JP2935464B2

JP2935464B2 - 光走査装置

Info

Publication number: JP2935464B2
Application number: JP2867490A
Authority: JP
Inventors: 小出　　純
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH03231717A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、例えば、レーザービームプリンタ、レーザ
ービーム複写装置等の像担持体を露光走査して画像を形
成する装置に用いられる光走査装置に関する。

［従来の技術］従来、鏡面で構成される光偏向器を用いた光走査装置
では、光軸と光走査方向に直交する方向（以下、副走査
方向という）において、レーザーの発光点（平行放射型
レーザーの場合は無限遠方）と光偏向器の反射鏡面近傍
と像担持体面とを光学的な共役点とすることによって、
光偏向器の反射鏡面がその回転軸に対して動的に傾いて
も像担持体面上の同一線上を光走査するように構成する
ことが公知である。この構成は所謂倒れ補正光学系と呼
ばれ、シリンドリカルレンズやトーリックレンズなどの
アナモフィックレンズを含んでいる。

［発明が解決しようとする課題］しかし乍ら、上記の様に３つの位置を光学的な共役点
とする構成にする為に用いられるシリンドリカルレンズ
やアナモフィックレンズ等は高価で製作が難しい光学部
材であり、その為、装置のコストが高価なものになって
しまっていた。

従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、従来例の
如く光学的共役系にして光走査位置の補正を行なう必要
を無くしそしてシリンドリカルレンズやアナモフィック
レンズ等の高価な部材を用いる必要をなくした光走査装
置を提供することにある。

［課題を解決する為の手段］上記目的を達成する為の本発明では、レーザーダイオ
ードなどの光源より射出された光束を反射面により構成
される回転多面鏡などの光偏向器によって偏向し被走査
面上に集光して光走査する光走査装置において、光偏向
器の反射面に光束を導光し、反射偏向後、副走査方向に
おいて当該手段への入射光路と同方向に光束を戻す手段
（折返し直角ミラーなど）を用いて、再度、光偏向器に
光束を導光し、２回の光偏向を行なった後に被走査面に
光束を導いて光走査している。

また、光源より射出された光束を反射面により構成さ
れる光偏向器によって偏向し被走査面上に集光して光走
査する光走査装置において、光源から出射した光束を、
集光レンズによって一旦集光した後、フーリエ変換レン
ズを介して光偏向器の反射面に平行光束の状態で入射
し、反射偏向後、該フーリエ変換レンズと、光走査方向
においては該フーリエ変換レンズの光軸を挟んで反対側
に光束を折返す手段であって光走査方向と該光軸に直交
する方向即ち副走査方向においては該手段への入射光路
と同方向に光束を反射させる反射手段とによって、再
度、光偏向器に光束を導光し、光偏向器で２回の光偏向
を行った光束を、前記フーリエ変換レンズを介して一旦
集光した後、テレセントリックな結像レンズによって被
走査面に導いて光走査している。

より具体的には、光走査装置は光走査方向において対
称な構造を有し、光源は上記光軸を挟んで対称位置に２
つ配され、前記光偏向器の１面の反射面がそこに光束が
入射して偏向作用をする作用位置を通過する間に、上記
対称位置に配された光源は所定時期に発振されて被走査
面で２回の光走査が行なわれたり、光源は、光走査方向
においては同位置でこの光走査方向と上記光軸に直交す
る方向（副走査方向）においては異なる位置に複数配設
され、複数の光束が同時に光走査されたり、光偏向器の
反射面に入射される光束は、副走査方向において斜入射
（反射面に立てた垂線に角度を成して入射）されたり、
光源とフーリエ変換レンズの間の光路中に偏光ビームス
プリッターが配設され、及びフーリエ変換レンズと上記
手段の間の光路または前記光源と前記フーリエ変換レン
ズの間の光路中に、λ/4板が配設され、光束はこのフー
リエ変換レンズの副走査方向における上記光軸を含む断
面の近辺部分を通過する様にしたり、フーリエ変換レン
ズは、上記光偏向器の反射面の近傍と上記手段の光走査
方向における光路長の中点とに焦点を有したりしてい
る。

［作用］本発明の構成によれば、上記手段に偏向器から偏向出
射されて入射して来る光路と副走査方向において同一の
光路を辿って光束を戻して光偏向器に再入射させ、それ
により光偏向器に最初に入射するビームの方向に光束を
戻しているので、副走査方向において偏向器の反射面の
回転ないし振動軸に対する傾きがあっても同一位置に光
走査が行なわれる。

［実施例］第１図と第２図は本発明の第１実施例を示し、第１図
は光走査装置の光走査方向断面（被走査光束が経時的に
形成する面）における光学系の概略図、第２図は光走査
装置の副走査方向断面（副走査方向と光軸を含む面）に
おける光学系の該略図である。

同図において、光源である半導体レーザーダイオード
１から変調発振された光束は、第１の集光レンズ２によ
り光路折り曲げミラー３の反射面近傍に一旦集光され、
光偏向器５の反射面近傍と折返し直角ミラー６の折返し
点6a（光走査方向における光路長の中点）に焦点を持つ
フーリエ変換レンズである第２のレンズ４の光軸と平行
な方向に反射されてこの第２のレンズ４に入射させら
れ、この第２レンズ４を通過して光偏向器（ポリゴンミ
ラー）５の反射面に導光される。この光偏向器５の反射
鏡面で反射、偏向された光束は、再び第２レンズ４に入
射しこのレンズ４によって光軸と平行な方向に出射され
る。そして折返し直角ミラー６により２回反射されて、
光走査方向においては、第２レンズ４の光軸に関して対
称な位置から、また副走査方向においては、１回目の偏
向方向と同一方向の位置から再び第２レンズ４及び光偏
向器５に導かれ、光偏向器５の反射鏡面で２度目の偏向
作用を受ける。

このとき、光束は、光走査方向においては２回の偏向
作用で１回の偏向と比べ倍角の偏向を受け、副走査方向
においては、同一位置から再び第２レンズ４と偏向器５
に導かれ偏向を受けるので偏向が相殺されて偏向されな
い状態で、再び第２レンズ４に導光される。そして、光
束は一旦集光した後に（この位置は、第１図と第２図に
示す様に光路折り曲げミラー３の反射面近傍の上記集光
位置と副走査方向において同じである）、光偏向器５側
にテレセントリックな第３レンズ７によって像担持体８
上へと導かれ、光偏向器５の反射鏡面の回転に伴って像
担持体面８上を光走査される。

つまり、第３図と第４図の展開光路簡略図で説明すれ
ば、光走査方向においては、第３図に示す様に、光偏向
器の反射鏡面５の回転角に従って、偏向が倍角となって
第３図（ａ）から（ｂ）、（ｃ）へと移動して光束が像
担持体面８上を光走査されることになる。一方、副走査
方向においては、第４図の光路簡略図に示す様に、光偏
向器の反射面５が破線で示す様に副走査方向断面内にお
いて傾いても、光束は光偏向器の反射面５による偏向を
２回受けて、この傾きによる影響を相殺する方向に偏向
を受ける為（すなわち最初に光偏向器５に入射する方向
と同じ方向に添って最終的に偏向されてくる為）、像担
持体面８での光走査位置の変動が出ない構成となってい
る。

こうして、副走査方向においては、光偏向器の反射面
５の回転軸に対する傾きがあっても、１度目の偏向出射
方向に沿って再び逆行させて再偏向し１度目に光偏向器
５に入射するビームの方向にビームを戻す為に、光走査
位置の変動が起きない。そして、上記に示す様に、光学
系中にはシリンドリカルレンズやアナモフィックレンズ
は含まれず、球面レンズ系のみで光走査装置が構成され
ている。

第５図は第２実施例を示す。第２実施例では、光走査
方向において光軸に関して対称な構成となっており、レ
ーザーダイオード１、11が光軸を挾んで２個用いられ、
光偏向器５の反射面が１面通過する間に像担持体８上で
２回の光走査が行なわれる様になっている。第５図にお
いて、第１図の符号と同一の符号で示されるものは同一
部材を示し、12、13は、夫々、他方のレーザーダイオー
ド11からの放出光を集光する集光レンズ、光路を折り曲
げる為のミラーである。

光偏向器５の偏向反射面の回転に伴う光路の変化につ
いて説明すると、第６図の展開光路簡略図に示す様に偏
向反射面５が回転するに従って、第６図（ａ）〜（ｃ）
では一方のレーザー１から発振光束が放射されて図示の
如くこのビームが像担持体８上を走査し、次に第６図
（ｃ）〜（ｅ）では他方のレーザー11が発振してこのビ
ームが像担持体８上を代わって走査する様になってい
る。レーザー１が発振する期間とレーザー11が発振する
期間とは、偏向反射面５が、丁度、光軸に垂直になる状
態を境に、夫々、反対方向に回転している状態の間に対
応している。

第２実施例では、こうして偏向反射面５が１面通過す
る間に２回の光走査が行なわれる様になっている。

他の点については、第１実施例と実質的に同じであ
る。

第７図は第３実施例の副走査方向断面における構成を
示す。第３実施例では、副走査方向においてレーザーダ
イオード１、21を２段構成にして、２本の光束を同一光
学系で同時に走査できる様になっている。こうして、像
担持体８上を２本の光束が同時に平行に走査されるの
で、像担持体８上に更に高速に画像情報に対応した潜像
を形成することができる。第７図中、22はレーザーダイ
オード21からの光束を、２本の光束に共通な光路折り曲
げミラー23の反射面近傍に集光する為の集光レンズ、26
は２本の光束に共通な折返し直角ミラーであり、第１図
の符号と同一な符号は同一部材を示す。

その他の点については第１実施例と実質的に同じであ
る。

第３実施例において、第３レンズ７と像担持体面８の
間に、２本の光束の光路を分離する為のミラー部材等を
配設すれば、他の１本の光束を異なる場所にある像担持
体面まで導けて、１つの共通の光走査装置で異なる被走
査面を同時に走査することが出来る。勿論、２本の光走
査に限らず、より多数の光束を同時に走査するような構
成にしても良い。

第８図は第４実施例を示す斜視図である。第４実施例
では、偏向ビームスプリッター30とλ/4板31を用いて、
フーリエ変換レンズ34の光軸を含む光走査方向断面内近
くにおいて光束がこのレンズ34を通り偏向器５で２度偏
向される様になっている。

つまり、第４実施例では、レーザーダイオード１、集
光レンズ２、光路折り曲げミラー３が上記光軸を含む光
走査方向断面内近くに配置され（第１実施例の第２図を
比較参照）、ミラー３で反射された光束は傾けて配置さ
れた偏光ビームスプリッター30を通過して（すなわちレ
ーザーダイオード１からの光束の偏光方向がビームスプ
リッター30を透過する方向になる様に予め調整されてい
る）λ/4板31で円偏光とされ、フーリエ変換レンズ34を
通過して偏向器５で１回目の偏向を受ける。次に、この
光束は同一走査断面内近くにおいて反射偏向されて（第
２図と比較参照）フーリエ変換レンズ34を通過し再びλ
/4板31に入るが、このとき偏向器５での反射により前記
の円偏光とは逆回りの円偏光となっているので、λ/4板
31出射後、光束は上記ビームスプリッター30透過時とは
直角な方向の線直偏光となって偏光ビームスプリッター
30に入射する。従って、光束はここで第８図上方向に反
射され、折返し直角ミラー36により光軸に関して対称な
位置へと導光されて再びビームスプリッター30で反射さ
れ、λ/4板31で円偏光とされる。このときの円偏光の方
向は、最初にλ/4板31に入射して出射されたときの円偏
光とは逆回りになっており、従って、再度フーリエ変換
レンズ34→偏向器５（ここでの反射で円偏光の方向が逆
転される）→フーリエ変換レンズ34→λ/4板31と通過し
て偏光ビームスプリッター30に入射してきた直線偏光の
光束はここを透過して第３レンズ37へと入射する。光走
査のされ方等については第１実施例と実質的に同じであ
る。

第４実施例ではフーリエ変換レンズ34の光軸を含む断
面の近辺部分を用いて、第８図中の矢印の進む光路を通
り光偏向器５の回転によって光走査をしている。従っ
て、副走査方向においてフーリエ変換レンズ34の光軸近
くの部分のみを用いているのでこのレンズ34のディスト
ーション特性を容易に設定することができる。

［発明の効果］以上説明した様に、本発明によれば、光源から発振さ
れた光束を光偏向器の反射面に導光し、反射偏向後、副
走査方向においてこれへの入射光路と同方向の光路に沿
って光束を戻す手段を用いて、再度、光偏向器に光束を
導光する構成となっているので、副走査方向においてシ
リンドリカルレンズやアナモフィックレンズ等の高価な
光学部材を用いずに、光偏向器の反射面の傾きと関係な
く、被走査面上の同一位置に光走査をすることができ
る。

また、光偏向器の反射面に光束を平行光束で導光し、
反射偏向後、フーリエ変換レンズと、光走査方向におい
てはフーリエ変換レンズの光軸を挾んで反対側に光束を
折返す手段であって副走査方向においてはこの手段への
入射光路と同方向の光路に沿って光束を戻す手段とによ
って、再度光偏向器に光束を導光する構成とすれば、光
走査方向に関しては、光偏向器の回転角に対して４倍の
走査角を得ることも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の光走査方向断面における
概略図、第２図は第１実施例の副走査方向断面における
概略図、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は光走査方向に
おける第１実施例の光偏向器の回転に従った光路図、第
４図は副走査方向における第１実施例の光偏向器の傾き
による光路図、第５図は第２実施例の光走査方向断面に
おける概略図、第６図（ａ）〜（ｅ）は第２実施例の光
走査方向における光偏向器の回転に従った光路図、第７
図は第３実施例の副走査方向断面における概略図、第８
図は第４実施例の概略斜視図である。１、11、21……レーザーダイオード、２、12、22……第
１レンズ、３、13、23……光路折り曲げミラー、４、34
……第２レンズ、５……光偏向器、６、26、36……折返
し直角ミラー、７、37……第３レンズ、８……像担持体
面、30……偏光ビームスプリッター、31……λ/4板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源より射出された光束を反射面により構
成される光偏向器によって偏向し被走査面上に集光して
光走査する光走査装置において、光源から出射した光束
を、集光レンズによって一旦集光した後、フーリエ変換
レンズを介して光偏向器の反射面に平行光束の状態で入
射し、反射偏向後、該フーリエ変換レンズと、光走査方
向においては該フーリエ変換レンズの光軸を挟んで反対
側に光束を折返す手段であって光走査方向と該光軸に直
交する方向即ち副走査方向においては該手段への入射光
路と同方向に光束を反射させる反射手段とによって、再
度、光偏向器に光束を導光し、光偏向器で２回の光偏向
を行った光束を、前記フーリエ変換レンズを介して一旦
集光した後、テレセントリックな結像レンズによって被
走査面に導いて光走査することを特徴とする光走査装
置。
【請求項２】光走査装置は光走査方向において対称な構
造を有して前記光源は上記光軸を挟んで対称位置に２つ
配され、前記光偏向器の１面の反射面が作用位置を通過
する間に、上記対称位置に配された光源は所定時期に発
振されて被走査面で２回の光走査が行なわれる請求項１
記載の光走査装置。
【請求項３】前記光源は、光走査方向において同位置で
この光走査方向と上記光軸に直交する方向において異な
る位置に複数配設され、複数の光束が同時に光走査され
る請求項１記載の光走査装置。
【請求項４】前記光偏向器の反射面に入射される光束
は、副走査方向において斜入射される請求項１記載の光
走査装置。
【請求項５】前記光源と前記フーリエ変換レンズの間の
光路中に偏光ビームスプリッターが配設され、及び該フ
ーリエ変換レンズと前記反射手段の間の光路または前記
光源と前記フーリエ変換レンズの間の光路中に、λ/4板
が配設され、光束は、該フーリエ変換レンズの副走査方
向における上記光軸を含む断面の近辺部分を通過する請
求項１記載の光走査装置。
【請求項６】前記フーリエ変換レンズは、前記光偏向器
の反射面の近傍と前記反射手段の光走査方向における光
路長の中点とに焦点を有する請求項１記載の光走査装
置。
【請求項７】前記反射手段は折返し直角ミラーである請
求項１記載の光走査装置。