JPH11249040A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光路の折り返し回数を減らすことができ、か
つ高速、高解像度を維持することができる光走査装置を
得る。 【解決手段】 複数の光ビームを射出する光源部１２
と、複数の反射面を備えたポリゴンミラー２８を備え、
ポリゴンミラー２８の反射面の面倒れを補正するための
面倒れ補正光学系と、ポリゴンミラー２８の反射面の主
走査方向の幅よりも広い幅の光束を入射させるオーバー
フィルド光学系と、を含んで構成された光走査装置にお
いて、主走査方向及び副走査方向ともに負の屈折力（パ
ワー）を有し、かつ副走査方向の屈折力が、主走査方向
の屈折力よりも大きいシリンドリカルレンズ１８を設け
る。このため、シリンドリカルレンズ２０を平面ミラー
２２から離すことができるので、光路の折り返しを１回
にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光走査装置に係
り、特に、複数の光ビームによって被走査面上を同時走
査する光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、デジタル複写機やレーザプリ
ンタで使用される光走査装置において、画像情報に応じ
てオンオフされるレーザビームをレーザダイオードから
射出し、多角柱形状で、側面を反射面とするポリゴンミ
ラーを回転させることにより等角速度偏向し、さらにｆ
θレンズにより被走査媒体上を等速度で走査するスポッ
トに結像して画像形成する構成が知られている。

【０００３】近年、デジタル複写機やレーザプリンタ
は、高速化、高解像度化の要求が強くなっており、単位
時間あたりに書き込めるラインの数を増加させることが
望まれている。これを実現するには、ポリゴンミラーの
回転速度を上げて書き込み本数を増加させる方法が考え
られるが、この方法ではポリゴンミラーを駆動するモー
タの負荷が増加するので消費電力が増大し、信頼性が低
下するという欠点がある。

【０００４】この問題を解決する方法として、ポリゴン
ミラーの反射面の主走査方向の面幅以上の幅を持つ光ビ
ームを入射させる所謂オーバーフィルド光学系を用いる
技術がある。

【０００５】従来の所謂アンダーフィルド光学系では、
光源から射出された光ビームを、ビーム整形した後にポ
リゴンミラーに入射させ、この光ビームを偏向方向によ
らずポリゴンミラーの反射面からはみ出させることなく
偏向する構成となっている。このため、ポリゴンミラー
が大径となりやすい。例えば、８個の反射面を有するポ
リゴンミラーを使用して、被走査面上での主走査方向の
ビーム径を６０μｍにしようとすると、ポリゴンミラー
の内接円の直径を約６０ｍｍ程度にしなければならな
い。これに対し、オーバーフィルド光学系では、ポリゴ
ンミラーの反射面よりも幅広な光ビームのうち、反射面
に照射されている部分のみが反射偏向されるので、各反
射面の主走査方向の幅をアンダーフィルド光学系と比べ
て小さくでき、例えば、反射面を１２個とし、ポリゴン
ミラーの内接円の直径を約２５ｍｍ程度にすることによ
り、被走査面上での主走査方向のビーム径６０μｍを得
ることができる。

【０００６】このように、オーバーフィルド系を適用し
た場合、ポリゴンミラー駆動用のモータの負荷を軽減さ
せることができ、モータの消費電力を低減させることが
できる。

【０００７】また、高速度化、高解像度化を実現するも
のとして複数の光ビームを用いて同時に複数ラインを書
き込み、単位時間当たりに書き込むラインの本数を増加
させる方法がある。

【０００８】複数の光ビームを用いる場合は、例えば、
レーザダイオードアレイのように、光源部から直接複数
の光ビームを射出して近接して進行する光ビームを生成
し、これをポリゴンミラーの同一反射面で偏向すること
により、従来の光走査装置の構成を大きく変更すること
なく、複数ラインを同時に被走査面上に書き込むことが
でき、単位時間当たりの書き込みラインの本数を増加さ
せることができる。

【０００９】さらに、オーバーフィルド光学系と、複数
の光ビームによる複数ライン同時走査を組み合わせた光
走査装置が特開平９−１９７３１４号公報に開示されて
いる。

【００１０】この光走査装置は、光ビームを、ポリゴン
ミラーの回転軸に直交する平面に対して副走査方向に角
度を持たせて、走査範囲の中央方向からポリゴンミラー
に入射させる、所謂正面入射方式を採用している。この
正面入射方式は、走査範囲の斜め方向から光ビームを入
射させるサイド入射方式と比べて、被走査面上の主走査
方向に沿ったビーム径および光量の変動幅を小さくでき
るという利点がある。

