JP7134783B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光走査装置に関し、特にレーザービームプリンタ(LBP)やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ(MFP)等の画像形成装置に好適なものである。
近年、カラー画像形成装置の小型化を図るために、小型の光走査装置が開発されている。
しかしながら、光走査装置を小型化させようとすると、光走査装置内部の空間が狭くなり、光学素子同士を干渉しないように配置することが難しくなる。
特許文献1は、複数の結像光学系の間で結像光学素子の配置を互いに異ならせることによって、光学素子同士の干渉を回避した光走査装置を開示している。
特開2010-072049号公報
しかしながら、特許文献1に開示されている光走査装置では、結像光学素子の配置の違いに応じて、複数の結像光学系の間で副走査断面での倍率が互いに異なってしまう。
そのため、各結像光学系において導光される光束の取り込み効率(光利用効率)が互いに異なり、その結果、対応する各被走査面に照射される照射光の間で光量差が発生してしまう。
そこで本発明は、各被走査面の間で発生する光量差を低減しつつ小型化を達成した光走査装置を提供することを目的とする。
本発明に係る光走査装置は、第1及び第2の光束を偏向して第1及び第2の被走査面を主走査方向に走査する第1及び第2の偏向器と、第1及び第2の偏向器によって偏向された第1及び第2の光束を第1及び第2の被走査面に導光する第1及び第2の結像光学系とを有し、第1及び第2の結像光学系は、第1及び第2の結像光学系の中で副走査断面内における屈折力が最も大きい第1及び第2の結像素子を備え、第1の偏向器と第1の結像素子との間の光軸上の距離は、第2の偏向器と第2の結像素子との間の光軸上の距離よりも小さく、第1の結像素子の屈折率、光軸上における厚さ、副走査断面内における屈折力、及び入射面の副走査断面内における屈折力をそれぞれ、N、d、φ及びφ11、第2の結像素子の屈折率、光軸上における厚さ、副走査断面内における屈折力、及び入射面の副走査断面内における屈折力をそれぞれ、N、d、φ及びφ21 、第1の結像素子の入射面及び出射面それぞれの副走査断面内における曲率半径をR 11 及びR 12 、第2の結像素子の入射面及び出射面それぞれの副走査断面内における曲率半径をR 21 及びR 22 とするとき、
Figure 0007134783000001
|R 11 |>|R 12
|R 21 |<|R 22
なる条件を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、各被走査面の間で発生する光量差を低減しつつ小型化を達成した光走査装置を提供することができる。
第一実施形態に係る光走査装置の一部主走査断面内展開図及び一部副走査断面内展開図。 第一実施形態に係る光走査装置が備える第2のfθレンズの主平面位置を示した図。 第二実施形態に係る光走査装置が備える結像光学系の副走査断面内における展開図。 第三実施形態に係る光走査装置が備える結像光学系の副走査断面内における展開図。 第四実施形態に係る光走査装置が備える結像光学系の副走査断面内における展開図。 第五実施形態に係る光走査装置の一部主走査断面内展開図及び一部副走査断面内展開図。 第五実施形態に係る光走査装置が備える各fθレンズの主平面位置を示した図。 第六実施形態に係る光走査装置の主走査断面内展開図、及び入射光学系及び結像光学系の副走査断面内展開図。 第六実施形態に係る光走査装置が備える結像光学系の副走査断面図。 第六実施形態に係る光走査装置における各結像光学系の部分倍率及び対応する各被走査面上における照射位置ずれを示した図。 実施形態に係るカラー画像形成装置の要部副走査断面図。
以下に、本実施形態に係る光走査装置を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
なお、以下の説明において、主走査方向とは、偏向器の回転軸及び光学系の光軸に垂直な方向である。副走査方向とは、偏向器の回転軸に平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向に垂直な断面である。副走査断面とは、主走査方向に垂直な断面である。
従って、以下の説明において、主走査方向及び副走査断面は、入射光学系と結像光学系とで異なることに注意されたい。
[第一実施形態]
図1(a)及び(b)はそれぞれ、第一実施形態に係る光走査装置10の一部主走査断面内展開図を示している。図1(c)は、第一実施形態に係る光走査装置10が備える結像光学系(走査光学系)の副走査断面内展開図を示している。
本実施形態に係る光走査装置10は、第1及び第2の光源101及び201、第1及び第2のコリメータレンズ102及び202、第1及び第2のシリンドリカルレンズ103及び203、第1及び第2の開口絞り104及び204を備えている。
また、本実施形態に係る光走査装置10は、第1及び第2の偏向器1及び2、第1のfθレンズ106及び206(第5及び第6の結像素子)、第2のfθレンズ107及び207(第1及び第2の結像素子)を備えている。
なお、光路上において、第1のfθレンズ106は、第1の偏向器1と第2のfθレンズ107との間に配置されており、第1のfθレンズ206は、第2の偏向器2と第2のfθレンズ207との間に配置されている。
第1及び第2の光源101及び201としては、半導体レーザー等が用いられる。
第1及び第2のコリメータレンズ102及び202は、第1及び第2の光源101及び201から出射した光束LA及びLB(第1及び第2の光束)を平行光束に変換する。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
第1及び第2のシリンドリカルレンズ103及び203は、副走査断面内において有限のパワー(屈折力)を有しており、第1及び第2のコリメータレンズ102及び202を通過した光束LA及びLBを副走査方向に集光する。
第1及び第2の開口絞り104及び204は、第1及び第2のシリンドリカルレンズ103及び203を通過した光束LA及びLBの光束径を制限する。
このようにして、第1及び第2の光源101及び201から出射した光束LA及びLBはそれぞれ、第1の偏向器1の偏向面105及び第2の偏向器2の偏向面205の近傍において副走査方向にのみ集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
第1及び第2の偏向器1及び2は、不図示のモーター等の駆動手段により図中矢印A方向に回転することにより、第1及び第2の偏向器1及び2それぞれに入射した光束LA及びLBを偏向する。なお、第1及び第2の偏向器1及び2は、例えばポリゴンミラー等で構成される。
第1のfθレンズ106及び第2のfθレンズ107は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、第1の偏向器1の偏向面105によって偏向された光束LAを第1の被走査面108上に集光(導光)する。
第1のfθレンズ206及び第2のfθレンズ207は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、第2の偏向器2の偏向面205によって偏向された光束LBを第2の被走査面208上に集光(導光)する。
本実施形態に係る光走査装置10では、第1のコリメータレンズ102、第1のシリンドリカルレンズ103及び第1の開口絞り104によって第1の入射光学系75aが構成される。そして、第2のコリメータレンズ202、第2のシリンドリカルレンズ203及び第2の開口絞り204によって第2の入射光学系75bが構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置10では、第1のfθレンズ106及び第2のfθレンズ107によって第1の結像光学系85aが構成される。そして、第1のfθレンズ206及び第2のfθレンズ207によって第2の結像光学系85bが構成される。
なお、第2のfθレンズ107及び207の光軸を含む副走査断面内における屈折力はそれぞれ、第1のfθレンズ106及び206の光軸を含む副走査断面内における屈折力より大きく、すなわち第1及び第2の結像光学系85a及び85bの中で最も大きい。
第1の光源101の発光点から出射した光束LAは、第1のコリメータレンズ102によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束LAは、第1のシリンドリカルレンズ103によって副走査方向に集光され、第1の開口絞り104を通過し、第1の偏向器1の偏向面105に入射する。
第1の光源101から出射し、第1の偏向器1の偏向面105に入射した光束LAは、第1の偏向器1により偏向走査された後、第1の結像光学系85aによって第1の被走査面108上に集光され、第1の被走査面108を等速度で走査する。
第2の光源201の発光点から出射した光束LBは、第2のコリメータレンズ202によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束LBは、第2のシリンドリカルレンズ203によって副走査方向に集光され、第2の開口絞り204を通過し、第2の偏向器2の偏向面205に入射する。
第2の光源201から出射し、第2の偏向器2の偏向面205に入射した光束LBは、第2の偏向器2により偏向走査された後、第2の結像光学系85bによって第2の被走査面208上に集光され、第2の被走査面208を等速度で走査する。
