JPH0915472A

JPH0915472A - 光源装置及びレーザ走査光学装置

Info

Publication number: JPH0915472A
Application number: JP10162496A
Authority: JP
Inventors: Toshio Naiki; 俊夫内貴
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ光源とコリメータレンズとの間の距離
が温度変化に対して再現性よく変化する光源装置と、温
度変化に対する光学系全体の焦点距離の変化を容易に補
正することができるレーザビーム走査光学装置とを提供
する。【解決手段】コリメータレンズ２が装着されている鏡
筒１０４と同種の材料で、第１，第２鏡筒保持部材１０
２，１０３を製作し、第１，第２鏡筒保持部材１０２，
１０３とは異種の材料でレーザ保持部材１０１を製作す
る。コリメータレンズ２の光軸１０８に対して平行な面
を構成するＶ溝１０２ａ，凹溝１０３ａを介して、鏡筒
１０４を第１，第２鏡筒保持部材で保持する。コリメー
タレンズ１０２の光軸１０８に対して垂直な面を介し
て、レーザ保持部材１０１と第１，第２鏡筒保持部材と
を接合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源装置及びレー
ザ走査光学装置に関するものであり、更に詳しくは、Ｌ
ＢＰ(Laser Beam Printer)やディジタルＰＰＣ(Plain p
aper copier)の画像書き込み光学系に好適な光源装置、
及びその光源装置を用いたレーザ走査光学装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＢＰやディジタルＰＰＣの画像
書き込みには、レーザ走査光学装置が用いられている。
このレーザ走査光学装置の一構成部品として一般的に用
いられている光源装置は、レーザビームを射出するレー
ザ光源と、レーザビームを略平行光束とするコリメータ
レンズと、レーザ光源及びコリメータレンズを保持する
保持部材と、で構成されている。

【０００３】上記保持部材はレーザ光源の発熱によって
熱膨張することがあるため、その熱膨張によってレーザ
光源の発光点とコリメータレンズとの間の距離が変動す
ることがある。また、レーザ光源として半導体レーザ素
子を用いた場合には、半導体レーザ素子の温度変化に伴
って、射出されるレーザビームの波長が変化することも
ある。これらの現象が発生すると、光源装置から出力さ
れるレーザビームの収束状態が変化してしまうため、被
走査面上に形成されるレーザビームのスポットの径が変
動して、精細な画像が得られなくなる。

【０００４】このような不具合に対処するため、例え
ば、特開平４−３２００７９号公報では、レーザ光源を
支持するレーザ保持部材と、レーザ保持部材と連結され
コリメータレンズを保持するレンズ保持部材と、を備え
た光源装置が提案されている。この光源装置によると、
温度上昇によるレーザ保持部材の膨張とレーザ光源の発
振波長の変動とが互いに相殺されるため、レーザ光源や
各保持部材の温度が変化しても被走査面上でのスポット
径は変化しないとしている。

【０００５】また、他の従来例としては、半導体レーザ
素子とコリメータレンズとの間隔変化による焦点距離の
変化(つまり、レーザビームの収束状態の変化)を、プラ
スチックレンズで補償するようにした構成が知られてい
る。これは、プラスチックレンズの屈折率及び形状の変
化が温度によって変化することを利用したものである。

【０００６】図２３は、これらの光源装置を模式的に示
す概略構成図である。この光源装置１２０は、レーザ光
源１２１と、コリメータレンズ１２２と、レーザ光源１
２１を固定支持する保持部材１２３と、コリメータレン
ズ１２２を保持する鏡筒１２４と、で構成されている。
レーザ光源１２１として半導体レーザ素子を用いた場
合、一般に、その発光位置が製品ごとにばらつくことは
避けられない。発光位置のばらつきが光学系全体の焦点
距離に及ぼす誤差を許容範囲内に保つためには、光源装
置１２０の組み立てにおいて、レーザ光源１２１とコリ
メータレンズ１２２との間隔を一個ずつ調整する必要が
ある。レーザ光源１２１とコリメータレンズ１２２とを
１つの保持部材で保持せずに、保持部材１２３と鏡筒１
２４とでそれぞれ保持しているのはこのためである。つ
まり、光源装置１２０内にレーザ光源１２１とコリメー
タレンズ１２２を設けるためには、保持部材１２３と鏡
筒１２４との少なくとも２体が必要になる。さらに、保
持部材１２３と鏡筒１２４は、それぞれ要求される特性
(硬さ，加工性，熱伝導率等)が異なるため、それぞれ異
なる材料で構成される必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２３に示す光源装置
１２０においては、異種の材料からなる保持部材１２３
と鏡筒１２４とが、光軸１２６に平行な接合面１２５を
介して接合されている。このため、レーザ光源１２１が
発熱すると、保持部材１２３と鏡筒１２４とがそれぞれ
異なった線膨張率で熱膨張して、保持部材１２３と鏡筒
１２４とが接合面１２５を挟んで摩擦しながら滑るとい
った現象が発生する。したがって、保持部材１２３と鏡
筒１２４とは、温度変化に対して再現性の悪い挙動を示
すことになる。

【０００８】温度変化に対するレーザ光源１２１とコリ
メータレンズ１２２との間隔の変化を各材料の線膨張率
から計算しても、保持部材１２３と鏡筒１２４との位置
関係がそれぞれの温度変化に対して再現性よく変位しな
いと、実際の変化量は計算値通りにはならなくなる。こ
のため、上記間隔の変化量が温度変化に対してどのよう
な値をとるかを正確に予測することはできない。したが
って、従来の光源装置１２０をレーザ走査光学装置の光
源として用いた場合、レーザ走査光学装置全体の焦点距
離が温度によってどのように変わるかを把握することは
できない。このため、保持部材１２３と鏡筒１２４の温
度変化による光学系全体の焦点距離の変化を、光学系中
の他のレンズを移動させたり特定のレンズの材質を変え
たりすることによって補正することは極めて困難であ
る。

【０００９】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であって、第１の目的は、レーザ光源とコリメータレン
ズとの間の距離が温度変化に対して再現性よく変化する
光源装置を提供することにある。第２の目的は、温度変
化に対する光学系全体の焦点距離の変化を容易に補正す
ることができるレーザビーム走査光学装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために、請求項１に記載された光源装置は、レーザ
ビームを射出するレーザ光源と、前記レーザビームを略
平行光束とするコリメータレンズと、前記コリメータレ
ンズを保持する鏡筒と、前記鏡筒と同種の材料からな
り、前記コリメータレンズの光軸に平行な面を介して前
記鏡筒を保持する鏡筒保持手段と、を備えたものであ
る。

【００１１】鏡筒と鏡筒保持部材とは同種の材料からな
っているため、鏡筒の線膨張率と鏡筒保持部材の線膨張
率とは同じである。したがって、鏡筒と鏡筒保持手段が
熱膨張しても、鏡筒と鏡筒保持部材との接触面では滑り
やズレが生じない。しかも、コリメータレンズの光軸に
平行な面を介して鏡筒保持手段が鏡筒を保持しているた
め、コリメータレンズの光軸に沿って鏡筒を移動させる
ことにより、コリメータレンズの光軸方向の位置を変え
ることができる。

【００１２】また、上記の第１の目的を達成するため
に、請求項２に記載された光源装置は、レーザビームを
射出するレーザ光源と、前記レーザビームを略平行光束
とするコリメータレンズと、前記コリメータレンズを保
持する鏡筒と、前記鏡筒を保持する鏡筒保持手段と、前
記鏡筒保持手段とは異種の材料からなり、前記コリメー
タレンズの光軸に垂直な面を介して前記鏡筒保持手段と
接合されるとともに、前記レーザ光源を保持するレーザ
保持手段と、を備えたものである。

【００１３】レーザ保持手段と鏡筒保持手段とは異種の
材料からなっているため、レーザ保持手段の線膨張率と
鏡筒保持手段の線膨張率とは異なる。したがって、レー
ザ保持手段と鏡筒保持手段が熱膨張すると、レーザ保持
手段と鏡筒保持手段との接合面で滑りやズレが生じる。
しかし、レーザ保持手段と鏡筒保持手段とは、コリメー
タレンズの光軸に垂直な面を介して接合されているの
で、熱膨張しても上記滑りやズレが光軸方向に現れるこ
とはない。

【００１４】上記の第２の目的を達成するために、請求
項３に記載されたレーザ走査光学装置は、レーザビーム
を射出するレーザ光源と、前記レーザビームを略平行光
束とするコリメータレンズと、前記コリメータレンズを
保持する鏡筒と、前記鏡筒と同種の材料からなり、前記
コリメータレンズの光軸に平行な面を介して前記鏡筒を
保持する鏡筒保持手段と、を有する光源装置と、前記光
源装置から射出されたレーザビームを被走査面上に偏向
走査する偏向器と、レーザビームを被走査面上に結像さ
せる結像光学系と、前記レーザ光源とコリメータレンズ
との間隔変化による被走査面上での結像状態の変化を補
正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１５】鏡筒と鏡筒保持部材とは同種の材料からな
っているため、鏡筒の線膨張率と鏡筒保持部材の線膨張
率とは同じである。したがって、鏡筒と鏡筒保持手段が
熱膨張しても、鏡筒と鏡筒保持部材との接触面では滑り
やズレが生じない。これにより、レーザ光源とコリメー
タレンズとの間の距離が温度変化に対して再現性よく変
化することになるため、被走査面上での結像状態の変化
を補正手段によって良好に補正することができる。ま
た、コリメータレンズの光軸に平行な面を介して鏡筒保
持手段が鏡筒を保持しているため、コリメータレンズの
光軸に沿って鏡筒を移動させることにより、コリメータ
レンズの光軸方向の位置を変えることができる。

【００１６】また、上記の第２の目的を達成するため
に、請求項４に記載されたレーザ走査光学装置は、レー
ザビームを射出するレーザ光源と、前記レーザビームを
略平行光束とするコリメータレンズと、前記コリメータ
レンズを保持する鏡筒と、前記鏡筒を保持する鏡筒保持
手段と、前記鏡筒保持手段とは異種の材料からなり、前
記コリメータレンズの光軸に垂直な面を介して前記鏡筒
保持手段と接合されるとともに、前記レーザ光源を保持
するレーザ保持手段と、を有する光源装置と、前記光源
装置から射出されたレーザビームを被走査面上に偏向走
査する偏向器と、レーザビームを被走査面上に結像させ
る結像光学系と、前記レーザ光源とコリメータレンズと
の間隔変化による被走査面上での結像状態の変化を補正
する補正手段と、を備えたものである。

