JPH08234133A - 走査角倍増システム及び走査システム - Google Patents
走査角倍増システム及び走査システムInfo
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- JPH08234133A JPH08234133A JP7321868A JP32186895A JPH08234133A JP H08234133 A JPH08234133 A JP H08234133A JP 7321868 A JP7321868 A JP 7321868A JP 32186895 A JP32186895 A JP 32186895A JP H08234133 A JPH08234133 A JP H08234133A
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- focusing lens
- scanning
- cylinder mirror
- lens means
- angle
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/129—Systems in which the scanning light beam is repeatedly reflected from the polygonal mirror
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アナモルフィック光学系を用い、走査面の半
径及びピラミッドばらつきによって発生するエラーを大
幅に減らすか、若しくは、補正して、改良された走査を
提供する。 【解決手段】 改良された走査を提供する走査角倍増シ
ステムにおいて、回転ポリゴンの面からの第１角偏向に
続き、レーザビームは、反射の際に第２角偏向が接平面
で加わるように反射によって面へ戻される。これにより
全ての所定のポリゴン回転で走査角が２倍にされる。サ
ジタル平面では、レーザビームが、第１反射からの全て
のビーム偏向が第２反射によって相殺されるように面へ
戻される。
径及びピラミッドばらつきによって発生するエラーを大
幅に減らすか、若しくは、補正して、改良された走査を
提供する。 【解決手段】 改良された走査を提供する走査角倍増シ
ステムにおいて、回転ポリゴンの面からの第１角偏向に
続き、レーザビームは、反射の際に第２角偏向が接平面
で加わるように反射によって面へ戻される。これにより
全ての所定のポリゴン回転で走査角が２倍にされる。サ
ジタル平面では、レーザビームが、第１反射からの全て
のビーム偏向が第２反射によって相殺されるように面へ
戻される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ印刷装置で
使用されるような回転可能ミラー装置を用いる走査装置
に関し、特に、面追随（ファセットトラッキング）装置
に関する。
使用されるような回転可能ミラー装置を用いる走査装置
に関し、特に、面追随（ファセットトラッキング）装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、走査のために回転ミラーを使用
する一般的なレーザ印刷装置を示している。レーザ１０
は、プレポリゴン（ポリゴン前）光学系１４へビーム１
２を発する。プレポリゴン光学系１４を通過した後で、
ビーム１２はスキャナ１６に当たる。スキャナ１６は、
平坦な反射面１８を備えた回転ポリゴンである。スキャ
ナ１６が回転すると、ビーム１２は受光体（例えば、感
光体）２２上の走査線に沿って走査される。走査線に沿
った方向は接平面であり、受光体２２上の走査線に垂直
な方向はサジタル平面である。
する一般的なレーザ印刷装置を示している。レーザ１０
は、プレポリゴン（ポリゴン前）光学系１４へビーム１
２を発する。プレポリゴン光学系１４を通過した後で、
ビーム１２はスキャナ１６に当たる。スキャナ１６は、
平坦な反射面１８を備えた回転ポリゴンである。スキャ
ナ１６が回転すると、ビーム１２は受光体（例えば、感
光体）２２上の走査線に沿って走査される。走査線に沿
った方向は接平面であり、受光体２２上の走査線に垂直
な方向はサジタル平面である。
【０００３】スキャナ性能は、ミラーが回転される速度
についての物理的制限、回転ポリゴンの面からの反射、
面の数、面の大きさによって達成されるレーザビームの
角偏向、並びに、回転ミラー上に入射される位置で走査
されるビームの幅、によって決定される。
についての物理的制限、回転ポリゴンの面からの反射、
面の数、面の大きさによって達成されるレーザビームの
角偏向、並びに、回転ミラー上に入射される位置で走査
されるビームの幅、によって決定される。
【０００４】走査速度を増すための１つの方法は、多数
の小さい大きさの面を有する小さい大きさのポリゴンア
センブリと共に角倍増（angle doubling）を用いること
である。レーザスキャナで一般的に使用される"F−θ"
走査レンズにおいて、受光体上の走査された距離は、走
査角（θ) と有効焦点距離(F) の積である。走査角が拡
大するときは常に、有効焦点距離が所定の走査距離対し
て短縮することができる。有効焦点距離の短縮には、２
つの主な利点がある。第１に、焦点距離が短くなると、
物理的キャスティング（鋳造品）、即ち、光学構成要素
が取り付けられるベース、が正比例して小さくなる。ガ
ラスレンズ素子、ミラー、及び全ての他の構成要素は、
より小さくすることが可能である。その結果、より小さ
