JP2001264664A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- lens system
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/124—Details of the optical system between the light source and the polygonal mirror
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Abstract
(57)【要約】
【課題】走査レンズ系にプラスチックレンズを用いた場
合の環境温度の変化に対する結像位置の移動を抑え、記
録媒体の高ドット密度化に対応した高精度でかつ低価格
な光走査装置を提供する。 【解決手段】結合レンズ系(3)は、光源から最も離れて
配置される光学素子を除く少なくとも一つの光学素子と
して、パワーが略０で且つ温度に対する屈折率の変化が
負なる材質からなる第１光学素子を含み、走査レンズ系
(5)は、正のパワーを有し且つ温度に対する屈折率の変
化が負なる材質からなる少なくとも一つの第２光学素子
を含む。
合の環境温度の変化に対する結像位置の移動を抑え、記
録媒体の高ドット密度化に対応した高精度でかつ低価格
な光走査装置を提供する。 【解決手段】結合レンズ系(3)は、光源から最も離れて
配置される光学素子を除く少なくとも一つの光学素子と
して、パワーが略０で且つ温度に対する屈折率の変化が
負なる材質からなる第１光学素子を含み、走査レンズ系
(5)は、正のパワーを有し且つ温度に対する屈折率の変
化が負なる材質からなる少なくとも一つの第２光学素子
を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレーザプリ
ンタや複写機などに代表される画像形成装置において、
被走査媒体となる感光体表面に静電潜像を記録形成する
ために使用されたりする光走査装置に関するものであ
る。
ンタや複写機などに代表される画像形成装置において、
被走査媒体となる感光体表面に静電潜像を記録形成する
ために使用されたりする光走査装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】光走査装置に用いられる走査レンズ系に
は、低価格化を図るためプラスチックレンズが広く採用
されている。しかし、プラスチック材は温度の上昇に対
して屈折率が負に変化するという特性がある。このた
め、環境温度が変化した場合に結像位置の移動が起こ
り、高精度が要求される光走査装置に適用する場合には
問題である。この問題を解消するためこの種の光走査装
置に関しては、種々構成が提案されている。
は、低価格化を図るためプラスチックレンズが広く採用
されている。しかし、プラスチック材は温度の上昇に対
して屈折率が負に変化するという特性がある。このた
め、環境温度が変化した場合に結像位置の移動が起こ
り、高精度が要求される光走査装置に適用する場合には
問題である。この問題を解消するためこの種の光走査装
置に関しては、種々構成が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば、特開平５−２
７３４６３号公報によれば、コリメータレンズを非球面
プラスチック単レンズで構成している。走査レンズ系の
温度変化による結像位置ずれの補正は、ガラスコリメー
タレンズの屈折率変化によるバックフォーカスの変化、
半導体レーザとコリメータレンズの保持部材の熱膨張に
よる間隔の変化、に委ねられており、高精度な光走査装
置に適用するには補正量は十分ではない。
７３４６３号公報によれば、コリメータレンズを非球面
プラスチック単レンズで構成している。走査レンズ系の
温度変化による結像位置ずれの補正は、ガラスコリメー
タレンズの屈折率変化によるバックフォーカスの変化、
半導体レーザとコリメータレンズの保持部材の熱膨張に
よる間隔の変化、に委ねられており、高精度な光走査装
置に適用するには補正量は十分ではない。
【０００４】また、特開平５−３４１２１５号公報によ
れば、主走査平面に垂直な方向、すなわち副走査方向に
負のパワーを有するプラスチックからなる単一のシリン
ドリカルレンズを設けている。この構成はシリンドリカ
ルレンズの副走査方向の負のパワー変化と走査レンズ系
の副走査方向の正のパワー変化を打消す原理を用いてい
るものであり、走査レンズ系の正のパワー変化による主
走査方向の結像位置の移動に対しては効果が得られな
い。
れば、主走査平面に垂直な方向、すなわち副走査方向に
負のパワーを有するプラスチックからなる単一のシリン
ドリカルレンズを設けている。この構成はシリンドリカ
ルレンズの副走査方向の負のパワー変化と走査レンズ系
の副走査方向の正のパワー変化を打消す原理を用いてい
るものであり、走査レンズ系の正のパワー変化による主
走査方向の結像位置の移動に対しては効果が得られな
い。
【０００５】また、特開平５−３４１２１６号公報で
は、コリメータレンズ内に回転対称な負のパワーを有す
るプラスチックレンズを設け、シリンドリカルレンズ内
に、主走査方向に正のパワーを有するアナモフィックな
プラスチックレンズを設けている。この構成はコリメー
タレンズ内の回転対称なプラスチックレンズの負のパワ
ー変化とシリンドリカルレンズ内のプラスチックレンズ
の正のパワー変化を打消す原理を用いているものであ
