JPH07168108A - 光走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザユニットのレンズ鏡筒内壁による反射
光がスキャニングミラーに到達しないようにし、フレア
ーを感光ドラムに到達しないようにする。 【構成】 半導体レーザと、半導体レーザからのレーザ
光を平行光にするコリメータレンズを有するレーザユニ
ットを具備し、レーザユニットからのレーザ光をスキャ
ニングミラーで偏向走査する光走査光学装置において、
ａをレンズ鏡筒の内径、ｂを絞りと半導体レーザの発光
点の距離、ｄを絞りの主走査面内の径とし、スキャン時
の、スキャニングミラーと絞りの光軸方向に平行な方向
の最短距離をＬ、スキャニングミラーとコリメータレン
ズの光軸の光軸方向に垂直な方向の最長距離をｈ、とし
た時、以下の関係を満足する。 ａ ＞ ｄ ＋［ｂ（ｄ＋２ｈ）／（２Ｌ）］

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ光で画像を描くレ
ーザビームプリンタ等に用いられる光走査光学装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光走査光学装置は、図５に示すよ
うに構成されている。図５において、５１はレーザユニ
ット、５２はシリンドリカルレンズ、５３はスキャニン
グミラー、５４は球面レンズ、５５はトーリックレン
ズ、５６は感光ドラムである。

【０００３】レーザユニット５１からでた平行レーザ光
は、シリンドリカルレンズ５２により副走査方向につい
てのみ集光され、スキャニングミラー５３の反射面上に
照射される。スキャニングミラー５３は一定速度で回転
し、スキャニングミラー５３で反射された光は、球面レ
ンズ５４とトーリックレンズ５５を通ることによりｆθ
特性が補正され、感光ドラム５６上を収束光が走査する
（以後、これを走査光と記す）。

【０００４】感光ドラム５６は前記レーザユニット５１
内の光源である半導体レーザの駆動信号に同期して一定
速度で回転し、上記走査光により静電潜像が感光ドラム
５６上に形成される。この静電潜像から電子写真のプロ
セスにより紙の上に画像が印刷される。

【０００５】前記レーザユニット５１は、図６に示され
たように構成されている。図６において、６１は半導体
レーザ、６２は基台、６３はホルダー、６４はレンズ鏡
筒、６５はコリメータレンズ、６６は絞りである。画像
情報を含んだ駆動信号に制御された半導体レーザ６１か
ら出射されたレーザ光はコリメータレンズ６５により平
行光に変換され絞り６６により出射する光束径が決めら
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】最近は感光ドラムの感
度が向上し、感光ドラム面上での必要光量が減る傾向に
ある、これにともないレーザユニットとしては暗い光学
系が求められるようになり、レンズ鏡筒の側面内部に当
たるレーザ光が増える傾向がある。

【０００７】しかしながら、上記従来例では、図６にお
いて、半導体レーザ６１から出射された光の一部はレン
ズ鏡筒６４の内壁で反射され、コリメータレンズ６５、
絞り６６を通過してレーザユニット５１から外部に出射
される（以後、これをフレアーと記す）。

【０００８】このフレアーは、図５において、スキャニ
ングミラー５３で反射され、１部の光は走査光と同様の
経路を経て、感光ドラム５６に到達する。また、スキャ
ニングミラー５３で反射された光のうちの一部は、光走
査光学装置内の構成部材で反射され、走査光と別経路で
感光ドラム５６に到達する。

【０００９】これらのフレアーは、感光ドラムを感光さ
せ印刷される画像を悪化させる。特に半導体レーザの利
用効率（半導体レーザから発生した光の内で感光ドラム
に到達する光量の割合）が５０％以下の時、走査光に対
してフレアーが同等以上となり良好な画像を得ることが
困難となる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、光走査光学装
置において、レーザユニットのレンズ鏡筒とスキャニン
グミラーの位置と構成を規定することによって、レンズ
鏡筒内壁による反射光をスキャニングミラーに到達しな
いようにし、フレアーを感光ドラムに到達しないように
したものである。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の請求項１に記載の光走査光
学装置の構成を最も良く表す主走査面内の図面である。
装置全体の構成は先の図５と同様であるので、ここでは
レーザユニットとスキャニングミラーの関係を説明す
る。同図において、１１は半導体レーザ、１２は基台、
１３はホルダー、１４はレンズ鏡筒、１５は絞り、１６
はスキャニングミラーである。１７は本発明を実施しな
かった場合のレンズ鏡筒を比較のために示す。

