JP2982041B2

JP2982041B2 - 非球面反射鏡及び光ビーム走査光学系

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Publication number: JP2982041B2
Application number: JP6289734A
Authority: JP
Inventors: 小野裕士
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1999-11-22
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Also published as: JPH08146322A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザービームプリン
タやデジタル複写機等に使用される光ビーム走査光学系
及びその中で使用される非球面反射鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザービームプリンタやデジタル複写
機等に使用される光ビーム走査光学系の偏向器として
は、高速走査が可能なポリゴンミラーが主に使用されて
いる。ポリゴンミラーによる偏向は等角速度的に行われ
るため、偏向点を中心とする円弧軌跡上においては等速
度走査となるが、ドラム状感光体のように主走査方向に
おいて直線状である被走査面上においては、主走査方向
の走査中心と両端部で走査速度が異なり、画像の歪みを
発生する。この問題を解決するために、従来は走査面上
での走査が等速度となるように補正するｆθレンズが使
用されてきた。

【０００３】しかし、一般に複数枚のレンズで構成され
るｆθレンズは、研磨によって製造されるガラスレンズ
を使用すると高価なものとなるため、加工コストを低減
する目的でプラスチック成形により製造されるｆθレン
ズが実用化されている。

【０００４】ところが、プラスチックは温度や湿度等の
環境変化に伴う形状変化や屈折率の変動がガラスに比べ
て大きく、例えば実使用で想定される４０°程度の温度
変化が生じた場合、プラスチックレンズを使用したｆθ
レンズでは、走査全長の変化量が無視できない画像の伸
び縮みを引き起こす。この光学特性の悪化は、その大部
分が屈折率変動により生じる。すなわち、ｆθレンズを
プラスチック化すると、非球面レンズが安価に生産でき
るが、材料物性に起因する環境依存性が無視できず、光
学特性の変動が避けられないため、その適用範囲には限
界がある。

【０００５】また、結像特性に影響する面精度の点で
も、プラスチックレンズは不利である。一般に、レンズ
は光ビーム透過方向の厚さが透過位置により異なる偏肉
形状となるため、成形加工において冷却速度のばらつき
が生じやすく、高精度な面精度確保が非常に難しい。

【０００６】これらの問題は、光ビームを内部透過させ
ず、均一で薄肉形状の部品デザインができる凹反射鏡を
利用することにより解決できる。ｆθレンズに代えて、
被走査面上の走査速度を等速化する機能を持つ凹反射鏡
を利用するものとしては、従来、球面ミラーを用いるも
の（特開平１−２００２２０号）、共軸非球面反射鏡を
用いるもの（特開平５−３４１２１８号）、主走査平面
内に定義した非円弧形状を主走査平面内で光軸と直交す
る軸の回りに回転して形成される凹樽型面の反射鏡を用
いるもの（特開平５−１６４９８１号）が提案されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、球面ミラー
を用いる上記特開平１−２００２２０号のものでは、反
射面が光軸に対し対称な形状なため、主走査方向のパワ
ーと副走査方向のパワーが全く同じとなり、偏向器とし
てポリゴンミラーを用いたときに、加工誤差及び取付け
誤差によりポリゴンミラー反射面の法線と回転軸のなす
角度が面毎に異なる現象、いわゆる面倒れを補正するた
めに、ポリゴンミラー反射面と被走査面を幾何光学的共
役関係とするには、この球面ミラーと別にアナモフィッ
ク光学素子を配置する必要があり、部品点数の増加及び
装置の複雑化を招くと共に、低コスト化に限界がある。
また、反射面形状が球面のため、光学設計の自由度が乏
しく、像面湾曲及びｆθ特性を十分補正することは難し
い。

