JP2572300B2 - 画像走査装置 - Google Patents

画像走査装置

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JP2572300B2
JP2572300B2 JP2220310A JP22031090A JP2572300B2 JP 2572300 B2 JP2572300 B2 JP 2572300B2 JP 2220310 A JP2220310 A JP 2220310A JP 22031090 A JP22031090 A JP 22031090A JP 2572300 B2 JP2572300 B2 JP 2572300B2
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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、ポリゴンミラー等の回転多面鏡からなる偏
向手段と走査レンズにより、光ビームを被走査面に結像
し走行させて、被走査面に画像を記録したり或いは被走
査面上の画像を読み取る画像走査装置に関し、より詳し
くは回転多面鏡に入射する光ビームの入射角を微調整す
ることにより、回転多面鏡の面倒れ誤差補正を行う画像
走査装置に関する。
（従来の技術） 平面走査型の製版用スキャナ等においては、画像読取
り或いは記録用の光ビームを主走査方向に沿って周期的
に偏向する必要がある。そして、この偏向手段として、
ポリゴンミラー（回転多面鏡）が一般に使用される。
ところで、ポリゴンミラーで偏向された光ビームの被
走査面上の軌跡（被走査面の主走査方向に時々刻々結像
される多数の結像点の集合からなるラインであり、以下
トレースラインという）は、必ずしも完全な直線にはな
らず、ポリゴンミラーの面倒れ誤差に起因して副走査方
向のピッチずれや湾曲を発生し勝ちである。
このようなピッチずれや湾曲を発生し、その度合が大
きい場合は、結果的に描画品質や読取り精度が損なわれ
る。そこで、このような不具合を防止するために、従来
よりポリゴンミラーの面倒れ誤差補正が行われている。
ここに、ポリゴンミラーの面倒れとは、回転軸に対し
て各ミラー面の平行度が不揃いの状態になることをい
い、加工精度上の限界に起因して面倒れ誤差（例えば、
±１″）が発生する。
そして、この種の面倒れ誤差補正を行う画像走査装置
の一従来例として、特開昭58−100117号公報に開示され
たものがある（以下第１従来例という）。この第１従来
例では、ポリゴンミラーの回転軸に垂直な主走査面から
レーザビームをポリゴンミラーに入射させると共に、ポ
リゴンミラーの面倒れ誤差に相当する量を主走査面から
ずらす方向に入射ビームを振って、ポリゴンミラーのミ
ラー面からの反射ビームが必ず主走査面に反射するよう
に、ポリゴンミラーの各面の面倒れ誤差と回転軸の回転
角度に応じてレーザビームのポリゴンミラーへの入射角
をAOD（音響光学偏向器）等により微調整し、これによ
りトレースラインにピッチずれや湾曲が発生するのを抑
制する。即ち、トレースラインの湾曲量を打ち消す方向
にレーザビームの入射角を微調整する構成をとる。
なお、主走査面とは、ポリゴンミラーの各ミラー面に
より反射される光ビームを結像して感光材に導くｆ・θ
レンズの光軸を含みポリゴンミラーの回転軸に垂直な偏
向面をいう。
また、他の従来例（以下第２従来例という）として、
特開昭60−186821号公報に開示されたものがある。この
第２従来例では、レーザビームの主走査面外であって、
ポリゴンミラーの出射側に設けられるｆ・θレンズの光
軸の真下からポリゴンミラーに入射させると共に、上記
第１従来例同様にポリゴンミラーの各ミラー面の面倒れ
誤差に応じて、レーザビームのポリゴンミラーに対する
入射角をAOD等により微調整してトレースラインに湾曲
が発生するのを抑制する構成をとる。
上記のように、ポリゴンミラーに対してｆ・θレンズ
の真下からレーザビームを入射させる場合は、トレース
ラインに発生する湾曲量を小さくできるものの、主走査
面がｆ・θレンズの光軸外にあるため、入射光線がｆ・
θレンズの光軸に対して或る角度を持ち、この角度の影
響により、反射ビームの結像スポットが走査中心から端
へ進めば進む程、理想走査線からずれる現象を生じ、結