本実施形態に係る光走査装置10では、光束LA及びLBは、副走査断面内において第1及び第2の偏向器1及び2の偏向面105及び205に対して垂直に入射している。しかしながら、これに限られず、角度を有して入射しても構わない。
なお、第1及び第2の偏向器1及び2は図中A方向に回転しているため、偏向走査された光束LA及びLBはそれぞれ、第1及び第2の被走査面108及び208を図中B方向に走査する。
また、C0及びD0はそれぞれ、軸上光束の主光線に対する第1及び第2の偏向器1及び2の偏向面105及び205上の偏向点(軸上偏向点)である。また、偏向点C0及びD0は、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの基準点となっている。
なお、本実施形態では、第1及び第2の被走査面108及び208として、第1及び第2の感光ドラム108及び208を用いている。
また、第1及び第2の感光ドラム108及び208上における副走査方向の露光分布の作成は、主走査露光毎に、第1及び第2の感光ドラム108及び208を副走査方向に回転させることによって達成している。
次に、本実施形態に係る光走査装置10の第1及び第2の入射光学系75a及び75bと第1及び第2の結像光学系85a及び85bの諸特性を以下の表1乃至表3に示す。
Figure 0007134783000002
Figure 0007134783000003
Figure 0007134783000004
なお、表1乃至表3においては、各レンズ面と光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、X軸、Y軸及びZ軸としている。また、表2及び表3において、「E-x」は、「×10-x」を意味している。
本実施形態に係る光走査装置10の第1のfθレンズ106及び206、第2のfθレンズ107及び207の各レンズ面の主走査断面内における非球面形状(母線形状)は、以下の式(1)で表される。
Figure 0007134783000005
ここで、Rは曲率半径、kは離心率、B(i=4、6、8、10、12)は非球面係数である。なお、yに関してプラス側とマイナス側とで係数Bが異なる場合は、表2及び表3にあるように、プラス側の係数には添字uを付し(すなわち、Biu)、マイナス側の係数には添字lを付している(すなわち、Bil)。
また、第1のfθレンズ106及び206、第2のfθレンズ107及び207の各レンズ面の副走査断面内における非球面形状(子線形状)は、以下の式(2)で表される。
Figure 0007134783000006
ここで、Mjk(j=0~12、及びk=1)は非球面係数である。
また、副走査断面内における曲率半径r’は、レンズ面のy座標に従って、以下の式(3)のように連続的に変化する。
Figure 0007134783000007
ここで、rは光軸上における曲率半径、E(j=1~10)は変化係数である。
次に、本実施形態に係る光走査装置10における効果について説明する。
図2は、本実施形態に係る光走査装置10が備える第2のfθレンズ107及び207の主平面位置を示している。
図2に示されているように、第2のfθレンズ107及び207はそれぞれ、像側主平面150及び250を有している。
そして、第2のfθレンズ107及び207の出射面上の軸上光線の通過位置から像側主平面150及び250まではそれぞれ、距離ok及びokだけ離れている。
また、像側主平面150から像側主平面250までは、距離Hだけ離れている。
ここで、第2のfθレンズ107の屈折率、中心厚(肉厚、光軸上における厚さ)及び屈折力をそれぞれN、d及びφ、第2のfθレンズ107の入射面の屈折力をφ11としたとき、距離okは、以下の式(4)から求められる。
Figure 0007134783000008
同様に、第2のfθレンズ207の屈折率、中心厚及び屈折力をそれぞれN、d及びφ、第2のfθレンズ207の入射面の屈折力をφ21としたとき、距離okは、以下の式(5)から求められる。
Figure 0007134783000009
本実施形態に係る光走査装置10では、ok及びokはそれぞれ、-0.497mm及び-1.987mmと求められる。
このように、本実施形態に係る光走査装置10では、ok<okなる条件を満たしている。
それにより、偏向点C0から第2のfθレンズ107の入射面までの光路上の距離と偏向点D0から第2のfθレンズ207の入射面までの光路上の距離とが互いに異なっていても、像側主平面150及び250を互いに近づける(すなわち、距離Hを小さくする、若しくは偏向点C0から像側主平面150までの光路上の距離と偏向点D0から像側主平面250までの光路上の距離との間の差を小さくする)ことが可能となる。
また、第2のfθレンズ107及び207において、屈折率と中心厚との比を互いに同じにすることが装置の小型化において好ましい。
そのため、本実施形態に係る光走査装置10は、以下の式(6)を満たすことがより好ましい。
Figure 0007134783000010
本実施形態に係る光走査装置10では、φ11及びφはそれぞれ0.0052及び0.0242、φ21及びφはそれぞれ0.0210及び0.0242となっており、式(6)が満たされている。
以上のことから、本実施形態に係る光走査装置10では、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの副走査方向の倍率を互いに-1.0倍に揃えることができ、その差もほぼ0となっている。
そして、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれの副走査倍率の間の差を低減することで、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれのFnoの間の差を低減することができる。
それにより、第1及び第2の被走査面108及び208それぞれに照射する照射光の間の光量差を低減することができる。
また、第2のfθレンズ107の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径をそれぞれR11及びR12としたとき、本実施形態に係る光走査装置10では、|R11|及び|R12|はそれぞれ100及び27.25となっている。
また、第2のfθレンズ207の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径をそれぞれR21及びR22としたとき、本実施形態に係る光走査装置10では、|R21|及び|R22|はそれぞれ25及び152.47となっている。
本実施形態に係る光走査装置10では、|R11|>|R12|且つ|R21|<|R22|となっており、これは第2のfθレンズ107及び207の間の距離を大きくする、すなわち互いに離間させる上で、より好ましい構成である。
このように、本実施形態に係る光走査装置10では、第2のfθレンズ107及び207を上記に示した構成にすることで、第1及び第2の被走査面108及び208の間、すなわち色間の光量差を低減しつつ、小型な光走査装置を提供することができる。
[第二実施形態]
図3は、第二実施形態に係る光走査装置が備える第1及び第2の結像光学系85a及び85bの副走査断面内における展開図を示している。
なお、本実施形態に係る光走査装置は、第1のfθレンズ106及び206と第2のfθレンズ107及び207との代わりに、第1のfθレンズ306及び406と第2のfθレンズ307及び407とを用いている以外は、第一実施形態に係る光走査装置10と同一の構成である。そのため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
本実施形態に係る光走査装置における第1のfθレンズ306及び406と第2のfθレンズ307及び407との諸特性を以下の表4及び表5に示す。
Figure 0007134783000011
Figure 0007134783000012
なお、表4及び表5において、各レンズ面と光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、X軸、Y軸及びZ軸としている。また、表4及び表5において、「E-x」は、「×10-x」を意味している。
本実施形態に係る光走査装置の第1のfθレンズ306及び406、第2のfθレンズ307及び407の各レンズ面の主走査断面内における非球面形状(母線形状)は、上記の式(1)で表される。
また、第1のfθレンズ306及び406、第2のfθレンズ307及び407の各レンズ面の副走査断面内における非球面形状(子線形状)は、上記の式(2)で表される。
また、副走査断面内における曲率半径r’は、レンズ面のy座標に従って、上記の式(3)のように連続的に変化する。
本実施形態に係る光走査装置では、ok及びokはそれぞれ、上記の式(4)及び(5)から0.498mm及び-2.767mmと求められる。
従って、本実施形態に係る光走査装置では、ok<okとなっている。
それにより、偏向点C0から第2のfθレンズ307の入射面までの距離と偏向点D0から第2のfθレンズ407の入射面までの距離とが互いに異なっていても、像側主平面150及び250を互いに近づける(すなわち、偏向点C0から像側主平面150までの光路上の距離と偏向点D0から像側主平面250までの光路上の距離との間の差を小さくする)ことが可能となる。
