CN1175299C - 光扫描装置及应用它的图象读取装置和图象形成装置 - Google Patents

Abstract

一种光扫描装置及应用它的图象读取装置和图象形成装置，通过使光偏转器偏移合适的量、使用容易加工的一块整体构成的校正透镜，能够很好地校正成像面弯曲和fθ特性。具有半导体激光器(1)、多角棱镜(4)、圆柱透镜(3)和校正透镜(6)，若设距离为偏移量ΔX、反射角为α、内切圆半径为rp，则满足0.15＜{ΔX·COS(α/2)}/rp＜0.35的关系。由此能够校正主扫描方向成像面弯曲和fθ特性的非对称性。

Description

光扫描装置及应用它的图象读取装置和图象形成装置

本发明涉及激光打印机、激光传真机或数字复印机等使用的光扫描装置。

过去，激光打印机等使用的多数激光扫描装置具有作为光源的半导体激光器和作为光偏转器的多角棱镜，为了校正多角棱镜的面倒翻(面倒れ)，设有使半导体激光器的光束在多角棱镜上线形成像的第1成像光学系统和以相等的速度在被扫描面上形成均匀的光点的第2成像光学系统。

近年来，为了实现低成本和小型化，用1块校正透镜去形成第2成像光学系统，这一方案曾在特开平4-50908号公报、特开昭62-139520号公报、特开平9-281422号公报、特开平9-179017号公报、特开平8-248308号公报、特开平10-148755号公报等中提出过。

但是，特开平4-50908号公报和特开昭62-139520号公报所提出的方案并没有考虑实际产生的偏转面的凹凸。特开平9-179017号公报所提出的方案并没有校正因斜着入射偏转面而产生的非对称性慧差。特开平9-281422号公报所提出的方案只对棱镜形状进行了因斜着入射偏转面而产生的非对称性慧差的校正，而且，形状复杂，加工困难。

特开平8-248308号公报所提出的方案虽然通过配置光偏转器和偏移校正透镜而对主扫描方向成像面弯曲的非对称成分进行了校正，但校正不充分，此外，为了进行副扫描方向的成像面弯曲校正，曲面变得复杂，两面都加工很困难。

特开平10-148755号公报所提出的方案虽然通过配置光偏转器能够得到对主扫描方向成像面弯曲的非对称成分进行校正的效果，但校正不充分，此外，因副扫描方向的截面形状是两个凸面，成像面一侧的副扫描方向的孔径变化大，故存在副扫描方向的光束直径变化大的问题。

本发明是为了解决以往的上述那样的问题而提出的，其目的在于提供一种高性能的光扫描装置，通过使用比较容易加工的整体构成的一块校正透镜，对fθ特性和成像面弯曲面的校正效果很好。

为了达到上述目的，本发明第1方面的光扫描装置的特征在于，具有光源部、使从上述光源部来的光束进行扫描的光偏转器、配置在上述光源部和上述光偏转器之间在上述光偏转器的偏转面上形成线形象的第1成像光学系统和由配置在上述光偏转器和被扫描面之间的1块校正透镜形成的第2成像光学系统，上述第1成像光学系统构成为配置在包含上述光偏转器的上述偏转面的法线且与主扫描方向平行的平面内，使从上述第1成像光学系统来的光束相对主扫描方向斜着入射到上述偏转面上，上述校正透镜的至少1个面是连接副扫描方向截面的曲率中心的线弯曲后形成的曲线的弯曲轴复曲面，上述光偏转器配置成使扫描中心的反射点偏离上述偏转面的中心，而且，向离开上述光源的方向偏移，若设上述使扫描中心的反射点和上述偏转面的中心的距离为偏移量ΔX、扫描中心的上述偏转面的反射角为α、上述光偏转器的内切圆半径为rp，则满足下面的(式3)。

【式3】

$0.15<\frac{\mathrm{\&Delta;X}\&CenterDot;\cos (\mathrm{\&alpha;}/2)}{\mathrm{rp}}<0.35$

若按照上述光扫描装置，只通过偏移配置光偏转器就能够校正因斜着入射偏转面而引起的主扫描方向的成像面弯曲和fθ特性的非对称性。

在上述第1方面的光扫描装置中，上述校正透镜的射出面最好是上述弯曲轴复曲面，包含光轴的主扫描方向截面形状最好相对光轴对称，而上述连接副扫描方向截面的曲率中心的曲线最好相对光轴不对称。若按照上述那样的光扫描装置，校正透镜的加工就容易了。

此外，上述校正透镜的入射面最好是主扫描方向截面形状具有4次以上的高次展开项、只在主扫描方向具有折射力的非球面圆柱面。若按照上述那样的光扫描装置，校正透镜的加工就容易了。

