JP2928552B2 - 走査式光学装置 - Google Patents
走査式光学装置Info
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
- B41J2/471—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はレーザープリンタ等の装置に用いられる走
査式光学装置、特に、半導体レーザ素子から光ビーム
を、レンズ郡および光偏向器を介して走査対象物へ導く
結像光学装置の改良に関する。
査式光学装置、特に、半導体レーザ素子から光ビーム
を、レンズ郡および光偏向器を介して走査対象物へ導く
結像光学装置の改良に関する。
（従来の技術） 一般にレーザプリンタなどの装置に組込まれる走査式
光学装置においては、光源からの光ビームは第一結像光
学系（レンズ郡）によって集束され、その集束された光
ビームは光偏向器によって反射され、ｆθレンズ等を含
む第二結像光学系を介して感光体などの走査対象物に対
して等速度で走査される。
光学装置においては、光源からの光ビームは第一結像光
学系（レンズ郡）によって集束され、その集束された光
ビームは光偏向器によって反射され、ｆθレンズ等を含
む第二結像光学系を介して感光体などの走査対象物に対
して等速度で走査される。
第一結像光学系は、非球面ガラスレンズ、プラスチッ
クレンズなどの組合わせによって構成され、発散性であ
る光ビームを平行光或いは集束光に変換する。
クレンズなどの組合わせによって構成され、発散性であ
る光ビームを平行光或いは集束光に変換する。
光偏向器は、所定の方向に回転する回転多面鏡であっ
て、前記光ビームを走査対象物に向かって反射し、これ
によって、走査対象物の面上即ち感光体の表面が光ビー
ムによって走査される。
て、前記光ビームを走査対象物に向かって反射し、これ
によって、走査対象物の面上即ち感光体の表面が光ビー
ムによって走査される。
第二結像光学系は、ｆθレンズなどで構成され、回転
多面鏡と走査対象物の間に配置されて回転多面鏡によっ
て反射された光ビームを感光体に結像させている。
多面鏡と走査対象物の間に配置されて回転多面鏡によっ
て反射された光ビームを感光体に結像させている。
前記ｆθレンズがプラスチックによって作られている
場合には、温度の変化によって焦点距離の変動が生じる
ため様々な焦点距離補正の方法が考案されている。
場合には、温度の変化によって焦点距離の変動が生じる
ため様々な焦点距離補正の方法が考案されている。
特開昭61−59311号では、ｆθレンズの両端をバイメ
タルによって支持することで温度と変化による焦点距離
の変動を補正することが提案されている。
タルによって支持することで温度と変化による焦点距離
の変動を補正することが提案されている。
（発明が解決しようとする課題） 上述特開昭61−59311号の発明によれば、温度の変化
に対する焦点距離の変動に関しては補正が可能である
が、湿度の変化による焦点距離の変動、プラスチック自
身の変形、屈折率の変化、発振波長の変動などについて
は無視されているため、補正が十分にされない場合があ
る。また、バイメタルを用いたことによって、その厚み
の影響を受けて補正量がばらついたり、補正時にレンズ
自身が移動することによって光軸が傾いたり、結像光学
系全体にくるいが生じるという問題がある。
に対する焦点距離の変動に関しては補正が可能である
が、湿度の変化による焦点距離の変動、プラスチック自
身の変形、屈折率の変化、発振波長の変動などについて
は無視されているため、補正が十分にされない場合があ
る。また、バイメタルを用いたことによって、その厚み
の影響を受けて補正量がばらついたり、補正時にレンズ
自身が移動することによって光軸が傾いたり、結像光学
系全体にくるいが生じるという問題がある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、上述問題点に基づきなされたもので、こ
の発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、光
ビームを平行光或いは集束光に変換して光偏向器に導く
第一結像光学系と、前記光偏向器で反射された光ビーム
を走査対象物の面上に結像させる第二結像光学系と、こ
の光ビームを走査対象物に対して走査する光偏向器を備
えた走査式光学装置において、前記第一結像光学系を構
成する光ビームの入射する側からｉ番めの光学部品の焦
点距離fiに対し、温度の変化△ｔ及び湿度の変化△ｍに
基づく焦点距離の変動量△fiが△fi/fi＝1/νｉ′で表
されるとき、νｉ′をｉ番めの光学部品における疑似分
散率、hiを軸上光の光学部品への入射高、ｍを第一、第
二結像光学系の光学部品の個数、及び、を第一結像光
学系の光学部品個数に１を加えた数とすると、少なくと
も副走査方向の特性に対して、 を満足し、前記第一結像光学系は、同じ材料のレンズを
２つ含み、前記光偏向に近いレンズが負のパワーを持つ
ことを特徴とする走査式光学装置を提供するものであ
る。を提供する。
の発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、光
ビームを平行光或いは集束光に変換して光偏向器に導く
