JPS5962821A - Optical scanner - Google Patents
Optical scannerInfo
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- JPS5962821A JPS5962821A JP58146449A JP14644983A JPS5962821A JP S5962821 A JPS5962821 A JP S5962821A JP 58146449 A JP58146449 A JP 58146449A JP 14644983 A JP14644983 A JP 14644983A JP S5962821 A JPS5962821 A JP S5962821A
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- laser light
- optical
- laser beam
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はレーザ光走査装置、例えば、レーザプリンタに
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a laser beam scanning device, such as a laser printer.
従来のレーザプリンタを第1図に示す。半導体レーザ1
より出射するレーザ光はカップリングレンズ2(焦点距
離f、 )により平行光りなり光走吉なり光走査器9
に入射する。第1図においては光走査器としてガルバノ
ミラ−光偏向器を用いた場合を示している。光走査器に
は、走査信号発生器11が発生する走査信号が増幅器1
4を介して印加され、光走査器は被走査面としての感光
ドラム10上にレーザ光を走査する。感光ドラム10は
矢印方向に回転しており、感光ドラム全面に光走査可能
となる。レンズ15(まFθレンズと称せられるもので
あり、光走査器lこよりレーザ光がいかなる偏向角θに
偏向されても、偏向角θに対応する感光ドラム上位置に
微小な光スポットに絞りこむ機能をもつ。半導体レーザ
1へは、パターン発生回路12が発生するパターン信号
が印加され、半導体レーザ(まパターン信号に応じて光
強度変調されたレーザ光を出力し、感光ドラム上ζこ光
記録する。A conventional laser printer is shown in FIG. Semiconductor laser 1
The laser beam emitted from the coupling lens 2 (focal length f,
incident on . FIG. 1 shows a case where a galvano-mirror optical deflector is used as the optical scanner. In the optical scanner, a scanning signal generated by a scanning signal generator 11 is sent to an amplifier 1.
4, and the optical scanner scans the photosensitive drum 10, which serves as a surface to be scanned, with laser light. The photosensitive drum 10 is rotating in the direction of the arrow, and the entire surface of the photosensitive drum can be scanned with light. Lens 15 (also called Fθ lens) has the function of concentrating the laser beam into a minute spot on the photosensitive drum at the position corresponding to the deflection angle θ, no matter what deflection angle θ the laser beam is deflected by the optical scanner l. A pattern signal generated by a pattern generation circuit 12 is applied to the semiconductor laser 1, and the semiconductor laser 1 outputs a laser beam whose light intensity is modulated according to the pattern signal and optically records the light on the photosensitive drum. .
しかし、第1図に示した従来のレーザプリンタで使用す
るFθレンズは、光走査器が走査する偏向角すべてに対
して、所望の性能を得るために大口径、大型のレンズと
なり、小型、安価なレーザプリンタに適用するには問題
となっていた。However, the Fθ lens used in the conventional laser printer shown in Figure 1 has a large diameter and large size in order to obtain the desired performance for all deflection angles scanned by the optical scanner, and is small and inexpensive. This has been a problem when applied to laser printers.
本発明は、上1ボした欠点を解消するためになされたも
ので、Fθレンズを用いなくても、感光ドラム上のいか
なるレーザ光走査位置においても、レーザ光を所定の微
小スポ丹に絞りこむ、焦点!l+lJ御装置を世けた、
小型、安価なレーザプリンタを提供することにある。The present invention was made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and it is possible to focus the laser beam into a predetermined minute spot at any laser beam scanning position on the photosensitive drum without using an Fθ lens. ,focus! He gave birth to the l+lJ control device.
The purpose is to provide a small and inexpensive laser printer.
上記の目的を達成するために本発明のレーザプリンタで
は、第1図に示した従来のレーザプリンタにおいてF゛
θθレンズくず代わりに、焦点制御装置として振動可能
なミラーを光学系(こ導入し、光走在器がレーザ光を偏
光する偏向角に応じて1ミラーを光]11+方向に所定
耽変位させ、感光ドラム上θ几珈べfるし〜→ツノ−走
査位置ても、常にレーザ光を所定の微小スポットに絞り
こませろこ吉を特徴吉する。In order to achieve the above object, the laser printer of the present invention uses a vibrating mirror as a focus control device in the optical system (instead of the F゛θθ lens waste in the conventional laser printer shown in FIG. 1). According to the polarization angle at which the optical scanning device polarizes the laser beam, one mirror is displaced in a predetermined direction in the 11+ direction, and the laser beam is always reflected even at the angle scanning position on the photosensitive drum. Narrow down to a predetermined minute spot and make a characteristic good luck.
