JPH04233867A - サブミクロンの揺動補正を有する光学的走査システム - Google Patents

サブミクロンの揺動補正を有する光学的走査システム

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JPH04233867A
JPH04233867A JP3149021A JP14902191A JPH04233867A JP H04233867 A JPH04233867 A JP H04233867A JP 3149021 A JP3149021 A JP 3149021A JP 14902191 A JP14902191 A JP 14902191A JP H04233867 A JPH04233867 A JP H04233867A
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JP
Japan
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optical
scan
cross
lens
scanning system
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JP3149021A
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English (en)
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Patrick Y Maeda
パトリック・ワイ・マエダ
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Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
    • G02B26/126—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane including curved mirrors

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】
【0001】〔発明の背景〕本発明は、回転多面鏡式の
光学的走査システムに関し、より詳細には、多面鏡前置
の光学的部分及び多面鏡後置の光学的部分において軸方
向に調節可能なレンズを備えて回転多面鏡の揺動を補正
するようにした走査システムに関するものである。
【0002】従来型の多くの光学的ラスタースキャナは
、走査要素として多数の切子面を備えた回転多面鏡を採
用している。例えばコリメータと共に使用されるレーザ
からの平行光ビームは、回転多面鏡の切子面に衝突し、
反射した光が回転多面鏡の回転中心の近傍の軸を廻って
直線を走査することになる。この反射光は、結像システ
ムの入力における原稿を走査するために利用され、或い
は結像システムの出力における電子写真式ドラム等の感
光媒体又は写真フィルムに衝突するように使用され得る
ものである。
【0003】揺動は、垂直軸に対して正確には平行でな
い回転する切子面によって生じる光学的走査システムに
おける誤差として定義される。そのため、切子面から反
射したビームは僅かな量だけ上下に歪められて、交差走
査方向における走査線の変位誤差を生じることになる。
【0004】角度揺動誤差は、幾つかの要因によって引
き起こされ得る。回転多面鏡を駆動するモータは、運転
の間に振動する可能性がある。このモータシャフトは、
その回転軸から逸脱する可能性がある。多面鏡の切子面
は、互いに対して平行に位置しない不規則な表面であり
得る。
【0005】モータ、モータシャフト及び多面鏡の製造
における極限の精度は、揺動を減少させ得ても、それを
排除することはできない。そのような精度は、製造の工
程をも増大させて、走査システムの大量生産を実質的に
実行不能と成してコストの点でも商業的には禁制同様の
ものとしてしまう。
【0006】光学的走査システムに使用されるモータ/
多面鏡組立体(MPA)は、空気軸受又は玉軸受のいず
れかである。空気軸受MPAは高価であるが、毎分15
,000回転から40,000回転において運転可能で
ある。それらは、一般的に、15秒から30秒という円
弧角のピーク−ピーク値の角度揺動誤差を展開する。 玉軸受MPAは空気軸受MPAよりも3倍から5倍も廉
価であるが、毎分5,000回転から15,000回転
においてだけ運転可能である。それらは、一般的に、1
