JP2659137B2 - レーザ光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばレーザビームプリンタに用いられる
レーザ光走査装置に関する。

［従来の技術］ レーザビームプリンタには、レーザ光出力素子から出
射されたレーザ光をポリゴンミラーで反射させて感光体
上に走査する方式のレーザ光走査装置が採用されてい
る。

従来のレーザ光走査装置の一例は第８図から第11図に
示されている。同図中ａは回路基板ｂに取り付けられた
レーザ光出力素子である。ｃはコリメータ、ｄは平凸レ
ンズ、ｅは第１ミラーで、これらは、記載順に上記素子
ａの光軸上に配設されている。コリメータｃの先端面に
はアパーチャ板ｆが取付けられており、これはスリット
ｇを有している。また、平凸レンズｄはその光入射面側
に重ねられている押さえ板ばねｈにより固定されている
（第11図参照）。板ばねｈはレーザ光の通過を許すため
の凹欠部ｉを有しているとともに、第11図中ｊは止めね
じである。

上記各光学部品a,〜ｅは後述するポリゴンミラーに対
する入射光学系を形成している。この光学系において
は、レーザ光出力素子ａから出射されたレーザ光は、コ
リメータｃにより平行光とされた後に、スリットｇを通
ることにより副走査方向に偏平な長方形に成形される。
このようなスリットｇでのレーザ光の整形によって、最
終的に感光体ｏ上において欲しいレーザ光に絞るにあた
って、レーザ光の主走査および副走査の双方向について
のレーザ光のサイズを、スリットｇ以降の光学系の設計
に応じて決めることができる。次ぎに、レーザ光は、シ
リンドリカルレンズからなる平凸レンズｄを通過して主
走査・副走査方向に絞られ、全体形状が小さくなるの
で、主走査、副走査双方に所定の大きさを有した線状の
レーザ光となる。このレーザ光は、その後に、第１ミラ
ーｅでポリゴンミラーに向けて反射される。

第８図および第９図中ｋはポリゴンミラーで、これは
第１ミラーｅに対して上下方向に位置をずらせて設けら
れており、その長方形をなす反射面には第１ミラーｅで
反射されたレーザ光が入射される。そのため、第１ミラ
ーｅは第９図に示すように角度θだけ傾けられており、
それに伴ってポリゴンミラーｋり反射面に垂直な平面に
対して角度θをもってレーザ光が入射されるようになっ
ている。また第８図中１は第２ミラー、ｍは第３ミラ
ー、ｎは補正レンズであり、これらはポリゴンミラーｋ
からの出射光学系を形成していて、感光体ｏにレーザ光
を導くようになっている。

つまり、ポリゴンミラーｋで反射されたレーザ光は、
第２ミラー１で反射された後に、第３ミラーｍで反射さ
れて補正レンズに入射される。そして、レーザ光は補正
レンズｎを通って主走査方向に縮められ、スポット光と
なって、感光体ｏの感光面に結像される。

したがって、ポリゴンミラーｋをモータで回転させる
ことにより、上記入射光学系を通って入射されるレーザ
に対してポリゴンミラーｋの反射面の位置が変えられ、
各反射面ごとに感光体ｏに対するレーザ光の走査が繰り
返される。

なお、第８図中ｐは検出用ミラー、ｐはフォトダイオ
ードで、これらは印字の書き始め位置を検出するために
設けられている。

上記のようなレーザ光走査装置においては、スポット
光となったレーザ光が正確に感光体ｏの感光面上でピン
トを結ばなければならない。しかし、第１ミラーｅとポ
リゴンミラーｋとが上下にずれて設けられていることに
より、上記スリットｇが水平の場合には、第12図に示す
ようにポリゴンミラーｋの各反射面knに対する入射光学
系によるレーザ光の投影像ｒが、上記反射面knの長辺ｓ
に対して平行にならず傾く。そのため、第13図のように
ポリゴンミラーｋの各反射面knに対する入射光学系によ
るレーザ光の投影像ｒが、上記反射面knの長辺ｓと平行
となるようにしなければならない。

以上のようなピント調整と、投影像ｒの調整とを可能
にするために、従来の走査装置では、第10図に示すよう
にコリメータｃを、鏡筒押えｔのガイド穴ｕに対して移
動可能に挿入して、鏡筒押えｔを装置本体（図示しな
い）に固定しているとともに、コリメータｃの鏡筒に、
周方向に連続する環状の調整溝ｘと、調整孔ｙとを設け
ている。

このような従来の構成での各調整作業は、ビームスキ
ャニング装置により感光体ｏの感光体面上にスポットさ
れたレーザ光のビーム径を測定するとともに、オシロス
コープで波形を見ながら実施される。そして、ピント調
整は、調整溝ｘに工具の先端を挿入して、コリメータｃ
全体をその軸方向に移動させることにより実施される。
また、投影像ｒの調整は、調整孔ｙに工具の先端を挿入
して、コリメータｃ全体を周方向に回動させることによ
り実施される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記ピント調整と、投影像の調整とは、いずれも微調
整であるとともに、これらの調整をコリメータｃの軸方
向移動および周方向の回動操作で行っているから、一方
の調整が他方に影響する。そのため、維持用の調整操作
を複数回繰り返すことを余儀なくされることが多い。し
たがって、従来においては調整作業が面倒であるという
問題があった。

本発明の目的は、調整作業を容易化できるレーザ光走
査装置を得ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、レーザ光出力素子と、この素子から出射さ
れたレーザ光の光軸上に配設され上記レーザ光を平行光
とするコリメータと、上記光軸上に配設され上記コリメ
ータを通ったレーザ光を副走査方向に偏平な長方形に整
形するスリットを有したアパーチャ板と、上記光軸上に
配設され上記スリットを通ったレーザ光を絞る平凸レン
ズと、上記光軸上に配設され上記平凸レンズを通ったレ
ーザ光が入射されると、上記ミラーに対して上下方向に
位置をずらして配設されるポリゴンミラーとを具備し、
上記ポリゴンミラーの長方形をなす各反射面に垂直な平
面に対して上記ミラーと上記ポリゴンミラーとの上記上
下方向の位置ずれに応じた斜めの入射角度をもって前記
ミラーから上記反射面に入射されるレーザ光を、上記ポ
リゴンミラーの回転により上記反射面で反射させるとと
もに、このレーザ光を、上記ポリゴンミラーから感光体
間に設けられた出射光学系により主走査方向に縮めて、
上記感光体上に操作するようにしたレーザ光走査装置を
前提とする。

そして、前記目的を達成するために、上記スリツトを
通って偏平な長方形に整形されたレーザ光の上記反射面
に対する線状の投影像が、上記反射面の長辺と平行とな
るように、上記スリットに上記ミラーから上記ポリゴン
ミラーへの入射角度に等しい角度を予め持たせて上記ス
リットを上記アパーチャ板に形成するとともに、上記コ
リメータから上記平凸レンズ側に離れた位置に位置決め
部を設け、上記コリメータと上記平凸レンズとの間に上
記アパーチャ板を上記位置決め部で位置規制して配設し
たことを特徴とするものである。

また、部品点数を削減しつつ上記の目的を達成するた
めに、上記アパーチャ板を、上記平凸レンズの光入射面
側に重ねて設けるとともに、上記平凸レンズを固定する
押さえ板ばねで形成するとよい。

［作用］ 請求項１のレーザ光走査装置では、アパーチャ板はコ
リメータから平凸レンズ側に離れて、このコリメータと
平凸レンズとの間に配設されている。そして、このアパ
ーチャ板は、位置決め部で位置規制されて設けられると
ともに、この板には予め角度を持ってスリットが形成さ
れている。この角度は、ポリゴンミラーに対して上下方
向に位置をずらせて設けられたミラーから上記ポリゴン
ミラーへのレーザ光の入射角度に等しくなっている。そ
のため、スリットを通ってから平凸レンズおよびミラー
を経由してポリゴンミラーの反射面に投影されるレーザ
光の投影像は、上記反射面の長辺と平行となるから、投
影像の調整を不要とできる。したがって、コリメータに
ついては、それを軸方向に移動させるピント調整を実施
すればよいとともに、その調整が投影像の向きに影響す
ることがない。

