JPH02239217A - 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〕 本発明はレーザビームプリンタ等に用いて好適な光走査
装置に関する． 〔従来の技術〕 第２図は例えば特公昭６３−６１８２４号公報に開示さ
れている光走査装置を表わしている。例えばヘリウム，
アルゴン等のレーザ発振器１０１より発射されたレーザ
光はレンズ１０２により収束光とされ、ミラー１０３を
介して光変調器１０４に入射される．光変調器１０４は
記録信号に対応してレーザ光を変調する。変調されたレ
ーザ光はミラー１０５を介してコリメートレンズ１０６
に入射され，平行光にされる．コリメートレンズ１０６
より出射された平行光はスリット板１０７を介して回転
多面鏡１０８に入射される．そこで反射された光はｆθ
レンズ１０９を介してドラム１１０に照射される．焦点
距離ｆのｆθレンズ１０９は平行光をドラム１１０上に
収束させるとともに，ドラム１１０上におけるスポット
のｆθレンズ１０９の光軸がらの距離（像高）ｙを、入
射ビームの入射角θに比例させる（ｙ　＝　ｆθ）．回
転多面鏡１ｏ８は軸１１１を中心として回転されるので
ドラム１１０上のスポットは主走査方向（ドラム１１０
の回転軸１１２と平行な方向）に走査される．またドラ
ム１１０が回転軸１１２を中心に回転されることにより
スポットは副走査方向（回転軸１１２と垂直な方向）に
走査される。このようにしてドラム１１０の露光面上に
記録信号に対応した像が記録される． ところでレンズにより収光される光のスポット径Ｓは Ｓ＝ｋλＦ＝ｋλｆ／Ｄ　　　　　　・・・（１）とな
る．ここでλは光の波長，Ｆはｆθレンズの焦点距ｉＷ
ｆを入射光束の径Ｄで割った値（Ｆナンバー）を意味す
る．またｋは比例定数であり，第３図（ａ）及び（ｂ）
に示すように、分布している光量のけられ量が少ない場
合（同図（ａ））の方が多い場合（同図（ｂ））に較べ
大きくなる．（１）式より明らかなように，焦点距離を
一定とすると，スポット径Ｓは入射光束の径Ｄに反比例
する。そこで例えば第４図に示すように、主走査方向に
短く、副走査方向に長い形状のスポットを得るには、ス
リット板１０７により光束の断面形状を主走査方向に長
く、副走査方向に短く整形すればよい．このようにドラ
ム１１０上のスポットを主走査方向に短く，副走査方向
に長くすると、主走査方向に１回スキャンした後、ドラ
ム１１０を所定ピッチだけ回転し、次のスキャンを行う
とき、スキャン領域の一部を重複させることができ、ス
キャンされない領域の発生を防止することができる． 〔発明が解決しようとするＩＩＩＩＭ〕しかしながらこ
のようにスポットを整形するスリット板を平行光路中に
配置すると，そこで反射されたレーザ光がレーザ発振器
１０１に戻り、その動作が不安定になる。まーたスリッ
ト板を専用の部材として予め用意しておく必要があるの
で部品点数、組立工数が増加し、コスト高になる。

