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JP3472205B2 - Optical scanning optical device and image forming apparatus using the same - Google Patents

Optical scanning optical device and image forming apparatus using the same

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JP3472205B2
JP3472205B2 JP23533099A JP23533099A JP3472205B2 JP 3472205 B2 JP3472205 B2 JP 3472205B2 JP 23533099 A JP23533099 A JP 23533099A JP 23533099 A JP23533099 A JP 23533099A JP 3472205 B2 JP3472205 B2 JP 3472205B2
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JP
Japan
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optical
optical system
light beam
scanning
incident
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誠 藤本
健 山脇
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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】本発明は光走査光学装置及び
それを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から出
射された光束を光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主
走査方向の幅より広い状態で入射させるオーバーフィル
ド走査光学系を用いた、例えばレーザービームプリンタ
やデジタル複写機等の画像形成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 optical device and an image forming apparatus using the optical scanning optical device, and more particularly, to a deflecting surface of an optical deflector for deflecting a light beam emitted from a light source means in the main scanning direction. It is suitable for an image forming apparatus, such as a laser beam printer or a digital copying machine, which uses an overfilled scanning optical system for making the light incident in a state wider than the width.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザーより成る光源から出射さ
れた光束(光ビーム)を光偏向器の偏向面に対し、該偏
向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させるオーバ
ーフィルド走査光学系では、被走査面(感光ドラム面)
上に結像される光束のビーム幅の領域は光偏向器に入射
する光束の一部を、該光偏向器の偏向面で切り取るよう
にして使用している。
2. Description of the Related Art In an overfilled scanning optical system in which a light beam (light beam) emitted from a light source composed of a semiconductor laser is made incident on a deflection surface of an optical deflector in a state wider than the width of the deflection surface in the main scanning direction. , Surface to be scanned (photosensitive drum surface)
The area of the beam width of the light beam focused on the upper part is used by cutting off a part of the light beam incident on the optical deflector at the deflection surface of the optical deflector.

【0003】またオーバーフィルド走査光学系はアンダ
ーフィルドタイプの光学系と比較して入射光学系の球面
収差により像面湾曲が発生し、その為ビームプロファイ
ルにサイドローブが発生しやすい傾向があった。このS
/N比の悪化により被走査面上に書き込まれた画像に対
し、解像力の低下や細線の太り等の悪影響を及ぼすとい
う問題点があった。またサイドローブはビーム径を小さ
くするほど大きくなるため、高画質化に対応するために
被走査面上のビームスポット径を小さくしようとする際
には特に大きな問題点となっていた。
Further, in the overfill scanning optical system, as compared with the underfill type optical system, the field curvature is generated due to the spherical aberration of the incident optical system, which tends to cause side lobes in the beam profile. This S
There is a problem in that the image written on the surface to be scanned is adversely affected by the deterioration of the / N ratio, such as a reduction in resolution and a thick thin line. Further, the side lobe becomes larger as the beam diameter becomes smaller, so that there has been a particularly serious problem when the beam spot diameter on the surface to be scanned is made small in order to cope with high image quality.

【0004】上記の問題点を解決するオーバーフィルド
走査光学系を用いた光走査光学装置が、例えば特開平9
−304720号公報で提案されている。同公報は光源
と、該光源からの少なくとも主走査方向の発散光束を略
平行光束に変換する第1の光学系と、回転軸に平行な複
数の偏向面(反射面)を有し、且つ該回転軸を中心に略
等角速度で回転し、入射した光束を該偏向面により所定
の主走査方向に沿って偏向反射する回転多面鏡と、該回
転多面鏡によって偏向反射された光束が被走査面上を略
等速度で主走査方向に沿って走査するように偏向反射さ
れた光束を被走査面上に収束させる第2の光学系とを有
し、該光源からの光束を該回転多面鏡の複数の偏向面に
跨がるように入射させるオーバーフィルドタイプより構
成され、該光源からの光束が全て入射される第1の光学
系により、該回転多面鏡の一偏向面で偏向反射された一
部の光束が入射される第2の光学系での収差を補正する
波面を形成するように構成されている。
An optical scanning optical device using an overfilled scanning optical system that solves the above-mentioned problems is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9-1999
It is proposed in Japanese Patent Publication No. 304720. The publication has a light source, a first optical system that converts a divergent light beam from at least the main scanning direction into a substantially parallel light beam, and a plurality of deflection surfaces (reflection surfaces) parallel to a rotation axis, and A rotating polygon mirror that rotates at an approximately constant angular velocity about a rotation axis and deflects and reflects an incident light beam along a predetermined main scanning direction by the deflecting surface, and a light beam deflected and reflected by the rotating polygon mirror on a surface to be scanned. A second optical system for converging a light beam deflected and reflected so as to scan the upper part along the main scanning direction at a substantially constant speed on the surface to be scanned, and to direct the light beam from the light source to the rotary polygon mirror. The first optical system, which is of an overfilled type that is made to enter so as to straddle a plurality of deflecting surfaces and in which all the light flux from the light source is incident, is deflected and reflected by one deflecting surface of the rotary polygon mirror. Front surface for correcting aberration in the second optical system to which the light flux of the other part is incident It is configured to form.

【0005】またオーバーフィルド走査光学系では被走
査面上に結像される光束のビーム幅の領域は光偏向器に
入射する光束の一部を切り出して使用するため、回折な
どの影響で波面が崩れ、結像位置でのビームプロファイ
ルが崩れることがある。また光学部品の精度や配置のバ
ラツキ等で光束のアライメント等がズレ、被走査面上の
ビームプロファイルが崩れることがある。
In the overfilled scanning optical system, the beam width region of the light beam imaged on the surface to be scanned is used by cutting out a part of the light beam incident on the optical deflector. The beam profile at the image forming position may collapse. In addition, the alignment of the light flux may shift due to variations in the precision and arrangement of the optical components, and the beam profile on the scanned surface may collapse.

【0006】その為、従来では例えば特開平11−01
4923号公報で開示されているように、光源と光偏向
器との間に被走査面への露光量を調節する光量調節手段
としてグラデーションを備えたNDフィルタを配置し、
該NDフィルタをグラデーション方向に移動可能とし、
かつNDフィルタ面を含む平面内で回転可能となるよう
構成して上記の問題点を解決している。
Therefore, in the prior art, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-01
As disclosed in Japanese Patent No. 4923, an ND filter provided with gradation is arranged between a light source and an optical deflector as a light amount adjusting means for adjusting the exposure amount to a surface to be scanned,
The ND filter can be moved in the gradation direction,
In addition, the above-mentioned problems are solved by making it rotatable in a plane including the ND filter surface.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例は以下に示す課題を有している。
However, the above-mentioned conventional example has the following problems.

【0008】第1の光学系と第2の光学系は一対の設
計となる為、他のスペックの装置に流用しづらい。また
走査スピードの異なる装置の為、第1の光学系を再設計
すると第2の光学系も再設計する必要が発生する。
Since the first optical system and the second optical system have a pair of designs, it is difficult to apply them to apparatuses of other specifications. Further, since the devices have different scanning speeds, it is necessary to redesign the second optical system when the first optical system is redesigned.

【0009】グラデーションを備えたNDフィルタは
高価であり、コスト的にデメリットが大きい。
The ND filter provided with gradation is expensive and has a large cost disadvantage.

【0010】NDフィルタによる光量損失の為、高出
力の光源が必要となり、コスト的にデメリットが大き
い。
Due to the loss of light quantity due to the ND filter, a high-output light source is required, which is a great cost disadvantage.

