JPH06308382A - 光走査光学系 - Google Patents
光走査光学系Info
- Publication number
- JPH06308382A JPH06308382A JP9456693A JP9456693A JPH06308382A JP H06308382 A JPH06308382 A JP H06308382A JP 9456693 A JP9456693 A JP 9456693A JP 9456693 A JP9456693 A JP 9456693A JP H06308382 A JPH06308382 A JP H06308382A
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- JP
- Japan
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- lens
- optical system
- image forming
- deflector
- cylindrical lens
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- Pending
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- Lens Barrels (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラスチックレンズで構成された光走査光学
系による像面湾曲、スポット径、ｆθ特性を向上させる
とともに温度変化による焦点位置の変動にともなうレン
ズ性能の不安定性を解消する。 【構成】 半導体レーザ10と、その発散光を平行光にす
るコリメータレンズ11と、副走査にのみパワーを有する
第１結像光学系のシリンドリカルレンズ14と、該第１結
像光学系の像点近傍に光束を偏向するための偏向面を有
する偏向器15と、該偏向器15により偏向された光束を感
光体ドラム20上に結像するための第２結像光学系とから
成る光走査光学系において、前記第２結像光学系は、偏
向器15側から順に、負のパワーを持つ第１レンズ16、正
のパワーを持つ第２レンズ17、感光体ドラム20側の面を
非球面とする変形シリンドリカルレンズ面から成る第３
レンズ18の３枚構成としたことを特徴とする光走査光学
系。および温度変化時に変形シリンドリカルレンズを移
動可能にした光走査光学系。
系による像面湾曲、スポット径、ｆθ特性を向上させる
とともに温度変化による焦点位置の変動にともなうレン
ズ性能の不安定性を解消する。 【構成】 半導体レーザ10と、その発散光を平行光にす
るコリメータレンズ11と、副走査にのみパワーを有する
第１結像光学系のシリンドリカルレンズ14と、該第１結
像光学系の像点近傍に光束を偏向するための偏向面を有
する偏向器15と、該偏向器15により偏向された光束を感
光体ドラム20上に結像するための第２結像光学系とから
成る光走査光学系において、前記第２結像光学系は、偏
向器15側から順に、負のパワーを持つ第１レンズ16、正
のパワーを持つ第２レンズ17、感光体ドラム20側の面を
非球面とする変形シリンドリカルレンズ面から成る第３
レンズ18の３枚構成としたことを特徴とする光走査光学
系。および温度変化時に変形シリンドリカルレンズを移
動可能にした光走査光学系。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光走査光学系、特に
変形シリンドリカルレンズを用いた光走査光学系に関す
る。
変形シリンドリカルレンズを用いた光走査光学系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、偏向器の面倒れにより生じる
ピッチムラを緩和するために、アナモフィックレンズを
配置すると共に、像面湾曲の補正のため周辺部に行くに
つれて曲率半径が大となる様な変形シリンドリカル面の
もう一方の面に非球面を用いてｆθ特性を補正する光走
査光学系が提案されている。このような光学系は非球面
により各収差補正が可能であり設計自由度が高いので、
同じ構成枚数でもより優れた光学系を提供できうる。
ピッチムラを緩和するために、アナモフィックレンズを
配置すると共に、像面湾曲の補正のため周辺部に行くに
つれて曲率半径が大となる様な変形シリンドリカル面の
もう一方の面に非球面を用いてｆθ特性を補正する光走
査光学系が提案されている。このような光学系は非球面
により各収差補正が可能であり設計自由度が高いので、
同じ構成枚数でもより優れた光学系を提供できうる。
【０００３】一般に、前記変形シリンドリカルレンズ
は、プラスチック材料により成形されるが、温度変化等
の環境変化により、レンズの膨張あるいは収縮が起こ
り、その結果感光体上のスポット径に悪影響を及ぼす。
は、プラスチック材料により成形されるが、温度変化等
の環境変化により、レンズの膨張あるいは収縮が起こ
