JPH0527195A - 走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望のスポット径の光ビームで被走査面上を
高精度に光走査することができる走査光学系を得るこ
と。 【構成】 光源手段１から拡散放射した光ビームをビー
ム整形手段２を介して偏向手段４に導光し、該偏向手段
４で偏向反射させた光ビームを結像手段５により被走査
面６上に導光し光走査する際、該ビーム整形手段２は断
面が同心円状の不等間隔格子から成る入射光束を平行光
束として射出させるグレーティングレンズ２ａと、該グ
レーティングレンズ２ａからの平行光束のビーム径を少
なくとも一方向に拡大又は縮小させる変換部材２ｂとを
有し、該グレーティングレンズ２ａは該変換部材２ｂの
少なくとも一方の面に形成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査光学系に関し、特に
集光レンズやコリメーターレンズと同じような光学的作
用を有するグレーティングレンズを利用して被走査面上
を所望のスポット径の光ビームで高精度に光走査するよ
うにした走査光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザープリンター等の画像記
録装置に用いられる走査光学系は種々と提案されてい
る。図４は従来のこの種の走査光学系の概略図である。
同図において４１はレーザーダイオード等から成る光源
手段であり、画像信号により光変調した光ビーム（光束
ともいう。）を放射している。

【０００３】光源手段４１から光変調された光ビームを
コリメーターレンズ４２によりコリメータした後、副走
査方向のみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ
４３を介して光偏向器４４の偏向面（反射面）４４ａに
線状に結像するように入射している。そして偏向面４４
ａから偏向反射した光ビームをｆ−θレンズ等の結像光
学系４５によって感光性の記録媒体面（被走査面）４６
上にスポット状に集束させ光走査している。これにより
画像記録を行なっている。

【０００４】このような走査光学系において記録媒体面
４６上を高精度に光走査する為には例えば記録媒体面上
での光ビームのスポット径が所望のスポット径となるよ
うに絞り込む必要がある、その為にはコリメーターレン
ズ４２を通過後の光ビーム径が大きくなるように各要素
を設定する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら光源手段
としてのレーザーダイオードから拡散放射した光ビーム
は、その構造上光ビームの拡がり角が該光ビームの偏光
方向とそれと直交する直角方向とで大きく異なってい
る。この状態で例えば主走査方向と副走査方向とで光ビ
ームのスポット径を絞り両走査方向のスポット径が互い
にバランス良く取れるようにする為には光ビームの拡が
り角の大きい方向、即ち主走査方向の光ビームを遮光部
材で所定量遮光する必要がある。

【０００６】一般に、このような方法で所望のスポット
径を得ようとすると主走査方向の光量が大幅に損失し光
ビームの利用効率が低下してくる。

【０００７】一方、光源手段から拡散放射した光ビーム
をコリメートする為の光学部材として光波の回折を利用
したグレーティングレンズがあり、走査光学系にも種々
と用いられている。

【０００８】このようなグレーティングレンズを用いた
走査光学系はコリメーターレンズを用いた走査光学系に
比べ小型・軽量で安価となり、又コンパクト性及びコス
ト性が優れている。

【０００９】しかしながらその反面、グレーティングレ
ンズ特有の回折効率の低さにより光量の損失が大きくな
る。この為被走査面上での光ビームのスポット径を絞る
為に主走査方向の光ビームを遮光部材で遮光するように
した走査光学系にグレーティングレンズを用いると更に
光量が減少してくる。

【００１０】そこでこれに対して光ビームを遮光部材で
遮光せずに複数枚のグレーティングレンズを組み合わせ
て光ビームの整形を行なうようにした走査光学系が提案
されている。

【００１１】しかしながらこの方法はグレーティングレ
ンズを例えば２枚用いたとしても、該グレーティングレ
ンズ特有の回折効率の低さにより光量はかなり低下して
くる。この結果前述した如く光ビームを遮光部材で遮光
してスポット径を絞るようにした走査光学系と比べても
その有意性は極めて少ないという問題点があった。

【００１２】更に２枚のグレーティングレンズ間の相互
の光軸合わせ等の調整が新たに必要となり組立調整が大
変面倒になってくるという問題点もある。

【００１３】本発明は被走査面上における光ビームのス
ポット径を絞る手段としてグレーティングレンズとプリ
ズムとから成るビーム整形手段を利用することにより、
比較的容易に主走査方向及び副走査方向共にスポット径
を絞ることができ、かつグレーティングレンズ１枚のみ
で構成し、該グレーティングレンズ間の光軸調整等を不
要とし、又光量低下も比較的少ない簡単な構成で被走査
面を高精度で光走査することができる走査光学系の提供
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学系は、
光源手段から拡散放射した光ビームをビーム整形手段を
介して偏向手段に導光し、該偏向手段で偏向反射させた
光ビームを結像手段により被走査面上に導光し光走査す
る際、該ビーム整形手段は断面が同心円状の不等間隔格
子から成る入射光束を平行光束として射出させるグレー
ティングレンズと、該グレーティングレンズからの平行
光束のビーム径を少なくとも一方向に拡大又は縮小させ
る変換部材とを有し、該グレーティングレンズは該変換
部材の少なくとも一方の面に形成したことを特徴として
いる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の実施例１の走査光学系の要部
概略図と一部分の拡大説明図である。

【００１６】同図において１は光源手段であり、例えば
半導体レーザ等より成っており、画像信号に基づいて光
変調した光ビームを放射している。２はビーム整形手段
であり、断面が同心円状の不等間隔格子から成るグレー
ティングレンズ２ａと光束のビーム径を少なくとも一方
向に拡大又は縮小させる光学的作用を有する変換部材と
してのプリズム２ｂとから成っている。グレーティング
レンズ２ａは、該プリズム２ｂの光源手段１側の面に形
成している。

【００１７】３はシリンドリカルレンズであり、副走査
方向にのみ所定の屈折力を有している。４は偏向手段と
しての光偏向器であり、回転多面鏡より成っており、モ
ータ等の駆動手段（不図示）により矢印Ａ方向に一定速
度で回転している。

【００１８】５はｆ−θ特性を有する結像手段としての
結像レンズ系であり、トーリックレンズ５ａと球面レン
ズ５ｂとから成っている。６は例えば感光体ドラム等の
被走査面である。

【００１９】本実施例においては光源手段１から画像信
号により光変調され拡散放射した光ビームをビーム整形
手段２の一部を構成するグレーティングレンズ２ａに入
射させ、該グレーティングレンズ２ａにより平行光束と
している。このとき光ビームの拡がり角の狭い方向、即
ち副走査方向に関して所望のビーム径が得られるように
コリメートしている。

【００２０】そしてコリメートした光ビームをビーム整
形手段２の一部を構成するプリズム２ｂにより光ビーム
の拡がり角の広い方向、即ち主走査方向に関してビーム
径を圧縮（縮少）し所望のビーム径が得られるようにビ
ーム整形している。

【００２１】そして主走査方向及び副走査方向にそれぞ
れ所望のビーム径にビーム整形した光ビームをシリンド
リカルレンズ３に入射している。シリンドリカルレンズ
３は入射した光ビームのうち主走査断面においてはその
まま平行光束の状態で射出して、副走査断面においては
集束して光偏向器４の偏向面（反射面）４ａにほぼ線像
として結像している。

【００２２】その後光偏向器４の偏向面４ａによって偏
向反射した光ビームを結像レンズ系５によって被走査面
６上に集光し、所定のスポット径の光ビームを形成し、
これにより該被走査面５上に画像情報の形成を順次行な
っている。

【００２３】このように本実施例においてはビーム整形
手段を適切に構成することにより、被走査面上の光ビー
ムのスポット径を任意の方向に比較的容易に絞ることが
できるようにしている。又１枚のグレーティングレンズ
で構成し光量低下を防止し光ビームの利用効率を高めて
いる。これにより光ビームの被走査面上における光走査
を高精度に行なっている。

【００２４】図２は本発明の実施例２の主要部分の要部
断面図である。同図において図１に示した要素と同一要
素には同符番を付している。

【００２５】本実施例において実施例１と異なる点はビ
ーム整形手段２の配置位置を主走査方向に対して９０°
回転させて配置している点であり、その他の構成は同じ
である。

【００２６】即ち、ビーム整形手段２に入射した光源手
段１からの光ビームをグレーティングレンズ２ａで該光
ビームの拡がり角の大きい方向、即ち主走査方向に所望
のビーム径となるようにコリメートしている。そしてコ
リメートさせた光ビームをプリズム２ｂにより光ビーム
の拡がり角が狭い方向、即ち副走査方向にビーム径を拡
大し所望のビーム径となるようにビーム整形している。
これにより前述の実施例１と同様な効果を得ている。
尚、本実施例に示したビーム整形手段２の回転角度は所
望の光ビームのスポット径が得られれば９０°に限らな
い。

【００２７】図３は本発明の実施例３の走査光学系の光
源手段１近傍の説明図である。同図において図１に示し
た要素と同一要素には同符番を付している。

【００２８】本実施例においては実施例１、２で示した
ビーム整形手段２を光源手段１の一部を構成するレーザ
ー管の窓ガラス部１ａに取付けて作製し、これにより光
源手段１とビーム整形手段２を一体型にして構成してい
る。

【００２９】このように本実施例においては光源手段１
とビーム整形手段２とを一体型に構成することにより、
該光源手段１とビーム整形手段２の光軸の合致調整等を
本体上において不必要としている。

【００３０】これにより作業性が良くなり、環境等に強
い安定した光ビームを常に供給することができ、該光ビ
ームで高精度に被走査面上を光走査することができる。

【００３１】尚、前述の各実施例においては光ビームの
変換部材としてプリズムを用いた場合を示したが、光ビ
ームのビーム径を少なくとも一方向に拡大又は縮小させ
ることができる光学部材であれば何を用いても前述の実
施例と同様に適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば所望のスポット径の光ビ
ームで被走査面上を光走査する際、前述の如く構成した
ビーム整形手段を用いることにより、作業性が良く、又
比較的簡単にスポット径を任意の方向に絞ることがで
き、かつ光ビームの利用効率を高め高精度に被走査面上
を光走査することができる走査光学系を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の走査光学系の要部概略図
と一部分の拡大説明図

【図２】 本発明の実施例２の走査光学系の主要部分の
要部断面図

【図３】 本発明の実施例３の光源手段近傍の説明図

【図４】 従来の走査光学系の要部概略図

【符号の説明】

１ 光源手段 ２ ビーム整形手段 ２ａ グレーティングレンズ ２ｂ 変換部材（プリズム） ３ シリンドリカルレンズ ４ 偏向手段 ５ 結像手段 ６ 被走査面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から拡散放射した光ビームをビ
   ーム整形手段を介して偏向手段に導光し、該偏向手段で
   偏向反射させた光ビームを結像手段により被走査面上に
   導光し光走査する際、該ビーム整形手段は断面が同心円
   状の不等間隔格子から成る入射光束を平行光束として射
   出させるグレーティングレンズと、該グレーティングレ
   ンズからの平行光束のビーム径を少なくとも一方向に拡
   大又は縮小させる変換部材とを有し、該グレーティング
   レンズは該変換部材の少なくとも一方の面に形成したこ
   とを特徴とする走査光学系。
2. 【請求項２】 前記変換部材はプリズムより成っている
   ことを特徴とする請求項１の走査光学系。
3. 【請求項３】 前記ビーム整形手段は主走査断面内にお
   いて回転可能であることを特徴とする請求項１の走査光
   学系。
4. 【請求項４】 前記光源手段と前記ビーム整形手段を一
   つの筺体内に収納して構成したことを特徴とする請求項
   １の走査光学系。