JP3198752B2 - 光記録装置 - Google Patents
光記録装置Info
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- JP3198752B2 JP3198752B2 JP24366393A JP24366393A JP3198752B2 JP 3198752 B2 JP3198752 B2 JP 3198752B2 JP 24366393 A JP24366393 A JP 24366393A JP 24366393 A JP24366393 A JP 24366393A JP 3198752 B2 JP3198752 B2 JP 3198752B2
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- bessel
- light
- optical
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光記録装置に関し、特に
レーザービームとして微小スポットでかつ焦点深度の深
いベッセルビームを用いて被走査面上を光走査し、画像
の記録等を高精度に行なうようにした、例えばレーザー
ビームプリンタ(LBP)等に好適な光記録装置に関す
るものである。
レーザービームとして微小スポットでかつ焦点深度の深
いベッセルビームを用いて被走査面上を光走査し、画像
の記録等を高精度に行なうようにした、例えばレーザー
ビームプリンタ(LBP)等に好適な光記録装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりレーザービームは一般にガウス
ビームとして取り扱われ、その伝搬特性に基づく制約を
受けてきた。しかしながら近年非常に焦点深度が深く、
かつスポット径が小さいレーザービームとしてベッセル
ビーム(あるいは非回折性ビーム)が注目されている。
ビームとして取り扱われ、その伝搬特性に基づく制約を
受けてきた。しかしながら近年非常に焦点深度が深く、
かつスポット径が小さいレーザービームとしてベッセル
ビーム(あるいは非回折性ビーム)が注目されている。
【0003】このベッセルビームの特徴は伝搬方向に垂
直な断面内での光強度分布が第1種0次ベッセル関数の
2乗に比例するものになっていることである。
直な断面内での光強度分布が第1種0次ベッセル関数の
2乗に比例するものになっていることである。
【0004】図7は本出願人が先の特願平4−1376
45号で提案したベッセルビームを利用した光走査装置
の光学系の要部概略図である。
45号で提案したベッセルビームを利用した光走査装置
の光学系の要部概略図である。
【0005】同図において光源手段71から画像情報に
基づき光変調し射出したレーザービームL71はベッセ
ルビーム発生手段72により、その光路を横切る平面A
0 を中心位置とするベッセルビームL72となり、該平
面A0 に集光された後、発散している。
基づき光変調し射出したレーザービームL71はベッセ
ルビーム発生手段72により、その光路を横切る平面A
0 を中心位置とするベッセルビームL72となり、該平
面A0 に集光された後、発散している。
【0006】該発散したベッセルビームL72は集光レ
ンズ73により収束され、光偏向器としての回転多面鏡
74の反射面(偏向面)に入射した後反射偏向され、f
−θ特性を有する結像レンズ75によって回転ドラム
(感光体ドラム)D0 の表面(被走査面)上に結像さ
れ、該表面の感光体(不図示)に静電潜像を形成してい
る。
ンズ73により収束され、光偏向器としての回転多面鏡
74の反射面(偏向面)に入射した後反射偏向され、f
−θ特性を有する結像レンズ75によって回転ドラム
(感光体ドラム)D0 の表面(被走査面)上に結像さ
れ、該表面の感光体(不図示)に静電潜像を形成してい
る。
【0007】同図において平面A0 と回転ドラムD0 の
表面とは光学的に略共役な関係に設定しているのでベッ
セルビームは、該回転ドラムD0 の表面近傍に形成され
る。このベッセルビームは前述した如く焦点深度が非常
に深いので、例えばその光学系に像面湾曲があっても、
あるいは回転ドラムD0 の位置が光軸方向に多少ズレて
もビームスポット径は変化せず、これにより高解像度の
光走査装置を得ていた。
表面とは光学的に略共役な関係に設定しているのでベッ
セルビームは、該回転ドラムD0 の表面近傍に形成され
