JP3331856B2 - レーザ光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、デジタル複写機などに用いられる感光ドラムにレ
ーザ光を走査結像する走査光学系に係るレーザ光走査装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザビームプリンタ（ＬＢ
Ｐ）、デジタル複写機などに用いられるレーザ光走査装
置は、以下の３点に留意して設計されている。 １．レーザ光偏向用ポリゴンミラーの面倒れを光学的に
補正するため、ｆ・θレンズの副走査方向屈折力によっ
て、レーザ光偏向用ポリゴンミラーの鏡面と感光ドラム
上の点を共役関係にする。 ２．レーザ光が走査する走査域全域において、像面湾曲
量をできるだけ小さくする。 ３．像点側ビームウエスト近傍で、所望のレーザビーム
径となる。 上記要求を簡便に実現するための手段には、非球面レン
ズとシリンドリカルミラーとから構成される光学系が広
く用いられている。

【０００３】図３は、従来技術におけるレーザ光の走査
光学系を説明するための図であり、図４は、従来技術に
おけるレーザ光の走査光学系の副走査方向の光路概略図
である。図３および図４において、光源３１、たとえ
ば、レーザダイオードからの光束は、コリメーターレン
ズ３２、シリンドリカルレンズ３３、ミラー３３′を介
してレーザ光偏向用ポリゴンミラー３４に入射する。レ
ーザ光偏向用ポリゴンミラー３４によって走査される光
束は、プラスチック製ｆ・θレンズ３５によって、図示
されていない感光ドラムに等速度で走査させる。また、
上記光束は、プラスチック製ｆ・θレンズ３５と次のシ
リンドリカルミラー３６とによって副走査方向の共役関
係を実現している。さらに、上記光束は、折り返しミラ
ー３７によって、図示されていない感光ドラムの所定位
置を走査する。そして、上記走査光学系は、上記のよう
な構成とすることで、レーザ光偏向用ポリゴンミラー３
４における鏡面の面倒れによる走査ピッチむらを補正し
ている。なお、上記走査光学系の詳細は、たとえば、特
開平１−１０１５１０号公報に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、ＬＢＰ、デジタ
ル複写機などのコストダウン要求に対応するために、レ
ーザ光走査装置に用いられる光学部品のプラスチック化
が進んでいる。中でも、従来のガラス製ｆ・θレンズ
は、高精度研磨加工が要求されるため、プラスチック化
によるコストダウンの効果が大きくなる。このようなプ
ラスチックレンズの成形は、光学面形状を高精度にする
ため、射出圧縮成形法が広く用いられている。また、上
記射出圧縮成形法は、最近の精密加工技術の進歩によ
り、３次元自由曲面を高精度に加工できるようになった
ため、射出圧縮成形機における入れ子を非球面形状とす
ることによって、非球面レンズを安価に製造できるよう
になった。そして、上記射出圧縮成形法によって作製さ
れたプラスチックレンズは、ガラスにはない特長を持っ
ている。

【０００５】ところが、射出圧縮成形法によるプラスチ
ックレンズの加工は、成形時の圧縮応力がプラスチック
レンズの内部に残留し、プラスチックレンズ内部の歪み
となって光学特性を変化させてしまうという問題を有す
る。特に、射出圧縮成形によって作製されたプラスチッ
クレンズは、副走査方向において、レーザ光偏向用ポリ
ゴンミラー鏡面と感光ドラム面が共役関係にあることか
ら、プラスチックレンズの内部に歪みの影響を受けやす
く、感光ドラム上でのビーム径異常や共役関係の崩れに
よるｗｏｂｂｌｅ不良の発生といった問題を有する。従
来、プラスチックレンズは、その形状精度を維持しつ
つ、内部歪みの発生を最小に押さえる射出圧縮成形の条
件を見出すことで対応してきたが、プラスチックレンズ
における形状の複雑化、プラスチックレンズの薄肉化に
よって最適条件を見出すことが非常に困難になってい
る。本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するもの
で、プラスチックレンズにおける内部歪みの影響が感光
ドラム上でのビーム径に現れない走査光学系を提供し、
これによってプラスチック製ｆ・θレンズの製造をより
簡易にしたレーザ光走査装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のレーザ光走査装置は、レーザ光偏向用ポリ
ゴンミラーと、主走査方向結像および等速走査用プラス
チック製ｆ・θレンズと、副走査方向結像ミラーとを有
し、上記主走査方向結像および等速走査用プラスチック
製ｆ・θレンズは、副走査方向の曲率を持たないことを
特徴とする。また、上記副走査方向結像ミラーの断面形
状は、レーザ光を副走査方向に収束させる非球面である
ことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、従来、副走査方向の共
役関係を実現するために主走査方向結像および等速走査
用プラスチック製ｆ・θレンズの屈折力と、シリンダー
状の反射鏡とによる反射を利用しているのに代えて、副
走査方向の共役関係をシリンダー状の副走査方向結像ミ
ラーによる反射で実現することにしたものである。すな
わち、本発明は、主走査方向結像および等速走査用プラ
スチック製ｆ・θレンズの副走査方向断面形状を直線と
して、主走査方向結像および等速走査用プラスチック製
ｆ・θレンズによる副走査方向の集光力をなくし、その
代わりに副走査方向結像ミラーに集光力を集中させると
いうものである。このとき、結像ミラーの形状は、円筒
面に限らず、軸対称あるいは非軸対称非球面形状を用い
てもよい。

