JPH0365917A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPH0365917A JPH0365917A JP20238689A JP20238689A JPH0365917A JP H0365917 A JPH0365917 A JP H0365917A JP 20238689 A JP20238689 A JP 20238689A JP 20238689 A JP20238689 A JP 20238689A JP H0365917 A JPH0365917 A JP H0365917A
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- JP
- Japan
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- scanning
- optical
- semiconductor laser
- wavelength
- scanning direction
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims abstract description 23
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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Landscapes
- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1
本発明は、電子写真プロセスを有し高精細画像出力を要
求されるレーザービームプリンタやレーザービーム複写
機等に使用される光走査装置、すなわち半導体レーザー
などからの光束を像担持体等の上に露光走査する光走査
装置に関する。
求されるレーザービームプリンタやレーザービーム複写
機等に使用される光走査装置、すなわち半導体レーザー
などからの光束を像担持体等の上に露光走査する光走査
装置に関する。
[従来の技術]
従来、レーザービームプリンタやレーザービーム複写装
置内において半導体レーザー素子を用いて像担持体上に
画像を光走査して書き込む光走査装置では、半導体レー
ザーの自己発熱や外周温度変化によって半導体レーザー
の出力モードが変化してレーザービームの波長変動が起
こり、それにより被走査面である像担持体上のピント(
ビームウェストの位置)の変動や光走査光学系の倍率の
色収差による光走査方向の走査位置変動が起こるという
現象がある。これに対する対策として、半導体レーザー
素子自体を一定の温度下に配置してその5#Iをコント
ロールするというものがあった。
置内において半導体レーザー素子を用いて像担持体上に
画像を光走査して書き込む光走査装置では、半導体レー
ザーの自己発熱や外周温度変化によって半導体レーザー
の出力モードが変化してレーザービームの波長変動が起
こり、それにより被走査面である像担持体上のピント(
ビームウェストの位置)の変動や光走査光学系の倍率の
色収差による光走査方向の走査位置変動が起こるという
現象がある。これに対する対策として、半導体レーザー
素子自体を一定の温度下に配置してその5#Iをコント
ロールするというものがあった。
例えば、半導体レーザー素・子にベルチェ素子を熱的密
着させ、加熱、冷却によりレーザー素子の温度調節を行
なったり、ヒーターを設けて外気温度より高温でレーザ
ー素子の温度調節を行なったりして、上記半導体レーザ
ー素子の出力モード変化による波長変動を原因とするピ
ントや光走査位置の変動を防止し、光走査画像の低品位
化を防いでいた。
着させ、加熱、冷却によりレーザー素子の温度調節を行
なったり、ヒーターを設けて外気温度より高温でレーザ
ー素子の温度調節を行なったりして、上記半導体レーザ
ー素子の出力モード変化による波長変動を原因とするピ
ントや光走査位置の変動を防止し、光走査画像の低品位
化を防いでいた。
また一方、半導体レーザーの発振波長に対する要求が短
波長化してきている現在においては、ゲインガイドタイ
プ(利得導波路型)の多モード発振の半導体レーザーで
あって波長バンド幅の広いもの(半値幅で2〜3nm)
を、短波長化された素子の代わりとして用いねばならな
いという状況がある。
波長化してきている現在においては、ゲインガイドタイ
プ(利得導波路型)の多モード発振の半導体レーザーで
あって波長バンド幅の広いもの(半値幅で2〜3nm)
を、短波長化された素子の代わりとして用いねばならな
いという状況がある。
[発明が解決しようとする課!]
