JP3483129B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリン
タ、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像形成装置の
書込光学系や、計測器、検査装置等に応用される光走査
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光源からの光束を光偏向器で偏向し、走
査光学系で被走査面上に光スポットとして集光して、被
走査面上を走査する光走査装置は、従来からレーザープ
リンタやデジタル複写機、ファクシミリ等に関連して広
く知られている。このような光走査装置において、レン
ズコストを低減させる目的や、特殊なレンズ面形状を実
現する目的で、樹脂製レンズの使用が意図されている。
殊に偏向光束を被走査面上に結像させる走査結像光学系
を構成するレンズ（走査結像レンズ）は、像面湾曲やリ
ニアリティ等の等速特性の良好な補正を目的として特殊
なレンズ面形状が種々提案されているが、このような特
殊なレンズ面形状を実現するためには樹脂製レンズが適
している。一方、周知の如く樹脂製レンズには、温度変
化に伴う体積変化により、レンズ面の曲率や屈折率が変
化し、レンズ性能、特に被走査面上での光スポットの焦
点位置が変化するという問題がある。この焦点位置の変
化は、被走査面上における光スポットのスポット径を増
大させてビーム太りを生じ、光走査の解像度を低下させ
る原因となる。

【０００３】そこで、樹脂製レンズの温度変化に伴う焦
点位置の変化は、正レンズと負レンズとで互いに逆に発
生するので、上記焦点位置の変化を補正するために、光
源から光偏向器に至る光路上に、樹脂製の走査結像レン
ズと逆のパワーを持つ樹脂製レンズを配備して、走査結
像レンズの温度変化による焦点位置の変化を相殺するこ
とが知られている（特開平８−１６０３３０号公報、特
開平８−２９２３８８号公報）。ここで、特開平８−１
６０３３０号公報記載の光走査装置は、光源、入射光学
系、偏向器、走査光学系、被走査媒体を含む構成であ
り、入射光学系は、光源からの発散光束を平行光束にす
る第一の光学系（コリメートレンズ）と、該第一の光学
系を介した光源からの光を副走査方向において偏向器近
傍で結像させる第二の光学系とからなり、第一の光学
系、あるいは第二の光学系のいずれかに副走査方向に負
のパワーを持つ樹脂製の光学素子（レンズ）を含む構成
としている。また、特開平８−２９２３８８号公報記載
の走査光学装置は、偏向器の偏向位置近傍で結像させる
第１結像部において、副走査方向にのみ負の屈折力を有
し、樹脂を材料とする負レンズを備え、温度補償を行う
構成としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に記載された光走査装置では、光源と光偏向器と
の間に配備される補正用の樹脂製レンズは、副走査方向
にのみ負のパワーを持つレンズであり、主走査方向に関
してはパワーを持たないので、走査結像レンズの温度変
化に伴う主走査方向の焦点位置ずれ（光スポットの結像
位置のずれ）は補正できなかった。また、従来技術にお
ける補正用レンズは、レンズ断面を通常の円弧形状で構
成していたため、補正用レンズによって、かえって波面
収差を劣化させ光スポットの小径化の妨げとなるという
問題があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、偏向光束を被走査面上に結像させる光学系に樹脂
製レンズを用いた場合にも、環境温度の変化に伴う主走
査方向及び副走査方向の焦点位置ずれを光学系の全系で
自己補正し、温度変化に拘わらず被走査面上に小径の光
スポットを形成することができる光走査装置を実現する
ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明に係る光走査装置は、光束を放射
する光源と、該光源からの光束を平行光束もしくは略収
束光束あるいは略発散光束に変換して以後の光学系にカ
ップリングするカップリング光学系と、該カップリング
光学系からの光束を偏向反射面で反射して偏向走査する
光偏向器と、該光偏向器による偏向光束を被走査面上に
光スポットとして集光する走査結像光学系と、環境変動
などに伴う上記被走査面上の光スポットの焦点位置ずれ
を自己補正するための補正光学系を備えている。そして
上記補正光学系は、主走査方向、副走査方向共に負のパ
ワーを持つアナモフィック面を有する樹脂製レンズと、
少なくとも副走査方向に正のパワーを持つアナモフィッ
ク面を有するガラスレンズとを少なくとも１対有し、上
記カップリング光学系と上記偏向反射面の間に設置さ
れ、且つ、上記アナモフィック面を有する樹脂製レンズ
とアナモフィック面を有するガラスレンズからなる補正
光学系は保持部材で一体に保持されている（請求項
１）。

