JPH06175054A

JPH06175054A - 走査光学系

Info

Publication number: JPH06175054A
Application number: JP4349701A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nagai; 伸幸永井; Toshio Kasai; 敏夫笠井
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【構成】走査光学系１は、光源部２、回転多面鏡５、
モータ６、ｆθレンズ７、感光ドラム８、ｆθレンズ
７、ビームスプリッタ９及び受光素子１０で構成されて
いる。ｆθレンズ７と感光ドラム８との間に設置された
ビームスプリッタ９は、一対の直角三角形プリズムをハ
ーフミラー面を介して接合したものであり、回転多面鏡
５の回転に伴うレーザービーム２０の振れ角をカバーし
得る長さを有している。ビームスプリッタ９での透過光
２１は、感光ドラム８の受光面８１へ照射されて主走査
がなされ、反射光２２は、受光素子１０で受光される。
この受光により生じた同期信号Ｈ_SYNCに基づいて、印字
開始位置１２が特定される。【効果】印字開始位置のバラツキを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザービームを受光
面上で走査する走査光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、レーザービームを受光面上で走
査する走査光学系は、例えば、レーザービームプリンタ
に搭載されている。このレーザービームプリンタの走査
光学系は、レーザー光源から発せられ、平行光束に整形
されたレーザービームを、回転多面鏡（ポリゴンミラ
ー）により所定角度範囲で振り、ｆθレンズにより受光
面上で等速となるように補正した後、感光ドラムの外周
面（受光面）上に結像し、ドラムの回転軸方向に走査
（主走査）するとともに、感光ドラムを回転して走査
（副走査）し、感光ドラムの外周面に静電潜像を形成す
るものであり、この静電潜像に対応して感光ドラム外周
面にトナーを吸着させ、このトナー像を記録用紙に転写
（印字）する。

【０００３】従来、レーザービームプリンタの走査光学
系においては、感光ドラムの受光面上の走査開始位置、
すなわち記録用紙の印字開始位置を知るために、同期信
号（水平同期信号）Ｈ_SYNCを発生し、これを検出して、
同期信号Ｈ_SYNCから一定時間経過後、印字を開始するよ
うに構成されている。

【０００４】この同期信号Ｈ_SYNCは、図６に示すよう
に、印字開始位置１２から印字領域１１外の主走査方向
に所定距離離れた位置に受光素子３０を設置し、該受光
素子３０にて受光したレーザービーム３１を光電変換し
て出力される信号を利用している。

【０００５】この場合、受光素子３０へ照射されるレー
ザービーム３１は、回転多面鏡５の角部（エッヂ部）５
２付近で反射されたものであるが、回転多面鏡の加工精
度の問題から、この角部５２付近は、平面性が悪くいわ
ゆる面ダレが生じており、この面ダレは、回転多面鏡５
の全ての角部５２において均一ではない。その結果、回
転多面鏡の各反射面５１毎に、受光素子３０付近でのレ
ーザービーム３１による走査速度が異なり、同期信号Ｈ
_SYNCのタイミングにバラツキが生じ、印字開始位置が乱
れ、印字の品質が低下するという問題がある。

【０００６】このような印字開始位置の乱れを少なくす
るためには、受光素子３０と印字開始位置１２との距離
をできるだけ短くすれば良いが、機械的な制約があり、
困難である。また、この距離が長いほど、回転多面鏡５
を回転するモータの回転ムラ（ジッター）による印字開
始位置の乱れが生じ易くなり、これが前記回転多面鏡の
各反射面の面ダレ精度の不均一による印字開始位置の乱
れに加算されて、さらに印字の品質が低下する。

【０００７】なお、このような走査開始位置のバラツキ
の問題は、レーザービームプリンタの走査光学系に限ら
ず、レーザーフォトプロッタや、バーコードリーダ、イ
メージリーダのような各種読み取り走査光学系において
も生じている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、走査
開始位置のバラツキを防止することができる走査光学系
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（５）の本発明により達成される。

【００１０】（１）レーザービームを発する光源部
と、該光源部からのレーザービームを所定角度範囲で方
向を変えて反射する回転多面鏡と、回転する前記回転多
面鏡で反射されたレーザービームを受光する受光面と、
該受光面上でのレーザービームの走査に際しその走査位
置を検出するための少なくとも１つの受光素子とを有す
る走査光学系において、前記回転多面鏡と前記受光面と
の間に、レーザービームの前記所定角度範囲をカバーし
得るビームスプリッタを設置し、該ビームスプリッタに
より前記受光面への光路と、他の光路とに分離し、前記
他の光路上に前記受光素子を設置したことを特徴とする
走査光学系。

