JPH07120696A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPH07120696A JPH07120696A JP5268563A JP26856393A JPH07120696A JP H07120696 A JPH07120696 A JP H07120696A JP 5268563 A JP5268563 A JP 5268563A JP 26856393 A JP26856393 A JP 26856393A JP H07120696 A JPH07120696 A JP H07120696A
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Abstract
く、結像レンズ表面からの反射レーザビームによるゴー
スト像を除去することができる光走査装置を提供するこ
と。 【構成】 光走査装置の結像レンズ12は、2枚玉のプ
ラスチックレンズからなり、ポリゴンミラー9により偏
向作用を受けたレーザビームを感光ドラム上に結像さ
せ、さらに感光ドラム上にて走査線が等速で移動するよ
うに公知のFθ特性を有している。結像レンズ12の光
軸19は、ポリゴンミラー9により反射されたレーザビ
ームを含む偏向面18に対して平行移動した位置、すな
わち、上方にずれた位置に配設されている。これによっ
て、該結像レンズの表面からの反射レーザービームが再
びポリゴンミラーに再入射され、再び反射作用を受けた
レーザビームが感光ドラムに照射されることが防止でき
る。
Description
像の発生を確実に防止し得る光走査装置に関するもので
ある。
られる光走査装置においては、ポリゴンミラーの像面に
おけるゴースト像の発生を防止しするために、レンズ表
面に無反射コーティングを施していた。
号明細書、米国特許第4745416号明細書及び特公
昭63ー52365号公報等には、像面におけるゴース
ト像の発生を防止するための技術が開示されている。
光走査装置においては、レンズ面からの反射光によるゴ
ーストを除去するためにレンズに無反射コーティングを
施していたので、レンズの製造工数を増加させるという
問題点があった。また、前述の公報などに示された構成
においては、後述するような問題点があった。
るためになされたものであり、レンズの製造工数を増加
させることなく像面におけるゴースト像を確実に除去す
ることができる光走査装置を提供することを目的とす
る。
に、本発明に係る光走査装置においては、レーザビーム
を発する光源手段と、該レーザビームを偏向する少なく
とも1面以上の鏡面を備える偏向手段と、該偏向手段に
より反射されたレーザビームを受け、像面に結像させる
集光手段とからなる光走査装置であって、集光手段の光
軸を、偏向手段により反射されたレーザビームを含む偏
向面に対して垂直方向にずらして配置したとを特徴とす
る。
ら発せられたレーザビームは偏向手段により偏向作用を
受けて、集光手段に入射され、像面において結像する。
このとき、集光手段の表面にて反射されたレーザビーム
は、集光手段へ入射するレーザビームに対して、偏向面
垂直方向にある角度をもって返ってくるため、再び偏向
手段により反射されることがない。
参照して説明する。
ある光走査装置1を示す平面図であり、これを用いて、
本実施例の光走査装置の構成及び動作を詳細に説明す
る。
3を照射するに必要な光ビームを形成する全ての部材が
配置されている。また、筐体2はガラス繊維入り樹脂等
から形成され、各構成要素を位置精度よく担持し、振動
による歪が小さくなるように構成されている。
トレンズ5とスリット7は、レーザユニット6中に一体
化されて固定されている。
れ、外部から入力される画像信号に基づいて、強弱に変
調された光ビームを放射し、コリメートレンズ5に入射
させる。
ズからなり、光源4から放射されたレーザビームを受け
て、平行光としてレーザユニット6から出射させる作用
を有する。
り、該平行光の外形を規制し、感光ドラム3上に結像さ
れるレーザビームのビーム径を規制している。
ルレンズ8は、単玉のプラスチックレンズからなり、該
平行光を受けてポリゴンミラーモータユニット中の鏡面
近傍に、モータ10の回転軸に垂直な方向に長い線像と
して一方向的に収束させる作用を有しており、これらに
より、本発明の光源手段が構成される。
ンミラーモータユニット11中に一体化されて配設され
ており、ポリゴンミラー9はモータ10により高速且つ
等速で回転駆動される。
切削品であり、側面は鏡面加工されて鏡面9aを構成し
ている。鏡面9aの表面精度としては、結像時のビーム
形状を乱さないようにλ/4程度のものが用いられる。
また、通常その回転軸方向の厚みは3〜4mmであり、
本発明の偏向手段を構成する。
その回転速度変動は0.01%程度に抑えられている。
ポリゴンミラー9の回転により入射レーザビームは順次
偏向作用を受けその軌跡は回転軸に垂直な偏向面18を
形成する。
2は、本発明の光学部品を構成する2枚玉のプラスチッ
クレンズからなり、偏向作用を受けたレーザビームを感
光ドラム3上に結像させ、さらに感光ドラム3上にて走
査線が等速で移動するように公知のFθ特性を有してい
る。通常このようなプラスチックレンズには、無反射コ
ーティングを施すことがないため、レーザビームの反射
率は概して1面につき5%である。結像レンズ12の光
軸19は、図5に示すようにポリゴンミラー9により反
射されたレーザビームを含む偏向面18に対して平行移
動した位置、すなわち、上方にずれた位置に配設されて
いる。
着を施したもので、所定位置に感光ドラム3を配置する
ため、結像レンズ12後の光路を折り畳む作用を有す
る。
ザビームは、感光ドラム3上への照射を妨げない領域内
でビーム検出ユニット14に導かれる。該ビーム検出ユ
ニット14は、pinフォトダイオード等の光電変換素
子からなり、掃引される光ビームの位置を検出し、この
検出信号により感光ドラム3上に所望の光情報を与える
ための光源4への画像信号のスタートタイミングを制御
している。
感光ドラム3に照射され、公知の電子写真プロセス等に
より顕像化された後、普通紙または特殊紙より成る転写
材上に転写定着されハードコピーとして出力される。
であり、また、図12は、従来の光走査装置を示す断面
図であり、次にこの図をを用いて、従来の光走査装置の
ゴースト発生の原理を詳細に説明する。
面により偏向作用を受けたレーザビームは、図中の3偏
向角a,b,cの時に結像レンズ120の表面より反射
作用を受け再びポリゴンミラー90の隣接鏡面に入射す
る。該隣接鏡面にて反射作用を受けたレーザビームは、
再び結像レンズ120を通過して、感光ドラム位置を示
す像面15にゴースト像として照射される。これは図1
2に示すように、結像レンズ120の光軸が、ポリゴン
ミラー90により偏向作用を受けたレーザビームを含む
偏向面とほぼ同一であるため、結像レンズ120表面よ
り反射されたレーザビームが、偏向面内の別の経路を経
てポリゴンミラー90の鏡面に返ってくることによるも
のである。
6(破線)のパワーを走査ビーム17(実線)のパワと
数値例をもって比較すると、レンズ表面の反射率を1面
につき5%、レンズ表面の透過率を1面につき95%、
ポリゴンミラー90の鏡面の反射率を90%とするなら
ば、ゴーストビーム16の走査ビーム17に対するパワ
ーの比率は、偏向角aで4.1%、偏向角bで3.7%、
偏向角cで3.3%となり、無視できない量となってし
まう。具体的には、上記比率で所望画像範囲外に形成さ
れたゴースト像は、通常の電子写真プロセスによる現像
により、薄い像として紙面に印刷されてしまうと言う問
題が生じていた。また、補足的に、結像レンズ120の
表面において複数回反射作用を受けたビームによるゴー
ストビームのパワーは、レンズ表面の反射率を1面につ
き5%としても、すくなくとも0.025%以下とな
り、通常の電子写真プロセスによる現像という面ではま
ったく問題を引き起こさない。
コーティングを施したものがあり、このような場合、発
生するゴーストビーム16(破線)のパワーを走査ビー
ム17(実線)のパワと数値例をもって比較すると、レ
ンズ表面の反射率を1面につき1%、レンズ表面の透過
率を1面につき99%、ポリゴンミラーの鏡面の反射率
を90%とするならば、ゴーストビーム16の走査ビー
