JPH02129614A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光走査装置に関し、特に変調された複数の光
束を光偏向器を介して被走査媒体の副走査方向の異なる
位置に各々導光して走査し画像等を形成するマルチレー
ザビームプリンタ等に好適な光走査装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

光走査装置は画像情報装置や情報処理端末装置等に広（
用いられており、その情報処理能力を増加させるために
、最近は単一のビームスキャナに代って、複数の光束を
同時に走査するマルチビームスキャナが種々と提案され
ている。

特に複数の光束を被走査媒体の別々な位置に導光して同
時に走査するビームスキャナはマルチカラープリンタや
フルカラープリンタ等に好適な装置として広（用いられ
ている。

一般に複数の光束を同時に走査するのに複数のビームス
キャナを用いればよいが、これでは装置全体が大型化し
てしまうという欠点を有する。

このため一つの光走査装置で複数の光束を同時に走査す
るマルチビームスキャナが種々と提案されている 例えば特開昭５６−１６１５６６号公報では単一の光偏
向器を用いたマルチビームスキャナを開示している。

同公報では複数の光束を共通のポリゴンミラーとｆ−θ
レンズとを用いて走査するとともに被走査媒体の近傍に
配置したシリンドリカルレンズによって走査に伴う倒れ
補正を行っている。これによればｆ−θレンズを共通に
したことによって生じる走査線湾曲をシリンドリカルレ
ンズによって補正することが可能である。

しかしながら、被走査媒体近傍に走査線の本数に応じた
長尺のシリンドリカルレンズを配置しなければならず装
置構成上大きな制約となっており、またコストも高くな
ってしまうという欠点があった。

〔発明の概要〕

本発明は被走査媒体近傍に装置構成上の制約条件となる
ようなシリンドリカルレンズ等の光学部材を用いずに走
査線の湾曲を良好に補正すると共に、走査に伴う倒れ補
正機能を有した小型で簡易な構成の複数の光束を同時に
走査することのできる光走査装置の提供を目的とする。

上記目的は以下に述べる本発明の光走査装置により達成
できる。

〔実施例〕

第１図（Ａ）、　　（Ｂ）は本発明の一実施例の側面図
と平面図である。同図において２ａ、２ｂは光源で例え
ば半導体レーザ等である。３ａ、３ｂは各々コリメータ
レンズ、４は光偏向器であり、ポリゴンミラーより成っ
ている。５は球面の結像レンズであり、凹レンズ５１と
凸レンズ５２の２つのレンズより成るｆ−θレンズ系よ
り成っている。

本実施例ではレーザ２ａ、　２ｂから２つの光束が結像
レンズ５の光軸に対して互いに一定の角度例えば０．４
°傾いて射出するようにしている。即ち２つの光束は相
対的に０．８°の角度をもって広がりながらポリゴンミ
ラー４の反射面に入射するようにしている。

そしてポリゴンミラーの反射面で反射した後、結像レン
ズ５によって不図示の被走査媒体上に導光し走査してい
る。

本実施例においては２つの光束で被走査媒体上を同時に
走査する際、結像レンズ５に対して軸外光束となるよう
に入射させているが、このとき結像レンズ５を凹レンズ
５１と凸レンズ５２の２つのレンズから成るｆ−θレン
ズ系で構成することにより被走査媒体上での結像性能を
良好に維持している。

そして、結像レンズに光束を斜めに入射させた際に生じ
る被走査媒体上に走査線湾曲が結像レンズを軸外で使用
したときに生ずる湾曲と逆向きに現われる性質を利用し
て、被走査媒体上における走査線湾曲を相殺補正してい
る。

本実施例のように複数の光束を共通の光走査系で走査し
た後に、分離して被走査媒体上に導光する為には、各光
束の間隔を予めある一定以上離しておく必要がある。

今、ｆ−θレンズ系への各光束の入射位置が光軸からｈ
（ｍｍ）のときの各走査角ω（ｄｅｇ）における無補正
時の走査線湾曲量Ａ；Δ（ω）（ｍｍ）とレンズの光軸
を含み且つ走査面と垂直な断面において光軸と角度θ（
ｄｅｇ）をなして入射させたときの光束の補正後の湾曲
量 との合計した量（Ａ十Ｂ）が被走査媒体面上における実
際の走査線湾曲となる。

