JPH03131817A - 光ビーム走査光学装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザビームプリンタなどに用いられる光ビー
ム走査光学装置に関するものである。

〔従来の技術〕

光ビームを走査する走査光学装置において、光ビームの
偏向器として回転多面鏡やガルバノミラ−か広く用いら
れており、１ラインごとの走査開始位置を正確に合わせ
るために光ビームが非′ｒｉｉｉ像域を走査し【いる箇
所に同期検知手段を設け、検類タイミングから書出しタ
イミングまでの時間間隔を一定に設定する方法が従来か
ら行なわれている。その際、高速走査している光ビーム
を昼い応答速度で検出するために、例えばビンフォトダ
イオード等の受光素子が使用されるが、受光素子の大き
さが０．５ｗ角程度と小さく、受光素子へ正しくビーム
を入射するためには、反射ミラーや受光素子の調整が必
要となる。さらに、走査光学装置の構成上、光ビームを
受光素子に入射する場合どうしても、光ビームの一部を
折り返さなければならなく、前記反射ミラーの保持９ｗ
４整が難しくなるという欠点があった。この解決方法と
しては、前記反射ミラーと前記受光素子とを一体に支持
する。

例えば特開昭６２−２０４２２１号公報に示された技術
思想や、前記反射ミラーを光ファイバに変更する。

例えば特開昭６５−２７ｉ１４号公報に示された技術思
想等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記した従来技術のように、反射ミラーと受光
素子とを一体に支持する方法では、受光素子とそれを取
付けたプリント基板などの一般に取付は精度の出しにく
い部材の固定によって位置を出す必要があることから支
持部材を高精度に仕上げてもその効果が十分に現われな
い等の問題があった。一方、光ファイバを使用する方法
では、受光素子の取付は精度は無視されるが、他方の光
フアイバ断面には、従来の反射ミラーの微調整が必要で
あり、この場合もその効果が十分に現われない等の問題
がありた。

本発明の目的は、簡易な構成で、かつ反射ミラーと受光
素子との取付は精度を大幅に緩和することの出来る光ビ
ーム走査光学装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的を達成するため、本発明では、受光素子上
に入射するビームのスポット形状を走査方向に対しては
、被走査面上のスポット径と同一で、走査方向に垂直な
方向に対してはスポット径を太らせるように第２の結像
光学系の一部に光束調整手段を設けた構成としている。

〔作　用〕

一般に元ビームを集束する場合、走査スポット径をｊ、
７・０レンズの焦点距離を！、入射ビーム径をり、波長
なλとすると１次式の関係が成り立つ。

ｄ＝に・　（ｆ／Ｄ　）・λ　・・・・・・・・・・・
・■ただし、には比例定数である。よりて、■式から明
らかなように、走査スポット径ｄは入射ビーム径りに反
比例する関係にあり、入射ビーム径りを小さくすれば走
査スポット径ｄは大きくなることが判る。

ここで、第５図は１本発明による光ビーム走査光学装置
のスポット形状を示した模式図であり、（，１は被走査
面上でのスポット２５を示し、スポット径は走査方向お
よび走査方向に垂直な方向共にｄであり、−船釣には１
００μ襲前後である。これに対し、（ｂ）は受光素子上
のスポット２６であり、スポット径は本発明による前記
した光束調整手段により、走査方向に垂直な方向のみｄ
′と大きくしている。

なお、光束調整手段は、上式■の関係から、走査方向に
鋸直な方向のみ（ｍｌに比べ（ｂ）が小さくなるように
光束を調整している。この結果、受光素子のセンサーは
前記したように０．５■角程度であり、（α）に比べ（
ｂｌの方がスポット径が大きい分だけセンサー上に光束
が入りやすくなる。すなわち、（Ａ）のスポットｄ′を
センサーの大きさＱ、５■以上になるように光束制限量
を調整することで、受光素子の取付は精度が劣りていて
も高精度な同期検知を得ることが出来る。

なお、前記従来技術においては、スポット径は（−）の
状態のままで取付は精度の緩和を行なりている。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によりて説明する。

第１図（、）は本発明の１実施例に係る光ビーム走査光
学装置の概略構成を示す斜視図であり、＃！１図＜ｈ）
はその主要部拡大斜視図である。該光学装置は、光源１
．結合レンズ２．第１の結像光学系３゜偏向器（回転多
面鏡４．モータ５）、第２の結像光学系６．被走査物７
．同期検知用ミラー８．受光素子９．コーティング膜２
０（第１図（ｂｌに詳細図示）で主に構成されている。

