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DE3837553C2 - - Google Patents

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Publication number
DE3837553C2
DE3837553C2 DE3837553A DE3837553A DE3837553C2 DE 3837553 C2 DE3837553 C2 DE 3837553C2 DE 3837553 A DE3837553 A DE 3837553A DE 3837553 A DE3837553 A DE 3837553A DE 3837553 C2 DE3837553 C2 DE 3837553C2
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DE
Germany
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scanning
lens
cross
unit
lens unit
Prior art date
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DE3837553A
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English (en)
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DE3837553A1 (de
Inventor
Akira Tokio/Tokyo Jp Morimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd filed Critical Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Publication of DE3837553A1 publication Critical patent/DE3837553A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3837553C2 publication Critical patent/DE3837553C2/de
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Description

Die Erfindung betrifft ein für die Verwendung in einem Laserstrahldrucker geeignetes optisches Abtastsystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung.
Ein derartiges Abtastsystem ist aus DE 37 03 679 A1 bekannt.
Dieses bekannte Abtastsystem hat eine aus zwei Linsengruppen bestehende anamorphotische Abtasteinheit, deren erste Linse eine zylindrische konkave Fläche auf der Seite einer Ablenkeinheit und eine konkave sphärische Fläche auf der Seite der Abtastfläche aufweist. Dieses bekannte Abtastsystem ermöglicht zwar einen relativ großen Abtastwinkel und eine relativ gute Flächenneigungskorrektur. Jedoch ist der Brechungswinkel der vorgenannten ersten Linse groß, so daß die Länge der im Strahlengang dahinter vorzusehenden torischen Linse, die herstellungsmäßig teuer ist, erheblich zunimmt. Entsprechend dem erhöhten Retrofokus-Effekt wird es schwierig, die Korrektur der Aberration durchzuführen. Folglich muß für die Herstellung der torischen Linse mit hoher positiver Brechkraft eine teure Glassorte mit hoher Brechzahl verwendet werden.
Allgemein wird bei Abtastsystemen für Laserstrahldrucker ein Halbleiterlaser eingesetzt. Da das Licht eines Halbleiterlasers divergent ist, wird er normalerweise zusammen mit einer Kollimator-Linse verwendet, der die Laserstrahlen parallel ausrichtet. Der Divergenzwinkel des Laserlichts, das von dem Halbleiterlaser ausgestrahlt wird, unterscheidet sich in zwei Richtungen, nämlich einer Richtung parallel zur Verbindungsebene des Lasers (diese Richtung wird im folgenden als parallele Richtung bezeichnet) und einer Richtung senkrecht zur Verbindungsebene des Lasers (die im folgenden als senkrechte Richtung bezeichnet wird). Da der Divergenzwinkel in normaler Richtung größer ist als in paralleler Richtung, ist der Durchmesser des parallelen Strahls, der nach einem Durchgang durch die Kollimatorlinse erzielt wird, in normaler Richtung größer als in paralleler Richtung. Dies hat zur Konsequenz, daß die Lichtstrahlen, die schließlich auf einer Abtastoberfläche durch die Abtastlinseneinheit zusammengeführt werden, eine F-Zahl aufweisen, die in senkrechter Richtung kleiner ist. Der Punktdurchmesser, der proportional zur F-Zahl der Lichtstrahlen ist, ist in paralleler Richtung größer.
Um dieses Problem zu lösen, wurde der Öffnungsdurchmesser der Kollimatorlinse ausreichend klein gemacht, so daß so unerwünschte Lichtstrahlen in senkrechter Richtung blockiert werden, wodurch ein Strahlpunkt erzeugt wird, der gleichen Durchmesser sowohl in paralleler als auch in senkrechter Richtung aufweist, unter Aufgabe des energetischen Wirkungsgrades. Ein anderer Versuch bestand darin, ein anamorphotisches optisches System, wie zum Beispiel ein Prisma, zu verwenden, um dem Strahl eine Form zu geben.
