JPS6374020A

JPS6374020A - 走査光学系および走査光学系内蔵形記録装置

Info

Publication number: JPS6374020A
Application number: JP21805386A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Honma; 本間　芳文; Tetsuro Akasaki; 赤崎　鉄郎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1986-09-18
Publication date: 1988-04-04
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPH0687096B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、走査光学系よりよび走査光学系内蔵形記録装
置に係り、さらに詳″ＡＩ＋には、被走査媒体−１−に
光を走査して情報を記録あるいは検出する装置に組み込
んで使用される走査光学系と、被走査媒体１−に光情報
を照射し、電子写真プロセスを用いてδｌν録紙１−に
情報を記録する走査光学系内蔵形記録装置との改良に関
するものである。

〔従来の技術〕

本発明の説明に先立ち、走査光学系内蔵形記録′装置の
従来例を、レーザビームプリンタの場合を例にとり、第
４図および第５１り１にもとついて説明すると、第４図
はその全体構成を示す斜視図、第５図は第４図の一部縦
断側面図である。

第４図においては、１はレーザダイオードを示し、レー
ザダイオード１は、レーザ駆動回路２によってパルス変
調制御されたレーザビームを発出する。レーザダイオー
ド１から発出したレーザビームは、結合レンズ３によっ
て集光されて光ビームとなり、回転多面鏡４により偏向
走査されて、ＦＯレンズ５で絞られ、光導電性感光ドラ
ム６の被照射面上に結像して、微小なビームスポットを
形成する。また、電子写真方式のレーザビームプリンタ
においては、感光ドラム６の周囲に電子写真プロセスに
必要な帯電器７．現像器８．転写器９等が配置されてい
る。すなわち、駆！ｐＩＪ′ｔＸ（図示せず）によって
矢印の方向に回転させられる感光ドラム６の表面は、帯
′重器７によって均一に帯電され、次に、走査露光光学
系によってレーザビームで走査露光されて、静電潜像が
形成される。磁性微粉ｌ・ナーによる１成分現像剤また
は磁性キャリアと微粉１ヘナーとの混合物である２成分
現像剤を磁気ロールに吸着した現像器８の磁気ブラシは
、前記光導電性感光ドラム６を摺擦し、静電潜像を現像
して、感光ドラム６上にトナー像を形成する。一方、図
示を省略した給紙機構によって搬送される記録紙１０は
、感光ドラム６と接触し、記８紙１０には、静電転写器
９によって感光ドラム６上の１〜ナー像が転写される。

しかして、レーザビームプリンタは、以上のプロセスに
よって所定の情報を記録するものであるが、レーザビー
ムプリンタには、これ以外に、変調信号の同期をとる小
反射鏡１１．光検出器１２．同期信号発生回路１３、印
字信号制御回路１４等が配置されている。

第４図の一部縦断側面図である第５図において、感光ド
ラム〇の外周には、前記した帯電器７．現像器８．転写
！ｉ）９以外に、記録紙１ｏに対する１−ナー像の転写
後、感光ドラム６の表面に残留したトナーを除去するク
リーニング手段１５、さらしこは感光ドラム６の表面に
残留している電荷を除去するイレーズランプ１６等が配
置されている。ところで、給紙カセット１７に収納され
ている記録紙１ｏは、給紙ローラ１８によってカセット
１７から繰り出され、上下一対のレジストローラ１９．
１９’でタイミングを整合されるものであつて、転写部
分に搬送された記録紙１０には、トナー像が転写される
。そして、その後、記録紙１０は、さらに定着器２０で
トナー像を定着された後、上下一対の排出ローラ２０，
２０’によって排紙トレイ２２上に排出される。

従来形レーザビームプリンタの構成と作用とは以上のご
ときであるが、この種プリンタにおいて、電子写真プロ
セスの各要素は、転写の安定性を重視して、記録紙１０
が重力方向に対して安定的に走行可能な配置をとるのが
通例である。つまり、感光ドラム６の中心を通る鉛直線
に対して下側に転写器９を配し、これを基準として、他
の要素がプロセスの順に従って配置される。また、光導
電性感光体６は、露光後に露光された部分の電位が低下
する、いわゆる光減衰に時間を要するため、露光部と非
露光部との電位差、すなわち、潜像の電位コントランス
トを充分に確保することを目的として、露光から現像ま
での間隔を極力大きくとることが望まれる。したがって
、第５図から明らかなように、露光部分は感光ドラム６
の上側転写器１〕と対抗する側に位置している。レーザ
ダイオード１は、その寿命および発光出力特性のｉ’！
ｌａ度依存性が他の半導体素子に比べて大きいため２周
囲温度の変化が極力少ない位置に配置されるのが通例で
あり、熱定着方式を一ト流とする電子写真方式のレーザ
ビームプリンタにおいて、レーザダイオード１は、定着
器２０の反対側に位１νｔする。さらに、現像器８は、
トナー補給容賦を大きくする［］的で、他のプロセス構
成要素に比較して大きな空間を占有するのが通例であり
、レーザ走査光学ユニット２：３は、その光路を現像器
８の上方を５＋’ｎ　’ｇ：ｉｒした後１反射鏡２４で
折り曲げて、感光ドラム６のヒ方に達するように構成さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかして、前記した従来形レーザビームプリンタは、記
録紙１０の給排紙系を含めると、その記録紙１０の搬球
方向に長い形状となり、その結果、据付床面積、すなわ
ちプリンタの占有床面Ｊ、ｌｉが大きくなる傾向を示す
。この点、電子写真方式以外の記録装置１例えば感熱転
写方式、ディジーホイル方式、ワイヤドツト方式等のプ
リンタは、小さな占有床面積で済むという特徴を有し、
このため、その軽便さを利点として、ワードプロセッサ
やパーソナルコンピュータ等の汎用０Ａｆｉ器に広く用
いられている。

しかしながら、近年、レーザビームプリンタの高速性、
低騒音、高Ｍ、像度といった長所が認められ、パーソナ
ルユースのプリンタとしての需要が高まってよりす、こ
れに伴って、レーザビームプリンタにも、従来使用され
ている軽便なプリンタと同程度の小形化が強く求められ
ている６従来、レーザビームプリンタの小形化、中でも
占有床面積の低減化をはかるべく、電子写真プロセスの
小形化や給排紙系の構成に工夫がこらされている。他方
、第５図に符号２３で示す走査光学ユニットを小形化す
る手段として、回’ｈＡ多面鏡４の偏向角を太きくシ、
光路長を短縮することが考えられる。

しかしながら、この構成を採用した場合は、以下に示す
ような問題が新たに発生する。

（］）＋７０レンズの画角か大きくなって収差が増クー
、結像性能を低下させる。

（２）回転多面鏡の偏向反射点が１１−ｉ１不と共に出
入りする域が増え、ＦＯレンズの結像性能を低下させる
。

（３）回転多面す（１の回転数が増加し、！ｆ、頁ｒ’
ｆ　＋回−（シー精度、寿命の低ドをもたらす。

（４）光学素子に対する六反射屈伍角の変化か大きくな
り、光路効率が走査方向で変！ｌ！１１する。

（５）画角の増大に伴ってド０レンズの径が大きくなり
、製品コスト高の原因となる。また、収差補１１：に伴
ってレンズの枚数が増え、これまた製品コスト高の原因
となる。

このようなことか１７．、従東形走−が光学系にあって
１回転多面鏡の面数はＪ′哉小Ｇ　１ｌｌｌ　）実用Ｉ
・の偏向角は１００度、光路」くは回転多面？はと感光
ドラムどの間で２００１１Ｉｎが限界であった。つまり
、他の構成要メ・３に比較して、光査）ＩＣ学系の小形
化は難しく、これがレーザビームプリンタの小ｊＩａ化
を阻害するツノ；（囚となっていた。

これに対し、近年、ＬＥＤアレイや液晶シャッタを用い
た露光手段が実用化されており、これらによれば、装置
の小形化は実現されるが１反面、光源が１彫大な数の集
合体となり、その信頼性および変調の方法に難点があっ
て、いまだ法尻に普及するに至っていないのが実状であ
る。

本発明は、装置の小形化という問題に対し、従来形走査
光学系、ｔ′？よび走査光学系内蔵形記録装置が抱えて
いた未解決の問題点を１次の点に着眼して改善しようと
するものである。すなわち、走査光学系に用いられるド
０レンズは、従来、３個以上の球面単レンズを鏡筒に収
納して構成されており、比較的大きな光学要素を１）育
成していた。また、回転多面鏡を用いる走査光学系には
、回転多面鏡の面倒れを補正する［１的で、長尺の凸シ
リンドリカルレンズを感光ドラム近傍に設けることが知
られているが、このＪ、６成も、走査光学系のユニット
を小形化し難くする一因として挙げられる。

これに対し、［倒れ補Ｗ機能を有する走査光学系Ｊと題
する特開昭５７　１４４５１６号公報には、Ｆ０レンズ
を２個の１１．レンズで構成する非常にシンプルな走査
光学系が示されており、これによれば、１・゛０レンズ
は、多面鏡の偏向点から順に１球面＋１ｔレンズと１−
一リンク面を有する単レンズとからなり、前記した２個
の単レンズ相互間は、ゆ隙を持って離隔されている。

しかして、本発明は、＋’＋’＋ｉ謁特開昭５７−１４
４５］６号公報に開示される走査光学系をベースにして
なされたものであって、その目的とするところは、被走
査媒体の被走査面上に結像する結像光学手段を１個の単
レンズで構成すると共に、前記単レンズの媒質内に複数
回走査光を通過させることにより、従来よりも走査光学
系の光路を短縮し、また記録装瞠の床占有面積を小さく
し、ひいては機器全体としての小形化をはかることので
きる、改良された走査光学系および走査光学系内蔵形記
録装置Ｉ’／を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

ｔ’ｊｉ　Ｍ＋！　ｌ　目的は、まず、走査光学系にお
いて、光源からの光を被走査媒体上に偏向走査させる走
査手段と、前記走査手段と被走査媒体との間の光路１―
に位置して前記走査手段から偏向された光を受け。

被走査媒体の被走査面ｌ−に結像する光学手段と。

前記光学手段からの光を折り曲げて被走査媒体の被走査
面上に到達せしめる光路変化手段とをイＴし、かつ前記
結像光学手段をＬ個のＪｒＬレンズで構成すると共に、
走査光の光路が０１１記単レンズ媒ｌγ内を少なくとも
２回置−］−通が・）シて被走査媒体に達するよう構ｂ
ｕすることによって達成される。

また、前記［１的は、被走査媒体１〕に光情報を照射し
、電子写真プロセスを用いて記録紙−１〕に情報を記録
する走査光学系内蔵形記録装置において、前記光情報を
被走査媒体ｌ−に照射する手段として、光ｊｊＪ：（か
らの光を被走査媒体−１−に偏向走査させる走査手段と
、前記走査手段と被走査媒体との間の光路１−に位置し
て前記走査手段から偏向された光を受け、被走査媒体の
被走査面」−に結像する光学手段と、前１号＋！光学手
段からの光を折り曲げて被走査媒体の被走査面上に到達
せしめる光路変化手段とを有し、かつ前記結像光学手段
を１個の単レンズで構成すると共に、走査光の光路が前
記単レンズ媒質内を少なくとも２回以上通過して被走査
媒体上に達するよう構成することによって達成される。

〔作用〕

しかして、本発明に係る走査光学系は、既述のごとく、
被走査媒体の被走査面上に結像する結像光学手段を１個
の単レンズで構成すると共に、前記単レンズの媒質内に
複数回走査光を通過させることにより、従来よりも光路
を短縮し、ひいては走査光学系のユニットを小形化する
ことができる。

また、本発明に係る走査光学系内蔵形記ａ装置は、既述
した構成の走査光学系を備えることにより、従来よりも
走査光学系の光路を短縮して、装置の床占有面積を小さ
くし、ひいては機器全体としての小形化をはかることが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明を、第１図および第２図の一実施例にもと
づいて説明すると、第１図は本発明を実施したレーザビ
ームプリンタの一部ｍ断側面図、第２図は第１図に示さ
れている走査光学系の拡大図であり、第１図、第２図に
おいて、第４図、第５図に示す従来形レーザビームプリ
ンタと同一符号は同一部分を示している。

第１図および第２図において、回転多面鏡４で偏向走査
されたレーザビームは、１個のレンズで構成されるＦＯ
レンズ５′の第１面に入射し、第２面を通過後、第１の
反射鏡２５．第２の反射鏡２６で図に示すように反射し
た後、再び前記ｒｒ　。

レンズ５′の第３面に入射し、第４面を出射して（すな
わち、ＦＯレンズ５′を２回通過して）、感光ドラム６
の被走査面上に結像するにれを第５図に示す従来形レー
ザビームプリンタと比較すると第１図および第２図に示
すレーザビームプリンタにあっては、走査光学系の光路
が２度の折返しを受け、さらに１個のド０レンス５′を
２回通過することにより、走査光学ユニット２３が小さ
な寸法に短縮されていることが判る。すなわち、本発明
によれば、走査光学ユニツＩ−２３の形状は。

