JP3446267B2 - Scanning position adjustment method for optical scanning device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザープリンタ、ファ
クシミリなどに用いられる光走査装置の走査位置のずれ
を調整する調整方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adjusting method for adjusting a deviation of a scanning position of an optical scanning device used in a laser printer, a facsimile or the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来用いられているレーザービームプリ
ンタ等に用いられる光走査装置を図１９を用いて説明す
る。半導体レーザー等の光源１１から出射し、コリメー
タレンズ１２によって平行ビームとされた光ビームを回
転多面鏡１３で偏向走査し、ｆθレンズ１４によって感
光体面１５上に走査スポットを形成する。回転多面鏡１
３の回転につれて、光束はまず水平同期センサ１６に入
射し、その時点から所定回転後に記録信号による強度変
調が行われることによって水平同期がとられる。ｆθレ
ンズ１４は回転多面鏡１３が等速回転したときに走査ス
ポットの移動速度が等速になるような歪曲収差が与えら
れている。2. Description of the Related Art An optical scanning device used in a conventional laser beam printer or the like will be described with reference to FIG. A light beam emitted from a light source 11 such as a semiconductor laser and collimated by a collimator lens 12 is deflected and scanned by a rotary polygon mirror 13, and a scanning spot is formed on a photoconductor surface 15 by an fθ lens 14. Rotating polygon mirror 1
With the rotation of 3, the light beam first enters the horizontal synchronization sensor 16, and from that time point, after the predetermined rotation, the intensity is modulated by the recording signal to achieve horizontal synchronization. The fθ lens 14 is provided with distortion aberration so that the moving speed of the scanning spot becomes constant when the rotary polygon mirror 13 rotates at constant speed.

【０００３】通常レーザービームプリンタ等に用いられ
る光学系の場合、結像スポット径が比較的大きいことか
ら、光学系に現れる諸収差の内、主に像面湾曲、非点収
差、歪曲特性の３つを考慮すれば良い。これらを除くた
めの光学系はこれまでに数多く案出されているが、その
なかで装置の単純化のためにレンズ枚数を極力減らした
例として、特公昭６１−４８６８４号に開示される単玉
ｆθレンズがある。しかしこの場合単玉であるため上述
の収差を十分除去するにはレンズ面の自由度が不足し、
従って画角即ち走査角度をあまり大きくとれず、結果と
して光路長が大きく装置全体の大型化を招いていた。ま
たレンズも大口径のものを必要とした。そこで、走査角
度を十分とった上で諸収差を除去したものとしては、特
公昭６２−２６４４４号、特開平３−２１７８１２号等
が開示されている。In the case of an optical system normally used in a laser beam printer or the like, since the image forming spot diameter is relatively large, among the various aberrations appearing in the optical system, mainly the field curvature, astigmatism, and distortion characteristics are three. You only need to consider one. Many optical systems have been devised to remove these, and among them, as an example in which the number of lenses is reduced as much as possible in order to simplify the device, a single lens disclosed in JP-B-61-48684. There is an fθ lens. However, in this case, since it is a single lens, the degree of freedom of the lens surface is insufficient to sufficiently remove the above-mentioned aberration,
Therefore, the angle of view, that is, the scanning angle cannot be set very large, resulting in a large optical path length and an increase in the size of the entire apparatus. The lens also needed a large aperture. Then, Japanese Patent Publication No. 62-26444 and Japanese Patent Laid-Open No. 3-217812 are disclosed as those in which various aberrations are removed after a sufficient scanning angle.

【０００４】また、従来のレーザービームプリンタ等の
光走査装置に用いられる回転多面鏡には、通常、多面鏡
の製作過程で生じる各面の平行度の誤差や、多面鏡を回
転軸に取り付けることによって生じる誤差があり、反射
された光束の進行方向が偏向面に垂直な面内で変化し
て、走査ピッチむらが生じてしまう。そこでピッチむら
が画像上で観測できない程度にそれらの誤差を小さくす
るためには、多面鏡の加工等の製造工程に長時間を要し
たり、製造歩留まりが悪化する等により、極めて高価な
ものになってしまう。そこで、従来、これを補正するた
めの種々の発明もなされている。Further, in a rotary polygon mirror used in an optical scanning device such as a conventional laser beam printer, usually, an error in parallelism of each surface which occurs in the manufacturing process of the polygon mirror or the polygon mirror is attached to a rotary shaft. There is an error caused by this, and the traveling direction of the reflected light beam changes in a plane perpendicular to the deflection surface, resulting in uneven scanning pitch. Therefore, in order to reduce such errors to the extent that pitch unevenness cannot be observed on the image, it takes a long time for the manufacturing process such as processing of the polygon mirror, and the manufacturing yield deteriorates, making it extremely expensive. turn into. Therefore, various inventions have been conventionally made to correct this.

【０００５】特開昭４８−４９３１５号、特開昭５６−
３６６２２号に示される共役型倒れ補正方式は、偏向面
（以下主走査面と記す）と偏向面に垂直な面（以下副走
査面と記す）のパワーの異なるアナモルフィックな走査
光学系を用い、副走査面では回転多面鏡の反射面に光束
を結像させ、反射面と感光体面が光学的に共役となるよ
うにしたものである。JP-A-48-49315 and JP-A-56-
The conjugate tilt correction method disclosed in Japanese Patent No. 36622 uses an anamorphic scanning optical system in which the powers of a deflecting surface (hereinafter referred to as a main scanning surface) and a surface perpendicular to the deflecting surface (hereinafter referred to as a sub-scanning surface) are different. On the sub-scanning surface, a light beam is imaged on the reflecting surface of the rotary polygon mirror so that the reflecting surface and the photoconductor surface are optically conjugate.

【０００６】また、特開昭５２−１５３４５６号、特開
昭５８−１３４６１８号に示される緩和型倒れ補正方式
は、感光体面近傍に長尺の円筒レンズを配して、面倒れ
による副走査面の偏向方向変化を緩和するようにしたも
のである。Further, in the relaxation type tilt correction system disclosed in JP-A-52-153456 and JP-A-58-134618, a long cylindrical lens is arranged in the vicinity of the surface of the photosensitive member, and a sub-scanning surface due to surface tilt occurs. The change in the deflection direction of is reduced.

【０００７】また、特開平３−１００６２０に示される
ポリゴン割り出し補正方式は、面倒れ誤差を有する２面
の多面鏡を用い、２面であることを利用して各面の相対
的な面倒れ量がほぼゼロになるように回転多面鏡取り付
け位置を調整するようにしたものである。Further, the polygon index correction method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-100620 uses a two-sided polygon mirror having a surface tilt error and utilizes the fact that it is two surfaces, so the relative amount of surface tilt of each surface. The position of the rotary polygon mirror is adjusted so that is almost zero.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の従来
例特公昭６２−２６４４４号は、２枚以上のレンズ系で
あり、しかも大口径で高屈折率のレンズを必要としてい
た。なぜなら図１９に示すように従来の複数枚のレンズ
を用いた走査光学系の基本的考え方は、入射瞳から離し
た位置に正のパワーをもつ第２レンズ１４２を配するこ
とにより負の歪曲収差を発生させて等速走査性を持た
せ、その手前に負の第１レンズ１４１を配してペッツバ
ール和を小さくするというものであった。このような光
学系の場合、ペッツバール和を小さくするために第２レ
ンズ１４２での像高を十分とる必要があり、必然的に大
口径にならざるを得なかった。また十分な負の歪曲収差
を発生させるために高屈折率になりがちであった。However, the above-mentioned conventional example Japanese Patent Publication No. 62-26444 requires a lens system of two or more lenses, and has a large aperture and a high refractive index. This is because, as shown in FIG. 19, the basic idea of the conventional scanning optical system using a plurality of lenses is that by disposing the second lens 142 having a positive power at a position away from the entrance pupil, a negative distortion aberration is generated. Is generated so as to have a constant velocity scanning property, and the negative first lens 141 is arranged in front of this to reduce the Petzval sum. In the case of such an optical system, it is necessary to secure a sufficient image height at the second lens 142 in order to reduce the Petzval sum, which inevitably results in a large aperture. Also, the refractive index tends to be high in order to generate sufficient negative distortion.

【０００９】また、特開平３−２１７８１２号は曲面の
反射面を有する回転多面体の外側を曲面の透明部材で覆
うことによって上述の諸収差を除去するものであった
が、構成は簡単であるものの、反射面形状、透明部材形
状ともにアナモルフィックな非球面形状を必要とするた
め、素子の製造が困難で高価になるという課題を有して
いた。In Japanese Patent Laid-Open No. 3-217812, the above-mentioned various aberrations are eliminated by covering the outside of a rotating polyhedron having a curved reflecting surface with a curved transparent member, but the structure is simple. However, since both the reflecting surface shape and the transparent member shape require an anamorphic aspherical surface, there is a problem that the device is difficult to manufacture and expensive.