【００１１】さらに、この光走査装置では、ｆθレンズ
を透過した光ビームをポリゴンミラーに入射させ、ポリ
ゴンミラーの反射面で反射偏向された光ビームを再びｆ
θレンズに入射させる、所謂ダブルパス光学系を採用し
ている。このように、ダブルパス光学系では、光ビーム
をｆθレンズの上または下を通過させる必要がないた
め、ポリゴンミラーの反射面に直交する平面に対して光
ビームが入射する角度を小さくすることができ、該角度
が大きい場合に発生する走査線湾曲や、光ビームの光軸
回りの回転を抑制でき、良好な結像特性が得られる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
光走査装置では、光源部から光ビームがポリゴンミラー
に入射するまでの光路が複雑になるため、部品取り付け
の誤差や、筐体の変形が生じると、光路が変動して光学
特性が劣化するという問題がある。これは、オーバーフ
ィルド光学系とレーザダイオードアレイを組み合わせた
光走査装置では、光学設計上の制約条件が多く、光源部
から光ビームがポリゴンミラーへ入射するまでの光学系
のレンズ配置に関して制約が加わり、光路の折り返し回
数が多くなるためである。

【００１３】光走査装置は、光学部品を実装するに当た
っては装置の小型化が重要な課題であり、光路の折り返
しには、一般に平面ミラーが用いられる。特開平９−１
９７３１４号公報に開示された光走査装置では、光ビー
ムの光路上におけるエキスパンダレンズとシリンドリカ
ルレンズの間、及びシリンドリカルレンズとｆθレンズ
の間の二ヶ所に平面ミラーを配置して、光源からポリゴ
ンミラーに入射するまでの間に、光ビームを２回折り返
す構成となっている。

【００１４】このような光ビームを２回折り返す構成の
光走査装置４０の構成の一例を図９に示す。光走査装置
４０の光源部４２から射出された光ビームは、コリメー
タレンズ４４によって平行光束とされて、平凹の球面レ
ンズであるエキスパンダレンズ４６へ入射する。そし
て、エキスパンダレンズ４６によって再び発散光となっ
た光ビームは、折り返しミラー４８によって所定角度で
折り返されてシリンドリカルレンズ５０へ入射し、さら
に折り返しミラー５２によって所定角度で折り返されて
ｆθレンズ５４、５６へ正面入射する。

【００１５】ｆθレンズ５４、５６を透過した光ビーム
はポリゴンミラー５８によって所定方向へ偏向されて、
再びｆθレンズ５６、５４へ入射し、平面ミラー６０で
ポリゴンミラー５８の上方側へ折り返される。そして、
シリンドリカルミラー６２で反射されて被走査面６４へ
到達する。

【００１６】折り返しミラー４８、５２を光走査装置４
０の筐体に取り付ける際には、取り付け誤差の全くない
状態で筐体に取り付けることは現実的には不可能に近い
ため、少なくともどちらかの折り返しミラーに角度調整
機構を設ける必要があるが、装置及び調整が複雑にな
る。

【００１７】また、図９に示すように、折り返しミラー
４８、５２による光ビームの折り返し角度が鈍角折り返
しの場合には、折り返しミラー４８、５２に投影される
光ビームの幅が鋭角折り返しの場合と比べて大きくなる
ので、平面度への要求が厳しくなるという欠点がある。

【００１８】これら欠点を解決するために、図９に示す
ように、破線で示した光路で入射し、折り返しミラー５
２により１回だけ折り返す構成にしようとすると、シリ
ンドリカルレンズ５０の位置が光ビームの走査範囲の中
に含まれてしまうという問題がある。 本発明は上記事
実を考慮し、オーバーフィルド光学系と、複数の光ビー
ムを射出するレーザダイオードアレイを組み合わせた光
走査装置において、光路の折り返し回数を減らすことが
でき、かつ高速、高解像度を維持することができる光走
査装置を得ることが目的である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、副走査方向に離間した複数
の光ビームを射出する光源部と、前記光源部から射出さ
れた複数の光ビームの各々を主走査対応方向に長い線像
として結像させる第１の結像光学系と、前記線像の結像
位置近傍に反射面を有すると共に、前記反射面の主走査
対応方向の面幅が前記線像の長さより狭い回転多面鏡
と、前記回転多面鏡により偏向された複数の光ビームの
各々を被走査面上に結像させる第２の結像光学系と、を
含んで構成した光走査装置において、前記第１の結像光
学系は、コリメータレンズと、前記光源部側に配置され
る第１の単レンズと、前記回転多面鏡側に配置される第
２の単レンズと、を含んで構成され、前記第１の単レン
ズは、主走査方向及び副走査方向の各方向に負の屈折力
を有し、かつ主走査方向の屈折力の絶対値よりも副走査
方向の屈折力の絶対値が大きいことを特徴とする。

【００２０】請求項１に記載の発明では、副走査方向に
離間した複数の光ビームを射出する光源部と、複数の反
射面を備えた回転多面鏡を備え、回転多面鏡の反射面の
面倒れ（各反射面が異なる角度誤差を持つ）により発生
するピッチむら（副走査方向の結像位置のばらつき）を
補正するために、回転多面鏡の反射面と被走査面を略共
役関係とする所謂面倒れ補正光学系を構成し、回転多面
鏡の反射面の主走査方向の幅よりも広い幅の光束を入射
させるオーバーフィルド光学系として構成された光走査
装置において、第１の結像光学系にコリメータレンズと
２枚の単レンズを含み、第１の単レンズは、主走査方向
及び副走査方向ともに負の屈折力（パワー）を有し、か
つ副走査方向の屈折力が、主走査方向の屈折力よりも大
きくすることにより、２枚の単レンズを光源部側に近づ
けて配置できる。この理由について詳細に説明する。

