JPH0980334A - 走査光学装置 - Google Patents

走査光学装置

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JPH0980334A
JPH0980334A JP25560895A JP25560895A JPH0980334A JP H0980334 A JPH0980334 A JP H0980334A JP 25560895 A JP25560895 A JP 25560895A JP 25560895 A JP25560895 A JP 25560895A JP H0980334 A JPH0980334 A JP H0980334A
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JP
Japan
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light
scanning
lens
optical device
light source
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Pending
Application number
JP25560895A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Saito
博 齋藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造により被走査線上の画素の光量を
略均一化する。 【構成】 光源1からの光ビームの進行方向にコリメー
タレンズ2、開口絞り3、シリンドリカルレンズ4、回
転多面鏡5を配置し、回転多面鏡5で偏向された光ビー
ムの進行方向に結像レンズ6と折返しミラー7を配置
し、折返しミラー7の反射方向に感光ドラム8を配置す
る。結像レンズ6は、プラスチック製のメニスカスレン
ズとし、凹面を回転多面鏡5側へ向ける。折返しミラー
7の長手方向の反射率は走査角θの絶対値の増加に応じ
て大きくする。光源1の発光継続時間の変化による光量
の変化を、折返しミラー7の反射率により補正して、感
光ドラム8上の画素の光量を均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
やレーザーファクシミリ等に使用され、文字等の情報を
担った光ビームを感光ドラム等の被走査面に走査させる
走査光学装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、記録すべき情報を含む光ビーム
を、偏向手段である偏向器で偏向し被走査面上を走査さ
せる走査光学装置が、例えば特開昭60−133414
号公報、特公昭62−36210号公報等に開示されて
いる。これらの走査光学装置では、画像信号が画像処理
装置等から入力され被走査面に記録されるため、偏向器
の偏向周波数や画像書き込みのクロック周波数等は、所
定の記録密度に従って決定されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の特開昭60−1
33414号公報では、fθレンズのような走査結像レ
ンズを使用しないで被走査面上の光スポットの速度を変
化させている。また、被走査面上の画素の幅を均一にす
るために、レーザー光源の発光継続時間つまり画像クロ
ックを変化させている。更に、発光継続時間の変化によ
り画素の光量も変化してしまうため、レーザー光源の発
光光量を変化させることにより画素の光量の変化を補正
している。このため、特開昭60−133414号公報
の走査光学装置では、次のような問題点が発生する。
【0004】(イ) レーザー光源の発光光量を変化させる
ためには、レーザー光源に流れる電流を変化させる必要
がある。しかし、レーザー光源には電流の少ない変動で
も光量が大きく変化するという特性があるため、レーザ
ー光源の発光光量を制御することが極めて困難になる。
【0005】(ロ) レーザー光源に流れる電流は、発熱や
経年変化による出力低下を補正するためにも制御されて
いる。従って、このような制御に画素の光量を一定にす
る制御を加えることは2種類の制御を行うことになり、
制御精度が劣化したりコストが上昇したりする。
【0006】(ハ) 最近では、ハーフトーンの表現力を向
上させるために、レーザー光源の発光光量を変化させて
濃淡を表現する光量変調制御方式が採用される場合もあ
る。この場合には、上述した2種類の制御に加えて3種
類の制御が必要とされ、制御精度が更に劣化したりコス
トが更に上昇したりする上に、電流の制御幅が過剰にな
った場合には、レーザー光源の発振が不安定になったり
レーザー光源の寿命が短くなったりする。
【0007】一方、特公昭62−36210号公報で
は、fθレンズを使用して偏向器により定角速度で偏向
させた光ビームを、定速度で被走査面を走査する光スポ
ットに変換している。fθレンズの光学特性は、画角の
増加に伴って負の歪曲収差を大きくすることにより、定
角速度で偏向させた光ビームを被走査面上に定速度で走
査させることである。この理由により、fθレンズでは
周辺部で負の歪曲収差を大きく発生させて光ビームを光
軸方向に大きく屈折させる必要があり、fθレンズには
中心厚の厚い平凸に近いレンズを含ませる必要がある。
このため、特公昭62−36210号公報の走査光学装
置では、次のような問題点が発生する。
【0008】(a) 中心厚の厚いレンズをガラス材料から
製造すると、材料コストが高くなる上にレンズの重量が
重くなる。
【0009】(b) 中心厚の厚いレンズをガラス材料では
なくプラスチック材料から製造する場合もあるが、この
場合には製造サイクルが長くなってコストが上昇する。
【0010】(c) 中心厚と周辺厚が大きく異なるレンズ
をプラスチック材料から製造する場合には、プラスチッ
ク材料の冷却時の温度勾配が大きくなって、レンズ面に
歪が発生したり、レンズに複屈折分布、屈折率分布等の
内部歪が発生するため、結像性能が劣化して高性能を必
要とする機器に搭載することができなくなる。
【0011】本発明の目的は、上述した問題点を解消
し、簡素な構造で被走査面上の画素の光量を精度良く略
均一化できる走査光学装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る走査光学装置は、光源手段からの光ビー
ムを偏向手段により偏向し、結像手段により被走査面上
に結像させる走査光学装置において、前記光源手段の発
光継続時間に応じて変化する前記被走査面上の画素の光
量を、前記偏向手段と前記被走査面の間に配置した光学
素子により均一化することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は第1の実施例の要部構成図であ
り、光源1からの光ビームの進行方向には、コリメータ
レンズ2、開口絞り3、シリンドリカルレンズ4、回転
多面鏡5が順次に配置されている。回転多面鏡5により
偏向された光ビームの進行方向には、結像レンズ6と折
返しミラー7が順次に配置され、折返しミラー7の折返
し方向には感光ドラム8が配置されている。
【0014】光源1は例えば半導体レーザーとされ、コ
リメータレンズ2は光源1からの光ビームを平行光にす
る。開口絞り3は通過する光ビームの外形を整えるため
のものであり、シリンドリカルレンズ4は走査断面つま
り主走査方向にパワーを持たないが、走査断面と垂直な
方向つまり副走査方向に正のパワーを持ち、光ビームを
回転多面鏡5に線状に結像させる倒れ補正光学系を構成
している。回転多面鏡5は偏向器として使用され、図示
しないモータ等の駆動手段により矢印方向に定角速度で
回転するので、偏向された光ビームはその2倍の定角速
度で走査されることになる。
【0015】結像レンズ6は回転多面鏡5によって偏向
された光ビームを、感光ドラム8上に光スポットとして
結像し、プラスチック材料により1枚のアナモフィック
レンズに形成されている。また、副走査方向に関して偏
向点と感光ドラム8が光学的な共役関係がほぼ成立する
ように倒れ補正光学系が構成されている。また、偏向点
で集束された光ビームが偏向された後に発散光となるた
め、結像レンズ6は感光ドラム8に光スポットとして再
び結像させるために、パワーが比較的強い形状とされ、
更にコリメータレンズ2が結像レンズ6に主走査方向の
収束光を入射するため、主走査方向に弱いパワーを持っ
ている。結像レンズ6は感光ドラム8の被走査面の全域
に亘って、均一な光スポットを形成するように像面弯曲
が少なくされ、主走査方向の断面形状は回転多面鏡5側
に凹面を向けた中心厚が比較的薄い非球面のメニスカス
形状とされている。
【0016】ここで、感光ドラム8上を走査する光スポ
ットの速度は、結像レンズ6が主走査方向に対して弱い
パワーを持っているため、偏向点における光軸と光ビー
ムの間の走査角をθとすると、走査角θと走査位置Yの
間には、Kを定数とするY=K tanθの関係が成立す
る。このため、走査角0度に対する走査角θにおける光
スポットの速度比Vは、図2のグラフ図に示すようにな
り、走査角θの絶対値が45度のときの速度は、走査角
0度のときの速度の約2倍になる。
【0017】一方、感光ドラム8上の主走査方向の画素
の幅を一定にするために、画素に対する光源1の発光継
続時間が図示しない発光時間制御手段により制御され、
走査角θの絶対値が45度のときの発光継続時間は走査
角0度のときの半分になるように制御されている。この
ため、走査角0度の光量に対する走査角θの絶対値が4
5度の光量比Pは、図3に示すように半分に低下するこ
とになる。この光量の低下を補正するため、図4に示す
ように折返しミラー7の反射率Rが、走査角θの絶対値
の増加に応じて大きくされ、図5に示すように走査角θ
が変化しても感光ドラム8上の画素の最終的な光量比Q
が略均一化するように設定されている。
【0018】ここで、折返しミラー7の反射率Rを走査
角θに応じて図4に示すように変化させるためには、次
のようにする。
【0019】(1) 走査角θが変化すると反射位置も変化
するので、折返しミラー7の長手方向に対して反射率R
が変化するようにする。
【0020】(2) 折返しミラー7の反射膜特性が一様な
場合には、折返しミラー7への入反射角が走査角θに応
じて連続的に変化するという反射率Rの入射角依存性を
利用する。
【0021】(3) 半導体レーザーからの光ビームは直線
偏光するため、折返しミラー7でのP偏光成分とS偏光
成分の量が、走査角θの変化に応じて連続的に変化する
ことを利用する。
【0022】図1において、光源1からの光ビームはコ
リメータレンズ2により平行光とされ、開口絞り3によ
り外形が整えられ、シリンドリカルレンズ4により回転
多面鏡5の鏡面に線像として結像される。回転多面鏡5
により偏向された光ビームは、結像レンズ6を透過して
折返しミラー7に入射し、折返しミラー7により折り返
されて感光ドラム8上に光スポットとして結像される。
【0023】このとき、光源1での発光継続時間は発光
時間制御手段により制御され、感光ドラム8上の画素幅
がほぼ均一化される。同時に、発光継続時間の変化によ
る光源1の発光光量の変化が折返しミラー7の反射率に
