(57)【要約】  【課題】  オーバフィルドタイプの光走査装置において、エネルギー利用率を向上させ、各偏向反射面の副方向の傾き角のバラツキに対する被走査面における副走査方向の走査位置のバラツキを低減し、低コスト化を図る。  【解決手段】  第１結像光学系を、半導体レーザ１側からポリゴンミラー７側に向かって順に配置された、半導体レーザ１から出射されたレーザ光２を平行光束に変換するコリメートレンズ３と、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面上でのレーザ光２の主走査方向の強度分布を、ポリゴンミラー７の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有するほぼ均一な強度分布に変換する機能を有する第二の光学系５と、レーザ光２を副走査方向に関して収束する第一の光学系４と、第二の光学系５によって乱れたレーザ光２の位相を揃える機能を有する第三の光学系６とにより構成する。【選択図】  図１
2005308807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を出射する光源部と、
複数の偏向反射面を有し、前記光源部からの光束を主走査方向に走査する回転多面鏡と、
前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記光源部からの前記光束を、前記回転多面鏡の前記偏向反射面上に、前記回転多面鏡の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有する線像として結像する第１結像光学系と、
前記回転多面鏡と被走査面との間に配置され、前記回転多面鏡からの前記光束を前記被走査面上に結像する第２結像光学系とを備えた光走査装置であって、
前記第１結像光学系は、
前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記光源部からの前記光束を平行光束に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズと前記回転多面鏡との間に配置され、前記光束を副走査方向に関して収束する第一の光学系と、
前記コリメートレンズと前記回転多面鏡との間に配置され、前記回転多面鏡の前記偏向反射面上での前記光束の主走査方向の強度分布を、前記回転多面鏡の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有するほぼ均一な強度分布に変換する機能を有する第二の光学系と、
前記第二の光学系と前記回転多面鏡との間に配置され、前記第二の光学系によって乱れた前記光束の位相を揃える機能を有する第三の光学系とを備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光束を出射する光源部と、
複数の偏向反射面を有し、前記光源部からの前記光束を主走査方向に走査する回転多面鏡と、
前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記光源部からの前記光束を、前記回転多面鏡の前記偏向反射面上に、前記回転多面鏡の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有する線像として結像する第１結像光学系と、
前記回転多面鏡と被走査面との間に配置され、前記回転多面鏡からの前記光束を前記被走査面上に結像する第２結像光学系とを備えた光走査装置であって、
前記第１結像光学系は、
前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記光源部からの前記光束を平行光束に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズと前記回転多面鏡との間に配置され、前記光束を副走査方向に関して収束する第一の光学系と、
前記コリメートレンズと前記回転多面鏡との間に配置され、前記回転多面鏡の前記偏向反射面上での前記光束の主走査方向の強度分布を、前記回転多面鏡の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有し、かつ、中心部から端部にいくにしたがって徐々に増大し、端部にピークを有する強度分布に変換する機能を有する第二の光学系と、
前記第二の光学系と前記回転多面鏡との間に配置され、前記第二の光学系によって乱れた前記光束の位相を揃える機能を有する第三の光学系とを備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
前記第二及び第三の光学系のそれぞれの光学系は、主走査方向に非円弧な形状を有する少なくとも１枚のレンズからなる請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第二及び第三の光学系のそれぞれの光学系は、一方の面が主走査方向に非円弧な形状を有し、他方の面が平面である１枚のレンズからなる請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記一方の面は、副走査方向に屈折力を有しない請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第二の光学系は、主走査方向に非円弧な形状を有する少なくとも１枚のレンズからなり、前記第三の光学系は、主走査方向に円弧な形状を有する少なくとも１枚のレンズからなる請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第二の光学系は、一方の面が主走査方向に非円弧な形状を有し、他方の面が平面である１枚のレンズからなり、前記第三の光学系は、一方の面が主走査方向に円弧な形状を有し、他方の面が平面である１枚のレンズからなる請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記第二及び第三の光学系のそれぞれの前記一方の面は、副走査方向に屈折力を有しない請求項７に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記第三の光学系がシリンドリカルレンズからなる請求項６〜８のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第二の光学系の材料が樹脂であり、前記第三の光学系の材料がガラスである請求項１〜９のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記第一の光学系が前記コリメートレンズと前記第二の光学系との間に配置された請求項１〜１０のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記第二の光学系が前記コリメートレンズと前記第一の光学系との間に配置された請求項１〜１０のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記コリメートレンズと前記第一の光学系が一体に形成された請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記コリメートレンズと前記第二の光学系が一体に形成された請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記第一の光学系と前記第二の光学系が一体に形成された請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項１６】
前記コリメートレンズと前記第一の光学系と前記第二の光学系が一体に形成された請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項１７】
前記第一の光学系と前記第三の光学系が一体に形成された請求項１又は２に記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ、デジタル複写機などの画像形成装置等において画像の書き込み等に用いられる光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームプリンタなどに用いられている多くの光走査装置は、光源としての半導体レーザと、回転多面鏡（光偏向器）としてのポリゴンミラーと、前記半導体レーザと前記ポリゴンミラーとの間に配置され、前記半導体レーザからのレーザ光のビーム径、発散角等の調整を行う調整光学系と、前記ポリゴンミラーからの光束を被走査面に導き、前記被走査面上に等速度で均一なスポットを結像する結像光学系とにより構成されている。
【０００３】
従来の多くの光走査装置は、主走査方向の実効的な開口をポリゴンミラーの手前に配置し、ポリゴンミラーの偏向反射面の一部を照明するようにしたアンダーフィルドタイプのものであった。しかし、アンダーフィルドタイプの光走査装置では、走査の高速化のためにポリゴンミラーの偏向反射面の数を増やそうとすると、ポリゴンミラーの内接円の径を大きくする必要があった。そして、ポリゴンミラーの内接円の径を大きくすると、ポリゴンミラーの大型化を招き、ポリゴンミラーの回転駆動に大きな力が必要となるため、ポリゴンミラーの内接円の径を大きくすることには一定の限界があった。従って、アンダーフィルドタイプの光走査装置では、走査の高速化を図ることが困難であるという問題があった。そこで、近年、ポリゴンミラーの偏向反射面を完全に照明し、ポリゴンミラーの偏向反射面を主走査方向の実効的な開口とするオーバフィルドタイプの光走査装置が提案されている。
【０００４】
このオーバフィルドタイプの光走査装置においては、前記被走査面上に所望のサイズのスポットを生じさせるのに必要なポリゴンミラーの偏向反射面の大きさが非常に小さく、アンダーフィルドタイプの光走査装置に用いられるポリゴンミラーと同一の内接円を有するポリゴンミラーを用いて、より多くの偏向反射面を設けることが可能である。そのため、オーバフィルドタイプの光走査装置においては、ポリゴンミラーを比較的低い回転速度で動作させることが可能であり、より小さいパワーのモータ駆動装置を用いることできる。しかし、オーバフィルドタイプの光走査装置においては、一般的に、ポリゴンミラーの偏向反射面を照射するレーザ光の強度分布がガウス分布となるため、被走査面の位置によって当該被走査面上に形成されるスポットの光量が変化する、すなわち、周辺光量比が悪いという問題がある。そこで、オーバフィルドタイプの光走査装置に関し、周辺光量比を改善するための提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以下、従来（特許文献１）のオーバフィルドタイプの光走査装置における周辺光量比を改善するための技術について、図１０を参照しながら説明する。図１０は従来技術（特許文献１）における光走査装置を示す要部構成図である。図１０に示すように、レーザダイオード１０１は、平行化されたレーザ光１０２を出射する。平行化されたレーザ光１０２は、２個のレンズ１０３、１０４からなるビーム拡大器によって拡大される。拡大されたレーザ光１０２は、ガウス強度分布を有し、直線状開口、すなわち、スリット１０５に入射し、シート状となって出射される。次に、レーザ光１０２は、２枚の非球面レンズ１０６、１０７からなる非球面レンズ系１０８を通過する。非球面レンズ系１０８は、平行化されたシート状のレーザ光１０２の、ポリゴンミラー１０９の偏向反射面上での主走査方向の強度分布を、均一な強度分布に変換する。ここで、非球面レンズ１０６、１０７の非球面のサグ量ｓａｇは、下記（数１）によって与えられる。
【０００６】
［数１］
ｓａｇ＝ｙ2 ／２ｒ＋ａｙ4 ＋ｂｙ6 ＋ｃｙ8 ＋ｄｙ10
【０００７】
ここで、ｒは非球面の頂点における曲率半径、ｙは光軸からの距離、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を表わしている。
【０００８】
次に、レーザ光１０２は、矢印で示した方向に回転するポリゴンミラー１０９の各偏向反射面で反射され、第２結像光学系（ここでは図示していないが、少なくとも１枚の曲面レンズ又は曲面ミラーにより構成される）によって被走査面上に結像される。この場合、レーザ光１０２は走査の中央ではポリゴンミラー１０９の偏向反射面に真正面から当たり走査の端では或る角度をもって当たるので、ポリゴンミラー１０９の偏向反射面の有効面積の変化に起因する照明の減少を除けば、レーザ光１０２は一様な強度で被走査面に照射される。
【特許文献１】特開平３−８０２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された光走査装置は、レーザ光のエネルギーの一部がスリットによって遮断される構成であるため、エネルギー利用率が悪いという問題点を有していた。また、特許文献１に開示された光走査装置は、副走査方向においてポリゴンミラーの偏向反射面上にレーザ光を収束させるような機能を有していないため、ポリゴンミラーの各偏向反射面の副方向の傾き角にバラツキがあると、被走査面における副走査方向の走査位置がばらついてしまうという問題点も有していた。さらに、特許文献１に開示された光走査装置は、ビーム拡大器と非球面レンズ系が個別に配置される構成であるため、低コスト化を図ることが困難であるという問題点も有していた。
【００１０】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、オーバフィルドタイプの光走査装置であって、エネルギー利用率を向上させることができ、各偏向反射面の副方向の傾き角のバラツキに対する被走査面における副走査方向の走査位置のバラツキを低減することができ、低コスト化を図ることができる光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明に係る光走査装置の第１の構成は、光束を出射する光源部と、
複数の偏向反射面を有し、前記光源部からの光束を主走査方向に走査する回転多面鏡と、
前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記光源部からの前記光束を、前記回転多面鏡の前記偏向反射面上に、前記回転多面鏡の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有する線像として結像する第１結像光学系と、
