JPH05134198A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結像光学系の像面湾曲を補正し高精度な光走
査が可能な光走査装置を得ること。 【構成】 光源手段１から放射した光ビームを光偏向器
６によって反射偏向させ結像光学系７により被走査面８
上に導光し、該被走査面上を光走査する光走査装置にお
いて、該光源手段と該光偏向器との間の光路中に該結像
光学系の該被走査面上における像面湾曲特性を補正する
補正手段３を配置したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光走査装置に関し、特に
光源手段から放射した光ビームを光偏向器で反射偏向さ
せ結像光学系（ｆθレンズ）を介して被走査面上に導光
し光走査を行う際、該結像光学系の像面湾曲特性を良好
に補正し、高精度な光走査を行った、例えばレーザービ
ームプリンタ（ＬＢＰ）等の装置に好適な光走査装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザービームプリンター（Ｌ
ＢＰ）等の光走査装置に於いては、画像信号に応じて光
源手段からの光ビームを光変調している。そして該光変
調された光ビームをポリゴンミラー等の光偏向器により
周期的に偏向させｆθレンズ等の結像光学系によって感
光性の記録媒体面上にスポット状に集束させ光走査して
画像記録を行っている。

【０００３】この種の光走査装置に用いられる結像光学
系に於いて、その高解像化の妨げとなっている原因の１
つに像面湾曲収差の残存がある。

【０００４】従来の光走査装置に於いては、例えばこの
像面湾曲収差を結像光学系を構成するレンズの枚数を増
加させて補正するようにしていた。

【０００５】この他、半導体レーザより成る光源手段の
位置や光走査装置を構成するレンズの一部の位置を駆動
手段により光偏向器の偏向に同期させて光軸方向に所定
量移動させることにより、結像光学系の像面湾曲収差を
補正するようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら結像光学
系のレンズ枚数を増加させて像面湾曲を補正する方法
は、光ビームを偏向させる光偏向器と被走査面としての
結像面との間の光路中にレンズ口径の大きい複数枚のレ
ンズを配置することになり、この結果装置全体が大型化
になり易く、しかもレンズ間の光学調整も難しくなり、
又部品点数が増えることから低コスト化を図るのが難か
しいという問題点があった。

【０００７】又、一方半導体レーザの位置又はレンズの
一部の位置を駆動手段により光軸方向に光偏向器の偏向
に応じて周期的に移動させて像面湾曲を補正する方法
は、比較的重い物体を１０μｍ程度のストロークで数Ｋ
Ｈｚ以上の高速度で振動させなければならないので高電
圧の高周波電源が必要となり、又ヒステリシス等の問題
点も存在し装置全体が複雑化し、低コストの装置を得る
のが非常に難かしいという問題点があった。

【０００８】本発明は光源手段と光偏向器との間の光路
中に所定形状の補正手段を配置することにより、装置全
体の小型化を図りつつ該結像光学系の像面湾曲収差を良
好に補正し、高精度な光走査を可能とした光走査装置の
提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光走査装置は光
源手段から放射した光ビームを光偏向器によって反射偏
向させ結像光学系により被走査面上に導光し、該被走査
面上を光走査する光走査装置において、該光源手段と該
光偏向器との間の光路中に該結像光学系の該被走査面上
における像面湾曲特性を補正する補正手段を配置したこ
とを特徴としている。

【００１０】特に本発明の前記補正手段は円周方向に像
面湾曲特性を補正する光学的作用を有した少なくとも１
枚の円板形状より成る光学部材を有し、該光学部材を、
その中心軸を回転軸として該回転軸を光軸方向に向けて
回転させることにより、前記結像光学系の像面湾曲特性
を補正するようにしたことを特徴としている。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例１の光走査装置の要部
概略図である。同図に於いて１は光源手段であり、例え
ば半導体レーザより成っている。２はコリメーターレン
ズであり、光源手段１から放射した光ビームを平行光ビ
ームとしている。

【００１２】３は後述する結像光学系の像面湾曲特性を
補正する補正手段であり、非球面形状を有する少なくと
も１枚の円板形状より成る光学部材（素子）より成って
おり、光源手段１と後述する光偏向器６との間の光路中
に設けている。