く、より軽く、より廉価な製品となる。第２に、焦点距
離が短くなると、回転ポリゴンにおいてより小さなビー
ムが必要とされ、更に、光学構成要素及び機械構成要素
の大きさが小さくなる。
の小さい大きさの面を有する小さい大きさのポリゴンア
センブリと共に角倍増（angle doubling）を用いること
である。レーザスキャナで一般的に使用される"F−θ"
走査レンズにおいて、受光体上の走査された距離は、走
査角（θ) と有効焦点距離(F) の積である。走査角が拡
大するときは常に、有効焦点距離が所定の走査距離対し
て短縮することができる。有効焦点距離の短縮には、２
つの主な利点がある。第１に、焦点距離が短くなると、
物理的キャスティング（鋳造品）、即ち、光学構成要素
が取り付けられるベース、が正比例して小さくなる。ガ
ラスレンズ素子、ミラー、及び全ての他の構成要素は、
より小さくすることが可能である。その結果、より小さ
く、より軽く、より廉価な製品となる。第２に、焦点距
離が短くなると、回転ポリゴンにおいてより小さなビー
ムが必要とされ、更に、光学構成要素及び機械構成要素
の大きさが小さくなる。
【０００５】走査角倍増から生じる更なる利点は、受光
体に沿ったあらゆる所定の走査距離が半分のポリゴン角
の回転だけで達成されることである。これによって、ポ
リゴンの回転の速度は大幅に減少されて、モータベアリ
ング（挙動）がより軽く、より小さく、より廉価になる
と共に、ベアリング寿命及び全体性能がより良好になる
ことが可能である。
体に沿ったあらゆる所定の走査距離が半分のポリゴン角
の回転だけで達成されることである。これによって、ポ
リゴンの回転の速度は大幅に減少されて、モータベアリ
ング（挙動）がより軽く、より小さく、より廉価になる
と共に、ベアリング寿命及び全体性能がより良好になる
ことが可能である。
【０００６】走査角倍増装置は既知であり、受動面追随
及び角倍増のための装置を示す米国特許第３、９７３、
８２６号等に開示されてきた。
及び角倍増のための装置を示す米国特許第３、９７３、
８２６号等に開示されてきた。
【０００７】米国特許第３、９７３、８２６号は、２つ
の走査角倍増構造について示している。第１構造は、光
を静止光学系へ反射する回転ミラーから成る。静止光学
系は、受光した光を回転ミラー上へ反射し返す。静止光
学系は、ダハ（屋根型）プリズム及び視野レンズから構
成される単一系、若しくは、各装置がダハプリズム及び
視野レンズを備える、走査領域において円弧状に配置さ
れた複数の静止光学系、から成る。
の走査角倍増構造について示している。第１構造は、光
を静止光学系へ反射する回転ミラーから成る。静止光学
系は、受光した光を回転ミラー上へ反射し返す。静止光
学系は、ダハ（屋根型）プリズム及び視野レンズから構
成される単一系、若しくは、各装置がダハプリズム及び
視野レンズを備える、走査領域において円弧状に配置さ
れた複数の静止光学系、から成る。
【０００８】上記米国特許第３、９７３、８２６号にお
いて、ビームは走査平面におけるスキャナ面でコリメー
トされない（平行にされない）。従って、面同士の間の
いかなる半径のばらつきも走査平面上の走査エラーへと
変わる。レーザ印刷使用において、これらの走査エラー
は印刷されたページ（紙面）上に見えるピクセル配置エ
ラーとして現れる。スキャナ面での走査された平面にお
いて、走査されたビームがコリメートされると、コスト
が節約されると共にポリゴン製造公差が軽減される。
いて、ビームは走査平面におけるスキャナ面でコリメー
トされない（平行にされない）。従って、面同士の間の
いかなる半径のばらつきも走査平面上の走査エラーへと
変わる。レーザ印刷使用において、これらの走査エラー
は印刷されたページ（紙面）上に見えるピクセル配置エ
ラーとして現れる。スキャナ面での走査された平面にお
いて、走査されたビームがコリメートされると、コスト
が節約されると共にポリゴン製造公差が軽減される。
【０００９】上記米国特許第３、９７３、８２６号にお
いて、ビームはサジタル平面におけるスキャナ面上に集
束されない（焦点合せされない）。結果として、スキャ
ナ面におけるピラミッドエラー（pyramidal error ）及
びベアリングのぐらつき（wobble）が補償されず、走査
線同士間の間隔のばらつきが生じることになる。レーザ
印刷使用では、これらのエラーが、印刷されたページ上
に、印刷された線同士間の距離の差として現れる。極め
て小さな差であっても明らかであり、出力の品質は受け
入れられないものになる。ビームがサジタル平面におけ
るスキャナ面上で集束されると、ピラミッドエラーは、
サジタル平面における走査線上でビームと面の双方を集
束することによって、光学的に取り除かれる。また、こ
れにより、コストが節約され、印刷品質の損失がなくな
ると共に、ポリゴン製造公差が軽減される。
いて、ビームはサジタル平面におけるスキャナ面上に集
束されない（焦点合せされない）。結果として、スキャ
ナ面におけるピラミッドエラー（pyramidal error ）及
びベアリングのぐらつき（wobble）が補償されず、走査
線同士間の間隔のばらつきが生じることになる。レーザ
印刷使用では、これらのエラーが、印刷されたページ上
に、印刷された線同士間の距離の差として現れる。極め
て小さな差であっても明らかであり、出力の品質は受け
入れられないものになる。ビームがサジタル平面におけ
るスキャナ面上で集束されると、ピラミッドエラーは、
サジタル平面における走査線上でビームと面の双方を集
束することによって、光学的に取り除かれる。また、こ
