JP2840356B2 - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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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、光走査装置に関する。
［従来の技術］ 光走査装置は光束の走査により情報の書込みを行うた
めの装置として知られ、レーザープリンターやレーザー
ファクシミリ、レーザー製版機、デジタル複写機等に用
いられている。
めの装置として知られ、レーザープリンターやレーザー
ファクシミリ、レーザー製版機、デジタル複写機等に用
いられている。
従来の光走査装置には大別して、ｆθレンズを用いて
等速的な光走査を行う等速走査型のものと、ｆθレンズ
等の特殊な結像レンズ系を用いないポストオブジェクテ
ィブ型光走査装置が知られている（例えば特開昭60−13
3414号公報）。
等速的な光走査を行う等速走査型のものと、ｆθレンズ
等の特殊な結像レンズ系を用いないポストオブジェクテ
ィブ型光走査装置が知られている（例えば特開昭60−13
3414号公報）。
［発明が解決しようとする課題］ これら等速走査型の光走査装置においてもポストオブ
ジェクティブ型の光走査装置においても、近来、より高
密度でより広い走査領域を光走査することが意図されて
いる。このような高密度・広走査領域の光走査を良好に
行うためには走査領域を走査する光スポットのスポット
径が走査領域全域にわたって変動せず安定していること
が極めて重要である。
ジェクティブ型の光走査装置においても、近来、より高
密度でより広い走査領域を光走査することが意図されて
いる。このような高密度・広走査領域の光走査を良好に
行うためには走査領域を走査する光スポットのスポット
径が走査領域全域にわたって変動せず安定していること
が極めて重要である。
光スポットのスポット径を変動させる原因となるもの
は、光スポットを結像させるための結像光学系による主
・副走査方向の像面湾曲である。
は、光スポットを結像させるための結像光学系による主
・副走査方向の像面湾曲である。
従来の光走査装置は等速走査型のものもポストオブジ
ェクティブ型のものも、像面湾曲のうち主走査方向のも
のに就いては良好に補正されており、副走査方向の像面
湾曲も400dpi程度のドット密度の光走査に対してはスポ
ット系変動が問題とならない程度に補正されている。
ェクティブ型のものも、像面湾曲のうち主走査方向のも
のに就いては良好に補正されており、副走査方向の像面
湾曲も400dpi程度のドット密度の光走査に対してはスポ
ット系変動が問題とならない程度に補正されている。
しかし主走査方向の像面湾曲を十分良好に補正した状
態に於いて400dpiよりも更に高いドット密度での光走査
に対してスポット径変動が問題とならない程度に、副走
査方向の像面湾曲を補正することは結像光学系の設計上
極めて困難である。
態に於いて400dpiよりも更に高いドット密度での光走査
に対してスポット径変動が問題とならない程度に、副走
査方向の像面湾曲を補正することは結像光学系の設計上
極めて困難である。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とする所は上記スポット径の変動を有効に
軽減し、印字品質に優れた良好な光走査が可能な新規な
光走査装置の提供にある。
て、その目的とする所は上記スポット径の変動を有効に
軽減し、印字品質に優れた良好な光走査が可能な新規な
光走査装置の提供にある。
［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。
まず請求項１の光走査装置に就き説明する。
請求項１の光走査装置は、「可変焦点半導体レーザー
光源と、コリメートレンズと、偏向手段と、第１および
第２の結像光学系と、制御手段」とを有する。
光源と、コリメートレンズと、偏向手段と、第１および
第２の結像光学系と、制御手段」とを有する。
「可変焦点半導体レーザー光源」は、放射レーザー光
束の放射角を放射光軸に直交する特定の方向に於いて変
化させることができるレーザー光源である。放射光軸と
は放射されるレーザー光束の光束断面の中心を通り光束
断面に直交する軸を言う。この可変焦点半導体レーザー
光源は上記特定の方向（以下、放射角可変方向という）
を光走査に於ける副走査方向に対応させて配備される。
従って放射光軸とこの放射角可変方向とに直交する方向
は主走査上方向に対応させられる。
束の放射角を放射光軸に直交する特定の方向に於いて変
化させることができるレーザー光源である。放射光軸と
は放射されるレーザー光束の光束断面の中心を通り光束
断面に直交する軸を言う。この可変焦点半導体レーザー
光源は上記特定の方向（以下、放射角可変方向という）
を光走査に於ける副走査方向に対応させて配備される。
従って放射光軸とこの放射角可変方向とに直交する方向
は主走査上方向に対応させられる。
「コリメートレンズ」は、この可変焦点半導体レーザ
ー光源からの光束を、放射光軸と上記放射角可変方向と
に直交する方向、即ち主走査対応方向に於いて略平行化
する。従ってコリメートレンズから射出する光束は、主
走査対応方向に関しては略平行であり、副走査対応方向
に関しては集束性もしくは発散性である。
ー光源からの光束を、放射光軸と上記放射角可変方向と
に直交する方向、即ち主走査対応方向に於いて略平行化
する。従ってコリメートレンズから射出する光束は、主
走査対応方向に関しては略平行であり、副走査対応方向
に関しては集束性もしくは発散性である。
「偏向手段」は、コリメートレンズからの光束を偏向
反射面により反射させ、反射光束を主走査対応方向へ偏
向させる。偏向手段としては公知の回転多面鏡、ピラミ
ダルミラー、ガルバノミラー等を用いることができる。
反射面により反射させ、反射光束を主走査対応方向へ偏
向させる。偏向手段としては公知の回転多面鏡、ピラミ
ダルミラー、ガルバノミラー等を用いることができる。
「第１の結像光学系」は、コリメートレンズと偏向反
