JP3100761B2 - 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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- JP3100761B2 JP3100761B2 JP15179692A JP15179692A JP3100761B2 JP 3100761 B2 JP3100761 B2 JP 3100761B2 JP 15179692 A JP15179692 A JP 15179692A JP 15179692 A JP15179692 A JP 15179692A JP 3100761 B2 JP3100761 B2 JP 3100761B2
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- scanning
- scanning direction
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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、コリメート
レンズを、光源が一端に固定されたプラスチック製の鏡
枠の他端に固定し、シリンドリカルレンズを、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アナモフィックなガラスレ
ンズとから構成し、主走査面内においては鏡枠の線膨張
とシリンドリカルレンズ内のプラスチックレンズの焦点
変動とが打ち消し合い、副走査面内においては線膨張と
走査レンズの焦点変動とが打ち消し合うよう設定したこ
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、コリメート
レンズを、光源が一端に固定されたプラスチック製の鏡
枠の他端に固定し、シリンドリカルレンズを、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アナモフィックなガラスレ
ンズとから構成し、主走査面内においては鏡枠の線膨張
とシリンドリカルレンズ内のプラスチックレンズの焦点
変動とが打ち消し合い、副走査面内においては線膨張と
走査レンズの焦点変動とが打ち消し合うよう設定したこ
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】半導体レーザー１は、PMMA(ポリメチルメ
タクリレート)により成形された鏡枠２の一端に固定さ
れており、コリメートレンズ１０がその他端に固定され
ている。鏡枠２は、温度変化により膨張、収縮するた
め、温度が上昇すると半導体レーザー１とコリメートレ
ンズ１０との間隔が広がり、コリメートレンズから射出
する光束は収束光となる。反対に、温度が低下すると、
前記の間隔が狭まり、射出光束は発散光となる。
タクリレート)により成形された鏡枠２の一端に固定さ
れており、コリメートレンズ１０がその他端に固定され
ている。鏡枠２は、温度変化により膨張、収縮するた
め、温度が上昇すると半導体レーザー１とコリメートレ
ンズ１０との間隔が広がり、コリメートレンズから射出
する光束は収束光となる。反対に、温度が低下すると、
前記の間隔が狭まり、射出光束は発散光となる。
【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、鏡枠２をプラスチッ
クで成形すると共に、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、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、鏡枠２をプラスチッ
クで成形すると共に、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、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
ついては鏡枠２の膨張、収縮とシリンドリカルレンズ２
０の第１レンズ２１とによって発生し、副走査方向につ
いては鏡枠２の膨張、収縮と走査レンズ３０とにより発
生する。このため、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鏡枠の長さ、レンズのパワーが
定められている。
ついては鏡枠２の膨張、収縮とシリンドリカルレンズ２
０の第１レンズ２１とによって発生し、副走査方向につ
いては鏡枠２の膨張、収縮と走査レンズ３０とにより発
生する。このため、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鏡枠の長さ、レンズのパワーが
定められている。
【００１５】ここで、温度変化によるプラスチック鏡枠
２の伸縮をΔＬ、ｆθレンズ３０の副走査方向の焦点距
離変化をΔｆ30Zとし、コリメートレンズ１０の焦点距
離をｆ10、第２レンズ２２の副走査方向の焦点距離をｆ
22Z、ｆθ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
の式で表される。
２の伸縮をΔＬ、ｆθレンズ３０の副走査方向の焦点距
離変化をΔｆ30Zとし、コリメートレンズ１０の焦点距
離をｆ10、第２レンズ２２の副走査方向の焦点距離をｆ
22Z、ｆθ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
の式で表される。
【００１６】
【数１】ΔＰIM＝−ΔＬ×（ｆ22Z 2／ｆ10 2）×ｍ2＋
（１−ｍ）2×Δｆ30Z
（１−ｍ）2×Δｆ30Z
【００１７】したがって、以下の式が成立するときにｆ
θレンズの温度変化による焦点移動が補正される。
θレンズの温度変化による焦点移動が補正される。
【００１８】
【数２】 ΔＬ×（ｆ22Z 2／ｆ10 2）×ｍ2＝（１−ｍ）2×Δｆ30Z
【００１９】また、同時にΔＬ／ｆ10 2≒Δｆ22Z／ｆ
22Z 2を満足させる必要がある。
22Z 2を満足させる必要がある。
【００２０】この例で鏡筒２の材料として用いられてい
るPMMAは、単位長さ当たりの単位温度変化による線膨張
係数が、６２×１０-6ｍｍである。また、半導体レーザ
ー１とコリメートレンズ１０との間隔は８ｍｍ、コリメ
ートレンズの焦点距離は８ｍｍである。
るPMMAは、単位長さ当たりの単位温度変化による線膨張
係数が、６２×１０-6ｍｍである。また、半導体レーザ
ー１とコリメートレンズ１０との間隔は８ｍｍ、コリメ
ートレンズの焦点距離は８ｍｍである。
【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】
【表１】 面番号 ry rz d n 1 ∞ 3.00 1.76622 2 6.130 30.00 3 ∞ 3.00 1.48617 4 -17.201 ∞ 0.00 5 -18.075 ∞ 3.00 1.51072 6 ∞ -35.735
【００２３】コリメートレンズ１０の第２面r2は、回転
対称な非球面である。この非球面は、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とし
て、以下の数式３で表される。
対称な非球面である。この非球面は、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とし
て、以下の数式３で表される。
【００２４】
【数３】X= CY2／(1+√(1-0.36×C2Y2))
【００２５】
【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これを保持す
る鏡筒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これを保持す
る鏡筒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 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、前記光源が一端に固定された
プラスチック製の鏡枠の他端に固定され、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
モフィックなプラスチックレンズと、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
アナモフィックなガラスレンズとから構成され、主走査
面内においては前記鏡枠の線膨張と前記シリンドリカル
レンズ内のプラスチックレンズの焦点変動とが打ち消し
合い、副走査面内においては前記線膨張と前記走査レン
ズの焦点変動とが打ち消し合う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 |
|---|---|---|---|
| JP15179692A JP3100761B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP15179692A JP3100761B2 (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 |
|---|---|
| JPH05341217A JPH05341217A (ja) | 1993-12-24 |
| JP3100761B2 true JP3100761B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=15526490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15179692A Expired - Fee Related JP3100761B2 (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) | JP3100761B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08234125A (ja) * | 1995-02-23 | 1996-09-13 | Seiko Epson Corp | 光走査装置 |
| US6683708B2 (en) | 1996-01-11 | 2004-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-beam exposure unit |
| JP3222052B2 (ja) | 1996-01-11 | 2001-10-22 | 株式会社東芝 | 光走査装置 |
| DE102005035417A1 (de) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Entfernungsmessgerät und Verfahren zum Befestigen einer elektrooptischen Einheit an einer Leiterträgereinheit |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP15179692A patent/JP3100761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05341217A (ja) | 1993-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |