光走査装置用の走査光学系及び光走査装置
【課題】走査光学系の配置誤差及び形状誤差などに伴う被走査面上での走査線曲がりの敏感度を低減して、高画質な画像が得られ、更には色ずれのない良好なるカラー画像が得られる光走査装置及び走査光学系を提供する。
【解決手段】サグ量の変化量Δｚの最大値Δｚ(ｍａｘ)が（１）式の上限未満であれば、走査結像レンズの誤差感度を抑えることができるから、レンズに偏心等が生じた場合でも、走査線湾曲等が生じにくく、特にカラー画像を形成する場合の色ズレが生じにくい走査光学系を提供できる。
０≦Δｚ(ｍａｘ)／Ｌ＜０．１ （１）
【解決手段】サグ量の変化量Δｚの最大値Δｚ(ｍａｘ)が（１）式の上限未満であれば、走査結像レンズの誤差感度を抑えることができるから、レンズに偏心等が生じた場合でも、走査線湾曲等が生じにくく、特にカラー画像を形成する場合の色ズレが生じにくい走査光学系を提供できる。
０≦Δｚ(ｍａｘ)／Ｌ＜０．１ （１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ等の光走査装置に好適な走査光学系及び光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタル複写機やレーザビームプリンタ等、ポリゴンミラーなどの偏向光学素子を用いた走査光学系を有する光走査装置に要求される性能としては、θ特性やピッチムラ改善、像面湾曲などの諸収差の補正などが挙げられる。特に近年では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応して四つの感光体を並置し、各感光体上に形成された各色の画像を中間転写ベルトなどに転写して合成するタンデム方式の光走査装置が主流となっているが、このような方式では、各感光体に対応した光走査装置の走査線に湾曲及び歪曲が発生していると４色間での走査線の形状が異なり、転写体上での画像において色ずれが生じるため著しい画像性能の劣化を招くという問題点がある。このような問題を解消すべく、特許文献１に示す技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３７８０８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より具体的には、特許文献１においては、第１、第２の走査レンズ６、７の中心肉厚ｄ１、ｄ３をそれぞれ極力小さくして、傾き偏心による走査線曲がりの敏感度を低減させている。しかしながら、本発明者の検討結果によれば、このような走査レンズの特徴的な形状だけでは、像高周辺部での走査線曲がりを有効に抑制できないことが判明した。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、走査光学系の配置誤差及び形状誤差などに伴う被走査面上での走査線曲がりの敏感度を低減して、高画質な画像が得られ、更には色ずれのない良好なるカラー画像が得られる光走査装置及び走査光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の走査光学系は、光源から出射した光束を偏向器の偏向反射面上に導光する入射光学系と、前記偏向反射面から反射された光束を被走査面上に導光する走査光学系と、を有する光走査装置用の走査光学系において、
前記偏向反射面から反射された光束を結像させる走査結像レンズの光軸をｚ軸、主走査方向をｘ軸、副走査方向をｙ軸としたとき、主走査断面内において、前記走査結像レンズにおける前記光束の入射する面における、主走査方向のレンズ有効径Ｌ（ｍｍ）内における、面頂点のｚ座標に対する周辺部のサグ量の変化量Δｚの最大値をΔｚ(ｍａｘ)（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
０≦Δｚ(ｍａｘ)／Ｌ＜０．１ （１）
【０００７】
本発明の原理を、図面を参照して説明する。図１（ａ）は、走査結像レンズの光軸（主走査光軸ともいう）をｚ軸、主走査方向をｘ軸、副走査方向をｙ軸としたとき、走査結像レンズにおける光束の入射する面における主走査方向断面を示す図である。図１（ｂ）は、像側の走査結像レンズを拡大して示す図である。ここでは、走査結像レンズを２枚レンズとして示すが、これに限られない。
【０００８】
図１において、光源ＬＤから出射された光束Ｂは、入射光学系ＩＯＳを通過し、偏向器ＰＭの偏向反射面で反射され、走査結像レンズである第１レンズＬ１，第２レンズＬ２を通過して、被走査面ＤＰ上に結像するようになっている。偏向器ＰＭを回転させることにより、偏向反射面が傾くことで、光束Ｂは、少なくとも主走査方向のレンズ有効径Ｌの範囲で主走査方向に走査されるようになっている。ここで、主走査方向断面において、第２レンズＬ２の入射面における面頂点のｚ座標に対する周辺部のサグ量の変化量をΔｚとする（図１（ｂ）参照）。又、像高−１０５ｍｍ地点に結像する光束の主光線が通過するレンズの偏向器側面（光線入射側面）のうち主走査断面における主走査光軸からの高さをレンズ有効径Ｌとする。但し、像高のマイナスとは光源側を指す（図１（ａ）参照）。
【０００９】
本発明者は、鋭意研究の結果、周辺部におけるサグ量の変化量が像高周辺部での走査線曲がりに影響を与えることを見出した。つまり、サグ量の変化量Δｚの最大値Δｚ(ｍａｘ)が（１）式の上限未満であれば、走査結像レンズの誤差感度を抑えることができるから、レンズに偏心等が生じた場合でも、走査線湾曲等が生じにくく、特にカラー画像を形成する場合の色ズレが生じにくい走査光学系を提供できるのである。なお、変化量Δｚ及びΔｚ（ｍａｘ）はレンズの中心に対する周辺のサグ量の変化量なので、光軸の符号によらず常に正の値とする。
【００１０】
請求項２に記載の走査光学系は、請求項１に記載の発明において、前記走査結像レンズは２枚のレンズから構成され、前記偏向器側から順に第１レンズ、第２レンズとすると、前記第２レンズの偏向器側の入射面が（１）式を満たすことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、最も偏心が生じやすい前記第２レンズにおける偏向器側の面が（１）式を満たすことで、走査光学系全体で見たときに走査線曲がりの小さい走査光学系を提供できる。
【００１２】
請求項３に記載の走査光学系は、請求項２に記載の発明において、前記第２レンズは、副走査方向の曲率半径が主走査方向に連続的に変化する面形状を有し、その変化は光軸に対して非対称であることを特徴とする。
【００１３】
図１（ｂ）を参照して、第２レンズＬ２の光軸から等距離にある断面形状をとったとき、Ａ−Ａ断面と、Ｂ−Ｂ断面とは異なっている。本発明によれば、副走査方向の曲率半径が偏向光学素子通過後の走査光学系の光軸に対して非対称で且つ、主走査面内において光軸からの距離により連続的に異なる曲率半径をとるようにすることで、（１）式を満たすような主走査断面内でサグ量の変化が小さい走査光学系でも良好な性能を得ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の走査光学系は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０（ｍｍ）＜Δｚ(ｍａｘ)≦６（ｍｍ） （２）
【００１５】
Δｚ(ｍａｘ)が、（２）式の上限以下であれば、走査線曲がりに影響を与える第２レンズの誤差感度を良好に低減することができる。尚、Δｚ(ｍａｘ)が０であると、この面を収差補正に用いることが困難になるから、Δｚ(ｍａｘ)は０を上回ることが望ましい。
【００１６】
請求項５に記載の走査光学系は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、副走査方向の倍率をｍとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
Δｚ(ｍａｘ)・(ｍ＋１)／Ｌ≦０．２ （３）
【００１７】
（３）式の値が上限以下であれば、走査線曲がりに影響を与える第２レンズの誤差感度を良好に低減することができる。
【００１８】
請求項６に記載の走査光学系は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記レンズ有効径Ｌは、前記偏向器の走査による光最大走査幅Ｗ（ｍｍ）に到達する光束が通過する前記走査結像レンズの主走査面内の最大値であり、以下の式を満たすことを特徴とする。
４５（ｍｍ）≦Ｌ≦８０（ｍｍ） （４）
【００１９】
