JPH06118325A

JPH06118325A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH06118325A
Application number: JP4271664A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Itabashi; 彰久板橋; Hiromichi Atsumi; 広道厚海
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-04-28
Also published as: US5504613A

Abstract

(57)【要約】【目的】結像反射鏡を用いる光走査装置において、光学
系の配置誤差に基づく走査線曲がりを有効に補正軽減す
る。【構成】光源装置１，２からの光束を線像結像光学系３
により主走査対応方向に長い線像として結像させ、光偏
向器４により偏向光束として等角速度的に偏向させ、結
像反射鏡６により被走査面７’上に光スポットとして集
光させ、光スポットにより等速光走査を行う光走査装置
であって、光学系の配置誤差に起因する副走査対応方向
における結像位置の誤差を、線像結像光学系３の配設位
置を副走査対応方向へ変位調整することにより補正す
る。

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】等角速度的に偏向する光束を被走査面上
に光スポットとして集光し、被走査面を走査する光走査
装置は、従来から光プリンター等に関連して種々のもの
が知られている。偏向光束を被走査面上に光スポットと
して集光するとともに光スポットによる光走査を等速化
する光学系としては「ｆθレンズ」が一般的であるが、
近来、ｆθレンズレンズに代えて「リニアリティ補正機
能を持つ結像反射鏡」を利用することが提案されている
（例えば、特開平１−２００２２１号公報）。

【０００３】このような結像反射鏡を用いる光走査装置
では、本来直線であるべき光スポットの移動軌跡、即ち
走査線が曲線になり易い。走査線が曲線になることを
「走査線の曲がり」と呼んでいる。

【０００４】上記結像反射鏡を用いる光走査装置では、
結像反射鏡へ入射する偏向光束と、結像反射鏡により反
射された偏向光束とが、結像反射鏡に関して同じ側にあ
るため、これらを相互に分離し、反射された偏向光束が
光源側へ戻らずに被走査面側へ導かれるような光学配置
を行う必要があり、光学配置によっては必然的に走査線
の曲がりを生じてしまう場合もある。

【０００５】このような、光学配置により発生する走査
線の曲がりは、結像反射鏡の位置を副走査対応方向にず
らしたり、あるいは結像反射鏡を傾けたりすることによ
り、実用上問題とならない程度に補正することが可能で
ある。しかし、この補正を設計通りに行うためには、光
源から被走査面に到る光路上に配備される各光学素子の
配置の精度を極めて高くしなければならず、光学素子配
置精度の誤差が累積すると、走査線に極めて大きな曲が
りが発生してしまう。

【０００６】このような走査線の曲がりは、例えば、各
色情報ごとに別個の光走査による書き込みを行う２色プ
リンター等では大きな問題となる。例えば、図６におい
て、走査線Ｌを理想上の走査線とするとき、２色の各色
情報を書き込むための走査線Ｌ₁，Ｌ₂が図のように互い
に逆向きに曲がる場合がある。このような場合、光走査
領域の両端部では、書き込まれる各色情報間に、最大
（ａ₁＋ａ₂）のずれが発生し、所謂「色ずれ」が顕著に
現れてしまう。

【０００７】

【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、結像反射鏡を用いる
光走査装置において、光学素子配置誤差に基づく走査線
の曲がりを有効に軽減させ得る新規な光走査装置の提供
を目的とする。この発明の他の目的は、結像反射鏡を用
いる光走査装置において上記走査線の曲がりを有効に軽
減するとともに、光偏向器の面倒れに伴うジターの発生
を有効に防止できる新規な光走査装置を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の光走査装置
は、光源装置と、線像結像光学系と、光偏向器と、光ス
ポット結像光学系と、調整機構とを有する（請求項
１）。「光源装置」は、光走査用の光束を放射する。光
源装置は、半導体レーザーや発光ダイオード等の光源、
あるいはこれら光源とカップリングレンズとにより構成
できる。「線像結像光学系」は、光源装置からの光束を
主走査対応方向に長い線像として結像させる。線像結像
光学系としては後述するシリンダーレンズの他、シリン
ダーミラー等、副走査対応方向にのみ正のパワーを持つ
光学系を用いることができ、主走査対応方向にもパワー
を持つものを用いることができる。「主走査対応方向」
とは、光源から被走査面に到る光路を直線的に展開した
仮想的な光路上において、主走査方向と平行的に対応す
る方向を言い、「副走査対応方向」は、上記仮想的な光
路上において副走査対応方向と平行的に対応する方向を
言う。

【０００９】「光偏向器」は、線像結像光学系からの光
束を偏向反射面により反射し、偏向光束として等角速度
的に偏向させる。「光スポット結像光学系」は、偏向光
束を被走査面へ導き、被走査面上に光スポットとして集
光させる機能を持つ光学系であり、光偏向器から被走査
面に到る光路上に配備される各種光学素子で構成され
る。

【００１０】この光スポット結像光学系には「結像反射
鏡」が含まれる。結像反射鏡は「少なくとも主走査対応
方向において、偏向光束を被走査面上に集光させ、且
つ、光走査を等速化する」機能を持つ。