局トレースラインの両端側が同一方向に変形する弓張り
状のラインボウ（第７図参照）を生じ、描画品質や読取
り精度が損なわれるという欠点がある。
そこで、この第２従来例においては、ラインボウを補
正するために、凹面鏡等の光学的補正手段が設けられ
る。
（発明が解決しようとする課題） ところで、上記第１従来例による場合は、走査レンズ
としてｆ・θレンズを用いるため、その結像特性（走査
特性）により、面倒れ誤差のあるポリゴンミラーが回転
すると、これに起因して入射ビームとポリゴンミラー間
の角度が時々刻々変化するため、トレースラインが第７
図に示すように、図上Ｘ軸に相当する理想走査線に対し
て非線形状態に傾斜するねじれ現象を発生する。このよ
うな、ねじれ現象を発生すると、トレースラインの理想
走査線に対する副走査方向におけるずれ量がポリゴンミ
ラーの同一のミラー面において区々に異なることにな
る。
従って、この第１従来例によれば、面倒れ誤差量のみ
ならず、ポリゴンミラーの回転軸の回転角度を検出し、
両情報に従ってレーザビームの入射角を同一のミラー面
あたり連続的に微調整して、ねじれ現象を解消する必要
がある。このため、極めて高速、且つ高精度の制御を要
し、制御系の構成が複雑、且つ大型化し、コストアップ
を招来するという欠点がある。
一方、上記第２従来例によれば、入射光ビームのレン
ズ光軸に対する入射角が大きく（例えば５〜15゜）なる
ので、大きなラインボウを生じて実用にならない。これ
を補正するには、レーザビームの走査幅と同程度あるい
はそれ以上の大きな凹面鏡を必要とするため、記録ある
いは読み取りが大サイズ化するに伴って、光学系が複
雑、且つ大型化し、コストアップを招来するという欠点
がある。
（発明の目的） 本発明は、上記従来義重の諸欠点を解消するためにな
されたものであり、簡潔な装置構成で、回転多面鏡の面
倒れ誤差を補正でき、描画品質や読取り精度の向上が図
れる画像走査装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、回転多面鏡に入射する光ビームの入射角を
微調整することにより回転多面鏡の面倒れ誤差補正を行
う画像走査装置において、ｆ・sinθなる走査特性を有
し、その光軸を前記回転多面鏡の回転軸に略直交する状
態で配置した走査レンズと、前記回転多面鏡の回転軸と
前記走査レンズの光軸を含む面内であって、走査レンズ
の略直上又は直下から前記光ビームを回転多面鏡に入射
させ、かつ、その入射光路を可変になす光路可変手段
と、検出された前記回転多面鏡の各ミラー面毎の面倒れ
誤差量に基づき、面倒れ誤差補正量を算出する演算手段
と、算出された各ミラー面毎の面倒れ誤差補正量に基づ
き前記光路可変手段を駆動して前記光ビームの入射角を
前記回転多面鏡の回転軸と前記走査レンズの光軸を含む
面内で、前記走査レンズの光軸に対して前記回転多面鏡
の各ミラー面毎に微調整する制御手段と、を備えたこと
を特徴としている。
また、本発明に係る画像走査装置は、回転多面鏡のい
ずれのミラー面により走査されているかを検出する検出
手段と、回転多面鏡の各ミラー面の面倒れ誤差をキャン
セルできる面倒れ誤差補正量に関する補正データを予め
記憶した記憶手段とを備え、前記検出手段により検出さ
れたミラー面に対する補正データを前記記憶手段から読
み出して、この補正データに基づき該当するミラー面の
面倒れ誤差を補正するようにしたことを特徴としてい
る。
（作用） 上記のように、回転多面鏡のミラー面で反射された光
ビームを結像する走査レンズとしてｆ・sinθレンズを
用いる場合は、これの結像特性（走査特性）により、ｆ
・sinθレンズの光軸に対して入射光ビームが或る傾き
角を持っていても、この傾き角に直角な方向に入射光ビ
ームを振ることにより、ｆ・sinθレンズを出たスポッ
ト光の副走査方向における光軸からの位置ずれを、面倒
れ誤差を有する回転多面鏡の回転にもかかわらずほぼ一
定の値に維持できる。従って、ラインボウは実用上無視
できるほど小さくなる。
また、回転多面鏡の回転軸と前記走査レンズの光軸を
含む面内であって、ｆ・sinθレンズの光軸の略直下又
は真上から光ビームを回転多面鏡に入射させる場合は、
トレースラインの湾曲が副走査方向を基準にして左右対
称に現れるので、上記したトレースラインのねじれ現象
を発生することがない。従って、面倒れ誤差補正を１個
