JPS6355517A - 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、例えば、レーザープリンター等に適用可能な
光走査装置に関する。

（従来の技術） レーザー光などの光ビームを走査して情報を記録する装
置、例えばレーザープリング−では、−般に、結像レン
ズとしてｆθレンズ、即ち、焦点距離ｆと偏向角θが像
高ｙに関して正確に比例関係を保つようにした結像レン
ズが用いられている。

そして、光ビームを偏向する目的で回転多面鏡等の光偏
向器が用いられ、これにより一定時間内での走査回数の
増加を図っている。

しかしながら、これらの装置では、光偏向器及びその駆
動モータの微小な加工誤差、これら光学部品の組立調整
誤差等により、ｆθレンズを介して走査結像されるビー
ムスポットの位置が偏移し、その結果、結像面上でのピ
ッチむらを発生させ、画像品位を著しく低下させること
になる。

゛これは主に、光偏向器の反射面が回転軸に対して傾い
て加工されたり、光偏向器の駆動モータの回転軸が傾い
ていたりして所謂面倒れが発生することにより、ビーム
の反射角θに微小な誤差Δθが発生するためである。一
般に、結像面りでのビームスポットの偏移量Δｙと上記
反射角の誤差Δθとの関係は次のようになる。

Δ）Ｉ＝２・ｆ・Δθ　　　・・・・　（１）この式（
１）で推知できるように、Δθが微小であっても、光走
査装置に結像レンズとして用いられるｆθレンズの焦点
距離ｆが長いため、ビームスポットの偏移量Δｙは掻め
て大きくなる。従って、光偏向器の面倒れによる不具合
を補償する必要がある。

いま、仮に光走査装置の分解能を１インチ当たり３００
　　ドツトとすれば、１インチ＝　１５．４１１Ｉｍで
あるから、必要なビームスポット径は０．０８５ｍｍと
なる。

ここで、ｆθレンズの焦点距離ｒを２００ｍｍ　、許容
偏移量をビームスポット径の約１／４とすれば、Δｙ　
＝０．０２２となり、上記式（１）より反射系の微小誤
差Δθは、 Δθ＝０．０２２　／　（２ｘ２ＱＯ）となり、Δθ＃
１１．３　（秒）が算出され、光偏向器の反射面の傾き
誤差を１１秒以内に調整することが要求されることがわ
かる。しかし、機械的な工作の精度を上げてこのような
微小な誤差範囲内に調整することは極めて困難であり、
現実的ではない。

そこで、従来の光走査装置では一般に、レーザー光源を
含む照射手段からのほぼ平行な光ビームを第１シリンダ
ーレンズにより主走査方向にのみ収束させて光偏向器の
偏向面に同光偏向器の回転軸に直交する方向の細線を形
成させ、上記光偏向器による反射光をｆθレンズでなる
結像レンズと第２シリンダーレンズによって走査結像面
に収束させるようにすると共に、光偏向器の偏向面と走
査結像面との間で共役関係が成立するように、結像レン
ズと合わせて第２シリンダーレンズのパワーを設定し、
もって、回転状態での偏向面の傾き誤差を吸収し、ビー
ムスポットの偏移を抑えるようにしている。特公昭５２
−２８６６６号公報記載のものはその一つである。

また、特開昭５９−１４７３１６号公報εこ記載されて
いるように、主走査方向に関してｆθレンズを構成し、
副走査方向にのみ収束作用を有し、偏向反射面と走査結
像面との間に共役関係が成立するようにパワーを設定し
た特殊な形状の結像レンズ系も提案されている。

さらに、第８図及び第９図に示されているように、使用
上の制約から走査結像面６の前に光軸を副走査方向に９
０度曲げる平面ミラー７を挿入し、あるいは、偏向反射
面と走査結像面との間に共役関係が成立するような凹の
反射ミラーを挿入したものもある。第８図、第９図にお
いて符号ｌは光源及び照射手段からの平行光束、２は第
１シリン（発明が解決しようとする問題点） 何れにしろ、従来の光走査装置は、偏向反射面上に、光
束が一方向にのみ収束されてなる細線が形成される必要
がある。そのため、 ■偏向反射面でのごみや傷、汚れ等のＬ’Ｓを受は易い
。

■レーザー光による偏向反射面での焼きつきが発生し易
い。

■主走査方向に収束作用を有する第１シリンダーレンズ
、副走査方向に収束作用を有する第２シリンダーレンズ
、又はトロイダルレンズが共に正のパワーで構成されて
いるため、走査結像面上での収差補正が困難となる。

■光軸を曲げるための平面ミラーや凹の円柱ミラーを用
いたものにおいては、このミラーそのものにより発生す
る収差及び第２シリンダーレンズにより発生する収差が
大きい。

というような問題がある。

本発明は、かかる従来の問題点を解消するためになされ
たものであって、光偏向器に照射される光ビームをほぼ
平行光束としながら、光偏向器の所謂面倒れによる副走
査方向へのビームスポットの偏移の補正を可能にし、も
って、偏向反射面でのごみや傷、汚れ等の影響を受けず
、偏向反射面での焼きつきのない光走査装置を提供し、
また、光軸を曲げるミラーの反射面を集束性を有する楕
円の一部で構成することにより、走査結像面上での収差
補正が容易な光走査装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、結像レンズ系と走査結像面との間に、反射面
が楕円の一部であって副走査方向にパワーを持つ反射ミ
ラーを配置し、結像レンズ系には１０１７１作用を持た
せると共に、光偏向器の偏向面に光源の第１共役点が形
成されるように副走査方向に負のパワーのレンズ作用を
持たせ、上記反射ミラーの反射面の一方の焦点は上記光
源の第２共役点となる上記走査結像面上あり、上記反射
ミラーの楕円反射面の他方の焦点は上記光源の第１共役
点となる上記偏向面にあることを特徴とする。

（作用） 光偏向器には所定の径のほぼ平行な光ビームが照射され
偏向される。偏向された光束は１０１７１作用を持つ結
像レンズ系により反射ミラーを介して走査結像面に結像
される。楕円でなる上記反射ミラーの二つの焦点間には
ほぼ無収差の共役関係がなり立ち、副走査方向に良好な
結像特性が得られる。

（実施例） 第１図乃至第４図において、周面に多数の偏向反射面が
形成され、かつ、回転軸を中心に駆動モータによって回
転駆動される光偏向器１２の上記偏向反射面には、図示
されない光源及び照射手段を介して所定のビーム径のほ
ぼ平行光束１１が照射され、この光束１１を偏向するよ
うになっている。上記光束１１は周知のように記録しよ
うとする情報信号に応じて変調されている。光偏向器１
２による偏向光路上には、この偏向された光束を結像さ
せるための結像レンズ系１４が配置されている。結像レ
ンズ系１４は、その結像面側の面がほぼ球面状に形成さ
れて１０１７１作用を持つと共に、光源側の面が凹のシ
リンダー面に形成されて副走査方向に負のパワーのレン
ズ作用を持っている。結像レンズ系１４の上記凹のシリ
ンダー面は、副走査方向に関し光偏向器１２の偏向反射
面に光源の虚像を結ばせる役割を果たすものである。こ
の虚像の結像位置である上記偏向反射面を光源の第１共
役点Ｐ１とする。結像レンズ系１４は、曲率■とした面
に上記凹のシリンダー面を形成することによって加工し
易い形になっている。

上記結像レンズ系１４の結像面側には反射ミラー１５が
配置されている。反射ミラー１５は結像レンズ系１４を
通った光束をほぼ直角に反射して走査結像面１６上に光
束を導く。反射ミラー１５は、その反射面が楕円の一部
をなしていて副走査方向にパワーを持つ柱状のミラーで
ある。第４図に示されているように、上記反射ミラー１
５の楕円反射面の一方の焦点は前記光源の第２共役点Ｐ
２となる上記走査結像面１６にあり、上記楕円反射面の
他方の焦点は上記光源の第１共役点Ｐ１となる上記光偏
向器１２の偏向面にある。

上記実施例によれば、結像レンズ系１４と走査結像面１
６との間に反射面が楕円の一部をなす反射ミラー１５を
配置し、この反射ミラー１５の楕円反射面の一方の焦点
を結像レンズ系１４による副走査方向の虚像の位置に一
致させ、他方の焦点を走査結像面１６に一致させたため
、この反射ミラー１５と結像レンズ系１４との合成によ
り副走査方向の合成焦点距離が短焦点化され、これによ
り前記式（１）に示す焦点距離ｆの影響が少なくなり、
光偏向器１２の傾きやずれ等によって発生する走査結像
面１６上でのビームスポットの偏移が少なくなる。その
ため、光偏向器の加工誤差やモータ軸のぶれや傾き及び
光偏向器と駆動軸との組立調整精度等を著しく緩和する
ことが可能となり、大幅なコスト低減を図ることができ
る。また、光偏向器の反射面に入射する光束は平行光束
であるため、反射面の汚れや傷等の影響を受は難＜、反
射面の焼きつき現象が緩和されて装置の品質を長時間に
わたって保つことができる。

さらに、楕円反射面を有する反射ミラー１５を、その楕
円反射面の一方の焦点が結像レンズ系１４による虚像位
置と一致し、他方の焦点が走査結像面１６と一致するよ
うに配置したため、収差補正が良好となり、走査結像面
１６での収差特性のよい光走査装置を提供することがで
きる。

なお、反射ミラー１５の楕円反射面の二つの焦点は、光
偏向器１２の偏向面及び走査結像面１６に厳密に一致し
ている必要はなく、その近傍にあれば目的を達成できる
。

第５図乃至第７図の実施例は、結像レンズ系１４をシリ
ンダーレンズ１７とｆθレンズ１８とによって構成した
ものである。シリンダーレンズ１７は光Ｓ側の面が副走
査方向に凹のシリンダー面をなし、結像例の面が平面を
なす。このシリンダーレンズ１７とｆθレンズ１８とに
よって前記実施例における結像レンズ系１４と同様の機
能を有する結像レンズ系１４が形成されている。その他
の構成及び作用効果は前記実施例と同様であるから詳細
な説明は省略する。

（発明の効果） 本発明によれば、ｒθレンズを構成しかつ偏向面に光源
の第１共役点が形成されるように副走査方向に負のパワ
ーのレンズ作用を持つ結像レンズと、楕円反射面を持つ
反射ミラーとの合成によっって副走査方向の焦点距離を
短焦点化することができるので、光偏向器の傾きや軸ず
れ等の１６　Ｑによって発生する走査結像面上でのビー
ムスポットの偏移が少なくなる。そのため、光偏向器の
加工誤差やモータ軸のぶれや傾き及び光偏向器と駆動軸
との組立調整精度等を著しく緩和することが可能となり
、大幅なコスト低減を図ることができる。

また、光偏向器の反射面に入射する光束は平行光束であ
るため、偏向面の汚れや傷等の影響を受は難く、偏向面
の焼きつき現象が緩和されて装置の品質を長時間にわた
って保つことができる。

さらに、楕円反射面を有する反射ミラーを、その楕円反
射面の一方の焦点が結像レンズ系による虚像位置と一致
し、他方の焦点が走査結像面と一致するように配置した
ため、収差補正が良好となり、走査結像面での収束特性
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光走査装置の一実施例を示す光学
配置の斜視図、第２図は同上平面図、第３図は同上正面
図、第４図は同上実施例の作用を説明するための正面図
、第５図は本発明に係る光走査装置の別の実施例の光学
配置を示す斜視図、第６図は同上平面図、第７図は同上
正面図、第８図は従来の光走査装置の例を示す光学配置
の平面図、第９図は同上正面図である。 １１・・・平行光束、　１２・・・光偏向器、１４・・
・結像レンズ系、　１５・・・反射ミラー、１６・・・
走査結像面、　Ｐｌ・・・第１共役点、Ｐ２・・・第２
共役点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源からの光ビームを所定の径のほぼ平行光束として照
   射する照射手段と、この照射手段からの光束を偏向する
   偏向面を備えた光偏向器と、この光偏向器により偏向さ
   れた上記光束を結像させるための結像レンズ系と、この
   結像レンズ系と走査結像面との間に配置され、反射面が
   楕円の一部であって副走査方向にパワーを持つ反射ミラ
   ーとを有してなる光走査装置であって、上記結像レンズ
   系はｆθレンズ作用を持つと共に、上記偏向面に上記光
   源の第１共役点が形成されるように副走査方向に負のパ
   ワーのレンズ作用を持ち、上記反射ミラーの楕円反射面
   の一方の焦点は上記光源の第２共役点となる上記走査結
   像面にあり、上記楕円反射面の他方の焦点は上記光源の
   第１共役点となる上記偏向面にあることを特徴とする光
   走査装置。