(57)【要約】【課題】結像光学系を構成する各光学素子の光学面に加工誤差が生じている場合であっても、像面湾曲量ができるだけ許容量を超えないように調整可能な走査光学系を、提供する。【解決手段】結像光学系である走査レンズ群３を構成する第２レンズ３ｂが、その光軸から副走査方向における両側に向かって等距離の位置に、副走査方向に直交する２つのコバ面を有するように、構成する。また、筐体に設けられた所定の当付面に対して何れか一方のコバ面が当て付けられることによって、第２レンズ３ｂが筐体に固定されるように、構成する。【選択図】　　図２
2004070219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、
前記結像光学系を構成する光学素子のうち少なくとも１つは、
それの位置決め用として筐体に設けられた所定の被当付面に当て付け可能な第１の当付面として、前記主走査方向に直交する副走査方向における光軸からの距離と前記副走査方向に直交する平面に対する平行度とが所定の精度内にあるコバ面を、有しているとともに、
前記副走査方向においてその光軸を挟んで前記第１の当付面とは反対側には、前記第１の当付面の前記光軸からの距離と同じ距離だけ前記光軸から離れ、且つ、前記第１の当付面に対して所定の平行度を有するコバ面を、前記被当付面に当て付け可能な第２の当付面として有している
ことを特徴とする走査光学系。
【請求項２】
前記第１及び第２の当付面を有する光学素子において、第１の当付面に対する第２の当付面の平行度は、２０′以内である
ことを特徴とする請求項１記載の走査光学系。
【請求項３】
前記第１及び第２の当付面を有する光学素子において、第１の当付面に対する第２の当付面の平行度は、１０′以内である
ことを特徴とする請求項１記載の走査光学系。
【請求項４】
前記第１及び第２の当付面を有する光学素子は、アナモフィックな光学面を有する
ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の走査光学系。
【請求項５】
前記第１及び第２の当付面を有する光学素子は、アナモフィックレンズであることを特徴とする請求項４記載の走査光学系。
【請求項６】
前記第１及び第２の当付面を有する光学素子は、トーリックな光学面を有することを特徴とする請求項４記載の走査光学系。
【請求項７】
前記第１及び第２の当付面を有する光学素子は、トーリックレンズである
ことを特徴とする請求項６記載の走査光学系。
【請求項８】
前記第１及び第２の当付面を有する光学素子において、第１の当付面に対する第２の当付面の平行度は、５′以内である
ことを特徴とする請求項５記載の走査光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンターやファクシミリやコピー機などの印刷装置に組み込まれる走査光学系に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、走査光学系は、画像情報に従ってオンオフ変調されたレーザービームを回転多面鏡やガルバノミラーなどの偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって感光ドラムの表面（走査対象面）上にスポット光として収束させる。これにより、走査光学系は、スポット光を走査対象面上で主走査方向に沿って等速度で走査させ、複数のドットからなる二次元状の画像を走査対象面上に形成する。
【０００３】
ところで、このような走査光学系が実際に製造される際、結像光学系を構成する各光学素子の加工誤差や組付誤差が原因となって、像面湾曲が発生することが知られている。そのため、所定の印字精度が保証されるようにするために、結像光学系の各光学素子にはそれぞれ所定の加工誤差許容量が設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、結像光学系の各光学素子は、高精細化の要求に応えるため、様々な収差を補正する目的で複雑な面形状を有するようになるとともに、加工誤差の許容量が小さくなってきた。そのため、各光学素子の加工誤差が上述した許容量を超えてしまう可能性が高くなり、光学素子の歩留まりが悪くなるという問題がでてきた。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、結像光学系を構成する各光学素子の光学面に加工誤差が生じている場合であっても、像面湾曲量ができるだけ許容量を超えないように調整可能な走査光学系を、提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明による走査光学系は、以下のような構成を採用した。
