JPH0659209A - 対称過受光型ポリゴンレーザスキャナ - Google Patents

対称過受光型ポリゴンレーザスキャナ

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JPH0659209A
JPH0659209A JP5152360A JP15236093A JPH0659209A JP H0659209 A JPH0659209 A JP H0659209A JP 5152360 A JP5152360 A JP 5152360A JP 15236093 A JP15236093 A JP 15236093A JP H0659209 A JPH0659209 A JP H0659209A
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JP
Japan
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mirror
laser
polygon
polygon mirror
symmetrical
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JP5152360A
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David Kessler
ケスラー ディビッド
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Eastman Kodak Co
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Eastman Kodak Co
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    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10S359/00Optical: systems and elements
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 レーザ走査装置16は、光軸18と、ビーム
を生成するレーザビーム成形器20と、複数の鏡切面2
6を有する回転ポリゴンミラー24とを有する。前記ビ
ームは、前記回転ポリゴンミラー24の方向に向けら
れ、前記鏡切面26のうちの少なくとも1面を完全に満
たし、隣接する鏡切面上に溢れる。この鏡切面からの反
射ビームは、光軸18に対して対称的に走査される。 【効果】 レーザによりビームを生成し、前記ビームを
ポリゴンミラーの鏡切面の1面又は1面以上に照射し、
かつ、前記鏡切面からの反射ビームを前記レーザの光軸
に対して対称的な領域とすることにより、前記レーザビ
ームのポリゴンミラーからの反射ビームを効率良く取り
出し、光路全体での光損失を小さくし、さらに、走査光
学素子の設計を容易とし、低価格な対称過受光型ポリゴ
ンレーザスキャナを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリゴンミラー付きレ
ーザスキャナに関し、特に、レーザ光の光路での光損失
の少ないポリゴンミラー付きレーザスキャナに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、ポリゴンミラー付きレーザスキャナは、多くの場
合、不足受光型(underfilled )ポリゴンを使用してい
る。不足受光型ポリゴンとは、ポリゴンミラーに入射す
るビームが、ポリゴンの個々の切面より小さいことを意
味する。ポリゴンが回転している間、切面上のビーム位
置は、ビームが切面縁部に到達するまで変わり続け、切
面縁部に到達した時点でレーザは停止し、ビームが次の
切面に移るまで一定時間待機する。従って、使用可能な
印刷時間(デューティサイクル)は、100%以下であ
り、一般には60%乃至70%の範囲内である。レーザ
プリンタはまた、多くの場合、非対称である。つまり、
入射ビームのビーム成形光学素子が走査光学素子を妨げ
ることがないように、ビームは多少大きな角度でポリゴ
ンに入ってくる。
【0003】日本特許公開公報第60−233616号
は、不足受光型対称(underfilledsymmetrical )ポリ
ゴンプリンタを開示している。このプリンタは、入射ビ
ームと走査ビームを効果的に分離する手段として、光デ
ィスク等の分野ではよく知られている偏光法を用いてい
る。そして、ポリゴンのサイズと回転速度とが同じ場合
にポリゴンの切面数を増やす手段として、対称プリンタ
