JPH0519202A - Optical beam scanning optical device - Google Patents
Optical beam scanning optical deviceInfo
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- JPH0519202A JPH0519202A JP19510691A JP19510691A JPH0519202A JP H0519202 A JPH0519202 A JP H0519202A JP 19510691 A JP19510691 A JP 19510691A JP 19510691 A JP19510691 A JP 19510691A JP H0519202 A JPH0519202 A JP H0519202A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 第2の結像光学系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ーカスずれを補正すると同
時に、コリメータレンズの構成を簡易化すること。
【構成】 光源からの光を偏向装置の反射面上で線状に
結像する第1の結像光学系2と、偏向装置6と、該偏向
装置で偏向された光ビ−ムを被走査面上に収束させる第
2の結像光学系7とから構成され、第2の結像光学系7
はアナモフィックなプラスチックレンズを有し、第1の
結像光学系2は、正パワ−のガラス球面レンズ3と、負
パワ−の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とから構成される光ビ−ム走査光学装
置。
【効果】 温度補償と同時に、コリメ−タレンズのレン
ズ枚数を半減(ガラス球面レンズとプラスチック非球面
レンズの2枚構成)し、装置全体で極めて簡易な構成の
プラスチックレンズを用いた高解像度光ビ−ム走査光学
装置を実現できる。
(57) [Summary] [Objective] To correct the focus shift due to temperature change while using a plastic lens for the second imaging optical system, and at the same time to simplify the configuration of the collimator lens. A first imaging optical system 2 for linearly focusing light from a light source on a reflecting surface of a deflecting device, a deflecting device 6, and a light beam deflected by the deflecting device to be scanned. And a second imaging optical system 7 that converges on the surface.
Has an anamorphic plastic lens, and the first imaging optical system 2 is a light composed of a positive power glass spherical lens 3, a negative power aspherical plastic lens 4, and a glass cylindrical lens 5. Beam scanning optical device. [Effect] At the same time as temperature compensation, the number of collimator lenses is halved (two glass spherical lenses and plastic aspherical lenses), and a high-resolution optical beam using a plastic lens with an extremely simple structure is used for the entire device. A scanning optical device can be realized.
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device for scanning with an optical beam and a recording device using the same.
【0002】[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。2. Description of the Related Art In a scanning device using an optical beam, when a deflecting device for deflecting the optical beam such as a rotary polygon mirror whose deflecting surface can be tilted with respect to rotation is used, the tilting of this surface (generally, " The optical beam shifts in the direction perpendicular to the scanning direction due to "face misalignment"), which causes unevenness of the scanning line pitch. To correct this, a method of using an imaging optical system in which a deflecting surface and a surface to be scanned (for example, a photosensitive drum surface) have a conjugate relationship in a surface perpendicular to the scanning direction is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No.
-28666 is known.
【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。Further, the optical system of the above-mentioned scanning device is provided with a characteristic (generally referred to as "fθ characteristic") for the optical beam to scan the surface to be scanned at a constant speed in the plane in the scanning direction. The performance of correcting the field curvature is also required so that the size of the spot diameter of the light beam on the surface to be scanned is always uniform with respect to the position in the scanning direction.
【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。As described above, the characteristics in the plane in the scanning direction (hereinafter referred to as "main scanning direction" or "section in the main scanning direction") and the plane perpendicular thereto (hereinafter "sub scanning direction" or "sub scanning direction"). In order to simultaneously realize the characteristics in "cross section"), optical systems having different powers in both planes are required, and a cylinder surface, a toroidal surface or the like is used.
【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。FIG. 11 is a block diagram showing an example of a conventional scanning optical device. In this structure, the light emitted from the light source 1 comes from a collimator lens 92 that shapes the light into substantially parallel beams and a cylinder lens 93 that linearly forms an image of the light beam from the collimator lens. An image is formed on the reflecting surface 11 of the deflecting device 6 by the first image forming optical system 91.
【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。The optical beam reflected by the reflecting surface 11 is the second beam.
