JPH01319014A - 複数の走査線用光学走査装置 - 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】 〔概　要〕 複数本のレーザビームを所定の走査線に沿って走査する
走査装置に関し、 小型、廉価、簡易構造の複数の走査線用光学的走査装置
を実現することを目的とし、 走査線の数と同数の半導体レーザと、走査線の数と同数
で且つ各々が所定の格子縞分布を有するホログラムを多
重露光した単一のホログラムディスクと、夫々の半導体
レーザからのレーザビームを感光ドラム上に収束せしめ
るレンズ系とを有して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はレーザビーム走査装置、特に複数本の走査線用
のレーザビーム走査装置に関する。

本発明は、特に、それには限定されないが、ホログラム
ディスクを用いたカラーレーザプリンタ用ホログラムス
キャナに関する。

〔従来の技術〕

複数個のホログラムファセットを有するホログラムディ
スクを用いたレーザプリンタ用スキャナは公知である。

第１０．１１図は従来のレーザプリンタ用スキャナを示
す。同図において、半導体レーザ１１からのレーザビー
ムはホログラムディスク１５により所定方向に回折され
、感光ドラム１７上に収束せしめられる。１３はレーザ
ビームをホログラムディスク１５に導びき、感光ドラム
上に収束するレンズ系である。

ホログラムディスク１５は公知の如く、同一の複数個の
ホログラムファセット１６ａ、１６ｂ、・・・から成り
、回転軸線Ｘを中心とする回転によりレーザビームを感
光ドラム上の走査線１８に沿って走査する。

このようなレーザプリンタにおいて、カラー化を実現す
るためには印字色の数に対応した複数本の走査線が必要
となる。

第１２図は従来のカラーレーザプリンタの一例を示す。

走査線の数を増やすには、基本的には第１１図に示す光
学系を必要な数だけ感光ドラム周囲に配列すればよい。

例えば２色印字の場合、即ち、走査線の数が２本の場合
、第１２図に示すように、２つの同一走査光学系１０Ａ
、１０Ｂ（半導体レーザ１１Ａ、１１Ｂ、収束レンズ系
１３Ａ、１３Ｂ、及びホログラムディスク１５Ａ、１５
Ｂ）を設ければよい。一方の走査光学系１０Ａによりカ
ラー１用の走査線を作り、他方の走査光学系１０Ｂによ
りカラー２用の走査線を作る。

同様の考え方により、走査光学系１０の数を増大するこ
とにより、２色以上の多色印字が可能となる。

（発明が解決しようとする課題〕 しかるに、このように走査光学系の数を増大することに
よる解決策では走査線の数が増えるにつれ、装置全体が
複雑、大型になり、コストアップを招来することは多言
を要しない。

本発明の目的は簡単な構成で低コスト、小型の多走査線
用走査装置を実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本願発明者は特に、走査光学系の中でも、ホログラムデ
ィスクおよびディスク駆動系が比較的高価で且つ嵩高部
品であり大型化、コストアップの最大の要因となってい
ることに着眼し、そこで、本発明では単一のホログラム
ディスクを用いて多走査線を実現するようにしたことが
最大の特徴である。

上記目的を達成するために、本発明に係る複数の走査線
用光学的走査装置は、走査すべき走査線の数と同数の半
導体レーザと、走査すべき走査線の数と同数で且つ各々
が所定の格子縞分布を有するホログラムを多重露光した
単一の回転ホログラムディスクと、夫々の半導体レーザ
からのレーザビームをホログラムディスクに導き、感光
ドラム上に収束せしめるレンズ系とを有することを構成
上の特徴とする。

好ましくは、ホログラムディスクのホログラムは互いに
異なる波長により多重露光される。

好ましくは、ホログラムディスクは走査線の数に対応す
る異なる格子縞分布のホログラムファセットを有する。

この場合には使用する半導体レーザは１つでよい。

ホログラムディスクの各ホログラムファセットには走査
線の数に対応する数の異なる格子縞分布を形成すること
も可能である。

収束レンズ系とホログラムディスクとの間にはホログラ
ムディスクの各ホログラムファセットへの半導体レーザ
からのレーザビームの偏向方向を変える偏向素子が設け
られる。

