JPH10206781A - 光走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光走査装置に使用される光走査光学系を、反
射型の光学素子で構成し、かつ走査線の曲がりを生じな
いようにする。 【解決手段】 ポリゴンミラー11により偏向せしめられ
た光ビームを球面ミラー12により所定の被走査面上で等
速度走査せしめ、ポリゴンミラー11の面倒れによって生
じるピッチムラをシリンドリカルミラー14によって補正
する光走査光学系において、ポリゴンミラー11と球面ミ
ラー12との間に、ポリゴンミラー11からの光ビームを通
過せしめ、球面ミラー12からの反射光を反射偏向せしめ
る光分離手段13を設け、球面ミラー12を該球面ミラー12
に入射する光ビームがポリゴンミラー11により偏向され
た光ビームが描く面内で該光ビームを反射するように配
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光等を偏向し
て所定の被走査面上に走査せしめる光走査光学系に関す
るものであり、特に詳しくは、レーザ光の結像を全て反
射により行うようにした光走査光学系に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポリゴンミラー等の回転多面
鏡やガルバノ式スキャナ等の偏向器によって反射偏向さ
れる光ビームにより光走査を行う光走査装置がよく知ら
れている。

【０００３】上記偏向された光ビームの焦点軌跡は円弧
状となり、平面上を走査する場合には、光ビームの被走
査面上のスポット径や走査速度が１回の走査中に変動す
る。そこで、被走査面を平面としたときに、光ビームの
スポット径の変動を防止するとともに等速度走査させる
ために、従来の光走査装置においては、偏向器との走査
結像面との間の光路上にｆθレンズ等の走査レンズが配
設されている。

【０００４】また、この種の光走査装置においては、上
記回転多面鏡等における光ビームの反射面の変動により
走査スポットの位置が、被走査面内における光ビームの
走査方向（以下、主走査方向という）に垂直な方向（以
下、副走査方向という）に変動する現象が生じ、これが
副走査方向のピッチすなわち走査線の間隔を不安点なも
のにするという問題が生じる。回転多面鏡の場合は製造
精度に起因する各反射面の回転軸に対する平行度の誤差
（面倒れという）が、ガルバノミラーの場合は運動中の
ふらつき（ウォブリングという）が原因となっている
が、以下これを総称して「面倒れ」ということとする。

【０００５】そこで、この面倒れを補正するためにポジ
ティブシリンドリカルレンズあるいはシリンドリカルミ
ラー等の光学素子を使用した面倒れ補正光学系を使用す
ることが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、シリンドリカ
ルレンズは高価であり、またシリンドリカルレンズを取
り付ける時の調整及び検査に時間がかかり、コストが高
くなる。また、このシリンドリカルレンズおよび前述の
ｆθレンズ等のレンズで構成する走査光学系では、複数
光源を使用した場合の色収差、および波長変動による色
収差等が発生するという欠点がある。

【０００７】そこで、色収差を発生せず、低コスト化を
可能とした走査光学系として、特開平５-34627号におい
て、桶状ミラーを用いた光学系が採用されている。しか
しながら、ここでは、桶状ミラーが光軸に対して傾けて
配置されているために走査線の曲がりが生じてしまうと
いう欠点がある。

【０００８】一方、この走査線の曲がりを発生させない
ようにするために２枚のミラーを用いた光学系が提案さ
れている（特開平８−220440号）。この２枚のミラーを
用いた走査光学系によると走査線の曲がりを生じず、面
倒れ補正も適正に行うことができる。しかしながら、こ
の光学系においては少なくとも１枚のミラーをトーリッ
クミラーとする必要があるために、コストアップが予想
される。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、反射型光学素子で構成され、かつ、走査線の曲が
りを生じない光走査光学系を提供することを目的とする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光走査光学系
は、光源からの光ビームを所定の被走査面上に結像せし
めるとともに該被走査面上で等速度走査せしめる光走査
光学系であって、前記光源からの光ビームを反射して偏
向する偏向手段と、前記偏向された光ビームの光路上に
配され、前記偏向手段側の第一の面から入射された光ビ
ームを通過せしめて前記第一の面に対向する第二の面か
ら出射せしめ、前記第二の面から入射する光を反射偏向
する光分離手段と、前記光分離手段を通過した光ビーム
が入射され、この入射された光ビームを、前記偏向手段
によって偏向されることにより該光ビームが描く面内で
前記光分離手段に向けて反射する球面ミラーと、前記球
面ミラーにより反射されて前記光分離手段に再び入射さ
れて該光分離手段によってさらに反射偏向された光ビー
ムが入射され、この入射された光ビームを前記被走査面
に向けてさらに反射する、前記走査の方向に垂直な方向
に屈折力を有するシリンドリカルミラーとを備えてなる
ことを特徴とするものである。