The image forming optical system 94 of FIG. At this time, the optical beam sequentially changes its direction in accordance with the rotation of the deflecting device 6 and is reflected, so that the surface to be scanned 10 is scanned. The surface to be scanned 10 corresponds to, for example, a photosensitive drum in a laser printer, and the signal exposed by the optical beam is passed to the next process as an electrostatic image.
【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。In such a device, the collimator lens 92 has a very high power and a large NA, and
Since the wavefront aberration is required to be corrected to be extremely small, it is usually composed of about five glass lenses. As described above, the second imaging optical system 94 makes the deflection reflection surface 11 and the surface to be scanned 10 conjugate with each other in the cross section perpendicular to the scanning direction, and corrects the fθ characteristic and the field curvature. In order to meet this requirement, the second image forming optical system 94 includes the cylindrical surface 94a and the toroidal surface 9a.
4b.
【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。However, it is very difficult to manufacture a large number of glass lenses having a special shape such as a toroidal surface by polishing with high precision. On the other hand, a plastic lens can be mass-produced by injection molding, even if the lens has a special shape as described above. Therefore, an optical system using a plastic lens has been devised.
【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。As such an optical system, there is, for example, JP-A-61-243422. This is a system in which the second imaging optical system is replaced with a plastic lens,
It makes it possible to manufacture lenses with complex shapes.
【0010】[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。When the conventional optical system as described above is applied to a scanning optical device having a higher resolution (a small scanning spot diameter is required), the plastic lens is affected by a change in environmental temperature. The optical characteristics change significantly, resulting in an unacceptable focus shift.
Since the collimator lens (92) is required to have a larger aperture, it has a complicated structure in which a larger number of lenses are combined, and the effect of simplifying the structure of the second imaging optical system is offset.
There was a problem such as. Hereinafter, these problems will be described.
【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。First, the characteristic change of the plastic lens due to the temperature change will be described. The plastic lens has a large rate of change in refractive index and a large coefficient of expansion with respect to changes in temperature,
Therefore, it is well known that when the environmental temperature changes, a focus shift easily occurs (hereinafter simply referred to as "temperature shift"). Due to this focus shift, the scanning spot increases and the resolution deteriorates. The magnitude of the characteristic change of the plastic lens with respect to temperature is, for example, PMM.
In A, the power changes about 0.9% due to the rate of change in the refractive index and expansion even when the temperature changes by about 30 degrees.
【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。From this, for example, the focal length of the second image forming optical system is about 300 mm in the case of a laser scanning optical system corresponding to A3 paper, and this is a plastic lens made of PMMA. In this case, the magnitude of the temperature shift is about 2.7 mm. The change amount of the spot diameter with respect to the temperature shift of 2.7 mm is such that the scanning spot diameter is 10
When it is 0 μm (when the resolution is relatively low as in the conventional case), it is about 1 μm, but when the scanning spot diameter is 60 μm, it becomes about 20 μm, which means that the resolution deteriorates by 30% or more, which is unacceptable. Become.
【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。Next, the problem of the collimator lens will be described. The collimator lens is required to have a very large NA value and extremely small wavefront aberration as compared with other elements in the scanning optical device, and is usually composed of about 5 lenses. In order to make the scanning optical device compatible with high resolution and reduce the scanning spot diameter, it is necessary to increase the beam diameter in the main scanning direction which is incident on the deflecting device. Therefore, as a collimator lens, a larger NA is required. A large-diameter, large-diameter lens is required. This makes the structure of the collimator lens more and more complicated and significantly impedes the simplification of the entire optical device.
【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。Collimation with an aspherical plastic lens
A method of simplifying the lens is that the power change of the plastic lens due to the temperature change is extremely large (focal length 5 to 10 mm).
This method cannot be applied easily because a large amount of focus shift occurs on the surface to be scanned.
【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。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to correct a focus shift due to a temperature change while using a plastic lens for the second image forming optical system 6 and at the same time, to construct a collimator lens. And to provide a high-resolution optical beam scanning optical device having an extremely simple structure as a whole.
