JPH10253915A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JPH10253915A
JPH10253915A JP108198A JP108198A JPH10253915A JP H10253915 A JPH10253915 A JP H10253915A JP 108198 A JP108198 A JP 108198A JP 108198 A JP108198 A JP 108198A JP H10253915 A JPH10253915 A JP H10253915A
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JP
Japan
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scanning
light beam
optical system
deflected
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP108198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Hayashi
善紀 林
Seizo Suzuki
清三 鈴木
Koji Masuda
浩二 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a new optical scanner with large latitude in optical system design. SOLUTION: In the optical scanner coupling luminous flux from a light source 1 with a coupling lens 2, deflecting the flux in a constant angular velocity with a polygon mirror 4, converging the deflected luminous flux toward a surface 6 to be scanned by a second optical system 5 containing a scan image forming element and scanning the surface 6 to be scanned at a nearly constant speed, when a direction of main light when the main light of the deflected luminous flux by the polygon mirror 4 orthogonally intersects the surface to be scanned is made a reference direction a, an angle: θ1 between the main light of the deflected luminous flux going toward one end A of an effective write-in area and the reference direction a is different from the angle: θ2 between the main light of the deflected luminous flux going toward the other end B of the effective write-in area and the reference direction a each other, and one or above of image forming elements of the scan image forming element are shifted and/or tilted for the reference direction a in a deflection plane so as to reduce the effect of a sag.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
The present invention relates to an optical scanning device.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In an optical scanning apparatus, a scanning image forming element for converging a light beam deflected by an optical deflector on a surface to be scanned has conventionally been used when the principal ray of the deflected light beam is orthogonal to the surface to be scanned. The light beam is provided so as to coincide with the optical axis of the scanning imaging element, and the effective writing area is set so that the optical axis is centered.

【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。
[0003] In such a deployed state of the scanning imaging element,
The deflection angle of the deflected light beam toward one end of the effective writing area and the deflection angle of the deflected light beam toward the other end have the same magnitude. However, such an optical arrangement has a large effect on the design of an optical system in an optical scanning device. It is a constraint.

【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。
In general, a polygon mirror is generally used as an optical deflector for deflecting a light beam in an optical scanning device. However, in the polygon mirror, a rotation axis of a deflecting and reflecting surface is separated from the deflecting surface. There is a problem of `` sag '' in which the starting point of the deflection of the deflecting light beam deflected by the deflecting reflection surface fluctuates irregularly with the rotation of the polygon mirror, and the sag is asymmetric with respect to the optical axis of the scanning imaging element. Field curvature and f
θ characteristics, linearity, etc. also occur asymmetrically with respect to the optical axis. It is not easy to correct such asymmetric field curvature, fθ characteristics, linearity, and the like using a scanning imaging element symmetrical with respect to the optical axis.

【0005】[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。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a novel optical scanning device having a high degree of freedom in designing an optical system. Another object of the present invention is to realize a novel optical scanning device which has a large degree of freedom in designing an optical system and can effectively reduce the influence of sag.

【0006】[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。
An optical scanning device according to the present invention includes a light source, a first optical system, a polygon mirror, and a second optical system. The “light source” emits a light beam for optical writing. LD (semiconductor laser) or LED as light source
(Light emitting diode) can be suitably used. As the light source, a light source having a plurality of light-emitting sources such as an LD array can be used, and a multi-beam scanning in which a plurality of scanning lines are scanned at one time using such a light source can be performed. . The “first optical system” includes a coupling lens that couples a light beam from a light source. The “polygon mirror” is rotated by the drive motor and deflects the light beam from the first optical system at a constant angular velocity. The “second optical system” is an optical system that includes a “scanning imaging element” that converges a light beam deflected by a polygon mirror toward a surface to be scanned and scans the surface to be scanned at a substantially constant speed. The second optical system is a long lens (long toroidal lens or long cylindrical lens) for correcting surface tilt or correcting curvature of field, or an optical path bending for bending the optical path of the deflected light beam, in addition to the scanning image forming element. A mirror or the like can be included. `` Scanning imaging device ''
Is composed of one or more imaging elements. The optical scanning device according to claim 1, wherein when the direction of the principal ray of the light beam deflected by the polygon mirror is orthogonal to the scanning line on the surface to be scanned, the direction of the principal ray is one end of the effective writing area. angle formed between the principal ray is the reference direction of the deflected light beam proceeding: theta 1 and the angular principal ray of the deflected beam toward the other end of the effective writing region forms the reference direction: Unlike the theta 2 are together a scanning image forming element 1 of lens
The optical axis described above is shifted and / or tilted with respect to the reference direction in the deflection surface so as to reduce the influence of sag. In the "reference direction", "the principal ray of the light beam deflected by the polygon mirror is orthogonal to the scanning line on the surface to be scanned" means that the deflected light beam is not affected by the imaging action of the second optical system. This means that the light beam will be orthogonal to the scanning line on the surface to be scanned.

