JP2002131663A

JP2002131663A - 光走査装置

Info

Publication number: JP2002131663A
Application number: JP2000322541A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takasugi; 英次高杉; Masataka Nishiyama; 政孝西山; Taminori Odano; 民則小田野; Nobuyuki Hori; 伸幸堀
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】光学系部品の組み付け誤差や光ビーム走査手
段の面倒れにより走査光ビームの光センサへの入射位置
にずれがあっても、小さな受光面積の光センサで走査光
ビームを確実に捕捉でき、かつ光センサを含む水平同期
検出機構の低コスト化を可能にする。【解決手段】光ビーム発生源２からの光ビームＬ１を
ポリゴンミラー８によりビーム照射対象物に向けて走査
し、ポリゴンミラー８によりビーム照射対象物に向けて
走査される範囲から外れた走査光ビームＬ３を受光して
書き出しタイミングを検出するための信号を出力する光
センサを備える光走査装置において、走査光ビームＬ３
が光センサ１４に至る光路に、走査光ビームＬ３を光セ
ンサ１４の受光面積以上の大きさに拡散して光センサ１
４へ入射する拡散光学系１６を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査面を光ビーム
により走査し露光する光走査装置に関し、特に走査面に
対して画像データの主走査方向の書き出しタイミングを
得るための水平同期信号を検出する水平同期検出機構を
備える光走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光走査装置を有するレーザプリ
ンタは、画像信号により変調されてレーザ光源から出力
されるレーザビームをポリゴンミラーで水平方向に走査
偏向し、この走査光ビームで感光体上を水平方向に走査
（主走査方向）することにより感光体表面を画像信号に
応じて露光し、この露光像をトナーで現像した後、この
トナー像を記録紙に転写し定着処理を施すことにより印
刷情報を記録紙にプリントするものであり、コンピュー
タの出力装置などに広く用いられている。

【０００３】ところで、この種の光走査装置では、走査
光ビームの走査開始端において、走査光ビームの画像形
成に寄与する偏向範囲から外れた上流側の走査光ビーム
を検出する光センサが設けられており、この光センサに
走査光ビームが入射されるごとにパルス信号を発生さ
せ、このパルス信号を用いて水平同期信号を生成すると
ともに、この水平同期信号に基づいて感光体への走査光
ビームによる印刷情報の書き出し位置、すなわち印刷情
報の書き出し開始タイミングを決定するようになってい
る。

【０００４】従来、このような光走査装置において、感
光体への印刷情報の書き出し開始タイミング、すなわち
水平同期信号を検出する水平同期検出機構は、画像形成
に寄与する偏向範囲から外れた上流側の走査光ビームの
光路に反射ミラーを配置し、この反射ミラーの走査光ビ
ーム反射光路上に光センサを配置し、更に、光センサの
入射側に反射ミラーからの反射光を集束して光センサに
向け結像するシリンドリカルレンズ等の集光レンズが配
置された構成になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の光
走査装置における水平同期検出機構は、走査光ビームを
反射ミラーや集光レンズ等の光学系で集光して光センサ
に対しピンポイント的に結像させるものであるため、光
センサに走査光ビームを導く光学系部品に組み付け誤差
があると、この誤差が光センサに対する光ビームの副走
査方向の位置ずれとなって反映し、最悪の場合には走査
光ビームが光センサ上に結像されない場合もある。この
ため、光センサを含む光学系には副走査方向の位置ずれ
を補正する微調整機構を組み込む必要があるほか、光学
系部品の組み付け精度を上げる必要があリ、コスト高に
なる問題がある。また、光ビーム走査手段にポリゴンミ
ラーを用いた場合には、ポリゴンミラーの面倒れにより
光ビームの走査位置が主走査方向と鉛直に交わる副走査
方向にずれる、いわゆる光ビームの入射位置ずれが発生
し、この入射位置ずれを許容するためには、光センサに
受光面積の大きな光センサを用いる必要がある。しか
し、光センサの受光面積を大きくすることは光センサを
構成する半導体のチップサイズが大きくなり、光セン
サ、ひいては水平同期検出機構がコスト高になるという
問題がある。