但し、ｆはｆ−θレンズの焦点距離であり、Ｌは偏向器
の第１反射面よりｆ−θレンズの走査媒体側主平面まで
の光軸上の距離である。

本実施例では、無補正時の湾曲ｆｉＡに対して補正後の
湾曲量（Ａ＋Ｂ）が光走査装置の被走査媒体上における
目標解像力の２倍以下にならしめること、即ち、被走査
媒体上における解像力をρ（本／　ｍ　ｍ　）としたと
きｌ　Ａ＋Ｂ　ｌ　＜２／ρとなるように、・・・・　
（１） の如（設定するのが、複数の光束による同時走査におい
て光学的に良好に走査することができることを見出し、
この性能を利用して各要素を構成していることを特徴と
している。

次に本実施例におけるｆ−θレンズ系の数値実施例１を
表−１に示す。又、数値実施例１における諸収差図と被
走査媒体上における走査線湾曲量を第２図に示す。尚、
数値実施例１は２つの光束の結像レンズの光軸に対する
傾き角θは０．４度、即ち２つの光束は相対的に０．８
度の角度をもって拡がって射出している。

以下の実施例において、Ｒｉは偏向器側より第ｉ番目の
面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面
との間の軸上肉厚又は軸上空気間隔、Ｎｉは第ｉレンズ
の波長λ＝７８０ｎｍに対する屈折率、ｆは全レンズ系
の焦点距離を示す。

表−１数値実施例Ｉ Ｒ、＝　−０，４９０８ｆ　　　Ｄ　、　＝０．０２８
２４ｆ　　　Ｎ　１＝１．５１０７２Ｒ２＝　１０．３
５９６ｆ　　　Ｄ　２＝０．０８１５７ｆＲ３＝−２８
，８４７２ｆ　　　Ｄ　３＝０．０５９９３ｆ　　　Ｎ
　２＝１．７８５６９Ｒ４＝　−０，４２４５ｆ ポリゴン中心−像面間＝１．３５４５ｆポリゴン外径＝
０．２９１２ｆ ポリゴン反射面一被走査媒体側主平面間＝０．３９６’
４ｆ次に数値実施例１におけるｆ−θレンズ系への入射
光束の光軸からの高さｈ＝０．０２ｆのときの走査線湾
曲量Ａ＝Δ（ω）（ｍｍ）と モしてｌ　Ａ＋Ｂ　ｌの値を表−２に示す。

表−２数値実施例１ θ　＝−０，４゜ ここで解像力が１インチ当り４００個のドツト解像する
ものとして、即ち４００ｄｐｉ　（ρζ１５．７本／　
ｍ　ｍ　）の装置で走査線の湾曲量を２／　ρ＝Ｏ，１
２７ｍｍ以下におさえようとする場合、Ａ４寸法の幅（
２１０ｍ　ｍ　）を走査できるようにｆ−θレンズ系の
焦点距離ｆをｆ＝２０６ｍｍとしても表−３に示すよう
に十分な補正が可能である。

表−３ 数値実施例１ θ　＝ ０．４゜ 第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の他の一実施例の側面図
と平面図である。

同図において１２ａ、１２ｂは光源で例えば半導体レー
ザ等である。１３ａ、１３ｂは各々コリメータレンズ、
１４は光偏向器であり、上下各々８つの反射面の互いに
９０度の角度で交わるループポリゴンミラーより成って
いる。１５は球面の結像レンズであり、凹レンズ１５１
と凸レンズ１５２の２、つのレンズより成るｆ−θレン
ズ系より成っている。

本実施例ではレーザ１２ａ、　　１２ｂからの２つの光
束が結像レンズ１５の光軸に対して互いに一定の角度、
例えば０．５°傾いて射出するようにしている。

即ち２つの光束は相対的に１度の角度をもって広がりな
がらループポリゴンミラー１４の下側の反射面に入射す
るようにしている。そしてループポリゴンミラーの上側
の反射面で反射した後、結像レンズ１５によって不図示
の被走査媒体上に導光し走査している。

本実施例においては２つの光束で被走査媒体上を同時に
走査する際、結像レンズ１５に対して軸外光束となるよ
うに入射させているが、このとき結像レンズ１５を凹レ
ンズ１５１と凸レンズ１５２の２つのレンズから成る「
−θレンズ系で構成することにより被走査媒体上での結
像性能を良好に維持している。

又、互いに９０度で交わう１対の反射面を複数個設けた
ループポリゴンミラーを用いることにより走査に伴う光
偏向器の倒れ補正を良好に行っている。

そして偶数回反射の光偏向器に光束を斜めに入射させた
際に生じる被走査媒体上の走査線湾曲が結像レンズを軸
外で使用したときに生ずる湾曲と逆向きに現われる性質
を利用して、被走査媒体上における走査線湾曲の相殺補
正を行っている。

本実施例のように複数の光束を共通の光走査系で走査し
た後に、分離して被走査媒体上に導光する為には各光束
の間隔を予めある一定以上離しておく必要がある。その
時、本実施例の場合も前出の（１）式を満足するように
設定すればよい。

次に本実施例の数値実施例２，３を各々表−４゜表５に
示す。又、数値実施例２，３における諸収差図と被走査
媒体上における走査線湾曲量を第４図。

第５図に示す。また、Ｒｉ、　　Ｄｉ、　　Ｎｉ、　　
ｆの説明は数値実施例１と同様である。尚、数値実施例
２は２つの光束の結像レンズの光軸に対する傾き角θが
０．５度即ち２つの光束は相対的に１度の角度をもって
拡がって射出している。また、数値実施例３は２つの光
束の結像レンズの光軸に対する傾き角θが０．２５度、
即ち２つの光束は相対的に０６５度の角度をもって拡が
って射出している。

表−４数値実施例２ Ｒ、＝　−ｏ、９２ｓｔｒ　　　Ｄ　、　＝ｏ：ｏ２３
１２ｒ　　　Ｎ　、　＝１．５１０７２Ｒ２＝　　　０
．７５６３ｆ　　　　　Ｄ　２＝０．０２４５９ｆＲ３
＝　　　１．１３０８ｆ　　　、　　Ｄ　３＝０．０６
８８０ｆ　　　　Ｎ　２＝１．７８５６９Ｒ４＝　−０
，５５０８ｆ ポリゴン中心−像面間＝１．３５４５ｆポリゴン外径＝
０．２６７Ｏｆ ポリゴン第１反射面一被走査媒体側主平面間＝、＝０．
４３６９ｆ表−５　　数値実施例３ Ｒ、＝　−０，６５２５ｆ　　　Ｄ　、　＝０．０３５
８０ｆ　　　Ｎ　、　＝１．５１０７２Ｒ２＝　　０．
７４６０ｆ　　　Ｄ２＝０．０３２８ＯｆＲ３＝　　１
．３１８６ｆ　　　Ｄ３＝０．０７０６６ｆ　　　Ｎ２
＝１．７８５６９Ｒ４＝−０，４６８８ｆ ポリゴン中心−像面間＝１．３８９３ｆポリゴン外径＝
０．２６７Ｏｆ ポリゴン第１反射面一被走査媒体側主平面間＝０．４２
５７ｆ次に数値実施例２，３におけるｆ−θレンズ系へ
の入射光束の光軸からの高さｈ＝ｏ、０２４３ｆのとき
の走査線湾曲量Ａ−Δ（ω）（ｍｍ）とそして Ａ＋Ｂ１の値を表−６２表−７に示す。

表−６ −０，５゜ 数値実施例２ ここで、解像力が１インチ当り４００個のドツト解像す
るものとして、即ち４００ｄｐｉ　（ρζ１５．７本／
　ｍ　ｍ　）の装置で走査線の湾曲量を２／ρ＝０．１
２７ｍｍ以下におさえようとする場合、Ａ３寸法の幅（
２９７ｍ　ｍ　）を走査可能なようにｆ＝２７５ｍｍと
しても次の表−８゜９に示すように十分な補正が可能で
ある。

表−８数値実施例２ θ　＝　−０，５゜ 表−７ 数値実施例３ ０．２５゜ 表−９数値実施例３ θ　＝　−０，２５゜ 以上の本発明の実施例では２つのレーザ光源を用いてい
るが、各レーザ光源から出射されるレーザビームの方向
及び環境変化時の出力の変動は様々で、それぞれを一定
に保持しておくことはあまり実用的でない。そこで、レ
ーザの１つのチップに複数の発光部を有するレーザアレ
イを用い、１つのレーザ光源から複数のレーザビームを
発生させる方法も考えられる。

また、１つのレーザ光源からのレーザビームをビームス
プリッタ等を用い、複数のレーザビームに変換する方法
も考えられる。

第６図（Ａ）はループポリゴンミラーの上側と下側の対
向する反射面に各々光束を入射させる一実施例の説明図
である。

同図において単に２つの光束を入射させると該光束とｆ
−θレンズ１５とが干渉する為、例えば第６図（Ｂ）に
示すように２つの３角柱反射プリズム７ａ。

７ｂを上下に配置して各々の反射面でレーザ１２ａ。

１２ｂからの光束を折り曲げてループポリゴンミラー１
４側へ反射させている。

本実施例ではループポリゴンミラーの上側と下側の別々
の反射面に光束を入射させることにより各々の光束の反
射点が近接するにもかかわらず十分に光束間隔をとるこ
とが出来、ループポリゴンミラーにより小型化が図れる
という利点を有している。

尚、本実施例においては２つのレーザ１２ａ、　　１２
ｂを対向して離して配置しており、これにより不図示の
レーザードライバーの空間的干渉及び放熱から生ずる悪
影響を未然に防止している。

第７図はｆ−θレンズ１５の光軸近傍を平面状に形成し
、レーザ１２ａ、１２ｂからの光束を該平面を介してル
ープポリゴンミラー１４の上側と下側の反射面に各々入
射させ、その後ｆ−θレンズ１５の軸外領域を通過させ
て被走査媒体上に導光する一実施例の概略図である。本
実施例によればループポリゴンミラーをより小型に構成
することが可能となる。

以上の各実施例では２つの光束を光偏向器と結像レンズ
を介して被走査媒体上に導光した例を示したが、２つ以
上の光束を用いても全く同様に本発明の目的を達成する
ことができる。

又、以上の各実施例において光偏向器で走査し結像レン
ズを通過させた後、複数の光束を例えば円筒状の感光ド
ラムのような被走査媒体９上に導光する際、例えば第８
図に示すように各光束毎に反射鏡８ａ、　８ｂを介した
後、導光すれば被走査媒体上任意の位置に容易に導光す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば複数の光束を球面レンズで構成されたｆ
−θレンズの異なる位置にそれぞれ所定の条件を満たす
ような角度で入射させることにより、被走査媒体近傍に
装置構成上の制約条件となるようなシリンドリカルレン
ズ等の光学部材を用いな（ても走査に伴う倒れ補正を行
う事ができ、しかも被走査媒体上における走査線湾曲を
良好に補正した高い結像性能を有した小型の光走査装置
を達成することができる。

図である。

第２図は本発明に係る数値実施例１の諸収差と走査線湾
曲の説明図である。

第３図（Ａ）、、（Ｂ）は本発明の他の一実施例の概略
図である。

第４図は本発明に係る数値実施例２の諸収差と走査線湾
曲の説明図である。

第５図は本発明に係る数値実施例３の諸収差と走査線湾
曲の説明図である。

第６図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の他の一実施例の概略図
である。

第７図は本発明の他の一実施例の概略図である。

第８図は本発明の他の一実施例の概略図である。

２ａ、　２ｂ　・・・・・・・・・・・・・・・光源３
ａ、　３ｂ　・・・・・・・・・コリメータレンズ４・
・・・・・・・・・・・・・・・・光偏向器５・・・・
・・・・・・・・・・・結像レンズ７ａ、　７ｂ　・・
・・・・・・・・・反射プリズム９・・・・・・・・・
・・・・・・被走査媒体ヤδ　υｇΔ（Ａフ ヂトＪＯ七ワ呵 久麟１’５７１゜ 因μｍ９９１゜ 囚＝１ワｑ１゜ 亘’−ｍｗ先 ィ諭うづ邑曲 ２Ｑ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の光束を光偏向器により偏向し、該偏向され
   た複数の光束を、ｆ−θ特性を有する球面レンズに該レ
   ンズの光軸に対して傾けて入射し、該入射した光束を被
   走査媒体上に結像する光走査装置であって、 前記球面レンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）、前記光偏向器
   の有効走査回転角をω（ｄｅｇ）、前記光偏向器による
   走査線の副走査方向に対して生じる湾曲量をΔ（ω）（
   ｍｍ）、前記被走査媒体上における走査に伴う解像力を
   ρ（本／ｍｍ）、前記球面レンズの光軸を含み且つ走査
   面と垂直な断面に於いて、前記複数の光束のうち任意の
   光束の前記球面レンズの光軸に対する傾きをθ（ｄｅｇ
   ）、前記任意の光束の前記球面レンズへの入射高をｈ（
   ｍｍ）、前記光偏向器の第１反射面と前記球面レンズの
   被走査媒体側主平面との光軸上の間隔をＬ（ｍｍ）とし
   たとき、 ｜π／［１８０］ｆ／（Ｌ／４ｈ）ｓｉｎ＾−＾１（ｓ
   ｉｎθ・ｓｉｎ｜ω｜）＋Δ（ω）｜＜２／ρなる条件
   を満足する事を特徴とする光走査装置。
2. （２）前記光偏向器は単一のポリゴンミラーであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光走査装置。
3. （３）前記光偏向器は複数の光束を偶数回反射して球面
   レンズに導くループポリゴンミラーであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光走査装置。
4. （４）前記球面レンズは、凹レンズと凸レンズの２つの
   レンズよりなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光走査装置。
5. （５）前記複数の光束を発生する光源として一次元状に
   複数個配列したレーザ光出力部をもつレーザアレイを用
   いる事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光走査
   装置。
6. （６）前記球面レンズと被走査媒体の間には前記複数の
   光束の反射手段を設けることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光走査装置。