【００１１】光スポット結像光学系は、結像反射鏡のほ
かに、副走査方向の像面湾曲を補正するために被走査面
近傍に配備される長尺シリンダーレンズや長尺トロイダ
ルレンズあるいは、これらと等価な長尺の凹面鏡を含む
ことができ、更に、必要に応じて、結像反射鏡への入射
偏向光束の光路と結像反射鏡による反射偏向光束の光路
を分離するための各種光学素子を含むことができる。
「調整機構」は、線像結像光学系の位置を副走査対応方
向に変位調整する機構である。

【００１２】請求項１記載の光走査装置においては、線
像結像光学系による「主走査対応方向に長い線像の結像
位置」は、原理的には線像結像光学系から結像反射鏡に
到る光路上領域の任意の位置でよい。

【００１３】光偏向器としては、回転多面鏡やピラミダ
ルミラー、回転単面鏡等を用いることができる（請求項
９）が、請求項１の光走査装置は偏向反射面の面倒れを
補正する機能を持たない場合もあるので、かかる場合に
は、面倒れが実際上殆ど問題とならないピラミダルミラ
ーや回転単面鏡を光偏向器として用いるのが良い。

【００１４】請求項２記載の光走査装置は、請求項１記
載の上記構成において、結像反射鏡の反射面形状を「非
球面」としたことを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の光走査装置は、請求項１，
２記載の上記構成において「主走査対応方向に長い線像
が光偏向器の偏向反射面近傍に結像するように線像結像
光学系の位置が設定され、光スポット結像光学系が、副
走査対応方向に関して、偏向反射面位置と被走査面位置
とを幾何光学的に略共役な関係とするように構成されて
いる」ことを特徴とする。

【００１６】この請求項３記載の光走査装置は面倒れ補
正機能を持つので、光偏向器として回転多面鏡等、面倒
れを有するものを自由に用いることができる。

【００１７】光スポット結像光学系は前述のように種々
の構成が可能であり、例えば、凹球面鏡と長尺のシリン
ダーレンズの組合せによって構成することもできるが、
「主走査対応方向と副走査対応方向とに異なる結像機能
をもつアナモフィックな単一の結像反射鏡」として構成
しても良い（請求項４）。

【００１８】上記請求項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、結像反射鏡に入射す
る光束は、「主走査対応方向において収束性」であって
も良いし（請求項６）、「主走査対応方向において発散
性」でもよく（請求項７）、あるいは「光源装置から射
出する光束を平行光束」としても良い（請求項８）。

【００１９】

【作用】図１は、この発明を適用できる光走査装置の１
例を示している。図において、光源１としての半導体レ
ーザーからの発散性の光束はカップリングレンズ２を透
過する。カップリングレンズ２は、透過光束を集光光束
としてもよいし発散性の光束としてもよく、あるいは実
質的な平行光束としてもよいが、ここでは具体性のた
め、カップリングレンズ２を透過した光束は実質的な平
行光束となっているものとする。光源１とカップリング
レンズ２とは「光源装置」を構成している。

【００２０】光源装置から射出した光束は続いて「線像
結像光学系」としてのシリンダーレンズ３を透過して副
走査対応方向にのみ収束し、回転単面鏡である光偏向器
４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。偏向反射面により反射された光束は結像反射
鏡６に反射され、さらに長尺ミラー５により反射され、
被走査面の主走査ラインＬに母線を合致させて配備され
た光導電性の感光体７上に光スポットとして集光し、光
偏向器４により等角速度的に偏向されるに従い感光体７
を等速的に光走査する。長尺ミラー５は光路を折り曲げ
るためのもので屈折力を持たないが、結像反射鏡６とと
もに光スポット結像光学系を構成する。

【００２１】結像反射鏡系６の結像作用を主・副走査対
応方向のそれぞれに就いて見ると、以下のようになる。
即ち、主走査対応方向においては、カップリングレンズ
２を透過した平行光束が結像ミラー系６により感光体７
上に光スポットとして集光する。副走査対応方向に就い
ては前述のように、シリンダーレンズ３により結像され
た主走査対応方向に長い線像を物点とする、結像ミラー
系６による像が感光体７上の光スポットである。この例
では、線像は偏向反射面近傍に結像するので、副走査対
応方向に就いては、結像ミラー系６が偏向反射面位置と
被走査面位置とを幾何光学的に略共役な関係としてい
る。即ち、結像反射鏡６はアナモフィックである。

【００２２】図３は、光源装置１’から被走査面７’に
到る光路を直線的に展開した状態を副走査対応方向が上
下方向となるようにして示している。符号４’は光偏向
器４の偏向反射面を示す。シリンダーレンズ３が実線の
位置にあるとき、光スポットは被走査面７’上で位置７
ａ’に集光するが、シリンダーレンズ３を副走査対応方
向へ破線の位置まで変位させると、光スポットの集光位
置は位置７ｂ’まで副走査対応方向へ変位する。このこ
とを利用して走査線の曲がりを補正できる。

【００２３】結像反射鏡６を用いる光走査装置では、結
像反射鏡により偏向光束が入射側に反射されるので、反
射光束の光路を入射光束の光路から分離する必要があ
る。光路分離の方法は種々のものが可能であるが、図２
に代表的な３例を挙げる。図２（ａ）（ｂ）は、結像ミ
ラー系６に入射する光束が副走査対応方向（図の上下方
向）に傾くようにした光路分離方式であり、（ａ）は結
像ミラー系６による反射光束が直接に感光体７に入射す
るようにしたもの、（ｂ）は反射光束をの光路を長尺ミ
ラー５により折り曲げて感光体７に導くようにしたもの
で、図１の光走査装置で採用されている。また（ｃ）
は、長尺のビームスプリッター８を用いて光路分離を行
う方式を示している。