【０００６】本発明は上述の事情に鑑みなされたもので
あり、本発明の目的は、光センサに入射される走査光ビ
ームを拡散することにより、光学系部品の組み付け誤差
や光ビーム走査手段の面倒れにより走査光ビームの光セ
ンサへの入射位置にずれがあっても、小さな受光面積の
光センサに走査光ビームを確実に入射させることがで
き、かつ光センサを含む水平同期検出機構の低コスト化
を可能にした光走査装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、光ビームを発生する光ビーム発生源と、前
記光ビーム発生源からの光ビームをビーム照射対象物に
向けて走査する光ビーム走査手段と、前記光ビーム走査
手段によりビーム照射対象物に向けて走査される範囲か
ら外れた走査光ビームを受光して書き出しタイミングを
検出するための信号を出力する光センサを備える光走査
装置であって、前記走査光ビームが前記光センサに至る
光路に、前記走査光ビームを前記光センサの受光面積以
上の大きさに拡散して前記光センサへ入射する拡散光学
系が設けられていることを特徴する。

【０００８】本発明においては、光センサに入射される
走査光ビームは拡散光学系により、光センサの受光面積
以上の大きさ、例えば光ビームの副走査方向に長い楕円
状に拡散されるから、走査光ビームを光センサに導く光
学系部品の組み付け誤差や光ビーム走査手段の面倒れに
より光センサへの走査光ビームに入射位置ずれが生じて
いても、拡散された走査光ビームは光センサを確実に入
射されることになる。これにより、光センサの受光面積
を小さくでき、かつ光センサの小サイズ化が可能にな
り、光センサを含む水平同期検出機構の低コスト化を可
能にする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明にかかる光走
査装置の概略構成を示す平面図である。図１において、
光走査装置は、レーザダイオード等のレーザー光源２
（請求項の光ビーム発生源に相当する）、レーザー光源
２の光学系４、請求項の光ビーム走査手段に相当するポ
リゴンミラー６、ｆθレンズ８、走査用反射ミラー１
０、書き出しタイミングを得るための水平同期検出用平
面ミラー１２、書き出しタイミングを得るための水平同
期検出用光センサ１４、拡散用光学系１６等を備え、こ
れら各構成要素はハウジング１８に装着される構成にな
っている。

【００１０】上記レーザー光源２は、画像データにより
強度変調される光ビームＬ１を出力するものであり、こ
のレーザー光源２から出力される光ビームＬ１の出射方
向に位置するハウジング１８上には、コリメートレンズ
とシリンドリカルレンズからなる光学系４が光軸を一致
させて配設されている。この光学系４は、レーザー光源
２から出射される光ビームＬ１を平行光に変換した後、
副走査方向に収束して、後述するポリゴンミラー６の反
射面６Ａに向け出射するように構成されている。

【００１１】上記光ビームＬ１の出射方向に位置するハ
ウジング１８上にはモータ部６１が設置され、このモー
タ部６１から鉛直に突出する回転軸６２にはポリゴンミ
ラー６が直角に、かつ同心に取着されている。また、ポ
リゴンミラー６はモータ部６１により反時計回りに等速
で高速回転され、これにより、ポリゴンミラー６の反射
面６Ａに入射される光ビームＬ１を走査光ビームＬ２と
して水平方向、すなわち主走査方向に走査するようにな
っている。

【００１２】上記ｆθレンズ８は、ポリゴンミラー６に
よる走査光ビームＬ２の反射方向に位置してハウジング
１８上に走査光ビームＬ２の走査方向に延在して配設さ
れ、ポリゴンミラー６により主走査方向に走査される走
査光ビームＬ２をビーム照射対象物である感光ドラム
（図示せず）の結像面Ｐに対して収束させるものであ
る。上記走査用反射ミラー１０は、ｆθレンズ８を透過
した走査光ビームＬ２をビーム照射対象物である感光ド
ラムの結像面Ｐに向け反射させるもので、ｆθレンズ８
と感光ドラムの結像面Ｐとの間に水平方向に延在してハ
ウジング１８上に配設されている。

【００１３】一方、ポリゴンミラー６の回転により走査
される走査光ビームＬ２のうち、ｆθレンズ１０を通し
て感光ドラムに対し走査される範囲から外れた走査光ビ
ームＬ３の照射方向におけるハウジング１８の箇所には
水平同期検出用の平面ミラー１２が配置されている。ま
た、前記平面ミラー１２は、感光ドラムに対し走査され
る走査光ビームＬ２の走査領域外で、走査用反射ミラー
１０の右端に臨む箇所に位置し、感光ドラムに対し走査
される走査光ビームＬ２の走査領域外で、走査用反射ミ
ラー１０の左端に臨む箇所には、平面ミラー１２により
反射された走査光ビームＬ３を受光する水平同期検出用
の光センサ１４が配置され、この光センサ１４は、ハウ
ジング１８に設けた光センサ用の回路基板１４１に装着
されている。

【００１４】また、光センサ１４への走査光ビームＬ３
の入射側近傍には、平面ミラー１２で反射される走査光
ビームＬ３を光センサ１４の受光面積以上の大きさに拡
散する拡散光学系１６、例えば、走査光ビームＬ３を走
査光ビームＬ２の走査方向に小さく、走査方向（主走査
方向）と鉛直に交わる副走査方向に長い楕円状に拡散し
て光センサ１４に入射する凹レンズ１６１が配設されて
いる。この凹レンズ１６１は、例えば、走査光ビームＬ
２の走査方向（主走査方向）と直交する副走査方向に負
のレンズパワーを有するシリンドリカルレンズで構成さ
れ、入射する走査光ビームＬ３を副走査方向に拡散させ
る機能を有している。

【００１５】走査光ビームＬ３を拡散光学系１６、すな
わち凹レンズ１６１で副走査方向に長い楕円状に拡散す
る理由は、平面レンズ１２や光センサ１４等のハウジン
グ１８への組み付け誤差やポリゴンミラー６の面倒れに
より走査光ビームＬ３に入射位置ずれが生じていても、
走査光ビームＬ３が光センサ１４に確実に入射できるよ
うにし、かつ光センサ１４を構成する半導体チップサイ
ズの小型化を図るためである。また、走査光ビームＬ３
を平面ミラー１２で受け、光センサ１４に向けて反射す
る目的は、走査光ビームＬ３の光路長を走査光ビームＬ
２の光路長と等しくし、光センサ１４による走査光ビー
ムＬ３の検出タイミングと走査光ビームＬ２の書き込み
開始タイミングとの時間差をなくすためである。

【００１６】上記のように構成された光走査装置におい
て、レーザー光源２からの光ビームＬ１は、レーザー光
源２の光学系４を通してポリゴンミラー６の反射面６Ａ
に向け出射される。そして、ポリゴンミラー６の回転に
伴い、その反射面６Ａで反射される光ビームＬ１は走査
光ビームＬ２としてｆθレンズ１０に向けられるととも
に、このｆθレンズ１２を透過し、走査用反射ミラー１
０を介して図示省略の感光ドラムの結像面Ｐに照射され
る。これにより、画像データに従い変調された走査光ビ
ームＬ２の強度に応じて感光ドラム表面を露光する。こ
こで、ポリゴンミラー６は図１の矢印Ａの方向に高速回
転されるので、ポリゴンミラー６の反射面６Ａに対する
光ビームＬ１の入射角が変化し、この入射角の変化に伴
い反射される走査光ビームＬ２は感光ドラムの結像面Ｐ
に対して図１の矢印Ｂ方向に主走査される。

【００１７】一方、上記走査光ビームＬ２の走査開始時
に、感光ドラムに対して走査される範囲から外れた走査
光ビームＬ３は平面ミラー１２により凹レンズ１６１に
向け反射される。ここで、光学系４を経た走査光ビーム
は、この走査光ビームの進行方向に対して垂直な面での
断面形状がほぼ円形に形成されているので、凹レンズ１
６１により、走査光ビームＬ３はその断面形状が図２
（Ａ）で示すように副走査方向に長い楕円状にされた走
査光ビームＬ３ａとなって、光センサ１４に入射され
る。この時の凹レンズ１６１による副走査方向へのビー
ムの拡散倍率は、平面レンズ１２や光センサ１４等のハ
ウジング１８への組み付け誤差やポリゴンミラー６の面
倒れによる走査光ビームＬ３に入射位置ずれ量を考慮し
て、光センサ１４の副走査方向の幅ｄの４〜７倍程度が
適当である。