Ein weiteres Problem mit herkömmlichen Druckern besteht darin, daß eine Ablenkeinheit, wie z. B. ein rotierender polygonaler Spiegel Unebenheiten in der Pfeilhöhe der Abtastlinien aufgrund von Kippbewegungen (tilting) erzeugt, die einen Fehler in eine Richtung verursachen, die senkrecht zur Hauptabtastrichtung verläuft (im folgenden als Hilfsabtastrichtung bezeichnet).
Zwei Verfahren wurden vorgeschlagen, um diese Schwierigkeiten zu korrigieren. Ein Verfahren besteht aus der Anordnung eines anamorphen optischen Systems vor der Ablenkeinheit, so daß das Laserlicht auf der Ablenkebene abgebildet wird, die mit einem Querschnitt des optischen Abtastsystems in Hilfsabtastrichtung zusammenfällt, wobei das Abtastlinsensystem ebenfalls so hergestellt wurde, daß es einen anamorphen Aufbau besitzt, der es erlaubt, daß Laserlicht auf der Abtastoberfläche rückabgebildet wird, so daß es mit der Ablenkebene konjugiert, um ungünstige Effekte der Kippbewegungen zu eliminieren. Das andere Verfahren umfaßt den Einsatz eines anamorphen optischen Systems und eines Abtastlinsensystems derart, daß die Brennweite und die Vergrößerung in Hilfsabtasteinrichtung ausreichend reduziert sind, um die ungewollten Effekte der Kippbewegungen zu minimieren.
Die erste Methode, die die lineare Abbildung des Laserlichts auf der Ablenkungsebene umfaßt, ist gegenüber Defekten oder Staubpartikeln auf der Ablenkungsebene empfindlich. Darüber hinaus bewirken Veränderungen im Ablenkungspunkt des rotierenden polygonalen Spiegels derartig starke Effekte, daß es schwierig ist, die gewünschten Eigenschaften über den gesamten Bereich der Abtastbreite aufrechtzuerhalten. Das zweite Verfahren erfordert den Einsatz eines komplexen optischen Systems, um die Strahlformung sicherzustellen. Darüber hinaus ist ein hohes Maß an Abmessungspräzision für den rotierenden polygonalen Spiegel erforderlich, um die nicht ausreichende Kippbewegungs-Korrektur zu kompensieren, was zu erhöhten Produktionskosten führt.
Eine f-R-Linse, gekennzeichnet durch Proportionalität zwischen dem Einfallswinkel und der Höhe eines Bildes wird vielfach in den Abtastlinsensystemen für die Umwandlung abgelenkter Lichtstrahlen auf der Abtastoberfläche an einer Stelle proportional zum Ablenkungswinkel verwendet. Um jedoch die Proportionalität (im folgenden als Linearität bezeichnet) zwischen Einfallswinkel und Abbildungshöhe zu erzielen, weist die f-R-Linse eine starke kissenförmige Aberration auf und erfordert, daß der Fehler, der hinsichtlich Linearität auftritt, sehr klein ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für den Einsatz in einem Laserstrahldrucker geeignetes Abtastsystem der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das kompakt ist und kostengünstig hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1(a) den Aufbau eines erfindungsgemäßen Abtastsystems im Schnitt in Abtastrichtung,
Fig. 1(b) den Gegenstand von Fig. 1(a) im Schnitt senkrecht zur Abtastrichtung,
Fig. 2 die Anordnung eines polygonalen Spiegels, der als Ablenkeinheit verwendet wird,
Fig. 3 die Abtastlinseneinheit im Schnitt in Abtastrichtung und im Schnitt senkrecht zur Abtastrichtung und
Fig. 4 bis 7 Abberationskurven für die Abtastlinseneinheit von weiter unten näher beschriebenen Ausführungsbeispielen 1 bis 4.
Fig. 1(a) zeigt ein erfindungsgemäßes Abtastsystem für einen Laserstrahldrucker im Schnitt in Abtastrichtung. Dieser Schnitt wird im folgenden als Hauptabtastquerschnitt bezeichnet. Hingegen zeigt Fig. 1(b) dieses Abtastsystem im Schnitt senkrecht zur Abtastrichtung. Dieser Schnitt wird im folgenden als Hilfsabtastquerschnitt bezeichnet.