【0011】本発明はオーバーフィルド走査光学系を用
いた光走査光学装置において、該装置を構成する各要素
を適切に設定することにより、像面湾曲を良好に補正す
ると共に、被走査面上における光量分布の均一性を簡易
な構成で実現でき、同時に様々なスペックに対応でき、
汎用性のある光学系を実現できる光走査光学装置及びそ
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, in an optical scanning optical device using an overfilled scanning optical system, the curvature of field is satisfactorily corrected and the surface to be scanned on the surface to be scanned is properly set by appropriately setting each element constituting the device. The uniformity of the light intensity distribution can be achieved with a simple configuration, and at the same time it can support various specifications.
An object of the present invention is to provide an optical scanning optical device capable of realizing a versatile optical system and an image forming apparatus using the optical scanning optical device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の光走査
光学装置は、光源手段を含み、該光源手段から出射した
光束を主走査断面内において略平行光束に変換する第1
の光学系と、該第1の光学系を含み、光偏向器の偏向面
に対し該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射さ
せる第2の光学系と、該光偏向器で偏向反射された光束
を被走査面上に結像させる第3の光学系と、を有する光
走査光学装置において、該第1の光学系の有効径内にお
いて発生する絶対値の最大球面収差をSA、該第1,
2,3の光学系の主走査断面内における焦点距離を各々
順にf1,f2,f3としたとき、
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning optical device including a light source means for converting a light beam emitted from the light source means into a substantially parallel light beam in a main scanning section.
And an optical system which includes the first optical system and makes the deflecting surface of the optical deflector incident on the deflecting surface in a state wider than the width of the deflecting surface in the main scanning direction. In a light scanning optical device having a third optical system for forming an image of the reflected light flux on the surface to be scanned, the absolute maximum spherical aberration generated within the effective diameter of the first optical system is SA, The first,
When the focal lengths in the main scanning section of the optical systems 2 and 3 are f1, f2 and f3 respectively,

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】但し、SAの数値をmm単位で表わすなる
条件を満足し、かつ該第1の光学系の光量分布の偏りを
補正する手段を有することを特徴としている。
However, it is characterized in that it has means for satisfying the condition that the numerical value of SA is expressed in mm and correcting the deviation of the light quantity distribution of the first optical system.

【0015】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記第1の光学系は主走査断面内において該第1の
光学系の光軸に対して垂直方向で、かつ主走査方向に移
動可能であ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 invention, the first optical system moves in a main scanning section in a direction perpendicular to the optical axis of the first optical system and in the main scanning direction. It is characterized by being possible.

【0016】請求項3の発明は請求項1又は2の発明に
おいて、前記第1の光学系は色消しレンズを有している
ことを特徴としている。
According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the first optical system has an achromatic lens.

【0017】請求項4の発明は請求項1又は2の発明に
おいて、前記第1の光学系は少なくとも1面が非球面で
形成された単レンズを有していることを特徴としてい
る。
A fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect of the present invention, the first optical system has a single lens having at least one aspherical surface.

【0018】請求項5の発明は請求項1の発明におい
て、前記光源手段から出射された光束は副走査断面内に
おいて前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向から入射す
ることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the light beam emitted from the light source means is obliquely incident on the deflection surface of the optical deflector within the sub-scan section.

【0019】請求項6の発明は請求項1の発明におい
て、前記光源手段から出射された光束は主走査断面内に
おいて前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向から入射す
ることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the light flux emitted from the light source means is obliquely incident on the deflection surface of the optical deflector in the main scanning section.

【0020】請求項7の発明は請求項1の発明におい
て、前記光源手段から出射された光束は主走査断面内に
おいて前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向から入射
し、かつ該光偏向器に入射する光束の中心が前記第1の
光学系の光軸に対して所定量、ズレて設定されているこ
とを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the light beam emitted from the light source means is obliquely incident on the deflecting surface of the optical deflector within the main scanning section, and the optical deflector is provided. It is characterized in that the center of the light beam incident on is set to be displaced by a predetermined amount with respect to the optical axis of the first optical system.

【0021】請求項8の発明は請求項1の発明におい
て、前記光偏向器に入射する光束は該光偏向器の偏向角
の略中央から偏向面へ入射することを特徴としている。
The invention of claim 8 is characterized in that, in the invention of claim 1, the light beam entering the optical deflector enters the deflecting surface from substantially the center of the deflection angle of the optical deflector.

【0022】請求項9の発明は請求項1の発明におい
て、前記第3の光学系を構成する少なくとも一部の光学
素子は前記第2の光学系をも構成していることを特徴と
している。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, at least a part of the optical elements forming the third optical system also forms the second optical system.

【0023】請求項10の発明は請求項1の発明におい
て、以下の条件式 |SA|<0.02(mm) を満足することを特徴としている。請求項11の発明は
請求項1の発明において、前記光偏向器に入射する光束
の中心を前記第1の光学系の光軸に対して所定量ずらし
て設定していることを特徴としている。請求項12の発
明の画像形成装置は、前記請求項1乃至11のいずれか
1項記載の光走査光学装置を用いて画像形成を行なうこ
とを特徴としている。
The invention of claim 10 is characterized in that, in the invention of claim 1, the following conditional expression | SA | <0.02 (mm) is satisfied. The invention of claim 11 is characterized in that, in the invention of claim 1, the center of the light beam incident on the optical deflector is set to be displaced by a predetermined amount with respect to the optical axis of the first optical system. An image forming apparatus according to a twelfth aspect of the invention is characterized in that an image is formed by using the optical scanning optical device according to any one of the first to eleventh aspects.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】[実施形態1]図1は本発明の実
施形態1の光走査光学装置をレーザービームプリンタや
デジタル複写機等の画像形成装置に適用したときの要部
上面図であり、各要素を主走査断面内に投射した状態を
示している。図2は図1の要部側面図であり、各要素を
副走査断面内に投射した状態を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Embodiment 1] FIG. 1 is a top view of essential parts when an optical scanning optical device according to a first embodiment of the present invention is applied to an image forming apparatus such as a laser beam printer or a digital copying machine. , Shows the state where each element is projected in the main scanning section. FIG. 2 is a side view of the main part of FIG. 1, showing a state in which each element is projected in the sub-scan section.

【0025】尚、本明細書において、入射光学系の光軸
をz軸として図1に示すような座標系をとる。光路を展
開したときの主走査方向をx軸とするx,y,z座標系
をとる。主走査断面をxz断面、副走査断面をyz断面
として定義する。
In this specification, a coordinate system as shown in FIG. 1 is taken with the optical axis of the incident optical system as the z axis. An x, y, z coordinate system with the x-axis being the main scanning direction when the optical path is developed is taken. The main scanning section is defined as an xz section and the sub scanning section is defined as a yz section.

【0026】図1、図2において1は光源手段であり、
例えば半導体レーザーより成っている。2はコリメータ
ーレンズ部であり、負の屈折力を有する第1の負レンズ
(凹レンズ)2aと正の屈折力を有する正レンズ(凸レ
ンズ)2bとの2枚を組み合わせた色収差を除いた色消
しレンズを有しており、半導体レーザー1から出射した
光束を主走査断面内において略平行光束となるように変
換している。
In FIG. 1 and FIG. 2, 1 is a light source means,
For example, it consists of a semiconductor laser. Reference numeral 2 denotes a collimator lens part, which is an achromatic lens having a combination of two first negative lenses (concave lenses) 2a having negative refracting power and positive lenses (convex lenses) 2b having positive refracting power. It has a lens and converts the light beam emitted from the semiconductor laser 1 into a substantially parallel light beam in the main scanning cross section.

