JP3478679B2 - 走査光学装置及びそれを備えたレーザービームプリンタ - Google Patents
走査光学装置及びそれを備えたレーザービームプリンタInfo
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Description
れを備えたレーザービームプリンタに関し、特に光偏向
器の偏向面に対し光束(光ビーム)を斜入射させる斜入
射光学系において、該斜入射によって生じる被走査面上
での走査線の湾曲を良好に補正し、かつ該被走査面上で
良好なる結像性能が得られる、例えばデジタル複写機や
レーザービームプリンター(LBP)等の装置に好適な
ものである。
ムプリンター等に用いられる走査光学装置において、装
置全体の小型化を図る為の手段として、又は複数の光束
を同一の光偏向器により走査する場合の該複数の光束の
分離を行なう手段として、例えば光偏向器(ポリゴンミ
ラー)に光束を導光する為の入射光学系を結像光学系
(fθレンズ系)の上方に配置し、該光偏向器の偏向面
に対し副走査断面内で光束を斜め方向から入射させる方
法がある。これにより装置全体の小型化が図られ、又複
数の光束の空間分離が効果的に行なわれる。
学装置の光偏向器以降の光学系の副走査方向の要部断面
図(副走査断面図)である。
ばポリゴンミラー(回転多面鏡)より成っている。62
は結像手段(結像光学系)としてのfθレンズ系であ
り、球面凹レンズ62aとトーリックレンズ62bとの
2枚のレンズより成っている。63,64は各々垂直入
射光束68に対応する第1、第2の光路折曲用ミラー
(折り返しミラー)、65,66は各々斜入射光束69
に対応する第3、第4の光路折曲用ミラー(折り返しミ
ラー)である。60は補正ガラスであり、斜入射光束6
9の光路上に配しており、光路長を補正している。67
は被走査面としての感光ドラム面である。尚、同図にお
いて複数の光源(半導体レーザー)から射出した複数の
光束を光偏向器61に導光する為の入射光学系は省略し
ている。
体レーザー(不図示)を用い、該複数の半導体レーザー
から射出した複数の光束(光ビーム)のうち一方の光束
をポリゴンミラー61の偏向面(反射面)61aに対し
副走査断面内で斜入射させ、該偏向面61aで偏向反射
された光束(斜入射光束)69をfθレンズ62により
第3の折り返しミラー65、補正ガラス60、そして第
4の折り返しミラー66を介して感光ドラム面67上の
露光位置67bに結像させている。又他方の光束をポリ
ゴンミラー61の偏向面(反射面)61aに対し副走査
断面内で垂直入射させ、該偏向面61aで偏向反射され
た光束(垂直入射光束)68をfθレンズ62により第
1の折り返しミラー63、第2の折り返しミラー64を
介して感光ドラム面67上の露光位置67aに結像させ
ている。そしてポリゴンミラー61を矢印A方向に回転
させることによって記録媒体である感光ドラム面67上
をマルチビーム走査し、これにより感光ドラム面67上
に画像記録を行なっている。
はポリゴンミラー61の偏向面61aに対し副走査断面
内で光束を斜入射させている為に、該偏向面61aの偏
向点61bで偏向反射した光束(斜入射光束)69は該
偏向面61aに垂直な軸に対して同一の射出角で偏向反
射されるが、軸上走査時と軸外走査時とでは最終的な結
像面となる感光ドラム面67に到達するまでの光路(距
離)が異なる。即ち軸外光束の方が軸上光束より光路長
が長い為に副走査断面内での高さがより低い位置で結像
することになり、その結果、感光ドラム面67上での走
査線に湾曲が生ずるという問題点が発生した。
複数の光束の走査線の状態を示した説明図である。同図
において71はポリゴンミラーの偏向面に対し垂直入射
した光束(垂直入射光束)の走査線、72はポリゴンミ
ラーの偏向面に対し斜入射した光束(斜入射光束)の走
査線である。
1aに対し副走査断面内で斜入射させた光束は走査線に
湾曲が生じ、例えば単一の光束を用いて画像形成を行な
った場合には走査線の湾曲によって画像精度が損なわ
れ、又複数の光束を用いて画像形成を行なった場合には
複数の走査線の間に曲がりの差が生じ、色ズレや混色等
の問題点が生じた。
光束69の光路上において補正ガラス60を配置するこ
とにより、被走査面67上での走査線の湾曲を補正して
いる。図8はこのときの感光ドラム面67上での複数の
光束の走査線71,73の状態を示した説明図である。
同図に示すように斜入射光束による走査線の湾曲をほぼ
無くすことができる。
い平行平板のブロック(補正ガラス)60を光路上に配
置する必要があり、これは装置全体が大型化すると共に
結像性能の劣化やコスト高につながるという問題点があ
