JPH0625830B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに適用
可能な光走査装置に関する。

（従来の技術） 従来一般的に使用されている光走査装置は、回転多面鏡
を用いたものである。第９図は、この種従来の光走査装
置の例を示す。第９図において、レーザ光源２１から出
たレーザ光は、ビームコンプレッサ２２、音響光学変調
器２３、ビームエキスパンダ２４、シリンドリカルレン
ズ２５を介して回転多面鏡２７の反射面に導かれる。回
転多面鏡２７はモータ２６によって回転駆動され、レー
ザ光源２１側からのレーザ光を反射すると共に一定の角
度範囲で偏向する。回転多面鏡２７による反射光路上に
はトロイダルレンズ２８とｆθレンズ２９が配置され、
回転多面鏡２７からの反射光を感光体ドラム３０の面上
に結像させるようになっている。周知のように、回転多
面鏡２７の回転により光ビームが感光体ドラム３０上を
その回転軸方向である主走査方向に走査する。上記光ビ
ームには音響光学変調器２３によって画像情報信号が乗
せられており、感光体ドラム３０をその軸の周りに回転
させて副走査を行うことにより、感光体ドラム３０上に
所定の画像が記録される。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような回転多面鏡を用いた光走査装置によれば、
回転多面鏡の各反射面の面倒れにより副走査方向の走査
線のピッチむらが発生して画質の劣化を生じることか
ら、上記面倒れを極力少なくすることが要求される。そ
のために、回転多面鏡の極めて高度な加工精度が要求さ
れると共に、面倒れを補正するためにシリンドリカルレ
ンズやトロイダルレンズを必要とし、光学系の構成が複
雑になるという問題がある。また、回転多面鏡の回転角
θに対して主走査角は２θとなるため、回転多面鏡の回
転速度に対して画像信号処理速度を高める必要があり、
画像信号の処理時間の効率が悪くなるという問題があ
り、かつ、駆動モータのジッターが２倍になるなどの問
題があった。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、原理的に面倒れの問題がなく、また、光
偏向素子の回転角θに対して主走査角もθとなるように
して画像信号の処理時間の効率を向上させることができ
る光走査装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、回転軸の周りに配設された複数の光偏向素子
が、上記回転軸と平行な入射光束を90゜偏向して上記回
転軸に直角な平行光束として出射させるように構成さ
れ、上記光偏向素子からの出射光束を結像面に結像させ
る結像レンズが上記光偏向素子と結像面との間に配置さ
れていることを特徴とする。

（作用） 光源からの光束は、複数の光偏向素子の回転軸と平行に
進み、上記光偏向素子により上記回転軸に直角な平行光
束として出射される。上記光偏向素子が回転軸の周りに
回転することにより、この光偏向素子の回転角度と同じ
角度で上記出射光が主走査方向に偏向される。この偏向
光は結像レンズにより結像面に結像される。

(実施例) 以下、第１図ないし第８図を参照しながら本発明にかか
る光走査装置の実施例について説明する。

第１図において、符号３は回転プリズムハウジングを示
しており、この回転プリズムハウジング３は回転軸７を
中心にして図示されない駆動モータによって回転駆動さ
れる。上記ハウジング３の上面の周縁部には回転方向に
長い窓孔３ａが一定間隔で形成され、また、上記ハウジ
ング３の外周面にも上記窓孔３ａと対応する位置に回転
方向に長い窓孔３ｂが一定間隔で形成されている。上記
ハウジング３には対をなす上記各窓孔３ａ，３ｂの位置
においてそれぞれ光偏向素子としての５角柱プリズム４
が配設されている。

第２図に示すように、５角柱プリズム４は、光の入射面
４ａとこれに直角な光の出射面４ｄを有すると共に、入
射面４ａから入射した光を略45゜の向きに反射する第１
の反射面４ｂとこの反射面４ｂによって反射された光を
さらに略45゜の向きに反射して出射面４ｄから出射させ
る第２の反射面４ｃとを有してなる。上記二つの反射面
４ｂ，４ｃのなす角度αは略45゜に設定されている。