【0016】[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。In order to achieve the above object, the present invention provides a light source 1 that diverges light and a first imaging optical system 2 that linearly images the light from the light source 1. A deflecting device 6 having a deflecting / reflecting surface at an image forming position of the first image forming optical system 2; and a second beam converging optical beam deflected by the deflecting device 6 on the surface 10 to be scanned. Imaging optical system 7 and scanning surface 1
0, an optical beam scanning optical device comprising:
The image forming optical system 7 is constructed by using an anamorphic plastic lens, and the first image forming optical system 2 has one glass spherical lens 3 having a positive power and a negative power.
It is composed of an aspherical plastic lens 4 having the above and a glass cylindrical lens 5.
【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。By using the aspherical plastic lens 4 having negative power in the first image forming optical system 2 as described above, the temperature shift caused by the plastic lens forming the second image forming optical system 7 is prevented. It has been found that, at the same time as the correction, the wavefront aberration of the glass spherical lens can be corrected to greatly simplify the configuration of the collimator lens.
【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。Further, in the second image forming optical system 7, an anamorphic plastic lens having a strong power in the sub-scanning direction is arranged at a position satisfying the condition shown by the following equation to shift the temperature in the sub-scanning direction cross section. Can be within an acceptable value. L 1 / L 0 <L 0 / (1 / C + L 0 ) [where C = 0.0003 · ΔT] where ΔT is the temperature change range and L 0 is the reflecting surface 11 of the deflecting device 6 and the scanning target. The distance L 1 from the surface 10 indicates the distance from the reflecting surface 11 of the deflecting device 6 to the anamorphic plastic lens.
【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。Alternatively, a temperature shift in the sub-scanning direction is corrected by holding a cylindrical lens having a negative power in the sub-scanning direction in the first optical system and setting the power optimally.
【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。Alternatively, one surface of the aspherical plastic lens having the negative power is made a cylindrical surface having the negative power, and the power in the sub-scanning direction is optimally set, whereby the sub-scanning direction is set. Correct the temperature shift of.
【0021】[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。The operation and principle of the above-mentioned elements constituting the present invention will be described. First, the light source 1 emits light and performs the same operation as a conventional light source. The glass spherical lens 3
Has the function of shaping the light from the light source into substantially parallel light beams. The plastic aspherical lens 4 corrects the aberration generated by the beam shaping effect of the glass spherical lens 3 to create a substantially parallel light beam with a small wavefront aberration, and at the same time, has a cross section in the main scanning direction. By having a negative power in, the action of compensating for the temperature shift due to the plastic lens forming the second image forming optical system 7 is performed.
【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。The correction of the temperature shift by the plastic aspherical lens 4 (hereinafter referred to as "temperature compensation") will be described. In the cross section in the main scanning direction, if the second image forming optical system 7 is composed of a plastic lens, the magnitude of the temperature shift is almost determined by the focal length of the second image forming optical system 7. For example, as described above, when the focal length of the second imaging optical system 7 is 300 mm, the magnitude of the temperature shift is about 2.7 mm (temperature change of 30 degrees), which significantly deteriorates the resolution. In order to prevent deterioration of resolution in high resolution optical system, at least temperature shift 1
mm or less is required.
【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。To correct this temperature shift, a plastic lens having a negative power may be used.
In order to achieve this in the second image forming optical system 7, it is necessary to maintain the focal length of the second image forming optical system 7 in order to obtain a predetermined scanning width, and it is conventionally known. You have to use glass lenses together.
【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。Therefore, it has been found that by disposing the plastic lens having the negative power in the first optical system 2, only the temperature shift can be corrected without affecting the scanning width. Further, the power of the plastic lens can be almost completely corrected for the temperature shift by making the absolute value of the power of the plastic lens constituting the second imaging optical system 7 substantially equal to that of the plastic lens.
【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。At this time, the plastic lens arranged in the first optical system 2 is used as an aspherical lens to have a great aberration correcting function, so that the aberration correcting action of the conventional collimator lens can be simultaneously performed. It has been found that it is possible and the collimator lens can be composed of a simple single glass spherical lens.