【0027】尚、半導体レーザー1とコリメーターレン
ズ部2の各要素は第1の光学系11の一要素を構成して
いる。本実施形態における第1の光学系11は主走査断
面内において、該第1の光学系11の光軸11aに対し
て垂直方向で、かつ主走査方向に移動可能と成るように
構成されている。
Each element of the semiconductor laser 1 and the collimator lens section 2 constitutes one element of the first optical system 11. The first optical system 11 in the present embodiment is configured to be movable in the main scanning section in a direction perpendicular to the optical axis 11a of the first optical system 11 and in the main scanning direction. .

【0028】21は負の屈折力を有する第2の負レンズ
(凹レンズ)であり、コリメーターレンズ部2からの略
平行光束を弱発散光束としている。3はガラス材より成
る入射系のシリンドリカルレンズであり、副走査方向に
のみ正の屈折力を有しており、第2の負レンズ21を通
過した光束を主走査断面内で後述する光偏向器8の偏向
面(反射面)8aにほぼ線像として結像させている。4
は開口絞りであり、通過光束を規制してビーム形状を整
形している。5は折り返しミラーであり、開口絞り4を
通過した光束を光偏向器8側へ折り返している。
Reference numeral 21 denotes a second negative lens (concave lens) having a negative refracting power, which makes the substantially parallel light flux from the collimator lens portion 2 a weakly divergent light flux. Reference numeral 3 denotes an incident system cylindrical lens made of a glass material, which has a positive refracting power only in the sub-scanning direction, and a light beam passing through the second negative lens 21 is described later in the main scanning section. The image is formed on the deflecting surface (reflecting surface) 8a of 8 as a substantially linear image. Four
Is an aperture stop, which regulates the passing light flux to shape the beam shape. Reference numeral 5 denotes a folding mirror, which folds the light beam that has passed through the aperture stop 4 toward the optical deflector 8 side.

【0029】尚、半導体レーザー1、コリメーターレン
ズ部2、第2の負レンズ21、シリンドリカルレンズ
3、開口絞り4、そして折り返しミラー5の各要素は第
2の光学系12の一要素を構成している。またコリメー
ターレンズ部2と後述する第1のシリンドリカルレンズ
7、第2のシリンドリカルレンズ6とでコリメーター系
を構成している。
Each element of the semiconductor laser 1, collimator lens section 2, second negative lens 21, cylindrical lens 3, aperture stop 4, and folding mirror 5 constitutes one element of the second optical system 12. ing. Further, the collimator lens unit 2 and the first cylindrical lens 7 and the second cylindrical lens 6 which will be described later constitute a collimator system.

【0030】8は光偏向器としてのポリゴンミラー(回
転多面鏡)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。ポリゴ
ンミラー8は内接円半径が14mmの12面より成って
いる。
Reference numeral 8 denotes a polygon mirror (rotary polygonal mirror) as an optical deflector, which is rotated at a constant speed in the direction of arrow A in the figure by driving means (not shown) such as a motor. The polygon mirror 8 is composed of 12 surfaces having an inscribed circle radius of 14 mm.

【0031】13はfθ特性を有する第3の光学系であ
り、第1のシリンドリカルレンズ7と主走査方向にのみ
正のパワーを有する第2のシリンドリカルレンズ6とを
有するfθレンズ系14と、主に副走査方向にパワーを
有する第3のシリンドリカルレンズ(長尺シリンドリカ
ルレンズ)9とを有している。第3の光学系13は光偏
向器8からの偏向光束を被走査面10上に結像させると
共に副走査断面内において光偏向器8の偏向面8aと被
走査面10との間を略共役関係にすることにより、該偏
向面8aの倒れを補正している。尚、fθレンズ系14
は第2の光学系12の一部をも構成している。
Reference numeral 13 denotes a third optical system having an fθ characteristic, and an fθ lens system 14 having a first cylindrical lens 7 and a second cylindrical lens 6 having a positive power only in the main scanning direction, and a main And a third cylindrical lens (long cylindrical lens) 9 having power in the sub-scanning direction. The third optical system 13 forms an image of the deflected light flux from the optical deflector 8 on the surface to be scanned 10 and substantially conjugates between the deflecting surface 8a of the optical deflector 8 and the surface to be scanned 10 within the sub-scan section. By making the relationship, the tilt of the deflecting surface 8a is corrected. The fθ lens system 14
Also constitutes a part of the second optical system 12.

【0032】10は被走査面としての感光ドラム面であ
る。
Reference numeral 10 is a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.

【0033】本実施形態において半導体レーザー1から
光変調され出射した光束はコリメーターレンズ部2によ
って略平行光束に変換され、負レンズ21により弱発散
光束に変換され、シリンドリカルレンズ4に入射してい
る。ここで入射系のシリンドリカルレンズ4に入射した
弱発散光束のうち副走査断面内においては光束は収束さ
れ開口絞り3により制限されて折り返しミラー5を介し
て第2のシリンドリカルレンズ6と第1のシリンドリカ
ルレンズ7とを透過して光偏向器8の偏向面8aに入射
し、該偏向面8a近傍にほぼ線像(主走査方向に長手の
線像)として結像している。このとき偏向面8aに入射
する光束は光偏向器8の回転軸とfθレンズ系14の光
軸14aを含む副走査断面内において、該回転軸と垂直
な平面(光偏向器の回転平面)に対して0.8度の角度
で入射している(斜入射光学系)。即ち第2の光学系1
2からの光束は副走査断面内において偏向面8aに対し
斜め方向から入射している。
In this embodiment, the light beam which is optically modulated and emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens portion 2, converted into a weakly divergent light beam by the negative lens 21, and is incident on the cylindrical lens 4. . Here, of the weakly divergent light fluxes that have entered the cylindrical lens 4 of the incident system, the light fluxes are converged in the sub-scanning cross section, restricted by the aperture stop 3, and passed through the folding mirror 5 to the second cylindrical lens 6 and the first cylindrical lens. The light passes through the lens 7 and enters the deflecting surface 8a of the optical deflector 8, and is formed as a substantially linear image (a longitudinal linear image in the main scanning direction) near the deflecting surface 8a. At this time, the light beam incident on the deflection surface 8a falls on a plane (rotation plane of the optical deflector) perpendicular to the rotation axis of the optical deflector 8 and the optical axis 14a of the fθ lens system 14 in the sub-scan section. It is incident at an angle of 0.8 degrees (oblique incidence optical system). That is, the second optical system 1
The light flux from 2 is incident on the deflecting surface 8a in the sub-scanning section from an oblique direction.

【0034】他方の主走査断面内においては光束はその
ままの状態(弱発散光束の状態)で第2のシリンドリカ
ルレンズ6と第1のシリンドリカルレンズ7とを透過す
ることによって略平行光束に変換され、光偏向器8の偏
向角の略中央から偏向面8aに入射している(正面入
射)。このときの略平行光束の光束幅は主走査方向にお
いて光偏向器8の偏向面8aのファセット幅に対し十分
広くなるように設定している(オーバーフィルド走査光
学系)。
In the other main scanning cross section, the light beam is converted into a substantially parallel light beam by passing through the second cylindrical lens 6 and the first cylindrical lens 7 in the same state (weakly divergent light beam state), The light is incident on the deflection surface 8a from approximately the center of the deflection angle of the optical deflector 8 (front incidence). The beam width of the substantially parallel beam at this time is set to be sufficiently wider than the facet width of the deflection surface 8a of the optical deflector 8 in the main scanning direction (overfilled scanning optical system).

