JPH08146337A

JPH08146337A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH08146337A
Application number: JP6309569A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Taki; 和也滝
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ホログラムを用いた光走査装置において、小
型化、薄型化を図る。【構成】照射光学手段３における円筒レンズ１３の焦
点距離をホログラムディスク６の直径よりも長くして、
照射光学手段３をホログラムディスク６の中心に対し入
射レーザ光Ｌ２の入射点とは反対側に配置している。こ
れにより、円筒レンズ１３からホログラムディスク６の
入射点までの光軸をホログラムディスク６に近接し、か
つ、その直径と平行に配置することができ、光走査装置
１を小型に構成することができ、また、ケース３０の形
状を薄型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ等に用
いられる、レーザ光を用いて走査・集光を行う光走査装
置に係り、詳しくは、レーザ光を偏向させる手段として
回折格子であるホログラムを用いた光走査装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光源からの射出レーザ光を
ホログラムを用いて偏向させ、偏向されたレーザ光を被
走査面上にスポット状に集光させて主走査を行う光走査
装置が知られている。図８は、このような光走査装置の
一例を示している。以下、図８を用いて光走査装置の概
要を説明する。光走査装置１０１は、半導体レーザ１０
２からの射出レーザ光を、コリメートレンズ１１１とス
リット１１２と円筒レンズ１１３とから構成される照射
光学手段１０３を用いて、モータ１０４により回転駆動
されるホログラム１０５が形成されたホログラムディス
ク１０６に照射させ、このホログラムディスク１０６で
回折されたレーザ光を、反射ミラー１２７，１２８で反
射させ、さらに、ホログラムレンズ１０７により回折、
収束させ、被走査面である感光体ドラム１０８上に微小
スポットとして集光、照射させるようになっている。照
射光学手段１０３は、半導体レーザ１０２からの射出レ
ーザ光をコリメートレンズ１１１によって平行光とした
後、スリット１１２を透過させ、円筒レンズ１１３によ
り走査方向に垂直な副走査方向のみ集光し、ホログラム
ディスク１０６への入射レーザ光Ｌ２を生成するもので
ある。ホログラム１０５は、ホログラムディスク１０６
の片面の表面に凹凸形状で形成されている。ホログラム
レンズ１０７についても同様にその片面に表面に凹凸形
状でホログラムが形成されている。このような構成にお
いて、モータ１０４の回転駆動に伴ってホログラムディ
スク１０６が回転することにより、ホログラムディスク
１０６で回折されたレーザ光の方向が変化して、レーザ
光の偏向が行われ、これにより、レーザ光は感光体ドラ
ム１０８上をその長手方向に直線走査する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の光走査装置１０１において、通常用いられるホログ
ラムディスク１０６のホログラム１０５に対してレーザ
光が入射する入射角は、回折効率が高くなるように４５
゜近辺に設定されている。従って、コリメートレンズ１
１１、円筒レンズ１１３の光軸もホログラムディスク１
０６の面に対し約４５゜傾くように配置される。このた
め、半導体レーザ１０２、コリメートレンズ１１１及び
円筒レンズ１１３が、ホログラムディスク１０６に対し
て斜め下方に張り出すので、光走査装置１０１を薄型に
することが困難であった。また、半導体レーザ１０２、
コリメートレンズ１１１、スリット１１２及び円筒レン
ズ１１３を基準となるケース１３０の底面に対し斜めに
取り付けなければならず、ホログラムディスク１０６へ
のレーザ光の入射角の調整時には、半導体レーザ１０
２、コリメートレンズ１１１、スリット１１２及び円筒
レンズ１１３を同時に回転、移動させる必要があり、ケ
ース１３０の構造が複雑となる共に入射位置の位置合わ
せも難しく、生産性が低いという問題があった。また、
感光体ドラム１０８上でのスポット光の光量を大きくす
るには、円筒レンズ１１３の焦点距離を長くし、入射光
束径を大きくする必要があるが、上記のような構成では
円筒レンズ１１３の黒点距離を長くすることが、そのま
ま、ケース１３０から張り出す部分の大型化につなが
り、上記問題点をさらに助長していた。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、ホログラムディスクへの光照射
手段の焦点距離を長くして光利用効率を高めながらも、
形状の小型化、薄型化を図ることが可能で、しかも生産
性の良い光走査装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１の発明の光走査装置は、レーザ光源からの射
出レーザ光を回転駆動されるホログラムディスクにより
回折させ、回折されたレーザ光を被走査面上にスポット
状に集光させて主走査を行う光走査装置であって、レー
ザ光源からの射出レーザ光をホログラムディスクに照射
するための照射光学手段を有し、この照射光学手段は、
走査方向と垂直な副走査方向にレーザ光を収束し、その
焦点距離がホログラムディスクの直径よりも長いもので
ある。また、請求項２の発明の光走査装置は、請求項１
記載の構成において、照射光学手段が、ホログラムディ
スクの中心に対し、照射光学手段によるホログラムディ
スクへのレーザ光の入射位置と反対側に配置されてお
り、照射光学手段からのレーザ光は反射ミラー又はプリ
ズムを介してホログラムディスクへ入射させるようにし
たものである。また、請求項３の発明の光走査装置は、
請求項１又は請求項２に記載の構成において、照射光学
手段が円筒レンズを有するものである。また、請求項４
の発明の光走査装置は、請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の構成において、照射光学手段は、走査方向と
平行な主走査方向に略平行光となる、ホログラムディス
クへの入射レーザ光を生成するものである。また、請求
項５の発明の光走査装置は、請求項１乃至請求項４のい
ずれかに記載の構成において、ホログラムディスクから
の回折光を被走査面上に集光するためのホログラムレン
ズを備え、このホログラムレンズとして、主走査方向と
副走査方向とでパワーが異なるものを用いたものであ
る。