り、走査レンズ系の正のパワー変化による主走査方向の
結像位置の移動に対しては効果が得られない。さらに、
パワーを有するプラスチックレンズを新たに２枚設ける
ことは、組み立て時における芯ずれや環境温度変化によ
る芯ずれが発生する可能性が高くなるものであり、高精
度な光走査装置に適用するには精度の点でも好ましくな
い。
は、コリメータレンズ内に回転対称な負のパワーを有す
るプラスチックレンズを設け、シリンドリカルレンズ内
に、主走査方向に正のパワーを有するアナモフィックな
プラスチックレンズを設けている。この構成はコリメー
タレンズ内の回転対称なプラスチックレンズの負のパワ
ー変化とシリンドリカルレンズ内のプラスチックレンズ
の正のパワー変化を打消す原理を用いているものであ
り、走査レンズ系の正のパワー変化による主走査方向の
結像位置の移動に対しては効果が得られない。さらに、
パワーを有するプラスチックレンズを新たに２枚設ける
ことは、組み立て時における芯ずれや環境温度変化によ
る芯ずれが発生する可能性が高くなるものであり、高精
度な光走査装置に適用するには精度の点でも好ましくな
い。
【０００６】また、特開平５−３４１２１７号公報で
は、半導体レーザとコリメータレンズとをプラスチック
製の鏡筒に取付け、この鏡筒が環境温度変化により変形
して距離が変わる原理を用いている。しかし、鏡筒全体
が必ずしも均一に温度変化するとは限らず、また、鏡筒
形状は球や平板に比べて複雑である、という理由により
芯ずれが発生する可能性があり、高精度な光走査装置に
適用するには精度の点で十分とは言えない。
は、半導体レーザとコリメータレンズとをプラスチック
製の鏡筒に取付け、この鏡筒が環境温度変化により変形
して距離が変わる原理を用いている。しかし、鏡筒全体
が必ずしも均一に温度変化するとは限らず、また、鏡筒
形状は球や平板に比べて複雑である、という理由により
芯ずれが発生する可能性があり、高精度な光走査装置に
適用するには精度の点で十分とは言えない。
【０００７】従って、本発明の目的は、走査レンズ系に
プラスチックレンズを用いた場合の環境温度の変化に対
する結像位置の移動を抑え、記録媒体の高ドット密度化
に対応した高精度でかつ低価格な光走査装置を実現する
ことにある。
プラスチックレンズを用いた場合の環境温度の変化に対
する結像位置の移動を抑え、記録媒体の高ドット密度化
に対応した高精度でかつ低価格な光走査装置を実現する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、光源から
の光束をコリメートする結合レンズ系と、前記光束を偏
向走査する光偏向手段と、偏向走査された光束を被走査
媒体に結像させる走査レンズ系とを備えた光走査装置に
おいて、前記結合レンズ系は、前記光源から最も離れて
配置される光学素子を除く少なくとも一つの光学素子と
して、パワーが略０で且つ温度に対する屈折率の変化が
負なる材質からなる第１光学素子を含み、前記走査レン
ズ系は、正のパワーを有し且つ温度に対する屈折率の変
化が負なる材質からなる少なくとも一つの第２光学素子
を含むことにより達成される。
の光束をコリメートする結合レンズ系と、前記光束を偏
向走査する光偏向手段と、偏向走査された光束を被走査
媒体に結像させる走査レンズ系とを備えた光走査装置に
おいて、前記結合レンズ系は、前記光源から最も離れて
配置される光学素子を除く少なくとも一つの光学素子と
して、パワーが略０で且つ温度に対する屈折率の変化が
負なる材質からなる第１光学素子を含み、前記走査レン
ズ系は、正のパワーを有し且つ温度に対する屈折率の変
化が負なる材質からなる少なくとも一つの第２光学素子
を含むことにより達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図２において１は光源、３は結合レンズ
系を示している。結合レンズ系３は、プラスチック材か
らなるパワーが略０の光学素子３ａと、ガラス材からな
る正のパワーを有するレンズ３ｂとから構成されてい
る。４は光偏向手段である回転多面鏡の反射面、５はプ
ラスチック材からなる走査レンズ系、６は被走査媒体で
ある感光体、７はレンズ系の光軸、２は光線、２ａは光
線２の結像点、３１は温度Ｔ0（常温時）における結合
レンズ系３の主面、３２は温度ＴH（高温時）における
結合レンズ系３の主面、５１は走査レンズ系５の主面で
ある。
いて説明する。図２において１は光源、３は結合レンズ
系を示している。結合レンズ系３は、プラスチック材か
らなるパワーが略０の光学素子３ａと、ガラス材からな
る正のパワーを有するレンズ３ｂとから構成されてい
る。４は光偏向手段である回転多面鏡の反射面、５はプ
ラスチック材からなる走査レンズ系、６は被走査媒体で
ある感光体、７はレンズ系の光軸、２は光線、２ａは光
線２の結像点、３１は温度Ｔ0（常温時）における結合
レンズ系３の主面、３２は温度ＴH（高温時）における
結合レンズ系３の主面、５１は走査レンズ系５の主面で
ある。
【００１０】プラスチック材は温度に対する屈折率の変
化が負なる材質であり、温度Ｔ0,Ｔ H（Ｔ0＜ＴH）にお
ける屈折率をｎ0,ｎH（ｎ0＞ｎH＞１）とする。これに
対しガラス材はプラスチック材に比べて温度に対する屈
折率の変化が極めて小さいため無視することができる。
また、説明を簡略化させるため物側と像側の主点間距離
は無視する。結合レンズ系３の焦点距離をｆCL、光源１
から温度Ｔ0における結合レンズ系３の主面３１までの
距離をＬ10、光源1から温度ＴHにおける結合レンズ系３
