JP2004077907A - 光走査装置及びそれを備えた画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の一部に反射によって戻り光が発生しても、この戻り光による影響を簡単な構成により低減して、安定した光強度の光ビームを走査できる光走査装置及びそれを備えた画像記録装置を提供し、安定した高品質な画像の記録を行う。
【解決手段】光源から出射される光ビームを光走査手段により走査駆動する光走査装置であって、光ビームを透過させる光学部材（コリメータレンズ２４）を支持する光学部材支持体（鏡筒５４）の光路前方の端部に、該光学部材支持体の端部先端へ向かって縮径するテーパ面５４ａを形成した。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やレーザプリンタ等の画像記録装置に搭載される光走査装置及びそれを備えた画像記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機やレーザプリンタ等の画像記録装置には、光源から出射された光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）等の偏向器で偏向反射させ、記録媒体の記録面上に走査させて画像記録を行う光走査装置が搭載されている。
この種の光走査装置としては、半導体レーザ（以下、ＬＤと称する）を光源とするものが知られている。
【０００３】
ところで、光走査装置では、均一な画像パターンを形成するために、光強度を一定に保持することが必要であるが、ＬＤは、温度依存性が大きいため、温度変化に伴い光出力が不安定になってしまう。このため、ＬＤを用いた光走査装置では、ＬＤの発光出力を制御する光出力制御回路であるＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路が採用されている。
【０００４】
このＡＰＣ回路は、ＬＤで発光した光の一部をフォトダイオード等の受光センサ（以下、ＰＤと称する）で受光し、受光して得られた出力電圧を基準電圧と比較し、ＰＤの出力電圧が基準電圧と一定の関係になるようにＬＤへの電流値を調整するフィードバック制御を行うもので、ＬＤの光強度が一定に制御されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光走査装置においても、ＬＤ１から光学系を通過するレーザビームの一部が、光学系の一部にて反射して発光側へ戻る、所謂、戻り光の発生が懸念されている。このような戻り光は、ＡＰＣ回路に対して誤動作を与えるようになり、また、出力光と戻り光との共振によりＬＤの出力にノイズを発生させ、安定した高品質な画像の記録に支障をきたしてしまうという問題があった。
【０００６】
この戻り光を防止する機構は種々あるが、光学系の各要所にそれぞれ配置していては、光走査装置自体がコスト高となり、また、コンパクト化にも支障をきたすという問題を生じさせる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光学系の一部に反射によって戻り光が発生しても、この戻り光による影響を簡単な構成により低減して、安定した光強度の光ビームを走査できる光走査装置及びそれを備えた画像記録装置を提供し、安定した高品質な画像の記録を行うことを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の光走査装置は、光源から出射される光ビームを光走査手段により走査駆動する光走査装置であって、前記光ビームを透過させる光学部材を支持する光学部材支持体の光路前方の端部に、該光学部材支持体の端部先端へ向かって縮径するテーパ面を形成したことを特徴とする。
【０００９】
この光走査装置では、光源からの光ビームの一部が反射して、光学部材支持体の端部に戻り光として照射されたとしても、光学部材支持体の光路前方の端部に端部先端へ向かって縮径するテーパ面が形成されているので、この照射される戻り光をテーパ面により光軸以外の周囲方向へ散乱させることができる。これにより、簡単な構成でありながら、戻り光が再び光路に導入されて影響を及ぼしたり、戻り光が走査手段に導入されて走査光が不安定な出力光となることを防止できる。
【００１０】
請求項２記載の光走査装置は、請求項１記載の光走査装置において、前記光学部材支持体のテーパ面の領域が、前記光学部材支持体の光路前方の端部全断面積に対し、８０％以上の割合で形成してあることを特徴とする。
【００１１】
この光走査装置では、光学部材支持体の光路前方の先端面におけるテーパ面の、光路前方の端部断面積に対する割合が８０％以上であるので、先端面において戻り光が光路に戻されることなく、光路以外の周囲方向へ散乱させることができる。