【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。
[0007] The "deflection surface" is a plane formed by sweeping the principal ray of the deflected light beam ideally deflected by the polygon mirror, and is orthogonal to the rotation axis of the polygon mirror. Note that, on a virtual optical path obtained by linearly developing the optical path from the light source to the surface to be scanned, a direction corresponding to the main scanning direction in parallel with the main scanning direction is referred to as a “main scanning corresponding direction”, and the sub-scanning direction is defined on the optical path. The direction corresponding in parallel to the above is referred to as a “sub-scanning corresponding direction”.
“Shift” means that the optical axis of the lens is shifted in parallel, and “Tilt” means that the optical axis is inclined with respect to the reference direction.

【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。
As described above, under the influence of the above-mentioned "sag", "the case where the field curvature is remarkable at one end in the reference direction" or "the constant velocity characteristic such as the fθ characteristic becomes one end in the reference direction". In the case where the image is significantly deteriorated in the portion, one or more of the image forming elements in the scanning image forming element of the second optical system are shifted in the main scanning corresponding direction, and the side where the field curvature becomes remarkable or the uniform velocity characteristic is reduced. By setting the angle on the side that is significantly deteriorated to be small and the angle on the opposite side to be large, an effective writing area is set in a portion where the field curvature or constant velocity characteristics are relatively good as a whole, and the influence of sag is set. Can be effectively reduced, and the degree of freedom in designing the optical scanning device can be increased, for example, it is easy to secure a space for disposing an optical system for detecting synchronous light. The tilt of the lens optical axis has the same effect as the above shift. The shift and the tilt can be given at the same time.

【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。
In addition to the coupling lens, the first optical system converges the light flux coupled by the coupling lens in the sub-scanning corresponding direction, and makes a long line in the main scanning corresponding direction near the deflecting and reflecting surface of the polygon mirror. The image forming apparatus may have a cylinder lens or a concave cylinder mirror for forming an image on the image. In this case, the second optical system may be configured such that "the deflecting reflection surface of the polygon mirror and the surface to be scanned are substantially conjugated with respect to the sub-scanning corresponding direction. (Claim 2). By doing so, it is possible to correct the "face tilt" of the polygon mirror.

【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。
The coupling lens of the first optical system is an optical system for "coupling the light beam from the light source to the subsequent optical system". The effect of the coupling lens is to convert the light beam from the light source to " The function may be a function of converting into a "parallel light beam" (claim 3) or a function of converting a light beam from a light source into a "weak convergence light beam or weak divergent light beam" (claim 4). In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4, the scanning image forming element may include a “reflecting mirror having an image forming function” as the image forming element.

【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。
The "scanning image forming element" of the second optical system can be formed as a single lens (claim 5) or as two or more lenses (claim 7). When the scanning imaging element is composed of two or more lenses, a lens that gives a shift and a lens that gives a tilt may be set separately.

【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)。
When the scanning image forming element is a single lens, at least one surface thereof is referred to as a special lens in which a line connecting the center of curvature in the plane orthogonal to the deflection in the main scanning direction is non-circular and non-linear in the deflection plane. It may be a toric surface. Further, as described above, the scanning image forming element is provided with a scanning image forming mirror (alone or in cooperation with another optical element) to converge the deflected light beam as a light spot on the surface to be scanned, and scan the same. A concave mirror having a function of equalizing the speed can also be used. Further, the light detecting means for detecting the deflected light flux deflected by the polygon mirror and transmitted through at least a part of the scanning image forming element can be provided on the side where the angles: θ 1 and θ 2 are small (claim 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。
An optical scanning device according to a ninth aspect of the present invention includes a light source, a first optical system, a polygon mirror, and a second optical system. These are the same as those in the optical scanning device according to claim 1, and the second optical system is “one or more imaging elements”.
It consists of. The optical scanning device according to the ninth aspect has the following features. That is, when the direction of the principal ray when the principal ray of the deflected light beam by the polygon mirror is orthogonal to the scanning line on the surface to be scanned is set as the reference direction, the principal ray of the deflected light beam directed to one end of the effective writing area is The angle formed by the reference direction: θ 1 and the angle formed by the principal ray of the deflected light beam directed to the other end of the effective writing area to the reference direction: θ 2 are different from each other. The light detecting means for detecting the deflected light beam transmitted through at least a part of the above is disposed on the side where the angles θ 1 and θ 2 are smaller.

