JP3335258B2 - 反射型走査光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザープリンター
等の光学系として用いられる反射型走査光学装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザープリンター等の装置の小型化に
伴い、光学系として用いられる走査光学装置にもよりコ
ンパクトな構成が要求されている。この種のコンパクト
な走査光学装置として、例えば特開平６−２６５８１０
号公報に開示されるように、ポリゴンミラーで偏向され
たレーザー光を曲面ミラーにより副走査方向に角度をつ
けて再度ポリゴンミラー側に折り返し、これをアナモフ
ィックレンズを介して露光対象面上に導く反射型走査光
学装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に記載される反射型走査光学装置は、ポリゴンミラ
ーを中心としてポリゴンミラーよりも光源側の光学素子
と、ポリゴンミラーよりも走査対象面側の光学素子とが
副走査方向に離れて配置されているため、この光学系が
配置される装置の副走査方向の厚さを小さくすることが
できないという問題がある。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、光学系の占める副走査方向
の厚さをより小さくすることができる反射型走査光学装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる反射型
走査光学装置は、上記の目的を達成させるため、ほぼケ
ーシングの底面と平行に入射するレーザー光を副走査方
向において底面から離れる方向に第１の分離角度をもっ
て折り返すよう回転軸を底面に対して傾斜させてケーシ
ングに配置されたポリゴンミラーと、ポリゴンミラーで
反射されたレーザー光を主として主走査方向に収束させ
つつ、副走査方向において第２の分離角度をもってポリ
ゴンミラー側に折り返すようケーシングに固定された曲
面ミラーと、曲面ミラーで反射された光束を主として副
走査方向に収束させるようケーシングに固定されたアナ
モフィックレンズとを備えることを特徴とする。

【０００６】

【実施例】以下、この発明にかかる反射型走査光学装置
の実施例を説明する。実施例の装置は、レーザープリン
ターに使用される露光ユニットであり、入力される描画
信号にしたがってON/OFF変調されたレーザー光を感光体
ドラム上で走査させ、静電潜像を形成する。

【０００７】ここでは、まず図１に基づいて装置内の光
学素子の配置について説明し、続いて図２、図３にした
がってこれらの光学素子をケーシングに組み付けて構成
される装置の具体的な構造について説明する。

【０００８】なお、この明細書では、感光体ドラム上を
走査するレーザー光の走査方向を主走査方向、光軸を法
線とする面内で主走査方向に直交する方向を副走査方向
として定義する。ただし、光学素子のパワーについて
は、感光体ドラムに達したレーザー光を基準とし、この
レーザー光のドラム上での主走査方向の収束、発散に寄
与するパワーを主走査方向のパワー、副走査方向の収
束、発散に寄与するパワーを副走査方向のパワーとして
定義する。

【０００９】実施例にかかる反射型走査光学装置の光学
系は、図１に示されるように、光源である半導体レーザ
ー１０から発した発散光をコリメートレンズ１１により
平行光束とし、副走査方向にのみパワーを有するシリン
ドリカルレンズ１２、平面ミラー１３を介してポリゴン
ミラー１４に入射させる。ポリゴンミラー１４で副走査
方向に第１の分離角度θ1をもって反射、偏向されたレ
ーザー光は、曲面ミラー１５により副走査方向に第２の
分離角度θ2をもって再びポリゴンミラー１４側へ折り
返され、主として副走査方向のパワーを有するアナモフ
ィックレンズ１６を透過する。アナモフィックレンズ１
６を透過したレーザー光は、光路屈折ミラー１７により
反射され、感光体ドラム１８上にドラムの母線方向であ
る主走査方向に走査するスポットを形成する。

【００１０】レーザー光は、副走査方向においてはシリ
ンドリカルレンズ１２によりポリゴンミラー１４の反射
面１４ａの近傍で一旦結像し、主としてアナモフィック
レンズ１６のパワーにより感光体ドラム１８上に再結像
する。この構成により、反射面１４ａの面倒れ誤差によ
る感光体ドラム１８上での走査線のズレが防止される。

