(57)【要約】【課題】  回転多面鏡の反射面の回転軸からの距離にバラツキがある場合にも、主走査、副走査両方向のジッターの発生を抑える。【解決手段】  半導体レーザー１０から発したレーザー光は、コリメートレンズ２０、アナモフィックレンズ３０を介して複数の反射面５１を有する回転多面鏡５０に入射する。回転多面鏡５０の反射面５１で反射、偏向された走査レーザー光は、ｆθ光学素子７０に入射する。半導体レーザー１０、コリメートレンズ２０、及びアナモフィックレンズ３０から構成される光源部は、光源部から回転多面鏡５０への入射光の中心軸が、回転多面鏡５０の回転軸５０ａに垂直な主走査平面内にあり、かつ、主走査方向においては回転多面鏡５０により反射される光束の有効走査範囲外となるよう設定されている。したがって、光源部から発してｆθ光学素子７０に入射するまでの光束の中心軸は、主走査平面内にある。【選択図】  図１
2005077495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、回転軸と平行な複数の反射面を有して前記光源部から発する光束を反射・偏向させる回転多面鏡と、該回転多面鏡により反射された光束を屈折させる第１面、および反射させる第２面を備えて前記第１面から入射して前記第２面で反射された光束を再び前記第１面を介して射出させ、被走査面上に収束させる単一のｆθ光学素子とを有し、前記ｆθ光学素子の副走査方向の倍率ｍzが、以下の条件(１)、
−４＜ ｍz ＜−２  …(１)
を満たす反射型走査光学系において、
前記光源部は、該光源部から前記回転多面鏡への入射光の中心軸が、該回転多面鏡の回転軸に対して垂直な平面内にあり、かつ、主走査方向においては前記回転多面鏡により反射される光束の有効走査範囲外となるよう設定され、
前記ｆθ光学素子は、副走査方向において前記回転多面鏡の反射面と前記被走査面とを共役にし、前記第１面への入射光と該第１面からの射出光とが副走査方向において分離されるよう配置されていることを特徴とする反射型走査光学系。
【請求項２】
前記ｆθ光学素子の第２面は、前記回転多面鏡側に凹面を向けた主走査方向・副走査方向ともに正のパワーを持つ反射面であり、主走査方向・副走査方向共に非対称であることを特徴とする請求項１に記載の反射型走査光学系。
【請求項３】
前記被走査面に対して主走査方向において垂直な状態で前記第１面に入射する光束の中心軸及びその延長線を基準軸としたとき、前記ｆθ光学素子の第２面は、前記基準軸からの主走査方向の高さＹの位置における副走査方向の傾き変化をΔdz/dx(Y)、前記回転多面鏡から前記ｆθ光学素子までの距離をＰとするとき、以下の条件(２)および(３)、
0.15×Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(+0.5P)＜0.30Δdz/dx(+1.0P)   …(２)
0.45×Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(+0.8P)＜0.60Δdz/dx(+1.0P)   …(３)
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の反射型走査光学系。
【請求項４】
以下の条件(４)および(５)、
Δdz/dx(+0.8P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.8P)/δ(-1.0P)  …(４)
Δdz/dx(+0.5P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.5P)/δ(-1.0P)  …(５)
を満たすことを特徴とする請求項２または３に記載の反射型走査光学系。
【請求項５】
前記被走査面に対して主走査方向において垂直な状態で前記第１面に入射する光束の中心軸及びその延長線を基準軸としたとき、前記基準軸からの主走査方向の高さＹの位置における前記ｆθ光学素子の第１面、第２面の副走査方向の曲率変化をそれぞれΔC1z(Y)、ΔＣ2z(Ｙ)とし、前記高さＹの符号は、前記基準軸を境に前記光源部からの光束が前記回転多面鏡に入射する側をマイナス、反対側をプラスとし、δ(Y)を
δ(Y)＝ΔC1z(Y)−2ΔＣ2z(Ｙ)
と定義し、前記回転多面鏡から前記ｆθ光学素子までの距離をＰとするとき、以下の条件(６)および(７)、
0.0010＜δ(＋1.0P)−δ(＋0.8P)＜0.0018  …(６)
0.0007＜δ(−1.0P)−δ(−0.8P)＜0.0013  …(７)
を満たすことを特徴とする請求項４に記載の反射型走査光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザープリンタ等の光走査ユニットに用いられる走査光学系に関し、特に、回転多面鏡により反射された走査光を屈折面である第１面と反射面である第２面とを有する単一のｆθ光学素子を介して被走査面上に収束させる反射型走査光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の反射型走査光学系は、例えば特許文献１に開示されている。図１１は、この文献に開示される反射型走査光学系の全体を示す斜視図である。半導体レーザー１０から発した発散光であるレーザー光は、コリメートレンズ２０により平行光とされ、副走査方向に強い正のパワーを有するアナモフィックレンズ３０により副走査方向にのみ収束される。アナモフィックレンズ３０を介したレーザー光は、平面ミラー３１により反射されて回転多面鏡５０に入射する。回転多面鏡５０により反射、偏向されたレーザー光は、単一のｆθ光学素子４０により感光体ドラム６０上に収束される。ｆθ光学素子４０は、回転多面鏡５０からの光束を屈折させる第１面４１と、反射させる第２面４２とを備え、第１面４１から入射して第２面４２で反射された光束を再び第１面４１を介して射出させる。
【０００３】
上記の反射型走査光学系は、ｆθ光学素子４０への入射光と反射光とを分離するため、入射光と反射光とに副走査方向に角度を持たせている。また、光学性能の主走査方向の対称性を確保するため、半導体レーザー１０からの光束を回転多面鏡２０の回転軸に向けて入射させる構成を採用している。このため、半導体レーザー１０から回転多面鏡５０に入射する光束と、回転多面鏡５０で反射されてｆθ光学素子４０に入射する光束とが副走査方向に角度をもって分離されている。
【０００４】
なお、第２面４２は曲面であるため、上記のようにｆθ光学素子４０に対する入射光と反射光とを副走査方向に分離すると、感光体ドラム６０上に形成される走査線を湾曲させる原因となる。一方、回転多面鏡５０に対する入射光と反射光とを上記のように副走査方向に分離すると、偏向された光束の軌跡が円錐状になるため、これも走査線を湾曲させる原因となる。ただし、ｆθ光学素子４０により発生する走査線の湾曲と、回転多面鏡５０により発生する走査線の湾曲とは特性が逆であるため、互いに打ち消し合わせることができる。
【特許文献１】特開平１１−２４２１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転多面鏡５０は、各反射面を個々に切削または研磨して製造されるため、加工誤差(研磨量のバラツキ)により、回転軸から各反射面５１までの距離にバラツキが生じやすい。そして、上述した従来の反射型走査光学系では、回転多面鏡５０の回転軸から各反射面５１までの距離にこのようなバラツキがあると、回転多面鏡５０の反射面上での偏向点が副走査方向に変位するため、走査線の間隔が不均一になり、副走査方向のジッターとして印刷品質を劣化させるという問題がある。
【０００６】
すなわち、副走査方向の説明図である図１２に示すように、反射面５１が実線で示す位置にあると、光束は実線の経路を経て感光体ドラム６０上の点Ａに達するが、反射面が破線５１'の位置にずれると、光束は破線の経路を経て感光体ドラム６０上の点Ｂに達する。したがって、このようなバラツキがあると、走査線の間隔が不均一になり、印刷品質を劣化させる。偏向点の副走査方向の変位は、ｆθ光学素子４０の倍率に応じて被走査面上に現れるため、拡大系で倍率が大きいほど劣化の程度も大きくなる。
【０００７】
また、第２面４２は、入射光と反射光とを副走査方向に分離する場合に発生する光束の中心軸回りの回転によるスキュー歪みを補正するため、ねじれを持ち、主走査方向の断面形状が副走査方向の高さによって異なる。したがって、上記の回転軸から反射面までの距離にバラツキがあって反射点が副走査方向に変位すると、第２面４２に対する副走査方向の入射位置が個々の反射面に応じて変化し、これが主走査方向のジッターとして走査幅を変化させ印字品質を劣化させる。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、反射型の走査光学系において、回転多面鏡の反射面の回転軸からの距離にバラツキがある場合にも、主走査、副走査両方向のジッターの発生を抑えることができる反射型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】
【０００９】
この発明にかかる反射型走査光学系は、上記の目的を達成させるため、光源部と、回転軸と平行な複数の反射面を有して光源部から発する光束を反射・偏向させる回転多面鏡と、この回転多面鏡により反射された光束を屈折させる第１面、および反射させる第２面を備えて第１面から入射して第２面で反射された光束を再び第１面を介して射出させ、被走査面上に収束させる単一のｆθ光学素子とを有し、ｆθ光学素子の副走査方向の倍率ｍzが、以下の条件(１)、
−４＜ ｍz ＜−２  …(１)
を満たす構成において、光源部は、光源部から回転多面鏡への入射光の中心軸が、回転多面鏡の回転軸に対して垂直な平面内にあり、かつ、主走査方向においては回転多面鏡により反射される光束の有効走査範囲外となるよう設定され、ｆθ光学素子は、副走査方向において回転多面鏡の反射面と被走査面とを共役にし、第１面への入射光と第１面からの射出光とが副走査方向において分離されるよう配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第２面は、回転多面鏡側に凹面を向けた主走査方向・副走査方向ともに正のパワーを持つ反射面とすることが望ましい。この場合、第２面を主走査方向・副走査方向共に非対称にすることが望ましい。
【００１１】
ここで、被走査面に対して主走査方向において垂直な状態で第１面に入射する光束の中心軸及びその延長線を基準軸と定義する。ｆθ光学素子の第２面は、基準軸からの主走査方向の高さＹの位置における副走査方向の傾き変化をΔdz/dx(Y)、回転多面鏡からｆθ光学素子までの距離をＰとするとき、以下の条件(２)および(３)、
0.15×Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(+0.5P)＜0.30Δdz/dx(+1.0P)   …(２)
0.45×Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(+0.8P)＜0.60Δdz/dx(+1.0P)   …(３)
を満たすことが望ましい。
【００１２】
さらに、以下の条件(４)および(５)、
Δdz/dx(+0.8P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.8P)/δ(-1.0P)  …(４)
