JPH10142540A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査光学装置の光学系のピント調整を走査線
の位置ズレや像面湾曲等が発生することなく良好に行な
うことができる走査光学装置を得ること。 【解決手段】 光源手段１１から放射された光束をコリ
メーターレンズ１２により略平行光束とし、開口絞り２
を通して通過光束を規制した後、該規制された光束の主
光線に対して偏心して配置した斜入射手段１０により光
偏向器４の偏向面に対し副走査断面内で斜め方向から入
射させ、該偏向面で偏向反射された光束を結像手段によ
り被走査面上に結像させ、該被走査面上を該光束で走査
する走査光学装置であって、該斜入射手段は該偏向面に
対し平行な方向及び垂直な方向に移動可能であり、該偏
向面に対し斜入射する光束の主光線が該偏向面上の同一
の点を通過するように該斜入射手段の位置を調整するこ
とにより、該装置の光学系のピント調整を行なうこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査光学装置に関
し、特に副走査断面内で光偏向器の偏向面に対し斜入射
させた光束を用いて被走査面上を走査する走査光学装置
において、該装置の光学系のピント調整を走査線の位置
ずれや湾曲等が発生することなく良好に行なうことがで
きる、例えばディジタル複写機やレーザービームプリン
タ（ＬＢＰ）等の装置に好適な走査光学装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より走査光学装置の走査光学系は光
偏向器の偏向面の回転の際の倒れによる走査線の振れを
補正する面倒れ補正が行なわれている。例えば図５は従
来の面倒れ補正を行なった走査光学系の副走査方向の要
部断面図である。

【０００３】同図において画像信号に応じて光源手段５
７から光変調され放射した光束をコリメーターレンズ５
８により平行光束５１に変換した後、シリンドリカルレ
ンズ５３によりポリゴンミラーから成る光偏向器５４の
偏向面５４ａ上に結像させている。このとき副走査断面
内で該偏向面５４ａと感光体面５６とが光学的に共役な
関係となるように結像光学系としてのｆθレンズ５５を
該偏向面５４ａと該感光体面５６との間の光路中に配置
することにより、即ち倒れ補正光学系を構成することが
一般的に行なわれている。

【０００４】このような走査光学系において、特に副走
査方向の結像関係は同図に示すように一旦光束を偏向面
５４ａ上に結像させた後、ｆθレンズ５５により感光体
面５６上に結像させている。この為、ｆθレンズ５５の
パワーが大きく（焦点距離が短く）、又ｆθレンズ５５
の製造誤差等によるパワーの変動が大きい為に光軸Ｌ方
向のピントがズレる場合があり、その為光軸Ｌ方向のピ
ントを調整する手段が必要となっていた。

【０００５】従来よりこの光軸Ｌ方向のピント調整はシ
リンドリカルレンズ５３を図中矢印Ｘ方向（光軸方向）
に所定量移動させ、光軸Ｌ方向のピントが感光体面５６
上に位置するように行なっていた。

【０００６】一方、装置全体の小型化を図る為の手段と
して、又は複数の光束を同一の光偏向器の偏向面に入射
させる為の手段として、例えば該偏向面に対し副走査断
面内で光束を斜め方向から入射させる方法がある。

【０００７】図６はこの種の走査光学装置の光学系の副
走査方向の要部断面図である。同図において光源手段６
７から放射した光束はコリメーターレンズ６８により略
平行光束６１に変換され、開口絞り６２により通過光束
を規制した後、入射光束に垂直な平面内で光軸を偏心
（平行偏心）させて配したシリンドリカルレンズ６３に
より主走査断面内ではそのままの状態で射出され、又副
走査断面内においては集束され、かつ角度を変えられて
光偏向器６４の偏向面６４ａに対し斜め方向から入射さ
れ、該偏向面６４ａ上の偏向点Ｐにほぼ線像として結像
している。そして光偏向器６４の偏向面６４ａで偏向反
射された光束はｆθレンズ６５により被走査面としての
感光体面６６上に結像し、該感光体面６６上を該光束で
光走査している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記図６に示した走査
光学装置において、前記図５で示した従来例と同様に図
６中のシリンドリカルレンズ６３を図中Ｘ軸方向（光軸
方向）に移動させると、偏向面６４ａ上における結像点
Ｐは該偏向面６４ａに対して垂直な平面内で前後方向
（Ｘ方向）に移動するが、光束が該偏向面６４ａに対し
て斜入射している為に該偏向面６４ａ上での高さが変わ
り、これにより感光体面６６上での走査線の高さが変化
（走査線の位置ズレ）してしまうという問題点があっ
た。

【０００９】更にｆθレンズ６５を横切るＺ方向（偏向
面に対し平行な方向、即ち副走査方向）の高さも変化し
てしまう為に軸上光束と軸外光束とでは感光体面６６に
到達するまでの光路に差が生じ、その結果、該感光体面
６６上での走査線に湾曲が生ずるという問題点があっ
た。

【００１０】本発明は開口絞りで規制された光束の主光
線に対して偏心して配した斜入射手段により、該規制さ
れた光束を光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入
射させ、該偏向面で偏向された光束で被走査面上を走査
する走査光学装置において、該斜入射手段を該偏向面に
対し平行な方向及び垂直な方向に移動可能となるように
構成し、該偏向面に対して斜入射光束の主光線が該偏向
面上の同一の点を通過するように該斜入射手段の位置を
調整することにより、該装置の光学系のピント調整を走
査線の位置ずれや湾曲等が発生することなく良好に行な
うことができる走査光学装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置
は、 (1) 光源手段から放射された光束をコリメーターレンズ
により略平行光束とし、開口絞りを通して通過光束を規
制した後、該規制された光束の主光線に対して偏心して
配置した斜入射手段により光偏向器の偏向面に対し副走
査断面内で斜め方向から入射させ、該偏向面で偏向反射
された光束を結像手段により被走査面上に結像させ、該
被走査面上を該光束で走査する走査光学装置であって、
該斜入射手段は該偏向面に対し平行な方向及び垂直な方
向に移動可能であり、該偏向面に対し斜入射する光束の
主光線が該偏向面上の同一の点を通過するように該斜入
射手段の位置を調整することにより、該装置の光学系の
ピント調整を行なうことを特徴としている。

【００１２】特に(1-1) 前記斜入射手段はシリンドリカ
ルレンズより成ることや、(1-2) 前記開口絞りは前記光
偏向器の偏向面に対し平行な方向に移動可能であること
や、(1-3) 前記斜入射手段はシリンドリカルレンズとプ
リズムとが組み合わされて構成されていることや、(1-
4) 前記シリンドリカルレンズと前記プリズムとは一体
的に、又は各々独立に移動可能であることや、(1-5) 前
記斜入射手段は負のシリンドリカルレンズと正のシリン
ドリカルレンズとが組み合わされて構成されていること
や、(1-6) 前記負のシリンドリカルレンズと正のシリン
ドリカルレンズとは一体的に、又は各々独立に移動可能
であることや、(1-7) 前記コリメーターレンズはそのレ
ンズの一部がカットされていること、等を特徴としてい
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の走査光学装置の実
施形態１における斜入射光学系の副走査方向の要部断面
図である。図２（Ａ），（Ｂ）は各々図１においてシリ
ンドリカルレンズを所定方向に移動させたときの様子を
示した要部断面図である。

【００１４】図中、１１は光源手段であり、例えば半導
体レーザーより成っている。１２はコリメーターレンズ
であり、光源手段１１から放射した光ビームを平行光束
（平行光ビーム）１に変換している。本実施形態におい
ては図１、図２に示すように光軸Ｌに対して上側の光束
のみを走査用の光束として用いている為、コリメーター
レンズ１２の一部をカット（切断）してコンパクト化を
図っている。２は開口絞りであり、コリメーターレンズ
１２からの平行光束を規制している。

【００１５】１０は斜入射手段であり、副走査方向にの
み所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ３より成
っている。シリンドリカルレンズ３は開口絞り２で規制
された光束１の主光線７に対して偏心（入射光束に垂直
な平面内で光軸を平行偏心）させて配置しており、該光
束１を副走査方向に集光すると共に後述する光偏向器４
の偏向面４ａに対し副走査断面内で斜め方向から入射さ
せている。又本実施形態におけるシリンドリカルレンズ
３は光偏向器４の偏向面４ａに対し平行な方向（副走査
方向）及び垂直な方向（光軸方向）に移動可能となるよ
うに構成されており、該偏向面４ａに対し斜入射する光
束１の主光線７が該偏向面４ａ上の同一の点（偏向点）
Ｐを通過するように調整手段（不図示）により該シリン
ドリカルレンズ３の位置を調整することにより、光学系
のピント調整（光軸方向及び副走査方向のピント調整）
を行なっている。

