JP3192552B2 - 走査光学系およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
走査光学系およびそれを用いた画像形成装置Info
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- Japan
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- optical system
- scanning direction
- lens
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ等に用
いられる走査光学系に関し、特にレーザ光束をポリゴン
ミラーのより偏向させる際の光偏向面の面倒れ補正機能
を有する走査光学系およびそれを用いた画像形成装置に
関するものである。
いられる走査光学系に関し、特にレーザ光束をポリゴン
ミラーのより偏向させる際の光偏向面の面倒れ補正機能
を有する走査光学系およびそれを用いた画像形成装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザプリンタ等で多く用いられ
ている走査光学系としては、レーザ光束を偏向させるポ
リゴンミラーの後に集束光学系を配置するプレオブジェ
クティブ型走査光学系が知られている。このプレオブジ
ェクティブ型走査光学系は、まず半導体レーザからのレ
ーザ光束をコリメータレンズによって略平行光束とし、
次にシリンドリカルレンズ等でビーム整形を施した後、
等角速度運動するポリゴンミラーによりレーザ光束を偏
向させて走査し、このポリゴンミラーによって反射偏向
されたレーザ光束を集束光学系により感光ドラムなどの
被走査面上にスポット状に結像するものである。この
時、集束光学系は、主走査方向の光スポットの走査速度
を一定にするという光学的作用を有している。また、こ
の集束光学系は、ポリゴンミラーにおける偏向点と感光
ドラム上の被走査面とを、光軸方向において幾何光学的
に共役になるように配置することで、面倒れ補正を施し
ている。
ている走査光学系としては、レーザ光束を偏向させるポ
リゴンミラーの後に集束光学系を配置するプレオブジェ
クティブ型走査光学系が知られている。このプレオブジ
ェクティブ型走査光学系は、まず半導体レーザからのレ
ーザ光束をコリメータレンズによって略平行光束とし、
次にシリンドリカルレンズ等でビーム整形を施した後、
等角速度運動するポリゴンミラーによりレーザ光束を偏
向させて走査し、このポリゴンミラーによって反射偏向
されたレーザ光束を集束光学系により感光ドラムなどの
被走査面上にスポット状に結像するものである。この
時、集束光学系は、主走査方向の光スポットの走査速度
を一定にするという光学的作用を有している。また、こ
の集束光学系は、ポリゴンミラーにおける偏向点と感光
ドラム上の被走査面とを、光軸方向において幾何光学的
に共役になるように配置することで、面倒れ補正を施し
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような面倒れ補正
を行なう一般的な方法として、特開昭６１−２４３４２
２号公報等に記載されているように、集束光学系をアナ
モフィックな形状とすることが知られている。しかしこ
の集束光学系は、像面湾曲、特に副走査方向の像面湾曲
の補正が十分ではなく、そのため被走査面上に結像する
光スポットの径が走査位置によりかなり大きく変動する
ので、広画角化および高解像度化の実現が困難である。
を行なう一般的な方法として、特開昭６１−２４３４２
２号公報等に記載されているように、集束光学系をアナ
モフィックな形状とすることが知られている。しかしこ
の集束光学系は、像面湾曲、特に副走査方向の像面湾曲
の補正が十分ではなく、そのため被走査面上に結像する
光スポットの径が走査位置によりかなり大きく変動する
ので、広画角化および高解像度化の実現が困難である。
【０００４】また、２次元平面上に配置される走査光学
系においては、球面収差、像面湾曲量などの光学特性が
左右非対称となるので、結像性能を被走査面上の全域で
バランス良く補正することが困難である。
系においては、球面収差、像面湾曲量などの光学特性が
左右非対称となるので、結像性能を被走査面上の全域で
バランス良く補正することが困難である。
【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、小型
化、広画角化を達成しつつ、被走査面上の全域において
高性能な走査光学系およびそれを用いた画像形成装置を
提供することでを目的とする。
化、広画角化を達成しつつ、被走査面上の全域において
高性能な走査光学系およびそれを用いた画像形成装置を
提供することでを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の走査光学系は、
上記目的を達成するために、ポリゴンミラーと被走査面
との間に、正の屈折力を有しかつ被走査面側に凸のメニ
スカスレンズおよび正の屈折力を有するトーリックレン
ズからなる集束光学系を備え、トーリックレンズの入射
面が、主走査方向において副走査方向の曲率半径が光軸
から離れるに従って大きくなる鞍型トーリック面を有し
ていることを特徴としている。
上記目的を達成するために、ポリゴンミラーと被走査面
との間に、正の屈折力を有しかつ被走査面側に凸のメニ
