JPH10111468A

JPH10111468A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH10111468A
Application number: JP8265676A
Authority: JP
Inventors: Toru Hotta; 徹堀田
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】副走査方向内での非点収差に起因する結像異
常を容易に補正でき、さらには、かかる補正を装置の組
み立て後でも行うことのできる光走査装置を提供するこ
と。【解決手段】光走査装置において、回転ミラー３に対
する第１の結像レンズ系２は、光源１とコリメータレン
ズ２１の間に２枚の透光板７１、７２を備えている。透
光板７１、７２は板厚および屈折率の等しい平板から構
成され、光源１の出射光軸に対して同じ傾き角をもって
逆方向に傾いたように配置されることにより、その非点
収差を逆に利用して、感光面５１での副走査像面位置の
ずれを補正する。制御部６４は、受光装置６２で検出し
た同期用信号光Ｌ４のスポット径に基づいてステッピン
グモータ６３を駆動制御して透光板７１、７２の傾き角
を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタな
どに用いられる光走査装置に関するものである。さらに
詳しくは、副走査方向での非点収差に起因する感光面上
での結像異常を解消するための技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタや複写機等の電子写真印
刷装置に用いられる光走査装置では、図４に示すよう
に、光源１として用いたレーザダイオード等から出射さ
れたレーザ光Ｌ０をコリメータレンズ２１を介して平行
光束として回転ミラー３に供給し、レーザ光Ｌ０を主走
査方向（矢印Ａで示す方向）の走査レーザ光Ｌ２に変え
た後、ｆθレンズ４０、４１を備える結像レンズ系４を
介して感光ドラム５の感光面５１上に導くようになって
いる。

【０００３】このように構成した光走査装置では、光源
１からの出射光に基づいて感光面５１上に潜像を形成す
るが、この際に、ｆθレンズ４０、４１に加工誤差があ
って副走査方向で非点収差が発生すると、それに基づく
結像異常（副走査方向内での結像位置の光軸方向のずれ
／以下、副走査像面位置のずれという。）が発生してし
まう。かかる副走査像面位置のずれを補正する方法とし
て、特開平１−１０８５１９号には、コリメータレンズ
２１と回転ミラー３との間に、副走査方向に屈折力のあ
るシリンドリカルレンズ２２を配置するとともに、この
シリンドリカルレンズ２２を副走査像面位置のずれに合
わせて最適な曲率のものに交換することが開示されてい
る。また、特開昭５７−１４４５１７号にはシリンドリ
カルレンズ２２を光軸方向に沿って移動させることによ
り、結像状態を適正化することが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光走査
装置において、副走査像面位置のずれは、上記のｆθレ
ンズ４０、４１の加工誤差だけでなく、光源１として用
いたレーザダイオードの非点隔差（レーザダイオードが
有する縦方向および横方向の発散点のずれ）や光走査装
置の組み立て後に生じたｆθレンズ４０、４１の吸湿を
原因としても起きる。このため、レーザダイオードの非
点隔差が大きすぎると、従来のようにシリンドリカルレ
ンズ２２を調整する方法だけでは、副走査像面位置のず
れを補正しきれないという問題点がある。

【０００５】また、光走査装置の組み立て後にはシリン
ドリカルレンズ２２の交換や移動を行えないので、従来
の方法では、ｆθレンズ４０、４１の吸湿を原因とする
副走査像面位置のずれを補正できないという問題点があ
る。

【０００６】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
レーザダイオードの非点隔差やレンズの加工誤差を原因
とする副走査像面位置のずれを容易に補正できる新たな
構造を備えた光走査装置を提供することにある。

【０００７】また、本発明の課題は、レンズの吸湿を原
因とする副走査像面位置のずれも補正できるように、か
かる補正を装置の組み立て後でも行うことのできる光走
査装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、レーザ光を出射する光源と、この光源
から出射された発散レーザ光を平行光束に変換するコリ
メータレンズを具備する第１の結像レンズ系と、該第１
の結像レンズ系で結像されたレーザ光を主走査方向の走
査レーザ光とする回転ミラーと、前記走査レーザ光を感
光面上に結像させる第２の結像レンズ系とを有する光走
査装置において、前記第１の結像レンズ系は、前記光源
と前記コリメータレンズとの間に副走査方向での非点収
差に起因する前記感光面上での結像異常（副走査像面位
置のずれ）を補正するように前記光源の出射光軸に対し
て斜めに配置された複数枚の透光板を備えていることを
特徴とする。