【０００８】共軸非球面の反射鏡を用いる上記特開平５
−３４１２１８号のものでは、反射鏡を非球面化し、像
面湾曲補正とｆθ特性補正を行っているが、光軸に対し
て対称な共軸非球面によって主走査方向と副走査方向の
像面湾曲補正を同時に行うには、非球面反射鏡を偏向点
から被走査面までの距離の中点よりも被走査面側に配置
する必要がある。そして、副走査方向の像面湾曲は非球
面反射鏡を被走査面に近づける程良好に補正されるた
め、像面湾曲及びｆθ特性を良好に補正するには、非球
面反射鏡を被走査面の直前に配置する必要がある。とこ
ろが、反射鏡を使用した光学系では、反射鏡に入射する
光ビームと反射鏡により反射された光ビームを分離する
ために、非球面反射鏡と被走査面の間に折り返しミラー
やハーフミラー等の光ビーム分離手段を設けなけれなら
ないので、副走査方向の像面湾曲を良好に補正する配置
を実現することは困難である。また、共軸非球面を使用
するため、偏向点と被走査面を幾何光学的な共役にでき
ないので、ポリゴンミラー等の複数の反射面を持つ偏向
器を使用した場合は、走査線のピッチむらを補正できな
い問題がある。

【０００９】非円弧形状を回転させた凹樽型面の反射鏡
を用いた上記特開平５−１６４９８１号のものでは、反
射鏡のみで光学特性の補正と面倒れ補正が行えるが、反
射面を回転対称形状としたため、良好な光学特性が得ら
れる非球面反射鏡の配置が限定される。すなわち、主走
査面内に定義された非円弧形状を、偏向点と被走査面を
幾何光学的な共役関係とするために必要な曲率半径で回
転させるため、主走査方向の結像関係と副走査方向の結
像関係を独立に決定することはできず、主走査方向及び
副走査方向の像面湾曲補正とｆθ特性を良好に補正でき
る非球面反射鏡の配置は、偏向点から被走査面までの距
離のほぼ中央付近に限定されてしまう。そして、非球面
反射鏡を中央より偏向器側に近づけると、副走査方向の
像面湾曲がアンダーになり、非球面反射鏡を中央より被
走査面側に近づけると、副走査方向の像面湾曲がオーバ
ーになってしまう。また、主走査面内の形状を円錐定数
により表される非球面形状としているため、高次展開項
の非球面係数を独立に決定することができず、主走査方
向像面湾曲とｆθ特性の補正に限界がある。

【００１０】本発明は上述した従来技術の問題点を鑑み
てなされたものであり、その目的は、偏向器と被走査面
の間に集光特性を持つ光学素子として非球面反射鏡のみ
が配置される光ビーム走査光学系でありながら、主走査
方向及び副走査方向の光学特性を非球面反射鏡の配置に
よらず良好に補正でき、しかも、ポリゴンミラーの面倒
れ補正機能を備えた高密度な光走査を可能ならしめる非
球面反射鏡と光ビーム走査光学系を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の非球面反射鏡は、光源から発せられた光ビー
ムが光源と偏向器の間に設けられた光学系により主走査
平面と平行な線像として集光され、偏向器によって等角
速度的に反射偏向された偏向光ビームを反射して被走査
面上にスポット結像させると共に、等速度的な光走査を
行う非球面反射鏡である。ここで、主走査平面とは、光
ビームの主光線の掃引により形成される平面を言い、副
走査平面とは、光軸と平行で主走査平面に直交する平面
を言う。

【００１２】すなわち、この第１の非球面反射鏡は、偏
向面近傍に主走査平面と平行な線像として集光され、偏
向器によって等角速度的に偏向される光ビームを反射し
て被走査面上にスポット結像させると共に、等速度的な
光走査を行うための非球面反射鏡であって、光軸を含む
主走査平面内における形状が、光軸方向の座標をＺ、光
軸と直交し主走査平面内に含まれる座標をＹとしたと
き、Ｚ（Ｙ）＝ＡＹ²＋ＢＹ⁴＋ＣＹ⁶＋ＤＹ⁸＋ＥＹ¹⁰ （Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：係数）なる数式で表され、係数Ａ及びＣが、Ａ＜０かつＣ＜０なる条件を満足すると共に、光軸と平行で主走査平面に
直交する副走査面内における形状が、主走査方向の何れ
の位置でも偏向面と被走査面の幾何光学的な共役関係を
満足する円弧であることを特徴とするものである。

