WO2021038949A1 - 走査光学系の製造方法 - Google Patents

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純平 小田
智仁 桑垣内
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ナルックス株式会社
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
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    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/113—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a scanning optical system.
  • a scanning optical system using a single scanning lens has been developed in order to meet the demand for miniaturization and cost reduction of printers and multifunction devices (for example, Patent Document 1). Further, regarding a scanning optical system using one scanning lens, a plurality of scanning optical systems having different effective scanning widths can be manufactured by using the same incident optical system and imaging optical system and changing only the polygon mirror. If this is possible, the same scanning lens can be used for a plurality of scanning optical systems having different effective scanning widths, which is advantageous in terms of manufacturing cost. Therefore, there is a need for a method for manufacturing a scanning optical system capable of manufacturing a plurality of scanning optical systems having different effective scanning widths by using the same incident optical system and imaging optical system and changing only the polygon mirror. ..
  • the subject of the present invention is a method for manufacturing a scanning optical system capable of manufacturing a plurality of scanning optical systems having different effective scanning widths by using the same incident optical system and imaging optical system and changing only the polygon mirror. Is to provide.
  • the method for manufacturing a scanning optical system of the present invention is a scanning optical system in which scanning optical systems having different effective scanning widths can be obtained by changing only the polygon mirror without changing the imaging optical system including the scanning lens and the incident optical system.
  • a deflection reference point is set at the position of the deflection reference point of the first scanning optical system, which is the reflection point of the reflection surface of the polygon mirror 1, and corresponds to the effective scanning width of the second value smaller than the first value.
  • a scanning optical system of the present invention it is possible to manufacture a plurality of scanning optical systems having different effective scanning widths by using the same incident optical system and imaging optical system and changing only the polygon mirror. it can.
  • the method for manufacturing a scanning optical system according to the first embodiment of the present invention is perpendicular to the reflection surface of the first polygon mirror when the deflection angle is 0 in the step of designing the second optical system.
  • the center point of the second polygon mirror is located on a straight line passing through the center point of the first polygon mirror.
  • the position of the center point of the second polygon mirror can be uniquely determined.
  • the system focal length is f
  • the first value is W1
  • the second value is W2
  • the inscribed circle of the first polygon mirror is ⁇ 1
  • the radius of the inscribed circle of the second polygon mirror is ⁇ 2
  • the lateral magnification of the imaging optical system in the sub-scanning direction cross section is ⁇ . 0.75 ⁇ f / W1 ⁇ 0.85 (1) 0.75 ⁇ f / W2 ⁇ 0.85 (2) 0.7 ⁇ ⁇ 2 / ⁇ 1 0.8 (3) 2.4 ⁇ ⁇ ⁇ 3.2 (4) Meet.
  • equation (3) if the ratio of the inscribed circle of the second polygon mirror to the inscribed circle of the first polygon mirror is less than 0.7, the reflection point of the second polygon mirror of the first polygon mirror The positional deviation with respect to the reflection point becomes large, and it becomes difficult to suppress the change in curvature of field.
  • the image in the sub-scanning direction cross section of the first scanning optical system in the step of adjusting the lateral magnification of the imaging optical system in the sub-scanning direction cross section, the image in the sub-scanning direction cross section of the first scanning optical system.
  • ⁇ D be the maximum absolute value of the difference between the amount of curvature of field and the amount of curvature of field in the sub-scanning direction cross section of the second scanning optical system. 0 ⁇
  • the lateral magnification is adjusted so as to satisfy.
  • the amount of curvature of field of the second scanning optical system can be suppressed to a practically satisfactory range.
  • a scanning optical system for A3 size can be manufactured.
  • FIG. 1 is a diagram showing a scanning optical system 100 according to a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • the y-axis in the main scanning direction, the x-axis in the sub-scanning direction, and the z-axis perpendicular to the main scanning direction and the sub-scanning direction are defined.
  • FIG. 1 shows a cross section parallel to the plane formed by the y-axis and the z-axis.
  • the x-axis (not shown) is the direction perpendicular to the paper surface.
  • the origin of the xyz coordinate system is a deflection reference point described later.
  • the scanning optical system 100 includes an incident optical system, a deflector, and an imaging optical system.
  • the incident optical system includes a light source 101, a collimator 103, an aperture 105, and a cylinder lens 107.
  • the deflector is a polygon mirror 110.
  • the imaging optical system comprises one scanning lens 120.
  • the light source 101 is a semiconductor laser.
  • the luminous flux emitted from the light source 101 is converted into a parallel luminous flux by the collimator 103, and the luminous flux diameter is controlled by passing through the aperture 105.
  • the light beam passes through the cylinder lens 107 having power only in the x-axis direction, and is linearly focused in a plane parallel to the plane formed by the y-axis and the z-axis in the vicinity of the reflection surface of the polygon mirror 110. Will be done.