（４）式はレンズ有効径Ｌの好適な範囲を規定している。レンズ有効径Ｌが上限を上回るとレンズが大きくなり、コストが高くなる傾向がある。一方、レンズ有効径Ｌが下限を下回ると良好な性能を得ることが難しくなる傾向がある。よって、（４）式を満たすことが望ましい。これは、例えばＡ４版に画像を形成するプリンタなどの走査光学系に好適である。
【００２０】
請求項７に記載の走査光学系は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記偏向器の走査による光最大走査幅をＷ（ｍｍ）、その時の最大画角をθ（ｒａｄ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
２≦Ｗ・Δｚ(ｍａｘ)／（θ・Ｌ）≦１７ （５）
【００２１】
（５）式は、最大画角θと関係で、Δｚ(ｍａｘ)の有効な範囲を規定する。（５）式を満たすことで、走査線曲がりに影響を与える第２レンズの誤差感度を良好に低減することができる。
【００２２】
請求項８に記載の光走査装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の走査光学系を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載の光走査装置は、副走査方向に配置された複数の光源と、入射光学系と、共通の偏向器と、請求項２〜７のいずれかに記載の走査光学系であって共通に用いる第１レンズ及び複数の第２レンズとを有し、前記光源から出射されたそれぞれの光束は、共通の前記偏向器と、共通の前記第１レンズを通過し、それぞれの光束に対応した前記第２レンズを通過した後に前記被走査面に結像されることを特徴とする。
【００２４】
複数の光源から出射されたそれぞれの光束を、共通の偏向器と、共通の第１レンズを通過するようにすれば、部品点数を減らすことが出来且つ、特に高速でカラー画像形成を行うことが可能となる。
【００２５】
請求項１０に記載の光走査装置は、請求項９に記載の発明において、前記光走査装置は、カラー画像を形成するようになっており、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束と、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束は、ペアになって共通の入射光学系を通ることは無く、被結像面において走査線歪曲の形状が同一となるように、工夫されたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の原理を、図面を参照して説明する。図２は、光走査装置の一部を示す図であり、走査光学系の副走査方向断面図である。例えば、４つの光源（不図示）から出射された光束は、共通の偏向器の偏向反射面で反射され、２本の光束ＢＹ，ＢＭは、第１レンズＬ１１を通過し、それぞれ第２レンズＬ２１，Ｌ２２を通過して、被走査面ＤＰ上に結像するようになっており、別の２本の光束ＢＫ、ＢＣは、第１レンズＬ１２を通過し、それぞれ第２レンズＬ２３，Ｌ２４を通過して、被走査面ＤＰ上に結像するようになっている。ここで、光束ＢＹは、イエロー系の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束であり、光束ＢＭは、マゼンタ系の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束であり、光束ＢＫは、ブラック系の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束であり、光束ＢＣは、シアン系の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束であるとする。
【００２７】
しかるに、マゼンタ系の色の画像と、シアン系の色の画像との色ズレは、人間の視覚では明瞭に識別されることが分かっている。一方、このようなタンデム式の光学系においては、いずれの光束も第１レンズの光軸を通過しないという特徴がある。かかる場合、第１レンズの光軸から離れた位置を通過する光束には、走査線歪曲が生じ、例えば図２（ｂ）に示すように、被走査面上で走査線曲がりが生じることとなる。そこで、本発明においては、四色全ての光束が一つの偏向器６の異なる面を用いて１８０度相反する方向に走査される場合は、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＭと、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＣは、第１レンズＬ２１，Ｌ２２をそれぞれ通過する際に、走査結像レンズの副走査方向の光軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して、第１レンズＬ１１，Ｌ１２の副走査方向で相反する側を通過し、四色全ての光束が同一方向に走査される場合には、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＭと、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＣは、第１レンズＬ２１，Ｌ２２をそれぞれ通過する際に、走査結像レンズの副走査方向の光軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して、第１レンズＬ１１，Ｌ１２の副走査方向で同一の側（図２（ａ）では下側）を通過することで、走査光学系内にて発生する走査線歪曲による走査線の曲がり形状は、図２（ｂ）に示すように両端が同一方向に曲がるものとなる。即ち、特に目立ちやすいマゼンタとシアンの色については、走査線形状と歪曲方向を揃えることで、結像位置がずれた場合に目立ちやすい色ムラや色にじみを目立たなくすることができるのである。つまり、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＭと、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＣは、ペアになって共通の入射光学系を通ることは無く、被結像面において走査線歪曲の形状が同一となるように工夫されている。
【００２８】
尚、第２レンズの偏向器側の主走査断面の面形状は非球面の非円弧形状であると良い。これにより光学系設計の自由度が向上する。又、偏向器に入射する光線は主走査断面内において収束光であると好ましい。これにより偏向器をコンパクトに出来、主走査断面のパワーを確保できるので、走査結像レンズを小さくできる。更に、第２レンズの像面側の主走査断面の面形状（少なくとも片側面）は非球面の非円弧形状であり、即ち変曲点を持つと好ましい。これにより光学系設計の自由度が向上する。又、第２レンズの像面側の主走査断面の面形状は中心で像面側に凹、周辺で像面側に凸形状を有すると好ましい。更に、第２レンズは主走査断面内の近軸領域において両凹であると好ましい。又、第２レンズの偏向器側の主走査断面の西形状は曲率半径Ｒを使用しないＸＹ多項式で表現されても良く、これにより光学系設計の自由度が向上する。更に、成形性の観点からは、主走査断面において第２レンズの中心と周辺の肉厚比は１．２倍以内が好ましい。また、第２レンズは図２（ａ）に示すように、第１レンズＬ１１，Ｌ１２の光軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して副走査方向（ｙ軸方向）にシフトし、且つｘ軸（主走査軸）周りにチルトした偏心ポジションを取っていると、収差（走査線歪曲）を抑制できるので好ましい。又、第２レンズの副走査断面の形状は両凸であるとパワーを持たせることが出来、収差補正の点から好ましい。走査結像レンズはプラスチック製であると好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、走査光学系の配置誤差及び形状誤差などに伴う被走査面上での走査線曲がりの敏感度を低減して、高画質な画像が得られ、更には色ずれのない良好なるカラー画像が得られる光走査装置及び走査光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の原理を説明する為の図である。
【図２】本発明の原理を説明する為の図であり、（ａ）は走査光学系の複走査方向断面図であり、（ｂ）は被走査面を光軸方向に見たときにおける走査線曲がりの概略図である。
