JPH0862522A - レーザ走査装置 - Google Patents

レーザ走査装置

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JPH0862522A
JPH0862522A JP20171994A JP20171994A JPH0862522A JP H0862522 A JPH0862522 A JP H0862522A JP 20171994 A JP20171994 A JP 20171994A JP 20171994 A JP20171994 A JP 20171994A JP H0862522 A JPH0862522 A JP H0862522A
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
temperature
scanning
image point
scanning device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20171994A
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English (en)
Inventor
Koji Nishimura
孝司 西村
Akira Arimoto
昭 有本
Kenji Mochizuki
健至 望月
Susumu Saito
進 斉藤
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Koki Holdings Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はレーザ走査装置に関するものであり、
その目的とするところは低価格で、高解像度な走査装置
を得ることである。 【構成】レンズ近傍の温度あるいは走査レンズ通過後の
ビーム形状を測定し温度変化による走査レンズの像面湾
曲量を見積る。次にその量に応じて光源近傍の第一群の
レンズ位置を動かすことにより像面湾曲を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザプリンタ等に用い
られるレーザ走査装置に係る。
【0002】
【従来の技術】レーザプリンタに用いられるレーザ走査
装置では従来から走査レンズ用としてのFθレンズ及び
光偏向器としてのポリゴンミラーとの組み合わせによ
り、レーザ光を被走査面である感光ドラム面上に偏向走
査することが行われている。このレーザ走査装置の目的
は、感光ドラム面上においてレーザ光を解像度に応じた
所定の大きさに絞り込みかつ等速度で走査することであ
る。
【0003】近年、レーザプリンタに対して高解像度
化,低価格化の要求が高くなっている。高解像度,低価
格用Fθレンズの例として(特開昭60−100111号公報)
がある。これは、レンズ材質をプラスチック化すること
により低価格化を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例のように走査レンズをプラスチックレンズとする
と、環境温度の変化に伴い、垂直方向の像面湾曲が発生
し結像特性が劣化する。なぜならプラスチックレンズは
ガラスに比べて温度による屈折率の変化が大きいため、
走査レンズの垂直方向のパワー変化が大きいからであ
る。なお、ここでは光軸上のデフォーカスも含めて像面
湾曲と称する。
【0005】本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を
なくし、高解像度で低価格なレーザ走査装置を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のレーザ走査装置では、第一のレンズ群を光
軸方向に平行に移動できる構成とすることにより温度変
化に伴う、走査レンズの像点位置のずれを調整できるよ
うにしたことを特徴とする。
【0007】
【作用】図2に、走査レンズを一枚の非球面プラスチッ
クレンズで構成し、常温から高温に環境温度が変わった
場合に、走査垂直方向像面湾曲が発生する様子を示す。
図2において、3はシリンドリカルレンズ、4はポリゴ
ンミラー、5は非球面レンズ、6は感光ドラム面、70
は常温でのビーム、71は高温でのビーム、60は常温
での走査垂直方向の像面、61は高温での走査垂直方向
の像面である。以下、曲率半径,像面及び像面湾曲は走
査垂直方向について述べる。非球面レンズ5は常温で像
面湾曲が0になるように曲率半径が偏向位置において連
続的に変化しているため、曲率半径に誤差がなければ像
面60は感光ドラム面6に一致する。一方、高温ではプ
ラスチックの屈折率が低下し、非球面レンズ5のパワー
が低下するため、像面61は感光ドラム面6から離れ
る。ここでシリンドリカルレンズ3はガラスでできてお
り温度に対する屈折率の変化が無視できるものとする。
図3に常温での結像、図4に高温での結像及び図5にシ
リンドリカルレンズ位置調整後の結像を示す。なお、簡
単のために物点主点,像点主点の間隔は無視して単一の
主点で示す。非球面レンズ5の常温でのパワーをP0
高温でのパワーをP1 とする。常温時のポリゴンミラー
4上の結像点から非球面レンズ5の主点までの距離をL
0、主点から感光ドラム6上の像点までの距離をM0とす
るとパワーP0 は次式で表される。
【0008】 P0=1/L0+1/M0 …(1) 一方、非球面レンズの材質であるプラスチックの常温で
の屈折率をN0 、高温での屈折率をN1とすると高温時
の非球面レンズのパワーP1は次のように表される。
【0009】 P1=P0・(N1−1)/(N0−1) …(2) したがって(1)式より P1=(1/L0+1/M0)・(N1−1)/(N0−1) …(3) 高温時はプラスチックの屈折率が低下するため、非球面
レンズ5のパワーP1 が減少し、像点は感光ドラム面6
から離れる。この像点の移動量をbとする。
【0010】高温時のポリゴンミラー4上の結像点から
非球面レンズ5の主点までの距離をL1、主点から像点
までの距離をM1とするとパワーP1は次式で表される。
【0011】 P1=1/L1+1/M1 …(4) また、図3及び図4から明らかなように L1=L0 …(5) M1=M0+b …(6) となるので(4)式は次のようになる。
【0012】 P1=1/L0+1/(M0+b) …(7) (3)式及び(7)式から(1/L0+1/M0)・(N1
1)/(N0−1)=1/L0+1/(M0+b) …(8) (8)式を整理すると b=(N0−1)/((N1−N0)/L0+(N1−1)/M0)−M0 …(9) となり、(9)式から像点の移動量bを求めることがで
きる。
【0013】次に、像点の位置が感光ドラム表面6に一
致するようにシリンドリカルレンズを光軸に平行に動か
した場合の結像状態を図5に示す。結像点から非球面レ
ンズ5の主点までの距離をL2、主点から感光ドラム6
上の像点までの距離をM2とするとパワーP2は次式で表
される。
【0014】 P2=1/L2+1/M2 …(10) ここで調整のためのシリンドリカルレンズの位置量をa
とすると結像点の位置もaだけ移動する。したがって結
像点から非球面レンズ5の主点までの距離L2は次式で
表される。
【0015】 L2=L0+a …(11) また、シリンドリカルレンズを調整することによりずれ
ていた像点の位置が再び感光ドラム6上に戻った訳であ
るから非球面レンズ5の主点から像点までの距離M2
常温の場合のそれに等しい。すなわち M2=M0 …(12) (11)式及び(12)式から(10)式は次のように
なる。
【0016】 P2=1/(L0+a)+1/M0 …(13) ところで今の場合、高温時の結像を考えているので、非
球面レンズ5のパワーP2はP1に等しい。すなわち(1
3)式は P1=1/(L0+a)+1/M0 …(14) と書ける。(7)式及び(14)式より 1/L0+1/(M0+b)=1/(L0+a)+1/M0 …(15) となる。これをaについて整理すると次式が得られる。
【0017】 a=1/(1/(M0+b)+1/L0−1/M0)−L0 …(16) また(9)式を(16)式に代入し整理すると、aは
(17)式で表される。a=L00(N0−1)/(M0(N
1−1)+L0(N1−N0))−L0 …(17)以上の結果
から(17)式で表されるaの大きさだけシリンドリカ
ルレンズを移動させることにより環境温度変化時に発生
する像点位置ずれを補正することが可能となる。
【0018】環境温度の変化に伴う、走査方向の像点位
置ずれに関しては上記と同様に第一のレンズ群のコリメ
ートレンズを光軸方向に平行に移動することにより調整
できる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【0020】図6は、本発明の一実施例に係る電子写真
記録措置の一つであるレーザプリンタの構成図である。
このレーザプリンタは、図示しない制御回路からの発光
制御信号を受けて半導体レーザ1からレーザ光が出射さ
れ、このレーザ光はコリメータレンズ2,シリンドリカ
ルレンズ3を通過した後、ポリゴンミラー4で反射され
る。ポリゴンミラー4で反射されたレーザ光は、非軸対
称非球面Fθレンズ5を通して感光ドラム6に静電潜像
を形成する。この光学系近辺には定着機構などが配置さ
れており、これらが熱源となり光学系の置かれている雰
囲気温度が上昇する。本例で示したレーザプリンタは低
価格化を目的としているためFθレンズ5の材質にはプ
ラスチックを用いている。プラスチックは温度及び湿度
の影響を受けやすく、温湿度が変化することによりレン