【００１１】前記光分離手段としては、例えば偏光ビー
ムスプリッタを採用することができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明の光走査光学系は、光ビームを被
走査面上で等速度走査せしめるために球面ミラーを採用
し、偏向器の面倒れを補正するためにシリンドリカルミ
ラーを採用することとして、光ビームを被走査面上に結
像させる手段を全て反射型素子としたことにより、従来
のようにレンズを用いた光学系において複数光源を使用
した場合に生じていた色収差や波長変動により生じてい
た色収差の発生を防止することができる。また、本発明
の光走査光学系においては、偏向器と球面ミラーとの間
に偏向器側の面から入射する光を透過し、球面ミラー側
面から入射する光を反射偏向する光分離手段を設け、該
光分離手段を通過した光ビームを球面ミラーにより、前
記偏向手段によって偏向されることにより該光ビームが
描く面内で前記光分離手段に向けて反射するように、す
なわち、入射および反射光ビームの光軸に対して傾けな
いように球面ミラーを配置したため、曲がりのない走査
線を実現することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光走査光学系の具
体的な実施の形態について図面を用いて詳細に説明す
る。

【００１４】図１は本発明の光走査光学系を採用した光
走査装置の概略構成を示す斜視図、図２は図１に示した
光走査装置におけるレーザビームの光路を明示するため
に、各反射面とレーザビームの光路を抜粋した構成図で
あり、（ａ）は図１の矢視Ａ（主走査方向断面図）を、
（ｂ）は図１の矢視Ｂ（副走査方向断面図）をそれぞれ
示すものである。

【００１５】図示の光走査装置は、レーザビームＬを出
射するレーザ光源６と、このレーザビームＬを光偏向器
であるポリゴンミラー11の反射面（偏向面）１上に線像
として結像せしめるシリンドリカルレンズ７と、図示し
ないモータにより軸回りに回転せしめられて偏向面１に
入射したレーザビームＬを所定の方向に偏向せしめるポ
リゴンミラー11と、該ポリゴンミラー11によって偏向さ
れたレーザビームＬ₁の光路上に配され、該ポリゴンミ
ラー11側の面13a から入射するレーザビームＬ₁ を通過
せしめ、面13a に対向する面13b から入射する光を偏光
面３により反射偏向する光分離手段である偏光ビームス
プリッタ（以下、ＰＢＳという）13と、該ＰＢＳ13を通
過したレーザビームＬ₁ が入射され、この入射されたレ
ーザビームＬ₁ を、該レーザビームＬ₁ が前記ポリゴン
ミラー11によって偏向されることにより描かれる面内で
ポリゴンミラー11に向けて反射する球面ミラー12と、該
球面ミラー12により反射されＰＢＳ13に再び入射されて
該ＰＢＳ13の偏光面３によってさらに反射偏向されたレ
ーザビームＬ₃ を所定の感光材料20の面上に向けてさら
に反射する、前記走査の方向に垂直な方向に屈折力を有
するシリンドリカルミラー14とを備え、感光材料20上に
レーザビームＬ₄ を結像せしめるとともに該感光材料20
の面上で等速度走査せしめるものである。

【００１６】なお被走査媒体である感光材料20は図示し
ない搬送手段によって矢印Ｙ方向（副走査方向）に搬送
される。

【００１７】次に本実施形態の集光光学系の作用につい
て説明する。

【００１８】レーザ光源６からレーザビームＬが出射さ
れ、このレーザビームＬはシリンドリカルレンズ７によ
りポリゴンミラー11の偏向面１上に線像として結像せし
められる。

【００１９】ポリゴンミラー11の反射面１により反射せ
しめられたレーザビームＬ₁ は、ＰＢＳ13の面13a から
入射され、偏光されてｐ偏光の光（あるいはｓ偏光の
光）としてＰＢＳの面13b から出射されて球面ミラー12
に入射され、該球面ミラー12の反射面２により反射され
て再びＰＢＳ13に入射される。このレーザビームＬ
₂ は、ｐ偏光の光（あるいはｓ偏光の光）であるから、
ＰＢＳ13の偏光面３において反射される。この反射され
たレーザビームＬ₃ はシリンドリカルミラー14に入射さ
れ、該シリンドリカルミラー14の反射面４により感光材
料20の面上に向けてさらに反射され、レーザビームＬ₄
は走査スポットとして感光材料20の面上に結像される。
ここでポリゴンミラー11は矢印Ｒ方向に高速回転される
ため、この走査スポットは感光材料20の面上を矢印Ｘ方
向に繰り返し主走査する。この間、感光材料20は矢印Ｙ
方向に副走査されるため、この主走査と副走査とにより
走査スポットが感光材料20の面上を全面に亘って走査す
る。

