JP3459766B2 - レーザー走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
レーザー走査光学系及びそれを用いた画像形成装置Info
- Publication number
- JP3459766B2 JP3459766B2 JP1500498A JP1500498A JP3459766B2 JP 3459766 B2 JP3459766 B2 JP 3459766B2 JP 1500498 A JP1500498 A JP 1500498A JP 1500498 A JP1500498 A JP 1500498A JP 3459766 B2 JP3459766 B2 JP 3459766B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- lens
- optical system
- laser scanning
- optical
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に半導体レー
ザーより成る光源手段から光変調され出射した光束(光
ビーム)を回転多面鏡より成る光偏向器で偏向反射させ
た後、fθ特性を有する走査レンズ系(fθレンズ系)
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(LBP)やデジタル複写機等の装置に好
適なものである。
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、走査レンズ系によ
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、その面上を光走査して画像記録を行なうレ
ーザー走査光学系が、例えば特開平3-231218号公報で提
案されている。図5、図6は各々同公報で提案されてい
るレーザー走査光学系の主走査断面図及び副走査断面図
である。
源手段101から光変調され出射した光束はコリメータ
ーレンズ102により略平行光束に変換され、絞り10
3によって該光束(光量)を制限して副走査断面内にの
み所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ104に
入射している。シリンドリカルレンズ104に入射した
略平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平
行光束の状態で出射する。また副走査断面内においては
集束して回転多面鏡(ポリゴンミラー)から成る光偏向
器105の偏向面105aにほぼ線像として結像してい
る。そして光偏向器105の偏向面105aで偏向反射
された光束は正の屈折力を有する球面レンズ106と主
走査方向及び副走査方向で共に正の屈折力を有するプラ
スチック材料で形成されたトーリックレンズ(プラスチ
ックトーリックレンズ)107とから成る走査レンズ系
(fθレンズ系)111を介して被走査面としての感光
ドラム面108上に集光され、該光偏向器105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10
8上を矢印B方向(主走査方向)に略等速度直線運動で
光走査して画像情報の記録を行なっている。
数値例を示す。
ンズ面の近軸曲率半径、Diは光偏向器側より第i番目
のレンズ厚及び空気間隔、Niは光偏向器側より順に第
i番目のレンズの材質の屈折率である。また光源波長は
675nm、ポリゴンミラーは6面体で外接円直径50
mm、入射偏向角は60°である。
nはx−y平面上でレンズ面の高さyと距離xとの関係
式で表現される母線の関係式
において、主走査断面におけるトーリックレンズ107
の焦点距離をf2a、走査レンズ系(球面レンズ106
とトーリックレンズ107との合成)111の焦点距離
をfaとしたとき、 0.1<fa/f2a<0.3 ‥‥‥‥(1) なる条件式を満たすことが広画角化、高性能化、小型
