JPS60423A - 走査光学装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、レーザ光を走査し、感光材料あるいはスクリ
ーン上に情報を表示し、記録するだめの光学装置たとえ
ば、レーザプリンタ、レーザＣＯＭ　（Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒ　０ｕｔｐｕｔ　Ｍｉｃｒｏｆｉ　１ｍ　）などに適
用される走査光学装置に関するものである０ 〔発明の背景〕 従来の走査光学装置を第１図により説明する。

３−１は断面形状が円形状のレーザ光で、３−２は変調
器６によシ変調されたレーザ光、４，５は円筒レンズで
ある。円筒レンズを出射するレーザ光３−３は第２図に
示すような楕円状をした断面形状の平行光束となってい
る。２は回転多面鏡であシ、レーザ光３−３を偏向、走
査する。７はＦ−θレンズ（焦点距離ｆとする）として
知られているものである。Ｆ−θレンズ７は回転多面鏡
２の偏向角θに対し、感光ドラム１上での線型性すなわ
ち、座標Ｘを第１図のようにとると、Ｘ＝ｆθ（ｆは定
数）の位置にレーザ光を微小スポットに絞りこむ機能を
もっている。

８は円筒レンズであシ、感光ドラム１上を走査する幅の
長さをもち、光の走査方向には曲率をもたない。１は感
光体材料を塗布し、ドラム状にした感光ドラムであり、
光が走査する部分は平面状をしている。電子写真法では
感光体としてＳｅがよく用いられ、感光体の周囲に電子
写真法として知られる印写プロセス、すなわち帯電器、
現像器。

転写器、クリーニング等を配置する。

回転多面鏡上で第２図に示した断面形状をしたレーザ光
の長軸方向の大きさｄ２はｆ−θレンズにより感光ドラ
ム上にＸ方向の大きさｄ。と微小に絞られる。レーザ光
の短軸方向の大きさｄｌは小さいため、Ｆ−θレンズを
通過しても回折のため微小に絞りこむことはできず１円
筒レンズ８により感光ドラム上ｙ方向の大きさｄｏに微
小に絞りこまれる。結果として感光ドラム上にはＸ方向
ｙ方向とも等しい大きさｄｏに絞りこまえることになる
。

この光学系の長所は回転多面鏡の而倒れ精度を緩和する
ことにある。すなわち、回転多面鏡の各面の法線と回転
多面鏡の回転軸とのなす角度が一定でない、いわゆる面
倒れがある場合、感光ドラムには光走査ピッチむらのあ
る情報が記録されてしまう。しかし、第１９図に示した
光学系は回転多面鏡の面倒れによシ生じる光走査ピッチ
むらを小さくする機能を持つ。第３図で光走査ピッチむ
らを小さくする機能を説明する。回転多面鏡の面倒れ角
ψが生じた場合１円筒レンズ８がない場合には、正規の
走査線位置よ！ａｙ＝ｆψずれた位置に結像する。しか
し、第１図の光学系では、円筒レンズ８があるため、ｙ
＝＋［ｃψだけ正規の位置よりずれた場所に結像する。

（ただし１円筒レンズ８の焦点距離をｆ。とじている。

）ｆθレンズ７の性質より、ψくψまた、ｆｏ＜ｆであ
るので。

面倒れによシ影響は（ｆ、ψ）／（ｆψ）だけ軽減され
る。

ところで、従来の第１図に示す光学系では円筒レンズ４
，５の一方向ビーム拡大器により一方向にレーザ光を拡
大し第２図に示す断面が楕円形状のレーザ光に変換して
いた。円筒レンズ４．５それぞれは製作加工および組み
込み調整の困難さより複数枚からなる組み合わせレンズ
にすることは困難で１組み合わせをしない、いわゆる単
レンズが用いられる。しかし円筒レンズ４．５として単
レンズを用いた場合１円筒レンズ４，５を出射したレー
ザ光は光学的質が悪く、収差を伴なった波面となる欠点
があシ、高精度に感光ドラム１に絞りこむことは難しい
。