以下、第2図、@3図を用いC本発明の原理を説明する
。例えは、第2図において平行光としたレーザ光は半透
鏡I5により反射さイア7、レンズ5(焦点距離f2)
を通って、ミラー6に達する。Hereinafter, the principle of the present invention will be explained using FIGS. 2 and 3. For example, in Fig. 2, the parallel laser beam is reflected by the semi-transparent mirror I5, and the lens 5 (focal length f2).
and reaches mirror 6.
ミラー6により反射したレーザ光は再びレンズ5、半透
鏡15.レンズ8(焦点距離f3)を通過し、光走査器
9へ入射する光学系を考える。The laser beam reflected by the mirror 6 passes through the lens 5 and the semi-transparent mirror 15 again. Consider an optical system in which light passes through a lens 8 (focal length f3) and enters an optical scanner 9.
ミラー6はレンズ5の焦点位置付近に配置する。The mirror 6 is placed near the focal point of the lens 5.
いま、ミラ〜6が振動しない場合、走査レーザ光の結像
位@(才、光走査器を中心吉する実g116で示した円
周上に結像し、感光ドラム位置1oとは結像点ずれΔが
生じる。結像ずれΔを補正するためにはミラー6を変位
さぜる必鮫がある。Now, if the mirror 6 does not vibrate, the image forming position of the scanning laser beam is formed on the circumference indicated by g116, which is centered on the optical scanner, and the photosensitive drum position 1o is the image forming point. A deviation Δ occurs.In order to correct the imaging deviation Δ, it is necessary to displace the mirror 6.
Δは偏向角θ、光走査器から感光ドラムまでの距離Rを
用いて次式で示さイつ、る。Δ is expressed by the following equation using the deflection angle θ and the distance R from the optical scanner to the photosensitive drum.
偏向角θが小さい場合はΔは以下のごとく近似される。When the deflection angle θ is small, Δ is approximated as follows.
つきに、第3図を用いて、ミラー6の変位量δとΔの関
係を求める。変位量δ=0の時、レンズ5の焦点に置か
れたミラー6で反射されたレーザ光は実線で示ずごとく
レンズ5を平行光で出射し、レンズ8の焦点に結像する
。つきに、ミラー6がδ歇変位した場合を鎖線で示す。At the same time, the relationship between the displacement amount δ and Δ of the mirror 6 is determined using FIG. When the amount of displacement δ=0, the laser beam reflected by the mirror 6 placed at the focal point of the lens 5 exits the lens 5 as parallel light as shown by the solid line, and forms an image at the focal point of the lens 8. At the same time, the case where the mirror 6 is displaced by δ is shown by a chain line.
ミラー6がδ変位する吉、レンズ5の結像点(ま図に示
すごさく2δ変位し、レンズ5を出射したレーザ光は発
散光となり、レンズ8により絞られる結像点はΔだけ移
動する。When the mirror 6 is displaced by δ, the imaging point of the lens 5 is displaced by 2δ (as shown in the figure), the laser beam emitted from the lens 5 becomes a diverging beam, and the imaging point focused by the lens 8 moves by Δ. .
δとΔの関係は、縦倍率の公式より
と求・)られる。したがってδと偏向角θの関係は式(
3)、と式(1)を用いて次式で示すことができる。The relationship between δ and Δ can be determined from the formula for vertical magnification. Therefore, the relationship between δ and deflection angle θ is expressed by the formula (
3), and can be expressed by the following equation using equation (1).
偏向角θが小さい、場合、近似的に次の式(5)となる
。When the deflection angle θ is small, the following equation (5) is approximated.
以上説明したごとく、式(4)、式(5)により、ミラ
ー6を光走査器の偏向角θに応じて、所定(d変位させ
る吉感光ドラム上のいかなるレーザ光走査位置でも結像
点ずれΔは無くなり、常にレーザ光を所定の微小スポッ
トに絞りこむこ吉が可能となる。As explained above, according to equations (4) and (5), the image forming point is shifted at any laser beam scanning position on the optical photosensitive drum when the mirror 6 is displaced by a predetermined value (d) according to the deflection angle θ of the optical scanner. Δ is eliminated, and it becomes possible to always narrow down the laser beam to a predetermined minute spot.
