JPH0792543B2 - レーザ走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
レーザ走査装置及びそれを用いた画像形成装置Info
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- JPH0792543B2 JPH0792543B2 JP2050590A JP5059090A JPH0792543B2 JP H0792543 B2 JPH0792543 B2 JP H0792543B2 JP 2050590 A JP2050590 A JP 2050590A JP 5059090 A JP5059090 A JP 5059090A JP H0792543 B2 JPH0792543 B2 JP H0792543B2
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- scanning
- laser
- optical deflector
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
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- H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
- H04N1/113—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザ走査装置及びそれを用いた画像形成装置
に関し、特にレーザ光束を偏向させる際の光偏向面の面
倒れ補正機能を有し、かつ走査面上におけるレーザスポ
ットの微小化を効果的に図った例えばLBP（レーザビー
ムプリンター）等の画像形成用に好適なものである。
に関し、特にレーザ光束を偏向させる際の光偏向面の面
倒れ補正機能を有し、かつ走査面上におけるレーザスポ
ットの微小化を効果的に図った例えばLBP（レーザビー
ムプリンター）等の画像形成用に好適なものである。
（従来の技術） 従来よりデジタル複写機、LBP等の画像形成用に使用さ
れているレーザ走査装置においてはまず半導体レーザ等
のレーザ光源から放射されたレーザ光束をコリメーター
レンズで平行光束としている。そして必要に応じてビー
ム整形光学系やシリンダーレンズを通過させた後ポリゴ
ンミラー等の等速回転を行う光偏向器に入射させてい
る。そして該光偏向器の偏向面で反射偏向させたレーザ
光束をｆ−θレンズ系により感光ドラム等の走査面上に
集光し所定形状のレーザスポットを形成し該レーザスポ
ットにより光走査を行っている。
れているレーザ走査装置においてはまず半導体レーザ等
のレーザ光源から放射されたレーザ光束をコリメーター
レンズで平行光束としている。そして必要に応じてビー
ム整形光学系やシリンダーレンズを通過させた後ポリゴ
ンミラー等の等速回転を行う光偏向器に入射させてい
る。そして該光偏向器の偏向面で反射偏向させたレーザ
光束をｆ−θレンズ系により感光ドラム等の走査面上に
集光し所定形状のレーザスポットを形成し該レーザスポ
ットにより光走査を行っている。
このレーザ走査装置に使われているｆ−θレンズ系はレ
ーザ光束を走査面上に集光させると共に走査面上の主走
査方向のレーザスポットの走査速度を等速にするという
光学的作用を有している。又、光偏向器の偏向面の面倒
れによる走査線のムラを補正する為に、多くの場合アナ
モフィックな光学系を利用して、偏向面と走査面とを共
役関係となるようにしている。
ーザ光束を走査面上に集光させると共に走査面上の主走
査方向のレーザスポットの走査速度を等速にするという
光学的作用を有している。又、光偏向器の偏向面の面倒
れによる走査線のムラを補正する為に、多くの場合アナ
モフィックな光学系を利用して、偏向面と走査面とを共
役関係となるようにしている。
従来のLBP等における画像形成用としては走査面上にお
けるレーザスポット径は100μｍ程度あれば良く、半導
体レーザを用いたｆ−θレンズ系の有効ＦナンバーFNO
は60〜100程度であった。この為走査面における焦点深
度も深く、走査面中央から周辺部に至るまでレーザスポ
ット径は比較的良好に保たれていた。
けるレーザスポット径は100μｍ程度あれば良く、半導
体レーザを用いたｆ−θレンズ系の有効ＦナンバーFNO
は60〜100程度であった。この為走査面における焦点深
度も深く、走査面中央から周辺部に至るまでレーザスポ
ット径は比較的良好に保たれていた。
（発明が解決しようとする問題点） 最近、LBP等では、より高解像度な画像形成を目的とし
て、ｆ−θレンズ系の有効ＦナンバーFNOが40以下で、
走査面上のレーザスポット径が50μｍ以下となるように
したレーザ走査装置が種々と提案されている。
て、ｆ−θレンズ系の有効ＦナンバーFNOが40以下で、
走査面上のレーザスポット径が50μｍ以下となるように
したレーザ走査装置が種々と提案されている。
このような有効ＦナンバーFNOが小さいｆ−θレンズ系
において、その１つのレンズにアナモフィック光学系を
用いて光偏向器の偏向面の面倒れ補正機能を持たせた場
合、走査面上の周辺部でのレーザビームの形状は円又は
楕円とならず三角形状となってしまい周辺部での画質を
悪化させるという問題点があった。
において、その１つのレンズにアナモフィック光学系を
用いて光偏向器の偏向面の面倒れ補正機能を持たせた場
合、走査面上の周辺部でのレーザビームの形状は円又は
楕円とならず三角形状となってしまい周辺部での画質を
悪化させるという問題点があった。
これに対して本出願人は例えば特開昭60−100118号公報
によりｆ−θレンズ系を全体として３つのレンズより構
成し、光偏向面の面倒れ補正機能を持ちながら走査面上
の周辺部までレーザスポットの形状を良好に保ち良好な
る光学性能を有したレーザ走査装置を提案している。
によりｆ−θレンズ系を全体として３つのレンズより構
成し、光偏向面の面倒れ補正機能を持ちながら走査面上
の周辺部までレーザスポットの形状を良好に保ち良好な
る光学性能を有したレーザ走査装置を提案している。
本発明は本出願人の先の提案によるｆ−θレンズ系を更
に改良し、全体として２つのレンズにより構成し、レン
ズ系全体の簡素化を図りつつ、走査面上の周辺部までレ
ーザスポット径を良好に維持し、かつ光偏向器の偏向面
の面倒れ補正機能を有し、組立上の偏心公差が緩い、例
えばLBP等に好適なレーザ走査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。
に改良し、全体として２つのレンズにより構成し、レン
ズ系全体の簡素化を図りつつ、走査面上の周辺部までレ
ーザスポット径を良好に維持し、かつ光偏向器の偏向面
の面倒れ補正機能を有し、組立上の偏心公差が緩い、例
えばLBP等に好適なレーザ走査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。
（問題点を解決するための手段） 本発明のレーザ走査装置は、レーザ光源からのレーザ光
束を集光系により光偏向器の光偏向面近傍に線状に結像
させ、該光偏向器で偏向されたレーザ光束をｆ−θレン
ズ系により走査面上に導光し、光走査するレーザ走査装
置において、該ｆ−θレンズ系は該光偏向器側から順に
主走査面内で正の屈折力の第１レンズとトーリック面を
有する主走査面内で正の屈折力の第２レンズの２つのレ
ンズから成り、主走査面内の全系の焦点距離fMと副走査
面内の全系の焦点距離fSは互いに異っており、該第１レ
ンズと第２レンズの間隔をD2、該第１レンズの光偏向器
側と走査面側のレンズ面の主走査面内の曲率半径を各々
R1M,R2M、該第２レンズの走査面側のレンズ面の主走査
面内の曲率半径をR4M、該第２レンズの光偏向器側のレ
ンズ面の副走査面内の曲率半径をR3S、該光偏向器の光
偏向面から該第２レンズの走査面側のレンズ面までの距
離をＬとしたとき 0.5＜L/fM ……（２） 0.4＜R1M/R4M＜1.5 ……（３） 0.7＜R2M/R3S ……（４） を満たすことを特徴としている。
束を集光系により光偏向器の光偏向面近傍に線状に結像
させ、該光偏向器で偏向されたレーザ光束をｆ−θレン
ズ系により走査面上に導光し、光走査するレーザ走査装
置において、該ｆ−θレンズ系は該光偏向器側から順に
主走査面内で正の屈折力の第１レンズとトーリック面を
有する主走査面内で正の屈折力の第２レンズの２つのレ
ンズから成り、主走査面内の全系の焦点距離fMと副走査
面内の全系の焦点距離fSは互いに異っており、該第１レ
ンズと第２レンズの間隔をD2、該第１レンズの光偏向器
側と走査面側のレンズ面の主走査面内の曲率半径を各々
R1M,R2M、該第２レンズの走査面側のレンズ面の主走査
面内の曲率半径をR4M、該第２レンズの光偏向器側のレ
ンズ面の副走査面内の曲率半径をR3S、該光偏向器の光
偏向面から該第２レンズの走査面側のレンズ面までの距
離をＬとしたとき 0.5＜L/fM ……（２） 0.4＜R1M/R4M＜1.5 ……（３） 0.7＜R2M/R3S ……（４） を満たすことを特徴としている。
又、本発明の画像形成装置は前述の構成要件を有したレ
ーザ走査装置を利用して画像形成を行っていることを特
徴としている。
ーザ走査装置を利用して画像形成を行っていることを特
徴としている。
（実施例） 第１図，第２図は各々本発明のレーザ走査装置を画像形
成装置に適用したときの光学系の要部概略図である。
成装置に適用したときの光学系の要部概略図である。
第１図は回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向
