JPH03125111A - ビームスキャナー - 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Ｊ 本発明は結合光学系に円柱レンズとホログラフィックｆ
・θレンズを採用したビームスキャナーに係わり、特に
、レーザーダイオードを光源に使用することができ、レ
ーザープリンター等に最適なビームスキャナーに間する
ものである。

「従来の技術」 従来のレーザプリンタやレーザーファクシミリには、レ
ーザービームを走査させるための光走査部が備えられて
いた。この光走査部は、等角速度で回転するポリゴンミ
ラーと、このポリゴンミラーで反射されたレーザービー
ムを、走査表面上で収束させると共に、等速度で走査す
る走査スポットを形成させるｆ・θレンズとから形成さ
れていた。しかしながらｆ・θレンズは、複数の球面レ
ンズを組み合わせる必要があり、重菫が増加すると共に
極めて高値であるという間趙点があった。

このなめ、特開昭５９−１２１３７１号公報や特開昭５
９−１２９８２３号公報に記載された発明の様に、ｆ・
０機能をレンズとしてホログラフィックレンズを採用し
たものが提案されている。このホログラフィックレンズ
は、走査平面に垂直な軸上に配置され、この走査平面に
第１及び第２の光波の干渉縞を記録したホログラムから
形成される。即ちホログラフィックレンズは、微１１　
ｔ−縞模様を有しており、この縞模様の間隔を適宜に変
化させることにより光の回折を制御してｆ・０機能を実
現させたものである。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら上記従来型の光走査部は、ポリゴンミラー
の回転軸が傾いたり、鏡面が倒れる等により、第４図（
ｂ）に示す様な走査線の位置ずれが生じる場合があった
。即ち、ポリゴンミラーからの光束が平行光であるなめ
に、回転軸の傾き等により集光位置がずれてしまうとい
う問題点があった。この集光位置のずれを補正するため
には、第４図（ａ）に示す様にトーリックレンズ等によ
り、光束を副走査方向に集束させる面倒れ補正を行う必
要がある。即ち、光束が副走査方向に収束されているの
で、ポリゴンミラー等が傾いても、光束を走査面の一点
で集光させることができる。

ところが上記従来型のホログラフィックｆ・θレンズを
使用する場合には、面倒れ補正を施すと共に、不要回折
光の除去を行う必要がある。即ちホログラフィックｆ・
θレンズは、取り出す光線である第１次光を光軸（０次
光）よりも大きく離なせる必要がある。しかしながら各
次数光の分離角を大きくすると、ホログラフィックレン
ズはホログラムを利用した回折による集束を応用してい
るために、光源の波長が変動すると回折角も大きく変化
してしまうという問題点があった。従って波長変動の大
きいレーザーダイオードを使用することができず、ビー
ムスキャナーを低コスト化することができないという深
刻な問題があった。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、光源と、こ
の光源からの光を回転ミラー上で、副走査方向に収束さ
せるためのリレー光学系と、このリレー光学系からの光
を主走査方向に走査させるための回転ミラーと、この回
転ミラーを回転させるためのモーター部と、該回転ミラ
ーからの光を走査面上に集光させるための結合光学系と
からなっており、この結合光学系は、副走査方向にパワ
ーを有する円柱レンズ並びに主走査方向には収束するた
めのパワーを有する一方、副走査方向には収束するため
のパワーを有さすかつ１次回折光とその他の回折光とを
分離する回折成分を有するホログラフィックｆ・θレン
ズとから構成されている。

「作用」 以上の様に構成された本発明は、リレー光学系が光源か
らの光を回転ミラー上で副走査方向に集束させる。そし
てモーター部が回転ミラーを回転させ、この回転ミラー
が、前記リレー光学系からの光線を主走査方向に走査さ
せる。更に結合光学系が、前記回転ミラーからの光線を
走査面上に集光させる様になっている。この結合光学系
は、円柱レンズとホログラフィックｆ・θレンズとから
なっており、円柱レンズは副走査方向にパワーを有し、
ホログラフィックレンズは主走査方向には収束するため
のパワーを有する一方、副走査方向には収束するための
パワーを有さない代わりに１次回折光とその他の回折光
とを分離する回折成分を有する様になっている。

