JP2856445B2 - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光走査装置に関する。
[従来の技術] レーザー光源装置からの略平行な光束をシリンドリカ
ルレンズにより主走査対応方向に長い線像として結像さ
せ、この線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する回
転多面境により偏向させ、偏向光束を結像光学系により
被走査面上に結像させて光走査を行なう光走査装置は、
従来から光プリンターやレーザーファクシミリ、デジタ
ル複写機、レーザー製版機等に関連して知られている。
ルレンズにより主走査対応方向に長い線像として結像さ
せ、この線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する回
転多面境により偏向させ、偏向光束を結像光学系により
被走査面上に結像させて光走査を行なう光走査装置は、
従来から光プリンターやレーザーファクシミリ、デジタ
ル複写機、レーザー製版機等に関連して知られている。
回転多面境を用いる光走査装置には、周知の如く回転
多面境の「面倒れ」の問題があり、この面倒れの補正を
行なうために上記の光走査装置では、シリンドリカルレ
ンズによりレーザー光源装置からの略平行な光束を回転
多面境の偏向反射面の近傍に主走査対応方向に長い線像
として結像させるとともに、偏向反射面による偏向の起
点と被走査面とを結像光学系により副走査方向に関して
幾何光学的に略共役な関係としている。
多面境の「面倒れ」の問題があり、この面倒れの補正を
行なうために上記の光走査装置では、シリンドリカルレ
ンズによりレーザー光源装置からの略平行な光束を回転
多面境の偏向反射面の近傍に主走査対応方向に長い線像
として結像させるとともに、偏向反射面による偏向の起
点と被走査面とを結像光学系により副走査方向に関して
幾何光学的に略共役な関係としている。
このため結像光学系は、主走査方向のパワーに比して
副走査方向のパワーが強いアナモフィックな光学系とな
り、主走査方向の像面湾曲を良好に補正した場合、副走
査方向に関して強い像面湾曲が発生し易い。
副走査方向のパワーが強いアナモフィックな光学系とな
り、主走査方向の像面湾曲を良好に補正した場合、副走
査方向に関して強い像面湾曲が発生し易い。
副走査方向の像面湾曲は、被走査面を走査する光スポ
ットの副走査方向の径が結像位置により変動する原因と
なり、主走査領域に於いて光スポットの副走査方向の径
が不均一となって高密度光走査実現上の大きな障害とな
る。
ットの副走査方向の径が結像位置により変動する原因と
なり、主走査領域に於いて光スポットの副走査方向の径
が不均一となって高密度光走査実現上の大きな障害とな
る。
上記の如き副走査方向の像面湾曲を、結像光学系の性
能により補正しようとする試みは従来から種々なされて
いるが高密度化の要請を満足するのは結像光学系の設計
上非常な困難が伴う。
能により補正しようとする試みは従来から種々なされて
いるが高密度化の要請を満足するのは結像光学系の設計
上非常な困難が伴う。
このような事情に鑑みて近時、シリンドリカルレンズ
による線像の結像位置を光走査に同期して変位させ副走
査方向の像面湾曲を補正する方法が提案されている。
による線像の結像位置を光走査に同期して変位させ副走
査方向の像面湾曲を補正する方法が提案されている。
[発明が解決しようとする課題] 上記のような方法で像面湾曲の補正を行なうと光スポ
ット径の変動が有効に軽減されるため高密度の光走査が
実現できる。しかし高密度の光走査はそれだけ精密な画
像を記録できる反面、記録時間はどうしても長くなる。
一方、光走査により画像書込みを行なう場合、全てが高
密度光走査で行なわれねばならないものではなく、高密
度光走査による記録を必要とすることは光走査装置の日
常事務的な使用状況ではむしろ少ない。
ット径の変動が有効に軽減されるため高密度の光走査が
実現できる。しかし高密度の光走査はそれだけ精密な画
像を記録できる反面、記録時間はどうしても長くなる。
一方、光走査により画像書込みを行なう場合、全てが高
密度光走査で行なわれねばならないものではなく、高密
度光走査による記録を必要とすることは光走査装置の日