射面との間に配備されてコリメートレンズからの光束を
主走査対応方向に於いて集束させる。この第１の結像光
学系は、後述する実施例の場合のように２枚のシリンド
リカルレンズで構成することもできるし、球面レンズと
シリンドリカルレンズの組合せでも良く、あるいはアナ
モフィックな単レンズとすることも可能である。
射面との間に配備されてコリメートレンズからの光束を
主走査対応方向に於いて集束させる。この第１の結像光
学系は、後述する実施例の場合のように２枚のシリンド
リカルレンズで構成することもできるし、球面レンズと
シリンドリカルレンズの組合せでも良く、あるいはアナ
モフィックな単レンズとすることも可能である。
「第２の結像光学系」は、偏向反射面と被走査面との
間の被走査面よりの位置に配備され、偏向反射面位置と
被走査面位置を副走査方向に関して幾何光学的に略共役
な関係とする。この第２の結像光学系としては、後述の
実施例の場合のように長尺シリンドリカルレンズを用い
得るほか、トロイダルレンズ等を用いることができる。
間の被走査面よりの位置に配備され、偏向反射面位置と
被走査面位置を副走査方向に関して幾何光学的に略共役
な関係とする。この第２の結像光学系としては、後述の
実施例の場合のように長尺シリンドリカルレンズを用い
得るほか、トロイダルレンズ等を用いることができる。
「制御手段」は、可変焦点半導体レーザー光源に於け
る放射角可変方向の放射角を光走査に同期して制御す
る。
る放射角可変方向の放射角を光走査に同期して制御す
る。
上記「偏向反射面」は主走査対応方向に曲率を有して
いる。コリメートレンズからの光束は主走査対応方向に
関しては上記第１の結像光学系と偏向反射面の曲率によ
る結像作用で被走査面上に結像し、副走査対応方向に関
しては上記第１および第２の結像光学系の結像作用で被
走査面上に結像する。換言すれば、このような結像条件
を満たすように、第1,第２の結像光学系、偏向反射面相
互の関係が定められている。
いる。コリメートレンズからの光束は主走査対応方向に
関しては上記第１の結像光学系と偏向反射面の曲率によ
る結像作用で被走査面上に結像し、副走査対応方向に関
しては上記第１および第２の結像光学系の結像作用で被
走査面上に結像する。換言すれば、このような結像条件
を満たすように、第1,第２の結像光学系、偏向反射面相
互の関係が定められている。
制御手段による可変焦点半導体レーザー光源の放射角
制御は、副走査方向の像面湾曲を補正するようにを行わ
れる。即ち制御手段によるこの制御は、被走査面に入射
する光束が偏向手段による偏向角に拘らず常に副走査方
向に於いて被走査面上に結像するように行われる。
制御は、副走査方向の像面湾曲を補正するようにを行わ
れる。即ち制御手段によるこの制御は、被走査面に入射
する光束が偏向手段による偏向角に拘らず常に副走査方
向に於いて被走査面上に結像するように行われる。
なお、情報書込みの際の各ドット間相互の等間隔性は
書込み信号の画像クロツクを電気的に補正して実現す
る。
書込み信号の画像クロツクを電気的に補正して実現す
る。
次ぎに請求項２の光走査装置に就き説明する。
請求項２の光走査装置は「可変焦点半導体レーザー光
源と、コリメートレンズと、偏向手段と、第１および第
２の結像光学系と、制御手段」とを有する。これらのう
ち「可変焦点半導体レーザー光源」と「コリメートレン
ズ」は請求項１に於けるものと同様のものが同様の態様
で用いられる。従ってコリメートレンズから射出する光
束は請求項２の光走査装置に於いても主走査対応方向に
関しては略平行であり、副走査対応方向に関しては集束
性もしくは発散性である。
源と、コリメートレンズと、偏向手段と、第１および第
２の結像光学系と、制御手段」とを有する。これらのう
ち「可変焦点半導体レーザー光源」と「コリメートレン
ズ」は請求項１に於けるものと同様のものが同様の態様
で用いられる。従ってコリメートレンズから射出する光
束は請求項２の光走査装置に於いても主走査対応方向に
関しては略平行であり、副走査対応方向に関しては集束
性もしくは発散性である。
「偏向手段」は、コリメートレンズからの光束を偏向
反射面により反射させ、反射光束を主走査対応方向へ偏
向させる。偏向手段としては公知の回転多面鏡、ピラミ
ダルミラー、ガルバノミラー等を用いることができる。
しかし請求項２の光走査装置に於いて偏向手段の偏向反
射面は曲率を持っている必要はない。
反射面により反射させ、反射光束を主走査対応方向へ偏
向させる。偏向手段としては公知の回転多面鏡、ピラミ
ダルミラー、ガルバノミラー等を用いることができる。
しかし請求項２の光走査装置に於いて偏向手段の偏向反
射面は曲率を持っている必要はない。
「第１の結像光学系」は、コリメートレンズと偏向反
射面との間に配備されてコリメートレンズからの光束を
主走査対応方向に長い線像として結像させる。この線像
はビームウエストによるものであり幾何光学的な像では
ない。
射面との間に配備されてコリメートレンズからの光束を
主走査対応方向に長い線像として結像させる。この線像
はビームウエストによるものであり幾何光学的な像では
ない。
「第２の結像光学系」は、偏向反射面と被走査面との
間に配備され、偏向反射面位置と被走査面位置を副走査
方向に関して幾何光学的に略共役な関係とする。
間に配備され、偏向反射面位置と被走査面位置を副走査
方向に関して幾何光学的に略共役な関係とする。
勿論、コリメートレンズと第１および第２の結像光学
系の作用により被走査面上に光スポットが得られる。
系の作用により被走査面上に光スポットが得られる。
「制御手段」は、可変焦点半導体レーザー光源に於け
る放射角可変方向の放射角を光走査に同期して制御す
る。制御手段による可変焦点半導体レーザー光源の放射
角制御は、副走査方向の像面湾曲を補正するようにを行
われる。即ち制御手段によるこの制御は、被走査面に入
射する光束が偏向手段による偏向角に拘らず常に副走査
方向に於いて被走査面上に結像するように行われる。
る放射角可変方向の放射角を光走査に同期して制御す
る。制御手段による可変焦点半導体レーザー光源の放射
角制御は、副走査方向の像面湾曲を補正するようにを行
われる。即ち制御手段によるこの制御は、被走査面に入