【００２４】図２の（ａ）や（ｂ）の光路分離方式で
は、偏向光束の結像ミラー系６への入射位置の軌跡が、
主走査対応方向（図２の図面に直交する方向）に平行に
ならず曲線状となる。このため、このような光路分離方
式では被走査面上における主走査ラインが曲線になる
「走査線の曲がり」が原理的に発生するが、このような
曲がりは、結像反射鏡系６の光軸を副走査対応方向にお
いて若干傾けたり、あるいは副走査対応方向へ若干平行
移動させて位置設定したり、これら「平行移動」と「傾
け」とを組み合わせることにより実用上問題とならない
程度に小さくすることが原理的に可能である。

【００２５】結像反射鏡の反射面形状は、共軸対称な球
面とすることもできるが、請求項２記載の光走査装置に
おけるように、非球面とすると、走査の等速性を良好な
らしめる反射面形状を実現できる。

【００２６】また、請求項３記載の光走査装置における
ように、線像結像光学系による線像の結像位置を偏向反
射面近傍とし、光スポット結像光学系により副走査対応
方向に関して、偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何
光学的に略共役な関係とすると、光スポットの集光位置
は、偏向反射面の面倒れに拘らず副走査方向へ変位しな
い。

【００２７】請求項４記載の光走査装置のように、アナ
モフィックな結像反射鏡を用いると、前述した長尺のシ
リンダーレンズやトロイダルレンズ等を用いずに、副走
査方向の像面湾曲の補正や面倒れ補正が可能になる。

【００２８】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００２９】最初に挙げる実施例は、図１に即して説明
した光走査装置に類似の構成において「光路分離」を図
２（ｃ）に示す方式で行った例である。この例の場合
は、偏向光束を結像反射鏡６の光軸を含む対称面内で入
・反射させ得るので、光学配置に基づく原理的な走査線
の曲がりは発生しない。

【００３０】まず、結像反射鏡６の反射面形状を説明す
る。結像反射鏡６の反射面形状は、以下のように特定さ
れる。図４に示すように、結像反射鏡６の反射面の光軸
と反射面との交点の位置において反射面の曲率を考え、
最大曲率に対応する曲率半径をＲｓ、最小曲率に対応す
る曲率半径をＲｍとする。これら最大曲率および最小曲
率は、反射面の互いに直交する対称面に関連する。即ち
上記２つの対称面は、反射面光軸を含んで互いに直交す
るが、一方の対称面（最大曲率対称面と呼ぶ）と反射面
との交線の曲率半径は、光軸と反射面との交点において
上記Ｒｓであり、他方の対称面（最小曲率対称面と呼
ぶ）と反射面との交線の曲率半径は、光軸と反射面との
交点において上記Ｒｍである。

【００３１】最小曲率対称面と反射面との交線（図４に
おいて破線で示す）は、光軸方向の座標をＸ、上記交点
を原点とし最小曲率対称面内で光軸と直交する方向の座
標をＹとするときに、円錐定数をＫとして、一般式：Ｘ＝Ｙ²／［Ｒｍ＋√｛Ｒｍ²−（１＋Ｋ）Ｙ²｝］（１）で表される曲線である。図４において軸ＡＸＭは、光軸
上で上記交点から曲率半径Ｒｍだけ離れた位置におい
て、最小曲率対称面に直交させた軸である。また軸ＡＸ
Ｓは、最小曲率対称面内において、上記交点から曲率半
径Ｒｓだけ離れた位置で光軸に直交させた軸である。

【００３２】結像反射鏡６の反射面の形状は、（１）式
で表される曲線（図４の破線）を軸ＡＸＳの回りに回転
して得られるアナモフィックな非球面形状（樽型トーリ
ック面）であり、結像反射鏡６は、軸ＡＸＳの方向を主
走査対応方向に平行にして用いられる。なお、必要に応
じて、上記（１）式にＡＹ²＋ＢＹ³＋．．．なる高次の
補正項を付加した曲線を用いても良い。

【００３３】図５は、説明中の実施例における光源から
被走査面に到る光路を主走査対応方向が上下方向となる
ように簡略化して描いたものである。シリンダーレンズ
３の主走査対応方向の曲率半径を光源側レンズ面に就き
Ｒ_1M、偏向反射面側レンズ面に就きＲ_2M、副走査対応方
向の曲率半径を光源側レンズ面に就きＲ_1S、偏向反射面
側レンズ面に就きＲ_2Sとする。また、結像反射鏡６の反
射面の主走査対応方向に関する光軸上曲率半径をＲｍ、
円錐定数をＫ、副走査対応方向の曲率半径をＲｓとし、
偏向反射面４’から結像反射鏡系６の反射面までの距離
をｄ₀、上記反射面から被走査面７’に到る距離をｄ₁と
する。またシリンダーレンズ３の肉厚をｄ₂、屈折率を
ｎとし、シリンダーレンズ３と偏向反射面４’との面間
隔をｄ₃とする。

【００３４】以下の各具体例において、Ｓ₀は結像ミラ
ー系６による主走査対応方向の結像における物点の位置
（反射面からの距離）を表し、この物点が反射面の手前
側（光路上で光源側）にある場合を負とする。光偏向器
４による偏向角は±５０度であり、主走査対応方向に関
する結像反射鏡６の焦点距離：ｆ_Mを１００として規格
化してある。

【００３５】説明中の実施例では、結像反射鏡に入射す
る光束が主走査対応方向において収束性であり、このと
き上記物点は上記収束光束の「自然集光点」即ち、収束
光束が他の光学系の影響を受けずに光路上で自然に集光
する位置であり、具体例１では結像ミラー系６の後方に
位置するため上記Ｓ₀は「正」となる。

【００３６】具体例１Ｒ_1M＝∞ Ｒ_1S＝１９．４６８ｄ₂＝３．６３２ｎ＝１．５１１１８Ｒ_2M＝∞ Ｒ_2S＝∞ ｄ₃＝３２．２２８Ｓ₀＝２８５．７６９ｄ₀＝６０．３８５Ｒｍ＝−２００Ｒｓ＝−６６．８３０ｄ₁＝−７４．０７７Ｋ＝−０．４図７に、この具体例１を「理想的に実施した場合」にお
ける像面湾曲（破線は主走査対応方向、実線は副走査対
応方向）と走査特性の図を示す。走査特性は、偏向角:
θに対する理想像高をＨi(θ)、実際の像高をＨr(θ)と
するとき、[{Hr(θ)/Hi(θ)}-1]×100（％）で定義さ
れ、ｆθレンズに関して定義されるｆθ特性に相当す
る。

【００３７】この具体例１を実施する際に、光学配置の
誤差により、結像反射鏡６の位置が、副走査対応方向に
＋０．２ｍｍ（＋は、図２（Ｃ）において上方を表す）
だけずれた場合、走査線は図８（ａ）に示すように大き
く曲がり、最大偏向角：±５０度において、６８μｍの
曲がり量が発生する。このとき、シリンダーレンズ３を
副走査方向へ＋０．３ｍｍだけ移動させて補正を行う
と、走査線の曲がりは図８（ｂ）に示すように良好に補
正される。

【００３８】図９は、上記具体例による走査線の状態を
示している。図中、符号Ｌ₀で示すのは「設計上の走査
線」であり、各光学素子を設計通りの精度で組み付けた
ときに実現される理想上の走査線である。前述のよう
に、結像反射鏡６の組み付け位置に＋０．２ｍｍの誤差
があると、走査線は図に符号Ｌ₁₀で示すように湾曲する
のみでなく、理想上の走査線Ｌ₀の位置から副走査方向
へ距離：ｄｈ₁（＝０．４４３ｍｍ）だけずれてしま
う。

【００３９】このとき、上記具体例１に説明したよう
に、シリンダーレンズ３を副走査対応方向において＋
０．３ｍｍだけ変位させて「走査線の曲がり」を補正す
ると、補正された走査線Ｌ₁’は、曲がりそのものが軽
減されて実質的に直線化されるのみならず、その位置も
理想上の走査線Ｌ₀に近づくが、それでも理想上の走査
線との間に、なお距離：ｄｈ₁’（＝０．１１６ｍｍ）
の隔たりがある。

【００４０】単一の光走査装置により光走査を行う場合
には、上記のように実際上の走査線Ｌ₁’が理想上の走
査線Ｌ₀に対してずれても問題とはならないが、２以上
の光走査装置で書き込みを行う、前述の２色プリンター
等の場合には、走査ラインの位置ずれが、顕著な色ずれ
を引き起こす場合もある。このような場合、説明中の実
施例では、光路分離に用いている長尺のビームスプリッ
ター（図２（ｃ）の符号８）を長手方向に平行な軸の回
りに揺動可能とし、ビームスプリッターを傾け調整する
ことにより走査線のずれを容易に補正することができる
（請求項５）。

【００４１】図１０は、この発明を実施できる光走査装
置の別例を要部のみ略示している。繁雑を避けるため、
混同のおそれがないと思われる物については図１におけ
ると同一の符号を付した。図１の実施例との相違点は、
図１０の実施例の場合、図１１に示すように、「光路分
離」の手段として、透明な平行平板９を用いていること
である。

【００４２】平行平板９の屈折率をｎ’、厚みを
ｄ₁’、光偏向器４の偏向反射面と平行平板９の間の距
離をｄ₀’、平行平板９と結像反射鏡６の反射面との距
離をｄ₂’平行平板９の結像反射鏡６側の面から被走査
面に到る光軸上の距離をｄ₃’とする。図１１におい
て、符号ＢＳは、光偏向器４により偏向される偏向光束
の主光線が掃引することにより描かれる平面を示し、こ
の平面ＢＳと結像反射鏡６の反射面光軸ＡＸの距離は、
結像反射面６のシフト量：Δである。また、平行平板９
の上記光軸ＡＸに対する傾き角をψとする。各量の値を
前記具体例１に倣って、具体例２に与える。

【００４３】具体例２Ｒ_1M＝∞ Ｒ_1S＝１１．４５５ｄ₂＝４．５７５ｎ＝１．５１１１８Ｒ_2M＝∞ Ｒ_2S＝∞ ｄ₃＝４１．１７１Ｓ₀＝−２６７．４６５ｄ₀’＝１８．３９７ｄ₁’＝７．５７３ｎ’＝１．５１１１８Ｒｍ＝−２００Ｒｓ＝−９９．５４３ｄ₂’＝２８．３６２Ｋ＝−１．８９ｄ₃’＝−１２１．０１７ Δ＝０．５４９ ψ＝５６．５０６Ｓ₀の値が負であることから分かるように、この具体例
では、結像反射鏡６に入射する光束は主走査対応方向に
おいて発散光束である。

