JPH0894953A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】部品点数を削減でき、組付け調整等も比較的容
易な低コストでコンパクトな光走査装置を提供する。 【構成】本発明の光走査装置は、レーザー光束を放射す
る光源１と、光源１からの光束を等角速度的に偏向させ
る偏向器４と、偏向器４による偏向光束を被走査面８上
に集光させ且つ被走査面８上で光走査を等速化する働き
を持つ結像ミラー５と、偏向器４により偏向走査された
光束を受光し光束が走査された位置を検出する検出部９
を有し、検出部９に光束を導く検出用結像光学素子６を
結像ミラー５と一体化したことを特徴とする。 【効果】検出用結像光学素子を光走査用の結像ミラーと
一体化することにより部品点数の低減ができ、しかも検
出用結像光学素子にミラーを用いたため、レイアウトの
自由度が増し、低コストでコンパクトな光学系を備えた
光走査装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザープリンタ、デ
ジタル複写機、レーザーファクシミリ等の画像形成装置
の書き込み光学系に用いられる光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザープリンタ、デジタル複写機、レ
ーザーファクシミリ等の画像形成装置の書き込み光学系
として、画像信号に応じて強度変調されたレーザー光束
を偏向器で偏向走査して感光体等の被走査面上を走査し
画像を書き込む光走査装置が知られている。図１１に従
来の光走査装置の光学系の一例を示す。図１１におい
て、半導体レーザー等からなる光源２１を発した発散光
束はカップリングレンズ２２によってカップリングさ
れ、シリンダレンズ２３によって回転多面鏡等からなる
偏向器２４の近傍で副走査方向（偏向面と垂直な方向）
について一度集光された後、偏向器２４の偏向反射面に
入射する。そして、偏向器２４によって偏向された光束
はｆθレンズ等の結像光学素子２５により集光され、反
射ミラー３０及び面倒れ補正用のシリンダレンズ２７を
介して感光体等の被走査面２８上に微小なスポット光と
して結像され、該結像点は偏向器２４の回転に伴って被
走査面上を等速に移動する。また、偏向器２４による偏
向角が有効書き込み範囲を超える光束中には、検出部２
９に光束を導くための折り返しミラー３１とシリンドリ
カルレンズ３２が配置されており、検出部２９において
集光するような構成となっている。検出部２９は偏向器
２４からの光束を折り返しミラー３１とシリンドリカル
レンズ３２を介して受光し、光束の走査位置を検出して
書き込み開始等の同期信号を発生するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１１に示した構成の
光走査装置では、走査用の結像光学素子２５、反射ミラ
ー３０、シリンダレンズ２７の他に、検出部２９に光束
を導くための折り返しミラー３１やシリンドリカルレン
ズ３２が設けられているため、光学系を構成する部品点
数が多く、装置が大掛かりになってしまい、コスト的に
も不利である。また、上記各光学部品に対して位置決め
し固定する必要が有り、組付けや調整に手間がかかると
いう問題も有る。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、従来装置に比べて部品点数を削減でき、組付け調
整等も比較的容易な低コストでコンパクトな光走査装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光走査装置は、レーザー光束を放射する光
源(１)と、前記光源(１)からの光束を等角速度的に偏向
させる偏向器(４)と、前記偏向器(４)による偏向光束を
被走査面(８)上に集光させ且つ被走査面上で光走査を等
速化する働きを持つ結像ミラー(５)と、前記偏向器(４)
により偏向走査された光束を受光し光束が走査された位
置を検出する検出部(９)を有し、前記検出部(９)に光束
を導く検出用結像光学素子(６)を前記結像ミラー(５)と
一体化したことを特徴とする（請求項１）（図１）。

【０００６】ここで、前記検出用結像光学素子(６)はア
ナモフィックな形状をしていることを特徴とする（請求
項２）。あるいは、検出用結像光学素子(６)は共軸球面
ミラーであり、前記検出部(９)の検出面近傍で主走査方
向についてのみ光束が結像することを特徴とする（請求
項３）。

【０００７】また、前記検出用結像光学素子(６)の有効
径(Ｒ)は入射光束直径よりも小さくし、検出用結像光学
素子(６)を介した後の光束の光強度分布は主光線を中心
としたほぼ線対称の形状となることを特徴とする（請求
項６）（図１０）。

