JPH0372311A - 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、光走査装置に関する。

［従来の技術］ 光走査は情報の書込みを目的として行われ、従来からレ
ーザープリンターやレーザーファクシミリ、デジタル式
複写装置、レーザー製版装置等に関連して種々の方式の
ものが知られている。

このような光走査方式の一つとして良く知られたものに
「光源装置からの略平行な光束を第１の結像光学系によ
り主走査対応方向に長い線像として結像せしめ、上記線
像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する回転多面鏡に
より上記光束を偏向させ、副走査方向に関して偏向反射
面による偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役
な関係にする第２の結像光学系により偏向光束を被走査
面上にスポット状に結像せしめて被走査面を光走査する
光走査方式」がある。

この光走査方式は、良く知られた回転多面鏡の面倒れを
補正した光走査方式であり、回転多面鏡（、二面倒れが
生じでも主走査位置が副走査方向に殆Ｉ−変動しない。

しかしこの光走査方式は第２の結像光学系としｃ′、主
走査方向に対し副走査方向のパワーを強くしたアナモフ
ィックなレンズ系を用いるため、とかく副走査方向に大
きな像面湾曲が発生し易い。

また回転多面鏡の偏向反射面の反射位置は回転多面鏡の
回転に伴い光軸方向に変動するため、このことも副走査
方向の像面湾曲発生の原因となる。

副走査方向に強い像面湾曲が発生すると、被走−合面を
走査する結像スポットの副走査方向のスボ・・ｔト径が
走査位置により変動する。このためスボ・、・）・掻に
高度な安定性を要求される高密度の光走査の実現が困難
となる。

従来、上記の如き副走査方向の像面湾曲の問題を解決す
る方法としては、次の２方式が知られている。第１は第
２の結像光学系のレンズ設計によ１・）像面湾曲の補正
を行う方法である。

第２は、回転多面鏡による偏向光束の偏向に同期して光
源や第１の結像光学系を光軸方向（、（−変信させて像
面湾曲の補正を行う方法である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし上記第１の方法は実際には容易ではなく、特にレ
ンズの低コスト性やコンバク）・性の要請の枠内では像
面湾曲の補正に自ずと限度がある。

第２の方法は理論的には力＼なり有効であるが、光源や
第１の結像光学系は、光走査装置の構成上、相当に高い
位置精度を要求されるものであり、これらを変位させる
ε、その変位運動にと＋）ない光源等に要求される位置
精度Ｇこ狂いが生ずる恐れがある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたち）σ）ぐあり
、その目的とするこころは副走査方向の像面湾曲を良好
に補正し２て高密度の光走査を可能ならしむる新規な光
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。本発明の光走査装置は「光源
装置からの略平行な光束を第１の結像光学系により主走
査対応方向に長い線像として結像せしめ、上記線像の結
像位置の近傍に偏向反射面を有する回転多面鏡により上
記光束を偏向させ、副走査方向に関して上記偏向反射面
による偏向の起点り被走査面こを幾何光学的に略共役な
関係に′する第２の結像光学系により偏向光束を上記被
走査面上にスポット状に結像せしめ、上記被走査面を光
走査する装置」であって、その特徴とするとごろは以下
の点にある。

即ち第１に、光源装置は略直線偏光した光束を放射する
ものである。一般にレーザーを光源とする光源装置は、
この条件を満足する。必要とあれば光源に偏光子を組合
せるこヒにより容易に本発明に使用する光源装置を実現
できる。勿論、光源装置からの放射光束は略平行な光束
である。

第２に、上記第１の結像光学系と回転多面鏡との間に光
路長変更装置が配備される。

光路長変更装置は、偏光ビームスプリッタ−と１／４波
長板と平面鏡と平面鏡駆動手段と制御手段りを有する。

光源装置からの光束は第１の結像光学系を透過後、偏光
ビームスプリッタ−に入射し、同スプリッターを経て１
／４波長板を透過し、平面鏡に入射する。平面鏡による
反射光は、１７４波長板を介して上記偏光ビームスプリ
ッタ−に再度入射し７、同スプリッターを経て回転多面
鏡に入射する。Ｖ面鏡駆動手段は平面鏡を鏡面に直交す
る方向へ変位させる。平面鏡が変位すると、その変位量
の２４ｇだけ、第１の結像光学系と回転多面鏡との間の
光路長が変化する。

