JP2750597B2 - 高密度走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、面倒れ補正機能を持つ高密度走査装置、特
に副走査方向面内の像面湾曲を簡単な機構により補正す
ることのできる高密度走査装置に関する。

〔従来の技術〕

光ビーム走査装置として、偏向器の前の集光レンズを
有するポストオブジェクティブ型のものと偏向器の後に
集光レンズを有するプレオブジェクティブ型のものとが
ある。

そして、偏向器として回転多面鏡を用いたものが増
え、光ビーム走査装置の主流をなしている。何となれ
ば、走査の高速化の要求に応えることができるからであ
る。

ところで、回転多面鏡を偏向器として用いた光ビーム
走査装置においては、高速走査が可能であるというメリ
ットがある反面、面倒れが生じるので面倒れ補正をする
必要性がある。面倒れ補正技術には、例えば特開昭63−
106618号公報、特開昭62−147421号公報に開示されてい
るように、主走査方向と副走査方向に異なる屈折力を持
つレンズを用いて面倒れ補正を行うのが普通である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、光ビーム走査装置においては、全走査域で
面上に光ビームが鮮明に結像されるようにすることは難
しく像面湾曲が生じ易い。そのため、ポストオブジェク
ト型のものにおいて、光源を偏向走査に伴って光軸方向
に移動することにより主走査・副走査両方向の像面湾曲
を同様に補正しようという提案が例えば特開昭54−1422
0号公報にて為されており、また、プレオブジェクト
型、ポストオブジェクト型の両タイプのものにおいて、
コリメートレンズ、集光レンズを偏向走査に伴って光軸
方向に移動することにより主走査・副走査両方向の像面
湾曲を同様に補正しようという提案が例えば特開昭58−
57108号公報に為されている。

しかしながら、レンズとして球面レンズを用いてお
り、その球面レンズには非点隔差があるので、主走査方
向と副走査方向とで像面湾曲の大きさが異なる。そし
て、光軸に沿って球面レンズを動かしたり光源を動かし
たりすると、主走査方向と副走査方向の両方向に同じよ
うに像面湾曲補正されてしまうため、いずれか一方の走
査方向に対しての像面湾曲の補正不足が生じてしまう。

また、回転多面鏡を偏向器として用いた走査装置にお
いて面倒れ補正機能を有するものは、主走査方向と副走
査方向とで屈折力が異なるレンズ（いわゆるアナモフィ
ックレンズ）を光路中に有するので、やはり主走査方向
と副走査方向とで像面湾曲の度合が異なる。具体的には
主走査方向における像面湾曲は無視できる程度に小さく
補正し得るのでほとんど問題にならないが、副走査方向
における像面湾曲は非常に大きく、無視することはでき
ない。従って、光源あるいはレンズを偏向走査に伴って
光軸方向に適宜動かして副走査方向の補正をしようとす
ると、副走査方向の像面湾曲を小さくし得るものの、か
わりに主走査方向の像面湾曲が大きくなるということに
なってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、一方の走
査方向における像面湾曲を他方の走査方向における像面
湾曲と無関係に調整することができるようにし、それに
よって像面湾曲を略完全になくし得る面倒れ補正機能を
有する高密度走査装置を提供することを目的としてい
る。

（発明の構成） 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記問題点を解決するため、光源と、この
光源から出射された光束を線状に結像する第１結像光学
系と、この第１結像光学系から出射された光束を偏向す
る回転多面鏡と、この回転多面鏡により偏向された光束
により走査される被走査媒体と前記回転多面鏡との間に
配置され前記の偏向された光束を前記被走査媒体上に結
像すると共に前記回転多面鏡の偏向面と直交する面内に
おいて前記偏向面と前記被走査媒体とを幾何光学的に略
共役関係にする第２結像光学系を有する高密度走査装置
において、前記第１結像光学系と前記回転多面鏡との間
に、２枚の透明な平行平板が光軸と異なる角度の軸を中
心として回転可能に設けられたことを特徴としたもので
ある。