また、本実施形態に係る光走査装置では、φ11及びφはそれぞれ-0.0052及び0.0242、φ21及びφはそれぞれ0.0291及び0.0242となっており、上記の式(6)が満たされている。
以上のことから、本実施形態に係る光走査装置では、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの副走査方向の倍率を互いに-1.0倍に揃えることができ、その差もほぼ0となっている。
そして、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれの副走査倍率の間の差を低減することで、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれのFnoの間の差を低減することができる。
それにより、第1及び第2の被走査面108及び208それぞれに照射する照射光の間の光量差を低減することができる。
また、本実施形態に係る光走査装置において、第2のfθレンズ307の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径の絶対値|R11|及び|R12|はそれぞれ、100及び18.04となっている。
また、第2のfθレンズ407の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径の絶対値|R21|及び|R22|はそれぞれ、18及び98.83となっている。
本実施形態に係る光走査装置では、|R11|>|R12|且つ|R21|<|R22|となっており、これは第2のfθレンズ307及び407の間の距離を大きくする、すなわち互いに離間させる上で、より好ましい構成である。
このように、本実施形態に係る光走査装置では、第2のfθレンズ307及び407を上記に示した構成にすることで、第1及び第2の被走査面108及び208の間、すなわち色間の光量差を低減しつつ、小型な光走査装置を提供することができる。
[第三実施形態]
図4は、第三実施形態に係る光走査装置が備える第1及び第2の結像光学系85a及び85bの副走査断面内における展開図を示している。
なお、本実施形態に係る光走査装置は、第1のfθレンズ106及び206と第2のfθレンズ107及び207との代わりに、第1のfθレンズ506及び606と第2のfθレンズ507及び607とを用いている以外は、第一実施形態に係る光走査装置10と同一の構成である。そのため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
本実施形態に係る光走査装置における第1のfθレンズ506及び606と第2のfθレンズ507及び607との諸特性を以下の表6及び表7に示す。
Figure 0007134783000013
Figure 0007134783000014
なお、表6及び表7において、各レンズ面と光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、X軸、Y軸及びZ軸としている。また、表6及び表7において、「E-x」は、「×10-x」を意味している。
本実施形態に係る光走査装置の第1のfθレンズ506及び606、第2のfθレンズ507及び607の各レンズ面の主走査断面内における非球面形状(母線形状)は、上記の式(1)で表される。
また、第1のfθレンズ506及び606、第2のfθレンズ507及び607の各レンズ面の副走査断面内における非球面形状(子線形状)は、上記の式(2)で表される。
また、副走査断面内における曲率半径r’は、レンズ面のy座標に従って、上記の式(3)のように連続的に変化する。
本実施形態に係る光走査装置では、ok及びokはそれぞれ、上記の式(4)及び(5)から1.430mm及び0.498mmと求められる。
従って、本実施形態に係る光走査装置では、ok<okとなっている。
それにより、偏向点C0から第2のfθレンズ507の入射面までの距離と偏向点D0から第2のfθレンズ607の入射面までの距離とが互いに異なっていても、像側主平面150及び250を互いに近づける(すなわち、偏向点C0から像側主平面150までの光路上の距離と偏向点D0から像側主平面250までの光路上の距離との間の差を小さくする)ことが可能となる。
また、本実施形態に係る光走査装置では、φ11及びφはそれぞれ-0.0150及び0.0240、φ21及びφはそれぞれ-0.0052及び0.0242となっており、上記の式(6)が満たされている。
以上のことから、本実施形態に係る光走査装置では、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの副走査方向の倍率を互いに-1.0倍に揃えることができ、その差もほぼ0となっている。
そして、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれの副走査倍率の間の差を低減することで、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれのFnoの間の差を低減することができる。
それにより、第1及び第2の被走査面108及び208それぞれに照射する照射光の間の光量差を低減することができる。
このように、本実施形態に係る光走査装置では、第2のfθレンズ507及び607を上記に示した構成にすることで、第1及び第2の被走査面108及び208の間、すなわち色間の光量差を低減しつつ、小型な光走査装置を提供することができる。
[第四実施形態]
図5は、第四実施形態に係る光走査装置が備える第1及び第2の結像光学系85a及び85bの副走査断面内における展開図を示している。
なお、本実施形態に係る光走査装置は、第1のfθレンズ106及び206と第2のfθレンズ107及び207との代わりに、第1のfθレンズ706及び806と第2のfθレンズ707及び807とを用いている以外は、第一実施形態に係る光走査装置10と同一の構成である。そのため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
本実施形態に係る光走査装置における第1のfθレンズ706及び806と第2のfθレンズ707及び807との諸特性を以下の表8及び表9に示す。
Figure 0007134783000015
Figure 0007134783000016
なお、表8及び表9において、各レンズ面と光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、X軸、Y軸及びZ軸としている。また、表8及び表9において、「E-x」は、「×10-x」を意味している。
本実施形態に係る光走査装置の第1のfθレンズ706及び806、第2のfθレンズ707及び807の各レンズ面の主走査断面内における非球面形状(母線形状)は、上記の式(1)で表される。
また、第1のfθレンズ706及び806、第2のfθレンズ707及び807の各レンズ面の副走査断面内における非球面形状(子線形状)は、上記の式(2)で表される。
また、副走査断面内における曲率半径r’は、レンズ面のy座標に従って、上記の式(3)のように連続的に変化する。
本実施形態に係る光走査装置では、ok及びokはそれぞれ、上記の式(4)及び(5)から-2.767mm及び-3.824mmと求められる。
従って、本実施形態に係る光走査装置では、ok<okとなっている。
それにより、偏向点C0から第2のfθレンズ707の入射面までの距離と偏向点D0から第2のfθレンズ807の入射面までの距離とが互いに異なっていても、像側主平面150及び250を互いに近づける(すなわち、偏向点C0から像側主平面150までの光路上の距離と偏向点D0から像側主平面250までの光路上の距離との間の差を小さくする)ことが可能となる。
また、本実施形態に係る光走査装置では、φ11及びφはそれぞれ0.0291及び0.0242、φ21及びφはそれぞれ0.0403及び0.0242となっており、上記の式(6)が満たされている。
以上のことから、本実施形態に係る光走査装置では、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの副走査方向の倍率を互いに-1.0倍に揃えることができ、その差もほぼ0となっている。
そして、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれの副走査倍率の間の差を低減することで、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれのFnoの間の差を低減することができる。
それにより、第1及び第2の被走査面108及び208それぞれに照射する照射光の間の光量差を低減することができる。
このように、本実施形態に係る光走査装置では、第2のfθレンズ707及び807を上記に示した構成にすることで、第1及び第2の被走査面108及び208の間、すなわち色間の光量差を低減しつつ、小型な光走査装置を提供することができる。
[第五実施形態]
図6(a)及び(b)はそれぞれ、第五実施形態に係る光走査装置50の一部主走査断面内展開図を示している。図6(c)は、第五実施形態に係る光走査装置50が備える結像光学系の副走査断面内展開図を示している。
本実施形態に係る光走査装置50は、第1及び第2の光源901及び1001、第1及び第2のコリメータレンズ902及び1002、第1及び第2のシリンドリカルレンズ903及び1003、第1及び第2の開口絞り904及び1004を備えている。