【００１１】（２）前記回転多面鏡と前記受光面との
間に、ｆθレンズが設置され、前記ビームスプリッタ
は、前記ｆθレンズと前記受光面との間に設置されてい
る上記（１）に記載の走査光学系。

【００１２】（３）前記回転多面鏡と前記受光面との
間に、ｆθレンズが設置され、前記ビームスプリッタ
は、前記回転多面鏡と前記ｆθレンズとの間に設置され
ている上記（１）に記載の走査光学系。

【００１３】（４）前記受光素子は、前記受光面上の
レーザービームの走査開始位置を検出するためのもので
ある上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の走査光
学系。

【００１４】（５）前記受光素子は、前記受光面上の
レーザービームの走査開始位置に近接した位置と光学的
に等価な位置に設置されている上記（１）ないし（３）
のいずれかに記載の走査光学系。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の走査光学系を添付図面に示す
好適実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の走査光学系をレーザービ
ームプリンタの走査光学系に適用した場合の構成例を示
す平面図、図２は、図１に示す走査光学系の側面図であ
る。なお、図２では、光源部２、制御手段１５および駆
動手段１６が省略されている。

【００１７】図１に示すように、本発明の走査光学系１
は、光源部２と、光源部２からのレーザービーム２０を
反射する回転多面鏡５と、回転多面鏡５を回転するモー
タ６と、ｆθレンズ７と、感光ドラム８と、ｆθレンズ
７と感光ドラム８との間に設置されたビームスプリッタ
９と、受光素子１０とで構成されている。

【００１８】光源部２は、好ましくは半導体レーザーで
構成されるレーザー光源３と、レーザー光源３の発光側
に接合されたコリメートレンズ４とで構成されており、
レーザー光源３より発せられた発散光束は、コリメート
レンズ４により平行光束とされて、回転多面鏡５の反射
面５１に向けて照射される。なお、レーザー光源３の点
灯／消灯のタイミングは、マイクロコンピュータで構成
される制御手段１５により制御される。

【００１９】回転多面鏡（ポリゴンミラー）５は、正多
角形をなしており、モータ６により一定の速度で回転さ
れる。図示の回転多面鏡５は、その外周に６つの反射面
５１が形成されており、各反射面５１は平面であり、隣
接する反射面５１同士は、それぞれ等角度（１２０°）
をなしている。各反射面５１は、例えばアルミ蒸着層で
構成されている。なお、回転多面鏡５の構成は図示のも
のに限らず、例えば８つの反射面を有するもの等、その
反射面の数は任意である。

【００２０】図１に示すように、光源部２からのレーザ
ービーム２０は、回転多面鏡５の反射面５１で反射され
るが、このとき回転多面鏡５の回転に伴って、レーザー
ビーム２０の反射面５１への照射点が一方の角部５２か
ら反射面５１の中央部を経て他方の角部５２へと移動す
るとともに、反射光の反射方向が所定角度範囲で変えら
れる。以下、この反射光の角度範囲を振れ角と言う。

【００２１】図示の構成では、回転多面鏡５は、モータ
６により図１中反時計回りに一定の速度で回転する。モ
ータ６の回転制御は、制御手段１５により行われる。ｆ
θレンズ７は、前記振れ角をカバーする範囲に設置され
ている。回転多面鏡５で反射されたレーザービーム２０
の反射光は、その方向が角速度一定で変化するため、こ
のｆθレンズ７により、後述する受光面８１上で等速と
なるように補正される。また、このｆθレンズ７によ
り、回転多面鏡５の各反射面５１の面倒れ補正もなされ
る。

【００２２】ｆθレンズ７を経たレーザービーム２０
は、後述するビームスプリッタ９にてその一部が透過
し、この透過光２１が感光ドラム８の外周面に形成され
た受光面（結像面）８１に照射される。回転多面鏡５が
６０°回転すると、透過光２１が振れ角の範囲で１回振
られ、受光面８１上を感光ドラム８の回転軸８２方向に
１回走査（主走査）する。この場合、受光面８１上で
は、ｆθレンズ７の作用により、レーザービーム（反射
光２２）による走査位置が感光ドラム８の回転軸８２方
向に等速度で移動する。

