JPS5821226A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ホログラムレンズを走査光線の偏向手段と
して利用し九九走査装置に関する。

レーザープリンタにおいては、レーザーより出射される
光線を情報信号に応じて変調（点滅）し、この光線で感
光体面を走査して前記情報信号に対応する画像を形成す
る。この場合、主走査は光線の方向を偏向させることに
よって行ない、副走査は感光体を送ることによって行な
われるのが普通である。上記の主走査の友めの走査光線
の偏向手段としては、従来ピラミッド形や角柱形の回転
多面鏡を情報信号と同期させ高速回転させて、走査光線
の反射方向を順次変化させることにエリ偏向させるよう
にしてい比が、この回転条面鏡の各鏡面を正確な方向に
作製することは極めて困難を、伴い、精度に限界がある
と同時にコストが非常に高くつく欠点が避けられなかっ
た。

この欠点を除去した光走査装置として、ホログラムレン
ズを偏向手段に利用した装置が知られている０段階的に
格子間隔を変え友回折格子を設は九ホログラムレンズを
一定方向に移動させながら、一定位置で該ホログラムレ
ンズに一定方向から光線を照射し続けると、光線は格子
間隔に応じて回折され、段階的に回折方向が変化する。

この原理を利用したレーザープリンタの偏向手段として
は、第１図に示す如く、平面円板１上に上述のホログラ
ムレンズ２を該円板の回転軸を中心として環状に複数個
配設して成るホログラムディスク３が用いられ、第２図
に示す如く、該ディスク３をモータＭの軸に同軸に覗付
けて一定速度で回転させながら、上記ホログラムレンズ
２に一定位置で、情報信号に応じて変調された平行光線
４を入射すればホログラムレンズ２０回転により回折再
生光５の出射方向は漸次変化し、各ホログラムレンズ毎
に所定の角度範囲の偏向が行なわれ、これで感光体表面
（走査面）Ｐを走査する。一つのホログラムレンズ２に
より１ラインの走査が行なわれ、副走査は感光体を副走
査方向に連続送りして行なわれる。このようにホログラ
ムディスク３を連続回転させながら、情報信号により変
′調され之光線で一定位置を照射し続けることにより、
感光体上には情報信号に対応した画像が形成される。

しかし、ホログラムディスク３により偏向された光線５
にエリ直接走査面を光走査すると、走査面上の走査線は
弓なりに曲り都合が悪いので、これを避けるために、第
２図に示す如く、ホログラムディスク３０回転軸線６上
の点０に球心を有する球面の凸面鏡７を上記の回折再生
光線の光路上に偏向範囲をカバーする如く設け、該凸面
鏡７による反射ビーム８により走査面Ｐを走査すること
により、走査線を直線化する方法が知られている。

第２図に示す如く、凸面鏡７で反射されたビーム８はホ
ログラムディスク３０面と平行な一つの平面内を等角速
度で偏向し、走査面Ｐ上に一直線の走査線を画くことが
できる。

しかしこの方法には次に述べるような実用上の問題点が
ある。

それはディスクをモータ回転軸に取付ける際、程度の差
はあるにせよ取付誤差は避けられない力！、その結果、
ディスク回転時に面プレ、偏心等によるディスクの揺動
が生じ、そのために走査位置力；ずれて走査線のピッチ
むらが発生することである。

これを極力防止するために、従来はディスクの取付精度
及び加工精度を上げるようにしていた力よ、これがホロ
グラムによる偏向装置のコスト低減上の障害となってい
た。

本発明は、従来のホログラムを利用した光走査装置の上
述の問題点にかんがみ、ディスクのカロエ精度、回転軸
への取付精度が多少悪くても走査線ピッチむらを生ずる
ことのないコストの低廉なホログラムを用い゛た光走査
装置を提供することを目的とする。

以下、本発明をその実施例を示す図面にもとすいて詳細
に説明する。

第３図及び第４図に示す本発明の実施例と、さらに第２
図で説明した従来の装置との相違点は、凸面鏡７と走査
面Ｐとの間にシリンドリカルレンズ９を配置したことで
ある。このシリンドリカル。