【００４４】図１２に、具体例２を「理想的に実施した
場合」における像面湾曲、走査特性と走査線曲がりの図
を示す。走査線の曲がりは最大６０μｍ程度であるが、
実用上の問題はない。

【００４５】具体例２において、結像反射鏡６の配置誤
差で、結像反射鏡６が平面ＢＳに直交する方向（上方）
へ＋１．１ｍｍずれた場合の走査線曲がりは図１３
（ａ）に示すようになり、最大偏向角：θ＝±４５度で
最大１７０μｍの曲がり量が発生する。この状態におい
て、シリンダーレンズ３を副走査対応方向へ＋０．４２
ｍｍ変位させて走査線の曲がりを補正すると、走査線は
図１３（ｂ）に示すようになり、最大曲がり量で７３μ
ｍとなり、実用上問題ない程度となる。なお、このと
き、理想上の走査線と図１３（ａ）（ｂ）の走査線の、
副走査方向におけるずれ量：ｄｈ₁，ｄｈ₁’は、それぞ
れｄｈ₁＝１．６００ｍｍ，ｄｈ₁’＝０．５１２ｍｍで
ある。

【００４６】以下、具体例３として、前記具体例１と同
様の光学配置で、結像反射鏡６に入射する光束を主走査
対応方向において発散光束とした場合の例を具体例１に
倣って記する。

【００４７】具体例３Ｒ_1M＝∞ Ｒ_1S＝２１．９２２ｄ₂＝４．０９０ｎ＝１．５１１１８Ｒ_2M＝∞ Ｒ_2S＝∞ ｄ₃＝４１．１９７Ｓ₀＝−１９５９．１ｄ₀＝６１．３５０Ｒｍ＝−２００Ｒｓ＝−７８．２８２ｄ₁＝−１０５．３７９Ｋ＝−０．９図１４に、この具体例３を「理想的に実施した場合」に
おける像面湾曲と走査特性の図を示す。結像反射鏡６が
平面ＢＳに直交する方向（上方）へ＋０．２ｍｍずれた
場合の走査線曲がりは図１５（ａ）に示すようになり、
最大偏向角：θ＝±５０度で最大７４μｍの曲がり量が
発生する。この状態において、シリンダーレンズ３を副
走査対応方向へ＋０．４３ｍｍ変位させて走査線の曲が
りを補正すると、走査線は図１５（ｂ）に示すようにな
り、最大曲がり量で９μｍとなり、実用上問題ない程度
となる。なおこのとき、理想上の走査線と、図１５
（ａ）（ｂ）の走査線の、副走査方向におけるずれ量：
ｄｈ₁，ｄｈ₁’は、それぞれｄｈ₁＝０．５３８ｍｍ，
ｄｈ₁’＝−０．１９１ｍｍである。

【００４８】以下に挙げる具体例４は、前記具体例１と
同様の光学配置で、カップリングレンズ２から射出する
光束を平行光束とした場合の例である。

【００４９】具体例４Ｒ_1M＝∞ Ｒ_1S＝２１．２７８ｄ₂＝３．９７０ｎ＝１．５１１１８Ｒ_2M＝∞ Ｒ_2S＝∞ ｄ₃＝３８．９８４Ｓ₀＝∞ ｄ₀＝６３．５１７Ｒｍ＝−２００Ｒｓ＝−７７．８８８ｄ₁＝−１００．１２６Ｋ＝−０．５図１６に、具体例４を「理想的に実施した場合」におけ
る像面湾曲と走査特性の図を示す。結像反射鏡６が平面
ＢＳに直交する方向（上方）へ＋０．２ｍｍずれた場合
の走査線曲がりは図１７（ａ）に示すようになり、最大
偏向角：θ＝±５０度で最大７３μｍの曲がり量が発生
する。この状態において、シリンダーレンズ３を副走査
対応方向へ＋０．４２ｍｍ変位させて走査線の曲がりを
補正すると、走査線は図１７（ｂ）に示すようになり、
最大曲がり量で９μｍとなり、実用上問題ない程度とな
る。なおこのとき、理想上の走査線と、図１７（ａ）
（ｂ）の走査線の、副走査方向におけるずれ量：ｄ
ｈ₁，ｄｈ₁’は、それぞれｄｈ₁＝０．５１４ｍｍ，ｄ
ｈ₁’＝−０．１４１ｍｍである。

【００５０】図１８は、この発明を実施できる光走査装
置の他の例を示している。混同の虞れがないと思われる
物に就いては図１に置けると同一の符号を用いた。

【００５１】この例では、結像反射鏡６の反射面形状が
共軸非球面であり、結像反射鏡６は光軸対称である。こ
のため、副走査方向における像面湾曲と面倒れとを補正
するために被走査面の近傍に長尺のシリンダーレンズ１
０を配備している。

【００５２】結像反射鏡へ入射する偏向光束と、結像反
射鏡６により反射された偏向光束の光路を分離するた
め、図１９に示すように、光源（符号Ａで示す）側から
の光束を光偏向器４の偏向反射面へ、偏向反射面の回転
軸に対して傾けて入射させ、偏向光束が結像反射鏡６
に、その光軸ＡＸを含み主走査対応方向に平行な対称面
に対して傾いて入射するようにしている。符号Ｓは、偏
向反射面への光束入射位置を通り光偏向器４の回転軸に
直交する平面を示す。符号ωは、偏向反射面への入射光
束の平面Ｓに対する傾き角である。また平面Ｓを基準と
して、結像反射鏡６の光軸および長尺のシリンダーレン
ズ１０の高さを図の如くＺ３，Ｚ４とする。距離ｄ₀お
よびｄ₁を図１９のようにとり、シリンダーレンズ１０
の、入射側面の曲率半径を主・副走査方向に就いてそれ
ぞれＲ_3M，Ｒ_3S，射出側面に就き、それぞれＲ_4M，
Ｒ_4S、屈折率をｎ’とし、ｄ₂’をもってシリンダーレ
ンズ１０の肉厚、ｄ₃’をもってシリンダーレンズ１０
と被走査面との間の距離を表す。

【００５３】具体例５Ｒ_1M＝∞ Ｒ_1S＝５０．１１９ｄ₂＝９．３５１ｎ＝１．５１１１８Ｒ_2M＝∞ Ｒ_2S＝∞ ｄ₃＝１２３．８９４Ｓ₀＝−１３５．４７６ｄ₀＝５４．９８１ｄ₁＝−３５４．０１Ｒｍ＝−２００Ｒｓ＝−２００Ｋ＝−３．０Ｒ_3M＝∞ Ｒ_3S＝−２６．８１ｄ₂’＝５．６１ｎ’＝１．５１１１８Ｒ_4M＝∞ Ｒ_4S＝∞ ｄ₃’＝−５２．３６３ ω＝４．０度Ｚ３＝−０．８５５Ｚ４＝１４．５９２Ｓ₀の値が負であるから、結像反射鏡６に入射する光束
は主走査対応方向において発散光束である。

【００５４】図２０に、具体例５を「理想的に実施した
場合」における像面湾曲、走査特性と走査線曲がりの図
を示す。走査線の曲がりは最大４４μｍ程度であるが、
実用上の問題はない。

【００５５】図１９において、結像反射鏡６の配置誤差
により、結像反射鏡６が、点Ｐを通り、図面に直交する
軸の回りに、反時計回りに０．２度傾いた場合の走査線
曲がりは図２１（ａ）に示すようになる。最大偏向角θ
＝±４８．６度で、１２６μｍの曲がり量が発生する。

【００５６】この状態で、シリンダーレンズ３を副走査
対応方向へ＋１．１ｍｍ移動して設置すると、図２１
（ｂ）に示すように、最大曲がり量６９μｍまで走査線
曲がりを補正することができ、実用上問題の無い光走査
を実現できる。

【００５７】次に挙げる具体例６は上記具体例５と同様
の光学配置で、結像反射鏡に入射する光束を主走査対応
方向において収束光束とした場合の例である。

【００５８】具体例６Ｒ_1M＝∞ Ｒ_1S＝１４．７６６ｄ₂＝２．７５５ｎ＝１．５１１１８Ｒ_2M＝∞ Ｒ_2S＝∞ ｄ₃＝２１．４７７Ｓ₀＝３８．５１７ｄ₀＝５７．７７６ｄ₁＝−１６．５２９Ｒｍ＝−２００Ｒｓ＝−２００Ｋ＝４．０Ｒ_3M＝∞ Ｒ_3S＝−６．６６７ｄ₂’＝１．６５３ｎ’＝１．５１１１８Ｒ_4M＝∞ Ｒ_4S＝∞ ｄ₃’＝−１０．７０５ ω＝−６．０度Ｚ３＝−２４．４１９Ｚ４＝−１０．０９４図２２に、具体例６を「理想的に実施した場合」におけ
る像面湾曲、走査特性と走査線曲がりの図を示す。走査
線の曲がりは最大８２μｍ程度である。

【００５９】図１９において、結像反射鏡６の配置誤差
により、結像反射鏡６が、副走査対応方向（上方）へ＋
２．０ｍｍずれた場合の走査線曲がりは図２３（ａ）に
示すようになり、最大偏向角θ＝±４９．６度で１０４
μｍの曲がり量が発生する。

【００６０】この状態で、シリンダーレンズ３を副走査
対応方向へ−０．４ｍｍ移動して設置すると、図２３
（ｂ）に示すように、最大曲がり量５２μｍまで走査線
曲がりを補正することができ、実用上何等問題の無い光
走査を実現できる。

【００６１】図２４は、この発明を実施できる光走査装
置の他の例を示している。混同の虞れがないと思われる
物に就いては図１に置けると同一の符号を用いた。

【００６２】この例でも、結像反射鏡６の反射面形状は
共軸非球面であり、結像反射鏡６は光軸対称である。こ
のため、副走査方向における像面湾曲と面倒れとを補正
するために被走査面の近傍に長尺のトロイダルレンズ１
１を配備している。この長尺のトロイダルレンズ１１の
入射側のレンズ面は、図４に即して説明したような樽型
のトーリック面であり、射出側のレンズ面は通常のトー
リック面である。

【００６３】以下に挙げる具体例７では、図２６の如き
光走査装置において「光路分離」方式として、図２
（Ｃ）に示す方式を採用した例である。従って、この場
合、理想的に光学配置を行えば、走査線の曲がりは発生
しない。

【００６４】距離ｄ₀およびｄ₁は図１９におけると同様
とし、トロイダルレンズ１１の、入射側面の曲率半径を
主・副走査方向に就いてそれぞれ、Ｒ_3m，Ｒ_3s，射出側
面に就き、それぞれＲ_4m，Ｒ_4s、屈折率をｎ’、肉厚を
ｄ₂’とし、ｄ₃’をもって、トロイダルレンズ１１と被
走査面との間の距離を表す。

【００６５】具体例７Ｒ_1M＝∞ Ｒ_1S＝２１．２７７ｄ₂＝２．１２８ｎ＝１．５１１１８Ｒ_2M＝∞ Ｒ_2S＝∞ ｄ₃＝４３．７６１Ｓ₀＝∞ ｄ₀＝６９．５０４ｄ₁＝−７８．０１４Ｒｍ＝−２００Ｒｓ＝−２００Ｋ＝−０．３Ｒ_3m＝４９６．４５４Ｒ_3s＝１８．０８５ｄ₂’＝−２．１２８ｎ’＝１．５７２１０Ｒ_4m＝４９６．４５４Ｒ_4s＝６．９５０ｄ₃’＝−１９．８５８Ｓ₀の値が∞であるから、カップリングレンズ２を透過
してシリンダーレンズ３に入射する光束は平行光束であ
る。

【００６６】図２５に、具体例７を「理想的に実施した
場合」における像面湾曲、走査特性の図を示す。具体例
７において、結像反射鏡６の配置誤差で、結像反射鏡６
が平面ＢＳ（光偏向器により偏向された光束の主光線の
掃引により形成される平面）に直交する方向（上方）へ
＋０．３ｍｍずれ、且つ、長尺のトロイダルレンズ１１
が結像反射鏡６と同じ方向へ１．０ｍｍずれた場合の走
査線曲がりは、図２６（ａ）に示すようになり、最大偏
向角：θ＝±４５度で最大４１μｍの曲がり量が発生す
る。この状態において、シリンダーレンズ３を副走査対
応方向へ＋０．３ｍｍ変位させて走査線の曲がりを補正
すると、走査線は図２６（ｂ）に示すようになり、最大
曲がり量で１μｍとなり、実用上全く問題ない程度とな
る。なおこのとき、理想上の走査線と、図２６（ａ）
（ｂ）の走査線の、副走査方向におけるずれ量：ｄ
ｈ₁，ｄｈ₁’は、それぞれｄｈ₁＝１．０８９ｍｍ，ｄ
ｈ₁’＝１．０４３ｍｍである。

【００６７】図２７に、シリンダーレンズを副走査対応
方向へ変位調整する調整機構の１例を示す。シリンダー
レンズ３を固定的に保持する移動枠１２は、基台１３の
溝１２’に摺動自在に係合し、移動枠１２と一体のナッ
ト部１５が、基台１３に設けられた送り螺子１４と螺合
している。従って、送り螺子１４を回転用摘み１６によ
り回転させることにより、シリンダーレンズ３を副走査
対応方向へ変位させることができる。

【００６８】上記各実施例では、光学配置の誤差として
「結像反射鏡の配置誤差」を例として説明したが、実際
には全ての光学素子につき配置誤差は発生し、これらの
配置誤差が複雑に累積するため、実際に現れてくる走査
線曲がりは、上記各実施例で説明したものよりも「曲が
り量」が大きく、曲がり形も複雑であるが、そのような
場合でも、シリンダーレンズ３等の線像結像光学系を副
走査知凹方向へ変位させて配備することにより、走査線
の曲がりを有効に補正軽減することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
光走査装置を提供できる。この発明の光走査装置は上記
の如き構成であるので、光学系の製造誤差や組付け誤差
に起因する走査線の曲がりを簡単に補正軽減できる。請
求項２記載の装置では走査線の曲がりの補正とともに光
走査の等速性を良好にできる。請求項３記載の装置では
走査線曲がりの補正とともに光偏向器における偏向反射
面の面倒れを補正してジッターの発生を防止できる。請
求項４記載の装置では、副走査方向の像面湾曲の補正や
面倒れの補正に長尺のシリンダーレンズ等を必要としな
いので光走査装置を簡素化できる。請求項５記載の装置
では、走査線曲がりの補正とともに、補正された走査線
の位置を設計上の走査線位置に合致させることができ
る。請求項６記載の装置では偏向反射面と結像ミラー系
の間隔を短く設定でき、装置のコンパクト化が可能であ
り、請求項７記載の装置では逆に偏向反射面と結像ミラ
ー系の間隔が大きくなるので光学系のレイアウトや配設
が容易になる。さらに請求項８記載の装置では、光源装
置と線像結像光学系との間隔を自由に設定でき、装置の
レイアウトが容易になる。

【００７０】なお、光学素子配置精度の誤差は、上記走
査線の曲がりのみならず被走査面上に形成される光スポ
ットの光強度分布にも影響を与える。例えば、設計通り
に組み立てられた光走査装置において、被走査面上の光
スポットの様子が図２８に示す如く（（ａ）は光スポッ
ト像、（ｂ）は光スポットの光強度分布）である場合
に、光学素子配置に大きな誤差があると、光スポットの
様子は図２９（（ａ）は光スポット像、（ｂ）は光強度
分布）に示すように、光強度分布が光スポット中心に対
して対称的とならない。このような光スポットの「劣
化」は光走査により記録される画像品質を劣化させる原
因となる。線像結像光学系を副走査対応方向に変位させ
る調整方法により、このような光スポットの劣化も有効
に軽減できることを付記して置く。

