JPS62278521A - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （発明の分野） 本発明は光ビームを偏向して走査面上を走査させる光ビ
ーム走査装置に関し、特に詳細には走査面上において、
ピッチむらおよびビームのボケない走査線により高精度
の走査を行なうことのできる光ビーム走査装置に関する
ものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 近年、光ビームを用いて画像の読取りおよび／または記
録を行なう光ビーム走査装置が種々開発されている。こ
のような装置においては、光源から発せられた光ビーム
は、回転多面鏡等の偏向器によって反射偏向されて、一
定速度で相対的に偏向方向に垂直な方向に送られる（副
走査される）走査面上を走査するようになっている。し
かしながら、従来の走査装置に６いて、光ビームを反射
偏向して主走査を行なわしめる偏向器は軸ぶれを生じや
すく、このため偏向されて走査面上を走査する走査線は
ａ１走査方向にゆがみをもったものになるおそれがある
。また、特に偏向器として回転多面鏡を用いる場合には
、回転多面鏡の光ビームが入射する各面をそれぞれ回転
軸に対して完全に平行にすることは技術的に難しく、こ
の回転多面鏡の面倒れにより走査線のピッチにむらが生
じてしまうという問題がある。そこでこの面倒れ等を補
正するためにアナモルフィック光学系を回転多面鏡と走
査面の間に設けるようにした走査装置が種々提案されて
いる。

すなわち、アナモルフィック光学系を備えた光ビーム走
査装置は、ビーム光源と回転多面鏡の間にシリンドリカ
ルレンズ等の入射用光学系を設け、光ビームを回転多面
鏡に、回転多面鏡の回転軸に垂直なｍ像として入射させ
ると共に、回転多面鏡と走査面の間に、副走査方向にお
いて回転多面鏡と走査面とを共役関係にし、回転多面鏡
に線像として入射せしめられた光ビームを走査面上にお
いて点像に結像せしめるアナモルフィック光学系を設け
て、面倒れの有無にかかわらず、光ビームを走査面上の
所定の位置に結像させるようにしたものである。

このような装置において、面倒れを補正し、走査面上で
光ビームを確実に集束させるためには、回転多面鏡と走
査面が正しく共役関係にある必要がある。しかしながら
、実際には回転多面鏡の各反射面を、回転多面鏡の回転
軸から厳密に等距離とすることは困難であり、各反射曲
毎に面の出入りが生じてしまうことが多い。このため、
反射面によっては上記７共役関係が崩れ、走査面上にお
いて光ビームがボケでしまうという不都合が生じる。

（発明の目的） 本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、回転多面鏡の各反射面に出入りが生じても、この出
入りによる光ビームの光束の変化を補正し、走査面上に
おいて、常に確実に集束した光ビームによる走査を行な
うことのできる光ビーム走査Ｈｆｆｉを提供することを
目的とするものである。

〈発明の構成） 本発明の光ビーム走査装置は、ビーム光源から発せられ
た光ビームを、回転多面鏡の反射面に、該回転多面鏡の
回転軸に垂直な線像に集束せしめて入射させる入射用光
学系、および前記回転多面鏡により反射偏向された光ビ
ームの光路上に設けられ、前記反射面に線憬として入射
した光ビームを前記走査面上に点像として結像せしめる
アナモルフィック光学系を備え１．これらの光学系によ
り回転多面鏡の面倒れを補正するとともに、前記回転多
面鏡の各反則面の、回転多面鏡の回転軸からの距離が記
憶され、記憶された情報に曇づいて前記光ビームを反射
する前記反射面が変わる毎に制御信号を発する制御手段
、および前記ビーム光源と前記回転多面鏡の間に設けら
れ、前記制御信号に基づいて前記各反射面に反射された
光ビームが常に前記走査面上で結像するように、前記光
ビームの前記入射用光学系による集束位置を微調整する
調整手段を僅え、上記制御手段と調整手段により回転多
面鏡の反射面の出入りによる走査面上のビームのボケを
解消することを特徴とするものである。

（実　施　態　様） 以下、図面を参照して本発明の実施態様について説明す
る。第１図および第２図は本発明の一実施態様による光
ビーム走査装置の概要を示す平面図および側面図である
。

