JP2747608B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ビームを被走査面上に走査する光走査装
置、特に、光ビームが被走査面上で常に適正に集光する
様に、且つ走査線の送りが一定間隔となる様に高精度に
制御され、複写装置、記録装置等において高品位の画像
出力等を与えることを可能にした光走査装置に関する。

［従来の技術］ 光ビームを記録体面上に走査露光する光走査装置にお
いて、高品位な画像を得る為には、光ビームの結像点は
記録体の表面から常に一定の位置にあることが望ましい
が光学系の収差或は熱膨張等によって必ずしも一定の位
置にはならない。

この為、光源或は光学系の一部を駆動することによっ
て、結像点の位置を一定の位置に保つ方式が提示されて
いる（例えば、特開昭63−78167号参照）。

また、レーザー光を用いた複写装置、記録装置等にお
いて、高速走査装置として広く使用されている回転多面
鏡（ポリゴン）を用いた装置では、ポリゴンの面倒れに
より走査ラインに送りピッチむらが生じ、高品位な画像
が得られないことがあり、これを解決する手段として面
倒れ補正光学系を用いるという光学的な倒れ補正の方式
が知られている（特公昭52−28666号参照）。

更に、光学的な倒れ補正の方式は、記録体の送りむら
によって生じる走査ライン送りピッチむらは補正できな
いこと及び光学系が複雑化して高価格となること等の欠
点を持つことから、非光学的な倒れ補正の方式も提示さ
れている（例えば、特開昭59−15217号参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、上記従来例においては、高品位な画像を
得る為には補正する必要がある走査線送りピッチむら及
び結像点ないし集光点位置ずれの両方ではなくいずれか
一方のみが補正され、高品位な画像を得る為には不充分
である。

一方、上記両者を補正制御する際に、ポリゴンの面倒
れ補正の為に光学的な補正方式を用いると結像光学系は
回転非対称系にならざるを得ない。そして、この結像光
学系において結像点位置ずれを補正する為に結像系の一
部を動かすと、位置ずれ補正に従って発生する収差は、
一般に、サジタル面（走査ビームが経時的に形成すると
走査面と直角な面）とメリジオナル面（走査面）におい
て、量、質及び割合とも異なり、両面において共に所定
の許容収差量内に収めることは困難である。

従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、回転非
対称系の結像光学系を用いないで走査ライン送りピッチ
むらと光ビームの結像位置ずれとを共に補正できる光走
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、光源からの光束
をポリゴンなどの走査手段と結像手段とを介して被走査
体上に集光、走査する光走査装置において、光束の結像
位置を検出する第１検出手段と、第１検出手段からの情
報に基づいて光束の結像位置を結像手段の光軸方向に制
御する第１制御手段と、被走査体上の光走査位置を検出
する第２検出手段と、第２検出手段からの情報に基づい
て上記光走査位置を走査面に対して垂直な方向に制御す
る第２制御手段とが具備され、上記結像手段が回転対称
系となっている。

より具体的には、第１制御手段は光源、走査手段、結
像手段の少なくとも一部を駆動して光束の結像位置を制
御したり、第２制御手段は光源、走査手段、結像手段、
被走査体の少なくとも一部を駆動して光走査位置を制御
したり、或は第２制御手段は光源と被走査体との間の光
路中に設けられた光走査位置を走査面に対して垂直方向
に変える変更駆動手段であったりする。

［作用］ 上記の構成の本発明によれば、光ビームの光走査位置
を制御補正する手段が、光ビームの結像位置を制御補正
する手段と共に併せ設けられて、結像手段が回転対称な
光学系とされているので、上記制御補正する為に結像手
段などの一部を駆動制御しても、サジタル面とメリジオ
ナル面において複雑な態様で収差が発生するようなこと
はなく、簡単な制御補正方式ないし手段によって光ビー
ムの結像点の位置を適正な位置に保つことができる。

［実施例］ 第１図は本発明の第１実施例を示す。同図において、
半導体レーザー光源１から射出された光ビームはコリレ
ータレンズ２により平行光束とされ、反射ミラー３によ
ってポリゴンミラー４に導かれる。このポリゴンミラー
４で偏向、走査された光ビームは、結像用のｆ・θレン
ズ５によりドラム６に巻かれた記録体上に結像され、こ
の上を走査される。

各走査において、ナイフエッジ７及び光検出器８はシ
リンドリカルレンズ９を介して光ビームを検出し、これ
により得られる水平同期信号によってタイミングをとっ
て各走査毎にレーザー光源１は画像情報に応じて光変調
される。

以上の構成の光走査装置において、反射ミラー３は、
第２図に示す様に、例えばPLZTやピエゾ素子の如き２個
の圧電性物質から成る支持体10、11上に固定されてい
る。そして、第２図（ｂ）に示す様に、支持体10、11に
互いに極性の異なる電界を印加すれば、反射ミラー３の
反射面は制御可能に傾動させられる。

今、支持体10、11間の距離をｌ、各支持体10、11への
印加電圧をＶとしたときのこれを変位量をｄとすれば、
支持体10、11に互いに逆極性の電界を印加したときの反
射ミラー３の傾斜角θは、θ＝2d/lとなり、例えば、ｌ
＝5mm、ｄ＝１μｍとすれば、θ＝1.38分となる。従っ
て、この反射ミラー３を、ポリゴンミラー４に生じる面
倒れ等を補正する様に駆動制御することによって、複雑
な回転非対称な光学系を用いずに、面倒れによって生じ
る記録体上の走査ライン送りピッチむらをなくすことが
でき、走査光学系に回転対称な光学系を用いることが可
能となる。

一方、コリメータレンズ２は、第３図に示す様に、例
えば、PLZTやピエゾ素子の如き圧電性物質から成る支持
体12上に固定されており、第３図（ｂ）に示す如く、支
持体12に電界を印加することによりコリメータレンズ２
は光軸方向に駆動させられ得る。コリメータレンズ２を
基準の位置より光軸方向に移動させると、コリメータレ
ンズ２を通過した光ビームはこの移動方向及び移動量に
依存して平行光束から発散光或は収束光に変化し、ポリ
ゴンミラー４によって偏向走査されｆ・θレンズ５によ
り結像される際に所定の位置とは異なる位置に結像され
る。

従って、コリメータレンズ２を駆動制御することによ
り、ドラム６上の記録体での光ビームの結像点位置が光
軸方向に変えられる。よって、結像光学系の収差或は熱
膨張等によりスポット結像位置変動が生じても、光ビー
ムの露光走査の際、常に記録体に対して一定の位置に光
ビームを結像させられる。この際、走査光学系に回転非
対称な結像光学系を用いていると、光学系を構成する要
素の位置を変えたときに発生する収差は一般にサジタル
面とメリジオナル面において量的、質的且つ割合的にも
異なることになり、上述したような方法では光ビームの
結像位置の変動を所定の許容量に収めることは困難であ
る。従って、所定の許容量に収めるには、結像光学系を
複雑な形態のものにし更には複雑な駆動制御を行なわざ
るをえなくなる。

上記実施例では、回転対称な結像光学系を用いている
ので、こうした問題は生じない。上記実施例において、
結像スポットの光走査位置を移動する手段として結像系
の部分内に反射ミラーを設けたが、例えばプリズムなど
の他の手段でもよい。一般に光軸を傾けることが可能な
方法、手段であればよいので、結像手段などを駆動する
手段を用いてもよい。また、光ビームの結像位置を変え
る手段としては、コリメータレンズ２を駆動させていた
が、他の部分（例えば、ｆ・θレンズ５など）を駆動さ
せてもよく、一般に結像系の焦点距離を変えられる方
法、手段であればどの様なものでもよい。

次に、上記反射ミラー３やコリメータレンズ２を制御
する為に用いられる光ビームの光走査位置を検出する手
段や光ビームの結像状態ないし位置を検出する手段につ
いて説明する。

光ビームがドラム６上に記録体上の所定の走査ライン
からずれていたり、この走査線に対して傾いていたりす
ることは、例えば、走査ラインに沿って伸びる１対の光
電変換素子を記録体と光学的に等価な位置に配置して行
なう。所定の走査ラインに沿って光ビームが走査される
ときは上記１対の光電変換素子に同量の光が検知され
て、それを適当に処理することで光走査位置が適正であ
ることが検知される。しかし、光ビームが所定の走査ラ
インからずれると、一方の光電変換素子に多くの光量が
検知され、そのことを適当に処理することでそのずれ程
度が検知される。また、光ビームが走査ラインに対して
傾くことは、一方の光電変換素子から他方の光電変換素
子へと検知される光量の大きさが変化し、その変化の度
合を適当な処理回路で測ることで上記傾きの程度が検知
される。

従って、こうした光走査位置の検出情報に基づいて前
述の如く反射ミラー３などを制御することで、光走査位
置が適正に制御されることになる。

こうした制御は、記録などを行なう前に予め複数回の
レーザー走査を行なって反射ミラー３などを適正位置に
固定してもよいし、その状態で固定しないで、信号記録
走査などを行なう間のブランキング期間のうち、スポッ
ト検出器付近でのみレーザーを発振させて前記の如く制
御動作を行ない信号記録走査の最中はこの適正位置に固
定する様にしてもよい。更には、一定の環境変動があっ
たときなどに間欠的に制御動作を行なってもよいし、予
め各走査位置毎に制御値を検知してそれを記憶しておき
光ビーム走査時に実時間で制御動作を行なってもよい。

また、光走査位置を検出するスポット検出器は、有効
走査領域外に配置したり（例えば、片側に１個配置した
り、両側に２個配置したりする）、有効走査領域内に集
光されるビームをその手前で分割器で分割してその分割
光を受ける所に配置されたりする。

いずれにせよ、光走査位置を検出する手段としては何
ら制限はなく、適当なものが装置の設計に合わせて使用
しうる。

光ビームの結像状態を検出する手段としては、例え
ば、走査ラインに対して直角に伸びたスリット状の光電
変換素子を記録体と光学的に等価な位置に配置して行な
う。

光ビームの結像位置が被走査面である記録体に対して
所定の関係にあれば、例えば、スリット状光電変換素子
では最大のピーク値が検出されたり、最小の分散の光量
分布のスポットとして検出されたり、最小の尖鋭度のス
ポットとして検出されたりして、それを検出することで
光ビームの結像位置が適正であることが検出される。

そして、光ビームの結像位置が適正であると判断され
たコリメータレンズ２などの制御状態の所で固定されて
信号記録走査などが行なわれる。結像位置の制御につい
ても、光走査位置制御と同様に、間欠的、実時間的、そ
の他種々の態様で行なわれうる。この様に、結像位置の
検出手段についても何らの制限はなく、適当なものが装
置の設計に合わせて使用しうる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、光ビームの光走
査位置を制御補正する手段と光ビームの結像位置を制御
補正する手段を併せ設けているので、走査ライン送りピ
ッチむらの発生を抑えつつも結像手段として回転対称な
光学系を用いることができ、簡単な制御補正方式ないし
手段で光ビームの結像点の位置を記録体などの被走査面
の位置から一定の関係に保つことが出来るので、高品位
な画像記録等を容易に行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図（ａ）は
反射ミラーの側面図、第２図（ｂ）は反射ミラーを傾動
させた状態の説明図、第３図（ａ）はコリメータレンズ
の断面図、第３図（ｂ）はコリメータレンズを駆動させ
た状態の説明図である。 １……レーザー光源、２……コリメータレンズ、３……
反射ミラー、４……回転反射鏡、６……記録体巻き付け
ドラム、７……ナイフエッジ、８……光検出器、９……
シリンドリカルレンズ、10、11……反射ミラー支持体、
12……コリメータレンズ支持体

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光束を走査手段と結像手段を介
   して被走査体上に集光、走査する光走査装置において、
   光束の結像位置を検出する第１検出手段と、該第１検出
   手段からの情報に基づいて光束の結像位置を結像手段の
   光軸方向に制御する第１制御手段と、被走査上の光走査
   位置を検出する第２検出手段と、該第２検出手段からの
   情報に基づいて光走査位置を走査面に対して垂直な方向
   に制御する第２制御手段とを有し、前記結像手段が回転
   対称系であることを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】前記第１制御手段は光源、走査手段、結像
   手段の少なくとも一部を駆動して光束の結像位置を制御
   する請求項１記載の光走査装置。
3. 【請求項３】前記第２制御手段は光源、走査手段、結像
   手段、被走査体の少なくとも一部を駆動して光走査位置
   を制御する請求項１記載の光走査装置。
4. 【請求項４】前記第２制御手段は光源と被走査体との間
   の光路中に設けられている請求項１記載の光走査装置。
5. 【請求項５】前記第２制御手段は傾動可能に設けられた
   反射ミラーである請求項４記載の光走査装置。