JPH09105878A

JPH09105878A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH09105878A
Application number: JP28642695A
Authority: JP
Inventors: Toru Hotta; 徹堀田; Tetsuo Okamura; 哲郎岡村; Taminori Masuzawa; 民範増沢
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】【目的】走査レンズの光軸が、製造工程または、周囲
の温度変化に伴う走査レンズ面の膨張若しくは収縮によ
って、レーザービームの光軸からずれることを防止す
る。さらに、複数のレンズ部材を用いた、複数枚の走査
レンズを有する光学系においては、温度変化による各々
の走査レンズ面の、長尺方向への膨張若しくは収縮の度
合いを、同程度にすることにより、光走査装置の、像面
における収差の悪化を抑制する。【構成】偏向走査したレーザービームを、光学ユニッ
トに固定した走査レンズによって、感光体上に結像する
光走査装置において、走査レンズの主走査方向の位置決
め基準として突起部若しくは凹部を、走査レンズの光軸
から主走査方向に等距離の位置に設けて、走査レンズの
位置決めを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザービーム
プリンター等に利用される光走査装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光走査装置としては、特開平４ー
２１５６１１号公報が知られており、その装置を図６に
示して説明する。光学ユニット２１内に設けられた半導
体レーザー光源２２から出射されたレーザービームは、
光学ユニット２１に固定されたモータ２３により回転駆
動される回転多面鏡２４によって偏向走査された後に、
光学ユニット２１に固定された走査レンズ２５を介して
光学ユニット２１の外部の感光ドラム２６上に結像され
る。走査レンズ２５は等速度書き込み作用及び光ビーム
の集光作用を持たせる為に、一般的に光軸Ａ’に関して
対称で偏平な形状とされている。

【０００３】また、光走査装置の組立工程において、走
査レンズ２５の主走査方向つまり走査されたレーザービ
ームの走査面内で光軸Ａ’と直交する方向の位置決め
は、走査レンズ２５の側面２５ａを基準面としてこの基
準面２５ａを光学ユニット２１に一体成形された基準部
２１ａの基準面２１ｄに当接し、さらに、光学ユニット
２１に設けられた位置決めピン２１ｂ、２１ｃに走査レ
ンズ２５の回転多面鏡２４側の後面２５ｂを当接させて
走査レンズ２５の位置決めを行っている。また、走査レ
ンズ２５の底面の広範囲に接着剤を塗布して、光学ユニ
ット２１に接着固定している。

【０００４】さらに、複数のレンズ部材を用いた複数枚
の走査レンズを有する走査光学系としては、特開昭６４
ー８６１０５号等があるが、これら複数の走査レンズの
固定は、上記走査レンズが１個の場合と同じように、各
々の走査レンズの光軸に平行な側面を、光学ユニットに
一体成形された走査レンズ位置決め基準部の基準面に当
接し、走査レンズの上記側面を、光学ユニットに設けら
れた位置決め基準ピンに当接させて各々の走査レンズの
位置決め行っている。即ち、この従来例では、複数の走
査レンズ固定の際に、各々の走査レンズの位置決めを、
他の走査レンズと何ら関連性が無く行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例において
は、光学ユニット２１に一体に、基準部２１ｄが形成さ
れ、その基準面である面２１ａと走査レンズ２５の光軸
Ａ’とが相当に離れている為、走査レンズの製造精度が
低い場合、或いは温度変化に伴って走査レンズ２５が膨
張あるいは収縮した場合には、前記光学ユニット２１に
一体成形されている走査レンズの基準部２１ａの基準面
２１ｄと走査レンズ２５の光軸Ａ’の両者の相対位置が
ずれ、走査レンズ２５の光軸Ａ’をレーザービームの光
軸に合致させる位置決めが不可能になる。

