JPH02238425A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザプリンタやファクシミリ、デジタル複
写機等に用いられる走査光学装置に関する。

〔従来の技術〕

光源及びコリメート光学系等からなる光学装置から出射
された略平行光束を第１の結像光学系により線状に結像
させ、その結像位置の近傍に偏向反射面を持つ回転多面
鏡（ポリゴンミラー）により偏向させ、得られる偏向光
束を第２の結像光学系により被走査面上に結像させて光
走査を行う走査光学装置が知られており、レーザプリン
タやレーザファクシミリ、デジタル複写機，レーザ製版
機等の走査光学系として用いられている．回転多面鏡を
用いる走査光学装置には、周知の如く、回転多面鏡の面
倒れによる光走査位置の副走査方向における変動の問題
があり、この面倒れの補正を行うために上記の走査光学
装置では、第１の結像光学系により光源装置からの光束
を回転多面鏡の偏向反射面の近傍に線状に結像させると
共に、第２の結像光学系により偏向反射面による偏向の
起点と被走査面とを副走査方向に関して、幾何光学的に
共役な関係にしている。

このため、第２の結像光学系は、主走査方向のパワーに
比して副走査方向のパワーが強いアナモフィックな光学
系となり、第２の結像光学系には副走査方向において強
い像面湾曲が発生しやすい。

この副走査方向の像面湾曲は、被走査面を走査する光ス
ポットの副走査方向の径を光走査位置により変化させる
原因となり、この光スポット径の不均一は高密度光走査
に対する大きな障害となる。

従来、上記副走査方向の像面湾曲を第２の結像光学系の
性能により補正する試みが種々なされているが、高密度
化の要請を満足するのは設計上非常な困難が伴うという
問題があった。

そこで、この問題を解決するため、走査光学装置の第１
の結像光学系に可変焦点液晶レンズを用い，回転多面鏡
の偏向反射面の偏向走査に伴い、可変焦点液晶レンズの
焦点距離を変化させることにより副走査方向の像面湾曲
の補正を行う装置が、本呂願人によって提案されている
（特願昭６３−２１２０５７号）。

すなわち、走査光学装置の結像光学系は、前述したよう
に、偏向反射面による偏向の起点と被走査面とを幾何光
学的に共役な関係としているので、副走査方向に関して
は、被走査面上に結像するのは、第１の結像光学系によ
る線状の結像部の像であり，第１の結像光学系の焦点距
離が変化すると上記線状の結像部の位置が光路上で変化
するので、第２の結像光学系による副走査方向の結像位
置は、上記線状の結像部の位置の変化に応じ、第２の結
像光学系の縦倍率に従って変位する。したがって、この
ことを利用して副走査方向の像面湾曲の補正を行うわけ
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、走査光学装誼の第１の結像光学系に可変焦点
液晶レンズを用いた場合、液晶レンズの屈折率特性は、
例えば、″「液晶による焦点距離可変レンズ」機能材料
．　１９８８年１２月号″に記載されているように、３
０〜４０℃以下の比較的低温では屈折率異方性を示すが
、高温では等方性となり、屈折率変化が発生しなくなる
という問題がある。

このため，４０℃以上の高温状態下では、焦点距離変化
を行うことができず、副走査方向の像面湾曲の補正がで
きなくなるという問題が生じる。

また，走査光学装置の内部温度は、通常、４０〜５０℃
まで上昇することが知られており、特に問題となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、副走
査方向の像面湾曲を容易且つ確実に除去することができ
、装置内の温度上昇があった場合にも安定した像面湾曲
補正を行うことのできる走査光学装置を提供することを
目的とする．〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明では、光源と、該光源
から出射された光束を略平行化するコリメート光学系と
、略平行化された光束を線状に結像する第１の結像光学
系と、第１の結像光学系より射出した光束を偏向走査す
る偏向反射面と、偏向反射面により偏向された光束によ
って走査される被走査媒体と、前記偏向反射面と被走査
媒体との間に配置され、前記偏向された光束を被走査媒
体上に結像すると共に、前記偏向反射面の偏向走査面と
垂直な面内すなわち副走査方向において前記偏向反射面
と被走査媒体とを幾何光学的に共役な関係に保つ第２の
結像光学系とを有し，前記偏向反射面の偏向走査に伴い
前記第１の結像光学系の焦点距離を変化させる手段を備
えた走査光学装置において、前記第１の結像光学系を可
変焦点液晶レンズで構成し、この可変焦点液晶レンズの
温度を制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする
． また、上記走査光学装置において、可変焦点液晶レンズ
は、２枚のカバーガラスと、該２枚のカバーガラスの間
に中空部を作るためのスペーサと、前記中空部内に封入
された液晶と、この液晶の配向特性を変化させる手段と
を備え、前記スペーサは、液晶の温度を実質的に制御可
能な温度制御素子により構成されたことを特徴とする。

〔作　　　用〕

本発明による走査光学装置では、光源から出射されコリ
メート光学系によって略平行化された光束は、第１の結
像光学系により線状に結像され、偏向反射面により反射
される。偏向反射面により反射された反射光は回転多面
鏡の回転とともに偏向光束となって第２の結像光学系に
入射する。

第２の結像光学系は、偏向光束を被走査面上に結像させ
るが、このとき偏向反射面による偏向の起点と被走査面
とを幾何光学的に共役な関係とし、回転多面鏡における
面倒れの影響を補正する。

第１の結像光学系は，可変焦点液晶レンズで構成され、
且つ可変焦点液晶レンズの温度を制御する温度制御手段
が設けられているため、周囲環境の温度が変化しても、
この影響を受けずに第１の結像光学系の焦点距離を偏向
反射面の偏向走査に伴い確実に変化させることができる
。したがって、第１の結像光学系の焦点距離を偏向反射
面の偏向走査に伴い確実に変化し、第１の結像光学系に
よる線状の結像位置を光路上で変化することができるた
め、第２の結像光学系による副走査方向の結像位置は、
上記線状の結像部の位置の変化に応じ、第２の結作光学
系の縦倍率に従って変化するため、副走査方向の像面湾
曲を補正することができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明を図示の実施例に即して詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す走査光学装置の概略
的構成図であり、同図において、符号１は半導体レーザ
等からなる光源、符号２は光源１から出射された光束を
略平行化するコリメート光学系、符号３はコリメート光
学系２により略平行化された光束を線状に結像する第１
の結像光学系，符号４は第１の結像光学系３より射出し
た光束を偏向走査する偏向反射面を有する回転多面鏡（
ポリゴンミラー）、符号６は回転多面＃！４の各偏向反
射面により偏向された光束によって走査される感光体等
からなる被走査媒体、符号５は回転多面鏡４の偏向反射
面と上記被走査媒体６との間に配置され上記偏向された
光束を被走査媒体６上に結儲すると共に上記偏向反射面
の偏向走査面と垂直な面内すなわち副走査方向において
前記偏向反射面と被走査媒体とを幾何光学的に共役な関
係に保つｆθレンズ等からなる第２の結像光学系を夫々
示している。

ここで、上記第１の結像光学系３は可変焦点液晶レンズ
で構成されており、上記回転多面鏡４の偏向反射面の偏
向走査に伴い、その焦点距離が変化するように構成され
ている。

さて、第１図に示す構成の走査光学装置では、光源１か
ら出射されコリメート光学系２によって略平行化された
光束は，第１の結像光学系３により線状に結像され、回
転多面鏡４の偏向反射面により反射される。偏向反射面
により反射された反射光は回転多面＠４の回転とともに
偏向光束となって第２の結像光学系５に入射する。

第２の結像光学系５は、偏向光束を被走査媒体６の被走
査面上に結像させるが、このとき偏向反射面による偏向
の起点と被走査面とを幾何光学的に共役な関係とし、回
転多面鏡４における面倒れの影響を補正する． ここで、上述したように、第１の結像光学系３は可変焦
点液晶レンズで構成されているため、第１の結像光学系
３の焦点距離を偏向反射面の偏向走査に伴い変化させる
ことができる。したがって、第１の結像光学系３の焦点
距離を偏向反射面の偏向走査に伴い変化し，第１の結像
光学系３による線状の結像位置を光路上で変化すること
により、第２の結像光学系５による副走査方向の結像位
置は上記線状の結像部の位置の変化に応じ、第２の結像
光学系５の縦倍率に従って変化するため，副走査方向の
像面湾曲を補正することができる。

尚、第１の結像光学系を可変焦点液晶レンズで構成した
走査光学装置に関しては、本出願人が先に出原した特願
昭６３−２１２０５７号明細書において記載されている
ため，ここでは説明を省略する。

ところで、走査光学装置の第１の結像光学系３に可変焦
点液晶レンズを用いた場合、前述したように、液晶レン
ズの屈折率特性は、３０〜４０℃以下の比較的低温では
屈折率異方性を示すが、高温では等方性となり、屈折率
変化が発生しなくなるという問題がある。このため、４
０℃以上の高温状態下では、焦点距離変化を行うことが
できず、副走査方向の像面湾曲の補正ができなくなると
いう問題が生じる。

また、走査光学装置の内部温度は、通常，４０〜５０℃
まで上昇することが知られており、特に問題となる。

したがって，上記問題を解決するため、本発明では、第
１の結像光学系３を構成する可変焦点液晶レンズの温度
を制御する温度制御手段を設ける。

より具体的には、可変焦点液晶レンズ３の周囲の光束を
遮らない位置にペルティエ素子８と温度検知素子９とが
設けられており、このペルティエ素子８と温度検知素子
９とは夫々温度制御部７に接続されている。ここで、温
度制御部７は温度検知素子９で検知される可変焦点液晶
レンズ３の温度に基づき可変焦点液晶レンズ３が屈折率
異方性を示す所定の温度になるようにペルティエ素子８
への投入電流を制御し、可変焦点液晶レンズ３の温度の
制御を行うように構成されている。

次に、本発明による走査光学装置の第１の結像光学系に
用いられる可変焦点レンズのより具体的な実施例につい
て説明する。

第２図は、第１図に示す走査光学装置に用いられる可変
焦点液晶レンズ３の一実旅例を示す図であって、上述の
べルティエ素子８と温度検知素子９の設置状態を示して
いる。

ここで、第２図において、可変焦点液晶レンズ３の液晶
レンズ部は、２枚のカバーガラス１１と、この２枚のカ
バーガラス１１の間に中空部を作るためのスペーサであ
って上記中空部に液晶ｌＯを封入するための液晶封入部
材１２とによって構成されており、この液晶レンズは、
液晶レンズ保持部材１３によって保持されており、この
保持部材ｌ３の外側より、温度検知素子９とペルティエ
素子８とが取付けられ、前述の温度制御がなされるよう
になっている。

尚、図では、ペルティエ素子８と温度検知素子９は液晶
レンズ部の外周を覆うように描かれているが、部分的に
複数個又は１個設置してもよい。

また、ペルティエ素子８、温度検知素子９は、レンズ保
持部材ｌ３の外側に設置されるように描かれているが、
レンズ保持部材ｌ３の内側、あるいは液晶レンズに直接
接するように配置してもよい。

次に，第３図は可変焦点液晶レンズ３の別の実施例を示
しており、この例では、スペーサ兼用の液晶封入部材の
一部若しくは全体をペルティエ素子８で構成し、且つ温
度検知素子９をペルティエ素子８に一体的に取付けた例
を示す。

尚、第２図、第３図に夫々示す可変焦点液晶レンズにお
いては，図示されないが、カバーガラス１１の表面には
透明電極が設けられ，この透明電極には、液晶１０の配
向特性を変化させ焦点距離を変化させるための電圧印加
手段が接続されており、この電圧印加手段によって印加
される電圧によって液晶の配向特性が変化し、液晶の屈
折率が変化して液晶レンズの焦点距離が変化するよ゜う
になっている。

さて、第２図、第３図に示す可変焦点液晶レンズ３では
、液晶レンズの温度を直接検知する温度検知素子９と、
その温度検知素子９によって検出された温度に基づいて
制御され、レンズ温度を一定に保つペルティエ素子８と
を備えているため、液晶レンズを、屈折率異方性を示す
所定の温度になる−ように温度制御することができ、環
境温度の変動や、機内温度上昇等があった場合にも安定
した屈折率異方性を得ることができ、常に安定した像面
湾曲の補正を行うことができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように，本発明による走査光学装置では，
第１の結像光学系を温度制御手段付きの可変焦点液晶レ
ンズで構成したことにより、焦点距離の変化を迅速且つ
安定して行うことができ、環境変動や機内温度上昇等が
あっても安定且つ確実に副走査方向の像面湾曲を補正す
ることができるため、被走査媒体上の光スポットの径を
均一化でき、高密度光走査を容易に実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す走査光学装置の概略的
要部構成図、第２図は同上走査光学装置の第１の結像光
学系を構成する可変焦点液晶レンズの一実施例を示す概
略的断面構成図、第３図は同上第１の結像光学系を構成
する可変焦点液晶レンズの別の実施例を示す概略的断面
構成図である。 １・・・・光源、２・・・・コリメート光学系、３・・
・・第１の結像光学系、４・・・・回転多面鏡、５・・
・・第２の結像光学系、６・・・・被走査媒体、７・・
・・温度制御部、８・・・・ペルティエ素子、９・・・
・温度検知素子，１０・・・・液晶、１１・・・・カバ
ーガラス、１２・・・・スペーサ兼液晶封入部材，　１
３・・・・液晶保持部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、該光源から出射された光束を略平行化する
   コリメート光学系と、略平行化された光束を線状に結像
   する第１の結像光学系と、第１の結像光学系より射出し
   た光束を偏向走査する偏向反射面と、偏向反射面により
   偏向された光束によって走査される被走査媒体と、前記
   偏向反射面と被走査媒体との間に配置され、前記偏向さ
   れた光束を被走査媒体上に結像すると共に、前記偏向反
   射面の偏向走査面と垂直な面内すなわち副走査方向にお
   いて前記偏向反射面と被走査媒体とを幾何光学的に共役
   な関係に保つ第２の結像光学系とを有し、前記偏向反射
   面の偏向走査に伴い前記第１の結像光学系の焦点距離を
   変化させる手段を備えた走査光学装置において、前記第
   １の結像光学系を可変焦点液晶レンズで構成し、この可
   変焦点液晶レンズの温度を制御する温度制御手段を設け
   たことを特徴とする走査光学装置。 ２、請求項１記載の走査光学装置において、可変焦点液
   晶レンズは、２枚のカバーガラスと、該２枚のカバーガ
   ラスの間に中空部を作るためのスペーサと、前記中空部
   内に封入された液晶と、この液晶の配向特性を変化させ
   る手段とを備え、前記スペーサは、液晶の温度を実質的
   に制御可能な温度制御素子により構成されたことを特徴
   とする走査光学装置。