JP2804647B2

JP2804647B2 - 光ビ−ム走査光学装置

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Publication number: JP2804647B2
Application number: JP19510691A
Authority: JP
Inventors: 隆紀久田; 竹介丸山
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Filing date: 1991-07-10
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ビ−ムによる走査を
行う光学装置及びこれを用いた記録装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】光ビ−ムを用いた走査装置において、光
ビ−ムの偏向装置として回転多面鏡等その偏向面が回転
に対して倒れ得るものを用いる場合、この面の倒れ（一
般に「面倒れ」と言う）によって光ビ−ムが走査方向と
垂直な方向にずれ、走査線のピッチむらを生じる。これ
を補正するために、走査方向と垂直な面において、偏向
面と被走査面（例えば、感光ドラム面）とが共役関係と
なるような結像光学系を用いる方法は、例えば特公昭52
-28666号等によって知られている。

【０００３】また、上記走査装置の光学系には走査方向
面内において、光ビ−ムが被走査面上を等速度走査する
ための特性（一般に「ｆθ特性」と言う）を持たせると
共に、上記被走査面上の光ビ−ムのスポット径の大きさ
が走査方向の位置に対して常に均一になるように像面湾
曲を補正するという性能も要求される。

【０００４】このように、走査方向面内（以後「主走査
方向」又は「主走査方向断面」と言う）の特性とこれれ
に垂直な面内（以後「副走査方向」又は「副走査方向断
面」と言う）での特性を同時に実現するためには、両者
の面内でパワ−の異なる光学系が必要であり、シリンダ
面やトロイダル面等が用いられている。

【０００５】図１１は、従来の走査光学装置の一例を示
す構成図である。この構成において、光源１より放射さ
れた光は、該光をほぼ平行ビ−ムに整形するコリメ−タ
レンズ９２とコリメ−タレンズからの光ビ−ムを線状に
結像するシリンダレンズ９３とから成る第１の結像光学
系９１により、偏向装置６の反射面１１上に結像され
る。

【０００６】反射面１１で反射された光ビ−ムは、第２
の結像光学系９４によって被走査面１０上に収束され
る。この時、偏向装置６の回転に従って光ビ−ムは順次
方向を変えて反射され、これによって被走査面１０上を
走査する。被走査面１０は、例えばレ−ザプリンタでは
感光ドラムがこれに相当し、光ビ−ムにより露光された
信号は、静電像となって次のプロセスに渡される。

【０００７】このような装置において、コリメ−タレン
ズ９２は、非常にパワ−が強い上、大きいＮＡでかつ、
波面収差が非常に小さく補正されていることを要求され
るため、通常５枚程度のガラスレンズにより構成されて
いる。上記第２の結像光学系９４は、上記したように走
査方向と垂直な断面において偏向反射面１１と被走査面
１０を共役にすると共に、上記ｆθ特性と像面湾曲を補
正している。この要求を満たすため、上記第２の結像光
学系９４は、シリンドリカル面９４ａやトロイダル面９
４ｂにより構成されている。

【０００８】しかしながら、トロイダル面のような特殊
な形状のガラスレンズを、研磨によって高精度に大量に
製造することは大変困難であった。一方、プラスチック
レンズは、射出成型により上記のような特殊な形状のレ
ンズでも、大量に生産することが可能である。このため
プラスチックレンズを用いた光学系が考案されている。

【０００９】このような光学系としては、例えば特開昭
６１−２４３４２２等がある。これは、上記第２の結像
光学系を全てプラスチックレンズで置き換えたもので、
複雑な形状のレンズを製造可能にしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の光
学系を、さらに高解像度の走査光学装置（小さい走査ス
ポット径が要求される）に適用した場合、プラスチック
レンズは環境温度の変化によってその光学特性が大きく
変化して許容以上のフォ−カスずれを生ること、また、
コリメ−タレンズ（９２）はより大口径が要求されるこ
とからより多数のレンズを組合せた複雑な構成となり第
２の結像光学系の構成簡易化の効果が相殺されること、
等の問題があった。以下、これらの問題点について説明
する。

