JPH067229B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は光源及びレンズ系の各種製造誤差から起因する
被記録媒体上での結像位置ずれを簡単に補正し得る光走
査装置に関する。

「従来の技術」 従来より例えば第２図に示す如く、入力情報に応じて変
調されたレーザビームを発振する光源１と、該光源１か
ら発振されたレーザビームを線状集束光として結像する
コリメートレンズ22と平凸シリンドリカルレンズ21から
なる結像レンズ系２と、該結像レンズ系２による結像位
置の近傍に配置された回転多面鏡その他の偏向器３と、
該偏向器３により反射偏向されたビーム光束を等速運動
に変換するｆθレンズ系４と、前記偏向器３よりの偏向
ビームを母線上で走査させる感光体ドラム等の被記録媒
体５と、該ｆθレンズ系４との合成系に対し、前記偏向
器３の偏向面と被記録媒体５の結像位置が共役関係を維
持し得るように前記ｆθレンズ系４と被記録媒体５との
間に配置された面倒れ補正レンズ系６とからなり、前記
光源１より発振されたレーザービームを前記結像レンズ
系２を通して主走査方向に平行な線状集束光として偏向
器３に入射させ、該偏向器３の回転により所定角度偏向
反射されながらｆθレンズ系４で等速運動に変換させた
後、面倒れ補正レンズ系６により前記偏向面の副走査方
向の面倒れを補正して被記録媒体５の母線上に入力情報
に対応した光ドットパターンを結像走査させる光走査装
置は既に公知である。

この種の装置においては前記各種レンズ系の面精度や肉
厚精度等の加工誤差、等が生じると前記レーザビームが
感光体母線上に結像せず、光軸Ｃ方向に結像位置ずれが
生じ、この結果、鮮明な結像スポットが得られないとい
う問題が生じていた。

かかる欠点を解消する為に、特開昭57-144517号におい
て、前記結像レンズ系２を光軸Ｃ方向に移動可能に構成
し、その移動手段として例えば第3A図に示す如く、結像
レンズ系２を光軸Ｃ方向に移動可能な移動ステージ101
上に載置し、該移動ステージ101と連結された調整螺子1
02の回動により、固定台103の摺動面に沿って移動ステ
ージ101を進退させ、結像レンズ系２を移動させる手段
や、又第3B図に示す如く、結像レンズ系２を、保持台11
0の垂直基準面111と板バネ112により挟持固定すると共
に、前記基準面111と結像レンズ系２間にワッシャ113を
介在させ、該ワッシャ113を抜取ったり追加挿入する事
により、結像レンズ系２を光軸Ｃ方向に移動可能にした
手段が提案されており、かかる技術手段によれば、前記
母線上の結像位置と実際の結像位置とのずれ（ΔＳ）に
対応する長さ（ΔＳ／β，β：結像倍率）だけ、結像レ
ンズ系２を光軸Ｃ方向に移動する事により結像位置ずれ
が補正され、最適画像を得る事が出来る。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら前者においては、螺子102を用いて結像レ
ンズ系２を移動可能に構成する為に、螺子102自体のバ
ックラッシュにより微調整が困難であり、又後者におい
てはワッシャ113により移動調整を行う為に、連続的に
移動量の補正が不可能であるという欠点を有し、いずれ
にしても1/10mm台の微調整が必要な補正手段としては適
当でない。

又、後者の技術手段では、ワッシャ113の挿入及び抜取
りの際に板ばね112の弾性力の変化やへたりが生じ、そ
の押圧力のバラツキにより結像レンズ系２に偏荷重やガ
タが生じ易く、該レンズ系２の入出射面と光軸Ｃとの直
角度を維持しつつ光軸Ｃ方向に移動するのが困難になる
場合がある。

又、前者の技術手段においても、固定台103、移動ステ
ージ101、該移動ステージ101上に結像レンズ系２を固定
する支持板104、調整螺子102及びその支持台105等部品
点数が極めて多くなるのみならず、該各種部材の加工誤
差と組立誤差の集積により、前記結像レンズ系２の平行
移動が困難になる場合がある。

又前者の技術手段においては、結像レンズ系２出射方向
又は入射方向側に該接像レンズ系２を移動させる調整螺
子102を配する必要がある為に、必然的にその部分がデ
ッドスペース化し、装置の大型化につながる。