スカスレンズおよび正の屈折力を有するトーリックレン
ズからなる集束光学系を備え、トーリックレンズの入射
面が、主走査方向において副走査方向の曲率半径が光軸
から離れるに従って大きくなる鞍型トーリック面を有し
ていることを特徴としている。
【０００７】また、より広画角な走査光学系を達成する
ために、上記構成に加えてトーリックレンズの出射面
が、主走査方向において副走査方向の曲率半径が光軸か
ら離れるに従って小さくなる樽型トーリック面を有して
おり、トーリックレンズの入射面における光軸中心での
副走査方向曲率半径をｒ3x、出射面における光軸中心で
の副走査方向の曲率半径をｒ4x、メニスカスレンズとト
ーリックレンズの主走査方向における合成焦点距離をｆ
y 、トーリックレンズの肉厚をｄ2 とするとき、
ために、上記構成に加えてトーリックレンズの出射面
が、主走査方向において副走査方向の曲率半径が光軸か
ら離れるに従って小さくなる樽型トーリック面を有して
おり、トーリックレンズの入射面における光軸中心での
副走査方向曲率半径をｒ3x、出射面における光軸中心で
の副走査方向の曲率半径をｒ4x、メニスカスレンズとト
ーリックレンズの主走査方向における合成焦点距離をｆ
y 、トーリックレンズの肉厚をｄ2 とするとき、
【０００８】
【数３】 を満足することを特徴としている。
【０００９】さらに、この集束光学系の光軸に対する主
走査方向へのディセンター量をＹＤ、この集束光学系の
最大像高をｙm 、この集束光学系の主走査方向における
合成焦点距離をｆy とするとき、
走査方向へのディセンター量をＹＤ、この集束光学系の
最大像高をｙm 、この集束光学系の主走査方向における
合成焦点距離をｆy とするとき、
【００１０】
【数４】 を満足することを特徴としている。
【００１１】
【作用】本発明の走査光学系は、上記したように、ポリ
ゴンミラーと被走査面との間に配置される集束光学系の
トーリックレンズの入射面に鞍型トーリック形状を与
え、また出射面にも樽型トーリック形状を与えることに
よって、広画角化に伴う副走査方向の像面湾曲量の増加
を良好に補正し、且つ被走査面上に結像するスポット径
の走査位置による変動を抑えることができる。
ゴンミラーと被走査面との間に配置される集束光学系の
トーリックレンズの入射面に鞍型トーリック形状を与
え、また出射面にも樽型トーリック形状を与えることに
よって、広画角化に伴う副走査方向の像面湾曲量の増加
を良好に補正し、且つ被走査面上に結像するスポット径
の走査位置による変動を抑えることができる。
【００１２】また、この集束光学系を光軸に対して主走
査方向にディセンターさせることによって、走査幅全域
にわたって良好な光学性能を得ることができる。
査方向にディセンターさせることによって、走査幅全域
にわたって良好な光学性能を得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の走査光学系について、図面を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施例
における走査光学系の構成を示すものである。図１にお
いて、１は半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３は
シリンドリカルレンズ、４はポリゴンミラー、５は正の
屈折力を有し被走査面側に凸のメニスカスレンズ、６は
正の屈折力を有するトーリックレンズ、７は被走査面と
なる感光ドラム、８はポリゴムミラー４の回転中心軸で
ある。
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施例
における走査光学系の構成を示すものである。図１にお
いて、１は半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３は
シリンドリカルレンズ、４はポリゴンミラー、５は正の
屈折力を有し被走査面側に凸のメニスカスレンズ、６は
正の屈折力を有するトーリックレンズ、７は被走査面と
なる感光ドラム、８はポリゴムミラー４の回転中心軸で
ある。
【００１４】図２（ａ）は、上記実施例における主走査
方向に見た光路図であり、図２（ｂ）は副走査方向に見
た光路図である。以下、図２を用いてその動作を説明す
る。
方向に見た光路図であり、図２（ｂ）は副走査方向に見
た光路図である。以下、図２を用いてその動作を説明す
る。
【００１５】まず、半導体レーザ１から出射されたレー
ザ光束は、コリメータレンズ２によって略平行光とさ
れ、シリンドリカルレンズ３によって副走査方向Ｂのレ
ーザ光束がポリゴンミラー４近傍に結像するよう集光さ
れる。ポリゴンミラー４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走査し、メニスカス
レンズ５およびトーリックレンズ６から構成された集束
光学系によって感光ドラム７上に結像する。集束光学系
を構成するメニスカスレンズ５およびトーリックレンズ
６は、ポリゴンミラー４における偏向点と感光ドラム７
上の被走査面とを、光軸方向において幾何光学的に共役
になるように配置され、ポリゴンミラー４の面倒れを補
正している。また、トーリックレンズ６の入射面を、主
走査方向Ａにおいて副走査方向Ｂの曲率半径が光軸から
離れるに従って大きくなる鞍型トーリック面とすること
で、副走査方向Ｂの像面湾曲を良好に補正している。し
かしながら、走査光学系をより広画角なものにする場