【０００９】すなわち、本発明では、結像系に設けた透
光板に斜めから光を入射すると、その透過光は結像時に
非点収差を生じることを逆に利用して、レーザダイオー
ドの非点隔差やレンズの加工誤差に起因する副走査像面
位置のずれを補正する。ここで、透光板はその傾きだけ
で補正する度合いを容易に調整できる。しかも、透光板
に入射するレーザ光は、あくまで光源から出射された発
散レーザ光であるため、コリメータレンズから出射され
た平行光束を透光板に通すのと違って、透光板からの透
過光に生じる非点収差が大きい分、副走査像面位置のず
れを効率よく補正できる。

【００１０】本発明において、前記複数の透光板は、板
厚、屈折率、および傾き角が等しく、かつ、逆方向に傾
いているので副走査像面位置のずれを補正する際にその
傾き角を変えても、感光面上での主走査方向および副走
査方向での結像位置がシフトしないという利点がある。

【００１１】本発明において、前記２枚の平板を平行に
対向する姿勢と前記の傾き姿勢とに切り換えるための駆
動装置、たとえばステッピングモータを有することが好
ましい。このように構成すると、装置の組み立て後で
も、駆動装置を介して平板の傾き角を調整できるので、
装置の組み立て後にレンズの吸湿などを原因とする副走
査像面位置のずれが発生しても、それを補正できる。

【００１２】本発明では、回転ミラーから前記感光面に
向かう光路の途中位置で前記走査レーザ光に含まれる同
期用信号光を検出して該同期用信号光のスポット径を監
視するモニター部と、該モニター部の監視結果に基づい
て前記駆動装置を制御して前記平板の傾き角を調整する
制御部とを有することが好ましい。すなわち、副走査像
面位置のずれはスポット径の異常として発現することか
ら、スポット径の異常から副走査像面位置のずれの状態
を検出することが好ましい。このように、同期用信号光
を検出するために構成されている光学系をそのまま用い
てそのスポット径を監視すると、感光面上でのスポット
径を実際に監視する場合と違って、簡単な構成で済むと
いう利点がある。また、モニター部での監視結果に基づ
いて、平板の傾き角を制御部および駆動装置が自動的に
調整するので、副走査像面位置のずれが経時的に変化し
ても、それを自動的に補正できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。

【００１４】図１は、本発明を適用した光走査装置の概
略構成図、図２は、この光走査装置の光源から回転ミラ
ーに至るまでの光学系の部分を光軸に沿って、かつ、副
走査方向に展開した説明図である。

【００１５】図１に示す光走査装置はレーザプリンタ用
であり、レーザ光Ｌ０を発する光源１（レーザダイオー
ド）と感光ドラム５とを備えている。光走査装置には、
光源１から感光ドラム５に至る光路上に、第１の結像レ
ンズ系２、回転ミラー３（ポリゴンミラー）、およびｆ
θレンズ４２、４３によって感光ドラム５への結像を行
うための第２の結像レンズ系４がこの順に配置されてい
る。ここで、光源１、第１の結像レンズ系２、回転ミラ
ー３、第２の結像レンズ系４、および感光ドラム５は同
一平面上に配置されているものとする。

【００１６】この光走査装置では、光源１であるレーザ
ダイオードからレーザ光Ｌ０（発散レーザ光）が出射さ
れ、このレーザ光Ｌ０が第１の結像レンズ系２に入射す
る。第１の結像レンズ系２は、コリメータレンズ２１と
副走査方向に屈折力のあるシリンドリカルレンズ２２と
を備えており、コリメータレンズ２１がレーザ光Ｌ０を
平行光束とした後、シリンドリカルレンズ２２が回転ミ
ラー３の反射面３１にレーザ光を結像させる（図２参
照）。

