JPH0519190A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走査光学装置を、広い範囲に渡って記録密度
を切換ても良質の画像を得ることができるようにする。 【構成】 この走査光学装置は、光源からの発散光であ
る半導体レーザ１から出射したレーザビームをほぼ平行
光にする第１の結像光学系が、絞り１１と凸レンズ１２
と凹レンズ１３とからなる可変焦点コリメータレンズ１
０である点が、従来の走査光学装置と異なる。ここで、
可変焦点コリメータレンズ１０は、正レンズ（正のパワ
ーを有するレンズ）である凸レンズ１２と負レンズ（負
のパワーを有するレンズ）である凹レンズ１３との間隔
を変えることにより焦点距離を可変とする可変焦点レン
ズとなっており、被走査媒体である感光体ドラム７での
記録密度に応じて、その出射光束の径を可変とするもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームプリンタ
ーやファクシミリなどに使用される走査光学装置に関
し、特に、記録密度の切換可能な走査光学装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は、レーザビームプリンターなどで
使用されている走査光学装置の一従来例を示す概略構成
図である。

【０００３】この走査光学装置は、光源である半導体レ
ーザ６１と、光源からの発散光である半導体レーザ６１
から出射したレーザビームをほぼ平行光にする第１の結
像光学系であるコリメータレンズ６２と、第１の結像光
学系からの出射光束を偏向走査する偏向器である回転多
面鏡６４と、偏向器からの反射光束を被走査媒体６７上
に結像させる第２の結像光学系である球面凹レンズ６５
およびトーリックレンズ６６とを備えている。なお、コ
リメータレンズ６２と回転多面鏡６４との間には、コリ
メータレンズ６２からの出射光束を回転多面鏡６４に線
状に結像させるシリンドリカルレンズ６３が設けられて
いる。

【０００４】この走査光学装置は画像変調されたレーザ
ビームを被走査媒体６７上に照射して画像のプリントを
行うものであり、半導体レーザ６１から出射したレーザ
ビームは、コリメータレンズ６２によりほぼ平行光とさ
れ、シリンドリカルレンズ６３により回転多面鏡６４に
線状に結像される。回転多面鏡６４は等速で高速回転し
ており、レーザビームが回転多面鏡６４により偏向走査
され、球面凹レンズ６５およびトーリックレンズ６６に
より被走査媒体６７上に結像されることにより、被走査
媒体６７上に結像スポットが形成される。

【０００５】このような走査光学装置において、被走査
媒体６７上での記録密度を変更するためには、レーザビ
ームの走査方向である主走査方向と、走査線の配列方向
である副走査方向の両方について、同じ比率でスポット
径を変化させる必要がある。従来、主走査方向の切換
は、結像スポットの１ドットの基準となる変調時間間隔
を変化させることで制御し、一方、副走査方向の切換
は、回転多面鏡６４の回転速度を変えて、走査線のピッ
チを変化させることで制御を行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の走査光学装置では、被走査媒体６７上での記録
密度は変わるものの、被走査媒体６７上でのスポット径
は記録密度によらず同一であるため、広い範囲に渡り記
録密度を変更する場合には、品位の悪い画像になるとい
う問題点があった。

【０００７】たとえば、記録密度３６０ｄｐｉ相当のス
ポット径で２４０ｄｐｉまたは４８０ｄｐｉの記録密度
に変更する場合、３６０ｄｐｉのときには図７に示すよ
うなスポット配列で良質の画像を得ることができるが、
２４０ｄｐｉに切り換えると図８に示すようなスポット
配列となり画像の歯抜けが生じ、また、４８０ｄｐｉに
切り換えると図９に示すようなスポット配列となり画像
のつぶれなどが生じるという問題があった。

【０００８】このような問題を解決するために、記録密
度によらず被走査媒体６７上でのスポット径を同一とし
て、記録密度に応じてレーザパワーを制御することによ
り、被走査媒体６７上での見かけのスポット径を変化さ
せる方法もあるが、レーザパワーを任意に制御するには
装置が複雑になるばかりでなく、制御範囲にも限界があ
るという問題がある。

【０００９】本発明の目的は、広い範囲に渡って記録密
度を切換ても良質の画像を得ることができる走査光学装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置
は、光源と、該光源からの発散光をほぼ平行光にする第
１の結像光学系と、該第１の結像光学系からの出射光束
を偏向走査する偏向器と、該偏向器からの反射光束を被
走査媒体上に結像させる第２の結像光学系とを備えた走
査光学装置において、前記第１の結像光学系が、前記被
走査媒体上での記録密度に応じて前記出射光束の径を可
変とする可変焦点レンズである。

【００１１】ここで、前記第１の結像光学系が、正レン
ズ群と負レンズ群とで構成された、該正レンズ群と該負
レンズ群との間隔を変えることにより焦点距離を可変と
する可変焦点レンズであってもよい。

【００１２】前記第１の結像光学系が、前記光源側のＦ
ナンバーが焦点距離によらず一定にされていてもよい。

【００１３】前記光源と前記第１の結像光学系との間
に、光束規制部材が配置されており、該光束規制部材
が、前記第１の結像光学系の焦点距離によらず前記光源
との相対位置関係を不変として固設されていてもよい。

【００１４】

【作用】本発明の走査光学装置は、第１の結像光学系と
して可変焦点レンズを用いることにより、焦点距離に応
じて任意のビーム径を得ることが可能となるため、被走
査媒体上での記録密度に応じたスポット径を得ることが
できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１６】図１は、本発明の走査光学装置の一実施例
を示す概略構成図である。

【００１７】本実施例の走査光学装置は、光源である半
導体レーザ１と、第１の結像光学系からの出射光束を偏
向走査する偏向器である回転多面鏡４と、偏向器からの
反射光束を被走査媒体である感光体ドラム７上に結像さ
せる第２の結像光学系である球面凹レンズ５およびトー
リックレンズ６とを備えている点については、図６に示
した従来の走査光学装置と同じであるが、光源からの発
散光である半導体レーザ１から出射したレーザビームを
ほぼ平行光にする第１の結像光学系が、絞り１１と凸レ
ンズ１２と凹レンズ１３とからなる可変焦点コリメータ
レンズ１０である点が、従来の走査光学装置と異なる。
なお、凹レンズ１３と回転多面鏡４との間には、従来の
走査光学装置と同様にシリンドリカルレンズ３が設けら
れている。

【００１８】すなわち、可変焦点コリメータレンズ１０
は、正レンズ（正のパワーを有するレンズ）である凸レ
ンズ１２と負レンズ（負のパワーを有するレンズ）であ
る凹レンズ１３との間隔を変えることにより焦点距離を
可変とする可変焦点レンズとなっており、被走査媒体で
ある感光体ドラム７での記録密度に応じて、その出射光
束の径を可変とするものである。

【００１９】以下、本発明の特徴的なところの可変焦点
コリメータレンズ１０について、図２および図３を用い
てさらに詳細に説明する。

【００２０】図１に示したように、可変焦点コリメータ
レンズ１０は、半導体レーザ１側より順に設けられた、
絞り１１と凸レンズ１２と凹レンズ１３とからより構成
されており、記録密度を基準の２４０ｄｐｉとするとき
には、半導体レーザ１から出射したレーザビームを図２
に示すようなビーム径ａの平行光にする。ここで、絞り
１１は、光束規制部材として機能する。

【００２１】感光体ドラム７上の記録密度を基準の２４
０ｄｐｉから４８０ｄｐｉに切り換える場合には、４８
０ｄｐｉでの画像品位を保つために、感光体ドラム７上
でのスポット径を２４０ｄｐｉに比較し１／２にする必
要がある。そのためには、球面凹レンズ５およびトーリ
ックレンズ６に入射するビーム径を２倍にする必要があ
る。そこで、記録密度に応じて、凸レンズ１２と凹レン
ズ１３との間隔を変えて全系の焦点距離を変更するとと
もに、凸レンズ１２と凹レンズ１３とを光軸方向に移動
させることによってピント調整を行う。つまり、記録密
度を２４０ｄｐｉから４８０ｄｐｉへの切換える場合に
は、図３に示すように、凸レンズ１２と凹レンズ１３と
の間隔を狭めるとともに、凸レンズ１２と凹レンズ１３
とを半導体レーザ１と反対側に移動させて、図２に示す
ときに比べて焦点距離を２倍にすることにより、２倍の
ビーム径２ａを得て、感光体ドラム７上でのスポット径
を２４０ｄｐｉのときに比べて１／２にする。その結
果、感光体ドラム７上には、２４０ｄｐｉのときには図
４に示すスポット配列が得られ、４８０ｄｐｉのときに
は図５に示すスポット配列が得られ、両者とも良質な画
像を得ることができる。

【００２２】なお、図２および図３に示すように、半導
体レーザ１と絞り１１との相対位置関係は、記録密度に
よらず一定に保たれる。すなわち、可変焦点コリメータ
レンズ１０の半導体レーザ１側のＦナンバーを記録密度
によらず一定にすることにより、記録密度に応じてレー
ザパワーを制御する必要がなくなる。

【００２３】以上のように、図６に示したコリメータレ
ンズ６２の代わりに可変焦点コリメータレンズ１０を用
いることにより、焦点距離に応じた任意のビーム径を得
ることができるため、感光体ドラム７上での記録密度に
応じたスポット径を得ることができる。

【００２４】なお、本実施例においては、可変焦点コリ
メータレンズ１０は、半導体レーザ１側より順に絞り１
１，凸レンズ１２、凹レンズ１３を配置して構成されて
いるが、半導体レーザ１側より順に絞り１１，凹レンズ
１３，凸レンズ１２を配置して構成されてもよく、同様
の効果を得ることができる。

【００２５】本実施例においては、可変焦点コリメータ
レンズ１０は、正レンズとして１個の凸レンズ１２を用
い、負レンズとして１個の凹レンズ１３を用いたもので
あるが、正レンズとして複数個の凸レンズからなるもの
を用い、負レンズとして複数個の凹レンズからなるもの
を用いたものでもよい。

【００２６】また、本実施例においては、可変焦点レン
ズとして、正レンズと負レンズとで構成され、両者の間
隔を変更することにより焦点距離を可変とする可変焦点
コリメータレンズ１０を用いたが、屈折力を任意に制御
できる可変焦点の単レンズ（Ｖ．Ｐ．Ｌ．）を用いても
よい。

【００２７】本実施例では、球面凹レンズ５とトーリッ
クレンズ６とで第２の結像光学系を構成し、凹レンズ１
３と回転多面鏡４との間にシリンドリカルレンズ３を配
置する、いわゆる面倒れ補正光学系を採用したが、凹レ
ンズと凸レンズとによるｆθレンズを用いて第２の結像
光学系を構成し、シリンドリカルレンズ３を取除くよう
にしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は次の効果
がある。

【００２９】第１の結像光学系として可変焦点レンズを
用いることにより、焦点距離に応じて任意のビーム径を
得ることが可能となるため、被走査媒体上での記録密度
に応じたスポット径を得ることができるので、簡単な構
成で、広い範囲の任意の記録密度の変更に対しても良質
なプリント画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査光学装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】図１に示した可変焦点コリメータレンズの基準
状態を示す図である。

【図３】図１に示した可変焦点コリメータレンズの変倍
状態を示す図である。

【図４】図１に示した走査光学装置における記録密度２
４０ｄｐｉのときのスポット配列を示す図である。

【図５】図１に示した走査光学装置における記録密度４
８０ｄｐｉのときのスポット配列を示す図である。

【図６】レーザビームプリンターなどで使用されている
走査光学装置の一従来例を示す概略構成図である。

【図７】図６に示した従来の走査光学装置における記録
密度３６０ｄｐｉのときのスポット配列を示す図であ
る。

【図８】図６に示した従来の走査光学装置における記録
密度２４０ｄｐｉのときのスポット配列を示す図であ
る。

【図９】図６に示した従来の走査光学装置における記録
密度４８０ｄｐｉのときのスポット配列を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ３ シリンドリカルレンズ ４ 回転多面鏡 ５ 球面凹レンズ ６ トーリックレンズ ７ 感光体ドラム １０ 可変焦点コリメータレンズ １１ 絞り １２ 凸レンズ １３ 凹レンズ ａ ビーム径

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源からの発散光をほぼ平行
   光にする第１の結像光学系と、該第１の結像光学系から
   の出射光束を偏向走査する偏向器と、該偏向器からの反
   射光束を被走査媒体上に結像させる第２の結像光学系と
   を備えた走査光学装置において、 前記第１の結像光学系が、前記被走査媒体上での記録密
   度に応じて前記出射光束の径を可変とする可変焦点レン
   ズであることを特徴とする走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記第１の結像光学系が、正レンズ群と
   負レンズ群とで構成された、該正レンズ群と該負レンズ
   群との間隔を変えることにより焦点距離を可変とする可
   変焦点レンズである請求項１記載の走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記第１の結像光学系が、前記光源側の
   Ｆナンバーが焦点距離によらず一定にされている請求項
   １記載の走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記光源と前記第１の結像光学系との間
   に、光束規制部材が配置されており、 該光束規制部材が、前記第１の結像光学系の焦点距離に
   よらず前記光源との相対位置関係を不変として固設され
   ている請求項３記載の走査光学装置。