JPH08292388A - 走査光学装置及びそのレンズ保持部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環境温度が変動しても被走査面上でのレーザ
ビームのスポット径が変動しない走査光学装置を提供す
る。 【構成】 概略レーザダイオード２からポリゴンミラー
３の偏向面までの第１結像部Ｇ１と、ポリゴンミラー３
の偏向面から感光体４上の被走査面までの第２結像部Ｇ
２とからなる。副走査方向について、第１結像部Ｇ１は
コリメータレンズ５と、凸平の第１シリンドリカルレン
ズ６と、平凹の第２シリンドリカルレンズ７を有し、第
２結像部Ｇ２は両凹で球面の第１走査レンズ９と、平凸
で片球面の第１走査レンズ１０と、凸平の面倒れ補正レ
ンズ１２を有する。第２シリンドリカルレンズ７と面倒
れ補正レンズ１２は樹脂を材料としていて、環境温度が
変動して面倒れ補正レンズ１２の屈折力が変動しても、
第２シリンドリカルレンズ７の屈折力の変動で光学系全
体の結像状態を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査光学装置、さらに詳
しくは、プリンタやデジタル複写機の画像書き込み手段
として用いられる走査光学装置及びそのレンズ保持部に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より走査光学装置は、プリンタやデ
ジタル複写機の画像書き込み手段として多く用いられて
いる。このような走査光学装置の一例を図３に示した斜
視図及び図４に示した光路図を参照して説明する。

【０００３】図３において、従来例の走査光学装置１０
０は、光源であるレーザダイオード２と、偏向器である
ポリゴンミラー３と、被走査面である感光体ドラム４を
有している。また、光学系は概略レーザダイオード２か
らポリゴンミラー３までの第１結像部Ｇ１０１と、ポリ
ゴンミラー３から感光体ドラム４までの第２結像部Ｇ１
０２から構成されている。

【０００４】なお、以下明細書の説明において、常に光
線が進行していく方向に平行な方向を光軸方向、前記光
軸方向と垂直な平面内にあって光線がポリゴンミラー３
によって偏向される方向を主走査方向、光軸方向と垂直
な平面内にあって主走査方向に対して直交する方向を副
走査方向と記す。

【０００５】第１結像部Ｇ１０１は、光源側から順に、
正の屈折力を有するコリメータレンズ５と、副走査方向
のみ正の屈折力を有し光源側に凸面を向けた平凸形状の
シリンドリカルレンズ１０１と、第１折り返しミラー８
とから成る。

【０００６】第２結像部Ｇ１０２は、光源側から順に、
負の屈折力を有する両凹レンズである第１走査レンズ９
と、正の屈折力を有し光源側に平面を向けた平凸レンズ
である第２走査レンズ１０と、第２折り返しミラー１１
と、副走査方向のみ正の屈折力を有し光源側に凸面を向
けた平凸シリンドリカルレンズである面倒れ補正レンズ
１０２とから成る。

【０００７】図４は、従来例の光学装置１００の光路を
示す模式図で、図４（ａ）は光路の主走査方向の断面
図、図４（ｂ）は光路の副走査方向の断面図を表わす。
また、上記のレーザ光学装置１００の光学系のコンスト
ラクションデータを表１に示す。ただし、表１において
第１面をシリンドリカルレンズ１０１の光源側面とし、
コリメータレンズ５のコンストラクションデータは省略
する。また、シリンドリカルレンズ１０１に入射するレ
ーザビームは平行光であるとする。

【０００８】

【表１】

【０００９】図４に示した走査光学装置１００におい
て、コリメータレンズ５はレーザダイオード２から射出
されたレーザビームを、主走査方向及び副走査方向につ
いて平行光に成形する。コリメータレンズ５から射出さ
れたレーザビームは、主走査方向（図４（ａ）参照）に
おいて、平行状態のままポリゴンミラー３により偏向さ
れ、第２結像部の第１走査レンズ９及び第２走査レンズ
１０の屈折力によって感光体ドラム４上に結像する。

【００１０】一方、副走査方向（図４（ｂ）参照）で
は、コリメータレンズ５からのレーザビームは、第１結
像部Ｇ１０１のシリンドリカルレンズ１０１の正の屈折
力の作用によって、ポリゴンミラー３の偏向点近傍で一
旦結像する。そして、ポリゴンミラー３により反射した
レーザビームは、第１走査レンズ９と第２走査レンズ１
０を透過し、第２折り返しミラー１１で反射した後、面
倒れ補正レンズ１０２を透過して感光体ドラム４上に再
結像する。