【０００７】
すなわち、本発明による走査光学系は、レーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、前記結像光学系を構成する光学素子のうち少なくとも１つは、それの位置決め用として筐体に設けられた所定の被当付面に当て付け可能な第１の当付面として、前記主走査方向に直交する副走査方向における光軸からの距離と前記副走査方向に直交する平面に対する平行度とが所定の精度内にあるコバ面を、有しているとともに、前記副走査方向においてその光軸を挟んで前記第１の当付面とは反対側には、前記第１の当付面の前記光軸からの距離と同じ距離だけ前記光軸から離れ、且つ、前記第１の当付面に対して所定の平行度を有するコバ面を、前記被当付面に当て付け可能な第２の当付面として有していることを、特徴としている。
【０００８】
このように、結像光学系を構成する少なくとも１つの光学素子においては、一方のコバ面だけに当付面としての偏心精度が保証されているのみならず、他方のコバ面にも当付面としての偏心精度が保証されている。このため、当付面を２面有する光学素子は、何れか一方の当付面が筐体の被当付面に当て付けられることによって、筐体に固定され得り、然も、その光軸周りに１８０°回転反転されてその当付面とは反対側の当付面が筐体の被当付面に当て付けられることによっても、筐体に固定され得る。これにより、一方側の当付面が筐体の被当付面に当て付けられている光学素子の光学面に部分的に加工誤差が存在することにより非対称な像面湾曲が発生している場合には、この光学素子をその光軸周りに１８０°回転反転させて他方側の当付面を被当付面に当て付ければ、像面湾曲量ができるだけ許容量を超えないように調整することができる。この結果、光学素子の歩留まりが向上する。
【０００９】
なお、本発明による走査光学系においては、当付面を２面有する光学素子は、球面の光学面を有するものであっても良いし、回転対称非球面の光学面を有するものであっても良いし、アナモフィックな光学面を有するものであっても良い。また、アナモフィックな光学面は、シリンドリカル面であっても良いし、更にはトーリック面であっても良い。
【００１０】
また、球面，回転対称非球面又はシリンドリカル面を持つ光学素子においては、両当付面の互いの平行度は、２０′以内であることが望ましく、更に、高精細な印字能力を持つ走査光学系、すなわち、開口数の大きいレーザービームを用いる走査光学系である場合には、両当付面の互いの平行度は、１０′以内であることが望ましい。
【００１１】
また、トーリック面を持つ光学素子においては、副走査方向の精度が要求されるため、両当付面の互いの平行度は、１０′以内であることが望ましく、更に、高精細な印字能力を持つ走査光学系である場合には、両当付面の互いの平行度は、５′以内であることが望ましい。
【００１２】
また、本発明による走査光学系においては、結像光学系は、ｆθレンズ群のような透過型の光学系であっても良いし、ｆθミラーのような反射型の光学系であっても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、走査光学系の概略的な光学構成図である。図１に示されるように、この走査光学系は、光源ユニット１，ポリゴンミラー２及び走査レンズ群３を、備えている。
【００１５】
光源ユニット１は、レーザービームを発散光として発振する半導体や、半導体から発せられたレーザービームを平行光束に変換するコリメートレンズ等を、備える。ポリゴンミラー２は、扁平な正六角柱状に形成されており、その各側面は、反射面として構成されている。このポリゴンミラー２は、その中心軸２ａ周りに等角速度で回転駆動されるようになっており、偏向器として機能する。走査レンズ群３は、ｆθ機能を有する結像光学系であり、第１乃至第４レンズ３ａ〜３ｄから構成されている。第１レンズ３ａは、入射側に負の球面を、射出側に副走査方向にのみパワーをもつ負のシリンドリカル面を有するレンズであり、第２レンズ３ｂは、入射側に正の球面を、射出側に正のトーリック面を有するトーリックレンズである。第３レンズ３ｃは、両面が球面である正メニスカスレンズであり、第４レンズ３ｄは、両面が球面である負メニスカスレンズである。
【００１６】
光源ユニット１から射出されるレーザービームは、ポリゴンミラー２の反射面に入射し、ポリゴンミラー２の回転に伴って動的に偏向される。動的に偏向されたレーザービームは、走査レンズ群３の第１乃至第４レンズ３ａ〜３ｄを順に透過することにより、走査対象面Ｓ上を露光するスポット光として収束され、ポリゴンミラー２の回転に伴って走査対象面Ｓ上を主走査方向に沿って等速度に走査する。スポット光は、走査対象面Ｓ上に線状の軌跡（走査線）を描くが、走査対象面Ｓ自体が、主走査方向に直交する副走査方向へ等速度で移動されるので、走査対象面Ｓ上には、複数の走査線が等間隔に形成される。また、このように走査対象面Ｓ上で繰り返し走査されるレーザービームは、図示せぬ変調器（又は光源ユニット１の半導体そのもの）により、画像情報に従ってオンオフ変調されているので、走査対象面Ｓ上には、複数のドットからなる二次元状の画像が描画される。
【００１７】
そして、本実施形態の走査光学系では、図２に示されるように、走査レンズ群３の各レンズ３ａ〜３ｄのうち、第２レンズ３ｂには、副走査方向（図２の上下方向）に垂直な２つのコバ面Ａ，Ｂが、どちらの面を被当付面に当て付けても第２レンズ３ｂの偏心精度が保証されるように、形成されている。すなわち、第２レンズ３ｂは、両コバ面Ａ，Ｂが第２レンズ２ｂの光軸から副走査方向における両側に向かって等距離の位置に配置され、且つ所定の平行度を有するように、形成されている。従って、この第２レンズ３ｂは、一方のコバ面Ｂがこの走査光学系が組み込まれる筐体（図示略）の内部における所定の被当付面Ｃに対して当て付けられることによっても、或いは、コバ面Ｂが被当付面Ｃに当て付けられている状態から光軸周りに１８０°回転されて他方のコバ面Ａが被当付面Ｃに当て付けられることによっても、筐体内に固定され得る。
【００１８】
本実施形態の走査光学系が以上のように構成されるため、以下のような作用効果がある。なお、以下の説明では、副走査方向において一方側を下側といい他方側を上側という場合がある。また、光軸方向においては、一方側を前側といい他方側を後側という場合がある。
【００１９】
すなわち、まず、実際に製造された走査レンズ群３の各レンズ３ａ〜３ｄを、図示せぬ筐体内に組み付ける。ここで、各レンズ３ａ〜３ｄの各光学面は、設計通りに精密加工されていることが望ましいが、実際には、僅かな加工誤差が各光学面に部分的且つ非対称的に存在する可能性が高い。なお、第２レンズ３ｂは、一方のコバ面Ｂを被当付面Ｃに当て付けることによって、図示せぬ筐体に固定する。
【００２０】
次に、走査光学系によって走査対象面Ｓで走査されるレーザービームのビームウエストを結んでできる線状の像面について、像面湾曲量を測定する。
【００２１】
そして、測定して得られた像面湾曲量が十分に小さい場合には、このまま、コバ面Ｂを被当付面Ｃに当て付けるようにする。
【００２２】
一方、測定して得られた像面湾曲量が大きい場合には、第２レンズ３ｂをその光軸周りに１８０°回転反転させ、コバ面Ａを被当付面Ｃに当て付ける。そして、この状態での像面について、像面湾曲量を測定する。
【００２３】
その後、コバ面Ｂが被当付面Ｃに当て付けられているときと、コバ面Ａが被当付面Ｃに当て付けられているときとで、像面湾曲量を比較し、像面湾曲量が小さくなるほうのコバ面を、被当付面Ｃに当て付けるようにする。
【００２４】
図３は、設計時と反転前後での像面湾曲の実例を示すグラフである。このグラフの横軸は、主走査方向における像高（単位は［ｍｍ］）を示し、縦軸は、副走査断面（主走査方向に直交する面）における走査対象面Ｓからのビームウエストのずれ方向及びずれ量（像面湾曲量、単位は［ｍｍ］）を示している。
【００２５】
この図３に示される実例においては、はじめ、コバ面Ｂを被当付面Ｃに対して当て付けたときの副走査像面湾曲が、図３中の破線で示される状態であった。これに対し、コバ面Ａを被当付面Ｃに対して当て付けたときの副走査像面湾曲は、図３中の実線で示される状態となった。図から明らかなように、コバ面Ａを被当付面Ｃに対して当て付けたときの副走査像面湾曲量が、コバ面Ｂを被当付面Ｃに当て付けたときよりも小さい。従って、作業者は、図３に示す例の場合には、コバ面Ａを被当付面Ｃに当て付ければ良いことになる。
【００２６】
なお、図３のグラフ中に一点鎖線で示された曲線は、設計状態での副走査像面湾曲を表している。コバ面Ａを被当付面Ｃに対して当て付けた場合、副走査像面湾曲は設計状態よりも良くなっている。
