JPH06202016A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被走査面の走査開始位置を検出する為の検出
手段に光ビームの一部を効率的に入射させ、高精度な光
走査を可能とした光走査装置を得ること。 【構成】 光源手段から射出した光ビームを光学手段を
介して偏向手段に導光し、該偏向手段で反射偏向された
光ビームを結像手段により被走査面上に導光して光走査
する際、該結像手段を通過した一部の光ビームを該被走
査面上の走査開始位置を検出する為の検出手段に反射手
段を介して該光ビームの光路の一部が該被走査面に対し
角度を有するようにし、かつ該結像手段の光軸方向に沿
った距離で該偏向手段の偏向点から該被走査面までの距
離をＬ、該偏向点から該結像手段の最も被走査面側のレ
ンズ面までの距離をＡ、該偏向点から該反射手段までの
距離の最大値をＢとしたとき、０＜（Ｂ−Ａ）／Ｌ＜
０．２なる条件を満足するように各要素を設定したこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光走査装置に関し、特に
記録画像情報に基づいて光変調された光源手段からの光
ビーム（光束ともいう。）を回転多面鏡等の偏向手段
（光偏向器）と結像手段とを介して感光体ドラム等の被
走査面上に導光して光走査する際、該結像手段からの光
ビームの一部を受光して該被走査面上の走査開始位置を
設定する同期検出系の各要素を適切に設定することによ
り、高精度な光走査を可能とした例えばレーザービーム
プリンタ（ＬＢＰ）やレーザ複写機等の装置に好適な光
走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザービームプリンタ（ＬＢ
Ｐ）等の光走査装置においては、例えば特公昭６２−３
６２１０号公報で提案されているように画像信号に応じ
て光源手段から光変調された光ビームを、例えばポリゴ
ンミラーから成る光偏向器により周期的に偏向させｆ−
θ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体上
にスポット状に集束させ光走査して画像記録を行ってい
る。

【０００３】図５、図６は各々従来の光走査装置の要部
斜視図と副走査方向の要部断面図である。

【０００４】図５において光源手段５１から射出した光
ビーム（発散光束）はコリメーターレンズ５２により平
行光束とし、該コリメーターレンズ５２近傍に設けた絞
り５３によって該光束（光量）を制限して副走査方向に
のみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ５４に
入射している。

【０００５】シリンドリカルレンズ５４に入射した平行
光束のうち主走査面内においては、そのまま平行光束の
状態で射出する。又副走査面内においては収束してポリ
ゴンミラーから成る光偏向器５５の反射面（ポリゴン
面）５５ａにほぼ線像として結像している。

【０００６】そして光偏向器５５の反射面５５ａで反射
偏向された光ビームは球面レンズ５６ａとトーリックレ
ンズ５６ｂとから成るｆ−θ特性を有するｆ−θレンズ
系（結像光学系）５６を介して感光体ドラム面（被走査
面）５７上に導光している。

【０００７】このｆ−θレンズ系５６は光ビームが通過
することにより光偏向器５５で等角速度で偏向走査され
た光ビームを感光体ドラム面５７上で光スポットが等速
度で走査されるように変換している。

【０００８】そして光偏向器５５を駆動手段であるモー
タ６１より図中矢印５５ｂの方向に回転させることによ
って、感光体ドラム面５７上を図中矢印５７ａの方向に
光走査して画像情報の記録を行っている。

【０００９】このとき光スポットは感光体ドラム面５７
上を矢印５７ａの方向に繰り返し光走査されるが、例え
ば光偏向器５５の反射面に分割誤差があると、繰り返し
光走査して画像情報を書き込むタイミングがズレてくる
という問題点が生じてくる。

【００１０】そこで従来の光走査装置においては、この
とき感光体ドラム面５７上を光走査する前に該感光体ド
ラム面５７上の走査開始位置のタイミングを調整する為
に光偏向器５５で偏向走査された先端部（画像非有効
部）の光ビームを固定の反射ミラー５８で反射させ、集
光レンズ５９により走査開始位置検出用の検出手段６０
に導光している。そして検出手段６０で得られる信号を
利用して感光体ドラム面５７上への画像記録の走査開始
位置のタイミングを調整している。

