JPH095659A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】走査結像ミラーを用いてなお且つレイアウトの
自由度の大きい光走査装置を実現する。 【構成】光源１側からの光束を、偏向反射面を持つ光偏
向器３により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結
像ミラー２により反射させ、被走査面５を等速的に走査
する光走査装置であって、光源１が、走査結像ミラー２
を介して光偏向器３と反対側に設けられ、走査結像ミラ
ー２における有効領域外に設けられた光源用光透過部２
１を介して、光束を光偏向器３の偏向反射面に向けて照
射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光走査装置、より詳細
には走査結像ミラーを用いる光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光源側からの光束を、偏向反射面を持つ
光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査
結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光
し、被走査面を等速的に走査する光走査装置は、デジタ
ル複写機等の画像形成装置や光プリンター等に関連して
広く知られている。

【０００３】上記「走査結像光学系」としてはｆθレン
ズが一般的であるが、近来、偏向光束を被走査面上に光
スポットとして集光させる結像機能と、光スポットの移
動速度、即ち走査速度を等速化する機能（ｆθ機能と称
する）を持った凹面鏡、即ち「走査結像ミラー」の使用
が意図されている。

【０００４】ｆθレンズでは偏向光束を光偏向器側から
被走査面側へ透過させるのに対し、走査結像ミラーは偏
向光束を光偏向器側へ折り返すように反射させるので、
この光路の折り返しにより、光走査装置の光学配置の
「床面積」即ち光学配置を上方から見たサイズを、ｆθ
レンズを使用する場合に比して有効に縮小できる。

【０００５】光源からの光束は、一般に、走査結像光学
系の光軸に対して直交する方向、あるいは鋭角をなす方
向から光偏向器に向かって入射する。ｆθレンズを用い
る光走査装置では、光偏向器と被走査面とがｆθレンズ
を介して反対側にあるので、一般に光源と被走査面との
間に十分なスペースがある。

【０００６】しかし、走査結像ミラーを用いる光走査装
置では、被走査面と光偏向器とが走査結像ミラーの同じ
側に位置するため、光源からの光束が走査結像ミラーの
光軸に直交する方向から光偏向器に入射するようにする
場合、光源と被走査面とが近接した配置関係になること
もありうる。

【０００７】被走査面は一般には光導電性の感光体の周
面であり、感光体の回りには帯電器や現像装置、転写器
等が配備される必要があり、このような状態で、さらに
光源やそれに付帯する光学素子等を感光体近傍に配備す
るとなると、光走査装置のレイアウト上の制約が大きく
なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、走査結像ミラーを用
いてなお且つ、レイアウトの自由度の大きい新規な光走
査装置の提供を目的とする（請求項１〜１１）。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の「光走査装
置」は「光源側からの光束を、偏向反射面を持つ光偏向
器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像ミ
ラーにより反射させ、被走査面を等速的に走査する装
置」である。

【００１０】請求項１記載の発明は、以下の点を特徴と
する。即ち「光源が、走査結像ミラーを介して光偏向器
と反対側に設けられ、走査結像ミラーにおける有効領域
外に設けられた光源用光透過部を介して、光束を光偏向
器の偏向反射面に向けて照射する」ことである。

【００１１】この場合「偏向光束を走査の開始側で検出
し、光走査の同期用信号を発生する同期光検出手段」
が、走査結像ミラーの有効領域外に設けられた「受光用
光透過部」における偏向光束を検出するように構成する
ことができる（請求項２）。ここで「受光用光透過部に
おける偏向光束を検出する」とは、受光用光透過部を通
過した光束を検出する場合と、受光用光透過部の位置に
おいて偏向光束を検出する場合とを含む。

【００１２】請求項２記載の発明のように「受光用光透
過部」を設ける場合、光源用および受光用光透過部は、
走査結像ミラーの長手方向の両端部に分離していてもよ
いし（請求項３）、あるいは逆に、光源用および受光用
光透過部が「互いに近接もしくは共通化」されていても
よい（請求項４）。