【００１１】まず、プラスチックレンズの温度変化によ
る特性変化について述べる。プラスチックレンズは、温
度の変化に対してその屈折率変化率、膨張率が大きく、
そのため環境温度が変化した場合にフォ−カスのずれを
生じ（これを以後単に「温度シフト」と言う）易いこと
はよく知られている。このフォ−カスずれによって走査
スポットが増大し解像度を劣化させる。温度に対するプ
ラスチックレンズの特性変化の大きさは、例えばＰＭＭ
Ａでは温度変化約３０度でも屈折率変化率と膨張によっ
てそのパワ−が約０．９％変化する。

【００１２】このことから、例えば上記第２の結像光学
系の焦点距離は、Ａ３紙対応のレ−ザ走査光学系とする
と、約３００ｍｍであり、これをＰＭＭＡを材料とする
プラスチックレンズにした場合、上記温度シフトの大き
さは約２．７ｍｍとなる。温度シフト２．７ｍｍに対す
るスポット径の変化量は、走査スポット径が例えば１０
０μｍ（従来のように比較的解像度が低い場合）のとき
は１μｍ程度であるが、走査スポット径が６０μｍの場
合は約２０μｍにもなり解像度が３０％以上劣化するこ
とに相当し許容できないものとなる。

【００１３】次に、コリメ−タレンズの問題について述
べる。コリメ−タレンズは、走査光学装置のなかで他の
要素に比べて非常に大きなＮＡ値で極めて小さい波面収
差であることが要求され、通常５枚程度のレンズで構成
される。走査光学装置を高解像度に対応させて走査スポ
ット径を小さくするには、上記偏向装置に入射する主走
査方向のビ−ム径を大きくする必要があり、そのため
に、コリメ−タレンズとして、よりＮＡの大きい、大口
径のレンズが要求される。このことは、コリメ−タレン
ズの構成をますます複雑化し、光学装置全体の簡易化が
著しく阻害されることになる。

【００１４】非球面プラスチックレンズによりコリメ−
タレンズを簡易化する方法は、上記温度変化によるプラ
スチックレンズのパワ−変化が、コリメ−タレンズのパ
ワ−が極めて大きい（焦点距離５〜１０ｍｍ）ために、
被走査面上で多大のフォ−カずれを生じることから簡単
には適用できない。

【００１５】本発明の目的とするところは、上記問題点
を解決し、第２の結像光学系６にプラスチックレンズを
用いながら温度変化によるフォ−カスずれを補正すると
同時に、コリメ−タレンズの構成を簡易化し、光学装置
全体として極めて簡易な構成の高解像度の光ビーム走査
光学装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光を発散する光源１と、該光源１からの
光を線状に結像する第１の結像光学系２と、該第１の結
像光学系２の結像位置にその偏向反射面を有する偏向装
置６と、該偏向装置６で偏向された光ビ−ムを被走査面
１０上に収束させる第２の結像光学系７と、被走査面１
０とから構成される光ビ−ム走査光学装置で、上記第２
の結像光学系７を、アナモフィックなプラスチックレン
ズを用いて構成し、上記第１の結像光学系２は、正のパ
ワ−を有する一個のガラス球面レンズ３と、負のパワ−
を有する非球面プラスチックレンズ４と、ガラスシリン
ドリカルレンズ５とから構成するものである。

【００１７】このように上記第１の結像光学系２に負の
パワ−を有する非球面プラスチックレンズ４を用いるこ
とにより、上記第２の結像光学系７を構成するプラスチ
ックレンズによる温度シフトを補正すると同時に、上記
ガラス球面レンズの波面収差を補正し上記コリメ−タレ
ンズの構成を大幅に簡略化し得ることを見出したもので
ある。

