JP3656383B2

JP3656383B2 - 光走査装置の走査レンズ取付構造

Info

Publication number: JP3656383B2
Application number: JP35786797A
Authority: JP
Inventors: 喜博山本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11190822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタ等に使用される光走査装置の走査レンズ取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタ等に用いられる光走査装置の光学系では、レーザ光を被走査体上に等速走査させて線像を形成するために、偏平形状に形成された走査レンズが、一般的に使用されている。そして、高画質を達成するために、走査位置について大変高い精度がこの走査レンズには要求され、その要求を満たすためにこの種の走査レンズの取付構造に関して、従来より種々の提案が行われている。
【０００３】
例えば、特開平６−３００９５２号公報では弾性部材を使用したレンズ取付構造が提案されている。
【０００４】
つまり、図８に示すように、合成樹脂製の走査レンズ６０の光線有効部領域以外の部分にリブ６２を設け、このリブ６２の光軸中心上の底部に、レンズ中心を光軸中心に位置決めするための基準丸孔６４及び、光軸中心方向への回転を規制するための長孔６６が設けられている。
【０００５】
一方、光学箱７０には、基準丸孔６４に嵌合する第１の突起部７２及び、長孔６６に嵌合してその上方に突出する第２の突起部７４が設けられ、基準丸孔６４と第１の突起部７２、長孔６６と第２の突起部７４をそれぞれ嵌合させ、第２の突起部７４の突出した先端部に弾性部材７６を係止することによって走査レンズ６０を光学箱７０に固定する。そして以上により、走査レンズ６０の使用環境の変化によって生じる走査レンズ６０の変形や破損を防止している。
【０００６】
また、特開平７−１７５０００号公報では接着によるレンズ取付構造が提案されている。
【０００７】
つまり、図９に示すように、レンズ８０を取り付けるための取付台８１にレンズ支持基準点８２を有する複数の支持柱８３（図上、一つのみ示す）を設けて、レンズ８０とこの支持基準点８２とを当接し、レンズ８０と支持柱８３の周辺部を接着剤８４により接着することで、接着剤の収縮によるレンズ８０の変位を防止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の２つの先行例のいずれの取付構造の場合においても、プリンタ等の機器本体が動作することにより、機器内の温度が上昇し、それに伴って走査レンズに熱膨張が生じる。この為、図５（ａ）に示すように、走査面と直交する副走査方向に曲率すなわちパワーを有する走査レンズでは、副走査方向の光軸ずれを生じるようになる。
【０００９】
従って、上記のような取付構造では、被走査体上での走査位置が副走査方向にずれるという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の有する不都合に鑑みてなされたもので、温度上昇で走査レンズが熱膨張を生じるような場合であっても、被走査体上の副走査方向の走査位置ずれを抑制し、画像品質を向上しうる光走査装置の走査レンズ取付構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１による光学走査装置の走査レンズ取付構造は、レーザ光源と、前記レーザ光源より射出されたレーザ光を偏向走査する光偏向器と、偏向走査されたレーザ光を被走査体上に結像する走査レンズと、を有する光走査装置の走査レンズ取付構造であって、
前記走査レンズは副走査方向に沿って曲率を有し、
前記走査レンズの副走査方向の物体側主点と像側主点との間の線上であって物体側主点からレンズ面頂点に至る間の点を通り、主走査方向に沿った延長上の位置で前記走査レンズを支持する取付固定点と、
前記取付固定点廻りの前記走査レンズの回動を停止するように前記走査レンズを支持する支持点と、