【００２１】図８に、従来例に係る光走査装置４０の光
学系を展開した図が示されている。図８（Ａ）は光ビー
ムの主走査方向の結像関係を説明するための図であり、
図８（Ｂ）は光ビームの副走査方向の結像関係を説明す
るための図である。ここでは、光源部４２から射出され
る複数の光ビームにより、被走査面６４上に６００ｄｐ
ｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）で複数ラインを隣接して書き込
む場合を考える。このような場合に、被走査面６４上で
の走査線間隔は、 ２５．４（ｍｍ）／６００×１０００＝４２．３（μ
ｍ） となる。光源部４２の発光点間隔が１４μｍの場合、副
走査方向の横倍率をβとすると、 β＝４２．３／１４＝３．０２ となり、この値を満足するように副走査断面の結像関係
を構成しなければならない。

【００２２】また、光源部４２からポリゴンミラー５８
までの第１の結像光学系における副走査方向の倍率をβ
１、ポリゴンミラー５８から被走査面６４までの第２の
結像光学系における副走査方向の倍率をβ２とすると、 β＝β１×β２ の関係がある。この光走査装置４０のように、ポリゴン
ミラー５８の面倒れ補正にシリンドリカルミラー６２を
用いて、正面入射に適した主走査方向にのみパワーを有
するｆθレンズ５４、５６を用いる構成とすると、β２
の適切な範囲は、 ０．２＜β２＜０．４ となる。β２が下限値以下の場合には面倒れ補正能力が
不足し、上限値以上の場合には副走査方向の像面湾曲が
大きくなる。ここで、β２を０．３に設定したとする
と、結局、β１が約９倍となるようにしなければばなら
ない。

【００２３】図８に示す光走査装置４０では、主走査方
向に対しては、コリメータレンズ４４、エキスパンダレ
ンズ４６、ｆθレンズ５４、５６がパワーを有し、光源
部４２から射出された発散光束をコリメータレンズ４４
で平行光束とした後、エキスパンダレンズ４６で再び発
散光束とし、ｆθレンズ５４、５６で再び幅の広い平行
光束としてポリゴンミラー５８へ入射させる構成となっ
ている。

【００２４】エキスパンダレンズ４６に入射する平行光
束の幅は、光源部４２から射出される光ビームの広がり
角と、コリメータレンズ４４の開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃ
ａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ）で概ね決定されるため、エキス
パンダレンズ４６及びｆθレンズ５４、５６で構成され
る合成光学系は、ポリゴンミラー５８の反射面の主走査
方向の幅に対して適切な比率の幅を有する平行光束が得
られるような角倍率を有するアフォーカル光学系を構成
しなければならない。このとき、ｆθレンズ５４、５６
の焦点距離は、第２の光学系の光学特性により別途決定
されてしまうため、エキスパンダレンズ４６の位置及び
パワーは一義的に決定してしまう。

【００２５】また、副走査方向に対しては、コリメータ
レンズ４４、エキスパンダレンズ４６、シリンドリカル
レンズ５０がパワーを有している。このうち、ともに光
軸回りの回転対象面で構成されるコリメータレンズ４４
及びエキスパンダレンズ４６の位置とパワーは、前述し
た主走査方向の幅の広い光ビームを整形する条件により
すでに決定しているため、固定の条件となる。

【００２６】そして、前述のβ１が約９倍の条件がある
ため、シリンドリカルレンズ５０の位置とパワーも一義
的に決定されてしまう。このような制約により決定され
る光学系を筐体に実装しようとすると、図９に示したよ
うに光路の２回折り返しが必要となる。これを１回の折
り返しで、かつ第１の結像光学系と第２の結像光学系の
光束が干渉しないようにするためには、第１の結像光学
系における副走査方向のパワー配置を変更してレンズを
移動させればよい。

【００２７】図４に、従来における第１の結像光学系に
おけるパワー配置を示す。図４（Ａ）は、図９に示され
た従来の光走査装置４０における光源部４２からポリゴ
ンミラー５８までの主走査方向のパワー配置を示し、図
４（Ｂ）は、副走査方向のパワー配置を示す。また、図
５に後述する本発明に係る光走査装置１０における光源
部１２からポリゴンミラー２８までの副走査方向のパワ
ー配置を示す。なお、図中上向きの矢印があるものは正
のパワーを表し、下向きの矢印は負のパワーを表し、矢
印のないものはパワーを持たないことを表すものとす
る。

【００２８】第１の光学系の副走査方向の倍率β１は、
光源部４２から図中点線Ｄと点線Ｅとの交点Ｆまでの距
離をＳ１とし、交点Ｆからポリゴンミラー５８までの距
離をＳ２とすると、 β１＝Ｓ２／Ｓ１ で表される。β１を維持しつつ、図５に示す如く、シリ
ンドリカルレンズ２０の位置を距離Ｌ分だけ光源部１２
側へずらすためには、エキスパンダレンズ４６の副走査
方向の負のパワーを強くすればよい。しかし、主走査方
向の結像関係はそのまま維持しなければならないので、
結局、エキスパンダレンズを主走査方向と副走査方向と
もに負の屈折力を持ち、かつ副走査方向の屈折力の絶対
値が主走査方向の屈折力より大きいアナモフィックレン
ズ（シリンドリカルレンズ１８）とすることで、シリン
ドリカルレンズ２０を光源側へずらすことができ、走査
ビームとの干渉を回避し、光ビームの折り返し回数を１
回にすることができる。