【００１３】これら請求項１〜４の任意の１に記載の光
走査装置においては「光源側からの光束が、光偏向器と
しての回転多面鏡の偏向反射面上に主走査対応方向に長
い線像に結像され、偏向光束が、アナモフィックな走査
結像ミラーもしくは走査結像ミラーと面倒れ補正用の長
尺レンズとにより、被走査面上に光スポットとして集光
する」ように構成することができる（請求項５）。

【００１４】上記「主走査対応方向」は、光源から被走
査面に到る光路のうち、像高：０の光スポットを与える
光路を直線的に展開した「仮想的な光路」上で主走査方
向と平行的に対応する方向であり、上記仮想的な光路上
で副走査方向と平行的に対応する方向を「副走査対応方
向」と呼ぶ。

【００１５】上記請求項５記載の発明の光走査装置は、
光偏向器である回転多面鏡における偏向反射面の所謂
「面倒れ」を補正する機能を持つ。ここに回転多面鏡は
「２以上の偏向反射面」を持つ回転式の光偏向器を言
う。

【００１６】これに対し、請求項１〜４記載の光走査装
置においては、光偏向器として、回転多面鏡の他、「回
転単面鏡（所謂ほぞ型ミラー）等の面倒れのないもの」
を用いることもできる。

【００１７】光源用および／または受光用光透過部は、
走査結像ミラーに「開口部もしくは切欠き」として形成
することもでき、あるいは走査結像ミラー自体を透明な
材質で形成し、光透過部となるべきところに反射膜を形
成しないことにより光源用および／または受光用光透過
部とすることもできる。

【００１８】さらに、請求項１〜４の任意の１に記載の
光走査装置において「光源から放射される発散性の光束
を集光させるレンズを、走査結像ミラーにおける光源用
光透過部に設ける」ことができ（請求項６）、請求項５
記載の光走査装置においては「光源から放射される発散
性の光束を、主走査対応方向に関して平行光束化もしく
は発散又は集光光束化し、副走査対応方向には集光し
て、回転多面鏡の偏向反射面位置に主走査対応方向に長
い線像として結像するためのアナモフィックなレンズ
を、走査結像ミラーにおける光源用光透過部に設ける」
ことができる（請求項７）。

【００１９】請求項６，７記載の発明において「レンズ
を光源用光透過部に設ける」とは、走査結像ミラーとは
別体のレンズを、光源用光透過部において走査結像ミラ
ーに取り付けて装備する場合および、走査結像ミラーの
一部として上記レンズを走査結像ミラーと一体に形成す
る場合を含む。

【００２０】また上記請求項６または７記載の光走査装
置において「光源用光透過部に設けられたレンズ」は、
その光軸が、偏向反射面の回転軸に直交する平面に平行
であり、光源が上記光軸からずれて配備されることによ
り、上記レンズを透過した光束が、上記平面に対して所
定の角度傾くようにすることができる（請求項８）。

【００２１】上記請求項２〜８の任意の１つに記載され
た光走査装置において「受光用光透過部を透過する光束
を、同期光検出手段に向けて集光するレンズ」を受光用
光透過部に設けることができ（請求項９）、あるいは同
期光検出手段を直接に「受光用光透過部に設ける」こと
もできる（請求項１０）。この場合も、レンズは走査結
像ミラーに取り付け装備されてもよいし、走査結像ミラ
ーと一体に形成されてもよい。

【００２２】また、上記請求項６〜８の任意の１に記載
の光走査装置において「光源を、光源用光透過部に設け
られたレンズの光軸方向へ変位調整可能とする」ことが
できる（請求項１１）。

【００２３】

【作用】上記のように、この発明の光走査装置では光源
が走査結像ミラーを介して光偏向器と逆の側にあり、光
源側からの光束は走査結像ミラーにおける光源用光透過
部を通して光偏向器の偏向反射面に入射する。

