JP2002148537A - 光走査装置およびその光学特性補正装置 - Google Patents
光走査装置およびその光学特性補正装置Info
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Abstract
径変動や屈折率変動によって発生する像面湾曲を補正す
る効果を高めることができる光走査装置およびその光学
特性補正装置を得る。 【解決手段】 光束を放射する光源1と、光源からの光
束をカップリングする第1光学系2と、第1光学系から
の光束を主走査対応方向に長い線状に集光する第2光学
系と、線状の集光部の近傍に偏向反射面を有しこの偏向
反射面により光束を偏向する光偏向器5と、光偏向器に
よる偏向光束を被走査面7上に光スポットとして集光す
る第3光学系60とをする。第3光学系60は、少なく
とも1枚の樹脂製結像素子を有し、第2光学系は、少な
くとも1枚の樹脂製結像素子10と少なくとも1枚のガ
ラス製結像素子12を有し、第2光学系を構成する少な
くとも1枚の樹脂製結像素子10は、光軸方向の位置決
め基準面を光偏向器5側に有する。
Description
写機,レーザープリンタなどの書込光学系に用いること
ができる光走査装置およびその光学特性補正装置に関す
るものである。
タなどの書込光学系に用いられる光走査装置において書
き込み密度の高密度化が進んでいるが、それに伴い、被
走査面である感光体上でのビームスポット径はできるだ
け小径であることが望まれている。また、低コスト化の
観点から、あるいは、特殊な面形状を実現するのが容易
であることから、走査レンズの樹脂化が進んでいる。
ズにおいては、ガラスに比べると、環境温度の変動等に
よる曲率半径や屈折率の変動が大きく、それによって、
像面湾曲が大きく、感光体上でのビームスポット径が大
きくなり、画像劣化の原因になる。
記載されているように、光束を放射する光源と、この光
源からの光束をカップリングする第1光学系と、第1光
学系からの光束を主走査対応方向に長い線状に集光する
第2光学系と、上記線状の集光部の近傍に偏向反射面を
有しこの偏向反射面により光束を偏向する光偏向器と、
この光偏向器による偏向光束を被走査面上に光スポット
として集光する第3光学系とを有してなる光走査装置に
おいて、第2光学系を、プラスチックシリンドリカルレ
ンズとガラスシリンドリカルレンズとを貼り合わせるこ
とにより構成し、温度変動による結像位置変動を補正す
る方法が提案されている。
報記載の発明によれば、線膨張係数の違うプラスチック
シリンドリカルレンズとガラスシリンドリカルレンズと
を貼り合わせているので、温度変動などによって予期し
ない変形が生じるおそれがある。また、プラスチックシ
リンドリカルレンズとガラスシリンドリカルレンズとを
貼り合わせるときに、両者の光軸が一致するように調整
して接着するが、実際には前記第3光学系を構成するf
θレンズについても光軸ずれ等があるため、光走査装置
の全光学系で調整しないと、波面収差の劣化が抑えられ
ないという問題がある。
解消するためになされたもので、第2光学系を少なくと
も一つの樹脂製結像素子で構成し、この樹脂製結像素子
の、光軸方向の位置決め基準面を偏向器側に設けること
で、環境温度などの変動による光学素子の曲率半径変動
や屈折率変動によって発生する像面湾曲を補正する効果
を高めること、および温度変動などによる光学素子の形
状変化が、像面湾曲補正に有利に働くようにすることが
できる光走査装置およびその光学特性補正装置を提供す
ることを目的とする。
光束を放射する光源と、この光源からの光束をカップリ
ングする第1光学系と、第1光学系からの光束を主走査
対応方向に長い線状に集光する第2光学系と、上記線状
の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向反射面に
より光束を偏向する光偏向器と、この光偏向器による偏
向光束を被走査面上に光スポットとして集光する第3光
学系とを有してなる光走査装置であって、第3光学系
は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子を有し、第2光学
系は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子と少なくとも1
枚のガラス製結像素子を有し、第2光学系を構成する少
なくとも1枚の樹脂製結像素子は、光軸方向の位置決め
基準面を上記光偏向器側に有することを特徴とする。
明において、第2光学系を構成する少なくとも1枚の樹
脂製結像素子は、略円筒形状をしたセルに固定され、こ
のセルを介して基台に固定されていることを特徴とす
る。請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明におい
て、基台が、セルを受ける溝を有することを特徴とす
る。請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明におい
て、溝は略円筒形状をしていることを特徴とする。
明において、第2光学系を構成する少なくとも1枚の樹
脂製結像素子は、底面に接着層を介して基台に固定さ
れ、接着層の重心位置が樹脂製結像素子の光偏向器側の
面近傍にあることを特徴とする。
源と、この光源からの光束をカップリングする第1光学
系と、第1光学系からの光束を主走査対応方向に長い線
状に集光する第2光学系と、上記線状の集光部の近傍に
偏向反射面を有し、この偏向反射面により光束を偏向す
る光偏向器と、光偏向器による偏向光束を被走査面上に
光スポットとして集光する第3光学系とを有してなる光
走査装置の光学特性補正装置であって、第3光学系は、
少なくとも1枚の樹脂製結像素子を有し、第2光学系
は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子と1枚のガラス製
結像素子を有し、第2光学系を構成する少なくとも1枚
の樹脂製結像素子は、入出射面の一方が主走査方向にも
副走査方向にも負のパワーをもち、入出射面の他方が副
走査方向にのみ負のパワーをもち、第3光学系の樹脂製
結像素子の温度変化による主走査方向像面湾曲変動およ
び副走査方向像面湾曲変動を、第2光学系を構成する少
なくとも1枚の樹脂製結像素子の、入出射面の一方の主
走査方向パワー変動および上記入出射面の他方の副走査
方向パワー変動で補正することを特徴とする。
明において、第2光学系を構成する1枚のガラス製結像
素子は、入射面と出射面の少なくとも一方の面が、シリ
ンダー面からなることを特徴とする。
にかかる光走査装置およびその光学特性補正装置の実施
形態について説明する。図1は本発明の一実施形態を示
すもので、(a)は主走査対応方向から、(b)は副走
査対応方向から見たものである。図1において、レーザ
ーなどからなる光源1から射出した発散光束は、カップ
リングレンズ2によって集束され、所望の光束状態にカ
ップリングされる。ここでは、略平行光束にカップリン
グしている。カップリングレンズ2から射出した光束
は、樹脂製レンズ10に入射する。樹脂製レンズ10の
入射面10aは、主走査方向と副走査方向とでは異なっ
た負のパワーを持ち、主走査方向よりも、副走査方向に
より大きなパワーを持つアナモフィックな形状をしてい
る。射出面10bは副走査方向にのみ負のパワーを持つ
シリンドリカル面である。
に副走査方向にのみ負のパワーを持つ樹脂製レンズ11
を透過し、さらにガラス製トロイダルレンズ12に入射
する。トロイダルレンズ12を透過した光束は、主走査
方向においては略平行光束になって光偏向器5に入射
し、副走査方向においては、偏向反射面近傍に、主走査
方向に長く略線状に集光する。
射面と出射面がそれぞれシリンダー面と球面とから構成
されていてもよいし、異なるパワーを持ったシリンダー
面とシリンダー面とから構成されていてもよい。また、
上記ガラス製トロイダルレンズ12は、カップリングレ
ンズ2から射出する光束のカップリング状態を変えるこ
となどにより、ガラス製シリンドリカルレンズで構成す
ることもできる。光偏向器5の偏向反射面近傍に、主走
査方向に長く略線状に集光した光束は、光偏向器5が回
転駆動されることによって偏向され、偏向された光束
は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子を含む第3光学系