この偏向素子は回折格子により形成することが出来る。

尚、多色印字は多走査線を必要とする一例に過ぎず、そ
の他にも例えば、単色印字でも印字の高速化等を企図し
て複数の走査線を使用する場合が考えられる。従って、
本発明の対象はカラーレーザプリンタ用のスキャナに限
らず、多走査線を実現する走査装置全般に向けられるも
のである。

〔作　用〕

第１の半導体レーザからのビームは第１のホログラムレ
ンズによりホログラムディスクの対応する第１のホログ
ラム上に入射され、それにより所定方向に回折される。

この回折光はホログラムディスクの回転に伴い走査され
る。同様に、第２番目以下の半導体レーザからのビーム
は第２番目以下のホログラムレンズによりホログラムデ
ィスクの対応する第２番目以下のホログラム上に入射せ
しめられ、それにより所定方向に回折される。これらホ
ログラムは同一のホログラムディスクに多重露光するこ
とにより形成されるので単一のホログラムディスクしか
必要としない。

ホログラムディスク上のホログラムは異なる波長の作成
光により多重露光して形成することにより、同一波長の
半導体レーザを使用しても夫々回折方向が異なり、複数
本の走査線が得られる。

ホログラムを多重露光する代わりに、ファセット毎に異
なるホログラムをホログラムディスクに形成しておけば
、単一の半導体レーザからのビームを、ホログラムディ
スクの回転に伴い、ビームが照射するホログラムファセ
ットが変わる度に夫々のホログラムによる回折方向に走
査することが出来る。即ち、単一の半導体レーザにより
複数本の走査線を実現出来る。

各ホログラムファセット内に走査線の数に対応した数の
異なるホログラムが形成されている場合には、単一の半
導体レーザからのビームの照射方向を変化させることに
より各ホログラムファセット内の夫々のホログラムにビ
ームを照射し、その結果、ビームは夫々のホログラムに
より決定される方向に回折、走査される。

半導体レーザからのビームの照射方向は光学的偏向素子
により簡単に行われる。

偏向素子は回折格子（ホログラム）により形成するのが
最も簡単かつ実用的である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例につき図面を参照して詳細に説明
する。

第１．２図は本発明を２色のカラープリンタ用ホログラ
ムスキャナに適用した場合の一実施例を示す。尚、以下
の図示実施例において第１０．１１．１２図と対応する
部品は同一の部品番号を付し、重複説明を省略する。

第１．２図に示す実施例によれば、光源として２個（一
般には、必要とする走査線の数に対応する数）の半導体
レーザＩＩＡ、ＩＩＢが用いられる。ホログラムディス
ク１５の各ホログラムファセット１６　（１６ａ、１６
ｂ・・・）には走査線の数、即ち、半導体レーザＩＩＡ
、ＩＩＢに対応する数（図示実施例では２個）のホログ
ラム（回折格子）が（同一面内に）多重露光形成されて
いる。即ち、第１のカラー用の走査線を１８ａ、第２の
カラー用の走査線を１８ｂとすると、第１の半導体レー
ザ１１八からのビームが各ホログラムファセットに多重
露光形成される第１のホログラム部分（図示せず）によ
り所定方向に回折されて第１の走査線１８ａを作り、他
方、第２の半導体レーザＩＩＢからのビームが各ホログ
ラムファセットに多重露光形成される第２のホログラム
部分（図示せず）により所定方向に回折され、第２の走
査！１８ｂを作る。

半導体レーザＩＩＡ、ＩＩＢとホログラムディスク１５
との間にはレーザビー本をホログラムディスク１５の各
ホログラムファセット１６ａ１等に入射し感光ドラム上
に収束するレンズ系２１Ａ、２１Ｂが設けられる。この
収束レンズ系は好ましくはホログラムレンズにより形成
される。

尚、ホログラムディスク１５はモータ（図示せず）等に
より回転軸線Ｘを中心として回転せしめられ、その回転
に伴いビームが各走査線に沿って走査されることになる
。

第３図はホログラムディスク１５へのホログラムの多重
露光方法の原理を示すものである。複数個のホログラム
（干渉縞）を多重露光により形成する方法自体は公知で
ある。本発明の一実施例によれば、これらホログラムは
異なる波長光で露光される。即ち、第１のホログラムは
波長λ１の参照波Ｒ，と物体波０１　　（共に球面波）
とにより干渉露光し、第２のホログラムは波長λ２の参
照波Ｒ１と物体波ＯＲ（共に球面波）とにより干渉露光
する。露光に際しては、各印字色の所定の走査線１８ａ
、１８ｂを作成し得るようにかつ走査線が直線となる条
件を満足するように、作成光（コヒーレント光）の入射
角を設計する。

