JPH07120693A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 像面湾曲補正レンズの母線の走査面からのず
れに起因する走査線の湾曲を抑制することができる光ビ
ーム走査装置を提供する。 【構成】 レンズホルダー６１が像面湾曲補正レンズ４
２を保持しながら、主走査方向ｙと平行に伸びる回動軸
６９回りに回動自在となっている。そして、外力に応じ
て像面湾曲補正レンズ４２がレンズホルダー６１ごと回
動し、位置決めされる。こうして、像面湾曲補正レンズ
４２の母線Ｌの姿勢が調整され、走査面からの母線Ｌの
ずれが低減される。その結果、被走査面に形成される走
査線の湾曲が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームプリン
ターや製版用画像記録装置などに用いられる光ビーム走
査装置であって、特に被走査面に形成される走査線の湾
曲を抑制することができる光ビーム走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の光ビーム走査装置で
は、偏向器の面倒れ補正を行うため、偏向面と被走査面
とが走査面に対しほぼ直交する方向、つまり副走査方向
において光学的に共役となるように、構成されている。
具体的には、光源からの光ビームが適当な光学系によっ
て副走査方向にのみ集光されて線像が形成され、その線
像上または近傍に偏向面が位置するように偏向器が配置
されている。そして、この偏向器によって偏向された光
ビームが走査レンズおよび副走査方向にのみパワーを有
するシリンドリカルレンズを介して被走査面上に照射さ
れる。

【０００３】しかしながら、このように光ビーム走査装
置を構成した場合には、面倒れの問題は解決されるが、
次のような問題が生じる。すなわち、像面が湾曲して、
結像位置が被走査面から光軸方向にずれ、特にそのずれ
量が焦点深度の範囲から外れると、光スポットの大きさ
が変化してしまう。その結果、被走査面上に形成される
画像の品質が低下してしまう。

【０００４】そこで、従来より、面倒れを補正しつつ像
面湾曲を補正するために、シリンドリカルレンズの代わ
りに、図９に示すような主走査方向ｙに母線Ｌが湾曲す
る像面湾曲補正レンズ４２を用いる技術が提案されてい
る。像面湾曲補正レンズ４２としては、例えば特公平３
−７０８２号公報（文献１）に記載されたものや特開平
３−２４９７２２号公報（文献２）に記載されたものが
ある。

【０００５】(1) 文献１に記載されたレンズは、シリン
ドリカルレンズを、その光軸からレンズ両端（主走査方
向ｙ）に進むにしたがい被走査面に近づくように湾曲成
形した湾曲シリンドリカルレンズであり、この湾曲シリ
ンドリカルレンズを走査レンズと被走査面との間に配置
することによって、像面湾曲が補正されると共に、被走
査面上に主走査方向ｙと平行な走査線ＳＬを形成するこ
とができる。

【０００６】(2) 文献２に記載されたレンズは、アナモ
ルフィックレンズであり、その一方面における副走査方
向ｘの曲率半径が、光軸ＯＡからレンズ両端（主走査方
向ｙ）に進むにしたがって大きくなるように成形されて
いる。このため、アナモルフィックレンズの一方面にお
ける同方向のパワーが光軸ＯＡからレンズ両端に進むに
したがって小さくなり、その結果、像面湾曲が補正され
ると共に、被走査面上に主走査方向ｙと平行な走査線Ｓ
Ｌを形成することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、像面湾曲を
補正するには、像面湾曲補正レンズ４２の母線Ｌを主走
査方向ｙに沿ってのみ湾曲させる必要があるが、レンズ
加工精度の限界や装置組立精度の限界などにより、像面
湾曲補正レンズ４２の母線Ｌが、図１０に示すように、
主走査方向ｙのみならず、副走査方向ｘにも湾曲してし
まう（走査面から母線Ｌがずれる）ことがある。この場
合、走査線ＳＬ´が湾曲してしまい、画像品質が低下し
てしまう。なお、図１０において、２点鎖線は、母線Ｌ
が副走査方向ｘに湾曲していない、つまり母線Ｌが走査
面内に位置するときの走査線ＳＬを示している。