Das Abtastsystem gemäß Fig. 1(a) und 1(b) umfaßt einen Halbleiterlaser 1, eine Kollimatorlinse 2, durch die das Laserlicht des Halbleiterlasers 1 im wesentlichen parallel gerichtet wird, eine zylindrische Linse 3, die eine Krümmung im Hilfsabtastquerschnitt aufweist und das Laserlicht im Hilfsabtastquerschnitt fokussiert, eine Ablenkeinheit 4, die im Strahlengang hinter einer Fokussierungsposition Fl angeordnet ist, wo das Laserlicht im Hilfsabtastquerschnitt mit Hilfe der zylindrischen Linse 3 fokussiert wird, und eine anamorphotische Abtastlinseneinheit 5, welche die Lichtstrahlen zusammenführt, die von der Abtasteinheit 4 auf die Abtastfläche 6 abgelenkt werden.
In Fig. 1 kennzeichnen Hf und Hb vordere und hintere Hauptpunkte im Hauptabtastquerschnitt und Hf′ und Hb′ vordere und hintere Hauptpunkte im Hilfsabtastquerschnitt.
Falls ein polygonaler Spiegel P als Ablenkeinheit 4 in dem oben beschriebenen optischen Abtastsystem verwendet wird, so sollte er natürlich derart angeordnet werden, daß die optische Achse O entlang der Linie abgelenkt wird, die sich vom Ablenkungspunkt M aus erstreckt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Der Ablenkungspunkt M sollte auf der optischen Achse zwischen dem Inkreis P₁ und dem Umkreis P₂ des polygonalen Spiegels liegen.
Der Aufbau der Abtastlinseneinheit 5, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird in Fig. 3 dargestellt. Sie besitzt einen Zwei-Elemente-Aufbau, der von der Seite der Ablenkeinheit aus besteht aus einer ersten Linse L₁, die aus einem zerstreuenden Linsenelement besteht, mit einer konkaven sphärischen Oberfläche auf der Seite der Ablenkeinheit und einer konkaven zylindrischen Fläche mit einer Krümmung im Hilfsabtastquerschnitt auf der Seite der Abtastfläche 6, und einer zweiten Linse L₂ mit einer ebenen Fläche auf der Seite der Ablenkeinheit und einer konvexen torischen Fläche auf der Seite der Abtastfläche, die eine stärkere Krümmung im Hilfsabtastquerschnitt besitzt.
Die Abtastlinseneinheit 5 weist eine kürzere Brennweite im Hilfsabtastquerschnitt als in der Hauptabtastrichtung auf und zeichnet ein Bild in einem begrenzten Abstand zum Gegenstandspunkt, der im Brennpunkt F₁ liegt, wo durch die zylindrische Linse 3 ein Bild erzeugt wird. Aufgrund dieser Eigenschaft reduziert die Abtastlinseneinheit in starkem Maße die Effekte von Kippbewegungen der Ablenkeinheit 4, die zwischen dem Brennpunkt F₁ und der Abtastlinseneinheit 5 angeordnet ist.
Falls die Brennweite der zylindrischen Linse so eingestellt ist, daß der Brennpunkt F₁, in dem ein Bild durch die zylindrische Linse 3 erzeugt wird, im Hilfsabtastquerschnitt konstant gehalten wird, kann die Gesamtbrennweite in der Hilfsabtastrichtung verändert werden. Daher kann eine optimale Strahlführung erzielt werden, selbst wenn die Form des einfallenden Laserstrahls aufgrund des elliptischen Verhältnisses des Halbleiterlasers oder der NA der Kollimatorlinse sich ändert, um einen Abbildungspunkt zu erzeugen, der die gewünschte Form besitzt.
