JP3092155B2 - 光走査光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光走査光学系に関し、特に画像情報に基づい
て光変調された光源からの光ビームを回転多面鏡やガル
バノミラー等の光偏向器を介して結像手段により記録媒
体面である被走査面上に導光し該被走査面を光走査する
ことにより文字や情報等を記録するようにした例えばレ
ーザービームプリンタ（LBP）やレーザ複写機等の装置
に好適な光走査光学系に関するものである。

（従来の技術） 従来よりレーザービームプリンタ（LBP）等の画像形
成用の光走査光学系に於いては回転多面鏡等より成る光
偏向器の各反射面で反射された光源からのレーザ光束を
ｆ−θ特性等を有する結像手段により被走査面上に導光
して該被走査面を光走査する様にしている。

この様な光走査光学系に於いて該光走査光学系の一部
を構成する結像手段（結像レンズ）は１枚〜数枚のガラ
ス材等から成るレンズで構成されているものが多い。

一般にそれらの結像レンズはレーザ光束の走査方向、
即ち主走査方向で被走査面中央に相当する結像レンズの
光軸に対して略対称な形状より成っている。即ち該光軸
からレンズの各端部までの長さが略同等の形成より成っ
ている。

尚、ここで光軸とは各レンズ面の曲率中心を連らねて
できる直線のことを意味する。

又結像レンズは例えば被走査面上に書込み走査用のレ
ーザ光束を通過させる場合には、そのレンズ部の少なく
とも一方の端部に被走査面上の走査開始位置を調整する
為の書込み同期信号検知用のレーザ光束が通過する領域
を確保している。

第５図はこの様な結像レンズを用いた従来の光走査光
学系の要部平面図である。

同図に於いて光源としての半導体レーザ及びコリメー
タレンズ等を有するレーザユニット51から発光された光
変調を受けたレーザ光束は回転多面鏡等から成る光偏向
器52の反射面によって反射される。

そして反射されたレーザ光束はｆ−θ特性を有する結
像手段（結像レンズ）50によって被走査面である感光体
ドラム55面に導光され、光偏向器52を矢印Ａ方向に回転
させることによって感光体ドラム55面上を光走査してい
る。

このとき感光体ドラム55面上を光走査する前に該感光
体ドラム55面上の走査開始位置を調整する為に光偏向器
52で反射されたレーザ光束の一部を結像レンズ50の走査
用のレーザ光束が通過する領域以外の領域を通過させBD
（Beam Detect）ミラー56により反射させて走査開始位
置検出用の受光素子57に導光させている。

そして受光素子57からの出力信号を利用して感光体ド
ラム55面上への画像記録の走査開始位置を調整してい
る。

又、同図に於いて結像レンズ50を構成する走査用の２
つのレンズ53、54は前述した如く主走査方向に関して該
結像レンズ50の光軸ｌに対して略対称な形状であって、
即ち該光軸ｌから各々のレンズの各端部までの長さを略
等しくなるように形成している。

（発明が解決しようとする問題点） 第５図に示した従来の光走査光学系に於ける結像レン
ズ50は、その一方の端部に感光体ドラム面上の走査開始
位置を検出する為の書込み同期信号検知用のレーザ光束
60が通過可能となる様にある程度の領域（レンズ部）を
設けて形成している。

しかしながら結像レンズ50の他方の端部は書込み同期
信号検知用のレーザ光束60が存在しないにもかかわらず
光軸ｌに対して反対側と同様なレンズ形状より成ってい
る。

即ち光軸ｌに対して該光軸ｌから結像レンズの各端部
までの長さが略等しくなる様に形成している。

その為この様な結像レンズ（結像手段）を用いた従来
の光走査光学系に於いては次に示す欠点があった。

（イ）結像手段を構成するレンズのレンズ形状が大きく
なりレンズ取付部もレンズの大きさに比例して占有面積
が広くなってくる為レンズ系全体が大型化になる。

（ロ）使用するレンズ材料が多くなる。

本発明は上記の欠点を解決する為に光走査光学系の一
部を構成する結像手段のレンズを適切に形成することに
より、使用する光学部材を減少させレンズ系全体のコン
パクト化を図った光走査光学系の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光走査光学系は、光源からのレーザ光束を偏
向手段で偏向反射させた後、結像手段を介して被走査面
上に導光し、該被走査面上を光走査する光走査光学系に
おいて、該偏向手段で偏向反射されたレーザ光束を結像
手段を通過させ、受光素子に導光し、該受光素子からの
出力を利用して被走査面上の書き込み同期信号を得てお
り、該結像手段は主走査方向において光軸から書き込み
同期信号用のレーザ光束が通過する側の該結像手段の端
部までの長さが、光軸から書き込み走査終了時のレーザ
光束が通過する側の該結像手段の端部までの長さより長
くなるように光軸に対して非対称な形状より構成してい
ることを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の光走査光学系の第１実施例の要部平
面図である。

同図に於いて１はレーザユニットであり光源としての
半導体レーザ及びコリメータレンズ等を有している。２
は偏向手段であり、ポリゴンミラーより成っており矢印
Ａ方向に不図示の駆動手段により一定速度で回転してい
る。

