JPH08160337A - レーザビーム走査光学装置 - Google Patents
レーザビーム走査光学装置Info
- Publication number
- JPH08160337A JPH08160337A JP6305843A JP30584394A JPH08160337A JP H08160337 A JPH08160337 A JP H08160337A JP 6305843 A JP6305843 A JP 6305843A JP 30584394 A JP30584394 A JP 30584394A JP H08160337 A JPH08160337 A JP H08160337A
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- JP
- Japan
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- mirror
- laser beam
- scanning direction
- curvature
- radius
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
- G02B26/126—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane including curved mirrors
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
- G06K7/10554—Moving beam scanning
- G06K7/10594—Beam path
- G06K7/10683—Arrangement of fixed elements
- G06K7/10702—Particularities of propagating elements, e.g. lenses, mirrors
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザビーム走査光学装置において、偏向器
の面倒れ誤差を補正するための光学素子を、部品点数の
増加や構成の複雑化を来すことなく、反射系で構成する
こと。 【構成】 光源ユニットからポリゴンミラーへ到る光路
中に拡張シリンドリカルミラー2を配置したレーザビー
ム走査光学装置。拡張シリンドリカルミラー2はその曲
率半径が副走査方向に対してのみ有限であり、曲率半径
は主走査方向に関してレーザビームLbの入射側で大き
く、出射側で小さくなるように変化している。このミラ
ー2によって反射されたビームはポリゴンミラー面と略
平行なラインA上に集光する。
の面倒れ誤差を補正するための光学素子を、部品点数の
増加や構成の複雑化を来すことなく、反射系で構成する
こと。 【構成】 光源ユニットからポリゴンミラーへ到る光路
中に拡張シリンドリカルミラー2を配置したレーザビー
ム走査光学装置。拡張シリンドリカルミラー2はその曲
率半径が副走査方向に対してのみ有限であり、曲率半径
は主走査方向に関してレーザビームLbの入射側で大き
く、出射側で小さくなるように変化している。このミラ
ー2によって反射されたビームはポリゴンミラー面と略
平行なラインA上に集光する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビーム走査光学
装置、特に、レーザ光源から放射されたレーザビームを
偏向器で主走査方向に偏向し被走査面上を走査するレー
ザビーム走査光学装置に関する。
装置、特に、レーザ光源から放射されたレーザビームを
偏向器で主走査方向に偏向し被走査面上を走査するレー
ザビーム走査光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザプリンタ、ファクシミリ、
複写機、ディスプレイ等に画像読取り用、画像書込み用
あるいは画像投影用として組み込まれるレーザビーム走
査光学装置が種々提供されている。画像書込み用の装置
としては、一般的には、画像情報に基づいて変調駆動さ
れる光源部、この光源部から放射されたレーザビームを
主走査方向に等角速度で偏向走査するポリゴンミラー、
ポリゴンミラーで偏向されたレーザビームの主走査速度
を補正するfθ光学素子を備えている。特開昭48−4
9315号公報には、光源部とポリゴンミラーとの間に
シリンドリカルレンズを挿入し、光源部から放射された
レーザビームをシリンドリカルレンズで主走査方向に対
して直交する副走査方向に集光してポリゴンミラー面上
に入射させることが記載されている。レーザビームをポ
リゴンミラー面上で集光させることによって、ポリゴン
ミラー面と被走査面とが共役関係となり、ポリゴンミラ
ー面の面倒れ誤差によるバンディング(画像に縞模様が
現れること)を防止することができる。
複写機、ディスプレイ等に画像読取り用、画像書込み用
あるいは画像投影用として組み込まれるレーザビーム走
査光学装置が種々提供されている。画像書込み用の装置
としては、一般的には、画像情報に基づいて変調駆動さ
れる光源部、この光源部から放射されたレーザビームを
主走査方向に等角速度で偏向走査するポリゴンミラー、
ポリゴンミラーで偏向されたレーザビームの主走査速度
を補正するfθ光学素子を備えている。特開昭48−4
9315号公報には、光源部とポリゴンミラーとの間に
シリンドリカルレンズを挿入し、光源部から放射された
レーザビームをシリンドリカルレンズで主走査方向に対
して直交する副走査方向に集光してポリゴンミラー面上
に入射させることが記載されている。レーザビームをポ
リゴンミラー面上で集光させることによって、ポリゴン
ミラー面と被走査面とが共役関係となり、ポリゴンミラ
ー面の面倒れ誤差によるバンディング(画像に縞模様が
現れること)を防止することができる。
【0003】また、図4に示すように、光源部とシリン
ドリカルレンズ31との間に平面ミラー30を挿入して
レーザビームLbの光路を折り曲げることにより、光源
部からポリゴンミラーまでを小さく纏めた構成もよく知
られている。なお、図4において直線Aは、シリンドリ
カルレンズ31による集光ラインを示している。
ドリカルレンズ31との間に平面ミラー30を挿入して
レーザビームLbの光路を折り曲げることにより、光源
部からポリゴンミラーまでを小さく纏めた構成もよく知
られている。なお、図4において直線Aは、シリンドリ
カルレンズ31による集光ラインを示している。
【0004】ところで、前記シリンドリカルレンズ31
を樹脂で製作することが考えられる。樹脂化すれば、一
つの精密な金型を用意するだけで、レンズの量産が可能
であり、コストを安くすることができる。しかし、樹脂
製レンズは環境温度、湿度の変化によって屈折率が変化
し、焦点距離が変化する。その結果、デフォーカスが発
生し、被走査面上のビーム径の増大、面倒れ誤差補正率
の低下等の問題が発生する。
を樹脂で製作することが考えられる。樹脂化すれば、一
つの精密な金型を用意するだけで、レンズの量産が可能
であり、コストを安くすることができる。しかし、樹脂
製レンズは環境温度、湿度の変化によって屈折率が変化
し、焦点距離が変化する。その結果、デフォーカスが発
生し、被走査面上のビーム径の増大、面倒れ誤差補正率
の低下等の問題が発生する。
【0005】一方、屈折率の変化の影響を排除するには
集光素子をレンズに代えてミラーとして構成することが
考えられるが、その場合以下の問題点が発生する。ま
ず、単純に前記平面ミラー30の位置に、図5に示すよ
うにシリンドリカルミラー32を配置した場合、集光ラ
インAがポリゴンミラー面に対して傾きを有することと
なり、被走査面上にビームが良好に集光しなくなる。こ
の点を回避するには、図6に示すようにハーフミラー3
3をシリンドリカルミラー32の出射側に配置する構成
が考えられる。あるいは、第7図に示すように、シリン
ドリカルミラー32への入射ビームと出射ビームとが副
走査方向に角度を持つように光源からポリゴンミラーへ
到る光路を立体的に構成することが考えられる。しか
し、図6の構成ではハーフミラー33が別途必要にな
り、図7の構成では光路の占めるスペースが大きくなる
と共に光学素子の配置が複雑になる問題点が生じる。
集光素子をレンズに代えてミラーとして構成することが
考えられるが、その場合以下の問題点が発生する。ま
ず、単純に前記平面ミラー30の位置に、図5に示すよ
うにシリンドリカルミラー32を配置した場合、集光ラ
インAがポリゴンミラー面に対して傾きを有することと
なり、被走査面上にビームが良好に集光しなくなる。こ
の点を回避するには、図6に示すようにハーフミラー3
3をシリンドリカルミラー32の出射側に配置する構成
が考えられる。あるいは、第7図に示すように、シリン
ドリカルミラー32への入射ビームと出射ビームとが副
走査方向に角度を持つように光源からポリゴンミラーへ
到る光路を立体的に構成することが考えられる。しか
し、図6の構成ではハーフミラー33が別途必要にな
り、図7の構成では光路の占めるスペースが大きくなる
と共に光学素子の配置が複雑になる問題点が生じる。
【0006】
【発明の目的、構成、作用】そこで、本発明の目的は、
偏向器の面倒れ誤差を補正するための反射光学素子を、
使用部品点数を増加させることなく、かつ、簡単な構成
で配置したレーザビーム走査光学装置を提供することに
ある。
偏向器の面倒れ誤差を補正するための反射光学素子を、
使用部品点数を増加させることなく、かつ、簡単な構成
で配置したレーザビーム走査光学装置を提供することに
ある。
【0007】以上の目的を達成するため、本発明に係る
レーザビーム走査光学装置は、偏向器の面倒れ誤差を補
正するため反射光学素子の曲率半径を副走査方向に対し
てのみ有限とし、かつ、その曲率半径を主走査方向に関
してレーザビームの入射側で大きく、出射側で小さくな
るように変化させた。
レーザビーム走査光学装置は、偏向器の面倒れ誤差を補
正するため反射光学素子の曲率半径を副走査方向に対し
てのみ有限とし、かつ、その曲率半径を主走査方向に関
してレーザビームの入射側で大きく、出射側で小さくな
るように変化させた。
【0008】前記反射光学素子において、その集光点
(焦点距離)は曲率半径に比例して遠くなる。即ち、曲
率半径が大きい部分で反射されたレーザビームは遠くで
集光し、小さい部分で反射されたレーザビームは近くで
集光する。従って、前記反射光学素子で反射されたレー
ザビームは、その集光ラインが偏向器の偏向面に対して
略平行に設定され、被走査面上にビームが良好に集光す
ることになる。
(焦点距離)は曲率半径に比例して遠くなる。即ち、曲
率半径が大きい部分で反射されたレーザビームは遠くで
集光し、小さい部分で反射されたレーザビームは近くで
集光する。従って、前記反射光学素子で反射されたレー
ザビームは、その集光ラインが偏向器の偏向面に対して
略平行に設定され、被走査面上にビームが良好に集光す
ることになる。
【0009】
【実施例】以下、本発明に係るレーザビーム走査光学装
置の実施例について添付図面に従って説明する。図1に
おいて、レーザビーム走査光学装置は、光源ユニット1
と、拡張シリンドリカルミラー2と、ポリゴンミラー5
と、トーリックレンズ10と、平面ミラー15,16
と、fθミラー20とで構成されている。
置の実施例について添付図面に従って説明する。図1に
おいて、レーザビーム走査光学装置は、光源ユニット1
と、拡張シリンドリカルミラー2と、ポリゴンミラー5
と、トーリックレンズ10と、平面ミラー15,16
と、fθミラー20とで構成されている。
【0010】光源ユニット1は図示しないレーザダイオ
ードとコリメータレンズとからなり、レーザダイオード
は図示しない駆動回路に入力された画像情報に基づいて
変調(オン、オフ)制御され、オン時にレーザビームを
放射する。このレーザビームはコリメータレンズで略平
行光に収束された後、拡張シリンドリカルミラー2で反
射され、そのビーム形状を長手方向が主走査方向と平行
な略直線状に変更され、ポリゴンミラー5に到達する。
ードとコリメータレンズとからなり、レーザダイオード
は図示しない駆動回路に入力された画像情報に基づいて
変調(オン、オフ)制御され、オン時にレーザビームを
放射する。このレーザビームはコリメータレンズで略平
行光に収束された後、拡張シリンドリカルミラー2で反
射され、そのビーム形状を長手方向が主走査方向と平行
な略直線状に変更され、ポリゴンミラー5に到達する。
【0011】ポリゴンミラー5はその外周面に四つの偏
向面を有し、矢印a方向に一定速度で回転駆動される。
レーザビームはポリゴンミラー5の回転に基づいてミラ
ー回転軸と垂直な一平面内、即ち、主走査方向に等角速
度に偏向され、トーリックレンズ10に導かれる。
向面を有し、矢印a方向に一定速度で回転駆動される。
レーザビームはポリゴンミラー5の回転に基づいてミラ
ー回転軸と垂直な一平面内、即ち、主走査方向に等角速
度に偏向され、トーリックレンズ10に導かれる。
【0012】トーリックレンズ10は主走査方向と副走
査方向に異なるパワーを有し、副走査方向についてレー
ザビームを被走査面上に集光させることで、ポリゴンミ
ラー5の偏向面と被走査面とを共役関係に保ち、前記拡
張シリンドリカルミラー2との組み合わせにより、ポリ
ゴンミラー5の各偏向面の面倒れ誤差を補正する。
査方向に異なるパワーを有し、副走査方向についてレー
ザビームを被走査面上に集光させることで、ポリゴンミ
ラー5の偏向面と被走査面とを共役関係に保ち、前記拡
張シリンドリカルミラー2との組み合わせにより、ポリ
ゴンミラー5の各偏向面の面倒れ誤差を補正する。
【0013】トーリックレンズ10を透過したレーザビ
ームは平面ミラー15,16で反射され、さらにfθミ
ラー20で反射された後感光体ドラム25上に集光され
る。fθミラー20は前記ポリゴンミラー5で主走査方
向に等角速度で偏向されたレーザビームを被走査面上
(感光体ドラム25上)での主走査速度を等速に補正、
即ち、歪曲収差を補正する。感光体ドラム25は矢印b
方向に一定速度で回転駆動され、ポリゴンミラー5によ
るレーザビームの主走査とドラム25の回転(副走査)
に基づいてドラム25上に画像が形成される。
ームは平面ミラー15,16で反射され、さらにfθミ
ラー20で反射された後感光体ドラム25上に集光され
る。fθミラー20は前記ポリゴンミラー5で主走査方
向に等角速度で偏向されたレーザビームを被走査面上
(感光体ドラム25上)での主走査速度を等速に補正、
即ち、歪曲収差を補正する。感光体ドラム25は矢印b
方向に一定速度で回転駆動され、ポリゴンミラー5によ
るレーザビームの主走査とドラム25の回転(副走査)
に基づいてドラム25上に画像が形成される。
【0014】ところで、本実施例において、拡張シリン
ドリカルミラー2は樹脂材を射出成形したもので(図
2、図3参照)、副走査方向にのみ曲率半径が有限であ
り、この曲率半径に対応する焦点距離を有している。そ
して、その曲率半径(焦点距離)は主走査方向に関して
レーザビームLbの入射側、即ち図2においてミラー2
の中心線Lより左方向で大きく、出射側、即ち右方向で
小さくなるように変化させている。
ドリカルミラー2は樹脂材を射出成形したもので(図
2、図3参照)、副走査方向にのみ曲率半径が有限であ
り、この曲率半径に対応する焦点距離を有している。そ
して、その曲率半径(焦点距離)は主走査方向に関して
レーザビームLbの入射側、即ち図2においてミラー2
の中心線Lより左方向で大きく、出射側、即ち右方向で
小さくなるように変化させている。
【0015】拡張シリンドリカルミラー2の副走査方向
の焦点距離f(y)は、次の式から導かれる。 f(α,y)=f0−ysinα α:ミラー面と入射光軸との角度 y:ミラー面主走査方向座標 f0:y=座標0位置での焦点距離
の焦点距離f(y)は、次の式から導かれる。 f(α,y)=f0−ysinα α:ミラー面と入射光軸との角度 y:ミラー面主走査方向座標 f0:y=座標0位置での焦点距離
【0016】例えば、α=30゜、f0=30mmの設
定では、 f(y)=30−ysin30 =30−0.5y である。従って、y=5のとき、f(5)=27.5m
mで、その曲率半径は55mmとなる。また、y=−5
のとき、f(−5)=32.5mmで、その曲率半径は
32.5mmとなる。
定では、 f(y)=30−ysin30 =30−0.5y である。従って、y=5のとき、f(5)=27.5m
mで、その曲率半径は55mmとなる。また、y=−5
のとき、f(−5)=32.5mmで、その曲率半径は
32.5mmとなる。
【0017】図2において、ラインBはミラー面の曲率
中心を示し、その曲率半径はレーザビームLbの入射側
で大きく、出射側で小さくなるように変化している。ミ
ラー2によるレーザビームLbの集光点(焦点距離)は
曲率半径に比例して遠くなり、集光ラインAがポリゴン
ミラー5の偏向面に略平行に設定されることとなる。従
って、感光体ドラム25上にビームが良好に集光するこ
とになる。勿論、シリンドリカルミラー2は樹脂製であ
り、非球面を自由にかつ安価に量産できる。しかも、樹
脂を透過系(レンズ)ではなく反射系(ミラー)として
使用しているため、環境温度、湿度の変化に起因する屈
折率の変化の影響が排除され、デフォーカスを生じるこ
とがない。また、反射系として使用する場合であって
も、本実施例によれば、図6、図7に示したように光路
にハーフミラー33を挿入したり、光源からポリゴンミ
ラーに到る光路を立体的に構成する必要がなくなる。
中心を示し、その曲率半径はレーザビームLbの入射側
で大きく、出射側で小さくなるように変化している。ミ
ラー2によるレーザビームLbの集光点(焦点距離)は
曲率半径に比例して遠くなり、集光ラインAがポリゴン
ミラー5の偏向面に略平行に設定されることとなる。従
って、感光体ドラム25上にビームが良好に集光するこ
とになる。勿論、シリンドリカルミラー2は樹脂製であ
り、非球面を自由にかつ安価に量産できる。しかも、樹
脂を透過系(レンズ)ではなく反射系(ミラー)として
使用しているため、環境温度、湿度の変化に起因する屈
折率の変化の影響が排除され、デフォーカスを生じるこ
とがない。また、反射系として使用する場合であって
も、本実施例によれば、図6、図7に示したように光路
にハーフミラー33を挿入したり、光源からポリゴンミ
ラーに到る光路を立体的に構成する必要がなくなる。
【0018】なお、本発明に係るレーザビーム走査光学
装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の
範囲内で種々に変更可能である。特に、光路を構成する
ために使用される光学素子の種類や配置関係は任意であ
る。また、本発明はプリンタの画像書込み用としてだけ
でなく、非軸対称な(光軸に関して回転対称でない)光
学系であれば、画像の読取り用やディスプレー装置の画
像投影用として広く適用することができる。
装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の
範囲内で種々に変更可能である。特に、光路を構成する
ために使用される光学素子の種類や配置関係は任意であ
る。また、本発明はプリンタの画像書込み用としてだけ
でなく、非軸対称な(光軸に関して回転対称でない)光
学系であれば、画像の読取り用やディスプレー装置の画
像投影用として広く適用することができる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、偏向器の面倒れ誤差を補正するための反射光学
素子を副走査方向にのみ曲率半径を有限とし、かつ、そ
の曲率半径を主走査方向に関してレーザビームの入射側
で大きく、出射側で小さく変化させたため、この光学素
子で反射されたレーザビームは偏向器の偏向面と略平行
に集光し、被走査面上でのビームの集光性が良好であ
る。しかも、集光性を向上させるために、ハーフミラー
を設置したり、光路を複雑化する必要はなく、簡単な構
成の光学系とすることができる。
よれば、偏向器の面倒れ誤差を補正するための反射光学
素子を副走査方向にのみ曲率半径を有限とし、かつ、そ
の曲率半径を主走査方向に関してレーザビームの入射側
で大きく、出射側で小さく変化させたため、この光学素
子で反射されたレーザビームは偏向器の偏向面と略平行
に集光し、被走査面上でのビームの集光性が良好であ
る。しかも、集光性を向上させるために、ハーフミラー
を設置したり、光路を複雑化する必要はなく、簡単な構
成の光学系とすることができる。
【図1】本発明の一実施例であるレーザビーム走査光学
装置の斜視図。
装置の斜視図。
【図2】図1に示されている拡張シリンドリカルミラー
の集光状態を説明する光路図、主走査方向断面を示す。
の集光状態を説明する光路図、主走査方向断面を示す。
【図3】前記拡張シリンドリカルミラーの集光状態を説
明する光路図、副走査方向断面を示す。
明する光路図、副走査方向断面を示す。
【図4】従来のレーザビーム走査光学装置において、シ
リンドリカルレンズの集光状態を説明する光路図。
リンドリカルレンズの集光状態を説明する光路図。