  • the luminous flux is deflected by the reflecting surface of the polygon mirror 110 and focused on the scanning surface 130 by the scanning lens 120.
  • W represents an effective scanning width
  • point O represents a deflection reference point.
  • the deflection reference point is the position of the reflection point on the reflection surface of the polygon mirror 110 when the light flux deflected by the polygon mirror 110 is vertically incident on the scanning surface 130. In this case, the luminous flux deflected by the polygon mirror 110 travels in the z-axis direction.
  • the angle (acute angle) formed by the direction of the light flux and the z-axis after being deflected by the polygon mirror 110 is called a deflection angle.
  • the sign of the deflection angle is positive when the luminous flux after being deflected by the polygon mirror 110 reaches the region where the y-coordinate of the scanning surface 130 is positive, and is negative when the y-coordinate reaches the negative region.
  • the deflection angle is 0.
  • the deflection angle is ⁇ and the y coordinate of the condensing position on the scanning surface 13 is represented by Y
  • f is a constant. This constant f is called the system focal length.
  • FIG. 2 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a scanning optical system according to an embodiment of the present invention.
  • the first scanning optical system is designed by using the first polygon mirror corresponding to the effective scanning width of the first value.
  • the distance from the scanning surface of the point where the spot diameter is the minimum at the deflection angle within the range of the effective scanning width is set to 0.5 mm or less. That is, in the first scanning optical system, curvature of field is made substantially negligible.
  • a second polygon mirror in which a deflection reference point is set at the position of the deflection reference point of the first scanning optical system and corresponds to an effective scanning width of a second value smaller than the first value.
  • Design a second optical system comprising.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the positional relationship between the first polygon mirror and the second polygon mirror.
  • FIG. 3 shows a first polygon mirror 1101 corresponding to the effective scanning width of the first value and a second polygon mirror 1102 corresponding to the effective scanning of the second value smaller than the first value. ..
  • the rotation center O1 of the first polygon mirror 1101 and the rotation center O2 of the second polygon mirror 1102 have a deflection angle of 0. It is located on a straight line S that is perpendicular to the reflection surface of the polygon mirror and the distance from the change reference point O is E.
  • FIG. 4 is a diagram showing the positions of the reflection surfaces and reflection points of the first polygon mirror 1101 and the second polygon mirror 1102 when the deflection angle is ⁇ which is not 0.
  • the position of the reflecting surface when the deflection angle is 0 is represented by RS0, and the deflection reference point is represented by O.
  • the reflection surfaces of the first polygon mirror 1101 and the second polygon mirror 1102 are represented by RS1 and RS2, respectively, and the reflection points on RS1 and RS2 are represented by R1 and R2, respectively, when the deflection angle is ⁇ that is not 0.
  • the distance between the points R1 and R2 is represented by ⁇ L.
  • ⁇ L is referred to as a path length difference.
  • the path length of the light beam from the cylinder lens 107 to the reflection point is ⁇ L shorter than the path length of the second scanning optical system.
  • the path length of the light beam from the cylinder lens 107 of the first and second scanning optical systems to the reflection point is the path of the light ray from the cylinder lens 107 to the deflection reference point O. Shorter than long. Since the cylinder lens 107 is designed to focus the light beam in the sub-scanning direction at the deflection quasi-point when the deflection angle is 0, the first and second first and second when the deflection angle is ⁇ which is not 0.
  • the focusing point of the incident optical system is located closer to the scanning surface 130 than the reflecting surface, and the focusing point of the incident optical system of the first scanning optical system is that of the second scanning optical system. It is located closer to the scanning surface 130 than the focusing point of the incident optical system.
  • FIG. 5 is a diagram showing a cross section in the sub-scanning direction of the imaging optical system of the first and second scanning optical systems.
  • the focusing points of the incident optical systems of the first and second scanning optical systems are represented by C1'and C2', respectively, and the focusing points of the imaging optical systems of the first and second scanning optical systems are represented by C1'and C2', respectively. It is represented by C1 and C2.
  • the condensing point C1'and the condensing point C1 and the condensing point C2'and the condensing point C2 are in a conjugate relationship with each other.
  • the first scanning optical system is designed so that curvature of field can be ignored at deflection angles within the effective scanning width.
  • the focusing point C1 of the imaging optical system of the first scanning optical system is located substantially on the scanning surface 130.
  • the focusing point C2 of the imaging optical system of the second scanning optical system is located closer to the incident optical system than the focusing point C1 of the imaging optical system of the first scanning optical system.
  • ⁇ Ls be the distance from the condensing position C2 along the light path of the second imaging optical system to the scanning surface 130 when the deflection angle is ⁇ which is not 0.
  • ⁇ Ls corresponds to the difference between the curvature of field of the second scanning optical system and the negligible curvature of field of the first scanning optical system in the cross section in the sub-scanning direction.
  • ⁇ Ls is referred to as an amount of change in curvature of field.
