JPS61170720A - 光ビ−ム走査装置 - 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】 （発明の分野） 本発明は、光ビームを偏向して走査面上を走査させる光
ビーム走査装置に関するものであり、特に詳細には、均
一かつ正確な高精度の走査を行なうことのできる光ビー
ム走査装置に関するものである。

（発明の技術的背Ｆｌおよび先行技術）近年、光ビーム
を用いて画像の読取りおよび／または記録を行なうシス
テムが種々開発されている。このようなシステムにおい
ては、光源から発せられた光ビームは、回転多面鏡等の
偏向器によって反射偏向されて、一定速度で偏向方向に
垂直な方向に送られる（副走査される）被走査面上を走
査するようになっている。しかしながら、従来の走査装
置においては、光ビームを反射偏向して主走査を行なわ
しめる偏向器は軸ぶれを生じやすく、このため偏向され
て走査面上を走査する走査線は副走査方向にゆがみをも
ったものになるおそれがある。また、特に偏向器として
回転多面鏡を用いた場合には、回転多面鏡の光ビームが
入射する各面をそれぞれ回転軸に対して完全に平行にす
るこ５とは技術的に難しく、この回転多面鏡の面倒れに
より走査線のピッチにむらが生じてしまうという問題が
ある。

そこでこの面倒れ等を補正するためにシリンドリカルレ
ンズ等の光学系を偏向器と走査面の間に設けるようにし
た走査装置が稜々提案されており、その−例を第４図お
よび第５図を参照して説明する。

レーザ光源１０１から発せられた光ビーム１０２は、ビ
ームエキスパンダ１０３により適当な太さにされた後シ
リンドリカルレンズ１０４を通過して、偏向器である回
転多面鏡１０５に回転多面鏡の回転軸に垂直な線像とし
て入射し、回転多面＆１１０５が矢印糟方向に回転する
のに伴って反射偏向される。第４図はこの反射偏向され
た光ビーム１０２の光路を　　　　ｌ前記回転軸と平行
な方向から見た概略図であり、第５図は前記光路を前記
回転軸と垂直な方向から見た概略図である。まず第４図
により偏向された光ビーム１０２の主走査について説明
すると、前記回転多面鏡１０５により反射偏向された光
ビーム１０２は光路上に設けられた走査レンズ１０６に
入射し、この走査レンズ１０６に平行光として入射した
光ビーム１０２は走査レンズ１０Ｂの焦点距離ｆ１０６
だけ走査レンズ１０６から離れて設けられた走査面１０
８上に集束し、ａ！から８２の範囲で矢印六方向にくり
返し主走査が行なわれる。また、前記走査レンズ１０Ｂ
と走査面１０８との間には、主走査方向に延びたシリン
ドリカルレンズ１０１が設けられているが、これは入射
した光を主走査方向と垂直方向（Ｓ走査方向）にのみ集
束させるレンズとなっており、第４図においては光ビー
ム１０２を透過させるだけである。一方、前述したよう
に前記回転多面鏡１０５は面倒れ等を生じることが多く
、これを補正するシステムを第５図により説明する。

回転多面鏡１０５により反射された光ビーム１０２は、
前記走査レンズ１０Ｇに入射し該走査レンズを通過して
やや広がった光ビームとなる。このやや広がった光ビー
ムは該光ビームを前記走査面１０８上において副走査方
向（第４図において紙面と直角な方向）にのみ集束させ
るシリンドリカルレンズ１０７に入射する。この時、回
転多面ｇｉｉｏｓに而倒れ等がなければ光ビーム１０２
は図中の実線で示す光路を通るが、回転多面鏡に面倒れ
等があって、回転多面鏡１０５の反射ミラー１０５ａが
１０５ａ’　の位Ｕにずれた場合には、光路は図中一点
鎖線で示す位置に移動してしまうことになる。しかしな
がら、実線で示す光路中の光ビームも一点鎖線で示す光
路中の光ビームも前記反射ミラー１０５ａ上の同一の点
から発せられた光であることから、前記シリンドリカル
レンズ１０７は実線の光ビームも一点鎖線の光ビームも
共に走査面１０８上の同−位１ｔｔ１３に集束させるこ
とができ、従って、面倒れ等により第５図の上下方向に
光ビーム１０２の光路がずれてもそのずれを補正するこ
とが可能となる。このように面倒れ等の補正がなされた
レーザビーム１０２は矢印Ｃ方向に副走査される走査面
１０８上を矢印六方向に主走査する。