【００１８】さらには、上記第２の結像光学系７におい
て、副走査方向に強いパワ−をもつアナモフィックなプ
ラスチックレンズを次式で示す条件の位置に配置するこ
とにより副走査方向断面における温度シフトを許容値内
にすることが可能である。Ｌ₁／Ｌ₀＜Ｌ₀／（１／Ｃ＋Ｌ₀）〔但し、Ｃ＝０．０００３・ΔＴ〕ここで、ΔＴは温度変化範囲、Ｌ₀は上記偏向装置６の
反射面１１と上記被走査面１０との距離、Ｌ₁は上記偏
向装置６の反射面１１からアナモフィックなプラスチッ
クレンズまでの距離を示す。

【００１９】あるいはまた、上記第１の光学系に副走査
方向に負のパワ−を有するシリンドリカルレンズをくわ
え、そのパワ−を最適に設定することにより、副走査方
向の温度シフトを補正する。

【００２０】あるいはまた、上記負のパワ−を有する非
球面プラスチックレンズの一つの面を負のパワ−を有す
るシリンドリカル面にし、その副走査方向のパワ−を最
適に設定することにより、副走査方向の温度シフトを補
正する。

【００２１】

【作用】上記本発明を構成する要素の作用とその原理に
ついて説明する。まず、光源１は光を発散するもので従
来の光源と同一の作用を行う。上記ガラス球面レンズ３
は、光源からの光をほぼ平行な光ビ−ムに整形する作用
をおこなう。上記プラスチック非球面レンズ４は、上記
ガラス球面レンズ３のビ−ム整形作用によって発生した
収差を補正して波面収差の小さいほぼ平行な光ビ−ムを
作る作用を行うと同時に、主走査方向断面において負の
パワ−を持つことによって上記第２の結像光学系７を構
成するプラスチックレンズによる温度シフトを補償する
作用を行う。

【００２２】ここで上記プラスチック非球面レンズ４に
よる上記温度シフトの補正（以後、「温度補償」と言
う）について説明する。主走査方向断面においては、上
記第２の結像光学系７をプラスチックレンズで構成する
と温度シフトの大きさはこの第２の結像光学系７の焦点
距離でほぼ決まる。例えば、前述のように、上記第２の
結像光学系７の焦点距離を３００ｍｍとすると上記温度
シフトの大きさは約２．７ｍｍ（温度変化３０度）とな
り解像度を大幅に劣化させる。高解像度の光学系で解像
度の劣化を来たさないためには少なくとも温度シフト１
ｍｍ以下が求められる。

【００２３】この温度シフトを補正するためには、負の
パワ−を有するプラスチックレンズを用いればよいが、
単に上記第２の結像光学系７の中でこれを実現するに
は、所定の走査幅を得るために、上記第２の結像光学系
７の焦点距離を維持する必要上、従来知られているよう
にガラズレンズを併用しなければならない。

【００２４】そこで、上記負のパワ−を有するプラスチ
ックレンズを上記第１の光学系２に配置することにより
走査幅に影響することなく温度シフトのみ補正すること
が可能となることを見出した。また、このプラスチック
レンズのパワ−は、上記第２の結像光学系７を構成する
プラスチックレンズのパワ−とその絶対値をほぼ等しく
することにより温度シフトをほぼ完璧に補正できる。

【００２５】この時、上記第１の光学系２に配置したこ
のプラスチックレンズを非球面レンズとして大幅な収差
補正機能を持たせることにより、従来のコリメ−タレン
ズの収差補正作用を同時に行わしめることが可能であ
り、コリメ−タレンズを簡単な一枚のガラス球面レンズ
で構成し得ることを見出したものである。

【００２６】次に、上記シリンダレンズ５は、光ビ−ム
を線状に結像する従来シリンダレンズと同様の作用を成
す。上記第２の結像光学系７は、被走査面１０上を光ビ
−ムスポットが等速度で（走査ｆ・θ特性）せしめる作
用と、被走査面１０上の光ビ−ムスポットが走査位置に
よらずほぼ均一となるよう像面湾曲を補正する作用をお
こなう。上記第２の結像光学系７を構成するアナモフィ
ックなプラスチックレンズは、副走査方向断面において
偏向装置の反射面１１と被走査面１０とを共役な関係に
保つ（面倒れ補正）作用をおこなう。