また、請求項２のレーザ光走査装置では、平凸レンズ
を固定する押さえ板ばねをアパーチャ板として利用した
から、格別にアパーチャ板を設ける必要がなく、部品点
数を削減できる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第一図から第６図を参照し
て説明する。

第1,2,4図中１は上面開放部が蓋２で覆われた装置本
体で、これはレーザビームプリンタの一部に装着されて
いる。装置本体１の一端壁1aの外部には配線基板３が配
置され、この基板３には第一図に示すようにレーザ光出
力素子としてのレーザダイオード４が取り付けられてい
る。

なお、５はスペーサ６を介して配線基板３にねじ止め
された放熱箱で、これはレーザダイオード４を収納して
いるとともに、伝熱板７を介してレーザダイオード４に
接続されている。それにより、レーザダイオード４の温
度上昇を抑制して、その出力特性の変化を少なくするよ
うになつている。配線基盤３にはレーザダイオード４の
周辺回路部品、つまりレーザダイオード４のゲイン調整
用その他の制御用回路部品など（図示しない）か取付け
られている。

装置本体１の上記一端壁1aには、印字の書き始め位置
を検出するための光検知素子としてのフォトダイオード
８が取付けられている。このダイオード８は第３図に示
すように、装置本体１の一端壁1aに形成された取付溝９
に嵌合して設けられ、その受光面は装置本体１内に臨ん
でいる。

装置本体１内には第1,2図に示すようにモータ10が配
設され、このモータ10の回転軸にはポリゴンミラー11が
取り付けられている。このミラー11は例えば平たい六角
形状をなすもので、六つの各面は夫々反射面11aをなし
ている。

装置本体１内には、ポリゴンミラー11に対する入射光
学系をなす複数の光学部材、つまり、コリメータ12、ア
パーチャ板13、平凸レンズ14、および第一ミラー15が、
この記載順に上記レーザ光出力素子４から出射されたレ
ーザ光の光軸状に夫々配設されている。

第１図に示すように上記一側壁1aにはこれを貫通して
鏡筒押さえ16が取付けられており、その中央部のガイド
穴17にはコリメータ12が軸方向に沿って移動可能に挿入
されている。コリメータ12は円筒状の鏡筒内にレンズを
収納してなるものであり、鏡筒の先端部には周方向に連
続する環状の調整溝18が形成されている。この溝18に
は、図示しない調整工具の先端部が挿入されて、この工
具を介してコリメータ12を軸方向に移動させることがで
き、それによってレーザ光のピント調整ができるように
なっている。

アパーチャ板13は、コリメータ12から平凸レンズ14側
に離れて、これらコリメータ12と平凸レンズ14との間に
設けられている。このアパーチャ板13は本実施例の場合
平凸レンズ14の光入射面側などに重なって、このレンズ
14を装置本体１に固定する押さえ板ばねで形成されてい
る。

すなわち、第５図に示すように板ばねからなるアパー
チャ板13は、平凸レンズ14の光入射面側を覆う遮光部13
aの一端に、平凸レンズ14の上面（ただし、第５図にお
いて）に重なる一対の押さえ片13bを折り曲げるととも
に、他端に水平状の取付け部13cを直角に折り曲げて形
成されている。これとともに、遮光部13aに水平面に対
して予め角度θをもって傾けられたスリット19を設け
て、アパーチャ板13は形成されている。

スリット13の角度θは、ポリゴンミラー11と第１ミラ
ー15とが上下方向にずれて設けられている関係で、第１
ミラー15からポリゴンミラー11に入射されるレーザ光の
入射角度（第９図中のθと同じ）に対応して定められて
いる。上記入射角度とスリット13の角度θとは等しく、
水平面またはポリゴンミラー11の反射面に垂直な平面に
対して３〜４゜に定められている。もちろん、この角度
θは、上記入射光学系の光学設計によって異なるもので
あることは言うまでもない。

アパーチャ板13は装置本体１に対して次のようにして
取り付けられている。つまり、装置本体１には第４図に
示すようにコリメータ12から平凸レンズ14側に離れた位
置において位置決め部20が設けられている。位置決め部
20は、本実施例の場合上記取り付け部13cが丁度嵌合す
る凹部で形成され、この凹部を形取る段部に取付け部13
cの各縁が係合されるようになっている。そして、取付
け部13cを位置決め部20に嵌合させた状態（したがっ
て、アパーチャ板13は所定の位置に位置規制される。）
で、この取付部13cを通って装置本体１のねじ穴21に止
めねじ22を螺合することにより、アパーチャ板13は装置
本体１に取り付けられている。

平凸レンズ（シリンドリカルレンズ）14は装置本体１
に設けたレンズ受け部23（第４図参照）に載置されて、
上記アパーチャ板13を介して固定されている。また、上
記第１ミラー15も装置本体１に設けられたミラー受け部
24（第４図参照）に嵌合されて、板ばね25を介して取付
けられている。この第１ミラー15は第２図に示すように
ポリゴンミラー11に対して少し下側にずれて設けられて
いる。このミラー15は、レーザダイオード４から出射さ
れたレーザ光を反射させて、ポリゴンミラー11の反射面
11aに入射させるために傾斜して設けられている。

上記第１ミラー15を挟んでポリゴンミラー11と対向す
る装置本体１の側壁1bの内面には、ポリゴンミラー11か
らの反射レーザ光が入射する第２ミラー26が取付けられ
ている。装置本体１内の上記側壁1bと対向する側壁1cの
内面には、第２ミラー26からのレーザ光が入射する第３
ミラー27が取り付けられている。また、装置本体１の内
部には、第３ミラー27の下方に位置して第３ミラー27で
反射されたレーザ光が通過する補正レンズ28が設けられ
ている。第２ミラー26、第３ミラー27、及び補正レンズ
28は、ポリゴンミラー11からの出射光学系をなしてい
る。

装置本体１の下方には、レーザビームプリンタの一部
をなす感光体の一例である感光ドラム29が配置されてお
り、この感光ドラム29の表面にスポット光となったレー
ザ光が補正レンズ28を通って入射されるようになってい
る。

また、装置本体１内にはポリゴンミラー11を間におい
て上記一端壁1aと対向する他端壁1dの内面において検出
用ミラー30が取付けられている。このミラー30は、第２
ミラー26およびフォトダイオード８の夫々と対向すると
ともに、このミラー19で反射されてフォトダイオード８
に至る光路（つまり、フォトダイオード８に対する入射
光路）がレーザダイオード４から第１ミラー15に至るレ
ーザ光の光路と平行となるように設けられている。

以上の構成のレーザ光走査装置の使用時には、印字情
報に基づいてレーザ光が変調されてレーザダイオード４
から出射される。このレーザ光は、コリメータ12を通る
ことによって平行光とされ、次ぎにアパーチャ板13のス
リット19を通るから、副走査方向に偏平な長方形に整形
される。このようなスリツト19でのレーザ光の整形によ
って、最終的に感光体29上において欲しいレーザ光に絞
るにあたって、レーザ光の主走査および副走査の双方向
についてのレーザ光のサイズを、スリツト19以降の光学
系の設計に応じて決めることができる。すなわち、感光
体29の走査面上でのビームの大きさを調節することがで
きる。次ぎに、このレーザ光は、シリンドリカルレンズ
からなる平凸レンズ14に通されるから、このレンズ14に
より主走査・副走査方向に絞られ、全体形状が小さくな
って、主走査、副走査双方に所定の大きさを有した線状
のレーザ光となる。そして、このレーザ光は、第１ミラ
ー15に入射するから、この第１ミラー14で反射されて、
モータ10によって回転されているポリゴンミラー11の反
射面11aに入射角度θ（第９図参照）をもって入射され
る。