また、本実施形態に係る光走査装置50は、偏向器11、第1のfθレンズ906及び1006(第5及び第6の結像素子)、第2のfθレンズ907及び1007(第1及び第2の結像素子)を備えている。
第1及び第2の光源901及び1001としては、半導体レーザー等が用いられる。
第1及び第2のコリメータレンズ902及び1002は、第1及び第2の光源901及び1001から出射した光束LA及びLB(第1及び第2の光束)を平行光束に変換する。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
第1及び第2のシリンドリカルレンズ903及び1003は、副走査断面内において有限のパワー(屈折力)を有しており、第1及び第2のコリメータレンズ902及び1002を通過した光束LA及びLBを副走査方向に集光する。
第1及び第2の開口絞り904及び1004は、第1及び第2のシリンドリカルレンズ903及び1003を通過した光束LA及びLBの光束径を制限する。
このようにして、第1及び第2の光源901及び1001から出射した光束LA及びLBはそれぞれ、偏向器11の偏向面905の近傍において副走査方向にのみ集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
偏向器11は、不図示のモーター等の駆動手段により図中矢印A方向に回転することにより、偏向器11に入射した光束を偏向する。なお、偏向器11は、例えばポリゴンミラー等で構成される。
第1のfθレンズ906及び第2のfθレンズ907は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、偏向器11の偏向面905によって偏向された光束LAを第1の被走査面908上に集光(導光)する。
第1のfθレンズ1006及び第2のfθレンズ1007は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、偏向器11の偏向面905によって偏向された光束LBを第2の被走査面1008上に集光(導光)する。
なお、第1のfθレンズ906及び1006それぞれの出射面は、子線チルト量が主走査方向に応じて変化する子線チルト変化面である。
本実施形態に係る光走査装置50では、第1のコリメータレンズ902、第1のシリンドリカルレンズ903及び第1の開口絞り904によって第1の入射光学系75aが構成される。そして、第2のコリメータレンズ1002、第2のシリンドリカルレンズ1003及び第2の開口絞り1004によって第2の入射光学系75bが構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置50では、第1のfθレンズ906及び第2のfθレンズ907によって第1の結像光学系85aが構成される。そして、第1のfθレンズ1006及び第2のfθレンズ1007によって第2の結像光学系85bが構成される。
なお、本実施形態に係る光走査装置50では、第1及び第2の入射光学系75a及び75bの光軸はそれぞれ、副走査断面内において主走査断面に対して+3.0度及び-3.0度の角度をなしている。
第1の光源901の発光点から出射した光束LAは、第1のコリメータレンズ902によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束LAは、第1のシリンドリカルレンズ903によって副走査方向に集光され、第1の開口絞り904を通過し、副走査方向上側から偏向器11の偏向面905に斜入射する。
第1の光源901から出射し、偏向器11の偏向面905に入射した光束LAは、偏向器11により偏向走査された後、第1の結像光学系85aによって第1の被走査面908上に集光され、第1の被走査面908を等速度で走査する。
第2の光源1001の発光点から出射した光束LBは、第2のコリメータレンズ1002によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束LBは、第2のシリンドリカルレンズ1003によって副走査方向に集光され、第2の開口絞り1004を通過し、副走査方向下側から偏向器11の偏向面1005に斜入射する。
第2の光源1001から出射し、偏向器11の偏向面1005に入射した光束LBは、偏向器11により偏向走査された後、第2の結像光学系85bによって第2の被走査面1008上に集光され、第2の被走査面1008を等速度で走査する。
なお、偏向器11は図中A方向に回転しているため、偏向走査された光束LA及びLBはそれぞれ、第1及び第2の被走査面908及び1008を図中B方向に走査する。
また、E0は軸上光束の主光線に対する偏向器11の偏向面905上の偏向点(軸上偏向点)であり、副走査方向においては、第1及び第2の光源901及び1001から出射した光束LA及びLBは偏向点E0において互いに交差する。また、偏向点E0は第1及び第2の結像光学系85a及び85bの基準点となっている。
なお、本実施形態では、第1及び第2の被走査面908及び1008として、第1及び第2の感光ドラム908及び1008を用いている。
また、第1及び第2の感光ドラム908及び1008上における副走査方向の露光分布の作成は、主走査露光毎に、第1及び第2の感光ドラム908及び1008を副走査方向に回転させることによって達成している。
次に、本実施形態に係る光走査装置50の第1及び第2の入射光学系75a及び75bと第1及び第2の結像光学系85a及び85bの諸特性を以下の表10乃至表12に示す。
Figure 0007134783000017
Figure 0007134783000018
Figure 0007134783000019
なお、表10乃至表12において、各レンズ面と光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、X軸、Y軸及びZ軸としている。また、表11及び表12において、「E-x」は、「×10-x」を意味している。
本実施形態に係る光走査装置50の第1のfθレンズ906及び1006、第2のfθレンズ907及び1007の各レンズ面の主走査断面内における非球面形状(母線形状)は、上記の式(1)で表される。
また、第1のfθレンズ906及び1006、第2のfθレンズ907及び1007の各レンズ面の副走査断面内における非球面形状(子線形状)は、上記の式(2)で表される。
なお、本実施形態における子線チルト量とは、M01を指す。従って、子線チルト面とはM01が0ではない面を指し、子線チルト変化面とはMj1(j=1~12)の少なくとも一つが0ではない面を指す。
また、副走査断面内における曲率半径r’は、レンズ面のy座標に従って、上記の式(3)のように連続的に変化する。
図7は、本実施形態に係る光走査装置50が備える第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれにおいて、偏向器11の最も近くに配置された第1のfθレンズ906及び1006、及び副走査断面内において最も強い屈折力を有する第2のfθレンズ907及び1007それぞれの主平面位置を示している。
図7に示されているように、第2のfθレンズ907及び1007はそれぞれ、像側主平面950及び1050を有している。
そして、第2のfθレンズ907及び1007の出射面上の軸上光線の通過位置から像側主平面950及び1050まではそれぞれ、距離ok及びokだけ離れている。
本実施形態に係る光走査装置50では、ok及びokはそれぞれ、上記の式(4)及び(5)から-0.797mm及び-2.242mmと求められる。
このように、本実施形態に係る光走査装置50では、ok<okとなっている。
それにより、偏向点E0から第2のfθレンズ907の入射面までの光路上の距離と偏向点E0から第2のfθレンズ1007の入射面までの光路上の距離とが互いに異なっていても、像側主平面950及び1050を互いに近づける(すなわち、偏向点E0から像側主平面950までの光路上の距離と偏向点E0から像側主平面1050までの光路上の距離との間の差を小さくする)ことが可能となる。
また、本実施形態に係る光走査装置50では、φ11及びφはそれぞれ0.0087及び0.0250、φ21及びφはそれぞれ0.0234及び0.0239となっており、上記の式(6)が満たされている。
また、本実施形態に係る光走査装置50の第1及び第2の結像光学系85a及び85bはそれぞれ、像側主平面951及び1051を有している。
そして、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの間の副走査倍率差を低減するために、本実施形態に係る光走査装置50では、第1のfθレンズ906及び1006も副走査断面内において屈折力を有している。
本実施形態に係る光走査装置50では、第2のfθレンズ1007に比べて第2のfθレンズ907は偏向器11により近くなるように配置されている。
従って、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの像側主平面951及び1051を互いに近づけるためには、第1のfθレンズ906の屈折力を第1のfθレンズ1006の屈折力より小さくすればよい。
ここで、第1のfθレンズ906の屈折力をφ、第1のfθレンズ1006の屈折力をφとすると、本実施形態に係る光走査装置50では、φ=0.0021、φ=0.0211となっている。
すなわち、第1のfθレンズ906の屈折力φの方が第1のfθレンズ1006の屈折力φよりも小さくなっている。
