JP2001125033A - 走査光学系と画像形成装置 - Google Patents
走査光学系と画像形成装置Info
- Publication number
- JP2001125033A JP2001125033A JP30584199A JP30584199A JP2001125033A JP 2001125033 A JP2001125033 A JP 2001125033A JP 30584199 A JP30584199 A JP 30584199A JP 30584199 A JP30584199 A JP 30584199A JP 2001125033 A JP2001125033 A JP 2001125033A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- polygon mirror
- scanning direction
- main scanning
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 オーバーフィールド走査光学系（ＯＦＳ）
で、スポット径の差は電子写真では各ドットの大きさの
再現性のバラツキとなり、解像度の劣化ともなり、画質
向上の障害を解決することを課題とする。 【解決手段】 レーザー光源と集光レンズ系と偏向器と
ｆθレンズ系を有する走査光学系において、主走査方向
に沿った中心部における副走査方向のアパーチャの広さ
に対して少なくとも主走査方向に沿った片方の周辺部の
アパーチャの広さが広い絞りを光路上に設けたことを特
徴とする。また、主走査方向の長さが、ポリゴンミラー
の一面の長さより大きいオーバーフィールド走査光学系
において、副走査方向のアパーチャ径が前記集光レンズ
系の中心に比べ少なくとも片方の周辺部の方が広い絞り
をレーザー光源とポリゴンミラーの間に設けたことを特
徴とする。
で、スポット径の差は電子写真では各ドットの大きさの
再現性のバラツキとなり、解像度の劣化ともなり、画質
向上の障害を解決することを課題とする。 【解決手段】 レーザー光源と集光レンズ系と偏向器と
ｆθレンズ系を有する走査光学系において、主走査方向
に沿った中心部における副走査方向のアパーチャの広さ
に対して少なくとも主走査方向に沿った片方の周辺部の
アパーチャの広さが広い絞りを光路上に設けたことを特
徴とする。また、主走査方向の長さが、ポリゴンミラー
の一面の長さより大きいオーバーフィールド走査光学系
において、副走査方向のアパーチャ径が前記集光レンズ
系の中心に比べ少なくとも片方の周辺部の方が広い絞り
をレーザー光源とポリゴンミラーの間に設けたことを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真やデジタ
ル複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に
用いる走査光学系に関し、且つその画像形成装置に関す
るものである。
ル複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に
用いる走査光学系に関し、且つその画像形成装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、走査光学系は、電子写真やレーザ
ービームプリンタ等の画像形成装置に用いられ、被転写
紙等により鮮明な画像を形成する装置として絶えず改良
が求められている。
ービームプリンタ等の画像形成装置に用いられ、被転写
紙等により鮮明な画像を形成する装置として絶えず改良
が求められている。
【０００３】この画像形成装置の一例として、レーザー
ビームプリンタの概要図を図９に示して説明する。図９
において、１３は画像情報に基づき発光するマルチビー
ム発光タイプの半導体レーザ、１４はレーザービームを
平行光とするコリメータレンズ、１５は平行光を集光す
るシリンドリカルレンズ（シリンダーレンズ）、４６は
高速回転することによりレーザ光を走査するポリゴンミ
ラー、１７はトーリックレンズ、１８は結像レンズ、１
９は反射ミラー、２０はポリゴンミラー４６によって走
査されたビ一ムの位置を検出するためのＢＤミラー、２
１はＢＤミラー２０によって反射されたビームを受光し
て水平走査のブランキング期間を検出するための受光素
子を含むＢＤ検出器、２２はＢＤ検出器２１によって検
出されたＢＤ信号、２３はスキャナモータドライバ２４
を駆動するためにエンジン制御部４２から出力されるス
キャナドライブ信号、２５はポリゴンミラー４６を回転
駆動するスキャナモータ、２６はエンジン制御部４２か
らのレーザ駆動信号、２７は半導体レーザ１３を駆動す
るレーザドライバ、４１は感光体を表面に有する感光ド
ラム、４４はトーリックレンズ１７からＢＤミラー２０
に至る光線である。
ビームプリンタの概要図を図９に示して説明する。図９
において、１３は画像情報に基づき発光するマルチビー
ム発光タイプの半導体レーザ、１４はレーザービームを
平行光とするコリメータレンズ、１５は平行光を集光す
るシリンドリカルレンズ（シリンダーレンズ）、４６は
高速回転することによりレーザ光を走査するポリゴンミ
ラー、１７はトーリックレンズ、１８は結像レンズ、１
９は反射ミラー、２０はポリゴンミラー４６によって走
査されたビ一ムの位置を検出するためのＢＤミラー、２
１はＢＤミラー２０によって反射されたビームを受光し
て水平走査のブランキング期間を検出するための受光素
子を含むＢＤ検出器、２２はＢＤ検出器２１によって検
出されたＢＤ信号、２３はスキャナモータドライバ２４
を駆動するためにエンジン制御部４２から出力されるス
キャナドライブ信号、２５はポリゴンミラー４６を回転
駆動するスキャナモータ、２６はエンジン制御部４２か
らのレーザ駆動信号、２７は半導体レーザ１３を駆動す
るレーザドライバ、４１は感光体を表面に有する感光ド
ラム、４４はトーリックレンズ１７からＢＤミラー２０
に至る光線である。
【０００４】ここで、画像信号をレーザドライバ２７で
駆動された半導体レーザ１３のレーザ光は、コリメータ
レンズ１４及びシリンドリカルレンズ１５で集光されて
ポリゴンミラー４６に反射され、ポリゴンミラー４６の
一面で１主走査方向に走査する。主走査方向に走査され
た光線は反射ミラー１９によって感光ドラム４１上の感
光体を露光し、不図示の被転写紙を現像する。また、Ｂ
Ｄ信号２２は、１つのＢＤ検出器２１によって半導体レ
ーザ１３から発したレーザービームを検出し、エンジン
制御部４２によりスキャナモータ２５の回転スピードを
制御している。また、エンジン制御部４２は外部画像読
み取り装置等からの画像信号を入力してその画像信号に
応じてレーザードライバ２７を駆動する。
駆動された半導体レーザ１３のレーザ光は、コリメータ
レンズ１４及びシリンドリカルレンズ１５で集光されて
ポリゴンミラー４６に反射され、ポリゴンミラー４６の
一面で１主走査方向に走査する。主走査方向に走査され
た光線は反射ミラー１９によって感光ドラム４１上の感
光体を露光し、不図示の被転写紙を現像する。また、Ｂ
Ｄ信号２２は、１つのＢＤ検出器２１によって半導体レ
ーザ１３から発したレーザービームを検出し、エンジン
制御部４２によりスキャナモータ２５の回転スピードを
制御している。また、エンジン制御部４２は外部画像読
み取り装置等からの画像信号を入力してその画像信号に
応じてレーザードライバ２７を駆動する。
【０００５】つぎに、従来の電子写真の走査光学系の概
念的構成例を、図４，図５（ａ），図５（ｂ）、図６に
示す。
念的構成例を、図４，図５（ａ），図５（ｂ）、図６に
示す。
【０００６】各図において、レーザ光源２、コリメータ
レンズ３、絞り１１，１２、シリンダーレンズ４、ポリ
ゴンミラー５、ｆθレンズ６が備えられている。
レンズ３、絞り１１，１２、シリンダーレンズ４、ポリ
ゴンミラー５、ｆθレンズ６が備えられている。
【０００７】図４は、アンダーフィールド走査光学系
（ＵＦＳ）の構成図である。レーザ光源２から放射され
たレーザ光をコリメータレンズ３で平行光のコリメータ
光に変え、絞り１２で光束形状を楕円形に変換する。シ
リンダーレンズ４によって副走査方向に光束を集光し、
ポリゴンミラー５の１つの反射面５１付近に焦線を結
び、ポリゴンミラー５の回転によって偏向されたレーザ
光は、ｆθレンズ６で不図示の像面上にビームスポット
を形成しながら、主走査方向に走査される。また、像面
付近に感光体を設け、既知の電子写真プロセスにより画
像形成するデジタル複写機やレーザービームプリンター
が実用化されている。
（ＵＦＳ）の構成図である。レーザ光源２から放射され
たレーザ光をコリメータレンズ３で平行光のコリメータ
光に変え、絞り１２で光束形状を楕円形に変換する。シ
リンダーレンズ４によって副走査方向に光束を集光し、
ポリゴンミラー５の１つの反射面５１付近に焦線を結
び、ポリゴンミラー５の回転によって偏向されたレーザ
光は、ｆθレンズ６で不図示の像面上にビームスポット
を形成しながら、主走査方向に走査される。また、像面
付近に感光体を設け、既知の電子写真プロセスにより画
像形成するデジタル複写機やレーザービームプリンター
が実用化されている。
【０００８】反射面５１上に形成されるレーザ光の焦線
に比べ、反射面５１は十分に大きく、光量を有効に利用
できることが、ＵＦＳの特徴となっている。
に比べ、反射面５１は十分に大きく、光量を有効に利用
できることが、ＵＦＳの特徴となっている。
【０００９】これに対してオーバーフィールド走査光学
系（ＯＦＳ）が近年注目を受けている。図５（ａ）
（ｂ）、図６に、そのオーバーフィールド走査光学系
（ＯＦＳ）の代表的な構成例を示す。各符号番号は図４
の場合と同様である。
系（ＯＦＳ）が近年注目を受けている。図５（ａ）
（ｂ）、図６に、そのオーバーフィールド走査光学系
（ＯＦＳ）の代表的な構成例を示す。各符号番号は図４
の場合と同様である。
【００１０】オーバーフィールド走査光学系（ＯＦＳ）
の特徴は、図５（ａ）のように、ポリゴンミラー５の１
つの反射面５１の巾ｌ0が入射光束７１，７２の巾ｌよ
り小さいことである。このため瞳移動が生じて反射面５
１で反射された光束は、軸上光７３，７４の巾ｌ0 、軸
外光７５，７６の巾ｌ1 のように、入射光の巾ｌより小
さくなっている。このため、図４のＵＦＳ（Uniform Fi
eld Scanning）に比べ、ＯＦＳはポリゴンミラー５を小
さくすることができ、モーターの回転数をあげて高速化
することができる。
の特徴は、図５（ａ）のように、ポリゴンミラー５の１
つの反射面５１の巾ｌ0が入射光束７１，７２の巾ｌよ
り小さいことである。このため瞳移動が生じて反射面５
１で反射された光束は、軸上光７３，７４の巾ｌ0 、軸
外光７５，７６の巾ｌ1 のように、入射光の巾ｌより小
さくなっている。このため、図４のＵＦＳ（Uniform Fi
eld Scanning）に比べ、ＯＦＳはポリゴンミラー５を小
さくすることができ、モーターの回転数をあげて高速化
することができる。
【００１１】また本従来例では、図５（ｂ）に示すよう
に副走査断面において、反射面５１に対して入射角度
に副走査断面において、反射面５１に対して入射角度
【００１２】
【数１】 をもって集光させる、いわゆる斜入射系を採用してい
る。このため、ｆθレンズ６と、シリンダーレンズ４や
コリメータレンズ３等を上下方向に配置することで、図
５（ａ）に示されるようにポリゴンミラーに対する入射
側光学系（シリンダーレンズ４や、コリメータレンズ
３）の光軸と、出射側光学系（ｆθレンズ６の光軸）を
平行に配置でき、軸上に対して軸外を対称配置してい
る。
る。このため、ｆθレンズ６と、シリンダーレンズ４や
コリメータレンズ３等を上下方向に配置することで、図
５（ａ）に示されるようにポリゴンミラーに対する入射
側光学系（シリンダーレンズ４や、コリメータレンズ
３）の光軸と、出射側光学系（ｆθレンズ６の光軸）を
平行に配置でき、軸上に対して軸外を対称配置してい
る。
【００１３】また、図４のように入射側と出射側の光軸
を副走査断面内で、角度
を副走査断面内で、角度
【００１４】
【数２】 傾けた系では、非対称な配置となっている。しかしなが
ら、ポリゴンミラー５を小さくして、ＯＦＳ化すること
も可能である。
ら、ポリゴンミラー５を小さくして、ＯＦＳ化すること
も可能である。
【００１５】ＯＦＳでの入射側光学系の別の図を図６に
示す。図６において、各要素の符号番号は、図４と同様
である。レーザ光源２から放射されたレーザ光をコリメ
ータレンズ３で平行光のコリメータ光に変え、長方形形
状の絞り１１で光束形状を長方形に変換する。シリンダ
ーレンズ４によって副走査方向に光束を集光し、ポリゴ
ンミラー５の１つの反射面５１付近に焦線を結び、ポリ
ゴンミラー５の回転によって偏向されたレーザ光は、ｆ
θレンズで不図示の像面上にビームスポットを形成しな
がら、主走査方向に走査される。
示す。図６において、各要素の符号番号は、図４と同様
である。レーザ光源２から放射されたレーザ光をコリメ
ータレンズ３で平行光のコリメータ光に変え、長方形形
状の絞り１１で光束形状を長方形に変換する。シリンダ
ーレンズ４によって副走査方向に光束を集光し、ポリゴ
ンミラー５の１つの反射面５１付近に焦線を結び、ポリ
ゴンミラー５の回転によって偏向されたレーザ光は、ｆ
θレンズで不図示の像面上にビームスポットを形成しな
がら、主走査方向に走査される。
【００１６】ここで、絞り１１は端面１１５〜１１８か
らなる矩形である。副走査方向（Ｙ）に対しては十分に
広くなっている。理由は図５（ａ）のように、ＯＦＳに
おいては、画角によって入射光束７１，７２の副走査方
向の利用する場所が異なるためである。
らなる矩形である。副走査方向（Ｙ）に対しては十分に
広くなっている。理由は図５（ａ）のように、ＯＦＳに
おいては、画角によって入射光束７１，７２の副走査方
向の利用する場所が異なるためである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オーバ
ーフィールド走査光学系（ＯＦＳ）では次のような問題
がある。
ーフィールド走査光学系（ＯＦＳ）では次のような問題
がある。
【００１８】図５（ａ）において、軸上光束の巾ｌ0
と、軸外光束の巾ｌ1 の関係は ｌ1 ＝ｌ0 ｃｏｓθ （但し、θは軸上軸外のポリゴンミラー回転角）とな
る。このため軸上と軸外で光量に差が生じることにな
る。
と、軸外光束の巾ｌ1 の関係は ｌ1 ＝ｌ0 ｃｏｓθ （但し、θは軸上軸外のポリゴンミラー回転角）とな
る。このため軸上と軸外で光量に差が生じることにな
る。
【００１９】例えば、図７にポリゴンミラー５の回転角
度に相当する受光面の主走査方向の特性に対する受光側
の光量との特性図を示し、特性８１が平坦で、光量差が
生じない特性であるが、特性８３では一点鎖線で示すよ
うに回転角度が大きくなる毎に光量が減少する分布特性
となる。この場合、軸上軸外の光量比はほぼｃｏｓθに
比例する。
度に相当する受光面の主走査方向の特性に対する受光側
の光量との特性図を示し、特性８１が平坦で、光量差が
生じない特性であるが、特性８３では一点鎖線で示すよ
うに回転角度が大きくなる毎に光量が減少する分布特性
となる。この場合、軸上軸外の光量比はほぼｃｏｓθに
比例する。
【００２０】また入射側光学系と出射側光学系が非対称
に配置されたＯＦＳにおいては、光量分布は図７の特性
８２に示すように回転角度０を中心として回転角度のマ
イナス側では光量がダウンし、回転角度プラス側では光
量が増加する直線に近い非対称の分布となる。
に配置されたＯＦＳにおいては、光量分布は図７の特性
８２に示すように回転角度０を中心として回転角度のマ
イナス側では光量がダウンし、回転角度プラス側では光
量が増加する直線に近い非対称の分布となる。
【００２１】具体的には、特性８３に示す対称配置の場
合（入射側光学系と出射側光学系のＸＹ面内の光軸の角
度差０°） 最軸外Ｙ＝±１４８．５ｍｍ，ｆθレンズのｆ＝２８４
ｍｍ，θ最軸外＝±１５．０°として軸上光量に対し
て、軸外は×０．９６６となる。
合（入射側光学系と出射側光学系のＸＹ面内の光軸の角
度差０°） 最軸外Ｙ＝±１４８．５ｍｍ，ｆθレンズのｆ＝２８４
ｍｍ，θ最軸外＝±１５．０°として軸上光量に対し
て、軸外は×０．９６６となる。
【００２２】また、特性８２に示す非対称配置の場合
（入射側光学系と出射側光学系の光軸角度差４０°） 最軸外Ｙ＝±１４８．５ｍｍ，ｆθレンズのｆ＝４７８
ｍｍ，θ最軸外＝±８．９°として軸上光量に対して
軸外（Ｙ＝−１４８．５）が×０．９３２ 軸外（Ｙ＝＋１４８．５）が×１．０４４ となる。
（入射側光学系と出射側光学系の光軸角度差４０°） 最軸外Ｙ＝±１４８．５ｍｍ，ｆθレンズのｆ＝４７８
ｍｍ，θ最軸外＝±８．９°として軸上光量に対して
軸外（Ｙ＝−１４８．５）が×０．９３２ 軸外（Ｙ＝＋１４８．５）が×１．０４４ となる。
【００２３】このような光量差は、電子写真では電光ム
ラとなり、電子写真の画質向上の障害となっている。
ラとなり、電子写真の画質向上の障害となっている。
【００２４】また上記のように主走査方向のビーム巾が
変化することで感光ドラム上での主走査スポット径のも
変化する。
変化することで感光ドラム上での主走査スポット径のも
変化する。
【００２５】図５（ａ）の事例においては、軸上に対し
て軸外は１／ｃｏｓθ倍スポット径が大きくなる。これ
を図８の受光面の主走査方向の距離に対して、主走査方
向のスポット径の特性図において、特性９３に示すよう
に凹特性の分布を示す。
て軸外は１／ｃｏｓθ倍スポット径が大きくなる。これ
を図８の受光面の主走査方向の距離に対して、主走査方
向のスポット径の特性図において、特性９３に示すよう
に凹特性の分布を示す。
【００２６】また入射側光学系と出射側光学系が対称に
配置されたＯＦＳにおいては、主走査スポット径は図８
の特性９２に示すように、中心軸に対してマイナス側で
はスポット径が大きくなり、プラス側ではスポット径が
小さくなる直線に近い特性分布のように非対称に変化す
る。
配置されたＯＦＳにおいては、主走査スポット径は図８
の特性９２に示すように、中心軸に対してマイナス側で
はスポット径が大きくなり、プラス側ではスポット径が
小さくなる直線に近い特性分布のように非対称に変化す
る。
【００２７】このようなオーバーフィールド走査光学系
（ＯＦＳ）では、スポット径の差は電子写真では各ドッ
トの大きさの再現性のバラツキとなり、解像度の劣化と
もなり、画質向上の障害となっている。
（ＯＦＳ）では、スポット径の差は電子写真では各ドッ
トの大きさの再現性のバラツキとなり、解像度の劣化と
もなり、画質向上の障害となっている。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、 （１）少なくともレーザー光源と集光レンズ系と偏向器
とｆθレンズ系を有する走査光学系において、主走査方
向に沿った中心部における副走査方向のアパーチャの広
さに対して少なくとも主走査方向に沿った片方の周辺部
のアパーチャの広さが広い絞りを光路上に設けたことを
特徴とする走査光学系。
めに、 （１）少なくともレーザー光源と集光レンズ系と偏向器
とｆθレンズ系を有する走査光学系において、主走査方
向に沿った中心部における副走査方向のアパーチャの広
さに対して少なくとも主走査方向に沿った片方の周辺部
のアパーチャの広さが広い絞りを光路上に設けたことを
特徴とする走査光学系。
【００２９】（２）レーザー光源とポリゴンミラーと、
レーザー光源からのレーザー光をポリゴンミラー付近に
焦線に結像する集光レンズ系とｆθレンズを有し、前記
焦線の主走査方向の長さが、ポリゴンミラーの一面の長
さより大きいオーバーフィールド走査光学系において、
主走査方向に沿った中心部における副走査方向のアパー
チャの広さに対して少なくとも主走査方向に沿った片方
の周辺部のアパーチャの広さが広い絞りをレーザー光源
とポリゴンミラーの間に設けたことを特徴とする走査光
学系。
レーザー光源からのレーザー光をポリゴンミラー付近に
焦線に結像する集光レンズ系とｆθレンズを有し、前記
焦線の主走査方向の長さが、ポリゴンミラーの一面の長
さより大きいオーバーフィールド走査光学系において、
主走査方向に沿った中心部における副走査方向のアパー
チャの広さに対して少なくとも主走査方向に沿った片方
の周辺部のアパーチャの広さが広い絞りをレーザー光源
とポリゴンミラーの間に設けたことを特徴とする走査光
学系。
【００３０】（３）少なくともレーザー光源と、ポリゴ
ンミラーと、レーザー光源からのレーザー光をポリゴン
ミラー付近に焦線に結像する集光レンズ系とｆθレンズ
を有し、前記焦線の主走査方向の長さがポリゴンミラー
より大きいオーバーフィールド走査光学系において、 軸上光束の瞳面積をＳO 軸外光束の瞳面積をＳY としたときに ＳY ≧ＳO となるようにしたことを特徴とする走査光学系。の各走
査光学系を提供する。
ンミラーと、レーザー光源からのレーザー光をポリゴン
ミラー付近に焦線に結像する集光レンズ系とｆθレンズ
を有し、前記焦線の主走査方向の長さがポリゴンミラー
より大きいオーバーフィールド走査光学系において、 軸上光束の瞳面積をＳO 軸外光束の瞳面積をＳY としたときに ＳY ≧ＳO となるようにしたことを特徴とする走査光学系。の各走
査光学系を提供する。
【００３１】本発明の作用としては、ポリゴンミラーの
回転によって瞳移動が生じる。そして、絞り部での利用
光束の位置が変化する。軸上光束に対して軸外光束では
副走査方向のアパーチャ径が異なることで光束巾を変化
させている。すなわち例えば主走査方向の光束巾が減じ
た分、副走査の光束巾を増加させている。
回転によって瞳移動が生じる。そして、絞り部での利用
光束の位置が変化する。軸上光束に対して軸外光束では
副走査方向のアパーチャ径が異なることで光束巾を変化
させている。すなわち例えば主走査方向の光束巾が減じ
た分、副走査の光束巾を増加させている。
【００３２】この結果、光量的には軸上軸外の差を減じ
る効果がある。またスポット径としては、主走査方向の
スポット径が増加した分、副走査方向のスポット径を減
じて、軸上軸外のスポットの面積の差を減じている。
る効果がある。またスポット径としては、主走査方向の
スポット径が増加した分、副走査方向のスポット径を減
じて、軸上軸外のスポットの面積の差を減じている。
【００３３】
【発明の実施の形態】本発明による実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。
図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３４】［第１の実施形態］図１に示す走査光学系
の構成図は、本発明による絞り１、レーザー光源２、コ
リメータレンズ３、シリンダーレンズ４、ポリゴンミラ
ー５、ｆθレンズ（不図示）からなるオーバーフィール
ド走査光学系（ＯＦＳ）を示している。各構成要素は、
以下に説明する以外は、図４や図５に示す各構成要素と
同じ機能を備えている。
の構成図は、本発明による絞り１、レーザー光源２、コ
リメータレンズ３、シリンダーレンズ４、ポリゴンミラ
ー５、ｆθレンズ（不図示）からなるオーバーフィール
ド走査光学系（ＯＦＳ）を示している。各構成要素は、
以下に説明する以外は、図４や図５に示す各構成要素と
同じ機能を備えている。
【００３５】図１において、レーザー光源２から放射さ
れたレーザー光をコリメータレンズ３で平行光のコリメ
ート光に変換後、絞り１で光束形状を変換する。次に、
シリンダーレンズ４によって、副走査方向に光束を集光
し、ポリゴンミラー５の１つの反射面５１付近に焦線を
結び、ポリゴンミラー５の回転によって偏向されたレー
ザー光は、ｆθレンズ（不図示）で像面（不図示）上に
ビームスポットを形成しながら、ポリゴンミラー５の回
転によって主走査方向に走査される。また走査対象の像
面付近に感光体を設け、既知の電子写真プロセスによ
り、画像形成するデジタル複写機やＬＢＰに利用する。
れたレーザー光をコリメータレンズ３で平行光のコリメ
ート光に変換後、絞り１で光束形状を変換する。次に、
シリンダーレンズ４によって、副走査方向に光束を集光
し、ポリゴンミラー５の１つの反射面５１付近に焦線を
結び、ポリゴンミラー５の回転によって偏向されたレー
ザー光は、ｆθレンズ（不図示）で像面（不図示）上に
ビームスポットを形成しながら、ポリゴンミラー５の回
転によって主走査方向に走査される。また走査対象の像
面付近に感光体を設け、既知の電子写真プロセスによ
り、画像形成するデジタル複写機やＬＢＰに利用する。
【００３６】集光レンズ系（コリメータレンズ３＋シリ
ンダーレンズ４）によって、ポリゴンミラー５の反射面
５１付近に形成される焦線の主走査方向（Ｙ方向）の長
さは、反射面５１より長く、反射面５１の水平方向（Ｙ
方向）の大きさが、レーザー光束の主走査方向を実質的
に決めており、いわゆるオーバーフィールド走査光学系
（ＯＦＳ）をなしている。
ンダーレンズ４）によって、ポリゴンミラー５の反射面
５１付近に形成される焦線の主走査方向（Ｙ方向）の長
さは、反射面５１より長く、反射面５１の水平方向（Ｙ
方向）の大きさが、レーザー光束の主走査方向を実質的
に決めており、いわゆるオーバーフィールド走査光学系
（ＯＦＳ）をなしている。
【００３７】ここで、図１に示すように、絞り１は端面
１０１，１０２，１０５，１０６より構成されており、
副走査方向（Ｚ方向）のアパーチャ径は主走査方向（Ｙ
方向）の中心に比べ周辺の方が広くなっている。このた
め、走査光学系の軸上スポットを形成する光束は絞り１
の中心部付近の狭い領域を、軸外スポットでは、絞り１
の周辺部の広い領域を通過することになる。
１０１，１０２，１０５，１０６より構成されており、
副走査方向（Ｚ方向）のアパーチャ径は主走査方向（Ｙ
方向）の中心に比べ周辺の方が広くなっている。このた
め、走査光学系の軸上スポットを形成する光束は絞り１
の中心部付近の狭い領域を、軸外スポットでは、絞り１
の周辺部の広い領域を通過することになる。
【００３８】よって、光量的には、スポット径の差が電
子写真によれば各ドットの大きさの再現性のバラツキが
なくなり、解像度の劣化もなく、画質を向上させること
ができ、入射光束とポリゴンミラー５の反射面５１の角
度関係によって生じる光量分布の差（図７の８３）とキ
ャンセルされ、図７の８１のように、均一な光量を達成
できる。
子写真によれば各ドットの大きさの再現性のバラツキが
なくなり、解像度の劣化もなく、画質を向上させること
ができ、入射光束とポリゴンミラー５の反射面５１の角
度関係によって生じる光量分布の差（図７の８３）とキ
ャンセルされ、図７の８１のように、均一な光量を達成
できる。
【００３９】また、スポット的には、軸上に比べ、軸外
の副走査方向の光束巾が広くなることにより、スポット
径が軸外で小さくなる。よって、図３に示す走査巾に対
する副走査スポット径が傾斜直線特性９４に対して、左
右ほぼ均一した両端で若干下降した特性９５に示すよう
になる。この結果、主走査方向のスポット径の変化（図
８の特性９３）と合わせて、スポットの面積変化が小さ
くなり、電子写真でのドットの大きさの差が小さくな
る。
の副走査方向の光束巾が広くなることにより、スポット
径が軸外で小さくなる。よって、図３に示す走査巾に対
する副走査スポット径が傾斜直線特性９４に対して、左
右ほぼ均一した両端で若干下降した特性９５に示すよう
になる。この結果、主走査方向のスポット径の変化（図
８の特性９３）と合わせて、スポットの面積変化が小さ
くなり、電子写真でのドットの大きさの差が小さくな
る。
【００４０】（具体的な絞り形状の算出方法）絞り１の
具体的な形状算出方法は、次の通りである。図１のよう
に、絞り１は、
具体的な形状算出方法は、次の通りである。図１のよう
に、絞り１は、
【００４１】
【数３】 の座標で、上下対称の形状とする。
【００４２】ここで、ｆ：不図示のｆθレンズの焦点距
離、φ：ポリゴンミラー外径、Ｎ：ポリゴンミラー面
数、とする。また、
離、φ：ポリゴンミラー外径、Ｎ：ポリゴンミラー面
数、とする。また、
【００４３】
【数４】 絞り中心部の絞りの広さ、絞りの形状１０１を、
【００４４】
【数５】 とする。ただし、ｎ，Ａｎは定数である。また、
【００４５】
【数６】 と表わされる。ただし、ＢY は定数である。
【００４６】絞り形状の決定にあたっては、像高Ｙが０
→最大像高の間で面積ＳY が、ほぼ一定になるように定
数Ａ2 ，Ａ4 ……Ａn を決定すればよい。
→最大像高の間で面積ＳY が、ほぼ一定になるように定
数Ａ2 ，Ａ4 ……Ａn を決定すればよい。
【００４７】またレーザー光源２のファーフィルドパタ
ーンや、ポリゴンミラー５の反射率角度依存性、コリメ
ータレンズ３やｆθレンズ（不図示）の透過率特性、ム
ラ等の影響がある場合は、式中の定数ＢY にて重み付
けをして、算出してやればよい。
ーンや、ポリゴンミラー５の反射率角度依存性、コリメ
ータレンズ３やｆθレンズ（不図示）の透過率特性、ム
ラ等の影響がある場合は、式中の定数ＢY にて重み付
けをして、算出してやればよい。
【００４８】例えば不図示のｆθレンズの焦点距離ｆ＝
２５０ｍｍ，ポリゴンミラー外径φ＝２０ｍｍ，ポリゴ
ンミラー面数Ｎ＝１０，Ｚ0 ＝３．０ｍｍ，最大像高１
５０ｍｍ，定数ＢY ＝１の時、絞り１が平行なスリット
形状の時、軸上に比べ最大像高は光量が約４％低下する
のに対し、上記考え方で絞り形状１０１を、絞り形状１
０１のＺ軸の座標を示す式に従い、 Ａ2 ＝６．４３×１０-5 Ａ4 ＝２．８４×１０-4 Ａ6 ＝５．２７×１０-7 とし、絞り形状１０２を絞り形状１０１の対称形状とす
ることで、軸上に比べ最大像高の光量低下を０．２％ま
で低減できる。
２５０ｍｍ，ポリゴンミラー外径φ＝２０ｍｍ，ポリゴ
ンミラー面数Ｎ＝１０，Ｚ0 ＝３．０ｍｍ，最大像高１
５０ｍｍ，定数ＢY ＝１の時、絞り１が平行なスリット
形状の時、軸上に比べ最大像高は光量が約４％低下する
のに対し、上記考え方で絞り形状１０１を、絞り形状１
０１のＺ軸の座標を示す式に従い、 Ａ2 ＝６．４３×１０-5 Ａ4 ＝２．８４×１０-4 Ａ6 ＝５．２７×１０-7 とし、絞り形状１０２を絞り形状１０１の対称形状とす
ることで、軸上に比べ最大像高の光量低下を０．２％ま
で低減できる。
【００４９】尚、絞り形状の表記は、式のような多項
式でなくともよい。また上下対称形状も必須でなく、上
下別の形状でも、上記考え方のように各像高での絞りの
有効面積がほぼ等しくなるように設定すればよい。
式でなくともよい。また上下対称形状も必須でなく、上
下別の形状でも、上記考え方のように各像高での絞りの
有効面積がほぼ等しくなるように設定すればよい。
【００５０】よって光量的には、上述の課題で述べた入
射光束と、ポリゴン反射面の角度関係によって生ずる光
量分布の差（図７の特性８３）とキャンセルし、図７の
特性８１のように、均一な光量を達成できる。
射光束と、ポリゴン反射面の角度関係によって生ずる光
量分布の差（図７の特性８３）とキャンセルし、図７の
特性８１のように、均一な光量を達成できる。
【００５１】また、スポット的には、軸上に比べ軸外の
副走査方向の光束巾が広くなることによりスポット径が
軸外で小さくなる。よって、図３に示す像面の中心から
の離間に対する副走査スポット径の特性中、傾斜一直線
の特性９４に対して、左右対称の特性９５に示すように
なる。この結果、主走査方向のスポット径の変化（図８
の特性９３）と合わせてスポットの面積変化が小さくな
り、電子写真でのドットの大きさの差が小さくなる。
副走査方向の光束巾が広くなることによりスポット径が
軸外で小さくなる。よって、図３に示す像面の中心から
の離間に対する副走査スポット径の特性中、傾斜一直線
の特性９４に対して、左右対称の特性９５に示すように
なる。この結果、主走査方向のスポット径の変化（図８
の特性９３）と合わせてスポットの面積変化が小さくな
り、電子写真でのドットの大きさの差が小さくなる。
【００５２】このように、オーバーフィールド走査光学
系（ＯＦＳ）において、スポット径は像面上で均一とな
り、電子写真では各ドットの大きさの再現性のバラツキ
となるが、解像度の劣化を伴わず、画質向上を達成する
ことができる。
系（ＯＦＳ）において、スポット径は像面上で均一とな
り、電子写真では各ドットの大きさの再現性のバラツキ
となるが、解像度の劣化を伴わず、画質向上を達成する
ことができる。
【００５３】（第２の実施形態）図２に本発明の第２の
実施形態によるオーバーフィールド走査光学系（ＯＦ
Ｓ）の構成図を示す。図１と同一付号は同じ機構、同じ
機能を有している。ここで、第１の実施形態と異なるの
は絞り１０であり、絞り１０は、図２に大旨の形状を示
す端面１０３，１０４，１０５，１０６によって構成さ
れる。
実施形態によるオーバーフィールド走査光学系（ＯＦ
Ｓ）の構成図を示す。図１と同一付号は同じ機構、同じ
機能を有している。ここで、第１の実施形態と異なるの
は絞り１０であり、絞り１０は、図２に大旨の形状を示
す端面１０３，１０４，１０５，１０６によって構成さ
れる。
【００５４】本実施形態は、入射側光学系と出射側光学
系の主走査断面内での光軸が、相対的に角度を有する場
合の課題（図７の特性８２、図８の特性９２）に対応す
る解決方法である。すなわち、軸上をはさんで、＋側軸
外と−側軸外で非対称に光量や主走査スポット径が変化
する場合の対応事例である。
系の主走査断面内での光軸が、相対的に角度を有する場
合の課題（図７の特性８２、図８の特性９２）に対応す
る解決方法である。すなわち、軸上をはさんで、＋側軸
外と−側軸外で非対称に光量や主走査スポット径が変化
する場合の対応事例である。
【００５５】図２において、絞り１０は副走査方向（Ｚ
方向）のアパーチャ径が主走査方向（Ｙ方向）に非対称
に構成されている。このため、走査光学系の＋側軸外と
−側軸外をそれぞれ形成する光束は、それぞれ絞り１０
の−側周辺と＋側周辺を通過することになる。
方向）のアパーチャ径が主走査方向（Ｙ方向）に非対称
に構成されている。このため、走査光学系の＋側軸外と
−側軸外をそれぞれ形成する光束は、それぞれ絞り１０
の−側周辺と＋側周辺を通過することになる。
【００５６】よって、光量的には課題で述べた入射光束
と、ポリゴンミラー５の反射面５１の角度関係によって
生ずる光量分布の差（図７の特性８２）とキャンセル
し、図７の特性８１のように、均一な光量を達成でき
る。
と、ポリゴンミラー５の反射面５１の角度関係によって
生ずる光量分布の差（図７の特性８２）とキャンセル
し、図７の特性８１のように、均一な光量を達成でき
る。
【００５７】像面で結像するスポットにおいて、そのス
ポット的には、＋側軸外に比べ、−側軸外の副走査方向
の光束巾が広くなることにより、−側軸外のスポット径
が小さくなり、図３の特性９４のようになる。
ポット的には、＋側軸外に比べ、−側軸外の副走査方向
の光束巾が広くなることにより、−側軸外のスポット径
が小さくなり、図３の特性９４のようになる。
【００５８】この結果、主走査方向のスポット径の変化
（図８の特性９２）と合わせて、スポット径の面積変化
が小さくなり、電子写真でのドットの大きさの差が小さ
くなる。
