JPS6026925A - 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】 産業上の利用分野 本発明は情報信号によって変調された光線をうイン上に
走査させる光走査装置に関するもので、そのメカニズム
は光線を回転鏡にあてることにより回転元を生ぜしめ、
次いで回転光を光導波路によってライン上を走査する走
査光に変えることにある。

元に情報信号を付与し、この元を感応体上に当てて現像
し、記録する方法は、プリンターやファクシミリなどに
すでに採用されているが、これらの分野に元技術が応用
される理由は、元は限りなくレベルが高くなる高速度・
高解像度への要求に十分応えられるからである。又、他
の理由として、文書類の記録と認識にはｙ類似のシステ
ムが用いられるという期待があるからである。

従来例の構成とその問題点 元技術を応用した情報機器の構成として例えばプリンタ
ーの場合の従来例について見てみる。その一つは、先ず
多数の発光ダイオードの光源ｅ　−列に並べて信号に従
って発光させ、その光線を時系列に動く光感応体（Ｃあ
てて感光させる構成である。他の一つはＰＬＺＴ等の透
光性電気光学材料を用いてアレイ状の光スイツチ素子を
構成し、連続して発される光線を信号によってスイッチ
し、透過ｆｔ、を時系列に動く光感応体に当てて感光さ
せる構成である。

以上の構成は多数の光源か又は面光源を用いたものであ
るが、一方（ではレーザー元等、点光源から発せられる
光を利用する場合がある。レーザー元プリンターの場合
、発光源で変調出来るが点光源を用いるのであるから当
然面上に記録するのであれば光を走査することが必要と
なる。そして感光体を時系列に動かして記録するものが
一般に採用されている。

！ｅ直線状に走査させるものとしては、回転多面鏡を用
いる構成が比較的早くから実用化され普及するにいたっ
ている。しかるにこの構成においても、さらに高速化が
進められていくと、回転多面鏡は有限の大きさの径を有
するので、回転数が増すと鏡には大きな遠心力が働き、
そのために鏡面が歪むという事態が発生したり、その他
にも機械的に無理が生ずる。また、かなり巾広く元金走
査する必要があるので（例えば、Ａ４判のプリンターの
場合には約２１　ｃｍ　）装置の小形化が困難である。

一方、熱心に開発が進められている光走査装置としてホ
ログラムレンズを回転させるものがある。

ホログラム・レンズはプラスチックレンズ用の型を一ヶ
つくれば多数のレンズを製造することが可能であるので
量産性に富むといえるが、完全に直線状に光を走査でき
る１でにはまだ至っていない。

また、この場合も広い巾にわたって元を走査するために
は、長い元の走行距離を必要とするので、小形化はかな
り困難であると考えられる。

発明の目的 本発明の目的は、前記従来の光走査装置のもつ種々の欠
点を解決しつつ低価格で小形・高速・高解像度の光走査
装置を供給することにあり、その具体的構成として、回
転鏡と光導波路とマイクロ・レンズ・アレイを巧みに組
み合わせ、構成するものである。

発明の構成 本発明の光走査装置は、入射光を反射する回転鏡と、基
板に形成され前記回転鏡で反射された元を導入する多数
の光導波路と、前記光導波路より出た元を入射するマイ
クロ・レンズ・アレイとからなる光走査装置であって、
前記回転鏡は同回転鏡の回転軸上にあってその鏡面が前
記回転軸に対してほぼ４５の傾きをなし、前記光導波路
は光入射口が前記回転鏡の回転軸を中心とする円弧上に
等ピッチで配置されて前記回転鏡側を向き、前記光導波
路の光出射口は一直線上を等間隔に配置されて前記マイ
クロ・レンズ・アレイを介して光感応体に向くよう構成
されたことを特徴とする。

実施例の説明 第１図は本発明の一実施例の光走査装置の構成を示す図
である。

第１図において、レーザー、ダイオード１より発した元
２０は凸レンズ２を通った後、回転軸１７をもつ回転鏡
３にて反射され、約９０進行方向が曲げられた後、光導
波路の入口４より導波路５に入り出口６より発散光とし
て放射されるが、マイクロ・レンズ・アレイ７によって
収束され、感光体ドラム１１の面上で感光体８を感光し
、記録紙上（第１図では描かれていない）に記録される
。

第１図では光導波路５はガラス基板９の上部に形成され
ている。その形成法は例えば特願昭５６−１３２４０１
号に記されている如く、はじめに、カラス基板に屈折率
を大きくすることに寄与するイオンを拡散させ、ガラス
表面に高屈折率層を形成し、次いで前記高屈折率層を所
望のパターン形状と々るべくエツチングによって溝を作
り、前記パターンの溝の周辺と表面とから屈折率を小さ
くすることに寄与するイオンを拡散することにより光導
波路を作成した。

第２図（ｒｉガラス基板９と光導波路５部の断面の１部
を示したものである。はじめ（Ｃカラス基板９は全断面
が一様であるが、屈折率を高めるイオンの拡散によって
高屈折率層１ｏが形成される。次にパターンに従って溝
１３が出来上がる。第２図の場合、エツチングによる溝
１３の深さは高屈折率層１０の深さよりも深い０次に溝
と表面から屈折率を小さくするイオンを拡散させ、溝の
横と表面の部分に低屈折率の薄い層１２が形成される。

第２図の斜線部分は高屈折率部でそのまわりには薄い低
屈折率層が形成されているので斜線部が光を導くことに
なる。

なお、ガラスの屈折率を高めるイオンとしてはタリウム
（Ｔβ）イオンがよく用いられる。一方、屈折率を小さ
くするイオンとしてはカリウム（Ｋ）イオン等が用いら
れることが多い。

実際に作成した光導波路は、先づガラス基板として屈折
率１．５２のソーダ系ガラスにクリラムイオンを拡散さ
せて約７０μｍの深さの高屈折率層を形成し、エツチン
グにより約１ｏμｍ巾の溝を作った。次いでカリウム塩
中で熱処理を施した。

光導波路入口のピッチは約６０μｍにとり、光導波路出
口のピッチは１００μｍにとった。すなわち分解能は１
ｗｎ当り１部本であり、又、光導波路入口は導波路の巾
がせまく、出口では巾が広い。

第１図に見られる如く、光導波路５の出口６がら出る発
散光はマイクロ・レンズ・アレイ７により集束されて結
像する。マイクロ・レンズ・アレイは市販されており、
等倍結像レンズを用いた。

以上第１図の例で示した光導波路は、ガラス基板の表面
に形成したが別の導波路形成法に従うと導波路の断面が
円形に近く、又、基板の内部に形成することも可能であ
る。

第１図の例で示した光導波路は、単純なイオン交換法に
よって屈折率を制御したが、最初にガラス基板の両面に
全面電極をつけ、次に導波路パターンに従ってエツチン
グ法で電極の一部をとり去り、電界印加イオン交換法を
用いる方法もある。

なお、本発明の光導波路はその断面の例を第２図に見る
如く、導波路と導波路間に光透過に寄与しない部分があ
る。もしも走査する光がパルス元である場合、回転鏡の
回転角度とパルス信号との間に位相のずれが生ずる可能
性がある。これを防ぐためには信号用光導波路の前の角
度部分に回転鏡の回転角と回転速度を検出するための導
波路と元−電気トランステユーサーとを形成す回転速度
０ を制御すると同時に信号の位相をずらすなどして回転角
と信号との同期を取る必要がある。第３図において１４
は元−電気トランスデユーサ−，１５は回転鏡の回転角
を検知するための光導波路を示す０また、回転鏡から光
導波路の入口を臨むときの各導波路のピッチ角度は一定
であるよう導波路を形成することが望ましいが、その他
に、回転鏡の速度を一定に保つため、前記導波路の入口
を臨むピッチ角度を３６ｄＯ／ｎ（たソしｎは整数）と
設定することが望丑しい。

また、光源から出る光線をレンズによって平行よりもや
や集束気味にして光導波路の入口で最も集束するようレ
ンズと距離を選ぶのも一法であるが、光源から出る元が
コリメーターを通してすでに平行にしである場合、回転
鏡をわずかに凹面鏡にしておいて導波路入口近傍で光が
最も集束するよう構成するのもよい。