【００１２】なお、絞り１５近傍に設けられ半導体レー
ザ１１からのレーザ光を平行光に変換するコリメータレ
ンズについては説明を簡単にするために省略した。ま
た、レンズ鏡筒１４の内径をａ、半導体レーザ１１の発
光点と絞り１５との距離をｂ、絞り１５の主走査面内の
径をｄとする。また、スキャニングミラー１６がスキャ
ンされる際の、絞り１５とスキャニングミラー１６のコ
リメータレンズ（不図示）の光軸方向に平行な方向の最
短距離をＬ、スキャニングミラー１６とコリメータレン
ズ（不図示）の光軸の該レンズの光軸方向に垂直な方向
の最長距離をｈとする。主走査面とは、スキャニングミ
ラー１６で偏向走査されたレーザ光が経時的に形成する
光線束面を指す。

【００１３】図１において、本発明を実施しなかった場
合（１７のレンズ鏡筒の位置）には点線で示したように
半導体レーザ１１から出射されたレーザ光の１部は点線
２で示されたレンズ鏡筒１７の内壁で反射され、絞り１
５を通過した後スキャニングミラー１６に入射する。

【００１４】これに対して光走査光学装置の構成を本発
明の構成である、

【００１５】

【外７】 とすると、レンズ鏡筒１４の内壁で反射されたレーザ光
は、図１において実線１のようになる。半導体レーザ１
１から出射したレーザ光線のなかで実線１の光線よりも
コリメータレンズ（不図示）の光軸に対して低角度で出
射したものは、レンズ鏡筒１４の絞り１５に近い内壁で
反射し、レンズ鏡筒１４外に出射しない。また、実線の
光線１より高角度で出射した光線は、絞り１５を通過し
た後実線１より光軸から離れた位置に到達する。したが
って、スキャニングミラー１６にレンズ鏡筒１４の内壁
で反射されるフレアー光は到達しなくなる。

【００１６】特に、上記（１）式は、Ｌが６０ｍｍより
も短いコンパクトな光走査光学装置において有効とな
る。なぜなら、Ｌが非常に長い場合には、レンズ鏡筒の
内壁による反射光がスキャニングミラーに到達する可能
性は低くなるからである。

【００１７】図２は、本発明の請求項３に記載の光走査
光学装置の構成を最も良く表す主走査面内の図面であ
る。装置全体の構成は先の図５の装置と同様であるの
で、ここではレーザユニットとスキャニングミラーの関
係を説明する。同図において、２１は半導体レーザ、２
２は基台、２３はホルダー、２４はレンズ鏡筒、２５は
絞り、２６はスキャニングミラー、２７は鏡筒外部に設
けられた遮光板、２８は鏡筒内部に設けられた遮光坂で
ある。

【００１８】なお、絞り２５近傍に設けられ半導体レー
ザ２１からのレーザ光を平行光に変換するコリメータレ
ンズについては、説明を簡単にするために省略した。レ
ンズ鏡筒２４の内径をａ、半導体レーザ２１の発光点と
絞り２５の距離をｂ、絞り２５の主走査面内の径をｄと
する。スキャニングミラー２６がスキャンされる際の、
絞り２５とスキャニングミラー２６のコリメータレンズ
（不図示）の光軸方向に平行な方向の最短距離をＬ、ス
キャニングミラー２６とコリメータレンズ（不図示）の
光軸の該レンズ光軸方向に垂直な方向の最長距離をｈと
する。また、レンズ鏡筒２４の内壁において、絞り２５
から半導体レーザ２１に向かう方向の距離をＸとする。
主走査面とは、スキャニングミラー２６で偏向走査され
たレーザ光が経時的に形成する光線束面を指す。

【００１９】図２において、半導体レーザ２１から出射
したレーザ光の一部は、遮光坂２７，２８がない場合、
実線で示したように、レンズ鏡筒２４の内壁で反射して
絞り２５を通過した後スキャニングミラー２６に到達す
る。このような、スキャニングミラー２６にレンズ鏡筒
２４の内壁による反射光が到達するレーザユニットは、
コリメータレンズの主走査面内のＦＮｏ（有効Ｆナン
バ）が、

【００２０】

【外８】 となる暗い光学系である。

【００２１】したがって、上記（２）式のＦＮｏの条件
を満たすレーザユニットの場合、レンズ鏡筒２４の内壁
で絞り２５から半導体レーザ２１に向かう方向の距離Ｘ
が、

【００２２】

【外９】 となる範囲のレンズ鏡筒２４の内壁に入射し反射する図
の実線で示した光線を、図２のようにレンズ鏡筒２４の
外側に設けた遮光板２７、または、レンズ鏡筒２４の内
側に設けた遮光坂２８で遮光する。したがって、スキャ
ニングミラー２６にレンズ鏡筒２４の内壁で反射される
フレアー光は到達しなくなる。

【００２３】図３は本発明の請求項４に記載の光走査光
学装置の構成を最も良く表す主走査面内の図面である。
装置全体の構成は先の図５と同様であるので、ここでは
レーザユニットとスキャニングミラーの関係を説明す
る。同図において、３１は半導体レーザ、３２は基台、
３３はホルダー、３４はレンズ鏡筒、３５は絞り、３６
はスキャニングミラーである。３７は本発明を実施しな
かった場合の鏡筒を比較のために示す。

【００２４】なお、絞り３５近傍に設けられ半導体レー
ザ３１からのレーザ光を平行光に変換するコリメータレ
ンズについては、説明を簡単にするために省略した。レ
ンズ鏡筒３４の内径をａ、半導体レーザ３１の発光点と
絞り３５の距離をｂ、絞り３５の主走査面内の径をｄと
する。また、スキャニングミラー３６がスキャンされる
際の、絞り３５とスキャニングミラー３６のコリメータ
レンズ（不図示）の光軸方向に平行な方向の最短距離を
Ｌ、スキャニングミラー３６とコリメータレンズ（不図
示）の光軸の該レンズ光軸方向に垂直な方向の最長距離
をｈとする。また、レンズ鏡筒３４の内壁で絞り３５か
ら半導体レーザ３１に向かう方向の距離をＸとする。主
走査面とは、スキャニングミラー３６で偏向走査された
レーザ光が経時的に形成する光線束面を指す。

【００２５】上記（２）式のＦＮｏの条件を満たすレー
ザユニットで、、本発明を実施しなかった場合、破線の
レンズ鏡筒３７の内壁において、絞り３５からの距離Ｘ
が、

【００２６】

【外１０】 となる範囲に入射した光線は、破線で示したように絞り
３５を通過してスキャニングミラー３６に到達する。

【００２７】本発明の構成によると、レンズ鏡筒３４の
ように、コリメータレンズ（不図示）の光軸に対して鏡
筒の内壁を傾け非平行にすることによって、半導体レー
ザ３１から出射したレーザ光を、図の実線で示したよう
にレンズ鏡筒３４の内部で反射させてレンズ鏡筒３４の
外に出さない。

【００２８】図４は、本発明の請求項５に記載の光走査
光学装置の構成を最も良く表す主走査面内の図面であ
る。装置全体の構成は先の図５と同様であるので、ここ
ではレーザユニットとスキャニングミラーの関係を説明
する。同図において、４１は半導体レーザ、４２は基
台、４３はホルダー、４４はレンズ鏡筒、４５は絞り、
４６はスキャニングミラー、４８は反射防止加工であ
る。

【００２９】なお、絞り４５近傍に設けられ半導体レー
ザ４１からのレーザ光を平行光に変換するコリメータレ
ンズについては、説明を簡単にするために省略した。レ
ンズ鏡筒４４の内径をａ、半導体レーザ４１の発光点と
絞り４５の距離をｂ、絞り４５の主走査面内の径をｄと
する。また、スキャニングミラー４６がスキャンされる
際の、絞り４５とスキャニングミラー４６のコリメータ
レンズ（不図示）の光軸方向に平行な方向の最短距離を
Ｌ、スキャニングミラー４６とコリメータレンズ（不図
示）の光軸の該レンズ光軸方向に垂直な方向の最長距離
をｈとする。また、レンズ鏡筒４４の内壁において、絞
り４５から半導体レーザ４１に向かう方向の距離をＸと
する。主走査面とは、スキャニングミラー４６で偏向走
査されたレーザ光が経時的に形成する光線束面を指す。

【００３０】上記（２）式のＦＮｏの条件を満たすレー
ザユニットで、レンズ鏡筒４４の内壁において絞り４５
からの距離Ｘが、

【００３１】

【外１１】 となる範囲に入射した光線は、実線で示したように絞り
４５を通過してスキャニングミラー４６に到達する。

【００３２】本発明は、レンズ鏡筒４４の内壁の上記Ｘ
の範囲に反射防止加工４８をすることによって上記Ｘの
範囲に入射するレーザ光をレンズ鏡筒４４の外に出さな
い構成になっている。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、光走
査光学装置において、レーザユニットのレンズ鏡筒とス
キャニングミラーの位置と構成を規定することによっ
て、レンズ鏡筒内壁の反射光を感光ドラムに到達させな
いことができ良好な描画像を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光走査光学装置の構成
を説明する図である。

【図２】本発明の第２の実施例の光走査光学装置の構成
を説明する図である。

【図３】本発明の第３の実施例の光走査光学装置の構成
を説明する図である。

【図４】本発明の第４の実施例の光走査光学装置の構成
を説明する図である。

【図５】従来の光走査光学装置の構成を説明する図であ
る。

【図６】従来のレーザユニットの構成を説明する断面図
である。

【符号の説明】

１１ 半導体レーザ １２ 基台 １３ ホルダー １４ レンズ鏡筒 １５ 絞り １６ スキャニングミラー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ駆動信号によって発光する半導体
   レーザと、該半導体レーザからのレーザ光を平行光に変
   換するコリメータレンズを一体としたレーザユニットを
   具備し、該レーザユニットからのレーザ光をスキャニン
   グミラーで偏向し、前記スキャニングミラーで偏向反射
   されたレーザ光で感光ドラム上を走査する光走査光学装
   置において、 ａを前記レーザユニットのレンズ鏡筒の内径、ｂを前記
   レーザユニットの絞りと前記半導体レーザの発光点の距
   離、ｄを前記レーザユニットの絞りの主走査面内の径と
   し、スキャン時の前記スキャニングミラーと前記絞りの
   前記コリメータレンズの光軸方向に平行な方向の最短距
   離をＬ、前記スキャニングミラーと前記コリメータレン
   ズの光軸の前記コリメータレンズの光軸方向に垂直な方
   向の最長距離をｈ、とした時、 【外１】 なる関係を満足するように構成したことを特徴とする光
   走査光学装置。
2. 【請求項２】 レーザ駆動信号によって発光する半導体
   レーザと、該半導体レーザからのレーザ光を平行光に変
   換するコリメータレンズを一体としたレーザユニットを
   具備し、該レーザユニットからのレーザ光をスキャニン
   グミラーで偏向し、前記スキャニングミラーで偏向反射
   されたレーザ光で感光ドラム上を走査する光走査光学装
   置において、 ａを前記レーザユニットのレンズ鏡筒の内径、ｂを前記
   レーザユニットの絞りと前記半導体レーザの発光点の距
   離、ｄを前記レーザユニットの絞りの主走査面内の径と
   し、スキャン時の前記スキャニングミラーと前記絞りの
   前記コリメータレンズの光軸方向に平行な方向の最短距
   離をＬ、前記スキャニングミラーと前記コリメータレン
   ズの光軸の前記コリメータレンズの光軸方向に垂直な方
   向の最長距離をｈ、とした時、 前記コリメータレンズの主走査面内のＦＮｏが、 【外２】 となる前記レーザユニットにおいて、前記レンズ鏡筒の
   内壁において前記絞りから前記半導体レーザに向かう方
   向への距離をＸとしたとき、 【外３】 の間の前記レンズ鏡筒の内壁に入射し反射するレーザ光
   を、前記半導体レーザと前記スキャニングミラーの間で
   遮光することを特徴とする光走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記レンズ鏡筒の内壁において前記絞り
   から前記半導体レーザに向かう方向の距離をＸとしたと
   き、 【外４】 の間の前記レンズ鏡筒の内壁に入射し反射するレーザ光
   の光路中の、前記半導体レーザと前記スキャニングミラ
   ーの間に遮光板を入れたことを特徴とする請求項２に記
   載の光走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記レンズ鏡筒の内壁において前記絞り
   から前記半導体レーザに向かう方向の距離をＸとしたと
   き、前記レンズ鏡筒の内壁のＸ、 【外５】 の範囲を前記コリメータレンズの光軸に対して傾け非平
   行にすることによって、上記Ｘの範囲の前記レンズ鏡筒
   の内壁による反射光を前記レンズ鏡筒の内部で反射させ
   ることを特徴とする請求項２に記載の光走査光学装置。
5. 【請求項５】 前記絞りから前記半導体レーザに向かう
   方向の距離をＸとしたとき、前記レンズ鏡筒の内壁の
   Ｘ、 【外６】 の範囲に反射防止加工を施したことを特徴とする請求項
   ２に記載の光走査光学装置。