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JP2002090677A - Optical scanner and image-forming apparatus using the same - Google Patents

Optical scanner and image-forming apparatus using the same

Info

Publication number
JP2002090677A
JP2002090677A JP2000283258A JP2000283258A JP2002090677A JP 2002090677 A JP2002090677 A JP 2002090677A JP 2000283258 A JP2000283258 A JP 2000283258A JP 2000283258 A JP2000283258 A JP 2000283258A JP 2002090677 A JP2002090677 A JP 2002090677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
optical
light beam
main scanning
scanned
Prior art date
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Application number
JP2000283258A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002090677A5 (en
Inventor
Genichiro Kudo
源一郎 工藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JP2002090677A publication Critical patent/JP2002090677A/en
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact optical scanner of simple structure, in which deformations of an image, distortion aberrations are satisfactorily corrected and the eccentricity jitters, the multi-beam jitters, or the like of an optical deflector is decreased, and to provide an image-forming apparatus, using the optical scanner. SOLUTION: The optical scanner is provided with a first optical system, which transforms the state of a light beam emitted from a light source means into another state, a second optical system which introduces the light beam transformed by the first optical system into a deflection element, and a third optical system which focuses the light beam deflected by the deflection element to a plane to be scanned. The values of a single lens which form the third optical system with the radius of curvature near the axis in the main scanning plane, the amount of aspherical amount, and the distance to the plane to be scanned are decided appropriately.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光走査装置及びそれ
を用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から光変調
され出射した光束を回転多面鏡等より成る光偏向器(偏
向素子)で偏向させた後、fθ特性を有する結像光学系
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(LBP)やデジタル複写機等の装置に好
適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus using the same, and more particularly to deflecting a light beam emitted from a light source means after being light-modulated by a light deflector (deflection element) comprising a rotary polygon mirror or the like. After that, image information is recorded by optically scanning the surface to be scanned through an imaging optical system having fθ characteristics, such as a laser beam printer (LBP) having an electrophotographic process or a digital copying machine. It is suitable for the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりレーザービームプリンタやデジ
タル複写機等に用いられる光走査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)より成る光偏向器に
より周期的に偏向させ、fθ特性を有する結像光学系に
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なっ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical scanning device used for a laser beam printer, a digital copying machine, or the like, a light beam which is light-modulated and emitted from a light source means in accordance with an image signal is converted into a light beam comprising a rotating polygon mirror. The light is periodically deflected by a deflector, focused on a photosensitive recording medium (photosensitive drum) surface in the form of a spot by an imaging optical system having fθ characteristics, and the surface is optically scanned to record an image. .

【0003】図12はこの種の従来の光走査装置の主走
査方向の要部断面図(主走査断面図)である。
FIG. 12 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main portion of a conventional optical scanning device of this type in the main scanning direction.

【0004】同図において光源手段91から出射した発
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ドリカルレンズ
94に入射している。シリンドリカルレンズ94に入射
した平行光束のうち主走査面内においてはそのまま平行
光束の状態で射出する。又副走査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(反射面)95aにほぼ線像として結像してい
る。
In FIG. 1, a divergent light beam emitted from a light source means 91 is converted into a substantially parallel light beam by a collimator lens 92, and the light beam (light amount) is restricted by a stop 93, and has a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction. The light is incident on the lens 94. Of the parallel light beams that have entered the cylindrical lens 94, they are emitted as they are within the main scanning plane. In the sub-scanning plane, the light deflector 95 is formed by converging and being constituted by a rotating polygon mirror (polygon mirror).
Is formed as a substantially linear image on the deflecting surface (reflection surface) 95a.

【0005】そして光偏向器95の偏向面95aで偏向
された光束をfθ特性を有する結像光学系(fθレン
ズ)96を介して被走査面としての感光ドラム面97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97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9
7上に画像記録を行なっている。
The light beam deflected by the deflecting surface 95a of the optical deflector 95 is guided through an imaging optical system (fθ lens) 96 having fθ characteristics onto a photosensitive drum surface 97 as a surface to be scanned. By rotating the optical deflector 95 in the direction of arrow A, the photosensitive drum surface 97 is optically scanned in the direction of arrow B. As a result, the photosensitive drum surface 9 as a recording medium
7 is recorded.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の光走査装置にお
いて高精細な画像の記録を行うには、(1)被走査面全域
にわたって像面湾曲が良好に補正されていること、(2)
被走査面を等速で走査するための歪曲収差を有している
こと、(3)像面(被走査面)でのスポット径及びスポッ
ト形状が良好であること、等が必要である。
In order to record a high-definition image in a conventional optical scanning device, it is necessary to (1) satisfactorily correct the field curvature over the entire surface to be scanned; (2)
It is necessary to have distortion for scanning the scanned surface at a constant speed, and (3) to have a good spot diameter and spot shape on the image surface (scanned surface).

【0007】これらの光学特性を満たす光走査装置は従
来より種々提案されている。
Various optical scanning devices satisfying these optical characteristics have been conventionally proposed.

【0008】またこれらの光学特性を備え、かつコンパ
クトでローコストな光走査装置も種々提案されている。
例えばfθレンズ系を1枚のレンズで構成したものとし
ては特開平8−76011号公報や特開平8−320446号公報等
がある。
Various compact and low-cost optical scanning devices having these optical characteristics have also been proposed.
For example, JP-A-8-76011 and JP-A-8-320446 disclose an fθ lens system composed of one lens.

【0009】特開平8−76011号公報は1枚のfθレンズ
が光偏向器側に凸面を向けたメニスカスレンズで構成さ
れており、コリメーターレンズからの収束光束を該光偏
向器を介して該fθレンズにより被走査面上に結像させ
ている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-76011 discloses that one fθ lens is constituted by a meniscus lens having a convex surface facing the optical deflector, and the convergent light flux from the collimator lens is passed through the optical deflector. An image is formed on the surface to be scanned by the fθ lens.

【0010】一般に光偏向器へ向かう光束が収束光束の
場合は、該光偏向器の偏心ジッター(ポリゴンジッタ
ー)が発生しやすい傾向にある。また光源が複数の発光
部を有するマルチビーム光源の場合はマルチビームジッ
ターが目立ち安い傾向にある。
In general, when the light beam going to the optical deflector is a convergent light beam, eccentric jitter (polygon jitter) of the optical deflector tends to occur. When the light source is a multi-beam light source having a plurality of light-emitting portions, the multi-beam jitter tends to be conspicuous.

【0011】特開平8−320446号公報は1枚のfθレンズ
の両レンズ面が共に主走査面内で非円弧形状で構成さ
れ、その非円弧量が走査位置と結像点との2自由度を拘
束するように独立に定められている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-320446 discloses that both lens surfaces of one fθ lens are formed in a non-arc shape within the main scanning plane, and the amount of non-arc is two degrees of freedom between the scanning position and the image forming point. Is stipulated independently.