第一結像光学系と、前記光偏向器で反射された光ビーム
を走査対象物の面上に結像させる第二結像光学系と、こ
の光ビームを走査対象物に対して走査する光偏向器を備
えた走査式光学装置において、前記第一結像光学系を構
成する光ビームの入射する側からｉ番めの光学部品の焦
点距離fiに対し、温度の変化△ｔ及び湿度の変化△ｍに
基づく焦点距離の変動量△fiが△fi/fi＝1/νｉ′で表
されるとき、νｉ′をｉ番めの光学部品における疑似分
散率、hiを軸上光の光学部品への入射高、ｍを第一、第
二結像光学系の光学部品の個数、及び、を第一結像光
学系の光学部品個数に１を加えた数とすると、少なくと
も副走査方向の特性に対して、 を満足し、前記第一結像光学系は、同じ材料のレンズを
２つ含み、前記光偏向に近いレンズが負のパワーを持つ
ことを特徴とする走査式光学装置を提供するものであ
る。を提供する。
（作用） この発明によれば、一結像光学系を構成するレンズの
温度及び湿度の変化による焦点距離の変動、プラスチッ
ク自身の変形或いは屈折率の変化などが、あたかも色消
し条件のように与えられて補正されるので、第二結像光
学系を構成するｆθレンズを移動することなく安定な光
学装置が提供される。
温度及び湿度の変化による焦点距離の変動、プラスチッ
ク自身の変形或いは屈折率の変化などが、あたかも色消
し条件のように与えられて補正されるので、第二結像光
学系を構成するｆθレンズを移動することなく安定な光
学装置が提供される。
（実施例） 図面を用いて以下にこの発明の実施例を説明する。
第1A図及び第1B図には、この発明の折り返しミラー、
鏡筒及びハウジングを省略したレーザプリンタなどに用
いられる光学装置の展開図が示されている。第1A図は平
面図、第1B図は、副走査方向における偏向角０゜の状態
を示す断面図である。この光学装置は、半導体レーザ素
子２、有限レンズ４、第１プラスチックレンズ６及び第
２プラスチックレンズ８からなる第一結像光学系、第３
プラスチックレンズ12及び防塵ガラス14からなる第二結
像光学系、前記有限レンズ４と前記第１プラスチックレ
ンズ６の間に配置される絞り30、第１結像光学系と第二
結像光学系の間に配置される偏向反射鏡10及び水平同期
検出用反射ミラー18を備えている。
鏡筒及びハウジングを省略したレーザプリンタなどに用
いられる光学装置の展開図が示されている。第1A図は平
面図、第1B図は、副走査方向における偏向角０゜の状態
を示す断面図である。この光学装置は、半導体レーザ素
子２、有限レンズ４、第１プラスチックレンズ６及び第
２プラスチックレンズ８からなる第一結像光学系、第３
プラスチックレンズ12及び防塵ガラス14からなる第二結
像光学系、前記有限レンズ４と前記第１プラスチックレ
ンズ６の間に配置される絞り30、第１結像光学系と第二
結像光学系の間に配置される偏向反射鏡10及び水平同期
検出用反射ミラー18を備えている。
半導体レーザ素子（以下LDとする）から放射された光
ビームは、１枚の非球面ガラスレンズである有限レンズ
４によって集束光或いは平行光にされ、絞り30によって
所定のビームスポットに制限されて、主走査方向へは負
のパワーを有し副走査方向へは僅かに正のパワーを有す
る第１プラスチックレンズ６へ導かれる。レンズ６を通
過した光ビームは、主走査方向へは平行光に副走査方向
へは集束光にされ、主走査法光へ正のパワーを有し副走
査方向へは負のパワーを有する第２プラスチックレンズ
８へ導かれる。レンズ８を通過した光ビームは、主走査
方向及び副走査方向ともに集束光にされて、主走査方向
の断面が凸で内接円半径Ｒの円筒面の一部を鏡面として
有する回転多面鏡である偏向反射鏡10へ導かれる。回転
多面鏡10へ導かれた光ビームは、第２結像光学系の面倒
れを補正する一種のｆθレンズである第３プラスチック
レンズ12へ向かって反射される。レンズ12を通過した光
ビームは、光学系ハウジング（図示しない）内のレンズ
などを密閉するための防塵ガラス14を介して、情報記録
媒体即ち感光体16へ導かれる。レンズ12は、主走査方向
へは反射面の回転角θに対して像高を比例させたｈ＝ｆ
θを満たす形状が、副走査方向へは主走査方向への偏向
角が大きくなるに連れてパワーが小さくなる曲率が与え
られた一種のｆθレンズであって、主走査方向では前記
光ビームの像面湾曲の影響を低減ち歪曲収差を適切な値
にし、副走査方向では前記光ビームが感光体16に照射さ
れる際と感光体のすべての面上における面倒れ補正面を
一致させる。尚、レンズ４は光学ガラスBK7によって製
造され、鏡筒及び押え部材への取付用フランジを備えて
いる。レンズ6,8,12はガラス製ではなく、プラスチック
例えば、PMMA（ポリメチルメタクリル）によって製造さ
れ、鏡筒及び押え部材への取付用フランジがその周囲に
形成され、位置決め用の突起又は凹みが主走査方向のほ
ぼ中心に形成されている。
ビームは、１枚の非球面ガラスレンズである有限レンズ
４によって集束光或いは平行光にされ、絞り30によって
所定のビームスポットに制限されて、主走査方向へは負
のパワーを有し副走査方向へは僅かに正のパワーを有す
る第１プラスチックレンズ６へ導かれる。レンズ６を通
過した光ビームは、主走査方向へは平行光に副走査方向