【０００８】また、本発明では、レーザー光束を放射す
る光源(１)と、前記光源(１)からの光束を等角速度的に
偏向させる偏向器(４)と、前記偏向器(４)による偏向光
束を被走査面(８)上に集光させ且つ被走査面上で光走査
を等速化する働きを持つ結像光学素子(５)と、前記偏向
器(４)により偏向走査された光束を受光し光束が走査さ
れた位置を検出する検出部(９)を有する光走査装置にお
いて、前記偏向器(４)によって検出部(９)に導かれる光
束の一部が偏向器(４)によってケラレを生じた場合に、
前記偏向器(４)と検出部(９)の間に光束の一部を遮光す
る遮光板(１３)を置くことを特徴とする（請求項４）
（図７）。そして、前記遮光板(１３)を通った後の光束
の光強度分布は、主光線を中心としたときにほぼ線対称
の形状となることを特徴とする（請求項５）（図９）。

【０００９】

【作用】本発明の光走査装置においては、光走査用の結
像ミラーと同期検知用の検出部に光束を導く検出用結像
光学素子を一体化することにより、部品点数の低減がで
き、さらに検出用結像光学素子にミラーを用いることが
できるため、レイアウトの自由度が増し、低コストでコ
ンパクトな光学系を備えた光走査装置を提供することが
可能となる。

【００１０】また、本発明では、遮光板を通った後の光
束の光強度分布や、検出用結像光学素子を介した後の光
束の光強度分布を主光線を中心としたほぼ線対称の形状
とすることができるため、偏向器によるケラレが生じて
も、検出部ではほぼ対称なビーム形状を得ることがで
き、同期の位置検出を正確に行なうことが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明による光走査装置の光学系の一例を
示す斜視図である。図１において、半導体レーザー等か
らなる光源１を発した発散光束はカップリングレンズ２
によってカップリングされ、シリンダレンズ３によっ
て、回転多面鏡等からなる偏向器４の近傍で副走査方向
（偏向面と垂直な方向）について一度集光された後、偏
向器２４の偏向反射面に入射する。そして、偏向器２４
の偏向反射面によって偏向された光束は、偏向光束を被
走査面８上に集光させ且つ被走査面８上で光走査を等速
化する働きを持つ共軸非球面反射ミラー（結像ミラー）
５により反射され、さらに面倒れ補正用光学素子として
の樽型トロイダルレンズ７を介して感光体等の被走査面
８上に微小なスポット光として結像され、該結像点は偏
向器４の回転に伴って被走査面８上を等速に移動する。
また、偏向器４による偏向角が有効書き込み範囲を超え
た位置の光束が入射する共軸非球面反射ミラー５の一部
分には検出用結像光学素子６が一体成形してあり、該検
出用結像光学素子６により偏向器４からの光束が検出部
９に導かれるようになっている。尚、検出用結像光学素
子６と結像ミラー５は、プラスチック材料を用いた型成
形等により一体成形され、表面にミラーコーティング加
工をすることによって作ることができる。

【００１２】検出部９は、フォトダイオード等を用いた
光検知素子からなり、この上を走査する光束を検知し、
画像書き込み開始等の同期信号を発生させるものであ
り、従って、検出部９は、この上を走査する光束の位置
を精度良く検知しなければならないから、少なくとも主
走査方向（偏向走査方向）について集光していなければ
ならない。検出部９によって発生される同期信号は被走
査面８上における主走査方向の画像書き出し位置を各走
査において一定に保つためのものであり、図示しない制
御部は同期信号から所定タイミングの後、光源１を画像
信号に応じて発光させ、各走査の画像露光を行なう。こ
こで、前記所定タイミングとは、同期信号発生後、偏向
器４からの偏向光束が検出用結像光学素子６を過ぎ、被
走査面８上で光束が所望の書き出し開始位置に達する事
が予想されるまでの時間である。

【００１３】尚、本実施例では、検出用結像光学素子６
の主走査方向のパワーを共軸非球面反射ミラー５の主走
査方向のパワーよりも大きく設定しているため、検出部
９を走査用光学素子（５，７）による光束の結像位置よ
りも短距離にでき、尚且つ部品点数の増加を防いでい
る。

【００１４】このように、図１に示す構成の光走査装置
では、偏向器４による偏向光束を被走査面８上に集光さ
せ且つ被走査面上で光走査を等速化する働きを持つ結像
光学素子に結像ミラー５を用い、この結像ミラー５と同
期検知用の検出部９に光束を導く検出用結像光学素子６
とを一体化したことにより、図１１に示した構成の従来
の光走査装置と比較して部品点数の低減ができ、低コス
トでコンパクトな光学系を備えた光走査装置を実現する
ことができる。

