JPH03211520A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH03211520A JPH03211520A JP2007418A JP741890A JPH03211520A JP H03211520 A JPH03211520 A JP H03211520A JP 2007418 A JP2007418 A JP 2007418A JP 741890 A JP741890 A JP 741890A JP H03211520 A JPH03211520 A JP H03211520A
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- JP
- Japan
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- scanning
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- optical system
- cylindrical
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 71
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、レーザプリンターなどに用いられる走査光学
系に関し、特にビームが集束レンズによって集束光とさ
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、特にビームが集束レンズによって集束光とさ
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ーなどで多く用いられている走査
光学系はブレオプノエクテイブ型である。
光学系はブレオプノエクテイブ型である。
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、及び製品化されている。
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、及び製品化されている。
以下、図面を参照しながら、上述した従来のポストオブ
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5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5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。
構成を示すものである。第5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。
以上のように構成されたポストオブジェクティブ型走査
光学系について、第6図a、bを用いてその動作の説明
をする。
光学系について、第6図a、bを用いてその動作の説明
をする。
まず、第6図aは主走査方向面内における光路図、第6
図すは副走査方向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の反射面近
傍に集束する。
図すは副走査方向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の反射面近
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。
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
困難という問題点を有していた。
面湾曲を除くことができないので、高解像度化するのは
困難という問題点を有していた。
第7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に鑑み、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も
のである。
度のポストオブジェクティブ型走査光学系を提供するも
のである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明のポストオブジェク
ティブ型走査光学系は、反射面は円筒面または球面であ
る光偏向器と、副走査方向の屈折力が主走査方向におけ
る中心部と周辺部で変化し、出射面は入射面における主
走査方向の屈折力を打ち消すような円筒面である補正レ
ンズを、前記光偏向器と前記走査面との間に配置させた
ものである。
ティブ型走査光学系は、反射面は円筒面または球面であ
る光偏向器と、副走査方向の屈折力が主走査方向におけ
る中心部と周辺部で変化し、出射面は入射面における主
走査方向の屈折力を打ち消すような円筒面である補正レ
ンズを、前記光偏向器と前記走査面との間に配置させた
ものである。
作用
本発明は上記したように光偏向器の反射面を円筒面また
は球面とすることによって、主走査方向の像面湾曲を補
正し、また、光偏向器と走査面との間に配置される補正
レンズの副走査方向の屈折力を主走査方向における中心
から周辺にかけて変化させることによって、副走査方向
の像面湾曲を補正する。また、前記補正レンズの出射面
をレンズ全体として主走査方向について屈折力をもたせ
ないような円筒面にすることにより、この補正レンズに
よって主走査方向における結像に悪影響を与えないこと
となる。
は球面とすることによって、主走査方向の像面湾曲を補
正し、また、光偏向器と走査面との間に配置される補正
レンズの副走査方向の屈折力を主走査方向における中心
から周辺にかけて変化させることによって、副走査方向
の像面湾曲を補正する。また、前記補正レンズの出射面
をレンズ全体として主走査方向について屈折力をもたせ
ないような円筒面にすることにより、この補正レンズに
よって主走査方向における結像に悪影響を与えないこと
となる。
さらに、前記補正レンズの入射面を光軸上の点を中心と
し主走査方向に平行で光軸を含む面内に存在する円弧を
、前記光軸を含む面内に存在する主走査方向に平行な回
転対称軸を中心として回転させた回転対称面とすること
で、副走査方向の屈折力を変化させた場合、この補正レ
ンズを加工が容易で低価格のレンズとすることができる
。
し主走査方向に平行で光軸を含む面内に存在する円弧を
、前記光軸を含む面内に存在する主走査方向に平行な回
転対称軸を中心として回転させた回転対称面とすること
で、副走査方向の屈折力を変化させた場合、この補正レ
ンズを加工が容易で低価格のレンズとすることができる
。
また、本光学系では偏向面に斜め入射するためにコマ収
差が発生する。高解像度を実現するためにはこのコマ収
差をある程度低減する必要がある。
差が発生する。高解像度を実現するためにはこのコマ収
差をある程度低減する必要がある。
偏向面の曲率を大きくすることでコマ収差を低減するこ
とができるが、主走査方向の像面湾曲を補正する条件を
維持したまま偏向面の曲率を大きくするためには、光偏
向器の回転中心から偏向点までの距離を長くする必要が
ある。コマ収差を低減し高解像度を実現するには、光偏
向器の回転中心から偏向点までの距離をr、偏向点から
走査面までの距離をり、を効走査幅をYOとしたとき、
r≧−0,0.025×L+0.1XYo+1.4なる
条件を満足することが望ましい、この条件を満たさない
場合、周辺部の結像にコマ収差が多く発生し高解像度を
実現することが困難となる。
とができるが、主走査方向の像面湾曲を補正する条件を
維持したまま偏向面の曲率を大きくするためには、光偏
向器の回転中心から偏向点までの距離を長くする必要が
ある。コマ収差を低減し高解像度を実現するには、光偏
向器の回転中心から偏向点までの距離をr、偏向点から
走査面までの距離をり、を効走査幅をYOとしたとき、
r≧−0,0.025×L+0.1XYo+1.4なる
条件を満足することが望ましい、この条件を満たさない
場合、周辺部の結像にコマ収差が多く発生し高解像度を
実現することが困難となる。
また、本発明の走査光学系をもちいることにより、小型
、低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現すること
ができる。
、低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現すること
ができる。
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。
光学系について、図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の一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を示すものである0本発明にお
いては、光偏向器の反射面近傍で副走査方向についてビ
ームが集束されているため、反射面の形状が円筒面2球
面いずれの場合も副走査方向の屈折力には変化が少ない
ので動作原理の差異はない0本実施例は反射面が円筒面
の場合である。
ィブ型走査光学系の構成を示すものである0本発明にお
いては、光偏向器の反射面近傍で副走査方向についてビ
ームが集束されているため、反射面の形状が円筒面2球
面いずれの場合も副走査方向の屈折力には変化が少ない
ので動作原理の差異はない0本実施例は反射面が円筒面
の場合である。
第1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は円筒面ポリゴン、5は第3図a、bに示した形状の
補正レンズ、6は感光ドラム、7はポリゴンの回転中心
軸である。
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は円筒面ポリゴン、5は第3図a、bに示した形状の
補正レンズ、6は感光ドラム、7はポリゴンの回転中心
軸である。
第3図aは補正レンズ5の水平方向の形状を示した上面
図、第3図すは補正レンズ5の垂直方向の形状を示した
側面間を示すものである。
図、第3図すは補正レンズ5の垂直方向の形状を示した
側面間を示すものである。
第3図aにおいて、8は主走査方向に平行で光軸を含む
面内にあり主走査方向に平行な回転対称軸、9は光軸上
の点、10は光軸上の点9を中心とする前記主走査方向
に平行な面内に存在する半径R1の円弧を回転対称軸8
を中心に回転した形状の回転対称面、11は前記主走査
方向に平行な面に垂直な光軸と交わる軸、12は前記主
走査方向に平行な面に垂直で軸11を中心軸とする曲率
半径R2の円筒面である。第3図すにおいて、R3は回
転対称面10の光軸上における回転対称軸8までの距離
、THはレンズの中心肉厚である。
面内にあり主走査方向に平行な回転対称軸、9は光軸上
の点、10は光軸上の点9を中心とする前記主走査方向
に平行な面内に存在する半径R1の円弧を回転対称軸8
を中心に回転した形状の回転対称面、11は前記主走査
方向に平行な面に垂直な光軸と交わる軸、12は前記主
走査方向に平行な面に垂直で軸11を中心軸とする曲率
半径R2の円筒面である。第3図すにおいて、R3は回
転対称面10の光軸上における回転対称軸8までの距離
、THはレンズの中心肉厚である。
具体的数値例を表12表25表31表4に示す。
ただし、Yoは有効走査幅、Lは円筒反射面から感光ド
ラム6までの距離、Rは反射面の曲率、rはポリゴンの
回転中心から円筒反射面の頂点までの距離、Dは補正レ
ンズ5の出射面から感光ドラム6までの距離、R1,R
2,R3,THは第3図a、bにそれぞれ示したもので
ある。
ラム6までの距離、Rは反射面の曲率、rはポリゴンの
回転中心から円筒反射面の頂点までの距離、Dは補正レ
ンズ5の出射面から感光ドラム6までの距離、R1,R
2,R3,THは第3図a、bにそれぞれ示したもので
ある。
表1
表2
表3
表4
以上のように構成されたポストオブジェクティブ型走査
光学系について、以下、第4図a、bを用いてその動作
を説明する。
光学系について、以下、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
図すは副走査方向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
走査方向については円筒面ポリゴン4の反射面近傍に集
束する0円筒面ポリゴン4は回転中心軸7を中心として
回転し、入射したレーザ光束を偏向し、補正レンズ5に
よって感光ドラム6上に集束し走査される。補正レンズ
5は偏向点と感光ドラム6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、円筒面ポリ
ゴン4の面倒れを補正するとともに、副走査方向の屈折
力が主走査方向において中心部から周辺部に行くに従っ
て小さくなることで副走査方向の像面湾曲を補正してい
る。本実施例における像面湾曲を第8図に示した。また
、fθ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。
図すは副走査方向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
走査方向については円筒面ポリゴン4の反射面近傍に集
束する0円筒面ポリゴン4は回転中心軸7を中心として
回転し、入射したレーザ光束を偏向し、補正レンズ5に
よって感光ドラム6上に集束し走査される。補正レンズ
5は偏向点と感光ドラム6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、円筒面ポリ
ゴン4の面倒れを補正するとともに、副走査方向の屈折
力が主走査方向において中心部から周辺部に行くに従っ
て小さくなることで副走査方向の像面湾曲を補正してい
る。本実施例における像面湾曲を第8図に示した。また
、fθ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。
以上のように本実施例によれば、光偏向器として円筒面
ポリゴン4を用いることにより、主走査方向の像面湾曲
を補正することができ、補正レンズ5を用いることによ
り主走査方向の結像に影響を与えることなく、副走査方
向の像面湾曲を補正することができる。
ポリゴン4を用いることにより、主走査方向の像面湾曲
を補正することができ、補正レンズ5を用いることによ
り主走査方向の結像に影響を与えることなく、副走査方
向の像面湾曲を補正することができる。
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。
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はクリーナー37は前露光ランプ、
38は定着装置、39は給紙力セントである。
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はクリーナー37は前露光ランプ、
38は定着装置、39は給紙力セントである。
以上のように、上記実施例の走査光学系を用いることに
より小型、低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現
することができる。
より小型、低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現
することができる。
発明の効果
以上のように本発明は、反射面が円筒面または球面であ
る光偏向器を設けることにより、主走査方向の像面湾曲
を補正することができ、主走査方向に垂直な副走査方向
の焦点距離が主走査方向における中心部と周辺部で変化
し、出射面が入射面における主走査方向の屈折力を打ち
消すような円筒面である、前記光偏向器と前記走査面と
の間に配置される補正レンズを設けることにより、主走
査方向の結像に影響を与えることなく副走査方向の像面
湾曲を補正することができる。
る光偏向器を設けることにより、主走査方向の像面湾曲
を補正することができ、主走査方向に垂直な副走査方向
の焦点距離が主走査方向における中心部と周辺部で変化
し、出射面が入射面における主走査方向の屈折力を打ち
消すような円筒面である、前記光偏向器と前記走査面と
の間に配置される補正レンズを設けることにより、主走
査方向の結像に影響を与えることなく副走査方向の像面
湾曲を補正することができる。
さらに、前記光偏向器と前記走査面との間に配置される
補正レンズを、入射面が光軸上の点を中心とし主走査方
向に平行で光軸を含む面内に存在する円弧を、前記光軸
を含む面内に存在する主走査方向に平行な回転対称軸を
中心として回転させた回転対称面で、出射面が入射面に
おける主走査方向の屈折力を打ち消すような円筒面であ
るという構成にすることにより、加工が容易となり低価
格化することができるという効果が得られる。
補正レンズを、入射面が光軸上の点を中心とし主走査方
向に平行で光軸を含む面内に存在する円弧を、前記光軸
を含む面内に存在する主走査方向に平行な回転対称軸を
中心として回転させた回転対称面で、出射面が入射面に
おける主走査方向の屈折力を打ち消すような円筒面であ
るという構成にすることにより、加工が容易となり低価
格化することができるという効果が得られる。
さらに、光偏向器の回転中心から偏向点までの距離をr
、偏向点から走査面までの距離をし、有効走査幅をYO
としたとき、 r≧−0,0.025×L+0.1×Y0+1.4を満
足することで、コマ収差を低減することができ高解像度
を実現することができる。
、偏向点から走査面までの距離をし、有効走査幅をYO
としたとき、 r≧−0,0.025×L+0.1×Y0+1.4を満
足することで、コマ収差を低減することができ高解像度
を実現することができる。
さらに、本発明の走査光学系をもちいることにより、小
型、低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現するこ
とができる。
型、低価格でかつ高解像度の画像形成装置を実現するこ
とができる。
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は実施
例の走査光学系を用いた画像形成装置を示す構成図、第
3図は本発明に用いる補正レンズの形状を示す構成図、
第4図a、bは実施例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5図は従来例を示す構成
図、第6図a。 bはその動作を示すだめの主走査、副走査、各方向にお
ける光路図、第7図は従来例の光学性能を示す説明図、
第8図は本発明の光学性能を示す説明図である。 4・・・・・・円筒面ポリゴン、5・・・・・・補正レ
ンズ、8・・・・・・回転対称軸、9・・・・・・中心
点、10・・・・・・回転対称面、11・・・・・・中
心軸、12・・・・・・円筒面。
例の走査光学系を用いた画像形成装置を示す構成図、第
3図は本発明に用いる補正レンズの形状を示す構成図、
第4図a、bは実施例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5図は従来例を示す構成
図、第6図a。 bはその動作を示すだめの主走査、副走査、各方向にお
ける光路図、第7図は従来例の光学性能を示す説明図、
第8図は本発明の光学性能を示す説明図である。 4・・・・・・円筒面ポリゴン、5・・・・・・補正レ
ンズ、8・・・・・・回転対称軸、9・・・・・・中心
点、10・・・・・・回転対称面、11・・・・・・中
心軸、12・・・・・・円筒面。
Claims (4)
- (1)レーザビームが集束レンズによって集束光とされ
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であって、反射面が円筒
面または球面である光偏向器と、副走査方向の焦点距離
が主走査方向における中心部と周辺部で変化し、出射面
が入射面における主走査方向の屈折力を打ち消すような
円筒面であり、前記光偏向器と前記走査面との間に配置
される補正レンズとを備えたことを特徴とするポストオ
ブジェクティブ型走査光学系。 - (2)入射面が光軸上の点を中心とし主走査方向に平行
で光軸を含む面内に存在する円弧を、前記光軸を含む面
内に存在する主走査方向に平行な回転対称軸を中心とし
て回転させた回転対称面で、出射面が入射面における主
走査方向の屈折力を打ち消すような円筒面である補正レ
ンズが、光偏向器と走査面との間に配置されることを特
徴とする請求項(1)記載のポストオブジェクティブ型
走査光学系。 - (3)光偏向器の回転中心から偏向点までの距離をr、
偏向点から走査面までの距離をL、有効走査幅をY_0
としたとき、 r≧−0.025×L+0.1×Y_0+1.4を満足
することを特徴とする請求項(1)記載のポストオブジ
ェクティブ型走査光学系。 - (4)請求項(1)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 |
---|---|---|---|
JP2007418A JP2734154B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 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 |
US07/642,419 US5089907A (en) | 1990-01-17 | 1991-01-17 | Post-objective type optical scanner and image forming apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007418A JP2734154B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03211520A true JPH03211520A (ja) | 1991-09-17 |
JP2734154B2 JP2734154B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=11665324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007418A Expired - Fee Related JP2734154B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 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 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5089907A (ja) |
JP (1) | JP2734154B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5598292A (en) * | 1992-03-02 | 1997-01-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of designing a post-objective type optical scanner and product made by the method |
US5848801A (en) * | 1996-03-15 | 1998-12-15 | Trw Occupant Restraint Systems Gmbh | Apparatus for fastening a gas bag |
Families Citing this family (20)
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