JPH01210918A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発萌は光ビーム走査装置に関し、より詳細には、レー
ザープリンタ、ディジタル複写機、ファクシミリ等にお
ける光書込み系に適用しうる光ビーム走査装置に関する
ものである。

（従来技術） 従来、被走査面（例えば感光体）上に画像形成に必要な
所要スポット径を以てビームを結像させるために、結像
レンズ以前の光路上にビーム整形用のスリットを設けて
おき、該スリット通過後のビームを偏向器の反射面にそ
の法線方向に対して傾けて入射させ、その反射光を入射
ビームとして上記結像レンズに入射させるようにしてい
る光ビーム走査袋ぼが知られている。

例えば、第７図、第８図、第１２図において光源たる半
導体レーザー３２より発散したビームはコリメータレン
ズ３３により平行光化されてからスリット３４により整
形されて半導体レーザーユニット２１より出射される。

そして、このビームは第１ミラー２２により、偏向器２
３の反射面を構成する円柱を斜めに裁断した如き１つの
反射面を有する回転ミラー２４の略回転軸にそって入射
される。

かかる状態の下で回転ミラー２４が回転すると、ビーム
はこれに伴ない偏向されてｆＯレンズ２５に進み１等速
化されて第２ミラー２Ｇの反射部３７にて光軸を曲げら
れ、トロイダルレンズ２７を通り、感光体ドラム１の外
周面に結像される。

なお、ｆＯレンズ２５と第２ミラー２６との間に配置さ
れた光ファイバー３５は、フォトセンサー３６に導かれ
ておりこれらは書出し位置を決定する同期光を取り出す
ためのものである。

このような光学系において、偏向器２３以前におけるビ
ーム整形に係るスリット３４はレーザーユニット２１と
一体的に不動部材に固定されており、かかる構成により
以下の問題を生じていた。

第９図に示す如く、スリッｌ−３４（第１２図参照）で
整形された楕円の入射ビームＬＮが、第１ミラー２２に
より反射されて、回転ミラー２４に入射する訳である。

ここで、第９図に示す如く１回転ミラー２４のある回転
位置では入射ビームＬＮの径ａは反射後、反射ビームＬ
Ｏの径が主走査方向であるＸ軸方向に長軸な有する径ａ
の楕円のビームとなる。しかし、入射角が法線方向に対
して傾いているため回転ミラー２４が９０°回転すると
第１０図に示す如く反射ビームＬＯの径が主走査方向と
直交する副走査方向たるＸ軸方向に長軸を有する径ａの
楕円ビームとなる。

勿論、１１円ビームにおいて、長軸方向に直交する短軸
方向についての径も上記座標軸方向についてそれぞ九変
化し、その結果１回転ミラー２４が９０゜回転する間に
偏向ビームは感光体１上で回転し。

９０°回転したところで丁度、主走査方向と副走査方向
とで長軸と短軸の位置が逆転してしまう。

ｆθレンズ２５やトロイダルレンズ２７等の結像光学系
は１通常、レンズに入射するビームの径により結像径が
決定されるし、又、レンズに入射する入射ビームの径は
、主走査方向、副走査方向で異なるため、上記の如く偏
向ビームの径が変化すると感光体面上の最終スポット径
がばらばらに異なり、画像品質が劣悪となるのである。

すなわち、楕円ビームを偏向器の反射面法線方向と有限
のある角度で入射させ、これを偏向させるようなビーム
走査装置において、特に入射角と反射角とが約４５°を
なす光学的配置をとる場合には偏向される楕円ビームが
偏向器の回転により。

回転しながら走査され、結像レンズによる被走査面上で
の集光ビームのスポット径が主走査方向。

副走査方向に対して変化し、ひいては画質に悪影響を及
ぼすという問題があったのである。

（目　　的） 従って１本発明の目的は偏向器の反射面に対する入射角
１反射角の関係は従来と変えることなく、しかも偏向さ
れる楕円ビームについては被走査面上でのスポット径が
主走査方向、副走査方向に対して変化することのない光
ビーム走査装置を提供することにある。

