JPH02208623A - 高密度走査装置 - 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、面倒れ補正機能を持つ高密度走査装置、特に
副走査方向面内の像面湾曲を簡単な機構により補正する
ことのできる高密度走査装置に関する。

（従来の技術〕 光ビーム走査装置として、偏向器の前に集光レンズを有
するポストオブジェクティブ型のものと偏向器の後に集
光レンズを有するプレオブジェクティブ型のものとがあ
る。

そして、偏向器として回転多面鏡を用いたものが増え、
光ビーム走査装置の主流をなしている。

何となれば、走査の高速化の要求に応えることができる
からである。

ところで、回転多面鏡を偏向器として用いた光ビーム走
査装置においては、高速走査が可能であるというメリッ
トがある反面、面倒れが生じるので面倒れ補正をする必
要性がある。面倒れ補正技術には、例えば特開昭６３−
１０６６１８号公報。

特開昭６２−１４７４２１号公報に開示されているよう
に、主走査方向と副走査方向に異なる屈折力を持つレン
ズを用いて面倒れ補正を行うのが普通である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、光ビーム走査装置においては、全走査域で面
上に光ビームが鮮明に結像されるようにすることは難し
く像面湾曲が生じ易い、そのため、ポストオブジェクト
型のものにおいて、光源を偏向走査に伴って光軸方向に
移動することにより主走査・副走査両方向の像面湾曲を
同様に補正しようという提案が例えば特開昭５４−１４
２２０号公報にて為されており、また、プレオブジェク
ト型、ポストオブジェクト型の両タイプのものにおいて
、コリメートレンズ、集光レンズを偏向走査に伴って光
軸方向に移動することにより主走査・副走査両方向の像
面湾曲を同様に補正しようという提案が例えば特開昭５
８−５７１０８号公報にて為されている。

しかしながら、レンズとして球面レンズを用いており、
その球面レンズには非点隔差があるので、主走査方向と
副走査方向とで像面湾曲の大きさが異なる。そして、光
軸に沿って球面レンズを動かしたり光源を動かしたりす
ると、主走査方向と副走査方向の両方向に同じように像
面湾曲補正されてしまうため、いずれか一方の走査方向
に対しての像面湾曲の補正不足が生じてしまう。

また、回転多面鏡を偏向器として用いた走査装置におい
て面倒れ補正機能を有するものは、主走査方向と副走査
方向とで屈折力が異なるレンズ（いわゆるアナモフィッ
クレンズ）を光路中に有するので、やはり主走査方向と
副走査方向とで像面湾曲の度合が異なる。具体的には主
走査方向における像面湾曲は無視できる程度に小さく補
正し得るのでほとんど問題にならないが、副走査方向に
おける像面湾曲は非常に大きく、無視することはできな
い、従って、光源あるいはレンズを偏向走査に伴って光
軸方向に適宜動かして副走査方向の補正をしようとする
と、副走査方向の像面湾曲を小さくし得るものの、かわ
りに主走査方向の像面湾曲が大きくなるということにな
ってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので°、−方の走
査方向における像面湾曲を他方の走査方向における像面
湾曲と無関係に調整することができるようにし、それに
よって像面湾曲を略完全になくし得る面倒れ補正機能を
有する高密度走査装置を提供することを目的としている
。

（発明の構成） 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記問題点を解決するため、光源と。

この光源から出射された光束を線状に結像する第１結像
光学系と、この第１結像光学系から出射された光束を偏
向する回転多面鏡と、この回転多面鏡により偏向された
光束により走査される被走査媒体と前記回転多面鏡との
間に配置され前記の偏向された光束を前記被走査媒体上
に結像すると共に前記回転多面鏡の偏向面と直交する面
内において前記偏向面と前記被走査媒体とを幾何光学的
に略共役関係にする第２結像光学系を有する高密度走査
装置において、前記第１結像光学系と前記回転多面鏡と
の間に、２枚の透明な平行平板が光軸と異なる角度の軸
を中心として回転可能に設けられたことを特徴としたも
のである。

〔作　用〕

本発明によれば、２枚の平行平板を偏向走査に伴って互
いに逆の回転方向に回転するので、光ビームの上記回転
方向に対応した面における結像位置が偏向走査に伴って
変化し、偏向走査による像面湾曲を補正することができ
る。すなわち、平行平板に光ビームを通すと光ビームに
光学的遅れが生じるが、その光学的遅れ量は平行平板の
光軸に対する向きによって変化するので、平行平板の回
転によって光学的遅れ量を変化させることにより結像位
置の補正を行うことができる。しかも、平行平板を光軸
と直交する例えば水平方向（横方向）の軸を中心に回転
した場合には縦方向においてのみ光学的遅れ量の変化、
結像位置の変化が生じ。

水平方向（横方向）においては、光学的遅れ量の変化、
結像位置の変化は生じない。従って、一方の走査方向、
例えば副走査方向の像面湾曲を他方の走査方向１例えば
主走査方向の像面湾曲に全く無関係に補正することがで
きる。

また、平行平板が２枚あるので、これ等を互いに逆方向
に回転することにより一方の平行平板によって生じた光
軸のずれを他方の平行平板によって補正することができ
る。従って１本発明によれば、光軸のずれを全く伴うこ
となく一走査方向における像面湾曲のみを他の走査方向
における光学特性に全く影響を及ぼさないで補正するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示実施例により詳細に説明する。

第１図乃至第８図は１本発明の第１の実施例を説明する
もので、このうち第１図は、高密度走査装置の全体の概
略構成を示す斜視図である。

第１図において、１はレーザ等の光源または光源と該光
源から出射させた光束を略平行化する光学系等からなる
光源装置（以下、単に「光源」という）、２は該光源１
から出射された光束を水平方向に線状に結像する第１結
像光学系としてのシリンドリカルレンズ、３は該第１結
像光学系２から出射された光束を反射する回転多面鏡で
、軸３Ａを中心として回転し、偏向反射面４，４．・・
・にて光束を反射する。５は回転多面鏡３側がシリンダ
面で、他面側が平面でなる単レンズ、６は回転多面鏡３
側がシリンダ面で、他面側がトーリック面よりなる単レ
ンズで、該単レンズ５と６によって第２結像光学系が構
成されている。該第２結像光学系は、回転多面鏡３によ
り偏向された光束を横方向に集束して被走査媒体７の表
面に点状の結像を得ようとするものであり、主走査方向
合成焦点距離ｆ、を有し、副走査方向において回転多面
鏡３の偏向反射面４と被走査媒体７とを幾何光学的に略
共役な関係にし、結像横倍率βＳを有する。

ここで、第２結像光学系の具体例を詳細に説明しておく
。

ｄ、：１０．９６６ ｆ　Ｍ＝１００　　　　Ｆｓｏ、＝　　５４．７．２θ
賛＝６７．８°、α＝６０１、　　　Ｒ／　ｆ　Ｍ　＝
０．１３２．ｆ　ｓ　＝２２．６９８、βＢ　−−４，
１２ 但し、ｒ１〜ｒ４は回転多面鏡３側から順に１面〜４面
とした場合の各面の主走査方向における曲率半径、ｒｉ
′〜ｒ、′は同様に副走査方向における各面の曲率半径
、ｄ□、ｄ、は単レンズ５゜６の中心における肉厚、ｄ
８は単レンズ５と６との間の中心における空気間隔、ｎ
工、ｎ＝は単レンズ５，６の波長λ７８０ｎｍの光に対
するそれぞれの屈折率、ＦＭは主走査方向の合成焦点距
離、ＦＮＯは主走査方向の明るさ、ｆｓは副走査方向の
焦点距離、θ賛は偏向角、αは入射ビームとレンズ光軸
が成す角、Ｒは回転多面鏡３の内接円半径である。