射する光束が偏向手段による偏向角に拘らず常に副走査
方向に於いて被走査面上に結像するように行われる。
請求項２の光走査装置の場合、第２の結像光学系とし
てｆθレンズ系を用いれば画像クロックの電気的補正は
必ずしも必要ない。
てｆθレンズ系を用いれば画像クロックの電気的補正は
必ずしも必要ない。
光走査装置では、被走査面上における光スポット形状
を所望の形状とするためにコリメートレンズからの光束
を規制するアパーチュアの使用が慣用されているが、請
求項1,2の光走査装置においても、この種のアパーチュ
アを用いることができる。
を所望の形状とするためにコリメートレンズからの光束
を規制するアパーチュアの使用が慣用されているが、請
求項1,2の光走査装置においても、この種のアパーチュ
アを用いることができる。
［作用］ 請求項１の光走査装置に於いて、光束は主走査対応方
向に関しては第１の結像光学系により被走査面に向かっ
て集束するが、集束の途上に於いて偏向手段により偏向
される。偏向手段の偏向反射面が平面であると結像点は
偏向の起点を中心として略円弧上を移動し被走査面と合
致しない。そこで主走査方向に関して上記結像点が実質
的に被走査面と合致するように、偏向反射面の曲率が設
定される。これにより光束は主走査方向に関しては第１
の結像光学系と偏向反射面の曲率による結像作用で、実
質的に常に被走査面上に結像する。
向に関しては第１の結像光学系により被走査面に向かっ
て集束するが、集束の途上に於いて偏向手段により偏向
される。偏向手段の偏向反射面が平面であると結像点は
偏向の起点を中心として略円弧上を移動し被走査面と合
致しない。そこで主走査方向に関して上記結像点が実質
的に被走査面と合致するように、偏向反射面の曲率が設
定される。これにより光束は主走査方向に関しては第１
の結像光学系と偏向反射面の曲率による結像作用で、実
質的に常に被走査面上に結像する。
また副走査対応方向に関しては光束は第１、第２の結
像光学系の結像作用により被走査面上に結像するが、こ
の結像に関しては像面湾曲が存在する。この副走査方向
の像面湾曲が制御手段による可変焦点半導体レーザー光
源の放射角制御で補正されるのである。
像光学系の結像作用により被走査面上に結像するが、こ
の結像に関しては像面湾曲が存在する。この副走査方向
の像面湾曲が制御手段による可変焦点半導体レーザー光
源の放射角制御で補正されるのである。
請求項２の光走査装置でも、被走査面上に得られる光
スポットはコリメートレンズと第１及び第２の結像光学
系による光源の像である。その際、第２の結像光学系に
対する直接の光源は主走査対応方向に対しては物体側の
無限遠にあるが、副走査対応方向に対しては第１の結像
光学系による線像が直接の光源である。この線像に対応
する幾何光学的な光源の位置は偏向反射面近傍にある。
スポットはコリメートレンズと第１及び第２の結像光学
系による光源の像である。その際、第２の結像光学系に
対する直接の光源は主走査対応方向に対しては物体側の
無限遠にあるが、副走査対応方向に対しては第１の結像
光学系による線像が直接の光源である。この線像に対応
する幾何光学的な光源の位置は偏向反射面近傍にある。
第２の結像光学系による副走査方向の結像に関して存
在する像面湾曲を可変焦点半導体レーザー光源の放射角
制御で補正する。
在する像面湾曲を可変焦点半導体レーザー光源の放射角
制御で補正する。
ここで、本発明の特徴の一端をなす可変焦点半導体レ
ーザー光源に就き説明する。
ーザー光源に就き説明する。
可変焦点半導体レーザーは「電子技術総合研究所報VO
L.52,95号 82〜83頁」の記載等により既に知られてい
る。
L.52,95号 82〜83頁」の記載等により既に知られてい
る。
第４図（Ｉ）を参照すると、周知の如く半導体レーザ
ー1Aからは楕円形の光束断面を持つ発散性の光束が放射
される。この楕円形の光束断面の長軸方向をＸ方向、短
軸方向をＹ方向とすると、Ｘ方向は最大発散角θＸに対
応する方向であり、Ｙ方向は最小発散角θＹに対応する
方向である。
ー1Aからは楕円形の光束断面を持つ発散性の光束が放射
される。この楕円形の光束断面の長軸方向をＸ方向、短
軸方向をＹ方向とすると、Ｘ方向は最大発散角θＸに対
応する方向であり、Ｙ方向は最小発散角θＹに対応する
方向である。
可変焦点半導体レーザー光源１は、第３図（II）に示
すように半導体レーザー1Aの放射端面にレンズ部1Cと電
極部1Bとを装備してなり、放射レーザー光束の放射角
θ′Ｙ（第４図（Ｉ）の最小発散角θＹに対応する方
向）を電極部1Bに外部から印加される電気信号に応じて
変化させることができる。
すように半導体レーザー1Aの放射端面にレンズ部1Cと電
極部1Bとを装備してなり、放射レーザー光束の放射角
θ′Ｙ（第４図（Ｉ）の最小発散角θＹに対応する方
向）を電極部1Bに外部から印加される電気信号に応じて
変化させることができる。
放射光軸はＸ軸とＹ軸の交点を通り、これら両軸に直
交する軸である。従って第３図（II）に於けるＹ方向が
放射角可変方向であり、Ｘ方向は放射角可変方向と放射
光軸とに直交する方向である。
交する軸である。従って第３図（II）に於けるＹ方向が
放射角可変方向であり、Ｘ方向は放射角可変方向と放射
光軸とに直交する方向である。
放射角可変方向の放射角θ′Ｙを外部からの電気信号
に応じて変化させることができると言うことは、Ｙ方向
に就いての光束即ち放射レーザー光束をＸ方向から見た
状態に於いて光束の発散の実質的起点を光軸方向に変位
させ得ることを意味する。第４図（II）に於いて符号Ｑ
で示すのが上記発散の実質的起点であり、以下これを可
変焦点半導体レーザー光源の「焦点」と称する。
に応じて変化させることができると言うことは、Ｙ方向
に就いての光束即ち放射レーザー光束をＸ方向から見た
状態に於いて光束の発散の実質的起点を光軸方向に変位
させ得ることを意味する。第４図（II）に於いて符号Ｑ
で示すのが上記発散の実質的起点であり、以下これを可
変焦点半導体レーザー光源の「焦点」と称する。
放射角θ′Ｙを変化させるとこの焦点Ｑが放射光軸上
で変位する。第４図（II）では焦点Ｑは可変焦点半導体