【００１３】本発明の第２の非球面反射鏡は、上記第１
の非球面反射鏡において、光軸と直交する副走査平面内
に含まれる座標をＸとし、副走査平面内の曲率半径Ｒ
（Ｙ）が、Ｒ（Ｙ）＝ａ₀＋ａ₂Ｙ²＋ａ₄Ｙ⁴＋ａ₆Ｙ⁶ （ａ₀，ａ₂，ａ₄，ａ₆：係数）なる数式で表される
とき、反射面の非球面形状が、Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝Ｚ（Ｙ）＋Ｒ（Ｙ）−｛Ｒ（Ｙ）²−Ｘ
²｝^1/2 なる数式で表されることを特徴とするものである。

【００１４】本発明の光ビーム走査光学系は、変調され
た光ビームを発生する光源と、光源からの光ビームを主
走査平面と平行な線像として結像させる光学系と、前記
線像近傍に反射面を有し光ビームを等角速度的に偏向さ
せる偏向器と、偏向光ビームを反射し被走査面上を等速
度的に光走査させる非球面反射鏡とを備え、前記非球面
反射鏡が上記第１又は第２の非球面反射鏡であることを
特徴とするものである。

【００１５】ここで、光源には半導体レーザが使用でき
る。光源と偏向器の間に配置された光学系は、光源から
発せられる発散光ビームを主走査方向と副走査方向で異
なる位置に結像させる結像特性を持つ光学系であり、副
走査方向においては、偏向器の反射面近傍に結像させる
機能を持つものである。偏向器は、光源と偏向器の間に
配置された光学系による線状結像の近傍に反射面を有
し、高速走査が可能なポリゴンミラー等が使用できる。

【００１６】上記の光ビーム走査光学系において、偏向
点から前記非球面反射鏡までの距離をＬ_m、偏向点から
被走査面までの距離をＬ₀としたとき、０．３＜Ｌ_m／Ｌ₀＜０．７なる条件を満足することが望ましい。

【００１７】また、被走査面上における走査中心から走
査端までの距離をＹ₀としたとき、１．２５＜１／（２｜Ａ｜Ｙ₀）−２．４３（Ｌ_m／Ｌ
₀）＜１．５３なる関係を満足することが望ましい。

【００１８】

【作用】以下、上記構成の作用について説明する。本発
明の第１の非球面反射鏡は、光軸を含む主走査平面内に
おける形状を、光軸方向の座標をＺ、光軸と直交し主走
査平面内に含まれる座標をＹとしたとき、Ｚ（Ｙ）＝ＡＹ²＋ＢＹ⁴＋ＣＹ⁶＋ＤＹ⁸＋ＥＹ¹⁰ （Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：係数）なる数式で表される非円弧形
状としたため、光軸近傍と非球面反射鏡端部の主走査面
内の形状を独立に設定可能となり、偏向光ビームの主走
査平面内集光位置と走査速度の等速度性を良好に補正で
きる。

【００１９】さて、上記数式における非球面係数と主走
査方向像面湾曲特性及び走査位置精度との関係を詳細に
検討する。ここで、走査位置精度とは、任意の偏向角に
対する理想走査位置と実際の走査位置の差を表してい
る。理想走査位置は、最大偏向角に対する像高（被走査
面における走査中心からの光ビーム到達位置までの距
離）を基準とし、任意偏向角と最大偏向角との比例関係
から求める。

【００２０】図１４は、非球面係数の補正効果を示した
グラフの１例である。横軸に像面湾曲、縦軸に走査位置
精度をとり、２次、４次、６次の非球面係数を０から変
化させたときの光学特性の変化を示している。なお、グ
ラフ原点が理想的な補正状態を示している。

【００２１】このグラフから、２次、４次、６次の非球
面係数を変化させると、主走査方向像面湾曲、走査位置
精度が共に変化することが分かる。そして、２次の非球
面係数Ａと４次の非球面係数Ｂによる効果は相互に直交
する方向に現れ、ＡとＢを適宜選択することにより、主
走査方向像面湾曲と走査位置精度を同時に補正できるこ
とが分かる。

【００２２】さらに、６次の非球面係数Ｃの効果を検討
した結果、２次の非球面係数Ａと４次の非球面係数Ｂを
適宜選択した後に、補正不十分である光学特性を補正す
る働きがあることが分かった。