【図３】本実施の形態の光走査装置の斜視図である。
【図４】本実施の形態の副走査方向断面図である。
【図５】本実施の形態の主走査方向から見た図である。
【図６】実施例１にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図７】実施例２にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図８】実施例３にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図９】実施例４にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１０】実施例５にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１１】実施例６にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１２】比較例１にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１３】比較例２にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１４】比較例３にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１５】横軸に像高をとり、縦軸にｓａｇ量│Δｚ│をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。
【図１６】横軸に第２レンズの主走査光軸からの高さをとり、縦軸にｓａｇ量│Δｚ│をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。実施例に比べ、比較例はｓａｇ量│Δｚ│が大きくなっている。
【図１７】第２レンズを副走査方向に０．５ｍｍシフトした状態で、横軸に像高をとり、縦軸に走査線曲がり量をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。
【図１８】第２レンズを副走査断面内で０．５ｄｅｇ傾けた状態で、横軸に像高をとり、縦軸に走査線曲がり量をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図３、図４及び図５に、本発明に係る実施の形態である光走査装置を示す。この光走査装置は、タンデム方式の電子写真法による画像形成装置の露光ユニットとして構成され、図３に示すように、四つの感光体ドラム５０（５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋ）上にそれぞれの色の画像を形成するように構成されている。なお、感光体ドラム５０上に形成された４色の画像（静電潜像）はトナーにて現像された後、図示しない中間転写ベルト上に１次転写／合成され、記録材上に２次転写される。この種の画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。尚、本実施の形態は図１，２の構成を含む。
【００３２】
図５に示すように、光源は四つのレーザダイオード１（１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ）から構成され、入射光学系は、コリメータレンズ２、アパーチャ３、ミラー４、シリンドリカルレンズ５から構成されている。レーザダイオード１から出射した光束Ｂ（Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋ）は、入射光学系を介して単一の回転多面鏡（偏向器）６に入射する。即ち、各レーザダイオード１から出射された光束（発散光）Ｂはコリメータレンズ２により略平行光とされ、アパーチャ３を通過した後、シリンドリカルレンズ５により副走査方向（ｚ軸方向）に回転多面鏡６の二つの反射面上で集光される。２組ずつの光束Ｂｙ，Ｂｍと光束Ｂｃ，Ｂｋが、それぞれ回転多面鏡６の異なる面に入射する。同一反射面に入射する光束Ｂｙ，Ｂｍと光束Ｂｃ，Ｂｋは、それぞれ主走査方向（ｘ軸方向）には同じ角度・位置であるが、副走査方向には異なる角度で斜入射する。そのため、レーザダイオード１ｙ，１ｍと１ｃ，１ｋを互いに直交するように配置し、光束Ｂｍ，Ｂｃはミラー４で光路を折り曲げている。
【００３３】
図３及び図４に示すように、回転多面鏡６で主走査方向に偏向された各光束を、被走査面である各感光体ドラム５０上に結像するための第１走査レンズ１２と、該第１走査レンズ１２を透過した光束を各感光体ドラム５０に導くための複数枚の光路折返しミラー１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋ，１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｋと、各光路に個別に配置された第２走査レンズ１６（走査結像レンズ：１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｋ）、及び、防塵用のウインドウガラス１７が配置されている。回転多面鏡６の後段の光学系を走査光学系と称する。
【００３４】
レーザダイオード１からの光束は、光束Ｂｙ，Ｂｍが回転多面鏡６の一の反射面で、光束Ｂｃ，Ｂｋが他の反射面で同時に左右両側に偏向され、左右両側において、斜入射角度に応じて上側光束Ｂｍ，Ｂｃと下側光束Ｂｙ，Ｂｋに分離され、第１走査レンズ１２を透過し、かつ、各種折返しミラーで折り返され、第２走査レンズ１６及び各ウインドウガラス１７を透過し、各感光体ドラム５０上で結像し、回転多面鏡６の回転に応じて主走査方向に走査される。これにより感光体ドラム５０の感光面には潜像画像が書き込まれることとなる。
【００３５】
また、各感光体ドラム５０上における画像の書出し位置を制御するための光束検出光学系は、光束Ｂｙ，Ｂｃを単一の受光センサ２４に導くように、光路折り返しミラー２１ｙ，２１ｃ、光路を合成するハーフミラー２２、集光レンズ２３で構成されている。そして、回転多面鏡６の異なる角度状態（即ち、異なる時間）で受光センサ２４に光束Ｂｙ，Ｂｃが入射するように、入射開角θ（光源から回転多面鏡６への入射光束と走査光学系の光軸との角度）が８０°、画角γ（受光センサ２４に入射する光束の回転多面鏡６での反射光束と走査光学系の光軸との角度）が４８°とされている。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態に好適な実施例を、比較例と比較して説明する。表１に、各実施例及び比較例に関する共通データを示す。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表す場合がある。また、レンズの回転対称非球面又はアナモフィック面については、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定されるものとする。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【数１】
【００３９】
一方、レンズの回転非対称非球面については、それぞれ数２式に表に示す係数を代入した数式で規定されるものとし、この場合、光源側をＢｉ、反光源側をＣｉとする。
【００４０】
【数２】
【００４１】
更に、レンズの光学面をＸＹ多項式で表す場合、数３式に表に示す係数を代入した数式で規定されるものとする。
【００４２】
【数３】
【００４３】
尚、各実施例のレンズデータにおいて、表中、ｆは走査光学系の焦点距離、Ｄ１は偏向器の偏向反射面と第１レンズ入射面間距離、ｄ１は第１レンズの軸上厚、Ｄ２は第１レンズ出射面と第２レンズ入射面間距離、ｄ２は第２レンズの軸上厚、Ｄ３は第２レンズ出射面と像面間距離である（図１（ａ）参照）。
【００４４】
（実施例１）
図６は、実施例１にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表２Ａ、２Ｂは、実施例１のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３はＸＹ多項式面であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００４５】
【表２Ａ】
【００４６】
【表２Ｂ】
【００４７】
（実施例２）
図７は、実施例２にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表３は、実施例２のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は副ｒ’を持つアナモフィック面であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００４８】
【表３】
【００４９】
（実施例３）
図８は、実施例３にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表４は、実施例３のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００５０】
【表４】
【００５１】
（実施例４）
図９は、実施例４にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表５は、実施例４のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。尚、実施例４のみ主走査断面内において収束光を偏向器に入射している。その収束光の自然収束点は光源から５０６．４３８２９ｍｍ地点（披走査面から２５１．５４０５８ｍｍ地点）ＮＡ：０．０００７１である。
【００５２】
【表５】
【００５３】
（実施例５）
図１０は、実施例５にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表６は、実施例５のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は副ｒ’を持つアナモフィック面である。
【００５４】
【表６】
【００５５】
（実施例６）
図１１は、実施例６にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表７は、実施例６のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００５６】
【表７】
【００５７】
（比較例１）
図１２は、比較例１にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表８Ａ、８Ｂは、比較例１のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３はＸＹ多項式面であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００５８】
【表８Ａ】
【００５９】
【表８Ｂ】
【００６０】
（比較例２）
図１３は、比較例２にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表９は、比較例２のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００６１】
【表９】
【００６２】
（比較例３）
図１４は、比較例３にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表１０Ａ、１０Ｂは、比較例３のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３はＸＹ多項式面であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００６３】
【表１０Ａ】
【００６４】
【表１０Ｂ】
【００６５】
尚、請求項に記載の式の値について、表１１にまとめて示す。
【００６６】
【表１１】
【００６７】
図１５は、横軸に像高をとり、縦軸にｓａｇ量│Δｚ│をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。図１６は、横軸に主走査光軸からの高さをとり、縦軸にｓａｇ量│Δｚ│をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。いずれの実施例も、比較例よりｓａｇ量│Δｚ│が小さく、６ｍｍ以下となっている。
【００６８】
図１７は、第２レンズを副走査方向に０．５ｍｍシフトした状態で、横軸に像高をとり、縦軸に走査線曲がり量をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。図１８は、第２レンズを副走査断面上で０．５ｄｅｇ傾けた状態で、横軸に像高をとり、縦軸に走査線曲がり量をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。比較例に比べ、実施例は走査線曲がり量が良好に抑えられていることがわかる。尚、実施例５は、０．５ｄｅｇ傾けた状態で比較例と走査線曲がり量が同レベルだが、０．５ｍｍシフトした状態では走査線曲がり量がかなり抑えられた仕様である。
【符号の説明】
【００６９】
１ レーザダイオード
２ コリメータレンズ
３ アパーチャ
４ ミラー
５ シリンドリカルレンズ
６ 回転多面鏡
１２ 第１走査レンズ
１６ 第２走査レンズ
１７ ウインドウガラス
２２ ハーフミラー
２３ 集光レンズ
２４ 受光センサ
５０ 感光体ドラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ等の光走査装置に好適な走査光学系及び光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタル複写機やレーザビームプリンタ等、ポリゴンミラーなどの偏向光学素子を用いた走査光学系を有する光走査装置に要求される性能としては、θ特性やピッチムラ改善、像面湾曲などの諸収差の補正などが挙げられる。特に近年では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応して四つの感光体を並置し、各感光体上に形成された各色の画像を中間転写ベルトなどに転写して合成するタンデム方式の光走査装置が主流となっているが、このような方式では、各感光体に対応した光走査装置の走査線に湾曲及び歪曲が発生していると４色間での走査線の形状が異なり、転写体上での画像において色ずれが生じるため著しい画像性能の劣化を招くという問題点がある。このような問題を解消すべく、特許文献１に示す技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３７８０８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より具体的には、特許文献１においては、第１、第２の走査レンズ６、７の中心肉厚ｄ１、ｄ３をそれぞれ極力小さくして、傾き偏心による走査線曲がりの敏感度を低減させている。しかしながら、本発明者の検討結果によれば、このような走査レンズの特徴的な形状だけでは、像高周辺部での走査線曲がりを有効に抑制できないことが判明した。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、走査光学系の配置誤差及び形状誤差などに伴う被走査面上での走査線曲がりの敏感度を低減して、高画質な画像が得られ、更には色ずれのない良好なるカラー画像が得られる光走査装置及び走査光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の走査光学系は、光源から出射した光束を偏向器の偏向反射面上に導光する入射光学系と、前記偏向反射面から反射された光束を被走査面上に導光する走査光学系と、を有する光走査装置用の走査光学系において、
前記偏向反射面から反射された光束を結像させる走査結像レンズの光軸をｚ軸、主走査方向をｘ軸、副走査方向をｙ軸としたとき、主走査断面内において、前記走査結像レンズにおける前記光束の入射する面における、主走査方向のレンズ有効径Ｌ（ｍｍ）内における、面頂点のｚ座標に対する周辺部のサグ量の変化量Δｚの最大値をΔｚ(ｍａｘ)（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
０≦Δｚ(ｍａｘ)／Ｌ＜０．１ （１）
【０００７】
本発明の原理を、図面を参照して説明する。図１（ａ）は、走査結像レンズの光軸（主走査光軸ともいう）をｚ軸、主走査方向をｘ軸、副走査方向をｙ軸としたとき、走査結像レンズにおける光束の入射する面における主走査方向断面を示す図である。図１（ｂ）は、像側の走査結像レンズを拡大して示す図である。ここでは、走査結像レンズを２枚レンズとして示すが、これに限られない。
【０００８】