【００１８】このように長い楕円状に拡散された走査光
ビームＬ３ａがポリゴンミラー６の回転に伴い主走査方
向に走査された場合、この走査光ビームＬ３ａは光セン
サ１４から外れることなく光センサ１４に確実に入射さ
れる。したがって、平面レンズ１２や光センサ１４等の
ハウジング１８への組み付け誤差やポリゴンミラー６の
面倒れにより走査光ビームＬ３に入射位置ずれが生じて
いても、小さな受光面積の光センサに対し走査光ビーム
を確実に入射させることができ、かつ水平同期信号を確
実に検出できる。しかも、光センサ１４へ入射される走
査光ビームＬ３の副走査方向のぶれに対する位置精度の
余裕が増えるので、光走査に関係する光学系の設定が容
易になる。更に、光センサ１４の小受光面積化に伴い、
光センサを構成する半導体チップサイズを小さくできる
ので、光センサを含めた水平同期検出機構を低コスト化
することができる。

【００１９】特に、図２（Ａ）に示すように、走査光ビ
ームＬ３ａが長楕円状に拡散されている場合、光センサ
１４を走査方向に横切る走査光ビームＬ３ａの副走査方
向の側縁Ｌ３ｂはほぼ直線となる。その結果、走査光ビ
ームＬ３の入射位置ずれにより、走査光ビームＬ３ａが
図２（Ａ）に示すＤの範囲で変動しても、走査光ビーム
Ｌ３ａが光センサ１４に到達する走査方向のずれ△ｘは
ほとんどゼロに等しく、光センサ１４による走査光ビー
ムＬ３の検出タイミングと走査光ビームＬ２の書き込み
開始タイミングとの時間差もほとんどゼロにできる。ま
た、図２（Ｂ）に示す走査光ビームＬ３ｃのように副走
査方向に短い楕円形状である場合、走査光ビームＬ３の
入射位置ずれにより走査光ビームＬ３ｃが図２（Ｂ）に
示すＤの範囲で変動すると、走査光ビームＬ３ｃが光セ
ンサ１４に到達する走査方向のずれ△ｘは相当に大きく
なり、この差に相当する時間が走査光ビームＬ２の書き
込み開始タイミングに悪影響を及ぼすことになる。しか
し、走査光ビームを長楕円状に拡散することで、上述の
問題を解決できる。

【００２０】次に、図３により本発明における拡散光学
系の他の実施の形態について説明する。図３は図１のＡ
−Ａ線に相当する部分を副走査方向に切断して示す拡散
光学系の説明用断面図である。この図３において、ポリ
ゴンミラー６からの走査光ビームＬ３が光センサ１４に
至る光路、すなわち、図１に示す走査用反射ミラー１０
の右端に臨むハウジング１８の箇所に設けた平面ミラー
１２に代えて、走査光ビームＬ３を光センサ１４に向け
て反射する反射面が凹面のミラー２０を配設し、このミ
ラー２０は図２（Ａ）に示すように、走査光ビームＬ３
を光センサ１４に対して長楕円形状に拡散した走査光ビ
ームＬ３ａとして光センサ１４に入射する拡散光学系を
構成している。このような本発明の他の実施の形態にお
いても、上記図１に示す場合と同様な作用効果が得られ
る。

【００２１】次に、図４により本発明における拡散光学
系の更に他の実施の形態について説明する。図４は図１
のＡ−Ａ線に相当する部分を副走査方向に切断して示す
拡散光学系の説明用断面図である。この図４において、
ポリゴンミラー６からの走査光ビームＬ３が光センサ１
４に至る光路、すなわち、図１に示す走査用反射ミラー
１０の右端に臨むハウジング１８の箇所に設けた平面ミ
ラー１２に代えて、走査光ビームＬ３を光センサ１４に
向けて反射する反射面が凸面のミラー２２を配設する。
このミラー２２は、図２（Ａ）に示すように走査光ビー
ムＬ３を光センサ１４に対して長楕円形状に拡散した走
査光ビームＬ３ａとして光センサ１４に入射する拡散光
学系を構成している。このような本発明の他の実施の形
態においても、上記図１に示す場合と同様な作用効果が
得られる。

【００２２】次に、図５により本発明における拡散光学
系の更に他の実施の形態について説明する。図５は図１
のＡ−Ａ線に相当する部分を副走査方向に切断して示す
拡散光学系の説明用断面図である。この図５において、
ポリゴンミラー６からの走査光ビームＬ３が光センサ１
４に至る光路において、図１に示す場合と同様に、走査
用反射ミラー１０の右端に臨むハウジング１８の箇所に
走査光ビームＬ３を光センサ１４に向けて反射する平面
ミラー２４を配設し、この平面ミラー２４と光センサ１
４間の平面ミラー２４寄りに凸レンズ２６を配設する。
この凸レンズ２６は、図２（Ａ）に示すように走査光ビ
ームＬ３を光センサ１４に対して長楕円形状に拡散した
走査光ビームＬ３ａとして光センサ１４に入射する拡散
光学系を構成している。このような本発明の他の実施の
形態においても、上記図１に示す場合と同様な作用効果
が得られる。