【００１６】尚、コリメーターレンズ１２、開口絞り
２、そしてシリンドリカルレンズ３の各要素は光源手段
１１からの光束を光偏向器４に導光する為の光学手段
（斜入射光学系）の一要素を構成している。

【００１７】４は光偏向器であり、回転多面鏡より成っ
ており、駆動手段（不図示）により一定速度で回転して
いる。α，β，γは各々光偏向器４の偏向面４ａに対す
る光束の入射角であり、本実施形態ではこの入射角α，
β，γを主光線７と偏向面４ａの面法線とで成す角度で
定義している。又光偏向器４の偏向面４ａ上の点（偏向
点）Ｐを含む直線を光軸Ｌとしている。Ｋはシリンドリ
カルレンズ３の移動後の光軸、Ｓは焦線位置である。

【００１８】尚、同図において偏向面に対し垂直な方向
（光軸方向）をＸ軸、該偏向面に対し平行な方向（副走
査方向）をＺ軸とし、Ｘ軸とＺ軸との交点を原点Ｏとし
たとき、図面上、原点Ｏに対して右方向及び上方向をプ
ラス（＋）、左方向及び下方向をマイナス（−）として
いる。

【００１９】本実施形態において画像信号に応じて光源
手段１１から光変調され放射された光束はコリメーター
レンズ１２により略平行光束１に変換され、開口絞り２
により通過光束を規制した後、入射光束１の主光線７に
対して偏心して配したシリンドリカルレンズ３により主
走査断面内ではそのままの状態で射出され、又副走査断
面内においては集束され、かつ角度を変えられて光偏向
器４の偏向面（反射面）４ａに対し斜め方向から入射
し、該偏向面４ａ上の偏向点Ｐにほぼ線像として結像し
ている。そして光偏向器４の偏向面４ａで偏向反射され
た光束１は結像手段としてのｆθレンズ（不図示）によ
り被走査面としての感光体面（不図示）上にビームスポ
ットを形成し、これにより感光体面上に画像情報の形成
（記録）を順次行なっている。

【００２０】ここで本装置における光学系（走査光学
系）のピント調整を行なう場合について説明する。

【００２１】本実施形態において光学系のピント調整を
行なう際にはシリンドリカルレンズ３を図中矢印Ｘ軸方
向及びＺ軸方向に所定量移動させる。このＸ軸方向及び
Ｚ軸方向の移動量はシリンドリカルレンズ３の焦点距離
及び光軸Ｌに対して光束１が平行な状態での主光線７と
該光軸Ｌとの間の距離ｄに関係する。

【００２２】今、ｆθレンズ系の製造誤差等により、焦
線位置Ｓを偏向面４ａに対してＸ軸のプラス方向に移動
する必要がある場合には、図２（Ａ）に示すように図中
矢印ｍ方向であるＸ軸方向（光軸方向）にプラス、Ｚ軸
方向（副走査方向）にマイナスの量だけ移動させれば良
い。又焦線位置Ｓを偏向面４ａに対してＸ軸のマイナス
方向に移動する必要がある場合には、図２（Ｂ）に示す
ように図中矢印ｍ方向であるＸ軸方向にマイナス、Ｚ軸
方向にプラスの量だけ移動させれば良い。

【００２３】ここで重要なのは図１に示すようにｆθレ
ンズ系等に製造誤差が無い場合の焦線位置Ｓと偏向面４
ａ上の偏向点Ｐに主光線７が一致するように各要素を構
成することである。これにより感光体面上における走査
線の高さの変動や走査線の湾曲の発生を効果的に防止す
ることができる。

【００２４】本実施形態においてシリンドリカルレンズ
３のＸ軸方向とＺ軸方向の移動量の関係は該シリンドリ
カルレンズ３の焦点距離をｆ、光軸Ｌに対して光束１が
平行な状態での主光線７と該光軸Ｌとの間の距離をｄと
したとき、偏向面４ａに対し斜方向から入射する主光線
７の入射角αは α＝ｔａｎ（ｄ／ｆ） で表わされる。このときシリンドリカルレンズ３の必要
な移動量をＸとしたとき、主光線７が偏向面４ａ上の偏
向点Ｐを通過する為には入射角を以下の値になるように
設定すれば良い。このときの入射角をα′とすると、該
入射角α′は