【００１５】さらに本発明のもう一つの利点は、検出用
結像光学素子６にミラーを用いることができるため、折
り返しミラー３１とレンズ３２とを組み合わせた従来構
成よりも検出部のレイアウトの自由度が増すことであ
る。すなわち、検出用結像光学素子６が反射型であるの
で、検出部９の配置位置の自由度が大きく、図２に示す
ように、検出部を図中の符号９，９’，９”で示す位置
にそれぞれ配置することが可能である。例えば、図２の
９の位置ある検出部に光束を導くには、図３に示すよう
に、検出用結像光学素子６の光軸L₁が、偏向器４から検
出用結像光学素子６に向かう光路と検出用結像光学素子
６から検出部９に向かう光路を挾む角θ₁を２等分する
ようにすればよい。同様に検出部が図２の９’の位置に
ある場合には、図４に示すように、検出用結像光学素子
６の光軸L₂が、偏向器４から検出用結像光学素子６に向
かう光路と検出用結像光学素子６から検出部９’に向か
う光路を挾む角θ₂ を２等分するようにすればよい。
尚、図示しないが、図２の９”の位置にある検出部に光
束を導く場合も同様である。

【００１６】次に、本発明の光走査装置においては、例
えば、図１に示す実施例の場合、検出用結像光学素子６
が、図５に示すように、(ａ)主走査方向のパワーと(ｂ)
副走査方向のパワーが異なるアナモフィックな形状をし
ていれば、検出面上に光束を主走査方向、副走査方向と
もに集光することができる（請求項２）。また、このと
き、偏向器４の偏向反射面と検出部９は副走査方向につ
いて共役な関係になっているため、面倒れ補正機能を有
し、多少偏向器４の面倒れが発生しても検出部９に光束
を導くことが可能となる。

【００１７】ところで、前記アナモフィックな形状をし
た光学素子は加工上の制約を受ける可能性がある。そこ
でこの場合は、検出用結像光学素子６は共軸球面ミラー
にし、主走査方向のみに結像させる（請求項３）。この
とき、検出部９上のビームスポット形状は図６に示すよ
うに副走査方向に長い形状となり、副走査方向には大き
な幅を持つが、主走査方向については集光しているた
め、位置検出は可能となる。また、この構成の場合、面
倒れは補正されないが、副走査方向に大きな幅を持つた
め、多少の面倒れが有っても検出可能となる。

【００１８】次に、図７に請求項４，５の実施例を示
す。検出部９は、偏向器４による偏向角が有効書き込み
範囲を超えた位置の光束を検出するため、偏向器４に入
射した光束がその偏向反射面の端部によってケラレを生
じる場合が有り、この場合、偏向器４で反射された光束
は主光線に対して非対称な形をしている。しかし、図７
に示すように、偏向器４と検出部９の間に光束の一部を
遮光する遮光板１３を配置し、遮光板１３の開口中心部
に合わせて主光線を通過させることにより、遮光板１３
を通った後の光束の光強度分布を主光線に対して対称な
形状にすることができ、シリンダレンズあるいはトロイ
ダルレンズからなる検出用結像光学素子１２’を介して
検出部９に結像させることができる。このとき、遮光板
１３の主走査方向の幅Ｗは、図中のΔｄ（主光線に対し
てケラレ側の光束の幅）を用いた場合、 Ｗ＜２Δｄ となるようにすればよい。

【００１９】さて、偏向器４に入射した光束がその偏向
反射面の端部によってケラレを生じる場合、遮光板１３
を通さないときは、検出部９でのビーム形状（主走査方
向）は図８に示すように非対称な形状になり、位置を検
出するときに誤差を生じてしまうが、図７に示したよう
な遮光板１３を通したときは、検出部９でのビーム形状
（主走査方向）は図９に示すように対称な形状になり、
位置検出を正確に行なうことができる。

【００２０】尚、上記遮光板１３は図１１に示した従来
装置にも同様に適用することができるものであり、検出
部による位置検出精度を向上することができる。また、
図７の例では、結像ミラー５で反射された光束を検出部
９に結像させるため、シリンダレンズあるいはトロイダ
ルレンズからなる検出用結像光学素子１２’を設けてい
るが、図１のように反射型の検出用結像光学素子６を結
像ミラー５と一体に設けている場合には、遮光板１３を
設けるだけで良く、図７の検出用結像光学素子１２’を
省くことができる。