の主面３２までの距離をＬ1H、温度Ｔ0における走査レ
ンズ系５の焦点距離をｆS0、温度ＴHにおける走査レン
ズ系５の焦点距離をｆSHとする。走査レンズ系５の主面
５１から感光体６表面までの距離をＬ2とする。光学素
子３ａはパワーが略０であるため、結合レンズ系３の焦
点距離ｆCLの温度に対する変化は十分小さいとして無視
する。走査レンズ系５の主面５１の温度に対する位置の
変化は焦点距離の変化に比べて十分小さいとして無視す
る。
化が負なる材質であり、温度Ｔ0,Ｔ H（Ｔ0＜ＴH）にお
ける屈折率をｎ0,ｎH（ｎ0＞ｎH＞１）とする。これに
対しガラス材はプラスチック材に比べて温度に対する屈
折率の変化が極めて小さいため無視することができる。
また、説明を簡略化させるため物側と像側の主点間距離
は無視する。結合レンズ系３の焦点距離をｆCL、光源１
から温度Ｔ0における結合レンズ系３の主面３１までの
距離をＬ10、光源1から温度ＴHにおける結合レンズ系３
の主面３２までの距離をＬ1H、温度Ｔ0における走査レ
ンズ系５の焦点距離をｆS0、温度ＴHにおける走査レン
ズ系５の焦点距離をｆSHとする。走査レンズ系５の主面
５１から感光体６表面までの距離をＬ2とする。光学素
子３ａはパワーが略０であるため、結合レンズ系３の焦
点距離ｆCLの温度に対する変化は十分小さいとして無視
する。走査レンズ系５の主面５１の温度に対する位置の
変化は焦点距離の変化に比べて十分小さいとして無視す
る。
【００１１】ここで、温度Ｔ0の時、Ｌ10＝ｆCL、Ｌ2＝
ｆS0とすると光線２の結像点２ａは感光体６上に存在す
る。温度がＴ0からＴHに変化すると、プラスチック材か
らなる光学素子３ａと、プラスチック材からなる走査レ
ンズ系５の屈折率が変化するため、双方とも結像位置が
感光体６表面からずれてしまう。なお、ｆSHは式(１)で
表される。 ｆSH＝ｆS0×（ｎ0−１）／（ｎH−１） ………(１) ｎ0＞ｎH＞１であるからｆSH＞ｆS0＝Ｌ2となる。この
走査レンズ系５の焦点距離の変化に起因する結像位置の
ずれ量をδ1とすると式(２)で表される。 δ1＝ｆS0（ｎ0−ｎH）／（ｎH−１）＞０ ………(２) 光学素子３ａの屈折率の変化を考慮してＬ1Hは式(３)で
表される。 Ｌ1H＝Ｌ10＋ｄ［（１／ｎH）−（１／ｎ0）］ ………(３) また、ｎ0＞ｎH＞１であるからＬ1H＞Ｌ10であり、Ｌ10
＝ｆCLであるからＬ1H＞ｆCLである。よって、温度ＴH
の時、光線の結像点２ａは感光体６表面に対し近方へず
れる。温度Ｔ0における横倍率をＭとすると式(４)で表
される。 Ｍ＝ｆS0／ｆCL ………(４) 光学素子３ａの屈折率の変化に起因する結像位置のずれ
量をδ2とすると式(５)で表される。 δ2＝−Ｍ2ｄ（ｎ0−ｎH）／ｎHｎ0 ＝−（ｆS0／ｆCL）2ｄ（ｎ0−ｎH）／ｎHｎ0＜０ ………(５) δ1＞０、δ2＜０であるからδ1＋δ2＝０と置いて整理
すると式(６)が得られる。 ｄ＝ｆCL 2（ｎHｎ0）／（ｆS0（ｎH−１）） ………(６) このように光学素子３ａの厚さを式(６)に基づき選定す
ることにより、常温時と高温時での結合レンズ系３の主
面の移動、ならびに走査レンズ系５の焦点距離の変化の
双方に起因する結像位置のずれ量を相殺することが可能
になる。また、光学素子３ａの焦点距離をｆとした時、
式(７)であれば温度に対する光学素子３ａのパワー変化
の影響は十分小さく無視できる。 ｜ｆCL／ｆ｜＜１.０×１０-2 ………(７) 図１に本発明の第１の実施例を示す。図において１は光
源となる半導体レーザである。２は半導体レーザ１から
出射された光束、３ａは結合レンズ系３を構成するプラ
スチック材からなるパワー略０の光学素子、３ｂは結合
レンズ系３を構成するガラス材からなる正のパワーを有
するレンズ、４は光偏向手段である回転多面鏡、５ａは
走査レンズ系５を構成するプラスチック材からなる負の
パワーを有するレンズ、５ｂおよび５ｃは走査レンズ系
５を構成するプラスチック材からなる正のパワーを有す
るレンズ、６は被走査媒体である感光体、７はレンズ系
の光軸である。
ｆS0とすると光線２の結像点２ａは感光体６上に存在す
る。温度がＴ0からＴHに変化すると、プラスチック材か
らなる光学素子３ａと、プラスチック材からなる走査レ
ンズ系５の屈折率が変化するため、双方とも結像位置が
感光体６表面からずれてしまう。なお、ｆSHは式(１)で
表される。 ｆSH＝ｆS0×（ｎ0−１）／（ｎH−１） ………(１) ｎ0＞ｎH＞１であるからｆSH＞ｆS0＝Ｌ2となる。この
走査レンズ系５の焦点距離の変化に起因する結像位置の
ずれ量をδ1とすると式(２)で表される。 δ1＝ｆS0（ｎ0−ｎH）／（ｎH−１）＞０ ………(２) 光学素子３ａの屈折率の変化を考慮してＬ1Hは式(３)で
表される。 Ｌ1H＝Ｌ10＋ｄ［（１／ｎH）−（１／ｎ0）］ ………(３) また、ｎ0＞ｎH＞１であるからＬ1H＞Ｌ10であり、Ｌ10
＝ｆCLであるからＬ1H＞ｆCLである。よって、温度ＴH
の時、光線の結像点２ａは感光体６表面に対し近方へず
れる。温度Ｔ0における横倍率をＭとすると式(４)で表
される。 Ｍ＝ｆS0／ｆCL ………(４) 光学素子３ａの屈折率の変化に起因する結像位置のずれ
量をδ2とすると式(５)で表される。 δ2＝−Ｍ2ｄ（ｎ0−ｎH）／ｎHｎ0 ＝−（ｆS0／ｆCL）2ｄ（ｎ0−ｎH）／ｎHｎ0＜０ ………(５) δ1＞０、δ2＜０であるからδ1＋δ2＝０と置いて整理