【００１１】平面ミラー１３は、シリンドリカルレンズ
１２を射出したレーザー光をほぼ直角に反射させ、光軸
に沿ってポリゴンミラー１４の回転軸１４ｂに向けて入
射させる。このように、ポリゴンミラー１４の回転軸１
４ｂに向けてレーザー光を入射させると、ポリゴンミラ
ー１４の大きさに対して走査可能な角度範囲を大きく設
定できるため、ポリゴンミラー１４の大きさを一定とす
れば広範囲の走査が可能となり、走査範囲を一定とすれ
ばポリゴンミラー１４の径を小さくすることができる。
また、像面湾曲が光軸に対して対称に発生するため、そ
の補正も容易となる。

【００１２】ここで、説明のため、半導体レーザー１０
から発して平面ミラー１３に達するレーザー光の中心軸
を含み、かつ、平面ミラー１３で反射されてポリゴンミ
ラー１４に入射するレーザー光の中心軸を含む面を基準
面として定義する。

【００１３】ポリゴンミラー１４は、６つの反射面１４
ａを有して回転軸１４ｂを中心に回転駆動され、レーザ
ー光を偏向、走査させる。ポリゴンミラーの回転軸１４
ｂは、基準面の法線に対してθ1／２の角度傾いて配置
されており、これにより平面ミラー１３側からポリゴン
ミラー１４に入射するレーザー光とポリゴンミラー１４
により反射されるレーザー光とは副走査方向について第
１の分離角度θ1をもつこととなる。

【００１４】曲面ミラー１５は、少なくとも主走査方向
にパワーを有しており、この例では凹面シリンドリカル
ミラーが用いられている。曲面ミラー１５に入射したレ
ーザー光は、副走査方向に第２の分離角度θ2をもって
反射され、アナモフィックレンズ１６に入射する。

【００１５】第１の分離角度θ1と第２の分離角度θ2と
は、ポリゴンミラー１４の回転軸１４ｂの副走査方向に
おける基準面に対する角度と、曲面ミラー１５の基準面
に対する角度との２つのパラメータにより決定される。

【００１６】第１の分離角度θ1は、ポリゴンミラー１
４から曲面ミラー１５に向かうレーザー光が平面ミラー
１３と干渉しない範囲でできる限り小さい値に定められ
る。また、分離角度θ2は、曲面ミラー１５で反射され
たレーザー光がポリゴンミラー１４と干渉しない範囲
で、かつ、ポリゴンミラー１４の回転による振動がアナ
モフィックレンズ１６に伝達するのを避けるに十分な間
隔が確保できる範囲でできる限り小さい値に定められ
る。

【００１７】アナモフィックレンズ１６の入射側の端面
は、入射側に凸となるほぼパワーを持たない光軸回りに
回転対称な非球面であり、射出側の端面は、非円弧を主
走査方向の軸回りに回転させて得られた光軸回りに回転
非対称な曲面である。この射出側の端面は、主走査方向
には殆どパワーを持たない凹面形状であり、副走査方向
についてはそのパワーが主走査方向の周辺から中心に向
かうほど大きくなるよう設定されている。また、アナモ
フィックレンズ１６は、副走査方向において、その光軸
が光学系の光軸に対してポリゴンミラー１４側に偏心す
るよう配置されている。

【００１８】アナモフィックレンズ１６を副走査方向に
偏心させることにより、レーザー光がポリゴンミラー１
４の反射面に対して副走査方向に角度をもって入射する
ことによって生じるスキュー歪みを相殺することができ
る。すなわち、レーザー光はアナモフィックレンズ１６
の母線とは異なる軌跡で走査するため、アナモフィック
レンズ１６はレーザー光に対して副走査方向に関しては
光軸非対称に屈折作用を与える。この作用を利用するこ
とにより、レーザー光のスキュー歪みを補正することが
できる。