器３の回転により走査する方向の主走査方向の断面図、
第２図は主走査方向と直交する方向の副走査方向の光学
系の要部を展開した断面図である。
器３の回転により走査する方向の主走査方向の断面図、
第２図は主走査方向と直交する方向の副走査方向の光学
系の要部を展開した断面図である。
第1,第２図において１は半導体レーザ等のレーザ光源で
ある。２は集光系であり、例えばシリンドリカルレンズ
等から成り、レーザ光源１からのレーザ光束を副走査方
向に線状に集光し、回転多面鏡等から成る光偏向器３の
１つの偏向面3aに入射させている。
ある。２は集光系であり、例えばシリンドリカルレンズ
等から成り、レーザ光源１からのレーザ光束を副走査方
向に線状に集光し、回転多面鏡等から成る光偏向器３の
１つの偏向面3aに入射させている。
５はｆ−θレンズ系であり、光偏向器３の偏向面3aで反
射偏向されたレーザ光束を感光ドラム等から成る走査面
６上に所定形状のレーザスポットとなるように集光して
いる。光偏向器３の偏向面3aと走査面６とはｆ−θレン
ズ系により副走査面内で共役関係となっている。
射偏向されたレーザ光束を感光ドラム等から成る走査面
６上に所定形状のレーザスポットとなるように集光して
いる。光偏向器３の偏向面3aと走査面６とはｆ−θレン
ズ系により副走査面内で共役関係となっている。
そして光偏向器３をその回転軸４を中心に等速回転させ
ることにより、該レーザスポットで走査面６上を主走査
方向に等速走査をしている。又副走査方向の走査は主走
査に同期させて、一定速度で感光ドラムを回転させるこ
とにより行っている。
ることにより、該レーザスポットで走査面６上を主走査
方向に等速走査をしている。又副走査方向の走査は主走
査に同期させて、一定速度で感光ドラムを回転させるこ
とにより行っている。
本実施例におけるｆ−θレンズ系５は主走査面内で正の
屈折力を有する第１レンズＩとトーリック面を有し、主
走査面内で正の屈折力の第２レンズIIの２つのレンズを
有している。
屈折力を有する第１レンズＩとトーリック面を有し、主
走査面内で正の屈折力の第２レンズIIの２つのレンズを
有している。
又、ｆ−θレンズ系の主走査面内の焦点距離fMと副走査
面内の焦点距離fSは互いに異なるように構成される。
面内の焦点距離fSは互いに異なるように構成される。
本実施例では第１レンズＩを走査面側に凸面を向けたメ
ニスカス状の正の屈折力のレンズ、第２レンズを走査面
側のレンズ面がトーリック面より成る正の屈折力のレン
ズより構成している。
ニスカス状の正の屈折力のレンズ、第２レンズを走査面
側のレンズ面がトーリック面より成る正の屈折力のレン
ズより構成している。
本実施例ではｆ−θレンズ系を以上のように構成すると
共に条件式（１）〜（４）を満足するように各要素を設
定することにより、光偏向器の偏向面の面倒れ補正を行
うと共に走査面上の周辺部に至る走査面全体にわたりレ
ーザスポット径を適切な形状に維持し、良好なる光学性
能を有したレーザ走査装置を達成している。
共に条件式（１）〜（４）を満足するように各要素を設
定することにより、光偏向器の偏向面の面倒れ補正を行
うと共に走査面上の周辺部に至る走査面全体にわたりレ
ーザスポット径を適切な形状に維持し、良好なる光学性
能を有したレーザ走査装置を達成している。
次に前述の条件式（１）の技術的意味について説明す
る。
る。
条件式（１）は第１レンズと第２レンズとの間隔D2を適
切に設定し、２つのレンズによりｆ−θレンズを構成す
るときのレンズ系全体の小型化及び良好なるｆ−θ特性
を得る為のものであり、条件式（１）を外れると、これ
らの目的を達成するのが難しくなってくる。
切に設定し、２つのレンズによりｆ−θレンズを構成す
るときのレンズ系全体の小型化及び良好なるｆ−θ特性
を得る為のものであり、条件式（１）を外れると、これ
らの目的を達成するのが難しくなってくる。
条件式（２）は光偏向器の光偏向面から前記第２レンズ
の走査面側のレンズ面までの距離Ｌに関し、条件式
（２）を外れて距離Ｌが焦点距離fMに比べて長くなりす
ぎると走査面上の周辺部でのレーザスポットが３角形状
となってきて、画像形成の際の画質が低下しくるので良
くない。
の走査面側のレンズ面までの距離Ｌに関し、条件式
（２）を外れて距離Ｌが焦点距離fMに比べて長くなりす
ぎると走査面上の周辺部でのレーザスポットが３角形状
となってきて、画像形成の際の画質が低下しくるので良
くない。
条件式（３）は前記第１レンズの光偏向器側のレンズ面
の主走査面内の曲率半径R1Mと、第２レンズの走査面側
のレンズ面の主走査面内の曲率半径R4Mの比に関し、条
件式（３）の上限値を越えると主走査面上におけるレー
ザスポットの等速度性が不十分となり、又下限値を越え
ると主走査方向の像面弯曲が増大してくるので良くな