前記回転多面鏡と被走査面との間に配置され、前記回転多面鏡からの前記光束を前記被走査面上に結像する第２結像光学系とを備えた光走査装置であって、
前記第１結像光学系は、
前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記光源部からの前記光束を平行光束に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズと前記回転多面鏡との間に配置され、前記光束を副走査方向に関して収束する第一の光学系と、
前記コリメートレンズと前記回転多面鏡との間に配置され、前記回転多面鏡の前記偏向反射面上での前記光束の主走査方向の強度分布を、前記回転多面鏡の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有するほぼ均一な強度分布に変換する機能を有する第二の光学系と、
前記第二の光学系と前記回転多面鏡との間に配置され、前記第二の光学系によって乱れた前記光束の位相を揃える機能を有する第三の光学系とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
前記本発明の光走査装置の第１の構成によれば、副走査方向に像を結びながら、回転多面鏡の偏向反射面上での光束の強度分布をほぼ均一な強度分布に変換することができるので、周辺光量比を良好にすることができ、しかも、エネルギー利用率を向上させることができると共に、回転多面鏡の各偏向反射面の副方向の傾き角のバラツキに対する被走査面における副走査方向の走査位置のバラツキを低減することができる。また、第二の光学系がビーム拡大機能を有するため、ビーム拡大器を別途設ける必要がないので、光走査装置の低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る光走査装置の第２の構成は、光束を出射する光源部と、
複数の偏向反射面を有し、前記光源部からの前記光束を主走査方向に走査する回転多面鏡と、
前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記光源部からの前記光束を、前記回転多面鏡の前記偏向反射面上に、前記回転多面鏡の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有する線像として結像する第１結像光学系と、
前記回転多面鏡と被走査面との間に配置され、前記回転多面鏡からの前記光束を前記被走査面上に結像する第２結像光学系とを備えた光走査装置であって、
前記第１結像光学系は、
前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記光源部からの前記光束を平行光束に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズと前記回転多面鏡との間に配置され、前記光束を副走査方向に関して収束する第一の光学系と、
前記コリメートレンズと前記回転多面鏡との間に配置され、前記回転多面鏡の前記偏向反射面上での前記光束の主走査方向の強度分布を、前記回転多面鏡の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有し、かつ、中心部から端部にいくにしたがって徐々に増大し、端部にピークを有する強度分布に変換する機能を有する第二の光学系と、
前記第二の光学系と前記回転多面鏡との間に配置され、前記第二の光学系によって乱れた前記光束の位相を揃える機能を有する第三の光学系とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
前記本発明の光走査装置の第２の構成によれば、上記第１の構成と同様の作用効果が得られると共に、第二の光学系が、回転多面鏡の偏向反射面上での光束の主走査方向の強度分布を、中心部から端部にいくにしたがって徐々に増大し、端部にピークを有する強度分布に変換する機能をも有するため、走査に伴う回転多面鏡の偏向反射面の有効面積の変化に起因する光量の減少を補正することができるので、光束を完全に一様な強度で被走査面に照射することができる。
【００１５】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第二及び第三の光学系のそれぞれの光学系は、主走査方向に非円弧な形状を有する少なくとも１枚のレンズからなるのが好ましい。
【００１６】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第二及び第三の光学系のそれぞれの光学系は、一方の面が主走査方向に非円弧な形状を有し、他方の面が平面である１枚のレンズからなるのが好ましい。また、この場合には、前記一方の面は、副走査方向に屈折力を有しないのが好ましい。
【００１７】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第二の光学系は、主走査方向に非円弧な形状を有する少なくとも１枚のレンズからなり、前記第三の光学系は、主走査方向に円弧な形状を有する少なくとも１枚のレンズからなるのが好ましい。この場合には、前記第三の光学系がシリンドリカルレンズからなるのが好ましい。これらの好ましい例によれば、第三の光学系を安価かつ容易に作製することができ、また、第三の光学系を計測が容易な形状とすることができる。
【００１８】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第二の光学系は、一方の面が主走査方向に非円弧な形状を有し、他方の面が平面である１枚のレンズからなり、前記第三の光学系は、一方の面が主走査方向に円弧な形状を有し、他方の面が平面である１枚のレンズからなるのが好ましい。また、この場合には、前記第三の光学系がシリンドリカルレンズからなるのが好ましい。また、この場合には、前記第二及び第三の光学系のそれぞれの前記一方の面は、副走査方向に屈折力を有しないのが好ましい。
【００１９】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第二の光学系の材料が樹脂であり、前記第三の光学系の材料がガラスであるのが好ましい。この好ましい例によれば、温度変化による性能の劣化を防止することができる。
【００２０】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第一の光学系が前記コリメートレンズと前記第二の光学系との間に配置されるのが好ましい。
【００２１】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第二の光学系が前記コリメートレンズと前記第一の光学系との間に配置されるのが好ましい。
【００２２】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記コリメートレンズと前記第一の光学系が一体に形成されるのが好ましい。
【００２３】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記コリメートレンズと前記第二の光学系が一体に形成されるのが好ましい。
【００２４】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第一の光学系と前記第二の光学系が一体に形成されるのが好ましい。
【００２５】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記コリメートレンズと前記第一の光学系と前記第二の光学系が一体に形成されるのが好ましい。
【００２６】
前記本発明の光走査装置の第１又は第２の構成においては、前記第一の光学系と前記第三の光学系が一体に形成されるのが好ましい。
【００２７】
これらの一体形成するという好ましい例によれば、光走査装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、オーバフィルドタイプの光走査装置において、副走査方向に像を結びながら、回転多面鏡の偏向反射面上での光束の強度分布をほぼ均一な強度分布に変換する第１結像系を用いることにより、周辺光量比を良好にすることができ、しかも、エネルギー利用率を向上させることができると共に、回転多面鏡の各偏向反射面の副方向の傾き角のバラツキに対する被走査面における副走査方向の走査位置のバラツキを低減することができる。また、ビーム拡大機能と強度分布変換機能を兼ねる第二の光学系を用いることにより、光学系の数を削減することができるので、光走査装置の低コスト化を図ることが可能となる。また、第三の光学系として、主走査方向に円弧な形状を有するガラス材料のレンズを用いることにより、安価でかつ温度変化に対する性能劣化の小さい光走査装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００３０】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における光走査装置を示す要部構成図である。図１に示すように、本実施の形態の光走査装置は、波長７８０ｎｍのレーザ光２を出射する光源部としての半導体レーザ１と、複数の偏向反射面を有し、矢印の方向に回転しながら、半導体レーザ１から出射されたレーザ光２を主走査方向に走査する回転多面鏡としてのポリゴンミラー７と、半導体レーザ１とポリゴンミラー７との間に配置され、半導体レーザ１から出射されたレーザ光２を、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面上に、ポリゴンミラー７の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有する線像として結像する第１結像光学系と、ポリゴンミラー７と被走査面９との間に配置され、ポリゴンミラー７からのレーザ光２を被走査面９上に結像する第２結像光学系としての曲面ミラー８とを具備している。ここで、半導体レーザ１から出射されるレーザ光２は、その強度分布がガウス分布であり、水平方向、垂直方向に異なる発散角を有している。また、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面の主走査方向の幅は、６．７０ｍｍに設定されている。
【００３１】
図１において、ｘ-ｙ-ｚ直交座標系の軸を定義する。半導体レーザ１から出射されたレーザ光２の進行方向をｚ軸、図１の紙面に含まれｚ軸に垂直な方向をｙ軸とする。このようにｘ-ｙ-ｚ直交座標系の軸を定義した場合、ｙ軸方向は主走査方向と一致し、ｘ軸方向は副走査方向と一致する。
【００３２】
前記第１結像光学系は、半導体レーザ１側からポリゴンミラー７側に向かって順に配置された、半導体レーザ１から出射されたレーザ光２を平行光束に変換するコリメートレンズ３と、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面上でのレーザ光２の主走査方向の強度分布を、ポリゴンミラー７の１つの前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有するほぼ均一な強度分布に変換する機能を有する第二の光学系５と、レーザ光２を副走査方向に関して収束する第一の光学系４と、第二の光学系５によって乱れたレーザ光２の位相を揃える機能を有する第三の光学系６とにより構成されている。
【００３３】
第一の光学系４は、副走査方向にのみ正の屈折力を有する１枚のレンズからなっている。さらに具体的には、第一の光学系４は、１枚のレンズからなり、入射面がｘ-ｚ平面に円弧の輪郭を有する円筒面、出射面が平面となっている。また、第二の光学系５は、主走査方向にのみ屈折力を有する（副走査方向に屈折力を有しない）１枚のレンズからなっている。さらに具体的には、第二の光学系５は、１枚のレンズからなり、入射面５ａが平面、出射面５ｂがｙ-ｚ平面に非円弧の輪郭を有する（すなわち、主走査方向に非円弧な形状を有する）トロイダル面となっている。第二の光学系５の材料は、ＰＭＭＡ（アクリル）であり、屈折率は波長７８０ｎｍの光に対して１．４８６１６９である。上記のように定義したｘ-ｙ-ｚ直交座標系において光軸と第二の光学系５の出射面５ｂとの交点を原点とすると、出射面５ｂのサグ量ｓａｇ（ｍｍ）は、下記（数２）によって与えられる。
【００３４】
［数２］
ｓａｇ＝（ＣＵｙ2 ／（１＋ｓｑｒｔ（１−（１＋ｋ）ＣＵ2 ｙ2 ）））
＋Ａｙ4 ＋Ｂｙ6 ＋Ｃｙ8 ＋Ｄｙ10
【００３５】
ここで、“ｓｑｒｔ”は平方根をとることを意味している。また、ＣＵ（ｍｍ-1）は頂点における曲率、ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を表わしており、出射面５ｂでの各値は以下のとおりである。
【００３６】
ＣＵ＝   0.0753691
ｋ＝−49.204918
Ａ＝ −0.11678e-02
Ｂ＝   0.100975e-03
Ｃ＝ −0.466279e-05
Ｄ＝   0.895117e-07
尚、本発明の全ての実施の形態における曲率及び曲率半径の符号は、曲面に対し曲率中心が光の進行方向にある場合を正としている。
【００３７】
第三の光学系６は、主走査方向にのみ屈折力を有する（副走査方向に屈折力を有しない）１枚のレンズからなっている。さらに具体的には、第三の光学系６は、１枚のレンズからなり、入射面６ａがｙ-ｚ平面に非円弧の輪郭を有するトロイダル面、出射面６ｂが平面となっている。第三の光学系６の材料は、ＰＭＭＡ（アクリル）であり、屈折率は波長７８０ｎｍの光に対して１．４８６１６９である。上記のように定義したｘ-ｙ-ｚ直交座標系において光軸と第三の光学系６の入射面６ａとの交点を原点とすると、入射面６ａのサグ量ｓａｇ（ｍｍ）は、上記（数２）によって与えられ、入射面６ａでの各値は以下のとおりである。
【００３８】
ＣＵ＝  6.55781e-3
ｋ＝−3.978513
Ａ＝−0.141439e-6
Ｂ＝−0.624058e-9
Ｃ＝  0.274282e-11
Ｄ＝−0.24706e-13
以下、上記のように構成された光走査装置の動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。図２は本発明の第１の実施の形態における第三の光学系の入射面でのレーザ光の強度分布を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における光走査装置を示す副走査方向断面での要部構成図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるポリゴンミラー（回転多面鏡）に入射するレーザ光の強度分布を示す図である。