しかしながら、上記のような光学系により偏向器の面倒
れ等の補正を行なう走査装置においては、補正のために
シリンドリカルレンズを用いているために、実際には光
ビームはすべてが正確に走査面上で結像するのではなく
、結像位置の軌跡は第４図の破線Ｂで示すようにわん曲
してしまうという問題がある。この像面わん曲は走査レ
ンズのレンズ枚数を増加させていけば、かなりの程度ま
で補正することができるが、この方法はコストの点から
みて現実的ではなく、走査レンズのレンズ枚数をコスト
を考慮にいれて現実的な枚数に抑えると（例えば３枚）
、像面わん曲を大きく減少させることは困難であり、高
精度な走査を行なうことができなくなってしまうという
不都合がある。

（発明の目的） 本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、偏向器の軸ぶれや面倒れの補正を行なうとともに、
光ビームの走査面上における像面わん曲を小さくして、
均一かつ正確な高精度の走査を行なうことのできる光ビ
ーム走査ｖｉＨを提供することを目的とするものである
。

（発明の構成） 本発明の光ビーム走査装置は、偏向器により反射偏向さ
れた光ビームの、走査レンズおよびシリンドリカルレン
ズ等の面倒れ補正用光学素子を通過した光路上に、入射
する光ビームを透過させ、主走査方向の位置に対応して
光ビームの透過光路長を変化させることにより光ビーム
の焦点位置を補正し光ビームを主走査方向のどの位置に
おいても走査面上で副走査方向に関して結像せしめる焦
点面補正素子を設けたことを特徴とするものである。好
ましくはこの焦点面補正素子の前記走査面側の光ビーム
の射出端面は走査面と平行になっており、一方前記面倒
れ補正用光学素子側の光ビームの入射端面は像面わん曲
の状態に応じて円弧状等に成形されており、これにより
光ビームの通過光路長が走査の両端部分で長く、中央部
分で短くなるようになっている。焦点面補正素子の材料
としてはガラス、プラスチック等が用いられる。　　　
　　　１（実施態様） 以下、図面を参照して本発明の実施Ｍ様について説明す
る。

第１図は本発明の一実施態様による光ビーム走査装置の
概要を示す斜視図である。

レーザ光源１から発せられた光ビーム２はビームエキス
パンダ３およびシリンドリカルレンズ４を杆た後、矢印
信方向に回転する回転多面鏡５にこの回転多面鏡５の回
転軸に垂直な線像として入射して反射偏向される。反射
偏向され、平行光となった光ビーム２は、複数枚のレン
ズを組み合わせてなる走査レンズ６に入射後、光路上に
主走査方向に延びて設けられた面倒れ補正用光学素子で
あるシリンドリカルレンズ７に入射する。このシリンド
リカルレンズ７は、入射した光ビームを走査面８上で副
走査方向にのみ集束させるものとなっている。また前記
走査レンズ６から前記走査面８までの距離は走査レンズ
６の焦点距離である［６と等しくなっている。従って前
記回転多面鏡５の軸ぶれや面倒れの有無にかかわらず、
光ビーム２は走査面８上に集束し、矢印Ｃ方向に副走査
される走査面８上を矢印へ方向に主走査する。ところで
走査レンズと走査面との間にシリンドリカルレンズ等を
設けると前述のような像面わん曲が生じてしまっていた
。これを補正するためのガラスからなる焦点面補正素子
９が前記シリンドリカルレンズ７と前記走査面８との間
に主走査方向に延びて設けられている。この焦点面補正
素子９の機能について第２図を用いて説明する。

光ビーム走査装置において、走査レンズ６として焦点距
離ｆ　６　＝　５００＃ｌｌＩのものを用い、シリンド
リカルレンズ７として焦点距離ｆ　ｒ　＝　　１５０ｍ
のものを用い、回転多面鏡５の偏向により走査面８上を
４００ｒｍ　（±２００ｓｔ）の範囲で主走査を行な゛
う場合、副走査方向に関して結像位置の軌跡は第２図中
一点ｇｌ線Ｂで示すようにわん曲してしまい、わん曲の
最も大きい走査の両端におけるわん菌量（走査面から像
面までの距離）は約２０ｒｒｖｎになる。