本発明は斯かる状況に鑑みなされたもので，戻り光を少
なくし、光源の動作を安定させるとともに，部品点数、
組立工数を少くし、コストの低減を可能にするものであ
る． 〔課題を解決するための手段〕 本発明の光走査装置は、記録用のレーザ光を出射する光
源と，光源より出射されたレーザ光を平行光にするコリ
メートレンズと，コリメートレンズより出射されたレー
ザ光を主走査方向に偏向する偏向器と、偏向器により偏
向されたレーザ光を副走査方向に移動する露光面上に収
束、走査する走査レンズとを備え、前記コリメートレン
ズは少くともその一部に，主走査方向と副走査方向の径
が異なる値に設定されている部分を有する．〔作用〕 半導体レーザ等の光源より出射されたレーザ光はコリメ
ートレンズにより平行光にされた後，そのまま偏向器に
入射される．あるいはまたフリメートレンズの後方に、
例えばシリンドリ力ルレンズよりなるアナモフィック光
学系が挿入されている場合は、副走査方向の作用を受け
た光が偏向器に入射される．例えば回転多面鏡よりなる
偏向器により反射された光は走査レンズに入射される．
例えばｆθレンズよりなる走査レンズが球面レンズであ
り，シリンドリ力ルレンズが挿入されていないときは主
走査方向と副走査方向に同一のバヮ一を有し、シリンド
リ力ルレンズが挿入され，走査レンズもアナモフィック
なときは主走査方向と副走査方向において異なったパワ
ーを有する。これにより走査レンズより出射された光が
主走査方向と副走査方向の両方向において露光面上に収
束される。露光面上に所定の形状のスポットを得るため
に、光束はコリメートレンズにおいて制限される．この
ためコリメートレンズは少なくともその一部の径が、主
走査方向と副走査方向において異なる値に設定されてい
る。

従って光束を制限するための反射は発散光路中で起きる
ことになり、平行光路中にスリット板を配置した場合の
ように正反射を生じることがなく，反尉による半導体レ
ーザへの戻り光は少なくなる．〔実施例〕 第５図は本発明のレーザビームプリンタにおける光走査
装置を表わしている．同図において１は光源としての半
導体レーザであり、情報記録のためのレーザ光を放射す
る．２はコリメートレンズであり，半導体レーザ１より
出射された発散状態のレーザ光を平行光に変換する．３
はアナモフィック光学系としての凸のシリンドリ力ルレ
ンズであり、主走査方向（後述するドラム１３の軸１４
と平行な方向）にパワーを有せず、副走査方向（ドラム
１３の軸１４と垂直な方向）にのみパワーを有している
．４は偏向器としての回転多面鏡であり，軸５を中心と
して回転される．６は走査レンズとしてのｆθレンズで
あり，球面シリンドリ力ルレンズ７とトーリックレンズ
１０により構成されている。球面シリンドリ力ルレンズ
７の回転多面＠４側の面８は、副走査方向の断面に負の
曲率を有するシリンドリカル面とされ、その反対側の面
９は、凹状の球面とされている．トーリックレンズ１０
の球面シリンドリ力ルレンズ７側の面１１は平面とされ
、その反対側の面１２はアナモフィック作用を果たすよ
うに、主走査方向と副走査方向の両方に曲率を有するが
，後者の方がより強い曲率（より小さい曲率半径）とさ
れている．１３は軸１４を中心として副走査方向（正確
にはその反対の方向）に回転されるドラムであり、その
表面が露光面とされる。

このようにして主走査方向及び副走査方向において第６
図（ａ）及び（ｂ）に示すような光路が形成される． また本発明のコリメートレンズ２は第１図及び第７図に
示すように構成されている。これらの図において２１は
光束の幅を制限する制限手段としての溝であり、コリメ
ートレンズ２の光頓に向がって光軸と垂直に両側から形
成されている。その結果溝２１が形成されない部分とし
て連結部２２が形成されている．このような形状はコリ
メートレンズ２をプラスチックで構成する場合，所定の
型により一体成形することができる。またガラスにより
構成する場合、切削等により溝２１を形成することがで
きる．溝２１を構成する面２３のうち、少なくとも半導
体レーザ１側又はその反対側の面は、例えばスミ塗り等
によりレーザ光を実質的に通過させないように処理され
る。これによりコリメートレンズ２の内部に連結部２２
よりなるスリットが実質的に形成される． 第７図に示すように半導体レーザ１より出射されたレー
ザ光は、その接合面１５に垂直な方向の広がり角θＶが
、平行な方向の広がり角θＰより大きくなっている（θ
Ｖ〉θｐ）．従ってその光量分布は第８図に示すように
、接合面１５に平行な断面の方が垂直な断面に較べ急峻
になっている。

この発散する光束がコリメートレンズ２により平行光束
に変換される．平行光束の外径は，接合面１５と垂直な
断面においてはコリメートレンズ２の外径に規定されＤ
ｖとなる．これに対して接合面１５と平行な断面におい
てはスリットとして機能する連結部２２の幅により規制
されＤＰとなる．コリメートレンズ２より出射される光
は第９図に示すように分布している．すなわち接合面１
５と垂直及び平行な断面の両方において、その端部がカ
ットされている。

第１０図及び第１１図はコリメートレンズ２内における
光束の様子を平面的に表わしている。第１０図（ａ）に
示すように、コリメートレンズ２の後方に，位置決め用
の玉押さえ３１が配置されている場合は、コリメートレ
ンズ２の外径Ｄｖ１ではなく、玉押さえ３１の径Ｄｖに
より最終的な平光光束の径が規定される．また第１０図
（ｂ）に示すように、接合面ｌ５と平行な断面において
は，光が発散している途中なので連結部２３の幅ＤＰｌ
より若干広いｌｉＤｐに平行光束の幅が規定される．連
結部２３より外側に入射された光は溝２１の面２３によ
り反射される．しかしながらここにおける光束は発散光
であるので，平行光路中にスリット板を配置したときの
ように正授射を生じることがなく、その反射光の殆んど
は半導体レーザ１には戻らない。

コリメートレンズ２より出射された光はシリンドリ力ル
レンズ３にそのシリンドリカル面側から入射される，シ
リンドリ力ルレンズ３を平面側が入射面となるように配
置することも理論的には可能であるが，そのようにする
と，入射面（平面）で反射される光量が増加し、半導体
レーザ１への戻り光がそれだけ増えるので好ましくない
。シリンドリ力ルレンズ３は副走査方向にのみパワーを
有し，主走査方向にはパワーを有しないので、主走査方
向の断面の光束は、第６図（ａ）に示すようにそのまま
平行に出射されるが、副走査方向の光束は第６図（ｂ）
に示すように，回転多面鏡４の反射面より距離Ｑだけ前
の点Ｆで一旦収束される．このようにアナモフィックな
作用を受けた光束は回転多面ｌｔｔ４により反射され、
ｆθレンズ６を介してドラム１３上に入射される．回転
多面鏡４の回転に対応してその反射方向が変化するので
、ドラム１３上のスポットは主走査方向に走査される．
このとき前述したようにｆθレンズ６により回転多而＠
４の回転角と主走査方向のスポットの位置が略正比例す
る． またドラム１３が軸１４を中心として副走査方向に回転
するので、ドラム１３上においてスポットは副走査方向
に順次走査される。

主走査方向においてはトーリソクレンズ１０の面１２が
光束をドラム１３上に収束，走査させるように作用する
．また副走査方向においてはシリンドリ力ルレンズ３、
球面シリンドリ力ルレンズ７の面８と９，及びトーリッ
クレンズ１０の面１２の共動作用により光束がドラム１
３上に収束、走査される．半導体レーザ１は記録情報に
対応して制御されるので，結局ドラム１３の露光面上に
記録情報に対応した像が記録される． 前述したようにスポットの径はｆθレンズへの入射光束
の径に反比例する．従って連結部２２によるスリットを
主走査方向に長く，副走査方向に短く設定すると、スポ
ットは主走査方向に短く、副走査方向に長い形状になる
。

スリットの長手方向と，スリットへの入射ビームの長径
方向とが略垂直になるように（接合面１５が主走査方向
と平行になるように）半導体レーザ１を配置することも
理論的には可能である。しかしながらそのようにすると
，スリットより出射される光束の断面形状は変わらない
が，光の利用効率が低下する。従って光束の長径がスリ
ットの長手方向と略平行になるように半導体レーザ１を
配置するのが好ましい． このように走査レンズ系がアナモフィックであり、シリ
ンドリ力ルレンズ３により副走査方向において一度回転
多面鏡４の手前で光が収束される場合、回転多面！！４
に面倒れ（回転多面＃！４の反射面が軸５と平行でなく
なること）があるようなときにおいても，像点誤差を制
御することができる。

