JP2734154B2 - ポストオブジェクティブ型走査光学系とそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
ポストオブジェクティブ型走査光学系とそれを用いた画像形成装置Info
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザプリンターなどに用いられる走査光
学系に関し、特にビームが集束レンズによって集束光と
されたのち、光偏向器によって走査されるポストオブジ
ェクティブ型走査光学系とそれを用いた画像形成装置に
関するものである。
学系に関し、特にビームが集束レンズによって集束光と
されたのち、光偏向器によって走査されるポストオブジ
ェクティブ型走査光学系とそれを用いた画像形成装置に
関するものである。
従来の技術 従来のレーザプリンターなどで多く用いられている走
査光学系はプレオブジェクティブ型である。プレオブジ
ェクティブ型の走査光学系は偏向された後に集束レンズ
を配置するため、集束レンズによって像面湾曲やｆθ特
性を補正することが容易であるが、集束レンズは大きく
なり、かつ構成が複雑になるため高価になるという問題
点と、光路長を長くとる必要があるので、小型化が難し
いという問題点がある。近年、偏向する前に集束レンズ
を配置するポストオブジェクティブ型走査光学系は小型
で低価格な走査光学系を実現するものとして研究、及び
製品化されている。
査光学系はプレオブジェクティブ型である。プレオブジ
ェクティブ型の走査光学系は偏向された後に集束レンズ
を配置するため、集束レンズによって像面湾曲やｆθ特
性を補正することが容易であるが、集束レンズは大きく
なり、かつ構成が複雑になるため高価になるという問題
点と、光路長を長くとる必要があるので、小型化が難し
いという問題点がある。近年、偏向する前に集束レンズ
を配置するポストオブジェクティブ型走査光学系は小型
で低価格な走査光学系を実現するものとして研究、及び
製品化されている。
以下、図面を参照しながら、上述した従来のポストオ
ブジェクティブ型走査光学系の一例について説明する。
ブジェクティブ型走査光学系の一例について説明する。
第５図は従来のポストオブジェクティブ型走査光学系
の構成を示すものである。第５図において、21は半導体
レーザ、22は集束レンズ、23は副走査方向に屈折力をも
つシリンドリカルレンズ、24は円筒面ポリゴン、25は副
走査方向に屈折力をもつ長尺のシリンドリカルレンズ、
26は感光ドラム、27はポリゴンの回転中心軸である。
の構成を示すものである。第５図において、21は半導体
レーザ、22は集束レンズ、23は副走査方向に屈折力をも
つシリンドリカルレンズ、24は円筒面ポリゴン、25は副
走査方向に屈折力をもつ長尺のシリンドリカルレンズ、
26は感光ドラム、27はポリゴンの回転中心軸である。
以上のように構成されたポストオブジェクティブ型走
査光学系について、第６図a,bを用いてその動作の説明
をする。
査光学系について、第６図a,bを用いてその動作の説明
をする。
まず、第６図ａは主走査方向面内における光路図、第
６図ｂは副走査方向面内における光路図を示したもので
あって半導体レーザ21からの光束は集束レンズ22によっ
て集束光になり、シリンドリカルレンズ23に入射し、副
走査方向については円筒面ポリゴン24の反射面近傍に集
束する。円筒面ポリゴン24は回転中心軸27を中心として
回転し、入射したレーザ光束を偏向し、長尺のシリンド
リカルレンズ25によって感光ドラム26上に集束し走査す
る。長尺のシリンドリカルレンズ25は偏向点と感光ドラ
ム26上の走査面とを、副走査方向で幾何光学的に共役に
なるように配置され、円筒ポリゴン24の面倒れを補正し
ている。
６図ｂは副走査方向面内における光路図を示したもので
あって半導体レーザ21からの光束は集束レンズ22によっ
て集束光になり、シリンドリカルレンズ23に入射し、副
走査方向については円筒面ポリゴン24の反射面近傍に集
束する。円筒面ポリゴン24は回転中心軸27を中心として
回転し、入射したレーザ光束を偏向し、長尺のシリンド
リカルレンズ25によって感光ドラム26上に集束し走査す
る。長尺のシリンドリカルレンズ25は偏向点と感光ドラ
ム26上の走査面とを、副走査方向で幾何光学的に共役に
なるように配置され、円筒ポリゴン24の面倒れを補正し
ている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、副走査方向の
像面湾曲を除くことができないので、高解像度化するの
は困難という問題点を有していた。第７図は従来例にお
ける像面湾曲を示した図である。
像面湾曲を除くことができないので、高解像度化するの