へは集束光にされ、主走査法光へ正のパワーを有し副走
査方向へは負のパワーを有する第２プラスチックレンズ
８へ導かれる。レンズ８を通過した光ビームは、主走査
方向及び副走査方向ともに集束光にされて、主走査方向
の断面が凸で内接円半径Ｒの円筒面の一部を鏡面として
有する回転多面鏡である偏向反射鏡10へ導かれる。回転
多面鏡10へ導かれた光ビームは、第２結像光学系の面倒
れを補正する一種のｆθレンズである第３プラスチック
レンズ12へ向かって反射される。レンズ12を通過した光
ビームは、光学系ハウジング（図示しない）内のレンズ
などを密閉するための防塵ガラス14を介して、情報記録
媒体即ち感光体16へ導かれる。レンズ12は、主走査方向
へは反射面の回転角θに対して像高を比例させたｈ＝ｆ
θを満たす形状が、副走査方向へは主走査方向への偏向
角が大きくなるに連れてパワーが小さくなる曲率が与え
られた一種のｆθレンズであって、主走査方向では前記
光ビームの像面湾曲の影響を低減ち歪曲収差を適切な値
にし、副走査方向では前記光ビームが感光体16に照射さ
れる際と感光体のすべての面上における面倒れ補正面を
一致させる。尚、レンズ４は光学ガラスBK7によって製
造され、鏡筒及び押え部材への取付用フランジを備えて
いる。レンズ6,8,12はガラス製ではなく、プラスチック
例えば、PMMA（ポリメチルメタクリル）によって製造さ
れ、鏡筒及び押え部材への取付用フランジがその周囲に
形成され、位置決め用の突起又は凹みが主走査方向のほ
ぼ中心に形成されている。
回転多面鏡10は、ダイレクトベアリング24を備えたア
キシャルギャップ型とスキャナモータ22のロータ上に配
置され、止め輪28によって固定されで所定の方向に回転
される。
キシャルギャップ型とスキャナモータ22のロータ上に配
置され、止め輪28によって固定されで所定の方向に回転
される。
感光体16は図示しない他の駆動源によって駆動され所
定の方向に回転し、その外周面に画像が露光される。こ
の感光体16に露光された画像は、図示しない顕像手段に
よって現像され転写材料に転写される。また、一種のｆ
θ連12を通過した光ビームの一部は、主走査方向におけ
るスキャン毎に水平同期検出用反射ミラー18へ導かれ、
同期信号検出器20へ向かって反射されて水平同期が検出
される。
定の方向に回転し、その外周面に画像が露光される。こ
の感光体16に露光された画像は、図示しない顕像手段に
よって現像され転写材料に転写される。また、一種のｆ
θ連12を通過した光ビームの一部は、主走査方向におけ
るスキャン毎に水平同期検出用反射ミラー18へ導かれ、
同期信号検出器20へ向かって反射されて水平同期が検出
される。
表１及び表２に、この実施例に用いた各レンズ及び回
転多面鏡の特性を示す。
転多面鏡の特性を示す。
第2A図は、第1A図及び第1B図に示した走査式光学装置
に用いられる鏡筒部分（図示しない）の側面図、、第2B
図な第2A図の線Ａ−Ａにおける断面図である。第2A図及
び第2B図には、LD2、レンズ４及び絞り30を固定する構
造が示されている。
に用いられる鏡筒部分（図示しない）の側面図、、第2B
図な第2A図の線Ａ−Ａにおける断面図である。第2A図及
び第2B図には、LD2、レンズ４及び絞り30を固定する構
造が示されている。
LD2は、ねじ40によってLDホルダ32に固定さている。
レンズ４は、ウェーブワッシャ36を介して押え部材38に
よって鏡筒34へ固定されている。このレンズ４は、押え
部材38が回転されることで矢印Ｂの方向の所定の位置に
配置される。また、レンズ４は凸状のフランジを有し押
え部材38とは線接触するので、押え部材38を回転するた
めのトルクは小さくできる。押え部材38は、その長さ方
向に円筒部とねじ部を有し、円筒部によって光軸に対し
て押え部材自身が傾くことを防止するとともに、レンズ
４が傾くことを防止している。この押え部材38は、専用
工具のための穴46を有し、この穴46が挿入されて回転さ
れることでレンズ４が締付られる。また、この押え部材
のねじ部は、弾性体（ウェーブワッシャ）36によって常
にレンズと反対の方向へ力を受けるので、ねじ部のねじ
山の隙間によってガタが生じることが防止できる。絞り
30は、鏡筒34におけるレンズ４の後側焦点の位置に接着
によって固定されている。LDホルダ32は、鏡筒34に対し
て矢印Ｃ或いはＤの方向に任意に調整可能で、LD2から
放射される光ビームの光軸調整を可能にしている。
レンズ４は、ウェーブワッシャ36を介して押え部材38に
よって鏡筒34へ固定されている。このレンズ４は、押え
部材38が回転されることで矢印Ｂの方向の所定の位置に
配置される。また、レンズ４は凸状のフランジを有し押
え部材38とは線接触するので、押え部材38を回転するた
めのトルクは小さくできる。押え部材38は、その長さ方
向に円筒部とねじ部を有し、円筒部によって光軸に対し
て押え部材自身が傾くことを防止するとともに、レンズ
４が傾くことを防止している。この押え部材38は、専用
工具のための穴46を有し、この穴46が挿入されて回転さ
れることでレンズ４が締付られる。また、この押え部材
のねじ部は、弾性体（ウェーブワッシャ）36によって常
にレンズと反対の方向へ力を受けるので、ねじ部のねじ
