JPH0443248B2 - - Google Patents

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JPH0443248B2
JPH0443248B2 JP59014584A JP1458484A JPH0443248B2 JP H0443248 B2 JPH0443248 B2 JP H0443248B2 JP 59014584 A JP59014584 A JP 59014584A JP 1458484 A JP1458484 A JP 1458484A JP H0443248 B2 JPH0443248 B2 JP H0443248B2
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JP
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lens
light beam
light
laser
photoreceptor
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JP59014584A
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Kaaru Higinsu Robaato
Jon Sutanitsuchi Maikeru
Ransu Urufu Rarii
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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Publication of JPH0443248B2 publication Critical patent/JPH0443248B2/ja
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/47Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
    • B41J2/471Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/127Adaptive control of the scanning light beam, e.g. using the feedback from one or more detectors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/0031Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ走査システムのための光学シス
テムに関する。更に具体的に言うならば、本発明
は、ソリツド・ステート・レーザ発生装置と共に
用いられる光学システムに関する。
本発明の背景 光学走査システムは種々な型の装置において用
いられており、本発明はこれら種々な装置に用い
られることのできる光学システムに関する。説明
の便宜上、本発明を電子写真印刷装置に用いた例
を用いて説明する。
電子写真印刷装置においては、光受容体の表面
に印刷すべき静電像を形成し、この静電像を現像
し、そしてこの現像された像を記録媒体上に定着
させることによつて印刷が行なわれる。普通紙又
は光受容体で被覆されていない他の記録媒体を用
いる装置においては、電子写真プロセスは転写型
であり、光受容材料は回転ドラムの周囲に配置さ
れ、若しくはローラ系により駆動されるベルトと
して配置される。代表的な転写プロセスにおいて
は、光受容材料は静止型の電荷発生ステーシヨン
を通過されて例えば数百ボルトの比較的一様な静
電荷が光受容体の全面に置かれる。次に光受容体
は結像即ち像照射ステーシヨンに送られここで光
源からの光線が光受容体上に照射される。例えば
IBM6670インフオメーシヨン・デイストリブユ
ータの如き電子写真印刷装置においては、印刷文
書の白若しくは背景領域に対応する光受容体表面
の領域を放電し、そして黒領域に対応する光受容
体表面の領域ではこの露光後も高電圧レベルを維
持しつづける。この様にして、光受容体表面に
は、所望の文書の像又は影の部分に対応する電荷
パターンが形成されて維持される。
光受容体表面への静電像の形成は走査型の光ビ
ームにより発生されることができる。この場合、
デイジタル・メモリに記憶されている情報に従つ
て光源を駆動することによつて所望の文字が発生
される。光源は、レーザ・ガン、LEDアレイ、
光変調器等でよく、これは光線を光受容体に指向
し、これによつて所望の電荷パターンが光受容体
上に形成される。
IBM6670インフオメーシヨン・デイストリブ
ユータにおいて用いられている光走査及び印刷シ
ステムの例は米国特許第3750189号に示されてい
る。このシステムにおいて、レーザ・ビームはコ
リメート・レンズ系を介して指向され、そして線
として回転鏡上に焦点合わせされる。この反射ビ
ームはトロイダル・レンズ及び球面レンズの組合
わせを介して最終結像面上に焦点合わせされる。
光受容体上に焦点合わせされるビームの形状は、
走査方向及び非走査方向において光学系の像形成
特性が異なることを補償するためにわずかに楕円
状にされている。
上記米国特許に示された光学系と共に用いられ
る上記IBM6670インフオメーシヨン・デイスト
リビユータの光源は、ヘリウム・ネオン発生源若
しくは同様の型の光源であり、そしてこれは再生
されるべきデイジタル情報を表わすように変調さ
れた連続レーザ・ビームを与える。本発明は、ソ
リツド・ステツド・レーザ源と共に用いることの
できる光学システムを与える。このソリツド・ス
テート・レーザ源は従来の光学とは全く異なる
種々な問題点を有し、従つて満足な像を正確に且
つ経済的に与えるための解決策を必要とする。
ソリツド・ステート・レーザ発生源に関して特
に問題となる点は、レーザ・チツプにより発生さ
れる光の波長が、このチツプの経年変化により、
又はこのチツプが配置されている装置内の周囲温
度の変動により変動することである。他の問題点
は、1つのレーザ・チツプからの波長が他のレー
ザ・チツプの波長と相違することである。本発明
はこれらの要因を認識し、チツプからの波長の変
動に対応する光学システムを実現する。
又、注目すべき他の問題点は、相違なるチツプ
からのレーザ・ビームの発散角の変動、そして同
じチツプから種々な平面で発生されるレーザ・ビ
ームの発散角の変動である。更に、回転鏡の表面
の好ましくない傾きの変動及び非点収差等の種々
な問題をなくするために光学システムは焦点深度
を有しなければならない。本発明の光学システム
はこれらの問題をも解決する。
本発明の構成 本発明によれば、半導体レーザ・ビーム走査装
置を利用する電子写真印刷用光学システムは: 電子写真印刷のためのデイジタル情報に従つて
変調されるべき光ビームを発生するための半導体
レーザ光源と、 上記光ビームの波長変動を補償し、コリメート
光を形成するためのアクロマテイツク・レンズ
と、 上記光ビームを走査様式で移動させるように上
記光ビームを反射する手段と、 上記アクロマテイツク・レンズから光ビームを
受けとり該光ビームを上記反射手段の表面に焦点
合わせする円筒形レンズと、 上記反射手段から反射された上記光ビームを受
けとり該光ビームを光受容体表面上に焦点合わせ
する組合せレンズとを備え、 レーザ光放出面及びアクロマテイツク・レンズ
面の距離の変動、レーザ光の垂直平面における発
散角の変動及びレーザ光放出の発散角の変動を実
質的に補償するよう楕円状開孔部材が上記アクロ
マテイツク・レンズの前面又は後面に近接して配
置されており、 上記円筒形レンズは、上記組合せレンズとの協
同作用の下に、上記アクロマテイツク・レンズか
らの非コリメート光を、上記光受容体表面上に焦
点合わせるように、補償しうるように構成されて
いる事を特徴とする。
楕円状開孔とアクロマテイツク・レンズとの協
同作用の結果、十分な大きさの焦点深度が得られ
ると同時に、種々の面で発生されるレーザビーム
の発散角の相違を補償して適正なサイズのビー
ム・スポツトが形成される。
円筒形レンズと組合せレンズの協同作用の結
果、上記アクロマテイツク・レンズからの光ビー
ム中の非対称性が補償される。
実施例の説明 本発明を用いることのできる電子写真装置を第
1図に示す。ドラム11は表面に光受容体材料1
2を支持する。この光受容体材料12は帯電コロ
ナ13のより比較的一様な帯電レベル迄帯電され
る。本発明の光学システムはモジユール14とし
て示されそして光線15を発生する。この光線は
露光ステーシヨン16において移動光受容体表面
に当たる。露光ステーシヨン16において形成さ
れた潜像は現像装置51により現像され、そして
この現像済の像は転写ステーシヨン52において
記録媒体に転写される。転写後に光受容体の表面
に残存している現像材料は、クリーニング・ステ
ーシヨン53において除去される。上記のプロセ
スは、更に印刷記録媒体を作成するために繰り返
される。
転写ステーシヨン52における記録媒体への像
の転写後、記録媒体は融着ローラ60に送られ
る。このローラの間を通過する時に現像材料は記
録媒体に永久的に定着される。最終的には記録媒
体は出力装置17若しくは出力ポケツト18に送
られる。第1図に示されている他の装置は、駆動
モータ90、記録媒体給送ビン62及び63、並
びにこの装置がプリンタとしてではなく複写装置
として用いられる場合に原文書の像を光学的に結
像するために光学装置等である。
第1図に示した電子写真プロセスに代えて、記
録媒体自体の表面が光受容材料で被覆されている
被覆紙を用いるプロセスを用いることができる。
このプロセスにおいては、像はこの被覆記録紙に
直接形成される。次いで、記録紙は現像装置に送
られ次いで融着装置に送られて定着が行なわれ
る。この型のプロセスを行う装置では残留現像材
の問題はなく、従つて、クリーニング・ステーシ
ヨン、消去ランプ、前クリーニング帯電コロナ等
が不要である。しかしながら、光受容体材料が特
別に被覆されている記録紙は普通紙に比べて高価
であり、従つてこの特別に被覆することが最終印
刷物の質を低下する。従つて、被覆型記録紙を用
いる装置は通常少量の印刷又は複写を行う場合又
は印刷物の質がそれ程要求されない場合に用いら
れる。しかしながら、本発明の光学システムはい
ずれの型の装置にも用いられることができる。
第2図は光学システム・モジユール14の詳細
を示し、ソリツド・ステート・レーザ・チツプ及
びコリメート・レンズはアツセンブリ100の中
に収容されている。レーザ・ビーム15はアツセ
ンブリ100から円筒形レンズ101を介して回
転鏡102に当てられる。この回転鏡102の周
囲には複数個の小面103が設けられている。レ
ーザ・ビームは、角度θに亘つて走査を行なうよ
うに単一の小面13から反射される。この回転鏡
102の連続する各小面レーザ・ビーム15に当
たる位置に回転する毎に、角度θに亘る走査が行
なわれる。レーザ・ビームが回転鏡の小面から反
射されると、ビームはモジユール即ちアツセンブ
リ104を通過する。このアツセンブリ104に
は、トロイダル・レンズ及び球面レンズが収容さ
れており、ビームを最終的に整形すると共に、ビ
ームを第1図の光受容体表面12に焦点合わせす
る。こに機能を達成するために、アツセンブリ1
04は円筒形レンズ及び球面レンズの組み合わせ
を有することができることに注目されたい。ビー
ム折りたたみ鏡105は第1図及び第2図の両方
に示されそしてレーザ・ビームを光受容体表面に
指向するための最終的な折りたたみ機構を示す、
回転鏡102を駆動するためにモータ106が設
けられており、そしてレーザ・ビームを走査開始
検出装置108へ向けるために走査開始鏡107
が設けられている。
第3図は、光学システムの平面図を示し、ここ
でレーザ・ビームはソリツド・ステート・レー
ザ・チツプ200から放出される。アクロマテイ
ツク・ダブレツト・レンズ201は、チツプ20
0のレーザ・ビーム放出面から例えば約10mm離れ
て配置される。開孔202は、ダブレツト・レン
ズ201の直後に配置されて示されているが、ダ
ブレツト・レンズ201の直前に配置されること
もできる。レンズ201により発生された“コリ
メートされたビーム”は円筒形レンズ101に通
されて、ビームは回転鏡102の表面上に焦点合
わせされる。そしてビームは回転鏡102から反
射されてトロイダル・レンズ203及び球面レン
ズ204を通過して光受容体の表面(第3図では
参照数字205により示す)に到達する。鏡10
5の面は点線206により示されている。
第4A図及び第4B図は、第2図及び第3図の
システムの光学通路を完全に延ばしたものを示
す。第4A図は第1の平面例えば水平平面にある
ビーム15を示し、一方第4B図は第2平面例え
ば垂直平面にあるビーム15を示す。
第4A図において、レーザ・チツプ200は、
第4B図に示した発散角に比べて比較的広い発散
角でレーザ・ビーム15を放出する。これと対応
して、第4A図の開孔202の開孔は、第4B図
の開孔に比較して広い。開孔202の楕円形状
は、結像面において正しいスポツト・サイズを生
じるために、垂直平面における種々な発散角を補
償することにおいて重要である。開孔202は
又、異なるチツプからの放出の発散角の相違を矯
正し、かくして優れた特性の光学システムを与え
る。
第4A図においてレーザ・ビーム放出点はチツ
プ200の表面である。一方第4B図における放
出点は表面から離れた材料内に示されている。こ
のことは、ソリツド・ステート・チツプではまれ
ではない非点収差を示している。上記のダブレツ
ト・レンズをこの開孔と組合わせることにより、
ビーム15の形成における非点収差に対応する焦
点深度を与える。
このダブレツト・レンズ及び開孔により与えら
れる大きな焦点深度の他の利点は、レーザ放出面
及びダブレツト・レンズ面の間の距離の変動に対
応できることである。このような変動は、これら
の素子の装着状態が温度によつて変動することに
基因し得る。
第4A図及び第4B図は、楕円ビーム15が水
平平面内でコリメートされるが垂直平面では十分
にコリメートされ得ないことを示している。円筒
形レンズ101、トロイダル・レンズ203及び
球面レンズ204を組合わせることによりこの要
因は補償されそして結像面即ち光受容体表面12
において所望のスポツト・サイズが発生される。
円筒形レンズ101は、水平平面においてコリメ
ートされたビーム15を通し、そしてこのビーム
15を垂直平面において屈折して回転鏡102の
表面上若しくはこれの近傍の点に焦点合わせす
る。このようにして、レーザ・ビームは回転鏡1
02の小面に光の線として現われそしてそこから
トロイダル・レンズ203及び球面レンズ204
に向つて反射されて、焦合わせされる。光路折り
たたみ用の鏡105の面は206により示されて
いる。
前述の如く、ソリツド・ステレート・レーザ・
チツプ200の波長は、チツプが経年変化するに
つれで又はチツプが熱を受けるにつれて変動を
し、又必要性が生じた時のチツプ変換によつて変
動する。アクロマテイツク・ダブレツト・レンズ
201をソリツド・ステート・レーザ・システム
において使用することは、波長の変動に対して相
当な程度の不感性を確実に与えるために重要であ
る。アクロマテイツク・ダブレツト・レンズ20
1は、波長変動にもかかわらず比較的一定な焦点
距離を維持することにより、レーザ・チツプ20
0の波長変動を補償する。更に、ダブレツト・レ
ンズ201を開孔202と共に使用することは、
レーザ・チツプ200から放出されるレーザ発散
角にかかわらず、正しくコリメートされたビー
ム・サイズにビームを整形するシステムを与え
る。ダブレツト・レンズ及び開孔の組合わせは
又、装着部分の膨張により生じ得る、レーザ放出
点及びダブレツト・レンズ面の間の距離の変動を
補償する大きさの焦点深度を与える。そしてこの
改善された大きさの焦点深度は非点収差効果を補
償する。このようにして、本発明の光学システム
は、ソリツド・ステート・レーザ源を走査システ
ムに用いる場合に生じる幾つかの問題点を解決す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は電子写真装置の用紙通路を示す図、第
2図は、第1図の電子写真装置で用いられ得る本
発明の光学システムの斜視図、第3図は光学シス
テムの平面図、第4A図及び第4B図は本発明の
光学システムの光路を示す図。 15……レーザ・ビーム、100……アツセン
ブリ、101……円筒形レンズ、102……回転
鏡、104……光学システム・モジユール、10
5……鏡、200……ソリツド・ステート・レー
ザ・チツプ、201……アクロマテイツク・ダブ
レツト・レンズ、202……開孔、203……ト
ロイダル・レンズ、204……球面レンズ、20
5……光受容体表面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電子写真印刷のためのデイジタル情報に従つ
    て変調されるべき光ビームを発生するための半導
    体レーザ光源と、 上記光ビームの波長変動を補償し、コリメート
    光を形成するためのアクロマテイツク・レンズ
    と、 上記光ビームを走査様式で移動させるように上
    記光ビームを反射する手段と、 上記アクロマテイツク・レンズから光ビームを
    受けとり該光ビームを上記反射手段の表面に焦点
    合わせする円筒形レンズと、 上記反射手段から反射された上記光ビームを受
    けとり該光ビームを光受容体表面上に焦点合わせ
    する組合せレンズとを備えた電子写真印刷用光ビ
    ーム走査装置のための光学システムであつて、 レーザ光放出面及びアクロマテイツク・レンズ
    面の距離の変動、レーザ光の垂直平面における発
    散角の変動及びレーザ光放出の発散角の変動を実
    質的に補償するよう楕円状開孔部材が上記アクロ
    マテイツク・レンズの前面又は後面に近接して配
    置されており、 上記円筒形レンズは、上記組合せレンズとの協
    同作用の下に、上記アクロマテイツク・レンズか
    らの非コリメート光を、上記光受容体表面上に焦
    点合わせるように、補償しうるように構成されて
    いる事を特徴とする上記光学システム。
JP59014584A 1983-03-07 1984-01-31 光学システム Granted JPS59193414A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US472430 1983-03-07
US06/472,430 US4538895A (en) 1983-03-07 1983-03-07 Scanning optical system for use with a semiconductor laser generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59193414A JPS59193414A (ja) 1984-11-02
JPH0443248B2 true JPH0443248B2 (ja) 1992-07-16

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JP59014584A Granted JPS59193414A (ja) 1983-03-07 1984-01-31 光学システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4538895A (ja)
EP (1) EP0121033B1 (ja)
JP (1) JPS59193414A (ja)
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