合、前記鞍型トーリック面のみでは、副走査方向Ｂの像
面湾曲を完全に補正することが難しく、副走査方向Ｂの
曲率が小さくなって製作が困難となり、コストアップに
もつながってしまうので、トーリックレンズ６の出射面
もまた、主走査方向Ａにおいて副走査方向Ｂの曲率半径
が光軸から離れるに従って小さくなる樽型トーリック面
とすることがより好ましい。これにより、被走査面上に
結像するスポット径の走査位置による変動についても抑
えることができる。
ザ光束は、コリメータレンズ２によって略平行光とさ
れ、シリンドリカルレンズ３によって副走査方向Ｂのレ
ーザ光束がポリゴンミラー４近傍に結像するよう集光さ
れる。ポリゴンミラー４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走査し、メニスカス
レンズ５およびトーリックレンズ６から構成された集束
光学系によって感光ドラム７上に結像する。集束光学系
を構成するメニスカスレンズ５およびトーリックレンズ
６は、ポリゴンミラー４における偏向点と感光ドラム７
上の被走査面とを、光軸方向において幾何光学的に共役
になるように配置され、ポリゴンミラー４の面倒れを補
正している。また、トーリックレンズ６の入射面を、主
走査方向Ａにおいて副走査方向Ｂの曲率半径が光軸から
離れるに従って大きくなる鞍型トーリック面とすること
で、副走査方向Ｂの像面湾曲を良好に補正している。し
かしながら、走査光学系をより広画角なものにする場
合、前記鞍型トーリック面のみでは、副走査方向Ｂの像
面湾曲を完全に補正することが難しく、副走査方向Ｂの
曲率が小さくなって製作が困難となり、コストアップに
もつながってしまうので、トーリックレンズ６の出射面
もまた、主走査方向Ａにおいて副走査方向Ｂの曲率半径
が光軸から離れるに従って小さくなる樽型トーリック面
とすることがより好ましい。これにより、被走査面上に
結像するスポット径の走査位置による変動についても抑
えることができる。
【００１６】ここで、トーリックレンズ６の入射面にお
ける光軸中心での副走査方向Ｂの曲率半径をｒ3x、出射
面における光軸中心での副走査方向Ｂの曲率半径を
ｒ4x、集束光学系を構成するメニスカスレンズ５および
トーリックレンズ６の主走査方向Ａにおける合成焦点距
離をｆy 、トーリックレンズ６の肉厚をｄ2 とすると
き、前記した（数３）の条件を満たしている。
ける光軸中心での副走査方向Ｂの曲率半径をｒ3x、出射
面における光軸中心での副走査方向Ｂの曲率半径を
ｒ4x、集束光学系を構成するメニスカスレンズ５および
トーリックレンズ６の主走査方向Ａにおける合成焦点距
離をｆy 、トーリックレンズ６の肉厚をｄ2 とすると
き、前記した（数３）の条件を満たしている。
【００１７】この条件式（数３）について、その技術的
意味を説明する。条件式（数３）は、トーリックレンズ
６の入射面と出射面における副走査方向Ｂの光軸中心で
の曲率半径ｒ3x、ｒ4xとメニスカスレンズ５およびトー
リックレンズ６の主走査方向Ａにおける合成焦点距離ｆ
y およびトーリックレンズ６の肉厚ｄ2 の比に関し、主
に広角域における副走査方向Ｂの像面湾曲を良好に補正
するためのものである。トーリックレンズ６の入射面と
出射面における副走査方向Ｂの光軸中心での曲率半径ｒ
3x、ｒ4xが小さくなり、条件式（数３）の上限値を越え
ると、副走査方向Ｂの像面湾曲が補正過剰となり、所望
の光学性能が得られなくなってしまい、走査光学系の広
角化が困難となる。逆に、トーリックレンズ６の入射面
と出射面における副走査方向Ｂの光軸中心での曲率半径
ｒ3x、ｒ4xが大きくなり、条件式（数３）の下限値を越
えると、副走査方向Ｂの像面湾曲が補正不足となってし
まう。
意味を説明する。条件式（数３）は、トーリックレンズ
６の入射面と出射面における副走査方向Ｂの光軸中心で
の曲率半径ｒ3x、ｒ4xとメニスカスレンズ５およびトー
リックレンズ６の主走査方向Ａにおける合成焦点距離ｆ
y およびトーリックレンズ６の肉厚ｄ2 の比に関し、主
に広角域における副走査方向Ｂの像面湾曲を良好に補正
するためのものである。トーリックレンズ６の入射面と
出射面における副走査方向Ｂの光軸中心での曲率半径ｒ
3x、ｒ4xが小さくなり、条件式（数３）の上限値を越え
ると、副走査方向Ｂの像面湾曲が補正過剰となり、所望
の光学性能が得られなくなってしまい、走査光学系の広
角化が困難となる。逆に、トーリックレンズ６の入射面
と出射面における副走査方向Ｂの光軸中心での曲率半径
ｒ3x、ｒ4xが大きくなり、条件式（数３）の下限値を越
えると、副走査方向Ｂの像面湾曲が補正不足となってし
まう。
【００１８】なお、本実施例においては、主走査方向Ａ
における像面湾曲とｆθ特性を良好に補正し、有効走査
幅全域にわたり良好な光学性能を得るために、トーリッ
クレンズ６は、主走査方向Ａにおいて少なくとも１面に
非球面を有していることが望ましい。
における像面湾曲とｆθ特性を良好に補正し、有効走査
幅全域にわたり良好な光学性能を得るために、トーリッ
クレンズ６は、主走査方向Ａにおいて少なくとも１面に
非球面を有していることが望ましい。
【００１９】また、本実施例では、集束光学系を構成す
るメニスカスレンズ５およびトーリックレンズ６の光軸
に対する主走査方向Ａへのディセンター量をＹＤ、この
集束光学系による最大像高をｙm 、この集束光学系の主
走査方向における合成焦点距離をｆy とするとき、前記