このようなポリゴンミラー11の反射面11aに対するレ
ーザ光の入射光学系により、ポリゴンミラー11の反射面
11aに投影されるレーザ光の投影像は、長方形をなす上
記反射面11aの長片と平行となる。

その理由は、アパーチャ板13がその取付け部13cを位
置決め部20で位置規制されて装置本体１に取付けられて
いるとともに、このアパーチャ板13に設けられたスリッ
ト19が、ポリゴンミラー11に対して下方向に位置をずら
せて設けられた第１ミラー14からポリゴンミラー11への
レーザ光の入射角度と同じ角度をもって形成されている
からである。

そして、ポリゴンミラー11の反射面11aで反射された
レーザ光は、第２ミラー26で反射される。その反射レー
ザ光の一部は検出用ミラー30に入射してフォトダイオー
ド８に向けて反射されて、このフォトダイオード８に入
射される。それにより、印字の書き始め位置が検出され
る。なお、この検出用の光路は第１図および第６図の実
戦の矢印で示す光路で示される。

このような書き始め位置の検出後には、ポリゴンミラ
ー11の同一反射面11aで反射されたレーザ光（第１図及
び第６図中２点連線で示す光路を参照）が、第２ミラー
26で反射されて第３ミラー27に入射され、ここで反射さ
れた後に、補正レンズ28を通る。この補正レンズ28を通
ることにより、レーザ光は主走査方向に縮められてスポ
ット光となる。そして、このレーザ光は感光ドラム29の
表面に到達して象を結ぶ。それによって、感光ドラム29
上へのレーザ光の走査が、所定の書き始め位置から実施
される。

以上のようにして、モータ10で回転されるポリゴンミ
ラー11の反射面11aの位置を変えて、各反射面11aごとに
感光ドラム29に対するレーザ光の走査が繰り返される。

そして、以上のような構成のレーザ光走査装置におい
ては、予め角度θをもって形成されたスリツト19を有し
たアパーチャ板13を、位置決め部20で位置規制して装置
本体１にねじ止めしたことによって、既述ののようにポ
リゴンミラー11の反射面11aに投影されるレーザ光の投
影像を、長方形をなす上記反射面11aの長片と平行にで
きるので、このような投影像を得るに当たって格別な調
整作業は必要がない。

そのため、このレーザ光走査装置で得られる感光ドラ
ム29の表面でのスポット光の調整をするに当たっては、
ピント調整をするだけでよい。このピント調整の手順
は、従来と同じであり、コリメータ12が有する調整溝18
に図示しない調整工具の先端部を挿入して、この工具を
介してコリメータ12を軸方向に移動させればよい。そし
て、この調整においてコリメータ12が多少周方向に回動
されることがあっても、そのことは上記反射面11aでの
投影像の向きに何等の影響も及ぼさない。

したがって、このレーザ光走査装置においては、調整
作業を容易に行うことができるものである。

また、この実施例の構成においては、平凸レンズ14を
固定する押さえ板ばねをアパーチャ板13として利用した
から、格別にアパーチャ板13を設ける必要がなく、部品
点数を削減できるという利点がある。

本発明は、上記一実施例に制約されない。例えば、第
７図に示すようにアパーチャ板13は、平凸レンズ14を固
定する押さえ板ばね31とは別に用意して、これをコリメ
ータ12から離してコリメータ12と平凸レンズ14との間に
位置決めして固定するようにしても差支えない。なお、
この実施例のその他の構成は一実施例と同じであり、こ
のような他の実施例においても本発明の所期の目的を達
成できる。

［発明の効果］ 本発明は上述の通り構成されているので、次ぎに記載
する効果を奏する。

請求項１のレーザ光走査装置においては、ポリゴンミ
ラーの長方形をなす各反射面に対し、コリメータにより
平行光とされたレーザ光をアパーチャ板のスリットを通
って副走査方向に偏平な長方形に整形されたレーザ光の
投影像が上記反射面の長辺と平行となるように、上記ス
リットを、レーザ光の上記ポリゴンミラーへの入射角度
に等しい角度を予め持たせて上記アパーチャ板に形成す
るとともに、上記コリメータから離れた位置に位置決め
部を設け、この位置決め部で上記アパーチャ板を位置規
制して、上記コリメータと上記スリットを通ったレーザ
光を絞る平凸レンズとの間に、上記アパーチャ板を配設
した構成により、ポリゴンミラーの反射面に投影される
レーザ光の投影像の調整を不要とでき、コリメータにつ
いてはこれを軸方向で移動せるピント調整を実施すれば
よいとともに、その調整が上記投影像の向きに影響する
ことはない。したがって、調整作業を容易化できる。