【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】結像反射鏡への入射光束と反射光束との分離方
式を３例示す図である。

【図３】線像結像光学系の副走査対応方向への変位によ
り、走査線の曲がりの補正を説明するための図である。

【図４】図１の実施例における結像ミラー系６の反射面
の非球面形状を説明するための図である。

【図５】具体例１を説明するための図である。

【図６】走査線の曲がりに起因する問題を説明するため
の図である。

【図７】具体例１を理想的に実施した場合の像面湾曲と
走査特性を示す図である。

【図８】具体例１において配置誤差が生じたときと、こ
の配置誤差による走査線曲がりを補正したときの走査線
曲がりを示す図である。

【図９】具体例１における理想上の走査線と、走査線曲
がり補正前後の走査線の位置関係を示す図である。

【図１０】この発明の別実施例を説明するための図であ
る。

【図１１】図１０の実施例における光路分離を説明する
ための図である。

【図１２】具体例１を理想的に実施した場合の像面湾曲
と走査特性と走査線曲がりを示す図である。

【図１３】具体例２において光学配置誤差が生じた場合
の走査線曲がりと、補正後の走査線曲がりを示す図であ
る。

【図１４】具体例３を理想的に実施した場合の像面湾曲
と走査特性と走査線曲がりを示す図である。

【図１５】具体例３において光学配置誤差が生じた場合
の走査線曲がりと、補正後の走査線曲がりを示す図であ
る。

【図１６】具体例４を理想的に実施した場合の像面湾曲
と走査特性と走査線曲がりを示す図である。

【図１７】具体例４において光学配置誤差が生じた場合
の走査線曲がりと、補正後の走査線曲がりを示す図であ
る。

【図１８】この発明の他の実施例を説明するための図で
ある。

【図１９】図１８の実施例における光路分離を説明する
ための図である。

【図２０】具体例５を理想的に実施した場合の像面湾曲
と走査特性と走査線曲がりを示す図である。

【図２１】具体例５において光学配置誤差が生じた場合
の走査線曲がりと、補正後の走査線曲がりを示す図であ
る。

【図２２】具体例６を理想的に実施した場合の像面湾曲
と走査特性と走査線曲がりを示す図である。

【図２３】具体例６において光学配置誤差が生じた場合
の走査線曲がりと、補正後の走査線曲がりを示す図であ
る。

【図２４】この発明のさらに他の別実施例を説明するた
めの図である。

【図２５】具体例７を理想的に実施した場合の像面湾曲
と走査特性と走査線曲がりを示す図である。

【図２６】具体例７において光学配置誤差が生じた場合
の走査線曲がりと、補正後の走査線曲がりを示す図であ
る。

【図２７】調整機構の具体的１例を示す斜視図である。

【図２８】光スポットを説明するための図である。

【図２９】光学配置の誤差により、劣化の生じた光スポ
ットを説明するための図である。

【符号の説明】

１光源２カップリングレンズ３
線像結像光学系としてのシリンダーレンズ４
光偏向器５長尺ミラー６結像反射鏡
７感光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光走査用の光束を放射する光源装置と、光源装置からの光束を主走査対応方向に長い線像として
結像させる線像結像光学系と、この線像結像光学系からの光束を偏向反射面により反射
し、偏向光束として等角速度的に偏向させる光偏向器
と、偏向光束を被走査面上へ導き、被走査面上に光スポット
として集光させる光スポット結像光学系と、上記線像結像光学系の位置を、副走査対応方向に変位調
整する調整機構とを有し、上記光スポット結像光学系が、少なくとも主走査対応方
向において偏向光束を被走査面上に集光させ、且つ、光
走査を等速化させる機能を持つ結像反射鏡を有すること
を特徴とする光走査装置。
【請求項２】請求項１記載の光走査装置において、結像反射鏡が、非球面の反射面形状を有することを特徴
とする光走査装置。
【請求項３】請求項１または２記載の光走査装置におい
て、主走査対応方向に長い線像が光偏向器の偏向反射面近傍
に結像するように線像結像光学系の位置が設定され、光スポット結像光学系は、副走査対応方向に関して、偏
向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共役な
関係とするように構成されていることを特徴とする光走
査装置。
【請求項４】請求項２または３記載の光走査装置におい
て、結像反射鏡が主走査対応方向と副走査対応方向において
結像機能の異なるアナモフィックな凹面鏡であり、偏向
光束は結像反射鏡のみにより被走査面上に光スポットと
して集光されることを特徴とする光走査装置。
【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、光スポット結像光学系が主走査対応方向に平行な軸の回
りに回転可能な反射鏡を有することを特徴とする光走査
装置。
【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、結像反射鏡に入射する光束が、主走査対応方向において
収束性であることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】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、結像反射鏡に入射する光束が、主走査対応方向において
発散性であることを特徴とする光走査装置。
【請求項８】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、光源装置から射出する光束が平行光束であることを特徴
とする光走査装置。
【請求項９】請求項１〜８の任意の１に記載された光走
査装置において、光偏向器が、回転多面鏡もしくはピラミダルミラーもし
くは回転単面鏡であることを特徴とする光走査装置。