【０００６】

【作用】上記の構成を有する請求項１の光走査装置にお
いては、レーザ光源から射出されたレーザ光は照射光学
手段により少なくとも副走査方向に収束され、ホログラ
ムディスクに照射される。このとき、照射光学手段の副
走査方向の焦点距離はホログラムディスクの直径よりも
長い。このため、例えば、照射光学手段をホログラムデ
ィスクの中心に対し入射レーザ光の入射位置と反対側に
配置することができ、それにより、全体形状を大型化す
ることなく、照射光学手段の入射光束径を大きくでき、
光の利用効率が高くなる。また、請求項２の光走査装置
においては、照射光学手段がホログラムディスクの中心
に対しホログラムディスクへのレーザ光の入射位置と反
対側に配置されており、ホログラムディスクへレーザ光
は反射ミラー又はプリズムを介して入射するようにして
いるので、照射光学手段からホログラムディスクの入射
点までの光軸をホログラムディスクの面にほぼ平行に配
置でき、照射光学手段が斜めに張り出すことがなくな
り、全体形状を薄型化することができる。また、請求項
３の光走査装置においては、円筒レンズの焦点距離がホ
ログラムディスクの直径よりも長く、この円筒レンズが
副走査方向にレーザ光を収束し、ホログラムディスクへ
照射する。また、請求項４の光走査装置においては、ホ
ログラムディスクへの入射レーザ光は主走査方向に略平
行光となっている。また、請求項５の光走査装置におい
ては、ホログラムディスクからの回折光はホログラムレ
ンズにより主走査方向と副走査方向とで異なったパワー
で集光され、所定の走査線上に微小スポットが形成され
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例について
図面を参照して説明する。図１は本実施例による光走査
装置１の側面図である。光走査装置１は、半導体レーザ
２と、その出射口に設けられた照射光学手段３と、モー
タ４により回転駆動され、前記照射光学手段３によりレ
ーザ光が照射されるホログラム５が形成されたホログラ
ムディスク６と、このホログラムディスク６により回折
されたレーザ光を被走査面上にスポット状に集光させる
ホログラムレンズ７等を備えている。照射光学手段３
は、半導体レーザ２より出射されるレーザ光を平行光と
するためのコリメートレンズ１１と、コリメートレンズ
１１からの平行光の一部を透過させるスリット１２と、
スリット１２を透過したレーザ光をホログラムディスク
６の接線方向に垂直な方向すなわち副走査方向に収束し
て入射レーザ光Ｌ２とし、ホログラムディスク６の片面
に形成されているホログラム５上に集光する円筒レンズ
１３とから構成されている。円筒レンズ１３の焦点距離
はホログラムディスク６の直径よりも長くされており、
照射光学手段３は、ホログラムディスク６の中心に対し
て入射レーザ光Ｌ２の入射点とは反対側に配置されてい
る。入射レーザ光Ｌ２は反射ミラー１７によって所定の
角度、例えば、回折効率が高くなるように４５度でホロ
グラムディスク６に入射する。