山の隙間によってガタが生じることが防止できる。絞り
30は、鏡筒34におけるレンズ４の後側焦点の位置に接着
によって固定されている。LDホルダ32は、鏡筒34に対し
て矢印Ｃ或いはＤの方向に任意に調整可能で、LD2から
放射される光ビームの光軸調整を可能にしている。
第３図には、絞り30をレンズ４の後側焦点位置に配置
する理由が示されている。第３図には、LD2の発光点が
仮想的に符合48,49′で示されている。絞り30がレンズ
４の後側焦点位置よりも離れた位置、例えば、一点鎖線
30′で示される位置に配置されたならば、LD2の僅かな
ズレ即ち発光点48が48′にズレすことによって、光ビー
ムの光量が大きく変化してしまう。第３図に示された位
置では、光量は、約1/2になる。従って、絞り30をレン
ズ４の後側焦点位置に配置することで、LD2から放射さ
れる光ビームの光軸調整時に、光量がばらつくことを防
ぐことができる。上述のように、レンズ４は簡単な構造
の押付け部材によって所定の位置に配置されるととも
に、確実にしかも精度よく鏡筒34に固定される。
する理由が示されている。第３図には、LD2の発光点が
仮想的に符合48,49′で示されている。絞り30がレンズ
４の後側焦点位置よりも離れた位置、例えば、一点鎖線
30′で示される位置に配置されたならば、LD2の僅かな
ズレ即ち発光点48が48′にズレすことによって、光ビー
ムの光量が大きく変化してしまう。第３図に示された位
置では、光量は、約1/2になる。従って、絞り30をレン
ズ４の後側焦点位置に配置することで、LD2から放射さ
れる光ビームの光軸調整時に、光量がばらつくことを防
ぐことができる。上述のように、レンズ４は簡単な構造
の押付け部材によって所定の位置に配置されるととも
に、確実にしかも精度よく鏡筒34に固定される。
ここで、温度変化による焦点距離の変動量に対して、
温度、湿度の両方が変化した場合の焦点距離の変動量を
比較する。
温度、湿度の両方が変化した場合の焦点距離の変動量を
比較する。
温度変化による焦点距離の変動量△ftは、 ntを比温度係数（１℃に対する）、 αｔを線膨脹係数（１℃に対する）、 f をｆθレンズの焦点距離、及び、 △ｔを温度変化（℃）とするとき、 △ft＝（−nt＋αｔ）ｆ・△ｔ ……（１） で近似できる。
また、湿度変化による焦点距離の変動量△fmは、 nmを比吸水係数（１％に対する）、 αｍを吸水による膨脹係数（１％に対する）、 f をｆθレンズの焦点距離、及び、 △ｍを吸水率変化（％）するとき、 △fm＝（−nm＋αｍ）ｆ・△ｍ ……（２） で近似できる。
よって、プラスチック材料として、代表的なPMMA（ポ
リメチルメタクリル）を用いて、ｆ＝45mm,△ｔ＝39℃
の条件で近似すると、温度変化による焦点距離の変動量
は、 nt＝−2.09×01-4/℃，αｔ＝７×10-5/℃ の条件下において △ft＝0.37665mm となる。また、△ｍ＝１％の条件で近似すると湿度変化
による焦点距離の変動量は、 nm＝8.45×10-4/％，αｍ＝2.16×10-3/％ の条件下において △fm＝0.059175mm となる。したがって、温度、湿度の両方の変化による焦
点距離の変動量△ｆは、 △ｆ＝△ft＋△fm ＝0.43583mm となる。よって、レンズの焦点距離ｆ＝45mmは、 ｆ＋△ｆ＝ｆ＋△ft＋△fm ＝45.43583mm となる。
リメチルメタクリル）を用いて、ｆ＝45mm,△ｔ＝39℃
の条件で近似すると、温度変化による焦点距離の変動量
は、 nt＝−2.09×01-4/℃，αｔ＝７×10-5/℃ の条件下において △ft＝0.37665mm となる。また、△ｍ＝１％の条件で近似すると湿度変化
による焦点距離の変動量は、 nm＝8.45×10-4/％，αｍ＝2.16×10-3/％ の条件下において △fm＝0.059175mm となる。したがって、温度、湿度の両方の変化による焦
点距離の変動量△ｆは、 △ｆ＝△ft＋△fm ＝0.43583mm となる。よって、レンズの焦点距離ｆ＝45mmは、 ｆ＋△ｆ＝ｆ＋△ft＋△fm ＝45.43583mm となる。
ゆえに、物体面即ち感光体とｆθレンズ前側主点の間
の距離Z0を Z0＝90mmとすると、 レンズ後側主点と走査対象物の面上の間の距離Z1は、 Z1＝90mmとなるべきであるが、レンズ後側主点と走査
対象物の面上の間の距離Z1は、 Z1＋△Ｚ＝91.74332mm （△Ｚ＝４△ｆ） となる。
の距離Z0を Z0＝90mmとすると、 レンズ後側主点と走査対象物の面上の間の距離Z1は、 Z1＝90mmとなるべきであるが、レンズ後側主点と走査
対象物の面上の間の距離Z1は、 Z1＋△Ｚ＝91.74332mm （△Ｚ＝４△ｆ） となる。
ここで、焦点距離の変動が光ビームのビーム径に及ぼ
す影響を考察する。焦点距離の変動によるビーム径の変
化は、 Ｗを焦点距離が△Ｚシフトした場合のビーム径の半径
（μｍ）、 Woをビーム径の半径（μｍ）、 で求めることができる。例えば、 λ＝785nm,Wo＝25μｍ とした場合、焦点距離の補正を行わないとすれば、 Ｗ＝30.78μｍ となりビーム径の変化は、およそ23％になる。
す影響を考察する。焦点距離の変動によるビーム径の変
化は、 Ｗを焦点距離が△Ｚシフトした場合のビーム径の半径