【００３９】
まず、半導体レーザ１から出射された波長７８０ｎｍのレーザ光２は、コリメートレンズ３に入射し、当該コリメートレンズ３によって平行光束に変換される。次に、平行光束に変換されたレーザ光２は、第二の光学系５に入射する。第二の光学系５の位置におけるレーザ光２のビーム幅（レーザ光２の強度分布において光軸から強度がピーク値の１／ｅ2 倍になる位置までの距離の２倍）は、主走査方向で３．８８ｍｍ、副走査方向で１３．６７ｍｍである。第二の光学系５により、レーザ光２の主走査方向の強度分布は、第三の光学系６の位置で均一な強度分布に変換される。
【００４０】
図２に、第三の光学系６の位置でのレーザ光２の主走査方向の強度分布を示す。強度分布の計算には、キルヒホッフの自乗近似式にレンズによる位相シフトの影響を加えた下記（数３）を用いた。
【００４１】
【数３】
2005308807.tif 000003
【００４２】
ここでは、第二の光学系５の出射面５ｂの座標を（ｘ１，ｙ１）、第三の光学系６の入射面６ａの座標を（ｘ２，ｙ２）としている。また、上記（数３）中、Ｉ２（ｘ２，ｙ２）は第三の光学系６の入射面６ａでのレーザ光２の光強度、Ｕ１（ｘ１，ｙ１）は第二の光学系５の出射面５ｂでのレーザ光２の振幅、ｋは波数、ｚは第二の光学系５の出射面５ｂから第三の光学系６の入射面６ａまでの距離、ｎは第二の光学系５の材料であるＰＭＭＡ（アクリル）の屈折率を表わしている。尚、本実施の形態において、第二の光学系５の出射面５ｂから第三の光学系６の入射面６ａまでの距離は、２８７．７１ｍｍに設定されている。また、第三の光学系６とポリゴンミラー７との間の距離は、１００ｍｍ程度に設定されている。
【００４３】
図２から分かるように、第二の光学系５により、主走査方向に関し、ビーム幅３．８８ｍｍのガウス分布が、幅２６．０ｍｍ（ポリゴンミラー７の前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅）の均一な強度分布に拡大されている。従来技術においては、ビーム拡大器と非球面レンズ系とを用いて、レーザ光を拡大し、その強度分布を変換しているのに対し、本実施の形態においては、１枚のレンズ、つまり、第二の光学系５のみを用いて、レーザ光２を拡大し、その強度分布を変換している。このように、本実施の形態によれば、第二の光学系５にビーム拡大機能を持たせているため、ビーム拡大器を別途設ける必要がないので、光走査装置の低コスト化を図ることができる。
【００４４】
第二の光学系５を通過したレーザ光２は、第一の光学系４に入射する。そして、第一の光学系４は、当該第一の光学系４に入射したレーザ光２を、副走査方向にのみ収束させてポリゴンミラー７の前記偏向反射面上に結像する。これにより、ポリゴンミラー７の各偏向反射面の副方向の傾き角のバラツキに対する被走査面における副走査方向の走査位置のバラツキを低減することができる。
【００４５】
第一の光学系４を通過したレーザ光２は、第三の光学系６に入射する。第三の光学系６に入射するレーザ光２の波面は、第二の光学系５を通過したために主走査方向に歪み（すなわち、位相の乱れ）を持っている。第三の光学系６の入射面６ａは、この波面の歪みを除去し、入射面６ａを通過したレーザ光２の波面を二次曲面又は平面にする。本実施の形態においては、第三の光学系６を通過したレーザ光２の波面は平面となる。これは、第三の光学系６の入射面６ａをｙ-ｚ平面に非円弧の輪郭を有するトロイダル面としたことによるものである。
【００４６】
第一の光学系６は、当該第三の光学系６を通過したレーザ光２を、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面上に主走査方向に延伸した線像として結像する。このとき、主走査方向におけるレーザ光２の幅は、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きくなる。すなわち、図４に示すように、レーザ光２は、ポリゴンミラー７の偏向反射面７ａに、いわゆるオーバフィルド状態で入射する。一方、スリット等を用いることなく、第一の光学系４を用いて副走査方向にのみ収束し、副走査方向におけるレーザ光２の幅を、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面の副走査方向の幅よりも小さくしているので、従来技術に比べて、エネルギー利用率を向上させることができる。また、本実施の形態においては、第三の光学系６とポリゴンミラー７との間の距離を１００ｍｍ程度に設定しているので、第三の光学系６の位置で均一な強度分布に変換されたレーザ光２は、回折の僅かな影響を除いて、ほぼそのままの強度分布を保ったまま、ポリゴンミラー７まで伝播する。
【００４７】
図３に示すように、第１結像光学系（コリメートレンズ３〜第三の光学系６）からのレーザ光２は、ポリゴンミラー７に対して、副走査方向断面内で斜めに入射する。ポリゴンミラー７の前記偏向反射面で偏向反射されたレーザ光２は、曲面ミラー８に対して斜めに入射する。ポリゴンミラー７の前記偏向反射面で偏向反射されたレーザ光２は、曲面ミラー８で結像作用を受け、被走査面９上に全走査幅を横切って結像する。この場合、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面での偏向角度による、レーザ光２に対する前記偏向反射面の有効面積の変化に起因する光量の減少を除けば、レーザ光２は一様な強度で被走査面９に照射される。
【００４８】
以上のように、オーバフィルドタイプの光走査装置において、副走査方向に像を結びながら、ポリゴンミラー（回転多面鏡）７の偏向反射面上でのレーザ光２の強度分布をほぼ均一な強度分布に変換する第１結像光学系を用いることにより、周辺光量比を良好にすることができ、しかも、エネルギー利用率を向上させることができると共に、ポリゴンミラー（回転多面鏡）７の各偏向反射面の副方向の傾き角のバラツキに対する被走査面９における副走査方向の走査位置のバラツキを低減することができる。また、ビーム拡大機能と強度分布変換機能を兼ねる第二の光学系５を用いることにより、光学系の数を削減することができるので、光走査装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【００４９】