【０００７】 そして上記請求項１に係る光走査装置に
おいて、保持部材で一体化した補正光学系は、光軸方向
に移動調整可能な構造を有することが好ましい（請求項
２）。あるいは上記請求項１に係る光走査装置におい
て、保持部材で一体化した補正光学系は、光軸に垂直な
方向に回転調整可能な構造を有することが好ましい（請
求項３）。さらに、上記請求項１，２または３に係る光
走査装置において、補正光学系のアナモフィック面の少
なくとも１面は、主・副走査方向共に非球面で構成され
ることが好ましい（請求項４）。また、上記請求項１，
２，３または４に係る光走査装置において、アナモフィ
ック面を有する樹脂製レンズとアナモフィック面を有す
るガラスレンズの面間隔をＬとし、補正光学系全系の副
走査方向の焦点距離をｆｓとしたとき、条件： ０＜Ｌ／ｆｓ＜０．１ を満足することが好ましい（請求項５）。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成、動作及び作
用を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一
実施形態を示す図であって、光走査装置を構成する光学
系の配置を主走査平面（光軸と主走査方向に平行な平
面）に展開して示した光学配置説明図である。図１に示
す光学系は、光束を放射する光源１と、この光源１から
の光束を平行光束もしくは略収束光束あるいは略発散光
束に変換して以後の光学系にカップリングするカップリ
ング光学系２と、カップリング光学系２からの光束を偏
向反射面５ａで反射して偏向走査する光偏向器５と、光
偏向器５による偏向光束を被走査面７上に光スポットと
して集光する走査結像光学系６と、環境変動などに伴う
上記被走査面上の光スポットの焦点位置ずれを自己補正
するための補正光学系３を備えている。そして補正光学
系３は、主走査方向、副走査方向共に負のパワーを持つ
アナモフィック面を有する樹脂製補正レンズ３ａと、少
なくとも副走査方向に正のパワーを持つアナモフィック
面を有するガラス製補正レンズ３ｂとを少なくとも１対
有し、上記カップリング光学系２と上記偏向反射面５ａ
の間に設置されている（請求項１）。尚、符号４は光路
折り曲げ用の平面鏡であり、必要に応じて設置される。

【０００９】ここで、光源１としては半導体レーザが用
いられるが、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を利用するこ
ともできる。カップリング光学系２は単数あるいは複数
のレンズで構成されるカップリングレンズであり、光源
１から放射される発散性の光束を平行光束もしくは略収
束光束あるいは略発散光束に変換して以後の光学系（補
正光学系）に適合させるようにカップリングする。この
カップリングレンズ２はガラスレンズでも樹脂製レンズ
でもよいが、温度等の環境変化に影響されにくいガラス
レンズで構成することが好ましい。また、球面収差を除
くためにレンズ面を非球面形状としてもよい。補正光学
系３は主走査及び副走査の両方向に対して、環境変動
（温度、湿度）に伴う焦点位置ずれを補正するものであ
るが（詳細は後述する）、通常は線像結像光学系として
の機能を有し、図２の（ａ）主走査方向の平面に展開し
た光路図及び（ｂ）副走査方向の平面に展開した光路図
に示すように、カップリングレンズ２からの光束を副走
査方向（図１では紙面に直交する方向）に収束して、光
偏向器５の偏向反射面５ａ近傍に主走査方向に長い線像
として結像する。光偏向器５はモータの回転軸５ｂを中
心軸として等速回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）
であり、偏向反射面５ａによる反射光束を、ポリゴンミ
ラー５の等速回転により等角速度的に偏向する。尚、光
偏向器としては、ポリゴンミラーの他に、回転単面鏡や
回転２面鏡等を好適に利用できる。走査結像光学系６
は、図１の例では２枚の走査レンズ６ａ，６ｂにより構
成され、走査レンズ６ａ，６ｂの作用によりポリゴンミ
ラー５からの偏向光束を被走査面７（レーザープリンタ
やデジタル複写機等の画像形成装置では、光導電性の感
光体の感光面等が被走査面となる）上に微小な光スポッ
トとして集光する。尚、走査結像光学系６は、２枚のレ
ンズの組合せに限らず、１枚のレンズで構成したり、３
枚以上のレンズで構成することもできる。また、１枚以
上のレンズと、結像作用を持つ凹面鏡やｆθミラー等と
の組合せで構成することもできる。さらに、図１のよう
に走査結像光学系６を２枚の走査レンズ６ａ，６ｂで構
成する場合、主・副走査方向の像面湾曲の補正や、等速
特性（リニアリティ、ｆθ特性）の改善のために、少な
くとも一方の走査レンズにはレンズ面が非球面形状の樹
脂製レンズが用いられる。

