JP3100760B2 - 温度補償された走査光学系 - Google Patents
温度補償された走査光学系Info
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- JP3100760B2 JP3100760B2 JP15179592A JP15179592A JP3100760B2 JP 3100760 B2 JP3100760 B2 JP 3100760B2 JP 15179592 A JP15179592 A JP 15179592A JP 15179592 A JP15179592 A JP 15179592A JP 3100760 B2 JP3100760 B2 JP 3100760B2
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- Japan
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- lens
- scanning
- optical system
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばレーザープリ
ンター等に使用される走査光学系に関し、特に、温度変
化による焦点移動を抑えた走査光学系に関する。
ンター等に使用される走査光学系に関し、特に、温度変
化による焦点移動を抑えた走査光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザープリンターの走査レンズには、
コストや重量の低減のためプラスチックレンズが多く用
いられている。しかし、プラスチックはガラスと比較す
ると温度変化に対する線膨張、屈折率変化の度合が大き
く、焦点ズレによる描画品質の劣化が生じ易い。
コストや重量の低減のためプラスチックレンズが多く用
いられている。しかし、プラスチックはガラスと比較す
ると温度変化に対する線膨張、屈折率変化の度合が大き
く、焦点ズレによる描画品質の劣化が生じ易い。
【０００３】また、レーザープリンター等の走査光学系
は、ポリゴンミラーの面倒れ誤差による影響を低減する
ため、一般に光束をポリゴンミラーの近傍で副走査方向
についてのみ一旦結像させる構成を採用しており、副走
査方向のパワーが主走査方向のパワーより強いアナモフ
ィック光学系として構成される場合が多い。したがっ
て、温度変化による焦点ズレも主として副走査方向にお
いてのみ問題となる。
は、ポリゴンミラーの面倒れ誤差による影響を低減する
ため、一般に光束をポリゴンミラーの近傍で副走査方向
についてのみ一旦結像させる構成を採用しており、副走
査方向のパワーが主走査方向のパワーより強いアナモフ
ィック光学系として構成される場合が多い。したがっ
て、温度変化による焦点ズレも主として副走査方向にお
いてのみ問題となる。
【０００４】従来、このような温度変化による影響を低
減するため、走査レンズ内で複数のプラスチックレンズ
を組み合せ、発生する焦点移動を互いに打ち消し合うよ
うに配置する方法が知られている。
減するため、走査レンズ内で複数のプラスチックレンズ
を組み合せ、発生する焦点移動を互いに打ち消し合うよ
うに配置する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、温度補償のために走査レンズの構成
枚数を増やさなければならず、小型化、コストダウンの
流れに反することとなる。
た従来の方法では、温度補償のために走査レンズの構成
枚数を増やさなければならず、小型化、コストダウンの
流れに反することとなる。
【０００６】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、走査レンズの構成枚数を増
やさずに温度変化による影響を低減することができる走
査光学系を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、走査レンズの構成枚数を増
やさずに温度変化による影響を低減することができる走
査光学系を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる温度補
償された走査光学系は、上記の目的を達成させるため、
光源から発した発散光を平行光束にするコリメートレン
ズと、その平行光束を副走査方向においてのみ一旦結像
させるシリンドリカルレンズと、このシリンドリカルレ
ンズによる光束の結像位置の近傍に設けられ、その平行
光束を偏向させる偏向器と、偏向された光束を像面に結
像させるプラスチック製のアナモフィックな走査レンズ
とを備える走査光学系において、コリメートレンズ内に