第１２図は本発明のコリメートレンズの他の実施例を表
わしている．この実施例においては全体が略４角柱状に
形成されている。このようにすれば第１図に示したよう
に全体を略円柱状にする場合に較べ，保持台等への取り
付けが容易になる．第１３図及び第１４図は本発明のコ
リメートレンズのさらに他の実施例を表わしている．第
１３図の実施例においては副走査方向の光束を制限する
制限手段として、略円柱状のコリメートレンズ２の出射
側（同図（ａ））又は入射側（同図（ｂ））に、光軸と
垂直な面２５と平行な面２６よりなる段差が設けられて
いる．２つの面２６の距離ＤＰｔを所定値に設定するこ
とにより，副走査方向の光束の幅が規制される．面２５
（及び必要に応じ面２６）にスミ塗り等を施すか、そこ
に接合される保持部材（後述する）で光を実質的に遮断
するようにするのは、溝を形成する実施例の場合と同様
である。

溝により制限手段を構成する実施例の場合、コリメート
レンズを合成樹脂で型成形するとき，成形品の型からの
抜き取りを容易にするためには，型が複雑になる傾向が
ある。これに対して第１３図の実施例においてはその型
も比較的簡単にすることができる。またこの実施例は円
形の部分を有しているので，その保持部材を丸物で構成
することができ，その加工が容易となる。さらにこの実
施例は丸型の半導体レーザと組み合わせて用いるのに適
している。

一方第１４図の実施例においては，略円柱状のコリメー
トレンズを光軸と平行な距１１１　Ｄ　Ｐａの２つの面
２７でカットした形状にされている．この実施例は面２
７が平面で構成されるため、板状の保持部材で保持する
ことができ，構成が簡素化され，装置の小型化が可能で
ある。この実施例はまた板状のフランジを持つ半導体レ
ーザと組み合わせて用いる場合に適している。

第１５図乃至第１７図はコリメートレンズ２の保持部材
の構造を表わしている。第１５図においては保持台４１
に溝４２が形成されている。コリメートレンズ２の主走
査方向と副走査方向における径が異なる部分（第１図及
び第３図の実施例における連結部２２，並びに第１３図
及び第１４図の実施例における面２６及び２７により各
々狭まれた板状の部分）を溝４２に嵌合できるように、
溝４２の幅と深さはそれらの部分の幅と径に略対応され
ている。この場合保持台４１を例えば黒，色の合成樹脂
等により構成すれば、それがコリメートレンズ２の溝２
１の面２３と対向し、レーザ光の通過を阻止するので、
面２３にスミ塗り等を施す必要がなくなる．溝４２に嵌
合されたコリメートレンズが保持台４１から脱落しない
ように、部材４３が溝４２を閉塞するよう保持台４１に
固定される．このためネジ４４が部材４３の孔４５を介
して保持台４１の孔４６に螺合される．第１６図におい
ては保持台５１に深さＨエ、幅ｄの切欠５２が形成され
ている。この切欠５２に嵌合できるように幅ｄ、高さＨ
２の部材５３が用意されている．深さＨ１と高さＨ２の
差がコリメートレンズ２の板状部の幅に略対応している
．その結果切欠５２にコリメートレンズ２の板状部を嵌
合した後、部材５３を切欠５２に嵌合し、ネジ５４を部
材５３の孔５５を介して保持台５１の孔５６に螺合する
ことにより、コリメートレンズ２を保持台５１に支持さ
せることができる。