【００１０】 次に本発明の特徴である補正光学系３に
ついて説明する。図１，２に示すように、補正光学系３
は、主走査方向、副走査方向で共に負のパワーを持つア
ナモフィック面を有する樹脂製の補正レンズ３ａと、少
なくとも副走査方向に正のパワーを持つアナモフィック
面を有するガラス製の補正レンズ３ｂから構成されてお
り、環境温度の変動に伴う被走査面７上の主走査方向の
結像位置ずれ及び副走査方向の結像位置ずれを良好に補
正すべく、該アナモフィック面の曲率、線膨張係数、屈
折率の温度依存性が最適に定められている。

【００１１】ここで、補正光学系３の補正レンズ３ａ，
３ｂをアナモフィック面とすることにより次の効果が得
られる。 主走査及び副走査の両方向に対して、環境（温度、湿
度）の変動に伴う焦点位置ずれを補正することができ
る。 アナモフィック面を用いることにより、対向面は平面
とすることができるため、これを取り付け基準面とする
ことができ、光学性能を劣化させる偏心の発生が抑えら
れる。 近年の切削、研磨加工技術の発展により、アナモフィ
ック面は比較的容易に加工できるようになってきた。従
って、これまでのようにシリンダ面、球面等を組み合わ
せること無く実現できる。

【００１２】また、本発明は環境（温度、湿度）の変動
に伴う走査結像光学系６（走査レンズ６ａ，６ｂ）の焦
点位置ずれをポリゴンミラー５の偏向反射面５ａ以前の
補正光学系３で自己補正するものであり、像面湾曲自体
は基本的には補正しない。従って走査結像光学系６の像
面湾曲（１走査内での焦点ずれの偏差）は予め良好に補
正しておくことが望ましい。そこで、後述する実施例で
は、走査結像光学系６を構成する走査レンズ６ａ，６ｂ
の面形状をアナモフィック面（例えば、トロイダル面や
特殊トロイダル面）として、図４に示すように像面湾曲
や等速特性（リニアリティ、ｆθ特性）などの光学性能
を改善している。尚、上記の特殊トロイダル面とは、副
走査断面（主走査方向に直交する仮想的な断面）内の曲
率が、主走査方向において変化するトロイダル面であ
る。

【００１３】次に、図１，２に示す構成の光走査装置に
おいて、アナモフィック面を有する樹脂製補正レンズ３
ａとアナモフィック面を有するガラス製補正レンズ３ｂ
からなる補正光学系３は保持部材で一体に保持すること
が好ましく、例えば図３に示すように、補正光学系３の
樹脂製補正レンズ３ａとガラス製補正レンズ３ｂを補正
光学系ユニット３ｃで一体に保持するように構成する。
また、補正光学系ユニット３ｃの外形を円筒状に構成し
て、Ｖ字形状の溝を有する台座３ｄに設置することによ
り、上記溝に沿って光軸Ｏの方向に移動調節したり、光
軸方向に垂直な方向に回転可能な構成とすることができ
る。

【００１４】 ここで、補正光学系３を構成する補正レ
ンズ３ａ，３ｂを図３に示すようにユニット３ｃで一体
に構成することにより、次のようなメリットがある。 (1)アナモフィック面が複数存在する場合（後述する実
施例では補正光学系の中に２面、走査光学系に４面）、
光軸に直交する面内の回転偏心は大きな波面収差を発生
し、光スポットの太りを発生する。そこで、補正光学系
３の樹脂製補正レンズ３ａとガラス製補正レンズ３ｂを
光学系ユニット３ｃで一体に保持することにより、補正
光学系３内で発生する波面収差を組み付け調整時に予め
抑えることができる（請求項１）。 (2)一体化された補正光学系を図３のように光軸方向に
移動調整可能な構成とすることにより、補正光学系３を
光学系ユニット３ｃ内に組付けるときに、主・副走査方
向の焦点位置ずれを予め調整することができる（請求項
２）。 (4)一体化された補正光学系を図３のように光軸方向に
垂直な方向に回転可能な構成にすることにより、補正光
学系内の波面収差を保ちつつ、光学系全系の調整が可能
となる（請求項３）。