のミラー面において時間的に連続して行う必要がなく、
ミラー面毎に行えばよいので、簡潔な制御構成で実現で
きる。
（実施例） A.全体構成 第１図は、本発明に係る画像走査装置の一実施例の全
体構成を示す斜視図である。この装置１は、主偏向器と
してポリゴンミラー（回転多面鏡）９を備えた平面走査
型の製版用スキャナとなっており、図中に示すＸ方向及
びＹ方向が、夫々画像走査装置における主走査方向及び
副走査方向に相当する。
レーザ光源２で発生したレーザビームLBは、ハーフミ
ラー３によって主光ビームLMと参照光ビームLRとに分割
される。主光ビームLMは、ミラー５で反射された後に、
光路可変手段を兼用する前置偏向器としてAOD（音響光
学偏向器）８へ入射する。AOD8には、図外の画像信号発
生装置より主光ビームLMをON/OFF変調する画像信号SIが
入力され、後述するように感光材12に対する記録動作が
行われる。
一方、参照光ビームLRは、ミラー6,7によって順次反
射され、主光ビームLMと平行なビームとなってAOD8へ入
射する。AOD8には、後述の第６図で示される制御装置70
（面倒れ誤差補正量の演算手段及び入射光ビームの微調
整用の制御手段）からポリゴンミラー９のミラー面に対
する光ビームの入射角をミラー面毎に微調整するための
角度調整信号ASが入力されるようになっており、この角
度調整信号ASに応じて主光ビームLM及び参照光ビームLR
をFY方向へ偏向する。このFY方向は、副走査方向Ｙに対
して光学的に等価な方向である。また、主光ビームLM,
参照光ビームLRの夫々の偏向角度は、実質的に同一であ
る。
AOD8によって偏向された後の主光ビームLM,参照光ビ
ームLRは、ミラー13を介して図示するａ方向に等速回転
するポリゴンミラー９に入射する。その結果、主光ビー
ムLM,参照光ビームLRは、ポリゴンミラー９の回転に伴
ってFX方向へ周期的に偏向されたビームとなる。このFX
方向は、主走査方向Ｘに対して光学的に等価な方向であ
る。
偏向後の光ビームLM,LRのうち、主光ビームLMは、ｆ
・sinθレンズ10を通った後にミラー（折り返しミラ
ー）11で反射されて感光材12へと向かう。従って、ポリ
ゴンミラー９の回転に伴って主光ビームLMは、感光材12
を主走査方向Ｘに走査し、その表面を選択的に露光す
る。この走査の軌跡、即ちトレースラインTLは、画像記
録における走査線を規定する。
また、感光材12は、図外の搬送機構により主光ビーム
LMに対して相対的に副走査方向Ｙに移動され、これによ
って画像信号SIに応じた２次元画像が潜像として感光材
12上に記録される。なお、第１図において、AOD8は、ｆ
・sinθレンズ10の光軸の真下に設けられ、光軸及びこ
れに直交するポリゴンミラー９の回転軸とを含む面内か
ら光ビームをポリゴンミラー９の各ミラー面に入射する
ようになっている。また、図示例では、ミラー13を介し
て光ビームをポリゴンミラー９のミラー面に入射させる
構成をとるが、ミラー13を設けずAOD8から直接に光ビー
ムを入射させる構成をとることもできる。
一方、ポリゴンミラー９で偏向された参照光ビームLR
は、ｆ・sinθレンズ10を通った後にフォトセンサアレ
イ（グレーティングセンサ）100に入射する。このフォ
トセンサアレイ100は、長尺の絶縁性基板40の上に複数
のフォトセンサ20a,20b,…,20mを直線的に配列して固定
した構造をとる。そして、フォトセンサアレイ100は、
その長手方向DXと幅方向DYとが夫々主走査方向Ｘと副走
査方向Ｙとに対して光学的に等価となるように配置され
ている。換言すれば、フォトセンサアレイ100の配置位
置は、感光材12上の主光ビームLM、即ちトレースライン
TLに対して等価な位置となっている。
加えて、フォトセンサ20a〜20mの夫々は、互いに平行
に配列した上部センサと下部センサを有している。そし
て、フォトセンサ20a〜20mの夫々の上部センサが電気的
に相互に接続されて上部センサアレイ100Uを構成してい
る。また、フォトセンサ20a〜20mの夫々の下部センサも
電気的に相互に接続されて下部センサアレイ100Lを構成
している。フォトセンサアレイ100によって参照光ビー
ムLRを受光したとき、上部センサアレイ100U及び下部セ
ンサアレイ100Lによってこの参照光ビームLRが光電変換