回転対称な負のプラスチックレンズを設けると共に、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、コリメ
ートレンズとシリンドリカルレンズとに含まれるプラス
チックレンズのパワーを、主走査面内においては両レン
ズの温度変化による影響を互いに打ち消し合い、副走査
面内においては走査レンズで発生する温度変化による影
響を打ち消すよう設定したことを特徴とする。
償された走査光学系は、上記の目的を達成させるため、
光源から発した発散光を平行光束にするコリメートレン
ズと、その平行光束を副走査方向においてのみ一旦結像
させるシリンドリカルレンズと、このシリンドリカルレ
ンズによる光束の結像位置の近傍に設けられ、その平行
光束を偏向させる偏向器と、偏向された光束を像面に結
像させるプラスチック製のアナモフィックな走査レンズ
とを備える走査光学系において、コリメートレンズ内に
回転対称な負のプラスチックレンズを設けると共に、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、コリメ
ートレンズとシリンドリカルレンズとに含まれるプラス
チックレンズのパワーを、主走査面内においては両レン
ズの温度変化による影響を互いに打ち消し合い、副走査
面内においては走査レンズで発生する温度変化による影
響を打ち消すよう設定したことを特徴とする。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。図１
は、この発明の一実施例にかかる走査光学系のレンズ図
であり、(a)が主走査方向、(b)が副走査方向の断面を示
している。
は、この発明の一実施例にかかる走査光学系のレンズ図
であり、(a)が主走査方向、(b)が副走査方向の断面を示
している。
【０００９】この光学系は、光源である半導体レーザー
１から発した発散光を平行光束にするコリメートレンズ
１０と、その平行光束を偏向器Ｐの近傍で副走査方向に
おいて一旦結像させるシリンドリカルレンズ２０と、偏
向された光束を像面に結像させるプラスチック製のアナ
モフィックな走査レンズ３０とを備える。
１から発した発散光を平行光束にするコリメートレンズ
１０と、その平行光束を偏向器Ｐの近傍で副走査方向に
おいて一旦結像させるシリンドリカルレンズ２０と、偏
向された光束を像面に結像させるプラスチック製のアナ
モフィックな走査レンズ３０とを備える。
【００１０】なお、図１は光路展開図であるため、偏向
器Ｐを直線で示しているが、具体的にはポリゴンミラー
等が用いられることは周知である。また、光路を短縮し
て示すため、波線で示した部分で光路の一部を省略して
いる。
器Ｐを直線で示しているが、具体的にはポリゴンミラー
等が用いられることは周知である。また、光路を短縮し
て示すため、波線で示した部分で光路の一部を省略して
いる。
【００１１】コリメートレンズ１０は、回転対称な両凸
のガラスレンズである第１レンズ１１と、回転対称な両
凹のプラスチックレンズである第２レンズ１２とから構
成され、全体として正のパワーを持つ。
のガラスレンズである第１レンズ１１と、回転対称な両
凹のプラスチックレンズである第２レンズ１２とから構
成され、全体として正のパワーを持つ。
【００１２】シリンドリカルレンズ２０は、主走査方向
にのみ正のパワーを有するシリンダー状のプラスチック
レンズである第１レンズ２１と、主走査方向に負のパワ
ーを有すると共に副走査方向に正のパワーを有するガラ
スレンズである第２レンズ２２とから構成され、全体と
して副走査方向に正のパワーを有し、主走査方向につい
てはほぼパワーを持たない。
にのみ正のパワーを有するシリンダー状のプラスチック
レンズである第１レンズ２１と、主走査方向に負のパワ
ーを有すると共に副走査方向に正のパワーを有するガラ
スレンズである第２レンズ２２とから構成され、全体と
して副走査方向に正のパワーを有し、主走査方向につい
てはほぼパワーを持たない。
【００１３】走査レンズ３０は、１枚構成のfθレンズ
であり、主走査方向と比較して副走査方向に強い正のパ
ワーを有する。プラスチックレンズは非球面加工等が容
易であるため、１枚構成でもレーザープリンター等の性
能を満たすfθレンズを作成することができる。ただ
し、１枚では温度変化による影響を走査レンズ内で打ち
消し合わせることができないため、コリメートレンズ１
０、シリンドリカルレンズ２０内にもプラスチックレン
ズを設けて温度補償するよう構成している。
であり、主走査方向と比較して副走査方向に強い正のパ
ワーを有する。プラスチックレンズは非球面加工等が容
易であるため、１枚構成でもレーザープリンター等の性
能を満たすfθレンズを作成することができる。ただ
し、１枚では温度変化による影響を走査レンズ内で打ち