第１図および第２図に示すようにレーザ光源１から発せ
られた光ビーム２は、ビームエキスパンダ３により適当
な太さにされた後入射用光学系であるシリンドリカルレ
ンズ４を通過して、偏向器である回転多面鏡５に、回転
多面鏡の回転軸に垂直な線像として入射し、回転多面鏡
５が矢印六方向に回転するのに伴って反射偏向される。

第１図は光ビーム２の光路を前記回転軸と平行な方向か
ら見た図であり、第２図は前記光路を前記回転軸と垂直
な方向から見た展開図である。まず第１図により偏向さ
れた光ビーム１０２による主走査について説明すると、
前記回転多面鏡５により反射偏向された光ビーム２は光
路上に設けられたｆθレンズ６に入射し、このｆθレン
ズ６を通過した後ｆθレンズ６による光ビーム２の収、
東位置に配された走査面８上をａｌからａ２の範囲で矢
印Ｂ方向にくり返し主走査する。また前記ｆθレンズ６
と走査面８との間には主走査方向に延びたシリンドリカ
ルレンズ７が設けられているが、これは入射した光を主
走査方向と垂直方向（副走査方向）にのみ屈折させるレ
ンズとなっており、第１図においては光ビーム２を透過
させるだ（プである。本装置において、前記ｆθレンズ
６とこのシリンドリカルレンズ７とによりアナモルフィ
ック光学系が構成されている。

前述したように、前記回転多面鏡５には、面倒れ等が生
じることが多く、これを前記アナモルフィック光学系に
より補正するシステムを第２図により説明する。

レーザ光源１から発せられ、ビームエキスパンダ３によ
り適当な太さにされた光ビーム２はシリンドリカルレン
ズ４により回転多面鏡５の反射面５ａに線像として入射
せしめられる。回転多面鏡５により反射された光ビーム
２は前記ｆθレンズ６に入射せしめられ、ざらに前記シ
リンドリカルレンズ７を通過してｆθレンズ６の焦点距
離だけ離れた前記走査面８上に集束する。この時、回転
多面鏡５に面倒れ等がなく駆動されていれば、光ビーム
は図中の実線で示す光路を通るが、回転多面鏡に而倒れ
等があって、回転多面鏡の５の反射面５ａが５ａ’の位
置にずれた場合には光路は図中一点鎖線で示す位置に移
動してしまうことになる。しかし回転多面鏡５への入射
光ビームはシリンドリカルレンズ４により線像とされて
おり実線で示す光路中の光ビームも一点鎖線で示す光路
中の光ビームも前記反射面５ａ上の同一の点で反射され
前記反射面５ａと走査面８は共役な位置にあるので実線
で示す光ビームも一点鎖線で示す光ビームも共に走査面
８上の同一の点ａ３に集束し、面倒れ等により第２図の
上下方向に光ビームの光路がずれてもそのずれを補正す
ることができる。なお、上記アナモルフィック光学系は
、上述したｆθレンズとシリンドリカルレンズの組合わ
せに限られるものではなく、回転多面鏡に面倒れが生じ
ても、回転軸に垂直な線像として回転多面鏡に入射せし
められた光ビームを常に走査面上の所定位置に点像とし
て結像せしめて走査レンズとしての機能と共に走査線の
ピッチむらを補正する機能を果たす光学系であればいか
なるものであってもよい。上記ｆθレンズとシリンドリ
カルレンズとの組合わせ以外の本発明に使用可能なアナ
モルフィック光学系としては例えばシリンドリカルレン
ズにかわりシリンドリカルミラーを用いる、あるいはｆ
θレンズとシリンドリカルレンズを組合わせるかわりに
トーリックレンズを用いる等することができる。