【００２５】

【数１】 で与えられる。

【００２６】又、このとき必要なシリンドリカルレンズ
３のＺ軸方向の移動量Ｚは

【００２７】

【数２】 で与えられる。

【００２８】このように本実施形態においては上述の如
くシリンドリカルレンズ３を偏向面４ａに対して平行な
方向及び垂直な方向に移動可能となるように構成し、該
偏向面４ａに対し斜入射する光束（斜入射光束）の主光
線７が該偏向面４ａ上の同一の点Ｐを通過するように該
シリンドリカルレンズ３の位置を調整手段（不図示）で
調整することにより、光学系のピント調整を走査線の位
置ずれや湾曲等が発生することなく良好に行なうことが
できる。

【００２９】次に本発明の実施形態２について説明す
る。

【００３０】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点はシリンドリカルレンズ３の移動に伴なって開口
絞り２を光偏向器４の偏向面４ａに対し平行な方向（副
走査方向）に移動可能となるように構成したことであ
る。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１と
略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

【００３１】即ち、前述の実施形態１においては光偏向
器４の偏向面４ａに入射する主光線７の入射角αが比較
的小さい場合、又はシリンドリカルレンズ３の必要なＸ
軸方向の移動量Ｘが小さい場合には、該シリンドリカル
レンズ３のＺ軸方向の移動量Ｚも少ないため、入射角α
の変化Δαは小さい。従ってｆθレンズに入射する光束
の高さの変化は無視することができる。

【００３２】しかしながら偏向面４ａに入射する主光線
７の入射角αの変化が大きい場合にはｆθレンズに入射
する光束の高さの変化は大きくなり無視することができ
なくなってくる。

【００３３】そこで本実施形態においてはシリンドリカ
ルレンズ３をＸ軸方向及びＺ軸方向に所定量移動させる
と共に開口絞り２をＺ軸方向に所定量移動させている。
これにより上記の問題点を解決すると共に前述の実施形
態１と同様な効果を得ている。

【００３４】尚、本実施形態においてシリンドリカルレ
ンズ３と開口絞り２とを一体のユニットとして一体的に
移動させても良く、あるいはそれぞれ個別に移動させて
も良い。このとき必要なＸ軸方向の移動量Ｘに対してＺ
軸方向の移動量Ｚは、 Ｚ＝−Ｘｔａｎα で与えられる。上記移動量だけシリンドリカルレンズ３
と開口絞り２とを一体的に又は独立に同量移動させれば
良い。このような手法を用いることにより本実施形態で
はＸ軸方向の移動量及び入射角αが大きくなった場合で
も、該入射角αを維持したまま光学系のピント調整を良
好に行なうことができる。

【００３５】図３は本発明の走査光学装置の実施形態３
における斜入射光学系の副走査方向の要部断面図であ
る。同図において図１に示した要素と同一要素には同符
番を付している。

【００３６】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は斜入射手段２０をシリンドリカルレンズ１３と
プリズム８とを組み合わせて構成し、該シリンドリカル
レンズ１３とプリズム８とを共に光偏向器４の偏向面４
ａに対し平行な方向（副走査方向）及び垂直な方向（光
軸方向）に移動可能となるように構成したことである。
その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１と略同
様であり、これにより同様な効果を得ている。

【００３７】一般的にシリンドリカルレンズの偏心量を
極端に大きくとると球面収差が発生する。そこで本実施
形態ではシリンドリカルレンズ１３の偏心量を小さくと
り、プリズム８による屈折により入射角αを比較的大き
くとることにより、球面収差の発生を防止している。こ
の場合にはシリンドリカルレンズ１３とプリズム８とを
同量でＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させて本装置の光学
系のピント調整を行なえば良い。

【００３８】尚、本実施形態においてシリンドリカルレ
ンズ１３とプリズム８とを一体のユニットとして一体的
に移動させても良く、あるいはそれぞれ個別に移動させ
ても良い。

【００３９】図４は本発明の走査光学装置の実施形態４
における斜入射光学系の副走査方向の要部断面図であ
る。同図において図１に示した要素と同一要素には同符
番を付している。

【００４０】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は斜入射手段３０を負のシリンドリカルレンズ３
０ａと正のシリンドリカルレンズ３０ｂとを組み合わせ
て構成すると共に光束１の主光線７に対して各々偏心さ
せ、かつ正、負の２つのシリンドリカルレンズ３０ｂ，
３０ａを光偏向器４の偏向面４ａに対し平行な方向（副
走査方向）及び垂直な方向（光軸方向）に移動可能とな
るように構成したことである。その他の構成及び光学的
作用は前述の実施形態１と略同様であり、これにより同
様な効果を得ている。

