JPH0882758A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スキュー入射によりコンパクト化を実現し、し
かもスキュー入射を高い精度で比較的容易に実現する。 【構成】半導体レーザ装置３２、コリメータレンズ３
３、シリンダレンズ３４、アパーチャ３５、平凸レンズ
３６及び折曲げミラー３７を光学ブロック４０として一
体化し、この光学ブロックの取付基準面をハウジング３
１のベースに形成した取付基準面に合わせて光学ブロッ
クをハウジングのベースに固定することで折曲げミラー
からポリゴンミラー３８の偏向面に入射するレーザ光の
スキュー入射角を所定の入射角に合わせることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ等に適
用できる光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の印刷方式は、複写機、プ
リンタ、ファクシミリ等に応用され、印刷技術の重要な
１つになっている。この印刷方式は、静電潜像を作成す
るために、感光体を帯電した後に露光を行うが、この露
光方式には色々な方法がある。

【０００３】複写機の場合はアナログ露光方式を採用す
るが、プリンタやファクシミリではデジタル露光方式を
採用する。デジタル露光方式としては、ＬＥＤ（ライト
・エミッティング・ダイオード）、ＬＣＤ（リクワィド
・クリスタル・デバイス）、ＥＥＨ（エッジ・エミッタ
・ヘッド）等の固体デバイスを使用する方式やポリゴン
ミラーやホログラムディスクを回転させてレーザ光を偏
向走査させる方式等がある。そして、最近ではポリゴン
ミラーを使用してレーザ光を偏向走査させる方式が主流
になっている。

【０００４】ポリゴンミラーを使用する方式には、いわ
ゆるｆθレンズを用いてポリゴンミラーによる偏向後に
光ビームを収束光に変換するプレオブジェクティブ型と
ポリゴンミラーによる偏向前に光ビームを収束光に変換
するポストオブジェクティブ型が知られている。

【０００５】ポストオブジェクティブ型の光走査装置と
しては、例えば特開平１−１７７５１２号公報が知られ
ている。これは、図４に示すように、光源１からの光ビ
ームをコリメータレンズ２、シリンダレンズ３及び平凸
レンズ４を順次通してポリゴンミラー５の反射面に照射
する。ポリゴンミラー５はスキャナモータ６により一定
速度で回転され、入射する光ビームを偏向走査する。こ
の偏向走査される光ビームはこの光ビームを収束させる
非球面補正レンズ７により補正されて感光ドラム８の感
光面上を走査して露光を行う。ここで使用されているポ
リゴンミラー５は、各反射面が主走査方向にパワーを有
する楕円面となっている。

【０００６】この装置では、小形化を図るため光源１、
コリメータレンズ２、シリンダレンズ３及び平凸レンズ
４の光学系を非球面補正レンズ７と同じ側に配置しコン
パクト化を図っている。

【０００７】その場合に、偏向後の光ビームの走査幅全
域に対する左右の対称性を保つため、走査幅のセンタに
位置する面内からポリゴンミラー５の回転軸に向かって
光ビームを入射させるようにし、かつ偏向後の光ビーム
が上記光学系に当たるのを避けるためポリゴンミラー５
の回転軸に垂直な面に対して所定角度下方に傾いた角度
で光ビームを入射させるようにしている。すなわち、光
源１、コリメータレンズ２、シリンダレンズ３及び平凸
レンズ４の光学系からの光ビームのポリゴンミラー５に
対する入射をスキュー入射している。

【０００８】一方、コンピュータの進歩と共にプリンタ
のカラー化への要求が高まっている。そしてフルーカラ
ープリンタにおいては、電子写真方式を採用する方が印
字品質の点で他の方式よりも優位であることが知られて
いる。

【０００９】また、電子写真方式のカラープリンタの中
でも、１現像系・１露光系方式や４現像系・４露光系方
式等があり、４現像系・４露光系方式はタンデム方式と
呼ばれ印刷用紙のパスが１回で済むため高速化に対応で
きるという利点を有している。しかし反面、タンデム方
式は露光系の走査位置精度がそのまま色ズレとなって現
れるため、使用する光走査装置にも高い走査位置精度が
要求される。

【００１０】このため、非球面補正レンズ７等の偏向後
の光学系の位置精度と合わせて、ポリゴンミラー５にス
キュー入射する光ビームを発生する光学系にも高い位置
精度が要求される。

【００１１】このような光走査装置において、所定のス
キュー入射角を得る方法としては、例えば、特開平４−
３１７０２２号公報のようにミラーを使用する方法と、
特開昭６２−３０２１４号公報のようにレンズを使用す
る方法が知られている。

【００１２】特開平４−３１７０２２号公報のものは、
図５に示すように、ハウジング１１内にレーザ発生装置
１２、シリンダレンズ１３、反射ミラー１４、ポリゴン
ミラー１５、反射ミラー１６，１７等を収納し、レーザ
発生装置１２からのレーザ光をシリンダレンズ１３を通
して反射ミラー１４に反射させてポリゴンミラー１５の
偏向面にスキュー入射させ、ポリゴンミラー１５で偏向
走査された光ビームを反射ミラー１６，１７で反射さ
せ、さらに長尺レンズ１８を介して感光ドラム（図示せ
ず）に入射結像する構成になっている。この場合、反射
ミラー１４は、シリンダレンズ１３からの光ビームがポ
リゴンミラー１５の回転軸に向かってスキュー入射する
ように水平方向に所定の角度傾けると共に上向きにも傾
斜角βを持たせるように配置している。反射ミラー１４
の角度は成形等の方法で形成されるハウジング１１にミ
ラー付き当て面を設け、板バネで押し付ける等の方法で
得ている。

【００１３】特開昭６２−３０２１４号公報のものは、
図６に示すように、半導体レーザ２１からの発散性光束
をコリメータレンズ２２で平行光束にし、これを走査レ
ンズ２３で折り曲げてポリゴンミラー２４にスキュー入
射させ、ポリゴンミラー２４からの偏向走査光を感光ド
ラム２５に走査結像するようにしている。すなわち、走
査レンズ３を球面レンズの一部分を以て構成し、光軸が
ポリゴンミラー２４の回転軸に直角で、かつ光束の入射
高さがｈになっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−３１７０２
２号公報のように、反射ミラーでスキュー角を得る場
合、平面内で光路を９０度（平面射影角度）折り曲げ、
同時にスキュー角θz 度を得ようとした場合、反射ミラ
ーの配置角度は、図７に示すようにして求められる。

【００１５】すなわち、図に示すようにｘ，ｙ，ｚ座標
系を取ると、反射ミラーＳに入射するビームＬi と出射
するビームＬo はベクトル表示で、 Ｌi ＝［１，０，０］ Ｌo ＝［０，ｃｏｓ（θz ），ｓｉｎ（θz ）］ となる。このとき反射ミラーＳの法線の方向余弦ベクト
ルＶs は、 Ｖs ＝Ｌi ＋Ｌo であり、規格化されたベクトルＶs ′は、 Ｖs ′＝Ｖs ／｜Ｖs ｜ となる。

【００１６】例えば、スキュー角θz を５度とすれば、 Ｖs ′＝［0.707107，0.704416，0.061628］ となる。

【００１７】特開平４−３１７０２２号公報の方法は、
ハウジング１１の精度でミラー面の精度が決まってしま
うが、この３次元的傾きを持つミラー付き当て面は、金
型を製作する上で、また成形品の精度測定を行う上で極
めて困難となる。また、シリンダレンズ１３もスキュー
角と平行に取り付ける必要があるが、これもハウジング
精度に頼っている。さらに、反射ミラー１４と他のレン
ズとの相対的位置関係も全てハウジングの精度で決まっ
てしまう。

【００１８】このため、特開平４−３１７０２２号公報
の方法では高い精度を得ることができず、タンデム方式
のカラープリンタには適用が困難であった。

【００１９】また、特開昭６２−３０２１４号公報のよ
うに、軸外しレンズでスキュー入射を行う方法で高精度
なポリゴンミラーへの入射ビームを得るにはレンズの光
軸の偏心や外形公差を充分に高める必要があり、コスト
アップとなる。また、レンズの軸外に光線を通過させる
ことで収差が増大し、径の小さいビームが得られない問
題があった。

【００２０】そこで本発明は、ポリゴンミラーの偏向面
に入射する光ビームをスキュー入射させることでコンパ
クト化を実現でき、しかもスキュー入射を高い精度で比
較的容易に実現できる光走査装置を提供する。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
光源と、この光源からの光ビームを線像を形成する光ビ
ームに変換する第１の光学手段と、この第１の光学手段
からの光ビームを反射し直角に折り曲げる折曲げミラー
と、第１の光学手段からの光ビームが折曲げミラーで反
射して線像付近に偏向面を有し、光ビームを偏向走査す
るポリゴンミラーと、このポリゴンミラーを保持し回転
駆動するモータと、ポリゴンミラーからの光ビームが走
査面上で結像し所望の走査を行うように補正する第２の
光学手段とをハウジング内に収納してなり、光源、第１
の光学手段及び折曲げミラーを光学ブロックとして一体
化すると共に、ハウジングのベースに光学ブロックを取
り付ける取付基準面を形成し、取付基準面は、光学ブロ
ックからの光ビームがポリゴンミラーの偏向面に対して
このポリゴンミラーの回転軸に対して垂直な方向よりも
所定角度傾いた角度でスキュー入射するように設定した
ものである。