60によって、主走査方向、副走査方向それぞれの像面
湾曲、およびfθ特性などの光学特性を補正しつつ、被
走査面7上に光スポットとして結像するとともに、被走
査面7上を走査する。光偏向器5は光束を等角速度的に
偏向するのに対し、第3光学系60が有するfθ特性に
よって被走査面7上では等速度的に走査される。
る画像信号によって変調されるので、被走査面7上を光
スポットが走査することにより、均等に帯電されている
被走査面7上に、上記画像信号に対応した画像が1本1
本の光束によって静電潜像として書き込まれていく。こ
の静電潜像の形成は、周知の電子写真プロセスの一プロ
セスであり、一連の電子写真プロセスが実行されること
により、転写紙に転写された画像を得ることができる。
製結像素子の温度変化による主走査方向および副走査方
向の像面湾曲変動のうち、主走査方向の像面湾曲変動
を、第2光学系を構成する上記一つの樹脂製レンズ10
の温度変化による入射面10aの主走査方向のパワー変
動で補正するようになっている。また、第3光学系60
における樹脂製結像素子の温度変化による副走査方向の
像面湾曲変動を、上記樹脂製レンズ10の温度変化によ
る入射面10aの副走査方向のパワー変動、射出面10
bのパワー変動および第2光学系を構成するもう一つの
樹脂製レンズ11の、入射面11aのパワー変動で補正
するようになっている。
記樹脂製レンズ10の中心の厚さをd1、樹脂製レンズ
10ともう一つの樹脂製レンズ11の中心間隔をd2、
上記レンズ11の中心厚さをd3、レンズ11と上記ガ
ラス製トロイダルレンズ12の中心間隔をd4、上記レ
ンズ12の中心厚さをd5、レンズ12と光偏向器5の
偏向反射面との間隔をd6とする。 d1=3mm、d2=5mm、d3=3mm、d4=5mm、d5=6mm、 d6=129.8mm 10aの曲率半径 主−119.52mm 副−16.7mm 10bの曲率半径 主 ∞ 副 16.7mm 11aの曲率半径 主 ∞ 副−16.7mm 11bの曲率半径 主 ∞ 副 ∞ 12aの曲率半径 主 ∞ 副 13.54mm 12bの曲率半径 −179.978mm(球面) 樹脂製レンズ10,11の屈折率 1.523978(λ=780nm、25 ℃時) 樹脂製レンズ10,11の線膨張係数 7×10−5 ガラス製レンズの屈折率 1.733278(λ=780nm、25℃時) ガラス製レンズの線膨張係数 5.4×10−6 レンズ取り付け部(ベース部材)の線膨張係数 2.31×10−5 第3光学系の主走査方向合成焦点距離 225.3mm 第3光学系の副走査方向合成焦点距離 78mm 書き込み幅 ±161.5mm 画角 ±40.6度 なお、曲率半径を示す欄において、「主」とは主走査対
応方向を、「副」とは副走査対応方向を示す。
計算結果を示す。図2において「Y」は像高を示してお
り、この例では像高(書き込み幅)が161.5mmと
なっている。図2(a)は第2光学系に樹脂製レンズを
用いない場合を示しており、温度の中央値として25℃
での主走査方向および副走査方向の像面湾曲を中央に、
10℃および45℃に対する像面湾曲変動を左右にそれ
ぞれ示す。この図から、温度変動によって像面湾曲が大
きく変動していることがわかる。
て、第2光学系に結像素子として樹脂製レンズを用いる
とともに、第2光学系の樹脂製結像素子の、光軸方向の
位置決め基準面を光偏向器側に設け、さらに、温度が1
0℃および45℃に変動した場合の像面湾曲を示してい
る。図2(b)から明らかなように、温度が10℃およ
び45℃に変動しても、像面湾曲の変動がごく少なく押
えられ、像面湾曲の変動が良好に補正されていることが
わかる。
素子の、光軸方向の位置決め基準面を、光偏向器側では
なく、光源側に設けた場合の、温度変動による像面湾曲
変動を示している。主走査方向の像面湾曲変動に関して
は、位置決め基準面を光偏向器側に設けた場合と略同等
であるが、副走査方向に関しては、温度が10℃および
45℃に変動すると、位置決め基準面を光偏向器側に設
けた場合と比較すると像面湾曲変動が約0.1mm大き
くなっている。このようなことから、第2光学系の樹脂