前記光源１は、該実施例では半導体レーザによりなって
おり、この光源１からのビームは発散光が出射される。

前記結合レンズ２は、上記発散光をコリメートして＃１
ぼ平行光束にすると共に、その光軸方向の位置調整によ
って、ビームの走査方向の断面内で前記被走査物７０面
上に光ビーム１０を集束させるためのピント調整を行う
。前記第１の結像光学系３は、該実施例ではシリンドリ
カルレンズよりなり、前記走査方向の断面に対して垂直
な断面内だけパワーを有しており、光ビーム１０を偏向
器における前記回転多面鏡４０反射面１１上の近傍で一
度集束させる。このとき、第１の結像光学系５は走査方
向の断面内ではパワーを有さないので、上記反射面１１
上は線像となる。

偏向器の回転多面鏡４は前記モータ５によって第１図（
α）の矢印方向に回転し、反射面９の反射角が変ること
によって、光ビーム１０を偏向する。そして、１つの反
射面に光ビーム１０を照射している間で１回の走査が行
われ、回転多面鏡４が１回転する間に反射面の数だけの
走査が行われる。また、光ビーム１０の偏向走査は、偏
向器の回転軸（すなわち１回転多面鏡４の回転中心軸）
に垂直な平面内でなされ、前記光源１から第１の結像光
学系３までは、その光軸が走査方向の断面内にあるよう
に配置されている。

前記第２の結像光学系６は、本実施例では第２レンズ１
３と第２レンズ１３とからなり、最終的に光ビーム１０
を被走査物７０面上の一点に集束させる作用を行うと共
に、副走査方向断面において、偏向器の反射面１１と被
走査物７の面とが共役関係になるように調整している。

前記被走査物７は、例えばレーザビームプリンタ等では
感光ドラムがこれに相当し、光ビーム１０で信号を露光
させる。

前記コーティング＠２０は、走査方向の断面に対して垂
直な断面内において、光ビーム１４の光束をｌ１１４整
（図中ではｔ）するように機能し、該コーティング膜２
０によりその光束を調整された光ビーム１４は、一走査
毎に同期検知ミラー８で反射され、前記第２の結像光学
系６のほぼ焦点位置に置かれた受光素子９で受光される
。受光素子９は記録信号開始の時点を決定する働きをな
し、不図示の制御回路により受光時から一定時間後に記
録信号開始の信号を発生する。この信号により、光源１
は不図示の変調回路からの記録信号に応じて明暗に変調
され、被走査物７上に記録画像の潜像が形成される。

本実施例では、受光素子９に向かう光ビーム１４の走査
方向の断面に対して垂直な断面での光束をコーティング
膜２０によって満１ｉすることで受光素子の取付は精度
を大幅に緩和できることになり、すなわち、調整が容易
にかつびん速に行える。

第２図に前記光ビーム１４の光束を調整した場合と、調
整なしの場合との前記受光素子の調整マージンの比較を
示す、第２図（、）は、前記光ビーム１４の光束を調整
しない場合であり、受光素子のセンサー面１５．１６上
でのスポット２７は、前記被走査面上のスポットと同一
であり、調整マージンはり、となる、第２図（ｂ）は１
本実施例によるものすなわち、前記光ビーム１４の光束
を前記コーティング膜２０により調整した場合であり、
受光素子のセンサー面１５．１６上でのスポット２８は
、スポット２７に比べ走査方向に垂直な方向で径が大き
くなることから、調整マージンはＬ宜となり、その結果
、受光素子の取付は精度が大幅に緩和されることになる
。

なお、該実施例においては、前記コーティング膜２０を
前記第２の結像光学系６の第２レンズ１３の被走査物７
側のレンズ面に設けたが、第３図に示すように、他のレ
ンズ面に設けても同様の効果が得られる。

第３図は第１図（１Ｅ）の主要部斜視図であり、第２の
結像光学系６を通過し、受光素子９に向かう光ビーム１
４の光束を調整するコーティング膜を第２レンズ１３の
Ａ（上記説明で使用したもの）の位置、およびＢの位置
、もしくは、第ルンズのＣの位置、およびＤの位置のい
づれかに設けても同様の効果が得られる。また、本実施
例では、第２の結像光学系６は、第ルンズ１２．第２レ
ンズ１３の２枚構成であるが、これは何枚構成でありて
も良いことは勿論である。さらに１本実施例では、第１
の結像光学系３により回転多面鏡４の反射面上１１で線
像な作り、第２の結像光学系を前記反射面１１と前記被
走査物７面とが共役関係になったいわゆる面倒れ補正光
学系で示したが、これは必ずしも必要ではなく、第１の
結像光学系３を取り除いたものであっても良い。