【0012】しかしながらfθレンズの被走査面側のレ
ンズ面R2は光偏向器側に凹面を向けた形状であるの
で、該fθレンズの肉厚が厚くなりやすい。よってレン
ズ成形時の加工時間やコストダウンの観点から、決して
コストダウンがなされているとは考えられない。
However, since the lens surface R2 of the fθ lens on the surface to be scanned has a concave surface facing the optical deflector, the thickness of the fθ lens tends to increase. Therefore, from the viewpoint of processing time and cost reduction during lens molding, it is not considered that the cost has been reduced.

【0013】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fθレンズを単一レンズより構成
し、該fθレンズの近軸曲率半径や非球面量等を適切に
設定することにより、像面湾曲や歪曲収差を補正し、か
つ光偏向器の偏心ジッター及びマルチビームで発生する
マルチビームジッターを防止し、コンパクトで簡易な構
成の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を
目的とする。
According to the present invention, the fθ lens for forming an image of the light beam deflected by the deflection element on the surface to be scanned is constituted by a single lens, and the paraxial radius of curvature, the amount of aspherical surface, etc. of the fθ lens are set appropriately. The optical scanning device having a compact and simple configuration and an image forming apparatus using the same, which corrects field curvature and distortion, and prevents eccentric jitter of an optical deflector and multi-beam jitter generated by multiple beams. The purpose is to provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の光走査
装置は、光源手段から出射した光束の状態を他の状態に
変換する第1の光学系と、該第1の光学系で変換された
光束を偏向素子に導く第2の光学系と、該偏向素子で偏
向された光束を被走査面上に結像させる第3の光学系
と、を具備した光走査装置において、該第3の光学系は
単レンズより成り、該単レンズの両レンズ面は共に主走
査面内で非球面形状より成り、そのうち少なくとも1つ
のレンズ面はトーリック面であり、主走査面内での近軸
曲率半径を各々該偏向素子側から順にR1,R2、主走
査面内における最大有効径をYmax、該最大有効径Ymax
における該偏向素子側のレンズ面の近軸レンズ面からの
非球面量をS1、該最大有効径Ymaxにおける該被走査
面側のレンズ面の近軸レンズ面からの非球面量をS2、
該単レンズの主走査面内における焦点距離をft、該単
レンズから該被走査面までの距離をSkとしたとき 0<R1<R2 S1<0 S2<(R22−Ymax21/2−R2 −0.2≦1−Sk/ft≦0.2 なる条件を満足することを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device for converting a state of a light beam emitted from a light source unit into another state, and converting the light beam with the first optical system. An optical scanning device comprising: a second optical system that guides the deflected light beam to the deflecting element; and a third optical system that images the light beam deflected by the deflecting element on a surface to be scanned. Is composed of a single lens, and both lens surfaces of the single lens both have an aspheric shape in the main scanning plane, at least one lens surface of which is a toric surface, and a paraxial curvature in the main scanning plane. The radii are R1 and R2 in this order from the deflection element side, the maximum effective diameter in the main scanning plane is Ymax, and the maximum effective diameter Ymax is
S1 is the amount of aspheric surface of the lens surface on the deflection element side from the paraxial lens surface, and S2 is the amount of aspheric surface of the lens surface on the scanned surface side at the maximum effective diameter Ymax.
When the focal length of the single lens in the main scanning plane is ft, and the distance from the single lens to the surface to be scanned is Sk, 0 <R1 <R2 S1 <0 S2 <(R2 2 −Ymax 2 ) 1/2 −R2−0.2 ≦ 1−Sk / ft ≦ 0.2 The condition is satisfied.

【0015】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記光源手段は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から成ることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light source means comprises a multi-beam light source having a plurality of light emitting portions capable of independently modulating light.

【0016】請求項3の発明は請求項1の発明におい
て、前記単レンズの主走査面内における形状は該単レン
ズの光軸に対して非対称であることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the shape of the single lens in the main scanning plane is asymmetric with respect to the optical axis of the single lens.

【0017】請求項4の発明は請求項1の発明におい
て、前記単レンズの主走査方向の対称軸は前記被走査面
の垂直二等分線に対してチルト又は/及びシフトしてい
ることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the axis of symmetry of the single lens in the main scanning direction is tilted and / or shifted with respect to a perpendicular bisector of the surface to be scanned. Features.

【0018】請求項5の発明は請求項1の発明におい
て、前記単レンズの両レンズ面は共に副走査面内での曲
率がレンズ有効部内において連続的に変化していること
を特徴としている。
A fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the present invention, both the lens surfaces of the single lens have their curvatures in the sub-scanning surface continuously changing in the lens effective portion.

【0019】請求項6の発明は請求項1の発明におい
て、前記単レンズの副走査方向の横倍率はレンズ有効部
内で略一定であることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the lateral magnification of the single lens in the sub-scanning direction is substantially constant in the lens effective portion.

【0020】請求項7の発明は請求項1の発明におい
て、前記第1の光学系は前記光源手段から出射した光束
を主走査面内において略平行光束もしくは弱収束光束も
しくは弱発散光束に変換していることを特徴としてい
る。
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, the first optical system converts the light beam emitted from the light source means into a substantially parallel light beam, a weakly convergent light beam, or a weakly divergent light beam in the main scanning plane. It is characterized by having.

【0021】請求項8の発明の画像形成装置は、請求項
1乃至7のいずれか1項記載の光走査装置と、前記被走
査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査され
た光束によって前記感光体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器と、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。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to any one of the first to seventh aspects; a photosensitive member disposed on the surface to be scanned; A developing device for developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor as a toner image by the light flux, a transfer device for transferring the developed toner image to a transfer material, and a transfer device for transferring the transferred toner image to the transfer material. And a fixing device for fixing the toner image to the toner image.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明の光走査装置の実施
形態1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図
2は図1に示した第3の光学系としてのfθレンズの拡
大説明図である。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。
FIG. 1 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main scanning direction of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a third optical system shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged explanatory view of the fθ lens of FIG. Here, the main scanning direction refers to the direction in which the light beam is deflected and scanned on the deflection surface of the optical deflector. Further, the main scanning surface refers to a light beam surface formed with time by a light beam deflected by the deflection surface of the optical deflector.

【0023】図中、1は光源手段であり、例えば半導体
レーザより成っている。2は第1の光学系としての集光
レンズ(コリメーターレンズ)であり、光源手段1から
出射された発散光束(光ビーム)を主走査面内において
略平行光束に変換している。3は開口絞りであり、通過
光束径を整えている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source means, which is composed of, for example, a semiconductor laser. Reference numeral 2 denotes a condensing lens (collimator lens) as a first optical system, which converts a divergent light beam (light beam) emitted from the light source means 1 into a substantially parallel light beam in the main scanning plane. Reference numeral 3 denotes an aperture stop for adjusting the diameter of a passing light beam.

