JP2730443B2 - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式にて画像
を形成する複写機、ファクシミリおよびレーザビームプ
リンタ等の画像形成装置に利用される光ビーム走査装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式での光ビーム走査装置とし
て例えば特開昭６２−３０２１４号公報がある。この光
ビーム走査装置において，装置全体の平面的な大きさを
抑えるためポリゴンミラーへの入射光路とポリゴンミラ
ーからの反射光路とが側方より見てある角度をなして配
置されておりポリゴンミラーへの入射側の光学系が反射
側の光路ないし光学系と干渉しないよう重ねて配置され
ている。また、光学系上での不等速性をできるだけ単純
化しておくため光ビームをポリゴンミラーに対し走査域
の中央正面から入射させてある。更に、全体の大きさを
抑えるため偏向手段にある角度をもって光ビームを入射
させる入射光学系において光源からの光ビームをレンズ
部材でもって屈折させて入射させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成においては、光ビームを屈折させて前記入射条件を満
足するには口径の大きなレンズの外側部分に光ビームを
通す必要があり入射光学系の大型化あるいはレンズの必
要な部分のみ切り欠いて使用するにしてもレンズの加工
に多大な手間がかかり高価につながる問題点を有してい
た。

【０００４】また、入射光学系での上記レンズによる光
路変更はレンズ自体の加工精度に依るところが多くポリ
ゴンミラーへの入射位置など変動する要因があり結像特
性が悪化するきらいがあり、更に温度などの変化によっ
てもレンズの屈折率が変わり光路の変動が生じる問題点
を有していた。

【０００５】本発明は、入射光学系を構成するレンズ部
材を単レンズ化して偏向手段に所定の角度をもって光ビ
ームを直接入射させることにより光学系の大型化をはか
ることなく従来の問題を解消することができる光ビーム
走査装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の光ビーム走査装置は、偏平な光ビームを発す
る光源と、前記光ビームを整形収束させる第一結像光学
系と、光源からの光ビームを反射して偏向走査する偏向
手段と、前記偏向走査面上にあり偏向された光ビームを
感光ドラム面に結像させる第二結像光学系とを備えた光
ビーム走査装置であって、前記第一結像光学系は単レン
ズから構成され偏向手段に対し入射光軸方向を走査平面
に対し所定の角度で入射し走査平面から見て第二結像光
学系の光軸方向と重なる構成を有している。

【０００７】

【作用】この構成によって単レンズの光軸上を光源から
の光ビームを通過させ偏向手段の反射面に入射すること
により光ビームの光軸を偏向手段の反射点まで光路変更
なしで構成することができ第一結像光学系の大型化をは
かることなく偏向手段からレンズ面の範囲を十分に取る
ことができる。更に走査平面上での第二結像光学系の光
軸と第一結像光学系の入射光軸を走査平面上より見て一
致させることによりこの走査装置の光学系が上記入射光
軸に対して対称となる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例について，図面を参照
しながら説明する。

【０００９】図１，図２において、１は本体フレームで
高精度な樹脂成形品より構成されている。本体フレーム
１の端部には偏向手段であるポリゴンミラー２が配され
高速回転する駆動モータ３の回転軸４に対し直角方向に
高精度に取りつけられている。

【００１０】上記ポリゴンミラー２の反射面は回転方向
に沿って円筒面形状をなしており反射面とレンズ効果を
有する。

【００１１】本体フレーム１中央部付近には第一結像光
学系である単レンズ５がレンズ保持部材６に保持されて
固定されており，レンズ保持部材６の端面には光源であ
る半導体レーザ７を圧入したレーザ保持部材８が取りつ
けられ，他の端面には単レンズ５からの出射光の開口を
制御するための細長いスリット１０を有するアパーチャ
９が取りつけられている。上記半導体レーザ７は横断面
形状が楕円状の発散光を出射しており単レンズ５により
ビーム整形および収束される。

