JPH0672980B2 - Optical scanning device - Google Patents

Optical scanning device

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JPH0672980B2
JPH0672980B2 JP60234903A JP23490385A JPH0672980B2 JP H0672980 B2 JPH0672980 B2 JP H0672980B2 JP 60234903 A JP60234903 A JP 60234903A JP 23490385 A JP23490385 A JP 23490385A JP H0672980 B2 JPH0672980 B2 JP H0672980B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明はレーザー光等をミラーの回転によって走査する
ようにした光走査装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an optical scanning device which scans a laser beam or the like by rotating a mirror.

[発明の背景技術] 一般に、画像記録装置はレーザー発振器から発振したレ
ーザー光を音響光学変調器(AOM)等の変調器で変調
し、変調されたレーザー光をガルバーミラーや回転多面
鏡等の光走査装置で主走査方向に偏向し、fθレンズ等
の結像レンズを介して記録部材上に像を結像していくの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION In general, an image recording apparatus modulates laser light oscillated from a laser oscillator with a modulator such as an acousto-optic modulator (AOM), and modulates the modulated laser light into light from a galber mirror or a rotating polygon mirror. It is deflected in the main scanning direction by the scanning device, and an image is formed on the recording member via an imaging lens such as an fθ lens.

[背景技術の問題点] 光走査装置としてのガルバーミラーは、ミラーを往復回
転させることによりレーザー光を偏向するものである。
[Problems of Background Art] A galver mirror as an optical scanning device deflects laser light by rotating the mirror back and forth.

ガルバーミラーはミラーの1面だけを利用してレーザー
光を偏向するため、該ミラーの面倒れ誤差の補正が容易
であり、光走査装置を小型,軽量,安価にできるという
利点がある。
Since the galber mirror deflects the laser light using only one surface of the mirror, it is easy to correct the surface tilt error of the mirror, and there is an advantage that the optical scanning device can be made small, lightweight and inexpensive.

しかしその反面、ミラーを往復回転してレーザー光を偏
向するため走査周期が遅く、走査周期が上がるに従いイ
ナーシャやミラー面に受ける空気抵抗が増大し、ミラー
駆動部に負担をかけるので走査周期は自ずと制限されて
しまう。
However, on the other hand, since the mirror is reciprocally rotated to deflect the laser light, the scanning cycle is slow, and as the scanning cycle increases, the inertia and the air resistance received on the mirror surface increase, which imposes a burden on the mirror drive section, and therefore the scanning cycle naturally occurs. You will be limited.

また、往復回転時に空気抵抗によって、ミラー面の両端
部分に埃が付着し反射率に影響を及ぼすという問題が生
じている。
Further, during reciprocating rotation, air resistance causes dust to adhere to both ends of the mirror surface, which affects the reflectance.

そこで、最近では走査周期を高速化するために上記ガル
バーミラーの替わりとして回転多面鏡が使用されてい
る。
Therefore, recently, in order to speed up the scanning cycle, a rotary polygon mirror is used instead of the galver mirror.

該回転多面鏡は端面が平坦かつ正多角形である直角柱状
に形成されていて、側面を反射面としており回転に伴っ
てレーザー光を偏向する。
The rotary polygonal mirror is formed into a right-angled prism whose end face is flat and has a regular polygonal shape, and the side face serves as a reflecting surface, which deflects the laser light as it rotates.

しかしながら、回転多面鏡を各反射面についての面倒れ
誤差を補正しなければならず、面倒れ誤差を補正するた
めにシリンドリカルレンズ等の光学系を設定したり、回
転多面鏡の反射面に入射するレーザー光の入射角を各反
射面毎に補正する補正手段等が必要であった。
However, it is necessary to correct the surface tilt error of each reflecting surface of the rotating polygon mirror, and to set the optical system such as a cylindrical lens in order to correct the surface tilt error, or to enter the reflecting surface of the rotating polygon mirror. A correction means or the like for correcting the incident angle of the laser light for each reflecting surface is required.