８Ａ、８Ｂは２枚の透明な平行平板で、シリンドリカル
レンズ２と回転多面鏡３との間に配置されている。該平
行平板８Ａ、８Ｂは、光軸に直交し水平方向に延びる軸
９Ａ、９Ｂを中心に互いに逆方向に同じ角度回転するよ
うになっている。このように平行平板８Ａ、８Ｂを有し
ていることが本発明高密度走査装置の特徴である。

第２図（ａ）、（ｂ）は、本高密度走査装置の副走査方
向断面図であり、同図（ａ）は２枚の透明な平行平板８
Ａ、８Ｂが光軸に対して垂直の向きを有しているときの
状態を示し、同図（ｂ）は、２枚の平行平板８Ａ、８Ｂ
が同図（ａ）に示す状態から回転軸９Ａ、９Ｂを中心と
しである角度圧いに逆方向に回転したときの状態を示す
。

第２図（ａ）に示す状態においては、シリンドリカルレ
ンズ２の焦点位置が略偏向反射面４上に位置し、結像位
置が略被走査媒体７上に位置するようになっている。こ
の状態から２枚の平行平板８Ａ、８Ｂを同図（ｂ）に示
すように回転軸９Ａ。

９Ｂを中心に回動すると、シリンドリカルレンズ２によ
る線状結像はΔＸだけ光源側へ変位し、結像光は被走査
媒体７から回転多面鏡３側へΔＸ′だけ変位する。

このときΔＸとΔＸ′との間には Δｘ’　＝βｓ３・ΔＸ（但しβＳは前記結像横倍率）
の関係式が成り立つ。

第３図は、上述した線状結像位置の平行平板８の回転に
よる変位ΔＸの生じる理由を説明するための図である。

同図において、８は平行平板、ｄは該平行平板８の板厚
、ｎは平行平板８の屈折率、Ｃは平行平板８の回転中心
（必らずしも光軸上にあることを必要としない、）、Ｎ
は平行平板８の表面に対する法線、Ｕは法線Ｎの光軸に
対する角度、Ｚは光の浮き上り量、Δｙは光の軸ずれ量
、Ｄは平行平板８の光出射点を示す。

そして、平行平板８がその法線Ｎの光軸に対する角度が
Ｕになるように回転したときの浮き上り量Ｚは次式で表
わされる。

Ｚ＝ｄ　（１−（ｃｏｓｕ／　　ｎ　−５ｘｎｕ　　）
　ｃｏｓｕまた、軸ずれ量Δｙは、次式で表わされる。

Δｙ　＝　ｄ　（１−（ｃｏｓｕ　／　　ｎ　−ｓｍｕ
　　）　５ｉｎｕ従って、第２図（ｂ）のように２枚の
平行平板８ａ　、８ｂを互いに逆方向に同じ角度だけ傾
いたときの線状結像のずれ量ΔＸは、次式で表わされる
。　Δｘ＝２　（Ｚ−ｄ　（１−（１／ｎ）＞３そして
、光軸のずれ量Δｙは、２枚の平行平板８Ａ、８Ｂによ
って互いに相殺され合ってＯになる。このように光軸の
ずれ量が０になるので、平行平板８Ａ、８Ｂにより副走
査方向における像面湾曲の補正を光軸のずれを伴うこと
なく行うことができるといえるのである。

尚、上記ずれ量ΔＸを求める式のなかのｄ（１−（１／
ｎ））は、Ｕ＝Ｏ°のときの浮き上り量である。

第４図（ａ）、（ｂ）は、平行平板８Ａ、８Ｂの法線Ｎ
の光軸に対する傾き角Ｕに対する線状結像のずれ量ΔＸ
を示すもので、同図（ａ）は平行平板８Ａ、８Ｂの屈折
率ｎ＝１．５　　とし、板厚ｄをパラメータとして３ｍ
ｍ、６ｍ、９ｍｍと変えた場合の特性を示し、同図（ｂ
）は板厚ｄをＳｏｗとし屈折率ｎをパラメータとして１
．５　　１．７１．９　と変えた場合の特性を示す、こ
の図から。