すると式(６)が得られる。 ｄ＝ｆCL 2（ｎHｎ0）／（ｆS0（ｎH−１）） ………(６) このように光学素子３ａの厚さを式(６)に基づき選定す
ることにより、常温時と高温時での結合レンズ系３の主
面の移動、ならびに走査レンズ系５の焦点距離の変化の
双方に起因する結像位置のずれ量を相殺することが可能
になる。また、光学素子３ａの焦点距離をｆとした時、
式(７)であれば温度に対する光学素子３ａのパワー変化
の影響は十分小さく無視できる。 ｜ｆCL／ｆ｜＜１.０×１０-2 ………(７) 図１に本発明の第１の実施例を示す。図において１は光
源となる半導体レーザである。２は半導体レーザ１から
出射された光束、３ａは結合レンズ系３を構成するプラ
スチック材からなるパワー略０の光学素子、３ｂは結合
レンズ系３を構成するガラス材からなる正のパワーを有
するレンズ、４は光偏向手段である回転多面鏡、５ａは
走査レンズ系５を構成するプラスチック材からなる負の
パワーを有するレンズ、５ｂおよび５ｃは走査レンズ系
５を構成するプラスチック材からなる正のパワーを有す
るレンズ、６は被走査媒体である感光体、７はレンズ系
の光軸である。
【００１２】表１に第１の実施例の諸元を示す。表１に
おいて面番号(1)は光源１、(2)は光学素子３ａの光源側
の面、(3)は光学素子３ａの回転多面鏡側の面、(4)はレ
ンズ３ｂの光源側の面、(5)はレンズ３ｂの回転多面鏡
側の面、(6)は回転多面鏡4の反射面、(7)はレンズ５ａ
の回転多面鏡側の面、(8)はレンズ５ａの感光体側の
面、(9)はレンズ５ｂの回転多面鏡側の面、(10)はレン
ズ５ｂの感光体側の面、(11)はレンズ５ｃの回転多面鏡
側の面、(12)はレンズ５ｃの感光体側の面、(13)は感光
体表面である。また、Ｒは光軸７上の曲率半径、ｔｈは
面間距離、ｎは常温時の屈折率である。各面の形状は式
(８)で与えられる。光軸７方向をＺ、光軸７からの距離
をｐとする。各面と光軸７の交点を原点としたローカル
座標系で表す。 ｆ0(ｐ)＝(ｐ2／Ｒ)／(１＋SQRT(１−(Ｋ＋１)(ｐ／Ｒ)2))＋ｄｐ4 ……(８) ここで、ｄおよびＫは定数で、特にＫは円錐定数と呼ば
れる。なお、SQRTは平方根を意味する。
おいて面番号(1)は光源１、(2)は光学素子３ａの光源側
の面、(3)は光学素子３ａの回転多面鏡側の面、(4)はレ
ンズ３ｂの光源側の面、(5)はレンズ３ｂの回転多面鏡
側の面、(6)は回転多面鏡4の反射面、(7)はレンズ５ａ
の回転多面鏡側の面、(8)はレンズ５ａの感光体側の
面、(9)はレンズ５ｂの回転多面鏡側の面、(10)はレン
ズ５ｂの感光体側の面、(11)はレンズ５ｃの回転多面鏡
側の面、(12)はレンズ５ｃの感光体側の面、(13)は感光
体表面である。また、Ｒは光軸７上の曲率半径、ｔｈは
面間距離、ｎは常温時の屈折率である。各面の形状は式
(８)で与えられる。光軸７方向をＺ、光軸７からの距離
をｐとする。各面と光軸７の交点を原点としたローカル
座標系で表す。 ｆ0(ｐ)＝(ｐ2／Ｒ)／(１＋SQRT(１−(Ｋ＋１)(ｐ／Ｒ)2))＋ｄｐ4 ……(８) ここで、ｄおよびＫは定数で、特にＫは円錐定数と呼ば
れる。なお、SQRTは平方根を意味する。
【００１３】
【表１】
【００１４】回転多面鏡４への光束２の入射角度は６０
°、回転多面鏡４の内接円半径は２０ｍｍである。図３
に第１の実施例の像面湾曲を示す。走査角度をω、像面
湾曲をδで表す。ωは光軸７に対して光源１のある側へ
走査する場合を＋方向とする。図３において、Ａは主走
査方向常温時、Ｂは主走査方向高温時、Ｃは副走査方向
常温時、Ｄは副走査方向高温時である。
°、回転多面鏡４の内接円半径は２０ｍｍである。図３
に第１の実施例の像面湾曲を示す。走査角度をω、像面
湾曲をδで表す。ωは光軸７に対して光源１のある側へ
走査する場合を＋方向とする。図３において、Ａは主走
査方向常温時、Ｂは主走査方向高温時、Ｃは副走査方向
常温時、Ｄは副走査方向高温時である。
【００１５】図４に第１の実施例の主走査方向横収差を
示す。口径比をa、主走査方向横収差をΔＸで表す。図
４においてＥはω＝−３１°常温時、Ｆはω＝０°常温
時、Ｇはω＝３１°常温時、Ｈはω＝−３１°高温時、
Ｉはω＝０°高温時、Ｊはω＝３１°高温時である。
示す。口径比をa、主走査方向横収差をΔＸで表す。図
４においてＥはω＝−３１°常温時、Ｆはω＝０°常温
時、Ｇはω＝３１°常温時、Ｈはω＝−３１°高温時、
Ｉはω＝０°高温時、Ｊはω＝３１°高温時である。
【００１６】図５に第１の実施例の副走査方向横収差を
示す。副走査方向横収差をΔＹで表す。図においてＫは
ω＝−３１°常温時、Ｌはω＝０°常温時、Ｍはω＝３
１°常温時、Ｎはω＝−３１°高温時、Ｏはω＝０°高
温時、Ｐはω＝３１°高温時である。プラスチック材の
温度に対する屈折率の変化は−１.０×１０-3／degと
し、高温と常温の温度差を３０°とした。これらは他の
実施例においても同様である。
示す。副走査方向横収差をΔＹで表す。図においてＫは
ω＝−３１°常温時、Ｌはω＝０°常温時、Ｍはω＝３
１°常温時、Ｎはω＝−３１°高温時、Ｏはω＝０°高
温時、Ｐはω＝３１°高温時である。プラスチック材の
温度に対する屈折率の変化は−１.０×１０-3／degと
し、高温と常温の温度差を３０°とした。これらは他の
実施例においても同様である。
【００１７】表２に本発明の第２の実施例の諸元を示
す。第２の実施例において、結合レンズ系３を構成する
ガラス材からなる正のパワーを有するレンズ３ｂは１群