【００１７】レーザ保持手段と鏡筒保持手段とは異種の
材料からなっているため、レーザ保持手段の線膨張率と
鏡筒保持手段の線膨張率とは異なる。したがって、レー
ザ保持手段と鏡筒保持手段が熱膨張すると、レーザ保持
手段と鏡筒保持手段との接合面で滑りやズレが生じる。
しかし、レーザ保持手段と鏡筒保持手段とは、コリメー
タレンズの光軸に垂直な面を介して接合されているの
で、熱膨張しても上記滑りやズレが光軸方向に現れるこ
とはない。したがって、レーザ光源とコリメータレンズ
との間の距離が温度変化に対して再現性よく変化するこ
とになるため、被走査面上での結像状態の変化を補正手
段によって良好に補正することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した光源装置
及びレーザ走査光学装置を図面を参照しながら説明す
る。

【００１９】《第１実施形態(図１〜図１５)》図１は、
本発明の第１実施形態に係るレーザ走査光学装置の画像
書き込み光学系を示す斜視図である。第１実施形態のレ
ーザ走査光学装置は、２基の半導体レーザ素子１，１’
から発した２本のレーザビームを用いて、感光体ドラム
２５上に同時、かつ、並列に２本の走査線を書き込む機
能を備えている。そして、このレーザ走査光学装置は、
レーザビームを射出するレーザ光源として２つの半導体
レーザ素子１，１’；内部にコリメータレンズ２，２’
(図２等)を保持する鏡筒１０４，１０４’；1/2波長板
１４；偏光反射膜３ａを内部に備えたビームスプリッタ
３；シリンドリカルレンズ群１２；ポリゴンミラー６；
走査レンズ群１３；ミラー２３；シリンドリカルレンズ
２４；被走査面２５ａとなる感光体表面を備えた感光体
ドラム２５等から構成されている。

【００２０】1/2波長板１４は、鏡筒１０４’とビーム
スプリッタ３との間に配置されており、後述するように
半導体レーザ素子１’から射出されたレーザビームの偏
光面を回転させるように作用する。シリンドリカルレン
ズ群１２は、副走査方向にのみ正の屈折力を有するシリ
ンドリカルレンズ４と、副走査方向にのみ負の屈折力を
有し、かつ、プラスチックを材料とするシリンドリカル
レンズ５と、からなっている。走査レンズ群１３は、負
の屈折力を有する走査レンズ７と、正の屈折力を有する
走査レンズ８と、からなり、全体として正の屈折力を有
している。シリンドリカルレンズ２４は、プラスチック
材料からなり副走査方向にのみ正の屈折力を有してい
る。

【００２１】図２は、第１実施形態に係るレーザ走査光
学装置の光源近傍の上面図である。また、図３は、半導
体レーザ素子１，１’；コリメータレンズ２，２’；ビ
ームスプリッタ３；それらを取り付ける台座２７等を取
り出して示す部分拡大図である。そして、図３(ａ)，
(ｂ)は、それぞれ当該部分の上面図，正面図を表してい
る。

【００２２】レーザ走査光学装置には高い精度が要求さ
れるとともに、その精度が経時的に安定して保たれる必
要がある。そのため、第１実施形態のレーザ走査光学装
置は、図２に示すように金属製の取付基板９上に光源装
置Ａ，Ｂから走査レンズ群１３までの種々の光学部品を
それぞれネジ１０で取り付けた構成となっている。ま
た、取付基板９には、このレーザ走査光学装置をプリン
ターや複写機等の装置本体に取り付けるための座ぐり穴
１１も形成されている。

【００２３】半導体レーザ素子１から発せられたレーザ
ビームは、コリメータレンズ２によって平行光束に変換
され、ビームスプリッタ３に入射する。一方、半導体レ
ーザ素子１’から発せられたレーザビームは、コリメー
タレンズ２’によって平行光束に変換され、1/2波長板
１４を透過した後、ビームスプリッタ３に入射する。そ
して、半導体レーザ素子１からのレーザビームはビーム
スプリッタ３で反射され、半導体レーザ素子１’からの
レーザビームはビームスプリッタ３を透過する。

【００２４】上記1/2波長板１４について、さらに詳し
く説明する。レーザビームを画像形成に利用する効率を
上げるためには、半導体レーザ素子１からのレーザビー
ムのビームスプリッタ３での反射率と、半導体レーザ素
子１’からのレーザビームのビームスプリッタ３での透
過率と、を高めることが望ましい。ビームスプリッタ３
での反射及び透過の効率を高めるためには、例えば、直
線偏光したレーザビームを発する２つの半導体レーザ素
子と、偏光反射膜(例えば、干渉膜)を有する偏光ビーム
スプリッタとを用いて、レーザビームの偏光面及び偏光
方向がいずれも互いに直交するように、２つの半導体レ
ーザ素子を配置する構成が考えられる。このように構成
によれば、一方の半導体レーザ素子から発せられたレー
ザビームが偏光反射膜で反射され、他方の半導体レーザ
素子から発せられたレーザビームが偏光反射膜を透過す
る。

【００２５】しかしながら、一般に、半導体レーザ素子
から発せられるレーザビームの広がり角は偏光方向とそ
れに直交する方向とで異なり、レーザビームの断面は楕
円形になる。このため、２本のレーザビームがビームス
プリッタ３から感光体ドラム２５までの光学系を共通に
用いる第１実施形態の構成おいて、レーザビームの偏光
面及び偏光方向が互いに直交するように半導体レーザ素
子１，１’を配置すると、２つのレーザビームの強度分
布が主走査方向と副走査方向とで異なることになってし
まう。

【００２６】そこで、第１実施形態の構成では、２本の
レーザビームの偏光面又は偏光方向が同一となるように
半導体レーザ素子１，１’を配置し、コリメータレンズ
２’とビームスプリッタ３との間(コリメータレンズ２
とビームスプリッタ３との間でもよい。)に、レーザビ
ームの偏光面を９０゜回転させる1/2波長板１４(ローテ
ータ等の光学部材でもよい。)を挿入した構成としてい
る。このように構成することによって、２つのレーザビ
ームの強度分布を変化させることなく、レーザビームの
偏光面及び偏光方向を互いに直交させることができる。

【００２７】図４(ａ)，(ｂ)に、1/2波長板１４の２つ
の配置例を示す。図４中、半導体レーザ素子１，１’か
らの２本のレーザビームのそれぞれの伝搬方向にｘ軸及
びｙ軸をとり、ｘ−ｙ平面に対して垂直な方向にｚ軸を
とっている。尚、ビームスプリッタ３は偏光ビームスプ
リッタであり、３ａは偏光反射面である。

【００２８】図４(ａ)の配置例では、半導体レーザ素子
１，１’から発せられた直後のレーザビームは、偏光面
が共にｘ−ｙ面であり、偏光方向はそれぞれｙ，ｘ方向
である。そして、半導体レーザ素子１から発せられたレ
ーザビームは、ビームスプリッタ３とコリメータレンズ
２との間に配置された1/2波長板１４を透過することに
より、偏光面が９０゜回転してｚ−ｘ面となり、偏光方
向が９０°回転してｚ方向となる。ビームスプリッタ３
の偏光反射膜３ａは、偏光面がｘ−ｙ面であるレーザビ
ームを透過させ、偏光面がｚ−ｘ面であるレーザビーム
を反射させるように位置しているので、ビームスプリッ
タ３における半導体レーザ素子１からのレーザビームの
反射率を効率よく高めることができる。

【００２９】図４(ｂ)の配置例では、半導体レーザ素子
１，１’から発せられた直後のレーザビームは、偏光面
がそれぞれｚ−ｘ面，ｙ−ｚ面であり、偏光方向が共に
ｚ方向である。そして、半導体レーザ素子１’から発せ
られたレーザビームは、ビームスプリッタ３とコリメー
タレンズ２’との間に配置された1/2波長板１４を透過
することにより、偏光面が９０゜回転してｘ−ｙ面とな
り、偏光方向が９０°回転してｘ方向となる。ビームス
プリッタ３の偏光反射膜３ａは、偏光面がｘ−ｙ面であ
るレーザビームを透過させ、偏光面ｚ−ｘ面であるレー
ザビームを反射させるように位置しているので、ビーム
スプリッタ３における半導体レーザ素子１からのレーザ
ビームの反射率を効率よく高めることができる。

【００３０】第１実施形態では図４(ｂ)の構成を採用し
ているが、1/2波長板１４を半導体レーザ素子１，１’
のどちら側に挿入してもよい。要は、偏光反射膜３ａ上
で２つのレーザビームの偏光面及び偏光方向が互いに直
交するように、1/2波長板１４を配置すればよい。以上
説明したような構成を採用することにより、偏光反射膜
３ａの面における、半導体レーザ素子１からのレーザビ
ームの反射率と半導体レーザ素子１’からのレーザビー
ムの透過率とを効率よく高めることができる。

【００３１】上述したように偏光反射膜３ａで反射さ
れ、あるいは透過したレーザビームは、ビームスプリッ
タ３を出射した後、光学系(つまり、シリンドリカルレ
ンズ群１２以降の光学系)の光軸に対して平行に進むこ
とになる。これについて、以下に説明する。

【００３２】図３(ｂ)に示すように、半導体レーザ素子
１と１’、並びにコリメータレンズ２と２’は、それら
が取り付けられている台座２７に設けられている段差に
よって、副走査方向に所定の間隔だけ高さを変えて配設
されている。したがって、ビームスプリッタ３のポリゴ
ンミラー６側では、それぞれのレーザビームの光軸(つ
まり、半導体レーザ素子１，１’；コリメータレンズ
２，２’の光軸)が光学系(つまり、シリンドリカルレン
ズ群１２以降の光学系)の光軸近傍において副走査方向
に所定の間隔をあけ、かつ、光学系の光軸に対して平行
に揃えられる。但し、図３(ｂ)では、２本のレーザビー
ムの光軸間に設定される副走査方向の間隔(すなわち、
半導体レーザ素子１と１’との間、コリメータレンズ２
と２’との間に設定される副走査方向の所定の間隔)を
強調して示しており、実際にはその間隔は極僅かであ
る。

