JPH06208071A - レーザスキャン装置における焦点エラーを補償するために２つの素子を備えた光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラスタスキャナの光学素子の製作公差によ
り、主走査と副走査平面の両方に引き起こされた焦点エ
ラーを訂正するための光学手段を提供すること。 【構成】 焦点エラー訂正装置が、レーザダイオードラ
スタスキャナ光学装置のポリゴンとコリメータとの間に
配置される。焦点エラー訂正装置は、２つの軸的に調整
可能とされたレンズを備えており、主走査平面及び副走
査平面の両方で焦点エラーを訂正するような調整装置を
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラスタキャン、更に言
えば、ラスタスキャンの光学素子の製作公差によって引
き起こされる焦点エラーを訂正するためのラスタスキャ
ン光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術を含めてラスタスキャン光学装
置では、コヒーレント光ビームを放射するレーザのよう
な光源が備わっている。この光ビームは、主走査、即ち
タンジェンシャル平面と、副走査、即ちサジタル平面の
両方で、多数の光学素子によって平行にされる。副走査
平面で平行にされたビームは、ビームが回転ポリゴンミ
ラーのファセットに衝突したときに主走査平面で光ビー
ムが平行にされて残っている間中、円筒形光学素子によ
って回転ポリゴンミラーのファセットに近い点に焦合さ
れる。

【０００３】回転ポリゴンミラーは、回転ポリゴンミラ
ーの反射点付近で反射ビームを軸回りに回転させる。こ
の反射ビームは、ラスタ入力スキャナとして画像装置の
入力端で文書を走査するために使用され得るものであ
り、また、ラスタ出力スキャナとしての出力モードで、
ゼログラフィックドラム（光学受光装置）のような感光
性媒体に衝突させるために使用され得る。

【０００４】一般に、光学素子は、光ビームの発散に僅
かな偏差を引き起こすことがある、表面半径（surface
radii)、素子厚み、若しくは屈折率といった製作公差を
有する。ラスタスキャナには複数の光学素子が設けられ
ており、各光学素子によって引き起こされるエラーが累
増される。故に、光学素子の製作公差は、光学受光装置
平面上の点から光学受光装置平面の外側の点に焦点を実
質的にずらしてしまうため、印刷文書の質を低下させる
ことがある。

【０００５】ラスタスキャナのパラメータに依存して、
焦点エラーの許容範囲を決定する焦点深さを変更する。
解像度の低いラスタスキャナ（つまり、４００ＳＰＩ）
は、解像度の高いラスタスキャナ（つまり、６００ＳＰ
Ｉ）に比べて、より大きな焦点深さを有する。故に、解
像度の低いラスタスキャナは、焦点エラーに対する許容
度がより大きい。一方、解像度の高いラスタスキャナ
は、光学素子の製作公差によって頻繁に影響を受ける。
通常、小さな許容度の焦点深さを有する解像度の高いラ
スタスキャナでは、焦点エラーの量が焦点深さより大き
い。

【０００６】この問題を解決するため、厳格な許容度を
有する光学素子を使用する方法が考えられている。しか
しながら、この方法にはコスト的に無理があり、実際的
ではない。また、主走査平面で受け入れ得る焦点エラー
は、副走査平面での焦点エラーとは異なっているかもし
れない。主走査平面における光ビームと副走査平面にお
ける光ビームとを区別するために異なる光学素子が用い
られることから、主走査平面における共役（conjugate
s) と横断平面における共役が異なるからである。故
に、主走査平面における焦点エラーは、副走査平面にお
ける焦点エラーとは異なる方法で訂正されねばならな
い。

【０００７】また、スポットが楕円形状とされた場合に
は、主走査平面におけるスポットの大きさは、副走査平
面におけるスポットの大きさよりも小さい。この結果、
主走査平面で許容可能な焦点深さは副走査平面で許容な
焦点深さよりもより小さくなり、主走査平面における焦
点エラーの訂正は副走査平面における訂正よりもより困
難なものとされる。

【０００８】通常は、副走査平面における焦点エラーの
訂正のために、副走査平面の光ビームにのみ影響を与え
る予備ポリゴン円筒形レンズが使用される。しかしなが
ら、主走査平面の焦点エラーは影響を受けずに残る。本
明細書でいう「焦点エラーの訂正」とは、焦点エラーを
受け入れ得る範囲である「許容可能な焦点深さ」として
決定される範囲に、焦点を移動させることを意味する。

【０００９】本発明の目的は、ラスタスキャナの光学素
子の製作公差により、主走査と副走査平面の両方に引き
起こされた焦点エラーを訂正するための光学手段を提供
することである。

【００１０】

【実施例】ラスタスキャナ光学装置１０が記載された図
１を参照する。レーザダイオードの光源１２は、光学コ
リメータ１６によって主走査及び副走査平面の両方で平
行なものとされるコヒーレントな光ビーム１４を放射す
る。この結果生じた平行なビームは、焦点エラー訂正装
置１７を通過する。ラスタスキャナのいづれかの光学素
子の製作公差によって引き起こされた焦点エラーを訂正
する焦点エラー訂正装置１７について、以下により詳細
な説明を加える。副走査平面では、装置１７は、ビーム
がファセット２２に衝突したときに主走査平面でビーム
１４が平行にされて残っている間中、多重ファセット構
造とされた回転ポリゴンミラー２４のファセット２２に
ビームを焦合する。

【００１１】ファセット２２から反射したビーム１４
は、主走査平面ではいまだ平行にされたままであり、副
走査平面では発散する。反射ビーム１４は、その後、反
射光ビームを主走査平面と副走査平面の両方で光学受光
装置上に焦合するようなポストポリゴン光学素子２９を
通過する。ポストポリゴン光学素子は、ラスタスキャン
装置で使用される一般的な素子である。

【００１２】図２及び図３に、予備ポリゴン焦点エラー
訂正装置１７を利用した本発明によるラスタスキャン装
置１０が示されている。図２は、ラスタスキャン装置１
０の主走査、即ちタンジェンシャルな外観を示し、図３
は、ラスタスキャン装置１０の副走査、即ちサジタルな
外観を示す。図２及び図３の両方で、簡単のため、ポリ
ゴン２４のファセット２２はライン２２として示されて
おり、ファセット２２からの反射ビームが示されてい
る。

【００１３】焦点エラー訂正装置１７は、２つの軸的に
調整されたレンズ４０と４２を備える。レンズ４０は主
走査平面で円筒形であり、副走査平面では平らである。
レンズ４２は球面状とされており、主走査及び副走査平
面の両方で光ビームに影響を与える。主走査平面では、
平行にされた光ビーム１４がレンズ４０を通過するとき
にそれを発散させる。その後、前に発散させたビーム１
４をレンズ４２によって平行にし、この平行にされたビ
ームはファセット２２に衝突する。

【００１４】副走査平面では、平行にされた光ビーム１
４がレンズ４０を通過するときにも、レンズ４０が平ら
なために光ビーム１４に影響を与えることはない。しか
しながら、レンズ４２を通過した後は、前に平行にされ
たビームは収束し、この収束されたビームはファセット
２２に焦合される。動作時には、前に述べた理由から、
ビーム１４は、光学受光装置平面３２の外側の焦合ポイ
ントに焦合するであろう。例えば、ビームは、光学受光
装置平面３２の外側の焦合ポイントｆに焦合するであろ
う。図２及び図３の両方において、破線１４’は、ラス
タスキャン装置１０を通過するが焦点エラーを訂正する
ための調整はなされていないような光ビームを表してお
り、実線１４は、ラスタスキャン装置１０を通過し焦点
エラーを訂正するための調整がなされているような光ビ
ームを表している。同様に、レンズ４０と４２の未調整
位置が破線で示されており、レンズ４０とレンズ４２の
調整位置が実線で示されている。例えば、図２では、光
学受光装置平面３２の前方で焦点エラーを発生するよう
にして示されているが、図３では、光学受光装置平面３
２の後方で発生するようにして示されている。しかしな
がら、焦点エラーは主走査平面と副走査平面の両方にお
いて、光学受光装置平面３２のいずれの側にでも発生し
得るということに、注意すべきである。

【００１５】焦点エラー訂正装置１７の調整レンズ４０
及び４２を調整することにより、焦合点が光学受光装置
平面３２上にくるように、光ビーム１４を再焦合するこ
とが可能である。レンズ４０及び４２のいずれか一方の
調整は、ラスタスキャン装置１０に正の光学パワー若し
くは負の光学パワーを付加することができる。わずかな
正の光学パワー若しくは負の光学パワーを付加すること
により、平行にされたビームはわずかに発散若しくは収
束する。また、製作公差によって、コリメータ１６から
の光ビームはわずかに発散し若しくは収束する。簡単の
ため、わずかに発散し若しくは収束し得る平行にされた
ビームのことを、「コリメートビーム」と呼ぶことにす
る。また、図面においても簡単のため、わずかに発散し
若しくは収束し得るいずれのコリメートビームをも、コ
リメートビームとして示されている。

【００１６】装置１７で、レンズ４２は球面状レンズで
あり、このレンズは両方の平面で光ビームに影響を与え
るため、副走査平面における焦点エラーの訂正が最初に
調整されねばならない。次に、主走査平面でのみ凹面で
あるようなレンズ４０を調整し、主走査平面における焦
点エラーを訂正することが可能である。レンズ４０を調
整することにより、光学装置の製作公差に起因するエラ
ーの訂正に加え、レンズ４２の調整によって主走査平面
上に生じたなんらかの不所望な変化をも補償することが
可能である。レンズ４０の調整は副走査平面における調
整には影響を与えない。この原理は図２及び図３に示さ
れている。

【００１７】本発明のラスタスキャン装置は、ラスタス
キャン装置で使用されるいずれの予備ポリゴン若しくは
ポストポリゴン光学素子によって引き起こされた焦点エ
ラーの訂正でも行なうことができる。図４及び図５に
は、軸的に調整可能な２つのレンズ４０’及び４２’を
備えた代替の焦点エラー訂正装置１７’が示されてい
る。レンズ４０’は球面状であり、主走査及び副走査平
面の両方で光ビームに影響を与え、レンズ４２’は主走
査平面では円筒形、副走査平面では平らである。装置１
７’では、レンズ４０’を調整して主走査平面における
焦点エラーを最初に訂正しなければならず、次に、レン
ズ４２’を調整して、副走査平面における調整に影響を
与えることなく主走査平面における焦点エラーを訂正す
ることができる。

【００１８】本発明の実施例では、ポストポリゴン光学
素子の走査特性に影響を与えることなく焦点エラーを訂
正することができる。焦点エラーを訂正するために、本
発明の焦点エラー訂正装置を利用して焦点エラーを訂正
しても、主走査平面及び副走査平面の両方において、ラ
スタスキャナ装置のスキャン倍率が実質的に変更されて
しまうことはなく、故に、そのスポットサイズが実質的
に変わることはない。更に、本発明は、予備ポリゴン光
学素子における調整により、走査ラインの線型性や振動
訂正（wobble correction)といったポストポリゴン光学
素子の走査特性に影響を与えることなく焦点エラーを訂
正する。

【００１９】更に、本発明の焦点エラー訂正装置は、い
ずれかの焦点エラーを自動的に訂正するために機械化す
ることが可能である。機械化された焦点エラー訂正装置
の利点は、動作中に発生する熱的及び環境的変化によっ
て引き起こされる焦点エラーを自動的に訂正できる点に
ある。この自動調整は、焦点位置を感知して整列メカニ
ズムの焦点ぼけの量をフィードバックするようなセンサ
を通じて達成され得る。その後、この整列メカニズムは
焦点ぼけの量に基づいて調整量を決定し、調整可能なレ
ンズを調整する。

【図面の簡単な説明】

【図１】焦点エラー訂正装置を組み込んだ本発明のラス
タスキャン装置のタンジェンシャルな外観を示す図。

【図２】焦点エラー訂正装置における光学素子を表した
本発明のラスタスキャン装置のタンジェンシャルな外観
を示す図。

【図３】図２のラスタスキャン装置のサジタルな外観を
示す図。

【図４】代替的な焦点エラー訂正装置における光学素子
を表したタンジェンシャルな外観を示す図。

【図５】図４のサジタルな外観を示す図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦点エラー訂正装置を有するラスタスキ
   ャン装置において、 光ビームを放射する光源と、 光ビームの経路にあってこの光ビームを実質的に平行に
   するコリメート手段と、 走査手段と、 前記光ビームの経路にあって前記コリメート手段と前記
   走査手段との間に配置され、実質的に平行にされた光ビ
   ームをタンジェンシャル平面で発散するような第１の軸
   的に調整可能な光学手段と、 前記第１の軸的に調整可能な光学手段は、サジタル平面
   では平らにされているために、実質的に平行にされたサ
   ジタル平面における光ビームを実質的に変更するもので
   はなく、 前記光ビームの経路にあって前記第１の軸的に調整可能
   な光学手段と前記走査手段との間に配置され、前記第１
   の軸的に調整可能な光学手段からの発散光ビームをタン
   ジェンシャル平面で実質的に平行とし、前記第１の軸的
   に調整可能な光学手段から受け取った実質的に平行にさ
   れた光ビームを前記サジタル平面で収束させるような第
   ２の軸的に調整可能な光学手段と、 媒体と、 前記走査手段と前記媒体との間に配置され、前記走査手
   段からの前記光ビームを受け取って、前記光ビームを前
   記媒体の上にタンジェンシャル平面及びサジタル平面の
   両方で焦合させるポスト走査光学手段と、 を備えることを特徴とするラスタスキャン装置。