JPH08146335A

JPH08146335A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH08146335A
Application number: JP30956794A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Taki; 和也滝
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ホログラムを用いて所望の微小スポットを形
成できる光走査装置を提供する。【構成】入射レーザ光Ｌ３がパワーを有するホログラ
ム５の焦点距離ｆH だけ離れた点からの発散光となるよ
うに入射レンズ１１と半導体レーザ２との距離を定める
ことにより、ホログラム５による回折レーザ光Ｌ４は主
走査方向には平行光となる。また、ホログラム５への入
射レーザ光Ｌ３は副走査方向には円筒レンズ１３により
ホログラム５上に収束される。回折レーザ光Ｌ４は主走
査方向と副走査方向とで異なるパワーを有するホログラ
ムレンズ７により感光体ドラム８上に微小スポットとし
て集光される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ等に用
いられる、レーザ光を用いて走査・集光を行う光走査装
置に係り、詳しくは、レーザ光を偏向させる手段として
回折格子であるホログラムを用いた光走査装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光源からの射出レーザ光を
偏向させ、偏向されたレーザ光を被走査面上にスポット
状に集光させて主走査を行う光走査装置が知られてい
る。そして、光を偏向させスポット状に集光させて主走
査を行う手段の一つとしてポリゴンミラーとｆθレンズ
がある。図８は、ポリゴンミラーとｆθレンズを用いた
ポリゴンスキャナ１０１の一例を示している。このポリ
ゴンスキャナ１０１において、半導体レーザ１０２から
出射されたレーザ光はコリメートレンズ１０３で平行光
とされた後、円筒レンズ１０４で走査方向と垂直な副走
査方向にのみ集光され、走査方向と平行な主走査方向は
平行光のままポリゴンミラー１０５に照射される。ポリ
ゴンミラー１０５で反射されたレーザ光はｆθレンズ１
０７により被走査面である感光体ドラム１０８上に集光
される。ポリゴンミラー１０５は図示されないモータに
より回転駆動されることにより、反射レーザ光は感光体
ドラム１０８上をその長手方向に直線走査する。

【０００３】また、光の偏向手段として、上記のような
ポリゴンミラー１０５やｆθレンズ１０７の代わりに、
安価なホログラムを用いた光走査装置も提案されてい
る。図９は、ホログラムを用いたホログラムスキャナ１
１１の一例を示している。このホログラムスキャナ１１
１は、半導体レーザ１１２と、コリメートレンズ１１３
と、円筒レンズ１１４と、ホログラム１１５の形成され
たホログラムディスク１１６と、ホログラムレンズ１１
７とを有している。ホログラム１１５はホログラムディ
スク１１６の片面に表面凹凸の形状で形成されている。
ホログラムレンズ１１７も同様にその片面に表面凹凸の
形状でホログラムが形成されている。そして、半導体レ
ーザ１１２から出射されたレーザ光はコリメートレンズ
１１３によって平行光となった後、円筒レンズ１１４で
副走査方向のみ集光され、ホログラムディスク１１６に
照射される。ホログラムディスク１１６のホログラム１
１５による回折光は、さらにホログラムレンズ１１７で
回折、収束され、感光体ドラム１１８上に照射される。
ホログラムディスク１１６は図示されないモータの回転
軸に取り付けられており、モータの回転駆動に伴ってホ
ログラムディスク１１６が回転することにより、回折さ
れたレーザ光は感光体ドラム１１８上をその長手方向に
直線走査する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
９に示したようなホログラムスキャナ１１１において
は、一般にホログラムディスク１１６に形成されている
ホログラム１１５はパワー（集光力）を有している。こ
のため、単に、図８に示したポリゴンスキャナ１０１の
ポリゴンミラー１０５とｆθレンズ１０７を、ホログラ
ムディスク１１６とホログラムレンズ１１７に置き換え
た場合、図９に示すようにホログラム１１５によって回
折光Ｌ４が主走査方向にも収束され平行光ではなくな
る。このため、回折光はｆθレンズ１０７と同等の作用
を有するホログラムレンズ１１７によって感光体ドラム
１１８上とは異なった位置に集光され、感光体ドラム１
１８上に所望の微小スポットを形成することができなく
なり、ホログラムレンズ１１７と感光体ドラム１１８と
の距離及び、ホログラムディスク１１６とホログラムレ
ンズ１１７との距離を適正に設定することが難しく、設
計の自由度が低いといった問題があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、従来のポリゴンミラーとｆθレ
ンズに代えて安価なホログラムに置き換えることが容易
に行え、ホログラムを用いて被走査面上に所望の微小ス
ポットを形成することができ、低コスト化が図れ、か
つ、設計の自由度の高い光走査装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１の発明の光走査装置は、レーザ光源からの射
出レーザ光を回転駆動されるホログラムディスクにより
回折させ、回折されたレーザ光を被走査面上にスポット
状に集光させて主走査を行う光走査装置において、レー
ザ光源からの射出レーザ光をホログラムディスクに照射
するための照射光学手段を有し、この照射光学手段は、
射出レーザ光より走査方向に平行な主走査方向に対し発
散又は収束するレーザ光を生成し、このレーザ光をホロ
グラムディスクへの入射レーザ光としたものである。ま
た、請求項２の発明の光走査装置は、請求項１記載の構
成において、ホログラムディスクに形成されているホロ
グラムがパワーを有するものである。また、請求項３の
発明の光走査装置は、請求項１又は請求項２に記載の構
成において、照射光学手段が、主走査方向に対し、ホロ
グラムの焦点から発散あるいはホログラムの焦点に収束
するような入射レーザ光を生成するものである。また、
請求項４の発明の光走査装置は、請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載の構成において、照射光学手段が走査
方向と垂直な方向にはホログラム上に収束する入射レー
ザ光を生成するものである。また、請求項５の発明の光
走査装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
構成において、照射光学手段がコリメートレンズと円筒
レンズを含むものである。また、請求項６の発明の光走
査装置は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の構
成において、ホログラムディスクからの回折光を被走査
面上に集光するためのホログラムレンズを備え、このホ
ログラムレンズとして、主走査方向と副走査方向とでパ
ワーが異なるものを用いたものである。

【０００７】

【作用】上記の構成を有する請求項１の光走査装置にお
いては、レーザ光源から射出されたレーザ光は照射光学
手段によって、少なくとも主走査方向に対し、発散又は
収束する入射レーザ光とされ、ホログラムディスクに照
射される。そのため、ホログラムディスクのホログラム
による回折光を平行光とすることが容易となり、従っ
て、ホログラムディスクと被走査面との距離やホログラ
ムレンズとホログラムとの距離の設定はホログラムに応
じて適宜に行うことができる。また、請求項２の光走査
装置においては、ホログラムディスクに形成されている
ホログラムがパワーを有しているため、少なくとも主走
査方向に発散又は収束する入射レーザ光は回折後、主走
査方向には平行光とすることができ、上記と同様の作用
が得られる。また、請求項３の光走査装置においては、
主走査方向に対し、パワーを有するホログラムの焦点か
ら発散あるいはホログラムの焦点に収束するような入射
レーザ光を照射光学手段によりホログラムに照射するた
め、ホログラムからの回折レーザ光は主走査方向には平
行光となり、上記と同様の作用が得られる。また、請求
項４の光走査装置においては、レーザ光源から射出され
たレーザ光は、照射光学手段によって副走査方向に対し
てホログラム上に収束される。また、請求項５の光走査
装置においては、レーザ光源から射出されたレーザ光
は、主走査方向に対してコリメートレンズにより発散光
又は収束光とされた後、円筒レンズにより副走査方向に
対してホログラム上に収束される。また、請求項６の光
走査装置においては、ホログラムレンズが主走査方向と
副走査方向とで異なるパワーを有するため、ホログラム
ディスクからの回折光を所定の走査線上に微小スポット
として集光する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は本実施例による光走査装置１
の側面図である。光走査装置１は、半導体レーザ２の出
射口に照射光学手段３を有し、この照射光学手段３は、
半導体レーザ２より出射されるレーザ光を所定の発散光
とするための入射レンズ１１と、この入射レンズ１１か
らの光を、モータ４により回転駆動されるホログラム５
が片面に形成されているホログラムディスク６に対する
入射レーザ光Ｌ３として照射する円筒レンズ１３とから
構成されている。この入射レーザ光Ｌ３は、円筒レンズ
１３の作用によりホログラムディスク６の接線方向に垂
直な方向すなわち副走査方向に収束されたものとされ
る。

【０００９】ホログラムディスク６により回折されたレ
ーザ光は、後置ホログラムであるホログラムレンズ７に
より感光体ドラム８の表面に集光される。そして、モー
タ４の回転駆動によってホログラムディスク６が回転す
ることにより、回折されたレーザ光は、感光体ドラム８
上をその長手方向すなわち主走査方向に直線走査する。
ここに、入射レンズ１１と半導体レーザ２との距離を適
宜に設定することにより、入射レーザ光Ｌ３が発散光
（又は収束光）となるようにでき、さらには、ホログラ
ム５により回折された後の回折レーザ光Ｌ４が主走査方
向に平行光とすることができる。この回折レーザ光Ｌ４
は、主走査方向にパワーを有するホログラムレンズ７に
より感光体ドラム８上に微小スポットとして集光され
る。また、ホログラムレンズ７は主走査方向とは異なっ
た副走査方向のパワーを有するので、ホログラム５によ
り回折され副走査方向に発散光となった回折レーザ光Ｌ
４を、感光体ドラム８上に微小スポットとして集光す
る。

【００１０】ホログラムディスク６は透明の円盤状の基
板からなるものであり、その中心はモータ４の回転軸に
固定されてモータ４の回転駆動に伴って回転可能であ
る。ホログラムディスク６の材料としては、樹脂、例え
ば、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ポリイミド、アモル
ファスポリオレフィン等を用いた基板を使用することが
できる。また、樹脂以外にガラスやセラミック等を用い
基板を使用することもできる。この場合、ガラスやセラ
ミックを用いた基板に直接、凹凸を形成しホログラム５
としてもよい。また、これらの基板の上に紫外線硬化樹
脂や熱可塑性樹脂あるいはフォトレジスト等の樹脂等で
ホログラム５を形成してもよい。

【００１１】図２は、ホログラム５を作製するための露
光光源の配置を示す。例えば、ホログラム５は、２つの
光源ＰO 、ＰR からの２つの発散球面波の干渉によって
記録される。通常、この干渉縞はフォトレジスト等の光
感光性樹脂等の上に照射され、現像処理後に樹脂表面の
凹凸の形状で記録される。これをそのままホログラム５
として用い、ホログラムディスク６を構成することも可
能である。また、これを原盤としてホログラム５を複製
し、ホログラムディスク６としてもよい。一般に、ホロ
グラム５の露光面から２つの光源ＰO 、ＰR までの距離
ｚO 、ｚR は異なっている。このため、ホログラム５に
はレンズと同様のパワーが発生し、その焦点距離ｆH は
次式で表される。１／ｆH ＝（λ2 ／λ1 ）（１／ｚO −１／ｚR ） …（１）ただし、記録時の光の波長をλ1 、再生時の光の波長を
λ2 とする。

【００１２】図３は図１に示した本実施例による光走査
装置１の平面模式図である。半導体レーザ２からの出射
光は入射レンズ１１により走査方向に平行な主走査方向
にも発散する入射レーザ光Ｌ３に変換される。ここで、
入射レーザ光Ｌ３がホログラム５からｆH だけ離れた点
からの発散光となるように入射レンズ１１と半導体レー
ザ２との距離を定めることにより、回折レーザ光Ｌ４は
主走査方向には平行光となる。これにより、回折レーザ
光Ｌ４はホログラムレンズ７により感光体ドラム８上に
微小スポットとして集光されることになる。なお、ホロ
グラムレンズ７は副走査方向にも主走査方向とは異なっ
たパワーを有するため、図１に示されるように、ホログ
ラム５で回折され副走査方向に発散光となった回折レー
ザ光Ｌ４を感光体ドラム８上に微小スポットとして集光
する。なお、このようなホログラムレンズ７の集光作用
により、光学系の偏心、ホログラムディスク６の面振れ
や半導体レーザ２の波長変動に伴う回折角の変動を補償
することができる。

【００１３】以上、本発明の一実施例を図１及至図３を
用いて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々の
変更を加えることができる。例えば、図３に示した実施
例では、ｆH ＞０すなわちＰO ＜ＰR について示したが
これに限定されるわけではなく、例えば、ｆH ＜０すな
わちＰO ＞ＰR としてもよく、この場合は、図４のよう
に半導体レーザ２と入射レンズ１１との距離を調整し、
入射レーザ光Ｌ３をホログラム５からｆH だけ離れた点
に集光するようにしてホログラム５に照射すればよい。
これにより回折レーザ光Ｌ４は主走査方向には平行光と
なり、ホログラムレンズ７により感光体ドラム８上に微
小スポットとして集光される。また、このような配置で
は、入射レンズ１１から出射したレーザ光が所定の距離
だけ離れた位置に集光するように入射レンズ１１と半導
体レーザ２との距離を調整すればよく、集光位置に予め
ビーム形状測定装置を配置することにより容易に精度よ
く調整を行うことができる。

【００１４】また、所定の入射レーザ光を照射する照射
光学手段３は、入射レンズ１１と円筒レンズ１３の組合
せに限定されるわけではなく、種々の構成が可能であ
る。例えば、図５（ａ）のように、半導体レーザ２から
の出射光を入射レンズ１１で平行光とした後、複数の円
筒レンズ５１、５２によって、主走査方向及び副走査方
向に別々のパワーでレーザ光の収束、発散を行ってもよ
い。また、図５（ｂ）のように、１枚のレンズの両面に
異なる曲率を有する円筒面あるいは曲面を形成し、それ
ぞれ主走査方向及び副走査方向に別々のパワーでレーザ
光の収束、発散を行ってもよい。また、図５（ｃ）のよ
うに、１枚のレンズの一方の面に主走査方向及び副走査
方向に別々のパワーを有する曲面を形成し、レーザ光の
収束、発散を行ってもよい。また、図５（ｄ）のよう
に、これらのレンズの代わりに主走査方向と副走査方向
とで異なるパワーを有する前置ホログラム５８を配置し
てもよい。

【００１５】また、ホログラムディスク６からの回折光
Ｌ４は主走査方向に完全な平行光である必要はない。す
なわち、ホログラムレンズ７で感光体ドラム８上に微小
スポットとして集光できる範囲であれば、主走査方向に
発散又は収束する略平行光であっても構わない。また、
ホログラム５の作製に用いられるレーザ光は２つの発散
球面波に限定されるわけではなく、様々なレーザ光の組
合せが可能である。さらに、球面波以外にも収差をもた
せた非球面波を用いてもよい。これにより、回折光に生
じる収差補正が可能となる。

【００１６】また、図６に示すように、感光体ドラム８
面上の微小スポットを所定の大きさに生成するため、照
射光学手段３にスリット１２を挿入し、入射ビーム径を
制御してもよい。

【００１７】また、照射光学手段３の配置、構成につい
てもその主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えるこ
とができる。例えば、図７に示すように、半導体レーザ
２、コリメートレンズ１１、円筒レンズ１３の光軸をホ
ログラムディスク６の面と平行とし、そのレーザ光を立
ち下げミラー６１でホログラムディスク６に所定の入射
角として入射させてもよい。さらに、回折光もミラー６
２，６３，６４で光路を折り曲げてもよい。これによ
り、光走査装置１を薄型化することができる。このと
き、ホログラムレンズ７の挿入箇所はミラー６４の後方
に限定されるわけではなく、ホログラムディスク６から
の回折光の光路中であれば、ホログラムディスク６に形
成されたホログラム５に合わせて適宜所定の位置に配置
される。さらに、必要に応じて光路中にプリズム等の光
学素子を用いてもよい。

【００１８】また、レーザ光源２としては半導体レーザ
に限定されず、例えば、ガスレーザ、固体レーザ等を用
いてもよい。また、これらレーザの第２高調波等を用い
てもよい。また、ホログラムディスク６及びホログラム
レンズ７はその表面に凹凸の形状でホログラムが形成さ
れた、いわゆるレリーフ型に限定されるわけではなく、
例えば、媒質の位相変化の形でホログラムを記録した体
積型ホログラムを用いてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上のように請求項１又は２の発明に係
る光走査装置によれば、照射光学手段によってホログラ
ムディスクへの入射レーザ光を主走査方向に対し発散又
は収束されたものとしているので、ホログラムディスク
のホログラムによる回折光を平行光とし、さらに、この
平行光を収束して所定の走査線上に微小スポットとして
集光させることが容易となり、レーザ光源とホログラム
との距離の設定はホログラムに応じて適宜に行うことが
でき、設計の自由度が高くなる。また、従来のポリゴン
スキャナのポリゴンミラーとｆθレンズを安価なホログ
ラムディスク及びホログラムレンズに置き換えることが
容易となり、装置を安価にすることが可能となる。ま
た、請求項３乃至５の発明に係る光走査装置によれば、
上記の効果に加えて、パワーを有するホログラムディス
クに対し、ホログラムの焦点から発散あるいはホログラ
ムの焦点に収束するような入射レーザ光を照射するた
め、回折光は主走査方向には平行光となる。また、入射
レーザ光は副走査方向にはホログラムディスクに集光さ
れ、その回折光は副走査方向には発散する光束となる。
また、請求項６の発明に係る光走査装置によれば、ホロ
グラムディスクによる回折光は主走査方向と副走査方向
で異なるパワーを有するホログラムレンズによって、所
定の走査線上に微小スポットとして集光することができ
る。これにより、従来のポリゴンスキャナのポリゴンミ
ラーとｆθレンズを安価なホログラムディスク及びホロ
グラムレンズに置き換えることができ、装置を安価にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光走査装置の側面図で
ある。

【図２】ホログラムの作製方法を示す説明図である。

【図３】本発明の一実施例による光走査装置の平面模式
図である。

【図４】本発明の光走査装置の他の実施例を示す要部平
面図である。

【図５】本発明の他の実施例による光走査装置の照射光
学手段を示す要部平面図及び要部側面図である。

【図６】本発明の他の実施例による光走査装置の側面図
である。

【図７】本発明の他の実施例による光走査装置の側面図
である。

【図８】従来の光走査装置であるポリゴンスキャナの平
面図である。

【図９】従来の光走査装置であるホログラムスキャナの
平面図である。

【符号の説明】

１光走査装置２半導体レーザ（レーザ光源）３照射光学手段４モータ５ホログラム６ホログラムディスク７ホログラムレンズ１１コリメートレンズ１３円筒レンズＬ３入射レーザ光Ｌ４回折光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源からの射出レーザ光を回転駆
動されるホログラムディスクにより回折させ、回折され
たレーザ光を被走査面上にスポット状に集光させて主走
査を行う光走査装置において、前記レーザ光源からの射出レーザ光を前記ホログラムデ
ィスクに照射するための照射光学手段を有し、この照射
光学手段は、前記射出レーザ光より走査方向に平行な主
走査方向に対し発散又は収束するレーザ光を生成し、こ
のレーザ光を前記ホログラムディスクへの入射レーザ光
としたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】前記ホログラムディスクに形成されてい
るホログラムがパワーを有することを特徴とする請求項
１記載の光走査装置。
【請求項３】前記照射光学手段が、主走査方向に対
し、前記ホログラムの焦点から発散あるいは前記ホログ
ラムの焦点に収束するような入射レーザ光を生成するこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査装
置。
【請求項４】前記照射光学手段が、走査方向と垂直な
方向には前記ホログラム上に収束する入射レーザ光を生
成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の光走査装置。
【請求項５】前記照射光学手段が、コリメートレンズ
と円筒レンズを含むことを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】前記ホログラムディスクからの回折光を
被走査面上に集光するためのホログラムレンズを備え、
このホログラムレンズとして、主走査方向と副走査方向
とでパワーが異なるものを用いたことを特徴とする請求
項１乃至請求項５のいずれかに記載の光走査装置。