【００１３】該光学部材３はその中心部の光軸方向と平
行な軸を回転軸３ａとして不図示のモータ等の駆動手段
で回転している。この光学部材３の回転方法は光偏向器
６による偏向と同期して回転させている。

【００１４】又、本実施例に於いてはコリメーターレン
ズ２を通過した後の平行光ビームを光学部材３の回転軸
３ａより一定距離、離れた位置３ｂから入射させてい
る。この入射位置３ｂにあたる非球面より成る部分（光
学部材３の一領域）は主走査方向と副走査方向とで互い
に異なる屈折力を有しており、該屈折力により光ビーム
の結像点を光軸方向に微小に変化させている。これによ
り本実施例に於いては結像光学系７の被走査面上におけ
る像面湾曲収差を補正している。

【００１５】４は補助光偏向器であり、ガルバノミラー
より成っており、光源手段１と後述する光偏向器６との
間の光路中に設けており、光学部材３の回転に同期させ
て駆動しており光学部材３の回転に伴って生ずる光ビー
ムの角度ズレを補正している。

【００１６】５は線像形成用のシリンドリカルレンズで
あり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有している。６
は光偏向器であり、ポリゴンミラーより成っており、モ
ータ等の駆動手段（不図示）により回転軸６ａを中心に
矢印Ａ方向に一定速度で回転している。

【００１７】７はｆ−θ特性を有する結像光学系（ｆθ
レンズ）であり、２枚のレンズ７ａ，７ｂとから成って
いる。該結像光学系７は副走査面内に於いて光偏向器６
の偏向面と被走査面８とが略共役関係となるようにして
いる。これにより例えば偏向面が副走査面内に於いて面
倒れがあっても光ビームは被走査面上の同一走査線上に
結像するようにしている。

【００１８】８は感光体ドラム等の被走査面であり、８
ａは該被走査面８上における走査スポットを示してい
る。

【００１９】本実施例に於いての光走査装置は結像光学
系７の前側、即ち光源手段１側でビーム偏向を行う所謂
プレオブジェクティブ走査型より構成している。

【００２０】本実施例に於いてはこの様な構成により光
源手段１から放射した光ビーム（発散光束）をコリメー
ターレンズ２により平行光ビームとし、光学部材３の回
転軸３ａより一定距離、離れた非球面形状より成る部分
（位置）３ｂに入射させている。

【００２１】このビーム入射部分３ｂは所定方向に所定
量の屈折力を有しており、該屈折力によって光ビームの
結像点を光軸方向に微小に変化させている。これにより
本実施例に於いては結像光学系７の像面湾曲収差を補正
している。

【００２２】そして光学部材３より射出した光ビームは
ガルバノミラー４の偏向面４ａで微小偏向している。こ
のガルバノミラー４は前記光学部材３によって光軸と直
角方向に不必要な偏向を受けた光ビームの方向を補正し
ている。

【００２３】そしてガルバノミラー４で反射偏向した光
ビームはシリンドリカルレンズ５に入射し主走査面内に
於いては平行光ビームの状態で射出して、副走査面内に
於いては収束してポリゴンミラー６の偏向面６ｂにほぼ
線像として結像している。

【００２４】その後ポリゴンミラー６の偏向面６ｂによ
って反射偏向した光ビームを結像光学系７により被走査
面８上に集光し所定の走査スポット８ａの光ビームを形
成し、これにより被走査面８上に画像情報の形成を順次
行っている。

【００２５】本実施例に於いての結像光学系７は副走査
方向に関してポリゴンミラー６の偏向面と被走査面８と
を共役関係にしているので、該ポリゴンミラー６の偏向
面の面倒れを光学的に補正している。

【００２６】又、結像光学系７の像面湾曲量は光ビーム
の走査角に応じて刻々と変化している。本実施例に於い
ては光学部材３へのビーム入射位置は、該光学部材３の
回転によりその入射位置に対応する非球面の形状も、像
面湾曲量に応じて刻々と変化させて、これにより全走査
角にわたって該結像光学系７の像面湾曲量を補正してい
る。

【００２７】次に本発明に係る補正手段としての光学部
材３の形状及び光学的作用について説明する。

【００２８】図２は図１に示した光学部材３の拡大説明
図、図２に於いてＬは光軸に相当し３ａは回転軸であ
る。図３（Ａ）、（Ｂ）は各々図２に示した光軸相当の
位置Ｌに沿った主走査方向の展開断面図である。

【００２９】位置Ｌは光学部材３の回転中心軸３ａから
一定距離、離れており、この部分Ｌが光ビームの光軸と
交差している。

【００３０】図３（Ａ）に於いて光学部材３の１回転で
被走査面上における走査線１本分の像面湾曲収差を補正
する場合の該光学部材３の部分Ｌに沿った断面形状を示
している。

【００３１】又、図３（Ｂ）に於いて光学部材３は同一
形状の複数の繰り返し形状よりなっており、光学部材３
の１回転で被走査面上における複数の走査線の像面湾曲
収差を補正する場合の該光学部材３の部分Ｌに沿った断
面形状を示している。この各々の断面形状は結像光学系
７の主走査方向の像面湾曲特性と対応するように形成し
ている。

【００３２】又、一方光学部材３の部分Ｌに直交する方
向の断面形状は結像光学系７の副走査方向の像面湾曲特
性と対応するように形成している。

【００３３】これにより本実施例に於いてはポリゴンミ
ラー６による偏向と同期をとって光学部材３を回転させ
ることにより、主走査方向及び副走査方向共に結像光学
系７の像面湾曲収差を補正している。

【００３４】尚、上記に示した光学部材３を用いて結像
光学系７の像面湾曲収差を補正しようとすると一般的に
光ビームの主走査方向への余分なフレを引き起こす問題
点がある。これは光学部材３がプリズムと同様な作用を
して光ビームの出射角度を変化させてしまう為である。

【００３５】そこで本実施例に於いては、この出射角度
の変化を補正する為にガルバノミラーより成る補助光偏
向器４を光学部材３の後側光路中に設けて、該補助光偏
向器４を光学部材３の回転に同期させて主走査方向に微
小回転させている。

【００３６】尚、本実施例に於いては光学部材３をコリ
メーターレンズ２の後側光路中に設けたが、該コリメー
ターレンズ２の前側光路中に設けても本発明は前述の実
施例と同様に適用することができる。

【００３７】又、本実施例に於いては円板形状より成る
光学部材３を光軸方向に回転軸を有するようにして回転
させたが、例えば結像光学系７の像面湾曲特性を補正す
る、即ちその情報を有する平板形状より成る光学部材を
主走査方向に沿って往復的に移動可能となるように構成
しても本発明は前述の実施例と同様に適用することがで
きる。

【００３８】図４は本発明の実施例２の光走査装置の要
部概略図である。同図に於いて図１に示した要素と同一
要素には同符番を付している。

【００３９】本実施例に於いての光走査装置は結像光学
系１０の後側でビーム偏向を行う所謂ポストオブジェク
ティブ走査型より構成している。

【００４０】同図において９は結像光学系１０の像面湾
曲特性を補正する補正手段であり、回転軸９ａを中心に
回転可能な円板形状の光学部材（素子）より成ってお
り、光源手段１と結像光学系１０との間の光路中に設け
ている。

【００４１】本実施例に於いての光学部材９は前記図
２、図３に示した非球面形状を有する光学部材３とは異
なり、図５、図６に示すように方位角によって該光学部
材９の肉厚が部分的に異なるように形成している。図５
は図４に示した光学部材９の拡大説明図である。

【００４２】図６は図５に示した各方位角Ｓ１、Ｓ２、
Ｓ３方向での断面形状を示す概略図である。同図に示す
ように本実施例に於いては各方位角Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３方
向での断面形状をくさび型より形成している。尚、この
断面形状はくさび型に限らず例えば平行な形状より形成
しても良い。

【００４３】一般に発散光束（収束光束）中に屈折率が
ｎで肉厚がｄの平行平面板を挿入すると物点（像点）位
置は空気換算率にして（１−１／ｎ）ｄだけ変化する。

【００４４】本実施例に於いての光学部材９はこの光学
原理を応用して作成したものであり、該光学部材９の各
方位角での厚みを結像光学系１０の像面湾曲量に応じて
部分的に異ならせて作成している。これにより各方位角
での結像点位置をそれぞれ光軸方向へ所定量移動させる
ことにより、結像光学系１０の像面湾曲収差を補正して
いる。

【００４５】本実施例に於いては光源手段１から放射し
た光ビーム（発散光束）は光学部材９の回転軸９ａから
離れた部分９ｂを通過して結像光学系１０により収束ビ
ームに変換されている。

【００４６】そして該収束ビームは補助光偏向器として
のガルバノミラー４、光偏向器としてのポリゴンミラー
６の各偏向面４ａ，６ｂでそれぞれ反射偏向させて被走
査面８上に集光し、所定のスポット８ａの光ビームを形
成し、該被走査面８上に画像情報の記録を順次行ってい
る。

【００４７】この様に本実施例に於いては前述の如く形
成された光学部材９をポリゴンミラー６による偏向と同
期をとって所定方向に回転させることにより各方位角で
の結像点位置を移動させ、これにより一般にはポストオ
ブジェクティブ型の走査系を用いたときに発生する円弧
状の像面湾曲を補正し被走査面（結像面）を平面化して
いる。

【００４８】尚、本実施例に於いての補助光偏向器とし
てのガルバノミラー４は実施例１と同様に光学部材９の
回転による余分な主走査方向の角度ズレの補正に用いる
他に、光ビームの走査スポットが被走査面上で等速走査
するように付加的に該光ビーム４の偏向を行う為にも用
いている。

【００４９】又、補正手段としての光学部材は前述した
実施例１、２以外に結像光学系の像面湾曲特性の情報を
有した部材なら何を用いても良く、例えばホログラム等
を利用しても本発明は前述の実施例と同様に適用するこ
とができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く光源手段と光
偏向器との間の光路中に結像光学系の像面湾曲特性を補
正する所定形状の補正手段を適切に配置することによ
り、簡易な構成で該結像光学系の像面湾曲収差を良好に
補正することができ、高精度な光走査を可能とした光走
査装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の光走査装置の要部概略図

【図２】図１に示した補正手段の拡大説明図

【図３】図２に示した光軸相当の位置Ｌに沿った断面図

【図４】本発明の実施例２の光走査装置の要部概略図

【図５】図４に示した補正手段の拡大説明図

【図６】図５に示した光学部材の各方位角での断面図

【符号の説明】 １ 光源手段 ２ コリメーターレンズ ３，９ 補正手段 ４ 補助光偏向器（ガルバノミラー） ５ シリンドリカルレンズ ６ 光偏向器（ポリゴンミラー） ７，１０ 結像光学系 ８ 被走査面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から放射した光ビームを光偏向
   器によって反射偏向させ結像光学系により被走査面上に
   導光し、該被走査面上を光走査する光走査装置におい
   て、該光源手段と該光偏向器との間の光路中に該結像光
   学系の該被走査面上における像面湾曲特性を補正する補
   正手段を配置したことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記補正手段は円周方向に像面湾曲特性
   を補正する光学的作用を有した少なくとも１枚の円板形
   状より成る光学部材を有し、該光学部材を、その中心軸
   を回転軸として該回転軸を光軸方向に向けて回転させる
   ことにより、前記結像光学系の像面湾曲特性を補正する
   ようにしたことを特徴とする請求項１の光走査装置。
3. 【請求項３】 前記光学部材の回転軸から一定距離、離
   れた円周領域に前記光源手段から放射した光ビームが入
   射するようにしたことを特徴とする請求項２の光走査装
   置。
4. 【請求項４】 前記光学部材は前記光偏向器と同期して
   回転していることを特徴とする請求項２の光走査装置。
5. 【請求項５】 入射光束を偏向させる補助光偏向器を前
   記光源手段と前記光偏向器との間の光路中に配置し、前
   記補正手段と同期させて駆動したことを特徴とする請求
   項１の光走査装置。
6. 【請求項６】 前記光学部材を１回転させることによ
   り、前記被走査面上における少なくとも１本の走査線の
   像面湾曲特性を補正したことを特徴とする請求項２の光
   走査装置。
7. 【請求項７】 前記光走査装置はプレオブジェクティブ
   走査型又はポストオブジェクティブ走査型より構成され
   ていることを特徴とする請求項１の光走査装置。