図１において、光源ＬＤから出射された光束Ｂは、入射光学系ＩＯＳを通過し、偏向器ＰＭの偏向反射面で反射され、走査結像レンズである第１レンズＬ１，第２レンズＬ２を通過して、被走査面ＤＰ上に結像するようになっている。偏向器ＰＭを回転させることにより、偏向反射面が傾くことで、光束Ｂは、少なくとも主走査方向のレンズ有効径Ｌの範囲で主走査方向に走査されるようになっている。ここで、主走査方向断面において、第２レンズＬ２の入射面における面頂点のｚ座標に対する周辺部のサグ量の変化量をΔｚとする（図１（ｂ）参照）。又、像高−１０５ｍｍ地点に結像する光束の主光線が通過するレンズの偏向器側面（光線入射側面）のうち主走査断面における主走査光軸からの高さをレンズ有効径Ｌとする。但し、像高のマイナスとは光源側を指す（図１（ａ）参照）。
【０００９】
本発明者は、鋭意研究の結果、周辺部におけるサグ量の変化量が像高周辺部での走査線曲がりに影響を与えることを見出した。つまり、サグ量の変化量Δｚの最大値Δｚ(ｍａｘ)が（１）式の上限未満であれば、走査結像レンズの誤差感度を抑えることができるから、レンズに偏心等が生じた場合でも、走査線湾曲等が生じにくく、特にカラー画像を形成する場合の色ズレが生じにくい走査光学系を提供できるのである。なお、変化量Δｚ及びΔｚ（ｍａｘ）はレンズの中心に対する周辺のサグ量の変化量なので、光軸の符号によらず常に正の値とする。
【００１０】
請求項２に記載の走査光学系は、請求項１に記載の発明において、前記走査結像レンズは２枚のレンズから構成され、前記偏向器側から順に第１レンズ、第２レンズとすると、前記第２レンズの偏向器側の入射面が（１）式を満たすことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、最も偏心が生じやすい前記第２レンズにおける偏向器側の面が（１）式を満たすことで、走査光学系全体で見たときに走査線曲がりの小さい走査光学系を提供できる。
【００１２】
請求項３に記載の走査光学系は、請求項２に記載の発明において、前記第２レンズは、副走査方向の曲率半径が主走査方向に連続的に変化する面形状を有し、その変化は光軸に対して非対称であることを特徴とする。
【００１３】
図１（ｂ）を参照して、第２レンズＬ２の光軸から等距離にある断面形状をとったとき、Ａ−Ａ断面と、Ｂ−Ｂ断面とは異なっている。本発明によれば、副走査方向の曲率半径が偏向光学素子通過後の走査光学系の光軸に対して非対称で且つ、主走査面内において光軸からの距離により連続的に異なる曲率半径をとるようにすることで、（１）式を満たすような主走査断面内でサグ量の変化が小さい走査光学系でも良好な性能を得ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の走査光学系は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０（ｍｍ）＜Δｚ(ｍａｘ)≦６（ｍｍ） （２）
【００１５】
Δｚ(ｍａｘ)が、（２）式の上限以下であれば、走査線曲がりに影響を与える第２レンズの誤差感度を良好に低減することができる。尚、Δｚ(ｍａｘ)が０であると、この面を収差補正に用いることが困難になるから、Δｚ(ｍａｘ)は０を上回ることが望ましい。
【００１６】
請求項５に記載の走査光学系は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、副走査方向の倍率をｍとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
Δｚ(ｍａｘ)・(ｍ＋１)／Ｌ≦０．２ （３）
【００１７】
（３）式の値が上限以下であれば、走査線曲がりに影響を与える第２レンズの誤差感度を良好に低減することができる。
【００１８】
請求項６に記載の走査光学系は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記レンズ有効径Ｌは、前記偏向器の走査による光最大走査幅Ｗ（ｍｍ）に到達する光束が通過する前記走査結像レンズの主走査面内の最大値であり、以下の式を満たすことを特徴とする。
４５（ｍｍ）≦Ｌ≦８０（ｍｍ） （４）
【００１９】
（４）式はレンズ有効径Ｌの好適な範囲を規定している。レンズ有効径Ｌが上限を上回るとレンズが大きくなり、コストが高くなる傾向がある。一方、レンズ有効径Ｌが下限を下回ると良好な性能を得ることが難しくなる傾向がある。よって、（４）式を満たすことが望ましい。これは、例えばＡ４版に画像を形成するプリンタなどの走査光学系に好適である。
【００２０】
請求項７に記載の走査光学系は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記偏向器の走査による光最大走査幅をＷ（ｍｍ）、その時の最大画角をθ（ｒａｄ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
２≦Ｗ・Δｚ(ｍａｘ)／（θ・Ｌ）≦１７ （５）
【００２１】
（５）式は、最大画角θと関係で、Δｚ(ｍａｘ)の有効な範囲を規定する。（５）式を満たすことで、走査線曲がりに影響を与える第２レンズの誤差感度を良好に低減することができる。
【００２２】
請求項８に記載の光走査装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の走査光学系を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載の光走査装置は、副走査方向に配置された複数の光源と、入射光学系と、共通の偏向器と、請求項２〜７のいずれかに記載の走査光学系であって共通に用いる第１レンズ及び複数の第２レンズとを有し、前記光源から出射されたそれぞれの光束は、共通の前記偏向器と、共通の前記第１レンズを通過し、それぞれの光束に対応した前記第２レンズを通過した後に前記被走査面に結像されることを特徴とする。
【００２４】
複数の光源から出射されたそれぞれの光束を、共通の偏向器と、共通の第１レンズを通過するようにすれば、部品点数を減らすことが出来且つ、特に高速でカラー画像形成を行うことが可能となる。
【００２５】
請求項１０に記載の光走査装置は、請求項９に記載の発明において、前記光走査装置は、カラー画像を形成するようになっており、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束と、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束は、ペアになって共通の入射光学系を通ることは無く、被結像面において走査線歪曲の形状が同一となるように、工夫されたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の原理を、図面を参照して説明する。図２は、光走査装置の一部を示す図であり、走査光学系の副走査方向断面図である。例えば、４つの光源（不図示）から出射された光束は、共通の偏向器の偏向反射面で反射され、２本の光束ＢＹ，ＢＭは、第１レンズＬ１１を通過し、それぞれ第２レンズＬ２１，Ｌ２２を通過して、被走査面ＤＰ上に結像するようになっており、別の２本の光束ＢＫ、ＢＣは、第１レンズＬ１２を通過し、それぞれ第２レンズＬ２３，Ｌ２４を通過して、被走査面ＤＰ上に結像するようになっている。ここで、光束ＢＹは、イエロー系の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束であり、光束ＢＭは、マゼンタ系の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束であり、光束ＢＫは、ブラック系の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束であり、光束ＢＣは、シアン系の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束であるとする。
【００２７】