また、ガルバーミラーと同様に各反射面が受ける空気抵
抗によって、各反射面の両端部分に埃が付着したり、両
端部分が損傷したりして走査に影響を及ぼすという問題
や、回転多面鏡自体の重量が重く取り扱いが難しく、価
格も高価であるという問題がある。
In addition, as in the case of the galber mirror, due to the air resistance received by each reflecting surface, dust adheres to both ends of each reflecting surface or both ends are damaged, which affects scanning, and the rotating polygon mirror itself. Has a problem that it is heavy, difficult to handle, and expensive.

[発明の目的] 本発明の目的は、回転時において反斜面の受ける空気抵
抗を少なくし、高速に回転できると共に、安定した走査
ができるようにした光走査装置を提供するものである。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of performing stable scanning while reducing the air resistance received on the anti-slope during rotation, enabling high-speed rotation.

[発明の概要] 本発明は、円のほぼ中心に回転軸を有する円柱状の光学
部材であって、該光学部材の回転軸と平行で、かつ、円
の直径に沿った断面に反射層が形成され、該反射層が微
小間隔をあけ全反射作用を利用した反射層であることを
特徴とする光走査装置を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a cylindrical optical member having a rotation axis substantially at the center of a circle, wherein a reflective layer is provided on a cross section parallel to the rotation axis of the optical member and along the diameter of the circle. The present invention provides an optical scanning device, characterized in that the reflective layer is a reflective layer that uses a total reflection effect with a small interval.

[発明の実施例] 第1図は従来の光走査装置の製造過程の一例を説明する
概略図である。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a schematic view illustrating an example of a manufacturing process of a conventional optical scanning device.

第1図(a)のように、円柱状の透明な光学部材1を直
径2に沿って切断する。
As shown in FIG. 1A, a cylindrical transparent optical member 1 is cut along a diameter 2.

そして、第1図(b)のように、2つに切断された光学
部材3,4の少なくとも一方の切断面に、該切断面に入射
したレーザー光が全て反射するような反射物質を蒸着、
または反射薄膜シートを貼付することによって反射層5
を形成する。
Then, as shown in FIG. 1 (b), at least one cut surface of the optical members 3 and 4 cut into two is vapor-deposited with a reflective material such that all laser light incident on the cut surface is reflected,
Alternatively, by attaching a reflective thin film sheet to the reflective layer 5
To form.

しかるのち第1図(c)のように、光学部材3,4の各切
断面をそれぞれ合致させることにより、反射層5を内在
した光走査装置6を形成する。
Then, as shown in FIG. 1C, the optical scanning devices 6 having the reflective layer 5 therein are formed by aligning the cut surfaces of the optical members 3 and 4, respectively.

こうして、該光走査装置6は円の中心に設けた回転軸で
一方向に回転させることにより、回転多面鏡等と比較し
て、光走査装置6の形状が円柱状をしているので、光走
査装置6が受ける空気抵抗の影響が無く高速に回転させ
ることができ、更に、埃などが付着せず安定した走査を
行なうことができる。
In this way, the optical scanning device 6 is rotated in one direction by the rotating shaft provided at the center of the circle, so that the optical scanning device 6 has a columnar shape as compared with a rotating polygon mirror or the like. The scanning device 6 can be rotated at a high speed without being affected by the air resistance, and further, stable scanning can be performed without dust and the like being attached.

第2図は前記光走査装置6を用いた画像記録装置の一例
を示す構成図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of an image recording apparatus using the optical scanning device 6.

図において、6は第1図で説明した光走査装置、11は光
走査装置6を駆動する駆動部、12は半導体レーザ発振
器、13,14はシリンドリカルレンズ、15はfθレンズ等
の結像レンズ、16はミラー、17は記録部材である。
In the figure, 6 is the optical scanning device described in FIG. 1, 11 is a drive unit for driving the optical scanning device 6, 12 is a semiconductor laser oscillator, 13 and 14 are cylindrical lenses, 15 is an imaging lens such as an fθ lens, Reference numeral 16 is a mirror, and 17 is a recording member.

尚、レーザー光源として半導体レーザーを用いた場合に
ついて説明するが、ガスレーザー等を用いてもかまわな
い。但し、この場合には音響光学変調器(AOM)やビー
ム形状整形用の光学系が適宜必要である。
The case where a semiconductor laser is used as the laser light source will be described, but a gas laser or the like may be used. However, in this case, an acousto-optic modulator (AOM) and an optical system for beam shape shaping are required as appropriate.

半導体レーザー発振器12より発振したレーザー光はシリ
ンドリカルレンズ13,14を介して光走査装置6に入射す
る。
Laser light oscillated from the semiconductor laser oscillator 12 enters the optical scanning device 6 via the cylindrical lenses 13 and 14.

レーザー光は光走査装置6の光学部材を透過し反射層5
で反射する。そして、該レーザー光は結像レンズ15,ミ
ラー16を介して記録部材17上に像を結像していく。
The laser light passes through the optical member of the optical scanning device 6 and is reflected by the reflection layer 5.
Reflect on. Then, the laser light forms an image on the recording member 17 via the imaging lens 15 and the mirror 16.

第3図(a),(b)は、第2図に示した画像記録装置
におけるビーム断面形状(図中の斜線部)を示した平面
図及び側面図である。尚、説明上、反射層5以後を直線
展開した図で示す。
3 (a) and 3 (b) are a plan view and a side view showing a beam cross-sectional shape (hatched portion in the drawing) in the image recording apparatus shown in FIG. For the sake of explanation, the drawing after the reflective layer 5 is shown in a linear development.

第3図(a)の平面図において、半導体レーザー発振器
12より所定の広がり角をもって出射したレーザー光はシ
リンドリカルレンズ13に入射する。
In the plan view of FIG. 3 (a), a semiconductor laser oscillator
Laser light emitted from 12 with a predetermined spread angle enters a cylindrical lens 13.

しかし、シリンドリカルレンズ13は全くレンズの作用を
現わさないと考えてよいので、該レーザー光はそのまま
直進しシリンドリカルレンズ14で発散し光走査装置6の
側面に入射する。
However, since it can be considered that the cylindrical lens 13 does not act as a lens at all, the laser beam goes straight as it is, diverges by the cylindrical lens 14, and enters the side surface of the optical scanning device 6.

光走査装置6は円柱状の光学部材によって構成している
ため、一種のシリンドリカルレンズの働きをし該光走査
装置6によって平行なレーザー光となって偏向される。
Since the optical scanning device 6 is composed of a cylindrical optical member, it functions as a kind of cylindrical lens and is deflected by the optical scanning device 6 as parallel laser light.

以後、レーザー光の断面は円形となり、結像レンズ15に
よって記録部材17上に結像される。
After that, the laser light has a circular cross section and is imaged on the recording member 17 by the imaging lens 15.

また、第3図(b)の側面図において、半導体レーザー
発振器12より発振したレーザー光はシリンドリカルレン
ズ13によって、平行なレーザー光となりシリンドリカル
レンズ14を介して光走査装置6に入射する。
Further, in the side view of FIG. 3B, the laser light oscillated from the semiconductor laser oscillator 12 becomes parallel laser light by the cylindrical lens 13 and enters the optical scanning device 6 via the cylindrical lens 14.

側面においてシリンドリカルレンズ14及び光走査装置6
は全くレンズの作用を現わさないので、該レーザー光は
平行のまま結像レンズ15に入射し、記録部材17上に結像
される。
Cylindrical lens 14 and optical scanning device 6 on the side surface
Does not act as a lens at all, the laser light is incident on the imaging lens 15 while being parallel and is imaged on the recording member 17.

尚、第3図において光走査装置6より出射したレーザー
光の断面形状は円形状であるが、光走査装置6から出射
したレーザー光が平行光であればレーザー光の断面形状
は任意にすることができる。
In FIG. 3, the cross-sectional shape of the laser light emitted from the optical scanning device 6 is circular, but if the laser light emitted from the optical scanning device 6 is parallel light, the cross-sectional shape of the laser light may be arbitrary. You can

これにより、記録部材17上におけるレーザー光の断面形
状は適宜光学系を介すことにより任意に変更することが
できる。
Thereby, the cross-sectional shape of the laser beam on the recording member 17 can be arbitrarily changed by appropriately passing the optical system.

次に本発明による光走査装置の実施例を、その製造過程
の一例を示す第4図を用いて説明する。
Next, an embodiment of the optical scanning device according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 showing an example of the manufacturing process thereof.

第4図(a)のように、円柱状の光学部材1を直径2に
沿って切断する。
As shown in FIG. 4A, the cylindrical optical member 1 is cut along the diameter 2.

そして、第4図(b)のように、所定の間隔をとるため
枠状に形成した厚さpのスペーサ7を2つに切断した透
明な光学部材3,4の切断面で挟持して合致する。
Then, as shown in FIG. 4 (b), the spacer 7 having a thickness p formed in a frame shape to have a predetermined space is sandwiched by the cut surfaces of the transparent optical members 3 and 4 which are cut into two, and they are matched with each other. To do.

こうして、第4図(c)のように、厚さpのスペーサ7
によって離された光学部材3,4の切断面を反射層8とす
る。
Thus, as shown in FIG. 4C, the spacer 7 having the thickness p is formed.
The cut surfaces of the optical members 3 and 4 separated by are used as the reflection layer 8.

上記光走査装置9の反射層8は、光の全反射作用を利用
することによりレーザー光を偏向するものである。
The reflection layer 8 of the optical scanning device 9 deflects laser light by utilizing the total reflection effect of light.

つまり、反射層8における臨界角をθとすると、第5
図(a)に示すようにレーザー光Dの反射層8への入射
角が0〜θ(θ<θ)のとき、レーザー光Dは該
反射層8を透過し、第5図(b)に示すようにレーザー
光Dの反射層8への入射角が θ以上のとき、レーザ
ー光Dは該反射層8で全反射するのである。
That is, if the critical angle in the reflective layer 8 is θ 2 ,
When the angle of incidence on the reflective layer 8 of the laser beam D as shown in FIG. (A) is 0~θ 1 (θ 1 <θ 2 ), the laser beam D passes through the reflective layer 8, 5 ( As shown in b), when the incident angle of the laser beam D on the reflective layer 8 is θ 2 or more, the laser beam D is totally reflected by the reflective layer 8.

尚、臨界角はスペーサ7に形成された厚さpの間隔を形
成する物質(上記例では空気)を適宜変えることにより
変化する。
The critical angle is changed by appropriately changing the substance (air in the above example) that forms the interval of the thickness p formed on the spacer 7.

これにより、第6図(a)に示すように反射物質を蒸着
または反射薄膜を貼付して反射層5を形成した第1図の
光走査装置6の場合、記録部材17上の走査長Lに対しレ
ーザー光の照射によって画像の書込みタイミングを検出
する原点検出器25を走査するため、該走査長Lよりも実
際の走査長は長くなり、結像レンズ15は該走査を許容す
る直径l1のレンズとなる。
As a result, in the case of the optical scanning device 6 of FIG. 1 in which the reflective layer 5 is formed by depositing a reflective material or attaching a reflective thin film as shown in FIG. On the other hand, since the origin detector 25 which detects the writing timing of the image is scanned by the irradiation of the laser light, the actual scanning length becomes longer than the scanning length L, and the imaging lens 15 has the diameter l 1 which allows the scanning. It becomes a lens.

これに対し、上記第4図の光走査装置9を用いることに
より、第6図(b)のように反射層8におけるレーザー
光Dの入射角が臨界角以下のとき、レーザー光Dが反射
層7を透過する位置に原点検出器25を配置し、全反射に
より該原点検出器25にレーザー光Dが照射しなくなった
ことを検出して書込みタイミングを計ることにより、結
像レンズ26は該走査を許容する直径l2(<l1)のレンズ
で済むので光学系全体を小型にすることができる。
On the other hand, by using the optical scanning device 9 shown in FIG. 4, when the incident angle of the laser light D on the reflective layer 8 is equal to or less than the critical angle as shown in FIG. The origin detector 25 is arranged at a position where the laser beam D passes through 7, and when the origin detector 25 is no longer irradiated with the laser beam D due to total reflection and the writing timing is measured, the imaging lens 26 scans the origin. Since a lens having a diameter l 2 (<l 1 ) that allows the above is sufficient, the entire optical system can be downsized.