平面鏡駆動手段による平面鏡の変位は制御手段により制
御される。この制御は、上記光路長の変化により副走査
方向の像面湾曲が補正されるように行われる。

平面鏡駆動手段は積層型圧電素子や、あるいは電歪素子
や磁歪素子と、これら素子の変位置を適当に拡大する変
位拡大機構εにより構成できる。

また制御手段によって副走査方向の像面湾曲を補正する
には、像面湾曲と、これを補正するための平面鏡の変位
量との関係を走査位置毎に定めて記憶させておき、走査
位置に応じて変位量を制御しても良いし、あるいは副走
査方向の像面湾曲量を検出し、それに基づいて平面鏡の
変位量をフィードバック制御するようにしてもよい。

［作　　用コ 上記のように、本発明では光路長変更装置により、第１
の結像光学系と回転多面鏡との間の光路長を変えること
により副走査方向の像面湾曲を補正する。従って光源装
置や第１の結像光学系は固定したままで良く、これらの
位置精度を高度に保つことができる。

［実施例コ 以下、具体的な実施例に即して説明する。

第１図は、本発明の１実施例を要部のみ概念図的に示し
ている。

符号１は半導体レーザー等の光源もしくは光源と集光装
置からなる光源装置を示している。光源装置１から放出
される略直線偏光した略平行な光束は、第１の結像光学
系であるシリンダーレンズ２に入射する。

シリンダーレンズ２を透過した光束は、同レンズ２の集
束作用により１方向性の集束光となって、光路長変更装
置２０を経て回転多面鏡３に入射する。

そして回転多面鏡３の偏向反射面４の近傍に線像ＬＴと
して結像する。この線像ＬＩの長手方向は主走査対応方
向である。

光束は次いで偏向反射面４により反射され、第２の結像
光学系を経て被走査面７に入射する。

第２の結像光学系は光走査レンズ５，６により構成され
、光束を被走査面７上にスポット状に結像させる。そし
て回転多面鏡３の回転に伴い結像スポットが被走査面７
を走査する。第２の結像光学系は、所謂ｆθレンズ系で
ある。

第２図は、光源装置１から被走査面７に到る光路を光軸
に沿って展開し、副走査方向が上下方向となるようにし
て示した図である。

第２図の上の図（ａ）は、第１の結像光学系であるシリ
ンダーレンズ２による線像が回転多面鏡の偏向反射面４
の位置に結像した状態を示している。

第２の結像光学系は副走査査方向に関して、偏向の起点
と被走査面とを幾何光学的に略共役な関係としているの
で、この場合結像スポットは被走査面７上に結像する。

第２図（ｂ）は、光路長変更手段２０の作用により、シ
リンダーレンズ２による線像の結像位置を偏向反射面４
に対してΔＸだけずらせた状態を示している。このずれ
ΔＸにより結像スポットの結像位置は被走査面７に対し
て△Ｘ′だけずれる。

上記△ＸとΔＸ′との関係は、第２の結像光学系の横倍
率βを用いて周知の如く、 △Ｘ°＝β２　・ΔＸ で与えられる。

本発明では、第１の結像光学系と偏向反射面との間の光
路長を変化させることにより上記△Ｘを実現し、それに
伴う結像スポットの変位△Ｘ°を利用して副走査方向の
像面湾曲を補正するのである。

ここで、第２の結像光学系の諸元を具体的に与える。

レンズ５，６のレンズ面を回転多面鏡の側から被走査面
の側に向かって、第１乃至第４面とし、第ｉ面の曲率半
径を主走査方向の曲率半径（回転多面鏡３による理想的
な偏向光束の光軸光線が偏向することにより形成される
偏向面による断面上の曲率半径）をｒ８、副走査方向の
曲率半径（光軸を通り、上記偏向面に直交する偏向直交
面による断面上の曲率半径）をｒ、′、第ｉ面と第（ｉ
　−４−１）面との間の面間隔をｄｌ、回転多面鏡３の
側からｊ番目のレンズの屈折率をｎ、とする。

ｉ　　　　ｒ、　　　　ｒｉ　　　　ｄ、　　　ｊ　　
　ｎｊｌ　　−１０７，７７４ｃｏ　　　５．６７２　
　］　　１．７１２２１２　　　　ＣＸ）　　　　ＣＯ
１０，９６６３Ｃｏ　　−５２，５８５６，８０７２１
，６７５４−４５，５６９−１２，０５２ なお、上記値は主走査方向に関する合成焦点距離ｆｍを
１００に規格したときの値である。

このとき主走査方向の明るさはＦ／Ｎｏ＝５４．７、有
効偏向角２θ＝６７、８°、回転多面鏡３への入射光束
の光軸光線と第２の結像光学系の光軸とのなす角α：６
０°、回転多面鏡３の内接円半径Ｒと上記ｆｍの比Ｒ／
ｆｍ；０．１３２、副走査方向の合成焦点距離ｆｓ・２
２．６９８　、副走査方向の横倍率β・−４，１２であ
る。

この第２の結像光学系に対し偏向光束を入射させたとき
の像面湾曲は第４図に示す如くである。

このとき、線像ＬＩは回転多面鏡の偏向反射面上に第２
図（ａ）に示す如くに結像している。第４図に於いて、
破線が主走査方向に関する像面湾曲、実線が副走査方向
の像面湾曲である。

さて第３図は、第１図°に概略的に示した実施例を副走
査方向から見た状態を示している。光路長変更装置２０
は、偏光ビームスプリッタ−８，１／４波長板９、平面
鏡１０、平面鏡駆動手段１６、電圧増幅器１４、任意波
形発生器Ｊ５、受光素子１３を含んでいる。

光源装置１は、放射する平行光束の偏光方向がＰ偏光と
なるように配設態位を定められている。

上記平行光束はシリンダーレンズ２により副走査対応方
向に集束光束となって偏光ビームスプリッタ−８に入射
してこれを透過し、１／４波長板９を透過すると円偏光
となって平面鏡１０に入射する。

平面鏡１０により反射された光束は再び１７４波長板９
を透過して再度直線偏光となるが、このときＳ偏光とな
り偏光ビームスプリッタ−８に入射するε、同スプリッ
ター８に反射され回転多面鏡３の偏向反射面４に入射す
る。

さて平面鏡１０が変位するに際して、偏光ビームスプリ
ッタ−８と平面鏡１０との間の光路長を短くするときの
変位方向を＋、同光路長を長くするときの変位方向を−
とすると、平面１．１０の子方向への変位に対しては結
像スポットは偏向光束の進行方向へ変位し、一方向への
変位に対しては偏向光束の進行方向と逆方向へずれる。

副走査方向の像面湾曲により副走査方向における結像ス
ポットの結像位置が被走査面７に対し、△Ｘ゛だけずれ
ているとし、これを補正するために、線像の結像位置を
基準たるべき偏向反射面位置に対し変位させるべき距離
を△Ｘとすれば、この距離は第２図に即して説明したよ
うに、ΔＸ”／β２であり、これを平面鏡１０の変位で
行うとすれば平面鏡１０の変位はΔＸ“／２β２とすれ
ば良い。

第５図は、第３図に示した副走査方向の像面湾曲（実線
の曲線）を補正するために、走査位置とともに平面８１
０をどのように変位させるべきかを示す図である。即ち
、図の右側は線像の位置が被走査面像側へ変位するよう
に平面鏡１０を＋の方向（偏光ビームスプリッタ−８側
）へ移動させることを意味し、左側は線像の位置が光源
側へ変位するように平面鏡１０を一方向（平面鏡駆動手
段１６側）へ移動させることを意味する。即ち、前者の
場合には平面鏡１０と偏光ビームスプリッタ−８との間
の距離を小さくするように、後者の場合は」二記距離を
大きくするように平面鏡１０の変位を制御すれば良い。

このように平面鏡１０の変位を、各偏向ごとに第５図の
ように制御すると副走査方向の像面湾曲は第６図に示す
ように、殆ど完全に補正される。そのうえ主走査方向の
像面湾曲は、上記補正行為により全（影響されない。

従って、被走査面上での副走査方向の結像スポットの径
は走査位置に拘らず極めて一定したものとなる。また主
走査方向の像面湾曲は、第４図に示す如く極めて小さい
ので、この像面湾曲にともなう主走査方向の結像スポッ
ト径の変動は光源装置１における光量調整で補正できる
。従って高密度の光走査が可能となる。

平面鏡の変位制御は、本実施例では以下のように行われ
る。

即ち、平面鏡駆動手段１６は駆動源としての圧電アクチ
ュエーターエ２と、この圧電アクチュエーター１２の変
位を必要な大きさの変位に拡大するための変位拡大機構
１１とにより構成され、平面鏡１０は変位拡大機構１１
に固定されて圧電アクチュエーター１２で変位駆動され
るようになっている。

また走査位置と平面鏡変位量Δｘ゛／２β２との関係は
第５図に示す如きものであり、この関係が任意波形発生
器１５により発生させられる。

偏向光束が各偏向ごとに受光素子１３により検出される
と光走査同期用のクロックが発生する。

偏向光束による走査位置は上記クロックとの関連で検出
され、検出された走査位置に応じて副走査方向の像面湾
曲が補正されるように平面鏡ＩＯの変位が制御される。

即ち、クロックにより決定される走査位置に応じて平面
鏡１０の変位量△ｘ°／２β２を与える信号が、任意波
形発生器１５に発生し、その出力が電圧増幅器１４によ
り増幅されて圧電アクチュエーター１２に印加されるの
である。

従って、受光素子１３と任意波形発生器１５と電圧増幅
器１４とは、この実施例に於いて光路長変更装置の制御
手段を構成している。

像面湾曲の補正はまたフィードバック式に行ってもよい
。

これを行うには、例えば以下のようにする。

即ち、第２の結像光学系と被走査面との間に半透鏡を配
して、偏向光束の一部を分離光束として分離して被走査
面と等価な面に導き、この面を走査させる。この面の上
に走査方向に渡ってＣＣＤの如きイメージセンサ−を複
数個設ける。各センサーに於ける受光素子配列方向は、
上記等価な面の走査される方向と直交させる。そして上
記分離光束が各センサーの位置を通過するときに、分離
光束のスポットの径をセンサーの出力により検知すると
、この結果から副走査方向の像面湾曲か検出できるので
、このとき副走査方向の結像スボ・ソト径が所定の値と
なるように光路長変更装置の平面鏡の変位をフィードバ
ック制御すれば良いのである。半透鏡を用いるかわりに
通常のミラーを用い、光源として２つの発光源を持つＬ
Ｄアレイを用い、その一方の発光源からの光束を上記被
走査面と等価な面に導くようにしても良い。

［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。

この装置は上記の如き構成となっているので、光源や第
１の結像光学系を移動させることなく、且つ、副走査方
向に相当の像面湾曲を持つ第２の結像光学系を用いても
、良好な高密度光走査が可能とすることができる。なお
、光路長変更装置の偏光ビームスプリッタ−へ光源から
Ｓ偏光を入射させて同スプリッターによる反射光を１／
４波長板を介して平面鏡に入射させるようにしても良い
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例装置を説明するための図、
第２図ないし第６図、は上記実施例との関連で、本発明
を説明するための図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源装置からの略平行な光束を第１の結像光学系により
   主走査対応方向に長い線像として結像せしめ、上記線像
   の結像位置の近傍に偏向反射面を有する回転多面鏡によ
   り上記光束を偏向させ、副走査方向に関して上記偏向反
   射面による偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共
   役な関係にする第２の結像光学系により偏向光束を上記
   被走査面上にスポット状に結像せしめ、上記被走査面を
   光走査する装置であつて、 上記光源装置が略直線偏光した光束を放射するものであ
   り、且つ、上記第１の結像光学系と回転多面鏡との間に
   光路長変更装置を有し、 上記光路長変更装置が、偏光ビームスプリッターと１／
   ４波長板と平面鏡と平面鏡駆動手段と、この平面鏡駆動
   手段による平面鏡の駆動を上記副走査方向の像面湾曲を
   補正するように制御する制御手段を有することを特徴と
   する、光走査装置。