  • the distance between the focusing points C1'and C2'of the incident optical system along the path of the light ray when the deflection angle is non-zero ⁇ is ( ⁇ L ⁇ ) when the deflection angle ⁇ is positive.
  • the curvature of field change amount ⁇ Ls is proportional to the path length difference ⁇ L and the square of the lateral magnification ⁇ .
  • the positions of the deflection reference points of the first and second scanning optical systems are the same, and the rotation center O1 of the first polygon mirror 1101 and the rotation center O2 of the second polygon mirror 1102 are deflected. It is located on a straight line S perpendicular to the reflection surface of the first polygon mirror 1101 when the angle is 0 and the distance from the change reference point O is E.
  • the rotation center O1 of the first polygon mirror 1101 and the rotation center O2 of the second polygon mirror 1102 are straight lines S. The relationship between equations (7) and (8) holds even if they are not located above.
  • the light emitting point of the light source 101 and the focusing position of the imaging optical system have a conjugate relationship. Therefore, the amount of change in the focusing position of the imaging optical system due to the difference between the ray path length of the first scanning optical system and the ray path length of the second scanning optical system in the main scanning direction cross section is the case of the sub scanning direction cross section. Can be ignored in comparison with.
  • step S1030 of FIG. 2 the shape and position of the scanning lens 120 are adjusted so as to adjust the lateral magnification ⁇ of the imaging optical system in the cross section in the sub-scanning direction.
  • the amount of change in curvature of field ⁇ Ls in the sub-scanning direction cross section is the path length difference ⁇ L between the first scanning optical system and the second scanning optical system and the lateral magnification ⁇ of the imaging optical system in the sub-scanning direction cross section.
  • the first scanning optical system is designed so that curvature of field can be ignored.
  • the curvature of field of the sub-scanning direction cross section of the second scanning optical system can be reduced. It can be less than or equal to a predetermined value.
  • the shape and position of the scanning lens 120 are adjusted. In order to reduce the lateral magnification ⁇ of the imaging optical system in the cross section in the sub-scanning direction, it is necessary to move the scanning lens 120 away from the focusing point of the incident optical system. Therefore, it is necessary to increase the length of the scanning lens in the y-axis direction (main scanning direction).
  • the light source 101 is a semiconductor laser.
  • ⁇ and ⁇ // represent the radiation angles in the directions perpendicular and parallel to the junction of the semiconductor lasers, respectively.
  • the material of the scanning lens 120 is a polycycloolefin resin, and the refractive index is 1.503.
  • Example 1 is a table showing the optical arrangement of the scanning optical system of Example 1, the specifications of the optical elements, and the surface shape of the scanning lens.
  • the first scanning optical system and the second scanning optical system differ only in the effective scanning width and the size and arrangement of the polygon mirrors.
  • Example 2 is a table showing the optical arrangement of the scanning optical system of Example 2, the specifications of the optical elements, and the surface shape of the scanning lens.
  • the first scanning optical system and the second scanning optical system differ only in the effective scanning width and the size and arrangement of the polygon mirrors.
  • Example 3 is a table showing the optical arrangement of the scanning optical system of Example 3, the specifications of the optical elements, and the surface shape of the scanning lens.
  • the first scanning optical system and the second scanning optical system differ only in the effective scanning width and the size and arrangement of the polygon mirrors.
  • Table 4 is a table showing the features of Examples 1-3.
  • f is the system focal length
  • W1 and W2 are the effective scanning widths of the first and second scanning optics
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are the diameters of the inscribed circles of the first and second polygon mirrors
  • ⁇ is the sub.
  • the lateral magnification of the imaging optical system in the scanning direction cross section, ⁇ D represents the maximum value of the absolute value of the amount of change in curvature of field.
  • the circumscribed circle of the polygon mirror having a diameter of 30 mm in Table 1-3 corresponds to the inscribed circle of 25.98 mm in diameter. According to Table 4, equations (1)-(6) are satisfied in Examples 1-3.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the image height and the amount of change in curvature of field in the cross section in the sub-scanning direction for Example 1-3.
  • the horizontal axis of FIG. 6 indicates the image height
  • the vertical axis of FIG. 6 indicates the amount of change in curvature of field in the cross section in the sub-scanning direction.
  • the unit of the horizontal axis and the vertical axis is millimeter.
  • the amount of change in the curvature of the image valve is represented by a negative value in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing the maximum value of the absolute value of the amount of change in curvature of field in the sub-scanning direction cross section in the effective scanning width of 310 millimeters and the length of the scanning lens in the main scanning direction for Example 1-3.
  • the maximum value of the absolute value of the amount of change in curvature of field in the sub-scanning direction cross section can be reduced. Since it is necessary to reduce the distance to, the length of the scanning lens in the main scanning direction becomes large.
  • the lateral magnification ⁇ is determined by weighing the decrease in the absolute value of the amount of change in curvature of field due to the decrease in the lateral magnification ⁇ and the increase in the manufacturing cost due to the increase in the size of the scanning lens.

