JP3235733B2 - レーザビーム走査光学系 - Google Patents

レーザビーム走査光学系

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JP3235733B2 JP30180591A JP30180591A JP3235733B2 JP 3235733 B2 JP3235733 B2 JP 3235733B2 JP 30180591 A JP30180591 A JP 30180591A JP 30180591 A JP30180591 A JP 30180591A JP 3235733 B2 JP3235733 B2 JP 3235733B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビーム走査光学
系、特にレーザビームプリンタやファクシミリ等に用い
られるレーザビーム走査光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的なレーザビーム走査光学系では、
半導体レーザから発生されたレーザビームがコリメータ
レンズで平行光にされた後、シリンドリカルレンズを介
してポリゴンミラーの偏向面上に線状に収束される。ポ
リゴンミラーで偏向されたレーザビームは、結像光学系
を通過して感光体ドラムに集光される。例えば、特開昭
61−28919は、光軸に対して所定の角度をもって
ポリゴンミラーにレーザビームを入射させるレーザビー
ム走査光学系を開示している。この公報開示のレーザビ
ーム走査光学系では、ポリゴンミラーの偏向面と感光体
ドラムの受光面とが共役関係となるように結像光学系が
設けられているため、ポリゴンミラーの面倒れに対する
補正を行える。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示されたレーザビーム走査光学系では、ポリゴン
ミラーの回転軸から各偏向面までの距離の誤差(面の出
入り)についての対応策が講じられていない。光軸に対
して斜めにレーザビームを入射させる場合、ポリゴンミ
ラーに面の出入りがあると、感光体ドラムのレーザビー
ムの照射位置にずれが生じ、画像上に周期的にピッチム
ラが発生してしまう。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第1及び第2のレーザービームを発生す
るレーザビーム発生源と、このレーザビーム発生源から
発生された第1及び第2のレーザビームを走査方向に偏
向する偏向器と、前記走査方向と直交する方向について
前記偏向器の偏向面とレーザビームで走査される受光面
とが共役関係となるように設けられた結像光学系とを備
え、レーザビームが光軸に対して所定の角度で前記偏向
器の偏向面に入射されるレーザビーム走査光学系におい
て、光軸に対して第1及び第2のレーザビームが前記偏
向器に入射する入射角をそれぞれθa,θb、前記結像
光学系の前記走査方向と直交する方向の倍率をβ、受光
面を走査するレーザビームの走査方向と直交する方向の
走査線間隔をPi、前記偏向器に入射する第1及び第2
のレーザビームの走査方向と直交する方向の収束角をそ
れぞれψa,ψbとすると、 |β*tanθa|≦(5/3)*Pi |β*tanθb|≦(5/3)*Pi |θa|+|θb|≧|ψa|+|ψb| の関係を満足することを特徴とする。
【0005】
【作用】光軸に対して第1及び第2のレーザビームが偏
向器に入射する入射角をそれぞれθa,θb、結像光学
系の走査方向と直交する方向の倍率をβ、受光面を走査
するレーザビームの走査方向と直交する方向の走査線間
隔をPiとすると、 |β*tanθa|≦(5/3)*Pi |β*tanθb|≦(5/3)*Pi の関係を満足させることにより、偏向器の面の出入りに
よって画像上に周期的に生じるピッチムラを抑える。更
に、前記偏向器に入射する第1及び第2のレーザビーム
の走査方向と直交する方向の収束角をそれぞれψa,ψ
bとすると、 |θa|+|θb|≧|ψa|+|ψb| の関係を満足させることにより、第1のレーザビームと
第2のレーザビームとを受光面上で良好に分離する。
【0006】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
1は、本実施例におけるレーザビーム走査光学系の斜視
図である。図2は、図1のレーザビーム走査光学系にお
ける副走査方向からみた構成及び光路を模式的に示す図
である。図3は、図1のレーザビーム走査光学系におけ
る副走査方向の光路図である。この光学系は、2つの半
導体レーザ1a,1bを備えている。これらの半導体レ
ーザ1a,1bから発生されたレーザビーム20a,2
0bは、感光体ドラム6上の異なる位置に入射される。
尚、本実施例において、ポリゴンミラー3の回転によっ
て感光体ドラム6が、走査される方向を主走査方向と
し、主走査方向と垂直に交わる方向を副走査方向とす
る。