20は本発明の特徴とする結像手段であり球面レンズ３
のトーリック面を有するトーリックレンズ４との２枚の
レンズより構成されており、例えばプラスチックモール
ド品やガラスモールド品等の材料より形成されている。

本実施例に於いての球面レンズ３とトーリックレンズ
４の形状は後述する様に主走査方向に関して結像手段20
の光軸ｌに対して不要の部品を削除した非対称な形状よ
り成っている。

５は被走査媒体としての感光体ドラム、６はBDミラー
であり感光体ドラム５面上の走査開始位置を調整する為
の書込み同期信号検知用のレーザ光束10を受光素子７側
へ反射させている。

８、９、10は各々ポリゴンミラー２の反射面で反射さ
れたレーザユニット１からのレーザ光束であり、このう
ちレーザ光束８は感光体ドラム５面の書込み走査開始時
の光束、レーザ光束９は感光体ドラム５面上での１ライ
ン書込み走査終了時の光束、レーザ光束10は書込み走査
開始前の走査開始位置を調整する為に用いられる光束で
ある。

本実施例に於いてはこの様な構成によりレーザユニッ
ト１から発光された光変調を受けたレーザ光束をポリゴ
ンミラー２の反射面によって反射させている。

そして反射されたレーザ光束は結像手段20によりｆ−
θ特性やポリゴンミラー２の反射面による倒れ補正等の
光学的作用を受けながら被走査面である感光体ドラム５
面上に導光される。そしてポリゴンミラー２を矢印Ａ方
向に回転させることによって感光体ドラム５面上を光走
査している。

このとき感光体ドラム５面上を光走査する前に該感光
体ドラム５面上の走査開始位置を調整する為にポリゴン
ミラー２で反射されたレーザ光束の一部をBDミラー６で
反射させて走査開始位置検出用の受光素子７に導光して
いる。そして受光素子７からの出力信号を利用して感光
体ドラム５面上への画像記録の走査開始位置を調整して
いる。

次に本発明に係る結像手段20を構成する球面レンズ３
とトーリックレンズ４の形状について第２図を用いて説
明する。

第２図は第１図に示した結像手段20の拡大説明図であ
る。

同図に示す様に結像手段20を構成する球面レンズ３と
トーリックレンズ４の各々のレンズ形状は主走査方向に
関して光軸ｌに対して非対称な形状より成っている。

即ち被走査媒体への書込み用のレーザ光束を通過さ
せ、しかも書込み同期信号検知用のレーザ光束10も同様
に通過できるように結像手段20の形状を構成している。

一方結像手段20を構成する２つのレンズ３、４の書込
み走査終了時のレーザ光束９が通過する側に於いては書
込み走査用のレーザ光束のみが通過できる領域（レンズ
部）となるように、それらの形状を構成している。つま
り、光ビーム走査方向に対してレーザ走査域中央にある
レンズ光軸よりレーザを走査させるレンズ端部までの長
さが異なっている。

この様に本実施例では光軸ｌに対して書込み同期信号
検知用のレーザ光束10が通過する側（図面上光軸ｌに対
して左側）の光軸ｌからレンズの端部までの長さ（図中
ａ及びｃ）は書込み走査終了時のレーザ光束９が通過す
る側（図面上光軸ｌに対して右側）の光軸ｌからレンズ
の端部までの長さ（図中ｂ及びｄ）より長くなる様に形
成している。

従ってトーリックレンズ４では光軸ｌから各端部まで
の長さの関係をａ＞ｂ、又球面レンズ３では光軸ｌから
各端部までの長さの関係をｃ＞ｄとなる様にしている。

本実施例に於いては結像手段20を構成する球面レンズ
３とトーリックレンズ４の各々のレンズのレンズ形状を
前述の如く特定することにより光走査用のレーザ光束及
び書込み同期信号検知用のレーザ光束が最低限通過でき
る範囲を確保しつつ必要以上にレンズ有効通過を取らず
レンズ有効径を最小限に抑えている。

これにより球面レンズ３とトーリックレンズ４の２つ
のレンズの体積を小さくさせると共にレンズ取付部もそ
れに応じて小さくすることができ、材料的なコストメリ
ットを図りレンズ系全体のコンパクト化を図っている。

又本実施例に於いては球面レンズ３とトーリックレン
ズ４の双方のレンズ形状を主走査方向に関して光軸に対
して非対称にして結像手段20を構成しているが、球面レ
ンズ３とトーリックレンズ４の２つのレンズのうちどち
らか一方のレンズのみを光軸に対して非対称にして結像
手段20を構成しても良い。

本実施例では結像手段20を２枚のレンズより構成した
場合を示したが結像手段として１枚又は３枚以上のレン
ズで構成した場合も本実施例と同様にそのときの設計仕
様に合わせて本発明を適用すれば良い。

第３図は本発明の光走査光学系の第２実施例の要部平
面図である。

同図に於いて第１図に示した要素と同一要素には同符
番を付している。11は偏向手段としての往復振動するガ
ルバノミラーであり、コリメートされたレーザユニット
１からのレーザ光束を反射偏向させている。

30は本発明の特徴とする結像手段であり、所定形状の
球面レンズ33とトーリックレンズ34との２枚のレンズよ
り構成されている。

本実施例に於いても前述の実施例と同様に球面レンズ
33とトーリックレンズ34の２つのレンズのレンズ形状を
主走査方向に関して結像手段30の光軸ｌに対して非対称
になるように形成している。

即ち光軸ｌに対して書込み同期信号検知用のレーザ光
束10が通過する側の光軸ｌからレンズの端部までの長さ
が書込み走査終了時のレーザ光束９が通過する側の光軸
ｌからレンズの端部までの長さに比べて長くなる様に各
々球面レンズ33とトーリックレンズ34の形状を特定して
いる。

この様に本実施例に於いては前述の第１実施例と同様
に結像手段の各レンズの形状を設定することにより必要
以上にレンズ有効通過部を取らずレンズ有効径を最小限
に抑えている。

これにより球面レンズ33とトーリックレンズ34の有効
レンズ部の体積を減少させると共に使用材料の削減、そ
してレンズ取付部の占有面積の削減を図っている。

この様に本実施例に於いては偏向手段としてガルバノ
ミラー11を用いて光走査光学系を構成しても前述の第１
実施例と同様な効果を得ている。

尚、偏向手段として前述したポリゴンミラーやガルバ
ノミラーの如くある軸を中心として回転又は回動する偏
向ミラー面を有する光偏向器の他に例えば回折格子を円
板状に配置して回転により光偏向するホログラム素子を
用いた場合も前述の実施例と同様な効果を得ることがで
きる。

第４図は本発明の第３実施例の一要素である結像手段
の拡大説明図である。

本実施例に於いては前述した第１実施例を前提とする
ものの中で結像手段20を構成する各々のレンズの位置決
めに関するものである。

同図に於いて第１図に示した要素と同一要素には同符
番を付している。同図に於いて17、18は各々位置決め部
材であり、前述した所定形状の球面レンズ３とトーリッ
クレンズ４の一方の端部に当接して取り付けられてい
る。

本実施例に於いては球面レンズ３とトーリックレンズ
４の２つのレンズを所定のレンズ取付位置に取り付ける
際に位置決め部材17は球面レンズ３の一方の端部に当接
させレーザ走査方向（主走査方向）での位置決め作用を
行い、又位置決め部材18はトーリックレンズ４の一方の
端部に当接させ球面レンズ３と同様に主走査方向での位
置決め作用を行っている。

この様に本実施例に於いては結像手段を構成する所定
形状の球面レンズとトーリックレンズの２つのレンズを
所定の位置に取り付ける際、主走査方向に対して各々の
レンズのレンズ端部の少なくとも一方を位置決め部材と
当接させて主走査方向での位置決めを効果的に行ってい
る。

これにより書込み走査用のレーザ光束と書込み同期信
号検知用のレーザ光束を主走査方向に関してレンズ端部
の限界まで近よらせることができ、かつそれらレンズ部
材を取り付ける際のレンズ取付誤差量も小さくすること
ができるのでレンズ系全体の小型化を効果的に図ること
が出来る。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如く光走査光学系を構成する結
像手段の少なくとも１つのレンズを主走査方向に関して
該結像手段の光軸に対して非対称な形状となるように形
成することにより、被走査媒体への書込み走査用のレー
ザ光束と書込み同期信号検知用のレーザ光束が通過可能
な範囲を最小限に抑えて前記レンズを形成することがで
きるのでレンズ部材を減少させることができ、これによ
りレンズ系全体の小型化が図れコンパクトな光走査光学
系を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１、第３図は各々本発明の光走査光学系の第１、第２
実施例の要部平面図、第２図は第１図に示した結像手段
の拡大説明図、第４図は本発明の第３実施例の一要素で
ある結像手段の拡大説明図、第５図は従来の光走査光学
系の要部平面図である。 図中、１はレーザユニット、２はポリゴンミラー、３、
33は球面レンズ、４、34はトーリックレンズ、20、30は
結像手段、５は感光体ドラム、６はBDミラー、７は受光
素子、８、９、10はレーザ光束、11はガルバノミラー、
ｌは光軸、17、18は位置決め部材、である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からのレーザ光束を偏向手段で偏向反
   射させた後、結像手段を介して被走査面上に導光し、該
   被走査面上を光走査する光走査光学系において、該偏向
   手段で偏向反射されたレーザ光束を結像手段を通過さ
   せ、受光素子に導光し、該受光素子からの出力を利用し
   て被走査面上の書き込み同期信号を得ており、該結像手
   段は主走査方向において光軸から書き込み同期信号用の
   レーザ光束が通過する側の該結像手段の端部までの長さ
   が、光軸から書き込み走査終了時のレーザ光束が通過す
   る側の該結像手段の端部までの長さより長くなるように
   光軸に対して非対称な形状より構成していることを特徴
   とする光走査光学系。
2. 【請求項２】前記結像手段を構成する少なくとも１つの
   レンズは少なくとも一方のレンズ端部が支持部材に当接
   して取り付けられていることを特徴とする請求項１記載
   の光走査光学系。