【００１０】また、倒れ補正光学系についても、上述し
た共役型においては、球面レンズに比べて特殊な製造方
法を要するトロイダルレンズを用いねばならなかった
り、円筒レンズを用いる場合にはレンズ枚数を多数要し
たりして高価にならざるを得ず、また装置の大型化をま
ねいていた。また上述した緩和型の場合は、長尺の円筒
レンズを必要とするため高価であったり、倒れ補正倍率
が低いという課題を有していた。またポリゴン割り出し
補正方式では、特別な倒れ補正光学系は必要としないも
のの、上述したような回転多面鏡方式の走査光学系自体
が持つ課題についてはなんら解決の方法が開示されてい
なかった。Regarding the tilt correction optical system, in the above-mentioned conjugate type, a toroidal lens which requires a special manufacturing method as compared with a spherical lens must be used, and when a cylindrical lens is used, a large number of lenses are required. It was necessary to make it expensive, and it also led to an increase in the size of the device. Further, in the case of the relaxation type described above, there are problems that it is expensive because a long cylindrical lens is required and that the tilt correction magnification is low. Further, although the polygon index correction system does not require a special tilt correction optical system, no solution has been disclosed for the problems of the scanning optical system itself of the rotary polygon mirror system as described above.

【００１１】そこで本発明は上述の課題に鑑みてなされ
たもので、簡単で小型かつ高解像度、高速の光走査装置
を実現するための走査位置の調整方法を提供することを
目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a scanning position adjusting method for realizing a simple, small-sized, high-resolution and high-speed optical scanning device.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
光走査装置の走査位置調整方法は、反射面と所定の収差
を補正する如く形状を定められた面を有する複数の光学
素子を回転させて光束を偏向走査する光走査装置の走査
位置調整方法において、前記複数の光学素子の配置を、
前記反射面に平行で、かつ前記反射面に投影された前記
光学素子の回転軸（_Z）に対して垂直な軸（ｙ）回りの
回転角βが前記回転軸に対してほぼ対称となるように調
整することを特徴とする。本発明の請求項２記載の光走
査装置の走査位置調整方法は、前記複数の光学素子は２
個の光学素子であって、前記２個の光学素子のうちいず
れか一方の配置を調整することを特徴とする。本発明の
請求項３記載の光走査装置の走査位置調整方法は、前記
複数の光学素子は２個の光学素子であって、前記２個の
光学素子を一体として調整することを特徴とする。本発
明の請求項４記載の光走査装置の走査位置調整方法は、
反射面と所定の収差を補正する如く形状を定められた面
を有する２個の光学素子を回転させて光束を偏向走査す
る光走査装置の走査位置調整方法において、前記光学素
子を支持する支持手段の位置決め面形状の測定値に基づ
いて、前記光学素子間の走査位置ずれが小さくなる位置
に前記光学素子を配置することを特徴とする。本発明の
請求項５記載の光走査装置の走査位置調整方法は、前記
位置決め面形状の測定値の、偏向走査のための回転の周
期成分の極大点と極小点を結ぶ直線と、前記２個の光学
素子の反射面が、ほぼ平行になる位置に前記光学素子を
配置することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a scanning position adjusting method for an optical scanning device, comprising: a plurality of optical elements each having a reflecting surface and a surface having a shape determined so as to correct a predetermined aberration. In the scanning position adjusting method of an optical scanning device that rotates and deflects and scans a light beam, the arrangement of the plurality of optical elements is
The rotation angle β about the axis (y) parallel to the reflection surface and projected on the reflection surface about the axis (y) perpendicular to the rotation axis ( _Z ) of the optical element is substantially symmetrical with respect to the rotation axis. It is characterized by adjusting to. According to a second aspect of the present invention, in the scanning position adjusting method for an optical scanning device, the plurality of optical elements are two.
The number of the optical elements is one, and the arrangement of any one of the two optical elements is adjusted. According to a third aspect of the present invention, in the scanning position adjusting method of the optical scanning device, the plurality of optical elements are two optical elements, and the two optical elements are integrally adjusted. A scanning position adjusting method for an optical scanning device according to claim 4 of the present invention is
In a scanning position adjusting method for an optical scanning device, wherein two optical elements having a reflecting surface and a surface whose shape is determined so as to correct a predetermined aberration are rotated to deflect and scan a light beam, a supporting means for supporting the optical element. Based on the measured value of the shape of the positioning surface, the optical element is arranged at a position where the scanning position deviation between the optical elements becomes small. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting a scanning position of an optical scanning device, wherein a straight line connecting a maximum point and a minimum point of a periodic component of rotation for deflection scanning of the measured value of the positioning surface shape, and the two The optical element is arranged at a position where the reflection surfaces of the optical element are substantially parallel to each other.

【００１３】[0013]

【実施例】本発明は、レンズ作用と偏向鏡の機能を１部
品で果たししかも安価に製造できる光学素子（レンズミ
ラー）を複数枚用いる走査光学系において、走査位置ず
れのない調整方法を実現するものである。図１に本発明
の光学系の概要をレンズミラー３を２枚用いた例を用い
て説明する。半導体レーザー等の光源１より出射した光
をコリメータレンズ２によって細い光ビームとされる。
光ビームは紙面垂直方向でほぼ反射面Ｒ１上にある回転
軸（点Ｏ）を中心に回転するレンズミラー３の入射面Ｓ
１に入射した後、反射面Ｒ１で反射され、出射面Ｓ２か
ら出射する。レンズミラー３が回転することによって光
ビームは偏向される。（以下回転レンズミラー方式と呼
ぶ）偏向された光ビームは結像レンズ４に入射し、感光
体５上にスポットを形成する。モーターの１回転で２個
のレンズミラー３が上述の動作を繰り返すため、２回の
走査が行われる。モーターの回転数には限界があるため
レンズミラー３を複数化することは走査の高速化に効果
的である。結像レンズ４は、１枚の球面レンズで通常の
レーザービームプリンタとして十分な性能が得られる
が、さらに高性能を得るために複数枚用いてもよいし、
非球面レンズを用いても良い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention realizes an adjusting method in which there is no scanning position deviation in a scanning optical system using a plurality of optical elements (lens mirrors) which can perform a lens function and a function of a deflecting mirror by one component and can be manufactured at low cost. It is a thing. An outline of the optical system of the present invention will be described with reference to FIG. 1 by using an example in which two lens mirrors 3 are used. The light emitted from the light source 1 such as a semiconductor laser is made into a thin light beam by the collimator lens 2.
The light beam is incident on the incident surface S of the lens mirror 3 which rotates about the rotation axis (point O) on the reflecting surface R1 in the direction perpendicular to the paper surface.
After entering 1, the light is reflected by the reflecting surface R1 and is emitted from the emitting surface S2. The light beam is deflected by the rotation of the lens mirror 3. The deflected light beam (hereinafter referred to as a rotating lens mirror system) enters the imaging lens 4 and forms a spot on the photoconductor 5. Since the two lens mirrors 3 repeat the above-mentioned operation by one rotation of the motor, scanning is performed twice. Since the number of rotations of the motor is limited, using a plurality of lens mirrors 3 is effective in increasing the scanning speed. The imaging lens 4 can obtain sufficient performance as an ordinary laser beam printer with one spherical lens, but a plurality of lenses may be used to obtain higher performance.
You may use an aspherical lens.

