JP2721619B2 - 光走査装置・光走査用ホログラムレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光走査装置および光走
査用ホログラムレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】光源装置から放射される光束を偏向さ
せ、偏向光束を結像レンズ系で被走査面上に光スポット
として集光させて光走査を行う光走査装置は、光プリン
ター等に関連して従来から種々の方式のものが広く知ら
れている。このような光走査装置の典型的な２例を図４
に示す。

【０００３】図４（Ａ）において光源装置１０は、例え
ば半導体レーザーと、この半導体レーザーから放射され
るレーザー光束を実質的な平行光束にするコリメートレ
ンズとを有し、平行光束を放射する。放射された平行光
束は偏向装置である回転多面鏡２０の偏向反射面２１の
一つに入射して反射され、回転多面鏡２０の回転に伴い
等角速度的に偏向される。

【０００４】偏向光束はｆθレンズ３１と長尺のシリン
ダーレンズ３３とにより構成される結像レンズ系により
被走査面４０上に光スポットとして集光され、偏向光束
の偏向に伴い等速的に光走査を行う。

【０００５】ここで一般に、光源装置から被走査面に到
る光路を直線的に展開した状態を想定し、この仮想的な
展開状態において主走査方向と平行に対応する方向を
「主走査対応方向」、副走査方向と平行に対応する方向
を「副走査対応方向」と呼ぶことにする。

【０００６】図４（Ｂ）において、光源装置１０から放
射された平行光束は、線像結像光学系であるシリンダー
レンズ１１により副走査対応方向にのみ集束傾向を与え
られて回転多面鏡２０の偏向反射面の近傍に「主走査対
応方向に長い線像」として結像する。光束は偏向反射面
により反射偏向されると偏向光束となって、ｆθレンズ
３２と長尺のシリンダーレンズ３４とにより構成される
結像レンズ系により、被走査面４０上に光スポットとし
て集光され、被走査面４０を主走査する。

【０００７】図４において、符号４０で示す被走査面は
偏向光束が光スポットとして集光するべき仮想的な平面
であり、一般に、光導電性の感光媒体の表面が、この被
走査面に合致して配備される。

【０００８】近来、光走査装置は記録画像の像質向上が
求められている。光走査による記録画像の像質向上には
光走査の高密度化が必要であり、高密度の光走査で良好
な記録画像を実現するためには、光スポット径が主走査
領域で大きく変動せず安定していること、主走査ライン
が副走査方向へ変動してジターを生じないこと、が必要
である。

【０００９】先ず、ジターの原因となる、主走査ライン
の変動に就き説明すると、この変動は偏向装置における
偏向反射面の法線方向が、副走査対応方向に微小角変動
する所謂「面倒れ」により発生する。図４（Ａ）（Ｂ）
の光走査装置は何れも、この面倒れによる主走査ライン
変動を補正する機能を有している。

【００１０】即ち、図４（Ａ）の光走査装置では、結像
レンズ系のシリンダーレンズ３３が副走査対応方向にの
み正のパワーを有し、その焦点面を被走査面４０に合致
させている。このため、偏向光束に対する「副走査対応
方向における結像作用」はシリンダーレンズ３３の作用
が支配的となり、偏向反射面の面倒れにより偏向光束の
方向が副走査対応方向に変動しても、被走査面４０上の
光スポットは副走査方向に殆ど変動しない。この面倒れ
補正方式は、面倒れが比較的小さい場合に有効である。

【００１１】図４（Ｂ）の光走査装置では、光源装置か
らの光束が偏向装置の偏向反射面近傍に「主走査対応方
向に長い線像」として結像するので、結像レンズ系によ
る被走査面４０上の光スポットは、副走査対応方向に関
しては結像レンズ系による上記線像の実像である。即
ち、副走査対応方向に関しては、「上記線像と光スポッ
トとが共役関係にある」ので、偏向反射面の面倒れによ
り偏向光束の方向が副走査対応方向に変動しても、被走
査面４０上の光スポット位置は副走査方向に変動しな
い。

【００１２】次に、光スポット径の問題に就き説明する
と、光スポットは、被走査面４０上における光束断面形
状である。偏向光束は、有効主走査領域に渡って主・副
走査対応方向とも結像レンズ系により被走査面上に結像
するのが理想であり、これが実現できれば、光スポット
径は光走査を通じて変動しない。しかし、上記理想を実
現することは、結像ｆθレンズ系における像面湾曲を主
・副走査対応方向とも完全に補正することを意味し、実
際には不可能である。実際上からすると、主走査対応方
向における像面湾曲を十分に補正すると、副走査対応方
向の像面湾曲の十分な補正が困難になる。

【００１３】副走査対応方向における像面湾曲は「偏向
光束の副走査対応方向における結像位置が、光走査に伴
い主走査対応方向に描く空間的な軌跡」であり、被走査
面に対して蛇行的に変動する。このような副走査対応方
向の像面湾曲が存在すると、光スポットの副走査方向の
径が像面湾曲に応じて変動するのである。

【００１４】また、図４（Ｂ）の光走査装置において
は、上記結像レンズ系の光学特性としての像面湾曲のほ
かに「機械的な像面湾曲」とでも称するべきものが現わ
れる。即ち、偏向装置としての回転多面鏡は、その回転
軸が偏向反射面から離れているため、偏向反射面の回転
とともに前記「線像」と偏向反射面との位置関係が変動
する。このため副走査対応方向に関して光スポットに対
する「物点」としての線像の位置が光軸方向へ変動する
ことになり、この変動量が結像レンズ系の副走査対応方
向における縦倍率に従って偏向光束の副走査方向対応の
結像位置を変動させ、この変動が上記光学的な像面湾曲
を助長し、光スポット径の変動も助長するのである。

【００１５】従来、上記のような「面倒れの補正」と
「像面湾曲補正」とは、主として結像レンズの光学特性
を向上させることにより解決が図られており、結果的に
結像レンズ系が大型化したり、コスト高になったりする
問題があった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、上記像面湾曲による
光スポット径変動を有効に軽減ないし除去でき、必要に
応じて面倒れ補正も行い得る新規な光走査装置および光
走査用ホログラムレンズの提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明の光走査装置は
「光源装置から放射される光束を偏向反射面を持つ偏向
装置により偏向させ、偏向光束を結像レンズ系により被
走査面上に光スポットとして集光して光走査を行う」装
置である。「結像レンズ系」は、光走査用ホログラムレ
ンズを有する。「光走査用ホログラムレンズ」は、副走
査対応方向にのみ正の屈折力を有し、副走査対応方向に
おける像面湾曲を補正するように、主走査対応方向に滑
らかに曲げられた形状を持つ（請求項１）。

【００１８】この発明は偏向装置における「面倒れ」の
有無に拘らず適用可能であり、従って、偏向装置は、面
倒れが殆どないと言われている、ガルバノミラーや回転
２面鏡、ピラミダルミラー等を用いることができる。

【００１９】この発明の光走査装置は「光源装置から平
行光束が放射され、この平行光束が偏向装置としての回
転多面鏡により偏向され、結像レンズ系がｆθレンズと
光走査用ホログラムレンズとにより構成される」ように
することができるし（請求項２）、「光源装置から平行
光束が放射され、この平行光束が線像結像光学系により
偏向装置としての回転多面鏡の偏向反射面近傍に、主走
査対応方向に長い線像として結像され、結像レンズ系
が、ｆθレンズと光走査用ホログラムレンズにより構成
される」ようにすることができる（請求項３）。また、
結像レンズをｆθレンズと光走査用ホログラムレンズと
で構成する場合に、光走査用ホログラムレンズの配置位
置は、「ｆθレンズと被走査面との間」でも良いし（請
求項４）、「回転多面鏡とｆθレンズとの間」でも良い
（請求項５）。

【００２０】請求項６の発明は請求項１または２または
３または４または５記載の光走査装置に使用される「光
走査用ホログラムレンズ」である。

【００２１】ホログラムレンズは、ホログラムによりレ
ンズ作用を実現したもので、ホログラム部分は光の干渉
を利用して作製しても良いし、コンピューターにより設
計して印刷等の手段で作製してもよい。このようなレン
ズ作用を持つホログラムを透明で塑性変形可能な薄板
（例えばプラスチック板）の表面に一体化する。この一
体化は、例えばフィルム状に形成されたホログラムを薄
板表面に接着してもよいし、あるいは上記薄板表面に直
接ホログラムの形成を行っても良い。もちろん、この光
走査用ホログラムレンズは、副走査対応方向にのみ正の
屈折力を有し、副走査対応方向における像面湾曲を補正
するように、主走査対応方向に滑らかに曲げられた形状
を持つ。

【００２２】

【作用】図３（Ａ）において符号３０はホログラムレン
ズを示している。このホログラムレンズ３０は細板状で
あって、長手方向に直交する幅方向にのみ正の屈折力を
有する。従って、図に示すように、ホログラムレンズ３
０に平行光束ＬＦを入射させると、ホログラムレンズ３
０を透過した光束は、ホログラムレンズ３０の幅方向に
のみ集束傾向を与えられて、ホログラムレンズ３０の長
手方向に平行な線像を結像する。

【００２３】図３（Ｂ）は、図４（Ｂ）に示す光走査装
置においてシリンダーレンズ３４の代わりに図３（Ａ）
に示すホログラムレンズ３０を配備した状態を示す。ホ
ログラムレンズ３０は長手方向（図の上下方向）を、主
走査対応方向に平行にして設けられるが、そのレンズ作
用はシリンダーレンズ３４と等価に設定されている。こ
のときホログラムレンズ３０とｆθレンズとによる結像
レンズ系において、主走査対応方向の像面湾曲が良好に
補正されているものとすると、結像レンズ系により結像
する偏向光束の主走査対応方向の結像位置は有効主走査
領域に渡って実質的に被走査面４０と合致する。このと
き副走査対応方向の結像位置は、被走査面４０に対して
ずれ、例えば破線５０で示すような「副走査対応方向に
おける像面湾曲」が発生する。

【００２４】ホログラムレンズ３０は副走査対応方向に
おいて正の屈折力を持つから、これを光軸ＡＸ方向に平
行移動すると、それに伴い副走査対応方向における結像
位置も光軸方向へずれる。

【００２５】そこで図３（Ｃ）に示すように、ホログラ
ムレンズ３０を、副走査対応方向の像面湾曲５０に応じ
て、これを補償するように主走査対応方向（図の上下方
向）に滑らかに曲げることにより、偏向光束の副走査対
応方向における偏向光束の結像位置（破線で示す）を実
質的に被走査面４０に合致させることができる。

【００２６】なお、ホログラムレンズ３０は主走査対応
方向にはパワーを持たないので、ホログラムレンズ３０
を主走査対応方向に変形させても主走査対応方向におけ
る偏向光束の結像位置が影響を受けることはない。

【００２７】

【実施例】図１は、図４（Ａ）に即して説明した型の光
走査装置に、この発明を適用した１実施例を示す。繁雑
を避けるために、混同の虞れがないと想われるものに就
いては図４（Ａ）におけると同一の符号を用いた。

【００２８】光源装置１０から放射された平行光束は回
転多面鏡２０の等速回転に伴い等角速度的に偏向され
る。偏向光束は、ｆθレンズ３１と長尺のホログラムレ
ンズ３３Ａとにより構成される結像レンズ系により、被
走査面４０上に光スポットとして集光され、偏向光束の
偏向に伴い等速的に光走査を行う。

【００２９】ホログラムレンズ３３Ａは、副走査対応方
向にのみ正のパワーを持ち、ｆθレンズ３１とホログラ
ムレンズ３３Ａとによる結像レンズ系の副走査対応方向
の像面湾曲を補正できるような形状に、主走査対応方向
へ滑らかに曲げられている。

【００３０】図２は、図４（Ｂ）に即して説明した型の
光走査装置に、この発明を適用した１実施例を示してい
る。ここでも繁雑を避けるため、混同の虞れがないと想
われるものに就いては図４（Ｂ）におけると同一の符号
を用いた。

【００３１】光源装置１０から放射された平行光束は、
シリンダーレンズ１１により副走査対応方向にのみ集束
傾向を与えられて、回転多面鏡２０の偏向反射面の近傍
に主走査対応方向に長い線像として結像する。光束は偏
向反射面により反射偏向されると偏向光束となり、ｆθ
レンズ３２と長尺のホログラムレンズ３４Ａとにより構
成される結像レンズ系により被走査面４０上に光スポッ
トとして集光され、被走査面４０を主走査する。

【００３２】ホログラムレンズ３４Ａは、副走査対応方
向にのみ正のパワーを持ち、ｆθレンズ３１とホログラ
ムレンズ３４Ａとによる結像レンズ系の副走査対応方向
の像面湾曲および前述した「機械的な像面湾曲」を全体
的に補正できるような形状に主走査対応方向へ滑らかに
曲げられている。

【００３３】ホログラムレンズ３３Ａ，３４Ａをどのよ
うに曲げるかは、光走査装置の設計条件に応じて定まる
から、例えば、このようにして定まる曲がり形状に応じ
た金型を用いる成形加工やプレス加工により、所定の曲
がり形状を有する透明なプラスチック板を形成し、この
プラスチック板の表面にレンズ作用を持つホログラムを
形成するなり接着するなりして、ホログラムレンズを形
成することができる。

【００３４】図１，２の実施例では、ホログラムレンズ
３３Ａ，３４Ａは、被走査面４０の近傍に設けられるた
め「主走査対応方向に長い長尺のもの」になっている
が、前述のように光走査用ホログラムレンズは、偏向装
置とｆθレンズとの間に配備してもよく、このような位
置に配備する場合は、光走査用ホログラムレンズを上記
実施例のものに比して小型化できる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
光走査装置及び光走査用ホログラムレンズを提供でき
る。この発明の光走査用レンズは上記の如き構成となっ
ているので、これを用いてこの発明の光走査装置を構成
することにより、副走査対応方向における像面湾曲を有
効に軽減もしくは除去することができ、また面倒れの補
正も行うことができる。従って、この発明の光走査装置
では、光スポット径の変動やジターのない良好な光走査
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を説明する図である。

【図２】この発明の別実施例を説明する図である。

【図３】この発明の光走査用ホログラムレンズと、同レ
ンズによる像面湾曲補正を説明するための図である。

【図４】従来技術と、その問題点とを説明するための図
である。

【符号の説明】

１０ 光源装置 ２０ 偏向装置としての回転多面鏡 ３１ ｆθレンズ ３３Ａ 光走査用ホログラムレンズ ４０ 被走査面

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源装置から放射される光束を偏向反射面
   を持つ偏向装置により偏向させ、偏向光束を結像レンズ
   系により被走査面上に光スポットとして集光して光走査
   を行う装置であって、 上記結像レンズ系が、副走査対応方向にのみ正の屈折力
   を有する光走査用ホログラムレンズを有し、 この光走査用ホログラムレンズが、副走査対応方向にお
   ける像面湾曲を補正するように、主走査対応方向に滑ら
   かに曲げられていることを特徴とする、光走査装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光走査装置において、 光源装置から平行光束が放射され、この平行光束が偏向
   装置としての回転多面鏡により偏向され、 結像レンズ系が、ｆθレンズと光走査用ホログラムレン
   ズにより構成されることを特徴とする、光走査装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の光走査装置において、 光源装置から平行光束が放射され、この平行光束が線像
   結像光学系により偏向装置としての回転多面鏡の偏向反
   射面近傍に、主走査対応方向に長い線像として結像さ
   れ、 結像レンズ系が、ｆθレンズと光走査用ホログラムレン
   ズにより構成されることを特徴とする、光走査装置。
4. 【請求項４】請求項２または３記載の光走査装置におい
   て、 光走査用ホログラムレンズが、ｆθレンズと被走査面と
   の間に配備されることを特徴とする、光走査装置。
5. 【請求項５】請求項３記載の光走査装置において、 光走査用ホログラムレンズが、回転多面鏡とｆθレンズ
   との間に配備されることを特徴とする、光走査装置。
6. 【請求項６】請求項１または２または３または４または
   ５記載の光走査装置に使用される、光走査用ホログラム
   レンズ。