【００１９】また、レーザー光は、ポリゴンミラー１
４、曲面ミラー１５に対して共に斜めに入射するため、
それぞれが走査線の湾曲の原因となるが、ポリゴンミラ
ー１４で発生する湾曲と逆方向の湾曲を曲面ミラー１５
で発生させることにより、これらの湾曲を打ち消し合わ
せ、走査対象面上での走査線の湾曲の発生をほぼ抑える
ことができる。

【００２０】なお、曲面ミラー１５で反射されたレーザ
ー光が走査範囲外の所定位置に達すると、レーザー光は
曲面ミラー１５に対向してアナモフィックレンズの手前
側に設けられた平面ミラー４０により反射され、副走査
方向にのみ正のパワーを持つシリンドリカルレンズ４１
を介して同期信号検出用の受光素子４２に達する。

【００２１】曲面ミラー１５で反射されたレーザー光
は、主走査方向には収束しているが副走査方向には発散
しているため、副走査方向にのみパワーを持つシリンド
リカルレンズ４１により副走査方向にも収束させて受光
素子４２上にスポットを形成する。なお、レーザー光が
副走査方向にずれた場合にも、シリンドリカルレンズ４
１の補正効果によりレーザー光は受光素子４２に導かれ
る。受光素子４２の出力信号は、１走査毎の書き込み開
始タイミングを得るために利用される。

【００２２】次に、図２および図３にしたがって、実施
例の装置の具体的な組み付け構成例を説明する。なお、
上記の光学部品のうち、非球面を有する素子、すなわち
シリンドリカルレンズ１２，４１、曲面ミラー１５、ア
ナモフィックレンズ１６は樹脂により成形されており、
平面状のミラー、すなわち平面ミラー１３、４０、光路
屈折ミラー１７は平面ガラスの一面に金属膜を塗布する
ことにより形成されている。

【００２３】上述した各光学部品は、樹脂製のケーシン
グ２０にそれぞれ固定されている。半導体レーザー１０
とコリメートレンズ１１とは、金属製の枠体１０ａ内に
一体に保持されており、この枠体１０ａがケーシング２
０に対してネジ止めされている。枠体１０ａが取り付け
られたケーシング２０の外側には、半導体レーザー駆動
用の回路基板１０ｂが取り付けられている。

【００２４】シリンドリカルレンズ１２は、シリンドリ
カル面を半導体レーザー１０側に向けて配置され、平面
側をケーシング２０に形成されたレンズ固定部２１に当
てつけた状態でケーシング２０に接着されている。

【００２５】平面ミラー１３は、背面に位置決め用の２
条のビードが形成されたミラー取り付け部２２に配置さ
れ、ミラーと取り付け部２２との間に圧入された金属製
の板ばね２３により背面に押しつけられるようにして固
定されている。

【００２６】金属製のポリゴンミラー１４は、スキャナ
モータ１４ｃの回転軸に取り付けられており、スキャナ
モータ１４ｃは、駆動回路と共にモータ基板１４ｄに取
り付けられている。モータ基板１４ｄは、図３中の下側
からケーシング２０にネジ止めされている。ケーシング
２０には、ポリゴンミラー１４を一部ケーシング上側の
空間に露出させるための開口２４が形成されており、入
射するレーザー光はこの開口２４を介してポリゴンミラ
ー１４に入射し、ポリゴンミラーで反射されたレーザー
光も開口２４を介して曲面ミラー１５に向かう。

【００２７】なお、この例では、ポリゴンミラー１４に
入射する光束がほぼ底面２０ａと平行となるように、前
述した半導体レーザー１０からポリゴンミラー１４に至
る光束の中心軸を含む基準面が、図３に示すケーシング
２０の底面２０ａに対して１°右上がりとなるよう平面
ミラー１３の角度が定められている。