【００１４】さらに本発明の光学系は光学素子の数を減
らせるのみならず素子の小型化にも顕著な効果を有す
る。以下その原理を説明する。図２は本発明の光学系を
レンズミラー３での反射面Ｒ１で展開した等価な光学系
である。図２からわかるように、本発明の光学系と従来
の複数枚のレンズを用いた走査光学系との違いは、まず
第１レンズ（レンズミラー３）の第１面Ｓ１が入射瞳よ
り手前にあること、さらに第１レンズが光ビームの入射
角度の１／２の角度回転しているのと等価であることで
ある。 前者は、入射瞳より手前に第１面Ｓ１が位置す
ることにより、第１面Ｓ１に負のパワーを持たせること
によって、第１面Ｓ１が負の歪曲収差の発生とペッツバ
ール和を小さくすることの両方の役割を同時に持つこと
が出来る。従って、第２レンズの負の歪曲収差の発生量
を小さくすることができるため、従来入射瞳との距離を
とることで大きくなりがちであった第２レンズ（結像レ
ンズ４）を入射瞳に近づけることができ、小径化が可能
である。この場合、第１レンズ（レンズミラー３）がほ
ぼ入射瞳位置にあるため、第２レンズをそれほど入射瞳
から離さずに第２レンズでの像高をとれ、ペッツバール
和も小さくすることができる。また、第２レンズの負の
歪曲収差の発生量を小さくできるということは、第２レ
ンズの低屈折率化にもつながる。さらに第１面Ｓ１で負
の歪曲を与えているために第２レンズ手前の光ビームが
さほど広角に振られないことも小径化に効果がある。ま
た後者は、図２に示されるように回転レンズ鏡３の入射
面Ｓ１と出射面Ｓ２は画角につれて画角の１／２だけ同
じ方向に回転するため、結果的に半分の画角しか入射せ
ず、口径もほぼ半分で済む。Further, the optical system of the present invention not only can reduce the number of optical elements, but also has a remarkable effect on miniaturization of the elements. The principle will be described below. FIG. 2 shows an equivalent optical system in which the optical system of the present invention is developed on the reflecting surface R1 of the lens mirror 3. As can be seen from FIG. 2, the difference between the optical system of the present invention and the conventional scanning optical system using a plurality of lenses is that the first surface S1 of the first lens (lens mirror 3) is located in front of the entrance pupil. That is, it is equivalent to that the first lens is rotated by 1/2 of the incident angle of the light beam. In the former case, the first surface S1 is located in front of the entrance pupil, so that the first surface S1 has a negative power, so that the first surface S1 reduces negative distortion and Petzval sum. You can have both roles of. Therefore, since the amount of negative distortion generated by the second lens can be reduced, the second lens (imaging lens 4), which has tended to be large by increasing the distance from the entrance pupil, is used as the entrance pupil. It is possible to bring them closer together, and it is possible to reduce the diameter. In this case, since the first lens (lens mirror 3) is almost at the entrance pupil position, the image height at the second lens can be taken without separating the second lens from the entrance pupil so much, and the Petzval sum can be reduced. Also, the fact that the amount of negative distortion produced by the second lens can be reduced leads to a reduction in the refractive index of the second lens. Further, since the negative distortion is given to the first surface S1, the light beam in front of the second lens is not shaken at a wide angle, which is also effective in reducing the diameter. In the latter, as shown in FIG. 2, the entrance surface S1 and the exit surface S2 of the rotary lens mirror 3 rotate in the same direction by ½ of the angle of view according to the angle of view, so that only half the angle of view is incident. No, and the caliber is almost half.

【００１５】下表１に回転レンズミラー方式の光学設計
例を、図３のパラメーターの記載方法に従って示す。レ
ンズ面はすべて球面である。Table 1 below shows an example of the optical design of the rotary lens mirror system according to the parameter description method of FIG. All lens surfaces are spherical.

【００１６】[0016]

【表１】 [Table 1]

【００１７】上記の光学系により、走査幅２１０ｍｍに
わたって像面湾曲がメリジオナル、サジッタル両方向あ
わせて±２．５ｍｍ以内、ｆθ特性が１．４％以内の高
解像度な走査特性が得られている。With the above optical system, a high resolution scanning characteristic is obtained in which the field curvature is within ± 2.5 mm in both meridional and sagittal directions and the fθ characteristic is within 1.4% over a scanning width of 210 mm.

【００１８】つぎに本発明の特徴をなすところの、複数
のレンズミラーを用いるときの走査ピッチむらの除去方
法について説明する。Next, a method of eliminating the scanning pitch unevenness when using a plurality of lens mirrors, which is a feature of the present invention, will be described.

【００１９】本発明は、各レンズミラーの位置や角度の
配置を走査ピッチむらが発生しないように調整する、あ
るいは支持部材との位置決めと調整を適切に組み合わせ
ることによって偏向装置の走査ピッチむら除去を行う。
その際、レンズミラーの配置を絶対的に高精度にするの
ではなく、相対的に高精度になるようにすれば良い。絶
対的な精度が高くなくても、走査線ピッチむらが生じな
い相対的な位置関係とはどういうものか図４を用いて説
明する。図４に示すように各レンズミラー３Ａ、３Ｂは
軸Ｚを中心に回転軌跡を描きながら移動する。レンズミ
ラー３Ａは、回転することによってレンズミラー３Ｂが
回転する前に存在した位置を通過するわけであるが、そ
の時にレンズミラー３Ａがレンズミラー３Ｂと全く同じ
位置にあり、同じ姿勢をしていれば、入射する光束の位
置と方向は一定不変であるから、出射する光束は全く同
じ経路を通過することになる。各レンズミラーは同じ軸
上を回転している訳であるから、このような状態になれ
ばレンズミラー３Ａとレンズミラー３Ｂはつねに同じ回
転軌跡上を通過することになり、走査線ピッチむらは生
じない。According to the present invention, the position and angle of each lens mirror are adjusted so that the scanning pitch unevenness does not occur, or the scanning pitch unevenness of the deflecting device is removed by appropriately combining the positioning and adjustment with the supporting member. To do.
At that time, the arrangement of the lens mirrors may be relatively accurate, rather than absolutely accurate. The relative positional relationship in which the scanning line pitch unevenness does not occur even if the absolute accuracy is not high will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the respective lens mirrors 3A and 3B move around the axis Z while drawing a rotational locus. By rotating the lens mirror 3A, the lens mirror 3A passes through the position that existed before the lens mirror 3B was rotated. At that time, the lens mirror 3A is in the same position as the lens mirror 3B and is in the same posture. For example, since the position and the direction of the incident light flux are constant, the outgoing light flux passes through exactly the same path. Since each lens mirror rotates on the same axis, in such a state, the lens mirror 3A and the lens mirror 3B always pass on the same rotation locus, which causes uneven scanning line pitch. Absent.

【００２０】このように同じ回転軌跡を描くための条件
を図５を用いて説明する。まず、図５に示すように回転
軸に固定した座標系Ｏ−Ｘ、Ｙ、Ｚと、各レンズミラー
に固定した座標系Ｏｉ−ｘ、ｙ、ｚを定義する。座標系
は偏向走査のための回転軸とＺ軸が一致し、反射面Ｒ１
の法線とｘ軸が一致するように設定されている。この系
において各素子に固定した座標系の原点Ｏｉの位置を、
Ｘ＝ｒ・ｃｏｓθ、Ｙ＝ｒ・ｓｉｎθ、Ｚ＝ｚで定義さ
れる円筒座標系表示に変換して（ｒ、θ、ｚ）と表す。
図５では分かりやすいようｚ＝０の例を示してある。ま
た、各レンズミラーに固定した座標系Ｏｉの姿勢の自由
度を座標軸ｘ、ｙ、ｚ軸回りの回転角（α、β、γ）で
表す。ただしｒ、θ、ｚ、α、β、γがすべて０のとき
Ｏｉ−ｘ、ｙ、ｚはＯ−Ｘ、Ｙ、Ｚと一致するようα、
β、γをとる。ここで、各レンズミラーそれぞれの座標
系Ｏｉを回転軸中心に回転したときに（すなわちθを変
化させたときに）それぞれの座標系が互いに一致するよ
うにできれば、すなわち、各レンズミラーの座標系Ｏｉ
の位置と姿勢（ｒ、θ、ｚ、α、β、γ）のうちθを除
いた５自由度が同じ値を取るように位置決めできれば同
じ軌跡を描くことができる。ここで、本発明の記述で
は、このような場合を回転軸に対して対称に配置されて
いると定義する。また、ｒを径方向移動量、θを周方向
回転角、ｚを高さ方向移動量、αを揺れ方向回転角、β
を倒れ方向回転角、γを捻り方向回転角と呼ぶ。The conditions for drawing the same rotation locus in this way will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 5, coordinate systems O-X, Y and Z fixed to the rotation axis and coordinate systems Oi-x, y and z fixed to each lens mirror are defined. In the coordinate system, the rotation axis for deflection scanning coincides with the Z axis, and the reflection surface R1
Is set so that the normal line and the x-axis match. In this system, the position of the origin Oi of the coordinate system fixed to each element is
It is converted into a cylindrical coordinate system display defined by X = r · cos θ, Y = r · sin θ, and Z = z, and expressed as (r, θ, z).
In FIG. 5, an example of z = 0 is shown for easy understanding. The degree of freedom of the posture of the coordinate system Oi fixed to each lens mirror is represented by the rotation angles (α, β, γ) around the coordinate axes x, y, and z. However, when r, θ, z, α, β, and γ are all 0, Oi-x, y, and z are equal to O-X, Y, and Z, α,
Take β and γ. Here, if the coordinate systems Oi of the respective lens mirrors can be made to coincide with each other when rotated about the rotation axis center (that is, when θ is changed), that is, the coordinate system of the respective lens mirrors Oi
The same locus can be drawn if the positioning can be performed so that the five degrees of freedom excluding θ among the positions and orientations (r, θ, z, α, β, γ) have the same value. Here, in the description of the present invention, such a case is defined as being arranged symmetrically with respect to the rotation axis. Further, r is the radial movement amount, θ is the circumferential rotation angle, z is the height movement amount, α is the swing direction rotation angle, and β is
Is called the tilt direction rotation angle, and γ is called the twist direction rotation angle.