レンズ９は、その結像方向、すなわち集束パワーのある
方向が走査方向と直角となるように配置され、この方向
では上記の凸面鏡７とシリンドリカルレンズ９とにより
合成される光学系に関してホログラムディスク３′の面
と走査面Ｐとは互いに共役関係を有することが特徴であ
る。

この実施例におけるホログラムの再生照明光としては、
長軸をディスク３Ｉの円周方向に、短軸を半径方向に一
致させた楕円断面の平行ビーム４′を用いる。この再生
照明光４′により再生されるビーム５′はディスク３′
の半径方向（副走査方向に一致する）ではディスク面に
ビームウェストラ持チ、これから発散する発散光とな９
、円周方向ではホログラムレンズから集束光となって再
生される。

前述の如く、副走査方向では凸面鏡７と７リンドリカル
レンズ９とを合成した光学系に関してディスク３′と走
査面Ｐとは互いに共役関係を有しているので、ディスク
半径方向では再生ビーム５１は凸面＠ｌ！７で反射し、
その反射ｆ、８′はシリンドリカルレンズ９を透過じて
走査面Ｐにビームウェストを結像する。ディスクの円周
方向（主走査方向に一致）では第４図に示す如くディス
ク３′より集束光となって再生された再生光は凸面鏡７
により反射し、走査面Ｐにビームウェストを形成する。

（この方向ではシリンドリカルレンズ９の効果はない。

）そしてディスク３′が第４図において矢印の方向に回
転すると再生ビーム５′、８′は偏向し、走査面Ｐ上を
示矢方向に走査する。

次に、この装置に使用するホログラムディスク３′の作
製（ホログラムレンズの記録）方法を第５図にエリ説明
する。図示せ込レーザーより射出されたレーザー光線は
、図示せぬ光線分割器により２つノ互いにコヒーレント
なビーム１０．１１に分割され、一方のビーム１０は回
転軸１２に同軸に取付けられたホログラムディスクの材
料となる円形円板状の錯塩乾板その他のホログラム記録
材料１３に垂直に入射し参照光となる。もう一方のビー
ム１ｉＦｉ、レンズＬＩＫよりピンホールＰ０に集光さ
れる。ピンホールＰ。はディスクを使用する場合の走査
面に対応する面の中央に配置されている。ピンホールＰ
０とディスク材料１３の取付位置との間には、第３図及
び第４図により説明し次走査装置と同じシリンドリカル
レンズ９及び凸面鏡７が夫々対応する位置に設けられて
いる。したがって、ピンホールＰａ工りの発散光はシリ
ンドリカルレンズ９で副走査方向では集束光に変換され
る。主走査方向ではパワーがないので発散光のま＼であ
る。このようなビームが凸面鏡７で反射後はディスク材
料１３の半径方向ではその面にビームウェストを生じさ
せ、円周方向では凸面鏡７により発散光が強くなる。こ
のような非点光束がディ哀り材料円板１３に入射し、前
記の参照光と干渉してホログラムを材料円板１３上に露
光する。　このように露光されにディスク材料円板１３
を現像処理して得られるホログラムディスク３′は第６
図に示す如く、ホログラムレンズ２１は半径方向に幅の
狭い形となる。これは半径方向ではホログラム面が物体
光のビームウェストとなっているからである。

次に、このような方法で走査線のピッチむらが抑制でき
る原理を説明する。

一例として、ディスク偏心が起つ友場合について説明す
る。ディスク３′がホログラム、レンズ２Ｉの記録後、
現像処理等の過程で回転軸１２から暇外され、再生の過
程で再び回転軸６に取付けた場合などに取付誤差により
偏心を生ずることは避けられない、第７図は、第１図に
示す従来の走査装置において偏心が生じｔ場合の状況を
示す。−心が生ずるとホログラム３からの再生ビーム５
が偏心量Δｈ　だけずれて射出する。（第７図には主光
線のみを示している。図中点線は偏心のない場合の主光
線の光路であり、実線は偏心を生じた場合の主光線の光
路である。）したがって、再生ビームの凸面＠Ｉ７での
反射位置が偏心のない場合と異ってくる。反射後の主光
線は走査面ＰにおいてはΔＰだけ肇れて入射しピッチむ
らとなる。偏心量Δｈと走査位置ずれΔＰとの関係は ΔＰ　＝　Ｋ、Δｈ となる。凸面鏡７を結像素子として考えれば凹レンズと
等価な働きをもってい、るので、偏心がある場合の凸面
鏡反射主光線８ａは発散光線となる。工って （凸面鏡７から走査面Ｐ迄の距離） 〉（凸面鏡７とディスク３との距離） の場合は　Ｋ１〉　１　となり、よってΔＰ〉Δｈ となり、偏心量Δｈ　よりはるかに走査位置ずれ　　　
　　”′ΔＰの方が大きくなる。

これに対して、本発明の装置の場合は、第８図に示す如
く偏心がある場合凸面鏡７で反射後の主光線の方向８ａ
は第７図に示す従来の装置の場合と同様であるが、シリ
ンドリカルレンズ９′により正規位置の方に戻されて走
査位置ずｎは第７図のΔＰより□少いΔＰ′となる。本
方式では走査面Ｐとディスク面３′とは凸面鏡７とシリ
ンドリカルレンズ９の合成光学系に関して結像共゛役関
係になっている。ディスク３′を物体としたときのこの
合成光学系の結像倍率をＭとすれば、偏心Δｈと走査位
置ずれΔＰ′　との関係は ΔＰＩ＝ＭΔｈ となり、シリンドリカルレンズ９の焦点距離を短かくす
れば　Ｍ＜１　　にできる。この場合Δｐ’＜Δｈ となり、偏心量工９走査位置ずれを大幅に小さくできる
。

以上の如く、本発自により走査位置ずれを従来の装置の
場合よりはるかに小さくすることが出来る。以上説明し
九偏心によるピッチむらの他、ディスクの面ぶれ、スラ
ストずれ（軸方向ずれ）によるピッチむらも同様の考え
方で大幅に抑制することが出来る。

以上の如く、凸面鏡と走査面との間にシリンドリカルレ
ンズを用いることに゛よって、走査線のピッチむらを大
幅に減少させることが可能になったが、シリンドリカル
レンズの挿入のみではなお以下に述べる問題点が解消さ
れない。

その一つは、走査面の像面湾曲である。第４図において
実際にビームの集束する点の軌跡はＰ′にて示す如く湾
曲しており、走査面Ｐとは一致しない。

その二つ目は走査速度の非等速性である。走査速度は上
記の湾曲面Ｐ′上では等速になるが、走査面Ｐ上では等
速とならず、走査端に行くほど走査速度が速くなる。

これらの対策として従来は走査スポット径及び走査速度
を許容値以内にするため走査長を短かくするか、ディス
クと走査面の距離を長くして使用してい友。そのため走
査長が十分とれず、又装置が大型化する欠点があった。

上記の問題点を解決する手段として本発明ではシリンド
リカルレンズのほか、さらに第９図及び第１０図に示す
如く凸面〕鏡７とシリンドリカルレンズ９との間に、入
射角に比例した像高を結ぶ光学系、いわゆるｆθレンズ
１４を配置することを提案する。第９図及び第１０図に
示す配置では凸面鏡７とｆθ　レンズ１４とシリンドリ
カルレンズ９により合成され次光学系が副走査方向では
ディスク３′と走査面Ｐを結像の共役関係としている。

ｆθ　レンズ１４への入射ビームは走査方向に対しては
平行光になっており、副走査方向に関しては発散光にな
っている。

副走査方向でディスク３′と走査面Ｐとは結像の共役関
係になっているので、第３図、第４図に示し友実施例と
同じくディスクの偏心、面ぶれ、ス　□ラストずれＫよ
る走査線のピッチむらを防止できることに変りはうい。