され、一対の光電変換信号SU,SLとして制御装置70（第
６図参照）に出力される。
この光電変換信号SU,SLにより、フォトセンサアレイ1
00上での参照光ビームLRの入射位置が、上部センサアレ
イ100Uと下部センサアレイ100Lとの境界上に定義された
基準線RFから副走査方向Ｙにどれだけずれているかが示
される。このフォトセンサアレイ100は、後述する面倒
れ誤差補正により、トレースラインTLの湾曲が確実に解
消されたかどうかを最終的に確認するために使用され
る。即ち、後述する補正内容により理論的に面倒れ誤差
が解消されたとしても、ポリゴンミラー９の回転軸の軸
振れにより、トレースラインTLに微小な湾曲が発生する
場合があるので、このような場合に理論式に対して所定
の係数補正を行うためのデータとして利用される。
なお、この確認手段としては、上記フォトセンサアレ
イ100に限定されるものではない。
加えて、参照光ビームLRの走査域には、スタートセン
サ71が設けられ、またポリゴンミラー９の回転軸には、
原点パルス発生器72が連結される。スタートセンサ71及
び原点パルス発生器72の検出信号は、第６図に示される
ように制御装置70に入力される。制御装置70は、両検出
信号に従い、現時点においてポリゴンミラー９のいずれ
のミラー面による走査が行われているかを判定する。
即ち、例えば、参照光ビームLRがスタートセンサ71を
横切り、スタートセンサ71から参照光ビームLR検出信号
が与えられると、その時点からの経過時間を計数し、計
数値により参照光ビームLRの位置を判定する。そして、
原点パルス発生器72からの原点パルスを基準にして、ポ
リゴンミラー９の回転軸の回転角度位置を判定し、両判
定結果により、現時点においてポリゴンミラー９のいず
れのミラー面による走査が行われているかを判定する。
B.本発明に係る面倒れ誤差補正の原理 次に、第２図ないし第４図に従って本発明に係る面倒
れ誤差補正の原理について説明する。但し、第２図
（ａ）、（ｂ）は、ポリゴンミラー９の回転軸とｆ・si
nθレンズ10の光軸を含む面で切断した状態を示す断面
図であり、この内、第２図（ａ）においては、光路可変
手段としての微調用ミラー80をポリゴンミラー９とｆ・
sinθレンズ10との間に配置する構成をとり、第２図
（ｂ）においては、微調用ミラー80をｆ・sinθレンズ1
0の外側方に配置する構成をとる。なお、微調用ミラー8
0はポリゴンミラー９に対する光ビームの入射角を微調
整するためのものであり、この微調用ミラー80を設ける
場合は、前記AOD8が不要になる。
第３図は、入射光ビーム、反射光ビーム、ポリゴンミ
ラー９の回転角，面倒れ誤差の関係及び以下の式に出て
来る各文字の定義を示す斜視図、第４図は、反射光ビー
ムがｆ・sinθレンズ10を経て感光材12上の露光面に至
るまでを簡略して示す斜視図である。
本実施例における面倒れ誤差補正は、上記した如く、
ポリコンミラー９から反射される光ビームを感光材12上
の露光面に導く走査レンズとして、従来一般に多用され
るｆ・θレンズに代えてｆ・sinθレンズ10を用い、且
つポリゴンミラー９の各ミラー面に対してレーザ光源２
からの光ビームを、ｆ・sinθレンズ10の光軸の略真
下、即ち、ｆ・sinθレンズ10の光軸とこれに直交する
ポリゴンミラー９の回転軸を含む面内であって、ｆ・si
nθレンズ10の光軸の真下から入射させ、ポリゴンミラ
ー９に対する光ビームの入射角を微調整することによ
り、ポリゴンミラー９の各ミラー面における面倒れ誤差
を簡単な構成で補正することを主眼とするものである。
まず、第３図に従って、以下の説明及び式で用いられ
る文字の定義をする。但し、第３図においては、説明の
便宜上、ポリゴンミラー９のミラー面とその回転軸が同
一の平面内にあるように描いてある。
第３図に示される幾何光学系は、主走査方向をＸ軸、
副走査方向（ポリゴンミラー９の回転軸に一致する）を
Ｙ軸、ｆ・sinθレンズ10の光軸をＺ軸とするＯ−XYZ三
次元直交座標系を構成する。この座標系において、SO
は、第１図に示されるAOD8又は第２図に示される微調用
ミラー80を介してレーザ光源２からポリゴンミラー９の
ミラー面に入射される入射光ビームを示す。OTは、ポリ
ゴンミラー９のミラー面から反射され、感光材12の露光
面に導かれる反射光ビーム、OJは、ポリゴンミラー９の
ミラー面に立てた法線である。そして、Ｋ点及びＩ点が
Ｔ点及びＪ点からXZ平面（主走査面）に下ろした垂線の
足である。同様に、Ｒ点は、Ｓ点からXZ平面に下ろした
垂線の足である。
また、図において、SO＝OT＝ｑと設定してあるため、
∠TJO＝∠SJO＝90゜の関係があり、入射光ビームSOとｆ
・sinθレンズ10の光軸のなす角∠SORは、∠SOR＝ｉ＋
Δで表わす。ここに、Δは、ポリゴンミラー９の面倒れ
誤差に応じて前記AOD8又は微調用ミラー80により微調整
される入射光ビームSOの角度調整量であり、制御装置70
からの角度調整信号ASにより調整される。
また、∠ROI＝ａは、ポリゴンミラー９の回転軸の回
転角、∠JOI＝δ、即ちXZ平面と法線OJとがなす角がポ
リゴンミラー９のミラー面の面倒れ誤差角である。∠TO
K＝αは、反射光ビームOTとXZと面とがなす角、∠ROK＝
βは、反射光ビームOTのXZ平面への投影像OKとｆ・sin
θレンズ10の光軸とがなす角を夫々示す。更に、図にお
いて、∠JOSと∠JOTとの間には、∠JOS＝∠JOTの関係が
成立し、以下∠JOS＝∠JOT＝ｂとする。
この第３図は以下に説明する第４図の原点０付近を拡
大したものであり、上記角度α、β等は第４図において
も共通である。
次に、第４図に従って面倒れ誤差による偏差量ｙ″−
y0″の詳細について説明する。図において、四辺形ABCD
は、ｆ・sinθレンズ10の一部を示しており、光軸OZに
直交する。四辺形Ａ′Ｂ′Ｃ′Ｄ′は、四辺形ABCDに平
行かつ相似な感光材12上の露光面である。図中破線で示
すODEは、XZ平面内を走査する光ビームを示す。また、O
CFは、XZ平面に対して角度γだけ傾いた面を走査する光
ビームである。Ｄ′点は、XZ平面上の点である。
なお、第４図では図示されていないが、β＝０の時の
Ａ′Ｆ（但し、このＡ′Ｆは、図示状態の線分Ａ′Ｆを
意味するのではなく、β＝０の時は、Ｇ点がＡ′点に一
致するので、その場合のＡ′Ｆの長さを意味する）長さ
をy0″とする。即ち、y0″は、β＝０の時の副走査方向
Ｙの原点に相当する。
また、四辺形Ａ′Ｂ′Ｃ′Ｄ′において、EA′を
ｘ′、GA′をｘ″とし、ｘ′−ｘ″＝Δｘとする。ま
た、ｙ″−y0″＝Δｙとする。一方、四辺形ABCDにおい
て、DA＝ｘ、DC＝ｙ、∠CAD＝γ、OA＝Z0とする。四辺
形ABCD四辺形Ａ′Ｂ′Ｃ′Ｄ′だから∠CAD＝∠Ｃ′
Ａ′Ｄ′＝γとなる。更に、図において、∠DAO＝∠
Ｄ′Ａ′Ｏ＝90゜となる。また、∠AOC＝∠Ａ′Ｏ′
Ｃ′＝θとする。
以上の関係により、下記〜が成立する。
但し、θは、第４図に示すように、光軸と反射光ビー
ムOCとがなす角度である。
ここで、上記〜式において、以下に式を例にと
って、その導きかたを説明する。
図示する幾何学的関係により、tanα＝（DC/DO）＝
（y/DO）……′が成立する。一方、∠DAOが90゜であ
るので、DOは、DO＝AO/cosβ＝Z0/cosβ…″として表
される。従って、″式を′式に代入すると、上記
式が得られる。
以上の〜式において、四辺形ABCD四辺形Ａ′
Ｂ′Ｃ′Ｄ′の関係があるから、上記〜式におい
て、γ、ｘ、ｙ、θ、Z0を消去して行く方向に、〜
式からなる連立方程式を解く。また、第４図のように、
ｘ″、ｙ″を採ると、下記式及び式が得られる。
ｘ″＝ｌ・cosγ …… ｙ″＝ｌ・sinγ …… 但し、ｌ＝FA′である。
次に、上記〜式の解および、式に基づき、レ
ンズがｆ・tanθレンズ、ｆ・θレンズ及びｆ・sinθレ
ンズである場合のｘ″,y″，Δx,Δｙを求める。但し、
ｆは、これらのレンズの焦点距離であり、上記ｌとの間
に、ｌ＝ｆ・tanθ、ｌ＝ｆ・θ、ｌ＝ｆ・sinθの関係
が成立する。それ故、レンズがｆ・tanθレンズ、ｆ・
θレンズ及びｆ・sinθレンズである場合のｘ″,y″，
Δx,Δｙは下記式〜式で示される。
（Ｉ）ｆ・tanθレンズの時 （II）ｆ・θレンズの時 （III）ｆ・sinθレンズの時 ただし、上記式は角度αが一定であることを前提に
している。また、この実施例において角度αは一定でな
いが、後術するように、Δｙを非常に小さくできる。
上記式〜式を比較すると、レンズがｆ・sinθレ
ンズである場合には、偏差量ｙ″がβ成分を含まないこ
とがわかる。即ち、ｆ・sinθレンズによれば、面倒れ
誤差のあるポリゴンミラー９が回転したとしても、これ
の回転軸の回転角ａ（第３図参照）に応じて変化するβ
（光軸OZに対する反射光ビームの角度）の影響を受ける
βの影響を受けないことがわかる。従って、ｆ・sinθ
レンズによれば、第４図におけるα、即ちポリゴンミラ
ー９のミラー面から反射される反射光ビームOCのXZ平面
に対する角度αが一定であれば、偏差量ｙ″を一定に維
持でき、ラインボウを発生しないことがわかる。角度α
を一定に維持するには、ポリゴンミラー９のミラー面に
存在する面倒れ誤差を考慮して、第１図に示されるAOD8
又は第２図に示される微調用ミラー80により、入射光ビ
ームSOとｆ・sinθレンズ10の光軸のなす角∠SOR＝ｉ＋
Δ（第３図参照）のΔの値を調整すればよい。
そこで、本発明では、以下に述べるようにして、αと
ｉ＋Δとの関係を具体的に求め、αの値を維持できるよ
うにｉ＋Δ、より具体的にはΔの値を調整し、これによ
りトレースラインTLにラインボウが発生するのを防止す
る構成をとる。
以下、第３図に従ってαとｉ＋Δとの関係を求める。
図において、TKとSRは、共にXZ平面に垂直だから、TK
SRの関係が成立する。一方、TSとKRは、TKとSRが形成す
る平面上に有る。また、RKはXZ平面上の線である。従っ
て、TSとKRの交点ＨはXZ平面上に有る。
△TSOは、OT＝OS≡ｑの関係から二等辺三角形であ
り、且つOJはTSの垂直２等分線だから、TJ＝SJの関係が
成立する。また、TKJISRより、KI＝RI≡ｒの関係が
成立する。ここで、OJ≡ｐとすると、下記〜式が成
立する。
ｑ・sinα−ｐ・sinδ＝ｐ・sinδ −ｑ・sin（ｉ＋Δ） …… r2＝q2・cos2（ｉ＋Δ）＋p2・cos2δ −2p・ｑ・cos（ｉ＋Δ）・cosδ・cosa …… ＝q2・sin2b−｛ｐ・sinδ −ｑ・sin（ｉ＋Δ）｝２ …… ｑ・cosα・sinβ＝2p・cosδ・sina …… ｐ＝ｑ・cosb …… なお、上記式は、TKJIRS、且つTJ＝JSの関係が
成立し、これにより、幾何学的にTK−JI＝JI＋RSとなる
ので、この関係式TK−JI＝JI＋RSより導かれる。
また、上記式は△RIOでの余弦定理により導かれ
る。即ち、r2＝OR2＋OI2−2OR・OIcosaより求められ
る。式と右辺が等しい上記式は、∠JIO＝∠SJO＝90
゜であるので、（JI＋RS）,RI及びSJの三辺で形成され
る三角形が直角三角形であることにより導かれる。
更に式は、KI＝RI≡ｒの関係が成立するので、Ｋ
点,I点よりＺ軸（ｆ・sinθレンズ10の光軸）に下した
垂直の長さの比が2:1になる事により導かれる。式
は、△SJOが直角三角形であり、且つ∠JOS＝ｂである事
より導かれる。
式を変形すると、下記式が成立する。
また、上記式及び式の右辺同士が等しいことによ
り、下記の式が導かれる。
q2cos3（ｉ＋Δ）＋p2cos2δ−2p・ｑ ・cos（ｉ＋Δ）cosδ・cosa ＝q2・sin2b−｛ｐ・sinδ−ｑ・sin（ｉ＋Δ）｝２ ・q2・｛cos2（ｉ＋Δ）−sin2b＋sin2（ｉ＋Δ）｝ ＋p2・（cos2δ＋sin2δ） ＝2p・ｑ・｛cos（ｉ＋Δ）cosδ・cosa ＋sinδ・sin（ｉ＋Δ）｝ となる。
そして、この式に上記式を代入すると、下記式が
成立する。
cos2b＋cos2b＝2cosb・｛cos（ｉ＋Δ）・cosδ ・cosa＋sinδ・sin（ｉ＋Δ）｝ cosb＝cos（ｉ＋Δ）・cosδ・cosa＋sinδ ・sin（ｉ＋Δ） …… また、上記式を変形すると、 となり、これに式を代入すると、 ＝2cosb・sinδ−sin（ｉ＋Δ）となる。
更に、この式に式を代入すると、 sinα＝2cosa・sinδ・cosδ・cos（ｉ＋Δ） ＋2sin2δ・sin（ｉ＋Δ）−sin（ｉ＋Δ） ＝cosa・sin2δ・cos（ｉ＋Δ） −cos2δ・sin（ｉ＋Δ） …… となる。
一方、上記式を変形すると、 となるので、 これに上記式を代入すると、 となり、 この式に、更にを代入すると、 ＝｛2cos（ｉ＋Δ）・cosδ・cosa・cosδ・sina ＋2sinδ（ｉ＋Δ）・cosδ・sina｝/cosα ＝｛sin2a・cos2δ・cos（ｉ＋Δ）＋sina・sin2δ ・sin（ｉ＋Δ）｝/cosα …… となる。
上記式より、αとｉ＋Δとの関係が定まるので、例
えば、式中のαに種々の値を順次代入して行き、好ま
しいαの値に対応したΔの値を選定し、選定されたΔだ
けAOD8又は微調用ミラー80により入射光ビームSOの光路
を変換すると、面倒れ誤差のあるポリゴンミラー９を回
転させたとしても、トレースラインTLにラインボウを発
生しないことになる。但し、この式においては、a,
δ,iという未知数を含んでいるので、このままの状態で
は、両者の関係を直接求めることができない。そこで、
以下のようにして、トレースラインTLの湾曲の大きさを
示す関係式Δｙ＝ｙ″−y0″を求め、且つ上記未知数の
値を固定することにより、種々の条件下におけるΔｙを
算出し、このΔｙをΔｙ≒０にできるΔの値に従ってAO
D8又は微調用ミラー80を制御すればよい。
即ち、第４図にもとづく式に示すように、 ｘ″＝ｆ・cosα・sinβ ｙ″＝ｆ・sinαとおき、 ａ＝δ＝Δ＝０の時のｙ″の値をy0″とおくと、 y0″＝−ｆ・siniとなる。
よって、 ｙ″−y0″＝ｆ（sinα＋sini） …… となる。
この式がトレースラインTLの湾曲の大きさを示す。
以下、下記第１表及び第５図に示すグラフに、種々の
条件下におけるΔｙの値を示す。第５図において、縦軸
は、Δｙ（μｍ）を、横軸は、ポリゴンミラー９の回転
角ａ（゜）を夫々示す。
但し、ｆ・sinθレンズ10の焦点距離ｆを、ｆ＝400mm
とし、ｉを、ｉ＝−５゜に固定した。
なお、上記第１表中には、ａ＝−2.5〜−12.5゜の時
のｙ″−y0″の数値を表示していないが、第５図から明
らかなように、±が変わるだけで、絶対値が同一である
ことがわかる。
第５図から明らかなように、ポリゴンミラー９の該当
するミラー面が、例え、−10″の面倒れ誤差角を発生し
ている場合に、Δを19.8″だけ微調整すると、図中
（１）で示す走査線を得ることができる。この具体例で
はΔｙを０にはできないが、理想走査線（３）からのズ
レは多くても0.5μｍ程度で実用上の問題はない。従っ
て、本発明によれば、ポリゴンミラー９の各ミラー面の
回転軸に対する正、負方向の面倒れ誤差を知るだけで、
トレースラインTLの湾曲を実用上で問題のないレベルま
で抑制できる。それ故、ミラー面毎の面倒れ誤差の補正
で済む。
C.具体的補正手段 第６図はAOD8又は微調用ミラー80を制御して、Δを微
調整することにより、面倒れ誤差を補正する制御系を示
す図面である。制御装置70には、ポリゴンミラー９の各
ミラー面の面倒れ誤差角δや、上記式に従って予め求
められたαとｉ＋Δとの関係を示すデータが設定されて
おり、スタートセンサ71及び原点パルス発生器72からの
検出信号が入力されると、上記した手順に従って、該当
するミラー面を判定し、次いでこのミラー面の面倒れ誤
差角δやαとｉ＋Δとの関係を示すデータに従って、Δ
ｙを０にできるΔの値を演算し、次いで演算結果に対応
した角度調整信号ASをAOD8又は微調用ミラー80に出力し
て、AOD8の偏向角又は微調用ミラー80の角度を調整する
ために連結されるピエゾ素子からなる駆動手段を制御し
て、入射光ビームの角度を面倒れ誤差を解消できる方向
に調整する。
なお、下記第２表に、ｆ＝400mm,i＝−５゜，Δ＝０
（補正無し）の場合のΔｙを参考のために示す。
この第２表の例からもわかるように、fsinθレンズを
用い、その光軸直下から光ビームをポリゴンミラーへ入
射させることで、面倒れ誤差角δ（10″）のポリゴンミ
ラーで走査しても、ラインボウは0.9（＝38.6−37.7）
μｍ程度に押えられているが、ビームピッチは38μｍ程
度狂っている。
そして、ポリゴンミラーの各ミラー面ごとに光ビーム
の入射角を補正することにより、上記ビームピッチの狂
いを１μｍ程度に抑制できる。この各ミラー面ごとの補
正量はリアルタイムで計算しなくても、予め求めてメモ
リ装置に記憶させておき、実際の走査の際に各ミラー面
ごとの補正量を読出して使用すればよい。
また、参考として第１表と同様の補正有りの例を第３
表に示す。第３表の例では、ｆ＝400mm、ｉ＝−５゜、
Δ＝±19.763″である。
なお、上記実施例では、ポリゴンミラーの面倒れ誤差
を補正する場合について説明したが、円柱体の周面の対
向する２箇所を平坦状に加工した多面鏡の他の回転多面