尚、レーザビームはその特性上その焦点位置においてビ
ームウエストが生じるのを避け得ないが、該ビームウエ
ストの幅（２ω）は下記式に示すように焦点距離（ｆ）
の変動によって変化するものである。

ω＝（λ／πｗ）ｆ ２ｗ：ビーム平行入射幅、λ：波長 従って本従来技術のように前記結像レンズ系２を光軸Ｃ
方向に移動させる構成では、結像レンズ系２の移動に対
応して、被記録媒体５上での結像スポット面積も変化
し、肉太又はやせた線画像形成されてしまう事になる。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前記光源や各種
レンズ系の加工誤差や組立誤差から生ずる、被記録媒体
５上への結像位置のずれ量の補正が、微調整且つ連続的
に補正可能に構成した光走査装置を提供する事を目的と
する。

又本発明の他の目的とする所は、前記結像倍率βに合わ
せ、単位当たりの補正量を適宜選択し得る光走査装置を
提供する事を目的とする。

更に本発明の目的は繰り返し補正を行っても、その補正
量がバラツク事がなく、再現性の極めて高い光走査装置
を提供する事を目的とする。

更に又本発明は、部品点数を少なく且つ組立誤差の生じ
る余地の少ない補正機構を設ける事が容易な光走査装置
を提供する事を目的とする。

又、本発明は前記補正を行っても感光体上での結像スポ
ット面積がほとんど変化することがなく、この結果均一
な線画像を得る事の出来る光走査装置を提供する事を目
的とする。

「問題点を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、第１ａ乃至
第１ｃ図に示すように、前記結像レンズ系２を構成する
平凸シリンドリカルレンズ21又は他の集束レンズを副走
査方向に回動させる回動手段を有し、該レンズ21回動の
際に生ずるレンズ入射面頂点Ｄ位置と光軸Ｃとの間の副
走査方向のずれを微小偏位量に抑えるべく、その回動中
心Ａを該レンズ21の入射面頂点Ｄ位置より出射面21A側
の所定位置に形成した技術手段を提案する。

この場合において前記回動中心Ａは必ずしも光軸Ｃ上に
位置させる必要はなく、結像レンズ系２の出射面21A上
端又は下端に設定してもよい。

「作用」 かかる技術手段によれば、平凸シリンドリカルレンズ21
その他の集束レンズを副走査方向に回動させる事によ
り、その結像位置Ｓ′が光軸Ｃに沿って被記録媒体５側
に近接する方向に移動し、この結果、前記被記録媒体５
の結像ずれが補正され、最適画像を得る事が出来る。

尚、この場合においてシリンドリカルレンズ21を光軸Ｃ
と直角位置に配置した場合は、該シリンドリカルレンズ
21の前後いずれの方向の回動においても、その結像位置
Ｓ′はいずれも前記被記録媒体５側に近接する方向に移
動する訳であるが、例えばシリンドリカルレンズの製造
公差によって、焦点距離の短いレンズに合わせてレンズ
を光軸Ｃ上に直立させた後、回動させてもよいし、又該
シリンドリカルレンズ21を前もって所定角度傾けて配置
しておけば、該傾き角度位置より直角位置に達するまで
前記結像位置Ｓ′が前記被記録媒体５より遠去かる方向
に移動し、該直角位置を越えると近接移動するよう構成
する事が出来る。

又本技術手段においては、平凸シリンドリカルレンズ21
全体を光軸方向に進退させるのではなく、単に副走査方
向に回動させれば足りるからして、該レンズの入斜面側
又は回転中心を支持面（支持点）として繰り返し回動さ
せる事が出来、この結果、前記回動を繰り返しても支持
位置が安定しているからして、その補正量がバラツク事
がなく、且つ補正の再現性を極めて高くする事が可能と
なる。

又同様に回動により補正する構成の為に、進退構造に比
して連続調整が容易であり且つ部品点数を少なく、更に
組立誤差の生じる余地が少ない。

更に、回動により補正する構成では、レーザビームの焦
点距離（ｆ）がほとんど変化しない為に、ビームウエス
トの幅（２ω）即ち被記録媒体５上での結像スポット面
積も実質的に無視し得る程度に微小であり、均一な線画
像の形成が可能となる。