しかるに、マゼンタ系の色の画像と、シアン系の色の画像との色ズレは、人間の視覚では明瞭に識別されることが分かっている。一方、このようなタンデム式の光学系においては、いずれの光束も第１レンズの光軸を通過しないという特徴がある。かかる場合、第１レンズの光軸から離れた位置を通過する光束には、走査線歪曲が生じ、例えば図２（ｂ）に示すように、被走査面上で走査線曲がりが生じることとなる。そこで、本発明においては、四色全ての光束が一つの偏向器６の異なる面を用いて１８０度相反する方向に走査される場合は、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＭと、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＣは、第１レンズＬ２１，Ｌ２２をそれぞれ通過する際に、走査結像レンズの副走査方向の光軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して、第１レンズＬ１１，Ｌ１２の副走査方向で相反する側を通過し、四色全ての光束が同一方向に走査される場合には、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＭと、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＣは、第１レンズＬ２１，Ｌ２２をそれぞれ通過する際に、走査結像レンズの副走査方向の光軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して、第１レンズＬ１１，Ｌ１２の副走査方向で同一の側（図２（ａ）では下側）を通過することで、走査光学系内にて発生する走査線歪曲による走査線の曲がり形状は、図２（ｂ）に示すように両端が同一方向に曲がるものとなる。即ち、特に目立ちやすいマゼンタとシアンの色については、走査線形状と歪曲方向を揃えることで、結像位置がずれた場合に目立ちやすい色ムラや色にじみを目立たなくすることができるのである。つまり、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＭと、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束ＢＣは、ペアになって共通の入射光学系を通ることは無く、被結像面において走査線歪曲の形状が同一となるように工夫されている。
【００２８】
尚、第２レンズの偏向器側の主走査断面の面形状は非球面の非円弧形状であると良い。これにより光学系設計の自由度が向上する。又、偏向器に入射する光線は主走査断面内において収束光であると好ましい。これにより偏向器をコンパクトに出来、主走査断面のパワーを確保できるので、走査結像レンズを小さくできる。更に、第２レンズの像面側の主走査断面の面形状（少なくとも片側面）は非球面の非円弧形状であり、即ち変曲点を持つと好ましい。これにより光学系設計の自由度が向上する。又、第２レンズの像面側の主走査断面の面形状は中心で像面側に凹、周辺で像面側に凸形状を有すると好ましい。更に、第２レンズは主走査断面内の近軸領域において両凹であると好ましい。又、第２レンズの偏向器側の主走査断面の西形状は曲率半径Ｒを使用しないＸＹ多項式で表現されても良く、これにより光学系設計の自由度が向上する。更に、成形性の観点からは、主走査断面において第２レンズの中心と周辺の肉厚比は１．２倍以内が好ましい。また、第２レンズは図２（ａ）に示すように、第１レンズＬ１１，Ｌ１２の光軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して副走査方向（ｙ軸方向）にシフトし、且つｘ軸（主走査軸）周りにチルトした偏心ポジションを取っていると、収差（走査線歪曲）を抑制できるので好ましい。又、第２レンズの副走査断面の形状は両凸であるとパワーを持たせることが出来、収差補正の点から好ましい。走査結像レンズはプラスチック製であると好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、走査光学系の配置誤差及び形状誤差などに伴う被走査面上での走査線曲がりの敏感度を低減して、高画質な画像が得られ、更には色ずれのない良好なるカラー画像が得られる光走査装置及び走査光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の原理を説明する為の図である。
【図２】本発明の原理を説明する為の図であり、（ａ）は走査光学系の複走査方向断面図であり、（ｂ）は被走査面を光軸方向に見たときにおける走査線曲がりの概略図である。
【図３】本実施の形態の光走査装置の斜視図である。
【図４】本実施の形態の副走査方向断面図である。
【図５】本実施の形態の主走査方向から見た図である。
【図６】実施例１にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図７】実施例２にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図８】実施例３にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図９】実施例４にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１０】実施例５にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１１】実施例６にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１２】比較例１にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１３】比較例２にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１４】比較例３にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。
【図１５】横軸に像高をとり、縦軸にｓａｇ量│Δｚ│をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。
【図１６】横軸に第２レンズの主走査光軸からの高さをとり、縦軸にｓａｇ量│Δｚ│をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。実施例に比べ、比較例はｓａｇ量│Δｚ│が大きくなっている。
【図１７】第２レンズを副走査方向に０．５ｍｍシフトした状態で、横軸に像高をとり、縦軸に走査線曲がり量をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。
【図１８】第２レンズを副走査断面内で０．５ｄｅｇ傾けた状態で、横軸に像高をとり、縦軸に走査線曲がり量をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図３、図４及び図５に、本発明に係る実施の形態である光走査装置を示す。この光走査装置は、タンデム方式の電子写真法による画像形成装置の露光ユニットとして構成され、図３に示すように、四つの感光体ドラム５０（５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋ）上にそれぞれの色の画像を形成するように構成されている。なお、感光体ドラム５０上に形成された４色の画像（静電潜像）はトナーにて現像された後、図示しない中間転写ベルト上に１次転写／合成され、記録材上に２次転写される。この種の画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。尚、本実施の形態は図１，２の構成を含む。
【００３２】
図５に示すように、光源は四つのレーザダイオード１（１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ）から構成され、入射光学系は、コリメータレンズ２、アパーチャ３、ミラー４、シリンドリカルレンズ５から構成されている。レーザダイオード１から出射した光束Ｂ（Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋ）は、入射光学系を介して単一の回転多面鏡（偏向器）６に入射する。即ち、各レーザダイオード１から出射された光束（発散光）Ｂはコリメータレンズ２により略平行光とされ、アパーチャ３を通過した後、シリンドリカルレンズ５により副走査方向（ｚ軸方向）に回転多面鏡６の二つの反射面上で集光される。２組ずつの光束Ｂｙ，Ｂｍと光束Ｂｃ，Ｂｋが、それぞれ回転多面鏡６の異なる面に入射する。同一反射面に入射する光束Ｂｙ，Ｂｍと光束Ｂｃ，Ｂｋは、それぞれ主走査方向（ｘ軸方向）には同じ角度・位置であるが、副走査方向には異なる角度で斜入射する。そのため、レーザダイオード１ｙ，１ｍと１ｃ，１ｋを互いに直交するように配置し、光束Ｂｍ，Ｂｃはミラー４で光路を折り曲げている。
【００３３】
