JP3126137B2 - ポストオブジェクティブ型走査光学系及び画像形成装置 - Google Patents
ポストオブジェクティブ型走査光学系及び画像形成装置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、レーザプリンタなどに用いられる走査光学
系に関し、特にビームがレンズによって集束光または発
散光とされたのち、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。
系に関し、特にビームがレンズによって集束光または発
散光とされたのち、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、および
製品化されている。
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、および
製品化されている。
以下、図面を参照しながら、上述の従来のポストオブ
ジェクティブ型走査光学系の一例について説明する。
ジェクティブ型走査光学系の一例について説明する。
第６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６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６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。
以上のような構成要素をもつポストオブジェクティブ
型走査光学系について、第７図（ａ），（ｂ）を用いて
その動作を説明する。
型走査光学系について、第７図（ａ），（ｂ）を用いて
その動作を説明する。
まず、第７図（ａ）は主走査方向面内における光路
図、第７図（ｂ）は副走査方向面内における光路図であ
る。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の偏向面近傍に集束
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。
図、第７図（ｂ）は副走査方向面内における光路図であ
る。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の偏向面近傍に集束
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と、偏向器と走査面との間にレンズ
を配置するため小型化が困難という問題点を有してい
た。第８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と、偏向器と走査面との間にレンズ
を配置するため小型化が困難という問題点を有してい
た。第８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を解決するもので、光偏向器と走
査面の間に光学系を必要としない、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
提供することを目的としている。
査面の間に光学系を必要としない、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
提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、偏向面は主走査
方向の曲率が凸、副走査方向の曲率が凹、の非球面形状
である光偏向器を用いてなるものである。
方向の曲率が凸、副走査方向の曲率が凹、の非球面形状
である光偏向器を用いてなるものである。
作用 本発明は上記したように、光偏向器の偏向面を、主走
査方向の曲率が凸、副走査方向の曲率が凹の非球面とす
ることによって、主走査方向の像面湾曲と副走査方向の
像面湾曲を同時に偏向面のみで補正できる。
査方向の曲率が凸、副走査方向の曲率が凹の非球面とす
ることによって、主走査方向の像面湾曲と副走査方向の
像面湾曲を同時に偏向面のみで補正できる。
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。
走査光学系について、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図である。
ィブ型走査光学系の構成図である。
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
はハーフミラー、５はトーリック面ポリゴン、６は偏向
面、７は感光ドラム、８はポリゴンの回転中心軸であ
る。
は副走査方向に屈折力をもつシリンドリカルレンズ、４
はハーフミラー、５はトーリック面ポリゴン、６は偏向
面、７は感光ドラム、８はポリゴンの回転中心軸であ
る。
第３図（ａ）は偏向面６の水平方向の形状を示した上
面図、第３図（ｂ）は偏向面６の垂直方向の形状を示し
た側面図である。
面図、第３図（ｂ）は偏向面６の垂直方向の形状を示し
た側面図である。
第３図（ａ）において、９は偏向面６の頂点における
法線である中心軸、10は中心軸９上の点、11は点10を中
心とし光偏向器の回転中心軸８に垂直で中心軸９を含む
平面内に存在する半径R1の円弧、12は円弧を含む平面内
に存在する中心軸９に垂直な回転対称軸、13は円弧11を
回転対称軸を中心に回転させたトーリック面で偏向面６
の形状を示している。
法線である中心軸、10は中心軸９上の点、11は点10を中
心とし光偏向器の回転中心軸８に垂直で中心軸９を含む
平面内に存在する半径R1の円弧、12は円弧を含む平面内
に存在する中心軸９に垂直な回転対称軸、13は円弧11を
回転対称軸を中心に回転させたトーリック面で偏向面６
の形状を示している。
第３図（ｂ）において、R2は円弧11の中心軸９上での
回転対称軸12までの距離である。
回転対称軸12までの距離である。
具体的数値例を表1,表２に示す。ただし、Y0は有効走
査幅、Ｌは偏向面６から感光ドラム７までの距離、ｒは
ポリゴン回転中心軸８から偏向面６の頂点までの距離、
R1,R2は第３図（ａ），（ｂ）にそれぞれ示したもので
ある。
査幅、Ｌは偏向面６から感光ドラム７までの距離、ｒは
ポリゴン回転中心軸８から偏向面６の頂点までの距離、
R1,R2は第３図（ａ），（ｂ）にそれぞれ示したもので
ある。
次に以上の構成要素を持つポストオブジェクティブ型
走査光学系について、第４図（ａ），（ｂ）を用いてそ
の動作を説明する。
走査光学系について、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のみやや発散光となり、ハー
フミラー４を透過して偏向面６に至る。偏向面６で反射
した光はハーフミラー４で反射し感光ドラム７に至る。
トーリック面ポリゴン５は回転中心軸８を中心として回
転し、入射したレーザ光束を偏向し、感光ドラム７上に
走査すると同時に、偏向面６の形状をトーリック面とす
ることにより、主走査方向と副走査方向の像面湾曲を補
正し、全走査領域について焦点ずれなく結像している。
本実施例における像面湾曲を第５図に示した。また、ｆ
θ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。
図、第４図（ｂ）は副走査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のみやや発散光となり、ハー
フミラー４を透過して偏向面６に至る。偏向面６で反射
した光はハーフミラー４で反射し感光ドラム７に至る。
トーリック面ポリゴン５は回転中心軸８を中心として回
転し、入射したレーザ光束を偏向し、感光ドラム７上に
走査すると同時に、偏向面６の形状をトーリック面とす
ることにより、主走査方向と副走査方向の像面湾曲を補
正し、全走査領域について焦点ずれなく結像している。
本実施例における像面湾曲を第５図に示した。また、ｆ
θ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。
このように本発明の実施例の走査光学系によれば、光
偏向器としてトーリック面ポリゴン５を用いることによ
り、主走査方向と副走査方向の像面湾曲を補正すること
ができ、光偏向器と走査面の間に光学系の全くない走査
光学系が実現できる。
偏向器としてトーリック面ポリゴン５を用いることによ
り、主走査方向と副走査方向の像面湾曲を補正すること
ができ、光偏向器と走査面の間に光学系の全くない走査
光学系が実現できる。
なお本実施例に用いる光偏向器の偏向面は、プレス成
形で形成できるので所要コストの低減がはかられる。
形で形成できるので所要コストの低減がはかられる。
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、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、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。
このように、上記実施例の走査光学系を用いることに
より小型の画像形成装置を実現することができる。
より小型の画像形成装置を実現することができる。
発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明は、光偏向器
の偏向面を、主走査方向の曲率が凸、副走査方向の曲率
が凹の非球面とすることにより、主走査方向の像面湾曲
と副走査方向の像面湾曲を同時に偏向面のみで補正する
ことができる。
の偏向面を、主走査方向の曲率が凸、副走査方向の曲率
が凹の非球面とすることにより、主走査方向の像面湾曲
と副走査方向の像面湾曲を同時に偏向面のみで補正する
ことができる。
さらに、光偏向器の偏向面を、頂点における法線を中
心軸として、中心軸上の点を中心とし光偏向器の回転中
心軸に垂直で中心軸を含む平面内に存在する円弧を、円
弧を含む平面内に存在し中心軸に垂直な回転対称軸を中
心に回転させた、主走査方向の曲率が凸、副走査方向の
曲率が凹のトーリック面とすることにより両方向の像面
湾曲を補正するように配してあるので、加工が容易とな
り低価格のポストオブジェクティブ型走査光学系を提供
できる。
心軸として、中心軸上の点を中心とし光偏向器の回転中
心軸に垂直で中心軸を含む平面内に存在する円弧を、円
弧を含む平面内に存在し中心軸に垂直な回転対称軸を中
心に回転させた、主走査方向の曲率が凸、副走査方向の
曲率が凹のトーリック面とすることにより両方向の像面
湾曲を補正するように配してあるので、加工が容易とな
り低価格のポストオブジェクティブ型走査光学系を提供
できる。
また、本発明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提供するこ
とができる。
型，低価格でかつ高解像度の画像形成装置を提供するこ
とができる。
第１図は本発明の実施例のポストオブジェクティブ型走
査光学系の構成図、第２図は同走査光学系を用いた画像
形成装置の構成図、第３図（ａ），（ｂ）は同偏向面の
形状を示す構成図、第４図（ａ），（ｂ）は同動作を示
すための主走査，副走査、各方向における光路図、第５
図は本発明の光学性能を示す説明図、第６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図、第７図
（ａ），（ｂ）は従来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８図は従来例の光学性能
を示す説明図である。 ５……トーリック面ポリゴン、６……偏向面、10……中
心点、12……回転対称軸、13……トーリック面。
査光学系の構成図、第２図は同走査光学系を用いた画像
形成装置の構成図、第３図（ａ），（ｂ）は同偏向面の
形状を示す構成図、第４図（ａ），（ｂ）は同動作を示
すための主走査，副走査、各方向における光路図、第５
図は本発明の光学性能を示す説明図、第６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図、第７図
（ａ），（ｂ）は従来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８図は従来例の光学性能
を示す説明図である。 ５……トーリック面ポリゴン、６……偏向面、10……中
心点、12……回転対称軸、13……トーリック面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/10
Claims (3)
- 【請求項１】レーザービームがレンズにより集束光また
は発散光とされたのち、光偏向器によって走査面上に走
査されるポストオブジェクティブ型走査光学系におい