【００１５】 ところで、近年、レーザープリンタやデ
ジタル複写機等の画像形成装置においては書き込みの高
密度化が進み、１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）を超
える高密度書き込みが実現化されつつある。このような
高密度化に対応するためには被走査面上の光スポットの
スポット径を小径化する必要があり、そのためには光学
系の高ＮＡ化が必要である。高ＮＡ化により光学系を透
過する光束が大きくなるため、その際に発生する波面収
差が光スポット径に大きく影響を与え、波面収差が大き
すぎる場合は小径の光スポットに絞り込むことができな
い。そこで本発明では、補正光学系３を構成する２枚の
補正レンズのアナモフィック面の少なくとも１面は、主
・副走査方向共に非球面で構成されるようにしている。
より具体的には、補正光学系３を構成する補正レンズ３
ａ，３ｂが、主走査方向または副走査方向に非円弧を有
する特殊トロイダル面を少なくとも１面有するようにす
ることにより、波面収差を良好に補正することが可能と
なる（請求項４）。補正光学系の具体的な実施例は後述
するが、実施例においては、補正光学系の樹脂製レンズ
３ａの光入射側（カップリングレンズ側）の凹のアナモ
フィック面を特殊トロイダル面とすることにより波面収
差を良好に補正している。尚、図５は、補正光学系３の
樹脂製補正レンズ３ａの光入射側の凹のアナモフィック
面に（ａ）通常の円弧のトロイダル面を用いた場合と、
（ｂ）特殊トロイダル面を用いた場合の波面収差を示し
ており、特殊トロイダル面とすることにより波面収差が
良好に補正されることが判る。

【００１６】ここで、上記補正光学系３の補正レンズ３
ａ，３ｂや、走査結像光学系６の走査レンズ６ａ，６ｂ
に適用される特殊トロイダル面のレンズ面形状を特定す
るための表現式を説明しておく。ただし、本発明はこの
表現式に限定されるものではない。レンズ面を表現する
にあたり、レンズ面近傍における主走査方向の座標を
Ｙ、副走査方向の座標をＺとし、これらの原点を光軸に
取る。レンズ面の一般式を、 ｆ(Y,Z)＝ｆm(Y)＋ｆs(Y,Z) とする。ここで、特殊トロイダル面の主走査断面（レン
ズ光軸を含み、主走査方向に平行な仮想的な断面）内に
おける面形状は非円弧形状をなしており、上記の式の右
辺第１項のｆm(Y)は主走査断面内の形状を表し、第２項
のｆs(Y,Z)は、主走査方向における座標：Ｙの位置にお
ける副走査断面（主走査方向に直交する仮想的な断面）
内における形状を表す。