【図5】従来のレーザビーム走査光学装置において、シ
リンドリカルミラーを用いた場合の集光状態を示す説明
図。
リンドリカルミラーを用いた場合の集光状態を示す説明
図。
【図6】前記シリンドリカルミラーにハーフミラーを併
用した場合の集光状態を示す説明図。
用した場合の集光状態を示す説明図。
【図7】前記シリンドリカルミラーを用いて立体的に構
成した光路を示す説明図。
成した光路を示す説明図。
1…光源ユニット 2…拡張シリンドリカルミラー 5…ポリゴンミラー 25…感光体ドラム(被走査面)
Claims (1)
- 【請求項1】 レーザ光源と、該レーザ光源から放射さ
れたレーザビームを入射方向とは異なる方向に反射する
反射光学素子と、該反射光学素子で反射されたレーザビ
ームを主走査方向に等角速度で偏向走査する偏向器と、
を備え、 前記反射光学素子は、前記主走査方向に対して直交する
副走査方向にのみ曲率半径が有限であり、その曲率半径
は主走査方向に関してレーザビームの入射側で大きく、
出射側で小さくなるように変化していること、 を特徴とするレーザビーム走査光学装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6305843A JPH08160337A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | レーザビーム走査光学装置 |
US08/568,758 US5901256A (en) | 1994-12-09 | 1995-12-07 | Laser beam scanning device and apparatus provided with a laser beam scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6305843A JPH08160337A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | レーザビーム走査光学装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08160337A true JPH08160337A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17950041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6305843A Pending JPH08160337A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | レーザビーム走査光学装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5901256A (ja) |
JP (1) | JPH08160337A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999003012A1 (en) * | 1997-07-08 | 1999-01-21 | Etec Systems, Inc. | Anamorphic scan lens for laser scanner |
US6958838B2 (en) | 2003-05-21 | 2005-10-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Laser scanning unit |
US7247841B2 (en) | 2004-10-07 | 2007-07-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light scanning apparatus |
CN114710628A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-05 | 深圳市先地图像科技有限公司 | 一种图像曝光方法、计算机设备及存储介质 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5446673A (en) * | 1993-03-30 | 1995-08-29 | General Electric Company | System and method for finish machining an in-process part having an inaccessible interior cavity |
JP3856881B2 (ja) * | 1996-05-17 | 2006-12-13 | 株式会社リコー | 光走査装置 |
USD631478S1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-01-25 | Datalogic Scanning, Inc. | Weigh platter or cover for a data reader |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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