２枚の貼り合せレンズ、また、結合レンズ系３を構成す
るプラスチック材からなるパワー略０の光学素子３ａは
平行平板となっている。表２において、面番号(1)は光
源１、(2)は光学素子３ａの光源側の面、(3)は光学素子
３ａの回転多面鏡側の面、(4)はレンズ３ｂの光源側の
面、(5)はレンズ３ｂの貼り合せ面、(6)はレンズ３ｂの
回転多面鏡側の面、(7)は回転多面鏡４の反射面、(8)は
レンズ５ａの回転多面鏡側の面、(9)はレンズ５ａの感
光体側の面、(10)はレンズ５ｂの回転多面鏡側の面、(1
1)はレンズ５ｂの感光体側の面、(12)はレンズ５ｃの回
転多面鏡側の面、(13)はレンズ５ｃの感光体側の面、(1
4)は感光体６表面である。
す。第２の実施例において、結合レンズ系３を構成する
ガラス材からなる正のパワーを有するレンズ３ｂは１群
２枚の貼り合せレンズ、また、結合レンズ系３を構成す
るプラスチック材からなるパワー略０の光学素子３ａは
平行平板となっている。表２において、面番号(1)は光
源１、(2)は光学素子３ａの光源側の面、(3)は光学素子
３ａの回転多面鏡側の面、(4)はレンズ３ｂの光源側の
面、(5)はレンズ３ｂの貼り合せ面、(6)はレンズ３ｂの
回転多面鏡側の面、(7)は回転多面鏡４の反射面、(8)は
レンズ５ａの回転多面鏡側の面、(9)はレンズ５ａの感
光体側の面、(10)はレンズ５ｂの回転多面鏡側の面、(1
1)はレンズ５ｂの感光体側の面、(12)はレンズ５ｃの回
転多面鏡側の面、(13)はレンズ５ｃの感光体側の面、(1
4)は感光体６表面である。
【００１８】
【表２】
【００１９】回転多面鏡４への光束２の入射角度は６０
°、回転多面鏡４の内接円半径は２０ｍｍである。
°、回転多面鏡４の内接円半径は２０ｍｍである。
【００２０】図６に第２の実施例の像面湾曲を示す。図
６においてＡは主走査方向常温時、Ｂは主走査方向高温
時、Ｃは副走査方向常温時、Ｄは副走査方向高温時であ
る。
６においてＡは主走査方向常温時、Ｂは主走査方向高温
時、Ｃは副走査方向常温時、Ｄは副走査方向高温時であ
る。
【００２１】図７に第２の実施例の主走査方向横収差を
示す。図においてＥはω＝−３１°常温時、Ｆはω＝０
°常温時、Ｇはω＝３１°常温時、Ｈはω＝−３１°高
温時、Ｉはω＝０°高温時、Ｊはω＝３１°高温時であ
る。
示す。図においてＥはω＝−３１°常温時、Ｆはω＝０
°常温時、Ｇはω＝３１°常温時、Ｈはω＝−３１°高
温時、Ｉはω＝０°高温時、Ｊはω＝３１°高温時であ
る。
【００２２】図８に第２の実施例の副走査方向横収差を
示す。図８においてＫはω＝−３１°常温時、Ｌはω＝
０°常温時、Ｍはω＝３１°常温時、Ｎはω＝−３１°
高温時、Ｏはω＝０°高温時、Ｐはω＝３１°高温時で
ある。
示す。図８においてＫはω＝−３１°常温時、Ｌはω＝
０°常温時、Ｍはω＝３１°常温時、Ｎはω＝−３１°
高温時、Ｏはω＝０°高温時、Ｐはω＝３１°高温時で
ある。
【００２３】図９には本発明の第３の実施例を示す。図
９において１は光源である半導体レーザ、２は半導体レ
ーザ１から出射された光束、３ａは結合レンズ系３を構
成するプラスチック材からなるパワー略０の光学素子、
３ｂは結合レンズ系３を構成するガラス材からなる正の
パワーを有するレンズ、３ｃは主走査方向にはパワーが
なく副走査方向に正のパワーを有するレンズ、４は光偏
向手段である回転多面鏡、５ａは走査レンズ系５を構成
するプラスチック材からなる負のパワーを有するレン
ズ、５ｂは走査レンズ系５を構成するプラスチック材か
らなる正のパワーを有するレンズ、５ｃは主走査方向に
はパワーがなく副走査方向に正のパワーを有するレン
ズ、６は被走査媒体である感光体、７はレンズ系の光軸
である。
９において１は光源である半導体レーザ、２は半導体レ
ーザ１から出射された光束、３ａは結合レンズ系３を構
成するプラスチック材からなるパワー略０の光学素子、
３ｂは結合レンズ系３を構成するガラス材からなる正の
パワーを有するレンズ、３ｃは主走査方向にはパワーが
なく副走査方向に正のパワーを有するレンズ、４は光偏
向手段である回転多面鏡、５ａは走査レンズ系５を構成
するプラスチック材からなる負のパワーを有するレン
ズ、５ｂは走査レンズ系５を構成するプラスチック材か
らなる正のパワーを有するレンズ、５ｃは主走査方向に
はパワーがなく副走査方向に正のパワーを有するレン
ズ、６は被走査媒体である感光体、７はレンズ系の光軸
である。
【００２４】第３の実施例において、レンズ３ｃ,５ｂ,
５ｃは回転多面鏡４の面倒れによる走査線位置ずれを補
正するためアナモフィックな形状であるが、結合レンズ
系３は第１および第２の実施例と同様、光軸７に対して
回転対称である。
５ｃは回転多面鏡４の面倒れによる走査線位置ずれを補
正するためアナモフィックな形状であるが、結合レンズ
系３は第１および第２の実施例と同様、光軸７に対して
回転対称である。
【００２５】表３および表４に第３の実施例の諸元を示
す。表において、面番号(1)は光源１、(2)は光学素子３
ａの光源側の面、(3)は光学素子３ａの回転多面鏡側の
面、(4)はレンズ３ｂの光源側の面、(5)はレンズ３ｂの
回転多面鏡側の面、(6)はレンズ３ｃの光源側の面、(7)
はレンズ３ｃの回転多面鏡側の面、(8)は回転多面鏡４
の反射面、(9)はレンズ５ａの回転多面鏡側の面、(10)
はレンズ５ａの感光ドラム側の面、(11)はレンズ５ｂの
回転多面鏡側の面、(12)はレンズ５ｂの感光ドラム側の
面、(13)はレンズ５ｃの回転多面鏡側の面、(14)はレン
ズ５ｃの感光ドラム側の面、(15)は感光体６表面であ
る。
す。表において、面番号(1)は光源１、(2)は光学素子３
ａの光源側の面、(3)は光学素子３ａの回転多面鏡側の
面、(4)はレンズ３ｂの光源側の面、(5)はレンズ３ｂの
回転多面鏡側の面、(6)はレンズ３ｃの光源側の面、(7)
はレンズ３ｃの回転多面鏡側の面、(8)は回転多面鏡４
の反射面、(9)はレンズ５ａの回転多面鏡側の面、(10)
はレンズ５ａの感光ドラム側の面、(11)はレンズ５ｂの
回転多面鏡側の面、(12)はレンズ５ｂの感光ドラム側の
面、(13)はレンズ５ｃの回転多面鏡側の面、(14)はレン
ズ５ｃの感光ドラム側の面、(15)は感光体６表面であ
る。
【００２６】アナモフィックな形状である各面の形状は
式(９)で与えられる。 Ｚ＝ｆ0（Ｘ，Ｙ）＋ｆ2（Ｘ，Ｙ） ………(９) ここで、ｆ0（Ｘ，Ｙ）は基本的なトーリック形状を表
し、各面と光軸７の交点を原点としたローカル座標系の
ＸＺ平面における断面が式(１０)で表され、ＸＺ平面に
あり、Ｘ軸に平行で、Ｚ軸に沿って原点からｒの距離に
ある軸について回転対称である。 Ｚ＝(Ｘ2／Ｒ)／(１＋SQRT(１−(Ｋ＋１)(Ｘ／Ｒ)2)) ………(１０) ＹＺ平面における断面は曲率半径ｒの円である。ｆ
2(Ｘ，Ｙ)は回転非対称な追加関数で式(１１)で表され
る。 ｆ2(X,Y)＝ａ09XY2＋ａ13X2Y2＋ａ15Y4＋ａ24X4Y2＋ａ26X2Y4 …(１１) ここでａlmは定数である。アナモフィックな形状でない
各面の形状は式(８)で表される。
式(９)で与えられる。 Ｚ＝ｆ0（Ｘ，Ｙ）＋ｆ2（Ｘ，Ｙ） ………(９) ここで、ｆ0（Ｘ，Ｙ）は基本的なトーリック形状を表
し、各面と光軸７の交点を原点としたローカル座標系の
ＸＺ平面における断面が式(１０)で表され、ＸＺ平面に
あり、Ｘ軸に平行で、Ｚ軸に沿って原点からｒの距離に
ある軸について回転対称である。 Ｚ＝(Ｘ2／Ｒ)／(１＋SQRT(１−(Ｋ＋１)(Ｘ／Ｒ)2)) ………(１０) ＹＺ平面における断面は曲率半径ｒの円である。ｆ
2(Ｘ，Ｙ)は回転非対称な追加関数で式(１１)で表され
る。 ｆ2(X,Y)＝ａ09XY2＋ａ13X2Y2＋ａ15Y4＋ａ24X4Y2＋ａ26X2Y4 …(１１) ここでａlmは定数である。アナモフィックな形状でない
各面の形状は式(８)で表される。
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】回転多面鏡４への光束２の入射角度は６０
°、回転多面鏡４の内接円半径は２０ｍｍである。
°、回転多面鏡４の内接円半径は２０ｍｍである。
【００３０】図１０に第３の実施例の像面湾曲を示す。
図１０においてＡは主走査方向常温時、Ｂは主走査方向
高温時、Ｃは副走査方向常温時、Ｄは副走査方向高温時
である。
図１０においてＡは主走査方向常温時、Ｂは主走査方向
高温時、Ｃは副走査方向常温時、Ｄは副走査方向高温時
である。
【００３１】図１１に第３の実施例の主走査方向横収差
を示す。図１１においてＥはω＝−３１°常温時、Ｆは
ω＝０°常温時、Ｇはω＝３１°常温時、Ｈはω＝−３
１°高温時、Ｉはω＝０°高温時、Ｊはω＝３１°高温
時である。
を示す。図１１においてＥはω＝−３１°常温時、Ｆは
ω＝０°常温時、Ｇはω＝３１°常温時、Ｈはω＝−３
１°高温時、Ｉはω＝０°高温時、Ｊはω＝３１°高温
時である。
【００３２】図１２に第３の実施例の副走査方向横収差
を示す。図１２においてＫはω＝−３１°常温時、Ｌは
ω＝０°常温時、Ｍはω＝３１°常温時、Ｎはω＝−３
１°高温時、Ｏはω＝０°高温時、Ｐはω＝３１°高温
時である。
を示す。図１２においてＫはω＝−３１°常温時、Ｌは
ω＝０°常温時、Ｍはω＝３１°常温時、Ｎはω＝−３
１°高温時、Ｏはω＝０°高温時、Ｐはω＝３１°高温
時である。
【００３３】第１の実施例乃至第３の実施例において、
３０°の温度変化に対する結像位置の移動は±０.５ｍ
ｍ以内、また横収差は最大でも１０μｍ程度となり、良
好な結果が得られた。
３０°の温度変化に対する結像位置の移動は±０.５ｍ
ｍ以内、また横収差は最大でも１０μｍ程度となり、良
好な結果が得られた。
【００３４】ここでは結像位置ずれの主たる原因である
プラスチックレンズの屈折率変化の影響とその補正につ
いて示したが、実際の光学系の設計は、光源の波長変
化、プラスチックレンズおよび光学素子の形状変化、光
学ベースの形状変化などの影響も総合的に考慮して行う
ものである。
プラスチックレンズの屈折率変化の影響とその補正につ
いて示したが、実際の光学系の設計は、光源の波長変
化、プラスチックレンズおよび光学素子の形状変化、光
学ベースの形状変化などの影響も総合的に考慮して行う
ものである。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
走査レンズ系にプラスチックレンズを用いた場合の環境
温度の変化に対する結像位置の移動を抑え、記録媒体の
高ドット密度化に対応した高精度でかつ低価格な光走査
装置を提供することができる。
走査レンズ系にプラスチックレンズを用いた場合の環境
温度の変化に対する結像位置の移動を抑え、記録媒体の
高ドット密度化に対応した高精度でかつ低価格な光走査
装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の光走査装置の構成図。
【図２】本発明の原理を示す説明図。
【図３】本発明の第１の実施例における像面湾曲の説明
図。
図。
【図４】本発明の第１の実施例における主走査方向横収
差の説明図。
差の説明図。
【図５】本発明の第１の実施例における副走査方向横収
差の説明図。
差の説明図。
【図６】本発明の第２の実施例における像面湾曲の説明
図。
図。
【図７】本発明の第２の実施例における主走査方向横収
差の説明図。
差の説明図。
【図８】本発明の第２の実施例における副走査方向横収
差の説明図。
差の説明図。
【図９】本発明の第３の実施例の光走査装置の構成図。
【図１０】本発明の第３の実施例における像面湾曲の説
明図。
明図。
【図１１】本発明の第３の実施例における主走査方向横
収差の説明図。
収差の説明図。
【図１２】本発明の第３の実施例における副走査方向横
収差の説明図。
収差の説明図。
１…光源、３…結合レンズ系、４…光偏向手段、５…走
査レンズ系、６…被走査媒体。
査レンズ系、６…被走査媒体。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年８月２５日（２０００．８．２
５）
５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】図９には本発明の第３の実施例を示す。図
９において１は光源である半導体レーザ、２は半導体レ
ーザ１から出射された光束、３ａは結合レンズ系３を構
成するプラスチック材からなるパワー略０の光学素子、
３ｂは結合レンズ系３を構成するガラス材からなる正の
パワーを有するレンズ、８は主走査方向にはパワーがな
く副走査方向に正のパワーを有するレンズ、４は光偏向
手段である回転多面鏡、５ａは走査レンズ系５を構成す
るプラスチック材からなる負のパワーを有するレンズ、
５ｂは走査レンズ系５を構成するプラスチック材からな
る正のパワーを有するレンズ、９は主走査方向にはパワ
ーがなく副走査方向に正のパワーを有するレンズ、６は
被走査媒体である感光体、７はレンズ系の光軸である。
９において１は光源である半導体レーザ、２は半導体レ
ーザ１から出射された光束、３ａは結合レンズ系３を構
成するプラスチック材からなるパワー略０の光学素子、
３ｂは結合レンズ系３を構成するガラス材からなる正の
パワーを有するレンズ、８は主走査方向にはパワーがな
く副走査方向に正のパワーを有するレンズ、４は光偏向
手段である回転多面鏡、５ａは走査レンズ系５を構成す
るプラスチック材からなる負のパワーを有するレンズ、
５ｂは走査レンズ系５を構成するプラスチック材からな
る正のパワーを有するレンズ、９は主走査方向にはパワ
ーがなく副走査方向に正のパワーを有するレンズ、６は
被走査媒体である感光体、７はレンズ系の光軸である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】第３の実施例において、レンズ８,５ｂ,９
は回転多面鏡４の面倒れによる走査線位置ずれを補正す
るためアナモフィックな形状であるが、結合レンズ系３
は第１および第２の実施例と同様、光軸７に対して回転
対称である。
は回転多面鏡４の面倒れによる走査線位置ずれを補正す
るためアナモフィックな形状であるが、結合レンズ系３
は第１および第２の実施例と同様、光軸７に対して回転
対称である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】表３および表４に第３の実施例の諸元を示
す。表において、面番号(1)は光源１、(2)は光学素子３
ａの光源側の面、(3)は光学素子３ａの回転多面鏡側の
面、(4)はレンズ３ｂの光源側の面、(5)はレンズ３ｂの
回転多面鏡側の面、(6)はレンズ８の光源側の面、(7)は
レンズ８の回転多面鏡側の面、(8)は回転多面鏡４の反
射面、(9)はレンズ５ａの回転多面鏡側の面、(10)はレ
ンズ５ａの感光ドラム側の面、(11)はレンズ５ｂの回転
多面鏡側の面、(12)はレンズ５ｂの感光ドラム側の面、
(13)はレンズ９の回転多面鏡側の面、(14)はレンズ９の
感光ドラム側の面、(15)は感光体６表面である。
す。表において、面番号(1)は光源１、(2)は光学素子３
ａの光源側の面、(3)は光学素子３ａの回転多面鏡側の
面、(4)はレンズ３ｂの光源側の面、(5)はレンズ３ｂの
回転多面鏡側の面、(6)はレンズ８の光源側の面、(7)は
レンズ８の回転多面鏡側の面、(8)は回転多面鏡４の反
射面、(9)はレンズ５ａの回転多面鏡側の面、(10)はレ
ンズ５ａの感光ドラム側の面、(11)はレンズ５ｂの回転
多面鏡側の面、(12)はレンズ５ｂの感光ドラム側の面、
(13)はレンズ９の回転多面鏡側の面、(14)はレンズ９の
感光ドラム側の面、(15)は感光体６表面である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ ９Ａ００１ Ｆターム(参考） 2C362 AA42 AA46 BA86 2H045 AA01 BA02 CA04 CA55 CA68 CB15 CB22 2H087 KA19 LA22 LA25 NA08 PA01 PA02 PA03 PA04 PA17 PB01 PB03 PB04 QA02 QA03 QA07 QA14 QA17 QA18 QA21 QA22 QA25 QA26 QA34 QA41 QA42 QA46 RA07 RA08 RA13 RA42 UA01 5C051 AA02 CA07 DB02 DB22 DB24 DB30 DC04 DC07 FA01 5C072 AA03 BA04 DA02 DA21 HA02 HA08 HA13 XA01 XA05 9A001 BB06 HH23 JZ35 KK16 KK42