【００１１】すなわち、第２結像部Ｇ１０２の副走査方
向に関し、ポリゴンミラー３の偏向点近傍と、感光体ド
ラム４上の像点とは光学的に共役な関係にあり、第２結
像部Ｇ１０２はいわゆる面倒れ補正光学系を構成してい
る。

【００１２】ところで近年、プリンタやデジタル複写機
に対して、画素密度を高くすることが求められてきてい
る。これに伴い、前記画像形成装置の画像書き込み部に
使用される走査光学装置では、感光体ドラム上でのスポ
ット径の大きさや位置に対する許容幅が小さくなる傾向
にある。また、良好な画像を得るためには、主走査方向
だけではなく副走査方向に対しても、スポット径の大き
さや位置に対する許容幅を小さくしなければならない。
したがって、高い補正能を有する面倒れ補正光学系が求
められるようになっている。

【００１３】面倒れ補正光学系で高い補正能を得るため
には、第１及び第２走査レンズの副走査方向の屈折力を
大きくしたり、面倒れ補正レンズ１０２を感光体ドラム
４により接近させたりして、第２結像部Ｇ１０２の倍率
を小さくすればよい。第２結像部Ｇ１０２の倍率を小さ
くすると、偏向点が副走査方向に大きく移動しても、感
光体ドラム４上でのスポットの移動誤差を縮小する方向
に第２結像部Ｇ１０２が作用するので、副走査方向の面
倒れに起因する画像欠陥が目立たなくなる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、面倒れ
補正光学系において、第２結像部Ｇ１０２を低倍率化す
ると、以下に説明するように、面倒れ補正レンズ１０２
の長尺化に伴う課題が発生する。

【００１５】第２結像部Ｇ１０２の低倍率化のため、第
１及び第２走査レンズの副走査方向の屈折力を大きくす
る方法は好ましくない。なぜならば、副走査方向の屈折
力が大きい走査レンズを主走査方向及び副走査方向の屈
折力が等しい球面で構成することは、主走査方向の倍率
の制約から不可能であり、そのためアナモフィック走査
レンズを採用するとコストが増大するからである。した
がって、第２結像部Ｇ１０２の低倍率化は、面倒れ補正
レンズ１０２を像側（感光体ドラム４側）に接近させる
方法によることが好ましい。

【００１６】ところで、面倒れ補正レンズ１０２を像側
（感光体ドラム４側）に接近させると、走査幅をカバー
するために、面倒れ補正レンズ１０２が主走査方向に長
尺になる。このような長尺のレンズは、ガラスで製造す
ると製造コストの増大を招くため、樹脂化することが望
ましい。

【００１７】しかし、樹脂はガラスと比較して、環境温
度の変化に対する屈折率変化や形状変化が大きい。この
ため、面倒れ補正レンズ１０２のように屈折力の強いレ
ンズを樹脂で作成すると、環境変化に伴う屈折力の変動
の影響が無視できなくなり、被走査面上でのスポット径
の変動が大きくなるという問題点が発生する。

【００１８】本発明は上記課題に鑑み、環境温度が変動
しても被走査面上での光線のスポット径が変動しない走
査光学装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の走査光学装置は、光源と、光源から
射出された光線を主走査方向に偏向する偏向器と、前記
光源から射出された光線を、光軸方向及び主走査方向の
２方向に対して直交する副走査方向について、前記偏向
器の偏向位置近傍で結像させる第１結像部と、前記偏向
器によって偏向された光線を、副走査方向について、被
走査面上に再結像させる第２結像部と、を有する走査光
学装置において、前記第１結像部は、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、
前記第２結像部は、副走査方向にのみ正の屈折力を有
し、樹脂を材料とする正レンズを備え、環境温度の変動
に起因する前記正レンズの屈折力の変動を、環境温度の
変動に起因する前記負レンズの屈折力の変動で補償する
ようにしたことを特徴とする。

【００２０】また、請求項２記載の走査光学装置は、請
求項１記載の走査光学装置において、 前記第１結像部
は、前記負レンズと、副走査方向に正の屈折力を有する
ガラスレンズと、から構成されることを特徴とする。