図３及び図４に示すように、回転多面鏡６で主走査方向に偏向された各光束を、被走査面である各感光体ドラム５０上に結像するための第１走査レンズ１２と、該第１走査レンズ１２を透過した光束を各感光体ドラム５０に導くための複数枚の光路折返しミラー１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋ，１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｋと、各光路に個別に配置された第２走査レンズ１６（走査結像レンズ：１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｋ）、及び、防塵用のウインドウガラス１７が配置されている。回転多面鏡６の後段の光学系を走査光学系と称する。
【００３４】
レーザダイオード１からの光束は、光束Ｂｙ，Ｂｍが回転多面鏡６の一の反射面で、光束Ｂｃ，Ｂｋが他の反射面で同時に左右両側に偏向され、左右両側において、斜入射角度に応じて上側光束Ｂｍ，Ｂｃと下側光束Ｂｙ，Ｂｋに分離され、第１走査レンズ１２を透過し、かつ、各種折返しミラーで折り返され、第２走査レンズ１６及び各ウインドウガラス１７を透過し、各感光体ドラム５０上で結像し、回転多面鏡６の回転に応じて主走査方向に走査される。これにより感光体ドラム５０の感光面には潜像画像が書き込まれることとなる。
【００３５】
また、各感光体ドラム５０上における画像の書出し位置を制御するための光束検出光学系は、光束Ｂｙ，Ｂｃを単一の受光センサ２４に導くように、光路折り返しミラー２１ｙ，２１ｃ、光路を合成するハーフミラー２２、集光レンズ２３で構成されている。そして、回転多面鏡６の異なる角度状態（即ち、異なる時間）で受光センサ２４に光束Ｂｙ，Ｂｃが入射するように、入射開角θ（光源から回転多面鏡６への入射光束と走査光学系の光軸との角度）が８０°、画角γ（受光センサ２４に入射する光束の回転多面鏡６での反射光束と走査光学系の光軸との角度）が４８°とされている。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態に好適な実施例を、比較例と比較して説明する。表１に、各実施例及び比較例に関する共通データを示す。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表す場合がある。また、レンズの回転対称非球面又はアナモフィック面については、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定されるものとする。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【数１】
【００３９】
一方、レンズの回転非対称非球面については、それぞれ数２式に表に示す係数を代入した数式で規定されるものとし、この場合、光源側をＢｉ、反光源側をＣｉとする。
【００４０】
【数２】
【００４１】
更に、レンズの光学面をＸＹ多項式で表す場合、数３式に表に示す係数を代入した数式で規定されるものとする。
【００４２】
【数３】
【００４３】
尚、各実施例のレンズデータにおいて、表中、ｆは走査光学系の焦点距離、Ｄ１は偏向器の偏向反射面と第１レンズ入射面間距離、ｄ１は第１レンズの軸上厚、Ｄ２は第１レンズ出射面と第２レンズ入射面間距離、ｄ２は第２レンズの軸上厚、Ｄ３は第２レンズ出射面と像面間距離である（図１（ａ）参照）。
【００４４】
（実施例１）
図６は、実施例１にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表２Ａ、２Ｂは、実施例１のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３はＸＹ多項式面であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００４５】
【表２Ａ】
【００４６】
【表２Ｂ】
【００４７】
（実施例２）
図７は、実施例２にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表３は、実施例２のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は副ｒ’を持つアナモフィック面であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００４８】
【表３】
【００４９】
（実施例３）
図８は、実施例３にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表４は、実施例３のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００５０】
【表４】
【００５１】
（実施例４）
図９は、実施例４にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表５は、実施例４のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。尚、実施例４のみ主走査断面内において収束光を偏向器に入射している。その収束光の自然収束点は光源から５０６．４３８２９ｍｍ地点（披走査面から２５１．５４０５８ｍｍ地点）ＮＡ：０．０００７１である。
【００５２】
【表５】
【００５３】
（実施例５）
図１０は、実施例５にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表６は、実施例５のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は副ｒ’を持つアナモフィック面である。
【００５４】
【表６】
【００５５】
（実施例６）
図１１は、実施例６にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表７は、実施例６のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００５６】
【表７】
【００５７】
（比較例１）
図１２は、比較例１にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表８Ａ、８Ｂは、比較例１のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３はＸＹ多項式面であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００５８】
【表８Ａ】
【００５９】
【表８Ｂ】
【００６０】
（比較例２）
図１３は、比較例２にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表９は、比較例２のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３は回転非対称非球面（左右非対称面）であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００６１】
【表９】
【００６２】
（比較例３）
図１４は、比較例３にかかる走査光学系の主走査方向断面（ｚｘ断面）図である。表１０Ａ、１０Ｂは、比較例３のレンズデータである。第１レンズの入射面Ｓ１は回転対称非球面であり、第１レンズの出射面Ｓ２は回転対称非球面であり、第２レンズの入射面Ｓ３はＸＹ多項式面であり、第２レンズの出射面Ｓ４は回転対称非球面である。
【００６３】
【表１０Ａ】
【００６４】
【表１０Ｂ】
【００６５】
尚、請求項に記載の式の値について、表１１にまとめて示す。
【００６６】
【表１１】
【００６７】
図１５は、横軸に像高をとり、縦軸にｓａｇ量│Δｚ│をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。図１６は、横軸に主走査光軸からの高さをとり、縦軸にｓａｇ量│Δｚ│をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。いずれの実施例も、比較例よりｓａｇ量│Δｚ│が小さく、６ｍｍ以下となっている。
【００６８】
