JP2000028954A

JP2000028954A - 光走査装置

Info

Publication number: JP2000028954A
Application number: JP19557399A
Authority: JP
Inventors: 高志 ▲はま▼; Takashi Hama; Nozomi Inoue; 望井上; Yujiro Nomura; 雄二郎野村; Tama Takada; 球高田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】回転軸と直交する向きとは異なる角度で光ビ
ームを走査器の反射面に入射させて偏向させる形式の光
走査装置において生じるビームスポットの崩れを補正す
ること。【解決手段】半導体レーザー１からの光ビームａを回
転多面鏡３の回転軸６に対して直角方向とは異なる角度
で反射面４、５に入射して偏向された光ビームｃが、走
査端においてアナモルフィックレンズの光軸から副走査
方向に隔離した位置を透過するようにして、被走査面１
４に結像されるビームスポットの形が崩れるのを補正す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームプリンタ
等に用いられる光走査装置に係り、より詳しくは走査器
の回転軸に垂直な走査面に対して角度をもたせて光ビー
ムを入射させる光走査装置において、走査面で偏向され
た光ビームが湾曲し回転することによってビームスポッ
トが崩れるのを補正するようにした光走査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタ等に用いられる光
走査装置は、一般に、半導体レーザ等の光源から射出し
た光ビームを整形光学系を介して回転多面鏡などの走査
器に入射させて主走査方向に偏向し、偏向した光ビーム
をｆ・θレンズのような結像レンズ系により被走査面上
にビームスポットとして形成して走査するように構成さ
れている。

【０００３】このような光走査装置は、光ビームを走査
面内で入射させて偏向させているため特に問題は生じな
いが、例えば、特開昭５６−１６１５６６号公報に記載
された多色印字レーザプリンタのように、回転多面鏡の
同一走査面に複数色の光ビームを同時に入射させて偏向
する形式の光走査装置では、これらの色の光ビームを分
離させるために、それぞれの光ビームを回転多面鏡の回
転軸に対して垂直な走査面上に異なる角度をもたせて入
射させて偏向させることが必要となる。

【０００４】また、走査器の回転多面鏡に二度光ビーム
を入射させて偏向を行う光走査装置も知られているが、
この走査の光走査装置も、装置の小型化を図るために一
度目の偏向を行う光路と二度目の偏向を行う光路とを分
離させるべく、回転多面鏡の回転軸に対して垂直方向と
は異なる角度をもたせてそれぞれの光ビームを入射させ
て偏向するようにしなければならない場合が生じてい
た。

【０００５】このように、回転多面鏡の走査面に異なる
角度から光ビームを入射させて偏向すると、走査面で偏
向された光ビームは、湾曲してコニカルな走査線の軌跡
を描くことになり、走査端の光ビームが回転してしまう
結果、被走査面上でビームスポットの形が崩れて鮮明な
画像を形成することが困難になるといった問題を有して
いた。

【０００６】また、多色印字プリンタでは、走査面で偏
向された光ビームが湾曲して被走査面上で走査線が直線
にならないため、これを円筒レンズを介して走査を行う
ようにしたものもあるが、このような光走査装置におい
ても、偏向された光ビームが走査端で回転してしまう結
果、ビームスポットの形が崩れて良好な画像を形成する
ことができないといった問題を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
走査器の回転軸に対し直角方向とは異なる角度で反射面
に入射し偏向された光ビームが、走査端で回転してビー
ムスポットの形を崩してしまうことがないように補正し
て、常に良好な画像を形成し得るようにした新たな光走
査装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はかか
る課題を達成するために、光ビームを発生する光源と、
光源からの光ビームを回転軸の回りを回転する反射面に
よって偏向させる走査器と、反射面により反射され偏向
された光ビームを被走査面上にビームスポットとして形
成させて走査し、かつ副走査方向に屈折力を有するアナ
モルフィックレンズを含む走査光学系とを備えた光走査
装置において、走査器の回転軸に対して直角方向とは異
なる角度で前記光源から反射面に入射して偏向された光
ビームが、走査端においてアナモルフィックレンズの光
軸から副走査方向に隔離した位置を透過するように構成
し、また、アナモルフィックレンズの光軸に対して角度
を持って入射するように構成したものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例をなす
の光走査装置を示した斜視図である。この発明では、走
査器として回転多面鏡を用い、回転多面鏡の回転軸と直
交する向きを主走査方向、回転多面鏡の回転軸と平行な
向きを副走査方向と定義し、また、光源から回転多面鏡
の一度目の偏向を行う第１反射面との間に設けた光学系
を整形光学系、第１反射面と二度目の偏向を行う第２反
射面との間に設けた光学系を伝達光学系、第２反射面と
被走査面との間に設けらた光学系を走査光学系と呼ぶこ
とにし、同一の走査器に光ビームを二度入射させて偏向
を行うことを二度偏向と定義することにする。

【００１０】図１において、光源としての半導体レーザ
ー１から射出した光ビームａは第１整形レンズ２を透過
して整形され、走査器としての回転多面鏡３の第１反射
面４に副走査方向下方からつまり、回転多面鏡３の回転
軸６に対してその直角方向下方から角度をもって入射し
た光ビームａに一度目の偏向がなされる。この第１反射
面４から副走査方向上方、つまり、回転多面鏡３の回転
軸６に対してその直角方向上方から角度をもって反した
光ビームｂは、第１伝達レンズ７を透過して第１伝達ミ
ラー８で回転多面鏡３の回転軸６と直角な向きの面方向
に反射され、さらに第２伝達レンズ９および第３伝達レ
ンズ１０を透過して第２伝達ミラー１１で反射され、再
び回転多面鏡３の第２反射面５に副走査方向上方、つま
り回転多面鏡３の回転軸６に対してその直角方向上方か
ら角度をもって入射して二度目の偏向がなされる。そし
て、この第２反射面５から副走査方向下方に角度をもっ
て偏向された光ビームｃは、第１走査レンズ１２および
プラスチック製の第２走査レンズ１３により被走査面１
４上にビームスポットとして結像されて走査されるよう
に構成されている。

【００１１】なお、図に示した光ビームｄは水平同期信
号用のもので、光ビームｃの走査端において分離された
上、水平同期ミラー８１，水平同期レンズ８２を介して
水平同期センサー８３に導入されるように構成されてい
る。

【００１２】この実施例において、上記した整形レンズ
２と第１伝達レンズ７は、光軸回りに回転対称な非球面
レンズとして、第２伝達レンズ９は副走査方向にのみパ
ワーを有するシリンドリカルレンズとして、また、第３
伝達レンズ１０は主走査方向にのみパワーを有するシリ
ンドリカルレンズとして、さらに、第１走査レンズ１２
は球面レンズとして形成されている。

【００１３】第２走査レンズ１３の入射面は、主走査方
向で曲率半径の大きな凹形状をなし、副走査方向におい
ては曲率半径の小さな凸形状をなし、さらに、主走査方
向の断面曲線を入射面よりも被走査面１４側に寄った主
走査方向と平行な軸回りに回転させることにより形成さ
れる曲面として形成されている。また、これに対して射
出面は、主走査方向で曲率半径の大きな凸状の非円弧を
なし、さらに、副走査方向の断面は、非円弧シリンドリ
カル面あるいは非円柱面と呼ばれる面として形成されて
いる。

【００１４】回転多面鏡３の第１反射面４および第２反
射面５に入射する光ビームａ、ｂは、それぞれの反射面
４、５に主走査方向と直交する向きに入射するように構
成され、これにより、一度目の偏向を行う第１反射面４
の付近に主，副走査両方向で光ビームを結像させて、一
度偏向の光走査装置に比べて光ビームの大きさを小さく
し、第１反射面４の主走査方向の巾を小さくしても光ビ
ームを確実に入射させるようにしている。

【００１５】また、二度目の偏向では、回転多面鏡３の
第２反射面５へ入射する光ビームｂの主走査方向の大き
さは大きいものの、回転多面鏡３が回転したときの光ビ
ームｂの移動と第２反射面の移動を一致させることがで
き、このため、第２反射面５の主走査方向の巾を入射す
る光ビームｂと同じ大きさにすることができて、その分
走査速度を上げることができる。

【００１６】この実施例では、また、回転多面鏡３の第
１反射面４および第２反射面５に入射する光ビームａ、
ｂと、これらの第１反射面４および第２反射面５から偏
向された光ビームｂ、ｃをそれぞれ立体的に分離させる
ため、光ビームａ、ｂをそれぞれ副走査方向にある角
度、つまり回転多面鏡３の回転軸６に対して直角方向と
は異なる角度をもって第１反射面４および第２反射面５
に入射させるように構成している。

【００１７】これにより、整形光学系（つまり第１整形
レンズ２）と、伝達光学系（つまり第１伝達レンズ７，
第２伝達レンズ９および第３伝達レンズ１０）が、ま
た、伝達光学系と走査光学系（つまり第１走査レンズ１
２および第２走査レンズ１３）が、回転多面鏡３の回転
軸６方向上下方向に離隔配置されていて、それぞれの光
ビームａ，ｂ，ｃがたがいに干渉することなく分離する
ことができて、光学系の配置を自由に選択できるように
する。

【００１８】表１は、このように構成された光走査装置
の具体的な数値例を示したもので、アナモルフィック面
は副走査方向，主走査方向の曲率半径をそれぞれｒｉ
ｘ，ｒｉｙとしており、また、非球面である面について
は、曲率半径は光軸上の値を示している。