以上のことから、本実施形態に係る光走査装置50では、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの副走査方向の倍率を互いに-1.0倍に揃えることができ、その差もほぼ0となっている。
そして、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれの副走査倍率の間の差を低減することで、第1及び第2の結像光学系85a及び85bそれぞれのFnoの間の差を低減することができる。
それにより、第1及び第2の被走査面908及び1008それぞれに照射する照射光の間の光量差を低減することができる。
また、第2のfθレンズ907の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径をそれぞれR11及びR12としたとき、本実施形態に係る光走査装置50では、|R11|及び|R12|はそれぞれ60.68及び31.72となっている。
また、第2のfθレンズ1007の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径をそれぞれR21及びR22としたとき、本実施形態に係る光走査装置50では、|R21|及び|R22|はそれぞれ22.60及び1000となっている。
本実施形態に係る光走査装置50では、|R11|>|R12|且つ|R21|<|R22|となっており、これは第2のfθレンズ907及び1007の間の距離を大きくする、すなわち互いに離間させる上で、より好ましい構成である。
このように、本実施形態に係る光走査装置50では、第1のfθレンズ906及び1006、第2のfθレンズ907及び1007を上記に示した構成にすることで、第1及び第2の被走査面908及び1008の間、すなわち色間の光量差を低減しつつ、小型な光走査装置を提供することができる。
[第六実施形態]
図8(a)は、第六実施形態に係る光走査装置60の主走査断面内における展開図を示している。図8(b)及び(c)はそれぞれ、第六実施形態に係る光走査装置60が備える入射光学系の副走査断面内における展開図を示している。図8(d)は、第六実施形態に係る光走査装置60が備える結像光学系の副走査断面内における展開図を示している。図9は、第六実施形態に係る光走査装置60が備える結像光学系の副走査断面図を示している。
本実施形態に係る光走査装置60は、第1、第2、第3及び第4の光源901、1001、1101、1201、第1、第2、第3及び第4のコリメータレンズ902、1002、1102、1202を備えている。また、本実施形態に係る光走査装置60は、第1、第2、第3及び第4のシリンドリカルレンズ903、1003、1103、1203、第1、第2、第3及び第4の開口絞り904、1004、1104、1204を備えている。
また、本実施形態に係る光走査装置60は、偏向器11、第1のfθレンズ906、1006(第5及び第6の結像素子)、第1のfθレンズ1106、1206を備えている。また、本実施形態に係る光走査装置60は、第2のfθレンズ907、1007、1107、1207(第1、第2、第3及び第4の結像素子)、反射部材909、910、1009、1109、1209、1210を備えている。
第1、第2、第3及び第4の光源901、1001、1101及び1201としては、半導体レーザー等が用いられる。
第1、第2、第3及び第4のコリメータレンズ902、1002、1102及び1202は、第1乃至第4の光源901乃至1201から出射した光束LA、LB、LC及びLD(第1、第2、第3及び第4の光束)を平行光束に変換する。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
第1、第2、第3及び第4のシリンドリカルレンズ903、1003、1103及び1203は、副走査断面内において有限のパワー(屈折力)を有しており、第1乃至第4のコリメータレンズ902乃至1202を通過した光束LA乃至LDを副走査方向に集光する。
第1、第2、第3及び第4の開口絞り904、1004、1104及び1204は、第1乃至第4のシリンドリカルレンズ903乃至1203を通過した光束LA乃至LDの光束径を制限する。
このようにして、第1及び第3の光源901及び1101から出射した光束LA及びLCは、偏向器11の第1の偏向面905の近傍において副走査方向にのみ集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
また、第2及び第4の光源1001及び1201から出射した光束LB及びLDは、偏向器11の第2の偏向面1005の近傍において副走査方向にのみ集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
偏向器11は、不図示のモーター等の駆動手段により図中矢印A方向に回転することにより、偏向器11に入射した光束LA乃至LDを偏向する。なお、偏向器11は、例えばポリゴンミラー等で構成される。
第1のfθレンズ906及び第2のfθレンズ907は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズである。そして、第1のfθレンズ906及び第2のfθレンズ907は、偏向器11の第1の偏向面905によって偏向された光束LAを第1の被走査面908に集光(導光)する。
また、第1のfθレンズ1006及び第2のfθレンズ1007は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズである。そして、第1のfθレンズ1006及び第2のfθレンズ1007は、偏向器11の第2の偏向面1005によって偏向された光束LBを第2の被走査面1008に集光(導光)する。
また、第1のfθレンズ1106及び第2のfθレンズ1107は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズである。そして、第1のfθレンズ1106及び第2のfθレンズ1107は、偏向器11の第1の偏向面905によって偏向された光束LCを第3の被走査面1108に集光(導光)する。
また、第1のfθレンズ1206及び第2のfθレンズ1207は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズである。そして、第1のfθレンズ1206及び第2のfθレンズ1207は、偏向器11の第2の偏向面1005によって偏向された光束LDを第4の被走査面1208に集光(導光)する。
反射部材909、910、1009、1109、1209及び1210は、光束を反射する手段であり、蒸着ミラー等が用いられる。
本実施形態に係る光走査装置60では、第1のコリメータレンズ902、第1のシリンドリカルレンズ903及び第1の開口絞り904によって第1の入射光学系75aが構成される。そして、第2のコリメータレンズ1002、第2のシリンドリカルレンズ1003及び第2の開口絞り1004によって第2の入射光学系75bが構成される。
また、第3のコリメータレンズ1102、第3のシリンドリカルレンズ1103及び第3の開口絞り1104によって第3の入射光学系75cが構成される。そして、第4のコリメータレンズ1202、第4のシリンドリカルレンズ1203及び第4の開口絞り1204によって第4の入射光学系75dが構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置60では、第1のfθレンズ906及び第2のfθレンズ907によって第1の結像光学系85aが構成される。そして、第1のfθレンズ1006及び第2のfθレンズ1007によって第2の結像光学系85bが構成される。
また、第1のfθレンズ1106及び第2のfθレンズ1107によって第3の結像光学系85cが構成され、第1のfθレンズ1206及び第2のfθレンズ1207によって第4の結像光学系85dが構成される。
また、本実施形態に係る光走査装置60では、反射部材909及び910によって第1の反射光学系95aが構成され、反射部材1009によって第2の反射光学系95bが構成される。
また、反射部材1109によって第3の反射光学系95cが構成され、反射部材1209及び1210によって第4の反射光学系95dが構成される。
なお、本実施形態に係る光走査装置60では、第1及び第2の入射光学系75a及び75bの光軸はそれぞれ、副走査断面内において主走査断面に対して+3.0度の角度をなしている。
また、第3及び第4の入射光学系75c及び75dの光軸はそれぞれ、副走査断面内において主走査断面に対して-3.0度の角度をなしている。
第1の光源901の発光点から出射した光束LAは、第1のコリメータレンズ902によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束LAは、第1のシリンドリカルレンズ903によって副走査方向に集光され、第1の開口絞り904を通過し、副走査方向上側から偏向器11の第1の偏向面905に斜入射する。
そして、第1の光源901から出射し、偏向器11の第1の偏向面905に入射した光束LAは、偏向器11により偏向走査された後、第1の結像光学系85aによって第1の被走査面908上に集光され、第1の被走査面908を等速度で走査する。
第2の光源1001の発光点から出射した光束LBは、第2のコリメータレンズ1002によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束LBは、第2のシリンドリカルレンズ1003によって副走査方向に集光され、第2の開口絞り1004を通過し、副走査方向上側から偏向器11の第2の偏向面1005に斜入射する。
