JP2001281586A - 光走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザー光の強度分布を調整可能として、走
査光の品質性の向上を図った光走査光学装置を提供す
る。 【解決手段】 チップが傾いて取り付けられたレーザー
ユニット１を一体として平行シフトさせれば、レーザー
の強度分布は絞り５の略中心を通過させることができる
ので、ポリゴンミラー１０の直前における強度分布１５
ｃを、半導体レーザー２のチップ傾きが無い理想的な状
態における強度分布１５ａと同一の状態に調整すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、デジタル
複写機やレーザープリンタ等の走査光学系、特に、オー
バーフィルドスキャナ（ＯＦＳ）光学系の光走査光学装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル複写機やレーザープリン
タ等の高速化にともない、ポリゴン反射面の数を増やし
て走査することを可能とするオーバーフィルドスキャナ
（以下、ＯＦＳと称する）光学系に関する技術や、光源
の数を増やして複数の走査線を同時に形成する方式に関
する技術が提案されている。

【０００３】また、両者の技術を組み合わせて、さらな
る走査の高速化へと発展させることも可能である。

【０００４】ところで、ＯＦＳ光学系はガウス強度分布
をもつ入射光束の一部をポリゴンミラーの反射面で切り
取るようにして走査光束を形成するので反射光束の強度
に分布が生じ、これが被走査面上における走査線の強度
分布となり画像の濃度ムラになるという問題を抱えてい
る。

【０００５】特開平１１−１４９２３号公報には、この
ような問題に対し、ＮＤフィルタを入射系に挿入するこ
とで偏向後の走査光の強度分布を軽減する技術が開示さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【０００７】上述した特開平１１−１４９２３号公報に
開示された技術においては、光学系の設計中心の値に対
してはこれらの最適なフィルタを用意することは可能で
あるが、実際は組み立て誤差や部品ばらつきによる影響
が大きく無視できない。

【０００８】特に半導体レーザーのチップが光軸に対し
て主走査方向に傾いていると、コリメーターレンズ出射
後の平行光束の強度分布は光軸中心からシフトしポリゴ
ンミラーが切り出す入射光束の強度分布が非対称にな
る。

【０００９】極端な場合には、被走査面上の走査線の強
度ピークは有効走査範囲外に位置し、強度分布が傾いて
初期の２倍以上に達する。これではフィルタ等の対策を
施しても安定した効果は期待できなくなる。

【００１０】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、レー
ザー光の強度分布を調整可能として、走査光の品質性の
向上を図った光走査光学装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、レーザー光源を具備するレーザー
ユニットと、該レーザー光源から発せられるレーザー光
の光路上に設けられる絞りと、該絞りを通って形成され
た光束を反射する反射面を複数有し、かつ、該反射面の
幅は前記光束の幅よりも狭い回転多面鏡と、該回転多面
鏡により反射された反射光を被走査面に結像させる結像
光学系と、を備えた光走査光学装置において、前記レー
ザー光源を主走査方向に調整する調整機構を備えること
を特徴とする。

【００１２】従って、調整機構によりレーザー光源を主
走査方向に調整して、レーザー光の中心が絞りの中心と
なるようにすることで、回転多面鏡への入射光の光軸と
レーザー光の強度分布の中心を一致させることができ
る。

【００１３】前記調整機構は、前記レーザー光源を副走
査方向に位置決めしながら主走査方向に調整自在な機構
であるとよい。

【００１４】前記調整機構は、前記レーザーユニットを
装置本体に対して調整自在に構成することで、前記レー
ザー光源を主走査方向に調整する機構であるとよい。

【００１５】前記調整機構は、前記レーザーユニットあ
るいは装置本体側のケースのいずれか一方に設けられた
嵌合凸部と、他方に設けられた、主走査方向に伸びる長
孔と、を備え、前記嵌合凸部を前記長穴に嵌合して、該
嵌合凸部が副走査方向に位置決めされつつ、該嵌合凸部
を主走査方向にスライドして調整を行う機構であるとよ
い。

【００１６】前記調整機構は、前記レーザーユニット
を、レーザー光源を備えるユニット本体と、該ユニット
本体を主走査方向に調整自在に支持する基部と、から構
成すると共に、該基部は装置本体に一意的に固定される
構成とすることで、前記レーザー光源を主走査方向に調
整する機構であるとよい。

【００１７】前記調整機構は、前記ユニット本体あるい
は基部のいずれか一方に設けられた嵌合凸部と、他方に
設けられた、主走査方向に伸びる長孔と、を備え、前記
嵌合凸部を前記長穴に嵌合して、該嵌合凸部が副走査方
向に位置決めされつつ、該嵌合凸部を主走査方向にスラ
イドして調整を行う機構であるとよい。

【００１８】前記嵌合凸部は鏡筒であるとよい。

【００１９】前記回転多面鏡に入射させる光軸と、該回
転多面鏡から反射させる光軸が主走査方向の断面に略垂
直な略同一面内にあるとよい。

【００２０】前記レーザー光源は半導体レーザーである
とよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００２２】（第１の実施の形態）図１〜図４を参照し
て、本発明の第１の実施の形態に係る光走査光学装置に
ついて説明する。

【００２３】まず、図１および図２を参照して、光走査
光学装置全体の構成等について説明する。図１は本発明
の実施の形態に係る光走査光学装置の主走査方向に切断
した概略構成断面図であり、図２は副走査方向に切断し
た概略構成断面図である。

【００２４】図１において、１はレーザーユニットであ
り、レーザーユニット１は、レーザー光源としての半導
体レーザー２とコリメーターレンズ３を所定の光学調整
をして、平行光束を射出するように調整されている。

【００２５】そして、レーザーユニット１を射出した平
行光束は、発散レンズ４、絞り５、および、副走査方向
に屈折力を持つシリンドリカルレンズ６を順に透過し
て、入射ミラー７で折り曲げられ、２枚系のｆθレンズ
８，９の光軸上からｆθレンズ８，９を透過してポリゴ
ンミラー１０に入射する。

【００２６】反射面を複数有する回転多面鏡としてのポ
リゴンミラー１０に入射する光束は、ｆθレンズ８，９
を透過後に再び平行光束（この光束の幅はポリゴンミラ
ー１０の各面の幅よりも広い）となり、ポリゴンミラー
１０を隣接面にわたって照射し、ＯＦＳの形態を構成す
る。

【００２７】ポリゴンミラー１０で反射された偏向光束
は、再びｆθレンズ８，９を透過し、主走査断面におい
て被走査面であるドラム面１２上における光学性能、す
なわちｆθ特性と結像性能を満足する。なお、ポリゴン
ミラー１０に入射させる光軸と、ポリゴンミラー１０か
ら反射させる光軸は、主走査方向の断面に略垂直な略同
一面内にある。

【００２８】ｆθレンズ８，９とドラム面１２の間に配
置した長尺レンズ１１は、主に副走査方向に屈折力をも
ち、ポリゴンミラー１０の偏向点とドラム面１２を略共
役の関係にしてポリゴンミラー１０の面倒れを補正して
いる。なお、ポリゴンミラー１０を反射後の光路上にあ
る、ｆθレンズ８，９および長尺レンズ１１によって結
像光学系を構成する。

【００２９】なお、長尺レンズ１１は、ドラム面１２上
での副走査スポット径を一定に保つためにレンズの長手
方向において副走査断面における屈折力を変化させてお
り、この形状を達成するためにプラスチックを成形して
作成される。

【００３０】長尺レンズ１１は主走査方向に屈折力を持
たす必要がないので、両面を同一の曲率とし肉厚一定の
形状を与えている。

【００３１】また、図２に示すように、レーザーユニッ
ト１からシリンドリカルレンズ６までの光学部品は同一
光軸上に配置され、この光軸はポリゴンミラー１０の反
射面に略垂直な平面１３に対して所定の角度で配置され
ている。

【００３２】ミラー７は、前記平面１３に垂直に置かれ
ているのでレーザー光束は所定の角度を維持してポリゴ
ンミラー１０に入射し、反射光束はｆθレンズ８，９を
透過後に入射ミラー７から分離することができる。