【0024】4は第2の光学系としてのシリンドリカル
レンズであり、副走査方向(図1の紙面に垂直な方向)
にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り3を通過し
た光束を副走査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。従って光偏向器5に
入射する光束は主走査方向に長手の線像となる。
Reference numeral 4 denotes a cylindrical lens as a second optical system, which is in a sub-scanning direction (a direction perpendicular to the plane of FIG. 1).
And a light beam having passed through the aperture stop 3 is turned into a deflecting surface 5a of an optical deflector 5 described later in the sub-scanning surface.
Is formed as a substantially linear image. Therefore, the light beam incident on the light deflector 5 becomes a line image elongated in the main scanning direction.

【0025】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、モーター等
の駆動手段(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。
Reference numeral 5 denotes an optical deflector composed of, for example, a polygon mirror (rotating polygon mirror) as a deflecting element, which is rotated at a constant speed in a direction indicated by an arrow A in the figure by driving means (not shown) such as a motor.

【0026】6は第3の光学系としてのfθ特性を有す
る単一のレンズより成るfθレンズである。fθレンズ
6は、その光偏向器5側のレンズ面6aと被走査面8側
のレンズ面6bが共に主走査面内で非球面形状であり、
そのうち少なくとも1つのレンズ面はトーリック面より
構成している。fθレンズ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被走査面としての感光ド
ラム面8上にスポット状に結像させ、かつ該光偏向器5
の偏向面の面倒れを補正している。
Reference numeral 6 denotes an fθ lens as a third optical system, which is a single lens having fθ characteristics. lens 6 has a lens surface 6a on the optical deflector 5 side and a lens surface 6b on the surface to be scanned 8 both aspheric in the main scanning plane,
At least one of the lens surfaces is constituted by a toric surface. lens 6 forms a light beam based on the image information deflected by the optical deflector 5 into a spot on a photosensitive drum surface 8 as a surface to be scanned, and the optical deflector 5
Of the deflecting surface is corrected.

【0027】本実施形態におけるfθレンズ6の両レン
ズ面6a,6bのうち、少なくとも一方のレンズ面(本
実施形態では両レンズ面)の副走査面(fθレンズ6の
光軸を含み主走査面と直交する面)内の曲率を、該レン
ズ面の有効部内において軸上から軸外に向かい連続的に
変化させており、またfθレンズ6の主走査方向の形状
を被走査面8の垂直二等分線に対して非対称に構成して
いる。
The sub-scanning surface (the main scanning surface including the optical axis of the fθ lens 6) of at least one of the lens surfaces 6a and 6b (both lens surfaces in this embodiment) of the two lens surfaces 6a and 6b of the fθ lens 6 in this embodiment. In the effective portion of the lens surface, the curvature is continuously changed from on-axis to off-axis, and the shape of the fθ lens 6 in the main scanning direction is perpendicular to the scanning surface 8. It is configured asymmetrically with respect to the bisector.

【0028】尚、本実施形態においてはfθレンズ6を
プラスチック成型により製作しても良く、あるいはガラ
ス成型(ガラスモールド)により製作しても良い。
In this embodiment, the fθ lens 6 may be manufactured by plastic molding, or may be manufactured by glass molding (glass mold).

【0029】8は被走査面としての感光ドラム面であ
る。
Reference numeral 8 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.

【0030】本実施形態において半導体レーザ1より出
射した発散光束は集光レンズ2により主走査面内におい
て略平行光束に変換され、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に入射した光束のうち主
走査面内においてはそのままの状態で射出する。また光
軸を含み主走査面内と直交する副走査面内においては収
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で偏向された光束はfθレンズ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。
In this embodiment, the divergent light beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted by the condenser lens 2 into a substantially parallel light beam in the main scanning plane, and the light beam (light amount) is restricted by the aperture stop 3 to the cylindrical lens 4. It is incident. The luminous flux incident on the cylindrical lens 4 is emitted as it is in the main scanning plane. Further, in the sub-scanning plane that includes the optical axis and is orthogonal to the main scanning plane, the light converges and forms an almost linear image (a linear image that is long in the main scanning direction) on the deflecting surface 5a of the optical deflector 5. And the optical deflector 5
The light beam deflected by the deflecting surface 5a is guided on the photosensitive drum surface 8 via the fθ lens 6, and the light deflector 5 is rotated in the direction of arrow A to move the light deflector 5 in the direction of arrow B on the photosensitive drum surface 8. Optical scanning. Thus, an image is recorded on the photosensitive drum surface 8 as a recording medium.

【0031】次に本実施形態の歪曲収差及び像面湾曲を
補正する手段について説明する。
Next, a means for correcting distortion and field curvature of the present embodiment will be described.

【0032】本実施形態においてコリメーターレンズ2
から光偏向器5を介してfθレンズ6に入射する光束は
主走査面内において略平行光束であるため、fθ特性を
満足させるためには、該fθレンズ6の主走査面内にお
ける近軸曲率半径を各々光偏向器5側から順にR1,R
2としたとき、 0<R1<R2 ‥‥‥(1) なる条件を満足するように設定する。
In this embodiment, the collimator lens 2
Is incident on the fθ lens 6 through the optical deflector 5 from the optical deflector 5 and is substantially parallel in the main scanning plane. Therefore, in order to satisfy the fθ characteristics, the paraxial curvature of the fθ lens 6 in the main scanning plane is required. The radii are R1, R
When 2 is set, the following condition is satisfied: 0 <R1 <R2 ‥‥‥ (1)

【0033】即ち、fθレンズ6の形状を光軸近傍で光
偏向器5側に凸のメニスカス形状とし、両レンズ面6
a,6bを共に非球面形状にしている。その非球面形状
は像高による副走査方向のスポット径を揃えるため、主
走査面内における最大有効径をYmax、最大有効径Ymax
における光偏向器5側のレンズ面の近軸レンズ面からの
非球面量をS1、最大有効径Ymaxにおける被走査面8
側のレンズ面の近軸レンズ面からの非球面量をS2とし
たとき S1<0 ‥‥‥(2) S2<(R22−Ymax21/2−R2 ‥‥‥(3) なる条件を満足するようにレンズ形状を決定している。
That is, the shape of the fθ lens 6 is a meniscus shape protruding toward the optical deflector 5 near the optical axis.
Both a and 6b are aspherical. Since the aspherical shape has the same spot diameter in the sub-scanning direction according to the image height, the maximum effective diameter in the main scanning plane is set to Ymax and the maximum effective diameter Ymax.
The amount of aspherical surface of the lens surface on the side of the optical deflector 5 from the paraxial lens surface at S1 is S1, and the scanned surface 8 at the maximum effective diameter Ymax
Assuming that the aspherical amount of the lens surface on the side from the paraxial lens surface is S2, the following condition is satisfied: S1 <0 ‥‥‥ (2) S2 <(R2 2 −Ymax 2 ) 1/2 -R2 ‥‥‥ (3) Is determined so as to satisfy the following condition.