【0014】[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。
FIG. 1 shows a light source 1 which is an LD.
Divergent light beam emitted from the coupling lens 2
Into a "parallel light beam" or a "light beam having weak convergence or divergence". The light is converged by the cylinder lens 3 in a direction corresponding to the sub-scanning direction (a direction orthogonal to the drawing), and is deflected by the deflecting and reflecting surface 4 of the polygon mirror 4. A linear image long in the main scanning corresponding direction is formed in the vicinity of ', and the light flux reflected by the deflecting / reflecting surface 4 ′ is deflected at a constant angular velocity by the constant speed rotation of the polygon mirror 4. The deflected light beam is incident on the scanning imaging element 5 and is condensed toward the surface 6 to be scanned by the operation of the element 5 to form a light spot, and scans the surface 6 to be scanned at a substantially constant speed. Since a photoconductive photoconductor is actually provided at the position of the surface 6 to be scanned, the light spot substantially optically scans the photoconductor surface.

【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。
The direction of the principal ray when the principal ray of the light beam deflected by the polygon mirror 4 is "perpendicular to the scanning line on the surface to be scanned" is referred to as "reference direction". Figure 1 shows the "reference direction"
Is denoted by the symbol a. In other words, the reference direction is the main direction when the deflected light beam is “perpendicular to the scanning line (trajectory of the light spot) on the surface 6 to be scanned, assuming that the deflected light beam is not affected by the imaging effect of the scanning imaging element 5”. The direction of the light beam. In FIG. 1, an area between the positions indicated by reference signs A and B on the scanned surface 6 is referred to as an “effective writing area”.

【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。
The angle θ 1 between the principal ray of the deflected light beam directed to one end A of the effective writing area and the reference direction a, and the principal ray of the deflected light beam directed to the other end B of the effective writing area corresponds to the reference direction a. Horn:
and θ 2 different from each other. In the embodiment of FIG.
One end A of the effective writing area is the writing start side, and the angle on the writing start side: θ 1 is made smaller than the angle on the other end B, the writing end side: θ 2 , and is deflected by the polygon mirror 4. the light detecting means 7, 8 for detecting the deflected light flux transmitted through at least a portion of the scanning imaging device 5 (mirror 7 and the photodetector 8), square: deploying the side of the theta 1. Angle: θ 1 and the corner:
By arranging the light detecting means on the side of the small angle θ 1 without setting θ 2 to be the same, a space for arranging the light detecting means can be secured without increasing the diameter of the scanning imaging element 5.
The degree of freedom in designing the optical system can be increased.

【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。
The optical system (coupling lens 2 and cylinder lens 3) closer to the light source 1 than the polygon mirror 4 is the "first optical system", and the polygon mirror 4 and the scanning surface 6
The optical system provided between the first optical system and the second optical system is a “second optical system”. In FIG. 1, optical elements other than the scanning image forming element 5 of the second optical system are not shown. In FIG. 1, the scanning image forming element 5 is a “single lens”, but it is needless to say that the scanning image forming element can be composed of two or more lenses. Here, the “shift” and “tilt” of the scanning imaging element 5 will be described. The optical axis of the scanning imaging element 5 is set so that the optical axis of the scanning imaging element 5 is within the reference direction a within the deflection surface (the surface shown in FIG. 1). Is referred to as a shift, and the magnitude thereof (in FIG. 1, the upward shift is defined as positive) is indicated by “Δ” as shown in the figure. Further, the fact that the optical axis of the scanning imaging element 5 forms a finite angle with respect to the reference direction a in the deflection plane (the counterclockwise direction in FIG. 1 is defined as positive) is referred to as tilt, and the magnitude thereof is referred to as “tilt”. β ”.

【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。
As described above, the scanning image forming element 5 includes one or more lenses of the scanning image forming element (when the scanning image forming element 5 is a single lens, the single lens, and the scanning image forming element 5 includes a plurality of lenses). When composed of one or more lenses)
Are deployed shifted and / or tilted.

