JPH10253915A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光学系設計の自由度の大きい新規な光走査装置
を実現する。 【解決手段】光源１からの光束をカップリングレンズ２
でカップリングし、ポリゴンミラー４により等角速度的
に偏向させ、偏向光束を走査結像素子を含む第２光学系
５により被走査面６に向けて集光させ、被走査面６を略
等速的に走査する光走査装置において、ポリゴンミラー
４による偏向光束の主光線が被走査面に直交するときの
上記主光線の方向を基準方向ａとするとき、有効書込領
域の一端Ａに向かう偏向光束の主光線が上記基準方向ａ
と成す角：θ₁と、有効書込領域の他端Ｂに向う偏向光
束の主光線が基準方向ａと成す角：θ₂とが互いに異な
り、走査結像素子の結像素子の１以上が、サグの影響を
軽減させるように、偏向面内において、上記基準方向に
対しシフトおよび／またはチルトされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光走査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置において、光偏向器により偏
向された光束を被走査面上に収束させる走査結像素子
は、従来、偏向光束の主光線が被走査面に直交すると
き、上記主光線が走査結像素子の光軸に合致するように
設けられ、有効書込領域は、上記光軸が中心となるよう
に設定されていた。

【０００３】このような走査結像素子の配備状態では、
有効書込領域の一端へ向かう偏向光束の偏向角と、他端
へ向かう偏向光束の偏向角とは互いに同じ大きさになる
が、このような光学配置は、光走査装置における光学系
設計に対する大きな制約となる。

【０００４】また、光走査装置において光束を偏向させ
る光偏向器としては、ポリゴンミラーを用いるものが一
般的であるが、ポリゴンミラーは、偏向反射面の回転軸
が偏向面と離れているため、偏向反射面により偏向され
る偏向光束の偏向の起点がポリゴンミラーの回転に伴い
不規則に変動する「サグ」の問題があり、サグは走査結
像素子の光軸に対して非対称であるため、像面湾曲やｆ
θ特性・リニアリティ等も光軸に対して非対称に発生す
る。このような非対称な像面湾曲やｆθ特性・リニアリ
ティ等を光軸対称な走査結像素子で補正するのは容易で
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、光学系設
計の自由度の大きい新規な光走査装置の実現を課題とす
る。この発明はまた、光学系設計の自由度が大きく、サ
グの影響を有効に軽減できる新規な光走査装置の実現を
課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の光走査装置
は、光源と、第１光学系と、ポリゴンミラーと、第２光
学系とを含む。「光源」は、光書込みのための光束を放
射する。光源としてはＬＤ（半導体レーザ）やＬＥＤ
（発光ダイオード）を好適に用いることができる。光源
としてはまた、ＬＤアレイのように複数の発光源を有す
るものを用いることもでき、こような光源を用いて複数
の走査線を一度に走査するマルチビーム走査を行うよう
にすることもできる。「第１光学系」は、光源からの光
束をカップリングするカップリングレンズを含む。「ポ
リゴンミラー」は、駆動モータにより回転され、第１光
学系からの光束を等角速度的に偏向させる。「第２光学
系」は、ポリゴンミラーによる偏向光束を被走査面に向
けて集光させ、被走査面を略等速的に走査する「走査結
像素子」を含む光学系である。第２光学系は、上記走査
結像素子の他に、面倒れ補正用や像面湾曲補正用の長尺
レンズ（長尺トロイダルレンズや長尺シリンドリカルレ
ンズ）、あるいは偏向光束の光路を折り曲げる光路折り
曲げミラー等を含むことができる。「走査結像素子」
は、１以上の結像素子で構成される。請求項１記載の光
走査装置は「ポリゴンミラーによる偏向光束の主光線が
被走査面上の走査線に直交するときの上記主光線の方向
を基準方向とするとき、有効書込領域の一端に向かう偏
向光束の主光線が基準方向と成す角：θ₁ と、有効書込
領域の他端に向う偏向光束の主光線が基準方向と成す
角：θ₂ とが互いに異なり、走査結像素子のレンズの１
以上の光軸が、サグの影響を軽減させるように、偏向面
内において、上記基準方向に対しシフト及び／またはチ
ルトされている」ことを特徴とする。「基準方向」にお
ける「ポリゴンミラーによる偏向光束の主光線が被走査
面上の走査線に直交する」とは、偏向光束が第２光学系
の結像作用の影響を受けないとすれば、主光線が被走査
面上の走査線に直交することになることを意味する。