【0034】尚、fθレンズ6の主走査面内の最大有効
径Ymaxとは光偏向器5により偏向され、被走査面8上
の走査開始位置(もしくは走査終了位置)に向かう光束
の主光線がfθレンズ6のレンズ面と交わる点の光軸か
らの距離である。
The maximum effective diameter Ymax in the main scanning plane of the fθ lens 6 is deflected by the optical deflector 5, and the principal ray of the light beam heading toward the scanning start position (or scanning end position) on the surface 8 to be scanned. The distance from the optical axis at a point where the fθ lens 6 intersects the lens surface.

【0035】一般にスポット径はFNoに比例すること
から像高による副走査方向のスポット径を揃えるために
は像高による副走査方向のFNoのバラツキを押さえ
る、つまり各像高においてfθレンズの副走査方向の横
倍率(副走査倍率)を略一定に押さえる必要がある。従
って本実施形態ではfθレンズ6の副走査方向の横倍率
をレンズ有効部内で略一定と成るように設定している。
In general, the spot diameter is proportional to the FNo. Therefore, in order to make the spot diameter in the sub-scanning direction due to the image height uniform, the variation of the FNo in the sub-scanning direction due to the image height is suppressed. It is necessary to keep the lateral magnification (sub-scanning magnification) in the direction substantially constant. Therefore, in the present embodiment, the lateral magnification of the fθ lens 6 in the sub-scanning direction is set to be substantially constant in the lens effective portion.

【0036】上記の条件式(1)は像面湾曲や歪曲収差
を良好に補正する為の条件であり、条件式(1)を外れ
ると像面湾曲や歪曲収差等を良好に補正するのが難しく
なってくるので良くない。
The above conditional expression (1) is a condition for satisfactorily correcting field curvature and distortion. If the conditional expression (1) is not satisfied, it is necessary to correct field curvature and distortion satisfactorily. It's not good because it gets harder.

【0037】条件式(2),(3)は各々像高による副
走査方向のスポット径を均一にする為の条件であり、こ
の各条件式(2),(3)のいずれか1つでも外れると
副走査方向のスポット径の均一性を図るのが難しくなっ
てくるので良くない。
Conditional expressions (2) and (3) are conditions for making the spot diameter in the sub-scanning direction uniform according to the image height, and any one of the conditional expressions (2) and (3) can be used. If it deviates, it becomes difficult to make the spot diameter uniform in the sub-scanning direction.

【0038】本実施形態においては各条件式(1),
(2),(3)の少なくとも1つを満足するようにfθ
レンズ6のレンズ形状を設定することにより、像面湾曲
や歪曲収差を良好に保ちつつ、副走査方向のスポット径
の均一性を向上させている。
In this embodiment, each conditional expression (1),
Fθ so that at least one of (2) and (3) is satisfied.
By setting the lens shape of the lens 6, the uniformity of the spot diameter in the sub-scanning direction is improved while maintaining good curvature of field and distortion.

【0039】次に光偏向器により生じるジッターを緩和
させる手段について図3〜図5を用いて説明する。図3
〜図5は各々主走査面内での説明図である。
Next, means for reducing jitter generated by the optical deflector will be described with reference to FIGS. FIG.
5 are explanatory diagrams in the main scanning plane.

【0040】一般に光偏向器の偏向面はモーター回転軸
との取り付け誤差、製造誤差等により回転中心から偏向
面までの距離にバラツキが生じる。例えば図3に示すよ
うに光束を同一の偏向角に偏向する場合でも使用する偏
向面によって、その偏向点が前後に変化する。これは図
4に示すようにジッターとなり画質を劣化させる。この
ときジッター量Jは異なる偏向面で偏向された後の2光
束のずれ量をh、主走査方向の横倍率(主走査横倍率)
をmとしたとき、 J=mh と表わせる。
Generally, the deflection surface of the optical deflector has a variation in the distance from the rotation center to the deflection surface due to a mounting error with respect to the motor rotation axis, a manufacturing error, or the like. For example, as shown in FIG. 3, even when the light beam is deflected to the same deflection angle, the deflection point changes back and forth depending on the deflection surface used. This causes jitter as shown in FIG. 4 and degrades the image quality. At this time, the jitter amount J represents the deviation amount of the two light beams after being deflected by different deflection surfaces, and the lateral magnification in the main scanning direction (horizontal scanning main magnification).
Is m, J = mh.

【0041】横倍率mは図5に示すようにfθレンズ6
の主走査面内における焦点距離をft、該fθレンズ6
から被走査面8までの距離をSkとしたとき、 m=1−Sk/ft となる。したがってジッター量Jは J=(1−Sk/ft)h と表わすことができる。
The lateral magnification m is as shown in FIG.
Is the focal length in the main scanning plane of ft, the fθ lens 6
When the distance from to the scanned surface 8 is Sk, m = 1−Sk / ft. Therefore, the jitter amount J can be expressed as J = (1−Sk / ft) h.

【0042】ジッターは主走査横倍率mが−0.2<m
<0.2であると視覚上問題ない。
The jitter is as follows: the main scanning lateral magnification m is -0.2 <m
If <0.2, there is no visual problem.

【0043】そこで本実施形態では、 −0.2≦1−Sk/ft≦0.2 ‥‥‥(4) なる条件を満たすようにfθレンズ6とコリメーターレ
ンズ2とのパワー配置を適切に設定することによって、
光偏向器5の取り付け誤差によるジッターを緩和させた
コンパクトな走査光学装置を得ている。
Therefore, in the present embodiment, the power arrangement of the fθ lens 6 and the collimator lens 2 is appropriately adjusted so as to satisfy the following condition: −0.2 ≦ 1−Sk / ft ≦ 0.2 (4) By setting
A compact scanning optical device in which jitter due to the mounting error of the optical deflector 5 is reduced is obtained.

【0044】上記条件式(4)は光偏向器5の取り付け
誤差によるジッターを緩和させる為のものであり、条件
式(4)の上限値を越えるとジッターが視覚的に目立つ
ようになってしまうので良くない。又条件式(4)の下
限値を越えるとfθレンズ6と被走査面8との間の距離
が長くなってしまい、装置全体をコンパクトに構成する
のが難しくなってしまうので良くない。
The above conditional expression (4) is for alleviating the jitter due to the mounting error of the optical deflector 5, and when the value exceeds the upper limit of the conditional expression (4), the jitter becomes visually noticeable. Not so good. If the lower limit value of the conditional expression (4) is exceeded, the distance between the fθ lens 6 and the surface 8 to be scanned becomes long, which makes it difficult to make the whole apparatus compact, which is not good.

【0045】本実施形態においてはfθレンズ6に入射
する光束が略平行光束、つまりfθレンズ6の主走査方
向の横倍率mはm=1−Sk/ft≒0であり、光偏向
器5の偏心ジッター(ポリゴンジッター)は発生しな
い。
In the present embodiment, the light beam incident on the fθ lens 6 is a substantially parallel light beam, that is, the lateral magnification m of the fθ lens 6 in the main scanning direction is m = 1−Sk / ft ≒ 0. No eccentric jitter (polygon jitter) occurs.

【0046】本実施形態ではfθレンズ6のレンズ形状
を次式の関数を用いて表した。それぞれfθレンズ6の
レンズ面と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、
In the present embodiment, the lens shape of the fθ lens 6 is represented using the following function. The intersection of the lens surface of the fθ lens 6 and the optical axis is the origin, the optical axis direction is the x axis,
When the axis orthogonal to the optical axis in the main scanning plane is the y-axis, and the axis orthogonal to the optical axis in the sub-scanning plane is the z-axis,

【0047】[0047]

【数1】 (Equation 1)

【0048】(但し、Rは曲率半径、K、B4 、B6
8 、B10は非球面係数)と表される。
(Where R is the radius of curvature, K, B 4 , B 6 ,
B 8 and B 10 are represented as aspheric coefficients).

【0049】また副走査方向は図1に示すように光軸に
対して走査開始側と走査終了側で、fθレンズ6の両レ
ンズ面6a,6bのうち、少なくとも一方のレンズ面の
副走査面(光軸を含み主走査面と直交する面)内の曲率
を、該レンズ面の有効部内において軸上から軸外に向か
い連続的に変化させており、またfθレンズ6の主走査
方向の対称軸を被走査面8の垂直二等分線(法線)に対
して非対称に構成しており、
In the sub-scanning direction, as shown in FIG. 1, the scanning start side and the scanning end side with respect to the optical axis, and the sub-scanning surface of at least one of the two lens surfaces 6a and 6b of the fθ lens 6. The curvature in the plane (including the optical axis and perpendicular to the main scanning plane) is continuously changed from on-axis to off-axis in the effective portion of the lens surface. The axis is configured asymmetrically with respect to the perpendicular bisector (normal) of the surface 8 to be scanned,

【0050】[0050]

【数2】 (Equation 2)

【0051】と表される。Is represented by

【0052】尚、本実施形態では副走査方向のピント補
正とfθレンズ6の副走査方向の倍率の一様性を補正す
るために、上述の如く該fθレンズ6の副走査方向の両
レンズ面6a,6bを共に変化させているが、主走査方
向のレンズ形状によっては1面のみの変化で両収差を補
正することが可能であり、これによってレンズ形状が簡
略化され、製造上有効であるという特徴を有する。
In this embodiment, in order to correct the focus in the sub-scanning direction and the uniformity of the magnification of the fθ lens 6 in the sub-scanning direction, both lens surfaces of the fθ lens 6 in the sub-scanning direction are used as described above. Although both 6a and 6b are changed, depending on the lens shape in the main scanning direction, it is possible to correct both aberrations by changing only one surface, which simplifies the lens shape and is effective in manufacturing. It has the feature of.

【0053】表−1に本実施形態における光学配置とf
θレンズ6の非球面係数を示す。
Table 1 shows the optical arrangement and f in this embodiment.
The aspherical coefficient of the θ lens 6 is shown.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】表―1より R1=67.5 R2=1080 S1=−4.8 S2=−3.7 (R22−Ymax21/2−R2=-0.41 であり、これらの値は上述した各条件式(1),
(2),(3)を満足させている。
From Table 1, R1 = 67.5 R2 = 1080 S1 = −4.8 S2 = −3.7 (R2 2 −Ymax 2 ) 1/2 −R2 = −0.41 These values Are the above-mentioned conditional expressions (1),
(2) and (3) are satisfied.

【0056】図6は本実施形態における像面湾曲と歪曲
収差等を示す収差図である。同図より各収差とも実用上
問題のないレベルまで補正されていることがわかる。
FIG. 6 is an aberration diagram showing curvature of field, distortion, and the like in the present embodiment. From the figure, it can be seen that each aberration is corrected to a level at which there is no practical problem.

【0057】[実施形態2]図7は本発明の実施形態2
の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。同
図において図1に示した要素と同一要素には同符番を付
している。
[Embodiment 2] FIG. 7 shows Embodiment 2 of the present invention.
3 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of a main part in the main scanning direction of FIG. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0058】本実施形態において前述の実施形態1と異
なる点はfθレンズ16ヘ入射する光束が弱収束光束で
あることと、fθレンズ16の主走査面内におけるレン
ズ形状が該fθレンズ16の光軸に対して非対称に構成
されていることと、光源手段21が独自に光変調できる
複数の発光点(発光部)を持つマルチビーム光源で構成
されていることである。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。
This embodiment differs from the first embodiment in that the light beam incident on the fθ lens 16 is a weakly convergent light beam, and that the lens shape of the fθ lens 16 in the main scanning plane is the same as that of the fθ lens 16. That is, the light source means 21 is constituted by a multi-beam light source having a plurality of light emitting points (light emitting portions) which can independently modulate light. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.

【0059】ここで弱収束光束とは 主走査方向の横倍
率mが0<m=1-Sk/ft<0.2で表される範囲で規定され
ていることである。
Here, the weakly convergent light beam means that the lateral magnification m in the main scanning direction is defined in a range represented by 0 <m = 1−Sk / ft <0.2.

【0060】即ち、同図において16はfθレンズであ
り、主走査面内におけるレンズ形状を光軸に対して非対
称に構成している。これにより本実施形態では収差の非
対称成分を良好に補正している。21は光源手段であ
り、独自に光変調できる複数の発光点(発光部)を持つ
マルチビーム光源より成っている。
That is, in the drawing, reference numeral 16 denotes an fθ lens, which has a lens shape in the main scanning plane which is asymmetric with respect to the optical axis. As a result, in the present embodiment, the asymmetric component of the aberration is satisfactorily corrected. Reference numeral 21 denotes light source means, which is composed of a multi-beam light source having a plurality of light emitting points (light emitting portions) that can independently modulate light.

【0061】本実施形態ではfθレンズ16の主走査面
内におけるレンズ形状を光軸に対して非対称に構成する
ことによって収差の非対称成分を補正しているが、同様
の効果は被走査面8の垂直二等分線(法線)に対して該
fθレンズ16の主走査方向の対称軸をシフト又は/及
びチルトさせることによっても達成できる。シフト又は
/及びチルトによる補正はfθレンズ16のレンズ形状
を光軸に対して対称に構成できるため、該レンズ形状が
簡略化され,製造上有効であるという特徴を有する。
In this embodiment, the asymmetric component of aberration is corrected by forming the lens shape of the fθ lens 16 in the main scanning plane asymmetric with respect to the optical axis. The vertical bisector (normal)
This can also be achieved by shifting or / and tilting the symmetry axis of the fθ lens 16 in the main scanning direction. The correction by shift and / or tilt is characterized in that the lens shape of the fθ lens 16 can be configured symmetrically with respect to the optical axis, so that the lens shape is simplified and is effective in manufacturing.