【００２１】次に、図１０に請求項６の実施例を示す。
図１０に示すように、検出用結像光学素子６の有効径を
小さくし、検出用結像光学素子６を反射した光束を主光
線に対して対称にすれば、偏向器４によるケラレが生じ
ても、検出部９の位置では図９に示すようなほぼ対称な
ビーム形状を得ることができ、正確な位置検出を行なう
ことができる。尚、検出用結像光学素子６の有効径Ｒ
は、図中のΔｄ（主光線に対してケラレ側の光束の幅）
を用いた場合、 Ｒ＜２Δｄ となるようにすればよい。以上のように、本実施例では
遮光板を設けなくても検出部９の位置でほぼ対称なビー
ム形状を得ることができるため、図７の構成より部品点
数を低減することがきる。

【００２２】ところで、請求項１記載の光走査装置にお
いては、検出部に光束を導く検出用結像光学素子を結像
ミラーと一体化したことを特徴としているが、ここでの
一体化は、前述の実施例（図１〜４）のように検出用結
像光学素子６と結像ミラー５を一体成形により一体化す
る他に、結像ミラーに検出用結像光学素子として用いる
ミラーを連結する場合も含むものである。連結の方法と
しては、結像ミラーに検出用結像光学素子を接着しても
良いし、板バネ等を用いて固定しても良い。また、検出
用結像光学素子にはどのような形状のミラーを用いても
良い。

【００２３】ここで、図１２は結像ミラーに検出用結像
光学素子として用いるミラーを連結して一体化する場合
の実施例を示す図であり、結像ミラー５の成形時に、結
像ミラー５の一端部に予め検出用結像光学素子連結用の
突起部５ａを設けておき、この突起部５ａに検出用結像
光学素子６として共軸球面ミラーあるいはアナモフィッ
クミラーを接着して一体化した例である。

【００２４】また、図１３は別の実施例として、結像ミ
ラー５の突起部５ａに検出用結像光学素子６として平面
ミラーを接着して一体化させた例である。この場合、平
面ミラーを用いているため、検出部９’に至る光路中に
結像レンズ１４を設ける必要があるが、レイアウトの自
由度の増大という意味では有効な方法である。因みに、
結像レンズ１４は検出部９’のフォトダイオード上で主
走査方向にのみ結像すれば良く、シリンダレンズ（主走
査方向にのみパワーを持つ）、球面レンズ、アナモフィ
ックレンズのどれを用いても良い。

【００２５】また、結像ミラーに検出用結像光学素子と
して用いるミラーを連結する別の方法としては、結像ミ
ラーの検出用結像光学素子連結位置に予め穴又は凹状の
形状を設けておき、その部分に検出用結像光学素子の凸
部を嵌め込む構成にすることもできる。図１４はその一
例を示すものであり、結像ミラー５の一端部に穴５ｂを
設け、検出用結像光学素子６側には凸部６ａを設けてお
き、結像ミラー５の穴５ｂに検出用結像光学素子６の凸
部６ａを圧入して嵌め込み、一体化した例である。尚、
結像ミラー５に設ける穴又は凹状の形状は、結像ミラー
の型成形時に設けることができるが、成形後に加工して
も良い。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、同期検知用の検出部に光束を導く検出用結像光
学素子を光走査用の結像ミラーと一体化することにより
部品点数の低減ができ、さらに検出用結像光学素子にミ
ラーを用いることができ、その主走査方向のパワーを結
像ミラーより大きくすることができるため、検出部を光
走査用光学素子による光束の結像位置よりも短距離な位
置に配置することができ、レイアウトの自由度が増し、
低コストでコンパクトな光学系を備えた光走査装置を提
供することができる。

【００２７】請求項２の発明によれば、前記検出用結像
光学素子がアナモフィックな形状をしていることによ
り、偏向器の面倒れにも対応できる高精度な位置検出が
可能な光走査装置を提供することができる。

【００２８】請求項３の発明によれば、前記検出用結像
光学素子は共軸球面ミラーであり、前記検出部の検出面
近傍で主走査方向についてのみ光束が結像することによ
り、偏向器の面倒れにも対応できる高精度な位置検出が
可能であり、しかも、加工が容易な光走査装置を提供す
ることができる。

【００２９】請求項４，５の発明によれば、偏向器によ
って検出部に導かれる光束の一部が偏向器によってケラ
レを生じた場合に、前記偏向器と検出部の間に光束の一
部を遮光する遮光板を置くことにより、遮光板を通った
後の光束の光強度分布を主光線を中心としたほぼ線対称
の形状とすることができるため、偏向器によるケラレが
生じても、検出部ではほぼ対称なビーム形状を得ること
ができ、高精度な位置検出が可能となる。