【００２３】また、感光ドラム８を例えば図２中の時計
回りに回転することにより、副走査がなされる。回転多
面鏡５を６０°回転する毎、すなわち受光面８１上で１
回の主走査を行なう毎に、感光ドラム８を１ドット分回
転し、次行での主走査を行なう。従って、回転多面鏡５
が１回転すると、６回の主走査、すなわち副走査方向に
６ドット分の印字に相当する走査がなされる。

【００２４】なお、感光ドラム８の回転は、モータ、変
速ギアー等を含む駆動手段１６により行われ、該駆動手
段１６は、制御手段に１５により、感光ドラム８の回転
量および回転のタイミング等が制御される。

【００２５】以上のような主走査および副走査を行なう
ことにより、感光ドラム８の外周面には、レーザービー
ムの照射点（ドット）に対応した静電潜像が形成され
る。そして、トナー供給部（図示せず）から感光ドラム
８の外周面に供給されたトナーが、この静電潜像に対応
して吸着され、このトナー像を記録用紙（図示せず）に
転写し、定着することにより、記録用紙への印字がなさ
れる。

【００２６】さて、本発明の走査光学系１においては、
ｆθレンズ７と感光ドラム８との間に、感光ドラム８の
受光面８１への光路と、他の光路とに分離するビームス
プリッタ９が設置されている。

【００２７】このビームスプリッタ９は、図１に示すよ
うに、レーザービーム２０の振れ角をカバーし得る長さ
を有している。このように、ビームスプリッタ９がレー
ザービーム２０の振れ角をカバーすることにより、受光
面８１上での主走査方向に対するレーザービームのパワ
ーが均一となる。

【００２８】ビームスプリッタ９は、図２に示すよう
に、一対の直角三角形のプリズム９１、９２を接合した
ものであり、その接合面はハーフミラー面９３とされて
いる。ハーフミラー面９３は、例えば、真空蒸着法に代
表される気相めっき法により形成された単層または多層
コーティングにより構成される。

【００２９】図２に示すように、ｆθレンズ７を経てビ
ームスプリッタ９に入射したレーザービーム２０は、ハ
ーフミラー面９３においてその一部が透過し、この透過
光２１はそのまま直進して感光ドラム８の受光面８１に
照射される。一方、ハーフミラー面９３において反射さ
れたレーザービームは、図２中の下方へ屈曲して反射光
２２を形成する。従って、回転多面鏡５の回転によるレ
ーザービーム２０の振れに伴って、ハーフミラー面９３
での透過光２１により受光面８１上での主走査が行われ
るとともに、ハーフミラー面９３での反射光２２によ
り、受光面８１とは異なる位置で後述する同期信号を得
るための走査が行われる。以下、この同期信号を得るた
めの走査を補助走査と言う。

【００３０】ハーフミラー面９３の透過率（反射率）
は、任意に設定することができるが、受光面８１へのレ
ーザービームのパワーダウンと受光素子１０の感度とを
考慮して決定される。ただし、この透過率は、ビームス
プリッタ９の長手方向（図１中上下方向）に沿って均一
であるのが好ましい。

【００３１】なお、本発明に用いられるビームスプリッ
タとしては、図示のごとき一対のプリズムを接合したも
のに限らず、例えば、ガラス板の表面にコーティングを
施してハーフミラー面を形成したものであってもよい。
また、これらのビームスプリッタに、適宜偏光板を組み
合わせたものでもよい。

【００３２】ビームスプリッタ９のハーフミラー面９３
での反射光２２の光路上の所定位置には、受光素子１０
が設置されている。以下、この受光素子１０の機能およ
び設置位置について説明する。

【００３３】感光ドラム８の受光面８１上では、主走査
における走査領域、すなわち記録用紙での印字領域１１
が設定され、その一端は、走査開始位置すなわち印字開
始位置１２となり、他端は、走査終了位置すなわち印字
終了位置１４となる。

【００３４】そして、記録用紙（図示せず）への印字の
際には、印字開始位置１２を特定し、かつこの位置を副
走査方向に一定とする必要がある。そのため、レーザー
ビームの受光素子１０への照射により得られた信号（ま
たは該信号に基づいて発生した信号）を同期信号Ｈ_SYNC
とし、この同期信号Ｈ_SYNCから一定時間経過した時を印
字開始位置とする。すなわち、受光素子１０は、印字開
始位置１２を検出するための同期信号Ｈ_SYNCを得るため
に設置される。