「実施例」 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示す様に本実施例のビームスキャナー１は、レ
ーザーダイオード２と、コリメータレンズ３と、ポリゴ
ンミラー４と、モーター５と、ホログラフィックｆ・θ
レンズ６と、円柱レンズ７と、走査面８とから構成され
ている。レーザーダイオード２は光源に該当するもので
、半導体によりレーザー光を発生させるものである。コ
リメータレンズ３はリレー光学系に該当するものであり
、ポリゴンミラー４上でレーザー光を、副走査方向に収
束させるものである。このコリメータレンズ３は、ポリ
ゴンミラー４の面倒れ補正を行うために、ポリゴンミラ
ー４上でレーザー光を、副走査方向に収束させる様にな
っている。ポリゴンミラー４は回転ミラーに該当するも
ので、ｆ・０機能を有するレンズと組み合わせることに
より、走査面上８のスポットを等速走査させることがで
きる。モ−夕５は、ポリゴンミラー４を等角速度回転さ
せるためのものである。ホログラフィックｆ・θレンズ
６は、ホログラムレンズにｆ・０機能を持たせたもので
、微細な縞模様を有し、この縞模様の間隔を適宜変化さ
せることにより、光線の回折角を調整してｆ・０機能を
持たせたものである。そして本実施例のホログラフィッ
クｆ・θレンズ６は、副走査方向にはパワーを有しない
様に構成されている。円柱レンズ７は、副走査方向のみ
にパワーを有するレンズであり、ホログラフィックｆ・
θレンズ６と共に結合光学系を構成し、走査面８にレー
ザー光を結像させる様になっている。

以上の様に構成された本実施例は、レーザーダイオード
２からのレーザー光線を、リレー光学系であるコリメー
タレンズ３により、ポリゴンミラー４上で副走査方向に
収束させる。この結果ポリゴンミラー４やその回転軸が
傾いた場合でも、集光位置がずれることなく、−点に集
光させることができる。即ち、面倒れ補正が行われる。

回転されたポリゴンミラー４に入射された光束は、ポリ
ゴンミラー４とＦθ特性を有する結像光学系（本実施例
では、ポログラフィックｒ・θレンズ６と円柱レンズ７
）との組合せにより、走査面上８で等速走査を行わせる
ことができる。ここで本実施例の結像光学系を詳細に説
明すると、本実施例のホログラフィックｆ・θレンズ６
は、主走査方向に収束するためのパワーを有する一方副
走査方向に収束するためのパワーを有さすかつ１次回折
光とその他の回折光とを分離する回折成分を有するレン
ズとなっており、円柱レンズ７は、副走査方向に収束す
るためのパワーを有している。従って、副走査方向の集
光には円柱レンズ７が機能し、ホログラフィックｆ・θ
レンズ６は、副走査方向に集光に寄与しない様に構成さ
れている。第２図（ａ）に示す様に、ホログラフィック
ｒ・θレンズ６のみで結像光学系を構成した場合を考察
することにする。この場合には、面倒れ補正の機能をホ
ログラフィックｆ・θレンズ６自体に持たせる必要があ
るため、ホログラフィックｆ・θレンズ６にも副走査方
向にパワーを持たせる必要がある。このため、１次回折
光以外は走査面上８で発散してしまう。この回折光の重
なりを防止するなめには、第２図（ａ）に示す様に一次
回折光と他の不要回折光との分離角を大きくする必要が
ある。ところが、この分離角が大きい程、入射光の波長
変動による回折角の変化が大きくなり、安価なレーザー
ダイオード２を使用することができないという問題点が
ある。

そこで本実施例では第２図（ｂ）に示す様に、主走査方
向に収束するためのパワーを有する一方副走査方向に収
束するためのパワーを有さずかつ１次回折光とその他の
回折光とを分離する回折成分を有するホログラフィック
ｆ・θレンズ６と、副走査方向にパワーを有する円柱レ
ンズ７とを組み合わせることにより、結合光学系を構成
している。この結果ホログラフィックｆ・θレンズ６で
は、副走査方向における回折成分により１次回折光とそ
の他の回折光とが分離することができる。

そして円柱レンズ７が、副走査方向にパワーを有するの
で、全ての次数の回折光が走査面上８で収束し、回折光
どうしの分離角が小さくすることができる。従って光源
の波長が変化しても、回折角の変化が少なくなり、安価
なレーザーダイオード２を使用することができるという
効果がある９但し、走査角が大きくなると通常の円柱レ
ンズでは走査面が弓状となってしまうが、　円柱レンズ
の屈折力を周辺にいくに従って弱めることにより直線状
にすることができる。

才な、円柱レンズの屈折力を周辺にいくに従ってこの弱
める代わりに円柱レンズが弱める分の屈折力をホログラ
フィックｆ・θレンズ６が負担することとしてもよい。

なおホログラフィックｆ・θレンズ６は、レリーフ型ホ
ログラフィックレンズを採用することができる。このレ
リーフ型ホログラフィックレンズとは、表面レリーフホ
ログラムを電鋳法で金型を製造し、ホットプレスにより
殖産するものである。

この方法は、円柱レンズ７の製造にも適用することがで
きるので、経済的にレンズと製造することができるとい
う効果がある。愛な、スリットによる干渉を用いた振動
型ホログラムを応用したレンズを使用してもよい９この
振動型ホログラムを用いたレンズは、ＣＧＨ（コンピュ
ータジエネレイティドホログラム）で作成された基板を
転写して作成されたレンズである。　そして、ホログラ
フィックｆ・θレンズ６と円柱レンズ７とは、それぞれ
別体に製造して重ね合わせてもよく、更に、一体成形し
て製造してもよい。そして重ね合わせ方法には、紫外線
硬化型接着剤等を採用することもできる。また、第３図
（ａ）の様に、光源→ホログラフィックレンズ→円柱レ
ンズの様に配置してもよく、更に第３図（ｂ）（Ｃ）の
様に、光源→円柱レンズ→ホログラフィックレンズの様
に配置してもよい。そして、円柱レンズ７とホログラフ
ィックｒ・θレンズ６とは、第３１１（ｂ）の様に合体
させてもよく、第３図（Ｃ）の様に単に組み合わせても
よい。

また回転ミラーには、ポリゴンミラー４のみならず、ガ
ルバノミラ−等にも適用することができる。そして結像
光学系と走査面８との間に、スリットを設けることがで
き、このスリットにより不要な回折光をカットすること
ができる。

以上の様に構成された本実施例のビームスキャナーは、
レーザービームプリンタやレーザーファクシミリ等に適
用することができる。

「効果」 以上の様に構成された本発明は、光源と、この光源から
の光を回転ミラー上で、副走査方向に収束させるための
リレー光学系と、このリレー光字系からの光を主走査方
向に走査させるための回転ミラーと、この回転ミラーを
回転させるためのモーター部と、該回転ミラーからの光
を走査面上に集光させるための結合光学系とからなり、
この結合光学系は、副走査方向にパワーを有する円柱レ
ンズ並びに主走査方向には収束するためのパワーを有す
る一方、副走査方向には収束するためのパワーを有さず
かつ１次回折光とその他の回折光とを分離する回折成分
を有するホログラフィックｆ・θレンズとから構成され
ているので、副走査方向の集光には円柱レンズが機能し
、ホログラフィックｆ・θレンズ６は、副走査方向に集
光に寄与しない代わりに１次回折光とその他の回折光と
を分離できるようにになっている。従って、ホログラフ
ィックｆ・θレンズ６には、副走査方向にパワーを有し
ないので、全ての次数の回折光が走査面上で収束させる
ことができ、回折光どうしの分離角が小さくすることが
できる。この結果、光源の波長変動が生じても回折角の
変化が少なくなり、波長変動が比較的大きいが安価なレ
ーザーダイオード等を採用することができるという効果
がある。

更に、回折角どうしの分離角も小さいので、不要次数の
回折角の除去も容易に行うことができるという効果もあ
る。

そして円柱レンズには、副走査方向にパワーを有するの
で、面倒れ補正も確実に行うことができるとい′う効果
がある。

以上の様に本発明は、レーザーダイオードを使用しても
高性能なビームスキャナーを実現することができるので
、レーザープリンター等の低コスト化を図ることができ
るという卓越した効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を説明するもので、第１図は本実
施例の構成を説明する図、第２図（ａ）はホログラフィ
ックｆ・θレンズのみで構成した場合の結合光学系を説
明する図、第２図（ｂ）はホログラフィックｒ・θレン
ズと円柱レンズを組み合わせた場合を説明する図、第３
図は結合光学系のレンズの配置を説明する図であり、第
４図は面倒れ補正を説明する図である。 ・ビームスキャナー ・レーザーダイオード ・コリメータレンズ ・ポリゴンミラー ・モータ ・ホログラフィックｆ・θレンズ ・四柱レンズ ・走査面 第３図（０ン 第３図（ｂ） 第３図（Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、この光源からの光を回転ミラー上で、副
   走査方向に収束させるためのリレー光学系と、このリレ
   ー光学系からの光を主走査方向に走査させるための回転
   ミラーと、この回転ミラーを回転させるためのモーター
   部と、該回転ミラーからの光を走査面上に集光させるた
   めの結合光学系とからなっており、この結合光学系は、
   副走査方向にパワーを有する円柱レンズ並びに主走査方
   向に収束するためのパワーを有する一方副走査方向に収
   束するためのパワーを有さずかつ１次回折光とその他の
   回折光とを分離する回折成分を有するホログラフィック
   ｆ・θレンズとから構成されていることを特徴とするビ
   ームスキャナー。