【００１７】回転ミラー３はたとえば６つの反射面３１
を備え、回転中心軸線３０回りに回転する。従って、回
転ミラー３は、反射面３１で結像したレーザ光を主走査
方向（矢印Ａで示す方向）の走査レーザ光Ｌ２として出
射する。ここで、走査レーザ光Ｌ２は第２の結像レンズ
系４を介して感光ドラム５の感光面５１に導かれるが、
回転ミラー３の反射面３１と感光ドラム５の感光面５１
とは、光学的に共役関係となるように構成されている。
従って、走査レーザ光Ｌ２は感光ドラム５の感光面５１
で所定のスポット形状をもって結像しながら、矢印Ａで
示す主走査方向に走査される。また、回転ミラー３が回
転したときにその回転中心軸線が傾いたとしても、すな
わち、回転ミラー３にいわゆる面倒れが発生したときで
も、第２の結像レンズ系４は走査レーザ光Ｌ２を副走査
方向（矢印Ｂで示す方向）に集光して回転ミラー３の面
倒れに起因する感光面５１上での結像位置の副走査方向
のずれを補正する。

【００１８】このように構成した光走査装置では、感光
面５１上でスポット状に結像されたレーザ光を主走査方
向に走査しながら、その走査位置を感光面５１上におい
て副走査方向に一定のピッチで相対的にずらしていく。
その結果、感光面５１上には潜像が形成される。このよ
うにして潜像を形成していくにあたって、その送り動作
の制御は、走査レーザ光Ｌ２の走査領域のうちで最も端
部分を通るようなタイミングで走査レーザ光Ｌ２に含ま
れている同期用信号光の検出結果に基づいて行われる。
たとえば、図１に示す光学系では、回転ミラー３から出
射された走査レーザ光Ｌ２のうち、感光面５１にまで到
達するレーザ光の走査領域の両端は一点鎖線Ｃ１、Ｃ２
で示すことができ、かつ、一点鎖線Ｃ１とその側方に示
す実線Ｃ３との間の領域に同期用信号光Ｌ４が通る。従
って、この同期用信号光Ｌ４を検出し、それを副走査方
向における位置検出用のレーザ光とすれば、走査線の副
走査方向におけるピッチにずれのない潜像を形成でき
る。そこで、本形態では、レーザ光の走査領域のうち、
最も端部分（一点鎖線Ｃ２、Ｃ３の間）に相当する位置
に配置された同期用反射ミラー６１を用いて走査レーザ
光Ｌ２から同期用信号光Ｌ４を抽出し、同期用反射ミラ
ー６１は抽出した同期用信号光Ｌ４をレーザ光の走査領
域を横切る方向に反射する。そこには受光装置６２（モ
ニター部）が配置されており、この受光装置６２によっ
て同期用信号光Ｌ４を検出する。ここで、受光装置６２
は、同期用信号光Ｌ４からパルス検出を行うとともに、
受光した同期用信号光Ｌ４のスポット径も検出する。

【００１９】本形態に係る光走査装置において、第１の
結像レンズ系２は、光源１とコリメータレンズ２１の間
に２枚の透光板７１、７２を備えている。これらの透光
板７１、７２はいずれも、板厚および屈折率の等しい平
板から構成されている。また、透光板７１、７２は、図
２に示すように、光源１の出射光軸１ａ上の回転軸７１
１、７２１によって支持されているので、矢印Ｄで示す
いずれの方向にも旋回可能である。

【００２０】ここで、２枚の透光板７１、７２に対して
は、それらが平行に対向する姿勢と、この姿勢から副走
査方向に傾いた姿勢とに切り換えるためのステッピング
モータ６３（駆動装置）が構成されている。また、ステ
ッピングモータ６３に対しては、受光装置６２で検出し
た同期用信号光Ｌ４のスポット径（監視結果）に基づい
てステッピングモータ６３を駆動制御して透光板７１、
７２の傾き角を調整するための制御部６４が構成されて
いる。この制御部６４は、ワンチップマイクロコンピュ
ータなどから構成され、ＲＯＭなどに予め格納されてい
るプログラムに基づいて、後述するように、結像異常を
自動的に解消するための処理を行う。