【０００７】「偏向面」は、ポリゴンミラーにより理想
的に偏向された偏向光束の主光線の掃引により形成され
る平面であり、ポリゴンミラーの回転軸に直交する。な
お、光源から被走査面に至る光路を直線的に展開した仮
想的な光路上で、主走査方向と平行的に対応する方向を
「主走査対応方向」と呼び、上記光路上で副走査方向と
平行的に対応する方向を「副走査対応方向」と呼ぶ。
「シフト」は、上記レンズの光軸が平行的にずらされる
ことを意味し、「チルト」は、上記光軸が基準方向に対
して傾けられることを意味する。

【０００８】上記のようにすると、前述の「サグ」の影
響で「像面湾曲が、基準方向の片側の端部で著しいよう
な場合」や「ｆθ特性等の等速特性が基準方向の一端部
で著しく劣化するような場合」に、第２光学系の走査結
像素子における結像素子の１以上を主走査対応方向へシ
フトさせて、像面湾曲が顕著になる側または等速特性が
著しく劣化する側の上記角を小さく、反対側の上記角を
大きく設定することにより、全体として像面湾曲または
等速特性が比較的良好となる部分に有効書込領域を設定
してサグの影響を有効に軽減できるし、同期光検出用の
光学系の配備スペースの確保が容易であるなど、光走査
装置の設計の自由度を増大することができる。レンズ光
軸のチルトにも上記シフトと同様の作用がある。上記シ
フトとチルトとを同時に与えることもできる。

【０００９】上記第１光学系は、カップリングレンズ以
外に、カップリングレンズによりカップリングされた光
束を副走査対応方向に収束させて、ポリゴンミラーの偏
向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像に結像させる
シリンダレンズあるいは凹シリンダミラーを有すること
ができ、この場合、第２光学系は「副走査対応方向に関
して、ポリゴンミラーの偏向反射面と被走査面とを実質
的に共役関係とするもの」となる（請求項２）。このよ
うにすることにより、ポリゴンミラーの「面倒れ」を補
正することができる。

【００１０】第１光学系のカップリングレンズは、光源
からの光束を「以後の光学系にカップリングさせる」た
めの光学系であるが、カップリングレンズの作用として
は、光源からの光束を「平行光束」に変換する作用でも
よいし（請求項３）、あるいは光源からの光束を「弱い
収束性の光束もしくは弱い発散性の光束」に変換する作
用でもよい（請求項４）。上記請求項１〜４記載の光走
査装置において、走査結像素子は結像素子として「結像
機能を持つ反射鏡」を含むことができる。

【００１１】第２光学系の「走査結像素子」は、単玉レ
ンズとして構成することもできるし（請求項５）、２枚
以上のレンズとして構成することもできる（請求項
７）。走査結像素子を２枚以上のレンズで構成すると
き、シフトを与えるレンズとチルトを与えるレンズとを
別個に設定しても良い。

【００１２】走査結像素子を単玉レンズとする場合、そ
の少なくとも１面を「偏向直交面内の曲率中心を主走査
対応方向に連ねる線が偏向面内で非円弧且つ非直線とな
る特殊なトーリック面」とすることができる（請求項
６）。また、前述の如く、走査結像素子に、走査結像ミ
ラ−（単独で、もしくは他の光学素子と共働して、偏向
光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、その走
査を等速化する機能を持つ凹面鏡）を用いることもでき
る。また、ポリゴンミラーにより偏向され、走査結像素
子の少なくとも一部を透過した偏向光束を検出する光検
出手段は、上記角：θ₁，θ₂の小さい側に配備すること
ができる（請求項８）。

【００１３】請求項９記載の発明の光走査装置は、光源
と、第１光学系と、ポリゴンミラーと、第２光学系とを
有する。これらは請求項１記載の光走査装置におけると
同様のものであり、第２光学系は「１以上の結像素子」
で構成される。請求項９記載の発明の光走査装置は、以
下の点を特徴とする。即ち、ポリゴンミラーによる偏向
光束の主光線が被走査面上の走査線に直交するときの上
記主光線の方向を基準方向とするとき、有効書込領域の
一端に向かう偏向光束の主光線が上記基準方向と成す
角：θ₁と、上記有効書込領域の他端に向う偏向光束の
主光線が上記基準方向と成す角：θ₂とが互いに異な
り、ポリゴンミラーにより偏向され、走査結像素子の少
なくとも一部を透過した偏向光束を検出する光検出手段
が、上記角：θ₁，θ₂の小さい側に配備されるのであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１において、ＬＤである光源１
から放射される発散性の光束は、カップリングレンズ２
によりカップリングされて「平行光束」もしくは「弱い
収束性もしくは弱い発散性の光束」となり、シリンダレ
ンズ３により副走査対応方向（図面に直交する方向）に
収束され、ポリゴンミラー４の偏向反射面４’の近傍に
主走査対応方向に長い線像に結像し、偏向反射面４’に
よる反射光束は、ポリゴンミラー４の等速回転により等
角速度的に偏向される。偏向光束は走査結像素子５に入
射し、同素子５の作用により被走査面６に向かって集光
して光スポットを形成し、被走査面６を略等速的に走査
する。被走査面６の位置には実際には光導電性の感光体
が配備されるので、光スポットは実質的には感光体表面
を光走査する。