其次，本发明第2方面的光扫描装置的特征在于，具有光源部、使从上述光源部来的光束进行扫描并至少具有6个偏转面的光偏转器、配置在上述光源部和上述光偏转器之间在上述光偏转器的偏转面上形成线形象的第1成像光学系统和配置在上述光偏转器和被扫描面之间、由1块校正透镜形成的第2成像光学系统，上述第1成像光学系统构成为配置在包含上述光偏转器的上述偏转面的法线且与主扫描方向平行的平面内，使从上述第1成像光学系统来的光束相对主扫描方向斜着入射到上述偏转面上，上述校正透镜的射出面是连接副扫描方向截面的曲率中心的线弯曲后形成的曲线的弯曲轴复曲面，上述校正透镜的入射面最好是主扫描方向截面形状具有4次以上的高次展开项、只在主扫描方向具有折射力的非球面圆柱面。上述光偏转器配置成使扫描中心的反射点偏离上述偏转面的中心，而且，在离开上述光源的方向上、在上述偏转面边缘附近的光束不缺少的范围内偏移。

若按照上述光扫描装置，因把校正透镜的入射面做成非球面圆柱面，故容易加工，而且，能够减少副扫描方向光束直径的变化。

在上述第2方面的光扫描装置中，若设上述使扫描中心的反射点和上述偏转面的中心的距离为偏移量ΔX、扫描中心的上述偏转面的反射角为α、上述光偏转器的内切圆半径为rp，则满足下面的(式4)。

【式4】

$0.15<\frac{\mathrm{\&Delta;X}\&CenterDot;\cos (\mathrm{\&alpha;}/2)}{\mathrm{rp}}<0.35$

若按照上述光扫描装置，只通过偏移配置光偏转器就能够校正因斜着入射偏转面而引起的主扫描方向的成像面弯曲和fθ特性的非对称性。

此外，上述校正透镜的射出面最好是弯曲轴复曲面，包含光轴的主扫描方向截面形状相对光轴不对称，上述连接副扫描方向截面的曲率中心的曲线相对光轴不对称。若按照上述那样的光扫描装置，能实现高的图像分辨率。

此外，本发明的图象读取装置的特征在于使用了上述各光扫描装置。若按照上述那样的图象读取装置，因使用了上述各光扫描装置，故能够实现小型、低成本和高图象分辨率。

此外，本发明的图象形成装置的特征在于使用了上述各光扫描装置。若按照上述那样的图象形成装置，因使用了上述各光扫描装置，故能够实现小型、低成本和高图象分辨率。

附图的简单说明：

图1是表示本发明实施形态1的光扫描装置的构成图。

图2(a)是表示本发明实施形态1的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态1的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图3(a)是表示本发明实施形态2的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态2的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图4(a)是表示本发明实施形态3的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态3的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图5(a)是表示本发明实施形态4的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态4的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图6(a)是表示本发明实施形态5的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态5的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图7(a)是表示本发明实施形态6的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态6的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图8(a)是表示本发明实施形态7的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态7的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图9(a)是表示本发明的比较例1的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明的比较例1的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图10(a)是表示本发明的比较例2的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明的比较例2的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图11是表示本发明实施形态2的光扫描装置的构成图。

图12(a)是表示本发明实施形态8的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态8的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图13(a)是表示本发明实施形态9的光扫描装置的fθ的误差的图。

(b)是表示本发明实施形态9的光扫描装置的成像面弯曲量的图。

图14是表示使用了本发明的光扫描装置的图象读取装置的一实施形态的概略构成图。

图15是表示使用了本发明的光扫描装置的图象形成装置的一实施形态的概略截面图。

下面，参照附图说明本发明的一个实施例的光扫描装置。

(实施形态1)

图1示出实施形态1的光扫描装置的构成图。图1所示的光扫描装置具有作为光源部的半导体激光器1、轴对称透镜2、作为使半导体激光器1来的光束扫描的光偏转器的多角棱镜4、配置在半导体激光器1和多角棱镜4之间且在副扫描方向具有折射力的作为第1成像光学系统的圆柱透镜3和由1块校正透镜构成的作为第2成像光学系统的校正透镜6。5是多角棱镜的旋转中心轴，7是扫描面。

圆柱透镜3在多角棱镜4的偏转面上形成线形像。此外，圆柱透镜3配置在包含多角棱镜4的偏转面的法线且与主扫描方向平行的平面内，从该圆柱透镜3来的光束相对主扫描方向斜着入射到偏转面上。校正透镜6的至少1个面是连接副扫描方向截面的曲率中心的线弯曲后形成的曲线的弯曲轴复曲面。

多角棱镜4配置成使扫描中心的反射点偏离偏转面的中心，而且，在离开半导体激光器1的方向上偏移，若设扫描中心的反射点和上述偏转面的中心的距离为偏移量ΔX(mm)、扫描中心的偏转面的反射角为α(deg)、多角棱镜4的内切圆半径为rp(mm)，则满足下面的(式5)。

【式5】

$0.15<\frac{\mathrm{\&Delta;X}\&CenterDot;\cos (\mathrm{\&alpha;}/2)}{\mathrm{rp}}<0.35$

下面，说明象上述那样构成的光扫描装置的动作。从半导体激光器1来的光束因轴对称透镜2的作用而变成平行光、聚焦光或发散光，入射到圆柱透镜3上，对副扫描方向来说，则聚焦在多角棱镜4的反射面附近。多角棱镜4以旋转中心轴5为中心旋转，使入射的激光束偏转，利用校正透镜6聚焦在扫描面7上并进行扫描。

校正透镜6配置成在几何光学上使偏转点和扫描面7在副扫描方向上共轭，校正多角棱镜4的面倒翻，同时，校正成像面弯曲和fθ特性。而且，使多角棱镜4偏移ΔX，校正因斜着入射到偏转反射面而引起的主扫描方向成像面弯曲和fθ特性的非对称性。即，只利用光偏转器的配置偏移效果就能够校正因斜着入射到偏转面而引起的主扫描方向成像面弯曲和fθ特性的非对称性。

若象上述那样按照本实施形态，通过使多角棱镜偏移适当的量，利用具有比较容易加工的形状的整体构成的1块校正透镜，就能够很好地进行像面弯曲和fθ特性的校正，能够以低的成本实现高图像分辨率的光扫描装置。

再有，上述(式5)的{ΔX·COS(α/2)}/rp的值希望是在大于0.20小于0.30的小范围内，最好是在大于0.24小于0.26的更小的范围内。

下面，说明实施例。在各实施例中，校正透镜6的入射面形状是只在主扫描方向具有折射力的非球面圆柱面。若以面的顶点为原点、以面向入射光束的方向为正，则主扫描方向坐标y(mm)位置上的从顶点的下垂量z(mm)可用下述(式6)表示。

【式6】

$Z=\frac{\left(\frac{1}{\mathrm{PDy}1}\right)y^2}{1+\sqrt{1+(1+K1){\left(\frac{1}{\mathrm{PDy}1}\right)}^2{y}^2}}+\mathrm{AD}1y^4+\mathrm{AE}1y^6+\mathrm{AF}1y^8+\mathrm{AG}1y^{10}$

这里，RDy1(mm)是主扫描方向曲率半径，K1是主扫描方向上的圆锥常数，AD1、AE1、AF1、AG1是主扫描方向的高次常数。

校正透镜6的入射面形状是连接副扫描方向截面的曲率中心的线弯曲后形成的曲线的弯曲轴复曲面，若以面的顶点为原点、以面向入射光束的方向为正，则副扫描方向坐标x(mm)、主扫描方向坐标y(mm)位置上的从顶点的下垂量z(mm)可用下述(式7)表示。

【式7】

$Z=P\left(y\right)+\frac{\frac{x^2}{\mathrm{PDx}2}}{1+\sqrt{1-{\left(\frac{x}{\mathrm{PDx}2}\right)}^2}}$

P(y)可由下述(式8)表示。

【式8】

$P\left(y\right)=\frac{\left(\frac{y^2}{{\mathrm{PDy}}^2}\right)}{1+\sqrt{1-(1+K2){\left(\frac{y}{\mathrm{PDy}2}\right)}^2}}+\mathrm{AD}2y^4+\mathrm{AE}2y^6+\mathrm{AF}2y^8+\mathrm{AG}2y^{10}$

RDx2可由下述(式9)表示。

【式9】

RDx2＝RDs(1+BC y²+BD y⁴+BE y⁶+BF y⁸+BG y¹⁰

         +BOC y+BOD y³+BOE y⁵+BOF y⁷+BOG y⁹)

这里，P(y)是表示包含光轴的主扫描方向截面形状是非圆弧的式子，RDy2(mm)是主扫描方向曲率半径，K2是主扫描方向上的圆锥常数，AD2、AE2、AF2、AG2是主扫描方向的高次常数。

此外，RDy2是表示各坐标中的副扫描方向曲率半径的函数，RDs(mm)是中心的副扫描方向曲率半径，BC、BD、BE、BF和BG是偶次常数，BOC、BOD、BOE、BOF和BOG是奇次常数。因导入了奇次项，故，连接副扫描方向截面的曲率中心的曲线相对光轴为非对称，可以高度校正因非对称而产生的副扫描方向成像面弯曲。

此外，fm由下述(式10)定义，与成像面上的扫描速度成比例，当从第1成像光学系统来的光束相对主扫描方向是平行光时，该值与第2成像光学系统的主扫描方向的焦点距离相当。如图1所示那样，Y₀(mm)是有效扫描幅度，θ₀(deg)是与有效扫描幅度Y₀对应的偏转角。

