JPH02250021A - 走査光学系とそれを用いたレーザービームプリンタ - 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、被走査面上での副走査方向のスポット径をほ
ぼ一定に保つ走査光学系とそれを用いたレーザービーム
プリンタに関する。

従来の技術 走査光学系は、レーザービームプリンタ等に用いられ、
感光ドラム等の被走査面上にレーザー光をスポット状に
結像し、且つ走査するものである。

レーザー光束を偏向させる手段として回転多面鏡が用い
られることが一般的である。しかしながら、複数の反射
面からなる回転多面鏡は、加工誤差、加工歪み等の原因
で、各反射面は所謂面倒れが発生し、主走査線の間隔す
なわち副走査方向にピッチむらが生ずる。この面倒れの
補正を光学的に行う技術が知られている。高い補正能力
を有するものとして、上記反射面と被走査面が副走査方
向において光学的共役関係とする方法が良く知られてい
る。このような光学的パワー配置を実現するには、長尺
のシリンドリカルレンズを用いる方法（特開昭５０−９
３７２０号公報）、あるいはトーリックレンズを用いる
方法（特開昭６２−１７２３＋、７号公報）が既に知ら
れている。

発明が解決しようとする課題 長尺のシリンドリカルレンズあるいはトーリックレンズ
を用いた従来の走査光学系は偏向角を大きくとると、像
面湾曲量が大きな値となり、微小なスポットを得る際に
問題となる。特に、副走査方向のスポット径に寄与する
非点収差が十分に補正されなくなる問題点がある。更に
、回転多面鏡の回転に伴って偏向点が光軸方向と光軸に
垂直な方向に移動する。なかでも、光軸方向の偏向点の
移動が副走査方向のスポット径の変動に与える影響が大
である。加えて偏向の左右両側で偏向点の移動量が左右
非対称であるので、上記収差の補正を良好に行うことは
、光学系の構成レンズ枚数を増やしても著しく困難であ
る。従って、高密度な記録を行う時には、偏向角の狭い
範囲を使わざるをえない為、大きな走査幅が必要な時に
は、光路長を大きくしなければならず、装置の大型化を
招くことになる。

本発明の目的は、光源部からの光束を偏向器の反射面の
近傍に線状に結像させる第１結像光学系の構成中に可変
屈折率材料からなる光路長可変平行平面素子を設け、こ
の光路長可変平行平面素子の屈折率を変化させることに
よって第１結像光学系によって形成される焦線の結像位
置を変化させ、副走査方向のスポット径に寄与する要因
すなわち副走査方向の像面位置の変動を良好に補正する
ことにある。

課題を解決するための手段 本発明の走査光学系は、光源部と、第１結像光学系と偏
向器と第２結像光学系とを有する。光源部は、光源例え
ば半導体レーザーとコリメータレンズの如き、略平行光
束を出射する。第１結像光学系は、光源部からの光束を
線状に結像するために少なくとも１つのシリンドリカル
レンズと光路長を可変とし焦線の結像位置を可変とする
可変屈折率材料で構成される光路長可変平行平面素子か
らなる。偏向器は、回転多面鏡からなり、その反射面は
、上記第１結像光学系による線状の結像の近傍に位置す
る。第２結像光学系は、前記偏向器により偏向された光
束を、被走査面上に結像し走査させる。更に、上記第１
結像光学系を構成する可変屈折率材料からなる光路長可
変平行平面素子の屈折率を変化させる手段を有する。

作用 本発明において、被走査面上で特に副走査方向のスポッ
ト径をほぼ一定に制御するために、第１結像光学系の可
変屈折率材料からなる光路長可変平行平面素子の屈折率
を変化させ、副走査方向におし警て第２結像光学系の物
点である、第１結像光学系の結像位置を変化させる。こ
れによって、副走査方向の像面位置の変動を補正し、被
走査面上に結像するスポット径を良好に保つ。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は走査光学系を偏向面に平行な方向から見たものであり
、第２図は第１図の走査光学系を光路に沿って展開し、
副走査方向に平行な方向から見たものである。従って、
第２図の上下方向は、副走査方向に対応する。第１図に
おいて、半導体レーザーとコリメータレンズからなる光
源部１から出射した略平行光束は、第１結像光学系を構
成する副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカル
レンズ２と可変屈折率材料からなる光路長可変平行平面
素子１４を通過し、矢印８の方向に回転する回転多面鏡
３の偏向反射面４によって偏向される。偏向された光束
は第２結像光学系５によって被走査面６上に結像し、且
つ矢印７の方向に走査される。一方、副走査方向におい
ては、第２図に示す如く、光源部１からの光束は、シリ
ンドリカルレンズ２と可変屈折率材料からなる光路長可
変平行平面素子１４からなる第１結像光学系によって、
偏向反射面４の近傍に線状に結像する。

第２結像光学系５は、前記結像点を物点として光学的共
役関係にある被走査面６上に像点を結像る。

ここで、偏向器である回転多面鏡が回転し、偏向作用が
行われると、偏向反射面の偏向点位置の変化が発生し、
これによって第２結像光学系の副走査方向における物点
の位置にズレΔが生ずる。

このズレΔは、第２結像光学系の副走査方向での縦倍率
をβとすると、被走査面上での副走査方向の結像位置の
ズレδは、 δ＝Δ・β２ なる関係によって表される。そこで、このズレδを補正
し、更に加えて、第２結像光学系の副走査方向の像面湾
曲を補正する様に、第１結像光学系を構成する可変屈折
率材料からなる光路長可変平行平面素子１４の屈折率を
変化させる。即ち屈折率を変化させることによって光路
長を変化させ、シリンドリカルレンズ２によって形成さ
れる焦線の位置を変化させることができる。これによっ
て、上記回転多面鏡の回転によって発生する第２結像光
学系の副走査方向の物点位置の変動を、該光路長可変平
行平面素子１４の屈折率を制御することで第１結像光学
系による結像位置を変化させ相殺させることができる。

これによって、従来高密度化に伴って特に問題となる副
走査方向の像面位置の移動によるスポット径の変動が抑
制される。

尚、上記可変屈折率材料からなる光路長可変平行平面素
子の屈折率の変化は、主走査方向の偏向−周期毎に繰り
返されるものであるから、予めその変化量を時間の関数
として記憶装置に入れておき、順次読み出すことによっ
て、可変屈折率材料からなる光路長可変平行平面素子の
屈折率の制御を行えばよい。

更に、上記例では、第１結像光学系は、１つのシリンド
リカルレンズと１つの可変屈折率材料からなる光路長可
変平行平面素子で構成されているが、それぞれ複数枚で
構成されていてもよい。

第３図は、可変屈折率材料として液晶を用いた光路長可
変平行平面素子１４の構成例である。光路長可変平行平
面素子は、内面に透明電極１１．１２が設けられた透明
材料例えばガラス板９，１０と、絶縁性スペーサ１３に
よって構成されている。

この平行平面状のセルの内部の空間には液晶１５が封入
されている。前記透明電極に接続された端子１６に交流
電圧が印加されると、液晶１５の分子は電界方向に分子
の長袖方向を揃えるように回転する（液晶の誘電異方性
が正の場合）、液晶に対して異常光を入射させると前記
セル内の液晶分子が電界により回転していくにつれ、液
晶１５の屈折率が異常光の屈折率ｎ。から常光の屈折率
ｎｏの間で変化してい（。従って端子１６に交流電圧を
印加制御することによって光路長可変の平行平面素子の
機能を実現できる。これにより回転多面鏡の回転によっ
て生ずる偏向点の移動がもたらす第１結像光学系の線状
の結像の結像位置の移動、すなわち第２結像光学系の物
点位置の移動を、端子１６に印加する交流電圧を制御す
ることで平行平面素子の屈折率を変化させ、これにより
光路長を変えることで第１結像光学系による線状の結像
の位置を上記移動を相殺する如く変化制御させることが
できる。

本発明になる可変屈折率材料からなる光路長可変平行平
面素子を用いた走査光学系は従来特に補正が困難で高解
像度化に対して障害となっていた副走査方向の像面移動
を小さくできるので、これを用いたレーザービームブリ
ンクは高画質化が可能となる。第４図は可変屈折率材料
からなる光路長可変平行平面素子を第１結像光学系に用
いたレーザービームプリンタの光学系に関する部分の主
要な構成を示している。

光源部１からの略平行光束であるレーザービームプリン
タはシリンドリカルレンズ２と可変屈折率材料からなる
光路長可変平行平面素子１４によって回転多面Ｍ３の近
傍に線状に結像し、更に偏向された後第２結像光学系５
によって感光ドラム１７上に走査線１８を潜像として記
録する。

記録された潜像は、通常の静電現象プロセスによって顕
像化され、紙に転写定着される。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、高度に副走査方向
における像面の移動を補正することが可能であり、特に
高密度なスポットによる走査を必要とするレーザービー
ムプリンタ用の走査光学系を、大きな偏向角の場合でも
実現することが可能となり、産業上の価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す走査光学系を偏向面に
平行な方向から見た説明図、第２図は本発明の一実施例
を示す副走査方向に平行な方向から見た説明図１、第３
図は第１結像光学系を構成する可変屈折率材料として液
晶を用いた光路長可変平行平面素子の斜視図、第４図は
本発明の走査光学系を用いたレーザービームプリンタの
概略構成図である。 １・・・・・・光源部、２・・・・・・シリンドリカル
レンズ、３・・・・・・回転多面鏡、５・・・・・・第
２結像光学系、６・・・・・・被走査面、１４・・・・
・・可変屈折率材料からなる光路長可変平行平面素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源部と、前記光源部からの光束を線状に結像す
   る第１結像光学系と、前記第１結像光学系により線状に
   結像する近傍に反射面を有する偏向器と、前記偏向器に
   より偏向された光束を、被走査面上に結像する第２結像
   光学系とを有し、前記第１結像光学系は少なくとも１つ
   の可変屈折率材料からなる光路長可変平行平面素子を含
   み、前記可変屈折率材料からなる光路長可変平行平面素
   子の屈折率を変化させることによって、前記被走査面上
   に結像するスポット径を制御する走査光学系。
2. （２）透明材料で平行平面状のセルを形成し、このセル
   内に一対の電極を設置し、且つ液晶を封入し、前記一対
   の電極に交流電圧を印加することにより液晶の屈折率を
   可変とした光路長可変平行平面素子を用いた請求項（１
   ）記載の走査光学系。
3. （３）請求項（１）記載の走査光学系を用いたレーザー
   ビームプリンタ。