Δdz/dx(+0.5P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.5P)/δ(-1.0P)  …(５)
を満たすことが望ましい。
【００１３】
さらに、基準軸からの主走査方向の高さＹの位置における前記ｆθ光学素子の第１面、第２面の副走査方向の曲率変化をそれぞれΔC1z(Y)、ΔＣ2z(Ｙ)とし、前記高さＹの符号は、前記基準軸を境に前記光源部からの光束が前記回転多面鏡に入射する側をマイナス、反対側をプラスとし、δ(Y)を
δ(Y)＝ΔC1z(Y)−2ΔＣ2z(Ｙ)
と定義し、前記回転多面鏡から前記ｆθ光学素子までの距離をＰとするとき、以下の条件(６)および(７)、
0.0010＜δ(＋1.0P)−δ(＋0.8P)＜0.0018  …(６)
0.0007＜δ(−1.0P)−δ(−0.8P)＜0.0013  …(７)
を満たすことがより望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記の構成によれば、回転多面鏡の回転軸と垂直な平面内で、光束が回転多面鏡に入射するため、回転軸から各反射面までの距離にバラツキがある場合にも、偏向点の副走査方向の変位はなく、この変位に起因する副走査方向、主走査方向のジッターを解消することができる。なお、回転多面鏡の回転軸から各反射面までの距離のバラツキによるジッターは、ｆθ光学系が拡大光学系である場合に顕著になり、縮小系では問題にならない。そこで、副走査方向の倍率ｍzを条件(１)の範囲に限定している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明にかかる反射型走査光学系を実施するための最良の形態を説明する。以下の形態の装置は、レーザープリンターに使用される露光ユニットであり、入力される描画信号にしたがってON/OFF変調されたレーザー光を被走査面である感光体ドラム上で走査させ、静電潜像を形成する。
【００１６】
図１は、実施形態にかかる反射型走査光学系の構成を示す斜視図、図２は、この光学系の副走査方向の側面図である。半導体レーザー１０から発した発散光であるレーザー光は、コリメートレンズ２０により平行光とされ、副走査方向に強い正のパワーを有し、主走査方向に弱い負のパワーを有するアナモフィックレンズ３０により副走査方向にのみ収束される。アナモフィックレンズ３０を介したレーザー光は、回転軸５０ａと平行な複数(この例では６面)の反射面５１を有する回転多面鏡５０に入射する。回転多面鏡５０の反射面５１で反射、偏向された走査レーザー光は、ｆθ光学素子７０に入射する。
【００１７】
なお、半導体レーザー１０、コリメートレンズ２０、及びアナモフィックレンズ３０から構成される光源部は、光源部から回転多面鏡５０への入射光の中心軸が、回転多面鏡５０の回転軸５０ａに垂直な平面(主走査平面)内にあり、かつ、主走査方向においては回転多面鏡５０により反射される光束の有効走査範囲外となるよう設定されている。したがって、光源部から発してｆθ光学素子７０に入射するまでの光束の中心軸は、主走査平面内にある。
【００１８】
ｆθ光学素子７０は、透明なプラスチック等の光透過部材で形成され、回転多面鏡５０により反射された走査光を透過させる第１面７１と、第１面７１を透過して光透過部材内を進む走査光を裏面反射させて第１面７１から射出させる第２面７２とを備える単体の素子である。第２面７２には、銀、アルミニウム等の反射コーティングが蒸着により施されている。
【００１９】
ｆθ光学素子７０の第１面７１からの射出光は、入射光に対して副走査方向に分離角度βをもって再び回転多面鏡５０側に進み、回転多面鏡５０の図中上方を通って被走査面である感光体ドラム６０上にドラムの母線方向である主走査方向に走査するスポットを形成する。
【００２０】
レーザー光は、副走査方向においては、アナモフィックレンズ３０により回転多面鏡５０の反射面５１の近傍で一旦結像し、ｆθ光学素子７０のパワーにより感光体ドラム６０上に再結像する。すなわち、ｆθ光学素子７０は、副走査方向において回転多面鏡５０の反射面５１と感光体ドラム６０とを共役にしている。この構成により、反射面５１の面倒れ誤差による感光体ドラム６０上での走査線のずれを防止することができる。
【００２１】
上記の配置により、回転軸５０ａから各反射面５１までの距離にバラツキがある場合にも、偏向点の副走査方向の変位を防ぐことができる。すなわち、図２に示すように、反射面５１が実線で示す位置にあると、光束は実線の経路を経て感光体ドラム６０上の点Ａに達する。また、反射面が破線５１'の位置にずれたとしても、副走査方向では垂直に反射するのみであるため、光束の経路は変化せず、同様に実線の経路を経て感光体ドラム６０上の同一点Ａに達する。したがって、反射面５１の回転軸からの距離のバラツキに起因する副走査方向のジッターを解消することができる。
【００２２】
また、反射面５１の回転軸からの距離が変化しても反射位置の副走査方向のずれがないため、ｆθ光学素子７０に対する副走査方向の入射高さも一定に保たれるため、第２面７２がねじれを持つ場合にも、主走査方向のジッター(走査幅の変化)を防ぐことができる。
【００２３】
ｆθ光学素子７０の副走査方向の倍率ｍzは、以下の条件(１)、
−４＜ ｍz ＜−２  …(１)
を満たす。
【００２４】
回転多面鏡５０の回転軸５０ａから各反射面までの距離のバラツキによるジッターは、ｆθ光学系が拡大光学系である場合に顕著になり、縮小系では問題にならない。そこで、副走査方向の倍率ｍzを条件(１)の範囲に限定している。
【００２５】