て、前記光偏向器の偏向面は、主走査方向の曲率が凸、
副走査方向の曲率が凹の非球面形状であり、主走査方向
には集束光、副走査方向には発散光となる前記レーザー
ビームを、前記レーザービームの光軸が、前記光偏向器
の回転軸を通るように配置するポストオブジェクティブ
型走査光学系。 - 【請求項２】光偏向器の偏向面は、頂点における法線を
中心軸として、前記中心軸上の点を中心とし光偏向器の
回転中心軸に垂直で、前記中心軸を含む平面内に存在す
る円弧を前記円弧を含む平面内に存在し中心軸に垂直な
回転対称軸を中心に回転させた、主走査方向の曲率が
凸、副走査方向の曲率が凹のトーリック面である請求項
（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）または（２）に記載のポスト
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 |
|---|---|---|---|
| JP02297971A JP3126137B2 (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | ポストオブジェクティブ型走査光学系及び画像形成装置 |
| US07/785,106 US5157532A (en) | 1990-11-01 | 1991-10-30 | Post-objective type optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02297971A JP3126137B2 (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | ポストオブジェクティブ型走査光学系及び画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04170510A JPH04170510A (ja) | 1992-06-18 |
| JP3126137B2 true JP3126137B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=17853464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02297971A Expired - Fee Related JP3126137B2 (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | ポストオブジェクティブ型走査光学系及び画像形成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5157532A (ja) |
| JP (1) | JP3126137B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682688A (ja) * | 1992-09-01 | 1994-03-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 異方屈折力単レンズ |
| JP3192552B2 (ja) * | 1994-05-23 | 2001-07-30 | 松下電器産業株式会社 | 走査光学系およびそれを用いた画像形成装置 |
| US20070069025A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Jerry Liao | Bar code reader with polygon mirror having curved reflection surfaces |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2925734C3 (de) * | 1979-06-26 | 1982-06-24 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Optisches Fehlersuchgerät für Materialbahnen |
| US4560862A (en) * | 1983-04-26 | 1985-12-24 | Skan-A-Matic Corp. | System for optical scanning over a large depth of field |
| JPS61156020A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Ricoh Co Ltd | ポストオブジエクテイブ型光偏向器 |
| US4624528A (en) * | 1985-02-21 | 1986-11-25 | Xerox Corporation | Scanning systems with polygon scanner having curved facets |
| JPH0672981B2 (ja) * | 1985-07-31 | 1994-09-14 | 株式会社リコー | 光ビ−ム走査光学系 |
| JP2502314B2 (ja) * | 1987-07-06 | 1996-05-29 | 株式会社テック | ポストオブジェクティブ型光偏向器 |
| JPH01321581A (ja) * | 1988-06-24 | 1989-12-27 | Fujitsu Ltd | バーコード用光学読み取り装置 |
-
1990
- 1990-11-01 JP JP02297971A patent/JP3126137B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-10-30 US US07/785,106 patent/US5157532A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5157532A (en) | 1992-10-20 |
| JPH04170510A (ja) | 1992-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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