（構　　成） 本発明は上記目的を達成させるため、偏向器の反射面に
入射されるビームを上記反射面上であって上記偏向器の
回転軸より外れた任意の入射位置に照射されるように設
定し、上記結像レンズへの入射ビームの走査方向である
主走査方向でのビーム径を整形する円形スリットを偏向
器以前に配置し、上記主走査方向と直交する副走査方向
でのビーム径を整形する全走査角以上の開度を有する長
形スリットを偏向器と結像レンズの間に主走査方向にそ
わせて配置し、この長形スリットの形状を上記結像レン
ズへの入射ビームの走査軌跡にそう曲線状としたことを
特徴としたものである。

以下１本発明の一実施例に基づいて具体的に説明する。

以下の例では、偏向器の反射面は第３図に符号２４０−
１．２４０−２で示されるように２つのミラー面を以て
構成されている。そしてこれら各ミラー面２４０−１．
２４０−２による各ビームの偏向態様を均等にさせるた
めに各ミラー面２４０−１．２４０−２は回転軸０−０
を通る任意の仮想平面２４２を想定するとき、この平面
を境に同一傾斜角にて均等に振り分けて形成されている
。ここで１回転ミラー２４０の駆動モータを含めたユニ
ットを偏向器と称し、符号２３０で示す。

このような回転ミラー２４０では、前述した反射面が単
一のものに比べて反射面の数が多いことから高速走査が
可能となる反面、２つの反射面の境目である稜線２４０
−３上に回転軸０−０が位置するため、この回転軸０−
０上でビームを入射させることが無意味となり、回転軸
０−０より外れた位置に入射させざるを得ないことにな
る。

そして、このような入射条件の場合に１回転軸０−０を
中心とする反射面２４０−１．２４０−２の回転に応じ
て各反射面上でのビームの照射軌跡は第４図、第５図に
仮想線で示される如き放物線となり、従って偏向ビーム
はこのような照射軌跡上を起点とする反射光なのである
から、主走査方向が一直線とはならず、曲線となる。

このように回転ミラーとして２つの反射面を有するもの
は必然的に回転軸Ｏ−０を外れた位置にビームを入射さ
せる構成となるが、１つの反射面を有する回転ミラーで
あっても１回転軸Ｏ−０上にビームを入射させることが
困是な事情があるときはやはり、上述のようになる。

そこで、実施例を説明すると、第１図に示されるように
、ｆＯレンズ２５に入射するビーム径の主走査方向Ｘで
の径と同径の円形スリット３８Ｓを有するスリット部材
３８を偏向器２３０．詳しくは回転ミラー２４０以前の
光軸上に配置する。本例ではスリット部材３８をレーザ
ーユニット２１内に、従来のスリット３４に代えて配置
している。

また、第１、第２図、第６図に示す如く長形スリット３
９Ｓの形成されたスリット部材３９を、そのスリットの
長平方向を主走査方向Ｘにそわせて偏向器２３０とｆＯ
レンズ２５の間に配置している。

長形スリット３９Ｓの幅寸法は副走査方向ｙでの所要ビ
ーム径に合わせて形成されており、長手寸法は、ビーム
の必要走査長を満足する全走査角以上の開度を以て形成
されている。

又、長形スリット３９Ｓの長平方向（主走査方向）の形
状はビームの走査軌跡にそう円弧状とする。

つまり第２図に示すように長手方向中心から両側に行く
程、高さが変化した状態とするにれは、第４図、第５図
に基づいて既述した如く１反射面２４０−１上での照射
軌跡２４０−　ＩＴ　、が回転軸０−０から両側に行く
程、回転軸０−０方向での高さｈが変化するので当然こ
れに応じて偏向ビームもその走査方向について円弧を描
くので、これに合わせたのである。