【００２９】請求項２記載の発明は、前記第１の単レン
ズは、主走査方向と一致する方向に母線を有する凹シリ
ンドリカル面と、副走査方向と一致する方向に母線を有
する凹シリンドリカル面と、を備え、前記第２の単レン
ズは、主走査方向と一致する方向に母線を有する凸シリ
ンドリカル面を有することを特徴とする。

【００３０】請求項２に記載の発明では、第１の単レン
ズを、主走査方向と一致する方向に母線を有する凹シリ
ンドリカル面と、副走査方向と一致する方向に母線を有
する凹シリンドリカル面との組み合わせでアナモフィッ
クな結像特性を実現することで、他のアナモフィック面
形状、例えば非軸対称非球面、トーリック面等と比べて
加工コストを抑えることができ、検査を容易にすること
ができる。

【００３１】請求項３記載の発明は、前記第２の単レン
ズは、主走査方向及び副走査方向の各方向に正の屈折力
を有することを特徴とする。

【００３２】請求項３記載の発明では、第２の単レンズ
を、主走査方向及び副走査方向の各方向に正の屈折力を
有するものとすることで、第１の結像光学系の光路長を
短くすることができる。この理由について詳しく説明す
る。

【００３３】図６に、第１の結像光学系における主走査
方向のパワー配置を示す。図６（Ａ）は、図９に示され
た従来の光走査装置４０における光源部４２からポリゴ
ンミラー５８までの主走査方向のパワー配置を示す。図
６（Ｂ）は、本発明に係る光走査装置１０における光源
部１２からポリゴンミラー２８までの主走査方向のパワ
ー配置を示す。なお、図中上向きの矢印があるものは正
のパワーを表し、下向きの矢印は負のパワーを表し、矢
印のないものはパワーを持たないことを表すものとす
る。

【００３４】図６に示されるように、結像レンズである
ｆθレンズ５４、５６に対する物点をＭとすると、ｆθ
レンズ５４、５６から射出される光ビームの幅を維持し
たまま光源部１２からポリゴンミラー２８までの光路を
Ｌｓ分短くするには、パワー配置を調整すればよい。す
なわち、シリンドリカルレンズ２０の主走査方向に正の
パワーを持たせるようにすることで、ポリゴンミラー２
８に入射する光束の幅を変えることなく、光源部１２か
らポリゴンミラー２８までの光路をＬｓ分短くすること
ができる。このように、第２の単レンズの主走査方向に
パワーを持たせることで、第１の結像光学系の光路を短
くすることができ、光源部が光走査装置を配設する筐体
から突出し過ぎてしまうのを防ぐことができる。

【００３５】請求項４記載の発明は、前記第１の単レン
ズは、主走査方向と一致する方向に母線を有する凹シリ
ンドリカル面と、副走査方向と一致する方向に母線を有
する凹シリンドリカル面と、を備え、前記第２の単レン
ズは、主走査方向と一致する方向に母線を有する凸シリ
ンドリカル面と、副走査方向と一致する方向に母線を有
する凸シリンドリカル面と、を備えたことを特徴とす
る。

【００３６】請求項４記載の発明では、第２の単レンズ
を、主走査方向と一致する方向に母線を有する凸シリン
ドリカル面と、副走査方向と一致する方向に母線を有す
る凸シリンドリカル面との組み合わせでアナモフィック
な結像特性を実現することで、請求項２記載の発明と同
様に、他のアナモフィック面形状と比べて加工コストを
抑えることができ、検査を容易にすることができる。

【００３７】請求項５記載の発明は、前記第１の結像光
学系は、前記第２の単レンズと前記回転多面鏡の間の光
路上にのみ光路を折り返すための平面ミラーをさらに備
えたことを特徴とする。

【００３８】請求項５記載の発明では、第１の結像光学
系に第２の単レンズと前記回転多面鏡の間の光路上にの
み光路を折り返すための平面ミラーを設ける。そして、
この平面ミラーへ入射する光ビームが所定の入射角とな
るように平面ミラーを配置することにより、光ビームの
折り返し精度の低下の影響を抑えることができ、かつ光
源部が光走査装置の筐体から突出するのを抑えることが
できる。なお、入射角は３０°以下とすることが望まし
い。

【００３９】請求項６記載の発明は、前記回転多面鏡へ
入射される光ビームは、前記第２の結像光学系の光軸を
含む副走査断面で、前記回転多面鏡の回転軸と直交する
平面に対して角度をなして前記回転多面鏡に入射される
ことを特徴とする。