【００４１】即ち、本実施形態においては斜入射手段３
０の一要素を構成する正のシリンドリカルレンズ３０ｂ
を光軸Ｌと該シリンドリカルレンズ３０ｂの平面より成
る射出面３０ｂ１との成す角度θが９０°より大きくな
るように構成することによって、該正のシリンドリカル
レンズ３０ｂにプリズム効果を持たせている。これによ
り前述の実施形態３と同様な効果を得ている。

【００４２】このように本実施形態においては斜入射手
段３０を負のシリンドリカルレンズ３０ａと正のシリン
ドリカルレンズ３０ｂとを一体のユニットとして構成
し、該一体となったユニットをＸ軸方向及びＺ軸方向に
所定量移動させることにより本装置の光学系のピント調
整を良好に行なうことができる。

【００４３】尚、本実施形態において２つのシリンドリ
カルレンズ３０ａ，３０ｂを一体のユニットとして一体
的に移動させたが、これに限らずそれぞれ個別に移動さ
せても良い。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く開口絞りで規
制された光束の主光線に対して偏心して配した斜入射手
段により、該規制された光束を光偏向器の偏向面に対し
副走査断面内で斜入射させ、該偏向面で偏向された光束
で被走査面上を走査する走査光学装置において、該斜入
射手段を該偏向面に対し平行な方向及び垂直な方向に移
動可能となるように構成し、該偏向面に対して斜入射光
束の主光線が該偏向面上の同一の点を通過するように該
斜入射手段の位置を調整することにより、該装置の光学
系のピント調整を走査線の位置ずれや湾曲等が発生する
ことなく良好に行なうことができる走査光学装置を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の斜入射光学系の要部断
面図

【図２】 本発明の実施形態１のシリンドリカルレンズ
を移動させたときの斜入射光学系の要部断面図

【図３】 本発明の実施形態３の斜入射光学系の要部断
面図

【図４】 本発明の実施形態４の斜入射光学系の要部断
面図

【図５】 従来の走査光学装置の入射光学系の要部断面
図

【図６】 従来の走査光学装置の斜入射光学系の要部断
面図

【符号の説明】

１ 平行光束 ２ 開口絞り ３，１３ シリンドリカルレンズ ４ 光偏向器 ７ 主光線 ８ プリズム １１ 光源手段 １２ コリメーターレンズ １０，２０，３０ 斜入射手段 ３０ａ 負のシリンドリカルレンズ ３０ｂ 正のシリンドリカルレンズ Ｐ 偏向点 Ｓ 焦線位置 α，β，γ 入射角 Ｌ，Ｋ 光軸 ｍ 斜入射手段の移動方向

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から放射された光束をコリメー
   ターレンズにより略平行光束とし、開口絞りを通して通
   過光束を規制した後、該規制された光束の主光線に対し
   て偏心して配置した斜入射手段により光偏向器の偏向面
   に対し副走査断面内で斜め方向から入射させ、該偏向面
   で偏向反射された光束を結像手段により被走査面上に結
   像させ、該被走査面上を該光束で走査する走査光学装置
   であって、 該斜入射手段は該偏向面に対し平行な方向及び垂直な方
   向に移動可能であり、該偏向面に対し斜入射する光束の
   主光線が該偏向面上の同一の点を通過するように該斜入
   射手段の位置を調整することにより、該装置の光学系の
   ピント調整を行なうことを特徴とする走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記斜入射手段はシリンドリカルレンズ
   より成ることを特徴とする請求項１の走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記開口絞りは前記光偏向器の偏向面に
   対し平行な方向に移動可能であることを特徴とする請求
   項１の走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記斜入射手段はシリンドリカルレンズ
   とプリズムとが組み合わされて構成されていることを特
   徴とする請求項１の走査光学装置。
5. 【請求項５】 前記シリンドリカルレンズと前記プリズ
   ムとは一体的に、又は各々独立に移動可能であることを
   特徴とする請求項４の走査光学装置。
6. 【請求項６】 前記斜入射手段は負のシリンドリカルレ
   ンズと正のシリンドリカルレンズとが組み合わされて構
   成されていることを特徴とする請求項１の走査光学装
   置。
7. 【請求項７】 前記負のシリンドリカルレンズと正のシ
   リンドリカルレンズとは一体的に、又は各々独立に移動
   可能であることを特徴とする請求項６の走査光学装置。
8. 【請求項８】 前記コリメーターレンズはそのレンズの
   一部がカットされていることを特徴とする請求項１の走
   査光学装置。