は困難という問題点を有していた。第７図は従来例にお
ける像面湾曲を示した図である。
本発明は上記問題点に鑑み、低価格で小型かつ、高解
像度のポストオブジェクティブ型走査光学系を提供する
ものである。
像度のポストオブジェクティブ型走査光学系を提供する
ものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明のポストオブジェ
クティブ型走査光学系は、レーザビームが集束レンズに
よって集束光とされたのち、光偏向器によって走査され
たレーザビームが作る面に対して斜めの角度を有して光
偏向器の反射面に入射するポストオブジェクティブ型走
査光学系であって、 光偏向器の反射面は、円筒面または球面を有し、 光偏向器と走査面との間には、副走査方向の焦点距離
が主走査方向における中心部と周辺部で変化し、出射面
が入射面における主走査方向の屈折力を打ち消すような
円筒面である補正レンズを備え、 光偏向器の回転中心から偏向点までの距離をｒ、偏向
点から走査面までの距離をＬ、有効走査幅をY0としたと
き、 ｒ≧−0.025×Ｌ＋0.1×Y0＋1.4（単位:mm） を満足することを特徴とする。
クティブ型走査光学系は、レーザビームが集束レンズに
よって集束光とされたのち、光偏向器によって走査され
たレーザビームが作る面に対して斜めの角度を有して光
偏向器の反射面に入射するポストオブジェクティブ型走
査光学系であって、 光偏向器の反射面は、円筒面または球面を有し、 光偏向器と走査面との間には、副走査方向の焦点距離
が主走査方向における中心部と周辺部で変化し、出射面
が入射面における主走査方向の屈折力を打ち消すような
円筒面である補正レンズを備え、 光偏向器の回転中心から偏向点までの距離をｒ、偏向
点から走査面までの距離をＬ、有効走査幅をY0としたと
き、 ｒ≧−0.025×Ｌ＋0.1×Y0＋1.4（単位:mm） を満足することを特徴とする。
作用 本発明は上記したように光偏向器の反射面を円筒面ま
たは球面とすることによって、主走査方向の像面湾曲を
補正し、また、光偏向器と走査面との間に配置される補
正レンズの副走査方向の屈折力を主走査方向における中
心から周辺にかけて変化させることによって、副走査方
向の像面湾曲を補正する。また、前記補正レンズの出射
面をレンズ全体として主走査方向について屈折力をもた
せないような円筒面をすることにより、この補正レンズ
によって主走査方向における結像に悪影響を与えないこ
ととなる。
たは球面とすることによって、主走査方向の像面湾曲を
補正し、また、光偏向器と走査面との間に配置される補
正レンズの副走査方向の屈折力を主走査方向における中
心から周辺にかけて変化させることによって、副走査方
向の像面湾曲を補正する。また、前記補正レンズの出射
面をレンズ全体として主走査方向について屈折力をもた
せないような円筒面をすることにより、この補正レンズ
によって主走査方向における結像に悪影響を与えないこ
ととなる。
さらに、前記補正レンズの入射面を光軸上の点を中心
にして主走査方向に平行で光軸を含む面内に存在する円
弧を、前記光軸を含む面内に存在する主走査方向に平行
な回転対称軸を中心として回転させた回転対称面とする
ことで、副走査方向の屈折力を変化させた場合、この補
正レンズを加工が容易で低価格のレンズとすることがで
きる。
にして主走査方向に平行で光軸を含む面内に存在する円
弧を、前記光軸を含む面内に存在する主走査方向に平行
な回転対称軸を中心として回転させた回転対称面とする
ことで、副走査方向の屈折力を変化させた場合、この補
正レンズを加工が容易で低価格のレンズとすることがで
きる。
また、本光学系ではレーザビームが集束レンズによっ
て集束光とされたのち、光偏向器によって走査されたレ
ーザビームが作る面に対して斜めの角度を有して光偏向
器の反射面に入射するためにコマ収差が発生する。高解
像度を実現するためにはこのコマ収差をある程度低減す
る必要がある。光偏向器の反射面の曲率を大きくするこ
とでコマ収差を低減することができるが、主走査方向の
像面湾曲を補正する条件を維持したまま光偏向器の反射
面の曲率を大きくするためには、光偏向器の回転中心か
ら偏向点までの距離を長くする必要がある。コマ収差を
低減し高解像度を実現するには、光偏向器の回転中心か
ら偏向点までの距離をｒ、偏向点から走査面までの距離
をＬ、有効走査幅をY0としたとき、 ｒ≧0.025×Ｌ＋0.1×Y0＋1.4（単位:mm） なる条件を満足することが望ましい。この条件を満たさ
ない場合、周辺部の結像にコマ収差が多く発生し高解像
度を実現することが困難となる。
て集束光とされたのち、光偏向器によって走査されたレ
ーザビームが作る面に対して斜めの角度を有して光偏向
器の反射面に入射するためにコマ収差が発生する。高解
像度を実現するためにはこのコマ収差をある程度低減す
る必要がある。光偏向器の反射面の曲率を大きくするこ
とでコマ収差を低減することができるが、主走査方向の
像面湾曲を補正する条件を維持したまま光偏向器の反射
面の曲率を大きくするためには、光偏向器の回転中心か
ら偏向点までの距離を長くする必要がある。コマ収差を
低減し高解像度を実現するには、光偏向器の回転中心か
ら偏向点までの距離をｒ、偏向点から走査面までの距離
をＬ、有効走査幅をY0としたとき、 ｒ≧0.025×Ｌ＋0.1×Y0＋1.4（単位:mm） なる条件を満足することが望ましい。この条件を満たさ
ない場合、周辺部の結像にコマ収差が多く発生し高解像
度を実現することが困難となる。
また、本発明の走査光学系をもちいることにより、小
型、低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現するこ
とができる。
型、低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現するこ
とができる。
実施例 以下本発明の一実施例のポストオブジェクティブ型走
査光学系について、図面を参照しながら説明する。
査光学系について、図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例におけるポストオブジェク
ティブ型走査光学系の構成を示すものである。本発明に
おいては、光偏向器の反射面近傍で副走査方向について
ビームが集束されているため、反射面の形状が円筒面，
球面いずれの場合も副走査方向の屈折力には変化が少な
いので動作原理の差異はない。本実施例は反射面が円筒
面の場合である。
ティブ型走査光学系の構成を示すものである。本発明に
おいては、光偏向器の反射面近傍で副走査方向について
ビームが集束されているため、反射面の形状が円筒面，
球面いずれの場合も副走査方向の屈折力には変化が少な
いので動作原理の差異はない。本実施例は反射面が円筒
面の場合である。
第１図において、１は半導体レーザ、２は集束レン
ズ、３は副走査方向に屈折力をもつシリンドリカルレン
ズ、４は円筒面ポリゴン、５は第３図a,bに示した形状
の補正レンズ、６は感光ドラム、７はポリゴンの回転中
心軸である。
ズ、３は副走査方向に屈折力をもつシリンドリカルレン
ズ、４は円筒面ポリゴン、５は第３図a,bに示した形状
の補正レンズ、６は感光ドラム、７はポリゴンの回転中
心軸である。
第３図ａは補正レンズ５の水平方向の形状を示した上
面図、第３図ｂは補正レンズ５の垂直方向の形状を示し
た側面図を示すものである。
面図、第３図ｂは補正レンズ５の垂直方向の形状を示し
た側面図を示すものである。
第３図ａにおいて、８は主走査方向に平行で光軸を含
む面内にあり主走査方向に平行な回転対称軸、９は光軸
上の点、10は光軸上の点９を中心とする前記主走査方向
に平行な面内に存在する半径R1の円弧を回転対称軸８を
中心に回転した形状の回転対称面、11は前記主走査方向
に平行な面に垂直な光軸と交わる軸、12は前記主走査方
向に平行な面に垂直で軸11を中心軸とする曲率半径R2の
円筒面である。第３図ｂにおいて、R3は回転対称面10の
光軸上における回転対称軸８までの距離、THはレンズの
中心肉圧である。
む面内にあり主走査方向に平行な回転対称軸、９は光軸
上の点、10は光軸上の点９を中心とする前記主走査方向
に平行な面内に存在する半径R1の円弧を回転対称軸８を
中心に回転した形状の回転対称面、11は前記主走査方向
に平行な面に垂直な光軸と交わる軸、12は前記主走査方
向に平行な面に垂直で軸11を中心軸とする曲率半径R2の
円筒面である。第３図ｂにおいて、R3は回転対称面10の
光軸上における回転対称軸８までの距離、THはレンズの
中心肉圧である。
具体的数値例を表1,表2,表3,表４に示す。ただし、Y0
は有効走査幅、Ｌは円筒反射面から感光ドラム６までの
距離、Ｒは反射面の曲率、ｒはポリゴンの回転中心から
円筒反射面の頂点までの距離、Ｄは補正レンズ５の出射
面から感光ドラム６までの距離、R1,R2,R3,THは第３図
a,bにそれぞれ示したものである。
は有効走査幅、Ｌは円筒反射面から感光ドラム６までの
距離、Ｒは反射面の曲率、ｒはポリゴンの回転中心から
円筒反射面の頂点までの距離、Ｄは補正レンズ５の出射
面から感光ドラム６までの距離、R1,R2,R3,THは第３図
a,bにそれぞれ示したものである。
以上のように構成されたポストオブジェクティブ型走
査光学系について、以下、第４図a,bを用いてその動作
を説明する。
査光学系について、以下、第４図a,bを用いてその動作
を説明する。
まず、第４図ａは主走査方向面内における光路図、第
４図ｂは副走査方向面内における光路図を示したもので
あって、半導体レーザ１からの光束は集束レンズ２によ
って集束光になり、シリンドリカルレンズ３に入射し、
副走査方向については円筒面ポリゴン４の反射面近傍に
集束する。円筒面ポリゴン４は回転中心軸７を中心とし
て回転し、入射したレーザ光束を偏向し、補正レンズ５
によって感光ドラム６上に集束し走査される。補正レン
ズ５を偏向点と感光ドラム６上の走査面とを、副走査方
向で幾何光学的に共役になるように配置され、円筒面ポ
リゴン４の面倒れを補正するとともに、副走査方向の屈
折力が主走査方向において中心部から周辺部に行くに従
って小さくなることで副走査方向の像面湾曲を補正して
いる。本実施例における像面湾曲を第８図に示した。ま
た、ｆθ特性については、電気的に信号出力のクロック
を走査位置によって変化させることで補正している。
４図ｂは副走査方向面内における光路図を示したもので
あって、半導体レーザ１からの光束は集束レンズ２によ
って集束光になり、シリンドリカルレンズ３に入射し、
副走査方向については円筒面ポリゴン４の反射面近傍に
集束する。円筒面ポリゴン４は回転中心軸７を中心とし
て回転し、入射したレーザ光束を偏向し、補正レンズ５
によって感光ドラム６上に集束し走査される。補正レン
ズ５を偏向点と感光ドラム６上の走査面とを、副走査方
向で幾何光学的に共役になるように配置され、円筒面ポ
リゴン４の面倒れを補正するとともに、副走査方向の屈
折力が主走査方向において中心部から周辺部に行くに従
って小さくなることで副走査方向の像面湾曲を補正して
いる。本実施例における像面湾曲を第８図に示した。ま
た、ｆθ特性については、電気的に信号出力のクロック
を走査位置によって変化させることで補正している。
以上のように本実施例によれば、光偏向器として円筒
面ポリゴン４を用いることにより、主走査方向の像面湾
曲を補正することができ、補正レンズ５を用いることに
より主走査方向の結像に影響を与えることなく、副走査
方向の像面湾曲を補正することができる。
面ポリゴン４を用いることにより、主走査方向の像面湾
曲を補正することができ、補正レンズ５を用いることに
より主走査方向の結像に影響を与えることなく、副走査
方向の像面湾曲を補正することができる。
第２図は上記実施例の走査光学系を画像形成装置に用
いた場合の構成を示すものである。
いた場合の構成を示すものである。
第２図において、31は感光ドラム、32は上記実施例の
走査光学系、33は一次帯電器、34は現像器、35は転写帯
電器、36はクリーナー、37は前露光ランプ、38は定着装
置、39は給紙カセットである。
走査光学系、33は一次帯電器、34は現像器、35は転写帯
電器、36はクリーナー、37は前露光ランプ、38は定着装
置、39は給紙カセットである。
以上のように、上記実施例の走査光学系を用いること
により小型，低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実
現することができる。
により小型，低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実
現することができる。
発明の効果 以上のように本発明は、反射面が円筒面または球面で
ある光偏向器を設けることにより、主走査方向の像面湾
曲を補正することができ、主走査方向に垂直な副走査方
向の焦点距離が主走査方向における中心部と周辺部で変
化し、出射面が入射面における主走査方向の屈折力を打
ち消すような円筒面である、前記光偏向器と前記走査面
との間に配置される補正レンズを設けることにより、主
走査方向の結像に影響を与えることなく副走査方向の像
面湾曲を補正することができる。
ある光偏向器を設けることにより、主走査方向の像面湾
曲を補正することができ、主走査方向に垂直な副走査方
向の焦点距離が主走査方向における中心部と周辺部で変
化し、出射面が入射面における主走査方向の屈折力を打
ち消すような円筒面である、前記光偏向器と前記走査面
との間に配置される補正レンズを設けることにより、主
走査方向の結像に影響を与えることなく副走査方向の像
面湾曲を補正することができる。
さらに、前記光偏向器と前記走査面との間に配置され
る補正レンズを、入射面が光軸上の点を中心とし主走査
方向に平行で光軸を含む面内に存在する円弧を、前記光
軸を含む面内に存在する主走査方向に平行な回転対称軸
を中心として回転させた回転対称面で、出射面が入射面
における主走査方向の屈折力を打ち消すような円筒面で
あるという構成にすることにより、加工が容易となり低
価格化することができるという効果が得られる。
る補正レンズを、入射面が光軸上の点を中心とし主走査
方向に平行で光軸を含む面内に存在する円弧を、前記光
軸を含む面内に存在する主走査方向に平行な回転対称軸
を中心として回転させた回転対称面で、出射面が入射面
における主走査方向の屈折力を打ち消すような円筒面で
あるという構成にすることにより、加工が容易となり低
価格化することができるという効果が得られる。
さらに、光偏向器の回転中心から偏向点までの距離を
ｒ、偏向点から走査面までの距離をＬ、有効走査幅をY0
としたとき、 ｒ≧−0.025×Ｌ＋0.1×Y0＋1.4（単位:mm） を満足することで、コマ収差を低減することができ高解
像度を実現することができる。
ｒ、偏向点から走査面までの距離をＬ、有効走査幅をY0
としたとき、 ｒ≧−0.025×Ｌ＋0.1×Y0＋1.4（単位:mm） を満足することで、コマ収差を低減することができ高解
像度を実現することができる。
さらに、本発明の走査光学系をもちいることにより、
小型，低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現する
ことができる。
小型，低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は実施
例の走査光学系を用いた画像形成装置を示す構成図、第
３図は本発明に用いる補正レンズの形状を示す構成図、
第４図a,bは実施例の動作を示すための主走査，副走
査，各方向における光路図、第５図は従来例を示す構成
図、第６図a,bはその動作を示すための主走査，副走
査，各方向における光路図、第７図は従来例の光学性能
を示す説明図、第８図は本発明の光学性能を示す説明図
である。 ４……円筒面ポリゴン、５……補正レンズ、８……回転
対称軸、９……中心点、10……回転対称面、11……中心
軸、12……円筒面。
例の走査光学系を用いた画像形成装置を示す構成図、第
３図は本発明に用いる補正レンズの形状を示す構成図、
第４図a,bは実施例の動作を示すための主走査，副走
査，各方向における光路図、第５図は従来例を示す構成
図、第６図a,bはその動作を示すための主走査，副走
査，各方向における光路図、第７図は従来例の光学性能
を示す説明図、第８図は本発明の光学性能を示す説明図
である。 ４……円筒面ポリゴン、５……補正レンズ、８……回転
対称軸、９……中心点、10……回転対称面、11……中心
軸、12……円筒面。
Claims (3)
- 【請求項１】レーザビームが集束レンズによって集束光
とされたのち、光偏向器によって走査されたレーザビー
ムが作る面に対して斜めの角度を有して前記光偏向器の
反射面に入射するポストオブジェクティブ型走査光学系
であって、 前記光偏向器の反射面は、円筒面または球面を有し、 前記光偏向器と走査面との間には、副走査方向の焦点距
離が主走査方向における中心部と周辺部で変化し、出射
面が入射面における主走査方向の屈折力を打ち消すよう
な円筒面である補正レンズを備え、 前記光偏向器の回転中心から偏向点までの距離をｒ、前
記偏向点から前記走査面までの距離をＬ、有効走査幅を
Y0としたとき、 ｒ≧−0.025×Ｌ＋0.1×Y0＋1.4（単位:mm） を満足することを特徴とするポストオブジェクティブ型
走査光学系。 - 【請求項２】入射面が光軸上の点を中心として主走査方
向に平行で光軸を含む面内に存在する円弧を、前記光軸
を含む面内に存在する主走査方向に平行な回転対称軸を
中心として回転させた回転対称面で、出射面が入射面に
おける主走査方向の屈折力を打ち消すような円筒面であ
る補正レンズが、光偏向器と走査面との間に配置される
ことを特徴とする請求項（１）記載のポストオブジェク
ティブ型走査光学系。 - 【請求項３】請求項（１）記載のポストオブジェクティ
ブ型走査光学系を用いた画像形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007418A JP2734154B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | ポストオブジェクティブ型走査光学系とそれを用いた画像形成装置 |
| US07/642,419 US5089907A (en) | 1990-01-17 | 1991-01-17 | Post-objective type optical scanner and image forming apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007418A JP2734154B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | ポストオブジェクティブ型走査光学系とそれを用いた画像形成装置 |
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