ところで、偏向器として上述のような回転多面鏡を用い
る場合には、前述したように回転多面鏡の各反射面を、
回転多面鏡の回転軸から等距離になるようにすることは
技術的に難しく、回転多面鏡が偏心する等して回転多面
鏡の反射面が変わる毎に反射面が出入りして光ビーム２
の反）１される位置が変わり、光ビームの光路長が変化
して光ビームが常に走査面上で集束しなくなるという問
題がある。すなわら、第３図に示すように、回転多面鏡
のある反射面５ｂが、正しい位置にある反射面５ａに比
べて回転軸から離れている場合には、光ビーム２は前記
シリンドリカルレンズ４により十分に集束せしめられな
い位置において反射されるので、第４図に示すようにＢ
Ｊ走査方向における反射面５ｂと走査面８の共役関係が
くずれ、反射面５ｂにより反射された光ビーム２ｂの光
路は第４図中破線で示すものとなり、そのアナモルフィ
ック光学系通過後の結像位Ｍ　ａ　ａは走査面８の後方
となって走査面８上において光ビームはボケたものとな
る。

またある反射面５Ｃの回転軸からの距離が、反射面５ａ
の回転軸からの距離よりも小さくなっている場合には、
光ビーム２はシリンドリカルレンズ４により集束せしめ
られて再び広がった位置において反射されるので、反射
面５Ｃにより反射された光の光路は第４図中一点鎖線で
示すものとなり、そのアナモルフィック光学系通過後の
結像位置ａ、は走査面８の手前となって走査面８上にお
ける光ビームはやはりボケたものとなる。そこで、本実
施態様の装置においては、前記シリンドリカルレンズ４
を、第１図に示すように矢印Ｃ方向に移、動させて光ビ
ーム２の集束位置を微調整し、走査面８上において、常
に正確に光ビームを集束させる手段が設けられている。

すなわち、回転多面鏡５の反射面の出入りは反射面毎に
決まっているので、この反射面の出入りを予め測定し、
測定された値は各反射面の面番号と共に制御手段である
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０に記憶しておく。こ
のＲＯＭｌ０は記憶された情報に基づいて、光ビーム２
を反射する反射面が変わる毎に制御信号Ｓを発する。こ
の制御信号Ｓはシリンドリカルレンズ４を矢印Ｃ方に微
小移動させる移動手段９に送られ、この移動手段９によ
り、シリンドリカルレンズ４は反射面に応じて矢印Ｃ方
向に移動せしめられる。

前記移動手段９としては例えば圧電材料やりニアモータ
等が好適に用いられる。

このようにＲＯＭｌ０および光ビームの集束位置を微調
整する調整手段である移動手段９が設けられたことによ
り、シリンドリカルレンズ４と回転多面鏡５との距離を
変化させることができるので、例えば光ビーム２が第３
図および第４図に示す反射面５ｂに入射する場合には、
シリンドリカルレンズ４を回転多面鏡５から遠ざけて反
射面５ｂの手前で光ビーム２を集束させるようにすれば
、反射面５ｂにより反射された光ビームの発散・集束状
態を反射面５ａにより反射された光ビームと同様にする
ことができる。また、光ビームが反射面５ｃに入射する
場合には、シリンドリカルレンズ４を回転多面鏡５に近
づけて、反射面５ｃに、シリンドリカルレンズ４により
完全に集束されていない光ビームな入射させるようにす
れば反射面５ｃにより反射された光ビームを同じく所定
の発散・集束状態にすることができる。従って本装置に
よれば、いずれの反射面により光ビーム２が反射されて
も走査面８上において光ビームを正確に集束させること
ができる。

また、シリンドリカルレンズ４と回転多面鏡５の間の光
ビーム２の光路長を変えるには、上記のようにシリンド
リカルレンズ４を移動させる他に以下のような方法を用
いることもできる。

すなわち、第５図に示すように、光ビーム１２としてＭ
ｌｆＡ偏光している光を用い、この光ビームを前記シリ
ンドリカルレンズ４に入射せしめた後、光ビーム１２の
偏光方向の光を反射し、光ビームの偏光方向と垂直な偏
光方向の光を透過させる偏光ビームスプリッタ１３に入
射せしめて反射させる。

反射された光ビーム１２の光路上には図示のように１／
４波長板１４と反射ミラー１５が設けられており、光ビ
ーム１２は１／４波長板１４を通過した後、反射ミラー
１５に反射され再び１／４波長板１４を通過して偏光ビ
ームスプリッタ１３に入射する。光ビーム１２は１／４
波長板１４を２回通過したことにより漏光方向が９０°
変化しており、偏光ビームスプリッタ１３により透過さ
れて回転多面鏡へ入射する方向に射出する。上記のよう
な光学系において前記反射ミラー１５を矢印り方向に移
動させれば、光ビーム１２の光路長を変え、シリンドリ
カルレンズ４による光ビーム１２の集束位置を変えるこ
とができる。