【００２７】ここで、副走査方向断面における温度補償
についてのべる。副走査方向断面では、前述したよう
に、上記第２の結像光学系７によって偏向装置６の反射
面１１と被走査面１０とが共役関係となることが要求さ
れ（面倒れ補正）るため、第２の結像光学系７からみて
物体距離が非常に近くなり副走査方向断面でのみおおき
なパワ−を持つ面が必要となる。従って、副走査方向断
面では、この大きなパワ−を持つレンズによって上記第
２の結像光学系の主点位置がほぼ決まり、温度シフトの
大きさはこの結像関係によって決まる。

【００２８】図３は、副走査方向断面における結像関係
を概念的に示す図である。図３においてレンズ２１は上
記第２の結像光学系の主点位置で第２の結像光学系を代
表させたものであり、偏向装置の反射面１１と被走査面
１０とを共役関係にしていることを示している。

【００２９】レンズ２１をプラスチックレンズとする
と、温度が変化した場合、レンズ２１によるフォ−カス
位置は点Ａに移動し、フォ−カスのずれΔＦ（すなわち
温度シフト）を生じる。この温度シフトΔＦの大きさ
は、結像関係の式から導かれる次の式により表すことが
できる。 ΔＦ＝Ｃ・ΔＴ（Ｌ₀−Ｌ₁）Ｌ₀／Ｌ₁ ‐‐‐（１）ここで、Ｃは、屈折率等の光学特性に関する定数で、Ｐ
ＭＭＡの場合、約０．０００３である。またΔＴは温度
変化量である。

【００３０】図４は、レンズ２１の位置Ｌ₁／Ｌ₀（Ｌ₀
で規格化）に対する温度シフトΔＦの変化を式１より求
め示したグラフである。図４に示すように、レンズ２１
の位置が被走査面１０に近い場合は温度シフトΔＦは許
容値２３よりも充分小さいが、偏向装置の反射面１１に
近づくに従って急激に大きくなることがわかる。これ
は、被走査面（１０）から遠くになるに従って結像倍率
が大きくなりわずかのパワ−変化で結像位置が大きく移
動するためである。

【００３１】温度シフトΔＦを許容値２３以下（すなわ
ち、１ｍｍ以下）とするためには、レンズ２１の位置を
被走査面１０から所定の距離以下にする必要がある（図
４より）。この条件は、式（１）においてΔＦ＜１の条
件から次式のように表される。Ｌ₁／Ｌ₀＜Ｌ₀／（１／Ｃ＋Ｌ₀） ‐‐‐（２）〔但し、Ｃ＝０．０００３・ΔＴ〕

【００３２】一方、第２の結像光学系の主点を示す上記
レンズ２１の位置は、副走査方向断面に大きいパワ−を
有するアナモフィックなレンズの位置でほぼ決まる。従
って、上記式（２）は、上記第２の結像光学系７で温度
補償を実現するための、アナモフィックなプラスチック
レンズを配置すべき位置の条件を示すものであると言え
る。

【００３３】そこで、上記本発明の構成において、上記
第２の結像光学系７を２枚のプラスチックレンズで構成
し、アナモフィックなプラスチックレンズを上記式
（２）を満足するように配置することにより副走査方向
断面における温度シフトを補正する作用を行うことが可
能であることを見出したものである。

【００３４】あるいは、上記第２の結像光学系７のアナ
モフィックなプラスチックレンズを偏向装置６に近く配
置する場合は、上記第１の光学系２に副走査方向断面で
負のパワ−を有するプラスチックシリンドリカルレンズ
３４を加えることにより上記副走査方向断面における温
度シフトを補正することが可能である。

【００３５】あるいは、第１の光学系４１の非球面プラ
スチックレンズ４３のどちらか一方の面を副走査方向断
面で負のパワ−を有する凹のシリンダ面とすることは、
上記副走査方向断面における温度シフトを補償する作用
を行い得る。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明による一実施例を示す主走査方向断
面における構成図であり、図２は副走査方向断面におけ
る構成を示す図である。

【００３７】本実施例は、光源１、ガラス球面レンズ３
と光軸対称な非球面を有するプラスチックレンズ４とガ
ラスシリンドリカルレンズ５とから成る第１の結像光学
系２、偏向装置である回転多面鏡６、光軸対称な非球面
を有するプラスチックレンズ８とアナモフィックなプラ
スチックレンズ９とから成る第２の結像光学系７、被走
査面１０とで構成されている。

【００３８】次に、各々の動作について説明する。光源
１は、本実施例では半導体レ−ザであり、上記光源１か
らのビ−ムは発散光が射出される。上記第１の結像光学
系２の中でガラス球面レンズ３と光軸対称な非球面を有
するプラスチックレンズ４とは、上記光源１からの発散
光をコリメ−トし、ほぼ平行なビ−ムに整形すととも
に、これらの位置調節によって主走査方向断面内で被走
査面１０の面上に光ビ−ムを収束させるようピント合わ
せを行う。上記ガラス球面レンズ３は正のパワ−を有
し、上記光軸対称な非球面を有するプラスチックレンズ
４は、負のパワ−を有する。また上記ピント合わせはガ
ラス球面レンズのみで行ってもよい。

【００３９】上記第１の結像光学系２の中でガラスシリ
ンドリカルレンズ５は、副走査方向断面内で正のパワ−
を有し、上記プラスチック非球面レンズ４からの光ビ−
ムを副走査方向にのみ収束し、上記回転多面鏡６の反射
面１１上に線像を形成する。

【００４０】上記回転多面鏡６は図１に示す矢印の方向
に回転（モ−タ等によって）し、反射面１１の反射角度
が変わることによって光ビ−ムを順次偏向する。一つの
反射面が通過する間に一回の走査が行われ、上記回転多
面鏡６が一回転する間に反射面の数だけの走査が行われ
る。本実施例では、光ビ−ムの最大偏向角度は±３４度
である。また。光ビ−ムの偏向走査は偏向装置の回転軸
（すなわち多面鏡６の回転中心）にほぼ垂直な平面（主
走査平面）内でなされ、上記光源１と第１の結像光学系
２は、その光軸が主走査平面内にあるように配置されて
いる。

【００４１】上記第２の結像光学系７は、最終的に光ビ
−ムを被走査面１０上に一点に収束させる作用を行うと
ともに、副走査方向断面において上記回転多面鏡の反射
面１１と被走査面１０とを共役関係にすることで、上記
回転多面鏡の反射面１１の回転軸に対する傾き誤差（面
倒れ）による走査線の副走査方向への位置ずれを防止し
ている。

【００４２】上記第２の結像光学系７はまた、最適に収
差が補正されることにより前述した被走査面１０上での
光スポットの等速度走査（ｆ・θ特性）、およびスポッ
トサイズの一様性を実現している。上記第２の結像光学
系７を構成するプラスチック非球面レンズ（８）は、両
面共光軸対称な非球面を有し、主としてｆ・θ特性や像
面湾曲の収差補正作用をおこなう。

【００４３】上記第２の結像光学系７を構成するアナモ
フィックプラスチックレンズ９は、その偏向装置６側の
面がト−リック面、被走査面１０側の面が光軸対称な非
球面で構成され、主として副走査方向断面において上記
回転多面鏡の反射面１１と被走査面１０とを共役関係に
する作用を行う。上記被走査面１０は、例えばレ−ザプ
リンタ等では感光ドラムがこれに相当し、光ビ−ムによ
る露光で信号が記録され、次のプロセスに渡される。

【００４４】次に、本実施例の温度補償方法について説
明する。図５は、本実施例の主走査方向の温度補償を説
明した図である。図５には、本実施例の光源１から被走
査面１０までを光路に沿って配列して示している。図５
において、矢印付の実線２４と破線２５は温度変化後の
光線の状態を模擬的に示している。