請求項２のレーザ光走査装置においては、上記アパー
チャ板を、上記平凸レンズの光入射面側に重なって設け
られ、上記平凸レンズを固定する押さえ板ばねで形成し
た構成により、格別にアパーチャ板を設ける必要がなく
なり、部品点数を削減しつつ、調整作業を容易化でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は
蓋を取り除いた装置を一部断面して示す平面図、第２図
は第１図中II−II線に沿う装置全体の断面図、第３図は
フォトダイオードとその取付け部分を示す斜視図、第４
図はポリゴンミラーに対する入射光学系の構造を示す分
解斜視図、第５図はアパーチャ板と平凸レンズを示す斜
視図、第６図は装置全体のレーザ光の光路を示す図であ
る。 第７図は本発明の他の実施例の要部の構成を示す図であ
る。 第８図から第13図は従来例を示し、第８図は装置全体の
レーザ光の光路を示す図、第９図はポリゴンミラーに対
するレーザ光の入射状況を示す図、第10図はコリメータ
回りの断面図、第11図はアパーチャ板と平凸レンズを示
す斜視図、第12図はポリゴンミラーに対する正しい投影
像を示す図、第13図はポリゴンミラーに対する正しくな
い投影像を示す図である。 ４……レーザダイオード（レーザ光出力素子）、11……
ポリゴンミラー、11a……反射面、12……コリメータ、1
3……アパーチャ板、14……平凸レンズ、15……ミラ
ー、19……スリット、20……位置決め部、29……感光体

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光出力素子と、この素子から出射さ
   れたレーザ光の光軸上に配設され上記レーザ光を平行光
   とするコリメータと、上記光軸上に配設され上記コリメ
   ータを通ったレーザ光を副走査方向に偏平な長方形に整
   形するスリットを有したアパーチャ板と、上記光軸上に
   配設され上記スリットを通ったレーザ光を絞る平凸レン
   ズと、上記光軸上に配設され上記平凸レンズを通ったレ
   ーザ光が入射されるミラーと、上記ミラーに対して上下
   方向に位置をずらして配設されるポリゴンミラーとを具
   備し、上記ポリゴンミラーの長方形をなす各反射面に垂
   直な平面に対して上記ミラーと上記ポリゴンミラーとの
   上記上下方向の位置ずれに応じた斜めの入射角度をもっ
   て前記ミラーから上記反射面に入射されるレーザ光を、
   上記ポリゴンミラーの回転により上記反射面で反射させ
   るとともに、このレーザ光を、上記ポリゴンミラーから
   感光体間に設けた出射光学系により主走査方向に縮め
   て、上記感光体上に走査するようにしたレーザ光走査装
   置において、 上記スリットを通って偏平な長方形に整形されたレーザ
   光の上記反射面に対する線状の投影像が、上記反射面の
   長辺と平行となるように、上記スリットに上記ミラーか
   ら上記ポリゴンミラーへの上記入射角度に等しい角度を
   予め持たせて上記スリットを上記アパーチャ板に形成す
   るとともに、上記コリメータから上記平凸レンズ側に離
   れた位置に位置決め部を設け、上記コリメータと上記平
   凸レンズとの間に上記アパーチャ板を上記位置決め部で
   位置規制して配設したことを特徴とするレーザ光走査装
   置。
2. 【請求項２】上記アパーチャ板が上記平凸レンズの光入
   射面側に重なって設けられ、上記平凸レンズを固定する
   押さえ板ばねであることを特長とする請求項１に記載の
   レーザ光走査装置。