尚、本実施の形態における第二及び第三の光学系５、６を若干修正することにより、図５に示すような、ポリゴンミラー７の偏向反射面７ａ上でのレーザ光２の強度分布を、中心部から端部にいくにしたがって徐々に増大し、端部にピークを有する強度分布に変換することができる。第二の光学系５の修正とは、具体的には、以下のような設計修正を施すということである。すなわち、本実施の形態の第二の光学系５が、主走査方向に関し、ビーム幅３．８８ｍｍのガウス分布を有するレーザ光２を、第三の光学系の位置で幅２６．０ｍｍの均一な強度分布を有するレーザ光２に変換するように設計されているのに対し、第二の光学系に入射するレーザ光２を３．８８ｍｍよりも小さいビーム幅のガウス分布と想定し、当該レーザ光２を第三の光学系の位置で幅２６．０ｍｍの均一な強度分布を有するレーザ光２に変換するように第二の光学系に設計修正を施すということである。そして、実際に用いる場合には、ビーム幅３．８８ｍｍのガウス分布を有するレーザ光２を第二の光学系に入射させる。第二の光学系に入射させるレーザ光２のビーム幅を小さく想定して設計修正を施すほど、ビーム幅３．８８ｍｍのレーザ光２を第二の光学系に入射させた場合の、第三の光学系の位置で変換される強度分布を、中心部の強度と端部の強度のピークの差が大きい強度分布とすることができる。一方、第三の光学系６に関しては、設計修正された第二の光学系５によって乱れたレーザ光２の波面を整えるように設計修正を施せばよい。これにより、走査に伴うポリゴンミラー７の偏向反射面７ａの有効面積の変化に起因する光量の減少を補正することができるので、レーザ光２を完全に一様な強度で被走査面９に照射することが可能となる。
【００５０】
また、本実施の形態においては、第二の光学系５を、１枚のレンズにより構成し、その入射面５ａを平面、出射面５ｂをｙ-ｚ平面に非円弧の輪郭を有するトロイダル面としているが、第二の光学系５は、コリメートレンズ３とポリゴンミラー（回転多面鏡）７との間に配置され、ポリゴンミラー７の偏向反射面上でのレーザ光２の主走査方向の強度分布を、ポリゴンミラー７の１つの偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きな幅を有するほぼ均一な強度分布に変換する機能を有するものであれば、それを構成するレンズの形状、枚数は限定されない。
【００５１】
また、本実施の形態においては、第三の光学系６を、１枚のレンズにより構成し、その入射面６ａをｙ-ｚ平面に非円弧の輪郭を有するトロイダル面、出射面６ｂを平面としているが、第三の光学系６は、第二の光学系５とポリゴンミラー（回転多面鏡）７との間に配置され、第二の光学系５によって乱れたレーザ光２の位相を揃える機能を有するものであれば、それを構成するレンズの形状、枚数は限定されない。
【００５２】
また、本実施の形態においては、第二の光学系５を、コリメートレンズ３と第一の光学系４との間に配置しているが、第一の光学系４を、コリメートレンズ３と第二の光学系５との間に配置してもよい。
【００５３】
また、本実施の形態においては、コリメートレンズ３、第一の光学系４、第二の光学系５、第三の光学系６を別々に設けているが、例えば、コリメートレンズ３と第一の光学系４を一体成型により1枚のレンズにしたり、コリメートレンズ３と第二の光学系５を一体成型により1枚のレンズにしたり、第一の光学系４と第二の光学系５を一体成型により1枚のレンズにしたり、コリメートレンズ３と第一の光学系４と第二の光学系５を一体成型により1枚のレンズにしたり、第一の光学系４と第三の光学系６を一体成型により1枚のレンズにしたりしてもよい。以上のような構成とすることにより、光走査装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
図６は本発明の第２の実施の形態における光走査装置を示す要部構成図である。尚、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同様の構成部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
本実施の形態の光走査装置の構成が上記第１の実施の形態の光走査装置の構成と異なる点は、アパーチャ１０を設け、かつ、上記第１の実施の形態の第三の光学系６とは異なる形状及び材料の第三の光学系６６を用いた点にある。
【００５６】
図６に示すように、コリメートレンズ３と第二の光学系５との間には、円形の開口を有するアパーチャ１０が設けられており、当該アパーチャ１０の円形開口の直径は７．８ｍｍである。第二の光学系５によって乱れたレーザ光２の位相を揃える機能を有する第三の光学系６６は、主走査方向にのみ屈折力を有する（副走査方向に屈折力を有しない）１枚のレンズからなっている。さらに具体的には、第三の光学系６６は、１枚のレンズからなり、入射面６６aがｙ-ｚ平面に円弧の輪郭を有する円筒面、出射面６６ｂが平面となっている。つまり、第三の光学系６６は、シリンドリカルレンズからなっている。第三の光学系６６の材料は、ガラス（ＢＫ７）であり、屈折率は波長７８０ｎｍの光に対して１．５１１１８３である。
【００５７】
以下、上記のように構成された光走査装置の動作について、図６、図７を参照しながら説明する。図７は本発明の第２の実施の形態における光走査装置を示す副走査方向断面での要部構成図である。
【００５８】
まず、半導体レーザ１から出射された波長７８０ｎｍのレーザ光２は、コリメートレンズ３に入射し、当該コリメートレンズ３によって平行光束に変換される。次に、平行光束に変換されたレーザ光２は、アパーチャ１０を透過する。次に、アパーチャ１０を透過したレーザ光２は、第二の光学系５に入射する。第二の光学系５の位置におけるレーザ光２のビーム幅（レーザ光２の強度分布において光軸から強度がピーク値の１／ｅ2 倍になる位置までの距離の２倍）は、主走査方向が３．８８ｍｍ、副走査方向が１３．６７ｍｍである。但し、アパーチャ１０によって開口が制限されている。第二の光学系５により、レーザ光２の主走査方向の強度分布は、第三の光学系６６の位置で均一な強度分布に変換される。本実施の形態において、第二の光学系５の出射面５ｂから第三の光学系６６の入射面６６ａまでの距離は、２８７．７１ｍｍに設定されている。また、第三の光学系６６とポリゴンミラー７との間の距離は、１００ｍｍ程度に設定されている。本実施の形態の光走査装置において、アパーチャ１０及び第三の光学系６６以外の構成は上記第１の実施の形態の光走査装置と同様であるため、第三の光学系６６の位置でのレーザ光２の主走査方向の強度分布は、図２に示すものと同じになる。第二の光学系５を通過したレーザ光２は、第一の光学系４に入射する。そして、第一の光学系４は、当該第一の光学系４に入射したレーザ光２を、副走査方向にのみ収束させてポリゴンミラー７の前記偏向反射面上に結像する。第一の光学系４を通過したレーザ光２は、第三の光学系６６に入射する。第三の光学系６６に入射するレーザ光２の波面は、第二の光学系５を通過したために主走査方向に歪みを持っている。第三の光学系６６は、上記第１の実施の形態の第三の光学系６とは異なり、入射面６６ａがｙ-ｚ平面に円弧の輪郭を有するシリンドリカルレンズからなるため、レーザ光２の主走査方向の波面の歪みを完全に除去することはできないが、その一方で、入射面６ａがｙ-ｚ平面に非円弧の輪郭を有するトロイダルレンズである上記第１の実施の形態の第三の光学系６に比べ、安価かつ容易に作製することができるという利点を有する。また、本実施の形態においては、第二の光学系５の材料が樹脂（ＰＭＭＡ（アクリル））であり、第三の光学系６６の材料がガラス（ＢＫ７）であるため、温度変化による第二の光学系５と第三の光学系６６との合成屈折力の変化が小さく、その結果、温度変化による被走査面９に形成されるレーザ光２のスポットの幅の増大を抑えることができる。