JPH02193109A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPH02193109A JPH02193109A JP1367089A JP1367089A JPH02193109A JP H02193109 A JPH02193109 A JP H02193109A JP 1367089 A JP1367089 A JP 1367089A JP 1367089 A JP1367089 A JP 1367089A JP H02193109 A JPH02193109 A JP H02193109A
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
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。
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。
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昭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 ｏｎｌｏｆｆ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。
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 ｏｎｌｏｆｆ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、多面
鏡の面数二Ｎ、モータの回転数：ｎｒｐｍにより次式で
与えられる。
鏡の面数二Ｎ、モータの回転数：ｎｒｐｍにより次式で
与えられる。
ｆ ＝ Ｎｘｎ／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
Ｏｒｐｍ程度である。
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
Ｏｒｐｍ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、モータ
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。
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、モータ
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）面数が増えると加工上手間がががり非常に高価と
なる。
なる。
（２）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。
ための制御が難しくなる。
（３）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。
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
モータ叉はより低速の駆動源で高速走査を実現する点に
ある。
ところはより少ない面数で安価な多面鏡と、より低速の
モータ叉はより低速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等しい光強度
で異なる進行方向と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
施例に基すき本発明の光走査装置を説明する。
偏向手段に、同一光源からの光束を複数の等しい光強度
で異なる進行方向と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
施例に基すき本発明の光走査装置を説明する。
［作用］
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、叉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Ｔノメート光１０
２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垂直入射の場合
、格子の周期ｌとすると次式で与えられる。
て回転鏡を、叉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Ｔノメート光１０
２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垂直入射の場合
、格子の周期ｌとすると次式で与えられる。
θｍ＝５ｉｎ刊（±ｍλ／１） （２）第２図
は換算波長λ／］−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。
は換算波長λ／］−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
１０７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。
１０７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
。
すると、反射角と回折角の関係は次式により与えられる
。
θｍｌ＝θｍ＋２φ （３）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 （４）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
３０１で走査可能範囲の第一条件３０２が制限される。
回転系なので角速度をω、回転時間をｔとすると φ＝ωｔ （４）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
３０１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
３０３の両者により有効範囲がきまる。図ｊ：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。
３０３の両者により有効範囲がきまる。図ｊ：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。
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。
利用できる光束の数は各回折次数に対応して上記の制限
内にある回折光の数になるが、各回折次数の光強度は回
折格子の形状を選択することにより等しく分配すること
が可能である。この様な回折格子の形状と各次数の回折
光への強度分配の関係については、透過形では例えば
コロナ社刊光波電子工学 ｐＨ９（Ｒｅｆ、１）に記載
されている。又斜め入射に於ける反射形ではＪ、 Ｑ
ｐｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ、７２（１０） １９８２、ｐ１
３８５ （Ｒｅｆ、２） に記載されている。
内にある回折光の数になるが、各回折次数の光強度は回
折格子の形状を選択することにより等しく分配すること
が可能である。この様な回折格子の形状と各次数の回折
光への強度分配の関係については、透過形では例えば
コロナ社刊光波電子工学 ｐＨ９（Ｒｅｆ、１）に記載
されている。又斜め入射に於ける反射形ではＪ、 Ｑ
ｐｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ、７２（１０） １９８２、ｐ１
３８５ （Ｒｅｆ、２） に記載されている。
本発明はこの様な特殊な形状の回折格子を、回転多面鏡
とある特殊な関係の中に於て組み合わせることを特徴と
する。以下実施例に基すき本発明を説明する。
とある特殊な関係の中に於て組み合わせることを特徴と
する。以下実施例に基すき本発明を説明する。
［実施例コ
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５ｉｎｙｕｓ
ｏｉｄａ１な形状の直線格子を刻んだ回折格子４０３に
より、０次光と＋１次光を用いた。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、重ね書きが生しないように、受
光側にも第２の遮光体４０５を設けた。回転多面鏡には
面倒れ補正の要らない高精度なスピンドルモーターを用
いた。０次光と±１次光の光強度の分配を等しくするた
めに、Ｒｅｆ、１のｐ１１９よりｍ次の回折強度に関す
る式（４）よりレジストの厚みを決めた。
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５ｉｎｙｕｓ
ｏｉｄａ１な形状の直線格子を刻んだ回折格子４０３に
より、０次光と＋１次光を用いた。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、重ね書きが生しないように、受
光側にも第２の遮光体４０５を設けた。回転多面鏡には
面倒れ補正の要らない高精度なスピンドルモーターを用
いた。０次光と±１次光の光強度の分配を等しくするた
めに、Ｒｅｆ、１のｐ１１９よりｍ次の回折強度に関す
る式（４）よりレジストの厚みを決めた。
Ｉｍ＝Ｊｍ２（２ｋＴ） （５）但しＪｍはｍ
次のＢｅ５ｓｅｌ関数を表わし、パラメーターに、
ＴはＲｅｆ、１０本文に記載されている。
次のＢｅ５ｓｅｌ関数を表わし、パラメーターに、
ＴはＲｅｆ、１０本文に記載されている。
具体的にはレジストの厚みとして０．２μｍがら０．４
μｍの物を用いた。
μｍの物を用いた。
第３図のグラフより偏向角の範囲は６０°〜７０°が可
能で、０次、±１次光の回折光強度比はほぼ１対１にな
っていた。この結果ビームの走査速度は３倍の２．３万
ｒｐｍ相当の効果が確認できた。面倒れ補正用光学系を
導入する場合もシリンドリカルレンズは本発明の１要素
である回折格子の回折方向にはパワーを持たないので問
題はなく、同様の効果が得られた。
能で、０次、±１次光の回折光強度比はほぼ１対１にな
っていた。この結果ビームの走査速度は３倍の２．３万
ｒｐｍ相当の効果が確認できた。面倒れ補正用光学系を
導入する場合もシリンドリカルレンズは本発明の１要素
である回折格子の回折方向にはパワーを持たないので問
題はなく、同様の効果が得られた。
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。
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図は本発明の別の実施例で光束分離手段として反射
形の線形回折格子を用いた場合の光学系の配置図の概略
を示すが、実施例１との違いは回折光が反射される点だ
けである。この場合第８図にその断面形状を示す高さ８
０１とピッチ８０２の比がほぼ１の三角状の回折格子を
用い、入射光８０３はのＢｒａｇｇ条件を満たすよう斜
めに入射した。０次光と＋１次光の２本を用い実施例１
と同様２倍の走査速度が得られた。上記実施例の他、偏
向手段は反射鏡を用いた物であればその面数、回動方式
、大きさしこ拘らずすべて有効であることは自明である
。又光学式プリンター等に用いる場合には通常行なわれ
ている如くフォトダイオド等の受光素子を記録面に隣接
して設置しバッファーメモリーからのデーター信号の吐
き出しのトリガーにする事で記録面における頭出しが可
能なことも自明である。その他回折格子の形状にっいて
は何等規制するものではない。
形の線形回折格子を用いた場合の光学系の配置図の概略
を示すが、実施例１との違いは回折光が反射される点だ
けである。この場合第８図にその断面形状を示す高さ８
０１とピッチ８０２の比がほぼ１の三角状の回折格子を
用い、入射光８０３はのＢｒａｇｇ条件を満たすよう斜
めに入射した。０次光と＋１次光の２本を用い実施例１
と同様２倍の走査速度が得られた。上記実施例の他、偏
向手段は反射鏡を用いた物であればその面数、回動方式
、大きさしこ拘らずすべて有効であることは自明である
。又光学式プリンター等に用いる場合には通常行なわれ
ている如くフォトダイオド等の受光素子を記録面に隣接
して設置しバッファーメモリーからのデーター信号の吐
き出しのトリガーにする事で記録面における頭出しが可
能なことも自明である。その他回折格子の形状にっいて
は何等規制するものではない。
［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３本の異なる進行方向と等しい光強度を有す
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
。
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３本の異なる進行方向と等しい光強度を有す
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
。
又回折光の強度分布を各次数に対し均等に分配すること
で各次数に同期させて強度変調をかける必要がないとい
う効果ももたらすものである。これにより本発明が、従
来高価であった高精細高速プリンタ、レーザーデイスプ
レィ等の普及におおきく貢献するものと確信している。
で各次数に同期させて強度変調をかける必要がないとい
う効果ももたらすものである。これにより本発明が、従
来高価であった高精細高速プリンタ、レーザーデイスプ
レィ等の普及におおきく貢献するものと確信している。
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図９第７図は反
射形回折格子を用いた光走査装置の光学配置図。 第８図は反射形回折格子の断面形状図。 １０１ 回折格子 １０２ コリメート光１０３、
１０４ 回折光束 １０５ 反射光束 １０６０次反射光束１０７ 回
転反射鏡 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４０１
回転多面鏡 ４０２ コリメート光源４０３ 透過回
折格子 ４０４ 第一遮光体４０５ 第二遮光体 ４
０６ ｆθレンズ５０１ 回動ミラー 反射回折格子 回折格子の高さ 格子ピッチ ８０３ 入射光束 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） ル 第７図
射形回折格子を用いた光走査装置の光学配置図。 第８図は反射形回折格子の断面形状図。 １０１ 回折格子 １０２ コリメート光１０３、
１０４ 回折光束 １０５ 反射光束 １０６０次反射光束１０７ 回
転反射鏡 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４０１
回転多面鏡 ４０２ コリメート光源４０３ 透過回
折格子 ４０４ 第一遮光体４０５ 第二遮光体 ４
０６ ｆθレンズ５０１ 回動ミラー 反射回折格子 回折格子の高さ 格子ピッチ ８０３ 入射光束 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） ル 第７図
Claims (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
らの光束を複数の等しい光強度で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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1367089A JPH02193109A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1367089A JPH02193109A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 光走査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02193109A true JPH02193109A (ja) | 1990-07-30 |
Family
ID=11839632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1367089A Pending JPH02193109A (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 光走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02193109A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012194333A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
-
1989
- 1989-01-23 JP JP1367089A patent/JPH02193109A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012194333A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
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