【００１２】図３は上記単レンズ５の形状を示したもの
で、ここで上記ポリゴンミラー２の回転方向を主走査方
向それと直角方向を副走査方向とする。

【００１３】図３において単レンズ５の第一面１１，第
二面１２とも主走査方向および副走査方向において曲率
半径が異なるアナモフィック形状をなしており半導体レ
ーザ７の楕円状の長径方向を主走査方向に短径方向を副
走査方向に合わせて単レンズ５の光軸に調整される。ま
たアパーチャ９のスリットも長手方向を主走査方向に合
わせて固定されており、単レンズ５の出射光軸が上記ポ
リゴンミラー２面上に入射角Ａでもって入射されかつモ
ータ回転軸４中心に向かうようレンズ保持部材６が位置
決めされている。ここで上記単レンズ５は形状が複雑で
あるためガラス材料を直接成形して構成される。

【００１４】本体フレーム１の他の端部には第二結像光
学系でありリニアリティ補正機能を有する長尺状の単レ
ンズ１３が上記第一結像光学系の光軸１４に対して直角
方向に対称に配され、かつ上記ポリゴンミラー２の走査
平面上に配されている。

【００１５】図２において上記単レンズ１３は第一面側
１５が主走査方向に負の曲率半径を有するのに対して副
走査方向に正の曲率半径がレンズ中心から変化するトー
リック形状をなしており、第二面側１６が主走査方向に
正の曲率半径を有するシリンダ形状から構成されてい
る。この単レンズ１３も形状が複雑で長尺状となるため
主に耐熱性、耐吸水性のある高精度な樹脂成形品で構成
している。

【００１６】上記ポリゴンミラー２から反射偏向された
光ビームは反射角Ａでもって走査域Ｂの範囲を走査し長
尺トーリックレンズ１３の副走査方向中心に入射され
る。

【００１７】上記長尺トーリックレンズ１３とポリゴン
ミラー２間には光路変更用の折り返し反射ミラー１７が
配されている。

【００１８】また上記走査域Ｂ以外に画像の書き始めの
同期を得るためビーム検出センサ１９とシリンダレンズ
で構成されるビーム検出レンズ２０が配されている。

【００１９】更に本体フレーム１の下部には主走査方向
に回転軸を有する感光ドラム１８が配され電子写真現像
器（図示せず）により潜像露光される。

【００２０】以上のように構成された光ビーム走査装置
についてその動作を説明する。まず、システム本体から
の画像信号により半導体レーザ７へはビデオ信号が一定
のクロックにのって送られビーム検出センサ１９での同
期検出信号に基づいて半導体レーザ７が点灯される。半
導体レーザ７からの出射光は単レンズ５を通過して主走
査方向はやや収束気味に絞られ円筒状のポリゴンミラー
２により感光ドラム１８に所定のビーム径で絞られる。
一方、副走査方向はポリゴンミラー２上に一旦絞られ更
に発散した光ビームが長尺トーリックレンズ１３により
感光ドラム１８上に絞られる。このため主走査方向と副
走査方向のレンズの焦点距離の比が大きくアパーチャ９
の開口比も大きくなる。

【００２１】従って、単レンズ５での出射ビーム形状を
半導体レーザ７での楕円ビーム以上に偏平ビームにする
必要がある。

【００２２】ここで、ポリゴンミラー２に角度Ａでもっ
て入射された光ビームは同じ反射角度で反射されるが、
ポリゴンミラー２の回転の際ミラー面は前後方向に移動
しそれにともなってポリゴンミラー２上での光ビームの
反射点は上下に移動し感光ドラム１８上の走査面上に湾
曲として生じる。従って、入射角度Ａは小さいほうが望
ましいが小さくなるに従い第一結像光学系と第二結像光
学系の干渉が生じビームが蹴られる恐れがある。このた
め干渉の生じない程度にポリゴンミラー２と第一結像光
学系のレンズとの距離を離す必要がありレンズ系装置の
大型化が問題となる。