そして、第2の光源1001から出射し、偏向器11の第2の偏向面1005に入射した光束LBは、偏向器11により偏向走査された後、第2の結像光学系85bによって第2の被走査面1008上に集光され、第2の被走査面1008を等速度で走査する。
第3の光源1101の発光点から出射した光束LCは、第3のコリメータレンズ1102によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束LCは、第3のシリンドリカルレンズ1103によって副走査方向に集光され、第3の開口絞り1104を通過し、副走査方向下側から偏向器11の第1の偏向面905に斜入射する。
そして、第3の光源1101から出射し、偏向器11の第1の偏向面905に入射した光束LCは、偏向器11により偏向走査された後、第3の結像光学系85cによって第3の被走査面1108上に集光され、第3の被走査面1108を等速度で走査する。
第4の光源1201の発光点から出射した光束LDは、第4のコリメータレンズ1202によって平行光束に変換される。
そして、変換された光束LDは、第4のシリンドリカルレンズ1203によって副走査方向に集光され、第4の開口絞り1204を通過し、副走査方向下側から偏向器11の第2の偏向面1005に斜入射する。
第4の光源1201から出射し、偏向器11の第2の偏向面1005に入射した光束LDは、偏向器11により偏向走査された後、第4の結像光学系85dによって第4の被走査面1208上に集光され、第4の被走査面1208を等速度で走査する。
なお、偏向器11は図中A方向に回転しているため、偏向走査された光束LA及びLCはそれぞれ、第1及び第3の被走査面908及び1108を図中B方向に走査する。そして、偏向走査された光束LB及びLDはそれぞれ、第2及び第4の被走査面1008及び1208を図中D方向に走査する。
また、F0は軸上光束の主光線に対する偏向器11の第1の偏向面905上の偏向点(軸上偏向点)であり、副走査方向においては、第1及び第3の光源901及び1101から出射した光束LA及びLCは偏向点F0において互いに交差する。そして、偏向点F0は第1及び第3の結像光学系85a及び85cの基準点となっている。
また、G0は軸上光束の主光線に対する偏向器11の第2の偏向面1005上の偏向点(軸上偏向点)であり、副走査方向においては、第2及び第4の光源1001及び1201から出射した光束LB及びLDは偏向点G0において互いに交差する。そして、偏向点G0は第2及び第4の結像光学系85b及び85dの基準点となっている。
なお、本実施形態では、第1、第2、第3及び第4の被走査面908、1008、1108及び1208として、第1、第2、第3及び第4の感光ドラム908、1008、1108及び1208を用いている。
また、第1乃至第4の感光ドラム908乃至1208上における副走査方向の露光分布の作成は、主走査露光毎に、第1乃至第4の感光ドラム908乃至1208を副走査方向に回転させることによって達成している。
次に、本実施形態に係る光走査装置60の第3及び第4の入射光学系75c及び75dと第3及び第4の結像光学系85c及び85dの諸特性を以下の表13乃至表15に示す。
なお、第1及び第2の入射光学系75a及び75bと第1及び第2の結像光学系85a及び85bの諸特性については、表10乃至表12に示されている第五実施形態に係る光走査装置50と同一であるため省略する。
Figure 0007134783000020
Figure 0007134783000021
Figure 0007134783000022
なお、表13乃至表15において、各レンズ面と光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、X軸、Y軸及びZ軸としている。また、表14及び表15において、「E-x」は、「×10-x」を意味している。
本実施形態に係る光走査装置60の第1のfθレンズ906、1006、1106及び1206、第2のfθレンズ907、1007、1107及び1207の各レンズ面の主走査断面内における非球面形状(母線形状)は、上記の式(1)で表される。
また、第1のfθレンズ906、1006、1106及び1206、第2のfθレンズ907、1007、1107及び1207の各レンズ面の副走査断面内における非球面形状(子線形状)は、上記の式(2)で表される。
なお、本実施形態における子線チルト量とは、M01を指す。従って、子線チルト面とはM01が0ではない面を指し、子線チルト変化面とはMj1(j=1~12)の少なくとも一つが0ではない面を指す。
また、副走査断面内における曲率半径r’は、レンズ面のy座標に従って、上記の式(3)のように連続的に変化する。
図7に示されているように、本実施形態に係る光走査装置60では、第2のfθレンズ907及び1007はそれぞれ、像側主平面950及び1050を有している。
そして、第2のfθレンズ907及び1007の出射面上の軸上光線の通過位置から像側主平面950及び1050まではそれぞれ、距離ok及びokだけ離れている。
また、本実施形態に係る光走査装置60では、第2のfθレンズ1107及び1207はそれぞれ、像側主平面1150及び1250(不図示)を有している。
そして、第2のfθレンズ1107及び1207の出射面上の軸上光線の通過位置から像側主平面1150及び1250まではそれぞれ、距離ok及びokだけ離れている。
ここで、第2のfθレンズ907の屈折率、中心厚及び屈折力をそれぞれN、d及びφ、第2のfθレンズ907の入射面の屈折力をφ11としたとき、距離okは、上記の式(4)から求められる。
また、第2のfθレンズ1007の屈折率、中心厚及び屈折力をそれぞれN、d及びφ、第2のfθレンズ1007の入射面の屈折力をφ21としたとき、距離okは、上記の式(5)から求められる。
また、第2のfθレンズ1107の屈折率、中心厚及び屈折力をそれぞれN、d及びφ、第2のfθレンズ1107の入射面の屈折力をφ31としたとき、距離okは、以下の式(7)から求められる。
Figure 0007134783000023
また、第2のfθレンズ1207の屈折率、中心厚及び屈折力をそれぞれN、d及びφ、第2のfθレンズ1207の入射面の屈折力をφ41としたとき、距離okは、以下の式(8)から求められる。
Figure 0007134783000024
本実施形態に係る光走査装置60では、ok及びokはそれぞれ、上記の式(4)及び(5)から-0.797mm及び-2.242mmと求められる。
同様に、ok及びokはそれぞれ、上記の式(7)及び(8)から-0.797mm及び-2.242mmと求められ、ok=ok及びok=okとなっている。
このように、本実施形態に係る光走査装置60では、ok<okとなっている。
それにより、偏向点F0から第2のfθレンズ907の入射面までの光路上の距離と偏向点G0から第2のfθレンズ1007の入射面までの光路上の距離とが互いに異なっていても、偏向点F0から像側主平面950までの光路上の距離と偏向点G0から像側主平面1050までの光路上の距離との間の差を小さくすることが可能となる。
同様に、本実施形態に係る光走査装置60では、ok<okとなっている。
それにより、偏向点F0から第2のfθレンズ1107の入射面までの光路上の距離と偏向点G0から第2のfθレンズ1207の入射面までの光路上の距離とが互いに異なっていても、偏向点F0から像側主平面1150までの光路上の距離と偏向点G0から像側主平面1250までの光路上の距離との間の差を小さくすることが可能となる。
また、第2のfθレンズ907及び1007と共に、第2のfθレンズ1107及び1207においても、屈折率と中心厚との比を互いに同じにすることが装置の小型化において好ましい。
そのため、本実施形態に係る光走査装置60は、以下の式(9)を満たすことがより好ましい。
Figure 0007134783000025
本実施形態に係る光走査装置60では、φ11及びφはそれぞれ0.0087及び0.0250、φ21及びφはそれぞれ0.0234及び0.0239となっており、上記の式(6)が満たされている。
また、本実施形態に係る光走査装置60では、φ31及びφはそれぞれ0.0087及び0.0250、φ41及びφはそれぞれ0.0234及び0.0239となっており、式(9)が満たされている。
また、図7に示されているように、本実施形態に係る光走査装置60の第1及び第2の結像光学系85a及び85bはそれぞれ、像側主平面951及び1051を有している。
そして、第1及び第2の結像光学系85a及び85bの間の副走査倍率差を低減するために、本実施形態に係る光走査装置60では、第1のfθレンズ906及び1006も副走査断面内において屈折力を有している。
同様に、本実施形態に係る光走査装置60の第3及び第4の結像光学系85c及び85dはそれぞれ、像側主平面1151及び1251(不図示)を有している。
そして、第3及び第4の結像光学系85c及び85dの間の副走査倍率差を低減するために、本実施形態に係る光走査装置60では、第1のfθレンズ1106及び1206も副走査断面内において屈折力を有している。
本実施形態に係る光走査装置60では、第2のfθレンズ1007に比べて第2のfθレンズ907は偏向器11により近くなるように配置されている。
従って、偏向点F0から第1の結像光学系85aの像側主平面951までの光路上の距離と偏向点G0から第2の結像光学系85bの像側主平面1051までの光路上の距離との間の差を小さくするためには、第1のfθレンズ906の屈折力を第1のfθレンズ1006の屈折力より小さくすればよい。