【００１１】尚、図６においてＸは光偏向器５５の反射
面５５ａの偏向点（反射位置）を示しており、副走査断
面における光ビームは前述したようにシリンドリカルレ
ンズ５４を介して、この偏向点Ｘに集光される。

【００１２】ここで偏向点Ｘと感光体ドラム面Ｙとは光
学的にほぼ共役な関係に設定されているので、例えば反
射面５５ａが副走査断面において回転軸６２に対して平
行でなく倒れても（即ち面倒れがあっても）光ビームは
感光体ドラム面Ｙ上の同一走査線上に結像される。この
ようにして光偏向器５５の反射面の所謂面倒れ補正光学
系を構成している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の光走査装置にお
いて、所望の光学性能を得る為には、例えば前記図５に
示した光走査装置を構成する各光学要素の取付位置や経
時的変化等に対して厳しい光学精度を有していなければ
ならない。

【００１４】その為、従来の光走査装置においては高精
度を保証する手段として、例えば感光体ドラム以外の各
要素部品に関して光学箱と呼ばれる一体化した部材を装
置に取り付けて上記の要求に応えている。

【００１５】この光学箱は装置全体のコンパクト化を図
るのにできるだけ小型化であることが好ましい。

【００１６】そこで従来の光走査装置においては被走査
面の走査開始位置を検出する同期検出系の一部として固
定の反射ミーラ５８を設けて光路を適切に折り曲げて装
置全体の小型化を図っている。

【００１７】しかしながら図５に示すように固定の反射
ミラー５８を、例えばトーリックレンズ５６ｂに近づけ
て配置すると、該反射ミラー５８から集光レンズ５９に
向かう走査開始位置検出用の光ビーム（以下「検出用の
光ビーム」ともいう。）が該トーリックレンズ５６ｂの
近傍を通過することになり、これにより該トーリックレ
ンズ５６ｂのレンズ面（射出面）５６ｂ１で該検出用の
光ビームの一部が反射され迷光となり、これが感光体ド
ラム面５７上に入射し、所謂ゴースト光やフレアー光と
なり、又検出手段に入射してノイズとなり光走査精度や
画質を低下させるという問題点があった。

【００１８】又、トーリックレンズ５６ｂから反射ミラ
ー５８までの距離（光路長）を短くしようとすると、該
反射ミラー５８から集光レンズ５９までの光路長が長く
なり、これにより光軸と直交する方向の光学箱の寸法が
長くなってくる。

【００１９】その為、光路の引き回しが大変難しくな
り、例えば反射ミラーを複数個用いて同期検出系を構成
した場合、光偏向器の周辺部が複雑化になりすぎ所望と
する装置全体のコンパクト化を図るのに大きな障害とな
ってくるという問題点があった。

【００２０】本発明は被走査面の走査開始位置を制御す
る同期検出系を構成する検出手段へ検出用の光ビームを
導光させる為の反射手段の構成を適切に設定することに
より、該検出用の光ビームが結像手段の最終レンズ面で
反射するのを少なくし、該検出手段のノイズ光の入射を
防止すると共に装置全体の小型化を図りつつ高精度な光
走査を可能とした光走査装置の提供を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の光走査装置は、
光源手段から射出した光ビームを光学手段を介して偏向
手段に導光し、該偏向手段で反射偏向された光ビームを
結像手段により被走査面上に導光して光走査する際、該
結像手段を通過した一部の光ビームを該被走査面上の走
査開始位置を検出する為の検出手段に反射手段を介して
該光ビームの光路の一部が該被走査面に対し角度を有す
るようにし、かつ該結像手段の光軸方向に沿った距離で
該偏向手段の偏向点から該被走査面までの距離をＬ、該
偏向点から該結像手段の最も被走査面側のレンズ面まで
の距離をＡ、該偏向点から該反射手段までの距離の最大
値をＢとしたとき、 ０＜（Ｂ−Ａ）／Ｌ＜０．２ なる条件を満足するように各要素を設定したことを特徴
としている。