【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。Next, the cylinder lens 5 has the same function as a conventional cylinder lens for linearly focusing the light beam. The second imaging optical system 7 has the function of causing the light beam spot on the surface to be scanned 10 at a constant speed (scanning f.theta. Characteristic), and the light beam spot on the surface to be scanned 10 to scan. It acts to correct the field curvature so that it becomes almost uniform regardless of the position. The anamorphic plastic lens forming the second image forming optical system 7 performs the function of keeping the reflecting surface 11 of the deflecting device and the surface to be scanned 10 in a conjugate relationship (surface tilt correction) in the cross section in the sub-scanning direction.
【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。Here, the temperature compensation in the cross section in the sub-scanning direction will be described. In the cross section in the sub-scanning direction, as described above, the second imaging optical system 7 requires that the reflecting surface 11 of the deflecting device 6 and the surface to be scanned 10 have a conjugate relationship (surface tilt correction). , The object distance becomes very short when viewed from the second imaging optical system 7, and a surface having a large power is required only in the sub-scanning direction cross section. Therefore, in the cross section in the sub-scanning direction, the position of the principal point of the second image forming optical system is substantially determined by the lens having this large power, and the magnitude of the temperature shift is determined by this image forming relationship.
【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。FIG. 3 is a diagram conceptually showing an image forming relationship in a cross section in the sub-scanning direction. In FIG. 3, the lens 21 represents the second image forming optical system at the principal point position of the second image forming optical system, and makes the reflecting surface 11 and the surface to be scanned 10 of the deflecting device conjugate. It indicates that
【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。When the lens 21 is a plastic lens, when the temperature changes, the focus position of the lens 21 moves to the point A, causing a focus shift ΔF (that is, temperature shift). The magnitude of this temperature shift ΔF can be expressed by the following equation derived from the equation relating to image formation. ΔF = C · ΔT (L 0 −L 1 ) L 0 / L 1- (1) Here, C is a constant relating to optical characteristics such as refractive index, and P
In the case of MMA, it is about 0.0003. Further, ΔT is a temperature change amount.
【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。FIG. 4 shows the position L 1 / L 0 (L 0 of the lens 21).
3 is a graph showing a change in temperature shift ΔF with respect to (normalized by) in Equation 1. As shown in FIG.
When the position of is close to the surface to be scanned 10, the temperature shift ΔF is sufficiently smaller than the allowable value 23, but it rapidly increases as it approaches the reflecting surface 11 of the deflecting device. This is because the imaging magnification increases as the distance from the surface to be scanned (10) increases, and the imaging position moves greatly with a slight power change.
【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 〕In order to set the temperature shift ΔF to the allowable value 23 or less (that is, 1 mm or less), the position of the lens 21 must be set to a predetermined distance or less from the surface 10 to be scanned (see FIG. 4). This condition is expressed as the following formula from the condition of ΔF <1 in the formula (1). L 1 / L 0 <L 0 / (1 / C + L 0 ) --- (2) [where 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。On the other hand, the position of the lens 21, which indicates the principal point of the second imaging optical system, is almost determined by the position of the anamorphic lens having a large power in the cross section in the sub-scanning direction. Therefore, it can be said that the above expression (2) shows the condition of the position where the anamorphic plastic lens is to be arranged in order to realize the temperature compensation in the second imaging optical system 7.
【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。Therefore, in the structure of the present invention, the second image forming optical system 7 is composed of two plastic lenses, and the anamorphic plastic lens is arranged so as to satisfy the above expression (2). The inventors have found that it is possible to perform the action of correcting the temperature shift in the cross section in the sub-scanning direction.
【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。Alternatively, when the anamorphic plastic lens of the second imaging optical system 7 is arranged near the deflecting device 6, the first optical system 2 is a plastic having a negative power in the sub-scanning direction cross section. By adding the cylindrical lens 34, it is possible to correct the temperature shift in the cross section in the sub-scanning direction.