【０００８】ホログラムディスク６により回折されたレ
ーザ光は、反射ミラー１８，１９，２０で反射された
後、後置ホログラムであるホログラムレンズ７の作用に
より感光体ドラム８の表面に集光される。ホログラムデ
ィスク６がモータ４の回転駆動によって回転することに
より、ホログラムディスク６により回折されたレーザ光
は感光体ドラム８上をその長手方向すなわち主走査方向
に直線走査する。また、ホログラムレンズ７は、主走査
方向及びそれに垂直な副走査方向にパワー（集光力）を
有するため、ホログラム５で回折され副走査方向に発散
光となった回折レーザ光Ｌ３を感光体ドラム８上に微小
スポットとして集光する。また、感光体ドラム８の長手
方向に平行な方向である主走査方向については、ホログ
ラム５に入射するレーザ光Ｌ２は平行光とされており、
ホログラム５で回折されたレーザ光Ｌ３についてもホロ
グラムレンズ７で副走査方向とは異なった主走査方向の
パワーで収束され、微小スポットとして集光される。

【０００９】なお、ホログラムディスク６は、透明の円
盤状の基板からなるものであり、その中心はモータ４の
回転軸に固定されモータ４の回転駆動に伴って回転可能
である。ホログラムディスク６の材料としては、樹脂、
例えば、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ポリイミド、ア
モルファスポリオレフィン等を用いた基板を使用するこ
とができる。また、樹脂以外にガラスやセラミック等を
用いた基板を使用することもできる。この場合、ガラス
やセラミックを用いた基板に直接、凹凸を形成しホログ
ラム５としてもよい。また、これらの基板の上に紫外線
硬化樹脂や熱可塑性樹脂あるいはフォトレジスト等の樹
脂等でホログラム５を形成してもよい。

【００１０】上記のように構成された本実施例による光
走査装置１の作用効果を以下に説明する。円筒レンズ１
３の焦点距離はホログラムディスク６の直径よりも長
く、照射光学手段３がホログラムディスク６の中心に対
し入射レーザ光Ｌ２がホログラムディスク６に入射する
入射点とは反対側に配置されているため、円筒レンズ１
３からホログラムディスク６の入射点までの光軸をホロ
グラムディスク６に近接し、かつその光軸がホログラム
ディスク６の直径方向と平行になるように配置すること
ができる。これにより、ホログラムディスク６とは別個
に、円筒レンズ１３からホログラムディスク６の入射点
までの光軸を配置するためのスペースを確保する必要が
なくなり、省スペースが図れ、光走査装置１を小型に構
成することができる。また、半導体レーザ２、コリメー
トレンズ１１、スリット１２及び円筒レンズ１３が、ホ
ログラムディスク６の面に平行に配置されているため、
従来のような斜め下方への張り出し等がなくなり、図１
に二点鎖線で示したようにケース３０の形状を従来より
も薄型化することができる。また、ケース３０の底面に
設けられた反射ミラー１８以外の光学部品をホログラム
ディスク６の上方に配置することができるため、各光学
部品の取り付け、組立が容易となり、生産性を高めるこ
とができる。また、ホログラムレンズ７の集光作用によ
り、照射光学系の偏心、ホログラムディスク６の面振れ
や半導体レーザ２の波長変動に伴う回折角の変動も補償
することができる。