同様に、本実施形態に係る光走査装置60では、第2のfθレンズ1207に比べて第2のfθレンズ1107は偏向器11により近くなるように配置されている。
従って、偏向点F0から第3の結像光学系85cの像側主平面1151までの光路上の距離と偏向点G0から第4の結像光学系85dの像側主平面1251までの光路上の距離との間の差を小さくするためには、第1のfθレンズ1106の屈折力を第1のfθレンズ1206の屈折力より小さくすればよい。
ここで、第1のfθレンズ906の屈折力をφ、第1のfθレンズ1006の屈折力をφとすると、本実施形態に係る光走査装置60では、φ=0.0021、φ=0.0211となっている。
すなわち、第1のfθレンズ906の屈折力φの方が第1のfθレンズ1006の屈折力φよりも小さくなっている。
また、第1のfθレンズ1106の屈折力をφ、第1のfθレンズ1206の屈折力をφとすると、本実施形態に係る光走査装置60では、φ=0.0021、φ=0.0211となっている。
すなわち、第1のfθレンズ1106の屈折力φの方が第1のfθレンズ1206の屈折力φよりも小さくなっている。
以上のことから、本実施形態に係る光走査装置60では、第1乃至第4の結像光学系85a乃至85dの副走査方向の倍率を互いに-1.0倍に揃えることができ、それらの間の差もほぼ0となっている。
そして、第1乃至第4の結像光学系85a乃至85dそれぞれの副走査倍率の間の差を低減することで、第1乃至第4の結像光学系85a乃至85dそれぞれのFnoの間の差を低減することができる。
それにより、第1乃至第4の被走査面908乃至1208それぞれに照射する照射光の間の光量差を低減することができる。
また、第2のfθレンズ907の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径をそれぞれR11及びR12としたとき、本実施形態に係る光走査装置60では、|R11|及び|R12|はそれぞれ60.68及び31.72となっている。
また、第2のfθレンズ1007の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径をそれぞれR21及びR22としたとき、本実施形態に係る光走査装置60では、|R21|及び|R22|はそれぞれ22.60及び1000となっている。
本実施形態に係る光走査装置60では、|R11|>|R12|且つ|R21|<|R22|となっており、これは第2のfθレンズ907及び1007の間の距離を大きくする、すなわち互いに離間させる上で、より好ましい構成である。
同様に、第2のfθレンズ1107の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径をそれぞれR31及びR32としたとき、本実施形態に係る光走査装置60では、|R31|及び|R32|はそれぞれ60.68及び31.72となっている。
また、第2のfθレンズ1207の入射面及び出射面の光軸を含む副走査断面内における曲率半径をそれぞれR41及びR42としたとき、本実施形態に係る光走査装置60では、|R41|及び|R42|はそれぞれ22.60及び1000となっている。

本実施形態に係る光走査装置60では、|R31|>|R32|且つ|R41|<|R42|となっており、これは第2のfθレンズ1107及び1207の間の距離を大きくする、すなわち互いに離間させる上で、より好ましい構成である。
次に、本実施形態に係る光走査装置60における第1のfθレンズ906、1006、1106及び1206、第2のfθレンズ907、1007、1107及び1207の諸特性を以下の表16に示す。
Figure 0007134783000026
上記のように、本実施形態に係る光走査装置60では小型化に伴う光学部品同士の干渉を避けるために、第1のfθレンズ906、1006、1106及び1206の出射面はそれぞれ、子線チルト面となっている。
ここで、光束LA、LB、LC及びLDそれぞれの第1のfθレンズ906、1006、1106及び1206から出射する際の副走査断面内における出射角度を互いに揃えるためには、第1のfθレンズ1006及び1206よりも副走査断面内における屈折力が小さい第1のfθレンズ906及び1106の出射面の子線チルト量を第1のfθレンズ1006及び1206の出射面の子線チルト量より小さくすることが好ましい。
本実施形態に係る光走査装置60では、第1のfθレンズ906及び1106の出射面の子線チルト量をTs11、第1のfθレンズ1006及び1206の出射面の子線チルト量をTs12としたとき、|Ts11|=0.0384、|Ts12|=0.0810となっている。
このように、本実施形態に係る光走査装置60では、第1のfθレンズ1006及び1206よりも副走査断面内における屈折力が小さい第1のfθレンズ906及び1106の出射面の子線チルト量が第1のfθレンズ1006及び1206の出射面の子線チルト量よりも小さくなっている。
また、第1のfθレンズ1006及び1206の出射面の子線チルト量が大きくなると、第2及び第4の被走査面1008及び1208上における照射位置の称呼位置からのずれが悪化してしまう。
そこで、第1乃至第4の被走査面908乃至1208上における照射位置のずれを良好に補正するためには、第2のfθレンズ1007及び1207の入射面または出射面の子線チルト量を第2のfθレンズ907及び1107の入射面または出射面の子線チルト量よりも大きくすることが好ましい。
さらに、第1乃至第4の被走査面908乃至1208上における照射位置のずれを良好に補正するためには、第2のfθレンズ1007及び1207の入射面の子線チルト量を第2のfθレンズ907及び1107の入射面の子線チルト量よりも大きくすることがより好ましい。
本実施形態に係る光走査装置60では、第2のfθレンズ907及び1107の入射面の子線チルト量をTs21、第2のfθレンズ1007及び1207の入射面の子線チルト量をTs22としたとき、|Ts21|=0.0946、|Ts22|=0.1683となっている。
また、本実施形態に係る光走査装置60では、第2のfθレンズ907、1007、1107及び1207の入射面の子線チルト量を出射面の子線チルト量より大きくしている。
すなわち、第2のfθレンズ907及び1107の出射面の子線チルト量をTs31、第2のfθレンズ1007及び1207の出射面の子線チルト量をTs32としたとき、|Ts31|=0.0855(<|Ts21|)、|Ts32|=0.0274(<|Ts22|)となっている。
図10(a)及び(b)はそれぞれ、各像高における第1乃至第4の結像光学系85a乃至85dの部分倍率dY/(fdθ)及び第1乃至第4の被走査面908乃至1208上の照射位置の称呼位置からの副走査方向におけるずれを示している。
図10(a)に示されているように、本実施形態に係る光走査装置60では、第1乃至第4の結像光学系85a乃至85dそれぞれにおいて、照射位置の称呼位置からの主走査方向におけるずれに相当する部分倍率dY/(fdθ)を±0.05%以下に抑えることができている。
また、図10(b)に示されているように、本実施形態に係る光走査装置60では、第1乃至第4の被走査面908乃至1208それぞれにおいて、照射位置の称呼位置からの副走査方向におけるずれに相当する走査線湾曲を±2.5μm以下に抑えることができている。
このように、本実施形態に係る光走査装置60では、第1のfθレンズ906乃至1206、第2のfθレンズ907乃至1207を上記に示した構成にすることで、第1乃至第4の被走査面908及び1208の間、すなわち色間の光量差を低減しつつ、小型な光走査装置を提供することができる。
以上、好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
[画像形成装置]
図11は、第六実施形態に係る光走査装置111が搭載されたカラー画像形成装置90の要部副走査断面図を示している。
画像形成装置90は、第六実施形態に係る光走査装置111を用いて、像担持体である各感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。
画像形成装置90は、第六実施形態に係る光走査装置111、像担持体としての感光ドラム(感光体)23、24、25、26及び現像器15、16、17、18を備えている。また、画像形成装置90は、搬送ベルト91、プリンタコントローラ93及び定着器94を備えている。
画像形成装置90には、パーソナルコンピュータ等の外部機器92から出力されたR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号(コードデータ)が入力される。
入力された色信号は、画像形成装置90内のプリンタコントローラ93によって、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。
変換された各画像データはそれぞれ、光走査装置111に入力される。そして、光走査装置111からはそれぞれ、各画像データに応じて変調された光ビーム19、20、21、22が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム23、24、25、26の感光面が露光される。
