JPH11149037A - シリンダーレンズユニット及びそれを用いた走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック製の光学素子からの戻り光によ
る半導体レーザーの光量変動を防止して、濃淡ムラのな
い高品位な画像を容易に得ることができるシリンダーレ
ンズユニット及びそれを用いた走査光学装置を得るこ
と。 【解決手段】 プラスチック製のシリンダーレンズとガ
ラス製のシリンダーレンズとを有するシリンダーレンズ
ユニットにおいて、該プラスチック製のシリンダーレン
ズの母線方向の長軸は該ガラス製のシリンダーレンズの
母線方向の長軸に対して傾いていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリンダーレンズユ
ニット及びそれを用いた走査光学装置に関し、特に光源
手段から光変調され射出した光束を回転多面鏡等より成
る光偏向器（偏向素子）で偏向反射させた後、ｆθ特性
を有する結像光学系（結像素子）を介して被走査面上を
光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子
写真プロセスを有するレーザービームプリンター（ＬＢ
Ｐ）やデジタル複写機等の装置に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザービームプリンター等の
走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から
光変調され射出した光束（光ビーム）を、例えば回転多
面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的
に偏向させ、ｆθ特性を有する結像光学系によって感光
性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束さ
せ、その面上を光走査して画像記録を行っている。

【０００３】図６は従来の走査光学装置の要部概略図で
ある。

【０００４】同図において光源手段としての半導体レー
ザー６１から射出した発散光束はコリメーターレンズ６
２により略平行光束とされ、絞り６３によって該光束
（光量）を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力を有
するシリンダーレンズ（シリンドリカルレンズ）６４に
入射している。シリンダーレンズ６４に入射した略平行
光束のうち主走査面内においてはそのまま略平行光束の
状態で射出する。また副走査面内においては集束して回
転多面鏡（ポリゴンミラー）から成る光偏向器６５の偏
向面（反射面）６５ａにほぼ線像として結像している。

【０００５】そして光偏向器６５の偏向面６５ａで偏向
反射された光束をｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレ
ンズ）６６を介して被走査面としての感光ドラム面６８
上に導光し、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させるこ
とによって、該感光ドラム６８面上を図中矢印Ｂ方向に
光走査して画像情報の記録を行なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような走査光学装
置に使用されるシリンダーレンズは、該装置の軽量化、
低コスト化、そして生産性の観点から、従来のガラス製
レンズからプラスチック製レンズに移行しつつある。

【０００７】また正の屈折力を有するガラス製のシリン
ダーレンズと負の屈折力を有するプラスチック製のシリ
ンダーレンズとを組み合わせることにより、例えば結像
光学系（ｆθレンズ）をプラスチック製の走査レンズで
構成した場合の環境変動による影響を補償している例も
ある。

【０００８】このようなプラスチック製のシリンダーレ
ンズは軽量、低コスト、そして高生産性というメリット
はあるものの、レンズ面に反射防止膜を成膜することが
難しい為、表面反射光が多いという問題点がある。

【０００９】また主走査面内におけるプラスチック製の
シリンダーレンズのレンズ面は平面形状のため、該レン
ズ面で反射された光束、所謂戻り光が半導体レーザーの
発光点近傍に集光して戻るという問題点もある。この戻
り光は半導体レーザーのニヤーフィールド（発光点）、
ステム、そしてＡＰＣ（自動光量制御）用のピンフォト
等に作用し光量変動を引き起こすため、このような走査
光学装置では戻り光により画像に濃淡ムラが生じ、高品
位な画像が得られないという問題点がある。

【００１０】本発明はプラスチック製の光学素子（シリ
ンダーレンズ）の光軸を該光学素子への入射光束に対し
て所定量傾けることにより、該プラスチック製の光学素
子からの戻り光による半導体レーザーの光量変動を防止
し、濃淡ムラのない高品位な画像を容易に得ることがで
きるシリンダーレンズユニット及びそれを用いた走査光
学装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のシリンダーレン
ズユニットは (1) プラスチック製のシリンダーレンズとガラス製のシ
リンダーレンズとを有するシリンダーレンズユニットに
おいて、該プラスチック製のシリンダーレンズの母線方
向の長軸は該ガラス製のシリンダーレンズの母線方向の
長軸に対して傾いていることを特徴としている。

【００１２】(2) プラスチック製のシリンダーレンズを
有するシリンダーレンズユニットにおいて、該プラスチ
ック製のシリンダーレンズの光軸は該シリンダーレンズ
への入射光束に対して傾いていることを特徴としてい
る。

【００１３】本発明の走査光学装置は (3) 光源手段から射出した光束を第１の光学素子を介し
て主走査面内で略平行光束に変換し、該変換された略平
行光束を第２の光学素子を介して偏向素子の偏向面にお
いて主走査方向に長手の線状に結像させ、該偏向素子で
偏向反射された光束を第３の光学素子を介して被走査面
上にスポット状に結像させて、該被走査面上を走査する
走査光学装置において、該第２の光学素子は少なくとも
１枚のプラスチック製の光学素子を有し、該光学素子の
光軸は該光学素子への入射光束に対して主走査面内にお
いて傾いていることを特徴としている。

【００１４】特に(3-1) 前記第１の光学素子の焦点距離
をｆ、入射光束に対する前記プラスチック製の光学素子
の光軸の傾き角をθとしたとき、 ｆ×ｔａｎ２θ＞０．１ なる条件を満足することや、(3-2) 前記第２の光学素子
は正の屈折力を有するガラス製のシリンダーレンズと、
負の屈折力を有するプラスチック製のシリンダーレンズ
とを有していることや、(3-3) 前記ガラス製のシリンダ
ーレンズの光軸と前記プラスチック製のシリンダーレン
ズの光軸とが主走査面内において一致していることや、
(3-4) 前記第２の光学素子は正の屈折力を有する１枚の
プラスチック製のシリンダーレンズを有していること
や、(3-5) 前記第２の光学素子は光軸方向に移動可能で
あること、等を特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図、図２は図１に示した第２の光学素子の要部斜視
図、図３は図１における光源手段から光偏向器までの主
走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。

【００１６】図中、１は光源手段であり、例えば半導体
レーザーより成っている。２は第１の光学素子としての
コリメーターレンズであり、光源手段１から射出された
光束（光ビーム）を主走査面内において略平行光束に変
換している。３は開口絞りであり、通過光束径を整えて
いる。

【００１７】４は第２の光学素子としてのシリンダーレ
ンズユニットであり、正の屈折力を有するガラス製のシ
リンダーレンズ４ａと、負の屈折力を有するプラスチッ
ク製のシリンダーレンズ４ｂとを有しており、光軸方向
に移動可能となるように構成されており、開口絞り３を
通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器の偏向
面にほぼ線像として結像させている。

【００１８】本実施形態におけるガラス製のシリンダー
レンズ４ａの光軸Ｍは該シリンダーレンズ４ａに入射す
る入射光束に対して略平行であり、プラスチック製のシ
リンダーレンズ４ｂの光軸Ｌは該シリンダーレンズ４ｂ
に入射する入射光束に対して主走査面内において所定量
傾いている。尚、プラスチック製のシリンダーレンズ４
ｂのレンズ面（表面）には反射防止膜が成膜されていな
い。

【００１９】５は偏向素子としての、例えばポリゴンミ
ラー（回転多面鏡）より成る光偏向器であり、モータ等
の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度
で回転している。

【００２０】６は第３の光学素子としてのｆθ特性を有
する１枚のレンズより成るｆθレンズ（結像光学系）で
あり、例えばプラスチック製のレンズで形成されてお
り、光偏向器５によって偏向反射された画像情報に基づ
く光束を被走査面としての感光ドラム面８上にスポット
状に結像させ、かつ該光偏向器５の偏向面の面倒れを補
正している。

【００２１】本実施形態において半導体レーザー１より
射出した発散光束はコリメーターレンズ２により主走査
面内において略平行光束に変換され、開口絞り３によっ
て該光束（光量）を制限してシリンダーレンズユニット
４に入射している。シリンダーレンズユニット４に入射
した光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で
射出する。また副走査断面においては収束して光偏向器
５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）
として結像している。そして光偏向器５の偏向面５ａで
偏向反射された光束は主走査方向と副走査方向とで異な
る屈折力を有するｆθレンズ６を介して感光ドラム面８
上に導光され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させる
ことによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向に光走
査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面
８上に画像記録を行なっている。

【００２２】本実施形態におけるシリンダーレンズユニ
ット４は図２に示すように正の屈折力を有するガラス製
のシリンダーレンズ４ａと、副走査方向に負（凹）の屈
折力を有するプラスチック製のシリンダーレンズ４ｂと
を有し、前述の如く該ガラス製のシリンダーレンズ４ａ
の光軸Ｍは該シリンダーレンズ４ａに入射する入射光束
に対して略平行であり、該プラスチック製のシリンダー
レンズ４ｂの光軸Ｌは該シリンダーレンズ４ｂに入射す
る入射光束に対して主走査面内において所定量傾いてい
る。即ちプラスチック製のシリンダーレンズ４ｂの主走
査方向（母線方向）の長軸はガラス製のシリンダーレン
ズ４ａの主走査方向（母線方向）の長軸に対し角度θだ
け傾いて取り付けられている。

【００２３】本実施形態におけるプラスチック製のシリ
ンダーレンズ４ｂは前述の如くレンズ面に反射防止膜を
成膜していないため、図３に示すように一部の光束はレ
ンズ面で反射し、図中破線で示すように戻り光２１が生
じる。この戻り光２１はその一部が開口絞り３により制
限された後、再びコリメーターレンズ２を通過し半導体
レーザー１の方向に戻る。

【００２４】しかしながら本実施形態では上述の如く主
走査面内においてプラスチック製のシリンダーレンズ４
ｂの光軸Ｌを入射光束に対して角度θだけ傾けているた
め、該シリンダーレンズ４ｂのレンズ面（表面）で反射
された戻り光２１が半導体レーザー１の発光点Ｅから一
定量ズレたところに戻る。そのズレ量ｄｙはコリメータ
ーレンズ２の焦点距離をｆ、入射光束に対するプラスチ
ック製のシリンダーレンズ４ｂの光軸Ｌの傾き角をθと
したとき、 ｄｙ＝ｆ×ｔａｎ２θ と表わすことができる。

【００２５】一般に半導体レーザーの発光点部分の形状
を考えると戻り光のズレ量ｄｙは０．１(mm)以上に設定
することが望ましい。そこで本実施形態では入射光束に
対するプラスチック製のシリンダーレンズ４ｂの光軸Ｌ
の傾き角θを、 ｆ×ｔａｎ２θ＞０．１ ‥‥‥‥（１） なる条件を満足するように設定している。

【００２６】条件式（１）は入射光束に対するプラスチ
ック製のシリンダーレンズ４ｂの光軸Ｌの主走査面内に
おける傾き角θを規定する為のものであり、条件式
（１）を外れると該シリンダーレンズ４ｂのレンズ面で
反射された戻り光が半導体レーザー１の発光点Ｅ近傍に
集光し、光量変動を引き起こし、高品位な画像が得られ
なくなってくるので良くない。

【００２７】本実施形態ではコリメーターレンズ２の焦
点距離をｆ＝１６．０(mm)と設定し、入射光束に対する
プラスチック製のシリンダーレンズ４ｂの光軸Ｌの傾き
角θを２０’に設定することにより、半導体レーザー１
の発光点Ｅにおける戻り光２１のズレ量ｄｙを０．１８
６(mm)とすることができ、これにより該シリンダーレン
ズ４ｂからの戻り光２１が半導体レーザー１の発光点Ｅ
近傍に戻らないようにして光量変動を防止している。

【００２８】また本実施形態ではシリンダーレンズユニ
ット４を光軸方向に所定量移動させることによって戻り
光２１のスポット径の調整も行なうことができる。

【００２９】尚、本実施形態ではプラスチック製のシリ
ンダーレンズ４ｂの入射面で表面反射が生じ半導体レー
ザー１の方向に光束が戻った場合を示しているが、出射
面での戻り光の場合にも上記とほぼ同様に考えることが
でき、本実施形態による効果を十分に発揮することがで
きる。

【００３０】このように本実施形態では上述の如く条件
式（１）を満足するように入射光束に対するプラスチッ
ク製のシリンダーレンズ４ｂの光軸Ｌの主走査面内にお
ける傾き角を適切に設定することにより、反射防止膜を
成膜していない該シリンダーレンズ４ｂからの戻り光２
１による半導体レーザー１の光量変動を防止することが
でき、これにより濃淡ムラのない高品位な画像を容易に
得ている。

【００３１】図４は本発明の実施形態２における光源手
段から光偏向器までの主走査方向の要部断面図（主走査
断面図）である。同図において図３に示した要素と同一
要素には同符番を付している。

【００３２】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点はシリンダーレンズユニットを構成するガラス製
のシリンダーレンズの光軸とプラスチック製のシリンダ
ーレンズの光軸とを一致させ、該一致した光軸を該シリ
ンダーレンズユニットに入射する入射光束に対して主走
査面内で所定量傾けたことである。その他の構成及び光
学的作用は前述の実施形態１と略同様であり、これによ
り同様な効果を得ている。

【００３３】即ち、同図において１４はシリンダーレン
ズユニットであり、正の屈折力を有するガラス製のシリ
ンダーレンズ１４ａと、副走査方向に負（凹）の屈折力
を有するプラスチック製のシリンダーレンズ１４ｂとを
有している。本実施形態ではこのプラスチック製のシリ
ンダーレンズ１４ｂの光軸とガラス製のシリンダーレン
ズ１４ａの光軸とを一致させ、該一致した光軸Ｌをシリ
ンダーレンズユニット１４に入射する入射光束に対して
主走査面内で角度θだけ傾けている。

【００３４】本実施形態におけるプラスチック製のシリ
ンダーレンズ１４ｂは前述の実施形態１と同様にレンズ
面に反射防止膜を成膜していないため、同図の破線で示
すように一部の光束が該レンズ面（表面）で反射し、再
びコリメーターレンズ２を通過し半導体レーザー１の方
向に戻る。

【００３５】そこで本実施形態では主走査面内において
シリンダーレンズユニット１４の光軸Ｌを入射光束に対
して前述の条件式（１）を満足させつつ角度θだけ傾け
ることにより、プラスチック製のシリンダーレンズ１４
ｂのレンズ面で反射された戻り光２１が半導体レーザー
１の発光点Ｅ近傍に戻らないようにしている。

【００３６】即ち、本実施形態ではコリメーターレンズ
２の焦点距離をｆ＝１６．０(mm)と設定し、入射光束に
対するシリンダーレンズユニット１４の光軸Ｌの傾き角
θを１５’に設定することにより、半導体レーザー１の
発光点Ｅにおける戻り光２１のズレ量ｄｙを０．１４０
(mm)とすることができ、これによりプラスチック製のシ
リンダーレンズ１４ｂからの戻り光２１が半導体レーザ
ー１の発光点Ｅ近傍に戻らないようにして光量変動を防
止している。

【００３７】このように本実施形態では上述の如く条件
式（１）を満足するように入射光束に対するシリンダー
レンズユニット１４の光軸Ｌの主走査面内における傾き
角を適切に設定することにより、反射防止膜を成膜して
いないプラスチック製のシリンダーレンズ１４ｂからの
戻り光２１による半導体レーザー１の光量変動を防止す
ことができ、これにより濃淡ムラのない高品位な画像を
容易に得ている。

【００３８】さらに本実施形態ではガラス製のシリンダ
ーレンズ１４ａの光軸と、プラスチック製のシリンダー
レンズ１４ｂの光軸とを一致させたことにより、シリン
ダーレンズユニット１４の構造を簡易にすることができ
る。

【００３９】図５は本発明の実施形態３における半導体
レーザーから光偏向器までの主走査方向の要部断面図
（主走査断面図）である。同図において図３に示した要
素と同一要素には同符番を付している。

【００４０】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点はシリンダーレンズユニットを正の屈折力を有す
る１枚のプラスチック製のシリンダーレンズで構成し、
該シリンダーレンズの光軸を該シリンダーレンズに入射
する入射光束に対して主走査面内で所定量傾けたことで
ある。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１
と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

【００４１】即ち、同図において２４はシリンダーレン
ズユニットであり、正の屈折力を有する１枚のプラスチ
ック製のシリンダーレンズ２４ｂを有しており、該シリ
ンダーレンズ２４ｂの光軸Ｌを該シリンダーレンズ２４
ｂに入射する入射光束に対して主走査面内で角度θだけ
傾けている。

【００４２】本実施形態においても前述の実施形態１と
同様にプラスチック製のシリンダーレンズ２４ｂはレン
ズ面に反射防止膜を成膜していないため、同図の破線で
示すように一部の光束が該レンズ面で反射し、再びコリ
メーターレンズ２を通過し半導体レーザー１の方向に戻
る。

【００４３】そこで本実施形態では主走査面内において
プラスチック製のシリンダーレンズ２４ｂの光軸Ｌを入
射光束に対して前述の条件式（１）を満足させつつ角度
θだけ傾けることにより、該シリンダーレンズ２４ｂの
レンズ面で反射された戻り光２１が半導体レーザー１の
発光点Ｅ近傍に戻らないようにしている。

【００４４】即ち、本実施形態ではコリメーター２の焦
点距離をｆ＝１６．００(mm)とし、入射光束に対するプ
ラスチック製のシリンダーレンズ２４ｂの光軸Ｌの傾き
角θを１５’に設定することにより、半導体レーザー１
の発光点Ｅにおける戻り光２１のズレ量ｄｙを０．１４
０(mm)とすることができ、これにより該シリンダーレン
ズ２４ｂからの戻り光２１が半導体レーザー１の発光点
Ｅ近傍に戻らないようにして光量変動を防止している。

