JP4412948B2 - Scanning optical system and printer - Google Patents
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Description
本発明は、感光ドラム等の表面に静電潜像を形成するための走査光学系と、このような走査光学系が内部に組み込まれたプリンターとに、関する。 The present invention relates to a scanning optical system for forming an electrostatic latent image on the surface of a photosensitive drum or the like, and a printer in which such a scanning optical system is incorporated.
周知のように、レーザービームプリンターやファクシミリやコピー機などの印刷装置には、走査光学系が組み込まれている。走査光学系は、画像情報に従って変調されたレーザービームを回転多面鏡などの偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって感光ドラムの表面上に収束させることにより、感光ドラムを走査する。走査された感光ドラムの表面(走査対象面)には、複数のドットが静電潜像として描画される。 As is well known, a scanning optical system is incorporated in a printing apparatus such as a laser beam printer, a facsimile machine, or a copier. The scanning optical system dynamically deflects the laser beam modulated according to the image information by a deflector such as a rotating polygon mirror, and converges the dynamically deflected laser beam on the surface of the photosensitive drum by the imaging optical system. By doing so, the photosensitive drum is scanned. A plurality of dots are drawn as an electrostatic latent image on the surface of the scanned photosensitive drum (surface to be scanned).
一般に、走査対象面に入射するレーザービームの強度分布は、完全なガウス分布とはなっておらず、レーザービームの光路中に設けられた開口(アパーチャー)での回折現象により、メインビームの周囲にメインビームより光量の低い幾つかの光の輪(サイドローブ)を有していることが、知られている。また、このサイドローブの強度が、メインビームの中心強度の約6%を超えると、サイドローブが感光ドラムを感光させて、黒スジと呼ばれる印字不良をハーフトーン印字時に発生させることも、知られている(特許文献1参照)。但し、結像光学系が理想的な状態では、サイドローブの強度は、メインビームの中心強度の4%程度であるため、黒スジは発生しない。
ところが、結像光学系の光学面に微視的なうねりがあると、うねりの部分をレーザービームが通過した際に、サイドローブの強度が変化する。その変化によってサイドローブの強度が閾値を超えてしまうと、ハーフトーン印字時に黒スジが発生するという問題があった。 However, if the optical surface of the imaging optical system has microscopic undulations, the intensity of the side lobe changes when the laser beam passes through the undulations. If the intensity of the side lobe exceeds the threshold due to the change, there is a problem that black streaks occur during halftone printing.
そこで、本発明の課題は、結像光学系の光学面に或る程度の微視的なうねりが生じている場合でも、サイドローブの強度が閾値を超えることをできるだけ抑制することができる走査光学系と、このような走査光学系が内部に組み込まれたプリンターとを、提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a scanning optical that can suppress the side lobe intensity from exceeding a threshold value as much as possible even when a certain degree of microscopic undulation occurs on the optical surface of the imaging optical system. It is to provide a system and a printer in which such a scanning optical system is incorporated.
上記の課題を解決するために、本発明による走査光学系,及び、本発明によるプリンターの内部に組み込まれる走査光学系は、以下のような構成を採用した。 In order to solve the above problems, the scanning optical system according to the present invention and the scanning optical system incorporated in the printer according to the present invention employ the following configurations.
すなわち、この走査光学系は、光源から発せられたレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を前記走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、前記光源と前記偏向器との間の光路上に、光学素子を備え、前記光学素子は、前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、前記中央領域の外側に入射する光束の一部を遮蔽する遮光領域と、前記中央領域及び前記遮光領域に入射する光束を除く光束の一部を透過させる透過領域とを有し、前記中央領域を透過する光束が前記透過領域を透過する光束と同位相となることを、特徴としている。 That is, this scanning optical system dynamically deflects a laser beam emitted from a light source by a deflector and converges the dynamically deflected laser beam as a spot light on a scanning target surface by an imaging optical system. Thus, the scanning optical system scans the spot light along the main scanning direction on the scanning target surface, and includes an optical element on an optical path between the light source and the deflector, and the optical element Is a central region that transmits a light beam in the vicinity of the central axis of the laser beam emitted from the light source, a light shielding region that shields a part of the light beam that is incident on the outside of the central region, the central region, and possess a transmissive region that transmits part of the light flux excluding a light flux incident on the light-shielding region, it and the light flux which the light beam transmitted through the transmissive region transmitting the central region having the same phase It is characterized.
このように構成されると、中央領域,遮光領域及び透過領域の大きさが、適宜選択されていれば、走査対象面に入射するレーザービームのサイドローブの強度を、メインビームの中心強度の2%弱にまで抑えることができる。従って、サイドローブの強度が、結像光学系の光学面の微視的なうねりに因って数%程度上昇したとしても、閾値を超えることがない。そのため、ハーフトーン印字時の黒スジの発生が抑えられる。 If comprised in this way, if the magnitude | size of a center area | region, a light shielding area | region, and a permeation | transmission area | region is selected suitably, the intensity | strength of the side lobe of the laser beam which injects into a scanning object surface will be 2 of the center intensity | strength of a main beam. % Can be reduced to less than%. Therefore, even if the intensity of the side lobe increases by about several percent due to the microscopic undulation of the optical surface of the imaging optical system, the threshold value is not exceeded. Therefore, the occurrence of black streaks during halftone printing can be suppressed.
なお、本発明による走査光学系,及び、本発明によるプリンターの内部の走査光学系では、光学素子は、遮光領域及び透過領域を一組備えていても良いし、複数組備えていても良い。前者のように光学素子が遮光領域及び透過領域を一組備えている場合には、中央領域の外側に遮光領域を配置するとともに遮光領域の外側に透過領域を配置することができる。また、後者のように光学素子が遮光領域及び透過領域を複数組備えている場合には、遮光領域と透過領域を、中央領域から離れる方向に向かって交互に配置することができる。このように遮光領域と透過領域とを交互に配置するときには、透過領域が最も外側に配置されることが望ましい。 In the scanning optical system according to the present invention and the scanning optical system inside the printer according to the present invention, the optical element may include one set of a light-shielding region and a plurality of transmission regions. When the optical element includes a set of a light shielding region and a transmission region as in the former case, the light shielding region can be arranged outside the central region and the transmission region can be arranged outside the light shielding region. In the latter case, when the optical element includes a plurality of sets of light shielding regions and transmission regions, the light shielding regions and the transmission regions can be alternately arranged in the direction away from the central region. As described above, when the light shielding areas and the transmission areas are alternately arranged, it is desirable that the transmission areas are arranged on the outermost side.
そのうえ、光学素子に備えられる遮光領域と透過領域とが一組及び複数組の何れの場合であっても、遮光領域と透過領域とを、中央領域から放射状に配置することもでき、主走査方向に向かってのみ配置することもできる。後者のように遮光領域と透過領域とを主走査方向に向かって配置する場合には、遮光領域と透過領域を中央領域の両側にそれぞれ配置することが好ましい。主走査方向において中央領域の両側に遮光領域と透過領域とをそれぞれ配置する場合、その両側の遮光領域(又は透過領域)は、四角形や六角形などの多角形な環状,又は、輪帯状の遮光領域(又は透過領域)の一部を構成するものであっても良いし、そうでなくても良い。 In addition, even if the light shielding area and the transmission area provided in the optical element are either one set or a plurality of sets, the light shielding area and the transmission area can be arranged radially from the central area, and in the main scanning direction. It is also possible to arrange only toward. When the light shielding area and the transmission area are arranged in the main scanning direction as in the latter case, it is preferable to arrange the light shielding area and the transmission area on both sides of the central area. When a light shielding area and a transmission area are arranged on both sides of the central area in the main scanning direction, the light shielding areas (or transmission areas) on both sides of the light shielding area are polygonal rings such as a quadrangle and a hexagon, or a ring-shaped light shielding. It may be a part of the region (or transmission region) or may not be so.
さらに、光学素子が遮光領域と透過領域とを一組備えている場合において、それら遮光領域及び透過領域が、主走査方向において中央領域を挟む対称位置にそれぞれ配置されているときには、この走査光学系は、以下の条件式(1)、
0.70<((ha1+ha2)/2)/hmax<0.85 ---(1)
を満足していることが、好ましい。但し、ha1は、光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から遮光領域の内縁に至るまでの主走査方向における距離であり、ha2は、そのレーザービームのビーム中心軸から遮光領域の外縁(透過領域の内縁)に至るまでの主走査方向における距離であり、hmaxは、そのレーザービームの断面形状における主走査方向の半径である。この条件式(1)において、上限を上回ると、メインビーム近傍のサイドローブの強度を低減する効果が小さくなり、下限を下回ると、メインビームから離れた位置にあるサイドローブの強度が高くなる。
Further, in the case where the optical element includes a pair of a light shielding region and a transmission region, when the light shielding region and the transmission region are respectively arranged at symmetrical positions sandwiching the central region in the main scanning direction, this scanning optical system Is the following conditional expression (1),
0.70 <((ha1 + ha2) / 2) / hmax <0.85 --- (1)
Is preferably satisfied. However, ha1 is the distance in the main scanning direction from the beam center axis of the laser beam incident on the optical element to the inner edge of the light shielding region, and ha2 is the outer edge (transmission) of the laser beam from the beam center axis. The distance in the main scanning direction to the inner edge of the region), and hmax is the radius in the main scanning direction in the cross-sectional shape of the laser beam. In the conditional expression (1), when the upper limit is exceeded, the effect of reducing the intensity of the side lobe near the main beam is reduced, and when the lower limit is exceeded, the intensity of the side lobe located at a position away from the main beam is increased.
また、光学素子が遮光領域と透過領域とを複数組備えている場合において、それら各遮光領域及び各透過領域が、主走査方向における中央領域を挟む対称位置においてその中央領域から離れる方向に向かって交互に配置されているときには、この走査光学系は、以下の条件式(2)、
0.85<((hb1+hb2)/2)/hmax<0.95 ---(2)
を満足していることが、好ましい。但し、hb1は、光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から最も外側にある遮光領域の内縁に至るまでの主走査方向における距離であり、hb2は、そのレーザービームのビーム中心軸から最も外側にある遮光領域の外縁に至るまでの主走査方向における距離であり、hmaxは、そのレーザービームの断面形状における主走査方向の半径である。この条件式(2)において、上限を上回ると、メインビーム近傍のサイドローブの強度を低減する効果が小さくなり、下限を下回ると、メインビームから離れた位置にあるサイドローブの強度が高くなる。
Further, in the case where the optical element includes a plurality of sets of light shielding regions and transmission regions, the light shielding regions and the transmission regions are directed away from the central region at symmetrical positions sandwiching the central region in the main scanning direction. When alternately arranged, this scanning optical system has the following conditional expression (2),
0.85 <((hb1 + hb2) / 2) / hmax <0.95 --- (2)
Is preferably satisfied. However, hb1 is the distance in the main scanning direction from the beam center axis of the laser beam incident on the optical element to the inner edge of the outermost light shielding region, and hb2 is the outermost side from the beam center axis of the laser beam. Is the distance in the main scanning direction to reach the outer edge of the light shielding region in FIG. 2, and hmax is the radius in the main scanning direction in the cross-sectional shape of the laser beam. In the conditional expression (2), when the value exceeds the upper limit, the effect of reducing the intensity of the side lobe near the main beam is reduced, and when the value is below the lower limit, the intensity of the side lobe located away from the main beam is increased.
また、この走査光学系は、条件式(2)を満足している場合、更に、以下の条件式(3)、
0.65<((hc1+hc2)/2)/hmax<0.75 ---(3)
を満足していることが、好ましい。但し、hc1は、光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から最も内側にある遮光領域の内縁に至るまでの主走査方向における距離であり、hc2は、そのレーザービームのビーム中心軸から最も内側にある遮光領域の外縁に至るまでの主走査方向における距離である。この条件式(3)において、上限を上回ると、メインビーム近傍のサイドローブの強度を低減する効果が小さくなり、下限を下回ると、メインビームから離れた位置にあるサイドローブの強度が高くなる。
Further, when this scanning optical system satisfies the conditional expression (2), the following conditional expression (3),
0.65 <((hc1 + hc2) / 2) / hmax <0.75 --- (3)
Is preferably satisfied. Where hc1 is the distance in the main scanning direction from the beam center axis of the laser beam incident on the optical element to the inner edge of the innermost light shielding region, and hc2 is the innermost side from the beam center axis of the laser beam. The distance in the main scanning direction until reaching the outer edge of the light-shielding region in FIG. In the conditional expression (3), when the value exceeds the upper limit, the effect of reducing the intensity of the side lobe near the main beam is reduced, and when the value is below the lower limit, the intensity of the side lobe located at a position away from the main beam is increased.
また、走査光学系は、条件式(2)及び/又は(3)を満足している場合、更に、以下の条件式(4)、
0.20<Sa/(Sa+Sb)<0.75 ---(4)
を満足していることが、好ましい。但し、Saは、各遮光領域の中で最も内側にある遮光領域のうちのレーザービームが入射する領域の面積の総和であり、Sbは、最も外側にある遮光領域のうちのレーザービームが入射する領域の面積の総和である。この条件式(4)において、上限を上回ると、メインビームから離れた位置にあるサイドローブの強度が高くなり、下限を下回ると、メインビーム近傍のサイドローブの強度を低減する効果が小さくなる。
Further, when the scanning optical system satisfies the conditional expressions (2) and / or (3), the following conditional expressions (4),
0.20 <Sa / (Sa + Sb) <0.75 --- (4)
Is preferably satisfied. However, Sa is the sum of the areas of the regions where the laser beam is incident among the innermost light-shielding regions in each light-shielding region, and Sb is incident with the laser beam of the outermost light-shielding region. This is the sum of the area areas. In the conditional expression (4), when the upper limit is exceeded, the strength of the side lobe located away from the main beam is increased, and when the lower limit is surpassed, the effect of reducing the strength of the side lobe near the main beam is reduced.
ところで、この走査光学系においては、上述した各条件とは別に、光学素子の遮光領域の面積が適切に設定されることが望ましい。例えば、光学素子の遮光領域のうちのレーザービームが入射する領域の面積の総和をS'とし、レーザービームにおけるビーム中心軸に直交する断面の面積をSとしたときに、以下の条件式(5)、
0.03<S'/S<0.30 ---(5)
を満たすように、遮光領域の面積を設定しておくと良い。このような設定条件において、下限を下回るとサードローブを低減させる効果が小さくなり、上限を上回るとサイドローブを効果的に低減できるものの、メインビームの中心強度の減少量が大きくなる。
By the way, in this scanning optical system, it is desirable that the area of the light shielding region of the optical element is appropriately set apart from the above-described conditions. For example, when the total area of the regions where the laser beam is incident in the light shielding region of the optical element is S ′ and the area of the cross section perpendicular to the beam central axis in the laser beam is S, the following conditional expression (5 ),
0.03 <S '/ S <0.30 --- (5)
The area of the light shielding region is preferably set so as to satisfy the above. Under such setting conditions, if the lower limit is exceeded, the effect of reducing the third lobe is reduced. If the upper limit is exceeded, the side lobe can be effectively reduced, but the amount of decrease in the center intensity of the main beam is increased.
なお、本発明による走査光学系,及び、本発明によるプリンターの内部の走査光学系においては、結像光学系は、fθレンズ等を用いた透過型の光学系であっても良いし、fθミラー等を用いた反射型の光学系であっても良い。また、偏向器は、回転多面鏡であっても良いし、ガルバノミラーであっても良い。 In the scanning optical system according to the present invention and the scanning optical system inside the printer according to the present invention, the imaging optical system may be a transmissive optical system using an fθ lens or the like, or an fθ mirror. A reflection type optical system using the above may be used. Further, the deflector may be a rotary polygon mirror or a galvanometer mirror.
以上に説明したように、本発明によれば、結像光学系の光学面に或る程度の微視的なうねりが生じている場合でも、サイドローブの強度が閾値を超えることをできるだけ抑制することができる。また、光学面の微視的なうねりに対する許容量が大きくなり、加工コストを低減できる。 As described above, according to the present invention, even when a certain degree of microscopic undulation is generated on the optical surface of the imaging optical system, the intensity of the side lobe is suppressed from exceeding the threshold as much as possible. be able to. Moreover, the tolerance for microscopic waviness of the optical surface is increased, and the processing cost can be reduced.
以下、図面に基づいて、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下に説明する第1乃至第6の実施形態は、本発明による走査光学系を、レーザービームプリンタに適用した例を示すものである。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The first to sixth embodiments described below show examples in which the scanning optical system according to the present invention is applied to a laser beam printer.
<レーザービームプリンタの概略構成>
まず、このレーザービームプリンターの概略構成を、図1の側面構成図に基づいて説明する。このレーザービームプリンターは、外部のパーソナルコンピュータ等に接続されて使用されるとともに、このパーソナルコンピュータ等から送信されてきた印字データ(画像データを含む)を連続紙(ファンフォールド紙)P上に印字するものである。
<Schematic configuration of laser beam printer>
First, a schematic configuration of this laser beam printer will be described based on a side configuration diagram of FIG. The laser beam printer is used by being connected to an external personal computer or the like, and prints print data (including image data) transmitted from the personal computer or the like on continuous paper (fanfold paper) P. Is.
図1において、この感光ドラム12の周囲には、時計回りに、帯電部13,反射ミラー11,現像部14,及び、転写部15が順に設けられている。そして、感光ドラム12が
図中時計回りに回転すると、先ず、帯電部13が感光ドラム12の表面を帯電させる。次に、反射ミラー11が、レーザースキャニングユニット(LSU)10から印字データに応じて射出された走査光(変調光)を、感光ドラム12に向けて反射し、この感光ドラム12の表面に静電潜像を形成する。次に、現像部14がこの静電潜像にトナーを付着させて、トナー像として顕像化する。次に、転写部15が、ファンフォールド紙P上にこのトナー像を転写する。
In FIG. 1, a charging
このファンフォールド紙Pは、レーザービームプリンターの供給口Aから排出口Bまで引き通された連続紙であり、その両側縁には、一定ピッチで送り孔(図示略)が開けられている。トラクタ16は、この送り孔に嵌合する突起16aが多数形成されたベルトコンベアであり、この突起16aによって、ファンフォールド紙Pを感光ドラム12の回転周速と同一速度で搬送する。
The fanfold paper P is a continuous paper drawn from the supply port A to the discharge port B of the laser beam printer, and feed holes (not shown) are opened at a constant pitch on both side edges. The
このトラクタ16によって搬送されるファンフォールド紙Pの下流側には、このファンフォールド紙Pを両面側から挟み込んで圧接するヒートロール17及びプレスロール18が設けられている。このヒートロール17は、その内部に発熱用のハロゲンランプ19を内蔵しており、図示せぬモータによってファンフォールド紙Pの搬送速度と同一の回転周速で回転駆動される。一方、プレスロール18は、一定圧力でヒートロール17に圧接しており、ヒートロール17の回転により回転駆動される。従って、ファンフォールド紙Pのトナー像が転写されている部分がこのヒートロール17とプレスロール18との間を通過すると、トナーが熱と圧力によって押し潰されてファンフォールド紙P上に溶着されて、トナー像が定着されるのである。
On the downstream side of the fanfold paper P conveyed by the
<LSUの光学構成>
次に、LSU10に内蔵されている走査光学系について、説明する。図2は、走査光学系の概略的な光学構成図である。図2に示されるように、この走査光学系は、レーザー光源1,コリメートレンズ(コリメータ)2,部分遮光部材3,開口絞り4,シリンドリカルレンズ5,ポリゴンミラー6,及び、fθレンズ群7を、備えている。
<Optical configuration of LSU>
Next, the scanning optical system built in the
レーザー光源1から発散光として射出されるレーザービームは、コリメートレンズ2を透過することによって断面楕円形の平行光束に変換された後、部分遮光部材3,開口絞り4及びシリンドリカルレンズ5を順に経て、等角速度で回転するポリゴンミラー6の反射面によって動的に偏向される。ポリゴンミラー6により偏向されたレーザービームは、結像光学系であるfθレンズ群7(焦点距離135.5mm)を構成する第1乃至第3レンズ7a〜7cを順に透過することにより、走査対象面S上を露光するスポット光として収束され、ポリゴンミラー6の回転に伴って感光ドラム12の表面(走査対象面)S上を主走査方向に沿って等速度に走査する。スポット光は、走査対象面S上に線状の軌跡(走査線)を描くが、走査対象面S自体が、主走査方向に直交する副走査方向へ等速度で移動されるので、走査対象面S上には、複数の走査線が等間隔に形成される。また、このように走査対象面S上で繰り返し走査されるレーザービームは、図示せぬ変調器(又はレーザー光源1そのもの)により、画像情報に従ってオンオフ変調されているので、走査対象面S上には、複数のドットからなる二次元状の画像が描画される。
The laser beam emitted as divergent light from the
なお、シリンドリカルレンズ5を透過したレーザービームは、主走査方向においては、平行光束のままポリゴンミラー6で反射され、fθレンズ群7の収束パワーによって走査対象面S上にて収束されるが、副走査方向においては、シリンドリカルレンズ5の収束パワーによってポリゴンミラー6の反射面近傍で一旦収束され、発散光としてfθレンズ群7に入射し、fθレンズ群7の収束パワーによって再び走査対象面S上に収束される。このとき、ポリゴンミラー6の反射面近傍と走査対象面Sとがfθレンズ群7によって副走査方向において光学的に共役となっているために、ポリゴンミラー6の各反射面の僅かな
傾き(いわゆる「面倒れ」)による走査対象面S上の走査位置の副走査方向へのずれが、補正される。
The laser beam transmitted through the
<部分遮光部材>
次に、部分遮光部材3について、説明する。この部分遮光部材3は、コリメートレンズ2から射出されるレーザービームの大部分を透過させる矩形平板状の光学素子である。
<Partial light shielding member>
Next, the partial
図3(a)は、部分遮光部材3の正面図であり、図3(b)は、部分遮光部材3の側面図である。この図3(a)に示されるように、この部分遮光部材3は、透過率0%の輪状のフィルムが遮光部(遮光領域に相当)3aとして透明平板に貼り付けられたものである。この遮光部3aは、その平板の中心に配置されている。そして、この部分遮光部材3は、レーザービームのビーム中心軸に対して直交するように、配置されており、然も、その配置位置は、ビーム中心軸及びその近傍が遮光部3aの内側に入射するように、調整されている。
FIG. 3A is a front view of the partial
ところで、部分遮光部材3に入射してくるレーザービームの断面は、上述したように、コリメートレンズ2によって楕円形状に整形される(図3(a)の破線を参照)とともに、その長軸が主走査方向に、その短軸が副走査方向に向けられる。第1の実施形態では、部分遮光部材3に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm(=hmax)に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図3(b)に示されるように、遮光部3aの内径は、1.80mm(=2×(ha1))であり、その外径は、2.00mm(=2×(ha2))であるので、遮光部3aの径方向における幅は、わずか0.10mmである。このため、部分遮光部材3へ入射したレーザービームのうち、一部は、遮光部3aによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材3を透過する。
By the way, as described above, the cross section of the laser beam incident on the partial
なお、遮光部3aの内側の領域(中央領域に相当)に入射する光束と、遮光部3aの外側の領域(透過領域に相当)に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材3を透過後も、互いに同位相となる。また、((ha1+ha2)/2)/hmaxは、0.704であるので、第1の実施形態の部分遮光部材3は、上記条件式(1)を満足している。
Note that the light beam incident on the inner region (corresponding to the central region) of the
<開口絞り>
次に、開口絞り4について、説明する。この開口絞り4は、図4に示されるように、主走査方向に長手方向を向けたスリット4aが開口(アパーチャ)として穿たれている平板である。
<Aperture stop>
Next, the
<第1の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第1の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材3がなかったときと部分遮光部材3があったときとで比較して説明する。
<Functions of First Embodiment>
Hereinafter, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system according to the first embodiment configured as described above will be described when there is no partial
図5は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。このグラフでは、強度は、ビームの中心強度に対する比率によって表示されている。また、図6は、図5のグラフにおける強度比が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図5及び図6では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材3がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材3があったときの強度分布を示す。
FIG. 5 is a graph showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in a range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. In this graph, the intensity is displayed as a ratio to the center intensity of the beam. FIG. 6 is an enlarged graph showing the range of the intensity ratio from 0% to 10% in the graph of FIG. In FIGS. 5 and 6, the curve indicated by the broken line indicates the intensity distribution when the partial
部分遮光部材3がなかったとき(図5及び図6の破線参照)は、サイドローブの強度は
、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。
When there is no partial light shielding member 3 (see the broken lines in FIGS. 5 and 6), the intensity of the side lobe gradually decreases as the distance from the main beam increases, and the intensity of the side lobe adjacent to the main beam is 4 It is slightly over%.
これに対し、部分遮光部材3があったとき(図5及び図6の実線参照)は、サイドローブの強度は、ほぼ平均的であり、何れも、2%弱となっている。
On the other hand, when the partial
従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。
Accordingly, even if the lens surfaces of the
ところで、部分遮光部材3を正面から見たとき(図3(a))において、遮光部3aのうちのレーザービームが入射する領域の面積S'は、レーザービームの断面の面積Sに対し、適切に設定されることが望ましい。第1の実施形態では、S'は0.16であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.08である。従って、第1の実施形態の部分遮光部材3は、上記条件式(5)を満足している。
By the way, when the partial
なお、第1の実施形態では、部分遮光部材3と開口絞り4とが別体であるとして、説明したが、例えば、図7に示されるように、部分遮光部材3と開口絞り4とが接着されることによって一体に構成されたものであっても良い。
In the first embodiment, the partial
また、上記の説明では、fθレンズ群7を結像光学系として有するいわゆる透過型の走査光学系に対して本発明を適用した例を示したが、図8に示されるようなfθミラー7'を結像光学系として有するいわゆる反射型の走査光学系に対して本発明を適用することもできる。なお、反射型の走査光学系では、透過型に比べると、結像光学系の光学面の微視的なうねりに因るサイドローブ強度の増加量が大きい。そのため、反射型の走査光学系では、ハーフトーン印字時の黒スジがより発生し易くなる。そこで、反射型の走査光学系に本発明を適用することにより、サイドローブを低減し、黒スジの発生をより少なくすることができる。
In the above description, an example in which the present invention is applied to a so-called transmissive scanning optical system having the
第2の実施形態は、部分遮光部材の具体的な数値が異なる他は、第1の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第1の実施形態との相違点のみについて、説明する。図9(a)は、第2の実施形態の部分遮光部材3'の正面図であり、図9(b)は、この部分遮光部材3'の側面図である。
The second embodiment has the same configuration as the first embodiment except that the specific numerical values of the partial light shielding members are different. Therefore, only the differences from the first embodiment will be described below. FIG. 9A is a front view of the partial
第2の実施形態でも、部分遮光部材3'に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm(=hmax)に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図9(b)に示されるように、遮光部(遮光領域に相当)3'aの内径は、2.06mm(=2×(ha1))であり、その外径は、2.36mm(=2×(ha2))であるので、遮光部3'aの径方向における幅は、わずか0.15mmである。このため、部分遮光部材3'へ入射したレーザービームのうち、一部は、遮光部3'aによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材3'を透過する。
Also in the second embodiment, the radius of the major axis in the cross-sectional shape of the laser beam incident on the partial
なお、遮光部3'aの内側の領域(中央領域に相当)に入射する光束と、遮光部3'aの外側の領域(透過領域に相当)に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材3'を透過後も、互いに同位相となる。また、((ha1+ha2)/2)/hmaxは、0.82であるので、第2の実施形態の部分遮光部材3'は、上記条件式(1)を満足している。また、S'は0.19であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.09である。従って、第2の実施形態の部分遮光部材3'は、上記条件式(5)も満足している。
It should be noted that both the light flux incident on the inner area (corresponding to the central area) of the
<第2の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第2の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で
走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材3'がなかったときと部分遮光部材3'があったときとで比較して説明する。
<Function of Second Embodiment>
Hereinafter, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system according to the second embodiment configured as described above is shown when there is no partial
図10は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図11は、図10のグラフにおける強度比が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図10及び図11では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材3'がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材3'があったときの強度分布を示す。
FIG. 10 is a graph showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in the range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. FIG. 11 is an enlarged graph showing the range of the intensity ratio from 0% to 10% in the graph of FIG. 10 and 11, the curve indicated by the broken line indicates the intensity distribution when there is no partial
部分遮光部材3'がなかったとき(図10及び図11の破線参照)は、サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。
When there is no partial
これに対し、部分遮光部材3'があったとき(図10及び図11の実線参照)は、サイドローブの強度は、何れも、2%弱となっている。
On the other hand, when the partial
従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。
Accordingly, even if the lens surfaces of the
なお、図9の部分遮光部材3'も、図3の部分遮光部材3と同様に、開口絞り4と一体に構成されていても良い。また、図9の部分遮光部材3'は、図8のような反射型の走査光学系に用いられても良い。
The partial
第3の実施形態は、部分遮光部材が2個の遮光部を有する他は、第1の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第1の実施形態との相違点のみについて、説明する。図12(a)は、第3の実施形態の部分遮蔽部材8の正面図であり、図12(b)は、この部分遮蔽部材8の側面図である。
The third embodiment has the same configuration as the first embodiment except that the partial light shielding member has two light shielding portions. Therefore, only the differences from the first embodiment will be described below. FIG. 12A is a front view of the
第3の実施形態の部分遮蔽部材8も、ビーム中心軸に対して直交するように配置される矩形平板状の光学素子である。図12(a)に示されるように、この部分遮光部材8は、透過率0%の輪状のフィルムが第1遮光部(遮光領域に相当)8aとして透明平板に貼り付けられるとともに、この第1遮光部8aの外径よりも大きい内径を持つ透過率0%の輪状のフィルムが第2遮光部(遮光領域に相当)8bとして透明平板に貼り付けられたものである。この第1及び第2遮光部8a,8bは、その平板の中心に配置されている。
The
そして、この部分遮光部材8は、レーザービームのビーム中心軸に対して直交するように、配置されており、然も、その配置位置は、ビーム中心軸及びその近傍が第1遮光部8aの内側に入射するように、調整されている。
The partial
ところで、部分遮光部材8に入射してくるレーザービームの断面は、上述したように、コリメートレンズ2によって楕円形状に整形される(図12(a)の破線を参照)とともに、その長軸が主走査方向に、その短軸が副走査方向に向けられる。第3の実施形態では、部分遮光部材8に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm(=hmax)に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図12(b)に示されるように、第1遮光部8aの内径は、1.70mm(=2×(hc1))であり、その外径は、1.80mm(=2×(hc2))である。また、第2遮光部8bの内径は、1.90mm(=2×(hb1))であり、その外径は、2.00mm(=2×(hb2))である。つまり、第1及び第2
遮光部8a,8bの径方向における幅は、何れも、わずか0.05mmである。このため、部分遮光部材8へ入射したレーザービームのうち、一部は、第1及び第2遮光部8a,8bによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材8を透過する。
By the way, as described above, the cross section of the laser beam incident on the partial
The width in the radial direction of the
なお、第1遮光部8aの内側の領域(中央領域に相当)に入射する光束と、第1遮光部8aと第2遮光部8bとの間の領域(透過領域に相当)に入射する光束と、第2遮光部8bの外側の領域(透過領域に相当)に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材8を透過後も、互いに同位相となる。また、((hb1+hb2)/2)/hmaxは、0.72であり、((hc1+hc2)/2)/hmaxは、0.65である。また、Saは0.09であり、Sbは0.08であるので、Sa/(Sa+Sb)は、0.53である。従って、第3の実施形態の部分遮光部材8は、上記条件式(4)を満足している。さらに、S'は0.17であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.08である。従って、第3の実施形態の部分遮光部材8は、上記条件式(5)も満足している。
Note that the light beam incident on the inner region (corresponding to the central region) of the first
<第3の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第3の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材8がなかったときと部分遮光部材8があったときとで比較して説明する。
<Function of Third Embodiment>
Hereinafter, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system of the third embodiment configured as described above will be described when there is no partial
図13は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図14は、図13のグラフにおける強度比が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図13及び図14では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材8がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材8があったときの強度分布を示す。
FIG. 13 is a graph showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in the range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. FIG. 14 is a graph showing the intensity ratio in the graph of FIG. 13 in an enlarged manner from 0% to 10%. In FIGS. 13 and 14, the curve indicated by the broken line indicates the intensity distribution when the partial
部分遮光部材8がなかったとき(図13及び図14の破線参照)は、サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。 When there is no partial light shielding member 8 (see the broken lines in FIGS. 13 and 14), the intensity of the side lobe gradually decreases as the distance from the main beam increases, and the intensity of the side lobe adjacent to the main beam is 4 It is slightly over%.
これに対し、部分遮光部材8があったとき(図13及び図14の実線参照)は、サイドローブの強度は、ほぼ平均的であり、何れも、2%弱となっている。
On the other hand, when the partial
従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。
Accordingly, even if the lens surfaces of the
なお、図12の部分遮光部材8も、図3の部分遮光部材3と同様に、開口絞り4と一体に構成されていても良い。また、図12の部分遮光部材8は、図8のような反射型の走査光学系に用いられても良い。
Note that the partial
第4の実施形態は、部分遮光部材の具体的な数値が異なる他は、第3の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第3の実施形態との相違点のみについて、説明する。図15(a)は、第4の実施形態の部分遮光部材8'の正面図であり、図15(b)は、この部分遮光部材8'の側面図である。
The fourth embodiment has the same configuration as the third embodiment except that the specific numerical values of the partial light shielding members are different. Therefore, only the differences from the third embodiment will be described below. FIG. 15A is a front view of the partial
第4の実施形態でも、部分遮光部材8'に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm(=hmax)に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図15(b)に示されるように、第1遮光部(遮光領域に相当)8'aの内径は、1.74mm(=2×(hb1))であり、その外径は、1.86mm(=2×(hb2))である、また、第2遮光部(遮光領域に相当)8'bの内径は、2.28mm(=2×(hb1))であり
、その外径は、2.52mm(=2×(hb2))である。つまり、第1及び第2遮光部8'a,8'bの径方向における幅は、わずか0.06mm及び0.12mmである。このため、部分遮光部材8'へ入射したレーザービームのうち、一部は、第1及び第2遮光部8'a,8'bによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材8'を透過する。
Also in the fourth embodiment, the radius of the major axis in the cross-sectional shape of the laser beam incident on the partial
また、第1遮光部8'aの内側の領域(中央領域に相当)に入射する光束と、第1遮光部8'aと第2遮光部8'bとの間の領域(透過領域に相当)に入射する光束と、第2遮光部8'bの外側の領域(透過領域に相当)に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材8'を透過後も、互いに同位相となる。また、((hb1+hb2)/2)/hmaxは、0.89であり、((hc1+hc2)/2)/hmaxは、0.67である。また、Saは0.10であり、Sbは0.12であるので、Sa/(Sa+Sb)は、0.45である。従って、第4の実施形態の部分遮光部材8'は、上記条件式(2)乃至(4)を満足している。さらに、S'は0.22であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.10である。従って、第4の実施形態の部分遮光部材8'は、上記条件式(5)も満足している。
In addition, the light beam incident on the inner region (corresponding to the central region) of the first
<第4の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第4の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材8'がなかったときと部分遮光部材8'があったときとで比較して説明する。
<Functions of Fourth Embodiment>
Hereinafter, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system according to the fourth embodiment configured as described above is shown when there is no partial
図16は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図17は、図16のグラフにおける強度比が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図16及び図17では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材8'がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材8'があったときの強度分布を示す。
FIG. 16 is a graph showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in the range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. FIG. 17 is an enlarged graph showing the range of the intensity ratio in the graph of FIG. 16 from 0% to 10%. In FIGS. 16 and 17, the curve indicated by the broken line indicates the intensity distribution when there is no partial
部分遮光部材8'がなかったとき(図16及び図17の破線参照)は、サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。
When there is no partial
これに対し、部分遮光部材8'があったとき(図16及び図17の実線参照)は、サイドローブの強度は、何れも、2%弱となっている。また、条件式(2)乃至(3)を満足しているため、第3の実施形態と比べてよりサイドローブ強度が小さくなっている。
On the other hand, when the partial
従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。
Accordingly, even if the lens surfaces of the
なお、図15の部分遮光部材8'も、図3の部分遮光部材3と同様に、開口絞り4と一体に構成されていても良い。また、図15の部分遮光部材8'は、図8のような反射型の走査光学系に用いられても良い。
Note that the partial
第5の実施形態も、部分遮光部材の具体的な数値が異なる他は、第3の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第3の実施形態との相違点のみについて、説明する。図18(a)は、第5の実施形態の部分遮光部材8"の正面図であり、図18(b)は、この部分遮光部材8"の側面図である。
The fifth embodiment also has the same configuration as the third embodiment except that the specific numerical values of the partial light shielding members are different. Therefore, only the differences from the third embodiment will be described below. FIG. 18A is a front view of the partial
第5の実施形態でも、部分遮光部材8"に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm(=hmax)に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設
定されている。また、図18(b)に示されるように、第1遮光部(遮光領域に相当)8"aの内径は、1.86mm(=2×(hc1))であり、その外径は、2.14mm(=2×(hc2))である。また、第2遮光部(遮光領域に相当)8"bの内径は、2.48mm(=2×(hb1))であり、その外径は、2.60mm(=2×(hb2))である。つまり、第1及び第2遮光部8"a,8"bの径方向における幅は、わずか0.14mm及び0.06mmである。このため、部分遮光部材8"へ入射したレーザービームのうち、一部は、第1及び第2遮光部8"a,8"bによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材8"を透過する。
Also in the fifth embodiment, the radius of the major axis in the cross-sectional shape of the laser beam incident on the partial
なお、第1遮光部8"aの内側の領域(中央領域に相当)に入射する光束と、第1遮光部8"aと第2遮光部8"bとの間の領域(透過領域に相当)に入射する光束と、第2遮光部8"bの外側の領域(透過領域に相当)に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材8"を透過後も、互いに同位相となる。また、((hb1+hb2)/2)/hmaxは、0.94であり、((hc1+hc2)/2)/hmaxは、0.74である。また、Saは0.21であり、Sbは0.04であるので、Sa/(Sa+Sb)は、0.84である。従って、第5の実施形態の部分遮光部材8"は、上記条件式(2)及び(3)を満足している。さらに、S'は0.25であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.12である。従って、第5の実施形態の部分遮光部材8"は、上記条件式(5)も満足している。
It should be noted that the light beam incident on the inner area (corresponding to the central area) of the first light-shielding
<第5の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第5の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材8"がなかったときと部分遮光部材8"があったときとで比較して説明する。
<Function of Fifth Embodiment>
Hereinafter, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system according to the fifth embodiment configured as described above will be described when there is no partial
図19は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図20は、図19のグラフにおける強度比が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図19及び図20では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材8"がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材8"があったときの強度分布を示す。
FIG. 19 is a graph showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in the range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. FIG. 20 is a graph showing the intensity ratio in the graph of FIG. 19 in an enlarged manner from 0% to 10%. In FIGS. 19 and 20, the curve indicated by the broken line indicates the intensity distribution when the partial
部分遮光部材8"がなかったとき(図19及び図20の破線参照)は、サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。
When the partial
これに対し、部分遮光部材8"があったとき(図19及び図20の実線参照)は、サイドローブの強度は、何れも、2%弱となっている。また、条件式(2)乃至(3)を満足しているため、第3の実施形態と比べてよりサイドローブ強度が小さくなっている。
On the other hand, when the partial
従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。
Accordingly, even if the lens surfaces of the
なお、図18の部分遮光部材8"も、図3の部分遮光部材3と同様に、開口絞り4と一体に構成されていても良い。また、図18の部分遮光部材8"は、図8のような反射型の走査光学系に用いられても良い。
18 may also be integrated with the
第6の実施形態は、部分遮光部材が3個の遮光部を有する他は、第1の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第1の実施形態との相違点のみについて、説明する。図21(a)は、第6の実施形態の部分遮蔽部材9の正面図であり、図21(b)は、この部分遮蔽部材9の側面図である。
The sixth embodiment has the same configuration as the first embodiment except that the partial light shielding member has three light shielding portions. Therefore, only the differences from the first embodiment will be described below. FIG. 21A is a front view of the
第6の実施形態の部分遮蔽部材9も、ビーム中心軸に対して直交するように配置される矩形平板状の光学素子である。図21(a)に示されるように、この部分遮光部材9は、透過率0%の輪状のフィルムが第1遮光部(遮光領域に相当)9aとして透明平板に貼り付けられ、この第1遮光部9aの外径よりも大きい内径を持つ透過率0%の輪状のフィルムが第2遮光部(遮光領域に相当)9bとして透明平板に貼り付けられ、更に、この第2遮光部9bの外径よりも大きい内径を持つ透過率0%の輪状のフィルムが第3遮光部(遮光領域に相当)9cとして透明平板に貼り付けられたものである。この第1乃至第3遮光部9a〜9cは、その平板の中心に配置されている。
The
そして、この部分遮光部材9は、レーザービームのビーム中心軸に対して直交するように、配置されており、然も、その配置位置は、ビーム中心軸及びその近傍が第1遮光部9aの内側に入射するように、調整されている。
The partial
ところで、部分遮光部材9に入射してくるレーザービームの断面は、上述したように、コリメートレンズ2によって楕円形状に整形される(図21(a)の破線を参照)とともに、その長軸が主走査方向に、その短軸が副走査方向に向けられる。第6の実施形態では、部分遮光部材9に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm(=hmax)に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図21(b)に示されるように、第1遮光部9aの内径は、1.82mm(=2×(hc1))であり、その外径は、1.98mm(=2×(hc2))である。また、第2遮光部9bの内径は、2.14mmであり、その外径は、2.26mmである。さらに、第3遮光部9cの内径は、2.40mm(=2×(hb1))であり、その外径は、2.56mm(=2×(hb2))である。つまり、第1乃至第3遮光部9a〜9cの径方向における幅は、わずか0.08mm,0.06mm,及び0.08mmである。このため、部分遮光部材9へ入射したレーザービームのうち、一部は、第1乃至第3遮光部9a〜9cによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材9を透過する。
By the way, as described above, the cross section of the laser beam incident on the partial
なお、第1遮光部9aの内側の領域(中央領域に相当)に入射する光束と、第1遮光部9aと第2遮光部9bとの間の領域(透過領域に相当)に入射する光束と、第2遮光部9bと第3遮光部9cとの間の領域(透過領域に相当)に入射する光束と、第3遮光部9cの外側の領域(透過領域に相当)に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材9を透過後も、互いに同位相となる。また、((hb1+hb2)/2)/hmaxは、0.92であり、((hc1+hc2)/2)/hmaxは、0.70である。また、Saは0.13であり、Sbは0.07であるので、Sa/(Sa+Sb)は、0.65である。従って、第6の実施形態の部分遮光部材9は、上記条件式(2)乃至(4)を満足している。さらに、S'は0.28であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.13である。従って、第6の実施形態の部分遮光部材9は、上記条件式(5)も満足している。
Note that the light beam incident on the inner region (corresponding to the central region) of the first
<第6の実施形態の機能>
以下、以上のように構成される第6の実施形態の走査光学系によって走査対象面S上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材9がなかったときと部分遮光部材9があったときとで比較して説明する。
<Functions of Sixth Embodiment>
Hereinafter, the intensity distribution of the laser beam scanned on the scanning target surface S by the scanning optical system of the sixth embodiment configured as described above will be described when there is no partial
図22は、走査対象面Sに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図23は、図22のグラフにおける強度比率が0%から10%までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図22及び図23では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材9がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材9があったときの強度分布を示す。
FIG. 22 is a graph showing the intensity distribution of the laser beam incident on the scanning target surface S in a range from the beam central axis to 0.25 mm in the main scanning direction. FIG. 23 is a graph showing the intensity ratio in the graph of FIG. 22 in an enlarged manner from 0% to 10%. 22 and 23, the curve indicated by the broken line indicates the intensity distribution when the partial
部分遮光部材9がなかったとき(図22及び図23の破線参照)は、サイドローブの強
度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、4%強となっている。
When there is no partial light blocking member 9 (see the broken lines in FIGS. 22 and 23), the intensity of the side lobe gradually decreases as the distance from the main beam increases, and the intensity of the side lobe adjacent to the main beam is 4 It is slightly over%.
これに対し、部分遮光部材9があったとき(図22及び図23の実線参照)は、サイドローブの強度は、何れも、1%弱となっている。第5の実施形態と比べて遮光部が3個と増えているため、各遮光部9a〜9cの大きさ及び位置を適切に設定することで、よりサイドローブ強度が小さくなっている。
On the other hand, when the partial
従って、fθレンズ群7の各レンズ7a〜7cのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数%程度だけ上昇したとしても、感光ドラム12に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。
Accordingly, even if the lens surfaces of the
なお、図21の部分遮光部材9も、図3の部分遮光部材3と同様に、開口絞り4と一体に構成されていても良い。また、図21の部分遮光部材9は、図8のような反射型の走査光学系に用いられても良い。
The partial
1 レーザー光源
2 コリメートレンズ
3,3' 部分遮光部材
3a,3'a 遮光部
4 開口絞り
4a スリット(アパーチャー)
5 シリンドリカルレンズ
6 ポリゴンミラー
7 fθレンズ群
8〜8" 部分遮光部材
8a〜8"a 第1遮光部
8b〜8"b 第2遮光部
9 部分遮光部材
9a 第1遮光部
9b 第2遮光部
9c 第3遮光部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記光源と前記偏向器との間の光路上に、光学素子を備え、
前記光学素子は、前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、前記中央領域の外側に入射する光束の一部を遮蔽する遮光領域と、前記中央領域及び前記遮光領域に入射する光束を除く光束を透過させる透過領域とを有し、前記中央領域を透過する光束が前記透過領域を透過する光束と同位相となる
ことを特徴とする走査光学系。 A laser beam emitted from a light source is dynamically deflected by a deflector, and the dynamically deflected laser beam is converged as a spot light on a scanning target surface by an imaging optical system. A scanning optical system that scans along the main scanning direction on the surface to be scanned,
An optical element is provided on the optical path between the light source and the deflector,
The optical element includes a central region that transmits a light beam in the vicinity of a beam central axis of a laser beam emitted from the light source, a light shielding region that blocks a part of the light beam incident on the outside of the central region, and a transmissive region possess for transmitting light flux excluding a light flux entering the central region and the light shielding region, the light beam transmitted through the central region can <br/> as a light beam and the phase passing through the transmissive region A characteristic scanning optical system.
ことを特徴とする請求項1記載の走査光学系。 The optical element according to claim 1 scanning optical system according to characterized in that it comprises a pair of the light shielding region and the transmissive region.
前記透過領域は、前記遮光領域の外側においてこれと隣接している
ことを特徴とする請求項2記載の走査光学系。 The shading region is adjacent to the outside of the central region;
The scanning optical system according to claim 2 , wherein the transmission region is adjacent to the light shielding region outside the light shielding region.
ことを特徴とする請求項3記載の走査光学系。 4. The scanning optical system according to claim 3, wherein the light shielding area and the transmission area are respectively arranged on both sides of the central area in the main scanning direction.
ことを特徴とする請求項4記載の走査光学系。 5. The scanning optical system according to claim 4, wherein the light shielding area and the transmission area are respectively arranged at symmetrical positions with the central area in between in the main scanning direction.
ことを特徴とする請求項2乃至5の何れかに記載の走査光学系。 6. The scanning optical system according to claim 2 , wherein a cross section perpendicular to a beam central axis of the laser beam incident on the optical element has an elliptical shape.
ことを特徴とする請求項6記載の走査光学系。 The scanning optical system according to claim 6 , wherein the major axis of the ellipse is oriented in the main scanning direction.
前記遮光領域の外縁に至るまでの距離をha2とし、当該レーザービームの断面形状におけ
る前記主走査方向の半径をhmaxとしたとき、以下の条件式(1)、
0.70<((ha1+ha2)/2)/hmax<0.85 ---(1)
を満足する
ことを特徴とする請求項2乃至7の何れかに記載の走査光学系。 The distance in the main scanning direction from the beam center axis of the laser beam incident on the optical element to the inner edge of the light shielding region is ha1, and the distance from the beam center axis of the laser beam to the outer edge of the light shielding region Where ha2 and the radius in the main scanning direction in the cross-sectional shape of the laser beam is hmax, the following conditional expression (1),
0.70 <((ha1 + ha2) / 2) / hmax <0.85 --- (1)
The scanning optical system according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする請求項1記載の走査光学系。 The optical element according to claim 1 scanning optical system according to characterized in that it comprises a plurality of sets of the light shielding region and the transmissive region.
ことを特徴とする請求項9記載の走査光学系。 The scanning optical system according to claim 9 , wherein the light shielding regions and the transmission regions are alternately arranged in a direction away from the central region.
ことを特徴とする請求項11記載の走査光学系。 The scanning optical system according to claim 11, wherein each of the light shielding regions and each of the transmission regions is disposed at a symmetrical position across the central region in the main scanning direction.
ことを特徴とする請求項9乃至12の何れかに記載の走査光学系。 The scanning optical system according to any one of claims 9 to 12, wherein a cross section perpendicular to a beam central axis of a laser beam incident on the optical element has an elliptical shape.
ことを特徴とする請求項13記載の走査光学系。 14. The scanning optical system according to claim 13 , wherein the major axis of the ellipse is oriented in the main scanning direction.
中心軸から最も外側にある遮光領域の外縁に至るまでの前記主走査方向における距離をhb2とし、前記レーザービームの断面形状における前記主走査方向の半径をhmaxとしたとき
、以下の条件式(2)、
0.85<((hb1+hb2)/2)/hmax<0.95 ---(2)
を満足する
ことを特徴とする請求項9乃至14の何れかに記載の走査光学系。 The distance in the main scanning direction from the beam central axis of the laser beam incident on the optical element to the inner edge of the outermost light shielding region is hb1, and the distance of the outermost light shielding region from the beam central axis of the laser beam. When the distance in the main scanning direction to the outer edge is hb2, and the radius in the main scanning direction in the cross-sectional shape of the laser beam is hmax, the following conditional expression (2),
0.85 <((hb1 + hb2) / 2) / hmax <0.95 --- (2)
The scanning optical system according to claim 9, wherein:
中心軸から最も内側にある遮光領域の外縁に至るまでの前記主走査方向における距離をhc2としたとき、以下の条件式(3)、
0.65<((hc1+hc2)/2)/hmax<0.75 ---(3)
を満足する
ことを特徴とする請求項15記載の走査光学系。 The distance in the main scanning direction from the beam central axis of the laser beam incident on the optical element to the inner edge of the innermost light shielding region is hc1, and the innermost light shielding region of the laser beam from the beam central axis. When the distance in the main scanning direction to the outer edge is hc2, the following conditional expression (3),
0.65 <((hc1 + hc2) / 2) / hmax <0.75 --- (3)
The scanning optical system according to claim 15, wherein:
0.20<Sa/(Sa+Sb)<0.75 ---(4)
を満足する
ことを特徴とする請求項15又は16記載の走査光学系。 The total area of the areas where the laser beam is incident among the innermost light-shielding areas among the respective light-shielding areas is Sa, and the area of the area where the laser beam is incident among the outermost light-shielding areas. When the sum is Sb, the following conditional expression (4),
0.20 <Sa / (Sa + Sb) <0.75 --- (4)
The scanning optical system according to claim 15 or 16, wherein:
式(5)、
0.03 <S'/S <0.30 ---(5)
を満たす
ことを特徴とする請求項1乃至17の何れかに記載の走査光学系。 When the total area of the regions where the laser beam is incident in the light shielding region is S ′, and the area of the cross section perpendicular to the beam center axis in the laser beam is S, the following conditional expression (5),
0.03 <S '/ S <0.30 --- (5)
The scanning optical system according to any one of claims 1 to 17, characterized in that meet.
ことを特徴とする請求項1乃至18の何れかに記載の走査光学系。 The imaging optical system, the scanning optical system according to any one of claims 1 to 18, characterized in that an optical system comprising a reflecting surface.
前記中央領域,前記遮光領域及び前記透過領域は、前記光学素子の開口部分に、配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至19の何れかに記載の走査光学系。 The optical element has a shielding part as an aperture stop,
Said central region, said light shielding region and the transmissive region is the opening portion of the optical element, the scanning optical system according to any one of claims 1 to 19, characterized in that it is arranged.
前記光源と前記偏向器との間の光路上に、光学素子を備え、
前記光学素子は、前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、前記中央透過領域の外側に入射する光束の一部を遮蔽する遮光領域と、前記中央領域及び前記遮光領域に入射する光束を除く光束を透過させる透過領域とを有し、前記中央領域を透過する光束が前記透過領域を透過する光束と同位相となる
ことを特徴とするプリンター。 A laser beam emitted from a light source is dynamically deflected by a deflector, and the dynamically deflected laser beam is converged as a spot light on a scanning target surface by an imaging optical system. A printer provided with a scanning optical system that scans along a main scanning direction on a surface to be scanned,
An optical element is provided on the optical path between the light source and the deflector,
The optical element includes a central region that transmits a light beam in the vicinity of a beam central axis of a laser beam emitted from the light source, and a light-shielding region that blocks a part of the light beam incident on the outside of the central transmission region, possess a transmissive region that transmits light fluxes except the light beam incident on the central region and the light shielding region, the light beam transmitted through the central region becomes the light beam and the phase passing through the transmissive region <br/> that Printer characterized by.
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