また、円筒レンズ４．５を用いた第１図に示す光学系に
おいては１円筒レンズの円筒軸それぞれを高、ｖｉｆ度
に一致させる必要があり、光学系調節が着るしく困難で
ある。

〔発明の目的〕

本発明は上述した欠点を解消するためになされたもので
、レーザ光を円筒レンズによシ一方向に拡大する一方向
ビーム拡大器なしでも光走査ピッチむらの小さい良質な
レーザ記録、表示を可能とする安価、高信頼な走査光学
装置を提供するものである。

し発明の概要〕 この目的を達成するために１本発明の走査光学装置にお
いては、レーザ光源として楕円状にレーザ光を放射する
半導体レーザを用い、一方向ビーム拡大器が無くても、
光走査器の面倒れ精度を緩和することを特徴とする。

第４図に半導体レーザよシ放射するレーザ光強度の放射
角分布を示す。第４図（ａＪに示すように半導体レーザ
９から放射するレーザ光は半導体レーザ接合面に垂直方
向（図では□で示す）では大きな拡が９角度、接合面に
平行方向（図では／で示す）では小さな拡が９角度で放
射し、楕円形状の断面形状をもった光強度分布をしてい
る。したがって、半導体レーザ９からのレーザ光をレン
ズにより平行光に変換すると第２図に示したようなレー
ザ光の断面形状にすることが可能であり、一方向ビーム
拡大器をなしですますことができる。したがって、一方
向ビーム拡大器を用いることから生じる光学的特性の劣
化、光学系調節の困難さを解消することができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を詳しく説明する。

第５図は本発明の走査光学装置の一実施例を示す。半導
体レーザ９から放射するしｉザ光はＮ、Ａ、の大きいカ
ップリングレンズ（焦点距離ｆ０とする）により高い光
利用効率で平行光に変換する。回転多面＠！２上では第
６図に示すような楕円形状のレーザ光断面形状をしてお
シ、その短軸方向は回転多面鏡の回転軸に平行方向とな
るようにする。そのためには第５図において、半導体レ
ーザ９の接合面と回転多面鏡２の回転軸とは平行になる
ように配置すれはよい。回転多面鏡２により走査された
レーザ光は結像レンズ７に入射する。

結像レンズ７としてはすでに第１図で説明したＦθレン
ズ（焦点距離ｆとする。）を用いる。被走査面としての
感光ドラム１の前には円筒レンズ８を配置している。第
６図に示したレーザ光の断面形状の横方向の長さｄ２お
よびたて方向の長さｄｌ　の比は第４区のごときレーザ
光放射分布より、通常ｄ２／ｄ１　＝３〜１０程度の値
をもっている。

ｄ２／ｄ、＝５として以下光学系パラメータの設定方法
を述べる。また半導体レーザのレーザ光放射分布は第４
図ｔｂ）に示す如く近似的にガウス型分布とし、以下の
計算においてｄｌ、ｄ２は中心光強度のｌ／ｅ２になる
点で測定したレーザ光断面形状の大きさとする。

また、感光ドラム１上で絞りこむ光スポツト径ｄｏはＸ
方向、Ｘ方向とも０１１ｍｍとする０第６図に示したレ
ーザ光の断面形状の横方向の長さｄ２　はＦ−θレンズ
７によシ感光ドラム１上にｄ。に絞りこまれる。ｄｏ　
とｄ２　の間では次式％式％ ここでλは光の波長、ｆはＦθレンズ焦点距離。

回転多面鏡２の回転軸に平行な方向すなわちＸ方向の絞
シこみは円筒レンズ８がない時、感光ドラム１上での絞
りこまれたレーザ光の大きさをｄｏ′とすると次式で与
えられる。

