JP3093337B2 - 走査光学装置 - Google Patents
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Description
タ、レーザファクシミリ等で使用されている走査光学装
置に関するものである。
ミリ等で使用されている走査光学装置においては、感光
体を偏向器により偏向走査された光束で走査し、そして
静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置によって
トナー像に顕像化され、このトナー像が記録紙に転写さ
れ、この後前記トナー像の転写後の記録紙に定着装置に
よってトナーが加熱定着されることによってプリントが
行われる。
は、レーザ光源、特に装置の低価格化、小型化の為に半
導体レーザが多く用いられている。半導体レーザの発光
は発散光束で有る為に、コリメータレンズでこれを平行
なレーザビームにして使用される。コリメータレンズを
経たレーザビームは回転多面鏡(ポリゴンミラー)で偏
向走査され、更に幾枚かの走査レンズを通過して、被走
査面である感光体上に結像され、走査される。上記走査
レンズは平行なレーザビームを感光体に結像させる結像
機能の他、等角速度で偏向され走査レンズに入射するレ
ーザビームに対し、その像点(光スポット)を感光体上
を等速度で移動させるfθ機能を有するものも多い。
路において幾枚かのレンズ面を通過、屈折するが、同時
に反射による損失が生じ、それだけ屈折光のエネルギー
が減少する。
レンズ面に入射する角度によって変化する為にレーザビ
ームプリンタにおいてはレーザビームの走査角度、すな
わち走査線の位置によって光ビームのエネルギーが変動
する事になる。
いられる走査光学系においては、レンズ各面反射率の角
度依存性を無くす為に、レンズ面に幾層かの光学薄膜を
蒸着、コートする等してこの問題に対処していた。
nm以下と極めて薄く、これを安定してレンズ面にコー
トする事は高度の技術を必要とし、又環境による安定
性、コスト等についても問題が大きかった。
べた理由により被走査領域において露光量の不均一が生
じ、これは出力画像においては、部分的な文字のかす
れ、或はカブリとなって現れ画質を著しく低下させる。
光を発生する光源である半導体レーザの偏光方向を偏向
面(偏向器の偏向反射面により偏向されるレーザ光束
が、経時的に形成する光線束面)に対し45度の角度に
設定するように前記半導体レーザの接合面を偏向面に対
して傾けると共に、光束の径を制限する開口の開口端に
おける光束の強度を開口中央における強度の1/2以上
とすることにより、偏向器により偏向された光束が入射
する結像レンズの透過率画角特性を緩和し、被走査面で
ある感光体上の露光分布を一様にするものである。
形成装置の概略構成図である。
はコリメータレンズであり、光源からの発散光束を略平
行な光束としている。3は開口しぼりであり前記平行光
束の径を制限するものである。4は光偏向器であるとこ
ろの回転多面鏡(以下ポリゴンミラー)であり矢印A方
向に一定速度で回転している。5は結像手段であるとこ
ろのfθレンズであり、ポリゴンミラー4の偏向反射面
によって偏向された光束を後述する感光体上にスポット
状に結像するとともに、ポリゴンミラーの偏向角θに応
じてスポットが等速で移動する様に設計されている。半
導体レーザ1は図示しないレーザ駆動系によって、後述
する感光体上の露光分布が文字、画像等を表す様に明滅
制御される。
り、既述の走査系により光走査されるとともに、回転軸
の回りをB方向に等速で回転することにより、その表面
に二次元の露光分布が形成される。感光体の周囲には不
図示の静電複写プロセス機構が配置されており、周知の
プロセスに従い感光体の露光分布に対応した画像を紙等
の転写材上に可視化する。
的な特性を示したものである。半導体レーザの出力光束
Cはレーザチップ劈開面に対し水平な方向(θ//)に
狭く、垂直な方向(θ⊥) には広い発散角を持った発散
光であり、且つ偏光方向(電界の方向E)がθ//方向
位置する直線偏光となっている。
ーザ1は、図2の様にその偏光方向Eが偏向面(偏向器
の偏向反射面により偏向されるレーザ光束が、経時的に
形成する光線束面)対し45度(φ)傾斜する様に配置
されている。
わたって一様な露光分布の形成が可能な事が望ましい。
露光分布の不均一が生じた場合、出力画像においては、
部分的な文字のかすれ、或はカブリとなって現れ画質を