ｆθ光学素子７０をプラスチックで製造する場合には、温度変化による屈折率の変化の影響を抑えるため、パワーの大部分を第２面７２の反射面に持たせることが望ましい。そこで、第２面７２は、回転多面鏡側に凹面を向けた主走査方向・副走査方向ともに正のパワーを持つ反射面として形成されている。
【００２６】
また、感光体ドラム６０に対して主走査方向において垂直な状態で第１面７１に入射する光束の中心軸およびその延長線を基準軸とすると、上記のように半導体レーザー１０からの光束が走査範囲外から回転多面鏡５０に入射し、かつｆθ素子で入射光と射出光とを副走査方向に分離する場合、像面湾曲や走査線の副走査方向の位置ずれが基準軸に対して非対称になる。そこで、このような非対称性を補正するため、第２面が主走査方向・副走査方向共に非対称な形状で設計されている。
【００２７】
ｆθ光学素子７０の第２面７２は、基準軸からの主走査方向の高さＹの位置における副走査方向の傾き変化をΔdz/dx(Y)、回転多面鏡からｆθ光学素子までの距離をＰとするとき、以下の条件(２)および(３)、
0.15×Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(+0.5P)＜0.30Δdz/dx(+1.0P)  …(２)
0.45×Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(+0.8P)＜0.60Δdz/dx(+1.0P)  …(３)
を満たす。
【００２８】
これらの条件(２)，(３)は、感光体ドラム６０上に形成される走査線の副走査方向の位置ずれを低減するための条件である。条件(２)は、走査線の中間部の直線性を良好に保つための条件であり、上限を超えたり下限を下回ると、走査線がＷ字形、あるいはＭ字形に湾曲する。また、条件(３)は、走査線の両端の直線性を良好に保つための条件であり、上限を超えたり下限を下回ると、両端で走査線が急激に湾曲する。
【００２９】
さらに、以下の条件(４)および(５)、
Δdz/dx(+0.8P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.8P)/δ(-1.0P)  …(４)
Δdz/dx(+0.5P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.5P)/δ(-1.0P)  …(５)
を満たす。
【００３０】
条件(４)は、偏向点変化(回転多面鏡５０の回転に伴う反射位置の変化)の非対称性による影響を軽減するための条件である。光源部からの光束が回転多面鏡５０に対して主走査面内で斜めに入射するため、偏向点変化が基準軸に関して非対称になり、ｆθ光学素子７０の面形状が基準軸に対して対称であると、副走査方向の光学特性が非対称になる。そこで、条件(４)(５)を満たすように副走査方向の傾きの変化に非対称性を持たせることにより、条件式(６)(７)と協働して副走査方向の光学特性の非対称性を補正できる。
【００３１】
さらに、実施形態のｆθ光学素子７０は、基準軸からの主走査方向の高さＹの位置におけるｆθ光学素子７０の第１面７１、第２面７２の副走査方向の曲率変化をそれぞれΔC1z(Y)、ΔＣ2z(Ｙ)とし、高さＹの符号は、光源部からの光束が回転多面鏡に入射する側をマイナス、反対側をプラスとし、δ(Y)を
δ(Y)＝ΔC1z(Y)−2ΔＣ2z(Ｙ)
と定義するとき、以下の条件(５)および(６)、
0.0010＜δ(＋1.0P)−δ(＋0.8P)＜0.0018  …(６)
0.0007＜δ(−1.0P)−δ(−0.8P)＜0.0013  …(７)
を満たす。
【００３２】
条件(６)、(７)は、副走査像面を平坦化するための条件である。条件(６)は、光源部からの光束が回転多面鏡５０へ入射するのと反対側の走査領域に関する条件であり、条件(７)は、光源部からの光束が回転多面鏡５０の入射する側の走査領域に関する条件である。条件(６)、(７)とも、上限を超えると副走査の像面湾曲がアンダー傾向となり、下限を下回るとオーバー傾向となる。
【００３３】
また、偏向点変化による副走査像面の非対称性を低減するため、条件(６)および（７）が示すように副走査方向の曲率変化に＋側と−側とで非対称にしている。
【００３４】
次に、上記の実施形態にかかる反射型走査光学系の具体的な実施例を６例説明する。
【実施例１】
【００３５】
図３、および図４は、実施例１の反射型走査光学系を示す主走査方向、副走査方向の説明図であり、アナモフィックレンズ３０から感光体ドラム６０までを示している。各図中、一点鎖線で示したのが基準軸である。
【００３６】
実施例１の走査光学系の具体的な数値構成は、表１に示される。表中の記号ｒyは各光学素子の主走査方向の曲率半径(単位：mm)、ｒzは副走査方向の曲率半径(単位：mm、回転対称面の場合には省略)、ｄは面間の光軸上の距離(単位：mm)、ｎは波長780nmでの屈折率である。表中の面番号は、レーザー光の進む方向に沿って付されており、面番号１および２がアナモフィックレンズ３０、面番号３がポリゴンミラー５０のミラー面５１、面番号４がｆθ光学素子の第１面７１、面番号５がｆθ光学素子７０の第２面７２、面番号６は再び第１面７１を示す。すなわち、面番号４と６は同一面を示している。
【００３７】
【表１】
2005077495.tif 000003
ｆθ光学素子７０の第１面７１(面番号４，６)は、所定の原点を通る主走査方向の形状が、式(７)に示されるように、主走査方向の座標Yを変数とする基準平面(第１面に接する仮想的な平面)からのサグ量Ｘ(Y)により定義される。
【００３８】
X(Y)＝Y2／［ry[1＋√(1−(κ＋1)Y2／ry2)]］＋ΣAMPＹP…(８)
ここで、ryは原点上の主走査方向の曲率半径、κは円錐係数(実施例ではいずれも０)、AMPはp次の非球面係数である。
