JPH06175054A - 走査光学系 - Google Patents

走査光学系

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JPH06175054A
JPH06175054A JP4349701A JP34970192A JPH06175054A JP H06175054 A JPH06175054 A JP H06175054A JP 4349701 A JP4349701 A JP 4349701A JP 34970192 A JP34970192 A JP 34970192A JP H06175054 A JPH06175054 A JP H06175054A
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JP
Japan
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light receiving
laser beam
scanning
optical system
optical path
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JP4349701A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Nagai
伸幸 永井
Toshio Kasai
敏夫 笠井
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Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 走査光学系1は、光源部2、回転多面鏡5、
モータ6、fθレンズ7、感光ドラム8、fθレンズ
7、ビームスプリッタ9及び受光素子10で構成されて
いる。fθレンズ7と感光ドラム8との間に設置された
ビームスプリッタ9は、一対の直角三角形プリズムをハ
ーフミラー面を介して接合したものであり、回転多面鏡
5の回転に伴うレーザービーム20の振れ角をカバーし
得る長さを有している。ビームスプリッタ9での透過光
21は、感光ドラム8の受光面81へ照射されて主走査
がなされ、反射光22は、受光素子10で受光される。
この受光により生じた同期信号HSYNCに基づいて、印字
開始位置12が特定される。 【効果】 印字開始位置のバラツキを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザービームを受光
面上で走査する走査光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、レーザービームを受光面上で走
査する走査光学系は、例えば、レーザービームプリンタ
に搭載されている。このレーザービームプリンタの走査
光学系は、レーザー光源から発せられ、平行光束に整形
されたレーザービームを、回転多面鏡(ポリゴンミラ
ー)により所定角度範囲で振り、fθレンズにより受光
面上で等速となるように補正した後、感光ドラムの外周
面(受光面)上に結像し、ドラムの回転軸方向に走査
(主走査)するとともに、感光ドラムを回転して走査
(副走査)し、感光ドラムの外周面に静電潜像を形成す
るものであり、この静電潜像に対応して感光ドラム外周
面にトナーを吸着させ、このトナー像を記録用紙に転写
(印字)する。
【0003】従来、レーザービームプリンタの走査光学
系においては、感光ドラムの受光面上の走査開始位置、
すなわち記録用紙の印字開始位置を知るために、同期信
号(水平同期信号)HSYNCを発生し、これを検出して、
同期信号HSYNCから一定時間経過後、印字を開始するよ
うに構成されている。
【0004】この同期信号HSYNCは、図6に示すよう
に、印字開始位置12から印字領域11外の主走査方向
に所定距離離れた位置に受光素子30を設置し、該受光
素子30にて受光したレーザービーム31を光電変換し
て出力される信号を利用している。
【0005】この場合、受光素子30へ照射されるレー
ザービーム31は、回転多面鏡5の角部(エッヂ部)5
2付近で反射されたものであるが、回転多面鏡の加工精
度の問題から、この角部52付近は、平面性が悪くいわ
ゆる面ダレが生じており、この面ダレは、回転多面鏡5
の全ての角部52において均一ではない。その結果、回
転多面鏡の各反射面51毎に、受光素子30付近でのレ
ーザービーム31による走査速度が異なり、同期信号H
SYNCのタイミングにバラツキが生じ、印字開始位置が乱
れ、印字の品質が低下するという問題がある。
【0006】このような印字開始位置の乱れを少なくす
るためには、受光素子30と印字開始位置12との距離
をできるだけ短くすれば良いが、機械的な制約があり、
困難である。また、この距離が長いほど、回転多面鏡5
を回転するモータの回転ムラ(ジッター)による印字開
始位置の乱れが生じ易くなり、これが前記回転多面鏡の
各反射面の面ダレ精度の不均一による印字開始位置の乱
れに加算されて、さらに印字の品質が低下する。
【0007】なお、このような走査開始位置のバラツキ
の問題は、レーザービームプリンタの走査光学系に限ら