【００２１】また、請求項３記載の走査光学装置の保持
部は、走査光学装置の光源と偏向器との間に第１レンズ
と、第２レンズとを保持する保持部であって、全体を支
持する基台と、前記第１レンズを支持する第１支持部材
と、前記第２レンズを支持する第２支持部材とを備え、
前記第２支持部材は、前記基台に対して光軸方向に関し
任意の位置で固定可能であり、前記第１支持部材は、前
記第２支持部材に対して光軸方向及び光軸回りの回転方
向に関し任意の位置で固定可能であることを特徴とす
る。

【００２２】

【作用】上記のように構成された請求項１及び２記載の
走査光学装置は、副走査方向について、環境温度の変動
により、正の屈折力を有する正レンズの外形及び屈折率
が変化して屈折力が変動しても、負の屈折力を有する負
レンズの屈折力の変動に対する結像位置の移動方向が正
レンズとは逆になるので、互いに屈折力の変動が相殺
し、被走査面上でのスポット径を適正に維持できる。

【００２３】また、請求項３記載の走査光学装置のレン
ズ保持部は、第１レンズを取り付けた第１レンズ支持部
材が、第２レンズを取り付けた第２レンズ支持部材に対
して、光軸回りに回転調整かつ光軸方向に移動調整可能
であるため、第１レンズと第２レンズの相対的な位置
を、これらレンズを基台に取り付ける前に調整すること
ができる。さらに、精度良く互いに位置調整された第１
レンズと第２レンズからなるレンズブロックが、基台に
対して光軸方向に移動調整可能であるため、結果として
第１レンズと第２レンズが基台に対して位置精度良く取
り付けられる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に係る走査光学装置の実施例に
ついて説明する。図１は、本発明に係る走査光学装置１
の光路を示す模式図で、図１（ａ）は光路の主走査方向
の断面図、図１（ｂ）は光路の副走査方向の断面図を表
わす。また、上記光学装置１の光学系の配置を適用した
実施例１〜６のコンストラクションデータを表２〜７に
示す。ただし、表２〜７において、表１と同様にコリメ
ータレンズのコンストラクションデータは省略する。ま
た、第１面である第１シリンドリカルレンズ６には平行
光が入射するものとする。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】

【００３０】

【表７】

【００３１】図１において、本発明に係る走査光学装置
１は、概略構成は従来技術で説明した走査光学装置１０
０と同一であるので異なる構成のみ記述し、詳細な説明
は省略する。

【００３２】走査光学装置１では、従来の走査光学装置
１００のシリンドリカルレンズ１０１の位置に、光源側
に凸面を向け副走査方向にのみ屈折力を有する平凸形状
の第１シリンドリカルレンズ６（第１レンズ）と、光源
側に平面を向け副走査方向にのみ屈折力を有する平凹形
状の第２シリンドリカルレンズ７（第２レンズ）と、が
配置されている。また、従来の走査光学装置１００の面
倒れ補正レンズ１０２の位置に、同様に光源側に凸面を
向け副走査方向にのみ屈折力を有する平凸形状の面倒れ
補正レンズ１２が配置されている。走査光学装置１にお
いて、レーザダイオード２からポリゴンミラー３までを
第１結像部Ｇ１と、ポリゴンミラー３から感光体ドラム
４までを第２結像部Ｇ２とする。

【００３３】本発明の実施例１〜６では、上述のレンズ
のうち、第２シリンドリカルレンズ７及び面倒れ補正レ
ンズ１２（図中、ハッチングで示す）は樹脂を材料と
し、残りの各レンズはガラスを材料としている。

【００３４】図１に示した光学装置１において、レーザ
ダイオード２から射出したレーザビームはコリメータレ
ンズ５で平行光に成形される。

【００３５】主走査方向において、レーザビーム（図１
（ａ）参照）は、従来例で説明した光路と全く同様の作
用によって感光体ドラム４上を結像，走査する。

【００３６】一方、副走査方向において、レーザビーム
（図１（ｂ）参照）は、第１シリンドリカルレンズ６と
第２シリンドリカルレンズ７によって、ポリゴンミラー
３の偏向点近傍で一旦結像させられ、第１走査レンズ９
と第２走査レンズ１０からなる走査レンズ系全体として
の正の屈折力と、面倒れ補正レンズ１２の正の屈折力に
よって被走査面上に再結像される。すなわち、第２結像
部Ｇ２も面倒れ補正光学系を構成している。