【００２４】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００２５】図１（ａ）において、ＬＤもしくはＬＥＤ
である光源１からの光束は、走査結像ミラー２の有効領
域（被走査面の光走査に寄与しない反射面部分）に形成
された光源用光透過部に形成された集光レンズ２１によ
り「平行光束」化され、光偏向器３の偏向反射面に向か
って入射する（請求項１，６）。

【００２６】光偏向器３は「単一の偏向反射面」を持つ
回転単面鏡（「ほぞ型ミラー」）であり、鏡面の回転軸
の「ぶれ」は高精度に補正されており、従って光偏向器
３には「面倒れ」がない。

【００２７】光偏向器３の偏向反射面に反射された反射
光束は、光偏向器３の等速回転に伴い等角速度的な偏向
光束となり、走査結像ミラー２の反射面に入射し、反射
されると、走査結像ミラー２の結像作用に依り、被走査
面として設定された感光体５の周面部分に光スポットと
して集光し、走査結像ミラー２の「ｆθ機能」により被
走査面を等速的に光走査する。

【００２８】図１（ｂ）に示すように、走査結像ミラー
２には、その長手方向において集光レンズ２１と反対側
の端部の有効領域外に、集光レンズ２１と同様の集光レ
ンズ２２が「受光用光透過部」に形成されている（請求
項２，３，９）。

【００２９】光偏向器３による偏向光束は、走査結像ミ
ラー２に対しては、集光レンズ２２の側から集光レンズ
２１の側へ向かって偏向する。従って、偏向光束は、被
走査面の走査に先立ち受光用光透過部を透過しつつ集光
レンズ２２により集光されて「同期光検出手段」である
フォトセンサ６に入射し、同センサー６に「光走査の同
期用信号」を発生せしめる。

【００３０】図１（ｃ）は、（ａ）の光学配置を主走査
対応方向から見た状態である。光源１からの光束は、走
査結像ミラー２の光源用光透過部（の集光レンズ２１）
を透過し、光偏向器３の偏向反射面の回転軸に直交する
ように偏向反射面に入射し、偏向反射面に反射される
と、上記回転軸に直交する面内で偏向しつつ走査結像ミ
ラー２の反射面に入射する。

【００３１】走査結像ミラー２は、反射偏向光束が光偏
向器３に「けられ」ることなく被走査面に向かうよう
に、その光軸が「偏向反射面の回転軸に直交する平面」
に対して、副走査対応方向に所定の角だけ傾いている。

【００３２】なお、集光レンズ２１の集光作用は、上記
のように光源１からの発散光束を平行光束化する場合に
限らず、走査結像ミラーの光学特性によっては、集光レ
ンズ２１により光源１からの発散光束を、弱い発散性の
光束としたり、あるいは集束性の光束としてもよい。

【００３３】図２に別実施例を示す。繁雑を避けるた
め、混同の虞れが無いと思われるものについては図１に
おけると同一の符号を付する。

【００３４】図２（ａ）に示すように、この実施例にお
いては、光偏向器３Ａとして「回転多面鏡」の１種であ
る回転２面鏡が用いられており、「面倒れ」を考慮する
必要がある。このため、走査結像ミラー２の光源用光透
過部に形成された集光レンズ２１Ａはアナモフィックな
集光レンズ（請求項７）であって、図２（ｂ）に示すよ
うに「主走査対応方向」に関しては光源１からの光束を
「平行光束」化し、図２（ｃ）に示すように「副走査対
応方向」に関しては光源１からの光束を集束させ、光偏
向器３Ａの偏向反射面位置に「主走査対応方向に長い線
像」として結像させる。