Claims (3)
- 【請求項１】光源からの光束をコリメートする結合レン
ズ系と、前記光束を偏向走査する光偏向手段と、偏向走
査された光束を被走査媒体に結像させる走査レンズ系と
を備えた光走査装置において、 前記結合レンズ系は、前記光源から最も離れて配置され
る光学素子を除く少なくとも一つの光学素子として、パ
ワーが略０で且つ温度に対する屈折率の変化が負なる材
質からなる第１光学素子を含み、 前記走査レンズ系は、正のパワーを有し且つ温度に対す
る屈折率の変化が負なる材質からなる少なくとも一つの
第２光学素子を含むことを特徴とする光走査装置。 - 【請求項２】前記結合レンズ系の焦点距離をｆCL、前記
第１光学素子の焦点距離をｆとしたとき、｜ｆCL／ｆ｜
＜１.０×１０-2の関係を満たすことを特徴とする請求
項１記載の光走査装置。 - 【請求項３】前記第１光学素子が平行平板であることを
特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000075117A JP4366819B2 (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 光走査装置 |
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| DE10109205A DE10109205A1 (de) | 2000-03-17 | 2001-02-26 | Optischer Scanner |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000075117A JP4366819B2 (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 光走査装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008003421A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Mitsutoyo Corp | レンズ光学系及び光電式エンコーダ |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4378193B2 (ja) * | 2003-09-04 | 2009-12-02 | キヤノン株式会社 | マルチビーム光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| US8375119B2 (en) * | 2004-07-27 | 2013-02-12 | At&T Intellectual Property I, L. P. | Methods, systems, devices, and products for providing alerts for communications |
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|---|---|---|---|---|
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| US6104520A (en) * | 1997-10-17 | 2000-08-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser scanning optical system and image forming apparatus using the same |
| US6369927B2 (en) * | 1998-02-13 | 2002-04-09 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus |
-
2000
- 2000-03-17 JP JP2000075117A patent/JP4366819B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-02-08 US US09/778,766 patent/US6388791B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-26 DE DE10109205A patent/DE10109205A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008003421A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Mitsutoyo Corp | レンズ光学系及び光電式エンコーダ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20010046078A1 (en) | 2001-11-29 |
| US6388791B2 (en) | 2002-05-14 |
| JP4366819B2 (ja) | 2009-11-18 |
| DE10109205A1 (de) | 2001-09-20 |
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