化、プラスチックレンズの耐環境変動特性、そして価格
の点で優れたレーザー走査光学系を実現することができ
る。上記従来のレーザー走査光学系はfa/f2a=
0.21であり、これは条件式(1)を満足させてい
る。
ラスチック材料より成る長尺のトーリックレンズの製造
には射出成形を用いるのが一般的である。射出成形する
場合の成形条件には大きく分けて温度、圧力、冷却時間
等のパラメーターがあり、これらパラメーターを最適化
に設定して複屈折が小さく、そして成形再現性が最も安
定する成形条件を決定する。
も設定値のレンズ形状がその光学性能に大きな影響を及
ぼす。即ち、レンズの光軸方向の肉厚が長尺方向(長手
方向)で変化する場合、 (1) 長尺方向の端部のゲート(入口)から樹脂を注入し
たときの流れが不安定になり、樹脂が均一な状態になら
ず、成形パラメーターが一様に作用しない。このためレ
ンズの長手方向においてパラメーターの最適条件が僅か
に異なり、一様な光学性能を満足させる各パラメーター
の冗長性が減り制御性、歩留まりが向上しない。ひいて
は光学性能を劣化させる原因となる。
いて応力が一部に集中し、複屈折を発生させる原因にな
る。
向軸を揃えるのが困難になり複屈折が大きくなる。その
ため従来ではゲート部(端部)の肉厚を確保するために
中心肉厚を大きくせざるを得なかった。
上の結像スポットが大きくなるため、例えばこのような
状態で画像形成装置に用いると微細な画像形成ができず
画質を劣化させる原因となる。
した従来のトーリックレンズ107において、レンズ高
さyと肉厚との関係を示した説明図である。同図に示し
たように中心肉厚7.5mmに対して最軸外(レンズ高
さ70mm)では肉厚が3.3mmと成っており、約5
5.6%も厚さが変化している。
形成されたトーリックレンズの主走査断面内における光
軸方向の肉厚(母線間隔)が略一定となるように形成す
ることにより、射出成形に最適なレンズ形状によって成
形レンズの光学性能を改善させることができるレーザー
走査光学系の提供にある。
光学系を用いて画像形成を行なうことにより、画質の劣
化を改善し、走査線の太さ、濃度について良好なる画像
を形成することができる画像形成装置の提供にある。
学系は、 (1) 光源手段から出射した光ビームを偏向手段に導光
し、該偏向手段で偏向反射された光ビームを走査レンズ
系により被走査面上に導光し、該被走査面上を光走査す
るレーザー走査光学系において、該走査レンズ系は球面
レンズと、主走査方向及び副走査方向で共に正の屈折力
を有するプラスチック材料で形成されたトーリックレン
ズとを有し、該トーリックレンズの主走査断面内におけ
る光軸方向の肉厚を略一定としたことを特徴としてい
る。
手段に導光し、該偏向手段で偏向反射された光ビームを
走査レンズ系により被走査面上に導光し、該被走査面上
を光走査するレーザー走査光学系において、該走査レン
ズ系は球面レンズと、主走査方向及び副走査方向で共に
正の屈折力を有するプラスチック材料で形成されたトー
リックレンズとを有し、該トーリックレンズの主走査断
面内における光軸方向の肉厚を略一定とし、該偏向手段
の偏向点から該被走査面までの距離を該走査レンズ系の
焦点距離に対して1.34倍以下で、かつ1.2倍以上
に設定したことを特徴としている。
リックレンズの主走査断面内における光軸方向の肉厚の
変化量は軸上における中心肉厚を基準としたとき、走査
領域内において20%以下であることや、(1-2) 上記
(1),(2) において前記球面レンズは正の屈折力を有する
ことや、(1-3) 上記(1),(2) において前記球面レンズは
ガラス材料で形成されていること、等を特徴としてい
る。
載のレーザー走査光学系を用いて画像形成を行なうこと
を特徴としている。
ザー走査光学系をレーザビームプリンター(LBP)等
の画像形成装置に適用したときの主走査方向の要部断面
図(主走査断面図)である。
レーザーより成っている。2はコリメーターレンズであ