【００１５】ポリゴンミラー４による偏向光束の主光線
が、「被走査面上の走査線に直交する」ときの上記主光
線の方向を「基準方向」と呼ぶ。図１には「基準方向」
を符号ａで示す。即ち、基準方向は、上記偏向光束が
「走査結像素子５の結像作用の影響を受けないとすれ
ば、被走査面６上の走査線（光スポットの軌跡）に直交
する」ときの主光線の方向である。また、図１におい
て、被走査面６における符号Ａ，Ｂで示す位置の間の領
域を「有効書込領域」と称する。

【００１６】有効書込領域の一端Ａに向かう偏向光束の
主光線が基準方向ａと成す角：θ₁と、有効書込領域の
他端Ｂに向う偏向光束の主光線が基準方向ａと成す角：
θ₂とは互いに異なる。図１の実施の形態においては、
有効書込領域の一端Ａは書込み開始側であり、この書込
み開始側の角：θ₁を、書込み終了側である他端Ｂでの
角：θ₂よりも小さくし、ポリゴンミラー４により偏向
され、走査結像素子５の少なくとも一部を透過した偏向
光束を検出する光検出手段７，８（ミラー７とフォトデ
テクタ８）を、角：θ₁の側に配備する。角：θ₁と角：
θ₂を同じにせず、小さい角：θ₁の側に光検出手段を配
備することにより、走査結像素子５の径を大きくするこ
となく、光検出手段配備のためのスペースを確保でき、
光学系設計の自由度を増大することができる。

【００１７】ポリゴンミラー４よりも光源１側にある光
学系（カップリングレンズ２とシリンダレンズ３）が
「第１光学系」であり、ポリゴンミラー４と被走査面６
との間に配備される光学系が「第２光学系」である。図
１においては第２光学系の、走査結像素子５以外の光学
素子は図示を省略されている。図１においては、走査結
像素子５は「単玉レンズ」であるが、勿論、走査結像素
子を２枚以上のレンズで構成することもできる。ここ
で、走査結像素子５の「シフト」と「チルト」を説明す
ると、走査結像素子５の光軸が、偏向面（図１において
図が表されている面）内で、基準方向ａから主走査対応
方向にずれていることをシフトと呼び、その大きさ（図
１において、上方へのずれを正とする）を図の如く
「Δ」で示す。また、走査結像素子５の光軸が偏向面内
で基準方向ａに対して有限の角（図１で反時計回りを正
とする）をなしていることをチルトとよびその大きさを
「β」で表す。

【００１８】走査結像素子５は前述の如く、走査結像素
子の１以上のレンズ（走査結像素子５が単玉レンズであ
るときは当該単玉レンズ、走査結像素子５が複数のレン
ズで構成されるときは、その内の１枚以上のレンズ）
を、シフトおよび／またはチルトさせて配備する。

【００１９】即ち、図１に実施の形態を示す光走査装置
は、光源１と、光源からの光束をカップリングするカッ
プリングレンズ２を含む第１光学系２，３と、この第１
光学系からの光束を等角速度的に偏向させるポリゴンミ
ラー４と、このポリゴンミラーによる偏向光束を被走査
面６に向けて集光させ、被走査面６を略等速的に走査す
る走査結像素子５を含む第２光学系とを有し、走査結像
素子は１以上の結像素子で構成され、ポリゴンミラー４
による偏向光束の主光線が被走査面上の走査線に直交す
るときの主光線の方向を基準方向ａとするとき、有効書
込領域の一端に向かう偏向光束の主光線が上記基準方向
と成す角：θ₁と、上記有効書込領域の他端に向う偏向
光束の主光線が上記基準方向と成す角：θ₂とが互いに
異なり、走査結像素子５の結像素子の１以上が、サグの
影響を軽減させるように、偏向面内において、基準方向
ａに対しシフトおよび／またはチルトされている（請求
項１）。また、第１光学系は、カップリングされた光束
を副走査対応方向に収束させてポリゴンミラー４の偏向
反射面近傍に主走査対応方向に長い線像に結像させるシ
リンダレンズ３を有し、第２光学系５は、副走査対応方
向に関してポリゴンミラーの偏向反射面と被走査面とを
実質的に共役関係とし（請求項２）、第１光学系のカッ
プリングレンズは、光源からの光束を平行光束（請求項
３）または、弱い集束性もしくは弱い発散性の光束（請
求項４）に変換する。さらに、ポリゴンミラー４により
偏向され、走査結像素子５の少なくとも一部を透過した
偏向光束を検出する光検出手段７，８が、角：θ₁，θ₂
の小さい側に配備されている（請求項８）。