【００１２】
請求項３記載の光走査装置は、前記光学部材支持体が、入射された光ビームを平行ビームとするコリメータレンズを支持する鏡筒であることを特徴とする。
【００１３】
この光走査装置では、特に高反射率を有する鏡筒の端部にテーパ面を形成することで、戻り光を確実に散乱させて光路に再び導入されることを防止できる。
【００１４】
請求項４記載の画像記録装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光走査装置を光源装置として搭載し、入力される画像信号に基づいて前記光源装置からの出力光を変調しつつ、光源装置に対して相対移動される記録媒体に露光することを特徴とする。
【００１５】
この画像記録装置では、光学部材支持体の光路前方の端部における戻り光の反射によって、戻り光が光路に再び導入されることが防止され、記録媒体へ照射されることを未然に防止できる。これにより、戻り光の反射による影響を未然に防止して、安定した高品質な画像記録が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光走査装置及びそれを備えた画像記録装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る光走査装置の内部の構造を示す斜視図、図２は光源部の取付構造を示す拡大斜視図、図３は光源部におけるＬＤ周囲の部材を透視して表示したＬＤとコリメータレンズとの関係を示す拡大斜視図である。
【００１７】
図１〜図３に示すように、光走査装置１００は、記録媒体に画像を記録する複写機やレーザプリンタ等の画像記録装置の光源装置として搭載されるものである。この光走査装置１００は、合成樹脂によって一体成形された光学箱であるハウジング２１内に収容されている。
【００１８】
ここで、ハウジング２１内に収納された光学系全体の構造について説明する。
光源部２２はＬＤ２３及びコリメータレンズ２４を有する（図３参照）。コリメータレンズ２４はＬＤ２３が発光したレーザビーム（光ビーム）を平行ビームに変換する。光源部２２からの平行ビームとされたレーザビームは、ビームスプリッタ２５に照射され、その一部が反射され、残りが透過するようになっている
【００１９】
ビームスプリッタ２５で反射して取り出された一部のレーザビームは、集光レンズ２６によって集光され、受光センサ固定基板２７上に実装されたＰＤ２８へ照射される。そして、このＰＤ２８が受光して出力される出力電圧は、ＡＰＣ回路によって基準電圧と比較され、ＰＤ２８の出力電圧が基準電圧と一定の関係となるようにＬＤ２３への電流値が調整される。これにより、ＬＤ２３からのレーザビームの光強度は、常時一定になるように制御されている。
【００２０】
一方、ビームスプリッタ２５を通過したレーザビームは、光走査手段により走査駆動される。即ち、シリンドリカルレンズ３１を通過してビーム形状を整形し、プリズム３２を通過して、高速回転駆動されるポリゴンミラー３３に照射されて主走査方向に連続的に走査される。ポリゴンミラー３３によって偏向されたレーザビームは、ｆθレンズ３４、３５及びシリンドリカルレンズ３６を透過し（図１参照）、シリンドリカルミラー３７で下方に反射され、その後、図示しない記録媒体上で結像して走査されるようになっている。
【００２１】
また、ポリゴンミラー３３からｆθレンズ３４、３５及びシリンドリカルレンズ３６を透過したレーザビームは、走査方向の一端側に設置されたシリンドリカルレンズ３８を通過して平行板ミラー３９に照射され、走査方向の他端側に設けられた基板４１上の図示しない光センサに照射されるようになっている。つまり、ポリゴンミラー３３の回転時に、この光センサでレーザビームを受光した時点を主走査の画像形成開始のトリガとして、タイミング信号を形成している。
【００２２】
図２に示すように、ＬＤ用基台５１は、ハウジング２１の底面に固定する固定部５１ａと、この固定部５１ａから垂直に立設する取付部５１ｂとを有し、固定部５１ａをハウジング２１へねじ止めすることにより固定している。また、このＬＤ用基台５１には、その中央部分にコリメータレンズ取付ブロック部５２を形成している。このコリメータレンズ取付ブロック部５２には、その上方に光軸と平行となる装着孔５３（図１参照）が形成されており、この装着孔５３に、コリメータレンズ２４が圧入等により装着された円筒状の鏡筒５４（図３参照）を挿入している。
【００２３】
