JPH04335612A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源からの光ビームを
、回転多面鏡で反射し、集光レンズを介して被走査面に
与え、走査を行なう光ビーム走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ビーム走査装置は、回転多面鏡
の面数および回転数を適当に選択することにより、被走
査面上での光ビーム走査速度を決定していた。ところで
、回転多面鏡の回転数については、回転体の動的安定性
、軸受けや駆動モータの能力、耐久性等の条件から制約
があるため、走査速度をあげる場合には回転多面鏡の面
数を増やす必要があった。

【０００３】また、走査速度を下げずに広い走査範囲を
得るためには、光路長を長くとる必要があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転多
面鏡の面数を増やす場合、回転多面鏡の反射光による走
査角度が面数の増加に反比例して減少するため、被走査
面上のビーム走査距離を同じにするためには、回転多面
鏡から被走査面までの光路長を回転多面鏡の面数に比例
して長く設定する必要があり、装置の大型化を招くとい
う問題点があった。

【０００５】また、走査範囲を広げる場合も同様に、光
路長をのばす必要があるため装置の大型化を招くという
問題点があった。

【０００６】本発明は、かかる従来の問題点を解決する
もので、回転多面鏡による光反射ビームの走査角度を広
げることにより光路長を短縮し、コンパクトな光ビーム
走査装置を、簡単な構成で実現したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光ビーム走査装
置は、光源からの光ビームを回転多面鏡で反射し、集光
レンズを介して被走査面に与え、走査を行なう光ビーム
走査装置において、回転多面鏡が、光反射部材とレンズ
部材とを有し、レンズ部材の屈折率が内部で段階的もし
くは連続的に変化していることを特徴とする。

【０００８】また、本発明の光ビーム走査装置は、回転
多面鏡が、光反射部材として外周が正多角柱状である回
転部分を有し、レンズ部材として光反射部材の外周部分
に光反射部材と同軸に隙間なく密着、固定された、内周
部分が光反射部材とおなじ正多角柱状であり、外周部分
が円柱状である一体レンズ部材を有し、かつ一体レンズ
部材の屈折率が内部で同心円状に段階的もしくは連続的
に変化していることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の光ビーム走査装置は、回転
多面鏡を構成するレンズ部材の屈折率が、レンズ部材の
内周側で大きく、外周側で小さくなるように、段階的も
しくは連続的に変化していることを特徴とする。

【００１０】さらに、本発明の光ビーム走査装置は、回
転多面体を構成するレンズ部材の内周正多角柱状部分の
全部または一部を、レンズ部材の外周側から入射する光
ビームを反射する物質で覆うことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の上記の構成によれば、光源からの光ビ
ームが回転多面鏡の光反射部材あるいは光を反射する物
質により反射する前後に、円柱レンズと等価な機能を持
つ一体レンズ部材を通過する。また、前記一体レンズ部
材による等価円柱レンズは、回転多面鏡の回転にともな
って入射光ビームとの相対的な位置を変化させるが、入
射光ビームに対する等価円柱レンズ表面の曲率中心、お
よび等価円柱レンズの回転中心は変化しないため、回転
多面鏡を静止させて考えると、入射光ビームの光源は等
価円柱レンズの内部、かつレンズ中心面の近傍にあって
、回転多面鏡の回転に対応する位置と方向とで光ビーム
を射出しているのと等価である。つまり、光源は等価円
柱レンズの焦点距離の内側にあると考えてよい。ここで
、円柱レンズの焦点距離の内側の光源から出た光は、円
柱レンズにより発散するから、本発明の構成による前記
回転多面鏡からの反射光ビームの走査角は、従来の回転
多面鏡による反射光ビームの走査角よりも大きくなる。

【００１２】また、等価円柱レンズの屈折率を内部で段
階的もしくは連続的に変化させることにより、屈折率の
大きいレンズ部材を使用する場合に問題となる臨界反射
角の制約を緩和し、結果的に、より大きな屈折率のレン
ズ部材を効果的に使用することができる。つまり、反射
光ビームの走査角を、より大きくすることができる。す
なわち、同じ面数の回転多面鏡であれば、本発明の構成
をとることにより、より短い光路長で済むことになり、
コンパクトな光ビーム走査装置となる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明に係る光ビーム走査装置およ
び光ビームの概略構成図であって、回転多面鏡１に入射
したレーザ光源２からの光ビームが、矢印方向に回転す
る回転多面鏡１の鏡面で反射して、集光レンズ（ｆ・θ
レンズ）３を通って被走査面４の上を走査方向（ｘ方向
）に一様な速度で走査する。この、全体の基本的な機能
については、走査角を除いては図４に示す従来例の概略
構成図と同一である。

【００１４】図２は、図１に示す回転多面鏡１の概略平
面断面及び、その鏡面における光ビームの反射の様子を
示した説明図であって、回転多面鏡１は、光反射部材１
１と一体レンズ部材１２とから成っている。光反射部材
はアルミニューム、またはその合金等の材料を用い、一
体レンズ部材は使用する光ビームをよく透過する光学レ
ンズ用のガラス、プラスチック等の材料で、屈折率が１
以上２．５以下のものを用いる。また、一体レンズ部材
は屈折率が、内部で同心円状に段階的もしくは連続的に
変化している。図２では一例として屈折率がレンズ部材
１２ａとレンズ部材１２ｂとで２段階に変化していて、
かつ、レンズ部材１２ｂの屈折率がレンズ部材１２ａの
屈折率より大きい様子を示している。

【００１５】まず、Ｌ１方向の光源からの光ビームが一
体レンズ部材１２に点Ｌ２から入射する。この時、光ビ
ームは入射角度とレンズ部材１２ａの屈折率に応じて屈
折し、レンズ部材１２ｂの表面の点Ｌ３に到達する。そ
こで光ビームはレンズ部材１２ａとレンズ部材１２ｂと
の屈折率に応じて屈折し、光反射部材１１の鏡面Ａ１上
の点Ｌ４に到達する。そこで光ビームは回転中の鏡面Ａ
１の成す角度に応じて反射し、点Ｍ１もしくは点Ｎ１に
進む。

【００１６】ここで、点Ｍ１は回転多面鏡の回転の進行
につれて、鏡面Ａ１での光ビームの反射が始まったとき
の光ビームの反射方向を示し、点Ｎ１はさらに回転が進
行して、鏡面Ａ１での光ビームの反射が終わろうとする
ときの光ビームの反射方向を示している。この間、光ビ
ームの反射方向は点Ｍ１から点Ｎ１へと連続的に移動す
る。さらに回転が続くと、点Ｌ４は次の鏡面Ａ２に移行
していき、再び点Ｍ１方向へと反射が始まる。また、点
Ｌ４の位置は回転多面鏡の回転にともなって、光反射部
材１１の内接円と外接円の間を移動する。

【００１７】点Ｍ１もしくは点Ｎ１に到達した光ビーム
は、レンズ部材１２ｂとレンズ部材１２ａとの屈折率に
応じて屈折し、点Ｍ２もしくは点Ｎ２に進む。点Ｍ２も
しくは点Ｎ２に到達した光ビームはレンズ部材１２ａの
屈折率に応じて屈折し、Ｍ３もしくはＮ３方向に進む。

【００１８】ここで、Ｌ３から見たＮ１とＭ１の成す角
θ１が従来の回転多面鏡で得られる走査角であり、Ｍ３
方向とＮ３方向との成す角θ２が本発明によって得られ
る走査角である。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１は、本発明に係る光ビーム走査装置の
いくつかの実施例における走査角と、従来例における走
査角とを比較したものである。本発明に係る光ビーム走
査装置では、走査角がレンズ部材の屈折率と径寸法、光
反射部材の径寸法、光ビームの入射角等の関数になるの
で、表１に示した内容は、実施例の一部である。本発明
の構成をとることによって、効果的に走査角を広げるこ
とができる。

【００２１】図３は、本発明に係る光ビーム走査装置の
他の実施例における回転多面鏡の概略平面断面図であっ
て、回転多面鏡１は、光反射部材１１と、中空の一体レ
ンズ部材１２と、光反射物質１３とから成っている。こ
の実施例では一体レンズ部材の内周多角柱部分が、一体
レンズ部材の外周側から入射する光ビームに対して光反
射物質１３によりレンズ内側に鏡面を形成し、反射する
。光ビームの進みかたについては先に説明した実施例と
同じなので説明を省略する。　　光反射物質は、使用す
る光ビームに対して反射率の高い物質であれば何でもよ
く、それらを用いて塗装、接着、蒸着、メッキ等の処理
により中空の一体レンズ部材の内周多角柱部分を覆う。 また、外周からの光ビームは、光反射物質１３によって
反射されるので、光反射部材１１は、実際には光ビーム
を反射することはなく、一体レンズ部材１２を位置決め
、支持する機能を有する。

【００２２】以上、実施例を述べたが、本発明は具体的
には、広く電子写真等の画像形成装置に使用することが
でき、特にプリンターや複写機やファクシミリやディス
プレーに使用すれば有効である。また、画像読み取り装
置として、バーコードリーダー等にも使用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転多面鏡による光反射ビームの走査角度を広げること
により光路長を短縮し、コンパクトな光ビーム走査装置
を、簡単な構成で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光ビーム走査装置の
概略構成図。

【図２】図１に示す実施例の回転多面鏡部分の概略平面
断面図。

【図３】他の実施例の回転多面鏡部分の概略平面断面図
。

【図４】従来例の光ビーム走査装置の概略構成図。

【符号の説明】

１　　回転多面鏡 ２　　レーザ光源 ３　　集光レンズ（ｆ・θレンズ） ４　　被走査面 １１　　光反射部材 １２　　一体レンズ部材 １２ａ　　レンズ部材（外側） １２ｂ　　レンズ部材（内側） １３　　光反射物質 Ａ１　　Ａ２　　鏡面 Ｌ１　　光ビームの入射方向 Ｌ２　　Ｌ３　　Ｌ４　　Ｍ１　　Ｍ２　　Ｎ１　　Ｎ
２　　光ビームの通過する点 Ｍ３　　Ｎ３　　光ビームの出射方向 θ１　　θ２　　走査角

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源からの光ビームを回転多面鏡で反
   射し、集光レンズを介して被走査面に与え、走査を行な
   う光ビーム走査装置において、回転多面鏡が、光反射部
   材とレンズ部材とを有し、前記レンズ部材の屈折率が内
   部で段階的もしくは連続的に変化していることを特徴と
   する、光ビーム走査装置。
2. 【請求項２】　　前記回転多面鏡が、前記光反射部材と
   して外周が正多角柱状である回転部分を有し、前記レン
   ズ部材として前記光反射部材の外周部分に光反射部材と
   同軸に隙間なく密着、固定された、内周部分が前記光反
   射部材とおなじ正多角柱状であり、外周部分が円柱状で
   ある一体レンズ部材を有し、かつ前記一体レンズ部材の
   屈折率が内部で同心円状に段階的もしくは連続的に変化
   していることを特徴とする、光ビーム走査装置。
3. 【請求項３】　　前記レンズ部材の屈折率が、レンズ部
   材の内周側で大きく、外周側で小さくなるように、段階
   的もしくは連続的に変化していることを特徴とする、請
   求項１または請求項２に記載の光ビーム走査装置。
4. 【請求項４】　　前記一体レンズ部材の内周正多角柱状
   部分の全部または一部を、レンズ部材の外周側から入射
   する光ビームを反射する物質で覆うことを特徴とする、
   請求項２または請求項３に記載の光ビーム走査装置。