【０００８】この発明は、上記課題を解消するためにな
されたもので、像面湾曲補正レンズの母線の副走査方向
における湾曲量を低減させ、被走査面に形成される走査
線の湾曲を抑制することができる光ビーム走査装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、光源からの
光ビームを副走査方向にのみ集光させて線像を形成し、
その線像上または近傍に偏向面を有する偏向器によって
前記光ビームを偏向し、偏向された光ビームを走査レン
ズおよび前記副走査方向にパワーを有し、かつ副走査方
向に対しほぼ直交する主走査方向に沿って母線が湾曲す
る像面湾曲補正レンズを介して被走査面上に照射するこ
とにより、前記主走査方向に前記被走査面を走査する光
ビーム走査装置であって、上記目的を達成するため、前
記像面湾曲補正レンズを前記主走査方向と平行な回動軸
回りに回動自在に保持し、外部から与えられる力に応じ
て前記像面湾曲補正レンズを前記回動軸回りに回動さ
せ、位置決めする回動位置決め機構を備えている。

【００１０】

【作用】この発明では、回動位置決め機構により、像面
湾曲補正レンズが主走査方向と平行な回動軸回りに回動
自在に保持される。そして、外部から与えられる力に応
じて前記像面湾曲補正レンズが前記回動軸回りに回動さ
れて、前記像面湾曲補正レンズの母線の姿勢が調整さ
れ、走査面からの母線のずれが低減される。その結果、
被走査面に形成される走査線の湾曲が抑制される。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明にかかる光ビーム走査装置
の一実施例を示す図である。同図に示すように、この光
ビーム走査装置では、半導体レーザ等の光源１０からの
光ビームＬ1 が第１結像光学系２０を介して偏向器とし
て機能する回転多面鏡３０の鏡面３１（偏向面）に入射
される。この第１結像光学系２０は、コリメートレンズ
２１と、副走査方向ｘにのみパワーを有するシリンドリ
カルレンズ２２とで構成されており、光源１０からの発
散光ビームＬ1 は、コリメートレンズ２１によって平行
光ビームＬ2 に整形された後、シリンドリカルレンズ２
２によって副走査方向ｘについてのみに集光する集束光
ビームＬ3 に調整される。その結果、回転多面鏡３０の
鏡面３１上またはその近傍に線像が形成される。

【００１２】この回転多面鏡３０は回転軸３２回りに矢
印方向Ａに回転し、集束光ビームＬ3 を偏向する。そし
て、回転多面鏡３０によって偏向された偏向光ビームＬ
4 は、走査レンズ４１および像面湾曲補正レンズ４２を
含む第２結像光学系４０を介して被走査面（回転ドラム
の円筒面）５０に結像される。このように光ビーム走査
装置を構成することによって、副走査方向ｘについて、
回転多面鏡３０の鏡面３１が被走査面５０と光学的に共
役となり、その結果、鏡面３１の面倒れが補正され、被
走査面５０に記録される画像が高品質に保たれる。

【００１３】また、図１での図示を省略しているが、像
面湾曲補正レンズ４２には、レンズ４２を所定の回動軸
回りに回動位置決めする回動位置決め機構と、上下方向
（副走査方向ｘ）に移動位置決めする上下位置決め機構
とからなる位置決め機構６０が取り付けられている。以
下、図２ないし図４を参照しつつ、位置決め機構６０の
構成および動作を中心に説明する。

【００１４】図２は位置決め機構６０の上面図であり、
図３は位置決め機構６０の正面図であり、また図４は位
置決め機構６０の側面図である。この位置決め機構６０
は、主走査方向ｙに伸びるレンズホルダー６１を有して
いる。このレンズホルダー６１の一側面（図２の下面
側）には、その中央部に主走査方向ｙに伸びる凹部６２
が設けられ、両端部にレンズを押さえる板バネ６３，６
３が取り付けられている。このため、レンズ４２を凹部
６２に没入し、板バネ６３，６３でレンズ４２の両端部
を押さえることによって、レンズ４２をレンズホルダー
６１に保持することができる。

【００１５】また、レンズホルダー６１の他方側面（図
２の上面側）の中央部には、スリット６４が設けられて
おり、このスリット６４を介して光ビームがレンズホル
ダー６１に保持された像面湾曲補正レンズ４２に入射さ
れるようになっている。

【００１６】このレンズホルダー６１は、その両端部か
らシャフト６５が主走査方向ｙに突設されており、後述
する上下位置決め機構６６を介してベース６７に固定さ
れたレンズホルダー支柱６８に回動自在に軸支されてい
る。これにより、レンズホルダー６１はレンズ４２を保
持したままで、主走査方向ｙと平行な回動軸６９回りに
回動自在となっている。さらにレンズホルダー６１の両
端には、略直方体形状の突出部６１ａ（一方端の突出部
は図示せず）が設けられている。なお、この実施例で
は、回動軸６９がレンズ４２の母線Ｌの両端を通過する
ようにしてるが、これに限定されるものではない。

【００１７】このレンズホルダー支柱６８の上端部６８
ａは、図４に示すように、略Ｕ字形状に仕上げられてお
り、該Ｕ字切欠部７０にレンズホルダー６１の突出部６
１ａが伸びている。また、略Ｕ字形状の上端部６８ａの
一方頂部６８ｂには調整用押しネジ７１が貫通されると
ともに、他方頂部６８ｃには調整用バネ７２が取り付け
られており、これら押しネジ７１とバネ７２によってレ
ンズホルダー６１の突出部６１ａを挟み込むようにして
支持している。図示はしていないが、他方のレンズホル
ダー支柱も同様に構成されている。したがって、調整用
押しネジ７１を（−ｚ）方向に押し込むと、バネ７２の
バネ力に逆らいながらネジ７１の先端部がレンズホルダ
ー６１の突出部６１ａを押動し、その結果、像面湾曲補
正レンズ４２を保持するレンズホルダー６１が回動軸６
９回りに回動し、レンズ４２が回動軸６９回りに角度θ
だけ回動され、位置決めされる（図４の１点鎖線参
照）。逆に、ネジ７１を（＋ｚ）方向に移動させると、
レンズホルダー６１がバネ７２のバネ力によって逆方向
に回動し、レンズ４２が位置決めされる。

【００１８】このように、この実施例では、レンズホル
ダー６１をレンズ４２を保持可能に構成するとともに、
レンズ４２を保持したままで主走査方向ｙと平行に伸び
る回動軸６９回りに回動自在とし、外力に応じてレンズ
４２をレンズホルダー６１ごと回動し、位置決めする回
動位置決め機構が設けられているので、像面湾曲補正レ
ンズ４２の母線Ｌの姿勢を調整して、副走査方向ｘにお
ける走査線の湾曲量を低減することができる。

【００１９】一方、上下位置決め機構６６は、図４に示
すように、ベース６７とレンズホルダー支柱６８との間
に設けられている。この上下位置決め機構６６は、上下
調整用ネジ７３と、ガイドシャフト７４と、バネ７５と
で構成されている。すなわち、レンズホルダー支柱６８
の下端部６８ｄには、ブッシュ７６が設けられており、
このブッシュ７６にベース６７の上面から突設したガイ
ドシャフト７４が挿通されており、レンズホルダー支柱
６８がスムーズに上下移動できるようになっている。ま
た、ベース６７とレンズホルダー支柱６８の下端部６８
ｄとの間には、上下調整用ネジ７３およびバネ７５が連
結されており、回転によるネジ７３の上下移動に応じて
レンズホルダー支柱６８が上下移動し、その結果レンズ
ホルダー６１に保持されたレンズ４２が上下（副走査方
向ｘ）に位置決めされる。

【００２０】このように、この実施例では、上下位置決
め機構６６を設けているので、レンズ４２の光軸調整が
容易となる。例えば、上記回動位置決め機構を用いてレ
ンズ４２を回動軸６９回りに回動させると、レンズ４２
が光軸ＯＡから大きくずれることがある。このような場
合、この上下位置決め機構６６を用いることによって、
容易にレンズ４２の光軸調整を行うことができる。

【００２１】次に、上記実施例にかかる回動位置決め機
構によって、副走査方向ｘにおける走査線の湾曲量をど
の程度低減でき、走査線がどのように変化するかについ
て、２つのモデルを挙げて説明する。

【００２２】(1) 第１のモデル 図５は、実施例における回動位置決め機構による効果を
説明するための第１の説明図である。ここでは、同図に
示すように、像面湾曲補正レンズ４２の母線Ｌの端部を
通る直線を主走査方向ｙと一致させ、光軸ＯＡとの交点
を原点Ｏとするとともに、原点Ｏから副走査方向ｘにＸ
座標を、主走査方向ｙにＹ座標を、また光軸方向ｚにＺ
座標をとる３次元座標系を定義して説明する。また、像
面湾曲補正レンズ４２は被走査面５０の近傍に配置され
ることが多いため、被走査面５０での走査線の湾曲はレ
ンズ４２の副走査方向Ｘでの母線の湾曲とほぼ同じであ
ると仮定する。

【００２３】図５のようにレンズ４２の母線Ｌをｙｚ平
面に投影したときに形成される投影線Ｌyzが半径Ｒ1 ，
中心（０，０，Ｚ0 ）の円弧で表すことができ、ｘｙ平
面に投影したときに形成される投影線Ｌxyが半径Ｒ2 ，
中心（Ｘ0 ，０，０）の円弧で表すことができる場合、
母線Ｌの走査面（ｙｚ平面）内での湾曲は、次式

【００２４】

【数１】

【００２５】となる一方、母線Ｌの副走査方向ｘでの湾
曲は、次式

【００２６】

【数２】

【００２７】となる。これら数１および数２の連立式は
母線Ｌを示すものとなる。そこで、これらをＸ，Ｙ，Ｚ
の関係式に変形すると、

【００２８】

【数３】

【００２９】となる。ここで、光軸ＯＡ中心での副走査
方向ｘの湾曲量だけを考慮すると、母線Ｌの両端部を結
ぶ直線を回動軸として角度θ、すなわち、

【００３０】

【数４】

【００３１】だけ回動させることにより、湾曲量を低減
させることができる。例えば、半径Ｒ1 ，Ｒ2 がそれぞ
れ”2000”，”9999.75 ”であり、座標Ｘ0 ，Ｚ0 がそ
れぞれ”-9999.25”，”-1997.5 ”であると仮定する
と、被走査面５０での走査線は図６の実線ＳＬ´とな
る。それに対し、数４を満足する角度θだけ回動軸回り
に回動させると、被走査面５０での走査線は実線ＳＬと
なり、被走査面５０に形成される走査線の湾曲を抑制す
ることができる。

【００３２】(2) 第２のモデル 図７は、実施例における回動位置決め機構による効果を
説明するための第２の説明図である。同図のようにレン
ズ４２の母線Ｌをｙｚ平面に投影したときに形成される
投影線Ｌyzが半径Ｒ1 ，中心（０，０，Ｚ0 ）の円弧で
表すことができ、ｘｙ平面に投影したときに形成される
投影線Ｌxyが、光軸ＯＡ中心で”Ｘ＝Ｘ1 ”、両端部
で”Ｘ＝０”を通る２つの直線で表すことができる場
合、上記と同様にして解析すると、