ず、レーザーフォトプロッタや、バーコードリーダ、イ
メージリーダのような各種読み取り走査光学系において
も生じている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、走査
開始位置のバラツキを防止することができる走査光学系
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(5)の本発明により達成される。
【0010】(1) レーザービームを発する光源部
と、該光源部からのレーザービームを所定角度範囲で方
向を変えて反射する回転多面鏡と、回転する前記回転多
面鏡で反射されたレーザービームを受光する受光面と、
該受光面上でのレーザービームの走査に際しその走査位
置を検出するための少なくとも1つの受光素子とを有す
る走査光学系において、前記回転多面鏡と前記受光面と
の間に、レーザービームの前記所定角度範囲をカバーし
得るビームスプリッタを設置し、該ビームスプリッタに
より前記受光面への光路と、他の光路とに分離し、前記
他の光路上に前記受光素子を設置したことを特徴とする
走査光学系。
【0011】(2) 前記回転多面鏡と前記受光面との
間に、fθレンズが設置され、前記ビームスプリッタ
は、前記fθレンズと前記受光面との間に設置されてい
る上記(1)に記載の走査光学系。
【0012】(3) 前記回転多面鏡と前記受光面との
間に、fθレンズが設置され、前記ビームスプリッタ
は、前記回転多面鏡と前記fθレンズとの間に設置され
ている上記(1)に記載の走査光学系。
【0013】(4) 前記受光素子は、前記受光面上の
レーザービームの走査開始位置を検出するためのもので
ある上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の走査光
学系。
【0014】(5) 前記受光素子は、前記受光面上の
レーザービームの走査開始位置に近接した位置と光学的
に等価な位置に設置されている上記(1)ないし(3)
のいずれかに記載の走査光学系。
【0015】
【実施例】以下、本発明の走査光学系を添付図面に示す
好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の走査光学系をレーザービ
ームプリンタの走査光学系に適用した場合の構成例を示
す平面図、図2は、図1に示す走査光学系の側面図であ
る。なお、図2では、光源部2、制御手段15および駆
動手段16が省略されている。
【0017】図1に示すように、本発明の走査光学系1
は、光源部2と、光源部2からのレーザービーム20を
反射する回転多面鏡5と、回転多面鏡5を回転するモー
タ6と、fθレンズ7と、感光ドラム8と、fθレンズ
7と感光ドラム8との間に設置されたビームスプリッタ
9と、受光素子10とで構成されている。
【0018】光源部2は、好ましくは半導体レーザーで
構成されるレーザー光源3と、レーザー光源3の発光側
に接合されたコリメートレンズ4とで構成されており、
レーザー光源3より発せられた発散光束は、コリメート
レンズ4により平行光束とされて、回転多面鏡5の反射
面51に向けて照射される。なお、レーザー光源3の点
灯/消灯のタイミングは、マイクロコンピュータで構成
される制御手段15により制御される。
【0019】回転多面鏡(ポリゴンミラー)5は、正多
角形をなしており、モータ6により一定の速度で回転さ
れる。図示の回転多面鏡5は、その外周に6つの反射面
51が形成されており、各反射面51は平面であり、隣
接する反射面51同士は、それぞれ等角度(120°)
をなしている。各反射面51は、例えばアルミ蒸着層で
構成されている。なお、回転多面鏡5の構成は図示のも
のに限らず、例えば8つの反射面を有するもの等、その
反射面の数は任意である。
【0020】図1に示すように、光源部2からのレーザ
ービーム20は、回転多面鏡5の反射面51で反射され
るが、このとき回転多面鏡5の回転に伴って、レーザー
ビーム20の反射面51への照射点が一方の角部52か
ら反射面51の中央部を経て他方の角部52へと移動す
るとともに、反射光の反射方向が所定角度範囲で変えら
れる。以下、この反射光の角度範囲を振れ角と言う。
【0021】図示の構成では、回転多面鏡5は、モータ
6により図1中反時計回りに一定の速度で回転する。モ
ータ6の回転制御は、制御手段15により行われる。f
θレンズ7は、前記振れ角をカバーする範囲に設置され
ている。回転多面鏡5で反射されたレーザービーム20
の反射光は、その方向が角速度一定で変化するため、こ
のfθレンズ7により、後述する受光面81上で等速と
なるように補正される。また、このfθレンズ7によ
り、回転多面鏡5の各反射面51の面倒れ補正もなされ
る。
【0022】fθレンズ7を経たレーザービーム20
は、後述するビームスプリッタ9にてその一部が透過
し、この透過光21が感光ドラム8の外周面に形成され
た受光面(結像面)81に照射される。回転多面鏡5が
60°回転すると、透過光21が振れ角の範囲で1回振
られ、受光面81上を感光ドラム8の回転軸82方向に
1回走査(主走査)する。この場合、受光面81上で
は、fθレンズ7の作用により、レーザービーム(反射