を有したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２による光学走査装置の走査レンズ取付構造は、前記走査レンズがプラスチックレンズであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３による光学走査装置の走査レンズ取付構造は、前記支持点が副走査方向に往復動する調整機構を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項１に係る光学走査装置の走査レンズ取付構造の作用を以下に説明する。走査レンズを支持する取付固定点は、走査レンズの副走査方向の物体側主点と像側主点との間の線上であって物体側主点からレンズ面頂点に至る間の点を通り、主走査方向に沿った延長上に位置している。そして、温度上昇により走査レンズに熱膨張が生じると、取付固定点を中心に走査レンズが傾動するようになっている。
【００１５】
ここで走査レンズにおいて主点と呼ばれる点は、レンズ光軸上の共役点の一つで、角倍率が＋１となるような１組の点であり、物体空間に属するものを物体側主点、像空間に属するものを像側主点と呼ぶ。また、物体側主点を通る入射光線は、入射光と平行に射出すると共に像側主点を通過することが一般に知られている。
【００１６】
この性質を利用すべく、副走査方向に沿って切った断面における物体側主点を中心に走査レンズが傾動するように、走査レンズの取付構造を構成すれば、走査レンズが傾動しても、走査レンズに入射して物体側主点を通った光は、入射光と平行に射出すると共に像側主点を通過し、射出光は入射光に対して角度成分を持たない。このため、被走査体上の入射光との副走査方向に沿った走査位置のずれ量は、物体側主点と像側主点との間の距離に対する傾角の正弦成分のみに抑えることが出来る。
【００１７】
また、走査レンズの物体側主点から若干変位した位置を中心に走査レンズが傾動した場合、射出光は角度成分を持つことになるが、被走査体上での副走査方向に沿った位置ずれ量を補正する方向に射出光が射出されるならば、被走査体上での副走査方向の走査位置ずれ量をより小さくすることが出来る。
【００１８】
請求項２に係る光学走査装置の走査レンズ取付構造の作用を以下に説明する。本請求項も請求項１と同様の構成を有しており、重複した説明を省略する。但し、本請求項では走査レンズが熱膨張率が大きいプラスチックレンズとされる。つまり、請求項１の構成を有すれば、従来技術の構成でプラスチックレンズを使用した場合と比較して、被走査体上での副走査方向に沿った走査位置のずれ量を一層小さくすることが出来る。
【００１９】
請求項３に係る光学走査装置の走査レンズ取付構造の作用を以下に説明する。本請求項も請求項１と同様の構成を有しており、重複した説明を省略する。但し、本請求項では支持点が副走査方向に往復動する調整機構を有しているので、熱膨張により生じた傾角を小さくするようにこの調整機構で支持点を調整することで、走査線の湾曲を防止することが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１には、本実施の形態を適用した光走査装置の概略構成が示されている。この図に示すように、レーザ光を射出するレーザ光源１２、駆動回転される回転多面鏡１８を備えた光偏向器２０、レーザ光源１２から射出されたレーザ光を回転多面鏡１８に導くコリメータレンズ１４及びシリンダーレンズ１６、回転多面鏡１８により偏向されたレーザ光が入射される走査レンズ２２が、それぞれ光学ベース２４に収容されている。
【００２２】
そして、これらレーザ光源１２、コリメータレンズ１４、シリンダーレンズ１６、光偏向器２０及び走査レンズ２２により、光走査装置が構成され、光偏向器２０の回転多面鏡１８により偏向されたレーザ光を走査レンズ２２が被走査体２６上へ導くことになる。
【００２３】
また、図２及び図３に示すように、走査レンズ２２の左右端に対応した光学ベース２４の部分には、一対のＶ字状溝３２Ａ、３２Ｂが設けられ、さらにこれら一対のＶ字状溝３２Ａ、３２Ｂの中間部分に支持柱３４が植設されている。これに対して、走査レンズ２２の左右端部には、走査レンズ２２と一体に形成された円柱状突起部３０Ａ、３０Ｂが設けられている。
【００２４】
尚、この走査レンズ２２は、屈折率ｎ＝１．５１９１３９のプラスチック材料によって構成され、それぞれ副走査方向Ｙに沿って曲率であるパワーを有した入射面Ｓ１及び射出面Ｓ２によりその両面が形成されている。また、本実施の形態では、レーザ光の進行方向に測った距離を正とし、面の曲率半径を面の表面から曲率中心にむけて測るものとすると、入射面Ｓ１の曲率半径Ｒ１はＲ１＝−６６．８８（ｍｍ）であり、射出面Ｓ２の曲率半径Ｒ２はＲ２＝−１７．９０（ｍｍ）である。
【００２５】