【００２２】特に前記反射手段は前記結像手段と前記検
出手段との間の光路中に配置した複数の反射ミラーを有
していることを特徴としている。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の実施例１の主走査方向の要部
断面図、図２は本発明の実施例１の副走査方向の要部断
面図であり、感光体ドラム側から見たときの検出用の光
ビームの光路を示している。

【００２４】図中、１は光源手段であり、例えば半導体
レーザより成っている。２はコリメーターレンズであ
り、光源手段１から射出した光ビーム（光束）を平行光
束としている。３は絞りであり、コリメーターレンズ２
の近傍に設けており、該コリメーターレンズ２を通過し
た平行光束を制限している。４はシリンドリカルレンズ
であり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有している。
尚、コリメーターレンズ２と絞り３、そしてシリンドリ
カルレンズ４の各要素で光学手段２０を構成している。

【００２５】５は複数の反射面（偏向面）を有する偏向
手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリ
ゴンミラー）より成っており、モータ等の駆動手段（不
図示）により矢印５ｂ方向に所定の速度で回転してい
る。６はｆ−θ特性を有する結像手段としての結像光学
系（ｆ−θレンズ系）であり、球面レンズ６ａとトーリ
ックレンズ６ｂより光偏向器５によって反射偏向された
画像情報に基づく光ビームを感光体ドラム面７上に結像
させている。７は被走査面としての感光体ドラム面で
る。

【００２６】８は反射手段であり、固定の第１、第２反
射ミラー８ａ，８ｂの２つの反射ミラーより成ってい
る。該第１、第２反射ミラー８ａ，８ｂは結像光学系６
を通過した有効画像外の光ビームの一部（検出用の光ビ
ーム）を後述する集光レンズ９に入射させている。集光
レンズ９は入射してきた検出用の光ビームを被走査面７
の走査開始位置検出用の検出手段１０へ導いている。

【００２７】本実施例においては、図２に示すように第
１反射ミラー８ａは検出用の光ビーム１１ａを副走査断
面上を水平方向に反射させて第２反射ミラー８ｂに入射
させている。第２反射ミラー８ｂは図面上下方（検出手
段１０側方向）に所定の角度を持って傾けて配置してお
り、光ビームの光路の一部が被走査面に対して角度を有
するようにしている。これにより第２反射ミラー８ｂで
反射された検出用の光ビーム１１ｃが従来問題となって
いたトーリックレンズ６ｂの射出面６ｂ１で反射される
ことなく検出手段１０に効率良く入射するようにしてい
る。

【００２８】９は集光レンズであり、被走査面７に対し
てある角度を持って配置しており、反射手段８からの検
出用の光ビーム１１ｃを集光して検出手段１０へ入射さ
せている。

【００２９】１０は検出手段（検知用センサー）であ
り、集光レンズ９と同様に被走査面９に対して角度を持
って配置しており、感光体ドラム面７上を光走査する前
に該感光体ドラム面７上の走査開始位置のタイミングを
制御する為、光偏向器５の各反射面で反射された検出用
の光ビームの一部を検出している。そして該検出手段１
０で得られる信号を利用して感光体ドラム面７上の画像
記録の走査開始位置のタイミングを調整している。

【００３０】尚、反射手段８と集光レンズ９、そして検
出手段１０は同期検出系の一要素を構成している。

【００３１】本実施例において光源手段１から射出した
光ビーム（発散光束）はコリメーターレンズ２により平
行光束とし、絞り３によって該光束（光量）を制限して
副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ
４に入射している。