【００２０】さらに詳しくは、ポリゴンミラー11の偏向
面１により反射せしめられたレーザビームＬ₁ は、球面
ミラー12により感光材料20の面上において等速度で主走
査される一方、ポリゴンミラー11の偏向面１の面倒れに
より副走査方向に走査位置が変動する。図２（ｂ）にお
いて示すように、ポリゴンミラー11の偏向面１の所定の
一点で反射偏向された、上述の副走査方向に変動するレ
ーザビームは、球面ミラー12の面２およびＰＢＳ13の偏
光面３で反射されるが、球面ミラー12およびＰＢＳ13に
よる反射では副走査方向へは何らの影響も受けず、シリ
ンドリカルミラー14の面４が有する面倒れ補正作用によ
り感光材料20の副走査方向の所定の一点で結像せしめら
れる。したがって、この面倒れ補正効果によりピッチム
ラのない均一な走査線となる。

【００２１】上述のような本実施形態の光走査光学系に
よれば、レーザビームの結像を全てミラー面での反射に
より行っているため、レンズにより屈折させて結像させ
る場合に生じるような色収差を生じることがなく、シリ
ンドリカルレンズやトーリックミラー等の高価な光学部
材を使用することもないため、低コストで構成可能であ
る。

【００２２】図２に示した本実施形態の光走査光学系の
具体的な実施例を表１に示す。表において、面数ｎと
は、ポリゴンミラー11の偏向面を第１面とし、各反射面
を偏向面側から数えた順番である。したがって、面数
１，２，３，４，５，６，７はそれぞれ、偏向面11、球
面ミラー12の反射面、ＰＢＳ13の反射面、シリンドリカ
ルミラー14の反射面である。なお、ＩＭＧは感光材料20
の面である。軸上面間隔ｄn は各反射面間の間隔であ
る。なお、曲率半径を示すに当たっては軸方向を正にと
り、曲率中心の位置を基準にして符号を付している。

【００２３】

【表１】

【００２４】なお、図４（ａ）, （ｂ）に、表１に示し
た光学系による像面湾曲特性図およびｆθ特性図をそれ
ぞれ示す。図示のグラフによれば本実施例の光学系は良
好に収差補正がなされているのが認められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査光学系を使用した光走査装置の
概略構成を示す斜視図

【図２】図１に示した光走査装置のうち各反射面およレ
ーザビームの光路を抜粋した構成図であり、（ａ）は図
１の矢視Ａ、（ｂ）は図１の矢視Ｂをそれぞれ示す

【図３】本実施形態の光走査光学系による収差図であ
り、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図

【符号の説明】

６ レーザ光源 ７ シリンドリカルレンズ 11 ポリゴンミラー 12 球面ミラー 13 光分離手段（偏光ビームスプリッタ） 14 シリンドリカルミラー 20 感光材料 Ｌ レーザビーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光ビームを所定の被走査面上
   に結像せしめるとともに該被走査面上で等速度走査せし
   める光走査光学系であって、 前記光源からの光ビームを反射して偏向する偏向手段
   と、 前記偏向された光ビームの光路上に配され、前記偏向手
   段側の第一の面から入射された光ビームを通過せしめて
   前記第一の面に対向する第二の面から出射せしめ、前記
   第二の面から入射する光を反射偏向する光分離手段と、 前記光分離手段を通過した光ビームが入射され、この入
   射された光ビームを、前記偏向手段によって偏向される
   ことにより該光ビームが描く面内で前記光分離手段の前
   記第二の面に向けて反射する球面ミラーと、 前記球面ミラーにより反射されて前記光分離手段に再び
   入射されて該光分離手段によってさらに反射偏向された
   光ビームが入射され、この入射された光ビームを前記被
   走査面に向けてさらに反射する、前記走査の方向に垂直
   な方向に屈折力を有するシリンドリカルミラーとを備え
   てなることを特徴とする光走査光学系。
2. 【請求項２】 前記光分離手段が、偏光ビームスプリッ
   タであることを特徴とする請求項１記載の光走査光学
   系。