【００１１】図２は、本実施例による光走査装置１の各
部における副走査方向の光束の様子を模式的に示してい
る。同図を用いて光走査装置１の作用効果の詳細を説明
すると、コリメートレンズ１１により平行光Ｌ１となっ
たレーザ光は円筒レンズ１３により拡がり角がθ1 の入
射レーザ光Ｌ２としてホログラムレンズ６に照射され
る。ホログラムディスク６で回折されたレーザ光は副走
査方向に角度θ2 で発散し、ホログラムレンズ７によっ
て再び拡がり角θ3 で収束され、感光体ドラム８上に微
小スポットが形成される。ここで、感光体ドラム８上に
形成される微小スポットの大きさｄは、ｄ＝Ｋλ／ｓｉｎ（θ3 ／２） …（１）で定まる。ただし、Ｋは定数、λはレーザ光の波長であ
る。

【００１２】ホログラムディスク６、ホログラムレンズ
７、感光体ドラム８の間隔が決まれば、所望のスポット
径ｄを得るためには、円筒レンズ１３によって集光され
る入射レーザ光Ｌ２の拡がり角θ1 も規定される。この
ため、コリメートレンズ１１からの平行光Ｌ１のビーム
径が一定の場合、図２の点線で示したように円筒レンズ
１３´の焦点距離が短いものよりも、実線で示したよう
に円筒レンズ１３の焦点距離が長い方が、平行光Ｌ１を
入射レーザ光Ｌ２に収束する際の光の利用効率が高くな
る。すなわち、円筒レンズ１３の焦点距離をホログラム
ディスク６の直径よりも長くすることにより、光走査装
置１の薄型化だけでなく、光の利用効率も向上させるこ
とができる。また、このように光の利用効率を高くした
分だけホログラムディスク６及びホログラムレンズ７の
回折効率を低くすることができる。従って、ホログラム
５の凹凸の深さをピッチあるいはピッチの半分よりも小
さくすることができる。このように凹凸の深さの浅いホ
ログラム５は射出成形等による量産が可能となり、ホロ
グラム５を安価に製造することができる。このようなホ
ログラム５を用いることにより、安価な光走査装置を提
供することができる。

【００１３】以上、本発明の一実施例について図１及び
図２を参照して説明したが、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、例えば、照射光学手段３の配置、
構成等について、その主旨を逸脱しない範囲で種々の変
更を加えることができる。図３乃至図７は、それぞれ別
の実施例による光走査装置１の側面図である。図３の実
施例では、照射光学手段３として、スリット１２を用い
ておらず、また、反射ミラー１７，１８の代わりに、プ
リズム１７ａ，１８ａを用いている。この構成におい
て、プリズム１７ａの出射面をホログラムディスク６の
面と平行に配置することにより、斜め入射による収差発
生の影響を小さくすることができる。また、いずれの実
施例においても、ホログラムレンズ７の挿入箇所は反射
ミラー２０の後方に限定されるわけではなく、ホログラ
ムディスク６からの回折レーザ光Ｌ３の光路中であれ
ば、ホログラムディスク６に形成されたホログラム５に
合わせて適時所定の位置に配置されればよい。また、図
４に示す実施例のように、ケース３０の端部にホログラ
ムレンズ７を配置してもよい。

【００１４】また、入射レーザ光Ｌ２及び回折レーザ光
Ｌ３の光軸の配置は光走査装置１の薄型化を損なわない
限り特に限定されない。例えば、図５に示す実施例のよ
うに、回折レーザ光Ｌ３の光軸の上方に入射レーザ光Ｌ
２の光軸を配置してもよい。このとき、反射ミラー１７
が共通となり、部品点数を減らすことができる。また、
図６に示す実施例のように、入射レーザ光Ｌ２及び回折
レーザ光Ｌ３の光軸をホログラムディスク６の面に対し
斜めに配置してもよい。また、図７に示す実施例のよう
に、回折レーザ光Ｌ３をそのままケース３０から出射さ
せてもよい。これによりケース３０をさらに薄型化する
ことができる。

