JP2682684B2 - 光走査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光走査方法に関する。

［従来の技術］ 光走査は、情報の書込みや読取を目的として行われ、
従来からレーザープリンターやレーザーファクシミリ、
デジタル式複写装置、レーザー製版装置等に関連して種
々の方式のものが知られている。

このような光走査方式の一つとして良く知られたもの
に、「光源装置からの光束を第１の結像光学系により主
走査対応方向に長い線像として結像せしめ、上記線像の
結像位置の近傍に偏向反射面を有する回転多面鏡により
上記光束を偏向させ、副走査方向に関して偏向反射面に
よる偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役な関
係にする第２の結像光学系により偏向光束を被走査面上
にスポット状に結像せしめて被走査面を光走査する光走
査方式」がある。

この光走査方式は、良く知られた回転多面鏡の面倒れ
を補正した光走査方式であり、回転多面鏡に面倒れが生
じても、主走査位置が副走査方向に殆ど変動しない。

しかし、この光走査方式は第２の結像光学系として、
主走査方向に対し副走査方向のパワーを強くしたアナモ
フィツクなレンズ系を用いるため、とにかく副走査方向
に大きな像面湾曲が発生し易い。また、回転多面鏡の偏
向反射面の位置は回転多面鏡の回転に伴い光軸方向に変
動するため、このことも副走査方向の像面湾曲発生の原
因となる。副走査方向に強い像面湾曲が発生すると、被
走査面を走査する結像スポットの副走査方向のスポット
径が走査位置により変動する。このため、スポット径に
高度な安定性を要求される高密度の光走査の実現が困難
となる。

従来、上記の如き副走査方向の像面湾曲の問題を解決
する方法としては、次の２方式が知られている。第１は
第２の結像光学系のレンズ設計により像面湾曲の補正を
行う方法である。

第２は、回転多面鏡による偏向光束の偏向に同期し
て、光源や第１の結像光学系を光軸方向に変位させて像
面湾曲の補正を行う方法である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記第１の方法は実際には容易ではなく、特
にレンズの低コスト性やコンパクト性の要請の枠内で
は、像面湾曲の補正に自ずと限度がある。第２の方法
は、理論的には可なり有効であるが、光源や第１の結像
光学系は、光走査装置の構成上、相当に高い位置精度を
要求されるものであり、これらを変位させると、その変
位運動にともない光源等に要求される位置精度に狂いが
生ずる恐れがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、副走査方向の像面湾曲を
良好に補正して高密度の光走査を可能ならしむる新規な
光走査方法の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。本発明の光走査方法は、
「光源装置からの光束を第１の結像光学系により主走査
対応方向に長い線像として結像せしめ、上記線像の結像
位置の近傍に偏向反射面を有する回転多面鏡により上記
光束を偏向させ、副走査方向に関して上記偏向反射面に
よる偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役な関
係にする第２の結像光学系により偏向光束を上記被走査
面上にスポット状に結像せしめ、上記被走査面を光走査
する光走査方法」であって、その特徴とするところは以
下の点にある。

即ち、上記第１の結像光学系と回転多面鏡との間に
は、光路長変更装置が配備される。

光路長変更装置は固定部と可動部と駆動部とからな
る。固定部と可動部とはルーフプリズム及び／またはル
ーフミラーの組合せである。

この光路長変更装置の可動部を駆動部により、偏向光
束の各偏向毎に、第２の結像光学系による副走査方向の
像面湾曲に応じて圧電素子もしくは磁歪素子により駆動
して変位させ、副走査方向の像面湾曲を補正しつつ光走
査を行う。

固定部と可動部は、上に述べたようにルーフプリズム
とルーフプリズム、ルーフミラーとルーフミラーもしく
はルーフプリズムとルーフミラーの組合せである。

可動部を変位させるには上述の如く圧電素子もしくは
磁歪素子により行うが、圧電素子による駆動方式として
は圧電アクチュエータを用いる方法を挙げることができ
る。

磁歪素子により変位させるには、光ピックアップのフ
ォーカシングに関連して知られたホイスコイルアクチュ
エータ方式を利用できる。

また、可動部の変位によって副走査方向の像面湾曲を
補正するには、像面湾曲と、これを補正するための可動
部の変位量との関係を、走査位置毎に定めて記憶させて
おき、走査位置に応じて変位量を制御しても良いし、あ
るいは副走査方向の像面湾曲量を検出し、それに基づい
て可動部の変位量をフィードバック制御するようにして
もよい。

［作用］ 上記のように、本発明では光路長変更装置により、第
１の結像光学系と回転多面鏡との間の光路長を変えるこ
とにより副走査方向の像面湾曲を補正する。

従って、光源装置や第１の結像光学系は固定したまま
で良く、これらの位置精度を高度に保つことができる。

［実施例］ 以下、具体的な実施例に即して説明する。

第１図は、本発明の１実施例を要部のみ示している。

符号１はレーザー等の光源もしくは光源と集光装置か
らなる光源装置を示している。光源装置１から放出され
る略平行な光束は、第１の結像光学系であるシリンダー
レンズ２に入射する。

シリンダーレンズ２を透過した光束は、同レンズ２の
集束作用により１方向性の集束光となって、固定部8aと
可動部8bとにより示す光路長変更装置を経て回転多面鏡
３に入射する。そして回転多面鏡３の偏向反射面４の近
傍に、線像LIとして結像する。この線像LIの長手方向は
主走査対応方向である。

光束は次いで偏向反射面４により反射され、第２の結
像光学系を経て被走査面７に入射する。

第２の結像光学系は光走査レンズ5,6により構成さ
れ、光束を被走査面７上にスポット状に結像させる。そ
して回転多面鏡３の回転にともない結像スポットが被走
査面７を走査する。

第２図は、光源装置１から被走査面７に到る光路を展
開し、これを主走査対応方向から見た状態として示して
いる。この第２図で上下方向が副走査対応方向である。
第２図の上の図（ａ）は、第２の結像光学系の結像位置
が像面湾曲量に相当するΔＸ′だけ被走査面７からずれ
ている状態を示している。このずれ量ΔＸ′は、第２図
の下の図（ｂ）に示すように、線像の結像位置を正規の
位置からΔＸだけずらすことにより補正することができ
る。

この補正におけるΔＸとΔＸ′との関係は、第２の結
像光学系の横倍率βを用いて周知の如く、ΔＸ′＝β^２
・ΔＸ で与えられる。

本発明では、第１の結像光学系と偏向反射面との間の
距離を変化させることにより上記ΔＸを実現するのであ
る。

ここで、第２の結像光学系の諸元を具体的に与える。

レンズ5,6のレンズ面を回転多面鏡の側から被走査面
の側に向かって、第１乃至第４面とし、第ｉ面の曲率半
径を主走査方向の曲率半径（回転多面鏡３による理想的
な偏向光束の光軸光線が偏向することにより形成される
偏向面による断面上の曲率半径）をri、副走査方向の曲
率半径（光軸を通り、上記偏向面に直交する偏向直交面
による断面上の曲率半径）をri′、第ｉ面と第（ｉ＋
１）面との間の面間隔をdi、回転多面鏡３の側からｊ番
目のレンズの屈折率をnjとする。

ｉ ri ri′ di ｊ nj １ −107.774 ∞ 5.672 １ 1.71221 ２ ∞ ∞ 10.966 ３ ∞ −52.565 6.807 ２ 1.675 ４ − 45.569 −12.052 なお、上記値は、主走査方向に関する合成焦点距離fm
を100に規格したときの値である。

このとき主走査方向に明るさはF/No＝54.7、有効偏向
角２θ＝67.8゜、回転多面鏡３への入射光束の光軸光線
と第２の結像光学系の光軸とのなす角α＝60゜、回転多
面鏡３の内接円半径Ｒと上記fmの比R/fm＝0.132、副走
査方向の合成焦点距離fs＝22.698、横倍率β＝−4.12で
ある。

この第２の結像光学系に対し偏向光束を入射させたと
きの像面湾曲は第３図に示す如くである。破線が主走査
方向に関するもの、実線が副走査方向のものである。

さて、光路長変更装置の固定部8aは、第１図に示すよ
うに凸のルーフミラーであり、可動部8bは同図に示すよ
うに凹のルーフミラーである。

各ルーフミラーの鏡面のなす角は90゜に設定されてい
るので、シリンダーレンズ２から回転多面鏡の偏向反射
面４へ向かう光束は、第４図に示すように、固定部8aと
可動部8bにより、長方形の３辺をなすように光路を曲げ
られる。

固定部8aに対して可動部8bを第４図に示すようにΔａ
だけ変位させると、シリンダーレンズ２と偏向反射面４
との間の光路長は２Δａだけ変化する。

今、ある走査位置に於いて、副走査方向の像面湾曲を
補正するために、シリンダーレンズ２による線像の結像
位置を変位させるべき距離をΔＸとすれば、この距離は
第２図に即して説明したΔＸ′に対してΔＸ′／β^２で
あり、これを可動部8bの変位で行うとすれば変位Δａ
は、ΔＸ′/2β^２とすれば良い。

第５図は、第３図に示した副走査方向の像面湾曲（実
線の曲線）を補正するために、走査位置とともに可動部
をどのように変位させるべきかを示す図である。

即ち、図の右側は線像の位置が像側へ変位するように
可動部8bを移動させることを意味し、左側は線像の位置
が光源側へ変位するように可動部8bを移動させることを
意味する。即ち、前者の場合には固定部8a、可動部8bの
距離を小さくするように、後者の場合は距離を大きくす
るように可動部8bの変位を制御すれば良い。

このように可動部8bの変位を、各偏向ごとに第５図の
ように制御すると、副走査方向の像面湾曲は、第６図に
示すように、殆ど完全に補正される。その上主走査方向
の像面湾曲は、上記補正行為により殆ど影響されない。

従って、被走査面上での副走査方向の結像スポットの
径は走査位置に拘らず極めて一定したものとなる。また
主走査方向の像面湾曲にともなう主走査方向の結像スポ
ット径の変動は光源装置１における光量調整で補正でき
る。従って高密度の光走査が可能となる。

可動部の変位制御は、本実施例では以下のように行わ
れる。

即ち、可動部8bは、光ピツクアップのフォーカシング
に関連して知られたボイスコイル方式の変位機構で変位
させるようになっている。

また、走査位置と変位量Δａとの関係は、第５図に示
す如きものであり、この関係が駆動部の記憶装置に記憶
されている。そして、偏向光束による走査位置はクロッ
クとの関連で検出され、検出された走査位置に応じて、
副走査方向の像面湾曲を補正するように可動部8aを変位
させるのである。

像面湾曲の補正はまたフィードバック式に行ってもよ
い。

これを行うには、例えば以下のようにする。

即ち、第２の結像光学系と被走査面との間に半透鏡を
配して、偏向光束の一部を分離光束として分離して被走
査面と等価な面に導き、この面を走査させる。この面の
上に走査方向に渡ってCCDの如きイメージセンサーを複
数個設ける。各センサーに於ける受光素子配列方向は、
上記等価な面の走査される方向と直交させる。そして上
記分離光束が各センサーの位置を通過するときに、分離
光束のスポットの径をセンサーの出力により検知する
と、この結果から副走査方向の像面湾曲か検出できるの
で、このとき副走査方向の結像スポット径が所定の値と
なるように光路長変更装置の可動部の変位をフィードバ
ック制御すれば良いのである。半透鏡を用いるかわりに
通常のミラーを用い、光源として２つの発光源を持つLD
アレイを用い、その一方の発光源からの光束を上記被走
査面と等価な面に導くようにしても良い。

［発明の効果］ 以上、本発明によれば新規な光走査方法を提供でき
る。この方法は上記の如き構成となっているので、光源
や第１の結像光学系を移動させることなく、且つ、副走
査方向に相当の像面湾曲を有する第２の結像光学系を用
いても、良好な高密度光走査が可能とすることができ
る。なお、光路長変更装置のルーフミラーやルーフプリ
ズムのルーフ角は、実施例で説明した90゜に限らず、他
の角度に設定することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例装置を説明するための図、
第２図ないし第６図、は上記実施例との関連で、本発明
を説明するための図である。 １……光源装置、２……第１の結像光学系としてのシリ
ンダーレンズ、３……回転多面鏡、４……偏向反射面、
5,6……第２の結像光学系を構成するレンズ、７……被
走査面、8a……光路長変更装置の固定部、8b……光路長
変更装置の可動部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源装置からの光束を第１の結像光学系に
   より主走査対応方向に長い線像として結像せしめ、上記
   線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有する回転多面鏡
   により上記光束を偏向させ、副走査方向に関して上記偏
   向反射面による偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に
   略共役な関係にする第２の結像光学系により偏向光束を
   上記被走査面上にスポット状に結像せしめ、上記被走査
   面を光走査する光走査方式において、 上記第１の結像光学系と回転多面鏡との間に、固定部と
   可動部と駆動部とからなり、ルーフプリズム及び／また
   はルーフミラーの組合せで上記固定部及び可動部が構成
   される光路長変更装置を配備し、 この光路長変更装置の可動部を上記駆動部により、偏向
   光束の各偏向毎に、上記第２の結像光学系による副走査
   方向の像面湾曲に応じて圧電素子もしくは磁歪素子によ
   り駆動して変位させ、上記副走査方向の像面湾曲を補正
   しつつ光走査を行うことを特徴とする、光走査方法。