製結像素子の、光軸方向の位置決め基準面は、これを偏
向器側に設けた方が、温度変動による像面湾曲変動を補
正する効果を高めることができることがわかる。
の光学特性補正装置の変形例について、図3以下を参照
しながら説明する。図3に示す実施の形態は、第2光学
系を構成する樹脂製結像素子10、11をそれぞれセル
20、21に接着あるいは板ばねで固定し、そのセル2
0、21を基台40に固定してなるものである。セル2
0、21は皿形ないしは略円筒形をしており、皿の内底
部に相当する部分にそれぞれ樹脂製結像素子10、11
を接着あるいは板ばね等によって固定し、皿の外周に相
当する部分を、接着層30によって基台40に固定して
いる。セル20、21は円形の皿形であってもよいし、
三角形、四角形または多角形の皿型であってもよい。セ
ル20、21の底部中心には光束を透過させるための孔
が形成されている。
向、光軸を回転中心とした回転方向および副走査対応方
向などの位置調整が可能になる。この場合、セル20,
21と基台40との間隔は、副走査対応方向の調整量を
あらかじめ考慮した間隔にしておき、上記各方向の調整
後、接着層30によりセル20,21を基台40に固定
するようにするとよい。
固定するセル22を長方形にすると、光軸回りの回転調
整後に接着層30で基台40に接着したとき、接着層3
0の厚さが左右非対称(図7では誇張して描いている)
になり、温度変動などによる変形が左右非対称になって
光学特性も劣化してしまう。しかし、図8に示すよう
に、セル20を略円筒形にすることにより、接着層30
の厚さを略左右対称にすることができるので、温度変動
などによる変形が少なく光学特性の劣化も抑えられる。
図4に示す実施形態では、樹脂製結像素子10を固定す
る薄い円筒形のセル20の外径と略等しい部分円弧状の
溝を基台41の突出部上面に形成し、上記溝に接着層3
0を用いてセル20の外周部を接着固定したものであ
る。図5に示す実施形態は、基台42の突出部上面に、
図4の例における上記部分円弧状の溝に代えて、V形の
溝を形成したものである。このV形の溝に接着層30を
用いてセル20の外周部を接着固定している。
にV形溝や円筒形の溝を施し、この溝にセル20を接着
固定するようにしたことにより、図8に示すように、溝
を設けない場合に比べて接着層30の厚さを薄くするこ
とができる。接着層30の厚さを薄くできるということ
は、温度変動などによる接着層の変形を極力抑えること
ができるということであって、光学特性の劣化も抑えら
れる。また、V型溝に比べて円筒形の溝の方が接着層の
厚さを均一にできるので、より非対称な変形等を抑える
ことができる。図4、図5に示す実施形態では、セル2
0を、光軸方向、光軸を中心とした回転方向および副走
査対応方向にそれぞれ位置調整したあと、接着層30に
よって基台に接着固定する。
光学系のもう一つの樹脂製結像素子11を例にあげて示
すものである。この例では、前述のようなセルを使用す
ることなく、樹脂製結像素子11を直接基台に固定した
例である。図6において、樹脂製結像素子11は、その
底面が接着層30を介して基台に固定されている。そし
て、図6(a)に示す例では、接着層30の重心が樹脂
製結像素子11の光偏向器側の面11b近傍に位置する
ように設定されている。こうすると、温度変動による樹
脂製結像素子11の面間隔の変動は、光偏向器側の面1
1bを基準として生じることになるため、光源側の面1
1aのみが変動し、上記基準となる面11bはほとんど
変動しない。よって、図1に示す実施の形態と同様な効
果を上げることができる。
製結像素子11を、副走査対応方向から見てL字形に一
体成形し、その底部11’の面積を大きくするとよい。
こうすると、接着層30の重心と光偏向器側の面11b
とを一致させやすくなり、また、接着後の安定性も向上
する利点がある。図6(a)において、符号50は接着
層30の重心が位置する左右方向の位置を示しており、
この重心位置50と同じ位置に樹脂製結像素子11の接
着固定基準面である光偏向器側の面11bが位置してい
ることを示している。
字形ではなく、通常一般的な形状の樹脂製結像素子11
の例を示す。図6(b)に示す例によれば、樹脂製結像
素子11の底部の広がりがなく、樹脂製結像素子11を
基台に接着するための接着層30の広がりも制限される
ため、接着層30の重心と光偏向器側の面11bとを一
致させることは難しく、温度変動によって、樹脂製結像
素子11の光源側の面11aのみならず、光偏向器側の
面11bの位置も変動する。よって、樹脂製結像素子1
1の形状は、好ましくは図6(a)に示すように底部が
広がった形にするとよい。
が2枚の樹脂製結像素子と1枚のガラス製光学素子で構
成されていたが、樹脂製結像素子は少なくとも1枚あれ
ばよい。また、ガラス製光学素子も少なくとも1枚あれ
ばよく、よって、2枚の光学素子をガラス製光学素子で
構成してもよい。さらに、第2光学系は、1枚の樹脂製
結像素子と1枚のガラス製光学素子で構成してもよい。
第3光学系は、1枚の光学素子で構成してもよいし、複
数の光学素子で構成してもよい。そして、少なくとも1
枚の樹脂製結像素子を有していればよい。
も1枚の樹脂製結像素子と少なくとも1枚のガラス製結
像素子を有する第2光学系の、上記樹脂製結像素子の光
軸方向の位置決め基準面を偏向器側に設けることで、環
境温度の変動による樹脂製結像素子の曲率半径や屈折率
の変動によって発生する像面湾曲を補正する効果を高め
ることができる。
素子を、セルを介して基台に固定するようにしたこと
で、光軸方向、光軸を回転中心とした回転方向および副
走査対応方向などの調整が可能になり、光走査装置全系
での結像位置、波面収差の補正を行うことができる。ま
た、セルを円筒形にすることで、接着層の厚さが略左右
対称になり、光学特性の劣化を抑えることができる。
を受ける溝を設けることで、溝を設けない場合に比べて
接着層の厚さを薄くすることができる。接着層の厚さを
薄くできるということは、温度変動などによる接着層の
変形を極力抑えることができることであり、光学特性の
劣化を抑制することができる。
る溝を略円筒形状にしたことで、接着層の厚さを均一に
することができ、温度変動などによる接着層の非対称な
変形等をより一層効果的に抑制することができる。
を構成する少なくとも1枚の樹脂製光学素子は、その底
面の接着層によって基台に固定し、接着層の重心位置
を、樹脂製結像素子の光偏向器側の面近傍にしたことか
ら、樹脂製結像素子の光軸方向の位置決め基準面を光偏
向器側に設けたのと同様になり、環境温度の変動による
樹脂製結像素子の曲率半径変動や屈折率変動によって発
生する像面湾曲を補正する効果を高めることができる。
は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子を有し、第2光学
系は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子と1枚のガラス
製結像素子を有し、記第2光学系を構成する少なくとも
1枚の樹脂製結像素子は、入出射面の一方が主走査方向
にも副走査方向にも負のパワーをもち、入出射面の他方
が副走査方向にのみ負のパワーをもち、第3光学系の樹
脂製結像素子の温度変化による主走査方向像面湾曲変動
および副走査方向像面湾曲変動を、第2光学系を構成す
る少なくとも1枚の樹脂製結像素子の、入出射面の一方
の主走査方向パワー変動、および上記入出射面の他方の
副走査方向パワー変動で補正するようにしたため、環境
温度の変動による樹脂製結像素子の曲率半径や屈折率の
変動によって発生する像面湾曲を補正する効果を高める
ことができる。
補正装置の実施形態を示す(a)は主走査対応方向から
示す平面図、(b)副走査対応方向から示す平面図であ
る。
補正装置の実施例による像面湾曲補正を説明するための
特性線図である。
ら見た断面図である。
の例を示す正面図である。
の別の例を示す正面図である。
のさらに別の例を示す側面図である。
のさらに別の例を示す正面図である。
のさらに別の例を示す正面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 光束を放射する光源と、 この光源からの光束をカップリングする第1光学系と、 第1光学系からの光束を主走査対応方向に長い線状に集
光する第2光学系と、 上記線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向
反射面により光束を偏向する光偏向器と、 この光偏向器による偏向光束を被走査面上に光スポット
として集光する第3光学系とを有してなる光走査装置で
あって、 上記第3光学系は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子を
有し、 上記第2光学系は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子と
少なくとも1枚のガラス製結像素子を有し、 上記第2光学系を構成する少なくとも1枚の樹脂製結像
素子は、光軸方向の位置決め基準面を上記光偏向器側に
有することを特徴とする光走査装置。 - 【請求項2】 第2光学系を構成する少なくとも1枚の
樹脂製結像素子は、略円筒形状をしたセルに固定され、
このセルを介して基台に固定されていることを特徴とす
る請求項1記載の光走査装置。 - 【請求項3】 基台は、セルを受ける溝を有することを
特徴とする請求項2記載の光走査装置。 - 【請求項4】 溝は略円筒形状をしていることを特徴と
する請求項3記載の光走査装置。 - 【請求項5】 第2光学系を構成する少なくとも1枚の
樹脂製結像素子は、底面に接着層を介して基台に固定さ
れ、接着層の重心位置が樹脂製結像素子の光偏向器側の
面近傍にあることを特徴とする請求項1記載の光走査装
置。 - 【請求項6】 光束を放射する光源と、 この光源からの光束をカップリングする第1光学系と、 第1光学系からの光束を主走査対応方向に長い線状に集
光する第2光学系と、 上記線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向
反射面により光束を偏向する光偏向器と、 この光偏向器による偏向光束を被走査面上に光スポット
として集光する第3光学系とを有してなる光走査装置の
光学特性補正装置であって、 上記第3光学系は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子を
有し、 上記第2光学系は、少なくとも1枚の樹脂製結像素子と
1枚のガラス製結像素子を有し、 上記第2光学系を構成する少なくとも1枚の樹脂製結像
素子は、入出射面の一方が主走査方向にも副走査方向に
も負のパワーをもち、入出射面の他方が副走査方向にの
み負のパワーをもち、 第3光学系の樹脂製結像素子の温度変化による主走査方
向像面湾曲変動および副走査方向像面湾曲変動を、上記
第2光学系を構成する少なくとも1枚の樹脂製結像素子
の、入出射面の一方の主走査方向パワー変動および上記
入出射面の他方の副走査方向パワー変動で補正すること
を特徴とする光走査装置の光学特性補正装置。 - 【請求項7】 第2光学系を構成する1枚のガラス製結
像素子は、入射面と出射面の少なくとも一方の面が、シ
リンダー面からなることを特徴とする請求項6記載の光
走査装置の光学特性補正装置。
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JP2000343156A JP2002148537A (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 光走査装置およびその光学特性補正装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007171626A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置・画像形成装置 |
CN104076492A (zh) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 佳能株式会社 | 透镜装置和包括透镜装置的图像拾取装置 |
-
2000
- 2000-11-10 JP JP2000343156A patent/JP2002148537A/ja active Pending
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