JP4430357B2 - 光書込装置および走査結像レンズ - Google Patents

Description

この発明は、互いに発光波長の異なる複数の光束により、共通の被走査面を光走査して光書込みを行う光書込装置に関する。

互いに発光波長の異なる複数の光束により、共通の被走査面を光走査して光書込みを行う光書込装置は、例えば、光束の波長を赤波長・緑波長・青波長とした３本の光束を用い、カラー印画紙を光走査してカラー画像を形成する「カラー写真印画装置」等として知られている。

このような装置においては一般に、複数の光束は回転多面鏡等の「共通の光偏向手段」により偏向され、ｆθレンズ等の「共通の走査結像レンズ」により被走査面上に光スポットとして集光されて光走査による光書込みを行う。

このような場合、光束相互は互いに波長が異なるので、走査結像レンズの倍率色収差が良好に補正されていないと、各光束による光走査が同一条件にならず、形成されるカラー画像に「色ずれ」等の画質劣化を生じる。

このような問題を回避するため、倍率色収差を十分に補正した走査結像レンズが提案されている（特許文献１等）が、「倍率色収差を完全に補正した走査結像レンズ」を構成するのは容易でなく、走査結像レンズのレンズ枚数が増大して走査結像レンズが大型化し、その配置に大きなスペースを取り光書込装置の大型化やコスト高を招来していた。

特開平７―１９１２６１号公報

この発明は、上記走査結像レンズにおける倍率の色収差に起因する画質劣化の問題を、低コスト且つ簡易に回避することを課題とする。

この発明の光書込装置は「赤色、緑色、青色の３本のレーザ光束を、３個の変調手段により画像信号に応じて個別的に強度変調したのち、一本の光束として合成し、共通の光偏向手段である回転多面鏡により等角速度的に偏向させ、偏向された光束を、共通の走査結像レンズにより被走査面上に集光させて上記レーザ光束ごとに光スポットを形成し、これら赤色、緑色、青色の光スポットにより上記被走査面を等速的に光走査して光書込みを行う光書込装置」であって以下の特徴を有する（請求項１）。

即ち、各光束が光走査により被走査面に光書込みを行う光書込み長さを、「走査結像レンズに現に存する倍率色収差」に拘わらず実質的に同一とするように、３個の変調手段に印加する３種のクロック信号の周波数を互いに異ならせて設定する。

「光書込み長さ」は、光書き込みにより「画像の１ライン分を書込む長さ」である。また「クロック信号」は、光束の変調における変調の１単位を「クロック周期」とする信号であり、従って、変調によるオン・オフ時間の長さは、クロック周期の整数倍の長さになる。

共通の走査結像レンズは、光偏向手段側から被走査面側に向かって、第１群および第２群をこの順序に配置してなり、ｆθ特性を補正されたｆθレンズであって、「等速特性を補正されている」が、このことは、基準となる光束の色である赤色のレーザ光束において、光スポットの像高：Ｈにおける走査速度：Ｖ（Ｈ）と理想の走査速度：Ｖとの差の、理想の走査速度：Ｖにする比（＝［｛Ｖ（Ｈ）−Ｖ｝／Ｖ］×１００（％））として定義される等速性が１．５％以下に補正されていること、さらに、他の色の光束：緑色レーザ光束、青色レーザ光束に対する等速性と、上記赤色レーザ光束に対する等速性との、同一像高における差が、像高：Ｈに拘わらず、０．０１５％以下に補正されていることを意味する。等速特性は、ｆθ特性である。

請求項１記載の光書込装置は、３個の光源装置からの各光束による光書込み開始位置を揃えるために「光書込み開始のタイミングを変調手段ごとに設定」する。
「３個の光源装置」の各々はレーザ光源であり、３個の変調手段の個々をＡＯ変調素子とすることができる。

３個の光源装置が「赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するもの」であるが、「カラー印画紙」を実体的な被走査面として光書込みを行うことができる。

請求項１記載の光書込装置においては、上記の如く、共通の光偏向手段は回転多面鏡で、共通の走査結像レンズはｆθレンズである。

走査結像レンズは、ｆθレンズであって、２群構成であり、光偏向手段側から被走査面側に向かって、第１群及び第２群をこの順序に配置してなる。

第１群は、光偏向手段の側から順に、主走査方向の屈折力が負と正の２枚のレンズを配してなる。
第２群は、主走査方向に長い長尺トロイダルレンズである。

基準となる赤色での全レンズ系の焦点距離を１００に規格化したとき、回転多面鏡側から数えて第ｉ(＝１〜６)番目のレンズ面の主走査方向の曲率半径：Ｒ_iY、回転多面鏡側から数えて第ｉ(＝１〜５)番目と第ｉ＋１番目のレンズ面の光軸上での間隔：Ｄ_i、回転多面鏡側から数えて第ｊ(＝１〜３)番目のレンズのｄ線に対する屈折率：Ｎ_ｄｊおよびｄ線におけるアッベ数：ν_jが条件：
（１） 0.94＜[{(-R_2Y/(N_d1-1))}＋D₂]/(-R_2Y/(N_d1-1))＜1
（２） 0.9 ＜{(N_d2-1)/R_3Y}/{(N_d1-1)/R_1Y}＜3
（３） ν_d1≦３１
（４） ν_d2≧５５
を満足する。