第１図において、半導体レーザなどで構成されるレーザ
光源１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ２
で平行光束とされ、光偏向素子としての前記複数の５角
柱プリズム４の回転軸７と平行に進んで上記５角柱プリ
ズム４に入射される。５角柱プリズム４は上記入射光束
を90゜偏向して上記回転軸７に直角な平行光束として出
射させる。この出射光の前方には記録ドラム６が配置さ
れている。記録ドラム６の外周面は感光体で構成され、
この感光体面が結像面となっている。上記５角柱プリズ
ム４と記録ドラム６との間には、５角柱プリズム４から
の出射光束を記録ドラム６の結像面に結像させるための
ｆθレンズ５が配置されている。

次に、上記実施例の動作について説明する。

レーザ光源１からの光束はコリメータレンズ２により平
行光束となって５角柱プリズム４の一つに入射する。５
角柱プリズム４は回転プリズムハウジング３に取付けら
れていて、このハウジング３の軸７を中心とする回転に
より各５角柱プリズム４も軸７を中心にして回転し、上
記入射光束は主走査方向に偏向される。偏向された平行
光束はｆθレンズ５を通り、記録ドラム６に達する。

ここで、主走査断面内での光束の状態を見る。５角柱プ
リズム４が第３図に実線で示す位置から鎖線４Ａで示す
位置まで、軸７を中心として角度θだけ回転したとする
と、入射光束は主走査方向に角度θだけ偏向されて出射
する。第３図ではレーザ光源側からの光束が紙面に垂直
な方向に入射する。上記光束は、５角柱プリズム４に入
射するときと出射するときの２回屈折し、また、５角柱
プリズム４内において２回反射されるが、これらの屈折
面及び反射面への入射角度は、偏向中に変化することは
ない。従って、光束のエネルギー変化がないことにな
る。

次に、副走査断面内での光束の状態を見る。５角柱プリ
ズム４には、加工精度のばらつきなどによる静的な個々
のばらつきと、動的な変動とがある。動的な変動につい
ては、第４図に実線と鎖線で示すようにプリズム４が平
行移動する場合と、第５図に実線と鎖線で示すようにプ
リズム４が回転移動する場合とがある。しかし、プリズ
ム４の二つの反射面４ｂ，４ｃのなす角度が前述のよう
に45゜になっていて、入射光束を90゜曲げて出射させる
ため、プリズム４に上記のような動的な変動があって
も、プリズム４からの出射光束は第４図、第５図に鎖線
９Ａ，９Ｂで示すように副走査断面内で一定の角度を保
持し、ただ、プリズム４に動的な変動がない場合と比較
して出射位置がずれるだけである。従って、プリズム４
からの出射光束がｆθレンズ５の光軸と平行になるよう
にしておけば、仮りにプリズム４に動的変動があったと
しても、常にｆθレンズ５の焦点位置である記録ドラム
６の結像面上の所定の位置に結像させることができる。
これは、光偏向素子の面倒れが原理的になくなるもので
ある。

５角柱プリズム４の静的な個々のばらつきは、個々の５
角柱プリズム４の加工精度に依存する。特に重要なもの
は、５角柱プリズム４の内面反射をなす２面４ｂ，４ｃ
のなす角度αである。この角度αが個々のプリズム４ご
とにばらつくと、走査線の副走査方向のピッチむらとし
て表れる。しかし、個々の５角柱プリズム４の製作加工
工程に工夫を施せば、個々のプリズム４の静的なばらつ
きを無くすことができる。第６図はその製作加工工程の
例を示すもので、プリズム素材である長尺のブロックを
加工して入射面及び出射面となる２面４ａ，４ｄと内面
反射面となる２面４ｂ，４ｃを形成し、その後、上記長
尺のブロックを所定の長さに切断して個々の５角柱プリ
ズム４を得る。一つの長尺ブロックから切り出された５
角柱プリズム４は同一のプリズムハウジング３（第１図
参照）に納める。こうすれば、一組の５角柱プリズム４
の二つの反射面４ｂ，４ｃのなす角度αのばらつきを少
なくすることができ、走査線のピッチむらを少なくする
ことができる。