尚、上記スペーサ7は全反射作用のために設けた微小間
隔内の埃の付着を防止できるものであれば、スペーサと
してではなく微小間隔を覆うカバー状の形状のものでも
よい。
It should be noted that the spacer 7 may have a cover-like shape that covers the minute gap instead of the spacer as long as it can prevent dust from adhering within the minute gap provided for total reflection.

次に、上記説明した第1図及び第4図の光走査装置の他
の製造過程を第7図を用いて説明する。
Next, another manufacturing process of the optical scanning device of FIGS. 1 and 4 described above will be described with reference to FIG.

第7図(a)のような円柱状の光学部材1に、第7図
(b)のように円の直径2に沿って間隔mの切込み20を
入れる。
In the cylindrical optical member 1 as shown in FIG. 7 (a), cuts 20 having a distance m along the diameter 2 of the circle are made as shown in FIG. 7 (b).

そして、第7図(c)のように、該切込み20内に反射物
質を充填して反射層21とすれば、前記第1図に示した光
走査装置6と同様の光走査装置22を形成することができ
る。
Then, as shown in FIG. 7 (c), if the notch 20 is filled with a reflective material to form a reflective layer 21, an optical scanning device 22 similar to the optical scanning device 6 shown in FIG. 1 is formed. can do.

また、第7図(d)のように該切込み20にスペーサ23を
挿入することにより、前記第4図で述べた光走査装置9
と同様の光走査装置24を形成することができる。
Further, by inserting a spacer 23 into the notch 20 as shown in FIG. 7D, the optical scanning device 9 described in FIG.
An optical scanning device 24 similar to can be formed.

[発明の効果] 以上本発明の光走査装置は、 (1).円柱状の透明な光学部材の円の直径に沿った断
面に反射層を形成することにより、回転時における空気
抵抗を受けないので高速に回転させることができる。
[Advantages of the Invention] As described above, the optical scanning device of the present invention includes (1). By forming the reflective layer on the cross section of the cylindrical transparent optical member along the diameter of the circle, it is possible to rotate at high speed because it does not receive air resistance during rotation.

(2).反射面に直接埃などが付着することを防止でき
るので反射率を維持することができる。
(2). Since it is possible to prevent dust or the like from directly adhering to the reflecting surface, it is possible to maintain the reflectance.

(3).回転多面鏡に比べ反射面が少ないので、面倒れ
による誤差を容易に補正することができる。
(3). Since the number of reflecting surfaces is smaller than that of the rotary polygon mirror, it is possible to easily correct an error due to surface tilt.

(4).組合せて使用する結像レンズの小型化が可能と
なり、光学系全体をコンパクトにできる。
(4). The imaging lenses used in combination can be downsized, and the entire optical system can be made compact.

(5).微小間隔を形成する物質に応じて臨海角を変化
させることができる。
(5). The sea angle can be changed according to the substance forming the minute interval.

等の効果を発揮するものである。And so on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来の光走査装置の製造過程の一例を示す概略
図、第2図は本発明の光走査装置を用いた画像処理装置
の一例を示す外観図、第3図は第2図の説明図、第4
図,第7図は本発明の他の製造方法を示す概略図、第5
図,第6図は第4図の説明図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a manufacturing process of a conventional optical scanning device, FIG. 2 is an external view showing an example of an image processing device using the optical scanning device of the present invention, and FIG. Explanatory drawing, 4th
5 and 7 are schematic views showing another manufacturing method of the present invention, and FIG.
6 and 6 are explanatory views of FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】円のほぼ中心に回転軸を有する円柱状の光
学部材であって、該光学部材の回転軸と平行で、かつ、
円の直径に沿った断面に反射層が形成され、該反射層が
微小間隔をあけ全反射作用を利用した反射層であること
を特徴とする光走査装置。
1. A cylindrical optical member having a rotation axis substantially at the center of a circle, which is parallel to the rotation axis of the optical member, and
An optical scanning device, wherein a reflection layer is formed on a cross section along a diameter of a circle, and the reflection layer is a reflection layer which utilizes a total reflection effect with a minute interval.
JP60234903A 1985-10-21 1985-10-21 Optical scanning device Expired - Lifetime JPH0672980B2 (en)

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