Falls der Brennpunkt F₁ mit der Ablenkeinheit 4 zusammenfällt, ergibt sich ein sogenanntes konjugiertes System, wodurch bewirkt wird, daß selbst bei Kippbewegungen der Ablenkeinheit der Bildpunkt in der Abtastebene sich nicht verschiebt. Jedoch kann die Veränderung des Ablenkungspunktes am polygonalen Spiegel oder der Fehler, der während der Bearbeitung einer schwierig herzustellenden torischen Linse eingeführt wird, bewirken, daß der konjugierte Punkt auf der Bildebene verschoben wird, was eine große Veränderung in der Effizienz der Kippbewegungskompensation mit sich bringt.
Um diese unerwünschten Effekte der Verschiebung des konjugierten Punktes auf der Bildebene zu vermeiden, die durch Bearbeitungsfehler hervorgerufen sein können, wird bei der vorliegenden Erfindung der Brennpunkt F₁ bewußt aus dem Ablenkungspunkt verschoben.
Ein damit verbundener Vorteil, der aus dieser Anordnung hervorgeht, besteht darin, daß ein einfallender Strahl auf die ablenkende Oberfläche über einen gewissen Bereich fällt, anstatt ein Linienbild zu bilden, und dadurch in hohem Maße unbeeinflußt bleibt von Defekten und Staubpartikeln auf der ablenkenden Oberfläche.
Die erste Linsengruppe L₁ der Abtastlinseneinheit 5 ist zerstreuend im Hauptabtastquerschnitt, so daß sie in der Lage ist, sphärische Aberration und Koma zu kompensieren, die durch die sammelnde zweite Linsengruppe L₂ erzeugt werden. Gleichzeitig erlaubt die erste Linsengruppe L₁, daß einfallendes Licht in die zweite Linsengruppe L₂ an einer Stelle fern von der optischen Achse übertragen wird, wodurch eine kissenförmige Verzeichnung erzeugt wird, die stark genug ist, um die Linearität zwischen Einfallswinkel und Bildhöhe der f-R-Linse zu verbessern.
Die zweite Linsengruppe L₂ erzeugt eine starke kissenförmige Verzeichnung auf der Seite ihrer ebenen Oberfläche und stellt dadurch die notwendige Linearität der f-R-Linse sicher. Gleichzeitig ermöglicht die Sammelwirkung der zweiten Linsengruppe, die auf der Seite ihrer konvexen Oberfläche auftritt, daß einfallende Lichtstrahlen auf der Abtastfläche 6 gebündelt werden.
Die Lichtstrahlen, die in die Abtastlinseneinheit 5 eintreten, sind im Hilfsabtastquerschnitt divergent, so daß die Abtastlinseneinheit 5 eine stärkere Brech­ kraft im Hilfsabtastquerschnitt erfordert als im Hauptabtastquerschnitt. Die zweite Linsengruppe L₂ besitzt eine torische Oberfläche auf der Seite der Abtastfläche 6, die eine stärkere Krümmung im Hilfsabtastquerschnitt aufweist als im Hauptabtastquerschnitt. Dies hat zum Ergebnis, daß eine starke Sammelkraft erzielt wird. Zusätzlich ist die Verteilung der Brechkraft zwischen der torischen Oberfläche und der zerstreuenden zylindrischen Oberfläche der ersten Linsengruppe L₁ derart, daß jede in der Hilfsabtastrichtung auftretende Bildfeldwölbung wirksam kompensiert werden kann.
Eine weitere Anforderung, die von dem optischen Abtastsystem der vorliegenden Erfindung erfüllt wird, um die beabsichtigten Ergebnisse zu erzielen, besteht darin, die folgende Bedingung einzuhalten:
0,015 f < l < 0,15 f (1)
Dabei ist l der Abstand vom Brennpunkt F₁ im Hilfsabtastquerschnitt und der Ablenkeinheit, und f die Brennweite der Abtastlinseneinheit 5 im Hauptabtastquerschnitt.
Noch bessere Ergebnisse können erzielt werden, falls eine der folgenden drei zusätzlichen Bedingungen eingehalten wird. Die zweite Bedingung lautet:
2,2 < m < 3,2 (2)
Dabei ist m die Vergrößerung eines Bildes, das auf der Abtastfläche 6 im Hilfsabtastquerschnitt durch die Abtastlinseneinheit 5 gebildet wird, im Vergleich zum Bild, das im Brennpunkt F₁ gebildet wird.