【式10】

$\mathrm{fm}=\frac{180\&CenterDot;Y_0}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{\mathrm{\&theta;}}_0}$

在下述表1至表7示出各实施例的具体数值。L表示偏转反射面和扫描面7的距离，d表示校正透镜6的射出面顶点和扫描面7的距离(图1)。TH表示校正透镜的中心厚度，玻璃材料的折射率是1.51933，设计波长为788nm。Y₀、rp、ΔX、L、dTH、RDy1、RDy2和RDs的单位是(mm)，α和θ₀的单位是(deg)。

(实施例1)

【表1】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		7			ΔX	2.02			α		60
L		174.72			d	136.52			TH		13
																	RDy1	130.00		K1	0.00000			AD1	-7.06109×10-6		AE1		8.35462×10-9	AF1	-6.36630×10-12	AG1	1.67960×10-15
RDy2	-118.50		K2	0.00000			AD2	-2.99440×10-6		AE2		1.96580×10-10	AF2	1.51940×10-12	AG2	-1.29090×10-15
																	RDs	-14.09		BC	3.11630×10-4			BD	-4.88770×10-7		BE		5.00030×10-10	BF	-2.94170×10-13	BG	0.00000
BOC	-1.22750×10-3			BOD	1.64820×10-7		BOE		1.08000×10-10	BOF	0.00000	BOG	0.00000

(实施例2)

【表2】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		7			ΔX	2.11			α		60
L		156.00			d	113.69			TH		11
																	RDy1	57.19		K1	0.00000			AD1	-9.61152×10-6		AE1		5.15635×10-9	AF1	-1.52966×10-12	AG1	2.05110×10-16
RDy2	116.13		K2	0.00000			AD2	-6.39830×10-6		AE2		2.19120×10-9	AF2	-3.77540×10-13	AG2	9.97540×10-17
																	RDs	-14.98		BC	6.65040×10-4			BD	-6.83760×10-7		BE		3.09570×10-10	BF	-2.82800×10-14	BG	0.00000
BOC	-9.42150×10-4			BOD	2.64660×10-7		BOE		-6.71680×10-11	BOF	0.00000	BOG	0.00000

(实施例3)

【表3】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		7			ΔX	2.77			α		90
L		156.00			d	113.69			TH		11
																	RDy1	57.19		K1	0.00000			AD1	-9.60671×10-6		AE1		5.15991×10-9	AF1	-1.52960×10-12	AG1	2.04475×10-16
RDy2	117.72		K2	0.00000			AD2	-6.38530×10-6		AE2		2.19740×10-9	AF2	-3.78200×10-13	AG2	9.96390×10-17
																	RDs	-14.98		BC	6.44410×10-4			BD	-6.55950×10-7		BE		2.91750×10-10	BF	-2.40930×10-14	BG	0.00000
BOC	-9.84910×10-4			BOD	2.06910×10-7		BOE		-5.11530×10-11	BOF	0.00000	BOG	0.00000

(实施例4)

【表4】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		12			ΔX	3.17			α		60
L		156.00			d	113.69			TH		11
																	RDy1	57.19		K1	0.00000			AD1	-9.60373×10-6		AE1		5.16214×10-9	AF1	-1.53054×10-12	AG1	2.04859×10-16
RDy2	116.98		K2	0.00000			AD2	-6.38410×10-6		AE2		2.19770×10-9	AF2	-3.74620×10-13	AG2	9.84700×10-17
																	RDs	-14.98		BC	6.37120×10-4			BD	-6.57010×10-7		BE		2.97110×10-10	BF	-2.60510×10-14	BG	0.00000
BOC	-1.39810×10-3			BOD	3.28890×10-7		BOE		-8.21910×10-11	BOF	0.00000	BOG	0.00000

(实施例5)

【表5】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		17			ΔX	4.33			α		60
L		156.00			d	113.69			TH		11
																	RDy1	57.19		K1	0.00000			AD1	-9.58831×10-6		AE1		5.16672×10-9	AF1	-1.53137×10-12	AG1	2.04864×10-16
RDy2	117.97		K2	0.00000			AD2	-6.36350×10-6		AE2		2.20650×10-9	AF2	-3.74990×10-13	AG2	9.85710×10-17
																	RDs	-14.98		BC	6.08790×10-4			BD	-6.29350×10-7		BE		2.83700×10-10	BF	-2.34200×10-14	BG	0.00000
BOC	-1.88150×10-3			BOD	4.07540×10-7		BOE		-1.05680×10-11	BOF	0.00000	BOG	0.00000

(实施例6)

