JP4172538B2 - アナモフィック結像素子と光走査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置に用いられる光走査装置、及び光走査装置を構成するアナモフィック結像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル複写機やレーザープリンタなどの光走査装置を備えた画像形成装置においては、走査線の高密度化が進んでいるが、それに伴い感光体上でのビームスポット径は小径化が望まれている。
また、コストの低減、及び特殊な面形状を実現するために走査レンズの樹脂化が進んでいる。
【０００３】
しかしながら、周知のように、樹脂製レンズにおいては、環境温度の変動などによる曲率半径や屈折率の変動がガラスに比べて大きく、そのため像面湾曲が発生し、感光体上でのビームスポット径太りになり、画像劣化の原因となる。
【０００４】
そこで、特開平９−１８４９９７号公報に記載されているように、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を貼り合わせて一体化することで、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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の方式では、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を貼り合わせているので、環境温度の変動などにより予期しない変形をするおそれがある。
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を貼り合わせるときに、光軸が一致するように調整をして接着しているが、実際には結像走査光学系を構成するｆθレンズについても光軸ずれ等があるため、光走査装置全系で調整をしないと波面収差の劣化が抑えられない、という問題が生じてしまう。
【０００６】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、環境温度の変動による光軸ずれ等の劣化を極力抑えることができる、光走査装置を構成するアナモフィック結像素子と光走査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源と、光源から射出された光ビームをカップリングする第１光学系と、第１光学系から射出された光ビームを主走査方向に長い線像に結像する複数の光学素子から構成される第２光学系と、線像の集光部の近傍に偏向反射面を有する光偏向器と、光偏向器により偏向された光ビームを被走査面上に集光する第３光学系と、を有してなる光走査装置であって、第２光学系は、基台にのみ接触するアナモフィック結像素子を有し、アナモフィック結像素子は、その主走査方向の端部と副走査方向の端部のうちパワーの弱い方向の端部のみが基台に接触し、基台に接触するアナモフィック結像素子の端部は、この端部の略中央部で基台に固定されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、アナモフィック結像素子は、樹脂製であることを特徴とする
【０００９】
また、本発明は、アナモフィック結像素子は、接着剤で基台に固定されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、アナモフィック結像素子は、その主走査方向の両端部が基台に固定されていて、両端部のいずれか一方は弾性を持つ接着剤で基台に固定されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、第２光学系は、複数のアナモフィック結像素子で構成され、これらのアナモフィック結像素子は、独立して基台に固定されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、第３光学系は、少なくとも一つの樹脂製結像素子を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、アナモフィック結像素子は、組付け調整後に基台に固定されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、光源の数は複数であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかるアナモフィック結像素子と光走査装置の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す（ａ）は光学配置図、（ｂ）は副走査断面の配置図である。
光走査装置は、光源１、第１光学系を構成するカップリングレンズ２、第２光学系を構成する樹脂製アナモフィックレンズ３とガラス製アナモフィックレンズ４、偏向反射面を有する光偏向器５、第３光学系を構成する走査結像用レンズ６０とを有してなる。