消し合わせることができないため、コリメートレンズ１
０、シリンドリカルレンズ２０内にもプラスチックレン
ズを設けて温度補償するよう構成している。
【００１４】温度変化による焦点変動は、主走査方向に
ついてはコリメートレンズ１０の第２レンズ１２とシリ
ンドリカルレンズ２０の第１レンズ２１とによって発生
するため、これらで発生する温度変化による影響が打ち
消されるように両レンズのパワーが定められている。
ついてはコリメートレンズ１０の第２レンズ１２とシリ
ンドリカルレンズ２０の第１レンズ２１とによって発生
するため、これらで発生する温度変化による影響が打ち
消されるように両レンズのパワーが定められている。
【００１５】一方、副走査方向についての焦点変動は、
コリメートレンズ１０の第２レンズ１２と走査レンズ３
０とにより発生するため、これらのレンズにより発生す
る温度変化による影響が相殺されるようにパワーが定め
られている。
コリメートレンズ１０の第２レンズ１２と走査レンズ３
０とにより発生するため、これらのレンズにより発生す
る温度変化による影響が相殺されるようにパワーが定め
られている。
【００１６】ここで、コリメートレンズ１０の第２レン
ズ１２の焦点距離及び焦点距離変化をｆ12、Δｆ12、走
査レンズ３０の副走査方向の焦点距離及び焦点距離変化
をｆ30Z、Δｆ30Z、シリンドリカルレンズ２０の第２レ
ンズ２２の焦点距離をｆ22Z、走査レンズ３０の副走査
方向の倍率をｍとすると、温度変化による副走査像面の
移動量ΔＰIMは、以下の数式１で表される。
ズ１２の焦点距離及び焦点距離変化をｆ12、Δｆ12、走
査レンズ３０の副走査方向の焦点距離及び焦点距離変化
をｆ30Z、Δｆ30Z、シリンドリカルレンズ２０の第２レ
ンズ２２の焦点距離をｆ22Z、走査レンズ３０の副走査
方向の倍率をｍとすると、温度変化による副走査像面の
移動量ΔＰIMは、以下の数式１で表される。
【００１７】
【数１】 ΔＰIM＝(Δｆ12／ｆ12 2)×ｆ20Z 2×ｍ2＋(１−ｍ)2×Δｆ30Z
【００１８】コリメートレンズ１０の第２レンズ１２と
走査レンズ３０とに同一のプラスチックを用いると、以
下の数式２が成立するときに走査レンズの温度変化によ
る焦点移動が補正される。
走査レンズ３０とに同一のプラスチックを用いると、以
下の数式２が成立するときに走査レンズの温度変化によ
る焦点移動が補正される。
【００１９】
【数２】 (Δｆ12／ｆ12 2)×ｆ22Z 2×ｍ2＋(１−ｍ)2×Δｆ30Z＝０
【００２０】また、同時にｆ12≒ｆ22Zを満足させる必
要がある。
要がある。
【００２１】コリメートレンズ１０とシリンドリカルレ
ンズ２０との具体的な数値構成は、表１に示される。表
中、面番号は図中左側となる物体側から数えた面の番
号、ryは主走査方向の曲率半径、rzは副走査方向の曲率
半径(記載がない面は回転対称)、dはレンズ厚若しくは
空気間隔、nは波長780nmでの屈折率である。
ンズ２０との具体的な数値構成は、表１に示される。表
中、面番号は図中左側となる物体側から数えた面の番
号、ryは主走査方向の曲率半径、rzは副走査方向の曲率
半径(記載がない面は回転対称)、dはレンズ厚若しくは
空気間隔、nは波長780nmでの屈折率である。
【００２２】コリメートレンズ１０の第２レンズ１２の
第１面(面番号３)は、回転対称な非球面である。非球面
は、光軸からの高さがYとなる非球面上の座標点の非球
面頂点の接平面からの距離をX、非球面頂点の曲率(1/r)
をC、円錐係数をK、4次,6次,8次の非球面係数をA4,A6,A
8として、以下の式で表される。なお、表1における非球
面の曲率半径は、非球面頂点の曲率半径であり、これら
の面の円錐係数、非球面係数は表２に示される。
第１面(面番号３)は、回転対称な非球面である。非球面
は、光軸からの高さがYとなる非球面上の座標点の非球
面頂点の接平面からの距離をX、非球面頂点の曲率(1/r)
をC、円錐係数をK、4次,6次,8次の非球面係数をA4,A6,A
8として、以下の式で表される。なお、表1における非球
面の曲率半径は、非球面頂点の曲率半径であり、これら
の面の円錐係数、非球面係数は表２に示される。
【００２３】
【数３】 X= CY2／(1+√(1-(1+K)C2Y2)) + A4Y4 + A6Y6 + A8Y8
【００２４】
【表１】 ｆ30Z＝７０mm ｍ＝−２．５ 面番号 ry rz d n 1 67.152 3.00 1.88080 2 -4.980 0.52 3 -8.475 1.50 1.48617 4 -17.611 30.00 5 ∞ 3.00 1.48617 6 -17.201 ∞ 0.00 7 -18.075 ∞ 3.00 1.51072 8 ∞ -35.735
【００２５】
【表２】 K = 0.87366 A4 = -1.36220×10-3 A6 = 4.16374×10-5 A8 = -4.68250×10-5
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、比較的径の小さいコリメートレンズとシリンドリカ
ルレンズとに温度補償機能を持たせることにより、比較
的径の大きい走査レンズの枚数を増やすことなく、温度
変化による影響を低減することができ、装置の小型化、
コストダウンを図ることができる。
ば、比較的径の小さいコリメートレンズとシリンドリカ
ルレンズとに温度補償機能を持たせることにより、比較
的径の大きい走査レンズの枚数を増やすことなく、温度
変化による影響を低減することができ、装置の小型化、
コストダウンを図ることができる。
【図１】 実施例の構成を示す光学系の展開図であり、
(a)は主走査方向、(b)は副走査方向を示している。
(a)は主走査方向、(b)は副走査方向を示している。
１０…コリメートレンズ １１…第１レンズ １２…第２レンズ ２０…シリンドリカルレンズ ２１…第１レンズ ２２…第２レンズ ３０…走査レンズ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/10 G02B 13/00
Claims (2)
- 【請求項１】光源から発した発散光を平行光束にする全
体として正のパワーを有するコリメートレンズと、その
平行光束を副走査方向においてのみ一旦結像させるシリ
ンドリカルレンズと、このシリンドリカルレンズによる
光束の結像位置の近傍に設けられ、光束を偏向させる偏
向器と、偏向された光束を像面に結像させるプラスチッ
ク製のアナモフィックな走査レンズとを備える走査光学
系において、 前記コリメートレンズは、回転対称な負プラスチックレ
ンズを含み、前記シリンドリカルレンズは、主走査方向
に正のパワーを有するアナモフィックプラスチックレン
ズを含み、前記コリメートレンズと前記シリンドリカル
レンズとに含まれるプラスチックレンズのパワーは、主
走査面内においては両レンズの温度変化による影響を互
いに打ち消し合い、副走査面内においては前記走査レン
ズで発生する温度変化による影響を打ち消すよう設定さ
れていることを特徴とする温度補償された走査光学系。 - 【請求項２】前記走査レンズは、単一のレンズにより構
成されることを特徴とする請求項１に記載の温度補償さ
れた走査光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15179592A JP3100760B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 温度補償された走査光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15179592A JP3100760B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 温度補償された走査光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05341216A JPH05341216A (ja) | 1993-12-24 |
| JP3100760B2 true JP3100760B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=15526468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15179592A Expired - Fee Related JP3100760B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 温度補償された走査光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3100760B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5112098B2 (ja) * | 2008-02-05 | 2013-01-09 | 株式会社リコー | 光走査装置及び画像形成装置 |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP15179592A patent/JP3100760B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05341216A (ja) | 1993-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |