JPS6380218A - 光走査装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、レーザープリンター等に通用可能な
光走査装置に関する。

（従来の技術） レーザー光などの光ビームを走査して情報を記録する装
置、例えばレーザープリンターでは、光ビームを偏向す
る目的で回転多面鏡やガルバノミラ−等の光偏向器が用
いられ、これにより一定時間内での走査回数の増加を図
っている。そして、光偏向器として回転多面鏡を用いる
場合は、像中心部での偏向速度が遅く像の両側部での偏
向速度が速いため、結像レンズとしてｆθレンズ、即ち
焦点距離ｆと偏向角θが像高ｙに関して正確に比例関係
を保つようにした結像レンズが用いられ、光偏向器とし
てガルバノミラ−を用いる場合は、像中心部の偏向速度
が最も速（、像の両側部での偏向速度が遅いため、結像
レンズとしてｆｓｉｎ’θレンズが用いられる。

しかしながら、これらの装置では、光偏向器及びその駆
動モータの微小な加工誤差、これら光学部品の組立調整
誤差等により、ｆθレンズまたはｆ　Ｓｉｎθレンズを
介して走査結像されるビームスポットの位置が偏移し、
その結果、結像面上でのビフチむらを発生させ、画像品
位を著しく低下させることになる。

これは主に、光偏向器の反射面が回転軸に対して傾いて
加工されたり、光偏向器の駆動モータの回転軸が傾いて
いたりして所謂面倒れが発生することにより、ビームの
反射角θに微小な誤差Δθが発生するためである。一般
に、結像面上でのビームスポットの偏移量Δｙと上記反
射角の誤差Δθとの関係は次のようになる。

Δｙ＝２・ｆ・Δθ　　　・・・・　（１）この式（１
）で推知できるように、Δθが微小であっても、光走査
装置に結像レンズとして用いられるｆθレンズ又はｆｓ
ｉｎ’θレンズの焦点距離ｒが長（なると、ビームスポ
ットの偏移量Δｙは極めて大きくなる。従って、光偏向
器の面倒れによる不具合を補償する必要がある。

いま、仮に光走査装置の分解能を１インチ当たり３００
　　ドツトとすれば、１インチ−２５，４ａ＋ｎ＋であ
るから必要なビームスポット径は約０．０８５ｍ＋ｌＩ
となる。

ここで、結像レンズ系の焦点距離ｆを２００ｍ５＋　％
許容偏移量をビームスポット径の約１／４とすればΔｙ
　＝０．０２２となり、上記式（１）より反射系の微小
誤差Δθは、 Δθ−０，０２２／　（２Ｘ２００　）となり、Δθ＝
１１．３　（秒）が算出され、光偏向器の反射面の傾き
誤差を１１秒以内に調整することが要求されることがわ
かる。しかし、機械的な工作の精度を上げてこのような
微小な誤差範囲内に調整することは極めて困難であり、
現実的ではない。

そこで、従来の光走査装置では一般に、レーザー光源を
含む照射手段からのほぼ平行な光ビームを第１シリンダ
ーレンズにより主走査方向にのみ収束させて光偏向器の
偏向面に同光偏向器の回転軸に直交する方向の細線を形
成させ、上記光偏向器による反射光をｆθレンズでなる
結像レンズと第２シリンダーレンズによりて走査結像面
に収束させるようにすると共に、光偏向器の偏向面と走
査結像面との間で共役関係が成立するように、結像レン
ズと合わせて第２シリンダーレンズのパワーを設定し、
もって、回転状態での偏向面の傾き誤差を吸収し、ビー
ムスポットの偏移を抑えるようにしている。特公昭５２
−２８６６６号公報記載のものはその一つである。

また、特開昭５９−１４７３１６号公報に記載されてい
るように、主走査方向に関してｆθレンズを構成し、副
走査方向にのみ収束作用を有し、偏向反射面と走査結像
面との間に共役関係が成立するようにパワーを設定した
特殊な形状の結像レンズ系も提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 何れにしろ、従来の光走査装置は、偏向反射面上に、光
束が一方向にのみ収束されてなる細線が形成される必要
がある。そのため、 ■偏向反射面でのごみや傷、汚れ等の影響を受は易い。

■レーザー光による偏向反射面での焼きつきが発生し易
い。

■主走査方向に収束作用を有する第１シリンダーレンズ
、副走査方向に収束作用を有する第２シリンダーレンズ
、又はトロイダルレンズが共に正のパワーで構成されて
いるため、走査結像面上での収差補正が困難となる。

