JPH03125112A - Optical scanning device - Google Patents
Optical scanning deviceInfo
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は１例えば画像データにより変調された光ビーム
を感光部材に照射し、感光部材に記録された画像を用紙
などにプリントする画像記録装置などに用いられる光走
査装置に間する。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to an image recording device that irradiates a photosensitive member with a light beam modulated by image data and prints an image recorded on the photosensitive member onto paper or the like. It is used in optical scanning devices used in such applications.
［従来の技術］
従来、画像記録装置などに用いられ光ビームを偏向走査
して感光体上に結像させる光走査装置は、トーリックレ
ンズやシリンドリカルレンズを用いてポリゴンミラーな
どの偏向器の偏向反射面の倒れ補正（いわゆる面倒れ補
正）を行なってるものが知られている（例えば特公昭６
２−３６２１０号公報、米国特許筒３，７５０，１８９
号参照）。[Prior Art] Conventionally, an optical scanning device used in an image recording device, etc., which deflects and scans a light beam to form an image on a photoreceptor, uses a toric lens or a cylindrical lens to deflect and reflect the deflection of a deflector such as a polygon mirror. There are known devices that correct the inclination of the surface (so-called surface inclination correction) (for example, the
No. 2-36210, U.S. Patent No. 3,750,189
(see issue).
また、非球面を付加したトーリックレンズやシリンドリ
カルレンズを用いて上記面倒れ補正の為の光学系を構成
することも知られている（例えば特開昭６３−２１０８
１４号公報、特開昭６２−１３９５２４号公報参照）［
発明が解決しようとする課題］
しかし乍ら、上記の如（トーリックレンズやシリンドリ
カルレンズを用いる光学系は、回転非対称なガラス材素
子を使っているので、普通の球面レンズを使っているも
のと比較すると、非常に高価になる。また、非球面成分
を付加している上記光学系では、普通のトーリックレン
ズやシリンドリカルレンズよりも更に形状が複雑である
ので、コスト及び技術上の点からプラスチック材料で型
成品を製作することが前提となる。しかし、このプラス
チック材料はガラス材料に比較して、周囲の環境変化に
対して物理特性が太き（変化し易い、すなわち、プラス
チック材料によっても異なるが、例えば、温度変化によ
る屈折率の変化や湿度変化による吸水の程度の変化に起
因して材料の内部に屈折率の勾配ができること、材料的
に複屈折が存在すること等の間圧がある。こうした光学
的な物性の変化が、感光体上に結像させられる光ビーム
の大きさに影響を与える為に、環境変動によって出力画
像の画質が変化してしまったりすることになる。It is also known to construct an optical system for correcting the surface tilt by using a toric lens or a cylindrical lens with an aspherical surface added (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-2108
14, JP-A-62-139524) [
[Problems to be Solved by the Invention] However, as mentioned above, optical systems using toric lenses and cylindrical lenses use rotationally asymmetric glass elements, so compared to those using ordinary spherical lenses. In addition, the optical system with an aspherical component added has a more complicated shape than a normal toric lens or cylindrical lens, so plastic materials are not suitable for cost and technical reasons. The premise is that molded products will be produced.However, compared to glass materials, this plastic material has thicker physical properties (easier to change, i.e., varies depending on the plastic material) in response to changes in the surrounding environment. For example, there are internal pressures such as the formation of a refractive index gradient inside a material due to changes in the refractive index due to temperature changes or changes in the degree of water absorption due to humidity changes, and the presence of birefringence in the material. Since changes in optical properties affect the size of the light beam formed on the photoreceptor, the quality of the output image may change due to environmental changes.
よって、光学的な焦点深度が浅く小スポットによって感
光体上に書き込みを行なう光学系に、プラスチック光学
素子を用いることは難しい、特に、倒れ補正系を含む共
役型の光学系（偏向器の偏向面と感光体などの被走査面
とを副走査方向断面に関して兵役関係に置いている系）
においては、偏向面にて途中結像している為に被走査面
での焦点移動が大きい。Therefore, it is difficult to use plastic optical elements in optical systems that have a shallow optical depth of focus and write on a photoreceptor using a small spot. and the surface to be scanned, such as a photoreceptor, are placed in a military relationship with respect to the cross-section in the sub-scanning direction)
In this case, since the image is formed midway on the deflection surface, the focus movement on the scanned surface is large.