【００４０】請求項６記載の発明では、光ビームを、第
２の結像光学系の光軸を含む副走査断面で、回転多面鏡
の回転軸と直交する平面に対して角度をなして回転多面
鏡に入射させる正面入射方式とする。ここで、走査範囲
の外側から光ビームをポリゴンミラーへ入射させる所謂
サイド入射方式と比較しながら正面入射方式の利点を説
明する。図７にはサイド入射方式を適用したオーバーフ
ィルド光学系における光ビームの偏向状態が示されてい
る。図７に示すごとく、ポリゴンミラーの反射面の幅よ
りも広い幅Ｈを有する光ビームがポリゴンミラーに入射
し、ポリゴンミラー１００が矢印Ｊ方向に回転すると、
反射偏向された光ビームは、Ａ→Ｂ→Ｃの順で走査され
る。このとき、ポリゴンミラー１００へ入射する光ビー
ムと、ポリゴンミラー１００の反射面の法線とのなす角
度が小さくなるに従って反射偏向される光ビームの幅が
狭くなる。このため、偏向角に依存してビーム径の変動
及び光量の変動が発生し、その差は走査範囲の両端で最
大になる。

【００４１】これに対し、正面入射方式では、偏向され
た光ビームの幅が走査範囲の中心から両端へ向かってい
くに従って左右対称に細くなるので、ビーム径の変動及
び光量の変動も左右対称となり、被走査面上の主走査方
向のビーム径及び光量の変動幅を小さくすることができ
る。

【００４２】請求項７記載の発明は、前記回転多面鏡と
前記被走査面との間に結像レンズを設けた場合、前記回
転多面鏡へ向かう光ビームと前記回転多面鏡で偏向され
た光ビームとの各々の光ビームを、前記結像レンズに通
過させることを特徴とする。

【００４３】請求項７記載の発明では、回転多面鏡と被
走査面上との間に設けられた結像レンズに、回転多面鏡
へ向かう光ビームと回転多面鏡で偏向された光ビームと
の各々の光ビームを通過させる所謂ダブルパス光学系と
することで、光ビームを結像レンズの上または下を通過
させる必要がないので、偏向手段の反射面へ入射する光
ビームの入射角を最小にすることができ、走査線湾曲
や、光ビームの光軸回りの回転を抑制することができ
る。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００４５】図１に、本発明に係る光走査装置の平面
図、図２に本発明に係る光走査装置の側面図を示す。な
お、以下では、後述するポリゴンミラー２８によって光
ビームが偏向される方向を主走査方向、主走査方向と直
交する方向を副走査方向と称する。なお、以下に示す数
値は一例であり、これに限られるものではない。

【００４６】光走査装置１０は、光源部１２、コリメー
タレンズ１４、スリット１６、第１の単レンズとしての
シリンドリカルレンズ１８、第２の単レンズとしてのシ
リンドリカルレンズ２０、平面ミラー２２、ｆθレンズ
２４、２６、ポリゴンミラー２８、平面ミラー３０、シ
リンドリカルミラー３２、被走査面３４等を備えてい
る。なお、図２に示す如く、ポリゴンミラー２８の回転
軸は図中矢印Ｇ方向（重力方向）と平行となっている。

【００４７】光源部１２は、波長が７８０ｎｍの光ビー
ムを射出する２つの発光点を、副走査方向に１４μｍの
間隔で配置したレーザダイオードアレイにより構成され
ている。コリメータレンズ１４は、焦点距離が１２．５
ｍｍであり、入射した光ビームを平行光束にする。

【００４８】スリット１６は、コリメータレンズ１４の
焦点距離付近に配置され、光ビームのビーム幅を整形す
る。シリンドリカルレンズ１８は、中心部の厚さが３ｍ
ｍであり、光ビームの入射側の面は、母線方向が副走査
方向と一致するような凹シリンドリカル面であり、射出
側の面は、母線方向が主走査方向と一致するような凹シ
リンドリカル面になっている。このように、シリンドリ
カルレンズ１８は、主走査方向、副走査方向ともに負の
パワーを有し、それぞれ独立にパワーを設定できるアナ
モフィックレンズとなっている。シリンドリカルレンズ
１８から射出された光ビームは、主走査方向、副走査方
向ともに発散した光束となる。

【００４９】シリンドリカルレンズ２０は、中心部の厚
さが５ｍｍであり、光ビームの入射側の面は、母線方向
が主走査方向と一致するような凸シリンドリカル面であ
り、射出側の面は、母線方向が副走査方向と一致するよ
うな凸シリンドリカル面になっている。このように、シ
リンドリカルレンズ２０は、主走査方向、副走査方向と
もに正のパワーを有し、それぞれ独立にパワーを設定で
きるアナモフィックレンズとなっている。シリンドリカ
ルレンズ２０から射出された光ビームは、主走査方向に
はゆるやかに発散し、副走査方向には収束する光束とな
る。なお、シリンドリカルレンズ１８、２０の硝材は、
一例としてＢＫ７（硼珪クラウンガラス）である。

【００５０】平面ミラー２２は、調整機構を備えていな
い平面ミラーであり、光ビームの入射角が２２．５°に
なるように、かつ反射光ビームが副走査方向に沿って下
向きに１．２°傾いて射出するように配置されている。

【００５１】ｆθレンズ２４は、光ビームの入射側の面
が、母線方向が副走査方向と一致するような凸シリンド
リカル面になっている。このため、ｆθレンズ２４は、
主走査方向に正のパワーを有し、副走査方向にはパワー
を有しない。ｆθレンズ２６は、光ビームの射出側の面
が、母線方向が副走査方向と一致するような凹シリンド
リカル面になっている。このため、ｆθレンズ２６は、
主走査方向に負のパワーを有し、副走査方向にはパワー
を有しない。

【００５２】また、平面ミラー２２からｆθレンズ２
４、２６に入射した光ビームの一部が反射することで生
じるゴースト光が被走査面３４へ到達するのを防止する
ために、ｆθレンズ２４、２６は、副走査方向に沿って
下向きに２°傾けて配置されている。

【００５３】ポリゴンミラー２８は、一例として反射面
を１２面有する正多角柱形状で、内接円の直径は２５ｍ
ｍである。ポリゴンミラー２８の反射面に入射した光ビ
ームは、ポリゴンミラー２８が図１に示す矢印Ｑ方向に
回転することにより偏向され、ポリゴンミラー２８の反
射面の主走査方向の幅で、かつ副走査方向に沿って下向
きに１．２°の角度で反射し、ｆθレンズ２６、２４へ
再び入射する。

【００５４】平面ミラー３０は、副走査面内で角度調節
が可能であり、光ビームの副走査方向のレジストレーシ
ョンの調整ができるようになっている。

【００５５】シリンドリカルミラー３２は、母線が主走
査方向と一致する凹シリンドリカル面になっている。シ
リンドリカルミラー３２に入射した光ビームは、被走査
面３４の方向に折り返され、被走査面３４上を図１に示
す矢印Ｐ方向に主走査する。副走査は被走査面３４が回
転することによって成される。ここで、ポリゴンミラー
２８の反射面と被走査面３４とは、副走査方向において
幾何光学的に略共役となっているので、ポリゴンミラー
２８の反射面において面倒れがあったとしても、被走査
面３４上のピッチむらが抑制されるようになっている。

【００５６】次に、シリンドリカルレンズ１８、２０の
シリンドリカル面の曲率と位置関係について説明する。

【００５７】図３（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、シリンド
リカルレンズ１８の光ビーム入射側のシリンドリカル面
の曲率半径をＲ１ｔ、光ビーム射出側のシリンドリカル
面の曲率半径をＲ１ｓ、シリンドリカルレンズ２０の光
ビーム射出側のシリンドリカル面の曲率半径をＲ２ｔ、
光ビーム入射側のシリンドリカル面の曲率半径をＲ２
ｓ、シリンドリカルレンズ１８とシリンドリカルレンズ
２０との間の距離をＡ、シリンドリカルレンズ２０とｆ
θレンズ２４との距離をＢしたときの各数値の例を以下
に示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】例１は、図９に示したような、従来におけ
る光軸回転対称レンズとシリンドリカルレンズを組み合
わせた例であり、例２〜５は、シリンドリカルレンズ２
０を副走査方向のみパワーを持たせたシリンドリカルレ
ンズとし、シリンドリカルレンズ１８及びシリンドリカ
ルレンズ２０の副走査方向の曲率をそれぞれ変えた場合
の例であり、請求項１及び請求項２に対応している。例
６〜９は、シリンドリカルレンズ２０を主走査方向にも
パワーを持たせたシリンドリカルレンズとし、シリンド
リカルレンズ１８、２０の主走査方向及び副走査方向の
それぞれで曲率を変えた場合の例であり、請求項３及び
請求項４に対応している。なお、第１の結像光学系の副
走査方向結像倍率β１と、主走査方向におけるポリゴン
ミラーへの入射ビーム幅はすべて同じである。

【００６０】例１と例２〜例５を比較すると、第１の単
レンズの副走査方向の曲率半径Ｒ１ｓを主走査方向の曲
率半径Ｒ１ｔと異ならせ、かつ、｜Ｒ１ｓ｜＜｜Ｒ１ｔ
｜となすことで、光源からｆθレンズまでの距離Ａ＋Ｂ
を維持したまま、第２の単レンズからｆθレンズまでの
距離Ｂを長くできることがわかる。距離Ｂは、曲率半径
の差を大きくする、すなわち、アナモフィック度合いを
大きくするほど長くできる。

【００６１】例２〜例５のそれぞれに対して例６〜例９
のそれぞれを比較すると、第１の単レンズの曲率半径を
｜Ｒ１ｓ｜＜｜Ｒ１ｔ｜となし、かつ、第２の単レンズ
の主走査方向の曲率半径Ｒ２ｔに凸の曲率を与えること
により、第２の単レンズからｆθレンズまでの距離Ｂを
維持したまま、光源からｆθレンズまでの距離Ａ＋Ｂを
短くできることがわかる。

【００６２】本実施の形態で適用している例９の数値に
よる結果と、従来例における例１を比較すると、第２の
単レンズからｆθレンズまでの距離Ｂを長くでき、かつ
光源の位置を筐体から突出した位置にレイアウトできる
ことがわかる。