【００３３】次に、特に図３を参照して、レーザー光の
強度分布の調整について説明する。図３は本発明の実施
の形態に係る光走査光学装置におけるレーザー光の強度
分布の調整を行う場合の説明図であり、各図において
は、入射系の主走査方向の断面を概略的に示し、入射光
束の強度分布の様子を示している。

【００３４】ここで、図３（ａ）は半導体レーザー２の
チップ傾きが無い理想的な状態を示しており、図３
（ｂ）は半導体レーザー２のチップ傾きが生じた状態を
示しており、図３（ｃ）はチップ傾きが生じた場合に入
射光束の強度分布をシフトさせる様子を示している。

【００３５】まず、図３（ａ）に示すように、半導体レ
ーザー２のチップ傾きが無い理想的な状態においては、
レーザー１から放射された光束がレンズ光軸と強度分布
が一致するため、入射光束の中心、すなわち絞り５の中
心とレーザー強度のピークが略一致する。

【００３６】この状態では、レーザーユニット１の出射
直後における入射光束の強度分布１４と、ポリゴンミラ
ー１０の入射直前における入射光束の強度分布１５ａは
光軸に対称である。

【００３７】次に、図３（ｂ）に示すように、レーザー
のチップが傾いて半導体レーザー２の放射角が光軸に対
してθ傾いて取り付けられた状態では、レーザーの強度
分布中心は絞り５の中心を通らないため、ポリゴンミラ
ー１０の入射直前では図示のように非対称な強度分布１
５ｂで入射し、ＯＦＳ特有のドラム面１２上における強
度分布に非対称が生じ、その強度分布の差がより大きく
なってしてしまう。

【００３８】このような場合に、本実施の形態では、図
３（ｃ）に示すような対策を行うことができる。

【００３９】すなわち、図３（ｃ）に示すように、図３
（ｂ）に示す状態から、レーザーユニット１を紙面内
（主走査方向の断面内）において光軸と垂直方向（主走
査方向）に矢印の向きに平行シフトさせる。

【００４０】このように、チップが傾いて取り付けられ
たレーザーユニット１を一体として平行シフトさせれ
ば、図３（ｃ）に示すようにレーザーの強度分布は絞り
５の略中心を通過させることができるので、ポリゴンミ
ラー１０の直前における強度分布１５ｃを、図３（ａ）
に示す強度分布１５ａと同一の状態に調整することがで
きる。

【００４１】次に、特に図４を参照して、本実施の形態
における、上記強度分布を行うための調整機構について
説明する。図４は本発明の第１の実施の形態に係る光走
査光学装置の調整機構の説明図であり、レーザーユニッ
ト１とケース１６の一部の構成について、取り付け前の
状態の斜視図を示している。

【００４２】レーザーユニット１をケース１６に取り付
けるためのケース１６の面１６ａは、光軸に対して垂直
であり、かつ面１６ａ内にはレーザーユニット１の嵌合
凸部としての鏡筒部１ａおよび長孔１ｂの各々が嵌合す
るための長孔１６ｂ、および嵌合凸部としてのピン１６
ｃが設けられている。

【００４３】長孔１ｂ、長孔１６ｂの長径側の軸１ｄ，
１６ｄはともに主走査平面内に含まれる軸であり、かつ
その短径は各々鏡筒部１ａ、ピン１６ｃと嵌合する大き
さとなっており、主走査方向に伸びる孔となっている。

【００４４】ゆえにレーザーユニット１は、ケース１６
に対して、主走査平面内で光軸に対して垂直な方向にシ
フトすることができ（副走査方向に対しては位置決めさ
れつつ主走査方向にスライドでき）、その結果、ポリゴ
ンミラー１０の直前におけるレーザーの強度分布の状態
が左右対称形となるよう位置調整可能となる。

【００４５】なお、嵌合孔については、図示の例では貫
通孔の場合を示したが、勿論、貫通していないような穴
（溝）でも良いし、また、例えば、レーザーユニット１
側に設ける場合には、孔（穴）が端面まで伸びるような
切り欠き孔や切り欠き溝のような場合でも良い。

【００４６】（第２の実施の形態）図５には、第２の実
施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、
レーザーユニットを直接装置本体側のケースに対して位
置調整する機構を示したが、本実施の形態では、レーザ
ーユニット本体側で調整可能に構成し、装置本体側に対
しては、レーザーユニットは一意的に固定される場合の
機構について説明する。

【００４７】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、その説明は省略する。

【００４８】上記第１の実施の形態では、レーザーユニ
ット１をケース１６に対してシフト可能な構成とし、被
走査面上での結像位置を見ながら調整する構成とした。

【００４９】しかしながら、ＯＦＳ光学系は、光源の光
量利用効率が低いために１０ｍＷを越える大出力の半導
体レーザーを必要とするので、光源の故障、劣化が懸念
される。

【００５０】したがって、光源は消耗品としての位置づ
けで交換できるような部品構成にしておく必要がある
が、上記第１の実施の形態の場合には、光源を交換する
場合にはレーザーユニット１ごと交換することになる
が、この場合、本体のケースに取り付ける必要があるた
め、光学系単位の再調整作業となる。

【００５１】従って、ユーザーが交換作業をするのは困
難であり、装置本体ごとサービスマン等に交換を依頼し
なければならないなど、コストアップの原因となるおそ
れもある。

【００５２】そこで、レーザーユニット内で光学調整を
行うことを可能な構成にすると共に、レーザーユニット
は装置本体に対して一意的に固定される構成とすること
で、レーザーユニットを予め治具上で組み立てておき、
治具上での基準光軸においてレーザーの強度分布が左右
対称となるように調整された状態で、装置本体のケース
に組み込むようにしておけば、レーザーユニットを交換
するだけで良いので、上記不具合は解消される。

【００５３】本実施の形態では、レーザー光の強度分布
の調整機構のみが、上記第１の実施の形態と異なるの
で、調整機構に関してのみ図５を参照して説明する。図
５は本発明の第２の実施の形態に係る光走査光学装置の
調整機構の説明図であり、レーザーユニット５１とケー
ス６６の一部の構成について、取り付け前の状態の斜視
図を示している。

【００５４】レーザーユニット５１はユニット本体とし
てのチップ部６７と基部６８とからなり、これらは予め
不図示の治具上で組み立てられる。

【００５５】チップ部６７に設けられた鏡筒部６７ａは
基部６８に設けられた長孔６８ａと嵌合するようになっ
ている。

【００５６】ここで長孔６８ａの長径側の軸６８ｄは主
走査平面内に含まれる軸であり、かつその短径は鏡筒部
１ａと嵌合する大きさとなっており、主走査方向に伸び
る孔となっている。

【００５７】また、チップ部６７に設けられた長孔６７
ｂの長径側の軸６７ｄも主走査平面内に含まれる軸であ
り、かつ短径は基部６８の丸孔６８ｂの径と同一であ
り、治具のピン（及び、ケース６６に取り付ける場合の
ピン６６ｃ）が両者に嵌合し貫通可能な構成となってい
る。

【００５８】ゆえにチップ部６７は基部６８に対して、
主走査平面内で、かつ光軸に対して垂直な方向にシフト
することができ（副走査方向に対しては位置決めされつ
つ主走査方向にスライドでき）、その結果、治具上にお
けるレーザーの強度分布の状態が左右対称形となるよう
位置調整可能となる。

【００５９】この状態でレーザーユニット５１が完成さ
れる。

【００６０】レーザーユニット５１をケース６６に取り
付けるためのケース６６の面６６ａは、光軸に対して垂
直であり、かつ面内には鏡筒部６７ａおよび丸孔６８ｂ
の各々が嵌合するための長孔６６ｂ、およびピン６６ｃ
が設けられている。

【００６１】長孔６６ｂの長径側の軸６６ｄは主走査平
面内に含まれる軸であり、かつその短径は各々鏡筒部１
ａと嵌合する大きさとなっており、かつピン６６ｃの径
は丸孔６８ｂと嵌合する大きさとなっている。

【００６２】ゆえにレーザーユニット５１はケース６６
に対して一意的に決まり、その結果、ポリゴンミラー１
０の直前におけるレーザーの強度分布の状態が左右対称
形となる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、調整機
構によりレーザー光源を主走査方向に調整して、レーザ
ー光の中心が絞りの中心となるようにすることで、レー
ザー光の強度分布を調整することができ、走査光の品質
性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る光走査光学装置の主
走査方向に切断した概略構成断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る光走査光学装置の副
走査方向に切断した概略構成断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る光走査光学装置にお
けるレーザー光の強度分布の調整を行う場合の説明図で
ある。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る光走査光学装
置の調整機構の説明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る光走査光学装
置の調整機構の説明図である。