【００３７】実施例の走査光学装置１のレンズ配置（図
１参照）によると、従来例の走査光学装置１００（図４
参照）と比較して、第１結像部の全長を短くすることが
できる。すなわち、平行光を副走査方向に結像させるた
めに、従来例の第１結像部Ｇ１０１ではシリンドリカル
レンズ１０１を用いているが、実施例の第１結像部Ｇ１
では第１シリンドリカルレンズ６と第２シリンドリカル
レンズ７に屈折力を分割させている。このようにレンズ
配置を行うことにより、偏向面での像に対応するレンズ
主点が光源側に移動し、第１シリンドリカルレンズ６と
第２シリンドリカルレンズ７の合成焦点距離を短くでき
るためである。

【００３８】ところで、一般に環境温度の変動が起こる
とレンズ材料は形状が変化するとともに屈折率が変動す
る。ところが、ガラスの温度変化に対する形状変化及び
屈折率変化と比較して樹脂の変化は非常に大きいので、
環境温度の変動に対しては、本発明の実施例である走査
光学装置１の場合、第２シリンドリカルレンズ７のと面
倒れ補正レンズ１２の寄与が最も大きい。

【００３９】すなわち、環境温度が変動すると、レンズ
外形が膨張し屈折率が低下するので、第２シリンドリカ
ルレンズ７と面倒れ補正レンズ１２の屈折力は、形状変
化と屈折率変化によって変動する。例えば環境温度が上
昇する場合、第２シリンドリカルレンズ７及び面倒れ補
正レンズ１２の屈折力の絶対値はそれぞれ減少する。と
ころが、第２シリンドリカルレンズ７と面倒れ補正レン
ズ１２では屈折力の符号が正反対であるため、一方の屈
折力変化を他方が相殺する方向に作用する。結果、被走
査面上のスポット径の変化を最小に抑えることができ
る。

【００４０】また、本発明の走査光学装置１の場合、上
記の作用を有するのは、副走査方向のみであり、主走査
方向については屈折力を有するレンズがすべてガラスを
材料としているため、環境温度の変化の影響は小さい。

【００４１】次に、実施例の光学装置の第１及び第２シ
リンドリカルレンズの保持方法について説明する。図６
は、実施例の光学装置の第１及び第２シリンドリカルレ
ンズの保持部分の一例を示し、光軸を含み副走査方向に
平行な面で切断したときの断面図と、光源側から見た面
と主走査方向及び光軸を含む面に射影した図を表わす。
図６において、第１及び第２シリンドリカルレンズの保
持部分は概略、全体を支持し本体装置に取り付けられて
いる基台１８と、第１シリンドリカルレンズ６を取り付
けた第１シリンドリカルレンズホルダー１３と、第２シ
リンドリカルレンズ７を取り付けた第２シリンドリカル
レンズホルダー１４とから構成される。第１シリンドリ
カルレンズ６と第２シリンドリカルレンズ７は、コバ面
が平面である外形が長方形のレンズである。（レンズは
ハッチングで図示） 基台１８は略直方体をなし、その上面に光軸と平行に延
びるＶ溝が形成されている。このＶ溝部に、略円筒形状
の第２シリンドリカルレンズホルダー１４が、その円筒
側面を、Ｖ溝の両斜面に接した状態で支持される。基台
１８のＶ溝部は、第２シリンドリカルレンズホルダー１
４を支持した状態で、第２シリンドリカルレンズ７の母
線の副走査方向高さが光軸高さと一致するように形成さ
れている。

【００４２】第２シリンドリカルレンズホルダー１４は
略円筒形状であるが、さらに詳しくは、２つの円筒１４
ａ，１４ｂとそれらの側面の一部で母線方向に連結する
連結部１４ｃとから構成されている。そして、第２シリ
ンドリカルレンズホルダー１４の一方の円筒１４ａが、
板バネ１８によって、基台１８に対して移動しないよう
に固定されている。第２シリンドリカルレンズホルダー
１４の他方の円筒１４ｂの円筒１４ａに対向する端面１
４ｄには、第２シリンドリカルレンズ７が取付けられて
いる。第２シリンドリカルレンズ７は前述のように樹脂
を材料としているので接着固定ではなく、連結部１４ｃ
にネジ止めされた板バネ１５，１６によって、端面１４
ｄに押圧固定されている。連結部１４ｃの端面１４ｄと
の境界付近には主走査面と平行な平面部１４ｅが形成さ
れ、第２シリンドリカルレンズ７のシリンダ母線と平行
なコバ面を平面部１４ｅに当接させることによって、シ
リンダ母線と光軸の副走査方向高さを合わせることがで
きる。さらに、第２シリンドリカルレンズホルダー１４
の円筒１４ｂの内径は、第１シリンドリカルレンズホル
ダー１３の外径と同一径を有し、第１シリンドリカルレ
ンズホルダー１３の一部が挿入されている。第１シリン
ドリカルレンズホルダー１３は、円筒１４ｂの側壁を貫
通する虫ネジ１７によって円筒１４ｂの内面に圧接固定
されている。

