JPH10239607A - 光源装置及びその光源装置を備えた走査光学装置 - Google Patents

光源装置及びその光源装置を備えた走査光学装置

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JPH10239607A
JPH10239607A JP4444397A JP4444397A JPH10239607A JP H10239607 A JPH10239607 A JP H10239607A JP 4444397 A JP4444397 A JP 4444397A JP 4444397 A JP4444397 A JP 4444397A JP H10239607 A JPH10239607 A JP H10239607A
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JP
Japan
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lens
light source
lens group
focal length
source device
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JP4444397A
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English (en)
Inventor
Etsuko Shibata
悦子 芝田
Hiroshi Nakamura
弘 中村
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源部の保持構造が簡単で小型化でき、温度
補償の確実な光源装置及び走査光学装置を提供する。 【解決手段】 レーザダイオード11と集光レンズ群1
5とをホルダ12に保持した光源装置。レンズ群15
は、ガラスを材料として正の屈折力を有する第1レンズ
15aと樹脂を材料として正の屈折力を有する第2レン
ズ15bとからなる。レンズ群15の焦点距離をf、第
2レンズ15bの焦点距離をfp、ホルダ12の線膨張
係数をkとすると、f/fpの値は以下の条件式を満足
している。 0.045・(k・105−2.3)+0.01≦f/fp≦0.045・(k・105
2.3)+0.18

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真感光体等
の被走査面上に画像を書き込むための光源装置及び走査
光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子写真感光体へ画像を書き込
むための光源装置は、光源としてのレーザダイオードと
該レーザダイオードから放射された光ビームを集光する
集光レンズとで構成されている。この種の光源装置で
は、環境温度の変化に起因してレーザダイオードや集光
レンズの保持部材が膨張/収縮し、レーザダイオードと
集光レンズとの間隔が変動し、ひいては感光体上でのビ
ーム径が変動して画像の品質が劣化するという問題を有
している。
【0003】そこで、従来では、特開平4−10751
8号公報に示されている光源装置が提案されている。こ
の光源装置は、図3に示すように、レーザダイオード1
の保持部材2と集光レンズ群3の保持部材4との間に温
度補償用の中間保持部材5を介在させることで、温度変
化に基づく感光体上でのビーム径の変動を防止してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の光源装置では、中間保持部材を設けることから光源
部の保持構造が複雑となり、小型化が困難である。しか
も、保持部材としては線膨張係数に差を有する複数の材
料が必要となり、所望の特性を有する材料を選択して組
み合わせ、目的とする温度補償を得ることは、煩雑な計
算が必要で実際上困難である。
【0005】そこで、本発明の目的は、光源部の保持構
造が簡単で小型化でき、しかも温度補償の確実な光源装
置及び走査光学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、作用及び効果】以上の目
的を達成するため、本発明に係る光源装置は、光源と、
ガラスを材料として正の屈折力を有する第1レンズ及び
樹脂を材料として正の屈折力を有する第2レンズからな
るレンズ群と、前記光源及び前記レンズ群を保持する保
持部材とを備え、以下の条件式を満足する。
【0007】0.045・(k・105−2.3)+0.01≦f/fp≦0.
045・(k・105−2.3)+0.18 f:レンズ群の焦点距離 fp:第2レンズの焦点距離 k:保持部材を構成する材料の線膨張係数
【0008】さらに、本発明に係る走査光学装置は、前
記光源装置と、この光源装置から出射された光ビームを
偏向する偏向器と、この偏向器で偏向された光ビームを
被走査面上に結像/走査する走査光学系とを備えてい
る。この場合、前記光学装置は略平行なあるいは収束さ
れた光ビームを出射する。
【0009】以上の構成において、光源から放射された
光ビームは第1レンズ及び第2レンズで屈折されて出射
される。温度変化に伴って、光源及びレンズ群の保持部
材が膨張/収縮し、光源とレンズ群との間隔が変化し、
被走査面上の結像点がずれようとする。一方、ガラス材
からなる第1レンズの屈折力は実質的に変化しないが、
樹脂材からなる第2レンズの屈折力が変化し、レンズ群
全体の焦点距離が変化する。本発明においては、レンズ
群の焦点距離の変化と光源とレンズ群との間隔の変化と
が結像点のずれを互に打ち消し合い、温度変化に伴う被
走査面上での結像点のずれを抑え、ビーム径を適正な値
に維持する。
【0010】前記条件式は、環境温度の変化に伴って保
持部材の膨張が発生した場合、レンズ群全体の焦点距離
と樹脂材からなる第2レンズの焦点距離の比を定めたも
のである。換言すれば、レンズ群において、樹脂製第2
レンズの屈折力の分担割合を示す。
【0011】本発明によれば、光源部のレンズ群を、ガ
ラスを材料として正の屈折力を有する第1レンズ及び樹
脂を材料として正の屈折力を有する第2レンズにて構成
し、このレンズ群と光源とを保持部材で保持するという
簡単な構成の光源装置とすることができる。しかも、保
持部材の線膨張係数に応じて第1及び第2レンズの焦点
距離を設定するという簡単な設計によって、環境温度の
変化に伴う被走査面上での結像点のずれを自動的に補正
することができ、画像品質の劣化を防止することができ
る。さらに、光源部の保持構造の単純化、小型化が達成
でき、保持部材の材料を統一化できてその選択の幅が拡
がり、光源装置のコストダウンが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光源装置及び
その光源装置を備えた走査光学装置の実施形態について
添付図面を参照して説明する。図1において、走査光学
装置は、光源ユニット10と、シリンドリカルレンズ2
1と、ポリゴンミラー22と、走査レンズ23群と、シ
リンドリカルレンズ24と、平面ミラー25とで構成さ
れている。光源ユニット10は、レーザダイオード11
と集光レンズ群15(第1レンズ15a及び第2レンズ
15b)とで構成され、その詳細については以下に説明
する。
【0013】前記光源ユニット10からは略平行なある
いは収束された光ビームが出射され、シリンドリカルレ
ンズ21を介してポリゴンミラー22に到達する。シリ
ンドリカルレンズ21は光ビームをポリゴンミラー22
の反射面近傍に主走査方向に長い線状に集光する。ポリ
ゴンミラー22は矢印a方向に所定の速度で回転駆動さ
れる。光ビームはポリゴンミラー22の回転に基づいて
各反射面で等角速度に偏向され、走査レンズ群23及び
シリンドリカルレンズ24を透過し、平面ミラー25を
介して感光体ドラム30上で結像すると共に矢印b方向
に走査する。
【0014】走査レンズ群23はポリゴンミラー22で
等角速度に偏向された光ビームを感光体ドラム30上で
の主走査速度を等速に補正する(歪曲収差補正)機能を
有している。シリンドリカルレンズ24は前記シリンド
リカルレンズ21と協働してポリゴンミラー22の面倒
れ誤差を補正する。
【0015】感光体ドラム30は矢印c方向に一定速度
で回転駆動され、ポリゴンミラー22及び走査レンズ群
23による矢印b方向への主走査と、感光体ドラム30
の矢印c方向への副走査によって感光体ドラム30上に
画像(静電潜像)が書き込まれる。
【0016】次に、光源ユニット10について詳述す
る。図2に示すように、レーザダイオード11及び集光
レンズ群15はホルダ12によって一体的に保持されて
いる。ホルダ12はそれぞれ円筒状の同一材料から形成
されたホルダ12a,12bからなる。レーザダイオー
ド11はホルダ12aの基部に固定されている。レンズ
群15は第1及び第2レンズ15a,15bがそれぞれ
の外周面においてホルダ12bの内周面に接着されてい
る。ホルダ12bはホルダ12aに対して接合箇所Aで