り、光源手段1から出射された光束(光ビーム)を略平
行光束に変換している。3は開口絞り(アパーチャ)で
あり、通過光束(光量)を制限している。
スチックレンズ4aとガラスレンズ4bとの2枚のレン
ズより成っており、副走査断面内にのみ所定の屈折力を
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の偏向面にほぼ線像として結像さ
せている。シリンドリカルレンズ部4は後述するプラス
チック材料で形成されたトーリックレンズ7の環境変動
によって生ずる副走査方向のピント変動を相殺してい
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部4は各々入射光学手段の一要素を
構成している。
えば回転多面鏡(ポリゴンミラー)より成っており、モ
ータ等の駆動手段(不図示)により所定方向に一定速度
で回転している。
θレンズ系)であり、正の屈折力を有するガラス材料で
形成された球面レンズ6と、該球面レンズ6の被走査面
8側に配され主走査方向と副走査方向とで共に正の屈折
力を有するプラスチック材料で形成されたトーリックレ
ンズ(プラスチックトーリックレンズ)7とを有してい
る。本実施形態ではトーリックレンズ7の主走査断面内
における光軸方向の肉厚が走査領域内で略一定となるよ
うに形成している。
クレンズ7の主走査断面内における光軸方向の肉厚の変
化量が軸上(レンズ高さ0mm )における中心肉厚を基準
としたとき、走査領域内において20%以下のことを意
味し、また光軸方向の肉厚とは光軸方向の母線間隔のこ
とを意味する。
よって偏向反射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8上に結像させ、かつ該光偏向器
5の偏向面の面倒れを補正している。
器(回転多面鏡)を汚れから保護している。10は防塵
ガラスであり、感光ドラム面8から拡散するトナーの汚
れから光学系を保護している。
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)を制限
してシリンドリカルレンズ部4に入射している。シリン
ドリカルレンズ部4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略平行光束の状態で出射する。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の偏向面で偏向反射された光束は
球面レンズ6とトーリックレンズ7とから成る走査レン
ズ系11を介して感光ドラム面8上に導光され、該光偏
向器5を所定方向に回転させることによって、該感光ド
ラム面8上を図中矢印B方向(主走査方向)に略等速度
直線運動で光走査している。これにより記録媒体として
の感光ドラム面8上に画像記録を行なっている。
に示す。
レンズ面の近軸曲率半径、Diは光偏向器側より第i番
目のレンズ厚及び空気間隔、Niは光偏向器側より順に
第i番目のレンズの材質の屈折率である。また光源波長
は675nm、ポリゴンミラーは8面体で外接円直径6
5mm、入射偏向角は53°である。
nはx−y平面上でレンズ面の高さyと距離xとの関係
式で表現される母線の関係式
において、前述の如く主走査断面内におけるトーリック
レンズ7の焦点距離をf2a、走査レンズ系(球面レン
ズ6とトーリックレンズ7との合成)11の焦点距離を
faとしたとき、 0.1<fa/f2a<0.3 ‥‥‥‥(1) なる条件式を満たすことが広画角化、高性能化、小型
化、プラスチックレンズの耐環境変動特性、そして価格
の点で優れたレーザー走査光学系を実現することができ
る。本実施形態のレーザー走査光学系はfa/f2a=
0.18であり、これは上記の条件式(1)を満足させ
ている。
ら被走査面8までの距離Lを走査レンズ系11の近軸焦
点距離faに対して1.34倍(L/fa=360.785mm/270m
m)に設定しており、これは従来1.43倍(L/fa=269.