レーザー光源１の外部に存在するが、場合によっては焦
点が光源内部に仮想的に存在することもある。
で変位する。第４図（II）では焦点Ｑは可変焦点半導体
レーザー光源１の外部に存在するが、場合によっては焦
点が光源内部に仮想的に存在することもある。
上記放射角可変方向は請求項1,2の発明とも副走査方
向に対応しており、放射角の制御により「焦点」を変位
させるとコリメートレンズと第１および第２の結像光学
系による副走査対応方向の結像作用による像位置は被走
査面の近傍で光軸方向へ変位する。この変位を利用して
副走査方向の像面湾曲の補正を行うのである。
向に対応しており、放射角の制御により「焦点」を変位
させるとコリメートレンズと第１および第２の結像光学
系による副走査対応方向の結像作用による像位置は被走
査面の近傍で光軸方向へ変位する。この変位を利用して
副走査方向の像面湾曲の補正を行うのである。
［実施例］ 以下、具体的な実施例に即して説明する。
第１図は、請求項１の発明の１実施例を略示してい
る。
る。
第１図（Ｉ）は、可変焦点半導体レーザー光源１から
被走査面10に到る光束光路を展開し、これを主走査方向
が上下方向となるように描いたものである。第１図（I
I）は、上記展開状態を副走査方向が上下方向となるよ
うに描いたものである。
被走査面10に到る光束光路を展開し、これを主走査方向
が上下方向となるように描いたものである。第１図（I
I）は、上記展開状態を副走査方向が上下方向となるよ
うに描いたものである。
可変焦点半導体レーザー光源１からの発散性のレーザ
ー光束はコリメートレンズ３に入射する。このコリメー
トレンズ３は、入射してくる発散性の光束を放射角の変
化しない方向に於いて平行化する機能を持っている。可
変焦点半導体レーザー光源１は放射角の変化しない方向
（第４図のＸ方向）を主走査方向に対応させているので
主走査対応方向に就いて見ると、第５図（Ｉ）に示すよ
うにコリメートレンズ３から射出する光束は略平行光束
である。副走査対応方向に就いては、コリメートレンズ
３に入射する光束の放射角即ち第４図のθ′Ｙが小さい
のでコリメートレンズ３から射出する光束は第５図（I
I）に示すように集束性の光束となる。
ー光束はコリメートレンズ３に入射する。このコリメー
トレンズ３は、入射してくる発散性の光束を放射角の変
化しない方向に於いて平行化する機能を持っている。可
変焦点半導体レーザー光源１は放射角の変化しない方向
（第４図のＸ方向）を主走査方向に対応させているので
主走査対応方向に就いて見ると、第５図（Ｉ）に示すよ
うにコリメートレンズ３から射出する光束は略平行光束
である。副走査対応方向に就いては、コリメートレンズ
３に入射する光束の放射角即ち第４図のθ′Ｙが小さい
のでコリメートレンズ３から射出する光束は第５図（I
I）に示すように集束性の光束となる。
第１図に於いて、コリメートレンズ３から射出した光
束は続いてアパーチュア４により光束径を規制され、第
１の結像光学系５に入射する。
束は続いてアパーチュア４により光束径を規制され、第
１の結像光学系５に入射する。
第１の結像光学系５は、２枚のシリンドリカルレンズ
5A,5Bにより構成されている。シリンドリカルレンズ5A
は副走査対応方向にのみ正のパワーを有し、シリンドリ
カルレンズ5Bは主走査対応方向にのみ正のパワーを有す
る。
5A,5Bにより構成されている。シリンドリカルレンズ5A
は副走査対応方向にのみ正のパワーを有し、シリンドリ
カルレンズ5Bは主走査対応方向にのみ正のパワーを有す
る。
第１の結像光学系５を透過した光束は偏向反射面７に
より反射され、第２の結像光学系９を介して被走査面10
に入射する。
より反射され、第２の結像光学系９を介して被走査面10
に入射する。
なお、この実施例に於いて偏向手段としては回転多面
鏡が使用されている。偏向反射面７は主走査対応方向に
於いて、即ち副走査方向から見た形状が曲率を持ち、光
束は主走査対応方向に於いては第１の結像光学系５のシ
リンドリカルレンズ5Bと偏向反射面７の曲率による結像
作用により被走査面10上に結像する。
鏡が使用されている。偏向反射面７は主走査対応方向に
於いて、即ち副走査方向から見た形状が曲率を持ち、光
束は主走査対応方向に於いては第１の結像光学系５のシ
リンドリカルレンズ5Bと偏向反射面７の曲率による結像
作用により被走査面10上に結像する。
前述のようにシリンドリカルレンズ5Bと偏向反射面７
の曲率は主走査方向の像面湾曲が良好に補正されるよう
に設定されている。
の曲率は主走査方向の像面湾曲が良好に補正されるよう
に設定されている。
第２の結像光学系９は、副走査対応方向にのみ正のパ
ワーを持つ長尺シリンドリカルレンズである。
ワーを持つ長尺シリンドリカルレンズである。
光束は、副走査方向に関してはコリメートレンズ３に
よる線像を直接の光源として第１および第２の結像光学
系5,9の作用により結像するが、第１図（II）に実線で
示すように光束が走査領域の中央部に入射するとき被走
査面10上にスポット状に結像する。従って光束が偏向反
射面７の回転により偏向すると副走査方向には、第１図
（III）に実線で示すような円弧状の結像湾曲41が生ず
る。
よる線像を直接の光源として第１および第２の結像光学
系5,9の作用により結像するが、第１図（II）に実線で
示すように光束が走査領域の中央部に入射するとき被走
査面10上にスポット状に結像する。従って光束が偏向反
射面７の回転により偏向すると副走査方向には、第１図
（III）に実線で示すような円弧状の結像湾曲41が生ず
る。
なお幾何光学的に見ると、第２の結像光学系９は副走
査対応方向に関して偏向反射面７による偏向の起点と被
走査面位置とを互いに共役関係としており、これにより
偏向手段における面倒れの補正を行っている。波面光学
的に見た場合の第１の結像光学系５による集束光束の、
副走査対応方向に於けるビームウエスト位置は偏向反射
面７よりもずっと第２の結像光学系９よりにあり、かな
り大きいため図にはそれと現れていない。しかしこのビ
ームウエストに対応する第２の結像光学系９に対する幾
何光学状の直接の光源位置は偏向反射面７の近傍にあ
る。
査対応方向に関して偏向反射面７による偏向の起点と被
走査面位置とを互いに共役関係としており、これにより
偏向手段における面倒れの補正を行っている。波面光学
的に見た場合の第１の結像光学系５による集束光束の、
副走査対応方向に於けるビームウエスト位置は偏向反射
面７よりもずっと第２の結像光学系９よりにあり、かな
り大きいため図にはそれと現れていない。しかしこのビ
ームウエストに対応する第２の結像光学系９に対する幾
何光学状の直接の光源位置は偏向反射面７の近傍にあ
る。
さて第５図（II）に於いて点Ｐは、第１図（II）に光
束を実線で示した状態に於いてシリンドリカルレンズ5A
と長尺シリンドリカルレンズ９とにより被走査面10と幾
何光学的に共役な関係にある点を示している。即ち第１
図（II）の上記像体に於いて被走査面10上には点Ｐの像
が幾何光学的には結像している。今、可変焦点半導体レ
ーザー光源１の放射角可変方向の放射角の変化により焦
点が放射光軸方向へ変位した結果、点ＰがＰ′の位置ま
でΔの距離を変位したとすると副走査方向における結像
位置はシリンドリカルレンズ5Aと長尺シリンドリカルレ
ンズ９の合成横倍率βを用いて、周知の如くΔ′＝β２
Δだけずれる。
束を実線で示した状態に於いてシリンドリカルレンズ5A
と長尺シリンドリカルレンズ９とにより被走査面10と幾
何光学的に共役な関係にある点を示している。即ち第１
図（II）の上記像体に於いて被走査面10上には点Ｐの像
が幾何光学的には結像している。今、可変焦点半導体レ
ーザー光源１の放射角可変方向の放射角の変化により焦
点が放射光軸方向へ変位した結果、点ＰがＰ′の位置ま
でΔの距離を変位したとすると副走査方向における結像
位置はシリンドリカルレンズ5Aと長尺シリンドリカルレ
ンズ９の合成横倍率βを用いて、周知の如くΔ′＝β２
Δだけずれる。
従って円弧状の像面湾曲41を偏向角θの関数として、
−Ｗ（θ）と表すと Δ′＝Ｗ（θ） を満足するように可変焦点半導体レーザー光源１の放射
角制御を行えば副走査方向の像面湾曲を第４図の破線42
のように良好に補正することができる。
−Ｗ（θ）と表すと Δ′＝Ｗ（θ） を満足するように可変焦点半導体レーザー光源１の放射
角制御を行えば副走査方向の像面湾曲を第４図の破線42
のように良好に補正することができる。
なお上記Δは、コリメートレンズ３の物体側主点と可
変焦点半導体レーザー光源１の発光端面との間の距離を
ａ、コリメートレンズ３の後側焦点距離をf1、副走査対
応方向における同光源１からの光束の発散角即ち放射角
をφ、同光源１の放射角可変方向の、発光端面における
光束径を2hとし、光束を主走査領域の中央部へ集光させ
るときの上記放射角φが０であるとすると、 で与えられる。
変焦点半導体レーザー光源１の発光端面との間の距離を
ａ、コリメートレンズ３の後側焦点距離をf1、副走査対
応方向における同光源１からの光束の発散角即ち放射角
をφ、同光源１の放射角可変方向の、発光端面における
光束径を2hとし、光束を主走査領域の中央部へ集光させ
るときの上記放射角φが０であるとすると、 で与えられる。
そこで光走査の同期を取る画像クロックと偏向角θと
を関連づけて、可変焦点半導体レーザー光源１に於ける
放射角の変化が補正すべき像面湾曲−Ｗ（θ）に対して
上記Δ′＝Ｗ（θ）を満足するような変位内用を実現す
る指令を制御回路２に記憶させて置き、光走査に同期し
て可変焦点半導体レーザー光源１の放射角φを制御す
る。
を関連づけて、可変焦点半導体レーザー光源１に於ける
放射角の変化が補正すべき像面湾曲−Ｗ（θ）に対して
上記Δ′＝Ｗ（θ）を満足するような変位内用を実現す
る指令を制御回路２に記憶させて置き、光走査に同期し
て可変焦点半導体レーザー光源１の放射角φを制御す
る。
このようにして被走査面10を略一定したスポット径で
良好に光走査することができる。
良好に光走査することができる。
以下、請求項２の発明の実施例を説明する。
なお煩雑を避けるため混同の恐れがないと思われるも
のに就いては第１図に於けると同一の符号を用いる。
のに就いては第１図に於けると同一の符号を用いる。
第２図（Ｉ）は可変焦点半導体レーザー光源１から被
走査面10に到る光ビーム光路を展開し、主走査方向が上
下方向となるようにして描いた図である。第２図（II）
は可変焦点半導体レーザー光源１から被走査面10に到る
光ビーム光路を展開し、副走査方向が上下方向となるよ
うにして描いた図である。
走査面10に到る光ビーム光路を展開し、主走査方向が上
下方向となるようにして描いた図である。第２図（II）
は可変焦点半導体レーザー光源１から被走査面10に到る
光ビーム光路を展開し、副走査方向が上下方向となるよ
うにして描いた図である。
この実施例で用いられている可変焦点半導体レーザー
光源１からの放射光束は、副走査対応方向に就いて見る
と第２図（II）に示すように一旦Ｑ点に線状に集束した
のち強い発散性の光束となる。強い発散性の光とは、主
走査対応方向に於ける光束の発散角より大きな発散角を
持つという意味である。
光源１からの放射光束は、副走査対応方向に就いて見る
と第２図（II）に示すように一旦Ｑ点に線状に集束した
のち強い発散性の光束となる。強い発散性の光とは、主
走査対応方向に於ける光束の発散角より大きな発散角を
持つという意味である。
可変焦点半導体レーザー光源１からのレーザー光束は
発散しつつコリメートレンズ３に入射する。この例では
上述のようにコリメートレンズ３に入射する段階に於い
て光束の発散の度合いは副走査対応方向の方が強い。
発散しつつコリメートレンズ３に入射する。この例では
上述のようにコリメートレンズ３に入射する段階に於い
て光束の発散の度合いは副走査対応方向の方が強い。
コリメートレンズ３は入射してくる発散性の光束を主
走査対応方向に於いて平行化する。従ってコリメートレ
ンズ３から射出する光束は主走査対応方向では略平行で
あり（第２図（Ｉ））、副走査対応方向に就いて見ると
第２図（II）に示すように若干発散性である。
走査対応方向に於いて平行化する。従ってコリメートレ
ンズ３から射出する光束は主走査対応方向では略平行で
あり（第２図（Ｉ））、副走査対応方向に就いて見ると
第２図（II）に示すように若干発散性である。
コリメートレンズ３から射出した光束は続いて第１の
結像光学系としてのシリンドリカルレンズ5Cに入射す
る。シリンドリカルレンズ5Cは副走査対応方向のみにパ
ワーを有する。従って、第２図（Ｉ）に示すように主走
査対応方向に関しては光束はシリンドリカルレンズ5Cを
そのまま透過して偏向反射面7Aにより反射され第２の結
像光学系としてのアナモフィックなｆθレンズ9Aに入射
し、同レンズ9Aの作用にて被走査面10上に結像する。
結像光学系としてのシリンドリカルレンズ5Cに入射す
る。シリンドリカルレンズ5Cは副走査対応方向のみにパ
ワーを有する。従って、第２図（Ｉ）に示すように主走
査対応方向に関しては光束はシリンドリカルレンズ5Cを
そのまま透過して偏向反射面7Aにより反射され第２の結
像光学系としてのアナモフィックなｆθレンズ9Aに入射
し、同レンズ9Aの作用にて被走査面10上に結像する。
この実施例に於いて偏向手段は、通常の回転多面鏡で
ある。
ある。
副走査対応方向においては、コリメートレンズ３から
の光束はシリンドリカルレンズ5Cに入射すると同レンズ
5Cにより集束され、偏向反射面7Aの近傍に集束する。即
ち光束は、この集束位置に於いて主走査対応方向に長い
線像として結像する。そして発散性の光束となってｆθ
レンズ9Aに入射し、同レンズ9Aの作用により被走査面10
上に結像する。かくしてレーザー光束は被走査面10上に
光スポットとして結像する。
の光束はシリンドリカルレンズ5Cに入射すると同レンズ
5Cにより集束され、偏向反射面7Aの近傍に集束する。即
ち光束は、この集束位置に於いて主走査対応方向に長い
線像として結像する。そして発散性の光束となってｆθ
レンズ9Aに入射し、同レンズ9Aの作用により被走査面10
上に結像する。かくしてレーザー光束は被走査面10上に
光スポットとして結像する。
ｆθレンズ9Aは主走査方向の像面湾曲を良好に補正さ
れているが、副走査方向には像面湾曲を有している。
れているが、副走査方向には像面湾曲を有している。
さて第６図に示すように可変焦点半導体レーザー光源
１からの放射光束の副走査対応方向における発散の実質
的起点が光軸方向へδ０だけ変化すると、上記「線像」
の結像位置は図の如くΔ０だけ光軸方向へ変位する。
１からの放射光束の副走査対応方向における発散の実質
的起点が光軸方向へδ０だけ変化すると、上記「線像」
の結像位置は図の如くΔ０だけ光軸方向へ変位する。
この「線像」はコリメートレンズ３とシリンドリカル
レンズ5Cの合成光学系による上記「Ｑ点における線状の
集束部」の像であるから、この合成光学系による結像の
横倍率をβ０とすると周知の如く、 上記線像の変位Δ０はｆθレンズ9Aによる副走査方向
の結像位置に就いてＺの変位を惹起する。このＺとΔと
の関係はｆθレンズ9Aの横倍率をγとして、Ｚ＝γ２・
Δであり、従ってδ０とは、 の関係にある。
レンズ5Cの合成光学系による上記「Ｑ点における線状の
集束部」の像であるから、この合成光学系による結像の
横倍率をβ０とすると周知の如く、 上記線像の変位Δ０はｆθレンズ9Aによる副走査方向
の結像位置に就いてＺの変位を惹起する。このＺとΔと
の関係はｆθレンズ9Aの横倍率をγとして、Ｚ＝γ２・
Δであり、従ってδ０とは、 の関係にある。
そこで、補正すべき像面湾曲量を像高ｈに対して−Ｗ
（ｈ）とするとき、可変焦点半導体レーザー光源１にお
ける副走査方向の発散の実質的起点となる上記Ｑ点の変
位量δ０を、δ０（ｈ＝０）＝０として Ｗ（ｈ）／（γ２・β0 2） とすれば副走査方向の像面湾曲を完全に補正できる。像
高ｈは光走査における同期を定める同期クロックとの対
応により定まるので、光走査の同期クロックと上記Ｗ
（ｈ）／（γ２・β0 2）を実現する電気信号との関係を
制御手段としての制御回路12に記憶させて置き、同期ク
ロックに応じて記憶内容に従って可変焦点半導体レーザ
ー光源１に於ける副走査方向の放射角の制御を行うこと
により像面湾曲を除去した良好な光走査を実現できる。
「可変焦点半導体レーザー光源１に於ける副走査方向の
放射角の制御」は必ずしも正確にＷ（ｈ）／（γ２・β
0 2）に従う必要は無く、これを近似的に満足する、より
簡単な制御で代替しても良い。この点は請求項１の光走
査装置でも同様であり、請求項１の光走査装置における
可変焦点半導体レーザー光源１に於ける放射角制御は、
副走査方向の像面湾曲（第１図（III）の曲線41）を近
似的に除去するような制御でも良い。
（ｈ）とするとき、可変焦点半導体レーザー光源１にお
ける副走査方向の発散の実質的起点となる上記Ｑ点の変
位量δ０を、δ０（ｈ＝０）＝０として Ｗ（ｈ）／（γ２・β0 2） とすれば副走査方向の像面湾曲を完全に補正できる。像
高ｈは光走査における同期を定める同期クロックとの対
応により定まるので、光走査の同期クロックと上記Ｗ
（ｈ）／（γ２・β0 2）を実現する電気信号との関係を
制御手段としての制御回路12に記憶させて置き、同期ク
ロックに応じて記憶内容に従って可変焦点半導体レーザ
ー光源１に於ける副走査方向の放射角の制御を行うこと
により像面湾曲を除去した良好な光走査を実現できる。
「可変焦点半導体レーザー光源１に於ける副走査方向の
放射角の制御」は必ずしも正確にＷ（ｈ）／（γ２・β
0 2）に従う必要は無く、これを近似的に満足する、より
簡単な制御で代替しても良い。この点は請求項１の光走
査装置でも同様であり、請求項１の光走査装置における
可変焦点半導体レーザー光源１に於ける放射角制御は、
副走査方向の像面湾曲（第１図（III）の曲線41）を近
似的に除去するような制御でも良い。
第３図は請求項２の光走査装置の別の実施例を示して
いる。
いる。
この実施例では第１の結像光学系はシリンドリカルレ
ンズ5Dであり、第２の結像光学系は球面レンズによるｆ
θレンズ9Bと正のパワーを持つシリンドリカルレンズ9C
とにより構成されている。
ンズ5Dであり、第２の結像光学系は球面レンズによるｆ
θレンズ9Bと正のパワーを持つシリンドリカルレンズ9C
とにより構成されている。
第２の結像光学系における主走査方向の像面湾曲は良
好に補正されている。
好に補正されている。
第２図の実施例との相違点は、副走査対応方向に於い
てコリメートレンズ３とシリンドリカルレンズ5Dによる
「線像」の結像位置が偏向反射面7Aの近傍になくｆθレ
ンズ9Bの像側に存在していることである。この場合のビ
ームウエスト径は大きいため図には殆ど現れていない。
てコリメートレンズ３とシリンドリカルレンズ5Dによる
「線像」の結像位置が偏向反射面7Aの近傍になくｆθレ
ンズ9Bの像側に存在していることである。この場合のビ
ームウエスト径は大きいため図には殆ど現れていない。
コリメートレンズ３からの光束は、主走査対応方向に
関してはｆθレンズ9Aの作用により被走査面10上に結像
するが、副走査対応方向に関してはシリンドリカルレン
ズ5D,9C,fθレンズ9Bの作用により被走査面上に結像す
る。勿論、第２の結像光学系を構成するｆθレンズ9Bと
シリンドリカルレンズ9Cとは副走査方向に関して偏向反
射面の位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共役な関
係としており、シリンドリカルレンズ5Dによる線像の結
像も幾何光学的には偏向反射面7Aの位置が第２の結像光
学系に対する物点となるように行われるのである。像面
湾曲の除去は、第２図の実施例の場合と同様にして行う
ことができる。
関してはｆθレンズ9Aの作用により被走査面10上に結像
するが、副走査対応方向に関してはシリンドリカルレン
ズ5D,9C,fθレンズ9Bの作用により被走査面上に結像す
る。勿論、第２の結像光学系を構成するｆθレンズ9Bと
シリンドリカルレンズ9Cとは副走査方向に関して偏向反
射面の位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共役な関
係としており、シリンドリカルレンズ5Dによる線像の結
像も幾何光学的には偏向反射面7Aの位置が第２の結像光
学系に対する物点となるように行われるのである。像面
湾曲の除去は、第２図の実施例の場合と同様にして行う
ことができる。
請求項1,2の光走査装置に用いられる制御回路2,12は
具体的にはマイクロコンピューターで実現できる。
具体的にはマイクロコンピューターで実現できる。
［発明の効果］ 以上、本発明によれば新規な光走査装置を提供でき
る。請求項1,2の光走査装置は上記の如き構成となって
いるので光スポットのスポット径を安定させて高密度の
良好な光走査が可能である。またｆθレンズ等は主走査
方向の像面湾曲のみを良好に補正するように設計できる
ようになるため、これらレンズの設計も容易になる。
る。請求項1,2の光走査装置は上記の如き構成となって
いるので光スポットのスポット径を安定させて高密度の
良好な光走査が可能である。またｆθレンズ等は主走査
方向の像面湾曲のみを良好に補正するように設計できる
ようになるため、これらレンズの設計も容易になる。
第１図は請求項１の発明の１実施例を説明するための
図、第２図は請求項２の発明の１実施例を説明するため
の図、第３図は請求項２の発明の別実施例を説明するた
めの図、第４図は可変焦点半導体レーザー光源を説明す
るための図、第５図及び第６図は像面湾曲補正を説明す
るための図である。 １……可変焦点半導体レーザー光源、３……コリメート
レンズ、5,5C,5D……第１の結像光学系としてのシリン
ドリカルレンズ、7,7A……偏向反射面、9,9A,9B,9C……
第２の結像光学系、10……被走査面、2,12……制御手段
としての制御回路
図、第２図は請求項２の発明の１実施例を説明するため
の図、第３図は請求項２の発明の別実施例を説明するた
めの図、第４図は可変焦点半導体レーザー光源を説明す
るための図、第５図及び第６図は像面湾曲補正を説明す
るための図である。 １……可変焦点半導体レーザー光源、３……コリメート
レンズ、5,5C,5D……第１の結像光学系としてのシリン
ドリカルレンズ、7,7A……偏向反射面、9,9A,9B,9C……
第２の結像光学系、10……被走査面、2,12……制御手段
としての制御回路
Claims (2)
- 【請求項１】放射レーザー光束の放射角を放射光軸に直
交する特定の方向に於いて変化させることができ、上記
特定の方向を副走査方向に対応させて配備される可変焦
点半導体レーザー光源と、 この可変焦点半導体レーザー光源からの光束を、放射光
軸と上記特定の方向とに直交する方向に於いて略平行化
するコリメートレンズと、 コリメートレンズからの光束を偏向反射面により反射さ
せ、反射光束を主走査対応方向へ偏向させる偏向手段
と、 上記コリメートレンズと偏向反射面との間に配備され、
コリメートレンズからの光束を主走査対応方向に於いて
集束させる第１の結像光学系と、 上記偏向反射面と被走査面との間の被走査面よりの位置
に配備され、偏向反射面位置と被走査面位置を副走査方
向に関して幾何学的に略共役な関係とする第２の結像光
学系と、 上記可変焦点半導体レーザー光源に於ける上記特定方向
の放射角を光走査に同期して制御する制御手段とを有
し、 上記偏向反射面が主走査対応方向に曲率を有し、コリメ
ートレンズからの光束が、主走査対応方向に関しては上
記第１の結像光学系と偏向反射面の曲率による結像作用
で被走査面上に結像し、副走査対応方向に関しては上記
第１および第２の結像光学系の結像作用で被走査面上に
結像するようにし、上記制御手段により副走査方向の像
面湾曲を補正するように可変焦点半導体レーザー光源の
放射角制御を行うことを特徴とする光走査装置。 - 【請求項２】放射レーザー光束の放射角を放射光軸に直
交する特定の方向に於いて変化させることができ、上記
特定の方向を副走査方向に対応させて配備される可変焦
点半導体レーザー光源と、 この可変焦点半導体レーザー光源からの光束を、放射光
軸と上記特定の方向とに直交する方向に於いて略平行化
するコリメートレンズと、 コリメートレンズからの光束を偏向反射面により反射さ
せ、反射光束を主走査対応方向へ偏向させる偏向手段
と、 上記コリメートレンズと偏向反射面との間に配備され、
コリメートレンズからの光束を主走査対応方向に長い線
像として集束させる第１の結像光学系と、 上記偏向反射面と被走査面との間に配備され、偏向反射
面位置と被走査面位置とを副走査方向に関して幾何学的
に略共役な関係とする第２の結像光学系と、 上記可変焦点半導体レーザー光源に於ける上記特定方向
の放射角を光走査に同期して制御する制御手段とを有
し、 上記コリメートレンズと第１及び第２の結像光学系の作
用により被走査面上に光スポットが結像されるように
し、 上記制御手段は、偏向光束による光走査に同期して上記
第２の結像光学系による副走査方向の像面湾曲を補正す
るように可変焦点半導体レーザー光源の放射角制御を行
うことを特徴とする光走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/895,422 US5337182A (en) | 1989-04-17 | 1992-06-05 | Optical Scanner |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9701789 | 1989-04-17 | ||
| JP1-97017 | 1989-05-17 | ||
| JP1-123190 | 1989-05-17 | ||
| JP12319089 | 1989-05-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373910A JPH0373910A (ja) | 1991-03-28 |
| JP2840356B2 true JP2840356B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=26438186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021785A Expired - Fee Related JP2840356B2 (ja) | 1989-04-17 | 1990-01-31 | 光走査装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5337182A (ja) |
| JP (1) | JP2840356B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5781325A (en) * | 1994-12-19 | 1998-07-14 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical scanning apparatus |
| JP3373079B2 (ja) * | 1995-04-27 | 2003-02-04 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 光学装置 |
| US5583684A (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-10 | Spot Technology Inc. | Lens assembly fixing device of scanner |
| JP5026141B2 (ja) * | 2007-05-02 | 2012-09-12 | 株式会社リコー | 画像形成装置及び画像形成方法 |
| JP5410362B2 (ja) | 2010-04-26 | 2014-02-05 | シャープ株式会社 | レーザー定着装置及びこれを備えた画像形成装置、並びに、搬送位置設定方法 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55130512A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-09 | Canon Inc | Semiconductor laser optical system |
| JPS5834433A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-02-28 | Optrex Corp | 高信頼性電気光学素子及びその製法 |
| US4475200A (en) * | 1981-12-03 | 1984-10-02 | Rockwell International Corporation | Semiconductor laser beam scanner |
| DE3379078D1 (en) * | 1982-10-20 | 1989-03-02 | Secr Defence Brit | Liquid crystal mirror displays |
| US4872743A (en) * | 1983-04-18 | 1989-10-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Varifocal optical element |
| US4795248A (en) * | 1984-08-31 | 1989-01-03 | Olympus Optical Company Ltd. | Liquid crystal eyeglass |
| JPH0734068B2 (ja) * | 1984-11-22 | 1995-04-12 | ミノルタ株式会社 | 結像光学装置 |
| US4715699A (en) * | 1985-01-28 | 1987-12-29 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Scanning optical system for laser beam printers |
| JPS61184515A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ走査装置 |
| JPH0617948B2 (ja) * | 1985-02-13 | 1994-03-09 | 富士写真フイルム株式会社 | 光ビ−ム走査装置 |
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