(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの光束を線状に結像する第１の結像光学系と、該第１の結像光学系の結像位置またはその近傍に偏向反射面を有し、該光束を反射偏向して被走査面上で走査する偏向器と、該偏向器により反射偏向された光束を該被走査面上に結像させる第２の結像光学系とを備えた光走査光学系において、
該第２の結像光学系は、少なくとも一つの端面の主走査面上における断面形状が所定の非球面からなるプラスチックレンズを備え、該プラスチックレンズの前記主走査面上における光軸近傍の焦点距離をｆａ、前記第２の結像光学系の前記主走査面上における光軸近傍の焦点距離をｆとしたとき、該焦点距離ｆａと該焦点距離ｆとが、
−０．１＜ｆ／ｆａ＜０．１
なる関係式を満足するように構成されてなり、
前記第２の結像光学系は、前記プラスチックレンズと前記被走査面との間に配された、前記主走査面と略直交する方向にのみパワーを有する凹形状円筒ミラーと、該凹形状円筒ミラーと前記被走査面との間に配された、前記主走査面と略直交する方向にのみパワーを有する負の円筒レンズとを備え、前記主走査面と略直交する面内において、前記偏向反射面と前記被走査面とが互いに光学的に共軛な位置関係に配されてなることを特徴とする光走査光学系。
【請求項２】
請求項１記載の光走査光学系を備えたことを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査光学系およびこれを用いた光走査装置に関し、詳しくは、光源から発せられた光束を偏向器により反射偏向して被走査面上を走査させる際に、偏向器の面倒れによるピッチむらを補正する機能を備えた光走査光学系およびこの光学系を用いた光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビーム等の光ビームを感光材料等の被走査面上において走査し、この面上に画像を形成するレーザプリンタやレーザ製版装置等の光走査装置が従来から知られている。このような光走査装置に使用される光走査光学系は、光源から発せられた光ビームを反射偏向して被走査面上を走査せしめる回転多面鏡等の偏向器と、光ビームを被走査面上に結像する結像光学系とを備えてなるものである。
【０００３】
このような光走査光学系においては、偏向器の偏向反射面の面倒れにより、被走査面上の走査方向と直交する方向において、走査線ごとに光ビームの結像位置が変化して走査線にピッチむらが生じてしまい、良好な画像を得ることができない。このため、偏向器の面倒れを補正する機能を備えた光走査光学系が種々知られている。例えば、偏向器と被走査面との間に凹形状円筒ミラーを配しこの凹形状円筒ミラーの走査線ピッチ方向のパワーを利用して面倒れによるピッチむらを補正するようにしたものが知られている。
【０００４】
しかしながら、この光走査光学系においては、凹形状円筒ミラーと被走査面との間の距離を比較的小さくとると光学系が大型化してしまい、一方、凹形状円筒ミラーと被走査面との間の距離を比較的大きくとると像面湾曲等の光学性能の劣化が顕著になるという問題があった。
このため、偏向器の偏向反射面側から順に、結像レンズ、走査面と直交する方向にのみパワーを有する負の円筒レンズ、走査面と直交する方向にのみパワーを有する凹形状の円筒ミラーを配することにより、凹形状円筒ミラーと被走査面との間の距離を大きくすることの不都合を解消し、像面湾曲による光学性能の劣化を防止するとともに、光学系の小型化を図るようにした光走査光学系が知られている（特公平４−２１１６４号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公平４−２１１６４号公報に記載された光走査光学系においては、主走査方向の断面形状が円弧となるレンズのみを使用しているため、主走査方向の光ビームの等速性を高精度に補正することが困難であり、画像を高精度に形成する必要がある場合には、光ビームを変調するための信号を電気的に補正する必要があった。
【０００６】
また、上記特公平４−２１１６４号公報に記載された光走査光学系においては、負の円筒レンズと被走査面との距離が離れており、光ビームを被走査面上において精度よく結像させるためには高精度のレンズが必要となり、この光学系の製造コストが上昇する。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光ビームを変調するための信号を電気的に補正する手段を用いることなく、光ビームの等速性を高精度にかつ安価に補正することができる光走査光学系およびこの光学系を用いた光走査装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による光走査光学系は、光源と、該光源からの光束を線状に結像する第１の結像光学系と、該第１の結像光学系の結像位置またはその近傍に偏向反射面を有し、該光束を反射偏向して被走査面上で走査する偏向器と、該偏向器により反射偏向された光束を該被走査面上に結像させる第２の結像光学系とを備えた光走査光学系において、該第２の結像光学系は、少なくとも一つの端面の前記主走査面上における断面形状が所定の非球面からなるプラスチックレンズを備え、該プラスチックレンズの前記主走査面上における光軸近傍の焦点距離をｆａ、前記第２の結像光学系の前記主走査面上における光軸近傍の焦点距離をｆとしたとき、該焦点距離ｆａと該焦点距離ｆとが、
−０．１＜ｆ／ｆａ＜０．１なる関係式を満足するように構成されてなり、
前記第２の結像光学系は、前記プラスチックレンズと前記被走査面との間に配された、前記主走査面と略直交する方向にのみパワーを有する凹形状円筒ミラーと、該凹形状円筒ミラーと前記被走査面との間に配された、前記主走査面と略直交する方向にのみパワーを有する負の円筒レンズとを備え、前記主走査面と略直交する面内において、前記偏向反射面と前記被走査面とが互いに光学的に共軛な位置関係にあることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明による光走査装置は、上記本発明による光走査光学系を備えたことを特徴とするものである。
ここで、上記「主走査面」とは、偏向された光ビームの軌跡により形成される面を意味する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光走査光学系の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る光走査光学系は、不図示の光源から発せられた光ビームを線状に結像させる第１のレンズ１と、第１のレンズ１の結像位置近傍に偏向反射面を有し、光ビームを反射偏向して被走査面８上で走査させる偏向器（回転多面鏡）２と、偏向器２により反射偏向された光ビームを被走査面８上に結像するための第２、第３および第４のレンズ３、４、５と、これらのレンズ３、４、５を透過した光ビームを被走査面８に向けて反射する凹形状円筒ミラー６と、この凹形状円筒ミラー６の後段に配された負の円筒レンズ７とからなる。
【００１１】
図１においては、第１のレンズ１が第１の結像光学系を、第２、第３および第４のレンズ３、４、５と凹形状円筒ミラー６と負の円筒レンズ７とが第２の結像光学系を構成する。そして、不図示の光源から発せられた光ビームは、被走査面８上に結像されるとともに、偏向器２が矢印Ｂ方向に回転することにより被走査面８上において矢印Ａ方向に主走査される。
【００１２】
ここで、第２のレンズ３は両凹レンズ（主走査面上）であり、第３のレンズ４は平凸レンズ（主走査面上）であり、第４のレンズ５は、少なくとも一方のレンズ面における走査面上の断面形状が所定の高次関数（非球面）からなる弱いパワーのプラスチックレンズである。また、凹形状円筒ミラー６および負の円筒レンズ７は、被走査面８上における、主走査方向と直交する方向にのみパワーを有するものとなっている。
【００１３】
以下、このような光走査光学系の実施例について具体的数値を用いて説明する。
図２は本発明の実施例の、主走査面に平行な面上における基本構成を示す光学系の展開図（光軸を一直線としたもの）、図３は本発明の実施例の、主走査面に垂直な、光軸を含む面上における基本構成を示す図である。なお、図２および図３においては、偏向器２よりも後段の第２の結像光学系のみを示す。本実施例に係る光走査光学系は、これら図２、３に示すように偏向器２の偏向反射面２ａから順に、第２〜第４のレンズＬ１〜Ｌ３（３〜５）、凹形状円筒ミラー６、および負の円筒レンズＬ４（７）がこの順に配されてなり、偏向器２側から入射された光束は被走査面８上において結像される。なお、本実施例においては第４のレンズＬ３としてプラスチックレンズを用いている。
【００１４】
本実施例における各レンズ面の曲率半径ｒ、ｒｖ（単位はｍｍ；ｒは主走査面に平行な面上における曲率半径、ｒｖは主走査面に直交する面上における曲率半径）、各レンズの空気間隔ｄ（ｍｍ）および各レンズの波長６８５ｎｍにおける屈折率Ｎを表１に示す。なお、本実施例においては、第４のレンズＬ３のレンズ面の曲率半径ｒ５、ｒ６、ｒｖ５、ｒｖ６が非球面の高次関数となっているため、表１の中段にその非球面式および非球面データを示し、さらに表１の下段に、偏向器２の偏光反射面２ａから第２のレンズＬ１の偏向器側の面の頂点までの距離ｄ０、本実施例のレンズ系全体の焦点距離ｆ、第４のレンズＬ３の焦点距離ｆａ、バックフォーカスＢｆおよび使用する光ビームの波長λの各値を示す。また、上記焦点距離ｆと上記焦点距離ｆａとは以下の関係式を満たしている。
−０．１＜ｆ／ｆａ＜０．１
【００１５】
【表１】
0003621511.tif 000002
【００１６】
本実施例に係る光走査光学系においては、第４のレンズＬ３をプラスチックレンズとしたため、主走査方向の断面形状を非球面の高次関数に高精度に形成することができる。これにより、被走査面上における光ビームの走査等速性を高精度に補正することができ、光ビームを変調するための電気的な補正手段を不要とすることができる。
また、プラスチックレンズは種々の形状に容易にかつ安価に成形することができるため、装置の低コスト化を図ることができる。
【００１７】
なお、一般にプラスチックレンズは温度特性の点で変動が大きく、温度変化による結像位置のずれ等が問題となるが、上記焦点距離ｆと上記焦点距離ｆａとの関係が、
−０．１＜ｆ／ｆａ＜０．１
なる式を満足するように、焦点距離ｆの絶対値と比較して焦点距離ｆａの絶対値を大きくすることにより、温度変化に大きく影響されない光走査光学系を構成することができる。
【００１８】
また、このように光走査光学系を構成することにより、偏向器２の偏向反射面２ａと被走査面８間の主走査面に直交する平面方向における結像倍率が、上記特公平４−２１１６４号のように偏向器側から負の円筒レンズ、凹形状円筒ミラーの順に配した場合よりも大きくなる。
偏向器２の偏向反射面２ａまたはその近傍に光ビームを収束させる第１の結像光学系の焦点距離は、偏向反射面２ａと被走査面８との間における主走査面と直交する方向の結像倍率に反比例するため、第１の結像光学系の焦点距離を短くすることができ、これにより、光走査光学系をコンパクトに構成することができる。
【００１９】
また、上記特公平４−２１１６４号の光走査光学系においては、光学系を筺体内に収容した際に光ビームを射出させるための開口部を形成し、さらにこの開口部から筺体内に塵埃が侵入しないように、透明な板状ガラスにより開口部を覆う必要があるので装置の部品点数が多くなる。本実施例においては、第５のレンズＬ４により該開口部を覆うことができるため、板状ガラスが不要となり、装置の部品点数を削減することができる。
【００２０】
ここで、本実施例の各収差図を図４に示す。この図４から明らかなように、本実施例によれば、非点収差および歪曲収差を良好なものとすることができる。特に、プラスチックの非球面レンズを使用することにより、歪曲収差の大幅な改善を図ることができる。
なお、本発明の光走査光学系を構成するレンズ系としては、上記実施例のものに限られるものではなく、種々の態様の変更が可能であり、例えば、各レンズの曲率半径ｒ、ｒｖおよびレンズの間隔（もしくはレンズ厚）ｄを適宜変更することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の光走査光学系およびこの光学系を用いた光走査装置によれば、第２の結像光学系内にプラスチックレンズを配することにより、走査面上のレンズ断面形状を非球面に高精度に形成することができるため、被走査面上における光ビームの走査等速性を光学的に高精度に補正することができ、これにより、光ビームを変調するための電気的な補正手段を不要とすることができる。また、プラスチックレンズは種々の形状に容易に成形することができるため、レンズのコストを低減して装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光走査光学系の構成を示す斜視図
【図２】本発明の実施例の主走査面に平行な面上における展開図
【図３】本発明の実施例の主走査面に垂直な面上における断面図
【図４】本発明の実施例に係るレンズの各収差図
【符号の説明】
１    第１のレンズ
２    偏向器
２ａ    偏向反射面
３    第２のレンズ
４    第３のレンズ
５    第４のレンズ
６    凹形状円筒ミラー
７    負の円筒レンズ
８    被走査面
Ｌ１〜Ｌ４    レンズ
ｒ１〜ｒ９、ｒｖ１〜ｒｖ９    レンズ面の曲率半径
ｄ１〜ｄ８    レンズ面間隔（レンズ厚）
【図１】
0003621511.tif 000003
【図２】
0003621511.tif 000004
【図３】
0003621511.tif 000005
【図４】
0003621511.tif 000006