【００２０】図７は、請求項９記載の光走査装置の実施
の１形態を示している。図示されない光源と、光源から
の光束をカップリングするカップリングレンズを含む第
１光学系（図示されず）と、第１光学系からの光束を等
角速度的に偏向させるポリゴンミラー４Ａと、このポリ
ゴンミラー４Ａによる偏向光束を被走査面６に向けて集
光させ、被走査面６を略等速的に走査する走査結像素子
を含む第２光学系５とを有し、走査結像素子５は１以上
の結像素子で構成され、ポリゴンミラー４Ａによる偏向
光束の主光線が被走査面上の走査線に直交するときの主
光線の方向を基準方向ａとするとき、有効書込領域の一
端Ａ１に向かう偏向光束の主光線が基準方向ａと成す
角：θ₁と、有効書込領域の他端Ｂ１に向う偏向光束の
主光線が基準方向ａと成す角：θ₂とが互いに異なり、
ポリゴンミラー４Ａにより偏向され、走査結像素子５の
少なくとも一部を透過した偏向光束を検出する光検出手
段７，８が、角：θ₁，θ₂の小さい側（角：θ₁の側）
に配備されている。

【００２１】先に説明した図１の実施の形態との差異
は、この実施の形態では走査結像素子５にシフト・チル
トが与えられていないことである。ポリゴンミラーによ
る光束偏向は、ポリゴンミラーにおける偏向反射面ごと
に繰り返されるものであり、ポリゴンミラーが小型化し
た場合などに、光学系の配置によっては、有効書込領域
の一端Ａ１に向かう偏向光束の主光線が基準方向ａと成
す角：θ₁と、有効書込領域の他端Ｂ１に向う偏向光束
の主光線が基準方向ａと成す角：θ₂とを「θ₁＝θ₂」
として設定したような場合に、有効書込み領域の書込み
開始側もしくは終了側の何れかに向かう偏向光束が、図
７に示すように、ポリゴンミラー４Ａにおける「コーナ
ーの部分」で反射されるようになることが考えられる。
図７において、ポリゴンミラー４Ａのコーナ部分で反射
される偏向光束が、書込み開始側へ向かうような場合に
は、コーナー部分での反射光束により走査される部分で
は、偏向光束は上記コーナにより一部が「ケラれ」てし
まうため、この部分では正常な光走査が行われない虞れ
がある。

【００２２】そこでこのような場合には、図７に示すよ
うに、各θ₁＜θ₂とすることにより、有効書込み領域の
中心を基準方向ａに対して終了位置Ｂ１側へずらし、位
置Ａ１とＢ１との間で、コーナーでケラれない適正な偏
向光束による良好な光走査が行われるようにし、書込み
開始側に生じたスペースに光検出手段７，８を配備する
のである。光検出手段は偏向光束を検出するのみで十分
であるから、一部がコーナにケラれた偏向光束でも、十
分に検知が可能である。

【００２３】

【実施例】具体的な実施例を５例挙げる。以下にあげる
各実施例の光走査装置は、図１に即して説明した光学配
置のものであり、シリンダレンズ３の中心肉厚、材質の
屈折率、第１面および第２面の副走査対応方向の曲率半
径をそれぞれ「ｄ₁，ｎ₁，ｒ_1S，ｒ_2S」とし、シリンダ
レンズ３からポリゴンミラー４による「基準反射位置
（偏向光束の主光線が基準方向ａと合致するときの反射
位置）」までの距離を「ｄ₂」、基準反射位置から走査
結像素子５の第１面までの基準方向ａにおける距離を
「ｄ₃」とする。なお、レンズ材質の屈折率は全て使用
波長（光源１の発光波長）に関するものである。

【００２４】またカップリングされた光束が、その後の
光学系の影響を受けないと仮定した場合に、自然に集光
する位置を「自然集光点」とよび、上記基準反射位置か
ら自然集光点に至る距離（被走査面側に向かって正とす
る）を「Ｓ」とする。また、第１光学系側からポリゴン
ミラー４に入射する光束の主光線と基準方向ａとの成す
角を図１のように「α」とする。ポリゴンミラーに関し
ては、その偏向反射面数を「Ｎ」、内接円半径を
「Ｒ’」、第１光学系側から入射する光束の主光線とポ
リゴンミラー４の回転中心との距離を図１の如く「ｈ」
とする。なお「距離の次元」を持つものの単位は「ｍ
ｍ」である。

