JP4463735B2 - 光ビーム走査装置 - Google Patents
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Description
図1、図2、図3および図4は、本発明を適用した光ビーム走査装置を斜め後方からみたときの斜視図、斜め前方からみたときの斜視図、平面図、および側面図である。
図5および図6は各々、本発明を適用した光ビーム走査装置の主走査機構の要部の概略構成を模式的に示す概略側面図、および光ビーム走査装置の主走査動作の原理を示す説明図である。
図7(a)、(b)、(c)、(d)はそれぞれ、図5および図6に示す光ビーム走査装置で用いられた透過型光偏向ディスクの平面図、x−x断面の断面図、y−y断面の断面図、およびz−z断面の断面図である。
sin(θw+θs)=n・sinθw
の関係を満足するように、傾斜面33が形成されている。ここで、nは透過型光偏向ディスク30を構成する材料の屈折角であり、例えば、n=1.51862とすると、走査角度θsを10°とする場合には、傾斜角度θwを18.02°とすればよい。
図5および図6に示すように、光源装置10は、光源としてのレーザダイオード13と集光レンズ16とを備えており、集光レンズ16と透過型光偏向ディスク30の配置関係は、第1の方向L1および第2の方向L2のうち、第2の方向L2において透過型光偏向ディスク30のディスク面あるいはその近傍で合焦する収束光となるように設定され、第1の方向L1では、透過型光偏向ディスク30のディスク面から離れた位置で合焦する収束光あるいは発散光の状態で透過型光偏向ディスク30のディスク面に到達するように設定されている。従って、光源装置10から出射された光ビームLは、透過型光偏向ディスク30のディスク面に半径方向に延びた縦長のスポットを形成し、幅の狭い第2の方向L2については、透過型光偏向ディスク30の周方向に設定されている。
本形態の光ビーム走査装置1においては、図6に示すように、同期モータ40によって、透過型光偏向ディスク30が所定の回転数で等速回転する。この状態で、光源装置10からレーザ光が出射され、この光ビームLは、透過型光偏向ディスク30の入射側の面に対して略直交するように入射する。より具体的には、1つの光偏向領域32の周方向幅の中心位置に向かって入射する。
図8は、本発明を適用した光ビーム装置において、フレームなどの一部を切り欠いて副走査機構などの構成を示す側面図である。図9(a)、(b)、(c)は、本発明を適用した光ビーム装置における副走査機構の動作を示す説明図である。
このように構成した副走査機構3において、図9(b)に示す状態から、副走査駆動用モータ71の出力軸が例えば時計周りCWに回転すると、駆動歯車74の歯731、732と、従動歯車76の歯761、762とが噛み合い、図9(a)に示すように、駆動歯車74が元の位置まで1回転するまでの間に、従動歯車76が反時計周りCCWに回転する。このような回転は、ピニオン77およびラック55を介してレンズホルダ61に伝達され、レンズホルダ61が下降する。その結果、発散角調整レンズ60も下降するため、光ビームLの主走査位置は、斜め下方に2.5°の角度分だけ、副走査方向L12に移動する。また、図9(a)に示す状態では、大径円板部72の円弧状の回転阻止部720が従動歯車76の歯761の間に入り込んだ状態で歯761に接しているため、従動歯車76は回転することが不可能である。
以上説明したように、本形態の光ビーム走査装置1では、同期モータ40を回転させた状態で、光源装置10から出射したレーザ光を透過型光偏向ディスク30に入射させ、透過型光偏向ディスク30で光ビームLを屈折させて、光ビームLを主走査方向L11に走査している。すなわち、透過型光偏向ディスク30は、円周方向に分割された複数の放射状の光偏向領域32から構成され、光偏向領域32のそれぞれに、入射された光ビームLを屈折させる傾斜面33が形成されているため、簡易な構成で光走査を行うことのできる透過型光偏向ディスク30を形成することができる。また、屈折角が互いに異なる傾斜面33を円周方向に多数形成することで、透過型光偏向ディスク30を1回転させれば、所定の走査範囲を走査することができる。すなわち、1つの走査角度へ光ビームを出射させるために1つの屈折角度θwを有する傾斜面33を透過型光偏向ディスク30に形成すればよく、回折機能を備えた偏向ディスクのように1つの走査角度へ光ビームを出射させるために複数の格子溝を設ける必要がない。従って、光ビームの走査の分解能を上げていった場合であっても、透過型光偏向ディスク30の径を小さくすることができ、その結果、光ビーム走査装置1の小型化を図ることができる。
上記形態では、発散角調整レンズ60の位置を切り換えることにより光ビームLの主走査位置を副走査方向L12で変化させたが、発散角調整レンズ60の姿勢を切り換えてもよい。また、発散角調整レンズ60に限らず、全反射ミラー50の位置や姿勢を切り換えて、光ビームLの主走査位置を副走査方向L12で変化させてもよい。
2 主走査機構
3 副走査機構
80 圧縮コイルバネ(バックラッシュ除去手段)
10 光源装置
13 レーザダイオード
16 集光レンズ
30 透過型光偏向ディスク
32 光偏向領域
33 傾斜面
40 同期モータ
55 ラック
60 発散角調整レンズ
61 レンズホルダ
70 歯車機構
71 副走査用駆動モータ
72 大径円板部
73 小径円板部
74 駆動歯車
76 従動歯車
77 ピニオン
720 駆動歯車の回転阻止部
730 駆動歯車の歯部
731、732 駆動歯車の歯
761、762 従動歯車の歯
L 光ビーム
L11 主走査方向
L12 副走査方向
Claims (7)
- 光源装置と、該光源装置から出射された光ビームを主走査方向の所定の角度範囲にわたって走査させる主走査機構とを有する光ビーム走査装置において、
所定の光学素子の位置あるいは姿勢を切り換えて前記光ビームの主走査位置を前記主走査方向と直交する副走査方向で変化させる副走査機構を有し、
当該副走査機構は、副走査用駆動モータと、該副走査用駆動モータの回転を減速して前記所定の光学素子に伝達するための歯車機構とを有し、
当該歯車機構は、欠歯歯車からなる駆動歯車と、該駆動歯車に従動する従動歯車とを備え、
前記駆動歯車は、周方向の所定位置に、前記従動歯車を回転駆動する歯部と、前記従動歯車に接して当該従動歯車の回転を阻止する回転阻止部とを具備していることを特徴とする光ビーム走査装置。 - 請求項1において、前記駆動歯車は、全周のうち、前記歯部が形成されている領域を除く全体が前記回転阻止部になっていることを特徴とする光ビーム走査装置。
- 請求項2において、前記副走査機構は、前記駆動歯車が前記回転阻止部によって前記従動歯車の回転を阻止しているときの待機位置から回転して前記従動歯車を回転駆動した後、前記待機位置に戻るまで回転するように構成されていることを特徴とする光ビーム走査装置。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記副走査機構は、前記駆動歯車と前記従動歯車とのバックラッシュを除去するバックラッシュ除去手段を備えていることを特徴とする光ビーム走査装置。
- 請求項4において、前記バックラッシュ除去手段は、前記所定の光学素子を付勢して前記欠歯歯車と前記従動歯車とのバックラッシュを除去する圧縮コイルバネであることを特徴とする光ビーム走査装置。
- 請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記主走査機構は、周方向における光の入射位置により前記主走査方向における光の出射方向が変化する光偏向ディスクと、該光偏向ディスクを回転駆動して前記光源装置からの出射光の当該偏向ディスクへの光の入射位置を変化させる主走査用モータとを備えていることを特徴とする光ビーム走査装置。
- 請求項1ないし6のいずれかにおいて、前記所定の光学素子は、前記主走査機構から出射された光ビームの前記副走査方向における発散角を調整するパワーを備えた発散角調整レンズであることを特徴とする光ビーム走査装置。
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