図３に示すように、鏡筒５４は、外周面の一部に全周にわたって環状の溝部５５を形成している。また、コリメータレンズ取付ブロック部５２（図２参照）には、その上部に、装着孔５３と内部で連通する調整孔５６を形成してある。この調整孔５６には、先端部の偏心した位置に鏡筒５４の溝部５５と係合する突起部５７を先端に形成した調整工具５８が挿入されるようになっている。図４に概念的な図３のＡ方向矢視図を示した。調整工具５８は軸回転によって突起部５７の位置が図中矢印Ｒ方向に変化して、鏡筒５４をコリメータレンズ２４の光軸方向Ｐへ進退自在にしている。
従って、この調整工具５８を調整孔５６へ挿入し、先端部の突起部５７を鏡筒５４の溝部５５へ係合させた状態で、調整工具５８を回すことにより、鏡筒５４が装着孔５３内で光軸方向へ摺動して、コリメータレンズ２４の位置合わせを行うことができる。
【００２４】
また、コリメータレンズ取付ブロック部５２には、内部で装着孔５３と連通する固定用ビス孔５９（図２参照）を形成しており、この固定用ビス孔５９には、固定ビス６０がねじ込まれるようになっている。そして、この固定ビス６０を固定用ビス孔５９へねじ込み、その先端部を鏡筒５４へ突き当てることにより、鏡筒５４が装着孔５３内で、光軸方向への摺動が規制された状態に固定される。
【００２５】
一方、ＬＤ用基台５１の取付部５１ｂには、ＬＤ固定板６１をねじ止め固定している（図２、図３参照）。このＬＤ固定板６１には、その中央部位にＬＤ固定孔６２を形成しており、このＬＤ固定孔６２に、ＬＤ２３を圧入等により固定している。このＬＤ固定板６１には、ＬＤ固定孔６２の両側部に、挿通孔６３が形成してある。これら挿通孔６３へねじを通し、ＬＤ用基台５１の取付部５１ｂに形成された図示しないねじ孔へねじ込むことにより、ＬＤ２３の固定されたＬＤ固定板６１をＬＤ用基台５１に固定している。そして、このＬＤ固定板６１をＬＤ用基台５１に固定すると、ＬＤ２３と鏡筒５４のコリメータレンズ２４とが同一軸線に位置決めされるようになっている。
【００２６】
そして、上記のようにＬＤ固定板６１をＬＤ用基台５１へ固定した状態で、コリメータレンズ取付ブロック部５２の調整孔５６へ挿入した調整工具５８を回すことにより、鏡筒５４が装着孔５３内で軸線方向へ摺動し、ＬＤ２３からのレーザビームの照射方向に位置調整が行われる。これにより、ＬＤ２３からのレーザビームを、平行光である平行ビームに適宜調整できるようになる。
【００２７】
上記構成の光走査装置１００において、本発明は、特にＬＤ２３への戻り光が鏡筒５４の光路前方の端部で反射して、再び光路に導入されることを防止したことに特徴を有している。なお、鏡筒５４を黒色化することで、表面反射率が低くなり、反射光の強度を弱めることができ、より望ましい構成にできる。
【００２８】
ここで、図５にコリメータレンズが挿入されている鏡筒の断面図を示した。この鏡筒（光学部材支持体）５４は、円筒内面のＬＤ２３側端部に光学部材であるコリメータレンズ２４が圧入等により挿入されており、コリメータレンズ２４の挿入側とは反対側のビーム出射側である光路前方の端部外面が、端部先端に向かって縮径するテーパ面５４ａとなっている。なお、この鏡筒５４の端部におけるテーパ面５４ａの領域は、端部全断面積に対する比率で約８０％以上とすることが好ましい。即ち、鏡筒５４の外径をＤ、内径をｄとすると、端面全面積Ｑ＝（Ｄ−ｄ）π／４のうち、約８０％以上がテーパ面５４ａの領域とされている。これは即ち、テーパ面の領域が８０％より少ないと、端面における反射によって戻り光が再び光路に戻される割合が多くなり、反射された戻り光がＰＤ２８に照射されて、ＬＤ２３の出力を制御するＡＰＣ回路に誤動作を与えたり、ＬＤ２３の出力光との共振を発生させることになる。また、反射された戻り光が光走査装置に導入されて、走査する光ビーム自体の強度を不安定にさせてしまう。
【００２９】
このように、鏡筒５４の光路前方側の端部の大略全てをテーパ面５４ａに形成することで、ＬＤ２３から出射されたレーザビームが記録媒体へ到達するまでの光学系において、レーザビームが光学系の一部に反射してＬＤ２３へ戻る戻り光が発生した場合に、この戻り光をテーパ面５４ａにより光軸方向とは異なる方向へ反射させて散乱させることができる。
【００３０】
例えば、ＬＤ２３から出射された光ビームのうち、ビームスプリッタ２５により一部が反射されてＰＤ２８に照射される光成分が、照射先のＰＤ２８側で反射し、この反射光が光路を逆行して再びビームスプリッタ２５に導入されて、鏡筒５４に向かう戻り光となることがある。この戻り光が発生したときに、鏡筒５４の光路前方の端部が平面状でなく、テーパ面状に形成されていることで、戻り光が鏡筒５４を通過するときに、鏡筒５４の光路前方の端部のテーパ面５４ａで散乱し、再び光路に戻されることが大幅に低減される。
【００３１】