ｆ　＝３００　ｍｍ　、λ＝　０．７５　Ｘ　Ｉ　０−
３ｍｍ　。

ｄｏ＝０．１ｍｍとすると、（υ式よｐｄ２　＝２．８
６ｒｒＨｎ、ｄ２　／ｄｚ　＝５とするとｄ　１：＝　
Ｑ、７５　ｍｍ（。

式（２）よりｄｏ’　＝０．５　ｍｍ０ｄ　とｄ／がほ
とんど等しいことによシ、円筒ル ンス位置でのＸ方向のレーザ光の断面形状の太きさはほ
とんどｄ。′に等しい。ｄ／　は円筒レンズ８によシ感
光ドラム１上にｄ。に絞りこむように設定する。すなわ
ち１円筒レンズ焦点距離ｆ。は次式により設定する０ 上記したパラメータを代入してｆ。−５２，４ｍｎ１と
なる。

以上のごとく設定すると感光ドラム上にはＸ方向、Ｘ方
向とも直径Ｑ、１ｍｍのほぼ円形状のレーザ光スポット
に絞りこまれることになる０また、この第５図の光学系
においても第３図ですでに説明した様に回転多面鏡の面
倒れ角ψがあっても、光走査ピッチむらの小さい光走査
を実現できる。

半導体レーザからのレーザ光は非点収差を伴なう場合が
あることが知られているが、そのような場合には第５図
の円筒レンズ８と感光ドラム１間の距離を調節すると収
差は補正できる。

第５図において光走査器として回転多面鏡を用いた例を
示したがガルバノミラ−を用いても良い０第４図に示し
た半導体レーザの放射角度分布におけるよ、／方向の拡
がり角度の比が第５図に示した本発明の光学系において
設定した値と異なる場合が半導体レーザの特性のばらつ
き等により生ずることがある。この場合にはプリズムを
カップリングレンズ１０と回転多面鏡２との間に配置す
ることが有効である。すなわち、プリズムを第７図のよ
うに配置すると、幅ｄで入射した平行レーザ光は幅ｄ／
の平行レーザ光に変換される。ｄ′とｄの間には次式で
表わされる関係がある。

プリズムの頂角αは次式で表わされる。

α＝θ。

ただし、θ０は入射角度、θ、は出射角度、ｎはプリズ
ムの屈折率を示す。

したがって、プリズムを用いると入射角θ。を調整する
ことによシレーザ光の幅を所望の大きさに変えることが
可能である。

以上説明したプリズムを本発明の走査光学系に適用した
実施例を第８図に示す。カップリングレンズ１０を出射
した平行なレーザ光の断面の大きさはｄ、、ｄ２であり
、この比ｄ２／ｄ１はプリズム１１によりａ；　／　ｄ
ｌに変換され回転多面鏡２に入射する。

以上説明したプリズムを用いると半導体レーザから出射
するレーザ光の拡が９角度特性のばらつきを補償する機
能を持たせることができる。またプリズムを用いると第
１図に示した円筒レンズの場合生じる波面収査は全く問
題にならない利点がある。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば１円筒レンズからなる一方
向ビーム拡大器が不要となり、光学的特性の劣化の少な
い、かつ光学等の調整が極めて簡単な走査光学装置を実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の走査光学装置を示す図。 第２図第３図は第１図を説明するだめの図。 第４図は半導体レーザから放射する光強度の放射角度分
布を示す図。 第５図は本発明の一実施例を示す図。 第６図は第５図を説明するだめの図。 第７図はプリズムの機能を説明する図。 第８図は本発明の他の実施例を示す図である０１・・・
感光ドラム、２・・・回転多面鏡、７・・・Ｆθレンズ
、８・・・円筒レンズ、９・・・半導体レーザ、１０・
・・カップリングレンズ、１１・・・プリズム０方１図 拓　２　図 第　Ｓ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、楕円形の断面形状を有するレーザ光を放射する半導
   体レーザと、該半導体レーザから放射するレーザ光を平
   行光に変換するレンズと、光走査器と、該走査器が光走
   査するレーザ光を被走査面上に絞りこむ結像レンズとか
   らなる走査光学装置において、上記光走査器に入射する
   楕円状レーザ光の短軸方向が上記光走査器の回転軸にな
   るよう上記半導体レーザを設置し、光走査するレーザ光
   を円筒レンズを通過させて上記被走査面に導くことを特
   徴とする走査光学装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の走査光学装置において
   、上記レンズと光走査器との間にプリズムを配置したこ
   とを特徴とする走査光学装置。