JP2550608Y2 - 走査光学系 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、レーザビームプリン
タ，ファクシミリ等の書込みや、ファクシミリ，イメー
ジスキャナ等の読取りに用いられる走査光学系に係り、
特に走査レンズの小型化と正確な書込み開始位置あるい
は読取り開始位置を決定することができる走査光学系に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタ，ファクシミリ，
バーコードリーダ，イメージスキャナ等では、走査光学
系によって光束を走査しながら、書込みや読取りが行わ
れる。図２は従来技術のレーザビームプリンタの走査光
学系１０１の配置を示す平面図である。走査光学系１０
１は、光源１０２と偏向器１０３とｆθレンズ１０４と
被走査媒体である感光ドラム１０５と受光素子１０６と
を含んで構成される。処理回路１０８は、レーザビーム
プリンタで印字すべき画像を表わす信号を光源１０２に
送り、光源１０２は光変調してレーザビーム１１０を偏
向器１０３に出力する。光源１０２はたとえば半導体レ
ーザ発振器やレンズなどから構成される。

【０００３】偏向器１０３は、軸１２０の直角断面がた
とえば正六角形などの正多角形であって軸方向に一様で
ある角柱の外周面に平坦な反射面を有し、各反射面は軸
に平行である。この偏向器１０３は、軸のまわりに矢符
号１１４で示される方向に等速回転され、光源１０２か
らのレーザビーム１１０を一定角速度で変位する方向に
反射する。偏向器１０３で反射されたレーザビームは、
ガラスあるいはプラスチックなどを素材とするｆθレン
ズ１０４に入射される。このｆθレンズは、１枚のレン
ズで記載してあるが、複数枚で構成される場合がある。
このｆθレンズ１０４は、偏向器１０３からのレーザビ
ームを直円筒状の感光ドラム１０５上に点結像させ、な
おかつ点結像されたレーザビームが感光ドラム１０５を
矢符号１１３で示される方向に等速で走査されるように
形成され、配置される。受光素子１０６は、レーザビー
ム１１５の感光ドラム１０５への照射位置、すなわち書
込み開始位置までの光路より矢符号１１３で示される方
向と反対方向側（図２中右方）であって、ｆθレンズ１
０４と感光ドラム１０５との間の光路上に配置される。
該受光素子１０６は感光ドラム１０５上に順に走査され
る走査ラインの書き出し位置を合わせるために、偏向器
１０３で反射されｆθレンズ１０４を屈折透過したレー
ザビーム１１１を受光し、光電変換して処理回路１０８
に信号を出力する。

【０００４】以下、走査光学系１０１の動作について説
明する。処理回路１０８は、受光素子１０６がレーザビ
ーム１１１を受光して出力する信号に同期して、画像１
ラインを表わす信号を出力する。光源１０２は、この信
号に従って光変調を行い、レーザビーム１１０を出力す
る。レーザビーム１１０は偏向器１０３において反射さ
れ、ｆθレンズ１０４を介して感光ドラム１０５上に結
像される。偏向器１０３は、一定の回転速度で回転する
ので、偏向器１０３で反射されたレーザビームは一定の
角速度で方向が変位し、ｆθレンズ１０４は、このよう
なレーザビームを感光ドラム１０５上に結像させ、なお
かつ感光ドラム１０５上を等速で走査させる。レーザビ
ームは矢符号１１３で示される方向に走査しながら感光
ドラム１０５上を照射する。偏向器１０３の回転ととも
に、レーザビーム１１０は偏向器１０３の反射面１３０
〜１３５で順々と反射され、それに応じて各面で反射さ
れたレーザビーム１１１が順に受光素子１０６に受光さ
れる。受光素子１０６は処理回路１０８に信号を与え
る。この信号に基づき、走査ラインの書き出し位置が合
わせられる。この後、上述の動作が繰返される。このよ
うにして感光ドラム１０５上には、１ラインごとに繰返
してレーザビームが結像され、静電潜像が形成される。
該静電潜像は磁気ブラシ現像装置（図示せず）等によっ
て、トナー像に顕像化される。このトナー像が印刷用紙
等に転写，定着されて印字が行われる。