【００２１】上述の位置と姿勢（ｒ、θ、ｚ、α、β、
γ）の自由度の定義は数学的に明確であるが、実際の調
整においては捻り方向回転角γの自由度にかえて、ｙ軸
方向に移動させる横方向移動量の自由度を用いるほうが
実用的である。例えば図６の例では基準のレンズミラー
３Ａの位置に対してレンズミラー３Ｂの位置は、捻り方
向にΔγずれているが、これは、基準の径方向位置をｒ
として、Δｙ＝ｒ・ｓｉｎγ、Δｒ＝ｒ・（１−ｃｏｓ
γ）の横方向移動量と径方向移動量の合成と等価であ
る。捻り方向回転角γで調整するよりも、横方向移動量
ｙで調整した方が調整量が小さくて済む。以下の実施例
の説明では横方向移動量ｙの自由度を用い、位置と姿勢
を（ｒ、θ、ｚ、α、β、ｙ）で表現する。The above-mentioned position and orientation (r, θ, z, α, β,
The definition of the degree of freedom of γ) is mathematically clear, but in actual adjustment, it is more practical to use the degree of freedom of the lateral movement to move in the y-axis direction instead of the degree of freedom of the twist direction rotation angle γ. Target. For example, in the example of FIG. 6, the position of the lens mirror 3B deviates from the position of the reference lens mirror 3A by Δγ in the twisting direction.
Δy = r · sin γ, Δr = r · (1-cos
It is equivalent to the combination of the lateral movement amount and the radial movement amount of γ). The adjustment amount can be smaller by adjusting the lateral movement amount y than by adjusting the twisting direction rotation angle γ. In the following description of the embodiments, the degree of freedom of the lateral movement amount y is used, and the position and orientation are represented by (r, θ, z, α, β, y).

【００２２】ところで、従来例で述べた回転多面鏡の場
合は平面鏡なので傾き誤差が走査線ピッチむらに現れる
だけであったが、本発明ではレンズミラー３を回転させ
ることによって走査を行っているため、配置の誤差は、
走査ピッチむらだけでなく主走査方向のスポット位置の
走査線ごとにのずれも生じさせてしまう。これについて
も上述の回転軸対称性が満足されれば生じることはな
い。以下このスポット位置のずれと走査ピッチむらをあ
わせて走査位置ずれと呼ぶ。By the way, in the case of the rotary polygon mirror described in the conventional example, the tilt error only appears in the scanning line pitch unevenness because it is a plane mirror. However, in the present invention, scanning is performed by rotating the lens mirror 3. , The placement error is
Not only the scanning pitch irregularity but also the deviation of the spot position in the main scanning direction for each scanning line occurs. This also does not occur if the above-mentioned rotational axis symmetry is satisfied. Hereinafter, the deviation of the spot position and the unevenness of the scanning pitch are collectively referred to as a scanning position deviation.

【００２３】このように、レンズミラー３の回転軸に対
する配置すなわち位置と姿勢の５自由度（ｒ、ｚ、α、
β、ｙ）を調整して、回転軸に対して対称に配置すれば
走査位置ずれは生じないことがわかる。In this way, the arrangement of the lens mirror 3 with respect to the rotation axis, that is, the five degrees of freedom in position and orientation (r, z, α,
It can be seen that the scanning position shift does not occur if β, y) are adjusted and arranged symmetrically with respect to the rotation axis.

【００２４】上述した回転軸に対する対称性の定義は、
各レンズミラーに固定した座標系Ｏｉ−ｘ、ｙ、ｚが回
転軸まわりに回転することによって互いに一致するとい
うことであったが、位置と姿勢の各自由度ごとの回転軸
対称性についても以下のように定義できる。すなわち、
ある自由度の回転軸対称性を言うときには、その他の自
由度の値をすべて０にしたうえで、上述した全体の回転
対称性が満たされれば、その自由度は回転軸対称である
と定義できる。The definition of symmetry with respect to the rotation axis described above is as follows.
The coordinate systems Oi-x, y, and z fixed to the lens mirrors are supposed to coincide with each other by rotating around the rotation axis, but the rotation axis symmetry for each degree of freedom of position and orientation is also as follows. Can be defined as That is,
When referring to the rotational axis symmetry of a certain degree of freedom, it is possible to define the degree of freedom as rotational axis symmetry if all the values of the other degrees of freedom are set to 0 and the above-mentioned overall rotational symmetry is satisfied. .

【００２５】さて、本発明者らが鋭意検討したところに
よると、走査位置ずれを除去するのに、必ずしも上述の
ように５自由度すべてを調整する必要はなく、倒れ方向
回転角βのみを回転軸対称に調整して、他の自由度につ
いては、位置決め手段によって、レンズミラーの回転軸
対称性を必要精度以内に確保できるようにしたほうがよ
り望ましいことがわかった。According to the studies made by the present inventors, it is not necessary to adjust all the five degrees of freedom as described above to remove the scanning position shift, and only the tilt direction rotation angle β is rotated. It has been found that it is more desirable to adjust the rotational axis symmetry of the lens mirror within the required accuracy by the positioning means for the other degrees of freedom by adjusting the rotational axis symmetrically.

【００２６】図７、図８は位置と姿勢の自由度（ｒ、
ｚ、α、β、ｙ）を動かしたときの図９に示す走査位置
のずれ量Δｓ、Δｍを示している。図９においてΔｓ、
Δｍは、位置と姿勢の自由度（ｒ、ｚ、α、β、ｙ）が
すべて０、すなわち絶対的に精度よく配置されたときの
像面上基準走査線上のスポット位置とある自由度に誤差
をあたえた場合の走査線上のスポット位置のずれ量で、
Δｓは、全偏向角の中での副走査方向（光束の偏向方向
と垂直方向）のずれ量の最大値、Δｍは全偏向角の中で
のの主走査方向（光束の偏向方向）のずれ量の最大値を
表す。7 and 8 show the degrees of freedom of position and orientation (r,
10 shows the shift amounts Δs and Δm of the scanning position shown in FIG. 9 when (z, α, β, y) is moved. In FIG. 9, Δs,
Δm is an error in a certain degree of freedom with the spot position on the reference scanning line on the image plane when the degrees of freedom of position and orientation (r, z, α, β, y) are all 0, that is, when they are arranged with absolutely high accuracy. Is the amount of deviation of the spot position on the scanning line when
Δs is the maximum amount of deviation in the sub-scanning direction (direction perpendicular to the light beam deflection direction) within all deflection angles, and Δm is deviation in the main scanning direction (light beam deflection direction) within all deflection angles. Represents the maximum amount.

【００２７】図７は前述した表１の光学設計例のレンズ
ミラー３の各自由度に誤差を与えたときの副走査方向位
置ずれΔｓを示すグラフである。副走査方向位置ずれΔ
ｓの走査線ごとの変動が走査ピッチむらとなって現れ
る。レーザービームプリンタ等の出力画像において２本
の走査線の互いの走査ピッチむらが画像品位に大きく影
響するのは約４０μｍを越える辺りからである。従って
一本の走査位置ずれ量としてはその半分の２０μｍ程度
が許容量となる。表２に２０μｍの副走査方向走査位置
ずれを与える各自由度の誤差を示す。FIG. 7 is a graph showing the positional deviation Δs in the sub-scanning direction when an error is given to each degree of freedom of the lens mirror 3 of the optical design example of Table 1 described above. Sub-scanning direction displacement Δ
The fluctuation of s for each scanning line appears as uneven scanning pitch. In the output image of a laser beam printer or the like, the unevenness of the scanning pitches of the two scanning lines has a great influence on the image quality from around about 40 μm. Therefore, about 20 μm, which is a half of the displacement amount of one scanning position, is an allowable amount. Table 2 shows the error of each degree of freedom that gives a scanning position shift of 20 μm in the sub-scanning direction.