図１７は、第２レンズを副走査方向に０．５ｍｍシフトした状態で、横軸に像高をとり、縦軸に走査線曲がり量をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。図１８は、第２レンズを副走査断面上で０．５ｄｅｇ傾けた状態で、横軸に像高をとり、縦軸に走査線曲がり量をとって、各実施例と比較例とを比較して示す図である。比較例に比べ、実施例は走査線曲がり量が良好に抑えられていることがわかる。尚、実施例５は、０．５ｄｅｇ傾けた状態で比較例と走査線曲がり量が同レベルだが、０．５ｍｍシフトした状態では走査線曲がり量がかなり抑えられた仕様である。
【符号の説明】
【００６９】
１ レーザダイオード
２ コリメータレンズ
３ アパーチャ
４ ミラー
５ シリンドリカルレンズ
６ 回転多面鏡
１２ 第１走査レンズ
１６ 第２走査レンズ
１７ ウインドウガラス
２２ ハーフミラー
２３ 集光レンズ
２４ 受光センサ
５０ 感光体ドラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光束を偏向器の偏向反射面上に導光する入射光学系と、前記偏向反射面から反射された光束を被走査面上に導光する走査光学系と、を有する光走査装置用の走査光学系において、
前記偏向反射面から反射された光束を結像させる走査結像レンズの光軸をｚ軸、主走査方向をｘ軸、副走査方向をｙ軸としたとき、主走査断面内において、前記走査結像レンズにおける前記光束の入射する面における、主走査方向のレンズ有効径Ｌ（ｍｍ）内における、面頂点のｚ座標に対する周辺部のサグ量の変化量Δｚの最大値をΔｚ(ｍａｘ)（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする走査光学系。
０≦Δｚ(ｍａｘ)／Ｌ＜０．１ （１）
【請求項２】
前記走査結像レンズは２枚のレンズから構成され、前記偏向器側から順に第１レンズ、第２レンズとすると、前記第２レンズの偏向器側の入射面が（１）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項３】
前記第２レンズは、副走査方向の曲率半径が主走査方向に連続的に変化する面形状を有し、その変化は光軸に対して非対称であることを特徴とする請求項２に記載の走査光学系。
【請求項４】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走査光学系。
０（ｍｍ）＜Δｚ(ｍａｘ)≦６（ｍｍ） （２）
【請求項５】
副走査方向の倍率をｍとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の走査光学系。
Δｚ(ｍａｘ)・(ｍ＋１)／Ｌ≦０．２ （３）
【請求項６】
前記レンズ有効径Ｌは、前記偏向器の走査による光最大走査幅Ｗ（ｍｍ）に到達する光束が通過する前記走査結像レンズの主走査面内の最大値であり、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走査光学系。
４５（ｍｍ）≦Ｌ≦８０（ｍｍ） （４）
【請求項７】
前記偏向器の走査による光最大走査幅をＷ（ｍｍ）、その時の最大画角をθ（ｒａｄ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の走査光学系。
２≦Ｗ・Δｚ(ｍａｘ)／（θ・Ｌ）≦１７ （５）
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の走査光学系を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
副走査方向に配置された複数の光源と、入射光学系と、共通の偏向器と、請求項２〜７のいずれかに記載の走査光学系であって共通に用いる第１レンズ及び複数の第２レンズとを有し、前記光源から出射されたそれぞれの光束は、共通の前記偏向器と、共通の前記第１レンズを通過し、それぞれの光束に対応した前記第２レンズを通過した後に前記被走査面に結像されることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
前記光走査装置は、カラー画像を形成するようになっており、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束と、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束は、ペアになって共通の入射光学系を通ることは無く、被結像面において走査線歪曲の形状が同一となるように、工夫されたことを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
【請求項１】
光源から出射した光束を偏向器の偏向反射面上に導光する入射光学系と、前記偏向反射面から反射された光束を被走査面上に導光する走査光学系と、を有する光走査装置用の走査光学系において、
前記偏向反射面から反射された光束を結像させる走査結像レンズの光軸をｚ軸、主走査方向をｘ軸、副走査方向をｙ軸としたとき、主走査断面内において、前記走査結像レンズにおける前記光束の入射する面における、主走査方向のレンズ有効径Ｌ（ｍｍ）内における、面頂点のｚ座標に対する周辺部のサグ量の変化量Δｚの最大値をΔｚ(ｍａｘ)（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たすことを特徴とする走査光学系。
０≦Δｚ(ｍａｘ)／Ｌ＜０．１ （１）
【請求項２】
前記走査結像レンズは２枚のレンズから構成され、前記偏向器側から順に第１レンズ、第２レンズとすると、前記第２レンズの偏向器側の入射面が（１）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項３】
前記第２レンズは、副走査方向の曲率半径が主走査方向に連続的に変化する面形状を有し、その変化は光軸に対して非対称であることを特徴とする請求項２に記載の走査光学系。
【請求項４】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走査光学系。
０（ｍｍ）＜Δｚ(ｍａｘ)≦６（ｍｍ） （２）
【請求項５】
副走査方向の倍率をｍとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の走査光学系。
Δｚ(ｍａｘ)・(ｍ＋１)／Ｌ≦０．２ （３）
【請求項６】
前記レンズ有効径Ｌは、前記偏向器の走査による光最大走査幅Ｗ（ｍｍ）に到達する光束が通過する前記走査結像レンズの主走査面内の最大値であり、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走査光学系。
４５（ｍｍ）≦Ｌ≦８０（ｍｍ） （４）
【請求項７】
前記偏向器の走査による光最大走査幅をＷ（ｍｍ）、その時の最大画角をθ（ｒａｄ）とすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の走査光学系。
２≦Ｗ・Δｚ(ｍａｘ)／（θ・Ｌ）≦１７ （５）
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の走査光学系を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
副走査方向に配置された複数の光源と、入射光学系と、共通の偏向器と、請求項２〜７のいずれかに記載の走査光学系であって共通に用いる第１レンズ及び複数の第２レンズとを有し、前記光源から出射されたそれぞれの光束は、共通の前記偏向器と、共通の前記第１レンズを通過し、それぞれの光束に対応した前記第２レンズを通過した後に前記被走査面に結像されることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
前記光走査装置は、カラー画像を形成するようになっており、マゼンタ系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束と、シアン系の色の原稿画像信号に対応した光源から出射された光束は、ペアになって共通の入射光学系を通ることは無く、被結像面において走査線歪曲の形状が同一となるように、工夫されたことを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１４１３７５（Ｐ２０１２−１４１３７５Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９２７０３（Ｐ２０１０−２９２７０３）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]