【０００５】このような走査光学系１０１において、ｆ
θレンズ１０４によって感光ドラム１０５上にレーザビ
ームが結像されるが、受光素子１０６は寸法，形状等の
ため物理的に感光ドラム１０５などの被走査媒体表面に
同一な面に設置することができない場合が多く、通常図
２に示されるように感光ドラム１０５よりｆθレンズ１
０４に近い位置に配設される。したがって、物点，像点
の共軛関係が満足されないため、受光素子１０６におい
てレーザビーム１１１は結像されず、受光素子１０６は
かなり拡りをもったレーザビーム１１１を受光すること
になる。このため、受光素子１０６は安定性のない信号
を出力することになり、感光ドラム１０５の書込み開始
位置に誤差を生じる。このような誤差が生じると、前記
書込み開始位置は蛇行し、印字される画像は、歪みやザ
ラツキを生じて、鮮明な画像が得られない。

【０００６】このような問題点を解決する１つの手段と
して、図３に走査光学系１０１ａを示す。この走査光学
系１０１ａにおいて、レーザビーム１１１は、反射鏡１
０７によって反射され、受光素子１０６ａに受光され
る。この走査光学系１０１ａにおいては、反射鏡１０７
から受光素子１０６ａに至る距離は、反射鏡１０７から
感光ドラム１０５表面に至る仮想線１１６で示される距
離に等しくなるように設定される。したがって、受光素
子１０６ａにおいてレーザビーム１１２は結像され、受
光素子１０６ａは安定した信号を出力することができ
る。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら反射鏡１
０７の角度の誤差は、光てこの原理からレーザビーム１
１２の進行方向においては、２倍となって表われる。こ
のようなことに起因して、反射鏡１０７の光軸合わせ、
すなわち受光素子１０６ａが受光すべき光経路を通るレ
ーザビーム１１１を正しく反射鏡１０７に反射させ、な
おかつレーザビーム１１２を受光素子１０６ａに受光さ
せるための調節には高い精度が要求される。このため、
走査光学系１０１ａには反射鏡１０７の微妙な調整が必
要となり、組立時にこのような調整を個々に行わなけれ
ばならず、生産の効率化を著しく妨げていた。

【０００８】上述したように、従来技術には感光ドラム
１０５の書込み開始位置の不揃い、あるいは反射鏡１０
７の微妙な調整の必要性などの問題点があった。また、
従来の走査光学系は、受光素子側にレーザビームをふり
分けるためその分走査レンズの口径が大型化し、装置全
体も大型化すると共に、コスト高を招いている。本考案
の目的は、このような技術的問題点を解決し、走査レン
ズの小型化と走査光学装置の小型化を図ることができる
とともに、被走査媒体の書込みまたは読取り開始位置を
正確に決めることができ、なおかつ調整が容易である走
査光学系を低コストで提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、この考案は、光
源，偏向器，走査レンズを配設させて、前記光源から出
射された光を前記偏向器，走査レンズの順に介して被走
査媒体上に結像させて順に走査するとともに、前記偏向
器と被走査媒体との間に受光手段を備えた受光系を構成
し、前記偏向器により反射された光を受光してその出力
に同期して被走査媒体の書込みまたは読取りを行う走査
光学系において、前記走査レンズを偏向器側に配設した
全体として負の焦点距離を持つ第１レンズ群と、被走査
媒体側に配設した全体として正の焦点距離を持つ第２レ
ンズ群とから構成し、前記受光系を前記第１レンズ群を
透過した光が前記第２レンズ群に入射せずに前記受光手
段に向うように構成したものである。

【００１０】

【作用】この考案の走査光学系は、走査レンズを構成す
る全体として負の焦点距離を有する第１レンズ群と、全
体として正の焦点距離を有する第２レンズ群とで構成
し、第１レンズ群を透過後第２レンズ群に入射しない光
は、受光素子に入射し、信号を出力する。さらに、受光
素子の前方に集光レンズを配設することにより、共軛関
係がより整合されて、受光素子はより安定した信号を出
力する。

【００１１】

【実施例】以下この考案の一実施例について添付図面を
参照しながら説明する。図１はこの考案に係る走査光学
系を示すものであり、この走査光学系は、光源１と、偏
向器２と、被走査媒体である感光ドラム（図略）に向け
て光源１からの光を反射させるシリンドリカルミラー３
と、走査レンズ４と、集光レンズ５と、受光素子６とを
備えている。なお、図中符号７はコリメータレンズ、８
はシリンドリカルレンズ、９はミラー、１０は信号処理
手段を示すものである。光源１は、コリメータレンズ
７，シリンドリカルレンズ８，ミラー９を介して偏向器
２に光を入射させるようになっており、この実施例では
光源１として半導体レーザ（ＬＤ）が使用されている。
なお、ここでコリメータレンズ７は、半導体レーザから
出射される発散光を平行光に形成するものであり、シリ
ンドリカルレンズ８は偏向器２の偏向反射面付近に線像
を形成するものである。偏向器２は、走査レンズ４を介
しシリンドリカルミラー３に向けて光源１からの光を反
射させるものであり、この実施例では六角柱状のポリゴ
ンミラーが使用されている。