【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。Alternatively, making either one of the surfaces of the aspherical plastic lens 43 of the first optical system 41 a concave cylinder surface having a negative power in the sub-scanning direction cross section,
A function of compensating for the temperature shift in the cross section in the sub-scanning direction can be performed.
【0036】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram in a main scanning direction cross section showing an embodiment according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration in a sub scanning direction cross section.
【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。In this embodiment, the light source 1 and the glass spherical lens 3 are used.
A first imaging optical system 2 including a plastic lens 4 having an aspherical surface symmetric with respect to the optical axis and a glass cylindrical lens 5, a rotary polygon mirror 6 serving as a deflecting device, and a plastic lens 8 having an aspherical surface symmetric with respect to the optical axis. It is composed of a second imaging optical system 7 including an anamorphic plastic lens 9 and a surface to be scanned 10.
【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。Next, each operation will be described. The light source 1 is a semiconductor laser in this embodiment, and divergent light is emitted from the beam from the light source 1. In the first image forming optical system 2, the glass spherical lens 3 and the plastic lens 4 having an aspherical surface which is symmetric with respect to the optical axis collimate the divergent light from the light source 1 and are substantially parallel beams. In addition to the shaping, the position adjustment is performed so that the optical beam is converged on the surface of the surface to be scanned 10 in the cross section in the main scanning direction. The glass spherical lens 3 has a positive power, and the plastic lens 4 having an optical axis symmetric aspherical surface has a negative power. Further, the focusing may be performed only by the glass spherical lens.
【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。The glass cylindrical lens 5 in the first imaging optical system 2 has a positive power in the sub-scanning direction cross section.
And a light beam from the plastic aspherical lens 4
The beam is converged only in the sub-scanning direction to form a line image on the reflecting surface 11 of the rotary polygon mirror 6.
【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。The rotary polygon mirror 6 is rotated (by a motor or the like) in the direction of the arrow shown in FIG. 1, and the light beam is sequentially deflected by changing the reflection angle of the reflection surface 11. Scanning is performed once while one reflecting surface passes, and scanning is performed by the number of reflecting surfaces while the rotary polygon mirror 6 makes one rotation. In this embodiment, the maximum deflection angle of the light beam is ± 34 degrees. Also. The deflection scanning of the light beam is performed in a plane (main scanning plane) substantially perpendicular to the rotation axis of the deflecting device (that is, the rotation center of the polygon mirror 6), and the light source 1 and the first imaging optical system 2 are It is arranged so that its optical axis lies in the main scanning plane.
【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。The second image-forming optical system 7 finally has a function of converging the light beam to one point on the surface to be scanned 10, and also has a reflecting surface 11 of the rotary polygon mirror in a cross section in the sub-scanning direction. By making the scanning surface 10 and the scanning surface 10 conjugate with each other, the positional deviation of the scanning line in the sub-scanning direction due to the inclination error (surface tilt) of the reflecting surface 11 of the rotary polygon mirror with respect to the rotation axis is prevented.
【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。The second image forming optical system 7 also has a constant velocity scanning (f.theta. Characteristic) of the light spot on the surface to be scanned 10 described above by optimally correcting the aberration, and the spot size. Achieving uniformity. The plastic aspherical lens (8) constituting the second image forming optical system 7 has an aspherical surface that is biaxially symmetric on both sides, and mainly performs the aberration correction action of f · θ characteristic and field curvature.
【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。The surface of the anamorphic plastic lens 9 forming the second image forming optical system 7 on the side of the deflecting device 6 is a toric surface, and the surface on the side of the surface to be scanned 10 is an aspheric surface which is symmetrical about the optical axis. Thus, the reflecting surface 11 of the rotary polygon mirror and the surface to be scanned 10 are made to have a conjugate relationship mainly in the cross section in the sub-scanning direction. The surface to be scanned 10 corresponds to, for example, a photosensitive drum in a laser printer or the like, a signal is recorded by exposure with an optical beam, and the signal is passed to the next process.
【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。Next, the temperature compensation method of this embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining temperature compensation in the main scanning direction of this embodiment. FIG. 5 shows the light source 1 to the surface to be scanned 10 of this embodiment arranged along the optical path. Figure 5
In, the solid line 24 with an arrow and the broken line 25 schematically represent the state of the light beam after the temperature change.
【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。A broken line 25 shows a case where a temperature shift is caused by the plastic lenses 8 and 9. In order to compensate for this, a plastic lens having a negative power may be used as described above, but if it is simply arranged in the second image forming optical system 7, the second image forming optical system 7 may be used. Power of system
Since it becomes impossible to obtain a predetermined scanning width, it becomes necessary to introduce a glass lens, and the optical system becomes very complicated. Therefore, it has been found that by disposing the plastic lens having the negative power in the first optical system (2), only the temperature shift can be corrected without affecting the scanning width.
【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。Further, at this time, the surface of the plastic lens arranged in the first optical system (2) is made an aspherical surface to simultaneously perform a strong aberration correcting action, thereby collimating the conventional collimator lens. It becomes possible to perform the action with one simple glass spherical lens,
The inventors have found that the conventional collimator lens can be realized with an extremely simple structure. The power of the plastic lens 4 is substantially equal in absolute value to the power (usually positive power) of the plastic lens forming the second image forming optical system 7 and has an opposite sign (that is, negative power). By setting-), the temperature shift can be corrected almost completely.
【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。In FIG. 5, a solid line 25 with an arrow shows the ray after being compensated in this way. In this way, it was clarified that an optical device having an extremely simple structure can be realized as the entire system including the first imaging optical system 2.
【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。The temperature compensation in the sub-scanning direction is realized by arranging the anamorphic plastic lens 9 having a large power in the sub-scanning direction near the surface to be scanned 10 according to the above-mentioned FIG.
【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。In this embodiment, the reflecting surface 1 of the deflecting device 6 is used.
The distance from 1 to the scanned surface 10 is 370 mm, and the distance between the anamorphic plastic lens 9 and the scanned surface 10 is 80 mm. The magnitude of the temperature shift in this embodiment is 0.1 m in the main scanning direction with respect to a temperature change of 30 ° C.
m, 0.8 mm in the sub-scanning direction, both of which satisfy the target performance for a high-resolution optical system. The scanning spot size on the surface 7 to be scanned of the optical device of this embodiment is 60 μm.
(1 / e 2 spot diameter).
【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。FIG. 6A shows the field curvature performance of this embodiment. The solid line 26 is the main scanning direction and the broken line (27) is the sub scanning direction.
【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。FIG. 6B shows the performance of the amount of deviation from the f.theta. Characteristic (hereinafter referred to as linearity).
【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。In FIGS. 6A and 6B, the vertical axis represents the scanning position as a relative value, and zero represents the center of scanning.
【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。Further, in the above anamorphic plastic lens 9 of the present embodiment, the toric surface may be set on the surface to be scanned 10 opposite to that of the present embodiment, or on both surfaces of the anamorphic plastic lens 9 of the present invention. It does not impair the effect.
【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。FIG. 7 is a block diagram in the main scanning direction cross section showing a second embodiment according to the present invention, and FIG. 8 is a block diagram in the sub scanning direction cross section. The present embodiment differs from the first embodiment in that the anamorphic plastic lens 38 of the second imaging optical system 36 is arranged near the deflecting device 6. With the above arrangement, the temperature shift in the sub-scan section becomes large as described in FIG. 4, but it is compensated by adding a plastic cylindrical lens 34 having a negative power in the sub-scan direction to the first imaging optical system 31. is doing. The plastic cylindrical lens 34 having the negative power has a function of moving the image forming position of the first image forming optical system 31 in the sub-scan section when the temperature changes, and thereby the second image forming optical system. System 36
It is possible to correct the temperature shift due to the plastic lens.
【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。With the above construction, the number of lenses of the first image forming optical system 31 is increased as compared with the first embodiment, but the effect of the present invention, which can greatly simplify the conventional collimator lens, is impaired. is not. As a result, the size of the anamorphic plastic lens 38 of the second imaging optical system 36 can be made smaller than that of the first embodiment.
【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。FIG. 9 is a block diagram in the main scanning direction cross section showing the third embodiment according to the present invention, and FIG. 10 is a block diagram in the sub scanning direction cross section. In this embodiment, the second
In contrast to the above embodiment, the second imaging optical system is composed of one anamorphic plastic lens 45, and the first imaging optical system 41 has the functions of the plastic cylindrical lens and the plastic aspherical lens. It is realized by a plastic lens 43 having two negative powers, and is composed of three lenses including a glass spherical lens 42 and a glass cylindrical lens 44.
【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。In the plastic lens 43, the surface 43a on the light source 1 side is an aspheric surface which is symmetric about the optical axis, and the surface 4 on the side opposite to the light source 1 is formed.
3b is composed of a cylinder surface having a negative power in the sub-scanning direction. The surface 43a corrects the wavefront aberration by the glass spherical lens 42, and also corrects the temperature shift in the main scanning direction by the plastic lens 45 of the second imaging optical system.
【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。The surface 43b corrects the temperature shift in the sub-scanning direction due to the anamorphic plastic lens 45 of the second image forming optical system. The surface 45a of the anamorphic plastic lens 45 on the deflecting device 6 side is a toroidal surface having negative power, and the surface 45b on the scanned surface 10 side has the same shape as the meridional section of the axisymmetric aspherical surface in the main scanning section and the sub scanning section. In (1), the toroidal surface has a large positive power and corrects all the aberrations required for the second imaging optical system.
【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。In the present embodiment, even if the surface 45a is a toroidal surface having the same shape as the meridional section of the axisymmetric aspherical surface in the main scanning section, the effect of the present invention is not impaired. Further, the same effect can be obtained by using a toroidal surface having the same shape as the meridional section of the axisymmetric aspherical surface in the main scanning section for the plastic lens 43 having the negative power in the same manner as the surface 45b.
【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。Needless to say, the above-described optical beam scanning optical device according to the present invention can be used not only in laser printers but also in recording devices such as copy devices and facsimile output devices. It can also be applied to a device for directly recording a signal on a device such as a computer.
【0061】[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。As described above, according to the present invention, it is possible to facilitate the production of a lens having a special shape by using a plastic lens in spite of a scanning optical device having a minute scanning spot size corresponding to high resolution. In addition, the focus shift with respect to the temperature change is sufficiently corrected so that the resolution is not deteriorated, and further, the collimator lens, which is conventionally composed of 3 to 5 lenses, is replaced with two glass spherical lenses and plastic aspherical lenses. The number of lenses can be reduced to less than half, and the optical beam scanning optical device can be realized with an extremely simple structure as a whole.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【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。FIG. 1 is a configuration diagram in a main scanning section showing an embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is a configuration diagram in a sub-scan section showing an embodiment of the present invention.
【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。FIG. 3 is a conceptual diagram showing an image formation relationship in a cross section in the sub-scanning direction.
【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。FIG. 4 is a graph showing changes in temperature shift amount in a cross section in the sub-scanning direction.
【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。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a temperature shift in a cross section in the main scanning direction.
【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。FIG. 6 is an aberration diagram showing optical performance of an example according to the present invention.
【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。FIG. 7 is a configuration diagram in a main scanning section showing a second embodiment of the present invention.
【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。FIG. 8 is a configuration diagram in a sub-scan section showing a second embodiment of the present invention.
【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。FIG. 9 is a configuration diagram in a main scanning cross section showing a third embodiment of the present invention.
【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。FIG. 10 is a configuration diagram in a sub-scan section showing a third embodiment of the present invention.
【図11】従来の走査光学装置の一例を示す構成図であ
る。FIG. 11 is a configuration diagram showing an example of a conventional scanning optical device.