【００３５】従って、受光素子１０は、反射光２２の光
路上であって、印字開始位置１２から印字領域１１外の
主走査方向に所定距離Ｓ離間した同期信号発生用受光位
置１３と光学的に等価な位置に設置される。

【００３６】この受光素子１０は、受光面８１とは異な
る位置である反射光２２の光路上に設置されるため、そ
の設置位置に機械的な制約（スペース上の制約）を受け
ず、印字開始位置１２と同期信号発生用受光位置１３と
の距離Ｓを限りなく小さくすることができる。これによ
り、受光素子１０では、回転多面鏡５の各反射面５１に
おいて、面ダレが生じている角部５２から相当距離反射
面５１の中央方向へ移動した部分、すなわち反射面５１
の平面精度が十分に高い部分で反射されたレーザービー
ムが受光されることとなる。その結果、各角部５２での
面ダレの不均一さに係らず、受光素子１０付近での反射
光２２による補助走査速度が回転多面鏡５の全ての反射
面５１において一定となり、得られる同期信号Ｈ_SYNCの
タイミングが正確となるため、印字開始位置１２の乱れ
（バラツキ）が防止される。

【００３７】さらに、距離Ｓが短縮されることにより、
モータ６の回転ムラ（ジッター）が生じた場合でも、こ
れによる印字開始位置１２の乱れが少なくなる。

【００３８】用いる受光素子１０としては、受光したレ
ーザー光を光電変化し得るものであればいかなるもので
もよく、例えば、フォトダイオードやフォトトランジス
タ等が挙げられる。受光素子１０から出力された同期信
号Ｈ_SYNCは、制御手段１５に入力され、印字開始位置１
２の特定に利用される。

【００３９】図３は、レーザー光源３の点灯タイミング
と印字開始位置１２を検出するための同期信号との関係
を示すタイミングチャートである。同図に示すように、
同期信号発生用受光位置１３の前後においてレーザー光
源３を所定時間点灯し、ビームスプリッタ９での反射光
２２による補助走査を行なう。これにより、受光素子１
０にて反射光２２が受光され、同期信号Ｈ_SYNCが出力さ
れる。なお、同期信号発生用受光位置１３の前後におけ
るレーザー光源３の点灯タイミングは、例えば、前回の
主走査における後述の印字終了位置１４の検出に基づい
て決定される。

【００４０】制御手段１５により、同期信号Ｈ_SYNCを検
出するとともに、例えば同制御手段１５に内蔵されたタ
イマー（図示せず）により、受光面８１上でのレーザー
ビームの照射点が主走査方向に距離Ｓだけ移動する時間
を予め設定しておき、同期信号Ｈ_SYNCの検出時からこの
タイマー設定時間が経過した時点を印字開始位置１２と
する。以後は、印字領域１１において、ビームスプリッ
タ９の透過光２１による主走査を行ないつつ、同制御手
段１５のメモリー（図示せず）に記憶された印字データ
に従って、レーザー光源３の点灯／消灯を行ない、所望
のドットを形成する。

【００４１】印字終了位置１４に到達したら、レーザー
光源３を消灯し、感光ドラム８を１ドット分回転し、前
記と同様の手順で補助走査および主走査を行なう。

【００４２】図４は、本発明の走査光学系をレーザービ
ームプリンタの走査光学系に適用した場合の他の構成例
を示す平面図、図５は、図４に示す走査光学系の側面図
である。なお、図５では、光源部２、制御手段１５およ
び駆動手段１６が省略されている。

【００４３】これらの図に示す走査光学系１’は、ビー
ムスプリッタ９’が、回転多面鏡５とｆθレンズ７との
間に設置されており、これに対応して、受光素子１０
が、ビームスプリッタ９’のハーフミラー面９３での反
射光２２の光路上であって、印字開始位置１２から印字
領域１１外の主走査方向に所定距離Ｓ離間した同期信号
発生用受光位置１３と光学的に等価な位置に設置されて
いる。その他の構成については、前記走査光学系１と同
様である。

【００４４】この走査光学系１’では、ビームスプリッ
タ９’は、前記と同様レーザービーム２０の振れ角をカ
バーし得るように設置されるが、前記走査光学系１に比
べ回転多面鏡５により近い位置に設置されるため、ビー
ムスプリッタ９’の長さがより短くてよいという利点が
ある。

【００４５】なお、図示しないが、前記各走査光学系
１、１’において、反射光２２の光路上に１または２以
上のミラーやプリズム等を設け、反射光２２の光路を所
望に屈曲させてもよい。このような構成とすることによ
り、受光素子１０をより適した箇所に設置することがで
きる等、光路設計上有利であり、例えばデッドスペース
の減少等による走査光学系の小型化が図れる。