【0035】そして光偏向器8の偏向面8aで偏向反射
された光束は第1のシリンドリカルレンズ7、第2のシ
リンドリカルレンズ6、そして第3のシリンドリカルレ
ンズ9を介して感光ドラム面10上に導光され、該光偏
向器8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10上を矢印B方向(主走査方向)に光走査し
ている。これにより記録媒体としての感光ドラム面10
上に画像記録を行なっている。
The light beam deflected and reflected by the deflecting surface 8a of the optical deflector 8 is guided to the photosensitive drum surface 10 through the first cylindrical lens 7, the second cylindrical lens 6 and the third cylindrical lens 9. When the light is deflected, the light deflector 8 is rotated in the direction of arrow A to optically scan the surface of the photosensitive drum 10 in the direction of arrow B (main scanning direction). As a result, the photosensitive drum surface 10 as a recording medium
The image is recorded on the top.

【0036】図3は図1に示した第1の光学系11の要
部概略図である。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。
FIG. 3 is a schematic view of a main part of the first optical system 11 shown in FIG. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0037】同図におけるコリメーターレンズ部2は前
述の如く第1の負レンズ2aと正レンズ2bとの2枚を
組み合わせた色消しレンズより構成されており、その焦
点距離f1はf1=35.2(mm)である。
The collimator lens unit 2 in the figure is composed of an achromatic lens which is a combination of the first negative lens 2a and the positive lens 2b as described above, and its focal length f1 is f1 = 35. It is 2 (mm).

【0038】図4は本実施形態の半導体レーザー1の主
走査方向の光強度分布を示す説明図である。光強度が半
分になる角度を半値角と称す。本実施形態では半値角=
22°の半導体レーザー1を採用している。
FIG. 4 is an explanatory view showing the light intensity distribution in the main scanning direction of the semiconductor laser 1 of this embodiment. The angle at which the light intensity is halved is called the half-value angle. In this embodiment, half-value angle =
A 22 ° semiconductor laser 1 is used.

【0039】図5は半導体レーザー1の光強度分布に製
造上、偏りが発生した場合を示す説明図である。この偏
りは製造上、3°程度発生する。
FIG. 5 is an explanatory view showing a case where the light intensity distribution of the semiconductor laser 1 is biased in manufacturing. This deviation occurs about 3 ° in manufacturing.

【0040】図6はコリメーターレンズ部2からの射出
光束の主走査方向の光強度分布を示す説明図である。同
図において横軸はコリメーターレンズ部2の光軸からの
距離、縦軸は光強度である。オーバーフィルド走査光学
系は像面(感光ドラム面)10上に結像される光束のビ
ーム幅の領域は光偏向器に入射する光束の一部を切り出
して使用している。同図に示すように軸上(y=0)、
最軸外(y=±148.5)でコリメーターレンズ部2
からの光束の一部が像面に到達する。よって図7に示す
ような光強度分布の偏りは像面における光量分布に偏り
を生じさせる。尚、図7において横軸は像高、縦軸は光
強度である。同図においては半導体レーザー1の光強度
分布の偏りが無い場合(0°)と±3°の場合を示して
いる。
FIG. 6 is an explanatory view showing the light intensity distribution of the light flux emitted from the collimator lens unit 2 in the main scanning direction. In the figure, the horizontal axis represents the distance from the optical axis of the collimator lens unit 2, and the vertical axis represents the light intensity. In the overfilled scanning optical system, a region of the beam width of the light beam imaged on the image surface (photosensitive drum surface) 10 is used by cutting out a part of the light beam incident on the optical deflector. On-axis (y = 0) as shown in the figure,
Off-axis (y = ± 148.5) collimator lens unit 2
A part of the light flux from the light reaches the image plane. Therefore, the deviation of the light intensity distribution as shown in FIG. 7 causes the deviation of the light amount distribution on the image plane. In FIG. 7, the horizontal axis represents image height and the vertical axis represents light intensity. In the figure, there are shown a case where the light intensity distribution of the semiconductor laser 1 is not biased (0 °) and a case of ± 3 °.

【0041】本実施形態では上記偏りを補正する為に主
走査断面内においてシフト調整機構により第1の光学系
11全体を光軸に対し垂直方向で、かつ主走査方向にス
ライドさせている。これにより像面(感光ドラム面)1
0上における光量分布が略均一となるように構成してい
る。このときの第1の光学系11の調整量はコリメータ
ーレンズ部2の焦点距離f1=35.2(mm)から、f1
×tan3°=1.84(mm)であることから、およそ2
(mm)である。
In the present embodiment, in order to correct the above deviation, the entire first optical system 11 is slid in the main scanning direction in the main scanning direction by the shift adjusting mechanism in the direction perpendicular to the optical axis. As a result, the image surface (photosensitive drum surface) 1
It is configured so that the light amount distribution on 0 is substantially uniform. The adjustment amount of the first optical system 11 at this time is f1 = 35.2 (mm) from the focal length f1 of the collimator lens unit 2 to f1.
Since xtan3 ° = 1.84 (mm), approximately 2
(mm).

【0042】図6に示すように設計上、コリメーターレ
ンズ部2からの光束は光軸より±2.2(mm)使用し、調
整量として更に2(mm)必要である。よってコリメーター
レンズ部2からの光束の光束幅を10(mm)としている。
As shown in FIG. 6, by design, the light flux from the collimator lens portion 2 uses ± 2.2 (mm) from the optical axis, and the adjustment amount needs to be 2 (mm). Therefore, the luminous flux width of the luminous flux from the collimator lens unit 2 is set to 10 (mm).

【0043】本実施形態では第1の光学系11の有効径
内において発生する絶対値の最大球面収差をSA、第
1,2,3の光学系11,12,13の主走査断面内に
おける焦点距離を各々順にf1,f2,f3としたと
き、
In this embodiment, the maximum spherical aberration of the absolute value generated within the effective diameter of the first optical system 11 is SA, and the focus is within the main scanning section of the first, second, third optical systems 11, 12, and 13. When the distances are f1, f2 and f3 respectively,

【0044】[0044]

【数3】 [Equation 3]

【0045】但し、SAの数値をmm単位で表わす なる条件を満足するように各要素を設定している。However, the numerical value of SA is expressed in mm. Each element is set to satisfy the following condition.

【0046】第1の光学系11の最大球面収差SAで発
生する像面10上での主走査方向の結像面の移動量は倍
率関係から
The amount of movement of the image plane in the main scanning direction on the image plane 10 caused by the maximum spherical aberration SA of the first optical system 11 depends on the magnification relationship.

【0047】[0047]

【数4】 [Equation 4]

【0048】である。シフト調整機構により第1の光学
系11をシフトさせると、上記(2)式に示した量だけ
像面が動くことになる。製品使用上、上記像面の移動量
が1(mm)以内であれば画像に影響をおよぼさない。よっ
て本実施形態では上記条件式(1)を満足するように各
要素を設定している。
It is When the first optical system 11 is shifted by the shift adjusting mechanism, the image plane moves by the amount shown in the equation (2). When using the product, if the amount of movement of the image plane is within 1 (mm), it does not affect the image. Therefore, in this embodiment, each element is set so as to satisfy the conditional expression (1).

【0049】図8は本実施形態のコリメーターレンズ部
2の球面収差を示す収差図である。同図に示すように最
大球面収差SAは、 |SA|<0.02 (mm) である。
FIG. 8 is an aberration diagram showing spherical aberration of the collimator lens unit 2 of this embodiment. As shown in the figure, the maximum spherical aberration SA is | SA | <0.02 (mm).

【0050】本実施形態における第2の光学系12の焦
点距離f2はf2=111.1(mm)であり、第3の光学
系13の焦点距離f3はf3=345.7(mm)である。
The focal length f2 of the second optical system 12 in this embodiment is f2 = 111.1 (mm), and the focal length f3 of the third optical system 13 is f3 = 345.7 (mm). .