【００２３】本実施例では第一結像光学系を上記単レン
ズ５に置き換えることによりポリゴンミラー２と光源と
の距離を大きくとることなく入射角度Ａを小さく設定で
き、所要の結像特性を得ることができる。

【００２４】本実施例において、ポリゴンミラー２の曲
率半径Ｒ，内接半径ｒ，ポリゴンミラー２と単レンズ５
間距離Ｌ，ポリゴンミラー２と長尺トーリックレンズ１
３間距離Ｆ，感光ドラム１８と長尺トーリックレンズ１
３間距離Ｄ，入射角度Ａ，走査角度Ｂ，単レンズ５の副
走査方向の第一面側曲率半径Ｓ１，第二面側曲率半径Ｓ
２をそれぞれ以下の寸法に設定することにより感光ドラ
ム１８上での走査湾曲を０．２mm以下にすることができ
る。

【００２５】Ｒ＝１４０mm，ｒ＝２５mm，Ｌ＝７０mm，
Ｆ＝１５２mm，Ｄ＝８３mm，Ａ＝２．５度，Ｂ＝３０
度，Ｓ１＝３mm，Ｓ２＝１３０mm また、単レンズ５からの出射光を光軸を通過させて直接
ポリゴンミラー２に入射しているためポリゴンミラー２
面上での位置変動に対しても影響が少ない優れた効果が
ある。従って、結像特性がよくなりさらなる高解像度化
に対応できる。更にこの光学構成は上記光軸に対して対
称であるためレンズ製作上容易でありしかも単レンズ５
はガラス成形でもって形成されるため部品点数が大幅に
削減しコスト的にも信頼性の面でも有利である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、偏平な光ビーム
を発する光源と、前記光ビームを整形収束させる第一結
像光学系と、光源からの光ビームを反射して偏向走査す
る偏向手段と、前記偏向走査面上にあり偏向された光ビ
ームを感光ドラム面に結像させる第二結像光学系とを備
えた光ビーム走査装置であって、前記第一結像光学系は
単レンズから構成され偏向手段に対し入射光軸方向を偏
向走査平面に対し所定の角度で入射し偏向走査平面から
見て第二結像光学系の光軸方向と重なる構成を有するこ
とよりポリゴンミラー２と光源との距離を大きくとるこ
となく入射角度を小さく設定でき結像特性に対し優れた
効果を有する光ビーム走査装置を実現できるものであ
る。

【００２７】また、単レンズ５からの出射光を光軸を通
過させて直接ポリゴンミラー２に入射しているためポリ
ゴンミラー２面上での位置変動に対しても影響が少ない
優れた効果がある。更にこの光学系は対称系でありしか
も単レンズ５はガラス成形でもって形成されるため部品
点数が大幅に削減しコスト的にも信頼性の面でも有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光ビーム走査装置の斜
視図

【図２】本発明の実施例における光ビーム走査装置の光
学系

【図３】（ａ）本発明の実施例における第一結像光学系
の主走査方向の断面図 （ｂ）本発明の実施例における第一結像光学系の副走査
方向の断面図

【符号の説明】

１ 本体フレーム ２ ポリゴンミラー ５ 単レンズ ６ レンズ保持部材 ７ 半導体レーザ ９ アパーチャ １３ 長尺トーリックレンズ １７ 折り返しミラー １８ 感光ドラム

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏平な光ビームを発する光源と、前記光ビ
   ームを整形収束させる第一結像光学系と、光源からの光
   ビームを反射して偏向走査する偏向手段と、前記偏向走
   査面上にあり偏向された光ビームを感光ドラム面に結像
   させる第二結像光学系とを備えた光ビーム走査装置であ
   って、前記第一結像光学系は単レンズからなり偏向手段
   に対し入射光軸方向を偏向走査平面に対し所定の角度で
   入射し偏向走査平面から見て第二結像光学系の光軸方向
   と重なる構成を有していることを特徴とする光ビーム走
   査装置。