【００１２】シリンドリカルミラー３は、偏向器２の偏
向反射面と感光ドラム面とが光学的に共軛となるように
配され、偏向器２の面倒れによる感光ドラム面上の光線
の副走査方向への位置ずれを補正するものであり、感光
ドラム上に光線を入射させるようになっている。なお、
この光線が入射する感光ドラム上の所定領域は通常の乾
式複写器と同様にして、つまり帯電器によるコロナ放電
等によって所定電位が付与されており、これにより形成
された静電潜像に現像器による磁気ブラシを摺擦させて
可視像化させるようになっている。走査レンズ４は、偏
向器２側に配設した全体として負の焦点距離の第１レン
ズ群４ａとシリンドリカルミラー３（被走査媒体）側に
配設した全体として正の焦点距離の第２レンズ群４ｂと
から構成されている。この第１，第２レンズ群は各々複
数のレンズから構成されてもよい。受光系は、第１レン
ズ群４ａ，集光レンズ５，受光素子６から構成されてい
る。第１レンズ群４ａは、偏向器２から反射された後の
光の一部を第２レンズ群４ｂを透過せずに直接外部へ取
出して受光素子６へ射出させるものであり、書込み若し
くは読取り時の位置決めの際にタイミング合わせとして
の情報を得るために用いるようになっている。この場
合、受光素子６には拡がった光が入射するが、実用上問
題とならない。さらに、第１レンズ群４ａと受光素子６
との間に集光レンズ５を配設させれば、共軛関係が整合
されて、より安定した信号が出力できるので、好まし
い。集光レンズ５は、第１レンズ群４ａから受光素子６
へ向う光線の光路上所定位置に設けられた凸レンズで構
成されており、受光素子６の面上に点結像させるように
なっている。

【００１３】受光素子６は、光源１からの光を入射する
と光電変換作用によって光強度に応じた信号を出力する
ようになっており、その信号を信号処理手段１０に出力
するようになっている。信号処理手段１０は、光源１か
らの光を受光した受光素子６から出力される信号の立上
りに同期して画像１ラインに相当する情報を印字する信
号を光源１に出力するようになっており、この信号を入
力した光源１はその信号に応じて光変調して光線を出力
するようになっている。前記本考案の構成では、集光レ
ンズ５の有無に関係なく、受光系に第２レンズ群４ｂを
使用しないため、第２レンズ群４ｂの外径を小さくでき
る。

【００１４】

【考案の効果】以上説明してきたように、この考案に係
る走査光学系によれば、光源からの光線のうち第１レン
ズ群を透過後の一部の光を第２レンズ群に入射させない
で受光素子へ入射させる構成としたので、走査レンズの
小型化と装置の小型化及び製造コストの低減を図ること
ができる。さらに、受光系に集光レンズを用いると、光
源からの光が走査レンズの一部を介して受光素子に結像
され、その受光素子で光電変換されて出力される信号に
応答・同期して書込み若しくは読取りの開始動作のタイ
ミングが図られるので、正確な書込み読取りを行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る走査光学系の配置を示す平面図
である。

【図２】従来の走査光学系の配置を示す平面図である。

【図３】他の従来の走査光学系の配置を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 偏向器 ４ 走査レンズ ４ａ 第１レンズ群 ４ｂ 第２レンズ群 ５ 集光レンズ ６ 受光素子

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源，偏向器，走査レンズを配設させ
   て、前記光源から出射された光を前記偏向器，走査レン
   ズの順に介して被走査媒体上に結像させて順に走査する
   とともに、前記偏向器と被走査媒体との間に受光手段を
   備えた受光系を構成し、前記偏向器により反射された光
   を受光してその出力に同期して被走査媒体の書込みまた
   は読取りを行う走査光学系において、 前記走査レンズを偏向器側に配設した全体として負の焦
   点距離を持つ第１レンズ群と、被走査媒体側に配設した
   全体として正の焦点距離を持つ第２レンズ群とから構成
   し、前記受光系を前記第１レンズ群を透過した光が前記
   第２レンズ群に入射せずに前記受光手段に向うように構
   成したことを特徴とする走査光学系。