JPH0333820A - 光ビーム走査装置 - 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、画像記録装置、画像読取装置等の光ビーム走
査装置に関する。　詳しくは、高精度な画像記録および
／または画像読み取りを行なうための画像同期信号発生
手段を有する光ビーム走査装置に関する。

〈従来の技術〉 レーザービーム等の光ビームを用いたラスタースキャン
方式の光ビーム走査装置が各種提案、実用化され画像記
録装置、画像読取装置等として適用されている。

このような光ビーム走査装置は、−数的に、光ビームを
光偏向器によって主走査方向に偏向し、主走査方向と略
直交する方向に副走査搬送される記録材料や、印刷原稿
、写真原稿等の被走査体を２次元的に走査して、画像記
録や画像の読み取りを行なう。

ここで、良好かつ高画質で、しかも拡大・縮小画像の記
録を行なう際にも画像サイズの正確な画像記録や、正確
かつ良好な画像の読み取りを行なうためには、光ビーム
を記録材料上等の被走査体上の正確な位置に偏向・照射
し、かつ光ビームの走査速度を一定のものとする必要が
ある。

ところが、これを厳密に一定にすることは装置の機構上
困難であるため、通常は光偏向器に応じた走査光の位置
検出信号を作り、この信号と同期を取り画像の記録を行
なう手法が一般的に用いられる。

このような位置検出信号の発生手段としては、光ビーム
が通過可能な部分と不可能な部分とを交互に有する、い
わゆる格子（グリッド）を用い、この格子上を記録・読
取用の光ビームと同様の光偏向器によって偏向された格
子用の光ビームにより走査して、この格子を通過した光
ビームの光量変化を測定することにより、画像記録・読
取用光ビームの位置検出信号（以下、画像同期信号とす
る）を得て、この画像同期信号により記録・読取用光ビ
ームの主走査の調整を行なう光ビーム走査装置が各種提
案されている。

このような、画像同期用の格子を有する光ビーム走査装
置による画像記録装置の一例が第７ａ図に示される。

この画像記録装置５００においては、光源５０２より射
出され、コリメータレンズ５０３によって整形された光
ビーム５０２ａを、ビームスプリッタ５０４よって２分
割する。　分割された、一方の光ビームはＡＯＭ　（音
響光学変調器）５０６によって変調され、また、もう一
方の光ビームはそのままとして、ミラー５０８．５１０
およびビームスプリッタ５１２によって再び一本の光軸
に合成する。

変調された光ビームと無変調の光ビームとが合成された
光ビーム５０２ｂは、ガルバノメータミラー５１４に入
射し、主走査方向に反射・偏向され、次いでｆθレンズ
５１６を通過して所定の位置（記録材料Ａ上）において
主走査方向と副走査方向のビーム径が等しく結像するよ
うに調整される。

ｆθレンズ５１６によって調整された光ビーム５０２ｂ
は、次いで偏向分離ミラー５１８に入射する。　偏向分
離ミラー５１８により光ビーム５０２ｂは再び変調され
た光ビームと無変調の光ビームとに分割され、一方は偏
向分離ミラー５１８を通過して、露光ドラム５２０およ
びニップローラ５２２．５２４によって露光位置に保持
されつつ矢印すで示される副走査方向に搬送される記録
材料Ａ上に結像して、記録材料Ａを２次元的に走査し、
露光する。

一方、偏向分離ミラー５１８に反射された光ビームは、
格子５２６に入射してこれを走査する。　格子５２６を
通過した光ビームは集光バー５２８に入射し、図示しな
い光検出器によって光信号として検出され、電気信号に
変換され、画像同期用電気信号が得られる。

第７ｂ図に、画像同期用の格子を有する画像記録装置の
別の例が示される。

先の画像記録装置５００は、一つの光源５０２より射出
される光ビームを分割することにより記録用の光ビーム
と、格子走査用の光ビームとに供するものであったが、
第７ｂ図に示される画像記録装置５５０は、記録用光源
５５２および格子５２６を走査する格子走査用光源５５
４の２つの光ビーム用光源を有するものであり、共にガ
ルバノメータミラー５１４によって反射・偏向される。

つまり、記録用光源５５２より射出されコリメータレン
ズ５５３によって整形された光ビーム５５２ａは、ガル
バノメータミラー５１４によって反射・偏向されてｆθ
レンズ５１６を通過し、記録材料Ａ上に結像してこれを
２次元的に走査露光する。

一方、格子走査用光源５５４より射出されコリメータレ
ンズ５５５によっ１て整形された光ビーム５５４ａは、
くクー５５１によって所定の方向に反射されてガルバノ
メータ尖う−５１４に入射し、レーザービーム５５２ａ
と同様に反射・偏向されてｆθレンズ５１６を通過し、
次いで、よクー５５６によって略直角方向に反射されて
格子５２６に入射し、これを走査する。

ここで、画像記録装置５００および５５０においては、
共に格子５２６に入射した光ビームは、記録材料Ａに入
射した光ビームと同様に偏向されたものであり、また、
格子の走査に応じた周期的な光量変化を有するので、こ
の光量変化を測定することにより得られた電気信号より
、光ビームの正確な位置を検出するための光ビームの同
期信号、つまり画像同期信号を得ることができ、この同
期信号により記録材料Ａ上における光ビームの走査をよ
り高精度のものとすることができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、第７ａ図に示される画像記録装置５００では
、１つの光源５０２の光ビーム５０２ａを分離して格子
５２６走査用の光ビームと画像記録用の光ビームとを得
るものであるので、ＡＯＭ等の高価な変調素子が必要で
あり、しかも、光ビームの分離、合成を繰り返すため、
光学系の構成が複雑になってしまい、装置全体が効果で
大型のものになっていしまうという問題点かある。

一方、第７ｂ図に示される画像記録装置５５０ではＡＯ
Ｍ等の変調素子および光ビームの分離１、合成用光学素
子などは不要ではあるが、整形された光ビームを得るた
めにはコリメータレンズ等のビーム整形光学系が複数必
要であるため、やはり装置が高価でかつ大型のものとな
ってしまう。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決すること
にあり、ＡＯＭ等の高価な変調素子および光ビームの分
離、合成用光学素子が不要で、ビーム整形光学系等の高
価な光学部品点数を減らずことができ、しかも画像品質
の劣化、画像読み取りミス等のない小型かつ安価な光ビ
ーム走査装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するために、本発明は主走査方向に偏向
された光ビームによって、前記主走査方向と略直交する
副走査方向社移動する被走査体を２次元的に走査する光
ビーム走査装置であって、画像同期信号発生手段と、前
記被走査体を走査する光ビームを射出する第１の光源と
、前記画像同期信号発生手段を走査する光ビームを射出
する第２の光源と、前記第１の光源および前記第２の光
源より射出された光ビームを整形する光ビーム整形光学
系とを有し、前記第１の光源は前記光ビーム整形光学系
の光軸上に配置され、前記第２の光源は前記第１の光源
の前記副走査方向の前後に配置されることを特徴とする
光ビーム走査装置を提供する。

また、前記第１の光源および第２の光源は、いずれも半
導体レーザー（レーザーダイオード）であるのが好まし
い。

〈発明の作用〉 本発明の光ビーム走査装置は前記所定の構成を有するた
め、ＡＯＭ等の高価な変調素子および光ビームの分離、
合成用光学素子が不要であり、しかもコリメータレンズ
などのビーム整形光学系等の高価な光学部品点数を減ら
すことが可能で、光ビーム走査装置を安価かつ小型のも
のとすることができ、従って、これによる画像記録装置
、画像読取装置等を安価かつ小型のものとすることがで
きる。

また、上記の構成により装置を安価かつ小型にすること
を可能にしたにも関わらず、各光源が前述のように配置
されるため、第１の光源からの光ビームはビーム整形光
学系の中心を通過して、好適に整形された状態で良好な
画像記録、画像読み取りを行なうことができる。

しかも、」二記の構成とすることにより、第２の光源か
らの光ビームはビーム整形光学系の光軸以外を通過する
ので、第２の光源からの光ビームは、非点収差を生ずる
ことにより画像同期信号発生手段の所定の位置において
副走査方向に長いビームとすることができ、これで格子
等の画像同期信号発生手段用を走査することにより、格
子に着いたゴく等により格子用光ビームが完全に遮光さ
れる可能性が非常に低くなり、常に好適に画像同期用信
号を得ることが可能となる。