【００３９】
また、第１面７１の副走査方向の断面形状は円弧であり、主走査方向の座標Ｙとなる位置での曲率Cz(Y)が以下の式(８)により定義される。
【００４０】
Cz(Y)＝Cz0＋ΣASq Yq…(９)
ここで、Cz0は原点上での副走査方向の曲率、ASqはｑ次の曲率係数である。第１面７１を定義するこれらの式(2),(3)の係数AMp,ASqは、以下の表２に示されている。なお、第１面７１の原点における副走査方向の曲率半径は-28897.328で、Cz0の値はその逆数となる。実施例１では、係数AM,ASが共に奇数次の値を持ち、第１面７１は主走査、副走査の両方向について原点に対して非対称な形状を有している。
【００４１】
【表２】
2005077495.tif 000004
ｆθ光学素子７０の第２面７２の形状は、第２面７２に接する仮想的な基準平面からのサグ量が基準平面内の主走査、副走査方向の二次元座標を変数とする多項式により定義される光学曲面である。
【００４２】
具体的には、第２面７２は、基準平面上での主走査方向の高さY、副走査方向の高さZの点(Y,Z)におけるサグ量X(Y,Z)として、以下の二次元多項式(１０)により表される。
X(Y,Z)= (Y2+Z2)/［ry[1＋√(1−(κ＋1)(Y2+Z2)／ry2)]］+ΣBmnYmZn…(１０)
ここで、ryは原点上の主走査方向の曲率半径、κは円錐係数(実施例ではいずれも０)、Ｂmnは係数である。この二次元多項式は、回転非対称な光学曲面を表す一般式である。実施例１における係数Bmnの値は以下に示す表３のとおりである。ｍ，ｎは、それぞれ主走査方向(Ｙ方向)、副走査方向(Ｚ方向)に関する次数であり、以下の実施例では、ｍは０〜１２、ｎは０〜３の範囲にある。
【００４３】
なお、ｎ＝０の係数は主走査方向の形状、ｎ＝１の係数は副走査方向の傾き、ｎ＝２の係数は副走査方向の曲率を規定している。実施例１では、ｎ＝０，１，２，３のいずれについてもｍが奇数の係数が０以外の値を持ち、面形状は主走査、副走査のいずれの方向についても原点に対して非対称である。
【００４４】
【表３】
2005077495.tif 000005
なお、上記の係数により形状が定義されるｆθ光学素子７０の第１面７１及び第２面７２は、それぞれ基準軸に対して副走査方向に関して傾いており、かつ、それぞれの面の原点(各式で面を定義する際の二次元座標の原点)が基準軸に対して主走査方向に関してシフトしている。傾きは、各面の原点に立てた法線が基準軸に対して何度傾いているかで表され、符号は図４の時計回り方向を負とする。シフトは、各面の原点が基準軸に対して主走査方向に何mmずれているかで表され、符号は光源部側(図３の下側)へのずれを負とする。これらの傾き、シフトのデータは以下の表４に示される。
【００４５】
【表４】
2005077495.tif 000006
上記のように、実施例１のｆθ光学素子７０の第１面７１、第２面７２は、それぞれの原点に対して主走査、副走査の両方向に関して非対称であり、かつ、これらの原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しても主走査、副走査の両方向に関して非対称である。
【００４６】
図５は、実施例１の走査光学系の光学性能を示すグラフであり、(A)はfθ誤差(スポット位置の理想位置からのズレ)を示し、(B)は像面湾曲(焦点位置の被走査面に対する光軸方向のズレ、破線が主走査方向、実線が副走査方向)を示し、(C)は、走査線湾曲(走査線の副走査方向の位置ズレ)を示す。いずれのグラフも、縦軸は像高、すなわち感光体ドラム上で走査中心を基準にした主走査方向の距離、横軸は各収差の発生量を示し、単位はいずれもｍｍである。なお、図５の各グラフの主走査方向の原点は、基準軸に対してΔｙ(mm)だけずれており(図３参照)、図５(Ｃ)に示す走査線湾曲のグラフの副走査方向の原点は、基準軸からΔｚ(mm)の位置に設定されている(図４参照)。実施例１では、Δｙ＝−2.182，Δｚ＝12.000である。
【実施例２】
【００４７】
以下の表５は、実施例２の数値構成を示す。表中の面番号と各光学素子との対応は、実施例１と同様である。各光学素子の配置自体は実施例１と同様であるため、レンズ図は省略する。
【００４８】
【表５】
2005077495.tif 000007
実施例２の走査光学系に含まれるｆθ光学素子の第１面は、実施例１と同様、原点を通る主走査方向のサグ量が式(８)、副走査方向の断面形状となる円弧の曲率が式(９)で示されるアナモフィック非球面であり、各多項式の係数は以下の表６に示すとおりである。実施例２では、係数AM,ASが共に奇数次の値を持ち、主走査、副走査の両方向について原点に対して非対称な形状を有している。
【００４９】
【表６】
2005077495.tif 000008
実施例２のｆθ光学素子の第２面は、前述の二次元多項式(１０)によって表現される。係数Bmnの値は以下に示す表７のとおりである。実施例２では、ｎ＝０，１，２のいずれについてもｍが奇数の係数が０以外の値を持ち、面形状は主走査、副走査のいずれの方向についても原点に対して非対称である。
【００５０】
【表７】
2005077495.tif 000009
ｆθ光学素子７０の第１面７１及び第２面７２は、それぞれ基準軸に対して副走査方向に関して傾いており、かつ、それぞれの原点が基準軸に対して主走査方向に関してシフトしている。これらの傾き、シフトのデータは以下の表８に示される。
【００５１】
【表８】
2005077495.tif 000010
上記のように、実施例２のｆθ光学素子７０の第１面７１、第２面７２は、それぞれの原点に対して主走査、副走査の両方向に関して非対称であり、かつ、これらの原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しても主走査、副走査の両方向に関して非対称である。