【表１】

【００１９】第１整形レンズ２および第１伝達レンズ７
の非球面の数式は次の数１に示すとおりで、その非球面
係数については次の表２に示す。

【数１】

【表２】

【００２０】表１に示した実施例は、走査開始から走査
終了までの回転多面鏡３の回転角２ωを２４°、光ビー
ムａ、ｂが、第１、第２の反射面４、５に向けて入射す
る回転多面鏡３の回転軸６と直交する向きに対する入射
角α、βをいずれも６°、回転多面鏡３の面数を１２
面、回転多面鏡３の内接円半径を１７ｍｍ、第１反射面
４と第２反射面５のなす角度を９０°、光源１からのレ
ーザー光の波長を６７０ｎｍとなしたものである。

【００２１】この実施例において、光ビームａは、副走
査方向では回転多面鏡３の第１反射面４の近傍と、回転
多面鏡３の第２反射面５の近傍においてそれぞれ結像す
るように構成され、言い換えれば、伝達光学系（つまり
第１伝達レンズ７，第２伝達レンズ９および第３伝達レ
ンズ１０）により第１反射面４と第２反射面５は幾何光
学的にほぼ共役関係にあり、また、走査光学系（つまり
第１走査レンズ１２および第２走査レンズ１３）により
第２反射面５と被走査面１４はほぼ共役関係にあるよう
に構成され、これによって、回転多面鏡３の第１反射面
４と第２反射面５の面倒れは良く補正され、しかも副走
査方向の走査位置が一定となる。

【００２２】図２（ａ）乃至（ｅ）は、回転多面鏡３の
第１反射面４と第２反射面５との間の副走査方向の展開
図を示したもので、この実施例の場合、回転多面鏡３の
第１反射面４近傍の結像点Ｐは、図２（ａ）に示すよう
に、第１反射面４から僅かにずれていて、この面４と第
１伝達レンズ７ａとの間に存在する。

【００２３】第１反射面４から結像点Ｐまでのずれの量
ｌが大きすぎると、第１反射面４の面倒れによる被走査
面１４上の走査線のずれが大きくなり、逆に、ずれの量
ｌが小さいと、第１反射面４上での光ビームａの大きさ
が小さすぎて、回転多面鏡３の第１反射面４に存在する
傷，埃の影響によって光ビームａが散乱され、被走査面
１４上に小さなビームスポットを形成することができな
くなる。この例では、ずれの量ｌを１１ｍｍとしている
が、この値が第１反射面４から第２反射面５までの伝達
光学系の光路長３００ｍｍに比べて十分に小さいため、
面倒れの補正効果は十分に得られる。

【００２４】いま、結像点Ｐの第１反射面４からのずれ
の量ｌを１１ｍｍ、伝達光学系の副走査方向の光学倍率
βｄを１．５７、走査光学系の副走査方向の光学倍率β
ｓを０．４１８、第１反射面４の面倒れθを３ｅ−４
〔ｒａｄ〕（０．０１７２°）とすると、被走査面１４
上での走査線のずれδは、 δ＝２・ｌ・θ・βｄ・βｓ＝０．００４３３〔ｍｍ〕となって、この程度なら問題なく、また、この実施例で
は、第１反射面４に入射する光ビームａの直径は主走査
方向で０．８４ｍｍ，副走査方向で０．１３ｍｍとなる
ため、第１反射面４での光ビームａの大きさは十分に大
きく、主走査方向，副走査方向の少なくとも一方向の光
ビームの直径が０．５ｍｍ以上あるため、反射面４、５
に存在する傷や埃の影響を受けることはない。

【００２５】一方、この実施例では、第２反射面５近傍
の結像点Ｑは第２反射面５上に位置している。図２
（ａ）の伝達光学系７ａは仮の存在であるが、第１反射
面４と第２反射面５は共役となる屈折力を有している。
第１反射面４からｌだけずれた位置Ｐに結像する光ビー
ムａは、光ビームｂとして仮の伝達光学系７ａにより第
２反射面５の近傍に再び結像する。実際の第２反射面５
近傍の結像点は、第２反射面５と再び結像する位置Ｑを
含める。

【００２６】図２（ｂ），（ｃ）は、伝達光学系７ｂに
より第１反射面４と第２反射面５とが完全に共役で、伝
達光学系７ｂによる結像点がＱに一致し、これに続く走
査光学系１２ａによる第２反射面５と被走査面１４との
関係が若干共役からずれていて、光ビームｃが被走査面
１４に結像する場合について示したものである。この場
合、図２（ｃ）に示したように、第１反射面４の面倒れ
４´は完全に補正され、また、第２反射面５の面倒れ５
´によるずれは被走査面１４にΔとして生じる。

【００２７】図２（ｄ），（ｅ）は、伝達光学系７ｃに
よる第１反射面４と第２反射面５との関係が若干共役か
らずれて構成されている場合を示したもので、伝達光学
系７ｃによる結像点が第２反射面５に一致し、走査光学
系１２ｂによる第２反射面５と被走査面１４とが完全に
共役で、光ビームｂが光ビームｃとして被走査面１４上
に結像する場合である。この場合は、逆に第２反射面５
の面倒れ５´は完全に補正され、主光線を破線で示して
いるが、第１反射面４による面倒れ４´は被走査面１４
上にずれΔ´として生じる。従って、第２反射面５近傍
の結像点が第２反射面５と結像点Ｑとの間にあれば、第
１反射面４と第２反射面５の面倒れ４´，５´が逆方向
の場合、面倒れ４´，５´によるずれが打ち消されて被
走査面１４上の走査線の位置ずれが小さくなり、また、
同方向であってもこのずれ量は図２（ｃ），（ｅ）に示
す場合と同じか、良くなるわけで、少なくとも悪くなる
ようなことはない。

【００２８】他方、光ビームの主走査方向における伝達
光学系に必要な機能は、第１反射面４近傍のＰ点に結像
する光ビームａを平行ビームにして第２反射面５に導く
ことと、回転多面鏡３の回転に伴って第２反射面５上を
移動する光ビームｂの移動が第２反射面５の移動に追従
することとの２つである。

【００２９】図３は、この実施例の伝達光学系につい
て、その主走査方向の断面を展開して示したもので、２
枚のレンズ２０２，２０３で伝達光学系を構成すること
によってレンズ口径を小さくすることができる。従っ
て、伝達光学系に主走査方向の機能を持たせるには、主
走査方向に屈折力を有するレンズを２枚以上で構成する
ことが望ましい。

【００３０】一方、副走査方向おいて伝達光学系に必要
な機能は、第１反射面４近傍の結像点Ｑに結像する光ビ
ームａを光ビームｂとして第２反射面５の近傍に結像さ
せることのみであるから、副走査方向の機能からすれば
伝達光学系のレンズ枚数は１枚あればよく、このことか
ら、伝達光学系に主走査方向の機能と副走査方向の機能
の両方を持たせるには、３枚のレンズで構成すればよい
ことになる。この伝達光学系は、副走査方向に屈折力を
有するレンズと主走査方向に屈折力を有するレンズを組
み合わせて１枚にすれば、伝達光学系のレンズ枚数を２
枚にすることも可能で、この実施例では、以上のことか
ら第１伝達レンズ７，第２伝達レンズ９および第３伝達
レンズ１０の３枚のレンズで伝達光学系を構成してい
る。

【００３１】図６は、光ビームの光軸との交差に関する
本実施例の伝達光学系の主走査方向について示した図で
ある。回転多面鏡３は走査の期間、図示の位置を中心に
して角度θ1 だけ回転し、このため、第１反射面４で
は、光ビームを角度θ1 の２倍の２θ1 だけ偏向する。
偏向された光ビームｂは伝達光学系としての第１伝達レ
ンズ７，第２伝達レンズ９および第３伝達レンズ１０を
通過して、角度θ2 だけ偏向され、点Ｒで光軸Ｏと交差
し、交差した後に回転多面鏡３の第２反射面５に入射す
る位置で、偏向された光ビームｂと光軸Ｏとの距離は回
転多面鏡３が角度θ1 だけ回転したときの反射面の移動
量δに等しくなる。

【００３２】そしてこのとき、偏向された光ビームｂは
回転多面鏡３の第２反射面５に対して角度θ2 だけ入射
角度が増大する側に偏向されため、第２反射面５で反射
された光ビームｃを２・θ1 ＋θ2 だけ偏向することに
なり、回転多面鏡に一度入射させて偏向する方式の光走
査装置に比べて、光ビームの偏向角度をθ2 だけ増大さ
せることができる。

【００３３】図５、図６は伝達光学系のミラー枚数と光
ビームの光軸との交差回数の関係を説明したものであ
る。伝達光学系に使用されるミラー枚数は第１伝達ミラ
ー８と第２伝達ミラー１１の２枚で、図８（ａ）に破線
で示したように、この場合には光軸Ｏとの交差回数は１
回である。また、図５（ｂ）で示したように、第１伝達
ミラー８，第２伝達ミラー１１および第３伝達ミラー１
５の３枚のミラーを用いたものでは、図６（ｂ）からも
分かるように、光軸Ｏとの交差回数は２回である。従っ
て、図５（ａ）に示した本実施例においては、回転多面
鏡３が回転したときの二度目の偏向で第２反射面５上で
の光ビームｂの移動方向δと第２反射面５の移動方向が
同じとなって、第２反射面５に入射する光ビームｂを第
２反射面５に確実に面追従させることができる。

【００３４】図７から図１１は伝達光学系で発生する光
ビームの回転の補正について示したものである。整形光
学系を介して光源１からの光ビームａが副走査方向に角
度をもって下方から、つまり回転多面鏡３の回転軸６に
対して直交する向きの下方から第１反射面４に入射され
て一度目の偏向が行われると、二度目の偏向の間の光路
が副走査方向に角度を持っているため、第２反射面５上
の光ビームｂの座標系が回転してしまう。即ち、主走査
方向をｙ，副走査方向をｘ，光軸方向をｚとする座標系
を持つ光ビームａは、副走査方向に角度をもって第１反
射面４で反射され、さらに、第１伝達ミラー８で反射さ
れて、図７に示したように、反射後の光ビームｂの座標
系は回転してしまう。この光ビームｂはさらに第２伝達
ミラー１１で反射されて第２反射面５に入射すると、図
８に示したように、ｙ方向と主走査方向や、ｘ方向と副
走査方向との間に角度θのずれが生じてしまうことにな
る。

