JPH036512A - 光ビーム走査装置 - 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、レーザプリンタ等に用いられ、ホログラムレ
ンズを備えた光ビーム走査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、レーザプリンタなどに用いられていた光ビー
ム走査装置には、レーザビームを走査面の所定の位置に
導くためにポリゴンミラーが備えられていた。ところが
、ポリゴンミラーは、加工が難しく高価であるうえ光学
部品などを多く必要とするため、それに代わるものとし
て、光学部品の部品点数が少なく安価に構成することが
できるホログラムレンズの利用が研究されている。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の光ビーム走査装置では、発光手段
として半導体レーザが用いられた場合、第７図に示すよ
うに、周囲の温度や発振による半導体レーザの接合部の
温度変化によって半導体レーザの発振波長がＯ５３ｎｍ
から数ｎｍはどずれるモードホッピングと呼ばれる現象
が生じる。一般に、ホログラムの回折角は、レーザビー
ム等のコヒーレントな光の波長およびホログラムへの入
射角と、ホログラムピッチとで決定されることから、上
記のようにモードホッピングが生じると、ホログラムレ
ンズから出射した走査ビームによって描かれる走査面上
での走査線の位置が、半導体レーザの出射ビームにおけ
る波長の０．１ｎｍのずれ当たり０．４ｎｍ程度ずれて
しまう。

従って、レーザプリンタなどの高精度直線スキャナに半
導体レーザを用いた場合、装置を安価に構成することが
できるものの、一方で印字品質の劣化を招来するという
問題点が生じる。このため、従来では、半導体レーザの
温度制御を行う方法や、波長安定化レーザ（ＤＦＢレー
ザ）の開発も盛んに行われているが、現時点では、コス
トがかかり実用向きとはいえない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光ビーム走査装置は、上記の課題を解決す
るために、発光手段と、発光手段から出射される光を走
査面の所定の位置へ導くホログラムレンズとを備えた光
ビーム走査装置において、上記発光手段に複数の半導体
レーザが設けられるとともに、これら半導体レーザから
出射される各レーザビームを一定の入射角および位置で
ホログラムレンズに入射させるように、上記レーザビー
ムを案内する案内手段と、上記複数の半導体レーザのう
ちいずれか１つを動作させるように、駆動を所定の時間
間隔で順次切り換える駆動切換手段とを備えたことを特
徴としている。

〔作　用〕

上記の構成によれば、複数の半導体レーザのうちいずれ
か１つが、駆動切換手段により所定の時間間隔で順次駆
動が切り換えられて動作するので、モードホッピングが
生じる温度に達する前に、半導体レーザの駆動を切り換
えるように駆動切換−手段における切換動作の時間間隔
を設定すれば、動作していない半導体レーザは、発振せ
ずに冷却期間が与えられて温度が初期状態に戻る。この
ように、半導体レーザの駆動をモードホッピングが生じ
る前に駆動を順次切り換えることにより、安定した波長
のレーザビームにより光走査を行うことができる。

また、発光手段に複数の半導体レーザが設けられて、異
なる位置からレーザビームが出射されても、これらのレ
ーザビームは、案内手段により一定の入射角および位置
でホログラムレンズに入射する。それゆえ、複数の半導
体レーザによる光走査において、走査線に位置ずれを生
じることなく高精度を維持することができる。

〔実施例１〕 本発明の第１実施例を第１図および第３図に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

第３図（ａ）および（ｂ）に示すように、光ビーム走査
装置は、発光手段１と、ホログラムレンズ２と、走査面
３とを備えている。ホログラムレンズ２は、所定の軸の
回りに回転駆動されるとともに、レーザビームの入射面
には、図示はしないが、通常、扇状に区分された複数の
領域に、レンズ効果を有する回折格子が形成されている
。これにより、発光手段１から出射されたレーザビーム
を走査面３上に直線的に走査させるようになっている。

第１図に示すように、発光手段１は、例えば、３つの半
導体レーザ１ａ・１ｂ・ＩＣで構成されており、これら
の半導体レーザ１ａ・１ｂ・１．ｃは、駆動切換手段４
を介して駆動制御回路５に接続されている。駆動切換手
段４は、所定の時間間隔をおいて半導体レーザ１ａ・１
ｂ・ＩＣの駆動制御回路５による駆動を切り換えるよう
に設けられており、その切り換えは、以下に示すような
幾つかの方法が考えられる。

−ａに、半導体レーザは、両方向にレーザビームを発振
して出射するようになっており、その−方が照射対象物
に照射され、他方のレーザビームは、上記のレーザビー
ムのパワーや波長等をモニタするために、フォトダイオ
ード等により検出されるようになっている。そこで、各
半導体レーザ１ａ・１ｂ・ＩＣからのフォトダイオード
の出力信号を検知して駆動制御回路５の駆動出力を切り
換える。

また、半導体レーザは、ある範囲の温度ΔＴの変化の間
において発振波長が安定していることを利用して、駆動
切換手段４がΔＴ温度変化に要する時間り以内に駆動出
力を切り換えるように構成されたものであってもよい。