【００４３】第１シリンドリカルレンズホルダー１３
は、中心に光線が透過するための穴を有する略円筒形状
である。第１シリンドリカルレンズホルダー１３は、第
２シリンドリカルレンズホルダー１４に挿入されない側
において側壁の一部が突出し、突出部の光軸側の面には
主走査面に平行な平面部１３ａが形成されている。第２
シリンドリカルレンズホルダー１３に挿入されない側の
端面と平面部１３ａに第１シリンドリカルレンズ６が接
着固定される。この平面部１３ａも、先に説明した平面
部１４ｅと同様に、第１シリンドリカルレンズ６のシリ
ンダ母線と平行なコバ面を当接させることによってシリ
ンダ母線と光軸の副走査方向高さを合わせることができ
る。

【００４４】第１シリンドリカルレンズ６と第２シリン
ドリカルレンズ７は以下のように調整される。はじめに
第１シリンドリカルレンズ６と第２シリンドリカルレン
ズ７を、それぞれのレンズホルダー１３，１４に取り付
ける。次に第１及び第２シリンドリカルレンズの相対的
な位置、すなわち軸上面間隔とシリンダ母線の方向を２
つのレンズホルダー１３，１４の嵌合させ所定の位置に
来るまで回転及び移動させて調整した後固定しレンズブ
ロックとする。一方、基台１８は、Ｖ溝の中心線を本体
装置の光軸と略一致させるように調整し本体装置に取付
けておく。この基台１８に光学調整を行ったレンズブロ
ックを載せるだけで光軸中心を一致させることができ、
最後にレンズブロックの位置、すなわち、光源等の他の
光学要素光軸方向の距離とシリンダ母線の方向を調整し
板バネ１９で固定する。以上のように調整することで、
シリンドリカルレンズの位置決めを簡単に行うことがで
きる。

【００４５】図７は、実施例の光学装置の第１及び第２
シリンドリカルレンズの保持部分の別例を示し、光軸を
含み副走査方向に平行な面で切断したときの断面図と、
光源側から見た面と主走査方向及び光軸を含む面と像側
から見た面にそれぞれ射影した図を表わす。図７におい
て、第１及び第２シリンドリカルレンズの保持部分は概
略、全体を支持し本体装置に取り付けられている基台１
８'と、第１シリンドリカルレンズ６を取り付けた第１
シリンドリカルレンズホルダー１３と、第２シリンドリ
カルレンズ７を取り付けた第２シリンドリカルレンズ保
持部材２０と、第２シリンドリカルレンズホルダー１
４'と、から構成される。第１シリンドリカルレンズ６
と第２シリンドリカルレンズ７は、コバ面が平面である
外形が長方形のレンズである。（レンズはハッチングで
図示）なお、第１シリンドリカルレンズホルダー１３
は、図６で説明した保持部分の構成と同一であるので、
以下の構成の説明を省略する。

【００４６】基台１８'は略平板形状をなす。その上平
面には、光軸方向に平行に延びる位置決めレール１８
ａ'が、副走査方向に突出して形成されている。この位
置決めレール１８ａ'の光軸側の端面は、主走査方向に
垂直な平面に形成されている。基台１８'の上部には、
第２シリンドリカルレンズホルダー１４’が、その側面
を位置決めレール１８ａ'の平面に押圧して載置されて
いる。