Die Vergrößerung m wird ermittelt durch die Gleichung m = b/a, worin "a" den Abstand vom Brennpunkt F₁ zum vorderen Hauptpunkt Hf′ der Abtastlinseneinheit 5 im Hilfsabtastquerschnitt und b den Abstand vom hinteren Hauptpunkt Hb′ der Abtastlinseneinheit 5 zum Brennpunkt auf der Abtastfläche 6 kennzeichnet.
Die dritte Bedingung betrifft die Abtastlinseneinheit 5 und lautet:
Dabei ist n₁ der Brechungsindex der ersten Linsengruppe bei einer Wellenlänge des Laserlichtes r₂′ der Radius der Krümmung der zylindrischen Oberfläche im Hilfsabtastquerschnitt; n₂ der Brechungsindex der zweiten Linsengruppe und r₄′ der Radius der Krümmung der torischen Oberfläche im Hilfsabtastquerschnitt.
Die vierte Bedingung betrifft ebenfalls die Abtastlinseneinheit 5 und lautet:
0,3 f < | r₄ | < 0,5 f (4)
Dabei ist r₄ der Radius der Krümmung der torischen Oberfläche der zweiten Linsengruppe im Hauptabtastquerschnitt und f die Brennweite der Abtastlinseneinheit 5 im Hauptabtastquerschnitt.
Die erste Bedingung legt den Abstand vom Brennpunkt F₁ eines Bildes, das durch die zylindrische Linse 3 gebildet wird, zur Ablenkebene fest. Falls l kleiner als die untere Grenze ist, wird die Fläche des Bildes, das auf der Ablenkoberfläche erzeugt wird, reduziert, wodurch es für Oberflächenfehler oder Staubpartikel empfindlich wird. Darüber hinaus werden die Effekte einer Veränderung des Ablenkpunktes so groß, daß die Möglichkeit besteht, daß die gewünschte Funktion nicht über den gesamten Bereich der Abtastwinkel garantiert werden kann. Falls l die obere Grenze überschreitet, wird die Wirksamkeit im Hinblick auf die Kompensation der Kippbewegung reduziert, und es ist möglich, daß die Höhe zwischen den Abtastlinien nicht einheitlich ist.
Die zweite Bedingung legt die Vergrößerung eines Bildes, das auf der Abtastfläche 6 im Hilfsabtastquerschnitt durch die Abtastlinseneinheit 5 gebildet wird, im Vergleich zum Bild, das im Brennpunkt F₁ gebildet wird, fest. Falls m kleiner als die untere Grenze ist, muß die Abtastlinseneinheit näher zur Abtastoberfläche gebracht werden, um die erforderliche Vergrößerung zu erzielen, was wiederum zu einer sperrigen Linseneinheit führt. Darüber hinaus wird die Brennweite in der Hilfsabtastrichtung zu kurz, um eine zufriedenstellende Strahlbildung zu erzielen. Falls m größer als die obere Grenze ist, wird die Wirksamkeit der Kompensation von Kippbewegungen reduziert und die Effekte einer Veränderung des Ablenkungspunktes auf der Abtastfläche 6 werden unzulässig groß.
Die dritte Bedingung betrifft das Gleichgewicht, das im Hilfsabtastquerschnitt zwischen der konkaven zylindrischen Oberfläche der ersten Linsengruppe und der konvexen torischen Oberfläche der zweiten Linsengruppe erzielt werden sollte. Falls n₁r₄′/n₂r₂′ größer als die obere Grenze ist, wird die Streukraft der konkaven zylindrischen Oberfläche übermäßig stark und die Menge des einfallenden Lichtes an der konvexen torischen Linse der zweiten Linsengruppe wird im Vergleich zu ihrer Krümmung erhöht, wodurch eine gestörte Wellenfront-Aberration erzeugt wird. Falls n₁r₄′/n₂r₂′ kleiner als die untere Grenze ist, wird die streuende Wirkung der konkaven zylindrischen Oberfläche zu schwach, um wirksam die unterkompensierte Randfeldwölbung bei Hilfsabtastung zu kompensieren.
