 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100706 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100713 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100903 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110308 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110425 |
|
| 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: 20111018 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111019 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141028 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |