JP2001305455A - 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置Info
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- JP2001305455A JP2001305455A JP2000124059A JP2000124059A JP2001305455A JP 2001305455 A JP2001305455 A JP 2001305455A JP 2000124059 A JP2000124059 A JP 2000124059A JP 2000124059 A JP2000124059 A JP 2000124059A JP 2001305455 A JP2001305455 A JP 2001305455A
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Abstract
画像出力が可能な走査光学装置及びそれを用いた画像形
成装置を得ること。 【解決手段】光源手段1から射出された1以上の光束を
偏向手段5に入射させる入射光学手段11と、該偏向手
段で反射偏向された1以上の光束を被走査面7上に結像
させる1以上の面に回折部8を有する走査光学手段と、
を有する走査光学装置において、該回折部の格子高さを
軸上と軸外とで異ならせたこと。
Description
れを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から出射
した光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより反射
偏向させ、少なくとも一面に回折部(回折格子)を有す
る走査光学手段を介して被走査面上を光走査して画像情
報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有
するレーザービームプリンタやデジタル複写機等の装置
に好適なものである。
査光学装置においては光源手段から画像信号に応じて光
変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡(ポリゴン
ミラー)より成る光偏向器により周期的に偏向させ、f
θ特性を有するfθレンズ系によって感光性の記録媒体
(感光ドラム)面上にスポット状に収束させ、該記録媒
体面上を光走査して画像記録を行なっている。
ある。同図において光源手段91から出射した発散光束
はコリメーターレンズ92によって略平行光束もしくは
収束光束とされ、開口絞り93によって該光束(光量)
を整形して副走査方向のみに屈折力を有するシリンドリ
カルレンズ94に入射している。シリンドリカルレンズ
94に入射した光束のうち主走査断面内においてはその
ままの状態で出射し、副走査断面内においては収束して
回転多面鏡(ポリゴンミラー)から成る光偏向器95の
偏向面95a近傍にほぼ線像として結像している。
偏向された光束をfθ特性を有するfθレンズ系(走査
光学手段)96を介して被走査面97としての感光ドラ
ム面上へ導光し、該光偏向器95を矢印A方向に回転さ
せることによって該感光ドラム面97上を矢印B方向
(主走査方向)に光走査して画像情報の記録を行ってい
る。
けた走査光学装置が、例えば特開平10−68903号
公報で提案されている。同公報においては走査光学手段
に屈折部と回折部とを有する光学素子を設け、この光学
素子の屈折部と回折部とのパワーを所望の条件を満たす
ように設定することにより、装置の温度変動に伴う主走
査方向の倍率変化及びピント変化が、該屈折部と回折部
とのパワー変化と、光源手段である半導体レーザーの波
長変動により補正されるようにしている。これにより装
置内の温度が変動した場合でも、高精細な画像が得られ
るようにしている。
査光学手段に回折部(回折格子)を設けて回折によるパ
ワーを発生させるためには図10に示すように回折格子
のピッチPを変化させて形成する必要がある。例えば光
軸(軸上)から軸外に離れるに従い回折格子のピッチP
を変化させることにより、凸のパワーや凹のパワーを持
たせることが可能になる。上記特開平10−68903
号公報で提案されている回折部は主走査方向において光
軸から軸外へ離れるに従い次第にピッチが小さくなるよ
うに変化させることにより、凸のパワーを発生させ、所
望の結像性能を得ている。
ればなるほど、使用次数の回折光に対して、他の不要次
数の回折光の強度が増大する。そのため不要次数の回折
光の光量が増えることにより、使用次数の回折光の光量
が減少する。これは当然回折部に入射する入射光に対し
て回折部を通過後の使用次数の回折光の光量が減少する
ことを意味するものであり、ピッチを小さくすることに
伴い、使用次数の回折光の回折効率が低下する。したが
って、上記特開平10−68903号公報のように走査
光学手段に回折によるパワーを持たせる場合、その回折
効率は軸上から軸外に向かい低下するため回折部に起因
する照度分布も低下する傾向にある。
折格子の形状に起因するものがある。回折格子は図10
に示すように傾斜部36aとそれを結ぶ壁面部36bと
が交互に連続して構成されるため、画角をもって入射す
る光束に対しては壁面部36bにより光束のケラレが生
じ、光量損失が生じる。この壁面部の光量損失を補正し
た走査光学装置が、例えば特開平11−337853号
公報で提案されている。同公報では回折格子のピッチP
と深さ(高さ)Hによって算出される角度にて壁面部を
構成することでケラレる光束を低減し、損失光量を抑え
ている。
にすることは難しい。すなわち壁面部の傾斜角度を大き
くとれば回折部から射出した光束のケラレを無くすこと
は可能であるが、あまり壁面部の傾斜角度を大きくして
しまうとLDE内部で別の光束が蹴られてしまうので良
くない。
(フレネル反射)がある。図2はS偏光で光束を屈折率
1.525の光学部材に入射させた場合の反射率及び透
過率の角度依存性を示した説明図である。各光学面にお
ける表面反射は入射角が増大するほど大きなものとな
る。したがって走査光学手段においては一般に軸上から
軸外に向かうほど入射角は増大するため、各光学面での
表面反射も大きくなり、逆に透過率が下がっていくこと
になる。このことにより、もし回折部を有する走査光学
手段にS偏光で光束を入射させた場合、透過率及び回折
効率が軸上から軸外に向かって低下するため、被走査面
上における照度分布も軸上から軸外に向かって低下する
という問題点があった。
で異ならせて形成することにより、走査光学手段に回折
部を用いた場合でも、設計の自由度を保ちながら、被走
査面上の照度分布を均一に保ち、良好なる出力画像を得
ることができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成
装置の提供を目的とする。
の回折効率が略同等と成るように該回折部の格子高さを
設定することにより、走査光学手段に回折部を用いた場
合でも、被走査面上の照度分布ムラを低減することがで
きる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供
を目的とする。
学装置は、光源手段から射出された1以上の光束を偏向
手段に入射させる入射光学手段と、該偏向手段で反射偏
向された1以上の光束を被走査面上に結像させる1以上
の面に回折部を有する走査光学手段と、を有する走査光
学装置において、該回折部の格子高さを軸上と軸外とで
異ならせたことを特徴としている。
て、前記走査光学手段は、1以上の面に屈折部を有し、
画角による屈折部の透過率変化と、回折部の回折効率変
化とが相殺するように該屈折部と該回折部とを構成した
ことを特徴としている。
おいて、前記回折部の軸上の格子高さをh0、画角θ
(θ≠0)の格子高さをhθとしたとき、 h0>hθ なる条件を満足することを特徴としている。
おいて、前記回折部の軸上の格子高さをh0、画角θ
(θ≠0)の格子高さをhθとしたとき、 h0<hθ なる条件を満足することを特徴としている。
おいて、前記回折部の格子高さは、軸上での回折効率が
軸外での回折効率に対して相対的に低くなるように設定
されていることを特徴としている。
求項1乃至5のいずれか1項記載の走査光学装置と、該
走査光学装置の被走査面に配置された感光体と、該感光
体上を光束が走査することによって形成された静電潜像
をトナー像として現像する現像手段と、該現像されたト
ナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー
像を用紙に定着させる定着手段とを備えたことを特徴と
している。
段から射出された1以上の光束を偏向手段に入射させる
入射光学手段と、該偏向手段で反射偏向された1以上の
光束を被走査面上に結像させる1以上の面に回折部を有
する走査光学手段と、を有する走査光学装置において、 (m−1)λ<(n−1)hm<mλ ただし、m:回折次数 λ:使用波長 n:回折部の基板の材質の屈折率 hm:回折部の格子高さ なる条件を満足することを特徴としている。
求項7記載の走査光学装置と、該走査光学装置の被走査
面に配置された感光体と、該感光体上を光束が走査する
ことによって形成された静電潜像をトナー像として現像
する現像手段と、該現像されたトナー像を用紙に転写す
る転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着させる
定着手段とを備えたことを特徴としている。
査光学装置の実施形態1の主走査方向の要部断面図(主
走査断面図)である。
束が反射偏向(偏向走査)される方向を主走査方向、主
走査方向と直交する方向を副走査方向と定義する。
半導体レーザー等より成っている。2はコリメーターレ
ンズであり、光源手段1から放射された光束を略平行光
束に変換している。3は開口絞りであり、通過光束を制
限してビーム形状を整形している。4はシリンドリカル
レンズであり、副走査方向にのみ所定のパワーを有して
おり、開口絞り3を通過した光束を副走査断面内で後述
する光偏向器5の偏向面(反射面)5aにほぼ線像とし
て結像させている。尚、コリメーターレンズ2、開口絞
り3、そしてシリンドリカルレンズ4等の各要素は入射
光学手段11の一要素を構成している。
えば5面構成のポリゴンミラー(回転多面鏡)より成っ
ており、モーター等の駆動手段(不図示)により図中矢
印A方向に一定速度で回転している。
学手段としてのfθレンズ系であり、プラスチック材料