好ましくは、ホログラムの再生波長、即ち、使用する半
導体レーザＩＩＡ、ＩＩＢの波長は共に上記作成光の波
長とは異なる波長λ３である。その理由は、半導体レー
ザ１１Ａ、ＩＩＢの波長が作成光の波長の一方、例えば
λ、に等しいと、第１のホログラムに対しては作成光（
波長λ、）と同一の波長λ１で再生することになるから
ブラッグ角条件を満たすことになるのに対し、他方、第
２のホログラムに対しては作成光（波長λ２）と異なる
波長λ、で再生することになるためブラッグ角条件を満
足しない。従って、一方のホログラムに対しては最も回
折効率の良いブラッグ角での再生となり、他方のホログ
ラムに対しては最高回折効率を外れたブラッグ角以外で
の再生となり、ホログラム間での回折効率がアンバラン
スとなるからである。従って、使用すべき再生光（半導
体レーザ）の波長λ３は両波長λ３、λ２に対して共に
例えば、８０％の回折効率（ブラッグ角条件での最大回
折効率よりは劣る）となるように選定する。従って、当
然のことながら、回折効率のアンバランスがそれほど問
題とならない場合には、半導体レーザの波長λ３は作成
波長の一方λ１またはλ２と等しくてもよい（即ち、λ
３＝λ、またはλよ）。

ところで、再生波長が一定の時、走査線が直線となる条
件を満足するホログラムディスクの特定のホログラムへ
のビーム入射角θ１は一つしかない。即ち、第５図（１
）に示す如く、波長λ、の参照波Ｒ６と物体波Ｏ８との
干渉縞として形成されるホログラムＨ１（ホログラムデ
ィスクの上記第１ホログラムに相当）に半４体レーザＳ
ｌ　　（半導体レーザＩＩＡに相当）から収束レンズ系
を介して入射角θ工てビームをホログラムに入射すれば
、感光ドラム１７上に結ぶ走査線１８は直線となる。こ
のホログラムＨ，に対し異なる方向から半導体レーザＳ
２　（半導体レーザ１１Ｂに相当）によりビームを照射
するとその入射角がθ２　（≠θ、）となるため、上述
の如く走査線１８′は直線とならず第５図（２）に示す
如く弧状となってしまう。しかるに、本発明においては
半導体レーザＩＩＢに対する第２のホログラムＨ２は第
１ホ、ログラムＨ，の作成光（波長＝λＩ）とは異なる
波長（＝λｔ）の作成光Ｏｘ、Ｒｚにより作成している
ため、即ち、入射角ｅ２のビームに対し走査線が直線と
なるように設計されているため、第５図（３）に示す如
く、第２半導体レーザＳ２からのビームは第２ホログラ
ムにより直線条件を満足するように走査される。

尚、ホログラムディスクへの入射角θｉは次式により与
えられる（第４図）。

ｓｉｎθ１・（λ３／λｌ）　　・Ｒ／　ＪＴＴ’１１
・但し、λ１＝作成波長、 λ３＝再生波長（一定） ｆ、　＝参照波のホログラムディスク への光軸距離 Ｒ＝ホログラムファセットのホロ グラム中心とホログラムデイ スフ中心との距離（一定） この時、走査線の直線条件は、 ｆｚ；　　　３１　　　　　　’ｙｚ−Ｙｚ　−但し、
３’２＝参照波と物体波との光源間距離（一定） で与えられる。

以上が第１、第２ホログラムの露光に際して波長を異な
らせる理由である。

第１．２図に示す実施例ではホログラムディスクの各ホ
ログラムファセット１６ａ、１６ｂ、　　・・・内に上
記の複数個のホログラムが同様に多重露光されているの
で、即ち、客ホログラムファセットは全て同一の多重露
光ホログラムを有するので、１つのホログラムファセッ
ト自体で独立して複数印字色の走査が出来る。従って、
複数個のホログラムファセットにより、印字の高速化が
可能である。尚、ホログラムは例えば、体積型ホログラ
ムでよい。

尚、上記のホログラムスキャナを単色印字のプリンタに
使用すれば、複数個の走査線により印字の一層の高速化
が図れる。

第４図は本発明の別の実施例を示す。同図において、単
一のホログラムディスク１５に２種類のホログラムＨ，
、Ｈ！が交互に形成される。

即ち、第１のファセット１６ａには第１のホログラムＨ
１、第２のファセッｌ−１６ｂには第２のホログラムＨ
２、第３のファセット１６ｃには第１ホログラムＨ１、
以下同様にホログラムＨ１、Ｈ２が交互に形成される。

この実施例では、各ホログラムファセットには単一のホ
ログラムを形成すればよく、ホログラムを多重露光する
必要がないので、ホログラムの作成が容易になるのみな
らず、他の走査光の影響を受けないという利点がある。

第４図に示す実施例においては、半導体レーザ１１は１
つのみでよい。即ち、半導体レーザ１１は収束レンズ系
２１によりホログラムディスクの常に同一部分を照射す
ればよい。半導体レーザ１１からのビームはホログラム
Ｈ１により走査線１８ａに沿って走査され、また、ホロ
グラムＨ２により走査線１８ｂに沿って走査される。

第６．７図は本発明の更に別の実施例を示すもので、同
図においてはホログラムディスク１５の各ホログラムフ
ァセット１６　（１６ａ、１６ｂ・・・）には２個（一
般には走査線の数）のホログラムＨ，、Ｈ，が同心円状
に形成される。即ち、外周側に第１ホログラムＨＩ、内
周側に第２ホログラムＨ２が形成されている。またこれ
とは逆に、内周側に第１ホログラムＨ１、外周側に第２
ホログラムＨ２を形成してもよい。ホログラムの数が２
個以上の場合にも同様に、単一のホログラムファセット
内に同心円状に必要数のホログラムが形成される。基本
的には、単一の半導体レーザ１１からのビームの照射方
向を両ホログラムＨ１，Ｈｚ間で切り換えれば上記と同
様の作用、効果を奏する。第６．７図に示す実施例では
、半導体レーザ１１の照射方向を制御するために光偏向
素子３０が用いられる。

尚、第６．７図において、３５はホログラムによる回折
光を感光ドラム１７上に収束するレンズである。

第８．９図に回折格子により形成した光偏向素子３０の
２つの実施例を示す。

第８図においては、円板に格子ピッチの異なる２種類の
半円状回折格子３１ａ（ピッチｄｌ）、３１ｂ（ピッチ
ｄ２）が形成され、この円板を回転させることにより２
種類の回折格子が交互に半導体レーザ１１からのビーム
に照射される。その結果、ビームが回折格子３１ａに照
射した時には第１ホログラムＨ１に向かって回折されて
走査線１８ａ　（カラー１）に沿う走査線を作り、他方
、ビームが回折格子３１ｂに照射した時には第２ホログ
ラムＨ２に向かって回折され走査線１８ｂ（カラー２）
に沿う走査線を作る。

第９図は光偏向素子３０を平面回折格子により形成した
実施例を示す。第９図において、上半分がピッチｄ１の
回折格子３１ａ、下半分がピッチｄ２の回折格子３１ｂ
により形成され、この平面回折格子を上下に動かすこと
により、回折格子３１ａ、３１ｂが交互に半導体レーザ
１１のビームに照射される。その作用、効果は第８図に
示すものと同様である。

尚、光偏向素子３０を回転（第８図）あるいは往復動（
第９図）させるアクチュエータは特に図示しないが、例
えばモータ、油圧シリンダ、カムあるいは送りねじ軸等
を用いることが出来る。

ホログラムディスク１５のホログラムファセットに形成
されるホログラムＨ，、Ｈ，は平面線形回折格子でよい
。この平面線形回折格子は上記の実施例と同様に走査線
の直線条件を満足するように空間周波数（格子縞ピッチ
）を設計することは勿論である。

第７図において、ホログラムディスクへの入射角をθ１
とすると走査線の直線条件は、ｓｉｎ　ｅｌ　＝　λ３
／ｄ−ｄ／λ３但し、ｄ＝格子縞のピッチ、 λコニ再生波長 、よって、ホログラムＨ１（格子縞ピッチｄ、）、Ｈ，
（格子縞ピッチａｂ）への入射角を夫々θ１いθ１とす
ると、 となる。