14mm/188mm )に比して小さな比率にしている。本実施
形態ではこの比率(L/fa)を適切に設定し、またトーリ
ックレンズ7の主走査断面内における光軸方向の肉厚を
略一定とすることにより、球面レンズ6とトーリックレ
ンズ7との近軸合成焦点距離で規格化したときに走査レ
ンズ系11のレンズ全長を短くして装置全体の小型化を
図っている。
fa)=1.34に設定したが、これに限定されることは
なく、例えば該比率を1.34以下で、かつ1.2以上
であれば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。
ーリックレンズ7において、レンズ高さyと肉厚との関
係を示した説明図である。本実施形態では同図に示した
ように中心肉厚9.4mmに対し最軸外(レンズ高さ6
0mm)でも8.12mmあるので、その変化量は高々
1.3mm、中心肉厚の13.8%に過ぎない。
リックレンズ7の光軸方向の肉厚を略一定となるように
形成することにより、成形の安定性を確保し、歩留まり
の改善による低コストの達成と応力緩和により複屈折の
発生を抑制している。
ー走査光学系をLBP等の画像形成装置に適用すること
によって画質の劣化を改善することができ、これにより
走査線の太さ、濃度について良好なる画像を形成するこ
とができる。
要部断面図(主走査断面図)である。同図において図1
に示した要素と同一要素には同符番を付している。
なる点は球面レンズ及びトーリックレンズの各々のレン
ズ形状を異ならせて形成し、特に球面レンズ及びトーリ
ックレンズのレンズ厚さ(肉厚)を実施形態1より更に
薄型化にして形成したことである。その他の構成及び光
学的作用は前述の実施形態1と略同様であり、これによ
り同様な効果を得ている。
る走査レンズ系であり、正の屈折力を有するガラス材料
で形成された球面レンズ36と、該球面レンズ36の被
走査面8側に配され主走査方向と副走査方向とで共に正
の屈折力を有するプラスチック材料で形成されたトーリ
ックレンズ37とを有している。
リックレンズ37の主走査断面内における光軸方向の肉
厚(母線間隔)を前述の実施形態1より更に薄型化にす
ると共に、該トーリックレンズ37の主走査断面内にお
ける光軸方向の肉厚を実施形態1と同様に走査領域内で
略一定となるように形成している。
したパラメーターを用いて以下に示す。尚、光源波長は
675nm、ポリゴンミラーは8面体で外接円直径65
mm、入射偏向角は53°であり、前述の数値例1と同
様である。
18であり、これは上記の条件式(1)を満足させてい
る。
ら被走査面8までの距離Lを走査レンズ系11の近軸焦
点距離faに対して前述の実施形態1と同様に1.34
倍(L/fa=360.785mm/270mm)に設定しており、これは従
来1.43倍(L/fa=269.14mm/188mm )に比して小さな
比率にしている。本実施形態ではこの比率(L/fa)を適
切に設定し、またトーリックレンズ37の主走査断面内
における光軸方向の肉厚を略一定とすることにより、球
面レンズ36とトーリックレンズ37との近軸合成焦点
距離で規格化したときに走査レンズ系31のレンズ全長
を短くして装置全体の小型化を図っている。
ーリックレンズ37において、レンズ高さyと肉厚との
関係を示した説明図である。本実施形態では同図に示し
たように中心肉厚7.5mmに対しレンズ高さ60mm
でも6.8mmあるので、その変化量は高々0.7m
m、中心肉厚の9.3%に過ぎない。
1に比して更に小さいために中心肉厚を薄くしてもコバ
厚を十分確保することができ、これにより複屈折対策に
有効なレンズ形状を得ることができる。
リックレンズ37の主走査断面内における光軸方向の肉
厚を略一定となるように適切に形成することにより、小
型化、価格、耐環境変動特性で更に優れたものになると
共に、該トーリックレンズ37の更なる薄型化により複
屈折の発生を抑制し、副走査方向の結像性能の改善を図
っている。
ック材料で形成されたトーリックレンズの主走査断面内
における光軸方向の肉厚(母線間隔)を略一定となるよ
うに形成することにより、成形の安定性を確保し、歩留
まりの改善による低コストの達成と応力緩和により複屈
折の発生を抑制し、良好なる結像スポットで被走査面上
を走査することができるレーザー走査光学系を達成する
ことができる。
ザー走査光学系を用いて画像形成を行なうことにより、
画質の劣化を改善し、走査線の太さ、濃度について良好
なる画像を形成することができる画像形成装置を達成す
ることができる。
面図
関係を示す説明図
面図
関係を示す説明図
係を示す説明図
Claims (6)
- 【請求項1】 光源手段から出射した光ビームを偏向手
段に導光し、該偏向手段で偏向反射された光ビームを走
査レンズ系により被走査面上に導光し、該被走査面上を
光走査するレーザー走査光学系において、 該走査レンズ系は球面レンズと、主走査方向及び副走査
方向で共に正の屈折力を有するプラスチック材料で形成
されたトーリックレンズとを有し、 該トーリックレンズの主走査断面内における光軸方向の
肉厚を略一定としたことを特徴とするレーザー走査光学
系。 - 【請求項2】 光源手段から出射した光ビームを偏向手
段に導光し、該偏向手段で偏向反射された光ビームを走
査レンズ系により被走査面上に導光し、該被走査面上を
光走査するレーザー走査光学系において、 該走査レンズ系は球面レンズと、主走査方向及び副走査
方向で共に正の屈折力を有するプラスチック材料で形成
されたトーリックレンズとを有し、 該トーリックレンズの主走査断面内における光軸方向の
肉厚を略一定とし、 該偏向手段の偏向点から該被走査面までの距離を該走査
レンズ系の焦点距離に対して1.34倍以下で、かつ
1.2倍以上に設定したことを特徴とするレーザー走査
光学系。 - 【請求項3】 前記トーリックレンズの主走査断面内に
おける光軸方向の肉厚の変化量は軸上における中心肉厚
を基準としたとき、走査領域内において20%以下であ
ることを特徴とする請求項1又は2のレーザー走査光学
系。 - 【請求項4】 前記球面レンズは正の屈折力を有するこ