ここで、上述した実施例においては、光束調整手段とし
て、コーティング膜２０を用いたが、第４図に示す光束
調整手段を用いても同等の効果が得られる。第４図は、
不図示第２の結像光学系の第２レンズ１３をレンズ固定
ベース１７にレンズ保持部材２１（通常板バネ等）にて
取付ける場合の、核レンズ保持部材２１にて、不図示受
光素子に向かう光ビーム１４の走査方向に垂直な方向の
光束を調整するよ５な構成としたものである。このよう
に構成すると前記したコーティング膜を設ける工程の削
減ができる。

なお、これら実施例では、偏向装置として回転多面鏡を
用いているが、ガルバノミラ−等の反射鏡を用いる他の
偏向装置を使用した場合についても適用できる。さらに
１本実施例では、説明をレーザビームプリンタ用光学装
置に適用した場合に基づき行なりたが、この棟の光学装
置に限られるものでなく、画像等の情報の記録や再生に
係る他の各種光学装置に適用出来る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、光ビーム走査光学装置に
おいて、ごく簡易な構成の光束調整手段を付加すること
によって、被検出光束を検出手段に良好に導くための光
学調整が容易に行え、その産業的価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（α）は本発明の一実施例の装置全体の概略構成
を示す斜視図、第１図＜ｂ＞は第１図（α）の主要部拡
大ｆＲ視図、第２図は本発明の効果を示した説明図、第
５図は゛第１図（、ａ）の主要部の斜視図、第４図は本
発明の他の実施例を示す要部斜視図、第５図は本発明の
原理説明図である。 １　・・・・・・・・・・・・・・・ ２　・・・・・・・・・・・・・・・ ３　・・・・・・・・・・・・・・・ ４　・・・・・・・・・・・・・・・ ５　・・・・・・・・・・・・・・・ ６　・・・・・・・・・・・・・・・ ７　・・・・・・・・・・・・・・・ ８　・・・・・・・・・・・・・・・ ９　・・・・・・・・・・・・・・・ １０．１４　・・・・・・ １２　・・・・・・・・・・・・ １３　・・・・・・・・・・・・ １５．１６　・・・・・・ １７　・・・・・・・・・・・・ １８　・・・・・・・・−・・ ２０　・・・・・・・・・・・・ ２１　・・・・・・・・・・・・ ２５　・・・・・・・・−・・ ２６　・・・・・・・・・・・・ ２７．２８　・・・・・・ 光源 結合レンズ 第１の結像光学系 回転多面鏡 モータ 第２の結像光学系 被走査物 同期検知用ミラー 受光素子 光ビーム 第ルンズ 第２レンズ 受光素子のセンサー レンズ固定ペース ネジ コーティング膜 レンズ保持部材 被走査面上のスポラ 受光素子上のスポラ スポット 第 灰 （α） 第 冒 （ｂ） 第 ？ 回 ／ ６受光青÷のセンサー ノ １６　受光素）のセンサー 第 図 ｑ受充青キ 男 図 第 図 Ｃα） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ビーム発生源（１、２）と、該光ビーム発生源か
   ら発生した光ビームの光束を線状に結像する第１の結像
   光学系（３）と、該第１の結像光学系の近傍にその反射
   面（１１）を有する偏向器（４、５）と、該偏向器で偏
   向された光ビームを被走査物に集束するための第２の結
   像光学系（６）と、被走査物（７）とを具備し、さらに
   、光ビームに対する同期検知用ミラー（８）と、受光素
   子（９）とを具備した光ビーム走査光学装置において、
   前記同期検知用ミラーに向う光ビームの走査方向に対し
   て垂直な方向の光束のみを制限して前記受光素子上のス
   ポット径が走査方向に対して垂直な方向にだけ太っただ
   円形状もしくは線状になるように、前記第２の結像光学
   系に光束調整手段を設けたことを特徴とする光ビーム走
   査光学装置。 ２、前記光束調整手段は、 前記第２の結像光学系のレンズ面の一部に、その光束を
   制限するような形状にコーティング膜（２０）を施した
   構成を備える請求項１に記載の光ビーム走査光学装置。 ３、前記光束調整手段は、 前記第２の結像光学系のレンズ保持部材（２１）の一部
   またはそれ自体にその光束を制限するような形状を設け
   た構成を備える請求項１に記載の光ビーム走査光学装置
   。