【００２３】なお、上記図１、図３、図４及び図５に示
した拡散光学系は、走査光ビームＬ３を図２（Ａ）に示
すように副走査方向に長い長楕円形に拡散する場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されず、円形や角
型などに拡散する光学系でもよいことは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
光走査装置によれば、光センサに入射される走査光ビー
ムは拡散光学系により、光センサの受光面積以上の大き
さ、例えば光ビームの副走査方向に長い楕円状に拡散さ
れるから、走査光ビームを光センサに導く光学系部品の
組み付け誤差や光ビーム走査手段の面倒れにより光セン
サへの走査光ビームに入射位置ずれが生じていても、拡
散された走査光ビームは光センサに確実に入射されるこ
とになる。これにより、光センサの受光面積を小さくで
き、かつ光センサの小サイズ化が可能になり、光センサ
を含む水平同期検出機構の低コスト化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光走査装置の概略構成を示す平
面図である。

【図２】本発明の実施の形態における拡散光学系による
走査光ビームの拡散状態を示す説明図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線に相当する部分を副走査方向に
切断して示す拡散光学系の説明用断面図である。

【図４】図１のＡ−Ａ線に相当する部分を副走査方向に
切断して示す拡散光学系の説明用断面図である。

【図５】図１のＡ−Ａ線に相当する部分を副走査方向に
切断して示す拡散光学系の説明用断面図である。

【符号の説明】

２レーザー光源４レーザー光源の光学系６ポリゴンミラー８ｆθレンズ１０走査用反射ミラー１２平面ミラー１４光センサ１６拡散光学系１６１凹レンズ１８ハウジング２０凹面ミラー２２凸面ミラー２４平面ミラー２６凸レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小田野民則東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者堀伸幸東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2C362 AA21 AA37 BB29 BB30 2H045 CA89 5C072 AA03 DA02 DA04 DA16 HA02 HA13 HB10 HB11 HB13 XA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを発生する光ビーム発生源と、前記光ビーム発生源からの光ビームをビーム照射対象物
に向けて走査する光ビーム走査手段と、前記光ビーム走査手段によりビーム照射対象物に向けて
走査される範囲から外れた走査光ビームを受光して書き
出しタイミングを検出するための信号を出力する光セン
サを備える光走査装置であって、前記走査光ビームが前記光センサに至る光路に、前記走
査光ビームを前記光センサの受光面積以上の大きさに拡
散して前記光センサへ入射する拡散光学系が設けられて
いる、ことを特徴する光走査装置。
【請求項２】前記拡散光学系は、前記走査光ビームを
該走査光ビームの走査方向と鉛直に交わる副走査方向に
長い楕円状に拡散するように構成されていることを特徴
する請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】前記走査光ビームが前記光センサに至る
光路に前記走査光ビームを前記光センサに向けて反射す
るミラーが配設され、前記ミラーの反射面は凹面で形成
され、前記拡散光学系は前記ミラーにより構成されてい
ることを特徴する請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】前記走査光ビームが前記光センサに至る
光路に前記走査光ビームを前記光センサに向けて反射す
るミラーが配設され、前記ミラーの反射面は凸面で形成
され、前記拡散光学系は前記ミラーにより構成されてい
ることを特徴する請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項５】前記走査光ビームが前記光センサに至る
光路に前記走査光ビームを前記光センサに向けて反射す
る平面ミラーが配設され、前記平面ミラーと光センサと
の間に前記平面ミラーで反射される走査光ビームを拡散
して光センサに入射する凸レンズが配設され、前記拡散
光学系は前記凸レンズで構成されていることを特徴する
請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項６】前記走査光ビームが前記光センサに至る
光路に前記走査光ビームを前記光センサに向けて反射す
る平面ミラーが配設され、前記平面ミラーと光センサと
の間に前記平面ミラーで反射される走査光ビームを拡散
して光センサに入射する凹レンズが配設され、前記拡散
光学系は前記凹レンズで構成されていることを特徴する
請求項１または２記載の光走査装置。