【0062】本実施形態ではfθレンズ16のレンズ形
状を次式の関数を用いて表した。それぞれfθレンズ1
6のレンズ面と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方向をy軸、副
走査面内で光軸と直交する方向をz軸とし、fθレンズ
16の主走査面内におけるレンズ形状が光軸に対して非
対称に構成されていることから、光軸に対し走査開始側
の非球面係数をサフィックスs、走査終了側の非球面係
数をサフィックスeとしてそれぞれ
In this embodiment, the lens shape of the fθ lens 16 is represented by using the following function. Each fθ lens 1
The origin is the intersection of the lens surface of No. 6 with the optical axis, and the optical axis direction is x
Axis, the direction orthogonal to the optical axis in the main scanning plane is the y-axis, the direction orthogonal to the optical axis in the sub-scanning plane is the z-axis, and the lens shape of the fθ lens 16 in the main scanning plane is relative to the optical axis. Since they are asymmetric, the aspherical coefficient on the scanning start side with respect to the optical axis is suffix s, and the aspherical coefficient on the scanning end side is suffix e.

【0063】[0063]

【数3】 (Equation 3)

【0064】(但し、Rは曲率半径、K、B4 、B6
8 、B10は非球面係数)と表される。
(Where R is the radius of curvature, K, B 4 , B 6 ,
B 8 and B 10 are represented as aspheric coefficients).

【0065】また副走査方向はThe sub-scanning direction is

【0066】[0066]

【数4】 (Equation 4)

【0067】と表される。Is expressed as follows.

【0068】表−2に本実施形態における光学配置とf
θレンズ16の非球面係数を示す。
Table 2 shows the optical arrangement and f in this embodiment.
The aspherical coefficient of the θ lens 16 is shown.

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】表−2より R1=59.4 R2=212 S1=-6.O S2=-5.3 (R22−Ymax21/2−R2=-2.0 であり、これらの値は上述した各条件式(1),
(2),(3)を満足させている。
From Table 2, R1 = 59.4 R2 = 212 S1 = -6. O S2 = −5.3 (R2 2 −Ymax 2 ) 1/2 −R2 = −2.0, and these values are determined by the above-described conditional expressions (1) and (2).
(2) and (3) are satisfied.

【0071】本実施形態においてはfθレンズ16の主
走査方向の横倍率mがm=1−Sk/ft=0.19な
ので、ポリゴンジッターおよびマルチビームジッターは
発生するが視覚上問題とならない。またfθレンズ16
の副走査方向の横倍率もレンズ有効域内で略一定に補正
されているのでレンズ有効域内でスポット径が良好に補
正されており、またマルチビームのピッチ間隔誤差も良
好に補正されている。
In the present embodiment, since the lateral magnification m of the fθ lens 16 in the main scanning direction is m = 1−Sk / ft = 0.19, polygon jitter and multi-beam jitter are generated but do not cause a visual problem. Fθ lens 16
Since the lateral magnification in the sub-scanning direction is also corrected to be substantially constant within the effective lens area, the spot diameter is well corrected within the effective lens area, and the pitch interval error of the multi-beam is also well corrected.

【0072】また本実施形態においてはfθレンズ16
ヘ入射する光束を弱収束光束にしたことにより、被走査
面8までの距離を短縮でき、これにより装置全体をより
コンパクトにすることができる。さらにfθレンズ16
の肉厚を薄くすることができるのでレンズをコストダウ
ンすることができる。
In this embodiment, the fθ lens 16
By changing the incident light beam to a weakly convergent light beam, the distance to the surface 8 to be scanned can be shortened, thereby making the entire apparatus more compact. Fθ lens 16
Since the thickness of the lens can be reduced, the cost of the lens can be reduced.

【0073】図8は本実施形態における像面湾曲と歪曲
収差等を示す収差図である。同図より各収差とも実用上
問題のないレベルまで補正されていることがわかる。
FIG. 8 is an aberration diagram showing curvature of field, distortion, and the like in the present embodiment. From the figure, it can be seen that each aberration is corrected to a level at which there is no practical problem.

【0074】[実施形態3]図9は本発明の実施形態3
の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。同
図において図7に示した要素と同一要素には同符番を付
している。
[Embodiment 3] FIG. 9 shows Embodiment 3 of the present invention.
3 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of a main part in the main scanning direction of FIG. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.

【0075】本実施形態において前述の実施形態2と異
なる点はfθレンズ26ヘ入射する光束が弱発散光束で
あることである。その他の構成及び光学的作用は実施形
態2と略同様であり、これにより同様な効果を得てい
る。
This embodiment differs from the second embodiment in that the light beam incident on the fθ lens 26 is a weakly divergent light beam. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the second embodiment, and thus, similar effects are obtained.

【0076】ここで弱発散光束とは主走査方向の横倍率
mが-0.2<m=1-Sk/ft<0で表される範囲で規定されて
いることである。
Here, the weakly divergent light beam means that the lateral magnification m in the main scanning direction is defined in a range represented by -0.2 <m = 1-Sk / ft <0.

【0077】表−3に本実施形態における光学配置とf
θレンズ26の非球面係数を示す。
Table 3 shows the optical arrangement and f in this embodiment.
9 shows the aspheric coefficient of the θ lens 26.

【0078】[0078]

【表3】 [Table 3]

【0079】表−3より R1=62.3 R2=1410 S1=-4.7 S2=-3.6 (R22−Ymax21/2−R2=-0.3 であり、これらの値は上述した各条件式(1),
(2),(3)を満足させている。
From Table 3, R1 = 62.3 R2 = 1410 S1 = −4.7 S2 = −3.6 (R2 2 −Ymax 2 ) 1/2 −R2 = −0.3 These values are obtained. Are the above-mentioned conditional expressions (1),
(2) and (3) are satisfied.

【0080】本実施形態においてはfθレンズ26の主
走査方向の横倍率mがm=1−Sk/ft=―0.08
なので、ポリゴンジッターおよびマルチビームジッター
は発生するが視覚上問題とならない。またfθレンズ2
6の副走査方向の横倍率もレンズ有効域内で略一定に補
正されているのでレンズ有効域内でスポット径が良好に
補正されており、またマルチビームのピッチ間隔誤差も
良好に補正されている。
In the present embodiment, the lateral magnification m of the fθ lens 26 in the main scanning direction is m = 1−Sk / ft = −0.08
Therefore, polygon jitter and multi-beam jitter are generated, but do not cause a visual problem. Fθ lens 2
Since the lateral magnification 6 in the sub-scanning direction is also corrected to be substantially constant within the lens effective area, the spot diameter is corrected well within the lens effective area, and the pitch interval error of the multi-beam is also corrected well.