【0051】よって、Therefore,

【0052】[0052]

【数5】 [Equation 5]

【0053】と成り、これは条件式(1)を満足させて
いる。
Which satisfies the conditional expression (1).

【0054】図9は本実施形態の主走査方向の像面湾曲
を示す図である。第1の光学系が最大球面収差SAがゼ
ロである場合と、本実施形態のコリメーターレンズ部2
を用いた場合を示している。同図に示すように第1の光
学系11を光量分布の偏りを補正する為に2(mm)平行シ
フトしても、殆ど像面が移動していないことがわかる。
FIG. 9 is a view showing the field curvature in the main scanning direction of this embodiment. The case where the maximum spherical aberration SA of the first optical system is zero, and the case where the collimator lens unit 2 of this embodiment is used
Shows the case of using. As shown in the figure, even if the first optical system 11 is parallel-shifted by 2 (mm) in order to correct the deviation of the light amount distribution, the image plane hardly moves.

【0055】次に比較例として上記条件式(1)を満た
さない第1の光学系を用いた場合について説明する。
Next, as a comparative example, a case where the first optical system which does not satisfy the conditional expression (1) is used will be described.

【0056】図10は単玉のコリメーターレンズの球面
収差を示す収差図である。同図に示すように最大球面収
差|SA|の最大値はおよそ0,4(mm)である。
FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration of a single-lens collimator lens. As shown in the figure, the maximum value of the maximum spherical aberration | SA | is about 0.4 (mm).

【0057】よって、Therefore,

【0058】[0058]

【数6】 [Equation 6]

【0059】と成る。It becomes

【0060】図11に、その場合の主走査方向の像面湾
曲を示す。同図に示すように第1の光学系が最大球面収
差SAがゼロである場合に比べ大きく像面湾曲が発生し
ている。さらに第1の光学系を光量分布の偏りを補正す
る為に2(mm)平行シフトさせると、大きく像面が傾くこ
とがわかる。本実施形態では、この第1の光学系を不図
示の手段で移動させている。
FIG. 11 shows the field curvature in the main scanning direction in that case. As shown in the figure, the field curvature is larger in the first optical system than in the case where the maximum spherical aberration SA is zero. Further, it can be seen that when the first optical system is parallel-shifted by 2 (mm) in order to correct the deviation of the light amount distribution, the image plane is largely tilted. In this embodiment, the first optical system is moved by means (not shown).

【0061】次の本実施形態の数値実施例を示す。Numerical examples of the present embodiment will be shown below.

【0062】但し、数値実施例において、 N1:第1のシリンドリカルレンズ7の使用波長における
材質の屈折率 N2:第2のシリンドリカルレンズ6の使用波長における
材質の屈折率 N11 :第1の負レンズ2aの使用波長における材質の屈
折率 N12 :正レンズ2bの使用波長における材質の屈折率 N13 :第2の負レンズ21の使用波長における材質の屈
折率 N14 :入射系のシリンドリカルレンズ3の使用波長にお
ける材質の屈折率 D0:光偏向器8の偏向面から第1のシリンドリカルレン
ズ7までの距離 D1:第1のシリンドリカルレンズ7のレンズ厚 D2:第1のシリンドリカルレンズ7から第2のシリンド
リカルレンズ6までの距離 D3:第2のシリンドリカルレンズ6のレンズ厚 D4:第2のシリンドリカルレンズ6から第3のシリンド
リカルレンズ9までの距離 D5:第3のシリンドリカルレンズ9のレンズ厚 D6:第3のシリンドリカルレンズ9から被走査面10ま
での距離 D10 :半導体レーザー1の発光部から第1の負レンズ2
aまでの距離 D11 :第1の負レンズ2aのレンズ厚 D12 :第1の負レンズ2aから正レンズ2bまでの距離 D13 :正レンズ2bのレンズ厚 D14 :正レンズ2bから第2の負レンズ21までの距離 D15 :第2の負レンズ21のレンズ厚 D16 :第2の負レンズ21から入射系のシリンドリカル
レンズ3までの距離 D17 :入射系のシリンドリカルレンズ3のレンズ厚 D18 :入射系のシリンドリカルレンズ3から折り返しミ
ラー5までの距離 D19 :折り返しミラー5から第2のシリンドリカルレン
ズ6までの距離 R1:第1のシリンドリカルレンズ7の光偏向器8側の主
走査方向の曲率半径 R2:第1のシリンドリカルレンズ7の被走査面10側の
主走査方向の曲率半径 R3:第2のシリンドリカルレンズ6の光偏向器8側の主
走査方向の曲率半径 R4:第2のシリンドリカルレンズ6の被走査面10側の
主走査方向の曲率半径 R5:第3のシリンドリカルレンズ9の光偏向器8側の主
走査方向の曲率半径 R6:第3のシリンドリカルレンズ9の被走査面10側の
主走査方向の曲率半径 r3:第3のシリンドリカルレンズ9の光偏向器8側の副
走査方向の曲率半径 rd3 :第3のシリンドリカルレンズ9の光偏向器8側の
副走査方向の非球面係数 r4:第3のシリンドリカルレンズ9の被走査面10側の
副走査方向の曲率半径 rd4 :第3のシリンドリカルレンズ9の被走査面10側
の副走査方向の非球面 係数 第2のシリンドリカルレンズ6面上の長手方向の軸上か
らの距離yに対し、yにおける副走査方向のr’は r3'=r3・(1+rd3・y2) r4'=r4・(1+rd4・y2) R11 :第1の負レンズ2aの半導体レーザー1側の曲率
半径 R12 :第1の負レンズ2aの半導体レーザー1と反対側
の曲率半径 R13 :正レンズ2bの半導体レーザー1側の曲率半径 R14 :正レンズ2bの半導体レーザー1と反対側の曲率
半径 R15 :第2の負レンズ21の半導体レーザー1側の曲率
半径 R16 :第2の負レンズ21の半導体レーザー1と反対側
の曲率半径 R17 :入射系のシリンドリカルレンズ3の半導体レーザ
ー1側の副走査方向の曲率半径 で表される。
However, in the numerical examples, N1: the refractive index of the material at the operating wavelength of the first cylindrical lens 7, N2: the refractive index of the material at the operating wavelength of the second cylindrical lens 6, N11: the first negative lens 2a Refractive index of the material at the used wavelength N12: Refractive index of the material at the used wavelength of the positive lens 2b N13: Refractive index of the material at the used wavelength of the second negative lens 21 N14: Material at the used wavelength of the incident cylindrical lens 3 Refractive index D0: distance from the deflection surface of the optical deflector 8 to the first cylindrical lens 7 D1: lens thickness of the first cylindrical lens 7 D2: from the first cylindrical lens 7 to the second cylindrical lens 6 Distance D3: Lens thickness of the second cylindrical lens 6 D4: From the second cylindrical lens 6 to the third cylindrical lens 9 Distance D5: Lens thickness of the third cylindrical lens 9 D6: Distance from the third cylindrical lens 9 to the scanned surface 10 D10: Light emitting portion of the semiconductor laser 1 to the first negative lens 2
Distance to a D11: Lens thickness of the first negative lens 2a D12: Distance from the first negative lens 2a to the positive lens 2b D13: Lens thickness of the positive lens 2b D14: Positive lens 2b to the second negative lens 21 Distance D15: Lens thickness of second negative lens 21 D16: Distance from second negative lens 21 to incident system cylindrical lens 3 D17: Lens thickness of incident system cylindrical lens 3 D18: Incident system cylindrical lens 3 to the return mirror 5 D19: distance from the return mirror 5 to the second cylindrical lens 6 R1: radius of curvature of the first cylindrical lens 7 on the optical deflector 8 side in the main scanning direction R2: first cylindrical Curvature radius R3 of the lens 7 in the main scanning direction on the surface 10 to be scanned: Curvature radius R4 of the second cylindrical lens 6 in the main scanning direction on the side of the optical deflector 8: Second cylinder Curvature radius R5 of the lens 6 on the scanned surface 10 side in the main scanning direction: Curvature radius of the third cylindrical lens 9 on the optical deflector 8 side in the main scanning direction R6: Scanned surface 10 side of the third cylindrical lens 9 Radius of curvature r3 in the main scanning direction: radius of curvature rd3 of the third cylindrical lens 9 on the optical deflector 8 side in the sub-scanning direction: aspherical coefficient of the third cylindrical lens 9 on the optical deflector 8 side in the sub-scanning direction r4: radius of curvature in the sub-scanning direction of the surface to be scanned 10 side of the third cylindrical lens rd4: aspheric surface in the sub-scanning direction of the surface to be scanned 10 of the third cylindrical lens 9 coefficient second cylindrical lens 6 surface With respect to the distance y from the axis in the longitudinal direction above, r ′ in the sub-scanning direction at y is r3 ′ = r3 · (1 + rd3 · y 2 ) r4 ′ = r4 · (1 + rd4 · y 2 ) R11 : Radius of curvature R12 of the first negative lens 2a on the semiconductor laser 1 side: first negative lens 2 a radius of curvature on the side opposite to the semiconductor laser 1 R13: radius of curvature of the positive lens 2b on the side of the semiconductor laser 1 R14: radius of curvature of the positive lens 2b on the side opposite to the semiconductor laser 1 R15: semiconductor laser of the second negative lens 21 Radius of curvature R1 on the first side: Curvature radius of second negative lens 21 opposite to semiconductor laser 1 R17: Radius of curvature of incident side cylindrical lens 3 on the side of semiconductor laser 1 in the sub-scanning direction.