従って１本発明の目的は、上記課題に鑑みプラスチック
光学素子を含みつつも環境変動に対して安ゼした性能を
有する様に構成された光走査装置を提供することにある
。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an optical scanning device that includes a plastic optical element but is configured to have performance that is resistant to environmental changes.
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成する本発明では、半導体レーザーなどの
光源から出射された光ビームを、例えばシリンドリカル
レンズやｆθレンズなどを含む結像光学系を介して、感
光部材などの被走査媒体上に結像走査する光走査装置に
おいて、前記結像光学系を構成する少な（とも１つのレ
ンズにプラスチック材料を用い、環境変化（温度変化等
）に対するプラスチック材料の物性の変化が被走査媒体
上の光ビームの形状の変化に与える影響を緩和ないし補
正する手段が設けられている。[Means for Solving the Problems] In the present invention that achieves the above object, a light beam emitted from a light source such as a semiconductor laser is directed onto a photosensitive member through an imaging optical system including, for example, a cylindrical lens or an fθ lens. In an optical scanning device that forms and scans an image on a scanned medium such as, a plastic material is used for at least one lens constituting the imaging optical system, and the physical properties of the plastic material change due to environmental changes (temperature changes, etc.). Means is provided for mitigating or compensating for the effect that the light beam has on changes in the shape of the light beam on the scanned medium.
上記緩和ないし補正する手段は、プラスチック材料レン
ズまたはガラス材レンズを支える部材や、被走査媒体と
光走査系との距離を変化させる部材などを含む。The mitigation or correction means includes a member that supports the plastic lens or the glass lens, a member that changes the distance between the scanned medium and the optical scanning system, and the like.
こうして、環境変動によって焦点の位置が変動するのが
小さく抑えられ、被走査媒体上の光ビームのスポットの
大きさを安定化することができる。In this way, fluctuations in the position of the focal point due to environmental changes can be suppressed, and the size of the spot of the light beam on the scanned medium can be stabilized.
［実施例］
第１図と第２図は、夫々、本発明の第１実施例の走査断
面（経時的に走査ビームが形成する面であって光軸を含
む面）及び副走査方向断面（走査断面と垂直な面であっ
て光軸を含む面）における構成を示す図である。[Example] FIGS. 1 and 2 respectively show a scanning cross section (a surface formed by a scanning beam over time and including the optical axis) and a sub-scanning direction cross section (a surface formed by a scanning beam over time and including the optical axis) of a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a configuration in a plane perpendicular to the scanning cross section and including the optical axis.
第１図において、光源である半導体レーザー１から射出
された光ビームはコリメータレンズ２により概略平行光
とされ、開口絞り３を通ることでその断面の大きさを調
整される、こうして平行光となった光ビームはガラスか
ら成るシリンドリカルレンズ４を通ることで副走査方向
（第２図の断面方向）にのみ集束作用を受けて焦線状と
なって回転多面鏡（ポリゴンミラー）５の偏向面に入射
する。回転多面１１１５は第１図の矢印の方向に高速に
回転しており、入射した光ビームは高速で偏向走査され
る。In FIG. 1, a light beam emitted from a semiconductor laser 1, which is a light source, is made into approximately parallel light by a collimator lens 2, and the size of its cross section is adjusted by passing through an aperture stop 3, thus becoming parallel light. The light beam passes through a cylindrical lens 4 made of glass and is focused only in the sub-scanning direction (cross-sectional direction in FIG. 2), becoming a focal line and hitting the deflection surface of a rotating polygon mirror 5. incident. The rotating polygon 1115 rotates at high speed in the direction of the arrow in FIG. 1, and the incident light beam is deflected and scanned at high speed.
ポリゴンミラー５の反射面のＰで反射した光束は、結像
レンズ６．７により集束性と走査直線性（ｆθ特性）を
補正されて、感光体ドラム８上を矢印の方向に等速で繰
り返し走査する。このとき感光体ドラム８は副走査方向
に所定量ずつ回転しているので１画像データによって変
調された光ビームによって感光体ドラム８上に２次元的
に画像が形成されることになる。The light beam reflected by the reflective surface P of the polygon mirror 5 is corrected for focusing and scanning linearity (fθ characteristics) by the imaging lens 6.7, and is repeatedly reflected on the photoreceptor drum 8 at a constant speed in the direction of the arrow. scan. At this time, since the photoreceptor drum 8 is rotated by a predetermined amount in the sub-scanning direction, an image is two-dimensionally formed on the photoreceptor drum 8 by the light beam modulated by one image data.