Die vierte Bedingung legt die Krümmung der torischen Oberfläche der zweiten Linsengruppe im Hauptabtastquerschnitt fest. Falls r₄ kleiner als die untere Grenze ist, kann ein kleines System realisiert werden, jedoch tritt andererseits ein verstärkter Asymmetriefehler (Koma) im Hauptabtastquerschnitt auf und ein gewünschter Punkt kann nicht erzielt werden. Falls r₄ größer als die obere Grenze ist, muß die zweite Linsengruppe näher an die Abtastfläche herangebracht werden, um eine hinreichendeBrechkraft des Gesamtsystems zu erzielen, was wiederum zur Erhöhung der Größe der Linseneinheit beiträgt.
Die Abtastlinseneinheit, die in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, muß nicht notwendigerweise einen hohen Brechungsindex für die torische Linse der zweiten Linsengruppe aufweisen, so daß ein preiswertes optisches Material verwendet werden kann, um die Produktionskosten zu reduzieren, indem die Bedingung n₂<1,7 erfüllt wird, wobei n₂ der Brechungsindex der zweiten Linsengruppe ist.
Bevorzugte Beispiele der Abtastlinseneinheit 5, die Teil des optischen Abtastsystems der vorliegenden Erfindung ist, werden im folgenden beschrieben, wobei gilt:
ri ist der Radius der Krümmung der "i-ten" Oberfläche im Hauptabtastquerschnitt, gezählt von der Seite der Ablenkeinheit;
ri′ ist der Radius der Krümmung der "i-ten" Oberfläche im Hilfsabtastquerschnitt;
di ist die Dicke oder der Luftabstand einer I-ten Linse;
nk ist der Brechungsindex einer K-ten Linsengruppe bei einer Wellenlänge des Laserlichtes;
e ist der Abstand zwischen dem Ablenkpunkt M und der ersten Oberfläche;
l ist der Abstand zwischen dem Brennpunkt F₁ und dem Ablenkpunkt M im Hilfsabtastquerschnitt;
b ist der Abstand zwischen der Abtastlinseneinheit und der Abtastoberfläche und
f ist die Brennweite in Hauptabtasteinrichtung.
Beispiel 1
Beispiel 2
Beispiel 3
Beispiel 4
Wie oben beschrieben, schafft die vorliegende Erfindung, die die erste Bedingung erfüllt, ein optisches Abtastsystem, das im Hinblick auf die Kompensation der Kippbewegungen und der Strahlformung sehr wirksam ist, und dennoch unempfindlich gegenüber Defekten oder Staubpartikeln auf der ablenkenden Oberfläche ist. Es ist kompakt und kostengünstig in der Herstellung.
Die Abtastlinseneinheit dieses optischen Systems weist einen zwei-Gruppen-zwei-Elementen-Aufbau auf und, falls eine der drei zusätzlichen Gleichungen erfüllt wird, können die Größe und die Herstellungskosten des optischen Abtastsystems noch weiter reduziert werden. Es ist für den Einsatz in einem Laserdrucker geeignet, wofür eine zufriedenstellende Funktion sichergestellt wird.