常事務的な使用状況ではむしろ少ない。
本発明は、このような観点に立って上記光走査装置を
さらに改良し、より広い使用態様の可能な光走査装置の
提供を目的とする。
さらに改良し、より広い使用態様の可能な光走査装置の
提供を目的とする。
[課題を解決するための手段] 以下、本発明を説明する。
本発明の光走査装置は光プリンターやレーザーファク
シミリ、デジタル複写機、レーザー製版機等に適用で
き、「レーザー光源装置と、シリンドリカルレンズと、
回転多面境と、結像光学系と、像面湾曲補正手段と、開
口絞りと、開口絞り制御手段と、切換えスイッチと」を
有する。
シミリ、デジタル複写機、レーザー製版機等に適用で
き、「レーザー光源装置と、シリンドリカルレンズと、
回転多面境と、結像光学系と、像面湾曲補正手段と、開
口絞りと、開口絞り制御手段と、切換えスイッチと」を
有する。
「レーザー光源装置」は、略平行な光束を放射する。
「シリンドリカルレンズ」は、レーザー光源装置から
の略平行な光束を主走査対応方向に長い線像として結像
させる。
の略平行な光束を主走査対応方向に長い線像として結像
させる。
このシリンドリカルレンズは焦点距離の固定した固定
焦点式のものでも良いし、或いは、透明な外殻部材内に
液晶等を満たし、外部からの電界の作用により液晶等の
屈折率や体積を変化させて焦点距離を変化させたり、或
いは外力の作用で単体のシリンドリカルレンズを変形さ
せレンズ面の曲率を代えて焦点距離を変化させるよう
な、可変焦点式のものでも良い。
焦点式のものでも良いし、或いは、透明な外殻部材内に
液晶等を満たし、外部からの電界の作用により液晶等の
屈折率や体積を変化させて焦点距離を変化させたり、或
いは外力の作用で単体のシリンドリカルレンズを変形さ
せレンズ面の曲率を代えて焦点距離を変化させるよう
な、可変焦点式のものでも良い。
「回転多面境」は、上記線像の結像位置の近傍に偏向
反射面を有し、シリンドリカルレンズを介して入射して
くる光束を偏向させる。
反射面を有し、シリンドリカルレンズを介して入射して
くる光束を偏向させる。
「結像光学系」は、回転多面境と被走査面との間に配
備されて偏向反射面による偏向起点と被走査面とを副走
査方向に関して幾何光学的に略共役な関係にするととも
に偏向反射面による偏向光束を被走査面上にスポットと
して結像させる。従って偏向反射面の面倒れは補正され
る。
備されて偏向反射面による偏向起点と被走査面とを副走
査方向に関して幾何光学的に略共役な関係にするととも
に偏向反射面による偏向光束を被走査面上にスポットと
して結像させる。従って偏向反射面の面倒れは補正され
る。
「像面湾曲補正手段」は、シリンドリカルレンズによ
る線像の結像位置を、偏向光束による光走査に同期して
副走査方向の像面湾曲を補正するように変化させる。
る線像の結像位置を、偏向光束による光走査に同期して
副走査方向の像面湾曲を補正するように変化させる。
像面湾曲補正手段は、シリンドリカルレンズが固定焦
点式のものであるときは、シリンドリカルレンズを光軸
方向へ変位させるアクチュエーターと変位量を制御する
制御装置では構成すればよく、シリンドリカルレンズが
可変焦点式の場合はシリンドリカルレンズに電界や外力
を作用させる手段と、電界や外力の作用を制御する制御
手段で構成できる。
点式のものであるときは、シリンドリカルレンズを光軸
方向へ変位させるアクチュエーターと変位量を制御する
制御装置では構成すればよく、シリンドリカルレンズが
可変焦点式の場合はシリンドリカルレンズに電界や外力
を作用させる手段と、電界や外力の作用を制御する制御
手段で構成できる。
「開口絞り」は、光スポットのスポット径を規定す
る。
る。
「開口絞り制御手段」は、開口絞りを光走査密度の高
低に応じて切換える。
低に応じて切換える。
上記像面湾曲補正手段の作動・不作動は「切換えスイ
ッチ」により選択可能である。
ッチ」により選択可能である。
[作用] 像面湾曲補正手段の作動・不作動を選択する態様には
種々のものが可能である。
種々のものが可能である。
即ち、光走査の密度が高い低いに関係なく像面湾曲補
正手段を作動もしくは不作動にできるようにしても良
い。或いは、光走査の密度が高いときには像面湾曲補正
手段が自動的に作動し、光走査密度が低いときは自動的
に不作動状態になるようにすることもできる。この場合
は切換えスイッチにより光走査密度の高低が切換えられ
ることになる。また、光走査の密度が高、低、中と切換
え可能な場合に、高密度では自動的に作動させ、低密度
では自動的に不作動にし、中密度では使用者の好みで作
動・不作動を選択できるようにしても良く、このほかに
も種々の選択態様が可能である。
正手段を作動もしくは不作動にできるようにしても良
い。或いは、光走査の密度が高いときには像面湾曲補正
手段が自動的に作動し、光走査密度が低いときは自動的
に不作動状態になるようにすることもできる。この場合
は切換えスイッチにより光走査密度の高低が切換えられ
ることになる。また、光走査の密度が高、低、中と切換
え可能な場合に、高密度では自動的に作動させ、低密度
では自動的に不作動にし、中密度では使用者の好みで作
動・不作動を選択できるようにしても良く、このほかに
も種々の選択態様が可能である。
[実施例] 以下、図面を参照しながら具体的な実施例に即して説
明する。
明する。
第1図は、本発明を適用した光走査装置を要部のみ略
示している。
示している。
符号1を以て示すレーザー光源装置は、光源もしくは
光源と集光光学系とからなり略平行な光束を放射する。
この例では光源としての半導体レーザーとコリメートレ
ンズとで構成されている。
光源と集光光学系とからなり略平行な光束を放射する。
この例では光源としての半導体レーザーとコリメートレ
ンズとで構成されている。
レーザー光源装置1からの平行光束は、開口絞り7に
より光束径を規制された後、シリンドリカルレンズ2に
より回転多面鏡3の偏向反射面3aの近傍に、主走査対応
方向に長い線像LIとして結像する。
より光束径を規制された後、シリンドリカルレンズ2に
より回転多面鏡3の偏向反射面3aの近傍に、主走査対応
方向に長い線像LIとして結像する。
偏向反射面3aにより反射された光束は、回転多面鏡3
が回転軸3Aの回りに回転すると偏向光束となって結像光
学系に入射する。
が回転軸3Aの回りに回転すると偏向光束となって結像光
学系に入射する。
結像光学系は2枚のレンズ4,5により構成される所謂
fθレンズであって、偏向光束を被走査面6上に光スポ
ットとして結像させる。この光スポットが被走査面6を
光走査するのである。なおレンズ4は球面とシリンダー
面による単レンズ、レンズ5はシリンダー面とトーリッ
ク面とからなる単レンズである。
fθレンズであって、偏向光束を被走査面6上に光スポ
ットとして結像させる。この光スポットが被走査面6を
光走査するのである。なおレンズ4は球面とシリンダー
面による単レンズ、レンズ5はシリンダー面とトーリッ
ク面とからなる単レンズである。
第2図は、第1図の光学系を光路に沿って展開し、副
走査方向が上下方向となるように示したものである。
走査方向が上下方向となるように示したものである。
第2図(a)では、シリンドリカルレンズ2の作用に
よりレーザー光源装置1からの光が偏向反射面3aの位置
に線像として結像した状態を示している。結像光学系を
構成するレンズ4,5は副走査方向に関して偏向反射面3a
による偏向の起点と被走査面6とを幾何光学的に略共役
な関係としているので、この場合は線像の像が被走査面
6上に結像している。
よりレーザー光源装置1からの光が偏向反射面3aの位置
に線像として結像した状態を示している。結像光学系を
構成するレンズ4,5は副走査方向に関して偏向反射面3a
による偏向の起点と被走査面6とを幾何光学的に略共役
な関係としているので、この場合は線像の像が被走査面
6上に結像している。
しかるに第2図(b)に示すように、線像の結像位置
がΔXだけずれると、結像光学系による副走査方向の結
像位置はΔX′だけ変位し、これらΔX,ΔX′の間に
は、結像光学系の横倍率(副走査方向に関するもの)を
βとして、周知の如く、 ΔX′=β2・ΔX の関係が成り立つ。
がΔXだけずれると、結像光学系による副走査方向の結
像位置はΔX′だけ変位し、これらΔX,ΔX′の間に
は、結像光学系の横倍率(副走査方向に関するもの)を
βとして、周知の如く、 ΔX′=β2・ΔX の関係が成り立つ。
ここで、「結像光学系」の具体的なデータを挙げる。
偏向反射面3aの側から被走査面6の側へ向かって、第i
番目のレンズ面の主走査対応方向の曲率半径(副走査方
向から見た曲率半径)をRiX、副走査対応方向の曲率半
径(主走査方向から見た曲率半径)をRiY、偏向反射面
側からi番目の面間隔をdi、偏向反射面側から第j番目
のレンズの、波長780nmの光に対する屈折率をnjとする
とき、これらは以下のように与えられる。
偏向反射面3aの側から被走査面6の側へ向かって、第i
番目のレンズ面の主走査対応方向の曲率半径(副走査方
向から見た曲率半径)をRiX、副走査対応方向の曲率半
径(主走査方向から見た曲率半径)をRiY、偏向反射面
側からi番目の面間隔をdi、偏向反射面側から第j番目
のレンズの、波長780nmの光に対する屈折率をnjとする
とき、これらは以下のように与えられる。
i RiX RiY di j nj 1 −107.778 −107.778 5.673 1 1.71221 2 ∞ 58.994 10.967 3 ∞ −58.994 6.807 2 1.675 4 −45.569 −11.742 主走査方向の合成焦点距離fM=100、偏向角2θ=69.
2度、副走査方向の横倍率β=−3.766、副走査方向の合
成焦点距離fS=22.194、回転多面鏡3への入射光束の主
光線と結像光学系の光軸のなす角α=60度である。
2度、副走査方向の横倍率β=−3.766、副走査方向の合
成焦点距離fS=22.194、回転多面鏡3への入射光束の主
光線と結像光学系の光軸のなす角α=60度である。
シリンドリカルレンズ2により、レーザー光源装置1
からの光束を第2図(a)に示すように偏向反射面3aの
極く近傍に結像させた場合における上記「結像光学系」
による像面湾曲を第3図に示す。破線の曲線12は主走査
方向の像面湾曲を示し、実線の曲線13は副走査方向の像
面湾曲を示す。
からの光束を第2図(a)に示すように偏向反射面3aの
極く近傍に結像させた場合における上記「結像光学系」
による像面湾曲を第3図に示す。破線の曲線12は主走査
方向の像面湾曲を示し、実線の曲線13は副走査方向の像
面湾曲を示す。
副走査方向の像面湾曲に伴う光スポットの副走査方向
の径の変化を示したのが第4図の曲線14である。このと
き、結像光学系に於けるFNO=54.7であり、開口絞り7
に於ける副走査対応方向の開口幅は0.0138fMである。
の径の変化を示したのが第4図の曲線14である。このと
き、結像光学系に於けるFNO=54.7であり、開口絞り7
に於ける副走査対応方向の開口幅は0.0138fMである。
第4図の曲線14は殆ど平坦であり、このことは上記の
光走査条件(低密度光走査)では光スポットの変動は像
面湾曲13の存在にも拘らず、殆ど問題とならないことを
意味している。
光走査条件(低密度光走査)では光スポットの変動は像
面湾曲13の存在にも拘らず、殆ど問題とならないことを
意味している。
然るに、光走査密度をより高くすると、副走査方向に
おける光スポット径は第5図の曲線15のように変動が大
きくなる。
おける光スポット径は第5図の曲線15のように変動が大
きくなる。
この第5図の曲線15の場合に、結像光学系に於けるF
NO=36.5であり、開口絞り7に於ける副走査対応方向の
開口幅は0.02fMである。
NO=36.5であり、開口絞り7に於ける副走査対応方向の
開口幅は0.02fMである。
像面湾曲13は、第6図に示すコサイン関数17で近似す
ることができる。
ることができる。
このコサイン関数は解析的には、 7.1×10-3fM・cos(θ+0.5) と表される。なおθの単位はラジアンである。
そこで、シリンドリカルレンズ2による線像の結像位
置の変位ΔXが ΔX=−7.1×10-3fM・cos(θ+0.5)/β2 を満足するようにすると、結像光学系による結像位置
は、 ΔX=−5×10-4fM・cos(θ+0.5) となり、副走査方向の像面湾曲が近似的に補正され、副
走査方向の残存収差は第7図の曲線18のようになる。線
像の結像位置の変化は、主走査対応方向には何らの影響
を与えないので主走査方向の像面湾曲は副走査方向の像
面湾曲の補正による影響を受けない。
置の変位ΔXが ΔX=−7.1×10-3fM・cos(θ+0.5)/β2 を満足するようにすると、結像光学系による結像位置
は、 ΔX=−5×10-4fM・cos(θ+0.5) となり、副走査方向の像面湾曲が近似的に補正され、副
走査方向の残存収差は第7図の曲線18のようになる。線
像の結像位置の変化は、主走査対応方向には何らの影響
を与えないので主走査方向の像面湾曲は副走査方向の像
面湾曲の補正による影響を受けない。
上のように副走査方向の像面湾曲を補正すると光スポ
ト径は、補正前の状態を示す第5図の曲線15から、第5
図の曲線16のように、変動が有効に軽減される。このよ
うに光スポット径の変動が有効に軽減された状態では、
高密度の光走査を行なって良好な画質の記録画像を得る
ことが可能となる。
ト径は、補正前の状態を示す第5図の曲線15から、第5
図の曲線16のように、変動が有効に軽減される。このよ
うに光スポット径の変動が有効に軽減された状態では、
高密度の光走査を行なって良好な画質の記録画像を得る
ことが可能となる。
さて、第1図に示す実施例に於いて本発明は以下のよ
うに実施される。この実施例に於いては、上に説明した
高・低2通りの密度での光走査を選択的に行ない得るよ
うになっている。
うに実施される。この実施例に於いては、上に説明した
高・低2通りの密度での光走査を選択的に行ない得るよ
うになっている。
切換えスイッチ10により低密度の光走査が選択される
と、結像光学系に於けるFNO=54.7であり、開口絞り7
に於ける副走査対応方向の開口幅は0.0138fMである。そ
してこの場合、光スポット径は第4図に示すごとく殆ど
変動がないので像面湾曲補正手段は自動的に不作動の状
態におかれる。
と、結像光学系に於けるFNO=54.7であり、開口絞り7
に於ける副走査対応方向の開口幅は0.0138fMである。そ
してこの場合、光スポット径は第4図に示すごとく殆ど
変動がないので像面湾曲補正手段は自動的に不作動の状
態におかれる。
次ぎに、高密度の光走査を行なう場合には切換えスイ
ッチ10により開口絞り制御手段9が作動して開口絞りの
開口幅を切換える。副走査対応方向の幅は前述の0.02fM
である。開口幅の切換えは所望の開口幅を持った別の開
口絞りに交換しても良いが、この実施例では開口絞りの
開口幅が可変であり、これを開口絞り制御手段9で変化
させている。即ち開口絞り7は4枚の可動な板を組合せ
て、各板の端縁部で開口部を形成しており、各可動板の
変位により開口幅を変化させるようになっている。
ッチ10により開口絞り制御手段9が作動して開口絞りの
開口幅を切換える。副走査対応方向の幅は前述の0.02fM
である。開口幅の切換えは所望の開口幅を持った別の開
口絞りに交換しても良いが、この実施例では開口絞りの
開口幅が可変であり、これを開口絞り制御手段9で変化
させている。即ち開口絞り7は4枚の可動な板を組合せ
て、各板の端縁部で開口部を形成しており、各可動板の
変位により開口幅を変化させるようになっている。
一方、切換スイッチ10の作用により像面湾曲補正手段
8が作動状態となる。この実施例で像面湾曲の補正はシ
リンドリカルレンズ2を光軸方向へ、変位量が −5×10-4fM・cos(θ+0.5) を満足するように変位させることにより行なわれる。従
って像面湾曲補正手段9はシリンドリカルレンズ2を光
軸方向へ変位させるアクチュエーター(圧電アクチュエ
ーター等)と、アクチュエーターによる変位量を制御す
る制御手段により構成され、制御手段は上記変位量を同
期クロックとの対応で記憶しており、記憶内容に従って
シリンドリカルレンズ2の変位を制御し、副走査方向の
像面湾曲を近似的に補正する。同期は同期センサー11か
らの信号により行なう。
8が作動状態となる。この実施例で像面湾曲の補正はシ
リンドリカルレンズ2を光軸方向へ、変位量が −5×10-4fM・cos(θ+0.5) を満足するように変位させることにより行なわれる。従
って像面湾曲補正手段9はシリンドリカルレンズ2を光
軸方向へ変位させるアクチュエーター(圧電アクチュエ
ーター等)と、アクチュエーターによる変位量を制御す
る制御手段により構成され、制御手段は上記変位量を同
期クロックとの対応で記憶しており、記憶内容に従って
シリンドリカルレンズ2の変位を制御し、副走査方向の
像面湾曲を近似的に補正する。同期は同期センサー11か
らの信号により行なう。
なお像面湾曲補正手段や開口絞り補正手段の制御回路
部分はマイクロコンピューターで実現できる。
部分はマイクロコンピューターで実現できる。
[発明の効果] 以上、本発明によれば新規な光走査装置を提供でき
る。この装置は上記のごとき構成となっているので、高
密度光走査の際には副走査方向の像面湾曲を容易且つ確
実に除去することができ、光スポットの副走査方向の径
を均一化でき、良好な高密度光走査を容易に実現でき
る。また、高速光走査を行なうときには低密度の光走査
を像面湾曲補正なしで簡単に実現できる。
る。この装置は上記のごとき構成となっているので、高
密度光走査の際には副走査方向の像面湾曲を容易且つ確
実に除去することができ、光スポットの副走査方向の径
を均一化でき、良好な高密度光走査を容易に実現でき
る。また、高速光走査を行なうときには低密度の光走査
を像面湾曲補正なしで簡単に実現できる。
第1図は、本発明の1実施例の特徴部分を示す図、第2
図乃至第7図は、本発明を説明するための図である。 1……レーザー光源装置、2……シリンドリカルレン
ズ、3……回転多面鏡、3a……偏向反射面、4,5……結
像光学系を構成するレンズ、6……被走査面、7……開
口絞り
図乃至第7図は、本発明を説明するための図である。 1……レーザー光源装置、2……シリンドリカルレン
ズ、3……回転多面鏡、3a……偏向反射面、4,5……結
像光学系を構成するレンズ、6……被走査面、7……開
口絞り
Claims (1)
- 【請求項1】レーザー光源装置と、このレーザー光源装
置からの略平行な光束を主走査対応方向に長い線像とし
て結像させるシリンドリカルレンズと、上記線像の結像
位置の近傍に偏向反射面を有する回転多面鏡と、この回
転多面鏡と被走査面との間に配備されて上記偏向反射面
による偏向起点と被走査面とを副走査方向に関して幾何
光学的に略共役な関係にするとともに上記偏向反射面に
よる偏向光束を上記被走査面上に光スポットとして結像
させる結像光学系と、上記シリンドリカルレンズによる
線像の結像位置を上記偏向光束による光走査に同期して
副走査方向の像面湾曲を補正するように変化させる像面
湾曲補正手段と、光スポットのスポット径を規定する開
口絞りと、この開口絞りを光走査密度の高低に応じて切
換える開口絞り制御手段とを有し、 上記像面湾曲補正手段の作動・不作動を切換えスイッチ
により選択可能としたことを特徴とする光走査装置。
Applications Claiming Priority (2)
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JP1-124776 | 1989-05-18 | ||
JP12477689 | 1989-05-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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ID=14893832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP20007789A Expired - Fee Related JP2856445B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-08-01 | 光走査装置 |
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JP (1) | JP2856445B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3532284B2 (ja) * | 1995-03-30 | 2004-05-31 | 富士写真フイルム株式会社 | 光走査装置 |
-
1989
- 1989-08-01 JP JP20007789A patent/JP2856445B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH0373911A (ja) | 1991-03-28 |
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