光22)による走査位置が感光ドラム8の回転軸82方
向に等速度で移動する。
【0023】また、感光ドラム8を例えば図2中の時計
回りに回転することにより、副走査がなされる。回転多
面鏡5を60°回転する毎、すなわち受光面81上で1
回の主走査を行なう毎に、感光ドラム8を1ドット分回
転し、次行での主走査を行なう。従って、回転多面鏡5
が1回転すると、6回の主走査、すなわち副走査方向に
6ドット分の印字に相当する走査がなされる。
【0024】なお、感光ドラム8の回転は、モータ、変
速ギアー等を含む駆動手段16により行われ、該駆動手
段16は、制御手段に15により、感光ドラム8の回転
量および回転のタイミング等が制御される。
【0025】以上のような主走査および副走査を行なう
ことにより、感光ドラム8の外周面には、レーザービー
ムの照射点(ドット)に対応した静電潜像が形成され
る。そして、トナー供給部(図示せず)から感光ドラム
8の外周面に供給されたトナーが、この静電潜像に対応
して吸着され、このトナー像を記録用紙(図示せず)に
転写し、定着することにより、記録用紙への印字がなさ
れる。
【0026】さて、本発明の走査光学系1においては、
fθレンズ7と感光ドラム8との間に、感光ドラム8の
受光面81への光路と、他の光路とに分離するビームス
プリッタ9が設置されている。
【0027】このビームスプリッタ9は、図1に示すよ
うに、レーザービーム20の振れ角をカバーし得る長さ
を有している。このように、ビームスプリッタ9がレー
ザービーム20の振れ角をカバーすることにより、受光
面81上での主走査方向に対するレーザービームのパワ
ーが均一となる。
【0028】ビームスプリッタ9は、図2に示すよう
に、一対の直角三角形のプリズム91、92を接合した
ものであり、その接合面はハーフミラー面93とされて
いる。ハーフミラー面93は、例えば、真空蒸着法に代
表される気相めっき法により形成された単層または多層
コーティングにより構成される。
【0029】図2に示すように、fθレンズ7を経てビ
ームスプリッタ9に入射したレーザービーム20は、ハ
ーフミラー面93においてその一部が透過し、この透過
光21はそのまま直進して感光ドラム8の受光面81に
照射される。一方、ハーフミラー面93において反射さ
れたレーザービームは、図2中の下方へ屈曲して反射光
22を形成する。従って、回転多面鏡5の回転によるレ
ーザービーム20の振れに伴って、ハーフミラー面93
での透過光21により受光面81上での主走査が行われ
るとともに、ハーフミラー面93での反射光22によ
り、受光面81とは異なる位置で後述する同期信号を得
るための走査が行われる。以下、この同期信号を得るた
めの走査を補助走査と言う。
【0030】ハーフミラー面93の透過率(反射率)
は、任意に設定することができるが、受光面81へのレ
ーザービームのパワーダウンと受光素子10の感度とを
考慮して決定される。ただし、この透過率は、ビームス
プリッタ9の長手方向(図1中上下方向)に沿って均一
であるのが好ましい。
【0031】なお、本発明に用いられるビームスプリッ
タとしては、図示のごとき一対のプリズムを接合したも
のに限らず、例えば、ガラス板の表面にコーティングを
施してハーフミラー面を形成したものであってもよい。
また、これらのビームスプリッタに、適宜偏光板を組み
合わせたものでもよい。
【0032】ビームスプリッタ9のハーフミラー面93
での反射光22の光路上の所定位置には、受光素子10
が設置されている。以下、この受光素子10の機能およ
び設置位置について説明する。
【0033】感光ドラム8の受光面81上では、主走査
における走査領域、すなわち記録用紙での印字領域11
が設定され、その一端は、走査開始位置すなわち印字開
始位置12となり、他端は、走査終了位置すなわち印字
終了位置14となる。
【0034】そして、記録用紙(図示せず)への印字の
際には、印字開始位置12を特定し、かつこの位置を副
走査方向に一定とする必要がある。そのため、レーザー
ビームの受光素子10への照射により得られた信号(ま
たは該信号に基づいて発生した信号)を同期信号HSYNC
とし、この同期信号HSYNCから一定時間経過した時を印
字開始位置とする。すなわち、受光素子10は、印字開
始位置12を検出するための同期信号HSYNCを得るため
に設置される。
【0035】従って、受光素子10は、反射光22の光
路上であって、印字開始位置12から印字領域11外の
主走査方向に所定距離S離間した同期信号発生用受光位
置13と光学的に等価な位置に設置される。
【0036】この受光素子10は、受光面81とは異な
る位置である反射光22の光路上に設置されるため、そ
の設置位置に機械的な制約(スペース上の制約)を受け
ず、印字開始位置12と同期信号発生用受光位置13と
の距離Sを限りなく小さくすることができる。これによ
り、受光素子10では、回転多面鏡5の各反射面51に
おいて、面ダレが生じている角部52から相当距離反射
面51の中央方向へ移動した部分、すなわち反射面51
の平面精度が十分に高い部分で反射されたレーザービー
ムが受光されることとなる。その結果、各角部52での
面ダレの不均一さに係らず、受光素子10付近での反射
光22による補助走査速度が回転多面鏡5の全ての反射
面51において一定となり、得られる同期信号HSYNC
タイミングが正確となるため、印字開始位置12の乱れ
(バラツキ)が防止される。
【0037】さらに、距離Sが短縮されることにより、
モータ6の回転ムラ(ジッター)が生じた場合でも、こ
れによる印字開始位置12の乱れが少なくなる。
【0038】用いる受光素子10としては、受光したレ
ーザー光を光電変化し得るものであればいかなるもので
もよく、例えば、フォトダイオードやフォトトランジス
タ等が挙げられる。受光素子10から出力された同期信
号HSYNCは、制御手段15に入力され、印字開始位置1
2の特定に利用される。
【0039】図3は、レーザー光源3の点灯タイミング
と印字開始位置12を検出するための同期信号との関係
を示すタイミングチャートである。同図に示すように、
同期信号発生用受光位置13の前後においてレーザー光
源3を所定時間点灯し、ビームスプリッタ9での反射光
22による補助走査を行なう。これにより、受光素子1
0にて反射光22が受光され、同期信号HSYNCが出力さ
れる。なお、同期信号発生用受光位置13の前後におけ
るレーザー光源3の点灯タイミングは、例えば、前回の
主走査における後述の印字終了位置14の検出に基づい
て決定される。
【0040】制御手段15により、同期信号HSYNCを検
出するとともに、例えば同制御手段15に内蔵されたタ
イマー(図示せず)により、受光面81上でのレーザー
ビームの照射点が主走査方向に距離Sだけ移動する時間
を予め設定しておき、同期信号HSYNCの検出時からこの
タイマー設定時間が経過した時点を印字開始位置12と
する。以後は、印字領域11において、ビームスプリッ
タ9の透過光21による主走査を行ないつつ、同制御手
段15のメモリー(図示せず)に記憶された印字データ
に従って、レーザー光源3の点灯/消灯を行ない、所望
のドットを形成する。
【0041】印字終了位置14に到達したら、レーザー
光源3を消灯し、感光ドラム8を1ドット分回転し、前
記と同様の手順で補助走査および主走査を行なう。
【0042】図4は、本発明の走査光学系をレーザービ
ームプリンタの走査光学系に適用した場合の他の構成例
を示す平面図、図5は、図4に示す走査光学系の側面図
である。なお、図5では、光源部2、制御手段15およ
び駆動手段16が省略されている。
【0043】これらの図に示す走査光学系1’は、ビー
ムスプリッタ9’が、回転多面鏡5とfθレンズ7との
間に設置されており、これに対応して、受光素子10
が、ビームスプリッタ9’のハーフミラー面93での反
射光22の光路上であって、印字開始位置12から印字
領域11外の主走査方向に所定距離S離間した同期信号
発生用受光位置13と光学的に等価な位置に設置されて
いる。その他の構成については、前記走査光学系1と同
様である。
【0044】この走査光学系1’では、ビームスプリッ
タ9’は、前記と同様レーザービーム20の振れ角をカ
バーし得るように設置されるが、前記走査光学系1に比
べ回転多面鏡5により近い位置に設置されるため、ビー
ムスプリッタ9’の長さがより短くてよいという利点が
ある。
【0045】なお、図示しないが、前記各走査光学系
1、1’において、反射光22の光路上に1または2以
上のミラーやプリズム等を設け、反射光22の光路を所
望に屈曲させてもよい。このような構成とすることによ
り、受光素子10をより適した箇所に設置することがで
きる等、光路設計上有利であり、例えばデッドスペース
の減少等による走査光学系の小型化が図れる。
【0046】本発明において、受光素子10は、反射光
22の光路上に、反射光の補助走査方向(ビームスプリ
ッタ9、9’の長手方向)に沿って複数個設けてもよ
い。例えば、前記と同様の印字開始位置12検出用の同
期信号を得るための第1の受光素子10と、印字終了位
置14検出用の同期信号を得るための第2の受光素子
(図示せず)とを設けることができる。
【0047】この場合、第2の受光素子は、ハーフミラ
ー面93での反射光22の光路上であって、例えば、印
字終了位置14から印字領域11外の主走査方向に所定
距離離間した位置と光学的に等価な位置に設置すること
ができる。また、ハーフミラー面93での反射光22の
光路上であって、印字領域11内の所定位置と光学的に
等価な位置に受光素子を設けてもよい。また、このよう
な受光素子の用途は、同期信号、特に印字開始位置検出
用の同期信号を得るためのものに限定されない。
【0048】以上、本発明の走査光学系を図示の構成例
に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるも
のではなく、特に、走査光学系を構成する光学部品の種
類や配置、レーザービームによる主走査や補助走査に至
る光路のパターン等は任意に選択、設定することができ
る。
【0049】また、本発明の走査光学系は、レーザービ
ームプリンタやレーザーフォトプロッタのごとき記録
(書き込み)に用いる走査光学系のみならず、例えば、
バーコードリーダ、イメージリーダのような各種読み取
り走査光学系に適用することもできる。