った。
要部断面図(副走査断面図)である。
面91aに対し副走査断面内で斜入射させた光束の反射
光路において、反射光軸に対してfθレンズ系内で副走
査方向にパワー(屈折力)を有するレンズ92に偏心を
与えることにより、光束の射出角を制御して走査線の湾
曲を補正している。
偏心を与えることにより、斜入射光束に偏心コマが生
じ、結像面(感光ドラム面)100上での結像性能が著
しく劣化するという問題点があった。
面内で斜入射する光束に対応する結像レンズの両レンズ
面に偏心を与え、該偏心により発生する偏心コマ収差が
微小となるように該結像レンズの両レンズ面の偏心量を
適切に設定することにより、画像性能の劣化や、例えば
マルチカラー複写機における色ズレや混色のない高品質
な画像を得ることができる走査光学装置及びそれを備え
たレーザービームプリンタの提供を目的とする。
学装置は、光源から射出された光束を光偏向器の偏向面
に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏向反
射された光束を結像レンズにより被走査面上に結像さ
せ、該被走査面上を該光束で走査を行なう走査光学装置
であって、該結像レンズの該光偏向器側の第1レンズ面
と該被走査面側の第2レンズ面は、いずれも副走査断面
内で互いに異なった量だけ偏心しており、該第1、第2
レンズ面の偏心量を各々L 1 ,L 2 、該第1レンズ面と該
第2レンズ面との曲率半径を各々r 1 ,r 2 、該第1レン
ズ面と該第2レンズ面との偏心による走査線湾曲を補正
する効果を各々K 1 ,K 2 、該被走査面上を走査する走査
線距離をLa、該第1レンズ面と該第2レンズ面とに偏
心を与えなかった場合に発生する走査線湾曲量をC、空
気中の屈折率をn 0 、該結像レンズの材質の屈折率を
n 1 、副走査断面内で該偏向面により偏向反射された光
束と該第1レンズ面を透過した後の光束との成す角度を
θ 3 とし、 Δa=L 1 ×K 1 +L 2 ×K 2 +C としたとき、 Δa/La≦0.03 0.8≦L 2 /(r 2 × sinθ 3 )≦1.2 但し、
ら射出された光束を光偏向器の偏向面に対し副走査断面
内で斜入射させ、該光偏向器で偏向反射された光束を結
像レンズにより被走査面上に結像させ、該被走査面上を
該光束で走査を行なう走査光学装置であって、 該結像レ
ンズは単一のレンズより成り、該結像レンズの該光偏向
器側の第1レンズ面と該被走査面側の第2レンズ面は、
いずれも副走査断面内で互いに異なった量だけ偏心して
おり、該第1、第2レンズ面の偏心量を各々L 1 ,L 2 、
該第1レンズ面と該第2レンズ面との曲率半径を各々r
1 ,r 2 、該第1レンズ面と該第2レンズ面との偏心によ
る走査線湾曲を補正する効果を各々K 1 ,K 2 、該被走査
面上を走査する走査線距離をLa、該第1レンズ面と該
第2レンズ面とに偏心を与えなかった場合に発生する走
査線湾曲量をC、空気中の屈折率をn 0 、該結像レンズ
の材質の屈折率をn 1 、副走査断面内で該偏向面により
偏向反射された光束と該第1レンズ面を透過した後の光
束との成す角度をθ 3 とし、 Δa=L 1 ×K 1 +L 2 ×K 2 +C としたとき、 Δa/La≦0.03 0.8≦L 2 /(r 2 × sinθ 3 )≦1.2 但し、
おいて、前記被走査面上を複数の光束で同時に走査する
ことを特徴としている。
は、請求項1〜3のいずれか1項の走査光学装置と、被
走査面としての感光ドラムと、を備えたことを特徴とし
ている。
項1〜3のいずれか1項の走査光学装置と、被走査面と
しての感光ドラムと、を備えたことを特徴としている。
向器以降の光学系の副走査方向の要部断面図(副走査断
面図)である。図2は図1の一部分の拡大説明図であ
り、結像レンズの各レンズ面の偏心を示している。
ーであり、モータ等の駆動手段(不図示)により所定の
回転速度で回転している。2はトーリック面を有する結
像レンズ(結像手段)であり、光偏向器1で偏向反射さ
れた光束を被走査面7上に結像させている。本実施形態
における結像レンズ2は光偏向器1側の第1レンズ面
(第1面)2aと被走査面7側の第2レンズ面(第2
面)2bとの両レンズ面に対して副走査断面内で偏心を
与えることにより、該被走査面7上での走査線湾曲を補
正すると共に、偏心により発生する偏心コマ収差が微小
となるように該結像レンズ2の両レンズ面2a,2bの
偏心量を設定している。7は被走査面としての感光ドラ
ム面、7aは走査線位置である。尚、同図において光源
(半導体レーザ)から射出した光束(光ビーム)を光偏
向器1の偏向面1aに導光させる為の入射光学系は省略
している。
から射出した光束(光ビーム)を光偏向器1の偏向面
(反射面)1aに対し副走査断面内で斜入射させ、該偏
向面1aで偏向反射された画像情報に基づく光束(斜入
射光束)を結像レンズ2により被走査面7上に結像さ
せ、該被走査面7上を該光束で走査を行なうことにより
画像情報の記録を行なっている。
する為の手段及び被走査面7上で良好なる結像性能を得
る為の手段について説明する。
1aに対し副走査断面内で斜入射した光束が、該偏向面
1a上の偏向点1bにおいて偏向反射し、該光偏向器1
の回転により偏向走査される。この偏向面1aで偏向反
射された偏向光束(反射光束)は軸A1に側って結像レ
ンズ2の第1面2aに入射する。結像レンズ2の第1面
2a及び第2面2bが軸A1に光軸を持つ曲面として配
置すると、前述した理由により偏向光束が被走査面7上
に到達したときに走査線の曲がり(湾曲)を生ずる。
ズ2の第1面2a及び第2面2bに対してそれぞれ偏心
を与えることにより、走査線の曲がりを補正している。
即ち、本実施形態において結像レンズ2の第1面2aの
偏心量は偏向光束の軸A1を基準としてL1 の偏心であ
り、第2面2bの偏心量は結像レンズ2の第1面2aを
通過後の光束が第2面2bに交わる点Bを通り、軸A1
に平行な軸B1を考えたとき、第2面2bに対してL2
の偏心を与えている。
面2bの偏心量の関係について説明する。
偏向反射した偏向光束(反射光束)は、該偏向面1aに
垂直な軸c1に対して射出角θで偏向反射し、該偏向光
束に側った軸A1上を通る。被走査面7上での走査線湾
曲を補正する為に結像レンズ2の第1面2a,第2面2
bに対してそれぞれ偏心を与える。
面2bとの偏心量を各々L1 ,L2(mm)、該第1面2
aと第2面2bとの偏心による走査線湾曲を補正する効
果(敏感度)を各々K1 ,K2 、被走査面7上を走査す
る走査線距離をLa(mm)、該第1面2aと該第2面2
bとに偏心を与えなかった場合に発生する初期の走査線
湾曲量をC(mm)とする。但し、このとき補正効果K1
は第1面2aを通過後の光束が第2面2bに到達した位
置に該第2面2bの母線があった場合のものとする。こ
のとき Δa=L1 ×K1 +L2 ×K2 +C ‥‥‥(a) としたとき、 Δa/La≦0.03 ‥‥‥(1) なる条件を満足させている。
曲を良好に補正する為のものであり、条件式(1)を外
れると走査線湾曲量が大きくなりすぎて良くない。
偏心L1 を与えたときに発生する走査線湾曲量、同様に
L2 ×K2 は第2面2bに偏心L2 を与えたときに発生
する走査線湾曲量、Cは上記の如く初期に発生している
走査線湾曲量である。これらの値(走査線湾曲量)の和
Δaが条件式(1)を満足させたとき走査線の湾曲が良
好に補正される。
L1 +(Δa−C)/K2 の直線で表わされるL1 とL
2 との関係において無数の点で解を有するが、第2面2
bに入射する光束に対して偏心角度(結像レンズ2内を
通る光線と第2面の面法線とがなす角度)が0(偏心コ
マ収差無し)になる解は1つしか存在しない。このとき
の条件を以下に説明する。
射した光束が第1面2aの屈折を受け、結像レンズ2内
で反射光軸A1に対し角度θ3 (副走査断面内で偏向面
により偏向反射された光束と第1面を透過した後の光束
との成す角度)をなして進むとする。このとき空気中の
屈折率をn0 、結像レンズ2の屈折率をn1 、第1面2
aの偏心量をL1 、第1面2aの曲率半径をr1 とした
とき
偏心角度が0(偏心コマ収差無し)になるような条件は
結像レンズ2内を通る光束が第2面2bの曲率中心を通
る条件を成立させれば良い。従って本実施形態では第2
面2bの偏心量をL2 、第2面2bの曲率半径をr2 と
したとき 0.8≦L2 /(r2 × sinθ3 )≦1.2 ‥‥‥(2) なる条件を満足させている。
像性能を得る為のものであり、条件式(2)を外れると
偏心コマ収差が大きくなり良くない。
(2)及び各関係式(a),(b)のすべてを満足する
ように各偏心量L1 ,L2 を適切に設定することによ
り、被走査面7上で走査線湾曲を良好に補正することが
でき、かつ第2面2bに入射する光束に対して偏心角度
を0とすることにより、偏心コマ収差の発生を防止する
ことができる。
心量の関係をグラフに表わした説明図である。同図にお
いて横軸に第1面2aの偏心量、縦軸に第2面2bの偏
心量をとると、傾き(−K1 /K2 )をもつ直線L上の
点で走査線湾曲が補正される。この関係が関係式(a)
及び条件式(1)を表わしている。更に関係式(b)及
び条件式(2)を同時に満足する点は図3に示す点Dだ
けであり、このときの第1面2a、第2面2bの各偏心
量L1 ,L2 が各条件式(1),(2)及び各関係式
(a),(b)の解を示している。
レンズ2の両レンズ面2a,2bに対し副走査断面内で
偏心を与えることにより、被走査面7上での走査線湾曲
が良好に補正され、かつ偏心により発生する偏心コマ収
差が微小となるように該両レンズ面2a,2bの偏心量
を設定することにより、被走査面7上で良好なる結像性
能を得ている。
諸数値との関係は、 Δa=L1 ×K1 +L2 ×K2 +C=0 Δa/La =0 L2 /(r2 × sinθ3 ) =1 と成り、これらの値は各条件式(1),(2)を満足さ
せている。図4は本発明の実施形態2の光偏向器以降の
光学系の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)であ
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。
なる点は本発明を複数の光束で被走査面上を同時に走査
するマルチビーム走査光学装置に適用したことである。
その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態1と略同
様であり、これにより同様な効果を得ている。
ンズであり、偏向面1aに対し副走査断面内で垂直入射
させた光束(垂直入射光束)8を第1、第2の光路折曲
用ミラー43,44を介して感光ドラム面7上の露光位
置7aに結像させている。42は前述した実施形態1の
結像レンズ2と同様なレンズ形状より成る結像レンズで
あり、偏向面1aに対し副走査断面内で斜入射させた光
束(斜入射光束)9を第3、第4の光路折曲用ミラー4
5,46を介して感光ドラム面7上の露光位置7bに結
像させている。
示)のうち、一方の半導体レーザーから射出される光束
を光偏向器1の偏向面1aに対し副走査断面内で垂直に
入射させ、他方の半導体レーザーから射出される光束を
光偏向器1の偏向面1aに対し副走査断面内で斜方向か
ら入射させ、該斜方向から入射した光束(斜入射光束)
に対応する結像レンズ42の両レンズ面のレンズ形状を
前述の実施形態1の結像レンズ2と同様にして形成して
いる。
同様に結像レンズ42の両レンズ面に対して副走査断面
内で偏心を与えることにより、被走査面7上での走査線
湾曲を補正し、かつ偏心により発生する偏心コマ収差が
微小となるように該結像レンズ42の両レンズ面の偏心
量を設定することにより被走査面7上で良好なる結像性
能を得ている。これにより色ズレや混色のない高品質な
画像を得ている。
の光学系の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)で
ある。同図において図4に示した要素と同一要素には同
符番を付している。
なる点は2つの半導体レーザから射出される2つの光束
に対して、どちらの光束も光偏向器1の偏向面1aに対
し副走査断面内で斜方向から入射させ、該斜方向から入
射した2つの光束(斜入射光束)に対応する各々の結像
レンズ51,52の両レンズ面のレンズ形状を前述の実
施形態2の結像レンズ42と同様にして形成したことで
ある。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態2
と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
レンズであり、2つの半導体レーザ(不図示)から射出
された2つの光束に対応して各々設けており、前述した
実施形態2の結像レンズ42と同様なレンズ形状より成
っている。
1,52は副走査断面内において光偏向器1の偏向面の
法線を含む軸に対して上下対称な配置となる為、例えば
結像レンズをプラスチック等の成形により作製する場合
においては、同一の型で作製が可能となり、配置のみを
変えれば良い為、コスト的なメリットも大きい。
く2つの半導体レーザ(不図示)から射出される2つの
光束を光偏向器1の偏向面1aに対し各々副走査断面内
で斜入射させ、該2つの光束(斜入射光束)18,19
に対応して配した結像レンズ51,52を前述の実施形
態2と同様に該結像レンズ(51,52)の両レンズ面
に対して副走査断面内で偏心を与えることにより、被走
査面7上での走査線湾曲を補正し、かつ該偏心により発
生する偏心コマ収差が微小となるように該結像レンズ
(51,52)の両レンズ面の偏心量を設定することに
より、被走査面7上で良好なる結像性能を得ている。
向面に対し副走査断面内で斜入射する光束に対応する結
像レンズの両レンズ面に偏心を与えることにより、被走
査面上での走査線の湾曲を良好に補正することができ、
かつ該偏心により発生する偏心コマ収差が微小となるよ
うに該結像レンズの両レンズ面の偏心量を適切に設定す
ることにより、該被走査面上で良好なる結像性能を得る
ことができ、これにより画像性能の劣化や例えばマルチ
カラー複写機における色ズレや混色のない高品質な画像
を得ることができる走査光学装置及びそれを備えたレー
ザービームプリンタを達成することできる。
断面図
を示す説明図
グラフに表わした説明図
断面図
断面図
断面図
示す説明図
り補正した後の走査線を示す説明図
断面図
度 θ2 レンズ内光線と面法線がなす角度 θ3 レンズ内光線と反射光線の軸A1がなす角度
Claims (5)
- 【請求項1】 光源から射出された光束を光偏向器の偏
向面に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏
向反射された光束を結像レンズにより被走査面上に結像
させ、該被走査面上を該光束で走査を行なう走査光学装
置であって、該結像レンズの該光偏向器側の第1レンズ面と該被走査
面側の第2レンズ面は、いずれも副走査断面内で互いに
異なった量だけ偏心しており、該第1、第2レンズ面の
偏心量を各々L 1 ,L 2 、該第1レンズ面と該第2レンズ
面との曲率半径を各々r 1 ,r 2 、該第1レンズ面と該第
2レンズ面との偏心による走査線湾曲を補正する効果を
各々K 1 ,K 2 、該被走査面上を走査する走査線距離をL
a、該第1レンズ面と該第2レンズ面とに偏心を与えな
かった場合に発生する走査線湾曲量をC、空気中の屈折
率をn 0 、該結像レンズの材質の屈折率をn 1 、副走査断
面内で該偏向面により偏向反射された光束と該第1レン
ズ面を透過した後の光束との成す角度をθ 3 とし、 Δa=L 1 ×K 1 +L 2 ×K 2 +C としたとき、 Δa/La≦0.03 0.8≦L 2 /(r 2 × sinθ 3 )≦1.2 但し、 【数1】 なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。 - 【請求項2】 光源から射出された光束を光偏向器の偏
向面に対し副走査断面内で斜入射させ、該光偏向器で偏
向反射された光束を結像レンズにより被走査面上に結像
させ、該被走査面上を該光束で走査を行なう走査光学装
置であって、 該結像レンズは単一のレンズより成り、該結像レンズの
該光偏向器側の第1レンズ面と該被走査面側の第2レン
ズ面は、いずれも副走査断面内で互いに異なった量だけ
偏心しており、該第1、第2レンズ面の偏心量を各々L
1 ,L 2 、該第1 レンズ面と該第2レンズ面との曲率半径
を各々r 1 ,r 2 、該第1レンズ面と該第2レンズ面との
偏心による走査線湾曲を補正する効果を各々K 1 ,K 2 、
該被走査面上を走査する走査線距離をLa、該第1レン
ズ面と該第2レンズ面とに偏心を与えなかった場合に発
生する走査線湾曲量をC、空気中の屈折率をn 0 、該結
像レンズの材質の屈折率をn 1 、副走査断面内で該偏向
面により偏向反射された光束と該第1レンズ面を透過し
た後の光束との成す角度をθ 3 とし、 Δa=L 1 ×K 1 +L 2 ×K 2 +C としたとき、 Δa/La≦0.03 0.8≦L 2 /(r 2 × sinθ 3 )≦1.2 但し、 【数2】 なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。 - 【請求項3】 前記被走査面上を複数の光束で同時に走
査することを特徴とする請求項1又は2記載の走査光学
装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の走
査光学装置と、被走査面としての感光ドラムと、を備え
たことを特徴とするレーザービームプリンタ。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の走
査光学装置と、被走査面としての感光ドラムと、を備え
たことを特徴とするデジタル複写機。
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JP23860196A JP3478679B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 走査光学装置及びそれを備えたレーザービームプリンタ |
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JPH1062685A JPH1062685A (ja) | 1998-03-06 |
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