JP2535031B2 - 光ビ−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、ディジタル複写機、ファクシミリ等に
おける光書込み系に適用しうる光ビーム走査装置に関す
るものである。

（従来技術） 従来、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
いる光ビーム走査装置が知られている。

例えば、第７図、第８図、第12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により整形され
て半導体レーザーユニット21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き反射面の
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、
これに伴ない偏向されて結像レンズたるｆθレンズ25に
進み、等速化された第２ミラー26の反射部37にて光軸を
曲げられ、トロイダルレンズ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は第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９図に示す如く、スリット34（第12図参照）で整形
された楕円の入射ビーム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９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10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、ひいては画像に悪
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） 本発明は上記の目的を達成させるため、偏向器の反射
面の大きさ形状を、主走査方向については主走査必要入
射ビーム径、副走方向については副走査必要入射ビーム
径の略楕円状とし、かつ、この反射面は少なくとも偏向
器が有効走査画角だけ回転する範囲では常にこの反射面
への入射ビームで覆われる大きさにしたことを特徴とし
たものである。

上記において、主走査必要入射ビーム径とは結像レン
ズに入射されるビーム径として定められる入射ビーム径
の中、主走査方向での径をいい、副走査必要入射ビーム
径とは同副走査方向での径をいう。

また、有効走査画角とは、感光体への有効な書込み幅
を確保し得る走査角をいう。

以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明す
る。

第７図、第８図において、結像レンズたるｆθレンズ
25に入射するビーム径は、ｆθレンズ25及びこれ以後の
レンズによりビーム径を絞られて感光体上に結像される
訳であり、感光体上での望ましいスポットの形状、大き
さを得るためには、ｆθレンズ25に入射される直前のビ
ーム径の大きさ形状は如何にあるべきかは一義的に定ま
る。

そして、上記ｆθレンズ25に入射するビーム径を、そ
の主走査方向について主走査必要入射ビーム径と称して
符号Ａで表わし、副走査方向について副走査必要入射ビ
ーム径と称して符号Ｂで表わすとすれば、本発明に係る
偏向器の反斜面の大きさ形状は、主走査方向がＡ、副走
査方向がＢの略楕円状として形成される。

すなわち、第１図において、ピラミダルミラー24と斜
面41の全面を反射面とするのでなく、この斜面41中のピ
ラミダルミラーの回転軸に対して約軸対称に主走査方向
たる回転円周方向にＡ、上記主走査方向と直交する副走
査方向にＢの各寸法で形成される略楕円の領域を反射面
42とし、これ以外の部分を反射光が少なくなるよう光吸
収処理例えば色を黒くするとか光の高吸収物質を塗ると
かの処理をし、かつ表面をざらつかせる等散乱処理をす
るのである。

第２図に示すように、半導体レーザーユニット21から
光43がピラミダルミラー24に入射すると反射面42でのみ
光が反射され、主走査方向での径がＡ、副走査方向での
径がＢの反射光44となる。そして、この反射光44の形
状、大きさは光43が反射面42を覆っている限り走査範囲
中にて変わらない。

例えば、ピラミダルミラー24が90゜回転し場合を考え
ると、光43は楕円ビームなので反射面42との相対位置も
90゜回転した状態となるが、光43の断面形状である楕円
の短軸が反射面42の長軸寸法以上ならば反射光44の大き
さは主走査方向が寸法Ａ、副走査方向が寸法Ｂに確保さ
れる。

斜面41上であって、反射面42以外に照射された光は、
光の吸収、散乱等の処理が施されているために、感光体
に影響を及ぼす程の光では反射されず、実質上カットさ
れる。

従って、本例によれば、ｆθレンズ25には、常に、主
走査方向寸法×副走査方向寸法がＡ×Ｂの光が入射し感
光体上には均一なスポットが結像され、画像品質の良好
な像を得ることができる。

なお、入射する光43の形態上の大きさであるが、前記
した如くピラミダルミラー24の90゜回転で該光43の断面
たる楕円の短軸寸法が反射面42の長軸寸法と同等以上の
大きさが必要であるが、逆方向90゜に対しても同等のこ
とがいえるため、光43の短軸寸法が反射面42の長軸寸法
以上なら、光は主走査方向×副走査方向寸法がＡ×Ｂの
ままで180゜偏向可能である。

ところが、実際180゜偏向は必要でなく、従って、少
なくとも、ピラミダルミラー24が有効走査角だけ回転し
たときに常に光43が反射面42を覆っていればよい。

但し、光の利用効率を考えるならば、光43はできるだ
け上記条件を満たした範囲で小さな径の方がよい。

反射面の構成の仕方としては、上記例の他に以下の例
が可能である。

第３図に示す例は、反射面42のみ凸部になっており他
面である斜面41の光の吸収散乱処理後反射面42を加工で
きる点が特徴である。

第４図に示す例は、斜面41と反射面42とが同一面上に
あり、反射面42以外はマスキングして鏡面蒸着、吸収散
乱処理できる点が特徴である。

第５図に示す例は、反射面42が凹部に形成され、傾斜
44は光43の進行を妨げないような向きに形成されてい
る。この例では製造組立時等における反射面の保護がな
される点が特徴である。

第６図に示す例は前記第３図の例をさらに進めた形
で、反射面42を残して不要部分を削り落した如き形態と
なっている。

以上各例においてピラミダルミラー24のベース材を樹
脂にて作ることが出来、又、Al、SUS、Cu等をベースと
した材料で作ることも可能である。

さらに、図示はしてないが、吸収散乱の処理が技術的
に不完全であることが懸念される場合には、半導体レー
ザーユニット21への戻り光がなく又反射光が走査方向外
へ行くように反射面42以外の面を角度をつけて実質的に
反射面42のみの反射を行なわせることもできる。

ピラミダルミラー24に関しては偏向器23のモーター軸
を加工して形成することも可能だし、モーター軸にピラ
ミダルミラー24を圧入、接着等して一体化することもで
きる。

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11図、第12図により説明する。

第11図において、感光対ドラム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11図乃至第12図に示すよう
に、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Ｃ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。

光ビームを偏向させる手段として従来、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、多面鏡やホロスディスクが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で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。

（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好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明した光ビーム走査装置
の斜視図、第２図は本発明に係る反射面及び反射の一例
を説明した斜視図、第３図乃至第６図は各々反射面の形
成されたピラミダルミラー先端部の説明図、第７図、第
８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９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10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11
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12図はレーザーユニットと偏向器の配置を説明した図
である。 23……偏向器、24……ピラミダルミラー、41……反射
面。

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光ビーム
   走査装置において、 偏向器の反射面の大きさ形状を、主走査方向については
   主走査必要入射ビーム径、副走方向については副走査必
   要入射ビームの略楕円状とし、かつ、この反射面は少な
   くとも偏向器が有効走査画角だけ回転する範囲では常に
   この反射面への入射ビームで覆われる大きさであること
   を特徴とする光ビーム走査装置。