【００２５】実施例１ 実施例１は図１に即して説明した実施の形態において
「走査結像素子５を２枚のレンズで構成した例」である
（請求項７）。これら２枚のレンズを、ポリゴンミラー
４の側から順次、第１，第２レンズと呼ぶ。

【００２６】基準反射位置から第１レンズの第１面（入
射側面）までの距離（上記「ｄ₃」）に続き、第１レン
ズの中心肉厚、屈折率をそれぞれ「ｄ₄，ｎ₂」とし、第
１レンズの第２面から第２レンズの入射側面までの距
離、第２レンズの中心肉厚、使用波長における屈折率を
それぞれ「ｄ₅，ｄ₆，ｎ₃」とし、第２レンズの射出側
面から被走査面に至る距離を「ｄ₇」とする。

【００２７】Ｓ＝∞（カップリングレンズにより「平行
光束」にカップリングされる） 角：α＝６０度 ポリゴンミラー：Ｒ’＝１８，Ｎ＝６，ｈ＝１０．２ 角：θ₁＝４４度，角：θ₂＝４６度 ｄ₁＝３．０，ｎ₁＝１．５１１１７６，ｒ_1S＝７１．５
（シリンダ面），ｒ_2S＝∞，ｄ₂＝１００，ｄ₃＝４０，
ｄ₄＝１３．８、ｎ₂＝１．５３７，ｄ₅＝８．６，ｄ₆＝
１１．５，ｎ₃＝１．５３７，ｄ₇＝１０１．１ 。

【００２８】第１レンズの「入射側面」と、第２レンズ
「入射側面」は共に、偏向面内における形状（主走査対
応方向の形状）が「非円弧形状」である。

【００２９】非円弧形状は、近軸曲率半径：Ｒ、円錐定
数：Ｋ、高次の係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．．を用いて、
光軸方向の座標：Ｘと光軸直交方向（シフト・チルトを
与えられていない状態における主走査対応方向）の座
標：Ｙが、 Ｘ＝Ｙ²／［Ｒ＋Ｒ√｛１−（１＋Ｋ）Ｙ²／Ｒ²｝］ ＋ＡＹ⁴＋ＢＹ⁶＋ＣＹ⁸＋ＤＹ¹⁰＋．．． （１） で表される形状において、Ｒ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，．．を与えて特定される形状である。高次の係数：
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．は「Ｙの冪乗が、順次２乗づつ大き
くなる」ように定められる。

【００３０】第１及び第２レンズの「入射側面の形状」
は、上記非円弧形状を、偏向面内において主走査方向に
平行な軸の回りに回転して得られる「非円弧トロイダル
面」であり、Ｘ軸上における「非円弧形状と上記軸との
間の距離：Ｒ_S」を与える。

【００３１】第１および第２レンズの「射出側の面」は
共に「ノーマルトロイダル面」であり、光軸方向と主走
査対応方向とで決定される偏向面内の曲率半径：Ｒ_Mと
「光軸を含む偏向直交面内の曲率半径：Ｒ_S」とを与え
て形状を特定する。

【００３２】なお、以下の数値の表現において、Ｅとそ
れに続く数字は「冪乗」を表す。例えば、「Ｅ−９」
は、１０の９乗を意味し、この数値がそれ以前にある数
値にかかるのである。

【００３３】 第１レンズ 「入射側レンズ面の形状」 Ｒ Ｋ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ -310.0 27.65 -1.248E-6 5.487E-10 -7.024E-13 3.769E-16 Ｅ Ｆ Ｇ Ｈ Ｒ_S 7.854E-20 -4.369E-23 -2.755E-26 7.47E-30 -19.5 「射出側レンズ面の形状」 Ｒ_M Ｒ_M −８７．５ −３１．０ 。

【００３４】 第２レンズ 「入射側レンズ面の形状」 Ｒ Ｋ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ -246.0 -15.44 7.637E-7 -6.719E-11 -5.312E-15 -9.740E-19 Ｅ Ｆ Ｇ Ｈ Ｒ_S -1.276E-23 -3.519E-25 2.322E-28 -3.175-32 -135.0 「射出側レンズ面の形状」 Ｒ_M Ｒ_M −２４８．３ −１９．９４ 。

【００３５】第１および第２レンズは、共にシフトとチ
ルトを与えられている。 第１レンズ： Δ＝１．３９，β＝０．５５度 第２レンズ： Δ＝１．４７，β＝−０．７度 実施例１における像面湾曲（主走査方向：破線、副走査
方向：実線）と等速特性（ｆθ特性：破線、とリニアリ
ティ：実線）を図２に示す。