【００５２】
図６は、実施例２の走査光学系の光学性能を示すグラフであり、(A)はfθ誤差、(B)は像面湾曲、(C)は走査線湾曲を示す。各グラフの主走査方向の原点の基準軸に対するずれΔｙ(mm)と、走査線湾曲のグラフの副走査方向の原点の基準軸からの距離Δｚ(mm)とは、実施例２では、Δｙ＝−2.181，Δｚ＝12.000である。
【実施例３】
【００５３】
以下の表９は、実施例３の数値構成を示す。表中の面番号と各光学素子との対応は、実施例１と同様である。各光学素子の配置自体は実施例１と同様であるため、レンズ図は省略する。
【００５４】
【表９】
2005077495.tif 000011
実施例３の走査光学系に含まれるｆθ光学素子の第１面は、実施例１と同様、原点を通る主走査方向のサグ量が式(８)、副走査方向の断面形状となる円弧の曲率が式(９)で示されるアナモフィック非球面であり、各多項式の係数は以下の表１０に示すとおりである。実施例３では、係数AMは奇数次の値を持つため主走査方向については原点に対して非対称であるが、係数ASが奇数次の値を持たないため副走査方向については原点に対して対称な形状を有している。
【００５５】
【表１０】
2005077495.tif 000012
実施例３のｆθ光学素子の第２面は、前述の二次元多項式(１０)によって表現される。係数Bmnの値は以下に示す表１１のとおりである。実施例３では、ｎ＝０についてはｍが奇数の係数が０以外の値を持つため、主走査方向の形状は原点に対して主走査方向に関して非対称である。一方、ｎ＝１についてはｍが奇数の係数が０であり、ｎ＝２についてはｍが奇数の係数が０以外の値を持つため、副走査方向の傾きは原点に対して主走査方向に関し対称であるが、副走査方向の曲率は原点に対して主走査方向に関し非対称に分布している。
【００５６】
【表１１】
2005077495.tif 000013
ｆθ光学素子７０の第１面７１及び第２面７２は、それぞれ基準軸に対して副走査方向に関して傾いており、かつ、それぞれの原点が基準軸に対して主走査方向に関してシフトしている。これらの傾き、シフトのデータは以下の表１２に示される。
【００５７】
【表１２】
2005077495.tif 000014
上記のように、実施例3のｆθ光学素子７０の第１面７１は主走査方向に関しては原点に対して非対称、副走査方向に関しては原点に対して対称であり、かつ、原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しても主走査については非対称、副走査方向に関しては対称である。また、第２面７２は、主走査、副走査の両方向について原点に対して非対称であり、かつ、原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しても主走査、副走査の両方向に関して非対称である。
【００５８】
図７は、実施例３の走査光学系の光学性能を示すグラフであり、(A)はfθ誤差、(B)は像面湾曲、(C)は走査線湾曲を示す。各グラフの主走査方向の原点の基準軸に対するずれΔｙ(mm)と、走査線湾曲のグラフの副走査方向の原点の基準軸からの距離Δｚ(mm)とは、実施例３では、Δｙ＝−2.454，Δｚ＝12.000である。
【実施例４】
【００５９】
以下の表１３は、実施例４の数値構成を示す。表中の面番号と各光学素子との対応は、実施例１と同様である。各光学素子の配置自体は実施例１と同様であるため、レンズ図は省略する。
【００６０】
【表１３】
2005077495.tif 000015
実施例４の走査光学系に含まれるｆθ光学素子の第１面は、実施例１と同様、原点を通る主走査方向のサグ量が式(８)、副走査方向の断面形状となる円弧の曲率が式(９)で示されるアナモフィック非球面であり、各多項式の係数は以下の表１４に示すとおりである。実施例４では、係数AM,ASが共に奇数次の値を持たず、主走査、副走査の両方向に関して対称な形状を有している。
【００６１】
【表１４】
2005077495.tif 000016
実施例４のｆθ光学素子の第２面は、前述の二次元多項式(１０)によって表現される。係数Bmnの値は以下に示す表１５のとおりである。実施例４では、ｎ＝０についてはｍが奇数の係数が０以外の値を持つため、主走査方向の面形状は原点に対して主走査方向に関し非対称である。一方、ｎ＝１についてはｍが奇数の係数が０であり、ｎ＝２についてはｍが奇数の係数が０以外の値を持つため、副走査方向の傾きは原点に対して主走査方向に関し対称であるが、副走査方向の曲率は原点に対して主走査方向に関し非対称に分布している。
【００６２】
【表１５】
2005077495.tif 000017
ｆθ光学素子７０の第１面７１及び第２面７２は、それぞれ基準軸に対して副走査方向に関して傾いており、かつ、それぞれの原点が基準軸に対して主走査方向に関してシフトしている。これらの傾き、シフトのデータは以下の表１６に示される。
【００６３】
【表１６】
2005077495.tif 000018
上記のように、実施例４のｆθ光学素子７０の第１面７１は主走査、副走査の両方向に関して原点に対して対称であり、かつ、原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しては主走査については非対称、副走査方向に関しては対称である。また、第２面７２は、主走査、副走査の両方向について原点に対して非対称であり、かつ、原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しても主走査、副走査の両方向に関して非対称である。
