JP5285518B2 - 画像形成装置の走査光学系の製造方法 - Google Patents
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Description
光源装置と、該光源装置からの拡散光を平行な光束とするカップリングレンズと、該カップリングレンズにより平行光束とされた光源装置からの光を偏向し、被走査面上を主走査方向に走査させる走査光学手段と、該走査光学手段により偏向された光を被走査面上に光スポットとして集光させ、前記被走査面上における走査速度を等速とするfθレンズと、からなる画像形成装置の走査光学系の製造方法において、
前記カップリングレンズを保持するカップリングレンズホルダを光軸方向に移動可能として合焦状態で固定すると共に、前記光源装置を保持して樹脂とガラス繊維からなる複合材料で構成した筐体とをさらに有し、前記走査光学系におけるfθレンズとカップリングレンズとを光学用透明樹脂で構成して、
前記筐体の線膨張係数をα1、前記カップリングレンズホルダの線膨張係数をα2、前記カップリングレンズの入射面と前記光源装置を構成する光源との距離をL1、前記カップリングレンズホルダの筐体への固定点からカップリングレンズの入射面までの距離をL2、前記fθレンズの主走査方向焦点距離をffθ、前記カップリングレンズの焦点距離をfcolとしたとき、下記の式を満たすように光学系を設計したことを特徴とする画像形成装置の走査光学系の製造方法である。
ここで、Lは焦点深度、a、b、cは定数、t0は設計温度、tは環境温度、R1は環境温度t0での走査光学系の主走査方向入射側曲率半径、R2は環境温度t0での走査光学系の主走査方向射出側曲率半径、Sはfθレンズの厚みである。
環境温度がt0→tに変化した時のレーザダイオード(光源)1とコリメータレンズ2の距離LColは、温度変化による筐体20とカップリングレンズホルダ21の膨張変化の差に相当するので、上記パラメータを用いて、
環境温度tのとき、走査光学系の全レンズを合成単レンズとみなしたときの屈折率をn(t)、レンズ中心厚みをS(t)、主走査方向入射側曲率半径をR1(t)、主走査方向射出側曲率半径をR2(t)とした時、走査光学系の主走査焦点距離f(t)は、
横倍率Mと縦倍率M2を求めると、
従って、環境温度がt0→tに変化した場合のレーザーダイオード1とカップリングレンズ2の距離がLcolになった時の像点での焦点位置の移動量ΔL1は
ここで、式4の符号が負になっているのは、Lcolが大きくなると、像点の焦点位置が光進行方向に対して逆向きに移動するからである。
式2中の変数、n(t)、R1(t)、R2(t)、S(t)はそれぞれ、温度tの関数で書き換えられる。
式5〜式8を式2に代入して
式9にt=t0を代入して
環境温度がt0→tに変化した場合に像点での焦点移動量ΔL2は、
式4と式11から、環境温度がt0→tに変化した場合の像点での焦点位置移動量は、
そして、環境温度がt0→tに変化した場合の像点での焦点位置移動量ΔLimageが、所望の光学性能(ビームスポット径等)を満たす焦点位置の範囲(焦点深度)Lの範囲内であれば温度変化しても焦点ずれが無いことになるので、
t0は常温(20±15℃)の代表値として中心値である20℃を採用した。
また、屈折率の温度変化に対する係数a、b、cについてはシクロオレフィン系樹脂(COP)のZEONEXE48R(日本ゼオン株式会社製)の実験値から算出したものである。また、αは同樹脂の線膨張係数である。
α1はポリカーボネート、ガラス繊維、ABSの複合材料であるRN7740D(帝人株式会社製)の線膨張係数である。
α2は一般的なポリカーボネートの線膨張係数である。
表1に示した数値のうちL1はコリメータレンズの焦点距離から確定する距離である。従ってここでは最適化できるパラメータとしてはL2が好適である。
画像形成装置の一般的な使用環境は10℃〜35℃の範囲であり、その場合画像形成装置中の走査光学系の環境温度は最大で約50℃程度になるため、表2における環境温度tを10℃〜50℃としている。
表2及び図4から、温度が上がるにつれて、焦点位置が感光ドラムの光進行方向側へ10℃〜50℃の範囲で1mm程ずれている事がわかる。
2 コリメータレンズ(カップリングレンズ)
3 アパーチャー(開口絞り)
31 開口
4 シリンドリカルレンズ
5 ポリゴンミラー
6、7 fθレンズ
8 反射鏡
9 感光体(被走査面)
10 走査方向
α1 筐体20の線膨張係数
α2 カップリングレンズホルダの線膨張係数
L1 カップリングレンズの入射面と前記光源装置を構成する光源との距離
L2 カップリングレンズホルダの筐体への固定点からカップリングレンズの入射面までの距離
ffθh fθレンズの主走査方向焦点距離
fcol カップリングレンズの焦点距離
Δffθ 単位温度当たりのfθレンズの主走査方向の焦点距離変動
Claims (3)
- 光源装置と、該光源装置からの拡散光を平行な光束とするカップリングレンズと、該カップリングレンズにより平行光束とされた光源装置からの光を偏向し、被走査面上を主走査方向に走査させる走査光学手段と、該走査光学手段により偏向された光を被走査面上に光スポットとして集光させ、前記被走査面上における走査速度を等速とするfθレンズと、からなる画像形成装置の走査光学系の製造方法において、
前記カップリングレンズを保持するカップリングレンズホルダを光軸方向に移動可能として合焦状態で固定すると共に、前記光源装置を保持して樹脂とガラス繊維からなる複合材料で構成した筐体とをさらに有し、前記走査光学系におけるfθレンズとカップリングレンズとを光学用透明樹脂で構成して、
前記筐体の線膨張係数をα1、前記カップリングレンズホルダの線膨張係数をα2、前記カップリングレンズの入射面と前記光源装置を構成する光源との距離をL1、前記カップリングレンズホルダの筐体への固定点からカップリングレンズの入射面までの距離をL2、前記fθレンズの主走査方向焦点距離をffθ、前記カップリングレンズの焦点距離をfcolとしたとき、下記の式を満たすように光学系を設計したことを特徴とする画像形成装置の走査光学系の製造方法。
- 前記筐体が、ポリカーボネート、ガラス繊維、ABS樹脂からなる複合材料からなることを特徴とする請求項1に記載した画像形成装置の走査光学系の製造方法。
- 前記設計温度t0が常温であり、前記環境温度tが10℃以上50℃以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置の走査光学系の製造方法。
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