【００３５】このように、光ビームｂが回転多面鏡５で
二度の偏向が行われ光ビームｃとなるときには、図９に
示したように、偏向された光ビームｃの座標系は常に角
度θ傾いて、アナモルフィックな走査光学系で被走査面
１４上に結像させても一点に結像せず、ビームスポット
の形状が崩れてしまう。

【００３６】図１０は、第１反射面４による一度目の偏
向後の光軸Ｏ1と第２反射面５による二度目の偏向前の
光軸Ｏ2 とのなす角度をγとし、第１反射面４および第
２反射面５への光ビームａ、ｂの副走査方向の入射角を
それぞれα，βとしたときの光ビームｂの回転角度θに
ついて示したものであって、回転多面鏡３の大きさに対
し第１反射面４から第２反射面５までの光路長が十分に
大きく、しかも１度目の偏向後の光軸Ｏ1と２度目の偏
向前の光軸Ｏ2の２等分線に関して対称であることを条
件としたものである。

【００３７】この図からも明らかなように、副走査方向
における第１反射面４および第２反射面５への入射角
α、βが同じ場合で、γが１８０°の場合には回転角θ
はゼロになる。なお、光路長に対して回転多面鏡３の大
きさが無視できない場合には、第１反射面４および第２
反射面５への入射角α、βが異ると、回転角θの値は回
転多面鏡３の大きさに依存することになり、また、光路
が対称でない場合には入射角α、βが異なれば回転角θ
の値は変動する。

【００３８】第１反射面４および第２反射面５への光ビ
ームａのそれぞれの入射角α、βのみを変更し、例えば
光ビームａの第１反射面４への入射角αを３°，光ビー
ムｂの第２反射面への入射角βを６°とすると、走査端
の光ビームｃによるビームスポット形状は、図１１に示
したように、崩れた形状となり、この形状の崩れはビー
ムスポットの大きさに依存する。なお、入射角α、βを
同じにすれば、回転角θは０となって、ビームスポット
の形状が良好となる。

【００３９】一方、γが１８０°で、第１反射面４と第
２反射面５が、図１２に示したように平行な場合には、
図１０のグラフからも明らかなように、光ビームの回転
角θは０となり、回転多面鏡３の第１反射面４で回転軸
６方向上方に偏向された光ビームｂは、第１伝達ミラー
８で反射されて回転多面鏡３の直上を通過し、ついで回
転軸６と交差したあと第２伝達ミラー１１で反射され
て、第２反射面５に回転軸６方向上方から入射し、ここ
で下方に偏向された光ビームｃとなるが、この場合のビ
ームスポット形状は図１３に示したように良好となる。

【００４０】他方、図１４乃至図１８は、偏向で発生す
る光ビームの回転補正について示したものである。副走
査方向に角度をもたせて、つまり回転多面鏡３の回転軸
６に対して直角方向とは異なる角度をもたせて反射面に
入射させるタイプの光走査装置では、図１４に示したよ
うに、主走査方向ｙ，副走査方向ｘ，光軸方向ｚの座標
系を有する光ビームｂが第２反射面５に入射すると、こ
こで偏向された光ビームｃは湾曲して座標系が回転して
しまう。この場合、走査中心の光ビームｃ0 は回転しな
いが、走査端の光ビームｃ1，ｃ2は互いに異なる方向に
回転し、アナモルフィックな走査光学系で被走査面１４
上に結像しても一点に結像せず、ビームスポットの形も
崩れることになる。

【００４１】なお、本実施例では整形光学系の第１整形
レンズ２は光軸回りに回転対称なレンズなので、第１反
射面４に入射する光ビームａの結像は、主走査方向，副
走査方向とで区別がなく、従って、第１反射面４により
偏向された光ビームｂの回転は問題とならない。

【００４２】図１５は、第２走査レンズ１３を副走査方
向に偏心させて配置することにより補正を行う本実施例
について示したものである。この実施例での第２走査レ
ンズ１３は、入射面が副走査方向に凸であるのに対して
主走査方向の曲率半径は極めて大きいためシリンドリカ
ル面とみなされる。この図に示したように、走査端を走
査する光ビームｃは第２走査レンズ１３の光軸に対して
斜めに入射するが、第２走査レンズ１３が偏心して配置
されているため、光ビームｃは副走査方向においても斜
めに入射する。