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Abstract

本発明は、走査レンズを含む結像光学系及び入射光学系を変えることなく、ポリゴンミラーのみを変えることによって有効走査幅の異なる走査光学系が得られる走査光学系の製造方法であって、第１の値の有効走査幅に対応する第１のポリゴンミラー（１１０１）を使用して第１の走査光学系を設計するステップと、偏向角が０である場合の光線の該第１のポリゴンミラー（１１０１）の反射面の反射点である該第１の走査光学系の偏向基準点（Ｏ（０，０））の位置に偏向基準点を定めて該第１の値よりも小さい第２の値の有効走査幅に対応する第２のポリゴンミラー（１１０２）を備える第２の光学系を設計するステップと、副走査方向断面における該結像光学系の横倍率を調整するように該走査レンズの形状及び位置を調整するステップと、を含む。

Description

走査光学系の製造方法
　本発明は、走査光学系の製造方法に関する。
　プリンタ及び複合機の小型化及び低コスト化の要請に応えるために１枚の走査レンズを使用する走査光学系が開発されている（たとえば、特許文献１）。さらに、１枚の走査レンズを使用する走査光学系に関し、同一の入射光学系及び結像光学系を使用し、ポリゴンミラーのみを変更することによって有効走査幅の異なる複数の走査光学系を製造ことができれば、有効走査幅の異なる複数の走査光学系に同一の走査レンズを使用することができるので製造コスト的に有利である。したがって、同一の入射光学系及び結像光学系を使用し、ポリゴンミラーのみを変更することによって有効走査幅の異なる複数の走査光学系を製造することのできる走査光学系の製造方法に対するニーズがある。
特開平10-10445号公報
　本発明の課題は同一の入射光学系及び結像光学系を使用し、ポリゴンミラーのみを変更することによって有効走査幅の異なる複数の走査光学系を製造することのできる走査光学系の製造方法を提供することである。
　本発明の走査光学系の製造方法は、走査レンズを含む結像光学系及び入射光学系を変えることなく、ポリゴンミラーのみを変えることによって有効走査幅の異なる走査光学系が得られる走査光学系の製造方法であって、第１の値の有効走査幅に対応する第１のポリゴンミラーを使用して第１の走査光学系を設計するステップと、偏向角が０である場合の光線の該第１のポリゴンミラーの反射面の反射点である該第１の走査光学系の偏向基準点の位置に偏向基準点を定めて該第１の値よりも小さい第２の値の有効走査幅に対応する第２のポリゴンミラーを備える第２の光学系を設計するステップと、副走査方向断面における該結像光学系の横倍率を調整するように該走査レンズの形状及び位置を調整するステップと、を含む。
　本発明の走査光学系の製造方法によれば、同一の入射光学系及び結像光学系を使用し、ポリゴンミラーのみを変更することによって有効走査幅の異なる複数の走査光学系を製造することができる。
　本発明の第１の実施形態の走査光学系の製造方法は、該第２の光学系を設計するステップにおいて、偏向角が０である場合の該第１のポリゴンミラーの反射面に垂直で該第１のポリゴンミラーの中心点を通る直線上に該第２のポリゴンミラーの中心点が位置するようにする。
　本実施形態によれば、第２のポリゴンミラーの中心点の位置を一意的に定めることができる。
　本発明の第２の実施形態の走査光学系の製造方法において、システム焦点距離をｆ、該第１の値をＷ１、該第２の値をＷ２、該第１のポリゴンミラーの内接円の半径をΦ１、第２のポリゴンミラーの内接円の半径をΦ２、副走査方向断面における該結像光学系の横倍率をβとして