【０００６】さらに、複数のレンズ部材を用いた複数枚
の走査レンズを有する走査光学系の場合、各々の走査レ
ンズの位置決め基準部を、走査レンズ毎に独立に設ける
ような、走査レンズの位置決め及び固定を実施すると、
各々の走査レンズ構成部材の線膨張係数が異なる為に、
温度変化による走査レンズ面の主走査方向即ち、偏向器
２４により走査されたレーザービームの走査面内で、光
軸と直行する方向への走査レンズ面の膨張、あるいは収
縮の程度が異なり、線膨張係数の異なる各々の走査レン
ズ同士のレンズ面の光軸から、主走査方向へのずれ量が
同程度でない為に、感光ドラム２６上における像面での
収差を悪化させる要因となる。さらにまた、走査レンズ
２５の底面の広範囲に接着剤を塗布して光学ユニット２
１に接着固定しているので、走査レンズ２５主走査方向
への走査レンズ面の膨張あるいは収縮が規制されて、光
学ユニット２１或いは走査レンズ２５の内の弱い材料を
用いた部材に、歪みあるいは割れが生ずるという欠点も
ある。

【０００７】本発明の目的は、上述の従来例の欠点を解
消することである。即ち、複数のレンズ部材を用いた複
数枚の走査レンズを有する走査光学系において、製造上
あるいは、温度変化に伴う走査レンズの膨張あるいは収
縮によって生ずる、各々の走査レンズ面の光軸から主走
査方向へのずれ量を各走査レンズ毎に同程度に保つこと
である。ここでずれ量は、走査されたレーザービームの
走査面内で光軸と直行する方向へのずれ量であり、この
ずれ量を各走査レンズ毎に同程度に保ち、像面での収差
の悪化を防止することが可能な光走査装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による光走査装置
は、偏向走査したレーザービームを光学ユニットに固定
した走査レンズによって感光体上に結像する光走査装置
において、走査レンズの主走査方向の位置決め基準を、
走査レンズの光軸から上記主走査方向に等距離の位置に
設けたことにある。さらに、複数枚の走査レンズを有す
る光走査装置においては、複数の走査レンズの各々の位
置決め基準同士を関連付け、製造上あるいは、温度変化
による各々の走査レンズ面の光軸から主走査方向へのず
れ量を同程度に保つように、前記走査レンズの主走査方
向の位置決め基準を設けたことを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】複数のレンズ部材を用いた、複数枚の走査レン
ズを有する走査光学系においては、走査レンズの主走査
方向の位置決めを、主走査面内において光軸から等距離
の位置決め基準に基づいて行うことにより、製造上ある
いは、温度変化に伴う膨張および収縮による各々の走査
レンズ面の光軸から主走査方向へのずれ量を同程度に保
つことができ、これにより像面での収差の悪化を防止す
ることが可能となるものである。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例であり、
光走査装置を主走査面で切った断面図を示している。光
学ユニット１は、半導体レーザー光源２と、該半導体レ
ーザーから発散されるレーザー光を略平行光束にするコ
リメーターレンズ３と、光軸を含み主走査面に垂直な面
である副走査面（図示しない）に対し、この副走査面に
のみパワーを有し、上記コリメーターレンズ３からの平
行光を回転多面鏡６の偏向面Ｍ上に線像を結ばせるシリ
ンダーレンズ４と、偏向器６によって偏向された光束を
走査面（感光体）８、上に集光するアナモフィックな走
査レンズ系とから構成されている。さらに、この上記ア
ナモフィックな走査レンズ系は、各々の走査レンズの蓋
面及び底面に後述するようにして配置した位置決め突起
部９ａを有しており、この位置決め突起部９ａを、走査
レンズの主走査方向の位置決め基準としている。この走
査レンズ底面の位置決め突起部９ａを狭持するように、
光学ユニット１は、凹部を有している。

【００１１】また、走査レンズ蓋面の位置決め突起部９
ａを狭持するように、図３に示す光学ユニット上部カバ
ーは凹部を有している。この光学ユニット１及び光学ユ
ニット上部カバーによって、上記走査レンズ７を挟み込
んで固定している。さらに、本発明で用いられる走査レ
ンズ系のうち、偏向器６に最も近接する走査レンズは、
主走査面内と比較して副走査面内に強い曲率を持つと共
に負のパワーを有し、主走査面内ではメニスカス形状で
ある、アナモフィックな単レンズである。また、感光体
ドラム８に最も近接する走査レンズは、主走査面内及び
副走査面内共に正のパワーを有するアナモフィックな単
レンズである。

【００１２】さらにまた、この走査レンズ系は、図示し
ない副走査面内において、主走査面内における焦点距離
より短い焦点距離を有し、偏向点Ｍの点像を物点とし、
感光体ドラム面８上の結像点を像点とする有限結像系で
あるので、偏向器６の面倒れの影響を緩和できる。

【００１３】図２は、本発明における走査レンズ系を中
心に、本発明の第１の実施例を、主走査面内において模
式的に記載して説明する為の図である。図２中のＬ₁は
第１群走査レンズ、Ｌ₂は第２群走査レンズを示し、図
２中の９は、走査レンズ位置決め基準を示している。ま
た、走査レンズＬ₁、Ｌ₂における、光軸Ａから位置決
め基準９までの距離を、それぞれｌ₁、ｌ₂としてい
る。ここで、上記走査レンズ位置決め基準９は、図１中
に示した、走査レンズ位置決め突起部９ａと同じ位置に
ある。この位置決め基準９は走査レンズ蓋面及び底面
に、上記光軸からの距離ｌ₁及びｌ₂によって設定して
いる。

【００１４】また、走査レンズ位置決め基準９の設定
は、偏向器に近接する走査レンズから感光体ドラム８に
近接する走査レンズに向かって行うものとする。さら
に、上記走査レンズＬ₁及びＬ₂のレンズ部材の線膨張
係数を、それぞれα₁、α₂とした場合、上記光軸から
位置決め基準までの距離ｌ₁及びｌ₂と、上記走査レン
ズＬ₁及びＬ₂との間にｌ₁×α₁＝ｌ₂×α₂の関係
が成り立つようにして位置決め基準を設定している。上
記式ｌ₁×α₁＝ｌ₂×α₂の関係が成り立つように、
走査レンズの位置決め基準９を設定することで、α₁≠
α₂の場合にも、温度変化に伴う複数の走査レンズ面の
光軸から主走査方向への膨張或いは収縮を同程度に抑制
し、感光体ドラム８上の像面における収差の悪化を防止
することができる。

【００１５】さらにまた、図２は走査レンズ２枚構成の
場合の模式図であるが、一般的には、偏向面Ｍから感光
体ドラム８に向かってｎ番目の走査レンズをＬ_nとし、
そのレンズ構成部材の線膨張係数をα_n、その走査レン
ズ位置決め基準９と光軸Ａとの距離をｌ_nとすれば、ｌ
_n×α_n＝一定（ｎは正の整数）の関係が成立する。即
ち、ｌ₁×α₁＝ｌ₂×α₂＝ｌ₃×α₃＝・・・＝ｌ
_n×α_n（ｎは正の整数）の関係が成立する。

【００１６】さらに、図１及び図２に示した第１の実施
例では、複数の走査レンズ７を有する走査光学系におけ
る、走査レンズの位置決め基準９の設定を、偏向器に近
接する走査レンズから、感光体に近接する走査レンズに
向かって、順次行ったが、全く逆に感光体に近接する走
査レンズ側から、偏向器に近接する走査レンズに向かっ
て、各々の走査レンズ位置決め基準９を設定しても良
い。

【００１７】図３は、本発明の第２の実施例であり、感
光体ドラム８側の走査レンズ７、光学ユニット１、光学
ユニット上部カバー１０の部分を拡大して示した図であ
る。走査レンズ位置決め突起部９ａは、前記ｌ₁×α₁
＝ｌ₂×α₂＝ｌ₃×α₃＝・・・＝ｌ_n×α_n（ｎは
正の整数）の関係を満たすように走査レンズ上に設定さ
れた、位置決め基準となる円筒状の突起部である。この
円柱状の位置決め突起部９ｂは、直径数ミリ、高さ数ミ
リである。また、この位置決め突起部９ｂに対して走査
レンズ７の光軸に関し、上下左右対称な位置に突起部１
１が設置されている。ここで、突起部１１は、直径及び
高さが、上記位置決め突起部９ｂと同じに形成されてい
る。

【００１８】さらに、この実施例では、走査レンズ７
を、光学ユニット１に対して位置決めしており、光学ユ
ニット上部カバー１０は、単なる押さえとしているた
め、走査レンズ７に形成される４個の突起の内、実際に
光学ユニット１との位置決めに用いている突起は、走査
レンズ７の底面に形成された、位置決め突起部９ｂ、１
つである。また、この位置決め突起部９ｂ及び突起部１
１は、その突起部が配置される走査レンズと同一の部材
から構成されるものとする。尚、この位置決め突起部９
ｂの先端部は走査レンズ蓋面７ａ及び底面７ｂと平行な
平面に形成する。