【００４３】第２走査レンズ１３に入射する光ビームｃ
の主光線に垂直なあらゆる方向のうち、入射面により最
も強い屈折力を受ける方向は入射面の周方向Ｌでなく、
周方向Ｌに対して角度φを持った方向Ｍで、その回転方
向は光ビームｃの進行方向に向かって時計回りである。
第２走査レンズ１３の副走査方向への偏心方向が逆の場
合、あるいは主走査方向の入射位置が光軸Ｏに関して反
対側の場合、あるいは入射面が副走査方向に凹であるよ
うな場合には、周方向Ｌに対する方向Ｍの回転方向は、
図２０とは逆の反時計回りとなる。

【００４４】周方向Ｌに対する角度φの大きさは、副走
査方向の偏心量，主走査方向の入射角，入射面の曲率半
径に依存する。それぞれの偏向角において、図１４
（ｂ）に示した光ビームｃの回転方向と、図１５に示し
た周方向Ｌに対する方向Ｍの回転方向が一致すれば、ビ
ームスポットの形は良好になり、図１６に矢印Ｂで示し
た方向に第２走査レンズ１３を偏心させて配置すれば良
い。

【００４５】本実施例における第２走査レンズ１３は、
副走査方向において伝達光学系の存在する側に向かって
２．６７ｍｍ偏心させて配置されている。この第２走査
レンズ１３は入射面が屈折力を有するが、射出面が凸の
正の屈折力を有するレンズであっても、同じ方向に偏心
させれば同様の効果が得られる。さらに、副走査方向に
負の屈折力を有するレンズであれば、逆方向に偏心させ
ることにより同様の効果が得られる。なお、走査中心の
光ビームｃ0 は偏向による座標系の回転が生じていない
ため、もともとビームスポットの形が崩れるという問題
は生ぜず、第２走査レンズ１３が偏心しても周方向Ｌと
方向が一致するため、ビームスポットの形に影響を及ぼ
さない。

【００４６】また、図１７に示したように、第２走査レ
ンズ１３ａを主走査方向に平行な軸の回りに傾けて配置
すれば、副走査方向に偏心させた場合と同様に、光ビー
ムｃが副走査方向に斜めに入射することになって同様の
効果が得られる。さらに、別の解決手段としては、図１
８に示したように、第２走査レンズ１３ｂを副走査方向
に湾曲させて湾曲した中心線Ｎに光ビームｃを沿わせる
ように入射させるようにすれば、それぞれの偏向角にお
ける回転した光ビームｃの座標系とレンズの局所的な位
置での主軸方向と副軸方向の座標系とが一致してビーム
スポットの形が良好となる。

【００４７】一方、走査線の湾曲補正については、図２
１に示したように、回転多面鏡３の第２反射面５に光ビ
ームｂを副走査方向に角度を持たせて入射させると、反
射されて偏向した光ビームｃは湾曲して走査中心では実
線のような光ビームｃ０となるが、走査端では破線のよ
うな光ビームｃ１，ｃ２となる。ところが、副走査方向
において、回転多面鏡３の第２反射面５と被走査面１４
が幾何光学的に共役関係にあると、走査中心の光ビーム
ｃ０も走査端の光ビームｃ１，ｃ２も被走査面１４上で
は副走査方向において同じ位置となって走査線は直線と
なる。

【００４８】本実施例では、第１伝達レンズ７と第１走
査レンズ１２に、主走査方向の長さに対して副走査方向
には巾の短いレンズを使用している。このため、回転多
面鏡３へ入射する光ビームａは第１伝導レンズ７に干渉
せず、また、第２伝達ミラー１１からの光ビームｂも第
１走査レンズ１２に干渉することなく、この分光ビーム
ａ、ｂの副走査方向の入射角を小さくすることができ、
これに伴って偏向された光ビームｂ、ｃの湾曲を小さく
することができて、第２伝達レンズ９，第３伝達レンズ
１０，第２走査レンズ１３の副走査方向の口径を小さく
することが可能になる。

【００４９】さらに、図１９に示したように、本実施例
では、第１伝達レンズ７と第１走査レンズ１２の入射側
の副走査方向の口径を、これらの反射面の位置での回転
多面鏡３へ入射する光ビームａ、ｂと、偏向された光ビ
ームｂ、ｃとの距離が一致するように構成している。こ
れにより、実線で示した走査中心の光ビームｂ0，ｃ0に
対し、破線で示した副走査方向のずれが最大となる走査
端の光ビームｂ1 ，ｃ1 及びｂ2 ，ｃ2は、レンズ口径
がこれより大きいと干渉してしまい、これより小さいと
レンズの外側を通過してしまうことになって、光ビーム
ｂ、ｃの副走査方向へのずれの許容値を最大にする。

【００５０】図２０は、走査領域のシフトについて示し
たもので、水平同期信号検出位置と走査終了位置が走査
光学系の光軸に関して対称であるように配置したことに
より、第１走査レンズ１２の主走査方向の口径を小さく
することができる。