0.75 ≦ f/W1 ≦ 0.85    (1)
0.75 ≦ f/W2 ≦ 0.85    (2)
0.7 ≦ Φ2/Φ1≦ 0.8    (3)
2.4 ≦ β≦ 3.2         (4)

を満たす。
　式（１）及び式（２）について、システム焦点距離と有効走査幅との比が0.75未満であると高速印字性能が得られない。また、システム焦点距離と有効走査幅との比が0.85を超えると、走査レンズの副走査方向断面の形状に対する結像性能の感度が高くなり安定した製造が期待できない。
　式（３）について、第２のポリゴンミラーの内接円と第１のポリゴンミラーの内接円との比が0.7未満であると、第２のポリゴンミラーの反射点の第１のポリゴンミラーの反射点に対する位置ずれが大きくなり像面湾曲の変化を抑えることが困難となる。
　式（４）について、副走査方向断面における結像光学系の横倍率が2.4未満であると、入射光学系の集光点から走査までの距離を大きくする必要があり、走査レンズのサイズが大きくなるので製造コストが増加する。副走査方向断面における結像光学系の横倍率が3.2を超えると、第１の走査光学系の像面湾曲と第２の走査光学系の像面湾曲との差が大きくなり、第２の走査光学系の像面湾曲量を抑えることができない。
　本発明の第３の実施形態の走査光学系の製造方法において、副走査方向断面における該結像光学系の横倍率を調整するステップにおいて、該第１の走査光学系の副走査方向断面における像面湾曲量と該第２の走査光学系の副走査方向断面における像面湾曲量との差の絶対値の最大値をΔＤとして

0 ≦ |ΔD| ≦ 4.35 mm  (5)

を満たすように該横倍率を調整する。
　本実施形態によれば、第２の走査光学系の像面湾曲量を実用上満足できる範囲に抑えることができる。
　本発明の第３の実施形態の走査光学系の製造方法において、

300 mm≦ W2           (6)