を開示し、それにより、毎秒ごとのライン数を単位とし
た書き出し速度を効果的に上げている。切面の大きさは
投射された入射ビームにより決定されるので、対称的な
配置をとることにより、ポリゴン切面は従来よりも小さ
いものを使用することが可能になる。
【0004】この方法の装置を、従来技術の図1に示
す。レーザ12からの発散ビームは、レンズ13で平行
にされ、更に、円柱レンズ14で集光された後、S偏光
されたビームとして偏光ビームスプリッタ10に入る。
入射した光ビームは、ビームスプリッタ10の中で90
°偏向され、ポリゴンミラー8の方向に向けられる。ビ
ームスプリッタ10から直線偏光したビームは、4分の
1波長板9の中で円偏光したビームに形成され、ポリゴ
ン8の偏向ミラー表面に入る。ポリゴンミラー8の偏向
鏡表面で反射したビームは、4分の1波長板9を通って
P偏光されたビームに形成され、偏光ビームスプリッタ
10を通り、映像集束光学システム11に入って、ドラ
ム7を走査する。即ち、ポリゴンミラー8で走査された
ビームが、光軸15に対称であるという点で、このシス
テムは対称である。
【0005】米国特許第4796962号は、ページ方
向に入射ビームを変位することにより、対称不足受光型
(symmetrical underfilled )スキャナをつくる方法を
開示している。対称不足受光型レーザプリンタは、米国
特許第4284994号の中で開示されているが、この
特許はペリカルスプリッタの使用により獲得されたもの
である。理論上ロスがない偏光ビームスプリッタに比べ
て、ペリカルスプリッタは、ビームの約75%までとい
う多大なロスが欠点である。
【0006】図2は、配置が異なる場合の従来技術にお
けるデューティサイクルの関数としてのポリゴンミラー
の直径寸法をグラフに表している。非対称の配置では走
査の中心地点で入射ビームと出力ビームの間に90°の
角度ができる。ビームの半値全幅出力(FWHP)は軸
の中点では33.2ミクロンである。デューティサイク
ル0.7、切面数8の非対称不足受光型のポリゴンミラ
ーの直径寸法は、84.2mmであり、一方、デューテ
ィサイクル0.7の対称不足受光型のポリゴンミラーの
直径寸法は59.5mmである。また、切面数をさらに
多い10個とし、ポリゴンミラーの直径寸法は前記他の
2個のポリゴンミラーとほぼ等しい92.9mmとす
る。
【0007】過受光型(overfilled)ポリゴンには幾つ
か欠点があるので、ポリゴンミラー付きレーザスキャナ
は、多くの場合、不足受光型ポリゴンを使用するのが一
般的である。過受光型ポリゴンの欠点の一つは、過受光
型ポリゴンは入射ビームの出力のうちの一部しか使わな
いため、不足受光型ポリゴンと比べて、より出力の大き
いレーザを使わなくてはならないということである。も
う一つの欠点は、過受光型ポリゴンプリンタの走査ビー
ムの直径は入射するラージビーム(large beam)とその
切面の断面積により決定されるということである。これ
はつまり、走査ビームの直径は、入射ビームと走査ビー
ムの間にできた角度の余弦に比例するということであ
る。走査方向における中間点でのビーム寸法は、ポリゴ
ンのビームの直径に反比例するので、ビーム寸法もまた
余弦により決まる。非対称過受光型ポリゴンシステムに
とって、これは厳しい問題である。過受光型プリンタの
更なる欠点は、幅の大きいインプットビームが均一でな
いことにより、出力低下が引き起こされることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
のうち1個以上を解決することを目指している。簡単に
要約すれば、本発明の一態様に拠ると、レーザ走査装置
は、ビームを生成するレーザ光源と、複数の切面を有す
る回転ポリゴンミラーと、前記ビームが前記切面のうち
少なくとも1面を完全に満たすと共に隣接した切面にも
溢れ出るように、前記ビームを前記ポリゴンミラーの方
向へ向ける手段とを備え、更に、前記ビームが前記回転
ポリゴンミラーから反射され、この反射ビームが前記レ
ーザ光源の光軸に対して対称的に位置決めされることを
特徴とする。
【0009】本発明の目的、特徴、及び利点は、添付図
面を参照して、以下の好ましい実施例の詳細な説明及び
前記特許請求の範囲から、より一層明確に理解されよ
う。
【0010】
【作用】本発明において、レーザによりビームを生成
し、前記ビームをポリゴンミラーの鏡切面の1面又は1
面以上に照射し、かつ、前記鏡切面からの反射ビームを
前記レーザの光軸に対して対称的な領域とすることが可
能である。
【0011】
【実施例】図3を参照すると、レーザ走査装置16は、
光軸18を有する。レーザビーム成形器20は、走査方
向に幅が大きいビームを生成する。ビームは、偏光ビー