第２図は、第１図の断面での光学的な共役関係が副走査
方向断面でのそれとは異なることを示している。第２図
の断面に関しては。FIG. 2 shows that the optical conjugate relationship in the cross section of FIG. 1 is different from that in the sub-scanning direction cross section. Regarding the cross section in Figure 2.
シリンドリカルレンズ４によって反射点Ｐ上に結像点Ｘ
が来る様にされ、結像点Ｘと感光体ドラム８上のＡ点が
結像レンズ６．７によって光学的に兵役関係となってい
る。こうしてポリゴンミラー５の偏向反射面の倒れがＡ
点の位置の変動を引き起こさない倒れ補正光学系が構成
されている。An image point X is formed on the reflection point P by the cylindrical lens 4.
The imaging point X and the point A on the photosensitive drum 8 are optically related to each other by the imaging lens 6.7. In this way, the deflection reflection surface of the polygon mirror 5 is tilted A.
A tilt correction optical system is constructed that does not cause fluctuations in the position of the points.
ところで、第１実施例では結像レンズ６．７の材質がプ
ラスチックである。従って、例えば周囲の温度が上昇す
ると屈折率が低下する為に、結像レンズ６．７の総合し
た結像パワーが弱（なり、第３図に示した様に、Ｘ点か
らの光ビームはドラム８面上のＡ点より遠方のＢ点の位
置に結像することになる。よって、ドラム８面上のＡの
位置の光ビームのスポット径が太き（なるという現象を
生じる。By the way, in the first embodiment, the material of the imaging lens 6.7 is plastic. Therefore, for example, when the ambient temperature rises, the refractive index decreases, and the overall imaging power of the imaging lens 6.7 becomes weak (as shown in Figure 3, the light beam from point X An image is formed at a position of point B which is farther away from point A on the surface of the drum 8. Therefore, a phenomenon occurs in which the spot diameter of the light beam at the position A on the surface of the drum 8 becomes thick.
第１実施例では、この現象を除去する為に、第４図に示
した様に、熱膨張率の小さい基台９の上に熱膨張率の大
きい部材１０を設けてその上にシリンドリカルレンズ４
を配置している。これにより１例えば周囲の温度が上昇
すれば部材１０が膨張することでシリンドリカルレンズ
４と反射点Ｐの距離が２からβ′に変化しシリンドリカ
ルレンズ４の結像点が反射点Ｐよりも光源側の点Ｘ′に
変位する、従って、周囲の温度が上昇することで、上述
した様に結像レンズ６．７の屈折率が低下し反射点Ｐの
共役点はＢとなるが、Ｘ′の共役点はドラム８面のＡ点
になる。この様に、部材１０の膨張率及び形状と（すな
わち熱膨張による形状変化］、結像レンズ６．７の温度
によるパワーの変動を考慮して、両者の変化ないし変動
がドラム８上の光ビームのスポットに与える影響を互い
に打ち消し合う様にしている。In the first embodiment, in order to eliminate this phenomenon, as shown in FIG.
are placed. As a result, 1. For example, when the ambient temperature rises, the member 10 expands and the distance between the cylindrical lens 4 and the reflection point P changes from 2 to β', and the imaging point of the cylindrical lens 4 is closer to the light source than the reflection point P. Therefore, as the ambient temperature increases, the refractive index of the imaging lens 6.7 decreases as described above, and the conjugate point of the reflection point P becomes B, but the point X' The conjugate point is point A on the drum 8 surface. In this way, taking into account the expansion coefficient and shape of the member 10 (i.e., shape change due to thermal expansion) and the power fluctuation due to the temperature of the imaging lens 6.7, changes or fluctuations in both of them will cause the light beam on the drum 8 to The effects on the spots are made to cancel each other out.
こうして、プラスチックで結像レンズ６．７を形成して
も環境変動に対して安定した性能を有する光走査系が実
現される。In this way, even if the imaging lens 6.7 is made of plastic, an optical scanning system is realized that has stable performance against environmental changes.