分から2分という円弧角のピーク−ピーク値の角度揺動
誤差を展開する。切子面から偏向された後のビームの角
度偏差は、多面鏡の切子面が反射要素であるので、MP
Aの角度揺動誤差の2倍である。
【0007】回転多面鏡式光学的スキャナによって引き
起こされる揺動等の様々な光学的歪みを克服するための
多くのシステムが当該分野において開示されてきた。典
型的には、それらのシステムは、ビームを切子面から数
回反射させる一連の複雑なアナモルフィックレンズ或い
はトロイダル形状のレンズや鏡面等の非円筒形レンズ及
び非球面レンズに関わるものであるか、或いはビームの
電子的な同期化を準備する光学センサによる偶数回の偏
差フィードバックに関わることになる。更に、揺動その
他の光学的歪みを補正するために複雑な公式に基づいて
互いに調節され得る一連のfθレンズもまた提案されて
きた。
【0008】揺動を補正する先行技術に関する問題の1
つは、ビームを産み出すために使用される或る種のレン
ズ要素が非常に高価なことである。揺動補正のコスト高
におけるもう1つの要因は、効果的かつ適切に機能する
光学的走査システムに対して要求される製作公差及び組
立公差が高水準であることである。
【0009】光学的走査システムにおける揺動を補正す
るための簡単で廉価な手段を提供することが、本発明の
目的の1つである。
【0010】〔発明の概要〕本発明によれば、回転多面
鏡式光学的システムにおける揺動が補正される。当該光
学的システムは、多面鏡前置の光学的部分において軸方
向に調節可能な交差走査の円筒形レンズを有し、多面鏡
後置の光学的部分における2成分fθレンズと揺動補正
の円筒形鏡面の間においても軸方向に調節可能な交差走
査の円筒形レンズを有する。
【0011】多面鏡後置の光学機器における軸方向に調
節可能なレンズは、交差走査の視野曲率を平坦化させて
交差走査の視野焦点を再度位置決めするように機能して
、光学的走査システムに関するより緩やかな製作公差を
許容する。多面鏡前置の光学機器における軸方向に調節
可能なレンズは、交差走査のスポットサイズを走査線に
位置決めするように機能することになる。
【0012】本発明のその他の目的及び達成事項、加え
て発明の更なる理解は、添付図面に関連する後続の説明
及び前述の請求項を参照することによって、明瞭となっ
て評価されるであろう。
【0013】〔図面の簡単な説明〕図1は、多面鏡前置
の光学的部分及び多面鏡後置の光学的部分において軸方
向に調節可能なレンズを備えた光学的走査システムの概
略図である。
【0014】〔好適な実施態様の説明〕ここで、図1に
注目すると、多面鏡前置の光学的部分12と、多数の切
子面を備えた回転多面鏡14と、多面鏡後置の光学的部
分16とから構成され、回転多面鏡の揺動を補正するよ
うにした光学的走査システム10が開示されている。
【0015】コリメータ付きレーザ18は平行ビームを
放出し、このビームは交差走査の円筒形レンズ20を通
過する。レンズ20は、交差走査平面においては円筒形
で、大口径の走査平面においては平面であることが可能
である。従って、このレンズは、ビームの交差走査部分
を収束させて回転多面鏡14の切子面22上に焦点合わ
せするが、切子面に衝突するときビームの大口径走査部
分が平行なままに留まることを許容するのである。
【0016】この交差走査の円筒形レンズは、多面鏡前
置の光学機器における唯一の光学的要素である。それは
、レーザと回転多面鏡の切子面の間における平行ビーム
の軸に沿って調節可能である。
【0017】切子面22から反射したビームは、大口径
の走査平面においては未だに平行であり、交差走査平面
においては既に発散している。切子面からの反射の後、
ビームは、負の平球レンズ26と正の平球レンズ28と
から構成されるfθ走査レンズ24を通過する。このf
θ走査レンズの形状は、直線的な走査ビームを生成する
に足る十分な樽形歪みを有し、この走査ビームは、続い
て、交差走査の円筒形レンズ30を通過する。
【0018】レンズ30は、交差走査平面においては円
筒形で、大口径の走査平面においては平面であることが
可能である。この交差走査円筒形レンズは、fθ走査レ
ンズが交差走査円筒形レンズと共に直線的で平坦な視野
の大口径走査ビームを生成している間に、fθレンズか
らのビームの交差走査の視野曲率を平坦化させることに
なる。当該fθレンズは、交差走査円筒形レンズが特に
大きな走査角度において小さいけれども無視できない歪
み量の一因となり得るので、交差走査円筒形レンズ30
を考慮して設計されるべきである。
【0019】交差走査円筒形レンズ30を通過した後、
ビームは、円筒形の揺動補正鏡面32から感光体すなわ
ち走査線34へ反射される。
【0020】fθ走査レンズ、交差走査円筒形レンズ及
び円筒形揺動補正鏡面は、多面鏡後置の光学機器におけ
る光学的要素である。この交差走査円筒形レンズは、回
転多面鏡の切子面と円筒形揺動補正鏡面の間における平
行ビームの軸に沿って調節可能である。
【0021】視野の平坦化機構であることに加えて、交
差走査円筒形レンズ30の軸方向の調節は、交差走査の
焦点が再度位置決めされることを許容する。システムの
三次の視野曲率は光学的要素の個別的能力の合計には依
存するがそれらの間隔には依存しないので、軸方向の調
節は、視野曲率を認識可能なほどに変化させることなく
交差走査の焦点を移動することになる。交差走査円筒形
レンズに起因する三次の歪み量はその軸方向位置から独
立しているので、走査の直線性は、この調節によって大
きく変更されることはない。更に、この要素が大口径の
走査方向において能力を有することはないので、このレ
ンズは、その他の大口径走査のパラメータに影響を与え
ることなく調節されることが可能である。それ故、ビー
ムが最も良く揺動補正されることになる交差走査の焦点
は、感光体又は走査線へ再度位置決めされ得るものであ
り、走査システムにおける光学的要素に関して、表面半
径、厚さ、屈折率及び間隔における製作変動値が補正さ
れることになる。
【0022】光学的要素におけるこれらの製作変動値は
、光学的システムの視野曲率と光学的能力の両者におけ
る変更を産み出すことになる。視野曲率が光学的要素の
個別的能力の合計に依存するので、光学的要素における
小さな断片的変更は、視野曲率を認識可能なほどに劣化
させることはなく、従ってシステムに固有の揺動補正特
性に悪影響を与えることもない。しかし、光学的能力に
おける小さな断片的変更は、揺動補正の深度より大きい
焦点移動をも産み出す可能性があり、これはシステムに
おける揺動を容認できないレベルにまで劣化させてしま
うことになる。
【0023】従って、多面鏡後置の光学機器における軸
方向に調節可能な交差走査円筒形レンズは、光学的要素
における製作変動値を補正することによって厳しい製作
公差の必要性を排除する。レンズの使用における緩やか
な公差は、走査システムにおける光学的要素のコストを
低減し、より廉価な玉軸受MPAの使用を可能としてス
キャナのコストをも低減させることになる。
【0024】多面鏡前置の光学機器におけるレンズ20
は、多面鏡後置の光学機器における視野平坦化レンズ3
0がその軸に沿って調節された後で、その軸に沿って調
節されることが可能であり、交差走査の縊れ部を感光体
又は走査線34に位置決めするのである。レンズ20が
交差走査の円筒形レンズであるので、大口径の走査方向
におけるスポットサイズには影響を与えない。更に、多
面鏡の切子面22の前方に配置されるので、レンズ20
は多面鏡後置の光学機器における揺動補正特性には影響
を与えない。
【0025】光学的走査システムの位置合わせ手順は、
多面鏡前置の光学的部分、回転多面鏡及び多面鏡後置の
光学的部分を光学的走査システムにおけるそれらの公称
位置に位置合わせすることからなる。揺動が走査線にお
いて測定され、多面鏡後置の光学的部分における交差走
査円筒形レンズが、必要に応じて調節されて、ビームを
再度焦点合わせして揺動を補正することになる。続いて
、交差走査のスポットサイズが走査線において測定され
、多面鏡前置の光学的部分における交差走査円筒形レン
ズが、必要に応じて調節されて、ビームを再度位置決め
するのである。その後、揺動及び交差走査スポットサイ
ズは再び測定される。このような位置合わせ手順は、一
度だけ行われるように意図されている。
【0026】本発明の光学的走査システムに関するテス
ト分析は、この交差走査視野曲率即ちサジタルな視野曲
率が走査線の全体に渡って0.5mmのピーク−ピーク
値より小さいことを示している。軸方向に調節可能な視
野平坦化レンズがないならば、その視野曲率は、走査線
の全体に渡って凡そ3mmから6mm或いはそれ以上の
ピーク−ピーク値となったであろう。
【0027】同様に、玉軸受であろうと空気軸受であろ
うと角度揺動誤差が2.0分という円弧角度のピーク−
ピーク値以下であるMPAに関しては、走査の全体に渡
った揺動のピーク−ピーク値は、軸方向に調節可能な視
野平坦化レンズによって0.5ミクロンより小さいとい
うサブミクロンの範囲に関してまで補正されるのである
。このレンズがないならば、当該光学的走査システムの
揺動は3ミクロンから10ミクロンというピーク−ピー
ク値である。
【0028】多面鏡前置の光学機器及び多面鏡後置の光
学機器の両者には、その他の屈折鏡面が存在することも
可能である。しかし、これらの鏡面は、ビームを光学的
走査システムの機械的パッケージの廻りで屈折させる以
外の光学的機能を有するものではなく、従って図示され
ていない。
【0029】本発明は特定の実施例に関連して説明され
てきたが、当該分野における熟練者にとって、前述の説
明を考慮すれば、多くの代案、修正及び変更が自明にな
るであろうことが明らかである。従って、本発明は、添
付した請求項の精神及び範囲の中に含まれるそのような
総ての代案、修正及び変更を包含するように意図されて
いるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】  多面鏡前置の光学的部分及び多面鏡後置の
光学的部分において軸方向に調節可能なレンズを備えた
光学的走査システムの概略図である。
【符号の説明】 10  光学的走査システム、12  多面鏡前置の光
学的部分、14  回転多面鏡、16  多面鏡後置の
光学的部分、18  コリメータ付きレーザ、20  
レンズ、22  切子面、24  fθ走査レンズ、2
6  負の平球レンズ、28  正の平球レンズ、30
  レンズ、32  揺動補正鏡面、34  感光体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  次のものを有する、揺動を補正する光
    学的走査システム:多数の切子面を備えた回転多面鏡、
    多面鏡前置の光学的部分を介して前記切子面の1つに導
    かれる平行レーザビーム、前記切子面の前記1つから反
    射したビームを走査線に焦点合わせする多面鏡後置の光
    学的部分、ここで、前記多面鏡後置の光学的部分はfθ
    レンズシステムと円筒形レンズと揺動補正鏡面とから構
    成され、前記円筒形レンズは前記切子面の前記1つの軸
    に沿って調節可能であり、前記揺動補正鏡面は前記ビー
    ムの交差走査の視野曲率を平坦化させて前記走査線にお
    ける前記ビームの交差走査の視野焦点を再度位置決めす
    るものである。
  2. 【請求項2】  前記多面鏡前置の光学的部分は、前記
    平行レーザビームを発生させる手段と、前記平行レーザ
    ビームの交差走査部分を収束させて前記切子面の前記1
    つに焦点合わせする円筒形レンズとから構成され、前記
    円筒形レンズは前記平行レーザビームを発生させる前記
    手段の軸に沿って調節可能であり、前記切子面の前記1
    つは前記切子面の前記1つから反射した前記ビームの交
    差走査縊れ部を前記走査線に位置決めするものである、
    請求項1に記載の揺動を補正する光学的走査システム。
  3. 【請求項3】  前記レンズの総ての光学的平面は、平
    面、円筒形、又は球面のいずれかである、請求項1に記
    載の揺動を補正する光学的走査システム。
JP3149021A 1990-06-27 1991-06-20 サブミクロンの揺動補正を有する光学的走査システム Withdrawn JPH04233867A (ja)

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US54477390A 1990-06-27 1990-06-27
US544773 1990-06-27

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JP3149021A Withdrawn JPH04233867A (ja) 1990-06-27 1991-06-20 サブミクロンの揺動補正を有する光学的走査システム

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JP (1) JPH04233867A (ja)

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EP0465136A2 (en) 1992-01-08
EP0465136A3 (en) 1992-03-18

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Effective date: 19980903