傾き角Ｕが０６のときは、ずれ量ΔＸが０だが傾き角Ｕ
が大きくなると、ずれ量ΔＸも略放物線状に増大するこ
とが分ると共に、ずれ量ΔＸの変化量は、板厚ｄが厚い
程、また屈折率ｎが大きい程、大きいことが分る。

第５図は、第２結像光学系による像面湾曲の偏向角θに
よる変化を示すもので、破線をもって示す１１は主走査
方向の像面湾曲を示す曲線、実線をもって示す１２は副
走査方向の像面湾曲を示す曲線である。この図から前述
のとおり主走査方向と副走査方向とで像面湾曲の大きさ
、変化の仕方が異なることが明らかであり、主走査方向
の像面湾曲は、完全にＯであるとはいえないが、実用上
無視できる程度に小さく補正の必要はない、それに対し
て副走査方向の像面湾曲は大きく、従って補正を必要と
する。

第６図は、第５図において実線１２で示す副走査方向の
像面湾曲を補正するのに必要な補正量ΔＸの偏向角θに
よる変化を示すもので、２枚の平行平板８Ａ、８Ｂの傾
き角Ｕを偏向角θの変化に応じて適宜に変化させること
により（第６図に示すようにΔＸを変化させれば）、第
７図に示すように副走査方向における像面湾曲は全くな
くなることになる。残存するのは曲線１６で示すところ
の補正の必要がない非常に小さな主走査方向における像
面湾曲だけである。

第８図（ａ）、（ｂ）は、平行平板８Ａ、８Ｂを回転さ
せてΔＸを変化させる変位機構を示すもので、同図（ａ
）は回転軸方向から見た図、同図（ｂ）はその斜視図で
ある。この変位機構は、平行平板８Ａ、８Ｂが取り付け
られた同径の回転座１３と１４とを接触（または噛合）
させ、駆動軸１５によって一方の回転座１３を回転させ
ることにより平行平板８Ａと８Ｂが互いに逆方向で同じ
角度回転するようにしたものである。

尚、上記実施例においては、２枚の平行平板が同じ屈折
率、同じ板厚を有するものとして説明した。しかし、こ
のようなものに限らず屈折率及び板厚の異なる２枚の平
行平板を用いるようにしても良い、ここで、２枚の平行
平板８Ａ、８Ｂが異なる板厚ｄ、ｄ’　と屈折率ｎ、ｎ
’　を有するとした場合には、前述の傾き角Ｕは同一で
はなくなり、下記の式を満足する傾き角ｕ、ｕ’で回転
することにより同じ板厚、屈折率の平行平板を用いたと
きと同じ効果が得られる。

ｄ（１−（ｃｏｓｕ／ｆ１１：■置’Ｖｆ　）　５ｉｎ
ｕ　−−ｄ’（１−（ｃｏｓｕ’／　　ｎ　　−ｍｎｕ
ゴ）　５ｉｎｕ’　＝　０第９図は、本発明の別の実施
例を示すもので。

本実施例においては平行平板８Ａ、８Ｂを、光軸と直交
する垂直方向（副走査方向）の軸１０Ａ。

１０Ｂを中心に回転することにより主走査方向の像面湾
曲を補正するようにしたものである。即ち、回転軸の方
向を変えることにより補正する像面湾曲の方向を変える
ことができるものであり、一般には主走査方向の像面湾
曲は比較的小さいが、特殊な事情により主走査方向の像
面湾曲が大きくなり補正を必要とする場合が有り得るが
この場合には第９図に示すように平行平板８Ａ、８Ｂの
回転軸の方向を副走査方向に設定すれば良い、また。

平行平板８Ａと８Ｂの組合せを２組設け、一方の組の回
転軸と他方の組の回転軸を変えることにより主走査方向
と副走査方向の像面湾曲をそれぞれ全く独立して修正す
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように１本発明によれば２枚の平行平板を
第１結像光学系と回転多面鏡との間に光軸と異なる角度
の軸を中心として回転可能に配置し偏向走査に伴って互
いに回転するように構成したので、平行平板による光学
的遅れ量を偏向走査によって変化させて結像位置の補正
を行うことができ、従って、像面湾曲を補正することが
できる。

しかも、補正されるのは平行平板の回転軸と直角方向の
像面湾曲であり、従って、平行平板の回転軸の方向によ
って任意の方向、例えば副走査方向の像面湾曲を主走査
方向の像面湾曲と無関係に独立して調整することができ
る。依って、主走査方向と副走査方向とで湾曲の仕方、
大きさが異なる像面湾曲をほぼ確実に補正することがで
きる。

そして、平行平板によって光軸のずれが生じても平行平
板は２枚あり、それが互いに逆方向に同じ角度傾いてい
るので、一方の平行平板による光軸のずれが他方の平行
平板によって補正され、結局光軸のずれが生じない、即
ち１本発明によれば。

光軸のずれを伴うことなく像面湾曲を極めて良好に補正
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は１本発明の一つの実施例を説明する
ためのもので、このうち、第１図は、高密度走査装置の
全体の概略構成を示す斜視図、第２図（ａ）、（ｂ）は
それぞれ高密度走査装置の副走査方向断面図で、このう
ち、同図（ａ）は平行平板が光軸に対して垂直の状態を
、同図（ｂ）は平行平板が同図（ａ）に示す状態から傾
いた状態を示し、第３図は、線状結像の平行平板の回転
による変位ΔＸの生じる理由を説明するための図５第４
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ平行平板の傾き角Ｕと線状
結像のずれ量ΔＸとの関係図で、このうち、同図（ａ）
は板厚をパラメータとし、同図（ｂ）は屈折率をパラメ
ータとしたものであり、第５図は、像面湾曲と偏向角θ
との関係図、第６図は、第５図に示した像面湾曲を補正
するのに必要な補正量に見合う変位量ΔＸと偏向角θの
関係図、第７図は、補正後の像面湾曲と偏向角θとの関
係図、第８図（ａ）、（ｂ）は平行平板を回転させる変
位機構を示し、このうち、同図（ａ）は回転軸方向から
見た図、同図（ｂ）は斜視図、第９図は、本発明の別の
実施例を示す高密度走査装置の斜視図である。 １・・・・・・光源。 ２・・・・・・シリンドリカルレンズ。 ３・・・・・・回転多面鏡、　　　　　４・・・・・・
偏光反射面、５．６・・・・・・単レンズ、 ７・・・・・・被走査媒体、 ８．８Ａ、８Ｂ・・・・・・平行平板、９Ａ、９Ｂ、Ｉ
ＯＡ、ＩＯＢ・・・・・・軸、１３．１４・・・・・・
回転座、 １５・・・・・・駆動輪。 第 図 第 図 第 図 （ａ） 第 図 （ａ） 傾き角□ｕ（０） 傾き角□ｕ（’） 第 図 （ａ） 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、この光源から出射された光束を線状に結
   像する第１結像光学系と、この第１結像光学系から出射
   された光束を偏向する回転多面鏡と、この回転多面鏡に
   より偏向された光束により走査される被走査媒体と前記
   回転多面鏡との間に配置され前記の偏向された光束を前
   記被走査媒体上に結像すると共に前記回転多面鏡の偏向
   面と直交する面内において前記偏向面と前記被走査媒体
   とを幾何光学的に略共役関係にする第２結像光学系を有
   する高密度走査装置において、前記第１結像光学系と前
   記回転多面鏡との間に、２枚の透明な平行平板が光軸と
   異なる角度の軸を中心として回転可能に設けられたこと
   を特徴とする高密度走査装置。
2. （２）２枚の平行平板が同時に且つ回転方向が互いに逆
   に回転するようにされたことを特徴とする請求項（１）
   記載の高密度走査装置。