【００１５】また、入射レーザ光Ｌ２は、主走査方向に
平行光となる光束に限定されるわけではなく、ホログラ
ム５のパターンに応じて、主走査方向にも発散あるいは
収束する光束としてもよい。このとき、例えば、半導体
レーザ２とコリメートレンズ１１の間隔を調整して、発
散光あるいは収束光としてもよい。あるいは、照射光学
手段３に、主走査方向にパワーを有する円筒レンズ等を
付加してもよい。また、円筒レンズ１３の代わり、又は
円筒レンズ１３とコリメートレンズ１１の代わりに、そ
れと等価な前置ホログラムを用いてもよい。また、ホロ
グラムディスク６及びホログラムレンズ７に形成されて
いるホログラム５は表面の凹凸として形成されているも
のに限定されるわけではない。例えば、表面の凹凸の代
わりに遮光部と透過部を配した吸収型ホログラムも用い
ることができる。また、媒質の位相変化の形でホログラ
ムを記録した体積型ホログラムを用いてもよい。また、
レーザ光源２としては半導体レーザに限定されず、例え
ば、ガスレーザ、固体レーザ等を用いてもよい。また、
これらレーザの第２高調波等を用いてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る光走
査装置によれば、照射光学手段の副走査方向の焦点距離
はホログラムディスクの直径よりも長くしているので、
照射光学手段をホログラムディスクの中心に対し入射レ
ーザ光の入射位置と反対側に配置することができ、それ
により、照射光学手段の入射光束径を大きくでき、光の
利用効率が高くなり、しかも、装置全体の形状を小型化
することができる。また、請求項２乃至４の発明に係る
光走査装置によれば、照射光学手段がホログラムディス
クの中心に対し入射レーザ光の入射点とは反対側に配置
されているので、照射光学手段からホログラムディスク
の入射点までの光軸をホログラムディスクに近接し、か
つ、その直径とほぼ平行に配置することができることか
ら、ホログラムディスクとは別個に照射光学手段からホ
ログラムディスクの入射点までの光軸を配置するための
スペースを確保する必要がなくなり、装置を小型化する
ことができる。また、従来のような斜め下方への張り出
し等がなくなるので、装置を薄型化することができる。
また、請求項５の発明に係る光走査装置によれば、上記
の効果に加えて、ホログラムディスクからの回折光をホ
ログラムレンズにより主走査方向と副走査方向とで異な
ったパワーで集光することにより、所定の走査線上に所
望の光量を持った微小スポットを形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光走査装置の側面図で
ある。

【図２】上記光走査装置の副走査方向のビーム径を示す
模式図である。

【図３】本発明の他の実施例による光走査装置の側面図
である。

【図４】本発明の他の実施例による光走査装置の側面図
である。

【図５】本発明の他の実施例による光走査装置の側面図
である。

【図６】本発明の他の実施例による光走査装置の側面図
である。

【図７】本発明の他の実施例による光走査装置の側面図
である。

【図８】従来の光走査装置の側面図である。

【符号の説明】

１光走査装置２半導体レーザ（レーザ光源）３照射光学手段４モータ５ホログラム６ホログラムディスク７ホログラムレンズ８感光体ドラム１１コリメートレンズ１２スリット１３円筒レンズ１７反射ミラー１７ａプリズム１８反射ミラー１８ａプリズム１９反射ミラー２０反射ミラーＬ２入射レーザ光Ｌ３回折レーザ光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/113

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源からの射出レーザ光を回転駆
動されるホログラムディスクにより回折させ、回折され
たレーザ光を被走査面上にスポット状に集光させて主走
査を行う光走査装置において、前記レーザ光源からの射出レーザ光を前記ホログラムデ
ィスクに照射するための照射光学手段を有し、この照射
光学手段は、走査方向と垂直な副走査方向にレーザ光を
収束し、その焦点距離が前記ホログラムディスクの直径
よりも長いことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】前記照射光学手段が、前記ホログラムデ
ィスクの中心に対し、該照射光学手段による該ホログラ
ムディスクへのレーザ光の入射位置と反対側に配置され
ており、該照射光学手段からのレーザ光は反射ミラー又
はプリズムを介して該ホログラムディスクへ入射させる
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の光走査装
置。
【請求項３】前記照射光学手段が、円筒レンズを有す
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走
査装置。
【請求項４】前記照射光学手段は、走査方向と平行な
主走査方向に略平行光となる、ホログラムディスクへの
入射レーザ光を生成することを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項５】前記ホログラムディスクからの回折光を
被走査面上に集光するためのホログラムレンズを備え、
このホログラムレンズとして、主走査方向と副走査方向
とでパワーが異なるものを用いたことを特徴とする請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の光走査装置。