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 1 light source 2 First imaging optical system 3 glass spherical lens 4 Plastic aspherical lens 5 glass cylindrical lens 6 Deflection device 7 Second imaging optical system 8 plastic aspherical lens 9 plastic toroidal lens 10 Scanned surface 11 Reflective surface of deflection device
Claims (9)
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。1. A light source 1 for diverging light and a first imaging optical system 2 for linearly imaging the light from the light source 1.
A deflecting device 6 having a deflecting / reflecting surface at an image forming position of the first image forming optical system 2; and a second beam converging optical beam deflected by the deflecting device 6 on a surface 10 to be scanned. Imaging optical system 7 of
The second imaging optical system 7 includes at least one anamorphic plastic lens, and the first imaging optical system 2 is a glass having a positive power. An optical beam scanning optical device comprising a spherical lens 3, a plastic lens 4 having a negative power, and a glass cylindrical lens 5.
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。2. The plastic lens 4 having the negative power has substantially the same size as the power of the plastic lens of the second image forming optical system 7 in the cross section in the scanning direction, but has the opposite sign. 2. The optical beam scanning optical device according to claim 1, further comprising: a focus error which is caused by a change in temperature caused by the plastic lens of the second image forming optical system 7.
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。3. The optical beam scanning optical device according to claim 2, wherein the plastic lens 4 having the negative power has an asymmetrical aspherical surface.
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。4. The optical beam scanning optical device according to claim 3, wherein the anamorphic plastic lens 9 in the second image forming optical system 7 is arranged at a position represented by the following equation. L 1 / L 0 <L 0 / (1 / C + L 0 ) [where C = 0.0003 · ΔT] where ΔT is the temperature change range and L 0 is the reflecting surface 11 of the deflecting device 6 and the scanning target. The distance L 1 from the surface 10 indicates the distance from the reflecting surface 11 of the deflecting device 6 to the anamorphic plastic lens.
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。5. A light source 1 for diverging light and a first imaging optical system 3 for linearly imaging the light from the light source 1.
1, a deflecting device 6 having a deflecting / reflecting surface at an image forming position of the first image forming optical system 31, and a light beam deflected by the deflecting device 6.
Second imaging optical system 36 for converging the beam on the surface to be scanned 10
And the surface to be scanned 10, the second imaging optical system 36 has at least one anamorphic plastic lens, and the first imaging optical system 31 has a positive power. The glass spherical lens 32 having the same, the plastic lens 33 having negative power, and the plastic cylindrical lens 34 having negative power in a cross section perpendicular to the scanning direction.
And an optical beam scanning optical device comprising a glass cylindrical lens (35) having a positive power in a cross section perpendicular to the scanning direction.
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。6. The plastic lens 33 having the negative power has substantially the same size as the power of the plastic lens of the second imaging optical system 36 in a cross section in the scanning direction, but has a power of the opposite sign. 6. The optical beam scanning optical device according to claim 5, wherein the optical beam scanning optical device according to claim 5, further comprising: for correcting a focus shift with respect to a temperature change caused by the plastic lens of the second imaging optical system.
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。7. The optical beam scanning optical device according to claim 6, wherein the plastic lens 33 having the negative power has an aspherical surface which is symmetric with respect to the axis.
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。8. The plastic lens 4 having the negative power has an anamorphic aspherical surface, and has substantially the same size as the power of the plastic lens of the second image forming optical system 7 in the cross section in the scanning direction. An optical beam scanning optical device according to claim 3, wherein the optical beam scanning optical device has powers of opposite signs.
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。9. The plastic lens 4 having the negative power has one surface formed by an axisymmetric aspherical surface and the other surface formed by a cylindrical surface, and has a second connecting surface in a cross section in the scanning direction. 4. The optical beam scanning optical device according to claim 3, wherein the optical beam scanning optical device has a power having substantially the same size as the power of the plastic lens of the image optical system 7 and an opposite sign.
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- 1991-07-10 JP JP19510691A patent/JP2804647B2/en not_active Expired - Fee Related
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