【0063】また数値実施例は全てmm単位で表わされ
る。
Numerical examples are all expressed in units of mm.

【0064】 [数値実施例] 使用波長=655nm N1=1.7761 D0=25 R1=-356.0 N2=1.6966 D1=4 R2= ∞ N11=1.7982 D2=41.5 R3= ∞ N12=1.7252 D3=15 R4=-152.6 N13=1.5139 D4=214 R5=-1000 N14=1.5139 D5=4 R6=-1000 D6=168 D10=31.61 r3=114.1 D11=2.0 rd3=6.634 ×10-6 D12=0.5 r4=-109.8 D13=3.0 rd4=7.914 ×10-6 D14=10.1 D15=5.0 R11=350.74 D16=18.0 R12=28.01 D17=6.0 R13=32.76 D18=163.3 R14=22.94 D19=84.5 R15=-56.19 R16=∞ R17=48.14 [実施形態2]図12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。
Numerical Example Working wavelength = 655 nm N1 = 1.7761 D0 = 25 R1 = -356.0 N2 = 1.6966 D1 = 4 R2 = ∞ N11 = 1.7982 D2 = 41.5 R3 = ∞ N12 = 1.7252 D3 = 15 R4 = -152.6 N13 = 1.5139 D4 = 214 R5 = -1000 N14 = 1.5139 D5 = 4 R6 = -1000 D6 = 168 D10 = 31.61 r3 = 114.1 D11 = 2.0 rd3 = 6.634 × 10 -6 D12 = 0.5 r4 = -109.8 D13 = 3.0 rd4 = 7.914 × 10 -6 D14 = 10.1 D15 = 5.0 R11 = 350.74 D16 = 18.0 R12 = 28.01 D17 = 6.0 R13 = 32.76 D18 = 163.3 R14 = 22.94 D19 = 84.5 R15 = -56.19 R16 = ∞ R17 = 48.14 Embodiment 2 FIG. 12 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main part in a main scanning direction according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0065】本実施形態において前述の実施形態1と異
なる点はコリメーターレンズ部22を少なくとも一面が
非球面で形成された単玉の非球面レンズ22aより構成
したことと、第2の光学系32からの光束を主走査断面
内において光偏向器8の偏向面8aに対し斜め方向から
入射させるオーバーフィールド走査光学系より構成した
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。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the collimator lens portion 22 is composed of a single aspherical lens 22a having at least one aspherical surface, and the second optical system 32. It is configured by an over-field scanning optical system in which the light flux from is incident on the deflecting surface 8a of the optical deflector 8 in an oblique direction in the main scanning cross section. Other configurations and optical functions are the same as those of the first embodiment.
Is almost the same as the above, and thereby the same effect is obtained.

【0066】尚、半導体レーザー1とコリメーターレン
ズ部22の各要素は第1の光学系31の一要素を構成し
ている。また半導体レーザー1、コリメーターレンズ部
22、入射系のシリンドリカルレンズ3、そして開口絞
り4の各要素は第2の光学系32の一要素を構成してい
る。
Each element of the semiconductor laser 1 and the collimator lens section 22 constitutes one element of the first optical system 31. Each element of the semiconductor laser 1, the collimator lens section 22, the incident cylindrical lens 3, and the aperture stop 4 constitutes one element of the second optical system 32.

【0067】図13は本実施形態のコリメーターレンズ
部22の球面収差を示す収差図である。同図に示すよう
に最大球面収差SAは、 |SA|=0.0015 (mm) である。
FIG. 13 is an aberration diagram showing spherical aberration of the collimator lens portion 22 of this embodiment. As shown in the figure, the maximum spherical aberration SA is | SA | = 0.015 (mm).

【0068】本実施形態において主走査断面内における
第1、第2の光学系31,32の焦点距離f1,f2は
共にf1=f2=70.4(mm)であり、第3の光学系1
3の焦点距離f3はf3=345.7(mm)である。
In this embodiment, the focal lengths f1 and f2 of the first and second optical systems 31 and 32 in the main scanning section are both f1 = f2 = 70.4 (mm), and the third optical system 1
The focal length f3 of 3 is f3 = 345.7 (mm).

【0069】よって、Therefore,

【0070】[0070]

【数7】 [Equation 7]

【0071】と成り、これは条件式(1)を満足させて
おり、これにより実施形態1と同様な効果を得ている。
This satisfies the conditional expression (1), and the same effect as that of the first embodiment is obtained.

【0072】尚、本実施形態ではコリメーターレンズ部
22を単玉の非球面レンズ22aより構成したが、前述
の実施形態1と同様、負レンズと正レンズとの2枚系で
も良い。
In this embodiment, the collimator lens portion 22 is composed of a single aspherical lens 22a, but it may be a two-lens system including a negative lens and a positive lens, as in the first embodiment.

【0073】[実施形態3]図14は本発明の実施形態
3の第1の光学系の要部概略図である。同図において図
3に示した要素と同一要素には同符番を付している。
[Third Embodiment] FIG. 14 is a schematic view of a main portion of a first optical system according to a third embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.

【0074】本実施形態において前述の実施形態2と異
なる点は第1の光学系51において光偏向器に入射する
光束の中心Mを該第1の光学系51の光軸Lに対して所
定量Δだけズラして設定したことと、コリメーターレン
ズ部42を前述の実施形態1と同様に負レンズ42aと
正レンズ42bとの2枚を組み合わせた色消しレンズよ
り構成したことである。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。
The present embodiment differs from the second embodiment described above in that the center M of the light beam incident on the optical deflector in the first optical system 51 is set to a predetermined amount with respect to the optical axis L of the first optical system 51. The difference is that the difference is set by Δ, and the collimator lens unit 42 is composed of an achromatic lens in which two lenses, a negative lens 42a and a positive lens 42b, are combined as in the first embodiment. Other configurations and optical actions are substantially the same as those of the second embodiment, and the same effect is obtained.

【0075】即ち、本実施形態では同図に示すように第
1の光学系51において光偏向器(不図示)に入射する
光束の中心Mを第1の光学系51の光軸Lに対して所定
量Δだけズラして設定している。尚、この所定量Δを中
心に光量分布調整の為、シフト調整機構を設けても良
い。
That is, in the present embodiment, as shown in the figure, the center M of the light beam incident on the optical deflector (not shown) in the first optical system 51 is set with respect to the optical axis L of the first optical system 51. It is set by shifting by a predetermined amount Δ. A shift adjusting mechanism may be provided to adjust the light amount distribution around the predetermined amount Δ.

【0076】主走査断面内において光偏向器の偏向面に
対し光束が斜め方向から入射するオーバーフィルド走査
光学系では像面への射出FNO(Fナンバー)が非対称
になるという問題点が一般的にある。
In an overfilled scanning optical system in which a light beam is obliquely incident on the deflecting surface of the optical deflector within the main scanning cross section, there is a problem that the emission FNO (F number) to the image plane is asymmetrical. is there.

【0077】ここで第3の光学系13の主走査方向の焦
点距離をfm3、第1の光学系51の光軸Lと第3の光
学系13の光軸Laとのなす角をβ、光偏向器のフアセ
ット幅をFa、像高をhgtとすると、
Here, the focal length of the third optical system 13 in the main scanning direction is fm3, the angle between the optical axis L of the first optical system 51 and the optical axis La of the third optical system 13 is β, and the light is If the deflector width of the deflector is Fa and the image height is hgt,

【0078】[0078]

【数8】 [Equation 8]

【0079】で表わすことができる。It can be represented by

【0080】本実施形態では fm3=345 (mm) Fa = 7.77(mm) β = 60° である。In this embodiment, fm3 = 345 (mm) Fa = 7.77 (mm) β = 60 ° Is.

【0081】図15に射出FNOの像高hgtによる変
化を示す。同図に示すようにピーク値を100%で規格
化している。
FIG. 15 shows the change of the output FNO depending on the image height hgt. As shown in the figure, the peak value is standardized at 100%.

【0082】第1の光学系51から光偏向器へ入射する
光束の光量分布が前記図6に示すように軸上に対して対
称であれば光量分布は非対称になってしまう。この非対
称を補正する為に本実施形態では図14に示すように光
偏向器(不図示)に入射する光束の中心Mを第1の光学
系51の光軸Lに対して所定量Δだけズラして設定する
ことにより、該光偏向器へ入射する光束の光量分布を非
対称にしている。
If the light quantity distribution of the light beam entering the optical deflector from the first optical system 51 is symmetrical with respect to the axis as shown in FIG. 6, the light quantity distribution will be asymmetric. In order to correct this asymmetry, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, the center M of the light beam incident on the optical deflector (not shown) is shifted by a predetermined amount Δ with respect to the optical axis L of the first optical system 51. With this setting, the light amount distribution of the light beam incident on the light deflector is made asymmetric.

【0083】図16に光偏向器へ入射する光束の光量分
布を示す。
FIG. 16 shows the light quantity distribution of the light beam incident on the optical deflector.

【0084】本実施形態では Δ=4.5 (mm) 半導体レーザー1の半値角FFP=22° 第1の光学系51の焦点距離f1と第2の光学系の焦点
距離f2は共に f1=f2=70.4 (mm) 本実施形態での像高hgtと第1の光学系51における
像面に到達する光束の中心の変化yは以下の表−1に示
すように成っている。
In this embodiment, Δ = 4.5 (mm) Half-value angle FFP = 22 ° of the semiconductor laser 1 The focal length f1 of the first optical system 51 and the focal length f2 of the second optical system are both f1 = f2. = 70.4 (mm) The image height hgt and the change y in the center of the light flux reaching the image plane in the first optical system 51 in this embodiment are as shown in Table 1 below.

【0085】[0085]

【表1】 [Table 1]

【0086】光偏向器へ入射する光束の光量G(y,
Δ)は以下の式で表わせる。
The light quantity G (y,
Δ) can be expressed by the following equation.

【0087】[0087]

【数9】 [Equation 9]

【0088】上記(3)式より求めた光量分布を図16
に示す。同図においてはピーク値を100%となるよう
に規格化している。
FIG. 16 shows the light quantity distribution obtained from the above equation (3).
Shown in. In the figure, the peak value is standardized to be 100%.

【0089】図15の射出FNOの像高による変化を図
16の光偏向器への入射光束の光量分布から像面におけ
る光量分布を図17に示す。本実施形態では同図に示す
ように軸上に対して対称な光量分布となるように所定量
Δの値を設定している。
FIG. 17 shows the change of the output FNO of FIG. 15 depending on the image height from the light amount distribution of the incident light beam to the optical deflector of FIG. 16 to the light amount distribution on the image plane. In this embodiment, the value of the predetermined amount Δ is set so that the light amount distribution is symmetrical with respect to the axis as shown in FIG.

【0090】尚、本実施形態においても前述の実施形態
2と同様に条件式(1)を満足するように各要素を設定
しており、これにより実施形態2と同様な効果を得てい
る。
Also in this embodiment, each element is set so as to satisfy the conditional expression (1) as in the case of the above-described second embodiment, and thereby the same effect as that of the second embodiment is obtained.

【0091】また本実施形態ではコリメーターレンズ部
42を色消しレンズより構成したが、実施形態2と同様
に単玉の非球面レンズより構成しても良い。
Further, in the present embodiment, the collimator lens portion 42 is composed of an achromatic lens, but it may be composed of a single aspherical lens as in the second embodiment.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明によれば前述の如くオーバーフィ
ルド走査光学系を用いた光走査光学装置において、該装
置を構成する各要素を適切に設定することにより、像面
湾曲を良好に補正すると共に、被走査面上における光量
分布の均一性を簡易な構成で実現でき、同時に様々なス
ペックに対応でき、汎用性のある光学系を実現できる光
走査光学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, in the optical scanning optical device using the overfilled scanning optical system as described above, the field curvature is satisfactorily corrected by properly setting the respective elements constituting the device. At the same time, an optical scanning optical device and an image forming apparatus using the optical scanning optical device which can realize the uniformity of the light amount distribution on the surface to be scanned with a simple configuration, can simultaneously meet various specifications, and can realize a versatile optical system. Can be achieved.

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

【図1】 本発明の実施形態1の要部上面図FIG. 1 is a top view of essential parts of a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態1の要部側面図FIG. 2 is a side view of a main part of the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態1の第1の光学系の要部概
略図
FIG. 3 is a schematic view of a main part of a first optical system according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施形態1の半導体レーザーの主走
査方向の光強度分布を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a light intensity distribution in the main scanning direction of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態1の半導体レーザーの光強
度分布に偏りが生じた場合を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a case where the light intensity distribution of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention is biased.

【図6】 本発明の実施形態1のコリメーターレンズ部
からの射出光束の主走査方向の光強度分布を示す説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a light intensity distribution in the main scanning direction of a light beam emitted from the collimator lens unit according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施形態1の光量分布を示す説明図FIG. 7 is an explanatory diagram showing a light amount distribution according to the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施形態1のコリメーターレンズ部
2の球面収差を示す収差図
FIG. 8 is an aberration diagram showing spherical aberration of the collimator lens unit 2 according to the first embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施形態1の主走査方向の像面湾曲
を示す図
FIG. 9 is a diagram showing field curvature in the main scanning direction according to the first embodiment of the present invention.