した（数４）の条件を満たしている。
るメニスカスレンズ５およびトーリックレンズ６の光軸
に対する主走査方向Ａへのディセンター量をＹＤ、この
集束光学系による最大像高をｙm 、この集束光学系の主
走査方向における合成焦点距離をｆy とするとき、前記
した（数４）の条件を満たしている。
【００２０】この条件式（数４）について、その技術的
意味を説明する。条件式（数４）は、メニスカスレンズ
５およびトーリックレンズ６の光軸に対する主走査方向
Ａへのディセンター量ＹＤおよびメニスカスレンズ５お
よびトーリックレンズ６の主走査方向Ａにおける合成焦
点距離ｆy と、メニスカスレンズ５およびトーリックレ
ンズ６による最大像高ｙm との比に関し、主に２次元平
面上にて構成される集束光学系において、球面収差、歪
曲収差などの結像性能の左右非対称性から生じる光学性
能の低下を防ぎ、有効走査幅全域において良好な光学性
能を得るためのものである。この集束光学系の光軸に対
する主走査方向へのディセンター量ＹＤが小さくなり、
条件式（数４）の上限値を越えると、結像性能の左右非
対称性が補正不足で、光学性能を良好に補正することが
困難である。また、ディセンター量ＹＤが大きくなり、
条件式（数４）の下限値を越えると、主走査方向Ａにお
いて、補正不足である像高方向とは逆方向の像高におけ
る光学性能が劣化してしまう。
意味を説明する。条件式（数４）は、メニスカスレンズ
５およびトーリックレンズ６の光軸に対する主走査方向
Ａへのディセンター量ＹＤおよびメニスカスレンズ５お
よびトーリックレンズ６の主走査方向Ａにおける合成焦
点距離ｆy と、メニスカスレンズ５およびトーリックレ
ンズ６による最大像高ｙm との比に関し、主に２次元平
面上にて構成される集束光学系において、球面収差、歪
曲収差などの結像性能の左右非対称性から生じる光学性
能の低下を防ぎ、有効走査幅全域において良好な光学性
能を得るためのものである。この集束光学系の光軸に対
する主走査方向へのディセンター量ＹＤが小さくなり、
条件式（数４）の上限値を越えると、結像性能の左右非
対称性が補正不足で、光学性能を良好に補正することが
困難である。また、ディセンター量ＹＤが大きくなり、
条件式（数４）の下限値を越えると、主走査方向Ａにお
いて、補正不足である像高方向とは逆方向の像高におけ
る光学性能が劣化してしまう。
【００２１】次に、条件式（数３）、（数４）を満たす
上記実施例の数値例を以下に示す。ここで、ｆは全系の
主走査方向Ａについての合成焦点距離、ＦはＦナンバ
ー、θは走査角を表している。表中ｒ1 、ｒ2 、ｒ4 は
偏向点側から順に数えた各レンズ面の近軸曲率半径、ｒ
3y、ｒ4yは偏向点側から順に数えた各レンズ面の主走査
方向Ａについての近軸曲率半径、ｒ3x、ｒ4xは偏向点側
から順に数えた各レンズ面の副走査方向Ｂについての光
軸中心での曲率半径、ｄ1 、ｄ2 、ｄ3 、ｄ4 は偏向点
側から順に数えた各レンズ面に対する面間隔の肉厚また
は空気間隔、ｎ1、ｎ2 は波長７８０ｎｍにおけるそれ
ぞれのレンズ材料の屈折率である。また、メニスカスレ
ンズ５およびトーリックレンズ６の光軸に対する主走査
方向Ａへのディセンター量をＹＤとし、非球面形状を有
する面（＊印で表示）については、下記の（数５）で規
定してある。
上記実施例の数値例を以下に示す。ここで、ｆは全系の
主走査方向Ａについての合成焦点距離、ＦはＦナンバ
ー、θは走査角を表している。表中ｒ1 、ｒ2 、ｒ4 は
偏向点側から順に数えた各レンズ面の近軸曲率半径、ｒ
3y、ｒ4yは偏向点側から順に数えた各レンズ面の主走査
方向Ａについての近軸曲率半径、ｒ3x、ｒ4xは偏向点側
から順に数えた各レンズ面の副走査方向Ｂについての光
軸中心での曲率半径、ｄ1 、ｄ2 、ｄ3 、ｄ4 は偏向点
側から順に数えた各レンズ面に対する面間隔の肉厚また
は空気間隔、ｎ1、ｎ2 は波長７８０ｎｍにおけるそれ
ぞれのレンズ材料の屈折率である。また、メニスカスレ
ンズ５およびトーリックレンズ６の光軸に対する主走査
方向Ａへのディセンター量をＹＤとし、非球面形状を有
する面（＊印で表示）については、下記の（数５）で規
定してある。
【００２２】
【数５】 但し、 Ｚ：光軸からの高さがｙの非球面形状の非球面頂点の接
平面からの距離 ｙ：光軸からの高さ ｃ：非球面頂点の曲率 ｋ：円錐定数 Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ：非球面係数
平面からの距離 ｙ：光軸からの高さ ｃ：非球面頂点の曲率 ｋ：円錐定数 Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ：非球面係数
【００２３】（数値例１） ｆ＝１７５ｍｍ θ＝１８．０° Ｆ： 主走査方向 ３７．５ 副走査方向 ３７．５ ｄ1 ＝19.6 ｒ1*＝-77.4 ｄ2 ＝10.0 ｎ1 ＝1.51 ｒ2*＝-43.1 ｄ3 ＝118.2 ｒ3y＝-421.6 ｄ4 ＝6.0 ｎ2 ＝1.52 ｒ3x＝24.2 ｒ4*＝-487.5 なお、＊印をつけた面は非球面であり、その非球面係数
を下記に示す。また数値例１における像面湾曲量を図３
に、ｆθ特性を図４に示す。 ｒ1 ｒ2 ｒ4 ｋ -4.82805 -0.46423 0.0 Ｄ 1.03575 ×10-06 7.38887×10-07 -1.50743×10-07 Ｅ 1.23933 ×10-09 4.24684×10-10 6.33546×10-12 Ｆ -1.97891 ×10-12 1.39509×10-12 -4.91801×10-16 Ｇ -2.51182 ×10-15 -1.85545×10-12 1.57302×10-20
を下記に示す。また数値例１における像面湾曲量を図３
に、ｆθ特性を図４に示す。 ｒ1 ｒ2 ｒ4 ｋ -4.82805 -0.46423 0.0 Ｄ 1.03575 ×10-06 7.38887×10-07 -1.50743×10-07 Ｅ 1.23933 ×10-09 4.24684×10-10 6.33546×10-12 Ｆ -1.97891 ×10-12 1.39509×10-12 -4.91801×10-16 Ｇ -2.51182 ×10-15 -1.85545×10-12 1.57302×10-20
【００２４】（数値例２） ｆ＝１４６ｍｍ θ＝２１．６° Ｆ： 主走査方向 ３７．５ 副走査方向 ３７．５ ｄ1 ＝23.1 ｒ1*＝-104.6 ｄ2 ＝13.0 ｎ1 ＝1.51 ｒ2*＝-45.0 ｄ3 ＝96.2 ｒ3y＝-528.3 ｄ4 ＝18.0 ｎ2 ＝1.52 ｒ3x＝21.8 ｒ4y* ＝-495.0 ｒ4x＝-240.8 なお、＊印をつけた面は非球面であり、その非球面係数
を下記に示す。また数値例２における像面湾曲量を図５
に、ｆθ特性を図６に示す。 ｒ1 ｒ2 ｒ4y ｋ -1.51526 -0.20170 0.0 Ｄ 2.16455 ×10-07 1.17389×10-07 -1.66129×10-07 Ｅ -1.30064 ×10-09 -4.21083×10-10 3.19423×10-12 Ｆ -7.11922 ×10-13 -2.71728×10-13 2.94542×10-16 Ｇ 6.68585 ×10-16 -5.67109×10-16 -2.83341×10-20
を下記に示す。また数値例２における像面湾曲量を図５
に、ｆθ特性を図６に示す。 ｒ1 ｒ2 ｒ4y ｋ -1.51526 -0.20170 0.0 Ｄ 2.16455 ×10-07 1.17389×10-07 -1.66129×10-07 Ｅ -1.30064 ×10-09 -4.21083×10-10 3.19423×10-12 Ｆ -7.11922 ×10-13 -2.71728×10-13 2.94542×10-16 Ｇ 6.68585 ×10-16 -5.67109×10-16 -2.83341×10-20
【００２５】（数値例３） ｆ＝１４５ｍｍ θ＝２１．７° Ｆ： 主走査方向 ３７．５ ＹＤ＝０．３ｍｍ 副走査方向 ３７．５ ｄ1 ＝23.0 ｒ1*＝-104.1 ｄ2 ＝12.9 ｎ1 ＝1.51 ｒ2*＝-44.8 ｄ3 ＝95.7 ｒ3y＝-525.8 ｄ4 ＝17.9 ｎ2 ＝1.52 ｒ3x＝21.7 ｒ4y* ＝-492.6 ｒ4x＝-239.6 なお、＊印をつけた面は非球面であり、その非球面係数
を下記に示す。また数値例３における像面湾曲量を図７
に、ｆθ特性を図８に示す。 ｒ1 ｒ2 ｒ4y ｋ -1.51526 -2.01696 0.0 Ｄ 4.58412 ×10-07 1.48629 ×10-07 -1.66216×10-07 Ｅ -1.40979 ×10-09 -2.29345 ×10-10 3.07831×10-12 Ｆ -1.10948 ×10-12 -2.96234 ×10-13 2.45722×10-16 Ｇ 8.51806 ×10-16 -7.96030 ×10-16 -2.33873×10-20
を下記に示す。また数値例３における像面湾曲量を図７
に、ｆθ特性を図８に示す。 ｒ1 ｒ2 ｒ4y ｋ -1.51526 -2.01696 0.0 Ｄ 4.58412 ×10-07 1.48629 ×10-07 -1.66216×10-07 Ｅ -1.40979 ×10-09 -2.29345 ×10-10 3.07831×10-12 Ｆ -1.10948 ×10-12 -2.96234 ×10-13 2.45722×10-16 Ｇ 8.51806 ×10-16 -7.96030 ×10-16 -2.33873×10-20
【００２６】図９は上記実施例における走査光学系を用
いた画像形成装置の構成を示している。図９において、
１１は上記実施例における感光ドラム７に相当する感光
ドラム、１２は一次帯電器、１３は上記実施例における
走査光学系、１４は現像器、１５は転写帯電器、１６は
クリーナ、１７は給紙カセット、１８は給紙ローラ、１
９は転写シート、２０は定着装置、２１は排紙ローラ、
２２は排紙トレイである。
いた画像形成装置の構成を示している。図９において、
１１は上記実施例における感光ドラム７に相当する感光
ドラム、１２は一次帯電器、１３は上記実施例における
走査光学系、１４は現像器、１５は転写帯電器、１６は
クリーナ、１７は給紙カセット、１８は給紙ローラ、１
９は転写シート、２０は定着装置、２１は排紙ローラ、
２２は排紙トレイである。
【００２７】次に上記構成の画像形成装置の動作につい
て説明する。感光ドラム１１の表面は、一次帯電器１２
により所定極性に一様に帯電され、その表面に走査光学
系１３により画像情報が投射される。感光ドラム１１表
面の帯電電荷は、光スポットが照射された部分で電荷が
飛ばされ、照射されない部分で電荷が残り、画像情報に
対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像
器１４からトナーと呼ばれる着色帯電微粒子を供給さ
れ、電荷の残った部分にトナーが付着して現像される。
この現像画像は、給紙カセット１７から給紙ローラ１８
により送られてきた転写シート１９に重ねられ、その上
から転写帯電器１５によりトナーとは逆性の電荷を付与
されることにより、転写シート１９に転写される。転写
シート１９は感光ドラム１１から分離された後、定着装
置２０により転写画像が定着され、排紙ローラ２１によ
り排紙トレイ２２上に排出される。感光ドラム１１は、
その後、クリーナ１６によって残留トナーを除去され、
再び最初の帯電工程に戻る。
て説明する。感光ドラム１１の表面は、一次帯電器１２
により所定極性に一様に帯電され、その表面に走査光学
系１３により画像情報が投射される。感光ドラム１１表
面の帯電電荷は、光スポットが照射された部分で電荷が
飛ばされ、照射されない部分で電荷が残り、画像情報に
対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像
器１４からトナーと呼ばれる着色帯電微粒子を供給さ
れ、電荷の残った部分にトナーが付着して現像される。
この現像画像は、給紙カセット１７から給紙ローラ１８
により送られてきた転写シート１９に重ねられ、その上
から転写帯電器１５によりトナーとは逆性の電荷を付与
されることにより、転写シート１９に転写される。転写
シート１９は感光ドラム１１から分離された後、定着装
置２０により転写画像が定着され、排紙ローラ２１によ
り排紙トレイ２２上に排出される。感光ドラム１１は、
その後、クリーナ１６によって残留トナーを除去され、
再び最初の帯電工程に戻る。
【００２８】このように、上記実施例の走査光学系を用
いて画像形成装置を構成することにより、上記走査光学
系の特性を活かした小型、広画角、低価格で高解像度の
画像形成装置を実現することができる。
いて画像形成装置を構成することにより、上記走査光学
系の特性を活かした小型、広画角、低価格で高解像度の
画像形成装置を実現することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の走査光学系
は、ポリゴンミラーと被走査面との間に配置される集束
光学系のトーリックレンズの入射面に鞍型トーリック形
状を与え、また出射面にも鞍型トーリック形状を与え、
さらに所定の条件式を用いることにより、主走査方向お
よび副走査方向の像面湾曲を良好に補正することがで
き、小型、広画角で且つ高解像度な走査光学系を実現す
ることができる。
は、ポリゴンミラーと被走査面との間に配置される集束
光学系のトーリックレンズの入射面に鞍型トーリック形
状を与え、また出射面にも鞍型トーリック形状を与え、
さらに所定の条件式を用いることにより、主走査方向お
よび副走査方向の像面湾曲を良好に補正することがで
き、小型、広画角で且つ高解像度な走査光学系を実現す
ることができる。
【００３０】また、本発明の走査光学系を用いることに
より、小型、広画角、低価格で且つ高解像度な画像形成
装置を実現することができる。
より、小型、広画角、低価格で且つ高解像度な画像形成
装置を実現することができる。
【図１】本発明の一実施例における走査光学系の構成を
示す概略斜視図
示す概略斜視図
【図２】（ａ）本発明の一実施例における走査光学系を
主走査方向に見た光路図 （ｂ）本発明の一実施例における走査光学系を副走査方
向に見た光路図
主走査方向に見た光路図 （ｂ）本発明の一実施例における走査光学系を副走査方
向に見た光路図
【図３】本発明の数値例１における像面湾曲量を表す特
性図
性図
【図４】本発明の数値例１におけるｆθ特性を表す特性
図
図
【図５】本発明の数値例２における像面湾曲量を表す特
性図
性図
【図６】本発明の数値例２におけるｆθ特性を表す特性
図
図
【図７】本発明の数値例３における像面湾曲量を表す特
性図
性図
【図８】本発明の数値例３におけるｆθ特性を表す特性
図
図
【図９】本発明の一実施例の走査光学系を用いた画像形
成装置の概略構成を示す概略断面図
成装置の概略構成を示す概略断面図
１ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３ シリンドリカルレンズ ４ ポリゴンミラー ５ メニスカスレンズ ６ トーリックレンズ ７ 感光ドラム １１ 感光ドラム １２ 一次帯電器 １３ 走査光学系 １４ 現像器 １５ 転写帯電器 １６ クリーナ １７ 給紙カセット １８ 給紙ローラ １９ 転写シート ２０ 定着装置 ２１ 排紙ローラ ２２ 排紙トレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 島 宏 憲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 遊 佐 昭 紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−251807（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−353815（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−44614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−36622（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−175607（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−155517（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/10
Claims (6)
- 【請求項１】 光源からのレーザ光束をポリゴンミラー
により偏向させて被走査面上を走査する走査光学系にお
いて、前記ポリゴンミラーと被走査面との間に、正の屈
折力を有し且つ被走査面側に凸のメニスカスレンズと正
の屈折力を有するトーリックレンズとからなる集束光学
系を備え、前記トーリックレンズの入射面は、主走査方
向において副走査方向の曲率半径が光軸から離れるに従
って大きくなる鞍型トーリック面を有していることを特
徴とする走査光学系。 - 【請求項２】 トーリックレンズは、主走査方向におい
て少なくとも１面に非球面を有していることを特徴とす
る請求項１記載の走査光学系。 - 【請求項３】 トーリックレンズの出射面は、主走査方
向において副走査方向の曲率半径が光軸から離れるに従
って小さくなる樽型トーリック面を有していることを特
徴とする請求項１または２記載の走査光学系。 - 【請求項４】 トーリックレンズの入射面における光軸
中心での副走査方向の曲率半径をｒ3X、出射面における
光軸中心での副走査方向の曲率半径をｒ4X、メニスカス
レンズとトーリックレンズの主走査方向における合成焦
点距離をｆy 、トーリックレンズの肉厚をｄ2 とすると
き、 【数１】 を満足することを特徴とする請求項３記載の走査光学
系。 - 【請求項５】 メニスカスレンズとトーリックレンズと
からなる集束光学系の光軸に対する主走査方向へのディ
センター量をＹＤ、前記集束光学系による最大像高をｙ
m 、前記集束光学系の主走査方向における合成焦点距離
をｆy とするとき、 【数２】 を満足することを特徴とする請求項３または４記載の走
査光学系。 - 【請求項６】 感光体表面を帯電する手段と、前記感光
体表面に請求項１から５のいずれかに記載の走査光学系
を用いて静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像を現
像する手段と、前記現像された画像を転写媒体に転写す
る手段とを備えた画像形成装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10872394A JP3192552B2 (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 走査光学系およびそれを用いた画像形成装置 |
| US08/445,175 US5745277A (en) | 1994-05-23 | 1995-05-19 | Scanner optics and image formation apparatus using the same |
| CN95105525.9A CN1049741C (zh) | 1994-05-23 | 1995-05-23 | 扫描光学系统以及利用该光学系统的成像设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10872394A JP3192552B2 (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 走査光学系およびそれを用いた画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318832A JPH07318832A (ja) | 1995-12-08 |
| JP3192552B2 true JP3192552B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=14491929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10872394A Expired - Fee Related JP3192552B2 (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 走査光学系およびそれを用いた画像形成装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5745277A (ja) |
| JP (1) | JP3192552B2 (ja) |
| CN (1) | CN1049741C (ja) |
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| JP2001103248A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Toshiba Tec Corp | 光走査装置 |
| KR100462358B1 (ko) * | 2004-03-31 | 2004-12-17 | 주식회사 이오테크닉스 | 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치 |
| CN100343715C (zh) * | 2005-12-01 | 2007-10-17 | 苏州大学 | 用于激光二维线性扫描的光学镜头 |
| JP2007173514A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 大口径表面発光型半導体レーザ素子を用いた光情報処理装置 |
| US8797611B2 (en) | 2012-12-12 | 2014-08-05 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Illumination assembly |
| DE102013106533A1 (de) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Jenoptik Optical Systems Gmbh | Scaneinrichtung |
| FR3046112B1 (fr) * | 2015-12-23 | 2019-06-14 | Idemia France | Procede de realisation d'images selectivement visibles en variant l'angle d'observation par gravure au travers d'un reseau lenticulaire |
| US20230122506A1 (en) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | Layerwise Nv | Three-Dimensional Printing System with Offset Flat Field Unit |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5636622A (en) * | 1979-09-04 | 1981-04-09 | Canon Inc | Scanning optical system having inclination correcting function |
| US4379612A (en) * | 1979-09-04 | 1983-04-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning optical system having a fall-down correcting function |
| JPS61120112A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-07 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 走査光学系 |
| JPS61243422A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-29 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 走査光学系 |
| JPS63210819A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-01 | Toshiba Corp | 記録装置 |
| US5005928A (en) * | 1988-07-15 | 1991-04-09 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning system |
| JP2598473B2 (ja) * | 1988-08-01 | 1997-04-09 | 株式会社リコー | 走査光学系 |
| JP2623147B2 (ja) * | 1990-02-07 | 1997-06-25 | キヤノン株式会社 | 光ビーム走査用光学系 |
| JPH0792543B2 (ja) * | 1990-03-01 | 1995-10-09 | キヤノン株式会社 | レーザ走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP3222498B2 (ja) * | 1990-09-27 | 2001-10-29 | 旭光学工業株式会社 | 走査光学系 |
| JP3126137B2 (ja) * | 1990-11-01 | 2001-01-22 | 松下電器産業株式会社 | 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 |
-
1994
- 1994-05-23 JP JP10872394A patent/JP3192552B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-05-19 US US08/445,175 patent/US5745277A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-23 CN CN95105525.9A patent/CN1049741C/zh not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07318832A (ja) | 1995-12-08 |
| CN1049741C (zh) | 2000-02-23 |
| US5745277A (en) | 1998-04-28 |
| CN1120174A (zh) | 1996-04-10 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |