JPH02140716A - 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］ 本発明はデイスプレィ、プリンタ等に有用なレーザ光を
高速に走査させるための光走査装置に関する。

［従来の技術］ 従来の光走査装置は特許出願公開間５５＝１０１９１１
等に記載の回転多面鏡により一本のレーザ光を偏向させ
、ｆθレンズにより直線状に結像走査させることで画素
情報はレーザ光のＯｎ　ｎ　１０ｆｆによりシリアルな
ドツトの配列に変換されるものが主であり、精度やレン
ズの機能を改良したものが、各種発明されレーザプリン
タ、レーザ描画デイスプレィ等に応用されてきた。

一般に回転多面鏡による走査速度：ｆ回／秒は、他面鏡
の面数：Ｎ、モータの回転数：ｎｒｐｍにより次式で与
えられる。

ｆ　　＝　　Ｎ＊ｎ／６０　　　　（１）例えば従来の
レーザプリンタでは解像度＝４００ｄｐｉ、印刷速度：
Ａ４紙　１０ｐｐｍに対しては、Ｎ＝６　　ｎ＝７９２
０ｒｐｍ程度である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし上記従来の光走査方式では、更に高解像度で高速
記録のプリンタやデイスプレィに応用するには（１）式
からも明かな如く回転多面鏡の面数を増やすか、モ」り
の回転数を高くする必要があったが、各々次のような課
題を有し普及しなかった。

（１）走査角舎ご必要な面の大きさを確保しつつ面数を
増やすと必然的に回転多面鏡のサイズが大きくなり、回
転時の空気抵抗、振動、モータの負荷が大きくなり制御
が困難となる。

（２）面数が増えると加工上手間がかかり非常に高価と
なる。

（３）高速回転では速度むらを０．００１％以下にする
ための制御が難しくなる。

（４）３万ｒｐｍクラスになると空気軸受けが必要とな
りモータが大型化し高価になる。

本発明はかかる問題点を解決するものでその目的とする
ところはより少ない面数で安価な多面鏡と、より低速の
モータ叉はより低迷の駆動源で高速走査を実現する点に
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光走査装置は　反射面の回転を利用した光束の
偏向手段に、同一光源からの光束を複数の異なる進行方
向を有する光束に分離した後、異なる角度で該反射面に
入射させ、特定の角度域に於て各光束を時系列的に選択
走査させることを特徴とする。以下実施例に基ずき本発
明の光走査装置を説明する。

［実施例］ 第１図は本発明に基ずく光走査の原理を、偏向手段とし
て回転鏡を、又光束の分離手段として回折格子を用いて
示す。回折格子等１０１へ入射したコリメート光１０２
は回折次数により異なる角度に回折される。回折次数ｍ
と回折角θｍの関係は例えば　コロナ社刊　光波電子工
学　ｐ１０７に記載の如く回折格子への入射角θｊ、格
子の周期１とすると次式で与えられる。

１（ｓｉｎθｉ十ｓｉｎθｍ）＝±ｍλ　（２）垂直入
射の場合には　θｉ＝ｏ’より　次式により与えられる
。

θｍ＝５ｉｎ−’（±ｍλ／ｌ）　　　　　（３）第２
図は換算波長λ／ｌに対する回折角の関係を示す。（但
し負の字数の回折光は省略する。）一定の換算波長２０
１に於て複数の回折角が対応することになる。

この様に異なる角度に分離された光束が第一図の回転鏡
１０３に入射したとき各々の光束１０４は反射面の回転
に伴い同一の角速度で異なる角度１０５に走査される。

次数ｍの光束の反射角をθｍ°　反射面の回転角をφと
すると、反射角と回折角の関係は次式により与えられる
。

θｍ′＝θｍ＋２φ　　　　　　　（４）多面鏡は等速
回転系なので角速度をω、回転時間をｔとすると φ＝ωｔ　　　　　　　　　　　　　　（５）第３図は
各θｍ′の角度単位での時間変化を示す。光源が単一で
あるから任意のパターンに対応するためには各ωｔに対
し単一の値をとることが必要で０次光と１次光の間３０
１で走査可能範囲の第一条件３０２が制限される。一方
反射面の回転角ωｔにも制限が有りこの第二の条件３０
３の両者により有効範囲３０４がきまる。図より異なる
次数の光束に対応して一反射面の回転の中で複数回走査
が時系列的にできることが明かである。

従って、走査角を適当な範囲に選ぶことにより、反射鏡
の面数を従来の物と変えることなく、叉モータの回転数
を高速にすることなく走査速度を高めることが可能であ
る。

実施例１ 第４図は本発明の一実施例の光走査装置の光学系の構成
例である。偏向手段には外接径４０ｍｍの６面の反射面
を有する回転数７９２Ｏｒｐｍの回転多面鏡４０１を、
叉光源には発振波長７８０ｎｍ、出力１５ｍｗ のコリメータ付き半導体レーザ４０２、光束分離手段は
石英ガラス基板にホトレジストでピッチ３゜９μの直線
格子を刻んだ回折格子４０３を用いた。

高次の回折光をカットするために回折格子の後方には第
一の遮光体４０４を、叉　偏向角を制限し、重ね書きが
生じないように、受光側にも第２の遮光体４０５を設け
た。

第３図のグラフより偏向角の範囲を６０６〜７０°とす
ることにより５本の複数走査が可能で、空気軸受けを用
いたモータと同等の２３．７万事／分の高速走査が確認
された。

実施例２ 第５図は偏向手段として往復ミラー２０１を用いた際の
光学系の実施例を示す。往復ミラーの場合は反射角θｍ
′はｓｉｎ関数的往復運動をする点が実施例１と異なる
だけで走査角を限定することにより反射面の一周期の中
で複数回の時系列的走査が可能である。この場合の（４
）式は、Ｂを振幅角度とすると次式で与えられる。

θｍｌ＝θｍ　±　Ｂｓ１ｎωｔ　　　（６）第６図は
実施例１と同じ換算波長での回折条件におけるの反射角
の時間依存性を示す。

実施例３ 第７図は光束分離手段としてプリズムを用いた場合の実
施例を示す。コリメートされたレーザ光は頂角１９３０
のプリズム７０１を２分する形で入射され入射方向に対
し±１０６で屈折される。

これによりポリゴンミラーを用いて１反射面の回転の中
で２倍の走査が確認された。

上記実施例では偏向手段としては回転多面鏡と振動鏡を
用いたが反射鏡を用いた物であればその面数、回動方式
大きさに拘らずすべて有効であることは自明である。反
光束の分離手段もこの限りでなくホログラムや多重反射
板、複合プリズム等も有用である。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明かな如く、本発明の光走査装置は
反射面の回転を利用した光束の偏向手段に、同一光源か
らの光束を複数の異なる進行方向を有する光束に分離し
た後、異なる角度で該反射面に入射させ、特定の角度域
に於て各光束を時系列的に選択走査させることにより、
安価で作り安く且つ安価で回転数も小さな回動鏡を用い
て高速の光走査を可能とするものである。叉これにより
、従来高価であったレーザデイスプレィ、高精細高速プ
リンタ等の普及におおきく貢献するものと確信している
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光走査の原理図 第２図は換算波長と回折角の相関図 第３図は反射角の時間変化図 第４図は回転多面鏡を用いた光走査装置の光学配置図 第５図は往復ミラーを用いた光走査装置の光学配置図 第６図は往復ミラーの反射角の時間変化間第７図はプリ
ズムを用いた光走査装置の光学配置図 １０１　　回折格子　　１０２　　コリメート光１０３
　回転鏡　　　１０４　　回折光束１０５　反射光束 ２０１一定の換算波長 ３０１０次光と１次光の間 ３０２　第一条件域　３０３　第２条件域３０４　有効
範囲 ４０１　回転多面！ｆｆ４０２　　半導体レーザ４０３
　第一遮光体　４０４　第二遮光体７０１　プリズム 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　上柳雅誉　（他１名） 第 図 θ、 ４°′− Ｓ３Ｉ 図 第４図 第５図 第３図 第６図 ＼ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反射面の回転を利用した光束の偏向手段に、同一光源か
   らの光束を複数の異なる進行方向を有する光束に分離し
   た後、異なる角度で該反射面に入射させ、特定の角度域
   に於て各光束を時系列的に選択走査させることを特徴と
   した光走査装置。