【００１９】
ここで、第２光学系を構成する樹脂製アナモフィックレンズ３とガラス製アナモフィックレンズ４とは、それぞれ独立して図示しない基台に接着固定され、光走査装置に組付けられている。
【００２０】
なお、図１は、走査結像用レンズ６０が光学素子６ａ，６ｂの２枚から構成されている例を示しているが、光学素子６ａと６ｂのうち、少なくとも一方が樹脂製結像素子であればよい。つまり、第３光学系は、少なくとも一つの樹脂製結像素子を含めばよい。
【００２１】
光源１から出射された光ビームは、カップリングレンズ２によりカップリングされてほぼ平行光束とされ、樹脂製アナモフィックレンズ３とガラス製アナモフィックレンズ４を通過し、光偏向器５の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像を形成する。
さらに光ビームは、図示しない駆動機構で矢印方向に回転している光偏向器５の偏向反射面により偏向され、走査結像素子としての走査結像用レンズ６０により像面７の被走査面上を集光した光ビームが走査する。
ここで、光源１から射出された光ビームが被走査面上を走査する方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。
【００２２】
樹脂製アナモフィックレンズ３の入射面３ａは、主走査方向と副走査方向でそれぞれ異なった負のパワーを持ち、副走査方向により大きな負のパワーを持つアナモフィックな形状をしている。一方射出面３ｂは、略副走査方向にのみ負のパワーを持つシリンドリカル面からなる。よって樹脂製アナモフィックレンズ３は、全体として主走査方向と副走査方向ともに負のパワーを持ち、かつ副走査方向により大きな負のパワーを持っている。
【００２３】
ガラス製アナモフィックレンズ４は、光源１からの光束の入射面と光偏向器５への光束の射出面とがシリンダー面と球面から構成されてもよいし、異なるパワーを持ったシリンダー面とシリンダー面から構成されてもよい。
また、カップリングレンズ２から射出された光束のカップリング状態を変えるなどすることで、ガラス製アナモフィックレンズ４に代えてガラス製シリンドリカルレンズを用いて第２光学系を構成するようにしてもよい。
【００２４】
図２は、アナモフィック結像素子の接着固定の方法を示す副走査断面図であり（ａ）は本発明における接着固定の場合、（ｂ）は従来の接着固定の場合である。符号１００はアナモフィック結像素子を光走査装置に組付けるための基台、１１０はアナモフィック結像素子を基台１００に接着固定するための接着剤を示す。
なお、図の左右方向が主走査方向に対応し、図の上下方向が副走査方向に対応する。また、以下の説明では、樹脂製アナモフィックレンズ３を本発明にかかるアナモフィック結像素子の例とする。
【００２５】
先ず、アナモフィック結像素子の従来の接着固定の方法について説明する。
図２（ｂ）に示すように、樹脂製アナモフィックレンズ３は、副走査方向の端部（図の下側）が接着剤１１０によって基台１００に接着固定されている。
この場合、樹脂製アナモフィックレンズ３は、温度変動によって基台１００との接着部を基準にして副走査方向に伸縮するために、樹脂製アナモフィックレンズ３の副走査方向中心位置が副走査方向にずれて光軸ずれが発生する。樹脂製アナモフィックレンズ３の副走査方向のパワーが強いほど、光軸ずれは顕著になる。
光軸ずれが発生すると、走査結像用レンズ６０に入射する光束の副走査方向の高さ位置が変わってしまう。特に小径のビームスポット径を狙った場合には、波面収差が劣化してビームプロファイルにサイドローブが発生し、ビームスポット径が劣化してしまうなどの問題が発生する。
また、被走査面上で走査線位置ずれが発生するため、図２（ｂ）に示すような樹脂製アナモフィックレンズ３の接着固定の方法を用いた光走査装置をタンデムカラー画像形成装置に用いた場合には、色ずれなどの原因となってしまう。
【００２６】
そこで、本発明では図２（ａ）に示すように、樹脂製アナモフィックレンズ３は、主走査方向の端部の一端（図の左側）が接着剤１１０によって基台１００に接着固定されている。こうすることにより、温度変動で基台１００との接着固定部を基準に樹脂製アナモフィックレンズ３が伸縮するが、副走査方向の光軸ずれは防止されている。
すなわち、樹脂製アナモフィックレンズ３は、主走査方向にも負のパワーを持っているため主走査方向にも光軸ずれが発生するが、副走査方向の負のパワーに比べて主走査方向の負のパワーは小さいため、光軸ずれの影響を抑えることができる。
【００２７】
また樹脂製アナモフィックレンズ３は、主走査方向の端部の一端のみが接着固定されているので、接着固定されていない他の端部はフリーの状態であり、温度変動により自由に伸縮が可能である。したがって予期せぬ変形などは起きない。