〈実施態様〉 以下、本発明に係る光ビーム走査装置に付いて、添付の
図面に示される好適な実施例を基に詳細に説明する。

第１図に、本発明の光ビーム走査装置による画像記録装
置の好適な一実施例の概略斜視図が示される。

第１図に示される画像記録装置１０は、基本的に、記録
用光ビーム１２ａを射出する記録用光源１２、格子用光
ビーム１４ａを射出する格子用光ｆｉ１４、および図示
しない光ビーム整形光学系を有する整形ユニット１６と
、ガルバノメータミラー１８と、ｆθレンズ２ｏと、記
録材料Ａを所定の位置に保持するための露光ドラム２２
と、露光ドラム２２と共に記録材料Ａを挟持搬送するニ
ップローラ２４および２６と、格子用光ビーム１４ａを
所定の方向に反射するための長尺ミラー２８と、画像同
期信号発生手段である格子３０および集光バー３２とか
ら構成されるものである。

このような画像記録装置１ｏにおいては、整形ユニット
１６より射出された記録用光ビーム１２ａおよび格子用
光ビーム１４ａは、ガルバノメータミラー１８によって
矢印ａで示される主走査方向に反射・偏向され、記録用
光ビーム１２ａは、露光ドラム２２およびニップローラ
２４および２６によって所定の画像記録位置に保持され
つつ、矢印すで示される副走査搬送方向に挟持搬送され
る記録材料Ａ上に結像し、これを２次元的に走査露光し
て画像を記録する。　一方、格子用光ビーム１４ａは長
尺ミラー２８に反射されて格子３０を走査し、記録用ビ
ーム１２ａの位置検出信号、つまり画像同期信号とされ
る。

従って、図示例においては、記録材料Ａが被走査体であ
り、記録用光源１２が第１の光ビーム光源、格子用光源
１４が第２の光ビーム光源として作用するものである。

第２図に、整形ユニット１６の断面概略図が示される。

整形ユニット１６は、記録用光ビーム１２ａを射出する
記録用光源１２と、格子用光ビームｆ４ａを射出する格
子用光源１４と、両光源より射出された光ビームの光束
を制限する隔壁３３と、隔壁３３を通過した両光ビーム
を整形するための光ビーム整形光学系を構成するコリメ
ータレンズ３４とを有するものであり、これらの部材が
、一方が閉塞する円筒状のハウジング３６内に配される
ものである。

本発明の光ビーム走査装置による画像記録装置１０にお
いては、記録用光源１２はハウジング３６の閉塞される
端面のコリメータレンズ３４の光軸上に配置される。　
従って、記録用光ビーム１２ａはコリメータレンズ３４
の光軸上を進行する。

一方、格子用光源１４は記録石光源１２の前述の記録材
料Ａの副走査搬送方向上流側（以下、上方とする。）に
配置される。　従って、格子用光ビーム１４ａはコリメ
ータレンズ３４の記録用光ビーム１２ａ上方に入射する
。

本発明に適用される光源としては特に限定はなく、各種
の画像記録装置に通常適用される各種の光源が適用可能
である。　例えば、レーザ、半導体レーザ、発光ダイオ
ードなどの発光素子などが挙げられるが、価格およびサ
イズの点で半導体レーザー（レーザーダイオード）は特
に好適に通用される。

また、記録用光源１２（第１の光源）としては、画像記
録、読み取り速度を向上するために、複数の光ビームを
同時に射出可能なマルチビーム半導体レーザーもより好
適に適用される。

図示例においては格子用光′ａ１４は記録用光源１２の
上方に配置されているが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、格子用光源１４を記録用光源１２の下方に
配置してもよいのはもちろんのことである。

各光源より射出された各光ビームは、次いで隔壁３３に
入射する。

隔壁３３において、記録用光ビーム１２ａは開口３８を
通過し、一方、格子用光ビーム１４ａは開口４０と通過
してそれぞれ光束を規定されコリメータレンズ３４に入
射する。

隔壁３３における各開口のサイズは適用する画像記録装
置、画像読取装置等の光ビーム走査装置に応じて適宜決
定すればよい。

隔壁３３によって光束を規定された各光ビームは、次い
で光ビーム整形光学系を構成するコリメータレンズ３４
に入射し、ビーム形状が整形される。

図示例の装置では、コリメータレンズ３４はハウジング
３６の開放した端面に保持部材４２によって支持され、
固定される。

本発明においては、記録用光源１２および格子用光源１
４が前記所定の位置に配置されるので、前述のように記
録用光ビーム１２ａはコリメータレンズ３４の光軸上を
、格子用光ビーム１４ａはコリメータレンズ３４の記録
用光ビーム１２ａの上方をそれぞれ進行する。

従って、記録用光ビーム１２ａはコリメータレンズ３４
によって所望の形状に整形され、方、格子用光ビーム１
４ａは結像位置において、非点収差を生じるために、上
下方向に長いビーム形状とすることが可能である。

そのため、記録材料Ａは好適に整形された記録用光ビー
ム１２ａによって良好に画像が記録される。　一方、後
に詳細に説明するが、仮りに格子３０にゴミ等が付着し
た際にも、格子用光ビーム１４ａが上下方向に長いビー
ム形状であるので、ゴミ等により格子用光ビーム１４ａ
が完全に遮蔽されることが無く、確実に画像同期信号を
得ることができる。

また、格子用光ビーム１４ａはコリメータレンズ３４の
前述の位置に入射するので、コリメータレンズ３４より
射出する際には所定の角度をもって下方に進行する。

なお、コリメータレンズ３４通過後の記録用光ビーム１
２ａに対する格子用光ビーム１４ａの角度は、特に限定
はされず、適用される装置に応じて適宜決定されればよ
いが、画像記録装置のサイズ、記録用光ビーム１２ａと
格子用光ビーム１４ａとの分離の容易さ等の点より、５
°〜１０’の範囲が好ましく、本発明では特に約６゛が
好ましい。

本発明は整形ユニット１６を以上のように構成すること
により、前述のように良好な画像記！！（読み取り）お
よび、確実な画像同期信号の発生を可能とし、しかも、
通常は一個の光源に対して一個づつ配されるコリメータ
レンズ３４等の高価な光ビーム整形光学系の数を減少す
ることができ、安価で小型の光ビーム走査装置を実現す
ることができる。

なお、図示例の整形ユニット１６では、格子用光源１４
は、その先軸がコリメータレンズ３４の光軸と平行にな
るように配置され、コリメータレンズ３４の上方に入射
することにより整形され、かつコリメータレンズ３４通
過後の格子用光ビーム１４ａが記録用光ビーム１２ａに
対して所定の角度で進行するように構成されるものであ
ったが、本発明においてはこれに限定されるものではな
く、格子用光源１４の光軸をコリメータレンズ３４の光
軸に対して傾けて、格子用光ビーム１４ａがコリメータ
レンズ３４の主点を通過する用に配置し、これにより格
子用光ビーム１４ａが好適に整形され、かつコリメータ
レンズ３４通過後の格子用光ビーム１４ａが記録用光ビ
ーム１２ａに対して所定の角度を持って進行するように
構成したものであってもよい。

本発明の光ビーム走査装置においては、図示例の整形ユ
ニット１６のように構成することにより、後述のガルバ
ノメータミラー１８等の光偏向器を小型にできる利点が
、一方、格子用光源１４の光軸を傾けて配置して、格子
用光ビーム１４ａがコリメータレンズ３４等の光ビーム
整形光学系の主点を通過する構成とすることにより、光
ビーム整形光学系を小型にできる利点があり、いずれを
選択するかは適用する光ビーム走査装置に応じて適宜決
定すればよい。

整形ユニット１６より射出された記録用光ビームｔ２ａ
および格子用光ビーム１４ａは、次いで光偏向器として
のガルバノメータミラー１８に反射され、矢印ａで示さ
れる主走査方向に偏向される。

本発明に適用される光偏向器は、ガルバノメータミラー
１８に限定されるものではなく、ポリゴンミラー等、各
種の公知の光偏向器が適用可能である。

ガルバノメータミラー１８によって反射・偏向された各
光ビームは、次いでｆθレンズ２０に入射し、所定の位
置に所定のビームスポット形状で結像するように調整さ
れる。

ここで、本発明においては、記録用光ビーム１２ａと格
子用光ビーム１４ａとは副走査搬送方向前後方向に異な
る光路を進行するものであるので、記録用光ビーム１２
ａがｆθレンズ２０の中心線上を通過するように構成さ
れるのが好ましい。

ｆθレンズ２０を通過した記録用光ビーム１２ａは、露
光ドラム２２およびニップローラ２４および２６によっ
て所定の画像記録位置に保持されつつ、矢印すで示され
る副走査搬送方向に挟持搬送される記録材料Ａ上に結像
して、記録材料Ａを２次元的に走査露光して画像を記録
する。

一方、格子用光ビーム１４ａは長尺ミラー２８によって
上方じ反射され、格子３０を走査する。

格子３０を通過した格子用光ビーム１４ａは、集光バー
３２によって集光され、その光量がフォトマルチプライ
ヤ−等の光検出器４４ｅよって測光され、電気信号に変
換される。

格子３０に入射した格子用光ビームｆ４ａは、記録材料
Ａを露光する記録用光ビーム１２ａと全く同様にガルバ
ノメータミラー２２に反射偏向されたものである。

従って、格子用光ビーム１４ａによる格子３０の走査に
応じた周期的な光量変化より得られた電気信号より、記
録用光ビーム１２ａの正確な位置を検出するための同期
信号を得ることができ、この同期信号より記録材料Ａ上
における記録用光ビーム１２ａの主走査をより高精度の
ものとすることができる。

ここで、本発明においては、前述のように格子用光ビー
ム１４ａはコリメータレンズ３４の光軸の上方を通過す
るものであるので、格子用光ビーム１４ａは非点収差を
生じるため、結像位置、つまり格子３０においてそのビ
ーム形状を副走査方向に長いビーム形状とすることが可
能である。

そのため、格子３０にゴミ等が付着した際にも、これに
より格子用光ビーム１４ａが完全に遮蔽されることが無
く、確実に画像同期信号を得ることができる。

つまり、第３図に示されるように格子３０にゴミ、ホコ
リ等の妨害物質４６が付着した際に、本発明における格
子用光ビーム１４ａで格子３０を主走査方向に走査した
際には、妨害物［４６により完全に格子用光ビーム１４
ａが遮蔽されることがなく、光検出器４４によって得ら
れる出力信号は第４ａ図のようになる。

しかしながら、通常のビーム形状の格子用光ビーム５０
によって格子３０を走査した際には、格子用光ビーム５
０のほとんどが妨害物質４６によって遮光されてしまう
ため、光検出器４４で得られる出力信号は第４ｂ図に示
されるように、妨害物質４６が付着した位置を走査した
際の出力信号が非常に弱いものとなってしまう。

ここで、この出力信号をデジタル化した際の検出電圧が
第４図点線で示される出力であった際には、通常の格子
用光ビーム５０の場合には第５ｂ図に示されるように妨
害物質４６が付着した位置の信号はエラーとなってしま
い、正確な画像同期信号を得ることができない。

これに対し、本発明における格子用光ビーム１４ａを用
いた際には、デジタル化した際にも第５ａ図に示される
ように確実に出力信号を得ることができ、常に正確な画
像同期信号を得ることができる。

なお、図示例のみならず前述のような、格子用光源１４
の光軸を傾けて、格子用光ビーム１４ａがコリメータレ
ンズ３４の主点を通過するような構成とした際にも、格
子用光ビーム１４ａはコリメータレンズ３４に斜めに入
射することにより非点収差を生じ、得られるビーム形状
は同様に副走査方向に長い形状とすることができるので
、やはり常に正確な画像同期信号を得ることができる。

第１図に示される例においては、格子用光ビーム１４ａ
は長尺ミラー２８によって上方に反射されて格子３０を
走査するものであったが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、第６図に示されるように、格子３ｏおよび
集光バー３２を露光ドラム２２の下方の光ビーム進行方
向の整形ユニット１６よりに配置する構成としてもよく
、このような構成とすることにより、長尺ミラー２８を
減らし、より安価な光ビーム走査装置とすることも可能
である。

また、上述の例は画像記録装置についてであったが、被
走査体を記録材料Ａではなく、写真原稿、印刷原稿等の
各種の画像とし、第１の光源を読み取り用光源として、
この光ビームにより画像を照射してその反射光を各種の
光検出手段により測光することにより、本発明の光ビー
ム走査装置を画像読み取り装置として適用してもよいの
は勿論のことである。

〈発明の効果〉 以上、詳細に説明したように、本発明の光ビーム走査装
置によれば、ＡＯＭ等の高価な変調素子および光ビーム
分離、合成光学素子などが不要である上に、コリメータ
レンズなどの高価なビーム整形光学系等の光学部品点数
を減らすことが可能で、光ビーム走査装置を安価かつ小
型のものとすることができ、これによる画像記録装置、
画像読取装置等を安価かつ小型のものとすることができ
る。

また、各光ビーム光源が前記所定の位置に配置されるた
め、光ビーム走査装置を安価かつ小型にすることを可能
にしたにも関わらず、第１の光源からの光ビームはビー
ム整形光学系の中心を通過して、好適に整形された状態
で良好な画像記録、画像読取を行なうことができる。

しかも、第２の光源は、中心を通る第１の光源に対して
ビーム整形光学系の光軸以外を通過するので、第２の光
源からの格子用光ビームは、その結像位置において非点
収差を生ずることにより、格子等の画像同期信号発生手
段の所定の位置において副走査方向に長いビームとなる
。　従って、この長いビームで前記格子を走査すること
により、格子に着いたゴミ、ホコリ等により格子用光ビ
ームが完全に遮光される可能性が非常に低くなり、常に
正確な画像同期用信号を得ることが可能となる。

また、好ましくは各光源を半導体レーザーとすることに
より、光ビーム走査装置全体をさらに小型で各安価なも
のとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る光ビーム走査装置による画像記
録装置の一実施例の概略斜視図である。 第２図は、第１図に示される画像記録装置に適用される
整形ユニットの概略断面図である。 第３図は、第１図に適用される格子の部分拡大模式図で
ある。 第４ａ図は、第１図に示される画像記録装置によって得
られた光検出信号を示す模式図である。 第４ｂ図は、従来の画像記録装置によって得られた光検
出信号を示す模式図である。 第５ａ図は、第４ａ図に示される光検出信号をデジタル
化した際の出力信号の模式図である。 第５ｂ図は、第４ｂ図に示される光検出信号をデジタル
化した際の出力信号の模式図である。 第６図は、本発明の光ビーム走査装置を適用する画像記
録装置の別の実施例の一部を示す正面概略図である。 第７ａ図および第７ｂ図は、従来の光ビーム走査装置に
よる画像記録装置を示す模式図である。 符号の説明 １０・・・画像記録装置、 １２・・・記録用光源、 １２ａ・・・記録用光ビーム、 １４・・・格子用光源、 １４ａ・・・格子用光ビーム、 １６・・・整形ユニット、 １８・・・ガルバノメータミラー ２０・・・ｆθレンズ、 ２２・・・露光ドラム、 ２４．２６・・・ニップローラ、 ２８・・・長尺くラー ３０・・・格子、 ３２・・・集光バー ３３・・・隔壁、 ３４・・・コリメータレンズ、 ３６・・・ハウジング、 ３８．４０・・・開口、 ４２・・・保持部材、 ４４・・・光検出器、 ４６・・・妨害物質、 ５０・・・格子用光ビーム、 Ａ・・・記録材料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主走査方向に偏向された光ビームによって、前記
   主走査方向と略直交する副走査方向に移動する被走査体
   を２次元的に走査する光ビーム走査装置であって、 画像同期信号発生手段と、 前記被走査体を走査する光ビームを射出する第１の光源
   と、 前記画像同期信号発生手段を走査する光ビームを射出す
   る第２の光源と、 前記第１の光源および前記第２の光源より射出された光
   ビームを整形する光ビーム整形光学系とを有し、 前記第１の光源は前記光ビーム整形光学系の光軸上に配
   置され、 前記第２の光源は前記第１の光源の前記副走査方向の前
   後に配置されることを特徴とする光ビーム走査装置。