【表6】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		12			ΔX	2.08			α		60
L		156.00			d	114.02			TH		11
																	RDy1	56.86		K1	0.00000			AD1	-9.45933×10-6		AE1		5.15295×10-9	AF1	-1.56016×10-12	AG1	2.11688×10-16
RDy2	116.31		K2	0.00000			AD2	-6.22070×10-6		AE2		2.19760×10-9	AF2	-3.75530×10-13	AG2	9.46200×10-17
																	RDs	-14.89		BC	6.62040×10-4			BD	-6.72190×10-7		BE		3.15320×10-10	BF	-3.24620×10-14	BG	0.00000
BOC	-9.49230×10-4			BOD	5.69380×10-8		BOE		9.57720×10-12	BOF	0.00000	BOG	0.00000

(实施例7)

【表7】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		12			ΔX	4.84			α		60
L		156.00			d	113.97			TH		11
																	RDy1	55.73		K1	0.00000			AD1	-9.63793×10-6		AE1		5.17063×10-9	AF1	-1.53500×10-12	AG1	2.04122×10-16
RDy2	110.95		K2	0.00000			AD2	-6.30090×10-6		AE2		2.18690×10-9	AF2	-3.71100×10-13	AG2	1.03520×10-16
																	RDs	-14.32		BC	6.99720×10-4			BD	-6.93720×10-7		BE		3.12750×10-10	BF	-2.58540×10-14	BG	0.00000
BOC	-2.38770×10-3			BOD	7.94940×10-7		BOE		-2.10500×10-10	BOF	0.00000	BOG	0.00000

以上实施例中的光扫描装置的残存fθ误差和成像面弯曲量示于图2-6。图2(a)、(b)分别示出实施例1中的fθ误差和成像面弯曲量，图3(a)、(b)分别示出实施例2中的fθ误差和成像面弯曲量，图4(a)、(b)分别示出实施例3中的fθ误差和成像面弯曲量，图5(a)、(b)分别示出实施例4中的fθ误差和成像面弯曲量，图6(a)、(b)分别示出实施例5中的fθ误差和成像面弯曲量。

此外，图7(a)、(b)分别示出实施例6中的fθ误差和成像面弯曲量，。图8(a)、(b)分别示出实施例7中的fθ误差和成像面弯曲量。各图中的实线表示主扫描方向，虚线表示副扫描方向。从图2～8可知，成像面弯曲和fθ特性得到了很好的校正。

此外，当多角棱镜4的偏移量ΔX超过条件式允许的量时的比较例1、2示于下面的表8、9。

(比较例1)

【表8】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		12			ΔX	1.00			α		60
L		156.00			d	116.27			TH		11
																	RDy1	58.04		K1	0.00000			AD1	-9.23803×10-6		AE1		5.03084×10-9	AF1	-1.63717×10-12	AG1	2.51057×10-16
RDy2	131.79		K2	0.00000			AD2	-5.71090×10-6		AE2		1.97010×10-9	AF2	-4.78140×10-13	AG2	1.35280×10-16
																	RDs	-14.30		BC	7.23050×10-4			BD	-7.08390×10-7		BE		3.14980×10-10	BF	-3.50380×10-14	BG	0.00000
BOC	-5.34050×10-4			BOD	-3.50020×10-7		BOE		2.13760×10-10	BOF	0.00000	BOG	0.00000

(比较例2)

【表9】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		12			ΔX	6.00			α		60
L		153.49			d	116.13			TH		11
																	RDy1	57.92		K1	0.00000			AD1	-9.09589×10-6		AE1		5.09632×10-9	AF1	-1.61684×10-12	AG1	2.50309×10-16
RDy2	132.21		K2	0.00000			AD2	-5.54000×10-6		AE2		1.92910×10-9	AF2	-3.89320×10-13	AG2	1.36590×10-16
																	RDs	-13.56		BC	7.32700×10-4			BD	-6.70990×10-7		BE		2.78470×10-10	BF	-1.08560×10-14	BG	0.00000
BOC	-3.44530×10-3			BOD	1.22930×10-6		BOE		-3.06500×10-10	BOF	0.00000	BOG	0.00000

图9(a)、(b)分别示出比较例1中的fθ误差和成像面弯曲量。图10(a)、(b)分别示出比较例2中的fθ误差和成像面弯曲量。各图中的实线表示主扫描方向，虚线表示副扫描方向。从图9、10可知，在比较例1、2中，主扫描方向成像面弯曲最大是3mm，不能满足高图像分辨率的要求。

再有，在本实施例中，为了表示校正透镜的形状，使用了(式6)～(式9)，但如果能表示出同样的形状，也可以使用其它式子。

(实施形态2)

图11示出实施形态2的光扫描装置的构成图。本图示出的光扫描装置具有作为光源部的半导体激光器8、轴对称透镜9、作为使半导体激光器8来的光束扫描的光偏转器的具有6个偏转面的多角棱镜11、配置在半导体激光器8和多角棱镜11之间且在副扫描方向具有折射力的作为第1成像光学系统的圆柱透镜10和由1块校正透镜构成的作为第2成像光学系统的校正透镜13。12是多角棱镜的旋转中心轴，14是扫描面。