【0050】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の走査光学系
によれば、レーザービームの走査位置のバラツキ、特
に、回転多面鏡の加工精度や回転ムラによるレーザービ
ームの走査開始位置のバラツキを防止することができ、
本発明をレーザービームプリンタの走査光学系に適用し
た場合には、印字開始位置の乱れを有効に防止し、良好
な印字品質を得ることができる。
【0051】また、ビームスプリッタは、回転多面鏡と
受光面との間に設けられるため、走査光学系の大型化を
招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の走査光学系の構成例を示す平面図であ
る。
【図2】図1に示す走査光学系の側面図である。
【図3】レーザー光源の点灯タイミングと同期信号との
関係を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の走査光学系の他の構成例を示す平面図
である。
【図5】図4に示す走査光学系の側面図である。
【図6】従来の走査光学系の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
1、1’ 走査光学系 2 光源部 3 レーザー光源 4 コリメートレンズ 5 回転多面鏡 51 反射面 52 角部 6 モータ 7 fθレンズ 8 感光ドラム 81 受光面 82 回転軸 9、9’ ビームスプリッタ 91、92 プリズム 93 ハーフミラー面 10 受光素子 11 印字領域 12 印字開始位置 13 同期信号発生用受光位置 14 印字終了位置 15 制御手段 16 駆動手段 20 レーザービーム 21 透過光 22 反射光 30 受光素子 31 レーザービーム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザービームを発する光源部と、該光
    源部からのレーザービームを所定角度範囲で方向を変え
    て反射する回転多面鏡と、回転する前記回転多面鏡で反
    射されたレーザービームを受光する受光面と、該受光面
    上でのレーザービームの走査に際しその走査位置を検出
    するための少なくとも1つの受光素子とを有する走査光
    学系において、 前記回転多面鏡と前記受光面との間に、レーザービーム
    の前記所定角度範囲をカバーし得るビームスプリッタを
    設置し、該ビームスプリッタにより前記受光面への光路
    と、他の光路とに分離し、前記他の光路上に前記受光素
    子を設置したことを特徴とする走査光学系。
  2. 【請求項2】 前記回転多面鏡と前記受光面との間に、
    fθレンズが設置され、前記ビームスプリッタは、前記
    fθレンズと前記受光面との間に設置されている請求項
    1に記載の走査光学系。
  3. 【請求項3】 前記回転多面鏡と前記受光面との間に、
    fθレンズが設置され、前記ビームスプリッタは、前記
    回転多面鏡と前記fθレンズとの間に設置されている請
    求項1に記載の走査光学系。
  4. 【請求項4】 前記受光素子は、前記受光面上のレーザ
    ービームの走査開始位置を検出するためのものである請
    求項1ないし3のいずれかに記載の走査光学系。
  5. 【請求項5】 前記受光素子は、前記受光面上のレーザ
    ービームの走査開始位置に近接した位置と光学的に等価
    な位置に設置されている請求項1ないし3のいずれかに
    記載の走査光学系。
JP4349701A 1992-12-02 1992-12-02 走査光学系 Pending JPH06175054A (ja)

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JP4349701A JPH06175054A (ja) 1992-12-02 1992-12-02 走査光学系

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JP4349701A Pending JPH06175054A (ja) 1992-12-02 1992-12-02 走査光学系

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JP (1) JPH06175054A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0967458A2 (de) 1998-06-26 1999-12-29 Sick AG Optoelektronischer Sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0967458A2 (de) 1998-06-26 1999-12-29 Sick AG Optoelektronischer Sensor
EP0967458B2 (de) 1998-06-26 2015-04-15 Sick Ag Optoelektronischer Sensor

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