著しく低下させる。この為、fθレンズによって光スポ
ットが等速で走査される様な場合には感光体上における
光束の強度が走査線上の場所によらず一定であることが
必要である。
は、偏向後に光束が入射する結像レンズ、本実施例では
fθレンズにおいて、入射する光束とレンズ透過面との
なす角度が、偏向方向(以下画角)によって大きく変化
することによる。一般的に、ガラス等の反射率は、屈折
率,入射角,入射光偏光方向によって変化する。
射する時の入射角と反射損失の変化を示したものであ
る。反射損失は入射がS偏光であるか、P偏光であるか
によって異なる。図においてRs はS偏光に対する、R
p はP偏光に対する特性を表している。
わち偏光方向(θ//)が反射断面(入射光、反射光、
屈折光が含まれる平面)に垂直である場合は画角が大き
くなるほど反射損失が増大する。逆に入射光束がP偏
光、すなわち偏光方向が反射断面と平行である時はブリ
ュースター角といわれる損失0となる入射角までは反射
損失が減少し、それ以上となると、S偏光同様損失が増
大し始める。
を持つ為に、各面でこれらの損失が加算され、結像光学
系最終面を射出する光束においては、軸上(走査角0)
と走査線端部では、通常10〜20%程度の強度変化が
生じる。前述した偏向角と反射率角度依存性から、S偏
光においては画角の大きい画像周辺部において露光量が
低下し、P偏光においては露光量が増加する。
に示したように、その偏光方向が偏向面に対し45度傾
斜する様に配置されている為に、反射損失は図3に示す
Raの様な角度特性を示す。Rs,Rp,Raの間に
は、Ra=(Rs+Rp)/2の関係がある。この結
果、レンズ各面における反射損失の角度特性は、例え
ば、n=1.5の場合、入射角0〜50°の間でほぼ平
坦になり、コート無しでも感光体上の露光分布を一様に
することができる。
るレーザ光束の強度分布を示すものであり、3は開口絞
り部材、41はコリメータレンズ2からのレーザ光束の
等強度線を表している。斜線部は開口部分であり、実際
の結像に寄与する光束はコリメータレンズ2からの光束
のうちこの斜線部内にある光束のみとなる。等強度線4
1は、図2で説明した様にθ⊥方向に長径、θ//方向
即ち偏光方向に短径を持つ楕円であり、その結果、開口
の周辺の点、例えばP、Qにおけるレーザ光強度Ip、
Iqは異なる。
ット(長径D//、短径D⊥)を示したものであり、走
査方向に対し傾斜した楕円となる。
の図4P,Qにおける強度Ip,Iqと、図5の結像ス
ポットの楕円率を示したグラフである。Ip、Iqが共
に0.5以上であれば楕円率は±10%以下となり、実
用上問題は生じない。開口形状が楕円となる場合も図7
で示す様に開口が強度0.5以上の領域に入る様に設定
すれば同様の効果が得られる。つまり、開口しぼり3の
開口の開口端における光束の強度は、開口中央における
強度の1/2以上であればよい。
するレーザ光束の偏光方向を偏向面とは45度傾けるよ
うに光源である半導体レーザの接合面を偏向面に対して
傾けると共に、光束の径を制限する開口の開口端におけ
る光束の強度を開口中央における強度の1/2以上とす
ることにより、レンズの増透コート無くし、または簡略
化しても、被走査面である感光体上の走査線の露光強度
を画角によらず一様にすることができ、低コストな走査
光学装置を用いたレーザビームプリンタを提供すること
ができる。
る斜視図である。
る図である。
る。
る。
すグラフである。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 直線偏光である光束を発生する光源と、
前記光源からの光束を偏向走査する偏向器と、前記光源
と前記偏向器の間に設けられた光束の径を制限する開口
と、前記偏向された光束を被走査面に集光する光学系と
を有する走査光学装置において、前記光源は半導体レー
ザであり、前記光束の偏光方向が偏向面に対し45度傾
斜するように、前記半導体レーザの接合面を偏向面に対
して傾けると共に、前記開口の開口端における光束の強
度を開口中央における強度の1/2以上としたことを特
徴とする走査光学装置。 - 【請求項2】 前記光学系を構成する構成面のうち、前
記偏向器と被走査面の間に位置する少なくとも1つ以上
の透過面は、反射防止の為のコートがなされない請求項
1に記載の走査光学装置。
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