上述校正透镜13的射出面是连接副扫描方向截面的曲率中心的线弯曲后形成的曲线的弯曲轴复曲面，上述校正透镜13的入射面是主扫描方向截面形状具有4次以上的高次展开项、只在主扫描方向具有折射力的非球面圆柱面。此外，多角棱镜11配置成使扫描中心的反射点偏离上述偏转面的中心，而且，在离开半导体激光器8的方向上、在上述偏转面边缘附近的光束范围内偏移。

下面，说明象上述那样构成的光扫描装置的动作。从半导体激光器8来的光束因轴对称透镜9的作用而变成平行光、聚焦光或发散光，入射到圆柱透镜10上，对副扫描方向来说，则聚焦在多角棱镜11的反射面附近。多角棱镜11以旋转中心轴12为中心旋转，使入射的激光束偏转，利用校正透镜13聚焦在扫描面14上并进行扫描。

校正透镜13配置成在几何光学上使偏转点和扫描面14在副扫描方向上共轭，校正多角棱镜11的面倒翻，同时，校正成像面弯曲和fθ特性。多角棱镜11是6面多角棱镜，实现了高速化。

在本实施形态中，为了达到高速，多角棱镜的面数是6，所以，各面的有效范围小。因此，若象实施形态1那样，只通过偏移多角棱镜来校正因斜着入射到偏转反射面而引起的主扫描方向成像面弯曲和fθ特性的非对称性，则反射光束所需的范围就会超过偏转面的有效范围。

因此，本实施形态的偏移量ΔX是偏转面的有效范围，即，根据能够在偏转面边缘附近的光束不缺少的范围内反射光束来决定该偏移量ΔX。进而，残存的非对称性的校正象在后面说明的(式12)、(式13)、和(式14)所表示的那样，把校正透镜的射出面作为在主扫描方向上导入了奇次项的非对称形状来进行校正。

若按照上述那样的本实施形态，使多角棱镜在可能的范围内偏移，使校正透镜的形状变成其入射面是非球面圆柱面、射出面是弯曲轴复曲面，所以，容易加工，而且，用1块整体构成的校正透镜就能很好地校正成像面弯曲和fθ特性，能够以低成本实现高图像分辨率的光扫描装置。

下面，说明实施例。各实施例的校正透镜13的入射面的形状是只在主扫描方向具有折射力的非球面圆柱面，若以面的顶点为原点、以面向入射光束的方向为正，则主扫描方向坐标y(mm)位置上的从顶点的下垂量z(mm)可用下述(式11)表示。

【式11】

$Z=\frac{\left(\frac{1}{\mathrm{PDy}1}\right)y^2}{1+\sqrt{1-(1+K1){\left(\frac{1}{\mathrm{PDy}1}\right)}^2{y}^2}}+\mathrm{AD}1y^4+\mathrm{AE}1y^6+\mathrm{AF}1y^8+\mathrm{AG}1y^{10}$

校正透镜13的出射面形状是连接副扫描方向截面的曲率中心的线弯曲后形成的曲线的弯曲轴复曲面，若以面的顶点为原点、以面向入射光束的方向为正，则副扫描方向坐标、主扫描方向坐标x(mm)、y(mm)位置上的从顶点的下垂量z(mm)可用下述(式12)表示。

【式12】

$Z=P\left(y\right)+\frac{\frac{x^2}{\mathrm{PDx}2}}{1+\sqrt{1-{\left(\frac{x}{\mathrm{PDx}2}\right)}^2}}$

P(y)可由下述(式13)表示。

【式13】

$P\left(y\right)=\frac{\left(\frac{y^2}{\mathrm{PDy}2}\right)}{1+\sqrt{1-(1+K2){\left(\frac{y}{\mathrm{PDy}2}\right)}^2}}+\mathrm{AD}2y^4+\mathrm{AE}2y^6+\mathrm{AF}2y^8+\mathrm{AG}2y^{10}$

$+\mathrm{AOD}2y^3+\mathrm{AOE}2y^5+\mathrm{AOF}2y^7+\mathrm{AOG}2y^9$

RDx2可由下述(式14)表示。

【式14】

RDx2＝RDs(1+BC y²+BD y⁴+BE y⁶+BF y⁸+BG y¹⁰

         +BOC y+BOD y³+BOE y⁵+BOF y⁷+BOG y⁹)