れにより、コストが節約され、印刷品質の損失がなくな
ると共に、ポリゴン製造公差が軽減される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、走査
面での接平面においてビームをコリメートし、走査面で
のサジタル平面においてビームを集束するためにアナモ
ルフィック光学系を用いることによって、走査面の半径
及びピラミッドばらつき(pyramidal variations)によっ
て発生するエラーを大幅に減らすか、若しくは、容易に
補正して、改良された走査を提供することである。
面での接平面においてビームをコリメートし、走査面で
のサジタル平面においてビームを集束するためにアナモ
ルフィック光学系を用いることによって、走査面の半径
及びピラミッドばらつき(pyramidal variations)によっ
て発生するエラーを大幅に減らすか、若しくは、容易に
補正して、改良された走査を提供することである。
【００１１】本発明の更なる利点は、以下の記載を進め
るに従って明らかになる。
るに従って明らかになる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】簡潔に述べると、本発明
に従って、所定の大きさの回転ミラーポリゴンから利用
可能な走査角を拡大するために、受動光学構成要素を用
いる走査角倍増システムが提供される。回転ポリゴンの
ミラー面からの第１角偏向に続いて、レーザビームが、
反射の際に第２偏向が接平面で加わるように、反射によ
って面へ戻される。これにより、全ての所定のポリゴン
回転で効果的に走査角が２倍になる。しかしながら、サ
ジタル平面では、ビームが、第１反射からの全てのビー
ム偏向が第２反射によって相殺されるように面へ戻され
る。接平面では、ビームコリメーションが面で維持さ
れ、ある一定の製造公差の軽減を可能にする。サジタル
平面では、ビームは面上に集束され、更なるポリゴン製
造公差の軽減を可能にする。
に従って、所定の大きさの回転ミラーポリゴンから利用
可能な走査角を拡大するために、受動光学構成要素を用
いる走査角倍増システムが提供される。回転ポリゴンの
ミラー面からの第１角偏向に続いて、レーザビームが、
反射の際に第２偏向が接平面で加わるように、反射によ
って面へ戻される。これにより、全ての所定のポリゴン
回転で効果的に走査角が２倍になる。しかしながら、サ
ジタル平面では、ビームが、第１反射からの全てのビー
ム偏向が第２反射によって相殺されるように面へ戻され
る。接平面では、ビームコリメーションが面で維持さ
れ、ある一定の製造公差の軽減を可能にする。サジタル
平面では、ビームは面上に集束され、更なるポリゴン製
造公差の軽減を可能にする。
【００１３】請求項１に記載の走査角倍増システムは、 Ａ）少なくとも１つの反射面及び光軸を備える回転ポリ
ゴンと、 Ｂ）接平面曲率半径及び曲率半径の中心を備えるシリン
ダミラーと、 Ｃ）焦点距離及び焦点を備える集束レンズ手段と、 を含み、 Ｄ）前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
集束レンズ手段は、前記回転ポリゴン及び前記シリンダ
ミラーが互いに対向し、曲率半径と焦点距離の合計より
も長い距離で分離されるように配置され、且つ、前記集
束レンズ手段は、前記シリンダミラーの曲率半径の中心
と前記集束レンズ手段の焦点が一致するように、前記回
転ポリゴンと前記シリンダミラーとの間に置かれ、 Ｅ）前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
集束レンズ手段は、反射面から、光軸から測定される第
１の角度で、前記集束レンズ手段を介して前記シリンダ
ミラーによって受光される、第１の経路に沿ってビーム
を反射するために、互いに構成及び配置され、前記シリ
ンダミラーが、前記集束レンズ手段を介して反射面によ
って受光される、第２の経路に沿って受光したビームを
反射し、反射面が後走査方向に、第１の角度より大きい
法線から測定された第２の角度で、前記受光したビーム
を反射する。
ゴンと、 Ｂ）接平面曲率半径及び曲率半径の中心を備えるシリン
ダミラーと、 Ｃ）焦点距離及び焦点を備える集束レンズ手段と、 を含み、 Ｄ）前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
集束レンズ手段は、前記回転ポリゴン及び前記シリンダ
ミラーが互いに対向し、曲率半径と焦点距離の合計より
も長い距離で分離されるように配置され、且つ、前記集
束レンズ手段は、前記シリンダミラーの曲率半径の中心
と前記集束レンズ手段の焦点が一致するように、前記回
転ポリゴンと前記シリンダミラーとの間に置かれ、 Ｅ）前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
集束レンズ手段は、反射面から、光軸から測定される第
１の角度で、前記集束レンズ手段を介して前記シリンダ
ミラーによって受光される、第１の経路に沿ってビーム
を反射するために、互いに構成及び配置され、前記シリ
ンダミラーが、前記集束レンズ手段を介して反射面によ
って受光される、第２の経路に沿って受光したビームを
反射し、反射面が後走査方向に、第１の角度より大きい
法線から測定された第２の角度で、前記受光したビーム
を反射する。
【００１４】請求項２に記載の走査システムは、 Ａ）光ビームを供給する光源と、 Ｂ）光ビームを集束するための第１集束レンズ手段と、 Ｃ）ポスト走査レンズ手段と、 Ｄ）走査媒体と、 Ｅ）走査角倍増手段と、を備え、前記走査角倍増手段
は、 i) 少なくとも１つの反射面及び光軸を備える回転ポリ
ゴンと、 ii) 接平面曲率半径及び曲率半径の中心を備えるシリン
ダミラーと、 iii) 焦点距離及び焦点を備える第２集束レンズ手段
と、を含み、 iv) 前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
第２集束レンズ手段は、前記回転ポリゴン及び前記シリ
ンダミラーが互いに対向し、曲率半径と焦点距離の合計
よりも長い距離で分離されるように配置され、且つ、前
記第２集束レンズ手段が、前記シリンダミラーの曲率半
径の中心と前記第２集束レンズ手段の焦点が一致するよ
うに、前記回転ポリゴンと前記シリンダミラーとの間に
置かれ、 v) 前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
第２集束レンズ手段が、反射面から、光軸から測定され
る第１の角度で、前記第２集束レンズ手段を介して前記
シリンダミラーによって受光される、第１の経路に沿っ
てビームを反射するために、互いに構成及び配置され、
前記シリンダミラーが、前記第２集束レンズ手段を介し
て反射面によって受光される、第２の経路に沿って受光
したビームを反射し、反射面が後走査方向に、第１の角
度より大きい法線から測定された第２の角度で、前記受
光したビームを反射し、 Ｆ）前記光源、前記第１集束レンズ手段、及び前記走査
角倍増手段が、光源からの光ビームが前記第１集束レン
ズ手段を通過し、反射面上に集束されるように互いに構
成及び配置され、 Ｇ）前記走査角倍増手段、前記ポスト走査レンズ手段、
及び前記走査媒体が、後走査方向に反射されるビームが
前記ポスト走査レンズ手段を通過し、前記走査媒体によ
って受光されるように互いに構成及び配置される。
は、 i) 少なくとも１つの反射面及び光軸を備える回転ポリ
ゴンと、 ii) 接平面曲率半径及び曲率半径の中心を備えるシリン
ダミラーと、 iii) 焦点距離及び焦点を備える第２集束レンズ手段
と、を含み、 iv) 前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
第２集束レンズ手段は、前記回転ポリゴン及び前記シリ
ンダミラーが互いに対向し、曲率半径と焦点距離の合計
よりも長い距離で分離されるように配置され、且つ、前
記第２集束レンズ手段が、前記シリンダミラーの曲率半
径の中心と前記第２集束レンズ手段の焦点が一致するよ
うに、前記回転ポリゴンと前記シリンダミラーとの間に
置かれ、 v) 前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
第２集束レンズ手段が、反射面から、光軸から測定され
る第１の角度で、前記第２集束レンズ手段を介して前記
シリンダミラーによって受光される、第１の経路に沿っ
てビームを反射するために、互いに構成及び配置され、
前記シリンダミラーが、前記第２集束レンズ手段を介し
て反射面によって受光される、第２の経路に沿って受光
したビームを反射し、反射面が後走査方向に、第１の角
度より大きい法線から測定された第２の角度で、前記受
光したビームを反射し、 Ｆ）前記光源、前記第１集束レンズ手段、及び前記走査
角倍増手段が、光源からの光ビームが前記第１集束レン
ズ手段を通過し、反射面上に集束されるように互いに構
成及び配置され、 Ｇ）前記走査角倍増手段、前記ポスト走査レンズ手段、
及び前記走査媒体が、後走査方向に反射されるビームが
前記ポスト走査レンズ手段を通過し、前記走査媒体によ
って受光されるように互いに構成及び配置される。
【００１５】
【発明の実施の形態】図２は、本発明に従った受動走査
角倍増装置の接線方向図を示す。回転ポリゴンアセンブ
リの平小面６０（ flat facet ）は、面６０上で印付け
られた３つの点Ａ，Ｂ，Ｃと共に図示されている。シリ
ンダミラー６４は、ミラー６４上で印付けられた共役点
Ａ',Ｂ',Ｃ' と共に図示されている。焦点距離Ｆを備え
たレンズ６２は、平小面６０とシリンダミラー６４の間
に配置されている。シリンダミラー６４の曲率半径の中
心は、レンズ６２のバック焦点Fpと一致する。平小面６
０は、レンズ６２によってシリンダミラー６４上に集束
される（焦点をあわされる）。シリンダミラー６４は、
光軸線Ｂ−Ｂ' に対して法線方向にある。平小面６０、
レンズ６２及びシリンダミラー６４の構成のこれらの属
性が、走査角倍増を提供するために用いられる。
角倍増装置の接線方向図を示す。回転ポリゴンアセンブ
リの平小面６０（ flat facet ）は、面６０上で印付け
られた３つの点Ａ，Ｂ，Ｃと共に図示されている。シリ
ンダミラー６４は、ミラー６４上で印付けられた共役点
Ａ',Ｂ',Ｃ' と共に図示されている。焦点距離Ｆを備え
たレンズ６２は、平小面６０とシリンダミラー６４の間
に配置されている。シリンダミラー６４の曲率半径の中
心は、レンズ６２のバック焦点Fpと一致する。平小面６
０は、レンズ６２によってシリンダミラー６４上に集束
される（焦点をあわされる）。シリンダミラー６４は、
光軸線Ｂ−Ｂ' に対して法線方向にある。平小面６０、
レンズ６２及びシリンダミラー６４の構成のこれらの属
性が、走査角倍増を提供するために用いられる。
【００１６】図３は、図２に示されるのと同じアセンブ
リを示す。光ビーム６６は、平小面６０によって、平小
面６０の回転角によって決定される反射角で反射され
る。反射角は、系の光軸Ｏから測定される。光軸Ｏは、