【００２３】以上述べたように、光軸を含む主走査平面
内における形状を、Ｚ（Ｙ）＝ＡＹ²＋ＢＹ⁴＋ＣＹ⁶＋ＤＹ⁸＋ＥＹ¹⁰ なる数式で表される非円弧形状とし、非球面係数Ａ，
Ｂ，Ｃを適宜選択することで、主走査方向像面湾曲と走
査位置精度を良好に補正することができる。ここで、８
次及び１０次の非球面係数Ｄ，Ｅ、さらに高次の非球面
項を加えてもよいことは言うまでもない。

【００２４】また、主走査方向像面湾曲と走査位置精度
を良好に補正するときに必要な非球面係数Ａ，Ｂ，Ｃの
条件について検討した結果、６次の非球面係数Ｃを２次
の非球面係数Ａとが、Ａ＜０かつＣ＜０なる条件を満足する必要があることが分かった。ＡとＣ
の符号が異なると、主走査方向像面湾曲補正と走査位置
精度補正のバランスが崩れてしまい、目的達成が困難に
なる。

【００２５】そして、副走査面内における形状を、偏向
器の反射面と被走査面を幾何光学的な共役関係とする円
弧形状としたため、偏向器反射面の面倒れにより走査面
上で発生する走査線むらが補正できる。

【００２６】次に、本発明の第２の非球面反射鏡は、主
走査平面内の光学特性を良好に補正する第１の非球面反
射鏡に加えて、副走査方向集光位置を良好に補正するた
めの非球面形状を規定しているものである。

【００２７】副走査方向平面内の曲率半径を、Ｒ（Ｙ）＝ａ₀＋ａ₂Ｙ²＋ａ₄Ｙ⁴＋ａ₆Ｙ⁶ （ａ₀，ａ₂，ａ₄，ａ₆：係数）なる数式で表すこと
により、任意の主走査位置における副走査平面内曲率半
径Ｒ（Ｙ）を任意に決定できる。このことは、何れの偏
向角に対しても、偏向点と被走査面を幾何光学的な共役
関係にできることを示している。

【００２８】そして、反射面を、第１の非球面反射鏡の
主走査平面内の形状Ｚ（Ｙ）と組み合わせて、Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝Ｚ（Ｙ）＋Ｒ（Ｙ）−｛Ｒ（Ｙ）²−Ｘ
²｝^1/2 なる数式で表される非球面形状とすることにより、主走
査平面内形状と副走査方向形状をそれぞれ独立に決定す
ることが可能となり、主走査方向像面湾曲、副走査方向
像面湾曲、走査位置精度を全て良好に補正することがで
きる。

【００２９】本発明の光ビーム走査光学系は、光源と偏
向器の間に線状結像機能を持つ光学系を配置し、上記第
１又は第２の非球面反射鏡を用いた光ビーム走査光学系
であり、光ビーム走査光学系に要求される光学特性を良
好に補正することが可能となる。

【００３０】そして、この光ビーム走査光学系におい
て、偏向器への光ビームの入射や非球面反射鏡からの反
射光ビームを被走査面に導くための光ビーム分離手段等
を配置するための空間を確保するために、偏向点から前
記非球面反射鏡までの距離をＬ_m、偏向点から被走査面
までの距離をＬ₀としたとき、０．３＜Ｌ_m／Ｌ₀＜０．７なる条件を満足する必要があり、この条件式の下限の
０．３を越えると、偏向器と非球面反射鏡の間隔が狭ま
りすぎて、偏向器へ光ビームを入射することが困難とな
る。また、上記条件式の上限の０．７を越えると、非球
面反射鏡と被走査面の間隔が狭まりすぎて、非球面反射
鏡からの反射光ビームを被走査面に導くことが困難とな
る。

【００３１】さらに、走査位置精度を良好に補正するた
めの条件として、主走査平面内の非円弧形状を表す数式
の２次の係数をＡ、被走査面上における走査中心から走
査端までの距離Ｙ₀、偏向点から非球面反射鏡までの距
離をＬ_ｍ、偏向点から被走査面までの距離をＬ_０とし
たとき、１．２５＜１／（２｜Ａ｜Ｙ₀）−２．４３（Ｌ_m／Ｌ
₀）＜１．５３なる関係を満足する必要がある。この条件式の上限の
１．５３を越えると、負の走査位置誤差が過大になり、
下限の１．２５を越えると、正の走査位置誤差が過大と
なり、何れも走査位置精度が悪化してしまう。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の非球面反射鏡及び光ビーム走
査光学系を具体的な実施例に基づいて図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明による非球面反射鏡の１実
施例の面形状を説明するための図である。図１のように
直交する座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚが定義され、Ｚ軸が光軸、Ｙ
Ｚ平面が主走査平面に対応する。