【００４７】第２シリンドリカルレンズホルダー１４’
は、光軸方向に延びるＶ溝１４ｂ'と、光軸とは垂直な
端面を有する平板部１４ｃ'とから構成されている。こ
の第２シリンドリカルレンズホルダー１４'は、Ｖ溝１
４ｂ'の底部の中心線上に設けられ光軸方向に長い長穴
１４ａ'を通して、基台１８'に対してネジ止めされてい
る。Ｖ溝１４ｂ'の両斜面には、第１シリンドリカルレ
ンズホルダー１３が、その円筒側面を接した状態で支持
されている。このＶ溝１４ｂ'は、第１シリンドリカル
レンズホルダー１３に取り付けられた第１シリンドリカ
ルレンズ６の母線が、所定の副走査方向位置高さで配置
されるように形成されている。第１シリンドリカルレン
ズホルダー１３は、第２シリンドリカルレンズホルダー
１４'にネジ止めされた板バネ１９'によって、第２シリ
ンドリカルレンズホルダー１４'に対して移動しないよ
うに固定されている。

【００４８】第２シリンドリカルレンズ保持部材２０は
フランジ形状をなす。前述の第２シリンドリカルレンズ
ホルダー１４'の平板部１４ｃ'には光軸方向に貫通穴が
あって、この貫通穴の内径とフランジ形状の第２シリン
ドリカルレンズ保持部材２０の小さい方の外径が同一に
形成されている。第２シリンドリカルレンズ保持部材２
０は、その小さい外径が第２シリンドリカルレンズホル
ダー１４’の貫通穴に挿入されネジ止めされている。一
方、その径が大きい側の端面には主走査面と平行に光軸
方向に突出して形成された平面部２０ａがあって、第２
シリンドリカルレンズ７のシリンダ母線の位置決めを行
っている。第２シリンドリカルレンズ７は、平面部２０
ａにシリンダ母線と平行なコバ面を当接して副走査方向
高さが決定され、さらに保持部材２０にネジ止めされた
板バネ１５'，１６'によって保持部材２０に対して取付
けられている。

【００４９】図７の保持部において、第１及び第２シリ
ンドリカルレンズ６，７は以下のように調整される。は
じめに、第１及び第２シリンドリカルレンズ６，７を、
それぞれ第１シリンドリカルレンズホルダー１３'と第
２シリンドリカルレンズ保持部材２０に固定する。ま
た、第２シリンドリカルレンズ保持部材２０は、レンズ
ホルダー１４'の貫通穴に挿入しておく。次に、第１及
び第２シリンドリカルレンズ６，７の相対的な位置、す
なわち軸上面間隔とシリンダ母線の方向を、レンズホル
ダー１３をレンズホルダー１４'のＶ溝１４ｂ'に当接さ
せ所定の位置に来るまで回転及び移動させて調整した後
固定するとともに、第２シリンドリカルレンズ保持部材
２０をレンズホルダー１４'に対してネジ止めし、レン
ズブロックとする。このレンズブロックを、基台１８'
上の位置決めレール１８ａ'に押圧させてホルダー１４'
の主走査方向中心位置を決定し、レンズブロックの位
置、すなわち光源等の他の光学要素との光軸方向の距離
とシリンダ母線の方向を調整して長穴１４ａ'のネジで
固定する。以上のように調整することで、シリンドリカ
ルレンズの位置決めを簡単に行うことができる。

【００５０】次に、環境温度が変動しても被走査面上の
スポット径が変化しない、第２シリンドリカルレンズ７
と面倒れ補正レンズ１２の条件について、詳細に説明す
る。

【００５１】図２は、本発明に係る実施例の光学系の副
走査方向の屈折力の配置を表わす模式図である。図２に
おいて、第１シリンドリカルレンズ６の焦点距離を
ｆ₁，第２シリンドリカルレンズ７の焦点距離ｆ₂，第１
走査レンズ９と第２走査レンズ１０の合成の焦点距離ｆ
₃，面倒れ補正レンズ１２の焦点距離をｆ₄とする。ま
た、第１シリンドリカルレンズ６の後側主点と第２シリ
ンドリカルレンズ７の前側主点間の距離をｄ、第２シリ
ンドリカルレンズ７の像側主点から偏向面近傍の結像点
までの距離Ｓ、面倒れ補正レンズ１２の像側主点から被
走査面上の結像点までの距離をＬとする。

【００５２】なお、以下の式の導出の過程では、第２シ
リンドリカルレンズ７と面倒れ補正レンズ１２の外形変
化と屈折率変化に対して、ガラスレンズの屈折率変化，
ガラスの熱膨張による影響等は十分小さく無視できるも
のとしている。