【００３５】図２（ｄ）は、（ａ）の光学配置を主走査
対応方向から見た状態である。光源１からの光束は、走
査結像ミラー２の光源用光透過部を透過し、光偏向器３
の偏向反射面の回転軸に直交するように偏向反射面に入
射し、偏向反射面に反射されると、上記回転軸に直交す
る面内で偏向しつつ走査結像ミラー２の反射面に入射す
る。

【００３６】走査結像ミラー２は、反射偏向光束が光偏
向器３に「けられ」ることなく被走査面に向かうよう
に、その光軸が「偏向反射面の回転軸に直交する平面」
に対して、副走査対応方向に所定の角だけ傾いている。

【００３７】走査結像ミラー２により反射された偏向光
束は、長尺トロイダルレンズ７を介して感光体５の周面
に光スポットとして集光する。即ち、長尺トロイダルレ
ンズ７と走査結像ミラー２とは副走査対応方向におい
て、光偏向器３の偏向反射面位置と被走査面位置とを共
役な関係に結び付けている（請求項５）。

【００３８】なお、集光レンズ２１は、主走査対応方向
に関し、光源１からの発散性の光束を発散性の光束もし
くは集束性の光束に変換させるものであってもよい。

【００３９】図２（ａ）に示すように、走査結像ミラー
２には、その長手方向において集光レンズ２１Ａと反対
側の端部の有効領域外に、集光レンズ２１Ａと同様の集
光レンズ２２Ａが「受光用光透過部」に形成されており
（請求項２，９）、図１の実施例と同様、偏向光束は被
走査面の走査に先立ち、受光用光透過部を透過しつつ集
光レンズ２２Ａにより集光されてフォトセンサ６に入射
し、同センサー６に「光走査の同期用信号」を発生せし
める。

【００４０】図３は図２の実施例の変形例を示す。従っ
て、混同の虞れがないと思われるものに就いては図２に
おけると同一の符号を用いる。

【００４１】この実施例の特徴の一つは、光偏向器３Ａ
である回転２面鏡の回転方向が図２の実施例と逆であ
り、従って、図３（ａ）に示すように「光走査の同期用
信号」を発生するフォトセンサ６は、走査結像ミラー２
の長手方向において光源１と同じ側に設けられている。

【００４２】このため、光源用光透過部と受光用光透過
部とは「互いに共通化」され（請求項４）、この共通化
された光透過部に、アナモフィックな集光レンズ２１
ａ，２２ａが形成されている。

【００４３】図３（ｂ）に示すように、光源１からの光
束は、偏向反射面の回転軸に直交する方向から集光レン
ズ２１ａに入射するが、集光レンズ２１ａの光軸は、上
記入射光束の主光線よりも、図で上側にずれており、上
記回転軸に直交する方向となっている。

【００４４】このため光源１からの光束は集光レンズ１
のレンズ作用により「主走査対応方向」には平行光束化
され、副走査対応方向には集光されつつも、主光線の向
きが図３（ｂ）のように「光偏向器３Ａの偏向反射面の
回転軸に直交する平面３Ｂに対して傾き、偏向反射面位
置に主走査対応方向に長い線像として結像する。

【００４５】このように入射光束が平面３Ｂに対して傾
くことにより、偏向光束も副走査対応方向において平面
３Ｂに対して傾きつつ走査結像ミラー２に入射し、反射
されると、長尺トロイダルレンズ７を介して被走査面上
に光スポットとして集光することになる。

【００４６】勿論、偏向光束は光走査に先立って、集光
レンズ２２ａによりフォトセンサー６に集光して同期用
信号を発生させる。

【００４７】図４は図３の実施例の変形例の特徴部分を
示す。

【００４８】この実施例においては、走査結像ミラー７
の光透過部に形成された集光レンズ２１ｂ，２２ｂは主
走査対応方向にパワーを持たない正のシリンダレンズで
あって、その光軸は、光偏向器３Ａの偏向反射面の回転
軸に直交する平面３Ｂに対して傾いている。