かっｆθレンズを用いているので像面湾曲が補正され、
かつ走査速度も等速度化され上記の問題点も解消される
。

以上説明した各実施例では、再生照明光をディスクに垂
直入射する平行ビームとしたが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。ホログラムディスクニホロクラムを
記録する際レーザーよリノビームは分割されて互い″に
コヒーレントな物体光、参照光となる。これを第１１図
に示す如く、物体光１１は第５図と同じ方向からディス
ク原板１３を照射するが、参照元１０は回転軸１２に対
し斜方向がらレンズＬ２　によりディスク原板１３の回
転軸１２上に設けられたピンホールＰ２に集光され、Ｐ
２よりの発散光がディスク原板１３に斜めに入射し、前
記物体光１０と干渉してホログラムが記録された場合は
、その再生は第１２図に示す如く、ホログラムディスク
３′　の回転軸６上の前記２１点に相当する点Ｐ、′に
集束する集束光でホログラムを照明すればよい。

この再生照明光の断面は長軸方向がディスク円周方向と
、短軸方向が半径方向と一致する楕円状とすべきことは
云う迄もない。

以上説明し比容実施例では透過タイプのホログラムにつ
いて述べ友が、反射タイプのホログラムについても本発
明は同様忙適用することができる。

又、実施例では一方向結像光学系として、シリシトリカ
ルタイプを例示したが、これに限らず円筒内面反射鏡、
楕円面反射鏡などの反射素子を用いることも可能である
。

以上の如く、本発明によれば、従来のホログラムを利用
し次光走査装置の走査線ピッチむら、像面湾曲、走査速
度の非等速性が解決さｎ、画像品質向上、装置の小型化
等に顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置に用いられるホログラムディスクの
平面図、第２図は従来の装置の一例を示す側面図、＠３
図は本発明の実施例を示す側面図、第４図はその平面図
、第５図は上記実施例の装置に用いられるホログラムデ
ィスクの作製方法を説明する図式図、第６図はこの方法
によって作製されたホログラムディスクの平面図、第７
図及び第８図は本発明の作用効果を説明する図式図、第
９図は本発明の他の実施例を示す側面図、第１０図はそ
の平面図、第１１図はホログラムディスク作製方法の他
の例を示す側面図、第１２図はその方法で作られたホロ
グラムディスクを再生する装置を示す側面図である。 ２′・φ・ホログラムレンズ　３′・・・ホログラムデ
ィスク４′・・・情報光（再生照明光］ ５′・・・再生光　　　　　　６・・・回転軸７・・・
凸面鏡 ９・・・一方向結像光学系（シリンドリカルレンズ）１
４・・・入射角と像高とが比例する光学系（ｆθレンズ
） Ｐ・・・走査面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個のホログラムレンズを円板上にその回転軸
   を中心として環状に配置して成るホログラムディスクを
   その回転軸のまわりに回転させ、再生照明光を上記ホロ
   グラムレンズに一定位置で入射させ、ホログラムレンズ
   より出射される再生光を上記ディスクの回転軸線上に球
   心を有する凸面鏡に入射させて上記ディスクの回転軸に
   垂直な平面内で偏向する光線とし、こｎにより走査面を
   走査する光走査装置において、上記の凸面鏡と上記の走
   讐面の間に一方向結像光学系をその結像方向が走査面に
   おける走査方向と垂直になる如く配置し、この方向では
   上記の凸面鏡と一方向結像光学系に工り合成され次光学
   系に関して上記のホログラムレンズ面と走査面とが互い
   に共役関係を有することを特徴とする光走査装置。 （２］　　前記の凸面鏡と前記の走査面との間にさらに
   入射角と像高とがはソ比例する第３の光学系を配置し、
   副走査方向について前記の凸面鏡、前記の一方光性結像
   光学系及び前記の第３の光学系により合成された光学系
   に関して前記のホログラムレンズ面と走査面とが互いに
   共役関係を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の光走査装置。