【００５３】１．基本的な考え方 第２シリンドリカルレンズ７と面倒れ補正レンズ１２に
よって、結像位置を自己補償するためには、環境温度の
変動に対する第２シリンドリカルレンズ７の屈折力変化
に起因するＬの移動量ΔＬと、面倒れ補正レンズ１２の
屈折力変化に起因するＬの移動量ΔＬ'とが等しければ
よい。すなわち、以下の式(1)を満足していることが必
要である。 ΔＬ＝−ΔＬ'・・・・・(1) ただし、 ΔＬ：第２シリンドリカルレンズ７の屈折力変化に起因
するＬの移動量、 ΔＬ'：面倒れ補正レンズ１２の屈折力変化に起因する
Ｌの移動量、 である。

【００５４】また、ΔＬ及びΔＬ'は以下に示す形式で
書き表わすことができる。

【００５５】

【数１】

【００５６】

【数２】

【００５７】２．ΔＬの導出 ΔＬの具体的な形式を以下に記述する。第２シリンドリ
カルレンズ７の像側主点から偏向面近傍の結像点までの
距離Ｓは、以下の式(4)で表わされる。

【００５８】

【数３】

【００５９】一方、第２シリンドリカルレンズ７の焦点
距離ｆ₂は、以下の式(5)で表わされる。

【００６０】

【数４】

【００６１】また、第２シリンドリカルレンズ７は光源
側に平面を向けた平凹シリンドリカルレンズであり、そ
の凹面の曲率半径をｒ₂、屈折率をｎとし、その温度変
化を以下の式で表わす。

【００６２】

【数５】

【００６３】これらの式より、式(5)は以下のように整
理される。

【００６４】

【数６】

【００６５】したがって、ΔＬは式(2)に式(4)と式(6)
を代入して以下の式(7)を得る。

【００６６】

【数７】

【００６７】３．ΔＬ'の導出 ΔＬ'の具体的な形式を以下に記述する。面倒れ補正レ
ンズ１２の像側主点から被走査面上の結像点までの距離
Ｌは、以下の式(8)で表わされる。

【００６８】

【数８】

【００６９】一方、面倒れ補正レンズ１２の焦点距離ｆ
₄は、以下の式(9)で表わされる。

【００７０】

【数９】

【００７１】また、面倒れ補正レンズ１２は光源側に凸
面を向けた平凸シリンドリカルレンズであり、その凸面
の曲率半径をｒ₂、屈折率をｎとし、その温度変化を以
下の式で表わす。

【００７２】

【数１０】

【００７３】これらの式より、式(8)は以下のように整
理される。

【００７４】

【数１１】

【００７５】したがって、ΔＬ'は式(3)に式(8)と式(1
0)を代入して以下の式(11)を得る。

【００７６】

【数１２】

【００７７】４．自己温度補償条件 以上より、第２シリンドリカルレンズ７と面倒れ補正レ
ンズ１２によって、結像位置を自己温度補償するための
条件として、式(1)に式(7)と式(11)を代入して、以下の
式(12)を得る。

【００７８】

【数１３】

【００７９】５．自己温度補償条件の修正 上述した自己温度補償条件式(12)は、樹脂を材料とする
第２シリンドリカルレンズ７と面倒れ補正レンズ１２の
屈折力の変動のみを考えて導出したが、実際の走査光学
装置では、その他にも様々な光線の結像状態に影響を与
える要因が存在する。したがって、式(12)の条件だけで
は十分な温度補償を行うことは難しい。

【００８０】特に、レーザダイオード２とコリメータレ
ンズ５の支持部材を温度上昇に対して膨張する材料で製
作した場合、温度上昇により距離Ｌは短くなる方に移動
する。この作用を積極的に温度補償に用いると、式(12)
の条件のみで補償を行うよりもｆ₄を短くすることがで
き、効果的である。

【００８１】本発明の発明者が各種の実験を行った結
果、式(12)にレーザダイオード２とコリメータレンズ５
の間隔変化の影響を考慮すると式(12)は以下の式(13)に
修正すると方が望ましいことが判った。ここで式(13)
は、レーザダイオード２とコリメータレンズ５の支持部
材の材料の線膨張係数として０〜（アルミニウムの値）
までをカバーしているものとする。

【００８２】

【数１４】

【００８３】式(13)に示した下限値を越えると、環境温
度が上昇した場合には、結像位置が光源側に移動し過
ぎ、逆に上限値を越えると、結像位置が像側に移動し過
ぎ、いずれも好ましくない。