【0081】さらに本実施形態においてはfθレンズ2
6ヘ入射する光束を弱発散光束にしたことにより、fθ
レンズ26をより光偏向器側へ近づけるとともに、fθ
レンズ径を小さくすることができ、コストダウンするこ
とができる。
Further, in the present embodiment, the fθ lens 2
6 is converted into a weakly divergent light beam, so that fθ
While bringing the lens 26 closer to the optical deflector,
The lens diameter can be reduced, and the cost can be reduced.

【0082】図10は本実施形態における像面湾曲と歪
曲収差等を示す収差図である。同図より各収差とも実用
上問題のないレベルまで補正されていることがわかる。
FIG. 10 is an aberration diagram showing curvature of field, distortion, and the like in the present embodiment. From the figure, it can be seen that each aberration is corrected to a level at which there is no practical problem.

【0083】[画像形成装置]図11は、本発明の実施
形態1から3のいずれかの光走査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11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、実施形態1から3のいずれかの光走査ユニット(光
走査装置)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1
03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。
[Image Forming Apparatus] FIG. 11 is a sectional view of a main portion in the sub-scanning direction showing an embodiment of an image forming apparatus (electrophotographic printer) using any one of the optical scanning apparatuses according to the first to third embodiments of the present invention. FIG. In FIG. 11, reference numeral 104 denotes an image forming apparatus. Code data Dc is input to the image forming apparatus 104 from an external device 117 such as a personal computer. The code data Dc is converted into image data (dot data) Di by the printer controller 111 in the apparatus. This image data Di
Is input to the optical scanning unit (optical scanning device) 100 according to any one of the first to third embodiments. Then, from the optical scanning unit 100, a light beam (light flux) 103 modulated according to the image data Di is emitted.
03 scans the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 in the main scanning direction.

【0084】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。
The photosensitive drum 101 serving as an electrostatic latent image carrier (photoconductor) is rotated clockwise by a motor 115. Then, along with this rotation, the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 moves in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction with respect to the light beam 103. Above the photosensitive drum 101, a charging roller 102 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101 is provided so as to contact the surface.
The surface of the photosensitive drum 101 charged by the charging roller 102 is irradiated with a light beam 103 scanned by the optical scanning unit 100.

【0085】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つも
のが用いられる。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。つまり、本実施形
態においては、所謂正規現像が行われる。尚、本実施形
態において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。
As described above, the light beam 103 is
The light is modulated based on the image data Di, and by irradiating the light beam 103, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101. This electrostatic latent image is further moved from the irradiation position of the light beam 103 to the photosensitive drum 101.
Is developed as a toner image by a developing device 107 disposed so as to contact the photosensitive drum 101 on the downstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 101. As the toner particles used here, for example, those having a sign opposite to the charge charged by the charging roller 102 are used. Then, a portion (image portion) where the toner adheres to the non-exposed portion of the photosensitive drum is formed. That is, in the present embodiment, so-called regular development is performed. In this embodiment, reversal development in which toner adheres to the exposed portion of the photosensitive drum may be performed.

【0086】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11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。用紙カセット109端部には、給紙ローラ1
10が配設されており、用紙カセット109内の用紙1
12を搬送路へ送り込む。
The toner image developed by the developing device 107 is transferred below the photosensitive drum 101 onto a sheet 112 as a material to be transferred by a transfer roller 108 disposed so as to face the photosensitive drum 101. The paper 112 is stored in a paper cassette 109 in front of the photosensitive drum 101 (right side in FIG. 11), but can be fed manually. At the end of the paper cassette 109, the paper feed roller 1
10 are provided, and the paper 1 in the paper cassette 109 is provided.
12 to the transport path.

【0087】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1
1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1
14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。
The sheet 112 onto which the unfixed toner image has been transferred as described above is further moved behind the photosensitive drum 101 (FIG. 1).
1 is conveyed to the fixing device (left side). The fixing device has a fixing roller 113 having a fixing heater (not shown) therein.
And a pressure roller 114 disposed so as to be in pressure contact with the fixing roller 113. The paper 112 scattered from the transfer unit is transferred to the fixing roller 113 and the pressure roller 1.
The unfixed toner image on the paper 112 is fixed by heating while applying pressure at the pressure contact portion 14. Further, a paper discharge roller 116 is disposed behind the fixing roller 113, and discharges the fixed paper 112 to the outside of the image forming apparatus.

【0088】図11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。
Although not shown in FIG. 11, the print controller 111 not only converts the explanation data first, but also the motor 115 and other components in the image forming apparatus,
The control of the polygon motor and the like in the optical scanning unit 100 is performed.

【0089】[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fθレンズを単
一レンズより構成し、該fθレンズの近軸曲率半径や非
球面量等を適切に設定することにより、像面湾曲や歪曲
収差を良好に補正すると共に光偏向器の取り付け誤差等
による偏心ジッターや、複数の発光点を持つマルチビー
ムレーザーを光源として用いた場合に発生するマルチビ
ームジッター等を低減させることができ、かつコンパク
トで簡易な構成の光走査装置及びそれを用いた画像形成
装置を達成することができる。
According to the present invention, as described above, the fθ lens for imaging the light beam deflected by the deflecting element on the surface to be scanned is constituted by a single lens, and the paraxial radius of curvature of the fθ lens and the aspherical surface. By properly setting the amount, etc., it is possible to satisfactorily correct the curvature of field and distortion and to use the multi-beam laser with multiple light emitting points as the light source, as well as the eccentric jitter due to the mounting error of the optical deflector etc. It is possible to reduce the generated multi-beam jitter and the like, and achieve a compact and simple optical scanning device and an image forming apparatus using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態1の主走査断面図FIG. 1 is a main scanning sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示したfθレンズの拡大説明図FIG. 2 is an enlarged explanatory view of the fθ lens shown in FIG. 1;

【図3】 図1に示した光偏向器の一部分の拡大説明図FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a part of the optical deflector shown in FIG. 1;

【図4】 本発明の実施形態1における2光束ズレとジ
ッター量の相関を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a correlation between a two-beam shift and a jitter amount according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態1における光偏向器から被
走査面までの位置関係を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship from an optical deflector to a surface to be scanned according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施形態1における像面湾曲及び歪
曲収差を示す収差図
FIG. 6 is an aberration diagram showing a field curvature and a distortion according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施形態2の主走査断面図FIG. 7 is a main scanning cross-sectional view according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施形態2における像面湾曲及び歪
曲収差を示す収差図
FIG. 8 is an aberration diagram showing a field curvature and a distortion in the second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施形態3の主走査断面図FIG. 9 is a main scanning sectional view of Embodiment 3 of the present invention.

【図10】 本発明の実施形態3における像面湾曲及び
歪曲収差を示す収差図
FIG. 10 is an aberration diagram showing a field curvature and a distortion according to the third embodiment of the present invention.