【００３３】ビームスプリッタ３を出射した２本のレン
ズビームは、図１，図２に示すように、２枚のシリンド
リカルレンズ４，５からなるシリンドリカルレンズ群１
２に入射する。シリンドリカルレンズ４，５は、副走査
方向にのみそれぞれ正，負の屈折力を有しており、シリ
ンドリカルレンズ群１２は、これらの屈折力が合わさっ
たものとして副走査方向にのみ正の屈折力を有してい
る。したがって、ビームスプリッタ３を経た２本のレー
ザビームは、シリンドリカルレンズ群１２によって、ポ
リゴンミラー６の偏向面近傍で副走査方向に一旦集光さ
れる。

【００３４】レーザービームは、上記のようにシリンド
リカルレンズ群１２によって副走査方向に集光される
が、主走査方向には集光されない。したがって、２本の
レーザービームの断面は、ポリゴンミラー６の偏向面近
傍において、それぞれ主走査方向に長さを有する２本の
線状となる。シリンドリカルレンズ群１２は、後述する
副走査方向に正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ
２４と協働して、ポリゴンミラー６の偏向面の面倒れ補
正を行うように作用する。また、シリンドリカルレンズ
５は、シリンドリカルレンズ２４，光源装置Ａ等と協働
して、温度変化による光学系全体の焦点距離の変化を補
償する作用も有する。この作用については後述する(図
１４等)。

【００３５】ここで、シリンドリカルレンズ群１２の取
り付け構造を説明する。図５は、シリンドリカルレンズ
４，５と、それらを収容する鏡筒１５と、鏡筒１５を固
定支持し、かつ、取付基板９に取り付けられる台座１６
と、を取り出して示す部分拡大図である。同図中、(ａ)
は正面側から見た外観、(ｂ)は側方側から見た縦断面、
(ｃ)は上面側から見た外観を示している。鏡筒１５は、
シリンドリカルレンズ４が装着される内側部材１５ｂ
と、シリンドリカルレンズ５が装着され、かつ、内側部
材１５ｂの一部が内部に嵌り込む外側部材１５ａと、で
構成されている。

【００３６】台座１６は略直方体形状を成し、その上面
には光軸に対して平行な面を成すＶ溝１６ａが形成され
ている。そして、全体として略円筒形状の鏡筒１５は、
このＶ溝１６ａの両斜面に外周面が接した状態で支持さ
れている。このＶ溝１６ａは、鏡筒１５を支持した状態
でシリンドリカルレンズ５のシリンダ母線の副走査方向
高さが光軸高さと一致するように形成されている。ま
た、鏡筒１５は、板バネ２１で押さえられ、その板バネ
２１が台座１６にネジ２２でとめられることによって、
台座１６に対して移動しないように固定されている。

【００３７】鏡筒１５の内側部材１５ｂは外側部材１５
ａ内に嵌合しているが、図５(ｂ)に示すように、その一
部は外側部材１５ａの一方の端面から突出した状態にな
っている。そして、外側部材１５ａの他方の端面(この
部分では内側部材１５ｂが嵌り込んでいない。)には、
シリンドリカルレンズ５が板バネ１７，１８で押圧固定
されている。これらの板バネ１７，１８は、それぞれネ
ジ１９，２０で外側部材１５ａにとめられている。外側
部材１５ａにおいて、シリンドリカルレンズ５が固定さ
れる側の端面に臨む箇所には、主走査面に対して平行な
平面部１５ｃが形成されている。この平面部１５ｃに、
シリンドリカルレンズ５のシリンダ母線に対して平行な
コバ面を当接させることによって、シリンダ母線と光軸
の副走査方向高さとを合わせることができる。

【００３８】鏡筒１５の内側部材１５ｂは、先に述べた
ように一部が外側部材１５ａの一方の端面から突出して
おり、その突出した部分の端部の内側(すなわち、光軸
側)には主走査面に対して平行な平面部１５ｄが形成さ
れている。この平面部１５ｄにシリンドリカルレンズ４
のシリンダ母線に対して平行なコバ面を当接させると、
シリンダ母線と光軸の副走査方向高さとを合わせること
ができる。シリンドリカルレンズ４は、そのシリンダ母
線に対して平行なコバ面を平面部１５ｄに当接させた状
態で、上記突出した部分の端部に接着固定されている。

【００３９】シリンドリカルレンズ４，５の位置は、以
下のようにして調整される。先ず、シリンドリカルレン
ズ４，５をそれぞれ鏡筒１５の内側部材１５ｂと外側部
材１５ａとに取り付ける。次に、外側部材１５ａに内側
部材１５ｂを嵌合させ、シリンドリカルレンズ４とシリ
ンドリカルレンズ５との軸上面間隔が所定の大きさにな
り、かつ、シリンダ母線の方向が同一となるように、両
者を回転・移動させて調整した後、固定してレンズブロ
ックとする。

【００４０】一方、Ｖ溝１６ａの中心線１６ｂ(図５)が
本体装置の光軸と略一致するように台座１６を調整した
後、台座１６を取付基板９(図２)に取り付けておく。す
ると、この台座１６に、光学調整を行った前記レンズブ
ロックを載置するだけで、光軸中心(つまり、光軸の高
さと方向)を一致させることができる。最後に、レンズ
ブロックの位置{すなわち、他の光学要素(半導体レーザ
素子１，１’等)までの光軸方向の距離及びシリンダ母
線の方向}を調整し、板バネ２１で固定する。このよう
にすれば、シリンドリカルレンズ４，５の位置決めを簡
単に、かつ、精度良く行うことができる。

【００４１】次に、ポリゴンミラー６を説明する。上記
シリンドリカルレンズ群１２によってポリゴンミラー６
の偏向面近傍で副走査方向に一旦集光された２本のレー
ザビームは、同時に、矢印ａ方向(図１)に回転するポリ
ゴンミラー６の偏向面によって、感光体ドラム２５の主
走査方向(図１中の矢印ｂ方向)に偏向される。ポリゴン
ミラー６は、その回転軸６ａに対して平行な８つの反射
面を偏向面として備えた正８角形柱形状を成している。
そして、取付基板９の裏面に取り付けられたモータ(図
示せず)で駆動されて、回転軸６ａの周りに等速度で高
速回転することにより、レーザビームを偏向するように
なっている。尚、ポリゴンミラー６は、ほこり除けのた
めカバー(図示せず)内に収容されており、ポリゴンミラ
ー６の偏向面に入射するレーザビームやポリゴンミラー
６の偏向面で反射されたレーザビームは、カバーの側面
に設けられたガラス窓６ｗ(図２)を透過することにな
る。

【００４２】次に、走査レンズ群１３とシリンドリカル
レンズ２４を説明する。ポリゴンミラー６の偏向面で偏
向された２本のレーザビームは、主走査方向に正の屈折
力を有する走査レンズ群１３によって、主走査方向に集
光する。また、走査レンズ群１３と感光体ドラム２５と
の間に配設されている、副走査方向に正の屈折力を有す
るシリンドリカルレンズ２４によって、２本のレーザビ
ームは副走査方向に集光される。したがって、２本のレ
ーザビームは、感光体ドラム２５上において副走査方向
に所定の間隔離れた２つのスポットとして結像すること
になる。そして、主走査は、２本のレーザビームが副走
査方向に所定の間隔離れた平行な２本の走査線を同時に
形成することによって行われ、一方、副走査は、感光体
ドラム２５が矢印ｃ方向(図１)へ回転することによって
行われる。

【００４３】第１実施形態では、２枚のレンズ７，８か
らなる走査レンズ群１３が、全体としてｆθレンズを構
成している。したがって、ポリゴンミラー６の偏向面が
等角速度で回転すると、偏向面で偏向される２本のレー
ザビームの偏向角の角速度は一定となり、２本のレーザ
ビームがそれぞれ感光体ドラム２５上を主走査方向(図
１中の矢印ｂ方向)に等速度で走査することになる。
尚、走査レンズ群１３と副走査方向に正の屈折力を有す
るシリンドリカルレンズ２４とからなる構成を、主走査
方向と副走査方向とで異なる屈折力を有するトロイダル
レンズ，非球面レンズ等に置き換えることも可能であ
る。

【００４４】次に、図６〜図９を用いて光源装置の説明
を行う。上述したレーザ走査光学装置は、２本のレーザ
ビームで走査を行う構成となっているため、２組の光源
装置Ａ，Ｂ(図１〜図３)を備えているが、1/2波長板１
４を保持する構成を除けば、光源装置Ａ，Ｂの構成は同
じであるので、ここでは光源装置Ａを例に挙げて説明す
る。尚、図６〜図９は、それぞれ光源装置Ａの正面図、
上面図、側面図及び分解斜視図である。

【００４５】光源装置Ａは、半導体レーザ素子１と、レ
ーザ保持部材１０１と、コリメータレンズ２と、鏡筒１
０４と、第１，第２鏡筒保持部材１０２，１０３と、で
構成されている。前述したように、半導体レーザ素子１
はレーザビームを射出し、鏡筒１０４で保持されている
コリメータレンズ２は、そのレーザビームを略平行光束
にする。第１，第２鏡筒保持部材１０２，１０３は、鏡
筒１０４と同種の材料からなり、コリメータレンズ２の
光軸１０８に平行な面(すなわち、第１鏡筒保持部材１
０２のＶ溝１０２ａを構成している面と、第２鏡筒保持
部材１０３の凹溝１０３ａを構成している面)を介して
鏡筒１０４を保持する。レーザ保持部材１０１は、第
１，第２鏡筒保持部材１０２，１０３とは異種の材料か
らなり、コリメータレンズ２の光軸１０８に垂直な面１
０５を介して第１鏡筒保持部材１０２と接合されるとと
もに、半導体レーザ素子１を保持する。

【００４６】図７に示すように、レーザ保持部材１０１
は、光軸１０８に垂直な面１０５を介して第１鏡筒保持
部材１０２にネジ１０６ａで取り付けられる構成になっ
ている。その取り付け時に、光軸１０８に垂直な面１０
５に沿って半導体レーザ素子１の位置を２次元的に調整
することができる。また、図６，図９に示すように、鏡
筒１０４は、第１鏡筒保持部材１０２のＶ溝１０２ａと
第２鏡筒保持部材１０３の凹溝１０３ａとの間に挟持さ
れ、かつ、図７，図８に示すように、光軸１０８方向の
位置が調整可能な状態で、第１，第２鏡筒保持部材１０
２，１０３にネジ１０６ｂで取り付けられるようになっ
ている。したがって、Ｖ溝１０２ａ，凹溝１０３ａを構
成している各面に沿って、鏡筒１０４の光軸１０８方向
の位置を調整しながら、鏡筒１０４を第１，第２鏡筒保
持部材１０２，１０３に取り付けることができる。そし
て、半導体レーザ素子１とコリメータレンズ２との間の
距離を初期調整した後、ネジ１０７を締め付けることに
よって、鏡筒１０４は第１，第２鏡筒保持部材１０２，
１０３に固定される。

【００４７】半導体レーザ素子１は発熱するので、レー
ザ保持部材１０１には熱伝導率の高い材料を用いなけれ
ばならない。一方、鏡筒１０４及び第１，第２鏡筒保持
部材１０２，１０３には、加工性が良いこと，コストの
低減が可能であること等が要求されるため、レーザ保持
部材１０１とは材質の異なった種類の材料を用いる必要
がある。そこで、第１実施形態では、レーザ保持部材１
０１の材料としてニッケル表面処理を施した鉄を用いて
おり、鏡筒１０４及び第１，第２鏡筒保持部材１０２，
１０３の材料としてアルミニウムを用いている。

【００４８】図１０は、第１実施形態に係る光源装置Ａ
を模式的に示す概略構成図である。この光源装置Ａは、
半導体レーザ素子１と、コリメータレンズ２と、半導体
レーザ素子１を保持するレーザ保持部材１１１と、コリ
メータレンズ２が装着される鏡筒１１３と、鏡筒１１３
を嵌合保持する鏡筒保持部材１１２と、で構成されてい
る。レーザ保持部材１１１は前記レーザ保持部材１０１
に相当し、鏡筒保持部材１１２は前記第１，第２鏡筒保
持部材１０２，１０３に相当し、鏡筒１１３は前記鏡筒
１０４に相当する。

【００４９】また、図１０において、レーザ保持部材１
１１と鏡筒保持部材１１２とは、光軸１１６に垂直な面
(接合面)１１４を介して互いに圧接されており、鏡筒１
１３と鏡筒保持部材１１２とは、光軸１１６に平行な面
(接触面)１１５を介して接合されている。そして、鏡筒
１１３と鏡筒保持部材１１２とは同種の材料からなって
おり、レーザ保持部材１１１と鏡筒保持部材１１２とは
異種の材料からなっている。

【００５０】鏡筒１１３と鏡筒保持部材１１２とは同種
の材料からなっているため、鏡筒１１３の線膨張率と鏡
筒保持部材１１２の線膨張率とは同じである。したがっ
て、半導体レーザ素子１の発熱等によって鏡筒１１３と
鏡筒保持部材１１２が熱膨張しても、鏡筒１１３と鏡筒
保持部材１１２との接触面１１５では滑りやズレが生じ
ない。しかも、コリメータレンズ２の光軸１１６に平行
な面１１５を介して鏡筒保持部材１１２が鏡筒１１３を
保持しているため、コリメータレンズ２の光軸１１６に
沿って鏡筒１１３を移動させることにより、コリメータ
レンズ２の光軸１１６方向の位置を変えることができ
る。

【００５１】レーザ保持部材１１１と鏡筒保持部材１１
２とは異種の材料からなっているため、レーザ保持部材
１１１の線膨張率と鏡筒保持部材１１２の線膨張率とは
異なる。したがって、半導体レーザ素子１の発熱等によ
ってレーザ保持部材１１１と鏡筒保持部材１１２が熱膨
張すると、レーザ保持部材１１１と鏡筒保持部材１１２
との接合面１１４で滑りやズレが生じる。接合面１１４
で摩擦を持ちながら滑りやズレが生じると、温度変化に
対して再現性の悪い現象が起きることになる。しかし、
レーザ保持部材１１１と鏡筒保持部材１１２とは、コリ
メータレンズ２の光軸１１６に垂直な面１１４を介して
接合されているので、熱膨張しても上記滑りやズレが光
軸１１６方向に現れることはない。

【００５２】以上のように、レーザ保持部材１０１に相
当するレーザ保持部材１１１；第１，第２鏡筒保持部材
１０２，１０３に相当する鏡筒保持部材１１２及び鏡筒
１０４に相当する鏡筒１１３が熱膨張しても、それに伴
う滑りやズレは、Ｖ溝１０２ａ，凹溝１０３ａを構成し
ている各面に相当する接触面１１５では生じず、また、
光軸１０８に垂直な面１０５に相当する接合面１１４で
は光軸１１６方向に現れない。したがって、半導体レー
ザ素子１とコリメータレンズ２との間の距離は、温度変
化に伴って再現性よく変化することになる。このため、
温度変化に伴う半導体レーザ素子１とコリメータレンズ
２との間の距離の変化、そして、その結果現れる光学系
全体の焦点距離の変化を正確に予測することができる。
これにより、光学系中の光源装置Ａ，Ｂ以外の構成要素
を用いて、光学系全体の焦点距離の変化を正確に補正す
ることができる。

【００５３】次に、第１実施形態における光学系の数値
例を挙げて、第１実施形態に係るレーザ走査光学装置の
温度補償を更に詳細に説明する。表１に、第１実施形態
を構成している光学系(シリンドリカルレンズ４から被
走査面２５ａまでの光学系)のコンストラクションデー
タを示す。この光学系に用いられているシリンドリカル
レンズ４の焦点距離f1は30mm、シリンドリカルレンズ５
の焦点距離f2は-16mmである。

【００５４】また、表１に示すコンストラクションデー
タにおいて、Si(i=1,2,3…)はビームスプリッタ３側か
ら数えてi番目の面Si、riy(i=1,2,3…)はビームスプリ
ッタ３側から数えてi番目の面Siの主走査方向の曲率半
径、riz(i=1,2,3…)はビームスプリッタ３側から数えて
i番目の面Siの副走査方向の曲率半径、di(i=1,2,3…)は
ビームスプリッタ３側から数えてi番目の軸上面間隔、N
i(i=1,2,3…)はビームスプリッタ３側から数えてi番目
のレンズの波長780nmの光線に対する屈折率、である。
なお、コンストラクションデータ中、半導体レーザ素子
１，１’；コリメータレンズ２，２’及びビームスプリ
ッタ３の構成は省略しているが、シリンドリカルレンズ
４のビームスプリッタ３側の面S1には、物体距離無限遠
の平行光束が入射するものとする。

【００５５】

【表１】

【００５６】表１に示す光学系を備えた第１実施形態の
レーザ走査光学装置において、環境温度が２０℃から４
０℃まで変化した場合のシミュレーション結果を、表２
に示す。ただし、そのシミュレーション結果は、主走査
方向及び副走査方向のスポット径が最小となる位置を、
被走査面２５ａを基準としてmm単位で表したものであ
る。

【００５７】

【表２】

【００５８】第１実施形態に係るレーザ走査光学装置で
は、温度変化に対して光学系全体の焦点距離の変化が再
現性よく現れるため、焦点距離の変動に関しては表２に
示す結果が常に期待できる。しかしながら、従来の光源
装置が用いられたレーザ走査光学装置では、温度変化に
対する挙動に再現性がないため、上記コンストラクショ
ンデータで示すような各シリンドリカルレンズを設計す
ることができない。

【００５９】次に、このレーザ走査光学装置における焦
点距離の温度補償条件について、実際の設計手順を示し
ながら説明する。第１実施形態のレーザ走査光学装置
は、環境温度の変動により発生する光学系の焦点距離の
変動を補償するために、具体的には次の手順(１)〜(３)
で設計されている。

【００６０】(１)：被走査面２５ａ上でのスポット径や
ポリゴンミラー６の回転速度等から、主走査方向の屈折
力配置及びシリンドリカルレンズ２４の屈折力を決定す
る。 (２)：上記(１)で決定された屈折力配置に対して、主走
査方向における単位温度あたりの焦点距離変動を計算
し、その計算に基づいて光源装置Ａ，Ｂの構成を決定す
る。 (３)：上記(２)で決定した光源装置Ａ，Ｂに対して、副
走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ
４，５の屈折力配置を決定する。

【００６１】上記手順(１)〜(３)に従って設計された第
１実施形態のレーザ走査光学装置について、光源装置
Ａ，Ｂとシリンドリカルレンズ４，５との実際の設計手
順を説明する。なお、以下の考察では光源装置Ａを例に
挙げるが、光源装置Ｂに関してもその設計手順等は全く
同様である。

【００６２】図１１は、第１実施形態に係るレーザ走査
光学装置の主走査方向断面の屈折力配置を示す模式図で
ある。図中、Ｓは半導体レーザ素子１の光源(発光点)、
fcはコリメータレンズ２の焦点距離、fMは走査レンズ群
１３の主走査方向の焦点距離、Ｐはポリゴンミラー６の
偏向面、Ｉは感光体ドラム２５の被走査面２５ａであ
る。この主走査断面での屈折力配置は、被走査面Ｉでの
所望の画像性能から決定される。また、Ｌは半導体レー
ザ素子１とコリメータレンズ２との間隔を表し、ΔLBM
は主走査方向においてスポット径が最小となる位置の被
走査面Ｉからの光軸方向の誤差(ただし、光源Ｓから遠
くなる方向を正とする。)を表す。

【００６３】このレーザ走査光学装置の主走査方向にお
ける、環境温度の変化に対する被走査面Ｉ上でのスポッ
ト径の変動要因には、半導体レーザ素子１とコリメータ
レンズ２との間隔変動の他に、レーザ光源(半導体レ
ーザ素子１)の発振波長の変動による、コリメータレン
ズ２及び走査レンズ群１３(走査レンズ７，８)での軸上
色収差の変動，コリメータレンズ２の屈折力の変動，
走査レンズ群１３の屈折力の変動、がある。レーザ走
査光学装置を具体化するにあたっては、主走査方向にお
いて、これらの４つの要因を図１２に示すように組み合
わせる。つまり、半導体レーザ素子１とコリメータレン
ズ２との間隔変動によって、上記〜の変動が相殺さ
れるように計算して光源装置Ａを設計する。