より補正され、感光ドラム8上の画素の光量が略均一化
される。
【0024】なお、(2) の入射角度依存性や、(3) のP
偏光成分とS偏光成分を利用すれば、折返しミラー7を
安価に製造することが可能になる。
【0025】図6は第2の実施例の要部構成図であり、
第1の実施例の折返しミラー7が省略されていると共
に、結像レンズ6に代えて結像レンズ10が配置され、
結像レンズ10の光軸上に感光ドラム8が配置されてい
る。ここで、走査角θと走査位置Yとの関係は、Y=K
tanθとY=fθの略中間になるような特性とされ、走
査角0度の速度に対する走査角θの速度比Vは、図7に
示すようにされている。
【0026】このために、結像レンズ10はその画角が
大きいときには、fθ特性を完全に補正しないまでも、
負の歪曲収差を発生させるようになっている。そして、
結像レンズ10は透過する光ビームを若干吸収する材料
から形成され、主走査方向の断面形状が中心部で厚く周
辺部で若干薄くされている。
【0027】これにより、図8に示すように走査角θに
対する結像レンズ10の透過率Tは、走査角θの絶対値
の増加に応じて大きくなる。従って、この第2の実施例
では、走査角θの絶対値の増加に応じて速度比Vが増加
しかつ光量が減少することを、走査角θの絶対値の増加
に応じて透過率Tが大きくなるように設定することによ
り、感光ドラム8上の画素の光量を略均一化させてい
る。
【0028】ここで、結像レンズ10の中心部の厚さと
周辺部の厚さの比は、光学的収差を補正する点から変更
できないように思われるが、走査断面に関して収束光が
結像レンズ10に入射するようにし、その収束度合が変
化するようにすれば、結像レンズ10の中心部と周辺部
の厚さの比を変えることができる。
【0029】上述した第1、第2の実施例では、画像ク
ロックつまり発光継続時間の変化による画素の光量変化
を、折返しミラー7の反射率R又は結像レンズ10の透
過率Tにより補正し、感光ドラム8上の光量を均一化で
きるため、従来のような光源1の電流を制御してその発
光光量を変化させる必要がない。従って、構造を簡単に
できコストを削減できる上に制御精度を向上させること
が可能となり、ハーフトーンに対応した高精細な表現力
を向上させることができる。
【0030】また、fθ特性を利用しない系においても
感光ドラム8上の光量を均一化できるため、結像レンズ
6、10の厚さを薄くかつ中心部と周辺部の厚さの差を
少なくでき、材料コストを削減できる。また、結像レン
ズ6、10の中心部と周辺部の厚さ差をなくできるた
め、結像レンズ6、10をプラスチック材料により高精
度に製造することが可能になり、性能を向上させた上に
材料コストや製造コストを削減できる。
【0031】なお、折返しミラー7の反射率Rや結像レ
ンズ10の透過率Tを利用する代りに、回折素子の回折
効率が場所により異なることを利用することも可能であ
る。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る走査光
学装置は、光源手段の発光継続時間に応じて変化する被
走査面上の画素の光量を、光学素子により均一化するよ
うにしたので、構造を簡単にすることができ、電流によ
る光量の制御を省くことができ制御精度を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の要部構成図である。
【図2】光スポットの走査角θに対する走査速度比Vの
グラフ図である。
【図3】光源の走査角θに対する光量比Pのグラフ図で
ある。
【図4】折返しミラーの走査角θに対する反射率Rのグ
ラフ図である。
【図5】感光ドラム上の画素の走査角θに対する光量比
Qのグラフ図である。
【図6】第2の実施例の要部構成図である。
【図7】光スポットの走査角θに対する走査速度比Vの
グラフ図である。
【図8】結像レンズの走査角θに対する透過率Tのグラ
フ図である。
【符号の説明】
1 光源 2 コリメータレンズ 3 開口絞り 4 シリンドリカルレンズ 5 回転多面鏡 6、10 結像レンズ 7 折返しミラー 8 感光ドラム

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源手段からの光ビームを偏向手段によ
    り偏向し、結像手段により被走査面上に結像させる走査
    光学装置において、前記光源手段の発光継続時間に応じ
    て変化する前記被走査面上の画素の光量を、前記偏向手
    段と前記被走査面の間に配置した光学素子により均一化
    することを特徴とする走査光学装置。
  2. 【請求項2】 前記光学素子は透過型素子とした請求項
    1に記載の走査光学装置。
  3. 【請求項3】 前記光学素子は反射型素子とした請求項
    1に記載の走査光学装置。
  4. 【請求項4】 前記光学素子は回折型素子とした請求項
    1に記載の走査光学装置。
  5. 【請求項5】 前記光学素子は走査結像レンズとした請
    求項1又は2に記載の走査光学装置。
  6. 【請求項6】 前記光学素子は折返しミラーとした請求
    項1又は3に記載の走査光学装置。
  7. 【請求項7】 前記結像手段には走査断面に関して収束
    光が入射するようにした請求項1に記載の走査光学装
    置。
JP25560895A 1995-09-07 1995-09-07 走査光学装置 Pending JPH0980334A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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