【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)。
That is, the optical scanning device shown in the embodiment of FIG. 1 includes a light source 1, first optical systems 2 and 3 including a coupling lens 2 for coupling a light beam from the light source, and the first optical system 2.
A polygon mirror 4 for deflecting a light beam from the optical system at a constant angular velocity, and a scanning image element for converging the light beam deflected by the polygon mirror toward the surface 6 to be scanned and scanning the surface 6 to be scanned at a substantially constant speed. A second optical system including a sub-element 5, wherein the scanning image-forming element comprises one or more image-forming elements,
When the direction of the principal ray of the deflected light beam due to the above is perpendicular to the scanning line on the surface to be scanned, the principal direction of the deflected light beam directed to one end of the effective writing area is defined as the reference direction. The angle: θ 1 is different from the angle: θ 2 formed by the principal ray of the deflected light beam toward the other end of the effective writing area with the reference direction, and at least one of the imaging elements of the scanning imaging element 5 The light is shifted and / or tilted with respect to the reference direction a in the deflection surface so as to reduce the influence of sag (claim 1). Further, the first optical system has a cylinder lens 3 that converges the coupled light flux in the sub-scanning corresponding direction and forms a linear image long in the main scanning corresponding direction near the deflection reflection surface of the polygon mirror 4. The second optical system 5 makes the deflecting reflection surface of the polygon mirror and the surface to be scanned substantially conjugate with each other in the sub-scanning corresponding direction (Claim 2), and the coupling lens of the first optical system uses the light flux from the light source. Is converted into a parallel light beam (claim 3) or a light beam with weak focusing or weak divergence (claim 4). Further, light detecting means 7 and 8 for detecting deflected light fluxes deflected by the polygon mirror 4 and transmitted through at least a part of the scanning image forming element 5 have angles: θ 1 and θ 2.
(Claim 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。
FIG. 7 shows an optical scanning device according to a ninth embodiment of the present invention. A light source (not shown), a first optical system (not shown) including a coupling lens for coupling a light beam from the light source, a polygon mirror 4A for deflecting the light beam from the first optical system at a constant angular velocity, and the polygon A second optical system 5 including a scanning imaging element that converges the light beam deflected by the mirror 4A toward the scanning surface 6 and scans the scanning surface 6 at a substantially constant speed. Is composed of one or more imaging elements, and when the direction of the principal ray when the principal ray of the light beam deflected by the polygon mirror 4A is orthogonal to the scanning line on the surface to be scanned is the reference direction a, the effective writing area corners principal ray of the deflected beam toward the one end A1 forms the reference direction a: the theta 1, angle between the principal ray of the deflected light beam toward the other end B1 of the effective writing region and the reference direction a: theta 2 and are different from each other ,
The light detecting means 7 and 8 for detecting the deflected light flux deflected by the polygon mirror 4A and transmitted through at least a part of the scanning image forming element 5 are on the smaller side of the angles θ 1 and θ 2 (the side of the angle θ 1 ).
Has been deployed.

【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。
The difference from the embodiment of FIG. 1 described above is that no shift / tilt is given to the scanning imaging element 5 in this embodiment. The light beam deflection by the polygon mirror is repeated for each deflection reflection surface of the polygon mirror. For example, when the size of the polygon mirror is reduced, depending on the arrangement of the optical system, the light beam deflection toward one end A1 of the effective writing area may be performed. The angle formed by the principal ray with the reference direction a: θ 1 and the angle formed by the principal ray of the deflected light beam directed to the other end B 1 of the effective writing area with the reference direction a: θ 2 by “θ 1 = θ 2 ”.
In this case, as shown in FIG. 7, the deflected light beam directed to either the write start side or the end side of the effective write area is reflected by the "corner portion" of the polygon mirror 4A. It is possible.
In FIG. 7, when the deflecting light beam reflected at the corner portion of the polygon mirror 4A is directed toward the writing start side, in the portion scanned by the reflected light beam at the corner portion, the deflecting light beam is partially formed by the corner. However, there is a risk that normal optical scanning may not be performed in this portion.

【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。
In such a case, as shown in FIG. 7, by setting each of θ 12 , the center of the effective writing area is shifted toward the end position B 1 with respect to the reference direction a, and the position A 1 And B1, good optical scanning with an appropriate deflection light beam without vignetting at the corner is performed, and the light detecting means 7 and 8 are provided in the space generated on the writing start side. It is sufficient for the light detecting means to detect only the deflected light beam, so that even a deflected light beam partially vignetted at a corner can be sufficiently detected.

【0023】[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,r1S,r2S」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。
EXAMPLES Five specific examples will be given. The optical scanning device of each embodiment described below has the optical arrangement described with reference to FIG. 1, and includes the center thickness of the cylinder lens 3, the refractive index of the material, and the sub-scanning of the first and second surfaces. The radii of curvature in the corresponding directions are “d 1 , n 1 , r 1s , r 2s ”, respectively, and the “reflection position (reflection when the principal ray of the deflected light beam matches the reference direction a)” by the polygon mirror 4 from the cylinder lens 3. the distance to the position) "," d 2 ", the distance in the reference direction a from the reference reflecting position to the first surface of the scanning imaging device 5 and" d 3 ". The refractive indices of the lens materials are all related to the wavelength used (the emission wavelength of the light source 1).