【００２１】このように構成した光走査装置において、
光源１の向きや各光学部品の配置などは主走査方向を基
準に設定されている。また、各レンズは、屈折率が主走
査方向よりも副走査方向に大きくなるような構造である
ため、わずかな加工精度が副走査方向における非点収差
に大きく影響する。このため、光走査装置では、光源１
として用いたレーザダイオードの非点隔差やｆθレンズ
４２、４３の加工誤差を原因として副走査方向における
非点収差が発生し、この非点収差に起因する結像異常
（副走査方向内での結像位置の光軸方向のずれ／副走査
像面位置のずれ）が発生することがある。この副走査像
面位置のずれは、感光面５１上でスポット径の拡大、ス
ポット形状のぼけとして現れ、レーザプリンタでの高品
質な印刷を妨げる。

【００２２】かかる結像異常について、本形態に係る光
走査装置では、装置の組み立て時にシリンドリカルレン
ズ２２の位置を調整して副走査像面位置のずれを補正し
た後に、シリンドリカルレンズ２２を接着固定する。こ
の間、２枚の透光板７１、７２は、図３（Ａ）に示すよ
うに、互いに平行な姿勢に初期設定されている。

【００２３】また、シリンドリカルレンズ２２の位置調
整だけでは補正しきれなかった非点収差分に起因する副
走査像面位置のずれを透光板７１、７２によって補正す
る。すなわち、透光板７１、７２を、図３（Ａ）に示す
ように、光源１の出射光軸１ａに対して垂直に配置され
ている状態から、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、こ
の出射光軸１ａに対して垂直な面に対して、最適でかつ
同じ傾き角をもって互いに逆方向に傾かせ、それによっ
て生じる非点収差分によって、レーザダイオードの非点
隔差やｆθレンズ４２、４３の加工誤差を原因とする非
点収差分を相殺する。このようにして、感光面５１上で
のスポット径等を最適化した後、光走査装置を出荷す
る。

【００２４】出荷した後、光走査装置をレーザプリンタ
等に搭載して使用するときには、受光装置６２が同期用
信号光Ｌ４を検出するとともに、そのスポット径の検出
結果から感光面５１上でのスポット径を監視する。この
ように監視していくうちに、ｆθレンズ４２、４３の吸
湿などに起因して副走査方向で非点収差が発生し、それ
に起因して感光面５１上での結像異常（副走査像面位置
のずれ）が発生したことを、制御部６４が受光装置６２
での監視結果から判断すると、制御部６４はステッピン
グモータ６３を駆動制御して、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示
すように、光源１の出射光軸１ａに対して垂直な面に対
する透光板７１、７２の傾き角を修正し、そこでの光路
長を最適化する。この際にも、透光板７１、７２は、あ
くまで光源１の出射光軸１ａに対して垂直な面に対して
最適でかつ同じ傾き角をもって互いに逆方向に傾いた姿
勢で、ｆθレンズ４２、４３の吸湿などに起因する副走
査像面位置のずれを補正する。

【００２５】このように、本形態に係る光走査装置で
は、結像光学系に設けた透光板７１、７２に斜めから光
が入射するとその透過光には結像時に非点収差を生じる
ことを逆に利用するという簡単な構成だけで副走査像面
位置のずれを補正する。この際に、透光板７１、７２に
入射するレーザ光Ｌ０は、あくまで光源１から出射され
た発散レーザ光であるため、コリメータレンズ２１から
出射された平行光束を透光板７１、７２に通すのと違っ
て、透光板７１、７２からの透過光に生じる非点収差が
大きい分、ｆθレンズ４２、４３の加工誤差などに起因
する非点収差を効率よく補正できる。さらに、透光板７
１、７２は、板厚、屈折率、および傾き角が等しく、か
つ、逆方向に傾いているので、副走査像面位置のずれを
補正する際にその傾き角を変えても、感光面５１上での
主走査方向および副走査方向における結像位置がシフト
しないという利点がある。