い。
の主走査面内の曲率半径R1Mと、第２レンズの走査面側
のレンズ面の主走査面内の曲率半径R4Mの比に関し、条
件式（３）の上限値を越えると主走査面上におけるレー
ザスポットの等速度性が不十分となり、又下限値を越え
ると主走査方向の像面弯曲が増大してくるので良くな
い。
条件式（４）は第１レンズの走査面側のレンズ面の主走
査面内の曲率半径R2Mと、前記第２レンズの光偏向器側
のレンズ面の副走査面内の曲率半径R3Sの比に関し、条
件式（４）を外れると主に副走査方向の像面弯曲が増大
してくるので良くない。
査面内の曲率半径R2Mと、前記第２レンズの光偏向器側
のレンズ面の副走査面内の曲率半径R3Sの比に関し、条
件式（４）を外れると主に副走査方向の像面弯曲が増大
してくるので良くない。
次に本発明に係るｆ−θレンズ系の後述する数値実施例
１〜３における主走査面内のレンズ断面図を第３図
（Ａ）〜第５図（Ａ）に、副走査面内のレンズ断面図を
第３図（Ｂ）〜第５図（Ｂ）に、走査面上における像面
弯曲を第３図（Ｃ）〜第５図（Ｃ）に、ｆ−θ特性を第
３図（Ｄ）〜第５図（Ｄ）に、波長680nmの半導体レー
ザを用いたときの走査面上におけるｆ−θレンズ系の光
軸上108mmの像高のレーザスポットの強度分布を第３図
（Ｅ）〜第５図（Ｅ）に示す。
１〜３における主走査面内のレンズ断面図を第３図
（Ａ）〜第５図（Ａ）に、副走査面内のレンズ断面図を
第３図（Ｂ）〜第５図（Ｂ）に、走査面上における像面
弯曲を第３図（Ｃ）〜第５図（Ｃ）に、ｆ−θ特性を第
３図（Ｄ）〜第５図（Ｄ）に、波長680nmの半導体レー
ザを用いたときの走査面上におけるｆ−θレンズ系の光
軸上108mmの像高のレーザスポットの強度分布を第３図
（Ｅ）〜第５図（Ｅ）に示す。
ｆ−θレンズ系の第１レンズを第1,第２実施例では走査
面側に凸面を向けた正のメニスカス状のレンズより構成
し、第３実施例では主走査面内で凸面を有するメニスカ
ス形状であるシリンダー面より成るレンズより構成して
いる。
面側に凸面を向けた正のメニスカス状のレンズより構成
し、第３実施例では主走査面内で凸面を有するメニスカ
ス形状であるシリンダー面より成るレンズより構成して
いる。
又、第２レンズは第１〜第３実施例において、いずれも
光偏向器側がシリンドリカル面、走査面側がトーリック
面より構成している。
光偏向器側がシリンドリカル面、走査面側がトーリック
面より構成している。
第３図（Ｃ）〜第５図（Ｃ）、そして第３図（Ｄ）〜第
５図（Ｄ）に示すように本発明に係るｆ−θレンズ系に
よれば走査面上における像面弯曲及びｆ−θ特性は良好
に補正されている。
５図（Ｄ）に示すように本発明に係るｆ−θレンズ系に
よれば走査面上における像面弯曲及びｆ−θ特性は良好
に補正されている。
又第３図（Ｅ）〜第５図（Ｅ）に示すように走査面上に
おけるレーザスポットの強度分布は、例えばピーク強度
の1/e2の強度に低下するスポット径は実施例１〜３にお
いて、いずれも全走査面において主走査方向に約40μ
ｍ、副走査方向に60μｍを維持し、かつ焦点深度±1mm
以上を確保している。
おけるレーザスポットの強度分布は、例えばピーク強度
の1/e2の強度に低下するスポット径は実施例１〜３にお
いて、いずれも全走査面において主走査方向に約40μ
ｍ、副走査方向に60μｍを維持し、かつ焦点深度±1mm
以上を確保している。
更に走査面上の周辺部でもレーザスポットの形状は良好
なる楕円を維持している。
なる楕円を維持している。
次に本発明に係るｆ−θレンズ系の数値実施例を示す。
数値実施例において光偏向器から数えて第ｉ番目のレン
ズ面の主走査面内と副走査面内の曲率半径を各々RiM,Ri
S、第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔をDi、第ｉレンズ
の材質の屈折率をNi、光偏向面から第１レンズの光偏向
器のレンズ面までの距離をD0として示している。
数値実施例において光偏向器から数えて第ｉ番目のレン
ズ面の主走査面内と副走査面内の曲率半径を各々RiM,Ri
S、第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔をDi、第ｉレンズ
の材質の屈折率をNi、光偏向面から第１レンズの光偏向
器のレンズ面までの距離をD0として示している。
（発明の効果） 本発明によればｆ−θレンズ系を前述の如く所定形状の
２つのレンズより構成することにより、簡易な構成によ
り走査面全面にわたりレーザスポット径の微小化及び走
査方向の像面弯曲を良好に補正し、かつ偏向面の面倒れ
補正機能を有した良好なる光学性能で光走査が可能なレ
ーザ走査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。
２つのレンズより構成することにより、簡易な構成によ
り走査面全面にわたりレーザスポット径の微小化及び走
査方向の像面弯曲を良好に補正し、かつ偏向面の面倒れ
補正機能を有した良好なる光学性能で光走査が可能なレ
ーザ走査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。
第１図，第２図は本発明のレーザ走査装置の主走査方向
と副走査方向の要部断面図、第３図〜第５図は本発明の
ｆ−θレンズ系の数値実施例１〜３の説明図である。第
３図〜第５図において（Ａ）は主走査方向のレンズ断面
図、（Ｂ）は副走査方向のレンズ断面図、（Ｃ）は走査
面上の像面弯曲の説明図、（Ｄ）はｆ−θ特性、（Ｅ）
は走査面上のレーザスポットの強度分布の説明図であ
る。 図中１はレーザ光源、２はシリンドリカルレンズ、３は
光偏向器、４は回転軸、５はｆ−θレンズ系、６は走査
面、である。
と副走査方向の要部断面図、第３図〜第５図は本発明の
ｆ−θレンズ系の数値実施例１〜３の説明図である。第
３図〜第５図において（Ａ）は主走査方向のレンズ断面
図、（Ｂ）は副走査方向のレンズ断面図、（Ｃ）は走査
面上の像面弯曲の説明図、（Ｄ）はｆ−θ特性、（Ｅ）
は走査面上のレーザスポットの強度分布の説明図であ
る。 図中１はレーザ光源、２はシリンドリカルレンズ、３は
光偏向器、４は回転軸、５はｆ−θレンズ系、６は走査
面、である。
Claims (3)
- 【請求項１】レーザ光源からのレーザ光束を集光系によ
り光偏向器の光偏向面近傍に線状に結像させ、該光偏向
器で偏向されたレーザ光束をｆ−θレンズ系により走査
面上に導光し、光走査するレーザ走査装置において、該
ｆ−θレンズ系は該光偏向器側から順に主走査面内で正
の屈折力の第１レンズとトーリック面を有する主走査面
内で正の屈折力の第２レンズの２つのレンズから成り、
主走査面内の全系の焦点距離fMと副走査面内の全系の焦
点距離fSは互いに異っており、該第１レンズと第２レン
ズの間隔をD2、該第１レンズの光偏向器側と走査面側の
レンズ面の主走査面内の曲率半径を各々R1M,R2M、該第
２レンズの走査面側のレンズ面の主走査面内の曲率半径
をR4M、該第２レンズの光偏向器側のレンズ面の副走査
面内の曲率半径をR3S、該光偏向器の光偏向面から該第
２レンズの走査面側のレンズ面までの距離をＬとしたと
き 0.5＜L/fM 0.4＜R1M/R4M＜1.5 0.7＜R2M/R3S を満たすことを特徴とするレーザ走査装置。 - 【請求項２】前記第１レンズは正の屈折力のメニスカス
状のレンズより成っていることを特徴とする請求項１記
載のレーザ走査装置。 - 【請求項３】前記レーザ走査装置を画像形成に利用した
ことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2050590A JPH0792543B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | レーザ走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| US07/660,883 US5153767A (en) | 1990-03-01 | 1991-02-26 | F-θ lens system and laser scanner using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2050590A JPH0792543B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | レーザ走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03251807A JPH03251807A (ja) | 1991-11-11 |
| JPH0792543B2 true JPH0792543B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12863189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2050590A Expired - Fee Related JPH0792543B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | レーザ走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5153767A (ja) |
| JP (1) | JPH0792543B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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