【符号の説明】

１，５１ レーザーユニット １ａ 鏡筒部 １ｂ 長孔 １ｄ 長径側の軸 ２ 半導体レーザー ３ コリメーターレンズ ４ 発散レンズ ５ 絞り ６ シリンドリカルレンズ ７ 入射ミラー ８，９ ｆθレンズ １０ ポリゴンミラー １１ 長尺レンズ １２ ドラム面 １３ 平面（ポリゴンミラーの反射面に略垂直な平面） １４，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 強度分布 １６ ケース １６ａ （ケースの）面 １６ｂ 長孔 １６ｃ ピン １６ｄ 長径側の軸 ６６ ケース ６６ａ （ケースの）面 ６６ｂ 長孔 ６６ｃ ピン ６６ｄ 長径側の軸 ６７ チップ部 ６７ａ 鏡筒部 ６７ｂ 長孔 ６７ｄ 長径側の軸 ６８ 基部 ６８ａ 長孔 ６８ｂ 丸孔 ６８ｄ 長径側の軸

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光源を具備するレーザーユニット
   と、 該レーザー光源から発せられるレーザー光の光路上に設
   けられる絞りと、 該絞りを通って形成された光束を反射する反射面を複数
   有し、かつ、該反射面の幅は前記光束の幅よりも狭い回
   転多面鏡と、 該回転多面鏡により反射された反射光を被走査面に結像
   させる結像光学系と、を備えた光走査光学装置におい
   て、 前記レーザー光源を主走査方向に調整する調整機構を備
   えることを特徴とする光走査光学装置。
2. 【請求項２】前記調整機構は、前記レーザー光源を副走
   査方向に位置決めしながら主走査方向に調整自在な機構
   であることを特徴とする請求項１に記載の光走査光学装
   置。
3. 【請求項３】前記調整機構は、前記レーザーユニットを
   装置本体に対して調整自在に構成することで、前記レー
   ザー光源を主走査方向に調整する機構であることを特徴
   とする請求項１または２に記載の光走査光学装置。
4. 【請求項４】前記調整機構は、 前記レーザーユニットあるいは装置本体側のケースのい
   ずれか一方に設けられた嵌合凸部と、 他方に設けられた、主走査方向に伸びる長孔と、を備
   え、 前記嵌合凸部を前記長穴に嵌合して、該嵌合凸部が副走
   査方向に位置決めされつつ、該嵌合凸部を主走査方向に
   スライドして調整を行う機構であることを特徴とする請
   求項３に記載の光走査光学装置。
5. 【請求項５】前記調整機構は、前記レーザーユニット
   を、レーザー光源を備えるユニット本体と、該ユニット
   本体を主走査方向に調整自在に支持する基部と、から構
   成すると共に、該基部は装置本体に一意的に固定される
   構成とすることで、前記レーザー光源を主走査方向に調
   整する機構であることを特徴とする請求項１または２に
   記載の光走査光学装置。
6. 【請求項６】前記調整機構は、 前記ユニット本体あるいは基部のいずれか一方に設けら
   れた嵌合凸部と、 他方に設けられた、主走査方向に伸びる長孔と、を備
   え、 前記嵌合凸部を前記長穴に嵌合して、該嵌合凸部が副走
   査方向に位置決めされつつ、該嵌合凸部を主走査方向に
   スライドして調整を行う機構であることを特徴とする請
   求項５に記載の光走査光学装置。
7. 【請求項７】前記嵌合凸部は鏡筒であることを特徴とす
   る請求項４または６に記載の光走査光学装置。
8. 【請求項８】前記回転多面鏡に入射させる光軸と、該回
   転多面鏡から反射させる光軸が主走査方向の断面に略垂
   直な略同一面内にあることを特徴とする請求項１〜７の
   いずれか一つに記載の光走査光学装置。
9. 【請求項９】前記レーザー光源は半導体レーザーである
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の
   光走査光学装置。