従って反射ミラー１５に一例としてピエゾ素子１６を接
続し、前述したＲＯＭ等の制Ｏ１１手段からの制御信号
Ｓをこのピエゾ索子１６に送り、この信号Ｓに基づいて
ピエゾ素子１６を駆動して、回転多面鏡の反射面に応じ
て反射ミラー１５を移動させればよい。

さらに、シリンドリカルレンズ４と回転多面鏡５の間に
、第３図に示すような平行平板１７を設け、この平行平
板１７を回転させて平板１７内を通過する光ビームの光
路長を変化させ、シリンドリカルシン１４通過優の光ビ
ームの光路長を調整してもよい。

なお、上記のように回転多面鏡の反射面の出入りによる
ビームのボケを補正するためには前述したＲＯＭ等の制
御手段と、この制御手段により制御されて各反射面に反
射された光ビームが常に走査面上で結像するように、シ
リンドリカルレンズによる集束位置を微調整する調整手
段が設けられていればよく、前述した各実施態様におい
て上記調整手段は、シリンドリカルレンズや反射ミラー
を移動させる等、光ビームの光路長を変化させるものと
なっているが、調整手段はこのように光ご一ムの光路長
を変化させる以外のものであってもよい。例えばビーム
光源と回転多面鏡の間に副走査方向のみに光ビームを集
束させる、圧電材料バイモルフの表面を鏡面にして形成
された可変形ミラーを設け、このミラーを前記制御信号
Ｓに基づいて変形させ、光ビームの焦点位置を微調整す
るようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光ビーム走査装置によれ
ば、回転多面鏡の反射面に応じて制御手段から発せられ
る制御信号に基づいて、調整手段により光ビームの集束
位置を微調整することにより、回転多面鏡が偏心する等
して回転軸からの距離が反則曲毎に異なっても、常に光
ビームを走査面上において集束させることが可能となる
。従って、回転多面鏡の面倒れや軸ぶれが生じてもその
補正をアナモルフィック光学系により高精度に行なうこ
とができるとともに、ビームの焦点が反射面によってボ
ケでしまうという問題も解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様による光ビーム走査装置を
回転多面鏡の回転軸と平行な方向からみた平面図、 第２図は上記装置を回転多面鏡の回転軸と垂直な方向か
らみた側面展開図、 第３図は回転多面鏡の反射面の出入りを示す概略図、 第４図は上記反射面の出入りによる光ビームの光路を示
す側面図、 第５図および第６図は本発明の他の実１１ｉＩ態様によ
る調整手段の例を示す概略図である。 １・・・ビーム光源　　　　　　２・・・光ビーム４・
・・シリンドリカルレンズ ５・・・回転多面鏡 ５ａ、　５ｂ、　５ｃ・−・反　射　面６・・・ｆθレ
ンズ ７・・・シリンドリカルレンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相対的に副走査方向に送られる走査面上を、複数の反射
   面を有する回転多面鏡により反射偏向された光ビームで
   主走査方向に走査する光ビーム走査装置において、ビー
   ム光源から発せられた光ビームを、前記回転多面鏡の反
   射面に、該回転多面鏡の回転軸に垂直な線像に集束せし
   めて入射させる入射用光学系、前記回転多面鏡により反
   射偏向された光ビームの光路上に設けられ、前記反射面
   に線像として入射した光ビームを前記走査面上に点像と
   して結像せしめるアナモルフィック光学系、前記回転多
   面鏡の各反射面の、回転多面鏡の回転軸からの距離が記
   憶され、記憶された情報に基づいて前記光ビームを反射
   する前記反射面が変わる毎に制御信号を発する制御手段
   、および前記ビーム光源と前記回転多面鏡の間に設けら
   れ、前記制御信号に基づいて前記各反射面に反射された
   光ビームが常に前記走査面上で結像するように、前記光
   ビームの前記入射用光学系による集束位置を微調整する
   調整手段を備えたことを特徴とする光ビーム走査装置。