り、その結果感光体上のスポット径に悪影響を及ぼす。
【０００４】このため、特開平2-161410号公報では、コ
リメータレンズ系の温度変化によるバックフォーカスの
変動量と、変形シリンドリカルレンズを含む第２結像光
学系のバックフォーカスの変動量とを相殺させて温度変
化の影響を補償している。図10は特開平2-161410号公報
の第４実施例の第２結像光学系の主走査断面図である。
リメータレンズ系の温度変化によるバックフォーカスの
変動量と、変形シリンドリカルレンズを含む第２結像光
学系のバックフォーカスの変動量とを相殺させて温度変
化の影響を補償している。図10は特開平2-161410号公報
の第４実施例の第２結像光学系の主走査断面図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例の第
２結像光学系は、ポリゴンミラー１側のプラスチックの
第１レンズ３と感光体２側の面を非球面とする変形シリ
ンドリカルレンズ４とから構成され、変形シリンドリカ
ルレンズ４の光軸上の主走査のパワーはごく弱い負のパ
ワーを持つ。前記特開平2-161410号公報ではバックフォ
ーカスの変化量に注目してしおり、この場合のバックフ
ォーカスの変化量は図10の光軸上でのパワー配置により
規定される値である。
２結像光学系は、ポリゴンミラー１側のプラスチックの
第１レンズ３と感光体２側の面を非球面とする変形シリ
ンドリカルレンズ４とから構成され、変形シリンドリカ
ルレンズ４の光軸上の主走査のパワーはごく弱い負のパ
ワーを持つ。前記特開平2-161410号公報ではバックフォ
ーカスの変化量に注目してしおり、この場合のバックフ
ォーカスの変化量は図10の光軸上でのパワー配置により
規定される値である。
【０００６】しかしながら、従来例の変形シリンドリカ
ルレンズ４は光軸から離れるに従い強い負のパワーを持
ちさらに光軸から離れると逆に正のパワーを持つような
面形状となっている。通常この変形シリンドリカルレン
ズ４の形状が変化した場合、像面位置の変化量の１番大
きい部分はパワーの１番強いところである。このため複
雑な面形状を持つ変形シリンドリカルレンズ４が光学系
に存在しているにもかかわらず、バックフォーカスの変
位量すなわち近軸の像面を感光体１に一致させただけの
前記公報は、光軸領域については良いが周辺部について
の温度補償は充分であるとは言えない。
ルレンズ４は光軸から離れるに従い強い負のパワーを持
ちさらに光軸から離れると逆に正のパワーを持つような
面形状となっている。通常この変形シリンドリカルレン
ズ４の形状が変化した場合、像面位置の変化量の１番大
きい部分はパワーの１番強いところである。このため複
雑な面形状を持つ変形シリンドリカルレンズ４が光学系
に存在しているにもかかわらず、バックフォーカスの変
位量すなわち近軸の像面を感光体１に一致させただけの
前記公報は、光軸領域については良いが周辺部について
の温度補償は充分であるとは言えない。
【０００７】この発明は、感光体１側の面を非球面とし
た変形シリンドリカルレンズ４を含んだ光走査光学系に
おいて、走査範囲全域で常温時と比べても遜色のない像
面湾曲、スポット径、ｆθ特性を満足する光走査光学系
を提供することを目的とする。
た変形シリンドリカルレンズ４を含んだ光走査光学系に
おいて、走査範囲全域で常温時と比べても遜色のない像
面湾曲、スポット径、ｆθ特性を満足する光走査光学系
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の光走査光学系
は、半導体レーザと、その発散光を平行光にするコリメ
ータレンズと、副走査にのみパワーを有する第１結像光
学系と、該第１結像光学系の像点近傍に光束を偏向する
ための偏光面を有する偏向器と、該偏向器により偏向さ
れた光束を感光体上に結像するための第２結像光学系と
から成る光走査光学系において、前記第２結像光学系は
偏向器側から順に、負のパワーを持つ第１レンズ、正の
パワーを持つ第２レンズ、感光体側の面を非球面とする
変形シリンドリカルレンズから成る第３レンズの３枚構
成としている。さらに、上記変形シリンドリカルレンズ
は第２結像光学系の光軸と平行に、温度変化時に移動可
能であることが望ましい。
は、半導体レーザと、その発散光を平行光にするコリメ
ータレンズと、副走査にのみパワーを有する第１結像光
学系と、該第１結像光学系の像点近傍に光束を偏向する
ための偏光面を有する偏向器と、該偏向器により偏向さ
れた光束を感光体上に結像するための第２結像光学系と
から成る光走査光学系において、前記第２結像光学系は
偏向器側から順に、負のパワーを持つ第１レンズ、正の
パワーを持つ第２レンズ、感光体側の面を非球面とする
変形シリンドリカルレンズから成る第３レンズの３枚構
成としている。さらに、上記変形シリンドリカルレンズ
は第２結像光学系の光軸と平行に、温度変化時に移動可
能であることが望ましい。
【０００９】
【作用】この発明の光走査光学系の第２結像光学系で
は、負レンズ、正レンズという前群にｆθ補正を負わ
せ、その結果変形シリンドリカルレンズは光軸から周辺
部に到る各部でほぼ一定の負のパワーを持たせることが
出来た。この為、温度変化による像面位置の変化量は光
軸から周辺部までの各部でほぼ同一量と見なせる。
は、負レンズ、正レンズという前群にｆθ補正を負わ
せ、その結果変形シリンドリカルレンズは光軸から周辺
部に到る各部でほぼ一定の負のパワーを持たせることが
出来た。この為、温度変化による像面位置の変化量は光
軸から周辺部までの各部でほぼ同一量と見なせる。
【００１０】また、上の像面位置の変位量だけ変形シリ
ンドリカルレンズを光軸に沿って平行移動することによ
り、走査範囲全域にわたって、光走査光学系の温度補償
可能となる。
ンドリカルレンズを光軸に沿って平行移動することによ
り、走査範囲全域にわたって、光走査光学系の温度補償
可能となる。
【００１１】
【実施例】この発明の光走査光学系を含む光走査装置
は、図１にその一実施例の光学配置図を示すように、半
導体レーザ10，10からの光束を、コリメータレンズ系1
1，11ビーム合成プリズム12、スリット13を経て、第１
結像光学系のシリンドリカルレンズ14を介して、ポリゴ
ンミラー15に入射し、第２結像光学系の第１レンズ16、
第２レンズ17、変形シリンドリカルレンズ18により、光
路折曲ミラー19を経て、感光体ドラム20上に結像、走査
する。21はタイミング検出用のミラー、22はフォトセン
サ、23は温度検出手段、24は制御手段、25は前記変形シ
リンドリカルレンズ18をその光軸と平行する方向に移動
させる駆動手段である。
は、図１にその一実施例の光学配置図を示すように、半
導体レーザ10，10からの光束を、コリメータレンズ系1
1，11ビーム合成プリズム12、スリット13を経て、第１
結像光学系のシリンドリカルレンズ14を介して、ポリゴ
ンミラー15に入射し、第２結像光学系の第１レンズ16、
第２レンズ17、変形シリンドリカルレンズ18により、光
路折曲ミラー19を経て、感光体ドラム20上に結像、走査
する。21はタイミング検出用のミラー、22はフォトセン
サ、23は温度検出手段、24は制御手段、25は前記変形シ
リンドリカルレンズ18をその光軸と平行する方向に移動
させる駆動手段である。
【００１２】次に、この発明に係る光走査光学系の諸元
を以下に示す。
を以下に示す。
【００１３】半導体レーザ ：波長＝750nm コリメータレンズ：焦点距離＝15mm，ＮＡ＝0.24 第１結像光学系 ：副走査焦点距離＝50mm 偏向器(ポリゴン)：８面、内接円半径＝35mm 第１結像光学系の光軸と第２結像光学系の光軸とのなす
角＝60deg 第２結像光学系 ：主走査方向焦点距離＝295.4mm，Ｆ
NO＝40.5 図２は本発明を満たす第２結像光学系の主走査光学系の
展開断面図である。表１に第２結像光学系の一実施例を
示す。ここで、ｒは各屈折面の曲率半径、ｒSは主走査
方向の曲率半径、ｒP(０)は光軸上の副走査方向の曲率
半径、ｄは屈折面間隔、ｎはレンズ材料の波長780nmの
光に対する屈折率、νｄは同じくアッベ数を示す。
角＝60deg 第２結像光学系 ：主走査方向焦点距離＝295.4mm，Ｆ
NO＝40.5 図２は本発明を満たす第２結像光学系の主走査光学系の
展開断面図である。表１に第２結像光学系の一実施例を
示す。ここで、ｒは各屈折面の曲率半径、ｒSは主走査
方向の曲率半径、ｒP(０)は光軸上の副走査方向の曲率
半径、ｄは屈折面間隔、ｎはレンズ材料の波長780nmの
光に対する屈折率、νｄは同じくアッベ数を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】上記非球面の第６面の一実施例を表２に示
す。
す。
【００１６】
【表２】
【００１７】また、非球面の変位量△(φ)は面の頂点を
原点とし、光軸方向をＸ軸とした直交座標系（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）において近軸曲率をＣ*(＝Ｃ＋２Ａ2＝１／ｒ＋２
Ａ2)円錐定数をＫ、非球面係数をＡｉ、非球面のべき数
をＰｉ(Ｐｉ＞2.0)としたとき、下記の数１で表わされ
る。
原点とし、光軸方向をＸ軸とした直交座標系（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）において近軸曲率をＣ*(＝Ｃ＋２Ａ2＝１／ｒ＋２
Ａ2)円錐定数をＫ、非球面係数をＡｉ、非球面のべき数
をＰｉ(Ｐｉ＞2.0)としたとき、下記の数１で表わされ
る。
【００１８】
【数１】
【００１９】また、第５面の変形シリンドリカル面
は、図９に示すように、ＸＹ軸によって定まる平面上
で、Ｘ＝０，Ｙ＝ｒP(０)を頂点とする、頂点曲率半径
ｒS，Ｘ＝ｈにおいて、
は、図９に示すように、ＸＹ軸によって定まる平面上
で、Ｘ＝０，Ｙ＝ｒP(０)を頂点とする、頂点曲率半径
ｒS，Ｘ＝ｈにおいて、
【００２０】
【数２】
【００２１】であわらされる曲線を、軸Ｘを軸として回
転したときに生じるシリンドリカル面であり、この軸Ｘ
を主走査方向ｌと一致するように配置する。従って、レ
ンズ中心の副走査方向の曲率半径はｒP(０)、中心から
ｈの位置における副走査方向の曲率半径はｒP(ｈ)とな
る。
転したときに生じるシリンドリカル面であり、この軸Ｘ
を主走査方向ｌと一致するように配置する。従って、レ
ンズ中心の副走査方向の曲率半径はｒP(０)、中心から
ｈの位置における副走査方向の曲率半径はｒP(ｈ)とな
る。
【００２２】図３，図４，図５は、本発明による光走査
光学系の常温環境下での特性図を示し、各特性曲線の破
線は主走査方向、実線は副走査方向の特性を示し、図３
は像面湾曲特性図、図４はスポット径特性図、図５はｆ
θ特性図をそれぞれ示す。
光学系の常温環境下での特性図を示し、各特性曲線の破
線は主走査方向、実線は副走査方向の特性を示し、図３
は像面湾曲特性図、図４はスポット径特性図、図５はｆ
θ特性図をそれぞれ示す。
【００２３】衆知のように、温度変化により半導体レー
ザーの発振波長が変化すること、及びプラスチックレン
ズが膨張、収縮することの２点により像面湾曲等に悪影
響を及ぼす。本発明の実施例において＋30℃の温度上昇
時に0.4mm像面位置でオーバーとなる。ところで発振波
長の変化による像面位置変化量は0.1mm以下であるの
で、この0.4mmの像面位置変化のほとんどは変形シリン
ドリカルレンズの熱膨張によるものである。
ザーの発振波長が変化すること、及びプラスチックレン
ズが膨張、収縮することの２点により像面湾曲等に悪影
響を及ぼす。本発明の実施例において＋30℃の温度上昇
時に0.4mm像面位置でオーバーとなる。ところで発振波
長の変化による像面位置変化量は0.1mm以下であるの
で、この0.4mmの像面位置変化のほとんどは変形シリン
ドリカルレンズの熱膨張によるものである。
【００２４】そこで、変形シリンドリカルレンズの近傍
に配置した温度検出手段23と、この温度検出手段23から
の信号により変形シリンドリカルレンズ18を第２結像光
学系の光軸方向に駆動させる駆動手段24とを図１に示す
ように配置してある。図６，図７，図８は＋30℃の温度
上昇時に変形シリンドリカルレンズを偏向器（ポリゴン
ミラー）15側に0.4mm移動させたときの像面湾曲、スポ
ット径、ｆθ特性をそれぞれ表しており、常温時の性能
（図３，図４，図５参照）と遜色のない性能を確保して
いる。
に配置した温度検出手段23と、この温度検出手段23から
の信号により変形シリンドリカルレンズ18を第２結像光
学系の光軸方向に駆動させる駆動手段24とを図１に示す
ように配置してある。図６，図７，図８は＋30℃の温度
上昇時に変形シリンドリカルレンズを偏向器（ポリゴン
ミラー）15側に0.4mm移動させたときの像面湾曲、スポ
ット径、ｆθ特性をそれぞれ表しており、常温時の性能
（図３，図４，図５参照）と遜色のない性能を確保して
いる。
【００２５】ただし、半導体レーザー波長の温度依存性
を、 ∂λ／∂Ｔ＝0.22〔nm／℃〕 プラスチックレンズ（ＰＭＭＡ）の30℃温度上昇時の線
膨張率を、1.0021として計算してある。
を、 ∂λ／∂Ｔ＝0.22〔nm／℃〕 プラスチックレンズ（ＰＭＭＡ）の30℃温度上昇時の線
膨張率を、1.0021として計算してある。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の光走査
光学系は、第２結像光学系の負レンズ、正レンズという
前群にｆθ特性を負わせているので、その結像変形シリ
ンドリカルレンズは光軸から周辺部に至る各部でほぼ一
定のパワーを持ち、温度変化時の像面位置の変化量は光
軸から周辺部までの各部でほぼ同一量である光走査光学
系を得ることが出来た。
光学系は、第２結像光学系の負レンズ、正レンズという
前群にｆθ特性を負わせているので、その結像変形シリ
ンドリカルレンズは光軸から周辺部に至る各部でほぼ一
定のパワーを持ち、温度変化時の像面位置の変化量は光
軸から周辺部までの各部でほぼ同一量である光走査光学
系を得ることが出来た。
【００２７】従って、この変形シリンドリカルレンズを
駆動手段により平行移動することにより、温度補償が全
走査範囲でなされる光走査光学系を得ることが出来た。
駆動手段により平行移動することにより、温度補償が全
走査範囲でなされる光走査光学系を得ることが出来た。
【図１】この発明に係る光走査光学装置の一実施例の光
学配置用。
学配置用。
【図２】本発明による光走査光学系の第１実施例を示す
第２結像光学系の主走査断面図。
第２結像光学系の主走査断面図。
【図３】常温環境下での像面湾曲の特性を示す図。
【図４】常温環境下でのスポット径の特性を示す図。
【図５】常温環境下でのｆθ特性を示す図。
【図６】温度変化時に変形シリンドリカルレンズを移動
させた場合の像面湾曲面の特性図。
させた場合の像面湾曲面の特性図。
【図７】温度変化時に変形シリンドリカルレンズを移動
させた場合のスポット径の特性図。
させた場合のスポット径の特性図。
【図８】温度変化時に変形シリンドリカルレンズを移動
させた場合のｆθ特性を示す図。
させた場合のｆθ特性を示す図。
【図９】変形シリンドリカルレンズの形状の説明図。
【図１０】従来例の第２結像光学系の主走査断面を示す
図。
図。
10 半導体レーザ 11 コリメータレンズ 12 ビーム合成プリズム 14 シリンドリカルレンズ 15 ポリゴンミラー（偏向器） 16 第１レンズ 17 第２レンズ 18 変形シリンドリカルレンズ 20 感光体ドラム 23 温度検出手段 24 制御手段 25 駆動手段 ，，，，， レンズ面
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体レーザと、その発散光を平行光に
するコリメータレンズと、副走査にのみパワーを有する
第１結像光学系と、該第１結像光学系の像点近傍に光束
を偏向するための偏向面を有する偏向器と、該偏向器に
より偏向された光束を感光体上に結像するための第２結
像光学系とから成る光走査光学系において、前記第２結
像光学系は、偏向器側から順に、負のパワーを持つ第１
レンズ、正のパワーを持つ第２レンズ、感光体側の面を
非球面とする変形シリンドリカルレンズから成る第３レ
ンズの３枚構成であることを特徴とする光走査光学系。 - 【請求項２】 前記、変形シリンドリカルレンズは、温
度変化時に前記第２結像光学系の光軸と平行に移動可能
であることを特徴とする請求項１に記載の光走査光学
系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9456693A JPH06308382A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 光走査光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9456693A JPH06308382A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 光走査光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308382A true JPH06308382A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14113873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9456693A Pending JPH06308382A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 光走査光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06308382A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006113449A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Konica Minolta Opto Inc | レーザビーム走査装置 |
| JP2008102192A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Seiko Epson Corp | 走査型光学装置 |
| JP2008102191A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Seiko Epson Corp | 走査型光学装置 |
-
1993
- 1993-04-21 JP JP9456693A patent/JPH06308382A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006113449A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Konica Minolta Opto Inc | レーザビーム走査装置 |
| JP2008102192A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Seiko Epson Corp | 走査型光学装置 |
| JP2008102191A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Seiko Epson Corp | 走査型光学装置 |
| JP4645574B2 (ja) * | 2006-10-17 | 2011-03-09 | セイコーエプソン株式会社 | 走査型光学装置 |
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