しかし乍ら、上記一定の温度下にレーザー素子を置くと
いう従来例では、半導体レーザー素子を温度調節する為
にベルチェ素子、ヒーター、温度制御手段等を用いなけ
ればならず、光走査装置としては高価なものとなってし
まっていた。
いう従来例では、半導体レーザー素子を温度調節する為
にベルチェ素子、ヒーター、温度制御手段等を用いなけ
ればならず、光走査装置としては高価なものとなってし
まっていた。
また、この従来例では、半導体レーザー素子から出射し
た光がコリメーターレンズなどの光学部材によりその強
度の何パーセントか反射され、半導体レーザー素子自身
に戻ってくる自己発振光により出力モード変化を起こす
という現象に対しては、対処困難であった、この現象に
対する対処法としては、上記コリメーターレンズなどの
光学部材の反射防止膜を多層膜で構成して反射率を極力
小さくすることで戻り光を抑えるとか、偏光素子を半導
体レーザー素子と光学部材の間の光路中に設けて光学部
材からの反射光を遮断するなどの方法があるが、いずれ
にせよ高価なものになることは避けられない。
た光がコリメーターレンズなどの光学部材によりその強
度の何パーセントか反射され、半導体レーザー素子自身
に戻ってくる自己発振光により出力モード変化を起こす
という現象に対しては、対処困難であった、この現象に
対する対処法としては、上記コリメーターレンズなどの
光学部材の反射防止膜を多層膜で構成して反射率を極力
小さくすることで戻り光を抑えるとか、偏光素子を半導
体レーザー素子と光学部材の間の光路中に設けて光学部
材からの反射光を遮断するなどの方法があるが、いずれ
にせよ高価なものになることは避けられない。
更に、半導体レーザーの波長変動に対して走査像面の移
動を防止するものとして、光走査光学系全系を通して軸
上色収差を補正することも考えられるが、この方法では
像面移動を防止することは出来るが倍率の色収差の補正
が行なわれていないので、半導体レーザーの波長が周囲
温度変化によるモード跳躍によって変動すると光走査長
が変動(デイスト−ジョンの変動も同時に起こる)して
しまう為、光走査レンズの光軸から離れる程、理想的に
光照射したい位置から光照射位置がずれてしまうことに
なる。そして、極端な場合、モードホップは瞬時に起こ
る為に波長が連続的ではなく離散的に変化して、走査画
像がとぎれた状態で記録されてしまうことにもなる。
動を防止するものとして、光走査光学系全系を通して軸
上色収差を補正することも考えられるが、この方法では
像面移動を防止することは出来るが倍率の色収差の補正
が行なわれていないので、半導体レーザーの波長が周囲
温度変化によるモード跳躍によって変動すると光走査長
が変動(デイスト−ジョンの変動も同時に起こる)して
しまう為、光走査レンズの光軸から離れる程、理想的に
光照射したい位置から光照射位置がずれてしまうことに
なる。そして、極端な場合、モードホップは瞬時に起こ
る為に波長が連続的ではなく離散的に変化して、走査画
像がとぎれた状態で記録されてしまうことにもなる。
従って1本発明の目的は、半導体レーザーの波長変動に
よる記録画像の不連続性を除去し高品位な画像を走査記
録することが出来る光走査装置を提供することにある。
よる記録画像の不連続性を除去し高品位な画像を走査記
録することが出来る光走査装置を提供することにある。
[課題を解決する為の手段]
上記目的を達成する為の本発明では、レーザー発振器よ
り発振されたレーザー光を一面または多面反射鏡などの
光偏向器により偏向し被照射体または像担持体上に光走
査する光走査装置において、主走査方向(光走査方向)
の倍率色収差(横収差の一因)を、波長幅±5nmに対
して、光走査ビームの走査方向のスポット径の4以内に
補正した走査光学系が用いられている。
り発振されたレーザー光を一面または多面反射鏡などの
光偏向器により偏向し被照射体または像担持体上に光走
査する光走査装置において、主走査方向(光走査方向)
の倍率色収差(横収差の一因)を、波長幅±5nmに対
して、光走査ビームの走査方向のスポット径の4以内に
補正した走査光学系が用いられている。
[実施例1
第1図は本発明の光走査装置の実施例の光路図である。
第1図には、光ビームが経時的に形成する走査面におけ
る構成と共に、これと並行して走査面に垂直な方向であ
る副走査方向(すなわち光軸に直交する2軸のうち光走
査方向に直交する方向)における構成が示されている。
る構成と共に、これと並行して走査面に垂直な方向であ
る副走査方向(すなわち光軸に直交する2軸のうち光走
査方向に直交する方向)における構成が示されている。