ムスプリッタ22とリターダ23の方向に向けられる。
ビームの一部は、複数の鏡切面26を有するポリゴンミ
ラー24に向けられる。入射ビームは、鏡切面のうち少な
くとも1面を、好ましくは3面を、完全に満たし得るだ
けの幅を有する。ビームはポリゴンミラー24から反射
されるが、この反射は、走査された反射ビームが光軸1
8に対して対称となり、装置を過受光状態で、且つ対称
となるように行われる。
【0012】反射ビームは、偏光ビームスプリッタ22
及びリターダ(retarder)23により、今度は像平面2
8の方へ向けられる。反射ビームは、先ず、第一の円柱
形走査レンズ30及び第二の円柱形走査レンズ32の方
へ向けられ、次に、シリンダ鏡34を通って折り返し鏡
36に至り、更に、ウィンドウ38に向かう。ウィンド
ウ38を出たビームは、像平面28に達する。像平面2
8は、例えば、光伝導ドラムから成る。折り返し鏡36
から反射したビームは、円柱形走査レンズ30、32か
らシリンダ鏡34に向けられたビームの光路を遮断する
ことがある。
【0013】本発明の一つの重要な側面は、過受光対称
構成のプリンタにおけるその効用にある。過受光によ
り、幅の大きいビームがポリゴンミラー24に向けら
れ、ポリゴンミラー24の少なくとも1面の鏡切面好ま
しくは3つの鏡切面を覆うことになる。このような過受
光状態に必要なポリゴンの寸法は、ビームが常に鏡切面
26上に入射するので、不足受光状態のそれに比べると
ずっと小さい。また、ビームが一つの鏡切面から次の鏡
切面へ移動する際に時間を要しない。走査ビームは本質
的に、一切面から反射した入射ビームの一部である。
【0014】ここで図4に示した如く、切面数8、デュ
ーティサイクル0.7の時、ポリゴンミラーの直径寸法
は16.2mmである。この切面数8、デューティサイ
クル0.7の条件で、不足受光対称構造におけるポリゴ
ンミラーの直径寸法は、図2によると59.5mmであ
る。不足受光型から過受光型とした時のポリゴンミラー
の直径寸法の縮小の程度は、 1/(1−デューティサイクル) である。
【0015】ポリゴンミラーの直径寸法の縮小はまた、
光軸18に沿った鏡切面の変位を減じることにより、走
査光学素子の設計を簡単なものにすると共に、ポリゴン
ミラーのピラミッド補正のために焦点深度をより大きく
する。また、走査は光軸に対して対称に行われるので、
走査光学素子の設計はより容易で、低価格なものになり
得る。
【0016】一般に、過受光型ポリゴンの不利な点は、
入射ビームのパワーの一部しか使用しないので、不足受
光型ポリゴンと比べて、より出力の大きいレーザを必要
とすることである。しかしながら、ダイオードレーザの
出力が十分に大きく、ロスが生じても、エレクトロフォ
トグラフィックやフォトグラフィックの感光性の媒体に
とって許容される程度のものであるので、本発明に関し
ては、重要な問題ではない。
【0017】過受光型ポリゴンプリンタの走査ビーム径
は、入射した幅の大きいビームの断面積とその切面とに
より決定される。これは、ビーム径が、入射ビームと走
査ビームの間にできる角の余弦に比例する、ことを意味
する。走査方向における中点でのビーム寸法は、ポリゴ
ンのビーム径に反比例するので、同様に余弦を用いて表
すことができる。これは非対称過受光型ポリゴンシステ
ムにおいては深刻な問題であるが、本発明の過受光型対
称システムの場合、余弦が小さいため、ビーム寸法の変
化は大きな問題ではない。例えば、デューティサイクル
0.6のときの10切面ポリゴンは、余弦が0.982
となり、入射ビームが均一と仮定すると、ビーム寸法の
変化は僅かに1.8%となる。
【0018】一般に、出力低下は過受光型プリンタの欠
点であるが、非対称型と比べて、本発明に係る対称過受
光型ポリゴンにおいては、問題は遥かに軽減される。外
接直径29.6mm、デューティサイクル0.6の10
切面のプリンタにおいて、対称構成の出力低下は、半径
13.1mmのl/e2 ガウシアン入射ビームの場合、
8.2%である。この出力低下は、入射ビームを適当に
成形することにより、或いはレーザを変調して補正する
ことにより、更に減少させることができる。
【0019】本発明を、特に好ましい実施例に関して説
明してきたが、本発明から逸脱することなく、種々の変
更をなすことができ、また、好ましい実施例の要素を他
の同等物に代替し得ることは、当業者には理解されよ
う。例えば、本発明の画期的な特徴は、日本特許公開公
報第60−233616号により提示されている4分の
1波長板を換えていることである。また、ポリゴンミラ
ー24の回転角度及びリターダ23の減速度を適当な値
とすることにより、過受光システムの問題点である走査
角に伴う出力低下を補償することができる。加えて、本
発明の本質的な教示から逸脱することなく、特定の状況
及び材料に本発明の教示を適合させるために、種々の変
形を行ってもよい。
【0020】かくして、複数の鏡切面26を備えたポリ
ゴンミラー24と光軸18とを有するレーザ走査装置1
6を動作させるための装置が開示されたことを理解され
たい。本装置は、光線を生成するレーザ光源と、この光
線をポリゴンミラー24に向けて鏡切面の少なくとも1
面を完全に満たし、更に隣接した鏡切面にも溢れ出るよ
うにするための手段とを有する。ビームは、ポリゴンミ
ラー24から反射し、反射したビームは、光軸18に対
して対称的な位置をとる。
【0021】前述の説明から明らかなように、本発明の
実施例は、図示例の特定の細部に限定されるものではな
い。従って、別の変形及び応用が当業者にとって可能で
あることは当然に予期し得る。故に、前記特許請求の範
囲は、本発明の真の精神及び範囲から逸脱しないような
変形及び応用を全て包含するものである。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において、
レーザによりビームを生成し、前記ビームをポリゴンミ
ラーの鏡切面の1面又は1面以上に照射し、かつ、前記
鏡切面からの反射ビームを前記レーザの光軸に対して対
称的な領域とすることにより、前記レーザビームのポリ
ゴンミラーからの反射ビームを効率良く取り出し、光路
全体での光損失を小さくし、さらに、走査光学素子の設
計を容易とし、低価格な対称過受光型ポリゴンレーザス
キャナを実現する対称過受光型ポリゴンレーザスキャナ
の提供を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポリゴンミラーを使用した従来技術の光学走査
装置の概略斜視図である。
【図2】従来例の過受光型及び不足受光型のポリゴンミ
ラーのデューティーサイクルとポリゴンミラーの直径寸
法との関係を示す図である。
【図3】本発明の実施例に係るポリゴンミラーを有する
レーザスキャナの概略斜視図である。
【図4】本発明の実施例に係るポリゴンミラーのデュー
ティーサイクルとポリゴンミラーの直径寸法との関係を
示す図である。
【符号の説明】
16 レーザ走査装置 18 光軸 20 レーザビーム成形器 22 偏光ビームスプリッタ 23 リターダ 24 ポリゴンミラー 26 鏡切面 28 像平面 30,32 円柱形走査レンズ 34 シリンダ鏡 36 折り返し鏡 38 ウィンドウ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光軸を有するレーザ走査装置であって、 ビームを生成するレーザ光源と、 複数の鏡切面を有する回転ポリゴンミラーと、 前記ビームが前記鏡切面のうち少なくとも1面を完全に
    満たすと共に隣接した鏡切面にも溢れ出るように、前記
    ビームを前記ポリゴンミラーの方向へ向ける手段と、 を備え、 更に、前記ビームが前記回転ポリゴンミラーから反射さ
    れ、この反射ビームが前記光軸に対して対称的に位置決
    めされる、 ことを特徴とするレーザ走査装置。
JP5152360A 1992-06-24 1993-06-23 対称過受光型ポリゴンレーザスキャナ Pending JPH0659209A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/903,386 US5278691A (en) 1992-06-24 1992-06-24 Symmetrical overfilled polygon laser scanner
US903,386 1992-06-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0659209A true JPH0659209A (ja) 1994-03-04

Family

ID=25417419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5152360A Pending JPH0659209A (ja) 1992-06-24 1993-06-23 対称過受光型ポリゴンレーザスキャナ

Country Status (3)

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US (1) US5278691A (ja)
EP (1) EP0575988A1 (ja)
JP (1) JPH0659209A (ja)

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