【００４９】光源１からの光束は、先ずコリメートレン
ズ１ａにより平行光束化され、集光レンズ２１ｂにより
副走査対応方向に集光され、偏向反射面位置に主走査対
応方向に長い線像に結像する。偏向光束は、光走査に先
立ち、集光レンズ２２ａで平行光束に戻され、集光レン
ズ６ａによりフォトセンサー６上に集光して同期用信号
を発生させ、その後、走査結像ミラー２により反射さ
れ、長尺トロイダルレンズ（図示されず）を介して被走
査面（図示されず）上に光スポットとして集光し、光走
査を行なう。

【００５０】なお、集光レンズ２１ｂ，２ｂを主走査対
応方向にもパワーを持たせて、コリメートレンズ１ａや
集光レンズ６ａを省略することができる。この場合、集
光レンズ２１ｂは、主走査対応方向に就いては、光源１
からの発散性の光束を発散性もしくは集束性の光束に変
換するようなレンズとすることができる。

【００５１】図３や図４の実施例のように、光偏向器に
おける偏向反射面の回転軸に直交する平面３Ｂに対して
傾けて、光源側からの光束を入射させる場合には、光偏
向器に依る反射光束は入射光束と副走査対応方向におい
て分離するから、光源用光透過部と受光用光透過部と
は、走査結像ミラーにおいて副走査対応方向に分離する
ことになる。

【００５２】図３の実施例では、前述のようにこれら両
光透過部を共通にしたが、両光透過部を走査結像ミラー
の同じ側に形成する場合には、図５（ａ）に示すように
光源用光透過部２１０と受光用光透過部２２０とを、互
いに分離して形成してもよいし、図５（ｂ）に示すよう
に、光源用光透過部２１１と受光用光透過部２２１とを
互いに分離し、且つ、受光用光透過部２２１は同期用信
号の発生に適した矩形形状にしてもよく、さらに、図５
（ｃ）に示すように、光源用光透過部と受光用光透過部
とを一つの光透過部２１２としてまとめても良い。

【００５３】上に説明した各実施例では、光源用光透過
部にも受光用光透過部にも、集光レンズが形成されてい
る。この場合、各集光レンズは、本来走査結像ミラーと
別体のものを走査結像ミラーに固定装備しても良いし、
あるいは初めから走査結像ミラーと集光レンズとを一体
成形してもよい。勿論、光透過部自体は単なる開口部も
しくは透明部とし、集光レンズは光源側もしくはフォト
センサー側に設けて、集光レンズを通った光束を光源用
光透過部を介して光偏向器に照射し、受光用光透過部を
通過した光束を集光レンズでフォトセンサーに集光させ
ても良い。

【００５４】「同期光検出手段」は、上に説明した各実
施例のように、走査結像ミラーの背面側に走査結像ミラ
ーと離して設けても良いが、これを走査結像ミラー自体
の受光用光透過部に設けても良い（請求項１０）。

【００５５】このような設け方としては、図６（ａ）に
示すように、フォトセンサー６Ａを走査結像ミラー２の
受光用光透過部の部分において、走査結像ミラーの背面
部に固定的に取り付けても良いし、図６（ｂ）に示すよ
うに、受光エレメント６Ｂを走査結像ミラー２の貫通孔
部（受光用光透過部）に嵌合固定してもよいし、図６
（ｃ）に示すように、受光エレメント６Ｂを、走査結像
ミラー２に受光用光透過部として穿設された未貫通の孔
部に嵌合固定してもよい。

【００５６】なお、図２〜４に即して説明した実施例に
おいて「偏向反射面位置と被走査面位置を共役関係とす
る機能を持ったアナモフィックな走査結像ミラー」を用
いることにより、長尺トロイダルレンズを省略すること
ができる。

【００５７】また、上記図１〜図４に即して説明した実
施例において、光源の位置を光軸方向で微調整できるよ
うにすると、この微調整によって光スポットのスポット
径を容易に調整することができる（請求項１１）。