【００１７】以下では、上記主走査断面内の形状をｆm
(Y)として、周知の非円弧形状の式、即ち、光軸におけ
る主走査断面内の近軸曲率半径をＲm 、光軸からの主走
査方向の距離をＹ、円錐常数をＫm 、高次の係数をＡm
1，Ａm2，Ａm3，Ａm4，Ａm5，・・とするとき、光軸方向
のデプスをＸとして次の多項式で表している。 Ｘ＝ｆ(Y,Z)＝ｆm(Y)＋ｆs(Y,Z) (１) ｆm(Y)=(Ｙ∧2/Ｒm)/[1+√{1-(1+Ｋm)(Ｙ/Ｒm)∧2}] +Ａm1・Ｙ+Ａm2・Ｙ∧2+Ａm3・Ｙ∧3+Ａm4・Ｙ∧4+Ａm5・Ｙ∧5+・・ (２) (２)式で、奇数次の係数：Ａm1，Ａm3，Ａm5，・・の何れ
かが０でないとき、非円弧形状は主走査方向に非対称形
状となる。また、偶数次の係数：Ａm2，Ａm4，Ａm6，・・
のみの場合は主走査方向に対称となる。尚、上記の表記
において、例えば「Ｙ∧2」は「Ｙ²」を、「Ｙ∧3」は
「Ｙ³」を表す。また、上記ｆs(Y,Z)は、以下のように
表す。 ｆs(Y,Z)=(Ｚ∧2・Ｃs)/[1+√{1-(1+Ｋs)(Ｚ・Ｃs)∧2}] +(Ｆ0+Ｆ1・Ｙ+Ｆ2・Ｙ∧2+Ｆ3・Ｙ∧3+Ｆ4・Ｙ∧4+・・ )・Ｚ +(Ｇ0+Ｇ1・Ｙ+Ｇ2・Ｙ∧2+Ｇ3・Ｙ∧3+Ｇ4・Ｙ∧4+・・ )・Ｚ∧2 +(Ｈ0+Ｈ1・Ｙ+Ｈ2・Ｙ∧2+Ｈ3・Ｙ∧3+Ｈ4・Ｙ∧4+・・ )・Ｚ∧3 +(Ｉ0+Ｉ1・Ｙ+Ｉ2・Ｙ∧2+Ｉ3・Ｙ∧3+Ｉ4・Ｙ∧4+・・ )・Ｚ∧4 +(Ｊ0+Ｊ1・Ｙ+Ｊ2・Ｙ∧2+Ｊ3・Ｙ∧3+Ｊ4・Ｙ∧4+・・ )・Ｚ∧5 +(Ｋ0+Ｋ1・Ｙ+Ｋ2・Ｙ∧2+Ｋ3・Ｙ∧3+Ｋ4・Ｙ∧4+・・ )・Ｚ∧6 +・・ (３) ここで、 Ｃs=(1/Ｒs0)+Ｂ1・Ｙ+Ｂ2・Ｙ∧2+Ｂ3・Ｙ∧3+Ｂ4・Ｙ∧4+Ｂ5・Ｙ∧5+・・ (４) Ｋs=Ｋs0+Ｃ1・Ｙ+Ｃ2・Ｙ∧2+Ｃ3・Ｙ∧3+Ｃ4・Ｙ∧4+Ｃ5・Ｙ∧5+・・ (５) であり、「Ｒs0」は、光軸を含む副走査断面内における
近軸曲率半径である。また、Ｙの奇数次の係数Ｂ1，Ｂ
3，Ｂ5，・・ の何れかが０以外のとき、副走査断面内の
曲率が主走査方向に非対称となる。同様に、係数：Ｃ
1，Ｃ3，Ｃ5，・・、Ｆ1，Ｆ3，Ｆ5，・・、Ｇ1，Ｇ3，Ｇ
5，・・等、非円弧量を表すＹの奇数次の係数の何れかが
０以外であるとき、副走査の非円弧量が主走査方向に非
対称となる。後述の実施例では、補正光学系３の光源側
の補正レンズ（樹脂製レンズ）３ａの入射面側を上記の
式で表記される特殊トロイダル面とし、また、走査結像
光学系６の２つの走査レンズ６ａ，６ｂの４つのレンズ
面を上記の式で表記される特殊トロイダル面としてい
る。

【００１８】 次に本発明では、図１〜３に示す構成の
光走査装置において、アナモフィック面を有する樹脂製
レンズ３ａとアナモフィック面を有するガラスレンズ３
ｂの面間隔をＬとし、補正光学系３全系の副走査方向の
焦点距離をｆｓとしたとき、以下の条件： ０．００５＜Ｌ／ｆｓ＜０．１ を満足することを特徴としている（請求項５）。ここ
で、上記条件の上限の０．１を超えると、環境変動によ
る焦点ずれを補正するためには、光偏向器５の偏向反射
面５ａと補正光学系３の間の距離が長くなりすぎるため
レイアウトの制約を受ける。一方、下限の０．００５を
超えると樹脂製レンズ３ａの負のパワーが大きくなりす
ぎるため、波面収差の劣化を招き、被走査面７上で小径
の光スポットを得ることが難しくなる。尚、後述の実施
例に示す光学系では、 Ｌ／ｆｓ＝１．０／１３１＝０．００７６ である。

【００１９】さて、以上に説明した構成の本発明係る光
走査装置において、補正光学系３により温度補正を行っ
た場合（温度キャンセル方式）と、温度補正を行わない
場合（温度キャンセル無し）の、主・副走査方向の像面
変動量（結像位置ずれ）と像面変動幅を比較した結果を
下記の表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【実施例】以下に、図１〜３に示した構成の光走査装置
における光学系の具体的な実施例を示す。本実施例にお
いて、光源１は半導体レーザであり、発光波長：６５５
ｎｍである。カップリングレンズ２は、アルミニウム製
のセル部材に保持された単玉構成のガラスレンズ（ＦＤ
１０）であり、焦点距離はｆ＝２２．０ｍｍ、出射光は
平行光束である。尚、本実施例では、カップリングレン
ズ２の出射側のレンズ面を面番号０として、補正光学系
３の樹脂製補正レンズ３ａの入射面側を面番号１、出射
面側を面番号２とし、ガラス製補正レンズ３ｂの入射面
側を面番号３、出射面側を面番号４とする。また、偏向
反射面５ａの面番号を５とし、走査結像光学系６を構成
する２つの走査レンズ６ａ，６ｂは、入射面側から順に
面番号を６，７，８，９とする。