【００２８】ここでポリゴンミラー１４の回転軸１４ｂ
のケーシング底面２０ａに対する傾斜について説明す
る。実施例では、基準面と底面２０ａとの角度を小さく
し、ポリゴンミラーの回転軸１４ｂを底面２０ａに対し
て傾斜させることにより第１の分離角度θ1を設定して
いる。これにより、ケーシング２０の副走査方向の厚さ
を小さく抑えることが可能となる。

【００２９】回転軸１４ｂが底面２０ａに対して垂直に
近くなると、第１の分離角度θ1を一定に保つためには
基準面と底面２０ａとのなす角度も次第に大きくなり、
基準面に沿って設けられた半導体レーザー１０から平面
ミラー１３までの光学素子を実施例より図３中下側に移
動しなければならず、これらをカバーするために底面２
０ａの位置を実施例より下側にシフトさせる必要が生ず
る。

【００３０】一方、ポリゴンミラー１４とアナモフィッ
クレンズ１６との距離は、ポリゴンミラー１４の振動を
避けるためには実施例と同程度確保する必要があるた
め、アナモフィックレンズ１６を実施例よりポリゴンミ
ラー１４に接近させることはできず、回転軸１４ｂの傾
斜角度が変化してもケーシング２０の上面２０ｂは実施
例と同一の位置に設定しなければならない。

【００３１】したがって、回転軸１４ｂが底面２０ａに
対して垂直に近くなると、第１の分離角度θ1を一定に
保つためには第２の分離角度θ2が大きくなり、ケーシ
ング２０の副走査方向の厚さが大きくなって装置全体を
小型化することが困難となる。

【００３２】実施例のようにポリゴンミラー１４の回転
軸１４ｂを傾けた場合には、基準面と底面２０ａのなす
角が小さい場合にも、第１の分離角度θ1に必要な角度
を確保しつつ、第２の分離角度θ2も小さく抑えること
ができ、光学系の副走査方向の厚さを小さく抑えること
ができる。

【００３３】曲面ミラー１５は、樹脂により周囲の枠と
一体に成形され、ミラー面に金属膜を塗布して形成され
ており、ケーシング２０の曲面ミラー固定部２５に接着
されている。

【００３４】アナモフィックレンズ１６は、樹脂により
周囲の枠と一体に成形されており、ケーシング２０に形
成されたレンズ保持部２６に当てつけられた状態でケー
シング２０に接着されている。

【００３５】光路屈折ミラー１７は、ミラーファスナー
３０によりケーシング２０のミラー取り付け部２７に固
定されている。ミラー取り付け部２７には、主走査方向
の一端側に光路屈折ミラー１７の角度を調整するための
調整部２８が設けられている。調整部２８は、図中上方
に突出して形成された段部２８ａと、この段部２８ａか
らさらに上方に突出するようケーシング２０の低面２０
ａ側から螺合された調整ネジ２８ｂとから構成される。
調整ネジ２８ｂを回動させることによってネジ先端部の
高さが変化し、この先端に当接する光路屈折ミラー１７
の角度を微調整することができる。

【００３６】ミラーファスナー３０は、図４に示される
ように、光路屈折ミラー１７の背面に位置する背面壁部
３１と、ミラーの上端側に位置する上面壁部３２とが断
面Ｌ字形に形成され、主走査方向となる長手方向の両端
部には、光路屈折ミラー１７のミラー面を保持する腕部
３３が形成されている。また、背面壁部３１には、長手
方向の中央部と両端部とにミラーファスナー３０をケー
シング２０に固定するための係止部３４が形成されてい
る。

【００３７】腕部３３は、図５(Ａ)に示されるように背
面壁部３１から断面Ｖ字形で光路屈曲ミラー１７のミラ
ー面側に延出するよう形成され、その先端側の内面には
ミラー面と点接触する半球状の突起３３ａが形成されて
いる。

【００３８】一方、それぞれの係止部３４は、図５(Ｂ)
に示されるように、背面壁部３１の一部を切り欠いて背
面壁部３１に対して揺動可能に形成されており、その先
端部には背面側に突出するフック３４ａが形成されてい
る。フック３４ａは、ケーシング２０のミラー取り付け
部２７背面に形成された係止孔２９に係合し、ケーシン
グ２０からのミラーファスナー３０の抜け落ちを防止す
る。

【００３９】光路屈折ミラー１７は、裏面を調整ネジ２
８ｂの先端に当接させた状態でミラー取り付け部２７に
セットされた後、ミラーファスナー３０を上側から圧入
してフック３４ａをケーシング２０の係止孔２９に係合
させることにより、上面、及びミラー面側から抑えられ
てケーシング２０に固定される。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ポリゴンミラーが回転軸をケーシング底面に対して
傾斜させた状態で設けられているため、ポリゴンミラー
とアナモフィックレンズとの間隔を保ちつつ、曲面ミラ
ーで反射される光束の副走査方向の分離角度を小さく抑
えることができ、光学系の副走査方向の厚さを小さく抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例にかかる反射型走査光学
装置の光学系を示す斜視図である。

【図２】 図１に示した光学系の具体的な組み付け例を
示す平面図である。

【図３】 図２のIII-III線に沿う断面図である。

【図４】 図１に示した装置のミラーファスナーを示す
斜視図である。

【図５】 図４に示したミラーファスナーの一部を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体レーザー １１ コリメートレンズ １２ シリンドリカルレンズ １３ 平面ミラー １４ ポリゴンミラー １５ 曲面ミラー １６ アナモフィックレンズ １７ 光路屈折ミラー １８ 感光体ドラム ２０ ケーシング ２０ａ 底面

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼケーシングの底面と平行でかつ主走査
   方向とほぼ平行な方向にレーザー光を射出する光源と、 に入射するレーザー光を副走査方向において前記底面か
   ら離れる方向に第１の分離角度をもって折り返すよう回
   転軸を前記底面に対して傾斜させて前記ケーシングに配
   置されたポリゴンミラーと、 前記ポリゴンミラーで反射されたレーザー光を主として
   主走査方向に収束させつつ、副走査方向において第２の
   分離角度をもって前記ポリゴンミラー側に折り返すよう
   前記ケーシングに固定された曲面ミラーと、 前記曲面ミラーで反射された光束を主として副走査方向
   に収束させるよう前記ケーシングに固定されたアナモフ
   ィックレンズとを備え、 前記光源は前記ポリゴンミラーと前記曲面ミラーとの間
   でミラー間の光路から副走査方向に外れた位置に設けら
   れ、 さらに、主走査方向とほぼ平行に進むレーザー光をほぼ
   直角に反射させて前記ポリゴンミラーに入射させる平面
   ミラーを備える事、を特徴とする反射型走査光学装置。
2. 【請求項２】前記ポリゴンミラーの反射面は、前記回転
   軸と平行に形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の反射型走査光学装置。
3. 【請求項３】前記アナモフィックレンズを透過したレー
   ザー光を走査対象面に向けて反射させる光路屈折ミラー
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の反射型走査
   光学装置。
4. 【請求項４】前記第１の分離角度は、前記ポリゴンミラ
   ーから前記曲面ミラーに向かうレーザー光が前記平面ミ
   ラーと干渉しない範囲で最小限の値に定められ、前記第
   ２の分離角度は、前記曲面ミラーで反射されたレーザー
   光が前記ポリゴンミラーと干渉しない範囲で、かつ、前
   記ポリゴンミラーの回転による振動が前記アナモフィッ
   クレンズに伝達することを避けるに十分な間隔が確保で
   きる範囲を最小値に定めること、を特徴とする請求項１
   〜３に記載の反射型走査光学装置。