レーザ光２が第三の光学系６６を通過した後の動作は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。第三の光学系６６を通過したレーザ光２は、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面上に、主走査方向に延伸した線像として結像する。このとき、主走査方向におけるレーザ光２の幅は、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きくなる。すなわち、図４に示すように、レーザ光２は、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面に、いわゆるオーバフィルド状態で入射する。一方、スリット等を用いることなく、第一の光学系４を用いて副走査方向にのみ収束し、副走査方向におけるレーザ光２の幅を、ポリゴンミラー７の��記偏向反射面の副走査方向の幅よりも小さくしているので、従来技術に比べて、エネルギー利用率を向上させることができる。また、本実施の形態においては、第三の光学系６６とポリゴンミラー７との間の距離を１００ｍｍ程度に設定しているので、第三の光学系６６の位置で均一な強度分布に変換されたレーザ光２は、回折の僅かな影響を除いて、ほぼそのままの強度分布を保ったまま、ポリゴンミラー７まで伝播する。
【００５９】
図７に示すように、第１結像光学系（コリメートレンズ３〜第三の光学系６６）からのレーザ光２は、ポリゴンミラー７に対して、副走査方向断面内で斜めに入射する。ポリゴンミラー７の前記偏向反射面で偏向反射されたレーザ光２は、曲面ミラー８に対して斜めに入射する。曲面ミラー８に入射したレーザ光２は、曲面ミラー８の光学パワーによって収束作用を受け、被走査面９上を結像走査する（すなわち、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面で偏向反射されたレーザ光２は、曲面ミラー８で結像作用を受け、被走査面９上に全走査幅を横切って結像する）。この場合、ポリゴンミラー７の前記偏向反射面での偏向角度によるレーザ光２に対する前記偏向反射面の有効面積の変化に起因する光量の減少を除けば、レーザ光２は一様な強度で被走査面９に照射される。図７中、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、第二の光学系５の中心肉厚、第一の光学系４の中心肉厚、第三の光学系６６の中心肉厚をそれぞれ表わし、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、第二の光学系５と第一の光学系４との間隔、第一の光学系４と第三の光学系６６との間隔、第三の光学系６６とポリゴンミラー７との間隔をそれぞれ表わしている。また、Ｄ４はポリゴンミラー７の偏向反射面と曲面ミラー８との間隔を表わし、Ｄ５は曲面ミラー８と被走査面９との間隔を表わしている。また、θＰは第１結像光学系からのレーザ光２の光軸とポリゴンミラー７の偏向反射面の法線とのなす角（ポリゴンミラー７の偏向反射面に入射するレーザ光２の光軸（入射光軸）とポリゴンミラー７の偏向反射面で反射するレーザ光２の光軸（反射光軸）とのなす角は２・θｐ）を表わし、θＭはポリゴンミラー７の偏向反射面からのレーザ光２の光軸と曲面ミラー８の頂点における法線とのなす角（曲面ミラー８に入射するレーザ光２の光軸（入射光軸）と曲面ミラー８で反射するレーザ光２の光軸（反射光軸）とのなす角は２・θＭ）を表わしている。
【００６０】
ここで、第三の光学系６６を、材料がガラス（ＢＫ７）のシリンドリカルレンズとしたことによる効果について説明するために、本実施の形態の光走査装置の波面収差及びスポットサイズを計算する。また、比較のために、第三の光学系として主走査方向に非円弧な形状を有するトロイダルレンズを用いた光走査装置の波面収差及びスポットサイズについても計算する。尚、このトロイダルレンズは、材料がＰＭＭＡ（アクリル）で、入射面の形状が上記第１の実施の形態の第三の光学系６と等しいトロイダル面、出射面の形状が主走査方向に正の屈折力を有する曲率半径が−５８６．０５８ｍｍの円筒面となっている。曲面ミラー８の面形状は、面の頂点を原点とする副走査方向座標、主走査方向座標がｘ（ｍｍ）、ｙ（ｍｍ）の位置における頂点からのサグ量をＺ（ｍｍ）（但し、入射光束の向かう方向を正とする）として、下記（数４）〜（数７）によって規定される。
【００６１】
【数４】
2005308807.tif 000004
【００６２】
【数５】
2005308807.tif 000005
【００６３】
［数６］
ｇ（ｙ）＝ＲＤｘ（１＋ＢＣｙ2 ＋ＢＤｙ4 ＋ＢＥｙ6 ＋ＢＦｙ8 ＋ＢＧｙ10）
【００６４】
［数７］
θ（ｙ）＝ＥＣｙ2 ＋ＥＤｙ4 ＋ＥＥｙ6
【００６５】
ここで、上記（数５）は母線上の形状である非円弧を示す式、上記（数６）はｙ位置における副走査方向（ｘ方向）の曲率半径を示す式、上記（数７）はｙ位置におけるねじり量を示す式である。尚、ＲＤｙ（ｍｍ）は頂点における主走査方向の曲率半径、ＲＤｘ（ｍｍ）は副走査方向の曲率半径、Ｋは母線形状を示す円錐定数、ＡＤ、ＡＥ、ＡＦ、ＡＧは母線形状を示す高次定数、ＢＣ、ＢＤ、ＢＥ、ＢＦ、ＢＧはｙ位置における副走査方向の曲率半径を決める定数、ＥＣ、ＥＤ、ＥＥはｙ位置におけるねじり量を決めるねじり定数である。そして、曲面ミラー８の面形状は、上記（数４）〜（数７）を満足させることにより、主像面湾曲、副像面湾曲及びｆθ誤差を補正することができるように設計されている。すなわち、曲面ミラー８の、主走査方向断面の非円弧形状や各像高に対応した副走査方向の曲率半径は、主像面湾曲、副像面湾曲及びｆθ誤差を補正することができるように決められ、走査線湾曲を補正するために、曲面ミラー８の各像高に対応した位置での面のねじり量が決められている。
【００６６】
下記（表１）に、曲面ミラー８の具体的数値例を示す。尚、ポリゴンミラー７の偏向反射面の数をＮｐ、ポリゴンミラー７に内接する円の半径をｒｐ、最大像高をＹmax 、それに対応するポリゴンミラー７の回転角をαmax とした。
【００６７】
【表１】
2005308807.tif 000006
【００６８】
下記（表２）に、上記第２結像光学系に適応する第１結像光学系の具体的数値例を示す。尚、コリメートレンズ３の焦点距離をｆｃ、シリンドリカルレンズからなる第一の光学系４の入射面（円筒面）の曲率半径をＲｘ４、第三の光学系６６の出射面６６ｂの曲率半径をＲｙ66とした。
【００６９】
【表２】
2005308807.tif 000007
【００７０】
本実施の形態においては、設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での波面収差及びスポットサイズを計算した。尚、温度が５５℃になると、光走査装置とそれを構成する部品が、設計形状から一様に熱膨張し、また、透過系に対しては屈折率変化を起こすと想定して計算を行った。
【００７１】
また、温度によるレーザ光２の波長シフトも考慮した。ここでは、コリメートレンズ３を構成する材料の線膨張係数を8.6e-6（／℃）、温度による屈折率変化を5.3e-6（／℃）、第一の光学系４を構成する材料の線膨張係数を7.0e-6（／℃）、温度による屈折率変化を2.4e-6（／℃）、第二の光学系５を構成する材料の線膨張係数を8.0e-5（／℃）、温度による屈折率変化を−1.0e-4（／℃）、第三の光学系６６を構成する材料の線膨張係数を7.0e-6（／℃）、温度による屈折率変化を2.4e-6（／℃）、曲面ミラー８を構成する材料の線膨張係数を7.0e-5（／℃）、上記光学系が配置されるステージ（図示せず）を構成する材料の線膨張係数を2.6e-5（／℃）とした。尚、比較のために第三の光学系をＰＭＭＡ（アクリル）で構成した場合の、その線膨張係数を8.0e-5（／℃）、温度による屈折率変化を−1.0e-4（／℃）とした。また、温度５５℃においてレーザ光２の波長は７８８ｎｍに変動するとした。
【００７２】
図８（ａ）に、本実施の形態の光走査装置における設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での走査位置ごとの波面収差のＲＭＳ（root mean square）値のグラフを示す。また、比較のために、図８（ｂ）に、上述した第三の光学系として主走査方向に非円弧な形状を有する材料がＰＭＭＡ（アクリル）のトロイダルレンズを用いた光走査装置における設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での走査位置ごとの波面収差のＲＭＳ値のグラフを示す。図８（ａ）、（ｂ）とも、設計温度２５℃の場合を実線、温度５５℃の場合を破線で示している。図８（ａ）、（ｂ）から分かるように、本実施の形態の光走査装置は、第三の光学系６６としてシリンドリカルレンズを用いているために、設計温度２５℃での波面収差が走査位置の端近傍で４０ｍλ程度と悪いが、第三の光学系６６の材料としてガラス（ＢＫ７）を用いているために、温度変化による第二の光学系５と第三の光学系６６との合成屈折力の変化が小さく、その結果、温度５５℃での波面収差の劣化が非常に小さい。
【００７３】
次に、図９（ａ）に、本実施の形態の光走査装置における設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での走査位置ごとの主走査方向と副走査方向のスポットサイズ（強度分布の強度のピーク値の１／ｅ2 倍になる点を結んだ長さ）のグラフを示す。また、比較のために、図９（ｂ）に、上述した第三の光学系として主走査方向に非円弧な形状を有する材料がＰＭＭＡ（アクリル）のトロイダルレンズを用いた光走査装置における設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での走査位置ごとの主走査方向と副走査方向のスポットサイズのグラフを示す。図９（ａ）、（ｂ）とも、設計温度２５℃の場合の主走査方向のスポットサイズを実線、温度５５℃の場合の主走査方向のスポットサイズを一点鎖線、設計温度２５℃の場合の副走査方向のスポットサイズを細かい破線、温度５５℃の場合の副走査方向のスポットサイズを粗い破線で示している。図９（ａ）、（ｂ）から分かるように、本実施の形態の光走査装置は、第三の光学系６６の材料としてガラス（ＢＫ７）を用いているため、温度変化による第二の光学系５と第三の光学系６６との合成屈折力の変化が小さく、その結果、主走査方向のスポットサイズがほとんど劣化（増大）していない。また、本実施の形態の光走査装置は、第三の光学系６６としてシリンドリカルレンズを用いているために、設計温度２５℃での波面収差が走査位置の端近傍で４０ｍλ程度と悪いが、スポットサイズは主走査方向、副走査方向ともほとんど劣化（増大）していない。従って、本実施の形態によれば、第三の光学系６６として安価なシリンドリカルレンズを用いることにより、第三の光学系として非球面トロイダルレンズを用いる場合とほぼ同等の結像性能を有し、しかも、第三の光学系として非球面トロイダルレンズを用いる場合よりも低コストの光走査装置を実現することができる。
【００７４】
以上のように、第三の光学系６６として、ガラス（ＢＫ７）からなるシリンドリカルレンズを用いることにより、安価でかつ温度変化に対する性能劣化の小さい光走査装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光走査装置を示す要部構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における第三の光学系の入射面でのレーザ光の強度分布を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態における光走査装置を示す副走査方向断面での要部構成図
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるポリゴンミラー（回転多面鏡）に入射するレーザ光の強度分布を示す図
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるポリゴンミラー（回転多面鏡）に入射するレーザ光の強度分布の他の例を示す図
【図６】本発明の第２の実施の形態における光走査装置を示す要部構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態における光走査装置を示す副走査方向断面での要部構成図
【図８】（ａ）は本発明の第２の実施の形態の光走査装置における設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での走査位置ごとの波面収差のＲＭＳ値のグラフ、（ｂ）は第三の光学系として主走査方向に非円弧な形状を有する材料がＰＭＭＡ（アクリル）のトロイダルレンズを用いた光走査装置における設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での走査位置ごとの波面収差のＲＭＳ値のグラフ
【図９】（ａ）は本発明の第２の実施の形態の光走査装置における設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での走査位置ごとの主走査方向と副走査方向のスポットサイズのグラフ、（ｂ）は第三の光学系として主走査方向に非円弧な形状を有する材料がＰＭＭＡ（アクリル）のトロイダルレンズを用いた光走査装置における設計温度２５℃と設計温度２５℃よりも３０℃高い温度５５℃での走査位置ごとの主走査方向と副走査方向のスポットサイズのグラフ
【図１０】従来技術における光走査装置を示す要部構成図
【符号の説明】
【００７６】
１  半導体レーザ
２  レーザ光
３  コリメートレンズ
４  第一の光学系
５  第二の光学系
５ａ  第二の光学系の入射面
５ｂ  第二の光学系の出射面
６  第三の光学系
６ａ  第三の光学系の入射面
６ｂ  第三の光学系の出射面
７  ポリゴンミラー（回転多面鏡）
７ａ  偏向反射面
８  曲面ミラー
９  被走査面
１０  アパーチャ
６６  第三の光学系
６６ａ  第三の光学系の入射面
６６ｂ  第三の光学系の出射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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