ム17に対するパワーの比率は、偏向角aで0.88
%、偏向角bで0.86%、偏向角cで0.85%と、ゴ
ースト像の問題を引き起こさないレベルであったため、
特別の対策を施す必要はなかった。しかしながらこのよ
うな比較的大きい形状のレンズに無反射コ−ティングを
施すことは、それを施さないものに比べてはレンズ製造
工数の上昇という問題を引き起こし、安価にこれを実現
することは困難であった。
な光路については、他の光路と異なり、結像レンズ表面
からの反射光が再びポリゴンミラー90の鏡面で反射し
てさらに再び結像レンズ120を通過して像面に照射さ
れることがない。このように結像レンズ面の曲率やポリ
ゴンミラー90の面数、形状や、ポリゴンミラー90へ
のレーザビームの入射角度を選ぶことによりこのような
ゴースト像を回避することは可能ではあるが、レンズ設
計値によっては、ゴースト像を回避する解は見つからな
い。
ムの軌跡領域外に、遮光手段たとえば筐体上の遮光壁を
もちいてこのようなゴーストビームを除去する手法は公
知であるが、本実施例の構成においては偏向角eが示す
如く、ゴーストビームの光路がすべて画像形成に必要な
最小限の走査ビームの軌跡領域内にあるため、このよう
な手法を用いることはできない。
公報等に示されるように、結像レンズの光軸を偏向面に
対して傾けて配設することは、このようなゴーストビー
ムの除去に有効ではあるが、しかし通常このような光走
査装置の結像レンズの配置誤差の許容範囲は非常に小さ
く、結像レンズを傾斜して保持するための筐体は、結像
レンズを垂直に精度良く配設するための筐体にくらべ
て、高精度が要求される。従って、筐体が切削部品であ
る場合の結像レンズ基準面の製造工数的にも、筐体が成
形部品である場合の金型における結像レンズ基準面の製
造工数的にも、また、それらの検査工数的にも上昇する
ことを避けらず、コストが高くならざるを得なかった。
であり、図3は本実施例の光走査装置を示す断面図であ
る。これを用いて、本実施例の光走査装置のゴースト除
去の原理を詳細に説明する。
aにより偏向作用を受けたレーザビームは、図中の3偏
向角a,b,cの時に結像レンズ12表面より反射作用
を受け再びポリゴンミラー9方向に返ってくる。しかし
ながら結像レンズ12の光軸19は偏向面18に対して
平行移動した位置、即ち図3において上方にずれて配設
されているため、反射されたレーザビームはふたたびポ
リゴンミラー9の鏡面9aに入射することがない。この
原理を図3を用いてさらに詳細に説明する。
aにより反射されたレーザビームは、結像レンズ12の
第2面、第3面、第4面より反射作用を受けゴーストビ
ーム16として再びポリゴンミラー9方向に返ってくる
が、結像レンズ12の光軸19が偏向面18に対して上
方に平行移動した位置に配設されているため、反射され
たゴーストビーム16は、ポリゴンミラー9上方に向か
って図中点線の光路を通り、再びポリゴンミラー9の鏡
面9aに入射されることがない。
ーム17に対するポリゴンミラー9の鏡面近傍での偏差
量20を具体例を用いて説明すると、ポリゴンミラー9
の鏡面の偏向面垂直方向厚さを4mm、ポリゴンミラー
9の鏡面9aと結像レンズ12の第1面との距離を約2
5mm、結像レンズ12の光軸19の偏向面18に対す
る平行移動量を図2において上方へ1mm、結像レンズ
12の第1面の曲率を120mm、第2面の曲率を45
mm、第3面の曲率を走査方向に300mm、同じく副
走査方向に25mm、第4面の曲率を3000mm、結
像レンズ12の材料をPMMA、その屈折率を1.49
とするならば、第1面にて反射されるゴーストビーム1
6の上記偏差量20は0.41mm、同様に第2面から
の偏差量20は2.2mm、第3面からの偏差量20は
2.4mm、第4面からの偏差量20は2.9mmと算出
された。
たゴーストビーム16は、そのパワーのほとんどが再び
ポリゴンミラー9の鏡面9aに入射されることがない。
結像レンズ12の表面からの反射光は、ポリゴンミラー
9への入射レーザビームの収束状況に比して、通常大き
く広がったものになるが、このような場合に、そのパワ
ーのほとんどが再びポリゴンミラー9の鏡面9aに入射