【００３６】上記のように、実施例１では、カップリン
グレンズは光源からの光束を平行光束に変換し（請求項
３）、第２光学系の走査結像素子が２枚以上のレンズで
構成され（請求項７）、走査結像素子の１以上のレンズ
が、その光軸を、偏向面内において基準方向に対しシフ
トおよびチルトさせて配備されている（請求項１）。

【００３７】実施例２ 実施例２は、図７に即して説明した請求項９記載の発明
に対応する実施例である。実施例１におけると同一の光
学系を用い、走査結像素子の各レンズにシフトやチルト
を与えず、θ₁＝θ₂＝４５度とした場合の、像面湾曲と
等速特性の図を図３に示す。図３と図２を比較すると、
光走査の書き出し開始側（図の上端部）における副走査
方向の像面湾曲とリニアリティが、実施例１に比して劣
化していることが認められる。このことは、実施例１に
おけるシフト・チルトにより、サグの影響が有効に軽減
され、上記像面湾曲やリニアリティが良好に改善される
ことを意味している。

【００３８】しかし、図２と図３とを詳細に比較する
と、書込み開始側で大きく劣化しているのは、リニアリ
ティであることが分かる。そこで、上記の場合に、θ₁
＝θ₂＝４５度とするかわりに、θ₁＜４５度とすること
により、像面湾曲・等速特性の良好な領域で光走査を行
い、θ₁＜４５度とすることにより「書込み開始側に生
じたスペース」に光検出手段を配備するようにすれば、
光走査装置を有効にコンパクトかでき、設計の自由度も
大きくなる。書込み終了側においては、θ₂＝４５度と
すると、有効書込み領域が狭くなることは避けられな
い。このような場合、もし、像面湾曲や等速特性がθ₂
＞４５度の領域でも良好であれば、θ₂＞４５として書
込み終了側を拡張し、書込み開始側での走査領域の減少
分を補うようにしてもよい。勿論、請求項９記載の発明
は、像面湾曲や等速特性の「サグによる非対称」があま
り著しくないことが前提である。

【００３９】なお、図３および図４以下の像面湾曲およ
び等速特性の図は何れも、図２に倣って描かれており、
像面湾曲の図では破線が主走査方向、実線が副走査方向
であり、等速特性の図においては、破線がｆθ特性、実
線がリニアリティである。

【００４０】以下に挙げる実施例３〜５は請求項４，
５，６記載の発明の実施例である。実施例３〜５におい
ては、図１に示した走査結像素子５は「単玉レンズ」で
構成される（請求項５）。カップリングレンズによりカ
ップリングされた光束は、実施例２〜４とも「弱い収束
性」であり（請求項４）、Ｓ＞０である。

【００４１】実施例１と同じく、シリンダレンズ３の中
心肉厚、屈折率、入射側面および射出側面の副走査対応
方向の曲率半径をそれぞれ「ｄ₁，ｎ₁，ｒ_1S，ｒ_2S」、
シリンダレンズ３から基準反射位置までの距離を
「ｄ₂」、基準反射位置から走査結像素子(単玉レンズ)
の入射側レンズ面までの基準方向の距離を「ｄ₃」、走
査結像素子の中心肉厚、屈折率をそれぞれ「ｄ₄、ｎ₂」
とし、走査結像素子の射出側面から被走査面６に至る距
離を「ｄ₅」とする。

【００４２】走査結像素子は、両面とも、偏向面内にお
ける形状（主走査対応方向の形状）が上記（１）式で表
される非円弧形状であり、（１）式における各「記号」
にサフィックス：ｎを付け、入射側の面に就きｎ＝１、
射出側の面に就きｎ＝２として、近軸曲率半径：Ｒ_n、
円錐定数：Ｋ_n、高次の係数：Ａ_n，Ｂ_n，Ｃ_n，
Ｄ_n，．．．とし、これらを与えて形状特定を行う。

【００４３】また、走査結像素子の両面とも前述の「特
殊なトーリック面（請求項５）」であり、主走査方向に
おいて、光軸から距離：Ｙの位置における「偏向直交
面」内での曲率半径（副走査対応方向の曲率半径）：Ｒ
_Snは、多項式： Ｒ_Sn＝Ｒ_S0n＋ａ_nＹ²＋ｂ_nＹ⁴＋ｃ_nＹ⁶＋ｄ_nｙ⁸＋ｅ_nＹ
¹⁰＋ｆ_nＹ¹²＋ｇ_nＹ¹⁴＋．．． （入射側の面に就きｎ＝１、射出側の面に就きｎ＝２）
において、Ｒ_S0n，ａ_n，ｂ_n，．．．を与えて特定され
る。

【００４４】実施例３ Ｓ＝１３７２．８（カップリングレンズにより「弱い収
束光束」にカップリングされる） 角：α＝６０度 ポリゴンミラー：Ｒ’＝１８，Ｎ＝６，ｈ＝９．３５ 角：θ₁＝４３．６度，角：θ₂＝４４．４度 ｄ₁＝３．０，ｎ₁＝１．５１９３３，ｒ_1S＝１３．８１
（シリンダ面），ｒ_2S＝∞，ｄ₂＝２５．０，ｄ₃＝３
３．１，ｄ₄＝１３．５、ｎ₂＝１．５１９３３，ｄ₅＝
１２８．４， 。

【００４５】 「偏向面内の形状」 ｎ Ｒ_n Ｋ_n Ａ_n Ｂ_n Ｃ_n Ｄ_n １ 160.325 -58.38 -9.22923E-7 3.65515E-10 -8.34355E-14 1.113E-17 ２ -139.26 4.83 -9.71348E-7 2.37E-10 -8.06014E-14 2.65E-17 「偏向直交面内の形状」 ｎ Ｒ_S0n ａ_n ｂ_n ｃ_n ｄ_n ｅ_n １ -108.6 7.803E-2 -3.15051E-4 8.16834E-7 -1.10138E-9 7.352E-13 ２ -15.2 -1.6873E-3 3.41942E-6 -4.2899E-9 5.634E-12 -4.189E-15 ｎ ｆ_n １ -1.8802E-16 ２ 1.2966E-18 。

【００４６】走査結像素子は「シフトのみ」を与えられ
ている。即ち、 Δ＝＋０．７４，β＝０ 実施例３における主・副走査方向の像面湾曲と等速特性
（ｆθ特性とリニアリティ）を図４に示す。像面湾曲・
等速特性ともに良好に補正されている。なお、偏向光束
は主走査対応方向において弱い収束性であるから走査結
像素子は、厳密にはｆθレンズでないが、等速特性にお
けるｆθ特性は、ｆθレンズに対するｆθ特性と同様に
して算出した。以下の実施例３，４でも同様である。

【００４７】実施例４ Ｓ＝３１１．１（カップリングレンズにより「弱い収束
光束」にカップリングされる） 角：α＝６０度 ポリゴンミラー：Ｒ’＝１８，Ｎ＝６，ｈ＝９．６ 角：θ₁＝４４．２度，角：θ₂＝４５．７度 ｄ₁＝３．０，ｎ₁＝１．５１９３３，ｒ_1S＝４４．６８
（シリンダ面），ｒ_2S＝∞，ｄ₂＝７０．０，ｄ₃＝４
８．１，ｄ₄＝２０．０、ｎ₂＝１．５１９３３，ｄ₅＝
１０６．９， 。

【００４８】 「偏向面内の形状」 ｎ Ｒ_n Ｋ_n Ａ_n Ｂ_n Ｃ_n Ｄ_n １ 199.5 -35.1384 -1.9846E-7 2.1692E-11 1.9018E-15 -1.88E-19 ２ -212.0 2.106 -3.709E-7 1.7132E-11 -5.93E-15 1.494E-18 「偏向直交面内の形状」 ｎ Ｒ_S0n ａ_n ｂ_n ｃ_n ｄ_n ｅ_n １ -40.03 -1.19E-2 1.678E-5 -1.7646E-8 9.9902E-12 -2.8335E-15 ２ -15.973 -8.58E-4 2.072E-7 1.505E-9 -1.77196E-12 9.1971E-16 ｎ ｆ_n ｇ_n １ 3.154E-19 0.0 ２ -2.28E-19 2.18171E-23 。

【００４９】走査結像素子には「チルトのみ」が与えら
れている。即ち、 Δ＝０，β＝−０．２度実施例４における主・副走査方
向の像面湾曲と等速特性（ｆθ特性とリニアリティ）を
図５に示す。像面湾曲・等速特性ともに良好に補正され
ている。

【００５０】実施例５ 上記実施例３において、走査結像素子のシフトをΔ＝＋
０．７４から、Δ＝＋０．８０に変え、チルトをβ＝０
（チルト無し）からβ＝０．１４度に変えた。このと
き、像面湾曲・等速特性は図６に示すように、良好に補
正される。

【００５１】上記実施例１〜４では角：αを６０度とし
たが、この角：αをさらに小さくして、第１光学系と第
２光学系の光学素子が互いに干渉しあうような配置の場
合にも、角：θ₁，θ₂のうちの小さい方を干渉する側に
することにより、第１光学系の光路と第２光学系の光路
の干渉を避けることができる。