【００３２】シリンドリカルレンズ４に入射した平行光
束のうち主走査面内においては、そのまま平行光束の状
態で射出する。又副走査面内においては収束して光偏向
器５の反射面５ａにほぼ線像として結像している。そし
て光偏向器５の反射面５ａで反射偏向された光ビームは
結像光学系（ｆ−θレンズ系）６を介して同図に示す点
線の範囲（有効画像領域）内を通り、感光体ドラム面７
上に導光している。そして光偏向器５を矢印５ｂの方向
に回転させることによって感光体ドラム面７上を矢印７
ａ方向に光走査している。

【００３３】このとき本実施例においては感光体ドラム
面７上を光走査する前に以下の方法により走査開始位置
のタイミングの調整を行っている。

【００３４】まず図２に示すように第１反射ミラー８ａ
で反射された検出用の光ビーム１１ｂは副走査断面内を
水平方向に反射して第２反射ミラー８ｂに入射する。こ
こで第２反射ミラー８ｂは図２に示すように図面上、下
方に所定の角度を持って傾いて配置されており、これに
より該第２反射ミラー８ｂで反射された検出用の光ビー
ム１１ｃは図面上、下方に向かって反射され集光レンズ
９を介して検出手段１０へ入射している。

【００３５】そして検出手段１０で得られる信号を利用
して感光体ドラム面７上への画像記録の走査開始位置の
タイミングを調整している。

【００３６】本実施例においては図１に示す主走査断面
内では集光レンズ９に入射する検出用の光ビーム１１ｃ
が特にトーリックレンズ６ｂの射出面６ｂ１近傍を通過
するが、図２に示す副走査断面内では該トーリックレン
ズ６ｂとある程度の距離（差）を持たせている。

【００３７】即ち、本実施例においては反射手段８を通
過する検出用の光ビームの少なくとも一部の光路が被走
査面７に対し角度を有し、即ちその光路が３次元的にな
るように構成している。これにより図１に示した主走査
断面内で検出用の光ビームが、ある走査幅を持っていて
もトーリックレンズ６ｂの射出面６ｂ１で反射した迷光
が感光体ドラム面７上でゴースト光となったり、又検出
手段１０に入射して疑似信号として検知されることがな
いように防止している。

【００３８】又、本実施例においては結像光学系６の光
軸方向に沿った距離で光偏向器５の偏向点（反射位置）
５ｃから感光体ドラム面７までの距離をＬ、偏向点５ｃ
から結像光学系の最も感光体ドラム面７側のレンズ面６
ｂ１までの距離をＡ、偏向点５ｃから反射手段８までの
距離の最大値をＢとしたとき、 ０＜（Ｂ−Ａ）／Ｌ＜０．２ ‥‥‥‥‥（１） なる条件を満足するように各光学要素を設定している。

【００３９】条件式（１）は光偏向器５と結像光学系６
と反射手段８、そして感光体ドラム７の各光学要素の位
置関係を規定したものである。

【００４０】条件式（１）の下限値を越えると検出用の
光ビームが結像光学系６の途中又は前部で折り返すこと
になってくるので散乱光や迷光が感光体ドラム面７上に
多く入射してくるので良くない。

【００４１】又、条件式（１）の上限値を越えると反射
ミラーからの反射光ビームが結像光学系６に対して十分
速くなる為に、該結像光学系６の最終レンズ面６ｂ１で
反射光量が多くなってくるので良くない。

【００４２】このように本実施例においては前述の如く
同期検出系３０を適切に構成し、かつ上記の条件式
（１）を満足させることにより、検出用の光ビームがレ
ンズ面で反射しにくい配置とし、迷光の発生を良好に防
止している。

【００４３】又、例え散乱光や迷光が多少発生しても感
光体ドラム面７に到達するまでには障害物が多数存在し
ていることから実質的な影響を直接受けることはなく、
これにより高精度な光走査を行うことができる。

【００４４】図３は本発明の実施例２の主走査方向の要
部断面図、図４は本発明の実施例２の副走査方向の要部
断面図であり、感光体ドラム面から見たときの検出用の
光ビームの光路を示している。図３、図４において図
１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付してい
る。