というような問題がある。

本発明は、かかる従来の問題点を解消するためになされ
たものであうで、光偏向器に照射される光ビームをほぼ
平行光束としながら、光偏向器の所謂面倒れによる副走
査方向へのビームスポットの偏移の補正を可能にし、も
って、偏向反射面でのごみや傷、汚れ等の影響を受けず
、偏向反射面での焼きつきのない光走査装置を提供する
こと、さらに、副走査方向に関する合成焦点距離を短焦
点化することにより走査結像面上でのビームスポットの
偏倚量を減少させることができる光走査装置を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、光源からの光ビームを所定の径のほぼ平行光
束として照射する照射手段と、この照射手段からの光束
を偏向する偏向面を備えた光偏向器と、この光偏向器に
より偏向された上記光束を結像させるための結像レンズ
系と、この結像レンズ系と走査結像面との間に配置され
た凸シリンダーレンズとを有し、上記結像レンズ系のう
ちの少なくとも一つの面を、主走査方向と副走査方向に
異なったそれぞれ一定の曲率半径を有する面とすると共
に、上記副走査方向に負のパワーをもつ円環面としたこ
とを特徴とする。

（作用） 光偏向器には所定の径のほぼ平１テな光ビームが照射さ
れ偏向される。偏向された光束は結像レンズ系により走
査結像面に結像される。結像レンズ系の円環面と凸シリ
ンダーレンズとの合成により副走査方向の焦点距離が短
焦点化される。副走査方向に関し凸と凹の組み合わせと
なり、結像性能に関係する諸収差を良好に補正できる。

（実施例） 第１図乃至第３図において、周面に多数の偏向反射面が
形成され、かつ、回転軸を中心に駆動モータによって回
転駆動される光偏向器としての回転多面鏡１２の上記偏
向反射面には、図示されないレーザ等の光源及び照射手
段を介して所定のビーム径のほぼ平行光束１１が照射さ
れ、この光束１１を偏向するようになっている。上記光
束１１は周知のように記録しようとする情報信号に応じ
て変調されている０回転多面鏡１２による偏向光路上に
は、この偏向された光束を結像させるための結像レンズ
系１４が配置されている。結像レンズ系１４は、その結
像面側の面がほぼ球面状に形成されてｆθレンズ作用を
持つと共に、光源側の面１４ａが、主走査方向と副走査
方向に異なワたそれぞれ一定の曲率半径を有する面に形
成されると共に、上記副走査方向に負のパワーをもつ円
環面に形成されている。ここで、円環面とは、円柱の軸
を円に沿って曲げた場合に生ずる円柱表面をいう。

上記結像レンズ系１４と走査結像面１６との間には副走
査方向にパワーをもつ凸シリンダーレンズ１５が配置さ
れている。

、上記実施例によれば、結像レンズ系１４の一面に副走
査方向に負のパワーをもつ円環面１４ａを形成したこと
により、副走査方向に関し、結像レンズ系１４と、凸シ
リンダーレンズ１５との合成による後側主点が走査結像
面１６側に移動し、合成焦点距離が短焦点化される。そ
のため、回転多面鏡１２の傾きや軸ずれ等の影響によっ
て発生する走査結像面１６上でのビームスポットの偏倚
が少なくなり、回転多面鏡１２の加工誤差、モータ軸の
ぶれや傾き及び回転多面鏡１２と駆動軸との組立調整精
度等を著しく緩和することが可能となり、大幅なコスト
低減を図ることができる。また、回転多面鏡１２の反射
面に入射する光束は平行光束であるため、反射面の汚れ
や傷等の影響を受は難く、反射面の焼きつき現象が緩和
されて装置の品質を長時間にわたって保つことができる
。さらに、副走査方向に関して結像レンズ系１４の円環
面１４ａとシリンダーレンズ１５とによって凹と凸の組
み合わせとなるため、結像性能に関係する諸収差、即ち
、非点収差、球面収差等を良好に補正することができる
。

光偏向器として、上記実施例における回転多面鏡１２に
代えて第４図に示されているようなガルバノミラ−１７
を用いてもよい、ガルバノミラ−１７はその反射面上を
通る軸線を中心に往復回動し、−方向の回動速度が回動
行程の中心で最も速く回動行程の始端及び終端で最も遅
く、従って、走査結像面上での中心部の走査速度が最も
速く、走査結像面上での両側部の走査速度が最も遅くな
るため、結像レンズ系としてｆ　ｓｌｎ　θし／ズが用
いられる。

結像レンズ系の少なくとも一面は、第１図乃至第３図の
実施例の場合と同様に、主走査方向と副走査方向に異な
つたそれぞれ一定の曲率半径を有する面であって副走査
方向に負のパワーをもつ円環面に形成される。

この実施例の場合も、前記実施例と同様の作用効果を奏
する。

第５図の実施例は、前記第１図乃至第３図の実施例とほ
ぼ同様の構成のものであるが、結像レンズ系１９の向き
が第１図乃至第３図の実施例の場合と逆の向きになって
いる点が異なる。即ち、結像レンズ系１９の回転多面鏡
１２例の面はほぼ球面状に形成されているのに対し、結
像レンズ系１９の走査結像面１６側の面１９ａは、主走
査方向と副走査方向に異なったそれぞれ一定の曲率半径
で、かつ、副走査方向に負のパワーをもつ円環面に形成
されている。

第５図の実施例の場合も、凸シリンダーレンズ１５と結
像レンズ系１２の円環面１９ａとの合成により副走査方
向に関する合成焦点距離が短焦点化されるため、第１図
乃至第３図の実施例について述べた作用効果と同様の作
用効果を奏する。

結像レンズ系は必ずしも一つのレンズで形成する必要は
な（、複数のレンズで形成してもよい。

第６図の実施例はこの例を示すものであって、結像レン
ズ系２０は、回転多面鏡１２側のレンズ２１と走査結像
面１６側のレンズ２２とからなる。レンズ２１は全体と
して凹レンズをなし、回転多面鏡１２１Ｊの面はほぼ球
面、走査結像面１６側の面２１ａは主走査方、向と副走
査方向に異なったそれぞれ一定の曲率半径を有する面で
あって副走査方向に負のパワーをもつ円環面に形成され
ている。一方、レンズ２２は全体として凸レンズをなし
、両方の面がほぼ球面に形成されている。結像レンズ系
２０は主走査方向に関してはｆθレンズを構成している
。

第６図の実施例の場合も、副走査方向に関してレンズ２
１の円環面２１ａとシリンダーレンズ１５とによって凹
と凸が組み合わせられるため、第１図乃至第３図の実施
例について説明した作用効果と同様の作用効果を奏する
。

本発明では、副走査方向の焦点距離（ｆＢ）が主走査方
向の焦点距離（ｆＡ）よりもかなり短くなっており、実
際には副走査方向の焦点距離は主走査方向の焦点距離の
１１５程度となっている。

一方、主走査方向と副走査方向の各ＦＮＤはほぼ近偵す
るのが望ましい。Ｆ’ｓｏが大幅に異なるとビーム形状
が縦横で異なってしまう場合があるからである。特にＦ
ＮＯが小さいとき（明るいとき）に生じ易い、ここで、
ＦＮＱ−ｆ／ｄで表されるので、主走査方向及び副走査
方向の各ＦＮＯとビーム径ｄ＾、ｄＢの関係は、 ｄＡ−ｆ７（／　Ｆ　　　ＳｄＢ　＝　ｆＢ　／　ＦＮ
６Ｎ。

となる、従って、第７図に示されているように、ビーム
径をｄＡ＞　　ｄＢ　とした楕円形状にした方が望まし
い。もっとも、ビーム径が円形であっても実用上特別の
不都合はない。

（発明の効果） 本発明によれば、結像レンズ系の一面に副走査方向に負
のパワーをもつ円環面を形成したことにより、副走査方
向に関し、結像レンズ系と凸シリンダーレンズとの合成
による後側主点が走査結像面側に移動し、合成焦点距離
が短焦点化される。

そのため、回転多面鏡の傾きや軸ずれ等の影響によって
発生する走査結像面上でのビームスポットの偏倚が少な
くなり、回転多面鏡の加工誤差、モータ軸のぶれや傾き
及び回転多面鏡と駆動軸との組立調整精度等を著しく緩
和することが可能となり、大幅なコスト低減を図ること
ができる。また、回転多面鏡の反射面に入射する光束は
平行光束であるため、反射面の汚れや傷等の影響を受は
難く、反射面の焼きつき現象が緩和されて装置の品質を
長時間にわたって保つことができるゆさらに、副走査方
向に関して結像レンズ系の円環面とシリンダーレンズと
によって凹と凸の組み合わせとなるため、結像性能に関
係する諸収差、即ち、非点収差、球面収差等を良好に補
正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光走査装置の一実施例を示す光学
配置の斜視図、第２図は同上平面図、第３図は同上正面
図、第４図は本発明に適用可能な光偏向器の別の例を示
す平面図、第５図は本発明別の実施例の光学配置を示す
斜視図、第７図は本発明に用いられるビームの断面形状
の例を示す斜視図である。 １１・・・平行光束、　１２．１７・・・光偏向器、１
４．１９．２０・・・結像レンズ系、　１５・・・凸シ
リンダーレンズ、　１６・・・走査結像面、１４ａ　、
　１９ａ　、　２１ａ　　・・・円環面。 も７０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源からの光ビームを所定の径のほぼ平行光束として照
   射する照射手段と、この照射手段からの光束を偏向する
   偏向面を備えた光偏向器と、この光偏向器により偏向さ
   れた上記光束を結像させるための結像レンズ系と、この
   結像レンズ系と走査結像面との間に配置された凸シリン
   ダーレンズとを有してなる光走査装置であって、上記結
   像レンズ系のうちの少なくとも一つの面を、主走査方向
   と副走査方向に異なったそれぞれ一定の曲率半径を有す
   る面とすると共に、上記副走査方向に負のパワーをもつ
   円環面としたことを特徴とする光走査装置。