【００２２】光偏向器５を構成するポリゴンミラーの偏
向反射面５ａは平面で自然集光点：∞であり、このポリ
ゴンミラーは、偏向反射面数：６面、内接円半径：２５
ｍｍのものであり、回転中心軸５ｂと反射点（偏向光束
の主光線が、走査レンズ６ａ，６ｂの光軸と平行になる
ときの、上記光線と偏向反射面との交点位置）とは、上
記光軸方向に距離：１０．７ｍｍ離れ、主走査方向に距
離：２２．６９ｍｍ離れている。また、偏向光束の主光
線が走査レンズ６ａ，６ｂの光軸と平行になる状態にお
いて、この主光線と、光源側から偏向反射面に入射する
光束の主光線とが成す角度（即ち、ポリゴンミラーへの
入射角）は６０度である。また、画角は−３８度〜＋３
８度である。

【００２３】補正光学系３は焦点距離：ｆ＝１３１ｍｍ
であり、樹脂製の補正レンズ３ａは、屈折率：ｎ＝１．
５２７１６であり、面番号で第１面が凹形状の特殊トロ
イダル面、第２面が平面である。また、ガラス製の補正
レンズ３ｂは、屈折率：ｎ＝１．５１４３３２（ＢＫ
７）であり、面番号で第3面が凸形状のトロイダル面、
第４面が平面である。走査結像光学系６のポリゴンミラ
ー５側の走査レンズ６ａは、樹脂製で屈折率：ｎ＝１．
５２７１６であり、面番号で第６面が凹形状の特殊トロ
イダル面、第７面が副走査断面の曲率が非対称な凸形状
の特殊トロイダル面である。また、被走査面７側の走査
レンズ６ｂは、樹脂製で屈折率：ｎ＝１．５２７１６で
あり、面番号で第８面が副走査断面の曲率が非対称な凹
形状の特殊トロイダル面、第９面が主・副走査断面共に
非円弧の凸形状の特殊トロイダル面である。ここで、前
述の近軸曲率半径：Ｒm、Ｒs0、光軸上の面間隔：ｘに
対する光学系のレンズデータを以下に示す。

【００２４】 面番号 Ｒm Ｒs0 ｘ 補正レンズ３ａ １ -100.9 -17.76 3.0 ２ ∞ ∞ 1.0 補正レンズ３ｂ ３ 100.0 15.0 3.0 ４ ∞ ∞ 140.64 偏向反射面５ａ ５ ∞ ∞ 72.560 走査レンズ６ａ ６ -242.186 242.337 31.572 ７ -83.064 138.908 81.808 走査レンズ６ｂ ８ -239.054 -78.986 9.854 ９ -218.790 -26.516 145.001

【００２５】また、上記樹脂製補正レンズ３ａの第１
面、及び走査レンズ６ａ，６ｂの第６面〜第９面の特殊
トロイダル面のレンズ面形状を特定するための前述の式
(１)〜(５)における各係数の値を以下に示す。尚、以下
に示す各係数データにおいて、数値の末尾に付けられた
Ｅとそれに続く数値は１０のベキ乗を掛けることを表し
ており、例えば「Ｅ-15」は「×１０^-15」を意味してい
る。

【００２６】 第１面： Ａm1，Ａm2，Ａm3，Ａm4，Ａm5，・・＝０ Ｂ2＝-2.9712E-05 ， Ｂ4＝-8.5101E-07 ， Ｂ6＝4.1938E-09 Ｃ0＝1.8861E+00 ， Ｃ1＝4.5792E-02 ， Ｃ3＝-5.6507E-04 Ｉ0＝-3.0182E-05 ， Ｉ1＝-9.6650E-07 ， Ｉ3＝1.2955E-08 Ｋ0＝-1.4683E-06 ， Ｋ1＝4.9604E-08 ， Ｋ3＝1.2755E-08

【００２７】 第６面： Ａm2＝6.9335E-01 ， Ａm4＝-3.7002E-09 ， Ａm6＝5.3962E-12 Ａm8＝-2.6877E-14 ， Ａm10＝3.2892E-18 Ｂ2＝-1.0850E-05 ， Ｂ4＝4.4623E-09 ， Ｂ6＝-1.4980E-12 Ｂ8＝-1.1955E-15 ， Ｂ10＝1.4318E-18 ， Ｂ12＝-3.5225E-22 Ｂ14＝-2.8072E-25 ， Ｂ16＝1.3039E-28

【００２８】 第７面： Ａm2＝-2.3702E-01 ， Ａm4＝5.2751E-08 ， Ａm6＝-2.0673E-13 Ａm8＝6.1916E-16 ， Ａm10＝-2.1272E-18 Ｂ1＝1.1285E-05 ， Ｂ3＝8.2414E-09 ， Ｂ5＝-8.3701E-12 Ｂ7＝1.6093E-15 ， Ｂ9＝1.0336E-19

