JP2571593B2 - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は光ビーム走査装置に関し、より詳細にはレー
ザープリンタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ等
の光書込系に適用し得る光ビーム走査装置に関するもの
である。

（従来技術） 光ビームを偏向させる手段としては従来、回転多面鏡
やホロスキャナーが知られている。これら回転多面鏡や
ホロスキャナーでは、多面鏡やホロディスクが１回転す
る間に、光ビームは、複数の鏡面ないしは複数のホログ
ラム格子により、複数回偏向せしめられる。このよう
に、回転多面鏡やホロスキャナーでは、光ビームの偏向
に複数の鏡面やホログラム格子が関与するところから、
所謂面倒れの問題として知られている問題が発生し、こ
の面倒れを補正するために、光学系が複雑化したりする
問題があった。

このような問題に鑑みて、回転可能な反射媒体の鏡面
を、回転軸に対して傾け、偏向させるべき光ビームを、
回転軸に沿って入射させ、上記鏡面により反射せしめ、
反射媒体の回転により、反射ビームを360度偏向する偏
向手段が提案されつつある。かかる偏向手段における上
記反射媒体はピラミダルミラーと呼ばれている。

なお、ピラミダルミラーを用いる偏向方式では、光ビ
ームの偏向に、ただひとつの鏡面が関与するのみである
ので、前述した面倒れの問題は原理的に解決されてい
る。

次に、被走査面（例えば感光体）上に画像形成に必要
な所要スポット径を以てビームを結像させるために結像
レンズ以前の光路上に設けられたビーム整形用のスリッ
トと、回転する反射面を具備した偏向器を有し、この偏
向器に向かうビームが楕円ビームであり、走査に際しビ
ームをその法線方向に対して傾けて入射させ、その反射
ビームを入射ビームとして上記結像レンズに入射させる
ようにしている光ビーム走査装置が知られている。

例えば被走査面上に画像形成に必要な所要スポット径
を以てビームを結像させるために、結像レンズ以前の光
路上にビーム整形用のスリットを設けておき、該スリッ
ト通過後のビームを偏向器の反射面にその法線方向に対
して傾けて入射させ、その反射光を入射ビームとして上
記結像レンズに入射させるようにしている。

具体例を示すと、第４図、第５図、第９図において光
源たる半導体レーザー32より発散したビームはコリメー
タレンズ33により平行光化されてからスリット34により
楕円ビームに整形されて半導体レーザーユニット21によ
り出射される。

そして、このビームは第１ミラー22により、偏向器23
の反射面を構成する円柱を斜めに裁断した如く反射面の
ピラミダルミラー24の略回転軸にそって入射される。

かかる状態の下でピラミダルミラー24が回転すると、
これに伴い偏向されてｆθレンズ25に進み、等速化され
て第２ミラー26の反射部37にて光軸を曲げられ、トライ
ダルレンズ27を通り、感光体ドラム１の外周面に結像さ
れる。

なお、ｆθレンズ25と第２ミラー26との間に配置され
た光ファイバー35は、フォトセンサー36に導かれており
これらは書出し位置を決定する同期光を取り出すための
ものである。

このような光学系において、偏向器23以前におけるビ
ーム整形に係るスリット34は半導体レーザーユニット21
と一体的に不動部材に固定されており、かかる構成によ
り以下の問題を生じていた。

第６図に示す如く、スリット34（第９図参照）で整形
された楕円に入射ビームLNが、第１ミラー22により反射
されて、ピラミダルミラー24に入射する訳である。

ここで、第６図に示す如く、ピラミダルミラー24のあ
る回転位置では入射ビームLNの径ａは反射後、反射ビー
ムLOの径が主走査方向であるｘ軸方向に長軸を有する径
ａの楕円のビームとなる。しかし、入射角が法線方向に
対して傾いているためピラミダルミラー24が90゜回転す
ると第７図に示す如く反射ビームLOの径が主走査方向と
直交する副走査方向たるｙ軸方向に長軸を有する径ａの
楕円ビームとなる。

勿論、楕円ビームにおいて、長軸方向に直交する短軸
方向についての径も上記座標軸方向についてそれぞれ変
化し、その結果、ピラミダルミラー24が90゜回転する間
に偏向ビームは感光体１上で回転し、90゜回転したとこ
ろで丁度、主走査方向と副走査方向とで長軸と短軸の位
置が逆転してしまう。

ｆθレンズ25やトロイダルレンズ27等の結像光学系
は、通常、レンズに入射するビームの径により結像径が
決定されるし、又、レンズに入射する入射ビームの径
は、主走査方向、副走査方向で異なるため、上記の如く
偏向ビームの径が変化すると感光体面上の最終スポット
径がばらばらに異なり、画像品質が劣悪となるのであ
る。