（μｍ）、 Woをビーム径の半径（μｍ）、 で求めることができる。例えば、 λ＝785nm,Wo＝25μｍ とした場合、焦点距離の補正を行わないとすれば、 Ｗ＝30.78μｍ となりビーム径の変化は、およそ23％になる。
ところで、薄肉レンズの色消しにおいて、像面が色消
しであるための条件は、 hiを像高０から出射する軸上光のｉ番めのレンズにお
ける入射高、 fiをｉ番めのレンズにおける焦点距離、 νｉをｉ番めのレンズにおける分散率、及び、 m を第一、第二結像光学系のレンズ枚数としたとき、 である。この式は、各レンズに入射する光線の波長或い
は像高の差によって屈折率が異なる場合に用いられる
が、温度及び湿度の変化による屈折率の変化或いは形状
の変化に関して−△fi/fi＝1/νi'と書換えて、νi'を
温度及び湿度による屈折率或いは形状変化による定数と
仮定した場合、（１），（２）式より △fi/fi＝（nti＋αti）△ｔ＋（−nmi＋αmi）ｍ ＝1/νi' ……（５） と表すことができる。
しであるための条件は、 hiを像高０から出射する軸上光のｉ番めのレンズにお
ける入射高、 fiをｉ番めのレンズにおける焦点距離、 νｉをｉ番めのレンズにおける分散率、及び、 m を第一、第二結像光学系のレンズ枚数としたとき、 である。この式は、各レンズに入射する光線の波長或い
は像高の差によって屈折率が異なる場合に用いられる
が、温度及び湿度の変化による屈折率の変化或いは形状
の変化に関して−△fi/fi＝1/νi'と書換えて、νi'を
温度及び湿度による屈折率或いは形状変化による定数と
仮定した場合、（１），（２）式より △fi/fi＝（nti＋αti）△ｔ＋（−nmi＋αmi）ｍ ＝1/νi' ……（５） と表すことができる。
ここで、（４）式において分散率νｉを波長変化に対
して△fi/fi＝1/νｉとしてあるので、（４）式のνｉ
を温度及び湿度の変化に対するνi'と置換えると、温度
及び湿度による像点の移動を無くすことができ、結局の
ところ、 を満たすことにより像面における色消し可能になる。
して△fi/fi＝1/νｉとしてあるので、（４）式のνｉ
を温度及び湿度の変化に対するνi'と置換えると、温度
及び湿度による像点の移動を無くすことができ、結局の
ところ、 を満たすことにより像面における色消し可能になる。
しかしながら、νi'は温度及び湿度の変化に対する関
数であり、レンズの材質が同一種類のものでなければ広
い範囲の温度及び湿度の変化に対して（６）式を常に満
たすことが困難になる。
数であり、レンズの材質が同一種類のものでなければ広
い範囲の温度及び湿度の変化に対して（６）式を常に満
たすことが困難になる。
一般に、第一結像光学系はガラスレンズとプラスチッ
ク製レンズが組み合わせられているので（６）式に満た
すためにガラスレンズとプラスチックレンズを独立して
補正することを考えると、ガラスレンズに関しては、湿
度の変化による吸湿の影響は無視できるので、温度変化
による焦点距離の変動のみを考慮するとその固定部材の
材質と形状を適切に選ぶことにより固定部材の熱膨張率
と相殺することができる。プラスチックレンズにおいて
は、材質が同一であるばあいにはすべての温度及び湿度
に対してνi'が等しい値をとるため、（６）式は、 と書き直せる。即ち、 が温度及び湿度或いは波長変化のすべてに対して像面に
おける焦点距離の変動量を補正する条件となる。このと
き、回転多面鏡の反射面の1/νi'に関しては温度及び湿
度或いは波長変化などに比べて影響が極めて小さいので
無視できるものとする。最終的にレンズを厚肉化すると
（８）式は となるが、（１）式を満たすことにより光学装置全体の
焦点距離の補正がなされる。
ク製レンズが組み合わせられているので（６）式に満た
すためにガラスレンズとプラスチックレンズを独立して
補正することを考えると、ガラスレンズに関しては、湿
度の変化による吸湿の影響は無視できるので、温度変化
による焦点距離の変動のみを考慮するとその固定部材の
材質と形状を適切に選ぶことにより固定部材の熱膨張率
と相殺することができる。プラスチックレンズにおいて
は、材質が同一であるばあいにはすべての温度及び湿度
に対してνi'が等しい値をとるため、（６）式は、 と書き直せる。即ち、 が温度及び湿度或いは波長変化のすべてに対して像面に
おける焦点距離の変動量を補正する条件となる。このと
き、回転多面鏡の反射面の1/νi'に関しては温度及び湿
度或いは波長変化などに比べて影響が極めて小さいので
無視できるものとする。最終的にレンズを厚肉化すると
（８）式は となるが、（１）式を満たすことにより光学装置全体の
焦点距離の補正がなされる。
一方、ほとんど吸水しないガラスレンズについては、
温度による焦点距離の変動を、その固定部材の材質と形
状を最適に組み合わせることにより固定部材の熱膨張と
相殺させて独立して温度補正を行う。これにより、ガラ
スレンズに対しては、△fi＝０とし、νi'＝∞とするこ
とができる。
温度による焦点距離の変動を、その固定部材の材質と形
状を最適に組み合わせることにより固定部材の熱膨張と
相殺させて独立して温度補正を行う。これにより、ガラ
スレンズに対しては、△fi＝０とし、νi'＝∞とするこ
とができる。
ところで、（４）式から明らかなようにプラスチック
レンズは正のパワーを有するレンズと負のパワーを有す
るレンズの双方を組み合わせる必要がある。このとき、
主走査方向としては、第二結像光学系のパワーが小さい
ために第一結像光学系にガラス有限レンズを用い、焦点
距離の絶対値のほぼ等しい正、負のパワーを有するプラ
スチックレンズを用いる。ここで、第１のプラスチック
レンズに負のパワーを与え、軸上光を平行にすることに
より、第２のプラスチックレンズの配置される位置の許
容幅を広くすることができる。また、副走査方向にとし
ては、プラスチックレンズを含む第二結像光学系が面倒
れ補正機構を備えているため第一結像光学系内で、 を第一結像光学系のレンズ枚数＋１とするとき を満たす必要がある。さらに、第一結像光学系の第１の
レンズのパワーを小さくし、第２のレンズに負のパワー
の大部分を与えることによって結像系と大きさの小形化
がなされる。
レンズは正のパワーを有するレンズと負のパワーを有す
るレンズの双方を組み合わせる必要がある。このとき、
主走査方向としては、第二結像光学系のパワーが小さい
ために第一結像光学系にガラス有限レンズを用い、焦点
距離の絶対値のほぼ等しい正、負のパワーを有するプラ
スチックレンズを用いる。ここで、第１のプラスチック
レンズに負のパワーを与え、軸上光を平行にすることに
より、第２のプラスチックレンズの配置される位置の許
容幅を広くすることができる。また、副走査方向にとし
ては、プラスチックレンズを含む第二結像光学系が面倒
れ補正機構を備えているため第一結像光学系内で、 を第一結像光学系のレンズ枚数＋１とするとき を満たす必要がある。さらに、第一結像光学系の第１の
レンズのパワーを小さくし、第２のレンズに負のパワー
の大部分を与えることによって結像系と大きさの小形化
がなされる。
この結果、少なくともｆθレンズ単体による副走査方
向の像点移動よりも光学装置全体（第一結像光学系）と
しての像点移動を小さくすることが可能になる。
向の像点移動よりも光学装置全体（第一結像光学系）と
しての像点移動を小さくすることが可能になる。
（効果） この発明によれば、温度、湿度或いは光源の発振波長
の変化のすべてに対してあたかも色消し条件のような焦
点距離の補正がなされるので像面上における焦点の変動
を光学装置全体で低減することが可能になる。また、第
二結像光学系のレンズにプラスチックが用られた場合で
あっても、温度、湿度或いは波長変化による性能劣化を
低減することが可能でコストの安い走査式光学装置が提
供される。
の変化のすべてに対してあたかも色消し条件のような焦
点距離の補正がなされるので像面上における焦点の変動
を光学装置全体で低減することが可能になる。また、第
二結像光学系のレンズにプラスチックが用られた場合で
あっても、温度、湿度或いは波長変化による性能劣化を
低減することが可能でコストの安い走査式光学装置が提
供される。
第1A図は、その発明の折り返しミラー、鏡筒及びハウジ
ングを省略したレーザプリンタなどに用いられる光学装
置の平面図、第1B図は、第1A図に示した光学装置の副走
査方向における偏向角０゜の状態を示す断面図、第2A図
は、LD2、レンズ４及び絞り30を固定する構造を示す側
面図、第2B図は、第2A図に示した鏡筒の線Ａ−Ａにおけ
る断面図、第３図は、絞り30をレンズ４の後側焦点位置
に配置する理由を示す概略図である。 ２……半導体レーザ素子、４……ガラスレンズ、６……
第１プラスチックレンズ、８……第２プラスチックレン
ズ、10……回転多面鏡、12……第３プラスチックレン
ズ、14……防塵ガラス、16……感光体、30……絞り、32
……LDホルダ、34……鏡筒、36……ウェーブワッシャ、
38……押え部材
ングを省略したレーザプリンタなどに用いられる光学装
置の平面図、第1B図は、第1A図に示した光学装置の副走
査方向における偏向角０゜の状態を示す断面図、第2A図
は、LD2、レンズ４及び絞り30を固定する構造を示す側
面図、第2B図は、第2A図に示した鏡筒の線Ａ−Ａにおけ
る断面図、第３図は、絞り30をレンズ４の後側焦点位置
に配置する理由を示す概略図である。 ２……半導体レーザ素子、４……ガラスレンズ、６……
第１プラスチックレンズ、８……第２プラスチックレン
ズ、10……回転多面鏡、12……第３プラスチックレン
ズ、14……防塵ガラス、16……感光体、30……絞り、32
……LDホルダ、34……鏡筒、36……ウェーブワッシャ、
38……押え部材
Claims (1)
- 【請求項１】光ビームを平行光或いは集束光に変換して
光偏向器に導く第一結像光学系と、前記光偏向器で反射
された光ビームを走査対象物の面上に結像させる第二結
像光学系と、この光ビームを走査対象物に対して走査す
る光偏向器を備えた走査式光学装置において、 前記第一結像光学系を構成する光ビームの入射する側か
らｉ番めの光学部品の焦点距離fiに対し、温度な変化△
ｔ及び温度の変化△ｍに基づく焦点距離の変動量△fiが
△fi/fi＝1/νｉ′で表されるとき、 νｉ′をｉ番めの光学部品における疑似分散率、 hiを軸上光の光学部品への入射高、 ｍを第一、第二結像光学系の光学部品の個数、 及び を第一結像光学系の光学部品個数に１を加えた数とす