従来形レーザビームプリンタに比べて、左右方向に大幅
に短縮され、その結果としてプリンタの占有床面積を、
従来のように、走査光学ユニット２３によって制限され
ることなく、小さくすることができる。これをさらに詳
述すると、ｌ・゛０レンズ５′は、感光ドラム６の−１
一部に位置し、感光ドラム６と回転多面ｆＳ′ｔ４との
間が非常に短くなり、感光ドラム６を中心として、第１
図における右側の空間は、第５図に示す従来例に比べて
少なくて済み、これにより、レーザビームプリンタの占
有床面積を、従来に比べて小さくすることができる。

また、第１図の実施例において、給紙力セツ１−１７は
、レーザビームプリンタの下部に収納され、排紙１−レ
ー２２は、レーザビームプリンタの上部に配置されてお
り、前記構成を採用することにより、従来レーザビーム
プリンタから外側に張り出していた給υ］：紙機構を内
装することができ、プリンタの占有床面■（１１は、使
用するシ（ｉ録紙１０とほぼ同じ大きさに抑えられる。

しかして、図示実施例において、ＦＯレンズ５′は走査
ビームの通過順に沿って第１面５ａ′、第２面５ｂ′、
第３而５０′、第４面５ｄ’の４面で構成される１個の
レンズであり、これは、例えば特開昭５７−１４４５１
６号公報で謂うところの１個の単レンズを前記第１面５
ａ’と第２而５ｂ’とで橋成し、トーリック面を有する
単レンズを前記第３面５ｃ’　と第４面５ｄ’　とで構
成すればよく、ＦＯレンズ５′を製作する方法としては
、ガラス研磨以外に、プラスチックモールド、ガラスモ
ールド、ガラスプレス、ガラス研削等の方法が挙げられ
、他方、１個のＦＤレンズ５′の媒質内を走査ビームが
３回以上通過することに問題はない。

第３図に本発明の他の実施例を示し、第３図の実施例に
おいては、第１図および第２図の反射鏡２Ｇを円筒ミラ
ー２６′に置き換えた応用例であり、反射鏡２６′を非
平面にすることによって光学系の設計自由度を増すと共
に、ＦＯレンズ５′の製作を容易にすることができる（
例えば、ＦＤレンズ５′の第３面と第４面とを平面にす
ることにより、当該ＦＯレンズ５′をガラス研磨によっ
て容易に製作することができる）。

また、図面から明らかなように、４つの走査ビーム通過
面５ａ’　、５ｂ’　、５ｃ’　、５ｄ’　を有する１
個のＦＯレンズ５′のうち、ビーム通過経路に沿って最
も感光ドラム６に近い第４而５ｄ’は、走査光学ユニッ
ト２３のレーザビーム出射口部２７を密閉しており、こ
の構成によれば、専用の防塵機構を付設することなく、
完全密閉系である走査光学ユニット２３内にトナー粉、
その他の塵埃が侵入するのを効果的に阻止することがで
き、レーザビームのレンズ透過率低下、ひいては記録紙
１０に画像ムラを生じるといった問題解決を簡単かつ経
済的に達成することができる。

ところで、第１図において、記録紙１０の動作をみると
、記録紙１０は、給紙ローラ１８によって給紙力セツ１
−１７から繰り出された後１反転してレジストローラ１
９，１９’　によって整合され、次に、感光ドラム６の
下面に達し、転写器９でトナー像を転写される。この時
点で、記録紙１．０は、第１図における重力方向の上面
にトナー像をのせており、その後、記録紙１０は、定着
器２０によってトナー像を熱定着され、排出口−ラ２１
．２１’によって排出経路をたどりながら再度反転し、
排紙トレイ２２には、トナー像を下面にした状態で収容
される。すなわち、図示実施例において、記録紙１０は
、印字面を下面とし、なおかつ、複数枚の記録紙１０，
１０．・・・は、印字の順序にしたがって順次下から上
へと堆積されることになるから、プリントを終了後、排
紙トレイ２２に堆積した記録済の記録紙１０，１０．・
・・を取り出すだけで、これら記録紙１０，１０．・・
・の頁揃えが完了していることになり、記録紙１０の取
扱性にすぐれている。