さらに、両端部に切曲片３８Ａ、３８Ｂを有すると共に中央部に切片３８Ｃを有する弾性部材３６が、走査レンズ２２の上部に位置するように、ネジ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄによって光学ベース２４にねじ止められている。
【００２６】
従って、光学ベース２４のＶ字状溝３２Ａ、３２Ｂを取付基準となる取付固定点として、走査レンズ２２の円柱状突起部３０Ａ、３０Ｂが支持され、光学ベース２４に設けられた支持柱３４を支持基準となる支持点として、走査レンズ２２の底面が支持される。
【００２７】
そして、弾性部材３６に設けられた切曲片３８Ａ、３８Ｂが、走査レンズ２２の円柱状突起部３０Ａ、３０ＢをＶ字状溝３２Ａ、３２Ｂに弾性的に押圧し、弾性部材３６に設けられた切片３８Ｃが、走査レンズ２２を光学ベース２４に設けられた支持性３４に弾性的に押圧する。
【００２８】
ここでは、本実施の形態で使用する走査レンズ２２の円柱状突起部３０Ａ、３０Ｂは、Ｖ字状溝３２Ａ、３２Ｂによって、レーザ光の走査面内にありかつ走査レンズ２２の副走査方向Ｙに沿って切った断面における物体側主点Ｈを通り、主走査方向Ｘに沿った延長上の位置に配置されている。また、本実施の形態の支持柱３４は、円柱状突起部３０Ａ、３０Ｂ廻りの走査レンズ２２の回動を停止するべく、走査レンズ２２の入射面Ｓ１近傍の底面を支持するように設けられている。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る光走査装置の温度上昇に伴って走査レンズ２２が熱膨張した場合の副走査方向Ｙに沿った走査位置ずれについて、図４に基づき従来例と対比して具体的に説明する。
【００３０】
図４には、Ａ４紙の短辺の中央部を０ｍｍとした−１０５〜＋１０５ｍｍの走査範囲内で、１０°Ｃ、２０°Ｃ、３０°Ｃの温度上昇時における本実施の形態及び従来例の走査位置のずれ量δが示されている。つまり、この図には、被走査体２６上での副走査方向Ｙに沿った本実施の形態の走査位置のずれ量δ（ｍｍ）及び、同じく従来例の走査位置のずれ量δ（ｍｍ）が示されている。
【００３１】
例えば、３０°Ｃ上昇時における副走査方向Ｙに沿った走査位置の従来例及び本実施の形態のずれ量δをＡ４紙の短辺の中央部（０ｍｍ位置）で比較すると、従来例では０．０３５ｍｍであるのに対して、本実施の形態では０．００５８ｍｍであり、副走査方向Ｙに沿った走査位置のずれ量δが大幅に低減出来ているのがわかる。
【００３２】
つまりこのように、走査レンズ２２の取付固定点を、走査面内にありかつ走査レンズ２２の副走査方向Ｙに沿って切った断面における物体側主点Ｈを通り、主走査方向Ｘに沿った延長上の位置に設けることにより、被走査体２６上の副走査方向Ｙに沿った走査位置ずれをほとんど生じないように出来る。
【００３３】
次に、図５に基づき本実施の形態によるずれ量δの低減のメカニズムを説明する。この図は本発明に係わる光走査光学系の副走査方向Ｙの断面図であり、走査レンズ２２の光軸を一点鎖線、光線を実線、走査面を点線で示してある。
【００３４】
図５（ｂ）に示すように、走査レンズ２２の取付固定点は、レーザ光が走査される走査面内にありかつ走査レンズ２２の走査面に直交する副走査方向Ｙに沿って切った断面における物体側主点Ｈを通り、主走査方向Ｘに沿った延長上の位置に設けられている。そして、温度上昇により走査レンズ２２に熱膨張が生じると、取付固定点を中心に走査レンズ２２が傾動するようになる。
【００３５】
つまり、副走査方向Ｙに沿って切った断面における物体側主点Ｈを中心に走査レンズ２２が傾動するように、走査レンズ２２の取付構造が構成されているので、走査レンズ２２が傾動しても、走査レンズ２２に入射して物体側主点Ｈを通った光は、入射光と平行に射出しすると共に像側主点Ｈ₁を通過して、射出光は入射光に対して角度成分を持たない。
【００３６】
従って、被走査体上の入射光との副走査方向Ｙに沿った走査位置のずれ量δを、物体側主点Ｈと像側主点Ｈ₁との間の距離ＨＨ₁に対する傾角θの正弦成分であるＨＨ₁×ｓｉｎθのみに抑えることが出来る。
【００３７】
以上ここまでは、傾動中心となる取付固定点が物体側主点Ｈに位置する場合について説明してきたが、走査レンズ２２の物体側主点Ｈから若干変位した位置を中心に傾動した場合にも、図６に示すように、被走査体２６上での副走査方向Ｙに沿った走査位置ずれを小さく抑える事が出来る範囲が存在する。
【００３８】
つまり、図６には、入射面Ｓ１から傾動中心位置までの光線の進行方向に沿った距離（ｍｍ）を横軸にとり、副走査方向Ｙ位置のずれ量δ（ｍｍ）を縦軸にとったときにおける、各傾動中心位置における３０°Ｃ上昇時のＡ４紙の短辺の中央部である走査中央（０ｍｍ）及び走査端（−１０５ｍｍ及び＋１０５ｍｍの位置）でのずれ量δが、示されている。そして、この図に示すグラフから、物体側主点Ｈと射出面Ｓ２の表面との間に傾動中心を位置させることで、０．００５ｍｍ程度に位置ずれを小さく出来るのがわかる。
