JP4713377B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
(1)該樹脂製レンズの一面は回折面を有し、他面は回折面を有さない、
(2)|P3|≧|P1+P2|、
(3)|P1|>|P1+P2|かつ|P2|>|P1+P2|、
(4)P1×P3>0。
(2)|P3|≧|P1+P2|
(3)|P1|>|P1+P2|かつ|P2|>|P1+P2|
(4)P1×P3>0→温度補正効果
ただし、P1:該樹脂製レンズの回折面の回折部の主走査方向または副走査方向のパワー、P2:P1で定義した方向の回折面の屈折部のパワー、P3:該樹脂製レンズの回折面でない面のP1で定義した方向のパワーである。
・膨張による曲率半径増大
・屈折率減少
・半導体レーザの波長増加
これらの変化は全て、屈折レンズの焦点距離を増大させる方向に作用する。一方、正のパワーを有する回折部は波長増加に伴い焦点距離が短くなる。したがって、屈折部と回折部とのパワーの符号が同じであれば、温度上昇時に焦点距離の変動が相殺され、トータルとして焦点距離の変動を低減することができる。温度が下がるときは、屈折部と回折部による焦点距離変動は、それぞれ温度上昇時とは逆方向に変動し、やはり、トータルとして焦点距離変動が低減される。
実施例1において用いるガラス材料(ガラス(1)と称する)、および樹脂材料(樹脂(1)と称する)のデータを(表1)に示す。
・非円弧形状について、
主走査断面内の近軸曲率半径:Rm、光軸からの主走査方向の距離:Y、円錐定数:K、高次の係数:A1、A2、A3、A4、A5、…、光軸方向のデプス:Xとして下記(数1)式で表現される。
副走査断面内の曲率:Cs(Y)(Y:光軸位置を原点とする主走査方向の座標)が主走査方向に変化する状態を表現する式は、光軸を含む副走査断面内の曲率半径:Rs(0)、B1、B2、B3、…を係数として下記(数2)式の通りである。
・光源について、
光源である半導体レーザ1は、設計上の発光波長:785nmであり、標準温度:25℃に対して温度が1℃上昇すると、発光波長が0.25nm、長波長側へずれる。モードホップは前記のように0.8nmの波長変化を想定している。
・カップリングレンズについて、
カップリングレンズ2は、前記のようなパワー回折面を有する樹脂製レンズであり、焦点距離:12.5mmで弱い発散性の光ビームに変換する機能を有するように配置される。カップリングレンズ2の片側の面には非球面が用いられ、カップリングされた光ビームの波面収差を非球面により十分に補正している。
win=C0・r2
で表されるものであり、rは、
r2=Y2+Z2
であり、Yは光軸を原点とする主走査方向の座標、Zは光軸を原点とする副走査方向の座標で、係数:C0は、C0=5.415×10−2である。この回折部2aは、曲率半径−9.234mmの球面を構成している屈折部に形成される。このとき、P1=−P2となり、形成された回折面は階段形状になる。つまり、第1面のパワーはノンパワーとなる。
・回転対称非球面について、
近軸曲率半径:R、光軸からの距離:H、円錐定数:K、高次の係数をA1、A2、A3、A4、A5、…、光軸方向のデプス:Xとして下記(数3)式で表される。
・アパーチュアについて、
アパーチュア3は、主走査方向の開口径:2.76mm、副走査方向の開口径:2.36mmの長方形形状の開口を有し、カップリングレンズ2によりカップリングされた光ビームをビーム整形する。
・アナモフィック光学素子について、
アナモフィック光学素子4は、入射側面が副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカル面であり、出射側面が副走査断面を主走査方向の位置によらず同一な階段状回折面としたものである。
w=Cz・Z2‥‥(4)
係数:CzはCz=−2.82×10−2である。
・光偏向器について、
光偏向器のポリゴンミラー5は、反射面数:6面で内接円半径:13mmのものである。
図8は実施例2の光学系の全体を示す構成図である。図8の説明において図1にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。実施例2が実施例1と異なる構成は、走査レンズ6として第1走査レンズ6−1と第2走査レンズ6−2との2枚を設けた点である。
・光源について、
光源である半導体レーザ1は、設計上の発光波長:655nmであり、標準温度:25℃に対して温度が1℃上昇すると、発光波長が0.20nm、長波長側へずれる。モードホップは前記のように0.8nmの波長変化を想定している。
・カップリングレンズについて、
カップリングレンズ2はガラス製であり、(表6)記載の屈折率となり、焦点距離:15mmで略平行の光ビームに変換する機能を有するように配置される。カップリングレンズ2は両面とも非球面が用いられ、非球面係数は開示しないが、カップリングされた光ビームの波面収差を非球面により十分に補正している。
・アパーチュアについて、
アパーチュア3は、主走査方向の開口径:5.4mm、副走査方向の開口径:2.28mmの長方形形状の開口を有し、カップリングレンズ2によりカップリングされた光ビームをビーム整形する。
・アナモフィック光学素子について、
アナモフィック光学素子4は、入射側面が副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカル面であり、出射側面において回折溝が楕円状となる階段状回折面となっている。
φ(y,z)=C1・Y2+C2・Z2
C1=−0.0006199,C2=−0.007537
この回折面は、主走査曲率半径が425.4,副走査曲率半径が35のトロイダル面上に形成され、回折溝が楕円状となる階段状回折面となる面が形成される。
・光偏向器について、
光偏向器は反射面数:4面で内接円半径:7mmのものである。
2 カップリングレンズ(第1光学系)
2a,4b,10a 回折面
2b,4a,10b 屈折面
3 アパーチュア
4 アナモフィック光学素子(第2光学系)
5 ポリゴンミラー(光偏向器)
6,6−1,6−2 走査レンズ(第3光学系)
8 被走査面
13Y,13M,13C,13K 感光体
15Y,15M,15C,15K 光走査装置
30 アナモフィック光学素子
Claims (13)
- 光源からの光ビームをカップリングする第1光学系と、該第1光学系からの光ビームを偏向手段に導く第2光学系と、前記偏向手段により偏向された光ビームを被走査面上に集光させて光スポットを形成する第3光学系とを備えた光走査装置において、
前記第1光学系と前記第2光学系を構成するレンズの少なくとも1つを樹脂製レンズとし、該樹脂製レンズの少なくとも1つは以下の条件(1)〜(4)を満足することを特徴とする光走査装置。
(1)該樹脂製レンズの一面は回折面を有し、他面は回折面を有さない、
(2)|P3|≧|P1+P2|、
(3)|P1|>|P1+P2|かつ|P2|>|P1+P2|、
(4)P1×P3>0。
ただし、P1は該樹脂製レンズの回折面における回折部の主走査方向または副走査方向のパワー、P2は前記P1で定義した方向の回折面における屈折部のパワー、P3は該樹脂製レンズの回折面でない面における前記P1で定義した方向のパワー。 - 前記樹脂製レンズがP3>0を満足することを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
- 前記第3光学系を構成するレンズの少なくとも1つを、主走査方向または副走査方向に正のパワーを持つ樹脂製レンズとしたことを特徴とする請求項1または2記載の光走査装置。
- 前記回折面の面形状は、階段構造でほぼノンパワーとなる形状であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の光走査装置。
- 前記回折面の少なくとも1つは前記第1光学系の樹脂製レンズに採用され、該第1光学系の樹脂製レンズに採用されている前記回折面は回転対称面となっていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の光走査装置。
- 前記第1光学系の樹脂製レンズの回折面と反対側の面は、回転対称な非球面であることを特徴とする請求項5記載の光走査装置。
- 前記回折面の少なくとも1つは前記第2光学系の樹脂製レンズに採用され、該第2光学系の樹脂製レンズに採用されている前記回折面は副走査断面形状が主走査方向の位置によらず同一であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の光走査装置。
- 前記回折面と反対側の面は主走査方向にノンパワーであり、副走査方向に正のパワーを有する屈折面であることを特徴とする請求項7記載の光走査装置。
- 前記回折面の少なくとも1つは回折溝が楕円形状をしていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の光走査装置。
- 前記回折面の反対側の面は主走査方向よりも副走査方向の方がパワーが強い屈折面であることを特徴とする請求項9記載の光走査装置。
- 前記第1光学系と前記第2光学系と前記第3光学系を構成する全てのレンズが樹脂製レンズであることを特徴とする請求項1〜10いずれか1項記載の光走査装置。
- 前記回折面を有する樹脂製レンズの少なくとも1つは複数のビームが通過するものであることを特徴とする請求項1〜11いずれか1項記載の光走査装置。
- 少なくとも1つの画像担持体と、該画像担持体に対応させて走査結像光学系が設けられる光走査装置とを備え、前記画像担持体に対して光走査を行うことにより画像形成を行う画像形成装置において、
少なくとも1つの前記光走査装置に請求項1〜12いずれか1項記載の光走査装置を採用したことを特徴とする画像形成装置。
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