【００５８】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な光走査装置を提供できる。この発明の光走査装
置は、上記の如き構成となっているので、走査結像ミラ
ーを用いて、光走査装置の床面積を有効に小型化しつ
つ、光源や同期光検出手段に対するレイアウトの自由度
が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】１実施例を説明するための図である。

【図２】別実施例を説明するための図である。

【図３】他の実施例を説明するための図である。

【図４】さらに他の実施例を説明するための図である。

【図５】光源用光透過部と受光用光透過部の位置関係を
３例説明するための図である。

【図６】同期光検出手段を走査結像ミラーの受光用光透
過部に設ける形態を３例説明するための図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 走査結像ミラー ３ 光偏向器 ５ 感光体 ６ フォトセンサー ２１ 光源用光透過部に設けられた集光レンズ ２２ 受光用光透過部に設けられた集光レンズ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源側からの光束を、偏向反射面を持つ光
   偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結
   像ミラーにより反射させ、被走査面を等速的に走査する
   光走査装置であって、 光源が、走査結像ミラーを介して光偏向器と反対側に設
   けられ、上記走査結像ミラーにおける有効領域外に設け
   られた光源用光透過部を介して、光束を光偏向器の偏向
   反射面に向けて照射する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、 偏向光束を走査の開始側で検出して、光走査の同期用信
   号を発生する同期光検出手段が、上記走査結像ミラーの
   有効領域外に設けられた受光用光透過部における偏向光
   束を検出することを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の光走査装置において、 光源用および受光用光透過部が、走査結像ミラーの長手
   方向の両端部に分離していることを特徴とする光走査装
   置。
4. 【請求項４】請求項２記載の光走査装置において、 光源用および受光用光透過部が、互いに近接もしくは共
   通化されていることを特徴とする光走査装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし４の任意の１に記載の光走
   査装置において、 光源側からの光束は、光偏向器としての回転多面鏡の偏
   向反射面上に主走査対応方向に長い線像に結像され、偏
   向光束は、アナモフィックな走査結像ミラーもしくは走
   査結像ミラーと面倒れ補正用の長尺レンズとにより、被
   走査面上に光スポットとして集光することを特徴とする
   光走査装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし４の任意の１に記載の光走
   査装置において、 光源から放射される発散性の光束を集光させるレンズ
   を、走査結像ミラーにおける光源用光透過部に設けたこ
   とを特徴とする光走査装置。
7. 【請求項７】請求項５記載の光走査装置において、 光源から放射される発散性の光束を、主走査対応方向に
   関して平行光束化もしくは発散又は集光光束化し、副走
   査対応方向には集光して、回転多面鏡の偏向反射面位置
   に主走査対応方向に長い線像として結像するためのアナ
   モフィックなレンズを、走査結像ミラーにおける光源用
   光透過部に設けたことを特徴とする光走査装置。
8. 【請求項８】請求項６または７記載の光走査装置におい
   て、 光源用光透過部に設けられたレンズは、その光軸が、偏
   向反射面の回転軸に直交する平面に平行であり、光源が
   上記光軸からずれて配備されることにより、上記レンズ
   を透過した光束が、上記平面に対して所定の角度傾くこ
   とを特徴とする光走査装置。
9. 【請求項９】請求項２ないし８の任意の１つに記載され
   た光走査装置において、 受光用光透過部を透過する光束を、同期光検出手段に向
   けて集光するレンズを受光用光透過部に設けたことを特
   徴とする光走査装置。
10. 【請求項１０】請求項２ないし８の任意の１つに記載さ
    れた光走査装置において、 同期光検出手段を受光用光透過部に設けたことを特徴と
    する光走査装置。
11. 【請求項１１】請求項６または７または８記載の光走査
    装置において、 光源が、光源用光透過部に設けられたレンズの光軸方向
    へ変位調整可能であることを特徴とする光走査装置。