JP2002287061A - レーザ走査装置 - Google Patents

レーザ走査装置

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JP2002287061A
JP2002287061A JP2001086663A JP2001086663A JP2002287061A JP 2002287061 A JP2002287061 A JP 2002287061A JP 2001086663 A JP2001086663 A JP 2001086663A JP 2001086663 A JP2001086663 A JP 2001086663A JP 2002287061 A JP2002287061 A JP 2002287061A
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JP
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laser
beam shaping
scanning
optical element
main scanning
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JP2001086663A
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Toshio Naiki
俊夫 内貴
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単・コンパクトな構成でありながら光学性
能に優れたレーザ走査装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光(L)を発する半導体レーザ(1)
と、レーザ光(L)のビーム整形を行うビーム整形光学素
子(2)と、ビーム整形が行われたレーザ光(L)を主走査方
向(H)に偏向させるポリゴンミラー(3)と、偏向したレー
ザ光(L)を所定位置に導く走査レンズ(4)と、を備える。
半導体レーザ(1)とポリゴンミラー(3)との間に位置する
ビーム整形光学素子(2)は、ビーム整形を行う第1,第
2反射面(R1,R2)を含む単一型の光学素子である。ビー
ム整形光学素子(2)における反射の入射面が主走査断面
に対して平行になっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ走査装置に関
するものであり、例えば画像形成装置(レーザプリン
タ,デジタル複写機等)のプリントヘッドを構成するレ
ーザ走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザ走査装置の光学系においては、レ
ーザ光を主走査方向に偏向させる前にビーム整形を行う
必要がある。そのビーム整形は、コリメータレンズ,開
口規制板及びシリンドリカルレンズの3つで行われるの
が一般的である。ビーム整形光学系では、半導体レーザ
から放射された発散光束がコリメータレンズにより略平
行光となり、開口規制板により必要な光束幅に規制され
た後、シリンドリカルレンズによりポリゴンミラーの偏
向面近傍にて副走査方向にのみ集光されて中間像を結
ぶ。そして、ビーム整形光学系は走査レンズに入射する
レーザ光の主走査方向の幅と副走査方向に広がっていく
角度とを必要とする条件に適合させ、被走査面上で所望
のビーム径のスポット像を形成することになる。
【0003】コリメータレンズやシリンドリカルレンズ
は、通常ガラスで構成されるため製造コストが高い。低
コスト化するためにコリメータレンズ等を樹脂で構成す
ると、温度変化による焦点変動が大きくなってしまう。
さらに、光源波長変動に対する色消しも必要となる。こ
れらの問題を解決する方法の一つとして、ビーム整形に
おけるパワー構成に反射面を利用することが考えられ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、反射面を用い
てビーム整形を行おうとすると、反射面での光路の折り
返しが必要になる。その結果、半導体レーザからポリゴ
ンミラーまでの光路が一直線状にならなくなり、反射面
を構成する光学素子の数や設置スペースが増大したり、
それを保持するための保持機構が複雑化したりしてしま
う。
【0005】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、簡単かつコンパクトな構成でありながら
光学性能に優れたレーザ走査装置を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明のレーザ走査装置は、レーザ光を発する
レーザ光源と、前記レーザ光のビーム整形を行うビーム
整形光学素子と、前記ビーム整形が行われたレーザ光を
主走査方向に偏向させる偏向器と、偏向したレーザ光を
所定位置に導く走査レンズと、を備えたレーザ走査装置
であって、前記ビーム整形光学素子が、前記レーザ光源
と前記偏向器との間に位置し、前記ビーム整形を行う反
射面を少なくとも1面含む単一型の光学素子であり、前
記ビーム整形光学素子における反射の入射面が、前記偏
向器による主走査の行われる面に対して平行であること
を特徴とする。
【0007】第2の発明のレーザ走査装置は、上記第1
の発明の構成において、前記偏向器による主走査の行わ
れる面に対して平行な光学断面を主走査断面とし、その
主走査断面に対して垂直な光学断面を副走査断面とする
とき、前記ビーム整形光学素子が、主走査断面内では前
記レーザ光を略平行光とし、副走査断面内では前記レー
ザ光を前記偏向器の偏向面近傍で集光させる機能を有す
るとともに、樹脂で一体成型された構造を有することを
特徴とする。
【0008】第3の発明のレーザ走査装置は、上記第2
の発明の構成において、前記走査レンズが樹脂で成型さ
れたものであり、前記ビーム整形光学素子との一体構造
を有することを特徴とする。
【0009】第4の発明のレーザ走査装置は、上記第2
又は第3の発明の構成において、さらに、同期信号を出
力するための受光素子を走査線の開始位置に備え、その
受光素子に入射するレーザ光の位置誤差を軽減する補正
レンズを前記受光素子と前記偏向器との間に備えたレー
ザ走査装置であって、前記補正レンズが樹脂で成型され
たものであり、前記ビーム整形光学素子との一体構造を
有することを特徴とする。
【0010】第5の発明の画像形成装置は、上記第1〜
第4のいずれか一つの発明のレーザ走査装置を備えたこ
とを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したレーザ走
査装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形
態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を
付して重複説明を適宜省略する。
【0012】図1に、レーザ走査装置の一実施の形態を
主走査断面で示す。このレーザ走査装置は、半導体レー
ザ(1),ビーム整形光学素子(2),ポリゴンミラー(3)及
び走査レンズ(4)を備えており、被走査面(10)に対する
露光走査をレーザ光(L)で行う構成になっている。ま
ず、半導体レーザ(1)からレーザ光(L)が発せられ、その
レーザ光(L)のビーム整形がビーム整形光学素子(2)によ
って行われる。ビーム整形が行われたレーザ光(L)を、
ポリゴンミラー(3)が主走査方向(H)に偏向させる。偏向
したレーザ光(L)を、走査レンズ(4)が所定位置にある被
走査面(10)に導く。この被走査面(10)は、画像形成装置
(レーザプリンタ,デジタル複写機等)における感光体表
面に相当する。
【0013】なお、主走査方向(H)はレーザ光(L)が被走
査面(10)を走査する方向であり、副走査方向(V)は主走
査方向(H)に対して垂直な方向、つまり2次元画像を形
成するために被走査面(10)が相対的に移動する方向であ
る。したがって、主走査断面はポリゴンミラー(3)によ
る主走査の行われる面{すなわち偏向前後のレーザ光(L)
を含む平面}に対して平行な光学断面であり、副走査断
面は主走査断面に対して垂直な光学断面である。
【0014】半導体レーザ(1)とポリゴンミラー(3)との
間に位置するビーム整形光学素子(2)は、樹脂で一体成
型された単一型の光学素子である。そして、主走査断面
内ではレーザ光(L)を略平行光とし、副走査断面内では
レーザ光(L)をポリゴンミラー(3)の偏向面(3a)近傍で集
光させる機能を有している。この機能によってビーム整
形が行われ、その主な役割を担っているのが、ビーム整
形光学素子(2)に含まれている第1,第2反射面(R1,R2)
である。第1,第2反射面(R1,R2)はパワーを有する自
由曲面で構成されており、第1,第2反射面(R1,R2)で
の内面反射によりレーザ光(L)のビーム整形が行われ
る。なお、ビーム整形光学素子(2)においてビーム整形
を行う反射面は2面に限らず1面又は3面以上であって
もよく、必要に応じてビーム整形光学素子(2)の光入射
側の第1透過面(T1)や光射出側の第2透過面(T2)に、ビ
ーム整形のためのパワーをもたせたり回折光学面を形成
したりしてもよい。
【0015】レーザ光(L)を主走査断面内で略平行光と
するのはコリメータレンズの機能であり、レーザ光(L)
を副走査断面内で偏向面(3a)近傍に集光させるのはシリ
ンドリカルレンズの機能である。前述したようにコリメ
ータレンズやシリンドリカルレンズは通常ガラスで構成
されるため高価であるが、コリメータレンズやシリンド
リカルレンズの機能を有するビーム整形光学素子(2)
は、樹脂で構成されているため低コストでの実現が可能
である。単に樹脂を用いると温度変化に対して敏感にな
るため、温度変化による焦点変動が大きくなったり光源
波長変動に対する色消しが必要になったりする。しか
し、ビーム整形光学素子(2)ではビーム整形におけるパ
ワー構成に第1,第2反射面(R1,R2)を利用しているた
め、上記問題の原因となるレンズにおける屈折率変動と
光源の波長変動による色収差の影響を抑えることができ
る。したがって、優れた光学性能を保持することが可能
である。
【0016】さらに、ビーム整形光学素子(2)の第1,
第2透過面(T1,T2)のうちの少なくとも1面に回折光学
面を形成すれば、温度変化による樹脂膨張や光源波長変
動を回折光学面の格子ピッチ変化でキャンセルすること
ができる。また、単なる回折型光学素子(DOE:Diffr
active Optical Element)を使用したのでは軸外のコマ
収差を補正するのが困難であるが、ビーム整形光学素子
(2)に含まれている第1,第2反射面(R1,R2)を利用する
ことによって、これも容易に補正することが可能であ
る。
【0017】前述したように、反射面を用いてビーム整
形を行おうとすると、反射面での光路の折り返しが必要
になる。その結果、半導体レーザ(1)からポリゴンミラ
ー(3)までの光路が一直線状にならなくなる。しかし本
実施の形態では、第1,第2反射面(R1,R2)を構成する
ビーム整形光学素子(2)が単一型の光学素子であるた
め、素子数が増えることはなく、それを保持するための
保持機構が複雑化することもない。
【0018】また、第1,第2反射面(R1,R2)での光路
の折り返しによって、やや広めの設置スペースが必要と
なるが、ビーム整形光学素子(2)における反射の入射面
(plane of incidence:入射光と反射光とを含む平面)
が、ポリゴンミラー(3)による主走査の行われる面(図1
の紙面に対して平行に位置する主走査断面)に対して平
行になっているため、レーザ走査装置全体としては簡単
かつコンパクトな構成が保たれる。つまり、ビーム整形
光学素子(2)内での反射による光路の折り返しが主走査
断面内で行われるため、レーザ走査装置の副走査方向
(V)の高さが抑えられ、その結果、レーザ走査装置で構
成されるプリントヘッドの薄型化を達成することが可能
となる。しかも、副走査断面での光学的な対称性が保た
れるため、光学性能が劣化しにくく、設計が困難になる
ことも回避することができる。これに対し、図2に示す
ようにビーム整形光学素子(2)内での反射による光路の
折り返しを副走査断面内で行うと、ビーム整形光学素子
(2)によってレーザ走査装置の副走査方向(V)の高さが増
し、それに伴ってプリントヘッドの厚みが増大すること
になる。
【0019】ビーム整形光学素子(2)内での反射による
光路の折り返しを主走査断面内で行うようにすると、ビ
ーム整形光学素子(2)が走査レンズ(4)や他の光学要素と
配置上接近することになる。この配置上のメリットを活
かしたのが、図3に示すレーザ走査装置である。このレ
ーザ走査装置は、半導体レーザ(1),ビーム整形光学素
子(2),ポリゴンミラー(3)及び走査レンズ(4)のほか
に、SOS(Start Of Scanning)用の補正レンズ(5)及び
受光素子(6)を備えている。受光素子(6)は同期信号を出
力するための同期検出用センサーであって、走査線の開
始位置に配置されている。一方、受光素子(6)とポリゴ
ンミラー(3)との間に配置されている補正レンズ(5)は、
受光素子(6)に入射するレーザ光(L)の位置誤差を軽減す
るための同期検出用集光レンズである。
【0020】走査レンズ(4)及び補正レンズ(5)は共に樹
脂で成型されており、ビーム整形光学素子(2)との一体
構造を有している。つまり、ビーム整形光学素子(2),
走査レンズ(4)及び補正レンズ(5)は、樹脂で一体成型さ
れた構造になっており、コリメータレンズ,シリンドリ
カルレンズ,走査レンズ(4)及びSOS用補正レンズ(5)
の機能をすべて兼ね備えた一つの光学部材として構成さ
れている。したがって、レーザ走査装置の軽量・小型化
が達成され、素子数の低減により光学調整が容易にな
る。また光学素子の一体化により、レーザ走査装置のハ
ウジングへの位置決め機構の取付けが容易になり、温度
変化に起因する光学面形状変化も抑え易くなる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ビ
ーム整形光学素子が特徴的な配置構成をとっているた
め、簡単かつコンパクトな構成でありながら光学性能に
優れたレーザ走査装置を実現することができる。さら
に、ビーム整形光学素子を樹脂で一体成型したり、樹脂
成型によりビーム整形光学素子を走査レンズや補正レン
ズと一体化したりすることにより、低コスト化や軽量・
コンパクト化をより効果的に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ビーム整形光学素子内での反射による光路の折
り返しが主走査断面内で行われるレーザ走査装置の一実
施の形態を示す主走査断面図。
【図2】ビーム整形光学素子内での反射による光路の折
り返しが副走査断面内で行われるレーザ走査装置を比較
のために示す副走査断面図。
【図3】ビーム整形光学素子内での反射による光路の折
り返しが主走査断面内で行われるレーザ走査装置の他の
実施の形態を示す主走査断面図。
【符号の説明】
1 …半導体レーザ(レーザ光源) 2 …ビーム整形光学素子 R1 …第1反射面 R2 …第2反射面 3 …ポリゴンミラー(偏向器) 3a …偏向面 4 …走査レンズ 5 …補正レンズ 6 …受光素子 10 …被走査面 L …レーザ光 H …主走査方向 V …副走査方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 1/113 H04N 1/04 104A Fターム(参考) 2C362 AA40 AA44 AA45 BA86 BA89 BA90 BB29 BB30 DA03 DA06 2H045 CA67 CA89 CB24 2H087 KA19 LA00 LA22 LA26 PA01 PA17 PB01 RA46 TA01 TA04 TA06 UA01 5C072 AA03 BA01 BA04 BA12 DA02 DA04 DA21 DA23 DA30 HA02 HA08 HA13 XA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を発するレーザ光源と、前記レ
    ーザ光のビーム整形を行うビーム整形光学素子と、前記
    ビーム整形が行われたレーザ光を主走査方向に偏向させ
    る偏向器と、偏向したレーザ光を所定位置に導く走査レ
    ンズと、を備えたレーザ走査装置であって、 前記ビーム整形光学素子が、前記レーザ光源と前記偏向
    器との間に位置し、前記ビーム整形を行う反射面を少な
    くとも1面含む単一型の光学素子であり、前記ビーム整
    形光学素子における反射の入射面が、前記偏向器による
    主走査の行われる面に対して平行であることを特徴とす
    るレーザ走査装置。
  2. 【請求項2】 前記偏向器による主走査の行われる面に
    対して平行な光学断面を主走査断面とし、その主走査断
    面に対して垂直な光学断面を副走査断面とするとき、前
    記ビーム整形光学素子が、主走査断面内では前記レーザ
    光を略平行光とし、副走査断面内では前記レーザ光を前
    記偏向器の偏向面近傍で集光させる機能を有するととも
    に、樹脂で一体成型された構造を有することを特徴とす
    る請求項1記載のレーザ走査装置。
  3. 【請求項3】 前記走査レンズが樹脂で成型されたもの
    であり、前記ビーム整形光学素子との一体構造を有する
    ことを特徴とする請求項2記載のレーザ走査装置。
  4. 【請求項4】 さらに、同期信号を出力するための受光
    素子を走査線の開始位置に備え、その受光素子に入射す
    るレーザ光の位置誤差を軽減する補正レンズを前記受光
    素子と前記偏向器との間に備えたレーザ走査装置であっ
    て、前記補正レンズが樹脂で成型されたものであり、前
    記ビーム整形光学素子との一体構造を有することを特徴
    とする請求項2又は請求項3記載のレーザ走査装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載のレ
    ーザ走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005321474A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Olympus Corp 対物レンズおよびそれを用いた光ヘッド装置
JP2007271666A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Konica Minolta Business Technologies Inc レーザ走査装置
JP2011013345A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Kyocera Mita Corp 画像形成装置における走査光学系

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