されず、一部の光が入射されたとしても、ゴースト像へ
の寄与は非常に小さくてすむため、問題となることはな
い。
は、再びポリゴンミラー9の鏡面9aに入射するが、図
2の偏向角dにおける光路を用いてすでに説明したよう
に、これはゴースト像を形成しないため、問題は生じな
いものである。つまり、このような結像レンズ12の光
軸19の偏向面18に対する平行シフト量は、ゴースト
像を除去するのに最低限必要な値をとればよい。
ンズ12の特性、とくに像面にて結像されたレーザビー
ムの収差を増大させるという欠点を通常伴うものである
からシフト量は極力小さく抑えなければならない。
いて、上記偏差量20および結像レンズ12の光軸19
の偏向面18に対するシフト量に対する像面上での結像
ビームの波面収差量(RMS)の1例を図示したもので
ある。これより、いたずらにシフト量を増大させること
はレーザビームの結像品質を大きく乱すものである。こ
こでは、波面収差量が1波長を超えない(RMS<1λ
以下)と言った1つの指標を持って結像品質を保つこと
を表わした。この波面収差量は小さいほうがより有利で
あることは言うまでもない。
射され、ポリゴンミラー9へ返ってくるゴーストビーム
16の偏向面に対して垂直方向への偏差量20をSと
し、またポリゴンミラー9の鏡面9aの偏向面垂直方向
の幅をWとするならば、S>W/2という数値範囲を持
ってゴースト像が形成されない範囲を表わすことができ
る。
動による波面収差量の悪化を鑑みて、2W>S>W/2
と言った数値範囲を持って、結像性能を保ちつつゴース
ト像が形成されないといった範囲を表わすことができ
る。
具体例に対し、さらに減少さしめ、同時に同様なゴース
ト像の除去と言う効果を得る構成を図5を用いてさらに
詳細に説明する。
査装置の断面図である。
明した構成に対し、さらにポリゴンミラー9の鏡面から
反射されるレーザビームを含む偏向面18を、ポリゴン
ミラー9の鏡面の中心CLから、結像レンズ12の前記
平行移動方向に1mm移動したものである。
の移動量を小さくしたことによって、前記偏差量20が
半分の値になったとしても、その結像レンズ12表面か
らのゴーストビーム16がふたたびポリゴンミラー9の
鏡面9aへ入射しないように構成できることは、容易に
理解できる。
され、ポリゴンミラー9へ返ってくるゴーストビーム1
6の偏向面18垂直方向への偏差量20をSとし、ポリ
ゴンミラー9の鏡面の偏向面18垂直方向の幅をWと
し、さらに、ポリゴンミラー9の鏡面の偏向面垂直方向
の中央位置CLに対する偏向面18の移動量をdW(た
だし、偏向面18に対するゴーストビーム16の偏向方
向への移動を正符号とする)とするならば、S>W/2
−dWという数値範囲を持ってゴースト像が形成されな
い範囲を表わすことができる。
る波面収差量の悪化を鑑みて、2W>S>W/2−dW
と言った数値範囲を持って、同様に結像性能を保ちつつ
ゴースト像が形成されないといった範囲を表わすことが
できる。
結像レンズ12の製造工数を上昇させたり、筐体2の製
造工数を上昇させたりすることなしに、確実にゴースト
像を除去することができる。
て図1を用いて以下に説明する。
ザビームを発しており、このレーザビームはコリメータ
レンズ5によって平行ビームにされたのち、スリット7
により整形作用を受けてこれらを内包するレーザユニッ
ト6から出射される。レーザビームは、さらにシリンド
リカルレンズ8により一方向的に収束作用を受けポリゴ
ンミラー9の鏡面9a近傍に線像として入射される。ポ
リゴンミラー9は、モータ10によって等速回転してい
るため、レーザビームは等角速度にて偏向作用を受け偏
向面が形成される。ポリゴンミラー9により偏向作用を
受けたレーザビームは、さらに結像レンズ12によって
感光ドラム3上に結像されるべく収束作用を受ける。ま
た、同時に等角速度で偏向されたレーザビームが感光ド
ラム3上を等速度にて走査される様な光路屈折作用を受
ける。
を受けた一部のレーザビームは、その偏向角度によって
は再びポリゴンミラー9の鏡面方向へ返ってくるべく進
行するが、このとき、本実施例にかかる光走査装置にお
いては、結像レンズ12の光軸19が、該偏向面18に