なお、５角柱プリズム４への入射光束と出射光束のなす
角度は90゜にすべきであり、そのためには、５角柱プリ
ズム４の二つの反射面４ｂ，４ｃのなす角度αは45゜で
なければならない。仮りに、上記入射光束と出射光束の
なす角度が90゜以外の角度であるとすれば、走査された
光束がファンビームと称する円錐形状の軌跡を描き、記
録画像が歪んでしまう。

以上述べた実施例によれば、５角柱プリズム４を用いて
副走査面内で２回の反射により入射光束に対し出射光束
を90゜曲げているため、５角柱プリズム４の動的変動に
対して出射光束の方向は一定である。従って、副走査方
向の光束の角度変化要因は複数の５角柱プリズム４の反
射面の角度のばらつきだけとなる。しかるに、５角柱プ
リズム４は長尺ブロックを加工したのち所定の長さに切
断するという方法で製作すれば、個々の５角柱プリズム
４のばらつきを無くすことができるし、充分な精度が得
られるため、走査線のピッチむらを極めて少なくするこ
とができる。また、５角柱プリズム４の回転角度と主走
査方向の偏向角度が等しいため、従来の光走査装置に比
べて光偏向素子の回転速度に対する画像信号の処理速度
は遅くてよく、安いコストで性能の高い光走査装置を提
供することができる。

なお、光偏向素子として、上記実施例における５角柱プ
リズムに代えて第７図、第８図に示すような三角プリズ
ムを用いてもよい。第７図の例は、１個の三角プリズム
１０を用いて入射光束１１に対し出射光束１２を90゜曲
げるようにしたものである。第８図の例は、２個の三角
プリズム１３，１４を用いて入射光束１５に対し出射光
束１６を90゜曲げるようにしたものである。いずれの場
合も、光偏向素子を構成する上記プリズムを複数個用
い、これを回転プリズムハウジングに取付けて軸７を中
心に回転駆動する。上記のような三角プリズムを用いる
場合、最小偏角付近で光束を曲げるようにすれば、振り
角度の安定性がよくなる。

（発明の効果） 本発明によれば、回転軸の周りに配設された複数個の光
偏向素子を、上記回転軸と平行な入射光束を90゜偏向し
て上記回転軸に直角な平行光束として出射させるもので
構成したため、光偏向素子の動的変動に対して出射光束
の方向は一定であり、結像レンズによって結像面の所定
の位置に結像させることができ、よって、原理的に面倒
れがなく、走査線のピッチむらの少ない光走査装置を提
供することができる。また、光偏向素子の回転角度と主
走査方向の偏向角度が等しいため、従来の光走査装置に
比べて光偏向素子の回転速度に対する画像信号の処理速
度は遅くてよく、安いコストで性能の高い光走査装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる光走査装置の実施例を示す斜視
図、第２図は同上実施例中の光偏向素子の斜視図、第３
図は同上光偏向素子の主走査断面での動作を示す平面
図、第４図は上記光偏向素子の副走査断面での動作を示
す側面図、第５図は光偏向素子の副走査断面での別の動
作を示す側面図、第６図は上記光偏向素子の製作方法の
例を示す斜視図、第７図は本発明に適用可能な光偏向素
子の変形例を示す側面図、第８は光偏向素子のさらに別
の変形例を示す側面図、第９図は従来の光走査装置の例
を示す斜視図である。 ４，１０，１３，１４……光偏向素子 ５……結像レンズ、７……回転軸、８，１１，１５……
入射光束、９，１２，１６……出射光束

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸の周りに複数個の光偏向素子を配設
   してなる光走査装置であって、上記光偏向素子は、上記
   回転軸と平行な入射光束を９０゜偏向して上記回転軸に
   直角な平行光束として出射させるものであり、上記光偏
   向素子からの出射光束を結像面に結像させる結像レンズ
   を上記光偏向素子と結像面との間に配置してなる光走査
   装置。