【図10】 従来の球面収差を示す収差図FIG. 10 is an aberration diagram showing conventional spherical aberration.

【図11】 従来の主走査方向の像面湾曲を示す図FIG. 11 is a diagram showing conventional field curvature in the main scanning direction.

【図12】 本発明の実施形態2の主走査断面図FIG. 12 is a main-scan sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施形態2の第1の光学系の球面
収差を示す収差図
FIG. 13 is an aberration diagram showing spherical aberration of the first optical system according to the second embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の実施形態3の第1の光学系の要部
概略図
FIG. 14 is a schematic view of a main part of a first optical system according to a third embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の実施形態3の射出FNOの像高に
よる変化を示す説明図
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a change of the output FNO according to the image height according to the third embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の実施形態3の光偏向器へ入射する
光束の光量分布を示す説明図
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a light amount distribution of a light beam incident on the optical deflector according to the third embodiment of the present invention.

【図17】 本発明の実施形態3の像面における光量分
布を示す説明図
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a light amount distribution on an image plane according to the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源手段(半導体レーザー) 2,22,42 コリメーターレンズ部 2a,42a 第1の負レンズ 2b,42b 正レンズ 3 シリンドリカルレンズ 4 絞り 5 折り返しミラー 6 第2のシリンドリカルレンズ 7 第1のシリンドリカルレンズ 8 光偏向器 9 第3のシリンドリカルレンズ 10 被走査面 11,31,51 第1の光学系 12,32 第2の光学系 13 第3の光学系 14 fθレンズ系 21 第2の負レンズ 22 非球面レンズ 1 Light source means (semiconductor laser) 2,22,42 Collimator lens part 2a, 42a First negative lens 2b, 42b Positive lens 3 Cylindrical lens 4 aperture 5 folding mirror 6 Second cylindrical lens 7 First cylindrical lens 8 Optical deflector 9 Third cylindrical lens 10 Scanned surface 11, 31, 51 First optical system 12,32 Second optical system 13 Third optical system 14 fθ lens system 21 Second negative lens 22 Aspherical lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−149055(JP,A) 特開 平10−206778(JP,A) 特開 平2−181712(JP,A) 特開 平5−257080(JP,A) 特開 平10−213773(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-11-149055 (JP, A) JP-A-10-206778 (JP, A) JP-A-2-181712 (JP, A) JP-A-5- 257080 (JP, A) JP-A-10-213773 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 26/10

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源手段を含み、該光源手段から出射し
た光束を主走査断面内において略平行光束に変換する第
1の光学系と、 該第1の光学系を含み、光偏向器の偏向面に対し該偏向
面の主走査方向の幅より広い状態で入射させる第2の光
学系と、 該光偏向器で偏向反射された光束を被走査面上に結像さ
せる第3の光学系と、を有する光走査光学装置におい
て、 該第1の光学系の有効径内において発生する絶対値の最
大球面収差をSA、該第1,2,3の光学系の主走査断
面内における焦点距離を各々順にf1,f2,f3とし
たとき、 【数1】 但し、SAの数値をmm単位で表わすなる条件を満足
し、かつ該第1の光学系の光量分布の偏りを補正する手段を
有する ことを特徴とする光走査光学装置。
1. A first optical system including a light source means for converting a light beam emitted from the light source means into a substantially parallel light beam in a main scanning section; and a deflection of an optical deflector including the first optical system. A second optical system for making the light incident on the surface wider than the width of the deflecting surface in the main scanning direction, and a third optical system for forming an image of the light beam deflected and reflected by the optical deflector on the surface to be scanned. In the optical scanning optical device having ,, the maximum spherical aberration of the absolute value generated within the effective diameter of the first optical system is SA, and the focal length of the first, second, and third optical systems in the main scanning cross section is When f1, f2, and f3 are set in order, respectively, However, means for satisfying the condition that the numerical value of SA is expressed in mm and correcting the deviation of the light amount distribution of the first optical system is provided.
An optical scanning optical device having.
【請求項2】 前記第1の光学系は主走査断面内におい
て該第1の光学系の光軸に対して垂直方向で、かつ主走
査方向に移動可能であることを特徴とする請求項1記載
の光走査光学装置。
2. The first optical system is movable in a main scanning section in a direction perpendicular to the optical axis of the first optical system and in the main scanning direction. The optical scanning optical device described.
【請求項3】 前記第1の光学系は色消しレンズを有し
ていることを特徴とする請求項1又は2記載の光走査光
学装置。
3. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the first optical system has an achromatic lens.
【請求項4】 前記第1の光学系は少なくとも1面が非
球面で形成された単レンズを有していることを特徴とす
る請求項1又は2記載の光走査光学装置。
4. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the first optical system has a single lens having at least one aspherical surface.
【請求項5】 前記光源手段から出射された光束は副走
査断面内において前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向
から入射することを特徴とする請求項1記載の光走査光
学装置。
5. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the light beam emitted from the light source means is incident on the deflection surface of the optical deflector in an oblique direction in the sub-scan section.
【請求項6】 前記光源手段から出射された光束は主走
査断面内において前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向
から入射することを特徴とする請求項1記載の光走査光
学装置。
6. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the light beam emitted from the light source means is incident on a deflection surface of the optical deflector in an oblique direction within a main scanning section.
【請求項7】 前記光源手段から出射された光束は主走
査断面内において前記光偏向器の偏向面に対し斜め方向
から入射し、かつ該光偏向器に入射する光束の中心が前
記第1の光学系の光軸に対して所定量、ズレて設定され
ていることを特徴とする請求項1記載の光走査光学装
置。
7. A light beam emitted from the light source means is incident on a deflection surface of the optical deflector in an oblique direction in a main scanning cross section, and the center of the light beam incident on the optical deflector is the first beam. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the optical scanning optical device is set to be displaced by a predetermined amount with respect to the optical axis of the optical system.
【請求項8】 前記光偏向器に入射する光束は該光偏向
器の偏向角の略中央から偏向面へ入射することを特徴と
する請求項1記載の光走査光学装置。
8. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the light beam incident on the optical deflector is incident on the deflection surface from substantially the center of the deflection angle of the optical deflector.
【請求項9】 前記第3の光学系を構成する少なくとも
一部の光学素子は前記第2の光学系をも構成しているこ
とを特徴とする請求項1記載の光走査光学装置。
9. The optical scanning optical device according to claim 1, wherein at least a part of the optical elements forming the third optical system also forms the second optical system.
【請求項10】10. 以下の条件式The following conditional expression |SA|<0.02(mm)| SA | <0.02 (mm) を満足することを特徴とする請求項1記載の光走査光学2. The optical scanning optical system according to claim 1, wherein
装置。apparatus.
【請求項11】11. 前記光偏向器に入射する光束の中心をThe center of the light beam incident on the optical deflector
前記第1の光学系の光軸に対して所定量ずらして設定しIt is set by shifting a predetermined amount with respect to the optical axis of the first optical system.
ていることを特徴とする請求項1記載の光走査光学装The optical scanning optical device according to claim 1, wherein
置。Place
【請求項12】 前記請求項1乃至11のいずれか1項
記載の光走査光学装置を用いて画像形成を行なうことを
特徴とする画像形成装置。
12. An image forming apparatus characterized by forming an image using the optical scanning optical apparatus according to any one of claims 1 to 11.
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