【００６４】
図８は、実施例４の走査光学系の光学性能を示すグラフであり、(A)はfθ誤差、(B)は像面湾曲、(C)は走査線湾曲を示す。各グラフの主走査方向の原点の基準軸に対するずれΔｙ(mm)と、走査線湾曲のグラフの副走査方向の原点の基準軸からの距離Δｚ(mm)とは、実施例４では、Δｙ＝−2.888，Δｚ＝12.000である。
【実施例５】
【００６５】
以下の表１７は、実施例５の数値構成を示す。表中の面番号と各光学素子との対応は、実施例１と同様である。各光学素子の配置自体は実施例１と同様であるため、レンズ図は省略する。
【００６６】
【表１７】
2005077495.tif 000019
実施例５の走査光学系に含まれるｆθ光学素子の第１面は、実施例１と同様、原点を通る主走査方向のサグ量が式(８)、副走査方向の断面形状となる円弧の曲率が式(９)で示されるアナモフィック非球面であり、各多項式の係数は以下の表１８に示すとおりである。実施例５では、係数AM,ASが共に奇数次の値を持たず、主走査、副走査の両方向に関して対称な形状を有している。
【００６７】
【表１８】
2005077495.tif 000020
実施例５のｆθ光学素子の第２面は、前述の二次元多項式(１０)によって表現される。係数Bmnの値は以下に示す表１９のとおりである。実施例５では、ｎ＝０についてはｍが奇数の係数が０以外の値を持つため、主走査方向の面形状は原点に対して主走査方向に関し非対称である。一方、ｎ＝１についてはｍが奇数の係数が０であり、ｎ＝２についてはｍが奇数の係数が０以外の値を持つため、副走査方向の傾きは原点に対して主走査方向に関し対称であるが、副走査方向の曲率は原点に対して主走査方向に関し非対称に分布している。
【００６８】
【表１９】
2005077495.tif 000021
ｆθ光学素子７０の第１面７１及び第２面７２は、それぞれ基準軸に対して副走査方向に関して傾いており、かつ、それぞれの原点が基準軸に対して主走査方向に関してシフトしている。これらの傾き、シフトのデータは以下の表２０に示される。
【００６９】
【表２０】
2005077495.tif 000022
上記のように、実施例５のｆθ光学素子７０の第１面７１は主走査、副走査の両方向に関して原点に対して対称であり、かつ、原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しては主走査については非対称、副走査方向に関しては対称である。また、第２面７２は、主走査、副走査の両方向について原点に対して非対称であり、かつ、原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しても主走査、副走査の両方向に関して非対称である。
【００７０】
図９は、実施例５の走査光学系の光学性能を示すグラフであり、(A)はfθ誤差、(B)は像面湾曲、(C)は走査線湾曲を示す。各グラフの主走査方向の原点の基準軸に対するずれΔｙ(mm)と、走査線湾曲のグラフの副走査方向の原点の基準軸からの距離Δｚ(mm)とは、実施例５では、Δｙ＝−2.920，Δｚ＝12.000である。
【実施例６】
【００７１】
以下の表２１は、実施例６の数値構成を示す。表中の面番号と各光学素子との対応は、実施例１と同様である。各光学素子の配置自体は実施例１と同様であるため、レンズ図は省略する。
【００７２】
【表２１】
2005077495.tif 000023
実施例６の走査光学系に含まれるｆθ光学素子の第１面は、実施例１と同様、原点を通る主走査方向のサグ量が式(８)、副走査方向の断面形状となる円弧の曲率が式(９)で示されるアナモフィック非球面であり、各多項式の係数は以下の表２２に示すとおりである。実施例６では、係数AM,ASが共に奇数次の値を持たず、主走査、副走査の両方向に関して対称な形状を有している。
【００７３】
【表２２】
2005077495.tif 000024
実施例６のｆθ光学素子の第２面は、前述の二次元多項式(１０)によって表現される。係数Bmnの値は以下に示す表２３のとおりである。実施例６では、ｎ＝０についてはｍが奇数の係数が０以外の値を持つため、主走査方向の面形状は原点に対して主走査方向に関し非対称である。一方、ｎ＝１についてはｍが奇数の係数が０であり、ｎ＝２についてはｍが奇数の係数が０以外の値を持つため、副走査方向の傾きは原点に対して主走査方向に関し対称であるが、副走査方向の曲率は原点に対し主走査方向に関し非対称に分布している。
【００７４】
【表２３】
2005077495.tif 000025
ｆθ光学素子７０の第１面７１及び第２面７２は、それぞれ基準軸に対して副走査方向に関して傾いており、かつ、それぞれの原点が基準軸に対して主走査方向に関してシフトしている。これらの傾き、シフトのデータは以下の表２４に示される。
【００７５】
【表２４】
2005077495.tif 000026
上記のように、実施例６のｆθ光学素子７０の第１面７１は主走査、副走査の両方向に関して原点に対して対称であり、かつ、原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しては主走査については非対称、副走査方向に関しては対称である。また、第２面７２は、主走査、副走査の両方向について原点に対して非対称であり、かつ、原点が基準軸に対して主走査方向にシフトしているため、基準軸に対しても主走査、副走査の両方向に関して非対称である。
【００７６】
図１０は、実施例６の走査光学系の光学性能を示すグラフであり、(A)はfθ誤差、(B)は像面湾曲、(C)は走査線湾曲を示す。各グラフの主走査方向の原点の基準軸に対するずれΔｙ(mm)と、走査線湾曲のグラフの副走査方向の原点の基準軸からの距離Δｚ(mm)とは、実施例６では、Δｙ＝−2. 959，Δｚ＝12.000である。