ズの形状及び屈折率が変化するため、レンズとしての光
学特性が変化する。そこで湿度の影響に対しては吸水率
の極めて低いプラスチック材料を用いることで対処する
ことにした。以上の点を考慮しプラスチック材料として
日本ゼオン(株)製のZEONEXを用いた。この材料は他の
プラスチック材料に比べて屈折率の温度依存性が小さい
ものの、温度の影響は免れることができず温度変化に伴
う、走査レンズの像点位置のずれが生じる。そこで走査
レンズの像点位置のずれ量を評価するために、まずレー
ザプリンタ光学系の雰囲気温度を調べた。温度25℃の
室内にレーザプリンタを停止させた状態で放置し、走査
レンズ近傍の温度を測定した。この時の測定温度は25
℃であった。次に、レーザプリンタを稼動させ1時間後
に再び、走査レンズ近傍の温度を測定した。この時の測
定温度は52℃であった。そこで本例では常温は25
℃、高温は上記の測定温度に少し余裕を見て、60℃と
して検討する。
【0021】本実施例に用いたプラスチック材料の屈折
率は使用波長が780nmの場合、温度25℃の時、
1.51922である。屈折率の変化率は0.00012
/℃であるため60℃の場合の屈折率は1.51502
となる(カタログより引用)。そこで、図7に、温度変
化に対する垂直方向の走査像面湾曲量(光軸)すなわち
像点位置のずれ量を示す。高温時には像点位置は9.5
5mm ずれることが分かる。
【0022】また、図8には、温度変化に対するシリン
ドリカルレンズの移動量を示す。図から分かるように高
温時のレンズ移動量は1.29mm である。すなわち、高
温時にずれた像点の位置を感光ドラム上に戻すためには
シリンドリカルレンズを1.29mm動かせば良いことが分か
る。ところでレンズの駆動アクチュエータにはピエゾア
クチュエータがよく用いられるが、本例の場合、駆動距
離が1mmを超えるものであるため、ピエゾアクチュエー
タでは駆動し切れない。また、レーザプリンタ内部の温
度変化はゆるやかであるため、アクチュエータの応答性
も低くて良い。そこで本実施例では駆動すべき光学系を
平行なレールの上に配置し、小型モータと円筒カムで駆
動力を与えることにした。駆動系の一例を図9に示す。
駆動すべきレンズはベース8の上に設置し、ベース8を
レール9に乗せることでレンズを光軸に平行に動かすこ
とが可能となる。このベース8は、小型モータ10に連
結された円筒カム11とレール9に設けられたバネ12
によって駆動される。
【0023】図10に、この駆動系の変位曲線を示す。
本例ではカム11が1/2回転した時に最大変位が1.
5mm となる例を示している。
【0024】図1に、走査レンズの像点位置補正機構を
設けたレーザプリンタの光学系を示す。プラスチック走
査レンズ5の近傍に設けた温度センサ13により温度を
計測し、温度に応じてレンズ駆動機構14を動作させ走
査レンズ5の像点位置を調整する。レンズ駆動機構14
は専用のコントローラ15を用いて動作させる。この像
点位置補正機構を用いて走査垂直方向の像点位置を調整
した結果、補正後のずれ量は0となった。主走査方向の
像点位置ずれ補正に関してもコリメータレンズ2位置を
調整することで同様の結果を得ることができる。また、
温度計測のための温度センサ13は走査光学系の任意の
場所に設けて良いがプラスチック走査レンズ5の近傍に
設けるのが望ましい。もちろんプラスチック走査レンズ
5の内部に設けても良い。また、感光ドラム6の近傍に
ビーム形状測定機を設け、走査レンズを通過したビーム
の形状が常に一定となるように第一のレンズ群の位置を
調整しても良い。レンズの移動量が小さい場合は駆動ア
クチュエータとしてピエゾアクチュエータを用いても良
い。ピエゾアクチュエータと変位拡大機構を組み合わせ
て用いても良い。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、光源近傍にある第一群
のレンズ位置を調整することにより走査垂直方向水平方
向共に像面湾曲の発生の極めて小さい、高解像度なレー
ザ走査装置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るレーザ走査装置の構成
図である。
【図2】従来例の温度変化による像面湾曲の発生を示す
図である。
【図3】従来例の常温時の結像を示す図である。
【図4】従来例の高温時の結像を示す図である。
【図5】本発明の一実施例の高温時の結像を示す図であ
る。
【図6】レーザプリンタの構成図である。
【図7】温度変化と光軸上像面湾曲の関係を示す図であ
る。
【図8】温度変化とシリンドリカルレンズ位置調整量の
関係を示す図である。
【図9】本発明の一実施例に係るレンズ駆動手段の一例
を示す図である。
【図10】本発明の一実施例に係るレンズ駆動手段の変
位曲線を示す図である。
【符号の説明】
1…半導体レーザ、2…コリメータレンズ、3…シリン
ドリカルレンズ、4…ポリゴンミラー、5…走査レン
ズ、6…感光ドラム、8…ベース、9…レール、10…
小型モータ、11…円筒カム、12…バネ、13…温度
センサ、14…レンズ駆動機構、15…レンズ駆動機構
用コントローラ、60…常温時の走査垂直方向の像面、
61…高温時の走査垂直方向の像面、70…常温時のビ
ーム、71…高温時のビーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 健至 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 日 立工機株式会社内 (72)発明者 斉藤 進 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 日 立工機株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源と偏向手段との間に第一の光学
    素子群を有し、偏向手段と被走査媒体との間に第二の光
    学素子群を有したレーザ走査装置において、第一の光学
    素子群を光軸に平行に移動できる手段を有することを特
    徴とするレーザ走査装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、第二の光学素子がプラ
    スチックからなることを特徴とするレーザ走査装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、第二の光学素子がガラ
    スとプラスチックの組み合わせ構造であることを特徴と
    するレーザ走査装置。
  4. 【請求項4】請求項2及び請求項3のいずれかにおい
    て、レーザ走査装置内部に温度計測手段を有することを
    特徴とするレーザ走査装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、温度計測手段を第二の
    光学素子近傍に設けたことを特徴とするレーザ走査装
    置。
  6. 【請求項6】請求項2及び請求項3のいずれかにおい
    て、結像時のビームスポット径計測手段を有することを
    特徴とするレーザ走査装置。
  7. 【請求項7】請求項6において、温度計測手段を有する
    ことを特徴とするレーザ走査装置。
JP20171994A 1994-08-26 1994-08-26 レーザ走査装置 Withdrawn JPH0862522A (ja)

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JP20171994A JPH0862522A (ja) 1994-08-26 1994-08-26 レーザ走査装置

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JP20171994A JPH0862522A (ja) 1994-08-26 1994-08-26 レーザ走査装置

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JPH0862522A true JPH0862522A (ja) 1996-03-08

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ID=16445803

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JP20171994A Withdrawn JPH0862522A (ja) 1994-08-26 1994-08-26 レーザ走査装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6833856B2 (en) * 1999-12-28 2004-12-21 Ricoh Company, Ltd. Light beam magnification error auto correcting apparatus and method
JP2016184071A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6833856B2 (en) * 1999-12-28 2004-12-21 Ricoh Company, Ltd. Light beam magnification error auto correcting apparatus and method
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Effective date: 20011106