尚、本技術手段は、その回動中心Ａ位置を出射面21A側
に位置させると共に、該レンズ21回動の際に生ずるレン
ズ入射面頂点Ｄ位置と光軸Ｃとの間の副走査方向のずれ
が零又は微小偏位量に抑えるべく構成している。

けだしその理由は、平凸シリンドリカルレンズ21の主面
は前側曲率面の頂点と一致する為に、レンズ21回動の際
に生ずるレンズ入射面頂点Ｄ位置と光軸Ｃとの間の副走
査方向のずれが零又は微小偏位量に抑える事が出来れ
ば、偏向面への線状入射光の光軸Ｃからのずれで問題が
生じる恐れは少ない。

又、前記補正量は平凸シリンドリカルレンズ21の出射面
21A側の傾き角度により決定され、従って第1a図乃至第1
c図に示すように、その回転中心位置Ａを出射面21Aと光
軸Ｃとの交点（第1a図）、出射面21A側の光軸Ｃ上（第1
b図）、レンズの出射面21A側下端位置（第1c図）に夫々
設定した場合を想定すると、第1a図、第1b図、第1c図の
順で、僅かな回動により夫々の補正量が大きくなると共
に、いずれもレンズ21回動の際に生ずるレンズ入射面頂
点Ｄ位置と光軸Ｃとの間の副走査方向のずれが零又は微
小偏位量に抑える事が出来る。

従って、結像倍率βに合わせ前記回動中心Ａ位置を決定
する事により、単位当たりの補正量を適宜選択する事が
出来る。

尚、前記シリンドリカルレンズ21の回動により非点収差
が生ずるが、該光走査装置では平凹シリンドリカルレン
ズ21に入射する光束が非常に小さい為に、前記レンズで
生じた非点収差は母線上のスポット像のゆがみとなって
現れず、実用上問題がない。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨でばなく、単なる説明例に過ぎない。

第５図乃至第６図は、本発明の実施例に係る光走査装置
を示し、51は上部カバー52が開閉可能なハウジングで、
該ハウジング51の底面部51ａの回転多面鏡53取付位置側
方を内側に変向させ、隔壁51bと側壁51cにより挟まれる
半導体レーザ54等の取付通路51dを形成する。

取付通路51dには開口端側より順次半導体レーザとコリ
メートレンズを収納した筐体54とシリンドリカルレンズ
ユニット20を配し、半導体レーザより出射された走査ビ
ーム10を主走査方向に平行な線状スポット光として集束
させた後、該通路51dの出口側に配設した反射ミラー56
を介して所定角度で回転多面鏡53の偏向面53aに入射さ
せる。

回転多面鏡53は同期モータ57が連結され、感光体ドラム
58と同期して回転しながら、偏向面53aに入射した走査
ビーム10を主走査方向に掃引しながらｆθレンズ59に入
射させる。

そして該掃引された走査ビーム10はｆθレンズ59で等角
速度運動から等速度運動に変換された後、前記ハウジン
グ51の側板61と上部カバー52に取り付けられた第１及び
第２の変向ミラー62，63を介してトロイダルレンズ64、
シリンドリカルレンズ等のトーリックレンズに入射さ
せ、回転多面鏡53の副走査方向の倒れ補正を行った後、
該トロイダルレンズ64の光軸Ｃ下方に位置す感光体ドラ
ム58の母線上に結像走査される。

一方、前記ｆθレンズ59の出射側のビーム走査領域の開
始端側には検出ミラー65が配置され、前記ｆθレンズ59
より出射された、感光体ドラム58に入射される前の走査
ビーム10を、該検出ミラー65により変向させてフォトダ
イオード66に導き、該フォトダイオード66より出力され
た水平同期信号に基づいて前記半導体レーザの走査ビー
ム10出射時期の制御が行われる。

そして前記水平同期信号に基づいて出射された半導体レ
ーザの走査ビーム10は、前述した方法で感光体ドラム58
母線上で繰り返し走査されながら感光体ドラム58を回転
多面鏡53の回転と同期して副走査方向に回転させること
により、ジッタ等が生じる事なく感光体ドラム58上の入
力情報に対応した鮮明画像が形成される。

第４Ａ、４Ｂ図は前記光走査装置に使用されるシリンド
リカルレンズユニット20の構成を示し、前記ハウジング
51に固定される外枠23と、該外枠23の円筒空洞部231内
に嵌入され、副走査方向に回動可能なレンズ固定枠24
と、該固定枠24のＬ字状基準面241に装着された平凸シ
リンドリカルレンズ21と、該レンズ21を固定枠24と共に
回動させる調整螺子25とからなる。

外枠23は底面が平面状の略円筒形状をなし、中央位置に
光軸と平行にドーム入出射用の窓部232，233を開口する
と共に、その斜め上方出射側に副走査方向に沿って延設
する長孔234を穿設し、更にレンズ固定枠24外周面と同
一の曲率半径を有する円筒空洞部231を形成する。

レンズ固定枠24は略半円筒状をなし、シリンドリカルレ
ンズ21が所定位置に位置決め可能なＬ字状基準面241
と、前記調整螺子25が螺設される螺子孔242とを有す
る。

シリンドリカルレンズ21は出射面21A側を垂直平面とな
し、前記レンズ固定枠24のＬ字状基準面241に当接固定
されている。

調整螺子25は、その頭部251が外枠23の長孔234上に突出
され、前記長孔234の延設角度α範囲内の任意個所で止
め螺子26により所定位置に固定可能に構成され、調整螺
子25の回動によりレンズ固定枠24とシリンドリカルレン
ズ21が一体的に副走査方向に回動される事が出来る。

かかる実施例によれば、前記調整螺子25を長孔234に沿
って回動させる事により簡単に且つ繰り返し操作によっ
て回動誤差が生じる事なく、前記シリンドリカルレンズ
21を副走査方向に回動させる事が出来、本発明の作用効
果を円滑に達成し得る。

又前記長孔234の延設角度αによって調整螺子25による
補正量を自由に決定出来る。

「発明の効果」 以上記載の如く、本発明は、光源や各種レンズ系の加工
誤差や組立誤差から生ずる被記録媒体上への結像位置の
ずれ量の補正が、微調整且つ連続的に補正する事が出来
る為に、被記録媒体の母線上に形成される結像スポット
の鮮明度をより一層向上させる事が出来る。

又本発明によれば、該光走査装置の結像倍率βに合わせ
シリンドリカルレンズその他の集束レンズの回動中心位
置を適宜決定する事により、単位当たりの補正量を自由
に決定出来、この結果メインテナンスの容易化が可能と
なる。

更に本発明によればシリンドリカルレンズの回動により
補正を行う為に、繰り返し補正を行っても、その補正量
がバラツク事がなく、再現性の極めて高い光走査装置を
提供する事が出来る。

更に又本発明は、部品点数を少なく且つ組立誤差の生じ
る余地の少ない為に、製造コストやメインテナンス費用
の低減を図る事が出来る。

更に又、本発明は前記補正を行ってもシリンドリカルレ
ンズの焦点距離が変化する事がない為に、感光体上での
結像スポット面積の変化が微小であり、この結果均一な
線画像を得る事の出来る。等の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第1a乃至第1c図は集束レンズの回動中心位置を夫々変化
させた本発明の原理を説明する作用図、第２図は本発明
が適用される光走査装置を示す概略説明図、第3A図第3B
図はいずれも従来技術に係る結像レンズ系の構成を示す
斜視図と断面図、第4A図は本発明の実施例に係るシリン
ドリカルユニットの構成を示す正面図、第4B図はそのB-
B′線断面図である。第５図及び第６図はかかるユニッ
トを組付けた光走査装置を示す正面断面図と平面断面図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武井 正一 東京都青梅市小曽木３丁目1778番地 富岡 光学株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源より発振されたレーザービームを線状
   集束光として偏向器に入射させる結像レンズ系を有する
   光走査装置において、該結像レンズ系を構成する集束レ
   ンズを副走査方向に回動可能に構成すると共に、該レン
   ズ回動の際に生ずるレンズ入射面頂点位置と光軸との間
   の副走査方向のずれを微小偏位量に抑えるべく、その回
   動中心を該レンズの入射面頂点位置より出射面側の所定
   位置に形成した事を特徴とする光走査装置