JPH0682714A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成で充分な小形化を図る。 【構成】スキャナモータ２３で回転され、入射されるレ
ーザ光を反射して偏向走査する２つの反射面を持つプリ
ズム２７と、レーザ光を発生する光出射ユニット２９
と、この光出射ユニットから出射されるレーザ光をプリ
ズム２７の反射面に角度θで入射させる印加電圧により
屈折率が可変する液晶セル４０とからなり、プリズム２
７の各反射面の傾きのずれに応じて液晶セル４０の屈折
率を変化させ、プリズム２７の各反射面からの反射光を
スキャナモータ２３の回転軸２３ｂに垂直な方向に偏向
走査する。

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、レー
ザファクス、デジタル複写機等に使用されるレーザ光を
使用した光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばレーザプリンタでは半導体レーザ
からのレーザ光に記録情報をのせ、そのレーザ光を光学
系により偏向走査して結像面である帯電された感光体面
に集光させ、それにより感光体を露光してその感光体上
に記録情報を静電潜像として記録するようになってい
る。この静電潜像はその後トナーにより現像され、さら
に転写部で用紙に転写されるようになっている。すなわ
ち電子写真式現像方式で印刷を行うようになっている。

【０００３】このような装置では感光体の露光はデジタ
ル露光方法で行なわれ、デジタル露光方法としてはＬＥ
Ｄ、ＬＣＤ、ＥＬなどからなる固体デバイスを使用する
方法と、ポリゴンミラーやホログラムを回転させてレー
ザ光を偏向走査する方法が知られている。現在ではポリ
ゴンミラーを使用したデジタル露光方法が主流となって
いる。

【０００４】ポリゴンミラーを使用してレーザ光を偏向
走査させるものとしては、例えばｆθレンズを使用した
プレオブジェクト型のものが知られている。これは図６
に示すように光源として半導体レーザ１を使用し、この
半導体レーザ１からのレーザ光をコリメータレンズ２を
介して平行光とした後、その平行光を回転制御されるポ
リゴンミラー３に照射して走査光とし、その走査光をｆ
θレンズ４を介して反射ミラー５に反射させた後シリン
ドリカルレンズ６を介して感光体ドラム７上に照射させ
るようになっている。

【０００５】また、ポリゴンミラーを使用しないものと
して例えば、特開平１−１３１５１３号公報に示すもの
が知られている。これは図７及び図８に示すように、偏
向器１１にピラミダルミラー１２を回転自在に設け、こ
のピラミダルミラー１２を円筒形状のスリット部材１３
で包囲している。スリット部材１３の底部に円形スリッ
ト１４を設けると共に周面のピラミダルミラー１２の反
射面と対向する部位に矩形スリット１５を設けている。
そして半導体レーザユニット１６からのレーザ光Ｌを偏
向器１１の円形スリット１４から入射させてピラミダル
ミラー１２の反射面に反射させ、その反射光を矩形スリ
ット１５から走査光として出射させる。そしてその走査
光をｆθレンズ１７を介して反射ミラー１８に反射さ
せ、さらにトロイダルレンズ１９を介して感光体ドラム
２０上に照射させるようになっている。なお、２１，２
２は書出し位置を決定する同期光を取り出すための光フ
ァイバとフォトセンサである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところでポリゴンミラ
ーはガラス研磨品にアルミ反射膜を付ける方法で製造し
ていたためかなり高価であったが、最近、超精密切削技
術の進歩によりアルミ材をダイヤモンド切削バイトで引
く方法により大幅なコスト低下が図れるようになってき
ている。しかしコスト低下が図れるといってもポリゴン
ミラーの切削には専用の加工機が必要である上に要求さ
れる精度が極めて高いため、光走査装置全体のコストの
十数％を占め根本的なコスト低下を実現することは困難
であった。またポリゴンミラーは反射面が複数あるため
各反射面の加工誤差からくる面倒れが生じ、このため面
倒れの補正光学系が必要となり、ｆθレンズ４やシリン
ドリカルレンズ６が使用されることになる。

【０００７】このように前者のポリゴンミラー３を使用
するものでは、ポリゴンミラー３の切削に専用の加工機
を必要とするとともに要求される精度が極めて高くな
り、また各反射面の加工誤差からくる面倒れが生じるた
め面倒れの補正のためにｆθレンズ４やシリンドリカル
レンズ６を配置しなければならず、しかも反射ミラー５
やシリンドリカルレンズ６は感光体ドラム７の近くに配
置されるため、コスト高になるとともに構成が複雑化し
大形化する問題があった。

【０００８】また後者のポリゴンミラーを使用しないも
のは、反射面が１面であるため加工精度の要求や面倒れ
といった問題は発生しないが、ｆθレンズ１７やトロイ
ダルレンズ１９を配置し、しかも反射ミラー１８やトロ
イダルレンズ１９は感光体ドラム２０の近くに配置され
るため前者同様に構成が複雑化し大形化する問題があっ
た。

【０００９】そこで本発明は、ポリゴンミラーや面倒れ
補正光学系を使用せずに簡単な構成で充分な小形化を図
ることができる光走査装置を提供しようとするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、モータで回転
され、入射されるレーザ光を反射して偏向走査する複数
の傾斜した反射面を持つ走査鏡と、レーザ光を発生する
レーザ光出射手段と、このレーザ光出射手段が出射する
レーザ光を走査鏡の反射面に所定の角度で入射させる屈
折率が可変可能な非線形屈折体とからなり、走査鏡の各
反射面の傾きのずれに応じて非線形屈折体の屈折率を変
化させ、走査鏡の各反射面からの反射光をモータの回転
軸に垂直な方向に偏向走査するものである。

【００１１】

【作用】このような構成の本発明においては、レーザ光
出射手段からのレーザ光は非線形屈折体を介して走査鏡
の反射面に所定の角度で入射される。このとき非線形屈
折体の屈折率を走査鏡の各反射面の傾きのずれに応じて
変化させることにより、各反射面からの反射光をモータ
の回転軸に垂直な方向に偏向走査できることになる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１３】図１は断面図、図２は後述するカバー部材
及び光出射ユニットを省いた平面図で、２１は略四角形
状で中央に筒部２１ａを形成してなるハウジングで、こ
のハウジング２１はスキャナモータ２３のステータ部材
を形成し、そのハウジング２１の筒部２１ａ内にボール
ベアリングからなる軸受け２２を設けている。そして前
記軸受け２２にスキャナモータ２３のロータ２３ａの回
転軸２３ｂを回転自在に支持している。

【００１４】前記スキャナモータ２３はロータ２３ａに
マグネット２３ｃを一体に取り付け、前記ハウジング２
１にはスペーサ２４を介して回路基板２５が固定され、
この回路基板２５の前記マグネット２３ｃと対向した部
位の裏面側にはコイル２６が取り付けられている。

【００１５】前記スキャナモータ２３のロータ２３ａ上
には回転軸２３ｂ上に位置して縦断面が２等辺三角形の
プリズム２７が走査鏡として固定されている。

【００１６】前記プリズム２７は、両端面が形成する２
等辺三角形の２つの長辺で挟まれる２つの面をそれぞれ
反射面とし、短辺で挟まれる面の中心をスキャナモータ
２３の回転軸２３ｂの中心に合わせて固定している。

【００１７】前記ハウジング２１の上にはまた前記スキ
ャナモータ２３及びプリズム２７を包囲するようにカバ
ー部材２８が設けられている。

【００１８】前記カバー部材２８の前面は前記スキャナ
モータ２３の回転軸２３ｂに対して平行な壁面に形成さ
れ、その壁面上部には光出射ユニット２９が外部からの
着脱が可能に取付けられ、また壁面下部には入射面より
も出射面の曲率半径が小さく、結像面側に向かって凸の
メニスカスレンズ３０を収納したケース３１が外部から
の着脱が可能に取付けられている。このメニスカスレン
ズ３０はガラス研磨でも樹脂成型でもよい。

【００１９】前記光出射ユニット２９は図３に示すよう
に、半導体レーザ素子３２が放熱板３３に押え板３４に
よって固定されている。そして半導体レーザ素子３２の
リード端子が基板３５に固定されている。前記放熱板３
３の先端には筒体３６が固定され、その筒体３６内にコ
リメータレンズ３７を取付けたコリメータ鏡筒３８が進
退自在に設けられている。前記コリメータレンズ３７は
前記半導体レーザ素子３２からのレーザ光束を発散気味
の光束に変換するようになっている。

【００２０】前記コリメータ鏡筒３８の先端には屈折さ
せる側が厚いプリズム３９が固定され、そのプリズム３
９には非線形屈折体である液晶セル４０が固定されてい
る。前記液晶セル４０は電圧Ｖが印加されないときの屈
折率ｎL はｎL0で、このときにはプリズム３９を通過し
たレーザ光が図中実線で示すように屈折され、また電圧
Ｖが印加されたときの屈折率ｎL はｎL0＋ｆ(V) とな
り、このときにはプリズム３９を通過したレーザ光が図
中点線で示すように屈折されるようになっている。

【００２１】前記光出射ユニット２９からプリズム３９
及び液晶セル４０を通過したレーザ光は前記スキャナモ
ータ２３の回転軸２３ｂに対して所定の角度θ（但し、
０°＜θ＜９０°）で前記プリズム２７の反射面に入射
されるようになっている。前記プリズム２７はロータ２
３ａの回転により入射されるレーザ光をスキャナモータ
２３の回転軸２３ｂの軸方向とは垂直な平面方向に偏向
走査するようになっている。

【００２２】前記メニスカスレンズ３０は前記プリズム
２７の反射面で反射されて得られる偏向光を感光ドラム
（図示せず）の感光面に結像させるようになっている。
前記ハウジング２１には前記カバー部材２８を取付ける
ときの基準ピン４１が設けられ、その基準ピン４１に前
記カバー部材２８に開けられた孔が嵌合されるようにな
っている。

【００２３】なお、４２，…は光走査装置を外部に固定
するときのネジ挿入孔である。

【００２４】このような構成の実施例装置では、半導体
レーザ素子３２からのレーザ光束はコリメータレンズ３
７により発散気味の光束に変換された後、プリズム３９
で所定角度屈折され、さらに液晶セル４０で所定角度屈
折され、モータ２３の回転軸２３ｂの軸方向に対して所
定の角度θでロータ２３ａ上に配置されているプリズム
２７の反射面に入射される。そしてプリズム２７の回転
により入射されたレーザ光はスキャナモータ２３の回転
軸２３ｂに対して垂直な平面方向に所定の幅走査する偏
向光に変換され、さらにメニスカスレンズ３０を透過し
て感光ドラムの感光面に結像される。このときメニスカ
スレンズ３０はレーザビームを絞り、主、副像面湾曲を
補正する。なお、ｆ−θ補正は電気的に行う。

【００２５】この動作においてプリズム２７の各反射面
の傾きが例えば図４に示すようにθ1 ずれていると図中
実線の反射面Ａのときレーザ光が実線で示すようにスキ
ャナモータ２３の回転軸２３ｂに対して垂直な平面方向
に反射されても、図中点線の反射面Ｂのときには図中一
点鎖線で示すように平面方向よりも下向きに反射されて
しまう。これではプリズム２７の反射面ＡとＢとで偏向
光にずれが生じ問題となる。

【００２６】そこでプリズム２７の反射面Ｂに対してレ
ーザ光が入射されるときには液晶セル４０に電圧Ｖを印
加させる。これにより液晶セル４０の屈折率ｎL がｎL0
からｎL0＋ｆ(V) に変化し、液晶セル４０を介して入射
されるレーザ光の角度が図中点線で示すように変化す
る。これにより反射面Ｂに対しても反射面Ａのときと同
様、スキャナモータ２３の回転軸２３ｂに対して垂直な
平面方向の偏向光が得られるようになる。すなわちプリ
ズム２７の反射面の面倒れによる影響を除去することが
できる。

【００２７】従って面倒れ補正のための補正光学系を別
途使用する必要はなく、構成が簡単で充分な小形化を図
ることができ、また経済性も向上できる。。

【００２８】またプリズム２７により偏向光を得ている
ので、ポリゴンミラーを使用する必要はない。またスキ
ャナモータ２３のロータ２３ａ上にプリズム２７を固定
し、光出射ユニット２９及びメニスカスレンズ３０を収
納したケース３１をカバー部材２８の所定の位置に取り
付けた構造のみで、その他レンズや反射ミラー等は使用
する必要がない。この点においても構成の簡単化及び経
済性の向上を図ることができる。

【００２９】さらにカバー部材２８に対してその前面下
部にケース３４を取り付け、前面上部に光出射ユニット
２９を取り付ける構成としているので、全体として高さ
を低くすることができる。

【００３０】さらにまた図５に示すようにコリメータレ
ンズ３７からプリズム３９に入射されるレーザ光のビー
ム径が横ｘ0 、縦ｙ0 （＞ｘ0 ）で縦長にしておけば、
レーザ光がプリズム３９を通過することによって縦のビ
ーム径がｙ1 に小さくなり、さらにレーザ光がプリズム
２７で反射されることにより縦のビーム径がｙ2 に小さ
くなり、最終的にはビーム径の横も縦も同程度の円形ビ
ームとなる。これによりビーム径を小さく絞ることがで
き、それだけ単位面積あたりのパワーをアップさせるこ
とが可能となる。

【００３１】なお、前記実施例では走査鏡として反射面
が２面のプリズムを使用したが必ずしもこれに限定され
るものではなく、反射面が３面以上の角錐状のプリズム
を使用してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ポリゴンミラー
や面倒れ補正光学系を使用せずに簡単な構成で充分な小
形化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】同実施例のカバー部材及び光出射ユニットを省
いた状態の平面図。

【図３】同実施例の光出射ユニット部の構成を示す図。

【図４】同実施例の要部作用を説明するための図。

【図５】同実施例のレーザ光のビーム径変化を説明する
ための図。

【図６】従来例を示す斜視図。

【図７】他の従来例を示す構成図。

【図８】同従来例の偏向器の構成を示す図。

【符号の説明】

２３…スキャナモータ ２７…プリズム（走査鏡） ２９…光出射ユニット ３０…メニスカスレンズ ４０…液晶セル（非線形屈折体）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータで回転され、入射されるレーザ光
   を反射して偏向走査する複数の傾斜した反射面を持つ走
   査鏡と、レーザ光を発生するレーザ光出射手段と、この
   レーザ光出射手段が出射するレーザ光を前記走査鏡の反
   射面に所定の角度で入射させる屈折率が可変可能な非線
   形屈折体とからなり、前記走査鏡の各反射面の傾きのず
   れに応じて前記非線形屈折体の屈折率を変化させ、前記
   走査鏡の各反射面からの反射光を前記モータの回転軸に
   垂直な方向に偏向走査することを特徴とする光走査装
   置。