【００３０】請求項６の発明によれば、前記検出用結像
光学素子の有効径を入射光束直径よりも小さくし、検出
用結像光学素子を介した後の光束の光強度分布が主光線
を中心としたほぼ線対称の形状となることにより、偏向
器によるケラレが生じても、検出部ではほぼ対称なビー
ム形状を得ることができるため、高精度な位置検出が可
能となり、しかも部品点数の低減ができ、低コストでコ
ンパクトな光走査装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光走査装置の光学系の一例を示す
斜視図である。

【図２】図１に示す光走査装置における検出部の配置位
置の説明図である。

【図３】偏向器、検出用結像光学素子の光軸、検出部の
配置位置の説明図である。

【図４】偏向器、検出用結像光学素子の光軸、検出部の
配置位置の説明図である。

【図５】アナモフィックな形状を持つ検出用結像光学素
子の主走査方向のパワーと副走査方向のパワーの説明図
である。

【図６】検出用結像光学素子を共軸球面ミラーとした場
合の検出部でのビームスポット形状の説明図である。

【図７】請求項４，５の一実施例を示す光走査装置の光
学系の要部平面図である。

【図８】偏向器によるケラレが生じた場合の検出部での
ビーム形状（主走査方向の光強度分布）を示す図であ
る。

【図９】図７に示す遮光板を通した時の検出部でのビー
ム形状（主走査方向の光強度分布）を示す図である。

【図１０】請求項６の一実施例を示す光走査装置の光学
系の要部平面図である。

【図１１】従来の光走査装置の光学系の一例を示す斜視
図である。

【図１２】請求項１の別の実施例を示す図であって、結
像ミラーに検出用結像光学素子として用いるミラーを連
結して一体化した光学系の一例を示す要部平面図であ
る。

【図１３】結像ミラーに検出用結像光学素子として用い
るミラーを連結して一体化した光学系の別の例を示す要
部平面図である。

【図１４】結像ミラーに検出用結像光学素子として用い
るミラーを連結して一体化した光学系のさらに別の例を
示す要部平面図である。

【符号の説明】

１：光源（半導体レーザ等） ２：カップリングレンズ ３：シリンダレンズ ４：偏向器 ５：結像ミラー（共軸非球面反射ミラー） ５ａ：検出用結像光学素子連結用の突起部 ５ｂ：検出用結像光学素子連結用の穴（又は凹部） ６：検出用結像光学素子 ６ａ：凸部 ７：面倒れ補正用光学素子（樽型トロイダルレンズ等） ８：被走査面（感光体等） ９，９’，９”：検出部 １２’：検出用結像光学素子（シリンダレンズあるいは
トロイダルレンズ） １３：遮光板 １４：結像レンズ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光束を放射する光源と、前記光源
   からの光束を等角速度的に偏向させる偏向器と、前記偏
   向器による偏向光束を被走査面上に集光させ且つ被走査
   面上で光走査を等速化する働きを持つ結像ミラーと、前
   記偏向器により偏向走査された光束を受光し光束が走査
   された位置を検出する検出部を有し、前記検出部に光束
   を導く検出用結像光学素子を前記結像ミラーと一体化し
   たことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光走査装置において、前記
   検出用結像光学素子がアナモフィックな形状をしている
   ことを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の光走査装置において、前記
   検出用結像光学素子は共軸球面ミラーであり、前記検出
   部の検出面近傍で主走査方向についてのみ光束が結像す
   ることを特徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】レーザー光束を放射する光源と、前記光源
   からの光束を等角速度的に偏向させる偏向器と、前記偏
   向器による偏向光束を被走査面上に集光させ且つ被走査
   面上で光走査を等速化する働きを持つ結像光学素子と、
   前記偏向器により偏向走査された光束を受光し光束が走
   査された位置を検出する検出部を有する光走査装置にお
   いて、前記偏向器によって検出部に導かれる光束の一部
   が偏向器によってケラレを生じた場合に、前記偏向器と
   検出部の間に光束の一部を遮光する遮光板を置くことを
   特徴とする光走査装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の光走査装置において、前記
   遮光板を通った後の光束の光強度分布は、主光線を中心
   としたときにほぼ線対称の形状となることを特徴とする
   光走査装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の光走査装置において、検出
   用結像光学素子の有効径は入射光束直径よりも小さく
   し、検出用結像光学素子を介した後の光束の光強度分布
   は主光線を中心としたほぼ線対称の形状となることを特
   徴とする光走査装置。