長形スリット３９Ｓの具体的形状は反射面２４０−１　
。

２４０−２の傾斜角と、これに入射されるビームの位置
により正確に定められる。

以上の如く構成すれば、主走査方向での回転ミラー出射
ビーム径は１回転ミラー２４０が回転したとしても、該
ミラーへの入射ビームが円形スリッ１〜３８５で円形に
整形されているため、その径は変化せずスリッド部材３
９に向かう。

そして、第２図に示す如くスリット部材３９へ向かう入
射ビーム４０は有効走査領域において常に長形スリット
３９Ｓにより副走査方向ｙを整形されてｆＯレンズ２５
に向かい、その入射ビーム４１は常に等しい主走査方向
Ｘ、副走査方向ｙでのビーム径を維持する。なお、長形
スリッチ３９Ｓを通過したビームの軌跡は当然円弧を描
くがこのようなビームの走査高さの変化はトロイダルレ
ンズ２７により補正される。

よって、所望の一定のスポットが感光体ドラム１上に結
像され画像品質を向上させることができる。

なお、長形スリット３９５の位置は、光軸上偏向器２４
０とｆＯレンズ２５の間であればその位置は任意に定め
得るが、偏向器２４０に近い方がスリットの主走査方向
での幅寸法も小さくすることができ、取付けの自由度も
増す。その反面、感光体１に対する結像位置を保証する
ための取付精度は厳しさが要求される。従って、上記事
業を総合的に勘案して最適の位置が設定される。

次に、本発明の実施例に好適なレーザープリンタについ
て第１１図により説明する。

第１１図において、感光体ドラム１の周面には。

矢印で示すその回転方向の順に、帯電器２、現像ユニッ
ト３．転写チャージャ４．クリーニングユニット５が配
置されており、帯電器２と現像ユニット３との間の位置
６で感光体ドラム１に書込み光線が入射して露光するよ
うに書込光学ユニット７が設けられている。

この実施例の装置では、帯電器２、光書込み位Ｗ１６は
感光体ドラム１の下側に配置され、光書込ユニット７は
感光体ドラム１、現像ユニット３、クリーニングユニッ
ト５の下位に設けられている。

又、転写チャージャ４は感光体ドラム１の上側に配置さ
れている。転写チャージャ４と感光体ドラム１との間の
転写部に転写紙を給紙する給紙カセット８は光書込ユニ
ット７の更に下部に設けられ、転写紙はフィードローラ
９とこれに圧接するブリクションバッド１０により重送
を分離されて１枚ずつ送り出され、現像ユニット３の側
方で大きくＵターンし、現像ユニット３の上方に設けら
れたレジストローラ対１１．１２により感光体ドラム１
上に形成された画像ど位置が整合するようにタイミング
を合せて転写部に給紙される。転写後の転写紙径路には
定着ユニット１３が設けられ、その排出側には排紙トレ
イ１４が設けられている。

書込光学ユニット７は、第７図、第８図、第１２図にお
いて偏向器２３についてこれを第３ＶＭに示すものにお
きかえたものが用いられ、レーザーユニット２１から発
した画像情報信号に応じて点滅する先は第１ミラー２２
で反射し、スキャナモータで駆動される偏向器２３０の
軸に−・体に取付けられた回転ミラー２４０に入射し、
一定の角度範囲を繰返し偏向する。偏向光はｆＯレンズ
２５により感光体ドラム１上の入射位置６で直線上に結
像し等速度で投影点が移動するように補正され、第２ミ
ラー２６、トロイダルレンズ２７を介して感光体ドラム
１に入射し、入射光の偏向により主走査が行なわれ、感
光体ドラム１の回転により副走査が行なわれ１画像情報
信号に応じた画像が書込まれ、静電潜像が形成される。