Claims (12)

1. Optisches Abtastsystem für die Verwendung in einem Laserstrahldrucker, umfassend
  • (a) eine Lasereinrichtung (1),
  • (b) eine Kollimatorlinse (2), die Laserlicht der Lasereinrichtung (1) empfängt und im wesentlichen parallele Lichtstrahlen aussendet,
  • (c) eine parallele Lichtstrahlen von der Kollimatorlinse (2) empfangende zylindrische Linse (3), die eine Krümmung in einem Querschnitt senkrecht zu einer Abtastrichtung aufweist und Laserlicht in einem Brennpunkt (F₁) in dem Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung fokussiert,
  • (d) eine Ablenkeinheit (4), welche von der zylindrischen Linse (3) kommende Lichtstrahlen ablenkt und im Strahlengang hinter dem Brennpunkt (F₁) der zylindrischen Linse (3) angeordnet ist, und
  • (e) eine anamorphotische Abtastlinseneinheit (5), welche von der Ablenkeinheit (4) abgelenkte Lichtstrahlen in einer Abtastebene (6) konzentriert und aus zwei Linsen (L1, L2) besteht,
  • (f) wovon die erste Linse (1) negative Brechkraft besitzt und eine konkave sphärische Fläche sowie eine konkave zylindrische Fläche mit einer Krümmung in dem Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung aufweist, und
  • (g) wovon die zweite Linse (L2) auf der Seite der Ablenkeinheit (4) eine ebene Fläche und auf der Seite der Abtastebene (6) eine konvexe torische Fläche aufweist, welche eine stärkere Krümmung in dem Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung besitzt,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • (h) die erste Linse (L1) der Abtastlinseneinheit (5) die konkave sphärische Fläche auf der Seite der Ablenkeinheit (4) und die konkave zylindrische Fläche auf der Seite der Abtastebene (6) aufweist, und
  • (i) folgende Bedingung erfüllt ist: 0,015 f<1<0,15 f,worin bedeuten:
    f=Brennweite der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt in Abtastrichtung und
    l=Abstand zwischen dem Brennpunkt (Fl) in Querschnittsrichtung senkrecht zur Abtastrichtung und einem Ablenkpunkt (M) der Ablenkeinheit (4).
2. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß folgende weitere Bedingung erfüllt ist: 2,2 < m < 3,2 ,worin bedeutet:
m = Vergrößerung eines von der Abtastlinseneinheit (5) erzeugten Bildes in der Abtastebene (6) senkrecht zur Abtastrichtung im Vergleich zu einem von der zylindrischen Linse (3) erzeugten Bild.
3. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß folgende weitere Bedingung erfüllt ist: 0,4 < | n₁ r₄′ | / | n₂ r₂′ | < 0,8,worin bedeuten:
n₁ = Brechzahl der ersten Linse (L1) der Abtastlinseneinheit (5) für eine Wellenlänge des Laserlichtes,
n₂ = Brechzahl der zweiten Linse (L2) der Abtastlinseneinheit (5),
r₂′ = Krümmungsradius der zylindrischen Fläche der ersten Linse (L1) im Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung und
r₄′ = Krümmungsradius der torischen Fläche der zweiten Linse (L2) im Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung.
4. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß m durch folgende Gleichung bestimmt ist: m = b/a,worin bedeuten:
a = Abstand zwischen dem Brennpunkt und einem vorderen Hauptpunkt der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung und
b = Abstand zwischen einem hinteren Hauptpunkt der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung und der Abtastfläche (6).
5. Optisches Abtastsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß folgende weitere Bedingung erfüllt ist: 0,3 f < | r₄ | < 0,5 f,worin bedeutet:
r₄ = Krümmungsradius der torischen Fläche der zweiten Linse (L2) der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt in Abtastrichtung.
6. Optisches Abtastsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß folgende weitere Bedingung erfüllt ist: n₂ < 1,7,worin bedeutet:
n₂ = Brechzahl der zweiten Linse (L2) der Abtastlinseneinheit (5).
7. Optisches Abtastsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit (4) ein polygonaler Spiegel ist.
8. Optisches Abtastsystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingungen erfüllt sind: worin bedeuten:
ri = Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt in Abtastrichtung,
ri′ = Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung,
di = Dicke oder Luftabstand der i-ten Linse der Abtastlinseneinheit (5) und
e = Abstand zwischen dem Ablenkpunkt M der Ablenkeinheit (4) und der ersten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5).
9. Optisches Abtastsystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingungen erfüllt sind: worin bedeuten:
ri = Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt in Abtastrichtung,
ri′ = Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung,
di = Dicke oder Luftabstand der i-ten Linse der Abtastlinseneinheit (5) und
e = Abstand zwischen dem Ablenkpunkt M der Ablenkeinheit (4) und der ersten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5).
10. Optisches Abtastsystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingungen erfüllt sind: worin bedeuten:
ri = Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt in Abtastrichtung,
ri′ = Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung,
di = Dicke oder Luftabstand der i-ten Linse der Abtastlinseneinheit (5) und
e = Abstand zwischen dem Ablenkpunkt M der Ablenkeinheit (4) und der ersten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5).
11. Optisches Abtastsystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingungen erfüllt sind: worin bedeuten:
ri = Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt in Abtastrichtung,
ri′ = Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5) im Querschnitt senkrecht zur Abtastrichtung,
di = Dicke oder Luftabstand der i-ten Linse der Abtastlinseneinheit (5) und
e = Abstand zwischen dem Ablenkpunkt M der Ablenkeinheit (4) und der ersten Linsenfläche der Abtastlinseneinheit (5).
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE34438E (en) * 1986-07-14 1993-11-09 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Tilt error corrective scanning optical system
JPH07113706B2 (ja) * 1988-12-16 1995-12-06 大日本スクリーン製造株式会社 光ビーム走査用レンズ
JP2928552B2 (ja) * 1989-08-31 1999-08-03 株式会社東芝 走査式光学装置
JP3222498B2 (ja) * 1990-09-27 2001-10-29 旭光学工業株式会社 走査光学系
US5216550A (en) * 1990-10-29 1993-06-01 Intermec Corporation Optical system for scanning device
US5161064A (en) * 1990-11-21 1992-11-03 Polaroid Corporation Radiation source for a printer
US5157535A (en) * 1992-01-29 1992-10-20 Lexmark International, Inc. Monolithic optical scanner
JP3193546B2 (ja) * 1993-01-14 2001-07-30 旭光学工業株式会社 反射型走査光学系
JPH06324274A (ja) * 1993-01-20 1994-11-25 Asahi Optical Co Ltd 走査光学系
JPH06214178A (ja) * 1993-01-20 1994-08-05 Asahi Optical Co Ltd 走査光学系
US5453870A (en) * 1993-02-04 1995-09-26 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Optical scanning system
US5541760A (en) * 1993-12-22 1996-07-30 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Scanning optical system
JP3641295B2 (ja) * 1994-07-11 2005-04-20 ペンタックス株式会社 走査光学系
TW522714B (en) 2000-09-20 2003-03-01 Ind Tech Res Inst Optical scanning device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5735823A (en) * 1980-08-06 1982-02-26 Canon Inc Scanning optical system having inclination correcting function
US4379612A (en) * 1979-09-04 1983-04-12 Canon Kabushiki Kaisha Scanning optical system having a fall-down correcting function
WO1982002955A1 (en) * 1981-02-23 1982-09-02 Gen Optronics Corp Improved diffraction grating scanner with anamorphic correction of scan curvatures
JPS57144515A (en) * 1981-03-03 1982-09-07 Canon Inc Scan optical system having fall compensating function
JPS57144516A (en) * 1981-03-03 1982-09-07 Canon Inc Scan optical system having fall compensating function
JPS57144514A (en) * 1981-03-03 1982-09-07 Canon Inc Scan optical system having fall compensating function
US4448663A (en) * 1982-07-06 1984-05-15 The Dow Chemical Company Double L-shaped electrode for brine electrolysis cell
JPS59147316A (ja) * 1983-02-10 1984-08-23 Canon Inc 光走査装置
US4715699A (en) * 1985-01-28 1987-12-29 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Scanning optical system for laser beam printers
JPH0782157B2 (ja) * 1986-01-24 1995-09-06 株式会社リコー 面倒れ補正機能をもつ走査光学系
JPH0627904B2 (ja) * 1986-02-06 1994-04-13 旭光学工業株式会社 レーザービームの走査光学系
JP2563260B2 (ja) * 1986-04-11 1996-12-11 松下電器産業株式会社 光ビ−ム走査装置

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