る。このベッセルビームは前述した如く焦点深度が非常
に深いので、例えばその光学系に像面湾曲があっても、
あるいは回転ドラムD0 の位置が光軸方向に多少ズレて
もビームスポット径は変化せず、これにより高解像度の
光走査装置を得ていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図7に示した従来の光
走査装置において回転ドラムD0 の表面(被走査面)近
傍に形成されるベッセルビームの断面強度分布は前述の
如く第1種0次ベッセル関数の2乗に比例するものであ
る。
走査装置において回転ドラムD0 の表面(被走査面)近
傍に形成されるベッセルビームの断面強度分布は前述の
如く第1種0次ベッセル関数の2乗に比例するものであ
る。
【0009】このベッセルビームの中心スポット以外の
部分、即ちサイドローブ(回折リング)の光強度は比較
的大きい。この為、このベッセルビームを例えば記録用
ビームとして光走査装置(記録装置)に適用した場合は
サイドローブの強度が大きすぎて結果的に記録画像の画
質の低下を引き起こす場合があるという問題点があっ
た。
部分、即ちサイドローブ(回折リング)の光強度は比較
的大きい。この為、このベッセルビームを例えば記録用
ビームとして光走査装置(記録装置)に適用した場合は
サイドローブの強度が大きすぎて結果的に記録画像の画
質の低下を引き起こす場合があるという問題点があっ
た。
【0010】本発明はレーザービームをベッセルビーム
とすると共に該ベッセルビームのビーム径を絞り部材で
制限することにより、該ベッセルビームのサイドローブ
の光強度による影響を緩和し、記録画像の画質の向上を
図った光記録装置の提供を目的とする。
とすると共に該ベッセルビームのビーム径を絞り部材で
制限することにより、該ベッセルビームのサイドローブ
の光強度による影響を緩和し、記録画像の画質の向上を
図った光記録装置の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の光記録装置は、
光源手段から射出したレーザービームをベッセルビーム
生成手段を介して第1種の0次ベッセル関数の2乗に略
比例する強度分布を有するベッセルビームとし、該ベッ
セルビームをそのビーム径を制限する絞り部材を介して
集光手段により集光し偏向手段に入射させ、該偏向手段
で反射偏向させた後、結像光学系を介して感光体面上に
導光し、該感光体面上を光走査することによって画像を
記録する光記録装置であって、前記絞り部材をベッセル
ビーム生成手段によって形成されたベッセルビームのほ
ぼ中心部に配置したこと、前記絞り部材は互いに異なる
絞り径と切換えが可能であること、及び、前記集光手段
及び結像光学系を介して絞り部材と感光体面が光学的に
共役な関係となっていることを特徴としている。
光源手段から射出したレーザービームをベッセルビーム
生成手段を介して第1種の0次ベッセル関数の2乗に略
比例する強度分布を有するベッセルビームとし、該ベッ
セルビームをそのビーム径を制限する絞り部材を介して
集光手段により集光し偏向手段に入射させ、該偏向手段
で反射偏向させた後、結像光学系を介して感光体面上に
導光し、該感光体面上を光走査することによって画像を
記録する光記録装置であって、前記絞り部材をベッセル
ビーム生成手段によって形成されたベッセルビームのほ
ぼ中心部に配置したこと、前記絞り部材は互いに異なる
絞り径と切換えが可能であること、及び、前記集光手段
及び結像光学系を介して絞り部材と感光体面が光学的に
共役な関係となっていることを特徴としている。
【0012】
【0013】
【実施例】図1、図2は本発明の実施例1の主走査断面
図と副走査断面図である。
図と副走査断面図である。
【0014】同図において1は光源手段であり、例えば
半導体レーザより成っている。2はコリメーターレンズ
であり、光源手段1から画像情報に基づき光変調し射出
したレーザービーム(光ビーム)を平行光束としてい
る。
半導体レーザより成っている。2はコリメーターレンズ
であり、光源手段1から画像情報に基づき光変調し射出
したレーザービーム(光ビーム)を平行光束としてい
る。
【0015】3はベッセルビーム生成手段としてのアキ
シコンであり、焦点深度の深いビームスポットを持つ第
1種0次ベッセル関数の2乗に略比例する強度分布を有
するベッセルビームB1を生成している。
シコンであり、焦点深度の深いビームスポットを持つ第
1種0次ベッセル関数の2乗に略比例する強度分布を有
するベッセルビームB1を生成している。
【0016】4は絞り部材であり、ベッセルビームのビ
ーム径を制限しており、本実施例では後述するようにベ
ッセルビームのビーム径を制限することにより、該ベッ
セルビームのサイドローブを遮光し、該サイドローブの
光強度による影響を緩和している。本実施例では絞り部
材4を、その光学系等の光学特性に応じて絞り径の異な
る絞り部材と切換えができるように構成している。
ーム径を制限しており、本実施例では後述するようにベ
ッセルビームのビーム径を制限することにより、該ベッ
セルビームのサイドローブを遮光し、該サイドローブの
光強度による影響を緩和している。本実施例では絞り部
材4を、その光学系等の光学特性に応じて絞り径の異な
る絞り部材と切換えができるように構成している。
【0017】5は集光レンズ(集光手段)であり、単一
のレンズより成っており、ベッセルビームを集光して偏
向手段としての光偏向器6の偏向面(反射面)に入射さ
せている。該光偏向器6は4つの偏向面6a〜6dを有
した回転多面鏡より成っており、モータ等の駆動手段
(不図示)により回転軸Oを中心に矢印C方向に等速回
転している。
のレンズより成っており、ベッセルビームを集光して偏
向手段としての光偏向器6の偏向面(反射面)に入射さ
せている。該光偏向器6は4つの偏向面6a〜6dを有
した回転多面鏡より成っており、モータ等の駆動手段
(不図示)により回転軸Oを中心に矢印C方向に等速回
転している。
【0018】7は結像手段としてのf−θレンズ(結像
光学系)であり、2枚の球面レンズ7a,7bより成っ
ており、光偏向器6によって反射偏向されたレーザービ
ームを被走査面8近傍に結像させている。被走査面8
は、例えば複写機やLBP等では感光体ドラム面に相当
している。
光学系)であり、2枚の球面レンズ7a,7bより成っ
ており、光偏向器6によって反射偏向されたレーザービ
ームを被走査面8近傍に結像させている。被走査面8
は、例えば複写機やLBP等では感光体ドラム面に相当
している。
【0019】本実施例の光記録装置は結像レンズ7より
も前側、即ち光源手段1側でビーム偏向を行なう、所謂
プレオブジェクティブ走査型より構成している。
も前側、即ち光源手段1側でビーム偏向を行なう、所謂
プレオブジェクティブ走査型より構成している。
【0020】本実施例においては半導体レーザ1から射
出したレーザービームをコリメーターレンズ2により平
面波に変換しアキシコン3に入射させている。そしてア
キシコン3から出射したレーザービームは互いに干渉し
あい、その光路を横切る平面(位置)A近傍に第1種0
次ベッセル関数の2乗に略比例する強度分布を有するベ
ッセルビームB1を形成している。このとき平面Aに配
置した絞り部材4によってベッセルビームB1のビーム
径を制限し、該平面Aを中心としたベッセルビームB2
を形成している。そして該ベッセルビームB2は平面A
から離れるに従い発散するが、集光レンズ5により収束
作用を受け、回転多面鏡6の偏向面(反射面)6b近傍
に略リング形状に集光している。
出したレーザービームをコリメーターレンズ2により平
面波に変換しアキシコン3に入射させている。そしてア
キシコン3から出射したレーザービームは互いに干渉し
あい、その光路を横切る平面(位置)A近傍に第1種0
次ベッセル関数の2乗に略比例する強度分布を有するベ
ッセルビームB1を形成している。このとき平面Aに配
置した絞り部材4によってベッセルビームB1のビーム
径を制限し、該平面Aを中心としたベッセルビームB2
を形成している。そして該ベッセルビームB2は平面A
から離れるに従い発散するが、集光レンズ5により収束
作用を受け、回転多面鏡6の偏向面(反射面)6b近傍
に略リング形状に集光している。
【0021】尚、本実施例において平面Aは集光レンズ
5の前側焦点位置に対応し、又回転多面鏡6の各偏向面
6a〜6dは該集光レンズ5の後側焦点位置に対応する
ように設定している。
5の前側焦点位置に対応し、又回転多面鏡6の各偏向面
6a〜6dは該集光レンズ5の後側焦点位置に対応する
ように設定している。
【0022】そして回転多面鏡6で反射偏向されたレー
ザービームはf−θレンズ7によって収束作用を受け、
被走査面8上にベッセルビームB2´を形成している。
ザービームはf−θレンズ7によって収束作用を受け、
被走査面8上にベッセルビームB2´を形成している。
【0023】尚、本実施例においては平面Aと被走査面
8とは光学的に略共役な関係に設定している。
8とは光学的に略共役な関係に設定している。
【0024】次いで回転多面鏡6を図中矢印C方向に回
転させることによって被走査面8上を主走査方向に図中
矢印Dの如く微小スポット径で光走査すると共に、該被
走査面8を副走査方向に移動、もしくは回動させること
により2次元的に画像を光走査(記録)するようにして
いる。
転させることによって被走査面8上を主走査方向に図中
矢印Dの如く微小スポット径で光走査すると共に、該被
走査面8を副走査方向に移動、もしくは回動させること
により2次元的に画像を光走査(記録)するようにして
いる。
【0025】このように本実施例では被走査面近傍に形
成されるレーザービームが非回折性ビームとなってお
り、この非回折性ビームは前述如く焦点深度が非常に深
いので、例えばその光学系の像面湾曲が大きかったり、
あるいは光学部品の配置位置の誤差や変動があったりし
ても画像の劣化が起きることはなく、常に高画質の画像
を得ることができる。
成されるレーザービームが非回折性ビームとなってお
り、この非回折性ビームは前述如く焦点深度が非常に深
いので、例えばその光学系の像面湾曲が大きかったり、
あるいは光学部品の配置位置の誤差や変動があったりし
ても画像の劣化が起きることはなく、常に高画質の画像
を得ることができる。
【0026】次に絞り部材4を用いたときの本実施例の
効果について図3、図4を用いて説明する。
効果について図3、図4を用いて説明する。
【0027】図3(A)はベッセルビーム形成部分に絞
り部材を用いない場合の該ベッセルビーム形成の様子を
示した説明図、同図(B)はこのときの被走査面上に形
成されるベッセルビームの強度パターンを示した説明
図、図4(A)は本実施例の如くベッセルビーム形成部
分に絞り部材4を用いた場合の該ベッセルビーム形成の
様子を示した説明図、同図(B)はこのときの被走査面
上に形成されるベッセルビームの強度パターンを示した
説明図である。各図3、4において図1に示した要素と
同一要素には同符番を付している。
り部材を用いない場合の該ベッセルビーム形成の様子を
示した説明図、同図(B)はこのときの被走査面上に形
成されるベッセルビームの強度パターンを示した説明
図、図4(A)は本実施例の如くベッセルビーム形成部
分に絞り部材4を用いた場合の該ベッセルビーム形成の
様子を示した説明図、同図(B)はこのときの被走査面
上に形成されるベッセルビームの強度パターンを示した
説明図である。各図3、4において図1に示した要素と
同一要素には同符番を付している。
【0028】図3(B)と図4(B)に示したようにベ
ッセルビームの強度パターンを比べると分かるように絞
り部材4でベッセルビームのビーム径を制限すると、そ
れに比例して被走査面上に形成されるベッセルビームの
ビーム径(リングも含めたビーム全体の径)が小さくな
っていることがわかる。このベッセルビームの各リング
にはそれぞれほぼ等しい光量(光強度)が含まれてお
り、図4(B)に示すようにビーム全体の径を小さくす
れば、それだけベッセルビームのサイドローブによる光
強度の影響を緩和させることができる。これによりカブ
リのより少ない、コントラストのより高い画像を得てい
る。
ッセルビームの強度パターンを比べると分かるように絞
り部材4でベッセルビームのビーム径を制限すると、そ
れに比例して被走査面上に形成されるベッセルビームの
ビーム径(リングも含めたビーム全体の径)が小さくな
っていることがわかる。このベッセルビームの各リング
にはそれぞれほぼ等しい光量(光強度)が含まれてお
り、図4(B)に示すようにビーム全体の径を小さくす
れば、それだけベッセルビームのサイドローブによる光
強度の影響を緩和させることができる。これによりカブ
リのより少ない、コントラストのより高い画像を得てい
る。
【0029】但し、ベッセルビーム全体のビーム径を小
さくすることは、それに比例して焦点深度が浅くなって
くることに相当する為、絞り部材の絞り径をあまり小さ
くすることは好ましくない。
さくすることは、それに比例して焦点深度が浅くなって
くることに相当する為、絞り部材の絞り径をあまり小さ
くすることは好ましくない。
【0030】そこで本実施例においては、その光学系や
感光体ドラム等の光学特性を考慮した、目的にかなった
適切なる絞り径より成る絞り部材を複数個用意し、その
中から適切なる絞り径の絞り部材を、その光学特性に応
じて選定して装置に装着するようにしている。
感光体ドラム等の光学特性を考慮した、目的にかなった
適切なる絞り径より成る絞り部材を複数個用意し、その
中から適切なる絞り径の絞り部材を、その光学特性に応
じて選定して装置に装着するようにしている。
【0031】尚、絞り径を任意に切換える方式としては
上記の方法以外に、例えば図5(A),(B)に示すよ
うに1枚の棒状、又は円弧状の絞り部材4に径の異なる
複数の絞り穴を設け、その光学系の光学特性に応じて適
切なる絞り穴を選択して切換えるようにしても良い。
上記の方法以外に、例えば図5(A),(B)に示すよ
うに1枚の棒状、又は円弧状の絞り部材4に径の異なる
複数の絞り穴を設け、その光学系の光学特性に応じて適
切なる絞り穴を選択して切換えるようにしても良い。
【0032】次にベッセルビームを生成する手段として
アキシコン3を用いたときに生ずる絞り部材4の更なる
効果について図6を用いて説明する。同図において図1
に示した要素と同一要素には同符番を付している。
アキシコン3を用いたときに生ずる絞り部材4の更なる
効果について図6を用いて説明する。同図において図1
に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0033】図中、9はアキシコン3の円錐面の頂点、
10は円錐面の頂点9から射出する散乱光である。
10は円錐面の頂点9から射出する散乱光である。
【0034】同図においてアキシコン3に入射した平面
波の殆どはアキシコン3を出射すると円錐波となってベ
ッセルビームを形成するが、アキシコン3の円錐面の頂
点9近傍を通過したレーザービームは該頂点9で散乱さ
れて散乱光10となって出射する。
波の殆どはアキシコン3を出射すると円錐波となってベ
ッセルビームを形成するが、アキシコン3の円錐面の頂
点9近傍を通過したレーザービームは該頂点9で散乱さ
れて散乱光10となって出射する。
【0035】このとき絞り部材4がない場合には、この
散乱光10は被走査面にまで到達してフレアとなってコ
ントラストを低下させたり、又被走査面上のベッセルビ
ームと干渉して中心スポットの強度を低下させたりする
原因にもなっていた。
散乱光10は被走査面にまで到達してフレアとなってコ
ントラストを低下させたり、又被走査面上のベッセルビ
ームと干渉して中心スポットの強度を低下させたりする
原因にもなっていた。
【0036】一方、本実施例のように絞り部材4を平面
A近傍に設けた場合、散乱光10のかなりの部分を該絞
り部材4によって遮光させることができ、これにより上
述したフレアや中心スポットの強度低下を防止すること
ができる。
A近傍に設けた場合、散乱光10のかなりの部分を該絞
り部材4によって遮光させることができ、これにより上
述したフレアや中心スポットの強度低下を防止すること
ができる。
【0037】尚、本実施例においては回転対称な光学系
に本発明を適用した場合を示したが、面倒れ補正機能を
有する回転非対称な光学系にも本発明は前述の実施例と
同様に適用することができる。
に本発明を適用した場合を示したが、面倒れ補正機能を
有する回転非対称な光学系にも本発明は前述の実施例と
同様に適用することができる。
【0038】又、本実施例においてはf−θレンズを用
いるプレオブジェクティブ走査型の光記録装置に適用し
たが、該f−θレンズを用いないポストオブジェクティ
ブ走査型の光記録装置に適用しても前述の実施例と同様
な効果を得ることができる。
いるプレオブジェクティブ走査型の光記録装置に適用し
たが、該f−θレンズを用いないポストオブジェクティ
ブ走査型の光記録装置に適用しても前述の実施例と同様
な効果を得ることができる。
【0039】又、本実施例においての集光手段は必ずし
も単一レンズで構成する必要はなく、例えば複数枚のレ
ンズから構成されるレンズ系であっても良い。
も単一レンズで構成する必要はなく、例えば複数枚のレ
ンズから構成されるレンズ系であっても良い。
【0040】又、本実施例においてはベッセルビームを
発生させる手段としてアキシコンを用いたが、該アキシ
コンの代わりに、例えば細いリング開口とレンズとを用
いた光学系や、該アキシコンと同等の光学性能を有する
回折格子等を用いても良い。
発生させる手段としてアキシコンを用いたが、該アキシ
コンの代わりに、例えば細いリング開口とレンズとを用
いた光学系や、該アキシコンと同等の光学性能を有する
回折格子等を用いても良い。
【0041】更に、本実施例においては偏向器として回
転多面鏡を用いたが、例えばガルバノミラー等の単一面
鏡であっても本発明は前述の実施例と同様に適用するこ
とができる。
転多面鏡を用いたが、例えばガルバノミラー等の単一面
鏡であっても本発明は前述の実施例と同様に適用するこ
とができる。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば前述の如くベッセルビー
ムを用いて被走査面上を光走査する際、該ベッセルビー
ムを形成する中心部近傍に絞り部材を設けることによ
り、該ベッセルビームのサイドローブの光強度による影
響を緩和させることができ、よりコントラストの高い微
小スポットで被走査面上を光走査することができ、これ
により装置の高性能化を図ることができる光記録装置を
達成することができる。
ムを用いて被走査面上を光走査する際、該ベッセルビー
ムを形成する中心部近傍に絞り部材を設けることによ
り、該ベッセルビームのサイドローブの光強度による影
響を緩和させることができ、よりコントラストの高い微
小スポットで被走査面上を光走査することができ、これ
により装置の高性能化を図ることができる光記録装置を
達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の主走査断面図
【図2】 本発明の実施例1の副走査断面図
【図3】 本発明の実施例1の絞りの効果を説明する為
の説明図
の説明図
【図4】 本発明の実施例1の絞りの効果を説明する為
の説明図
の説明図
【図5】 絞り穴を複数個有した絞り部材の説明図
【図6】 アキシコンを用いた系に絞り部材を用いる場
合の効果を説明する為の説明図
合の効果を説明する為の説明図
【図7】 従来の光走査装置の光学系の要部概略図
1 光源手段 2 コリメーターレンズ 3 ベッセルビーム生成手段(アキシコン) 4 絞り部材 5 集光手段 6 偏向手段 7 結像光学系 8 被走査面
Claims (1)
- 【請求項1】 光源手段から射出したレーザービームを
ベッセルビーム生成手段を介して第1種の0次ベッセル
関数の2乗に略比例する強度分布を有するベッセルビー
ムとし、該ベッセルビームをそのビーム径を制限する絞
り部材を介して集光手段により集光し偏向手段に入射さ
せ、該偏向手段で反射偏向させた後、結像光学系を介し
て感光体面上に導光し、該感光体面上を光走査すること
によって画像を記録する光記録装置であって、前記絞り
部材をベッセルビーム生成手段によって形成されたベッ
セルビームのほぼ中心部に配置したこと、前記絞り部材
は互いに異なる絞り径と切換えが可能であること、及
び、前記集光手段及び結像光学系を介して絞り部材と感
光体面が光学的に共役な関係となっていることを特徴と
する光記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24366393A JP3198752B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 光記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24366393A JP3198752B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 光記録装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0772405A JPH0772405A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3198752B2 true JP3198752B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=17107158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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1993
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