また、各半導体レーザ１ａ・１ｂ・ＩＣに図示はしない
が温度センサを設けて温度を読み取り、モードホップを
生じる直前の温度に達したら駆動出力を切り換える構成
も考えられる。さらに、第３図に示すホログラムレンズ
２によって回折された回折ビームのうち、走査に用いら
れない次数の回折ビームの回折角温度依存性を利用して
、駆動出力を切り換えるように構成するなど、駆動切換
手段４は、駆動切り換えの方法が特に限定されず種々の
構成が考えられる。

一方、第１図に示すように、半導体レーザ１ａ・１ｂ・
１ｃのレーザビーム出射前方には、案内手段となる偏向
プリズム６が設けられている。偏向プリズム６は、台形
状をなしており、一定の入射角でホログラムレンズ２に
入射させるように、半導体レーザ１ａ・１ｂ・１ｃの出
射ビームを導くとともに、異なる方向から出射される上
記レーザビームに応じて方向を変えるように、駆動切換
手段４の切り換え動作と連動して、半導体レーザ１ａ・
１ｂ・１ｃの各出射ビームの出射方向の交点Ｐを中心に
回転駆動されている。

上記の構成において、駆動切換手段４により駆動が切り
換えられて、半導体レーザ１ｃが駆動されているとき、
半導体レーザ１ｃの出射ビームは、第２図（ａ）に示す
位置に回転した偏向プリズム６により屈折して矢印Ａ方
向へ進む。また、半導体レーザ１ｃから駆動が切り換え
られて、半導体レーザ１ｂが駆動されているとき、半導
体レーザｌｂの出射ビームは、第２図（ｂ）に示す位置
に回転した偏向プリズム６を透過して矢印六方向へ進む
。さらに、半導体レーザ１ｂから駆動が切り換えられて
、半導体レーザｌａが駆動されているとき、半導体レー
ザ１ａの出射ビームは、第２図（ｅ）に示す位置に回転
した偏向プリズムにより屈折して矢印Ａ方向へ進む。

上記のような動作の繰り返しにより、常に一定の方向へ
進むレーザビームが得られ、このレーザビームが回転す
るホログラムレンズ２により回折されて走査面３上に走
査線を描くように照射される。

このようにして、半導体レーザ１ａ・１ｂ・ＩＣの出射
ビームを偏向プリズム６で偏向させて一定方向へ導くこ
とにより、ホログラムレンズ２に最適の入射角および入
射位置で入射させることができ、どの半導体レーザ１ａ
・１ｂ・１ｃの出射ビームに対しても同じ回折角で回折
させることができる。また、駆動切換手段４の切り換え
は、モードホッピングが生じないようなタイミングで行
われているので、安定した波長のレーザビームにより光
走査を行うことができる。

なお、以下に述べる第２実施例ないし第４実施例におい
て、本実施例と同様の機能を有する構成部材には、同一
の符号を付記してその説明を省略する。

〔実施例２〕 次に、本発明の第２実施例を説明する。

第４図に示す第２実施例においては、発光手段１の半導
体レーザ１ａ・１ｂ・１ｃが９０°の間隔をおいて配さ
れており、図示はしないが、前記第１実施例における第
１図に示した駆動制御回路５により駆動されるとともに
、駆動切換手段４により順次駆動が切り換えられるよう
になっている。また、半導体レーザ１ａ・１ｂ・１ｃの
出射ビームが交差する位置に、案内手段となるハーフミ
ラ−７が設けられている。ハーフミラ−７は、半導体レ
ーザ１ａ−１ｃの出射ビームに対して鏡面７ａを傾斜さ
せる一方、半導体レーザ１ｂの出射ビームに対して鏡面
７ａを直交させるように、駆動切換手段４の切り換え動
作と連動して回転するように駆動されている。

上記の構成では、半導体レーザ１ａ・１ｃの出射ビーム
が、これらに対して鏡面７ａを傾斜させたハーフミラ−
７により反射されて矢印六方向へ進み、半導体レーザ１
ｂの出射ビームが、これに対して鏡面７ａを直交させた
ハーフミラ−７を透過して矢印六方向へ進む。このよう
にして、半導体レーザ１ａ・１ｂ・ＩＣの出射ビームは
、第３図に示すように、一定の入射角および入射位置で
ホログラムレンズ２に入射し、走査面３に対し光走査が
行われる。

〔実施例３〕 続いて、本発明の第３実施例を説明する。

第５図（ａ）および（ｂ）に示す第３実施例において、
発光手段１の半導体レーザ１ａｉｂ・１ｃが９０°間隔
に配されているのは、前記第２実施例と同様であるが、
案内手段として円筒ミラー８が設けられている点が異な
る。円筒ミラー８は、上端部に軸方向に対し傾斜する鏡
面８ａが形成されており、半導体レーザ１ａ・１ｂ・Ｉ
Ｃの出射ビームが交差する位置に配されている。また、
円筒ミラー８は、駆動切換手段４の切り換え動作と連動
して正逆方向へ回転駆動されている。

上記の構成では、半導体レーザ１ａ・１ｂ・ＩＣの駆動
切換に応じて円筒ミラー８が回転し、その鏡面８ａが半
導体レーザ１ａ・１ｂ・ＩＣのうちレーザビームを出射
するいずれか１つに向けられる。そして、出射ビームは
、円筒ミラー８の鏡面８ａにより反射されて矢印六方向
へ進み、第３図に示すように、ホログラムレンズ２を介
して走査面３に対し光走査が行われる。

〔実施例４］ さらに、本発明の第４実施例を説明する。

第６図に示す第４実施例では、発光手段１として、駆動
切換手段４（図示しない）により駆動が切り換えられる
４つの半導体レーザ１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄが設けられ
、ディスク９上にそれぞれ９０°の間隔をおいて配され
ている。ディスク９は、半導体レーザ１ａ・１ｂ・１ｃ
−１ｄのうち駆動される１つがＢ点に位置するように回
転駆動されている。

上記の構成では、半導体レーザｌａ・１ｂ・１ｃｍ１ｄ
のうちレーザビームを出射するいずれか１つが点Ｂに位
置しているので、レーザビームがそのまま矢印Ａ方向へ
進み、第３図に示すように、ホログラムレンズ２を介し
て走査面３に対し光走査が行われる。このように、本実
施例では、レーザビームが出射時点からすでに矢印Ａ方
向へ進むので、レーザビームを、偏向させる必要がない
。

以上第１実施例ないし第４実施例に説明したように、案
内手段は、半導体レーザ１ａ・ｌｂ−ＩＣ・１ｄの出射
ビームをホログラムレンズ２に最適の位置および入射角
で入射させることができればよく、上記の構成に限定さ
れるものではない。

また、駆動切換手段４も同様に、モードホッピングが生
じない時間間隔で半導体レーザ１ａ−１ｂ・１ｃ・１ｄ
の駆動を切り換えることができればよく、第１実施例に
例示した以外の方法を用いたものでもよい。

〔発明の効果〕

本発明に係る光ビーム走査装置は、以上のように、発光
手段と、発光手段から出射される光を走査面の所定の位
置へ導くホログラムレンズとを備えた光ビーム走査装置
において、上記発光手段に複数の半導体レーザが設けら
れるとともに、これら半導体レーザから出射される各レ
ーザビームを一定の入射角および位置でホログラムレン
ズに入射させるように、上記レーザビームを案内する案
内手段と、上記複数の半導体レーザのうちいずれか１つ
を動作させるように、駆動を所定の時間間隔で順次切り
換える駆動切換手段とを備えた構成である。

これにより、複数の半導体レーザのうちいずれか１つが
、駆動切換手段により所定の時間間隔で順次駆動が切り
換えられて動作するので、モードホッピングが生じる前
に、半導体レーザの駆動を切り換えることにより半導体
レーザが冷却されて、安定した波長のレーザビームで連
続的に光走査を行うことができる。

また、複数の半導体レーザから出射されたレーザビーム
は、いずれも案内手段により一定の入射角および位置で
ホログラムレンズに入射するので、走査線がずれること
なく安定した光走査を行うことができ、安価な半導体レ
ーザを用いて高精度の光ビーム走査装置を提供すること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示すもので
ある。 第１図は発光手段および案内手段の構成を示す平面図で
ある。 第２図（ａ）ないしくＣ）は案内手段によりレーザビー
ムが案内されている状態を示す平面図である。 第３図は第１実施例ないし第４実施例に共通するもので
ある。 第３図（ａ）は光ビーム走査装置の構成を示す正面図で
ある。 第３図（ｂ）は光ビーム走査装置の構成を示す側面図で
ある。 第４図は本発明の第２実施例における発光手段および案
内手段の構成を示す平面図である。 第５図は本発明の第３実施例を示すものである。 第５図（ａ）は発光手段および案内手段の構成を示す平
面図である。 第５図（ｂ）は発光手段および案内手段の構成を示す第
５図（ａ）の正面図である。 第６図は本発明の第４実施例における発光手段および案
内手段の構成を示す平面図である。 第７図は半導体レーザの温度とレーザビームの波長との
関係を示すグラフである。 １は発光手段、１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄは半導体レーザ
、２はホログラムレンズ、３は走査面、４は駆動切換手
段、６は偏向プリズム（案内手段）、７はハーフミラ−
（案内手段）、８は円筒ミラー（案内手段）、９はディ
スク（案内手段）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発光手段と、発光手段から出射される光を走査面の
   所定の位置へ導くホログラムレンズとを備えた光ビーム
   走査装置において、 上記発光手段に複数の半導体レーザが設けられるととも
   に、これら半導体レーザから出射される各レーザビーム
   を一定の入射角および位置でホログラムレンズに入射さ
   せるように、上記レーザビームを案内する案内手段と、
   上記複数の半導体レーザのうちいずれか１つを動作させ
   るように、駆動を所定の時間間隔で順次切り換える駆動
   切換手段とを備えたことを特徴とする光ビーム走査装置
   。