【００３３】

【数５】

【００３４】

【数６】

【００３５】が得られる。なお、副走査方向ｘの母線Ｌ
の湾曲はｘｚ平面に対称であることから、数６では、”
Ｙ≧０”の場合のみを考慮している。

【００３６】ここで、上記と同様に、光軸ＯＡ中心での
副走査方向ｘの湾曲量だけを考慮すると、母線Ｌの両端
部を結ぶ直線を回動軸として角度θ、すなわち、

【００３７】

【数７】

【００３８】だけ回動させることにより、湾曲量を低減
させることができる。例えば、半径Ｒ1 が”2000”であ
り、座標Ｚ0 が”-1997.5 ”座標Ｘ1 が”0.5 ”である
と仮定すると、被走査面５０での走査線は図８の実線Ｓ
Ｌ´となる。それに対し、数７を満足する角度θだけ回
動軸回りに回動させると、被走査面５０での走査線は実
線ＳＬとなり、被走査面５０に形成される走査線の湾曲
を抑制することができる。

【００３９】なお、上記実施例においては、レンズホル
ダー６１をレンズ４２を保持可能に構成するとともに、
レンズ４２を保持したままで主走査方向ｙと平行に伸び
る回動軸６９回りに回動自在とし、外力に応じてレンズ
４２をレンズホルダー６１ごと回動する回動位置決め機
構が設けられているが、回動位置決め機構の構成はこれ
に限定されるものではなく、要は、像面湾曲補正レンズ
４２を外力に応じて回動させ、位置決めすることができ
る構成であれば任意である。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、像面
湾曲補正レンズを主走査方向と平行な回動軸回りに回動
自在に保持し、外部から与えられる力に応じて前記像面
湾曲補正レンズを前記回動軸回りに回動させるように構
成しているので、前記像面湾曲補正レンズの母線の姿勢
を調整することにより、走査面からの母線のずれを低減
し、その結果、被走査面に形成される走査線の湾曲を抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる光ビーム走査装置の一実施例
を示す図である。

【図２】位置決め機構の上面図である。

【図３】位置決め機構の正面図である。

【図４】位置決め機構の側面図である。

【図５】実施例における回動位置決め機構による効果を
説明するための第１の説明図である。

【図６】像面湾曲補正レンズの回動前および回動後の被
走査面での走査線の変化の様子を示す図である。

【図７】実施例における回動位置決め機構による効果を
説明するための第２の説明図である。

【図８】像面湾曲補正レンズの回動前および回動後の被
走査面での走査線の変化の様子を示す図である。

【図９】像面湾曲補正レンズと被走査面上の走査線との
関係を示す図である。

【図１０】像面湾曲補正レンズと被走査面上の走査線と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ 光源 ３０ 回転多面鏡（偏向器） ３１ 鏡面（偏向面） ４１ 走査レンズ ４２ 像面湾曲補正レンズ ５０ 被走査面 ６９ 回動軸 ｘ 副走査方向 ｙ 主走査方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光ビームを副走査方向にのみ
   集光させて線像を形成し、その線像上または近傍に偏向
   面を有する偏向器によって前記光ビームを偏向し、偏向
   された光ビームを走査レンズおよび前記副走査方向にパ
   ワーを有し、かつ副走査方向に対しほぼ直交する主走査
   方向に沿って母線が湾曲する像面湾曲補正レンズを介し
   て被走査面上に照射することにより、前記主走査方向に
   前記被走査面を走査する光ビーム走査装置において、 前記像面湾曲補正レンズを前記主走査方向と平行な回動
   軸回りに回動自在に保持し、外部から与えられる力に応
   じて前記像面湾曲補正レンズを前記回動軸回りに回動さ
   せ、位置決めする回動位置決め機構を備えたことを特徴
   とする光ビーム走査装置。