より成る第1、第2の2枚のfθレンズ6a,6bより
成り、該第2のfθレンズ6bの射出面(第2面)6b
2に回折部(回折格子)8を形成しており、光偏向器5
によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査
面としての感光ドラム面7上に結像させ、かつ副走査断
面内において光偏向器5の偏向面5aと感光ドラム面7
との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有
している。本実施形態における回折部8は、その回折部
8の格子高さを軸上と軸外とで異ならせて形成してい
る。
部と回折部とのパワーを所望の条件を満たすように設定
することにより、装置内の温度変動に伴う主走査方向の
倍率変化及びピント変化や、副走査方向のピント変化な
どの光学特性が、該屈折部と回折部とのパワー変化と、
光源手段である半導体レーザー1の波長変動により補正
されるようにしている。これにより装置内の温度が変動
した場合でも、高精細な画像が得られるようにしてい
る。
持体面)である。L0は軸上光束、Lθは軸外光束であ
る。尚、ここで軸上とは走査光学手段6の光軸であり、
該軸上における画角(走査角)θは0度である。
出射した光束はコリメーターレンズ2により略平行光束
に変換され、開口絞り3によって該光束(光量)が制限
され、シリンドリカルレンズ4に入射している。シリン
ドリカルレンズ4に入射した略平行光束のうち主走査断
面においてはそのままの状態で射出する。また副走査断
面内においては収束して光偏向器5の偏向面5aにほぼ
線像(主走査方向に長手の線像)として結像している。
そして光偏向器5の偏向面5aで反射偏向された光束は
第1、第2のfθレンズ6a,6bを介して感光ドラム
面7上にスポット状に結像され、該光偏向器5を矢印A
方向に回転させることによって、該感光ドラム面7上を
矢印B方向(主走査方向)に等速度で光走査している。
これにより記録媒体としての感光ドラム面7上に画像記
録を行なっている。
系)6に入射する光束がほぼS偏光で入射するように光
源である半導体レーザー1を配置している。つまり、半
導体レーザー1の水平横モード方向が走査面に略垂直と
なるように配置されている。図2はS偏光の光束を屈折
率1.525の光学部材に入射させたときの反射率及び
透過率の角度依存性を示した説明図である。同図から明
らかなように各光学面における表面反射(フレネル反
射)は入射角が増大するほど増大する。走査光学手段に
おいては、一般に主走査方向において軸上から軸外に向
かうほど入射角は増大するので、各光学面での表面反射
は軸上から軸外に向かい大きくなり、逆に透過率は下が
っていくことになる。すなわち(軸上の光量)>(軸外
の光量)となる。
段6の第2のレンズ6bの射出面6b2に回折部8を設
けている。図3にこの第2のレンズ6bの一部分の拡大
図を示す。同図において回折部8は凸のパワーを持つよ
うに形成されており、そのため回折格子のピッチPは主
走査方向において、軸上ピッチP0から、軸外ピッチP
θに向かい次第に小さく成るように設定されている。
ら、軸外での高さhθに向かい次第に小さく成るように
設定されている。この格子高さの設定理由について図4
を用いて説明する。
射光量)が最大になる。図4ではこの格子高さhを横軸
の変数にとって、縦軸に回折効率をプロットしている。
尚、回折格子に光束が入射する入射角度は軸上光束L0
が0度、軸外光束Lθがθ度としている。図4によれ
ば、h0=hθ=hとしてしまうと軸上の回折効率が軸
外の回折効率に比して高いので(軸上の光量)>(軸外
の光量)となってしまう。
軸外での回折効率に対して相対的に低くなるように回折
部の格子高さを、h0>hθ=hとすることにより、該
軸外の回折効率を相対的に高くし、これにより(軸上の
光量)<(軸外の光量)としている。
(軸上の光量)>(軸外の光量)となるのに対し、軸上
から軸外に向かい回折部の回折効率を高めることで、光
学系全系として相殺させている。
の透過率、回折部の回折効率、被走査面上における最終
的な全系での照度分布を示す。同図に示すように被走査
面上の照度分布が略均一に保たれていることが分かる。
く走査光学手段6の画角θよる屈折部の透過率変化と、
回折部8の回折効率変化とが相殺するように該屈折部と
該回折部8とを構成することにより、走査光学手段6に
回折部8を用いた場合でも、被走査面7上の照度分布を
均一に保つことができ、これにより良好なる画像を得て
いる。
とで不要回折光が増えてしまうが、その量は高々数%で
あり、しかも不要回折光は被走査面上でピンぼけ状態に
なるので実質的には問題ない。
上から軸外に向けて次第に変化させたが、これに限ら
ず、例えば段階的に変化させても良い。また本実施形態
では単一の光束を出射させる光源を用いたが、これに限
らず、例えば複数の光束を出射するマルチビーム光源を
光源手段として用いても本発明は前述の実施形態1と同
様に適用することができる。
の第2のfθレンズ16bの一部分の要部断面図であ
る。同図において図3に示した要素と同一要素には同符
番を付している。
なる点は回折部18の軸上の格子高さh0を画角θの軸
外の格子高さhθよりも低くなるように構成したことで
ある。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と略同
様であり、これにより同様な効果を得ている。
bの射出面(第2面)16b2に設けた回折部18は前
述の実施形態1と同様に凸のパワーを持つように形成さ
れており、そのため回折格子のピッチPは主走査方向に
おいて、軸上ピッチP0から、軸外ピッチPθに向かい
次第に小さく成るように設定されている。
ら、軸外での高さhθに向かい次第に大きく成るように
設定されている。この格子高さの設定理由について図4
を用いて説明する。
射光量)が最大になる。図4によれば、h0=hθ=h
としてしまうと前述の如く軸上の回折効率が軸外の回折
効率に比して高いので(軸上の光量)>(軸外の光量)
となってしまう。
軸外での回折効率に対して相対的に低くなるように回折
部の格子高さを、h0<hθ=hとすることにより、該
軸外の回折効率を相対的に高くし、これにより(軸上の
光量)<(軸外の光量)としている。
(軸上の光量)>(軸外の光量)となるのに対し、軸上
から軸外に向かい回折部の回折効率を高めることで、光
学系全系として相殺させている。これにより本実施形態
では走査光学手段に回折部を用いた場合でも、被走査面
上の照度分布を均一に保つことができ、良好なる画像を
得ている。
の第2のfθレンズ26bの一部分の要部断面図であ
る。同図において図3に示した要素と同一要素には同符
番を付している。
なる点は軸上と軸外との回折部の回折効率が略同等と成
るように該回折部の格子高さを設定したことである。そ
の他の構成及び光学的作用は実施形態1と略同様であ
り、これにより同様な効果を得ている。
bの射出面26b2に設けた回折部28は前述の実施形
態1と同様に凸のパワーを持つように形成されており、
そのため回折格子のピッチPは主走査方向において、軸
上ピッチP0から、軸外ピッチPθに向かい次第に小さく
成るように設定されている。
折部の回折効率が略同等と成るように設定されている。
この格子高さの設定理由について図4を用いて説明す
る。
射光量)が最大になる。図4によれば、h0=hθ=h
としてしまうと前述の如く軸上の回折効率が軸外の回折
効率に比して高いので(軸上の光量)>(軸外の光量)
となってしまう。
(2)を満足するように各要素を設定することにより、
軸上から中間像高の格子高さを最適値よりずらすことで
回折効率を低下させ、最軸外の回折効率とのバランスを
とり、更に最軸外の格子高さまでを最適値よりずらすこ
とで全画角の回折効率をバランスさせ、軸上と軸外との
回折効率を相対的に略同じにしている。
(軸外の光量)の分は残るものの、軸上から軸外に向か
い回折部の回折効率を略同等にすることができ、これに
より光学系全系として被走査面上の照度分布ムラを低減
することができる。
(2)を満足するように各要素を設定することにより、
被走査面上の照度分布ムラを低減して良好なる出力画像
を得ている。
入射する光束がほぼS偏光で入射となるように光源であ
る半導体レーザーを配置しているが、これに限定される
ものではなく、例えばP偏光入射や偏光方向を任意に設
定したときには、走査光学手段の屈折部で生じるフレネ
ル反射の影響を相殺または低減するように回折部の回折
格子の深さを設定し、回折効率を任意に設定すれば良
い。
学装置を用いた画像形成装置の一例である、電子写真プ
リンタの構成例を示す副走査方向の要部断面図である。
図中、100は先に説明した本発明の実施形態1〜3の
いずれかの走査光学装置を示す。101は静電潜像担持
体たる感光ドラム(感光体)であり、該感光ドラム10
1の上方には該感光ドラム101の表面を一様に帯電せ
しめる帯電ローラ102が該表面に当接している。該帯
電ローラ102の当接位置よりも下方の上記感光ドラム
101の回転方向A下流側の帯電された表面には、光走
査光学系100によって走査される光ビーム(光束)1
03が照射されるようになっている。
変調されており、この光ビーム103を照射することに
よって上記感光ドラム101の表面に静電潜像を形成せ
しめる。該静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置
よりもさらに上記感光ドラム101の回転方向下流側で
該感光ドラム101に当接するように配設された現像手
段としての現像装置107によってトナー像として現像
される。該トナー像は、上記感光ドラム101の下方で
該感光ドラム101に対向するように配設された転写手
段としての転写ローラ108によって転写材たる用紙1
12上に転写される。該用紙112は上記感光ドラム1
01の前方(図8において右側)の用紙カセット109
内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。
該用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配
設されており、該用紙カセット109内の用紙112を
搬送路へ送り込む。
された用紙112はさらに感光ドラム101後方(図8
において左側)の定着手段としての定着器へと搬送され
る。該定着器は内部に定着ヒータ(図示せず)を有する
定着ローラ113と該定着ローラ113に圧接するよう
に配設された加圧ローラ114とで構成されており、転
写部から搬送されてきた用紙112を上記定着ローラ1
13と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱
することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せ
しめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ1
16が配設されており、定着された用紙112をプリン
タの外に排出せしめる。
高さを軸上と軸外とで異ならせて形成することにより、
走査光学手段に回折部を用いた場合でも、設計の自由度
を保ちながら、被走査面上の照度分布を略均一に保つこ
とができ、これにより良好なる画像を得ることができる
走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を達成する
ことができる。
との回折部の回折効率が略同等と成るように該回折部の
格子高さを設定することにより、被走査面上の照度分布
ムラを低減することができ、これにより良好なる画像を
得ることができる走査光学装置及びそれを用いた画像形
成装置を達成することができる。
断面図
特性を示す図
断面図
断面図
タの構成例を示す副走査方向の要部断面図
Claims (8)
- 【請求項1】 光源手段から射出された1以上の光束を
偏向手段に入射させる入射光学手段と、該偏向手段で反
射偏向された1以上の光束を被走査面上に結像させる1
以上の面に回折部を有する走査光学手段と、を有する走
査光学装置において、 該回折部の格子高さを軸上と軸外とで異ならせたことを
特徴とする走査光学装置。 - 【請求項2】 前記走査光学手段は、1以上の面に屈折
部を有し、画角による屈折部の透過率変化と、回折部の
回折効率変化とが相殺するように該屈折部と該回折部と
を構成したことを特徴とする請求項1記載の走査光学装
置。 - 【請求項3】 前記回折部の軸上の格子高さをh0、画
角θ(θ≠0)の格子高さをhθとしたとき、 h0>hθ なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2記
載の走査光学装置。 - 【請求項4】 前記回折部の軸上の格子高さをh0、画
角θ(θ≠0)の格子高さをhθとしたとき、 h0<hθ なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2記
載の走査光学装置。 - 【請求項5】 前記回折部の格子高さは、軸上での回折
効率が軸外での回折効率に対して相対的に低くなるよう
に設定されていることを特徴とする請求項3又は4記載
の走査光学装置。 - 【請求項6】 前記請求項1乃至5のいずれか1項記載
の走査光学装置と、該走査光学装置の被走査面に配置さ
れた感光体と、該感光体上を光束が走査することによっ
て形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手
段と、該現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段
と、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項7】 光源手段から射出された1以上の光束を
偏向手段に入射させる入射光学手段と、該偏向手段で反
射偏向された1以上の光束を被走査面上に結像させる1
以上の面に回折部を有する走査光学手段と、を有する走
査光学装置において、 (m−1)λ<(n−1)hm<mλ ただし、m:回折次数 λ:使用波長 n:回折部の基板の材質の屈折率 hm:回折部の格子高さ なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。 - 【請求項8】 前記請求項7記載の走査光学装置と、該
走査光学装置の被走査面に配置された感光体と、該感光
体上を光束が走査することによって形成された静電潜像
をトナー像として現像する現像手段と、該現像されたト
ナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー
像を用紙に定着させる定着手段とを備えたことを特徴と
する画像形成装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000124059A JP4266490B2 (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000124059A JP4266490B2 (ja) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001305455A5 JP2001305455A5 (ja) | 2007-04-26 |
JP4266490B2 JP4266490B2 (ja) | 2009-05-20 |
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Family Applications (1)
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