JPH0333715A - 光走査装置 - 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、光走査装置に関する。

［従来の技術〕 光走査装置は、光束の走査により情報の書き込みや読み
取りを行う装置として知られ、レーザープリンターやフ
ァクシミリ等に使用されている。

このような光走査装置のうちに、光源装置からの略平行
な光束を主走査対応方向に長い線像に結像させ、この線
像の結像位置の近傍に反射面を有する回転多面鏡により
光束を等角速度的に偏向し、この偏向光束を結像レンズ
系により走査面上にスポット状に結像させて走査面を光
走査する方式の装置がある。

このような光走査装置に於いて１回転多面鏡と結像レン
ズ系とは密接な関係があり、結像レンズ系の設計は１回
転多面鏡による光束の偏向条件を定めた上で偏向条件に
適合するように設計するのが普通である。

［発明が解決しようとする課題］ 回転多面鏡による光束の偏向条件は回転多面鏡の内接円
半径Ｒが変化すると変化するので、一般には、ある回転
多面鏡に対して適合するように設計された結像レンズ系
は、回転多面鏡が内接円半径の異なるものに取り替えら
れた場合、この新たな回転多面鏡には適合しない。

従って従来は、結像レンズ系は一旦設計されると、これ
に適合する回転多面鏡との組合せでしか使用することが
できず、これが光走査装置の設計の自由度を大きく拘束
していた。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、内接円半径が設計値と異なる
回転多面鏡に対しても同一の結像レンズ系を使用できる
新規な光走査装置の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。

本発明の光走査装置はｒ光源装置からの略平行な光束を
主走査対応方向に長い線像に結像させ、この線像の結像
位置の近傍に反射面を有する回転多面鏡により光束を等
角速度的に偏向し、この偏向光束を結像レンズ系により
走査面上にスポット状に結像させて走査面を光走査する
装置」であり、その特徴とする所は以下の点にある。

即ち、回転多面鏡と結像レンズ系の間に透明な「平行平
板」が介設される。

結像レンズ系は、副走査方向に関して、回転多面鏡の反
射位置と走査面とを「平行平板」を介して幾何光学的に
略共役な関係とする機能を持ち。

主走査方向に関してはｆθ機能を有する。

回転多面鏡の内接円半径をＲ１平行平板の厚さをｔとす
るとき、これらは、ｋｌｙ　ｋｇを正の定数として、 ｔ　＝−に＋−Ｒ＋ｋｚ なる関係を満足する。

［作　　用］ 一般に、ある回転多面鏡に適合させて結像レンズ系を設
計した場合、この結像レンズ系と組合せられる回転多面
鏡の内接円半径が異なると、その影響は副走査方向の像
面湾曲に顕著に現れ、影響の程度は内接円半径の変化量
に応じて変化する。

また、回転多面鏡と結像レンズとの間に透明な平行平板
を配した場合にも、その影響は、副走査方向の像面湾曲
に顕著に現れ、影響の程度は平行平板の厚さに応じて変
化する。

本発明は、かかる事実に着目し、回転多面鏡として設計
値と異なる内接円半径のものが用いられるとき、新たな
回転多面鏡の内接円半径に応じて厚みを定められた透明
な平行平板を、新たな回転多面鏡と結像レンズ系の間に
配することによって、回転多面鏡交換に伴う像面湾曲変
化と、平行平板使用による像面湾曲変化とを相殺せしめ
ることにより、種々の内接円半径の回転多面鏡に対して
同一の結像レンズ系を使用できるようにする。

［実施例］ 以下１図面を参照しながら説明する。

第１ｒＭは、本発明を適用した光走査装置の１例を説明
図的に略示している。

光源もしくは光源と集光装置とからなる光源装置１から
の略平行な光束は！＠像結像光学Ｍｚこ−ノリシダーレ
ンズ２により、回転多面鏡３の反射面４の近傍に偏向面
と平行な線像として結像する。

反射面４により反射された光束は、平行平板５と結像レ
ンズ系６により、走査面７上にスポット状に結像され１
回転多面鏡３の矢印方向への等速回転に従い走査面７を
等速的に走査する。

結像レンズ系６は所謂ｆθレンズ系であり、主走査方向
に関してｆθ特性を持ち、副走査方向に関しては回転多
面鏡３の反射位置と走査面７とを平行平板５を介して幾
何光学的に略共役な関係に結び付けることにより回転多
面鏡３に於ける所謂１面倒れＪの補正を行っている。

第２図は実施例の光学系配置を示している。

図に於いて、符号Ｒは回転多面鏡３の内接円半径、αは
固有入射角、θＰは平行平板５の配置角を示している。

ここに「固有入射角」とは、光源装置１側から回転多面
鏡３に入射する光束の主光線と結像レンズ系６の光軸と
のなす角であり、「配置角」とは、平行平板５の結像レ
ンズ系６の側の面の外向き法線と結像レンズ系光軸との
なす角であり、上記外向き法線は偏向面、即ち回転多面
鏡により理想的に偏向された偏向光束の主光線の掃引に
より形成される平面に平行である。