【０００８】本発明における主走査方向結像および等速
走査用プラスチック製ｆ・θレンズは、副走査方向にお
いて、単なる平行透過板となり、集光力を持たない。し
たがって、上記主走査方向結像および等速走査用プラス
チック製ｆ・θレンズは、レンズ内部に屈折率変動等の
光学特性変化があっても、その変化による光線に及ぼす
影響がより少なくなる。副走査方向共役関係は、副走査
方向結像ミラーによって実現するため、副走査方向結像
ミラーをより高精度に成形する必要がある。しかし、本
発明の副走査方向結像ミラーは、内部の歪みが問題とな
らないため、射出圧縮成形機によって圧縮圧力を高める
ことにより高精度に成形できる。したがって、本発明に
おけるプラスチックレンズ内部歪みの影響は、感光ドラ
ム上でのビーム径に現れないレーザ光走査装置を提供す
る目的を達することができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例で、レーザ光の走
査光学系を説明するための図であり、図２は、本発明の
一実施例で、レーザ光の走査光学系の副走査方向の光路
概略図である。図１および図２において、たとえば、レ
ーザダイオードからなる光源１から発せられたレーザ光
は、コリメーターレンズ２、シリンドリカルレンズ３、
ミラー３′を経て副走査方向のみが収束され、レーザ光
偏向用ポリゴンミラー４の鏡面上で線状に結像する。レ
ーザ光偏向用ポリゴンミラー４の回転によって、偏向を
受けたレーザ光は、副走査方向に発散しながら主走査方
向結像および等速走査用プラスチック製ｆ・θレンズ５
に入射し、図示されていない感光ドラム上で等速走査す
るような屈折力を受ける。このとき、主走査方向結像お
よび等速走査用プラスチック製ｆ・θレンズ５の副走査
方向断面は、直線からなる平行透過板として、集光力を
なくした。

【００１０】このように、主走査方向結像および等速走
査用プラスチック製ｆ・θレンズ５の副走査方向断面が
直線であるため、レーザ光は、副走査方向に発散しなが
ら副走査方向結像ミラー６に入射する。また、上記副走
査方向結像ミラー６は、円筒面、軸対称非球面、非軸対
称非球面などの形状を有する。この副走査方向結像ミラ
ー６によって、レーザ光は、副走査方向に収束され、感
光ドラム面近傍で結像する。上記レーザ光の光路は、概
略が図２に示されている。

【００１１】主走査方向結像および等速走査用プラスチ
ック製ｆ・θレンズ５の厚さは、レーザ光が通過するレ
ンズ中央部で厚く、端部において薄くなる。この主走査
方向結像および等速走査用プラスチック製ｆ・θレンズ
５の厚みの差は、焦点位置の変動を補正するためのもの
であり、副走査方向結像ミラー６における面の曲率を位
置によって変える必要が発生する。したがって、副走査
方向結像ミラー６における面の形状は、非軸対称非球面
形状とするのが望ましい。非軸対称非球面形状を高精度
に得るためには、副走査方向結像ミラー６を射出圧縮成
形によって製造する際の圧縮圧力を上げるとよい。射出
圧縮成形は、複雑な３次元曲面を高精度に転写できる。
射出圧縮成形における圧縮圧力は、残留歪みとして副走
査方向結像ミラー６の内部に蓄積するが、レーザ光偏向
用ポリゴンミラー４の鏡面と感光ドラム面の共役関係を
副走査方向結像ミラー６の反射によって実現しているた
め、副走査方向結像ミラー６の内部における屈折率変動
等光学特性変化の影響を受けない。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、副走査方向の共役関係
を主走査方向結像および等速走査用プラスチック製ｆ・
θレンズの代わりに副走査方向結像ミラーによる反射で
実現しているため、射出圧縮成形における圧縮圧力を上
げて、主走査方向結像および等速走査用プラスチック製
ｆ・θレンズの内部で、屈折率変動等光学特性変化が発
生しても、結像性能を悪化させない光学系を提供するこ
とが可能になった。したがって、主走査方向結像および
等速走査用プラスチック製ｆ・θレンズの成形時におけ
る成形条件をより広くとることができ、主走査方向結像
および等速走査用プラスチック製ｆ・θレンズをより簡
単に製造することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例で、レーザ光の走査光学系
を説明するための図。

【図２】 本発明の一実施例で、レーザ光の走査光学系
の副走査方向の光路概略図。

【図３】 従来例におけるレーザ光の走査光学系を説明
するための図。

【図４】 従来例におけるレーザ光の走査光学系の副走
査方向の光路概略図。

【符号の説明】

１ 光源、 ２ コリメーターレンズ、 ３ シリンド
リカルレンズ、 ４レーザ光偏向用ポリゴンミラー、
５ 主走査方向結像および等速走査用プラスチック製ｆ
・θレンズ、 ６ 副走査方向結像ミラー（非球面ミラ
ー）、 ７折り返しミラー。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光偏向用ポリゴンミラーと、主走
   査方向結像および等速走査用プラスチック製ｆ・θレン
   ズと、副走査方向結像ミラーとを有するレーザ光走査装
   置において、 上記主走査方向結像および等速走査用プラスチック製ｆ
   ・θレンズは、副走査方向の曲率を持たないことを特徴
   とするレーザ光走査装置。
2. 【請求項２】 上記副走査方向結像ミラーの断面形状
   は、レーザ光を副走査方向に収束させる非球面であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のレーザ光走査装置。