また図２（ａ）に示す実施の形態では、樹脂製アナモフィックレンズ３を主走査方向の一端を、かつ、副走査方向の中央部を基台１００に接着固定しているので、温度変動によって樹脂製アナモフィックレンズ３が副走査方向中央部を基準に副走査方向両側に均等に伸縮し、この点からも光軸ずれを防止することができる。
【００２８】
ここで、図１に示す実施の形態は、走査結像用レンズ６０が樹脂製のレンズで構成されているため、温度変動によってその焦点距離は変動してしまう。
走査結像用レンズ６０は、全体として主走査方向および副走査方向ともに正のパワーを持っており、設計上の温度に対して高温側に変動すると焦点距離は伸び、低温側に変動すると焦点距離は短くなる。
そこで、上述したように、主走査方向および副走査方向ともに負のパワーを持つ樹脂製アナモフィックレンズ３を用いることにより、走査結像用レンズ６０で発生した焦点距離の変動の影響を打ち消すことができる。したがって、被走査面上でのビームウェスト位置の変動を抑えられ、安定したビームスポット径を得ることができる。
つまり、温度変動によって樹脂製アナモフィックレンズ３は制約されることなく伸縮する必要があるため、樹脂製アナモフィックレンズ３をパワーの弱い主走査方向の端部の一端でのみ基台に接着固定し、接着固定していない他の端部をフリーの状態にする。
【００２９】
以上説明した実施の形態によれば、樹脂製アナモフィックレンズ３は、主走査方向と副走査方向のうちパワーの弱い主走査方向の端部を接着剤１１０によって基台１００に接着固定するため、温度変動により樹脂製アナモフィックレンズ３が伸縮したとしても、光軸ずれの影響を抑えることができる。
【００３０】
ここで、本発明にかかる光走査装置を構成するアナモフィック結像素子の基台への接着固定の別の方法について説明する。
図３は、アナモフィック結像素子の基台への接着固定の別の方法を示す副走査断面図である。樹脂製アナモフィックレンズ３は、図２（ａ）に示した実施の形態と同様に、主走査方向の端部の一端を接着剤１１０によって基台１００に接着固定すると共に、他方の端部も接着剤１２０によって接着固定する。ここで接着剤１２０は、硬化しても弾性のある接着剤である。
【００３１】
硬化しても弾性がある接着剤１２０を用いることで、温度変動による樹脂製アナモフィックレンズ３の伸縮には影響を与えることはない一方、樹脂製アナモフィックレンズ３の主走査方向の両端を接着固定するため、一端を接着固定する場合と比べて、樹脂製アナモフィックレンズ３の振動防止や組み付け強度の向上を図ることができる。
【００３２】
次に、本発明にかかる光走査装置を構成するアナモフィック結像素子の基台への接着固定のさらに別の方法について説明する。
図４は、アナモフィック結像素子の基台への接着固定のさらに別の方法を示す図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は副走査断面図である。
樹脂製アナモフィックレンズ３は、被走査面上のビームウェスト位置のずれを被走査面上に略一致させるために光軸方向に調整し、また、波面収差を補正するために光軸を回転中心としたときの回転方向および副走査対応方向に調整した後に、接着剤１１０と１２０によって基台１００に接着固定する。
【００３３】
このように、樹脂製アナモフィックレンズ３を、組付け調整後に基台１００に接着固定するため、主走査方向および副走査方向におけるビームウェスト位置が被走査面上に略一致し、また、波面収差を良好に補正することができ、安定したビームスポット径を得ることができる。
【００３４】
その際、図４（ｂ）に示すように、接着固定部を中心とした回転方向の調整をするためのマージンとしての隙間を基台１００との間に設けて、樹脂製アナモフィックレンズ３を基台１００に接着固定する。つまり、樹脂製アナモフィックレンズ３は、接着剤１１０と１２０のみを介して基台１００に接着固定されるため、光軸を中心とした回転方向の調整が可能となる。
【００３５】
なお、これまで説明した本発明にかかる光走査装置は、２つのアナモフィック結像素子から第２光学系が構成されたものを例として説明したが、本発明にかかる光走査装置が備える第２光学系は、２つのアナモフィック結像素子で構成される場合に限定するものではない。
【００３６】
図５は、本発明にかかる光走査装置の別の実施の形態を示す（ａ）は副走査断面の光学配置図、（ｂ）は副走査断面の配置図である。当該光走査装置の第２光学系は、樹脂製アナモフィックレンズ１０，１１とガラス製アナモフィックレンズ１２とから構成されている。
ここで、樹脂製アナモフィックレンズ１０と１１を、先に説明した方法で光走査装置に組付ける（基台に接着固定する）ことで、環境温度の変動による光軸ずれ等の劣化を抑えることができ、また、環境温度の変動によるアナモフィック結像素子の自由膨張を阻害せずに予期せぬ変形を抑えることが可能な光走査装置を得ることができる。
