JP3400581B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置は「被走査面上に光スポット
として集光する光束を走査して画像記録を行う装置」で
あり、デジタル複写機や光プリンター等に関連して広く
知られている。

【０００３】光走査装置も近来は記録画質の高品質化が
強く要請され、特に記録画像の高解像度が求められ「４
００ｄｐｉ以上の記録密度」が普通になってきている。

【０００４】記録密度を高めるためには、被走査面上に
集光する光スポットのスポット径が小さくなければなら
ないことは言うまでもないが、安定した高品質の記録画
像を実現するためには、光スポット径が設計値に対して
大きく「ばらつかない」こと、さらにはスポット径が
「光スポットの像高により大きく変動しない」ことが必
要である。

【０００５】スポット径は、主走査方向に関しては、そ
の大きさが変動したりばらついたりしても、１画素を記
録するための信号の印加時間を電気的に調整することに
より補正が可能であるが、副走査方向に就いてはこのよ
うな補正が困難であるため、特に「副走査方向における
スポット径」のばらつきや変動が有効に抑えられねばな
らない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、光束を被走査面上に
光スポットとして集光するための光学系が、結像作用を
持つ反射結像素子を有する光走査装置において、副走査
方向のスポット径の設計値に対するばらつきを有効に軽
減できる新規な光走査装置の提供を目的とする（請求項
１〜８）。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の光走査装置は
「光源からの光束の光束周辺部の光をアパーチュアによ
り遮光したのち、シリンダレンズにより主走査対応方向
に長い線像に結像させ、上記線像の近傍に偏向反射面を
持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を
反射結像素子により反射させ、長尺レンズを介して被走
査面に光スポットとして集光させて等速的な光走査を行
う装置」である。

【０００８】「主走査対応方向」は、光スポットが像
高：０の位置にあるときに、光源から被走査面に到る光
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であり、上記仮想的な光路上で副走
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。

【０００９】「反射結像素子」は回転対称な反射面を有
し、反射光束を主走査対応方向において被走査面上に集
光させる機能を持つ。

【００１０】「長尺レンズ」は、入射面が樽型トロイダ
ル面、射出面がノーマルトロイダル面であり、反射結像
素子と共同して上記線像の結像位置と被走査面とを副走
査対応方向において実質的な共役関係とする機能を持
つ。

【００１１】従って、偏向光束は、主走査対応方向に関
しては反射結像素子の作用により、また副走査対応方向
に関しては反射結像素子と長尺レンズとの作用により被
走査面上に集光することになる。

【００１２】請求項１記載の発明は、「反射結像素子
が、副走査対応方向にティルト角を持ち、且つ、副走査
対応方向にシフトし、像高：０の位置に光スポットを結
像させる偏向光束の主光線の反射結像素子による反射光
線の傾く方向が、ティルト角による傾きとシフトによる
傾きとで同じ方向となるように、ティルト角とシフト量
とが設定されている」ことを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、「反射結像素子
が、副走査対応方向に所定のティルト角を持ち、像高：
０の光スポットを結像する偏向光束の主光線の上記長尺
レンズの入射側面への入射高さをξ、反射結像素子の焦
点距離をｆとするとき、これらξ，ｆが条件： （１） ξ／ｆ＜１．７×１０~² を満足するように長尺レンズを配備する」ことを特徴と
する。

【００１４】この請求項２記載の光走査装置において
も、「反射結像素子を副走査対応方向にシフトさせ、像
高：０の位置に光スポットを結像させる偏向光束の主光
線の反射結像素子による反射光線の傾く方向が、ティル
ト角による傾きとシフトによる傾きとで同じ方向となる
ように、ティルト角とシフト量とを設定する」ことがで
きる（請求項３）。

【００１５】上記請求項２または３記載の光走査装置に
おいては、「光源側からの光束を主走査対応方向に長い
線像に結像させるためのシリンダレンズを、副走査対応
方向において位置調整可能とする」ことができる（請求
項４）。

【００１６】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、「像高：０の光スポットを被走査
面上に形成する偏向光束の、反射結像素子への入射方向
と、反射結像素子による反射方向との成す角をθとする
とき、θが条件： （２） θ＜８度 を満足するようにティルト角を設定する」のが好ましい
（請求項５）。

【００１７】請求項１または２または３または４または
５記載の光走査装置において、反射結像素子の反射面形
状は「共軸非球面」であることができる（請求項６）。
また、請求項１または２または３または４または５また
は６記載の光走査装置において、長尺レンズの入射側の
樽型トロイダル面を「非球面樽型トロイダル面」とする
ことができる（請求項７）。

【００１８】上記請求項１〜７記載の任意の光走査装置
において、アパーチュアに入射する光源側からの光束は
平行光束もしくは集束性の光束でも良いが「発散性の光
束」とすることもできる（請求項８）。

【００１９】

【作用】図１（ａ）は、この発明を適用可能な光走査装
置の典型例を示している。

【００２０】半導体レーザーであるレーザー光源１から
射出したレーザー光束は、レーザー光源１とともに「光
源」を構成するカップリングレンズ２により発散性を抑
えられ、平行光束あるいは集光光束または射出当初より
も弱い発散光束となってアパーチュア３に入射して光束
周辺部を遮光され、シリンダレンズ４により副走査対応
方向にのみ集光され、「光偏向器」である回転多面鏡５
の偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い「線像」とし
て結像する。

【００２１】偏向反射面による反射光束は、回転多面鏡
５の等速回転により等角速度的に偏向する「偏向光束」
となり、反射結像素子６に入射し、反射されると長尺レ
ンズ７を介してドラム状の感光体８上に光スポットとし
て集光し、感光体８を等速的に光走査する。「被走査
面」は感光体８に接する仮想的な平面である。

【００２２】反射結像素子６は「光軸の回りに回転対称
な反射面」を有し、反射光束を主走査対応方向において
被走査面上に集光させる機能を持ち、長尺レンズ７は、
入射面が「樽型トロイダル面」、射出面が「ノーマルト
ロイダル面」であり、反射結像素子６と共同して上記線
像の結像位置と被走査面とを副走査対応方向において
「実質的な共役関係」とする機能を持つ。

【００２３】「スポット径」は、設計上は「偏向光束の
結像位置に於ける光束径」であり、この結像位置が被走
査面から光束光軸方向へずれることによりスポット径が
設計値からずれることになる。

【００２４】このような「結像位置のずれ」は、光学素
子の加工誤差や組付け誤差に起因して生じるし、光学素
子のなかに「プラスチック素材」のものがあると、温度
や湿度の影響によるプラスチック光学系の形状変化や屈
折率変化によっても生じる。このような「結像位置のず
れ」がスポット径の「ばらつき」の原因となる。

【００２５】反射結像素子６と長尺レンズ７とによる副
走査対応方向における共役関係の共役倍率を、光スポッ
トの像高：０に対してｍ₀とするとき、ｍ₀が条件： （Ａ） １＞ｍ₀＞０．３５ を満足させると、光学素子の加工誤差や組付け誤差ある
いは温・湿度の影響による副走査方向のスポット径の
「ばらつき」を有効に抑えることができるので、この発
明においても、上記条件（Ａ）を充足するようにするこ
とが望ましい。

【００２６】なお、条件（Ａ）における下限値：０．３
５は、アパーチュア３による「回折の影響」により定ま
るものである。

【００２７】図１のような構成の光走査装置において
は、反射結像素子６による反射光束が光偏向器のある側
に向かうので、上記反射光束が光偏向器により被走査面
に対して「ケラレ」ないようにする必要があり、通常
は、図２に示すように反射結像素子６にティルト角：β
₀を与えることにより、反射結像素子６からの反射光束
が入射光束に対して副走査対応方向において角：θをな
すようにして、反射光束の方向を入射光束の方向から分
離している。

【００２８】ここで、図２に示すような光束分離方式を
採用した場合の、光学系の具体的なデータの例を挙げ
る。

【００２９】アパーチュア３の開口幅を主・副走査対応
方向に就きそれぞれＡ_x，Ａ_y、アパーチュア３からシリ
ンダレンズ４の入射面までの距離をｄ₀、シリンダレン
ズ４の射出面から回転多面鏡５の偏向反射面までの距離
をｄ₁、偏向反射面から反射結像素子６までの距離を
ｄ₂、反射結像素子６から長尺レンズ７の入射面までの
距離をｄ₃、長尺レンズ７の射出面から被走査面までの
距離をｄ₄とする。

【００３０】シリンダレンズ４の、入射面（光源側面）
の副走査対応方向の曲率半径をｒ、レンズ厚をＤ₁、材
質の屈折率をｎ₀とする。また偏向光束による被走査面
の最大走査幅をＬとする。なお、カップリングレンズ２
から射出する光束は発散性の光束である。

【００３１】反射結像素子７は「共軸非球面」であり、
光軸方向にＸ座標、光軸直交方向にＹ座標を取るとき、
光軸上の曲率半径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係
数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、 Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ²／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／
Ｒ）²｝］＋Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰ で表わされる曲線を光軸の周りに回転して得られる曲面
であり、光軸上の曲率半径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、非球面
係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより形状が特定される。

【００３２】長尺レンズ７は、射出側の面が主走査対応
方向に関する曲率半径：ｒ_2m、副走査対応方向に関する
曲率半径：ｒ_2sを持つ「ノーマルトロイダル面」であ
り、入射側の面は「光軸方向の座標ｘ、主走査対応方向
に関する中心曲率：ｒ_1m、円錐定数：ｋ、中心から主走
査対応方向に計った距離：ｈ、高次の非球面係数：ａ，
ｂ，ｃ，ｄを用いて、 ｘ＝（１／ｒ_1m）ｈ²／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｈ
／ｒ_1m）²｝］＋ａ・ｈ⁴＋ｂ・ｈ⁶＋ｃ・ｈ⁸＋ｄ・ｈ¹⁰ で表わされる曲線を、主走査対応方向に平行で、中心か
ら距離：ｒ_1s離れた直線の周りに回転して得られる面」
であり、ｒ_1m，ｒ_1s，ｋ，ａ，ｂ，ｃ，ｄにより形状が
特定される。長尺レンズ７の光軸上の肉厚はｄ₅、材質
の屈折率はｎで表す。また上記各量における長さの単位
は「ｍｍ」である。

【００３３】Ａ_x：３．７４，Ａ_y：１．４２、ｄ₀：１
３．５，ｄ₁：１３６．８、ｄ₂：１１５．２、ｄ₃：１
１８．３、ｄ₄：９３．０、ｒ：６４．５、Ｄ₁：３．
０、ｎ₀：１．５１１、Ｒ：−３７０．６、Ｋ：−１．
５０２、Ａ：５．１７４Ｅ−１０、Ｂ：−２．３１９Ｅ
−１４、Ｃ：−５．０７５Ｅ−１８、Ｄ：１．８９６Ｅ
−２２、ｒ_1m：−７００、ｋ：−１．３７４、ａ：４．
２２１Ｅ−９、ｂ：−１．９５８Ｅ−１３、ｃ：４．２
４８Ｅ−１８、ｄ：−１．２６５Ｅ−２２、ｒ_1s：−５
８．０、ｒ_2m：−７８０、ｒ_2s；−２５．３、ｄ₅：
３．０、ｎ：１．５７２、Ｌ：２９７，β₀＝３．５
度，θ＝７度 。

【００３４】因みに、この例において前記条件（Ａ）の
ｍ₀は０．５７であり、デフォーカス量（走査光束の結
像位置と被走査面とのずれ）と副走査方向のスポット径
との関係は図３に示す通りである。

【００３５】副走査方向におけるスポット径の設計値は
７０μｍであり、副走査方向におけるスポット径の変動
の許容域は設計値±１０％の範囲であり、図３に示すよ
うに６３μｍ（下限）と７７μｍ（上限）の間であり、
副走査方向のスポット径がこの許容域内にあれば「設計
でねらいとする光走査」を実質的に実現することができ
る。

【００３６】図３において、副走査方向のスポット径が
上記許容領域内にある「デフォーカス量の範囲」は、走
査光束の「深度範囲」とみなすことができ、前述の「結
像位置のずれ」の範囲がこの深度範囲内に収まっていれ
ば、ずれがあっても副走査方向のスポット径は許容範囲
内にあり、適正な光走査が可能である。

【００３７】「光走査の有効長さ：Ｌ」が２００ｍｍ以
上の光走査装置の場合、上記「結像位置のずれ」は最大
で４ｍｍ程度を見込む必要がある。

【００３８】図３を見ると、破線で示す像高：０におい
ては、上記深度範囲は略８ｍｍあり深度範囲として十分
であるが、像高：１４８．５ｍｍの位置では３．７ｍｍ
であり、若干不足ぎみであり、組立て誤差や温度変化の
影響により、「結像位置のずれ」が４ｍｍ程度になった
ときには、像高の高い部分で副走査方向のスポット径が
許容域を越え、良好な光走査ができなくなる可能性があ
る。

【００３９】このような場合、図１（ｂ）に示すよう
に、反射結像素子６にティルト角：βとともに、副走査
対応方向の「シフト」としてシフト量：Ｚを与え、像
高：０の位置に光スポットを結像させる偏向光束の主光
線の反射結像素子による反射光線の傾く方向が、ティル
ト角による傾きとシフトによる傾きとで同じ方向となる
ようにティルト角：βとシフト量：Ｚとを設定すると、
有効走査領域を通じて、副走査方向のスポット径の深度
範囲を良好にすることができる。

【００４０】なお、図１（ｂ）において、ティルト角：
βは時計周りに（＋）、シフト量：Ｚは図の上方へ向か
って（＋）であり、ティルト角：βとシフト量：Ｚが同
符号のとき、反射結像素子６による反射光束の傾きが同
じ方向になる。

【００４１】上記の如く、反射結像素子６のティルト角
により反射光束と入射光束との光束分離を行うと、長尺
レンズ７への入射位置は、偏向角に応じて、即ち像高に
応じて副走査対応方向に変位することになる。

【００４２】このように、偏向光束の入射位置が長尺レ
ンズの入射面に対して曲線を描くような場合、光学素子
の組み付け誤差や加工誤差の影響で、上記曲線が上記入
射面に対し副走査対応方向に平行移動的に変動しやす
く、このような変動があると、副走査対応方向の像面湾
曲が変動し、これが光スポットの副走査方向のスポット
径に影響を与える。

【００４３】このとき、請求項２の発明における条件
（１）を満足する範囲内に長尺レンズを配備することに
より、上記像面湾曲の変動を有効に軽減させることがで
きる。

【００４４】また、請求項４記載の発明のように「シリ
ンダレンズを副走査対応方向に位置調整可能である」よ
うにすると、上記長尺レンズの配備位置と組み合わせる
ことにより、光学素子の加工誤差や組み付け誤差に起因
する前記「副走査対応方向の像面湾曲の変動」を有効に
補正することができる。

【００４５】反射結像素子のティルト角により反射光束
と入射光束との光束分離を行う場合、ティルト角をあま
り大きくすると、入射光束と反射光束とが副走査対応方
向に於いて成す前記角：θが大きくなる。角：θが大き
くなると、軸外コマ収差の影響により、像高による副走
査方向のスポット径の変動が大きくなる。

【００４６】請求項５記載の発明における条件（２）
は、このような軸外コマ収差に起因する、スポット径変
動を有効に抑え、良好な光走査を可能とする条件であ
る。

【００４７】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００４８】以下に挙げる３つの実施例において、反射
結像素子６は、その反射面が「共軸非球面」であり（請
求項６）、長尺レンズ７の入射側の樽型トロイダル面は
「非球面樽型トロイダル面」である（請求項７）。また
光源からの光束即ち、カップリングレンズ２から射出す
る光束は「発散性の光束」である（請求項８）。

【００４９】具体的データの記載要領は、上記作用の項
で挙げたデータ例に倣う。

【００５０】実施例１ Ａ_x：３．７４，Ａ_y：１．４２、ｄ₀：１３．５，ｄ₁：
１３６．８、ｄ₂：１１５．２、ｄ₃：１１８．３、
ｄ₄：９３．０、ｒ：６４．５、Ｄ₁：３．０、ｎ₀：
１．５１１、Ｒ：−３７０．６、Ｋ：−１．５０２、
Ａ：５．１７４Ｅ−１０、Ｂ：−２．３１９Ｅ−１４、
Ｃ：−５．０７５Ｅ−１８、Ｄ：１．８９６Ｅ−２２、
ｒ_1m：−７００、ｋ：−１．３７４、ａ：４．２２１Ｅ
−９、ｂ：−１．９５８Ｅ−１３、ｃ：４．２４８Ｅ−
１８、ｄ：−１．２６５Ｅ−２２、ｒ_1s：−５６．０、
ｒ_2m：−７８０、ｒ_2s；−２４．９、ｄ₅：３．０、
ｎ：１．５７２、Ｌ：２９７，β₀＝１．９５度，Ｚ＝
１０．０，θ＝７度 。

【００５１】この例において前記条件（Ａ）のｍ₀は
０．５７であり、デフォーカス量と副走査方向のスポッ
ト径との関係は図４に示す如くになる。

【００５２】図３と図４とを比べると、副走査方向にお
けるスポット径のデフォーカス量による変動は、像高：
０と像高：１４８．５ｍｍとで小さく（２つの像高位置
における曲線の差が小さい）、深度範囲は、深度範囲が
最小になる像高：１４８．５ｍｍにおいても５ｍｍ以上
あり、組立て誤差や温度変化の影響により「結像位置の
ずれ」が４ｍｍ程度になっても良好な光走査が可能であ
る。

【００５３】これは、ティルト角とともに、シフトを与
えたことにより大きな像高における収差が小さくなるこ
とによる。

【００５４】上記実施例１においては、反射結像素子６
のティルト角により入射光束と反射光束の方向の光束分
離を行っており、このため、長尺レンズ７に入射する偏
向光束の主光線の副走査対応方向における入射高さ：ξ
が偏向角に応じて変化する。

【００５５】この入射高さ：ξの変化を図５に示す。横
軸のηは、長尺レンズ７の光軸を原点として入射側面上
で主走査対応方向に計った長さ方向の位置、縦軸のξは
上記光軸を通る前記「樽型非球面」形状を基準として副
走査対応方向に計った「入射高さ」であり、入射位置は
「上に凸の曲線」に従って変化する。

【００５６】図５には「×印」により代表的な５点の入
射高さを示している。この図から読み取れるように、実
施例１では偏向光束の長尺レンズ７への副走査対応方向
の入射高さ：ξは、中心部近傍（像高：０近傍）と周辺
部近傍（像高１４８．５ｍｍの近傍）とで、向きが逆で
大きさが略等しい。

【００５７】このような光学配置の場合だと、偏向光束
の主光線は、長尺レンズ７の入射面に対し「入射面の副
走査対応方向の中心部」から離れた位置になるため、上
記入射面への入射位置が、光学素子の組立て誤差や加工
誤差により変化し易く、入射位置の誤差により副走査対
応方向の像面湾曲が変動しやすい。

【００５８】例えば、光源に用いる半導体レーザー１か
ら放射される光束の主光線が副走査対応方向に０．１度
傾くと、副走査対応方向の像面湾曲は、例えば像高：
０，＋１４８．５，−１４８．５の３点において、それ
ぞれ０．１，−１．５，−１．４（単位：ｍｍ）だけ変
化する。

【００５９】長尺レンズは、他の光学系に比して光源か
らの距離が大きく、このため、光源における光束のわず
かな傾きが、長尺レンズへの「入射高さ」の無視できな
い変動を引き起こし、それに伴い発生する「副走査対応
方向の像面湾曲変化」は、図４において「スポット径の
変化を表わす曲線」の深度方向の変化を招来し、光源以
外の光学素子の組立て誤差や加工誤差が重なると、被走
査面上で副走査方向のスポット径の変動が許容域をこえ
る可能性がある。

【００６０】実施例２ 実施例２は請求項２，３記載の発明の実施例であり、上
記実施例１において長尺レンズを高さ方向において１ｍ
ｍだけ光偏向器の側に近付けた配置である。即ち、図１
（ａ）において、長尺レンズ７が回転多面鏡５の側へ、
実施例１の配置よりも１ｍｍ近付けられているのであ
る。

【００６１】このとき、光源に用いる半導体レーザー１
から放射される光束の主光線が、副走査対応方向に（下
方へ向かって）０．１度傾くと、副走査対応方向の像面
湾曲は、像高：０，＋１４８．５，−１４８．５の３点
において、それぞれ＋０．７，−０．９，−０．９だけ
変化する。

【００６２】これを上述の実施例１の場合（長尺レンズ
をずらさない場合）と比較すると、実施例２では、半導
体レーザー１から放射される光束の主光線が、副走査対
応方向に０．１度傾いた場合における副走査対応方向の
像面湾曲の変動量が、かなり小さくなっている。

【００６３】この実施例２において、長尺レンズに入射
する偏向光束の主光線の副走査対応方向における入射高
さ：ξの変化を図６に示す。図５と同様「×印」により
代表的な５点の入射高さを示している。

【００６４】また実施例２における、デフォーカス量と
副走査方向のスポット径との関係を図７に示す。

【００６５】図７から分かるように、長尺レンズを高さ
方向（副走査対応方向）において、１ｍｍだけ光偏向器
側に近付けた場合、高い像高（図には像高１４８．５ｍ
ｍ場合が実線で示されている）において、副走査方向の
スポット径が若干太くなると供に深度範囲が若干狭まっ
ている。

【００６６】実施例２のように、長尺レンズ７を「副走
査対応方向の適宜の位置」に配備すると、光学素子の加
工精度や組立て精度をさほど厳しくしなくても、例えば
上記「光束の傾き」等の、組立て誤差等に基づく副走査
対応方向の像面湾曲の変動の影響を少なくすることがで
きる。

【００６７】しかし、図７に見られるように、長尺レン
ズの配備位置により上記入射高さ：ξを変える場合、長
尺レンズの変位が大きくなりすぎると、大きな像高にお
ける副走査方向のスポット径の像高による変動が許容域
を越えたり、深度範囲が狭く成りすぎることが起こりう
る。

【００６８】即ち、請求項２記載の発明における条件
（１）の上限値：１．７×１０~²を越えると、長尺レン
ズの配備位置により像面湾曲の変動を小さくできるが、
スポット径の像高による変動や、多き像高におけるスポ
ット径が大きくなりすぎて、所望の精度の光走査を実現
できない。

【００６９】ξの範囲は、反射結像素子の焦点距離：ｆ
に比例的である。因みに実施例１，２は、Ａ３サイズの
記録紙に記録できる画像を記録するために有効走査領
域：Ｌを２９７ｍｍに設定しており、この場合におけ
る、ξ／ｆの値は、実施例１に対しては、ξ＝１．９
８，ｆ＝１８８．６より、ξ／ｆ＝１．０５×１０~²、
実施例２に対しては、ξ＝２．９８，ｆ＝１８９．８よ
り、ξ／ｆ＝１．５７×１０~²であって、いずれも条件
（１）を満足している。

【００７０】上記実施例２で説明したように、請求項２
記載の発明においては、長尺レンズへの偏向光束の入射
高さが、光学素子の組立て誤差や加工誤差に伴い変動す
ると、副走査対応方向の像面湾曲が変動しやすい。

【００７１】長尺レンズの配置条件を定める条件（１）
を満足することにより、副走査対応方向における像面湾
曲の変動を軽減できるが、条件（１）の範囲を越えるこ
とはできない。

【００７２】条件（１）は本来、長尺レンズへの偏向光
束の入射高さに関連した条件であり、上記入射高さに誤
差が生じる、最大の要因は、光源からの光束の副走査対
応方向における方向の誤差である。

【００７３】従って、上記条件（１）の範囲で、長尺レ
ンズへの偏向光束の入射高さを補正できない場合には
「光源側からの光束を主走査対応方向に長い線像に結像
させるためのシリンダレンズ」を副走査対応方向へ位置
調整することにより、光偏向器へ向かう光束の方向を補
正することにより、長尺レンズへの入射高さを補正する
ことができる。

【００７４】先に、実施例１の場合（長尺レンズへの入
射高さが図５に示されている）につき、光源から射出す
る光束の主光線の方向が副走査対応方向に０．１度傾い
たときの副走査対応方向の像面湾曲の変動量を示した。
前述の如く、この状態において副走査対応方向の像面湾
曲は、像高：０，＋１４８．５，−１４８．５の３点に
おいて、それぞれ０．１，−１．５，−１．４だけ変化
する。

【００７５】実施例３ シリンダレンズ４を副走査対応方向へ０．２ｍｍ変位さ
せてみると、それに伴い、シリンダレンズから射出する
光束の方向が変化し、長尺レンズへの偏向光束の入射高
さが変化する。このとき入射位置の変化に伴う、副走査
対応方向の像面湾曲の変動は、像高：０，＋１４８．
５，−１４８．５に対してそれぞれ−０．４，＋１．
２，＋１．２となる。

【００７６】そこで実施例１の場合において、光源から
の射出光束の主光線の方向が副走査対応方向に於いて
０．１度傾き、その結果、副走査対応方向の像面湾曲が
前述の如く、像高：０，＋１４８．５，−１４８．５の
３点において、それぞれ０．１，−１．５，−１．４だ
け変化したのであれば、シリンダレンズ４を副走査対応
方向において「光束の傾きとは逆の向き」に０．２ｍｍ
変位させると、上記各像高における副走査対応方向の像
面湾曲の変動は、光束の傾きによる影響とシリンダレン
ズ４の変位による影響の和となり、これら影響が互いに
相殺するように作用するので、副走査対応方向の像面湾
曲の変化量は像高：０，＋１４８．５，−１４８．５に
おいて、それぞれ−０．２，−０．３，−０．２とな
り、像面湾曲の変化量を実質的に補正することができ
る。

【００７７】

【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提供することができる。

【００７８】請求項１記載の発明は上記の如き構成とな
っているから、副走査対応方向における光スポットのス
ポット径の深度範囲が大きくなり、光学素子の組立て誤
差や温度変化による影響に拘らず、高密度・高画質の光
走査が可能になる。

【００７９】請求項２，３記載の発明は上記の如き構成
となっているから、光学素子の加工誤差や組立て誤差に
基づく副走査対応方向の像面湾曲の変動を、長尺レンズ
の配備位置で軽減できるので、光学素子の加工精度や組
立て精度が緩くなり、光走査装置の製造が容易化され、
しかも高密度・高画質の光走査が可能となる。

【００８０】請求項４記載の発明は上記の如き構成とな
っているから、請求項２，３の発明で対応し切れない副
走査対応方向の像面湾曲の変動をも有効に軽減させるこ
とができ、光学素子の加工精度や組立て精度が緩くな
り、光走査装置の製造が容易化され、しかも高密度・高
画質の光走査が可能となる。

【００８１】請求項５記載の発明は上記の如き構成とな
っているから、軸外コマ収差による光スポットの大きさ
の増大を抑えて良好な光走査を実現できる。

【００８２】請求項６，７記載の発明は、光学素子に非
球面を採用することにより、収差を良好に補正して、よ
り良好な光走査が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を説明するための図であ
る。

【図２】請求項１記載の発明を実施しない場合の反射結
像素子の配備態位を説明するための図である。

【図３】反射結像素子をず２のように配備したときの光
スポットの副走査方向のスポット径とデフォーカス量と
の関係を示す図である。

【図４】実施例１の効果を説明するための図である。

【図５】請求項２記載の発明を説明するための図であ
る。

【図６】実施例２を説明するための図である。

【図７】実施例２を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザー ２ カップリングレンズ ３ アパーチュア ４ シリンダレンズ ５ 回転多面鏡 ６ 反射結像素子 ７ 長尺レンズ

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光束の光束周辺部の光をアパー
   チュアにより遮光したのち、シリンダレンズにより主走
   査対応方向に長い線像に結像させ、上記線像の近傍に偏
   向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、
   偏向光束を反射結像素子により反射させ、長尺レンズを
   介して被走査面に光スポットとして集光させて等速的な
   光走査を行う光走査装置において、 上記反射結像素子は回転対称な反射面を有し、反射光束
   を主走査対応方向において被走査面上に集光させる機能
   を持ち、 上記長尺レンズは、入射面が樽型トロイダル面、射出面
   がノーマルトロイダル面であり、上記反射結像素子と共
   同して上記線像の結像位置と被走査面とを副走査対応方
   向において実質的な共役関係とする機能を持ち、 上記反射結像素子は、副走査対応方向にティルト角を持
   ち、且つ、副走査対応方向にシフトし、像高：０の位置
   に光スポットを結像させる偏向光束の主光線の反射結像
   素子による反射光線の傾く方向が、上記ティルト角によ
   る傾きとシフトによる傾きとで同じ方向となるように、
   上記ティルト角とシフト量とが設定されていることを特
   徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】光源からの光束の光束周辺部の光をアパー
   チュアにより遮光したのち、シリンダレンズにより主走
   査対応方向に長い線像に結像させ、上記線像の近傍に偏
   向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、
   偏向光束を反射結像素子により反射させ、長尺レンズを
   介して被走査面に光スポットとして集光させて等速的な
   光走査を行う光走査装置において、 上記反射結像素子は回転対称な反射面を有し、反射光束
   を主走査対応方向において被走査面上に集光させる機能
   を持ち、 上記長尺レンズは、入射面が樽型トロイダル面、射出面
   がノーマルトロイダル面であり、上記反射結像素子と共
   同して上記線像の結像位置と被走査面とを副走査対応方
   向において実質的な共役関係とする機能を持ち、 上記反射結像素子は、副走査対応方向に所定のティルト
   角を持ち、 像高：０の光スポットを結像する偏向光束の主光線の上
   記長尺レンズの入射側面への入射高さをξ、上記反射結
   像素子の焦点距離をｆとするとき、これらξ，ｆが条
   件： （１） ξ／ｆ＜１．７×１０~² を満足するように上記長尺レンズを配備することを特徴
   とする光走査装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の光走査装置において、 反射結像素子が、副走査対応方向にシフトし、像高：０
   の位置に光スポットを結像させる偏向光束の主光線の反
   射結像素子による反射光線の傾く方向が、ティルト角に
   よる傾きとシフトによる傾きとで同じ方向となるよう
   に、ティルト角とシフト量とが設定されていることを特
   徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】請求項２または３記載の光走査装置におい
   て、 光源側からの光束を主走査対応方向に長い線像に結像さ
   せるためのシリンダレンズが、副走査対応方向において
   位置調整可能であ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、 像高：０の光スポットを被走査面上に形成する偏向光束
   の、反射結像素子への入射方向と、上記反射結像素子に
   よる反射方向との成す角をθとするとき、θが条件： （２） θ＜８度 を満足するようにティルト角が設定されていることを特
   徴とする光走査装置。
6. 【請求項６】請求項１または２または３または４または
   ５記載の光走査装置において、 反射結像素子の反射面形状が共軸非球面であることを特
   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または
   ５または６記載の光走査装置において、 長尺レンズの入射側の樽型トロイダル面が非球面樽型ト
   ロイダル面であることを特徴とする光走査装置。
8. 【請求項８】請求項１または２または３または４または
   ５または６または７記載の光走査装置において、 アパーチュアに入射する光源側からの光束が発散性の光
   束であることを特徴とする光走査装置。