【００２６】また、透光板７１、７２の傾きは光走査装
置を組み立てた後でも調整できるので、光走査装置の組
み立て後に発生した副走査像面位置のずれも補正でき
る。しかも、同期用信号光Ｌ４を検出するための受光装
置６２を用いてスポット径を監視しているので、感光面
５１上でのスポット径を監視する場合と違って、スポッ
ト径の監視を簡単な構成で行える。また、受光装置６２
の監視結果に基づいて、ステッピングモータ６３および
制御部６４が透光板７１、７２の傾きを自動的に調整す
るので、副走査像面位置のずれが経時的に変化しても、
それを自動的に補正できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光走
査装置では、結像光学系に設けた透光板に斜めから光を
入射すると、その透過光には結像時に非点収差を生じる
ことを逆に利用して、副走査方向での非点収差に起因す
る感光面上での結像異常を補正することに特徴を有す
る。従って、本発明によれば、透光板の傾き角を調整す
るだけで前記の結像異常を容易に補正でき、しかも、透
光板に入射するレーザ光は、あくまで光源から出射され
た発散レーザ光であるため、透光板が発生させる非点収
差が大きい分、前記の結像異常を効率よく補正できる。

【００２８】本発明において、透光板は、板厚、屈折
率、および傾き角が等しく、かつ、逆方向に傾いていれ
ば、前記の結像異常を補正する際にその傾き角を変えて
も、主走査方向および副走査方向の結像位置がシフトし
ないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光走査装置を光軸に沿って、
かつ、主走査方向に展開した説明図である。

【図２】本発明を適用した光走査装置の光源から回転ミ
ラーに至るまでの光学系を光軸に沿って、かつ、副走査
方向に展開した説明図である。

【図３】（Ａ）は、本発明を適用した光走査装置に設け
た透光板を平行に配置した状態の光の進行状態を示す説
明図、（Ｂ）は、本発明を適用した光走査装置に設けた
透光板を斜めに配置した状態の光の進行状態、（Ｃ）
は、透光板を（Ｂ）に示す姿勢とは逆向きに傾けたとき
の光の進行状態を示す説明図である。

【図４】従来の光走査装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１光源２第１の結像レンズ系３回転ミラー（ポリゴンミラー）４第２の結像レンズ系５感光ドラム２１コリメータレンズ２２シリンドリカルレンズ４２、４３ｆθレンズ３１回転ミラーの反射面６２受光装置６３ステッピングモータ（駆動装置）６４制御部７１，７２透光板７１１，７２１回転軸Ｌ０レーザ光Ｌ２走査レーザ光Ｌ４同期用信号光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を出射する光源と、この光源か
ら出射された発散レーザ光を平行光束に変換するコリメ
ータレンズを具備する第１の結像レンズ系と、該第１の
結像レンズ系で結像されたレーザ光を主走査方向の走査
レーザ光とする回転ミラーと、前記走査レーザ光を感光
面上に結像させる第２の結像レンズ系とを有する光走査
装置において、前記第１の結像レンズ系は、前記光源と前記コリメータ
レンズとの間に副走査方向での非点収差に起因する前記
感光面上での結像異常を補正するように前記光源の出射
光軸に対して斜めに配置された複数枚の透光板を備えて
いることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】請求項１において、前記複数枚の透光板
は、同一の板厚および同一の屈折率を備える２枚の平板
から構成され、該２枚の平板は、前記光源の出射光軸に
垂直な面に対して同一の傾き角をもって互いに逆方向に
傾いた姿勢で配置されていることを特徴とする光走査装
置。
【請求項３】請求項２において、前記２枚の平板を平
行に対向する姿勢と前記の傾き姿勢とに切り換えるため
の駆動装置を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項４】請求項３において、前記駆動装置はステ
ッピングモータであることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】請求項３または４において、前記回転ミ
ラーから前記感光面に向かう光路の途中位置で前記走査
レーザ光に含まれる同期用信号光を検出して該同期用信
号光のスポット径を監視するモニター部と、該モニター
部の監視結果に基づいて前記駆動装置を制御して前記平
板の傾き角を調整する制御部とを有することを特徴とす
る光走査装置。