【００５１】なお、本実施例では、図１に示したよう
に、水平同期レンズ８２をビーム進行方向に向かって図
中矢印Ｃで示した方向に時計回りに２．４°傾けて配置
している。このため、回転した光ビームｄの座標系と、
水平同期レンズ８２の母線方向、周方向の座標系とが一
致して水平同期センサー８３に導入される結果、検出精
度が向上する。

【００５２】また、本実施例では、水平同期レンズ８２
を傾けると同時に、水平同期センサー８３を水平同期レ
ンズ８２と同じ角度２．４°だけ矢印Ｄ方向に傾けて配
置するようにしている。このため、水平同期レンズ８２
が傾いている場合でも、ビームスポットの走査方向も同
じ角度だけ傾くことになり、水平同期信号光ビームｄが
水平同期センサー８３上を垂直に走査することになっ
て、検出感度がさらに向上する。

【００５３】図２２は本発明の第２実施例を示したもの
で、このものは、回転多面鏡３の回転軸６に対してに垂
直な方向とは異なる角度に光ビームを入射させ、これを
一度だけ偏向させて走査するように構成したものであ
る。

【００５４】即ち、光源として半導体レーザー１から射
出された光ビームａを、第１整形レンズ５１および第２
整形レンズ５２からなる整形光学系を透過させ、収束光
ビームａとして回転多面鏡３の反射面６１に下方から入
射させた上、さらにこの反射面６１により上方に反射さ
せた上、第１走査レンズ７１および第２走査レンズ７２
からなる走査光学系を透過させて被走査面１４上にビー
ムスポットを形成させるようにしたもので、さらに、反
射面６１からの光ビームｂのうち走査端の光ビームｄを
水平同期ミラー１０１で反射させて、水平同期レンズ１
０２により水平同期センサー１０３上に結像させるよう
に構成したものである。

【００５５】この実施例における第１整形レンズ５１
は、光軸の回りに回転対称な非球面レンズとして構成さ
れ、第２整形レンズ５２は副走査方向のみ屈折力を有す
るシリンドリカルレンズとして構成され、また、第１走
査レンズ７１は球面レンズ、第２走査レンズ７２はプラ
スチックス製レンズとしてその入射面は主走査方向で曲
率半径の大きな凹形状に形成され、かつ副走査方向は曲
率半径の小さな凸形状として形成されている。さらに、
主走査方向の断面曲線を、入射面よりも被走査面１４側
にある主走査方向と平行な軸の回りに回転させることに
よって形成した鞍型トーリック面とし、射出面は、主走
査方向で曲率半径の大きな非円弧面とし、さらに、副走
査方向の断面は直線の非円弧シリンドリカル面として形
成されている。

【００５６】表３は、このように構成された各部の具体
的な数について示したもので、アナモルフィック面は、
副走査方向，主走査方向の曲率半径をｒｉｘ，ｒｉｙと
して、また、非球面である面についての曲率半径は光軸
上の値を示している。

【表３】

【００５７】また、第１整形レンズ５１の非球面係数の
数式は先の数１に示すものと同じで、非球面係数は次の
表４に示す。

【表４】

【００５８】この数値例において、１走査の走査開始か
ら走査終了までの回転多面鏡３の回転角２ωは３１．７
°、回転多面鏡３への光ビームａの副走査方向の入射角
は６°、さらに、回転多面鏡３の面数は６面、回転多面
鏡３の内接円半径は１７ｍｍ、半導体レーザー１からの
光ビームａの波長は８００ｎｍである。従って、先の第
１実施例と同様、回転多面鏡３の反射面６１に入射する
光ビームａの入射角は、上方から斜めに副走査方向に角
度をもって入射するようになっているため偏向前の光ビ
ームａと偏向後の光ビームｂは分離され、回転多面鏡３
の回転軸方向上下に隔離されて相互に干渉することはな
い。

【００５９】また、回転多面鏡３の反射面６１に向けて
副走査方向に角度をもって入射させるようにしているの
で、先の例と同様、偏向された光ビームｂは湾曲し回転
してしまうが、光ビームｂの走査端における回転の補正
は第１走査レンズ７１を偏心して配置することによって
行うようにしている。また、この回転の補正は、第１走
査レンズ７１を主走査方向に平行な軸（紙面に垂直）を
中心として傾けることにより行うようにしてもよく、さ
らには、この回転の補正を、走査レンズ７１を副走査方
向に湾曲したレンズによって行うようにしてもよい。

【００６０】水平同期レンズを傾けることについては、
先の例の偏向で発生する光ビームの回転補正で説明した
ように、この実施例では、図２２に示したように、水平
同期レンズ１０２をビーム進行方向に向かって光軸回り
に矢印Ｃ方向に傾けて配置している。これにより、回転
したビームｄの座標系と水平同期レンズ８２の母線方
向、周方向の座標系とが一致し、ビームスポットの形の
崩れがない状態のもとで水平同期センサー１０３に導入
させて、検出精度を向上させることができる。