これにより、鏡筒５４の光路前方の端部による反射を極力抑えて、安定した光強度でレーザビームの走査が行える。特に、鏡筒５４表面の反射率は高く、照射された戻り光が反射によって再び光路に戻されやすくなる部位であるが、テーパ面５４ａ領域を鏡筒５４の光路前方の端部全断面積に対する割合で８０％以上とすることにより、鏡筒５４の先端部における光路への反射を略なくすことができる。
【００３２】
次に、上述した光走査装置１００を光源装置として搭載し、入力される画像信号に基づいて光源装置からの出力光を変調しつつ、光源装置に対して相対移動される記録媒体に照射する画像記録装置の概念的な構成図を図６に示した。
【００３３】
この画像記録装置２００は、前述したように、ＬＤ２３から出射されコリメータレンズ２４により平行ビームにされたレーザビームを、ビームスプリッタ２５に照射し、その一部が反射された光を集光レンズ２６を介してＰＤ２８で受光し、受光信号をＡＰＣ回路に供して、ＬＤへの電流値をフィードバック制御してＬＤの光強度を一定に制御する一方、ビームスプリッタ２５を通過したレーザビームは、シリンドリカルレンズ３１を通過することでビーム整形され、高速回転駆動しているポリゴンミラー３３に照射される。ポリゴンミラー３３によって偏向されたレーザビームは、ｆθレンズ３４，３５及びシリンドリカルレンズ３６を透過し、シリンドリカルミラー３７で下方に反射され、その後、記録媒体４０上で結像して走査するようになっている。
【００３４】
また、この光走査装置においては、ＬＤ２３からのレーザビームを平行ビームとするコリメータレンズ２４を、図５に示す鏡筒５４内に圧入しており、この鏡筒５４の光路前方の端部外面を、端部先端に向かって縮径するテーパ面で形成している。
これにより、鏡筒５４の光路前方の端部による戻り光の反射を極力抑えて、安定した光強度でレーザビームの走査が行える。その結果、戻り光の影響を受けることなく、安定して高品質な画像の記録を行うことが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、光ビームを透過させる光学部材を支持する光学部材支持体の光路前方の端面を、該光学部材支持体の端部先端へ向かって縮径するテーパ面に形成することにより、光源からの光ビームの一部が反射して、光学部材支持体の先端面に戻り光として照射されたとしても、光学部材支持体の光路前方の先端面が端部先端へ向かって縮径するテーパ面とされているので、この照射される戻り光を光軸以外の周囲方向へ散乱させることができ、戻り光が再び光路に導入されてＡＰＣ回路を誤動作させたり、戻り光が光走査手段に導入されて出力されることを防止できる。
また、上記光走査装置を用いることにより、戻り光による影響を極力抑えて、安定して高品質な画像の記録を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光走査装置の内部の構造を示す斜視図である。
【図２】光源部の取付構造を示す拡大斜視図である。
【図３】光源部におけるＬＤ周囲の部材を透視して表示したＬＤとコリメータレンズとの関係を示す拡大斜視図である。
【図４】概念的な図３のＡ方向矢視図である。
【図５】コリメータレンズが挿入されている鏡筒の断面図である。
【図６】光走査装置を光源装置として搭載した画像記録装置の概念的な構成図である。
【符号の説明】
２３　ＬＤ（光源）
２４　コリメータレンズ（光学部材）
５４　鏡筒（光学部材支持体）
５４ａ　テーパ面
１００　光走査装置
２００　画像記録装置

Claims (4)

1. 光源から出射される光ビームを光走査手段により走査駆動する光走査装置であって、
   前記光ビームを透過させる光学部材を支持する光学部材支持体の光路前方の端部に、該光学部材支持体の端部先端へ向かって縮径するテーパ面を形成したことを特徴とする光走査装置。
2. 前記光学部材支持体のテーパ面の領域が、前記光学部材支持体の光路前方の端部全断面積に対し、８０％以上の割合で形成してあることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記光学部材支持体が、入射された光ビームを平行ビームとするコリメータレンズを支持する鏡筒であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光走査装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光走査装置を光源装置として搭載し、入力される画像信号に基づいて前記光源装置からの出力光を変調しつつ、光源装置に対して相対移動される記録媒体に露光することを特徴とする画像記録装置。

Images