【００８４】表８に本実施例１〜６における各種の計算
式の値を示す。

【００８５】

【表８】

【００８６】本実施例１〜６では、式(13)を満足してい
ることにより、環境温度の上昇により正の屈折力を有す
る面倒れ補正レンズ１２の屈折力が変動しても、負の屈
折力を有する第２シリンドリカルレンズ７の屈折力とレ
ーザダイオード２とコリメータレンズ５の間隔が面倒れ
補正レンズ１２の屈折力を相殺するように作用するの
で、被走査面上で結像位置が変化しない。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１及び２記載
の走査光学装置は、偏向面の面倒れ誤差に対して高い補
正能を有すると同時に、環境温度が変動しても、負の屈
折力を有し樹脂を材料とする第１レンズと、正の屈折力
を有し樹脂を材料とする第２レンズとが互いの屈折力を
相殺するように作用するので、被走査面上での結像位置
が変化しない。

【００８８】さらに、第１結像部のレンズ配置により、
第２結像部での副走査方向の倍率を低くしながら、第１
結像部の全長を短くすることができるので、コンパクト
な光学装置を実現することができる。

【００８９】加えて、請求項１及び２記載の走査光学装
置は、主走査方向では屈折力を有する樹脂製のレンズが
存在しないので、主走査方向では安定した結像状態を維
持することができる。

【００９０】また、請求項３記載の走査光学装置のレン
ズ保持部は、主走査方向と副走査方向で屈折力が異なる
２枚のレンズを位置精度良く調整することができるの
で、被走査面上のスポットが位置精度よく形成され、該
レンズ保持部を用いる走査光学装置の画像品質を向上さ
せる。

【００９１】本発明に係る走査光学装置を、プリンタや
デジタル複写機などの画像形成装置に適用した場合、環
境温度の変動に対して結像位置が補正されるので、高い
画像品質を有する画像形成装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査光学装置の光学系を示す光路図。

【図２】本発明の副走査方向の屈折力の配置を示す模式
図。

【図３】従来の走査光学装置の光学系を示す斜視図。

【図４】従来の走査光学装置の光学系を示す光路図。

【図５】従来の走査光学装置の副走査方向の屈折力の配
置を示す模式図。

【図６】第１及び第２シリンドリカルレンズの保持方法
の一例を示す図。

【図７】第１及び第２シリンドリカルレンズの保持方法
の一例を示す図。

【符号の説明】

Ｇ１：第１結像部 Ｇ２：第２結像部 ２：レーザダイオード ３：ポリゴンミラー ４：感光体ドラム ７：第２シリンドリカルレンズ １２：面倒れ補正レンズ １３：第１シリンドリカルレンズホルダー １４，１４'：第２シリンドリカルレンズホルダー １８，１８'：基台 ２０：第２シリンドリカルレンズ保持部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 光源から射出された光線を主走査方向に偏向する偏向器
   と、 前記光源から射出された光線を、光軸方向及び主走査方
   向の２方向に対して直交する副走査方向について、前記
   偏向器の偏向位置近傍で結像させる第１結像部と、 前記偏向器によって偏向された光線を、副走査方向につ
   いて、被走査面上に再結像させる第２結像部と、を有す
   る走査光学装置において、 前記第１結像部は、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、 前記第２結像部は、副走査方向にのみ正の屈折力を有
   し、樹脂を材料とする正レンズを備え、 環境温度の変動に起因する前記正レンズの屈折力の変動
   を、環境温度の変動に起因する前記負レンズの屈折力の
   変動で補償するようにしたことを特徴とする走査光学装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１結像部は、 前記負レンズと、 副走査方向に正の屈折力を有するガラスレンズと、から
   構成されることを特徴とする請求項１記載の走査光学装
   置。
3. 【請求項３】 走査光学装置の光源と偏向器との間に第
   １レンズと、第２レンズとを保持する保持部であって、 全体を支持する基台と、 前記第１レンズを支持する第１支持部材と、 前記第２レンズを支持する第２支持部材とを備え、 前記第２支持部材は、前記基台に対して光軸方向に関し
   任意の位置で固定可能であり、 前記第１支持部材は、前記第２支持部材に対して光軸方
   向及び光軸回りの回転方向に関し任意の位置で固定可能
   であることを特徴とする走査光学装置のレンズ保持部。