を満たす。
　本実施形態によれば、Ａ３サイズ用の走査光学系を製造することができる。
本発明の一実施形態の製造方法に係る走査光学系を示す図である。 本発明の一実施形態による走査光学系の製造方法を説明するための流れ図である。 第１のポリゴンミラー及び第２のポリゴンミラーの位置関係を説明するための図である。 偏向角が０ではないθである場合の、第１のポリゴンミラー及び第２のポリゴンミラーの反射面及び反射点の位置を示す図である。 第１及び第２の走査光学系の結像光学系の副走査方向断面を示す図である。 実施例１‐３について像高と副走査方向断面の像面湾曲変化量との関係を示す図である。 実施例１‐３について副走査方向断面の像面湾曲変化量の絶対値の最大値と走査レンズの主走査方向の長さを示す図である。
　図１は、本発明の一実施形態の製造方法に係る走査光学系１００を示す図である。図１において主走査方向のｙ軸、副走査方向のｘ軸及び主走査方向及び副走査方向に垂直なｚ軸を定める。図１はｙ軸及びｚ軸が形成する平面に平行な断面を示す。図示しないｘ軸は紙面に垂直な方向である。ｘｙｚ座標系は後で説明する偏向基準点を原点とする。走査光学系１００は入射光学系と、偏向器と、結像光学系とから構成される。入射光学系は、光源１０１と、コリメータ１０３と、アパーチャ１０５と、シリンダーレンズ１０７とを含む。偏向器はポリゴンミラー１１０である。結像光学系は１枚の走査レンズ１２０からなる。本実施形態において光源１０１は半導体レーザである。光源１０１から放出された光束はコリメータ１０３によって平行光束とされ、アパーチャ１０５を通過することにより光束径が制御される。その後、光束はｘ軸方向にのみパワーを有するシリンダーレンズ１０７を通過することにより、ポリゴンミラー１１０の反射面の近傍にｙ軸及びｚ軸が形成する平面に平行な平面内に直線状に集光される。さらに光束はポリゴンミラー１１０の反射面によって偏向され、走査レンズ１２０によって走査面１３０上に集光される。ポリゴンミラー１１０が回転すると走査面１３０上でｙ軸方向の主走査が実施される。図１においてＷは有効走査幅を表し、点Ｏは偏向基準点を表す。偏向基準点とは、ポリゴンミラー１１０で偏向された光束が走査面１３０に垂直に入射する場合のポリゴンミラー１１０の反射面における反射点の位置である。この場合ポリゴンミラー１１０で偏向された光束はｚ軸方向に進む。一般的に、ポリゴンミラー１１０で偏向された後の光束の方向とｚ軸とがなす角度（鋭角）を偏向角と呼称する。偏向角の符号は、ポリゴンミラー１１０で偏向された後の光束が走査面１３０のｙ座標が正の領域に到達する場合に正とし、ｙ座標が負の領域に到達する場合に負とする。ポリゴンミラー１１０で偏向された光束が走査面１３０に垂直に入射する場合の偏向角は０である。偏向角をθ、走査面１３上の集光位置のｙ座標をＹで表すとＹ＝ｆθの関係が成立する。ここで、ｆは定数である。この定数ｆをシステム焦点距離と呼称する。
　図２は本発明の一実施形態による走査光学系の製造方法を説明するための流れ図である。
　図２のステップＳ１０１０において、第１の値の有効走査幅に対応する第１のポリゴンミラーを使用して第１の走査光学系を設計する。ここで、第１の走査光学系において、有効走査幅の範囲内の偏向角ではスポット径が最小となる点の走査面からの距離が０．５ミリメータ以下になるようにする。すなわち、第１の走査光学系において、像面湾曲が実質上無視し得るようにする。
　図２のステップＳ１０２０において、第１の走査光学系の偏向基準点の位置に偏向基準点を定めて該第１の値よりも小さい第２の値の有効走査幅に対応する第２のポリゴンミラーを備える第２の光学系を設計する。
　図３は、第１のポリゴンミラー及び第２のポリゴンミラーの位置関係を説明するための図である。図３には第１の値の有効走査幅に対応する第１のポリゴンミラー１１０１と第１の値よりも小さい第２の値の有効走査に対応する第２のポリゴンミラー１１０２が示されている。第１及び第２の走査光学系の偏向基準点の位置は同じであり、第１のポリゴンミラー１１０１の回転中心Ｏ１及び第２のポリゴンミラー１１０２の回転中心Ｏ２は、偏向角が０である場合のポリゴンミラーの反射面に垂直で変更基準点Ｏからの距離がＥである直線Ｓ上に位置する。
　図４は、偏向角が０ではないθである場合の、第１のポリゴンミラー１１０１及び第２のポリゴンミラー１１０２の反射面及び反射点の位置を示す図である。偏向角が０である場合の反射面の位置をＲＳ０で表し、偏向基準点をＯで表す。偏向角が０ではないθである場合の、第１のポリゴンミラー１１０１及び第２のポリゴンミラー１１０２の反射面をそれぞれＲＳ１及びＲＳ２で表し、ＲＳ１及びＲＳ２上の反射点をそれぞれＲ１及びＲ２で表し、点Ｒ１及び点Ｒ２間の距離をΔＬで表す。本明細書においてΔＬを経路長差と呼称する。偏向角が０ではないθである場合に、シリンダーレンズ１０７から反射点までの光線の経路長について、第１の走査光学系の経路長は第２の走査光学系の経路長よりもΔＬ短い。また、偏向角が０ではないθである場合に、第１及び第２の走査光学系のシリンダーレンズ１０７から反射点までの光線の経路長はシリンダーレンズ１０７から偏向基準点Ｏまでの光線の経路長よりも短い。シリンダーレンズ１０７は偏向角が０の場合に光束を偏向準点において副走査方向に集光させるように設計されているので、偏向角が０ではないθである場合に、第１及び第２の走査光学系の光線経路において入射光学系の集光点は反射面よりも走査面１３０の近くに位置し、第１の走査光学系の入射光学系の集光点は第２の走査光学系の入射光学系の集光点よりも走査面１３０の近くに位置する。
　図５は、第１及び第２の走査光学系の結像光学系の副走査方向断面を示す図である。図５において第１及び第２の走査光学系の入射光学系の集光点をそれぞれＣ１’及びＣ２’で表し、第１及び第２の走査光学系の結像光学系の集光点をそれぞれＣ１及びＣ２で表す。集光点Ｃ１’と集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２’と集光点Ｃ２はそれぞれ共役関係にある。上述のように、第１の走査光学系は、有効走査幅の範囲内の偏向角では像面湾曲を無視し得るように設計されている。したがって、図５において、第１の走査光学系の結像光学系の集光点Ｃ１はほぼ走査面１３０上に位置する。上述のように、第１の走査光学系の入射光学系の集光点Ｃ１’は第２の走査光学系の入射光学系の集光点Ｃ２’よりも走査面１３０の近くに位置するので、第２の走査光学系の結像光学系の集光点Ｃ２は第１の走査光学系の結像光学系の集光点Ｃ１よりも入射光学系側に位置する。