第１７図においては保持台６１がアーム６４を介して下
方部材６２と上方部材６３に区分されている．下方部材
６２と上方部材６３の間に孔６５が形成されている．ア
ーム６４は弾性変形可能であり、上方部材６３をアーム
６４を支点として時計方向に回動し、大きくした孔６５
にコリメートレンズ２の板状部を嵌合することができる
。さらに上方部材６３を反時計方向に回動し，ネジ６６
を上方部材６３の孔６７を介して下方部材６２の孔６８
に螺合すれば、コリメー１・レンズ２が保持台６１に固
定される． 第１６図及び第１７図の保持台も第１５図の保持台と同
様コリメートレンズ２を保持すると同時に、レーザ光の
通過を阻止するように機能する．尚本発明はコリメート
レンズの後にシリンドリ力ルレンズを用いず，ｆθレン
ズを球面レンズにより構成した場合にも応用が可能であ
る．〔発明の効果〕 以上の如く本発明によ九ば，光源より放射された発散光
を平行光にするコリメートレンズの少なくとも一部に，
主走査方向と副走査方向においてその径が異なる部分を
形成し、光束を制限させるようにしたので，平行光路中
にスリット板を配置した場合のように正反射を生じるこ
とがなく、光源への戻り光を少くすることができる。従
って半導体レーザ等の光源を安定して動作させることが
できる．また別にスリット板を用意する必要がないので
、部品点数を減らし，構成を簡単にすることができる．
その結果組立工数を減らし、また量産効果によりコスト
を低減させることができる．

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のコリメートレンズの斜視図、第２図は
従来の光走査装置の説明図、 第３図（ａ）及び（ｂ）は定数ｋの説明図、第４図はス
ポットの形状と走査方向の説明図、第５図は本発明の光
走査装置の斜視図，第６図（ａ）及び（ｂ）は第５図に
おける装置の主走査方向と副走査方向における断面の光
路の説明図、 第７図は本発明の半導体レーザとコリメー１・レンズの
斜視図、 第８図は本発明の半導体レーザより出射された光の分布
特性図， 第９図は本発明のコリメートレンズより出射された光の
分布特性図、 第１０図Ｃａ）及び（ｂ）は本発明のコリメートレンズ
の主走査方向と副走査方向の断面における作用を説明す
る断面図、 第１１図は本発明のコリメートレンズの光軸方向から見
た正面図、 第−１２図は本発明のコリメートレンズの第２の実施例
の斜視図、 第１３図（ａ）及び（ｂ）は本発明のコリメートレンズ
の第３及び第４の実施例の斜視図、第１４図は本発明の
コリメートレンズの第５の実施例の斜視図、 第１５図は本発明のコリメートレンズの保持台の正面図
、 第１６図は本発明のコリメートレンズの保持台の他の実
施例の正面図、 第１７図は本発明のコリメートレンズの保持台のさらに
他の実施例の正面図である． １・・・半導体レーザ ２・・・コリメートレンズ ３・・・シリンドリ力ルレンズ ４・・・回転多面鏡 ５・・・軸 ６・・・ｆθレンズ ７・・・球面シリンドリ力ルレンズ ８，９・・・面 １０・・・トーリックレンズ １　１， １　３　・ １４　・ １　５　・ ２　１　・ ２　２　・ ２３　・ ２５， ３　１　・ ４　１　・ ４　２　・ ４　３　・ ４４　・ ４５， ５　１　・ ５　２　・ ５　３　・ ５４　・ ５５． ６　１　番 １２・・・面 ・・ドラム ・・軸 ・・接合面 ・・溝 ・・結合部 ・・面 ２６．２７・・・面 ・・玉押さえ ・・保持台 ・・溝 ・・部材 ・・ネジ ４６・・・孔 ・・保持台 ・・切欠 ・・部材 ・・ネジ ５６・・・孔 ・・保持台 ６　２　・ ６　３　・ ６４　・ ６５　・ ６　６　・ ６７， ・・下方部材 ・・上方部材 ・・アーム ・・孔 ・・ネジ ６８・・・孔 以上 特許出願人　旭光学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 記録用のレーザ光を出射する光源と、 光源より出射されたレーザ光を平行光にするコリメート
   レンズと、 コリメートレンズより出射されたレーザ光を主走査方向
   に偏向する偏向器と、 偏向器により偏向されたレーザ光を副走査方向に移動す
   る露光面上に収束、走査する走査レンズとを備え、 前記コリメートレンズは少くともその一部に、主走査方
   向と副走査方向の径が異なる値に設定されている部分を
   有する光走査装置。