【００３３】ＹＺ平面内に定義される非円弧Ｚ（Ｙ）
は、主走査方向像面湾曲と走査位置精度を補正する形状
として決定される。また、光軸と平行な副走査平面、す
なわち、ＸＺ平面に平行な平面内における非球面反射鏡
の形状は、偏向角によらず偏向器の反射面と被走査面を
幾何光学的共役関係とする凹円弧形状として決定され
る。

【００３４】偏向角によらず偏向点と被走査面を幾何光
学的な共役関係とするには、集光特性を損なわない滑ら
か曲面であり、かつ、Ｙ軸に沿った任意の位置における
円弧の曲率半径が最適な値として決定されればよい。

【００３５】光軸と平行な副走査平面内における曲率半
径を、主走査平面内に定義した上記非円弧Ｚ（Ｙ）を、
光軸上で偏向点と被走査面を幾何光学的な共役関係を満
たす円弧の曲率中心Ｏを通り、Ｙ軸と平行な回転対称軸
１１の回りに回転させたものとした場合、光軸上ではｒ
₁、端部ではｒ₂となる。ところが、このような回転対
称非球面は、主走査平面内と副走査平面内それぞれの形
状を独立に決定できず、どちらかの光学特性を犠牲にす
るか、補正を均等に割り振る等を行う必要がある。

【００３６】そこで、主走査平面内、副走査平面内の光
学特性を独立に補正できるようにするには、主走査平面
内の形状がＸを含まない数式として、副走査平面内の形
状がＹのみの関数で定義されればよい。このような面形
状は、主走査平面内における非円弧形状Ｚ（Ｙ）を、Ｚ（Ｙ）＝ＡＹ²＋ＢＹ⁴＋ＣＹ⁶＋ＤＹ⁸＋ＥＹ¹⁰ （Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：係数）により、副走査平面内の曲率
半径Ｒ（Ｙ）を、Ｒ（Ｙ）＝ａ₀＋ａ₂Ｙ²＋ａ₄Ｙ⁴＋ａ₆Ｙ⁶ （ａ₀，ａ₂，ａ₄，ａ₆：係数）により定義し、反射
面の非球面形状を、Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝Ｚ（Ｙ）＋Ｒ（Ｙ）−｛Ｒ（Ｙ）²−Ｘ
²｝^1/2 なる式で表される非球面反射鏡により実現できる。

【００３７】例えば、図１に示した例は、端部における
曲率半径ｒ₂’を、主走査平面内に定義された非円弧Ｚ
（Ｙ）を回転軸１１を中心に回転させて決定される曲率
半径ｒ₂よりも小さくした場合を示すものである。な
お、曲率半径の大きさは、ｒ₂’＞ｒ₂ の関係にあってもよく、また、非球面反射鏡の配置、具
体的には、偏向点から非球面反射鏡までの距離をＬ_m、
偏向点から被走査面までの距離をＬ₀としたとき、０．３５＜Ｌ_m／Ｌ₀＜０．４なる条件を満足する範囲では、ｒ₂’＝ｒ₂ すなわち、回転対称非球面であってもよい。

【００３８】副走査平面内の円弧形状を主走査平面の形
状と独立に決定することで、非球面反射鏡の配置によら
ずに、副走査方向の像面湾曲を良好に補正することが本
発明の意図するところである。なお、図１中には、副走
査平面内の円弧の曲率中心を結んだ軌跡を点線で示して
ある。

【００３９】図２に本発明による光ビーム走査光学系の
１実施例の構成を示す。光源である半導体レーザ２１か
ら発せられた光ビームは、集光レンズ２２により収束又
は発散光ビームにされた後、シリンドリカルレンズ２３
により主走査平面に平行な線像として結像される。ポリ
ゴンミラー２４は、上記線像近傍に反射面を有するよう
に配置され、図示しないスキャナモータにより等角速度
で回転され、光ビームを反射偏向する。偏向光ビーム
は、ポリゴンミラー２４からなる偏向器と非球面反射鏡
１の間に配置されたビームスプリッタ２５を透過した
後、非球面反射鏡１により、被走査面の主走査方向に等
速度で光走査すると共に、被走査面上に光スポットとし
て集光される光ビームとして反射される。非球面反射鏡
１への入射方向と反対方向に反射された光ビームは、ビ
ームスプリッタ２５により光路を分割されて被走査面で
ある感光体ドラム２６へ至る。

【００４０】図２に示したビームスプリッタ２５は、非
球面反射鏡１を光軸に対して傾けて配置すると、非球面
反射鏡１による反射光ビームが弓状に反ることを回避す
るためのものであるが、弓状の反りの発生量が許容でき
る場合は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ビームス
プリッタを使用せずに、非球面反射鏡１を傾けて配置
し、通常の折り返しミラー３１を使用して走査光ビーム
を被走査面に向けるようにしてもよい。

【００４１】以下、表１〜表４に、本発明の非球面反射
鏡を用いた光ビーム走査光学系の実施例１〜１０の数値
データを示す。なお、凹面は負の曲率として示してあ
る。

【００４２】。

【００４３】。

【００４４】。

【００４５】注）Ｒ_m：ポリゴンミラーの内接半径（ｍｍ）Ｓ：偏向角０°の反射点から入射ビームの主走査方向
集光点までの距離（ｍｍ）Ｌ_m：偏向角０°の反射点から非球面反射鏡までの距離
（ｍｍ）Ｌ₀：偏向角０°の反射点から被走査面までの距離（ｍ
ｍ）。

【００４６】以上の実施例１〜１０の走査位置精度（走
査速度の等速度性）（ａ）と像面湾曲（ｂ）をそれぞれ
図４〜図１３に示す。各実施例共、像面湾曲、走査位置
精度が良好に補正されていることが分かる。なお、走査
位置精度に関しては、被走査面上で光ビームの進行する
方向がグラフの正方向に対応する。

【００４７】以上、本発明の非球面反射鏡と光ビーム走
査光学系を実施例に基づいて説明してきたが、本発明は
これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、等速度
な光走査を高密度に行うことができる非球面反射鏡及び
光ビーム反射光学系を提供することができる。

【００４９】本発明の第１の非球面反射鏡は、主走査平
面内の形状を高次非球面項を持つ非円弧としたので、主
走査方向の像面湾曲と走査位置精度を良好に補正可能で
ある。

【００５０】第２の非球面反射鏡は、副走査平面内の曲
率半径を光軸からの距離の関数とする多項式で定義した
ので、主走査方向と副走査方向の光学特性を共に良好に
補正することができる。

【００５１】本発明による光ビーム走査光学系は、上記
非球面反射鏡を使用しているので、構成部品が少なく、
偏向角を大きく取れるので、小型な走査光学系を実現す
ることができる。

【００５２】なお、本発明による光ビーム走査装置は、
非球面反射鏡の配置によらず良好な光学特性が得られる
ので、光ビーム走査装置の設計によって光学特性が劣化
することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による非球面反射鏡の１実施例の面形
状を説明するための図。