尚、この時、光偏向素子３０の回折格子３１ａ：３１ｂ
の格子縞ピッチｄ、　、ｄ、は、λ である。但し、θ。は光偏向素子３０への入射角（第７
図）である。

〔発明の効果〕

以上に記載した通り、本発明によれば、ホログラムディ
スクに走査線の数に対応する数のホログラムを形成する
ことにより、単一のホログラムディスクで複数本の走査
線を実現することが出来、装置の小型化、低コスト化、
簡易化を達成することが出来る。

また、ホログラムディスクの各ホログラムファセット毎
に異なるホログラムを形成すれば、あるいは半導体レー
ザからのビームを所定方向に偏向する光学素子を設けれ
ば、使用する半導体レーザは１つのみとすることが出来
、上記と同様に装置の小型化、低コスト化、簡易化を達
成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る走査装置の一実施例を図解的に示
す斜視図、第２図は第１図の側面図、第３図は多重露光
方法を説明する図、第４図は第１とは別の実施例を示す
図、第５図（１）、（２）、（３）は走査線の直線条件
を説明する図、第６図は本発明の更に別の実施例を示す
図、第７図は第６図の側面図、第８図及び第９図は光偏
向素子の２つの実施例を示す図、第１０図は従来のレー
ザプリンタ用ホログラムスキャナを図解的に示す斜視図
、第１１図は第１０図の側面図、第１２図は従来のカラ
ー（２色）レーザプリンタ用ホログラムスキャナの配置
構成を示す図。 １１・・・半導体レーザ、 １５・・・ホログラムディスク、 １６・・・ホログラムファセット、 １７・・・感光ドラム、 １８ａ、１８ｂ・・−走査線、 ２１・・・収束レンズ系、 ３０・・・光偏向素子。 へ 本発明の一実施例 第１図 １１・・・半導体レーザ　　　−５・・・ホログラムデ
ィスク１６・・・ホログラムファセット　　１７・・・
、感光ドラム１８ａ、１８ｂ・・・走査線　　　　　　
２１・・・収束レンズ系第１　図ノ側面図　　　　　　
　　　　　多重露光方法第２図　　　　　第３図 第３実施例 第６図 ８ｎ 第６図の側面図 第７図 同心円状回折格子　　　　　　　平面回折格子従来のレ
ーザプリンタ用ホログラムスキャナ第１０図の側面図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザからのレーザビームを所定の走査線に
   沿って走査する走査装置において、走査すべき走査線の
   数と同数の半導体レーザ（１１Ａ、１１Ｂ）と、走査す
   べき走査線の数と同数で且つ各々が所定の格子縞分布を
   有するホログラム（Ｈ＿１、Ｈ＿２）を多重露光した単
   一の回転ホログラムディスク（１５）と、夫々の半導体
   レーザからのレーザビームを感光ドラム上に収束せしめ
   るレンズ系（２１Ａ、２１Ｂ）とを有する複数の走査線
   用光学走査装置。 ２、上記ホログラムディスクのホログラムは互いに異な
   る波長光により多重露光されることを特徴とする請求項
   １記載の走査装置。 ３、単一の半導体レーザからのレーザビームを複数個の
   ホログラムファセットを有する回転ホログラムディスク
   により所定の走査線に沿って走査する走査装置において
   、上記ホログラムディスク（１５）は走査線の数に対応
   する異なる格子縞分布のホログラムファセット（１６ａ
   、１６ｂ・・・）を有する複数の走査線用光学走査装置
   。 ４、単一の半導体レーザからのレーザビームを複数個の
   ホログラムファセットを有する回転ホログラムディスク
   により所定の走査線に沿って走査する走査装置において
   、上記ホログラムディスクの各ホログラムファセット　
   （１６ａ、１６ｂ・・・）には走査線の数に対応する数
   の異なる格子縞分布が形成されている複数の走査線用光
   学走査装置。 ５、半導体レーザとホログラムディスクとの間にはホロ
   グラムディスクの各ホログラムファセットへの半導体レ
   ーザからのレーザビームの偏向方向を変える光偏向素子
   （３０）が設けられる請求項３または４記載の走査装置
   。 ６、上記光偏向素子（３０）は回折格子（３１ａ、３１
   ｂ）により形成される請求項５記載の走査装置。