　ここで、偏向角が０ではないθである場合の第２の結像光学系の光線経路に沿った集光位置Ｃ２から走査面１３０までの距離をΔＬｓとする。ΔＬｓは副走査方向断面における第２の走査光学系の像面湾曲量と第１の走査光学系の無視しうる像面湾曲量との差に相当する。本明細書においてΔＬｓを像面湾曲変化量と呼称する。図４によると偏向角が０ではないθである場合の光線の経路に沿った、入射光学系の集光点Ｃ１’及びＣ２’間の距離は、偏向角θが正の場合は（ΔＬ×２）であり、偏向角θが負の場合はΔＬである。したがって、以下の関係が成立する。
偏向角θが正の場合
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
偏向角θが負の場合
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
ここで、βは副走査方向断面における走査レンズ１２０の横倍率である。
　式（７）及び式（８）によると、像面湾曲変化量ΔＬｓは経路長差ΔＬ及び横倍率βの二乗に比例する。
　上記の実施形態において、第１及び第２の走査光学系の偏向基準点の位置は同じであり、第１のポリゴンミラー１１０１の回転中心Ｏ１及び第２のポリゴンミラー１１０２の回転中心Ｏ２は、偏向角が０である場合の第１のポリゴンミラー１１０１の反射面に垂直で変更基準点Ｏからの距離がＥである直線Ｓ上に位置する。一般的に、第１及び第２の走査光学系の偏向基準点の位置は同じであれば、第１のポリゴンミラー１１０１の回転中心Ｏ１及び第２のポリゴンミラー１１０２の回転中心Ｏ２は、直線Ｓ上に位置しなくとも式（７）及び式（８）の関係は成立する。
　主走査方向断面においては、光源１０１の発光点と結像光学系の集光位置とが共役関係にある。したがって、主走査方向断面における第１の走査光学系の光線経路長と第２の走査光学系の光線経路長の差による結像光学系の集光位置の変化量は、副走査方向断面の場合と比較して無視することができる。
　図２のステップＳ１０３０において、副走査方向断面における結像光学系の横倍率βを調整するように走査レンズ１２０の形状及び位置を調整する。上述のように、副走査方向断面の像面湾曲変化量ΔＬｓは第１の走査光学系と第２の走査光学系との経路長差ΔＬ及び副走査方向断面における結像光学系の横倍率βに依存する。また、第１の走査光学系は、像面湾曲が無視し得るように設計されている。したがって、副走査方向断面における結像光学系の横倍率βを小さくして像面湾曲変化量ΔＬｓを所定値以下にすることによって、第２の走査光学系の副走査方向断面の像面湾曲を所定値以下とすることができる。副走査方向断面における結像光学系の横倍率βを調整するには走査レンズ１２０の形状および位置を調整する。副走査方向断面における結像光学系の横倍率βを小さくする場合には、走査レンズ１２０を入射光学系の集光点から遠ざける必要がある。このため、走査レンズのｙ軸方向（主走査方向）の長さを大きくする必要がある。
　以下に本発明の走査光学系の実施例について説明する。実施例の走査レンズ１２０の入射面及び出射面の形状は以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ただし、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 式の変数及び定数の符号は以下のとおりである。
y：主走査方向座標
x：副走査方向座標
z：サグ（原点はレンズ面の頂点）
k：コーニック係数
Ry：主走査方向断面曲率半径
rx(y)：副走査方向断面の主走査方向座標yにおける曲率半径
rx(0)：副走査方向断面の光軸上の曲率半径
Ai：主走査方向断面の非球面係数（i = １、２、３、４・・・）
Bi：副走査方向断面曲率半径を決定する係数（i = １、２、３、４・・・）
　光源１０１は半導体レーザである。以下の表においてθ⊥及びθ//はそれぞれ半導体レーザの接合に垂直及び平行な方向の放射角度を表す。走査レンズ１２０の材料は、ポリシクロオレフィン系樹脂であり、屈折率は1.503である。
実施例１
　表１は、実施例１の走査光学系の光学配置及び光学素子の諸元、走査レンズの面形状を示す表である。第１の走査光学系と第２の走査光学系とは有効走査幅及びポリゴンミラーのサイズと配置のみが異なる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
実施例２
　表２は、実施例２の走査光学系の光学配置及び光学素子の諸元、走査レンズの面形状を示す表である。第１の走査光学系と第２の走査光学系とは有効走査幅及びポリゴンミラーのサイズと配置のみが異なる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
実施例３
　表３は、実施例３の走査光学系の光学配置及び光学素子の諸元、走査レンズの面形状を示す表である。第１の走査光学系と第２の走査光学系とは有効走査幅及びポリゴンミラーのサイズと配置のみが異なる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
実施例のまとめ
　表４は実施例１‐３の特徴を示す表である。表４においてｆはシステム焦点距離、Ｗ１及びＷ２はそれぞれ第１及び第２の走査光学系の有効走査幅、Φ１及びΦ２は第１及び第２のポリゴンミラーの内接円の直径、βは副走査方向断面における結像光学系の横倍率、ΔＤは像面湾曲変化量の絶対値の最大値を表す。なお、表１‐３におけるポリゴンミラーの直径３０ミリメータの外接円は直径２５．９８ミリメータの内接円に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008