【００３７】
また、これまで説明した実施の形態は、一つの光源から構成された光走査装置の場合を例として説明したが、本発明にかかる光走査装置は、複数の光源から構成されるものであってもよい。すなわち、第２光学系を構成するアナモフィック結像素子を、主走査方向と副走査方向のうちパワーの弱い方向の端部を接着剤によって基台に接着固定することで、環境温度の変動による光軸ずれ等の劣化を極力抑えることができるので、副走査ビームピッチの劣化を抑えることが可能なマルチビーム光源を有する光走査装置を得ることができる。
また、複数の光源を用いることで、光偏向器５の回転数を下げることができ、消費電力を低減することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、アナモフィック結像素子は、主走査方向と副走査方向のうちパワーの弱い方向の端部が接着剤によって基台に固定されるため、環境温度の変動によりアナモフィック結像素子が伸縮したとしても、光軸ずれなどの劣化を極力抑えることができる。
【００３９】
また、本発明によれば、アナモフィック結像素子は、主走査方向または副走査方向のうちパワーの弱い方向の両端部が基台に固定されていて、両端部のいずれか一方は弾性を持つ接着剤で基台に固定されるため、環境温度の変動によるアナモフィック結像素子の伸縮には影響を与えることはない一方、両端を接着固定するため、一端を接着固定する場合と比べて、アナモフィック結像素子の振動防止や組み付け強度の向上を図ることができる。
【００４１】
また、本発明よれば、アナモフィック結像素子は、組付け調整後に基台に接着固定するため、主走査方向および副走査方向におけるビームウェスト位置が被走査面上に略一致し、また、波面収差を良好に補正することができ、安定したビームスポット径を得ることができる。
【００４２】
また、本発明によれば、アナモフィック結像素子は、接着剤のみを介して基台に接着固定されているので、光軸を中心とした回転方向の調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す光学配置図である。
【図２】光走査装置を構成するアナモフィック結像素子の接着固定の方法を示す副走査断面図であり、（ａ）は本発明にかかるアナモフィック結像素子の接着固定の方法、（ｂ）は従来のアナモフィック結像素子の接着固定の方法である。
【図３】本発明にかかる光走査装置を構成するアナモフィック結像素子の接着固定の方法を示す副走査断面図である。
【図４】本発明にかかる光走査装置を構成するアナモフィック結像素子の接着固定の別の方法を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は副走査断面図である。
【図５】本発明にかかる光走査装置の別の実施の形態を示す（ａ）は光学配置図、（ｂ）は副走査断面の配置図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ カップリングレンズ
３ 樹脂製アナモフィックレンズ
４ ガラス製アナモフィックレンズ
５ 光偏向器
６０ 走査結像用レンズ
７ 像面

Claims (8)

1. 光源と、上記光源から射出された光ビームをカップリングする第１光学系と、上記第１光学系から射出された光ビームを主走査方向に長い線像に結像する複数の光学素子から構成される第２光学系と、上記線像の集光部の近傍に偏向反射面を有する光偏向器と、上記光偏向器により偏向された光ビームを被走査面上に集光する第３光学系と、を有してなる光走査装置であって、
   上記第２光学系は、基台にのみ接触するアナモフィック結像素子を有し、
   上記アナモフィック結像素子は、その主走査方向の端部と副走査方向の端部のうちパワーの弱い方向の端部のみが上記基台に接触し、
   上記基台に接触する上記アナモフィック結像素子の端部は、この端部の略中央部で上記基台に固定されることを特徴とする光走査装置。
2. アナモフィック結像素子は、樹脂製である請求項１記載の光走査装置。
3. アナモフィック結像素子は、接着剤で基台に固定される請求項１記載の光走査装置。
4. アナモフィック結像素子は、その主走査方向の両端部が基台に固定されていて、上記両端部のいずれか一方は弾性を持つ接着剤で上記基台に固定される請求項１記載の光走査装置。
5. 第２光学系は、複数のアナモフィック結像素子で構成され、これらのアナモフィック結像素子は、独立して基台に固定される請求項１記載の光走査装置。
6. 第３光学系は、少なくとも一つの樹脂製結像素子を含む請求項１記載の光走査装置。
7. アナモフィック結像素子は、組付け調整後に基台に固定される請求項１記載の光走査装置。
8. 光源の数は複数である請求項１記載の光走査装置。

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