以下、この実施例に関する具体的なデータを挙げる。結
像レンズ系６は３群３枚構成であって、３枚のレンズ６
１，６２，６３で構成されている。

この結像レンズ系６に関して、ｒｌｍを回転多面鏡の側
から数えてｉ番目のレンズ面の偏向面内の曲率半径、ｒ
□をｉ＃目のレンズ面の偏向直交面（結像レンズ系６の
光軸を含んで偏向面に直交する面〉内の曲率半径、ｄ、
をｉ番目のレンズ面間距離、ｄ６を回転多面鏡の反射面
から第１番目のレンズ面までの距離、ｎ、を回転多面鏡
の側からｊ番目のレンズの屈折率（使用波長７８０ｎｍ
に関するもの）とすると、これらは以下の値を持つ。

ｄｏ：５７．１８３ｍ屋 ｌ　　　ｒｔｘ　　　　　ｒｓｙ　　　　ｄｉ　　　ｊ
ｎｔｌ　　　−６４，６０−６４，６０５，１０１１，
５１１１８２００７４，１２７，０３ ３−１９７，００−１９７，００１１，００２１，５１
１１８４−９６，３４−９６，３４１，２３ ５（ｘ）　　　　　　　　ｃｘ）　　　　　　２１．０
０　　３１．８２４８５６　　−１２９．４８９　　　
−４８．１２５また、固有入射角α＝６０度、配置角０
９２１０度であり、平行平板５の厚みｔ　＝２ｉｍｍ、
回転多面鏡３の内接円半径Ｒ＝３７．５ｍｍ＋である。

各光学素子に関するデータを上のように定めると光走査
に於ける像面湾曲は、主走査方向に関するものが第３図
（Ｉ）の実線の曲線の如きものとなり、副走査方向に関
するものが同図（ＩＩ）の実線の曲線の如きものとなる
。

この状態に於いて、各光学系のデータを上の値に保った
まま回転多面鏡の内接円半径Ｒのみを３６．０ｍｍにし
て見ると、主・副走査方向の像面湾曲は第３　同（１）
　、　（ＩＩ）に於いて破線の曲線の如くなり、Ｒを３
９．Ｏｓ＋ｍにして見ると主・副走査方向の像面湾曲は
第３図（Ｉ）、（ＩＩ）に於いて一点鎖線の曲線の如く
になる。これらの収差図から分かるように、回転多面鏡
の内接円半径Ｒの変化は主走査方向の像面湾曲には実質
的な影響を与えない。

設計上の条件を基準の状態とすると、基準の状Ｌｍ　（
Ｒ＝３７．５ｍｍ）に対して内接円半径Ｒが小さくなる
と、副走査方向の像面湾曲はアンダー側に増大し、逆に
大きくなるとオーバーの側に増大する。

次に、各光学系のデータを上の値に保ったとき、平行平
板の厚みｔの変化が像面湾曲に与える影響を示すと第４
図の如くになる。

第４図（Ｉ）は主走査方向の像面湾曲、（ＩＩ）は副走
査方向の像面湾曲を示す、第４図（丁）、（ＩＩ）に於
いて実線の曲線は上に挙げたデータに於ける像面湾曲、
即ち基準の状態に対する像面湾曲であり、このときの厚
みｔ　＝２ａｍである。ｔ＝０とすると、主・副走査方
向の像面湾曲は第４図（１）、（Ｈ）に於いて破線の曲
線の如くなり、　ｔ＝４ｍｍにして見ると主・副走査方
向の像面湾曲は第４図（Ｉ）、　（ＩＩ）に於いて一点
鎖線の曲線の如くなる。この収差図から分かるように、
平行平板の厚みの変化は主走査方向の像面湾曲には実質
的な影響を与えない。

基準の状ｊｌｌ　（ｔ＝２ｍｍ）に対し平行平板の厚み
ｔが小さくなると、副走査方向の像面湾曲はアンダー側
に増大し、逆に大きくなるとオーバーの側に増大する。

なお平行平板の厚みを変える際、結像レンズ系６による
副走査方向に関する共役関係を変化させないように、即
ち倍率とバックフォーカスが変化しないように庫離ｄｏ
を調整したことは言うまでもない。

上の説明から明らかなように１回転多面鏡の内接円半径
が設計上の値よりも大きくなると副走査方向の像面湾曲
はオーバー側に増大しようとするから、このときは平行
平板の厚みを設計上の値よりも小さくシ、その効果によ
り副走査方向の像面湾曲をアンダーの側に増大させるこ
とにより、全体としては副走査方向の像面湾曲の変化を
小さくできる。逆に、回転多面鏡の内接円半径が設計上
の値よりも小さくなると副走査方向の像面湾曲はアンダ
ー側に増大しようとするから、このときは平行平板の厚
みを設計上の値よりも大きくシ、その効果により副走査
方向の像面湾曲をオーバーの側に増大させるようにすれ
ば良い０問題は、回転多面鏡の内接円半径の変化量に対
して平行平板の厚みをどれほど変化させるべきかを知る
ことであるが、これは実験的に知ることができる。

第５図を参照すると、この図は副走査方向の像面湾曲を
示しているが、回転多面鏡の内接円半径Ｒは３６．０■
鳳に固定しである。

平行平板の厚みｔはパラメーターであって、像面湾曲は
ｔ＝２ｍｍ、ｔ＝３＋ｕａ、ｔ＝４ｍ騰に応じて、実線
、破線、−点＃Ｉ線のように変化する。即ち、基準の状
態Ｒ＝３７．５ｍｍから回転多面鏡の内接円半径がＲ＝
３６ｍｍへ小さくなった場合は、平行平板の厚みｔを２
ｍ１ｉから４間へと増大させれば像面湾曲を基準の状態
。

即ち設計上の状態と同程度に補正できる。

第６図を参照すると、副走査方向の像面湾曲を示すこの
図では１回転多面鏡の内接円半径Ｒは３９、０ｍｍに固
定しである。

平行平板の厚みｔをパラメーターとしてｔ＝２ｍｍ。

ｔ＝１ａｍ、ｔ＝ｏｍｍとすると、像面湾曲は実線、破
線。

−点ＩＩＩ線のように変化する。即ち、基準の状態Ｒ：
３７．５ｍｍから回転多面鏡の内接円半径がＲ＝３９ｍ
ｍへ大きくなった場合は、平行平板の厚みｔを２■から
０■鳳へと減少させれば、像面湾曲を基準の状態と同程
度に補正できる。

副走査方向の像面湾曲を基準の状態と同程度に補正でき
る。内接円半径Ｒと厚みｔとの関係をプロットすると、
これらは第７図に示す如く直線上に乗っている。なお第
７図は、前述のｒ配置角」をパラメーターとしてθＰ＝
０．１０．２０度の各値に就いて示している。パラメー
ターの変化は、Ｒとｔの直線関係′の傾きを変化させる
ことが分かる。これら直線はｋｓ−ｋｉを正の定数とし
て、一般にｔ　＝　−に、　−Ｒ＋ｋ。

で表すことができる。

第７図の直線を図の如く直１１Ａ７−１．７−２．７−
３とすると、各直線における上記定数ｋｔ、ｋｚは以下
のようになる。

直ＲＩＡ７−１　：θｐ＝１０度；　ｋ＋”１．３３．
ｋｚ”５１．８７直線７−２：θρ＝２０度；　ｋｓ”
１．６　、ｋｚ”６２．４直線７−３：θｐ＝　ｏ度；
　ｋｔ”ｉ、ｉ４．ｋｚ＝４４．４６従って、平行平板
の配置角θｐにより上記直線を特定すれば、回転多面鏡
を設計上の内接円半径と異なる内接円半径のものに変え
たときにも、上記直線に従って定まる厚みの平行平板を
用いることにより、設計上と略同程度の像面湾曲を実現
できる。

［発明の効果コ 以上、本発明によれば新規な光走査装置を提供できる。

この装置は上述の如き構成となっているから同一の結像
レンズ系を、設計上の内接円半径と異なる内接円半径を
持つ別の回転多面鏡とも組合せて使用でき、しかも略設
計通りの性能を実現できる。従って、光走査装置の設計
の自由度が増し、光走査装置の低コスト化が可能となる
。なお回転多面鏡は、その回転の際の回転音を外部に対
して遮断し且つ防塵の目的を兼ねて透明板窓付きのケー
シングに収納される場合が多いが、本発明の実施に用い
る透明な平行平板は、このケーシングの窓を兼ねること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は５本発明の光走査装置の概要を示す概略斜視図
、第２図は、実施例の光学系配置を示す図、第３図ない
し第７図は、本発明を実施例との関連により説明するた
めの図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源装置からの略平行な光束を主走査対応方向に長い線
   像に結像させ、この線像の結像位置の近傍に反射面を有
   する回転多面鏡により上記光束を等角速度的に偏向し、
   この偏向光束を結像レンズ系により走査面上にスポット
   状に結像させて走査面を光走査する光走査装置であって
   、 回転多面鏡と結像レンズ系の間に透明な平行平板を有し
   、 上記結像レンズ系は、副走査方向に関して、回転多面鏡
   の反射位置と走査面とを上記平行平板を介して幾何光学
   的に略共役な関係とする機能を持ち、主走査方向に関し
   てはｆθ機能を有し、上記回転多面鏡の内接円半径をＲ
   、上記平行平板の厚さをｔとするとき、これらが、ｋ＿
   １、ｋ＿２を正の定数として、 ｔ＝−ｋ＿１・Ｒ＋ｋ＿２ なる関係を満たすことを特徴とする光走査装置。