【００２７】
このように、走査レンズ群３の第２レンズ３ｂに、互いに光軸から等距離にあって且つ所定の平行度を満たすコバ面Ａ，Ｂが形成されているので、作業者は、被当付面Ｃに当て付けるコバ面をコバ面Ａ，Ｂのうちから適宜選択することにより、像面湾曲量をできるだけ小さくすることができる。また、図３に示した実例にもあるように、像面湾曲量は、場合によっては、設計状態よりも小さくすることもできる。
【００２８】
なお、本実施形態では、副走査方向における両側にコバ面を有するレンズは、トーリックレンズである第２レンズ３ｂとしたが、それに限定されるものではなく、例えば、シリンドリカル面を有する第１レンズ３ａであっても良いし、球面を有する第３又は第４レンズ３ｃ，３ｄであっても良い。また、全てのレンズ３ａ〜３ｄにおいて両コバ面が形成されていても良く、この場合、全てのレンズ３ａ〜３ｄについて反転調整することも可能である。但し、従来のように片面だけ当付面としての偏心精度を保証されるコバ面を形成するのに比べると、偏心精度の保証されたコバ面を２面加工し且つ平行度を確保するほうが、製造コストが高くなる。このため、当付面としてのコバ面を２面有するレンズは、できるだけ少ない方が好ましい。そして、当付面を２面有するレンズを１つに絞るのであれば、トーリックレンズが望ましい。これは、トーリック面が複雑な面形状であるゆえにトーリック面には部分的且つ非対称的な加工誤差が最も生じ易いからであり、反転させる前後での像面形状の変化がより大きく得られるためである。
【００２９】
また、球面レンズやシリンドリカルレンズに両当付面を形成する場合には、両当付面の互いの平行度は２０′以内であることが好ましく、トーリックレンズに両当付面を形成する場合には、両当付面の互いの平行度は、１０′以内であることが好ましい。このようにトーリックレンズのほうが高い平行度を要求されるのは、光軸の傾きに起因するビームスポット形状の変化ついては、球面レンズやシリンドリカルレンズよりも、トーリックレンズのほうが感度が高いからである。さらに、高精細な印字能力を持つ走査光学系、すなわち、開口数の大きいレーザービームを用いる走査光学系である場合には、両当付面の平行度は、球面レンズやシリンドリカルレンズである場合には、１０′以内であることが望ましく、トーリックレンズである場合には、５′以内であることが望ましい。
【００３０】
また、図３に示した実例では、走査光学系の副走査方向の横倍率Ｍは、Ｍ＝−２．３であったが、コバ面を２面有するレンズを用いた反転調整は、１＜｜Ｍ｜である走査光学系に対し、特に有効である。これは、走査光学系の副走査方向の横倍率｜Ｍ｜が１よりも大きいと、この走査光学系が、回転軸と反射面位置とが離れているポリゴンミラーのような偏向器を使用した場合には、副走査像面湾曲の非対称性が顕著になって、副走査像面湾曲量が大きくなることにより、加工誤差や組付誤差のない設計段階において、早くも像面湾曲量が上述の許容量に近づいてしまうためである。
【００３１】
さらに、副走査方向における両側にコバ面Ａ，Ｂを有する第２レンズ３ｂは、金型を用いて加工されても良いが、両コバ面Ａ，Ｂの互いの平行度を高くし、且つ当付面としての平面性を確保するためには、研磨により加工される方が好ましい。そして、第２レンズ３ｂを研磨加工するためには、第２レンズ３ｂの材質がプラスチックよりもガラスである方が望ましい。また、レンズ材質にガラスを用いると温度による形状変化や屈折率変化が少ないという利点があり、特に像面深度の浅く、像面湾曲許容量の少ない高精細対応の光学系には有利である。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、結像光学系を構成する各光学素子の光学面に加工誤差が生じている場合であっても、像面湾曲量ができるだけ許容量を超えないように調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による走査光学系の主走査方向の説明図
【図２】走査光学系を構成する結像光学系の副走査方向の説明図
【図３】像面を光軸方向に視線を向けて見たときの反転前後での状態を示すグラフ
【符号の説明】
１　　　光源ユニット
２　　　ポリゴンミラー
３　　　走査レンズ群
３ｂ　　トーリックレンズ
Ａ，Ｂ　コバ面
Ｓ　　　走査対象面
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004070219.tif 000005