JPH05196885A - 光学系レーザビーム走査装置 - Google Patents

光学系レーザビーム走査装置

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JPH05196885A
JPH05196885A JP4176760A JP17676092A JPH05196885A JP H05196885 A JPH05196885 A JP H05196885A JP 4176760 A JP4176760 A JP 4176760A JP 17676092 A JP17676092 A JP 17676092A JP H05196885 A JPH05196885 A JP H05196885A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学系レーザビーム走査装置に関し、安価な
ホログラフィ光学素子を利用して補正レンズ系を形成し
製品原価を低減することを目的とする。 【構成】 本発明の光学系レーザビーム走査装置は、レ
ーザビームを発生するレーザ光源（１１）と、該レーザ
ビームをコリメーションするコリメータ（１２）と、該
レーザビームを集束させる円筒型集束レンズ（１３）
と、該レーザビームを所定角度で反射する回転多面鏡
（１４）とを具備し、回転多面鏡（１４）で反射したレ
ーザビームが入射する凹レンズ（１５）と、ホログラフ
ィ光学素子（１０）を接合した凸レンズ（１６）とから
なる補正レンズ系と、その補正レンズ系により前記回転
多面鏡（１４）を反射したレーザビームが補正されてそ
の上を走査するドラム（１７）と、から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンター用レ
ーザビーム走査装置に係るもので、詳しくは、回転多面
鏡で反射したレーザビームを補正する補正レンズ系にお
いて、その補正レンズ系をホログラフィ光学素子を利用
して形成し、製品原価を低減し得るようにした光学系レ
ーザビーム走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザプリンターのレーザビーム
走査装置においては、図５に示したように、レーザビー
ムを発生するレーザ光源１と、レーザ光源１で発生した
レーザビームが方向性を有するようにコリメーションす
るコリメータ２と、コリメータ２を通過したレーザビー
ムを集束する円筒型集束レンズ３と、モーターにより回
転し、その円筒型集束レンズ３で集束したレーザビーム
を走査平面に所定角度で反射する回転多面鏡４と、回転
多面鏡４で反射したレーザビームが走査平面に対し垂直
方向に移動するのを防止し一定な走査速度でドラム７上
を走査するように補正する補正レンズ系５，６とにより
構成されていた。且つ、その補正レンズ系５，６は、凹
レンズ５とトーリックレンズ６とからなり、図６に示し
たように、トーリックレンズ６は走査平面における曲率
半径Ｒ１，Ｒ２とその走査平面に垂直な面における曲率
半径Ｒ１′，Ｒ２′との関係がＲ１≠Ｒ１′及びＲ２＝
Ｒ２′の条件を満足するようにトーリック表面を有して
形成されていた。
【０００３】そして、このように構成された従来光学系
レーザビーム走査装置の作用は、次のようであった。す
なわち、レーザ光源１から放射したレーザビーム８はコ
リメータ２によりコリメーションされ、円筒型集束レン
ズ３により回転多面鏡４の反射面に集束される。次に、
回転多面鏡４の回転により所定角度で走査平面に向かっ
て反射し、補正レンズ系５，６を通過してドラム７上を
走査する。この場合、補正レンズ系５，６においては、
回転多面鏡４の鏡面の傾きによりレーザビームが走査平
面と垂直な方向に微細に移動するのを防止し、そのレー
ザビームのドラム７上への走査速度を一定に維持するよ
うにＦ−θを補正する。ここで、Ｆはトーリックレンズ
６の有効焦点距離、θは回転多面鏡４の回転角度を示
す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このように構
成された従来技術による光学系レーザビーム走査装置に
おいては、レーザビームが走査平面と垂直な方向に微細
に移動するのを防止しドラム上への走査速度を一定に維
持するため、トーリック表面を有するトーリックレンズ
を補正レンズ系に使用しているが、そのトーリックレン
ズの加工が極めて難しく、それゆえコストアップとなる
という不都合な点があった。そこで、このような問題点
を解決するため、本願出願人は研究を重ねた結果、次の
ような光学系レーザビーム走査装置を提供しようとする
ものである。
【０００５】本発明の目的は、低廉なホログラフィ光学
素子を利用して補正レンズ系を形成し製品の原価を低減
し得るようにした光学系レーザビーム走査装置を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の光学系レーザビーム走査装置は、レーザビームを発
生するレーザビームと、該レーザビームをコリメーショ
ンするコリメータと、該レーザビームを集束させる円筒
型集束レンズと、該レーザビームを所定角度で反射する
回転多面鏡とを具備したレーザビーム走査装置の光学系
であって、
【０００７】前記回転多面鏡で反射したレーザビームが
入射する凹レンズと、ホログラフィ光学素子を接合した
凸レンズとからなる補正レンズ系と、前記回転多面鏡で
反射したレーザビームが前記補正レンズ系によりその上
で走査されるドラムと、から構成される。
【０００８】
【作用】レーザ光源から放射したレーザビームはコリメ
ータによりコリメーションし、円筒型集束レンズにより
回転多面鏡の鏡面上に入射し、該回転多面鏡の回転によ
り入射角と同様な反射角で補正レンズ系の凹レンズに入
射し、ホログラフィ光学素子を接合した凸レンズに入射
した後、ドラム面上を走査する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳
細に説明する。図１及び図２に示したように、本発明に
係る光学系レーザビーム走査装置においては、レーザビ
ーム８を発生するレーザ光源１１と、レーザビーム８が
所定方向性を有するようにコリメーションするコリメー
タ１２と、レーザビーム８を集束させる円筒型集束レン
ズ１３と、モータ１９により回転されその円筒型集束レ
ンズの集束レーザビームを走査平面に向かって所定角度
だけ反射させる回転多面鏡１４と、回転多面鏡１４から
のレーザビームが入射する凹レンズ１５と入射側にホロ
グラフィ光学素子１０（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）が接合された凸レンズ１
６とを有し、回転多面鏡１４で反射したレーザビームの
走査平面への垂直方向移動を防止し、一定な走査速度で
ドラム１７を走査するように形成した補正レンズ系とか
ら構成される。
【００１０】そして、図３に示したように、前記補正レ
ンズ系のホログラフィ光学素子１０においては、ホログ
ラフィ光学素子１０を凸レンズ１６に接合した場合、図
５に示した従来のトーリックレンズ６と同様な機能を有
するように製作されるが、トーリックレンズ６の走査平
面における焦点距離ｆ１及びその走査平面に垂直な面に
おける焦点距離ｆ２は、次式
【００１１】
【数３】
【数４】 から求められるため、ホログラフィ光学素子１０は、ホ
ログラフィ光学素子１０が凸レンズ１６に接合された場
合、上式（１）（２）を満足するパワー（焦点距離の逆
数）を有するように製作される。即ち、ホログラフィ光
学素子１０を製作する場合、二つの第１、第２円筒型集
束レンズＣ１，Ｃ２のパワーが互いに直交するように
し、第１円筒型集束レンズＣ１の焦点位置とホログラフ
ィ光学素子１０との間の距離Ｆ１が従来のトーリックレ
ンズのレーザビーム入射面の走査平面における曲率半径
Ｒ１の半分Ｒ１／２と同様になるようにし、第２円筒型
集束レンズＣ２の焦点位置とホログラフィ光学素子１０
との間の距離Ｆ２が従来のトーリックレンズのレーザビ
ーム入射面の走査平面に垂直な面における曲率半径Ｒ′
１の半分Ｒ１／２と同様になるようにし、そのホログラ
フィ光学素子１０が凸レンズ１６に接合された場合、下
記式（３）（４）を満足するようにホログラフィ光学素
子１０が製作される。
【００１２】
【数５】
【数６】 ここで、ＨＦ１：ホログラフィ光学素子の走査平面にお
ける焦点距離、 ＨＦ２：ホログラフィ光学素子の走査平面に垂直な面に
おける焦点距離、 Ｎ：凸レンズの屈折率、 Ｆ１：走査平面における第１円筒型集束レンズ（Ｃ１）
の焦点距離とホログラフィ光学素子間の距離、 Ｆ２：走査平面に垂直な方向における第２円筒型集束レ
ンズ（Ｃ２）の焦点距離とホログラフィ光学素子間の距
離、 Ｔ：凸レンズの厚さ、 Ｒ２：走査平面における凸レンズの曲率半径、 Ｒ２′：走査平面に垂直な面における凸レンズの曲率半
径、 を示す。
【００１３】このように製作されたホログラフィ光学素
子１０においては、走査平面上では焦点距離がＦ１とな
り、走査平面に垂直な面では焦点距離がＦ２となる光学
的特性を有し、ホログラフィ光学素子１０が凸レンズ１
６に接合されると該接合レンズのパワーが上式（３），
（４）を満足し、Ｆ１＝Ｒ１／２，Ｆ２＝Ｒ１′／２で
あるため上式（３），（４）は上式（１），（２）とそ
れぞれ一致し、従来の補正レンズ系のトーリックレンズ
６と同様な光学的特性を有するようになる。
【００１４】そして、図３に示したように、ホログラフ
ィ光学素子１０に平行光が入射角θ３で入射されると、
走査平面に垂直な方向図３の（Ａ）のＦ２位置と、走査
平面方向図３の（Ｂ）のＦ１位置に集束される。ここ
で、Ｆ１，Ｆ２は各方向におけるホログラフィ光学素子
１０の焦点距離となる。本図中、符号Ｗ１及びＷ２は平
行光、Ｗ３は円筒型集束レンズＣ２により走査平面に垂
直な方向に集束される光、Ｗ４は円筒型集束レンズＣ１
により走査平面上で集束される光をそれぞれ意味し、θ
３は参照光（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｗａｖｅ）にて使用
される集束光Ｗ３のなす角度で、このθ３と図１に示し
たθ１，θ２とは全て同様である。かつ、ホログラフィ
光学素子１０を凸レンズ１６に接合する場合、それらホ
ログラフィ光学素子と凸レンズのレーザビーム入射面間
に接着剤を介在して接合する。図中、Ｔは凸レンズ１６
の厚さ、Ｎは凸レンズ１６の屈折率、Ｒ２は凸レンズ１
６の曲率半径をそれぞれ示したものである。
【００１５】また、光源１１から放射したレーザビーム
は、所定の入射角θ１で回転多面鏡１４に入射し、回転
多面鏡１４で反射したレーザビームは、凹レンズ１５を
通過した後、ホログラフィ素子１０の所定前記入射角θ
１で入射するように、光源１１と回転多面鏡１４と補正
レンズ系とを配置させて光学系は構成される。
【００１６】このように構成された本発明に係る光学系
レーザビーム走査装置の作用を以下に説明する。レーザ
光源１１から放射したレーザビームはコリメータ１２に
よりコリメーションされ、円筒型集束レンズ１３により
回転多面鏡１４の鏡面上にθ１の入射角で集束して入射
する。
【００１７】次に、そのレーザビームはその回転多面鏡
１４の回転により入射角と同様な反射角を有して補正レ
ンズ系１５，１０，１６における凹レンズ１５に入射
し、再びθ２（＝θ１）の入射角でホログラフィ光学素
子１０および凸レンズ１６が接合したレンズに入射し、
ドラム１７面上を走査する。この場合、前記補正レンズ
系においては、凹レンズ１５と、ホログラフィ光学素子
１０が接合された凸レンズ１６により回転多面鏡１４の
鏡面傾きによるレーザビームの走査平面に垂直な方向へ
の微細移動が防止され、ドラム１７上への一定な走査速
度が維持されるため、従来のトーリックレンズを使用し
た補正レンズ系と同様に作用する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
系レーザビーム走査装置においては、補正レンズ系に高
価なトーリックレンズを使用せずにホログラフィ光学素
子を接合した凸レンズを使用して補正レンズ系を形成し
得るようにしたことにより製品の原価を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学系レーザビーム走査装置の概
略側面図である。
【図２】本発明に係る光学系レーザビーム走査装置の概
略平面図である。
【図３】本発明に係るホログラフィ光学素子の製作過程
説明図であり、（Ａ）は走査平面に垂直な方向における
円筒型集束レンズの焦点距離とホログラフィ光学素子間
の距離を示し、（Ｂ）は走査平面における円筒型集束レ
ンズの焦点位置とホログラフィ光学素子間の距離を示す
説明図である。
【図４】本発明に係る凸レンズの走査平面とその走査平
面に垂直な面における曲率半径を示した説明図であり、
（Ａ）は走査平面の曲率半径、（Ｂ）は走査平面に垂直
な面の曲率半径を示す図である。
【図５】従来技術による光学系レーザビーム走査装置の
概略平面図である。
【図６】従来技術による補正レンズ系のトーリックレン
ズの走査平面とその走査平面に垂直な面における各曲率
半径を示した説明図であり、（Ａ）は走査平面の曲率半
径、（Ｂ）は走査平面に垂直な面の曲率半径を示す図で
ある。
【符号の説明】
１１…光源 １２…コリメータ １３…円筒型集束レンズ １４…回転多面鏡 １５…凹レンズ １６…凸レンズ １７…ドラム １８…レーザビーム １９…モータ ２０…ホログラフィ光学素子 Ｃ１…第１円筒型集束レンズ Ｃ２…第２円筒型集束レンズ θ１…所定入射角

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザビームを発生するレーザ光源（１
    １）と、該レーザビームをコリメーションするコリメー
    タ（１２）と、該レーザビームを集束させる円筒型集束
    レンズ（１３）と、該レーザビームを所定角度で反射す
    る回転多面鏡（１４）とを具備した光学系レーザビーム
    走査装置であって、 前記回転多面鏡（１４）で反射したレーザビームが入射
    する凹レンズ（１５）と、ホログラフィ光学素子（１
    ０）を接合した凸レンズ（１６）とからなる補正レンズ
    系と、前記回転多面鏡（１４）で反射したレーザビーム
    が前記補正レンズ系によりその上で走査されるドラム
    （１７）と、から構成される光学系レーザビーム走査装
    置。
  2. 【請求項２】 前記ホログラフィ光学素子（１０）は、
    該ホログラフィ光学素子（１０）の焦点距離設定に使用
    される第１、第２円筒型集束レンズ（Ｃ１）、（Ｃ２）
    のパワーが互いに直交され、 該第１円筒型集束レンズ（Ｃ１）の焦点位置と前記ホロ
    グラフィ光学素子（１０）間の距離Ｆ１と、前記第２円
    筒型集束レンズ（Ｃ２）の焦点位置と前記ホログラフィ
    光学素子（１０）間の距離Ｆ２とがそれぞれＦ１＝Ｒ１
    ／２，Ｆ２＝Ｒ１′／２になり、 該ホログラフィ光学素子（１０）が前記凸レンズ（１
    ６）に接合されたとき、下記式（３）（４）、 【数１】 【数２】 ここで、ＨＦ１：ホログラフィ光学素子の走査平面にお
    ける焦点距離、 ＨＦ２：ホログラフィ光学素子の走査平面に垂直な面に
    おける焦点距離、 Ｎ：凸レンズ（１６）の屈折率、 Ｆ１：走査平面における第１円筒型集束レンズ（Ｃ１）
    の焦点距離とホログラフィ光学素子間の距離、 Ｆ２：走査平面に垂直な方向における第２円筒型集束レ
    ンズ（Ｃ２）の焦点距離とホログラフィ光学素子間の距
    離、 Ｔ：凸レンズの厚さ、 Ｒ１：トーリックレンズのレーザビーム入射面の走査平
    面における曲率半径、 Ｒ１′：トーリックレンズのレーザビーム入射面の走査
    平面における曲率半径、 Ｒ２：走査平面における凸レンズ（１６）の曲率半径、 Ｒ２′：走査平面に垂直な面における凸レンズ（１６）
    の曲率半径、を満足する請求項１記載の光学系レーザビ
    ーム走査装置。
  3. 【請求項３】 前記補正レンズ系は、前記凸レンズ（１
    ６）のレーザビームの入射面と前記ホログラフィ光学素
    子（１０）の接合面間に、前記凸レンズ（１６）と前記
    ホログラフィ光学素子（１０）を接合する接着剤が介在
    する請求項１記載の光学系レーザビーム走査装置。
  4. 【請求項４】 前記光源（１１）から放射したレーザビ
    ームは、所定の入射角（θ１）をなして前記回転多面鏡
    （１４）に入射し、該回転多面鏡（１４）で反射したレ
    ーザビームは、前記凹レンズ（１５）を通過後、前記ホ
    ログラフィ光学素子（１０）に所定の前記入射角（θ
    １）で入射する請求項１記載の光学系レーザビーム走査
    装置。
JP4176760A 1991-07-03 1992-07-03 光学系レーザビーム走査装置 Expired - Lifetime JP2583716B2 (ja)

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KR11253/1991 1991-07-03

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EP (1) EP0521790B1 (ja)
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