【００５２】また、走査結像素子を単玉レンズとする場
合、上記特殊なトーリック面（請求項５）に代えて、通
常のトーリック面を用いてもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な光走査装置を実現できる。この発明の光走査装
置は上記の如き構成となっているので、光走査装置設計
の自由度が大きく、走査結像素子にシフト（およびチル
ト）を与えることにより、サグに起因する像面湾曲や等
速特性の劣化を有効に補正可能である。

【００５４】なお、第２光学系の走査結像素子を主走査
対応方向において非対称形状とする場合にも、この発明
の適用は可能であり、サグ対策上の効果が大きい。ま
た、請求項９記載の発明では、光走査装置のコンパクト
化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光走査装置の実施の形態を説明する
ための図である。

【図２】実施例１に関する像面湾曲および等速特性の図
である。

【図３】実施例２に関する像面湾曲および等速特性の図
である。

【図４】実施例３に関する像面湾曲および等速特性の図
である。

【図５】実施例４に関する像面湾曲および等速特性の図
である。

【図６】実施例５に関する像面湾曲および等速特性の図
である。

【図７】請求項９記載の発明の実施の１形態を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ カップリングレンズ ３ シリンダレンズ ４ ポリゴンミラー ５ 走査結像素子 ６ 被走査面

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、 光源からの光束をカップリングするカップリングレンズ
   を含む第１光学系と、 この第１光学系からの光束を等角速度的に偏向させるポ
   リゴンミラーと、 このポリゴンミラーによる偏向光束を被走査面に向けて
   集光させ、上記被走査面を略等速的に走査する走査結像
   素子を含む第２光学系とを有し、 上記走査結像素子は１以上の結像素子で構成され、 ポリゴンミラーによる偏向光束の主光線が被走査面上の
   走査線に直交するときの上記主光線の方向を基準方向と
   するとき、有効書込領域の一端に向かう偏向光束の主光
   線が上記基準方向と成す角：θ₁と、上記有効書込領域
   の他端に向う偏向光束の主光線が上記基準方向と成す
   角：θ₂とが互いに異なり、 上記走査結像素子の結像素子の１以上が、サグの影響を
   軽減させるように、偏向面内において、上記基準方向に
   対しシフトおよび／またはチルトされていることを特徴
   とする光走査装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光走査装置において、 第１光学系は、カップリングされた光束を副走査対応方
   向に収束させて、ポリゴンミラーの偏向反射面近傍に主
   走査対応方向に長い線像に結像させるシリンダレンズを
   有し、 第２光学系は、副走査対応方向に関して、ポリゴンミラ
   ーの偏向反射面と被走査面とを実質的に共役関係とする
   ものであることを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の光走査装置におい
   て、 第１光学系のカップリングレンズが、光源からの光束を
   平行光束に変換することを特徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】請求項１または２記載の光走査装置におい
   て、 第１光学系のカップリングレンズが、光源からの光束を
   弱い収束性もしくは弱い発散性の光束に変換することを
   特徴とする光走査装置。
5. 【請求項５】請求項１または２または３または４記載の
   光走査装置において、 第２光学系の走査結像素子は単玉レンズであることを特
   徴とする光走査装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の光走査装置において、 走査結像素子である単玉レンズの少なくとも１面は、偏
   向直交面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねる線が偏
   向面内で非円弧且つ非直線となる特殊なトーリック面で
   あることを特徴とする光走査装置。
7. 【請求項７】請求項１または２または３または４記載の
   光走査装置において、 第２光学系の走査結像素子が２枚以上のレンズで構成さ
   れることを特徴とする光走査装置。
8. 【請求項８】請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装
   置において、 ポリゴンミラーにより偏向され、走査結像素子の少なく
   とも一部を透過した偏向光束を検出する光検出手段が、
   角：θ₁，θ₂の小さい側に配備されることを特徴とする
   光走査装置。
9. 【請求項９】光源と、 光源からの光束をカップリングするカップリングレンズ
   を含む第１光学系と、 この第１光学系からの光束を等角速度的に偏向させるポ
   リゴンミラーと、 このポリゴンミラーによる偏向光束を被走査面に向けて
   集光させ、上記被走査面を略等速的に走査する走査結像
   素子を含む第２光学系とを有し、 上記走査結像素子は１以上の結像素子で構成され、 ポリゴンミラーによる偏向光束の主光線が被走査面上の
   走査線に直交するときの上記主光線の方向を基準方向と
   するとき、有効書込領域の一端に向かう偏向光束の主光
   線が上記基準方向と成す角：θ₁と、上記有効書込領域
   の他端に向う偏向光束の主光線が上記基準方向と成す
   角：θ₂とが互いに異なり、 ポリゴンミラーにより偏向され、走査結像素子の少なく
   とも一部を透過した偏向光束を検出する光検出手段が、
   上記角：θ₁，θ₂の小さい側に配備されることを特徴と
   する光走査装置。