【００２９】 第８面： Ａm2＝-9.0813E+00 ， Ａm4＝-1.3697E-10 ， Ａm6＝-1.0361E-12 Ａm8＝-1.5020E-16 ， Ａm10＝-1.2669E-21 ， Ａm12＝-4.0301E-25 Ａm14＝5.7340E-30 ， Ａm16＝1.6885E-33 Ｂ1＝1.5474E-06 ， Ｂ3＝2.8010E-10 ， Ｂ5＝-1.2492E-13 Ｂ7＝2.5220E-17 ， Ｂ9＝-3.6112E-21 ， Ｂ11＝2.9135E-25 Ｂ13＝-1.6452E-29 ， Ｂ15＝1.7857E-33 ， Ｂ17＝-1.0747E-37

【００３０】 第９面： Ａm2＝-7.4453E+00 ， Ａm4＝-7.0557E-08 ， Ａm6＝1.9461E-13 Ａm8＝-1.3606E-16 ， Ａm10＝-5.2312E-21 ， Ａm12＝-2.0517E-29 Ａm14＝-2.4196E-34 Ｂ2＝-1.1619E-08 ， Ｂ4＝-2.2670E-11 ， Ｂ6＝-1.5740E-15 Ｂ8＝-4.5789E-20 ， Ｂ10＝-3.8438E-24 ， Ｂ12＝-7.4648E-28 Ｂ14＝-5.8757E-32 ， Ｂ16＝1.1024E-36 ， Ｂ18＝1.5980E-40 Ｃ0＝-3.1492E-01 Ｉ0＝3.1657E-06 ， Ｉ1＝-1.3699E-09 ， Ｉ2＝1.2086E-10 Ｉ3＝4.1379E-12 ， Ｉ4＝3.0682E-13 ， Ｉ5＝-7.2697E-15 Ｉ6＝-1.1934E-16 ， Ｉ7＝4.3896E-18 ， Ｉ8＝1.3145E-20 Ｉ9＝-1.2026E-21 ， Ｉ10＝-2.1378E-24 ， Ｉ11＝1.7132E-25 Ｉ12＝7.8714E-28 ， Ｉ13＝-1.3127E-29 ， Ｉ14＝-1.2411E-31 Ｉ15＝5.1005E-34 ， Ｉ16＝8.2218E-36 ， Ｉ17＝-7.8048E-39 Ｉ18＝-1.9700E-40 Ｋ0＝3.3658E-08 ， Ｋ1＝5.7068E-11 ， Ｋ2＝-1.1867E-11 Ｋ3＝-1.6517E-13 ， Ｋ4＝-6.3184E-15 ， Ｋ5＝3.0942E-16 Ｋ6＝-1.4550E-18 ， Ｋ7＝-1.9660E-19 ， Ｋ8＝3.0045E-21 Ｋ9＝5.6936E-23 ， Ｋ10＝-9.5063E-25 ， Ｋ11＝-8.6717E-27 Ｋ12＝1.3624E-28 ， Ｋ13＝7.2210E-31 ， Ｋ14＝-1.0155E-32 Ｋ15＝-3.1157E-35 ， Ｋ16＝3.8226E-37 ， Ｋ17＝5.4542E-40 Ｋ18＝-5.7217E-42

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る光
走査装置においては、補正光学系は、主走査方向、副走
査方向共に負のパワーを持つアナモフィック面を有する
樹脂製レンズと、少なくとも副走査方向に正のパワーを
持つアナモフィック面を有するガラスレンズとを少なく
とも１対有し、カップリング光学系と偏向反射面の間に
設置されるので、環境温度の変動に伴う被走査面上の主
走査方向の結像位置ずれ及び副走査方向の結像位置ずれ
を良好に補正すべく、上記補正用のレンズのアナモフィ
ック面の曲率、線膨張係数、屈折率の温度依存性を最適
に定めることにより、主走査及び副走査の両方向に対し
て、環境（温度、湿度）の変動に伴う焦点位置ずれを補
正することができる。また、アナモフィック面を用いる
ことにより、対向面は平面とすることができるため、こ
れを取り付け基準面とすることができ、光学性能を劣化
させる偏心の発生が抑えられる。

【００３２】 そして、請求項１に係る光走査装置にお
いては、上記の構成に加えて、アナモフィック面を有す
る樹脂製レンズとアナモフィック面を有するガラスレン
ズからなる補正光学系は保持部材で一体に保持すること
により、補正光学系内で発生する波面収差を組み付け調
整時に予め抑えることができる。請求項２に係る光走査
装置においては、上記請求項１の構成に加えて、保持部
材で一体化した補正光学系は、光軸方向に移動調整可能
な構造を有することにより、補正光学系を光学系ユニッ
ト内に組付けるときに、主・副走査方向の焦点位置ずれ
を予め調整することができる。請求項３に係る光走査装
置においては、上記請求項１の構成に加えて、保持部材
で一体化した補正光学系は、光軸に垂直な方向に回転調
整可能な構造を有することにより、補正光学系内の波面
収差を保ちつつ、光学系全系の調整が可能となる。請求
項４に係る光走査装置においては、上記請求項１，２ま
たは３の構成に加えて、補正光学系のアナモフィック面
の少なくとも１面は、主・副走査方向共に非球面で構成
されることにより、波面収差を良好に補正することがで
きる。請求項５に係る光走査装置においては、上記請求
項１，２，３または４の構成に加えて、アナモフィック
面を有する樹脂製レンズとアナモフィック面を有するガ
ラスレンズの面間隔をＬとし、補正光学系全系の副走査
方向の焦点距離をｆｓとしたとき、条件： ０＜Ｌ／ｆｓ＜０．１ を満足することにより、波面収差を良好に補正して小径
の光スポットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す図であって、光走査
装置を構成する光学系の配置を主走査平面に展開して示
した光学配置説明図である。

【図２】図１に示す光走査装置の光源から偏向反射面に
至る光路上の光学系配置の説明図であり、（ａ）は主走
査方向の平面に展開した光路図、（ｂ）は副走査方向の
平面に展開した光路図である。

【図３】補正光学系のレンズを一体化した構成の一例を
示す斜視図である。

【図４】実施例に示す走査結像光学系を用いた場合の像
面湾曲と等速特性を示す図である。

【図５】補正光学系のアナモフィック面に、トロイダル
面を使用した時と、特殊トロイダル面を使用した時の波
面収差を示す図である。

【符号の説明】

１：光源 ２：カップリングレンズ ３：補正光学系 ３ａ：樹脂製補正レンズ ３ｂ：ガラス製補正レンズ ３ｃ：補正光学系ユニット ３ｄ：台座 ４：平面鏡 ５：光偏向器（ポリゴンミラー） ５ａ：偏向反射面 ６：走査結像光学系 ６ａ，６ｂ：走査レンズ ７：被走査面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 浩司 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平５−19202（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−352431（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光束を放射する光源と、該光源からの光束
   を平行光束もしくは略収束光束あるいは略発散光束に変
   換して以後の光学系にカップリングするカップリング光
   学系と、該カップリング光学系からの光束を偏向反射面
   で反射して偏向走査する光偏向器と、該光偏向器による
   偏向光束を被走査面上に光スポットとして集光する走査
   結像光学系と、環境変動などに伴う上記被走査面上の光
   スポットの焦点位置ずれを自己補正するための補正光学
   系を備えた光走査装置において、 上記補正光学系は、主走査方向、副走査方向共に負のパ
   ワーを持つアナモフィック面を有する樹脂製レンズと、
   少なくとも副走査方向に正のパワーを持つアナモフィッ
   ク面を有するガラスレンズとを少なくとも１対有し、上
   記カップリング光学系と上記偏向反射面の間に設置さ
   れ、且つ、上記アナモフィック面を有する樹脂製レンズ
   とアナモフィック面を有するガラスレンズからなる補正
   光学系を保持部材で一体に保持したことを特徴とする光
   走査装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光走査装置において、保持
   部材で一体化した補正光学系が光軸方向に移動調整可能
   な構造を有することを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の光走査装置において、保持
   部材で一体化した補正光学系が光軸に垂直な方向に回転
   調整可能な構造を有することを特徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】請求項１，２または３記載の光走査装置に
   おいて、補正光学系のアナモフィック面の少なくとも１
   面が主・副走査方向共に非球面で構成されることを特徴
   とする光走査装置。
5. 【請求項５】請求項１，２，３または４記載の光走査装
   置において、アナモフィック面を有する樹脂製レンズと
   アナモフィック面を有するガラスレンズの面間隔をＬと
   し、補正光学系全系の副走査方向の焦点距離をｆｓとし
   たとき、条件： ０＜Ｌ／ｆｓ＜０．１ を満足する ことを特徴とする光走査装置。