JP2612880B2 - 光ビーム走査装置 - 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10図、第11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１つの反
射面を有する回転ミラー24の略回転軸にそって入射され
る。

かかる状態の下で回転ミラー24が回転すると、ビーム
はこれに伴ない偏向されてｆθレンズ25に進み、等速化
されて第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と第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13図に示す如く、スリット34（第10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、回転ミラー24に入射する訳である。

ここで、第13図に示す如く、回転ミラー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
傾いているため回転ミラー24が90゜回転すると第14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、回転ミラー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、ひいては画質に悪
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頻のスポット径
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） 本発明は上記目的を達成させるため、偏向器の反射面
に入射されるビームを上記反射面上であって上記偏向器
の回転軸より外れた任意の入射位置に照射されるように
設定し、上記結像レンズへの入射ビームの走査方向であ
る主走査方向でのビーム径を整形する円形スリットを偏
向器以前に配置し、上記主走査方向と直交する副走査方
向でのビーム径を整形する全走査角以上の開度を有する
長形スリットを偏向器と結像レンズの間に主走査方向に
そわせて配置し、この長形スリットの形状を上記結像レ
ンズへの入射ビームの走査軌跡にそう曲線状とし、かつ
この長形スリットを上記偏向器の反射面と一体的に回転
されるように構成したことを特徴としたものである。

以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明す
る。

以下の例では、偏向器の反射面は第４図に符号240−
1,240−２で示されるように２つのミラー面を以て構成
されている。そしてこれら各ミラー面240−1,240−２に
よる各ビームの偏向態様を均等にさせるために各ミラー
面240−1,240−２は回転軸Ｏ−Ｏを通る任意の仮想平面
242を想定するとき、この平面を境に同一傾斜角にて均
等に振り分けて形成されている。ここで、回転ミラー24
0の駆動モータを含めたユニットを偏向器と称し、符号2
30で示す。

このような回転ミラー240では、前述した反射面が単
一のものに比べて反射面の数が多いことから高速走査が
可能となる反面、２つの反射面の境目である稜線240−
３上に回転軸Ｏ−Ｏが位置するため、この回転軸Ｏ−Ｏ
上でビームを入射させることが無意味となり、回転軸Ｏ
−Ｏより外れた位置に入射させざるを得ないことにな
る。

そして、このような入射条件の場合に、回転軸Ｏ−Ｏ
を中心とする反射面240−1,240−２の回転に応じて各反
射面上でのビームの照射軌跡は第５図、第６図に仮想線
で示される如き放物線となり、従って偏向ビームはこの
ような照射軌跡上を起点とする反射光なのであるから、
主走査方向が一直線とはならず、円弧状の曲線となる。

このように回転ミラーとして２つの反射面を有するも
のは必然的に回転軸Ｏ−Ｏを外れた位置にビームを入射
させる構成となるが、１つの反射面を有する回転ミラー
であっても、回転軸Ｏ−Ｏ上にビームを入射させること
が困難な事情があるときはやはり、上述のようになる。

そこで、実施例を説明すると、第１図に示されるよう
に、ｆθレンズ25に入射するビーム径の主走査方向ｘで
の径と同径の円形スリット38Sを有するスリット部材38
を偏向器230、詳しくは回転ミラー240以前の光軸上に配
置する。本例ではスリット部材38をレーザーユニット21
内に、従来のスリット34に代えて配置している。

また、第２図、第７図、第８図に示す如く対向して２
つの長形スリット39S−1,39S−２の形成された筒状のス
リット部材39を、そのスリットの長手方向を主走査方向
ｘにそわせて偏向器230の回転ミラー240と一体的に回転
されるように軸部に嵌入させた上で固定している。

これら長形スリット39S−1,39S−２のたて幅寸法は副
走査方向ｙでの所要ビーム径に合わせて形成されてお
り、長手寸法は、ビームの必要走査長を満足する全走査
角以上の開度を以て形成されている。

又、長形スリット39S−1,39S−２の長手方向（主走査
方向）の形状はビームの走査軌跡にそう円弧状とする。
つまり第７図に示すように長手方向中心から両側に行く
程、高さが変化した状態とする。

これは、第５図、第６図に基づいて既述した如く、反
射面240−１上での照射軌跡240−1Tが回転軸Ｏ−Ｏから
両側に行く程、回転軸Ｏ−Ｏ方向での高さｈが変化する
ので当然これに応じて偏向ビームもその走査方向につい
て円弧を描くので、これに合わせたのである。

長形スリット39S−1,39S−２の具体的形状は反射面24
0−1,240−２の傾斜角と、これに入射されるビームの位
置により正確に定められる。

以上の如く構成すれば、主走査方向での回転ミラー出
射ビーム径は、回転ミラー240が回転したとしても、該
ミラーへの入射ビームが円形スリット38Sで円形に整形
されているため、その径は変化せずスリット部材39に向
かう。

そして、第８図に示す如くスリット部材39へ向かう入
射ビーム40は有効走査領域において常に長形スリット39
S−１（39S−２）により副走査方向ｙを整形されてｆθ
レンズ25に向かい、第３図に示す如く、その入射ビーム
形41−１は常に等しい主走査方向x,副走査方向ｙでのビ
ーム径を維持する。なお、長形スリッチ39S−１（39S−
２）を通過したビームの軌跡は当然円弧を描くがこのよ
うなビームの走査高さの変化はトロイダルレンズ27によ
り補正される。

上記例では長形スリットは回転ミラー240の反射面が
２個なのでこれに合わせて２個形成されており、従っ
て、反射面の数がさらに増えればその数ｎに合わせて各
反射面に対向させてｎ個形成する。

以上により、所望の一定のスポットが感光体ドラム１
上に結像され画像品質を向上させることができる。

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９図により説明する。

第９図において、感光体ドラム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10図、第11図、第12図にお
いて偏向器23についてこれを第２図、第７図、第８図等
に示すものにおきかえたものが用いられ、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230の軸に一体に取付けられた回転ミラー240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６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は従来、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。

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、きわめて少数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。
本例における回転ミラー240は上述のピラミダルミラー
に準じたものである。

（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、第２図は本発明の一実施例を説明した光ビーム
走査装置の構成図、第３図は本発明の一実施例として、
結像レンズへ向かうビーム形状を説明した図、第４図な
いし第６図は本発明の一実施例としての回転ミラーの斜
視図、第７図、第８図は長形スリットの態様を説明した
図、第９図は本発明の実施に係るレーザープリンタの説
明図、第10図ないし第12図は従来の光ビーム走査装置の
要部構成を説明した図、第13図は回転ミラーの任意の回
転位置における偏向態様を説明した図、第14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
図である。 230……偏向器、240……回転ミラー、240−1,240−２…
…反射面、38S……円形スリット、39S−1,39S−２……
長形スリット、Ｏ−Ｏ……回転軸。

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、上記偏向器の反射面に入射されるビ
   ームを上記反射面上であって上記偏向器の回転軸より外
   れた任意の入射位置に照射されるように設定し、上記結
   像レンズへの入射ビームの走査方向である主走査方向で
   のビーム径を整形する円形スリットを偏向器以前に配置
   し、上記主走査方向と直交する副走査方向でのビーム径
   を整形する全走査角以上の開度を有する長形スリットを
   偏向器と結像レンズの間に主走査方向にそわせて配置
   し、この長形スリットの形状を上記結像レンズへの入射
   ビームの走査軌跡にそう曲線状とし、かつこの長形スリ
   ットを上記偏向器の反射面と一体的に回転されるように
   構成したことを特徴とする光ビーム走査装置。