JPH03260614A - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明考案は、レーザープリンタ等に用いられる光走査
装置に関するもので、特に先導波路を用いるものに関す
る。

［従来技術］ 従来、レーザープリンタ用の光走査装置としては第４図
に示すようなものか提案されている。

第４図の装置では、半導体レーザー８０からのレーザー
ビームがコリメータレンズ８２により平行ビームとされ
た後、一定速度で回転するポリコンミラー８４によって
偏向される。このポリゴンミラーからの反射光は、ｆ−
θレンズ８６を通過し、平面反射板８８で反射され、等
速回転する感光体ドラム９０上において、その回転軸と
平行な直線りに沿って走査される。

しかしながら、第４図に示すような従来の光走査装置に
おいては、等角速度で回転するポリゴンミラーにより偏
向されたレーザービームを、感光体ドラム上では等速度
で走査するようにするため、ｆ−θレンズのような高価
な光学系を必要とした。

この問題点を解決するために、第５図に示すような装置
が考えられる。第５図の装置では、半導体レーザー９１
からのレーザービームはコリメータレンズ９３により平
行ビームとされた後、一定速度で回転するポリゴンミラ
ー９４によって偏向される。このポリゴンミラー９４か
らの反射光は、多数の光ファイバーの入射端を円弧状に
、出射端を直線状に配列した光フアイバーアレイ９５を
通過し、等速回転する感光体ドラム９６上において、そ
の回転軸と平行な直線Ｅに沿って走査される。

［発明が解決しようとする課題］ し５かしながら、第５図に示すような光走査装置におい
ては、多数（例えばＡ４サイズを３００ｄｐｉでプリン
トする場合、約２５００本）の光ファイバーを精度よく
並べる必要があり、歩留まりが低いといった問題点があ
った。また、光フアイバーアレイの入射面の走査方向に
クラッド部分か存在するために、１走査中に光を出射で
きない時間が存在し、そのため実効結合効率が低下する
といった問題点かあった。また、このような装置では、
解像度の上限が光フアイバーアレイの製造精度により決
まる。そして上記のような光フアイバアレイを高密度で
製造することは困難であり、高解像度化が困難であった
。更に、光フアイバーアレイから出射された光を集束す
る際に球レンズアレイが必要となるが、上記のような球
レンズアレイは製造か困難であるといった問題点かあっ
た。

更に、多数の光ファイバーの入射面を並へるため、光フ
アイバーアレイの入射側端の周が長くなり、そのためポ
リゴンミラーと光フアイバーアレイの間の距離を大きく
する必要かある。そのためポリゴンミラーと光フアイバ
ーアレイに非常に高い配置所要精度が要求される等の問
題点かあった。

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、安価で簡易な構造の光走査装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明の次なる目的は製造の容
易な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］ この目的を遠戚するために本発明の光走査装置は、光信
号を発する光源と、前記光源から発せられた光信号の軌
跡を等角速度で移動させるべく偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段により偏向された光信号の軌跡に入射面が
配置され、出射面に対向して感光体が配置される平面光
導波路とを有し、前記平面光導波路か、厚さ方向にはス
テップ型平面の１方向には略２次関数型、他方向は均一
の屈折率分布を有し、かつ均一の屈折率分布を持つ方向
の長さが１／４周期長、またはそれに周期長の自然数倍
を加えた長さであり、かつ略２次関数型の屈折率分布の
対称軸上の一方の端面に入射面を有する。

［作用］ 上記構成を有する本発明において、平面光導波路は、厚
さ方向にはステップ型平面方向の１方向には略２次関数
型、他方向は均一の屈折率分布を有するため、いわゆる
集束レンズを形成している。また、この先導波路の屈折
率分布が一定の方向の長さは］／４周期長、またはそれ
に周期長の自然数倍を加えた長さであるため、この先導
波路かｒ−θ特性を持つ。そのため偏向手段により偏向
され等角速度で軌跡が移動する光は、平面光導波路の入
射端に入射し、該導波路内で反射及び屈折して出射端よ
り出力される。このとき出射端より出力される光の軌跡
は等速度で直線状に変化する。

［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。

最初に、第１図を用いて本実施例の光走査装置の構成を
説明する。第１図において、レーザータイオード１１は
公知の駆動回路に接続され、フィールドメモリに記憶さ
れた画像情報に応じて変調されたレーザー光を出力する
。このレーザーダイオード１１は、下向きに固定されて
いる。このレーサータイオード１１の発光部正面には、
コリメータレンズ１２が配置されている。このコリメタ
レンズ１２は、レーザーダイオード１１から照射された
レーザー光を平行ビームに整形する。この整形されたレ
ーザー光の光路には集光レンズ１３が配置され、前記レ
ーザー光を集光する。集光レンズ１３は非球面レンズで
あり、垂直な２方向で集光位置か異なる。集光位置につ
いては後述する。そしてこの集光レンズ１３を透過した
光の光路には回転斜面ミラー１４が配置されている。こ
の回転斜面ミラー１４は前記レーザーダイオード１１か
ら１ライン分に対応するレーザー光か出力される時間を
１／２周期として回転する。ただし、レーザーダイオー
ド１１は、１ライン分のレーザー光を照射したのち時間
−の時間停止状態となる。

そのためレーザーダイオード１１がＮライン分のレーザ
ー光を照射する間に回転斜面ミラー１４はＮ回転する。

この回転斜面ミラー１４と前記集光レンズ１３は同期し
て回転する。集光レンズ１３は垂直な２方向において焦
点距離が異なり、レンズから近い位置に集光される方向
は、回転斜面ミラー１４で反射された後には、常に鉛直
方向になる。この回転斜面ミラー１４により反射したレ
ーザー光か前記集光レンズ１３の作用で鉛直方向に集光
する位置には平面光導波路１５の入射端１５Ａか配置さ
れている。この平面導波路１５については後に詳述する
。この平面光導波路１５の出射端１５Ｂは、シリントリ
カルレンズ１６か前記出射端１５Ｂの延びる方向と平行
に配置されている。

そしてシリントリカルレンズ１６を透過した光か集光す
る位置は、前記集光レンズ１３による水平方向の集光位
置と一致しており、この位置には感光体トラム１７が配
置されている。この感光体トラム１７は、前記レーザー
タイオード１１が１ライン分のレーザー光を照射する毎
に１ドツト分回転する。この感光体ドラム１７の回りに
は公知の帯電コロトロン、現像機、転写コロトロン等が
配置されている。これらの装置は公知の作用により感光
体ドラム１７上に形成された静電潜像に応した画像を媒
体上に形成可能である。

次に前記平面導波路１５の構成について説明する。第２
図（ａ）は平面光導波路１５を第１図のＸ方向から見た
断面図であり、屈折率ｎの部分２２を屈折率ｎ２の部分
２１かはさんだ構造をしている。後に述べるように、屈
折′＄ｎは広線と垂直な方向には変化しており、その最
小値をｎ　ｍｉｎとすると、ｎ□ｌ　、、〉ｎ　２とす
る。そのため入射口１５Ａから入射されたレーサー光は
、この面内を光ファイバーと同様な作用で、低損失で伝
播する。この断面の方向には集束レンズ１３の焦点を第
３図（ａ）のように入射面１５Ａに合わせることにより
、レーザー光を効率よく入射させることか可能となる。

一方、第２図（ｂ）は平面光導波路１５を第１図のＹ方
向からみた断面図である。図に示したように入射口１５
Ａのある部分を中心として２次関数分布にきわめて近い
屈折率分布ｎｚ＝ｎ＋”・５ｅｃｈ２（αｄ）をしてい
る。このため、入射口１５Ａが十分中さい場合、入射さ
れた光ビームの軌跡は、入射時の角度に比例した振幅を
持つサイン波状となる。平面光導波路１５の長さｌは、
その周期の４分の１であるため、レーザー光は入射した
ときの角度に比例した位置より、出射面１５Ｂに垂直に
出射される。平面光導波路１５の図中における水平面内
では光は自由伝播である。このため同図（ｂ）のように
、集束レンズ１３の他方の焦点を感光体トラムエフの表
面に合わせることにより、矢印Ｃて示す１ライン上に１
点に収束させることか可能となる。以上の様な平面光導
波路は、例えば特願平０１−３０９２３３の願書に添付
した明細書及び図面により示される方法を応用すること
により製造される。

次に以上のように構成された装置の作用を述へる。レー
サーダイオード１１はフィールドメモリに記憶された画
像をラスクスキャンしつつ、そのスキャンされる画素に
対応する強度のレーザー光を出射する。レーザータイオ
ード１１より出射されたレーザー光は、コリメータレン
ズ１２により平行ビームとされ、集束レンズ１３に入射
する。

集光レンズを通過したレーサー光は、一定速度で回転し
ている回転斜面ミラー１４により偏向され、レーザー光
の収束点が平面光導波路１５の入射端１５Ａ上を等角速
度で走査する。例えば画像の左上端の画素に対応する時
刻に出射されたレーザー光は、回転斜面ミラー１４によ
り反射され、平面光導波路１５の入射端１５Ａにおける
略左端に入射する（この状態における回転反射ミラー１
４の向きを初期位置とする）。そして平面光導波路１５
内を反射及び屈折しつつ進み、出射端１５Ｂの左端より
出射される。この出射される光は、水平方向については
収束するが、垂直方向には拡散するそしてこの出射した
光はシリンドリカルレンズ１６により垂直方向について
も集光され、感光体トラム１７上の左端に照射される。

このレーザー光の照射により、感光体ドラム１７上の電
荷を逃がし、感光ドラム１７上に静電潜像のドツトを形
成する。レーザーダイオード１１から照射されるレーザ
ー光の対応する画像上の位置が右方向にずれる毎に、回
転反射ミラー１４が微小角度回転し、感光体トラム１７
上に照射されるレーザー光の照射位置が右方向にずれて
いく。そしてフィールドメモリに記憶される画像の右上
端をスキャンする時刻には前記回転斜面ミラー１４は略
半回転し、そのレーザー光は感光体ドラム１７の略右端
に照射される。前記回転反射ミラー１４は等角速度で回
転するか、前記平面光導波路１５の屈折率が前記のよう
に構成されていれば、感光体トラム１７上に照射される
レーザー光の照射位置は等速度で移動する。そして回転
斜面ミラー１４が更に回転し、初期位置に戻ると次のラ
インに対応するレーサー光が照射される。またこの間に
前記感光体トラム１７が１ドツト分回転する。このよう
にして１ライン毎に静電潜像が形成される。

以上の動作を繰り返すことにより感光体ドラム１７に一
画面分の静電潜像か形成される。この静電潜像は現像装
置によりトナー現像され、顕像化し媒体に転写される。

尚、上記実施例では偏向手段として回転斜面ミラーを用
いたが、これに限定されるものではなくポリゴンミラー
でもよい。またレーザーダイオード或いは発光ダイオー
ド等を周面に設けた回転ドラム等によっても構成できる
。その他車発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形か
可能である。

［発明の効果コ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、ｆ−θレンズのような高価な光学系を必要とせす、か
つ、多数の光ファイバーをアレイ化する必要もない。更
に平面光導波路から出射された光を集束する必要がある
場合に用いるレンズがシリンドリカルレンズ等の安価な
もので済む。

従って装置全体を安価に構成することが可能である。

また走査方向対してにクラット部が存在することによる
解像度の制限や実効結合効率の低下かない。更に、光導
波路の入射口を小さくできるため、偏向手段と光導波路
の間の距離が短くできるため、これらの配置所要精度が
比較的緩和され、製造か容易であるといった効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は実施例の光走査装置の斜視図であり
、第２図は実施例で用いれれる平面光導波路の屈折率分
布を説明する図であり、第３図は先導波路を中心とした
光の伝播を説明する図である。 また、第４図は従来の光走査装置の一例を説明した図で
あり、第５図は別の従来の光走査装置の例を説明した図
である。 図中１１はレーザーダイオード、１４は偏向手段に対応
する回転斜面ミラー、１５は平面導波路に対応する平面
光導波路、１５Ａはその入射端、１５Ｂはその出射端で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光信号を発する光源と前記光源から発せられた光信
   号の軌跡を等角速度で移動させるべく偏向させる偏向手
   段と、前記偏向手段により偏向された光信号の軌跡に入
   射面が配置され、出射面に対向して感光体が配置される
   平面光導波路とを有し、前記平面光導波路が、厚さ方向
   にはステップ型平面の１方向には略２次関数型、他方向
   は均一の屈折率分布を有し、かつ均一の屈折率分布を持
   つ方向の長さが、屈折率の分布に起因する光の蛇行の周
   期の略１／４周期長、またはそれに周期長の自然数倍を
   加えた長さであり、かつ略２次関数型の屈折率分布の対
   称軸に垂直な出射面を有し、前記出射面と対向する面に
   おける対称軸と交わる点の近傍に入射面を有することを
   特徴とする光走査装置。