【００４５】破線２５はプラスチックレンズ８，９によ
り温度シフトが生じた場合を示している。これを補償す
るためには、前述したように負のパワ−を持つプラスチ
ックレンズを用いればよいが、単純に上記第２の結像光
学系７の中に配置したのでは第２の結像光学系のパワ−
を減少させ所定の走査幅が得られなくなるため、ガラス
レンズの導入が必要になり光学系が甚だ複雑なものとな
る。そこで、上記負のパワ−を持つプラスチックレン
ズを上記第１の光学系（２）に配置することにより走査
幅に影響することなく温度シフトのみ補正することが可
能となることを見出した。

【００４６】さらにこの時、上記第１の光学系（２）に
配置した上記プラスチックレンズの面を非球面として強
力な収差補正作用を同時にを行わしめることにより、従
来のコリメ−タレンズのコリメ−ション作用を簡単な一
枚のガラス球面レンズで行わしめることが可能となり、
従来のコリメ−タレンズを極めて簡単な構成で実現でき
ることを見出したものである。上記プラスチックレンズ
４のパワ−は、上記第２の結像光学系７を構成するプラ
スチックレンズのパワ−（通常、正のパワ−）とその絶
対値をほぼ等しくし逆符号（すなわち、負のパワ−）と
することにより温度シフトをほぼ完璧に補正できる。

【００４７】図５において、矢印付の実線２５はこのよ
うに補償された後の光線を示している。このようにして
第１の結像光学系２を含めたシステム全体として極めて
簡易な構成の光学装置を実現できることを明らかにし
た。

【００４８】副走査方向の温度補償は、前述した図４に
従って、副走査方向に大きいパワ−を持つアナモフィッ
クプラスチックレンズ９を被走査面１０の近くに配置す
ることにより実現している。

【００４９】本実施例では、上記偏向装置６の反射面１
１から被走査面１０までの距離は３７０ｍｍ，上記アナ
モフィックプラスチックレンズ９と被走査面１０との距
離は８０ｍｍとしている。本実施例の温度シフトの大き
さは、温度変化３０℃に対して主走査方向で０．１ｍ
ｍ，副走査方向で０．８ｍｍでありいずれも高解像度の
光学系に対する目標性能を満足している。本実施例光学
装置の被走査面７上の走査スポットサイズは６０μｍ
（１／ｅ²スポット直径）である。

【００５０】図６（ａ）は、本実施例の像面湾曲性能を
示し、実線２６は主走査方向、破線（２７）は副走査方
向の性能である。

【００５１】図６（ｂ）は、ｆ・θ特性からのずれ量
（以後、リニアリティと言う）の性能を示している。

【００５２】図６（ａ），（ｂ）において、縦軸は走査
位置を相対値で示しておりゼロは走査の中央を示す。

【００５３】また、本実施例の上記アナモフィックプラ
スチックレンズ９において、ト−リックな面を本実施例
とは逆に被走査面１０側に設定しても、また両面に設定
しても本発明の効果を損なうものではない。

【００５４】図７は、本発明による第２の実施例を示す
主走査方向断面における構成図であり、図８は副走査方
向断面における構成図である。本実施例は、第１の実施
例に対して、第２の結像光学系３６のアナモフィックな
プラスチックレンズ３８を偏向装置６の近くに配置した
ものである。上記配置によって図４で述べたように副走
査断面における温度シフトが大きくなるが、第１の結像
光学系３１に、副走査方向に負のパワ−を有するプラス
チックシリンドリカルレンズ３４を加えることにより補
償している。この負のパワ−を有するプラスチックシリ
ンドリカルレンズ３４は、温度変化時に、副走査断面に
おいて上記第１の結像光学系３１の結像位置を移動させ
る作用を行い、これによって上記第２の結像光学系３６
のプラスチックレンズによる温度シフトを補正すること
が可能となる。

【００５５】上記構成では、上記第１の実施例に比べて
第１の結像光学系３１のレンズ枚数が増大するが、従来
のコリメ−タレンズを大幅に簡易化できる本発明の効果
を損なうものではない。これによって第２の結像光学系
３６のアナモフィックなプラスチックレンズ３８の大き
さを第１の実施例に比べて小さくすることが可能となっ
た。