また回転鏡からの元を光導波路の入口に集束しやすくす
るため、回転鏡と光導波路の入口との間に、回転鏡の回
転軸を中心としたドーナツ形の凸形レンズを置くのもよ
い。回転鏡の上下のぶれや回転軸の横ぶれに対しても有
効に働く。第４図は回転鏡とドーナツ形レンズと光導波
路を示した図で、３は回転鏡、１６はドーナツ形レンズ
、４は光導波路６の入口である。

また、光源のレーザーダイオードから出る光線が偏光で
ある場合にはレーザーダイオードの設定の仕方により、
基板の光導波路の位置で偏光面が異なり、またその際導
波路の曲率や導波路の壁の形成精度などによって導波路
の出口に至る捷での元伝送損に差が出てくる。伝送損は
基板中央部の光導波路におけるよりも側部の光導波路に
おける損失が大きい。光導波路出口の光線は偏光性の強
いものである故、光導波路の出口以後にｆｉｉ光膜を置
くことにより損失を等化せしめることが可能である。例
えば、基板中央の光導波路の偏光を基板に平行になるよ
うレーザーダイオードを設定すると、左右両側に移行す
るに従い基板に垂直な成分が混入してくる。この場合、
全体に基板に垂直な偏光が通過しゃすい偏光性の膜をつ
けるとよい。

発明の効果 本発明の光走査装置は回転鏡と光導波路を用いることに
よってコンパクトな装置で広い巾にわたり光走査を可能
ならしめる。また本発明（Ｃよる光走査装置は可動部分
も小さく、よって、長期間の使用にわたって安定である
ということが出来る。

又、光導波路は精密に加工出来るので解像度も高く出来
る０又、回転鏡の回転速度は充分速く出来る上に、導波
路も十分強い光に耐えることが出来るので、高速走査が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光走査装置の構成を示す図
、第２図は本発明（Ｃよる同光走査装置の基板と導波路
の断面図、第３図は本発明の他の実施例の光走査装置の
構成を示す図、第４図は本発明のさらに他の実施例の光
走査装置の構成を示す図である。 １・・・・・・レーザーダイオード、３・・・・・・回
転鏡、４・・・・・・光導波路入口、５・・・・・・光
導波路、６・・・・・・光導波路出口、７・・・・・・
マイクロ・レンズ・アレイ、８・・・・・・感光体、９
・・・・・・ガラス基板、１４・・・・・・元−電気ト
ランステユーサー、１６・・・・・・ドーナツ形レンズ
、２ｏ・・・・・・元。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）入射光を反射する回転鏡と、基板に形成され前記
   回転鏡で反射された元を導入する多数の光導波路と、前
   記光導波路より出た光を入射するマイクロ・レンズ・ア
   レイとからなる光走査装置であって、前記回転鏡は同回
   転鏡の回転軸上にあってその鏡面が前記回転軸に対して
   ほぼ４Ｅ？の傾きをなし、前記光導波路は光入射口が前
   記回転鏡の回転軸を中心とする円弧上に等ピッチで配置
   されて前記回転鏡側を向き、前記光導波路の光出射口は
   一直線上を等間隔に配量されて前記マイクロ・レンズ・
   アレイを介して光感応体に向くよう構成されたことを特
   徴とする光走査装置。 （２）一部の光導波路の出射口に元−電気トランスデユ
   ーサ−を構成することにより回転鏡の回転角と回転速度
   を検出す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。 （たソし、ｎは整数）であ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。 （４）回転鏡の鏡面に前記回転鏡の回転りζ１１に平行
   な光線を入射させた場合、反射光がはソ光導波路の入口
   近傍に集束するよう前記鏡面を凹面鏡で構成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光走査装置。 （６）回転鏡と光導波路間に、ドーナツ形レンズを配置
   す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。 （６）光導波路の後方、又はマイクロ・レンズ・アレイ
   の前方又は後方に所望の偏光性を有する膜を配すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光走査装置。