【００４６】本発明において、受光素子１０は、反射光
２２の光路上に、反射光の補助走査方向（ビームスプリ
ッタ９、９’の長手方向）に沿って複数個設けてもよ
い。例えば、前記と同様の印字開始位置１２検出用の同
期信号を得るための第１の受光素子１０と、印字終了位
置１４検出用の同期信号を得るための第２の受光素子
（図示せず）とを設けることができる。

【００４７】この場合、第２の受光素子は、ハーフミラ
ー面９３での反射光２２の光路上であって、例えば、印
字終了位置１４から印字領域１１外の主走査方向に所定
距離離間した位置と光学的に等価な位置に設置すること
ができる。また、ハーフミラー面９３での反射光２２の
光路上であって、印字領域１１内の所定位置と光学的に
等価な位置に受光素子を設けてもよい。また、このよう
な受光素子の用途は、同期信号、特に印字開始位置検出
用の同期信号を得るためのものに限定されない。

【００４８】以上、本発明の走査光学系を図示の構成例
に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるも
のではなく、特に、走査光学系を構成する光学部品の種
類や配置、レーザービームによる主走査や補助走査に至
る光路のパターン等は任意に選択、設定することができ
る。

【００４９】また、本発明の走査光学系は、レーザービ
ームプリンタやレーザーフォトプロッタのごとき記録
（書き込み）に用いる走査光学系のみならず、例えば、
バーコードリーダ、イメージリーダのような各種読み取
り走査光学系に適用することもできる。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の走査光学系
によれば、レーザービームの走査位置のバラツキ、特
に、回転多面鏡の加工精度や回転ムラによるレーザービ
ームの走査開始位置のバラツキを防止することができ、
本発明をレーザービームプリンタの走査光学系に適用し
た場合には、印字開始位置の乱れを有効に防止し、良好
な印字品質を得ることができる。

【００５１】また、ビームスプリッタは、回転多面鏡と
受光面との間に設けられるため、走査光学系の大型化を
招くこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査光学系の構成例を示す平面図であ
る。

【図２】図１に示す走査光学系の側面図である。

【図３】レーザー光源の点灯タイミングと同期信号との
関係を示すタイミングチャートである。

【図４】本発明の走査光学系の他の構成例を示す平面図
である。

【図５】図４に示す走査光学系の側面図である。

【図６】従来の走査光学系の構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１、１’ 走査光学系２光源部３レーザー光源４コリメートレンズ５回転多面鏡５１反射面５２角部６モータ７ｆθレンズ８感光ドラム８１受光面８２回転軸９、９’ ビームスプリッタ９１、９２プリズム９３ハーフミラー面１０受光素子１１印字領域１２印字開始位置１３同期信号発生用受光位置１４印字終了位置１５制御手段１６駆動手段２０レーザービーム２１透過光２２反射光３０受光素子３１レーザービーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザービームを発する光源部と、該光
源部からのレーザービームを所定角度範囲で方向を変え
て反射する回転多面鏡と、回転する前記回転多面鏡で反
射されたレーザービームを受光する受光面と、該受光面
上でのレーザービームの走査に際しその走査位置を検出
するための少なくとも１つの受光素子とを有する走査光
学系において、前記回転多面鏡と前記受光面との間に、レーザービーム
の前記所定角度範囲をカバーし得るビームスプリッタを
設置し、該ビームスプリッタにより前記受光面への光路
と、他の光路とに分離し、前記他の光路上に前記受光素
子を設置したことを特徴とする走査光学系。
【請求項２】前記回転多面鏡と前記受光面との間に、
ｆθレンズが設置され、前記ビームスプリッタは、前記
ｆθレンズと前記受光面との間に設置されている請求項
１に記載の走査光学系。
【請求項３】前記回転多面鏡と前記受光面との間に、
ｆθレンズが設置され、前記ビームスプリッタは、前記
回転多面鏡と前記ｆθレンズとの間に設置されている請
求項１に記載の走査光学系。
【請求項４】前記受光素子は、前記受光面上のレーザ
ービームの走査開始位置を検出するためのものである請
求項１ないし３のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項５】前記受光素子は、前記受光面上のレーザ
ービームの走査開始位置に近接した位置と光学的に等価
な位置に設置されている請求項１ないし３のいずれかに
記載の走査光学系。