【００５６】図９は、本発明による第３の実施例を示す
主走査方向断面における構成図であり、図１０は副走査
方向断面における構成図である。本実施例は、上記第２
の実施例に対して、第２の結像光学系を一枚のアナモフ
ィックなプラスチックレンズ４５で構成し、第１の結像
光学系４１においては、プラスチックシリンドリカルレ
ンズとプラスチック非球面レンズの機能を一つの負のパ
ワ−を有するプラスチックレンズ４３で実現し、ガラス
球面レンズ４２とガラスシリンドリカルレンズ４４とあ
わせて３枚のレンズで構成したものである。

【００５７】上記プラスチックレンズ４３は、光源１側
の面４３ａが光軸対称な非球面、光源１と反対側の面４
３ｂが副走査方向に負のパワ−を有するシリンダ面で構
成される。上記面４３ａは、ガラス球面レンズ４２によ
る波面収差の補正を行なうと共に、上記第２の結像光学
系のプラスチックレンズ４５による主走査方向の温度シ
フトを補正する。

【００５８】上記面４３ｂは、上記第２の結像光学系の
アナモフィックプラスチックレンズ４５による副走査方
向の温度シフトを補正する。上記アナモフィックプラス
チックレンズ４５の偏向装置６側の面４５ａは負のパワ
−を有するトロイダル面、被走査面１０側の面４５ｂは
主走査断面において軸対称非球面の子午断面と同じ形状
で副走査断面において大きい正のパワ−を有するような
トロイダル面で構成され、前述の第２の結像光学系に要
求される緒収差を全て補正している。

【００５９】本実施例において上記面４５ａは、主走査
断面において軸対称非球面の子午断面と同様の形状を有
するトロイダル面であっても本発明の効果をなんら損な
うものではない。さらには、上記負のパワ−を有するプ
ラスチックレンズ４３に上記面４５ｂと同様に主走査断
面において軸対称非球面の子午断面と同様の形状を有す
るトロイダル面を用いても同様の効果が得られる。

【００６０】以上述べた本発明による光ビ−ム走査光学
装置は、レ−ザプリンタの他、コピ−装置やファクシミ
リの出力装置等の記録装置に用いることができることは
言うまでもなく、さらに、感光フィルム等に直接信号を
記録するような装置にも適用可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
解像度に対応した微小な走査スポットサイズを有する走
査光学装置ながら、プラスチックレンズを用いて特殊な
形状のレンズの製造を容易にし、かつ温度変化に対する
フォ−カスずれを解像度が劣化しないくらい充分に補正
し、さらには、従来３〜５枚のレンズで構成されていた
コリメ−タレンズをガラス球面レンズとプラスチック非
球面レンズの２枚とレンズ枚数を半分以下に低減し、装
置全体として極めて簡易な構成で光ビ−ム走査光学装置
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す主走査断面における構
成図である。

【図２】本発明の一実施例を示す副走査断面における構
成図である。

【図３】副走査方向断面における結像関係を示す概念図
である。

【図４】副走査方向断面における温度シフト量の変化を
示すグラフである。

【図５】主走査方向断面における温度シフトを示す説明
図である。

【図６】本発明による一実施例の光学性能を示す収差図
である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す主走査断面におけ
る構成図である。

【図８】本発明の第２の実施例を示す副走査断面におけ
る構成図である。

【図９】本発明の第３の実施例を示す主走査断面におけ
る構成図である。

【図１０】本発明の第３の実施例を示す副走査断面にお
ける構成図である。

【図１１】従来の走査光学装置の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１光源２第１の結像光学系３ガラス球面レンズ４プラスチック非球面レンズ５ガラスシリンドリカルレンズ６偏向装置７第２の結像光学系８プラスチック非球面レンズ９プラスチックトロイダルレンズ１０被走査面１１偏向装置の反射面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光を発散する光源１と、該光源１からの光を線状に結像する第１の結像光学系２
と、該第１の結像光学系２の結像位置にその偏向反射面を有
する偏向装置６と、該偏向装置６で偏向された光ビ−ム
を被走査面１０上に収束させる第２の結像光学系７と、
被走査面１０とから構成され、上記第２の結像光学系７は、少なくとも１枚のアナモフ
ィックなプラスチックレンズを有し、上記第１の結像光学系２は、正のパワ−を有するガラス
球面レンズ３と、負のパワ−を有するプラスチックレン
ズ４と、ガラスシリンドリカルレンズ５とから構成され
る光ビ−ム走査光学装置。
【請求項２】上記負のパワ−を有するプラスチックレ
ンズ４は、走査方向の断面内において、上記第２の結像
光学系７のプラスチックレンズのパワ−とほぼ同じ大き
さで逆符号のパワ−を有し、上記第２の結像光学系７の
プラスチックレンズによって生じる温度変化に対するフ
ォ−カスずれを補正することを特徴とする請求項１記載
の光ビ−ム走査光学装置。
【請求項３】上記負のパワ−を有するプラスチックレ
ンズ４は、軸対象な非球面を有することを特徴とする請
求項２記載の光ビ−ム走査光学装置。
【請求項４】上記第２の結像光学系７の中のアナモフ
ィックなプラスチックレンズ９は、次式で示される位置
に配置された請求項３記載の光ビ−ム走査光学装置。Ｌ₁／Ｌ₀＜Ｌ₀／（１／Ｃ＋Ｌ₀）〔但し、Ｃ＝０．０００３・ΔＴ〕ここで、ΔＴは温度変化範囲、Ｌ₀は上記偏向装置６の
反射面１１と上記被走査面１０との距離、Ｌ₁は上記偏
向装置６の反射面１１からアナモフィックなプラスチッ
クレンズまでの距離を示す。
【請求項５】光を発散する光源１と、該光源１からの光を線状に結像する第１の結像光学系３
１と、該第１の結像光学系３１の結像位置にその偏向反射面を
有する偏向装置６と、該偏向装置６で偏向された光ビ−
ムを被走査面１０上に収束させる第２の結像光学系３６
と、被走査面１０とから構成され、上記第２の結像光学系３６は、少なくとも１枚のアナモ
フィックなプラスチックレンズを有し、上記第１の結像光学系３１は、正のパワ−を有するガラ
ス球面レンズ３２と、負のパワ−を有するプラスチック
レンズ３３と、走査方向と垂直な断面内において負のパ
ワ−を有するプラスチックシリンドリカルレンズ３４
と、走査方向と垂直な断面内において正のパワ−を有す
るガラスシリンドリカルレンズ（３５）とから構成され
る光ビ−ム走査光学装置。
【請求項６】上記負のパワ−を有するプラスチックレ
ンズ３３は、走査方向の断面内において、上記第２の結
像光学系３６のプラスチックレンズのパワ−とほぼ同じ
大きさで逆符号のパワ−を有し、上記第２の結像光学系
３６のプラスチックレンズによって生じる温度変化に対
するフォ−カスずれを補正することを特徴とする請求項
５記載の光ビ−ム走査光学装置。
【請求項７】上記負のパワ−を有するプラスチックレ
ンズ３３は、軸対象な非球面を有することを特徴とする
請求項６記載の光ビ−ム走査光学装置。
【請求項８】上記負のパワ−を有するプラスチックレ
ンズ４は、アナモフィックな非球面を有し、走査方向の
断面において、上記第２の結像光学系７のプラスチック
レンズのパワ−とほぼ同じ大きさで逆符号のパワ−を有
する請求項３記載の光ビ−ム走査光学装置。
【請求項９】上記負のパワ−を有するプラスチックレ
ンズ４は、一方の面が軸対称な非球面でもう一方の面が
シリンドリカル面により構成され、走査方向の断面にお
いては、上記第２の結像光学系７のプラスチックレンズ
のパワ−とほぼ同じ大きさで逆符号のパワ−を有する請
求項３記載の光ビ−ム走査光学装置。