【００６３】次に、本実施の形態の作用について、図面
を参照しながら詳細に説明する。図１、図２に示すよう
に、光源部１２から射出したレーザビームは、コリメー
タレンズ１４により平行光束とされ、スリット１６によ
りビーム幅が整形されてシリンドリカルレンズ１８へ入
射する。

【００６４】シリンドリカルレンズ１８から射出された
光ビームは、主走査方向、副走査方向ともに発散した光
束となって、シリンドリカルレンズ２０へ入射する。シ
リンドリカルレンズ２０から射出された光ビームは、主
走査方向にはゆるやかに発散し、副走査方向には収束す
る光束となって、平面ミラー２２に入射角２２．５度で
入射する。

【００６５】平面ミラー２２に入射した光ビームは、副
走査方向で下向きに１．２°の方向に折り返され、被走
査面３４の主走査範囲の中央に相当する方向からｆθレ
ンズ２４、２６に正面入射する。このように、光ビーム
を正面入射させることで、被走査面３４上の主走査方向
のビーム径及び光量の変動量を小さくすることができ
る。

【００６６】ｆθレンズ２４、２６を透過した光ビーム
は、主走査方向に対しては、ポリゴンミラー２８の反射
面の主走査方向の幅よりも広い幅の平行光束となり、副
走査方向に対しては、ポリゴンミラー２８の反射面近傍
に収束してポリゴンミラー２８の反射面に入射する。

【００６７】ポリゴンミラー２８の反射面に入射した光
ビームは、ポリゴンミラー２８が図１に示す矢印Ｑ方向
に回転することにより偏向され、ポリゴンミラー２８の
反射面の主走査方向の幅で、かつ副走査方向に沿って下
向きに１．２°の角度で反射し、ｆθレンズ２６、２４
へ再び入射する。このように、ｆθレンズ２４、２６を
２回通過させるダブルパス光学系としているので、光ビ
ームをｆθレンズ２４、２６の上または下を通過させる
必要がないので、ポリゴンミラー２８の反射面へ入射す
る光ビームの入射角を最小にすることができ、走査線湾
曲や、光ビームの光軸回りの回転を抑制することができ
る。

【００６８】ｆθレンズ２６、２４を透過した光ビーム
は、平面ミラー３０により、ｆθレンズ２４、２６の上
部を越える方向に折り返される。平面ミラー３０によっ
て折り返された光ビームは、シリンドリカルミラー３２
に入射する。シリンドリカルミラー３２に入射した光ビ
ームは、被走査面３４の方向に折り返され、被走査面３
４上を走査する。

【００６９】このように、シリンドリカルレンズ１８、
シリンドリカルレンズ２０ともに副走査方向にパワーを
有するので、パワー配置を適宜選択することでシリンド
リカルレンズ２０を平面ミラー２２から離すことがで
き、かつシリンドリカルレンズ１８とシリンドリカルレ
ンズ２０はともに主走査方向にパワーを有するので、パ
ワー配置を適宜設定することでシリンドリカルレンズ１
８とシリンドリカルレンズ２０との距離を短くすること
ができる。

【００７０】しかも、シリンドリカルレンズ１８、シリ
ンドリカルレンズ２０はともにアナモフィックレンズと
なっているので、主走査方向、副走査方向のパワー配置
設定を独立に行えるので、それぞれ適切な位置に配置す
ることができる。

【００７１】このため、光源部１２からポリゴンミラー
２８までの光路を短くすることができ、かつ光路の折り
返しを１回にすることができる。また、平面ミラー２２
への光ビームの入射角を３０度以下としているので、平
面ミラー２２の面精度劣化の影響を抑えることができ、
かつ光源部１２が光走査装置１０の筐体から突出するこ
とがない。

【００７２】なお、本実施の形態では、シリンドリカル
レンズ１８の光ビーム入射側の面は、母線方向が副走査
方向と一致するような凹シリンドリカル面であり、射出
側の面は、母線方向が主走査方向と一致するような凹シ
リンドリカル面になっているとしているが、入射側、射
出側で母線の方向が逆になるようなシリンドリカル面に
するようにしてもよい。シリンドリカルレンズ２０にお
いても同様に、入射側、射出側で母線の方向が逆になる
ようなシリンドリカル面にするようにしてもよい。ま
た、各アナモフィックレンズが、ガラスプレス成形によ
る非球面レンズであってもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の発明によれば、第１の結像光学系において、主走
査方向及び副走査方向ともに負の屈折力（パワー）を有
し、かつ副走査方向の屈折力が、主走査方向の屈折力よ
りも大きいシリンドリカルレンズを用いるようにするこ
とで、第１の結像光学系における光路の折り返しを１回
にすることができる。

【００７４】請求項２及び請求項４記載の発明によれ
ば、第１の結像光学系における第１のレンズ及び第２の
レンズを母線の直交する両面シリンドリカルレンズとす
ることで、他のアナモフィック面形状、例えば非軸対象
非球面、トーリック面等と比べて加工コストを抑えるこ
とができ、検査を容易にすることができる。