【００３９】
すなわち、図５（ｃ）に示すように、走査レンズ２２の物体側主点Ｈから若干変位した位置Ｐを中心に傾動した場合、射出光は角度成分を持つことになる。しかし、物体側主点Ｈと射出面Ｓ２の表面との間に傾動中心を位置させることで、被走査体２６上での副走査方向Ｙに沿った走査位置のずれ量δを補正する方向に射出光が射出され、走査位置のずれ量δをより小さくすることが出来る。
【００４０】
以上より、走査レンズ２２の取付固定点は、レーザ光が走査される走査面内にありかつ走査レンズ２２の走査面に直交する副走査方向Ｙに沿って切った断面における物体側主点Ｈと像側主点Ｈ₁との間の線上であって物体側主点Ｈからレンズ面頂点が位置する射出面Ｓ２の表面に至る間の点を通り、主走査方向Ｘに沿った延長上の位置に設ければ良いことなる。
【００４１】
尚、本実施の形態はプラスチック製レンズのように熱膨張率が比較的大である場合に好適であるが、ガラス製のレンズに対しても、本発明が適用できることは言うまでもない。
【００４２】
また、上記実施の形態では、図４及び図６に示すように温度上昇時に走査位置の中央と左右端で走査位置のずれ量δが異なり、被走査体２６上での走査線の湾曲が生じることがわかる。
【００４３】
そこで、支持柱３４の替わりに、図７に示すように精密調整用スクリュ４２を用いて副走査方向Ｙに往復動する調整機構とする。そして、この精密調整用スクリュ４２の調整機構による調整で、熱膨張によって生じた走査レンズ２２の傾動を減少させ、走査レンズ２２の光軸が走査平面と平行になるように走査レンズ２２の姿勢を調整することで、走査線の湾曲を補正することが出来る。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明してきたように請求項１及び請求項２記載の発明は上記の構成としたため、温度上昇により走査レンズに熱膨張が生じても、被走査体上の副走査方向の走査位置ずれがほとんど発生せず、結果として画像品質を向上することが出来るという効果を奏する。
【００４５】
また、請求項３記載の発明は上記の構成としたため、被走査体上の湾曲を補正することが出来、結果として、画像品質を向上することが出来るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の走査レンズ取付構造が適用された光走査装置の概略構成図である。
【図２】本実施の形態の走査レンズ取付構造の要部を示した分解斜視図である。
【図３】本実施の形態の走査レンズ取付構造の要部を示した断面図である。
【図４】本実施の形態の温度上昇量と被走査体上での副走査方向に沿った走査位置のずれ量との関係を表したグラフを示す図である。
【図５】走査レンズが熱膨張した際の走査レンズを通って被走査体上に至る光線の軌跡を対比させて示す図であって、（ａ）は従来例の概念図であり、（ｂ）、（ｃ）は本実施の形態の概念図である。
【図６】走査レンズの取付固定点の位置と被走査体上での副走査方向に沿った走査位置のずれ量との関係を表したグラフを示す図である。
【図７】他の実施の形態の走査レンズ取付構造要部の断面図である。
【図８】第１の従来例を示す図である。
【図９】第２の従来例を示す図である。
【符号の説明】
２２走査レンズ
３０Ａ、３０Ｂ円柱状突起部
３２Ａ、３２ＢＶ字状溝
３４支持柱
４２精密調整用スクリュ

Claims

レーザ光源と、前記レーザ光源より射出されたレーザ光を偏向走査する光偏向器と、偏向走査されたレーザ光を被走査体上に結像する走査レンズと、を有する光走査装置の走査レンズ取付構造であって、
前記走査レンズは副走査方向に沿って曲率を有し、
前記走査レンズの副走査方向の物体側主点と像側主点との間の線上であって物体側主点からレンズ面頂点に至る間の点を通り、主走査方向に沿った延長上の位置で前記走査レンズを支持する取付固定点と、
前記取付固定点廻りの前記走査レンズの回動を停止するように前記走査レンズを支持する支持点と、
を有したことを特徴とする光走査装置の走査レンズ取付構造。
前記走査レンズがプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１記載の光走査装置の走査レンズ取付構造。
前記支持点が副走査方向に往復動する調整機構を有することを特徴とする請求項１記載の光走査装置の走査レンズ取付構造。