【００４５】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は反射手段１４を構成する第１、第２反射ミラー１４
ａ，１４ｂの反射角度と配置位置及びそれに伴ない集光
レンズ９と検出手段１０の配置位置をそれぞれ異ならせ
て同期検出系４０を構成したことである。その他の光学
要素及び光学的作用は実施例１と略同様である。

【００４６】即ち、本実施例においては図４に示すよう
第１反射ミラー１４ａを所定の角度を持って図面上、下
側方向へ傾けて配置し、これにより該第１反射ミラー１
４ａで反射された検出用の光ビーム１１ｂを図面上、下
側方向へ反射させ第２反射ミラー１４ｂに入射させてい
る。

【００４７】第２反射ミラー１４ｂは図面上、上向きに
所定の角度を持って傾けて配置しており、これにより該
第２反射ミラー１４ｂで反射された検出用の光ビーム１
１ｃを被走査面に対して水平となるように反射させ、集
光レンズ９を介して検出手段１０に効率良く入射させて
いる。

【００４８】即ち、前述の実施例１と同様に反射手段１
４を構成する一部のミラーを被走査面に対し、ある角度
を持って配置し、結像光学系１３から検出手段１０に至
る光ビームの光路が３次元的になるように構成し、かつ
条件式（１）を満足するように各光学要素の配置位置を
設定している。

【００４９】これにより前述の実施例１と同様にトーリ
ックレンズ１３ｃの射出面１３ｃ１で検出用の光ビーム
の反射を少なくし、検出用の光ビームが検出手段１０へ
効率的に導光させることができ、又感光体ドラム面７上
でゴースト光が発生することなく高精度な光走査を行っ
ている。

【００５０】尚、結像光学系と被走査面との間の距離
（光路長）が長い光走査装置の場合、同期検出系の光路
長もこれに伴なって長くなってくる。このような光学系
に対しては反射ミラーを複数用いて同期検出系を構成し
なければならないが、本実施例のように該同期検出系を
適切に構成すれば、特にその効果が大きい光走査装置を
得ることができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く少なくとも複
数の反射ミラーより成る反射手段と集光レンズ、そして
走査開始位置検出用の検出手段とを有する同期検出系を
適切に構成し、かつ条件式（１）を満足させるように各
要素を構成することにより、結像光学系のレンズ面によ
る検出用の光ビームの反射を効率的に防止することがで
き、これによりゴースト光や疑似信号の影響を受けるこ
となく高精度な光走査を行うことができるコンパクトな
光走査装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図

【図２】 本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図

【図３】 本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図

【図４】 本発明の実施例２の副走査方向の要部断面図

【図５】 従来の光走査装置の要部斜視図

【図６】 従来の光走査装置の副走査方向の要部断面図

【符号の説明】

１ 光源手段 ２ コリメーターレンズ ３ 絞り ４ シリンドリカルレンズ ５ 偏向手段 ６，１３ 結像手段 ７ 被走査面 ８，１４ 反射手段 ９ 集光レンズ １０ 検出手段 ２０ 光学手段 ３０，４０ 同期検出系

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から射出した光ビームを光学手
   段を介して偏向手段に導光し、該偏向手段で反射偏向さ
   れた光ビームを結像手段により被走査面上に導光して光
   走査する際、該結像手段を通過した一部の光ビームを該
   被走査面上の走査開始位置を検出する為の検出手段に反
   射手段を介して該光ビームの光路の一部が該被走査面に
   対し角度を有するようにし、かつ該結像手段の光軸方向
   に沿った距離で該偏向手段の偏向点から該被走査面まで
   の距離をＬ、該偏向点から該結像手段の最も被走査面側
   のレンズ面までの距離をＡ、該偏向点から該反射手段ま
   での距離の最大値をＢとしたとき、 ０＜（Ｂ−Ａ）／Ｌ＜０．２ なる条件を満足するように各要素を設定したことを特徴
   とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記反射手段は前記結像手段と前記検出
   手段との間の光路中に配置した複数の反射ミラーを有し
   ていることを特徴とする請求項１の光走査装置。