【００７５】請求項３記載の発明によれば、第１の結像
光学系を、２枚のアナモフィックレンズで構成すること
で、第１の結像光学系の光路長を短くすることができ
る。

【００７６】請求項５記載の発明によれば、第１の結像
光学系の第２の単レンズと回転多面鏡の間の光路上にの
み平面ミラーを配置することで、第１の結像光学系を簡
素な構成として調整の容易化や維持性を向上させること
ができる。

【００７７】請求項６記載の発明によれば、ポリゴンミ
ラーへ光ビームを入射させる方式を正面入射方式とする
ことで、被走査面上のビーム径および光量の変動幅を小
さくできる。

【００７８】請求項７記載の発明によれば、ポリゴンミ
ラーに入射する光ビーム及びポリゴンミラーにより偏向
された光ビームともにｆθレンズを通過させるダブルパ
ス光学系とすることで、光ビームをｆθレンズの上また
は下を通過させる必要がないので、ポリゴンミラーの反
射面へ入射する光ビームの入射角を最小にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光走査装置を示す平面図である。

【図２】本発明に係る光走査装置を示す側面図である。

【図３】（Ａ）は、シリンドリカルレンズ１８、２０の
主走査方向の曲率を説明するための平面図である。
（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。

【図４】（Ａ）は従来例に係る第１の光学系の主走査方
向のパワー配置を説明するためのイメージ図である。
（Ｂ）は従来例に係る第１の光学系の副主走査方向のパ
ワー配置を説明するためのイメージ図である。

【図５】本発明に係る第１の光学系の副走査方向のパワ
ー配置を説明するためのイメージ図である。

【図６】本発明に係る第１の光学系のパワー配置を説明
するためのイメージ図である。

【図７】サイド入射式オーバフィルド光学系における光
ビームの偏向を説明するための平面図である。

【図８】（Ａ）は従来例に係る光走査装置の光学系を展
開した平面図である。（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。

【図９】第１の光学系において、光路を２回折り返す構
成の光走査装置を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 光走査装置 １２ 光源部 １４ コリメータレンズ １６ スリット １８ シリンドリカルレンズ ２０ シリンドリカルレンズ ２２ 平面ミラー ２４ ｆθレンズ ２６ ｆθレンズ ２８ ポリゴンミラー ３０ 平面ミラー ３２ シリンドリカルミラー ３４ 被走査面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 副走査方向に離間した複数の光ビームを
   射出する光源部と、 前記光源部から射出された複数の光ビームの各々を主走
   査対応方向に長い線像として結像させる第１の結像光学
   系と、 前記線像の結像位置近傍に反射面を有すると共に、前記
   反射面の主走査対応方向の面幅が前記線像の長さより狭
   い回転多面鏡と、 前記回転多面鏡により偏向された複数の光ビームの各々
   を被走査面上に結像させる第２の結像光学系と、 を含んで構成した光走査装置において、 前記第１の結像光学系は、コリメータレンズと、前記光
   源部側に配置される第１の単レンズと、前記回転多面鏡
   側に配置される第２の単レンズと、を含んで構成され、 前記第１の単レンズは、主走査方向及び副走査方向の各
   方向に負の屈折力を有し、かつ主走査方向の屈折力の絶
   対値よりも副走査方向の屈折力の絶対値が大きいことを
   特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記第１の単レンズは、主走査方向と一
   致する方向に母線を有する凹シリンドリカル面と、副走
   査方向と一致する方向に母線を有する凹シリンドリカル
   面と、を備え、 前記第２の単レンズは、主走査方向と一致する方向に母
   線を有する凸シリンドリカル面を有することを特徴とす
   る請求項１に記載の光走査装置。
3. 【請求項３】 前記第２の単レンズは、主走査方向及び
   副走査方向の各方向に正の屈折力を有することを特徴と
   する請求項１に記載の光走査装置。
4. 【請求項４】 前記第１の単レンズは、主走査方向と一
   致する方向に母線を有する凹シリンドリカル面と、副走
   査方向と一致する方向に母線を有する凹シリンドリカル
   面と、を備え、 前記第２の単レンズは、主走査方向と一致する方向に母
   線を有する凸シリンドリカル面と、副走査方向と一致す
   る方向に母線を有する凸シリンドリカル面と、を備えた
   ことを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 【請求項５】 前記第１の結像光学系は、前記第２の単
   レンズと前記回転多面鏡の間の光路上にのみ光路を折り
   返すための平面ミラーを含むことを特徴とする請求項１
   乃至請求項４の何れか１項に記載の光走査装置。
6. 【請求項６】 前記回転多面鏡へ入射される光ビーム
   は、前記第２の結像光学系の光軸を含む副走査断面で、
   前記回転多面鏡の回転軸と直交する平面に対して角度を
   なして前記回転多面鏡に入射されることを特徴とする請
   求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光走査装置。
7. 【請求項７】 前記回転多面鏡と前記被走査面との間に
   結像レンズを設け、、前記回転多面鏡へ向かう光ビーム
   と前記回転多面鏡で偏向された光ビームとの各々の光ビ
   ームを、前記結像レンズに通過させることを特徴とする
   請求項６に記載の光走査装置。