【図２】本発明による光ビーム走査光学系の１実施例
の構成を示す図。

【図３】非球面反射鏡を光軸に対して傾けて配置する
変形例の概略の構成を示す図。

【図４】実施例１の走査位置精度（走査速度の等速度
性）（ａ）と像面湾曲（ｂ）を示す図。

【図５】実施例２の図４と同様の図。

【図６】実施例３の図４と同様の図。

【図７】実施例４の図４と同様の図。

【図８】実施例５の図４と同様の図。

【図９】実施例６の図４と同様の図。

【図１０】実施例７の図４と同様の図。

【図１１】実施例８の図４と同様の図。

【図１２】実施例９の図４と同様の図。

【図１３】実施例１０の図４と同様の図。

【図１４】非球面係数の補正効果を示すための図。

【符号の説明】

１…非球面反射鏡、１１…回転対称軸、２１…半導体レ
ーザ、２２…集光レンズ、２３…シリンドリカルレン
ズ、２４…ポリゴンミラー、２５…ビームスプリッタ、
２６…感光体ドラム、３１…折り返しミラー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】偏向面近傍に主走査平面と平行な線像と
して集光され、偏向器によって等角速度的に偏向される
光ビームを反射して被走査面上にスポット結像させると
共に、等速度的な光走査を行うための非球面反射鏡であ
って、光軸を含む主走査平面内における形状が、光軸方向の座
標をＺ、光軸と直交し主走査平面内に含まれる座標をＹ
としたとき、Ｚ（Ｙ）＝ＡＹ²＋ＢＹ⁴＋ＣＹ⁶＋ＤＹ⁸＋ＥＹ¹⁰ （Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：係数）なる数式で表され、係数Ａ及びＣが、Ａ＜０かつＣ＜０なる条件を満足すると共に、光軸と平行で主走査平面に直交する副走査面内における
形状が、主走査方向の何れの位置でも偏向面と被走査面
の幾何光学的な共役関係を満足する円弧であることを特
徴とする非球面反射鏡。
【請求項２】請求項１において、光軸と直交する副走査平面内に含まれる座標をＸとし、
副走査平面内の曲率半径Ｒ（Ｙ）が、Ｒ（Ｙ）＝ａ₀＋ａ₂Ｙ²＋ａ₄Ｙ⁴＋ａ₆Ｙ⁶ （ａ₀，ａ₂，ａ₄，ａ₆：係数）なる数式で表されるとき、反射面の非球面形状が、Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝Ｚ（Ｙ）＋Ｒ（Ｙ）−｛Ｒ（Ｙ）²−Ｘ²｝^1/2 なる数式で表されることを特徴とする非球面反射鏡。
【請求項３】変調された光ビームを発生する光源と、
光源からの光ビームを主走査平面と平行な線像として結
像させる光学系と、前記線像近傍に反射面を有し光ビー
ムを等角速度的に偏向させる偏向器と、偏向光ビームを
反射し被走査面上を等速度的に光走査させる非球面反射
鏡とを備え、前記非球面反射鏡の光軸を含む主走査平面内における形
状が、光軸方向の座標をＺ、光軸と直交し主走査平面内
に含まれる座標をＹとしたとき、Ｚ（Ｙ）＝ＡＹ²＋ＢＹ⁴＋ＣＹ⁶＋ＤＹ⁸＋ＥＹ¹⁰ （Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：係数）なる数式で表され、係数Ａ及びＣが、Ａ＜０かつＣ＜０なる条件を満足すると共に、光軸と平行で主走査平面に直交する副走査面内における
形状が、主走査方向の何れの位置でも偏向面と被走査面
の幾何光学的な共役関係を満足する円弧であることを特
徴とする光ビーム走査光学系。
【請求項４】請求項３において、光軸と直交する副走査平面内に含まれる座標をＸとし、
副走査平面内の曲率半径Ｒ（Ｙ）が、Ｒ（Ｙ）＝ａ₀＋ａ₂Ｙ²＋ａ₄Ｙ⁴＋ａ₆Ｙ⁶ （ａ₀，ａ₂，ａ₄，ａ₆：係数）なる数式で表されるとき、前記非球面反射鏡の非球面形
状が、Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝Ｚ（Ｙ）＋Ｒ（Ｙ）−｛Ｒ（Ｙ）²−Ｘ²｝^1/2 なる数式で表されることを特徴とする光ビーム走査光学
系。
【請求項５】請求項３又は４において、偏向点から前記非球面反射鏡までの距離をＬ_m、偏向点
から被走査面までの距離をＬ₀としたとき、０．３＜Ｌ_m／Ｌ₀＜０．７なる条件を満足することを特徴とする光ビーム走査光学
系。
【請求項６】請求項３から５の何れか１項において、被走査面上における走査中心から走査端までの距離をＹ
₀としたとき、１．２５＜１／（２｜Ａ｜Ｙ₀）−２．４３（Ｌ_m／Ｌ₀）＜１．５３なる関係を満足することを特徴とする光ビーム走査光学
系。