書込光学ユニット７の構成要素は装置のベースカバー２
８０に直接取付けられている。

感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像ユニッ
ト３により現像されてトナー像が形成され、レジス１−
ローラ対１１．１２により給紙された転写紙に転写チャ
ージャ４の作用により転写される。

転写後感光体ドラム１より分離された転写紙は定着ユニ
ット１３により定着され、排紙トレイ１４に排出される
。

一方、転写後感光体ドラム１上に残留したトナーはクリ
ーニングユニット５によりクリーニングされ１次回の作
像に備えられる。

光ビームを偏向させる手段としては従来、回転多面鏡や
ホロスキャナーが知られている。これら回転多面鏡やホ
ロスキャナーでは、多面鏡やホロディスクが１回転する
間に、光ビームは、複数の鏡面ないしは複数のホログラ
ム格子により、複数回偏向せしめられる。このように１
回転多面鏡やホロスキャナーでは、光ビームの偏向に複
数の鏡面やホログラム格子で関与するところから、所謂
面倒れの問題として知られている問題が発生し、この面
倒九を補正するために、光学系が複雑化したりする問題
があった。

このような問題に鑑みて、回転可能な反射媒体の鏡面を
５回転軸に対して傾け、偏向させるべき光ビームを、回
転軸に沿って入射させ、上記鏡面により反射せしめ、反
射媒体の回転により、反射ビームを３６０度偏向する偏
向手段が提案されつつある。かかる偏向手段における上
記反射媒体はピラミダルミラーと呼ばれている。

ピラミダルミラーを用いる偏向方式では、光ビームの偏
向に、きわめて少数の鏡面が関与するのみであるので、
前述した面倒れの問題は原理的に解決されている１本例
における回転ミラー２４０は上述のピラミダルミラーに
準じたものである。

（効　　果） 本発明によれば、走査ライン上での楕円ビームの回転に
よるビームスポット径の変化が解消され、被走査面上に
均一なビームスポットを結像することができ、以て画像
品質の向上を図ることができ好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第６図は本発明の一実施例を説明した
光ビーム走査装置の構成図、第３図、第４図、第５図は
それぞれ本発明の実施に適する回転ミラーを説明した図
、第７図、第８図、第１２図は光ビーム走査装置の光学
系の構成の一部を説明した図、第９図は回転ミラーの任
意の回転位置における偏向態様を説明した図、第１０図
は同上図の状態よりも９０°回転させたときの偏向態様
を説明した図、第１１図は本発明の実施に好適なレーザ
ープリンタの説明図である。 ３８Ｓ・・・・円形スリット、３９Ｓ・自・長形スリッ
ト、０−０・・・・回転軸、２３０・・・・偏向器、２
４０・・・・回転ミラー、　２４０−１．２４０−２・
・・・反射面。 ｙＣ５４図 ■ ｈｚ図 １醗 〜 ＼ る　７　図 どｆ ７ｆＳｄ　　図 一一ノ− 鼻４　図 崖７０　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被走査面上に画像形成に必要な所要スポット径を以てビ
   ームを結像させるために、結像レンズ以前の光路上にビ
   ーム整形用のスリットを設けておき、該スリット通過後
   のビームを偏向器の反射面にその法線方向に対して傾け
   て入射させ、その反射光を入射ビームとして上記結像レ
   ンズに入射させるようにしている光ビーム走査装置にお
   いて、上記偏向器の反射面に入射されるビームを上記反
   射面上であって上記偏向器の回転軸より外れた任意の入
   射位置に照射されるように設定し、上記結像レンズへの
   入射ビームの走査方向である主走査方向でのビーム径を
   整形する円形スリットを偏向器以前に配置し、上記主走
   査方向と直交する副走査方向でのビーム径を整形する全
   走査角以上の開度を有する長形スリットを偏向器と結像
   レンズの間に主走査方向にそわせて配置し、この長形ス
   リットの形状を上記結像レンズへの入射ビームの走査軌
   跡にそう曲線状としたことを特徴とする光ビーム走査装
   置。