第1図において、画像信号に従って変調駆動される光源
である半導体レーザーダイオードlから発振される光束
は、コリメーターレンズ3a、3b、3c3dによって
平行光束に変換され、絞り部材10によってビーム外径
が決定される、そして、このビームは、シリントリカル
レンズ4a、4bで、光偏向器である回転多面鏡6の反
射面上に副走査方向にのみ集光されて線状光束となって
入射し、そこで偏向された後、光走査方向にf・θ特性
を持ち副走査方向に共役結像系として構成されたアナモ
フィックレンズ7a、7b、7Cによって被照射体面9
に集光される。このとき、回転多面鏡6の第1図の矢印
方向への等速回転によって、被照射体面9上のこの集光
ビームは線状に光走査される。
である半導体レーザーダイオードlから発振される光束
は、コリメーターレンズ3a、3b、3c3dによって
平行光束に変換され、絞り部材10によってビーム外径
が決定される、そして、このビームは、シリントリカル
レンズ4a、4bで、光偏向器である回転多面鏡6の反
射面上に副走査方向にのみ集光されて線状光束となって
入射し、そこで偏向された後、光走査方向にf・θ特性
を持ち副走査方向に共役結像系として構成されたアナモ
フィックレンズ7a、7b、7Cによって被照射体面9
に集光される。このとき、回転多面鏡6の第1図の矢印
方向への等速回転によって、被照射体面9上のこの集光
ビームは線状に光走査される。
第1図の構成において、2.5.8は防塵の為のカバー
ガラスであり、アナモフィックレンズ7a〜7cは副走
査方向において回転多面1116の反射面と被照射体面
9上に共役点を持っている。この為、回転多面鏡6が回
転に伴って歳差運動を起こしても、また、回転多面鏡6
自体の反射面加工精度により隣接する面の傾きがあって
も、被照射体面9上では同一の走査線上を走査するよう
になっている以上に加えて本発明の実施例においては、
半導体レーザーlの環境温度変化(自己発熱も含む)に
よってレーザー発光モードが変化し発振波長が離散的に
変動した場合でも(第5図、第7図参照)光走査の連続
性を確保する為に、また、ゲインガイド型の半導体レー
ザー等で多モード発振型である波長バンド幅の広いレー
ザー(第6図参照)を用いたときの光走査集光スポット
の色収差によるボケを解消する為に、全系において軸上
色収差は当然のこととして補正すると共に、回転多面鏡
6による光偏向によってアナモフィックレンズ7a〜7
cの倍率の色収差を、レーザー波長変動±5nmにおい
て±13μmの光走査位置変動に抑えている。
ガラスであり、アナモフィックレンズ7a〜7cは副走
査方向において回転多面1116の反射面と被照射体面
9上に共役点を持っている。この為、回転多面鏡6が回
転に伴って歳差運動を起こしても、また、回転多面鏡6
自体の反射面加工精度により隣接する面の傾きがあって
も、被照射体面9上では同一の走査線上を走査するよう
になっている以上に加えて本発明の実施例においては、
半導体レーザーlの環境温度変化(自己発熱も含む)に
よってレーザー発光モードが変化し発振波長が離散的に
変動した場合でも(第5図、第7図参照)光走査の連続
性を確保する為に、また、ゲインガイド型の半導体レー
ザー等で多モード発振型である波長バンド幅の広いレー
ザー(第6図参照)を用いたときの光走査集光スポット
の色収差によるボケを解消する為に、全系において軸上
色収差は当然のこととして補正すると共に、回転多面鏡
6による光偏向によってアナモフィックレンズ7a〜7
cの倍率の色収差を、レーザー波長変動±5nmにおい
て±13μmの光走査位置変動に抑えている。
即ち、軸上色収差に関しては、波長±5nmの変動に対
して±50um以内に補正している(第2図、第3図参
照)、この量を横収差に対応させると±2.5μm程度
の変動となり、換言すれば、レーザービームウェスト内
ではスポット径が変化することなく、ビームウェスト外
では、光走査のスポット径が30μmとすれば、レーザ
ーの波長変動±50mによって最大で30±2.5μm
程度のスポット径変動が起こるにすぎないことを意味す
る。
して±50um以内に補正している(第2図、第3図参
照)、この量を横収差に対応させると±2.5μm程度
の変動となり、換言すれば、レーザービームウェスト内
ではスポット径が変化することなく、ビームウェスト外
では、光走査のスポット径が30μmとすれば、レーザ
ーの波長変動±50mによって最大で30±2.5μm
程度のスポット径変動が起こるにすぎないことを意味す
る。
また、倍率の色収差に関しては、半導体レーザーのモー
ドホップは、−数的に、波長が670nm程度のもので
あると、約1nm程度の波長変動を起こす為(第7図参
@)、光走査中の任意の時刻にlnmの波長変動が起こ
ったとすると、光走査位置変動は最大で約2−5um
(41315)移動する程度に補正されている(第4図
開側。
ドホップは、−数的に、波長が670nm程度のもので
あると、約1nm程度の波長変動を起こす為(第7図参
@)、光走査中の任意の時刻にlnmの波長変動が起こ
ったとすると、光走査位置変動は最大で約2−5um
(41315)移動する程度に補正されている(第4図
開側。
この2.5μm程度の移動量は、本実施例の光走査ビー
ムスポット径(ピーク光強度に対して1 / e″にな
る強度の幅として測って)が走査方向に約30LLm
(副走査方向には約65μm)である為、走査位置の離
散的不連続変動として走査方向のスポット径の1/10
以下となる。この程度の変動であると。
ムスポット径(ピーク光強度に対して1 / e″にな
る強度の幅として測って)が走査方向に約30LLm
(副走査方向には約65μm)である為、走査位置の離
散的不連続変動として走査方向のスポット径の1/10
以下となる。この程度の変動であると。
被照射体9上の記録像として人間の目では判別できない
為、画質的な劣化は認められず高品位な画像の光走査が
可能となる。
為、画質的な劣化は認められず高品位な画像の光走査が
可能となる。
以上のことは、波長幅±5nmに対して言うなら、走査
位置の離散的不連続変動が走査方向のスポット径の尾程
度以下であればよいことになる。
位置の離散的不連続変動が走査方向のスポット径の尾程
度以下であればよいことになる。
一方、多モード発振レーザーを用いる場合、そのレーザ
ーのモード数によって波長バンド幅は異なるが(第6図
参照)、本実施例によれば光走査位置において光軸上の
位置と光軸から離れた位置とでのスポット径の差を削減
することが出来るので、光走査画像において光軸近傍の
解像力は良いが光走査域の端部に行くに従って解像度が
悪化すると言ったことは解消される。
ーのモード数によって波長バンド幅は異なるが(第6図
参照)、本実施例によれば光走査位置において光軸上の
位置と光軸から離れた位置とでのスポット径の差を削減
することが出来るので、光走査画像において光軸近傍の
解像力は良いが光走査域の端部に行くに従って解像度が
悪化すると言ったことは解消される。
以上の実施例の光学パラメータは以下の表1に詳細に記
載しである。符号1こついては第1図に示す通りである
。
載しである。符号1こついては第1図に示す通りである
。
表1
実施例(第1図において) 絞りloの径主走査方向1
3.2mm 副走査方向10゜5mm 使用レーザ
ー波長675±5nmθ=53“ (mm) d、 2 2 l d、 48.512 d4 2.73 dl4.19 d、 1.52 dtO,61 d、3.14 d、 27.71 (調!り d、。 4 d、、25(調整) 6口 6 d+x4 d、、 107.7 (調M) d、、 14. 59 a、、 29. 28 dtyl。
3.2mm 副走査方向10゜5mm 使用レーザ
ー波長675±5nmθ=53“ (mm) d、 2 2 l d、 48.512 d4 2.73 dl4.19 d、 1.52 dtO,61 d、3.14 d、 27.71 (調!り d、。 4 d、、25(調整) 6口 6 d+x4 d、、 107.7 (調M) d、、 14. 59 a、、 29. 28 dtyl。
Ia 2
dl。 24.11
d2゜ 4.83
d□ 4.72
d、、 20.06
a、、2.28
d、 18. 13
d□ 286.81
26 2
a−50
主走査方向 副走査方向
(mm) (mm)
rl CX3
C0rl Q)
CK)r−166,67166,67 r、 −44,438−44,438r修 ω
ωa rテ a 9 lll ll r目 r目 I4 r目 H rt 1ll rI@ 20 rg+ r3軍 I2コ 35、 753 39、 996 −49. 716 0 151、 41 3 0 0 0 0 −80. 298 0 −1136. 15 −102. 9 0゜ −148,41 0゜ O n+ d 1、 51633 35、 753 39、 996 −49.716 0口 151 41 38.912 −42. 648 0 0口 0口 0 0 ■ ■ −90,473 −28,685 0 O νd 64、 l n* 1. 5 1633 64. 1
n、 1.72825 28.5n、
1. 6031 1 60. 7ns
1. 51633 64. 1ns i、
51633 64. 1nt 1.
72825 28. 5na 1.516
33 64.1ne t、62004
36. 3nta i、 603 1 1
60. 7n、、 1. 62299
58. 2n+* 1. 51633
64. 1光走査長は光軸中心に対し±150m
m回転多面w!6はφ73 m mで6面体[発明の効
果1 以上説明した様に、本発明によれば、半導体レーザーを
用いた光走査光学系において、軸上の色収差はもとより
倍率の色収差が補正されることによって、半導体レーザ
ーの波長変動による走査位置の変動に起因する走査記録
画像の不連続性、または多モード発振半導4゜ 体レーザーの発振波長幅に起因する光軸外の解像度劣化
が改善され、走査記録画像の品質が向上させられる。し
かも、半導体レーザーの温度制御装置などを省くことが
出来るので、低価格化をも可能としている。
C0rl Q)
CK)r−166,67166,67 r、 −44,438−44,438r修 ω
ωa rテ a 9 lll ll r目 r目 I4 r目 H rt 1ll rI@ 20 rg+ r3軍 I2コ 35、 753 39、 996 −49. 716 0 151、 41 3 0 0 0 0 −80. 298 0 −1136. 15 −102. 9 0゜ −148,41 0゜ O n+ d 1、 51633 35、 753 39、 996 −49.716 0口 151 41 38.912 −42. 648 0 0口 0口 0 0 ■ ■ −90,473 −28,685 0 O νd 64、 l n* 1. 5 1633 64. 1
n、 1.72825 28.5n、
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1. 51633 64. 1ns i、
51633 64. 1nt 1.
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33 64.1ne t、62004
36. 3nta i、 603 1 1
60. 7n、、 1. 62299
58. 2n+* 1. 51633
64. 1光走査長は光軸中心に対し±150m
m回転多面w!6はφ73 m mで6面体[発明の効
果1 以上説明した様に、本発明によれば、半導体レーザーを
用いた光走査光学系において、軸上の色収差はもとより
倍率の色収差が補正されることによって、半導体レーザ
ーの波長変動による走査位置の変動に起因する走査記録
画像の不連続性、または多モード発振半導4゜ 体レーザーの発振波長幅に起因する光軸外の解像度劣化
が改善され、走査記録画像の品質が向上させられる。し
かも、半導体レーザーの温度制御装置などを省くことが
出来るので、低価格化をも可能としている。
第1図は本発明の実施例の構成図、第2図は実施例の走
査方向のビームウェスト像面湾曲量を示す収差図、第3
図は実施例の副走査方向のビームウェスト像面湾曲量を
示す収差図、第4図は実施例の倍率色収差を示す収差図
、第5図は単モード半導体レーザーの波長特性を示す図
、第6図は多モード半導体レーザーの波長特性を示す図
、第7図は半導体レーザーの発振波長温度依存性を示す
図である多面鏡、7a〜7C・・・・・アナモフィック
レンズ、9・・・・・被照q(体、10・・・ ・絞り
査方向のビームウェスト像面湾曲量を示す収差図、第3
図は実施例の副走査方向のビームウェスト像面湾曲量を
示す収差図、第4図は実施例の倍率色収差を示す収差図
、第5図は単モード半導体レーザーの波長特性を示す図
、第6図は多モード半導体レーザーの波長特性を示す図
、第7図は半導体レーザーの発振波長温度依存性を示す
図である多面鏡、7a〜7C・・・・・アナモフィック
レンズ、9・・・・・被照q(体、10・・・ ・絞り
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、レーザー発振器より発振されたレーザー光を光偏向
器により偏向し被照射体上に光走査する光走査装置にお
いて、走査方向の倍率色収差を、波長幅±5nmに対し
て、光走査ビームの走査方向のスポット径の1/2以下
に補正した走査光学系が用いられている光走査装置2、
前記走査光学系の軸上色収差が全系において補正されて
いる請求項1記載の光走査装置3、前記レーザー発振器
は単モード半導体レーザー素子である請求項1記載の光
走査装置。 4、前記レーザー発振器は多モード半導体レーザー素子
である請求項1記載の光走査装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1202386A JP2914504B2 (ja) | 1989-08-04 | 1989-08-04 | 光走査装置 |
DE69014908T DE69014908T3 (de) | 1989-01-09 | 1990-01-08 | Achromatisches optisches Laserabtastsystem. |
EP90100307A EP0378149B2 (en) | 1989-01-09 | 1990-01-08 | Achromatic-type laser scanning optical system |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5764399A (en) * | 1995-07-07 | 1998-06-09 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Scanning lens |
US7256815B2 (en) | 2001-12-20 | 2007-08-14 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming method, image forming apparatus, optical scan device, and image forming apparatus using the same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS62299927A (ja) * | 1986-06-20 | 1987-12-26 | Nikon Corp | テレセントリツクfθレンズ |
JPS63249119A (ja) * | 1987-04-03 | 1988-10-17 | Asahi Optical Co Ltd | f・θレンズ |
-
1989
- 1989-08-04 JP JP1202386A patent/JP2914504B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2914504B2 (ja) | 1999-07-05 |
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