このシリンドリカルレンズを設けたことによる像面わん
曲を考慮にいれて前記走査レンズをさらに調整しても、
なお、走査の両端におけるわん曲間は約５＃ｌ＋ｌ＋程
度残ってしまい、精度の高い走査を行なうには不適当で
ある。この像面わん曲を低減させるためにシリンドリカ
ルレンズ７と走査面８との間に設けられた焦点面補正素
子９は、シリンドリカルレンズ７側の光ビーム２の入射
端面９ａは円弧状に、走査面８側の光ビーム２の射出端
面９ｂは走査面８と平行な平面になっている。この焦点
面補正素子を透過する光ビームの透過光路長は、主走査
の中央付近と両端付近とでは八ｔだけ異なっている。厚
さｔのガラス中を光ビームが通過すると、ガラスが無い
場合に比べて約０，３ｔだ【プ焦点位置が遠くに移動す
ることから、Δｔを１５調程度になるように焦点面補正
素子９を成形すると上記の両端のわん重量が５Ｍ程度の
像面わん曲を十分に補正することができる。この焦点面
補正素子９は走査の両端における光ビームの透過光路長
が走査の中央に比べて大きくなるように設定されていれ
ばよく、第３図に示すように走査の両端において光ビー
ムが斜めに入射することによる光路長の変化で十分補正
を行なうことができる場合には入射端面９ａも平坦にし
てもよい。

なお、第１図に示す実施態様においては面倒れ補正用光
学素子としてシリンドリカルレンズを用いているが、こ
れはシリンドリカルミラーであっでもよく、また、回転
多面鏡に光ビームを線像として入射させるために設【ノ
たシリンドリカルレンズもシリンドリカルミラーに代え
ることができる。

また、上記の実施態様においては回転多面鏡に線像とし
て入射した光ビームは偏向されて平行光として走査レン
ズに入射しているが、この偏向された光ビームは必ずし
も平行光である必要はなく、光ビームが平行光でない場
合には前記走査レンズは走査面から自らの焦点距離だけ
離れて設けられるのではなく、光ビームを走査面に集束
させるのに適当な位置に設けられるようにすればよい。

さらに、偏向器としては回転多面鏡以外のガルバノメー
タミラー等も用いることができることは言うまでもない
。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｌ（発明
の効果） 以上詳細に説明したように本発明の光ビーム走査装置に
よれば、面倒れ補正用光学素子と走査面との間に光ビー
ムの透過光路長を変化させて光ビームの焦点位置を補正
する焦点面補正素子を設けたことにより、像面わん曲を
大きく低減させることができ、高精度な走査を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様による光ビーム走査装置の
概要を示す斜視図、 第２図は本発明の一実施ｉ様における焦点面補正素子の
形状および機能を説明する概略図、第３図は本発明の他
の実施態様における焦点面補正素子の形状を示す概略図
、 第４図は従来の走査装置にＪ３ける光ビームの光路を偏
向器の駆動軸と平行な方向からみた概略図、第５図は従
来の走査装置における光ビームの光路を偏向器の駆動軸
と垂直な方向からみた概略図である。 １・・・レーザ光源　　　　２・・・光ビーム５・・・
回転多面鏡　　　　６・・・走査レンズ７・・・シリン
ドリカルレンズ ８・・・走　査　面　　　　９・・・焦点面補正素子４
００ｍｍ−一一一一一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一定速度で連続的に副走査方向に送られる走査面上に、
   偏向器により反射偏向された光ビームを主走査方向に走
   査させる光ビーム走査装置において、ビーム光源から発
   せられた光ビームを前記偏向器に該偏向器の駆動軸に垂
   直な線像として入射させる入射用光学系、前記偏向器に
   より偏向された光ビームの光路上に設けられた走査レン
   ズ、この走査レンズと前記走査面との間の光路上に設け
   られ、前記走査レンズを通過した光ビームをほぼ前記走
   査面上に副走査方向にのみ集束させる面倒れ補正用光学
   素子、およびこの面倒れ補正用光学素子と走査面との間
   に設けられ、前記光ビームを透過させ、主走査方向の位
   置に対応して、光ビームの透過光路長を変化させること
   により、光ビームを主走査方向のどの位置においても前
   記走査面上で副走査方向に関して結像せしめる焦点面補
   正素子を備え、前記走査レンズ、前記面倒れ補正素子お
   よび前記焦点面補正素子により、前記偏向器に線像とし
   て入射し偏向された光ビームを前記走査面に点像として
   集束させることを特徴とする光ビーム走査装置。