【００２８】[0028]

【表２】 [Table 2]

【００２９】図８は前述した表１の光学設計例のレンズ
ミラー３の各自由度に誤差を与えたときの主走査方向位
置ずれΔｍを示すグラフである。主走査方向位置ずれΔ
ｍの走査線ごとの変動は画像上の縦ラインのジッタとな
って現れる。レーザービームプリンタ等の出力画像にお
いて上下２個の走査位置がずれることによる縦ラインの
ジッタが画像品位に大きく影響するのは約４０μｍを越
える辺りからである。従って一本の走査位置ずれ量とし
てはその半分の２０μｍ程度が許容量となる。表３に２
０μｍの主走査方向走査位置ずれを与える各自由度の誤
差を示す。FIG. 8 is a graph showing the positional deviation Δm in the main scanning direction when an error is given to each degree of freedom of the lens mirror 3 of the optical design example of Table 1 described above. Misalignment in the main scanning direction Δ
The fluctuation of m for each scanning line appears as the jitter of the vertical line on the image. The vertical line jitter due to the displacement of the upper and lower two scanning positions in the output image of a laser beam printer or the like has a large effect on the image quality from around about 40 μm. Therefore, about 20 μm, which is a half of the displacement amount of one scanning position, is an allowable amount. 2 in Table 3
An error of each degree of freedom that gives a scanning position deviation of 0 μm in the main scanning direction is shown.

【００３０】[0030]

【表３】 [Table 3]

【００３１】図６、図７、表２、表３からわかるよう
に、走査位置ずれΔｓに対して、位置と姿勢の５自由度
のうち倒れ方向の回転角βの誤差がもっとも敏感に影響
することが分かる。表２、表３に示される倒れ方向の回
転角β以外の許容誤差量は、レンズミラー３を位置決め
する部品を後述するような方法で製造したときに容易に
実現される精度、すなわち位置にして数μｍ、角度にし
て百分の数度の範囲内に入っている。ところが倒れ方向
の回転角βの走査位置ずれΔｓの許容誤差のみはそれら
よりも一桁程度高く、通常の製造方法で実現するのは困
難であるため、調整によって精度を確保するのが適切で
ある。As can be seen from FIGS. 6, 7 and Tables 2 and 3, the error of the rotation angle β in the tilt direction most sensitively affects the scanning position deviation Δs among the five degrees of freedom of the position and orientation. I understand. The allowable error amounts other than the rotation angle β in the tilt direction shown in Tables 2 and 3 are set to the accuracy, that is, the position, which is easily realized when the component for positioning the lens mirror 3 is manufactured by the method described later. It is in the range of several μm and several hundredths of an angle. However, only the tolerance of the scan position deviation Δs of the rotation angle β in the tilt direction is higher than those by about one digit, and it is difficult to realize by a normal manufacturing method. Therefore, it is appropriate to ensure accuracy by adjustment. .

【００３２】なお、表７からもわかるように、揺れ方向
回転角αも倒れ方向回転角βについで副走査方向の走査
位置ずれΔｓへの影響度が高い。従ってαとβの両方を
調整し他の自由度は位置決め手段の精度により走査位置
ずれを除去する方法もまた適切である。そのときは、レ
ンズミラー３の位置決め手段の精度は、位置にして数十
μ程度でよい。As can be seen from Table 7, the swing direction rotation angle α also has a great influence on the scan position deviation Δs in the sub-scanning direction next to the tilt direction rotation angle β. Therefore, a method in which both α and β are adjusted and the other degrees of freedom are eliminated by the accuracy of the positioning means is also suitable. At that time, the accuracy of the positioning means of the lens mirror 3 may be about several tens of μ in the position.

【００３３】また、上述の検討における定量値は表１の
光学設計値を用いた場合のものであって、光学設計値が
変われば若干の差異を生じるが、回転レンズミラー方式
の光学系の大部分については同様の傾向を有し、定量的
にも上述の検討はほぼ当てはまる。Further, the quantitative values in the above-mentioned examination are the values when the optical design values in Table 1 are used, and if the optical design values change, there will be some differences. There is a similar tendency for the parts, and the above-mentioned examination is almost applicable to the quantitative analysis.

【００３４】そこで、倒れ方向の回転角β以外の自由度
の位置決めをする方法を、２個のレンズミラーを用いた
実施例で説明する。Therefore, a method of positioning with a degree of freedom other than the rotation angle β in the tilt direction will be described with reference to an embodiment using two lens mirrors.

【００３５】図１０の斜視図にレンズミラー３Ａ、３Ｂ
を位置決め用部材である支持台６に取り付ける方法を示
す。支持台６には高さ方向位置決め面６１、径方向位置
決め面６２が設けられている。高さ方向位置決め面６１
の平面度と径方向位置決め面６２の円筒度は旋盤等で機
械加工することによって十分な精度を達成することが可
能である。すなわち、支持台６を偏向走査の回転軸と同
じ回転軸で回転させながら高さ方向位置決め面６１と径
方向位置決め面６２を固定バイトで精密切削すれば良
い。The lens mirrors 3A and 3B are shown in the perspective view of FIG.
A method of attaching the to the support base 6 as a positioning member will be described. The support base 6 is provided with a height direction positioning surface 61 and a radial direction positioning surface 62. Height direction positioning surface 61
The flatness and the cylindricity of the radial positioning surface 62 can be machined with a lathe or the like to achieve sufficient accuracy. That is, the height-direction positioning surface 61 and the radial-direction positioning surface 62 may be precisely cut with a fixed cutting tool while the support base 6 is rotated about the same rotation axis as the deflection scanning rotation axis.

【００３６】一方、レンズミラー３Ａ、３Ｂには、図示
しないが、図中破線ａ、ｂ、ｃに対応する底面に高さ方
向位置決め用突起が３箇所、図中矢印ｄ、ｅに対応する
位置に径方向位置決め用突起が２箇所設けられている。
高さ方向位置決め用突起は頂点部で３点全て高さ方向位
置決め面６１に接触する。径方向位置決め用突起は側面
部で２点全て径方向位置決め面６２に接触する。これら
５点が支持台に接触することよりレンズミラー３は回転
軸回りの回転のみ許されることになる。すなわち、走査
位置ずれに関わる５自由度がすべて拘束された状態にな
る。ところが傾き方向回転角βの自由度に付いては図７
で述べた理由により、支持台の形状精度を許容誤差以内
に抑えていないため、位置決めの精度が確保されて拘束
されたわけではない。その他の自由度は位置決め精度が
走査位置ずれを許容量以下になるよう抑えられている。On the other hand, although not shown, the lens mirrors 3A and 3B are provided with three protrusions for positioning in the height direction on the bottom surface corresponding to the broken lines a, b and c in the figure, and the positions corresponding to the arrows d and e in the figure. There are two radial positioning projections on the.
The height direction positioning protrusions contact the height direction positioning surface 61 at all three points at the apex. The radial positioning protrusions contact the radial positioning surface 62 at all two points on the side surface. Since these five points come into contact with the support base, the lens mirror 3 is only allowed to rotate around the rotation axis. That is, all the five degrees of freedom related to the scanning position shift are constrained. However, the degree of freedom of the tilt direction rotation angle β is shown in FIG.
For the reason described above, since the shape accuracy of the support base is not suppressed within the allowable error, the positioning accuracy is not secured and restrained. The other degrees of freedom are controlled so that the positioning accuracy is less than the allowable amount of scanning position deviation.

【００３７】そこで、つぎに倒れ方向の回転角βを調整
して走査位置ずれを除去する方法について図１０、図１
１を用いて説明する。まず２個のレンズミラー３Ａ、３
Ｂを偏向装置１０の支持台６に設置し、基準となる方を
どちらかに定める。ここではレンズミラー３Ｂを基準に
している。偏向装置１０を図１１の斜視図に示すスポッ
ト位置測定装置７０に設置し、半導体レーザー７４から
出射し図示しないコリメータレンズによって平行光とさ
れた光束をレンズミラー３に入射させ、組み込むべき光
走査装置に用いられている結像レンズ７１を通過させた
後、結像位置近傍に副走査方向のスポット位置を検出で
きる２分割光センサあるいはラインＣＣＤセンサ等の結
像位置センサ７２を配置してスポット位置を検出する。
制御装置７３にスポット位置が表示される。このとき支
持台６を若干回転させて確実にスポットが結像位置セン
サ７２に確実に入射するようにするれば良い。次に支持
台６を１８０度回転させ、レンズミラー３Ｂの場合と同
様にレンズミラー３Ａによるスポット位置を測定する。
スポット位置のずれ量から、図７を用いてどれだけ倒れ
方向回転角βを回転させればスポット位置のずれがなく
なるか読み取れる。あらかじめ制御装置７３に図７に示
すような倒れ方向回転角βと副走査方向位置ずれΔｓの
関係を入力しておき、倒れ方向回転角βの補正量を直接
出力するようにしておけば調整工程の簡略化を図ること
ができる。Therefore, next, a method for adjusting the rotation angle β in the tilt direction to remove the scanning position deviation will be described with reference to FIGS.
This will be described using 1. First, the two lens mirrors 3A, 3
B is installed on the support base 6 of the deflecting device 10, and the reference one is set to either one. Here, the lens mirror 3B is used as a reference. The deflecting device 10 is installed in the spot position measuring device 70 shown in the perspective view of FIG. 11, and the light beam emitted from the semiconductor laser 74 and collimated by a collimator lens (not shown) is incident on the lens mirror 3 to be incorporated into the optical scanning device. After passing through the image forming lens 71 used in, the image forming position sensor 72 such as a two-division optical sensor or a line CCD sensor, which can detect the spot position in the sub-scanning direction, is arranged near the image forming position. To detect.
The spot position is displayed on the control device 73. At this time, the support base 6 may be slightly rotated so that the spot surely enters the imaging position sensor 72. Next, the support base 6 is rotated 180 degrees, and the spot position by the lens mirror 3A is measured as in the case of the lens mirror 3B.
From the amount of deviation of the spot position, it is possible to read how much the tilt direction rotation angle β should be rotated to eliminate the deviation of the spot position by using FIG. 7. If the relationship between the tilt direction rotation angle β and the sub-scanning direction positional deviation Δs as shown in FIG. 7 is input to the control device 73 in advance, and the correction amount of the tilt direction rotation angle β is directly output, the adjustment step Can be simplified.

【００３８】レンズミラー３Ａのβを回転させるには図
１２に示すようにレンズミラー３Ａの先端部高さ方向位
置決め用突起３１ｃの突出高さをそれに対応する量だけ
調節してやれば良い。高さを落とすには先端部高さ方向
位置決め用突起３１ｃを研磨する等して削り落とせば良
いし、高さを上げるには塗料を塗るあるいは薄いフィル
ムを挟み込む等すれば良い。高さを落とす工程のみで調
整を行いたい場合には、レンズミラー３Ａの先端部高さ
方向位置決め用突起３１ｃをあらかじめ若干高くしてお
いても良いし、レンズミラー３Ａの先端部高さ方向位置
決め用突起３１ｃの高さを上げるかわりにレンズミラー
３Ｂの先端部高さ方向位置決め用突起３１ｃの高さを落
としても良い。In order to rotate β of the lens mirror 3A, as shown in FIG. 12, the protrusion height of the projection 31c for positioning in the height direction of the tip portion of the lens mirror 3A may be adjusted by a corresponding amount. In order to reduce the height, the tip end height direction positioning protrusion 31c may be ground and removed, and to increase the height, a paint may be applied or a thin film may be sandwiched. If adjustment is to be performed only in the step of lowering the height, the projection 31c for positioning the height direction of the tip of the lens mirror 3A may be slightly raised in advance, or the positioning in the height direction of the tip of the lens mirror 3A may be performed. Instead of increasing the height of the projection 31c for positioning, the height of the projection 31c for positioning in the height direction of the tip of the lens mirror 3B may be lowered.

【００３９】このように、本発明においては、レンズミ
ラー３Ａ、３Ｂの絶対的精度を両方とも確保するのでは
なく、それぞれの相対的精度を確保すればよいので２個
のレンズミラーを用いた場合にはいずれか一方のレンズ
ミラーの位置を調整するだけで走査位置ずれを除去する
ことが可能である。As described above, according to the present invention, the absolute precisions of the lens mirrors 3A and 3B are not secured, but the relative precisions of the lens mirrors 3A and 3B are secured. Therefore, when two lens mirrors are used. In addition, it is possible to remove the scanning position deviation only by adjusting the position of one of the lens mirrors.

【００４０】なお、上述してきた方法によってレンズミ
ラー３の位置と姿勢を調整または位置決めすることによ
って走査位置ずれを除去できるためには、個々のレンズ
ミラー３の形状精度や屈折率精度が確保されている必要
がある。In order to remove the scanning position deviation by adjusting or positioning the position and orientation of the lens mirror 3 by the method described above, the shape accuracy and refractive index accuracy of each lens mirror 3 are ensured. Need to be

【００４１】例えば光学プラスチックの射出成形により
レンズミラー３を作成すれば、以下説明するように個々
のレンズミラー３の形状精度や屈折率精度は確保され
る。形状精度に付いても、屈折率精度に付いても絶対的
精度が確保されている必要はなく、各素子が相対的に揃
っていれば良いことに着目する。形状精度については、
誤差が生じる原因は成形時の金型転写性に起因するもの
と金型の形状精度に起因するものとがある。前者に付い
ては、すでに非常に高精度に成形できる方法が種々実現
されている。例えば通常の射出成形において金型の温度
制御を正確に行う方法、成形時の樹脂の収縮を見込んで
充填後にキャビティ容積を狭める射出圧縮方法、射出後
ゲートをふさいで冷却するゲートシール法等がある。い
ずれの方法にしても形状の繰り返し精度を１μｍ以下に
する事が可能である。ところが後者については、切削、
研削等の機械加工で製作する金型の精度をサブミクロン
のレベルにすることは極めて困難である。ここで、本発
明の基本的考え方である相対精度を高めるということと
成形加工の繰り返し性ということに着目して、常に同じ
金型から成形されたものだけを集めて用いれば、金型に
起因する相対精度の誤差はほとんど生じず、レンズミラ
ー３の形状精度による走査位置ずれは発生しない。な
お、生産性を高めるために多数個どりの成形を行う場合
には、各キャビティにキャビティの区別を示す刻印をし
て、同じ刻印がされている素子のみを集めて用いれば良
い。If the lens mirror 3 is formed by injection molding of optical plastic, for example, the shape accuracy and refractive index accuracy of the individual lens mirrors 3 can be secured as described below. Note that it is not necessary to ensure absolute accuracy in terms of shape accuracy and refractive index accuracy, and it is sufficient if each element is relatively aligned. For shape accuracy,
The cause of the error may be due to the mold transfer property at the time of molding or the shape accuracy of the mold. With respect to the former, various methods have already been realized for forming with extremely high precision. For example, there are a method for accurately controlling the mold temperature in ordinary injection molding, an injection compression method for narrowing the cavity volume after filling by allowing for shrinkage of the resin during molding, and a gate sealing method for cooling the gate after injection by blocking. . Whichever method is used, it is possible to make the shape repeatability 1 μm or less. However, for the latter, cutting,
It is extremely difficult to bring the precision of a die manufactured by machining such as grinding to the submicron level. Here, focusing on increasing the relative accuracy, which is the basic idea of the present invention, and the repeatability of the molding process, if only those molded from the same mold are always collected and used, it will be There is almost no error in relative accuracy due to the above, and scanning position deviation due to the shape accuracy of the lens mirror 3 does not occur. When molding a large number of dies in order to improve productivity, each cavity may be marked so as to distinguish the cavities, and only the elements having the same marking may be collected and used.

【００４２】また、各素子の屈折率が異なることによっ
ても光学特性が変わり走査位置ズレが生じるが、この原
因は、光学プラスチック材料が製造ロットにより微妙に
異なること、成形条件が微妙に異なることによって生じ
る。従って、同一ロットの材料を用いて、なるべく近い
時間に成形されたレンズミラーを用いることによってこ
の問題を解決することができる。Also, the optical characteristics change due to the difference in the refractive index of each element, and the scanning position shift occurs. This is because the optical plastic material is slightly different depending on the manufacturing lot and the molding conditions are also slightly different. Occurs. Therefore, this problem can be solved by using lens mirrors formed using materials of the same lot and as close to each other as possible.

【００４３】次に、２個のレンズミラー３Ａ、３Ｂを用
い倒れ方向の回転角βの調整のみを行う、他の実施例
を、図１３の断面図を用いて説明する。本実施例は２個
のレンズミラー３Ａ、３Ｂを一体としたまま支持台を回
転させることによって調整するものである。支持台６３
はモーターの回転軸９に固着された基体６４上でレンズ
ミラー３Ａ、３Ｂの倒れ方向の回転角βのみを回転する
方向に可動になっている。ねじ６８を回転させることに
よってくさび６５が移動し支持台６３が図中矢印の方向
に微動する。くさび６５および支持台６３はそれぞれバ
ネ６６、６７によってねじ６８の進入によって移動する
方向と逆方向に付勢させられている。このように支持台
６３を調整することによって、レンズミラー３Ａ、３Ｂ
を支持台６３に取り付けたまま調整可能であるため、調
整工程を簡略化することができる。Next, another embodiment in which only the rotation angle β in the tilt direction is adjusted using the two lens mirrors 3A and 3B will be described with reference to the sectional view of FIG. In this embodiment, the adjustment is performed by rotating the support base while the two lens mirrors 3A and 3B are integrated. Support base 63
Is movable in a direction to rotate only the rotation angle β of the tilt direction of the lens mirrors 3A and 3B on the base body 64 fixed to the rotation shaft 9 of the motor. By rotating the screw 68, the wedge 65 moves and the support base 63 slightly moves in the direction of the arrow in the figure. The wedge 65 and the support base 63 are biased by springs 66 and 67, respectively, in a direction opposite to the direction in which the screws 68 move to move. By adjusting the support base 63 in this manner, the lens mirrors 3A, 3B
Since the adjustment can be performed while being attached to the support base 63, the adjustment process can be simplified.

【００４４】つぎに２個のレンズミラーを用い倒れ方向
の回転角βの調整のみを行う、さらに他の実施例を図１
４、図１５ａ、ｂの斜視図を用いて説明する。図１４
は、発生し易い支持台の誤差を模式的に示したものであ
る。支持台の高さ方向位置決め面６１は前述したように
旋盤等の機械加工で形成されるため、平面度を高精度に
仕上げるのは比較的簡単であるが、回転軸と支持台６は
穴と軸の嵌合等により固定されるため、垂直度を確保す
るのが困難である。図１４のように高さ方向位置決め面
６１の法線と回転軸が傾いている場合、レンズミラーの
取り付け位置によって走査位置ズレ量が変化する。図１
５ａ、ｂはレンズミラー３を支持台に取り付けた状態で
レンズミラー３の反射面Ｒ１および軸ｘ、ｙ、ｚを示し
た図である。図１５ａのように支持面の最大傾斜方向と
ｙ軸が一致するように配置すれば揺れ方向回転角の誤差
Δαは最大になり、傾き方向の回転角の誤差Δβは最小
になる。一方、図１５ｂのように支持面の最大傾斜方向
とｘ軸が一致するように配置すれば揺れ方向回転角の誤
差Δαは最小になり、傾き方向の回転角の誤差Δβは最
大になる。揺れ方向の回転角の誤差Δαよりも、傾き方
向の回転角の誤差Δβのほうが走査位置ずれを大きく発
生させるので、支持面の最大傾斜方向とｙ軸が一致する
ように配置すれば走査位置ずれΔｓを最も小さくするこ
とができる。Next, using only two lens mirrors, only the rotation angle β in the tilt direction is adjusted, and yet another embodiment is shown in FIG.
4, and FIG. 15a and FIG. 14
Is a schematic representation of the error of the support that is likely to occur. Since the height direction positioning surface 61 of the support base is formed by machining such as a lathe as described above, it is relatively easy to finish the flatness with high accuracy, but the rotary shaft and the support base 6 have holes. Since it is fixed by fitting the shaft, it is difficult to secure the verticality. When the normal line of the height direction positioning surface 61 and the rotation axis are inclined as shown in FIG. 14, the scanning position shift amount changes depending on the mounting position of the lens mirror. Figure 1
5a and 5b are diagrams showing the reflecting surface R1 of the lens mirror 3 and the axes x, y, and z when the lens mirror 3 is attached to the support base. As shown in FIG. 15a, when the support surface is arranged so that the maximum tilt direction coincides with the y-axis, the error Δα in the swing direction rotation angle is maximized, and the error Δβ in the rotation angle in the tilt direction is minimized. On the other hand, when the support surface is arranged so that the maximum tilt direction coincides with the x-axis as shown in FIG. 15b, the error Δα in the swing direction rotation angle is minimized and the error Δβ in the tilt direction rotation angle is maximized. An error Δβ in the rotation angle in the tilt direction causes a larger scanning position deviation than an error Δα in the rotation angle in the wobbling direction. Therefore, if the maximum tilt direction of the support surface and the y-axis are aligned, the scanning position deviation will occur. Δs can be minimized.

【００４５】図１６にレンズミラー３Ａ、３Ｂの取り付
け位置を変化させていった場合の走査位置ズレの変動を
求めたグラフを示す。許容走査ずれ量を２０μｍとする
と、図１６より、Δβ＝０すなわち、支持面の最大傾斜
方向とｙ軸が一致するところ近辺の±３０゜の範囲では
走査位置ずれ量Δｓが許容範囲内であることがわかる。FIG. 16 is a graph showing variations in scanning position deviation when the mounting positions of the lens mirrors 3A and 3B are changed. Assuming that the allowable scanning deviation amount is 20 μm, from FIG. 16, Δβ = 0, that is, the scanning position deviation amount Δs is within the allowable range within a range of ± 30 ° where the maximum tilt direction of the support surface and the y axis coincide. I understand.

【００４６】実際の調整の際はレンズミラー３Ａ、３Ｂ
の取り付け位置を数箇所選んで、図１１を用いて説明し
たスポット位置測定装置を用いて走査位置ずれ量Δｓを
測定し、ずれ量が最小となる位置に固定すれば良い。At the time of actual adjustment, the lens mirrors 3A, 3B
It suffices to select several mounting positions of, measure the scanning position deviation amount Δs using the spot position measuring device described with reference to FIG. 11, and fix the scanning position deviation amount Δs to the position where the deviation amount is the minimum.

【００４７】以上、レンズミラー３の位置と姿勢の自由
度を調整することで走査位置ずれΔｓを除去する方法に
ついて説明してきたが、図１３、図１４で説明した原理
を用いて、調整することなしに、あらかじめ支持台６の
高さ方向位置決め面６１の形状を測定しておくことによ
って最適なレンズミラー３Ａ、３Ｂの取り付け位置を特
定することも可能である。The method of removing the scanning position deviation Δs by adjusting the degree of freedom of the position and orientation of the lens mirror 3 has been described above, but the adjustment is performed using the principle described with reference to FIGS. 13 and 14. Alternatively, it is also possible to specify the optimum mounting position of the lens mirrors 3A and 3B by measuring the shape of the height direction positioning surface 61 of the support base 6 in advance.

【００４８】図１７はその測定方法を示す斜視図であ
る。支持台を１回転させながらミクロンオーダー以下の
測定分解能のある寸法測定装置で高さ方向位置決め面６
１の高さの変動を測定する。本実施例ではハイトゲージ
８０を用いている。すると、前述したように支持台６の
高さ方向位置決め面６１の平面度は高精度に仕上がって
いるが、回転軸との垂直度が出ていない場合にはハイト
ゲージ８０の回転角に応じた出力値は正弦波形状にな
る。この正弦波形状の極大点に対応する高さ方向位置決
め面６１上の位置と極小点に対応する支持面上の位置を
結んだ方向が高さ方向位置決め面６１の最大傾斜方向で
ある。従ってその方向にｙ軸がほぼ一致する、すなわち
レンズミラーの反射面が、図１６を用いて説明した走査
位置ずれが許容される範囲で、ほぼ平行になるようにレ
ンズミラーを配置すれば良い。このように調整工程を省
略できることによって回転レンズミラー方式の特徴を生
かしながら製造工程がより簡略化される。FIG. 17 is a perspective view showing the measuring method. Positioning surface 6 in the height direction with a dimension measuring device having a measurement resolution of micron order or less while rotating the support table once.
The height variation of 1 is measured. In this embodiment, the height gauge 80 is used. Then, as described above, the flatness of the height direction positioning surface 61 of the support base 6 is finished with high accuracy, but when the perpendicularity to the rotation axis is not obtained, the output according to the rotation angle of the height gauge 80 is obtained. The value has a sinusoidal shape. The direction connecting the position on the height direction positioning surface 61 corresponding to the maximum point of this sine wave shape and the position on the support surface corresponding to the minimum point is the maximum inclination direction of the height direction positioning surface 61. Therefore, the lens mirror may be arranged so that the y-axis substantially coincides with that direction, that is, the reflecting surface of the lens mirror is substantially parallel within the range in which the scanning position shift described with reference to FIG. 16 is allowed. Since the adjustment process can be omitted in this way, the manufacturing process can be further simplified while taking advantage of the features of the rotary lens mirror system.

【００４９】高さ方向位置決め面６１の平面度の誤差が
無視できない場合はハイトゲージ８０の出力値は正弦波
形からはずれた値になる。その場合の最適なレンズミラ
ー３の配置を求める手法は一意に定まらないが、たとえ
ば極大点または極小点とその１８０度回転した点を結ぶ
方向とレンズミラー３の反射面が平行になるように配置
する方法が適切である。When the error in the flatness of the height direction positioning surface 61 cannot be ignored, the output value of the height gauge 80 becomes a value deviating from the sine waveform. In that case, the method for obtaining the optimum arrangement of the lens mirror 3 is not uniquely determined, but for example, the arrangement is made so that the direction connecting the maximum point or the minimum point and the point rotated by 180 degrees is parallel to the reflecting surface of the lens mirror 3. The method to do is appropriate.

【００５０】図１８にレンズミラー３を４個用いた実施
例を示す。この場合についても、倒れ方向の回転角β以
外の自由度に付いては位置決めの精度が確保されるよう
に図１０を用いて説明したような構成にし、倒れ方向の
回転角βの調整は、４つのレンズミラーの３Ａ、３Ｂ、
３Ｃ、３Ｄのいづれか１つを基準とし、残り３つについ
て上述したような調整を行えば良い。レンズミラーを４
個用いることによって２個用いるよりもさらに２倍の高
速化を図ることができる。FIG. 18 shows an embodiment using four lens mirrors 3. Also in this case, the degree of freedom other than the rotation angle β in the tilt direction is configured as described with reference to FIG. 10 so that the positioning accuracy is ensured, and the rotation angle β in the tilt direction is adjusted as follows. 4 lens mirrors 3A, 3B,
Any one of 3C and 3D may be used as a reference, and the remaining three may be adjusted as described above. 4 lens mirrors
By using two pieces, the speed can be further doubled as compared with using two pieces.

【００５１】[0051]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、反射面と
所定の収差を補正する如く形状を定められた面を有する
複数の光学素子を回転させて光束を偏向走査する光走査
装置の走査位置調整方法において、複数の光学素子の配
置を、反射面に平行で、かつ反射面に投影された光学素
子の回転軸（_Z）に対して垂直な軸（ｙ）回りの回転角
βが回転軸に対してほぼ対称となるように調整する、あ
るいは、光学素子の支持手段の位置決め面形状の測定値
に基づいて、光学素子間の走査位置ずれが小さくなる位
置に前記光学素子を配するようにしたので、走査光学系
を小型で簡単にし、かつ倒れ補正機能を不要にして装置
を簡単にすることができ、また高価で高精度の回転多面
鏡のような部品を用いることなく走査ピッチむらや走査
位置ズレのない、光走査装置を実現することができる。As described above, according to the present invention, a scanning of an optical scanning device for deflecting and scanning a light beam by rotating a plurality of optical elements having a reflecting surface and a surface whose shape is determined so as to correct a predetermined aberration. In the position adjustment method, the rotation angle β is rotated about the axis (y) parallel to the reflecting surface and perpendicular to the rotation axis ( _Z ) of the optical element projected on the reflecting surface in the arrangement of the plurality of optical elements. Adjust so as to be substantially symmetrical with respect to the axis, or arrange the optical element at a position where the scanning position deviation between the optical elements becomes small based on the measured value of the positioning surface shape of the supporting means of the optical element. Therefore, the scanning optical system can be made small and simple, the tilt correction function can be omitted, and the device can be simplified, and the scanning pitch unevenness can be achieved without using parts such as an expensive and highly accurate rotary polygon mirror. There is no deviation in scanning position, It is possible to realize a scanning device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の光学系の構成図。FIG. 1 is a block diagram of an optical system of the present invention.

【図２】 本発明の光学系の原理を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the optical system of the present invention.

【図３】 本発明の光学系の光学パラメータを説明する
ための図。FIG. 3 is a diagram for explaining optical parameters of the optical system of the present invention.

【図４】 本発明の原理を説明するための斜視図。FIG. 4 is a perspective view for explaining the principle of the present invention.

【図５】 本発明の原理を説明するための座標系を示す
図。FIG. 5 is a diagram showing a coordinate system for explaining the principle of the present invention.

【図６】 本発明の自由度ｒとｙの変換を説明するため
の図。FIG. 6 is a diagram for explaining conversion of degrees of freedom r and y according to the present invention.

【図７】 本発明の各自由度と副走査方向の走査位置ず
れの関係を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining a relationship between each degree of freedom of the present invention and a scanning position shift in the sub-scanning direction.

【図８】 本発明の各自由度と主走査方向の走査位置ず
れの関係を説明するための図。FIG. 8 is a diagram for explaining a relationship between each degree of freedom of the present invention and a scanning position shift in the main scanning direction.

【図９】 本発明の走査位置ずれの状態を説明するため
の斜視図。FIG. 9 is a perspective view for explaining a scanning position shift state of the present invention.

【図１０】 本発明の一実施例の分解斜視図。FIG. 10 is an exploded perspective view of an embodiment of the present invention.

【図１１】 本発明の走査位置ずれ検出装置を示す斜視
図。FIG. 11 is a perspective view showing a scanning position deviation detecting device of the present invention.

【図１２】 本発明の実施例の調整方法を示す断面図。FIG. 12 is a sectional view showing an adjusting method according to an embodiment of the present invention.

【図１３】 本発明の他の実施例の調整方法を示す断面
図。FIG. 13 is a sectional view showing an adjusting method according to another embodiment of the present invention.

【図１４】 本発明のさらに他の実施例の原理を説明す
る斜視図。FIG. 14 is a perspective view for explaining the principle of still another embodiment of the present invention.

【図１５】 本発明のさらに他の実施例の原理を説明す
る斜視図。FIG. 15 is a perspective view illustrating the principle of still another embodiment of the present invention.

【図１６】 本発明のさらに他の実施例の原理を説明す
る図。FIG. 16 is a view for explaining the principle of yet another embodiment of the present invention.

【図１７】 本発明のさらに他の実施例示す斜視図。FIG. 17 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention.

【図１８】 本発明のさらに他の実施例示す図。FIG. 18 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図１９】 従来の走査光学系を示す図。FIG. 19 is a diagram showing a conventional scanning optical system.

【符号の説明】 １ 半導体レーザー ２ コリメータレンズ ３ 偏向装置 ４ レンズミラー ５ 結像レンズ ６ 支持台[Explanation of symbols] 1 Semiconductor laser 2 Collimator lens 3 Deflection device 4 lens mirror 5 Imaging lens 6 support

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 球 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor K. Takada 3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Seiko Epson Corporation (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) G02B 26 / Ten

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 反射面と所定の収差を補正する如く形状
を定められた面を有する複数の光学素子を回転させて光
束を偏向走査する光走査装置の走査位置調整方法におい
て、前記複数の光学素子の配置を、前記反射面に平行
で、かつ前記反射面に投影された前記光学素子の回転軸
（ _Z ）に対して垂直な軸（ｙ）回りの回転角βが前記回
転軸に対してほぼ対称となるように調整することを特徴
とする光走査装置の走査位置調整方法。1. A reflecting surface and the scanning position adjusting method for an optical scanning device for deflecting and scanning the light beam by rotating a plurality of optical elements having a predetermined aberration plane defined shape as to correct said plurality of optical Place the element parallel to the reflective surface
And the axis of rotation of the optical element projected onto the reflective surface
A method of adjusting a scanning position of an optical scanning device, characterized in that a rotation angle β around an axis (y) perpendicular to ( _Z ) is adjusted to be substantially symmetrical with respect to the rotation axis. . 【請求項２】 前記複数の光学素子は２個の光学素子で
あって、前記２個の光学素子のうちいずれか一方の配置
を調整することを特徴とする請求項１記載の光走査装置
の走査位置調整方法。2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the plurality of optical elements are two optical elements, and the arrangement of any one of the two optical elements is adjusted. Scan position adjustment method. 【請求項３】 前記複数の光学素子は２個の光学素子で
あって、前記２個の光学素子を一体として調整すること
を特徴とする請求項１記載の光走査装置の走査位置調整
方法。3. The method for adjusting a scanning position of an optical scanning device according to claim 1, wherein the plurality of optical elements are two optical elements, and the two optical elements are integrally adjusted. 【請求項４】 反射面と所定の収差を補正する如く形状
を定められた面を有する２個の光学素子を回転させて光
束を偏向走査する光走査装置の走査位置調整方法におい
て、前記光学素子を支持する支持手段の位置決め面形状
の測定値に基づいて、前記光学素子間の走査位置ずれが
小さくなる位置に前記光学素子を配置することを特徴と
する光走査装置の走査位置調整方法。4. A scanning position adjusting method of an optical scanning device for deflecting and scanning a light beam by rotating two optical elements each having a reflecting surface and a surface whose shape is determined so as to correct a predetermined aberration. A method for adjusting a scanning position of an optical scanning device, wherein the optical element is arranged at a position where a scanning position deviation between the optical elements is reduced based on a measured value of a positioning surface shape of a supporting unit that supports the optical element. 【請求項５】 前記位置決め面形状の測定値の、偏向走
査のための回転の周期成分の極大点と極小点を結ぶ直線
と、前記２個の光学素子の反射面が、ほぼ平行になる位
置に前記光学素子を配置することを特徴とする請求項４
記載の光走査装置の走査位置調整方法。5. A position at which a straight line connecting a maximum point and a minimum point of a rotation periodic component for deflection scanning of the measured value of the positioning surface shape and a reflecting surface of the two optical elements are substantially parallel to each other. 5. The optical element is arranged in
A scanning position adjusting method of the optical scanning device described.