【0007】半導体レーザ1aから発生されたレーザビ
ーム20aは、コリメータレンズ10a、第1シリンド
リカルレンズ11aを通過する。コリメータレンズ10
aはレーザビーム20aを平行光にする。第1シリンド
リカルレンズ11aは、副走査方向にパワーをもち、コ
リメータレンズ10aにより平行光にされたレーザビー
ム20aをポリゴンミラー3の偏向面近傍で副走査方向
について集光する。シリンドリカルレンズ11aを通過
したレーザビーム20aは、ポリゴンミラー3で偏向さ
れ、トーリックfθレンズ12に向かう。トーリックf
θレンズ12は、主走査方向と副走査方向に異なるパワ
ーをもち、レーザビームによって感光体ドラム6上を一
定速度で走査するように導く。トーリックfθレンズ1
2を通過したレーザビーム20aは、第1折り返しミラ
ー4a、副走査方向にのみパワーを有する第2シリンド
リカルレンズ13a、及び第2折り返しミラー5aを介
して感光体ドラム6に到達する。
【0008】一方、半導体レーザ1bから発生されたレ
ーザビーム20bは、レーザビーム20aと同様に、コ
リメータレンズ10bで平行光にされ、第3シリンドリ
カルレンズ11bでポリゴンミラー3の偏向面近傍にお
いて副走査方向について集光される。第3シリンドリカ
ルレンズ11bを通過したレーザビーム20bは、合成
ミラー2で反射されることによりレーザビーム20aと
主走査方向の位置を一致された後、ポリゴンミラー3の
偏向面に向かう。レーザビーム20aが偏向されるポリ
ゴンミラー3の偏向面とレーザビーム20bが偏向され
るポリゴンミラー3の偏向面は同一面である。ポリゴン
ミラー3で偏向されたレーザビーム20bは、トーリッ
クfθレンズ12を通過し、第3折り返しミラー4b及
び第4折り返しミラー5bで反射される。第4折り返し
ミラー5bで反射されたレーザビーム20bは、副走査
方向にのみパワーを有する第4シリンドリカルレンズ1
3bを通過して感光体ドラム6に到達する。
【0009】図3に示すように、レーザビーム20a
は、第1シリンドリカルレンズ11aを通過する際、光
軸より上方を通過し、光軸に対して上方から所定の角度
でポリゴンミラー3へ入射する。ポリゴンミラー3で偏
向されたレーザビーム20aは、トーリックfθレンズ
12、第2シリンドリカルレンズ13aにおいて、光軸
より下方を通過する。一方、レーザビーム20bは、第
3シリンドリカルレンズ11bにおいて、光軸よりも下
方を通過し、光軸に対して下方から所定の角度でポリゴ
ンミラー3へ入射する。ポリゴンミラー3で偏向された
レーザビーム20bは、トーリックfθレンズ12、第
4シリンドリカルレンズ13bにおいて光軸より上方を
通過する。
【0010】感光体ドラム6上への各レーザビーム20
a,20bの到達位置を異ならせるために、レーザビー
ム1bを反射する第3折り返しミラー4bは、光軸より
も上方に設けらる。レーザビーム1aは、光軸よりも下
方を通過するので、第3折り返しミラー4bに反射され
ることはなく、第1折り返しミラー4aによって反射さ
れる。以上のことから、各レーザビーム20a、20b
の感光体ドラム6上への到達位置は異なる。
【0011】また、ポリゴンミラー3の偏向面近傍と感
光体ドラム6上とは、これらの間に設けられた光学系に
関して互いに共役関係にある。これにより、ポリゴンミ
ラー3の偏向面の面倒れによる感光体ドラム6上での走
査点のずれを補正できる。
【0012】ポリゴンミラーにレーザビームを斜めから
入射させるレーザビーム走査光学系において、ポリゴン
ミラー3の回転軸から各偏向面までの距離に誤差があれ
ば(面の出入り)、感光体ドラム6上の走査線の位置が
偏向面毎に異なる。これにより、副走査方向の走査線の
間隔が一定でなくなってしまうため、副走査方向に露光
ムラを生じる。この露光ムラは、画像の濃度ムラの原因
となる。一般に、露光ムラが10%以下であれば、画質
上での問題を生じないとされている。そこで、副走査方
向における走査線の間隔をPi[mm]とすると、副走
査方向の走査間隔に生ずるずれの許容範囲は、(1/1
0)*Pi[mm]以下である。また、一般のポリゴン
ミラーの面の出入りの誤差量は、30[μm]程度であ
る。
【0013】図4は、ポリゴンミラー3に面の出入りが
ある場合の感光体ドラム6上での走査線のずれを説明す
るための図である。ポリゴンミラー3の偏向面1面に生
じた面の出入り量がα[mm]であれば、ポリゴンミラ
ー3が1回転して生じる面の出入り量は2α[mm]で
ある。また、面の出入り誤差による走査線のずれ量をΔ
とすると、 Δ=2αβtanθ で表される。但し、βは結像光学系L(トーリックfθ
レンズ、シリンドリカルレンズ)の副走査方向の倍率で
あり、θはレーザビームが結像光学系の光軸方向に対し
て前記走査方向と直交する方向に入射する入射角であ