【図11】 本発明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)の構成例を示す副走査方向の要
部断面図
FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part in a sub-scanning direction showing a configuration example of an image forming apparatus (electrophotographic printer) using the scanning optical device of the present invention.

【図12】 従来の光走査装置の主走査断面図FIG. 12 is a main scanning sectional view of a conventional optical scanning device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源手段(半導体レーザー) 2 第1の光学系(コリメーターレンズ) 3 開口絞り 4 第2の光学系(シリンドリカルレンズ) 5 偏向手段(光偏向器) 6,16,26 第3の光学系(fθレンズ) 8 被走査面(感光ドラム面) 21 光源手段(マルチビーム半導体レーザー) 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 モータ 116 排紙ローラ 117 外部機器 Reference Signs List 1 light source means (semiconductor laser) 2 first optical system (collimator lens) 3 aperture stop 4 second optical system (cylindrical lens) 5 deflecting means (optical deflector) 6, 16, 26 third optical system ( fθ lens) 8 scanned surface (photosensitive drum surface) 21 light source means (multi-beam semiconductor laser) 100 optical scanning device 101 photosensitive drum 102 charging roller 103 light beam 107 developing device 108 transfer roller 109 paper cassette 110 paper feed roller 111 printer controller 112 Transfer material (paper) 113 Fixing roller 114 Pressure roller 115 Motor 116 Discharge roller 117 External device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 13/00 G02B 13/08 13/08 13/18 13/18 B41J 3/00 D H04N 1/113 H04N 1/04 104A Fターム(参考) 2C362 AA09 BA58 BA84 BA86 BB14 2H045 AA01 BA02 BA23 BA32 CA04 CA34 CA55 CA68 2H087 KA19 LA22 PA01 PB01 QA02 QA06 QA12 QA32 RA06 RA08 RA12 UA01 5C072 AA03 BA01 BA15 BA17 DA02 HA02 HA06 HA09 HA13 XA01──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 13/00 G02B 13/08 13/08 13/18 13/18 B41J 3/00 D H04N 1/113 H04N 1/04 104A F-term (reference) 2C362 AA09 BA58 BA84 BA86 BB14 2H045 AA01 BA02 BA23 BA32 CA04 CA34 CA55 CA68 2H087 KA19 LA22 PA01 PB01 QA02 QA06 QA12 QA32 RA06 RA08 RA12 UA01 5C072 AA03 HA01 DA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段から出射した光束の状態を他の
状態に変換する第1の光学系と、該第1の光学系で変換
された光束を偏向素子に導く第2の光学系と、該偏向素
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
学系と、を具備した光走査装置において、 該第3の光学系は単レンズより成り、該単レンズの両レ
ンズ面は共に主走査面内で非球面形状より成り、そのう
ち少なくとも1つのレンズ面はトーリック面であり、主
走査面内での近軸曲率半径を各々該偏向素子側から順に
R1,R2、主走査面内における最大有効径をYmax、
該最大有効径Ymaxにおける該偏向素子側のレンズ面の
近軸レンズ面からの非球面量をS1、該最大有効径Yma
xにおける該被走査面側のレンズ面の近軸レンズ面から
の非球面量をS2、該単レンズの主走査面内における焦
点距離をft、該単レンズから該被走査面までの距離を
Skとしたとき 0<R1<R2 S1<0 S2<(R22−Ymax21/2−R2 −0.2≦1−Sk/ft≦0.2 なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
1. A first optical system for converting a state of a light beam emitted from a light source means into another state, a second optical system for guiding a light beam converted by the first optical system to a deflection element, A third optical system that forms an image of the light beam deflected by the deflecting element on a surface to be scanned. The third optical system comprises a single lens, and both lenses of the single lens Both surfaces have an aspherical shape in the main scanning plane, at least one lens surface of which is a toric surface, and whose paraxial curvature radii in the main scanning plane are R1, R2, main scanning in order from the deflection element side. The maximum effective diameter in the plane is Ymax,
The aspherical amount of the lens surface on the deflection element side from the paraxial lens surface at the maximum effective diameter Ymax is S1, and the maximum effective diameter Yma
The amount of aspherical surface of the lens surface on the scanned surface side from the paraxial lens surface at x is S2, the focal length of the single lens in the main scanning surface is ft, and the distance from the single lens to the scanned surface is Sk. 0 <R1 <R2 S1 <0 S2 <(R2 2 −Ymax 2 ) 1/2 −R2 −0.2 ≦ 1−Sk / ft ≦ 0.2 Scanning device.
【請求項2】 前記光源手段は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から成ることを特徴と
する請求項1記載の光走査装置。
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein said light source means comprises a multi-beam light source having a plurality of light emitting units capable of independently modulating light.
【請求項3】 前記単レンズの主走査面内における形状
は該単レンズの光軸に対して非対称であることを特徴と
する請求項1記載の光走査装置。
3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the shape of the single lens in the main scanning plane is asymmetric with respect to the optical axis of the single lens.
【請求項4】 前記単レンズの主走査方向の対称軸は前
記被走査面の垂直二等分線に対してチルト又は/及びシ
フトしていることを特徴とする請求項1記載の光走査装
置。
4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the axis of symmetry of the single lens in the main scanning direction is tilted and / or shifted with respect to a perpendicular bisector of the surface to be scanned. .
【請求項5】 前記単レンズの両レンズ面は共に副走査
面内での曲率がレンズ有効部内において連続的に変化し
ていることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
5. The optical scanning device according to claim 1, wherein both lens surfaces of the single lens have their curvatures in a sub-scanning surface continuously changing in a lens effective portion.
【請求項6】 前記単レンズの副走査方向の横倍率はレ
ンズ有効部内で略一定であることを特徴とする請求項1
記載の光走査装置。
6. The horizontal magnification of the single lens in the sub-scanning direction is substantially constant in the lens effective portion.
The optical scanning device according to claim 1.
【請求項7】 前記第1の光学系は前記光源手段から出
射した光束を主走査面内において略平行光束もしくは弱
収束光束もしくは弱発散光束に変換していることを特徴
とする請求項1記載の光走査装置。
7. The optical system according to claim 1, wherein the first optical system converts a light beam emitted from the light source means into a substantially parallel light beam, a weakly convergent light beam, or a weakly divergent light beam in the main scanning plane. Optical scanning device.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項記載の光
走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記
光走査装置で走査された光束によって前記感光体上に形
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器と、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。
8. The optical scanning device according to claim 1, a photosensitive member disposed on the surface to be scanned, and a light beam scanned by the optical scanning device formed on the photosensitive member. A developing device for developing the electrostatic latent image thus formed as a toner image,
An image forming apparatus comprising: a transfer device that transfers a developed toner image to a transfer material; and a fixing device that fixes the transferred toner image to the transfer material.
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