【００６４】表３に、焦点距離fcが15mmのコリメータレ
ンズ２を用い、環境温度の変動量ΔＴを２０℃としたと
きの、ΔLBMに対する各変動要因〜の寄与と、変動
要因〜のすべての寄与を合計した総和ΣΔLBM、の
主走査方向における計算結果を示す。ただし、表３に示
すΔLBMの計算にあたっては、表４に示す各硝材の線膨
張係数α，屈折率の温度変化率dn/dTの値を用い、温度
変動によるレンズ形状の変化は、相似関係を保持しなが
ら行われるものと仮定している。したがって、各面の曲
率半径は、表４に示す線膨張係数αに環境温度の変動量
ΔＴを乗じて計算されている。また、半導体レーザ素子
１の温度変化による発振波長変化率dλ/dTとして、dλ/
dT=0.23nm/degを用いている。

【００６５】

【表３】

【００６６】

【表４】

【００６７】表３の計算結果から分かるように、図１１
に示す屈折力配置では、環境温度が２０℃変化すると、
スポット径が最小となる位置は、主走査方向において1.
665mmだけ半導体レーザ素子１から離れる方向に変化す
る。そこで、環境温度が２０℃変化する際に、半導体レ
ーザ素子１とコリメータレンズ２との間隔変動によって
ΔLBM=-1.665mm程度となるように光源装置Ａを設計すれ
ば、主走査方向における温度補償が達成されることにな
る。

【００６８】今、仮に光源装置Ａがすべてアルミニウム
(線膨張係数αAL=23×10^-6)で構成されているとする
と、光源装置Ａを原因として発生するΔLBMは、ΔLBM=-
2.200mmとなり、アルミニウムでは補正しすぎる結果と
なる。ΔLBM=-1.665mm程度となる光源装置Ａの材料とし
ては、線膨張係数αが以下の値を有するものが要求され
る。 α=αAL×1.665/2.220 =17.3×10^-6

【００６９】しかしながら、光源装置Ａ(図６〜図９)に
おいては、半導体レーザ素子１を保持するレーザ保持部
材１０１と、コリメータレンズ２の鏡筒１０４を保持す
る第１，第２鏡筒保持部材１０２，１０３とは、前述し
たように異種の材料で構成される必要がある。したがっ
て、異種の材料の接合を加味して光源装置Ａ全体の見か
け上の線膨張係数αM(以下このような見かけ上の線膨張
係数を加重平均線膨張係数と記す。)が上記の値αとな
るように、レーザ保持部材１０１と第１，第２鏡筒保持
部材１０２，１０３とのそれぞれの構成を決定しなけれ
ばならない。

【００７０】図１３は、異なる２つの材料Ｍ１とＭ２と
を接合した場合のサイズと線膨張係数との関係をモデル
化した模式図である。図１３に示すモデルにおいて、全
長をＬtotalとし、材料Ｍ１の全長方向の長さをｘと
し、材料Ｍ１，Ｍ２の線膨張係数をそれぞれα1，α2と
する。このモデルにおいて、各材料Ｍ１，Ｍ２に対する
線膨張係数α1，α2と加重平均線膨張係数αMとの関係
は、以下の式(1)で規定される。 αM・Ｌtotal=α1・ｘ+α2・(Ｌtotal-ｘ) …(1)

【００７１】第１実施形態に係る光源装置Ａに対して上
記式(1)を適用する。式(1)にαM=17.3×10^-6,Ｌtotal=1
5mm,α1=23×10^-6(アルミニウムの値),α2=11.7×10
^-6(鉄の値)をそれぞれ代入してｘを求めると、以下の値
が導出される。ｘ＝７．４３

【００７２】したがって、第１実施形態に係る光源装置
Ａにおいて、コリメータレンズ２の焦点距離が１５ｍｍ
のときに、加重平均線膨張係数αMの値をαM=17.3×10
^-6とするには、アルミニウムを材料とする部材を7.43mm
とし、鉄を材料とする部材を7.57mmとすればよいことが
分かる。つまり、第１実施形態に係る光源装置Ａでは、
２つの部材の接合位置を以下の(A)，(B)のように決定す
れば、主走査方向における各部材の配置が決定される。 (A)：レーザ保持部材１０１はニッケル表面処理を施し
た鉄からなっているので、半導体レーザ素子１の発光位
置から接合面１０５までの光軸方向の長さを7.57mmとす
る。 (B)：第１鏡筒保持部材１０２はアルミニウムからなっ
ているので、コリメータレンズ２の光軸方向の位置から
接合面１０５までの光軸方向の長さを7.43mmとする。

【００７３】次に、上記光源装置Ａの主走査方向の構成
に基づいて副走査方向の構成を決定する。図１４は、第
１実施形態に係るレーザ走査光学装置の副走査方向断面
の屈折力配置を示す模式図である。図中、Ｓは半導体レ
ーザ素子１の光源(発光点)、fcはコリメータレンズ２の
焦点距離、f1はシリンドリカルレンズ４の焦点距離、f2
はシリンドリカルレンズ５の焦点距離、fはシリンドリ
カルレンズ４，５(シリンドリカルレンズ群１２)の合成
焦点距離、fSは走査レンズ群１３とシリンドリカルレン
ズ２４との副走査方向の合成焦点距離、Ｐはポリゴンミ
ラー６の偏向面、Ｉは感光体ドラム２５の被走査面２５
ａである。また、Ｌは半導体レーザ素子１とコリメータ
レンズ２との間隔を表し、ｄはシリンドリカルレンズ
４，５の面間隔、S2'はシリンドリカルレンズ５の像側
面から偏向面Ｐまでの距離、ΔLBSは副走査方向におい
てスポット径が最小となる位置の被走査面Ｉからの光軸
方向の誤差(光源Ｓから遠くなる方向を正とする。)を表
す。さらに、偏向面Ｐから被走査面Ｉまでの光学系倍率
をβとする。

【００７４】副走査方向の各焦点距離の値のうち、fSは
面倒れ補正に対する感度や被走査面Ｉ上での所望のスポ
ット径から決定される。また、第１実施形態の場合、β
=-0.73としている。したがって、副走査方向において
は、β=-0.73となるfSに対して整合するとともに、全系
の副走査方向の焦点距離変化を補償するように、シリン
ドリカルレンズ４，５の屈折力を決定すればよい。

【００７５】このレーザ走査光学装置の副走査方向にお
ける、環境温度の変化に対する被走査面Ｉ上でのスポッ
ト径の変動要因には、半導体レーザ素子１とコリメータ
レンズ２との間隔変動の他に、レーザ光源(半導体レ
ーザ素子１)の発振波長の変動による、コリメータレン
ズ２，走査レンズ群１３(走査レンズ７，８)及びシリン
ドリカルレンズ２４での軸上色収差の変動，コリメー
タレンズ２の屈折力の変動，走査レンズ群１３の屈折
力の変動，シリンドリカルレンズ群１２(シリンドリ
カルレンズ７，８)の屈折力の変動，レーザ光源の発
振波長の変動による、シリンドリカルレンズ群１２での
軸上色収差の変動、がある。レーザ走査光学装置を具体
化するにあたっては、副走査方向において、これらの６
つの要因を図１５に示すように組み合わせる。つまり、
上記及びが適切な値となるようにシリンドリカルレ
ンズ４，５の形状を決定し、半導体レーザ素子１とコリ
メータレンズ２との間隔変動と上記〜の変動とを合
成した変動が、上記及びによって相殺されるように
設計する。

【００７６】表５に、主走査方向について決定された光
源装置Ａにおいて、環境温度の変動量ΔＴを２０℃とし
たときの、ΔLBSに対する各変動要因(つまり、変動要因
〜，半導体レーザ素子１とコリメータレンズ２との
間隔変動)の寄与と、変動要因のすべての寄与を合計し
た総和ΣΔLBS、の副走査方向における計算結果を示
す。ただし、表５に示すΔLBSの計算にあたっては、表
６に示す各硝材の線膨張係数α，屈折率の温度変化率dn
/dTの値を用い、温度変動によるレンズ形状の変化は、
相似関係を保持しながら行われるものと仮定している。
したがって、各面の曲率半径は、表６に示す線膨張係数
αに環境温度の変動量ΔＴを乗じて計算されている。ま
た、半導体レーザ素子１の温度変化による発振波長変化
率dλ/dTとして、dλ/dT=0.23nm/degを用いている。

【００７７】

【表５】

【００７８】

【表６】

【００７９】表５の計算結果から分かるように、図１４
に示す屈折力配置では、環境温度が２０℃変化すると、
スポット径が最小となる位置は、副走査方向において1.
256mmだけ半導体レーザ素子１から離れる方向に変化す
る。そこで、環境温度が２０℃変化する際に、シリンド
リカルレンズ４，５によってΔLBS=-1.256mm程度となる
ようにシリンドリカルレンズ４，５の屈折力を設計すれ
ば、副走査方向における温度補償が達成されることにな
る。

【００８０】例えば、ＢＫ７からなる正レンズをシリン
ドリカルレンズ４として用い、ＡＣ(樹脂)からなる負レ
ンズをシリンドリカルレンズ５として用いた場合、fSの
値と整合しつつΔLBS=-1.256mm程度となるシリンドリカ
ルレンズ４，５の屈折力の組み合わせは、表７に示すよ
うに複数解存在する。

【００８１】

【表７】

【００８２】このうち、例えばf1=30,f2=-16の場合につ
いてΔLBSを計算すると、表８に示すようになる。ただ
し、表８に示すΔLBSの計算にあたっては、表６に示す
各硝材の線膨張係数α，屈折率の温度変化率dn/dTの値
を用い、温度変動によるレンズ形状の変化は、相似関係
を保持しながら行われるものと仮定している。したがっ
て、各面の曲率半径は、表６に示す線膨張係数αに環境
温度の変動量ΔＴを乗じて計算されている。また、半導
体レーザ素子１の温度変化による発振波長変化率dλ/dT
として、dλ/dT=0.23nm/degを用いている。

【００８３】

【表８】

【００８４】以上のようにして、ΣΔLBS=-1.234が得ら
れる。副走査方向においては、この値と表５に示すΣΔ
LBS=1.256とが相殺されるため、環境温度の変動が２０
℃の場合のトータルのΣΔLBSは、以下に示すように非
常に小さな値となる。したがって、環境温度が変動して
も光学系全体の焦点距離が変化しない具体的なレーザ走
査光学装置は、以上説明したように設計可能である。 ΣΔLBS(total)=1.256+(-1.234) =0.022(mm)

【００８５】《第２実施形態(図１６〜図２１)》次に、
本発明に係る第２実施形態を説明する。図１６は第２実
施形態に係るレーザ走査光学装置の上面図であり、図１
７はそのレーザ走査光学装置を正面側から見たときの縦
断面図である。このレーザ走査光学装置は、前記第１実
施形態に係る光源装置Ａと同一構成の光源装置Ａ，シリ
ンドリカルレンズ群２０５，ポリゴンミラー２０６，走
査レンズ群２１０，自由曲面レンズ２１１，ミラー２１
２，感光体ドラム２１３等を備えている。

【００８６】光源装置Ａは、前述したようにレーザビー
ムを射出する半導体レーザ素子１とコリメータレンズ２
とを、内部に保持している。シリンドリカルレンズ群２
０５は、副走査方向にのみ正の屈折力を有するシリンド
リカルレンズ２０３と、プラスチックを材料とし副走査
方向にのみ負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２
０４とからなっている。走査レンズ群２１０は、負の屈
折力を有する走査レンズ２０７と、正の屈折力を有する
走査レンズ２０８と、正の屈折力を有する走査レンズ２
０９とからなっている。自由曲面レンズ２１１は、プラ
スチックを材料とし副走査方向にのみ正の屈折力を有し
ている。感光体ドラム２１３は、被走査面２１３ａとな
る感光体表面を備えている。

【００８７】第２実施形態に係るレーザ走査光学装置
は、第１実施形態に係るレーザ走査光学装置と同様に、
概略、光源装置Ａから射出されたレーザビームがポリゴ
ンミラー２０６によって偏向され、感光体ドラム２１３
上を走査する構成となっている。第１実施形態に係るレ
ーザ走査光学装置と第２実施形態に係るレーザ走査光学
装置との相違点としては、光源装置Ａが１つである
点，半導体レーザ素子１の発光位置が、コリメータレ
ンズ２の焦点位置からわずかにずれて配置されており、
コリメータレンズ２からは収束光が射出される点，走
査レンズ群２１０が３枚のレンズからなる点，感光体
ドラム２１３側に配置されるシリンドリカルレンズ２１
１が、副走査方向には屈折力を有しない拡張トーリック
面で定義される自由曲面レンズである点、が挙げられ
る。

【００８８】表９に、第２実施形態を構成している光学
系(半導体レーザ素子１のウィンドウガラスから被走査
面２１３ａまでの光学系)のコンストラクションデータ
を示す。ただし、表９に示すコンストラクションデータ
において、Si(i=1,2,3…)は半導体レーザ素子１側から
数えてi番目の面Si、riy(i=1,2,3…)は半導体レーザ素
子１側から数えてi番目の面Siの主走査方向の曲率半
径、riz(i=1,2,3…)は半導体レーザ素子１側から数えて
i番目の面Siの副走査方向の曲率半径、di(i=1,2,3…)は
半導体レーザ素子１側から数えてi番目の軸上面間隔、N
i(i=1,2,3…)は半導体レーザ素子１側から数えてi番目
のレンズの波長780nmの光線に対する屈折率、である。

【００８９】

【表９】

【００９０】表９のコンストラクションデータにおい
て、*印が付された面S4(コリメータレンズ２の像側面)
は、軸対称非球面で構成された面であることを示し、非
球面の面形状を表わす次の式(AS)で定義されるものとす
る。また、表１０に、面S4の非球面係数Ai及び２次曲線
パラメータεの値を示す。

【００９１】

【数１】

【００９２】但し、式(AS)中、 X :光軸方向の基準面からの変位量、 Y :光軸に対して垂直な方向の高さ、 C :近軸曲率、 ε:２次曲線パラメータ、 Ai:i次の非球面係数である。

【００９３】

【表１０】

【００９４】表９のコンストラクションデータにおい
て、s印が付された面S5,S8は、副走査方向にのみ屈折力
を有するシリンドリカル面であることを示す。また、表
９のコンストラクションデータにおいて、+印が付され
た面S20は、拡張トーリック面で構成された面であるこ
とを示し、拡張トーリック面の面形状を表す以下の一般
式(TA)で定義されるものとする。式(TA)中のκ，ρ，Ａ
は、式(TB),(TC),(TD)でそれぞれ表され、式(TD)中のａ
_i,jについては、ａ_0,0≡0，ａ_i,1≡0，ａ_1,j≡0であ
る。ただし、以下の式(TA)〜(TD)は、３次元空間座標
(x:光軸方向,y:主走査方向,z:副走査方向)において定義
されているものとする。

【００９５】

【数２】

【００９６】上記拡張トーリック面は、基準ｚトーリッ
ク面に２次元的な付加項Ａ(y,z)を加えたものとして得
られる。ここで、主走査断面における曲線を主曲線、副
走査断面における曲線をプロファイル曲線とすると、
Κ，ｃはそれぞれ面頂点での主曲線方向，プロファイル
曲線方向の曲率(正確には、それぞれΚ+２ａ_0,2，ｃ+２
ａ_2,0)を表し、μ，εはそれぞれ主曲線方向，プロファ
イル曲線方向の２次曲線パラメータを表す。これらのパ
ラメータの値を表１１に示す。

【００９７】

【表１１】

【００９８】また、自由曲面レンズ２１１は、通常のシ
リンドリカルレンズとは異なり、主走査方向について対
称軸を有している。第２実施形態に係るレーザ走査光学
装置では、この自由曲面レンズ２１１の対称軸を、走査
レンズ群２１０の光軸から主走査方向の上流側へ150mm
ずらせて配置している。このように配置することによ
り、走査レンズ群２１０で発生する像面湾曲の非対称性
(つまり、主走査方向の上流側と下流側との非対称性)を
補正することができる。

【００９９】表９に示す光学系を備えた第２実施形態の
レーザ走査光学装置において、環境温度が２０℃から４
０℃まで変化した場合のシミュレーション結果を、表１
２に示す。ただし、そのシミュレーション結果は、主走
査方向及び副走査方向のスポット径が最小となる位置
を、被走査面２１３ａを基準としてmm単位で表したもの
である。

【０１００】

【表１２】

【０１０１】図１８は、第２実施形態に係るレーザ走査
光学装置の主走査方向断面の屈折力配置を示す模式図で
ある。図中、Ｓは半導体レーザ素子１の光源(発光点)、
fcはコリメータレンズ２の焦点距離、fMは走査レンズ群
２１０の主走査方向の焦点距離、Ｐはポリゴンミラー２
０６の偏向面、Ｉは感光体ドラム２１３の被走査面２１
３ａである。この主走査断面での屈折力配置は、被走査
面Ｉでの所望の画像性能から決定される。また、Ｌは半
導体レーザ素子１とコリメータレンズ２との間隔を表
し、Ｄは偏向面Ｐからコリメータレンズ２が形成する仮
想像点位置(物点)ＯＰまでの距離、ΔLBMは主走査方向
においてスポット径が最小となる位置の被走査面Ｉから
の光軸方向の誤差(ただし、光源Ｓから遠くなる方向を
正とする。)を表す。

【０１０２】このレーザ走査光学装置の主走査方向にお
ける、環境温度の変化に対する被走査面Ｉ上でのスポッ
ト径の変動要因には、第１実施形態の場合と同様、半導
体レーザ素子１とコリメータレンズ２との間隔変動の他
に、レーザ光源(半導体レーザ素子１)の発振波長の変
動による、コリメータレンズ２及び走査レンズ群２１０
(走査レンズ２０７，２０８，２０９)での軸上色収差の
変動，コリメータレンズ２の屈折力の変動，走査レ
ンズ群２１０の屈折力の変動、がある。レーザ走査光学
装置を具体化するにあたっては、主走査方向において、
これらの４つの要因を図１９のように組み合わせる。つ
まり、半導体レーザ素子１とコリメータレンズ２との間
隔変動によって、上記〜の変動が相殺されるように
計算して光源装置Ａを設計する。

【０１０３】表１３に、焦点距離fcが15mmのコリメータ
レンズ２を用い、環境温度の変動量ΔＴを２０℃とした
ときの、ΔLBMに対する各変動要因〜の寄与と、変
動要因〜のすべての寄与を合計した総和ΣΔLBM、
の主走査方向における計算結果を示す。ただし、表１３
に示すΔLBMの計算にあたっては、表１４に示す各硝材
の線膨張係数α，屈折率の温度変化率dn/dTの値を用
い、温度変動によるレンズ形状の変化は、相似関係を保
持しながら行われるものと仮定している。したがって、
各面の曲率半径は、表１４に示す線膨張係数αに環境温
度の変動量ΔＴを乗じて計算されている。また、半導体
レーザ素子１の温度変化による発振波長変化率dλ/dTと
して、dλ/dT=0.23nm/degを用いている。

【０１０４】

【表１３】

【０１０５】

【表１４】

【０１０６】表１３の計算結果から分かるように、図１
８に示す屈折力配置では、環境温度が２０℃変動する
と、スポット径が最小となる位置は、主走査方向におい
て1.9137mmだけ半導体レーザ素子１から離れる方向に変
化する。そこで、環境温度が２０℃変化する際に、半導
体レーザ素子１とコリメータレンズ２との間隔変動によ
ってΔLBM=-1.9137mm程度となるように光源装置Ａを設
計すれば、主走査方向における温度補償が達成されるこ
とになる。

【０１０７】第２実施形態においても第１実施形態の場
合と同様の計算を行い、加重平均線膨張係数αMを求め
ると、以下の値が計算される。 αM=16.75×10^-6

【０１０８】この値αMを前述の式(1)に代入して、第２
実施形態に係る光源装置Ａに対してｘを求めると、以下
の値が導出される。ｘ=7.37

【０１０９】したがって、第２実施形態に係る光源装置
Ａにおいて、半導体レーザ素子１とコリメータレンズ２
との間隔Ｌが16.5mmのときに、加重平均線膨張係数αM
の値をαM=16.75×10^-6とするには、アルミニウムを材
料とする部材を7.37mmとし、鉄を材料とする部材を9.13
mmとすればよいことが分かる。つまり、第２実施形態に
係る光源装置Ａでは、２つの部材の接合位置を以下の
(C)，(D)のように決定すれば、主走査方向における各部
材の配置が決定される。 (C)：レーザ保持部材１０１はニッケル表面処理を施し
た鉄からなっているので、半導体レーザ素子１の発光位
置から接合面１０５までの光軸方向の長さを9.13mmとす
る。 (D)：第１鏡筒保持部材１０２はアルミニウムからなっ
ているので、コリメータレンズ２の光軸方向の位置から
接合面１０５までの光軸方向の長さを7.37mmとする。

【０１１０】次に、上記光源装置Ａの主走査方向の構成
に基づいて副走査方向の構成を決定する。図２０は、第
２実施形態に係るレーザ走査光学装置の副走査方向断面
の屈折力配置を示す模式図である。図中、Ｓは半導体レ
ーザ素子１の光源(発光点)、fcはコリメータレンズ２の
焦点距離、f1はシリンドリカルレンズ２０３の焦点距
離、f2はシリンドリカルレンズ２０４の焦点距離、fは
シリンドリカルレンズ２０３，２０４(シリンドリカル
レンズ群２０５)の合成焦点距離、fSは走査レンズ群２
１０と自由曲面レンズ２１１との副走査方向の合成焦点
距離、Ｐはポリゴンミラー２０６の偏向面、Ｉは感光体
ドラム２１３の被走査面２１３ａである。また、Ｌは半
導体レーザ素子１とコリメータレンズ２との間隔を表
し、ｄはシリンドリカルレンズ２０３，２０４の面間
隔、S2'はシリンドリカルレンズ２０４の像側面から偏
向面Ｐまでの距離、Ｄは偏向面Ｐからコリメータレンズ
２が形成する仮想像点位置(物点)ＯＰまでの距離、ΔLB
Sは副走査方向においてスポット径が最小となる位置の
被走査面Ｉからの光軸方向の誤差(光源Ｓから遠くなる
方向を正とする。)を表す。さらに、偏向面Ｐから被走
査面Ｉまでの光学系倍率をβとする。

【０１１１】副走査方向の各焦点距離の値のうち、fSは
面倒れ補正に対する感度や被走査面Ｉ上での所望のスポ
ット径から決定される。第２実施形態の場合も第１実施
形態と同様に、fSに対して整合するとともに、全系の副
走査方向の焦点距離変化を補償するように、シリンドリ
カルレンズ２０３，２０４の屈折力を決定すればよい。

【０１１２】このレーザ走査光学装置の副走査方向にお
ける、環境温度の変化に対する被走査面Ｉ上でのスポッ
ト径の変動要因には、半導体レーザ素子１とコリメータ
レンズ２との間隔変動の他に、レーザ光源(半導体レ
ーザ素子１)の発振波長の変動による、コリメータレン
ズ２，走査レンズ群２１０(走査レンズ２０７，２０
８，２０９)及びシリンドリカルレンズ２１１での軸上
色収差の変動，コリメータレンズ２の屈折力の変動，
走査レンズ群２１０の屈折力の変動，シリンドリカ
ルレンズ群２０５(シリンドリカルレンズ２０３，２０
４)の屈折力の変動，レーザ光源の発振波長の変動に
よる、シリンドリカルレンズ群２０５での軸上色収差の
変動、がある。レーザ走査光学装置を具体化するにあた
っては、副走査方向において、これらの６つの要因を図
２１に示すように組み合わせる。つまり、上記及び
が適切な値となるようにシリンドリカルレンズ２０３，
２０４の形状を決定し、半導体レーザ素子１とコリメー
タレンズ２との間隔変動と上記〜の変動とを合成し
た変動が、上記及びによって相殺されるように設計
する。

【０１１３】表１５に、主走査方向について決定された
光源装置Ａにおいて、環境温度の変動量ΔＴを２０℃と
したときの、ΔLBSに対する各変動要因(つまり、変動要
因〜，半導体レーザ素子１とコリメータレンズ２と
の間隔変動)の寄与と、変動要因のすべての寄与を合計
した総和ΣΔLBS、の副走査方向における計算結果を示
す。ただし、表１５に示すΔLBSの計算にあたっては、
表１６に示す各硝材の線膨張係数α，屈折率の温度変化
率dn/dTの値を用い、温度変動によるレンズ形状の変化
は、相似関係を保持しながら行われるものと仮定してい
る。したがって、各面の曲率半径は、表１６に示す線膨
張係数αに環境温度の変動量ΔＴを乗じて計算されてい
る。また、半導体レーザ素子１の温度変化による発振波
長変化率dλ/dTとして、dλ/dT=0.23nm/degを用いてい
る。

【０１１４】

【表１５】

【０１１５】

【表１６】

【０１１６】表１５の計算結果から分かるように、図２
０に示す屈折力配置では、環境温度が２０℃変動する
と、スポット径が最小となる位置は、副走査方向におい
て2.5633mmだけ半導体レーザ素子１から離れる方向に変
化する。そこで、環境温度が２０℃変化する際に、シリ
ンドリカルレンズ２０３，２０４によってΔLBS=-2.563
3mm程度となるようにシリンドリカルレンズ２０３，２
０４の屈折力を設計すれば、副走査方向における温度補
償が達成されることになる。

【０１１７】例えば、ＢＫ７から成る正レンズをシリン
ドリカルレンズ２０４として用い、アモルファスポリオ
レフィン(樹脂)からなる負レンズをシリンドリカルレン
ズ２０３として用いた場合、fSの値と整合しつつΔLBS=
-2.5633mm程度となるシリンドリカルレンズ２０３，２
０４の屈折力の組み合わせは、表１７に示すように複数
解存在する。

【０１１８】

【表１７】

【０１１９】このうち、例えばf1=30,f2=-30の場合につ
いてΔLBSを計算すると、表１８に示すようになる。た
だし、表１８に示すΔLBSの計算にあたっては、表１６
に示す各硝材の線膨張係数α，屈折率の温度変化率dn/d
Tの値を用い、温度変動によるレンズ形状の変化は、相
似関係を保持しながら行われるものと仮定している。し
たがって、各面の曲率半径は、表１６に示す線膨張係数
αに環境温度の変動量ΔＴを乗じて計算されている。ま
た、半導体レーザ素子１の温度変化による発振波長変化
率dλ/dTとして、dλ/dT=0.23nm/degを用いている。

【０１２０】

【表１８】

【０１２１】以上のようにして、ΣΔLBS=-2.5613が得
られる。副走査方向においては、この値と表１５に示す
ΣΔLBS=2.5633とが相殺されるため、環境温度の変動が
２０℃の場合のトータルのΣΔLBSは、以下に示すよう
に非常に小さな値となる。したがって、環境温度が変動
しても光学系全体の焦点距離が変化しない具体的なレー
ザ走査光学装置は、以上説明したように第２実施形態に
ついても設計可能である。 ΣΔLBS(total)=2.5633+(-2.5613) =0.020(mm)

【０１２２】《第３実施形態(図２２)》次に、本発明に
係る第３実施形態を説明する。図２２は、第３実施形態
に係るレーザ走査光学装置の画像書き込み光学系を示す
斜視図である。このレーザ走査光学装置の光学系は、半
導体レーザ素子３０１，鏡筒３０２，フォーカシングレ
ンズ３０３，シリンドリカルレンズ３０４，折り返しミ
ラー３０５，ポリゴンミラー３０６(第１実施形態に用
いられているものと同じ。)，走査レンズ群３０９(第１
実施形態に用いられているものと同じ。)，シリンドリ
カルレンズ３１０，ミラー３１１，感光体ドラム３１
２、等を備えている。

【０１２３】レーザビームを射出する半導体レーザ素子
３０１と、内部にコリメータレンズ(図示せず)を保持す
る鏡筒３０２とは、前述した第１実施形態に係る光源装
置Ａと同一の光源装置Ａを構成しており、前記保持部材
１０１〜１０３で保持されている。シリンドリカルレン
ズ３０４は、副走査方向にのみ正の屈折力を有してい
る。走査レンズ群３０９は、負の屈折力を有する走査レ
ンズ３０７と正の屈折力を有する走査レンズ３０８とか
らなっている。シリンドリカルレンズ３１０は、副走査
方向にのみ正の屈折力を有している。感光体ドラム３１
２は、被走査面３１２ａとなる感光体表面を備えてい
る。

【０１２４】また、フォーカシングレンズ３０３は、光
軸方向に移動可能なベース板３１３上に取り付けられて
いる。このベース板３１３の側面にはラック３１３ａが
形成されており、ステッピングモータ３１５の軸に設け
られているピニオンギア３１４と噛合している。ステッ
ピングモータ３１５が回転すると、ピニオンギア３１４
が回転し、ラック３１３ａを介してフォーカシングレン
ズ３０３が光軸方向に移動する。この機構によって、フ
ォーカシングレンズ３０３を光軸方向に移動させること
ができる。

【０１２５】ステッピングモータ３１５は、フォーカシ
ングレンズ駆動制御部３５０と接続されている。フォー
カシングレンズ駆動制御部３５０は、演算部３５１から
の制御信号によって制御され、演算部３５１が出力する
信号に基づいて、ステッピングモータ３１５に駆動パル
スを出力する。また、演算部３５１には、設定温度に相
当する電圧値及びこの電圧値が変化した場合のフォーカ
シングレンズ３０３の移動量を格納した記憶部３５３
と、温度に応じた電圧値を出力する温度センサ３５２と
が接続されている。

【０１２６】以上の構成において、半導体レーザ素子３
０１から射出されたレーザビームは、鏡筒３０２内に保
持されているコリメータレンズと、フォーカシングレン
ズ３０３とによって平行光束とされた後、副走査方向に
ついてはシリンドリカルレンズ３０４の作用によって、
ポリゴンミラー３０６の偏向面上で主走査方向に長さを
有する線状となる。

【０１２７】シリンドリカルレンズ３０４によってポリ
ゴンミラー３０６の偏向面近傍で副走査方向に一旦集光
されたレーザビームは、ポリゴンミラー３０６の偏向面
が矢印ａ方向(図２２)に回転することによって、主走査
方向(矢印ｂ方向)に偏向される。ポリゴンミラー３０６
の偏向面で偏向されたレーザビームは、走査レンズ群３
０９によって主走査方向に集光される。また、走査レン
ズ群３０９と感光体ドラム３１２との間に配設されてい
る、副走査方向に正の屈折力を有するシリンドリカルレ
ンズ３１０によって、レーザビームは副走査方向に集光
される。以上のようにして、レーザビームは感光体ドラ
ム３１２上で結像することになる。そして、主走査はポ
リゴンミラー３０６の回転によって行われ、副走査は感
光体ドラム３１２が矢印ｃ方向(図２２)へ回転すること
によって行われる。

【０１２８】ところで、演算部３５１は、温度センサ３
５２からの温度に応じた電圧出力を、所定のタイミング
で取り込む。演算部３５１は、この検出電圧と、記憶部
３５３に格納されている設定温度の電圧値と、を比較す
る。比較した結果、温度が変動していれば、演算部３５
１は、更に記憶部３５３に格納されているフォーカシン
グレンズ移動量を取り込み、そして、フォーカシングレ
ンズ駆動制御部３５０に出力する。フォーカシングレン
ズ駆動制御部３５０は、フォーカシングレンズ３０３の
移動量に対応したパルスを発生させ、ステッピングモー
タ３１５を回転させる。その結果、温度変化に応じてフ
ォーカシングレンズ３０３が光軸方向に移動し、全体の
焦点距離が補正される。

【０１２９】このフォーカシング補正は、どのようなタ
イミングで行ってもよい。例えば、１ライン主走査する
ごとに行ってもよく、所定のライン数を主走査するごと
に行ってもよい。また、ラック３１３ａとピニオンギア
３１４のピッチを非常に小さくすれば、画像形成中にフ
ォーカシング補正を行うことも可能である。このように
第３実施形態によれば、温度変化があっても、フォーカ
シングレンズ３０３を光軸方向に移動させることによっ
て、全系の焦点距離を補正することができる。なお、予
め温度変化に対するフォーカシングレンズ３０３の移動
補正量を記憶部３５３に格納することができるのは、温
度変化に対する光源装置Ａの焦点距離の変化が予想可能
だからである。つまり、第３実施形態においても、光源
装置Ａの焦点距離の変化が再現性よく発生するため、容
易にフォーカシング補正を行うことができるのである。

【０１３０】以上説明したように、第１〜第３実施形態
に係るレーザ走査光学装置においては、その光源装置
が、同種の材料からなる鏡筒と鏡筒保持手段とをコリメ
ータレンズの光軸に対して平行な面内で接合し、異種の
材料からなる鏡筒保持手段とレーザ保持手段とをコリメ
ータレンズの光軸に対して垂直な面内で接合した構成と
なっているため、これらの部材が熱膨張したときに、異
種の材料間の接合面で線膨張率の違いにより生じる滑り
やズレが、コリメータレンズの光軸方向に現れない。し
たがって、レーザ光源とコリメータレンズとの間の距離
は温度変化に伴って再現性よく変化し、その結果現れる
レーザ走査光学装置全体の焦点距離の変化を正確に予測
できるため、その焦点距離の変化を正確に補正すること
ができる。

【０１３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た光源装置によれば、コリメータレンズの光軸に平行な
面を介して鏡筒を保持する鏡筒保持手段が、鏡筒と同種
の材料からなっているため、レーザ光源とコリメータレ
ンズとの間の距離が温度変化に対して再現性よく変化す
る。また、請求項２に記載した光源装置によれば、異種
の材料からなるレーザ保持手段と鏡筒保持手段とが、コ
リメータレンズの光軸に垂直な面を介して接合されてい
るため、レーザ光源とコリメータレンズとの間の距離が
温度変化に対して再現性よく変化する。

【０１３２】また、請求項３に記載したレーザ走査光学
装置は、請求項１に記載した光源装置と同様にレーザ光
源とコリメータレンズとの間の距離が温度変化に対して
再現性よく変化するので、温度変化に対する光学系全体
の焦点距離の変化を、補正手段によって容易に補正する
ことができる。また、請求項４に記載したレーザ走査光
学装置は、請求項２に記載した光源装置と同様にレーザ
光源とコリメータレンズとの間の距離が温度変化に対し
て再現性よく変化するので、温度変化に対する光学系全
体の焦点距離の変化を、補正手段によって容易に補正す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るレーザ走査光学装置の画像
書き込み光学系を示す斜視図である。

【図２】第１実施形態に係るレーザ走査光学装置を示す
上面図である。

【図３】第１実施形態に係る光源装置及びその周辺部分
の構成を示す部分拡大図である。

【図４】第１実施形態のレーザ走査光学装置に適用可能
な1/2波長板の配置例を模式的に示す配置図である。

【図５】第１実施形態のレーザ走査光学装置に用いられ
ているシリンドリカルレンズ群の取り付け構造を示す部
分拡大図である。

【図６】第１実施形態に係る光源装置を示す正面図であ
る。

【図７】第１実施形態に係る光源装置を示す上面図であ
る。

【図８】第１実施形態に係る光源装置を示す側面図であ
る。

【図９】第１実施形態に係る光源装置を示す分解斜視図
である。

【図１０】第１実施形態に係る光源装置を模式的に示す
概略構成図である。

【図１１】第１実施形態に係るレーザ走査光学装置の主
走査断面における屈折力配置を示す図である。

【図１２】第１実施形態に係るレーザ走査光学装置の主
走査方向における焦点距離の温度補償の考え方を示す模
式図である。

【図１３】接合された２つの異なる材料のサイズと線膨
張係数との関係を模式的に示す図である。

【図１４】第１実施形態に係るレーザ走査光学装置の副
走査断面における屈折力配置を示す図である。

【図１５】第１実施形態に係るレーザ走査光学装置の副
走査方向における焦点距離の温度補償の考え方を示す模
式図である。

【図１６】第２実施形態に係るレーザ走査光学装置を示
す上面図である。

【図１７】第２実施形態に係るレーザ走査光学装置を正
面側から見たときの縦断面図である。

【図１８】第２実施形態に係るレーザ走査光学装置の主
走査断面における屈折力配置を示す図である。

【図１９】第２実施形態に係るレーザ走査光学装置の主
走査方向における焦点距離の温度補償の考え方を示す模
式図である。

【図２０】第２実施形態に係るレーザ走査光学装置の副
走査断面における屈折力配置を示す図である。

【図２１】第２実施形態に係るレーザ走査光学装置の副
走査方向における焦点距離の温度補償の考え方を示す模
式図である。

【図２２】第３実施形態に係るレーザ走査光学装置の画
像書き込み光学系を示す斜視図である。

【図２３】従来の光源装置を模式的に示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１，１’，３０１：半導体レーザ素子(レーザ光源) ２，２’：コリメータレンズ１０１，１１１：レーザ保持部材(レーザ保持手段) １０２：第１鏡筒保持部材(鏡筒保持手段) １０２ａ：Ｖ溝１０３：第２鏡筒保持部材(鏡筒保持手段) １０３ａ：凹溝１１２：鏡筒保持部材(鏡筒保持手段) １０４，１１３，３０２：鏡筒１０５，１１４：接合面１１５：接触面Ａ，Ｂ：光源装置６，２０６，３０６：ポリゴンミラー(偏向器) ７，８，２０７，２０８，２０９，３０７，３０８：走
査レンズ(結像光学系) １３，２１０，３０９：走査レンズ群(結像光学系) ４，５，２０３，２０４：シリンドリカルレンズ(補正
手段) １２，２４，２０５：シリンドリカルレンズ群(補正手
段) ２１１：自由曲面レンズ(補正手段) ３０３：フォーカシングレンズ(補正手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームを射出するレーザ光源と、前記レーザビームを略平行光束とするコリメータレンズ
と、前記コリメータレンズを保持する鏡筒と、前記鏡筒と同種の材料からなり、前記コリメータレンズ
の光軸に平行な面を介して前記鏡筒を保持する鏡筒保持
手段と、を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】レーザビームを射出するレーザ光源と、前記レーザビームを略平行光束とするコリメータレンズ
と、前記コリメータレンズを保持する鏡筒と、前記鏡筒を保持する鏡筒保持手段と、前記鏡筒保持手段とは異種の材料からなり、前記コリメ
ータレンズの光軸に垂直な面を介して前記鏡筒保持手段
と接合されるとともに、前記レーザ光源を保持するレー
ザ保持手段と、を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項３】レーザビームを射出するレーザ光源と、
前記レーザビームを略平行光束とするコリメータレンズ
と、前記コリメータレンズを保持する鏡筒と、前記鏡筒
と同種の材料からなり、前記コリメータレンズの光軸に
平行な面を介して前記鏡筒を保持する鏡筒保持手段と、
を有する光源装置と、前記光源装置から射出されたレーザビームを被走査面上
に偏向走査する偏向器と、レーザビームを被走査面上に結像させる結像光学系と、前記レーザ光源とコリメータレンズとの間隔変化による
被走査面上での結像状態の変化を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ走査光学装置。
【請求項４】レーザビームを射出するレーザ光源と、
前記レーザビームを略平行光束とするコリメータレンズ
と、前記コリメータレンズを保持する鏡筒と、前記鏡筒
を保持する鏡筒保持手段と、前記鏡筒保持手段とは異種
の材料からなり、前記コリメータレンズの光軸に垂直な
面を介して前記鏡筒保持手段と接合されるとともに、前
記レーザ光源を保持するレーザ保持手段と、を有する光
源装置と、前記光源装置から射出されたレーザビームを被走査面上
に偏向走査する偏向器と、レーザビームを被走査面上に結像させる結像光学系と、前記レーザ光源とコリメータレンズとの間隔変化による
被走査面上での結像状態の変化を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ走査光学装置。