る。よって、上記の条件より、 |Δ|≦(1/10)*Pi とするためには、 |2*0.03*β*tanθ|≦(1/10)*Pi[mm] |β*tanθ|≦(5/3)*Pi…………………………………………………… (1) を満足させなければならない。
【0014】図1から図3において説明した光学系の場
合、レーザビームが2本であるので、レーザビーム20
aについては、 |β*tanθa|≦(5/3)*Pi ………………………………………………( 2) レーザビーム20bについても同様に、 |β*tanθb|≦(5/3)*Pi ………………………………………………( 3) を満足させればよい。但し、θa、θbはそれぞれレー
ザビーム20a,20bが結像光学系の光軸方向に対し
て前記走査方向と直交する方向に入射する入射角であ
る。また、図2に示すように、ポリゴンミラー3に入射
するレーザビーム20a,20bの副走査方向における
収束角をψa,ψbとすると、レーザビーム20a,2
0bを良好に合成、分離させるための条件は、 (|θa|+|θb|)/2>(|ψa|+|ψb|)/2 ゆえに、 |θa|+|θb|>|ψa|+|ψb|…………………………………………( 4) となる。式(4)の条件を満足しない場合、どちらか一
方のレーザビームが、もう一方のレーザビームと重な
り、ゴーストの原因となる。
【0015】尚、本実施例では、2つの半導体レーザを
用いて説明したが、半導体レーザの数はいくつでも良
い。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、第1及び第2のレーザ
ビームが偏向器に入射する入射角θa,θbと、結像光
学系の走査方向と直交する方向の倍率βとが、受光面を
走査するレーザビームの走査方向と直交する方向におけ
る走査線の間隔に対して規定されることで、ポリゴンミ
ラーの面の出入りによって画像上に周期的に発生するピ
ッチムラを抑えることができる。更に、第1及び第2の
レーザビームの入射角θa,θbと、偏向器に入射する
第1及び第2のレーザビームの走査方向と直交する方向
の収束角ψa,ψbを規定することにより、第1のレー
ザービームと第2のレーザービームとを良好に分離で
き、ゴーストの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施例におけるレーザビーム走査光学系の
斜視図である。
【図2】 図1のレーザビーム走査光学系における副走
査方向からみた構成及び光路を模式的に示す図である。
【図3】 図1のレーザビーム走査光学系における副走
査方向の光路図である。
【図4】 ポリゴンミラー3に面の出入りがある場合の
感光体ドラム6上での走査線のずれを説明する図であ
る。
【符号の説明】
1a,1b 半導体レーザ 2 合成ミラー 3 ポリゴンミラー 4a 第1折り返しミラー 4b 第3折り返しミラー 5a 第2折り返しミラー 5b 第4折り返しミラー 6 感光体ドラム 10a,10b コリメータレンズ 11a 第1シリンドリカルレンズ 11b 第3シリンドリカルレンズ 12 トーリックfθレンズ 13a 第2シリンドリカルレンズ 13b 第4シリンドリカルレンズ 20a,20b レーザビーム ψa,ψb 収束角 θ、θa,θb 入射角 α 面の出入り量 Δ 面の出入り誤差による走査線のずれ量 L 結像光学系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 合議体 審判長 森 正幸 審判官 稲積 義登 審判官 町田 光信 (56)参考文献 特開 平3−2712(JP,A) 特開 昭63−214714(JP,A) 特開 平1−128034(JP,A) 実開 平1−64612(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2のレーザービームを発生す
    るレーザビーム発生源と、 このレーザビーム発生源から発生された第1及び第2の
    レーザビームを走査方向に偏向する偏向器と、 前記走査方向と直交する方向について前記偏向器の偏向
    面とレーザビームで走査される受光面とが共役関係とな
    るように設けられた結像光学系とを備え、 レーザビームが光軸に対して所定の角度で前記偏向器の
    偏向面に入射されるレーザビーム走査光学系において、 光軸に対して第1及び第2のレーザビームが前記偏向器
    に入射する入射角をそれぞれθa,θb、前記結像光学
    系の前記走査方向と直交する方向の倍率をβ、受光面を
    走査するレーザビームの走査方向と直交する方向の走査
    線間隔をPi、前記偏向器に入射する第1及び第2のレ
    ーザビームの走査方向と直交する方向の収束角をそれぞ
    れψa,ψbとすると、 |β*tanθa|≦(5/3)*Pi |β*tanθb|≦(5/3)*Pi |θa|+|θb|≧|ψa|+|ψb| の関係を満足するレーザビーム走査光学系。
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