ると、少なくとも副走査方法の特性に対して、 を満足し、前記第一結像光学系は、同じ材料のレンズを
２つ含み、前記光学偏向器に近いレンズが負のパワーを
持つことを特徴とする走査式光学装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1225448A JP2928552B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 走査式光学装置 |
| DE69015925T DE69015925T2 (de) | 1989-08-31 | 1990-08-21 | Optische Einheit für die Verwendung in einem Laserstrahldrucker oder dergleichen. |
| EP90116002A EP0415236B1 (en) | 1989-08-31 | 1990-08-21 | Optical unit for use in laser beam printer or the like |
| US07/570,847 US5064260A (en) | 1989-08-31 | 1990-08-22 | Optical scanning unit operating under changing temperature and moisture conditions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1225448A JP2928552B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 走査式光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387812A JPH0387812A (ja) | 1991-04-12 |
| JP2928552B2 true JP2928552B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=16829514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1225448A Expired - Lifetime JP2928552B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 走査式光学装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5064260A (ja) |
| EP (1) | EP0415236B1 (ja) |
| JP (1) | JP2928552B2 (ja) |
| DE (1) | DE69015925T2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5301060A (en) * | 1989-11-30 | 1994-04-05 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Optical element |
| JPH03293662A (ja) * | 1990-04-12 | 1991-12-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | ハロゲン化銀カラー写真感光材料 |
| US5227811A (en) * | 1991-02-27 | 1993-07-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Baseplate for an optical scanning device |
| JP3072146B2 (ja) * | 1991-03-05 | 2000-07-31 | 旭光学工業株式会社 | アナモフイック光学系 |
| JPH05346549A (ja) * | 1992-04-17 | 1993-12-27 | Canon Inc | 走査光学装置 |
| US5450211A (en) * | 1993-06-29 | 1995-09-12 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus and method for maintaining set magnification not withstanding changes in optical system due to temperature change |
| US5648865A (en) * | 1993-12-27 | 1997-07-15 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Scanning optical system |
| JPH08234125A (ja) * | 1995-02-23 | 1996-09-13 | Seiko Epson Corp | 光走査装置 |
| US5841464A (en) * | 1995-10-25 | 1998-11-24 | Gerber Scientific Products, Inc. | Apparatus and method for making graphic products by laser thermal transfer |
