JPH02254409A - 走査光学系とそれを用いたレーザービームプリンタ - 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、被走査面上での副走査方向のスポット径をほ
ぼ一定に保つ走査光学系とそれを用いたレーザービーム
プリンタに関する。

従来の技術 走査光学系は、レーザービームプリンタ等に用いられ、
感光ドラム等の被走査面上にレーザー光をスポット状に
結像し、且つ走査するものである。

レーザー光束を偏向させる手段として回転多面鏡が用い
られることが一般的である。しかしながら、複数の反射
面からなる回転多面鏡は、加工誤差、加工歪み等の原因
で、各反射面は所謂面倒れが発生し、主走査線の間隔す
なわち副走査方向にピッチむらが生ずる。この面倒れの
補正を光学的に行う技術が知られている。高い補正能力
を有するものとして、上記反射面と被走査面が副走査方
向において光学的共役関係とする方法が良く知られてい
る。このような光学的パワー配置を実現するには、長尺
のシリンドリカルレンズを用いる方法（特開昭５０−９
３７２０号公報）、あるいはトーリックレンズを用いる
方法（特開昭６２−１７２３１７号公報）が既に知られ
ている。

発明が解決しようとする課題 長尺のシリンドリカルレンズあるいはトーリックレンズ
を用いた従来の走査光学系は偏向角を大きくとると、像
面湾曲量が大きな値となり、微小なスポットを得る際に
問題となる。特に、副走査方向のスポット径に寄与する
非点収差が十分に補正されなくなる問題点がある。更に
、回転多面鏡の回転に伴って偏向点が光軸方向と光軸に
垂直な方向に移動する。なかでも、光軸方向の偏向点の
移動が副走査方向のスポット径の変動に与える影響が大
である。加えて偏向の左右両側で偏向点の移動量が左右
非対称であるので、上記収差の補正を良好に行うことは
、光学系の構成レンズ枚数を増やしても著しく困難であ
る。従って、高密度な記録を行う時には、偏向角の狭い
範囲を使わざるをえない為、大きな走査幅が必要な時に
は、光路長を大きくしなければならず、装置の大型化を
招くことになる。

本発明の目的は、光源部からの光束を偏向器の反射面の
近傍に線状に結像させる第１結像光学系の構成中に強誘
電体結晶からなる平行平面素子を設け、この強誘電体結
晶からなる平行平面素子に電界を印加し電気光学効果に
よって屈折率を変化させることによって第１結像光学系
によって形成される焦線の結像位置を変化させ、副走査
方向のスポット径に寄与する要因すなわち副走査方向の
像面位置の変動を良好に補正することにある。

！！！題を解決するための手段 本発明の走査光学系は、光源部と、第１結像光学系と偏
向器と第２結像光学系とを有する。光源部は、光源例え
ば半導体レーザーとコリメータレンズの如き、略平行光
束を出射する。第１結像光学系は、光源部からの光束を
線状に結像するために少なくとも１つのシリンドリカル
レンズと光路長を可変とじ焦線の結像位置を可変とする
強誘電体結晶からなる平行平面素子から構成される。偏
向器は、回転多面鏡からなり、その反射面は、上記第１
結像光学系による線状の結像の近傍に位置する。第２結
像光学系は、前記偏向器により偏向された光束を、被走
査面上に結像し走査させる。

更に、上記第１結像光学系を構成する強誘電体結晶から
なる平行平面素子に電界を印加し電気光学効果によって
平行平面素子の屈折率を変化させる手段を有する。

作用 本発明において、被走査面上で特に副走査方向のスポッ
ト径をほぼ一定に制御するために、第１結像光学系の強
誘電体結晶からなる平行平面素子に電界を印加し電気光
学効果によって強誘電体結晶からなる平行平面素子の屈
折率を変化させ、副走査方向において第２結像光学系の
物点である、第１結像光学系の結像位置を変化させる。

これによって、副走査方向の像面位置の変動を補正し、
被走査面上に結像するスポット径を良好に保つ。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は走査光学系を偏向面に平行な方向から見たものであり
、第２図は第１図の走査光学系を光路に沿って展開し、
副走査方向に平行な方向から見たものである。従って、
第２図の上下方向は、副走査方向に対応する。第１図に
おいて、半導体レーザーとコリメータレンズからなる光
源部１か′ら出射した略平行光束は、第１結像光学系を
構成する副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカ
ルレンズ２と強誘電体結晶からなる平行平面素子１４を
通過し、矢印８の方向に回転する回転多面鏡３の偏向反
射面４によって偏向される。偏向された光束は第２結像
光学系５によって被走査面６上に結像し、且つ矢印７の
方向に走査される。

一方、副走査方向においては、第２図に示す如く、光源
部１からの光束は、シリンドリカルレンズ２と強誘電体
結晶からなる平行平面素子１４から構成される第１結像
光学系によって、偏向反射面４の近傍に線状に結像する
。第２結像光学系５は、前記結像点を物点として光学的
共役関係にある被走査面６上に像点を結像する。

ここで、偏向器である回転多面鏡が回転し、偏向作用が
行われると、偏向反射面の偏向点位置の変化が発生し、
これによって第２結像光学系の副走査方向における物点
の位置にズレΔが生ずる。

このズレΔは、第２結像光学系の副走査方向での縦倍率
をβとすると、被走査面上での副走査方向の結像位置の
ズレδは、 δ＝Δ・β２ なる関係によって表される。そこで、このズレδを補正
し、更に加えて、第２結像光学系の副走査方向の像面湾
曲を補正する様に、第１結像光学系を構成する強誘電体
結晶からなる平行平面素子１４に印加する電界を変化さ
せることによって強誘電体結晶からなる平行平面素子１
４の屈折率を変化させる。即ち屈折率を変化させること
によって光路長を変化させ、シリンドリカルレンズ２に
よって形成される焦線の位置を変化させることができる
。これによって、上記回転多面鏡の回転によって発生す
る第２結像光学系の副走査方向の物点位置の変動を、該
強誘電体結晶からなる平行平面素子１４に印加する電界
を制御して強誘電体結晶からなる平行平面素子１４の屈
折率を制御することで第１結像光学系による結像位置を
変化させ相殺させることができる。

第３図は強誘電体結晶からなる平行平面素子１４の屈折
率が変化したときの光路長の変化による第１結像光学系
の結像位置、即ち第２結像光学系の物点位置の移動の原
理を副走査方向から示したものである。光源からの略平
行光束は副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカ
ルレンズ２によって収束光束となり強誘電体結晶からな
る平行平面素子１４に入射する。入射光束は強誘電体結
晶の屈折率が低い時は実線１９で示される如く光軸１３
上に焦線を結像する。一方、強誘電体結晶の屈折率が高
い時には前記入射光束は破線２０の如く焦線を結像する
。従って強誘電体結晶からなる平行平面素子の屈折率の
値の変化に応じて第１結像光学系の焦線の結像位置を任
意に制御できる。これによって、従来高密度化に伴って
特に問題となる副走査方向の像面位置の移動によるスポ
ｙ）径の変動が抑制される。

尚、上記強誘電体結晶からなる平行平面素子の屈折率の
変化は、主走査方向の偏向−周期毎に繰り返されるもの
であるから、予めその変化量を時間の関数として記憶装
置に入れておき、順次読み出すことによって、強誘電体
結晶からなる平行平面素子に印加する電界の制御を行え
ばよい。

更に、上記例では、第１結像光学系は、１つのシリンド
リカルレンズと１つの強誘電体結晶からなる平行平面素
子で構成されているが、単独にあるいはそれぞれ複数枚
で構成し、収差補正の自由度を高めたり光路長の可変範
囲を高めることもできる。

第４図は光軸１３に垂直な面に透明電極９１０を設けた
強誘電体結晶１５からなる平行平面素子１４の構成を示
す。透明電極９，１０には端子１１．１２が接続されて
いる。端子１１．１２に所定の電圧が印加されると光軸
１３に平行な方向に電界が加わり電気光学効果によって
強誘電体結晶１５からなる平行平面素子１４の屈折率が
変化し、光路長を所望の値にすることができる。第５図
は光軸１３に平行な面に電極１６．１７を設けた強誘電
体結晶１５からなる平行平面素子１４の構成を示す。電
極１６．１７には端子１１゜１２が接続されている。端
子１１．１２に所定の電圧が印加されると光軸１３に垂
直な方向に電界が加わり電気光学効果によって強誘電体
結晶１５からなる平行平面素子１４の屈折率が変化し、
同様に光路長を所望の値にすることができる。これらに
より回転多面鏡の回転によって生ずる偏向点の移動がも
たらす第１結像光学系の線状の結像の結像位置の移動、
すなわち第２結像光学系の物点位置の移動を、端子１１
．１２に印加する電圧を制御することで強誘電体結晶か
らなる平行平面素子の屈折率を変化させ、これにより光
路長を変えることで第１結像光学系による線状の結像の
位置を上記移動を相殺する如く変化制御させることがで
きる。尚、強誘電体結晶の屈折率の変化は電界に比例す
る１次電気光学効果、別名ポッケルス効果あるいは電界
の２乗に比例する２次電気光学効果、別名カー効果、更
に高次の効果等がある。いずれにしても電界の変化によ
ってできるだけ屈折率が大きく変化するものが望ましく
、例えば、Ｌ　１Ｎｂｏ３．ＫＨ２ＰＯ，、ＫＤ２　Ｐ
Ｏ４゜ＢａＴｉ０．、ＬｉＴａ０．等の材料からなる結
晶がよい。

本発明になる強誘電体結晶からなる平行平面素子を用い
た走査光学系は従来特に補正が困難で高解像度化に対し
て障害となっていた副走査方向の像面移動を小さくでき
るので、これを用いたレーザービームプリンタは高画質
化が可能となる。第６図は強誘電体結晶からなる平行平
面素子を第１結像光学系に用いたレーザービームプリン
タの光学系に関する部分の主要な構成を示している。

光源部１からの略平行光束であるレーザービームはシリ
ンドリカルレンズ２と強誘電体結晶からなる平行平面素
子１４によって回転多面鏡３の近傍に線状に結像し、更
に偏向された後第２結像光学系５によって怒光ドラム２
１上に走査線１８を潜像として記録する。記録された潜
像は、通常の静電現像プロセスによって顕像化され、紙
に転写定着される。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、高度に副走査方向
における像面の移動を補正することが可能であり、特に
高密度なスポットによる走査を必要とするレーザービー
ムプリンタ用の走査光学系を、大きな偏向角の場合でも
実現することが可能となり、産業上の価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すもので走査光学系を
偏向面に平行な方向から見た構成図、第２図は、本発明
の一実施例を示すもので副走査方向に平行な方向から見
た構成図、第３図は副走査方向に平行な方向から見た、
第１結像光学系を構成する強誘電体結晶の屈折率が変化
した時の焦線の結像位置の変化を示す説明図、第４図、
第５図は第１結像光学系を構成する強誘電体結晶を用い
た平行平面素子の構成を示す斜視図、第６図は本発明の
走査光学系を用いたレーザービームプリンタの概略構成
図である。 １・・・・・・光源部、２・・・・・・シリンドリカル
レンズ、３・・・・・・回転多面鏡、５・・・・・・第
２結像光学系、６・・・・・・被走査面、１４・・・・
・・平行平面素子。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名１！２図 愚 藩 図 図 ユ 厄 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源部と、前記光源部からの光束を線状に結像す
   る第１結像光学系と、前記第１結像光学系により線状に
   結像する近傍に反射面を有する偏向器と、前記偏向器に
   より偏向された光束を、被走査面上に結像する第２結像
   光学系とを有し、前記第１結像光学系は少なくとも１つ
   の強誘電体結晶からなる平行平面素子を含み、前記強誘
   電体結晶からなる平行平面素子に電界を印加して電気光
   学効果によって平行平面素子の屈折率を変化させ光路長
   を可変とすることによって、前記被走査面上に結像する
   スポット径を制御する走査光学系。
2. （２）強誘電体結晶からなる平行平面素子の光軸に垂直
   な面にそれぞれ透明電極を設け、当該透明電極に電圧を
   印加して強誘電体結晶からなる平行平面素子の屈折率を
   変化させ光路長を可変とした強誘電体結晶からなる平行
   平面素子を用いた請求項（１）記載の走査光学系。
3. （３）強誘電体結晶からなる平行平面素子の光軸に平行
   な面にそれぞれ電極を設け、当該電極に電圧を印加して
   強誘電体結晶からなる平行平面素子の屈折率を変化させ
   光路長を可変とした強誘電体結晶からなる平行平面素子
   を用いた請求項（１）記載の走査光学系。
4. （４）請求項（１）記載の走査光学系を用いたレーザー
   ビームプリンタ。