表４によれば、実施例１‐３において式（１）－（６）は満たされる。
　図６は実施例１‐３について像高と副走査方向断面の像面湾曲変化量との関係を示す図である。図６の横軸は像高を示し、図６の縦軸は副走査方向断面の像面湾曲変化量を示す。横軸及び縦軸の単位はミリメータである。図５に示すように、集光点Ｃ２は集光点Ｃ１よりも入射光学系の近くに位置するので、図６において像弁湾曲変化量を負の値で表している。
　図７は実施例１‐３について副走査方向断面の像面湾曲変化量の絶対値の有効走査幅３１０ミリメータの範囲における最大値と走査レンズの主走査方向の長さを示す図である。上述のように、副走査方向断面における結像光学系の横倍率βを小さくすると副走査方向断面の像面湾曲変化量の絶対値の最大値は小さくすることができるが、ポリゴンミラーから走査レンズまでの距離を小さくする必要があるので走査レンズの主走査方向の長さは大きくなる。したがって、横倍率βを小さくすることによる像面湾曲変化量の絶対値の減少と、走査レンズのサイズが大きくなることによる製造コストの増加とを比較考量して横倍率βを決定する。

Claims (5)

  1. 　走査レンズを含む結像光学系及び入射光学系を変えることなく、ポリゴンミラーのみを変えることによって有効走査幅の異なる走査光学系が得られる走査光学系の製造方法であって、
    　第１の値の有効走査幅に対応する第１のポリゴンミラーを使用して第１の走査光学系を設計するステップと、
    　偏向角が０である場合の光線の該第１のポリゴンミラーの反射面の反射点である該第１の走査光学系の偏向基準点の位置に偏向基準点を定めて該第１の値よりも小さい第２の値の有効走査幅に対応する第２のポリゴンミラーを備える第２の光学系を設計するステップと、
    　副走査方向断面における該結像光学系の横倍率を調整するように該走査レンズの形状及び位置を調整するステップと、を含む走査光学系の製造方法。
  2. 　該第２の光学系を設計するステップにおいて、偏向角が０である場合の該第１のポリゴンミラーの反射面に垂直で該第１のポリゴンミラーの中心点を通る直線上に該第２のポリゴンミラーの中心点が位置するようにする請求項１に記載の走査光学系の製造方法。
  3. 　システム焦点距離をｆ、該第１の値をＷ１、該第２の値をＷ２、該第１のポリゴンミラーの内接円の半径をΦ１、第２のポリゴンミラーの内接円の半径をΦ２、副走査方向断面における該結像光学系の横倍率をβとして

    0.75 ≦ f/W1 ≦ 0.85    (1)
    0.75 ≦ f/W2 ≦ 0.85    (2)
    0.7 ≦ Φ2/Φ1≦ 0.8    (3)
    2.4 ≦ β≦ 3.2         (4)

    を満たす請求項１または２に記載の走査光学系の製造方法。
  4. 　副走査方向断面における該結像光学系の横倍率を調整するステップにおいて、該第１の走査光学系の副走査方向断面における像面湾曲量と該第２の走査光学系の副走査方向断面における像面湾曲量との差の絶対値の最大値をΔＤとして

    0 ≦ |ΔD| ≦ 4.35 mm  (5)

    を満たすように該横倍率を調整する請求項１から３のいずれかに記載の走査光学系の製造方法。
  5. 300 mm≦ W2           (6)

    を満たす請求項１から４のいずれかに記載の走査光学系の製造方法。
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