系が走査位置の中心にあるときに、光ビーム６６によっ
てとられる経路に対応する線である。系が走査位置の中
心にあるとき、光ビーム６６は、平小面６０によって、
線Ｏに沿い、レンズ６２を介してシリンダミラー６４へ
と反射される。次に、光ビーム６６はシリンダミラー６
４によって反射され、レンズ６２を介してその経路を正
確に引き返して、平小面６０によってその入射経路に沿
って反射し返される。入射する光ビーム６６は、この接
平面でコリメートされる。反射されると、光ビーム６６
は角α（相対差）だけ反射され、反射されたビーム６６
となる。反射された角αは、α／２のポリゴン回転角か
ら生じる。
リを示す。光ビーム６６は、平小面６０によって、平小
面６０の回転角によって決定される反射角で反射され
る。反射角は、系の光軸Ｏから測定される。光軸Ｏは、
系が走査位置の中心にあるときに、光ビーム６６によっ
てとられる経路に対応する線である。系が走査位置の中
心にあるとき、光ビーム６６は、平小面６０によって、
線Ｏに沿い、レンズ６２を介してシリンダミラー６４へ
と反射される。次に、光ビーム６６はシリンダミラー６
４によって反射され、レンズ６２を介してその経路を正
確に引き返して、平小面６０によってその入射経路に沿
って反射し返される。入射する光ビーム６６は、この接
平面でコリメートされる。反射されると、光ビーム６６
は角α（相対差）だけ反射され、反射されたビーム６６
となる。反射された角αは、α／２のポリゴン回転角か
ら生じる。
【００１７】主光線６８を含む反射されたビーム６６
は、レンズ６２を通過し、焦点 Fp1で集束され、続い
て、拡大し、シリンダミラー６４へ入射される。光ビー
ム６６が平小面６０上の点からシリンダミラー６４上の
共役点へと反射されるために、点Ａから反射される光ビ
ーム６６の部分はシリンダミラー６４上の点Ａ' へ反射
され、点Ｂから反射される光ビーム６６の部分はシリン
ダミラー６４上の点Ｂ' （これが主光線６８）へ反射さ
れ、点Ｃから反射される光ビーム６６の部分は点Ｃ' へ
反射される。
は、レンズ６２を通過し、焦点 Fp1で集束され、続い
て、拡大し、シリンダミラー６４へ入射される。光ビー
ム６６が平小面６０上の点からシリンダミラー６４上の
共役点へと反射されるために、点Ａから反射される光ビ
ーム６６の部分はシリンダミラー６４上の点Ａ' へ反射
され、点Ｂから反射される光ビーム６６の部分はシリン
ダミラー６４上の点Ｂ' （これが主光線６８）へ反射さ
れ、点Ｃから反射される光ビーム６６の部分は点Ｃ' へ
反射される。
【００１８】図４は、光ビーム６６がシリンダミラー６
４から反射され、焦点 Fp2及びレンズ６２を含む経路を
介して小面６０へ戻った後の、図３に示されるのと同じ
アセンブリを示す。面６０において、光ビーム６６は、
２αに等しい全偏向角βへ加わる方向に反射される。光
ビーム６６がその経路を引き返すだけならば、即ち、焦
点 Fp1を経由して戻るならば、平小面６０からの２つの
角偏向は減じ、互いに相殺し合う。レーザビームは、プ
レポリゴン光学系１４を含む経路を介してその源へ戻る
だけである。光ビーム６６が同じ角度だが、反対方向に
反射されるということは、小面からの２つの反射によっ
て発生する２つの角のふれが加わることを示している。
４から反射され、焦点 Fp2及びレンズ６２を含む経路を
介して小面６０へ戻った後の、図３に示されるのと同じ
アセンブリを示す。面６０において、光ビーム６６は、
２αに等しい全偏向角βへ加わる方向に反射される。光
ビーム６６がその経路を引き返すだけならば、即ち、焦
点 Fp1を経由して戻るならば、平小面６０からの２つの
角偏向は減じ、互いに相殺し合う。レーザビームは、プ
レポリゴン光学系１４を含む経路を介してその源へ戻る
だけである。光ビーム６６が同じ角度だが、反対方向に
反射されるということは、小面からの２つの反射によっ
て発生する２つの角のふれが加わることを示している。
【００１９】従って、光ビーム６６のビームは共役点
Ａ',Ｂ' 及びＣ' から反射され、焦点Fp2において焦点
へ戻される。なお、焦点 Fp1及び焦点 Fp2は、光軸Ｂ−
Ｂ' に関して互いに対称的に変位される。この変位は、
光ビーム６６が平小面６０から反射されるときの、光ビ
ーム６６の反射された角αによって決定される。次に、
光ビーム６６は、レンズ６２を通過し、入射する光ビー
ム６６が最初に平小面６０から反射されたときの第１角
αと反対方向にある角αで、平小面６０に当たるコリメ
ートされた光線束となる。
Ａ',Ｂ' 及びＣ' から反射され、焦点Fp2において焦点
へ戻される。なお、焦点 Fp1及び焦点 Fp2は、光軸Ｂ−
Ｂ' に関して互いに対称的に変位される。この変位は、
光ビーム６６が平小面６０から反射されるときの、光ビ
ーム６６の反射された角αによって決定される。次に、
光ビーム６６は、レンズ６２を通過し、入射する光ビー
ム６６が最初に平小面６０から反射されたときの第１角
αと反対方向にある角αで、平小面６０に当たるコリメ
ートされた光線束となる。
【００２０】図５は、光ビーム６６を形成するコリメー
トされた光線束が平小面６０から２回目に反射された後
の、図３及び図４に示されるのと同じアセンブリを示
す。反射された光ビーム６６は、平小面６０からの第１
反射角である、角αの２倍の角βで反射される（以前の
反射は点線で示されている）。光ビーム６６は、今やア
センブリを出る。焦点 Fp2で集束された光ビーム６６
は、レンズ６２によって接平面でコリメートされる。従
って、ポリゴンにおける接平面コリメーションが受動走
査角倍増光学系によって保持される。
トされた光線束が平小面６０から２回目に反射された後
の、図３及び図４に示されるのと同じアセンブリを示
す。反射された光ビーム６６は、平小面６０からの第１
反射角である、角αの２倍の角βで反射される（以前の
反射は点線で示されている）。光ビーム６６は、今やア
センブリを出る。焦点 Fp2で集束された光ビーム６６
は、レンズ６２によって接平面でコリメートされる。従
って、ポリゴンにおける接平面コリメーションが受動走
査角倍増光学系によって保持される。
【００２１】走査角倍増の方法は、平小面６０からの２
つの反射に限定されない。光ビーム６６は、平小面６０
とシリンダミラー６４の間を数回往復することも可能で
ある。光ビーム６６が反射される平小面６０へ戻る度
に、角αの２倍、即ち、角βに等しい追加の量だけ反射
される。これにより、元のビーム角の走査角が乗ぜられ
る。
つの反射に限定されない。光ビーム６６は、平小面６０
とシリンダミラー６４の間を数回往復することも可能で
ある。光ビーム６６が反射される平小面６０へ戻る度
に、角αの２倍、即ち、角βに等しい追加の量だけ反射
される。これにより、元のビーム角の走査角が乗ぜられ
る。
【００２２】図６乃至図８は、接線方向図でなくサジタ
ル方向図で、図３乃至図５に示されるのと同じアセンブ
リを示し、走査線ボウ（弓状に曲がっている状態）を取
り除くためにアセンブリがどのように使用されるかを示
している。平小面６０は、回転ポリゴンアセンブリ軸Ａ
を有する。
ル方向図で、図３乃至図５に示されるのと同じアセンブ
リを示し、走査線ボウ（弓状に曲がっている状態）を取
り除くためにアセンブリがどのように使用されるかを示
している。平小面６０は、回転ポリゴンアセンブリ軸Ａ
を有する。
【００２３】走査線ボウは、光ビーム６６が回転ポリゴ
ンアセンブリ（ rpa）軸に対して垂直でないときに発生
する。図６乃至図８は、シリンダミラー６４の改良が、
どのようにして光ビーム６６がrpa 軸Ａに対して垂直で
あるかを保証して、走査線ボウを除去することができる
かを示している。
ンアセンブリ（ rpa）軸に対して垂直でないときに発生
する。図６乃至図８は、シリンダミラー６４の改良が、
どのようにして光ビーム６６がrpa 軸Ａに対して垂直で
あるかを保証して、走査線ボウを除去することができる
かを示している。
【００２４】図６に示されるように、光源からの光ビー
ム６６は平小面６０上に集束される。次に、光ビーム６
６は平小面６０によって発散ビームとして反射される。
光ビーム６６が、サジタル平面においてより低い光学屈
折率（optical power)のアナモルフィックレンズであ
る、レンズ６２を通過した後で、光ビーム６６はサジタ
ル平面においてコリメートされたビームとしてシリンダ
ミラー６４へと進む。
ム６６は平小面６０上に集束される。次に、光ビーム６
６は平小面６０によって発散ビームとして反射される。
光ビーム６６が、サジタル平面においてより低い光学屈
折率（optical power)のアナモルフィックレンズであ
る、レンズ６２を通過した後で、光ビーム６６はサジタ
ル平面においてコリメートされたビームとしてシリンダ
ミラー６４へと進む。
【００２５】次に、図７に示されるように、光ビーム６
６は、そのコリメーションを維持しながら、シリンダミ
ラー６４によって反射される。次に、光ビーム６６は、
レンズ６２を再び通過して、平小面６０上で再び集束さ
れる。この往復が走査線ボウへ貢献する、即ち、走査線
ボウを除去する。光ビーム６６がこの往復で回転ポリゴ
ンアセンブリ軸Ａに垂直であるならば、走査線ボウは取
り除かれる。
６は、そのコリメーションを維持しながら、シリンダミ
ラー６４によって反射される。次に、光ビーム６６は、
レンズ６２を再び通過して、平小面６０上で再び集束さ
れる。この往復が走査線ボウへ貢献する、即ち、走査線
ボウを除去する。光ビーム６６がこの往復で回転ポリゴ
ンアセンブリ軸Ａに垂直であるならば、走査線ボウは取
り除かれる。
【００２６】走査線ボウを補正するために、光ビーム６
６の主ビーム６８と、シリンダミラー６４と回転ポリゴ
ンアセンブリ軸Ａの間にあり、且つrpa 軸Ａに垂直な光
軸Ｂ−Ｂ' と、の間に角θを導入しなければならない。
主ビーム６８が光軸Ｂ−Ｂ'に平行で、rpa 軸Ａに垂直
であることを保証するために、シリンダミラー６４は角
θの1/2 に等しい角δだけ傾斜されなければならない。
これが実行されると、図７に示されるように、光ビーム
６６は光軸Ｂ−Ｂ’に沿って、rpa 軸Ａに垂直に平小面
６０へ接近する。
６の主ビーム６８と、シリンダミラー６４と回転ポリゴ
ンアセンブリ軸Ａの間にあり、且つrpa 軸Ａに垂直な光
軸Ｂ−Ｂ' と、の間に角θを導入しなければならない。
主ビーム６８が光軸Ｂ−Ｂ'に平行で、rpa 軸Ａに垂直
であることを保証するために、シリンダミラー６４は角
θの1/2 に等しい角δだけ傾斜されなければならない。
これが実行されると、図７に示されるように、光ビーム
６６は光軸Ｂ−Ｂ’に沿って、rpa 軸Ａに垂直に平小面
６０へ接近する。
【００２７】図８に示されるように、光ビーム６６が平
小面６０から２回目に反射される。図６に示されるよう
な、平小面６０からの第１反射で光ビーム６６に導入さ
れた全てのピラミッドエラーは、図８に示されるよう
に、光ビーム６６が２回目に平小面６０から反射される
ときに正確に相殺される。これは、互いに加わる接平面
における反射と異なり、サジタル平面における反射は互
いに相殺し合うためである。
小面６０から２回目に反射される。図６に示されるよう
な、平小面６０からの第１反射で光ビーム６６に導入さ
れた全てのピラミッドエラーは、図８に示されるよう
に、光ビーム６６が２回目に平小面６０から反射される
ときに正確に相殺される。これは、互いに加わる接平面
における反射と異なり、サジタル平面における反射は互
いに相殺し合うためである。
【００２８】平小面６０からの最後の反射では、サジタ
ル平面における平小面６０上の焦点の条件が、光のぐら
つき（ぶれ）を補正するのに必要とされる。
ル平面における平小面６０上の焦点の条件が、光のぐら
つき（ぶれ）を補正するのに必要とされる。
【００２９】図９は、光源６１、プレポリゴン光学系６
３、並びに、ビーム６６を平小面６０及びポスト（後）
走査光学系６７に向けるための折り返しミラー(fold mi
rror) ６５を含む、走査システムで使用される受動走査
角倍増システムを示している。
３、並びに、ビーム６６を平小面６０及びポスト（後）
走査光学系６７に向けるための折り返しミラー(fold mi
rror) ６５を含む、走査システムで使用される受動走査
角倍増システムを示している。
【００３０】図７乃至図９では、レンズ６２は概念を説
明するためだけの例証的な目的のための単一の素子レン
ズとして示されている。実際には、レンズ６２は１以上
のシリンダ素子を用いる組合せレンズであってもよい。
明するためだけの例証的な目的のための単一の素子レン
ズとして示されている。実際には、レンズ６２は１以上
のシリンダ素子を用いる組合せレンズであってもよい。
【００３１】なお、全ての光学素子は機械的干渉を回避
するように配置されている。一方の図面における製図で
干渉が明らかに示されるときでも、もう一方の図面でそ
の構造を見ると、素子及びビームが実際には互いに変位
されて示されている。
するように配置されている。一方の図面における製図で
干渉が明らかに示されるときでも、もう一方の図面でそ
の構造を見ると、素子及びビームが実際には互いに変位
されて示されている。
【００３２】
【発明の効果】本発明は上記より構成され、走査面での
接平面においてビームをコリメートし、走査面でのサジ
タル平面においてビームを集束するためにアナモルフィ
ック光学系を用いることによって、走査面の半径及びピ
ラミッドばらつきによって発生するエラーを大幅に減ら
すか、若しくは、容易に補正して、改良された走査が提
供される。
接平面においてビームをコリメートし、走査面でのサジ
タル平面においてビームを集束するためにアナモルフィ
ック光学系を用いることによって、走査面の半径及びピ
ラミッドばらつきによって発生するエラーを大幅に減ら
すか、若しくは、容易に補正して、改良された走査が提
供される。
【図１】走査用の回転ポリゴンミラーを使用する一般的
なレーザ印刷装置を示す。
なレーザ印刷装置を示す。
【図２】本発明に従った受動走査角倍増装置の接線方向
図を示す。
図を示す。
【図３】光ビームが部分的に伝播した後の、図２に示さ
れる同一のアセンブリを示す。
れる同一のアセンブリを示す。
【図４】光ビームが更に伝播した後の、図３に示される
同一のアセンブリを示す。
同一のアセンブリを示す。
【図５】光ビームが更に伝播した後の、図４に示される
同一のアセンブリを示す。
同一のアセンブリを示す。
【図６】光ビームが部分的に伝播した後の、受動走査角
倍増装置のサジタル方向図を示す。
倍増装置のサジタル方向図を示す。
【図７】光ビームが更に伝播した後の、図６に示される
受動走査角倍増装置のサジタル方向図を示す。
受動走査角倍増装置のサジタル方向図を示す。
【図８】光ビームが更に伝播した後の、図７に示される
受動走査角倍増装置のサジタル方向図を示す。
受動走査角倍増装置のサジタル方向図を示す。
【図９】レーザ走査システムで使用される、図２に示さ
れる受動走査角倍増装置の接線方向図を示す。
れる受動走査角倍増装置の接線方向図を示す。
６０ 平小面 ６２ レンズ ６４ シリンダミラー ６６ 光ビーム ６８ 主光線
Claims (2)
- 【請求項１】 走査角倍増システムであって、 Ａ）少なくとも１つの反射面及び光軸を備える回転ポリ
ゴンと、 Ｂ）接平面曲率半径及び曲率半径の中心を備えるシリン
ダミラーと、 Ｃ）焦点距離及び焦点を備える集束レンズ手段と、 を含み、 Ｄ）前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
集束レンズ手段は、前記回転ポリゴン及び前記シリンダ
ミラーが互いに対向し、曲率半径と焦点距離の合計より
も長い距離で分離されるように配置され、且つ、前記集
束レンズ手段は、前記シリンダミラーの曲率半径の中心
と前記集束レンズ手段の焦点が一致するように、前記回
転ポリゴンと前記シリンダミラーとの間に置かれ、 Ｅ）前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
集束レンズ手段は、反射面から、光軸から測定される第
１の角度で、前記集束レンズ手段を介して前記シリンダ
ミラーによって受光される、第１の経路に沿ってビーム
を反射するように、互いに構成及び配置され、前記シリ
ンダミラーが、前記集束レンズ手段を介して反射面によ
って受光される、第２の経路に沿って受光したビームを
反射し、反射面が後走査方向に、第１の角度より大きい
法線から測定された第２の角度で、前記受光したビーム
を反射する、 走査角倍増システム。 - 【請求項２】 走査システムであって、 Ａ）光ビームを供給する光源と、 Ｂ）光ビームを集束するための第１集束レンズ手段と、 Ｃ）ポスト走査レンズ手段と、 Ｄ）走査媒体と、 Ｅ）走査角倍増手段と、 を備え、前記走査角倍増手段は、 i) 少なくとも１つの反射面及び光軸を備える回転ポリ
ゴンと、 ii) 接平面曲率半径及び曲率半径の中心を備えるシリン
ダミラーと、 iii) 焦点距離及び焦点を備える第２集束レンズ手段
と、 を含み、 iv) 前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
第２集束レンズ手段は、前記回転ポリゴン及び前記シリ
ンダミラーが互いに対向し、曲率半径と焦点距離の合計
よりも長い距離で分離されるように配置され、且つ、前
記第２集束レンズ手段は、前記シリンダミラーの曲率半
径の中心と前記第２集束レンズ手段の焦点が一致するよ
うに、前記回転ポリゴンと前記シリンダミラーとの間に
置かれ、 v) 前記回転ポリゴン、前記シリンダミラー、及び前記
第２集束レンズ手段が、反射面から、光軸から測定され
る第１の角度で、前記第２集束レンズ手段を介して前記
シリンダミラーによって受光される、第１の経路に沿っ
てビームを反射するために、互いに構成及び配置され、
前記シリンダミラーが、前記第２集束レンズ手段を介し
て反射面によって受光される、第２の経路に沿って受光
したビームを反射し、反射面が後走査方向に、第１の角
度より大きい法線から測定された第２の角度で、前記受
光したビームを反射し、 Ｆ）前記光源、前記第１集束レンズ手段、及び前記走査
角倍増手段が、光源からの光ビームが前記第１集束レン
ズ手段を通過し、反射面上に集束されるように互いに構
成及び配置され、 Ｇ）前記走査角倍増手段、前記ポスト走査レンズ手段、
及び前記走査媒体が、後走査方向に反射されるビームが
前記ポスト走査レンズ手段を通過し、前記走査媒体によ
って受光されるように互いに構成及び配置される、 走査システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US358287 | 1989-05-30 | ||
| US08/358,287 US5491578A (en) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | Optics for passive scan angle doubling |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08234133A true JPH08234133A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3739841B2 JP3739841B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=23409063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32186895A Expired - Fee Related JP3739841B2 (ja) | 1994-12-19 | 1995-12-11 | 走査角倍増システム及び走査システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5491578A (ja) |
| EP (1) | EP0721128B1 (ja) |
| JP (1) | JP3739841B2 (ja) |
| DE (1) | DE69521675T2 (ja) |
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| JPH112769A (ja) * | 1997-06-13 | 1999-01-06 | Seiko Epson Corp | 光走査装置 |
| JP2005062358A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-03-10 | Seiko Epson Corp | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP2005106894A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Seiko Epson Corp | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP2013127628A (ja) * | 2007-11-28 | 2013-06-27 | Nec Corp | 光走査装置および画像出力装置 |
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- 1995-12-11 JP JP32186895A patent/JP3739841B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1995-12-19 DE DE69521675T patent/DE69521675T2/de not_active Expired - Fee Related
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| JP3739841B2 (ja) | 2006-01-25 |
| DE69521675T2 (de) | 2001-10-25 |
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