【００４５】このように本実施形態では上述の如く条件
式（１）を満足するように入射光束に対するプラスチッ
ク製のシリンダーレンズ２４ｂの光軸Ｌの主走査面内に
おける傾き角を適切に設定することにより、反射防止膜
を成膜していない該シリンダーレンズ２４ｂからの戻り
光２１による半導体レーザー１の光量変動を防止するこ
とができ、これにより濃淡ムラのない高品位な画像を容
易に得ている。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば前述の如くプラスチック
製の光学素子（シリンダーレンズ）の光軸を該光学素子
への入射光束に対して所定量傾けることにより、該プラ
スチック製の光学素子からの戻り光による半導体レーザ
ーの光量変動を防止することができ、これにより濃淡ム
ラのない高品位な画像を容易に得ることができるシリン
ダーレンズユニット及びそれを用いた走査光学装置を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】 図１に示したシリンダーレンズユニットの要
部斜視図

【図３】 本発明の実施形態１における光源手段から光
偏向器までの主走査方向の要部断面図

【図４】 本発明の実施形態２における光源手段から光
偏向器までの主走査方向の要部断面図

【図５】 本発明の実施形態３における光源手段から光
偏向器までの主走査方向の要部断面図

【図６】 従来の走査光学装置の主走査方向の要部断面
図

【符号の説明】

１ 光源手段（半導体レーザー） ２ 第１の光学素子（コリメーターレンズ） ３ 絞り ４，１４，２４ 第２の光学素子（シリンダーレンズ
ユニット） ４ａ，１４ａ ガラス製のシリンダーレンズ ４ｂ，１４ｂ プラスチック製のシリンダーレンズ ２４ｂ プラスチック製のシリンダーレンズ ５ 偏向素子（光偏向器） ６ 第３の光学素子（ｆθレンズ） ８ 被走査面（感光ドラム面） ２１ 戻り光

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック製のシリンダーレンズとガ
   ラス製のシリンダーレンズとを有するシリンダーレンズ
   ユニットにおいて、 該プラスチック製のシリンダーレンズの母線方向の長軸
   は該ガラス製のシリンダーレンズの母線方向の長軸に対
   して傾いていることを特徴とするシリンダーレンズユニ
   ット。
2. 【請求項２】 プラスチック製のシリンダーレンズを有
   するシリンダーレンズユニットにおいて、 該プラスチック製のシリンダーレンズの光軸は該シリン
   ダーレンズへの入射光束に対して傾いていることを特徴
   とするシリンダーレンズユニット。
3. 【請求項３】 光源手段から射出した光束を第１の光学
   素子を介して主走査面内で略平行光束に変換し、該変換
   された略平行光束を第２の光学素子を介して偏向素子の
   偏向面において主走査方向に長手の線状に結像させ、該
   偏向素子で偏向反射された光束を第３の光学素子を介し
   て被走査面上にスポット状に結像させて、該被走査面上
   を走査する走査光学装置において、 該第２の光学素子は少なくとも１枚のプラスチック製の
   光学素子を有し、該光学素子の光軸は該光学素子への入
   射光束に対して主走査面内において傾いていることを特
   徴とする走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記第１の光学素子の焦点距離をｆ、入
   射光束に対する前記プラスチック製の光学素子の光軸の
   傾き角をθとしたとき、 ｆ×ｔａｎ２θ＞０．１ なる条件を満足することを特徴とする請求項３記載の走
   査光学装置。
5. 【請求項５】 前記第２の光学素子は正の屈折力を有す
   るガラス製のシリンダーレンズと、負の屈折力を有する
   プラスチック製のシリンダーレンズとを有していること
   を特徴とする請求項３又は４記載の走査光学装置。
6. 【請求項６】 前記ガラス製のシリンダーレンズの光軸
   と前記プラスチック製のシリンダーレンズの光軸とが主
   走査面内において一致していることを特徴とする請求項
   ５記載の走査光学装置。
7. 【請求項７】 前記第２の光学素子は正の屈折力を有す
   る１枚のプラスチック製のシリンダーレンズを有してい
   ることを特徴とする請求項３又は４記載の走査光学装
   置。
8. 【請求項８】 前記第２の光学素子は光軸方向に移動可
   能であることを特徴とする請求項５、６又は７記載の走
   査光学装置。