感光ドラム23、24、25、26の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ(不図示)が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム23、24、25、26の表面に、光走査装置111によって光ビーム19、20、21、22が照射されるようになっている。
上で述べたように、光ビーム19、20、21、22は各色の画像データに基づいて変調されており、光ビーム19、20、21、22を照射することによって感光ドラム23、24、25、26の表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、感光ドラム23、24、25、26に当接するように配設された現像器15、16、17、18によってトナー像として現像される。
現像器15乃至18によって現像されたトナー像は、感光ドラム23乃至26に対向するように配設された不図示の転写ローラ(転写器)によって、搬送ベルト91上を搬送される不図示の用紙(被転写材)上に多重転写され、1枚のフルカラー画像が形成される。 以上のようにして、未定着トナー像が転写された用紙は、さらに感光ドラム23、24、25、26後方(図11において左側)の定着器94へと搬送される。定着器94は、内部に定着ヒータ(不図示)を有する定着ローラとこの定着ローラに圧接するように配設された加圧ローラとで構成されている。転写部から搬送されてきた用紙は、定着ローラと加圧ローラの圧接部にて加圧しながら加熱されることにより、用紙上の未定着トナー像が定着される。さらに定着ローラの後方には不図示の排紙ローラが配設されており、排紙ローラは定着された用紙を画像形成装置90の外に排出せしめる。
カラー画像形成装置90は、光走査装置111を用いて、C、M、Y、Kの各色に対応して感光ドラム23、24、25、26の感光面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
外部機器92としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置90とで、カラーデジタル複写機が構成される。
また、カラー画像形成装置90では、第六実施形態に係る光走査装置111の代わりに、二つの第一乃至第五実施形態のいずれかに係る光走査装置を用いてもよい。
1、2 第1及び第2の偏向器
10 光走査装置
85a、85b 第1及び第2の結像光学系
107、207 第2のfθレンズ(第1及び第2の結像素子)
108、208 第1及び第2の被走査面
LA、LB 光束(第1及び第2の光束)

Claims (11)

  1. 第1及び第2の光束を偏向して第1及び第2の被走査面を主走査方向に走査する第1及び第2の偏向器と、
    前記第1及び第2の偏向器によって偏向された前記第1及び第2の光束を前記第1及び第2の被走査面に導光する第1及び第2の結像光学系とを有し、
    該第1及び第2の結像光学系は、該第1及び第2の結像光学系の中で光軸を含む副走査断面内における屈折力が最も大きい第1及び第2の結像素子を備え、
    前記第1の偏向器の偏向面の軸上偏向点から前記第1の結像素子までの光路上の距離は、前記第2の偏向器の偏向面の軸上偏向点から前記第2の結像素子までの光路上の距離よりも小さく、
    前記第1の結像素子の屈折率、光軸上における厚さ、前記副走査断面内における屈折力、及び入射面の前記副走査断面内における屈折力をそれぞれN、d、φ及びφ11、前記第2の結像素子の屈折率、光軸上における厚さ、前記副走査断面内における屈折力、及び入射面の前記副走査断面内における屈折力をそれぞれN、d、φ及びφ21 、前記第1の結像素子の入射面及び出射面それぞれの前記副走査断面内における曲率半径をR 11 及びR 12 、前記第2の結像素子の入射面及び出射面それぞれの前記副走査断面内における曲率半径をR 21 及びR 22 とするとき、
    Figure 0007134783000027
    |R 11 |>|R 12
    |R 21 |<|R 22
    なる条件を満たすことを特徴とする光走査装置。
  2. 前記第1及び第2の光束は、前記副走査断面内において前記第1及び第2の偏向器の偏向面に対して垂直に入射することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 第1及び第2の光束を偏向して第1及び第2の被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、
    前記偏向器によって偏向された前記第1及び第2の光束を前記第1及び第2の被走査面に導光する第1及び第2の結像光学系とを有し、
    前記第1及び第2の光束は、光軸を含む副走査断面内において主走査断面に対して互いに異なる角度で前記偏向器の第1の偏向面に入射しており、
    該第1及び第2の結像光学系は、該第1及び第2の結像光学系の中で前記副走査断面内における屈折力が最も大きい第1及び第2の結像素子を備え、
    前記第1の偏向面の軸上偏向点から前記第1の結像素子までの光路上の距離は、該第1の偏向面の軸上偏向点から前記第2の結像素子までの光路上の距離よりも小さく、
    前記第1の結像光学系は、光路上において前記偏向器と前記第1の結像素子との間に配置された第5の結像素子を有し、
    前記第2の結像光学系は、光路上において前記偏向器と前記第2の結像素子との間に配置された第6の結像素子を有し、
    前記第5の結像素子の前記副走査断面内における屈折力は、前記第6の結像素子の前記副走査断面内における屈折力よりも小さく、
    前記第1の結像素子の屈折率、光軸上における厚さ、前記副走査断面内における屈折力、及び入射面の前記副走査断面内における屈折力をそれぞれN、d、φ及びφ11、前記第2の結像素子の屈折率、光軸上における厚さ、前記副走査断面内における屈折力、及び入射面の前記副走査断面内における屈折力をそれぞれN、d、φ及びφ21とするとき、
    Figure 0007134783000028
    なる条件を満たすことを特徴とする光走査装置。
  4. 前記偏向器によって偏向された第3及び第4の光束を第3及び第4の被走査面に導光する第3及び第4の結像光学系を有し、
    前記偏向器は、前記第3及び第4の光束を偏向して前記第3及び第4の被走査面を主走査方向に走査し、
    前記第3及び第4の光束は、前記副走査断面内において主走査断面に対して互いに異なる角度で前記偏向器の第2の偏向面に入射しており、
    前記第3及び第4の結像光学系は、該第3及び第4の結像光学系の中で前記副走査断面内における屈折力が最も大きい第3及び第4の結像素子を備え、
    前記第2の偏向面の軸上偏向点から前記第3の結像素子までの光路上の距離は、該第2の偏向面の軸上偏向点から前記第4の結像素子までの光路上の距離よりも小さく、
    前記第3の結像素子の屈折率、光軸上における厚さ、前記副走査断面内における屈折力、及び入射面の前記副走査断面内における屈折力をそれぞれ、N、d、φ及びφ31、前記第4の結像素子の屈折率、光軸上における厚さ、前記副走査断面内における屈折力、及び入射面の前記副走査断面内における屈折力をそれぞれ、N、d、φ及びφ41とするとき、
    Figure 0007134783000029
    なる条件を満たすことを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。
  5. 前記第5の結像素子の出射面の子線チルト量は、前記第6の結像素子の出射面の子線チルト量よりも小さいことを特徴とする請求項3または4に記載の光走査装置。
  6. 前記第2の結像素子の入射面の子線チルト量は、前記第1の結像素子の入射面の子線チルト量よりも大きいことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の光走査装置。
  7. 前記第1及び第2の結像素子の少なくとも一方において、入射面の子線チルト量が出射面の子線チルト量よりも大きいことを特徴とする請求項3乃至6のいずれか一項に記載の光走査装置。
  8. 前記第1の結像素子の入射面及び出射面それぞれの前記副走査断面内における曲率半径をR11及びR12、前記第2の結像素子の入射面及び出射面それぞれの前記副走査断面内における曲率半径をR21及びR22とするとき、
    |R11|>|R12
    |R21|<|R22
    なる条件を満たすことを特徴とする請求項3乃至7のいずれか一項に記載の光走査装置。
  9. Figure 0007134783000030
    なる条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光走査装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光走査装置と、該光走査装置により前記第1及び第2の被走査面に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器とを備えることを特徴とする画像形成装置。
  11. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光走査装置と、外部機器から出力された信号を画像データに変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラとを備えることを特徴とする画像形成装置。
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