【００１９】一方、光学ユニット１には、走査レンズ底
面７ｂの位置決め突起部９ｂと突起部１１とに対応する
位置に、これらの突起部を狭持するような凹部１ａ及び
１ｂが設けられている。この内凹部１ａは、直径が位置
決め突起部９ｂと同じ径であり、レンズの位置決めに寄
与している。また、凹部１ｂは、レンズが熱により膨張
若しくは収縮しても、その影響を吸収できるように主走
査方向に長い、長孔に形成されている。但し、長孔の凹
部１ｂの光軸方向の寸法は、突起部１１と同じになって
いるので、光軸方向には、ガイドとなって、規制してい
る。

【００２０】さらに、光学ユニット上部カバー１０に
は、走査レンズ蓋面７ａの突起部１１をはめ込みため
に、温度による影響を考慮して、突起部１１の直径より
も、直径の大きな凹部１０ａが設けられており、カバー
１０とユニット１により、上下から走査レンズを挟み込
んで固定している。ここで、図３の実施例では、位置決
め突起部９ｂと突起部１１が同一形状に形成されている
ため、走査レンズ７を上下に引っ繰り返しても、レンズ
の位置決めが同様にできる。さらにまた、図３における
位置決め突起部９ｂは、円柱形状をしているが、必ずし
も円柱形状である必要は無く、光学ユニット１及びその
上部カバー１０に設けた凹部で狭持可能な形状、例えば
四角柱等の角柱形状でも良い。

【００２１】図４は第３の実施例を示すものである。こ
の第３の実施例では、走査レンズの蓋面７ａ及び底面７
ｂに、図３の実施例に示した、位置決め突起部９ｂと突
起部１１の代わりに、円筒状の位置決め凹部９ｃと凹部
１２及び１３を設置したものである。また、図４中の光
学ユニット１には、走査レンズ底面７ｂの位置決め凹部
９ｃに対応する位置に、その位置決め凹部にはめ込む突
起部１ｃを設け、光学ユニット１と、光学ユニット上部
カバー１０との間に、走査レンズ７を挟み込んで固定す
るようにしている。

【００２２】ここで、上記光学ユニット１に形成する突
起部１ｃは、光学ユニットを構成する部材と同一の部材
を用いている。さらにまた、走査レンズ位置決め凹部９
ｃの底面は、走査レンズの副走査方向での有効径内には
進入しないようにし、走査レンズ７の蓋面７ａ及び底面
７ｂと平行になるように形成する。また、図４における
走査レンズ位置決め凹部９ｂは円筒形状をしているが、
必ずしも円筒形状である必要は無く、光学ユニット１及
びその上部カバー１０に設けた位置決め突起部で狭持可
能な形状、例えば四角柱等の角柱形状の凹部でも良い。

【００２３】図５は、第４の実施例を示す図である。こ
の実施例では、複数の走査レンズ７の位置決め基準９
を、第１の実施例と同様に、上述のｌ₁×α₁＝ｌ₂×
α₂＝ｌ₃×α₃＝・・・＝ｌ_n×α_n（ｎは正の整
数）の関係式が成立するように設定している。また、こ
の実施例では、上記複数の走査レンズ７の内、図１で示
す最も偏向器６側の走査レンズ７において、偏向点側の
レンズ面と走査レンズ系の光軸との交点をＮとし、この
交点Ｎと、位置決め基準９との間の光軸方向の距離をｄ
とした時、上記交点Ｎに対して位置決め基準９が、偏向
器６側にある場合を正とし、位置決め基準９が、感光ド
ラム８側にある場合を負として定義する。

【００２４】ここで、この実施例においては、最も偏向
器６側の走査レンズ７では、位置決め基準９が、常に正
の位置になるように走査レンズの位置決め基準９を設定
するようにしている。また、この実施例によれば、さら
に、走査レンズ面と光軸との交点と、走査レンズ位置決
め基準との間に、上述のような、位置決め基準を交点Ｎ
に対して、正の位置に配置するという、特定の関係を設
けることにより、本光走査装置の、使用環境の温度変化
等による、走査レンズ系の副走査面内における焦点距離
の増加を抑制できる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明の請求項１の構
成による光走査装置にあっては、各走査レンズの中で、
上下左右に対称位置に突起を設けてある為、成形時のバ
ランスが良く、走査レンズの精度の維持が可能であると
いう効果を奏する。また、請求項２の構成による光走査
装置にあっては、温度変化に伴うレンズ部材の膨張或い
は収縮に関して、基準の光軸に対して、走査レンズ系を
構成する各走査レンズのレンズ面が、主走査方向に同じ
量ずれる為、走査レンズ系内部での偏芯、即ち光軸の歪
みが発生しないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光走査装置の第一の実施例を示す
平面図である。

【図２】図１の実施例における光走査装置の走査光学系
の平面模式図である。

【図３】本発明による光走査装置の第二の実施例の要部
を示す斜視図である。

【図４】本発明による光走査装置の第三の実施例の要部
を示す斜視図である。

【図５】本発明による光走査装置の第４の実施例を示す
平面図である。

【図６】従来の光走査装置を示す平面図である。

【符号の説明】

１光学ユニット２半導体レーザー光源３コリメーターレンズ４シリンダーレンズ７走査レンズ８感光ドラム９，９ａ，９ｂ，９ｃ走査レンズの位置決め基準Ａ走査レンズの光軸Ｌ₁、Ｌ₂、・・Ｌ_n 走査レンズ群（ｎは正の整
数）Ｍ偏向点ｄ交点Ｎと走査レンズ位置決め基準９との間の光軸
方向の距離 α₁、α₂、・・α_n 走査レンズの線膨張係数（ｎは
正の整数）ｌ₁、ｌ₂、・・ｌ_n 光軸から位置決め基準までの主
走査方向の距離（ｎは正の整数）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏向走査したレーザービームを光学ユニ
ットに固定した走査レンズによって感光体上に結像する
光走査装置において、前記走査レンズの主走査方向の位
置決め基準を、走査レンズの光軸から上記主走査方向に
等距離の位置に設けたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】複数枚の走査レンズを有する光走査装置
において、各々の走査レンズＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃・・・Ｌ
_n（ｎは正の整数）の部材の線膨張係数をそれぞれ
α₁、α₂、α₃・・・α_n（ｎは正の整数）とし、光
軸から位置決め基準までの距離をそれぞれｌ₁、ｌ₂、
ｌ₃・・・ｌ_n（ｎは正の整数）とした場合、ｌ₁×α
₁＝ｌ₂×α₂＝ｌ₃×α₃＝・・・＝ｌ_n×α_n（ｎ
は正の整数）を満足する様に、各々の走査レンズにおけ
る位置決め基準を配置した請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】各々の走査レンズの部材の線膨張係数α
₁、α₂、α₃・・・α_n（ｎは正の整数）が全て等し
い請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】走査レンズの蓋面及び底面に光軸方向と
副走査方向とを含む面に対して面対称となる位置に各々
２個の突起部を形成し、走査レンズの底面の２個の突起
部の内の一方の突起部を、走査レンズの位置決め基準と
した請求項１記載の光走査装置。
【請求項５】走査レンズの底面に形成した突起部に対
面する光学ユニットに上記突起部をはめ込む凹部を設け
ると共に、走査レンズの蓋面に形成した突起部に対面す
る光学ユニットカバーに上記突起部をはめ込む凹部を設
け、上記走査レンズを上下から挟み込んで固定した請求
項４記載の光走査装置。
【請求項６】光学ユニットに２個の凹部を設け、この
２個の凹部の内位置決め基準となる突起部をはめ込む凹
部を突起部と同じ直径に形成し、他方の凹部を主走査方
向に長い長孔に形成とすると共に、光学ユニットカバー
に２個の凹部を設け、この２個の凹部の直径を突起部の
直径より大きくした請求項５記載の光走査装置。
【請求項７】走査レンズの蓋面及び底面に光軸方向と
副走査方向とを含む面に対して面対称となる位置に各々
２個の凹部を形成し、走査レンズの底面の２個の凹部の
内の一方の凹部を、走査レンズの位置決め基準とした請
求項１記載の光走査装置。
【請求項８】走査レンズの蓋面及び底面に形成した凹
部に対面する光学ユニットに、上記凹部にはめ込む突起
部を形成した請求項７記載の光走査装置。