（図８の特性９２）と合わせて、スポット径の面積変化
が小さくなり、電子写真でのドットの大きさの差が小さ
くなる。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オーバーフィールドＯＦＳの走査光学系における、光量
の画角依存性を低減でき、均一露光が可能になり、像面
に投射される画質が向上し、結果として正確な画像信号
を再生することができる。
オーバーフィールドＯＦＳの走査光学系における、光量
の画角依存性を低減でき、均一露光が可能になり、像面
に投射される画質が向上し、結果として正確な画像信号
を再生することができる。
【００６０】また、画角による主走査方向のスポット径
の変化に対して、副走査方向のスポット径を変化させ、
スポットの面積をほぼ一定としたことで、電子写真のド
ットの均一性が向上し、画質が向上する。
の変化に対して、副走査方向のスポット径を変化させ、
スポットの面積をほぼ一定としたことで、電子写真のド
ットの均一性が向上し、画質が向上する。
【図１】本発明によるオーバーフィールド走査光学系Ｏ
ＦＳの構成図である。
ＦＳの構成図である。
【図２】本発明によるオーバーフィールド走査光学系Ｏ
ＦＳの構成図である。
ＦＳの構成図である。
【図３】本発明によるオーバーフィールド走査光学系Ｏ
ＦＳの特性図である。
ＦＳの特性図である。
【図４】従来例のアンダーフィールド走査光学系ＯＦＳ
の構成図である。
の構成図である。
【図５】従来例のオーバーフィールド走査光学系ＯＦＳ
の構成図である。
の構成図である。
【図６】従来例のオーバーフィールド走査光学系ＯＦＳ
の構成図である。
の構成図である。
【図７】従来例のオーバーフィールド走査光学系ＯＦＳ
の特性図である。
の特性図である。
【図８】従来例のオーバーフィールド走査光学系ＯＦＳ
の特性図である。
の特性図である。
【図９】従来例のレーザービームプリンタの概要図であ
る。
る。
１，１０，１１ 絞り ２ レーザー ３ コリメータレンズ ４ シリンダーレンズ ５、１６ ポリゴンミラー ５１ 反射面 ６ トーリックレンズ １３ 半導体レーザ ２５ スキャナモータ
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくともレーザー光源と、前記レーザ
ー光源のレーザービームを集光する集光レンズ系と、前
記集光されたレーザービームを回転・偏向して主走査方
向に走査する偏向器と、前記偏光器からのレーザービー
ムを集光するｆθレンズ系とを有する走査光学系におい
て、 主走査方向に沿った中心部における副走査方向のアパー
チャの広さに対して少なくとも主走査方向に沿った片方
の周辺部のアパーチャの広さが広い絞りを光路上に設け
たことを特徴とする走査光学系。 - 【請求項２】 レーザー光源とポリゴンミラーと、前記
レーザー光源からのレーザー光をポリゴンミラー付近に
焦線に結像する集光レンズ系と、ｆθレンズとを有し、
前記焦線の主走査方向の長さが、ポリゴンミラーの一面
の長さより大きいオーバーフィールド走査光学系におい
て、 主走査方向に沿った中心部における副走査方向のアパー
チャの広さに対して少なくとも主走査方向に沿った片方
の周辺部のアパーチャの広さが広い絞りをレーザー光源
とポリゴンミラーの間に設けたことを特徴とする走査光
学系。 - 【請求項３】 少なくともレーザー光源と、ポリゴンミ
ラーと、前記レーザー光源からのレーザー光をポリゴン
ミラー付近に焦線に結像する集光レンズ系と、ｆθレン
ズを有し、前記焦線の主走査方向の長さがポリゴンミラ
ーより大きいオーバーフィールド走査光学系において、 軸上光束の瞳面積をＳO 軸外光束の瞳面積をＳY としたときに、 ＳY ≧ＳOとなるようにしたことを特
徴とする走査光学系。 - 【請求項４】 請求項１乃至３に記載の走査光学系を用
いて画像信号を感光体に露光させることを特徴とする画
像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30584199A JP2001125033A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 走査光学系と画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30584199A JP2001125033A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 走査光学系と画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001125033A true JP2001125033A (ja) | 2001-05-11 |
Family
ID=17950024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30584199A Pending JP2001125033A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 走査光学系と画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001125033A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004334174A (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Toshiba Corp | 光走査装置及び画像形成装置 |
| JP2005031366A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Toshiba Corp | 光走査装置及び絞り装置 |
| JP2006058523A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Fuji Xerox Co Ltd | 光走査装置及び光軸調整方法 |
| US7034972B2 (en) | 2003-06-27 | 2006-04-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning device and image forming apparatus using the optical scanning device |
-
1999
- 1999-10-27 JP JP30584199A patent/JP2001125033A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004334174A (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Toshiba Corp | 光走査装置及び画像形成装置 |
| JP4606046B2 (ja) * | 2003-05-02 | 2011-01-05 | 株式会社東芝 | 光走査装置及び画像形成装置 |
| US7034972B2 (en) | 2003-06-27 | 2006-04-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning device and image forming apparatus using the optical scanning device |
| JP2005031366A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Toshiba Corp | 光走査装置及び絞り装置 |
| US7304660B2 (en) | 2003-07-11 | 2007-12-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical beam scanning device and diaphragm device capable of adjusting light quantity distribution |
| US7554568B2 (en) | 2003-07-11 | 2009-06-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical beam scanning device and diaphragm device capable of adjusting light quantity distribution |
| JP4488698B2 (ja) * | 2003-07-11 | 2010-06-23 | 株式会社東芝 | 光走査装置及び絞り装置 |
| JP2006058523A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Fuji Xerox Co Ltd | 光走査装置及び光軸調整方法 |
| JP4654633B2 (ja) * | 2004-08-19 | 2011-03-23 | 富士ゼロックス株式会社 | 光走査装置及び光軸調整方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8009186B2 (en) | Image forming apparatus | |
| US5550668A (en) | Multispot polygon ROS with maximized line separation depth of focus | |
| JP4363014B2 (ja) | 光走査装置及び画像形成装置 | |
| JPH0876011A (ja) | 走査光学装置 | |
| JP4551559B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP3104618B2 (ja) | 光学走査装置及び光学レンズ | |
| JP2001125033A (ja) | 走査光学系と画像形成装置 | |
| JPH07270699A (ja) | 光走査装置 | |
| JP2971005B2 (ja) | 光走査装置 | |
| JPH04242215A (ja) | 光走査装置 | |
| KR100484199B1 (ko) | 광주사 장치 | |
| JP4794717B2 (ja) | 光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| US7253938B2 (en) | Laser scanning apparatus | |
| JPH0618802A (ja) | 光走査装置 | |
| JP2005017896A (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP2773593B2 (ja) | 光ビーム走査光学系 | |
| JPH0619494B2 (ja) | 光走査装置 | |
| JP2002148546A5 (ja) | ||
| JPH1164759A (ja) | 光走査光学装置 | |
| JP3915300B2 (ja) | 光走査装置 | |
| JP2817454B2 (ja) | 走査光学装置 | |
| JP4642182B2 (ja) | 光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JPH09274151A (ja) | マルチビーム走査光学装置 | |
| JP2001147388A (ja) | マルチビーム走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JPH0651223A (ja) | 偏向走査装置 |