接着されている。
【0017】第1レンズ15aはガラスを材料として正
の屈折力を有している。第2レンズ15bは樹脂を材料
として正の屈折力を有している。これらのレンズ15
a,15bはレーザダイオード11から放射された拡散
光を略平行光あるいは収束光に集光する。環境温度が上
昇すると、ホルダ12が膨張し、レーザダイオード11
とレンズ群15の間隔が大きくなり、感光体ドラム30
上での結像点がマイナス側にシフトし、感光体ドラム3
0上でのビーム径が増大する。一方、ガラス製の第1レ
ンズ15aは温度変化によってその焦点距離が実質上変
化することはないが、樹脂製の第2レンズ15bは温度
上昇で焦点距離が長くなり、結果的にレンズ群15の焦
点距離が長くなることで、感光体ドラム30上での結像
点をプラス側に戻し、ビーム径の増大を防止する。
【0018】以下の第1表は図1に示した走査光学装置
の偏向面と平行な面上での基本構成の具体例を示す。シ
リンドリカルレンズ21,24はこの面内で屈折力を持
たないため、第1表では省略している。また、ポリゴン
ミラー22も省略している。
【0019】
【表1】
【0020】以下に示す第2表は、前記第1表の基本構
成における集光レンズ15の構成を第1例〜第3例(本
発明例)として掲げ、比較例も併せて掲げる。比較例は
ガラス製レンズ1枚のみで構成された、いわば従来例で
ある。
【0021】
【表2】
【0022】レーザダイオード11と集光レンズ群15
の間隔に影響を与えるホルダ12はアルミニウム製と
し、その線膨張係数は2.3×10-5mm/℃である。
第1レンズ15a及び第2レンズ15bの光学材料の特
性は第3表に示す。
【0023】
【表3】
【0024】前記第1例〜第3例及び比較例において
も、環境温度が上昇することによってホルダ12が膨張
し、レーザダイオード11とレンズ群15との間隔は、
20℃で10.1mm、30℃で10.102mm、4
0℃で10.105mmとなる。また、前述のように、
ガラス製第1レンズ15aは温度上昇によってその焦点
距離はほとんど変化しないが、樹脂製第2レンズ15b
は焦点距離が長くなる、従って、集光レンズ群15とし
ては焦点距離が長くなり、各温度に対応する焦点距離は
以下の第4表の上段に示すとおりである。
【0025】
【表4】
【0026】温度上昇に伴う、ホルダ12の熱膨張によ
る結像点のマイナス側へのシフト量は、焦点距離が変化
しない比較例では、第4表の中段に示すとおり、30℃
で−2.39mm、40℃で−4.76mmとかなり大
きい。しかし、本発明の第1例〜第3例では、集光レン
ズ群15の焦点距離が長くなって結像点をプラス側に戻
す。その結果、結像点のシフト量は、第1例、第3例で
は比較例の半分以下、第2例では比較例の1%以下に抑
えることができる。
【0027】本実施形態では、前記第2表に示したよう
に、第1レンズ15aと第2レンズ15bとの間隔を2
mmに設定している。この間隔をあまり大きく設定する
と、樹脂製第2レンズ15bが温度変化に伴って焦点距
離が変化してもレンズ群15としての焦点距離があまり
変化せず、前述の温度補償効果が弱くなる。
【0028】ところで、温度補償効果を得るために、レ
ンズ群15において樹脂製第2レンズ15bの屈折力の
分担割合は以下の式を満足することが必要である。 0.045・(k・105−2.3)+0.01≦f/fp≦0.045・(k・105
2.3)+0.18 f:レンズ群の焦点距離 fp:第2レンズの焦点距離 k:保持部材を構成する材料の線膨張係数
【0029】前記条件式の上限値を超えると、環境温度
が上昇した場合、樹脂材の膨張で第2レンズ15bの焦
点距離が長くなることによる補償効果よりも、ホルダ1
2の膨張によって第1及び第2レンズ15a,15bの
間隔が増大する効果の影響が大きくなり過ぎる。即ち、
結像点のマイナス側への移動が大きくなり過ぎ、被走査
面上でのビーム径の変動が許容できなくなる。逆に、条
件式の下限値を超えると、環境温度が上昇した場合、ホ
ルダ12の膨張で第1及び第2レンズ15a,15bの
間隔が増大する効果よりも、樹脂材の膨張で第2レンズ
15bの焦点距離が長くなることによる補償効果の影響
が大きくなり過ぎる。即ち、結像点のプラス側への移動
が大きくなり過ぎ、被走査面上でのビーム径の変動が許
容できなくなる。
【0030】前記条件式は、保持部材の材料に応じて上
限値、下限値が変化する。例えば、保持部材としてアル
ミニウムを選択した場合、その線膨張係数は2.3×1
-5(mm/℃)であるため、条件式は0.01≦f/
fp≦0.18となる。また、保持部材としてポリカー
ボネートを選択した場合、その線膨張係数は7.0×1
-5(mm/℃)であるため、条件式は0.223≦f
/fp≦0.392となる。
【0031】なお、本実施形態では、走査レンズ群23
は温度変化の影響を受けないものとして説明している。
しかし、走査レンズ群23に樹脂製レンズが含まれる場
合、ホルダ12の膨張による影響に比べると小さいが結
像点がシフトする要因となる。この場合でも前記条件式
の範囲内で走査レンズ群23の影響も併せて補償するこ
とができる。
【0032】なお、本発明に係る光源装置及び走査光学
装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨
の範囲内で種々に変更することができる。特に、光源装
置自体は感光体上に画像を書き込む走査光学装置以外に
も使用可能であり、平行光あるいは収束光以外に拡散光
を出射することもある。光源装置を走査光学装置に使用
する場合、出射ビームを収束光とすることは、偏向器で
の偏向角を大きく設定しても、感光体上での収差劣化を
低減することができる。
【0033】一方、走査光学装置において、偏向器とし
てはポリゴンミラーやガルバノミラー以外に、音響光学
効果を有する非メカニカル偏向器を用いることができ
る。また、走査光学系はレンズ系のみでなく、fθミラ
ー等の反射系を含んでいてもよく、その構成は任意であ
る。さらに、走査光学装置は、複数の光ビームを同時に
放射して1走査で複数ラインの画像を書き込むマルチビ
ーム方式であってもよい。前記光源装置をこのマルチビ
ーム方式に使用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である光源装置及び走査光
学装置を示す斜視図。
【図2】図1に示されている光源装置の断面図。
【図3】従来の光源装置の断面図。
【符号の説明】
10…光源ユニット 11…レーザダイオード 12(12a,12b)…ホルダ 15…集光レンズ群 15a…ガラス製第1レンズ 15b…樹脂製第2レンズ 22…ポリゴンミラー 23…走査レンズ群 30…感光体ドラム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、 ガラスを材料として正の屈折力を有する第1レンズ及び
    樹脂を材料として正の屈折力を有する第2レンズからな
    るレンズ群と、 前記光源及び前記レンズ群を保持する保持部材と、を備
    え、 以下の条件式を満足すること、 0.045・(k・105−2.3)+0.01≦f/fp≦0.045・(k・105
    2.3)+0.18 f:レンズ群の焦点距離 fp:第2レンズの焦点距離 k:保持部材を構成する材料の線膨張係数 を特徴とする光源装置。
  2. 【請求項2】 光源と、ガラスを材料として正の屈折力
    を有する第1レンズ及び樹脂を材料として正の屈折力を
    有する第2レンズからなるレンズ群と、前記光源及び前
    記レンズ群を保持する保持部材と、を備え、略平行なあ
    るいは収束された光ビームを出射する光源装置と、 前記光源装置から出射された光ビームを偏向する偏向器
    と、 前記偏向器で偏向された光ビームを被走査面上に結像/
    走査する走査光学系と、を備え、 前記光源装置は以下の条件式を満足すること、 0.045・(k・105−2.3)+0.01≦f/fp≦0.045・(k・105
    2.3)+0.18 f:レンズ群の焦点距離 fp:第2レンズの焦点距離 k:保持部材を構成する材料の線膨張係数 を特徴とする走査光学装置。
JP4444397A 1997-02-27 1997-02-27 光源装置及びその光源装置を備えた走査光学装置 Pending JPH10239607A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6283371B1 (en) 1998-09-23 2001-09-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd Laser diode module of optical scanner
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