〔作 用〕

本発明によれば、２枚の平行平板を偏向走査に伴って
互いに逆の回転方向に回転するので、光ビームの上記回
転方向に対応した面における結像位置が偏向走査に伴っ
て変化し、偏向走査による像面湾曲を補正することがで
きる。すなわち、平行平板に光ビームを通すと光ビーム
に光学的遅れが生じるが、その光学的遅れ量は平行平板
の光軸に対する向きによって変化するので、平行平板の
回転によって光学的遅れ量を変化させることにより結像
位置の補正を行うことができる。しかも、平行平板を光
軸と直交する例えば水平方向（横方向）の軸を中心に回
転した場合には縦方向においてのみ光学的遅れ量の変
化、結像位置の変化が生じ、水平方向（横方向）におい
ては、光学的遅れ量の変化、結像位置の変化は生じな
い。従って、一方の走査方向、例えば副走査方向の像面
湾曲を他方の走査方向、例えば主走査方向の像面湾曲に
全く無関係に補正することができる。

また、平行平板が２枚あるので、これ等を互いに逆方
向に回転することにより一方の平行平板によって生じた
光軸のずれを他方の平行平板によって補正することがで
きる。従って、本発明によれば、光軸のずれを全く伴う
ことなく一走査方向における像面湾曲のみを他の走査方
向における光学特性に全く影響を及ぼさないで補正する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示実施例により詳細に説明する。

第１図乃至第８図は、本発明の第１の実施例を説明す
るもので、このうち第１図は、高密度走査装置の全体の
概略構成を示す斜視図である。

第１図において、１はレーザ等の光源または光源と該
光源から出射させた光束を略平行化する光学系等からな
る光源装置（以下、単に「光源」という）、２は該光源
１から出射された光束を水平方向に線状に結像する第１
結像光学系としてのシリンドリカルレンズ、３は該第１
結像光学系２から出射された光束を反射する回転多面鏡
で、軸3Aを中心として回転し、偏向反射面4,4,…にて光
束を反射する。５は回転多面鏡３側がシリンダ面で、他
面側が平面でなる単レンズ、６は回転多面鏡３側がシリ
ンダ面で、他面側がトーリック面よりなる単レンズで、
該単レンズ５と６によって第２結像光学系が構成されて
いる。該第２結像光学系は、回転多面鏡３により偏向さ
れた光束を横方向に集束して被走査媒体７の表面に点状
の結像を得ようとするものであり、主走査方向合成焦点
距離f_Mを有し、副走査方向において回転多面鏡３の偏向
反射面４と被走査媒体７とを幾何光学的に略共役な関係
にし、結像横倍率βｓを有する。ここで、第２結像光学
系の具体例を詳細に説明しておく。

但し、r₁〜r₄は回転多面鏡３側から順に１面〜４面と
して場合の各面の主走査方向における曲率半径、r₁′〜
r₄′は同様に副走査方向における各面の曲率半径、d₁、
d₃は単レンズ5,6の中心における肉厚、d₂は単レンズ５
と６との間の中心における空気間隔、n₁、n₂は単レンズ
5,6の波長λ780nmの光に対するそれぞれの屈折率、F_Mは
主走査方向の合成焦点距離、F_NOは主走査方向の明る
さ、fsは副走査方向の焦点距離、θ_Ｍは偏向角、αは入
射ビームとレンズ光軸が成す角、Ｒは回転多面鏡３の内
接円半径である。

8A,8Bは２枚と透明な平行平板で、シリンドリカルレ
ンズ２と回転多面鏡３との間に配置されている。該平行
平板8A,8Bは、光軸に直交し水平方向に延びる軸9A,9Bを
中心に互いに逆方向に同じ角度回転するようになってい
る。このように平行平板8A,8Bを有していることが本発
明高密度走査装置の特徴である。

第２図（ａ）、（ｂ）は、本高密度走査装置の副走査
方向断面図であり、同図（ａ）は２枚の透明な平行平板
8A,8Bが光軸に対して垂直の向きを有しているときの状
態を示し、同図（ｂ）は、２枚の平行平板8A,8Bが同図
（ａ）に示す状態から回転軸9A,9Bを中心としてある角
度互いに逆方向に回転したときの状態を示す。

第２図（ａ）に示す状態においては、シリンドリカル
レンズ２の焦点位置が略偏向反射面４上に位置し、結像
位置が略被走査媒体７上に位置するようになっている。
この状態から２枚の平行平板8A,8Bを同図（ｂ）に示す
ように回転軸9A,9Bを中心に回動すると、シリンドリカ
ルレンズ２による線状結像はΔｘだけ光源側へ変位し、
結像光は被走査媒体７から回転多面鏡３側へΔｘ′だけ
変位する。

このときΔｘとΔｘ′との間には Δｘ′＝βs²・Δｘ（但しβｓは前記結像横倍率） の関係式が成り立つ。

第３図は、上述した線状結像位置の平行平板８の回転
による変位Δｘの生じる理由を説明するための図であ
る。

同図において、８は平行平板、ｄは該平行平板８の板
厚、ｎは平行平板８の屈折率、ｃは平行平板８の回転中
心（必らずしも光軸上にあることを必要としない。）、
Ｎは平行平板８の表面に対する法線、ｕは法線Ｎの光軸
に対する角度、Ｚは光の浮き上り量、Δｙは光の軸ずれ
量、Ｄは平行平板８の光出射点を示す。

そして、平行平板８がその法線Ｎの光軸に対する角度
がｕになるように回転したときの浮き上り量Ｚは次式で
表わされる。

また、軸ずれ量Δｙは、次式で表わされる。

従って、第２図（ｂ）のように２枚の平行平板8a,8b
を互いに逆方向に同じ角度だけ傾いたときの線状結像の
ずれ量Δｘは、次式で表わされる。Δｘ＝２〔Ｚ−ｄ
｛１−（1/n）｝〕 そして、光軸のずれ量Δｙは、２枚の平行平板8A,8B
によって互いに相殺され合って０になる。このように光
軸のずれ量が０になるので、平行平板8A,8Bにより副走
査方向における像面湾曲の補正を光軸のずれを伴うこと
なく行うことができるといえるのである。

尚、上記ずれ量Δｘを求める式のなかの ｄ｛１−（1/n）｝は、ｕ＝０゜のときの浮き上り量で
ある。

第４図（ａ）、（ｂ）は、平行平板8A,8Bの法線Ｎの
光軸に対する傾き角ｕに対する線状結像のずれ量Δｘを
示すもので、同図（ａ）は平行平板8A,8Bの屈折率ｎ＝
1.5とし、板厚ｄをパラメータとして3mm、6mm、9mmと変
えた場合の特性を示し、同図（ｂ）は板厚ｄを6mmとし
屈折率ｎをパラメータとして1.5、1.7、1.9と変えた場
合の特性を示す。この図から、傾き角ｕが０゜のとき
は、ずれ量Δｘが０だが傾き角ｕが大きくなると、ずれ
量Δｘも略放物線状に増大することが分ると共に、ずれ
量Δｘの変化量は、板厚ｄが厚い程、また屈折率ｎが大
きい程、大きいことが分る。

第５図は、第２結像光学系による像面湾曲の偏向角θ
による変化を示すもので、破線をもって示す11は主走査
方向の像面湾曲を示す曲線、実線をもって示す12は副走
査方向の像面湾曲を示す曲線である。この図から前述の
とおり主走査方向と副走査方向とで像面湾曲の大きさ、
変化の仕方が異なることが明らかであり、主走査方向の
像面湾曲は、完全に０であるとはいえないが、実用上無
視できる程度に小さく補正の必要はない。それに対して
副走査方向の像面湾曲は大きく、従って補正を必要とす
る。

第６図は、第５図において実線12で示す副走査方向の
像面湾曲を補正するのに必要な補正量Δｘの偏向角θに
よる変化を示すもので、２枚の平行平板8A,8Bの傾き角
ｕを偏向角θの変化に応じて適宜に変化させることによ
り（第６図に示すようにΔｘを変化させれば）、第７図
に示すように副走査方向における像面湾曲は全くなくな
ることになる。残存するのは曲線16で示すところの補正
の必要がない非常に小さな主走査方向における像面湾曲
だけである。

第８図（ａ）、（ｂ）は、平行平板8A,8Bを回転させ
てΔｘを変化させる変位機構を示すもので、同図（ａ）
は回転軸方向から見た図、同図（ｂ）はその斜視図であ
る。この変位機構は、平行平板8A,8Bが取り付けられた
同径の回転座13と14とを接触（または噛合）させ、駆動
輪15によって一方の回転座13を回転させることにより平
行平板8Aと8Bが互いに逆方向で同じ角度回転するように
したものである。

尚、上記実施例においては、２枚の平行平板が同じ屈
折率、同じ板厚を有するものとして説明した。しかし、
このようなものに限らず屈折率及び板厚の異なる２枚の
平行平板を用いるようにしても良い。ここで、２枚の平
行平板8A,8Bが異なる板厚d,d′と屈折率n,n′を有する
とした場合には、前述の傾き角ｕは同一ではなくなり、
下記の式を満足する傾き角u,u′で回転することにより
同じ板厚、屈折率の平行平板を用いたときと同じ効果が
得られる。

第９図は、本発明の別の実施例を示すもので、本実施
例においては平行平板8A,8Bを、光軸と直交する垂直方
向（副走査方向）の軸10A,10Bを中心に回転することに
より主走査方向の像面湾曲を補正するようにしたもので
ある。即ち、回転軸の方向を変えることにより補正する
像面湾曲の方向を変えることができるものであり、一般
には主走査方向の像面湾曲は比較的小さいが、特殊な事
情により主走査方向の像面湾曲が大きくなり補正を必要
とする場合が有り得るがこの場合には第９図に示すよう
に平行平板8A,8Bの回転軸の方向を副走査方向に設定す
れば良い。また、平行平板8Aと8Bの組合せを２組設け、
一方の組の回転軸と他方の組の回転軸を変えることによ
り主走査方向と副走査方向の像面湾曲をそれぞれ全く独
立して修正することもできる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば２枚の平行平板
を第１結像光学系と回転多面鏡との間に光軸と異なる角
度の軸を中心として回転可能に配置し偏向走査に伴って
互いに回転するように構成したので、平行平板による光
学的遅れ量を偏向走査によって変化させて結像位置の補
正を行うことができ、従って、像面湾曲を補正すること
ができる。

しかも、補正されるのは平行平板の回転軸と直角方向
の像面湾曲であり、従って、平行平板の回転軸の方向に
よって任意の方向、例えば副走査方向の像面湾曲を主走
査方向の像面湾曲と無関係に独立して調整することがで
きる。依って、主走査方向と副走査方向とで湾曲の仕
方、大きさが異なる像面湾曲をほぼ確実に補正すること
ができる。

そして、平行平板によって光軸のずれが生じても平行
平板は２枚あり、それが互いに逆方向に同じ角度傾いて
いるので、一方の平行平板による光軸のずれが他方の平
行平板によって補正され、結束光軸のずれが生じない。
即ち、本発明によれば、光軸のずれを伴うことなく像面
湾曲を極めて良好に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は、本発明の一つの実施例を説明する
ためのもので、このうち、第１図は、高密度走査装置の
全体の概略構成を示す斜視図、第２図（ａ）、（ｂ）は
それぞれ高密度走査装置の副走査方向断面図で、このう
ち、同図（ａ）は平行平板が光軸に対して垂直の状態
を、同図（ｂ）は平行平板が同図（ａ）に示す状態から
傾いた状態を示し、第３図は、線状結像の平行平板の回
転による変位Δｘの生じる理由を説明するための図、第
４図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ平行平板の傾き角ｕと線
状結像のずれ量Δｘとの関係図で、このうち、同図
（ａ）は板厚をパラメータとし、同図（ｂ）は屈折率を
パラメータとしたものであり、第５図は、像面湾曲と偏
向角θとの関係図、第６図は、第５図に示した像面湾曲
を補正するのに必要な補正量に見合う変位量Δｘと偏向
角θの関係図、第７図は、補正後の像面湾曲と偏向角θ
との関係図、第８（ａ）、（ｂ）は平行平板を回転させ
る変位機構を示し、このうち、同図（ａ）は回転軸方向
から見た図、同図（ｂ）は斜視図、第９図は、本発明の
別の実施例を示す高密度走査装置の斜視図である。 １……光源、 ２……シリンドリカルレンズ、 ３……回転多面鏡、４……偏光反射面、 5,6……単レンズ、 ７……被走査媒体、 8,8A,8B……平行平板、 9A,9B,10A,10B……軸、 13,14……回転座、 15……駆動輪。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、この光源から出射された光束を線
   状に結像する第１結像光学系と、この第１結像光学系か
   ら出射された光束を偏向する回転多面鏡と、この回転多
   面鏡により偏向された光束により走査される被走査媒体
   と前記回転多面鏡との間に配置され前記の偏向された光
   束を前記被走査媒体上に結像すると共に前記回転多面鏡
   の偏向面と直交する面内において前記偏向面と前記被走
   査媒体とを幾何光学的に略共役関係にする第２結像光学
   系を有する高密度走査装置において、前記第１結像光学
   系と前記回転多面鏡との間に、２枚の透明な平行平板が
   光軸と異なる角度の軸を中心として回転可能に設けられ
   たことを特徴とする高密度走査装置。
2. 【請求項２】２枚の平行平板が同時に且つ回転方向が互
   いに逆に回転するようにされたことを特徴とする請求項
   （１）記載の高密度走査装置。