すなわち、楕円ビームを偏向器の反射面法線方向と有
限のある角度で入射させ、これを偏向させるようなビー
ム走査装置において、特に入射角と反射角とが約45゜を
なす光学的配置をとる場合には偏向される楕円ビームが
偏向器の回転により、回転しながら走査され、結像レン
ズによる被走査面上での集光ビームのスポット径が主走
査方向、副走査方向に対して変化し、ひいては画質に悪
影響を及ぼすという問題があったのである。

（目的） 従って、本発明の目的は偏向器の反射面に対する入射
角、反射角の関係は従来と変えることなく、しかも偏向
される楕円ビームについては被走査面上でのスポット径
が主走査方向、副走査方向に対して変化することのない
光ビーム走査装置を提供することにある。

（構成） 本発明は上記目的を達成させるため、被走査面上にて
所要スポットを得るために結像レンズに入される際、必
要とされる所定寸法の長形ビームを必要入射ビームと称
するとき、偏向器の反射面以前の光路上に上記必要入射
ビームの長径に等しい径を有する第１スリットを設け、
上記反射面の幅を上記必要入射ビームの短径で入射ビー
ムを反射させ得る幅に限定して設け、これら第１スリッ
ト及び反射面を一体的に回転するようにしたことを特徴
としたものである。

以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明す
る。

本例では、第10図に示されるように、従来半導体レー
ザーユニット21に設けられていたスリット34は不要であ
る。後述するようにピラミダルミラー及びその周辺部に
実質的に同じ機能を果す限定された反射面及び第１スリ
ットを配したからである。

従って第１図に示すに如く偏向器230へ向かう入射ビ
ームLNはビーム整形を受けておらず、半導体レーザー32
からの発散角が接合面と平行方向と直角方向とで異なる
ため楕円ビームとなっている。

この入射ビームLNはその光軸が偏向器230のピラミダ
ルミラー240の回転軸に合致している。

ピラミダルミラー240には底付きの円筒241が反射面を
被うように設けられていてこの円筒241は該ピラミダル
ミラーと一体的に回転するようにモーターのローターに
装着されている。

そして、この円筒241には入射ビームLNを整形して通
過させる第１スリット242が形成されている。

一方、ピラミダルミラー240については、その反射面
の大きさ、形状、位置が限定されていて、上記第１スリ
ット242を通過したビームの一部しか反射しないように
なっている。従って、ビームはこのピラミダルミラー24
0の限定された反射面（図中ハッチングで示される領
域）240Aによっても実質的にビーム整形されることにな
る。

円筒241の側周部であって反射面240Aによる反射後の
光路に相当する部分は余裕をもって開口243が形成され
ており、ビームを結像レンズ系の一つであるｆθレンズ
25への光路を開放している。

従って、感光体面上に画像形成に必要な所要のスポッ
ト径を以てビームを結像させるために必要とされる結像
レンズへの所定寸法の長形ビーム（以下必要入射ビーム
と称する）は、第１スリット242及び反射面240Aの大き
さ、形状を適切に定めることによって得ることができ
る。

すなわち、必要入射ビーム径をａ×ｂ（ａ＞ｂ）とす
ると第１スリット242については、必要入射ビームの長
径ａと等しい直径の円形（真円）とし、反射面240Aの長
手方向をピラミダルミラー回転軸と直交する方向（走査
方向）に合わせかつ該反射面のみかけの幅（回転軸方向
上での長さ）を必要入射ビームの短径ｂに等しく設定す
るのである。

さらに、上記みかけの幅の中心はピラミダルミラーの
回転軸に合致し、第１スリット242の中心もピラミダル
ミラーの回転軸に合致させるものとし、入射ビームLNは
第１スリット242の大きさよりも大きく設定する。

反射面240Aにおける法線と入射光が45゜の場合、反射
面240Aの幅の実長は となる。

以上の如く構成すると半導体レーザーからの入射ビー
ムLNは第１スリット242には直径ａの円形ビームとな
り、さらにピラミダルミラー240の反射面240Aにて幅ｂ
を残してカットされるためａ×ｂの長形ビームとしてｆ
θレンズ25へ向かうことになり、感光体ドラム１上に所
望のスポットが結像されることになる。

しかも、第１スリット242はピラミダルミラーと共に
一体的に回転し、円形であるからピラミダルミラーを反
射後のビーム形状は変化せず、従って感光体ドラム１の
走査ライン上のいかなる位置でもスポット径が変化する
ことはなく、画像品質が低下することはない。

なお、本発明の例ではないが第２図に示す如く開口34
3−１を、同期検知光が通り且つ感光体面上の必要走査
幅に光が届く角度である必要画角θ以上に大きくとるな
らば円筒241はピラミダルミラー240と共に一体回転させ
ないで固定配置とし、上記ミラーのみを回転させても同
様の効果を得る。

被走査面上でのビームスポットの各走査位置での回転
を回避する手段が種々ある中で、例えば第３図に示す如
く円筒241に形成する第１スリット242−１を必要入射ビ
ームと同一形状、大きさの楕円とする場合も本発明の一
実施例として考えられるが、この場合、第１スリット24
2−１の長軸方向Ｂ−Ｂと反射面240Aの長手方向Ｃ−Ｃ
とが平行となるよう正確に円筒241を回転方向に位置決
めしなければならず、上記平行がでてないとピラミダル
ミラー240上でのビーム形状は仮想線で示す如く傾いて
しまう。その点第１スリットを真円形とすれば方向性が
なくなるので円筒241の位置決めが容易に行なわれるこ
ととなる。

次に、本発明の実施例に好適なレーザープリンタにつ
いて第８図、第10図により説明する。

第８図において、感光体ドラム１の周面には、矢印で
示すその回転方向の順に、帯電器２、現像ユニット３、
転写チャージャ４、クリーニングユニット５が配置され
ており、帯電器２と現像ユニット３との間の位置６で感
光体ドラム１に書込み光線が入射して露光するように書
込光学ユニット７が設けられている。

この実施例の装置では、帯電器２、光書込み位置６は
感光体ドラム１の下側に配置され、光書込ユニット７は
感光体ドラム１、現像ユニット３、クリーニングユニッ
ト５の下位に設けられている。又、転写チャージャ４は
感光体ドラム１の上側に配置されている。転写チャージ
ャ４と感光体ドラム１との間の転写部に転写紙を給紙す
る給紙カセット８は光書込ユニット７の更に下部に設け
られ、転写紙はフィードローラ９とこれに圧接するフリ
クションパッド10により重送を分離されて１枚ずつ送り
出され、現像ユニット３の側方で大きくＵターンし、現
像ユニット３の上方に設けられたレジストローラ対11,1
2により感光体ドラム１上に形成された画像と位置が整
合するようにタイミングを合せて転写部に給紙される。
転写後の転写紙径路には定着ユニット13が設けられ、そ
の排出側には排紙トレイ14が設けられている。

書込光学ユニット７は、第８図乃至第10図に示すよう
に、半導体レーザーユニット21から発した画像情報信号
に応じて点滅する光は第１ミラー22で反射し、スキャナ
ーモータで駆動される偏向器23の軸に一体に取付けられ
たミラーとしてのピラミダルミラー24に入射し、一定の
角度範囲を繰返し偏向する。偏向光はｆθレンズ25によ
り感光体ドラム１上の入射位置６で直線上に結像し等速
度で投影点が移動するように補正され、第２ミラー26、
トロイダルレンズ27を介して感光体ドラム１に入射し、
入射光の偏向により主走査が行なわれ、感光体ドラム１
の回転により副走査が行なわれ、画像情報信号に応じた
画像が書込まれ、静電潜像が形成される。書込光学ユニ
ット７の構成要素は装置のベースカバー280に直接取付
けられている。

感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像ユニ
ット３により現像されてトナー像が形成され、レジスト
ローラ対11,12により給紙された転写紙に転写チャージ
ャ４の作用により転写される。転写後感光体ドラム１よ
り分離された転写紙は定着ユニット13により定着され、
排紙トレイ14に排出される。

一方、転写後感光体ドラム１上に残留したトナーはク
リーニングユニット５によりクリーニングされ、次回の
作像に備えられる。

（効果） 本発明によれば、走査ライン上での楕円ビームの回転
によるビームスポット径の変化が解消され、被走査面上
に均一なビームスポットを結像することができ、以て画
像品質の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ本発明の一実施例を説明し
た偏向器の要部斜視図、第４図、第５図はそれぞれ光ビ
ーム走査装置の光学系の配置を説明した図、第６図はピ
ラミダルミラーの任意の回転位置における偏向態様を説
明した図、第７図は同上図の状態よりも90゜回転させた
ときの偏向態様を説明した図、第８図は本発明の実施に
好適なレーザープリンタの説明図、第９図は従来のレー
ザーユニットと偏向器の配置を説明した図、第10図は本
発明の一実施例としてのレーザーユニットを説明した図
である。 25……ｆθレンズ、240A……反射面、242……第１スリ
ット。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被走査面上に画像形成に必要な所要スポッ
   ト径を以てビームを結像させるために結像レンズ以前の
   光路上に設けられたビーム整形用のスリットと、回転す
   る反射面を具備した偏向器を有し、この偏向器に向かう
   ビームが楕円ビームであり、走査に際しビームをその法
   線方向に対して傾けて入射させ、その反射ビームを入射
   ビームとして上記結像レンズに入射させるようにしてい
   る光ビーム走査装置において、 上記所要スポットを得るために必要とされる所定寸法の
   長形ビームを必要入射ビームと称するとき、 上記反射面以前の光路上に上記必要入射ビームの長径に
   等しい径を有する第１スリットを設け、 上記反射面の幅を上記必要入射ビームの短径幅で入射ビ
   ームを反射させ得る幅に限定して設け、これら第１スリ
   ット及び反射面を一体的に回転するようにしたことを特
   徴とする光ビーム走査装置。