以下、本発明を実施例によって詳しく説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.
第4図は本発明O〕レーザプリンタを示す。第1図と同
様に、半導体レーザ1より出射するレーザ光(4カツプ
リングレンズ2により平行光となる。FIG. 4 shows a laser printer according to the present invention (O). Similarly to FIG. 1, laser light emitted from a semiconductor laser 1 (converted into parallel light by four coupling lenses 2).
第2図においては、本発明のレーザプリンタを説明する
際に半透鏡15を用いる例を示したが、半透鏡の代わり
に第4図に示すごとく偏向ブリズム3.λ/4波長板4
を用いるとレーザ光の利用率は飛開的に向上する。すな
わち、まず偏向したレーザ光を偏光プリズムにより全反
射させ、次にミラー6で反射し、再び偏光プリズムに戻
って来たレーザ光(4λ/4波長板を往き、帰り2度通
過しているので、最初に偏光プリズムに入射した際の偏
光方・向とは直角に偏光したレーザ光となっている。In FIG. 2, an example is shown in which a semi-transparent mirror 15 is used when explaining the laser printer of the present invention, but instead of the semi-transparent mirror, a deflection prism 3. λ/4 wavelength plate 4
When using this method, the utilization rate of laser light is dramatically improved. That is, first, the polarized laser beam is totally reflected by the polarizing prism, then reflected by the mirror 6, and returned to the polarizing prism again (since it passes through the 4λ/4 wavelength plate twice and returns twice) , the laser light is polarized at right angles to the direction of polarization when it first enters the polarizing prism.
このため、ミラー6を反射して戻って来たレーザ光(i
偏光プリズムを透過し、光走査器へ導かれる。レンズ5
、レンズ8の機能については、すでに第2図で説明した
。Therefore, the laser beam (i
It passes through a polarizing prism and is guided to an optical scanner. lens 5
, the function of the lens 8 has already been explained in FIG.
焦点制御回路古しての変位素子7はミラー6を矢印20
で示すごとく、光軸と平行方向に変位させる。変位素子
7を駆動する焦点制御回路13は、走査信号発生器11
が発生する走査信号を適当な関数関係により変換し、変
位素子7に印加する。The old displacement element 7 of the focus control circuit moves the mirror 6 to the arrow 20.
As shown in , it is displaced in a direction parallel to the optical axis. The focus control circuit 13 that drives the displacement element 7 includes a scanning signal generator 11
The scanning signal generated by the converter converts the scanning signal according to an appropriate functional relationship and applies the converted signal to the displacement element 7.
式(5)に示したごとく、変位素子によりミラー6を偏
向角の2乗に比例して変位させる場合、変位素子を駆動
する焦点X1i制御回路ブロック図を第5図に示す。When the mirror 6 is displaced by the displacement element in proportion to the square of the deflection angle as shown in equation (5), FIG. 5 shows a block diagram of the focal point X1i control circuit that drives the displacement element.
第5図の増幅部では増幅率調節を行なって後、信号を変
位素子に印加する。The amplifying section shown in FIG. 5 applies a signal to the displacement element after adjusting the amplification factor.
変位素子としては圧電材料を用いたもの、コイルあるい
は永久磁石からなるボイスコイルと称されるもの、ある
いは磁歪、電歪素子を用いたものであっても良い。特に
圧電体バイモルフ素子は、変位素子として採用する場合
、良好な周波数応答性をもっており優れている。第6図
に本発明で用いる圧電体バイモルフ素子の構造を示す。The displacement element may be one using a piezoelectric material, one called a voice coil made of a coil or a permanent magnet, or one using a magnetostrictive or electrostrictive element. In particular, piezoelectric bimorph elements have good frequency response and are excellent when used as displacement elements. FIG. 6 shows the structure of a piezoelectric bimorph element used in the present invention.
1)ZTθ〕ごさき圧電体セラミックス17で燐青銅1
8等の補強板をサンドイッチした構造である。圧電体セ
ラミックス板の表面にζオ全面に電極が施され、この電
極と燐青銅間に電圧を印加することにより矢印19のと
古く変位する。1) ZTθ] Gosaki piezoelectric ceramics 17 and phosphor bronze 1
It has a structure in which reinforcing plates such as No. 8 are sandwiched together. An electrode is applied to the entire surface of the piezoelectric ceramic plate, and by applying a voltage between this electrode and the phosphor bronze, the piezoelectric ceramic plate is displaced in the direction of arrow 19.
本発明の第4図に示したレーザプリンタにおいては、光
走査器としてガルバノミラ−光偏向器を用いる場合を示
したが、回転多面鏡であっても良い。また、本発明は半
導体レーザのみならず、他の全てのレーザ装置を用いる
ことは言うまでもない0
さらに、本発明の実施例としてレーザプリンタを引用し
たがレーザ走査光学系を必要とする装置一般、特に、平
面上を大偏向角で走査することが必要である装置に効果
的に活用できることは勿論である。In the laser printer of the present invention shown in FIG. 4, a galvano-mirror optical deflector is used as the optical scanner, but a rotating polygonal mirror may also be used. It goes without saying that the present invention uses not only semiconductor lasers but also all other laser devices.Furthermore, although a laser printer is cited as an embodiment of the present invention, devices in general that require a laser scanning optical system, particularly , it goes without saying that the present invention can be effectively utilized in devices that require scanning on a flat surface at a large deflection angle.
以上説明したように、本発明を用いれば被走査面上で、
任意の走査偏向角において、常に一定のレーザスポット
径を保持することが電気回路的に制御可能となり高精度
・高品質の光走査記碌が可能上なると共に、装置全体が
軽購、小型化できる利点がある。As explained above, if the present invention is used, on the scanned surface,
Maintaining a constant laser spot diameter at any scanning deflection angle can be controlled using an electrical circuit, making it possible to perform high-precision, high-quality optical scanning recording, and the entire device can be made lighter and more compact. There are advantages.
第1図(オ従来のし〜ザプリンタを説明する図、第2図
、第3図は本発明の光走査装置に適[11される焦点制
御装置の原押を説明する図、第4図は本発明の一実施例
を示す図、第5図は焦点1b制御回路の構成を示す図、
第6図は圧電体バイモルフ素子の構造を示す図である。
第 1 図
第 5 図
艷京、制御口1番
’JrqFIG. 1 (e) is a diagram illustrating a conventional printer; FIGS. 2 and 3 are diagrams illustrating a focus control device suitable for the optical scanning device of the present invention; and FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the focal point 1b control circuit,
FIG. 6 is a diagram showing the structure of a piezoelectric bimorph element. Fig. 1 Fig. 5 Sangjing, control port No. 1'Jrq
Claims (1)
光走査器と、該走査されるレーザ光で表示あるいは記録
する表示用、あるいは記録用材料よりなる被走査面と、
@配光源からのレーザ光を上記被走査面に導く光学手段
とからなる光学装置において、上記光学手段を構成する
ミラーを上記光走査器の偏向角に対応して変位させる焦
点制御装置を設けたこ々を特徴上する光走査装置。 2 上記焦点制御装置を設けたミラーにレーザ光を導く
光学手段として、偏向プリズム、λ/4波長板を用い、
上記焦点制御装置に圧電体バイモルフ素子を用いること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光走査装置。[Scope of Claims] 1. A light source that emits a laser beam, an optical scanner that scans the cough laser beam, and a scanned surface made of a display or recording material that displays or records with the scanned laser beam. ,
An optical device comprising an optical means for guiding laser light from a light distribution source to the surface to be scanned, further comprising a focus control device for displacing a mirror constituting the optical means in accordance with the deflection angle of the optical scanner. An optical scanning device with various characteristics. 2. A deflection prism and a λ/4 wavelength plate are used as optical means for guiding the laser beam to the mirror provided with the focus control device,
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the focus control device uses a piezoelectric bimorph element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58146449A JPS5962821A (en) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | Optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58146449A JPS5962821A (en) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | Optical scanner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5962821A true JPS5962821A (en) | 1984-04-10 |
Family
ID=15407887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58146449A Pending JPS5962821A (en) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | Optical scanner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5962821A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5054866A (en) * | 1988-12-29 | 1991-10-08 | Ricoh Company, Ltd. | Scanning optical apparatus |
US7859558B2 (en) | 2008-07-31 | 2010-12-28 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning device, control method thereof, and image forming apparatus therewith |
-
1983
- 1983-08-12 JP JP58146449A patent/JPS5962821A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5054866A (en) * | 1988-12-29 | 1991-10-08 | Ricoh Company, Ltd. | Scanning optical apparatus |
US7859558B2 (en) | 2008-07-31 | 2010-12-28 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning device, control method thereof, and image forming apparatus therewith |
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