とを特徴とする請求項1又は2のレーザー走査光学系。 - 【請求項5】 前記球面レンズはガラス材料で形成され
ていることを特徴とする請求項1又は2のレーザー走査
光学系。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項記載のレ
ーザー走査光学系を用いて画像形成を行なうことを特徴
とする画像形成装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1500498A JP3459766B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | レーザー走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 |
US09/172,168 US6104520A (en) | 1997-10-17 | 1998-10-14 | Laser scanning optical system and image forming apparatus using the same |
EP98119551A EP0909969A3 (en) | 1997-10-17 | 1998-10-16 | Laser scanning optical system and image forming apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1500498A JP3459766B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | レーザー走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11202233A JPH11202233A (ja) | 1999-07-30 |
JP3459766B2 true JP3459766B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=11876762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1500498A Expired - Fee Related JP3459766B2 (ja) | 1997-10-17 | 1998-01-09 | レーザー走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3459766B2 (ja) |
-
1998
- 1998-01-09 JP JP1500498A patent/JP3459766B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11202233A (ja) | 1999-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3397624B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを具備するレーザビームプリンター | |
JP3466863B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像記録装置 | |
KR100295170B1 (ko) | 광학소자및이를이용하는주사광학장치 | |
JPH05346549A (ja) | 走査光学装置 | |
JP3445092B2 (ja) | 走査光学装置 | |
JP2006003728A (ja) | 走査結像光学系・光走査装置および画像形成装置 | |
JP2623147B2 (ja) | 光ビーム走査用光学系 | |
JP2000081584A (ja) | 走査光学装置 | |
JP3459766B2 (ja) | レーザー走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 | |
JP2956169B2 (ja) | 走査光学装置 | |
JP3576817B2 (ja) | 走査光学装置 | |
US6104520A (en) | Laser scanning optical system and image forming apparatus using the same | |
JP3420439B2 (ja) | 光走査光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタ | |
JP3459763B2 (ja) | レーザー走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 | |
JPH10260371A (ja) | 走査光学装置 | |
JPH09281422A (ja) | 走査光学装置 | |
JP3437331B2 (ja) | 光走査光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタ | |
JP3320239B2 (ja) | 走査光学装置 | |
JP3411661B2 (ja) | 走査光学系 | |
JPH10206728A (ja) | 光学素子及びそれを用いた走査光学装置 | |
JPH04153616A (ja) | 光走査光学系 | |
JPH09185006A (ja) | 走査光学装置 | |
JPH07146437A (ja) | 光ビーム走査用光学系 | |
JP2000131633A (ja) | 走査光学装置 | |
JP2001290094A (ja) | 光学素子及びそれを用いた走査光学装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070808 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130808 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |