JPH08190070A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JPH08190070A
JPH08190070A JP7003588A JP358895A JPH08190070A JP H08190070 A JPH08190070 A JP H08190070A JP 7003588 A JP7003588 A JP 7003588A JP 358895 A JP358895 A JP 358895A JP H08190070 A JPH08190070 A JP H08190070A
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JP
Japan
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mirror
laser light
scanning device
optical
wavefront shape
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JP7003588A
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English (en)
Inventor
Hidenori Yamada
秀則 山田
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学系の構成を複雑化させずに高解像、高精
度な走査を可能とし、かつ、低価格でコンパクトな光走
査装置を提供することにある。 【構成】 レーザ光源1からコリメータレンズ2,シリ
ンドリカルレンズ4を介してレーザ光が照射され、変形
自在に形成された反射面を有する可変鏡3と、可変鏡3
で反射されたレーザ光を反射偏向するポリゴンミラー5
と、ポリゴンミラー5で偏向されたレーザ光を所定の大
きさおよび形状に設定し、走査面7に集光するfθレン
ズ6a,6bと、可変鏡3で反射される光の波面形状の
変形量を検出する波面形状検出器8より構成される。

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、POS
スキャナー、光測定装置に使用される光走査装置に関
し、特に、レンズの枚数を増加させることなく高解像,
高精度な走査を可能とし、同時に、低コスト,コンパク
ト化を実現する光走査装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来、レーザ光源等の光源のビーム光をポ
リゴンミラーで偏向し、偏向光をfθ光学系を介して感
光体に照射する光走査装置は、レーザプリンタ、POS
スキャナー、光測定装置に使用されており、その用途に
応じて走査速度、走査光スポットの大きさや形状,走査
線の直線性などの性能が要求されている。特に、近年で
はレーザプリンタの普及が進み、こうした機器に利用さ
れる光走査装置にはより高い解像度や走査速度が求めら
れ、かつ、コンパクトで低価格であることが要求されて
いる。
【0003】このような光走査装置の高解像化を図るも
のとして、レンズ枚数を増加させたfθ光学系が提案さ
れている。しかし、レンズの枚数が増加すると光学系の
構成が大型化し、加えて、レンズ製造に要するコストが
高くなるという不都合がある。一方、レンズを非球面の
プラスチック等でコンパクトに形成したとしても、例え
ば、温度の変化によりビーム光の集光位置が変動して解
像度が低下するという不都合がある。
【0004】上記した問題を解決するものとして、光走
査装置に設けられたシリンドリカルレンズの位置を光軸
方向に変位させる機構を備え、ビーム集光位置の変動を
補正するようにした特開平3−54514号に開示され
る方法や、ピエゾ素子に取り付けた反射鏡の変位によっ
て結像レンズの前焦点を移動させ、ビーム集光位置を補
正する特開平6−43373号に開示される方法が提案
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法はいずれもビーム光の光軸方向における集光位置を補
正する方法であるため、光走査装置の構成に起因する走
査線の曲がり(ボウ)や、光学系の収差によって生じた
集光スポットの形状を補正することができないという問
題がある。従って、本発明の目的は、光学系の構成を複
雑化させずに高解像、高精度な走査を可能とし、かつ、
低価格でコンパクトな光走査装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は光学系の構成を
複雑化させずに高解像、高精度な走査を可能とし、か
つ、低価格でコンパクトな構成とするため、レーザ光の
光路上に設けられ、レーザ光の波面形状を所定の形状に
変形させる波面形状変形手段を備えた光走査装置を提供
する。
【0007】本発明は上記した目的を達成するため、波
面形状変形手段がレーザ光を反射する反射面の形状を可
変させる可変鏡、あるいは印加する電圧に基づいて屈折
率が変化する電気光学空間位相変調素子であることが好
ましい。
【0008】
【作用】本発明の光走査装置によると、波面形状変形手
段は予め定められた通りに、あるいは波面形状が所定の
形状になるようにレーザ光の波面形状を変形させる。こ
の変形は、例えば、複数のアクチュエータによって変形
自在に構成される反射面を有する反射鏡を変形させる
か、あるいは、電子光学空間位相変調素子に印加する電
圧を変化させて屈折率を変化させることによって行う。
【0009】
【実施例】以下、本発明の光走査装置を図面を参照しつ
つ詳細に説明する。
【0010】図1は、本発明の一実施例における光走査
装置を示し、レーザ光源1からコリメータレンズ2,シ
リンドリカルレンズ4を介してレーザ光が照射され、変
形自在に形成された反射面を有する可変鏡3と、可変鏡
3で反射されたレーザ光を反射偏向するポリゴンミラー
5と、ポリゴンミラー5で偏向されたレーザ光を所定の
大きさおよび形状に設定し、走査面7に集光するfθレ
ンズ6a,6bと、可変鏡3で反射される光の波面形状
の変形量(反射鏡3の反射面の変形量)を検出する波面
形状検出器8とを有する。
【0011】図2は、可変鏡3の断面図を示し、基板3
a上に配置された複数のアクチュエータ3bと、アクチ
ュエータ3bの突出子3cの先端に固定され、表面に反
射面3dが形成された板状のガラス3eより構成されて
いる。ガラス3eはアクチュエータ3bの突出子3cの
突出量に基づいて弾性変形し、表面の反射面3dを変形
させる。
【0012】図3は、波面形状検出器8を示しており、
波面形状モニタ用光源9より照射される光を平行光に変
換する波面形状モニタ用光学系10と、可変鏡3への光
路上に配置される半透鏡(ハーフミラー)11と、半透
鏡11で分岐された可変鏡方向とは異なる分岐光路上に
配置され、同一の焦点距離を有する複数のマイクロレン
ズアレー12と、マイクロレンズアレー12の集光位置
に配置された結像部13より構成されており、波面形状
モニタ用光源9より照射され、可変鏡3で反射された光
を半透鏡11を介してマイクロレンズアレー12に導
き、マイクロレンズアレー12によって結像部13上に
集光される結像点の配列から可変鏡3が与える変形量分
布を検出する。この装置はシャックハルトマン装置と呼
ばれる。
【0013】上記した光走査装置の動作を以下に説明す
る。レーザ光源1からコリメータレンズ2,シリンドリ
カルレンズ4を介して照射されるレーザ光は可変鏡3で
ポリゴンミラー5の方向へ反射され、ポリゴンミラー5
において反射偏向される。反射偏向されたレーザ光はf
θレンズ6a,6bによって走査面7に所定の大きさお
よび形状の集光スポットを形成するように集光される。
【0014】この状態で、波面形状検出器8では、波面
形状モニタ用光源9から光を照射し、可変鏡3で反射さ
れた光を半透鏡11を介してマイクロレンズアレー12
に導くことによって、結像部13上に結像点を形成させ
る。
【0015】ここで、図3に示すように半透鏡11を介
してマイクロレンズアレー12に導かれた可変鏡3の反
射光が非直線性の波面形状Aを有していると、結像部1
3上に形成される結像点の配列は点線Bに示すように不
規則となる。
【0016】従って、可変鏡3のアクチュエータ3bの
突出子3cの突出量を結像部13らの信号に応じて制御
してガラス3eを弾性変形させ、反射面3dの表面形状
を変化させる。反射面3dの変形量の分布、即ち、レー
ザ光に与える波面変形量の分布ξ(x,y)は(1)式
で求められる。 g(x,y)≒ψ(x,y)+ξ(x,y) ここで、g(x,y)は走査面7に向かう波面の理想形
状であり、ψ(x,y)は反射面3dの表面形状を変形
させないときの波面形状である。
【0017】以上の光走査装置において、レーザ光源1
から照射されたレーザ光を偏向する手段としてポリゴン
ミラーを使用しているが、これに限定されるものではな
く、回転するホログラムディスクや電気光学偏向素子を
使用することもできる。また、波面形状検出器8につい
ても同様であり、可変鏡3が与える変形量分布を検出で
きるものであれば他の検出装置を使用しても良い。
【0018】図4は、本発明の他の実施例における光走
査装置を示し、図1の実施例においてアクチュエータ3
bと走査面7を具体化したものである。図1の実施例と
同じように、レーザ光源1からコリメータレンズ2,シ
リンドリカルレンズ4を介してレーザ光が照射され、変
形自在に形成された反射面を有する可変鏡14と、可変
鏡14で反射されたレーザ光を反射偏向するポリゴンミ
ラー16と、ポリゴンミラー16で偏向されたレーザ光
を所定の大きさおよび形状に集光するfθレンズ6と、
fθレンズ6で集光されたレーザ光を反射して感光体ド
ラム18上に照射するミラー17と、可変鏡14で反射
される光の波面形状の変形量を検出する波面形状検出器
8とを有する。
【0019】図5は、可変鏡14の断面図を示し、基板
14a上には複数のピエゾアクチュエータ14bが配置
され、ピエゾアクチュエータ14bの突出子14cには
研磨された表面に反射膜を蒸着して形成された反射鏡部
14dを有するガラス14eが固定されている。その他
の構成および動作は図1の光走査装置に準じるので重複
する説明を省略する。
【0020】図6は、本発明の更に他の実施例における
光走査装置を示し、レーザ光源1からコリメータレンズ
2,シリンドリカルレンズ4を介してレーザ光が照射さ
れる光路上に設けられる電気光学空間位相変調素子19
と、電気光学空間位相変調素子19より出射されるレー
ザ光を分岐する半透鏡20と、半透鏡20の透過側の分
岐光路上に設けられ、fθレンズ6を介して感光体ドラ
ム18の副走査方向にレーザ光を偏向する電気光学偏向
素子21と、半透鏡20の反射側の分岐光路上に設けら
れる波面形状検出器8とを有する。
【0021】図7は、電気光学空間位相変調素子19の
構造を示し、電気光学効果を有する板状の結晶部材19
aと、結晶部材19aの入射側と出射側に取り付けら
れ、2次元に配置されたセグメント状の透明電極19b
および19cを有している。
【0022】電気光学空間位相変調素子19は、透明電
極に電圧を印加することにより、例えば、aの方向に電
場が形成されると、そのセグメントにおける結晶部材1
9aの屈折率が変化することによって、矢印の方向に透
過するレーザ光の波面形状をAからBに変化させる。一
方、電圧が印加されないセグメントでは屈折率は変化せ
ず、レーザ光はそのまま透過する。
【0023】従って、波面形状検出器8でレーザ光の波
面形状を観察しながら、電気光学空間位相変調素子19
の2次元配置された透明電極19bおよび19cを適宜
選択して電圧を印加することによって、fθレンズ6を
介して感光体ドラム18に照射されるレーザ光の波面形
状を所望の形状に設定することができる。図7では透過
型の電気光学空間位相変調素子19を用いているが、こ
れに限定されるものではなく、例えば、反射型のものを
使用しても良い。
【0024】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の光走査装置
によると、レーザ光の光路上に設けられ、レーザ光の波
面形状を所定の形状に変形させる波面形状変形手段を有
するようにしたため、光学系の構成を複雑化させずに高
解像、高精度な走査を可能とし、かつ、低価格でコンパ
クトな構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における光走査装置の構成を
示す説明図である。
【図2】本発明の一実施例における可変鏡を示す断面図
である。
【図3】本発明の一実施例における波面形状検出器8の
構成を示す説明図である。
【図4】本発明の他の実施例における光走査装置の構成
を示す説明図である。
【図5】本発明の他の実施例における波面形状検出器1
4の構成を示す説明図である。
【図6】本発明の更に他の実施例における光走査装置の
構成を示す説明図である。
【図7】電気光学空間位相変調素子19の構造を示す断
面図である。
【符号の説明】
1,レーザ光源 2,コリメータレンズ 3,可変鏡 3a,基板 3b,アクチュエータ 3c,突出子 3d,反射面 3e,ガラス 4,シリンドリカルレンズ 5,ポリゴンミラー 6,6a,6b,fθレンズ 7,走査面 8,波面形状検出器 9,波面形状モニタ用光源 10,波面形状モニタ用光学系 11,半透鏡 12,マイクロレンズアレー 13,結像部 14,可変鏡 14a,基板 14b,ピエゾアクチュエータ 14c,突出子 14d,反射鏡部 14e,ガラス 16,ポリゴンミラー 17,ミラー 18,感光体ドラム 19,電気光学空間位相変調素子 19a,結晶部材 19b,19c,透明電極 20,半透鏡 21,電気光学偏向素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 26/00 G02F 1/03 505 H04N 1/113

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源より出射されるレーザ光を偏
    向させる光偏向手段と、前記光偏向手段によって偏向さ
    れた前記レーザ光を集光して走査面上に光スポットを生
    成する結像光学手段を備えた光走査装置において、 前記レーザ光の光路上に設けられ、前記レーザ光の波面
    形状を所定の形状に変形させる波面形状変形手段を備え
    たことを特徴とする光走査装置。
  2. 【請求項2】 前記波面形状変形手段は、前記レーザ光
    を反射する反射面の形状を可変させる可変鏡である請求
    項第1項記載の光走査装置。
  3. 【請求項3】 前記波面形状変形手段は、印加する電圧
    に基づいて屈折率が変化する電気光学空間位相変調素子
    である請求項第1項記載の光走査装置。
JP7003588A 1995-01-12 1995-01-12 光走査装置 Pending JPH08190070A (ja)

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