| US5877883A (en) * | 1996-02-22 | 1999-03-02 | Seiko Epson Corporation | Optical scanner |
| US6919997B2 (en) | 2002-07-24 | 2005-07-19 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Compact device for imaging a printing form |
| JP2009058677A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置・画像形成装置 |
| JP2011258704A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Fujitsu Optical Components Ltd | 光デバイス |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5818653A (ja) * | 1981-07-28 | 1983-02-03 | Sharp Corp | 記録装置 |
| JPS5934512A (ja) * | 1982-08-23 | 1984-02-24 | Canon Inc | 温度補償効果を有する走査光学系 |
| DE3445342A1 (de) * | 1983-12-12 | 1985-06-20 | Asahi Kogaku Kogyo K.K., Tokio/Tokyo | Laserstrahlbelichtungssystem |
| JPS6159311A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-26 | Fujitsu Ltd | レ−ザプリンタ用光学器 |
| US4731623A (en) * | 1985-09-30 | 1988-03-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image formation device |
| JP2563260B2 (ja) * | 1986-04-11 | 1996-12-11 | 松下電器産業株式会社 | 光ビ−ム走査装置 |
| JP2780254B2 (ja) * | 1987-01-12 | 1998-07-30 | ミノルタ株式会社 | トーリツク面をもつｆ・θレンズ系 |
| US4866459A (en) * | 1987-02-27 | 1989-09-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image scanner with a non-spherical fθ lens system |
| JP2584640B2 (ja) * | 1987-11-06 | 1997-02-26 | 旭光学工業株式会社 | レーザービームプリンタ等の走査光学系 |
| JP2712029B2 (ja) * | 1987-12-21 | 1998-02-10 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置 |
| JPH01315718A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-12-20 | Bando Chem Ind Ltd | 走査光学系 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1225448A patent/JP2928552B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-08-21 EP EP90116002A patent/EP0415236B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-21 DE DE69015925T patent/DE69015925T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-22 US US07/570,847 patent/US5064260A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69015925T2 (de) | 1995-07-06 |
| EP0415236B1 (en) | 1995-01-11 |
| EP0415236A3 (en) | 1991-11-06 |
| EP0415236A2 (en) | 1991-03-06 |
| DE69015925D1 (de) | 1995-02-23 |
| US5064260A (en) | 1991-11-12 |
| JPH0387812A (ja) | 1991-04-12 |
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