这里，P(y)是表示包含光轴的主扫描方向截面形状是非圆弧的式子，RDy2(mm)是主扫描方向曲率半径，K2是主扫描方向上的圆锥常数，AD2、AE2、AF2、AG2是主扫描方向的高次常数。AOD2、AOE2、AOF2、AOG2是主扫描方向的偶次常数。RDx2是表示各y坐标中的副扫描方向曲率半径的函数，RDs(mm)是中心的副扫描方向曲率半径，BC、BD、BE、BF和BG是偶次常数，BOC、BOD、BOE、BOF和BOG是奇次常数。因导入了奇次项，故，连接副扫描方向截面的曲率中心的的曲线相对光轴为非对称，可以高度校正因非对称而产生的副扫描方向成像面弯曲。

其次，在下述各表中示出各实施例的具体数值。表中，ΔX是多角棱镜11的偏移量，α是多角棱镜11的入射角，rp是内切圆半径，L是偏转反射面和扫描面14的距离，d是校正透镜13的射出面顶点和扫描面14的距离，Y₀是有效扫描幅度，θ₀是与Y₀对应的偏转角，(图11)。TH表示校正透镜的中心厚度，玻璃材料的折射率是1.51933，设计波长为788nm。Y₀、rp、ΔX、L、d、TH、RDy1、RDy2和RDs的单位是(mm)，α和θ₀的单位是(deg)。fm是由上述(式10)定义的值。

(实施例8)

【表10】

fm		136			Y0	220			θ0		92.684
																	rp		17.32			ΔX	1.35			α		60
L		173.95			d	134.94			TH		13
																	RDy1	130.00		K1	0.00000			AD1	-7.22467×10-6		AE1		8.33401×10-9	AF1	-6.34100×10-12	AG1	1.66073×10-15
RDy2	-125.19		K2	0.00000			AD2	-3.12230×10-6		AE2		1.72610×10-10	AF2	1.51500×10-12	AG2	-1.29780×10-15
																					AOD2	7.79550×10-7		AOE2		-2.16240×10-9	AOF2	1.05740×10-12	AOG2	-1.44290×10-16
			RDs	-14.32		BC	2.69830×10-4			BD	-4.65580×10-7		BE		4.68770×10-10	BF															-2.79740×10-13	BG	0.00000
BOC	-7.86940×10-4																BOD	-4.55140×10-7		BOE		3.60770×10-10	BOF	0.00000	BOG	0.00000

(实施例9)

【表11】

fm		150			Y0	220			θ0		84.034
																	rp		17.32			ΔX	2.00			α		60
L		197.56			d	153.69			TH		12
																	RDy1	143.38		K1	0.00000			AD1	-5.29488×10-6		AE1		4.76809×10-9	AF1	-2.74120×10-12	AG1	5.47923×10-16
RDy2	-128.38		K2	0.00000			AD2	-2.77220×10-6		AE2		4.02660×10-10	AF2	7.16770×10-13	AG2	-5.78420×10-16
																					AOD2	-4.02730×10-7		AOE2		2.94030×10-11	AOF2	0.00000	AOG2	0.00000
			RDs	-16.44		BC	1.90590×10-4			BD	-3.22130×10-7		BE		2.77950×10-10	BF															-1.34350×10-13	BG	0.00000
BOC	-8.70250×10-4																BOD	-1.50580×10-7		BOE		1.53840×10-10	BOF	0.00000	BOG	0.00000

以上实施例中的光扫描装置的残存fθ误差和成像面弯曲量示于图12、13。图12(a)、(b)分别示出实施例8中的fθ误差和成像面弯曲量，图13(a)、(b)分别示出实施例9中的fθ误差和成像面弯曲量。此外，各图中的实线表示主扫描方向，虚线表示副扫描方向。从图12、13可知，成像面弯曲和fθ特性得到了很好的校正。

再有，在本实施形态中，为了表示校正透镜的形状，使用了(式11)～(式14)，但如果能表示同样的形状，也可以使用其它的式子。

(实施形态3)

图14是表示使用了上述实施形态1的光扫描装置的图象读取装置的概略构成图。对与图1所示的实施形态1的光扫描装置相同的部件附加同一标号并省略其说明。本实施形态的图像读取装置具有读取面15、半透明反射镜16、检测器17和检测光学系统18。

半透明反射镜16在透过半导体激光器8来的光束的同时，将从读取面15返回的光反射到检测光学系统18。检测光学系统18将返回光导向检测器17。本实施形态的图像读取装置因使用上述实施形态1或2的光扫描装置，故能够实现小型、低成本和高图像分辨率。

再有，虽然示出了使用图1所示的实施形态1的光扫描装置的例子，但也可以使用图11所示的实施形态2的光扫描装置。

(实施形态4)

图15是表示使用了实施形态1的光扫描装置的图象形成装置的概略构成图。本图所示的图像形成装置具有图1所示的实施形态1的光扫描装置21。利用光扫描装置21，将印字信息写在感光鼓19上。感光鼓19的表面覆盖感光体，在照射光时，感光体的电荷变化。利用1次带电器20，使感光体表面附着静电离子而带电。利用显像器22使印字部附着带电调色涂料。

利用转印带电器23将附着的调色涂料转印到由送纸盒26供给的纸。利用定影装置25使转印了的调色涂料在纸上成像。利用吸尘器24将剩下的调色涂料除去。本实施形态的图像形成装置因使用了上述实施形态1或2的光扫描装置，故能够实现小型、低成本和高图像分辨率。

再有，虽然示出了使用图1所示的实施形态1的光扫描装置的例子，但也可以使用图11所示的实施形态2的光扫描装置。

若按照上述本发明的光扫描装置，使多角棱镜偏移合适的量，使校正透镜的形状变成比较容易加工的形状，而且，很好地校正了成像面弯曲和fθ特性，所以，能够以低的成本实现高图像分辨率的光扫描装置。

此外，若按照本发明的图像读取装置或图像形成装置，因使用了本发明的光扫描装置，故能够实现小型、低成本和高图像分辨率。

Claims (8)

1.一种光扫描装置，具有光源部、使从上述光源部来的光束进行扫描的光偏转器、配置在上述光源部和上述光偏转器之间在上述光偏转器的偏转面上线形成象且在副扫描方向上具有折射力的第1成像光学系统和由配置在上述光偏转器和被扫描面之间的1块校正透镜形成的第2成像光学系统，上述第1成像光学系统构成为配置在包含上述光偏转器的上述偏转面的法线且与主扫描方向平行的平面内，使从上述第1成像光学系统来的光束相对主扫描方向斜着入射到上述偏转面上，上述校正透镜的1个面是连接副扫描方向截面的曲率中心的线弯曲后形成的曲线的弯曲轴复曲面，另一个面在主扫描方向上具有折射力，其特征在于，上述校正透镜被配置成使偏转点和扫描面在副扫描方向上几何共轭；上述光偏转器配置成使扫描中心的反射点偏离上述偏转面的中心，而且，向离开上述光源的方向偏移，若设上述使扫描中心的反射点和上述偏转面的中心的距离为偏移量ΔX、扫描中心的上述偏转面的反射角为α、上述光偏转器的内切圆半径为rp，则满足下面的(式1)：

【式1】

$0.15<\frac{\mathrm{\&Delta;X}\&CenterDot;\cos (\mathrm{\&alpha;}/2)}{\mathrm{rp}}<0.35$

2.权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，上述校正透镜的射出面是上述弯曲轴复曲面，包含光轴的主扫描方向截面形状相对光轴对称，上述连接副扫描方向截面的曲率中心的曲线相对光轴不对称。

3.权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，上述校正透镜的入射面是主扫描方向截面形状具有4次以上的高次展开项、只在主扫描方向具有折射力的非球面圆柱面。

4.一种光扫描装置，具有光源部、使从上述光源部来的光束进行扫描并至少具有6个偏转面的光偏转器、配置在上述光源部和上述光偏转器之间在上述光偏转器的偏转面上线形成象且在副扫描方向上具有折射力的第1成像光学系统和配置在上述光偏转器和被扫描面之间、由1块校正透镜形成的第2成像光学系统，上述第1成像光学系统构成为配置在包含上述光偏转器的上述偏转面的法线且与主扫描方向平行的平面内，使从上述第1成像光学系统来的光束相对主扫描方向斜着入射到上述偏转面上，上述校正透镜的出射面是连接副扫描方向截面的曲率中心的线弯曲后形成的曲线的弯曲轴复曲面，其特征在于，上述校正透镜被配置成使偏转点和扫描面在副扫描方向上几何共轭；上述校正透镜的入射面是主扫描方向截面形状具有4次以上的高次展开项、只在主扫描方向具有折射力的非球面圆柱面，上述光偏转器配置成使扫描中心的反射点偏离上述偏转面的中心，而且，在离开上述光源的方向上、在上述偏转面边缘附近的光束范围内偏移。

5.权利要求4所述的光扫描装置，其特征在于，若设上述使扫描中心的反射点和上述偏转面的中心的距离为偏移量ΔX、扫描中心的上述偏转面的反射角为α、上述光偏转器的内切圆半径为rp，则满足下面的(式2)。

【式2】

$0.15<\frac{\mathrm{\&Delta;X}\&CenterDot;\cos (\mathrm{\&alpha;}/2)}{\mathrm{rp}}<0.35$

6.权利要求4所述的光扫描装置，其特征在于，上述校正透镜的射出面是弯曲轴复曲面，包含光轴的主扫描方向截面形状相对光轴不对称，上述连接副扫描方向截面的曲率中心的曲线相对光轴不对称。

7.一种图象读取装置，其特征在于，使用了权利要求1到6任何一项所述的光扫描装置。

8.一种图象形成装置，其特征在于，使用了权利要求1到6任何一项所述的光扫描装置。

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