上記の如く、この発明における光書込装置の走査結像レンズとしては「現に倍率色収差が存在」するものを用いる。即ち、この発明の光書込装置に用いられる走査結像レンズは、倍率色収差の補正を実質的に行わないか、あるいは行ったとしても「大まかな補正」を行う程度である。

このように、倍率色収差に対する補正の要請が大幅に緩和されるため、走査結像レンズに求められる他の特性の補正が容易になり、等速性であるｆθ特性を極めて良好に補正することができるので、等速性を上記の如く良好に補正するのである。

互いに波長の異なる赤・緑・青の３本のレーザ光束は「これらに共通の光偏向手段」により偏向され、「共通の走査結像レンズ」により共通の被走査面上に集光するが、走査結像レンズに倍率色収差が許容されているため、各光束が同一時間：Ｔ内に被走査面を光走査する「光書込み長さ」は、光束の波長に応じて異なる。

一般的に説明すると、互いに波長の異なるｎ本の光束を、短波長側からＬｘ１、Ｌｘ２、・・、Ｌｘｉ、・・Ｌｘｎとし、これら光束が上記時間：Ｔ内に被走査面を光走査する光書込み長さをＬ１、Ｌ２、・・Ｌｉ、・・Ｌｎとすると、一般には、
Ｌｎ＞Ｌｎ−１＞・・・＞Ｌｉ＞・・Ｌ２＞Ｌ１
となる。

前述した如く「光変調における１単位がクロック信号の１周期」であるので、光走査による光書込みで、１ラインを書込む時間が上記時間：Ｔであるとし、この時間：Ｔがクロック信号のＮ周期に相当するものとする。上記クロック信号の１周期をｔとする。

光走査による光スポットの被走査面上における移動速度の平均を光束：Ｌｘｉに対応させてＶｉ（ｉ＝１〜ｎ）とすると、倍率の色収差に応じてＶｉは相互に微妙に異なっており、ｉ＝１〜ｎの各々に対応して、
Ｌｉ＝Ｖｉ・Ｔ＝Ｖｉ・ｔ・Ｎ （式１）
となる。

走査結像レンズに「現に存する倍率色収差」に拘わらず、ｉ＝１〜ｎに対して、光書込み長さ：Ｌｉが実質的に一定となるようにするには、（式１）の右辺における時間：ｔを調整すればよい。

即ち、光束Ｌｘｉの波長に応じ、クロック信号の１周期：ｔｉを、
Ｌｉ＝Ｖｉ・ｔｉ・Ｎ＝Ｋ（一定値） （式２）
が光束Ｌｘ１〜Ｌｘｎについて成り立つように設定すればよい。
各光束Ｌｘｉを変調させるためのクロック信号の周波数をｆｉとすると、ｔｉ＝１／ｆｉである。

光束Ｌｘ１〜Ｌｘｎのうち、例えば、光束Ｌｘｎ（上の説明における「基準と成る色：Ａ１」の光束）を基準とし、この光束が時間：Ｔ内に光書込みする長さ：Ｌｎを基準長さとして、他の光束Ｌｘｉによる光書込み長さが基準長さ：Ｌｎと実質的に等しくなるようにする条件は、
Ｌｉ＝Ｖｉ・Ｎ／ｆｉ＝Ｌｎ
であるから、光束Ｌｉを光変調するクロック信号の周波数：ｆｉを上記（式２）が満足されるように設定すればよいことになる。

即ち、走査結像レンズに現に存する倍率色収差により、上記Ｖｉは相互に異なるが、各Ｖｉは「等速特性と倍率色収差」に応じて一義的に定まり、また、１ラインを書込むための「クロック信号のＮ周期」は、光書込みの条件として一義的に定まるから、各光束Ｌｘｉに対するクロック信号の周波数：ｆｉの調整により、各光束Ｌｘｉが光走査により被走査面に光書込みを行う光書込み長さを、「走査結像レンズに現に存する倍率色収差」に拘わらず実質的に同一とすることができる。

光走査装置では一般に、各回の光走査ごとに「光書込み開始位置」を揃えるために「光書込み領域へ向かって偏向の途上にある光束」を検出し、その検出時を基準として「光書込み開始のタイミング」を設定する。

複数の光束Ｌｘｉにより光走査を行う場合、各光束ごとに上記検出を行い、光書込み開始のタイミングを設定するのであるが、光束の検出位置から光書込み開始位置に至る距離が短ければ、ｎ本の光束に共通して光書込み開始のタイミングを設定したとしても、光書込み開始位置が走査結像レンズの倍率色収差の影響で大きく、例えば「１画素分」ずれるようなことはなく、画質に影響を与えることはないが、この場合にも倍率色収差に基づき、各光束に応じて光書込み開始のタイミングを設定すれば、より精度良い光書込み（各光束による光スポットに「主走査方向の位置のずれ」のない光書込み）を実現できる（請求項２）。

条件（１）、（２）の範囲外では、「ｎ種のクロック信号の周波数」を互いに異ならせても、倍率色収差を十分に補正することができない。
条件（３）、（４）の上限を超えると、長波長側の光束に対する倍率色収差が過剰になり、「ｎ種のクロック信号の周波数」を互いに異ならせても、倍率色収差を十分に補正することができない。

この発明の光書込装置は、走査結像レンズに現存する倍率色収差に起因する各色光束の光書込み長さの差を、クロック信号の周波数の設定により有効に補正できる。また、走査結像レンズ（ｆθレンズ）は倍率色収差を高度に補正する必要がないから少ない構成枚数で低コストに実現でき、コマ収差、像面湾曲が良好であり、上記補正を精度よくかつ低コストで実現できる。

図２に示す光書込装置は、図示されない「カラー印画紙」に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３光束により光走査を行って、カラー画像書込みを行う装置である。

符号１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで示す光源装置はそれぞれレーザ光源である。光源装置１Ｒは波長：６９０ｎｍの赤色レーザ光束を放射する。光源装置１Ｇは波長：５３２ｎｍの緑色レーザ光束を放射し、光源装置１Ｂは波長：４７３ｎｍの青色レーザ光束を放射する。レーザ光源１Ｇ、１Ｂから放射されるレーザ光束は、所謂「高調波成分」である。

光源装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射される各色レーザ光束は、それぞれ、対応する変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを透過し、画像信号に応じて変調される。変調手段２Ｒ、２Ｇ、２ＢはＡＯ変調素子（音響光学素子）であり、光書込みに供せられるのは「画像信号に応じて回折された光束（変調された光束）」である。

変調された各光束は、ビームエキスパンダ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにより光束径を拡大されたのち、ミラー４Ｒ、４Ｇ、４Ｂにより光路を屈曲され、シリンダレンズ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂにより副走査方向へ集光され、ダイクロイック膜を有する光路合成素子６により「１本の光束」として合成され、光偏向手段としての回転多面鏡７の偏向反射面に入射する。

回転多面鏡７が等速回転すると、上記合成された光束は等角速度的に偏向しつつ、走査結像レンズに入射し、図示されない被走査面（実体的には「カラー印画紙」である。）上に光スポットを形成し、走査線１１を光走査して光書込みを行う。カラー印画紙は、走査線１１に直交する副走査方向へ等速で搬送され、この搬送に伴い、主走査が副走査方向に繰返されて２次元的なカラー画像が書込まれていく。

走査結像レンズは、この実施の形態において３枚のレンズ８、９、１０により構成されたｆθレンズである。
レンズ８とレンズ９は「第１群」を構成し、レンズ１０は「第２群」を構成する。レンズ８は主走査方向の屈折力が負のレンズであり、レンズ９は主走査方向の屈折力が正のレンズである。また、第２群をなすレンズ１０は「長尺トロイダルレンズ」である。

回転多面鏡７により偏向された光束は、走査結像レンズにより結像されるが、光書込みの開始位置へ向かう光束は、レンズ８、９を透過した時点でミラー１２により反射されて光検出器１３に入射して検出される。光検出器１３の検出信号に基づいて、光スポットによる光書込みの開始の同期がとられ、光書込み開始位置が揃えられる。

レンズ８、９は色収差を「特に補正」されていないので、光検出器１３に入射する３光束は色収差により「互いにバラケ」ており、このため、各光束を個別に検出でき、光書込み開始のタイミングを光束ごとに設定できる。

図１（ａ）は、変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによる「レーザ光束の変調」を説明する図である。光源装置１Ｒから放射される赤色レーザ光束を変調させる画像信号：Ｒは、クロック発生器２０Ｒで発生されるクロック：ＣＬＲによるオン・オフで変調信号となり、変調手段２Ｒに印加される。

同様に、光源装置１Ｇから放射される緑色レーザ光束を変調させる画像信号：Ｇは、クロック発生器２０Ｇで発生されるクロック：ＣＬＧによるオン・オフで変調信号となり、変調手段２Ｇに印加され、光源装置１Ｂから放射される青色レーザ光束を変調させる画像信号：Ｂは、クロック発生器２０Ｂで発生されるクロック：ＣＬＢによるオン・オフで変調信号となり、変調手段２Ｂに印加される。

さて、基準となる色：Ａ１を赤（Ｒ）とし、クロック発生器２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂで発生するクロックＣＬＧ、ＣＬＢを同一とし、これらがクロックＣＬＲと同一であるとすると、前述したように、走査結像レンズの色収差の影響により、同一時間：Ｔで書込まれる光書込み長さは光束ごとに異なることになる。図１（ｂ）は、この状態を説明するための図である。

図１（ｂ）において、符号Ｑは３光束（光路合成素子６により「１本の光束」として合成されている。）の、回転多面鏡７による「偏向の起点」を示し、符号ＳＬは走査結像レンズを模式的に示している。光路合成素子６により1本の光束として合成された赤色レーザ光束・緑色レーザ光束・青色レーザ光束は「１本の光束として偏向される」が、走査結像レンズＳＬを透過すると、走査結像レンズＳＬの倍率色収差により主走査方向（図の左右方向）に分離する。

そして、赤色レーザ光束の光スポットは時間：Ｔ内に、図２（ｂ）に示す走査線１１を位置：Ｒ１からＲ２までを走査する。このときの光書込み長さ（位置：Ｒ１、Ｒ２間の距離）をＬＲとする。また、緑色レーザ光束の光スポットは時間：Ｔ内に走査線１１を位置：Ｇ１からＧ２までを走査する。このときの光書込み長さ（位置：Ｇ１、Ｇ２間の距離）をＬＧ（＜ＬＲ）とする。青色レーザ光束の光スポットは時間：Ｔ内に走査線１１を位置：Ｂ１からＢ２までを走査する。このときの光書込み長さ（位置：Ｂ１、Ｂ２間の距離）をＬＢ（＜ＬＧ）とする。

この発明においては、緑色レーザ光束による光書込み長さ：ＬＧ、青色レーザ光束による光書込み長さ：ＬＢを、赤色レーザ光束による光書込み長さ：ＬＲに実質的に等しくするように「クロックＣＬＧとＣＬＢの周波数を設定する」のである。

即ち、赤色・緑色・青色レーザ光束のうち、赤色レーザ光束を基準とし、この光束が時間：Ｔ内に光書込みする長さ：ＬＲを基準長さとして、他の光束による光書込み長さ：ＬＧ、ＬＢが基準長さ：ＬＲと実質的に等しくするため、
ＬＧ＝ＶＧ・Ｎ／ｆＧ＝ＬＲ
ＬＢ＝ＶＢ・Ｎ／ｆＢ＝ＬＲ
を満足するように、クロックＣＬＧの周波数：ｆＧ、クロックＣＬＢの周波数：ｆＢを設定するのである。

Ｎは「走査線１ライン分を光書込みするのに必要なクロック数」である。ＶＧ、ＶＢは走査線上を移動する緑・青色の光スポットの移動速度であり、走査結像レンズの等速特性と倍率色収差により定まる。

このように、周波数：ｆＲ、ｆＧ、ｆＢを、ｆＲ＞ｆＧ＞ｆＢとすることにより、図１（ｃ）に示すように、赤色レーザ光束ＬｘＲ、緑色レーザ光束ＬｘＧ、青色レーザ光束ＬｘＢの光書込み長さをＬＲ（位置：Ｒ１、Ｒ２の距離）に揃えることができる。

図１、図２に即して実施の形態を説明した光書込装置は、互いに発光波長の異なるｎ（＝３）本の光束を放射する３個の光源装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの各光束を、３個の変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂにより画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を共通の光偏向手段７により偏向させ、偏向された各光束を、等速性を補正された共通の走査結像レンズ８、９、１０により被走査面上に集光させて光束ごとに光スポットを形成し、これら光スポットにより被走査面を等速的に光走査して光書込みを行う光書込装置において、各光束が光走査により被走査面に光書込みを行う光書込み長さを、走査結像レンズに現に存する倍率色収差に拘わらず実質的に同一とするように、３個の変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに印加する３種のクロック信号の周波数：ｆＲ、ｆＧ、ｆＢを互いに異ならせて設定したもの（請求項１）である。

また、ｎ（＝３）個の光源装置１Ｒ〜１Ｂからの各光束による光書込み開始位置を揃えるために、光書込み開始のタイミングが変調手段ごとに設定され、ｎ（＝３）個の光源装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの各々がレーザ光源で、ｎ（＝３）個の変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの個々がＡＯ変調素子である。

光源装置の数：ｎは３で、これらが赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色のレーザ光を放射するものであり、カラー印画紙を実態的な被走査面として光書込みが行われる。また、共通の光偏向手段７は回転多面鏡であり、共通の走査結像レンズ８〜１０がｆθレンズである。

以下に、走査結像レンズの具体的実施例を６例挙げる。

これら実施例の走査結像レンズは、光偏向手段側から被走査面側に向かって、第１群及び第２群をこの順序に配置してなり、第１群は、光偏向手段の側から順に、主走査方向の屈折力が負と正の２枚のレンズを配してなり、第２群は、主走査方向に長い長尺トロイダルレンズである。

基準となる色（赤：Ｒ）での全レンズ系の焦点距離を１００に規格化したとき、回転多面鏡側から数えて第ｉ(＝１〜６)番目のレンズ面の主走査方向の曲率半径：Ｒ_iYおよび回転多面鏡側から数えて第ｉ（＝１〜５）番目と第ｉ＋１番目のレンズ面の光軸上での間隔：Ｄ_i、回転多面鏡側から数えて第ｊ（＝１〜３）番目のレンズのｄ線に対する屈折率：Ｎ_ｄｊおよびｄ線におけるアッベ数：ν_jは条件：
（１） 0.94＜[{(-R_2Y/(N_d1-1))}＋D₂]/(-R_2Y/(N_d1-1))＜1
（２） 0.9 ＜{(N_d2-1)/R_3Y}/{(N_d1-1)/R_1Y}＜3
（３） νd1≦３１
（４） ν_d2≧５５
を満足する。

実施例１〜４は、図２に示した光書込装置に用いられるものである。

前述の如く、光源装置における波長は、Ｒ：６９０ｎｍ、Ｇ：５３２ｎｍ、Ｂ：４７３ｎｍである。回転多面鏡７は、偏向反射面数：６、内接円半径：１８ｍｍのものである。

第２群の長尺トロイダルレンズ１０は「両面がトロイダル形状」であり、回転多面鏡側の面は「回転軸が主走査方向の軸と平行であるＹトロイダル面」、被走査面側の面は「回転軸が副走査方向の軸と平行であるＸトロイダル面」である。

前記クロックＣＬＲ、ＣＬＧ、ＣＬＢの周波数：ｆＲ、ｆＧ、ｆＢは、クロックＣＬＲの周波数：ｆＲを基準とし、周波数：ｆＧ、ｆＢを変化させた。このとき、クロックＣＬＧ、ＣＬＢの変化させた周波数：ｆＧ、ｆＢの周波数：ｆＲに対する比：ｆＲ／ｆＧ、ｆＲ／ｆＢを「走査係数」とよぶ。

上記の如く周波数を変化させることは、光学的には「ｆθレンズにおける各波長の光に対する焦点距離を変化させる」ことに他ならない。即ち、赤色レーザ光束に対する焦点距離をＦＲとするとき、緑色レーザ光束に対するクロックＣＬＧの周波数：ｆＧを上記の如く変化させたとき、緑色レーザ光に対するｆθレンズの焦点距離は、上記ＦＲに走査係数：ｆＲ／ｆＧを乗じたものになる。

同様に、青色レーザ光束に対するクロックＣＬＢの周波数：ｆＢを上記の如く変化させたとき、緑色レーザ光に対するｆθレンズの焦点距離は、上記ＦＲに走査係数：ｆＲ／ｆＢを乗じたものになる。

このように、走査結像レンズの本来の焦点距離に上記走査係数を乗じたものを「補正焦点距離」と呼ぶことにする。

回転多面鏡７の側から数えて第ｉ番目のレンズ面の曲率半径を、主走査方向につきＲ_ｉＹ、副走査方向につきＲ_ｉＸ、第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面の光軸上の間隔をＤ_ｉとし、回転多面鏡７による偏向の起点から第１番目のレンズ面までの光軸上の距離をＤ_０（ｉ＝０）とする。回転多面鏡７の側から数えて第ｊ番目のレンズの、ｄ線での屈折率とアッベ数をそれぞれＮｄ_ｊ、νｄ_ｊとする。

ｉ Ｒ_ｉＹ Ｒ_ｉＸ Ｄ_ｉ ｊ Ｎｄ_ｊ νｄ_ｊ 備考
０ 48.1
１ 555 555 5.8 １ 1.80518 25.5
２ 181 181 7.4
３ 226.4 226.4 23.17 ２ 1.51680 64.2
４ -101.764 -101.764 75
５ -700 -39.97 3 3 1.58410 30.8 Ｙトロイダル面
６ -700 -22.73 148.98 Ｘトロイダル面
光書込み長さ：２１６ｍｍ
焦点距離 補正焦点距離
ＦＲ：２１９．９００ｍｍ ２１９．９００ｍｍ
ＦＧ：２１９．４７８ｍｍ ２１９．４８３ｍｍ
ＦＢ：２１９．３０７ｍｍ ２１９．３１９ｍｍ 。

条件式のパラメータの値
（１） [{(-R_2Y/(Nd₁-1))}＋D₂]/(-R_2Y/(Nd₁-1))＝０．９６７
（２） {(Nd₂-1)/R_3Y}/{(Nd₁-1)/R_1Y}＝１．５７
（３） ν_d1＝２５．５
（４） ν_d2＝６４．２
光スポットの最大ずれ（各色間）
クロック補正前：２９１．５μｍ、クロック補正後：４．１μｍ
この実施例１においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色光束に対するｆθ特性は、０．９９％以下であり、各色間でのｆθ特性の差は０．０１５％以下である。

ｉ Ｒ_ｉＹ Ｒ_ｉＸ Ｄ_ｉ ｊ Ｎｄ_ｊ νｄ_ｊ 備考
０ 45
１ 680.338 680.338 10.59 1 1.80518 25.5
２ 170.927 170.927 5.81
３ 210.055 210.055 24.31 2 1.62041 60.3
４ -126.097 -126.097 81.2
５ -700 -39.48 3 3 1.58547 29.9 Ｙトロイダル面
６ -700 -22.343 143.3 Ｘトロイダル面
光書込み長さ：２１６ｍｍ
焦点距離 補正焦点距離
ＦＲ：２２１．８１４ｍｍ ２２１．８１４ｍｍ
ＦＧ：２２１．３５０ｍｍ ２２１．４５８ｍｍ
ＦＢ：２２１．３６６ｍｍ ２２１．３３４ｍｍ 。

条件式のパラメータの値
（１） [{(-R_2Y/(Nd₁-1))}＋D₂]/(-R_2Y/(Nd₁-1))＝０．９７３
（２） {(Nd₂-1)/R_3Y}/{(Nd₁-1)/R_1Y}＝２．５０
（３） ν_d1＝２５．５
（４） ν_d2＝６０．３
光スポットの最大ずれ（各色間）
クロック補正前：２３７．９μｍ、クロック補正後：５．０μｍ
実施例２においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色光束に対するｆθ特性は０．６％以下であり、各色間でのｆθ特性の差は０．０１５％以下である。

ｉ Ｒ_ｉＹ Ｒ_ｉＸ Ｄ_ｉ ｊ Ｎｄ_ｊ νｄ_ｊ 備考
０ 45
１ 473.532 473.532 7.84 1 1.76182 26.6
２ 160.483 160.483 6.7
３ 196.73 196.73 22.97 2 1.51680 64.2
４ -108.421 -108.421 84.35
５ -700 -40.114 3 3 1.58410 30.8 Ｙトロイダル面
６ -700 -22.599 145.2 Ｘトロイダル面
光書込み長さ：２１６ｍｍ
焦点距離 補正焦点距離
ＦＲ：２２６．８８０ｍｍ ２２６．８８０ｍｍ
ＦＧ：２２６．２６５ｍｍ ２２６．４９０ｍｍ
ＦＢ：２２６．１７４ｍｍ ２２６．３３９ｍｍ 。

条件式のパラメータの値
（１） [{(-R_2Y/(Nd₁-1))}＋D₂]/(-R_2Y/(Nd₁-1))＝０．９６８
（２） {(Nd₂-1)/R_3Y}/{(Nd₁-1)/R_1Y}＝１．６３
（３） ν_d1＝２６．６
（４） ν_d2＝６４．２
光スポットの最大ずれ（各色間）
クロック補正前：２６３．６μｍ、クロック補正後：３．５μｍ
実施例３においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色光束に対するｆθ特性は、０．９４％以下であり、各色間でのｆθ特性の差は０．０１５％以下である。

ｉ Ｒ_ｉＹ Ｒ_ｉＸ Ｄ_ｉ ｊ Ｎｄ_ｊ νｄ_ｊ 備考
０ 67.01
１ 780.052 780.052 8 1 1.80518 25.5
２ 264.303 264.303 12
３ 337.7 337.7 28.9 2 1.51680 64.2
４ -150.873 -150.873 121.62
５ -700 -69.71 3 3 1.58410 30.8 Ｙトロイダル面
６ -700 -35.588 211.17 Ｘトロイダル面
書き込み幅：３２０ｍｍ
焦点距離 補正焦点距離
ＦＲ：３２５．６８３ｍｍ ３２５．６８３ｍｍ
ＦＧ：３２４．７４９ｍｍ ３２５．０７７ｍｍ
ＦＢ：３２４．５８４ｍｍ ３２４．８３３ｍｍ 。

条件式のパラメータの値
（１） [{(-R_2Y/(Nd₁-1))}＋D₂]/(-R_2Y/(Nd₁-1))＝０．９６３
（２） {(Nd₂-1)/R_3Y}/{(Nd₁-1)/R_1Y}＝１．４８
（３） ν_d1＝２５．５
（４） ν_d2＝６４．２
光スポットの最大ずれ（各色間）
クロック補正前：４３０．７μｍ、クロック補正後：８．５μｍ
実施例４においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色光束に対するｆθ特性は、０．９８％以下であり、各色間でのｆθ特性の差は０．０１５％以下である。

図２の光書込装置において、光源装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに加え、波長：７８０ｎｍの光源装置（以下ＩＲ１と言う。）、波長：８８０ｎｍの光源装置（以下ＩＲ２という。）を付加し、これらの光源装置からのレーザ光束を変調するＡＯ素子、ビームエキスパンダ、光路屈曲用のミラー、シリンドリカルレンズを設け、光路合成素子を用いて、光源装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの各レーザ光束とともに１本の光束として合成して回転多面鏡７（偏向反射面数：６、内接円半径：１８ｍｍ）に入射するようにした。

光源装置ＩＲ１、ＩＲ２に対する変調手段のクロック信号の周波数をｆＲ１、ｆＲ２とすると、これらに対する前記走査係数は、ｆＲ／ｆＲ１、ｆＲ／ｆＲ２である。また、波長：７８０ｎｍ、８８０ｎｍに対する焦点距離をＦＲ１、ＦＲ２とする。

この場合の走査結像レンズ（ｆθレンズ）の実施例として、以下に実施例５を挙げる。

ｉ Ｒ_ｉＹ Ｒ_ｉＸ Ｄ_ｉ ｊ Ｎｄ_ｊ νｄ_ｊ 備考
０ 44.51
１ 575.317 575.317 8.04 1 1.80518 25.5
２ 184.752 184.752 6.57
３ 229.195 229.195 25.27 2 1.51680 64.2
４ -101.55 -101.55 80.87
５ -700 -40.337 3 3 1.58410 30.8 Ｙトロイダル面
６ -700 -22.57 142.31 Ｘトロイダル面
光書込み長さ：２１６ｍｍ
焦点距離 補正焦点距離
ＦＲ：２１９．８９７ｍｍ ２１９．８９７ｍｍ
ＦＧ：２１９．２４５ｍｍ ２１９．４８８ｍｍ
ＦＢ：２１９．１１６ｍｍ ２１９．３１６ｍｍ
ＦＲ１：２２０．２８１ｍｍ ２２０．０９２ｍｍ
ＦＲ２：２２０．６９９ｍｍ ２２０．２８９ｍｍ 。

条件式のパラメータの値
（１） [{(-R_2Y/(Nd₁-1))}＋D₂]/(-R_2Y/(Nd₁-1))＝０．９７１
（２） {(Nd₂-1)/R_3Y}/{(Nd₁-1)/R_1Y}＝１．６１
（３） ν_d1＝２５．５
（４） ν_d2＝６４．２
光スポットの最大ずれ（各色間）
クロック補正前：４９０．２μｍ、クロック補正後：７．２μｍ
実施例５においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ１、ＩＲ２各色光束に対するｆθ特性は、１．２１％以下であり、各色間でのｆθ特性の差は０．０１５％以下である。

図２に示した光書込装置に、光源装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに加えて、波長：７８０ｎｍの光源装置（以下ＩＲと言う。）、波長：４０５ｎｍの光源装置（以下Ｐという。）を付加し、これらの光源装置からのレーザ光束を変調するＡＯ素子、ビームエキスパンダ、光路屈曲用のミラー、シリンドリカルレンズを設け、光路合成素子を用いて、光源装置１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの各レーザ光束とともに１本の光束として合成して回転多面鏡７（偏向反射面数：６、内接円半径：１８ｍｍ）に入射するようにした。

光源装置ＩＲ、Ｐに対する変調手段のクロック信号の周波数をｆＲ１、ｆＰとすると、これらに対する前記走査係数はｆＲ／ｆＲ１、ｆＲ／ｆＰである。また、波長：７８０ｎｍ、４０５ｎｍに対する焦点距離をＦＲ１、ＦＰとする。

この場合の走査結像レンズ（ｆθレンズ）の実施例として、以下に実施例６を挙げる。

ｉ Ｒ_ｉＹ Ｒ_ｉＸ Ｄ_ｉ ｊ Ｎｄ_ｊ νｄ_ｊ 備考
０ 42.404
１ 506.716 506.716 7 1 1.80518 25.5
２ 180.828 180.828 8.23
３ 237.019 237.019 26.78 2 1.51680 64.2
４ -104.476 -104.476 83.59
５ -700 -41.017 3 3 1.58410 30.8 Ｙトロイダル面
６ -700 -22.942 145.41 Ｘトロイダル面
光書込み長さ：２１６ｍｍ
焦点距離 補正焦点距離
ＦＲ：２２４．６５４ｍｍ ２２４．６５４ｍｍ
ＦＧ：２２３．９１７ｍｍ ２２４．１７３ｍｍ
ＦＢ：２２３．７３１ｍｍ ２２３．９５５ｍｍ
ＦＲ１：２２５．０６７ｍｍ ２２４．８７０ｍｍ
ＦＰ：２２３．９５９ｍｍ ２２３．７３７ｍｍ 。

条件式のパラメータの値
（１） [{(-R_2Y/(Nd₁-1))}＋D₂]/(-R_2Y/(Nd₁-1))＝０．９６３
（２） {(Nd₂-1)/R_3Y}/{(Nd₁-1)/R_1Y}＝１．３７
（３） ν_d1＝２５．５
（４） ν_d2＝６４．２
光スポットの最大ずれ（各色間）
クロック補正前：５５３．６μｍ、クロック補正後：７．５μｍ
実施例６においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ、Ｐ各色光束に対するｆθ特性は、０．９７％以下であり、各色間でのｆθ特性の差は０．０１５％以下である。

図３に、実施例１の走査結像レンズにおけるｆθ特性を、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光束につき示す。走査結像レンズは倍率色収差を補正していないので「Ｒ、Ｇ、Ｂの各光束に対するｆθ特性」は互いに異なっている。

図４は、実施例１において、クロック信号の周波数の補正を行った後のｆθ特性を示す。クロック信号の周波数を補正したことにより、Ｇ、Ｂ光束の光スポットの像高位置が、Ｒ光束の光スポット位置と実質的に合致している。

図５は、実施例１の走査結像レンズを用いる場合、クロック信号の周波数を補正しない場合（Ｒ、Ｇ、Ｂに対して同一の周波数とする。）に、光スポット相互の位置ずれである「潜像位置ずれ」を、ＲスポットとＧスポット間、ＲスポットとＢスポット間につき、光スポットの像高を縦軸にして描いてある。

図６は、実施例１の走査結像レンズを用いる場合、クロック信号の周波数を補正した後の「潜像位置ずれ」を、ＲスポットとＧスポット間、ＲスポットとＢスポット間につき、光スポットの像高を縦軸にして描いてある。周波数の補正により「潜像位置ずれ」は、補正前に比べ、略１／１０以下に軽減されている。このように残存する「潜像位置ずれ」は、Ｒ、Ｇ、Ｂ光束に対するｆθ特性の差が、像高：Ｈに対して完全には一致しない（各色間でのｆθ特性の差が完全には０でない）ことに起因する。

以下、図７〜図２６に、実施例２〜６に関する補正前のｆθ特性、補正後のｆθ特性、補正前潜像位置ずれ、補正後潜像位置ずれを、上記図３〜図６に倣って示す。また、図２７〜図３２に順次、上記実施例１〜６の走査結像レンズのレンズ構成を示す。これらの図から明らかなように、いずれの実施例においても「最大ｆθ特性」：１．５％以下、「潜像の最大位置ずれ」：１５μｍが達成されている。

この発明の特徴を説明するための図である。 光書込装置の実施の１形態を示す図である。 実施例１に関するクロック補正前のＲ、Ｇ、Ｂのｆθ特性を示す図である。 実施例１に関するクロック補正後のＲ、Ｇ、Ｂのｆθ特性を示す図である。 実施例１に関するクロック補正前の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂの潜像位置のずれを示す図である。 実施例１に関するクロック補正後の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂの潜像位置のずれを示す図である。 実施例２に関するクロック補正前のＲ、Ｇ、Ｂのｆθ特性を示す図である。 実施例２に関するクロック補正後のＲ、Ｇ、Ｂのｆθ特性を示す図である。 実施例２に関するクロック補正前の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂの潜像位置のずれを示す図である。 実施例２に関するクロック補正後の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂの潜像位置のずれを示す図である。 実施例３に関するクロック補正前のＲ、Ｇ、Ｂのｆθ特性を示す図である。 実施例３に関するクロック補正後のＲ、Ｇ、Ｂのｆθ特性を示す図である。 実施例３に関するクロック補正前の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂの潜像位置のずれを示す図である。 実施例３に関するクロック補正後の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂの潜像位置のずれを示す図である。 実施例４に関するクロック補正前のＲ、Ｇ、Ｂのｆθ特性を示す図である。 実施例４に関するクロック補正後のＲ、Ｇ、Ｂのｆθ特性を示す図である。 実施例４に関するクロック補正前の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂの潜像位置のずれを示す図である。 実施例４に関するクロック補正後の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂの潜像位置のずれを示す図である。 実施例５に関するクロック補正前のＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ１、ＩＲ２のｆθ特性を示す図である。 実施例５に関するクロック補正後のＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ１、ＩＲ２のｆθ特性を示す図である。 実施例５に関するクロック補正前の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂ、ＩＲ１、ＩＲ２の潜像位置のずれを示す図である。 実施例５に関するクロック補正後の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂ、ＩＲ１、ＩＲ２の潜像位置のずれを示す図である。 実施例６に関するクロック補正前のＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ、Ｐのｆθ特性を示す図である。 実施例６に関するクロック補正後のＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ、Ｐのｆθ特性を示す図である。 実施例６に関するクロック補正前の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂ、ＩＲ、Ｐの潜像位置のずれを示す図である。 実施例６に関するクロック補正後の各像高におけるＲ基準のＧ、Ｂ、ＩＲ、Ｐの潜像位置のずれを示す図である。 実施例１の走査結像レンズを示す図である。 実施例２の走査結像レンズを示す図である。 実施例３の走査結像レンズを示す図である。 実施例４の走査結像レンズを示す図である。 実施例５の走査結像レンズを示す図である。 実施例６の走査結像レンズを示す図である。

符号の説明

２Ｒ〜２Ｂ 変調手段
２０Ｒ〜２０Ｂ クロック発生器
ＳＬ 走査結像レンズ
１１ 走査線

Claims (3)

1. 赤色、緑色、青色の３本のレーザ光束を、３個の変調手段により画像信号に応じて個別的に強度変調したのち、一本の光束として合成し、共通の光偏向手段である回転多面鏡により等角速度的に偏向させ、偏向された光束を、共通の走査結像レンズにより被走査面上に集光させて上記レーザ光束ごとに光スポットを形成し、これら赤色、緑色、青色の光スポットにより上記被走査面を等速的に光走査して光書込みを行う光書込装置において、
   上記共通の走査結像レンズが、光偏向手段側から被走査面側に向かって、第１群および第２群をこの順序に配置してなり、ｆθ特性を補正されたｆθレンズであって、
   上記第１群は、光偏向手段の側から順に、主走査方向の屈折力が負と正の２枚のレンズを配してなり、第２群は、主走査方向に長い長尺トロイダルレンズであり、
   赤色での全レンズ系の焦点距離を１００に規格化したとき、回転多面鏡側から数えて第ｉ(＝１〜６)番目のレンズ面の主走査方向の曲率半径：Ｒ _iY および上記回転多面鏡側から数えて第ｉ（＝１〜５）番目と第ｉ＋１番目のレンズ面の光軸上での間隔：Ｄ _i 、回転多面鏡側から数えて第ｊ（＝１〜３）番目のレンズのｄ線に対する屈折率：Ｎ _ｄｊ およびｄ線におけるアッベ数：ν _j が条件：
   （１） 0.94＜[{(-R _2Y /(N _d1 -1))}＋D ₂ ]/(-R _2Y /(N _d1 -1))＜1
   （２） 0.9＜{(N _d2 -1)/R _3Y }/{(N _d1 -1)/R _1Y }＜3
   （３） ν _d1 ≦３１
   （４） ν _d2 ≧５５
   を満足し、
   上記赤色、緑色、青色の各光束が光走査により被走査面に光書込みを行う光書込み長さを、上記走査結像レンズに現に存する倍率色収差に拘わらず実質的に同一とするように、３個の変調手段に印加する３種のクロック信号の周波数を互いに異ならせて設定し、
   且つ、上記３本の各レーザ光束による光書込み開始位置を揃えるために、光書込み開始のタイミングを上記変調手段ごとに設定したことを特徴とする光書込装置。
2. 請求項１記載の光書込装置において、
   ３個の変調手段の個々がＡＯ変調素子であることを特徴とする光書込装置。
3. 請求項１または２記載の光書込装置において、
   カラー印画紙を実体的な被走査面として光書込みを行うことを特徴とする光書込装置。

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