【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。
When it is assumed that the coupled light beam is not affected by the optical system thereafter, the position where light is naturally condensed is called a "natural light condensing point", and the light naturally condenses from the reference reflection position. The distance to the point (positive toward the surface to be scanned) is defined as “S”. The angle between the principal ray of the light beam incident on the polygon mirror 4 from the first optical system side and the reference direction a is "α" as shown in FIG. Regarding the polygon mirror, the number of the deflecting and reflecting surfaces is "N", the radius of the inscribed circle is "R '", and the distance between the principal ray of the light beam incident from the first optical system side and the rotation center of the polygon mirror 4 is shown in FIG. Like "h"
And In addition, the unit having the "dimension of distance" is "m
m ”.

【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。
Example 1 Example 1 is an example in which the scanning image forming element 5 is composed of two lenses in the embodiment described with reference to FIG. 1 (claim 7). These two lenses are referred to as first and second lenses sequentially from the polygon mirror 4 side.

【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。
Following the distance from the reference reflection position to the first surface (incident side surface) of the first lens (the above “d 3 ”), the center thickness and the refractive index of the first lens are respectively “d 4 , n 2 ”. The distance from the second surface of the first lens to the incident side surface of the second lens, the center thickness of the second lens, and the refractive index at the wavelength used are respectively “d 5 , d 6 , n 3 ”. The distance from the emission side surface to the surface to be scanned is “d 7 ”.

【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,r1S=71.5
(シリンダ面),r2S=∞,d2=100,d3=40,
4=13.8、n2=1.537,d5=8.6,d6
11.5,n3=1.537,d7=101.1 。
S = ∞ (Coupled into a “parallel beam” by a coupling lens) Angle: α = 60 degrees Polygon mirror: R ′ = 18, N = 6, h = 10.2 Angle: θ 1 = 44 Degree, angle: θ 2 = 46 degrees d 1 = 3.0, n 1 = 1.511176, r 1S = 71.5
(Cylinder surface), r 2S = ∞, d 2 = 100, d 3 = 40,
d 4 = 13.8, n 2 = 1.537, d 5 = 8.6, d 6 =
11.5, n 3 = 1.537, d 7 = 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。
Both the “incident side surface” of the first lens and the “incident side surface” of the second lens have a “non-arc shape” in the deflection surface (shape in the main scanning direction).

【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。
The non-arc shape has a paraxial radius of curvature: R, a conic constant: K, and higher-order coefficients: A, B, C, D,. . Using,
Coordinates in the optical axis direction: X and coordinates in the optical axis orthogonal direction (direction corresponding to main scanning when no shift / tilt is given): Y is expressed as follows: X = Y 2 / [R + R√ {1− (1 + K) Y 2 / R 2 }] + AY 4 + BY 6 + CY 8 + DY 10 +. . . In the shape represented by (1), R, K, A, B, C,
D,. . And the shape specified. Higher order coefficients:
A, B, C, D,. Is determined such that “the power of Y increases sequentially by the square”.

【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:RS」を与える。
"Shape of the incident side surface" of the first and second lenses
Is a "non-circular toroidal surface" obtained by rotating the non-circular shape around an axis parallel to the main scanning direction in the deflection surface, and "between the non-circular shape and the axis" on the X axis. Distance: R S.

【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:RM
「光軸を含む偏向直交面内の曲率半径:RS」とを与え
て形状を特定する。
The “surface on the exit side” of each of the first and second lenses is a “normal toroidal surface”, and has a radius of curvature: RM and a radius of curvature in the deflection surface determined by the optical axis direction and the main scanning direction. The shape is specified by giving the radius of curvature in the plane orthogonal to the deflection including the optical axis: R S.

【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。
Note that, in the following numerical expressions, E and the numbers following them represent "powers". For example, "E-9"
Means 10 to the 9th power, and this number is over the previous number.

【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 RS 7.854E-20 -4.369E-23 -2.755E-26 7.47E-30 -19.5 「射出側レンズ面の形状」 RMM −87.5 −31.0 。The "shape of the incidence side lens surface" first lens 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 "shape of the exit-side lens surface" 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 RS -1.276E-23 -3.519E-25 2.322E-28 -3.175-32 -135.0 「射出側レンズ面の形状」 RMM −248.3 −19.94 。The "shape of the incidence side lens surface" second lens 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 "shape of the exit-side lens surface" 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。
The first and second lenses are both given a shift and a tilt. First lens: Δ = 1.39, β = 0.55 degrees Second lens: Δ = 1.47, β = −0.7 degrees Field curvature in the first embodiment (main scanning direction: broken line, sub-scanning direction) : Solid line) and constant velocity characteristics (fθ characteristic: broken line and linearity: solid line) are shown in FIG.

【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)。
As described above, in the first embodiment, the coupling lens converts the light beam from the light source into a parallel light beam (claim 3), and the scanning image forming element of the second optical system is composed of two or more lenses. According to a seventh aspect of the present invention, at least one lens of the scanning image forming element is provided so that its optical axis is shifted and tilted in the deflection plane with respect to the reference direction (the first aspect).

【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。
Embodiment 2 Embodiment 2 is an embodiment corresponding to the invention of claim 9 described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram of field curvature and constant velocity characteristics when θ 1 = θ 2 = 45 degrees when the same optical system as in the first embodiment is used, and no shift or tilt is applied to each lens of the scanning image forming element. As shown in FIG. 3 and FIG. 2,
It can be seen that the curvature of field and the linearity in the sub-scanning direction on the writing start side (upper end in the drawing) of the optical scanning are deteriorated as compared with the first embodiment. This means that the shift / tilt in the first embodiment effectively reduces the influence of sag and improves the curvature of field and linearity satisfactorily.

【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。
However, when FIG. 2 and FIG. 3 are compared in detail, it is found that the linearity is greatly deteriorated on the write start side. Therefore, in the above case, θ 1
= Instead of the theta 2 = 45 degrees, by the theta 1 <45 degrees, perform optical scanning with a good area of the curvature of field, or constant velocity characteristics, start "writing by the theta 1 <45 degrees By installing light detection means in the space created on the side,
The optical scanning device can be effectively made compact, and the degree of freedom in design increases. On the writing end side, if θ 2 = 45 degrees, it is inevitable that the effective writing area becomes narrow. In such a case, if the field curvature and the constant velocity characteristic are θ 2
If it is good even in the region of> 45 degrees, the writing end side may be extended as θ 2 > 45 to compensate for the decrease in the scanning area on the writing start side. Of course, the invention according to claim 9 is based on the premise that the "asymmetrical shape due to sag" of the curvature of field and the constant velocity characteristics is not so remarkable.

【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。
The figures of the curvature of field and the constant velocity characteristics shown in FIGS. 3 and 4 are drawn in accordance with FIG.
In the diagram of the field curvature, the broken line is the main scanning direction and the solid line is the sub-scanning direction. In the diagram of the constant velocity characteristic, the broken line is the fθ characteristic and the solid line is the linearity.

【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。
Examples 3 to 5 described below are claims 4 and
It is an Example of the invention described in 5 and 6. In the third to fifth embodiments, the scanning image forming element 5 shown in FIG. 1 is constituted by a “single lens” (Claim 5). The luminous flux coupled by the coupling lens has "weak convergence" in all of Examples 2 to 4 (claim 4), and S> 0.

【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,r1S,r2S」、
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。
As in the first embodiment, the center thickness, the refractive index, and the radii of curvature of the incident side surface and the exit side surface of the cylinder lens 3 in the sub-scanning corresponding direction are denoted by d 1 , n 1 , r 1S , r 2S , respectively.
Scanning and imaging device the distance from the cylinder lens 3 to the reference reflecting position "d 2", from the reference reflection position (single lens)
Is the distance in the reference direction to the entrance side lens surface of “d 3 ”, the center thickness and the refractive index of the scanning imaging element are “d 4 , n 2
The distance from the emission side surface of the scanning image forming element to the scanned surface 6 is “d 5 ”.

【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:Rn
円錐定数:Kn、高次の係数:An,Bn,Cn
n,...とし、これらを与えて形状特定を行う。
The scanning imaging element has a non-circular shape in the deflection plane (shape in the main scanning direction) expressed by the above equation (1) on both surfaces, and each "symbol" in the equation (1).
With a suffix: n, and n = 1,
Assuming that n = 2 on the surface on the injection side, paraxial radius of curvature: R n ,
Conic constant: K n, higher order coefficients: A n, B n, C n,
D n,. . . These are given to specify the shape.

【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: RSn=RS0n+an2+bn4+cn6+dn8+en
10+fn12+gn14+... (入射側の面に就きn=1、射出側の面に就きn=2)
において、RS0n,an,bn,...を与えて特定され
る。
Also, both surfaces of the scanning image forming element are the above-mentioned "special toric surface (Claim 5)", and are located within the "deflection orthogonal plane" at a distance of Y from the optical axis in the main scanning direction. Curvature radius (curvature radius in the sub-scanning corresponding direction): R
Sn is a polynomial: R Sn = R S0n + a n Y 2 + b n Y 4 + c n Y 6 + d n y 8 + e n Y
10 + f n Y 12 + g n Y 14 +. . . (N = 1 on the entrance side, n = 2 on the exit side)
, R S0n , a n , b n ,. . . Given.

【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,r1S=13.81
(シリンダ面),r2S=∞,d2=25.0,d3=3
3.1,d4=13.5、n2=1.51933,d5
128.4, 。
Embodiment 3 S = 1372.8 (Coupled to "weak convergent light beam" by a coupling lens) Angle: α = 60 degrees Polygon mirror: R ′ = 18, N = 6, h = 9.35 Angle: θ 1 = 43.6 degrees, Angle: θ 2 = 44.4 degrees d 1 = 3.0, n 1 = 1.51933, r 1S = 13.81
(Cylinder surface), r 2S = ∞, d 2 = 25.0, d 3 = 3
3.1, d 4 = 13.5, n 2 = 1.51933, d 5 =
128.4,.

【0045】 「偏向面内の形状」 n Rnnnnnn 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 RS0nnnnnn 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 fn 1 -1.8802E-16 2 1.2966E-18 。The "shape of the deflecting surface" 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 "shape in the deflection plane perpendicular" 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 1.2966 E-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。
The scanning imaging element is given "shift only". That is, Δ = + 0.74, β = 0 FIG. 4 shows the curvature of field in the main and sub-scanning directions and the constant velocity characteristics (fθ characteristics and linearity) in the third embodiment. Field curvature
Both constant velocity characteristics are well corrected. Since the deflected light beam has a weak convergence in the main scanning direction, the scanning image forming element is not strictly an fθ lens, but the fθ characteristic in the constant velocity characteristic was calculated in the same manner as the fθ characteristic for the fθ lens. The same applies to the following Examples 3 and 4.

【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,r1S=44.68
(シリンダ面),r2S=∞,d2=70.0,d3=4
8.1,d4=20.0、n2=1.51933,d5
106.9, 。
Example 4 S = 311.1 (Coupled to "weak convergent light beam" by a coupling lens) Angle: α = 60 degrees Polygon mirror: R ′ = 18, N = 6, h = 9.6 Angle: θ 1 = 44.2 degrees, Angle: θ 2 = 45.7 degrees d 1 = 3.0, n 1 = 1.51933, r 1S = 44.68
(Cylinder surface), r 2S = ∞, d 2 = 70.0, d 3 = 4
8.1, d 4 = 20.0, n 2 = 1.51933, d 5 =
106.9,.

【0048】 「偏向面内の形状」 n Rnnnnnn 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 RS0nnnnnn 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 fnn 1 3.154E-19 0.0 2 -2.28E-19 2.18171E-23 。[0048] "shapes in the deflection plane" 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 "shape in the deflection plane perpendicular" 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。
"Tilt only" is given to the scanning image forming element. That is, Δ = 0, β = −0.2 degrees FIG. 5 shows the curvature of field in the main and sub scanning directions and the constant velocity characteristics (fθ characteristics and linearity) in the fourth embodiment. Both the curvature of field and the constant velocity characteristics are well corrected.

【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。
Fifth Embodiment In the third embodiment, the shift of the scanning image forming element is Δ = +
From 0.74, change to Δ = + 0.80 and tilt = β = 0
(No tilt) was changed to β = 0.14 degrees. At this time, the field curvature / constant velocity characteristics are well corrected as shown in FIG.

【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。
In the first to fourth embodiments, the angle α is set to 60 degrees. However, the angle α is further reduced so that the optical elements of the first optical system and the second optical system interfere with each other. Also in the case of ( 1) , by setting the smaller one of the angles: θ 1 and θ 2 to the interfering side, it is possible to avoid interference between the optical path of the first optical system and the optical path of the second optical system.

【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。
When the scanning image forming element is a single lens, a normal toric surface may be used in place of the special toric surface (claim 5).

【0053】[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。
As described above, according to the present invention, a novel optical scanning device can be realized. Since the optical scanning device of the present invention is configured as described above, the degree of freedom in designing the optical scanning device is large, and by giving a shift (and tilt) to the scanning image forming element, the field curvature caused by sag or the like can be reduced. Deterioration of the constant velocity characteristic can be effectively corrected.

【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。
The present invention is also applicable to a case where the scanning image forming element of the second optical system has an asymmetric shape in the main scanning direction, and the effect of sag countermeasures is great. According to the ninth aspect, the optical scanning device can be made compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram for describing an embodiment of an optical scanning device according to the present invention.

【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。
FIG. 2 is a diagram illustrating field curvature and constant velocity characteristics according to the first embodiment.

【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。
FIG. 3 is a diagram illustrating field curvature and constant velocity characteristics according to a second embodiment.

【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。
FIG. 4 is a diagram illustrating field curvature and constant velocity characteristics according to a third embodiment.

【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。
FIG. 5 is a diagram illustrating field curvature and constant velocity characteristics according to a fourth embodiment.

【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。
FIG. 6 is a diagram illustrating field curvature and constant velocity characteristics according to a fifth embodiment.

【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。
FIG. 7 is a view for explaining an embodiment of the invention described in claim 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Coupling lens 3 Cylinder lens 4 Polygon mirror 5 Scanning imaging element 6 Scanning surface

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A light source; a first optical system including a coupling lens for coupling a light beam from the light source; a polygon mirror for deflecting the light beam from the first optical system at a constant angular velocity; A second optical system that includes a scanning imaging element that converges the deflected light beam toward the surface to be scanned and scans the surface to be scanned at a substantially constant speed; and the scanning imaging element includes one or more imaging elements. When the direction of the principal ray when the principal ray of the deflected light beam by the polygon mirror is orthogonal to the scanning line on the surface to be scanned is defined as a reference direction, the deflected light beam directed to one end of the effective writing area and theta 1, angular principal ray of the deflected beam toward the other end of the effective writing region makes with the reference direction: angle principal ray makes with the reference direction different theta 2 and each other, the scanning image forming element One or more imaging elements reduce the effects of sag As described above, in the deflection plane, an optical scanning apparatus characterized by being shifted and / or tilted with respect to the reference direction.
【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。
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the first optical system converges the coupled light beam in a direction corresponding to the sub-scanning direction, and extends near the deflecting reflection surface of the polygon mirror in the direction corresponding to the main scanning direction. A cylinder lens for forming a line image, wherein the second optical system has a substantially conjugate relationship between the deflection reflecting surface of the polygon mirror and the surface to be scanned in the sub-scanning corresponding direction. Optical scanning device.
【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。
3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the coupling lens of the first optical system converts a light beam from the light source into a parallel light beam.
【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。
4. The light scanning device according to claim 1, wherein the coupling lens of the first optical system converts a light beam from the light source into a light beam having a weak convergence or a weak divergence. Scanning device.
【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。
5. The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning image forming element of the second optical system is a single lens.
【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。
6. The optical scanning device according to claim 5, wherein at least one surface of the single lens serving as the scanning image forming element has a line extending in the main scanning corresponding direction with a center of curvature in a plane orthogonal to the deflection in the plane of deflection. An optical scanning device having a special toric surface that is non-circular and non-linear.
【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。
7. The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning image forming element of the second optical system comprises two or more lenses.
【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。
8. An optical scanning device according to claim 1, wherein a light detecting means for detecting a deflected light beam deflected by the polygon mirror and transmitted through at least a part of the scanning image forming element is provided.
Angle: An optical scanning device which is provided on the smaller side of θ 1 and θ 2 .
【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。
9. A light source; a first optical system including a coupling lens for coupling a light beam from the light source; a polygon mirror for deflecting the light beam from the first optical system at a constant angular velocity; A second optical system that includes a scanning imaging element that converges the deflected light beam toward the surface to be scanned and scans the surface to be scanned at a substantially constant speed; and the scanning imaging element includes one or more imaging elements. When the direction of the principal ray when the principal ray of the deflected light beam by the polygon mirror is orthogonal to the scanning line on the surface to be scanned is defined as a reference direction, the deflected light beam directed to one end of the effective writing area angle principal ray makes with the reference direction: the theta 1, the effective principal ray of the deflected beam toward the other end of the write region is formed with the reference direction angle: theta 2 and are different from each other, are deflected by the polygon mirror, At least a part of the scanning imaging element Light detecting means for detecting the transmitted deflected light beam,
An optical scanning device, wherein the optical scanning device is provided on the side where the above-mentioned angles: θ 1 and θ 2 are small.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7554710B2 (en) 2002-10-16 2009-06-30 Canon Kabushiki Kaisha Two-dimensional scanning apparatus, and image displaying apparatus
US7616364B2 (en) 2005-02-21 2009-11-10 Ricoh Company, Ltd. Scanning optical system, optical scanner, and image forming apparatus having a biconvex lens having a change of curvature of the toric surface in the cross section in the sub-scanning direction along the main scanning direction is asymmetric with an optical axis of the lens
CN102298209A (en) * 2010-06-25 2011-12-28 兄弟工业株式会社 Scanning optical apparatus

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