対して平行移動して配置されているため、そのパワーの
大部分はふたたびポリゴンミラー9により反射作用を受
けることがなく、感光ドラム3上に照射される量は、無
視できるほどごくわずかである。
ーザビームは折り返しミラー13により光路を折り畳ま
れて感光ドラム3上に結像し、順次等速走査される。ま
た、画像走査範囲外にて、レーザビームはビーム検出ユ
ニット14に導かれ、掃引される光ビームの位置を検出
し、この検出信号を出力する。
ラム3は、公知の電子写真プロセス等により顕像化され
た後普通紙または特殊紙より成る転写材上に転写定着さ
れハードコピーとして出力される。
ものではなく、適宜変更を加えることが可能である。
ー9の隣接面ではなく第一の反射作用を受けた鏡面その
ものによりゴースト像が形成されることもあり、このよ
うな場合にも本発明は有効に効果を発揮できるものであ
る。
の凹面、凸面の区別なく、ポリゴンミラー9によるレー
ザビームの偏向面18に対し、結像レンズ12の光軸1
9を平行移動させることによって本発明は有効に効果を
発揮できるものである。
かわらず、反射鏡系9の鏡面が固定されていても、ま
た、振動面であっても反射鏡系9への入射レーザビーム
と反射鏡系9により偏向作用を受けた出射レーザビーム
とを含む偏向面に対し、結像レンズ12の光軸を平行移
動させることによって同様に本発明は有効に効果を発揮
できるものである。
を複数のレンズにより構成し、その一部のレンズのみを
偏向面18に対しその光軸19を平行移動させることに
よっても同様に本発明は有効に効果を発揮できるもので
ある。このような場合、平行移動をしなかったレンズに
対してのみ無反射コーティングを施しても効果的である
し、そもそもゴースト像を形成しない光学系であればそ
の必要もない。
レンズ12の光軸19を偏向面18に対し平行移動させ
ることなく、特公昭63ー52365号公報に開示して
あるような光軸19の傾斜によってこのようなゴースト
像を除去するような手段においても、前述の本実施例同
様に、傾斜による波面収差量の増大と言う問題点があっ
たが、この傾斜量を極力小さくするためにポリゴンミラ
ー9の鏡面へ入射するレーザビームによって構成される
偏向面18を、ポリゴンミラー9の鏡面の中央位置CL
から、結像レンズ12表面からのゴーストビーム16の
偏り方向に、偏向面18垂直方向に沿って移動すること
によって、結像レンズ12の傾斜量を極力小さくするこ
とによっても、本実施例とまったく同じ原理によって、
結像ビームの品質を上げることができると同時にゴース
ト像の除去と言う効果を得ることができる。
々な変更が可能である。
本発明によれば、集束手段の製造工数を上昇させること
なく、集束手段の表面からの反射レーザビームによるゴ
ースト像を除去することができるという効果を奏する光
走査装置を実現することができる。
収差量の関係を示す図である。
る。
図である。
図である。
図である。
図である。
面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 レーザビームを発する光源手段と、 該レーザビームを偏向する少なくとも1面以上の鏡面を
備える偏向手段と、 該偏向手段により反射されたレーザビームを受け、像面
に結像させる集光手段とからなる光走査装置において、 該集光手段の光軸を、該偏向手段により反射されたレー
ザビームを含む偏向面に対して垂直方向にずらして配置
したことを特徴とする光走査装置。 - 【請求項2】 前記集光手段の光軸の移動量を、偏向手
段へ返ってくるゴーストビームの、偏向面に対して垂直
方向への偏差量をS、偏向手段の鏡面の、偏向面とは直
交する方向の幅をWとすると、2W>S>W/2に設定
されていることを特徴とする請求項1に記載の光走査装
置。 - 【請求項3】 前記集光手段は複数の光学部品で構成さ
れると共に、少なくとも1個の光学部品がずれて配置さ
れていることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の光走査装置。
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