なお、図示実施例においては、特許請求の範囲第５項に
記載の走査光学系内蔵形記録装置をレーザビームプリン
タに適用した場合を例にとって説明したが、特許請求の
範囲第１項に記載の走査学系をレーザビームプリンタ以
外の装置１例えば検査装置２画像読取り装置筒、情報記
録・検出装置一般に適用することに問題はない。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり１図示実施例の説明からも
明らかなように、本発明によ才すば、被走査媒体の被走
査面上に結像する結碌光学手段を１個の単レンズで構成
すると共に、前記単レンズの媒質内に複数回走査光を通
過させることにより、従来よりも走査光学系の光路を短
縮し、また記録袋ｂ′ｌの床占有面積を小さくし、ひい
ては機器全体としての小形化をはかることのできる、改
良された走査光学系および走査光学系内蔵形記録装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したレーザビームプリンタの一部
縦断側面図、第２図は第１図に示されている走査光学系
の拡大図、第３図は本発明の他の実施例を示す走査光学
系の縦断側面図、第４図は従来形レーザビームプリンタ
の全体構成を示す斜視図、第５図は第４図の一部縦断側
面図である。４・・・回・１ｉ！：多面鎖、５′・・・単レンズ、６
・・・光導電性感光ドラム、７・・・イ：Ｆ電器、８・
・・現像器、９・・・転写器、１０・・・記録ｎ（，１
７・・・給紙力セラ１〜．２２・・・排紙トレイ、２３
・・・レーザ走査光学ユニット、２５才？よび２６・・
・反射鏡、２６′・・・円筒ミラー、２７・・・レーザ
ビーム出射口部。

Claims

【特許請求の範囲】

１．光源と、前記光源からの光を被走査媒体上に偏向走
査させる走査手段と、前記走査手段と被走査媒体との間
の光路上に位置して前記走査手段から偏向された光を受
け、被走査媒体の被走査面上に結像する光学手段と、前
記光学手段からの光を折り曲げて被走査媒体の被走査面
上に到達せしめる光路変化手段とを有し、かつ前記結像
光学手段を１個の単レンズで構成すると共に、走査光の
光路が前記単レンズ媒質内を少なくとも２回以上通過し
て被走査媒体に達するよう構成してなることを特徴とす
る走査光学系。
２．特許請求の範囲第１項記載の発明において、被走査
媒体の被走査面上に結像する光学手段からの光を折り曲
げる光路変化手段を複数の反射鏡で構成し、かつその複
数の反射鏡に非平面鏡を含む走査光学系。
３．特許請求の範囲第１項または第２項記載の発明にお
いて、被走査媒体の被走査面上に結像する光学手段を、
４つの走査ビーム通過面を有する１個のＦθレンズで構
成し、そのうち、ビーム通過経路に沿つて最も被走査媒
体に近い面が走査光学ユニットのレーザビーム出射口部
を密閉している走査光学系。
４．被走査媒体上に光情報を照射し、電子写真プロセス
を用いて記録紙上に情報を記録する走査光学系内蔵形記
録装置において、前記光情報を被走査媒体上に照射する
手段として、光源からの光を被走査媒体上に偏向走査さ
せる走査手段と、前記走査手段と被走査媒体との間の光
路上に位置して前記走査手段から偏向された光を受け、
被走査媒体の被走査面上に結像する光学手段と、前記光
学手段からの光を折り曲げて被走査媒体の被走査面上に
到達せしめる光路変化手段とを有し、かつ前記結像光学
手段を１個の単レンズで構成すると共に、走査光の光路
が前記単レンズ媒質内を少なくとも２回以上通過して被
走査媒体上に達するよう構成してなることを特徴とする
走査光学系内蔵形記録装置。
５．特許請求の範囲第４項記載の発明において、被走査
媒体の被走査面上に結像する光学手段からの光を折り曲
げる光路変化手段を複数の反射鏡で構成し、かつその複
数の反射鏡に非平面鏡を含む走査光学系内蔵形記録装置
。
６．特許請求の範囲第４項または第５項記載の発明にお
いて、被走査媒体の被走査面上に結像する光学手段を、
４つの走査ビーム通過面を有する１個のＦθレンズで構
成し、そのうち、ビーム通過経路に沿つて最も被走査媒
体に近い面が走査光学ユニットのレーザビーム出射口部
を密閉している走査光学系内蔵形記録装置。
７．特許請求の範囲第４項〜第６項のいずれかに記載の
発明において、記録紙を収容する給紙カセットを電子写
真プロセスの構造筐体下部に収納した走査光学系内蔵形
記録装置。
８．特許請求の範囲第４項〜第７項のいずれかに記載の
発明において、記録済みの記録紙を収容する排紙トレイ
を、被走査媒体の中心を通る水平線よりも上方に配置し
、記録紙の記録面を下向きにして順次堆積する構造の走
査光学系内蔵形記録装置。