【００６１】またこの実施例では、上記水平同期レンズ
１０２を傾けると同時に、水平同期センサー１０３を水
平同期レンズ１０２と同じ角度だけ矢印Ｄ方向に傾けて
配置するように構成している。このため、水平同期レン
ズ１０２が傾いている場合、水平同期センサー１０３上
をビームスポットが走査する方向も同じ角度だけ傾くこ
とになり、水平同期センサー１０３上を水平同期信号光
ビームｄが走査することになって、検出感度が向上す
る。

【００６２】これらの実施例では、走査器として回転多
面鏡を使用するものについて説明したが、回転多面鏡に
限らず少なくとも２面以上の反射面を有するものであれ
ばよく、また、これ以外に、回転２面鏡、回動軸を中心
に正弦振動を行なうガルバノミラーの表裏両面を使用す
るものでもよい。また、この装置はレーザープリンタに
用いた場合に特に有効であるが、その他にも、デジタル
複写機，ファクシミリ、レーザー走査ディスプレイなど
の画像形成装置や、スキャナなどの画像入力装置、ある
いは光学マーク読取用レーザー装置、表面検査用レーザ
ー走査装置などにも適用することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、走査
器の回転軸に対して直角な向きとは異なる角度をもって
走査器の反射面に入射させ、かつこの反射面から偏向さ
れて出射する光ビームが、走査端においてアナモルフィ
ックレンズの光軸から、副走査方向に隔離した位置を透
過するように、また、アナモルフィックレンズの光軸に
対して角度をもって入射するように構成したので、偏向
により光ビームが回転しても、走査端でのビームスポッ
トの崩れを最小限に留めて、常に良好な画像形成を図る
ことができる。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した光走査装置の斜視図
である。

【図２】（ａ）乃至（ｅ）は、いずれも副走査方向の面
倒れと走査位置が一定となることを説明するための展開
図である。

【図３】伝達光学系の副走査方向の展開図。

【図４】光ビームの交差を説明するための伝達光学系の
主走査方向の展開図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は、伝達光学系のミラー枚数と
光ビームの交差を説明するための平面図である。

【図６】（ａ），（ｂ）は、図５の伝達光学系の主走査
方向の展開図である。

【図７】伝達光学系で発生する光ビームの回転を説明す
るための側面図である。

【図８】光ビームの回転を説明するための回転多面鏡の
側面図である。

【図９】同上回転多面鏡の側面図である。

【図１０】回転角度と第１反射面と第２反射面の光軸の
なす角との関係を示したグラフである。

【図１１】ビームスポットの等強度線図である。

【図１２】走査の光路を示した側面図である。

【図１３】ビームスポットの等強度線図である。

【図１４】（ａ），（ｂ）は、第２反射面での光ビーム
の回転を説明するための斜視図、および座標系を示す説
明図である。

【図１５】走査レンズの偏心を説明するための第２走査
レンズの一部の斜視図である。

【図１６】走査レンズの偏心を説明するための第２走査
レンズの正面図である。

【図１７】走査レンズの偏心を説明するための第２走査
レンズの側面図である。

【図１８】走査レンズの偏心を説明するための第２走査
レンズの正面図である。

【図１９】走査線の湾曲補正を説明するための説明図で
ある。

【図２０】走査領域のシフトを説明するための説明図で
ある。

【図２１】走査線の湾曲補正を説明するための説明図で
ある。

【図２２】第２実施例の光走査装置の構成を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１光源（半導体レーザー）２整形レンズ３回転多面鏡４第１反射面５第２反射面６回転軸７第１伝達レンズ８第１伝達ミラー９第２伝達レンズ１０第３伝達レンズ１１第２伝達ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村雄二郎長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者高田球長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを発生する光源と、前記光源か
らの光ビームを回転軸の回りを回転する反射面によって
偏向させる走査器と、前記反射面により反射され偏向さ
れた光ビームを被走査面上にビームスポットとして形成
させて走査し、かつ副走査方向に屈折力を有するアナモ
ルフィックレンズを含む走査光学系と、を備えた光走査
装置において、前記走査器の回転軸に対して直角方向とは異なる角度で
前記光源から前記反射面に入射して偏向された光ビーム
が、走査端において前記アナモルフィックレンズの光軸
から副走査方向に隔離した位置を透過するように構成し
たことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】光ビームを発生する光源と、前記光源か
らの光ビームを回転軸の回りを回転する反射面によって
偏向させる走査器と、前記反射面により反射され偏向さ
れた光ビームを被走査面上にビームスポットとして形成
させて走査し、かつ副走査方向に屈折力を有するアナモ
ルフィックレンズを含む走査光学系と、を備えた光走査
装置において、前記走査器の回転軸に対して直角方向とは異なる角度で
前記光源から前記反射面に入射して偏向された光ビーム
が、前記アナモルフィックレンズの光軸に対して角度を
持って入射するように構成したことを特徴とする光走査
装置。