JPH0342613A - 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、レーザー発振器などの光源からの光束を被囮
射体上に走査し、情報を感光体等の被照射体に記録、再
生する装置等に用いられる光走査装置に関する。

［従来の技術］ 従来のレーザー記録の為に用いられる光走査装置を第６
図に示す。同図において、１は光源である半導体レーザ
ー発振器であり、はぼ点光源を成しし・−ザー光を発散
放射する。

この発散光束はコリメーターレンズ２４で平行ビームと
されシリンダーレンズ２５に導かれる。シリンダーレン
ズ２５は、光偏向器であるポリゴンミラー４の回転方向
面（回転軸に垂直な面ないし走査ビームが経時的に形成
する光走査面）と垂直方向（副走査方向）にのみ集光力
を持ち、上記平行ビームをポリゴンミラー４の偏向反射
面４ａ上に図示の如く焦線状に集光させる。この焦線状
ビームは偏向反射面４ａで反射後、図中Ｘ−２面（副走
査方向面）内では再度発散ビームとなり、トーリックレ
ンズ５により感光体ドラム８上に集光される。

トーリックレンズ５は、ｘ−２面内において、ポリゴン
ミラー反射面４ａと感光体ドラム８とを共役関係に置く
様な倒れ補正系となっており、ポリゴンミラー４の反射
面４ａの倒れ角や回転軸の傾き等に起因する感光体ドラ
ム８上の走査線ズレ（ピッチ誤差）が純光学的に原理的
には補正されている。

一方、ポリゴンミラー４の回転方向面（光走査面）内に
おいては、走査ビームは平行光のままトーリックレンズ
５に入射するが、トリックレンズ５はアナモフィックレ
ンズ系となっているので、これも同じく感光体ドラム８
上に集光される。

こうしたトーリックレンズ５の集光性能により走査ビー
ムは感光体ドラム８上にスポット状に集光され、ポリゴ
ンミラー４の回転に伴い感光体ドラム８上に直線状の走
査線を形成する（主走査）。また、感光体ドラム８は第
６図に示す如く副走査方向に回転する為、」二記主走査
と併せて走査ビームにより感光体ドラム８上に２次元の
情報が記録されることになる。

この記録情報は、例えば、公知の電子写真プロセス等を
用いれば紙等の媒体上に再生することが可能となる。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記の如く、この従来例でも、ポリゴンミラーの偏向反
射面の倒れ等に起因する走査線ピッチのズレは原理的に
は補正し得ているが、再生画像の画質をより向上させる
目的で設定走査線間隔をより密にしていくと（すなわち
走査線ピッチをより細かくする）、前述の走査光学系に
おける僅かな製作誤差等による残存ピッチズレも問題と
なってくる。

更に、他の動的振動要素、例えばモータ等の発する２次
的機械振動等による被走査面上の僅かな副走査方向の走
査位置変位も、この副走査方向における走査ビームスポ
ットの積分光量ムラとなり、結果的に再生画像の濃度ム
ラとなって画質を劣化させる原因となる。

こうした現象は、特に、ハーフトーンのソノラド状画像
では無視し得なく、更に、多階調の情報記録、再生では
尚更問題となる。

従って、本発明の目的は、・光走査装置内、外に発生す
る微小な振動や光偏向器の面倒れ補正不足等に起因する
高精細画像記録、再生等に対する悪影響を解消、した構
成を有する光走査装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する本発明では、半導体レーザーなどの
光源から出射するビームを回転多面鏡などの光偏向手段
で走査し感光体ドラムなどの被走査面上に結像光学系に
より集光する光走査装置において、被走査面上走査方向
と直角な方向の走査ビーム位置変位に対して、この直角
な方向の積分光量が所望の値となる様に、光源と結像光
学系との光路中にビム強度を変調する導波路型音響光学
ブラッグセルなどの強度変調手段が設けられているより
具体的には、走査方向と直角な副走査方向の走査ビーム
変位を検知する手段より得られる光走査位置の偏差信号
に基づき、画像信号により変調された半導体レーザービ
ームなどの光束に、この半導体レーザーと光学的に結合
された導波路型音響光学ブラッグセルにより強度変調を
加えて、走査記録などを行なうことにより、副走査方向
のビーム偏位等による光量ムラをエネルギー的に平均化
し緩和している。

また、光集積化した導波路型音響光学ブラックセルを強
度変調素子として用いることにより、走査光学系が徒に
大型化するのを抑え且つ光源から変調ビーム出射部分ま
での光路における無調整化が可能となる。

そして、上記偏差信号を上記ブラッグセルの表面弾性波
発生回路に印加し、この印加パワーを制御することで、
走査ビームの光量を増減し副走査方向積分光量ムラを平
均化し補正することが可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の第１の実施例を示し、同図において、
半導体レーザー１はパターン発生回路９からの入力信号
に応じて放射レーザ光をオン、オフする機能を有し、先
導波路型音響光学ブラッグセル２と、同一基板上に集積
化された直線グレーティングカップラ１８ａ（第２図参
照）を介して光学的に結合されている。

ブラッグセル２からの変調レーザー光は、第６図で説明
した如く、シリンダーレンズ３、ポリゴンミラー４を介
して、走査光学系５により感光体ドラム８上に集光され
、そして感光体ドラム８の回転と同期して直線走査され
ることにより２次元走査記録を行なう。

この主走査方向の直線走査に際し、ポリゴンミラー４の
各反射面４毎の走査ビームは感光体ドラム８の有効画像
域に達する直前に、トーリックレンズ５出射後、有効画
像域外の領域に設置された反射ミラー６で反射されて光
センサ−７に導かれる。この光センサ−７においては、
走査ビームがここを横切るタイミンクが検知され、各走
査線の記録開始時刻が正確に同期させられてそのドラム
８上での開始点が安定化される。これが光センサ−７の
第１の機能である。

また、光センサ−７の形状は、第３図に示す如く、主走
査方向の分割線で副走査方向に２分割されており、走査
ビームＳが同図中上下方向に何らかの原因で変位されて
ここを横切ると各部７Ａ、７Ｂからの電気出力に差が生
じる様になっている。第５図において、同図（１）は走
査ビームＳが副走査方向に変位していない場合を示しこ
のときセンサー各部の出力差はＩＡ−ＩＢ＝Ｏ１同図（
２）は上方に変位した場合でＩＡ−１，＞０、同図（３
）は下方に変位した場合を示し出力差は■■８〈０とな
る。

センサー７の出力は結ｍ１４を介して演算回路１１に送
られ、ここで比較演算されて走査位置ズレの方向と出力
差とから成る信号に変えられ、結線１３を介して表面弾
性波発生回路１０に人力されたこの信号を基にこの回路
１０からのＲＦ信号が強度変調される。このとき、特に
図示しないが、感光体ドラム８の回転ムラも光学的エン
コーダ等で検知され、速度偏差信号として前記センサー
出力差と同様に処理され、これら両偏差信号は比較演算
されて、この結果に基づき最終的に表面弾性波発生回路
１０からのＲＦ信号が強度変調されているものである。

そして、このＲＦ信号は結線１２を介してブラッグセル
２に送られる。これが光センサ−７の第２の機能である
。

次に、第２図に示された先導波型音響光学ブラッグセル
２について説明する。

ブラッグセル２に光学的に結合された半導体レーザー１
からの変調信号光は、図中Ｘ１面（光走査面）内では発
散しつつ伝搬し、他方、ｘ−２面内では直線グレーティ
ングカプラー１８ａによる導波路内伝搬であって広がり
はない。Ｘ−Ｙ面内の発散光は、同面内でコリメート機
能を有する、基板表面上に光集積化された導波路フレネ
ルレンズ１５により平行平面波に変換され、そして交差
指電極１７により導波路内に発生された表面弾性波中に
交差入射する。ここで、この平行平面波は、所謂音響光
学効果により表面弾性波発生回路１０からのＲＦ入力信
号のパワーに応じた強度変調がなされ、直線グレーティ
ングカプラー１８ｂにより当該ブラッグセル２から平面
波１６として出射する。

このブラッグセル２では、上記カップリング、コリメー
ト、強度変調の３つの機能を果たす素子が全て同一基板
上に造り付けられた光集積素子の構造となっている。ま
た、基板材料には、例えば、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏａが用
いられ、基板上に造り付けられる機能素子はＴｉ拡散に
よるＴ　ｉ、　０２から成る。作成方法としては、周知
のりフトオフ法等のブレーす技術が用いられる。

こうして、センサー７の出力差による副走査方向変位の
方向（ＩＡ　　Ｉｎの符号）、量（ｌ　ＩＡ−ＩＢ　ｌ
）及び、場合によっては、感光体ドラム８の回転ムラの
方向、量に基づいた制御信号により、ブラッグセル２内
で強度変調することによって、連続する少なくとも２走
査線の副走査方向積分光量が所望の平均光量に近似し得
るレベルになる様にされる。逆にいえば、こうなるよう
に表面弾性波発生回路１０からの信号のパワーが制御さ
れるこの積分光量の平均化の為の強度変調は、光源であ
る半導体レーザーにおいて駆動電流制御することにより
原理的には可能であるが−Ｍ的に半導体レーザーの電流
対出力の曲線カーブは極めて急峻であり、半導体レーザ
の温度依存性等も考慮して、非常に困難である。

第４図は本発明の第２実施例に用いられる導波路型音響
光学ブラッグセル２０を示す。

第２実施例では、半導体レーザー１からの画１ 像信号に応じた変調レーザービームとブラッグセル２０
とのカップリングは、ルチル結晶プリスム■９を用いて
行なわれており、この為、結合効率を上げる為に、入射
側と出射側に、当該ブラッグセル２０の表面と垂直な方
向に集光作用を有するシリンダーレンズ２１２２が付加
的に設けられている。こうして、半導体レーザー１から
のビームはコリメーターレンズ２３とシリンダーレンズ
２１を介して、若干ブラッグセル２０の表面と垂直な方
向に集光された状態でプリズム１９に入射し、強度変調
されて出射側プリズム１９から出射する。その他の点は
第１実施例と実質的に同じである。ただ、回折効率等を
考慮した場合、現状の作製技術のレベルによっては、第
１実施例よりもレーザー光利用効率は高い場合もある。

次に、第５図に沿って、第３実施例に用いられる走査ビ
ームの副走査方向変位検知手段について説明する。第３
実施例では、この変２ 位検知手段には半導体装置検出素子であるシリコンフォ
トダイオードが応用されている。

第５図において、紙面向上下方向が副走査方向に対応し
、入射レーザービーム２８の基準設定位置からの副走査
方向への変化に従い、光電効果により発生した電荷が、
均一な抵抗値を持つ表面層３１を通って上下各電極２７
ａ、２７ｂから成る割合で出力される。即ち、出力光電
流は、ビーム入射位置から各電極２７ａ、２７ｂまでの
距離３０ａ、３０ｂ　（抵抗値に対応する）に反比例し
て分割出力される。

第５図の図示例で言えば、入射位置から電極２７ａまで
の距離３０ａが、同人対位置から電極２７ｂまでの距離
３０ｂより小さいので、電極２７ａからの出力光電流Ｉ
　２’１ｍは電極２７ｂからの出力光電流Ｉ　２７ａよ
り大きくなる。

従って、以上の電極２７ａ、２７ｂからの出力光電流の
割合を第１実施例と同様の回路で処理することにより、
入射ビームが基準設定位置からどの方向にどの位変位し
ているかが検出され、この検出信号に基づいて第１実施
例と同様に表面弾性波発生回路１０からの信号□のパワ
ーを制御すればよいことになる。

尚、２９はグランドである。

次に、第４実施例について説明する。第１実施例では、
走査ビームの副走査方向変位検知手段を、反射ミラー６
を介した系としていたが、第４実施例では、感光体ドラ
ム８の表面等価位置であって有効画像領域から軸方向に
僅かに外れた部位に光センサーを載置している。これに
より、反射ミラーが省略できて振動等によるミラーのブ
レ等の影響もなくなり、より高精度の副走査方向検知が
可能となる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、上記構成を有する本発明によれば、
副走査方向のビーム変位等によるビームスポットの光量
ムラをエネルギー的に調整することが可能となり、高品
位な画質の画像形成等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を説明する概略斜視図、第
２図は光集積化された導波路型音響光学ブラックセルの
概略斜視図、第３図は光走査位置検知手段の例を示す図
、第４図は第２実施例に用いられるブラッグセルを説明
する概略斜視図、第５図は第３実施例に用いられる光走
査位置検知手段の例を示す図、第６図は従来例を説明す
る図である。 ｌ・・・・・半導体レーザー　２．２０・・・・・導波
路型音響光学ブラッグセル、３．２１．２２・・・・・
シリンダーレンズ、４・・・・・ポリゴンミラー　５・
・・・・トーリックレンズ、６・・・・・反射ミラ７・
・・・・光センサ−８・・・・・感光体ドラム、９・・
・・・画像信号発生回路、１０・・・・・表面弾性波発
生回路、１１・・・・・演算回路、１５・・・・・導波
路フ５ レネルレンズ、１８・・・・・直線グレーティングカプ
ラー、１９・・・・・ルチル結晶プリズム、２３・・・
・・コリメーターレンズ、２７ａ、２７ｂ−−−−−電
極、３１・・・・・表面層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源から出射するビームを光偏向手段で走査し被走
   査面上に結像光学系により集光する光走査装置において
   、被走査面上走査方向と直角な方向の走査ビーム位置変
   位に対して、該直角な方向の積分光量が所望の値となる
   様に、光源と結像光学系との光路中にビーム強度を変調
   する強度変調手段が設けられている光走査装置。 ２、前記強度変調手段が導波路型音響光学ブラッグセル
   である請求項１記載の光走査装置。