【００７７】
次に、上記の各実施例と、従来例として掲げた公報に開示された実施例について、前記の各条件式に対してどのような値をとるかを説明する。以下の表２５は、条件(１)に規定した副走査方向の倍率を示す。
【００７８】
【表２５】
2005077495.tif 000027
次に、各実施例と条件(２),(３)との関係を表２６、２７にそれぞれ示す。何れの実施例も、P=50.00mmである。何れの実施例も、条件(２),(３)を満足している。
【００７９】
【表２６】
2005077495.tif 000028
【００８０】
【表２７】
2005077495.tif 000029
次に、各実施例と条件(４)(５)との関係を表２８に、条件(６),(７)との関係を表２９にそれぞれ示す。何れの実施例も、条件(４),(５),(６),(７)を満足している。
【００８１】
【表２８】
2005077495.tif 000030
【００８２】
【表２９】
2005077495.tif 000031
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る反射型走査光学系の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図1の副走査方向の説明図である。
【図３】本発明の実施例１に係る反射型走査光学系の主走査方向の説明図である。
【図４】本発明の実施例１に係る反射型走査光学系の副走査方向の説明図である。
【図５】実施例1の諸収差を示すグラフであり、(Ａ)はｆθ誤差、(Ｂ)は像面湾曲、(Ｃ)は走査線湾曲を示す。
【図６】実施例２の諸収差を示すグラフであり、(Ａ)はｆθ誤差、(Ｂ)は像面湾曲、(Ｃ)は走査線湾曲を示す。
【図７】実施例３の諸収差を示すグラフであり、(Ａ)はｆθ誤差、(Ｂ)は像面湾曲、(Ｃ)は走査線湾曲を示す。
【図８】実施例４の諸収差を示すグラフであり、(Ａ)はｆθ誤差、(Ｂ)は像面湾曲、(Ｃ)は走査線湾曲を示す。
【図９】実施例５の諸収差を示すグラフであり、(Ａ)はｆθ誤差、(Ｂ)は像面湾曲、(Ｃ)は走査線湾曲を示す。
【図１０】実施例６の諸収差を示すグラフであり、(Ａ)はｆθ誤差、(Ｂ)は像面湾曲、(Ｃ)は走査線湾曲を示す。
【図１１】従来例の反射型走査光学系を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す光学系の副走査方向の説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  半導体レーザー
２０  コリメートレンズ
３０  アナモフィックレンズ
５０  回転多面鏡
６０  感光体ドラム
７０  ｆθ光学素子
７１  第１面
７２  第２面
【図１】
2005077495.tif 000032
【図２】
2005077495.tif 000033
【図３】
2005077495.tif 000034
【図４】
2005077495.tif 000035
【図５】
2005077495.tif 000036
【図６】
2005077495.tif 000037
【図７】
2005077495.tif 000038
【図８】
2005077495.tif 000039
【図９】
2005077495.tif 000040
【図１０】
2005077495.tif 000041
【図１１】
2005077495.tif 000042
【図１２】
2005077495.tif 000043
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月6日(2004.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
以下の条件(４)および(５)、
Δdz/dx(+0.8P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.8P)/Δdz/dx(-1.0P)  …(４)
Δdz/dx(+0.5P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.5P)/Δdz/dx(-1.0P)  …(５)
を満たすことを特徴とする請求項２または３に記載の反射型走査光学系。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
さらに、以下の条件(４)および(５)、
Δdz/dx(+0.8P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.8P)/Δdz/dx(-1.0P)  …(４)
Δdz/dx(+0.5P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.5P)/Δdz/dx(-1.0P)  …(５)
を満たすことが望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
さらに、以下の条件(４)および(５)、
Δdz/dx(+0.8P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.8P)/Δdz/dx(-1.0P)  …(４)
Δdz/dx(+0.5P)/Δdz/dx(+1.0P)＜Δdz/dx(-0.5P)/Δdz/dx(-1.0P)  …(５)
を満たす。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
【表２８】
2005077495.tif 000044