第５図は第２実施例を示す、第２実施例では、シリンド
リカルレンズ１４をプラスチックで形成し、結像レンズ
１６．１７をガラス材にしている。これにより、温度変
化によるシリンドリカルレンズ４の焦点位置の変化と部
材１０の熱膨張の量を合わせれば、常にシリンドリカル
レンズ１４の焦点位置Ｘ′がＰの位置と成る様に設定し
ておけば、環境変動により焦点位置Ｘ′は変化しなくな
りそしてドラム８上のＡ点の焦点位置が変化しな（なる
。FIG. 5 shows a second embodiment. In the second embodiment, the cylindrical lens 14 is made of plastic, and the imaging lenses 16 and 17 are made of glass. As a result, if the change in the focal position of the cylindrical lens 4 due to temperature change and the amount of thermal expansion of the member 10 are combined, if the focal position X' of the cylindrical lens 14 is always set to the position P, the environmental Due to the fluctuation, the focus position X' does not change, and the focus position at point A on the drum 8 does not change.
こうして第１実施例と同じ効果を奏している。In this way, the same effect as the first embodiment is achieved.
第６図は第３実施例を示し、この実施例では、シリンド
リカルレンズ２４をガラス材で、結像レンズ２６．２７
をプラスチック材で形成している。また、結像レンズ２
６．２７の位置は、部材１１．１２を使って環境変動に
比例して移動する様になっていて、環境変動で結像レン
ズ２６．２７のパワーが変化しても副走査方向断面の焦
点移動が起こらない様になっている。FIG. 6 shows a third embodiment, in which the cylindrical lens 24 is made of glass material, and the imaging lenses 26, 27
is made of plastic material. In addition, the imaging lens 2
The position of 6.27 is moved in proportion to environmental changes using members 11.12, so that even if the power of the imaging lens 26.27 changes due to environmental changes, the focus of the cross section in the sub-scanning direction remains unchanged. It looks like no movement will occur.
第７図は第４実施例を示し、この実施例では部材１３の
熱膨張を利用して光走査系と感光体ドラム８間の距離を
変化させ、プラスチックレンズの環境変動による焦点移
動を打ち消している。FIG. 7 shows a fourth embodiment, in which the distance between the optical scanning system and the photoreceptor drum 8 is changed using the thermal expansion of the member 13, thereby canceling out the focal shift of the plastic lens due to environmental fluctuations. There is.
第８図は第５実施例を示す、第５実施例では、感光体ド
ラム８近傍に倒れ補正用のシリンドリカルレンズ３７を
用いた系において、集光レンズ３６や倒れ補正レンズ３
７にプラスチック材を用いても、部材３８を用いて倒れ
補正レンズ３７の位置を変化させることで温度変化によ
る焦点ずれが起きない様になっている。FIG. 8 shows a fifth embodiment. In the fifth embodiment, in a system using a cylindrical lens 37 for tilt correction near the photosensitive drum 8, a condenser lens 36 and a tilt correction lens 37 are used.
Even if a plastic material is used for the lens 7, by changing the position of the tilt correction lens 37 using the member 38, defocusing due to temperature changes can be prevented.
ところで、以上の実施例の組み合わせの形態によっても
走査断面及びそれと直交する副走査方向断面における焦
点ずれを打ち消したり又は抑制することが出来る。By the way, the combination of the above-described embodiments also makes it possible to cancel or suppress the defocus in the scanning section and the section in the sub-scanning direction orthogonal thereto.
以上の実施例では、部材の膨張率を利用して温度変化等
による焦点ずれを打ち消しているが、他に、 ｌ５ｉｌ
ｌえば、温度によって形状が変化する形状記憶合金や形
状記憶樹脂を用いて小型で温度変化等に対して焦点ずれ
を打ち消すことも出来る。他の温度依存性のある材料を
使うことも可能である。In the above embodiments, the expansion coefficient of the member is used to cancel out the focus shift caused by temperature changes, etc.
For example, it is possible to use a shape-memory alloy or shape-memory resin whose shape changes depending on the temperature to make it small and cancel out the focus shift due to temperature changes. It is also possible to use other temperature-dependent materials.
更に、湿度等によってプラスチックの物性が変化する場
合にも、湿度によって物性が変化する他の部材を使って
焦点ずれを打ち消すことが出来る。Furthermore, even if the physical properties of plastic change depending on humidity or the like, it is possible to cancel out the defocus by using other members whose physical properties change depending on humidity.
［発明の効果］
以上説明した様に、本発明によれば、プラスチックレン
ズの環境変動による焦点移動の影響を、同じ（環境変動
によって変化する部材を用いて、走査断面及びそれと直
交する断面の方向で結像関係が異なる様な光学系におい
ても、夫々打ち消したり緩和する構成となっているので
、プラスチックレンズを用いた光走査光学系においても
周囲の環境変動に対して安定した性能が得られる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the influence of the focal point shift due to environmental changes on a plastic lens can be reduced in the same direction (using a member that changes depending on environmental changes) in the direction of the scanning section and the section perpendicular thereto. Even in optical systems with different imaging relationships, the configuration is such that they are canceled out or relaxed, so even in optical scanning optical systems using plastic lenses, stable performance can be obtained against changes in the surrounding environment.
また、小スポットで被走査媒体上に書き込む様な光走査
装置においても、プラスチックレンズを用いることが出
来、装置全体の高性能化とコストダウンを達成出来る。In addition, plastic lenses can be used even in optical scanning devices that write on a scanned medium with a small spot, making it possible to improve the performance and reduce costs of the entire device.
第１図と第２図は、夫々、本発明の第１実施例の走査断
面、副走査方向断面における構成を示す図、第３図は環
境変動で焦点移動が起こるのを説明する図、第４図は第
１実施例における焦点移動の打ち消しを説明する図、第
５図は第２実施例を示す図、第６図は第３実施例を示す
図、第７図は第４実施例を示す図、第８図は第５実施例
を示す図である。
１・・・半導体レーザー、２・・・コリメーターレンズ
、４．１４．２４・・・シリンドリカルレンズ、５・・
・ポリゴンミラー６．７．１６．１７．２６．２７．３
６，３７・・・結像レンズ、８・・・感光体ドラム、９
・・・基台％ １０．１１．１２．１３．３８・・・高
膨張部材1 and 2 are diagrams showing the configuration of the first embodiment of the present invention in a scanning section and a section in the sub-scanning direction, respectively. FIG. 4 is a diagram explaining the cancellation of focus movement in the first embodiment, FIG. 5 is a diagram showing the second embodiment, FIG. 6 is a diagram showing the third embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing the fourth embodiment. The figure shown in FIG. 8 is a diagram showing the fifth embodiment. 1... Semiconductor laser, 2... Collimator lens, 4.14.24... Cylindrical lens, 5...
・Polygon mirror 6.7.16.17.26.27.3
6, 37... Imaging lens, 8... Photosensitive drum, 9
...Base% 10.11.12.13.38...High expansion member
Claims (1)
被走査媒体上に結像走査する光走査装置において、前記
結像光学系を構成する少なくとも１つのレンズにプラス
チック材料を用い、環境変化に対するプラスチック材料
の物性の変化が被走査媒体上の光ビームの形状の変化に
与える影響を緩和ないし補正する手段が設けられている
光走査装置。 ２、前記緩和ないし補正手段はプラスチック材、金属材
等の温度に依存して変形する部材を用いている請求項１
記載の光走査装置。[Scope of Claims] 1. In an optical scanning device that scans a light beam emitted from a light source onto a scanned medium via an imaging optical system, at least one lens constituting the imaging optical system An optical scanning device that uses a plastic material and is provided with means for mitigating or correcting the influence of changes in the physical properties of the plastic material due to environmental changes on changes in the shape of a light beam on a scanned medium. 2. Claim 1, wherein the relaxation or correction means uses a member such as a plastic material or a metal material that deforms depending on temperature.
The optical scanning device described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26420089A JPH03125112A (en) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | Optical scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26420089A JPH03125112A (en) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | Optical scanning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03125112A true JPH03125112A (en) | 1991-05-28 |
Family
ID=17399877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26420089A Pending JPH03125112A (en) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | Optical scanning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03125112A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048902A (en) * | 2011-10-12 | 2013-04-17 | 柯尼卡美能达商用科技株式会社 | Image forming apparatus |
| JP2014026205A (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Ricoh Co Ltd | Optical scanner and image forming apparatus |
-
1989
- 1989-10-09 JP JP26420089A patent/JPH03125112A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048902A (en) * | 2011-10-12 | 2013-04-17 | 柯尼卡美能达商用科技株式会社 | Image forming apparatus |
| JP2013083893A (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
| US9056510B2 (en) | 2011-10-12 | 2015-06-16 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Image forming apparatus |
| JP2014026205A (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Ricoh Co Ltd | Optical scanner and image forming apparatus |
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