【００２２】

【作用】この発明においては、光源、第１の光学手段及
び折曲げミラーを光学ブロックとして一体化し、かつハ
ウジングのベースにこの光学ブロックを取り付ける取付
基準面を形成することにより、第１の光学手段及び折曲
げミラーを取付ける面に個々に高精度を必要とせず、光
学ブロックを取付基準面に取り付けることで、ポリゴン
ミラーの偏向面への光ビームの所望のスキュー入射がで
きる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２４】図１及び図２に示すように、長方形状のハ
ウジング３１のベースの一端側に光源として半導体レー
ザ装置３２を配置し、この半導体レーザ装置３２から光
ビームであるレーザ光を第１の光学手段に入射してい
る。

【００２５】前記第１の光学手段は、コリメータレンズ
３３、シリンダレンズ３４、アパーチャ３５及び平凸レ
ンズ３６からなり、半導体レーザ装置３２からのレーザ
を前記コリメータレンズ３３により平行光に変換した
後、シリンダレンズ３４、アパーチャ３５及び平凸レン
ズ３６により所望の収束レーザ光に変換している。

【００２６】この収束レーザ光は折曲げミラー３７によ
り略９０°折り曲げられ，同時に上向きに所定の角度で
スキュー入射するように偏向されてポリゴンミラー３８
の偏向面に入射し、この偏向面上に線像として結像する
ようになっている。

【００２７】前記半導体レーザ装置３２、コリメータレ
ンズ３３、シリンダレンズ３４、アパーチャ３５、平凸
レンズ３６及び折曲げミラー３７は、図３に示すよう
に、ベース部材３９に所定の間隔を開けて固定し、光学
ブロック４０として一体化している。なお、図３の(b)
では折曲げミラー３７を省いている。

【００２８】前記ベース部材３９の底部には図３の(b)
に示すように、取付基準面Ｈと取付基準ボス４１を形成
している。そして、この光学ブロック４０の取付基準面
Ｈを前記ハウジング３１のベースに形成した取付基準面
Ｉに合わせ、この光学ブロック４０をネジ４２によりハ
ウジング３１のベースに固定している。

【００２９】前記ポリゴンミラー３８はスキャナモータ
４３に一体的に取り付けられ、このモータ４３により一
定の速度で回転するようになっている。

【００３０】前記ポリゴンミラー３８は回転により、入
射する収束レーザ光を偏向走査し、この偏向走査したレ
ーザ光をＭミラー４４及びＬミラー４５で反射した後、
第２の光学手段を構成する非球面補正レンズ４６を介し
て感光ドラム４７の感光面に結像している。

【００３１】また、前記ポリゴンミラー３８からの走査
レーザ光が感光ドラム４７上の走査有効範囲から一方の
側に外れると前記非球面補正レンズ４６の手前に配置し
た反射ミラー４８でその走査レーザ光を反射して位置検
出素子４９で受光するようにしている。この位置検出素
子４９は走査の開始位置を決める基準となり、この位置
検出素子４９がレーザ光を検出した後の所定のタイミン
グで感光ドラム４７に対する露光動作を開始するように
している。

【００３２】この光走査装置は、ポストオブジェクティ
ブ型の光走査装置で、像面湾曲、ｆθ誤差等の補正は、
ポリゴンミラー３８の偏向面を楕円円筒状とし、この偏
向面と前記非球面補正レンズ４６との組み合わせにより
行っている。

【００３３】この実施例においては、半導体レーザ装置
３２、コリメータレンズ３３、シリンダレンズ３４、ア
パーチャ３５、平凸レンズ３６をベース部材３９の取付
基準面Ｈに対して垂直に配置する。また、折曲げミラー
３７は取付基準面Ｈに対して垂直にかつ平行な面内で４
５度傾けて配置する。従って、折曲げミラー３７で反射
するレーザ光は取付基準面Ｈに対して平行な面内で９０
度折り曲げられることになる。

【００３４】このように光学ブロック４０は取付基準面
Ｈに対して半導体レーザ装置３２、コリメータレンズ３
３、シリンダレンズ３４、アパーチャ３５、平凸レンズ
３６を垂直に配置し、かつ折曲げミラー３７を垂直にか
つ平行な面内で４５度傾けて配置すればよく、従って、
ベース部材３９を例えば樹脂の射出成形で形成する場合
でも、またアルミや亜鉛のダイキャストで形成する場合
でも、金型の加工や成形後の評価がやり易く高精度な光
学ブロック４０を製作できる。

【００３５】また、成形精度以上の精度が必要で折曲げ
ミラー３７の角度調整が必要な場合でも、調整の対象が
レーザ光の基準取付面に対する平行度とか直角度といっ
た評価しやすいものになるため、調整作業自体も容易と
なり、しかも高精度な調整ができる。

【００３６】こうして、光学ブロック４０の取付基準面
Ｈに対して半導体レーザ装置３２とコリメータレンズ３
３との光軸を合わせ、さらにシリンダレンズ３４、アパ
ーチャ３５、平凸レンズ３６の光軸合わせやピント調整
を行って各光学系を精度よく配置した光学ブロック４０
を、ハウジング３１のベースに形成した取付基準面Ｉに
光学ブロック４０のボス４１で位置決めし、かつ光学ブ
ロック４０の取付基準面Ｈを合わせて光学ブロック４０
をハウジング３１のベースにネジ４２で固定すれば、光
学ブロック４０からのレーザ光、すなわち、折曲げミラ
ー３７で反射したレーザ光がポリゴンミラー３８の偏向
面に対して所定のスキュー入射角で入射するようにな
る。

【００３７】すなわち、ハウジング３１のベースに形成
した取付基準面Ｉをポリゴンミラー３８の偏向面に対し
て入射するレーザ光のスキュー入射角と一致する角度に
しておけば、この取付基準面Ｉに光学ブロック４０の取
付基準面Ｈを合わせるのみで光学ブロック４０からのレ
ーザ光はポリゴンミラー３８の偏向面に対して所定のス
キュー入射角で入射するようになる。

【００３８】このように、レーザ光のスキュー入射のた
めの折曲げミラー３７の３次元的配置が光学ブロック４
０をハウジング３１のベースに配置するのみの簡単な作
業により、容易かつ精度よく実現できる。

【００３９】しかも、ポリゴンミラー３８に対してレー
ザ光をスキュー入射するので、光学ブロック４０をＭミ
ラー４４やＬミラー４５と同じ側に配置でき、装置のコ
ンパクト化を実現できる。

【００４０】なお、前記実施例は、本発明をポストオブ
ジェクティブ型の光走査装置に適用したものについて述
べたが必ずしもこれに限定するものではなく、プレオブ
ジェクティブ型の光走査装置にも適用できのは勿論であ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ポリゴンミラー
の偏向面に入射する光ビームをスキュー入射させること
でコンパクト化を実現でき、しかもスキュー入射を高い
精度で比較的容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図３】同実施例の光学ブロックの構成を示し、(a) は
平面図、(b) は(a) のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

【図４】従来例を示す斜視図。

【図５】他の従来例を示す斜視図。

【図６】他の従来例を示す構成図。

【図７】折曲げミラーのミラー面法線を求める模式図。

【符号の説明】

３１…ハウジング ３２…半導体レーザ装置（光源） ３３…コリメータレンズ ３４…シリンダレンズ ３６…平凸レンズ ３７…折曲げミラー ３８…ポリゴンミラー ４０…光学ブロック ４３…スキャナモータ ４６…非球面補正レンズ ４７…感光ドラム Ｈ，Ｉ…基準取付面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源からの光ビームを線像
   を形成する光ビームに変換する第１の光学手段と、この
   第１の光学手段からの光ビームを反射し直角に折り曲げ
   る折曲げミラーと、前記第１の光学手段からの光ビーム
   が前記折曲げミラーで反射して前記線像付近に偏向面を
   有し、光ビームを偏向走査するポリゴンミラーと、この
   ポリゴンミラーを保持し回転駆動するモータと、前記ポ
   リゴンミラーからの光ビームが走査面上で結像し所望の
   走査を行うように補正する第２の光学手段とをハウジン
   グ内に収納してなり、前記光源、第１の光学手段及び折
   曲げミラーを光学ブロックとして一体化すると共に、前
   記ハウジングのベースに前記光学ブロックを取り付ける
   取付基準面を形成し、前記取付基準面は、前記光学ブロ
   ックからの光ビームが前記ポリゴンミラーの偏向面に対
   してこのポリゴンミラーの回転軸に対して垂直な方向よ
   りも所定角度傾いた角度でスキュー入射するように設定
   したことを特徴とする光走査装置。