鏡の面倒れ誤差補正についても同様に適用できる。ま
た、上記実施例では、感光材上を露光する画像記録装置
として本発明画像走査装置を適用する場合について説明
したが、本発明画像走査装置は、画像読取装置としても
同様に適用できることは勿論である。
（発明の効果） 以上の本発明による場合は、ｆ・sinθなる走査特性
を有する走査レンズを用い、且つこの走査レンズの光軸
及びこれに直交する回転多面鏡の回転軸を含む面内であ
って、走査レンズの光軸の略真下から光ビームを回転多
面鏡の各面に入射させる構成をとるので、回転多面鏡の
各面固有の面倒れ誤差を補正するだけで、実用上、副走
査方向に平行であって、且つ等ピッチと見なし得るトレ
ースラインを得ることができる。
従って、上記第１従来例のように、同一の面当り、時
間的に連続した煩わしい制御を行う必要がないので、装
置構成を簡潔なものにでき、コストダウンが図れるとい
う利点がある。
更に、上記第２従来例とは異なり、光学的補正手段た
る凹面鏡が不要になるので、光学系を簡潔なものにで
き、コストダウンが図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る画像走査装置の一実施例の全体
構成を示す斜視図、第２図（ａ）、（ｂ）は、ポリゴン
ミラー９の回転軸とｆ・sinθレンズ10の光軸を含む面
で切断した状態を示す断面図、第３図は、入射光ビー
ム、反射光ビーム、ポリゴンミラー９の回転角・面倒れ
誤差の関係及び以下の式に出て来る各文字の定義を示す
斜視図、第４図は、反射光ビームがｆ・sinθレンズ10
を経て感光材12上の露光面に至るまでを示す斜視図、第
５図は、種々の条件下におけるトレースラインTLの湾曲
量を示すグラフ、第６図はAOD8又は微調用ミラー80を制
御して、Δを微調整することにより、面倒れ誤差を補正
する制御系を示す図面である。 第７図はラインボウ及びトレースラインのねじれ現象を
示す図面である。 ２……レーザ光源、８……AOD（光路可変手段）、９…
…ポリゴンミラー、10……ｆ・sinθレンズ、70……制
御装置、71……スタートセンサ、72……原点パルス発生
器、ａ……ポリゴンミラーの回転角、α……反射光ビー
ムと主走査面とがなす角、β……反射光ビームとｆ・si
nθレンズの光軸とがなす角、δ……面倒れ誤差角δ、
Δ……入射光ビームの角度調整量、TL……トレースライ
ン。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転多面鏡に入射する光ビームの入射角を
    微調整することにより回転多面鏡の面倒れ誤差補正を行
    う画像走査装置において、 ｆ・sinθなる走査特性を有し、その光軸を前記回転多
    面鏡の回転軸に略直交する状態で配置した走査レンズ
    と、 前記回転多面鏡の回転軸と前記走査レンズの光軸を含む
    面内であって、走査レンズの略直上又は直下から前記光
    ビームを回転多面鏡に入射させ、かつ、その入射光路を
    可変になす光路可変手段と、 検出された前記回転多面鏡の各ミラー面毎の面倒れ誤差
    量に基づき、面倒れ誤差補正量を算出する演算手段と、 算出された各ミラー面毎の面倒れ誤差補正量に基づき前
    記光路可変手段を駆動して前記光ビームの入射角を前記
    回転多面鏡の回転軸と前記走査レンズの光軸を含む面内
    で、前記走査レンズの光軸に対して前記回転多面鏡の各
    ミラー面毎に微調整する制御手段と、 を備えたことを特徴とする画像走査装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の画像走査装置において、回
    転多面鏡のいずれのミラー面により走査されているかを
    検出する検出手段と、 回転多面鏡の各ミラー面の面倒れ誤差をキャンセルでき
    る面倒れ誤差補正量に関する補正データを予め記憶した
    記憶手段とを備え、 前記検出手段により検出されたミラー面に対する補正デ
    ータを前記記憶手段から読み出して、この補正データに
    基づき該当するミラー面の面倒れ誤差を補正するように
    したことを特徴とする画像走査装置。
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